JPH0599683A - 移動体方位検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＧＰＳ受信機等から移動体方位データが得ら
れない場合にも移動体方位を得られるようにし、かつ、
間欠的でない移動体方位データを得られるようにする。 【構成】 ＦＧＣ１４を用い、感度補正及び着磁補正を
行いつつ、地磁気基準の移動体方位φ_m （ｔ）を連続的
に求める。ＧＰＳ受信機１２からのデータ及びＦＧＣ１
４からのデータを用い、感度補正及び着磁補正を行いつ
つ、偏角φ_mnを求める。このφ_m （ｔ）とφ_mnから真北
基準の移動体方位φ_fn（ｔ）を求める。 【効果】 ＧＰＳ受信機等から移動体方位データが得ら
れない場合にも移動体方位が得られ、間欠的でない移動
体方位データが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動体方位を検出しア
ンテナ制御装置や表示機に出力する移動体方位検出装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＮＡＶＳＴＡＲ／ＧＰＳ（navigation s
atellite/Global Positioning System）又はＧＬＯＮＡ
ＳＳ（以下、これらを単にＧＰＳという）受信機におい
ては、ＧＰＳ衛星から送信される電波（ＧＰＳ信号）に
より、当該受信機が搭載されている移動体（自動車、船
舶等）の位置を求めることができる。すなわち、移動体
から見通せる位置にある所定個数の衛星の軌道情報を用
いて当該移動体の位置を求めることができる。

【０００３】また、さらに移動体の速度や方位を求める
ことが可能である。すなわち、ＧＰＳ信号のドップラ効
果を利用し、移動体の速度及び方位を求めることができ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ブロッ
キング（山、樹木、建物等によるＧＰＳ信号の遮蔽）が
生じている場合や、移動体が停止している場合には、Ｇ
ＰＳ受信機からは正しい移動体方位データを得ることが
できない。また、ある速度以上で走行しておりブロッキ
ングも生じていない場合であっても、ＧＰＳ受信機から
の方位データが間欠的であることから、指向性アンテナ
の制御等、リアルタイムで方位データが欲しい用途には
適さない。通常、ＧＰＳ受信機からの方位データ出力
は、１秒乃至はそれ以上の間隔で出力されるものであ
る。

【０００５】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、ブロッキングや移
動体の停止によりＧＰＳ受信機等の航法装置から移動体
方位データが得られない場合であっても、移動体の真方
位を求めることができ、アンテナ制御等リアルタイムに
移動体方位データを求める用途に適する移動体方位検出
装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、感度補正量演算手段、着磁補正量
演算手段、偏角演算回路、移動体磁気方位演算回路及び
移動体真方位演算回路を備え、これらの構成部材が以下
のような演算を行うことを特徴とする。

【０００７】まず、感度補正量演算手段は、移動体に固
定され地磁気の水平成分をｘ方向及びこれに直交するｙ
方向について検出するフラックスゲートコンパスから、
時刻ｔ_i （ｉ：整数，ｔ_i ；離散値）の地磁気のｘ方向
成分ｘ_i 及びｙ方向成分ｙ_i を時系列的に入力し、ｘ_i
の時間変化を示す Δｘ_i ＝ｘ_i −ｘ_i-is（ｉｓ：整数） 及びｙ_i の時間変化を示す Δｙ_i ＝ｙ_i −ｙ_i-is を求め、航法装置から入力される時刻ｔ_i の移動体方位
φ_g ⁱ に基づき、 Δｘ_i ／（ｃｏｓφ_g ⁱ −ｃｏｓφ_g ^i-is） 及び Δｙ_i ／（ｓｉｎφ_g ⁱ −ｓｉｎφ_g ^i-is） を求め、それぞれ所定時間平均し、いずれか一方の時間
平均値を地磁気の大きさｒと推定して他方の時間平均値
をｒにより除することにより、ｘ方向感度補正量α又は
ｙ方向感度補正量βを求める。

【０００８】次に、着磁補正量演算手段は、 ｘ_i −ｒ・ｃｏｓφ_g ⁱ 又は（ｘ_i −β・ｒ・ｃｏｓφ_g ⁱ ）／β 及び （ｙ_i −α・ｒ・ｓｉｎφ_g ⁱ ）／α又はｙ_i −ｒ・ｓｉｎφ_g ⁱ を所定時間平均して、それぞれ着磁ベクトルのｘ方向成
分ｅ又はｙ方向成分ｆと推定することにより着磁補正量
ｅ，ｆを求める。

【０００９】偏角演算回路は、 φ_g ⁱ −ｔａｎ^-1｛（ｙ_i ／α−ｆ）／（ｘ_i −ｅ）｝ 又は φ_g ⁱ −ｔａｎ^-1｛（ｙ_i −ｆ）／（ｘ_i ／β−ｅ）｝ を所定時間平均して、真北方向に対する地磁気方位の偏
角φ_mnを求める。

【００１０】移動体磁気方位演算回路は、任意時刻ｔの
地磁気のｘ方向成分ｘ（ｔ）及びｙ方向成分ｙ（ｔ）を
時系列的に入力し、 ｔａｎ^-1｛（ｙ（ｔ）／α−ｆ）／（ｘ（ｔ）−ｅ）｝ 又は ｔａｎ^-1｛（ｙ（ｔ）−ｆ）／（ｘ（ｔ）／β−ｅ）｝ を演算することにより、地磁気基準の移動体方位φ
_m （ｔ）を求める。

【００１１】そして、移動体真方位演算回路は、真北基
準の移動体方位φ_fn（ｔ）＝φ_mn＋φ_m （ｔ）を求め出
力する。

【００１２】本発明の請求項２は、感度補正量演算手段
が、時刻ｔ_i 近傍の時刻ｔ^j においてフラックスゲート
コンパスから得られるｘ方向成分ｘ^j 及びｙ方向成分ｙ
^j をそれぞれ統計処理して、前記ｘ_i 及びｙ_i を求める
ことを特徴とする。

【００１３】本発明の請求項３は、移動体真方位演算回
路からφ_fn（ｔ）を、移動体に搭載された角速度センサ
から任意時刻ｔにおける当該移動体の旋回角速度ｄφ_v
（ｔ）／ｄｔを、それぞれ入力し、φ_fn（ｔ）及びｄφ
_v （ｔ）／ｄｔを瀘波し合成して、補正された真北基準
の移動体方位φ_n （ｔ）を出力する相補的合成フィルタ
を備え、φ_fn（ｔ）についての相補的合成フィルタの伝
達関数と、φ_v （ｔ）についての角速度センサ及び相補
的合成フィルタの伝達関数と、の合計が、１であること
を特徴とする。

【００１４】そして、請求項４は、移動体に搭載された
角速度センサから入力される任意時刻ｔにおける当該移
動体の旋回角速度ｄφ_v （ｔ）／ｄｔに不感帯を付与
し、不感帯が付与されたｄφ_v （ｔ）／ｄｔを任意時刻
ｔ₀ におけるφ_fn（ｔ₀ ）を初期条件として積分し補正
された真北基準の移動体方位φ_n （ｔ）を出力する積分
回路を備えることを特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明においては、次のような演算が行われ、
間欠的なφ_g ⁱ を用いつつ、また、ブロッキングが生じ
ている場合であっても、連続的なφ_n （ｔ）が得られ
る。さらに、着磁補正が小さな旋回角によって実現され
る。

【００１６】ここでは、このような作用が生じる原理に
ついて、フラックスゲートコンパス（以下、ＦＧＣとい
う）の感度補正をｙ方向について行う場合を例にして説
明する。図１には、この場合の原理が方位関係として示
されている。

【００１７】図１に示されるように、真北をＯＮ^→、地
磁気ベクトルをＯＭ^→、時刻ｔ_i （ｉ＝０，１，２，
…）における移動体の本体（自動車であれば車体）の着
磁ベクトルをＯＱ^{i →}とすると、時刻ｔ_i においてＦＧ
Ｃにより検出される地磁気の水平成分（ｘ（ｔ_i ），ｙ
（ｔ_i ））＝（ｘ_i ，ｙ_i ）は、地磁気ベクトルＯＭ^→
と着磁ベクトルＯＱ^{i →}の合成磁気ベクトルＯＰ^{i →}と
なる。なお、ベクトルと線分の長さを区別すると共に上
付き表示の繁雑さを避けるため、ベクトルはＯＰ^{i →}等
と、線分の長さはＯＰ^{i −}等と表すこととする。

【００１８】従って、ＦＧＣのｘ方向（例えば移動体の
進行方向）とｙ方向（ｘ方向に直交する方向）の感度の
相違を無視するならば、ＯＰ^{i →}のｘ成分ＯＰ_x ^{i −}は
ｘ_i に相当し、ｙ成分ＯＰ_y ^{i −}はｙ_i に相当する。ま
た、同様の仮定のもと、地磁気ベクトルＯＭ^{i →}のｘ成
分ＯＭ_x ^{i −}をｕ_i 、ｙ成分ＯＭ_y ^{i −}をｖ_i とおき、
着磁ベクトルＯＱ^{i →}のｘ成分ＯＱ_x ^{i −}をｅ_i 、ｙ成
分ＯＱ_y ^{i −}をｆ_i とおくならば、ＧＰＳ受信機等の航
法装置による方位φ_g ⁱ は真北基準であるから、ＦＧＣ
からのデータ（ｘ_i ，ｙ_i ）は、それぞれ次のように表
せる。

【００１９】ｘ_i ＝ｕ_i ＋ｅ_i ＝ｒ_i ・ｃｏｓφ_g ⁱ ＋ｅ_i ｙ_i ＝ｖ_i ＋ｆ_i ＝ｒ_i ・ｓｉｎφ_g ⁱ ＋ｆ_i ただし、ｒ_i ＝ｒ＋Δｒ_i ｒ：地磁気の水平成分の大きさ＝｜ＯＭ^→｜ Δｒ_i ：ｒの測定誤差 …（１） しかし、実際にはＦＧＣのｘ方向の感度とｙ方向の感度
が相違していることが知られている。従って、ｘ方向の
感度を基準（すなわち１）とし、ｙ方向の感度を未知数
αとすると、ＯＰ_y ^{i −}はｙ_i ／α、ＯＭ_y ^{i −}はｖ_i
／α、ＯＱ_y ^{i −}はｆ_i ／αと表される。

【００２０】次に、（ｘ_i ，ｙ_i ）の変化を考えた場
合、当該変化は、それぞれ差分Δｘ_i ＝ｘ_i −ｘ_i-is及
びΔｙ_i ＝ｙ_i −ｙ_i-isで表される。ここで、ｔ_i −ｔ
_i-isが十分短いならば、ほぼｅ_i ＝ｅ_i-is、ｒ_i ＝ｒ
_i-isと考えられるので、式（１）から Δｘ_i ＝ｒ_i （ｃｏｓφ_g ⁱ −ｃｏｓφ_g ^i-is） …（２） となる。

【００２１】上に述べたように、ｒ_i は測定誤差Δｒ_i
を含んでいる。これを順次加算し平均すれば、Δｙ_i が
打ち消されるためｒを推定することができる。推定値を
ｒ＾とすると、この値は上の式（２）を変形し、

【００２２】

【数１】

【００２３】と表せる。

【００２４】同様にして、 Δｙ_i ＝（α・ｒ）_i （ｓｉｎφ_g ⁱ −ｓｉｎφ_g ^i-is） ただし、（α・ｒ）_i ＝α・ｒ＋Δε_i Δε_i ：測定誤差 …（４） となり、（α・ｒ）の推定値（α・ｒ）＾は、

【００２５】

【数２】

【００２６】となる。

【００２７】以上のように、式（３）及び（５）に基づ
きｒ＾及び（α・ｒ）＾を求めることができるため、式
（６）によりαの推定値α＾を求めることができる。

【００２８】 α＾＝（α・ｒ）＾／ｒ＾ …（６） なお、記述の簡単化のため、以下はｒ＾を単にｒと、α
＾を単にαと、それぞれ表すこととする。このようにし
て求められたαは、感度補正量として偏角演算回路及び
移動体磁気方位演算回路に出力される。

【００２９】着磁補正量演算手段は、着磁補正量ｅ，ｆ
を演算し、偏角演算回路及び移動体磁気方位演算回路に
出力する。この演算は、以下のようにして行う。

【００３０】まず、先に述べたように、着磁ベクトルＯ
Ｑ^{i →}のｘ成分ＯＱ_x ^{i −}をｅ_i 、ｙ成分ＯＱ_y ^{i −}を
ｆ_i ／αと表すと、このｅ_i 及びｆ_iはそれぞれ測定誤
差Δｅ_i 及びΔｆ_i を含んでいると考えられるため、 ｅ_i ＝ｅ＋Δｅ_i ｆ_i ＝ｆ＋Δｆ_i と表せる。これを、式（１）に代入し、さらに変形する
と、 ｅ_i ＝ｘ_i −ｒ・ｃｏｓφ_g ⁱ α・ｆ_i ＝ｙ_i −α・ｒ・ｓｉｎφ_g ⁱ …（７） と表せる。ただし、ここでは、ｒ_i にかえ推定値ｒを用
いている。

【００３１】この式（７）に基づき、式（３）及び
（５）と同様の手法によりｅ及びｆを推定すると、推定
値ｅ＾及びｆ＾は、次のように表せる。

【００３２】

【数３】

【００３３】以下、ｅ＾を単にｅと、ｆ＾を単にｆと、
それぞれ表すこととする。

【００３４】このようにして求められた補正量（ｅ，
ｆ，α）は、一定時間継続して使用できる。また、従来
の着磁補正方法、例えばＡＢ法（特開昭５６−６１６９
号参照）においては、移動体が３６０°以上旋回するこ
とが望ましいといわれている。これに対し、本発明の方
法では、補正量（ｅ，ｆ，α）を求めるため必要な旋回
は原理的には数°で足りる。このようにして求められた
補正量（ｅ，ｆ，α）は、偏角演算回路に供給され、偏
角演算回路はこの補正量（ｅ，ｆ，α）を用いて真北方
位ＯＮ^→と地磁気ベクトルＯＭ^→の偏角φ_mnを演算す
る。

【００３５】この演算は、次のようにして行う。まず、
移動体の進行方向（Ｘ方向）を基準とした地磁気方位を
φ_m ⁱ 、航法装置により得られる移動体方位データφ_g
ⁱ の誤差をΔφ_g ⁱとすると、φ_m ⁱ は次のように表せ
る。

【００３６】

【数４】

【００３７】従って、偏角φ_mnを平均により推定する
と、推定値φ_mn＾は、

【００３８】

【数５】

【００３９】となる。

【００４０】本来、真のφ_mnは、移動体の移動に伴い変
化する。式（１１）により求められた推定値φ_mn＾は、
真値φ_mnとは一般的には一致しない。しかし、実際のφ
_mnの変化は緩やかであり、従って、式（１１）に基づく
推定値φ_mn＾は一定時間継続して使用できる。以下、こ
の推定値φ_mn＾を単にφ_mnという。

【００４１】一方、補正量（ｅ，ｆ，α）は、移動体磁
気方位演算回路に供給される。この回路は、補正量
（ｅ，ｆ，α）に基づき地磁気基準の移動体方位φ
_m （ｔ）を演算する。方位φ_m （ｔ）は、式（１０）に
おいて（ｘ_i ，ｙ_i ）を連続のＦＧＣデータ（ｘ
（ｔ），ｙ（ｔ））に置換した次の式（１２）に基づき
求められる。

【００４２】

【数６】

【００４３】このようにして求められた任意時刻の地磁
気基準の移動体方位φ_m （ｔ）は、移動体真方位演算回
路に供給される。この回路は、偏角演算回路により求め
られた偏角φ_mnを用い、次の式に基づき真北基準の移動
体方位φ_fn（ｔ）を求める。 φ_fn（ｔ）＝φ_m （ｔ）＋φ_mn …（１３） このように、本発明においては、任意時刻の地磁気基準
の移動体方位φ_m （ｔ）が求められ、任意時刻の真北基
準の移動体方位φ_fn（ｔ）が求められる。従って、アン
テナ制御等、リアルタイムに移動体方位φ_fn（ｔ）を要
求する用途に適用でき、有意性が高い。また、山、樹
木、建物等によるブロッキングが生じている場合であっ
ても、方位をリアルタイムで知ることができる。

【００４４】なお、上述の作用は、ｘ方向感度補正量α
にかえｙ方向感度補正量を用いた場合でも同様に生じ
る。この場合、上の式（３）、（５）、（６）、
（８）、（９）、（１１）及び（１２）に代え、それぞ
れ以下の式を用いる必要がある。

【００４５】

【数７】

【００４６】 β＾＝（β・ｒ）＾／ｒ＾ …（６）´

【００４７】

【数８】

【００４８】本発明の請求項２においては、時刻ｔ_i の
近傍の時点ｔ^j における（ｘ（ｔ^j ），ｙ（ｔ^j ））＝
（ｘ^j ，ｙ^j ）が統計処理され、（ｘ_i ，ｙ_i ）として
用いられる。このようにしても、上述の作用が生じる。

【００４９】請求項３においては、相補的合成フィルタ
によりφ_fn（ｔ）とｄφ_v （ｔ）／ｄｔが相補的に合成
される。すなわち、φ_fn（ｔ）についての相補的合成フ
ィルタの伝達関数と、移動体の旋回角φ_v （ｔ）につい
ての角速度センサ及び相補的合成フィルタの伝達関数
と、の合計が１であるため、例えばφ_fn（ｔ）の精度が
低下する領域においてｄφ_v （ｔ）／ｄｔによりこれを
補うことが可能になり、方位検出精度が向上する。

【００５０】そして、請求項４においては、ｄφ
_v （ｔ）／ｄｔに不感帯が付与される。ここにいう不感
帯付与とは、ｄφ_v （ｔ）／ｄｔが０近傍である場合に
おいてｄφ_v （ｔ）／ｄｔを０に修正することである。
この処理が施されたｄφ_v （ｔ）／ｄｔは、積分回路に
より積分される。この積分に当たって、任意時刻ｔ₀ に
おけるφ_fn（ｔ₀ ）による初期設定が行われる結果、や
はり精度が向上した方位検出が実現される。

【００５１】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。

【００５２】図２には、本発明の第１実施例に係る装置
の構成が示されている。この装置は移動体に搭載される
装置であり、次のような構成を備えている。

【００５３】まず、アンテナ１０によりＧＰＳ信号を受
信し、真北基準の移動体方位データφ_g ⁱ を間欠的に出
力するＧＰＳ受信機１２を備えている。すなわち、時刻
ｔ₀ においてφ_g ⁰ 、次の時刻ｔ₁ においてφ_g ¹ 、…
というように、ＧＰＳ受信機１２から間欠的に移動体方
位データが出力される。

【００５４】次に、本実施例は、地磁気の水平成分
（ｘ，ｙ）を検出するＦＧＣ１４を備えている。ＦＧＣ
１４は、このＦＧＣデータ（ｘ，ｙ）をアナログ出力す
る。なお、ここでは、ｘを移動体の進行方向の成分、ｙ
を進行方向に直交する方向の成分とする。ＦＧＣデータ
（ｘ，ｙ）は、ＡＤコンバータ１６によりディジタル値
に変換される。

【００５５】これら移動体方位データφ_g ⁱ 及びディジ
タルのＦＧＣデータ（ｘ，ｙ）は、移動体方位演算回路
１８に取り込まれる。移動体方位演算回路１８は、これ
らに基づき真北基準の移動体方位φ_fn（ｔ）を求め出力
する。

【００５６】図３には、移動体方位演算回路１８の構成
が示されている。この図に示されているように、移動体
方位演算回路１８は、偏角演算回路２０、感度補正及び
着磁補正演算回路２２、移動体磁気方位演算回路２４及
び移動体真方位演算回路２６から構成されている。

【００５７】偏角演算回路２０は、移動体方位データφ
_g ⁱ 、ＦＧＣデータ（ｘ_i ，ｙ_i ）及び補正量（ｅ，
ｆ，α）に基づき、式（１１）により真北に対する地磁
気の偏角φ_mnを求める。ここに、（ｘ_i ，ｙ_i ）は、移
動体方位データφ_g ⁱ とほぼ同時刻ｔ_i におけるＦＧＣ
データである。

【００５８】補正量のうちαは感度補正量、（ｅ，ｆ）
は着磁補正量である。感度補正及び着磁補正演算回路２
２は、移動体方位データφ_g ⁰ ，φ_g ¹ ，φ_g ² ，…を
ＧＰＳ受信機１２から入力し、またＡＤコンバータ１６
を介してＦＧＣ１４からＦＧＣデータ（ｘ（ｔ），ｙ
（ｔ））を入力し、感度補正量αは前述の式（３）、
（５）、（６）に則り、着磁補正量（ｅ，ｆ）は式
（８）、（９）に則り、それぞれ演算して求める。ただ
し、ｉｓ＝１とする。感度補正及び着磁補正演算回路２
２は、補正量（ｅ，ｆ，α）を偏角演算回路２０の他、
移動体磁気方位演算回路２４にも供給する。

【００５９】移動体磁気方位演算回路２４は、任意時刻
ｔにおけるＦＧＣデータ（ｘ（ｔ），ｙ（ｔ））及び補
正量（ｅ，ｆ，α）に基づき磁北を基準とした移動体方
位、すなわち地磁気基準の移動体方位φ_m （ｔ）を式
（１２）に則り求める。移動体真方位演算回路２６は、
偏角φ_mn及び地磁気基準の移動体方位φ_m （ｔ）に基づ
き、式（１３）に則り真北基準の移動体方位φ_fn（ｔ）
を求め出力する。出力される真北基準の移動体方位φ_fn
（ｔ）は外部に出力され、例えば表示やアンテナ制御に
用いられる。

【００６０】ＦＧＣ１４のｘ方向とｙ方向の感度差を無
視できる場合には、α＝１に設定し、感度補正及び着磁
補正演算回路２２は以上のような演算を省略する。ま
た、ｙ方向を基準とし、ｘ方向の感度差をβとして、同
様の演算を行っても良い。この場合、次に説明する着磁
補正量（ｅ，ｆ）以下の演算にも対応する変更を加える
必要がある（式（３）´〜（１２）´参照）。

【００６１】さらに、時刻ｔ_i におけるＦＧＣデータ
（ｘ（ｔ_i），ｙ（ｔ_i ））をそのまま（ｘ_i ，ｙ_i ）
として用いるのに代え、移動平均値をもって（ｘ_i ，ｙ
_i ）として用いることも可能である。

【００６２】すなわち、時刻ｔ_i の近傍の時点ｔ^j （ｊ
＝ｐ，ｐ＋１，…ｑ；ただしｐ，ｑは自然数）における
ＦＧＣデータ（ｘ（ｔ^j ），ｙ（ｔ^j ））を（ｘ^j ，ｙ
^j）と表すこととすると、移動平均値は以下のように表
せる。

【００６３】

【数９】

【００６４】ただし、Ｍ＝ｐ−ｑ＋１であり、ａ_j 及び
ｂ_j は重みである。この移動平均値のうち式（１４）の
値をｘ_i 、式（１５）の値をｙ_i として、前述のような
手法により補正量（ｅ，ｆ，α）、偏角φ_mn、地磁気基
準の移動体方位φ_m （ｔ）、真北基準の移動体方位φ_fn
（ｔ）を演算することができる。

【００６５】図４には、本発明の第２実施例に係る装置
の構成が示されている。この実施例は、第１実施例に角
速度センサ２８、ＡＤコンバータ３０及び相補的合成フ
ィルタ３２を付加した構成である。角速度センサ２８は
移動体の旋回角速度を検出するセンサであり、検出値は
ＡＤコンバータ３０によりディジタル値に変換され角速
度ｄφ_v ／ｄｔとして相補的合成フィルタ３２に出力さ
れる。

【００６６】この角速度ｄφ_v ／ｄｔは、移動体方位の
時間変化率を表している。従って、これを積分すれば、
積分開始時点の移動体方位を基準とした移動体方位の変
化量となる。相補的合成フィルタ３２は、角速度ｄφ_v
／ｄｔを積分するとともに、移動体方位演算回路１８に
より求められる真北基準の移動体方位φ_fnと加算し、真
北基準の移動体方位φ_n （ｔ）として出力する。相補的
合成フィルタ３２の移動体方位演算回路１８側から見た
伝達関数をＧ₁ 、ＡＤコンバータ３０側から見た伝達関
数をＧ₂ （角度センサ２８の伝達関数ｓを含める）とし
た場合、相補的合成フィルタ３２の特性は、移動体方位
演算回路１８の出力の精度が低下する周波数領域で｜Ｇ
₁ ｜が小さくかつ｜Ｇ₂ ｜が大きく、所要の周波数領域
においてＧ₁ ＋Ｇ₂ ＝１が成り立つように設定されてい
る（特願平２−２４０４１３号、特願平３−３２９７号
参照）。

【００６７】このような相補的な特性により、移動体方
位演算回路１８による真北基準の移動体方位φ_fnの精度
が低下する周波数領域においても、角速度センサ２８に
よる角速度ｄφ_v ／ｄｔにより補って、より高精度に真
北基準の移動体方位を求めることができる。

【００６８】図５には、本発明の第３実施例に係る装置
の構成が示されている。この実施例においては、第２実
施例における相補的合成フィルタ３２に代え積分回路３
４を設けている。

【００６９】積分回路３４は、角速度ｄφ_v ／ｄｔに不
感帯付与処理を施した上で積分し、真北基準の移動体方
位φ_n （ｔ）として出力する。不感帯付与処理とは、角
速度ｄφ_v ／ｄｔが０近傍の値であった場合にこれを０
として取り扱う処理であり、これにより、角速度検出に
係る誤差が低減される（特願平２−１７５０１４号参
照）。また、角速度ｄφ_v ／ｄｔを積分した値は、積分
開始時点の移動体方位を基準とした移動体方位の変化量
となるため、積分回路３４の積分出力を真北基準の移動
体方位φ_n （ｔ）とするためには適当な初期値を与えて
やらねばならない。本実施例においては、初期設定は、
移動体方位演算回路１８から出力される方位φ_fnにより
行われる。このような構成により、角速度積分型の方位
検出を安定に行うことが可能になる。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＦＧＣから得られる地磁気の水平成分ｘ_i ，ｙ_i 及び航
法装置からの移動体方位φ_g ⁱ に基づきＦＧＣの感度補
正量を求め、これを用いて時間平均により着磁ベクトル
を推定し、着磁補正を行うようにしたため、従来のＡＢ
法のように移動体を大きく旋回させることなく、着磁補
正を行うことができる。また、感度補正量αもしくは
β、着磁補正量ｅ，ｆ及び航法装置からの移動体方位φ
_g ⁱ に基づき偏角φ_mnを時間平均により推定し、一方で
ＦＧＣにより得られる連続な地磁気の水平成分ｘ
（ｔ），ｙ（ｔ）に基づき地磁気基準のφ_m （ｔ）を求
めてφ_mn及びφ_m（ｔ）から真北基準の移動体方位φ_fn
（ｔ）を得るようにしたため、連続的に移動体方位デー
タを得ることができ、例えばブロッキングにより航法装
置からの移動体方位φ_g ⁱ が得られなくなった場合に対
応でき、アンテナ制御等リアルタイムにデータが要求さ
れる用途にも好適な装置が実現される。

【００７１】請求項２によれば、移動平均によりｘ_i ，
ｙ_i が求められるため、より精度が向上する。

【００７２】請求項３によれば、相補的合成フィルタを
用いて角速度センサの出力を相補的に用いるようにした
ため、精度がより向上する。

【００７３】そして、請求項４によれば、不感帯付与機
能を有する積分回路を用い、さらに移動体真方位演算回
路の出力により初期設定を行うようにしたため、より精
度良く好適に方位を検出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の演算原理を示す方位図である。

【図２】本発明の第１実施例に係る装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図３】移動体方位演算回路の構成を示すブロック図で
ある。

【図４】本発明の第２実施例に係る装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図５】本発明の第３実施例に係る装置の構成を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１０ アンテナ １２ ＧＰＳ受信機 １４ フラックスゲートコンパス（ＦＧＣ） １８ 移動体方位演算回路 ２０ 偏角演算回路 ２２ 感度補正及び着磁補正演算回路 ２４ 移動体磁気方位演算回路 ２６ 移動体真方位演算回路 ２８ 角速度センサ ３２ 相補的合成フィルタ ３４ 積分回路 φ_g ⁱ ＧＰＳ受信機による移動体方位データ （ｘ，ｙ） ＦＧＣデータ ｅ，ｆ，α 補正量 φ_m （ｔ） 地磁気基準の移動体方位 φ_mn 偏角 φ_fn（ｔ） ＦＧＣによる真北基準の移動体方位 φ_v ^・ 角速度 φ_n 相補的合成又は積分後の真北基準の移動体方位

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体に固定され地磁気の水平成分をｘ
   方向及びこれに直交するｙ方向について検出するフラッ
   クスゲートコンパスから、時刻ｔ_i （ｉ：整数，ｔ_i ；
   離散値）の地磁気のｘ方向成分ｘ_i 及びｙ方向成分ｙ_i
   を時系列的に入力し、ｘ_i の時間変化を示す Δｘ_i ＝ｘ_i −ｘ_i-is（ｉｓ：整数） 及びｙ_i の時間変化を示す Δｙ_i ＝ｙ_i −ｙ_i-is を求め、航法装置から入力される時刻ｔ_i の移動体方位
   φ_g ⁱ に基づき、 Δｘ_i ／（ｃｏｓφ_g ⁱ −ｃｏｓφ_g ^i-is） 及び Δｙ_i ／（ｓｉｎφ_g ⁱ −ｓｉｎφ_g ^i-is） を求め、それぞれ所定時間平均し、いずれか一方の時間
   平均値を地磁気の大きさｒと推定して他方の時間平均値
   をｒにより除することにより、ｘ方向感度補正量α又は
   ｙ方向感度補正量βを求める感度補正量演算手段と、 ｘ_i −ｒ・ｃｏｓφ_g ⁱ 又は（ｘ_i −β・ｒ・ｃｏｓφ_g ⁱ ）／β 及び （ｙ_i −α・ｒ・ｓｉｎφ_g ⁱ ）／α又はｙ_i −ｒ・ｓｉｎφ_g ⁱ を所定時間平均して、それぞれ着磁ベクトルのｘ方向成
   分ｅ又はｙ方向成分ｆと推定することにより着磁補正量
   ｅ，ｆを求める着磁補正量演算手段と、 φ_g ⁱ −ｔａｎ^-1｛（ｙ_i ／α−ｆ）／（ｘ_i −ｅ）｝ 又は φ_g ⁱ −ｔａｎ^-1｛（ｙ_i −ｆ）／（ｘ_i ／β−ｅ）｝ を所定時間平均して、真北方向に対する地磁気方位の偏
   角φ_mnを求める偏角演算回路と、 任意時刻ｔの地磁気のｘ方向成分ｘ（ｔ）及びｙ方向成
   分ｙ（ｔ）を時系列的に入力し、 ｔａｎ^-1｛（ｙ（ｔ）／α−ｆ）／（ｘ（ｔ）−ｅ）｝ 又は ｔａｎ^-1｛（ｙ（ｔ）−ｆ）／（ｘ（ｔ）／β−ｅ）｝ を演算することにより、地磁気基準の移動体方位φ
   _m （ｔ）を求める移動体磁気方位演算回路と、 真北基準の移動体方位φ_fn（ｔ）＝φ_mn＋φ_m （ｔ）を
   求め出力する移動体真方位演算回路と、 を備えることを特徴とする移動体方位検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の移動体方位検出装置にお
   いて、 感度補正量演算手段が、 時刻ｔ_i 近傍の時刻ｔ^j においてフラックスゲートコン
   パスから得られるｘ方向成分ｘ^j 及びｙ方向成分ｙ^j を
   それぞれ統計処理して、前記ｘ_i 及びｙ_i を求めること
   を特徴とする移動体方位検出装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の移動体方位検出装置にお
   いて、 移動体真方位演算回路からφ_fn（ｔ）を、移動体に搭載
   された角速度センサから任意時刻ｔにおける当該移動体
   の旋回角速度ｄφ_v （ｔ）／ｄｔを、それぞれ入力し、
   φ_fn（ｔ）及びｄφ_v （ｔ）／ｄｔを瀘波し合成して、
   補正された真北基準の移動体方位φ_n （ｔ）を出力する
   相補的合成フィルタを備え、 φ_fn（ｔ）についての相補的合成フィルタの伝達関数
   と、φ_v （ｔ）についての角速度センサ及び相補的合成
   フィルタの伝達関数と、の合計が、１であることを特徴
   とする移動体方位検出装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の移動体方位検出装置にお
   いて、 移動体に搭載された角速度センサから入力される任意時
   刻ｔにおける当該移動体の旋回角速度ｄφ_v （ｔ）／ｄ
   ｔに不感帯を付与し、不感帯が付与されたｄφ_v （ｔ）
   ／ｄｔを任意時刻ｔ₀ におけるφfn（ｔ₀ ）を初期条件
   として積分し補正された真北基準の移動体方位φ
   _n （ｔ）を出力する積分回路を備えることを特徴とする
   移動体方位検出装置。