CN1117965C - 磁性式车辆位置检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供高精度，且高速度地检测出横偏宽度的磁性式车辆位置检测装置。根据检测车辆行车方向的磁场分量，使用追加车辆行进方向及与其直交的另2方向的磁性感应器，即3维磁性感应器1，提高汽车的中央维持能力的同时，将横偏量检测范围扩大了4倍，至25cm～1m。并且即使有干扰磁场的影响，也能准确地检测出磁标3，准确地开始向中央处诱导。

Description

磁性式车辆位置检测装置

技术领域

本发明是以设置在汽车上的磁性感应器(sensor)检测出公路中央上设置的磁标(marker)所产生的磁场，来抽取汽车偏离公路中央的横偏量的磁性式车辆位置检测装置。

背景技术

用线圈边检测通电电缆边诱导的方式，用摄像机的画像分析来诱导的方式，用电波来诱导的方式，用超声波来诱导的方式，以磁性检测器来检查磁带的等各种诱导方式，都已用于工厂里的无人操作***上。但是，如果在汽车行进的公路上要应用这些诱导方式时，除磁性诱导方式以外，由于在雨，雪，雾等天气里不能使用，所以均难以采用。并且在磁性诱导方式中，虽然有将多个磁性感应器排列成直线阵列对磁性线进行检测的方法，已应用在工厂的无人驾驶中，但是，要将它利用在速度快且有纵向振动发生的汽车诱导上是困难的。

以诱导汽车为目的的磁性诱导方式，在美国专利5347456号上有记载。其记载为，以汽车上设置的感应器检测出公路中央上设置的磁标的垂直(高度方向)及水平(左右方向)的两磁场分量，从其关系中算出修正过高度振动的横偏量。

但是，当磁性感应器的高度超过20-25cm时，垂直方向磁场分量衰减很大，能检测的横偏量就限制在20～25cm范围内。因此，当汽车开进公路时，若偏于磁标中心(车行道中央)20～25cm以上，就不能进行向中央的磁性诱导。

而且，即使车辆(车辆的磁性感应器)在20～25cm以内被诱导，当存在铁桥，隧道等局部与磁标相匹敌的大的干扰磁场时，汽车可能会离开中央25cm以上，而导致不能及进中央诱导。例如，当汽车右偏离中心20cm时，受到比磁标的信号还大的从左向右的横方向的局部干扰磁场时，会错误判断左侧有汽车而发出左侧诱导指示。磁标沿中央以2m间隔设置在公路上，汽车方向盘的最大转向角度为5度时，行进1m就会脱离中央25cm。

例如，汽车的车宽约为1.7m，公路的行车道宽度为3.5m时，因磁性感应器和磁标间的距离最大为0.9m，所以原有的25cm左右的汽车位置检测范围是不足的，最好能把范围扩大到1m程度，这样只要汽车在公路上，磁性感应器就能检测出磁标的信号，可靠地实现向中央诱导汽车。

并且在转弯等处因每通过磁标，横偏量就有变化，所以最少行进2m以内必须检测出横偏量。但是，因原有的车辆位置检测方式复杂，应答性不快，不得不短距离设置磁标。为了解决这个问题，期待着不用缩短磁标的设置间隔也能高精度且简单地检测出位置的磁性诱导方式。

发明内容

本发明的课题为，解决上述存在的各种问题，并提供在广范围内高精度且快速地检测出中央横偏量的磁性式车辆位置检测装置。

为了解决上述问题，此专利发明者们根据检测出车辆行进方向的磁场，靠采用具有车辆行进方向和与车辆行进方向直交的另外两方向(垂直方向，水平方向)的三维磁性感应器。不仅提高了汽车沿中央方向行驶的维持能力，而且将横偏量检测范围扩大到25cm～1m的4倍。其结果，根据这种对车辆行进方向的磁场分量检测出横偏量的方法，即使外乱磁场的影响导致横偏量大于25cm时，也能进行中央诱导，使汽车回到中央位置上。

下面对本发明加以详细说明。

本发明第一方面的磁性式车辆位置检测装置，车辆上的磁性感应器依照车辆行进方向上的磁场的变化，来抽取车辆(磁性感应器)与行车道中央(磁标)之间的横偏量。

这样，与现存的测量其他方向上的磁场分布的磁性感应器相比，能在广范围内，高精度地检测出横偏量，实现更具有实用性的车辆位置检测装置。

本发明第二方面，在第一方面的磁性式车辆位置检测装置中，根据行进方向磁性感应器之输出信号的最大值和最小值的差，即，行进方向磁场的最大变化量来抽取横偏量。因此，能高精度地检测出横偏量。

本发明第三方面，在第一方面的磁性式车辆位置检测装置中，根据行进方向磁性感应器之输出信号的最大值和最小值之间的距离来抽取横偏量。因此，能高精度地检测出横偏量。

本发明第四方面，在第一方面的磁性式车辆位置检测装置中，根据包括检测垂直磁场的垂直方向磁性感应器和检测水平磁场的水平方向磁性感应器的3个磁性感应器的输出信号，来检测出车辆的横偏量。因此，在横偏量小时，能高精度地检测出横偏量。

这里所说的垂直方向磁性感应器是测出垂直磁场，更准确地来说，是与车辆行进方向及车辆左右方向各成直角方向的磁场的感应器。水平方向磁场感应器是测出水平磁场，更准确地来说，是车辆左右方向上的磁场的感应器。

本发明第五方面，在第四方面的磁性式车辆位置检测装置中，根据行进方向磁场反转时的垂直方向磁场和水平方向磁场，测出横偏量。因此，能正确地测出横偏量。

本发明第六方面，在第四方面的磁性式车辆位置检测装置中，使用垂直方向磁场和水平方向磁场的最高点值，或其最高点值与瞬时值之间的平均值来抽取横偏量信息。因此，能正确地测出横偏量。

本发明第七方面，在第四方面的磁性式车辆位置检测装置中，横偏量大时，从行进方向磁场检测出横偏量，从水平方向磁场进行左右判别。在横偏量小时，以行进方向磁场和水平方向磁场的组合检测出修正过高度变动影响的横偏量。在横偏量更小时，以垂直方向磁场和水平方向磁场的组合检测出修正过高度变动影响的横偏量。

因此、在广范围内能正确地进行横偏量检测，尤其是在横偏量大的场合，能提高检测精度。

本发明第八方面，在第四方面的磁性式车辆位置检测装置中，除了磁标所产生的磁场变化分量的所定幅的有效频带以外，对其他频带信号分量进行除去处理。因此，能提高检测精度。

本发明第九方面，在第一方面的磁性式车辆位置检测装置中，根据行进方向磁场感应器输出信号中的调制信号来判定磁标的行进方向位置。因此，能正确地检测出磁标的行进方向位置。

本发明第十方面，在第一方面的磁性式车辆位置检测装置中，根据测出的三方向磁场的最高点值判定磁标的行进方向位置。从求得的多个磁标的位置算出下一个磁标的中央点，根据这个磁标中央点上的磁场大小，抽取磁标磁场(信号磁场)以外的分离磁场，特别是其中的长周期干扰磁场的磁场水准，这样就能以磁性感应器检测出的磁场(检测磁场)和分离磁场的差来抽取信号磁场。因此，能提高检测精度

本发明第十一方面，在第一方面的磁性式车辆位置检测装置中，根据此次经过的磁标抽取的横偏量和接连之前经过的多个磁标抽取的复数横偏量的平均值来除去短周期干扰磁场的噪音分量。因此，能提高检测精度。

本发明第十二方面，在第一方面的磁性式车辆位置检测装置中，具有根据磁标的配置变化，检测公路形状的公路形状信息检测装置。这样就能实现磁性式车辆位置检测装置的多机能化和复合机能化。例如，在大雾的天气里，前方所定距离，前方存在的急转弯处或上下坡度的存在，及弯曲方向和倾斜等，这些都能转告给驾驶员。

本发明第十三方面，在第一方面的磁性式车辆位置检测装置中，具有根据邻部接的多个磁标之间的经过时间算出车辆速度的车辆速度算出方法。因此，不用追加车途感应器就能实现车速检测。

本发明第十四方面，在第一方面的磁性式车辆位置检测装置中，根据抽取的横偏量进行驾驶操纵。这样就能实现安全舒适的自动驾驶。

(以下说明使用三维磁性感应器算出横偏量的原理)

横偏量在25cm以内的小横偏领域时，磁标的中央部具有最大的输出，并且，当横偏量偏大时，使用急剧变小的垂直方向磁场Bz，以2cm程度的精度能测定横偏量。但是，左右方向的判别，是以磁性感应器在磁标的左侧位置和右侧位置时，输出电压符号相反的水平(左右)方向磁场By来判别。

需要修正磁性感应器的高度时，如图6所示，使用垂直方向磁场Bz的最大值B2max，水平(左右)方向磁场By的最大值Bymax及感应器的高度和横偏量的表示图，能求出进行过感应器高度修正的横偏量。

对任意的横偏量，垂直方向磁场Bz的最大值Bzmax，是磁性感应器在磁标正上方或者正横位置时的值。同样，水平(左右)方向磁场By的最大值Bymax是磁性感应器在磁标正横位置时的值。

横偏量的计算，可直接从图6上求出，也可以利用图7所示的B2max与Bymax的比和横偏量间的略直线关系，用简单的一次方程式求出。

检测法2-一中横偏量领域上的横偏量检测法

横偏量在25cm～50cm的程度的中横偏量领域时，横偏方向上产生最大的磁场变化，横偏量超过10cm时，使用横偏量与输出值相对应的水平(左右)方向磁场By。由此，以4cm程度的精度能求出横偏量。但是，因为水平(左右)方向磁场By扩展远，横偏量为零时，信号电压的符号不反转，与干扰磁场相干涉、不容易判别。

与此相比，行进方向磁场Bx和水平(左右)方向磁场By一样扩展远，但是，因行进方向磁场分量Bx的符号越过磁标时反转，能容易地判别磁标的磁场和干扰磁场。因此，把行进方向磁场Bx和水平(左右)方向磁场By配合在一起，便于测定50cm范围内的横偏量。

需要修正磁性感应器的高度时，从图8所示的行进方向磁场Bx的最大Bxma和水平(左右)方向磁场By的最大值Bymax间的关系图来算出高度，根据这个高度能修正横偏量。横偏量的计算，可以从图8上直接求出，也可以利用图9所示的Bxmax与Bymax的比和横偏量间的略直线关系，用简单的一次方程式求出。

检测法3-大横偏量领域上的横偏量检测法

横偏量在50～100cm的大横偏量领域时，求出显示行进方向磁场Bx的最大值和最小值时的地点间的行进方向距离，从图10及图24能高精度地算出横偏量。这时，以水平(左右)方向磁场By的符号来判别左右。此检测方法可以忽视高度的影响。并且，图10是用仿真求出的，图24是用实验求出的。这些仿真，实验是用直径为100mm，厚度为5mm的磁标，在磁标上端面到磁性感应器的高度为250mm的状态下进行的。

检测法4-大横偏量领域上的横偏量的其它检测法

如横偏量在30或40cm到1m程度的大横偏量领域时，行进方向磁场Bx的最大值和最小值的差是行进方向Bx的最大变化量Bxmax，从表示Bxmax与横偏量之间的关系留(参照图25)，能检测出横偏量。如图25所示，当横偏量在30或40cm到1m时，即使磁性感应器的高度位置有变化，Bxmax基本上不受影响，因此，不用修正高度就能快速且高精度地检测出横偏量。这种场合，也以水平(左右)方向磁场By的符号来判别左右。

这种以行进方向磁场Bx的最大变化量Bxmax求出横偏量的检测法与上述的根据行进方向磁场Bx的最大值和最小值时的地点问的行进方向距离求出横偏量的检测法相比，实验说明，在大的领域内，横偏量的检测灵敏度前者比或者高。

但是，由行进方向磁场Bx的最大变化量Bxmax求出横偏量的检测方法，从实验结果图25可以得到，横偏量不到30cm时，随高度的变化，输出变化大，这时需要修正。因此，在横偏量小的场合，适宜选择上记的检测法1～3，在横偏量大的场合，可采用上记的检测法4

其它检测法5

由水平(左右)方向磁场By也能算出横偏量。这种场合能忽视感应器的高度变动的影响，，以行进方向磁场Bx和水平(左右)方向磁场By所满足的条件，来进行适当选择。还可以，以行进方向磁场Bx检测出的横偏量和水平(左右)方向磁场观检测出的横偏量的平均值作为横偏量。

但是，水平(左右)方向磁场By容易受干扰的影响，而行进方向磁场Bx的最大值和最小值的差不容易受干扰的影响，因此，以行进方向磁场Bx的最大值和最小值的差来算出的方法为最好。

感应器诱导方式的说明。

对公路行道中央，即本说明书上所说的向中央车辆诱导的方式加以说明。

就上述所说，汽车进入公路时，若偏于中央处25cm以外时，就不能进行中央诱导。而根据行进方向磁场Bx的变化求出横偏量的本发明的横偏量检测方法，不管汽车在车行道的哪个位置上，基本上能进行中央诱导。

并且，检测出行进方向磁场Bx，水平(左右)方向磁场By及垂直方向磁场Bz，用这些信号，由行进方向磁场Bx算出横偏量，由行进方向磁场Bx及水平(左右)方向磁场By的组合算出横偏量，由垂直方向磁场Bz及水平(左右)方向磁场By的组合算出横偏量。对这3种类的横偏量进行适当选择，就能高精度地求出小范围，中程度范围及大范围内的横偏量。例如，当汽车进入磁性诱导公路时，汽车偏于中央处50～100cm位置时，由行进方向磁场Bx及水平(左右)方向磁场By算出横偏量。接着，用这个横偏量向中央侧诱导汽车，随着横偏量的减少，以行进方向磁场Bx及水平(左右)方向磁场By的组合算出横偏量，根据此值，再次向中央侧诱导汽车。横偏量更变小时，由求出的Bx，By Bz的组合，高精度地求出横偏量。

并且，即使横偏量大于25cm，到脱线为止，用上述方法能再度检测出横偏量，再次使汽车向中央处诱导。

附图说明

图1表示本发明的磁性式车辆位置检测装置(磁性式车辆位置检测方式)的模拟立体图。

图2表示磁性感应器1和磁标3的安置状态主视图。

图3表示横偏量即从磁标3向左右(水平)方向的距离与垂直方向磁场间的特性图。

图4表示横偏量即从磁标3向沿左右(水平)方向的距离与水平(左右)方向磁场间的特性图。

图5表示横偏量即从磁标3向沿左右(水平)方向的距离与行进方向磁场间的特性图。

图6表示横偏量未满25cm的范围内，以By和Bz为轴的二维空间上的横偏量的等高线特性图。

图7表示横偏量和Bz/By之间的特性图。

图8表示横偏量的范围在25～50Cm时，以Bz和Bxmax为轴的二维空间上的横偏量的等高线特性图。

图9表示横偏量和Bxmax/Bymax之间的特性图。

图10表示横偏量的范围在50～100cm时，以Bxmax和Bxmin间的距离与横偏量之间的特性图。

图11表示垂直方向磁场与横偏量之间的特性图。

图12表示横偏量的范围在0～1000mm时，行进方向磁场与横偏量之间的测定例的特性图。

图13表示横偏量的范围在400～1000cm时，行进方向磁场与横偏量之间的测定例的放大特性图。

图14表示横偏量的范围在0～1000mm时，水平方向磁场和横偏量之间的测定例的特性图。

图15表示横偏量的范围在400-1000mm时，水平方向磁场和横偏量之间的测定例的放大特性图。

图16表示磁标与行进方向在同一位置时的横偏量和各磁性感应器的输出电压之间的特性图。

图17表示实施例1的电脑2的控制例的流程示意图。

图18表示续实施例1的电脑2的控制例的流程示意图。

图19表示实施例1的电脑2的控制例的改形流程示意图。

图20表示续实施例1的电脑2的控制例的改形流程示意图。

图21表示在装有磁标3的中央线起右横偏20cm线上，汽车行驶时的各磁性感应器的输出特性图。

图22表示在装有磁标3的中央线上，汽车行驶时的各磁性感应器的输出特性图。

图23表示在装有磁标3的中央线起左横偏20cm线上，汽车行驶时的各磁性感应器的输出特性图。

图24表示由实验求出的最高点之间距离Lx与横偏量之间的特性图。

图25表示由实验求出的行进方向磁场Bx的最大值与最小值的差Bx”＝Bxmax与横偏量之间的特性图。

图26表示实施例2的横偏量检测方法的流程示意图。

具体实施方式

参照以下实施例对本发明的各组成部分和其特征加以详细说明。

实施例1

以下对用行进方向磁性感应器，垂直方向磁性感应器和水平方向磁性感应器所组成的3维磁性感应器，抽取横偏量的磁性式车辆位置检测装置的实施例加以说明。

装置构成

参照图1，对磁性式车辆位置检测装置加以说明。

这个磁性式车辆位置检测装置是由设置在车辆前部下面的3维磁性感应器1，和处理3维磁性感应器的输出信号来算出横偏量的车载式电脑2组成。3维磁性感应器1是由垂直方向磁性感应器11，水平方向磁性感应器12，及行进方向磁性感应器13组成。水平方向磁性感应器12用于检测车辆左右方向的磁场。行进方向磁性感应器13用于检测车辆前后方向的磁场。垂直方向磁性感应器11用于检测相对于车辆左右方向及车辆前后方向都成直角，即车辆高度方向的磁场。磁性感应器1设置在如图2所示的离路面约为25Cm的高度上。

磁标3以一定间隔(如每隔2m沿公路中央设置，其直径为100mm，厚度为5mm的圆盘状永久磁铁。最大磁能积约为160000J/m₃。磁标3的上侧主面均被充为一磁极，如N磁极。

(磁标3周围的磁场分布)

对磁标3的周围磁场分布加以说明。并且各图上的行进方向磁场Bx，水平(左右)方向磁场By及垂直方向磁场Bz，是以G(高斯)即0.0001T为单位表示的。

首先，作为检测磁场的行进方向磁场，水平(左右)方向磁场，及垂直方向磁场Bx，By，Bz与横偏量之间的关系表示在图3～图5上，检测点的高度为25Cm。

如图3所示，垂直方向磁场Bz，在磁标的近旁为最高，离其25cm程度时，磁场的宽度变狭窄，并且具有左右相对的分布形状。因此，垂直方向磁场Bz，在横偏量为25cm以内时，特别是中央附近具有最大值，相反，横偏量为25cm以上时，磁场变小。

例如，使用满程量为0.0005(T(特斯拉))，灵敏度为0.00001T的垂直方向磁性感应器11，对0-250mm范围的横偏量，能以位置20mm的高精度进行测定(参照图3)。但是，在这个场合，左右的判别需要以水平方向磁性感应器12的输出值的符号来判定。

水平(左右)方向磁场By，在磁标3的直上方时为零，离磁标3的15cm程度时为最大，具有近1m宽度的左右符号相反的分布形状。因此，汽车通过磁标3时候的垂直，水平方向的感应器11，12的输出电压与By，Bz的检测值相对应。水平(左右)方向磁场By能输出到1m程度，横偏的左右判别可用其符号来判定。但是，By在磁标3的直上方上输出为0，所以不能指定横偏位置。

例如，使用满程量为0.00017(T(特斯拉))，灵敏度为0.0000024T性能的水平方向磁性感应器12，对250-500mm范围内的横偏量，能进行测定，(参照图4)。这时的检测精度与上述的垂直方向磁性感应器相比稍差，但是能测定到500mm。本发明者们还找到了根据行进方向磁场Bx的变化测定横偏量的方法。

例如，使用满程量为0.00003(T(特斯拉))，灵敏度为0.000001T性能的行进方向磁性感应器13，预先记录行进方向磁场Bx的最小值(最小峰值)和最大值(最大峰值)间的距离，以横偏量的关系，根据其关系用简单的一次方程式能算出横偏量。

根据这个方法，500-1000mm的范围内，以100mm的位置精度能测出横偏量。这个场合的横偏量精度稍差，但是能测定到1000mm。这里所述使用行进方向磁性感应器13的输出信号来测定横偏量的方法在后面将详细加以说明。

同样又找到了使用行进方向磁场Bx的其它横偏量检测方式，即对行进方向磁场Bx的最小值(最小峰值)和最大值(最大峰值)间的最大变化量Bxmax与横偏量的关系进行预先记录，根据其关系，更高精度且简单的求出横偏量的检测方式。对这个方式，也在后面详细叙述。

结果，右横偏量小的场合，从图3～5使用垂直方向磁场Bz与横偏量的关系，求出横偏量。以水平(左右)方向磁场By的符号进行左右判定。横偏量超过250mm的场合，使用水平(左右)方向磁场By与横偏量的关系，求出横偏量。横偏量超过500mm的场合，使用检测范围最广的行进方向磁性感应器13，进行横偏量检测。

当然，也可以采用，有本实施例特征的，只用行进方向磁性感应器13的信号抽取横偏量的方式。

(抽取横偏量的一例)

以下，对使用三个磁性感应器抽取横偏量的一例加以说明。

当汽车的磁性感应器13接近磁标到80cm～1m程度时Bx为负值，汽车通过磁标3的左侧时，By的符号为正值，通过右侧时为负值。磁性感应器1通过磁标的直上方时，By不变化。随着磁性感应器1接近磁标3，Bx的磁场值变小，达到负的最大值，By的磁场值变大。

磁性感应器1接近磁标3在25cm以内时，Bz开始输出。更接近时，By，Bz就会变大，而Bx为负的峰值(最小值)后，相反开始变小。于是，磁性感应器1达到磁标3的正横位置(与行进方向同位的位置)时，Bx为零，By，Bz为最大值。其后，Bx，Bz变小，Bx开始输出正值。

磁性感应器1离开磁标3在25Cm时，Bz开始变得很小。而Bx为正的峰值(最大值)后，渐渐的变弱。

结果，Bx，By在距磁标3为1m以内，Bz在25cm以内的范围上，以检测可能的水准变化。但是，在磁标的附近，Bz的输出为最大，Bx在中央处的输出为零。并且，磁性感应器1通过设有磁性磁标3的车行道的中央时，By的输出为零。

图3所示的垂直方向磁场Bz，在横偏量为零，即磁性感应器1在磁标3的直上方，或者在正横位置时输出最大。

图4是表示磁性感应器1从左右一方侧接近磁标时的输出图。

水平方向磁场By，在磁标3的左侧时，输出为正，右侧时，输出为负。中央处(磁标3的直上方)时为零。并且，偏离磁标3的中央处时，By开始变化，取得最大值(正的峰值)，或最小值(负的峰值)。偏高到1m程度时为零。磁场By左侧时为正，右侧时为负，因此，能左右判别。1m以内可以得到测出横偏量的输出信号，而中央处的输出为零。

当磁性感应器1沿车行道的中央线，从磁标3的前方驶向其后方时，其与磁标3的距离和行进方向磁场Bx间的变化关系，和磁性感应器1沿磁标3的左右一侧超过磁标3向另一侧移动时，其与磁标3的距离和水平(左右)方向磁场By间的变化关系相同。

车辆以所定的横偏量行过时的水平(左右)方向磁场By在磁性感应器1到磁标3的正根位置的场合时为最大值Bymax。但是，横偏量为零的场合时，水平方向磁场By为零。

同样，车辆以所定的横偏量行过时的垂直方向磁场Bz，磁性感应器1到磁标3的正横位置的场合时，为最大值B2max。

并且，行进方向磁场Bx，当磁性感应器1在磁标3的行进方向的前后所定位置时，为最小值(负的峰值)，在磁标3的侧面或正上方的场合为零。在磁标3的行进方向的前后所定的位置时，为最大值(正的峰值)。

因此，行进方向磁场Bx的最大值(正的峰值)与最小值(负的峰值)间的差作为Bxmax。并且，Bx为最大值时的地点与为最小值时的地点之间的行进方向距离作为Lx。

其次，对上述各信号值Bxmax，Bymax，Bzmax的特长加以叙述。

信号值B2max，在磁标3的附近，因为输出最大，能以高精度确认中央位置。但是，能测定的横偏量范围窄，并且，以磁标3左右对称，不能判定左右偏离方向。

信号值Bymax，能测定的横偏量范围广，并且能进行磁标3的左右方向判别。但是，在中央处输出为零，所以不知道是在中央处，还是在1m外处。

信号值Bxmax，能测定的横偏量范围广，离磁标3越近，其值越大，但是，和B2max一样，不能进行磁标的左右方向判别。

原有的组合信号值Bymax和信号值B2max的横偏量检测上，存在检测为25cm为止的界限，而根据信号值Bxmax和信号值Bymax的组合，能测定的横偏量范围可以扩展到1m。

并且，行进方向磁场Bx，在通过磁标3时，极性变化，用其变化能容易地进行外部噪音判别。对此在后加以说明。

(横偏量的高度修正)

实际中，汽车以高速行驶时，由高度能引起检测磁场的变动，而这个变动能用图处理进行修正。

横偏量在25cm以内时，能根据图6所示的特性图，修正磁性感应器的高度抽取横偏量。

即如图6所承，垂直方向磁场Bz与水平(左右)方向磁场By的比，不随感应器的高度变化而变，横偏量为一定。因此，能以磁场Bz与磁场By的比，边修正感应器的高度，边判定横偏量。

横偏量在25～50cm范围时，能根据图8所示的特性图，以行进方向磁场Bx和水平(左右)方向磁场By，来修正磁性感应器1的高度，抽取横偏量。即如图8所示，行进方向磁场Bx与水平(左右)方向磁场By的比，不随感应器的高度变化，横偏量为一定。因此，能以其磁场的比，边修正感应器的高度，边判定横偏量。

最后，横偏量在50～100cm范围时，从Bx或Bx的最大值和最小值的差，能够知道横偏量。如图10所示，这时，磁性记录其离的远。基本上不受高度的影响。本实施例是以下面的算式算出横偏量。而Bx的单位为G(0.0001T)

横偏量＝1.85 Bxmax-390

由图4所知，以水平(左右)方向磁场By，也可以检测出横偏量。并且，由行进方向磁场Bx求出的横偏量，与水平(左右)方向磁场By求出的横偏量之间的平均值，能作为最终的横偏量。但是，水平(左右)方向磁场By容易受干扰磁场的影响，而行进方向磁场Bx的最大值和最小值的差，不容易受干扰磁场的影响。

(干扰磁场的对策)

以下对干扰磁场的对策加以说明。

作为主要的干扰磁场有，地磁性，铁桥，隧道，高楼等局部的磁场变化源。这些干扰磁场，对2m间隔的磁标同样分类为，具有2m以上长周期的长周期磁场，2m以下的短周期磁场和其二者重合的磁场。

首先，对行进方向的干扰磁场加以说明。

磁标3的设置间隔为2m，行进方向磁场Bx，每2m符号反转的同时，向远处扩展，汽车在公路的何处上行驶，都能检测出来。因此，与其它磁场相比，行进方向磁场Bx最容易与干扰磁场区别。

其次，对长周期干扰磁场加以说明，其大小在两个邻接的磁标3之间几乎为一定，因此，求出两个磁标3的中间值，判定其值为干扰值，由磁性感应器1的测定值减去此干扰值。然后，从行进方向磁场Bx的最大值和最小值的差求出Bxmax，以求得的Bmax来求出横偏量。为了提高横偏量的检测精度，也可以利用多个测定值的平均值。

其次，对除去短周期干扰磁场的方法加以说明。

短周期干扰磁场存在于两个磁标3之间时，求出由磁标3的2m配置间隔和车途所决定的周期，判定此周期以外的周期的磁场为干扰磁场，并且分离此干扰磁场。但是，这个场合，是周期判别，所以需要利用多个测定值。

其次，对除去长，短周期干扰磁场的方法加以说明。

长、短周期重叠的干扰磁场的场合，通过程序，用滤波器等除去短周期干扰磁场，然后，利用顺次得到的多个测定值除去长周期干扰磁场。

其次，对垂直方向磁场Bz加以说明。

垂直方向磁场Bz，在中央部即横偏量25cm以内处，具有大的磁场值，根据中央附近的横偏量抽取，保持汽车在公路中央行驶是方便的。干扰磁场重叠时，Bzmax值含有误差，使横偏量的误差变大，因此，磁场Bz的修正是重要的。

如果，横偏量在25cm以内，垂直方向磁场Bz为一定周期的信号，对短周期干扰磁场，和行进方向磁场Bx一样，能利用周波数的不同来除去。但是，这个场合，是周期判别，所以需要利用多个测定值。

对长周期干扰磁场，求出从正到负大变动的行进方向磁场Bx为零时的垂直方向磁场Bz的值Bzo，求出部接的两个磁标3的中间值Bzm，以Bzm为干扰磁场，由Bzo减去Bzm来除去干扰磁场。为提高检测精度，利用多个测定值是有效的。

水平(左右)方向磁场By与行进方向磁场Bx一样，具有1m程度的磁场宽度，横偏量在15cm以上时，认为它是一方向磁场，能采用与垂直方向磁场Bz同样的方法。

考虑安全性时，重要的是能准确地接受磁标的信号。特别是，行进方向磁场Bx，在磁标3的的设置地点时，信号正负变化，并且，具有依存于磁标3的配置间隔的周被数。因此，可以说Bx是确认磁标3的最良质信号。

结果，Bx与By，Bz一起利用时，从中央处到1m程度位置，横偏量偏高中央大的场合，以Bx和By组合能准确的向中心进行诱导。而且，向中央诱导磁性感应器1之后，根据非常大的磁场Bx，By和BZ这三个信号，抵抗大且复杂的干扰磁场，准确地把握汽车在中心运行。就是说，即使受到隧道，铁桥等，既复杂又强的干扰磁场的影响，也能向中央诱导，实现安全运行。

更具体的加以说明时，汽车在横偏量为20cm程度的位置上运行，在隧道等干扰磁场大的环境下，看不见3个左右的磁标时，以最大转向度5度驾驶时，能偏离到50cm程度。在这种场合下，因为能检测到1m程度，再次去接受磁标，计算干扰磁场，算出修正后的横偏量，根据其值能再次开始向中央诱导。因此，在强的干扰磁场下，也能保持汽车的中央诱导。

并且，车辆保持在中央的场合时，行进方向磁场Bx，垂直方向磁场Bz都振动大，所以能准确地检测出磁标的位置。磁性感应器1，通过磁标3的上方的同时，回答横偏量，迅速地开始公路中央的汽车诱导，对转弯处的诱导更有效果。原有的方法，横偏量算出为至需要花时间，应答性差，在转弯处，需要缩短磁标3的配置间距到1m。

(控制动作例的说明)

下面，参照图17，图18所示的流程图，对上述的各检测动作的具体实行顺序加以说明。

首先，电流投入起动后，进行初期化(S100)，从磁性感应器1～13的输出信号，读进(S102)垂直磁场分量测定值Bz，水平磁场分量测定值By，行进磁场分量测定值Bx。

接着，求出行进磁场分量测定值Bx的变动分量Bx’的符号反转(从负向正反转)时点，确认磁标3的位置(S104)。

接着，算出上述以邻接的两个符号反转时点间的时间为定义的周期，根据这个周期，求出相当于2个磁标3间的中间地点的中间时点，把这个中间时点上的行进方向磁场分量测定值Bx，垂直磁场分量测定值Bz水平磁场分量测定值By作为此回干扰出力水准值加以记录。(S106)

其次，检查前5次算出的干扰出力水准的平均值与上把此回干扰出力水准值的差，是否未满0.1G(S108。若未满时，从新算出包合上记此回值的前5次的干扰出力水准的平均值(S110)。若以上时，不用变更预先记录的前5次的干扰出力水准的平均值，进入S114。

S114是，从检测出的垂直磁场分量测定值Bz，水平磁场分量测定值By，行进方向磁场分量测定值Bx减去上记干扰出力水准的平均值，得到此时的各磁场分量测定值的变动信号分量Bx’，By’，BZ’(S114)。因此，把邻接2个磁标3问的中间的磁场分量值当作地磁性或长周期干扰磁场，用测定值Bz，By，Bx减去此值，就能除去地磁性和干扰磁场。

接着，求出输入的行进方向磁场分量测定值Bx的最大值，或者变动信号分量Bx’的最大值，作记录(S116)。行进方向磁场分量的变动信号分量Bx为零时，判定为通过了磁标3(S118)，没有通过磁标3时，转到S114。通过时，进入S120，求出那时的垂直磁场分量Bz的变动信号分量BZ’，及水平磁场分量切的变动信号分量By’，作记录。并且，求出行进方向磁场分量测定值Bx的最小值，或者Bx的变动信号分量Bx’的最小值，作记录(S124)。

接着，算出变动信号分量Bx’的最大值与最小值的差，把它作为行进方向磁场分量的最大变化量Bxmax，并且作记录。同时变动信号分量Bx’的最大值与最小值间的距离Lx，用计数器计算过的上记周期和检测出的车速的积来算出(S125)。流程图上，行进方向磁场分量的最大变化量Bxmax以Bx””表示，并且，本说明书上T为特斯拉(磁场强度单位)。

接着，距离Lx超出预先记录的所定范围时，判定为对测出的行进方向磁场的干扰影响大，返回S102(S126)。

根据求出的行进方向磁场分量的最大变化量Bxmax(＝Bx’)和Lx，选择横偏量检测方法如下(S127)。

行进方向磁场分量的最大变化量Bxmax(＝Bx’)大于0.6 0.0001T的时候，判定为在磁标的近傍，从表示的变动信号分量Bz’，即与横偏量之间关系的内部装有的特性图，求出0～25cm内的横偏量(S128)。最大变化量Bxmax(＝Bx”)在0.065 0.0001T～0.6×0.0001T的范围时，判定离磁标3为25～50cm程度，从表示变动信号分量Bx’，By’与横偏量之间关系的内部装有的特性图，求出25～50cm内的横偏量(S130)。最大变化量Bxmax(＝Bx”)未满0.06 5 0.0001T时，判定为横偏量大，从表示距离Lx与横偏量之间关系的内部装有的特性图，求出50-100cm内的横偏量，或者用所定的计算式求出(S132)。

接着，以上述一样，算出前5个磁标3上算出的平均值和此回算出的横偏量的此回值的差(S134)，其差未满100mm时，从新算出包含此回值的前5个横偏量搬出值的平均值(S136)。其差偏大的时候，不进行上记平均值的从新算出，并且，记录横偏量的此回值，作为上记平均值(S138)，进入S140。

接着，根据汽车的ECU发出的信号，判断现在是否在自动驾驶状态(S140)。肯定的情况下，向EUC输出上记横偏量的此回值，让EUC向解除这个横偏量方向进行转向控制(S144)。并且，就横偏量大的场合，以音声或者驾驶席的警报器发出警告(S142)。否定的情况下，不进行转向控制，只发出上述的警告。

(变形状态)

参照图19，图20所示的流程表示图，对上述的从S100到S127为止的控制动作例加以说明。

这个控制中，因具有图20所示的，以短时间间隔定期实施的中断处理程序S212，首先从这加以说明。

首先，输入行进方向磁场测定值Bx(S200)，判断Bx是否为最小值(S202)。而这个检测是在连续进行变化的Bx的微分系数从负变正的期间内实行。为了回避高周波噪音信号引起的错误判定，需要用软件或者硬件构成的滤波器，对高周波信号分量预先做好除去处理。

S202上，上记最小值检测出时，让第2定时器复原，在起动(S204)。没检测出时，跳转S204，进入S206。

在S206上，判定行进方向磁场测定值Bx是否为最大值。而这个检测是在连续进行变化的Bx的微分系数从正变负的期间内实行。为了回避高周波噪音信号引起的错误判定，需要用软件或者硬件构成的滤波器，对高周波信号分量预先做好除去处理。

S206上，上记最大值检测出时，进入S208没检测出时，返回图19所示的主程序。在S208上，检查第2定时器的计算值且记录，接着，用这个计算值与车速的积算出距离k(S210。接着，求出这些最大值与最小值的差Bxmax(＝Bx”)(S212)，返回主程序。

磁标3的跟前处和近旁处存在磁场Bx的上记最小值，越过磁标3，且在近旁处存在磁场Bx的上记最大值。

参照图19所示的流程表示图，对图17，图18所示的S100～S127简略化的控制例加以说明。

S102上，读入各方向的磁场分量测定值Bz，By，Bx后，算出预先持有的行进方向磁场的平均值(直流水准值，即出力水准值)Bxm与行进方向磁场成测定值Bx的差Bx’(S103)。判断BX’是否为零，即，检测行进方向现与磁标3是否在同一地点(S104)，否定时，返回S102。

Bx为零时，记录第一定时器的计算值(S150)，使第一定时器复位后再起动(S152)，检测出车速(S154)。

实行车速检测如下。

上记第一定时器的计算值是表示，行进方向上邻接的2个磁标3之间的通过时间T，这2个邻接磁标3之间的距离k是既知一定的，所以，以Lx/T算出车速。然而，采用其它的单独车速感应器时，不需要第一定时器。

接着，求出各方向的磁场分量的平均值(直流水准值，即出力水准值)Bxm，Bym，Bzm(S156)。其算出方式，图17所示的以外，可以考虑其它各种方式。

例如，也可以用，由图20中的S202，S206，求出的前5个磁标3上的行进方向磁场Bx的最大值和最小值，全部相加后再除10的方法。

接着，求出S156上算出的各方向的磁场分量的平均值Bxm，Bym，B2m与S102上读入的各方向的磁场分量的测定值Bz，By，Bx的差，来算出变动分量Bz’，By’，Bx’(S158)。

(其它的变形例)

根据顺次序检测磁标3，或磁标3的配置间隔及其上面的磁极反转得状态，用磁性感应器11～13，从磁标3能检测出公路形状的信息。

图24是表示最高值之间的距离Lx与横偏量的实际关系特性图。实验条件如下。横偏量在0～500mm的范围，每100mm进行10回测定。各测定值的平均值以黑圆点，最大值，最小值以白圆点表示。测定值的零散是回路噪音的影响。

实施例2

以下，参照图26的流程示意图对其它实施例加以说明。

这个实施例，与上记实施例1的S132相比，不是根据距离Lx，而是根据行进方向磁场Bx的最大值和最小值的差Bxmax(＝Bx”)，检测横偏量的点与实施例1不同。

从表示实验数据的图25能知道，横偏量为500mm以上时，磁性感应器1的高度的影响非常小，并且，Bxmax与横偏量的关系几乎为直线。因此，没有磁性感应器1的高度修正，从预先记录的Bxmax与横偏量的关系(图25)能简单地推算横偏量。图25的实验条件与图24的实验条件相同。

Claims (14)

1.一种磁性式车辆位置检测装置，包括：固定于车辆上检测车辆下方道路中所埋设磁标的磁场大小的磁性感应器；根据所述磁性感应器检测的所述磁场大小，计算出所述车辆以所述磁标为基准点在左右方向上的位移量即横偏量的横偏量检测装置；所述磁标具有一永久磁铁，其上端具有某一磁极，在所述道路行进方向上按规定间隔埋设于所述道路宽度方向的中央部位，在本身附近尤其上方空间形成随着与其本身距离而逐渐减小的磁场，其特征在于，

所述磁性感应器包含对所述磁标的所述磁场当中至少车辆行进方向的磁场分量大小进行检测的行进方向磁性感应器，

所述横偏量检测装置，根据至少所述行进方向磁性感应器所检测出的行进方向的磁场分量大小，以及预先存储的所述行进方向磁场分量大小与所述横偏量两者之间的关系，求得所述横偏量。

2.如权利要求1所述的磁性式车辆位置检测装置，其特征在于，

所述横偏量检测装置，根据所述行进方向磁性感应器的输出信号的最小值和最大值两者的差，即行进方向磁场的最大变化量，求得所述横偏量。

3.如权利要求1所述的磁性式车辆位置检测装置，其特征在于，

所述横偏量检测装置，根据所述行进方向磁性感应器的输出信号的最小值和最大值之间的距离，求得所述横偏量。

4.如权利要求1所述的磁性式车辆位置检测装置，其特征在于，

所述磁性感应器，具有检测垂直方向磁场分量的垂直方向磁性感应器，以及检测与所述行进方向磁场分量和垂直方向磁场分量呈直角的水平方向磁场分量的水平方向磁性感应器，

所述横偏量检测装置，根据所述三个磁性感应器的输出信号，求得所述车辆的横偏量。

5.如权利要求4所述的磁性式车辆位置检测装置，其特征在于，

所述横偏量检测装置，用行进方向磁性感应器的输出信号反转时所述垂直方向磁性感应器和水平方向磁性感应器的输出信号值，求得所述横偏量。

6.如权利要求4所述的磁性式车辆位置检测装置，其特征在于，

所述横偏量检测装置，用所述垂直方向磁性感应器和水平方向磁性感应器的输出信号的最大值，求得所述横偏量。

7.如权利要求4所述的磁性式车辆位置检测装置，其特征在于，

所述横偏量检测装置，在所述横偏量大的场合，根据所述行进方向磁性感应器的输出信号求得所述横偏量，同时根据水平方向磁性感应器的输出信号，抽取左右判别信息，

在所述横偏量较小的场合，根据所述行进方向磁性感应器和水平方向磁性感应器的输出信号，求得所述横偏量，

在所述横偏量很小的场合，根据所述垂直方向磁性感应器和水平方向磁性感应器的输出信号，求得所述横偏量。

8.如权利要求4所述的磁性式车辆位置检测装置，其特征在于，

所述横偏量检测装置，包括一滤波装置，将所述各个磁性感应器输出信号当中包含所述磁标所产生的磁场变化分量在内的规定幅度的有效频带以外的其他频带信号分量去除。

9.如权利要求1所述的磁性式车辆位置检测装置，其特征在于，

根据所述行进方向磁性感应器的输出信号的调制信号分量，判定所述磁标其行进方向位置。

10.如权利要求1所述的磁性式车辆位置检测装置，其特征在于，

所述横偏量检测装置，根据所述磁性感应器的输出信号的最大值，判定所述磁标其行进方向位置，根据相互邻接的两个所述磁标位置计算出磁标中间点，根据所述磁标中间点处磁性感应器的输出信号电平，去除长周期干扰磁场所引起的噪音分量。

11.如权利要求1所述的磁性式车辆位置检测装置，其特征在于，

所述横偏量检测装置，根据从本次所经过的所述磁标抽取的所述横偏量，和从连续的此前多个磁标抽取的所述横偏量的平均值，去除短周期干扰磁场所引起的噪音分量。

12.如权利要求1所述的磁性式车辆位置检测装置，其特征在于，

包括一道路形状信息检测装置，根据所述磁标的配置变化，检测道路形状信息。

13.权利要求1所述的磁性式车辆位置检测装置，其特征在于，

包括一车辆速度计算装置，根据邻接的所述磁标间的通过时间，计算车速。

14.如权利要求1所述的磁性式车辆位置检测装置，其特征在于，

包括一操舵指令装置，根据所求得的所述横偏量，对操舵控制装置发出操舵控制指令信号。

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