JPH08161036A - 車両の走行情報収集装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 走行レーン中央からの車両の偏位を確実に検
出し、多量の走行情報を効率的に得る。 【構成】 走行レーンＰ１，Ｐ２の左右両側にこれに沿
って所定間隔Ｌで設けられ、走行情報を表す所定の磁極
に着磁された磁気マーカ１ａ〜１ｆ，２ａ〜２ｆと、車
両の左右両側に設けられた磁気センサ３ａ，３ｂと、各
磁気センサ３ａ，３ｂにて検出される磁束より上記走行
情報を得るコンピュータとを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両の走行路面に設けた
磁気マーカより走行情報を収集する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両の自動走行システムの実現が精力的
に研究されており（例えば Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｖｅ
ｈｉｃｌｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
ｓ ｉｎ ｔｈｅ ＰＡＴＨ Ｐｒｏｇｒａｍ，ＩＥＥ
Ｅ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳＯＮ ＶＥＨＩＣＵＬＡ
Ｒ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ，ＶＯＬ．４０，ＮＯ１，Ｆ
ＥＢ．１９９１）、ここでは走行レーンの中央に路面に
沿って一列に間隔をおいて磁気マーカを設けて、車載の
磁気センサにより磁束を検出し、路面に垂直な面内の二
次元方向の磁束密度より車両の偏位等を算出するととも
に、走行に伴い順次現れる磁気マーカの磁束方向のＮ，
Ｓ変化より２値コード化された走行路面のカーブ等の走
行情報を得て、車両のステアリング操作等を行ってい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記自動走
行システムにおける走行情報の収集は、既述の如く、走
行レーンの中央に設けた磁気マーカにより行っている
が、これによると、車両がレーン中央よりある程度以上
偏位すると磁束密度は急速に小さくなり、検出が困難に
なる。したがって、外乱等により車両が大きく偏位する
と回復不能となるおそれがある。また、一本の直線状に
配した磁気マーカを走行に伴い順次検出するものである
から、情報量が多い場合にはかなり長く走る必要があ
り、即応性に欠けるという問題もある。

【０００４】本発明はかかる課題を解決するもので、走
行レーン中央からの車両の偏位を確実に検出することが
できるとともに、多量の情報を効率的に得ることが可能
な車両の走行情報収集装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成で
は、走行レーンの左右両側にこれに沿って所定間隔で設
けられ、所定の磁極に着磁された磁気マーカと、車両の
左右両側に設けられた磁気検出手段と、上記各磁気検出
手段にて検出される磁束より走行情報を得る情報収集手
段とを具備している。

【０００６】本発明の第２の構成では、上記情報収集手
段は、上記左右の各磁気検出手段にて検出される磁束の
強度を比較することにより、レーン内での車両の左右方
向への偏位情報を得るように設定されている。

【０００７】本発明の第３の構成では、上記情報収集手
段は、上記左右の各磁気検出手段にて検出される磁束の
方向より、所定の走行情報を得るように設定されてい
る。

【０００８】本発明の第４の構成では、上記磁気検出手
段は、車両の左右両側にそれぞれ磁気マーカの設置間隔
と等しく前後方向へ複数設けられ、かつ上記情報収集手
段は、前後左右の上記各磁気検出手段にて検出される磁
束の方向より所定の走行情報を得るように設定されてい
る。

【０００９】

【作用】上記第１の構成においては、磁気マーカを走行
レーンの左右両側に設けたから、車両が走行レーン中央
より偏位しても、左右いずれかの磁気検出手段により十
分な強度の磁束が検出され、確実に走行情報を得ること
ができる。また、磁気マーカを走行レーンの左右両側に
設けたことで、磁気検出手段が磁束を検出できる偏位の
範囲が広くなり、これによっても確実に走行情報を得る
ことができる。

【００１０】上記第２の構成においては、左右の磁気検
出手段により検出される磁束の強度を比較することによ
り、車両の偏位情報が簡易かつ確実に得られる。

【００１１】上記第３の構成では、左右の磁気検出手段
で磁束方向を検出することにより、２ビットの２値コー
ド化情報を同時に得ることができ、全情報を得るまでの
車両走行距離が短くなる。

【００１２】上記第４の構成においては、４ビット以上
の偶数ビットの２値コード化情報を同時に得ることがで
きるから、全情報を得るまでの車両走行距離がさらに短
くなる。

【００１３】

【実施例１】図１において、車両が走行するレーンの左
右の境界線Ｐ１，Ｐ２には、線Ｐ１，Ｐ２上を長手方向
へ等間隔Ｌで多数の磁気マーカ１ａ〜１ｆ，２ａ〜２ｆ
が設けてある。左右の磁気マーカ１ａ〜１ｆ，２ａ〜２
ｆは永久磁石よりなり、互いに対向する位置に設けられ
て、レーンと直交する方向へ向けＮ極ないしＳ極に着磁
されている。車両Ａには前端部の左右両側面に磁気セン
サ３ａ，３ｂが設けてあり、車両Ａの走行につれて左右
の磁気センサ３ａ，３ｂが同時に左右の磁気マーカ１ａ
〜１ｆ，２ａ〜２ｆの真横を通過する。図は磁気センサ
３ａ，３ｂがそれぞれ磁気マーカ１ｃ，２ｃの真横を通
過している状態を示す。磁気センサ３ａは、図２に示す
如く、磁気マーカ１ｃからの磁束を検出する。ここで、
Ｂｘは磁気センサ３ａにより検出される路面と平行な磁
束密度成分であり、Ｂｚは路面に垂直な磁束密度成分で
ある。

【００１４】磁束密度成分Ｂｘ，Ｂｚの絶対値が、磁気
マーカ１ｃからの水平距離ｘおよび路面からの高さｚに
伴ってどのように変化するかを示したものが図３であ
る。図より知られる如く、高さｚが一定であれば磁気セ
ンサ３ａが磁気マーカ１ｃに接近する程、すなわち走行
レーンの中央から境界線Ｐ１方向へ偏位する程、磁束密
度成分Ｂｘは急速に大きくなる。例えばＢｘ＝Ｂｘｐ、
Ｂｚ＝Ｂｚｐの場合、磁気センサ３ａは磁気マーカ１ｃ
から水平距離ｘで４０ｃｍ〜４５ｃｍの間にあり、路面
からの高さｚは１０ｃｍ〜１５ｃｍの間にある。しかし
て、所定のｘ，ｚについて、Ｂｘｐ，Ｂｚｐの値を予め
車載コンピュータ５（図２）のメモリにマップとして記
憶しておく。なお、図の関係は、磁気マーカ１ｃと反対
側に位置する磁気マーカ２ｃについても同様に成立す
る。

【００１５】レーン中央からの車両Ａの偏位は、コンピ
ュータ５により図４に示す手順で検出される。すなわ
ち、ステップ１０１では左右の磁気センサ３ａ，３ｂの
出力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 波形がピークを示したか確認する。
上記電圧Ｖ1 ，Ｖ2 波形がピーク値を示す時に、磁気セ
ンサ３ａ，３ｂが磁気マーカ１Ｃ，２Ｃの真横を通過し
ているからである。ステップ１０２では磁気センサ３ａ
について、ｘ方向のピーク出力電圧成分Ｖpx1 から最小
出力電圧成分Ｖbx1 を引いて磁束密度Ｂｘに対応する電
圧成分ＶBx1 を得る。なお、上記電圧成分Ｖbx1 は地磁
気によるものである。ステップ１０３では同様にして、
ｚ方向のピーク出力電圧成分Ｖpz1 から最小出力電圧成
分Ｖbz1 を引いて磁束密度Ｂｚに対応する電圧成分ＶBz
1 を得る。ステップ１０４，１０５では磁気センサ３ｂ
についてそれぞれ磁束密度Ｂｘに対応する電圧成分ＶBx
2 ，磁束密度Ｂｚに対応する電圧成分ＶBz2 を得る。

【００１６】ステップ１０６でＶBx1 ≧ＶBx2 であれ
ば、続くステップ１０７，１０８でＶBx1 をＶBx、ＶBz
1 をＶBzとする。上記ステップ１０６でＶBx1 ＜ＶBx2
であれば、ステップ１０９，１１０でＶBx2 をＶBx、Ｖ
Bz2 をＶBzとする。かかるステップにより、磁気センサ
３ａ，３ｂの電圧出力の大きい側の磁気マーカ１Ｃ，２
Ｃを基準として以下の距離ｘ，ｚが算出される。すなわ
ち、ステップ１１１では電圧成分ＶBx，ＶBzより磁束密
度Ｂｘｐ，Ｂｚｐを算出し、続くステップ１１２で図３
のグラフより距離ｘ，ｚを算出する。かくして、基準と
した磁気マーカからの距離（すなわち、レーン中央から
の偏位）ｘと、路面からの磁気センサの高さ（すなわ
ち、振動による車体の上下偏位）ｚがそれぞれ知られ
る。

【００１７】また、本実施例によれば、左右の磁気マー
カ１ｃ，２ｃの車両に向くＮ，Ｓの磁束方向より、２ビ
ットの２値コード化された走行情報が磁気センサ３ａ，
３ｂで同時に得られるから、従来のセンタラインに沿っ
て間隔をおいて一列に磁気マーカを設けるのに比して、
大量の情報を少ない走行距離で得ることができる。

【００１８】

【実施例２】図５に示す如く、ｘ，ｚが一定の範囲内
（例えばｘ＝４０cm〜５５cm、ｚ＝５cm〜２０cm）なら
ば、ｘが一定の点を連ねたものは一定の傾きａ１を有す
る直線として近似でき、これら直線がＢｘ軸と交わる点
の座標をＢx55 〜Ｂx40 として、ｘの値と共にメモリに
記憶しておく。しかして、検出された磁束密度Ｂｘｐ，
Ｂｚｐより、この点Ｐを通る傾きａ１の図示の直線がＢ
ｘ軸と交わる点の座標Ｂxxを求めることにより、この時
の距離ｘが４５ｃｍ〜５０ｃｍの間にあることが知られ
る。本実施例によれば、実施例１に比して必要なメモリ
容量を小さくすることができる。

【００１９】

【実施例３】図６に示す如く、左右のレーン境界線上に
ある磁気マーカ１ａ〜１ｆ，２ａ〜２ｆの間隔Ｌに一致
せしめて、車両Ａの左右側面の前後位置にそれぞれ磁気
センサ３ａ〜３ｄを設置すれば、車両Ａは前後左右の４
つの磁気マーカ１ｅ，１ｆ，２ｅ，２ｆから同時に４ビ
ットの２値コード化された走行情報を得ることができ、
情報量が多い場合の必要走行距離がさらに低減されて、
情報入手の迅速性が向上する。

【００２０】なお、図示の如く走行レーンが複数ある場
合で、各レーンの走行情報が同じである場合には隣り合
うレーンで磁気マーカ２ａ〜２ｆ，４ａ〜４ｆを共用す
ることができる。すなわち、各レーンの４つ一組の磁気
マーカ１ｃ，１ｄ，２ｃ，２ｄの着磁を図示のＮ，Ｓで
示すものの繰り返しとし、奇数レーン走行中はＮ極を
「１」、Ｓ極を「０」と認識するようになせば、順次磁
気センサ３ａ→３ｂ→３ｄ→３ｃの出力電圧の正負より
「１０１１」の２値コード化情報が得られる。また、偶
数レーン走行中はＮ極を「０」、Ｓ極を「１」と認識し
て、順次磁気センサ３ｂ→３ａ→３ｃ→３ｄの出力電圧
の正負より同様に「１０１１」の２値コード化情報が得
られる。

【００２１】

【実施例４】各レーンで走行情報が異なる場合の、走行
情報を与える磁気マーカの組と、かかる磁気マーカの組
を識別するための基準位置を示す磁気マーカ（以下、基
準位置マーカという）の配置の一例を図７に示す。図に
おいて、通常の磁気マーカ１ａ〜１ｆ，２ａ〜２ｆ，４
ａ〜４ｆは全て等間隔Ｌでレーン境界線上に設けられて
おり、走行情報を与える４つの磁気マーカの組（図中Ｘ
枠内）は、隣り合うレーンで重なることのないように、
位置を交互にずらしてある。

【００２２】基準位置マーカ１１ａ〜１１ｅは通常の磁
気マーカ間にＬ／２の間隔で設けられている。したがっ
て、車両Ａの前側磁気センサ３ａ，３ｂが基準位置マー
カ１１ａ，１１ｂの真横に位置した時には、間隔Ｌで車
両Ａの後部に設けられた後側磁気センサ３ｃ，３ｄには
磁気マーカが対向しておらず、これによって、上記基準
位置マーカ１１ａ，１１ｂを識別することができる。ま
た、レーンの判別は、車両Ａの左右に現れる上記基準位
置マーカ１１ａ〜１１ｅのＮ，Ｓ極の組により、２ビッ
トの２値コード化情報で図示の如く４レーンが判別可能
である。

【００２３】基準位置マーカ１１ａ〜１１ｅの識別をさ
らに確実に行うためには、前側磁気センサ３ａ，３ｂの
真横に基準位置マーカ１１ａ，１１ｂが現れてから車両
ＡがさらにＬ／２進むと前後左右に４つの磁気マーカ１
ｄ，２ｄ，１ｅ，２ｅが現れ、その後さらにＬ／２進む
と、後側磁気センサ３ｃ，３ｄにのみ基準位置マーカ１
１ａ，１１ｂが対向することを確認する。

【００２４】なお、さらに多数のレーン判別を行う場合
には、通常の磁気マーカ間にさらに基準位置マーカを一
列増やせば、１６レーンまでの判別が可能となる。

【００２５】

【実施例５】図８には、基準位置マーカを、通常の磁気
マーカと同間隔で設けた場合の例を示す。図において、
各レーンの基準位置マーカは６組の磁気マーカにより構
成され（図中Ｙ枠内）、各レーンともその磁極配列は第
１レーンの磁気マーカ１ｈ〜１ｍ、２ｈ〜２ｍと同一で
ある。６組の磁気マーカ１ｈ〜１ｍ、２ｈ〜２ｍを使用
したのは以下の理由による。すなわち、各レーンの走行
情報を与える４つの磁気マーカの組（図中Ｘ枠内）はい
かなる磁極配置も可能であるから、Ｚ枠内の４組の磁気
マーカ１ｂ〜１ｅ，２ｂ〜２ｅの磁極配列が、図示の如
く基準位置マーカの４組の磁気マーカ１ｊ〜１ｍ，２ｊ
〜２ｍの磁極配列と同じになることがある。そこで、Ｙ
枠内の基準位置マーカでは同配列の磁極マーカをさらに
一組１ｉ，２ｉ設けてその区別を図っている。さらに、
基準位置マーカの次にはレーン判別用の磁気マーカを設
けるが（図のＷ枠内）、第１レーンでは左右の磁気マー
カ１ｇ，２ｇの磁極配列が上記５組の基準位置マーカ１
ｉ〜１ｍ，２ｉ〜２ｍのものと同一となり、識別できな
くなる。そこで、レーン判別用の磁気マーカ１ｇ，２ｇ
との間に磁極配列を反転させた基準位置マーカ１ｈ，２
ｈを設けている。

【００２６】本実施例によっても、上記実施例３と同様
の効果があるとともに、磁極マーカの設置間隔を変更す
る必要がないという利点がある。

【００２７】

【実施例６】図９には基準位置マーカの配列の他の例を
示し、各レーンの走行情報を与える４つの磁気マーカの
組（図のＸ枠内）を挟んで前後に、磁極配列を交互に違
えた第１基準位置マーカ（図のＵ枠内）と第２基準位置
マーカ（図のＶ枠内）を通常の磁気マーカと同間隔でそ
れぞれ一列設ける。車両は走行に伴って等間隔で交互に
現れる第１および第２の各基準位置マーカ１ｂ，２ｂお
よび１ｅ，２ｅにより、走行情報を与える磁気マーカの
組１ｆ，１ｇ，２ｆ，２ｇを識別することができる。ま
た、現在走行中のレーンは各基準位置マーカ１ｅ，２ｅ
の磁極配列により知られる。

【００２８】本実施例においては、図示の第１レーンで
その一例を示す如く、基準位置マーカ１ｂ，２ｂおよび
１ｅ，２ｅ直後の磁気マーカ１ａ，２ａおよび１ｄ，２
ｄの磁極配列が偶然一致することがあり、この場合には
異なる磁極配列が現れるまで暫く走行する必要がある
が、短い間隔で基準位置マーカが現れるため、第３、第
４実施例に較べて、レーン変更した場合の基準位置とレ
ーンの確認をより迅速に行うことができる。

【００２９】なお、第１および第２の基準位置マーカ間
に、走行情報を与える磁気マーカを二組以上設けるよう
にしても良い。

【００３０】

【発明の効果】以上の如く、本発明の走行情報収集装置
によれば、走行レーンの左右両側に磁気マーカを設け、
これら磁気マーカからの磁束を、車両の左右両側に設け
た磁気検出手段で検出することにより、レーン内におけ
る車両の偏位を確実に知ることができるとともに、短い
走行距離で大量の走行情報を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における磁気マーカの平面配
置図である。

【図２】路面垂直面内の磁気マーカと磁気センサの位置
関係を示す図である。

【図３】磁気マーカからの距離と磁束密度の関係を示す
グラフである。

【図４】車両偏位を算出する手順を示すコンピュータフ
ローチャートである。

【図５】本発明の実施例２における磁気マーカからの距
離と磁束密度の関係を示すグラフである。

【図６】本発明の実施例３における磁気マーカの平面配
置図である。

【図７】本発明の実施例４における磁気マーカの平面配
置図である。

【図８】本発明の実施例５における磁気マーカの平面配
置図である。

【図９】本発明の実施例６における磁気マーカの平面配
置図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｆ，２ａ〜２ｆ 磁気マーカ ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ 磁気センサ（磁気検出手段） ５ コンピュータ（情報収集手段） Ｐ１，Ｐ２ レーン境界線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 育生 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 青木 啓二 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 橘 彰英 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行レーンの左右両側にこれに沿って所
   定間隔で設けられ、走行情報を表す所定の磁極パターン
   に着磁された複数の磁気マーカと、車両の左右両側に設
   けられた上記磁気マーカの磁束を検出する磁気検出手段
   と、上記各磁気検出手段にて検出される上記磁束より上
   記走行情報を得る情報収集手段とを具備する車両の走行
   情報収集装置。
2. 【請求項２】 上記情報収集手段は、上記左右の各磁気
   検出手段にて検出される上記磁束の強度を比較すること
   により、レーン内での車両の左右方向への偏位情報を得
   るように設定されている請求項１記載の車両の走行情報
   収集装置。
3. 【請求項３】 上記情報収集手段は、上記左右の各磁気
   検出手段にて検出される磁束の方向より、上記走行情報
   を得るように設定されている請求項１記載の車両の走行
   情報収集装置。
4. 【請求項４】 上記磁気検出手段は、上記車両の左右両
   側にそれぞれ磁気マーカの設置間隔と等しく上記車両の
   前後方向へ複数設けられ、かつ上記情報収集手段は、前
   後左右の上記各磁気検出手段にて検出される磁束の方向
   より所定の走行情報を得るように設定されている請求項
   ３記載の車両の走行情報収集装置。