JP7406156B2 - マーカシステム - Google Patents

Description

本発明は、道路に敷設される磁気マーカを含むマーカシステムに関する。

従来、車両側で検出可能なように道路に磁気マーカを敷設したマーカシステムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このようなマーカシステムは、例えば車線に沿って敷設された磁気マーカを利用する自動操舵制御や車線逸脱警報や自動運転など各種の運転支援の実現を目的としている。

車両側では、路面から１００～２５０ｍｍ程度の比較的高い位置に磁気センサが取り付けられる。磁気マーカの検出確実性を高くするためには、磁気マーカが発生する磁界を強くすれば良く、例えばネオジウムなど強力な磁力を発生する磁石を採用する磁気マーカが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００５－２０２４７８号公報 特開２００３－０２７４３２号公報

しかしながら、前記従来の磁気マーカ及びマーカシステムでは、次のような問題がある。すなわち、ネオジウム等の磁石は酸化が起こり易いため、例えば気密性が高く高耐久の金属製ケースに収容する必要があって磁気マーカ自体のコスト上昇や大型化が生じ易く、さらに、磁気マーカの大型化が施工コストの上昇を誘発す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、コスト的な利点のあるマーカ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、車両が備える磁気センサで検出できるように道路に敷設された磁気マーカを含み、運転を支援するための車両側の運転支援制御に供するマーカシステムであって、
道路の舗装面は、表面側のアスファルト層と、当該アスファルト層の下層をなす砂利等の層と、からなる断面構造を有し、
前記磁気マーカは柱状をなしており、
断面の大きさに対する高さの比率が相違する複数種類の磁気マーカが含まれ、
当該複数種類の磁気マーカのうち、前記アスファルト層に設けた孔に収容されて埋設される磁気マーカは、舗装面の修復作業の際に磁気マーカの破片が残ることがないよう、前記アスファルト層の厚さに応じて磁気マーカの断面の大きさに対する高さの比率が変更されるマーカシステムにある。

本発明の参考となる態様は、車両が備える磁気センサで検出できるように道路に敷設された磁気マーカを含み、運転を支援するための車両側の運転支援制御に供するマーカシステムであって、
前記磁気マーカとしては、路面に埋設される柱状の磁気マーカと、路面の表面に設置可能なシート状の磁気マーカと、があり、
一時的に進入が規制された領域への車両の進入を回避するために一時的に設定された迂回路、あるいは車線の封鎖箇所を回避するために一時的に設定された誘導経路には、前記シート状の磁気マーカが路面の表面に設置されて敷設され、
一時的に設定された迂回路あるいは誘導経路に敷設される前記シート状の磁気マーカと、常設の磁気マーカとで、車両側で区別が可能なように極性が異なっており、
磁気マーカの極性に基づいて前記常設の磁気マーカとは区別して前記シート状の磁気マーカを検出することで、前記迂回路あるいは前記誘導経路を検出可能であって、
前記迂回路あるいは前記誘導経路に敷設された前記シート状の磁気マーカを利用し、前記一時的に進入が規制された領域への車両の進入回避、あるいは車両による前記封鎖箇所の回避が可能なように構成されたマーカシステムにある。
本発明の参考となる態様は、車両が備える磁気センサで検出できるように道路に敷設された磁気マーカを含み、運転を支援するための車両側の運転支援制御に供するマーカシステムであって、
前記磁気マーカとしては、路面に埋設される柱状の磁気マーカと、路面の表面に設置可能なシート状の磁気マーカと、があり、
一時的に進入が規制された領域への車両の進入を回避するため、あるいは車線の封鎖箇所を回避するために前記シート状の磁気マーカが敷設される一方、
道路に設けられた車線を維持して走行するために前記柱状の磁気マーカが車線に沿って敷設されるマーカシステムにある。

本発明のマーカシステムは、施工コストあるいは運用コストを 抑制可能なコスト的な利点のあるシステムである。

実施例１における、マーカシステムの説明図。 実施例１における、磁気マーカを示す図。 実施例１における、磁気センサの電気的構成を示すブロック図。 実施例１における、磁気マーカの鉛直方向の磁界分布を示すグラフ。 実施例２における、敷設作業の手順の説明図。 実施例２における、他の敷設作業の手順の説明図。 実施例２における、磁気マーカの敷設状態を示す図。 実施例２における、他の敷設作業の手順の説明図。 実施例２における、他の磁気マーカを示す図。 実施例２における、他の磁気マーカを示す図。 実施例２における、他の磁気マーカを示す図。 実施例２における、他の磁気マーカを示す図。 実施例２における、他の磁気マーカを示す図。 実施例４における、情報提供手段を備える磁気マーカの端面の正面図。 実施例４における、ＲＦＩＤタグ及びタグリーダの電気的構成を示すブロック図。 実施例５における、磁気マーカの鉛直方向の磁界分布を示すグラフ。 実施例５における、シート状の磁気マーカを示す図。 実施例５における、シート状の磁気マーカの適用例を示す図。

本発明の好適な態様を説明する。
本発明に係る磁気マーカは、磁性材料の粉末である磁粉を含めて柱状に成形された磁石であると良い。例えば金属製ケース等に磁石を収容したものではなく磁石そのものである磁気マーカであれば、部品点数も少なくコスト低減が容易である。また、磁石そのものである磁気マーカは比較的小型に構成でき、敷設時の施工コストを抑制できる。
磁気マーカをなす磁石は、磁粉を焼結により成形した焼結磁石であっても良い。磁粉としては、酸化鉄の磁粉であっても良い。酸化による磁気的特性の劣化が起こり難い酸化鉄を利用した磁石であれば、酸化を防止するための密閉構造等の必要性が少なく、例えば路面に設けた孔にそのまま収容可能である。

前記磁石は、基材をなす高分子材料中に前記磁粉を分散させた成形品であっても良い。
高分子材料を利用した磁石としては、例えば、プラスチックマグネットやラバーマグネット等がある。例えば焼結磁石等のマグネットに比べて割れが生じにくいプラスチックマグネットやラバーマグネットを採用すれば、耐久性が良好な磁気マーカを実現できる。また、比較的低コストで高精度に成形可能なこれらのマグネットを採用すれば、生産コストを抑制しながら高品質の磁気マーカを提供できる。また、柔軟性を備えるラバーマグネット等であれば、敷設施工時の路面の凹凸や、運用中の路面の凹凸変形等に対応でき、トラブルを未然に抑制できる。

磁気マーカは、直径５０ｍｍ以下の柱状の磁石であると良い。
断面形状が直径５０ｍｍ以下の円に包含されるような柱状であれば、例えば直径５０ｍｍ程度の比較的小さな孔を路面に設けて敷設できるので、施工コストを抑制できる。さらに、例えば、直径５０ｍｍ程度の柱状の小さなプラスチックマグネットやラバーマグネット等であれば、路面の再舗装等の際、古い舗装材料と一緒にそのまま廃棄処分できる可能性がある。この場合には、再舗装等の作業を効率良く実施でき、磁気マーカを敷設した路面であっても作業コストが上昇するおそれが少ない。なお、直径３０ｍｍ以下の柱状の磁気マーカであっても良い。直径３０ｍｍ以下の細い磁気マーカであれば、上記の効果が一層向上する。

磁気マーカは、孔に収容されたときの引き抜き方向の脱落を防止するための抜止め構造を備えていると良い。
抜止め構造としては、例えば、外周側面に設けた段差や、先端側に延設されて根のように作用する形状等を備える構造がある。

前記磁石の外周面の全部又は一部には、少なくとも繊維を含む保護層が形成されていると良い。
繊維を含む保護層を形成すれば、前記磁石の耐久性を一層向上できる。例えば、樹脂材料中にガラス繊維等を分散させた複合材料よりなる保護層であっても良い。また、例えば舗装材料であるアスファルト等の高分子材料に磁粉を分散させた磁石の場合、路面を形成する舗装材料中に磁粉が流出するおそれがある一方、繊維を含む保護層を形成すれば磁粉の流出を未然に抑制できる。

無線通信により車両側に情報を提供する情報提供手段を備えていると良い。
磁気マーカがより多くの情報を提供できるようになり、磁気マーカの有用性が高くなる。無線通信によればより多くの情報を車両側に提供できる。例えば無線タグを利用することも良い。無線タグであれば、記録された情報の書き換えも比較的容易である。なお、磁粉を分散させた磁石である磁気マーカは電気的な内部抵抗が高く無線電波による通信を阻害するおそれが少ないため、車両側から見て磁気マーカの反対側の端面側に情報提供手段を配置することも可能である。このような配置構造を採用すれば、例えば車両タイヤ等による踏み付け等による無線通信機能のトラブルを未然に抑制できる。

前記情報提供手段は、暗号鍵を用いて読み出しできる暗号化された情報を提供する手段であると良い。
この場合には、暗号鍵を所持する特定の車両に対して選択的に情報を提供できるようになる。例えば、トレーラなどの大型車と普通乗用車とで異なる暗号鍵を設定する一方、暗号鍵が異なる２種類の情報を時分割で提供するように情報提供手段を構成しても良い。この場合には、大型車であるか普通乗用車であるかに応じて異なる情報を提供できる。また、例えば、車速や連続運転時間等の車両側のデータが閾値を超えたか否かを表すビット値を含む暗号鍵を構成することも良い。この場合には、例えば、制限速度を超過して走行中の車両に対して選択的に注意情報を提供できる。

磁気マーカは、敷設状態で脱磁及び着磁が可能であると良い。
敷設状態で脱磁や着磁が可能であれば、着磁が必要なときに磁気マーカをその都度、道路から取り外す必要がなく作業コストを抑制できる。また、磁極性に応じて情報を提供する等の運用においては、磁極性の切替により提供する情報の変更等が容易になる。

本発明に係るマーカシステムとしては、前記柱状の磁気マーカが路面に穿設された孔に収容された状態で敷設されているシステムであると良い。
ここで、磁気マーカが孔に収容された状態とは、磁気マーカの少なくとも一部が孔に収容されている状態を示している。このように磁気マーカが孔に収容された状態であれば、例えば路面の表面に設置した場合等と比べて、積雪時のタイヤチェーンや除雪車の除雪ブレード等によりダメージを受けるおそれを抑制できる。また、路面に穿孔した孔に前記柱状の磁気マーカを収容する敷設方法であれば、シンプルな方法により磁気マーカを敷設でき、施工コストを抑制できる。

前記柱状の磁気マーカは、路面に対して面一、あるいは路面よりも奥まった状態で孔に収容されていると良い。
孔に対して磁気マーカの全体を収容すれば、路面から突出する部分がなくなるので、積雪時のチェーンや除雪車の除雪ブレード等によりダメージを受けるおそれを一層抑制できる。

前記柱状の磁気マーカは、路面よりも奥まった状態で孔に収容され、当該孔には蓋が設けられていると良い。
蓋により磁気マーカを保護でき、運用中にトラブルが発生するおそれを抑制できる。蓋としては、金属製やプラスチック製の蓋のほか、アスファルトなどの舗装材料による蓋等であっても良い。

磁気マーカとしては、断面の大きさに対する高さの比率が相違する複数種類の磁気マーカが含まれていても良い。
道路に応じて孔を設けるためのコストや、除雪作業や大型トレーラが通過する頻度等が異なる。これらのコストや頻度等に応じて断面の大きさに対する高さの比率を変更すると良い。断面の大きさに対して高さの比率が大きい比較的長細い柱状の磁気マーカの方が、穿孔する孔径を小さくできる。

磁性材料の粉末である磁粉を含めてシート状に形成された磁石であるシート状の磁気マーカを含み、当該シート状の磁気マーカが路面の表面に設置されているマーカシステムであっても良い。
例えばショッピングセンタの屋内の駐車場等であれば、除雪車による除雪作業が行われることがなく、大型トレーラも通行しないので、磁気マーカを路面の表面に設置するような敷設方法を採用できる。表面に設置する場合であれば、断面の大きさに対して高さの比率が小さいシート状に近い磁気マーカの方が適している。シート状の磁気マーカであれば、敷設箇所に孔を設ける必要がなく貼り付けるだけで敷設でき施工コストを抑制できる。ショッピングセンタの屋内駐車場のほか、地下駐車場や、私道、私有地の通路、車庫誘導路等であれば、シート状の磁気マーカが好適である。また、道路の構造上、磁気マーカを収容する孔の穿設が難しい場所への敷設には、シート状の磁気マーカが好適である。

一時的に進入が規制された領域への車両の進入を回避するために一時的に設定された迂回路、あるいは車両を誘導するように一時的に設定された誘導経路には、前記シート状の磁気マーカが敷設すると良い。
設置場所を変更したり移動する可能性がある運用の際には、貼り替え等が比較的容易なシート状の磁気マーカが好適である。

なお、本発明に係る磁気マーカ及びマーカシステムを利用して車両側で実現される運転支援制御としては、走行制御や、警報制御や、情報の報知制御などの様々な制御がある。走行制御としては、例えば、車線に沿って敷設された磁気マーカに沿って車両を走行させる自動操舵制御や、合流路・分岐路に敷設された磁気マーカを利用した合流・分岐制御や、交差点等の停止線の手前に敷設された磁気マーカを検出したときに車両を停止させる停止制御等がある。警報制御としては、例えば、車線に沿って敷設された磁気マーカを基準として車線逸脱を警報する制御や、交差点等の手前に敷設された磁気マーカを通過したときのスピードの出し過ぎを警報する制御等がある。情報の報知制御としては、交差点や分岐路や料金所への接近を報知する制御や、経路を誘導するナビゲーション中に右折する交差点の位置を精度高く報知する制御等がある。さらに、例えば磁気マーカのＮ極及びＳ極の配列を利用して車両側に提供された情報を報知する制御等も良い。

前記磁気センサは、マグネトインピーダンスセンサ、フラックスゲートセンサ、ＴＭＲ型センサのうちの少なくともいずれかであると良い。
これらの高感度の磁気センサを含むマーカシステムでは、前記磁気マーカに必要な磁気強度を相対的に抑制できる。

マグネトインピーダンス（ＭＩ：Magneto Impedance）センサは、外部磁界に応じてインピーダンスが変化する感磁体を含むマグネトインピーダンス素子を利用した磁気センサである。マグネトインピーダンス素子（ＭＩ素子）は、パルス電流あるいは高周波電流等が感磁体を流れるときに表皮層の電流密度が高くなる表皮効果に起因し、外部磁界によって表皮層の深さ（厚さ）が変動して感磁体のインピーダンスが敏感に変化するというマグネトインピーダンス効果（ＭＩ効果）を利用し、磁気を検出する素子である。このＭＩ効果を利用するＭＩ素子によれば、高感度な磁気計測が可能となる。なお、ＭＩ素子を利用したＭＩセンサについては多数の出願がなされており、例えば、ＷＯ２００５／１９８５１号公報、ＷＯ２００９／１１９０８１号公報、特許４６５５２４７号公報などに詳細な記載がある。

ＭＩ素子の感磁体は、高透磁率合金磁性体が好ましい。例えばＣｏＦｅＳｉＢ系合金等の軟磁性材からなるワイヤや薄膜などの磁性体が好ましく、特に感度やコスト等の点で零磁歪のアモルファスワイヤが好ましい。
高周波電流等が流れるときの感磁体のインピーダンス変化は、例えば、感磁体の両端電圧から直接的に検出しても良いし、感磁体の周囲に巻回された検出コイル（ピックアップコイル）を介して起電力の変化として間接的に検出しても良い。検出コイルを含むＭＩ素子であれば、磁気の作用方向の検出が可能となって有用である。

フラックスゲートセンサは、軟磁性コアに周期電流を流したときのコア磁束の飽和タイミングが外部磁界に応じて変化することを利用し、飽和のタイミングから磁気強度を計測する高感度な磁気センサである。なお、フラックスゲートセンサについては多数の出願がなされており、例えば、ＷＯ２０１１／１５５５２７号公報、特開２０１２－１５４７８６号公報などに詳細な記載がある。

ＴＭＲ（Tunneling Magneto Resistive）型センサは、強磁性層の間に膜厚１ｎｍ程度の絶縁体層を挟み込む構造をもち、膜面に対して垂直に電圧を印加するとトンネル効果によって絶縁体層に電流が流れ、その際の電気抵抗が外部磁界に応じて大きく変化するトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）効果を利用した高感度な磁気センサである。なお、ＴＭＲ型センサについては多数の出願がなされており、例えば、ＷＯ２００９／０７８２９６号公報、特開２０１３－２４２２９９号公報などに詳細な記載がある。

（実施例１）
本例は、車両用の道路に磁気マーカ１を敷設したマーカシステム１Ｓに関する例である。このマーカシステム１Ｓは、底面側に磁気センサ２を取り付けた車両５に対応している。この内容について、図１～図４を参照して説明する。

図１に例示するマーカシステム１Ｓでは、路面５３に敷設される磁気マーカ１が車線の中央に沿って配置されている。このマーカシステム１Ｓに対応する車両５側では、車両５の底面に当たる車体フロア５０に磁気センサ２が取り付けられる。磁気センサ２の取付け高さとしては、乗用車のほかバスやトラック等の各種の車両の最低地上高に基づき、１００～２５０ｍｍまでの範囲を想定できる。車両５側では、磁気センサ２の出力信号が図示しない車載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など各種の制御に利用される。

図２に例示の磁気マーカ１は、直径（Ｄ）２０ｍｍ、高さ（Ｈ）２８ｍｍの円柱状の磁石である。磁気マーカ１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等方性フェライトラバーマグネットであり、最大エネルギー積（ＢＨｍａｘ）＝６．４ｋＪ／ｍ^３という特性を備えている。この磁気マーカ１は、路面５３に穿設された孔５３０（図１）に収容された状態で敷設される。なお、磁気マーカ１の外周面に、樹脂モールドによる保護層を設けることも良い。また、ガラス繊維により強化した樹脂モールドを形成することも良い。

本例の磁気マーカ１の仕様の一部を表１に示す。

この磁気マーカ１の表面の磁束密度Ｇｓは４５ｍＴとなっている。４５ｍＴの磁束密度は、例えばオフィス等のホワイトボードや家庭の冷蔵庫の扉等に貼り付けて使用されるマグネットシート等の表面の磁束密度と同等あるいはそれ以下である。これらのマグネットシートを基準とすれば、本例の磁気マーカ１が発生する磁力について、金属物を引き寄せて吸着する一般的な磁石としては機能できない程度の微弱な磁力であることを把握できる。なお、この磁気マーカ１の鉛直方向の磁界分布については図４を参照して後で説明する。

車両５側の磁気センサ２は、図３に例示のブロック図の通り、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（感磁体の一例）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２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、感磁体であるアモルファスワイヤ２１１に作用する磁気を検出する。

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。

磁気センサ２の仕様の一部を表２に示す。

この磁気センサ２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。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２は、３ｋＨｚ周期での高速サンプリングが可能であり車両の高速走行にも対応している。

次に、本例の磁気マーカ１の鉛直方向の磁界分布について図４を参照して説明する。同図は、有限要素法を用いた軸対称３次元静磁場解析によるシミュレーション結果を示す片対数グラフである。同図では、鉛直方向に作用する磁気の磁束密度の対数目盛を縦軸に設定し、磁気マーカ１の表面を基準とした鉛直方向の高さ（マーカ表面からの高さ）を横軸に設定している。同図中、マーカ表面からの高さ＝０ｍｍのときの磁束密度が「表面の磁束密度Ｇｓ」となり、マーカ表面からの高さ＝２５０ｍｍのときの磁束密度が「高さ２５０ｍｍの位置の磁束密度Ｇｈ」となる。

図４から知られるように磁気マーカ１は、磁気センサ２の取付け高さとして想定する範囲１００～２５０ｍｍにおいて８μＴ（８×１０^－６Ｔ）以上の磁束密度の磁気を作用できる。磁束密度８μＴの磁気が作用する場合には、磁束分解能が０．０２μＴ（表２参照。）の磁気センサ２を用いて確実性高く磁気マーカ１を検出可能である。

本例の磁気マーカ１では、磁気センサ２で検出可能な磁気特性を確保しながら、表面の磁束密度Ｇｓを４５ｍＴに抑えている。上記のように、この４５ｍＴの磁束密度は、例えばホワイトボードや冷蔵庫の扉等に貼り付けるマグネットシート表面の磁束密度と同等以下であるため、道路上の釘やボルト等の金属物を引き寄せて吸着するおそれが極めて少なくなっている。

なお、磁気マーカ１の表面を基準とした高さ２５０ｍｍの位置における磁束密度Ｇｈは、０．５μＴ以上であれば良い。高さ２５０ｍｍの位置で０．５μＴ以上の磁束密度Ｇｈの磁気を作用する磁気マーカ１であれば、例えば０．０１～０．０２μＴ程度の磁束分解能を有するマグネトインピーダンス素子を利用した磁気センサであるＭＩセンサや、フラックスゲートセンサや、ＴＭＲ型センサなどの高感度なセンサを利用して確実性高く検出できる。なお、磁束密度Ｇｈは、鉛直方向の磁気の磁束密度であっても良いし、他の方向であっても良い。

磁気マーカ１について、高さ２５０ｍｍの位置における磁束密度Ｇｈを０．５μＴ程度に設定すれば、表面の磁束密度Ｇｓは数ｍＴ程度に抑制できる。数ｍＴの磁束密度は、事務用のラバーマグネットの磁力よりも弱い微弱な磁力であり、道路上の金属製のゴミ等を吸着するおそれがほとんどない。

なお、指向性の高いＭＩ素子を利用する磁気センサを採用する際、磁気の検出方向毎に１つずつＭＩ素子を設けると良い。鉛直方向の磁気成分のみを検出するのであればＭＩ素子を１つ設ければ足りるが、３次元方向に対応してそれぞれＭＩ素子を設けることも良い。３次元方向にそれぞれＭＩ素子を設ければ磁気マーカから生じる磁気成分を３次元的に検出できる。例えば路面５３の鉛直方向の磁気を検出するＭＩ素子と、車両５の進行方向の磁気を検出するＭＩ素子と、車両の左右方向の磁気を検出するＭＩ素子と、を設けることも良い。車両の進行方向の磁気を検出すれば、例えば磁気方向の正負逆転を検知することで、車両の進行方向における磁気マーカの位置を精度高く計測できる。

ＭＩ素子を複数設ける場合、パルス回路や信号処理回路を各ＭＩ素子毎に個別に設けずに例えば時分割で共用することも良い。回路を共用できれば、磁気センサの小型化、低コスト化を実現し易くなる。
車両の左右方向に沿って複数の磁気センサを配設することも良い。各磁気センサが検出した磁気分布のピークを検出することで、磁気マーカの左右方向の相対位置を判断することも良い。

磁気センサとしてＭＩ素子を用いたＭＩセンサを例示したが、これに代えて、フラックスゲートセンサ、ＴＭＲ型センサを磁気センサとして採用することもできる。２個以上の磁気センサを利用する場合には、ＭＩセンサ、フラックスゲートセンサ、ＴＭＲ型センサのうちの２種類以上を組み合わせて採用することもできる。マグネトインピーダンスセンサ、フラックスゲートセンサ、ＴＭＲ型センサは、いずれも高感度で磁気を検出可能な磁気センサとして知られている。これらのうちの少なくとも１種類の磁気センサを用いるマーカシステムであれば、表面の磁束密度Ｇｓを低く抑えた磁気マーカとの組み合わせにおいて、その磁気マーカが発生する磁気を確実性高く検出可能である。

磁気マーカを構成する磁石シートの磁性材料や磁石の種類は、本例には限定されない。磁性材料や磁石の種類としては、様々な材料や種類を採用できる。磁気マーカに要求される磁気的仕様や環境仕様等に応じて、適切な磁性材料や種類を選択的に決定するのが良い。磁性材料としては、フェライト等酸化しても磁気特性の劣化が起こり難い材料を採用すると良い。磁石としては、焼結磁石、プラスチック磁石、ゴム磁石、ラバー磁石等を採用できる。
磁気マーカ１の断面形状について、本例では円形を例示したが、これに代えて、四角形、三角形、五角形等の多角形の断面形状を採用しても良い。

本例のフェライトラバーマグネットなど高分子材料中に磁粉を分散させた磁石である磁気マーカ１であれば、道路の熱膨張や熱収縮等による孔５３０の変形を吸収でき耐久性が高くなっている。また、再舗装などの路面５３の修復作業時には、舗装材料などの廃棄物と一緒に廃棄処分が可能である。磁気マーカ１の基材をなす高分子材料としては、本例のラバーに代えて樹脂材料等を採用することも良い。

なお、本例のコンピュータシミュレーションは、一部のシミュレーション条件下の実証実験によりシミュレーション精度を予め確認している。また、磁気マーカ１については、コンピュータシミュレーションの結果に近い磁気特性が得られることを実証実験により確認している。

（実施例２）
本例は、磁気マーカ１の施工作業の例である。この内容について、図５～図１３を参照して説明する。以下、磁気マーカ１の施工作業として、（１）敷設、（２）脱磁・着磁、について説明する。

（１）敷設
磁気マーカ１を敷設する作業として、例えば、図５、図６、図８の３種類の敷設作業を例示する。図５の敷設作業では、まず、ドリル等を利用して路面５３に直径２０ｍｍ、深さ３０ｍｍの孔５３０を設ける。一般的に、路面の表面側は、約６０ｍｍ厚のアスファルト層で形成されているため、３０ｍｍ深さの孔であれば比較的容易に穿孔可能である。この孔５３０に対して、予め外周面に接着材料を塗布した磁気マーカ１を圧入すれば、その後の接着材料の硬化により磁気マーカ１を孔５３０内に確実性高く固定できる。

図６の敷設作業では、孔５３０の周囲をバーナ等で加熱して路面５３をなすアスファルト等の舗装材料を軟化させた後、直径２０ｍｍの磁気マーカ１を孔５３０に圧入する。軟化した半溶融状態の舗装材料が磁気マーカ１の周囲に付着して硬化し、これにより磁気マーカ１が孔５３０内に確実性高く固定される。この場合には、舗装材料であるアスファルトが接着材料として機能する。

なお、図６の敷設作業では、高さ２８ｍｍの磁気マーカ１に対して孔５３０の深さを４０ｍｍとしている。磁気マーカ１を孔５３０の底に到達するまで圧入すれば、磁気マーカ１が路面５３から僅かに奥まった状態となる。この凹みに対して蓋５３１を嵌めこむことも良い（図７）。蓋５３１は、樹脂製や金属製やアスファルト製等の蓋を採用できる。樹脂製や金属製の蓋であれば、磁気マーカ１の敷設箇所の目印としても有用である。舗装材料を円板状に成型した蓋を採用し、周囲の温度が高い状態で蓋を嵌めことで周囲と一体化させることも良いし、凹みに溶融状態の舗装材料を充填して蓋を形成することも良い。蓋を設ける構成は、孔５３０の穿孔深さを深くすれば図５の敷設作業にも適用できる。

図８の敷設作業では、直径３０ｍｍの孔５３０に対して、硬化前の接着材料を充填した後、磁気マーカ１を押し込むように孔５３０に収容している。磁気マーカ１を押し込むと、磁気マーカ１により押し出された接着材料が外周側を経由して上面側に回り込んで蓋を形成する。接着材料は、エポキシ系接着剤、シリコンゴム系接着剤等の接着材料でも良いが、舗装材料であるアスファルト等を接着材料として利用しても良い。アスファルトを利用する場合には、周囲の路面５３との一体化を図ることができる。

また、図９～図１３のごとく、磁気マーカ１の外周に抜け止め構造を設けることも良い。抜け止め構造を設ければ、孔５３０からの引き抜きによる磁気マーカ１の脱落を少なくできる。抜け止め構造としては、例えば図９のように外周側に凸形状をなす環状部等がある。この凸形状の断面形状は、孔５３０からの引き抜き方向に向かって外周側への張り出し量が次第に大きくなり棚面状の段差を形成している。このような凸形状は、磁気マーカ１に引き抜き方向の力が作用したとき、脱落を防止するために有効に作用する。一方、引き抜き方向とは逆向きの挿入方向では、凸形状の外周側への張り出し量が次第に小さくなっているので、磁気マーカ１を孔５３０に圧入等する際の挿入抵抗が過大となるおそれが少ない。

磁気マーカ１の高さ方向の中間的な位置に図１０のようなくびれを設けることも良い。磁気マーカ１を埋設した場合、このくびれに舗装材料や接着材料が入り込んだ状態で硬化するため、磁気マーカ１が脱落し難くなる。
さらに、磁気マーカ１の挿入方向の先端側に、図１１～図１３のように突出形状のアンカーを設けることも良い。アンカーは、木の根のように作用し、磁気マーカ１の脱落を防止する。アンカーの先端を矢印形状に形成することも良い（図１２参照。）。アンカーを末広がりの二股、三股形状に形成することも良い（図１３参照。）。

（２）脱磁・着磁
フェライトラバーマグネットである磁気マーカ１は、路面５３の表面側から外部磁界を作用することで、磁力を発生しないようにする脱磁（消磁）や、特定の磁極性を呈するように磁化する着磁等の作業を容易に実施可能である。

例えば、多車線の道路において、特定の車線に車両が誘導されないようにその車線の磁気マーカ１を脱磁することが可能である。また、例えば、路面５３の再舗装の作業を行う際、脱磁を施してから古い舗装の剥ぎ取り等を行うことも良い。磁気マーカ１の磁力は微弱であるため、脱磁することなく古い舗装材料等と共にそのまま廃棄することも可能であるが、予め磁気マーカ１を脱磁すれば処分の際の磁気的な問題を完全に近く防止できる。

車線に応じて磁気マーカ１の磁極性を異ならせたり、特定箇所であるか否かにより磁気マーカ１の磁極性を異ならせる運用を行うような場合、車線の変更や特定箇所の位置的な変更に応じて磁気マーカ１の磁極性を切り替えるための着磁作業を実施すると良い。

本例では、直径２０ｍｍの柱状の磁気マーカについて敷設等の施工作業を例示している。直径５０ｍｍ以下の柱状の磁気マーカであれば、比較的小さな孔を路面に設ければ良いので、本例と同様、簡単で低コストな施工作業を採用できる。より好ましくは、直径３０ｍｍ以下の柱状であると良い。
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。

（実施例３）
本例は、実施例１、２の磁気マーカ１に基づいて、磁石の基材を変更すると共に、外周に保護層を設けた例である。
本例の磁気マーカは、高分子材料であるアスファルト（舗装材料）を基材として酸化鉄の磁粉を分散させた磁石である。また、外周面には、アスファルトを含浸させたガラス繊維よりなる複合材料による保護層が形成されている。

アスファルトを基材とした磁石である本例の磁気マーカは、孔に収容したときに周囲のアスファルトになじみ易い。一方、磁気マーカの外周をなす保護層は、ガラス繊維を含んで構成されているため、磁粉が周囲に流出するおそれを抑制する。

なお、実施例１と同様の基材を採用する一方、樹脂材料をガラス繊維等に含浸させた保護層を採用することも良い。
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。

（実施例４）
本例は、実施例１～３の磁気マーカに、情報提供手段としてのＲＦＩＤタグ１５を設けた例である。この内容について、図１４及び図１５を参照して説明する。
本例の磁気マーカ１は、実施例１と同様の組成の磁石を直径３０ｍｍ、高さ１１ｍｍの円柱状に成形したマーカである。この磁気マーカ１では、シート状のＲＦＩＤタグ（Radio Frequency IDentification、無線タグ）１５が一方の端面に積層されている（図１４）。ＲＦＩＤタグ１５を備える本例の磁気マーカ１は、車両側で磁気的に検出可能であるのに加え、磁気的な方法に依らずに各種の情報を車両側に提供可能である。

情報提供手段の一例をなすＲＦＩＤタグ１５は、図１４のごとく、２２ｍｍ×１０ｍｍの矩形シート状部材であるタグシート１５０の表面にＩＣチップ１５７を実装した厚さ０．５ｍｍ程度の電子部品である。ＲＦＩＤタグ１５は、外部から無線伝送により供給された電力により動作し、ＩＣチップ１５７が記憶する情報を無線で送信する。

タグシート１５０は、ＰＥＴフィルムから切り出したシート状部材である。タグシート１５０の表面には、銀ペーストよりなる導電性インクの印刷パターンであるループコイルパターン１５１及びアンテナパターン１５３が形成されている。ループコイルパターン１５１及びアンテナパターン１５３は、それぞれ１箇所において切り欠きを有する略環状を呈し、ＩＣチップ１５７を配設するためのチップ配設領域（図示略）が切り欠き部分に形成されている。タグシート１５０にＩＣチップ１５７を接合すると、各パターン１５１、１５３がＩＣチップ１５７と電気的に接続される。

ループコイルパターン１５１は、図１４及び図１５のごとく、外部からの電磁誘導によって励磁電流が発生する受電コイル１５２をなすパターンである。アンテナパターン１５３は、情報を無線送信する送信アンテナ１５４をなすパターンである。ループコイルパターン１５１がなす受電コイル１５２及びアンテナパターン１５３がなす送信アンテナ１５４は、いずれも、その形成面の鉛直方向に感度を有しており、車両の底面である車体フロアに取り付けたタグリーダ３との通信等に適している。なお、各パターン１５１、１５３を印刷するための導電性インクとしては、銀ペーストのほか、黒鉛ペースト、塩化銀ペースト、銅ペースト、ニッケルペースト等を利用することができる。さらに、銅エッチング等により各パターン１５１、１５３を形成することも可能である。

ＩＣチップ１５７（図１４）は、メモリ手段であるＲＯＭ及びＲＡＭ等を含む半導体素子１５８をシート状の基材１５９の表面に実装した電子部品である。ＲＦＩＤタグ１５は、このＩＣチップ１５７を上記のタグシート１５０の表面に貼り付けて作製される。図示しない電極を設けたインターポーザ型のＩＣチップ１５７の貼り付けには、導電性の接着剤のほか、超音波接合やカシメ接合など様々な接合方法を採用できる。なお、ＲＦＩＤタグ１５の電気的な構成については、図１５のブロック図を参照して後で説明する。

ＲＦＩＤタグ１５のタグシート１５０やＩＣチップ１５７の基材１５９としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂フィルムや、紙などを採用できる。さらにまた、上記ＩＣチップ１５７としては、半導体素子そのものであっても良く、半導体素子をプラスチック樹脂等によりパッケージングしたチップであっても良い。

本例の磁気マーカ１は、例えば、ＲＦＩＤタグ１５を積層した端面が車両側とは反対側、すなわち孔の底側に位置するように敷設される。フェライトラバーマグネットである磁気マーカ１は、ＲＦＩＤタグ１５の受電、通信に影響を与える度合いが少なく、裏面側にＲＦＩＤタグ１５を配置することが可能である。これに代えて、ＲＦＩＤタグ１５を積層した端面が車両フロアに対面するように磁気マーカ１を敷設しても良く、インサート成形等により磁気マーカ１の内部にＲＦＩＤタグ１５を設けることも良い。

本例の磁気マーカ１に対応する車両は、磁気マーカ１を磁気的に検出する磁気センサ（図１中の符号２）に加えて、磁気マーカ１のＲＦＩＤタグ１５から情報を取得するタグリーダ３（図１５）を備えている。
情報取得手段の一例をなすタグリーダ３は、磁気マーカ１が備えるＲＦＩＤタグ１５に対して電力を供給する電力供給部３１と、ＲＦＩＤタグ１５が無線送信する情報を取得する情報取得部３３と、を含んで構成されている。電力供給部３１は、ループコイル３１０に電流を供給して磁界を発生させ、電磁誘導により電力を伝送する電子回路である。情報取得部３３は、ループアンテナ３３０を利用してＲＦＩＤタグ１５が送信する電波を受信し、復調により情報を取り出す電子回路である。

タグリーダ３は、ループコイル３１０が発生する磁界による電磁誘導によりＲＦＩＤタグ１５側の受電コイル１５２に励磁電流を生じさせることで電力を伝送し、ＲＦＩＤタグ１５側の受電部１５５に電力を蓄えさせる。ＲＦＩＤタグ１５側では、受電部１５５から電力の供給を受けて無線送信部１５６が動作し、送信アンテナ１５４を介して各種の情報を車両側に送信する。また、データ書込み機能を備えたリーダライタを車載する専用の作業車両であれば、新たな情報のＲＡＭへの書き込みやデータの書き換え等を実行可能である。

ＲＦＩＤタグ１５を備える本例の磁気マーカ１であれば、車両側に様々な情報を提供可能である。車両側に提供する情報としては、例えば以下の（１）位置情報、（２）高さ情報、（３）交通情報等を例示できる。なお、磁気マーカ１の磁気的な検出によれば、磁気マーカ１の有無、磁気マーカ１を通過する際の車両の車幅方向のオフセット量（ずれ量）等の情報を取得でき、これらの情報は、車線逸脱警報や自動操舵や車線逸脱回避制御や自動運転などの各種の運転支援に適用可能である。

（１）２次元的な位置情報
位置情報を車両側に提供すれば、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）などの測位手段によらずに正確な位置情報を車両側で取得でき、ナビゲーションシステムを実現できる。車両の進行方向において隣合う磁気マーカ１の間隙に車両が位置するときには、車速やヨーレートなどの計測値を利用した自律航法により車両位置を推定し、磁気マーカ１を通過する毎に正確な位置を取得すると良い。

ＧＰＳなどの測位手段を有するナビゲーションシステムとの組み合わせも有効である。トンネルやビルの谷間などＧＰＳ電波が受信不可能であったり不安定に陥り易い箇所に、位置情報を提供可能な磁気マーカ１を敷設しておけば、ＧＰＳ電波の不良な受信状態をバックアップできナビゲーションシステムによる位置捕捉精度を向上できる。

（２）高さ情報（３次元的な位置情報）
例えば、ショッピングセンタなどの自走式立体駐車場などの通路に磁気マーカ１を敷設しておき、階数などの高さ情報を車両側に提供することも良い。例えばＧＰＳ等の測位手段によっては建物内の階数の特定が容易ではなく、仮にインフラ側から階数の指定付きの空き枠情報の提供があっても、その空き枠への経路案内を精度高く行うことは難しい。磁気マーカ１から階数情報を提供すれば、自走式立体駐車場内での空き枠への精度の高い路案内を実現できる。

（３）交通情報
交差点の情報や、分岐路の情報や、合流路の情報などの交通情報を車両側に提供することも良い。例えば、交差点や分岐路や合流路など道路（走行路）上の特徴あるポイントに磁気マーカ１を設置し、対応する道路形状の種別の情報を磁気マーカ１側から提供すると良い。交通情報を利用する運転支援としては、運転者に注意を促す表示や警報音等による交通情報の提示や、ブレーキ制御やステアリング制御等の各種の運転支援制御がある。例えば交差点の停止線と磁気マーカ１との距離が規定されていれば、停止線に停止させるためのブレーキ制御を精度高く実行できる。また、例えば分岐路の開始位置と磁気マーカ１との距離が規定されていれば、分岐路で分岐させるための運転支援制御を精度高く実行できる。なお、交差点や分岐路と磁気マーカ１との距離の情報を、ＲＦＩＤタグ１５からの送信情報に含めることも良い。

ＲＦＩＤタグとして、暗号鍵を用いて読み出しできる暗号化された情報を提供する無線タグを採用することも良い。暗号鍵を所持する特定の車両に対して選択的に情報を提供できる。
なお、その他の構成及び作用効果については、他の実施例と同様である。

（実施例５）
本例は、断面の大きさに対する高さの比率が異なる様々な磁気マーカの例である。この内容について、図１６を参照して説明する。
例示する磁気マーカは、直径２０ｍｍを含めて２０～１００ｍｍまでの４種類の直径の磁石である一方、組成は共通している。各磁気マーカは、直径の違いに関わらず２５０ｍｍ高さの磁束密度Ｇｈが８μＴとなるように高さが設定されている。これらの磁気マーカについての鉛直方向の磁界分布は、図１６に例示するシミュレーションの通りである。

図１６のグラフにおける凡例中の例えばφ２０Ｈ２８の表記は、直径２０ｍｍ高さ２８ｍｍの磁気マーカであることを示している。このグラフは、図４と同様の片対数グラフである。同図によれば、大径の磁気マーカほど、表面の磁束密度Ｇｓを抑制できることがわかる。例えば、表面の磁束密度Ｇｓの比較では、直径２０ｍｍ高さ２８ｍｍの磁石のＧｓ＝４５ｍＴに対して、直径１００ｍｍ厚さ１ｍｍの磁石ではＧｓ＝１ｍＴとなっている。

直径１００ｍｍの磁気マーカは、その高さ（厚さ）が１ｍｍである。このようなシート状の磁気マーカであれば、路面５３に貼り付けて敷設することも可能である。貼り付け等により表面に設置すれば取り外し作業も極めて容易である。路面５３の表面への設置の場合には、図１７のごとく、磁気マーカ１の外周に樹脂モールドによる保護層１２を設けることも良い。樹脂モールドによる保護層１２は、ガラス繊維等により強化された複合材料によるモールド層であっても良い。さらに、磁気マーカ１の表面あるいは裏面にＲＦＩＤタグを積層することも良い。

シート状の磁気マーカを路面５３に固定する方法としては、例えば、接着機能を備える材料等による接着接合や、ピン等を路面５３に打ち込んで固定する方法等がある。磁気マーカ１の形状については、円形状に代えて、三角形や四角形や六角形などの多角形状であっても良く、長方形状であっても良く、２つの長方形状を交差させたような十字形状等であっても良い。また、着磁前の磁性材料を路面５３の表面側に積層あるいは塗布しておき、所定範囲を着磁することで本例と同等の磁気マーカを形成することも良い。例えば磁性材料を含む塗料を塗布したラインを車線の中央に沿ってプリントした後、ラインの所定位置を着磁することも良い。

例えば耐久性が要求される高速道路や、除雪車による除雪作業が行われる道路等については、耐久性を確保できるように埋設型の磁気マーカの敷設方法を採用すると良い。一方、構造上、穿孔が難しい場所や、路面にダメージを与える作業が実施される可能性が低い立体駐車場など建物内の通路や、設置場所を変更、移動させる必要がある場所や運用等では、表面設置（載置）型の磁気マーカの敷設方法を採用すると良い。埋設型の敷設方法には柱状の磁気マーカが好適であり、表面設置型の敷設方法にはシート状の磁気マーカが適している。設置場所の変更や移動の必要がある運用等としては、工事等による通行止め時の迂回路や、図１８のような車線５５１の封鎖箇所５５０を回避するための誘導経路５５などがある。シート状の磁気マーカ１を表面に設置する敷設方法であれば、一時的に設定された迂回路等への敷設や取り外しが極めて容易である。なお、一時的に設定された迂回路や誘導経路に敷設する磁気マーカについては、常設の磁気マーカとは極性を異ならせることも良い。この場合には、車両側で、常設の磁気マーカとの区別が容易となり、一時的な誘導経路等の検出が容易となる。

アスファルト層に孔を設けることは比較的容易である一方、アスファルト層の下層をなす砂利等の層に到達する孔を設けることは高コストである。さらに、舗装面の修復作業により舗装を剥がす深さよりも磁気マーカが深く埋設されていると、修復作業時に磁気マーカの破片が残ってしまうおそれがある。そこで、高速道路や市道など道路の種類に応じて差があるアスファルト層の厚さ等に応じて、磁気マーカの断面の大きさに対する高さの比率を変更することも良い。また、交通量など、磁気マーカに要求される耐久性に応じた上記の比率を変更することも良い。
なお、その他の構成及び作用効果については、他の実施例と同様である。

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 磁気マーカ
１Ｓ マーカシステム
１５ ＲＦＩＤタグ（情報提供手段）
２ 磁気センサ
２１ ＭＩ素子
２１１ アモルファスワイヤ（感磁体）
２１３ ピックアップコイル
３ タグリーダ
５ 車両
５０ 車体フロア（底面）
５３ 路面
５３０ 孔

Claims (3)

1. 車両が備える磁気センサで検出できるように道路に敷設された磁気マーカを含み、運転を支援するための車両側の運転支援制御に供するマーカシステムであって、
   道路の舗装面は、表面側のアスファルト層と、当該アスファルト層の下層をなす砂利等の層と、からなる断面構造を有し、
   前記磁気マーカは柱状をなしており、
   断面の大きさに対する高さの比率が相違する複数種類の磁気マーカが含まれ、
   当該複数種類の磁気マーカのうち、前記アスファルト層に設けた孔に収容されて埋設される磁気マーカは、舗装面の修復作業の際に磁気マーカの破片が残ることがないよう、前記アスファルト層の厚さに応じて磁気マーカの断面の大きさに対する高さの比率が変更されるマーカシステム。
2. 請求項１において、磁気マーカの断面の大きさに対する高さの比率、及び表面の磁束密度が相違する一方、車両における磁気センサの取付け高さとして想定される範囲のうちの上限高さにおける磁束密度が等しくなる組み合わせの複数種類の磁気マーカが含まれているマーカシステム。
3. 請求項１または２において、前記磁気マーカをなす磁石は、磁性材料の粉末である磁粉が、基材をなす高分子材料であるアスファルト中に分散する成形品であるマーカシステム。

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