JP6631385B2 - Magnetic marker polarity determination method and polarity determination device - Google Patents
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Description
本発明は、車両の走行路に敷設された磁気マーカの極性を判定する極性判定方法、及び極性判定装置に関する。 The present invention relates to a polarity determination method and a polarity determination device for determining the polarity of a magnetic marker laid on a traveling path of a vehicle.
従来より、道路に敷設した磁気マーカを運転支援に利用するための車両用のマーカシステムが知られている(例えば、特許文献1参照。)。マーカシステムによれば、例えば、道路の車線に沿って敷設された磁気マーカを車両側で検出することで自動操舵制御や車線逸脱警報や自動運転等、各種の運転支援を実現できる。さらに、このようなマーカシステムの中には、道路方向に沿って配列された磁気マーカの磁極性を利用して情報を車両側に提供可能としたシステムもある(例えば特許文献2参照。)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a marker system for a vehicle for using a magnetic marker laid on a road for driving assistance has been known (for example, see Patent Document 1). According to the marker system, for example, various types of driving support such as automatic steering control, lane departure warning, and automatic driving can be realized by detecting a magnetic marker laid along the lane of the road on the vehicle side. Further, among such marker systems, there is a system that can provide information to a vehicle using the magnetic polarity of magnetic markers arranged along the road direction (for example, see Patent Document 2).
しかしながら、前記従来のマーカシステムでは、次のような問題がある。すなわち、磁気センサに作用する外乱磁気に起因し、磁気マーカの極性の判定精度が損なわれるおそれが生じるという問題がある。例えば道路を形成するRC構造の橋やトンネルなどでは、構造的な強度を確保するための鉄製の補強プレートや鉄筋等が内部に張り巡らされており、このようなRC構造の構造物は非常に大きな磁気発生源となる可能性がある。鉄筋等の鉄材料の残留磁化は磁石に比べてごくわずかである一方、橋やトンネル等の巨大な体積に起因して地磁気を上回る磁気が発生したり、橋やトンネル等がヨークのように地磁気を集磁して比較的大きな磁界が発生することがある。例えば橋やトンネル等の構造物など道路に存在する様々な磁気発生源の磁界は、前記磁気マーカの極性の判定確実性を低下させる要因のひとつとなっている。 However, the conventional marker system has the following problems. That is, there is a problem that the accuracy of determining the polarity of the magnetic marker may be impaired due to disturbance magnetism acting on the magnetic sensor. For example, in RC bridges and tunnels that form roads, iron reinforcing plates, reinforcing bars, and the like for securing structural strength are stretched inside, and such RC structures are very much used. It can be a large magnetic source. While the remanent magnetization of ferrous materials such as rebar is extremely small compared to magnets, magnets that exceed geomagnetism are generated due to the huge volume of bridges and tunnels. And a relatively large magnetic field may be generated. For example, the magnetic fields of various magnetic sources existing on roads, such as bridges and tunnels, are one of the factors that reduce the reliability of the polarity determination of the magnetic marker.
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、磁気マーカの極性を確実性高く判定できる極性判定方法及び極性判定装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and has as its object to provide a polarity determination method and a polarity determination device capable of determining the polarity of a magnetic marker with high certainty.
本発明の一態様は、車両に取り付けた少なくとも2つ以上の複数の磁気センサを用いて、走行路に敷設された磁気マーカの極性を判定するための極性判定方法であって、
取付位置が異なる前記複数の磁気センサのうちの2つ以上の磁気センサが同じ計測タイミングで取得した磁気計測値を対象とした1回または2回以上の複数回の差分演算により算出可能な第1の磁気勾配を生成する勾配生成ステップと、
前記計測タイミングが異なる前記第1の磁気勾配の差分である第2の磁気勾配、及び前記第1の磁気勾配のうち、少なくともいずれかの磁気勾配を利用して前記磁気マーカの極性を判定する処理を実行する極性判定ステップと、を実行する磁気マーカの極性判定方法にある。
One aspect of the present invention is a polarity determination method for determining the polarity of a magnetic marker laid on a traveling path using at least two or more magnetic sensors attached to a vehicle,
A first which can be calculated by one or two or more difference calculations on magnetic measurement values obtained by two or more magnetic sensors of the plurality of magnetic sensors having different mounting positions at the same measurement timing. A gradient generating step of generating a magnetic gradient of
A process of determining the polarity of the magnetic marker using at least one of a second magnetic gradient that is a difference between the first magnetic gradients having different measurement timings and a first magnetic gradient. And a method for determining the polarity of the magnetic marker.
本発明の一態様は、道路に敷設された磁気マーカを検出するために車両に搭載される極性判定装置であって、
少なくとも2つ以上の複数の磁気センサと、
前記磁気マーカの極性を判定する極性判定手段と、を有し、
該極性判定手段は、上記の磁気マーカの極性判定方法を実行する手段である磁気マーカの極性判定装置にある。
One aspect of the present invention is a polarity determination device mounted on a vehicle to detect a magnetic marker laid on a road,
At least two or more magnetic sensors;
And a polarity determining means for determining the polarity of the magnetic marker,
The polarity judging means is provided in a magnetic marker polarity judging device which is means for executing the above-described magnetic marker polarity judging method.
本発明に係る磁気マーカの極性判定方法は、磁気発生源の周囲に生じる磁気勾配の分布が、磁気発生源の大きさによって異なってくることに着目して発想されたものである。この磁気マーカ検出方法は、上記のような磁気勾配の分布の違いを利用して前記磁気マーカよりもサイズが大きい磁気発生源の磁気成分を除去し、これにより、前記磁気マーカの検出確実性を向上する方法である。 The polarity determination method of the magnetic marker according to the present invention was conceived by paying attention to the fact that the distribution of the magnetic gradient generated around the magnetic source varies depending on the size of the magnetic source. This magnetic marker detection method removes a magnetic component of a magnetic source having a size larger than that of the magnetic marker by utilizing the difference in distribution of the magnetic gradient as described above, thereby increasing the detection reliability of the magnetic marker. How to improve.
本発明に係る磁気マーカ検出方法における勾配生成ステップは、前記2つ以上の磁気センサの磁気計測値を対象とした差分演算により算出可能な前記第1の磁気勾配を取得するステップである。この勾配生成ステップによれば、前記2つ以上の磁気センサの磁気計測値の差分をとることにより当該2つ以上の磁気センサに一様に作用する磁気ノイズを除去でき磁気勾配を確実性高く抽出できる。 The gradient generation step in the magnetic marker detection method according to the present invention is a step of acquiring the first magnetic gradient that can be calculated by a difference operation on magnetic measurement values of the two or more magnetic sensors. According to this gradient generation step, by taking the difference between the magnetic measurement values of the two or more magnetic sensors, magnetic noise acting uniformly on the two or more magnetic sensors can be removed, and the magnetic gradient can be extracted with high certainty. it can.
以上のように、本発明に係る磁気マーカの極性判定方法は、前記2つ以上の磁気センサの磁気計測値の差分により一様に作用する磁気ノイズを除去する前記勾配生成ステップを実行することで、外乱となる磁気を除去してから前記磁気マーカの極性を判定する方法である。 As described above, the magnetic marker polarity determination method according to the present invention performs the gradient generation step of removing magnetic noise that acts uniformly due to the difference between the magnetic measurement values of the two or more magnetic sensors. And a method of determining the polarity of the magnetic marker after removing the magnetic disturbance.
本発明に係る極性判定方法は、前記磁気マーカよりもサイズが大きい磁気発生源から作用する磁気成分を抑圧することにより、磁気マーカの極性の判定確実性を向上できる優れた方法である。この極性判定方法を採用する磁気マーカの極性判定装置は、確実性が高く磁気マーカの極性を判定可能な優れた特性を備えている。 The polarity determination method according to the present invention is an excellent method capable of improving the reliability of determination of the polarity of a magnetic marker by suppressing a magnetic component acting from a magnetic source having a size larger than that of the magnetic marker. The magnetic marker polarity determination device that employs this polarity determination method has high reliability and excellent characteristics that can determine the polarity of the magnetic marker.
本発明に係る勾配生成ステップにおいて磁気計測値の差分を演算する対象の2つ以上の磁気センサの組合せとしては、隣り合う2つの磁気センサを含む組合せであっても良く、1つあるいは2つ等の他の磁気センサを介在して隣り合う2つの磁気センサを含む組合せであっても良い。 The combination of two or more magnetic sensors for which the difference between the magnetic measurement values is calculated in the gradient generation step according to the present invention may be a combination including two adjacent magnetic sensors, and may be one or two. A combination including two adjacent magnetic sensors via another magnetic sensor may be used.
2つ以上の磁気センサの磁気計測値を対象とした差分演算により算出可能な第1の磁気勾配については、当該第1の磁気勾配を実際に差分演算によって算出することは必須の要件ではない。当該第1の磁気勾配が、差分演算により算出可能な値であれば良い。例えば、アナログ回路による差動回路を利用して差分を求めた第1の磁気勾配であっても、この第1の磁気勾配が差分演算によっても算出可能なものである限り、本発明の概念に包含される。 For the first magnetic gradient that can be calculated by the difference operation on the magnetic measurement values of two or more magnetic sensors, it is not an essential requirement that the first magnetic gradient is actually calculated by the difference operation. The first magnetic gradient may be a value that can be calculated by the difference calculation. For example, the concept of the present invention may be applied to a first magnetic gradient whose difference is obtained by using a differential circuit based on an analog circuit, as long as the first magnetic gradient can be calculated by a difference calculation. Included.
2つ以上の磁気センサの磁気計測値を対象とした1回又は2回以上の複数回の差分演算により算出可能な第1の磁気勾配とは、例えば、縦横の2次元アレイ状に配列された磁気センサについて、縦方向の2つの磁気センサの磁気計測値の差分である第1の差分、横方向の2つの磁気センサの磁気計測値の差分である第2の差分、斜め方向の2つの磁気センサの磁気計測値の差分である第3の差分、横方向の2つの位置における前記第1の差分の差分である第4の差分、縦方向の2つの位置における前記第2の差分の差分である第5の差分、縦方向の2つの位置における前記第1の差分の差分である第6の差分などは、いずれも、2つ以上の磁気センサの磁気計測値を対象とした1回又は2回以上の複数回の差分演算により算出可能な磁気勾配であり、いずれも前記第1の磁気勾配に相当している。 The first magnetic gradient that can be calculated by one or two or more difference calculations on the magnetic measurement values of two or more magnetic sensors is, for example, arranged in a two-dimensional vertical and horizontal array. Regarding the magnetic sensors, a first difference that is a difference between the magnetic measurement values of the two magnetic sensors in the vertical direction, a second difference that is a difference between the magnetic measurement values of the two magnetic sensors in the horizontal direction, and two magnetisms in the oblique direction. A third difference that is a difference between the magnetic measurement values of the sensor, a fourth difference that is a difference between the first differences at two positions in the horizontal direction, and a difference between the second differences at two positions in the vertical direction. Each of a certain fifth difference, a sixth difference which is a difference between the first differences at two positions in the vertical direction, and the like is one time or two times for magnetic measurement values of two or more magnetic sensors. Magnetic gradient that can be calculated by multiple difference calculations There, both of which correspond to the first magnetic gradient.
2つ以上の磁気センサが同じ計測タイミングで取得した磁気計測値とは、計測タイミングが全く同時であることは必要ではなく、例えば計測処理を繰り返し行う場合であれば、繰り返しの同一周回に計測された磁気計測値であることを意味している。例えば、各磁気センサの磁気計測値を全く同時に取得することが難しく、順番に取得する必要がある場合等であれば、その順番が一巡する間に取得された磁気計測値は同じ計測タイミングで取得された磁気計測値と言える。 The magnetic measurement values obtained by two or more magnetic sensors at the same measurement timing do not need to be exactly the same at the measurement timing. For example, if the measurement process is repeatedly performed, the measurement is performed during the same orbit. Means that the measured values are magnetic. For example, if it is difficult to acquire the magnetic measurement values of each magnetic sensor at exactly the same time and it is necessary to acquire them sequentially, the magnetic measurement values acquired during one cycle of the order will be acquired at the same measurement timing. It can be said that the measured magnetic value.
一方、本発明に係る第2の磁気勾配は、対象とする磁気計測値が取得された計測タイミングが異なる前記第1の磁気勾配の差分である。磁気計測値が取得された計測タイミングが異なるとは、例えば計測処理を繰り返し行う場合であれば、繰り返し中の異なる周回で計測された磁気計測値であることを意味している。走行中の車両は時間の経過に応じて進行方向の位置が進むことから、前記第2の磁気勾配は、進行方向の2つの位置における前記第1の磁気勾配の差分として把握できる。 On the other hand, the second magnetic gradient according to the present invention is a difference between the first magnetic gradients at different measurement timings at which the target magnetic measurement values are obtained. The difference in the measurement timing at which the magnetic measurement value is acquired means that, for example, when the measurement process is repeatedly performed, the magnetic measurement value is a magnetic measurement value measured in different rounds during the repetition. Since the position of the traveling vehicle advances in the traveling direction as time passes, the second magnetic gradient can be grasped as a difference between the first magnetic gradient at two positions in the traveling direction.
本発明に係る極性判定方法における極性判定ステップでは、前記いずれかの磁気勾配の車両の進行方向の変化について、少なくとも低い周波数成分を抑圧あるいは遮断するためのフィルタ処理を施してフィルタ出力値を生成し、当該フィルタ出力値を利用して前記磁気マーカの極性を判定すると良い。 In the polarity determination step in the polarity determination method according to the present invention, a filter output value is generated by performing a filter process for suppressing or cutting off at least a low frequency component with respect to a change in the traveling direction of the vehicle of any one of the magnetic gradients. The polarity of the magnetic marker may be determined using the output value of the filter.
前記フィルタ処理によれば、前記磁気勾配の進行方向の変化のうち、低い周波数成分を抑圧等できる。サイズ的な大小が異なる磁気発生源を想定したとき、磁界を貫く方向の磁気勾配の変化は大きい磁気発生源の方が緩やかとなり、小さい磁気発生源の方が急になる。上記のように低い周波数成分を抑圧等する前記フィルタ処理によれば、前記磁気マーカよりもサイズが大きい磁気発生源に由来する磁気成分を効果的に除去できる。 According to the filtering process, a low frequency component in the change in the traveling direction of the magnetic gradient can be suppressed. Assuming magnetic sources of different sizes, the change in magnetic gradient in the direction of penetrating the magnetic field is more gradual for large magnetic sources and steeper for small magnetic sources. According to the filter processing for suppressing a low frequency component as described above, a magnetic component derived from a magnetic source having a size larger than that of the magnetic marker can be effectively removed.
前記フィルタ処理は、アナログフィルタによる処理であっても良く、デジタルフィルタによる処理であっても良い。デジタルフィルタとしては、カルマンフィルタなどの無限インパルス応答(IIR)フィルタや、有限インパルス応答(FIR)フィルタ等を採用できる。アナログフィルタとしては、コンデンサと抵抗とを組み合わせたCRフィルタや、コイルとコンデンサとを組み合わせたLCフィルタ等を採用できる。 The filter processing may be processing using an analog filter or processing using a digital filter. As the digital filter, an infinite impulse response (IIR) filter such as a Kalman filter, a finite impulse response (FIR) filter, or the like can be employed. As the analog filter, a CR filter combining a capacitor and a resistor, an LC filter combining a coil and a capacitor, and the like can be employed.
前記複数の磁気センサは、少なくとも車両の車幅方向に配列されており、前記勾配生成ステップでは、少なくとも、前記車幅方向に配列された2つの磁気センサの磁気計測値の差分演算処理を実行すると良い。
前記車幅方向に沿って複数の磁気センサを配列したセンサアレイを採用することも良い。このようなセンサアレイを車両に取り付ければ、例えばラインスキャナでトレースするように前記磁気マーカの磁気を確実性高く計測できるようになる。なお、上記の差分演算処理とは、実際に引き算を行って差分を演算する処理のみならず、電気的な回路によって差分を演算する処理も含んでいる。
The plurality of magnetic sensors are arranged at least in a vehicle width direction of the vehicle, and in the gradient generation step, at least a difference calculation process of magnetic measurement values of the two magnetic sensors arranged in the vehicle width direction is performed. good.
It is also possible to employ a sensor array in which a plurality of magnetic sensors are arranged along the vehicle width direction. If such a sensor array is mounted on a vehicle, the magnetic properties of the magnetic marker can be measured with high reliability, for example, as traced by a line scanner. The above-described difference calculation process includes not only a process of actually performing subtraction to calculate a difference, but also a process of calculating a difference using an electric circuit.
前記複数の磁気センサは、少なくとも前記進行方向に配列されており、前記勾配生成ステップでは、少なくとも、前記進行方向に配列された2つの磁気センサの磁気計測値の差分演算処理を実行すると良い。
前記進行方向に複数の磁気センサを配列すれば、同時に計測を実行した2つの磁気センサの磁気計測値の差分の演算等により、前記進行方向の磁気勾配を精度高く算出できる。
The plurality of magnetic sensors are arranged at least in the traveling direction, and in the gradient generation step, it is preferable to execute at least a difference calculation process of magnetic measurement values of two magnetic sensors arranged in the traveling direction.
If a plurality of magnetic sensors are arranged in the traveling direction, the magnetic gradient in the traveling direction can be calculated with high accuracy by, for example, calculating the difference between the magnetic measurement values of the two magnetic sensors that have performed measurement at the same time.
車両が進行中の走行路が自動車専用道路であるか一般道であるかに応じて、前記フィルタ処理に適用するフィルタの周波数特性を切り換えると良い。
走行路の一部をなす道路のうち、自動車専用道路と一般道とを比較したとき、例えば橋やトンネル等の構造物の規模や、路側の商店の看板等の有無等が異なっている。そこで、道路の種別によって前記フィルタの周波数特性を切り替えれば、前記磁気マーカの検出確実性をさらに向上できる。
The frequency characteristic of the filter applied to the filter processing may be switched according to whether the traveling road on which the vehicle is traveling is a motorway or a general road.
Among the roads forming a part of the travel road, when comparing a motorway and a general road, for example, the scale of a structure such as a bridge or a tunnel, the presence or absence of a signboard of a roadside store, and the like are different. Therefore, by switching the frequency characteristics of the filter according to the type of road, the detection reliability of the magnetic marker can be further improved.
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、走行路の一例をなす道路に敷設された磁気マーカ10の極性を判定する極性判定装置としての機能を備える磁気マーカ検出装置1に関する例である。この内容について、図1〜図11を用いて説明する。
Embodiments of the present invention will be specifically described using the following examples.
(Example 1)
This example relates to a magnetic
磁気マーカ検出システム1Sは、図1及び図2のごとく、道路に敷設された磁気マーカ10と、車両5側の磁気マーカ検出装置1と、の組み合わせにより構成されている。
磁気マーカ10は、直径100mm、厚さ1.5mmの扁平形状をなし、表裏の一方がN極をなし、他方がS極をなしている。この磁気マーカ10は、路面100Sへの接着接合が可能であり、車両5が走行する車線100の中央に沿うように敷設される。磁気マーカ10は、片側1車線の道路の車線ではN極が車両側で検出されるようにN極を上面として敷設され、片側2車線以上の道路の追越車線ではS極が上面、それ以外の車線ではN極が上面となるように敷設されている。車両5側では、敷設された磁気マーカ1の極性を判定することで車線の種別を判別できる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the magnetic
The
磁気マーカ検出装置1は、図3及び図4のごとく、15個の磁気センサC1〜15(以下、Cnと記載。nは1〜15の自然数。)を一直線上に配列したセンサアレイ11と、図示しないCPU等を内蔵した検出ユニット12と、を組み合わせて構成されている。センサアレイ11は、車両5の底面に当たる車体フロア50に取り付けられるセンサユニットである。本例の車両5の場合、路面100Sを基準としたセンサアレイ11の取付け高さが200mmとなっている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the magnetic
検出ユニット12は、磁気マーカ10を検出し極性を判定するための各種の演算処理を実行する演算ユニットである。検出ユニット12は、センサアレイ11が出力するセンサ信号を利用して演算処理を実行する。検出ユニット12による検出結果等は、例えば車両5側の図示しないECU等に入力され、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各種の制御に利用される。なお、本例に代えて、センサアレイ11に検出ユニット12の機能を組み込んで一体化することも良い。
The
以下、センサアレイ11及び検出ユニット12の構成を説明し、続いて磁気マーカ検出装置1の動作を説明する。
図3のセンサアレイ11は、15個の磁気センサCnのほか、隣り合う2つの磁気センサの磁気計測値の差分演算を行う差分回路G1〜G14(適宜Gmと記載する。mは1〜14の自然数。)を備えている。このセンサアレイ11は、磁気センサC1が車両の左側(右ハンドル車の助手席側)に位置し、右側に向かって番号順に並ぶように車幅方向に沿って取り付けられている。
Hereinafter, the configurations of the
The
センサアレイ11における磁気センサCnの間隔については、磁気マーカ10の磁気を少なくとも2つの磁気センサCnで検出できるような間隔を設定する必要性がある。このような間隔を設定すれば、上記の差分回路Gmによる差分演算により磁気勾配を算出可能となる。そこで、本例では、センサアレイ11における磁気センサCnの間隔を70mmに設定してある。
As for the interval between the magnetic sensors Cn in the
センサアレイ11は、差分回路Gmによる差分演算値である車幅方向の磁気勾配をセンサ信号として出力する。センサアレイ11は、差分回路Gmの差分演算値を同時に出力できるよう、図示しない14チャンネルの出力ポートを備えている。なお、磁気センサCnの詳しい構成については後で説明する。
The
図3及び図4の検出ユニット12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)を備えるユニットである。検出ユニット12は、センサアレイ11の差分回路Gmと共に本例の磁気マーカ検出方法を実行する検出手段を構成している。この検出ユニット12は、センサアレイ11が出力する14チャンネルのセンサ信号の一斉取り込みに対応している。
The
検出ユニット12は、機能的な回路構成として、センサアレイ11がセンサ信号として出力する系列データについてフィルタ処理を施すフィルタ処理回路125(図3)、マーカ検出処理を実行する検出処理回路127(図3)、磁気マーカ10の極性を判定する極性判定手段の一例をなす極性判定回路129(図4)を備えている。この極性判定回路129は、フィルタ処理回路125及び検出処理回路127に対して電気的に並列して設けられている。さらに、検出ユニット12では、センサアレイ11が出力するデータ(車幅方向の磁気勾配)を格納するデータエリアM1〜M14(適宜Mmと記載)、フィルタ処理のフィルタ出力値を格納するデータエリアH1〜H14(適宜Hmと記載)が設けられている。
The
図3及び図4のデータエリアMmは、上記のようにセンサアレイ11が3kHz周期で出力する14チャンネルのセンサ信号が表すデータを順次、記憶し、チャンネル毎の系列データとして格納する記憶エリアである。
フィルタ処理回路125は、データエリアMmに格納された14チャンネルの系列データについて、チャンネル毎にフィルタ処理を施す回路である。このフィルタ処理に適用するフィルタは、低周波成分を抑圧あるいは遮断し高周波成分を通過させるハイパスフィルタである。なお、本例では、フィルタとしてIIRフィルタを採用している。
極性判定回路129は、データエリアMmに格納された14チャンネルの系列データを入力データとして、磁気マーカ10の極性を判定する回路である。上記のようにこの極性判定回路129は、フィルタ処理回路125に対して電気的に並列して設けられている。
The data area Mm in FIGS. 3 and 4 is a storage area for sequentially storing data represented by 14-channel sensor signals output from the
The
The
ここで、磁気センサCnについて詳しく説明する。センサアレイ11を構成する磁気センサCnは、図5のごとく、MI素子21と駆動回路とが一体化された1チップのMIセンサである。MI素子21は、CoFeSiB系合金製のほぼ零磁歪であるアモルファスワイヤ211と、このアモルファスワイヤ211の周囲に巻回されたピックアップコイル213と、を含む素子である。磁気センサCnは、アモルファスワイヤ211にパルス電流を印加したときにピックアップコイル213に発生する電圧を計測することで、アモルファスワイヤ211に作用する磁気を検出する。MI素子21は、感磁体であるアモルファスワイヤ211の軸方向に検出感度を有する。センサアレイ11の各磁気センサCnでは、車幅方向に沿ってアモルファスワイヤ211が配設されている。
Here, the magnetic sensor Cn will be described in detail. The magnetic sensor Cn forming the
駆動回路は、アモルファスワイヤ211にパルス電流を供給するパルス回路23と、ピックアップコイル213で生じた電圧を所定タイミングでサンプリングして出力する信号処理回路25と、を含む電子回路である。パルス回路23は、パルス電流の元となるパルス信号を生成するパルス発生器231を含む回路である。信号処理回路25は、パルス信号に連動して開閉される同期検波251を介してピックアップコイル213の誘起電圧を取り出し、増幅器253により所定の増幅率で増幅する回路である。この信号処理回路25で増幅された信号がセンサ信号として外部に出力される。
The drive circuit is an electronic circuit that includes a
磁気センサCnは、磁束密度の測定レンジが±0.6ミリテスラであって、測定レンジ内の磁束分解能が0.02マイクロテスラという高感度のセンサである。このような高感度は、アモルファスワイヤ211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MI効果を利用するMI素子21により実現されている。さらに、この磁気センサCnは、3kHz周期での高速サンプリングが可能で、車両の高速走行にも対応している。本例では、センサアレイ11による磁気計測の周期が3kHzに設定され、センサアレイ11は、磁気計測を実施する毎にセンサ信号を検出ユニット12に入力する。
The magnetic sensor Cn is a high-sensitivity sensor having a measurement range of magnetic flux density of ± 0.6 mT and a magnetic flux resolution within the measurement range of 0.02 μT. Such high sensitivity is realized by the MI element 21 utilizing the MI effect that the impedance of the
次に、以上のように構成された磁気マーカ検出装置1が実行する磁気マーカ検出方法、及び極性判定方法の内容を図6のフロー図に沿って説明する。同図の処理は、センサアレイ11の各磁気センサCnによる計測と同期して実行される。
Next, the contents of the magnetic marker detection method and the polarity determination method executed by the magnetic
(図6、ステップS101)磁気計測
センサアレイ11は、3kHzの周期で各磁気センサCnによる磁気計測を実行する。上記の通り、各磁気センサCnでは、感磁体であるアモルファスワイヤ211(図5参照。)が車幅方向に沿って配設されている。磁気マーカ10が車幅方向に作用する磁気は磁気マーカ10の両側に向かうため、各磁気センサCnが車幅方向に作用する磁気の方向は、磁気マーカ10の左側か右側かで逆向きになると共に、磁気マーカ10がN極かS極かによって逆向きとなる。
(FIG. 6, Step S101) Magnetic Measurement The
本例では、N極の磁気マーカ10の左側に位置した磁気センサCnが負値のセンサ信号を出力し、右側に位置した磁気センサCnが正値のセンサ信号を出力するように磁気センサCnの駆動回路が構成されている。このように駆動回路が構成された磁気センサCnでは、理論的には、S極の磁気マーカ10の左側に位置した磁気センサCnのセンサ信号は正値となり、右側に位置した磁気センサCnのセンサ信号は負値となる。ただし、外乱磁気の影響を受ける実際の磁気計測では、センサ信号の正負のみによって磁気マーカ10の極性を正確に判定することは困難である。
In this example, the magnetic sensor Cn located on the left side of the N-pole
図7及び図8の各グラフは、センサアレイ11を構成する各磁気センサCnに作用する車幅方向の磁気の分布を例示している。図7はN極の磁気マーカ10に対応し、図8はS極の磁気マーカ10に対応している。これらの図では、左上の位置p1から右下の位置p7に向かって車両5の進行方向(時間方向、道路の長手方向)が規定され、N極の磁気マーカ10の真上にセンサアレイ11が位置する瞬間が位置p4となっている。位置p1→p4が磁気マーカ10に近づく区間、位置p4→p7が磁気マーカ10から遠ざかる区間となっている。
7 and 8 illustrate the distribution of magnetism in the vehicle width direction acting on each magnetic sensor Cn included in the
図7及び図8中の各位置における車幅方向の磁気勾配の分布波形は、波形の振幅の違いはあるが、いずれも磁気マーカ10の車幅方向の位置に対応してゼロクロスが生じ、そのゼロクロスの両側で正負が逆の互い違いのふた山の波形となる。センサアレイ11を取り付けた車両5が磁気マーカ10を通過する際には、車両5が磁気マーカ10に接近するに従ってふた山の分布波形の振幅が次第に大きくなり、磁気マーカ10の真上(位置p4)で最大振幅となる。その後、車両5が磁気マーカ10から遠ざかるに従ってふた山の分布波形の振幅が次第に小さくなる。なお、N極の磁気マーカ10とS極の磁気マーカ10とでは、このふた山の波形の正負の順番が逆になる。
The distribution waveform of the magnetic gradient in the vehicle width direction at each position in FIGS. 7 and 8 has a difference in the amplitude of the waveform, but in each case, a zero cross occurs in accordance with the position of the
(図6、ステップS102)差分演算
各磁気センサCnの磁気計測値は、センサアレイ11を構成する差分回路Gm(図3)に入力される。例えば、差分回路G1には、磁気センサC1及びC2の磁気計測値が入力され、C2の磁気計測値からC1の磁気計測値を引き算する差分演算処理が実行される(勾配生成ステップ)。このように差分回路Gmは、磁気センサC(m+1)の磁気計測値から磁気センサCm(mは1〜14の自然数)の磁気計測値を差し引く差分演算を実行する。
(FIG. 6, Step S102) Difference Calculation The magnetic measurement value of each magnetic sensor Cn is input to a difference circuit Gm (FIG. 3) constituting the
差分回路Gmの差分演算値は、センサアレイ11において隣り合う2つの磁気センサCnの磁気計測値の差分であり、第1の磁気勾配の一例である車幅方向の磁気勾配を示している。車幅方向の磁気勾配の分布波形は、図9及び図10中の位置p1〜p7の各グラフに例示するように、高い山の両脇に正負逆向きの小さな山が隣接する波形となる。なお、図9がN極の磁気マーカ10に対応し、図10がS極の磁気マーカ10に対応している。
The difference calculation value of the difference circuit Gm is a difference between the magnetic measurement values of two adjacent magnetic sensors Cn in the
このように車幅方向の磁気勾配を演算する差分演算(勾配生成ステップ、図6中のステップS102)は、各磁気センサCnに対して一様に作用するコモン磁気ノイズの除去に効果的である。コモン磁気ノイズは、地磁気だけでなく、例えば鉄橋や他の車両などのサイズ的に大きな磁気発生源からも生じる可能性が高い。大きな磁気発生源の場合、N極からS極への磁界ループが非常に大きくなるため、両極の中間的な位置で磁界が一様に近づき、各磁気センサCnに作用する磁気が一様に近くなっている。 The difference calculation (gradient generation step, step S102 in FIG. 6) for calculating the magnetic gradient in the vehicle width direction as described above is effective in removing common magnetic noise that uniformly acts on each magnetic sensor Cn. . Common magnetic noise is likely to be generated not only from geomagnetism but also from a large-sized magnetic source such as an iron bridge or another vehicle. In the case of a large magnetic source, the magnetic field loop from the north pole to the south pole becomes very large, so that the magnetic field approaches uniformly at a position intermediate between the two poles, and the magnetism acting on each magnetic sensor Cn is nearly uniform. Has become.
センサアレイ11は、差分回路Gmの各差分演算値よりなる14チャンネルのセンサ信号を一斉に出力する。検出ユニット12は、このセンサ信号に基づくチャンネル毎の系列データをデータエリアMm(図3及び図4)に格納する。検出ユニット12は、新たなセンサ信号を取得したとき、データエリアMmの最も古いデータを消去すると共にデータエリアMmの各データを順送りして空き領域を設け、新たに取得したセンサ信号が表すデータをその空き領域に格納する。
The
データエリアMmの時間方向の系列データは、車両5が磁気マーカ10に近づくに従って振幅が大きくなって、位置p4で最大振幅となり、磁気マーカ10から遠ざかるに従って振幅が小さくなるひと山の分布となる。例えば図9及び図10の右側の斜めのグラフには、磁気マーカ10の真上を通過する車幅方向の位置に対応する系列データの変化を例示している。このグラフでは、同図中の右斜め下に向かう軸に進行方向(時間方向)が規定され、直交する軸に車幅方向の磁気勾配が規定されている。
The sequence data in the time direction of the data area Mm has a distribution of one mountain whose amplitude increases as the
(図6、ステップS103)フィルタ処理
検出ユニット12は、データエリアMmに格納された各系列データをチャンネル毎にフィルタ処理回路125に入力し、低周波成分を遮断し高周波成分を通過させるフィルタ処理を実行する(フィルタ処理ステップ)。具体的には、データエリアMmの系列データに対するIIRフィルタの畳み込み演算によりフィルタ出力値を演算し、データエリアHm(図3)に格納する。
(FIG. 6, Step S103) Filter Processing The
(図6、ステップS104)マーカ検出処理
検出ユニット12は、データエリアHmに格納されたフィルタ出力値を利用して磁気マーカ10を検出するためのマーカ検出処理を実行する。検出ユニット12は、磁気マーカ10の有無を検出すると共に、検出できたときにはセンサアレイ11に相対する磁気マーカ10の車幅方向の位置を演算により求める。
(FIG. 6, Step S104) Marker Detection Process The
例えば橋やトンネルなどの大きな磁気発生源の場合、図6のS102の差分演算が一定の効果を発揮する。しかしながら、大きな磁気発生源であっても磁極となる端部の周辺では、磁界の回り込みにより磁気勾配が生じる。磁気勾配が生じていれば、S102の差分演算のみで除去することは難しくなる。 For example, in the case of a large magnetic source such as a bridge or a tunnel, the difference calculation in S102 of FIG. 6 exhibits a certain effect. However, even in the case of a large magnetic source, a magnetic gradient is generated around a magnetic pole end due to a magnetic field. If a magnetic gradient has occurred, it is difficult to remove it only by the difference calculation in S102.
大きい磁気発生源と小さな磁気発生源とでは、磁極間距離の違いによって磁気勾配の変化率が異なってくる。すなわち、磁極間の距離が長い大きな磁気発生源では、一方の磁極の磁気勾配が他方の磁極の磁気勾配に遷移するまでの距離が長く、磁気勾配の変化が緩やかである。一方、磁極間の距離が短くなると、磁気勾配の変化が急激となって変化率が大きくなる。低周波成分を遮断するフィルタ処理によれば、変化が緩やかで変化率の小さい磁気勾配の除去が可能である。 The rate of change of the magnetic gradient differs between the large magnetic source and the small magnetic source due to the difference in the distance between the magnetic poles. That is, in a large magnetic source having a long distance between the magnetic poles, the distance until the magnetic gradient of one magnetic pole transitions to the magnetic gradient of the other magnetic pole is long, and the magnetic gradient changes slowly. On the other hand, when the distance between the magnetic poles becomes short, the change of the magnetic gradient becomes sharp and the change rate becomes large. According to the filter processing for cutting off low-frequency components, it is possible to remove a magnetic gradient having a gradual change and a small change rate.
N極の磁気マーカ10を通過する際、図6のS102の差分演算による車幅方向の磁気勾配のピーク値は正値となり、図9の右側の斜めのグラフのように変化する。車線100に沿って車両5が進行するとき、理論的には、磁気マーカ10を通過する毎に正のピークが生じる。しかしながら、実際の道路環境には例えば橋やトンネル等の磁気発生源の存在に起因し、磁気マーカ10を通過する毎にピークが周期的に現れる理論的な変化が得られず、N極の場合を例示する図11(a)のように外乱磁気の影響を受けてピークの判別が難しくなるおそれがある。このような車幅方向の磁気勾配の時間的な変化について低周波成分を遮断すれば、同図(b)のように上記のピークが周期的に現れる理論的な変化に近づけることができ、磁気マーカ10の検出が容易となる。なお、S極の磁気マーカ10を通過する際には、同様の車幅方向の磁気勾配のピーク値が図10のように負値となり、図9のN極の場合とは正負が逆転する。
When passing through the N-pole
N極の場合のフィルタ出力値を例示する図11(b)に対してS極の磁気マーカ10の場合には、正負が反転する。そこで、磁気マーカ10の検出処理を実行するに当たっては、データエリアHmに格納されたフィルタ出力値について絶対値処理を施してから閾値処理を施してピークを検出し、これにより磁気マーカ10を検出すると良い。絶対値処理を施せばN極かS極かに関わらず正側のピーク値が現れるようになるので、所定以上の正の値を検出する閾値処理によりピークを比較的容易に検出できる。
In contrast to FIG. 11B exemplifying the filter output value in the case of the N pole, in the case of the
(図6、ステップS105)極性判定処理
極性判定装置としての機能を備える磁気マーカ検出装置1は、検出した磁気マーカ10の極性を判定する(極性判定ステップ)。磁気マーカ検出装置1では、図3中のフィルタ処理回路125以降の構成と並列して図4の極性判定回路129が設けられている。極性判定回路129は、磁気マーカ10が検出されたとき(位置p4)、データエリアMmの車幅方向の磁気勾配を参照してピーク値の正負を判断する極性判定処理を実行する。そして、図9のような正値のピーク値であればN極と判定し、図10のような負値のピークであればS極と判定する。上記のマーカ検出処理(図6、S104)で検出された磁気マーカ10がS極であれば、走行中の車線の種別を追越車線と判別でき、N極であれば走行車線など追越車線以外の車線と判別できる。
(FIG. 6, Step S105) Polarity Determination Processing The magnetic
以上のような磁気マーカ検出方法は、2つの磁気センサの磁気計測値の差分をとる勾配生成ステップと、磁気勾配の進行方向の変化についてハイパスフィルタによるフィルタ処理を施すフィルタ処理ステップと、の組み合わせにより外乱となる磁気を除去する検出方法である。一様に作用する外乱磁気については、2つの磁気センサの磁気計測値の差分により効果的に除去できる。一方、橋やトンネル等の大きな磁気発生源の磁極となる端部の周辺磁界からの外乱磁気については、ハイパスフィルタによるフィルタ処理により効果的に除去できる。 The magnetic marker detection method as described above is based on a combination of a gradient generation step of obtaining a difference between magnetic measurement values of two magnetic sensors and a filter processing step of performing a filtering process using a high-pass filter for a change in a traveling direction of a magnetic gradient. This is a detection method for removing magnetism that causes disturbance. Disturbance magnetism acting uniformly can be effectively removed by the difference between the magnetic measurement values of the two magnetic sensors. On the other hand, the disturbance magnetism from the peripheral magnetic field at the end, which is the magnetic pole of a large magnetic source such as a bridge or a tunnel, can be effectively removed by filtering with a high-pass filter.
また、本例の極性判定方法では、センサアレイ11で隣り合う2つの磁気センサCnの磁気計測値の差分である車幅方向の磁気勾配のピーク値の正負を利用して、磁気マーカ10の極性を判定する。上記のように一様に作用する外乱磁気が効果的に除去されている車幅方向の磁気勾配を利用すれば、磁気マーカ10の極性を確実性高く判定できる。
Further, in the polarity determination method of the present example, the polarity of the
このように、本例の磁気マーカ10の極性判定方法は、磁気勾配を演算して外乱となる磁気を除去することで確実性高く磁気マーカ10の極性を判定できる優れた判定方法である。この極性判定方法を実行する極性判定装置としての機能を備える磁気マーカ検出装置1は、検出した磁気マーカ10の極性を確実性高く判定可能な優れた特性の装置である。
As described above, the polarity determination method of the
本例では、磁気マーカ10の検出処理においてデータエリアHm(図3)のフィルタ値に絶対値処理を適用した後の閾値処理により磁気マーカ10を検出している。データエリアHmに格納されたフィルタ出力値の絶対値処理を省略することも良い。この場合には、データエリアHmに格納されたフィルタ出力値について、正側のピーク、負側のピークを検出するための正負の2つの閾値による閾値処理を施して正負のピークを検出し、これにより磁気マーカ10を検出しても良い。この場合、正のピークを検出できれば、N極の磁気マーカ10を検出したと判定でき、負のピークを検出できれば、S極の磁気マーカ10を検出したと判定できる。このように、データエリアHmのフィルタ値を利用して磁気マーカ10の極性を判定することも可能である。
In this example, in the detection processing of the
本例では、車幅方向に感度を持つ磁気センサCnを採用したが、進行方向に感度を持つ磁気センサであっても良く、鉛直方向に感度を持つ磁気センサであっても良い。さらに、例えば車幅方向と進行方向の2軸方向や、進行方向と鉛直方向の2軸方向に感度を持つ磁気センサを採用しても良く、例えば車幅方向と進行方向と鉛直方向の3軸方向に感度を持つ磁気センサを採用しても良い。複数の軸方向に感度を持つ磁気センサを利用すれば、磁気の大きさと共に磁気の作用方向を計測でき、磁気ベクトルを生成できる。磁気ベクトルの差分や、その差分の進行方向の変化率を利用して、磁気マーカ10の磁気と外乱磁気との区別を行なうことも良い。
In this example, the magnetic sensor Cn having sensitivity in the vehicle width direction is employed, but a magnetic sensor having sensitivity in the traveling direction or a magnetic sensor having sensitivity in the vertical direction may be used. Further, for example, a magnetic sensor having sensitivity in two axial directions of the vehicle width direction and the traveling direction or in two axial directions of the traveling direction and the vertical direction may be employed. For example, three magnetic axes in the vehicle width direction, the traveling direction and the vertical direction may be used. A magnetic sensor having sensitivity in the direction may be employed. If a magnetic sensor having sensitivity in a plurality of axial directions is used, the magnitude of magnetism and the direction of action of magnetism can be measured, and a magnetic vector can be generated. It is also possible to distinguish between the magnetism of the
車両の進行方向(時間方向)の1次元のフィルタ処理を例示したが、車両の進行方向(時間方向)と車幅方向とにより規定される2次元空間における磁気的な変化について、空間フィルタ処理を施して外乱磁気を除去することも良い。車幅方向と鉛直方向により規定される2次元空間における磁気的な変化について、空間フィルタを適用することも良い。さらには、この2次元空間に対して車両の進行方向(時間方向)を組み合わせた時空間領域における磁気的な変化について、時空間フィルタを適用して外乱磁気を除去しても良い。 Although the one-dimensional filter processing in the traveling direction (time direction) of the vehicle has been illustrated, the spatial filter processing is performed on a magnetic change in a two-dimensional space defined by the traveling direction (time direction) of the vehicle and the vehicle width direction. To remove disturbance magnetism. A spatial filter may be applied to a magnetic change in a two-dimensional space defined by the vehicle width direction and the vertical direction. Further, with respect to a magnetic change in a spatio-temporal region obtained by combining the traveling direction (time direction) of the vehicle with the two-dimensional space, a spatio-temporal filter may be applied to remove disturbance magnetism.
高速道路などの自動車専用道路と一般道とでは、車線100の幅が異なっていたり、店舗の看板や電柱などの有無等の違いがある。そこで、自動車専用道路か一般道かに応じて、フィルタ処理に適用するフィルタの周波数特性を切り替えることも良い。例えば、車線100が比較的広く店舗の看板等が少ない自動車専用道路の場合であれば、低周波を遮断するカットオフ周波数を低くしたり、フィルタのカットオフ特性を緩やかに設定することも良い。カットオフ特性が緩やかであればフィルタの設計自由度が高くなると共に、フィルタ処理に要する計算負荷を少なくできる可能性がある。一方、外乱となる磁気発生源が比較的多くなる一般道では、カットオフ周波数を高めに切り替えることも良い。さらに、道路に敷設された磁気マーカ10の間隔を検知し、この間隔に応じてフィルタの周波数特性を切り替えることも良い。
また、ハイパスフィルタに代えて、特定の周波数領域を通過させるバンドパスフィルタを採用することもできる。
The width of the
Further, instead of the high-pass filter, a band-pass filter that allows a specific frequency region to pass can be adopted.
本例では、車幅方向に配列された磁気センサCnについて、差分演算により車幅方向の磁気勾配を生成したが、これに代えて、あるいは加えて、車両の進行方向に磁気センサCnを配列し、進行方向に配列された2つの磁気センサについて、差分演算により進行方向の磁気勾配を求め、これを第1の磁気勾配として取り扱うことも良い。 In the present embodiment, the magnetic gradient in the vehicle width direction is generated by the difference calculation for the magnetic sensors Cn arranged in the vehicle width direction, but instead or additionally, the magnetic sensors Cn are arranged in the traveling direction of the vehicle. For the two magnetic sensors arranged in the traveling direction, a magnetic gradient in the traveling direction may be obtained by a difference calculation, and this may be treated as a first magnetic gradient.
なお、本例では、磁気マーカ10の極性を利用して走行中の車線の種別の情報を車両側に提供している。磁気マーカ10の極性を利用し、N極とS極との組み合わせによるコードを車両側に提供することも良い。コードが表す情報としては、位置情報や交通情報や警報情報など各種の情報がある。
In this example, the information of the type of the traveling lane is provided to the vehicle using the polarity of the
(実施例2)
本例は、実施例1の磁気マーカ検出方法を基にして、フィルタ処理の前処理を追加した例である。この内容について、図12〜図16を用いて説明する。
図12及び図13の検出ユニット12では、実施例1の検出ユニット12に基づいて、データエリアMmとフィルタ処理回路125との間に、差分回路T1〜T14(適宜Tmと記載)と、差分回路Tmの差分演算値を格納するデータエリアN1〜N14(適宜Nmと記載)と、を追加している。さらに、図13のように極性判定回路129をデータエリアNmの下流側に並列して設けている。
(Example 2)
The present example is an example in which preprocessing for filter processing is added based on the magnetic marker detection method of the first embodiment. This content will be described with reference to FIGS.
In the
差分回路Tmは、センサアレイ11のセンサ信号が表す車幅方向の磁気勾配を第1の磁気勾配とし、車両の進行方向において所定距離、離れた2つの位置における第1の磁気勾配の差分を、第2の磁気勾配の一例である進行方向の磁気勾配として演算する回路である。
データエリアNmは、差分回路Tmの差分演算値である第2の磁気勾配を随時格納し、進行方向の系列データとして格納する記憶エリアである。データエリアNmの系列データがフィルタ処理の対象となっている。
The difference circuit Tm sets a magnetic gradient in the vehicle width direction represented by the sensor signal of the
The data area Nm is a storage area in which the second magnetic gradient, which is the difference operation value of the difference circuit Tm, is stored as needed, and is stored as series data in the traveling direction. The series data in the data area Nm is to be filtered.
次に、本例の磁気マーカ検出方法の内容を図14のフロー図に沿って説明する。同図の処理のうち、センサアレイ11の各磁気センサCnで磁気計測するステップS101、及び車幅方向の磁気勾配を演算するステップS102(勾配生成ステップ)については、実施例1と同じ仕様の処理である。ステップS102の差分演算により第1の磁気勾配である車幅方向の磁気勾配を生成したセンサアレイ11は、14チャンネルのセンサ信号を一斉に出力する。
Next, the contents of the magnetic marker detection method of this example will be described with reference to the flowchart of FIG. In the processing of FIG. 7, the step S101 for measuring the magnetic field by each magnetic sensor Cn of the
検出ユニット12がセンサアレイ11のセンサ信号を取得すると、そのセンサ信号が表す車幅方向の磁気勾配をデータエリアMmに順次、格納し、系列データを生成する。図9を参照して上述した通り、この系列データがなす車幅方向の磁気勾配の変化は、例えばN極の場合、車両の進行方向において図15(a)のグラフのようになる。
When the
検出ユニット12は、車幅方向の磁気勾配を第1の磁気勾配とし、進行方向の2つの位置における第1の磁気勾配の差分を演算することで、第2の磁気勾配としての進行方向の磁気勾配を生成する(S112、勾配生成ステップ)。具体的には、図15(a)のグラフ(N極の場合を例示)のように変化する車幅方向の磁気勾配の系列データの中から進行方向に所定距離、離れた2位置のデータ(車幅方向の磁気勾配)を選択し、差分を演算することで第2の磁気勾配である進行方向の磁気勾配を生成する。検出ユニット12は、図15(a)において「所定距離」を進行方向にずらしながら順次、第2の磁気勾配である進行方向の磁気勾配を生成する。そして、このように生成した進行方向の磁気勾配を順次、データエリアNmに格納することで、第2の磁気勾配の進行方向の系列データを生成する。この系列データがなす進行方向の磁気勾配の分布は、図15(b)に例示するグラフのようになる。なお、S極の場合のグラフについては図示を省略するが、N極の場合の図15のグラフに対して、正負が反転したものとなる。
The
検出ユニット12は、データエリアNmに格納された14チャンネルの進行方向の磁気勾配の系列データをフィルタ処理回路125に入力し、低周波成分を遮断し高周波成分を通過させるフィルタ処理を実行する(S103)。その後、検出ユニット12の検出処理回路127が、データエリアHmに格納されたデータを利用して磁気マーカ10を検出するためのマーカ検出処理を実行する(S104)。
The
車線100に沿って車両5が走行中の進行方向の磁気勾配は、理論的には、磁気マーカ10を通過する毎に図15(b)のゼロクロスを含む波形が繰り返すように変化する。しかしながら、例えば橋やトンネルなどの磁気発生源となる構造物に車両が差し掛かったとき等では、橋などの磁気発生源となる構造物の端部に位置する磁極周辺の磁界が作用し、進行方向の磁気勾配が図16(a)のような変化になる可能性がある。これに対して、上記のステップS103のフィルタ処理が非常に有効となる。図16(a)の変化について、低周波成分を遮断するフィルタ処理を適用すれば、同図(b)のように上記のゼロクロスが周期的に現れる理論的な変化に近づけることができる。このゼロクロスを検出することで磁気マーカ10の検出が可能である。
The magnetic gradient in the traveling direction of the
また、極性判定処理(図14、S105)では、磁気マーカ10を検出した際のデータエリアNmの磁気勾配(第2の磁気勾配)のゼロクロスが図15(b)や図16(b)のように正から負へのゼロクロスであればN極と判定でき、負から正へのゼロクロスであればS極と判定できる。
In the polarity determination process (FIG. 14, S105), the zero cross of the magnetic gradient (second magnetic gradient) in the data area Nm when the
なお、第2の磁気勾配である進行方向の磁気勾配を生成するための上記の所定距離としては、検出対象の磁気マーカ10のサイズを鑑みて例えば30〜150mm等の距離を設定すると良い。さらに例えば、磁気マーカ10のサイズを推定する機能を磁気マーカ検出装置1側に持たせ、推定したサイズに応じて上記の所定距離を変更すれば、様々な仕様の磁気マーカ10を確実性高く検出できるようになる。
The predetermined distance for generating the magnetic gradient in the traveling direction, which is the second magnetic gradient, may be set to a distance of, for example, 30 to 150 mm in consideration of the size of the
本例では、車幅方向に隣り合う磁気センサCnの磁気計測値の差分を第1の磁気勾配とし、進行方向の2つの位置における第1の磁気勾配の差分を第2の磁気勾配としたうえ、この第2の磁気勾配の進行方向における変化に対して、フィルタ処理を適用している。ここでは、差分を2回施した後の磁気勾配の変化に対してフィルタ処理を適用しているが、差分の回数を3回、4回…と増やすことも可能である。差分の回数を増やせば、特に、各磁気センサに対して一様に作用する磁気ノイズの除去に効果がある一方、差分の回数を増やすと、有効な信号のレベルが低下してS/N比が低下する傾向にある。差分回数の選定に当たっては、磁気ノイズの除去等の効果と、S/N比の低下による悪影響と、のバランスを考慮すると良い。 In this example, the difference between the magnetic measurement values of the magnetic sensors Cn adjacent in the vehicle width direction is defined as a first magnetic gradient, and the difference between the first magnetic gradient at two positions in the traveling direction is defined as a second magnetic gradient. The filter processing is applied to the change in the traveling direction of the second magnetic gradient. Here, the filtering process is applied to the change in the magnetic gradient after the difference is applied twice, but the number of times of the difference can be increased to 3, 4,. Increasing the number of differences is particularly effective in removing magnetic noise that acts uniformly on each magnetic sensor, while increasing the number of differences decreases the effective signal level and reduces the S / N ratio. Tends to decrease. In selecting the number of times of the difference, it is good to consider the balance between the effect of removing magnetic noise and the adverse effect due to the decrease in the S / N ratio.
本例では、データエリアNmの磁気勾配を利用して磁気マーカ10の極性を判定しているが、実施例1と同様、データエリアHmのフィルタ出力値を利用して極性を判定することも可能である。正→負のゼロクロスか、負→正のゼロクロスかにより極性を判定可能である。
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。
In this example, the polarity of the
The other configuration and operation and effect are the same as those of the first embodiment.
(実施例3)
本例は、実施例1の磁気マーカ検出装置1を基にして、センサアレイ11の構成を変更した例である。この内容について、図17を参照して説明する。
本例のセンサアレイ11では、進行方向に2行、車幅方向に15列の2次元アレイ状に磁気センサが配列されている。このセンサアレイ11における車幅方向の磁気センサCnの間隔は、実施例1と同様、70mmである一方、進行方向の磁気センサCnの間隔は30mmである。検出ユニット12では、実施例1で参照した図4と同様にデータエリアMmよりも下流側で極性判定回路が並列して設けられている。
(Example 3)
This embodiment is an example in which the configuration of the
In the
センサアレイ11を構成する各磁気センサでは、車両の進行方向に沿って感磁体であるアモルファスワイヤが配設され、進行方向に磁気感度が設定されている。以下の説明では、進行方向前側の15個の磁気センサをC1A〜C15A(以下、CnAと記載。nは1〜15の自然数。)とし、進行方向後ろ側の15個の磁気センサをC1B〜C15B(以下、CnBと記載。nは1〜15の自然数。)とする。
In each magnetic sensor constituting the
本例のセンサアレイ11は、2種類の差分回路K1〜K15(以下、Knと記載。)、差分回路S1〜S14(以下、Smと記載。mは1〜14の自然数。)を備えている。差分回路Knは、磁気センサCnAの磁気計測値と磁気センサCnBの磁気計測値の差分を演算して第1の磁気勾配を求める回路である。差分回路Smは、差分回路Km+1による第1の磁気勾配と、差分回路Kmによる第1の磁気勾配と、の差分を演算することにより、差分回路Knによる第1の磁気勾配とは異なる新たな第1の磁気勾配を求める回路である。
The
センサアレイ11は、差分回路Knの差分演算値である第1の磁気勾配を、図示しない14チャンネルの出力ポートを介して一斉出力する。検出ユニット12は、実施例1と同様、データエリアM1〜M14を備えている。検出ユニット12は、センサアレイ11が一斉出力する14チャンネルの第1の磁気勾配をデータエリアM1〜M14に随時、格納し、チャンネル毎の系列データを生成する。
The
このチャンネル毎の系列データについて、検出ユニット12は、実施例1と同様、ハイパスフィルタによるフィルタ処理を適用して、フィルタ処理の出力であるフィルタ出力値をデータエリアH1〜H14に格納する。そして、検出ユニット12は、データエリアH1〜H14に格納されたフィルタ出力値を入力値としたマーカ検出処理を実行し、磁気マーカの有無等を検出する。また、実施例1と同様、データエリアMmの磁気勾配を入力値として極性判定処理を実行可能である。
As with the first embodiment, the
なお、2つの磁気センサの磁気計測値の差分(上記の差分回路Knによる第1の磁気勾配)を算出するに当たっては、10mm〜50mm程度の狭い間隔の2つの磁気センサを対象とすると良い。しかしながら、仮に、本例の30mmという狭い間隔で車幅方向に磁気センサを配列して、例えば1m幅程度のセンサアレイ11を実現しようとすると、車幅方向の各行で(1m÷30mm)=約33個の磁気センサが必要となり、センサアレイ11全体では2倍の約66個の磁気センサが必要となる。一方、本例のように、進行方向の磁気センサの間隔を30mmに設定する一方、車幅方向の間隔を70mmに設定すれば、センサアレイ11に必要な磁気センサの個数を少なくでき、(1m÷70mm)=約14個の2倍の約28個の磁気センサでセンサアレイ11を構成できる。
In calculating the difference between the magnetic measurement values of the two magnetic sensors (the first magnetic gradient by the above-described difference circuit Kn), two magnetic sensors having a small interval of about 10 mm to 50 mm may be targeted. However, if magnetic sensors are arranged in the vehicle width direction at a narrow interval of 30 mm in this example to realize a
本例では、データエリアMmの磁気勾配を利用して磁気マーカ10の極性を判定しているが、実施例1と同様、データエリアHmのフィルタ出力値を利用して極性を判定することも可能である。正→負のゼロクロスか、負→正のゼロクロスかにより極性を判定可能である。
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。
In this example, the polarity of the
The other configuration and operation and effect are the same as those of the first embodiment.
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。 As described above, specific examples of the present invention have been described in detail as in the embodiments, but these specific examples only disclose examples of the technology included in the claims. Needless to say, the scope of the claims should not be interpreted in a limited manner by the configuration, numerical values, and the like of the specific examples. The scope of the claims encompasses techniques in which the above-described specific examples are variously modified, changed, or appropriately combined using known techniques or knowledge of those skilled in the art.
1 磁気マーカ検出装置(極性判定装置)
1S 磁気マーカ検出システム
10 磁気マーカ
100 車線
11 センサアレイ
12 検出ユニット
125 フィルタ処理回路
127 検出処理回路
129 極性判定回路(極性判定手段)
5 車両
1 Magnetic marker detection device (polarity determination device)
1S Magnetic
5 vehicles
Claims (6)
取付位置が異なる前記複数の磁気センサのうちの2つ以上の磁気センサが同じ計測タイミングで取得した磁気計測値を対象とした1回または2回以上の複数回の差分演算により算出可能な第1の磁気勾配を生成する勾配生成ステップと、
前記計測タイミングが異なる前記第1の磁気勾配の差分である第2の磁気勾配、及び前記第1の磁気勾配のうち、少なくともいずれかの磁気勾配を利用して前記磁気マーカの極性を判定する処理を実行する極性判定ステップと、を実行する磁気マーカの極性判定方法。 A polarity determination method for determining the polarity of a magnetic marker laid on a traveling path using at least two or more magnetic sensors attached to a vehicle,
A first which can be calculated by one or two or more difference calculations on magnetic measurement values obtained by two or more magnetic sensors of the plurality of magnetic sensors having different mounting positions at the same measurement timing. A gradient generating step of generating a magnetic gradient of
A process of determining the polarity of the magnetic marker using at least one of a second magnetic gradient that is a difference between the first magnetic gradients having different measurement timings and a first magnetic gradient. And a polarity determining method for performing a magnetic marker.
少なくとも2つ以上の複数の磁気センサと、
前記磁気マーカの極性を判定する極性判定手段と、を有し、
該極性判定手段は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の極性判定方法を実行するように構成された手段である磁気マーカの極性判定装置。 A polarity determination device mounted on a vehicle to detect a magnetic marker laid on a traveling path,
At least two or more magnetic sensors;
And a polarity determining means for determining the polarity of the magnetic marker,
A polarity determination device for a magnetic marker, wherein the polarity determination unit is configured to execute the polarity determination method according to claim 1.
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