JP2677390B2 - 車両用方位補正装置 - Google Patents

車両用方位補正装置

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JP2677390B2 JP63173991A JP17399188A JP2677390B2 JP 2677390 B2 JP2677390 B2 JP 2677390B2 JP 63173991 A JP63173991 A JP 63173991A JP 17399188 A JP17399188 A JP 17399188A JP 2677390 B2 JP2677390 B2 JP 2677390B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 [産業上の利用分野] 本発明は、車両用方位補正装置に関し、特に地磁気を
検出することにより自動車等の車両の進路を検出する場
合等の補正に関する装置である。
[従来の技術] 近年、車両進行方位及び位置をディスプレイ上に表示
し運転者に車輌の現在位置等を告知する装置、いわゆる
ナビゲータを搭載した自動車が知られている。
このような車両位置・方位情報の提供には、車両の進
行方位を検出するセンサ、いわゆる方位計が重要な役割
を果している。この方位計の一つとして、地磁気を利用
し、その方位ベクトルの方位にて車両の進行方位を決定
するものがある(特開昭58-135911号)。
ところが、この方位計は微弱な地磁気を利用して方位
を検出しているため、次の問題点があった。即ち、何等
かの原因で車両が着磁した場合、地磁気の強度・方位が
シフトする。第5図の点線はこの状態を示している。正
常な状態は実線で表されている。従って、以後不正確な
検出となってしまい、そのデータを基に自動車の進行方
位を求めても、正確な方位を運転者に知らせることはで
きなかった。
このような地磁気のシフトによる方位検出の異常を防
止するために、車両にその回転を正確に捕捉できる角速
度センサを備え、回転角度を検出して真の回転角度と
し、その角度と方位計にて検出された方位ベクトルの角
度とを用いてシフト量を求め、方位ベクトルを、シフト
量に応じて補正して、実方位として用いるシステムがあ
る(特開昭62-138718号)。
[発明が解決しようとする課題] ところが、車両がある程度強い磁気を発生する物体の
近傍を回転しながら通過した場合、その通過の際に、方
位ベクトルを測定すると、誤検出をしてしまう場合があ
る。例えば、車両が電車の踏切等を横切っている時にハ
ンドルが切られて車両が回転した場合、その時に方位計
により検出される方位円は歪んでしまう。第5図の一点
鎖線はこの状態を表している。即ち、実線で表された方
位円の一部が異常な形を示す。勿論、二点鎖線で示すご
とく点線で示したシフトと複合することもある。従って
このデータを用いて、方位円の中心位置を求めて上述の
ごとくの補正処理をしても、異常な方位しか得られな
い。
[目的] 本発明は、上記問題点を解決することを目的としてな
されたものであり、より信頼性のある方位を求めること
の出来る車両用方位補正装置を提供するものである。
発明の構成 [課題を解決するための手段] 上記問題を解決するためになされた第1発明は 第1図に例示するごとく、 地磁気に基づき車両M11の方位ベクトルを検出する方
位ベクトル検出手段M12と、 車両M11の回転を検出する回転検出手段M13と、 この回転検出手段M13にて車両M11が所定角度以上回転
したと検出された場合、その回転の間に上記方位ベクト
ル検出手段M12にて検出された3つ以上の方位ベクトル
の回転方向が、上記回転検出手段M13にて検出された実
回転方向と一致しているか否かを判定する判定手段M14
と、 上記判定手段M14にて一致していると判定された場合
に、上記判定手段M14にて判定対象とされた方位ベクト
ルが示す方位円の位置に応じて、上記方位ベクトル検出
手段M12にて検出される方位ベクトルを補正して実方位
を求める実方位算出手段M15と、 を備えたことを特徴とする車両用方位補正装置を要旨
とする。
また、第2発明は、第1図に例示するごとく、 地磁気に基づき車両M11の方位ベクトルを検出する方
位ベクトル検出手段M12と、 車両M11の回転を検出する回転検出手段M13と、 この回転検出手段M13にて車両M11が所定角度以上回転
したと検出された場合、その回転の間に上記方位ベクト
ル検出手段M12にて検出された3つ以上の方位ベクトル
の先端点間の距離が、上記方位ベクトル検出手段M12に
よる検出順序に対応しているか否かを判定する判定手段
M24と、 上記判定手段M24にて対応していると判定された場合
に、上記判定手段M24にて判定対象とされた方位ベクト
ルが示す方位円の位置に応じて、上記方位ベクトル検出
手段M12にて検出される方位ベクトルを補正して実方位
を求める実方位算出手段M15と、 を備えたことを特徴とする車両用方位補正装置を要旨
とする。
[作用] 方位ベクトル検出手段M12は、自身に対する周囲から
受ける磁力線の方位及び強さを検出する。このベクトル
は、走行路面をXY座標系とした平面上に、いわゆる方位
円上の一点を示す方位ベクトルとして表される。正常な
状態では、第5図の実線に示すごとく方位ベクトルの先
端点を結んだ線(方位円)は原点を中心とする真円とな
る。
しかし、車両M11が何等かの磁性体の近くを通過する
と、方位円は真円から大きく歪み変形してしまう場合が
ある。この様な変形部分で測定された方位ベクトルから
方位円を求めると、全く違った位置に方位円が形成され
てしまう。
この異常な方位円は、現実には一時的な地磁気の異常
により起こる方位円の歪みに起因するものである。
これに対して、第1発明は、判定手段M14にて、方位
ベクトルまたは方位円が正常な範囲にあるか否かを、方
位円上の方位ベクトルデータの回転方向が車両M11の実
回転方向と一致しているか否かで判定する。一致してい
なければ異常な範囲であると判定する。
また、第2発明は、判定手段M24にて、方位ベクトル
または方位円が正常な範囲にあるか否かを、方位円上の
距離が検出順序に応じているか否かで判定する。応じて
いなければ異常な範囲であると判定する。
これらのデータの内、正常な範囲の方位ベクトルまた
は方位円を用いて、実方位算出手段M15が、方位円の位
置に応じて、即ち、地磁気のシフトに対応している方位
円の原点O0からのすれ量に応じて、方位ベクトル検出手
段M12にて検出される方位ベクトルを補正する。このこ
とにより方位ベクトルの測定値のみで正確な実方位が求
められる。
[実施例] 次に本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。第2図は車両用方位補正装置の一実施例として
のシステム構成図を示す。尚、本装置は自動車に搭載さ
れている。
車両用方位補正装置1はマイクロコンピュータとして
の処理回路3を備えている。この処理回路3は、一般的
なマイクロコンピュータの構成を採用しており、主に中
央演算装置(CPU)5、リードオンリメモリ(ROM)7、
ランダムアクセスメモリ(RAM)9及び入出力回路(I/
O)を主な構成とし論理回路として構成されている。
この処理回路3は、回転角度センサ13、方位計15及び
距離計17から検出信号を入力し、更に液晶表示装置19に
制御信号を出力して、所定の表示を実行している。例え
ば、ナビデータの場合は画面地図上に自動車の走行軌跡
を表示する。
回転角度センサ13としては、例えばピエゾエレクトリ
ックジャイロ等の出力する角速度信号を積分するもの、
ハンドルの切り角と車速とから求めるもの等の公知のも
のが用いられる。方位計としては、例えば特開昭62-138
718号に示されているようなパーマロイリングにX軸コ
イルとこれに直交するY軸コイルと補助コイルとを装着
し、補助コイルに所定周波数の交流信号を供給するよう
に構成したものである。この方位計は地磁気の方位に応
じてX軸コイルとY軸コイルとに誘起された信号により
方位ベクトルが得られる。
距離計17としては、通常自動車に備えられている距離
計の出力を用いるか、あるいは速度計の出力を積分して
用いればよい。
この処理回路3にて実施される制御を表すフローチャ
ートを第3図に示す。
ただし、処理回路3は、第3図の処理が実行されてい
る間、一定時間毎、車両の一定回転毎、あるいは一定走
行距離毎に実行される図示しない割り込み処理により、
方位計15から方位ベクトルを検出し記憶する処理を実行
しているものとする。この記憶数は所定数、例えば10あ
るいは50といった少なくとも3以上の数である。このデ
ータの数を一定に維持するため、新しく記憶する毎に最
先のものから順に消去される。
処理が始まると、まず回転角度センサ13の出力に基づ
き、前回の実方位算出処理(ステップ150)を行ってか
ら車両が所定角度以上回転したか否かが判定される(ス
テップ100)。所定角度とは例えば45°あるいは90°右
または左への車両の回転を指す。開始して最初の処理で
あれば処理が開始されてから所定角度以上回転したか否
かが判定される。所定角度以上回転していなければ、す
るまでステップ100の処理が繰り返される。
尚、ステップ100では、更に所定距離移動したかを距
離計17で検出して、自動車が確実に移動している場合に
次の処理に移るようにしてもよい。またステアリングセ
ンサを別途設けて、距離計17の出力とステアリング角度
とに基づいて回転角度を検出するようにしてもよい。
所定角度以上回転がなされた場合には、方位ベクトル
の検出数が3以上か否かが判定される(ステップ11
0)。3以上必要なのは、そのベクトルの先端点を円周
上の点として方位円を決定するためである。2以下であ
れば、ステップ100に戻る。
次に方位円の中心位置が上記方位ベクトルデータから
求められる(ステップ120)。例えば、第4図に示すご
とく、原点を起点として表される方位ベクトルの先端点
がA1,B1,C1の3点であった場合、周知のごとく、その
点を頂点とする三角形に外接する円は決まるので、方位
円c1(中心O1)を求めることができる。A2,B2,C2の3
点である場合は、方位円c2(中心O2)を、A3,B3,C3
3点である場合は、方位円c3(中心O3)を、求めること
ができる。
方位ベクトルをn点検出した場合は、下の一般式に表
すだけ組合せがあり、その数だけの方位円の中心(O1
Om)を求めてもよい。
組合せの数(方位円数) =n・(n−1)・(n−2)/3! この代わりに、測定順に先頭からデータを1つずらしな
がら、3つ一組にして方位円を求めていってもよい。そ
の場合は組合せの数(方位円数)はn−2である。
なお、本発明では、歪んだ方位円の排除が課題である
ので、上記処理(ステップ100〜120)に限らず、特開昭
62-138718号に記載されているような、処理で求められ
ている方位円に対しても適用できる。即ち、回転角度セ
ンサ13により実測された回転角度θと方位計15にて実測
された2つの方位ベクトルとから、方位円中心位置のシ
フト量を求める処理でもよい。
ステップ100〜120の処理により、あるいは特開昭62-1
38718号記載の処理により、方位円の中心位置O1〜Om
算出が終了すると、次にチェック処理がなされる(ステ
ップ170)。チェック処理は次の3つの処理が実行され
る。チェック順序は任意である。
前回、車両が回転した際に最終的に求めた正確な方
位円(中心Ot)の半径と今回求めた方位円(中心O1
Om)の半径とを比較して、その関係が下式の条件を満足
しているものを正常とする。
0.8・Ot≦O1〜Om≦1.2・Ot 即ち、この範囲は通常の変位の最大幅を示している。例
えば方位円c1のごとくである。
方位円の基となっている方位ベクトルの回転方向
が、回転角度センサ13にて検出された車両の実回転方向
と一致しているか否かがチェックされる。例えば、方位
円c2のごとく回転角度センサ13の検出の結果、車両は実
際には反時計回りに回転していたのであるが、検出され
た方位ベクトルを時間順に並べてみると時計回りに並ん
でいる(A2→B2→C2)。この場合は異常であることが判
る。
方位ベクトルの各先端点間の距離が、測定順序に応
じていない場合は異常とする。例えば、第4図の方位円
C3の場合A3→B3→C3の順に測定したとすると、A3−C3
の距離は、A3−B3間の距離あるいはB3−C3間の距離に比
較して短い。これはB3の方位ベクトルが異常なためであ
って、通常、90°以下の回転であればA3−C3>A3−B3
B3−C3となるはずである。この条件を満足すれば正常と
する。
次に〜のチェックをすべて満足した方位円がある
か否かが判定される(ステップ180)。なければ実方位
を算出できないので、ステップ100の処理に戻る。正常
な方位円が存在すれば(ここではc1)、以後、第1発明
の実施例と同様にステップ130〜160の処理を実行してス
テップ100に戻る。
以上のごとく本実施例によれば、ステップ170のチェ
ック処理により方位円の歪みがチェックでき、地磁気の
一時的な変化であっても、その異常なデータを排除出来
る。従って、実方位を求める補正を正確なものとでき
る。
上記実施例において、方位計15が方位ベクトル検出手
段M12に該当し、回転角度センサ13が回転検出手段M13に
該当し、処理回路3が判定手段M14及び実方位算出手段M
15に該当する。処理回路3が実行する処理の内、ステッ
プ150の処理が実方位算出手段M15としての処理に該当
し、ステップ170のの処理が判定手段M14としての処理
に該当し、ステップ170のの処理がM24としての処理に
該当する。
発明の効果 第1発明は、方位ベクトル自身の状態を、方位ベクト
ルの回転方向が実回転方向と一致しているか否かにて判
定して、正常と判定されれば、それら正常なデータから
実方位を求めている。また、第2発明は、方位ベクトル
自身の状態を方位ベクトルの先端点間の距離が、その検
出順序に対応しているか否かにて判定して、正常と判定
されれば、それら正常なデータから実方位を求めてい
る。
従って、車両回転時、強い磁気を発生する物体の近傍
を通過することにより、地磁気の異常が生じて一時的に
円が歪んでいた場合、それら異常な方位ベクトルデータ
を実方位を求めるデータから排除でき、正確な実方位を
求めることが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基本的構成例示図、第2図は両発明の
一実施例を示すシステム構成ブロック図、第3図はその
処理回路にて実行される処理のフローチャート、第4図
及び第5図は方位円の状態説明図を表す。 1……車両用方位補正装置、3……処理回路 13……回転角度センサ、15……方位計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾崎 義隆 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 杉本 浩伸 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−36110(JP,A) 特開 昭56−6168(JP,A) 特開 昭58−34314(JP,A) 特開 昭60−100714(JP,A) 特開 昭62−8011(JP,A) 特開 昭62−255815(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】地磁気に基づき車両の方位ベクトルを検出
    する方位ベクトル検出手段と、 車両の回転を検出する回転検出手段と、 この回転検出手段にて車両が所定角度以上回転したと検
    出された場合、その回転の間に上記方位ベクトル検出手
    段にて検出された3つ以上の方位ベクトルの回転方向
    が、上記回転検出手段にて検出された実回転方向と一致
    しているか否かを判定する判定手段と、 上記判定手段にて一致していると判定された場合に、上
    記判定手段にて判定対象とされた方位ベクトルが示す方
    位円の位置に応じて、上記方位ベクトル検出手段にて検
    出される方位ベクトルを補正して実方位を求める実方位
    算出手段と、 を備えたことを特徴とする車両用方位補正装置。
  2. 【請求項2】地磁気に基づき車両の方位ベクトルを検出
    する方位ベクトル検出手段と、 車両の回転を検出する回転検出手段と、 この回転検出手段にて車両が所定角度以上回転したと検
    出された場合、その回転の間に上記方位ベクトル検出手
    段にて検出された3つ以上の方位ベクトルの先端点間の
    距離が、上記方位ベクトル検出手段による検出順序に対
    応しているか否かを判定する判定手段と、 上記判定手段にて対応していると判定された場合に、上
    記判定手段にて判定対象とされた方位ベクトルが示す方
    位円の位置に応じて、上記方位ベクトル検出手段にて検
    出される方位ベクトルを補正して実方位を求める実方位
    算出手段と、 を備えたことを特徴とする車両用方位補正装置。
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