JP2591192B2

JP2591192B2 - 車両用走行方位検出装置

Info

Publication number: JP2591192B2
Application number: JP1284811A
Authority: JP
Inventors: 憲治高野; 寛津田; 敏行伊藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1989-11-02
Filing date: 1989-11-02
Publication date: 1997-03-19
Anticipated expiration: 2012-03-19
Also published as: JPH03146819A; DE4034965A1; DE4034965C2; US5251139A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕この発明は、車両の走行方位を検出する装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来の車両用走行方位検出装置としては、例えば、特
開昭58−34483号に示されているものが知られている。

この装置は、車両の絶対方位を検出することのできる
地磁気センサと、車両の相対的方位変化を検出すること
のできるジャイロセンサとを組合せて用いることによ
り、車両の走行方位を検出しようとするものである。

以下、第９図に基づいて上記従来装置の作用を説明す
る。

例えば、車両が磁場環境の悪い“直線路”を走行中の
場合、車両の真の走行方位をＰとすると、ジャイロセン
サは周囲の磁場の影響を受けることなく、その検出方位
は安定な直線Ｑとなる。

なお、第９図において、上記の直線Ｑは、真の方位Ｐ
とは少しづつずれているが、これはジャイロセンサのド
リフトの影響による誤差である。

一方、地磁気センサによって検出した方位は、周囲の
磁場の影響を受けるので、この例ではサインカーブＲを
描いている。

したがって、地磁気センサの出力に基づいて検出した
方位をそのまま車両走行方位としたのでは、真の方位と
の誤差が大きくなってしまう。

そのため、この例では、地磁気センサによる方位Ｒと
ジャイロセンサによる方位Ｑとの差を求めることによっ
て一定水準のスレッシュホールドレベル（閾値）S₁、S₂
を設け、地磁気センサによって検出された方位Ｒがこの
スレッシュホールドレベルS₁、S₂を越えた場合には、ス
レッシュホールドレベルS₁、S₂と等しくなるように地磁
気センサで検出した方位Ｒを補正し、その補正された方
位Ｔを車両の走行方位とするように構成されている。

なお、地磁気センサのみを用いた車両走行方位検出装
置としては、例えば、特開昭59−100812号に記載された
ものがあり、また、ジャイロセンサのみを用いた車両方
位検出装置としては、例えば、特開昭59−202014号に記
載されたものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のごとき従来装置においては、地磁気センサによ
って検出した方位の誤差をジャイロセンサの検出方位に
よって補正することにより、スレッシュホールドレベル
S₁、S₂の水準にまで誤差を低減することが出来る。

しかし、前記第９図からも判るように、上記の補正を
行っても真の方位Ｐとの誤差（第９図のＬ）は依然とし
てかなり大きい。そのため、上記のごとき補正後の方位
を基準として車両走行中の現在位置計算を行なった場合
には、誤差が累積されて行くので、真の現在位置と計算
上の現在位置との誤差が次第に大きくなってしまう、と
いう問題があった。

また、上記のごとき従来装置においては、ジャイロセ
ンサはスレッシュホールドレベルを設定するためにのみ
利用され、単に、より安定した地磁気センサ出力値を得
るために用いられているだけであって、磁場環境に影響
されず精度良く相対的方位変化量を検出することが出来
るというジャイロセンサの長所が生かされていない、と
いう問題があった。

本発明は、上記のごとき従来技術の問題を解決するた
めになされたものであり、絶対方位を検出することは出
来るが磁場の乱れに弱い地磁気センサと、ドリフトはあ
るが磁場の乱れに影響されないジャイロセンサとの各々
の特徴を生かし、より正確な走行方位検出を行うことの
出来る車両用走行方位検出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〕

上記の目的を達成するため、本発明においては、特許
請求の範囲に記載するように構成している。

以下、第１図に示す機能ブロック図に基づいて本発明
の構成を説明する。

第１図において、地磁気式走行方位検出手段ａは、地
磁気センサによって車両の走行方位を検出するものであ
る。

また、ジャイロ式走行方位検出手段ｂは、ジャイロセ
ンサによって車両の走行方位を検出するものである。

また、第１磁場環境検出手段ｃは、単位距離走行毎
（実際上は単位時間走行毎に演算し、等価的に単位距離
毎の演算とすることも出来る）に、地磁気式走行方位検
出手段ａによって検出された走行方位の変化量とジャイ
ロ式走行方位検出手段ｂによって検出された走行方位の
変化量との差を演算することにより、車両走行中の周囲
の磁場環境における短スパン（例えば数ｍオーダー）の
磁場の乱れを示す磁場環境指数βを算出するものであ
る。

また、第２磁場環境検出手段ｅは、単位距離走行毎
（上記と同様に、単位時間毎でも可能）に、下記の走行
方位検出手段ｄによって求められた車両の走行方位と地
磁気式走行方位検出手段ａによって検出された走行方位
との差を演算することにより、車両走行中の周囲の磁場
環境における長スパン（例えば数10〜数100mのオーダ
ー）の磁場の乱れを示す磁場環境指数γを検出するもの
である。

また、補正係数演算手段ｆは、ジャイロセンサの精度
補正（０点補正）を行なってからの経過時間と、使用す
るジャイロセンサのドリフト性能とに基づいて、誤差成
分を補正するための補正係数α（例えば後記のα_１、α
_２）を算出する。

また、走行方位検出手段ｄは、地磁気式走行方位検出
手段ａの検出結果とジャイロ式走行方位検出手段ｂの検
出結果とに基づいて車両の走行方位を算出し、かつ、算
出時における上記両手段の検出結果に対する依存度を上
記磁場環境指数βとγおよび補正係数αに基づいて変化
させるものである。

〔作用〕

本発明の要点は、ドリフトは大きいが安価なジャイロ
センサを磁場乱れが大きくなった時点で適切に利用する
ことにより、地磁気センサとジャイロセンサの２種のセ
ンサを組合せ、全体としてより精度の高い方位検出を可
能にすることである。

すなわち、地磁気センサのみで方位検出を行った場合
には、通常は正確な方位検出が可能であるが、磁場乱れ
があると方位計算結果が狂ってしまう。また、ジャイロ
センサのみで方位検出を行なった場合には、ドリフト誤
差が方位に順次累積されて行くので、短い距離はよいが
或る程度走行した後の方位計算結果は実際の方位から大
幅にずれてしまう。

したがって両者の特徴を生かすために、短スパンの磁
場の乱れを示す磁場環境指数βと長スパンの磁場の乱れ
を示す磁場環境指数γとを求め、さらにジャイロセンサ
のドリフト誤差による誤差成分を補正する補正係数αを
求め、それらの各指数および係数に基づいて、ON−OFF
的にではなく連続的にジャイロセンサへの依存度を変化
させることにより、磁場の乱れに対してレスポンス良く
適切な対応を行うことが出来、かつジャイロセンサのド
リフト誤差の影響も受けることなく、全体として方位検
出の精度を高めることが出来る。

〔実施例〕

第２図は本発明が適用された車両用走行方位検出装置
の一実施例のブロック図である。

第２図において、１は車両の走行距離に応じた信号を
発生する距離センサであり、例えば、タイヤの回転数に
比例したパルス信号を出力する光電式、電磁式または機
械接点式等のセンサである。また、２は車両の進行方位
に応じた絶対方位の信号を出力する地磁気センサ、３は
車両の走行方位に応じてその方位または方位変化量に比
例した信号を出力するレート式のジャイロセンサであ
る。

上記の距離センサ１、地磁気センサ２およびジャイロ
センサ３の各出力は、コントローラ４に入力される。

コントローラ４は、例えばコンピュータで構成されて
おり、距離センサ１からのパルス信号数をカウントし
て、車両の走行距離を検出すると共に、地磁気センサ２
およびジャイロセンサ３から出力される方位信号等によ
って車両の走行方位を検出し、それらの検出結果に応じ
て車両の単位走行距離毎の二次元座標上の位置を演算に
よって求めるよう構成されている。

また、表示装置５は、上記のコントローラ４によって
求められた刻々変化する二次元座標上の位置データに基
づいて車両の現在地を順次更新して表示する装置であ
り、例えば、CRT表示装置や液晶表示装置等である。

〔作用〕

まず、第３図のゼネラルフローチャートに基づいて全
体の演算処理を説明する。

システムがスタートすると、まずステップ100におい
て初期処理が行なわれる。

次に、ステップ102において、運転者等のキー操作に
よるキー入力によって現在地が設定されると、それに基
づいて表示装置５上に現在地および周辺の地図が表示さ
れる（ステップ104）。

次に、ステップ106においては、ステップ108以下の割
込みを許可し、それによって以下のメインループに入る
ことになる。

このメインループは、単位距離走行毎の走行量を積分
加算して車両の現在地と地図を更新するものであり、単
位距離走行毎の割込み処理（ステップ108）および単位
時間毎の割込み処理（ステップ110）により、現在地が
移動した場合（ステップ112でYESの場合）には、ステッ
プ114で車両現在地および周辺地図を更新するようにな
っている。

次に、第４図は、上記ステップ108における単位距離
走行毎の割込み処理の一実施例を示すフローチャートで
ある。

第４図の割込み処理は、車両が所定距離ΔＤを走行す
る毎に第２図の距離センサ１が発生する車速パルスに対
応して実行される。例えば、距離センサ１がタイヤ１回
転につき24パルスを発生するタイプであれば、タイヤの
外径によって変わるが例えばΔＤは６〜7cmになる。

また、第４図の処理では、３種類のカウンタが用いら
れている。

まず、カウンタSSSは、停車判断のために用いられる
カウンタであり、ステップ400に示すように、この割込
み処理１回毎（タイヤ１回転に24回）にインクリメント
される。

また、カウンタSSとカウンタＳは、方位計算時に用い
られるカウンタであり、カウンタSSは、ステップ404、4
06に示すように、割込み処理12回（タイヤ半回転）毎に
インクリメントされ、また、カウンタＳは、ステップ40
2に示すように、割込み処理１回毎にインクリメントさ
れる。すなわち、カウンタＳはカウンタSSの下の桁数え
のカウンタであり、カウンタＳが12回インクリメントさ
れる（パルスを12個数える）とカウンタSSが１だけイン
クリメントされるようになっている。

また、カウンタSSSSは、位置計算時に移動量を求める
ためのカウンタであり、ステップ410に示すように、割
込み処理１回毎にインクリメントされる。

なお、カウンタＳはステップ408で０にクリアされ、
それ以外のカウンタは、メインルーチンで値が読まれた
後に０にクリアされる（後記第５図中で説明）。

次に、第５図は、第３図のメインフローにおけるステ
ップ110の処理手順を示すフローチャートであり、本実
施例の中心部分をなすものである。

第５図の割込み処理は、単位時間ΔＴ（例えば100mse
c）毎に実行される。

第５図においては、まず、ステップ500において、前
記第４図のカウンタSSSの値に基づいて停車か否かの判
断を行なう（SSS＝０の場合は停車）。

停車（ステップ500＝YES）の場合は、方位変化はあり
得ないので、以下の方位計算ルーチン処理は行なわず、
ステップ504でジャイロセンサのドリフト補正のみが行
われる。これは、停車中は角速度量は０であることを考
え、そのときのジャイロセンサの出力値をもってドリフ
ト量とするものである。なお、ステップ503では、ｉを
０にリセットする。このｉは下記505で述べる経過時間
計測用カウンタの値である。

一方、車両が移動中（ステップ500＝NO）の場合に
は、ステップ502でカウンタSSSをクリアした後、ステッ
プ505以下の処理を行なう。

ステップ505〜508は、補正係数αを算出する処理であ
る。

まず、ステップ505では、カウンタをインクリメント
することにより、前記ステップ504で行なったジャイロ
センサのドリフト補正時点からの経過時間を測定する。
次にステップ506では、使用する前に測定しておいたジ
ャイロセンサのドリフト性能（0.01deg/s〜0.1deg/s程
度）と、ステップ505で測定した経過時間とから係数α
_０を算出する。この係数α_０は下記の補正係数α_１、α
_２を算出するための係数である。

次にステップ507では、補正係数α_１を算出し、ステ
ップ508では、補正係数α_２を算出する。

上記の各係数α_０、α_１、α_２は、それぞれ下式によ
って算出される。

上記の各係数α_０、α_１、α_２において、α_０とα_１
は経過時間が大になるにつれて大となり、α_２は経過時
間が大になるつれて小となる特性を有する。

また、上記各式において、C₁、C₂、C₃は定数であり、
例えば下記の程度の値である。

C₁＝300、C₂＝0.4、C₃＝４次に、ステップ509へ進む。ステップ509、510は、地
磁気センサ出力処理である。

まず、ステップ509では、第２図の地磁気センサ２で
検出した車両の絶対方位θ_Ｍ（以下、地磁気方位と記
す）を読み込み、ステップ510では、上記θ_Ｍとθ_MOLD
との差Δθ_Ｍを求める。なお、上記のθ_MOLDは前回の割
込み処理時のθ_Ｍであり、後記のステップ534で順次、
次回の演算のために記憶しておく。

次に、ステップ511〜516はジャイロセンサ処理であ
る。

まず、ステップ511では、第２図のジャイロセンサ３
から車両のヨ−方向角速度Ω_Ｇを読み込み、ステップ51
2では、前回の割込み処理時からのジャイロセンサによ
る方位差Δθ_Ｇ（Δθ_Ｇ＝Ω_Ｇ×ΔＴ）を算出する。次
のステップ514、516は、或る領域のΔθ_Ｇをカットする
ものである。すなわち、ジャイロセンサにはドリフトに
よる誤差がつきものであり、１回毎のドリフト量は少な
くとも、たび重なる積分によって誤差が増大してゆく。
そのため、Δθ_Ｇの絶対値が所定値以下の場合（すなわ
ち０付近）には、ステップ516でΔθ_Ｇ＝０にすること
により、方位計算に悪影響を及ぼさない範囲で、ドリフ
ト分の積分を抑えるようにしている。

次に、ステップ518からステップ532までが、両センサ
のデータから方位を計算するプロセスである。

まず、ステップ518では、前回までの演算で得られて
いる車両方位θをθ_１とする。なお、θは後記のステッ
プ536で順次、次回の演算のために記憶しておいたもの
である。

次に、ステップ520では、上記のθ_１にジャイロセン
サで検出された方位変化分Δθ_Ｇを加算する。これによ
って得られたθ_２は、ジャイロの方位が反映された方位
である。

続くステップ522、524は、磁場環境指数β、γ（磁気
外乱の程度を示す指数）を算出する演算であり、ステッ
プ522で算出するβは、第１図における第１磁場環境検
出手段の検出結果に相当し、また、ステップ524で算出
するγは、第１図における第２磁場環境検出手段の検出
結果に相当する。

磁場環境指数βは、β＝｜Δθ_Ｇ−Δθ_M|の式によっ
て算出されるものであり、短い距離（または短い時間）
における地磁気センサ出力とジャイロセンサの出力との
差を求めたもの、すなわち短スパン（例えば数ｍオーダ
ー）における磁場の乱れを示す指数である。

上記の磁場環境指数βは次のごとき意味を有する。

すなわち、車両が、例えば高架道路上を走行している
ときには、地磁気センサの出力には数ｍ程度走行する毎
に変化する変動成分が増加する。これは高架道路の金属
性構造部材の影響と考えられる。また、高架道路が上を
走っている道路を走行しているような場合にも、両側の
高架支持部材の影響で、同様に地磁気センサの出力には
数ｍオーダーでの乱れ成分が増加する。磁場環境指数β
は、このような短スパンでの乱れ成分を数値として捕ら
えようとするものであり、短い距離では正確であると予
想されるジャイロセンサの出力と地磁気センサの出力と
を比較して数値化したものである。

また、磁場環境指数γは、γ＝｜θ_２−θ_M|の式によ
って計算されるもの、すなわち、ステップ520で求めら
れた車両方位θ_２（前回までの車両方位θ_１にジャイロ
センサの方位変化分Δθ_Ｇを加算したもの）と地磁気方
位θ_Ｍとの差で示されるものであり、前記βの場合より
も長い距離単位（数10〜数100m）での磁場の乱れ（すな
わち地磁気センサ出力の乱れ）の程度を数値化した指数
である。なお、数10〜数100mオーダーでの地磁気の乱れ
は、例えば鉄道線路との並走や地下鉄が敷設されている
道路を走行している場合等にひきおこされると考えられ
る。

第６図および第７図は、走行距離に対する検出方位変
化の一例を示す図であり、車両が点線で示す方位、すな
わち、同一方向に走行している場合を想定している。

まず、第６図の場合は、数ｍオーダーの短スパンで地
磁気方位が乱れた場合を示す。この場合には、図示のご
とく、βの変化が大きくなる。

また、第７図は、地磁気方位に短スパンの乱れと長ス
パンの乱れとが含まれている場合を示し、（ａ）は全体
の波形、（ｂ）は数ｍオーダーの乱れ成分のみ、（ｃ）
は数10〜数100mオーダーでの乱れ成分のみ、を分解して
示したものである。

第７図の例は、短スパンの乱れは小さく（βの変化が
小）、長スパンの乱れが大きい（γの変化が大）の場合
を示している。

次に、再び第５図に戻り、ステップ526では、下記
（１）式に基づいて係数Ｋを算出する。この係数Ｋは、
後述するごとく、ステップ520で求められた車両方位θ
_２を地磁気方位θ_Ｍに近づけて行く速さを規定する係数
である。

上記（１）式において、βおよびγは前記ステップ52
2および524で得られた値であり、またα_１およびα_２は
前記ステップ507および508で得られた値であり、また
C₄、C₅、n₁、n₂はそれぞれ定数である。

なお、上記の各定数の値は、例えば、下記の程度の値
である。

C₁＝0.6、C₂＝0.1、n₁＝６、n₂＝１（１）式の各定数として上記の値を代入すると、となる。

上記（２）式において、右辺の第１項をK₁、第２項を
K₂とすれば、Ｋ＝K₁×K₂×0.1 ……（３）ただしとなり、係数ＫはK₁とK₂とに分けることが出来るが、K₁
はβとα_１とによって決定され、K₂はγとα_２とによっ
て決定される。

第８図は、上記のK₁、K₂と磁場環境指数β、γおよび
補正係数α_１、α_２との関係を示す特性図であり、
（ａ）はα_１と経過時間との関係、（ｂ）はα_２と経過
時間との関係、（ｃ）はβとK₁との関係、（ｄ）はγと
K₂との関係を示す。

第８図から判るように、磁場環境指数β、γが増加す
ると、K₁、K₂は共に減少してゆく。また、ドリフト補正
時点からの経過時間が長くなれば、α_１、α_２の補正係
数により、β、γによるK₁、K₂への影響が減少して行く
ことを示している。

なお、前記の各定数の意味は下記の通りである。

C₁…ジャイロセンサのドリフトによる影響度を決定する
定数。

C₂…数ｍオーダーで地磁気が乱れているが、長い距離で
のずれは少ない場合（βが大で、γが０）に、地磁気方
位へ近づく速さを規定する定数。この値が小さい程、地
磁気方位へ近づく速さが小さくなり、ジャイロへの依存
度が高くなる。

C₃…地磁気方位へ近づける速さにγをどの程度反映させ
るかを規定する定数。この値が大きい程γが小さい内か
ら速さに反映してゆく。換言すれば、γが小さい内から
ジャイロへの依存度が深まる。

C₄…最も地磁気乱れが少ない場合（β＝０、γ＝０）に
係数Ｋが最大となるが、C₄は、このときの上限値を規定
する定数であり、この値が大きい程、地磁気方位へ近づ
く速さが大きくなる。

C₅…全体として、地磁気方位へ近づける速さを調整する
ための定数。

n₁…磁場環境指数βによってK₁が変化する特性を規定す
る定数。例えば、第８図（ｃ）では、n₁が大きい（＝
６）場合の例なので、βが１付近でK₁が急激に変化して
いる。n₁が大きければ、β＝１付近でのK₁の変化が大に
なり、n₁が小さければ、１付近がもっとなだらかにな
る。

n₂…γによってK₂が変化する特性を規定する定数。例え
ば、第８図（ｄ）では、n₂が小さい場合（＝１）の例な
ので、第８図（ｃ）ほどの急激な変化はないが、C₃＝２
なので、n₂が大きくなるに従ってγ＝1/2付近で立ち下
がりが急激な特性になる。

なお、これらの定数n₁、n₂は、磁場環境指数βまたは
γが変化するに従ってゆるやかにＫを変化させていった
方が良いか、または或る値前後で急激に変化させる方が
良いか、によって決定される。

次に、ステップ528、530では、ステップ520で求めら
れた車両方位θ_２を今回検出された地磁気方位θ_Ｍに近
づけてゆく。そのときの寄せ比率（ΔＴ毎の割込み演算
毎に近づけてゆく比率）が前記の係数Ｋである。このＫ
の値が大きいほど、地磁気方位θ_Ｍに近づく率が大きく
なる。

例えば、ステップ530において、Ｋ＝１の場合は、θ
_２＝１×（θ_Ｍ−θ_１）＋θ_２＝θ_Ｍとなり、このルー
チンを１回通ると車両方位θ_２は地磁気方位θ_Ｍと等し
くなってしまう。一方、Ｋ＝０（最小値）の場合は、地
磁気方位は全く反映されない。

第10図は、上記の特性を示した図であり、直線路走行
時に、地磁気が急激に変化した場合、車両方位はＫが大
きい（１に近い）ほど速く地磁気方位に近づいてゆき、
Ｋが小さい（０に近い）ほど近づく速さが小さい。

なお、ステップ528は、カウンタSSの計数値の回数
（移動距離に対応）だけステップ530を繰り返すことを
意味し、SS＝０の場合（停車時）には、ステップ530を
とばして直ちにステップ532へ行く。

このように、移動距離に対応した回数だけステップ53
0を繰り返すのは、実際には単位時間（ΔＴ）毎に計算
しながら、等価的に単位距離毎の計算とするためであ
る。理想的には、単位距離走行毎に割込み処理を行えば
よいが、CPUの計算負荷の問題から、実際上は、上記の
ように単位時間毎の処理で単位距離毎の演算と同様の効
果を得る方法が現実的である。

なお、上記の係数Ｋが磁場環境指数βとγによって決
められるのは前記の通りである。

例えば、ジャイロセンサのドリフト補正直後で、地磁
気の乱れが全くなく、地磁気方位がジャイロの動きと全
く同一の場合には、β＝γ＝０、α_１＝０、α_２＝４と
なるので、K₁＝0.6、K₂＝1.0となり、したがってＫ＝0.
06となる。一方、地磁気の乱れが大で、例えばβ＝＋
∞、γ＝＋∞の場合には、Ｋ＝０となる。そして、もし
Ｋ＝０の状態が長く続くと、その間、ジャイロだけで方
位が計数されることになるが、その場合にはジャイロの
ドリフト誤差が積算されていってしまう。ただし、実際
には、Ｋは最大値0.6、最小値０の間の値をとり、かつ
補正係数αで補正を行なっている値なので、ジャイロの
みの状態が続くことは実際上は殆どありえない。したが
って長期的にみれば、車両方位θはθ_Ｍに近づいてゆく
ので、ジャイロのドリフト誤差はキャンセルされる。

次に、再び第５図に戻り、ステップ532では、カウン
タSSを０にリセットし、次回の処理に備えておく。ま
た、ステップ534では、次回に備えてθ_Ｍをθ_MOLDとし
て記憶しておく。

また、ステップ536では、ステップ530で演算したθ_２
を車両方位θとして登録し、ステップ538では、上記の
車両方位θを用いて現在位置（Ｘ、Ｙ）を書き換える。
そして、ステップ540では、現在位置書き換えのための
処理カウンタSSSSを０にリセットする。

なお、システム立ち上げ時の初期処理（第３図のステ
ップ100）では、θ_MOLDおよび車両方位は地磁気方位θ
_Ｍでイニシャライズされる。

また、カウンタ（カウンタＳ、SS、SSS、SSSS等）は
０リセットされる。

次に、前記の磁場環境指数γ及び補正係数α_１を用い
た効果について詳細に説明する。

第11図に示すごとく、直線路走行時に、地磁気方位θ
_Ｍが突然、数10m乃至数100mオーダーでずれた場合を想
定する。なお、モデルを簡単化するため、数ｍオーダー
の乱れは重畳されておらず磁場環境指数βは一定である
とする。

磁場環境指数γは“車両方位θ＋ジャイロ方位変化
分”と地磁気方位θ_Ｍとの差であるから、第11図（ａ）
において、地磁気方位θ_Ｍと車両方位θの差がγとな
る。この例では、γの値は第11図（ｂ）に示すようにな
り、時点t₁〜t₁₀の範囲でγが常に大きな値となる。し
たがって、前記第８図（ｂ）においてK₂が小さな値とな
り、Ｋも小さくなる。そのため地磁気方位に近づける率
が小さくなる。また、その間におけるジャイロセンサの
ドリフトによる精度低下は、補正係数α_１によって徐々
に地磁気方位に近づけることによって防いでいる。

そして、時点t₁₀→t₁₁で地磁気のずれが戻ると、γは
一挙に小さくなり、地磁気方位に近づける率も大とな
り、迅速に地磁気方位に収束する。

一方、βの値は、第11図（ｃ）に示すように、地磁気
方位が変化した時点、すなわち時点t₁とt₁₀の時にしか
反映しないので、時点t₂〜t₃の範囲ではβは小さい値の
ままである。そのため、もし、γを用いなかった場合に
は、車両方位がt₂〜t₃の区間で地磁気方位の方に近づい
てしまう。しかし、この区間は、地磁気が乱れて地磁気
方位が真の方位からずれている場合であるから、上記の
ように車両方位が地磁気方位に近づくことは誤差が増大
することを意味する。

上記のように、磁場環境指数γを用いることにより、
長スパンで地磁気が乱れた場合に、車両方位が誤った地
磁気方位に近づくのを防止し、方位検出の精度を大幅に
向上させることが出来る。

なお、第11図の（ａ）（ｂ）（ｃ）は、同一距離軸
（時間軸）で示している。

また、前記の係数C₁〜C₅、n₁、n₂として例示した値
は、0.1deg/sec程度のドリフトがおこりえるジャイロセ
ンサを使用する場合を想定している。したがって、ドリ
フトがより少ないジャイロセンサを用いる場合には、上
記の係数の値を変化させ、さらにジャイロセンサへの依
存度を深めるようにすれば、更に磁場乱れに強い方位検
出を行うことが可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明によれば、地磁気
センサとジャイロセンサの方位変化量の差から短スパン
の磁場の乱れを示す磁場環境指数βを算出し、また計算
方位と地磁気センサ方位との差から長スパンの磁場の乱
れを示す磁場環境指数γを計算し、そのβ、γが大であ
る程、地磁気センサ方位の信頼性が低いものとして、車
両方位を地磁気方位に近づけないように（地磁気センサ
よりジャイロセンサへの信頼を重くして、車両方位計算
における重点をジャイロの方によせる）し、β、γが小
であれば、地磁気方位の信頼性が高いものとして、車両
方位を地磁気方位へより多く近づける方位計算を行な
い、さらにジャイロセンサのドリフトによる誤差を補正
係数α_１、α_２に基づいて補正するように構成している
ので、磁場の乱れに適確に対応して２種のセンサの配分
率を決定することが出来る。そのため、磁場の乱れに左
右されにくく、かつ、ジャイロセンサのドリフトの影響
もキャンセルすることが出来、真の方位を正確に検出す
ることが出来る、という優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すクレーム対応図、第２図は
本発明の一実施例のブロック図、第３〜５図はそれぞれ
本発明の演算内容の一実施例を示すフローチャート、第
６図および第７図は走行距離に対する検出方位変化の一
例を示す特性図、第８図は補正係数α_１、α_２とジャイ
ロセンサのドリフト補正を行なった時点からの経過時間
との関係の一例を示す特性図および係数K₁、K₂と磁場環
境指数β、γとの関係の一例を示す特性図、第９図は従
来装置における方位検出の特性図、第10図は係数Ｋの値
による方位検出特性の変化の一例を示す特性図、第11図
は地磁気が乱れた場合における磁場環境指数β、γの変
化の一例を示す特性図である。＜符号の説明＞ａ……地磁気式走行方位検出手段ｂ……ジャイロ式走行方位検出手段ｃ……第１磁場環境検出手段ｄ……走行方位検出手段ｅ……第２磁場環境検出手段ｆ……補正係数演算手段１……距離センサ、２……地磁気センサ３……ジャイロセンサ、４……コントローラ５……表示装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−186215（ＪＰ，Ａ) 特開平１−219610（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−218913（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−104510（ＪＰ，Ａ) 実開昭62−163721（ＪＰ，Ｕ) 特公平２−16446（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】地磁気センサによって車両の走行方位を検
出する地磁気式走行方位検出手段と、ジャイロセンサによって車両の走行方位を検出するジャ
イロ式走行方位検出手段と、単位距離走行毎に、上記地磁気式走行方位検出手段によ
って検出された走行方位変化量と上記ジャイロ式走行方
位検出手段によって検出された走行方位変化量との差を
演算することにより、車両走行中の周囲の磁場環境にお
ける短スパンの磁場の乱れを示す磁場環境指数βを算出
する第１磁場環境検出手段と、単位距離走行毎に、下記走行方位検出手段における前回
の演算で求められた車両方位と上記ジャイロ式走行方位
検出手段によって検出された走行方位変化量とを加算し
た値と、上記地磁気式走行方位検出手段によって検出さ
れた走行方位との差を演算することにより、車両走行中
の周囲の磁場環境における長スパンの磁場の乱れを示す
磁場環境指数γを検出する第２磁場環境検出手段と、上記ジャイロセンサのドリフトによる誤差成分を補正す
る補正係数αを算出する補正係数演算手段と、上記地磁気式走行方位検出手段の検出結果と上記ジャイ
ロ式走行方位検出手段の検出結果とに基づいて車両の走
行方位を算出し、かつ、算出時における上記両手段の検
出結果に対する依存度を上記磁場環境指数βとγおよび
上記補正係数αに基づいて変化させる走行方位検出手段
と、を備えたことを特徴とする車両用走行方位検出装置。