JP2003042766A - 方位角計測装置 - Google Patents
方位角計測装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】地磁気センサの入力軸の方向と、姿勢検出装置
の基準軸の方向との間の取付け角誤差を補正し、高精度
の方位角計測装置を実現する。 【解決手段】地磁気データ（ｍx'，ｍy'，ｍz'）を出力
する地磁気センサ１と、車輌の姿勢データ（ピッチ角θ
Ｓ，ロール角φＳ）を出力する姿勢検出装置５と、取付
け角補正回路３および取付け角誤差計算回路４でなり、
地磁気データ（ｍ x'，ｍy'，ｍz'）に対し取付け角誤差
補正を行い、補正された地磁気データ（ｍ x ，ｍy ，ｍ
z ）を演算する取付け角補正演算部２と、姿勢データ
（ピッチ角θ Ｓ，ロール角φＳ）を用いて、地磁気デー
タ（ｍx ，ｍy ，ｍz ）を局所水平座標（X,Y,Z）に座
標変換し、地磁気データ（ｍX ，ｍY ，ｍZ ）を出力す
る座標変換回路６と、地磁気データ（ｍX ，ｍY ）に基
づき車両の方位角ψc を計算する方位角計算回路７とを
備えて構成される。
の基準軸の方向との間の取付け角誤差を補正し、高精度
の方位角計測装置を実現する。 【解決手段】地磁気データ（ｍx'，ｍy'，ｍz'）を出力
する地磁気センサ１と、車輌の姿勢データ（ピッチ角θ
Ｓ，ロール角φＳ）を出力する姿勢検出装置５と、取付
け角補正回路３および取付け角誤差計算回路４でなり、
地磁気データ（ｍ x'，ｍy'，ｍz'）に対し取付け角誤差
補正を行い、補正された地磁気データ（ｍ x ，ｍy ，ｍ
z ）を演算する取付け角補正演算部２と、姿勢データ
（ピッチ角θ Ｓ，ロール角φＳ）を用いて、地磁気デー
タ（ｍx ，ｍy ，ｍz ）を局所水平座標（X,Y,Z）に座
標変換し、地磁気データ（ｍX ，ｍY ，ｍZ ）を出力す
る座標変換回路６と、地磁気データ（ｍX ，ｍY ）に基
づき車両の方位角ψc を計算する方位角計算回路７とを
備えて構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、方位角計測装置に
関し、特に方位角を計測する地磁気センサおよび姿勢検
出装置により、車両、航空機などの移動体の方位角を計
測する方位角計測装置に関する。
関し、特に方位角を計測する地磁気センサおよび姿勢検
出装置により、車両、航空機などの移動体の方位角を計
測する方位角計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両、航空機などの移動体に搭載される
方位角計測装置は、地磁気センサおよび姿勢検出装置を
備えている。車両に搭載される従来の方位角計測装置に
ついてまず述べる。この種の方位角計測装置において
は、３軸型地磁気センサにより検出される地磁気成分を
用いて車両の磁方位角を計測する際に、該車両が地球磁
気に及ぼす影響、及び車両が傾いた場合の傾斜角による
影響を補正することにより、方位角計測精度の改善が図
られている。従来の方位角計測装置の一例（以下、第１
の従来例と云う）の構成が、図２のブロック図に示され
る。
方位角計測装置は、地磁気センサおよび姿勢検出装置を
備えている。車両に搭載される従来の方位角計測装置に
ついてまず述べる。この種の方位角計測装置において
は、３軸型地磁気センサにより検出される地磁気成分を
用いて車両の磁方位角を計測する際に、該車両が地球磁
気に及ぼす影響、及び車両が傾いた場合の傾斜角による
影響を補正することにより、方位角計測精度の改善が図
られている。従来の方位角計測装置の一例（以下、第１
の従来例と云う）の構成が、図２のブロック図に示され
る。
【０００３】図２の従来例は、３軸型の地磁気センサ１
と、姿勢検出装置５と、座標変換回路６と、方位角計算
回路７とを備えてなる。３軸型地磁気センサ１は、互い
に直交するｘ’軸、ｙ’軸およびｚ’軸でなる座標系に
関する地磁気を検出して、地磁気のｘ’軸成分（ｘ’軸
地磁気データという）ｍx'、ｙ’軸成分（ｙ’軸地磁気
データという）ｍy'及びｚ’軸成分（ｚ’軸地磁気デー
タという）ｍz'を出力する。ｘ’軸、ｙ’軸およびｚ’
軸は、地磁気センサ１に固定されており、それぞれ地磁
気センサ１の入力軸である。姿勢検出装置５は、互いに
直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸でなる座標系に関する車
輌の傾斜角を検出し、ピッチ角θＳとロール角φＳを含
む姿勢データを出力する。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、姿
勢検出装置５に固定されており、それぞれ姿勢検出装置
５の入力軸（基準軸と称される）である。座標変換回路
６は、地磁気データｍx'，ｍy'及びｍz'並びにピッチ角
θ Ｓ及びロール角φＳを入力し、地磁気センサ１の各軸
の地磁気データ（ｍx'，ｍ y'，ｍz'）を、姿勢検出装置
５の基準軸であるＸ軸及びＹ軸の成分に変換し、姿勢検
出装置５の基準座標系における地磁気データ（ｍＸ ，
ｍＹ ）として出力する。方位角計算回路７は、座標変
換回路６の地磁気データ（ｍＸ ，ｍＹ ）を入力し、車
両の方位角ψcを計算し、出力する。
と、姿勢検出装置５と、座標変換回路６と、方位角計算
回路７とを備えてなる。３軸型地磁気センサ１は、互い
に直交するｘ’軸、ｙ’軸およびｚ’軸でなる座標系に
関する地磁気を検出して、地磁気のｘ’軸成分（ｘ’軸
地磁気データという）ｍx'、ｙ’軸成分（ｙ’軸地磁気
データという）ｍy'及びｚ’軸成分（ｚ’軸地磁気デー
タという）ｍz'を出力する。ｘ’軸、ｙ’軸およびｚ’
軸は、地磁気センサ１に固定されており、それぞれ地磁
気センサ１の入力軸である。姿勢検出装置５は、互いに
直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸でなる座標系に関する車
輌の傾斜角を検出し、ピッチ角θＳとロール角φＳを含
む姿勢データを出力する。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、姿
勢検出装置５に固定されており、それぞれ姿勢検出装置
５の入力軸（基準軸と称される）である。座標変換回路
６は、地磁気データｍx'，ｍy'及びｍz'並びにピッチ角
θ Ｓ及びロール角φＳを入力し、地磁気センサ１の各軸
の地磁気データ（ｍx'，ｍ y'，ｍz'）を、姿勢検出装置
５の基準軸であるＸ軸及びＹ軸の成分に変換し、姿勢検
出装置５の基準座標系における地磁気データ（ｍＸ ，
ｍＹ ）として出力する。方位角計算回路７は、座標変
換回路６の地磁気データ（ｍＸ ，ｍＹ ）を入力し、車
両の方位角ψcを計算し、出力する。
【０００４】図２の第１の従来例においては、車両の傾
きに対応する方位角計測の補正は明らかに行われてはい
る。その補正のためには、車両の傾斜角を計測する姿勢
検出装置５の基準軸の方向と地磁気センサ１の入力軸の
方向とを正確に合致させること、即ち姿勢検出装置５と
地磁気センサ１との取り付け誤差（ミスアライメント）
をなくすることが必要である。図２の従来の方位角計測
装置では、その取り付け誤差に関する補正は行われてい
ない。
きに対応する方位角計測の補正は明らかに行われてはい
る。その補正のためには、車両の傾斜角を計測する姿勢
検出装置５の基準軸の方向と地磁気センサ１の入力軸の
方向とを正確に合致させること、即ち姿勢検出装置５と
地磁気センサ１との取り付け誤差（ミスアライメント）
をなくすることが必要である。図２の従来の方位角計測
装置では、その取り付け誤差に関する補正は行われてい
ない。
【０００５】また、他の方位角計測手段の従来例として
は、例えば、姿勢検出方法及び装置（以下、第２の従来
例と云う）が、特開平８−１７８６８７号公報に開示さ
れており、また地磁気センサの補正装置（以下、第３の
従来例と云う）が、特開平９−３０４０７８号公報に開
示されている。前記第２の従来例は、高価な可動部を有
する測定器を用いることなく、車両等の移動体の姿勢が
傾いても、該移動体の正確な方位角を検出することを目
的とする。第２の従来例は、地磁気の磁束密度の変化に
より仮方位角を検出する地磁気検出手段と、移動体がロ
ーリングするとロール角を検出するロール角検出手段
と、移動体のピッチングするときのピッチ角を検出する
ピッチ角検出手段と、前記仮方位角を補正し、前記ロー
リングおよびピッチングによる影響が排除された方位角
を生成する地磁気方位補正手段とを備えて構成される。
地磁気方位補正手段においては、前記ピッチ角と所定の
第１係数を乗ずることにより、前記仮方位角に対するピ
ッチ角による第１補正量が決定され、前記ロール角と所
定の第２係数を乗ずることにより、前記仮方位角に対す
るロール角による第２補正量が決定されて、これらの第
１補正量および第２補正量に基づいて前記仮方位角が補
正される。
は、例えば、姿勢検出方法及び装置（以下、第２の従来
例と云う）が、特開平８−１７８６８７号公報に開示さ
れており、また地磁気センサの補正装置（以下、第３の
従来例と云う）が、特開平９−３０４０７８号公報に開
示されている。前記第２の従来例は、高価な可動部を有
する測定器を用いることなく、車両等の移動体の姿勢が
傾いても、該移動体の正確な方位角を検出することを目
的とする。第２の従来例は、地磁気の磁束密度の変化に
より仮方位角を検出する地磁気検出手段と、移動体がロ
ーリングするとロール角を検出するロール角検出手段
と、移動体のピッチングするときのピッチ角を検出する
ピッチ角検出手段と、前記仮方位角を補正し、前記ロー
リングおよびピッチングによる影響が排除された方位角
を生成する地磁気方位補正手段とを備えて構成される。
地磁気方位補正手段においては、前記ピッチ角と所定の
第１係数を乗ずることにより、前記仮方位角に対するピ
ッチ角による第１補正量が決定され、前記ロール角と所
定の第２係数を乗ずることにより、前記仮方位角に対す
るロール角による第２補正量が決定されて、これらの第
１補正量および第２補正量に基づいて前記仮方位角が補
正される。
【０００６】また、前記第３の従来例は、車両等の方位
角を検出する磁気センサのキャリブレーションを、振動
または外部磁界等の影響を最小限に止めて行うことがで
きるようにし、これにより地磁気センサの計測精度を高
めることを意図したキャリブレーション手段の提供を目
的としている。本従来例においては、姿勢検出装置の基
準軸の方向と、地磁気センサの入力軸の方向との間の取
付け角誤差に対する補正処理に関わるキャリブレーショ
ンについては一切触れていない。
角を検出する磁気センサのキャリブレーションを、振動
または外部磁界等の影響を最小限に止めて行うことがで
きるようにし、これにより地磁気センサの計測精度を高
めることを意図したキャリブレーション手段の提供を目
的としている。本従来例においては、姿勢検出装置の基
準軸の方向と、地磁気センサの入力軸の方向との間の取
付け角誤差に対する補正処理に関わるキャリブレーショ
ンについては一切触れていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述した第１の従来例
（図２）においては、前述したように、車両の傾きに対
応する方位角計測の補正は行われてはいる。しかし、第
１の従来例では、車両の傾斜角を計測する姿勢検出装置
の基準軸の方向と地磁気センサの入力軸との間の方向の
不一致度である取付け角誤差に対応する補正は行われて
いない。一般に、車両等の移動体に取付けられる地磁気
センサの入力軸と姿勢検出装置の基準軸との間には、取
付け角誤差（ミスアライメント）が存在しており、この
取付け角誤差に対する補正なしでは、正確に車両等の方
位角を検出することは不可能である。即ち、第１の従来
例においては、地磁気センサの入力軸の方向と、車両等
の傾斜角を計測する姿勢検出装置の基準軸の方向との間
の取付け角誤差に対する補正処理が行われていない故
に、車両等の方位角を正確に検出することができないと
いう欠点がある。
（図２）においては、前述したように、車両の傾きに対
応する方位角計測の補正は行われてはいる。しかし、第
１の従来例では、車両の傾斜角を計測する姿勢検出装置
の基準軸の方向と地磁気センサの入力軸との間の方向の
不一致度である取付け角誤差に対応する補正は行われて
いない。一般に、車両等の移動体に取付けられる地磁気
センサの入力軸と姿勢検出装置の基準軸との間には、取
付け角誤差（ミスアライメント）が存在しており、この
取付け角誤差に対する補正なしでは、正確に車両等の方
位角を検出することは不可能である。即ち、第１の従来
例においては、地磁気センサの入力軸の方向と、車両等
の傾斜角を計測する姿勢検出装置の基準軸の方向との間
の取付け角誤差に対する補正処理が行われていない故
に、車両等の方位角を正確に検出することができないと
いう欠点がある。
【０００８】また、第２の従来例の姿勢検出装置におい
ては、移動体のローリングおよびピッチングに起因する
前記地磁気センサの方位角検出誤差を補正する手段とし
て、該移動体のロール角およびピッチ角を検出する手段
と、これらのロール角とピッチ角の出力データを入力と
して、地磁気センサにより検出された方位角を補正する
地磁気方位補正手段が設けられている。しかしながら、
第２の従来例の姿勢検出装置では、第１の従来例の場合
と同様に、地磁気センサの入力軸と姿勢検出装置の入力
基準軸との間の取付け角誤差に対する補正は行われてい
ないので、正確に車両等の方位角を検出することができ
ない。この点に関しては、第３の従来例においても同様
である。
ては、移動体のローリングおよびピッチングに起因する
前記地磁気センサの方位角検出誤差を補正する手段とし
て、該移動体のロール角およびピッチ角を検出する手段
と、これらのロール角とピッチ角の出力データを入力と
して、地磁気センサにより検出された方位角を補正する
地磁気方位補正手段が設けられている。しかしながら、
第２の従来例の姿勢検出装置では、第１の従来例の場合
と同様に、地磁気センサの入力軸と姿勢検出装置の入力
基準軸との間の取付け角誤差に対する補正は行われてい
ないので、正確に車両等の方位角を検出することができ
ない。この点に関しては、第３の従来例においても同様
である。
【０００９】本発明の目的は、方位角を検出する地磁気
センサの入力軸の方向と、姿勢検出装置の基準軸の方向
との間の取付け角誤差を補正し、車両、航空機などの移
動体の方位角を正確に計測できる方位角計測装置を提供
することにある。
センサの入力軸の方向と、姿勢検出装置の基準軸の方向
との間の取付け角誤差を補正し、車両、航空機などの移
動体の方位角を正確に計測できる方位角計測装置を提供
することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本発明は次の手段を提供する。
めに本発明は次の手段を提供する。
【００１１】［１］移動体の方位角を検出する地磁気セ
ンサより得られる地磁気データと、その姿勢を検出する
姿勢検出装置より得られる姿勢データを用いて、該移動
体の方位角を演算出力する方位角計測装置において、前
記地磁気センサの磁束入力軸と前記姿勢検出装置の基準
軸との間に介在する取付け角誤差を計算し、該計算値を
参照して前記地磁気データに対する取付け角補正を行っ
て第１の補正地磁気データを生成する取付け角補正演算
手段を備え、前記姿勢データを参照し、前記第１の補正
地磁気データに対し姿勢補正を行って得られる第２の補
正地磁気データを用いて、移動体の方位角を計算出力す
ることを特徴とする方位角計測装置。
ンサより得られる地磁気データと、その姿勢を検出する
姿勢検出装置より得られる姿勢データを用いて、該移動
体の方位角を演算出力する方位角計測装置において、前
記地磁気センサの磁束入力軸と前記姿勢検出装置の基準
軸との間に介在する取付け角誤差を計算し、該計算値を
参照して前記地磁気データに対する取付け角補正を行っ
て第１の補正地磁気データを生成する取付け角補正演算
手段を備え、前記姿勢データを参照し、前記第１の補正
地磁気データに対し姿勢補正を行って得られる第２の補
正地磁気データを用いて、移動体の方位角を計算出力す
ることを特徴とする方位角計測装置。
【００１２】［２］移動体の方位角を検出して地磁気デ
ータを出力する地磁気センサと、該移動体の姿勢を検出
してその姿勢データを出力する姿勢検出装置と、前記地
磁気データの入力を受けて、該地磁気データに対する取
付け角補正を行って第１の補正地磁気データを生成する
取付け角補正演算部と、前記第１の補正地磁気データの
入力を受けて、前記姿勢データを介して、該第１の補正
地磁気データを座標変換することにより第２の補正地磁
気データを生成する座標変換回路と、前記第２の補正地
磁気データに含まれる方位角計測に関わる地磁気補正デ
ータを用いて、移動体の方位角を計算して出力する方位
角計算回路とを備えて構成され、前記取付け角補正演算
部は、前記方位角計算回路から出力される前記方位角
と、前記第２の補正地磁気データの鉛直方向成分とを用
いて、前記地磁気センサの入力軸と前記姿勢検出装置の
基準軸とのずれ角度である取付け角誤差を計算し、前記
地磁気データに対する前記取付け角補正を該取付け角誤
差に基づき行うことを特徴とする方位角計測装置。
ータを出力する地磁気センサと、該移動体の姿勢を検出
してその姿勢データを出力する姿勢検出装置と、前記地
磁気データの入力を受けて、該地磁気データに対する取
付け角補正を行って第１の補正地磁気データを生成する
取付け角補正演算部と、前記第１の補正地磁気データの
入力を受けて、前記姿勢データを介して、該第１の補正
地磁気データを座標変換することにより第２の補正地磁
気データを生成する座標変換回路と、前記第２の補正地
磁気データに含まれる方位角計測に関わる地磁気補正デ
ータを用いて、移動体の方位角を計算して出力する方位
角計算回路とを備えて構成され、前記取付け角補正演算
部は、前記方位角計算回路から出力される前記方位角
と、前記第２の補正地磁気データの鉛直方向成分とを用
いて、前記地磁気センサの入力軸と前記姿勢検出装置の
基準軸とのずれ角度である取付け角誤差を計算し、前記
地磁気データに対する前記取付け角補正を該取付け角誤
差に基づき行うことを特徴とする方位角計測装置。
【００１３】［３］前記取付け角補正演算部は、前記方
位角計算回路より出力される前記方位角と、前記第２の
補正地磁気データの鉛直方向成分とを用いて前記取付け
角誤差を計算する取付け角誤差計算回路と、前記地磁気
センサより入力される前記地磁気データを該取付け角誤
差で補正し、前記第１の補正地磁気データを生成する取
付け角補正回路とを備えてなる前記［２］に記載の方位
角計測装置。
位角計算回路より出力される前記方位角と、前記第２の
補正地磁気データの鉛直方向成分とを用いて前記取付け
角誤差を計算する取付け角誤差計算回路と、前記地磁気
センサより入力される前記地磁気データを該取付け角誤
差で補正し、前記第１の補正地磁気データを生成する取
付け角補正回路とを備えてなる前記［２］に記載の方位
角計測装置。
【００１４】［４］互いに直交するＸ，Ｙ及びＺで規定
され、Ｚ軸が地球の重力方向にある直交座標系を局所水
平座標系と称するとき、車両等の移動体に搭載した３軸
型地磁気センサの出力を、該移動体に搭載した姿勢検出
装置の出力を参照して、座標変換手段により該局所水平
座標系に座標変換し、座標変換された該３軸型地磁気セ
ンサの出力のＸ軸及びＹ軸成分から該移動体の方位角を
計測する装置において、前記移動体をほぼ水平な平面上
で１回転させ、Ｘ軸が北、東、南および西を向いたとき
における座標変換された前記３軸型地磁気センサの出力
のＺ軸成分から、前記３軸型地磁気センサの入力軸と前
記姿勢検出装置の基準軸との取付け角誤差を取付け角補
正演算手段により計算し、該取付け角誤差に基づき前記
３軸型地磁気センサの出力を該取付け角補正演算手段に
より補正し、前記座標変換手段は前記取付け角補正演算
手段により補正された該３軸型地磁気センサの出力を前
記局所水平座標系に座標変換することを特徴とする方位
角計測装置。
され、Ｚ軸が地球の重力方向にある直交座標系を局所水
平座標系と称するとき、車両等の移動体に搭載した３軸
型地磁気センサの出力を、該移動体に搭載した姿勢検出
装置の出力を参照して、座標変換手段により該局所水平
座標系に座標変換し、座標変換された該３軸型地磁気セ
ンサの出力のＸ軸及びＹ軸成分から該移動体の方位角を
計測する装置において、前記移動体をほぼ水平な平面上
で１回転させ、Ｘ軸が北、東、南および西を向いたとき
における座標変換された前記３軸型地磁気センサの出力
のＺ軸成分から、前記３軸型地磁気センサの入力軸と前
記姿勢検出装置の基準軸との取付け角誤差を取付け角補
正演算手段により計算し、該取付け角誤差に基づき前記
３軸型地磁気センサの出力を該取付け角補正演算手段に
より補正し、前記座標変換手段は前記取付け角補正演算
手段により補正された該３軸型地磁気センサの出力を前
記局所水平座標系に座標変換することを特徴とする方位
角計測装置。
【００１５】［５］前記座標変換手段で座標変換をされ
た前記３軸型地磁気センサの出力のＺ軸成分をｍＺ、計
測地点で決まる地磁気のＺ軸成分をＭＶ、計測地点で決
まる地磁気の水平方向成分をＭｈ、前記３軸型地磁気セ
ンサの出力のＺ軸成分の誤差をδＺ、前記基準軸が前記
姿勢検出装置に固定されたｘ軸、ｙ軸およびｚ軸の直交
３軸であるとき、前記３軸型地磁気センサの入力軸と該
姿勢検出装置の基準軸とのｘ軸に関する取付け角誤差を
Δφｘ、該３軸型地磁気センサの入力軸と該姿勢検出装
置の基準軸とのｙ軸に関する取付け角誤差をΔφｙ、計
測された前記方位角をψとするとき、前記取付け角補正
演算手段は、 なる計算式に、前記移動体の1回転中に検出されるｍＺ
及びψを適用し、最小二乗法により前記Δφｘ及びΔφ
ｙを計算することを特徴とする前記［４］に記載の方位
角計測装置。
た前記３軸型地磁気センサの出力のＺ軸成分をｍＺ、計
測地点で決まる地磁気のＺ軸成分をＭＶ、計測地点で決
まる地磁気の水平方向成分をＭｈ、前記３軸型地磁気セ
ンサの出力のＺ軸成分の誤差をδＺ、前記基準軸が前記
姿勢検出装置に固定されたｘ軸、ｙ軸およびｚ軸の直交
３軸であるとき、前記３軸型地磁気センサの入力軸と該
姿勢検出装置の基準軸とのｘ軸に関する取付け角誤差を
Δφｘ、該３軸型地磁気センサの入力軸と該姿勢検出装
置の基準軸とのｙ軸に関する取付け角誤差をΔφｙ、計
測された前記方位角をψとするとき、前記取付け角補正
演算手段は、 なる計算式に、前記移動体の1回転中に検出されるｍＺ
及びψを適用し、最小二乗法により前記Δφｘ及びΔφ
ｙを計算することを特徴とする前記［４］に記載の方位
角計測装置。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に、本発明について説明する。
本発明の実施の形態は、移動体の方位角を検出する地磁
気センサの地磁気データと、その姿勢を検出する姿勢検
出装置の姿勢データを用いて、該移動体の方位角を演算
出力する方位角計測装置において、前記地磁気センサの
磁束入力軸と前記姿勢検出装置の基準軸との間の取付け
角誤差を計算し、前記地磁気データに対する取付け角補
正を行って第１の補正地磁気データを生成出力する取付
け角補正演算手段を必須構成要件として備えており、前
記第１の補正地磁気データに対し姿勢補正を行って得ら
れる第２の補正地磁気データを用いて、移動体の方位角
を演算出力することを特徴としている。
本発明の実施の形態は、移動体の方位角を検出する地磁
気センサの地磁気データと、その姿勢を検出する姿勢検
出装置の姿勢データを用いて、該移動体の方位角を演算
出力する方位角計測装置において、前記地磁気センサの
磁束入力軸と前記姿勢検出装置の基準軸との間の取付け
角誤差を計算し、前記地磁気データに対する取付け角補
正を行って第１の補正地磁気データを生成出力する取付
け角補正演算手段を必須構成要件として備えており、前
記第１の補正地磁気データに対し姿勢補正を行って得ら
れる第２の補正地磁気データを用いて、移動体の方位角
を演算出力することを特徴としている。
【００１７】以下においては、本発明なる方位計測装置
を車両に搭載する実施形態について図面を参照して説明
する。
を車両に搭載する実施形態について図面を参照して説明
する。
【００１８】図１は、本実施の形態の構成を示すブロッ
ク図である。図１に示されるように、本実施の形態は、
３軸型の地磁気センサ１と、姿勢検出装置５と、取付け
角補正演算部２と、座標変換回路６と、方位角計算回路
７と、スイッチ８，９とを備えてなる。取付け角補正演
算部２は取付け角補正回路３および取付け角誤差計算回
路４から構成されている。
ク図である。図１に示されるように、本実施の形態は、
３軸型の地磁気センサ１と、姿勢検出装置５と、取付け
角補正演算部２と、座標変換回路６と、方位角計算回路
７と、スイッチ８，９とを備えてなる。取付け角補正演
算部２は取付け角補正回路３および取付け角誤差計算回
路４から構成されている。
【００１９】３軸型地磁気センサ１は、互いに直交する
ｘ’軸、ｙ’軸およびｚ’軸でなる座標系に関する地磁
気を検出して、地磁気のｘ’軸成分（ｘ’軸地磁気デー
タという）ｍx'、ｙ’軸成分（ｙ’軸地磁気データとい
う）ｍy'及びｚ’軸成分（ｚ’軸地磁気データという）
ｍz'を出力する。ｘ’軸、ｙ’軸およびｚ’軸は、地磁
気センサ１に固定されており、それぞれ地磁気センサ１
の入力軸である。姿勢検出装置５は、互いに直交するＸ
軸、Ｙ軸およびＺ軸でなる局所水平座標系（Ｚ軸が鉛直
方向）に関する車輌の傾斜角を検出し、ピッチ角θＳと
ロール角φＳを含む姿勢データを出力する。ｘ軸、ｙ軸
およびｚ軸は、姿勢検出装置５に固定されており、それ
ぞれ姿勢検出装置５の入力軸（基準軸と称される）であ
る。
ｘ’軸、ｙ’軸およびｚ’軸でなる座標系に関する地磁
気を検出して、地磁気のｘ’軸成分（ｘ’軸地磁気デー
タという）ｍx'、ｙ’軸成分（ｙ’軸地磁気データとい
う）ｍy'及びｚ’軸成分（ｚ’軸地磁気データという）
ｍz'を出力する。ｘ’軸、ｙ’軸およびｚ’軸は、地磁
気センサ１に固定されており、それぞれ地磁気センサ１
の入力軸である。姿勢検出装置５は、互いに直交するＸ
軸、Ｙ軸およびＺ軸でなる局所水平座標系（Ｚ軸が鉛直
方向）に関する車輌の傾斜角を検出し、ピッチ角θＳと
ロール角φＳを含む姿勢データを出力する。ｘ軸、ｙ軸
およびｚ軸は、姿勢検出装置５に固定されており、それ
ぞれ姿勢検出装置５の入力軸（基準軸と称される）であ
る。
【００２０】取付け角補正演算部２は、地磁気センサ１
の地磁気データ（ｍx'，ｍy'，ｍz'）に対する取付け角
誤差補正を行い、前述のように、第１の補正地磁気デー
タとして定義される地磁気データ（ｍx ，ｍy ，ｍz ）
を出力する。
の地磁気データ（ｍx'，ｍy'，ｍz'）に対する取付け角
誤差補正を行い、前述のように、第１の補正地磁気デー
タとして定義される地磁気データ（ｍx ，ｍy ，ｍz ）
を出力する。
【００２１】座標変換回路６は、取付け角補正演算部２
から出力される第１の補正地磁気データ（ｍx ，ｍy ，
ｍz ）並びに姿勢検出装置５から出力されるピッチ角θ
Ｓ及びロール角φＳを入力する。そして、座標変換回路
６は、第１の補正地磁気データ（ｍx ，ｍy ，ｍz ）
を、局所水平座標系Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の成分に変換
し、局所水平座標系における地磁気データ（ｍＸ ，ｍ
Ｙ ，ｍＺ）を生成し、地磁気データ（ｍＸ ，ｍＹ ，
ｍＺ）を第２の補正地磁気データとして定義し、出力す
る。方位角計算回路７は、座標変換回路６から出力され
る第２の補正地磁気データにおける（ｍＸ ，ｍＹ ）を
入力し、車両の方位角ψcを計算し、出力する。
から出力される第１の補正地磁気データ（ｍx ，ｍy ，
ｍz ）並びに姿勢検出装置５から出力されるピッチ角θ
Ｓ及びロール角φＳを入力する。そして、座標変換回路
６は、第１の補正地磁気データ（ｍx ，ｍy ，ｍz ）
を、局所水平座標系Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の成分に変換
し、局所水平座標系における地磁気データ（ｍＸ ，ｍ
Ｙ ，ｍＺ）を生成し、地磁気データ（ｍＸ ，ｍＹ ，
ｍＺ）を第２の補正地磁気データとして定義し、出力す
る。方位角計算回路７は、座標変換回路６から出力され
る第２の補正地磁気データにおける（ｍＸ ，ｍＹ ）を
入力し、車両の方位角ψcを計算し、出力する。
【００２２】座標変換回路６から出力される第２の補正
地磁気データのＺ軸成分ｍZ は、スイッチ８を介して、
取付け角誤差計算回路４に入力される。また、方位角計
算回路７から出力される方位角ψc は、スイッチ９を介
して、取付け角誤差計算回路４に入力される。
地磁気データのＺ軸成分ｍZ は、スイッチ８を介して、
取付け角誤差計算回路４に入力される。また、方位角計
算回路７から出力される方位角ψc は、スイッチ９を介
して、取付け角誤差計算回路４に入力される。
【００２３】取付け角誤差計算回路４においては、第２
の補正地磁気データのＺ軸成分ｍZおよび方位角ψc の
入力を受けて、地磁気センサ1の入力軸と姿勢検出装置
５の基準軸との間に存在する取付け角誤差に対する補正
値△φcx、△φcyおよび△φ czが計算され、その取付け
角誤差補正値の内の△φcxおよび△φcyが抽出されて、
取付け角補正回路３に入力される（△φczは、本発明の
対象外）。取付け角補正回路３においては、この取付け
角誤差補正値△φcxおよび△φcyの入力を受けて、前述
のように、該補正値を介して地磁気センサ１より入力さ
れる地磁気データ（ｍx'，ｍy'，ｍz'）に対する取付け
角誤差補正が行われ、地磁気データ（ｍ ｘ , ｍｙ , ｍ
ｚ ）が出力される。スイッチ８および９は、方位角計
測装置の運用状態によりオン／オフされるスイッチであ
り、地磁気センサ１の入力軸と姿勢検出装置５の基準軸
との間の取付け角誤差を計算する場合以外は、これらの
スイッチはオフに設定される。
の補正地磁気データのＺ軸成分ｍZおよび方位角ψc の
入力を受けて、地磁気センサ1の入力軸と姿勢検出装置
５の基準軸との間に存在する取付け角誤差に対する補正
値△φcx、△φcyおよび△φ czが計算され、その取付け
角誤差補正値の内の△φcxおよび△φcyが抽出されて、
取付け角補正回路３に入力される（△φczは、本発明の
対象外）。取付け角補正回路３においては、この取付け
角誤差補正値△φcxおよび△φcyの入力を受けて、前述
のように、該補正値を介して地磁気センサ１より入力さ
れる地磁気データ（ｍx'，ｍy'，ｍz'）に対する取付け
角誤差補正が行われ、地磁気データ（ｍ ｘ , ｍｙ , ｍ
ｚ ）が出力される。スイッチ８および９は、方位角計
測装置の運用状態によりオン／オフされるスイッチであ
り、地磁気センサ１の入力軸と姿勢検出装置５の基準軸
との間の取付け角誤差を計算する場合以外は、これらの
スイッチはオフに設定される。
【００２４】次に、本実施の形態において、各部におい
て行われる演算処理の内容を数式を用いて説明する。本
実施の形態の方位角計測装置を搭載する車両において
は、方位の基準を磁北とし、磁北の方位角ψは0であ
る。姿勢検出装置５の姿勢は、方位角がψ、ピッチ角が
θ、ロール角がφであるとする。姿勢検出装置５に固定
された座標系（ｘ，ｙ，ｚ）の各軸を車両の基準軸とす
る。したがって、車両の方位角ψ、ピッチ角θ及びロー
ル角φはそれぞれ姿勢検出装置５の方位角ψ、ピッチ角
θ及びロール角φである。地磁気センサ１は、その基準
軸（ｘ，ｙ，ｚ）に対して、それぞれｘ軸回りに△
φx 、ｙ軸回りに△φy 、ｚ軸回りに△φz の取付け角
誤差が存在する状態で取付けられているものとする。こ
の取付け状態における地磁気センサ１の入力軸の座標系
（ｘ’，ｙ’，ｚ’）と、姿勢検出装置５の基準軸の座
標系（ｘ，ｙ，ｚ）との間の取付け角誤差を定義する図
が、図３に示される。
て行われる演算処理の内容を数式を用いて説明する。本
実施の形態の方位角計測装置を搭載する車両において
は、方位の基準を磁北とし、磁北の方位角ψは0であ
る。姿勢検出装置５の姿勢は、方位角がψ、ピッチ角が
θ、ロール角がφであるとする。姿勢検出装置５に固定
された座標系（ｘ，ｙ，ｚ）の各軸を車両の基準軸とす
る。したがって、車両の方位角ψ、ピッチ角θ及びロー
ル角φはそれぞれ姿勢検出装置５の方位角ψ、ピッチ角
θ及びロール角φである。地磁気センサ１は、その基準
軸（ｘ，ｙ，ｚ）に対して、それぞれｘ軸回りに△
φx 、ｙ軸回りに△φy 、ｚ軸回りに△φz の取付け角
誤差が存在する状態で取付けられているものとする。こ
の取付け状態における地磁気センサ１の入力軸の座標系
（ｘ’，ｙ’，ｚ’）と、姿勢検出装置５の基準軸の座
標系（ｘ，ｙ，ｚ）との間の取付け角誤差を定義する図
が、図３に示される。
【００２５】図１において、地磁気センサ１から出力さ
れる地磁気データ（ｍx'，ｍy'，ｍ z'）は、Ｍh および
Ｍv を計測点における地磁気の水平成分および鉛直成分
とし、δx'、δy'およびδz'を外部磁界の影響等による
地磁気センサ１の各軸の誤差とし、ＣT を行列Ｃの転置
行列として、次式のように表わすことができる（地磁気
センサのスケールファクタは、予め調整されていて誤差
は無視できるものとする）。
れる地磁気データ（ｍx'，ｍy'，ｍ z'）は、Ｍh および
Ｍv を計測点における地磁気の水平成分および鉛直成分
とし、δx'、δy'およびδz'を外部磁界の影響等による
地磁気センサ１の各軸の誤差とし、ＣT を行列Ｃの転置
行列として、次式のように表わすことができる（地磁気
センサのスケールファクタは、予め調整されていて誤差
は無視できるものとする）。
【００２６】地磁気センサ１と姿勢検出装置５の取付け
角誤差が計算される前の状態においては、該取付け角誤
差による補正値は０であり、このときの座標変換に使用
される地磁気データ（ｍx ，ｍy ，ｍz ）は、地磁気セ
ンサ１より出力される地磁気データ（ｍx'，ｍy'，
ｍz'）に等しい。従って、座標変換回路６においては、
これらの地磁気データに対する座標変換が次式によって
行われ、方位角ψc を計算するための地磁気データ（ｍ
X ，ｍY ，ｍZ ）が出力される。
角誤差が計算される前の状態においては、該取付け角誤
差による補正値は０であり、このときの座標変換に使用
される地磁気データ（ｍx ，ｍy ，ｍz ）は、地磁気セ
ンサ１より出力される地磁気データ（ｍx'，ｍy'，
ｍz'）に等しい。従って、座標変換回路６においては、
これらの地磁気データに対する座標変換が次式によって
行われ、方位角ψc を計算するための地磁気データ（ｍ
X ，ｍY ，ｍZ ）が出力される。
【００２７】車両の方位角ψc は、方位角計算回路７に
おいて、（２）式によって得られる地磁気データ（ｍ
X 、ｍY ）を用いて次式により計算される。
おいて、（２）式によって得られる地磁気データ（ｍ
X 、ｍY ）を用いて次式により計算される。
【００２８】地磁気センサ１において、外部磁界の影響
等に起因して生じるバイアス誤差は、別の方法により補
正されているものとして、姿勢検出装置５において検出
される姿勢データ（φs ，θs ）にも誤差が存在せず、
φs ＝φ、θs ＝θであるものとすると、取付け角誤差
がない場合には、方位角ψc を計算するための地磁気デ
ータ（ｍX ，ｍY ）は、上記（３）式の関係より次式に
よって表わされる。
等に起因して生じるバイアス誤差は、別の方法により補
正されているものとして、姿勢検出装置５において検出
される姿勢データ（φs ，θs ）にも誤差が存在せず、
φs ＝φ、θs ＝θであるものとすると、取付け角誤差
がない場合には、方位角ψc を計算するための地磁気デ
ータ（ｍX ，ｍY ）は、上記（３）式の関係より次式に
よって表わされる。
【００２９】この（４）式から、方位角ψc は、ψc ＝
ψとして求められるが、取付け角誤差が存在する場合に
は、必然的に方位角計算回路７における方位角計算値に
誤差が含まれることになる。そこで、取付け角補正演算
部２において、地磁気センサ１の地磁気データ（ｍx'，
ｍy'，ｍz'）に対して、以下のように取付け角誤差補正
行列を掛けることにより、取付け角誤差の影響を除くこ
とができる。
ψとして求められるが、取付け角誤差が存在する場合に
は、必然的に方位角計算回路７における方位角計算値に
誤差が含まれることになる。そこで、取付け角補正演算
部２において、地磁気センサ１の地磁気データ（ｍx'，
ｍy'，ｍz'）に対して、以下のように取付け角誤差補正
行列を掛けることにより、取付け角誤差の影響を除くこ
とができる。
【００３０】取付け角誤差がある場合には、地磁気セン
サ１の地磁気データ（ｍx'，ｍy'，ｍz'）は、下記の
（５）式のように表わされる。
サ１の地磁気データ（ｍx'，ｍy'，ｍz'）は、下記の
（５）式のように表わされる。
【００３１】上式の地磁気データ（ｍx'，ｍy'，ｍz'）
に、補正行列Ｃc を掛けた結果得られる地磁気データ
（ｍx ，ｍy ，ｍz ）は、次式のように表わされ、取付
け角補正回路３で演算される。 ここで、上式の補正行列Ｃc を取付け誤差補正行列とし
て、以下のように構成する。
に、補正行列Ｃc を掛けた結果得られる地磁気データ
（ｍx ，ｍy ，ｍz ）は、次式のように表わされ、取付
け角補正回路３で演算される。 ここで、上式の補正行列Ｃc を取付け誤差補正行列とし
て、以下のように構成する。
【００３２】
【００３３】上式において、△φcx、△φcyおよび△φ
czは、前述のように、取付け角誤差計算回路４において
計算された取付け角誤差に対する補正値である。これら
の補正値が正しく計算されると、△φcx＝△φx 、△φ
cy＝△φy 、△φcz＝△φz となり、取付け角誤差の２
乗項を微小値として無視するものとすれば、近似的に下
記の（８）式が得られて、取付け角補正回路３からは、
取付け角誤差の影響が除かれた地磁気データ（ｍx ，ｍ
y ，ｍz ）が生成されて出力される。
czは、前述のように、取付け角誤差計算回路４において
計算された取付け角誤差に対する補正値である。これら
の補正値が正しく計算されると、△φcx＝△φx 、△φ
cy＝△φy 、△φcz＝△φz となり、取付け角誤差の２
乗項を微小値として無視するものとすれば、近似的に下
記の（８）式が得られて、取付け角補正回路３からは、
取付け角誤差の影響が除かれた地磁気データ（ｍx ，ｍ
y ，ｍz ）が生成されて出力される。
【００３４】以下においては、取付け角誤差計算回路４
において行われる取付け角誤差補正値△φcxおよび△φ
cyの計算方法について説明する。前述したように、取付
け角誤差が存在する状態で、誤差補正をしないで姿勢検
出装置５の姿勢データ（誤差はないものとする）を参照
し、地磁気センサの地磁気データ（ｍx'，ｍy'，ｍz'）
を座標変換すると、方位角ψc を計算するための地磁気
データ（ｍX ，ｍY ，ｍZ ）は、次式のように表わされ
る。
において行われる取付け角誤差補正値△φcxおよび△φ
cyの計算方法について説明する。前述したように、取付
け角誤差が存在する状態で、誤差補正をしないで姿勢検
出装置５の姿勢データ（誤差はないものとする）を参照
し、地磁気センサの地磁気データ（ｍx'，ｍy'，ｍz'）
を座標変換すると、方位角ψc を計算するための地磁気
データ（ｍX ，ｍY ，ｍZ ）は、次式のように表わされ
る。
【００３５】上式を展開して、取付け角誤差計算回路４
に入力されるＺ軸成分ｍZ を表わすと次式のようにな
る。
に入力されるＺ軸成分ｍZ を表わすと次式のようにな
る。
【００３６】取付け角誤差計算回路４において、補正値
を計算する際のＺ軸成分ｍZ の計測を、ロール角φ、ピ
ッチ角θがゼロに近い水平面内で行うものとすると、上
式において、 sinφと sinθは共にゼロとなり、 cosφ
と cosθは共に１となって、Ｚ軸成分ｍZ は次式のよう
に表わされる。
を計算する際のＺ軸成分ｍZ の計測を、ロール角φ、ピ
ッチ角θがゼロに近い水平面内で行うものとすると、上
式において、 sinφと sinθは共にゼロとなり、 cosφ
と cosθは共に１となって、Ｚ軸成分ｍZ は次式のよう
に表わされる。
【００３７】そして、北、東、南および西の各方位を向
いた時のＺ軸成分ｍZ の値を、それぞれｍZn、ｍZe、ｍ
ZsおよびｍZwとすると、これらの値は次式によって与え
られる。
いた時のＺ軸成分ｍZ の値を、それぞれｍZn、ｍZe、ｍ
ZsおよびｍZwとすると、これらの値は次式によって与え
られる。
【００３８】この（１２）式を用いて、取付け角誤差△
φx および△φy は、次式のようにして計算することが
できる。
φx および△φy は、次式のようにして計算することが
できる。
【００３９】また、車両の方位を１回転させた際に向い
た、各方位ψ1 ，ψ2 ，…………，ψn におけるＺ軸成
分ｍZ の値をｍZ1 ，ｍZ2 ，…………，ｍZn とする
と、これらの両者間の関係は次式の行列式によって表わ
すことができる。
た、各方位ψ1 ，ψ2 ，…………，ψn におけるＺ軸成
分ｍZ の値をｍZ1 ，ｍZ2 ，…………，ｍZn とする
と、これらの両者間の関係は次式の行列式によって表わ
すことができる。
【００４０】上式を、Ｍ＝ＨＥの式に当てはめると、取
付け角誤差△φx および△φy は、最小二乗法により下
記の（１５）式および（１６）式を用いて求めることが
できる。
付け角誤差△φx および△φy は、最小二乗法により下
記の（１５）式および（１６）式を用いて求めることが
できる。
【００４１】以上に説明した本実施の形態の方位角計測
装置において、地磁気センサ１の入力軸と姿勢検出装置
５の基準軸との間に取付け角誤差が存在する状態におい
ても、該取付け角誤差を補正することにより、その影響
を受けることなく正確に車両の方位を計測することがで
きる。この実施の形態では、車両の傾斜を計測する姿勢
検出装置（姿勢角センサ等）の基準軸と地磁気センサの
入力軸の方向を機械的に正確に合わせなくても、取付け
角補正演算部２における補正により正確な方位角を計算
できる。また、この補正においては、車両をジャッキア
ップ等により傾けることなく、取付け角誤差を演算でき
る。さらに、この補正は、車両が磁気を帯びている等に
より地磁気センサ1の出力に誤差があっても、取付け角
誤差は演算できる。また、最小二乗法により地磁気セン
サの出力を処理すれば、地磁気センサの出力にノイズが
あっても、ノイズの影響を受けることなく、取付け角誤
差を演算できる。
装置において、地磁気センサ１の入力軸と姿勢検出装置
５の基準軸との間に取付け角誤差が存在する状態におい
ても、該取付け角誤差を補正することにより、その影響
を受けることなく正確に車両の方位を計測することがで
きる。この実施の形態では、車両の傾斜を計測する姿勢
検出装置（姿勢角センサ等）の基準軸と地磁気センサの
入力軸の方向を機械的に正確に合わせなくても、取付け
角補正演算部２における補正により正確な方位角を計算
できる。また、この補正においては、車両をジャッキア
ップ等により傾けることなく、取付け角誤差を演算でき
る。さらに、この補正は、車両が磁気を帯びている等に
より地磁気センサ1の出力に誤差があっても、取付け角
誤差は演算できる。また、最小二乗法により地磁気セン
サの出力を処理すれば、地磁気センサの出力にノイズが
あっても、ノイズの影響を受けることなく、取付け角誤
差を演算できる。
【００４２】なお、実施の形態を挙げ本発明を具体的に
説明したが、本発明がこの実施の形態に限定されないこ
とは勿論である。また、実施の形態は車両に搭載する方
位角計測装置であったが、本発明の方位角計測装置は、
航空機や船舶といった他の移動体にも搭載できる。
説明したが、本発明がこの実施の形態に限定されないこ
とは勿論である。また、実施の形態は車両に搭載する方
位角計測装置であったが、本発明の方位角計測装置は、
航空機や船舶といった他の移動体にも搭載できる。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
移動体に搭載され、方位角を計測する地磁気センサと姿
勢を検出する姿勢検出装置により、該移動体の方位角を
計測する方位角計測装置に適用されて、移動体の傾斜度
に対応する補正に加えて、地磁気センサの入力軸の方向
と、姿勢検出装置の基準軸の方向との間の取付け角誤差
を演算処理を介して補正することにより、移動体の方位
角を高精度で計測できるという効果が得られる。
移動体に搭載され、方位角を計測する地磁気センサと姿
勢を検出する姿勢検出装置により、該移動体の方位角を
計測する方位角計測装置に適用されて、移動体の傾斜度
に対応する補正に加えて、地磁気センサの入力軸の方向
と、姿勢検出装置の基準軸の方向との間の取付け角誤差
を演算処理を介して補正することにより、移動体の方位
角を高精度で計測できるという効果が得られる。
【図１】本発明の一実施の形態を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】従来例を示すブロック図である。
【図３】地磁気センサと姿勢検出装置の取付け角誤差を
定義する図である。
定義する図である。
１ 地磁気センサ
２ 取付け角補正演算部
３ 取付け角補正回路
４ 取付け角誤差計算回路
５ 姿勢検出装置
６ 座標変換回路
７ 方位角計算回路
８，９ スイッチ
ｘ’，ｙ’，ｚ’ ３軸型地磁気センサ１に固定され
た直交座標軸 ｍx' ｘ’軸地磁気データ ｍｙ' ｙ’軸地磁気データ ｍｚ' ｚ’軸地磁気データ ｘ，ｙ，ｚ 姿勢検出装置５に固定された直交座標軸 ｍＸ 姿勢検出装置５の基準軸座標系のＸ軸における
地磁気データ ｍＹ 姿勢検出装置５の基準軸座標系のＹ軸における
地磁気データ ｍＺ 姿勢検出装置５の基準軸座標系のＺ軸における
地磁気データ θＳ 姿勢検出装置５で検出されたピッチ角 φＳ 姿勢検出装置５で検出されたロール角 ψＣ 方位角計算回路７で計算された車両の方位角 Ｘ，Ｙ，Ｚ 局所水平座標系（Ｚ軸を鉛直方向とす
る）
た直交座標軸 ｍx' ｘ’軸地磁気データ ｍｙ' ｙ’軸地磁気データ ｍｚ' ｚ’軸地磁気データ ｘ，ｙ，ｚ 姿勢検出装置５に固定された直交座標軸 ｍＸ 姿勢検出装置５の基準軸座標系のＸ軸における
地磁気データ ｍＹ 姿勢検出装置５の基準軸座標系のＹ軸における
地磁気データ ｍＺ 姿勢検出装置５の基準軸座標系のＺ軸における
地磁気データ θＳ 姿勢検出装置５で検出されたピッチ角 φＳ 姿勢検出装置５で検出されたロール角 ψＣ 方位角計算回路７で計算された車両の方位角 Ｘ，Ｙ，Ｚ 局所水平座標系（Ｚ軸を鉛直方向とす
る）
Claims (5)
- 【請求項１】移動体の方位角を検出する地磁気センサよ
り得られる地磁気データと、その姿勢を検出する姿勢検
出装置より得られる姿勢データを用いて、該移動体の方
位角を演算出力する方位角計測装置において、 前記地磁気センサの磁束入力軸と前記姿勢検出装置の基
準軸との間に介在する取付け角誤差を計算し、該計算値
を参照して前記地磁気データに対する取付け角補正を行
って第１の補正地磁気データを生成する取付け角補正演
算手段を備え、前記姿勢データを参照し、前記第１の補
正地磁気データに対し姿勢補正を行って得られる第２の
補正地磁気データを用いて、移動体の方位角を計算出力
することを特徴とする方位角計測装置。 - 【請求項２】移動体の方位角を検出して地磁気データを
出力する地磁気センサと、該移動体の姿勢を検出してそ
の姿勢データを出力する姿勢検出装置と、前記地磁気デ
ータの入力を受けて、該地磁気データに対する取付け角
補正を行って第１の補正地磁気データを生成する取付け
角補正演算部と、前記第１の補正地磁気データの入力を
受けて、前記姿勢データを介して、該第１の補正地磁気
データを座標変換することにより第２の補正地磁気デー
タを生成する座標変換回路と、前記第２の補正地磁気デ
ータに含まれる方位角計測に関わる地磁気補正データを
用いて、移動体の方位角を計算して出力する方位角計算
回路とを備えて構成され、 前記取付け角補正演算部は、前記方位角計算回路から出
力される前記方位角と、前記第２の補正地磁気データの
鉛直方向成分とを用いて、前記地磁気センサの入力軸と
前記姿勢検出装置の基準軸とのずれ角度である取付け角
誤差を計算し、前記地磁気データに対する前記取付け角
補正を該取付け角誤差に基づき行うことを特徴とする方
位角計測装置。 - 【請求項３】前記取付け角補正演算部は、前記方位角計
算回路より出力される前記方位角と、前記第２の補正地
磁気データの鉛直方向成分とを用いて前記取付け角誤差
を計算する取付け角誤差計算回路と、前記地磁気センサ
より入力される前記地磁気データを該取付け角誤差で補
正し、前記第１の補正地磁気データを生成する取付け角
補正回路とを備えてなる請求項２に記載の方位角計測装
置。 - 【請求項４】互いに直交するＸ，Ｙ及びＺで規定され、
Ｚ軸が地球の重力方向にある直交座標系を局所水平座標
系と称するとき、車両等の移動体に搭載した３軸型地磁
気センサの出力を、該移動体に搭載した姿勢検出装置の
出力を参照して、座標変換手段により該局所水平座標系
に座標変換し、座標変換された該３軸型地磁気センサの
出力のＸ軸及びＹ軸成分から該移動体の方位角を計測す
る装置において、 前記移動体をほぼ水平な平面上で１回転させ、Ｘ軸が
北、東、南および西を向いたときにおける座標変換され
た前記３軸型地磁気センサの出力のＺ軸成分から、前記
３軸型地磁気センサの入力軸と前記姿勢検出装置の基準
軸との取付け角誤差を取付け角補正演算手段により計算
し、該取付け角誤差に基づき前記３軸型地磁気センサの
出力を該取付け角補正演算手段により補正し、前記座標
変換手段は前記取付け角補正演算手段により補正された
該３軸型地磁気センサの出力を前記局所水平座標系に座
標変換することを特徴とする方位角計測装置。 - 【請求項５】前記座標変換手段で座標変換をされた前記
３軸型地磁気センサの出力のＺ軸成分をｍＺ、計測地点
で決まる地磁気のＺ軸成分をＭＶ、計測地点で決まる地
磁気の水平方向成分をＭｈ、前記３軸型地磁気センサの
出力のＺ軸成分の誤差をδＺ、前記基準軸が前記姿勢検
出装置に固定されたｘ軸、ｙ軸およびｚ軸の直交３軸で
あるとき、前記３軸型地磁気センサの入力軸と該姿勢検
出装置の基準軸とのｘ軸に関する取付け角誤差をΔ
φｘ、該３軸型地磁気センサの入力軸と該姿勢検出装置
の基準軸とのｙ軸に関する取付け角誤差をΔφｙ、計測
された前記方位角をψとするとき、前記取付け角補正演
算手段は、 なる計算式に、前記移動体の1回転中に検出されるｍＺ
及びψを適用し、最小二乗法により前記Δφｘ及びΔφ
ｙを計算することを特徴とする請求項４に記載の方位角
計測装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001229966A JP2003042766A (ja) | 2001-07-30 | 2001-07-30 | 方位角計測装置 |
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| JP2001229966A JP2003042766A (ja) | 2001-07-30 | 2001-07-30 | 方位角計測装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003042766A true JP2003042766A (ja) | 2003-02-13 |
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Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005003683A1 (ja) | 2003-07-03 | 2005-01-13 | Asahi Kasei Emd Corporation | 方位角計測装置及び方位角計測方法 |
| WO2006008790A1 (ja) * | 2004-07-15 | 2006-01-26 | C & N Inc | 携帯端末装置 |
| JP2006098401A (ja) * | 2004-09-16 | 2006-04-13 | Yazaki North America Inc | コンパス配置補正システム |
| JP2006337057A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 方位角計測装置、および、方位角計測方法 |
| JP2007240194A (ja) * | 2006-03-06 | 2007-09-20 | Japan Radio Co Ltd | 方位計測装置 |
| US7376527B2 (en) | 2003-12-22 | 2008-05-20 | Asahi Kasei Emd Corporation | Azimuth measuring device |
| JP2010112871A (ja) * | 2008-11-07 | 2010-05-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 磁気方位センサのキャリブレーション装置、方法およびプログラム |
| JP2011047910A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Technical Research & Development Institute Ministry Of Defence | 磁気測定システム |
| JP2011145306A (ja) * | 2011-04-13 | 2011-07-28 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 方位角計測装置、および、方位角計測方法 |
| CN104503466A (zh) * | 2015-01-05 | 2015-04-08 | 北京健德乾坤导航系统科技有限责任公司 | 一种微小型无人机导航装置 |
| CN111780746A (zh) * | 2020-03-27 | 2020-10-16 | 宁波小遛共享信息科技有限公司 | 方向角的检测方法、装置、电子设备和代步工具 |
-
2001
- 2001-07-30 JP JP2001229966A patent/JP2003042766A/ja not_active Withdrawn
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7340362B2 (en) | 2003-07-03 | 2008-03-04 | Asahi Kasei Emd Corporation | Azimuth measurement device and azimuth measurement method |
| WO2005003683A1 (ja) | 2003-07-03 | 2005-01-13 | Asahi Kasei Emd Corporation | 方位角計測装置及び方位角計測方法 |
| US7376527B2 (en) | 2003-12-22 | 2008-05-20 | Asahi Kasei Emd Corporation | Azimuth measuring device |
| WO2006008790A1 (ja) * | 2004-07-15 | 2006-01-26 | C & N Inc | 携帯端末装置 |
| US7194816B2 (en) | 2004-07-15 | 2007-03-27 | C&N Inc. | Mobile terminal apparatus |
| JP2006098401A (ja) * | 2004-09-16 | 2006-04-13 | Yazaki North America Inc | コンパス配置補正システム |
| JP2006337057A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 方位角計測装置、および、方位角計測方法 |
| JP2007240194A (ja) * | 2006-03-06 | 2007-09-20 | Japan Radio Co Ltd | 方位計測装置 |
| JP2010112871A (ja) * | 2008-11-07 | 2010-05-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 磁気方位センサのキャリブレーション装置、方法およびプログラム |
| JP2011047910A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Technical Research & Development Institute Ministry Of Defence | 磁気測定システム |
| JP2011145306A (ja) * | 2011-04-13 | 2011-07-28 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 方位角計測装置、および、方位角計測方法 |
| CN104503466A (zh) * | 2015-01-05 | 2015-04-08 | 北京健德乾坤导航系统科技有限责任公司 | 一种微小型无人机导航装置 |
| CN111780746A (zh) * | 2020-03-27 | 2020-10-16 | 宁波小遛共享信息科技有限公司 | 方向角的检测方法、装置、电子设备和代步工具 |
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