磁性标识器以及磁性标识器系统 |
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| 申请号 | CN201880081590.1 | 申请日 | 2018-12-12 | 公开(公告)号 | CN111492378B | 公开(公告)日 | 2024-03-15 |
| 申请人 | 爱知制钢株式会社; | 发明人 | 山本道治; 长尾知彦; 青山均; 玄番弘荣; | ||||
| 摘要 | 一种柱状的 磁性 标识器(1)，其包括使 氧 化 铁 的磁粉分散于高分子材料中而成的 磁铁 (10)，且不收纳于金属容器而铺设于道路，其中，磁铁(10)的外周面中的一方的端面以及外周侧面在整面上被形成导电层的金属箔(16) 覆盖 ，在与搭载于车辆侧的标签读取器之间执行无线通信的RFID标签(2)在与金属箔(16)电绝缘的状态下配设于设置有金属箔(16)的磁性标识器(1)的端面。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种磁性标识器，其铺设于道路，其中， |
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| 说明书全文 | 磁性标识器以及磁性标识器系统技术领域[0001] 本发明涉及铺设于道路的磁性标识器。 背景技术[0002] 以往，已知有以能够利用车辆侧的磁传感器来检测的方式铺设于道路的磁性标识器(例如，参照专利文献1。)。若利用磁性标识器，则例如除了利用沿着车道铺设的磁性标识器的自动转向控制、车道脱离警报等各种驾驶支援以外，还存在能够实现自动驾驶的可能性。 [0003] 现有技术文献 [0004] 专利文献 [0005] 专利文献1：日本特开2005‑202478号公报 发明内容[0006] 发明要解决的课题 [0007] 然而，能够通过磁性标识器的检测取得的信息是磁性标识器的有无、车辆相对于磁性标识器的宽度方向上的偏移量、磁极性是N极还是S极等信息，存在能够从磁性标识器侧取得的信息的量、种类称不上充分这样的问题。 [0008] 本发明是鉴于所述以往的问题点而完成的，要提供能够可靠性高地提供更多的信息的磁性标识器。 [0009] 用于解决课题的方案 [0010] 本发明的一方案是一种磁性标识器，其铺设于道路，其中， [0011] 所述磁性标识器保持有无线标签，所述无线标签具备对通过无线通信收发的信息进行处理的电路、以及从该电路电延伸设置的第一天线，并且 [0012] 在形成磁产生源的主体的外周面的至少一部分设置有不与该主体电导通的导电层。 [0013] 本发明的一方案是一种磁性标识器系统，其包括保持有无线标签的上述的磁性标识器，其中， [0015] 发明效果 [0016] 本发明的磁性标识器具备无线标签。若是具备无线标签的磁性标识器，则能够利用无线通信而向车辆侧提供更多的信息。在该磁性标识器中，在主体的外周面的至少一部分形成有具备导电性的导电层。导电层以无线标签的外部天线的方式发挥功能，并为了提升无线通信的可靠性而有效地作用。 [0017] 在本发明的磁性标识器系统中，存在埋设的磁性标识器和配置于路面上的磁性标识器。在埋设的磁性标识器与配置于路面上的磁性标识器中，在无线标签所发送的电波的路线中，例如是否包括树脂、沥青等埋设材料不同。若在电波的路线中存在埋设材料，则由于埋设材料的介电常数与空气的介电常数的差异等，而引起通过的电波的频率发生偏移的漂移现象。若预见到该漂移现象的产生而设定无线标签所发送的电波的频率，则能够提升无线标签与对象方的发送的可靠性。附图说明 [0018] 图1是示出磁性标识器的图。 [0019] 图2是示出RFID标签的图。 [0020] 图3是示出金属箔的展开形状的图。 [0021] 图4是示出RFID标签的安装结构的剖视图。 [0022] 图5是示出磁性标识器的铺设方案的图。 [0023] 图6是通信距离的说明图。 [0024] 图7是示出另一RFID标签的截面结构的立体图。 [0025] 图8是示出另一磁性标识器的立体图。 [0026] 图9是示出金属箔的另一展开形状的图。 [0027] 图10是示出另一磁性标识器的立体图。 具体实施方式[0028] 使用以下的实施例对本发明的实施方式具体进行说明。 [0029] (实施例1) [0030] 本例是与具备RFID标签(Radio Frequency Identification、无线标签)2的磁性标识器1相关的例子。使用图1～图10对该内容进行说明。 [0031] 磁性标识器1例如是沿着车道的中央配置的道路用的标识器。磁性标识器1例如利用于车道脱离警报、车道保持辅助、自动驾驶等各种车辆控制。例示的图1的磁性标识器1呈直径(D)20mm、高度(H)28mm的圆柱状。在该磁性标识器1中，在形成主体的圆柱状的磁铁10的一方的端面层叠配置有片状的RFID标签2。 [0032] 首先，如图2，RFID标签2在作为片状构件的标签片20的表面装配有IC(Integrated Circuit)芯片27的电子部件。RFID标签2构成为利用从外部通过无线传送供给的电力而动作、并以无线方式发送IC芯片27所存储的信息。 [0033] 标签片20是从PET(PolyEthylene Terephthalate)膜切出的片状构件。在标签片20的表面形成有作为由银膏构成的导电性墨的印刷图案的天线图案231。天线图案231呈具有切口的环状，用于配设IC芯片27的芯片配设区域(未图示)形成于切口部分。若在标签片 20接合IC芯片27，则天线图案231与IC芯片27电连接。由此，天线图案231所形成的天线23成为从形成用于处理通过无线通信收发的信息的电路的IC芯片27电延伸设置的状态。 [0034] 天线图案231所形成的天线(第一天线)23一并具有作为通过来自外部的电磁感应而产生励磁电流的供电用的天线的作用、以及作为无线发送信息的通信用的天线的作用。需要说明的是，作为用于印刷天线图案231的导电性墨，除了银膏以外，还能够利用石墨膏、氯化银膏、铜膏、镍膏等。并且，也能够通过铜蚀刻等形成天线图案231。 [0035] IC芯片27是将包括作为存储机构的ROM(Read Only Memory)以及RAM(Random Access Memory)等的半导体元件271装配于片状的基材273的表面的电子部件。RFID标签2通过将该IC芯片27粘贴于上述的标签片20的表面而制作。在设置有未图示的电极的插入型的IC芯片27的粘贴中，除了导电性的粘接材料以外，还能够采用超声波接合、铆接接合等各种接合方法。 [0036] 作为上述的标签片20、基材273，能够采用聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)等树脂膜、纸等。作为上述IC芯片27，可以是半导体元件271自身，也可以是将半导体元件271由塑料树脂等封装而成的芯片。 [0037] 形成磁性标识器1的主体(磁产生源)的磁铁10(图1)是使作为磁性材料的氧化铁的磁粉分散于作为基材的高分子材料(非导电性材料)中而成的各向同性铁氧体塑料磁体。使磁粉分散于非导电性的高分子材料中而成的磁铁10具备导电率低这样的电特性，并且具 3 备最大能量积(BHmax)＝6.4kJ/m这样的磁特性。 [0039] 磁铁10的外周面的一部分被形成具备导电性的导电层的一例的金属箔16覆盖。该金属箔16由铝构成，且厚度为0.03mm。如上所述磁铁10的导电率低，因此金属箔16成为不与磁铁10主体电导通的状态。 [0040] 在图3中示出将金属箔16展开为平面的形状，以使得形成由金属箔16产生的导电层的范围清楚。在该图中，关于与磁性标识器1的外周侧面对应的圆筒部分，利用虚线将周向的一处断开而示出。如该图，在磁性标识器1中，在呈圆柱状的磁铁10的一方的端面、以及外周侧面的整面形成有由金属箔16产生的导电层。上述的RFID标签2层叠配置于设置有金属箔16的磁铁10的端面。 [0041] 如图4，磁性标识器1的RFID标签2在夹设有树脂制的片状的间隔件29的状态下配置于形成主体的磁铁10的端面。将磁铁10的外周面覆盖的金属箔16与RFID标签2通过形成板状的中间构件的一例的树脂制的间隔件29而成为电绝缘的状态。 [0042] 如图5，以上的磁性标识器1例如在收容于贯穿设置于路面30S的收容孔31的状态下铺设。像这样铺设的磁性标识器1在假定为车辆3侧的磁传感器35的安装位置的高度100mm～250mm的范围内作用超过8μT的磁。若是超过8μT的磁，则例如能够利用磁通密度的测定量程为±0.6mT、且作为测定量程内的磁通分辨率实现0.02μT左右的高灵敏度的MI(Magneto Impedance)传感器等来可靠性高地测量。 [0043] 在该磁性标识器1中，将磁铁10的外周面覆盖的金属箔16与RFID标签2的天线23(图2)通过静电结合或者电磁结合等而在非电接触的状态下结合，并以放大天线23的电波的方式作用。换句话说，在磁性标识器1中，将磁铁10的外周面覆盖的金属箔16能够以RFID标签2的外部天线的方式作用。金属箔16有助于提升从RFID标签2取得信息的车辆3侧的标签读取器(读取器装置的一例)36与RFID标签2的无线通信的可靠性。需要说明的是，在图5中，分体地图示了磁传感器35与标签读取器36，但磁传感器35与标签读取器36也可以是一体化的单元。 [0044] 在此，为了表示本例的磁性标识器1的有利的通信特性，而在表1中示出与不具有金属箔16的磁性标识器的比较结果。 [0045] [表1] [0046] [0047] 在表1中，将位于磁性标识器的铅垂方向上方的标签读取器36能够错误率小于1％地通信的距离B(图6)示出为通信距离。并且，关于以从路面30S到上端面的距离A(图6)为10mm的方式埋设磁性标识器的状态(埋设状态)、以及单体的状态，比较而示出上述的通信距离。 [0048] 由表1可知，关于没有埋设于形成路面30S的沥青的单体状态的磁性标识器，无论金属箔16的有无，均得到相对于车辆的100～250mm的磁传感器的安装高度充分的通信距离。另一方面，在埋设于路面30S的状态下，没有金属箔16的磁性标识器的通信距离显著变短。与此相对，若是具备金属箔16的本例的磁性标识器1，则即使在埋设状态下也能够维持通信距离。 [0049] 在像这样外周面被金属箔16覆盖的本例的磁性标识器1中，即使在埋设于路面30S的状态下，RFID标签2的通信特性受损的程度也较小。安装有RFID标签2的本例的磁性标识器1能够可靠性高地执行与车辆3侧的通信，从而能够向车辆侧提供更多的信息。 [0050] 需要说明的是，在磁性标识器1中，在磁铁10的端面与RFID标签2之间配置有树脂制的间隔件29(参照图4。)，金属箔16与RFID标签2成为不电接触的状态。也可以代替该结构而采用RFID标签2的天线23与金属箔16电接触的结构。在此，电接触的状态例如是指天线23与金属箔16直接、或者夹设导电体而间接地接触且两者间的直流电阻接近零的状态。另一方面，不电接触的状态例如是指天线23不与金属箔16接触且两者间的直流电阻充分大的状态。 [0051] 需要说明的是，作为RFID标签2，如图7以及图8，也可以是截面U状的天线282(第二天线)保持于树脂中的标签。截面U状的天线282例如通过将金属制的长方形的平板折弯为U状而加工。该图的RFID标签2例如利用向天线282的周围注入树脂材料而凝固的嵌入成形等来制作。在该RFID标签2中，成为天线282的金属面向表背的两面露出的状态。并且，在该RFID标签2中，以面对天线282所呈的U状的内侧的底面(内周面)的方式在树脂中保持有片状的标签281。标签281是在标签片的表面装配IC芯片并且设置有天线图案的结构，与图2中例示的RFID标签结构相似。 [0052] 在图7以及图8的RFID标签2中，在标签281与天线282之间设置有间隙，两者隔着树脂不电接触而处于电绝缘的状态。在该RFID标签2中，标签281所内置的天线(从形成电路的IC芯片电延伸设置的天线)与截面U状的天线282通过静电结合或者电磁结合等而在非电接触的状态下结合。天线282作为将标签281的天线所收发的电波进行中介、并将电波放大而提高电波强度的天线而发挥功能。 [0053] 如图7以及图8，该RFID标签2经由截面U状的天线282的金属面所露出的表面而安装于形成主体的磁铁10的端面。在形成RFID标签2的安装面的磁铁10的端面形成有金属箔16，截面U状的天线282成为与金属箔16电接触的状态。因此，在图8的磁性标识器1中，金属箔16与天线282一起以标签281所内置的天线的外部天线的方式发挥功能。需要说明的是，作为RFID标签2的标签281的配置位置，位于截面U状的天线282的内周即可。也可以不是天线282所呈的U状的底面，而以与相互面对的内周面中的任一方面对的方式保持片状的标签 281。并且，也可以以与U状的底面正交、并且与相互面对的内周面正交的方式保持片状的标签281。 [0054] 并且，关于在标签281与天线282之间设置有间隙、且两者隔着树脂而处于电绝缘的状态的图7以及图8的RFID标签2，也可以使标签281所内置的天线与天线282电接触。在该情况下，标签281所内置的天线通过夹设天线282而与金属箔16电接触。 [0055] 在本例中，在被金属箔16覆盖的磁性标识器1的端面配设有RFID标签2，但也可以将RFID标签2配设于磁性标识器1的外周侧面。在该情况下，可以在磁性标识器1的外周侧面中的被金属箔覆盖的部位配设RFID标签2。并且，也可以通过嵌入成形等将RFID标签2埋入磁铁10的内部。即使在该情况下，设置于磁铁10的外周的金属箔16也能够以RFID标签2的外部天线的方式作用。 [0056] 在本例中，例示了一方的端面以及外周侧面被金属箔16覆盖的磁性标识器1，但也可以将呈环状形状的图9的金属箔16如图10那样卷绕于形成主体的磁铁10的外周侧面。在图9的金属箔16卷绕于外周侧面的磁性标识器1中，也可以将内置天线的RFID标签2配置于环状形状的金属箔16的内周侧。在该情况下，金属箔16与RFID标签2所内置的天线通过静电结合或者电磁结合等而结合，且金属箔16以RFID标签2的外部天线的方式发挥功能。 [0057] 需要说明的是，在环状形状的金属箔16的内周侧配置RFID标签2时，也可以使RFID标签2与金属箔16接近。通过接近而能够增强形成导电层的金属箔16与RFID标签2所内置的天线的结合的程度，从而能够提升RFID标签2的由无线进行的通信灵敏度。并且，也可以使环状形状的金属箔16的内周缘部的一部分向外周侧凹陷而形成凹部160，并在该凹部160配置RFID标签2。若像这样在凹部160配置RFID标签2，则能够利用金属箔16将该RFID标签2所内置的天线包围。在该情况下，能够扩大RFID标签2所内置的天线的外周中的、与形成导电层的金属箔16接近的部分的比例。若能够扩大该比例，则能够增强金属箔16与RFID标签2所内置的天线的结合的程度。 [0058] 在本例中，设为在RFID标签2与将磁性标识器1覆盖的金属箔16之间夹设有间隔件29的结构，但也可以省略间隔件29。在该情况下，以不是装配有IC芯片27的表面而是背面的标签片20侧与金属箔16接触的方式配设RFID标签2即可。RFID标签2的标签片20由导电率低的PET膜等构成。若如上述那样使IC芯片27的装配面为外侧，则能够保持金属箔16与RFID标签2的电绝缘状态。 [0059] 例示了的磁性标识器1呈柱状，但也可以是片状的薄的磁性标识器。关于片状的磁性标识器，可以在表面的至少一部分形成金属箔16，并且在该金属箔16的表面侧配设RFID标签2。 [0060] 例如柱状的磁性标识器1等容易采用埋设于形成道路的表面的路面的下方的位置的铺设方案，另一方面，关于片状的磁性标识器，容易采用通过粘贴或者载置于路面等而配置于路面上的铺设方案。然而，在埋设磁性标识器的情况下，在从RFID标签2到标签读取器36的电波的路线中，存在用于埋设磁性标识器的树脂、沥青(铺装材料)等介质。在该情况下，由于树脂、沥青等介质的介电常数与空气的介电常数的差异等，而有可能引起通过的电波的频率发生偏移的漂移现象。另一方面，若在磁性标识器粘贴于路面等的情况下，树脂、沥青等介质在电波的路线中几乎不存在，因此上述那样的频率的漂移现象的可能性较小。 因此，若无论是由于埋设于路面因此容易引起上述的频率的漂移现象的磁性标识器、还是配置于路面而漂移现象的可能性较小的磁性标识器，RFID标签2以及标签读取器36的频率的规格(载波等电波的频率的规格)相同，则有可能在标签读取器36所接收的电波的频率上产生差异、或者在RFID标签2所接收的电波的频率上产生差异。 [0061] 于是，可以是在埋设的磁性标识器与配置于路面上的磁性标识器中RFID标签2无线发送信息时的载波的频率(载波频率)的规格、向RFID标签2供给电力时的载波频率的规格等电波的规格不同的磁性标识器系统。关于埋设的磁性标识器，考虑上述的频率的漂移现象，可以将RFID标签2所发送的电波(载波等)的频率偏移与频率的漂移相应的量而设定。另外，在标签读取器36侧，可以将供给动作电力(由无线通信进行的电力供给)时的载波频率偏移与频率的漂移相应的量而设定。若像这样使载波频率偏移与漂移现象相应的量，则能够实现发送信息时的错误率的降低、供电效率的提升。 [0062] 例如，也可以将表示是埋设的磁性标识器、还是配置于路面的磁性标识器的代码信息包括于RFID标签2所发送的信息。例如，也可以使发送表示是埋设区间或者路面配置区间的前端的意思的代码信息的RFID标签与埋设有磁性标识器的埋设区间或者磁性标识器配置于路面的路面配置区间的前端的磁性标识器(在车辆的行进方向上位于最上游侧的磁性标识器)组合。并且例如，也可以将用于确定是埋设有磁性标识器的埋设区间、还是磁性标识器配置于路面的路面配置区间的信息包括于车辆侧所具备的地图数据库等。 [0063] 在标签读取器36例如可以设置选择性设定多种载波频率中的任一个的频率切换部。可以是，在确定了是埋设的磁性标识器还是配置于路面上的磁性标识器、或者是上述的埋设区间还是路面配置区间时，标签读取器36切换电力发送时的载波频率。 [0064] 在像这样根据磁性标识器的铺设方案来变更频率的设定(频率的规格)的情况下，能够避免由上述的漂移现象引起的坏影响于未然。在该情况下，能够使由是埋设的磁性标识器、还是配置于路面上的磁性标识器的铺设方案的差异引起的电波的接收频率的差异接近零。如上所述，该接收频率的差异是标签读取器36侧所接收的电波(载波)的频率的差异、RFID标签2侧所接收的电波(载波)的频率的差异等。 [0065] 需要说明的是，磁性标识器的铺设方案并不限定于上述。也可以将柱状的磁性标识器通过载置于路面等而配置，也可以将片状的磁性标识器埋设于路面。 [0066] 并且，根据磁性标识器的埋设深度、埋设的材料的种类，上述的漂移现象的程度不同。于是，作为埋设型的磁性标识器，也可以根据埋设深度、埋设材料而准备发送电波的频率的设定不同的多种。 [0067] 在本例中，在形成主体的磁铁10的外周面直接设置由金属箔16产生的导电层，但也可以将由树脂材料构成的树脂层形成于磁铁10的外周，进而在树脂层的外侧设置导电层。或者，也可以利用树脂材料来涂覆设置有形成导电层的金属箔16的磁铁10的外周，并在涂覆层的表面配设RFID标签2。 [0069] 也可以是将磁铁收容于金属容器的磁性标识器。在该情况下，也可以在金属容器的外周设置由树脂材料产生的涂覆层。若在该涂覆层的外周形成导电层(金属箔等)，则能够避免形成磁性标识器的主体的金属容器与导电层的电接触，并实现两者不电导通的状态。 [0070] 以上，如实施例那样详细说明了本发明的具体例，但这些具体例只不过公开了技术方案所包括的技术的一例。当然不应该利用具体例的结构、数值等对技术方案进行限定性解释。技术方案包括利用公知技术、本领域技术人员的知识等而将上述具体例进行多种变形、变更或者适当组合而成的技术。 [0071] 附图标记说明： [0072] 1 磁性标识器 [0073] 10 磁铁(主体) [0074] 16 金属箔(导电层) [0075] 2 RFID标签(无线标签) [0076] 20 标签片 [0077] 23 天线 [0078] 231 天线图案 [0079] 27 IC芯片(电路) [0080] 29 间隔件(中间构件) [0081] 3 车辆 [0082] 31 收容孔 [0083] 35 磁传感器 [0084] 36 标签读取器 [0085] 30S 路面。 |
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