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WO2022270365A1 - 車両用システム - Google Patents

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WO2022270365A1
WO2022270365A1 PCT/JP2022/023852 JP2022023852W WO2022270365A1 WO 2022270365 A1 WO2022270365 A1 WO 2022270365A1 JP 2022023852 W JP2022023852 W JP 2022023852W WO 2022270365 A1 WO2022270365 A1 WO 2022270365A1
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WO
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magnetic marker
vehicle
magnetic
information
attribute information
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2022/023852
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English (en)
French (fr)
Inventor
一雄 浦川
翔悟 岡▲崎▼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aichi Steel Corp
Original Assignee
Aichi Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aichi Steel Corp filed Critical Aichi Steel Corp
Priority to EP22828282.8A priority Critical patent/EP4361988A4/en
Priority to CN202280043656.4A priority patent/CN117529636A/zh
Priority to KR1020247001533A priority patent/KR20240024916A/ko
Priority to US18/573,584 priority patent/US20240302842A1/en
Priority to JP2023530358A priority patent/JPWO2022270365A1/ja
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    • G05D2111/30Radio signals
    • G05D2111/34Radio signals generated by transmitters powered by energy received from an external transceiver, e.g. generated by passive radio-frequency identification [RFID] tags

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle system for using magnetic markers.
  • the present invention has been made in view of the conventional problems described above, and aims to provide a vehicle system that can uniquely identify a magnetic marker and acquire attribute information with high certainty.
  • the present invention is a vehicle system for acquiring attribute information of magnetic markers arranged along a road while the vehicle is running, a magnetic sensor mounted on the vehicle to detect the magnetic marker; a distance identifying unit for identifying the distance traveled by the vehicle; a database that stores attribute information of the magnetic markers; an information acquisition unit that refers to the storage area of the database and acquires attribute information of the magnetic marker detected by the vehicle;
  • the database stores attribute information of each magnetic marker by linking information that can specify the distance from a reference point on the track to each magnetic marker,
  • the information acquisition unit refers to the database using the distance traveled by the vehicle until the magnetic marker is detected after passing the reference point, thereby obtaining the attribute of the magnetic marker detected by the vehicle. It is in the vehicle system that acquires the information.
  • the vehicle system of the present invention includes, in addition to the magnetic sensor used to detect the magnetic marker, a distance specifying unit for specifying the distance traveled.
  • attribute information of each magnetic marker is stored by linking information that can specify the distance from a reference point on the track to each magnetic marker.
  • the magnetic marker detected by the vehicle can be specified by referring to the database using the distance traveled by the vehicle after passing the reference point, and the attribute information of the magnetic marker can be obtained. .
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a vehicle system in Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a diagram showing a magnetic marker attached with an RFID tag in Example 1.
  • FIG. 1 is a front view of an RFID tag in Example 1.
  • FIG. FIG. 2 is a block diagram showing the electrical configuration of the vehicle system according to the first embodiment;
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of a data map for each reference magnetic marker in Example 1;
  • FIG. 4 is a flowchart showing the operation flow of the vehicle system in the first embodiment;
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a vehicle track in Embodiment 2;
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a data map for each reference magnetic marker in Example 2;
  • FIG. 10 is a flowchart showing the operation flow of the vehicle system in the second embodiment;
  • Example 1 This example relates to the vehicle system 1 capable of providing the attribute information of the magnetic marker 10 to the vehicle 5 that has detected the magnetic marker 10 . This content will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
  • FIG. 1 This content will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
  • the vehicle system 1 (Fig. 1) is a system that acquires attribute information of magnetic markers 10 arranged along a road, which is an example of a road, while the vehicle 5 is traveling.
  • the magnetic markers 10 are arranged along the center of the lane 100 defined by the left and right lane marks 101 .
  • a reference magnetic marker is included in the magnetic markers 10 arranged along the lane 100 .
  • the reference magnetic marker is labeled 10T to distinguish it from non-reference magnetic markers.
  • the reference magnetic marker 10T holds an RFID (Radio Frequency IDentification) tag 15 .
  • the vehicle 5 identifies the newly detected magnetic marker 10 using the movement distance or the like after passing the reference magnetic marker 10T, and acquires the attribute information of the magnetic marker 10 .
  • the attribute information of the magnetic marker 10 includes position information representing the position of the magnetic marker 10 and information representing the type of road, lane, and the like.
  • the vehicle system 1 of this example can be combined with, for example, the navigation system 6 provided in the vehicle 5.
  • the navigation system 6 includes a navigation ECU 61 that implements a navigation function, and a map database (map DB) 65 that stores detailed three-dimensional map data (3D map data). Although a detailed description is omitted, the navigation ECU 61 uses the vehicle position specified by the vehicle system 1 to display a map of the surrounding area, and to perform route guidance by screen display, voice output, and the like.
  • the magnetic marker 10 is a cylindrical magnet with a diameter of 20 mm and a height of 28 mm, as shown in FIG.
  • the magnetic marker 10 is installed, for example, in a hole drilled in the road surface 100S.
  • the magnetic markers 10 are arranged along the lane 100 at intervals of, for example, 5 m.
  • the magnet as the magnetic marker 10 is an isotropic ferrite plastic magnet in which magnetic particles of iron oxide, which is a magnetic material, are dispersed in a polymer material, which is a base material.
  • the RFID tag 15 is a sheet-shaped electronic component, and is arranged on the end surface of the magnet forming the magnetic marker 10T.
  • the RFID tag 15 is a passive tag, operates by wireless external power supply, and outputs tag information including a tag ID, which is identification information.
  • the tag ID is identification information of the RFID tag 15 and can be used to identify the corresponding reference magnetic marker 10T.
  • the reference magnetic marker 10T is laid on the track so that the RFID tag 15 is positioned above.
  • the reference magnetic markers 10T may be arranged at appropriate intervals, and have characteristics such as branch points, merging points, and stop points. It may be placed in a suitable location.
  • the RFID tag 15 is, as shown in FIG. 3, an electronic component in which an IC chip 157 is mounted on the surface of a tag sheet 150 cut from, for example, a PET (PolyEthylene Terephthalate) film.
  • a printed pattern of a loop coil 151 and an antenna 153 is provided on the surface of the tag sheet 150 .
  • the loop coil 151 is a receiving coil that generates an exciting current by electromagnetic induction from the outside.
  • Antenna 153 is a transmission antenna for wirelessly transmitting tag information.
  • the vehicle system 1 of this example is an in-vehicle system mounted on a vehicle 5 .
  • the vehicle 5 includes, as a configuration of the vehicle system 1, a wheel speed sensor 39 that detects wheel rotation, a tag reader 34 that acquires tag information from the RFID tag 15, a measurement unit 2 that detects the magnetic marker 10, and the tag reader 34 and measurement It includes a control unit 32 for controlling the unit 2 and the like, a database 36 for storing attribute information of the magnetic markers 10, and the like.
  • the tag reader 34 is a communication unit equipped with a radio antenna 340 as shown in FIGS.
  • the tag reader 34 is arranged in the front part of the vehicle 5, such as inside the front bumper of the vehicle 5, for example.
  • the tag reader 34 performs wireless communication with the RFID tag 15 attached to the reference magnetic marker 10T.
  • the tag reader 34 operates the RFID tag 15 by wireless power supply, and acquires tag information wirelessly transmitted (output) by the RFID tag 15 . Note that the tag reader 34 inputs the acquired tag information to the control unit 32 at any time.
  • the measurement unit 2 is a unit in which a sensor array 21 including a magnetic sensor Cn and an IMU (Inertial Measurement Unit) 22 that enables positioning by inertial navigation are integrated.
  • the measurement unit 2 is an elongated rod-shaped unit.
  • the measurement unit 2 is attached, for example, inside the front bumper of the vehicle 5 along the vehicle width direction.
  • the measurement unit 2 is attached in parallel with the road surface 100S. In this example, the mounting height of the measurement unit 2 with respect to the road surface 100S is 200 mm.
  • the sensor array 21 (FIG. 4) includes 15 magnetic sensors Cn (n is an integer from 1 to 15) and a detection processing circuit 212 containing a CPU (Central Processing Unit) (not shown). A plurality of magnetic sensors Cn are arranged in a straight line along the longitudinal direction of the measurement unit 2 . The interval between the magnetic sensors Cn is an equal interval of 10 cm.
  • the sensor array 21 is attached to the vehicle 5 so that the central magnetic sensor C8 is positioned at the center in the vehicle width direction.
  • an MI sensor that detects magnetism using the known MI effect (Magnet Impedance Effect), in which the impedance of a magnetosensitive body such as an amorphous wire changes sensitively according to an external magnetic field, can be used.
  • a detection processing circuit 212 ( FIG. 4 ) provided in the sensor array 21 is an arithmetic circuit that executes marker detection processing for detecting the magnetic markers 10 . Although illustration is omitted, the detection processing circuit 212 is configured using memory elements such as a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory) in addition to a CPU that executes various calculations.
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the detection processing circuit 212 acquires the sensor signal output by each magnetic sensor Cn at a frequency of 3 kHz and executes marker detection processing. In the marker detection process, in addition to the detection of the magnetic markers 10, the amount of lateral displacement of the vehicle 5 with respect to the magnetic markers 10 is measured. When the detection processing circuit 212 executes the marker detection processing, it inputs the result to the control unit 32 .
  • the IMU 22 (Fig. 4) incorporated in the measurement unit 2 is an inertial navigation unit for estimating the relative position of the vehicle 5 by inertial navigation.
  • the IMU 22 acquires measurement values necessary for estimating the relative position of the vehicle 5 by inertial navigation.
  • the IMU 22 includes a biaxial magnetic sensor 221 that is an electronic compass that measures azimuth, a biaxial acceleration sensor 222 that measures acceleration, a biaxial gyro sensor 223 that measures angular velocity, and the like.
  • a biaxial magnetic sensor 221 that is an electronic compass that measures azimuth
  • a biaxial acceleration sensor 222 that measures acceleration
  • a biaxial gyro sensor 223 that measures angular velocity, and the like.
  • the IMU 22 is an example of an orientation estimating unit that estimates the absolute orientation of the vehicle or the relative orientation representing changes in the orientation of the vehicle.
  • the control unit 32 is a unit for controlling the tag reader 34 and the measurement unit 2 and acquiring the attribute information of the magnetic marker 10, as shown in FIG.
  • the control unit 32 includes a CPU for executing various calculations, and an electronic board (not shown) on which memory elements such as ROM and RAM are mounted.
  • the control unit 32 is connected to the wheel speed sensor 39 and a storage device (not shown) such as a hard disk drive.
  • a database 36 that stores the attribute information of each magnetic marker 10 is constructed using the storage area of this storage device.
  • the wheel speed sensor 39 is a sensor that outputs a pulse signal once each time the wheel rotates by a predetermined amount. Multiplying the number of times the wheel speed sensor 39 outputs the pulse signal by the distance corresponding to the predetermined amount of rotation, or adding the distance corresponding to the predetermined amount of rotation every time the pulse signal is output, The distance traveled by the vehicle 5 can be calculated.
  • the control unit 32 in combination with the wheel speed sensor 39 , constitutes a distance specifying section that specifies the moving distance of the vehicle 5 .
  • the database 36 is a database that stores the attribute information of each magnetic marker 10 and stores the tag ID of the RFID tag 15 attached to the reference magnetic marker 10T.
  • the database 36 includes, for example, the data map of FIG. 5 prepared for each reference magnetic marker 10T. Each data map is associated with a tag ID associated with the reference magnetic marker 10T. By referring to the database 36 using the tag ID, it is possible to identify the map data of the reference magnetic marker 10T associated with the tag ID.
  • the data map (FIG. 5) is a data map in which the attribute information of each magnetic marker 10 arranged along the path from the reference magnetic marker 10T to the first reference magnetic marker 10T on the downstream side is recorded. be.
  • the attribute information of each magnetic marker 10 including the reference magnetic marker 10T serving as the starting point is, for example, latitude and longitude position information and road type information.
  • the attribute information of each magnetic marker 10 is associated with the distance information and the count number (count No.).
  • the distance information is an example of information that can specify the distance from the reference magnetic marker 10T serving as the starting point to the corresponding magnetic marker 10 .
  • the count number is an example of information that can identify the number of the corresponding magnetic marker 10 with respect to the reference magnetic marker 10T.
  • the attribute information of the reference magnetic marker 10T is associated with the tag ID in addition to the distance information and count number.
  • the reference magnetic marker 10T can be immediately identified by the presence of the associated tag ID.
  • the tag ID associated with the data map the tag ID associated with the attribute information of the reference magnetic marker 10T may be used, or the data associated with the tag ID with respect to the data map may be separately set.
  • the control unit 32 has a function as an information acquisition section that acquires the attribute information of the newly detected magnetic marker 10 by referring to the storage area of the database 36 including the data map of FIG. 5, for example.
  • the control unit 32 as an information acquisition section selects the corresponding data map (eg, FIG. 5) using the tag ID of the reference magnetic marker 10T. Then, when a new magnetic marker 10 is detected, any magnetic marker 10 in the data map selected by using the travel distance of the vehicle 5 after passing the reference magnetic marker 10T or the number of times the magnetic marker 10 is detected is selected. is specified, and the attribute information of the magnetic marker 10 is read.
  • the control unit 32 integrates the movement distance of the vehicle 5 (S102) each time it receives a pulse signal from the wheel speed sensor 39 (S101: YES).
  • S102 movement distance of the vehicle 5
  • S103 the number of times the magnetic marker 10 is detected is incremented by one, and the control unit 32 determines whether or not the tag ID of the RFID tag 15 has been acquired (S104). .
  • the control unit 32 When the control unit 32 acquires the tag ID (S104: YES), that is, when the detected magnetic marker 10 is the reference magnetic marker 10T, the control unit 32 uses the tag ID to refer to the database 36, and the tag ID is used as the string.
  • the attached data map (eg, FIG. 5) is selected (S105). Then, the control unit 32 identifies the reference magnetic marker 10T in the data map, acquires its attribute information (S106), and resets the moving distance being accumulated to zero (S107). When resetting the movement distance, it is preferable to reset the detection count of the magnetic marker 10 at the same time.
  • the control unit 32 determines that the detected magnetic marker 10 is a non-reference magnetic marker 10. . Then, the control unit 32 refers to the data map selected in step S105 (S115). It should be noted that the processing subsequent to S104: NO when the tag ID has not been acquired is preferably executed after the detection of the reference magnetic marker 10T. This is because the data map to be referred to is in an unselected state before the reference magnetic marker 10T is detected.
  • the control unit 32 finds the magnetic marker 10 whose (linked) distance and count number match the moving distance and the number of detections during integration from the data map (for example, FIG. 5), and detects in step S103 above. is identified as the magnetic marker 10 (S116). Then, the control unit 32 acquires the attribute information of the magnetic marker 10 specified in this way (S117). For example, by using the arrangement position of the magnetic marker 10 as a reference, it is possible to specify the vehicle position when the magnetic marker 10 is detected.
  • the control unit 32 identifies the magnetic marker whose movement distance during integration matches as the detected magnetic marker 10 .
  • the number of times of detection becomes smaller than the number of times the magnetic marker 10 is actually passed. because it is expensive.
  • the control unit 32 identifies the angular displacement of the vehicle azimuth (orientation of the vehicle) based on the measurement signal of the IMU 22 .
  • the control unit 32 determines that the vehicle 5 has branched from the lane on which the magnetic markers 10 are arranged due to a right or left turn or the like, when the displacement of the vehicle orientation exceeds a predetermined threshold value.
  • the control unit 32 determines that the vehicle 5 has branched in this way, it interrupts the execution of the processing loop of FIG. It is preferable to erase the number of times of detection and wait for detection of a new reference magnetic marker 10T.
  • the above threshold value should be determined in consideration of the shape specifications such as the curvature of the track.
  • the vehicle 5 has the wheel speed sensor 39 and can identify the distance traveled.
  • the database 36 that constitutes the vehicle system 1 information that can specify the distance from the reference magnetic marker 10T, which is the reference point on the track, to each magnetic marker 10 is attached to each magnetic marker 10. Attribute information such as position information is stored.
  • the database 36 when passing the reference magnetic marker 10T, the database 36 is referred to and the corresponding data map (eg, FIG. 5) is selected.
  • the newly detected magnetic marker 10 is specified by referring to the data map using the moving distance of the vehicle 5, etc., and the attribute information of the magnetic marker is obtained. get.
  • the newly detected magnetic marker 10 can be reliably detected. highly identifiable.
  • a cylindrical ferrite plastic magnet is illustrated as the magnet forming the magnetic marker 10, but a sheet-shaped ferrite rubber magnet may also be used.
  • a bonded magnet formed by kneading magnetic powder into a binder made of a polymeric material such as rubber or plastic has a characteristic of high electrical internal resistance. Adopting a bonded magnet can suppress eddy currents that may occur inside the magnet when transmitting the power necessary for the operation of the RFID tag 15, and improve power transmission efficiency.
  • the shape of the magnet forming the magnetic marker 10 may be any shape other than a cylindrical shape and a sheet shape.
  • the RFID tag 15 is laminated on one end surface (surface) of the magnet forming the magnetic marker 10T.
  • the RFID tag 15 may be arranged on the outer peripheral surface (back surface or side surface) other than the surface of the magnet, or part or all of the RFID tag 15 may be embedded inside the magnet. It may be a configuration.
  • a sheet-shaped magnetic marker as described above when used instead of the cylindrical magnetic marker 10, it can be attached to the road surface 100S without drilling holes in the road surface 100S.
  • the RFID tag 15 When laying the RFID tag on the sheet-shaped magnetic marker, it is also possible to stack the RFID tag 15 on the surface thereof.
  • a magnetic marker in which two magnetic sheets are pasted together may be employed. In this case, an RFID tag may be provided between the layers of the two magnet sheets.
  • the magnetic sensor Cn for example, a magnetic sensor having sensitivity in the longitudinal direction and the vehicle width direction of the vehicle 5 can be used.
  • the magnetic sensor Cn may have sensitivity in one or both of the longitudinal direction, the vertical direction, and the vehicle width direction.
  • a magnetic sensor Cn having sensitivity in three directions orthogonal to each other may be used.
  • an electronic compass may be used to detect the magnetic marker.
  • An electronic compass can detect a magnetic marker by sensing a change in the direction of the magnetism acting from the magnetic marker, for example, when the vehicle passes the magnetic marker. It is also good to utilize the electronic compass with which IMU22 is provided.
  • the measurement unit 2 in which the sensor array 21 and the IMU 22 are integrated is illustrated, but both may have separate configurations.
  • the configuration of the vehicle system 1 is applied to the vehicle 5 traveling on the road.
  • the vehicle system 1 may also be applied to work vehicles used in factories, residences, and the like. .
  • the reference magnetic marker 10T is used as the reference point.
  • characteristic points on the track that can be identified by the structure of the track or marks on the track may be set as reference points.
  • the structure of a runway includes structures such as branching, merging, and intersections.
  • the structure of these lanes can be recognized, for example, by processing a forward image captured by an imaging camera with an image processing device (an example of a processing circuit).
  • an image processing device an example of a processing circuit.
  • a lidar unit that can measure the distance to a reflecting object in front using a laser beam or the like.
  • the rider unit it is possible to detect the lane mark 101 having a retroreflective characteristic, grasp its shape, and recognize the track structure such as a branch.
  • Landmarks on the track include, for example, traffic signs, road signs, road markings such as pedestrian crossings, commercial signs, traffic information signs, and structures such as buildings, tunnels, and bridges. These marks on the track can be recognized, for example, by processing a forward image captured by an imaging camera with an image processing device (an example of a processing circuit). If it is a signboard or a structure, it can be recognized by grasping the three-dimensional structure with a three-dimensional data processing device using a lidar unit or a millimeter wave radar.
  • the magnetic markers 10 on the route along which the vehicle 5 has traveled should be detected without omission.
  • distance information corresponding to the moving distance of the vehicle 5 after passing the reference magnetic marker 10T The attribute information (see FIG. 5) associated with the magnetic marker corresponds to the actual number of magnetic marker detections from the detection of the reference magnetic marker 10T to the detection of any of the magnetic markers. Information (count number (count No.)) should be attached.
  • the magnetic sensor and the magnetic markers are in good condition, when any magnetic marker 10 is detected after the reference magnetic marker 10T is detected, the distance information corresponding to the movement distance of the vehicle is obtained. should match the attribute information associated with the count number corresponding to the actual number of detections.
  • the control unit 32 may be provided with a sensor diagnostic section that determines the operating state of the magnetic sensor in this way.
  • the operating state of the magnetic sensor included in the measurement unit 2 is estimated according to the degree of mismatch between the attribute information corresponding to the travel distance of the vehicle and the attribute information corresponding to the actual number of detections. It is also good to As the degree of disagreement, for example, the magnitude of the difference between the count number associated with the attribute information associated with the distance information corresponding to the movement distance and the actual number of detections can be considered. be done. Further, for example, the number of times of non-coincidence determination can be considered. Also, for example, the frequency of non-matching determinations can be considered. The frequency may be, for example, the ratio of non-matching determinations out of the number of times of matching or non-matching determinations.
  • threshold processing is applied to the magnitude of the difference in the case of mismatch, the number of times it is determined to be a mismatch, the frequency of determination to be a mismatch, etc. If the threshold is exceeded, there is a possibility that the magnetic sensor is not good. It is possible to judge that there is, or that there is a high possibility. When such a determination is made, it is possible to perform operations such as displaying a failure display or interrupting travel control using a magnetic marker.
  • the data map (FIG. 5) of this example is data in which the attribute information of each magnetic marker 10 on the route from the reference magnetic marker 10T to the first reference magnetic marker 10T on the downstream side is recorded. is a map.
  • the attribute information of each magnetic marker in the route to the reference magnetic marker 10T such as the second or third downstream side, or in the route corresponding to a predetermined distance such as 100 meters downstream may be a data map in which is recorded.
  • the magnetic marker 10 can be specified later by using the movement distance. be possible. In this case, it is preferable to switch the data map to be referenced when the reference magnetic marker 10T is newly detected.
  • Example 2 This example is an example in which the configuration of the data map is changed based on the vehicle system of the first embodiment so as to be able to correspond to a route including an intersection 108, which is an example of a branch point where the vehicle 5 can select a route. . This content will be described with reference to FIGS. 4 and 7 to 9.
  • FIG. 2 This content will be described with reference to FIGS. 4 and 7 to 9.
  • the vehicle system of this example can handle a route including an intersection 108 as shown in FIG. 7, for example.
  • the number attached to each magnetic marker 10 in FIG. 7 represents the number of the magnetic marker 10 relative to the reference magnetic marker 10T.
  • the vehicle that has passed the reference magnetic marker 10T reaches the intersection 108 via four non-reference magnetic markers 10 .
  • This intersection 108 is a four corner where roads cross each other.
  • the vehicle 5, which has reached the intersection 108 via the reference magnetic marker 10T, takes three routes: a route that goes straight through the intersection 108, a route that turns right at the intersection 108 and branches off, and a route that turns left at the intersection 108 and branches off. You can alternatively choose one of the types of courses.
  • the vehicle that has passed the intersection 108 will sequentially detect the magnetic markers 10 from No. 5 onward arranged in the horizontal direction in the figure.
  • the vehicle that has passed the intersection 108 sequentially detects the magnetic markers 10 numbered 5 and after arranged vertically downward in the figure.
  • the vehicle passing through the intersection 108 will sequentially detect the magnetic markers 10 from number 5 onward arranged vertically upward in the figure. Become.
  • the database 36 of the vehicle system 1 of this example stores the data map illustrated in FIG.
  • the data map shown in FIG. Furthermore, as the data map on the downstream side, three types of data maps are prepared for each course individually corresponding to a straight-ahead course, a right-turn course, and a left-turn course.
  • the data maps for each course include a straight data map, a left turn data map, and a right turn data map.
  • the attribute information of each magnetic marker 10 on the route to the new reference magnetic marker 10T after passing through the intersection 108 is recorded.
  • the information associated with the attribute information of each magnetic marker 10 is set with the difference in running direction, which is an example of the direction information.
  • the lane direction difference is the angular difference between the lane direction (runway direction) at the location where the reference magnetic marker 10T is arranged and the lane direction at the location where each magnetic marker 10 is arranged.
  • This angular difference is an example of the relative orientation of the track direction at the position where the magnetic marker 10 is arranged with respect to the track direction at the position (reference point) at which the reference magnetic marker 10T is arranged.
  • the vehicle system 1 of this example operates according to the flowchart of FIG. Of the step numbers in the figure, processing steps in the 100s such as S101 and S102 are the same as the processing steps in FIG. 6 referred to in the first embodiment.
  • the control unit 32 of the vehicle system 1 of this example uses the measurement signal of the IMU 22, which is an example of the direction estimation unit, to determine the vehicle direction (orientation of the vehicle).
  • a yaw angle yaw to be expressed is calculated (S203).
  • the yaw angle yaw in this example is an absolute azimuth, it may be a relative azimuth.
  • the control unit 32 executes the processes of steps S105 to S107.
  • step S105 the control unit 32 identifies the reference magnetic marker 10T associated with the tag ID, and selects the data map (FIG. 8) associated with the tag ID from the data maps stored in the database 36. to select.
  • the control unit 32 executes step S208 following steps S105 to S107.
  • step S208 the control unit 32 stores the yaw angle yaw obtained in step S203 as a reference yaw angle yawSTD (S208).
  • control unit 32 When the control unit 32 detects the non-reference magnetic marker 10 after passing the reference magnetic marker 10T (S103: YES ⁇ S203 ⁇ S104: NO), the control unit 32 changes the yaw angle yaw obtained in step S203 from the reference yaw angle yawSTD.
  • a yaw angle difference ⁇ yaw is obtained by subtraction (S214). This yaw angle difference ⁇ yaw is the change in orientation of the vehicle 5 when the new magnetic marker 10 is detected with respect to the yaw angle yaw STD representing the vehicle orientation when passing the reference magnetic marker 10T, which is an example of the reference point.
  • control unit 32 refers to the data map selected in step S105 described above, using the moving distance being integrated and the yaw angle difference ⁇ yaw (S215). It should be noted that the processing subsequent to S104: NO when the tag ID has not been acquired is preferably executed after the detection of the reference magnetic marker 10T. This is because the data map to be referred to is in an unselected state before the reference magnetic marker 10T is detected.
  • the control unit 32 determines that the distance associated with the attribute information of each magnetic marker 10 in the data map matches the moving distance being accumulated, and that the associated lane heading difference is equal to the yaw determined in step S214.
  • a magnetic marker that matches the angular difference ⁇ yaw is identified as the newly detected magnetic marker 10 (S116). Then, the attribute information of the specified magnetic marker 10 is read from the data map and acquired (S117).
  • step S116 described above when the road heading difference, which is an example of the heading information, matches the yaw angle difference ⁇ yaw, the road heading difference can be regarded as matching the yaw angle difference ⁇ yaw.
  • the threshold can be set to about ⁇ 3 degrees based on the road heading difference.
  • the yaw angle difference ⁇ yaw belongs to the range from (track heading difference -3 degrees) to (track heading difference +3 degrees)
  • the control unit 32 controls the vehicle 5 determines that the vehicle has traveled from the straight course at the intersection 108 without branching off.
  • the control unit 32 which is an example of the branch detection unit, selects the straight data map from the three types of data maps (FIG. 8) on the downstream side of the intersection 108, and selects the newly detected magnetic marker 10 ( The attribute information of the magnetic marker with count number 5) is acquired.
  • the yaw angle difference ⁇ yaw when a new magnetic marker 10 is detected after passing the magnetic marker 10 with count number 4 in FIG. 7 is, for example, 93 degrees ( ⁇ 86 degrees). do.
  • the yaw angle difference ⁇ yaw exceeds the range of ⁇ 3 degrees with respect to 3 degrees, which is the lane direction difference associated with the magnetic marker 10 with count number 5 in the data map for straight running.
  • the control unit 32 determines that the vehicle 5 diverged from the straight course at the intersection 108 and traveled.
  • the control unit 32 refers to the lane heading difference associated with the magnetic marker 10 with count number 5 in the right turn and left turn data maps (see FIG. 8).
  • the control unit 32 can determine that the vehicle 5 has made a right turn (left turn) at the intersection 108 because the yaw angle difference ⁇ yaw is within a range of ⁇ 3 degrees.
  • the control unit 32 selects the newly detected magnetic marker 10 (the magnetic marker with count number 5) from the right turn (left turn) data map among the three types of data maps (FIG. 8) on the downstream side of the intersection 108. Get the attribute information of .
  • the vehicle system 1 of this example is a system that can handle a route including the intersection 108 in FIG. 7, for example.
  • This vehicle system 1 can handle both vehicles going straight at the intersection 108 and vehicles turning left or right.
  • a threshold value of ⁇ 3 degrees (2 degrees and 8 degrees) is set based on 5 degrees, which is the road heading difference related to the No. 3 magnetic marker 10, and when the No. 3 magnetic marker 10 is detected. It is also possible to apply threshold processing to the yaw angle difference ⁇ yaw. For example, if the yaw angle difference ⁇ yaw when the magnetic marker 10 of No. 3 is detected is less than 2 degrees (or less) or more than 8 degrees (or more), the vehicle 5 diverges from the route on which the magnetic markers 10 are arranged. It is good to judge that it did.
  • the angular difference (an example of the relative azimuth) between the lane direction (traveling road direction) at the position where the reference magnetic marker 10T is arranged and the lane direction at the position where each magnetic marker 10 is arranged ) is used to determine a branch.
  • the yaw angle difference ⁇ yaw to be compared with the running path direction difference is not affected by omission of detection of the magnetic marker 10 .
  • By comparing the running path direction difference and the yaw angle difference .DELTA.yaw it is possible to determine a branch with high certainty even if detection omission of the magnetic marker 10 occurs.
  • the road heading difference for the magnetic marker 10 with the count number 2 is 3 degrees
  • the road heading difference for the magnetic marker 10 with the count number 3 is 5 degrees
  • the difference is 2 degrees.
  • the difference between the yaw angle yaw representing the vehicle azimuth when the magnetic marker 10 of No. 2 is detected and the yaw angle yaw representing the vehicle azimuth when the magnetic marker 10 of No. 3 is detected is calculated as the above It is better to compare with 2 degrees, which is the difference in track heading.
  • the vehicle heading difference does not match the lane heading difference, it can be determined that the vehicle has diverged. It is preferable to set an appropriate threshold value for the match/mismatch determination.
  • a method of obtaining the yaw angle yaw representing the vehicle orientation a method of using measurement signals from the IMU 22, which is an example of the orientation estimation unit, is illustrated. It is also possible to obtain the yaw angle yaw using the measured value (yaw rate) of the yaw rate sensor. For example, the amount of change in the yaw angle yaw can be obtained by temporally integrating the measured values of the yaw rate sensor. By temporally integrating the values measured by the yaw rate sensor after passing the reference point, the displacement (relative bearing) of the vehicle orientation with respect to the direction of the vehicle when passing the reference point can be obtained.
  • the relative azimuth with respect to the running direction at the position at which the reference magnetic marker 10T is arranged is used.
  • an absolute orientation may be used.
  • the determination of whether to go straight, turn right, or turn left at the intersection 108, or whether to branch off from the route, etc. uses the relative azimuth representing the change in the orientation of the vehicle 5, but the absolute azimuth of the orientation of the vehicle 5 is used. It is also good to use.
  • an intersection 108 is exemplified as a branch point where the vehicle 5 can select a course.
  • the branch point includes a point where a main line of an expressway branches into a side road, a three-way junction, and a connecting point of a road where the road on which the magnetic marker 10 is provided bends.
  • Other configurations and effects are the same as those of the first embodiment.
  • vehicle system 10 magnetic marker 10T reference magnetic marker 100 lane 100S road surface 15 RFID tag (wireless tag) 2 measurement unit 21 sensor array 212 detection processing circuit 22 IMU (azimuth estimation unit) Cn magnetic sensor 32 control unit (distance specifying unit, information acquisition unit, branch detection unit) 34 tag reader 36 database 39 wheel speed sensor (distance specifying unit) 5 vehicle

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Abstract

走路に沿って配設された磁気マーカ(10)を検出するために車両(5)に取り付けられた計測ユニット(2)と、磁気マーカ(10)の位置情報を記憶するデータベース(36)と、データベース(36)の記憶領域を参照し、磁気マーカ(10)の位置情報を取得する制御ユニット(32)と、を含む車両用システム(1)であって、データベース(36)は、走路上の基準点を起点として各磁気マーカ(10)に至るまでの距離をひも付けて各磁気マーカ(10)の位置情報を記憶しており、車両(5)が基準点を通過した後、磁気マーカ(10)を検出するまでに移動した距離を利用してデータベース(36)を参照することにより、新たに検出された磁気マーカ(10)の位置情報が取得される。

Description

車両用システム
 本発明は、磁気マーカを利用するための車両用システムに関する。
 従来より、道路に沿って配設された磁気マーカを利用し、車線を維持するための運転を支援するシステムが知られている(例えば下記の特許文献1及び2参照。)。この運転支援システムでは、車線の中央に沿って配列された磁気マーカに対する車両の横ずれ量が計測され、車線逸脱警報やラテラル制御に利用される。
特開2017-141594号公報 特開2018-169301号公報
 車線の中央に配列された磁気マーカを基準にすれば、車線内における車両位置の車幅方向の偏りを把握できる一方、車両が検出した磁気マーカを一意に特定することは難しく、位置情報など磁気マーカの属性情報を取得することは難しいという問題がある。
 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、磁気マーカを一意に特定して属性情報を確実性高く取得できる車両用システムを提供しようとするものである。
 本発明は、走路に沿って配設された磁気マーカの属性情報を車両が走行中に取得するための車両用システムであって、
 前記磁気マーカを検出するために車両に取り付けられた磁気センサと、
 車両が移動した距離を特定するための距離特定部と、
 前記磁気マーカの属性情報を記憶するデータベースと、
 該データベースの記憶領域を参照し、前記車両によって検出された磁気マーカの属性情報を取得する情報取得部と、を含み、
 前記データベースは、走路上の基準点を起点として各磁気マーカに至るまでの距離を特定可能な情報をひも付けて各磁気マーカの属性情報を記憶しており、
 前記情報取得部は、前記車両が前記基準点を通過した後、前記磁気マーカを検出するまでに移動した距離を利用して前記データベースを参照することにより、前記車両によって検出された磁気マーカの属性情報を取得する車両用システムにある。
 本発明の車両用システムは、磁気マーカの検出に用いられる磁気センサに加えて、移動した距離を特定するための距離特定部を含んでいる。この車両用システムを構成するデータベースでは、走路上の基準点を起点として各磁気マーカに至るまでの距離を特定可能な情報をひも付けて、各磁気マーカの属性情報が記憶されている。
 本発明の車両用システムでは、基準点を通過した後の車両が移動した距離を利用してデータベースを参照することにより、車両が検出した磁気マーカを特定でき、その磁気マーカの属性情報を取得できる。
実施例1における、車両用システムの構成図。 実施例1における、RFIDタグが取り付けられた磁気マーカを示す図。 実施例1における、RFIDタグの正面図。 実施例1における、車両用システムの電気的な構成を示すブロック図。 実施例1における、基準の磁気マーカ別のデータマップの説明図。 実施例1における、車両用システムの動作の流れを示すフロー図。 実施例2における、車両の走路の説明図。 実施例2における、基準の磁気マーカ別のデータマップの説明図。 実施例2における、車両用システムの動作の流れを示すフロー図。
 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、磁気マーカ10を検出した車両5に対して、その磁気マーカ10の属性情報を提供可能な車両用システム1に関する例である。この内容について、図1~図6を参照して説明する。
 車両用システム1(図1)は、走路の一例をなす道路に沿って配設された磁気マーカ10の属性情報を、車両5が走行しながら取得するシステムである。本例の構成では、左右のレーンマーク101によって区画された車線100の中央に沿って磁気マーカ10が配列されている。
 車線100に沿って配列される磁気マーカ10の中には、基準の磁気マーカが含まれている。図1では、基準の磁気マーカには、非基準の磁気マーカとの区別のため、符号10Tを付してある。基準の磁気マーカ10Tは、RFID(Radio Frequency IDentification)タグ15を保持している。車両5は、基準の磁気マーカ10Tを通過した後の移動距離等を利用して新たに検出した磁気マーカ10を特定し、その磁気マーカ10の属性情報を取得する。磁気マーカ10の属性情報としては、磁気マーカ10の配設位置を表す位置情報や、道路や車線等の種別を表す情報などがある。
 なお、本例の車両用システム1は、例えば、車両5が備えるナビゲーションシステム6と組み合わせ可能である。ナビゲーションシステム6は、ナビゲーション機能を実現するナビ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。詳細な説明は省略するが、ナビECU61は、車両用システム1が特定した自車位置を利用して、周辺の地図表示や、画面表示や音声出力等による経路案内等を実行する。
 磁気マーカ10は、図2のごとく、直径20mm、高さ28mmの円柱状をなす磁石である。この磁気マーカ10は、例えば、路面100Sに穿設された孔に収容された状態で敷設される。本例では、車線100に沿って例えば5m間隔で磁気マーカ10が配設されている。磁気マーカ10としての磁石は、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プラスチックマグネットである。
 磁気マーカ10のうちの一部の基準の磁気マーカ10Tは、図1及び図2のごとく、無線により情報を出力するRFIDタグ15を保持している。RFIDタグ15は、シート状の電子部品であり、磁気マーカ10Tをなす磁石の端面に配置されている。RFIDタグ15は、パッシブ型のタグであり、無線による外部給電により動作し、識別情報であるタグIDを含むタグ情報を出力する。タグIDは、RFIDタグ15の識別情報であり、対応する基準の磁気マーカ10Tを特定するために利用できる。
 基準の磁気マーカ10Tは、RFIDタグ15が上方に位置するように走路に敷設される。車線100に沿って間隔を空けて配列された磁気マーカ10のうち、基準の磁気マーカ10Tは、適当な間隔を空けて配置しても良く、分岐箇所や合流箇所や一時停止の箇所などの特徴的な箇所に配置しても良い。
 RFIDタグ15は、図3のごとく、例えばPET(PolyEthylene Terephthalate)フィルムから切り出したタグシート150の表面にICチップ157が実装された電子部品である。タグシート150の表面には、ループコイル151及びアンテナ153の印刷パターンが設けられている。ループコイル151は、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である。アンテナ153は、タグ情報を無線送信するための送信アンテナである。RFIDタグ15としては、好ましくはUHF帯の無線タグを採用すると良い。
 本例の車両用システム1は、車両5に搭載される車載システムである。車両5は、車両用システム1の構成として、車輪の回転を検出する車輪速センサ39、RFIDタグ15からタグ情報を取得するタグリーダ34、磁気マーカ10を検出する計測ユニット2、及びタグリーダ34や計測ユニット2等を制御する制御ユニット32、磁気マーカ10の属性情報を記憶するデータベース36、等を備えている。
 タグリーダ34は、図1及び図4のごとく、無線アンテナ340を備える通信ユニットである。タグリーダ34は、例えば、車両5のフロントバンパーの内側など、車両5の前部に配置されている。タグリーダ34は、基準の磁気マーカ10Tに付設されたRFIDタグ15との間で、無線通信を実行する。タグリーダ34は、無線給電によりRFIDタグ15を動作させ、RFIDタグ15が無線送信(出力)するタグ情報を取得する。なお、タグリーダ34は、取得したタグ情報を随時、制御ユニット32に入力する。
 計測ユニット2は、図1及び図4のごとく、磁気センサCnを含むセンサアレイ21と、慣性航法による測位を可能にする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、細長い棒状のユニットである。計測ユニット2は、車幅方向に沿う状態で、例えば車両5のフロントバンパーの内側に取り付けられる。計測ユニット2は、路面100Sと平行をなして対面する状態で取り付けられる。本例では、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(図4)は、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。複数の磁気センサCnは、計測ユニット2の長手方向に沿って一直線上に配列されている。磁気センサCnの間隔は、10cmの等間隔である。センサアレイ21は、中央の磁気センサC8が車幅方向における中心に位置するように、車両5に取り付けられている。磁気センサCnとしては、例えば、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(Magnet Impedance Effect)を利用して磁気を検出するMIセンサを採用できる。
 センサアレイ21が備える検出処理回路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、図示を省略するが、各種の演算を実行するCPUのほか、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3kHzの周波数で取得してマーカ検出処理を実行する。マーカ検出処理では、磁気マーカ10の検出に加えて、磁気マーカ10に対する車両5の横ずれ量の計測等が行われる。検出処理回路212は、マーカ検出処理を実行すると、その結果を制御ユニット32に入力する。
 計測ユニット2に組み込まれたIMU22(図4)は、慣性航法により車両5の相対位置を推定するための慣性航法ユニットである。IMU22は、慣性航法による車両5の相対位置の推定に必要な計測値を取得する。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、加速度を計測する2軸加速度センサ222、角速度を計測する2軸ジャイロセンサ223、などを備えている。特に、IMU22の計測信号に基づけば、車両方位の角度的な変位量や変位速度(ヨーレイト)等の特定が可能である。IMU22は、車両の向きの絶対方位あるいは車両の向きの変化を表す相対方位を推定する方位推定部の一例をなしている。
 制御ユニット32は、図4のごとく、タグリーダ34や計測ユニット2を制御すると共に、磁気マーカ10の属性情報を取得するためのユニットである。制御ユニット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。
 制御ユニット32には、上記の車輪速センサ39、ハードディスクドライブ等の記憶デバイス(図示略)が接続されている。各磁気マーカ10の属性情報を記憶するデータベース36は、この記憶デバイスの記憶領域を利用して構築されている。車輪速センサ39は、車輪が所定量回転する毎にパルス信号を1回、出力するセンサである。車輪速センサ39によるパルス信号の出力回数に上記の所定量の回転に相当する距離を乗じるか、あるいはパルス信号が出力される毎に所定量の回転に相当する距離を加算して積算すれば、車両5が移動した距離を算出できる。制御ユニット32は、車輪速センサ39との組合せにより、車両5の移動距離を特定する距離特定部を構成している。
 データベース36は、各磁気マーカ10の属性情報を記憶すると共に、基準の磁気マーカ10Tに付設されたRFIDタグ15のタグIDを記憶するデータベースである。データベース36は、基準の磁気マーカ10T別に用意される例えば図5のデータマップを含めて構成されている。各データマップには、基準の磁気マーカ10Tに係るタグIDがひも付けられている。タグIDを利用してデータベース36を参照すれば、そのタグIDに係る基準の磁気マーカ10Tのマップデータを特定可能である。
 データマップ(図5)は、基準の磁気マーカ10Tを起点として下流側の最初の基準の磁気マーカ10Tに至るまでの経路中に配置された各磁気マーカ10の属性情報が記録されたデータマップである。起点となる基準の磁気マーカ10Tを含めて各磁気マーカ10の属性情報は、例えば、緯度及び経度の位置情報および道路の種別情報等である。
 データマップ(図5)では、各磁気マーカ10の属性情報に対して、距離情報およびカウント番号(カウントNo.)がひも付けられている。距離情報は、起点となる基準の磁気マーカ10Tから対応する磁気マーカ10に至る距離を特定可能な情報の一例である。カウント番号は、基準の磁気マーカ10Tを起点として、対応する磁気マーカ10が何個目のものであるかを特定可能な情報の一例である。
 なお、基準の磁気マーカ10Tの属性情報に対しては、距離情報及びカウント番号に加えて、タグIDがひも付けられている。データマップ上では、ひも付けられたタグIDの存在により、基準の磁気マーカ10Tを直ちに特定できる。データマップにひも付けられるタグIDとして、基準の磁気マーカ10Tの属性情報にひも付けられるタグIDを利用しても良いし、データマップに対するタグIDのひも付けデータを別途、設定することも良い。
 制御ユニット32は、例えば図5のデータマップを含むデータベース36の記憶領域を参照し、新たに検出された磁気マーカ10の属性情報を取得する情報取得部としての機能を有している。情報取得部としての制御ユニット32は、基準の磁気マーカ10TのタグIDを利用して対応するデータマップ(例えば図5)を選択する。そして、新たな磁気マーカ10が検出されたときには、基準の磁気マーカ10Tを通過後の車両5の移動距離あるいは磁気マーカ10の検出回数を利用して選択したデータマップ中のいずれかの磁気マーカ10を特定し、その磁気マーカ10の属性情報を読み取る。
 次に、図6のフロー図を参照して、制御ユニット32を中心とした車両用システム1の動作を説明する。制御ユニット32は、車両5が走行している間、車輪速センサ39のパルス信号を取り込む毎に(S101:YES)、車両5の移動距離を積算する(S102)。磁気マーカ10が検出されたとき(S103:YES)、磁気マーカ10の検出回数を1回加算すると共に、制御ユニット32は、RFIDタグ15のタグIDを取得したか否かを判断する(S104)。
 制御ユニット32は、タグIDを取得した場合(S104:YES)、すなわち検出した磁気マーカ10が基準の磁気マーカ10Tである場合、タグIDを利用してデータベース36を参照し、そのタグIDがひも付けられたデータマップ(例えば図5)を選択する(S105)。そして、制御ユニット32は、データマップ中の基準の磁気マーカ10Tを特定し、その属性情報を取得すると共に(S106)、積算中の移動距離をリセットしてゼロとする(S107)。なお、移動距離をリセットする際、磁気マーカ10の検出回数も同時にリセットすると良い。
 一方、磁気マーカ10を検出できたがタグIDを取得しなかった場合(S103:YES→S104:NO)、制御ユニット32は、検出した磁気マーカ10が非基準の磁気マーカ10であると判断する。そして、制御ユニット32は、上記のステップS105で選択したデータマップを参照する(S115)。なお、タグIDが取得されなかった場合のS104:NOに続く処理については、基準の磁気マーカ10Tの検出以降に実行するのが良い。基準の磁気マーカ10Tの検出前では、参照すべきデータマップが未選択の状態にあるからである。
 制御ユニット32は、データマップ(例えば図5)の中から(ひも付けられた)距離及びカウント番号が、積算中の移動距離及び検出回数と一致する磁気マーカ10を見つけ出し、上記のステップS103で検出された磁気マーカ10であると特定する(S116)。そして、制御ユニット32は、このように特定した磁気マーカ10の属性情報を取得する(S117)。例えば、磁気マーカ10の配設位置を基準にすれば、その磁気マーカ10を検出したときの車両位置を特定可能である。
 ここで、磁気マーカ10の検出漏れが発生すると、上記のステップS115においてデータマップ(例えば図5)を参照する際、次のような問題が生じる。すなわち、データマップ中、ひも付けられた距離が積算中の移動距離と一致する磁気マーカと、ひも付けられたカウント番号が検出回数と一致する磁気マーカと、が異なるという問題が生じる。この場合、制御ユニット32は、積算中の移動距離が一致する磁気マーカを、検出した磁気マーカ10であると特定する。磁気マーカ10の検出漏れが発生すると、実際に磁気マーカ10を通過した回数よりも検出回数が少なくなる一方、移動距離については車両5の走行に応じて確実性高く積算されるため、信頼性が高いからである。
 なお、図6の処理ループの実行中、制御ユニット32は、IMU22の計測信号に基づいて車両方位(車両の向き)の角度的な変位を特定する。制御ユニット32は、車両方位の変位が予め定められた閾値を超えた場合、車両5が右左折等により磁気マーカ10が配列された車線から分岐したと判断する。このように制御ユニット32が車両5の分岐を判断した場合、図6の処理ループの実行を中断し、記憶している基準の磁気マーカ10Tのデータや、積算中の移動距離や磁気マーカ10の検出回数を消去し、新たな基準の磁気マーカ10Tの検出を待機すると良い。なお、上記の閾値としては、走路の曲率等の形状的な仕様を考慮して定めると良い。
 以上のように構成された本例の車両用システム1では、車両5は車輪速センサ39を有しており、移動した距離を特定可能である。車両用システム1を構成するデータベース36では、走路上の基準点である基準の磁気マーカ10Tを起点として各磁気マーカ10に至るまでの距離を特定可能な情報をひも付けて、各磁気マーカ10の位置情報などの属性情報が記憶されている。
 車両用システム1では、基準の磁気マーカ10Tを通過した際、データベース36を参照して対応するデータマップ(例えば図5)を選択する。そして、基準の磁気マーカ10Tを通過した後は、車両5の移動距離等を利用してそのデータマップを参照することにより新たに検出された磁気マーカ10を特定し、その磁気マーカの属性情報を取得する。移動距離を利用して磁気マーカ10を特定する場合であれば、基準の磁気マーカ10Tを通過した後、磁気マーカ10の検出漏れが発生しても、新たに検出された磁気マーカ10を確実性高く特定できる。
 本例では、磁気マーカ10をなす磁石として、円柱状のフェライトプラスチックマグネットを例示したが、シート状のフェライトラバーマグネットを採用することも良い。ゴムやプラスチック等の高分子材料よりなるバインダの中に磁性粉末を練り込んで成形したボンド磁石は、電気的な内部抵抗が高いという特性を有する。ボンド磁石を採用すれば、RFIDタグ15の動作に必要な電力を伝送する際に磁石内部で起こり得る渦電流を抑制でき、電力の伝送効率を向上できる。なお、磁気マーカ10をなす磁石の形状は、円柱状、シート状以外の任意の形状でも良い。
 本例では、RFIDタグ15が磁気マーカ10Tをなす磁石の一方の端面(表面)に積層配置された構成を例示した。これに代えて、RFIDタグ15が磁石の表面以外の外周面(裏面又は側面)に配設される構成であっても良いし、RFIDタグ15の一部又は全部が磁石の内部に埋設される構成であっても良い。
 さらに、円柱状の磁気マーカ10に代えて、上記のようなシート状の磁気マーカを採用する場合には、路面100Sに孔を穿設することなく、路面100Sに貼付することも可能である。シート状の磁気マーカにRFIDタグを敷設するに当たっては、その表面に、RFIDタグ15を積層配置することも良い。さらに、2枚の磁石シートを貼り合わせた磁気マーカを採用しても良い。この場合、2枚の磁石シートの層間に、RFIDタグを配設することも良い。
 磁気センサCnとしては、例えば、車両5の前後方向及び車幅方向に感度を持つ磁気センサを採用できる。これに代えて、前後方向、鉛直方向、及び車幅方向のうちのいずれか1つの方向、あるいはいずれか2方向に感度を持つ磁気センサCnであっても良い。互いに直行する3方向に感度を持つ磁気センサCnであっても良い。磁気センサCnに代えて、電子コンパスを利用して磁気マーカを検出しても良い。電子コンパスによれば、例えば、車両が磁気マーカを通過する際、磁気マーカから作用する磁気の方向の変化を感知することにより、磁気マーカを検出できる。IMU22が備える電子コンパスを利用することも良い。
 本例では、センサアレイ21とIMU22とが一体化された計測ユニット2を例示したが、両者は別々の構成であっても良い。
 また本例では、車両用システム1の構成を、道路を走行する車両5に適用した例を説明したが、車両用システム1を工場や住居等で使用される作業車両等に適用することも良い。
 本例では、基準点として基準の磁気マーカ10Tを採用している。磁気マーカに代えて、走路の構造または走路上の目印によって識別可能な走路上の特徴点を、基準点として設定することも良い。
 走路の構造としては、例えば、分岐、合流、交差点などの構造がある。これら走路の構造は、例えば、撮像カメラによる前方画像を画像処理装置(処理回路の一例)で処理することで認識できる。レーザ光等を利用して前方の反射物までの距離を計測可能なライダーユニットを利用することも良い。ライダーユニットによれば、再帰反射特性を有するレーンマーク101を検出してその形状を把握でき、分岐などの走路の構造を認識可能である。
 走路上の目印としては、例えば、交通標識や、道路標識や、横断歩道などの路面のマーキングや、商業看板や、交通案内看板や、建物やトンネルや橋などの構造物などがある。これらの走路上の目印は、例えば、撮像カメラによる前方画像を画像処理装置(処理回路の一例)で処理することで認識できる。看板や構造物であれば、ライダーユニットまたはミリ波レーダによる3次元データの処理装置にて3次元構造を把握することで認識できる。
 磁気センサの動作状態が良好であって、かつ、磁気マーカの敷設状態も良好であれば、車両5が移動した経路上の磁気マーカ10が漏れ無く検出されるはずである。このような場合であれば、例えば、基準の磁気マーカ10Tを通過した後、いずれかの磁気マーカが検出されたとき、基準の磁気マーカ10Tを通過後の車両5の移動距離に対応する距離情報がひも付けられた磁気マーカの属性情報(図5参照。)には、基準の磁気マーカ10Tの検出後、前記いずれかの磁気マーカの検出に至るまでの磁気マーカの実際の検出回数に対応する情報(カウント番号(カウントNo.))がひも付けられているはずである。換言すると、磁気センサ及び磁気マーカの状態が良好であれば、基準の磁気マーカ10Tが検出された後、いずれかの磁気マーカ10が検出されたとき、上記の車両の移動距離に対応する距離情報がひも付けられた属性情報と、上記の実際の検出回数に対応するカウント番号がひも付けられた属性情報と、が一致するはずである。
 上記の車両の移動距離に対応する距離情報がひも付けられた属性情報と、上記の実際の検出回数に対応するカウント番号がひも付けられた属性情報と、が一致するか不一致であるかを判定すれば、その判定結果に応じて磁気センサの動作状態を判定できる。このように磁気センサの動作状態を判定するセンサ診断部を、例えば、制御ユニット32に設けると良い。
 例えば、上記の車両の移動距離に対応する属性情報と、上記の実際の検出回数に対応する属性情報と、が不一致であった度合いに応じて、計測ユニット2が備える磁気センサの動作状態を推定することも良い。不一致であった度合いとしては、例えば、移動距離に対応する距離情報がひも付けられた属性情報に対してひも付けられたカウント番号と、上記の実際の検出回数と、の差の大きさが考えられる。また例えば、不一致と判定された回数が考えられる。また例えば、不一致と判定された頻度が考えられる。頻度は、例えば、一致するか不一致であるかを判定した回数のうちの不一致と判定された割合等であっても良い。例えば、不一致である場合の差の大きさや、不一致と判定された回数や、不一致と判定された頻度、等に閾値処理を適用し、閾値を超える場合には、磁気センサが良好でない可能性がある、あるいは可能性が高い旨の判断を行うことができる。このような判断を行った場合、故障表示を行ったり、磁気マーカを利用する走行制御を中断したり等の運用が可能である。
 なお、本例のデータマップ(図5)は、基準の磁気マーカ10Tを起点として下流側の最初の基準の磁気マーカ10Tに至るまでの経路中の各磁気マーカ10の属性情報が記録されたデータマップである。これに代えて、下流側の2個目あるいは3個目等の基準の磁気マーカ10Tに至るまでの経路中、あるいは下流側100メートルなどの所定の距離に当たる経路中、の各磁気マーカの属性情報が記録されたデータマップであっても良い。このようなデータマップを採用する場合には、基準の磁気マーカ10Tの磁気的な検出漏れや、タグIDの読取失敗が生じても、移動距離を利用すれば、その後の磁気マーカ10の特定が可能になる。なお、この場合、基準の磁気マーカ10Tを新たに検出したとき、参照するデータマップを切替えると良い。
(実施例2)
 本例は、実施例1の車両用システムに基づいて、車両5が進路を選択可能な分岐箇所の一例である交差点108を含む経路に対応可能なようにデータマップの構成を変更した例である。この内容について、図4、図7~図9を参照して説明する。
 本例の車両用システムは、例えば図7のような交差点108を含む経路に対応可能である。なお、図7において各磁気マーカ10に付された数字は、基準の磁気マーカ10Tを起点として何個目の磁気マーカ10であるかを表している。同図の場合、基準の磁気マーカ10Tを通過した車両が、4個の非基準の磁気マーカ10を経て交差点108に到達する。この交差点108は、道路が十字に交わる四つ角である。基準の磁気マーカ10Tを経由して交差点108に到達した車両5は、交差点108を直進する進路と、交差点108を右折して分岐する進路と、交差点108を左折して分岐する進路と、の3種類の進路のうちのいずれかを択一的に選択できる。
 交差点108を直進する進路が選択された場合、交差点108を通過した車両は、同図中、横方向に配列された5番以降の磁気マーカ10を順次、検出することになる。交差点108を右折して分岐する進路が選択された場合、交差点108を通過した車両は、同図中、鉛直方向下方に向かって配列された5番以降の磁気マーカ10を順次、検出することになる。交差点108を左折して分岐する進路が選択された場合、交差点108を通過した車両は、同図中、鉛直方向上方に向かって配列された5番以降の磁気マーカ10を順次、検出することになる。
 本例の車両用システム1のデータベース36では、交差点108を通過した後の上記の3種類の進路に対応可能なように、図8に例示するデータマップが記憶されている。同図のデータマップでは、交差点108の上流側と下流側とでデータマップが分かれている。さらに、下流側のデータマップとしては、直進の進路、右折の進路、及び左折の進路に個別に対応する進路別の3種類のデータマップが用意されている。
 進路別のデータマップ(図8)としては、直進のデータマップと、左折のデータマップと、右折のデータマップと、がある。下流側の各データマップでは、交差点108を通過後、新たな基準の磁気マーカ10Tに至る経路中の各磁気マーカ10の属性情報が記録されている。
 図8のデータマップでは、各磁気マーカ10の属性情報に対してひも付けられる情報として、各磁気マーカ10に至る距離の情報およびカウント番号に加えて、方位情報の一例である走路方位差が設定されている。走路方位差は、基準の磁気マーカ10Tの配設位置における車線方向(走路方向)と、各磁気マーカ10の配設位置における車線方向と、の角度的な差分である。この角度的な差分は、基準の磁気マーカ10Tの配設位置(基準点)における走路方向に対する、磁気マーカ10の配設位置における走路方向の相対方位の一例である。
 本例の車両用システム1は、図9のフロー図に沿って動作する。同図中のステップ番号のうち、S101やS102など100番台の処理ステップは、実施例1で参照した図6の各処理ステップと同様である。本例の車両用システム1の制御ユニット32は、磁気マーカ10が検出されたとき(S103:YES)、方位推定部の一例をなすIMU22の計測信号を利用して車両方位(車両の向き)を表すヨー角yawを演算により求める(S203)。本例のヨー角yawは絶対方位であるが、相対方位であっても良い。
 検出された磁気マーカ10が基準の磁気マーカ10TであってタグIDが取得された場合(S104:YES)、制御ユニット32は、ステップS105~S107の処理を実行する。特に、制御ユニット32は、ステップS105において、タグIDに係る基準の磁気マーカ10Tを特定すると共に、データベース36が記憶するデータマップの中から、そのタグIDがひも付けられたデータマップ(図8)を選択する。
 制御ユニット32は、ステップS105~S107に続いてステップS208を実行する。このステップS208において、制御ユニット32は、ステップS203で求めたヨー角yawを、基準のヨー角であるyawSTDとして記憶する(S208)。
 制御ユニット32は、基準の磁気マーカ10Tの通過後に非基準の磁気マーカ10を検出すると(S103:YES→S203→S104:NO)、ステップS203で求めたヨー角yawを、基準のヨー角yawSTDから差し引いてヨー角差分Δyawを求める(S214)。このヨー角差分Δyawは、基準点の一例である基準の磁気マーカ10Tを通過したときの車両方位を表すヨー角yawSTDに対して、新たな磁気マーカ10を検出したときの車両5の向きの変化を表す相対方位の一例である。そして、制御ユニット32は、積算中の移動距離及びヨー角差分Δyawを用いて、上記のステップS105で選択済みのデータマップを参照する(S215)。なお、タグIDが取得されなかった場合のS104:NOに続く処理については、基準の磁気マーカ10Tの検出以降に実行するのが良い。基準の磁気マーカ10Tの検出前では、参照すべきデータマップが未選択の状態にあるからである。
 制御ユニット32は、データマップ中の各磁気マーカ10のうち、属性情報にひも付けられた距離が積算中の移動距離と一致し、かつ、ひも付けられた走路方位差がステップS214で求めたヨー角差分Δyawと一致する磁気マーカが、新たに検出された磁気マーカ10であると特定する(S116)。そして、特定した磁気マーカ10の属性情報をデータマップから読み出して取得する(S117)。
 ここで上記のステップS116において、方位情報の一例である走路方位差がヨー角差分Δyawと一致するとは、走路方位差を基準とした閾値をヨー角差分Δyawに適用する閾値処理により、走路方位差がヨー角差分Δyawと一致すると見なせることを意味している。例えば、閾値としては、走路方位差を基準として±3度程度を設定することができる。例えば、(走路方位差-3度)から(走路方位差+3度)の範囲にヨー角差分Δyawが属している場合、走路方位差がヨー角差分Δyawと一致すると判断すると良い。
 例えば、図7中のカウント番号4番の磁気マーカ10を通過した後、新たな磁気マーカ10が検出されたときのヨー角差分Δyawが例えば1度である場合、を想定する。この場合、直進のデータマップにおけるカウント番号5番の磁気マーカ10に係る走路方位差である3度に対してヨー角差分Δyawが±3度の範囲にあることから、制御ユニット32は、車両5が交差点108で直進の進路から分岐することなく走行したと判断する。この場合、分岐検出部の一例をなす制御ユニット32は、交差点108の下流側の3種類のデータマップ(図8)のうち、直進のデータマップを選択し、新たに検出された磁気マーカ10(カウント番号5番の磁気マーカ)の属性情報を取得する。
 また例えば、図7中のカウント番号4番の磁気マーカ10を通過した後、新たな磁気マーカ10が検出されたときのヨー角差分Δyawが例えば93度(-86度)である場合、を想定する。この場合、直進のデータマップにおけるカウント番号5番の磁気マーカ10に係る走路方位差である3度に対してヨー角差分Δyawが±3度の範囲を超えていることから、分岐検出部の一例をなす制御ユニット32は、車両5が交差点108で直進の進路から分岐して走行したと判断する。
 この場合、制御ユニット32は、右折及び左折のデータマップ(図8参照。)におけるカウント番号5番の磁気マーカ10に係る走路方位差を参照する。上記のごとくヨー角差分Δyawが93度(-86度)である場合には、右折(左折)のデータマップにおけるカウント番号5番の磁気マーカ10に係る走路方位差である95度(-85度)に対してヨー角差分Δyawが±3度の範囲にあることから、制御ユニット32は、車両5が交差点108で右折(左折)したと判断できる。制御ユニット32は、交差点108の下流側の3種類のデータマップ(図8)のうち右折(左折)のデータマップの中から、新たに検出された磁気マーカ10(カウント番号5番の磁気マーカ)の属性情報を取得する。
 このように本例の車両用システム1は、例えば図7の交差点108を含む経路に対応可能なシステムである。この車両用システム1は、交差点108で直進する車両にも、右左折する車両にも対応可能である。
 なお、図8中の走路方位差を利用し、磁気マーカ10が配列された車線からの分岐を特定することも良い。この構成について、同図中のカウント番号3番の磁気マーカ10を検出した際を例にして説明する。同3番の磁気マーカ10の属性情報にひも付けられた走路方位差は5度である。
 そこで、同3番の磁気マーカ10に係る走路方位差である5度を基準として例えば±3度の閾値(2度及び8度)を設定し、同3番の磁気マーカ10を検出したときのヨー角差分Δyawに閾値処理を適用することも良い。例えば、例えば同3番の磁気マーカ10を検出した際のヨー角差分Δyawが2度未満(以下)あるいは8度超(以上)である場合、磁気マーカ10が配列された経路から車両5が分岐したと判断すると良い。
 このように本例の構成では、基準の磁気マーカ10Tの配設位置における車線方向(走路方向)と、各磁気マーカ10の配設位置における車線方向と、の角度的な差分(相対方位の一例)である走路方位差を利用して分岐を判断している。この走路方位差と比較するヨー角差分Δyawは、磁気マーカ10の検出漏れの影響を受けることがない。走路方位差とヨー角差分Δyawとの比較によれば、磁気マーカ10の検出漏れが発生しても、確実性高く分岐を判断できる。
 なお、例えば、隣り合う2つの磁気マーカ10に係る走路方位差の差分を利用して車両の分岐を判断することも可能である。例えば図8では、カウント番号2番の磁気マーカ10に係る走路方位差が3度であり、同3番の磁気マーカ10に係る走路方位差が5度であり、差分は2度である。例えば、同2番の磁気マーカ10を検出したときの車両方位を表すヨー角yawと、同3番の磁気マーカ10を検出したときの車両方位を表すヨー角yawと、の差分を、上記の走路方位差の差分である2度と比較すると良い。車両方位の差分が走路方位差の差分と一致していないとき、車両が分岐したと判断できる。一致不一致の判断については、適当な閾値を設定するのが良い。
 本例では、車両方位を表すヨー角yawを求める方法として、方位推定部の一例であるIMU22による計測信号を利用する方法を例示している。ヨーレイトセンサの計測値(ヨーレイト)を利用してヨー角yawを求めることも良い。例えば、ヨーレイトセンサの計測値を時間的に積分すれば、ヨー角yawの変動量を求めることができる。基準点を通過後のヨーレイトセンサによる計測値を時間的に積分すれば、基準点を通過する際の車両方向に対する車両方位の変位(相対方位)を求めることができる。
 なお、本例では、磁気マーカ10の配設位置における走路方向の方位情報として、基準の磁気マーカ10Tの配設位置における走路方向に対する相対方位を採用している。これに代えて絶対方位を採用することも良い。また本例では、交差点108での直進、右折、左折の判断や、経路からの分岐の判断などについて、車両5の向きの変化を表す相対方位を利用したが、車両5の向きの絶対方位を利用することも良い。
 本例では、車両5が進路を選択可能な分岐箇所として、交差点108を例示している。分岐箇所としては、例えば高速道路の本線から側道に分岐する箇所や、三叉路や、磁気マーカ10が配設された道路から折れる道路の接続箇所等がある。
 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。
 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上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 車両用システム
 10 磁気マーカ
 10T 基準の磁気マーカ
 100 車線
 100S 路面
 15 RFIDタグ(無線タグ)
 2 計測ユニット
 21 センサアレイ
 212 検出処理回路
 22 IMU(方位推定部)
 Cn 磁気センサ
 32 制御ユニット(距離特定部、情報取得部、分岐検出部)
 34 タグリーダ
 36 データベース
 39 車輪速センサ(距離特定部)
 5 車両

Claims (12)

  1.  走路に沿って配設された磁気マーカの属性情報を車両が走行中に取得するための車両用システムであって、
     前記磁気マーカを検出するために車両に取り付けられた磁気センサと、
     車両が移動した距離を特定するための距離特定部と、
     前記磁気マーカの属性情報を記憶するデータベースと、
     該データベースを参照し、前記車両によって検出された磁気マーカの属性情報を取得する情報取得部と、を含み、
     前記データベースは、走路上の基準点を起点として各磁気マーカに至るまでの距離を特定可能な情報をひも付けて前記磁気マーカの属性情報を記憶しており、
     前記情報取得部は、前記車両が前記基準点を通過した後、前記磁気マーカを検出するまでに移動した距離を利用して前記データベースを参照することにより、前記車両によって検出された磁気マーカの属性情報を取得する車両用システム。
  2.  請求項1において、前記基準点は、基準の磁気マーカが配設された地点である車両用システム。
  3.  請求項2において、前記基準の磁気マーカには、識別情報を出力する無線タグが付設され、
     前記無線タグから前記識別情報を受信するために車両に取り付けられたタグリーダを含む車両用システム。
  4.  請求項1において、前記基準点は、走路の構造または走路上の目印によって識別可能な走路上の特徴点に設定され、
     前記走路の構造または前記走路上の目印を認識するために車両に搭載された処理回路を含む車両用システム。
  5.  請求項1~4のいずれか1項において、前記磁気マーカの属性情報は、少なくとも、該磁気マーカの敷設位置を表す位置情報を含む車両用システム。
  6.  請求項1~5のいずれか1項において、前記データベースは、前記基準点の識別情報がひも付けられていると共に、当該基準点を起点として走路の下流側の別の基準点に至るまでの経路中に配設された磁気マーカの属性情報が少なくとも記録された前記基準点別のデータマップを含めて構成されている車両用システム。
  7.  請求項6において、前記経路区間内に、車両が進路を選択可能な分岐箇所が存在する場合、前記データマップは、前記分岐箇所の上流側のデータマップと、前記分岐箇所の下流側の進路別のデータマップと、を含めて構成され、
     前記分岐箇所における車両の進路に応じて、前記進路別のデータマップのうちのいずれか一のデータマップが選択される車両用システム。
  8.  請求項1~7のいずれか1項において、前記磁気マーカの属性情報には、当該磁気マーカの配設位置における走路方向の絶対方位あるいは相対方位を表す方位情報がひも付けられ、
     車両の向きの絶対方位あるいは車両の向きの変化を表す相対方位を推定する方位推定部と、
     前記磁気マーカの属性情報にひも付けられた方位情報が表す方位と、前記方位推定部が推定した方位と、を比較することで車両の分岐を検出する分岐検出部と、を含む車両用システム。
  9.  請求項8において、前記方位情報は、前記基準点における走路方向に対する、前記磁気マーカの配設位置における走路方向の相対方位であり、
     前記方位推定部による推定方位は、前記基準点を通過したときの車両の向きを基準とした際の前記磁気マーカを検出したときの車両の向きの変化である相対方位である車両用システム。
  10.  請求項8または9において、前記分岐検出部は、前記磁気マーカの属性情報にひも付けられた方位情報が表す方位を基準として設定された閾値を、前記方位推定部が推定した方位に適用する閾値処理により車両の分岐を検出する車両用システム。
  11.  請求項1~10のいずれか1項において、前記磁気センサの動作状態を診断するセンサ診断部を含み、
     前記データベースは、走路上の基準点を起点として各磁気マーカに至るまでの距離を特定可能な情報のひも付けに加えて、走路上の基準点を起点として各磁気マーカが何個目のものであるかを特定可能な情報をひも付けて磁気マーカの属性情報を記憶しており、
     前記センサ診断部は、前記車両が前記基準点を通過した後、いずれかの磁気マーカが検出されたとき、当該いずれかの磁気マーカを検出するまでに車両が移動した距離に対応する情報がひも付けられた属性情報と、当該いずれかの磁気マーカを検出するまでに磁気マーカが検出された回数に対応する情報がひも付けられた属性情報と、が一致するか不一致であるかを判定し、判定した結果に応じて前記磁気センサの動作状態を診断するように構成されている車両用システム。
  12.  請求項11において、前記センサ診断部は、前記不一致であった回数あるいは頻度に応じて前記磁気センサの動作状態を診断するように構成されている車両用システム。
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