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).

特開２００５−２０２４７８号公報JP 2005-202478 A 特開２００３−１０９１８２号公報JP 2003-109182 A

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.

実施例１における、センサアレイを取り付けた車両を見込む正面図。FIG. 2 is a front view of the vehicle with the sensor array attached thereto according to the first embodiment. 実施例１における、磁気マーカが敷設された車線を示す俯瞰図。FIG. 2 is an overhead view illustrating a lane on which a magnetic marker is laid in the first embodiment. 実施例１における、磁気マーカ検出装置の機能的構成を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram illustrating a functional configuration of the magnetic marker detection device according to the first embodiment. 実施例１における、磁気マーカ検出装置の機能的構成の残りの一部を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing the remaining part of the functional configuration of the magnetic marker detection device according to the first embodiment. 実施例１における、磁気センサの構成を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a magnetic sensor according to the first embodiment. 実施例１における、マーカ検出処理の流れを示すフロー図。FIG. 4 is a flowchart illustrating a flow of a marker detection process according to the first embodiment. 実施例１における、Ｎ極の磁気マーカを通過する際の車幅方向の磁気分布の変化を例示する説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a change in magnetic distribution in the vehicle width direction when passing through a magnetic marker having an N pole in the first embodiment. 実施例１における、Ｓ極の磁気マーカを通過する際の車幅方向の磁気分布の変化を例示する説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a change in a magnetic distribution in a vehicle width direction when the vehicle passes an S-pole magnetic marker in the first embodiment. 実施例１における、Ｎ極の磁気マーカを通過する際の車幅方向の磁気勾配分布の変化を例示する説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a change in a magnetic gradient distribution in a vehicle width direction when the vehicle passes an N-pole magnetic marker in the first embodiment. 実施例１における、Ｓ極の磁気マーカを通過する際の車幅方向の磁気勾配分布の変化を例示する説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a change in a magnetic gradient distribution in a vehicle width direction when the vehicle passes an S-pole magnetic marker in the first embodiment. 実施例１における、フィルタ処理の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of a filtering process according to the first embodiment. 実施例２における、磁気マーカ検出装置の機能的構成を示すブロック図。FIG. 9 is a block diagram illustrating a functional configuration of a magnetic marker detection device according to a second embodiment. 実施例２における、磁気マーカ検出装置の機能的構成の残りの一部を示すブロック図。FIG. 9 is a block diagram illustrating a remaining part of the functional configuration of the magnetic marker detection device according to the second embodiment. 実施例２における、マーカ検出処理の流れを示すフロー図。FIG. 11 is a flowchart illustrating a flow of a marker detection process according to the second embodiment. 実施例２における、車幅方向の磁気勾配、進行方向の磁気勾配の時間的な変化を示すグラフ。9 is a graph showing a temporal change of a magnetic gradient in a vehicle width direction and a magnetic gradient in a traveling direction in the second embodiment. 実施例２における、フィルタ処理の説明図。FIG. 11 is an explanatory diagram of a filtering process in the second embodiment. 実施例３における、磁気マーカ検出装置の機能的構成を示すブロック図。FIG. 13 is a block diagram illustrating a functional configuration of a magnetic marker detection device according to a third embodiment.

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 marker detection device 1 having a function as a polarity determination device that determines the polarity of a magnetic marker 10 laid on a road that is an example of a traveling road. This content will be described with reference to FIGS.

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 marker detection system 1S includes a combination of a magnetic marker 10 laid on a road and a magnetic marker detection device 1 on the vehicle 5 side.
The magnetic marker 10 has a flat shape with a diameter of 100 mm and a thickness of 1.5 mm, one of the front and back forms an N pole, and the other forms an S pole. The magnetic marker 10 can be adhesively bonded to the road surface 100S, and is laid along the center of the lane 100 on which the vehicle 5 runs. The magnetic marker 10 is laid with the N pole on the upper side so that the N pole is detected on the vehicle side in the lane of the one lane road on one side, and the S pole is on the upper side in the overtaking lane of the road having two or more lanes on one side. The lane is laid so that the N pole is on the upper surface. On the vehicle 5 side, the type of the lane can be determined by determining the polarity of the installed magnetic marker 1.

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 marker detection device 1 includes a sensor array 11 in which 15 magnetic sensors C1 to 15 (hereinafter, referred to as Cn, where n is a natural number of 1 to 15) are arranged in a straight line. And a detection unit 12 incorporating a CPU and the like (not shown). The sensor array 11 is a sensor unit attached to a vehicle body floor 50 that corresponds to a bottom surface of the vehicle 5. In the case of the vehicle 5 of this example, the mounting height of the sensor array 11 based on the road surface 100S is 200 mm.

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 detection unit 12 is an arithmetic unit that executes various arithmetic processes for detecting the magnetic marker 10 and determining the polarity. The detection unit 12 performs an arithmetic process using a sensor signal output from the sensor array 11. The detection result and the like by the detection unit 12 are input to, for example, an ECU (not shown) on the vehicle 5 side, and are used for various controls such as automatic steering control for maintaining a lane, lane departure warning, and automatic driving. Note that, instead of this example, the function of the detection unit 12 may be integrated into the sensor array 11 to be integrated.

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 sensor array 11 and the detection unit 12 will be described, and then the operation of the magnetic marker detection device 1 will be described.
The sensor array 11 shown in FIG. 3 includes difference circuits G1 to G14 for calculating a difference between magnetic measurement values of two adjacent magnetic sensors in addition to the 15 magnetic sensors Cn (Gm is described as Gm, where m is 1 to 14). Natural number). The sensor array 11 is mounted along the vehicle width direction such that the magnetic sensors C1 are located on the left side of the vehicle (passenger seat side of a right-hand drive vehicle) and are arranged in numerical order toward the right side.

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 sensor array 11, it is necessary to set an interval such that the magnetism of the magnetic marker 10 can be detected by at least two magnetic sensors Cn. If such an interval is set, the magnetic gradient can be calculated by the difference calculation by the difference circuit Gm. Therefore, in this example, the interval between the magnetic sensors Cn in the sensor array 11 is set to 70 mm.

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 sensor array 11 outputs, as a sensor signal, a magnetic gradient in the vehicle width direction, which is a difference operation value obtained by the difference circuit Gm. The sensor array 11 has an output port of 14 channels (not shown) so that the difference operation value of the difference circuit Gm can be output simultaneously. The detailed configuration of the magnetic sensor Cn will be described later.

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 detection unit 12 in FIGS. 3 and 4 is an electronic board on which a memory element such as a ROM (read only memory) or a RAM (random access memory) is mounted in addition to a CPU (central processing unit) for executing various operations. (Not shown). The detection unit 12 constitutes a detection unit that executes the magnetic marker detection method of the present example together with the difference circuit Gm of the sensor array 11. The detection unit 12 corresponds to simultaneous capture of sensor signals of 14 channels output from the sensor array 11.

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 detection unit 12 has, as a functional circuit configuration, a filter processing circuit 125 (FIG. 3) that performs a filtering process on the series data output from the sensor array 11 as a sensor signal, and a detection processing circuit 127 (FIG. 3) that performs a marker detection process. ), And a polarity determination circuit 129 (FIG. 4) as an example of a polarity determination means for determining the polarity of the magnetic marker 10. The polarity determination circuit 129 is provided electrically in parallel with the filter processing circuit 125 and the detection processing circuit 127. Furthermore, in the detection unit 12, data areas M1 to M14 (denoted as Mm as appropriate) for storing data (magnetic gradient in the vehicle width direction) output from the sensor array 11, and data areas H1 to H1 for storing filter output values of filter processing. H14 (appropriately described as Hm) is provided.

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 sensor array 11 at a 3 kHz cycle as described above, and storing the data as sequence data for each channel. .
The filter processing circuit 125 is a circuit that performs a filtering process on the sequence data of 14 channels stored in the data area Mm for each channel. The filter applied to this filtering is a high-pass filter that suppresses or blocks low-frequency components and passes high-frequency components. In this example, an IIR filter is employed as a filter.
The polarity determination circuit 129 is a circuit that determines the polarity of the magnetic marker 10 by using the 14-channel sequence data stored in the data area Mm as input data. As described above, the polarity determination circuit 129 is provided electrically in parallel with the filter processing circuit 125.

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 sensor array 11 is a one-chip MI sensor in which the MI element 21 and the drive circuit are integrated as shown in FIG. The MI element 21 is an element including an amorphous wire 211 made of a CoFeSiB-based alloy and having almost zero magnetostriction, and a pickup coil 213 wound around the amorphous wire 211. The magnetic sensor Cn detects magnetism acting on the amorphous wire 211 by measuring a voltage generated in the pickup coil 213 when a pulse current is applied to the amorphous wire 211. The MI element 21 has a detection sensitivity in the axial direction of the amorphous wire 211 that is a magnetic sensitive body. In each magnetic sensor Cn of the sensor array 11, an amorphous wire 211 is provided along the vehicle width direction.

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 pulse circuit 23 that supplies a pulse current to the amorphous wire 211 and a signal processing circuit 25 that samples and outputs a voltage generated by the pickup coil 213 at a predetermined timing. The pulse circuit 23 is a circuit including a pulse generator 231 that generates a pulse signal that is a source of a pulse current. The signal processing circuit 25 is a circuit that extracts an induced voltage of the pickup coil 213 through a synchronous detection 251 that is opened and closed in conjunction with a pulse signal, and amplifies the induced voltage at a predetermined amplification rate by an amplifier 253. The signal amplified by the signal processing circuit 25 is output to the outside as a sensor signal.

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 amorphous wire 211 changes sensitively according to an external magnetic field. Further, the magnetic sensor Cn can perform high-speed sampling at a cycle of 3 kHz, and also supports high-speed running of the vehicle. In this example, the cycle of the magnetic measurement by the sensor array 11 is set to 3 kHz, and the sensor array 11 inputs a sensor signal to the detection unit 12 every time the magnetic measurement is performed.

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 marker detection device 1 configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG. The process of FIG. 7 is executed in synchronization with the measurement by each magnetic sensor Cn of the sensor array 11.

（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 sensor array 11 executes magnetic measurement by each magnetic sensor Cn at a cycle of 3 kHz. As described above, in each of the magnetic sensors Cn, the amorphous wire 211 (see FIG. 5), which is a magnetic sensor, is disposed along the vehicle width direction. Since the magnetism acting on the magnetic marker 10 in the vehicle width direction is directed to both sides of the magnetic marker 10, the direction of the magnetism acting on each magnetic sensor Cn in the vehicle width direction is opposite depending on the left or right side of the magnetic marker 10. At the same time, the direction is reversed depending on whether the magnetic marker 10 is the N pole or the S pole.

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 magnetic marker 10 outputs a negative sensor signal, and the magnetic sensor Cn located on the right side outputs a positive sensor signal. A drive circuit is configured. In the magnetic sensor Cn having such a driving circuit, the sensor signal of the magnetic sensor Cn located on the left side of the magnetic marker 10 of the S pole is theoretically a positive value, and the sensor of the magnetic sensor Cn located on the right side is theoretically provided. The signal has a negative value. However, in actual magnetic measurement affected by disturbance magnetism, it is difficult to accurately determine the polarity of the magnetic marker 10 based only on the sign of the sensor signal.

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 sensor array 11. FIG. 7 corresponds to the magnetic marker 10 of the north pole, and FIG. 8 corresponds to the magnetic marker 10 of the south pole. In these figures, the traveling direction (time direction, longitudinal direction of the road) of the vehicle 5 is defined from the upper left position p1 to the lower right position p7, and the sensor array 11 is located directly above the N-pole magnetic marker 10. The moment of the position is the position p4. The position p1 → p4 is a section approaching the magnetic marker 10, and the position p4 → p7 is a section away from the magnetic marker 10.

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 magnetic marker 10 in the vehicle width direction. Alternating lid waveforms with opposite signs on both sides of the zero cross. When the vehicle 5 to which the sensor array 11 is attached passes the magnetic marker 10, the amplitude of the distribution waveform of the lid gradually increases as the vehicle 5 approaches the magnetic marker 10, and directly above the magnetic marker 10 (at a position p 4). ) Gives the maximum amplitude. Thereafter, as the vehicle 5 moves away from the magnetic marker 10, the amplitude of the distribution waveform of the lids gradually decreases. In the magnetic marker 10 of the north pole and the magnetic marker 10 of the south pole, the order of the positive and negative waveforms of the two peaks is reversed.

（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 sensor array 11. For example, the difference circuit G1 receives the magnetic measurement values of the magnetic sensors C1 and C2, and executes a difference calculation process of subtracting the magnetic measurement value of C1 from the magnetic measurement value of C2 (gradient generation step). As described above, the difference circuit Gm executes a difference operation of subtracting the magnetic measurement value of the magnetic sensor Cm (m is a natural number of 1 to 14) from the magnetic measurement value of the magnetic sensor C (m + 1).

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 sensor array 11, and indicates a magnetic gradient in the vehicle width direction which is an example of the first magnetic gradient. The distribution waveform of the magnetic gradient in the vehicle width direction is a waveform in which small peaks in opposite directions are adjacent to both sides of a high peak as illustrated in the graphs of positions p1 to p7 in FIGS. FIG. 9 corresponds to the magnetic marker 10 having the N pole, and FIG. 10 corresponds to the magnetic marker 10 having the S pole.

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 sensor array 11 simultaneously outputs sensor signals of 14 channels, each of which includes a difference operation value of the difference circuit Gm. The detection unit 12 stores the series data for each channel based on the sensor signal in the data area Mm (FIGS. 3 and 4). When a new sensor signal is acquired, the detection unit 12 deletes the oldest data in the data area Mm and sequentially sends each data in the data area Mm to provide an empty area, and converts the data represented by the newly acquired sensor signal. Store in the free area.

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 vehicle 5 approaches the magnetic marker 10, reaches a maximum amplitude at the position p4, and decreases as the vehicle 5 moves away from the magnetic marker 10. For example, the diagonal graphs on the right side of FIGS. 9 and 10 illustrate changes in the series data corresponding to positions in the vehicle width direction passing directly above the magnetic marker 10. In this graph, the advancing direction (time direction) is defined on an axis diagonally downward and to the right in the figure, and the magnetic gradient in the vehicle width direction is defined on an orthogonal axis.

（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 detection unit 12 inputs each series data stored in the data area Mm to the filter processing circuit 125 for each channel, and performs a filter processing for cutting off low frequency components and passing high frequency components. Execute (filter processing step). Specifically, a filter output value is calculated by convolution of the IIR filter with respect to the series data in the data area Mm, and stored in the data area Hm (FIG. 3).

（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 detection unit 12 executes a marker detection process for detecting the magnetic marker 10 using the filter output value stored in the data area Hm. The detection unit 12 detects the presence or absence of the magnetic marker 10, and when the detection is successful, calculates the position of the magnetic marker 10 in the vehicle width direction relative to the sensor array 11.

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 magnetic marker 10, the peak value of the magnetic gradient in the vehicle width direction obtained by the difference calculation in S102 in FIG. 6 becomes a positive value, and changes as shown in the oblique graph on the right side in FIG. When the vehicle 5 travels along the lane 100, theoretically, a positive peak occurs each time the vehicle 5 passes the magnetic marker 10. However, in the actual road environment, due to the presence of a magnetic source such as a bridge or a tunnel, a theoretical change in which a peak periodically appears every time the magnetic marker 10 is passed cannot be obtained. As shown in FIG. 11A, it may be difficult to determine the peak due to the influence of disturbance magnetism. By intercepting the low-frequency component with respect to such a temporal change in the magnetic gradient in the vehicle width direction, it is possible to approach the theoretical change in which the peak periodically appears as shown in FIG. The marker 10 can be easily detected. When passing through the magnetic marker 10 of the S pole, the peak value of the magnetic gradient in the same vehicle width direction becomes a negative value as shown in FIG. 10, and the sign is reversed from that of the case of the N pole in FIG.

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 magnetic marker 10 of the S pole, the sign is reversed. Therefore, in performing the detection processing of the magnetic marker 10, when the absolute value processing is performed on the filter output value stored in the data area Hm, the threshold processing is performed to detect the peak, and thus the magnetic marker 10 is detected. good. If the absolute value processing is performed, a peak value on the positive side appears regardless of whether it is the N pole or the S pole. Therefore, the peak can be detected relatively easily by threshold processing for detecting a positive value equal to or more than a predetermined value.

（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 marker detection device 1 having a function as a polarity determination device determines the polarity of the detected magnetic marker 10 (polarity determination step). The magnetic marker detection device 1 is provided with the polarity determination circuit 129 of FIG. 4 in parallel with the configuration after the filter processing circuit 125 in FIG. When the magnetic marker 10 is detected (at the position p4), the polarity determination circuit 129 executes a polarity determination process for determining whether the peak value is positive or negative with reference to the magnetic gradient of the data area Mm in the vehicle width direction. Then, if the peak value is a positive value as shown in FIG. 9, it is determined to be the N pole, and if the peak value is a negative value as shown in FIG. 10, it is determined to be the S pole. If the magnetic marker 10 detected in the marker detection processing (S104 in FIG. 6) is the S pole, the type of the traveling lane can be determined to be the overtaking lane. It can be distinguished from other lanes.

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 magnetic marker 10 is determined by using the sign of the peak value of the magnetic gradient in the vehicle width direction, which is the difference between the magnetic measurement values of two magnetic sensors Cn adjacent to each other in the sensor array 11. Is determined. By using the magnetic gradient in the vehicle width direction in which the disturbance magnetism acting uniformly as described above is effectively removed, the polarity of the magnetic marker 10 can be determined with high certainty.

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 magnetic marker 10 according to the present embodiment is an excellent determination method that can determine the polarity of the magnetic marker 10 with high reliability by calculating the magnetic gradient and removing the magnetism that causes disturbance. The magnetic marker detection device 1 having a function as a polarity determination device that executes this polarity determination method is a device having excellent characteristics capable of determining the polarity of the detected magnetic marker 10 with high certainty.

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 magnetic marker 10, the magnetic marker 10 is detected by threshold processing after applying the absolute value processing to the filter value of the data area Hm (FIG. 3). The absolute value processing of the filter output value stored in the data area Hm may be omitted. In this case, the filter output value stored in the data area Hm is subjected to threshold processing using two positive and negative thresholds for detecting a positive peak and a negative peak, and positive and negative peaks are detected. May be used to detect the magnetic marker 10. In this case, if a positive peak can be detected, it can be determined that the N-pole magnetic marker 10 has been detected, and if a negative peak can be detected, it can be determined that the S-pole magnetic marker 10 has been detected. As described above, the polarity of the magnetic marker 10 can be determined using the filter value of the data area Hm.

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 magnetic marker 10 and the disturbance magnetism using the difference between the magnetic vectors and the rate of change of the difference in the traveling direction.

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 lane 100 is different between a motorway such as an expressway and a general road, and there is a difference such as the presence or absence of a signboard or a telephone pole at a store. Therefore, it is also possible to switch the frequency characteristics of the filter applied to the filter processing according to whether it is a motorway or a general road. For example, if the lane 100 is an automobile-only road that is relatively wide and has few signboards at stores, the cutoff frequency for cutting off low frequencies may be reduced, or the cutoff characteristics of the filter may be set gently. If the cutoff characteristic is moderate, the degree of freedom in designing the filter increases, and the calculation load required for the filter processing may be reduced. On the other hand, on a general road in which the number of magnetic sources causing disturbance is relatively large, the cutoff frequency may be switched to a higher value. Further, the interval between the magnetic markers 10 laid on the road may be detected, and the frequency characteristics of the filter may be switched according to the interval.
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 magnetic marker 10. The code of the combination of the N pole and the S pole may be provided to the vehicle using the polarity of the magnetic marker 10. The information represented by the code includes various kinds of information such as position information, traffic information, and warning information.

（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 detection unit 12 of FIGS. 12 and 13, based on the detection unit 12 of the first embodiment, between the data area Mm and the filter processing circuit 125, difference circuits T1 to T14 (denoted as Tm as appropriate), a difference circuit Data areas N1 to N14 for storing the difference operation value of Tm (appropriately described as Nm) are added. Further, as shown in FIG. 13, a polarity determination circuit 129 is provided in parallel downstream of the data area Nm.

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 sensor array 11 as a first magnetic gradient, and calculates a difference between the first magnetic gradients at two positions separated by a predetermined distance in the traveling direction of the vehicle, This is a circuit that calculates a magnetic gradient in the traveling direction, which is an example of a second magnetic gradient.
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 sensor array 11 and the step S102 for calculating the magnetic gradient in the vehicle width direction (gradient generation step) are the processes having the same specifications as in the first embodiment. It is. The sensor array 11 that has generated the magnetic gradient in the vehicle width direction, which is the first magnetic gradient, by the difference calculation in step S102, outputs the sensor signals of 14 channels all at once.

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 detection unit 12 acquires the sensor signal of the sensor array 11, the magnetic gradient in the vehicle width direction represented by the sensor signal is sequentially stored in the data area Mm to generate sequence data. As described above with reference to FIG. 9, the change in the magnetic gradient in the vehicle width direction formed by the series data is, for example, in the case of the N pole, as shown in the graph of FIG. 15A in the traveling direction of the vehicle.

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 detection unit 12 uses the magnetic gradient in the vehicle width direction as the first magnetic gradient, and calculates the difference between the first magnetic gradients at the two positions in the traveling direction, so that the magnetic field in the traveling direction as the second magnetic gradient is calculated. A gradient is generated (S112, gradient generation step). Specifically, as shown in the graph of FIG. 15A (example of the case of the N pole), data at two positions separated by a predetermined distance and in the traveling direction from the series data of the magnetic gradient in the vehicle width direction that changes, By selecting the magnetic gradient in the vehicle width direction and calculating the difference, a magnetic gradient in the traveling direction, which is the second magnetic gradient, is generated. The detection unit 12 sequentially generates the magnetic gradient in the traveling direction, which is the second magnetic gradient, while shifting the “predetermined distance” in the traveling direction in FIG. Then, by sequentially storing the generated magnetic gradients in the traveling direction in the data area Nm, the series data in the traveling direction of the second magnetic gradient is generated. The distribution of the magnetic gradient in the traveling direction formed by the series data is as shown in a graph illustrated in FIG. The graph for the S pole is not shown, but the sign of the graph of FIG. 15 for the N pole is reversed.

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 detection unit 12 inputs the series data of the magnetic gradient in the traveling direction of the 14 channels stored in the data area Nm to the filter processing circuit 125, and executes a filter process of cutting off low-frequency components and passing high-frequency components (S103). ). Thereafter, the detection processing circuit 127 of the detection unit 12 executes a marker detection process for detecting the magnetic marker 10 using the data stored in the data area Hm (S104).

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 vehicle 5 while traveling along the lane 100 theoretically changes such that the waveform including the zero cross in FIG. However, for example, when a vehicle approaches a magnetic source structure such as a bridge or a tunnel, a magnetic field around the magnetic pole located at the end of the magnetic source structure such as a bridge acts and the traveling direction is increased. May be changed as shown in FIG. On the other hand, the filter processing in step S103 is very effective. By applying a filter process for blocking the low-frequency component with respect to the change in FIG. 16A, it is possible to approach the theoretical change in which the zero cross periodically appears as shown in FIG. By detecting this zero cross, the magnetic marker 10 can be detected.

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 magnetic marker 10 is detected is as shown in FIGS. 15B and 16B. If it is a zero crossing from positive to negative, it can be determined as an N pole, and if it is a zero crossing from negative to positive, it can be determined as an S pole.

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 magnetic marker 10 to be detected. Further, for example, if the magnetic marker detecting device 1 has a function of estimating the size of the magnetic marker 10 and the above-described predetermined distance is changed according to the estimated size, the magnetic marker 10 having various specifications can be detected with high reliability. become able to.

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 magnetic marker 10 is determined using the magnetic gradient of the data area Nm, but the polarity can be determined using the filter output value of the data area Hm, as in the first embodiment. It is. The polarity can be determined based on whether positive → negative zero cross or negative → positive zero cross.
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 sensor array 11 is changed based on the magnetic marker detection device 1 of the first embodiment. This content will be described with reference to FIG.
In the sensor array 11 of this example, the magnetic sensors are arranged in a two-dimensional array of two rows in the traveling direction and 15 columns in the vehicle width direction. The interval between the magnetic sensors Cn in the vehicle width direction in the sensor array 11 is 70 mm as in the first embodiment, while the interval between the magnetic sensors Cn in the traveling direction is 30 mm. In the detection unit 12, a polarity determination circuit is provided in parallel downstream of the data area Mm as in FIG. 4 referred to in the first embodiment.

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 sensor array 11, an amorphous wire, which is a magnetic sensitive body, is disposed along the traveling direction of the vehicle, and the magnetic sensitivity is set in the traveling direction. In the following description, the 15 magnetic sensors on the front side in the traveling direction are C1A to C15A (hereinafter, referred to as CnA, where n is a natural number of 1 to 15), and the 15 magnetic sensors on the rear side in the traveling direction are C1B to C15B. (Hereinafter, described as CnB, n is a natural number of 1 to 15.)

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 sensor array 11 of this example includes two types of differential circuits K1 to K15 (hereinafter, described as Kn) and differential circuits S1 to S14 (hereinafter, described as Sm, where m is a natural number of 1 to 14). . The difference circuit Kn is a circuit that calculates a difference between a magnetic measurement value of the magnetic sensor CnA and a magnetic measurement value of the magnetic sensor CnB to obtain a first magnetic gradient. The difference circuit Sm calculates a difference between the first magnetic gradient by the difference circuit Km + 1 and the first magnetic gradient by the difference circuit Km, and thereby calculates a new magnetic gradient different from the first magnetic gradient by the difference circuit Kn. 1 is a circuit for obtaining a magnetic gradient of 1.

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 sensor array 11 simultaneously outputs the first magnetic gradient, which is the difference operation value of the difference circuit Kn, via a 14-channel output port (not shown). The detection unit 12 includes data areas M1 to M14 as in the first embodiment. The detection unit 12 stores the first magnetic gradient of the 14 channels output from the sensor array 11 all at once in the data areas M1 to M14, and generates series data for each channel.

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 detection unit 12 applies filter processing using a high-pass filter to the series data for each channel, and stores filter output values, which are outputs of the filter processing, in the data areas H1 to H14. Then, the detection unit 12 performs a marker detection process using the filter output values stored in the data areas H1 to H14 as input values, and detects the presence or absence of a magnetic marker. Further, similarly to the first embodiment, the polarity determination processing can be executed using the magnetic gradient of the data area Mm as an input value.

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 sensor array 11 having a width of about 1 m, for example, each row in the vehicle width direction (1 m ÷ 30 mm) = approximately 33 magnetic sensors are required, and the entire sensor array 11 requires about 66 magnetic sensors, which is twice as large. On the other hand, if the interval between the magnetic sensors in the traveling direction is set to 30 mm and the interval in the vehicle width direction is set to 70 mm as in this example, the number of magnetic sensors required for the sensor array 11 can be reduced, and (1 m The sensor array 11 can be composed of about 28 magnetic sensors, which is twice as large as (÷ 70 mm) = about 14.

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 magnetic marker 10 is determined using the magnetic gradient of the data area Mm, but the polarity can be determined using the filter output value of the data area Hm, as in the first embodiment. It is. The polarity can be determined based on whether positive → negative zero cross or negative → positive zero cross.
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 marker detection system 10 Magnetic marker 100 Lane 11 Sensor array 12 Detection unit 125 Filter processing circuit 127 Detection processing circuit 129 Polarity determination circuit (polarity determination means)
5 vehicles

Claims (6)

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。 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. 請求項１において、前記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磁気マーカの極性判定方法。   2. The method according to claim 1, wherein in the polarity determining step, 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 with any of the magnetic gradients. A method of determining the polarity of a magnetic marker using a filter output value to determine the polarity of the magnetic marker. 請求項１又は２において、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磁気マーカの極性判定方法。   3. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the plurality of magnetic sensors are arranged at least in a vehicle width direction, and in the gradient generation step, at least two magnetic sensors arranged in the vehicle width direction. 3. Of determining the polarity of the magnetic marker that executes the difference calculation processing of (1). 請求項１〜３のいずれか１項において、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磁気マーカの極性判定方法。   The magnetic sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of magnetic sensors are arranged at least in the traveling direction, and in the gradient generation step, at least two magnetic sensors arranged in the traveling direction. A method of determining the polarity of a magnetic marker that executes a difference calculation process of a measured value. 請求項１〜４のいずれか１項において、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磁気マーカの極性判定方法。   The magnetic marker according to any one of claims 1 to 4, wherein a frequency characteristic of a filter applied to the filter processing is switched according to whether a traveling road on which the vehicle is traveling is an automobile exclusive road or a general road. Polarity determination method. 走行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、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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