WO2024005108A1

WO2024005108A1 - 車両用システム及び制御方法

Info

Publication number: WO2024005108A1
Application number: PCT/JP2023/024088
Authority: WO
Inventors: 博学椋本; 孝幸安藤; 知彦長尾; 道治山本
Original assignee: 愛知製鋼株式会社
Priority date: 2022-06-29
Filing date: 2023-06-28
Publication date: 2024-01-04

Abstract

車両用システム（１）は、経路上の離散点の位置データのデータベース（３４）と、磁気マーカを利用して自車位置を測位する第１の測位回路（３１）と、自律航法により自車位置を測位する第２の測位回路（３２）と、経路に対する自車位置の偏差を制御対象として車両を制御する制御回路（３５）と、を有し、データベース（３４）では、いずれかの離散点を基準としたマーカ位置データが位置データにひも付けられて記録され、第１の測位回路（３１）は、データベース（３４）を参照して検出された磁気マーカを特定し、制御回路（３５）は、データベース（３４）を参照して経路に対する自車位置の偏差を特定する。

Description

車両用システム及び制御方法

　本発明は、走路に配設された磁気マーカを利用して車両を自動走行させるための車両用システムに関する。

　従来より、車両を走行させる経路に沿って磁気マーカが配設され、磁気マーカを伝うように車両を自動走行させるシステムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０２０－０５７３０１号公報

　しかしながら、前記従来のシステムでは、次のような問題がある。すなわち、磁気マーカが位置精度高く経路上に配置され、磁気マーカの敷設位置が経路上の位置と一致する場合であれば、磁気マーカ自体が車両を自動走行させるための制御目標になり得る。一方、位置精度高く磁気マーカを施工しようすると、施工コストの上昇が誘発されるという問題がある。

　本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、磁気マーカを利用して車両を自動走行させるシステムにおいて、経路に対する磁気マーカの位置ずれを許容し得る車両用システムを提供しようとするものである。

　本発明の一態様は、経路に配設された磁気マーカを利用して当該経路に沿って車両を自動走行させるための車両用システムであって、
　経路上の離散点の位置データが記録されたデータベースと、
　前記磁気マーカを検出するために車両に設けられたマーカ検出部と、
　該マーカ検出部により検出された磁気マーカの敷設位置を基準として車両の位置である自車位置を測位する第１の測位回路と、
　前記マーカ検出部により磁気マーカが検出された後、新たな磁気マーカが検出されるまでの中間期間において自車位置を測位する第２の測位回路と、
　前記第１の測位回路あるいは前記第２の測位回路によって測位された自車位置の経路に対する偏差を制御対象として車両の走行を制御する制御回路と、を有し、
　前記データベースでは、いずれかの離散点の位置を基準とした磁気マーカの相対位置を表すマーカ位置データが、当該離散点の位置データにひも付けられて記録されており、
　前記第１の測位回路は、前記マーカ検出部により磁気マーカが検出された際、前記データベースに記録された前記位置データを参照することにより、前記第２の測位回路による自車位置を基準とする所定範囲に位置する磁気マーカを特定するように構成され、
　前記制御回路は、前記データベースに記録された前記位置データを参照することにより、前記第１の測位回路あるいは前記第２の測位回路により測位された自車位置の経路に対する偏差を特定するように構成されている車両用システムにある。

　本発明の一態様は、経路に配設された磁気マーカを利用して車両を自動走行させるための制御方法であって、
　経路上の離散点の位置データが記録されたデータベースと、
　前記磁気マーカを検出するために車両に設けられたマーカ検出部と、
　該マーカ検出部により検出された磁気マーカの敷設位置を基準として車両の位置である自車位置を測位する第１の測位回路と、
　前記マーカ検出部により磁気マーカが検出された後、新たな磁気マーカが検出されるまでの中間期間において自車位置を測位する第２の測位回路と、
　前記第１の測位回路あるいは前記第２の測位回路によって測位された自車位置の経路に対する偏差を制御対象として車両の走行を制御する制御回路と、を有し、
　前記データベースでは、いずれかの離散点の位置を基準とした磁気マーカの相対位置を表すマーカ位置データが、当該離散点の位置データにひも付けられて記録されている車両用システムにおいて、
　前記第１の測位回路は、前記マーカ検出部により磁気マーカが検出された際、前記データベースを参照することにより、前記第２の測位回路による自車位置を基準とする所定範囲に位置する磁気マーカを特定し、
　前記制御回路は、前記データベースに記録された前記位置データを参照することにより、前記第１の測位回路あるいは前記第２の測位回路が測位した自車位置の、経路に対する偏差を特定する制御方法にある。

　本発明では、経路上の離散点に対する磁気マーカの相対位置を表すデータが、マーカ位置データとしてデータベースに記録されている。このマーカ位置データは、離散点に対する磁気マーカの相対位置、すなわち経路に対する磁気マーカの位置的なずれを表すデータである。

　本発明に係る車両用システムは、経路に対する磁気マーカの位置的なずれを前提とし、この位置的なずれを表すマーカ位置データがデータベースに記録されたシステムである。この車両用システムでは、経路に対する磁気マーカの位置ずれが許容されている。それ故、本発明に係る車両用システムによれば、磁気マーカを敷設する際の位置的な要求精度を緩和でき、磁気マーカの施工コストを低減できる。

　さらに、本発明に係る車両用システムが有するデータベースでは、経路上の離散点の位置データに対して上記のマーカ位置データがひも付けられている。そのため、この車両用システムでは、磁気マーカが検出された際に参照されるデータベースと、車両を自動走行させるために参照されるデータベースと、の共用が可能となっている。

　仮に、磁気マーカの位置ずれを表すデータが記録されたデータベースが、経路を表すデータが記録されたデータベースとは別に設けられている場合には、磁気マーカが検出された際、両方のデータベースを参照する必要がある。磁気マーカを利用して自車位置を測位するためには、前者のデータベースを参照する必要があり、経路に対する自車位置の偏差を求めるためには、後者のデータベースを参照する必要がある。参照するべきデータベースが複数であれば、データ等の探索処理が煩雑となり処理負担が増大する可能性が高い。

　本発明に係る車両用システムでは、検出された磁気マーカを特定するために利用されるマーカ位置データが、経路上の離散点の位置データにひも付けられ、これにより、磁気マーカに係るデータベースと経路に係るデータベースとが一体となっている。磁気マーカに係るマーカ位置データが記録されたデータベースと、経路に係る位置データが記録されたデータベースと、が一体であれば、データ等の探索処理の負担を抑制できる。

実施例１における、車両用システムの説明図。実施例１における、車両用システムのシステム構成を示す図。実施例１における、磁気マーカを示す図。実施例１における、無線タグ付きの磁気マーカを示す図。実施例１における、経路に対する磁気マーカの位置関係を示す図。実施例１における、データベースのデータ構造の説明図。実施例１における、磁気マーカの位置を表すマーカ位置データの説明図。実施例１における、車両用システムの処理の流れを示すフロー図。実施例１における、経路に対する自車位置の偏差の説明図。実施例２における、車両用システムの処理の流れを示すフロー図。実施例４における、新たに検出された磁気マーカが所在し得る所定範囲の説明図。実施例４における、所定範囲の拡大を示す説明図。

　本発明の構成では、車両を走行させる経路上に、磁気マーカが配置されていることは必須ではない。この構成においては、経路に対する磁気マーカの位置ずれが許容され得る。経路に対する磁気マーカの位置的なずれを表すマーカ位置データを変更すれば、磁気マーカを敷設した後であっても、車両を走行させる経路の位置的な調整が可能である。また、前輪と後輪との距離である軸間距離は車両の種類に応じて様々であり、例えば、軸間距離が長い車種は、カーブで大回りが必要となる傾向にある。そこで、車類毎に異なるマーカ位置データが記録された車種毎のデータベースを採用することも良い。車種毎のデータベースを利用すれば、同じ磁気マーカを利用しながら、車両を走行させる経路を車種に応じて異ならせることが可能になる。

　本発明の実施の形態につき、以下の実施例を用いて具体的に説明する。
（実施例１）
　本例は、磁気マーカ１０を利用して車両５を自動走行させる車両用システム１に関する例である。この内容について、図１～図９を用いて説明する。

　本例の車両用システム１は、図１のごとく、経路１Ｒに沿って車両５を自動走行させるためのシステムである。この車両用システム１では、経路１Ｒに沿うように磁気マーカ１０が所定の間隔（例えば２ｍ）を空けて配設されている。磁気マーカ１０は、経路１Ｒに対する位置ずれをある程度、許容しながら敷設されている。車両用システム１では、経路１Ｒに対する磁気マーカ１０の位置ずれを表すマーカ位置データが管理されている。

　本例の車両用システム１では、車両５により磁気マーカ１０が検出されたときは、検出された磁気マーカ１０の敷設位置を基準として自車位置（車両の位置）が測位される。一方、いずれかの磁気マーカ１０が検出されてから新たな磁気マーカ１０が検出されるまでの中間期間、すなわち隣り合う磁気マーカ１０の間に車両５が位置している期間においては、直前に検出された磁気マーカ１０を検出したときに測位された自車位置を基準として、自律航法（デッドレコニング、ＤＲ）により自車位置が測位される。

　車両用システム１は、図２のごとく、計測ユニット２、制御ユニット３、車輪速センサ５５、タグリーダユニット５１、図示しないアクチュエータ、等を含めて構成されている。計測ユニット２は、磁気やヨーレートや加速度等を計測するユニットである。車輪速センサ５５は、車輪（図示略）の回転量を検出するセンサである。タグリーダユニット５１は、無線タグ１０Ｔ（図４）からタグ情報を読み取る通信ユニットである。本例では、一部の磁気マーカ１０に無線タグ１０Ｔが取り付けられている。アクチュエータは、エンジンスロットルやステアリングやブレーキ等を作動させる図示しない駆動装置である。

　制御ユニット３は、各種の演算を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）のほか、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリ素子等が実装された電子基板（図示略）を備えるコンピュータユニットである。制御ユニット３は、ＲＯＭから読み出される各種のソフトウエアプログラムをＣＰＵが実行することで、第１の測位回路３１、第２の測位回路３２、及び制御回路３５、の各機能を実現する。第１の測位回路３１は、磁気マーカ１０を基準として自車位置を測位する回路である。第２の測位回路３２は、自律航法により自車位置を測位する回路である。制御回路３５は、車両の走行を制御するための回路である。

　制御回路３５は、エンジンスロットルやステアリングやブレーキ等を作動させる上記のアクチュエータを制御することで車両５の走行を制御する。また、制御ユニット３では、ＲＯＭの記憶領域を利用して、経路１Ｒ上の離散点１Ｐ（図５）の位置データが記録されたデータベース３４が構築されている。

　以下、本例の車両用システム１の内容について詳しく説明する。
（磁気マーカ）
　磁気マーカ１０（図３及び図４）は、車両５の走路の路面に敷設される道路マーカである（図１参照。）。磁気マーカ１０は、車両５を自動走行させる経路１Ｒに沿うように例えば２ｍ間隔で配置されている。

　磁気マーカ１０は、直径２８ｍｍ、高さ２０ｍｍの柱状をなしている。磁気マーカ１０は、例えば、路面（図１参照）に設けた収容穴（図示略）に収容された状態で敷設される。磁気マーカ１０をなす磁石は、磁性材料である酸化鉄の磁粉を基材である高分子材料中に分散させた永久磁石（フェライトプラスチックマグネット）である。この磁石は、最大エネルギー積（ＢＨｍａｘ）＝６．４ｋＪ／立法ｍという特性を備えている。

　柱状の磁気マーカ１０は、一方の端面側がＮ極であり、他方の端面側がＳ極である。収容穴に収容する際、いずれの端面を上方にするかに応じて、車両５側で判別される磁極性が異なってくる。計測ユニット２の取付け高さとして想定する範囲１００～２５０ｍｍの上限の２５０ｍｍ高さにおいて、磁気マーカ１０が作用する磁気の磁束密度は８μＴ（マイクロテスラ）である。

　一部の磁気マーカ１０（図４）は、その上面に無線タグ１０Ｔを保持している。無線タグ１０Ｔは、無線供給される電力により動作し、タグＩＤを含むタグ情報を無線出力する。なお、本例の構成では、無線タグ１０Ｔを保持する磁気マーカ１０の上流側に隣り合う磁気マーカ１０のみ、上面がＳ極となるように埋設され、他の磁気マーカ１０は上面がＮ極となるように埋設されている。Ｓ極の磁気マーカ１０は、後述する通り、タグリーダユニット５１が読み取ったタグ情報の正否の判断に利用される。

（車輪速センサ）
　車輪速センサ５５（図２）は、車両５の車輪の回転量を計測するための第１センサの一例である。車輪速センサ５５は、車輪が１回転する毎に車速信号を１パルス出力する。本例の構成では、車輪の直径が設定値としてシステム側で設定されており、車速信号に基づいて車輪速や走行距離等を把握できる。

（タグリーダユニット）
　タグリーダユニット５１（図２）は、磁気マーカ１０に保持された無線タグ１０Ｔからタグ情報を読み取るユニットである。このタグリーダユニット５１は、無線で電力供給して無線タグ１０Ｔを動作させてタグ情報を読み取る。タグリーダユニット５１が読み取ったタグ情報については、直前に検出された磁気マーカ１０の磁極性を利用して正否が判断される。本例の構成では、直前に検出された磁気マーカ１０がＳ極であったことを条件として、タグリーダユニット５１が読み取ったタグ情報が正しいと判断される。

（計測ユニット）
　計測ユニット２（図２）は、マーカ検出部の一例をなすセンサアレイ２１と、自律航法のためのＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）２２と、が一体化されたユニットである。計測ユニット２は、車幅方向に長い棒状のユニットである。計測ユニット２は、例えば車両５のフロントバンパー（図示略）の内側に路面と対面する状態で取り付けられる。本例の車両５の場合、路面を基準とした計測ユニット２の取付け高さが２００ｍｍとなっている。

　センサアレイ２１は、１０ｃｍの等間隔で一直線上に配列された１５個の磁気センサＣｎ（ｎは１～１５の整数）と、図示しないＣＰＵ等を含む検出処理回路２１２と、を備えている（図２参照。）。このセンサアレイ２１は、１５個の磁気センサの配列方向が車幅方向に沿っていると共に、車幅方向の中央に磁気センサＣ８が位置するように車両５に取り付けられている。

　磁気センサＣｎは、アモルファスワイヤなどの感磁体のインピーダンスが外部磁界に応じて敏感に変化するという公知のＭＩ効果（Magneto Impedance Effect）を利用して磁気を検出するＭＩセンサである。磁気センサＣｎでは、アモルファスワイヤなどの図示しない感磁体が直交する２軸方向に沿って配置され、これにより直交する２軸方向に作用する磁気の検出が可能である。本例では、車両５の進行方向及び車幅方向の磁気成分を検出できるよう、各磁気センサＣｎがセンサアレイ２１に組み込まれている。ＭＩセンサである磁気センサＣｎは高感度であり、磁気マーカ１０が作用する磁気を確実性高く検出できる。

　センサアレイ２１の検出処理回路２１２（図２）は、磁気マーカ１０を検出するためのマーカ検出処理などを実行する演算回路である。この検出処理回路２１２は、各種の演算を実行する図示しないＣＰＵや、図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリ素子等を利用して構成されている。

　検出処理回路２１２は、各磁気センサＣｎが出力するセンサ信号を取得してマーカ検出処理を実行する。検出処理回路２１２は、磁気マーカ１０を検出すると、その旨を表すマーカ検出結果を第１の測位回路３１（制御ユニット３）に入力する。マーカ検出処理では、磁気マーカ１０の検出に加えて、磁気マーカ１０に対する車両５の横ずれ量の計測が実行される。横ずれ量の計測に際しては、センサアレイ２１において中央に位置する磁気センサＣ８の位置が車両５の代表点に設定される。横ずれ量は、磁気マーカ１０に対するこの代表点の車幅方向のずれ量である。

　計測ユニット２に組み込まれたＩＭＵ２２は、慣性航法により車両５の相対位置を推定する慣性航法ユニットである。ＩＭＵ２２は、方位を計測する電子コンパスである２軸磁気センサ２２１と、加速度を計測する２軸加速度センサ２２２と、ヨーレートを計測する２軸ジャイロセンサ２２３と、を備えている。ＩＭＵ２２は、方位、加速度、ヨーレートを第２の測位回路３２（制御ユニット３）に入力する。なお、２軸ジャイロセンサ２２３は、鉛直方向の軸回りの車両５の回転角速度であるヨーレートを取得する第２センサの一例である。

（第１の測位回路）
　第１の測位回路３１（図２）は、センサアレイ２１（マーカ検出部）により検出されたいずれかの磁気マーカ１０を基準として自車位置を測位する回路である。第１の測位回路３１は、センサアレイ２１から磁気マーカ１０を検出した旨のマーカ検出結果を取得すると、その磁気マーカ１０の敷設位置を基準として自車位置を測位する。なお、第１の測位回路３１が、検出された磁気マーカ１０を特定する方法や、その磁気マーカ１０を利用して自車位置を測位する方法等については、後で詳しく説明する。

（第２の測位回路）
　第２の測位回路３２（図２）は、いずれかの磁気マーカ１０が検出されてから新たな磁気マーカ１０が検出されるまでの期間、すなわち経路１Ｒ上で隣り合う磁気マーカ１０の中間に車両５が位置している中間期間において自車位置を測位する回路である。第２の測位回路３２は、ＩＭＵ２２が出力するヨーレートや、車輪速センサ５５が出力する車速信号、等を利用し、磁気マーカ１０を基準として測位された自車位置に対する相対位置を推定する。第２の測位回路３２は、基準の自車位置から相対位置の分だけオフセットさせた位置を、自車位置として測位する。

　第２の測位回路３２は、ヨーレートを時間的に積分することで車両方位の変化量ｄθを算出すると共に、車速Ｖの時間的な積分により変位（ｄｘ、ｄｙ）を求める。ｄｘは、車両の前後方向（車両方位に相当する方向）の変位量である。ｄｘは、車速Ｖの前後方向の成分を時間的に積分することで求められる。ｄｙは、車両の幅方向の変位量である。ｄｙは、ヨーレートの時間積分と、車速Ｖの幅方向の成分の時間積分と、を組み合わせた二重積分により求められる。ｄθ、ｄｘ、ｄｙは、次式１により算出される。なお、この式には、ｄθが十分に小さいことに基づく工学的な近似が含まれる。

　第２の測位回路３２は、基準位置（基準となる自車位置）から変位（ｄｘ、ｄｙ）の分だけずらした位置を自車位置として測位する。また、第２の測位回路３２は、基準位置に車両が位置したときの車両方位からｄθの分だけずらすことで、新たな車両方位を推定する。

（データベース）
　本例の車両用システム１では、離散点１Ｐによって経路１Ｒが表されている（図５参照。）。データベース３４（図６）は、経路１Ｒ上の離散点１Ｐの位置データを含む離散点データが記録されたデータベースである。データベース３４では、経路上の０．１ｍ毎の各離散点１Ｐに識別情報であるＩＤが付され、ＩＤ毎に離散点データが記録されている。一部の離散点データでは、離散点１Ｐの位置データに対してマーカ位置データがひも付けて記録されている。

　位置データは、Ｘ軸及びＹ軸（図５参照。）により規定される２次元のグローバル座標系における２次元位置および経路方向を表すデータである。離散点１Ｐの位置データは、Ｘ座標とＹ座標とによる２次元座標位置を表す座標データ（Ｘｒ、Ｙｒ）と、Ｘ軸方向に対する経路方向の傾きを表す角度θｒ（経路の方向を表す方位データの一例）と、を含めて構成されている。例えば図６中のＩＤ＝１の離散点１Ｐの位置データは（Ｘｒ（１）、Ｙｒ（１））、θｒ（１）、ＩＤ＝２の離散点１Ｐの位置データは（Ｘｒ（２）、Ｙｒ（２））、θｒ（２）等である。

　離散点データ（図６）には、離散点１Ｐの位置データに対してマーカ位置データがひも付けられているか否かを表すマーカフラグ、マーカ位置データに対応する磁気マーカ１０が保持する無線タグ１０Ｔの識別情報（タグＩＤ）が含められている。マーカフラグは、ゼロか１の２値であり、マーカ位置データがひも付けられている場合のフラグ値は１である。タグＩＤは、無線タグ１０Ｔが出力するタグ情報に含まれる識別情報である。なお、上記の通り、無線タグ１０Ｔを保持する磁気マーカ１０は、一部の磁気マーカ１０である。無線タグ１０Ｔを保持していない磁気マーカ１０については、タグＩＤがゼロあるいはＮＵＬＬとなる。

　マーカ位置データは、直近の離散点１Ｐに対する磁気マーカ１０の相対位置（Δｘ、Δｙ）を表すデータである。このマーカ位置データは、経路１Ｒに対する磁気マーカ１０の位置ずれを表している。マーカ位置データ（Δｘ、Δｙ）は、対応する離散点１Ｐを原点とし、経路方向をｘ軸、直交方向をｙ軸とするローカル座標系における２次元位置である。マーカ位置データは、このローカル座標系におけるｘ方向のずれ量Δｘと、ｙ方向のずれ量Δｙと、の組合せよりなる２次元的なオフセット情報である。

　図５の破線囲みの領域を拡大して示す図７のごとく、例えば、グローバル座標系における位置データが（Ｘｒ、Ｙｒ、θｒ）である離散点１Ｐの近傍に磁気マーカ１０が位置している場合を想定する。この場合、磁気マーカ１０のマーカ位置データ（Δｘ、Δｙ）が、離散点１Ｐの位置データ（Ｘｒ、Ｙｒ、θｒ）にひも付けられる。グローバル座標系における磁気マーカ１０の座標位置（Ｘｍ、Ｙｍ）は、次式２により演算できる。

　次に、以上のような構成の車両用システム１の動作について、図８のフロー図に沿って説明する。自動走行による車両５の移動中、制御ユニット３は、自律航法（Dead Reckoning、ＤＲ）により相対位置を測位する処理を繰り返し実行する（Ｓ１０１）。なお、制御ユニット３は、絶対位置が特定された位置を基準位置として、基準位置を通過した後の変位量である相対位置を推定する。磁気マーカ１０を基準として測位された自車位置や制御開始位置などが、基準位置となり得る。制御ユニット３は、基準位置から相対位置の分だけずらした位置を自車位置として測位する（Ｓ１０２）。

　車両５の移動中、磁気マーカ１０を検出するための上記のマーカ検出処理が繰り返し実行される。磁気マーカ１０が検出された場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、まず、タグ情報を読み取りできたか否かが判断される（Ｓ１０４）。タグＩＤを含むタグ情報を読み取りできた場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、制御ユニット３は、データベース３４（図２、ＤＢ）を参照（探索）し、読み取ったタグＩＤを含む離散点データを特定する。制御ユニット３は、この離散点データ中のマーカ位置データに係る磁気マーカ１０を、上記のステップＳ１０３で検出された磁気マーカ１０として特定する（Ｓ１０５）。

　制御ユニット３は、上記のように特定した離散点データ（図６参照。）からマーカ位置データ（Δｘ、Δｙ）及び離散点１Ｐの位置データ（Ｘｒ、Ｙｒ、θｒ）を読み出し、上記の式２の通り、磁気マーカ１０の座標位置（Ｘｍ、Ｙｍ）を算出する。制御ユニット３は、磁気マーカ１０の座標位置（Ｘｍ、Ｙｍ）を基準として、マーカ検出処理により計測された横ずれ量の分だけずらした位置を、自車位置として測位する（Ｓ１０６）。なお、この自車位置は、その後、上記のステップＳ１０１において自律航法（デッドレコニング、ＤＲ）により相対位置を測位する際の基準位置となる。

　続いて制御ユニット３は、図９のように、経路１Ｒに対する自車位置（符号５１で示す位置）の偏差を求める（Ｓ１０７）。ここで、自車位置の近傍に位置する離散点１Ｐの離散点データは、上記のステップＳ１０５の処理により既にデータベース３４上で読取済みである。制御ユニット３は、読取済みの離散点データおよび前後の離散点１Ｐの離散点データに基づいて経路１Ｒの位置を特定し、自車位置の偏差を求める。この偏差は、経路方向に対する直交方向において車両５が経路１Ｒから離間する距離である。制御ユニット３は、この偏差を制御対象とし、この偏差をゼロに近づけるように車両５の走行を制御する（Ｓ１０８）。

　一方、上記のステップＳ１０３で検出された磁気マーカ１０について、タグ情報が読取されなかった場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、制御ユニット３は、データベース３４を参照することにより、自律航法によって測位された自車位置に対して最も近く位置する磁気マーカ１０を特定する（Ｓ１１５）。

　磁気マーカ１０が特定された後の自車位置の測位（Ｓ１０６）、偏差の算出（Ｓ１０７）、走行制御（Ｓ１０８）については上述の通りである。無線タグ１０Ｔ付きの磁気マーカ１０が検出された場合と同様、磁気マーカ１０の敷設位置を基準として特定された自車位置は、上記のステップＳ１０１にて自律航法により相対位置を推定する際の基準位置となる。

　上記のステップＳ１０３にて磁気マーカ１０が検出されなかった場合には（Ｓ１０３：ＮＯ）、制御ユニット３は、上記のステップＳ１０２で測位された自車位置に基づき、経路１Ｒに沿って車両５を自動走行させるための上記と同様の制御を実行する（Ｓ１０７→Ｓ１０８）。

　以上のように構成された本例の車両用システム１は、経路１Ｒ上の離散点１Ｐの位置データに対し、磁気マーカ１０の敷設位置（離散点１Ｐに対する相対位置）を表すマーカ位置データがひも付けて記録されているデータベース３４に技術的特徴の一つを有している。

　本例の構成では、経路１Ｒ上の離散点１Ｐに対する相対位置を表すマーカ位置データが設定されており、経路１Ｒに対する磁気マーカ１０の位置ずれの存在が前提となっている。この車両用システム１では、経路１Ｒに対する磁気マーカ１０の位置ずれが許容され、磁気マーカ１０の敷設位置に関する位置的な要求精度が抑えられている。したがって、車両用システム１によれば、効率高く磁気マーカ１０を施工でき、施工コストを抑制できる。

　本例の構成では、磁気マーカ１０が経路１Ｒ上に配置されていることは必須ではなく、経路１Ｒに対する磁気マーカ１０の位置ずれが許容されている。経路１Ｒに対する磁気マーカ１０の位置的なずれを表すマーカ位置データを変更すれば、磁気マーカ１０の敷設位置を変更することなく、車両が実際に通過する経路の位置的な調整が可能である。また、前輪と後輪との軸間距離は車両の種類に応じて様々であり、例えば、軸間距離が長い車種は、カーブで大回りが必要となる傾向にある。そこで、車類毎に異なるマーカ位置データが記録された車種毎のデータベースを採用することも良い。車種毎のデータベースを利用すれば、同じ磁気マーカを利用しながら、車両が実際に通過する経路を車種に応じて調整できる。

　本例の車両用システム１では、経路１Ｒ上の離散点１Ｐの位置データに対してマーカ位置データをひも付けることで、位置データのデータベースと、マーカ位置データのデータベースと、がデータベース３４として一体化され共用されている。このデータベース３４を含む車両用システム１では、検出された磁気マーカ１０を特定するためのデータベース３４を参照することにより、磁気マーカ１０の近傍に位置する離散点１Ｐを併せて特定できる。そのため、本例の車両用システム１では、データベース３４を参照して磁気マーカ１０を特定して自車位置を測位した後、経路に対する自車位置の偏差を求める際、経路の位置的な情報が記録された別のデータベースを参照する必要がない。参照するべきデータベースの種類が少なければ、データの探索処理に要する負担を軽減できる。

　なお、本例では、磁気マーカに係るマーカ位置データを、その磁気マーカの直近の離散点の位置データにひも付けている。マーカ位置データをひも付ける位置データは、磁気マーカの直近の離散点の位置データでなくても良く、磁気マーカの近傍に所在する離散点の位置データであっても良い。さらに、本例では、磁気マーカに係るマーカ位置データを、いずれか一の離散点の位置データにひも付けているが、一の磁気マーカに係るマーカ位置データを、近傍の複数の離散点の位置データにひも付けることも良い。

　図６において、マーカフラグが１、すなわち磁気マーカのマーカ位置データが位置データにひも付けられている離散点データに、対応する磁気マーカの磁極性を表すデータを含めることも良い。この場合、検出された磁気マーカを特定する際、検出された磁気マーカの磁極性と、離散点データ中の磁極性データと、の一致を、磁気マーカの特定条件に設定できる。磁気マーカの磁極性の一致を考慮すれば、検出された磁気マーカを誤って別の磁気マーカと特定してしまうおそれを抑制できる。

（実施例２）
　本例は、実施例１の車両用システムに基づき、無線タグ付きの磁気マーカが検出された際の処理を変更した例である。この内容について図１０を参照して説明する。

　実施例１の構成では、無線タグ付きの磁気マーカが検出された際（図８中のＳ１０３：ＹＥＳ→Ｓ１０４：ＹＥＳ）、データベース３４を参照してタグＩＤに対応する磁気マーカが特定される（図８中のＳ１０５）。これに対して、本例では、図１０のフロー図の通り、磁気マーカを特定する際、タグＩＤが利用されることがない。この点において、本例は実施例１と相違する。

　図１０におけるステップＳ２０１～Ｓ２０３は、図８中のステップＳ１０１～Ｓ１０３と同様の処理である。本例では、磁気マーカが検出された場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、タグ情報の読取の有無に関わらず、まず、自律航法により自車位置に対して最も近く位置する磁気マーカが特定される（Ｓ２０４）。このステップＳ２０４は、実施例１のステップＳ１１５（図８）と同様の処理である。

　そして、このように磁気マーカが特定された後、タグ情報の読取が判断される（Ｓ２０５）。タグ情報が読み取られた場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、そのタグ情報に含まれるタグＩＤが、上記のステップＳ２０４で特定された磁気マーカのタグＩＤと一致しているか否かが判断される（Ｓ２０６）。タグＩＤが一致している場合（Ｓ２０６：ＹＥＳ）、タグ情報が正しく読み取られ、磁気マーカの誤検出も発生していないと判断され、磁気マーカを基準として自車位置が測位される（Ｓ２０７）。この場合、上記のステップＳ２０２で測位された自車位置が破棄される。

　タグ情報の読取がなかった場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、上記のようなタグＩＤの確認（Ｓ２０６）は実行されない。上記のステップＳ２０４で特定された磁気マーカを基準として、そのまま自車位置が測位される（Ｓ２０７）。なお、ステップＳ２０６の判断を経由したか否かに関わらず、ステップＳ２０７で測位された自車位置は、その後の自律航法（デッドレコニング、ＤＲ）による測位の基準位置として取り扱いされる。

　一方、タグＩＤが一致しない場合（Ｓ２０６：ＮＯ）、タグ情報の読取エラーあるいは磁気マーカの誤検出等、何らかのエラーが発生したと判断される。この場合には、磁気マーカの検出結果が破棄され、磁気マーカを基準とした自車位置の測位（Ｓ２０７）が迂回される。この場合には、上記のステップＳ２０２で測位された自車位置がそのまま維持される。

　上記のようにして自車位置の測位が確定した後は、経路に対する偏差を求める処理（Ｓ２０８）、この偏差を制御対象とした走行制御（Ｓ２０９）が実行される。ステップＳ２０８及びＳ２０９は、図８中のステップＳ１０７、Ｓ１０８と同様の処理である。

　本例では、タグＩＤによる確認の有無に関わらず、磁気マーカを基準として測位された自車位置を、その後の自律航法における基準位置に設定している。これに代えて、タグＩＤが確認できた磁気マーカを基準として測位された自車位置のみを、その後の自律航法の基準位置としても良い。タグＩＤによる確認ができていない磁気マーカにより測位された自車位置については、自律航法の精度を向上するための観測位置として利用することができる。
　なお、その他の構成及び作用効果については実施例１と同様である。

（実施例３）
　本例は、実施例１の車両用システムに基づき、検出された磁気マーカ（無線タグなし）を特定する際の基準を設けた例である。この内容について、図２及び図８を参照して説明する。

　本例の構成では、図８中のステップＳ１１５で特定された磁気マーカの敷設位置（ｘｍ、ｙｍ）と、直前のステップＳ１０２で測位された自車位置（ｘ、ｙ）と、の距離Ｌ（式３）に関する閾値処理が実行される。この閾値処理では、例えば、センサアレイ２１の横幅Ｌｏが閾値として設定される。

　制御ユニット３は、距離Ｌが閾値Ｌｏを超えるとき、例えば磁気マーカの誤検出等が発生している等の判断を行う。この場合、制御ユニット３は、検出された磁気マーカに基づく自車位置の測位を迂回する。このような判断によれば、例えば磁気マーカの誤検出等に応じて、本来の位置とは異なる誤りの自車位置が測位されてしまう状況を未然に回避できる。磁気マーカを基準として測位される自車位置は、その後の自律航法による自車位置の測位の際の基準位置となる。磁気マーカの誤検出に基づく自車位置の測位を回避すれば、その後の自律航法による測位の精度を維持できる。

　なお、基準位置を通過した後の車両の移動距離ｄに応じて閾値Ｌｏを動的に変更することも良い。移動距離ｄが長くなるほど、自律航法による自車位置の測位誤差が大きくなり得る。そのため、移動距離ｄが長くなるに従って、正しく検出された磁気マーカの敷設位置と、自車位置と、の距離Ｌが長くなる傾向にある。

　そこで、例えば、次式４のように閾値Ｌｏを設定することも良い。この式４は、移動距離ｄの２次関数により閾値Ｌｏを動的に変更する例である。式４による閾値Ｌｏは、移動距離ｄが大きくなるに従って急激に増加する。

　移動距離ｄが大きくなるに従って急激に増加する閾値Ｌｏについて、上限値を設定することも良い。上限値を設定すれば、上限値を超えるような過大な値が閾値Ｌｏとして設定されたことに起因する磁気マーカ１０の誤検出を未然に回避できる。なお、閾値Ｌｏが上限値に達するような状況としては、磁気マーカが検出できない状況が継続し、基準位置を通過した後の移動距離ｄが過大となったような状況が考えられる。このような場合、磁気センサの故障や、経路からの逸脱等、何らかのトラブルが発生している可能性がある。

　移動距離ｄは、検出された磁気マーカ１０の敷設位置を基準として自車位置が測位されてからの車両の移動距離、すなわち正しく検出された磁気マーカ１０を通過した後、車両が走行した距離である。この移動距離ｄに関する閾値処理を実行することも良い。移動距離ｄが予め設定された所定の距離以上あるいは超過した場合、移動距離ｄが過大となっている旨の報知を実行することも良く、自動走行等の車両制御を停止することも良い。なお、車両制御を停止する際は、車両を安全な場所に移動させて停車させた後で制御を停止すると良い。閾値Ｌｏ自体に関する閾値処理の結果に応じて、報知したり車両制御を停止したりすることも良い。
　なお、その他の構成及び作用効果については、実施例１あるいは２と同様である。

（実施例４）
　本例は、実施例１あるいは２の車両用システムに基づき、検出された磁気マーカが所在し得る所定範囲Ａを設定した例である。この内容について、図２、図１１及び図１２を参照して説明する。

　図１１は、磁気マーカ１０を利用して測位された自車位置５５Ａ、この自車位置５５Ａを基準位置として自律航法により測位された自車位置５５Ｂ、新たに検出された磁気マーカ１０を基準として測位された自車位置５５Ｃ、を示す図である。本例の構成では、自車位置５５Ｂを中心として新たに検出された磁気マーカ１０が所在する可能性がある所定範囲Ａが設定される。詳しくは後述するが、所定範囲Ａは、自律航法による測位誤差を考慮して設定され、基準位置からの移動距離が長くなるにつれて拡大する範囲である（図１２参照。）。

　本例の構成では、いずれかの磁気マーカ１０が検出されたとき、データベース３４に記録された離散点データのうちのマーカ位置データを含むものが選択される。そして、選択された各離散点データについて、マーカ位置データが表す相対位置の分だけ、対応する離散点（マーカ位置データがひも付けられた位置データが示す位置）から、位置的にずらすことでそのマーカ位置データに対応する磁気マーカ１０の敷設位置が特定される。このように特定された磁気マーカ１０の敷設位置は、所定範囲Ａに属するか否か、判断される。これにより、所定範囲Ａに位置する磁気マーカ１０が選択され、新たに検出された磁気マーカ１０が特定される。自車位置５５Ｃは、新たに検出された磁気マーカ１０の敷設位置に基づき、磁気マーカ１０に対する横ずれ量の分だけ、敷設位置から位置をずらすことにより測位される。

　次に、所定範囲Ａの設定方法について説明する。本例では、自律航法による相対位置（ｄｘ、ｄｙ）の算出方法に鑑みて所定範囲Ａを設定している。ＩＭＵ２２により計測されたヨーレートをγ、車輪速センサ５５の車速信号に基づく車速をＶとしたとき、相対位置（ｄｘ、ｄｙ）は上記の式１の通り算出される。なお、ｄｘは、車両の前後方向（車両方位に当たる方向）に沿う相対変位である。ｄｙは、車両の幅方向に沿う相対変位である。

　式１の通り、相対変位ｄｘは一重積分により算出される。一方、相対変位ｄｙは、算出の際に２回の積分（二重積分）を要する。当然ながら、ヨーレートγの誤差γｅ、車速Ｖの誤差Ｖｅに起因する誤差は、積分に応じて拡大する。基準位置を通過した後の移動距離が長くなり積分期間が長くなるほど、相対変位ｄｘ、相対変位ｄｙの誤差が拡大する。

　さらに、相対変位ｄｙの算出式のように積分を重ねると（二重積分）、移動距離に応じて誤差が拡大する度合いが一層強くなる。そのため、相対変位ｄｘと相対変位ｄｙとでは、算出の際に二重積分を要する相対変位ｄｙの方が、算出誤差が大きくなり得る。

　相対変位ｄｘ及び相対変位ｄｙのこのような誤差の傾向は、以下の式の展開によっても説明可能である。例えば、移動時間がＴｓ、移動開始位置である基準位置（ｘ０、ｙ０）のときの車両方位θ０（車両の前後方向）が経路方向に沿っている、すなわちθ０＝０とすると、移動後の車両方位θ、移動後の車両位置（ｘ、ｙ）は、式５により算出できる。なお、この式におけるγｔ、Ｖｔは、ヨーレート、車速の真値である。

　なお、式５におけるθは、車両方位の変化量であり十分に小さい。式５には、上記の式１と同様、このθが十分に小さいことに基づく工学的な近似が含まれる。

　ＩＭＵ２２によるヨーレートの計測値が誤差γｅを含む（γｔ＋γｅ）であり、車輪速センサ５５の車速信号に基づく車速の計測値が誤差Ｖｅを含む（Ｖｔ＋Ｖｅ）であるとすると、車両方位θｅ、相対位置（ｘｅ、ｙｅ）は、式６の通りとなる。

　ＩＭＵ２２が計測したヨーレート（γｔ＋γｅ）、車輪速センサ５５の車速信号に基づく車速（Ｖｔ＋Ｖｅ）を利用する自律航法による車両方位の誤差θｅ、相対位置の誤差（ｘｅ、ｙｅ）は、式７の通りである。

　式７の通り、車両の前後方向（車両方位）の相対位置の誤差ｘｅは、車速誤差Ｖｅと移動時間Ｔｓとの掛け算、すなわち誤差変数であるＶｅの一次式で算出される。これに対して、車両の幅方向の相対位置の誤差ｙｅの算出式は、車速誤差Ｖｅとヨーレート誤差γｅとの掛け算を含んでいる。車速誤差Ｖｅとヨーレート誤差γｅとを乗算すれば、誤差の影響が拡大する。それ故、車両の前後方向の相対位置の誤差ｘｅと、車両の幅方向の相対位置の誤差ｙｅと、を比べた場合、誤差ｘｅよりも誤差ｙｅの方が、ヨーレート誤差γｅや車速誤差Ｖｅの影響を受け易く、誤差が大きくなり得る。

　そこで、本例では、新たに検出された磁気マーカが所在し得る上記の所定範囲Ａの大きさを、図１２のごとく、基準位置（ｘ、ｙ）を通過した後の車両５の移動距離に応じて次第に拡大している。さらに本例の構成では、車両の前後方向の相対位置の誤差ｘｅ、及び車両の幅方向の相対位置の誤差ｙｅの拡大傾向に鑑み、車両の前後方向における所定範囲Ａ拡大率と、車両の幅方向における拡大率と、を異ならせている。

　本例の場合、図１２のごとく、車両５が基準位置（ｘ、ｙ）を通過した後、破線の軌跡で移動する際、所定範囲Ａが円形に近い状態から次第に楕円に変形していく。さらに、所定範囲Ａは、移動距離に応じて楕円の扁平率（縦横比）が大きくなり、車幅方向に延びる。このような所定範囲Ａの設定は、上記のごとく、車両の前後方向の相対位置の誤差ｘｅよりも、車両の幅方向の相対位置の誤差ｙｅの方が、ヨーレート誤差γｅや車速誤差Ｖｅの影響を受け易く、誤差が大きくなり得ることを考慮した設定である。

　具体的には、車輪速センサ５５による車速の最大誤差ＶＥ、ＩＭＵ２２によるヨーレートの最大誤差γＥを利用し、所定範囲Ａの短半径ｘｌ及び長半径ｙｌが次式８により設定される。なお、本例では、最大誤差として、誤差の分散の標準偏差σの３倍である３σに対応する誤差値を設定している。

　所定範囲Ａの大きさに関する閾値処理を実行することも良い。所定範囲Ａが過大となる状況としては、磁気マーカが検出できない状況が継続し、基準位置を通過した後の移動距離が過大となったような状況が考えられる。このような場合、磁気センサの故障や、経路からの逸脱等、何らかのトラブルが発生している可能性がある。このような場合、所定範囲Ａが過大となった旨の報知や、自動走行等の車両制御を停止すると良い。
　なお、その他の構成及び作用効果については実施例１と同様である

　以上、実施例のごとく本発明の具体例を詳細に説明したが、これらの具体例は、特許請求の範囲に包含される技術の一例を開示しているにすぎない。言うまでもなく、具体例の構成や数値等によって、特許請求の範囲が限定的に解釈されるべきではない。特許請求の範囲は、公知技術や当業者の知識等を利用して前記具体例を多様に変形、変更あるいは適宜組み合わせた技術を包含している。

　１　車両用システム
　１Ｒ　経路
　１Ｐ　離散点
　１０　磁気マーカ
　２　計測ユニット
　２１　センサアレイ（マーカ検出部）
　２１２　検出処理回路
　２２　ＩＭＵ
　２２３　２軸ジャイロセンサ（第２センサ）
　３　制御ユニット
　３１　第１の測位回路
　３２　第２の測位回路
　３４　データベース
　３５　制御回路
　５　車両
　５５　車輪速センサ（第１センサ）

Claims

　経路に配設された磁気マーカを利用して車両を自動走行させるための車両用システムであって、
　経路上の離散点の位置データが記録されたデータベースと、
　前記磁気マーカを検出するために車両に設けられたマーカ検出部と、
　該マーカ検出部により検出された磁気マーカの敷設位置を基準として車両の位置である自車位置を測位する第１の測位回路と、
　前記マーカ検出部により磁気マーカが検出された後、新たな磁気マーカが検出されるまでの中間期間において自車位置を測位する第２の測位回路と、
　前記第１の測位回路あるいは前記第２の測位回路によって測位された自車位置の経路に対する偏差を制御対象として車両の走行を制御する制御回路と、を有し、
　前記データベースでは、いずれかの離散点の位置を基準とした磁気マーカの相対位置を表すマーカ位置データが、当該離散点の位置データにひも付けられて記録されており、
　前記第１の測位回路は、前記マーカ検出部により磁気マーカが検出された際、前記データベースを参照することにより、前記第２の測位回路による自車位置を基準とする所定範囲に位置する磁気マーカを特定するように構成され、
　前記制御回路は、前記データベースに記録された前記位置データを参照することにより、前記第１の測位回路あるいは前記第２の測位回路が測位した自車位置の、経路に対する偏差を特定するように構成されている車両用システム。
　請求項１において、前記第１の測位回路は、前記データベースに記録された前記マーカ位置データが表す相対位置の分だけ、当該マーカ位置データがひも付けられた位置データに係る離散点から、位置的にずらすことで当該マーカ位置データに対応する磁気マーカの敷設位置を特定し、当該敷設位置が前記所定範囲に属するか否かを判断することで、当該所定範囲に位置する磁気マーカを特定することが可能である車両用システム。
　請求項１において、前記第１の測位回路は、前記データベースに記録された位置データのうちの前記マーカ位置データがひも付けられた各位置データについて、ひも付けられた前記マーカ位置データが表す前記磁気マーカの敷設位置が前記所定範囲に属するか否かを判定し、当該所定範囲に位置する磁気マーカを特定するように構成されている車両用システム。
　請求項１～３のいずれか１項において、前記制御回路は、前記第１の測位回路が自車位置を特定した後の移動距離に応じて、前記所定範囲の大きさを拡大するように構成されている車両用システム。
　請求項４において、前記車両には、車輪の回転量を特定可能な物理量を取得する第１センサと、鉛直方向の軸回りの車両の回転角速度を取得する第２センサと、が設けられ、
　前記制御回路は、前記車輪の回転量を利用して車両の進行方向の変位を推定すると共に、前記車輪の回転量と前記車両の回転角速度を利用して車両の車幅方向の変位を推定するように構成されており、
　前記移動距離に応じて前記制御回路が前記所定範囲の大きさを拡大する際の拡大率は、進行方向と車幅方向とで相違しており、車幅方向の拡大率の方が大きく設定されている車両用システム。
　請求項５において、前記制御回路は、前記移動距離に関する閾値処理を実行し、前記移動距離が予め設定された所定の距離を超えたとき、その旨を報知するか、あるいは車両を自動走行させる制御を停止するように構成されている車両用システム。
　請求項１において、前記離散点の位置データには、前記離散点の位置を表す座標データ、及び当該離散点における経路の方向を表す方位データ、が含まれており、
　前記マーカ位置データは、前記経路の方向に沿う軸と、当該経路の方向に直交する方向に沿う軸と、の２次元座標上の位置を表す座標データである車両用システム。
　請求項１において、前記データベースには、車両の車種毎のデータベースがあり、当該車種毎のデータベースでは、車種毎に異なる離散点の位置データが記録されており、
　車両がいずれかの磁気マーカを検出した際、当該車両が属する車種に対応するデータベースを参照することにより、車両が走行する際の目標の経路を車種毎に調整可能に構成されている車両用システム。
　請求項１において、前記データベースに記録された前記離散点の位置データには、前記マーカ位置データがひも付けられているか否かを示すマーカフラグがひも付けられており、当該マーカフラグを参照することで、前記マーカ位置データがひも付けられている前記離散点の位置データであるか否かを判別可能なように構成されている車両用システム。
　経路に配設された磁気マーカを利用して車両を自動走行させるための制御方法であって、
　経路上の離散点の位置データが記録されたデータベースと、
　前記磁気マーカを検出するために車両に設けられたマーカ検出部と、
　該マーカ検出部により検出された磁気マーカの敷設位置を基準として車両の位置である自車位置を測位する第１の測位回路と、
　前記マーカ検出部により磁気マーカが検出された後、新たな磁気マーカが検出されるまでの中間期間において自車位置を測位する第２の測位回路と、
　前記第１の測位回路あるいは前記第２の測位回路によって測位された自車位置の経路に対する偏差を制御対象として車両の走行を制御する制御回路と、を有し、
　前記データベースでは、いずれかの離散点の位置を基準とした磁気マーカの相対位置を表すマーカ位置データが、当該離散点の位置データにひも付けられて記録されている車両用システムにおいて、
　前記第１の測位回路は、前記マーカ検出部により磁気マーカが検出された際、前記データベースを参照することにより、前記第２の測位回路による自車位置を基準とする所定範囲に位置する磁気マーカを特定し、
　前記制御回路は、前記データベースに記録された前記位置データを参照することにより、前記第１の測位回路あるいは前記第２の測位回路が測位した自車位置の、経路に対する偏差を特定する制御方法。