JP2550216B2 - フラックスゲートセンサ出力信号処理装置 - Google Patents

フラックスゲートセンサ出力信号処理装置

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JP2550216B2
JP2550216B2 JP2275273A JP27527390A JP2550216B2 JP 2550216 B2 JP2550216 B2 JP 2550216B2 JP 2275273 A JP2275273 A JP 2275273A JP 27527390 A JP27527390 A JP 27527390A JP 2550216 B2 JP2550216 B2 JP 2550216B2
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    • G01C17/02Magnetic compasses
    • G01C17/28Electromagnetic compasses
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 本発明は移動体車両の旋回によるその回転角速度を検
出するレートセンサの回転角速度の大小に応じて低域フ
ィルタのカットオフ周波数が高低するようにしたフラッ
クスゲートセンサ出力信号処理装置であってフラックス
ゲートセンサの出力信号から移動体車両の直進走行中の
高周波成分を除去するとともに旋回中におけるフラック
スゲートセンサの出力信号の追従性を向上できる。
〔産業上の利用分野〕
本発明は走行中の地理的位置情報を運転者に提供する
移動体車両の推測航法装置に関する。
特に本発明では該推測航法装置に使用されていて該移
動体車両の方向を決定するフラックスゲートセンサ出力
信号処理装置の改良に言及する。
〔従来の技術〕
一般に移動体車両の推測航法装置は、走行中の移動体
車両の地理的位置を決定するために磁北に対して移動体
車両の進行方向との角度を測定するフラックスゲートセ
ンサ出力信号処理装置を有する。該フラックスゲートセ
ンサ出力信号処理装置は例えば進行方向をX座標、この
垂直方向をY座標として、このX,Y方向の地磁気成分を
求めて移動体車両の方向を時々刻々測定するフラックス
ゲートセンサと、これによって得られた方向と車速セン
サの速度Vから移動体車両の地理的位置XX,YYを求め、
表示器に表示されている地図に位置XX,YYを表示して、
移動体車両の位置情報を運転車に与えるために使用され
ている。
ところで該フラックスゲートセンサ出力信号処理装置
は、移動体車両周辺の磁束には地磁気以外に移動体車両
が磁化されたために発生する磁束成分や、走行による周
辺の磁気環境の変化による変動等による高周波成分の雑
音信号を有するためにこれらの雑音信号を除去する低域
フィルタを有する。この低域フィルタによってフラック
スゲートセンサによる出力信号が平滑処理され、地磁気
方位検出精度が向上し高周波雑音により前記地理的位置
が表示器で無用の変動を生じて運転車に誤認識を与える
のを防止している。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら従来のフラックスゲートセンサ出力信号
処理装置によれば移動体車両が急激に旋回した時にはこ
れにともない低域フィルタによってフラックスゲートセ
ンサの出力変化の高周波成分が平滑されるため時間遅れ
が生じて、結果として地磁気方位の検出精度を低下さ
せ、地理的位置に対する追従性が悪く、運転者に誤認識
を与えるという問題が生じる。逆にかかる低域フィルタ
を用いないと、旋回に対して追従性が良くなるが高周波
成分の雑音信号を除去できなくなる。
したがって本発明は上記問題点に鑑みて、移動体車両
の旋回時に追従性の良いフラックスゲートセンサ出力信
号処理装置を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
第1図は本発明の原理構成を示す図である。本発明は
前記問題点を解決するために、フラックスゲートセンサ
出力信号処理装置において、フラックスゲートセンサ1
の出力信号を平滑化する低域フィルタ2は、移動体車両
の旋回によるその回転角速度を検出するレートセンサ3
の回転角速度の大小に応じて、そのカットオフ周波数が
それぞれ高低に変化せしめられる。
〔作 用〕
第1図において、本発明のフラックスゲートセンサ出
力信号処理装置によれば、移動体車両が直行していると
きにはレートセンサ3による回転角速度ωが零であり、
低域フィルタ2のカットオフ周波数が低いため、フラッ
クスゲートセンサ1の出力信号は平滑され、高周波雑音
が除去される。移動体車両が旋回するとレートセンサ3
による回転角速度の大きさに応じて低域フィルタ2のカ
ットオフ周波数が高くなってフラックスゲートセンサ1
の出力変化の高周波成分が平滑されることがなくなるの
で時間遅れがなくなり、追従性がよくなる。このとき高
周波成分の雑音も通過するのが出力変化に対して小さく
かつ短時間でもあるので、これによる運転者への誤認識
を与えることはない。旋回終了後レートセンサ3の回転
角速度が零になり、低域フィルタ2のカットオフ周波数
が短時間だけ高になった状態から低に戻り、フラッグス
ゲートセンサ1の高周波成分雑音信号が除去される。
〔実施例〕
第2図は本発明の実施例に係るフラックスゲートセン
サ出力信号処理装置を示す図である。本図の構成を説明
する。本図のフラックスゲートセンサ出力信号処理装置
は移動体車両に設けられるX,Y方向において地磁気のx,y
成分を検出するフラックスゲートセンサ1と、該フラッ
クスセンサ1の出力信号の高周波成分を除する低域フィ
ルタ2と、例えば圧電振動ジャイロセンサからなって前
記移動体車両の旋回によるその回転角速度ωを検出し、
該回転角速度ωの大小に応じて前記低域フィルタ2のカ
ットオフ周波数を増減せしめるレートセンサ3と、前記
フラックスゲートセンサ1のアナログ信号ωをディジタ
ル信号ωに変換するA/D(Analog−to−Digital)変換
器4と、同様にレートセンサ3のA/D変換器5と、該移
動体車両の速度信号Vを検出する車速センサ6と、該車
速センサ6の速度信号Vおよび前記低域フィルタ2に高
周波成分を除去した該フラックスゲートセンサ1の出力
信号x′n,y′から該移動体車両の地理的位置データX
X,YYを形成する位置データ形成部7と、該位置データ形
成部7で処理された前記地理的位置データXX,YYを予め
作成されている地図に表示する表示器8とを含む。
続いて、低域フィルタ2の説明をする。低域フィルタ
2は前記フラックスゲートセンサからのxn,yn成分の信
号に対してそれぞれ設けられる低域フィルタ2−1およ
び2−2からなり、該低域フィルタ2−1は例えば二素
子からなる前記A/D変換器4のx成分の信号を入力する
可変乗算器21と、前記x成分の信号を1サンプリング周
期Tだけ遅延させる遅延器22と、該遅延器22の遅延信号
を入力する可変乗算器23と、前記可変乗算器21および23
の出力を加算し、その加算信号を前記位置データ形成部
7へ出力する加算器24とを包含する。低域フィルタ2−
2の説明は同様であるので省略する。
次にフラックスゲートセンサ出力信号処理装置の動作
を説明する。移動体車両の進行方向を例えばX、これに
直角方向をYとなるように移動体車両に座標をとり、X
方向に磁束密度BxおよびY方向に磁束密度Byを測定でき
るようにフラックスゲートセンサ1が設定される。地磁
気の磁束密度をBとすると、フラックスゲートセンサ1
は磁束密度BのX方向成分である磁束密度Bxに比例する
電気信号xおよびY方向成分である磁束密度Byに比例す
る電気信号yを発生する。該フラックスゲートセンサ1
のアナログ信号x,yはA/D変換器4でディシタル信号xn,y
nへ変換される。低域フィルタ2−1および2−2にお
いて乗算器21および25ならびに23および27の乗算係数を
それぞれα=Pn/Pmin,β=(Pmin−Pn)/Pminとする
と、低域フィルタ2−1および2−2の入力をxn,yn
すると、その出力は x′=αxn+βxn-1 ={xn×Pn+xn-1×(Pmin−Pn)}/Pmin y′=αyn+βyn-1 ={yn×Pn+yn-1×(Pmin−Pn)}/Pmin となる。ここでPn=min(Pmin,kω)であり、ω
レートセンサ3の回転角速度であり、kは定数である。
第3図は乗算係数を定めるPnの特性を示す図である。本
図に示すように回転角速度ωは移動体車両が旋回して
いないとき、すなわちω=0からある値までωn0換言
すれば0≦ω≦ωn0まではPn=Pmin=kωn0であり、
ω≧ωn0ではPn=kωである。本発明ではこのよう
に乗算器21、および25ならびに23および27の乗算係数を
レートセンサ3の出力ωnに応じて可変にする。
このときのx′n,y′の振幅|A(ωnT)|は一般的
に下記の通りになる。
第3図は第4図の低域フィルタの振幅特性を示す図で
ある。本図の横軸は回転角速度ω=2πfn、縦軸は|A
(ωnT)|を示す。ここでfnは周波数で、ωnT=0のと
きα,βがどのような値をとっても|A(0)|=|α+
β|=1.0である。一方ωnT=πのとき|A(π)|=|
α−β|=|2Pn−Pmin|=|2kω−Pmin|=|2kω−k
ωn0|であり、α,βがωにともなって変化すると第
3図の曲線は上下に移動する。0≦ω≦ωn0のとき|A
(π)|=|2kω−Pmin|=kωn0である。本発明では
α,βのωすなわちレートセンサ3によるωが与え
られて、低域フィルタの2のα,βが制御される。本図
に示すように0≦ω≦ωn0では|A(0)|が3dBだけ
小さくなるカットオフ周波数はfc1であり、ω>ωn0
ではカットオフ周波数はfc2となり、fc2>fc1が成立す
る。すなわち移動体車両が旋回しないときには低域フィ
ルタ2はカットオフ周波数がfc1であり、移動体車両が
旋回するとそれにともなってカットオフ周波数がfc1
らfc2へ変化して高くなる。旋回終了後にはfc2からfc1
へ変化して低くなる。このようにして低減フィルタ2の
カットオフ周波数はレートセンサ3による回転角速度ω
で制御される。
第5図は本実施例に係る低域フィルタの出力信号x′
の波形を示す図である。本図は波形は低域フィルタ2−
1のディジタル出力信号x′をアナログ信号x′の状
態で示したもので、時刻t1までは移動体車両が直進して
いるかまたは旋回が小さいのでレートセンサ3の回転角
速度ωが0≦ω≦ωn0であって低域フィルタ2−1
のカットオフ周波数がfc1で低いので高周波数の雑音を
除去し出力信号x′の平滑化が図られている。時刻がt1
からt2で移動体車両が旋回して出力信号x′がx1からx2
になると、レートセンサ3の回転角速度ωがω>ω
n0になって低域フィルタ2−1のカットオフ周波数がf
c1からfc2へ変化して図に示すように立上がりが急峻に
なる。時刻t2後にはレートセンサ3回転角速度ωが零
になってカットオフ周波数はfc2からfc1になり高周波成
分を除去して、出力信号x′が平滑化される。図中の点
線は従来の低減フィルタにおける乗算係数をfc1に固定
した場合の出力信号x′の変化状態である。従って本実
施例に係る低域フィルタは直進中には高周波雑音を除去
するとともに従来と比較して移動体車両の旋回に対して
追従性が改善されてる。旋回が終了するまでには短時間
高周波成分が重畳するが出力信号x′の変化自体が大き
いので運転者に与える影響は小さい。出力信号y′につ
いても同様である。
次に低域フィルタ2−1および2−2における乗算器
の乗算係数の別の実施例について説明する。別の本実施
例では第2図の乗算器21および25ならび23および27の乗
算係数をそれぞれα=(Pn+δ)/Pmin,β=(Pmin−Pn
−δ)/Pminとする。ここでPn=min(Pmin−δ,k
ω)、δ=定数である。これはω=0(直進)の場
合に、前記実施例ではxn xn-1,yn=yn-1となりデータ
が一定の値を保持してしまうのを防ぐために設けたもの
である。
このようにして低域フィルタ2−1および2−2で処
理されたx′およびy′は位置データ形成部7で磁
北と移動体車両の進行方向となす角度をθとすると、 される。この結果と前記車速センサ6による移動体車両
の速度Vは移動体車両の地理的位置XX,YYを求めるため
にXX=∫Vcosθdt,YY=∫Vcosθdtとして処理される。
この地理的位置XX,YYは表示器8の地図に移動体車両の
走行位置として表示され、本発明により移動体車両の旋
回に対して追従性が改善される。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば移動体車両の旋回
によるその回転角速度を検出するレートセンサの回転角
速度の大小に応じて低域フィルタのカットオフ周波数が
増減するようにしたので、フラックスゲートセンサにお
ける移動体車両の直進走行中の高周波成分を除去すると
ともに旋回中の追従性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理構成を示す図、 第2図は本発明の実施例に係るフラックスゲートセンサ
出力信号処理装置を示す図、 第3図は乗算係数を定めるPnの特性を示す図、 第4図は低域フィルタの振幅特性を示す図、 第5図は本実施例に係る低域フィルタの出力信号の波形
を示す図である。 図において、 1……フラックスゲートセンサ、 2……可変低域フィルタ、 3……レートセンサ。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】移動体車両の磁北を検出するフラックスゲ
    ートセンサ(1)と、該フラックスゲートセンサ(1)
    の出力の高周波成分を除去する低域通過フィルタ(2)
    とを有するフラックスゲートセンサ出力信号処理装置に
    おいて、 前記移動体車両にその旋回による回転角速度を検出する
    レートセンサ(3)を設け、 前記低域通過フィルタ(2)は該レートセンサ(3)の
    回転角速度の大小に応じてそのカットオフ周波数がそれ
    ぞれ高低に変化せしめられることを特徴とするフラック
    スゲートセンサ出力信号処理装置。
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DE69110399T DE69110399T2 (de) 1990-10-16 1991-10-07 Ausgangssignalverarbeitungseinheit für einen Fluxgate-Sensor.
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