WO2025216072A1 - 車両用システムおよび車両の制御方法 - Google Patents

車両用システムおよび車両の制御方法

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WO2025216072A1
WO2025216072A1 PCT/JP2025/012307 JP2025012307W WO2025216072A1 WO 2025216072 A1 WO2025216072 A1 WO 2025216072A1 JP 2025012307 W JP2025012307 W JP 2025012307W WO 2025216072 A1 WO2025216072 A1 WO 2025216072A1
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WO
WIPO (PCT)
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magnetic
vehicle
sources
acting
width direction
Prior art date
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Application number
PCT/JP2025/012307
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English (en)
French (fr)
Inventor
道治 山本
孝幸 安藤
潤 中村
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Aichi Steel Corp
Original Assignee
Aichi Steel Corp
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle system including a magnetic source installed on the vehicle's track, and a vehicle control method that utilizes a magnetic source installed on the track.
  • Magnetic sources laid on roads have been known as magnetic sources that can be detected while a vehicle is traveling (see, for example, Patent Document 1).
  • Magnetic sources such as magnetic markers are placed at intervals along a lane, for example.
  • a vehicle that can detect magnetic markers can estimate the relative position of the vehicle using the detected magnetic marker as a reference. For example, by using a magnetic marker laid along a lane as a reference, it is possible to measure the lateral deviation of a vehicle within the lane. If the lateral deviation of a vehicle within a lane can be determined, it becomes possible to control various driving assistance systems, such as automatic steering control, lane departure warning, and autonomous driving.
  • the conventional magnetic markers described above have the following problem. While it is possible to measure the vehicle's lateral deviation relative to the magnetic marker when the magnetic marker is detected and to control steering based on that lateral deviation, it is difficult to estimate the vehicle's lateral deviation within the lane after detecting a magnetic marker until a new magnetic marker is detected.
  • the present invention was made in consideration of the above-mentioned problems with the conventional technology, and aims to provide a vehicle system that includes a magnetic source installed on the roadway and helps improve vehicle controllability, as well as a vehicle control method that utilizes this vehicle system.
  • One aspect of the present invention is a system for a vehicle including a plurality of magnetic generating sources installed along a roadway, each of the plurality of magnetic sources has a pair of opposing north and south poles, and is installed so that the direction in which the north and south poles face each other coincides with the direction of the track;
  • the multiple magnetic sources are arranged in a row with magnetic poles of the same polarity facing each other across a gap between two adjacent magnetic sources, and the length of the gap is set so that at least the magnetic component perpendicular to the direction of travel acts on the vehicle in the gap.
  • One aspect of the present invention is a control method for controlling vehicle travel or assisting vehicle driving along a roadway on which a plurality of magnetic generating sources are installed, the method comprising: each of the plurality of magnetic sources has a pair of opposing north and south poles, and is installed so that the direction in which the north and south poles face each other coincides with the direction of the track; the plurality of magnetic generating sources are laid out in a row with magnetic poles of the same polarity facing each other across a gap between two adjacent magnetic generating sources, and the length of the gap is set so that at least a magnetic component perpendicular to the traveling direction acts on the vehicle side in the gap,
  • the present invention is a vehicle control method for controlling the running or driving of a vehicle so as to maintain a state in which magnetic fields from the plurality of magnetic sources are acting.
  • the magnetic source in this invention is a pair of magnetic sources each having a combination of opposing north and south poles. Each magnetic source is installed so that the direction in which the north and south poles face each other coincides with the direction of the track.
  • multiple magnetic sources are installed in a row with magnetic poles of the same polarity facing each other across a gap between two adjacent magnetic sources.
  • the length of the gap between two adjacent magnetic sources is set so that at least the magnetic component perpendicular to the direction of travel acts on the vehicle through that gap.
  • One aspect of the present invention is a control method that controls a vehicle or performs control to assist vehicle operation so as to maintain a state in which magnetic fields from at least one of a plurality of magnetic generating sources are active.
  • the vehicle system constituting one aspect of the present invention is a useful system that can apply magnetic force to the vehicle even in the gap between two adjacent magnetic markers, thereby achieving reliable control.
  • the magnetic force of the magnetic source can be used even in the gap between two adjacent magnetic markers, thereby improving the reliability of control.
  • FIG. 2 is a perspective view of a magnetic marker according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a track on which magnetic markers are laid in Example 1.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing the embedded state of the magnetic marker in the first embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of a vehicle traveling on a road in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a sensor unit in the first embodiment.
  • 6 is a graph illustrating a change in a magnetic measurement value Gv while traveling on a road in Example 1.
  • 6 is a graph illustrating a change in the magnetic measurement value Gt while traveling on a road in Example 1.
  • 10 is a graph showing a change in the direction of travel of the sum of squares Ssq of the magnetic measurement values Gv and Gt in Example 1.
  • 10 is a graph showing the distribution of the sum of squares Ssq of the magnetic measurement values Gv and Gt in the vehicle width direction in the first embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing a continuous (rail-shaped) member provided with a plurality of magnetic sources in the first embodiment.
  • 10 is a graph showing the distribution in the vehicle width direction of MSsq, which is the sum of squares Ssq of the magnetic measurement values Gv and Gt, with the positive and negative signs reversed, in the second embodiment.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a virtual magnetic groove along a track in the second embodiment.
  • FIG. 10 is a configuration diagram of a sensor unit in a second embodiment.
  • FIG. 11 is a first explanatory diagram showing how the magnetic head is guided by a virtual magnetic groove in the second embodiment.
  • FIG. 2 is a second explanatory diagram showing the state of being guided by a virtual magnetic groove in the second embodiment.
  • FIG. 10 is a third explanatory diagram showing the state of being guided by a virtual magnetic groove in the second embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state in which a representative point of a vehicle is accommodated in a virtual magnetic groove in the second embodiment.
  • FIG. 18 is an enlarged view of an area E1 in FIG. 17 in the second embodiment.
  • FIG. 18 is an enlarged view of an area E2 in FIG. 17 in the second embodiment.
  • Example 1 This example relates to a vehicle system 1S including a plurality of magnetic markers 1 laid on a track 10. The contents of this example will be described with reference to FIGS.
  • Magnetic marker 1 is an example of a magnetic source.
  • magnetic marker 1 is a rod-shaped magnetic marker consisting of a single magnet, as shown in Figure 1.
  • the magnet that makes up magnetic marker 1 is a round rod magnet with a diameter of 20 mm and a length of 500 mm.
  • Magnetic marker 1 may be the magnet itself, a magnet with a coating material applied to its outer surface, or a magnet housed in a resin case.
  • the magnet that makes up the magnetic marker 1 has different magnetic poles at both ends of its length.
  • This magnet is a ferrite plastic magnet, in which iron oxide magnetic powder, a magnetic material, is dispersed in a polymeric base material, and has a maximum energy product (BHmax) of 6.4 kJ/cubic meter.
  • each magnetic marker 1 is laid in a row along an array line 1L that runs along the direction of the track 10 ( Figure 2).
  • a gap 1G is provided between adjacent magnetic markers 1.
  • the length of this gap 1G is 100 mm.
  • the longitudinal direction of each magnetic marker 1, in which the north and south poles face each other, coincides with the direction of the track 10.
  • each magnetic marker 1 is laid so that the magnetic pole of the same polarity as that of an adjacent magnetic marker 1 faces across the gap 1G.
  • the direction from the north pole to the south pole of each magnetic marker 1 alternates along the track 10. Note that in all figures, including Figure 2, in which magnetic markers 1 are shown together with a vehicle 2 or track 10, the size of the magnetic markers 1 is illustrated larger than it actually is.
  • the magnetic marker 1 is laid embedded in the track 10, as shown in Figure 3.
  • the cross-sectional structure of the road that makes up the track 10 will now be explained.
  • the cross-sectional structure of a road paved with asphalt or the like roughly has a three-layer structure consisting of a roadbed 10C made of compacted soil, a roadbase 10B made of granular material such as crushed stone or crushed run, and a surface layer 10A made of a heated asphalt mixture.
  • the thickness of the surface layer 10A is approximately 50 mm, and the thickness of the roadbase 10B is around 100 mm.
  • the surface layer 10A is layered on top of the lower layer, the roadbase 10B.
  • the magnetic markers 1 are buried in a storage trench (not shown) provided along the track 10.
  • the storage trench is 100 mm deep.
  • the magnetic markers 1 are laid horizontally on the bottom of the storage trench.
  • the diameter of the magnetic markers 1 is 20 mm. Therefore, the buried magnetic markers 1 are located at a depth of 80 to 100 mm. This depth of 80 to 100 mm extends beyond the surface layer 10A, which is approximately 50 mm thick, and into the roadbed 10B. In the vehicle system 1S of this example, each magnetic marker 1 is buried in the roadbed 10B.
  • the vehicle 2 ( Figure 4) using the magnetic marker 1 is, for example, a typical passenger car, with a width of 1.8 m and a length of 4.5 m.
  • the vehicle 2 is equipped with operating mechanisms such as a steering wheel, accelerator, and brake.
  • the vehicle 2 is equipped with multiple actuators (not shown) that drive these operating mechanisms, and a control unit 20 that controls these actuators.
  • the control unit 20 is an example of a control circuit configured to control the driving of the vehicle 2 or to assist in the driving of the vehicle 2.
  • the vehicle 2 can be driven manually by a driver, or can be driven automatically under the control of the control unit 20.
  • the vehicle 2 can drive automatically using the magnetic marker 1 laid along the road 10.
  • the control unit 20 controls the steering of the vehicle 2 to suppress lateral deviation from the magnetic marker 1.
  • Vehicle 2 is equipped with a sensor unit 3 ( Figure 5) for detecting magnetic marker 1.
  • Sensor unit 3 is an example of a magnetic detection circuit.
  • Sensor unit 3 is a rod-shaped unit in which 15 magnetic sensors C1 to C15 are arranged in a straight line. The 15 magnetic sensors C1 to C15 are spaced at equal intervals of 10 cm.
  • Sensor unit 3 is attached, for example, to the inside of the front bumper of vehicle 2, with its longitudinal direction aligned with the vehicle width direction. In the case of vehicle 2 in this example, the mounting height of sensor unit 3 relative to road surface 10S is 200 mm.
  • Magnetic sensor C1 is located on the left side of vehicle 2
  • magnetic sensor C15 is located on the right side of vehicle 2.
  • the sensor unit 3 is composed of a combination of 15 magnetic sensors Cn (n is an integer between 1 and 15) and a signal processing circuit 30 with a built-in CPU (not shown) ( Figure 5).
  • the magnetic sensors Cn are sensors that detect magnetism using the well-known MI effect (Magneto Impedance Effect).
  • the MI effect is a magnetic effect in which the impedance of a magnetically sensitive material such as amorphous wire changes sensitively in response to an external magnetic field.
  • Each magnetic sensor Cn incorporates two amorphous wires that are perpendicular to each other.
  • the magnetic sensors Cn detect the magnetic component acting along the longitudinal direction of each amorphous wire and output a sensor signal that represents the magnitude of that magnetic component (magnetic measurement value).
  • the axial (longitudinal) specifications of the two amorphous wires are the same for all 15 magnetic sensors Cn.
  • the sensor unit 3 is attached to the vehicle 2 so that the two amorphous wires of each magnetic sensor Cn are aligned along the direction of travel and the vertical direction. Note that the vertical direction is an example of a direction perpendicular to the direction of travel.
  • the signal processing circuit 30 ( Figure 5) is a circuit that performs various processes, such as marker detection processing to detect the magnetic marker 1.
  • the signal processing circuit 30 processes the sensor signal of the magnetic sensor Cn to perform various processes.
  • the sensor signals processed by the signal processing circuit 30 are signals that represent the magnetic measurement value Gv, which indicates the magnitude of the magnetic component acting in the vertical direction, and the magnetic measurement value Gt, which indicates the magnitude of the magnetic component acting in the direction of travel.
  • the signal processing circuit 30 is configured to store the magnetic measurement values Gv and Gt obtained by the magnetic sensor Cn over a predetermined period of time in the past.
  • the signal processing circuit 30 performs various processes using the magnetic measurement values Gv and Gt obtained over a predetermined period of time in the past.
  • the signal processing circuit 30 In addition to marker detection processing, the signal processing circuit 30 also performs processing to measure lateral deviation from the magnetic marker 1.
  • the signal processing circuit 30 inputs the results of these processes to the control unit 20.
  • the control unit 20 uses the processing results from the signal processing circuit 30 to perform vehicle control such as automatic steering control for lane keeping, lane departure warning, and autonomous driving.
  • the vehicle control in this example is, in other words, control for traveling the vehicle 2 along a virtual magnetic rail formed by the magnetic markers 1.
  • Each magnetic sensor Cn of the sensor unit 3 repeatedly performs magnetic detection at a frequency of, for example, 3 kHz while the vehicle 2 is traveling.
  • the sum of the magnetic measurement values Gv (vertical magnetic measurement values) from the 15 magnetic sensors Cn changes in the direction of travel (direction of the road) as shown in Figure 6. Note that in this figure, the magnetic field acting from the north pole is considered positive, and the magnetic field acting from the south pole is considered negative.
  • the magnetic measurement value Gv (sum) reaches a positive peak in the gap 1G (N) where the north poles of two adjacent magnetic markers face each other, and a negative peak in the gap 1G (S) where the south poles face each other.
  • a zero cross occurs at the midpoint 1M (the center position in the longitudinal direction) of each magnetic marker 1, where the positive and negative values of the magnetic measurement value Gv (sum) are reversed.
  • magnetism directed from the north pole to the south pole is considered positive
  • magnetism directed from the south pole to the north pole is considered negative
  • the magnetic measurement value Gt (sum) has a positive or negative peak at the midpoint 1M of each magnetic marker 1. Positive and negative peaks appear alternately for each magnetic marker 1 arranged along the track 10.
  • a zero cross where the magnetic measurement value Gt (sum) switches from negative to positive occurs in the gap 1G (N) where the north poles of two adjacent magnetic markers 1 face each other.
  • a zero cross where the magnetic measurement value Gt (sum) switches from positive to negative occurs in the gap 1G (S) where the south poles of two adjacent magnetic markers 1 face each other.
  • the gap 1G between adjacent magnetic markers 1 on the track 10 is set narrow so that sufficient magnetism acts on the sensor unit 3 for marker detection processing.
  • the gap 1G is set narrow enough as in this example, the changes in the magnetic measurement value Gt (sum) and the magnetic measurement value Gv (sum) in the direction of travel change smoothly, like a trigonometric function.
  • the change in the magnetic measurement value Gt in the direction of travel and the change in the magnetic measurement value Gv in the direction of travel have the same period, but are out of phase by a quarter period.
  • the relationship between the change in the magnetic measurement value Gt in the direction of travel and the change in the magnetic measurement value Gv in the direction of travel is similar to, for example, the relationship between a sine function and a cosine function. Similar to the fact that the sum of the squares of the sine value and the cosine value is 1, the sum of the squares Ssq of the magnetic measurement values Gv (sum) and Gt (sum) is a nearly constant value in the direction of travel ( Figure 8).
  • the vehicle width direction distribution of the sum of squares Ssq of each magnetic sensor Cn in Figure 9 peaks at the vehicle width direction position of magnetic marker 1.
  • the vehicle width direction position of the peak represents the lateral deviation of vehicle 2 relative to magnetic marker 1. For example, if vehicle 2 deviates to the right relative to magnetic marker 1, the position of the peak in the vehicle width direction will be to the left in the figure. For example, if vehicle 2 deviates to the left relative to magnetic marker 1, the position of the peak in the vehicle width direction will be to the right in the figure. In this way, by identifying the position of the peak in the vehicle width direction, it is possible to measure the lateral deviation of vehicle 2 relative to magnetic marker 1.
  • the control unit 20 constantly acquires the lateral deviation measured by the sensor unit 3.
  • the control unit 20 controls the steering angle (of the steered wheels) so that the lateral deviation approaches a predetermined value, such as zero.
  • This type of steering control allows the driving of the vehicle 2 to be controlled so that the magnetism of the magnetic marker 1 remains acting on the vehicle 2.
  • each magnetic marker 1 is installed so that the direction in which the north and south poles face each other coincides with the direction of the track 10.
  • multiple magnetic markers 1 are installed in a row with magnetic poles of the same polarity facing each other, with a gap 1G between two adjacent magnetic markers 1.
  • the length of the gap 1G between two adjacent magnetic markers 1 is set so that at least the magnetic component perpendicular to the direction of travel acts on the vehicle 2 and can be detected by the sensor unit 3.
  • the vehicle system 1S of this example it is possible to control the vehicle 2 so that the magnetic field from the magnetic marker 1 remains in effect.
  • the vehicle 2 can be guided continuously by the magnetic field from the magnetic marker 1, enabling highly reliable vehicle control.
  • a pothole is a hole that occurs when part of the surface layer 10A ( Figure 3), made of a heated asphalt mixture, peels off from the road surface 10S. Potholes can be repaired, for example, by repaving the road surface 10S.
  • Repaving is a repair that involves removing the deteriorated surface layer 10A to expose the roadbed 10B and laying down a new surface layer 10A. By laying down a new surface layer 10A through repaving, a defect-free road surface 10S can be restored.
  • the magnetic marker 1 in this example is embedded in the roadbed 10B. Therefore, the magnetic marker 1 in this example is not dug up during repaving and does not need to be reapplied every time repaving is performed. The magnetic marker 1 can be used for a long period of time.
  • a magnetic marker 1 with a length of 500 mm is illustrated.
  • the length of the magnetic marker 1 may be in the range of 100 to 500 mm, including the 500 mm in this example. If the length of the magnetic marker 1 is less than 100 mm, the magnetic field loop formed between the north and south poles at both ends will be small. If the magnetic field loop is small, the magnetic field acting at higher positions will be weaker, which may result in detection by a magnetic sensor attached to the bottom of the vehicle being difficult. On the other hand, if the length of the magnetic marker 1 exceeds 500 mm, the magnetic field loop formed between the north and south poles at both ends will be excessively large, resulting in low magnetic flux density at low positions near the center of the magnetic marker (halfway between the north and south poles).
  • magnetic marker 1 has a north pole and a south pole located at both ends. Therefore, the length of magnetic marker 1 is the distance between the north pole and the south pole at the magnetic source.
  • the gap 1G between adjacent magnetic markers 1 is exemplified as a gap with a length of 100 mm in the direction of travel. Gap 1G should be between 0 and 500 mm in length. If gap 1G exceeds 500 mm and becomes longer than the length of the magnetic marker, there is a risk that magnetic interference with other adjacent magnetic markers will be less likely to occur. In this case, each magnetic marker will be close to being magnetically isolated, and the technical effect of laying multiple magnetic markers in a row may be lost. Note that the length of gap 1G is related to the length of magnetic marker 1. The longer the magnetic marker 1, the longer gap 1G can be. Gap 1G should be shorter than the length of a magnetic marker with a north pole and a south pole at both ends. If gap 1G is longer than the magnetic marker, there is a risk that the degree of magnetic interference with other adjacent magnetic markers will be insufficient.
  • the magnetic marker 1 is buried to a depth of 100 mm. It is preferable that the magnetic marker 1 be buried to a depth of 0 to 500 mm. If the burial depth exceeds 500 mm, the magnetic flux density on the surface side of the road (above ground) will be small, which may make detection by a magnetic sensor difficult.
  • magnetic markers 1 made of round bar magnets are used as the magnetic source, and are laid in a row along the track 10.
  • magnetic markers 1 made of round bar magnets magnetic markers made of magnets with polygonal cross sections may also be used.
  • magnetic markers 1 made of rod-shaped magnets magnetic markers made of strip-shaped (tape-shaped) magnets may also be used.
  • the strip-shaped magnets may be magnets with north and south poles on both ends.
  • This example shows a configuration in which magnetic markers 1, each 500 mm long, are arranged in a line along the track 10.
  • a continuous (rail-shaped) member 100 ( Figure 10) in which magnetic powder is dispersed in a polymeric material may be used.
  • This continuous member 100 is an example of a continuous or continuous member that is uninterrupted in the direction of the track 10.
  • a magnetic source 11 consisting of a magnetic pole pair of north and south poles. It is preferable to provide multiple such magnetic sources 11 with a gap 1G in the longitudinal direction. Adjacent magnetic sources 11 should be magnetized so that their north poles or south poles face each other with a gap 1G between them.
  • a continuous member 100 By laying such a continuous member 100 ( Figure 10) on the track 10, multiple magnetic sources 11 can be laid on the track 10 all at once.
  • an elastic polymer material is preferable.
  • An elastic material can deform to fit the curvature of the track 10.
  • the magnetic sources 11 may be provided by magnetizing the material before laying it on the track 10, or by magnetizing it after laying it on the track 10.
  • the continuous member 100 may be buried in the road surface 10S, or laid on the road surface 10S.
  • the continuous member 100 laid on the road surface 10S may be rod-shaped, like a flexible curved ruler, or may be strip-shaped (tape-shaped).
  • the continuous, unbroken member in the direction of the track 10 may be made of a non-magnetic, elastic material, with multiple magnets held in a row.
  • the magnets should preferably be elastic, such as ferrite rubber magnets.
  • the sensor unit 3 in this example is capable of detecting magnetic components acting along the direction of travel and magnetic components acting along the vertical direction. It may also be a sensor unit capable of detecting magnetic components including magnetic components acting along the direction of travel and magnetic components acting in the vertical direction.
  • a magnetic sensor equipped with a magnetic sensor that is oblique to both the direction of travel and the vertical direction can detect the combined component of the magnetic component acting along the direction of travel and the magnetic component acting in the vertical direction. If the orientation of the magnetic sensor is known, it is possible to identify the magnetic component acting along the direction of travel and the magnetic component acting in the vertical direction based on this combined component. It is preferable to set the angle of obliqueness relative to the direction of travel and the angle of obliqueness relative to the vertical direction to be approximately the same.
  • the sensor unit may be capable of detecting magnetic components acting along the traveling direction and magnetic components acting along the vehicle width direction (lateral direction).
  • the sensor unit may be capable of detecting magnetic components acting along the traveling direction, magnetic components acting along the vertical direction, and magnetic components acting along the vehicle width direction.
  • the rod-shaped magnetic markers 1 are laid out in a row with narrow gaps 1G between them along an arrangement line 1L ( Figure 2), which is an example of such a row, the distribution waveform of the square sum Ssq of the magnetic measurement values Gv, Gt of each magnetic sensor Cn shown in Figure 9 will be formed continuously along the roadway 10.
  • the peak of the square sum Ssq in the vehicle width direction can be identified regardless of whether the sensor unit 3 is located directly above one of the magnetic markers 1 (magnetic source) or in the gap 1G between adjacent magnetic markers 1.
  • the ability to identify the peak of the sum of squares Ssq, regardless of whether the vehicle 2 is located directly above one of the magnetic markers 1 (magnetic source) or in the gap 1G, means that the lateral deviation of the vehicle 2 relative to the arrangement line 1L can be measured. If the lateral deviation of the vehicle 2 relative to the arrangement line 1L can be obtained, the control unit 20 can control the steering angle (of the steering wheels) to bring the lateral deviation closer to a predetermined value such as zero, regardless of whether the vehicle 2 is located directly above one of the magnetic markers 1 or in the gap 1G between adjacent magnetic markers 1. With this type of steering control, there are no control gaps while the vehicle 2 is traveling on the roadway 10, thereby achieving smooth and highly accurate steering control.
  • Example 2 This example is based on the vehicle system of the first embodiment, but the configuration of the sensor unit, which is an example of a magnetic detection circuit, and the vehicle control method are changed. The contents will be described with reference to FIGS.
  • Figure 11 is a graph of MSsq, which is the sum of squares Ssq of the magnetic measurement values Gv and Gt, with the sign reversed.
  • the horizontal axis of the figure represents the position in the vehicle width direction.
  • the right side of the figure corresponds to the right side as viewed in the direction of the road 10, and the left side of the figure corresponds to the left side as viewed in the direction of the road 10.
  • the graph of Figure 11 corresponds to the graph of Figure 9 referenced in Example 1, with the sign reversed.
  • the track 10 is constructed with rod-shaped magnetic markers 1 laid in a row with narrow gaps 1G between them, resulting in a continuous MSsq distribution waveform as shown in Figure 11.
  • the distribution waveform in the figure can be said to represent the cross-sectional shape of a virtual magnetic groove 10T ( Figure 12) extending along the track 10.
  • the control method in this example is a method of controlling the vehicle 2 so that it travels along the virtual magnetic groove 10T.
  • the sensor unit 3A functions as a guide member, so to speak, to cause the vehicle 2 to travel along the virtual magnetic groove 10T.
  • the sensor unit 3A ( Figure 13) of this example includes two magnetic sensors Ca and Cb spaced apart in the vehicle width direction, and a signal processing circuit 30.
  • the magnetic sensors Ca and Cb are spaced apart by 20 cm.
  • the magnetic sensors Ca and Cb share the same specifications as the magnetic sensor Cn of Example 1. Both magnetic sensors Ca and Cb measure a magnetic measurement value Gv in the vertical direction and a magnetic measurement value Gt in the direction of travel.
  • the signal processing circuit 30 acquires the magnetic measurement values Gv and Gt from the magnetic sensors Ca and Cb, respectively, and calculates the sums of squares Ssq(a) and Ssq(b) of the magnetic measurement values Gv and Gt.
  • Ssq(a) is the sum of squares of the magnetic sensor Ca.
  • Ssq(b) is the sum of squares of the magnetic sensor Cb.
  • the signal processing circuit 30 calculates the difference D between the sums of squares Ssq(a) and Ssq(b) of the magnetic measurement values Gv and Gt.
  • the difference D is used by the control unit 20 to calculate the control amount (steering angle) of the steered wheels.
  • control unit 20 steers the steering wheels to the positive side, and when the difference D is negative, the control unit 20 steers the steering wheels to the negative side. Note that the control unit 20 increases the steering amount depending on the magnitude of the difference D.
  • sensor unit 3A is located near directly above magnetic marker 1
  • sensor unit 3A is located near the bottom of imaginary magnetic groove 10T.
  • MSsq(a) is minus 0.90 and MSsq(b) is minus 0.92.
  • difference D is a positive value close to zero. In this case, the steering amount of the steering wheel becomes smaller, and sensor unit 3A remains located near the bottom of imaginary magnetic groove 10T.
  • the sensor unit 3A functions as if it were a guide member that guides the vehicle 2. This guide member is guided by a slope that forms an imaginary magnetic groove 10T ( Figure 12) that runs along the direction of the track 10, preventing it from straying from the magnetic groove 10T.
  • Figure 12 an imaginary magnetic groove 10T
  • sensor unit 3A when sensor unit 3A is located on a slope that slopes downward to the right, as in Figure 14, sensor unit 3A is biased to the right.
  • sensor unit 3A when sensor unit 3A is located on a slope that slopes downward to the left, as in Figure 15, sensor unit 3A is biased to the left.
  • sensor unit 3A when sensor unit 3A is located near the bottom of magnetic groove 10T, as in Figure 16, the force biasing sensor unit 3A to the left or right is weaker. In this case, sensor unit 3A is maintained in a state where it is positioned near the bottom of magnetic groove 10T. In this way, with the configuration of this example, the driving of the vehicle can be controlled so that the magnetic fields of multiple magnetic markers 1 are maintained in effect.
  • a rightward component C1 resulting from gravity G is generated.
  • the control unit 20 treats this rightward component C1 as a lateral biasing force that biases the vehicle 2 in the lateral direction.
  • the control unit 20 controls the steering wheels of the vehicle 2 according to the magnitude of the lateral biasing force C1.
  • Magnetic marker (magnetic source) 1G, 1G (N), 1G (S) Gap 1L Arrangement line (single row) 1S Vehicle system 10 Track 10A Surface layer 10B Roadbed 10C Roadbed 10S Road surface 10T (virtual) magnetic groove 100 Continuous member 11 Magnetic source 2 Vehicle 20 Control unit (control circuit) 3, 3A Sensor unit (magnetic detection circuit) Cn (n is an integer from 1 to 15), Ca, Cb: magnetic sensor 30: signal processing circuit

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Abstract

Ｎ極とＳ極とが対向する方向が走路（１０）の方向に一致している複数の磁気発生源（１）が、走路（１０）に沿って一列をなしていると共に、走路（１０）の方向に沿って隣り合う磁気発生源（１）の間に隙間（１Ｇ）が形成されるように敷設されている車両用システム（１）では、少なくとも進行方向に直交する磁気成分が隙間（１Ｇ）においても車両側に作用するように隙間（１Ｇ）の長さが設定されており、そのため、磁気発生源（１）を利用する車両の制御性が良好である。

Description

車両用システムおよび車両の制御方法
　本発明は、車両の走路に敷設された磁気発生源を含む車両用システム、及び走路に敷設された磁気発生源を利用する車両の制御方法に関する。
　従来、車両が走行中に検出可能な磁気発生源として、道路に敷設される磁気マーカが知られている（例えば、特許文献１参照。）。磁気マーカなどの磁気発生源は、例えば車線に沿って間隔を空けて配置される。磁気マーカを検出可能な車両であれば、検出した磁気マーカを基準として車両の相対位置を推定可能である。例えば車線に沿って敷設された磁気マーカを基準とすれば、車線内の車両の横偏差を計測できる。車線内の車両の横偏差を把握できれば、自動操舵制御や車線逸脱警報や自動運転など各種の運転支援のための制御が可能となる。
特開２００５－２０２４７８号公報
　しかしながら、前記従来の磁気マーカでは、次のような問題がある。すなわち、磁気マーカの検出時には、磁気マーカを基準とする車両の横偏差を計測でき、その横偏差に基づく操舵制御が可能である一方、いずれかの磁気マーカの検出後、新たな磁気マーカを検出するまでの間、車線内の車両の横偏差を推定することが難しいという問題がある。
　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、走路に敷設された磁気発生源を含むシステムであって車両の制御性の向上に役立つ車両用システム、及びこの車両用システムを利用する車両の制御方法を提供しようとするものである。
　本発明の一態様は、走路に沿って敷設された複数の磁気発生源を含む車両用システムであって、
　前記複数の磁気発生源のうちの各磁気発生源は、Ｎ極とＳ極とが対向する組合せを一対、有する磁気発生源であって、Ｎ極とＳ極とが対向する方向が走路の方向に一致するように敷設され、
　前記複数の磁気発生源は、隣り合う２つの磁気発生源の隙間を介して同じ極性の磁極が対面する状態で一列をなすように敷設されていると共に、当該隙間において、少なくとも、進行方向に直交する磁気成分が車両側に作用するように当該隙間の長さが設定されている車両用システムにある。
　本発明の一態様は、複数の磁気発生源が敷設された走路において、車両の走行を制御あるいは走路に沿う車両の運転を支援するための制御方法であって、
　前記複数の磁気発生源のうちの各磁気発生源は、Ｎ極とＳ極とが対向する組合せを一対、有する磁気発生源であって、Ｎ極とＳ極とが対向する方向が走路の方向に一致するように敷設され、
　前記複数の磁気発生源は、隣り合う２つの磁気発生源の隙間を介して同じ極性の磁極が対面する状態で一列をなすように敷設されていると共に、当該隙間において、少なくとも、進行方向に直交する磁気成分が車両側に作用するように当該隙間の長さが設定されており、
　前記複数の磁気発生源からの磁気が作用する状態を維持できるよう、車両の走行を制御するか、あるいは車両の運転を制御する、車両の制御方法にある。
　本発明における磁気発生源は、Ｎ極とＳ極とが対向する組合せを一対、有する磁気発生源である。各磁気発生源は、Ｎ極とＳ極とが対向する方向が走路の方向に一致するように敷設されている。
　本発明においては、隣り合う２つの磁気発生源の隙間を介して同じ極性の磁極が対面する状態で一列をなすよう、複数の磁気発生源が敷設されている。隣り合う２つの磁気発生源の隙間の長さは、少なくとも、進行方向に直交する磁気成分が当該隙間において車両側に作用するように設定されている。
　本発明の一態様をなす制御方法は、複数の磁気発生源のうちの少なくともいずれかの磁気発生源からの磁気が作用する状態を維持できるよう、車両を制御するか、あるいは車両の運転を支援する制御を実行する方法である。
　本発明の一態様をなす車両用システムは、隣り合う２つの磁気マーカの間の隙間においても車両側に磁気を作用でき、確実な制御を実現できる有用なシステムである。本発明の一態様をなす車両の制御方法によれば、隣り合う２つの磁気マーカの間の隙間においても磁気発生源の磁気を利用することで、制御の確実性を向上できる。
実施例１における、磁気マーカの斜視図。 実施例１における、磁気マーカが敷設された走路の説明図。 実施例１における、磁気マーカの埋設状態を示す説明図。 実施例１における、走路を走行する車両の説明図。 実施例１における、センサユニットの構成図。 実施例１における、走路を走行中の磁気計測値Ｇｖの変化を例示するグラフ。 実施例１における、走路を走行中の磁気計測値Ｇｔの変化を例示するグラフ。 実施例１における、磁気計測値Ｇｖ及びＧｔの二乗和Ｓsqの進行方向における変化を示すグラフ。 実施例１における、磁気計測値Ｇｖ及びＧｔの二乗和Ｓsqの車幅方向における分布を示すグラフ。 実施例１における、複数の磁気発生源が設けられた連続状（レール状）の部材を示す説明図。 実施例２における、磁気計測値Ｇｖ及びＧｔの二乗和Ｓsqの正負を反転したＭＳsqの車幅方向における分布を示すグラフ。 実施例２における、走路に沿う仮想的な磁気溝の説明図。 実施例２における、センサユニットの構成図。 実施例２における、仮想的な磁気溝によってガイドされる様子を示す説明図その１。 実施例２における、仮想的な磁気溝によってガイドされる様子を示す説明図その２。 実施例２における、仮想的な磁気溝によってガイドされる様子を示す説明図その３。 実施例２における、仮想的な磁気溝に車両の代表点が収容されている様子を示す断面図。 実施例２における、図１７中の領域Ｅ１の拡大図。 実施例２における、図１７中の領域Ｅ２の拡大図。
　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、走路１０に敷設された複数の磁気マーカ１を含む車両用システム１Ｓに関する例である。この内容について、図１～図１０を用いて説明する。
　磁気マーカ１は、磁気発生源の一例である。本例の磁気マーカ１は、図１のごとく、一の磁石よりなる棒状の磁気マーカである。磁気マーカ１では、Ｎ極とＳ極とが長手方向に対向している。磁気マーカ１をなす磁石は、直径２０ｍｍ、長さ５００ｍｍの丸棒の磁石である。磁気マーカ１は、磁石そのものであっても良く、磁石の外表面にコーティング材料を塗布したものであっても良いし、樹脂製のケースに磁石を収容したものであっても良い。
　磁気マーカ１をなす磁石は、長手方向の両端に異なる磁極が配置された磁石である。この磁石は、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フェライトプラスチックマグネットであり、最大エネルギー積（ＢＨｍａｘ）＝６．４ｋＪ／立法メートルという特性を備えている。
　車両用システム１Ｓでは、走路１０の方向に沿う配列線１Ｌに沿って一列をなすように複数の磁気マーカ１が敷設されている（図２）。複数の磁気マーカ１のうち、隣り合う磁気マーカ１の間には、隙間１Ｇが設けられている。この隙間１Ｇの長さは、１００ｍｍである。各磁気マーカ１は、Ｎ極とＳ極とが対向する長手方向が、走路１０の方向に一致している。さらに、各磁気マーカ１は、隣り合う他の磁気マーカ１と同極の磁極が隙間１Ｇを介して対面するように敷設されている。車両用システム１Ｓでは、各磁気マーカ１のＮ極からＳ極に向かう方向が、走路１０に沿って交互に反転している。なお、図２を含め、車両２あるいは走路１０と共に磁気マーカ１が示された各図では、磁気マーカ１の大きさを実際よりも大きく図示している。
　磁気マーカ１は、図３のように、走路１０に埋設された状態で敷設される。ここで、走路１０をなす道路の断面構造を説明する。アスファルト等で舗装された道路の断面構造は、大まかに、土を押し固めた路床１０Ｃ、砕石やクラッシャランなどの粒状材料による路盤１０Ｂ、加熱アスファルト混合物よりなる表層１０Ａ、という三層構造を有する。表層１０Ａの層厚は約５０ｍｍ、路盤１０Ｂの層厚は１００ｍｍ程度である。表層１０Ａは、下側の層である路盤１０Ｂの上側に積層されている。
　磁気マーカ１は、走路１０に沿うように設けられた収容溝（図示略）を利用して埋設される。収容溝の深さは１００ｍｍである。磁気マーカ１は、収容溝の底面に横向きで載置された状態で敷設される。磁気マーカ１の直径は２０ｍｍである。したがって、埋設された磁気マーカ１は、深さ８０～１００ｍｍの範囲に位置している。深さ８０～１００ｍｍは、層厚約５０ｍｍの表層１０Ａを越えて路盤１０Ｂの深さである。本例の車両用システム１Ｓでは、各磁気マーカ１が路盤１０Ｂに埋設されている。
　磁気マーカ１を利用する車両２（図４）は、例えば、一般的な乗用車であり、車幅が１．８ｍ、車長が４．５ｍである。車両２は、操舵ハンドルやアクセルやブレーキ等の操作機構を備えている。車両２は、これらの操作機構を駆動する複数のアクチュエータ（図示略）、及びこれらのアクチュエータを制御する制御ユニット２０、を備えている。制御ユニット２０は、車両２の走行を制御するか、あるいは車両２の運転を支援する、ように構成された制御回路の一例である。車両２は、運転手による手動走行が可能であるほか、制御ユニット２０の制御による自動走行が可能である。車両２は、走路１０に沿って敷設された磁気マーカ１を利用して自動走行可能である。例えば、車両２は、磁気マーカ１に対する横偏差を抑制するよう、制御ユニット２０により操舵制御される。
　車両２は、磁気マーカ１を検出するためのセンサユニット３（図５）を備えている。センサユニット３は、磁気検出回路の一例である。センサユニット３は、１５個の磁気センサＣ１～Ｃ１５が一直線上に配列された棒状のユニットである。１５個の磁気センサＣ１～Ｃ１５の間隔は、１０ｃｍの等間隔である。センサユニット３は、長手方向が車幅方向に沿う状態で、例えば車両２のフロントバンパーの内側に取り付けられる。本例の車両２の場合、路面１０Ｓを基準としたセンサユニット３の取付け高さが２００ｍｍである。なお、磁気センサＣ１が車両２の左側に位置し、磁気センサＣ１５が車両２の右側に位置している。
　センサユニット３は、１５個の磁気センサＣｎ（ｎは１～１５の整数。）と、図示しないＣＰＵ等を内蔵した信号処理回路３０と、の組合せを含んで構成されている（図５）。磁気センサＣｎは、公知のＭＩ効果（Magneto Impedance Effect）を利用して磁気を検出するセンサである。ＭＩ効果は、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磁気的な効果である。各磁気センサＣｎには、互いに直交するように２本のアモルファスワイヤが組み込まれている。磁気センサＣｎは、各アモルファスワイヤの長手方向に沿って作用する磁気成分を検出し、その磁気成分の大きさ（磁気計測値）を表すセンサ信号を出力する。
　センサユニット３では、２本のアモルファスワイヤの軸方向（長手方向）の仕様が、１５個の磁気センサＣｎの間で共通している。センサユニット３は、各磁気センサＣｎの２本のアモルファスワイヤが進行方向及び鉛直方向に沿うように車両２に取り付けられている。なお、鉛直方向は、進行方向に対して直交する方向の一例である。
　信号処理回路３０（図５）は、磁気マーカ１を検出するためのマーカ検出処理等の各種処理を実行する回路である。信号処理回路３０は、磁気センサＣｎのセンサ信号に処理を施して各種の処理を実行する。信号処理回路３０が処理するセンサ信号は、鉛直方向に沿って作用する磁気成分の大きさを表す磁気計測値Ｇｖ、及び進行方向に沿って作用する磁気成分の大きさを表す磁気計測値Ｇｔ、を表す信号である。
　信号処理回路３０は、磁気センサＣｎによる磁気計測値Ｇｖ、Ｇｔを、過去の所定時間に亘って記憶するように構成されている。信号処理回路３０は、過去の所定時間に亘る磁気計測値Ｇｖ、Ｇｔを利用して各種処理を実行する。
　信号処理回路３０は、マーカ検出処理に加えて、磁気マーカ１に対する横偏差を計測する処理、を実行する。信号処理回路３０は、これらの処理の結果を制御ユニット２０に入力する。制御ユニット２０は、信号処理回路３０による処理結果を利用し、車線維持のための自動操舵制御や、車線逸脱警報や、自動運転など、の車両制御を実行する。
　続いて、磁気マーカ１を利用して走路１０を走行するための車両制御の内容について説明する。本例の車両制御は、いわば、磁気マーカ１によって形成される仮想的な磁気的なレールに沿って車両２を走行させる制御である。
　センサユニット３の各磁気センサＣｎは、車両２が走行している間、例えば３ｋＨｚの周波数で磁気検出を繰り返し実行する。１５個の磁気センサＣｎによる磁気計測値Ｇｖ（鉛直方向の磁気計測値）の総和は、進行方向（走路の方向）において図６のように変化する。なお、同図では、Ｎ極から作用する磁気を正とし、Ｓ極から作用する磁気を負としている。
　磁気計測値Ｇｖ（総和）は、図６のごとく、隣り合う２つの磁気マーカのＮ極が対面する隙間１Ｇ（Ｎ）で正のピークとなり、Ｓ極が対面する隙間１Ｇ（Ｓ）で負のピークとなる。そして、各磁気マーカ１の中点１Ｍ（長手方向における中央の位置）において、磁気計測値Ｇｖ（総和）の正負が反転するゼロクロスが生じている。
　１５個の磁気センサＣｎによる磁気計測値Ｇｔ（進行方向の磁気計測値）の総和は、進行方向（走路の方向）において図７のように変化する。なお、同図では、Ｎ極からＳ極に向かう磁気を正とし、Ｓ極からＮ極に向かう磁気を負としている。磁気計測値Ｇｔ（総和）は、各磁気マーカ１の中点１Ｍにおいて正あるいは負のピークとなっている。正のピーク及び負のピークは、走路１０に沿って配列された磁気マーカ１毎に交互に現れている。隣り合う２つの磁気マーカ１のＮ極が対面する隙間１Ｇ（Ｎ）において、磁気計測値Ｇｔ（総和）が負から正に切り替わるゼロクロスが生じている。また、隣り合う２つの磁気マーカ１のＳ極が対面する隙間１Ｇ（Ｓ）において、磁気計測値Ｇｔ（総和）が正から負に切り替わるゼロクロスが生じている。
　本例の走路１０では、隣り合う磁気マーカ１の隙間１Ｇにおいて、マーカ検出処理に十分な磁気がセンサユニット３に作用するように隙間１Ｇが狭く設定されている。これにより、進行方向において、磁気計測値Ｇｔ（総和）及び磁気計測値Ｇｖ（総和）の両方がゼロとなる区間が発生していない。特に、本例のように隙間１Ｇを十分に狭く設定した場合には、進行方向における磁気計測値Ｇｔ（総和）の変化及び磁気計測値Ｇｖ（総和）の変化が、三角関数のような滑らかな変化となる。
　図６及び図７から知られるように、進行方向における磁気計測値Ｇｔの変化と、進行方向における磁気計測値Ｇｖの変化とは、周期が同じである一方、位相が１／４周期ずれている。進行方向における磁気計測値Ｇｔの変化と、進行方向における磁気計測値Ｇｖの変化と、の関係は、例えば、サイン関数とコサイン関数との関係に類似している。サインの値とコサインの値の二乗和が１となることに類似し、磁気計測値Ｇｖ（総和）およびＧｔ（総和）の二乗和Ｓsqは進行方向において一定に近い値となる（図８）。
　一方、各磁気センサＣｎの磁気計測値Ｇｖ、Ｇｔの二乗和Ｓsqは、車幅方向において図９のように分布する。なお、同図は、各磁気センサＣｎの二乗和Ｓsqの分布を近似曲線によって示す図である。同図中左側が車両２の左側に相当し、同図中右側が車両２の右側に相当している。
　図９の各磁気センサＣｎの二乗和Ｓsqの車幅方向の分布は、磁気マーカ１の車幅方向の位置でピークとなる。ピークの車幅方向の位置が、磁気マーカ１に対する車両２の横偏差を表す。例えば、磁気マーカ１に対して車両２が右にずれた場合、車幅方向のおけるピークの位置は、同図中左寄りとなる。例えば、磁気マーカ１に対して車両２が左にずれた場合、車幅方向におけるピークの位置は、同図中右寄りとなる。このように、車幅方向におけるピークの位置を特定することで、磁気マーカ１に対する車両２の横偏差を計測可能である。
　制御ユニット２０は、センサユニット３が計測する横偏差を随時、取得する。制御ユニット２０は、横偏差をゼロなどの所定値に近づけるように、（操舵輪の）操舵角を制御する。このような操舵制御によれば、磁気マーカ１の磁気が車両２側に作用する状態を維持できるよう、車両２の走行を制御できる。
　以上のように構成された本例の車両用システム１Ｓでは、Ｎ極とＳ極とが対向する方向が走路１０の方向に一致するように各磁気マーカ１が敷設されている。この車両用システム１Ｓでは、隣り合う２つの磁気マーカ１の隙間１Ｇを介して同じ極性の磁極が対面する状態で一列をなすよう、複数の磁気マーカ１が敷設される。
　特に、車両用システム１Ｓでは、隣り合う２つの磁気マーカ１の隙間１Ｇにおいて、少なくとも、進行方向に直交する磁気成分が車両２側に作用しセンサユニット３が検出できるよう、隙間１Ｇの長さが設定されている。本例の車両用システム１Ｓであれば、磁気マーカ１からの磁気が作用する状態を維持できるよう、車両２を制御可能である。本例の制御方法によれば、磁気マーカ１による磁気によって車両２を途切れなく誘導でき、確実性の高い車両制御が可能である。
　ここで、道路の補修について説明する。道路が長期間に亘って運用されると、ポットホールなどの欠陥が路面１０Ｓに生じ得る。ポットホールは、加熱アスファルト混合物からなる表層１０Ａ（図３）の一部が路面１０Ｓから剥離して起こる穴である。ポットホールは、例えば、路面１０Ｓの再舗装により修復可能である。再舗装は、劣化した表層１０Ａを除去して路盤１０Ｂを露出させ、新しい表層１０Ａを設ける補修である。再舗装により新しい表層１０Ａを設ければ、瑕疵がない路面１０Ｓを再生できる。上記のごとく、本例の磁気マーカ１は路盤１０Ｂに埋設されている。それ故、本例の磁気マーカ１は、再舗装の際に掘り起こされることがなく、再舗装を実施する毎に再施工する必要がない。磁気マーカ１は、長期間に亘って運用可能である。
　本例では、長さ５００ｍｍの磁気マーカ１を例示している。磁気マーカ１の長さは、本例の５００ｍｍを含む１００～５００ｍｍの範囲であると良い。磁気マーカ１の長さが１００ｍｍ未満の場合、両端のＮ極とＳ極との間に形成される磁界ループが小さくなる。磁界ループが小さくなれば、高い位置に作用する磁気が小さくなり、車両の底面に取り付けられた磁気センサによる検出が難くなる、という問題が生じるおそれがある。一方、磁気マーカ１の長さが５００ｍｍを超えると、両端のＮ極とＳ極との間に形成される磁界ループが過度に大きくなり、磁気マーカの中央辺り（Ｎ極とＳ極との中間辺り）の低い位置で磁束密度が小さくなる。磁気センサが比較的低い位置に取り付けられているような場合、図６で例示した磁気計測値Ｇｖの変化や、図７で例示した磁気計測値Ｇｔの変化、など特徴ある磁気的な変化を検出し難くなる、という問題が生じるおそれがある。なお、磁気マーカ１では、両端にＮ極とＳ極とが位置している。よって、磁気マーカ１の長さは、磁気発生源におけるＮ極とＳ極との距離である。
　本例では、隣り合う磁気マーカ１の隙間１Ｇとして、進行方向の長さが１００ｍｍの隙間を例示している。隙間１Ｇは、０～５００ｍｍの長さとすると良い。隙間１Ｇが５００ｍｍを超えて磁気マーカの長さ以上になると、隣り合う他の磁気マーカとの磁気的な干渉が生じ難くなるおそれがある。この場合、各磁気マーカが磁気的に孤立する状態に近くなり、一列をなすように複数の磁気マーカを敷設することによる技術的な効果が失われるおそれがある。なお、隙間１Ｇの長さは、磁気マーカ１の長さと関連している。磁気マーカ１が長いほど、隙間１Ｇを長くできる。隙間１Ｇは、両端にＮ極とＳ極とが配置された磁気マーカの長さよりも短くすると良い。隙間１Ｇが磁気マーカよりも長いと、隣り合う他の磁気マーカとの磁気的な干渉の度合いが十分でなくなるおそれがある。
　本例の磁気マーカ１の埋設深さは１００ｍｍである。磁気マーカ１の埋設深さは、０～５００ｍｍであると良い。埋設深さが５００ｍｍを超える場合、道路の表面側（地上）で磁束密度が小さくなり、磁気センサによる検出が難しくなるおそれがある。
　本例では、磁気発生源として丸棒の磁石よりなる磁気マーカ１を採用し、走路１０に沿って一列をなすように敷設している。丸棒の磁石を採用する磁気マーカ１に代えて、断面多角形状の磁石を採用する磁気マーカであっても良い。棒状の磁石よりなる磁気マーカ１に代えて、帯状（テープ状）の磁石よりなる磁気マーカであっても良い。帯状の磁石は、両端にＮ極及びＳ極が設けられた磁石であれば良い。
　本例は、長さ５００ｍｍの磁気マーカ１を走路１０に沿って一列に配列した構成例である。これに代えて、磁性粉末が高分子材料中に分散する連続状（レール状）の部材１００（図１０）を利用することも良い。この連続状の部材１００は、走路１０の方向に切れ目のない連続状あるいは連続状の部材の一例である。
　外部から連続状の部材１００を着磁すれば、Ｎ極及びＳ極の磁極対よりなる磁気発生源１１を設けることができる。このような磁気発生源１１を長手方向に隙間１Ｇを空けて複数設けると良い。隣り合う磁気発生源１１では、Ｎ極同士あるいはＳ極同士が隙間１Ｇを空けて対面するように着磁すると良い。
　このような連続状の部材１００（図１０）を走路１０に敷設すれば、複数の磁気発生源１１を一括して走路１０に敷設できる。この場合の高分子材料は、弾性を有するエラスティック材料が良い。弾性を有する材料であれば、走路１０の曲率に沿うように変形できる。走路１０への敷設前の着磁により磁気発生源１１を設けても良く、走路１０への敷設後の着磁により磁気発生源１１を設けても良い。連続状の部材１００は、路面１０Ｓに埋設しても良く、路面１０Ｓに敷設しても良い。路面１０Ｓに敷設する連続状の部材１００は、自在曲線定規のような棒状のものであっても良く、帯状（テープ状）のものであっても良い。
　走路１０の方向に切れ目のない連続状の部材は、弾性を有する非磁性材料により、複数の磁石が一列をなすように保持されたものであっても良い。この場合の磁石は、例えばフェライトラバーマグネットなどの弾性を有するものがよい。
　本例のセンサユニット３は、進行方向に沿って作用する磁気成分、及び鉛直方向に沿って作用する磁気成分を、それぞれ、検出可能である。進行方向に沿って作用する磁気成分と、鉛直方向に作用する磁気成分と、を含む磁気成分を検出可能なセンサユニットであっても良い。進行方向及び鉛直方向に対して斜行する感磁体を備える磁気センサであれば、進行方向に沿って作用する磁気成分と、鉛直方向に作用する磁気成分と、の合成成分を検出できる。感磁体の向きが既知であれば、この合成成分に基づいて、進行方向に沿って作用する磁気成分と、鉛直方向に作用する磁気成分と、を特定可能である。好ましくは、進行方向に対して斜行する角度と、鉛直方向に対して斜行する角度と、は同程度に設定すると良い。
　さらに、進行方向と鉛直方向との組み合わせに代えて、進行方向に沿って作用する磁気成分と、車幅方向（横方向）に沿って作用する磁気成分と、を検出可能なセンサユニットであっても良い。進行方向に沿って作用する磁気成分、鉛直方向に沿って作用する磁気成分、及び車幅方向に沿って作用する磁気成分、を検出可能なセンサユニットであっても良い。
　なお、棒状の磁気マーカ１が狭い隙間１Ｇを空けて一列をなすよう、当該一列の一例をなす配列線１Ｌ（図２）に沿って敷設されていれば、各磁気センサＣｎの磁気計測値Ｇｖ、Ｇｔの二乗和Ｓsqの図９の分布波形が走路１０に沿って途切れなく形成される。この場合、センサユニット３が、いずれかの磁気マーカ１（磁気発生源）の真上に位置しているか、隣り合う磁気マーカ１の隙間１Ｇに位置しているかに関わらず、車幅方向における二乗和Ｓsqのピークを特定できる。
　いずれかの磁気マーカ１（磁気発生源）の真上に位置しているか、隙間１Ｇに位置しているかに関わらず、二乗和Ｓsqのピークを特定できる、ことは、配列線１Ｌに対して車両２の横偏差を計測できる、ことに相当している。配列線１Ｌに対する車両２の横偏差を取得できれば、いずれかの磁気マーカ１の真上に位置しているか、隣り合う磁気マーカ１の隙間１Ｇに位置しているかに関わらず、制御ユニット２０は、横偏差をゼロなどの所定値に近づけるように、（操舵輪の）操舵角を制御できる。このような操舵制御によれば、車両２が走路１０に走行している間、制御の切れ目が生じることがないので、滑らかで精度の高い操舵制御を実現できる。
（実施例２）
　本例は、実施例１の車両用システムに基づき、磁気検出回路の一例をなすセンサユニットの構成及び車両制御の方法を変更したものである。この内容について、図１１～図１９を参照して説明する。
　まず、本例の制御方法の内容を、図１１及び図１２を参照して概説する。図１１は、磁気計測値Ｇｖと磁気計測値Ｇｔとの二乗和Ｓsqの正負を反転したＭＳsqのグラフである。同図の横軸は車幅方向の位置を表している。同図中の右側は、走路１０の方向に向かって右側に相当し、同図中の左側は、走路１０の方向に向かって左側に相当している。図１１のグラフは、実施例１で参照した図９のグラフの正負を反転したものに相当している。
　棒状の磁気マーカ１が狭い隙間１Ｇを空けて一列をなすように敷設された本例の走路１０では、図１１のようなＭＳｓｑの分布波形が途切れなく形成される。同図の分布波形は、走路１０に沿って延びる仮想的な磁気溝１０Ｔ（図１２）の断面形状を表すと言える。本例の制御方法は、仮想的な磁気溝１０Ｔを伝うように車両２を制御する方法である。この制御方法では、仮想的な磁気溝１０Ｔを伝うように車両２を走行させるための、いわばガイド部材としてセンサユニット３Ａが機能する。
　本例のセンサユニット３Ａ（図１３）は、車幅方向に離間する２個の磁気センサＣａ、Ｃｂと、信号処理回路３０を備えている。磁気センサＣａ、Ｃｂの離間距離は２０ｃｍである。磁気センサＣａ、Ｃｂは、実施例１の磁気センサＣｎと仕様が共通する磁気センサである。磁気センサＣａ、Ｃｂは、いずれも、鉛直方向の磁気計測値Ｇｖと、進行方向の磁気計測値Ｇｔと、を計測する。
　信号処理回路３０は、磁気センサＣａ、Ｃｂから、それぞれ、磁気計測値Ｇｖ、Ｇｔを取得し、磁気計測値Ｇｖ、Ｇｔの二乗和Ｓsq（ａ）、Ｓsq（ｂ）を求める。Ｓsq（ａ）は、磁気センサＣａの二乗和である。Ｓsq（ｂ）は、磁気センサＣｂの二乗和である。信号処理回路３０は、磁気計測値Ｇｖ、Ｇｔの二乗和Ｓsq（ａ）、Ｓsq（ｂ）の差分Ｄを求める。差分Ｄは、制御ユニット２０が操舵輪の制御量（操舵角）を演算するために利用される。
　操舵輪の中立の操舵角を基準としたときの右方向への操舵を正側、左方向への操舵を負側としたとき、制御ユニット２０は、差分Ｄが正のときは操舵輪を正側に操舵し、差分Ｄが負のときには操舵輪を負側に操舵する。なお、制御ユニット２０は、差分Ｄの大きさに応じて操舵量を大きくする。
　このような車両制御の内容について、図１４～図１６を例示して説明する。これらの図は、図１１で例示したＭＳsqのグラフを利用して制御の内容を説明する図である。なお、図１４～図１６のグラフは、車幅方向におけるＭＳsqのピーク（最小値）をマイナス１として正規化したグラフである。上記のごとく、これらの図の各グラフは、図１２で示す仮想的な磁気溝１０Ｔの断面形状を表している。
　磁気センサＣａに係る二乗和Ｓsq（ａ）の正負を反転した値をＭＳsq（ａ）とし、磁気センサＣｂに係る二乗和Ｓsq（ｂ）の正負を反転した値をＭＳsq（ｂ）として、本例の車両制御の内容を説明する。例えば、センサユニット３Ａが磁気マーカ１の左側にオフセットしている図１４の場合は、仮想的な磁気溝１０Ｔの左側の斜面にセンサユニット３Ａが位置している。同図の場合、ＭＳsq（ａ）がマイナス０．３、ＭＳsq（ｂ）がマイナス０．６である。差分Ｄは、（ＭＳsq（ａ）－ＭＳsq（ｂ））＝０．３である。この場合、差分Ｄが正値であることから、操舵輪は正側に操舵され、これにより、車両２は右側の磁気マーカ１の側に寄ることができる。なお、上記のごとくＭＳsqは、Ｓsqの正負を反転した値である。したがって、差分Ｄ＝ＭＳsq（ａ）－ＭＳsq（ｂ）＝（－１）×Ｓsq（ｂ）－（－１）×Ｓsq（ａ）＝Ｓsq（ｂ）－Ｓsq（ａ）と変形可能である。
　例えば、センサユニット３Ａが磁気マーカ１の右側に位置している図１５の場合は、仮想的な磁気溝１０Ｔの右側の斜面にセンサユニット３Ａが位置している。同図の場合、ＭＳsq（ａ）がマイナス０．７、ＭＳsq（ｂ）がマイナス０．４である。差分Ｄは、（ＭＳsq（ａ）－ＭＳsq（ｂ））＝マイナス０．３である。この場合、差分Ｄが負値であることから、操舵輪は負側に操舵され、これにより、車両２は左側の磁気マーカ１の側に寄ることができる。
　例えば、センサユニット３Ａが磁気マーカ１の真上近くに位置している図１６の場合は、仮想的な磁気溝１０Ｔの底辺りにセンサユニット３Ａが位置している。同図の場合、ＭＳsq（ａ）がマイナス０．９０、ＭＳsq（ｂ）がマイナス０．９２である。差分Ｄは、（ＭＳsq（ａ）－ＭＳsq（ｂ））＝０．０２と、ゼロに近くなる。同図の場合、差分Ｄがゼロに近い正値である。この場合には、操舵輪の操舵量が小さくなり、仮想的な磁気溝１０Ｔの底辺りにセンサユニット３Ａが位置する状態が維持される。
　本例の構成では、センサユニット３Ａが、あたかも、車両２をガイドするガイド部材のように機能する。このガイド部材は、走路１０の方向に沿う仮想的な磁気溝１０Ｔ（図１２）をなす斜面により、磁気溝１０Ｔからはみ出さないようにガイドされる。磁気溝１０Ｔの斜面にセンサユニット３Ａが位置するとき、斜面の下方に向かう側にセンサユニット３Ａが付勢される。
　例えば図１４のように右側に下がる斜面にセンサユニット３Ａが位置する場合には、センサユニット３Ａが右方に付勢される。例えば図１５のように左側が下がる斜面にセンサユニット３Ａが位置する場合には、センサユニット３Ａが左方に付勢される。例えば図１６のように磁気溝１０Ｔの底付近にセンサユニット３Ａが位置する場合であれば、センサユニット３Ａを左方あるいは右方に付勢する力が弱くなる。この場合には、センサユニット３Ａが磁気溝１０Ｔの底近辺に位置する状態が維持される。このように本例の構成によれば、複数の磁気マーカ１の磁気が作用する状態を維持しながら走行するよう、車両の走行を制御できる。
　なお、本例のセンサユニット３Ａに代えて、実施例１の複数の磁気センサが車幅方向に配列されたセンサユニット（図５中の符号３。）を採用することも良い。各磁気センサによる磁気計測値Ｇｖと磁気計測値Ｇｔとの二乗和Ｓsqの正負を反転することにより車幅方向におけるＭsqの分布を求め、図１１のような近似曲線を演算することも良い。上記のごとく、棒状の磁気マーカ１が狭い隙間１Ｇを空けて一列をなすように敷設された本例の走路１０では、図１１のようなＭＳｓｑの分布波形が途切れなく形成され、走路１０に沿って延びる仮想的な図１２の磁気溝１０Ｔが仮想的に形成される。
　そこで、図１７のように、例えばセンサユニット３の中央の磁気センサの位置など、車両２を代表する仮想的な点として代表点２Ｐを想定し、この代表点２Ｐが溝１０Ｔからはみ出さないような制御を採用することも良い。なお、図１７中のグラフ曲線は、Ｍsqの近似曲線であり、溝１０Tの断面をなす曲線である例えば同図中の領域Ｅ１に代表点２Ｐが位置する場合（図１８）、領域Ｅ２に代表点２Ｐが位置する場合（図１９）、を例にして、制御ユニット２０の制御の内容を説明する。
　制御ユニット２０は、図１８及び図１９のごとく、代表点２Ｐについて重力Ｇを想定している。制御ユニット２０は、溝１０Ｔ（図１２参照。）の斜面の傾き、すなわち図１７のＭsqの近似曲線の傾きに応じて、重力Ｇを斜面に沿う成分Ｃ１あるいはＣ２と、斜面の法線方向の成分と、に分解する演算を実行する。そして、制御ユニット２０は、成分Ｃ１あるいはＣ２に応じて、車両２の操舵輪の操舵量を決定する。
　例えば図１８のように代表点２Ｐが、右下がりの斜面に位置している場合、重力Ｇに由来する右向きの成分Ｃ１が生じている。制御ユニット２０は、この右向きの成分Ｃ１を、車両２を横方向に付勢するラテラル付勢力として取り扱う。制御ユニット２０は、ラテラル付勢力Ｃ１の大きさに応じて車両２の操舵輪を制御する。
　例えば図１９のように代表点２Ｐが、左下がりの斜面に位置している場合、重力Ｇに由来する左向きの成分Ｃ２が生じている。制御ユニット２０は、この左向きの成分Ｃ２をラテラル付勢力として取り扱い、その大きさに応じて車両２の操舵輪を制御する。
　図１８と図１９とを比べると、代表点２Ｐが位置する斜面が右下がりか左下がりかが異なるうえに、斜面の傾きが異なっている。図１８の領域Ｅ１の方が、代表点２Ｐが位置する斜面が急である。斜面の傾きの違いに応じて、図１８の領域Ｅ１と図１９の領域Ｅ２とでは、ラテラル付勢力Ｃ１及びＣ２の大きさが異なっている。代表点２Ｐが位置する斜面が急である領域Ｅ１の方がラテラル付勢力Ｃ１が大きく、それ故、車両２を右に寄せる制御量が大きくなっている。
　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上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　磁気マーカ（磁気発生源）
　１Ｇ、１Ｇ（Ｎ）、１Ｇ（Ｓ）　隙間
　１Ｌ　配列線（一列）
　１Ｓ　車両用システム
　１０　走路
　１０Ａ　表層
　１０Ｂ　路盤
　１０Ｃ　路床
　１０Ｓ　路面
　１０Ｔ　（仮想的な）磁気溝
　１００　連続状の部材
　１１　磁気発生源
　２　車両
　２０　制御ユニット（制御回路）
　３、３Ａ　センサユニット（磁気検出回路）
　Ｃｎ（ｎは１～１５の整数）、Ｃａ、Ｃｂ　磁気センサ
　３０　信号処理回路

Claims (15)

  1. 　走路に沿って敷設された複数の磁気発生源を含む車両用システムであって、
    　前記複数の磁気発生源のうちの各磁気発生源は、Ｎ極とＳ極とが対向する組合せを一対、有する磁気発生源であって、Ｎ極とＳ極とが対向する方向が走路の方向に一致するように敷設され、
    　前記複数の磁気発生源は、隣り合う２つの磁気発生源の隙間を介して同じ極性の磁極が対面する状態で一列をなすように敷設されていると共に、当該隙間において、少なくとも、進行方向に直交する磁気成分が車両側に作用するように当該隙間の長さが設定されている車両用システム。
  2. 　請求項１において、前記複数の磁気発生源は、Ｎ極の端部とＳ極の端部とが両端をなしている棒状あるいは帯状の磁石である車両用システム。
  3. 　請求項１において、前記各磁気発生源は、走路の方向に沿って切れ目のない連続状の部材に、他の磁気発生源と共に設けられている車両用システム。
  4. 　請求項３において、前記連続状の部材は、磁性粉末が高分子材料中に分散する棒状あるいは帯状の部材であり、前記各磁気発生源は、当該連続状の部材の長手方向の異なる位置をＮ極及びＳ極に着磁して形成されたものである車両用システム。
  5. 　請求項１において、前記各磁気発生源におけるＮ極とＳ極との距離が１００～５００ｍｍであって、前記隣り合う２つの磁気発生源の隙間の長さが０～５００ｍｍである車両用システム。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項において、前記走路は、舗装された道路であって、路面をなす舗装材料よりなる表層が、下側の層に積層された構造をなし、
    　前記各磁気発生源は、前記表層を越えて前記下側の層に配設されている、車両用システム。
  7. 　請求項１～６のいずれか１項において、前記複数の磁気発生源から作用する磁気を検出可能なように車両に取り付けられた磁気検出回路と、
    　車両の走行を制御するか、あるいは車両の運転を支援する、ように構成された制御回路と、を有し、
    　当該制御回路は、前記磁気検出回路によって前記複数の磁気発生源のうちのいずれかの磁気発生源の磁気が検出される状態を維持できるよう、車両の走行を制御するか、あるいは車両の運転を支援する、ように構成されている車両用システム。
  8. 　請求項７において、前記磁気検出回路は、車幅方向の複数の箇所で、鉛直方向に作用する磁気計測値Ｇｖ、及び車両の進行方向に作用する磁気計測値Ｇｔ、を取得し、磁気計測値Ｇｖ及び磁気計測値Ｇｔの二乗和の車幅方向の分布を求めると共に、
    　当該二乗和の車幅方向の分布の最大値を特定することで、少なくとも、前記複数の磁気発生源のうちの各磁気発生源に対する車両の横偏差を計測可能であり、
    　前記制御回路は、前記横偏差を利用して車両の走行を制御するか、あるいは車両の運転を支援する、車両用システム。
  9. 　請求項８において、前記磁気検出回路は、前記各磁気発生源の真上に位置しているか、隣り合う２つの磁気発生源の隙間に位置しているか、に関わらず、前記複数の磁気発生源が敷設された一列に対する車両の横偏差を計測可能であり、
    　前記制御回路は、前記隣り合う２つの磁気発生源の隙間において、前記磁気検出回路により計測された前記一列に対する車両の横偏差を利用し、車両の走行を制御するか、あるいは車両の運転を支援する、ことが可能である、車両用システム。
  10. 　請求項７において、前記磁気検出回路は、車幅方向の少なくとも２箇所で、鉛直方向に作用する磁気計測値Ｇｖ、及び車両の進行方向に作用する磁気計測値Ｇｔ、を取得して磁気計測値Ｇｖ及び磁気計測値Ｇｔの二乗和を求め、
    　前記制御回路は、前記少なくとも２箇所における前記二乗和の差分の大きさに応じて車両の操舵輪の制御量を演算し、当該制御量を利用し、車両の走行を制御するか、あるいは車両の運転を支援するように構成されている、車両用システム。
  11. 　請求項７において、前記磁気検出回路は、車幅方向の複数の箇所で、鉛直方向に作用する磁気計測値Ｇｖ、及び車両の進行方向に作用する磁気計測値Ｇｔ、を取得し、磁気計測値Ｇｖ及び磁気計測値Ｇｔの二乗和を求めるように構成されており、
    　前記制御回路は、前記車幅方向における前記二乗和の分布の近似曲線の正負を反転した曲線が走路の方向に延在して形成される仮想的な溝から前記車両を代表する仮想的な点がはみ出さないよう、車両の走行を制御するか、あるいは車両の運転を支援する、車両用システム。
  12. 　複数の磁気発生源が敷設された走路において、車両の走行を制御あるいは走路に沿う車両の運転を支援するための制御方法であって、
    　前記複数の磁気発生源のうちの各磁気発生源は、Ｎ極とＳ極とが対向する組合せを一対、有する磁気発生源であって、Ｎ極とＳ極とが対向する方向が走路の方向に一致するように敷設され、
    　前記複数の磁気発生源は、隣り合う２つの磁気発生源の隙間を介して同じ極性の磁極が対面する状態で一列をなすように敷設されていると共に、当該隙間において、少なくとも、進行方向に直交する磁気成分が車両側に作用するように当該隙間の長さが設定されており、
    　前記複数の磁気発生源からの磁気が作用する状態を維持できるよう、車両の走行を制御するか、あるいは車両の運転を制御する、車両の制御方法。
  13. 　請求項１２において、車両には、車幅方向の複数の箇所で、鉛直方向に作用する磁気計測値Ｇｖ、及び車両の進行方向に作用する磁気計測値Ｇｔ、を取得する磁気検出回路が取り付けられており、
    　前記車幅方向の複数の箇所で、前記磁気計測値Ｇｖ及び前記磁気計測値Ｇｔの二乗和を求めることで、当該二乗和の車幅方向の分布を求め、
    　当該二乗和の車幅方向の分布の最大値を特定することで、前記各磁気発生源の真上に前記複数の箇所が位置しているか、隣り合う２つの磁気発生源の隙間に前記複数の箇所が位置しているか、に関わらず、前記複数の磁気発生源が敷設された一列に対する車両の横偏差を特定し、
    　前記各磁気発生源の真上に前記複数の箇所が位置している場合、及び隣り合う２つの磁気発生源の隙間に前記複数の箇所が位置している場合、の両方において、前記一列に対する車両の横偏差を利用し、車両の走行を制御するか、あるいは車両の運転を支援する、車両の制御方法。
  14. 　請求項１２において、車両には、車幅方向の少なくとも２箇所で、鉛直方向に作用する磁気計測値Ｇｖ、及び車両の進行方向に作用する磁気計測値Ｇｔ、を取得する磁気検出回路が取り付けられており、
    　前記車幅方向の少なくとも２箇所で、磁気計測値Ｇｖ及び前記磁気計測値Ｇｔの二乗和を求め、
    　前記少なくとも２箇所における前記二乗和の差分の大きさに応じて車両の操舵輪の制御量を演算し、当該制御量を利用し、車両の走行を制御するか、あるいは車両の運転を支援する、車両の制御方法。
  15. 　請求項１２において、車両には、車幅方向の複数の箇所で、鉛直方向に作用する磁気計測値Ｇｖ、及び車両の進行方向に作用する磁気計測値Ｇｔ、を取得する磁気検出回路が取り付けられており、
    　前記車幅方向の複数の箇所で前記磁気計測値Ｇｖ及び前記磁気計測値Ｇｔの二乗和を求め、
    　車幅方向における当該二乗和の分布の近似曲線の正負を反転した曲線が走路の方向に延在して形成される仮想的な溝を想定し、当該仮想的な溝から前記車両を代表する仮想的な点がはみ出さないよう、車両の走行を制御するか、あるいは車両の運転を支援する、車両の制御方法。
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