JP6828643B2 - 位置捕捉システム及び位置捕捉方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両の位置を捕捉するための位置捕捉方法及び位置捕捉システムに関する。

従来より、全地球測位システム（ＧＰＳ、Global Positioning System）を利用する位置捕捉システムが知られている。ＧＰＳユニットを備える車両であれば、ＧＰＳ電波を利用して自車両の絶対位置を測位可能であり、例えば絶対位置との対応付けがなされた地図上で現在地を表示できる（例えば特許文献１参照。）。

特開平１０−４７９８３号公報

しかしながら、従来の位置捕捉システムでは次のような問題がある。すなわち、ＧＰＳ電波の受信状態によっては位置の捕捉が出来なくなったり、捕捉する位置の精度が不足する状態に陥るおそれがあるという問題がある。

本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、精度の高い位置捕捉方法及び位置捕捉システムを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、道路に敷設された磁気マーカを磁気的に検出すると共に該磁気マーカの極性を判別するマーカ検出部、及び位置を測位する測位部を備える車両と、
磁気マーカの極性を表す極性情報をひも付けて各磁気マーカの敷設位置を記憶する位置情報記憶部と、
いずれかの磁気マーカが検出されたとき、前記位置情報記憶部が記憶する敷設位置の中から該いずれかの磁気マーカに対応する敷設位置を選択し、該敷設位置あるいは該敷設位置を基準とした補正位置を前記車両の位置として捕捉する位置捕捉部と、を含み、
該位置捕捉部は、前記いずれかの磁気マーカが検出された時点における前記測位部による測位位置を基準とした所定範囲に位置する敷設位置であって、かつ、ひも付けられた極性情報が前記マーカ検出部により検出された磁気マーカの極性に適合する敷設位置を選択する位置捕捉システムにある。

本発明の一態様は、位置を測位する測位部を備える車両が、道路に敷設された磁気マーカを利用して自車位置を捕捉する位置捕捉方法であって、いずれかの磁気マーカが検出されたとき、
該いずれかの磁気マーカが検出された時点における前記測位部による測位位置を基準として所定範囲を設定する手順と、
磁気マーカの極性を表す極性情報がひも付けて記憶された各磁気マーカの敷設位置のデータベースを参照し、前記所定範囲に位置する敷設位置であって、かつ、ひも付けられた極性情報が検出された磁気マーカの極性に適合する敷設位置を選択する手順と、を含み、
該選択された敷設位置あるいは該選択された敷設位置を基準とした補正位置を前記車両の位置として捕捉する位置捕捉方法にある。

本発明では、測位部による測位位置を利用して磁気マーカの敷設位置を選択し、この敷設位置を利用して車両の位置を捕捉する。磁気マーカは道路に固定されているため、その敷設位置が変動等することがなく、位置的な精度の確保が比較的容易である。磁気マーカを検出した際、その敷設位置を利用して自車位置を捕捉すれば、高精度な位置捕捉が可能となる。

特に本発明では、磁気マーカの敷設位置を選択する際、検出された磁気マーカの極性を利用している。そのため、検出された磁気マーカに対応する敷設位置を確実性高く選択でき、これにより、精度の高い位置捕捉が可能になっている。

実施例１における、位置捕捉システムの説明図。 実施例１における、磁気マーカの説明図。 実施例１における、磁気マーカの敷設仕様を示す説明図。 実施例１における、車両側のシステム構成を示すブロック図。 実施例１における、Ｓ極の磁気マーカを通過する際の進行方向の磁気計測値の変化を例示する説明図。 実施例１における、Ｎ極の磁気マーカを通過する際の進行方向の磁気計測値の変化を例示する説明図。 実施例１における、車幅方向に配列された磁気センサＣｎによる車幅方向の磁気計測値の分布を例示する説明図。 実施例１における、システム動作の説明図。 実施例１における、磁気マーカの選択方法の説明図。 実施例１における、位置捕捉システムによる自車位置の捕捉方法の説明図。 実施例１における、走行ルートに対する自車位置の偏差を示す説明図。 実施例２における、磁気マーカの敷設仕様を示す説明図。

本発明における測位部としては、ＧＰＳを利用して位置を測位するユニットや、基準となる位置からの相対位置を慣性航法により測位するユニット等であっても良い。
前記所定範囲としては、測位位置が所定の確率以上で含まれる誤差円等を設定すると良い。

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、周囲の環境に依らず確実性高く自車位置（車両の位置）を捕捉できる位置捕捉システム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。

位置捕捉システム１は、図１のごとく、道路に敷設された磁気マーカ１０の検出等を行う計測ユニット２、磁気マーカ１０の敷設位置と極性（極性情報）とがひも付けて格納（記録）されたデータベース３４、位置を測位する測位部の一例をなすＧＰＳユニット３５、及び自車位置を捕捉する位置捕捉部をなす位置捕捉ユニット３２、を含んで構成されている。本例では、この位置捕捉システム１を自動運転システム６に組み合わせている。なお、図１では、自動運転システム６の図示を省略している。

以下、磁気マーカ１０を概説した後、計測ユニット２、位置捕捉ユニット３２、ＧＰＳユニット３５、及びデータベース３４の内容を説明し、続いて位置捕捉システム１を利用する自動運転システム６の構成例について説明する。

磁気マーカ１０は、図１及び図２のごとく、車両５が走行する道路の路面１００Ｓに敷設される道路マーカである。磁気マーカ１０は、左右のレーンマークで区分された車線（図３中の符号１００）の中央に沿って例えば１０ｍ間隔で配置されている。

磁気マーカ１０は、図２のごとく、直径２０ｍｍ、高さ２８ｍｍの柱状をなし、路面１００Ｓ（図１参照）に設けた収容穴に収容された状態で敷設される。磁気マーカ１０をなす磁石は、磁性材料である酸化鉄の磁粉を基材である高分子材料中に分散させたフェライトプラスチックマグネットであり、最大エネルギー積（ＢＨｍａｘ）＝６．４ｋＪ／ｍ^３という特性を備えている。

柱状の磁気マーカ１０は、一方の端面側がＮ極であり、他方の端面側がＳ極である。収容穴に収容する際、いずれの端面を上方にするかに応じて、車両５側で判別される極性が異なってくる。一方、磁気の強さは、いずれの端面を上方にするかに依らず一定である。計測ユニット２の取付け高さとして想定する範囲１００〜２５０ｍｍの上限の２５０ｍｍ高さにおいて、磁気マーカ１０が作用する磁気の磁束密度は極性に依らず８μＴ（マイクロテスラ）である。なお、以下の説明では、車両５側にＮ極の磁気を作用する磁気マーカ１０をＮ極の磁気マーカ１０といい、Ｓ極の磁気を作用するものをＳ極の磁気マーカ１０という。

本例では、片側３車線の道路を例示する図３のごとく、車線１００毎に磁気マーカ１０の極性を切り替えている。同図中の黒丸はＮ極の磁気マーカ１０を示し、白丸はＳ極の磁気マーカ１０を示している。同図の道路を車両５が走行するとき、例えば、自車線の磁気マーカ１０がＳ極であれば、隣接する他車線の磁気マーカ１０はＮ極である。また例えば、自車線の磁気マーカ１０がＮ極であれば、隣接する他車線の磁気マーカ１０はＳ極である。なお、道路の長手方向に当たる車線方向の磁気マーカ１０の間隔が１０ｍである一方、車幅方向に隣り合う磁気マーカ１０の間隔は、車線幅と同じ３．５ｍとなっている。

次に、車両５が備える計測ユニット２、位置捕捉ユニット３２、ＧＰＳユニット３５、データベース３４について説明する。
計測ユニット２は、図１及び図４のごとく、マーカ検出部であるセンサアレイ２１と、慣性航法により相対位置を推定するＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）２２と、が一体化されたユニットである。計測ユニット２は、車幅方向に長い棒状のユニットであり、例えば車両５のフロントバンパーの内側に路面１００Ｓと対面する状態で取り付けられる。本例の車両５の場合、路面１００Ｓを基準とした計測ユニット２の取付け高さが２００ｍｍとなっている。

センサアレイ２１は、１０ｃｍの等間隔で一直線上に配列された１５個の磁気センサＣｎ（ｎは１〜１５の整数）と、図示しないＣＰＵ（central processing unit）等を内蔵した検出処理回路２１２と、を備えている（図４参照。）。このセンサアレイ２１は、１５個の磁気センサの配列方向が車幅方向に沿っていると共に、車両５の中心に磁気センサＣ８が位置するように車両５に取り付けられている。

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

磁気センサＣｎは、磁束密度の測定レンジが±０．６ｍＴであって、測定レンジ内の磁束分解能が０．０２μＴという高感度のセンサである。上記のように、磁気マーカ１０は、磁気センサＣｎの設置高さとして想定する範囲１００〜２５０ｍｍにおいて８μＴ以上の磁束密度の磁気を作用できる。磁束密度８μＴ以上の磁気を作用する磁気マーカ１０であれば、磁束分解能が０．０２μＴの磁気センサＣｎを用いて確実性高く検出可能である。

センサアレイ２１の検出処理回路２１２（図４）は、磁気マーカ１０を検出するためのマーカ検出処理などを実行する演算回路である。この検出処理回路２１２は、各種の演算を実行する図示しないＣＰＵのほか、図示しないＲＯＭ（read only memory）やＲＡＭ（random access memory）などのメモリ素子等を利用して構成されている。

検出処理回路２１２は、各磁気センサＣｎが出力するセンサ信号を取得してマーカ検出処理を実行する。そして、マーカ検出処理を実行する毎に、検出結果を位置捕捉ユニット３２に入力する。詳しくは後述するが、このマーカ検出処理では、磁気マーカ１０の検出に加えて、検出した磁気マーカ１０の極性の判別、及び磁気マーカ１０に対する車両５の横ずれ量の計測が行われる。

計測ユニット２に組み込まれたＩＭＵ２２は、慣性航法により車両５の相対位置を推定する慣性航法ユニットである。ＩＭＵ２２は、方位を計測する電子コンパスである２軸磁気センサ２２１と、加速度を計測する２軸加速度センサ２２２と、角速度を計測する２軸ジャイロセンサ２２３と、を備えている。ＩＭＵ２２は、加速度の二階積分により変位量を演算し、２軸ジャイロセンサ２２３により検出された車両５の進行方向変化や計測された方位に沿って変位量を積算することで基準位置に対する相対位置を演算する。ＩＭＵ２２が推定する相対位置を利用すれば、隣り合う磁気マーカ１０の中間に車両５が位置するときにも自車位置の捕捉が可能になる。

前記位置捕捉ユニット３２（図４）は、計測ユニット２を制御すると共に、車両５の位置である自車位置をリアルタイムで捕捉するユニットである。位置捕捉ユニット３２は、捕捉した自車位置を自動運転システム６に入力する。なお、車両５の高速走行に対応できるよう、上記のマーカ検出処理が３ｋＨｚ周期で実行されるように計測ユニット２を制御する。

位置捕捉ユニット３２は、各種の演算を実行するＣＰＵのほか、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ素子等が実装された電子基板（図示略）を備えている。位置捕捉ユニット３２が自車位置を捕捉する方法は、磁気マーカ１０に車両５が到達した場合と、車線方向に隣り合う磁気マーカ１０の中間に車両５が位置する場合と、で相違している。詳しくは後述するが、位置捕捉ユニット３２は、前者の場合、データベース３４から選択的に取得する磁気マーカ１０の敷設位置に基づいて自車位置を捕捉する。一方、後者の場合には、ＩＭＵ２２において慣性航法により相対位置を推定して自車位置を捕捉する。

前記ＧＰＳユニット３５（図４）は、ＧＰＳ電波を受信して車両５の位置を測位するユニットである。ＧＰＳユニット３５は、センサアレイ２１が磁気マーカ１０を検出したときに位置を測位し、その測位位置を位置捕捉ユニット３２に入力する。ＧＰＳユニット３５による測位誤差は、真値を基準とする半径３ｍの誤差円に測位位置が９６％（２σ）以上の確率で含まれるという誤差になっている。

なお、ＧＰＳユニット３５による測位位置は、ＧＰＳによる測位の契機となった磁気マーカ１０の位置である。ＧＰＳユニット３５は、予め設定されたセンサアレイ２１に対するＧＰＳユニット３５のオフセット量や、センサアレイ２１により計測された磁気マーカ１０に対する横ずれ量等、の分だけ測位位置を位置的にずらすことで、測位の契機となった磁気マーカ１０の位置を算出する。ＧＰＳユニット３５は、この磁気マーカ１０の位置を測位位置として位置捕捉ユニット３２に入力する。

前記データベース３４（図４）は、磁気マーカ１０の敷設位置が格納されたデータベースである。データベース３４は、例えば、位置情報記憶部としての機能を備えるＳＳＤ（Solid State Drive）や、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等を利用して構築される。このデータベース３４では、磁気マーカ１０の極性を表す極性情報がひも付けされた状態で敷設位置が格納されている。敷設位置は、磁気マーカ１０の絶対位置を表す位置情報である。

以上のような位置捕捉システム１が捕捉する自車位置を利用する自動運転システム６は、図４のごとく、自動運転制御を実行する車両ＥＣＵ６１と、詳細な３次元地図データ（３Ｄマップデータ）を格納する地図データベース（地図ＤＢ）６５と、を含んで構成されている。車両ＥＣＵ６１は、位置捕捉システム１が捕捉した自車位置を制御入力値のひとつとして、図示しないステアリング操舵ユニットやエンジンスロットルやブレーキなどを制御して車両５を自動走行させる。

次に、本例の（１）位置捕捉システム１によるマーカ検出処理、及び（２）位置捕捉システム１を含む車両５の全体動作の流れを説明する。
（１）マーカ検出処理
マーカ検出処理は、計測ユニット２のセンサアレイ２１が実行する処理である。センサアレイ２１は、磁気センサＣｎを用いて３ｋＨｚの周期でマーカ検出処理を実行する。

上記のごとく、センサアレイ２１が備える磁気センサＣｎは、車両５の進行方向及び車幅方向の磁気成分を検出する。例えばこの磁気センサＣｎが、進行方向に移動して磁気マーカ１０の真上を通過するとき、進行方向の磁気計測値は、図５及び図６のごとく磁気マーカ１０の前後で正負が反転すると共に、磁気マーカ１０の真上の位置でゼロを交差するように変化する。したがって、車両５の走行中では、いずれかの磁気センサＣｎが検出する進行方向の磁気計測値について、その正負が反転するゼロクロスＺｃが生じたとき、計測ユニット２が磁気マーカ１０の真上に位置すると判断できる。検出処理回路２１２は、このように計測ユニット２が磁気マーカ１０の真上に位置し進行方向の磁気計測値のゼロクロスＺｃが生じたときに磁気マーカ１０を検出したと判断する。

さらに、進行方向の磁気計測値の図５及び図６の経時変化について、ゼロクロスＺｃにおける勾配の正負は、磁気マーカ１０の極性に応じて相違する。本例の磁気センサＣｎの構成では、図５の負の勾配のときがＳ極、図６の正の勾配のときがＮ極となっている。センサアレイ２１は、磁気マーカ１０を検出したとき、ゼロクロスＺｃの勾配の正負から極性を判別する。

また、例えば、磁気センサＣｎと同じ仕様の磁気センサについて、磁気マーカ１０の真上を通過する車幅方向の仮想線に沿う移動を想定すると、車幅方向の磁気計測値は、磁気マーカ１０を挟んだ両側で正負が反転すると共に、磁気マーカ１０の真上の位置でゼロを交差するように変化する。１５個の磁気センサＣｎを車幅方向に配列した計測ユニット２の場合には、磁気マーカ１０を介してどちら側に位置するかによって磁気センサＣｎが検出する車幅方向の磁気計測値の正負が異なってくる（図７）。

計測ユニット２の各磁気センサＣｎの車幅方向の磁気計測値を例示する図７の分布に基づけば、車幅方向の磁気計測値の正負が反転するゼロクロスＺｃを挟んで隣り合う２つの磁気センサＣｎの中間の位置、あるいは検出する車幅方向の磁気計測値がゼロであって両隣の磁気センサＣｎの磁気計測値の正負が反転している磁気センサＣｎの直下の位置が、磁気マーカ１０の車幅方向の位置となる。検出処理回路２１２は、計測ユニット２の中央の位置（磁気センサＣ８の位置）に対する磁気マーカ１０の車幅方向の位置の偏差を上記の横ずれ量として計測する。例えば、図７の場合であれば、ゼロクロスＺｃの位置がＣ９とＣ１０との中間辺りのＣ９．５に相当する位置となっている。上記のように磁気センサＣ９とＣ１０の間隔は１０ｃｍであるから、磁気マーカ１０の横ずれ量は、車幅方向において計測ユニット２の中央に位置するＣ８を基準として（Ｃ９．５−Ｃ８）×１０ｃｍ＝１５ｃｍとなる。

（２）車両５の全体動作
次に、位置捕捉システム１と自動運転システム６とを備える車両５の全体動作について図８のフローチャートに沿って、図９〜図１１を参照しながら説明する。
自動運転システム６に走行ルートが設定されると（Ｓ１０１）、３Ｄマップデータを記憶する地図ＤＢ６５から対応するデータが読み出されて自動運転の制御目標となる詳細なルートデータが設定される（Ｓ１０２）。ルートデータは、例えば図１０中の破線で示すように、少なくとも絶対位置の位置データで表される地点の連なりを含むデータである。

一方、自動運転で車両５が走行する制御モード下における位置捕捉システム１は、上記のセンサアレイ２１によるマーカ検出処理を繰り返し実行する（Ｓ２０１）。センサアレイ２１が磁気マーカ１０を検出したときには（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、磁気マーカ１０の極性の判別が実行されると共に（Ｓ２２３）、ＧＰＳユニット３５による測位位置が取得される（Ｓ２２４）。

位置捕捉ユニット３２は、ＧＰＳユニット３５による測位位置を取得すると、データベース３４を参照し、センサアレイ２１が検出した磁気マーカ１０に対応する敷設位置を選択的に取得する（Ｓ２２５）。具体的には、位置捕捉ユニット３２は、磁気マーカ１０が検出されたとき、ＧＰＳユニット３５による測位位置を取得すると共に、この測位位置を基準としてＧＰＳの上記の誤差円ＧＭと同じ大きさの半径３ｍの所定範囲ＧＣ（図９参照。）を設定する。そして、データベース３４に格納された敷設位置の中から、この所定範囲ＧＣに位置し、かつ、ひも付けられた極性情報が上記のステップＳ２２３で判別された極性と一致する敷設位置を選択する。

ここで、上記の通り、車線方向の磁気マーカ１０の間隔は１０ｍとなっている一方、車幅方向に隣り合う磁気マーカ１０の間隔は３．５ｍと狭くなっている。上記の通りＧＰＳの誤差円ＧＭが半径３ｍの場合、その誤差円ＧＭ内の測位位置ＭＰを基準とした半径３ｍの所定範囲ＧＣに、磁気マーカ１０の敷設位置が複数含まれるおそれがある。なお、図９中の誤差円ＧＭは、磁気マーカ１０（Ｔ）が検出されたときのＧＰＳによる測位位置が９６％以上の確率で包含される範囲を示している。

例えばこの誤差円ＧＭ内の図９中のＭＰ１の×印が実際の測位位置の場合、この測位位置ＭＰ１を基準とした半径３ｍの所定範囲ＧＣ１には、磁気マーカ１０（Ｔ）の敷設位置以外の他の磁気マーカ１０の敷設位置が含まれない。この場合であれば、所定範囲ＧＣ１の中から磁気マーカ１０（Ｔ）の敷設位置を確実性高く選択できる。

一方、例えば、誤差円ＧＭ内の図９中のＭＰ２の×印が実際の測位位置の場合、この測位位置ＭＰ２を基準とした半径３ｍの所定範囲ＧＣ２に、隣接する他車線に位置し磁気マーカ１０（Ｔ）に対して車幅方向に隣り合う他の磁気マーカ１０（Ｕ）が含まれる。ここで、上述した通り、図９の道路では、隣接する他車線の磁気マーカ１０（Ｕ）は自車線の磁気マーカ１０（Ｔ）とは極性が相違している。データベース３４を参照して敷設位置を選択的に取得する際、各敷設位置にひも付けられた極性情報を利用すれば、磁気マーカ１０（Ｕ）の敷設位置の排除が可能となり、磁気マーカ１０（Ｔ）に対応する敷設位置を確実性高く選択できる。

位置捕捉ユニット３２は、上記のように検出された磁気マーカ１０に対応する敷設位置を選択的に取得すると、この敷設位置に基づいて自車位置を捕捉する（Ｓ２０６）。具体的には、マーカ検出処理で計測ユニット２が計測した横ずれ量の分だけこの敷設位置を位置的にずらした補正位置を求め、自車位置（図１０中の△印の位置）として捕捉する。

一方、隣り合う磁気マーカ１０の中間に車両５が位置しており、磁気マーカ１０を検出できないときには（Ｓ２０２：ＮＯ）、直近で検出された磁気マーカ１０の敷設位置に基づいて捕捉された自車位置（図１０中の△印の位置）を基準位置とし、慣性航法により車両５の相対位置を推定する（Ｓ２１３）。具体的には、上記の通り、計測ユニット２に組み込まれたＩＭＵ２２による計測加速度の二階積分により変位量を演算し、２軸ジャイロセンサ２２３により検出された車両５の進行方向変化や計測方位に沿って変位量を積算することで上記の基準位置に対する車両５の相対位置を推定する。そして、図１０に例示するように、この相対位置の分だけ基準位置から移動させた×印の位置を自車位置として捕捉する。なお、図１０では、この相対位置を表すベクトルの一例を示している。

位置捕捉システム１が捕捉した自車位置（図１０中の△印及び×印の位置）は、自動運転システム６の車両ＥＣＵ６１に入力される。車両ＥＣＵ６１は、図１１で破線で示す制御目標のルートデータに対する偏差ΔＤを算出する（Ｓ１０３）。そして、この偏差ΔＤに基づいてステアリング制御、スロットル制御などの車両制御を実行し（Ｓ１０４）、自動走行を実現する。

以上のように、本例の位置捕捉システム１では、磁気マーカ１０が検出されたとき、データベース３４を参照して対応する敷設位置が選択され、選択された敷設位置を利用して自車位置が捕捉される。この位置捕捉システム１では、ＧＰＳによる測位位置が直接、自車位置として捕捉されることがない。ＧＰＳによる測位位置を基準として、データベース３４から敷設位置を選択するための所定範囲が設定されるのみである。それ故、位置捕捉システム１では、ＧＰＳの測位誤差の影響を回避でき、精度高く自車位置を捕捉可能である。

本例では、ＧＰＳの誤差円（半径３ｍ）と同じ大きさの所定範囲（図９中の符号ＧＣで示す範囲）を設定している。一方、道路の車線幅が３．５ｍであるため、ＧＰＳの誤差円のいずれかの測位位置を基準にした半径３ｍの所定範囲には、自車線の磁気マーカ１０の敷設位置のほか、隣接する他車線の磁気マーカ１０の敷設位置が含まれてくる可能性がある。そこで、本例では、車幅方向に隣り合う磁気マーカ１０の組み合わせについて、同じ極性にならないように車線１００毎に磁気マーカ１０の極性を切り替えている（図９参照。）。そして、位置捕捉システム１では、このように敷設された磁気マーカ１０の極性を表す極性情報が敷設位置にひも付けられてデータベース３４に格納されている。

敷設位置にひも付けられた極性情報を利用すれば、自車線の磁気マーカ１０の敷設位置であるか、隣接する他車線の磁気マーカ１０の敷設位置であるか、の区別が可能になる。磁気マーカ１０の検出時にデータベース３４から敷設位置を選択する際、検出された磁気マーカ１０の極性情報を利用すれば、隣接する他車線の磁気マーカ１０の敷設位置を確実性高く排除できる。そして、検出された磁気マーカ１０の敷設位置を取得できれば、自車位置を精度高く捕捉できる。

なお、ＧＰＳユニット３５による測位に代えて、交差点名称の交通看板や信号など道路環境の構成物を画像認識等することで交差点を特定して現在地を比較的低精度で取得（測位の一態様）することも良い。磁気マーカ１０を検出したとき、この低精度の現在地を用いて敷設位置のデータベース３４を参照し、対応する敷設位置を選択しても良い。

本例では、磁気マーカ１０を通過後、次の磁気マーカ１０を検出するまでの期間において、直近の磁気マーカ１０の検出時に捕捉された自車位置を基準位置として、慣性航法によって相対位置を推定して新たな自車位置を捕捉する構成を例示している。次の磁気マーカ１０が検出された際、慣性航法を利用して捕捉された自車位置を測位位置として利用し、データベース３４から敷設位置を選択する構成を採用することも良い。この構成は、例えばトンネルの中など、ＧＰＳによる測位が不可能になる環境で有効となる。

本例では、自動運転システム６と組み合わせる位置捕捉システム１を例示したが、自動運転システム６に代えて、車線１００からの逸脱を警報する逸脱警報システムや、車線１００に沿ってハンドルを自動操舵したり車線１００からの逸脱を回避するための操舵アシスト力を発生させるレーンキープシステムや、経路案内等を実施するナビゲーションシステム等に適用することも良い。

なお、本例では、位置捕捉ユニット３２とは別体のＳＳＤやＨＤＤを利用してデータベース３４を構築しているが、これに代えて、位置捕捉ユニット３２のＲＡＭ等のメモリ素子を利用してデータベース３４を構築することもできる。
さらに、インターネット等の通信回線に接続可能な車両５であれば、敷設位置を格納したデータベースをサーバ装置に持たせることも良い。この場合、磁気マーカ１０を検出した車両５が、ＧＰＳによる測位位置と共に極性をサーバ装置に送信し、サーバ装置がその磁気マーカ１０の敷設位置を返信する構成を採用しても良い。さらに、車両５が横ずれ量についてもサーバ装置に送信し、サーバ装置が横ずれ量で補正した車両５の位置を返信するように構成しても良い。

（実施例２）
本例は、実施例１の位置捕捉システムに基づき、ＧＰＳによる測位精度が低い道路環境に対応できるように位置捕捉システムの構成を変更した例である。この内容について、図１２を参照して説明する。

例示する道路環境は、例えば道路に沿って高層のビルが建っているため、ＧＰＳ電波の受信状態が良好とは言えない道路環境である。例えばこの道路環境では、ＧＰＳの測位誤差が実施例１の約２倍であり、測位位置が９６％の確率で属する誤差円の大きさが半径６ｍである。ＧＰＳの測位位置を基準として設定する所定範囲としては、ＧＰＳの誤差円の大きさと同じ半径６ｍの所定範囲が設定される。

半径６ｍの誤差円に対応できるよう、本例の位置捕捉システム１では、磁気マーカ１０の敷設仕様が実施例１とは相違している。車線方向の配置間隔については実施例１と同様、１０ｍ間隔である一方、磁気マーカ１０の極性が実施例１とは相違している。図１２の通り、磁気マーカ１０の極性が車線１００毎に一定ではなく、車線方向に極性がランダムに近く切り替わっている。同図中、Ｎ極の磁気マーカ１０を黒丸で示し、Ｓ極の磁気マーカ１０を白丸で示している。

ＧＰＳの誤差が半径６ｍの誤差円ＧＭの場合、この誤差円ＧＭ内のいずれかの測位位置を基準とする半径６ｍの所定範囲ＧＣの中に最大４か所〜５か所程度の磁気マーカ１０の敷設位置が包含される可能性がある。例えば、磁気マーカ１０（ｃ）の検出時のＧＰＳの測位位置が図１２中の符号ＭＰの×印にある場合、この測位位置ＭＰを基準として半径６ｍの所定範囲ＧＣが設定される。この所定範囲ＧＣの中には、４か所の磁気マーカ１０の敷設位置が含まれる。このとき、磁気マーカ１０（ｃ）の極性のみによって、磁気マーカ１０（ｃ）〜（ｆ）に対応する各敷設位置の中から磁気マーカ１０（ｃ）の敷設位置を選択することは困難である。

そこで、本例では、データベース３４において敷設位置にひも付けされる極性情報の構成が変更されている。この極性情報は、敷設位置に対応する磁気マーカ１０、及びこの磁気マーカ１０に対して車両５の進行方向上流側に隣り合って位置する２つの磁気マーカ１０の極性を組み合わせた情報である。例えば磁気マーカ１０（ｃ）については、その極性がＮ極であり、進行方向上流側に隣り合う２つの磁気マーカ１０（ａ）、１０（ｂ）の極性がＮ極、Ｎ極である。したがって、磁気マーカ１０（ｃ）の敷設位置にひも付けられる極性情報はＮＮＮとなる。車線１００に沿って進行方向に走行する車両が磁気マーカ１０（ｃ）を検出したとき、この磁気マーカ１０（ｃ）を含めて直近に検出された３つの磁気マーカ１０は、磁気マーカ１０（ａ）〜（ｃ）の３つとなる。そして、これら３つの磁気マーカ１０（ａ）〜（ｃ）の極性の組み合わせはＮＮＮとなる。

例えば、車両が位置する車線１００とは進行方向が異なる車線１００の磁気マーカ１０（ｅ）にひも付けられる極性情報は、ＳＳＮである。また、例えば、進行方向が同じ車線１００の磁気マーカ１０（ｄ）にひも付けられる極性情報は、ＮＮＳである。このように磁気マーカ１０（ｃ）が検出されたとき、ＧＰＳによる測位位置ＭＰを基準として設定される半径６ｍの所定範囲ＧＣにおいて、ＮＮＮなる極性情報がひも付けられた敷設位置は磁気マーカ１０（ｃ）に対応する敷設位置のみである。したがって、車両５が磁気マーカ１０（ｃ）を検出したとき、直近に検出した磁気マーカ１０の極性の組み合わせであるＮＮＮがひも付けられた敷設位置として、磁気マーカ１０（ｃ）の敷設位置を確実性高く選択可能である。

上記のように３つの磁気マーカ１０の極性の組み合わせの極性情報であれば、２×２×２＝８値を表現できる。８値の極性情報であれば、所定範囲ＧＣに含まれる最大４か所〜５か所程度の磁気マーカ１０の敷設位置の中から正しい敷設位置を選択可能である。なお、４つ以上の磁気マーカ１０の極性の組み合わせの極性情報を採用しても良く、２つの磁気マーカの極性の組み合わせの極性情報を採用しても良い。定性的には、ＧＰＳの誤差円が大きくなるほど、測位位置を基準とした所定範囲を大きく設定する必要があり、所定範囲に含まれる敷設位置の数が多くなる。そこで、ＧＰＳの誤差が大きくＧＰＳの誤差円が大きくなる場合には、極性情報を構成する磁気マーカ１０の数を増やすと良い。

なお、極性情報は、車線１００に沿って走行中の車両側で判別できる磁気マーカ１０の極性の履歴の情報となっている。車両が車線１００を変更する場合等には、極性情報の利用が難しくなる。そこで、ウィンカーの作動信号を取り込み、この作動信号を取得したときには、極性情報の利用をキャンセルする構成や、閾値以上のヨーレイトや横加速度が生じたとき、車線１００に沿って走行する状態ではないと判断して極性情報の利用をキャンセルする構成等を採用することも良い。
なお、その他の構成及び作用効果については実施例１と同様である。

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

１ 位置捕捉システム
１０ 磁気マーカ
２ 計測ユニット
２１ センサアレイ（マーカ検出部）
２１２ 検出処理回路
２２ ＩＭＵ
３２ 位置捕捉ユニット（位置捕捉部）
３４ データベース（位置情報記憶部）
３５ ＧＰＳユニット（測位部）
５ 車両
６ 自動運転システム
６１ 車両ＥＣＵ
６５ 地図データベース（地図ＤＢ）

Claims (5)

1. 道路に敷設された磁気マーカを磁気的に検出すると共に該磁気マーカの極性を判別するマーカ検出部、及び位置を測位する測位部を備える車両と、
   磁気マーカの極性を表す極性情報をひも付けて各磁気マーカの敷設位置を記憶する位置情報記憶部と、
   いずれかの磁気マーカが検出されたとき、前記位置情報記憶部が記憶する敷設位置の中から該いずれかの磁気マーカに対応する敷設位置を選択し、該敷設位置あるいは該敷設位置を基準とした補正位置を前記車両の位置として捕捉する位置捕捉部と、を含み、
   該位置捕捉部は、前記いずれかの磁気マーカが検出された時点における前記測位部による測位位置を基準とした所定範囲に位置する敷設位置であって、かつ、ひも付けられた極性情報が前記マーカ検出部により検出された磁気マーカの極性に適合する敷設位置を選択する位置捕捉システム。
2. 請求項１において、前記マーカ検出部は、磁気マーカに対する車幅方向の偏差である車両の横ずれ量を計測可能であり、前記位置捕捉部は、選択した敷設位置を前記横ずれ量により補正した補正位置を前記車両の位置として捕捉する位置捕捉システム。
3. 請求項１又は２において、前記極性情報はいずれかひとつの磁気マーカの極性を表す情報であり、前記位置捕捉部は、ひも付けされた極性情報が表す極性が前記マーカ検出部により検出された磁気マーカの極性と一致する敷設位置を選択する位置捕捉システム。
4. 請求項１又は２において、前記極性情報は道路の長手方向に沿って敷設された複数の磁気マーカの極性を組み合わせた情報であり、
   前記位置捕捉部は、ひも付けされた極性情報が表す複数の磁気マーカの極性の組み合わせが、前記マーカ検出部により直近に検出された複数の磁気マーカの極性の組み合わせと一致している敷設位置を選択する位置捕捉システム。
5. 位置を測位する測位部を備える車両が、道路に敷設された磁気マーカを利用して自車位置を捕捉する位置捕捉方法であって、いずれかの磁気マーカが検出されたとき、
   該いずれかの磁気マーカが検出された時点における前記測位部による測位位置を基準として所定範囲を設定する手順と、
   磁気マーカの極性を表す極性情報がひも付けて記憶された各磁気マーカの敷設位置のデータベースを参照し、前記所定範囲に位置する敷設位置であって、かつ、ひも付けられた極性情報が検出された磁気マーカの極性に適合する敷設位置を選択する手順と、を含み、
   該選択された敷設位置あるいは該選択された敷設位置を基準とした補正位置を前記車両の位置として捕捉する位置捕捉方法。

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