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WO2024204269A1 - 磁気マーカの検出方法、及び検出システム - Google Patents

磁気マーカの検出方法、及び検出システム Download PDF

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Publication number
WO2024204269A1
WO2024204269A1 PCT/JP2024/012085 JP2024012085W WO2024204269A1 WO 2024204269 A1 WO2024204269 A1 WO 2024204269A1 JP 2024012085 W JP2024012085 W JP 2024012085W WO 2024204269 A1 WO2024204269 A1 WO 2024204269A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnetic
vehicle
magnetic sensor
sensors
marker
Prior art date
Application number
PCT/JP2024/012085
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
貴之 沼野
一雄 浦川
大 大石
孝幸 安藤
道治 山本
Original Assignee
愛知製鋼株式会社
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 愛知製鋼株式会社 filed Critical 愛知製鋼株式会社
Publication of WO2024204269A1 publication Critical patent/WO2024204269A1/ja

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/40—Control within particular dimensions
    • G05D1/43—Control of position or course in two dimensions

Definitions

  • the present invention relates to a system for vehicles that utilizes magnetic markers placed on the road surface or floor on which the vehicle moves.
  • Automated guided vehicles have been widely used in factories, logistics warehouses, and the like.
  • a system that uses magnetic markers placed at intervals along a route has been proposed as a system for automatically driving an automated guided vehicle (see, for example, Patent Document 1).
  • a target trajectory for driving the vehicle along the route is set, and a control point for the target trajectory is set on the vehicle side.
  • the vehicle is steered so as to bring the lateral deviation of the control point relative to the target trajectory closer to zero.
  • the vehicle that constitutes this system is equipped with a magnetic sensor unit in which multiple magnetic sensors are arranged along the vehicle width direction.
  • the magnetic sensor unit detects a magnetic marker and measures the lateral deviation from the magnetic marker.
  • the lateral deviation of the control point is calculated based on the lateral deviation from the magnetic marker.
  • the magnetic sensor unit may pass the magnetic marker at an angle, which may cause the detection of the magnetic marker to become unstable.
  • the present invention was made in consideration of the above-mentioned problems with the conventional technology, and aims to provide a method for detecting magnetic markers with high reliability, regardless of the curvature of the road.
  • One aspect of the present invention is a method for detecting a magnetic marker arranged on a floor or road surface on which a vehicle moves, comprising the steps of:
  • the vehicle is provided with a magnetic sensor unit having a plurality of magnetic sensors arranged along a vehicle width direction, When the front-rear direction of the vehicle perpendicular to the vehicle width direction is angularly deviated from the traveling direction of the vehicle, By executing a calculation process for virtually rotating the magnetic sensor unit, a virtual unit is generated in which a plurality of virtual sensors corresponding to the plurality of magnetic sensors are arranged along a direction perpendicular to a traveling direction of the vehicle;
  • the present invention relates to a method for detecting a magnetic marker, which detects a magnetic marker by utilizing sensor signals from a plurality of virtual sensors of the virtual unit.
  • One aspect of the present invention is a detection system for a magnetic marker arranged on a floor or road surface on which a vehicle moves, comprising: a magnetic sensor unit in which a plurality of magnetic sensors are arranged in a straight line and which is mounted on a vehicle such that the arrangement direction of the plurality of magnetic sensors is aligned with a vehicle width direction; a circuit for executing a calculation process for virtually rotating the magnetic sensor unit when a front-rear direction of the vehicle perpendicular to the vehicle width direction is angularly deviated from a traveling direction of the vehicle, thereby generating a virtual unit in which a plurality of virtual sensors corresponding to the plurality of magnetic sensors are arranged along a direction perpendicular to the traveling direction of the vehicle; and a circuit for detecting a magnetic marker using sensor signals from a plurality of virtual sensors of the virtual unit.
  • One of the technical features of the present invention is how to handle the situation when an angular misalignment occurs between the vehicle's longitudinal direction and the vehicle's traveling direction.
  • the arrangement direction of multiple magnetic sensors is not perpendicular to the traveling direction, but is oblique to it.
  • This virtual unit is a virtual magnetic sensor unit in which multiple virtual sensors are arranged along a direction perpendicular to the vehicle's traveling direction. Then, in the magnetic marker detection method and detection system of the present invention, a process is performed to detect the magnetic marker using the sensor signals from the multiple virtual sensors.
  • the magnetic marker detection method and detection system of the present invention can suppress the effects of angular misalignment between the vehicle's fore-and-aft direction and the vehicle's traveling direction. With this detection method and detection system, even if there is an angular misalignment between the vehicle's fore-and-aft direction and the vehicle's traveling direction, the magnetic marker can be detected with high reliability, just as when the vehicle's fore-and-aft direction and the vehicle's traveling direction are aligned. A situation in which the vehicle's fore-and-aft direction is angularly misaligned from the vehicle's traveling direction may occur, for example, while the vehicle is traveling around a sharp curve.
  • the magnetic marker detection method and detection system of the present invention can detect the magnetic marker with high reliability, regardless of the curvature of the route the vehicle is traveling on.
  • FIG. An explanatory diagram of a magnetic marker FIG. System configuration diagram of the vehicle (lead vehicle).
  • FIG. 2 is a system configuration diagram of a magnetic sensor unit.
  • 11 is a graph illustrating an example of the change over time (change in direction of travel and change according to distance) of the sensor output of a magnetic sensor passing directly above a magnetic marker.
  • 11 is a graph illustrating an example of the change over time in the vertical difference value (time difference, difference in the traveling direction) of a magnetic sensor passing directly above a magnetic marker.
  • 13 is a graph illustrating an approximation curve of the distribution of sensor outputs from magnetic sensors C1 to C15.
  • 11 is a graph showing an example of an approximation curve of the distribution of lateral difference values (differences in the vehicle width direction) of magnetic sensors C1 to C15.
  • 1 is a diagram illustrating a situation in which the longitudinal direction VL of a vehicle (leading vehicle) coincides with the traveling direction MD.
  • 11 is a graph showing a change in the vertical difference value for each magnetic sensor in a situation where the longitudinal direction VL of the vehicle coincides with the traveling direction MD.
  • 11 is a graph showing changes in the total longitudinal difference value of each magnetic sensor in a situation in which the longitudinal direction VL of the vehicle coincides with the traveling direction MD.
  • 1 is an explanatory diagram of a driving situation in which the longitudinal direction VL of the vehicle does not coincide with the traveling direction MD.
  • 11 is an explanatory diagram of a state in which a magnetic sensor unit passes a magnetic marker in a situation in which the longitudinal direction VL of the vehicle does not coincide with the traveling direction MD.
  • 13 is a graph showing changes in the vertical difference values of the magnetic sensors in a situation where the longitudinal direction VL of the vehicle does not coincide with the traveling direction MD.
  • 13 is a graph showing the change in the total longitudinal difference value of each magnetic sensor in a situation where the longitudinal direction VL of the vehicle does not coincide with the traveling direction MD.
  • 13 is a second graph showing changes in the vertical difference values of the magnetic sensors in a situation where the longitudinal direction VL of the vehicle does not coincide with the traveling direction MD.
  • FIG. 13 is a second graph showing the change in the total longitudinal difference value of each magnetic sensor in a situation where the longitudinal direction VL of the vehicle does not coincide with the traveling direction MD.
  • 5 is an explanatory diagram of a lateral deviation measured by a magnetic sensor unit in a situation where the longitudinal direction VL of the vehicle does not coincide with the traveling direction MD.
  • FIG. 5A and 5B are diagrams for explaining a method for adjusting the phase of a vertical difference value of each magnetic sensor.
  • 11 is a graph showing changes in the vertical difference values of the magnetic sensors after phase adjustment.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a virtual unit.
  • Example 1 This example relates to a control system 11 for causing a vehicle 2 to travel along a road 100 on which magnetic markers 10 are arranged.
  • this control system 11 lies in the method of detecting the magnetic markers 10.
  • a virtual unit 3K (described later with reference to FIG. 22) that is perpendicular to the direction of the road 100 is assumed.
  • the virtual unit 3K allows the magnetic marker 10 to be detected with high reliability even in a situation where the direction of the road 100 and the fore-aft direction of the vehicle 2 do not match.
  • the detection method of this example allows the magnetic marker 10 to be detected with high accuracy, regardless of whether the road is a straight road 100S or a curved road 100C. If the magnetic marker 10 can be detected with high accuracy, the lateral (vehicle width direction) deviation from the magnetic marker 10 (referred to as the lateral deviation from the magnetic marker 10) can be measured with high accuracy. This will be explained using FIGS. 1 to 22.
  • the driving environment of the vehicle 2 may be, for example, an indoor environment such as a factory or a logistics warehouse, or an outdoor environment within the premises of a factory or the like.
  • the track 100 (Fig. 1) is, for example, a one-way oval-shaped circular track approximately 2 m wide.
  • the track 100 is configured by combining a straight track 100S and a curved track 100C.
  • the magnetic markers 10 are arranged along the center of the track 100.
  • the interval between adjacent magnetic markers 10 is a constant interval, for example 2 m. It is not essential that the interval between the magnetic markers 10 be constant.
  • the magnetic marker 10 is a sheet-like magnet with a diameter of 100 mm and a thickness of 2 mm.
  • the magnetic marker 10 can be attached to the road surface that forms the surface of the track 100.
  • the individual magnetic markers 10 are easier to attach to floor surfaces, etc., than magnetic tape.
  • the individual magnetic markers 10 are easier to install on curved roads, compared to magnetic tape, which is difficult to attach to curved surfaces and is prone to wrinkling.
  • the magnetic markers 10 can be easily replaced, making it easy to accommodate changes in the shape of the track 100, such as route changes.
  • the magnet that constitutes the magnetic marker 10 is, for example, a ferrite rubber magnet.
  • a ferrite rubber magnet is a permanent magnet in which magnetic powder of iron oxide, a magnetic material, is dispersed in a polymeric material that serves as a base material.
  • a columnar magnetic marker may also be used instead of the sheet-like magnetic marker 10. In the case of a columnar magnetic marker, it is preferable to store it in a hole drilled in the road surface.
  • the vehicle 2 that constitutes the control system 11 of this example.
  • the vehicle 2 is composed of a leading vehicle 21 equipped with drive wheels and a four-wheeled bogie 22 that is towed by this leading vehicle 21.
  • the dimensions of the leading vehicle 21 are 2 m in length and 1 m in width.
  • the dimensions of the bogie 22 are also 2 m in length and 1 m in width.
  • the leading car 21 has a pair of left and right front wheels 211 that are steered wheels, and rear wheels 212 that are driven wheels.
  • the rear wheels 212 are fixed wheels with a fixed axial direction of the rotation shaft.
  • a towing hook 219 for towing the bogie 22 is provided at the rear of the leading car 21.
  • the bogie 22 has a connecting bar 220 and a connecting hook 229.
  • the connecting bar 220 is a member for connecting to the leading car 21 or the preceding bogie 22.
  • the connecting hook 229 is a member for connecting to the following bogie 22.
  • the bogie 22 has a pair of left and right driven wheels 221 at the front, and a pair of left and right fixed wheels 222 at the rear. Multiple bogies 22 can be connected to the leading car 21.
  • the leading vehicle 21 is configured to include a magnetic sensor unit 3 that performs magnetic detection, a control unit 40 that controls the running of the vehicle 2, an IMU (Inertial Measurement Unit) 42 for implementing inertial navigation, a motor unit 44 that drives and rotates the rear wheels 212, a wheel speed unit 442, a steering unit 46 that steers the front wheels 211, which are steered wheels, a map database 48, and the like.
  • a magnetic sensor unit 3 that performs magnetic detection
  • a control unit 40 that controls the running of the vehicle 2
  • an IMU (Inertial Measurement Unit) 42 for implementing inertial navigation
  • a motor unit 44 that drives and rotates the rear wheels 212
  • a wheel speed unit 442 for implementing inertial navigation
  • a steering unit 46 that steers the front wheels 211, which are steered wheels
  • a map database 48 and the like.
  • the magnetic sensor unit 3 (Fig. 5) is a rod-shaped unit in which multiple magnetic sensors Cn (n is an integer between 1 and 15) are arranged in a straight line.
  • the magnetic sensor unit 3 is attached so as to extend along the vehicle width direction (see Fig. 3).
  • the magnetic sensor unit 3 is attached to the rear end of the leading vehicle 21, which is behind the rear wheel set 212A (Fig. 3).
  • the mounting height of the magnetic sensor unit 3 relative to the floor of the track 100 (Fig. 1) is 100 mm.
  • the magnetic sensor unit 3 ( Figure 5) comprises 15 magnetic sensors Cn arranged in a straight line, and a detection processing circuit 32 incorporating a CPU (not shown).
  • the 15 magnetic sensors Cn are arranged at 5 cm intervals along its longitudinal direction.
  • the 15 magnetic sensors Cn are arranged in a straight line along the vehicle width direction (lateral direction).
  • the magnetic sensor C1 is located on the left side
  • the magnetic sensor C15 is located on the right side.
  • the magnetic sensor Cn is a sensor that detects magnetism by utilizing the well-known MI effect (Magnet Impedance Effect).
  • the MI effect is a magnetic effect in which the impedance of a magnetically sensitive body such as an amorphous wire changes sensitively in response to an external magnetic field.
  • the magnetic sensor Cn has magnetic sensitivity in the longitudinal direction of the straight amorphous wire.
  • Each magnetic sensor Cn incorporates a magnetically sensitive body (not shown) such as an amorphous wire. Each magnetic sensor Cn is capable of detecting magnetic components acting along the axial direction of the magnetically sensitive body.
  • the magnetic sensors C1 to 15 are incorporated so that the axial directions of the magnetically sensitive bodies are aligned.
  • the magnetic sensor unit 3 is attached to the leading car 21 so that each magnetic sensor Cn can detect magnetic components in the vertical direction.
  • the detection processing circuit 32 ( Figure 5) of the magnetic sensor unit 3 is an arithmetic circuit that executes marker detection processing to detect the magnetic marker 10.
  • the detection processing circuit 32 is configured using a CPU (central processing unit) that executes various calculations, memory elements such as a ROM (read only memory) and a RAM (random access memory), etc.
  • the RAM memory area is provided with a 15-channel data buffer for storing the sensor output of the magnetic sensors C1 to C15 over a predetermined period of time.
  • the detection processing circuit 32 executes marker detection processing each time it acquires a sensor signal (vertical magnetic measurement value, hereafter referred to as sensor output) output by each magnetic sensor Cn at a frequency of 3 kHz.
  • the detection processing circuit 32 applies marker detection processing to the sensor output of the magnetic sensors C1 to C15 read from the data buffer.
  • the detection processing circuit 32 has a function of measuring the lateral deviation with respect to the detected magnetic marker 10.
  • the lateral deviation with respect to the magnetic marker 10 is measured with reference to the magnetic sensor C8 located in the center of the magnetic sensor unit 3.
  • the detection processing circuit 32 executes the marker detection process, it inputs the detection result (marker detection result) to the control unit 40.
  • the marker detection result includes information such as the fact that the magnetic marker 10 has been detected and the lateral deviation with respect to the magnetic marker 10 described above.
  • the detection processing circuit 32 has the functions of the following circuits. Note that in this example, these circuits are provided in the magnetic sensor unit 3, but they may also be provided in an external arithmetic processing unit.
  • Circuit for generating a virtual unit A virtual unit 3K perpendicular to the direction of the track 100 is generated through computation. This circuit generates the virtual unit 3K by adjusting the phase of each channel of the sensor output of 15 channels corresponding to the magnetic sensors C1 to C15.
  • Circuit for detecting magnetic markers The circuit detects the magnetic markers 10 using sensor signals from virtual sensors Kn (n is an integer between 1 and 15) that configure the virtual unit 3K. If the magnetic sensor unit 3 is perpendicular to the direction of the track 100, there is no need to generate the virtual unit 3K. In this case, the magnetic markers 10 are detected using sensor signals from the magnetic sensors Cn.
  • the control unit 40 is a unit that controls the running of the leading car 21.
  • the control unit 40 controls the steering angle of the front wheels 211 and the rotational angular velocity of the rear wheels 212 via the steering unit 46 and the motor unit 44.
  • the control unit 40 is equipped with an electronic circuit (not shown) that includes a CPU that performs various calculations, memory elements such as ROM and RAM, an I/O (Input/Output) circuit, etc.
  • the control unit 40 is connected to the magnetic sensor unit 3, the IMU 42, the steering unit 46, the motor unit 44, the map database 48, and the wheel speed unit 442.
  • the wheel speed unit 442 is a device that outputs pulses in response to the rotation of the rear wheels 212.
  • the control unit 40 uses the pulses output by the wheel speed unit 442 to determine the vehicle speed.
  • the map database 48 is a database that stores map data that represents the shape of the track 100.
  • the map data is linked to the magnetic markers 10 placed on the track 100. Furthermore, the map data sets a target trajectory for passing through control points that are preset on the vehicle 2 side. By referring to the map data, it is possible to identify the target trajectory at each position in the traveling direction of the track 100.
  • the lateral deviation (lateral deviation) of the control point relative to the target trajectory is the subject of control.
  • the magnetic sensor unit 3 for measuring the lateral deviation relative to the magnetic marker 10 is placed at the rear end of the leading vehicle 21, while the control point is set forward of the magnetic sensor unit 3.
  • the control unit 40 inputs control target values to the steering unit 46 and the motor unit 44.
  • the control target value for the steering unit 46 is a command steering angle, which is a control target for the steering angle of the front wheels 211.
  • the control target value for the motor unit 44 is a command rotational angular velocity, which is a control target for the rotational angular velocity of the rear wheels 212.
  • the control unit 40 has the functions of the following circuits.
  • Position estimation circuit A circuit that estimates the vehicle position.
  • Lateral deviation identification circuit A circuit for converting the lateral deviation of a control point relative to a target trajectory (referred to as the lateral deviation of a control point).
  • Vehicle control circuit a circuit that controls the running of the vehicle 2.
  • the position estimation circuit estimates the vehicle position using the detection results of the magnetic marker 10 (marker detection results) or the relative position estimated by the IMU 42.
  • the position estimation circuit detects a magnetic marker 10, it determines the vehicle position by shifting the position by the lateral deviation from the magnetic marker 10 based on the installation position of the magnetic marker 10.
  • the position estimation circuit estimates the vehicle position using inertial navigation until a new magnetic marker 10 is detected.
  • the position estimation circuit estimates the vehicle position as a position shifted by the relative position estimated by the IMU 42, based on the vehicle position determined when the previous magnetic marker 10 was detected.
  • the lateral deviation identification circuit converts the lateral deviation with respect to the magnetic marker 10 into the lateral deviation of the control point with respect to the target trajectory.
  • the lateral deviation with respect to the magnetic marker 10 is the amount of lateral deviation with respect to the magnetic marker 10 measured by the magnetic sensor unit 3.
  • the vehicle control circuit executes vehicle control such as steering angle control of the front wheels 211 and vehicle speed control to adjust the speed.
  • vehicle control circuit steers the front wheels 211 and adjusts the speed so as to bring the lateral deviation of the control point closer to zero.
  • the control system 11 controls the vehicle 2 so that the control point follows the target trajectory.
  • the control system 11 configured as described above has the technical features of a magnetic detection system 1 for detecting a magnetic marker 10.
  • the magnetic detection system 1 is configured to include a magnetic sensor unit 3 and an IMU 42 for inertial navigation.
  • the magnetic sensor unit 3 is a sensor unit for magnetically detecting the magnetic marker 10.
  • the IMU 42 is a measurement unit capable of measuring the forward/rearward directions of the vehicle 2 and the traveling direction of the vehicle 2.
  • the detection processing circuit 32 of the magnetic sensor unit 3 acquires the measurement results from the IMU 42 and executes various types of calculation processing. Based on the measurement results from the IMU 42, the detection processing circuit 32 can determine the angular deviation between the longitudinal direction of the vehicle 2 and the traveling direction of the vehicle 2. Note that the configuration of this example is based on the premise that the traveling direction of the vehicle 2 coincides with the direction of the road 100. As an alternative to the configuration of this example, for example, it is also possible to read out the direction of the road 100 by referring to map data, and determine the angular deviation between the longitudinal direction of the vehicle 2 and the direction of the road 100.
  • the magnetic sensor unit 3 executes the marker detection process at a frequency of 3 kHz.
  • the magnetic sensors Cn (n is an integer from 1 to 15) are capable of measuring magnetic components acting in the vertical direction. For example, assume a situation in which a magnetic sensor with the same specifications as the magnetic sensor Cn passes directly above the magnetic marker 10.
  • the sensor output which is the magnetic measurement value in the vertical direction by the magnetic sensor, gradually increases as it approaches the magnetic marker 10 from in front of the magnetic marker 10, reaches a peak directly above the magnetic marker 10, and then starts to decrease again as it moves away from the magnetic marker 10, as shown in FIG. 6, for example.
  • the vertical difference value which is the time difference of the sensor output of the one magnetic sensor ( Figure 6).
  • the vertical difference value of the sensor output of the one magnetic sensor (hereinafter referred to as the vertical difference value of one magnetic sensor, as appropriate) changes over time so that it reverses positive and negative before and after the magnetic marker 10 as shown in Figure 7, and crosses zero at a position directly above the magnetic marker 10.
  • the zero crossing where the positive and negative values are reversed in response to a change from negative to positive (increase) or a change from positive to negative (decrease) in the vertical difference value, is an important indicator of the timing at which the one magnetic sensor passed the magnetic marker 10.
  • the change in sensor output over time corresponds to the change in sensor output according to the distance traveled by the vehicle 2, or the change in sensor output in the direction of travel.
  • the time difference in this example means, for example, the difference between the sensor output when the magnetic sensor unit 3 reaches a first point and the sensor output when the magnetic sensor unit 3 reaches a second point separated from the first point by a certain distance, such as a few centimeters.
  • the time difference can be rephrased as the difference in distance or the difference in the direction of travel.
  • the vertical difference value is an example of a processed signal of a sensor signal.
  • the change over time in the total vertical difference value which is the sum of the vertical difference values of the magnetic sensors C1 to C15, is obtained.
  • the total vertical difference value of the magnetic sensors C1 to C15 changes over time so that it reverses positive and negative before and after the magnetic marker 10 and crosses zero at a position directly above the magnetic marker 10.
  • each magnetic sensor Cn which is the vertical magnetic measurement value, gradually increases as it approaches the magnetic marker 10, peaks directly above the magnetic marker 10, and then starts to decrease again as it moves away from the magnetic marker 10.
  • the sensor output (magnetic measurement value in the vertical direction) of each magnetic sensor Cn exhibits a normal distribution with a peak directly above the magnetic marker 10. Note that the figure shows an approximation curve of the sensor output distribution.
  • the difference value in the vehicle width direction of the sensor output of each magnetic sensor Cn (called the lateral difference value of the magnetic sensor) is useful.
  • the lateral difference value is the difference in the sensor output of two magnetic sensors adjacent in the vehicle width direction.
  • the lateral difference value Cd1 of magnetic sensor C1 is the difference between the sensor output of magnetic sensor C1 and the sensor output of magnetic sensor C2.
  • the difference between the sensor output of magnetic sensor Cm and the sensor output of magnetic sensor Cm+1 will be referred to as the lateral difference value Cdm of magnetic sensor Cm (m is an integer from 1 to 14).
  • the lateral difference value is an example of a processed signal of a sensor signal.
  • the approximate curve ( Figure 9) of the distribution of the lateral difference value Cdm of the magnetic sensor Cm reverses its positive and negative sign on both sides of the magnetic marker 10 and changes so as to cross zero directly above the magnetic marker 10.
  • the positive and negative sign of the lateral difference value Cdm differs depending on which side of the magnetic marker 10 it is on.
  • the zero cross Zc2 In the approximation curve of Figure 9 illustrating the distribution of the lateral difference value Cdm of each magnetic sensor Cm, the zero cross Zc2, where the positive and negative values of the lateral difference value are inverted, appears directly above the magnetic marker 10.
  • the position of the zero cross Zc2 in the distribution in the figure represents the lateral (vehicle width) position of the magnetic marker 10.
  • the vehicle width position of the magnetic marker 10 can be identified, for example, as the midpoint between two adjacent magnetic sensors Cn that are sandwiched between the zero cross Zc2.
  • the detection processing circuit 32 uses the lateral difference value Cdm to measure the lateral deviation with respect to the magnetic marker 10.
  • the lateral deviation is measured with reference to the magnetic sensor C8 located at the center of the magnetic sensor unit 3.
  • the position of the zero cross Zc2 corresponding to the magnetic marker 10 is a position equivalent to C9.5, which is approximately halfway between C9 and C10.
  • the example in the figure is an example of a case where the vehicle 2 (the leading vehicle 21) is shifted to the left on the track 100. Note that the positive and negative lateral deviation with respect to the magnetic marker 10 is positive when the vehicle 2 shifts to the left of the magnetic marker 10 and negative when the vehicle shifts to the right.
  • the traveling direction MD of the vehicle 2 coincides with the longitudinal direction VL of the vehicle 2 (FIG. 10), and the magnetic sensor unit 3 is oriented perpendicular to the traveling direction MD.
  • the vehicle 2 travels along the road 100, and it is assumed that the traveling direction MD of the vehicle 2 coincides with the direction of the road 100 (road direction, shown by reference symbol 100A).
  • each magnetic sensor Cn of the magnetic sensor unit 3 passes through a position 100R (position shown by a broken line in FIG. 10) of the magnetic marker 10 in the road direction 100A at the same time.
  • the position 100R on the road 100 indicates a position in the road direction that is the same as the position of the magnetic marker 10 in the road direction.
  • the position 100R extends in the width direction and defines a line in the width direction.
  • the longitudinal direction of the magnetic sensor unit 3 i.e., the arrangement direction of the magnetic sensors Cn, coincides with the extension direction of position 100R (the direction of the dashed line in Figure 10), which is the width direction (horizontal direction) of the track 100. Therefore, the lateral deviation with respect to the magnetic marker 10 described with reference to Figure 9 accurately represents the deviation in the width direction of the track 100.
  • the magnetic sensor unit 3 passes the magnetic marker 10 at an angle to the width direction of the road 100 (the extension direction of position 100R in FIG. 13 and FIG. 14).
  • the traveling direction of the vehicle 2 (MD in FIG. 10) is illustrated along the vertical direction, and the position 100R of the magnetic marker 10 in the road direction 100A is shown by a dashed line.
  • Position 100R extends in the width direction perpendicular to the road direction 100A.
  • the timing of closest approach to the magnetic marker 10 i.e., the timing of passing position 100R in Figure 14
  • magnetic sensor C1 is on the inside of the curve and magnetic sensor C15 is on the outside of the curve.
  • the phase of the change curve of the vertical difference value by each magnetic sensor shifts as shown in FIG. 15.
  • FIG. 15 similar to FIG. 11, the change curves of the vertical difference value of the magnetic sensors C1 and C15 at both ends, the magnetic sensor C8 in the center, and the magnetic sensors C4 and C12 in the intermediate positions are selectively shown.
  • the zero cross timing differs due to the phase shift of the change curve of the vertical difference value of each magnetic sensor.
  • the change over time (change in the traveling direction, change according to the travel distance) of the vertical difference total value (sum of vertical difference values) of the magnetic sensors C1 to C15 is as shown in FIG. 16.
  • the positive and negative peaks of the change curve become smaller and broader, and the slope of the zero cross becomes smaller. If the slope of the zero cross becomes smaller, the detection accuracy of the zero cross may decrease.
  • Figure 15 shows an example of a situation where the magnetic sensor unit 3 is at an angle, while the lateral deviation of the magnetic sensor unit 3 relative to the magnetic marker 10 is close to zero. That is, this is an example of a situation where the magnetic sensor C8 located at the center of the magnetic sensor unit 3 passes directly above the magnetic marker 10.
  • the amplitude of the vertical difference value of the magnetic sensor C8 is the largest and it becomes the central one.
  • the change curves of the vertical difference values of the two magnetic sensors equidistant to the left and right of the magnetic sensor C8 have approximately the same waveform.
  • symmetry may occur in which the zero cross of the vertical difference value of magnetic sensor C8 is located halfway between the zero cross of the vertical difference value of magnetic sensors C1 and C15, which are located at both ends of the magnetic sensor unit 3. If there is such symmetry centered on magnetic sensor C8, when calculating the total vertical difference value of magnetic sensors C1 to C15, the phase shift of the vertical difference values of the other magnetic sensors relative to the phase of the vertical difference value of magnetic sensor C8 can be offset. As a result, the zero cross of the total vertical difference value of magnetic sensors C1 to C15 coincides with the timing of the zero cross of the vertical difference value of magnetic sensor C8, and appears at the timing when magnetic sensor C8 passes through the magnetic marker 10, as shown in FIG. 16.
  • the magnetic sensor that serves as the reference for the above-mentioned symmetry will be another magnetic sensor, not magnetic sensor C8.
  • the vertical difference value of magnetic sensor C4 will have the maximum amplitude.
  • symmetry may occur around magnetic sensor C4.
  • Magnetic sensors C3 and C5, magnetic sensors C2 and C6, and magnetic sensors C1 and C7 are each symmetrical around magnetic sensor C4.
  • magnetic sensors C8 to C15 there is no magnetic sensor that is symmetrical around magnetic sensor C4.
  • the phase shift of the vertical difference values of the other magnetic sensors based on the phase of the vertical difference value of the magnetic sensor C4 is not sufficiently offset.
  • the zero crossing of the vertical difference sum of the magnetic sensors C1 to C15 does not coincide with the zero crossing of the vertical difference value of the magnetic sensor C4, and as shown in FIG. 18, there is a time shift from the timing when the magnetic sensor C4 passes the magnetic marker 10.
  • the lateral deviation from the magnetic marker 10 can be measured based on the position of the zero crossing (Zc2 in FIG. 9) of the approximation curve of the lateral difference value of each magnetic sensor Cn.
  • the magnetic sensor unit 3 While traveling on the curved road 100C (see FIG. 19), as described above, the magnetic sensor unit 3 passes the magnetic marker 10 in an oblique posture with respect to the width direction of the road 100 (extension direction of position 100R).
  • the lateral deviation A from the magnetic marker 10 measured by the magnetic sensor unit 3 is the distance along the longitudinal direction of the magnetic sensor unit 3.
  • This lateral deviation A corresponds to the hypotenuse of a triangle with the actual lateral deviation B as the base.
  • This lateral deviation A is larger than the actual lateral deviation B in the width direction of the road 100.
  • Detection method of magnetic marker of this example is a method for solving the above-mentioned problems on the curved road 100C.
  • the contents of this detection method will be described with reference to Figs. 20 to 22.
  • Fig. 20 shows the change curves of the vertical difference values (time difference of the magnetic measurement values (sensor output) in the front-rear direction of the vehicle 2) of each magnetic sensor while traveling on the curved road 100C.
  • This figure shows the change curves of each magnetic sensor in Fig. 15 mentioned above, divided into individual graphs. From the top of Fig. 20, the graphs show the vertical difference values of the magnetic sensor C1, the vertical difference values of the magnetic sensor C4, the vertical difference values of the magnetic sensor C8, the vertical difference values of the magnetic sensor C12, and the vertical difference values of the magnetic sensor C15.
  • the detection processing circuit 32 of the magnetic sensor unit 3 generates the above virtual unit by performing phase adjustment of the vertical difference value of each magnetic sensor.
  • this phase adjustment focuses on the peak value (black circle in FIG. 20) that precedes the zero crossing in time among the change curves of the vertical difference value of each magnetic sensor.
  • the detection processing circuit 32 adjusts the phase so that the timing of the peak value of the change curves of the other magnetic sensors C1 to C14 coincides with the timing of the peak value of the change curve of the magnetic sensor C15, which is located on the outside of the curve of the curved road 100C and has the slowest phase (the time point indicated by the black triangle in FIG. 20) (see FIG. 21).
  • the phase of the vertical difference value of each magnetic sensor is adjusted by matching the timing of the peak values of the vertical difference value.
  • an angular deviation between the longitudinal direction and the traveling direction of the vehicle 2 may be identified based on the measurement results by the IMU 42, and the phase of the vertical difference value of each magnetic sensor may be adjusted using the angular deviation.
  • the direction of the road 100 may be read with reference to map data to identify the above-mentioned angular deviation, and phase adjustment may be performed.
  • the amount of adjustment of the phase of the vertical difference value of each magnetic sensor may be linked to map data representing the road 100, and phase adjustment may be performed according to the adjustment amount read from the map data.
  • the change curves of the vertical difference values of each magnetic sensor shown in FIG. 21 are almost the same as the change curves of the vertical difference values of each magnetic sensor while traveling on the straight road 100S (FIG. 11). Based on FIG. 21, the zero crossing of the vertical difference total value of each magnetic sensor can be detected with high accuracy.
  • adjusting the phase of the vertical difference values of each magnetic sensor as shown in FIG. 21 corresponds to generating, for example, a virtual unit 3K in FIG. 22 through computation.
  • This virtual unit 3K is a virtual magnetic sensor unit in which the magnetic sensor unit 3 is rotated through computation so as to be perpendicular to the traveling direction MD of the vehicle 2.
  • the traveling direction MD of the vehicle 2 is a direction that coincides with the tangent direction of the road direction 100A.
  • the sensor outputs of a plurality of virtual sensors Kn (n is an integer from 1 to 15), which are virtual magnetic sensors constituting the virtual unit 3K (see FIG. 22).
  • the sensor output of the virtual sensor Kn is the sensor output (vertical magnetic measurement value) at the time when the corresponding magnetic sensor Cn passes through position 100R.
  • the approximation curve of the distribution of the lateral difference value Kdm (m is an integer from 1 to 14) is similar to the approximation curve of FIG. 9 described above.
  • the magnetic detection system 1 of this example configured as described above is capable of adjusting the phase of the sensor output of 15 channels corresponding to the magnetic sensors C1 to C15.
  • a virtual unit 3K that approaches directly toward the magnetic marker 10 is generated by adjusting the phase of the sensor output of the 15 channels.
  • the virtual unit 3K can detect the magnetic marker 10 with high accuracy regardless of whether the road is a straight road 100S or a curved road 100C, and can measure the lateral deviation relative to the magnetic marker 10 with high accuracy.
  • the phase of the processed signal (vertical difference value) based on the sensor signals of the magnetic sensors C1 to C15 is adjusted.
  • the phase is adjusted to adjust the change in the sensor signal over time, or the change in the sensor signal over distance traveled. Therefore, the phase can be expressed as a time phase, or a distance phase over distance traveled.
  • each magnetic sensor Cn measures a magnetic component acting in the vertical direction.
  • the direction of action of the magnetic component measured by each magnetic sensor Cn of the magnetic sensor unit 3 is not limited to one direction. For example, it may be two directions or three directions. The two or three directions may be perpendicular to each other.
  • the phase of the change curve of the vertical difference value (processed signal), which is the time difference of the magnetic measurement value (sensor signal) in the vertical direction of the vehicle 2, is adjusted.
  • the time difference is a time differential process (difference process). Instead of a time difference, it may be expressed as a distance difference or a difference in the traveling direction. It is also possible to generate a processed signal by performing differential process (difference process) multiple times on the sensor signal.
  • phase adjustment is performed to match the timing of peak values (black circles in FIG. 20) that precede the zero crossing in the change curves of the vertical difference values of each magnetic sensor.
  • phase adjustment may be performed to match the timing of zero crossing in the change curves of the vertical difference values of each magnetic sensor. If phase adjustment is performed using peak values (black circles in FIG. 20) that precede the zero crossing in time, as in this example, phase adjustment can be completed early, before the zero crossing of the vertical difference value of the magnetic sensor on the outer periphery of the curve (magnetic sensor C15 in FIG. 20) appears.
  • a track 100 is illustrated that is provided in an indoor environment such as a factory or a logistics warehouse, or in an outdoor environment within the premises of a factory, and a vehicle that transports parts or products is illustrated.
  • the vehicle may be a general vehicle that travels on a general road.
  • the vehicle may be a vehicle that is automatically steered using a magnetic marker 10, or a vehicle that is driven by a driver.
  • driving assistance such as a lane departure warning or lane keep assist that uses the magnetic marker 10.

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Abstract

車幅方向に沿って複数の磁気センサＣｎが配列された磁気センサユニット（３）を備える車両（２）が、床面に配置された磁気マーカ（１０）を検出する方法において、車幅方向に直交する車両の前後方向（ＶＬ）が車両の進行方向（ＭＤ）から角度的にずれたとき、磁気センサユニット（３）を仮想的に回転させる計算処理を実行することで、車両（２）の進行方向（ＭＤ）に対して直交する方向に沿って複数の仮想センサ（Ｋｎ）が配列された仮想ユニット（３Ｋ）を生成し、仮想ユニット（３Ｋ）の複数の仮想センサ（Ｋｎ）によるセンサ信号を利用することで、走路の曲率に関わらず磁気マーカ（１０）を確実性高く検出する。

Description

磁気マーカの検出方法、及び検出システム
　本発明は、車両が移動する路面あるいは床面に配設された磁気マーカを利用する車両用のシステムに関する。
　従来より、工場や物流倉庫などにおいて、自動搬送車が広く活用されている。自動搬送車を自動走行させるためのシステムとして、経路に沿って間隔を空けて配置された磁気マーカを利用するシステムが提案されている（例えば特許文献１参照。）。このシステムでは、経路に沿って車両を走行させるための目標の軌跡が設定され、車両側には、目標の軌跡に対する制御点が設定される。車両は、目標の軌跡に対する制御点の横方向の偏差をゼロに近づけるように操舵される。
　このシステムを構成する車両には、車幅方向に沿って複数の磁気センサが配列された磁気センサユニットが設けられている。磁気センサユニットは、磁気マーカを検出し、その磁気マーカに対する横方向の偏差を計測する。制御点の横方向の偏差は、磁気マーカに対する横方向の偏差に基づいて演算される。
特開２０２３－４１２１号公報
　上記従来のシステムでは、曲率が大きい急なカーブを車両が通過する際、磁気センサユニットが斜めの状態で磁気マーカを通過する状況が生じ、このような状況に起因して磁気マーカの検出が不安定になるおそれがある。
　本発明は、上記の従来の問題点に鑑みてなされたものであり、走路の曲率に関わらず磁気マーカを確実性高く検出するための磁気マーカの検出方法を提供しようとするものである。
　本発明の一態様は、車両が移動する床面あるいは路面に配置された磁気マーカの検出方法であって、
　車両には、車幅方向に沿って複数の磁気センサが配列された磁気センサユニットが設けられており、
　前記車幅方向に直交する車両の前後方向が車両の進行方向から角度的にずれたとき、
　前記磁気センサユニットを仮想的に回転させる計算処理を実行することで、前記複数の磁気センサに相当する複数の仮想センサが、車両の進行方向に対して直交する方向に沿って配列された仮想ユニットを生成し、
　当該仮想ユニットの複数の仮想センサによるセンサ信号を利用して磁気マーカを検出する、磁気マーカの検出方法にある。
　本発明の一態様は、車両が移動する床面あるいは路面に配置された磁気マーカの検出システムであって、
　一直線上に沿って複数の磁気センサが配列されていると共に、当該複数の磁気センサの配列方向が車幅方向に沿うように車両に組み付けられた磁気センサユニットと、
　前記車幅方向に直交する車両の前後方向が車両の進行方向から角度的にずれたとき、前記磁気センサユニットを仮想的に回転させる計算処理を実行することで、前記複数の磁気センサに相当する複数の仮想センサが、車両の進行方向に対して直交する方向に沿って配列された仮想ユニットを生成する回路と、
　当該仮想ユニットの複数の仮想センサによるセンサ信号を利用して磁気マーカを検出する回路と、を備える磁気マーカの検出システムにある。
　本発明の技術的特徴のひとつは、車両の前後方向と車両の進行方向との間に角度的にずれが生じたときの処理にある。このような角度的なずれが生じると、複数の磁気センサの配列方向が進行方向に対して直交せず、斜交する状態となる。
　本発明の磁気マーカの検出方法及び検出システムでは、上記の角度的なずれが生じたとき、磁気センサユニットを仮想的に回転させる計算処理が実行され、仮想ユニットが生成される。この仮想ユニットは、複数の仮想センサが車両の進行方向に対して直交する方向に沿って配列された仮想的な磁気センサユニットである。そして、本発明の磁気マーカの検出方法及び検出システムでは、複数の仮想センサによるセンサ信号を利用して磁気マーカを検出するための処理が実行される。
　本発明の磁気マーカの検出方法及び検出システムによれば、車両の前後方向と車両の進行方向との角度的なずれの影響を抑制できる。この検出方法及び検出システムによれば、車両の前後方向と車両の進行方向との間に角度的なずれが生じた場合であっても、車両の前後方向と車両の進行方向とが一致している場合と同様、確実性高く磁気マーカを検出できる。車両の前後方向が車両の進行方向から角度的にずれる状況は、例えば、車両が急なカーブを走行している最中に生じる可能性がある。本発明の磁気マーカの検出方法及び検出システムによれば、車両が走行する経路の曲率によらず、確実性高く磁気マーカを検出できる。
走路を例示する説明図。 磁気マーカの説明図。 車両の説明図。 車両（先頭車両）のシステム構成図。 磁気センサユニットのシステム構成図。 磁気マーカの真上を通過する磁気センサによるセンサ出力の経時変化（進行方向の変化、距離に応じた変化）を例示するグラフ。 磁気マーカの真上を通過する磁気センサの縦差分値（時間差分、進行方向の差分）の経時変化を例示するグラフ。 磁気センサＣ１～Ｃ１５によるセンサ出力の分布の近似曲線を例示するグラフ。 磁気センサＣ１～Ｃ１５の横差分値（車幅方向の差分）の分布の近似曲線を例示するグラフ。 車両（先頭車両）の前後方向ＶＬが進行方向ＭＤと一致している状況を例示する図。 車両の前後方向ＶＬが進行方向ＭＤと一致する状況における磁気センサ毎の縦差分値の変化を示すグラフ。 車両の前後方向ＶＬが進行方向ＭＤと一致する状況における各磁気センサの縦差分合計値の変化を示すグラフ。 車両の前後方向ＶＬが進行方向ＭＤと一致しない走行状況の説明図。 車両の前後方向ＶＬが進行方向ＭＤと一致しない状況下で、磁気センサユニットが磁気マーカを通過する様子の説明図。 車両の前後方向ＶＬが進行方向ＭＤと一致しない状況における各磁気センサの縦差分値の変化を示すグラフその１。 車両の前後方向ＶＬが進行方向ＭＤと一致しない状況における各磁気センサの縦差分合計値の変化を示すグラフその１。 車両の前後方向ＶＬが進行方向ＭＤと一致しない状況における各磁気センサの縦差分値の変化を示すグラフその２。 車両の前後方向ＶＬが進行方向ＭＤと一致しない状況における各磁気センサの縦差分合計値の変化を示すグラフその２。 車両の前後方向ＶＬが進行方向ＭＤと一致しない状況において磁気センサユニットが計測する横偏差の説明図。 各磁気センサの縦差分値の位相を調整する方法を説明する図。 位相調整後の各磁気センサの縦差分値の変化を示すグラフ。 仮想ユニットの説明図。
　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が配列された走路１００に沿って車両２を走行させるための制御システム１１に関する例である。特に、この制御システム１１は、磁気マーカ１０の検出方法に技術的な特徴のひとつを有している。
　本例の磁気マーカ１０の検出方法では、走路１００の方向に対して直交する仮想ユニット３Ｋ（図２２を参照して後述する。）が想定される。仮想ユニット３Ｋによれば、走路１００の方向と車両２の前後方向とが一致しない状況下においても、磁気マーカ１０を確実性高く検出できる。本例の検出方法によれば、直線路１００Ｓであるか曲線路１００Ｃであるかに関わらず、磁気マーカ１０を精度高く検出できる。磁気マーカ１０を高精度に検出できれば、磁気マーカ１０に対する横方向（車幅方向）の偏差（磁気マーカ１０に対する横偏差という。）を精度高く計測できる。この内容について、図１～図２２を用いて説明する。
　車両２の走行環境は、例えば、工場や物流倉庫などの屋内環境や、工場などの敷地内の屋外環境など、である。走路１００（図１）は、例えば、幅約２ｍの一方通行のオーバル形状の周回走路である。走路１００は、直線路１００Ｓと、曲線路１００Ｃと、を組み合わせて構成されている。本例の構成では、走路１００の中央に沿うように磁気マーカ１０が配列されている。隣り合う磁気マーカ１０の間隔は、例えば２ｍなどの一定の間隔である。なお、磁気マーカ１０の間隔が一定であることは必須の要件ではない。
　磁気マーカ１０は、図２のごとく、直径１００ｍｍ、厚さ２ｍｍのシート状をなす磁石である。磁気マーカ１０は、走路１００の表面をなす路面に貼り付け可能である。個片状の磁気マーカ１０は、磁気テープと比べて床面等への貼付けが容易である。個片状の磁気マーカ１０は、曲線状の貼付けが難しく皺などを生じ易い磁気テープと比べ、曲線路への敷設が容易である。さらに、磁気マーカ１０は、貼り換えが容易であるので、ルート変更など走路１００の形状変更への対応が容易である。
　磁気マーカ１０をなす磁石は、例えば、フェライトラバーマグネットである。フェライトラバーマグネットは、磁性材料である酸化鉄の磁粉が基材である高分子材料中に分散している永久磁石である。なお、シート状の磁気マーカ１０に代えて、柱状の磁気マーカを採用しても良い。柱状の磁気マーカの場合、路面に穿設された孔に収容すると良い。
　次に、本例の制御システム１１を構成する車両２について説明する。車両２は、図３のごとく、駆動輪を備える先頭車両２１と、この先頭車両２１に牽引される四輪の台車２２と、により構成されている。先頭車両２１の寸法は、長さ２ｍ、幅１ｍである。台車２２の寸法も、長さ２ｍ、幅１ｍである。
　先頭車両２１は、操舵輪である左右一対の前輪２１１と、駆動輪である後輪２１２と、を有している。後輪２１２は、回転軸の軸方向が固定された固定輪である。先頭車両２１の後部には、台車２２を牽引するための牽引フック２１９が設けられている。台車２２は、連結バー２２０及び連結フック２２９を備えている。連結バー２２０は、先頭車両２１あるいは先行する台車２２に連結するための部材である。連結フック２２９は、後続する台車２２を連結するための部材である。台車２２は、左右一対の従動輪２２１を前部に、左右一対の固定輪２２２を後部に備えている。先頭車両２１には、複数台の台車２２を連結可能である。
　先頭車両２１のシステム構成について図４を参照して説明する。先頭車両２１は、磁気検出を行う磁気センサユニット３、車両２の走行を制御する制御ユニット４０、慣性航法を実現するためのＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）４２、後輪２１２を回転駆動するモータユニット４４、車輪速ユニット４４２、操舵輪である前輪２１１を操舵する操舵ユニット４６、地図データベース４８、などを含んで構成されている。
　磁気センサユニット３（図５）は、複数の磁気センサＣｎ（ｎは１～１５の整数）が一直線上に沿って配列された棒状のユニットである。磁気センサユニット３は、車幅方向に沿うように取り付けられる（図３参照。）。本例の構成では、後輪軸２１２Ａ（図３）よりも後ろ側に当たる先頭車両２１の最後尾に磁気センサユニット３が組み付けられている。なお、走路１００（図１）の床面を基準とした磁気センサユニット３の取り付け高さは１００ｍｍである。
　磁気センサユニット３（図５）は、一直線上に配列された１５個の磁気センサＣｎと、図示しないＣＰＵ等を内蔵した検出処理回路３２と、を備えている。棒状の磁気センサユニット３では、その長手方向に沿って１５個の磁気センサＣｎが５ｃｍ間隔で配列されている。車幅方向に沿って磁気センサユニット３が先頭車両２１に取り付けられたとき、１５個の磁気センサＣｎが車幅方向（横方向）に沿って一直線上に配列されることになる。本例では、車両２（先頭車両２１）において、磁気センサＣ１が左側に位置し、磁気センサＣ１５が右側に位置している。
　磁気センサＣｎは、公知のＭＩ効果（Magnet Impedance Effect）を利用して磁気を検出するセンサである。ＭＩ効果は、アモルファスワイヤなどの感磁体のインピーダンスが外部磁界に応じて敏感に変化するという磁気的な効果である。磁気センサＣｎは、直線状のアモルファスワイヤの長手方向に磁気的な感度を有している。
　各磁気センサＣｎでは、アモルファスワイヤなどの感磁体（図示略）が１本ずつ組み込まれている。各磁気センサＣｎは、感磁体の軸方向に沿って作用する磁気成分の検出が可能である。磁気センサユニット３では、感磁体の軸方向が一致するように磁気センサＣ１～１５が組み込まれている。磁気センサユニット３は、各磁気センサＣｎが鉛直方向の磁気成分を検出できるよう、先頭車両２１に取り付けられる。
　磁気センサユニット３の検出処理回路３２（図５）は、磁気マーカ１０を検出するためのマーカ検出処理を実行する演算回路である。検出処理回路３２は、図示は省略するが、各種の演算を実行するＣＰＵ（central processing unit）、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。ＲＡＭの記憶領域には、所定期間に亘る磁気センサＣ１～Ｃ１５のセンサ出力を格納するための１５チャンネルのデータバッファが設けられている。
　検出処理回路３２は、各磁気センサＣｎが出力するセンサ信号（鉛直方向の磁気計測値、以下、センサ出力。）を３ｋＨｚの周波数で取得する毎に、マーカ検出処理を実行する。検出処理回路３２は、上記のデータバッファから読み出した磁気センサＣ１～Ｃ１５のセンサ出力に対してマーカ検出処理を適用する。
　検出処理回路３２は、検出された磁気マーカ１０に対する横偏差を計測する機能を備えている。磁気マーカ１０に対する横偏差は、磁気センサユニット３の中央に位置する磁気センサＣ８を基準として計測される。検出処理回路３２はマーカ検出処理を実行すると、検出結果（マーカ検出結果）を制御ユニット４０に入力する。マーカ検出結果には、磁気マーカ１０が検出された旨や、上記の磁気マーカ１０に対する横偏差、等の情報が含まれる。
　検出処理回路３２は、以下の各回路としての機能を備えている。なお、本例では、これらの回路を磁気センサユニット３に設けているが、これらの回路を外部の演算処理ユニットに設けても良い。
（１）仮想ユニットを生成する回路：走路１００の方向に対して直交する仮想ユニット３Ｋを計算処理上で生成する。この回路は、磁気センサＣ１～Ｃ１５に対応する１５チャンネルのセンサ出力について、各チャンネルの位相を調整することで仮想ユニット３Ｋを生成する。
（２）磁気マーカを検出する回路：仮想ユニット３Ｋを構成する仮想センサＫｎ（ｎは１～１５の整数）によるセンサ信号を利用して磁気マーカ１０を検出する。なお、走路１００の方向に対して磁気センサユニット３が直交する状況であれば、仮想ユニット３Ｋを生成する必要がない。この場合は、磁気センサＣｎによるセンサ信号を利用して磁気マーカ１０が検出される。
　制御ユニット４０は、先頭車両２１の走行を制御するユニットである。制御ユニット４０は、操舵ユニット４６やモータユニット４４を介して前輪２１１の舵角や後輪２１２の回転角速度を制御する。制御ユニット４０は、各種の演算を実行するＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ素子、Ｉ／Ｏ（Input/Output）回路、等を含めて構成された電子回路（図示略）を備えている。
　制御ユニット４０には、磁気センサユニット３、ＩＭＵ４２、操舵ユニット４６、モータユニット４４、地図データベース４８、車輪速ユニット４４２が接続されている。車輪速ユニット４４２は、後輪２１２の回転に応じてパルスを出力する装置である。制御ユニット４０は、車輪速ユニット４４２が出力するパルスを利用して車速を特定する。
　地図データベース４８は、走路１００の形状を表すマップデータを記憶するデータベースである。マップデータには、走路１００に配設された磁気マーカ１０がひも付けられている。さらに、マップデータ上では、車両２側に予め設定された制御点を通過させるための目標の軌跡が設定されている。マップデータを参照すれば、走路１００の進行方向における各位置において、目標の軌跡を特定可能である。
　なお、本例の構成では、目標の軌跡に対する制御点の横方向のずれ量（横偏差）が制御の対象となる。本例の構成では、磁気マーカ１０に対する横偏差を計測するための磁気センサユニット３が先頭車両２１の後端に配置されている一方、磁気センサユニット３よりも前方に制御点が設定される。
　制御ユニット４０は、操舵ユニット４６やモータユニット４４に対し、制御目標値を入力する。操舵ユニット４６に対する制御目標値は、前輪２１１の舵角の制御目標である指示舵角である。モータユニット４４に対する制御目標値は、後輪２１２の回転角速度の制御目標である指示回転角速度である。
　制御ユニット４０は、以下の各回路としての機能を備えている。
（１）位置推定回路：車両位置を推定する回路。
（２）横偏差特定回路：目標の軌跡に対する制御点の横方向の偏差（制御点の横偏差という。）に変換する回路。
（３）車両制御回路：車両２の走行を制御する回路。
　位置推定回路は、磁気マーカ１０の検出結果（マーカ検出結果）あるいはＩＭＵ４２が推定する相対位置等を利用して車両位置を推定する。位置推定回路は、磁気マーカ１０が検出されると、その磁気マーカ１０の敷設位置に基づき、磁気マーカ１０に対する横偏差の分だけ位置をずらすことで車両位置を測位する。また、位置推定回路は、新たな磁気マーカ１０が検出されるまでの間は、慣性航法により車両位置を推定する。位置推定回路は、直前の磁気マーカ１０の検出時に測位された車両位置を基準として、ＩＭＵ４２が推定する相対位置の分だけずらした位置を、車両位置として推定する。
　横偏差特定回路は、磁気マーカ１０に対する横偏差を、目標の軌跡に対する制御点の横偏差に変換する。磁気マーカ１０に対する横偏差は、磁気センサユニット３が計測する磁気マーカ１０に対する横ずれ量である。
　車両制御回路は、前輪２１１の舵角制御や、速度を調節する車速制御、等の車両制御を実行する。車両制御回路は、制御点の横偏差をゼロに近づけるように前輪２１１を操舵すると共に、速度を調節する。制御システム１１では、目標の軌跡に制御点が沿うように車両２が制御される。
　以上のように構成された制御システム１１は、磁気マーカ１０を検出するための磁気検出システム１に技術的特徴を有している。磁気検出システム１は、磁気センサユニット３および慣性航法のためのＩＭＵ４２を含めて構成されている。磁気センサユニット３は、磁気マーカ１０を磁気的に検出するためのセンサユニットである。ＩＭＵ４２は、車両２の前後方向や車両２の進行方向を計測可能な計測ユニットである。
　磁気センサユニット３の検出処理回路３２は、ＩＭＵ４２による計測結果を取得して各種の演算処理を実行する。検出処理回路３２は、ＩＭＵ４２による計測結果に基づき、車両２の前後方向と、車両２の進行方向と、の角度的なずれを特定可能である。なお、本例の構成は、車両２の進行方向が、走路１００の方向に一致していることを前提とする構成である。本例の構成に代えて、例えば、マップデータを参照して走路１００の方向を読み出し、車両２の前後方向と走路１００の方向との角度的なずれを特定することも良い。
　以下、（ａ）磁気マーカの基本的な検出方法、（ｂ）基本的な検出方法の課題、（ｃ）本例の磁気マーカの検出方法、を順番に説明する。
（ａ）磁気マーカの基本的な検出方法
　上記の通り、磁気センサユニット３は、３ｋＨｚの周波数でマーカ検出処理を実行する。磁気センサＣｎ（ｎは１～１５の整数）は、鉛直方向に作用する磁気成分を計測可能である。例えば磁気センサＣｎと同じ仕様の一の磁気センサが磁気マーカ１０の真上を通過する状況を想定する。当該一の磁気センサによる鉛直方向の磁気計測値であるセンサ出力は、例えば図６に示すように、磁気マーカ１０の手前から磁気マーカ１０に近付くにつれて次第に大きくなって磁気マーカ１０の真上でピークとなり、磁気マーカ１０から遠ざかるにつれて再度、減少に転じる。
　磁気センサ１０の検出に際して、当該一の磁気センサのセンサ出力（図６）の時間差分である縦差分値が有用である。当該一の磁気センサのセンサ出力の縦差分値（以下、適宜、一の磁気センサの縦差分値という。）は、図７のごとく磁気マーカ１０の前後で正負が反転すると共に、磁気マーカ１０の真上の位置でゼロを交差するように時間的に変化する。縦差分値の負から正への変化（増加）あるいは縦差分値の正から負への変化（減少）に応じて正負が反転するゼロクロスは、当該一の磁気センサが磁気マーカ１０を通過したタイミングを示す重要な指標となる。
　ここで、センサ出力の時間的な変化は、車両２の走行距離に応じたセンサ出力の変化、あるいは進行方向におけるセンサ出力の変化、に相当する。本例の時間差分は、例えば、磁気センサユニット３が第１の地点に到達した時点でのセンサ出力と、第１の地点から数ｃｍなど一定の距離を介在して離間する第２の地点に磁気センサユニット３が到達した時点でのセンサ出力と、の差分を意味している。時間差分は、距離的な差分、進行方向における差分、と言い換えることができる。縦差分値は、センサ信号の加工信号の一例である。
　磁気マーカ１０を未検出の時点では、１５個の磁気センサＣｎのうちのいずれが磁気マーカ１０の直近を通過するのか不明である。そこで、本例では、磁気センサＣ１～Ｃ１５の縦差分値の総和である縦差分合計値の時間的な変化を求めている。磁気センサＣ１～Ｃ１５の縦差分合計値は、図７と同様、磁気マーカ１０の前後で正負が反転すると共に、磁気マーカ１０の真上の位置でゼロを交差するように時間的に変化する。
　車両２の走行中では、磁気センサＣ１～Ｃ１５による縦差分合計値の時間的な変化（図７と同様の変化を示す。）について、その正負が反転するゼロクロスＺｃ１が生じたとき、磁気センサユニット３が磁気マーカ１０の真上に位置すると判断できる。検出処理回路３２は、縦差分合計値の時間的な変化においてゼロクロスＺｃ１を検出できたとき、磁気マーカ１０を検出したと判断する。
　また例えば、磁気センサＣｎと同じ仕様の磁気センサについて、磁気マーカ１０の真上を通過する車幅方向の直線に沿う移動を想定する。この場合、鉛直方向の磁気計測値である各磁気センサＣｎのセンサ出力は、磁気マーカ１０に近付くにつれて次第に大きくなって磁気マーカ１０の真上でピークとなり、磁気マーカ１０から遠ざかるにつれて再度、減少に転じる。
　１５個の磁気センサＣｎが車幅方向に配列された磁気センサユニット３の場合、図８のごとく、各磁気センサＣｎのセンサ出力（鉛直方向の磁気計測値）は、磁気マーカ１０の真上でピークとなる正規分布を呈する。なお、同図では、センサ出力の分布の近似曲線を示している。
　磁気マーカ１０の車幅方向の位置を特定する際には、各磁気センサＣｎのセンサ出力の車幅方向の差分値（磁気センサの横差分値という。）が有用になる。横差分値は、車幅方向に隣り合う２つの磁気センサのセンサ出力の差分である。例えば、磁気センサＣ１の横差分値Ｃｄ１は、磁気センサＣ１のセンサ出力と、磁気センサＣ２のセンサ出力と、の差分である。以下、磁気センサＣｍのセンサ出力と、磁気センサＣｍ＋１のセンサ出力と、の差分を、磁気センサＣｍ（ｍは１～１４の整数）の横差分値Ｃｄｍと表示する。なお、横差分値は、センサ信号の加工信号の一例である。
　磁気センサＣｍの横差分値Ｃｄｍの分布の近似曲線（図９）は、磁気マーカ１０を挟んだ両側で正負が反転すると共に、磁気マーカ１０の真上の位置でゼロを交差するように変化する。１５個の磁気センサＣｎが車幅方向に配列された磁気センサユニット３の場合、同図のごとく、磁気マーカ１０を介してどちらの側にあるかによって横差分値Ｃｄｍの正負が異なってくる。
　各磁気センサＣｍの横差分値Ｃｄｍの分布を例示する図９の近似曲線では、横差分値の正負が反転するゼロクロスＺｃ２が、磁気マーカ１０の真上に現れる。同図の分布中のゼロクロスＺｃ２の位置は、磁気マーカ１０の横方向（車幅方向）の位置を表している。磁気マーカ１０の車幅方向の位置は、例えば、ゼロクロスＺｃ２を挟んで隣り合う２つの磁気センサＣｎの中間の位置として特定可能である。横差分値Ｃｄｍ（ｍは１～１４の整数。）の分布の近似曲線（図９）からゼロクロスＺｃ２を検出することで、磁気マーカ１０に対する横偏差を精度高く計測できる。
　検出処理回路３２は、上記の横差分値Ｃｄｍを利用して磁気マーカ１０に対する横偏差を計測する。横偏差は、上記のごとく、磁気センサユニット３の中央に位置する磁気センサＣ８を基準として計測される。例えば図９の場合、磁気マーカ１０に対応するゼロクロスＺｃ２の位置が、Ｃ９とＣ１０との中間辺りのＣ９．５に相当する位置となっている。上記のように磁気センサＣ９とＣ１０の間隔は５ｃｍであるから、磁気マーカ１０に対する横偏差は（９．５－８）×５ｃｍ＝７．５ｃｍとなる。同図の例は、走路１００の中で車両２（先頭車両２１）が左寄りとなった場合の例である。なお、磁気マーカ１０に対する横偏差の正負は、磁気マーカ１０に対して車両２が左に寄った場合を正、右に寄った場合を負としている。
（ｂ）基本的な検出方法の課題
　例えば、直線路１００Ｓであれば、車両２の進行方向ＭＤと車両２の前後方向ＶＬとが一致し（図１０）、磁気センサユニット３が進行方向ＭＤに対して直交する姿勢となる。上記のごとく、本例では、車両２は走路１００に沿って走行しており、車両２の進行方向ＭＤが走路１００の方向（走路方向。符号１００Ａにて図示。）に一致することが前提となっている。図１０の場合であれば、走路方向１００Ａにおける磁気マーカ１０の位置１００Ｒ（図１０中の破線で示す位置。）を、磁気センサユニット３の各磁気センサＣｎが同時に通過することになる。ここで、図１０に例示するごとく、走路１００における位置１００Ｒは、走路方向における位置が、走路方向における磁気マーカ１０の位置と同じである位置を示している。位置１００Ｒは、幅方向に延在し、幅方向の線を規定する。
　磁気マーカ１０を通過する際、磁気センサユニット３の各磁気センサＣｎの縦差分値は、図１１のように変化する。なお、１５個の磁気センサＣ１～Ｃ１５の縦差分合計値（縦差分値の総和）の変化カーブを全て図示すると理解が困難になるおそれがある。そこで、同図では、両端の磁気センサＣ１、Ｃ１５、中央の磁気センサＣ８、中間的な位置の磁気センサＣ４、Ｃ１２の縦差分値の変化カーブを選択的に示している。
　図１１から明らかなように、各磁気センサＣｎの縦差分値の変化カーブは振幅が様々である一方、ゼロクロスのタイミングが一致している。それ故、磁気センサＣ１～Ｃ１５の縦差分合計値の時間的な変化は、図１２で例示するようになる。同図の変化では、変化カーブの傾きが大きいゼロクロスが明確に現れている。この場合には、ゼロクロスを精度高く検出でき、これにより、磁気マーカ１０の通過時点を精度高く特定できる。
　さらに、図１０の場合であれば、磁気センサユニット３の長手方向、すなわち磁気センサＣｎの配列方向が、走路１００の幅方向（横方向）である位置１００Ｒの延在方向（図１０中の破線の方向。）に一致している。そのため、図９を参照して説明した磁気マーカ１０に対する横偏差が、走路１００における幅方向の偏差を精度高く表すものとなる。
　一方、図１３に例示するような曲線路１００Ｃの途中に位置する磁気マーカ１０を車両２が通過するとき、車両２の進行方向ＭＤと車両２の前後方向ＶＬとの間に角度的なずれが生じる。この場合、図１４のごとく、磁気センサユニット３が、走路１００の幅方向（図１３及び図１４中の位置１００Ｒの延在方向。）に対して斜めの姿勢で磁気マーカ１０を通過することになる。なお、図１４では、車両２の進行方向（図１０中のＭＤ）を鉛直方向に沿って図示すると共に、走路方向１００Ａにおける磁気マーカ１０の位置１００Ｒを破線で示している。位置１００Ｒは、走路方向１００Ａに直交する幅方向に延在している。
　図１４のごとく、車両２の進行方向ＭＤに対して磁気センサユニット３が直交せず、斜交する場合、磁気マーカ１０に最接近するタイミング、すなわち図１４中の位置１００Ｒを通過するタイミングが、磁気センサ毎に異なってくる。同図のように、曲線路１００Ｃのカーブ内側に位置する磁気センサほど、位置１００Ｒを通過するタイミング（磁気マーカ１０に最接近するタイミング）が早くなる。図１３のような左カーブの曲線路１００Ｃの場合、磁気センサＣ１がカーブ内側となり、磁気センサＣ１５がカーブの外側となる。
　この場合、各磁気センサによる縦差分値の変化カーブの位相が、図１５に例示するようにずれてくる。なお、同図では、図１１と同様、両端の磁気センサＣ１、Ｃ１５、中央の磁気センサＣ８、中間的な位置の磁気センサＣ４、Ｃ１２の縦差分値の変化カーブを選択的に図示している。同図の通り、曲線路１００Ｃの場合、各磁気センサの縦差分値の変化カーブの位相ずれに起因し、ゼロクロスのタイミングが異なっている。磁気センサＣ１～Ｃ１５の縦差分合計値（縦差分値の総和）の時間的な変化（進行方向の変化、走行距離に応じた変化）は、図１６で例示するようになる。同図の変化では、変化カーブの正負の山のピークが小さくなってブロードになっており、ゼロクロスの傾きが小さくなっている。ゼロクロスの傾きが小さくなれば、ゼロクロスの検出精度が低下するおそれがある。
　図１５は、磁気センサユニット３が斜めである一方、磁気マーカ１０に対する磁気センサユニット３の横偏差がゼロに近い状況のときの例である。つまり、磁気センサユニット３の中央に位置する磁気センサＣ８が磁気マーカ１０の真上を通過するときの例である。この場合、各磁気センサＣ１～Ｃ１５の縦差分値のうち、磁気センサＣ８の縦差分値の振幅が最大となり中心的になる。そして、磁気センサＣ８を中心として左右両側に等距離、離れた２つの磁気センサの縦差分値の変化カーブは、ほぼ等しい波形となる。
　図１５の場合、例えば、磁気センサユニット３の両端に位置する磁気センサＣ１及びＣ１５の縦差分値のゼロクロスの中間に、磁気センサＣ８の縦差分値のゼロクロスが位置する、という対称性が生じ得る。このような磁気センサＣ８を中心とした対称性があれば、磁気センサＣ１～Ｃ１５の縦差分合計値を求める際、磁気センサＣ８の縦差分値の位相に対する他の磁気センサの縦差分値の位相ずれが相殺され得る。これにより、磁気センサＣ１～Ｃ１５の縦差分合計値のゼロクロスは、磁気センサＣ８の縦差分値のゼロクロスのタイミングに一致し、図１６のごとく、磁気センサＣ８が磁気マーカ１０を通過するタイミングで現れる。
　一方、磁気センサユニット３が斜めであって、さらに、磁気マーカ１０に対する磁気センサユニット３の横偏差が生じている場合、上記のような対称性の基準となる磁気センサが、磁気センサＣ８ではなく、ほかの磁気センサとなる。例えば、磁気センサＣ４が磁気マーカ１０の真上を通過する場合、図１７に例示するように、磁気センサＣ４の縦差分値が最大振幅となる。同図の場合では、磁気センサＣ４を中心とした対称性が生じ得る。磁気センサＣ４を中心として、磁気センサＣ３と磁気センサＣ５、磁気センサＣ２と磁気センサＣ６、磁気センサＣ１と磁気センサＣ７、がそれぞれ対称をなす。一方、磁気センサＣ８～Ｃ１５については、磁気センサＣ４を中心として対称をなす磁気センサが存在していない。
　このように対称性の中心をなす磁気センサが中央の磁気センサＣ８から偏在するような場合、磁気センサＣ１～Ｃ１５の縦差分合計値を求める際、磁気センサＣ４の縦差分値の位相を基準とした他の磁気センサの縦差分値の位相ずれが十分に相殺されなくなる。この場合には、磁気センサＣ１～Ｃ１５の縦差分合計値の分布において、ゼロクロスの前後の正負の波形がアンバランスになり、ゼロクロスを中心とした対称性が損なわれる。また、磁気センサＣ１～Ｃ１５の縦差分合計値のゼロクロスが、磁気センサＣ４の縦差分値のゼロクロスに一致せず、図１８のごとく、磁気センサＣ４が磁気マーカ１０を通過するタイミングから時間的にずれてしまうことになる。当然ながらこのような場合、縦差分合計値のゼロクロスに基づいて、磁気センサユニット３が磁気マーカ１０を通過するタイミングの特定が難しくなる。
　さらに、曲線路１００Ｃでは、磁気マーカ１０に対する横偏差の計測についても精度的な問題が生じる。上述した通り、磁気マーカ１０に対する横偏差は、各磁気センサＣｎの横差分値の近似曲線のゼロクロス（図９中のＺｃ２）の位置に基づいて計測できる。曲線路１００Ｃを走行中では（図１９参照。）、上記の通り、走路１００の幅方向（位置１００Ｒの延在方向。）に対して磁気センサユニット３が斜めの姿勢で磁気マーカ１０を通過する。磁気センサユニット３が計測する磁気マーカ１０に対する横偏差Ａは、磁気センサユニット３の長手方向に沿う距離である。この横偏差Ａは、実際の横偏差Ｂを底辺とする三角形の斜辺に相当している。この横偏差Ａは、走路１００の幅方向の実際の横偏差Ｂよりも大きくなっている。このように、曲線路１００Ｃでは、磁気マーカ１０に対する横偏差の計測精度が損なわれる可能性が高い。
（ｃ）本例の磁気マーカの検出方法
　本例の磁気マーカ１０の検出方法は、曲線路１００Ｃにおける上記の課題を解決する方法である。この検出方法の内容を、図２０～図２２を参照して説明する。図２０は、曲線路１００Ｃを走行中の各磁気センサの縦差分値（車両２の前後方向の磁気計測値（センサ出力）の時間差分）の変化カーブを示している。同図は、前出の図１５の各磁気センサの変化カーブを、個別のグラフに分けて示す図である。図２０中の上段から順番に、磁気センサＣ１の縦差分値、磁気センサＣ４の縦差分値、磁気センサＣ８の縦差分値、磁気センサＣ１２の縦差分値、磁気センサＣ１５の縦差分値、のグラフである。
　磁気センサユニット３の検出処理回路３２は、各磁気センサの縦差分値の位相調整を実施することで、上記の仮想ユニットを生成する。本例では、この位相調整に際して、各磁気センサの縦差分値の変化カーブのうち、ゼロクロスよりも時間的に先行するピーク値（図２０中の黒丸印）に着目している。検出処理回路３２は、曲線路１００Ｃのカーブ外側に位置し位相が最も遅い磁気センサＣ１５の変化カーブのピーク値のタイミング（図２０中の黒三角で示す時点）に対して、他の磁気センサＣ１～Ｃ１４の変化カーブのピーク値のタイミングが一致するように位相を調整する（図２１参照。）。
　上記のごとく、本例では、縦差分値のピーク値のタイミングを一致させることで、各磁気センサの縦差分値の位相を調整している。これに代えて、ＩＭＵ４２による計測結果に基づいて車両２の前後方向と進行方向との角度的なずれを特定し、角度的なずれを利用して各磁気センサの縦差分値の位相を調整することも良い。マップデータを参照して走路１００の方向を読み出して上記の角度的なずれを特定し、位相調整を実施することも良い。走路１００を表すマップデータに、各磁気センサの縦差分値の位相の調整量をひも付けておき、マップデータから読み出した調整量に従って位相調整を実施しても良い。
　図２１に例示する各磁気センサの縦差分値の変化カーブは、直線路１００Ｓを走行中の各磁気センサの縦差分値の変化カーブ（図１１）とほぼ同様である。図２１に基づけば、各磁気センサの縦差分合計値のゼロクロスを精度高く検出できる。
　なお、図２１のように各磁気センサの縦差分値の位相を調整することは、例えば図２２の仮想ユニット３Ｋを計算処理上で生成することに相当している。この仮想ユニット３Ｋは、車両２の進行方向ＭＤと直交するよう、磁気センサユニット３を計算処理上にて回転させた仮想的な磁気センサユニットである。なお、車両２の進行方向ＭＤは、走路方向１００Ａの接線方向に一致する方向である。
　磁気マーカ１０に対する横偏差を計測する際には、仮想ユニット３Ｋ（図２２参照。）を構成する仮想的な磁気センサである複数の仮想センサＫｎ（ｎは１～１５の整数。）のセンサ出力を読み出すと良い。仮想センサＫｎのセンサ出力は、対応する磁気センサＣｎが位置１００Ｒを通過した時点のセンサ出力（鉛直方向の磁気計測値）である。さらに、車幅方向に隣り合う仮想センサＫｍ及び仮想センサＫｍ＋１（ｍは１～１４の整数。）の２つのセンサ出力の差分（横差分値Ｋｄｍ）を求めると良い。横差分値Ｋｄｍ（ｍは１～１４の整数。）の分布の近似曲線は、前出の図９の近似曲線と似通ったものとなる。横差分値Ｋｄｍの分布の近似曲線からゼロクロスを検出すれば、磁気マーカ１０に対する横偏差を精度高く計測できる。
　以上のように構成された本例の磁気検出システム１は、磁気センサＣ１～Ｃ１５に対応する１５チャンネルのセンサ出力の位相を調整可能である。曲線路１００Ｃを通過中など、磁気センサユニット３が磁気マーカ１０に対して斜めに進入した場合には、１５チャンネルのセンサ出力の位相調整により、磁気マーカ１０に正対して進入する仮想ユニット３Ｋが生成される。仮想ユニット３Ｋによれば、直線路１００Ｓであるか曲線路１００Ｃであるかによらず、精度高く磁気マーカ１０を検出でき、磁気マーカ１０に対する横偏差を精度高く計測可能である。
　本例では、図２２の仮想ユニット３Ｋを計算処理上にて生成するに当たって、各磁気センサＣ１～Ｃ１５のセンサ信号に基づく加工信号（縦差分値）の位相を調整している。位相を調整する対象は、時間に応じたセンサ信号の変化、あるいは走行距離に応じたセンサ信号の変化である。したがって、位相は、時間的な位相、あるいは走行距離に応じた距離的な位相と表現できる。
　本例では、各磁気センサＣｎが鉛直方向に作用する磁気成分を計測する磁気センサユニット３を例示している。磁気センサユニット３の各磁気センサＣｎが計測する磁気成分の作用方向は１方向には限らない。例えば、２方向であっても良く、３方向であっても良い。２方向あるいは３方向は、互いに直交する方向であっても良い。
　本例では、車両２の鉛直方向の磁気計測値（センサ信号）の時間差分である縦差分値（加工信号）の変化カーブの位相を調整している。時間的な差分は、時間的な微分処理（差分処理）である。時間的な差分に代えて、距離的な差分、あるいは進行方向の差分と表現しても良い。センサ信号に対して複数回に亘る微分処理（差分処理）を施して加工信号を生成することも良い。
　本例では、各磁気センサの縦差分値の変化カーブのうちのゼロクロスよりも時間的に先行するピーク値（図２０中の黒丸印）の時間的なタイミングを一致させる、という位相調整を実施している。これに代えて、各磁気センサの縦差分値の変化カーブのうちのゼロクロスの時間的なタイミングを一致させる、という位相調整を実施することも良い。本例のように、ゼロクロスよりも時間的に先行するピーク値（図２０中の黒丸印）を利用して位相調整を実施すれば、カーブの外周側の磁気センサ（図２０であれば磁気センサＣ１５）の縦差分値のゼロクロスが出現するよりも前に、早期に位相調整を完了できる。
　本例では、工場や物流倉庫などの屋内環境、工場などの敷地内の屋外環境などに設けられた走路１００を例示すると共に、部品や製品を搬送する車両を例示している。これに代えて、一般の道路を走行する一般の車両であっても良い。磁気マーカ１０を利用して自動操舵される車両であっても良く、ドライバーが運転する車両であっても良い。ドライバーが運転する車両の場合、磁気マーカ１０を利用する車線逸脱警報やレーンキープアシストなどの運転支援を実行することも良い。
　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　磁気検出システム
　１０　磁気マーカ
　１００　走路
　１００Ａ　走路方向
　１００Ｃ　曲線路
　１００Ｓ　直線路
　１１　制御システム
　２　車両
　２１　先頭車両
　２１１　前輪（操舵輪）
　２１２　後輪（駆動輪）
　２２　台車
　３　磁気センサユニット
　３Ｋ　仮想ユニット
　３２　検出処理回路
　４０　制御ユニット
　４２　ＩＭＵ
　４４　モータユニット
　４６　操舵ユニット
　４８　地図データベース
　Ｃｎ　磁気センサ
　Ｋｎ　仮想センサ
　ＭＤ　車両の進行方向
　ＶＬ　車両の前後方向

Claims (6)

  1. 　車両が移動する床面あるいは路面に配置された磁気マーカの検出方法であって、
    　車両には、車幅方向に沿って複数の磁気センサが配列された磁気センサユニットが設けられており、
    　前記車幅方向に直交する車両の前後方向が車両の進行方向から角度的にずれたとき、
    　前記磁気センサユニットを仮想的に回転させる計算処理を実行することで、前記複数の磁気センサに相当する複数の仮想センサが、車両の進行方向に対して直交する方向に沿って配列された仮想ユニットを生成し、
    　当該仮想ユニットの複数の仮想センサによるセンサ信号を利用して磁気マーカを検出する、磁気マーカの検出方法。
  2. 　請求項１において、前記計算処理は、前記複数の磁気センサによるセンサ信号の位相を調整することで前記仮想ユニットを生成する処理である、磁気マーカの検出方法。
  3. 　請求項２において、前記計算処理では、前記センサ信号あるいは当該センサ信号の加工信号の経時変化あるいは車両が移動した距離に応じた変化におけるピークの時点が一致するように、前記複数の磁気センサによるセンサ信号の位相を調整する、磁気マーカの検出方法。
  4. 　請求項３において、前記加工信号は、前記センサ信号に対し、時間的あるいは距離的な微分処理を１回または複数回に亘って施して得られる信号である、磁気マーカの検出方法。
  5. 　車両が移動する床面あるいは路面に配置された磁気マーカの検出システムであって、
    　一直線上に沿って複数の磁気センサが配列されていると共に、当該複数の磁気センサの配列方向が車幅方向に沿うように車両に組み付けられた磁気センサユニットと、
    　前記車幅方向に直交する車両の前後方向が車両の進行方向から角度的にずれたとき、前記磁気センサユニットを仮想的に回転させる計算処理を実行することで、前記複数の磁気センサに相当する複数の仮想センサが、車両の進行方向に対して直交する方向に沿って配列された仮想ユニットを生成する回路と、
    　当該仮想ユニットの複数の仮想センサによるセンサ信号を利用して磁気マーカを検出する回路と、を備える磁気マーカの検出システム。
  6. 　請求項５において、前記仮想ユニットを生成する回路が実行する前記計算処理は、前記複数の磁気センサによるセンサ信号の位相を調整することで前記仮想ユニットを生成する処理である、磁気マーカの検出システム。
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