JP6916784B2 - 位置捕捉方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、車両の自車位置を捕捉するための位置捕捉方法、及びこの位置捕捉方法を利用して自車位置を捕捉するシステムに関する。

従来より、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受信機を備える車両であれば、ＧＰＳ衛星からの電波を利用して自車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自車の位置を表示できる（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、捕捉する位置の精度が十分ではな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、精度の高い位置捕捉方法及び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、車両の位置を測位する測位部と、敷設位置が特定された状態で車両の走行路に敷設されている複数の磁気マーカと、を利用して自車位置を捕捉する位置捕捉方法であって、
前記複数の磁気マーカのうちのいずれかを検出したとき、前記複数の磁気マーカの敷設位置の中から、前記測位部が測位した実測位置に対して直近に位置する敷設位置を選択し、当該敷設位置あるいは当該敷設位置を基準とした補正位置を前記自車位置として捕捉する位置捕捉方法にある。

本発明の一態様は、車両の位置を測位する測位部と、
車両の走行路に敷設された磁気マーカを検出する検出ユニットと、
前記磁気マーカが敷設された位置を表す位置情報を記憶する記憶装置と、を含み、
前記一態様の位置捕捉方法を利用して自車位置を捕捉可能なように構成されたシステムにある。

本発明に係る位置捕捉方法では、いずれかの磁気マーカを検出したとき、前記複数の磁気マーカの敷設位置の中から、前記実測位置の直近の敷設位置を選択する。そして、この敷設位置あるいはこの敷設位置を基準とした補正位置を前記自車位置として捕捉する。前記磁気マーカは位置が固定されているため、前記敷設位置の精度の確保が比較的容易である。前記磁気マーカを検出した際、その敷設位置等を自車位置として捕捉すれば、高精度な位置捕捉が可能となる。

このように、本発明に係る位置捕捉方法は、前記測位部による実測位置を自車位置として取り扱うことなく、前記直近の敷設位置を選択するために該実測位置を利用する点に特徴がある。この位置捕捉方法によれば、前記実測位置の直近の敷設位置を選択し、この敷設位置に基づいて自車位置を捕捉することで位置的な精度を向上できる。そして、この位置捕捉方法を採用するシステムであれば、精度高く捕捉された自車位置を利用して精度の高い動作が可能である。

システムの一例をなすナビゲーションシステムを示す説明図。 車載システムの電気的な構成を示すブロック図。 センサユニットを示す説明図。 車両に取り付けられたセンサユニットと磁気マーカとの関係を示す説明図。 マーカ座標テーブルを例示する説明図。 センサユニットが計測した磁気強度分布を示すグラフ。 慣性航法による自車位置推定区間の説明図。 方位特定区間において車両の進行方向を演算する方法の説明図。 自車位置捕捉処理の流れを示すフロー図。 磁気マーカの配置間隔と、ＧＰＳの測位精度と、の関係を示す図。 車線毎に磁気マーカの極性を変更した道路を例示する図。

本発明の好適な態様を説明する。
検出した磁気マーカに対する前記車両の車幅方向の偏差である横ずれ量により、前記直近に位置する敷設位置を補正した補正位置を前記自車位置として捕捉すると良い。
前記磁気マーカを検出したとき、その磁気マーカの敷設位置をそのまま前記自車位置として捕捉すると、当該磁気マーカを通過する車両の前記横ずれ量が誤差となる。一方、前記横ずれ量により前記敷設位置を補正すれば、前記自車位置の捕捉精度を一層向上できる。

前記自車位置を捕捉するために走行路に敷設された磁気マーカの間隔は、前記測位部による前記実測位置が所定の確率以上で含まれる誤差円の半径、あるいは前記実測位置に想定される最大誤差に係数を乗算した値、よりも広く設定されていると良い。
前記自車位置を捕捉するために走行路に敷設された磁気マーカの間隔を前記誤差円の半径よりも広く設定すれば、前記実測位置を中心とした前記誤差円の中に前記敷設位置が２つ以上含まれるおそれが少なくなる。この場合には、前記実測位置の直近に位置する敷設位置の選択が容易になる。なお、前記所定の確率としては、例えば、標準偏差などの統計的な指標値に基づいて定まる確率であっても良い。例えば、前記実測位置の誤差が正規分布をなす場合であれば、前記誤差円の半径として標準偏差の２倍の値を設定すれば上記の確率が約９５．４５％となる。また、標準偏差の３倍の値を設定すれば上記の確率が約９９．７３％となる。
前記最大誤差に係数を乗算した値を採用する際、該係数としては、１、１．５、２などの値を設定できる。例えば、係数の値が１のときは、前記最大誤差そのものが上記の乗算した値となる。

なお、前記測位部としては、人工衛星（ＧＰＳ衛星）の電波である衛星電波を受信して三角測量の原理により絶対位置を計測する装置等であっても良い。前記衛星電波を受信して三角測量の原理により絶対位置を計測する装置等では、前記誤差円の半径がおよそ１０〜１００ｍ程度と比較的大きい。このような場合、前記磁気マーカの敷設位置を利用して高精度に自車位置を捕捉するという本発明の作用効果が一層有効となる。なお、前記測位部としては、上記のほか、慣性航法による測位部であっても良い。

前記磁気マーカの検出に応じて前記自車位置を捕捉した後、新たな前記磁気マーカが検出されるまでの間、車両の動きを表す情報に基づいて車両の変位を求める慣性航法により前記自車位置を推定すると良い。
この場合には、隣り合う前記磁気マーカの中間に前記車両が位置するときでも、前記自車位置を精度高く推定できる。また、慣性航法により自車位置を推定しながら新たな前記磁気マーカを検出したときには、当該磁気マーカの検出に応じて捕捉された自車位置と、慣性航法により推定された自車位置と、を比較することも良い。このような比較を行えば、車両の動きを表す情報として慣性航法に利用される例えば車速や加速度やヨーレイト等の計測値に含まれる誤差等の把握が可能となる。計測値に含まれる誤差等を把握できれば、計測値の補正の指針を獲得でき、その後の慣性航法の精度を向上できる。

方位及び間隔が既知の線分に沿って少なくとも２つの磁気マーカが設置された方位特定区間が設けられ、当該方位特定区間において前記線分に対する前記車両の進行方向を特定すると良い。
この場合には、前記方位特定区間を車両が通過することで、当該車両の進行方向を特定できるようになる。車両の進行方向を特定できれば、例えば慣性航法による自車位置の推定精度を向上できる。

本発明に係るシステムは、前記車両が移動する予め定められた経路に沿って前記磁気マーカが敷設され、当該経路に沿って移動するように前記車両を制御する制御部を含むシステムであっても良い。
この場合には、前記経路に沿って前記車両が移動する際、前記自車位置を高い精度で捕捉できる。前記自車位置の精度が高くなれば、前記経路に沿わせて前記車両を移動させるための操舵制御等の制御性が良好になり、前記経路に対して前記車両が追従する精度を向上できる。

（実施例１）
本例は、磁気マーカ５を利用して高精度に位置を捕捉するための位置捕捉方法及びシステムの例である。この位置捕捉方法は、例えば、自動ブレーキや車線逸脱回避制御等の運転支援システム、車両を自動で走行させる自動運転システムや、ナビゲーションシステムなど様々なシステムに幅広く適用可能である。以下、システムの一例であるナビゲーションシステム１について、図１〜図１１を参照して説明する。

ナビゲーションシステム１は、図１のごとく、ＧＰＳ（Global Positioning System）を利用する測位による自車位置の捕捉が可能であるほか、車両４が走行する車線に沿って敷設された磁気マーカ５を利用して精度高く自車位置を捕捉できるシステムである。

ナビゲーションシステム１は、磁気マーカ５が敷設された道路あるいは区間であるか否かに依らず経路案内等を実行可能である。磁気マーカ５が敷設されていない道路あるいは区間では、ＧＰＳを利用して自車位置を測位でき、周辺の地図の表示や経路案内等を実行可能である。磁気マーカ５が敷設された道路等では、磁気マーカ５を利用してより高精度に自車位置を捕捉できる。

磁気マーカ５が敷設された道路等は、例えば、交差点や路地の多い市街地の道路や、自動車専用道路における分岐路や合流路の手前の区間などに設定すると良い。このような道路や区間において高精度な位置捕捉を実現できれば、高精度な経路案内を実現できるほか、自動ブレーキ等の車両制御に役立つ情報を他の車載システムに提供できる。

ナビゲーションシステム１は、図２のごとく、制御基板１１０やハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１１２を含むナビユニット１１を中心として構成されている。ナビユニット１１には、地図等の情報を提示する車載ディスプレイ１３１やスピーカ１３２が接続されているほか、ＧＰＳアンテナ１２１、加速度センサ１２２、ヨーレイトセンサ１２３、マーカ検出ユニット１５等が接続されている。

車載ディスプレイ１３１は、液晶パネルの表示画面にタッチスクリーンシートを積層したタッチパネルディスプレイである。この車載ディスプレイ１３１は、経路設定や表示設定等の各種の入力操作を受け付ける入力機能を備えている。
ＧＰＳアンテナ１２１は、ＧＰＳ衛星から送信されて来る衛星電波を受信するアンテナである。

加速度センサ１２２は、車両４の重心点に生じる前後加速度と横加速度を検出する。重心点で検出される前後加速度及び横加速度をそれぞれ積分すれば前後速度、横速度を演算でき、さらに前後速度と横速度とを合成すれば車両の速度を演算できる。ここで、上記の前後速度は車両の前後方向の速度、横速度は車両の横方向の速度、前後加速度は車両の前後方向の加速度、横加速度は車両の横方向の加速度を意味している。

ヨーレイトセンサ１２３は、車両４の重心点の上下軸（鉛直軸）回りに生じる回転角速度であるヨーレイトを検出する。
マーカ検出ユニット１５は、磁気マーカ５の検出処理を実行する検出基板１５０を備える磁気マーカ５の検出ユニットである。このマーカ検出ユニット１５には、複数の磁気センサ１７０（図３）が配列されたセンサユニット１７が電気的に接続されている。

次に、センサユニット１７、マーカ検出ユニット１５、ナビユニット１１の構成等について説明する。
マーカ検出ユニット１５と共に磁気マーカ５の検出ユニットを構成するセンサユニット１７は、図３のごとく、１１個の磁気センサ１７０が一列に配列されたユニットである。センサユニット１７は、図４のごとく、路面５０に敷設された磁気マーカ５を検出し易いように車両４の底面４０側に設置される。１５ｃｍ間隔で１番〜１１番の磁気センサ１７０が配列されたセンサユニット１７は、中央の６番の磁気センサ１７０が車幅方向の中央に位置するよう、車両４の車幅方向に沿って取り付けられている。

本例では、磁気センサ１７０として、感磁体であるアモルファスワイヤにピックアップコイルを巻回したＭＩ（Magnet Impedance）素子（図示略）を含むＭＩセンサを採用している。ＭＩ素子は、アモルファスワイヤの長手方向に作用する磁気を感知する素子である。このＭＩ素子を採用する磁気センサ１７０は、アモルファスワイヤにパルス電流を通電したときにピックアップコイルに生じる電圧をセンサ信号に変換して出力する。ＭＩ素子は、アモルファスワイヤに作用する磁気の大きさに応じてピックアップコイルの電圧の大きさが変化し、アモルファスワイヤに作用する磁気の向きに応じてピックアップコイルの電圧の正負が切り替わるという特性を有している。

本例の磁気センサ１７０では、車幅方向に沿うようにアモルファスワイヤが配設されている。したがって、磁気マーカ５を車両４が通過する際には、その磁気マーカ５に対して磁気センサ１７０が左側に位置するか右側に位置するかに応じてアモルファスワイヤに作用する磁気の方向が反転し、センサ信号の正負が切り替わる。

なお、磁気センサ１７０としては、上記のＭＩ素子を採用するＭＩセンサのほか、例えば、ホール素子や磁気抵抗効果素子を利用したセンサ、フラックスゲートセンサなど様々な方式のセンサを利用できる。車両４における磁気センサ１７０の取付け高さは１００〜２００ｍｍ程度である。１００〜２００ｍｍ程度離れた位置で磁気マーカ５の磁界を検出可能な磁気センサであれば良い。

マーカ検出ユニット１５に収納された検出基板１５０（図２）は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを１チップ化したマイコンを実装した基板である。検出基板１５０は、ＲＯＭに予め格納された動作プログラムをＣＰＵが処理することで各種の機能を実現する。検出基板１５０には、以下の回路が設けられている。なお、マーカ検出ユニット１５について、ナビユニット１１との一体構成を採用しても良い。

（１）マーカ検出回路１５Ａ：センサユニット１７の各磁気センサ１７０が出力するセンサ信号の信号処理等により磁気マーカ５を検出する回路。
（２）横ずれ量演算回路１５Ｂ：磁気マーカ５を通過する際の磁気マーカ５に対する車両４の車幅方向の偏差である横ずれ量を演算する回路。横ずれ量は、センサユニット１７の中心に当たる６番の磁気センサ１７０の位置に対する磁気マーカ５の車幅方向の相対的な偏差の量である。

ナビユニット１１に収納された制御基板１１０（図２）は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を実装した電子回路を設けた基板である。制御基板１１０は、ＲＯＭに格納された動作プログラムをＣＰＵで処理することで各種の機能を実現する。制御基板１１０には、以下の（１）〜（４）の回路が設けられている。また、データベースとして機能するハードディスクドライブ１１２は、以下の（５）及び（６）の記憶装置としての機能を実現している。

（１）ＧＰＳ測位回路１１Ａ（測位部）：ＧＰＳアンテナ１２１で受信した衛星電波（ＧＰＳ衛星の電波）を利用し、三角測量の原理により自車位置を測位する回路。以下の説明では、衛星電波を利用して測位した自車位置を実測位置という。なお、本例のＧＰＳ測位回路１１Ａによる測位の精度は±１０ｍである。この±１０ｍの精度は、本来の位置を中心とした半径１０ｍの誤差円内に９５．４％（２σ、σは標準偏差。）の確率で実測位置が含まれてくることを意味している。
（２）慣性航法回路１１Ｂ（測位部）：加速度（又は速度）及びヨーレイトの計測値を車両４の動きを表す情報として利用し、車両４の変位を表す相対位置座標（ΔＸ、ΔＹ）を演算する回路。
（３）位置捕捉回路１１Ｃ：磁気マーカ５を利用して自車位置を捕捉する回路。この位置捕捉回路１１Ｃは、磁気マーカ５が検出されたとき、その敷設位置に基づいて自車位置を捕捉する。
（４）情報表示回路１１Ｄ：地図情報や交通情報を車載ディスプレイ１３１に表示させる回路。
（５）地図情報記憶装置：絶対位置を表す位置情報をヒモ付け（対応付け）した地図情報（マップデータ）を記憶する記憶装置であり、地図データベース（地図ＤＢ）１１３を形成している。
（６）敷設位置記憶装置：各磁気マーカ５の敷設位置を記憶する記憶装置であり、図５に例示するマーカ座標テーブルを記憶するマーカデータベース（マーカＤＢ）１１４を形成している。

次に、本例のナビゲーションシステム１において重要な（１）磁気マーカの敷設態様、（２）マーカ検出処理、及び（３）慣性航法による測位、について説明する。
（１）磁気マーカの敷設態様
磁気マーカ５は、例えば、車両４が走行する走行路の一例をなす車線の中央に沿って敷設される。磁気マーカ５の敷設間隔は、衛星電波を利用した測位の精度である±１０ｍよりも広い５０ｍに設定されている。そして、各磁気マーカ５の敷設位置を表す敷設位置座標（Ｘｎ、Ｙｎ）は、マーカデータベース１１４に格納された図５に例示のマーカ座標テーブルに記録されている。

さらに、本例では、一定距離毎に敷設された一部の磁気マーカ５が、車両４の進行方向を特定するための方位特定区間（図８を参照して後述する）を構成している。方位特定区間を構成する磁気マーカ５は、図５に例示するマーカ座標テーブルにおいて他の磁気マーカ５と区別可能に管理されている。また、方位特定区間を構成する磁気マーカ５については、車両４の進行方向の演算に必要な区間情報（スパンＳＬ、基準方位）が格納されている。

（２）マーカ検出処理
マーカ検出ユニット１５は、センサユニット１７が備える１１個の磁気センサ１７０のセンサ信号を利用して磁気マーカ５の検出、及び横ずれ量の演算を実行する。例えば、車両４が磁気マーカ５を通過する際には、各磁気センサ１７０のセンサ信号が表す磁気強度分布として図６に例示する分布が得られる。

マーカ検出ユニット１５は、磁気センサ１７０に作用する磁気強度の時間的な変化に基づき、その時間的なピーク値が予め設定された正あるいは負の閾値を超えたときに磁気マーカ５を検出したと判断する。マーカ検出ユニット１５は、磁気マーカ５を検出したと判断したとき、図６に例示する磁気強度分布から磁気マーカ５に対する車幅方向の横ずれ量を演算する。例えば、同図の例では、８番及び９番の磁気センサ１７０の間隙でゼロクロスが生じていることから、その間隙を磁気マーカ５が相対的に通過したと判断できる。例えば、８番及び９番の磁気センサ１７０の磁気強度を結ぶ直線Ｌｇが（磁気強度＝ゼロ）の直線と交わるゼロクロスの位置を特定し、このゼロクロスの位置を磁気マーカ５の通過位置と推定することも良い。例えば８番及び９番の磁気センサ１７０の磁気強度の絶対値が同じであれば、８番と９番との真ん中に当たる８．５番の位置で直線Ｌｇが（磁気強度＝ゼロ）の直線と交わる。この場合には、８．５番の位置を磁気マーカ５が通過したと推定できる。上記の通り、センサユニット１７における磁気センサ１７０の間隔が１５ｃｍであり、６番の磁気センサ１７０が車両４の中心に位置することから、磁気マーカ５を通過した際の磁気マーカ５に対する車両４の横ずれ量を（８．５番−６番）×１５ｃｍ＝３７．５ｃｍと演算できる。マーカ検出ユニット１５は、マーカ検出信号と共に横ずれ量を出力する。

なお、磁気マーカ５の検出方法については、各磁気センサ１７０に作用する磁気強度の時間的なピーク値の閾値判断に加えて、各磁気センサ１７０の磁気強度分布に図６に例示するようなゼロクロスが生じていること、ゼロクロスの両側で正負が異なり絶対値が同等のピーク値が生じていること、等を検出を判断するための条件に加えることも良い。また、上記のゼロクロスの特定方法については、磁気強度の波形を１次近似（直線）してゼロクロスを特定する方法のほか、２次近似あるいは３次近似してゼロクロスを特定する方法等であっても良い。

（３）慣性航法による測位
慣性航法により演算する相対位置座標（ΔＸ、ΔＹ）は、磁気マーカ５が敷設された道路あるいは区間であるか否かに関わらず、自車位置を推定するために活用される。特に、磁気マーカ５が敷設された道路等では、図７のごとく、車両４が磁気マーカ５を検出して自車位置を捕捉した後、次の磁気マーカ５に到達するまでの区間が慣性航法による自車位置を推定する自車位置推定区間に設定されている。この自車位置推定区間では、慣性航法により推定された位置が自車位置として捕捉される。

慣性航法では、加速度センサ１２２が計測した前後加速度、横加速度、及びヨーレイトセンサ１２３が計測したヨーレイトを含む演算式を用い、例えば磁気マーカ５を検出して捕捉した位置など基準となる位置（基準位置）からの変位を表す相対位置座標（ΔＸ、ΔＹ）が演算される。

基準位置から相対位置座標（ΔＸ、ΔＹ）への進路は、前後速度Ｖｘ、横速度Ｖｙ及びヨーレイトｒを利用した次の数式１により演算可能である。例えば隣り合う磁気マーカ５の間隙に当たる自車位置推定区間（図７）の場合であれば、磁気マーカ５を通過した際に捕捉された自車位置が基準位置となる。

なお、式中のＶ、β、φは以下の通りである。

本例では、一部の磁気マーカ５について、図８のように比較的狭い間隔で磁気マーカ５と磁気マーカ５ｐとが敷設された前出の方位特定区間を設け、車両４の進行方向の特定を可能としている。

上記の通り、図５のマーカ座標テーブルでは、方位特定区間を構成する磁気マーカ５が○印に相当するフラグデータにより区別されている。この磁気マーカ５については、敷設位置座標（Ｘｎ、Ｙｎ）に加えて方位特定区間の区間情報が記録されている。区間情報は、磁気マーカ５と磁気マーカ５ｐとの間隔である基準距離（スパンＳＬ）、及び磁気マーカ５と磁気マーカ５ｐとが位置する線分の方向を表す基準方位の情報である。なお、同図では、真北を基準とした時計回りに基準方位を表している。例えば、マーカｍの方位特定区間については、基準距離が２０００ｍｍ、真北を基準として時計回りの２３５°の方位が基準方位となっている。

方位特定区間を車両４が通過する際、図８のごとく、第１及び第２の磁気マーカ５、５ｐを通過したときの横ずれ量の変動分Δを計測すれば、上記の基準方位に対する車両４の進行方向θ０を次式のように演算できる。このθ０は、車両４の進行方向と、方位特定区間の基準方位と、のなす角である。例えばマーカｍの方位特定区間の場合であれば、その基準方位である２３５°にθ０を加算した角度が、真北を基準とした車両４の進行方向の絶対方位となる。

次に、ナビゲーションシステム１の動作について図９のフロー図を参照しながら説明する。ナビユニット１１は、捕捉した自車位置を利用して地図データベース１１３を参照して周辺の地図情報を読み出し、車載ディスプレイ１３１に表示する。本例のナビゲーションシステム１では、磁気マーカ５が敷設された道路等への進入に応じて磁気マーカ５が検出されると、磁気マーカ５を利用した位置捕捉を行う動作モードが設定される。その後、磁気マーカ５が敷設された道路等から離れ、磁気マーカ５が検出されてからの移動距離が所定の距離を超えたときに磁気マーカ５を利用しない動作モードに切り換えられる。磁気マーカ５が敷設されていない道路あるいは区間におけるナビゲーションシステム１の動作については、衛星電波を利用する測位ユニットを備える周知のナビゲーションシステムと同様である。

磁気マーカ５が敷設された道路あるいは区間を車両４が走行しているとき、ナビユニット１１は、マーカ検出ユニット１５からのマーカ検出信号を入力したか否かに応じて異なる動作を行う（Ｓ１０１）。
ナビユニット１１は、マーカ検出信号の入力を受けると（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、衛星電波を利用した測位による実測位置である測位位置座標（ＧＸ、ＧＹ）を演算により取得する（Ｓ１０２）。そして、この測位位置座標（ＧＸ、ＧＹ）を利用してマーカ座標テーブル（図５）を参照し、直近の敷設位置座標（Ｘｎ、Ｙｎ）を選択する（Ｓ１０３）。

ここで、本例では、図１０のように、衛星電波による測位精度１０ｍに対して、磁気マーカ５の敷設間隔が５０ｍになっている。それ故、いずれかの磁気マーカ５を検出した際に衛星電波を利用した実測位置を中心として精度１０ｍを半径とした誤差円５８の中に２箇所以上の磁気マーカ５の敷設位置が含まれるおそれが少なく、いずれか直近の敷設位置座標（Ｘｎ、Ｙｎ）（図５参照。）を確実性高く選択できる。

ナビユニット１１は、マーカ検出信号と共に入力した上記の横ずれ量（Ｘｏｆ、Ｙｏｆ）により敷設位置座標（Ｘｎ、Ｙｎ）を補正した補正位置（ＰＸｎ、ＰＹｎ）を求め（Ｓ１０４）、この補正位置（ＰＸｎ、ＰＹｎ）を自車位置（ＰｏｓＸ、ＰｏｓＹ）として捕捉する（Ｓ１０５）。

このように磁気マーカ５を利用して自車位置（ＰｏｓＸ、ＰｏｓＹ）を捕捉できたとき、ナビユニット１１は、次の磁気マーカ５を検出するまでの新たな自車位置推定区間（図７参照。）における慣性方向の基準位置（ＰＸｓ、ＰＹｓ）としてこの自車位置（ＰｏｓＸ、ＰｏｓＹ）を設定する（Ｓ１０６）。また、ナビユニット１１は新たな自車位置推定区間に備えて、慣性航法により演算した相対位置座標（ΔＸ、ΔＹ）をゼロリセットして初期化する（Ｓ１０７）。

車両４が磁気マーカ５を通過し新たな自車位置推定区間に進入すると、マーカ検出信号の入力がなくなる（Ｓ１０１：ＮＯ）。そこで、ナビユニット１１は、慣性航法により上記の基準位置に対する変位を表す相対位置座標（ΔＸ、ΔＹ）を演算する（Ｓ１１２）。そして、上記の基準位置（ＰＸｓ、ＰＹｓ）に対して相対位置座標（ΔＸ、ΔＹ）を加えることで自車位置（ＰｏｓＸ、ＰｏｓＹ）を推定する（Ｓ１１３）。ナビユニット１１は、車両４が次の磁気マーカ５に到達するまでの自車位置推定区間（図７）において、慣性航法によって自車位置を推定する処理を繰り返し実行する。

以上の通り、本例のナビゲーションシステム１は、磁気マーカ５が敷設された道路あるいは区間における自車位置を捕捉する方法に特徴がある。磁気マーカ５が敷設された道路では、ＧＰＳ測位回路１１Ａによる実測位置がそのまま自車位置として取り扱われることがほとんどない。磁気マーカ５が検出されたときは、複数の磁気マーカ５の敷設位置の中から、ＧＰＳ測位回路１１Ａによる実測位置に対して直近に位置する敷設位置が選択され、この敷設位置に基づいて自車位置が捕捉される。

また、隣り合う磁気マーカ５との間隙に当る自車位置推定区間では、磁気マーカ５の検出に応じて捕捉された自車位置が基準位置として設定された状態で、慣性航法により自車位置が推定される。磁気マーカ５の間隔は５０ｍと比較的短く、慣性航法による推定誤差の累積が少ない。そのため、自車位置推定区間における慣性航法による推定精度は、ＧＰＳ測位回路１１Ａによる測位精度±１０ｍを超える高精度となる。

ＧＰＳ測位回路１１Ａでは、例えばビルが林立している等の外部環境によって電波状況が悪化すると、実測位置の誤差が大きくなる。本例の磁気マーカ５を利用した位置捕捉方法では、ＧＰＳ測位回路１１Ａによる実測位置がそのまま自車位置にならないため、ＧＰＳ測位回路１１Ａによる誤差の影響を受けるおそれが少ない。したがって、本例の位置捕捉方法によれば、ＧＰＳ測位回路１１Ａによる測位誤差の大小によらず、自車位置を精度高く捕捉できる。

このように、本発明に係るシステムの一例をなすナビゲーションシステム１は、磁気マーカ５を利用して高い精度で自車位置を捕捉できる優れたシステムである。磁気マーカ５が敷設された道路あるいは区間等では、ＧＰＳによる測位で自車位置を捕捉する一般的なナビゲーションシステムと比べて格段に高い精度で自車位置を捕捉できる。自車位置を高い精度で捕捉できれば、例えば、左折、右折、分岐、合流などの経路案内を精度高く実行できる。さらに、このナビゲーションシステム１が捕捉する高精度な自車位置は、例えば交差点の停止線手前の自動ブレーキや、車線追従操舵や、自動運転などの車両制御システムにおいて幅広く活用できる。

本例の構成に代えて、あるいは加えて以下のような構成を採用することも良い。また、以下の各構成を適宜組み合わせて採用することも良い。
本例では、磁気マーカ５を利用した位置捕捉方法を実行するシステムの一例としてナビゲーションシステム１を例示している。車線逸脱警報システムや、車線追従走行を可能とする自動操舵システムや、自動運転システムや、バスの自動運行システム等のシステムであっても良い。これらのシステムの場合、磁気マーカ５が敷設された道路あるいは区間において自車位置を精度高く捕捉することで、高精度な自動操舵や自動運転等を実現できる。

自動操舵システムや、自動運転システムや、バスの自動運行システム等では、磁気マーカが敷設された経路に沿って移動するように車両を制御する制御部を車両側のシステムに組み込む必要がある。制御部は、例えば、操舵輪の操舵角を変更するステアリングアクチュエータを制御するユニットや、経路中のカーブを安全に曲がることができるように車速を制御するためにエンジンやモータなどの原動機を制御するユニット等である。

磁気マーカ５の極性を利用して道路情報等を車両４側に提供するように構成しても良い。上記のようにセンサユニット１７の各磁気センサ１７０では、車幅方向に沿うように感磁体であるアモルファスワイヤが配設されている。それ故、各磁気センサ１７０は、磁気マーカ５の左側に位置するか右側に位置するかによって正負が異なるセンサ信号を出力する。例えば、８番の磁気センサ１７０と９番の磁気センサ１７０との中間を、相対的に磁気マーカ５が通過する場合には、図６のごとく、８番の磁気センサ１７０と９番の磁気センサ１７０とで検出する磁気強度の正負が逆になる。例えば磁気マーカ５の左側に位置する磁気センサ１７０のセンサ信号が表す磁気強度が正値か負値かに応じて磁気マーカ５の極性の判別が可能である。

例えば車線の種別により磁気マーカ５の極性を変更することも良い。例えば、片側２車線の道路の第１車線にはＮ極の磁気マーカ５Ｎを配列し、第２車線にはＳ極の磁気マーカ５Ｓを配列し、さらに図１１に例示の片側３車線の第３車線にはＮ極とＳ極とが交互になるように磁気マーカ５Ｎ、５Ｓを配列しても良い。このように磁気マーカ５を配列すれば、検出した磁気マーカ５の極性を判定することで、車線の種別情報を取得できる。測位精度±１０ｍのＧＰＳ測位回路１１Ａによっては４ｍ程度の幅の車線を特定することは困難である。そのため、上記の磁気マーカ５を利用して車線の種別を特定する方法が有効となる。

本例のナビゲーションシステム１の場合、各車両４がマーカデータベース１１４を備えている。この構成に代えて、無線通信によりインターネット回線のアクセスポイントに接続したり、路車間通信等により、車両側からアクセスできる図示しないサーバー装置にマーカデータベースを設けることも良い。磁気マーカ５を検出したときの測位位置座標（ＧＸ、ＧＹ）をサーバ装置に送信すれば、敷設位置座標（Ｘｎ、Ｙｎ）の返信を受けられるように構成すると良い。

車線に沿って磁気マーカ５を敷設する構成を例示したが、車線に沿わせることなく特定の経路に沿って磁気マーカ５を敷設しても良い。車両を走行させたい経路に沿って磁気マーカ５を敷設すれば、その経路に沿って車両４を移動させる等の自動運転や自動操舵等の車両制御が可能になる。例えば、バス等を自動走行させる自動運行システムなどの場合、停留所やターミナルへの進入動作等、道路方向や車線方向に沿わない走行パターンが必要になる。停留所やターミナルへの進入経路に沿って磁気マーカ５を敷設しておけば、停留所やターミナル等への自動進入を精度高く実現できる。

また、車両が走行する経路に沿わせることなく、複数の磁気マーカ５を離散的に配置することも良い。車両がいずれかの磁気マーカ５を通過したときに、その敷設位置を利用して自車位置を捕捉できる。磁気マーカ５の配置としては、隣り合う磁気マーカ５の間隔がＧＰＳ測位回路１１Ａによる測位精度よりも広ければ良い。本例では、磁気マーカ５の間隔として、実測位置の誤差円よりも広い間隔を設定している。これに代えて、実測位置に想定される最大誤差に係数を乗算した値を基準とし、この値よりも広い間隔を磁気マーカの間隔として設定することも良い。

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 ナビゲーションシステム（システム）
１１ ナビユニット
１１Ａ ＧＰＳ測位回路（測位部）
１１Ｂ 慣性航法回路（測位部）
１１Ｃ 位置捕捉回路
１１Ｄ 情報表示回路
１１２ ハードディスクドライブ
１１３ 地図データベース
１１４ マーカデータベース
１５ マーカ検出ユニット（検出ユニット）
１５Ａ マーカ検出回路
１５Ｂ 横ずれ量演算回路
１７ センサユニット（検出ユニット）
４ 車両
５ 磁気マーカ

Claims (9)

1. 車両の位置を測位する測位部と、敷設位置が特定された状態で車両の走行路に敷設されている複数の磁気マーカと、を利用して自車位置を捕捉する位置捕捉方法であって、
   前記複数の磁気マーカのうちのいずれかを検出したことを表す信号を契機として前記測位部が測位した実測位置を取得すると共に、前記複数の磁気マーカの敷設位置の中から当該実測位置に対して直近に位置する敷設位置を選択し、当該敷設位置あるいは当該敷設位置を基準とした補正位置を前記自車位置として捕捉する一方、
   前記信号を契機として前記自車位置を捕捉した後、新たな前記磁気マーカを検出したことを表す新たな信号が取得するまでの間、前記実測位置を取得することなく、車両の動きを表す情報に基づいて車両の変位を求める慣性航法により前記自車位置を推定する位置捕捉方法。
2. 車両の位置を測位する測位部と、敷設位置が特定された状態で車両の走行路に敷設されている複数の磁気マーカと、を利用して自車位置を捕捉する位置捕捉方法であって、
   前記複数の磁気マーカのうちのいずれかの磁気マーカを検出したとき、前記複数の磁気マーカの敷設位置の中から、前記測位部が測位した実測位置に対して直近に位置する敷設位置を選択し、当該敷設位置あるいは当該敷設位置を基準とした補正位置を前記自車位置として捕捉する一方、
   前記いずれかの磁気マーカを検出した後、新たな磁気マーカを検出するまでの間、車両の動きを表す情報に基づいて車両の変位を求める慣性航法により前記自車位置を推定し、
   前記新たな磁気マーカを検出したときには、当該新たな磁気マーカの検出に応じて捕捉された自車位置と、慣性航法により推定された自車位置と、を比較して前記車両の動きを表す情報の誤差を把握し、当該車両の動きを表す情報を補正することにより慣性航法の精度を向上する位置捕捉方法。
3. 請求項１又は２において、方位及び間隔が既知の線分に沿って少なくとも２つの磁気マーカが設置された方位特定区間が設けられ、当該方位特定区間において前記線分に対する前記車両の進行方向を特定する位置捕捉方法。
4. 車両の位置を測位する測位部と、敷設位置が特定された状態で車両の走行路に敷設されている複数の磁気マーカと、を利用して自車位置を捕捉する位置捕捉方法であって、
   前記複数の磁気マーカのうちのいずれかの磁気マーカを検出したとき、
   前記複数の磁気マーカの敷設位置が記録されていると共に、方位及び間隔が既知の線分に沿って少なくとも２つの磁気マーカが設置された方位特定区間を構成する磁気マーカであるか否かを表すフラグデータが記録されたマーカ座標テーブルを参照し、
   該マーカ座標テーブルに記録された前記複数の磁気マーカの敷設位置の中から、前記測位部が測位した実測位置に対して直近に位置する敷設位置を選択し、当該敷設位置あるいは当該敷設位置を基準とした補正位置を前記自車位置として捕捉すると共に、
   前記いずれかの磁気マーカに対応するフラグデータが、前記方位特定区間を構成する磁気マーカに対応するフラグデータであった場合には、
   前記方位特定区間において前記線分に対する車両の進行方向を特定する位置捕捉方法。
5. 請求項４において、前記マーカ座標テーブルには、前記方位特定区間における前記方位及び前記間隔を表す区間情報が、当該方位特定区間を構成する磁気マーカに対応して記録されている位置捕捉方法。
6. 請求項１〜５のいずれか１項において、検出した磁気マーカに対する前記車両の車幅方向の偏差である横ずれ量により、前記直近に位置する敷設位置を補正した補正位置を前記自車位置として捕捉する位置捕捉方法。
7. 請求項１〜６のいずれか１項において、前記自車位置を捕捉するために走行路に敷設された磁気マーカの間隔は、前記測位部による前記実測位置が所定の確率以上で含まれる誤差円の半径よりも広く設定されている位置捕捉方法。
8. 車両の位置を測位する測位部と、
   車両の走行路に敷設された磁気マーカを検出する検出ユニットと、
   前記磁気マーカが敷設された位置を表す位置情報を記憶する記憶装置と、を含み、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載された位置捕捉方法を利用して自車位置を捕捉可能なように構成されたシステム。
9. 請求項８において、前記車両が移動する予め定められた経路に沿って前記磁気マーカが敷設され、当該経路に沿って移動するように前記車両を制御する制御部を含むシステム。

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