JP2708092B2 - Azimuth angle acquisition device for automobile - Google Patents

Azimuth angle acquisition device for automobile

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JP2708092B2
JP2708092B2 JP7070814A JP7081495A JP2708092B2 JP 2708092 B2 JP2708092 B2 JP 2708092B2 JP 7070814 A JP7070814 A JP 7070814A JP 7081495 A JP7081495 A JP 7081495A JP 2708092 B2 JP2708092 B2 JP 2708092B2
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angle
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伸一 山本
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郵政省通信総合研究所長
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、カーナビゲーションや
自動車に通信用の指向性アンテナを搭載したときのビー
ム方向の制御のために用いる自動車の進行方向の方位角
を取得する装置に関し、さらに詳しくいえば自動車に設
置した磁気方位計および回転角速度センサから得られる
絶対方位角および回転角速度と自動車から得られる走行
速度から信頼性の高い進行方向の方位角を自動車の走行
環境に影響されずに取得する自動車用方位角取得装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for acquiring an azimuth in a traveling direction of a vehicle used for controlling a beam direction when a directional antenna for communication is mounted on a car navigation or a vehicle. Speaking of this, a reliable azimuth in the traveling direction is obtained from the absolute azimuth and rotation angular velocity obtained from the magnetic azimuth meter and rotational angular velocity sensor installed on the car and the traveling speed obtained from the car without being affected by the driving environment of the car The present invention relates to an azimuth acquisition device for an automobile.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、自動車は飛行機や船舶と異なり、
それを運行するために進行方向の方位角(北を基準とし
て右周りに0゜〜359゜の値をとる情報)などの情報
は必要でなかった。近年、カーナビゲーションや移動体
通信などの需要が急速に増大したことから、自動車でも
方位角など走行状態に関する情報が必要となってきた。
2. Description of the Related Art Conventionally, automobiles are different from airplanes and ships,
Information such as the azimuth in the traveling direction (information taking a value of 0 ° to 359 ° clockwise with reference to the north) was not required to operate it. 2. Description of the Related Art In recent years, demand for car navigation, mobile communication, and the like has rapidly increased, so that information about a running state, such as an azimuth angle, has been required for an automobile.

【0003】カーナビゲーションは、現在、主にGPS
を用いて自動車の現在位置および進行方向の方位角情報
を取得し、地図情報に自動車の現在位置および走行軌跡
などを表示するものであるが、ここでは、マップマッチ
ングと呼ばれる方法で位置および方位角の測定誤差を容
認している。
[0003] Currently, car navigation mainly uses GPS.
Is used to acquire the current position and the azimuth information of the traveling direction of the vehicle, and to display the current position and the traveling locus of the vehicle in the map information. Here, the position and the azimuth angle are calculated by a method called map matching. The measurement error of is accepted.

【0004】近年、衛星放送の普及によって電車および
バスなどでも衛星放送(BS)を受信するシステムが開
発されている。これらの衛星放送受信装置のアンテナに
は指向性アンテナが用いられるため、アンテナのビーム
方向を電車やバスなどの移動体の動きに応じて衛星方向
に制御する必要がある。
In recent years, with the spread of satellite broadcasting, systems for receiving satellite broadcasting (BS) on trains and buses have been developed. Since a directional antenna is used as the antenna of these satellite broadcast receiving apparatuses, it is necessary to control the beam direction of the antenna in the direction of the satellite according to the movement of a moving object such as a train or a bus.

【0005】移動体に搭載される指向性アンテナのビー
ム方向を制御する方法は、電車では走行する軌道が予め
決められているため、走行する場所によってアンテナの
ビーム方向をプログラムしておく方法が用いられてお
り、走行中に方位角を取得する必要がない。また、バス
では目的の衛星から送信される信号を受信したときに得
られる信号強度情報を用いるステップトラック方式や複
数のアンテナで同じ衛星信号を受信したときに得られる
位相情報によってアンテナのビーム方向を制御するモノ
パルス方式などが用いられている。しかし、建物や樹木
などによって衛星信号が遮断あるいは減衰されるとき
は、これらの情報が取得できないため、磁気方位計やジ
ャイロなどの方位角測定センサから得られる方位角情報
に基づいてアンテナのビーム方向の制御が行われる。
A method of controlling the beam direction of a directional antenna mounted on a moving body uses a method in which the beam direction of the antenna is programmed according to the place where the train travels, since the track on which the train travels is predetermined. It is not necessary to acquire the azimuth angle while driving. In addition, the bus uses a step track method that uses signal strength information obtained when a signal transmitted from a target satellite is received, and a phase information obtained when the same satellite signal is received by a plurality of antennas, and determines a beam direction of an antenna. For example, a monopulse method for controlling is used. However, when satellite signals are blocked or attenuated by buildings or trees, such information cannot be obtained, and the beam direction of the antenna is determined based on the azimuth information obtained from the azimuth measurement sensor such as a magnetic compass or gyro. Is performed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】GPSは簡便に位置お
よび進行方向の方位角などを測定できる全世界的な位置
測定システム(衛星航法装置)であるが、衛星はアメリ
カによって管理運営されており、現在、その機能の一部
を民間に解放しているにすぎず、将来的にも安定した使
用を保証しているわけではない。
The GPS is a global positioning system (satellite navigation system) that can easily measure the position and the azimuth of the traveling direction, but the satellite is managed and operated by the United States. Currently, it only releases some of its functions to the private sector, and does not guarantee stable use in the future.

【0007】GPSでは、自動車の進行方向の方位角は
移動体が移動することによる位置の変化から求められる
ため、移動体が移動することが条件となる。したがっ
て、方位角の信頼性は位置決定精度および決定された2
地点の位置の間隔に依存するが、カーナビゲーションに
用いられる一般のGPS受信機の位置決定精度は真値に
対して30〜100m程度であり、2地点の位置の間隔
が近い場合は方位角の信頼性はそれほど高くない。しか
し、カーナビゲーションではマップマッチングと呼ばれ
る技術を併用するため、それほど高精度な方位角情報を
必要としない。また、トンネルや建物の遮蔽などでGP
S衛星が受信できない場合は、位置が決定できないた
め、最近のシステムではジャイロなどの自立航法センサ
が併用されている。
In the GPS, the azimuth in the traveling direction of the vehicle is obtained from a change in position due to the movement of the moving body. Therefore, the azimuth reliability is determined by the position determination accuracy and the determined 2
The position determination accuracy of a general GPS receiver used for car navigation is about 30 to 100 m with respect to the true value, and depends on the distance between the two points. Reliability is not so high. However, in car navigation, a technique called map matching is used in combination, so that highly accurate azimuth information is not required. In addition, GPs are used for tunnels and building shielding, etc.
If the S satellite cannot be received, the position cannot be determined. Therefore, recent systems use a self-contained navigation sensor such as a gyro.

【0008】自動車は動きが機敏であり、走行する道路
も予め決められるものではなく、また、進行方向の方位
角は頻繁に変化しているため、常に方位角を取得し、把
握する必要がある。衛星放送や衛星通信では、衛星から
送信される信号波を受信して、その受信信号強度などの
情報を用いて衛星方向を把握する方法もあるが、自動車
では走行する道路の周辺にある建物や樹木によって衛星
からの信号が遮られることが多く、常に衛星方向を把握
できるとは限らない。
[0008] The car is agile, the road on which it travels is not predetermined, and the azimuth in the traveling direction changes frequently, so it is necessary to always acquire and grasp the azimuth. . In satellite broadcasting and satellite communication, there is a method of receiving a signal wave transmitted from a satellite and using information such as the received signal strength to determine the satellite direction. Trees often block signals from the satellite, and it is not always possible to determine the direction of the satellite.

【0009】カーナビゲーションシステムの現状に見ら
れるように、将来はカーナビゲーションがさらに普及
し、また、衛星通信システムも自動車に搭載され、一般
のユーザーが利用することになると予想される。したが
って、従来の電車やバスに限らず、小型乗用車でも簡
便、且つ安定に信頼性の高い方位角を取得でき、車載ア
ンテナの方向などを制御する装置が必要となる。また、
この装置は小型乗用車などの走行機能および運搬機能を
著しく低下させないような方法を以て、小型軽量、低消
費電力および低コストであることが普及を促進するため
に重要となる。
As can be seen from the current state of car navigation systems, it is expected that car navigation will become more widespread in the future, and that satellite communication systems will be mounted on automobiles and used by ordinary users. Therefore, there is a need for a device that can easily and stably acquire a reliable azimuth angle and control the direction of an on-vehicle antenna, not only in a conventional train or bus, but also in a small passenger car. Also,
It is important for the device to be small and light, low in power consumption and low in cost in order to promote its spread in such a way that it does not significantly reduce the running and carrying functions of small passenger cars and the like.

【0010】そこで本発明は、自動車に搭載するカーナ
ビゲーションシステムや衛星通信システムなどに好適な
方位角取得装置を小型軽量、低コストで実現できると共
に、自動車の走行環境に影響されずに、信頼性の高い方
位角情報を取得可能な方位角取得装置の提供を目的とす
る。
Therefore, the present invention can realize an azimuth angle acquisition device suitable for a car navigation system or a satellite communication system mounted on an automobile at a small size, light weight, and low cost, and has a high reliability without being affected by the driving environment of the automobile. It is an object of the present invention to provide an azimuth angle acquisition device capable of acquiring azimuth angle information having a high azimuth angle.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る自動車用方位角取得装置においては、
自動車に小型軽量、低価格な磁気方位計、回転角速度セ
ンサおよび演算装置を設置し、磁気方位計から得られる
絶対方位角および回転角速度センサから得られる回転角
速度を積分した相対回転角を用いて、自動車の進行方向
の方位角の変化には自動車の走行環境に影響されない回
転角速度センサから得られる相対回転角を用い、これを
基準方位角に加算することで、基本方位角を求める基本
方位角取得手段と、さらにこの基本方位角と磁気方位計
から得られる絶対方位角の角度差から、基準方位角に含
まれる誤差、相対回転角の測定誤差および地磁気の乱れ
が発生している場合には、この影響による絶対方位角の
誤差を取得する誤差角取得手段と、誤差角取得手段によ
って取得した誤差角から基本方位角を補正するための補
正角を求める補正角取得手段と、補正角取得手段のよっ
て取得した補正角を用いて、基本方位角取得手段によっ
て取得した基本方位角を補正し方位角を取得する方位角
取得手段と、補正を行った方位角を新たな基準方位角と
する基準方位角記憶手段を用いることで、信頼性が高い
方位角を自動車の走行環境に影響されずに取得できるよ
うにした。
In order to solve the above-mentioned problems, a vehicle azimuth obtaining apparatus according to the present invention comprises:
A small, lightweight, low-cost magnetic azimuth sensor, rotational angular velocity sensor, and arithmetic device are installed in the car, and the relative rotational angle obtained by integrating the absolute azimuth angle obtained from the magnetic azimuth angle and the rotational angular velocity obtained from the rotational angular velocity sensor is used. For the change of the azimuth angle in the traveling direction of the car, use the relative rotation angle obtained from the rotation angular velocity sensor which is not affected by the driving environment of the car, and add this to the reference azimuth angle to obtain the basic azimuth angle Means, furthermore, from the angle difference between the basic azimuth angle and the absolute azimuth angle obtained from the magnetic compass, when an error included in the reference azimuth angle, a measurement error of the relative rotation angle and a disturbance of the geomagnetism are generated, Error angle obtaining means for obtaining an error of the absolute azimuth angle due to this effect, and correction for obtaining a correction angle for correcting the basic azimuth angle from the error angle obtained by the error angle obtaining means Acquisition means, azimuth angle acquisition means for correcting the basic azimuth angle acquired by the basic azimuth angle acquisition means to obtain an azimuth angle using the correction angle acquired by the correction angle acquisition means, and calculating the corrected azimuth angle. By using the reference azimuth storage means as a new reference azimuth, a highly reliable azimuth can be obtained without being affected by the driving environment of the automobile.

【0012】[0012]

【作用】本発明に係る自動車用方位角取得装置によれ
ば、自動車に磁気方位計、回転角速度センサおよび演算
装置を設置し、自動車の進行方向の絶対方位角、回転角
速度を積分して得られる相対回転角および自動車の走行
速度を取得し、これらの情報を基に、以下の手段によっ
て信頼性の高い進行方向の方位角を取得するようにす
る。
According to the azimuth angle acquiring apparatus for a vehicle according to the present invention, the magnetic azimuth meter, the rotational angular velocity sensor and the arithmetic unit are installed in the automobile, and the absolute azimuth in the traveling direction of the automobile and the rotational angular velocity are integrated. The relative rotation angle and the traveling speed of the vehicle are acquired, and based on the information, a highly reliable azimuth in the traveling direction is acquired by the following means.

【0013】自動車が一般に走行する環境で取得される
絶対方位角は、道路周辺の建物、高架道路および道路の
埋設物などの人工構造物が発生する磁場によって局所的
に地磁気が乱された場所では誤差が含まれるため、常に
正確な方位角が得られるとは限らない。したがって、地
磁気の乱れの影響を受けない回転角速度センサを併用
し、回転角速度センサから得られる相対回転角を基準と
なる方位角に加算していくことで、地磁気の乱れが発生
する場合でも信頼性の高い方位角を取得する基本方位角
取得手段が有効である。なお、初期基準方位角には、磁
気方位計から取得される絶対方位角を用いる。
[0013] The absolute azimuth obtained in an environment in which an automobile generally travels is calculated in a place where geomagnetism is locally disturbed by a magnetic field generated by an artificial structure such as a building around a road, an elevated road, or a buried object on a road. Since an error is included, an accurate azimuth cannot always be obtained. Therefore, by using a rotational angular velocity sensor that is not affected by geomagnetic disturbance and adding the relative rotational angle obtained from the rotational angular velocity sensor to the reference azimuth angle, reliability can be maintained even when geomagnetic disturbance occurs. Is effective. Note that an absolute azimuth obtained from a magnetic compass is used as the initial reference azimuth.

【0014】ただし、相対回転角にも僅かではあるが測
定誤差が含まれているため、上記の基本方位角取得手段
だけでは測定誤差も累積されることから、時間の経過と
共に得られる方位角の誤差が大きくなり信頼性が低下す
るため、以下に述べる測定誤差を取得および補正する誤
差角取得手段と方位角取得手段を用いて基本方位角に含
まれる測定誤差を補正し、信頼性の高い方位角を取得す
る。なお、初期基準方位角に用いる絶対方位角に測定誤
差が含まれる場合には、この測定誤差は定量的な誤差と
なり基準方位角に残るが、この誤差についても補正が行
われる。
However, since the relative rotation angle also includes a small measurement error, the measurement error is also accumulated only by the above basic azimuth angle acquisition means, so that the azimuth angle obtained over time can be obtained. Since the error increases and the reliability decreases, the measurement error included in the basic azimuth is corrected by using an error angle acquisition unit and an azimuth angle acquisition unit that acquire and correct the measurement error described below, and a highly reliable azimuth is obtained. Get the corner. When the absolute azimuth used for the initial reference azimuth includes a measurement error, the measurement error becomes a quantitative error and remains in the reference azimuth, but this error is also corrected.

【0015】地磁気の乱れが発生していない場合を考え
ると、絶対方位角は磁気方位計の測定精度以内(一般に
入手できる磁気方位計で±1゜程度)で正確であるか
ら、測定誤差の大きさは、基準方位角に相対回転角を加
算して得た基本方位角とその時に得た磁気方位計の絶対
方位角の角度差から得ることができ、この角度差はその
時点でのこれらの測定誤差そのものを与えることになる
ので、基本方位角にこの角度差を加算することで基本方
位角に含まれる測定誤差を補正できる。しかし、走行環
境によっては地磁気の乱れが発生している場合があり、
そのとき測定される絶対方位角には、その影響によって
真値に対して誤差を含み、その大きさは相対回転角の測
定誤差に比べてはるかに大きいため、この角度差をその
まま用いて測定誤差を補正することができない。
Considering the case where no terrestrial magnetism is disturbed, the absolute azimuth angle is accurate within the measurement accuracy of the magnetic compass (approximately ± 1 ° using a commonly available magnetic compass), so that the measurement error is large. Can be obtained from the angle difference between the basic azimuth obtained by adding the relative rotation angle to the reference azimuth and the absolute azimuth obtained by the magnetic compass at that time. Since the measurement error itself is given, the measurement error included in the basic azimuth can be corrected by adding this angle difference to the basic azimuth. However, depending on the driving environment, geomagnetic disturbance may occur,
The absolute azimuth measured at that time includes an error with respect to the true value due to its influence, and the magnitude is much larger than the measurement error of the relative rotation angle. Cannot be corrected.

【0016】このため、この角度差を圧縮して、地磁気
の乱れによる絶対方位角の真値に対する誤差を小さく
し、補正に用いるものとする。また、角度差を圧縮する
ときは、補正後の方位角の変動が概ね±1゜以内となる
ようにし、さらに絶対方位角に含まれる誤差の大きさを
考慮して、磁気方位計が地磁気の乱れの影響を受ける度
合いによって圧縮率を変化させることが望ましいので、
磁気方位計に作用する地磁気の乱れの影響に応じて圧縮
率を変化させるものとする。
For this reason, this angle difference is compressed to reduce an error with respect to the true value of the absolute azimuth angle due to the disturbance of the geomagnetism, and is used for correction. Further, when compressing the angle difference, the azimuth fluctuation after the correction should be approximately within ± 1 °, and in consideration of the magnitude of the error contained in the absolute azimuth, the magnetic compass should Since it is desirable to change the compression ratio depending on the degree of turbulence,
It is assumed that the compression ratio is changed in accordance with the influence of terrestrial magnetism acting on the magnetic compass.

【0017】すなわち、地磁気の乱れは建物などの人工
構造物によって主に発生するが、その影響が及ぶ範囲は
局所的なものであり、自動車がその範囲を通過すること
によって影響を受ける時間は、各々の人工構造物が発生
する地磁気の乱れの範囲が各々変化しないとすれば、自
動車と人工構造物との相対速度によって決まる。なお、
地磁気の乱れを発生させるのは概ね建造物であることか
ら、実質的には人工構造物動と自動車の相対速度は、自
動車の走行速度とみなすことができるので、走行中の自
動車が地磁気の乱れの影響を受ける時間は、当該自動車
の走行速度によって定まるものとする。そこで、走行速
度が遅い場合は、地磁気の乱れの影響を長く受けるため
圧縮率を大きくし、逆に速い場合は、短いので圧縮率を
小さくすると、地磁気の乱れが絶対方位角に与える影響
を走行速度に依らず概ね一定とすることができ、角度差
に含まれる初期基準方位角の誤差および相対回転角の測
定誤差も当該圧縮率に応じて取得することができる。
That is, the disturbance of the geomagnetism is mainly caused by artificial structures such as buildings, but the range of the influence is local, and the time affected by the vehicle passing through the range is as follows. Assuming that the range of the geomagnetic disturbance generated by each artificial structure does not change, it depends on the relative speed between the vehicle and the artificial structure. In addition,
Since it is almost a structure that causes geomagnetic disturbance, the relative speed of the artificial structure and the vehicle can be regarded as the running speed of the vehicle. Is affected by the running speed of the vehicle. Therefore, when the running speed is slow, the compression ratio is increased because the influence of terrestrial magnetism is long.On the contrary, when the running speed is high, the compression ratio is reduced because it is short. It can be made substantially constant irrespective of the speed, and the error of the initial reference azimuth included in the angle difference and the measurement error of the relative rotation angle can also be obtained according to the compression ratio.

【0018】上記に示したように、地磁気の乱れが発生
する場合、角度差にはこの影響による誤差が含まれるこ
とになるが、地磁気の乱れが散発的に発生する場合は、
この影響による絶対方位角の誤差は角度差が圧縮されて
いるため、基本方位角に加算しても取得される方位角の
変動は地磁気の影響の度合いによらず一定に小さく、さ
らに、測定誤差については圧縮率に応じて補正されるの
で、取得方位角に含まれる測定誤差は減少することとな
る。
As described above, when geomagnetic disturbance occurs, the angle difference includes an error due to this effect. However, when geomagnetic disturbance occurs sporadically,
Since the difference in absolute azimuth angle due to this effect is reduced in angle difference, even if it is added to the basic azimuth angle, the variation in azimuth angle obtained is small regardless of the degree of the influence of geomagnetism. Is corrected according to the compression ratio, so that the measurement error included in the acquired azimuth angle is reduced.

【0019】次に、地磁気の乱れが継続的に発生する場
合を考えると、この様な走行環境は人工構造物が連続し
て存在し、且つ、自動車に設置した磁気方位計に大きな
影響を与えるためには自動車の近傍に存在する必要があ
ることから、一般の走行環境では高架道路や鉄橋などを
走行する場合がほとんどである。このような人工構造物
は、概ね同じ構造物が連続して存在しているとみること
ができ、地磁気の乱れは位置の変化に対して概ね周期的
に同じ傾向が繰り返されると考えられる。したがって、
その影響による絶対方位角の変動は、人工構造物による
局所的に閉じた磁界の水平成分が地磁気の水平成分に重
畳することで発生すると考えられるから、地磁気の水平
成分のみによって与えられる絶対方位角の真値の付近を
中心とした振動的なものとなりやすく、上記の誤差角補
正手段を繰り返し行っても、地磁気の乱れの影響による
誤差によって取得される方位角に誤差が一方的に増加す
ることはなく、また、取得される方位角の変動は地磁気
の影響の度合いによらず一定に小さく、結果的に測定誤
差の補正を角度差の圧縮率に応じて行うことができる。
Next, considering the case where the disturbance of the geomagnetism is continuously generated, such a running environment has a large influence on the magnetic compass provided with the artificial azimuth meter in which the artificial structure exists continuously. For this purpose, it is necessary to be near an automobile, so that the vehicle travels on an elevated road or an iron bridge in a general traveling environment in most cases. In such an artificial structure, it can be considered that substantially the same structure is continuously present, and it is considered that the same tendency is substantially periodically repeated with respect to a change in the position of the geomagnetic disturbance. Therefore,
The variation of the absolute azimuth angle due to the influence is considered to be caused by the superposition of the horizontal component of the magnetic field locally closed by the artificial structure on the horizontal component of the terrestrial magnetism. Therefore, the absolute azimuth angle given only by the horizontal component of the terrestrial magnetism Is likely to be oscillating around the true value of the error, and even if the above-described error angle correction means is repeatedly performed, the error unilaterally increases in the azimuth obtained by the error due to the influence of the terrestrial disturbance. In addition, the fluctuation of the obtained azimuth angle is constant and small irrespective of the degree of the influence of the geomagnetism. As a result, the measurement error can be corrected according to the compression ratio of the angle difference.

【0020】角度差の圧縮は、地磁気の乱れが発生して
いる場合にのみ必要であるが、地磁気の乱れは突発的に
発生し、その発生を予測することは困難であるため、常
に圧縮するようにする。このようにして得られた角度差
を基本方位角に加算すると、初期基準方位角に含まれる
定量的な誤差および相対回転角の測定誤差が補正された
方位角を取得することができるが、角度差は圧縮されて
いるため、圧縮率に応じて僅かしか測定誤差を補正でき
ないことから、補正された方位角を新たな基準方位角と
し、相対回転角の加算および誤差の補正を繰り返し行う
ことで真値に収束させるようにする。
The compression of the angle difference is necessary only when the terrestrial magnetism is disturbed. However, since the terrestrial magnetism suddenly occurs and its occurrence is difficult to predict, it is always compressed. To do. By adding the angle difference obtained in this way to the basic azimuth, it is possible to obtain an azimuth in which the quantitative error included in the initial reference azimuth and the measurement error of the relative rotation angle are corrected. Since the difference is compressed, the measurement error can be corrected only slightly according to the compression ratio.Therefore, the corrected azimuth is set as a new reference azimuth, and the addition of the relative rotation angle and the correction of the error are repeatedly performed. Try to converge to the true value.

【0021】[0021]

【実施例】次に、本発明に係る自動車用方位角取得装置
の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。図1に
示すのは、本発明に係る方位角取得装置1の概略構成を
示す機能ブロック図である。磁気方位計2、回転角速度
センサ3および演算装置4は自動車の車内に設置する。
なお、磁気方位計2を自動車に設置する場合は、車体が
磁化しているため(これを着磁という)、予め着磁補正
を行い車体の影響を補正しておく必要がある。また、回
転角速度センサ3は、測定誤差を小さくするため、セン
サの測定軸と測定したい軸(鉛直軸)を一致させるよう
に設置する。走行速度は自動車の速度計もしくは車速セ
ンサ5を設置し、取得する。本装置1は機能確認のため
の実験装置であることから、演算装置4にはパーソナル
コンピュータを用いたが、機能を方位角取得用に特化す
ることで小型軽量、低価格にすることができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an embodiment of an azimuth acquisition device for a vehicle according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a functional block diagram showing a schematic configuration of an azimuth angle acquiring device 1 according to the present invention. The magnetic compass 2, the rotational angular velocity sensor 3, and the arithmetic unit 4 are installed in a vehicle.
When the magnetic compass 2 is installed in an automobile, since the vehicle body is magnetized (this is called magnetization), it is necessary to perform magnetization correction in advance to correct the influence of the vehicle body. In addition, the rotational angular velocity sensor 3 is installed so that the measurement axis of the sensor and the axis to be measured (vertical axis) coincide with each other in order to reduce the measurement error. The traveling speed is acquired by installing a speedometer or a vehicle speed sensor 5 of the vehicle. Since the present apparatus 1 is an experimental apparatus for confirming functions, a personal computer was used as the arithmetic unit 4. However, by specializing functions for obtaining azimuth angles, it is possible to reduce the size, weight, and cost. .

【0022】本装置1を起動およびリセットしたとき、
あるいは基準方位角が記憶されていないときは、磁気方
位計2が測定した絶対方位角が基準方位角記憶手段6に
よって初期基準方位角として記憶される。次に回転角速
度センサ3が測定した相対回転角とこの基準方位角から
基本方位角取得手段7によって基本方位角が得られる。
また、絶対方位角とこの基本方位角からは、基本方位角
を補正するための誤差角が誤差角取得手段8によって取
得され、得られた誤差角は補正角取得手段9の誤差角圧
縮手段9aによって圧縮され補正角が取得される。取得
された補正角は方位角取得手段10において基本方位角
に加算され、方位角が取得される。取得された方位角
は、基準方位角記憶手段6によって新たな基準方位角と
して記憶される。
When the apparatus 1 is started and reset,
Alternatively, when the reference azimuth is not stored, the absolute azimuth measured by the magnetic azimuth meter 2 is stored by the reference azimuth storage means 6 as the initial reference azimuth. Next, a basic azimuth angle is obtained by the basic azimuth angle acquisition means 7 from the relative rotation angle measured by the rotational angular velocity sensor 3 and the reference azimuth angle.
Further, from the absolute azimuth and the basic azimuth, an error angle for correcting the basic azimuth is obtained by the error angle obtaining means 8, and the obtained error angle is obtained by the error angle compressing means 9 a of the correction angle obtaining means 9. To obtain a correction angle. The obtained correction angle is added to the basic azimuth by the azimuth obtaining means 10 to obtain the azimuth. The acquired azimuth is stored by the reference azimuth storage means 6 as a new reference azimuth.

【0023】誤差角圧縮手段9aに用いる圧縮率(後に
詳述)は、車速取得手段11によって得られる車速情報
より、圧縮率決定手段9bによって求める。また、圧縮
率設定手段12を用いることで、車速によって求めた圧
縮率の割合を微調整することができ、取得方位角の用途
によって、取得方位角に含まれる変動をさらに小さくし
たい場合、あるいは変動をある程度容認しても誤差の補
正を優先したい場合などに対応することができる。
The compression ratio (to be described in detail later) used by the error angle compression unit 9a is obtained by the compression ratio determination unit 9b from the vehicle speed information obtained by the vehicle speed acquisition unit 11. In addition, by using the compression ratio setting means 12, the ratio of the compression ratio obtained according to the vehicle speed can be finely adjusted. Depending on the use of the obtained azimuth angle, when it is desired to further reduce the fluctuation included in the obtained azimuth angle, or Can be dealt with even if the correction of the error is to be prioritized even if is tolerated to some extent.

【0024】さらに、本実施例における方位角取得装置
においては、補正角取得手段9に誤差角評価手段9cを
設けるものとしてある。この誤差角評価手段9cには、
一般の走行環境において発生しうる地磁気の乱れによる
絶対方位角の変動の一般的な範囲(後に詳述)を許容変
動範囲情報として記憶させてあり、誤差角取得手段によ
って得た誤差角を許容変動範囲情報と比較し、誤差角が
許容変動範囲を越える場合には、その誤差角が不良であ
ると判定するのである。そして、誤差角評価手段9cが
不良判定を行った場合には、上記誤差角圧縮手段9aに
対して、誤差角を零にする旨の指令信号を送出し、誤差
角圧縮手段9aから出力される補正角を強制的に0にす
る。斯くすることによって、誤差角取得手段8によって
得られた誤差角が著しく信頼性を欠いている場合に限っ
て、補正角取得手段9から出力される補正角が0となる
ので、基本方位角に対して誤った補正が行われること
(誤差を広げてしまうような補正動作が行われてしまう
こと)を効果的に防止できる。なお、上記誤差角評価手
段9cによって明らかな不良と判定される誤差角を誤差
角取得手段8が取得する率は、自動車が走行する一般的
な走行環境においては希である(その発生率についても
後に詳述する)と共に、この誤差角は、走行速度に応じ
た圧縮率に基づき圧縮してなる補正角として、基本方位
角に加算する構成としてあることから、誤差角評価手段
9cによる不良誤差角の弁別を行わない場合であって
も、本発明に係る方位角取得装置においては、必要十分
な精度で方位角を取得することができる。
Further, in the azimuth angle obtaining apparatus according to the present embodiment, the correction angle obtaining means 9 is provided with an error angle evaluating means 9c. The error angle evaluation means 9c includes:
A general range of the variation of the absolute azimuth angle due to terrestrial magnetism disturbance which may occur in a general driving environment (described later in detail) is stored as allowable variation range information, and the error angle obtained by the error angle obtaining means is used as the allowable variation range. If the error angle exceeds the permissible variation range as compared with the range information, the error angle is determined to be defective. When the error angle evaluation means 9c makes a failure determination, a command signal for setting the error angle to zero is sent to the error angle compression means 9a and output from the error angle compression means 9a. The correction angle is forcibly set to zero. By doing so, the correction angle output from the correction angle obtaining means 9 becomes 0 only when the error angle obtained by the error angle obtaining means 8 is extremely unreliable. On the other hand, it is possible to effectively prevent erroneous correction from being performed (performing a correction operation that widens the error). The rate at which the error angle obtaining means 8 obtains an error angle determined to be a clear defect by the error angle evaluating means 9c is rare in a general driving environment in which an automobile runs (the occurrence rate is also low). In addition, the error angle is added to the basic azimuth angle as a correction angle obtained by compressing based on a compression ratio corresponding to the traveling speed. Even if the discrimination is not performed, the azimuth angle acquisition device according to the present invention can acquire the azimuth angle with necessary and sufficient accuracy.

【0025】図2は本装置の基本的な方位角取得アルゴ
リズムであり、ステップ順に説明する。ステップS1:
装置を起動あるいはリセットする。ステップS2:磁気
方位計から絶対方位角を取得し、これを基準方位角とす
る。ステップS3:磁気方位計、回転角速度センサおよ
び車速センサから、絶対方位角、相対回転角および車速
情報を取得する。ステップS4:方位角情報から基本方
位角および誤差角を求め、また、車速情報から誤差角の
圧縮率を求める。ステップS5:誤差角の良否を判定す
る。ステップS6:誤差角が明らかに不良であると判断
された場合は補正角を0とする。ステップS7:誤差角
を圧縮率によって圧縮し、補正角を求める。ステップS
8:補正角を基本方位角に加算することで、基本方位角
を補正し、方位角を取得する。また、取得された方位角
を新たな基準方位角とする。上記ステップS8で方位角
を取得した後には、再びステップS3へ行き、ステップ
S3〜ステップS8の一連の処理を繰り返す。これらの
一連の処理は本実施例として用いた演算装置4では、約
110msec周期で行われるものであるが、方位角取
得処理の周期は特に限定されるものではなく、用いる演
算装置などの能力が許す限り速い周期で処理が行われる
ことが望ましい。
FIG. 2 shows a basic azimuth angle obtaining algorithm of the present apparatus, which will be described in the order of steps. Step S1:
Start or reset the device. Step S2: Obtain an absolute azimuth from the magnetic azimuth meter and set this as the reference azimuth. Step S3: Obtain absolute azimuth angle, relative rotation angle, and vehicle speed information from the magnetic azimuth meter, the rotational angular velocity sensor, and the vehicle speed sensor. Step S4: A basic azimuth angle and an error angle are obtained from the azimuth information, and a compression ratio of the error angle is obtained from the vehicle speed information. Step S5: Determine whether the error angle is good or bad. Step S6: If it is determined that the error angle is obviously bad, the correction angle is set to 0. Step S7: The error angle is compressed by the compression ratio to obtain a correction angle. Step S
8: The basic azimuth is corrected by adding the correction angle to the basic azimuth, and the azimuth is acquired. The acquired azimuth is set as a new reference azimuth. After the azimuth is obtained in step S8, the process returns to step S3, and a series of processes in steps S3 to S8 is repeated. In the arithmetic unit 4 used as the present embodiment, a series of these processes is performed at a cycle of about 110 msec. However, the cycle of the azimuth angle acquisition process is not particularly limited, and the capacity of the arithmetic unit to be used is limited. It is desirable that the processing be performed at a cycle as fast as possible.

【0026】図3は方位角取得方法の概念図である。い
ま、基準方位角としてS0 が与えられ、次に、方位角情
報として相対回転角ΔF1 および絶対方位角M1 が与え
られたとき、信頼性の高い方位角を求めることを考え
る。自動車の走行環境では、地磁気の乱れは突発的に発
生し、予め予測できないため、絶対方位角の値をそのま
ま信じることはできない。したがって、地磁気の乱れに
影響されず方位角の変化を高精度に測定する相対回転角
を、基準方位角に加算して方位角を求めたものが最も信
頼性が高いと考える。これを基本方位角と呼ぶことにす
る。
FIG. 3 is a conceptual diagram of an azimuth angle obtaining method. Now, when S 0 is given as the reference azimuth and then the relative rotation angle ΔF 1 and the absolute azimuth M 1 are given as the azimuth information, it is considered to obtain a highly reliable azimuth. In the driving environment of an automobile, the disturbance of the geomagnetism occurs suddenly and cannot be predicted in advance, so that the value of the absolute azimuth cannot be directly believed. Therefore, it is considered that the azimuth obtained by adding the relative rotation angle for measuring the change in azimuth with high accuracy without being affected by the disturbance of the geomagnetism to the reference azimuth is the most reliable. This is called a basic azimuth.

【0027】[0027]

【数1】 (Equation 1)

【0028】上記式1でS1 は基本方位角、S0 は基準
方位角、ΔF1 は相対回転角である。しかし、このΔF
1 にも僅かな測定誤差が含まれるため、相対回転角を基
準方位角に加算する処理を繰り返し行うと、この測定誤
差も加算されていくので、次第に許容できない誤差とな
る。また、S0 を初期基準方位角とすると、S0 に用い
る絶対方位角に測定誤差が含まれる場合は、定量的な初
期誤差として基本方位角に残り続けることになる。
In the above equation 1, S 1 is a basic azimuth, S 0 is a reference azimuth, and ΔF 1 is a relative rotation angle. However, this ΔF
Since a slight measurement error is included in 1 as well, if the process of adding the relative rotation angle to the reference azimuth is repeated, this measurement error is also added, and the error gradually becomes unacceptable. If S 0 is the initial reference azimuth, if the absolute azimuth used for S 0 includes a measurement error, it will remain at the basic azimuth as a quantitative initial error.

【0029】そこで、この時に測定された絶対方位角M
1 とS1 の角度差をとると、地磁気の乱れが無い場合に
は、M1 は磁気方位計の測定精度以内で正確であるか
ら、この角度差はΔF1 の測定誤差およびS0 の初期誤
差を表し、この角度差をS1 に加算することで正確な方
位角を取得することができる。しかし、地磁気の乱れが
発生している場合は、この角度差はΔF1 の測定誤差、
0 の初期誤差および地磁気の乱れによる磁気方位計の
測定誤差を表す。このとき磁気方位計の測定誤差は他の
誤差に比べて大きいため、このままS1 に加算すること
ができないため、下記の式2のように圧縮したものをS
1 に加算し、方位角を取得する。
Therefore, the absolute azimuth M measured at this time is
If the angle difference between 1 and S 1 is taken, M 1 is accurate within the measurement accuracy of the magnetic compass when there is no terrestrial disturbance, so this angle difference is the measurement error of ΔF 1 and the initial value of S 0 . represents the error, the angular difference can be obtained an accurate azimuth by adding to S 1. However, if terrestrial magnetism is disturbed, this angle difference is ΔF 1 measurement error,
It represents the initial error of S 0 and the measurement error of the magnetic compass due to terrestrial turbulence. At this time, since the measurement error of the magnetic compass is larger than the other errors, it cannot be added to S 1 as it is, so that the data compressed as in the following equation 2 is used as S
Add to 1 to get the azimuth.

【0030】[0030]

【数2】 (Equation 2)

【0031】上記式2でM1 は絶対方位角、1/Qは圧
縮の割合である。地磁気の乱れは突発的に発生し、予め
予測できないため、地磁気の乱れの有無に関わらず方位
角を取得するための式は、式2を用いて下記の式3のよ
うに定義する。
In the above equation 2, M 1 is the absolute azimuth, and 1 / Q is the compression ratio. Since the disturbance of the geomagnetism occurs suddenly and cannot be predicted in advance, the expression for obtaining the azimuth angle regardless of the presence or absence of the disturbance of the geomagnetism is defined as Expression 3 below using Expression 2.

【0032】[0032]

【数3】 (Equation 3)

【0033】上記式3でSi はi番目の取得方位角、Δ
i は(i−1)番目からi番目までに変化した相対回
転角、Mi はi番目に取得された絶対方位角である。上
記式3において(Si-1+ΔFi)は基本方位角、1/Q・
(Mi-(Si-1+ΔFi))は誤差の補正角を表す。また、
式3を展開すると下記の式4を得る。
In the above equation (3), S i is the i-th acquired azimuth, Δ
F i is the absolute azimuth obtained (i-1) relative rotation angle has changed to i-th from th, M i is the i-th. In the above equation 3, (S i-1 + ΔF i ) is the basic azimuth, 1 / Q ·
(M i- (S i-1 + ΔF i )) represents an error correction angle. Also,
By expanding Expression 3, the following Expression 4 is obtained.

【0034】[0034]

【数4】 (Equation 4)

【0035】式4を用いて方位角を順次求めていった場
合、取得された方位角は新たな基準方位角に置き換わ
り、式3の補正角が基準方位角に累積されることにな
る。したがって、このときの取得される方位角Si の振
る舞いは、下記の式5のように表される。
When the azimuths are sequentially obtained by using Equation 4, the acquired azimuth is replaced with a new reference azimuth, and the correction angle of Equation 3 is accumulated in the reference azimuth. Therefore, the behavior of the obtained azimuth angle S i at this time is represented by the following Expression 5.

【0036】[0036]

【数5】 (Equation 5)

【0037】上記式5でSi 0は真の方位角、R0 は初期
基準方位角の誤差などの定量的な誤差、δmj は地磁気
が乱されたときの影響による誤差で1回の測定値では大
きな値をとるが、地磁気の乱れが継続的に発生し、真値
付近で振動的に変動する場合は平均すると小さくなる
量、δdは回転角速度センサーの測定誤差で1回の値は
小さいが累積されて大きくなる量である。
In equation (5), S i 0 is the true azimuth, R 0 is a quantitative error such as an error in the initial reference azimuth, and δm j is an error due to the influence of the disturbance of the terrestrial magnetism. Although the value takes a large value, when the disturbance of the geomagnetism continuously occurs and fluctuates in the vicinity of the true value and fluctuates in the vicinity, the amount becomes smaller on average, and δd is a measurement error of the rotational angular velocity sensor, and one value is small. Is an amount that accumulates and increases.

【0038】式5からわかるように、初期基準方位角の
誤差などの定量的な誤差は、誤差角補正処理を重ねると
かなり小さくなる。地磁気の乱れの影響による誤差は、
地磁気の乱れが継続的に発生し、真値付近で振動的に変
動する場合は、平均的な値となるため小さくなり、ま
た、1回の影響は1/Qに圧縮されるため方位角の精度
にあまり影響を与えない。回転角速度センサーの測定誤
差が累積される誤差は、誤差角補正処理によりQδd以
内に抑えられ、また、δd自体が非常に小さな量である
ため、方位角の精度に影響を与えない。したがって、取
得される方位角には地磁気の乱れの影響による絶対方位
角の誤差が圧縮、累積されたものおよび回転角速度セン
サーの測定誤差が一方的に増加しないように補正された
ものが残ることになる。しかし、これらの値も小さな量
であり、且つ、真値付近を中心として変動するため、取
得される方位角は真値に収束する傾向となり信頼性の高
いものとなる。
As can be seen from Equation 5, a quantitative error such as an error in the initial reference azimuth angle becomes significantly smaller when error angle correction processing is repeated. The error due to the influence of geomagnetic disturbance is
When the disturbance of the geomagnetism is continuously generated and fluctuates in the vicinity of the true value, the average value is reduced, and the influence of one time is compressed to 1 / Q. Does not significantly affect accuracy. The error in which the measurement error of the rotational angular velocity sensor is accumulated is suppressed to within Qδd by the error angle correction processing, and since δd itself is a very small amount, it does not affect the accuracy of the azimuth angle. Therefore, in the obtained azimuth angle, the absolute azimuth error due to the influence of terrestrial magnetism is compressed and accumulated, and the corrected azimuth angle error remains so that the measurement error of the rotational angular velocity sensor does not unilaterally increase. Become. However, these values are also small amounts and fluctuate around the true value, so that the acquired azimuth tends to converge to the true value, and the reliability is high.

【0039】次に式3から式5で用いた圧縮率を決める
Qについて説明する。誤差の補正に用いる角度差を1/
Qに圧縮する目的は、地磁気の乱れが発生したとき、そ
の影響によって磁気方位計が測定した絶対方位角に大き
な誤差が含まれるため、式3の基本方位角に対して絶対
方位角との角度差をそのまま補正角として用いることが
できないためである。
Next, Q for determining the compression ratio used in Expressions 3 to 5 will be described. The angle difference used for error correction is 1 /
The purpose of compression to Q is that when terrestrial magnetism is generated, a large error is included in the absolute azimuth measured by the magnetic azimuth meter due to the influence. This is because the difference cannot be used as it is as the correction angle.

【0040】Qの値を求めるためには、最も地磁気の乱
れの影響を受ける走行環境を考慮しなければならないこ
とから、ここでは継続的に地磁気の乱れが発生している
場合を考える。図4は、地磁気の乱れが継続して発生し
ているときの磁気方位計の測定結果を拡大したものであ
る。走行場所はほとんどの走行環境が高架道路である首
都高速道路で、走行速度は約75km/hである。図よ
り、測定された絶対方位角は周期的、且つ、振動的に変
動していることがわかる。この走行環境における地磁気
の乱れの原因は高架道路であり、高架道路はその外観か
ら橋桁と橋桁の間を一つの構造物とみると、それが継ぎ
足されて構成されていることから、地磁気の乱れが周期
的に変動しやすいと考えられる。したがって、その変動
の周期は一つの構造物の長さと走行速度によって決まる
と考えられる。さらに、構造物一つの長さは、上を走る
自動車の総重量と構造物の耐荷重を考慮すると、著しく
異なることはないと思われるので、変動の周期は、概ね
自動車の走行速度によって求めることができると考えら
れる。
In order to obtain the value of Q, it is necessary to consider the driving environment most affected by the disturbance of the geomagnetism. Therefore, here, the case where the disturbance of the geomagnetism continuously occurs will be considered. FIG. 4 is an enlarged view of the measurement results of the magnetic compass when the geomagnetic disturbance is continuously occurring. The traveling place is a metropolitan expressway where most traveling environments are elevated roads, and the traveling speed is about 75 km / h. From the figure, it can be seen that the measured absolute azimuth fluctuates periodically and oscillatingly. The cause of the geomagnetic disturbance in this driving environment is the elevated road, and when the elevated road is viewed as a single structure between the bridge girder and the bridge girder, it is composed Is likely to fluctuate periodically. Therefore, it is considered that the period of the fluctuation is determined by the length of one structure and the traveling speed. Furthermore, the length of one structure does not seem to differ significantly considering the total weight of the vehicle running on it and the load capacity of the structure. It is thought that it is possible.

【0041】実施例で用いた装置では、磁気方位計およ
び回転角速度センサーの測定値は等時間サンプリングで
取得される(図4のマーカー位置で、約110msec/dat
a)。変動の平均値を概ね方位角の真値とすれば、真値
に対してプラスの範囲で取得された絶対方位角を用いて
誤差補正を行う場合、基準方位角に誤差が無ければ取得
方位角は真値に対してプラス方向に誤差が増えることに
なり、マイナスの範囲では、その逆となる。それぞれの
範囲における補正量の総量は、それぞれの範囲で取得さ
れた方位角と絶対方位角の角度差(誤差角)の和とな
る。絶対方位角の変動は、走行速度が一定であれば図に
示すように正弦波で良く近似することができるので、そ
れぞれの範囲における補正量のおよその総量の最大値は
次式で求められる。
In the apparatus used in the embodiment, the measured values of the magnetic compass and the rotational angular velocity sensor are obtained by isochronous sampling (about 110 msec / dat at the marker position in FIG. 4).
a). Assuming that the average value of the fluctuations is substantially the true value of the azimuth, when performing error correction using an absolute azimuth obtained in a plus range with respect to the true value, if there is no error in the reference azimuth, the obtained azimuth is obtained. Means that the error increases in the positive direction with respect to the true value, and vice versa in the negative range. The total amount of correction in each range is the sum of the angle difference (error angle) between the azimuth and the absolute azimuth obtained in each range. If the running speed is constant, the variation in the absolute azimuth can be approximated by a sine wave as shown in the figure. Therefore, the maximum value of the approximate total correction amount in each range can be obtained by the following equation.

【0042】[0042]

【数6】 (Equation 6)

【0043】上記式6においてGは修正量の総量、E
max は絶対方位角の誤差の最大値、fは絶対方位角の変
動の周波数(走行速度75km/hでは 0.76Hz)、Speedは走
行速度、xはそれぞれの範囲で取得されるデータの数、
0.11(秒)はデータのサンプリング周期である。また、
絶対方位角の変動の周波数は、人工構造物の一つの長さ
が概ね一定であれば、走行速度に正比例して求められる
ので、図4に示したに75km/hを場合を基準とし
て、その時点の走行速度からfが求められる。また、絶
対方位角の誤差の最大値としては、図5示す絶対方位角
の平均的な値に対する変動の大きさの累積確率分布の一
例から、30゜を考慮すれば、取得される絶対方位角デ
ータの90%以上を考慮することができることがわか
る。
In the above equation 6, G is the total amount of correction, E
max is the maximum value of the absolute azimuth error, f is the frequency of the absolute azimuth fluctuation (0.76 Hz at a running speed of 75 km / h), Speed is the running speed, x is the number of data acquired in each range,
0.11 (second) is a data sampling period. Also,
If the length of one of the artificial structures is substantially constant, the frequency of the variation of the absolute azimuth angle can be obtained in direct proportion to the traveling speed. Therefore, based on the case of 75 km / h shown in FIG. F is obtained from the running speed at the time. In addition, the maximum value of the absolute azimuth error is obtained by considering 30 ° from the example of the cumulative probability distribution of the magnitude of the variation with respect to the average value of the absolute azimuth shown in FIG. It can be seen that over 90% of the data can be considered.

【0044】また、図5は絶対方位角の平均的な値に対
して変動した角度(誤差角)について、その発生頻度を
示したものと見ることができる。例えば誤差角が20゜
を越える割合は全データの約10%となる。図において
誤差角が0゜から30゜付近までは曲線はなだらかに下
降しているが、33゜付近で水平になり、再び下降して
いる。曲線が水平になっている部分はデータが非常に少
ないことを示している。つまり、30゜付近までは一連
の変動と考えることができ、それ以上の誤差角について
は何らかの原因も加わって誤差角が大きくなった可能性
があると考えられる。したがって、補正角取得手段9の
誤差角評価手段9cの許容変動範囲情報(一般の走行環
境において発生しうる地磁気の乱れによる絶対方位角の
変動の一般的な範囲)を一連の変動範囲とみられる±3
0゜とすることで、この範囲を越える誤差角について不
良と判定し、方位角の補正に係る処理において用いない
ようにすることで、誤った補正が行われる確率を小さく
することができる。なお、この範囲の下限は、誤差角が
基本方位角の補正に用いられることを考慮して、できる
限り多くのデータが含まれるように設定することが望ま
しい。
FIG. 5 can be viewed as showing the frequency of occurrence of an angle (error angle) that fluctuates with respect to the average value of the absolute azimuth. For example, the ratio of the error angle exceeding 20 ° is about 10% of all data. In the figure, the curve gradually falls from 0 ° to around 30 °, but becomes horizontal at around 33 ° and falls again. The part where the curve is horizontal indicates that there is very little data. In other words, up to around 30 ° can be considered as a series of fluctuations, and it is considered that an error angle larger than 30 ° may have increased due to some cause. Therefore, the permissible fluctuation range information (the general range of the fluctuation of the absolute azimuth angle due to the disturbance of the geomagnetism that can occur in a general driving environment) of the error angle evaluation means 9c of the correction angle obtaining means 9 is regarded as a series of fluctuation ranges. 3
By setting the angle to 0 °, an error angle exceeding this range is determined to be defective, and is not used in the processing related to azimuth angle correction, so that the probability of erroneous correction can be reduced. The lower limit of this range is desirably set so as to include as much data as possible in consideration of the fact that the error angle is used for correcting the basic azimuth angle.

【0045】一般的に入手可能な磁気方位計の実用的な
測定精度は±1゜〜2゜であることを考えると、式6で
求めたGをこの範囲に圧縮することによって、絶対方位
角の平均的な値を概ね真値とすれば、これに対する取得
方位角の変動を実用的な測定精度の範囲にすることがで
る。例えば走行速度が80km/hについてQを求める
と、そのときのGは式6から約105゜となり、G/Q
<1゜とするとQを約100にとれば取得方位角の変動
を最大1゜程度とすることができる。以上から、圧縮率
はその時点の自動車の走行速度、データのサンプリング
周期、取得方位角の変動の許容範囲によって求められ
る。なお、本方位角取得装置では実際の処理は次式を用
いることで簡略化している。
Considering that the practical measurement accuracy of a generally available magnetic compass is ± 1 ° to 2 °, the absolute azimuth angle can be obtained by compressing G obtained by Equation 6 into this range. If the average value of is substantially a true value, the fluctuation of the obtained azimuth angle can be made within a practical measurement accuracy range. For example, when Q is obtained for a traveling speed of 80 km / h, G at that time becomes approximately 105 ° from Expression 6, and G / Q
If <1 °, and Q is about 100, the variation of the acquired azimuth can be made up to about 1 °. As described above, the compression ratio is determined based on the running speed of the automobile at that time, the sampling period of data, and the allowable range of fluctuation of the acquired azimuth. In the present azimuth angle acquiring apparatus, the actual processing is simplified by using the following equation.

【0046】[0046]

【数7】 (Equation 7)

【0047】次に、地磁気の乱れの影響による絶対方位
角の変動の周期が異なる場合について考察する。式6に
示すように、変動の周期は修正量の総量Gに関わってい
る。取得された絶対方位角の変動の周期が式6の基準と
なっている周期に対して速い場合は、実際のGは式6で
得られるものより小さくなるため、式6の結果から求め
たQを用いて角度差の圧縮を行うと、測定誤差について
は走行速度が同じであれば圧縮率は変わらないので同じ
補正の効果を得ることができるが、地磁気の乱れによる
絶対方位角の変動が取得方位角に与える影響は小さくな
るので、取得方位角の変動が小さくなる。逆に、取得さ
れた絶対方位角の変動の周期が式6の基準となっている
周期に対して遅い場合は、実際のGは式6で得られるも
のより大きくなるので、式6の結果から求めたQを用い
て角度差の圧縮を行うと、測定誤差については走行速度
が同じであれば圧縮率は変わらないので同じ補正の効果
を得ることができるが、地磁気の乱れによる絶対方位角
の変動が取得方位角に与える影響は大きくなるので、取
得方位角の変動が大きくなる。
Next, the case where the period of the fluctuation of the absolute azimuth angle due to the influence of the terrestrial magnetism is different will be considered. As shown in Equation 6, the period of the fluctuation is related to the total amount G of the correction amount. If the obtained cycle of the change in the absolute azimuth is faster than the cycle used as the reference in Equation 6, the actual G becomes smaller than that obtained in Equation 6, and therefore the Q obtained from the result of Equation 6 is used. If the angle difference is compressed by using, the same correction effect can be obtained because the compression ratio does not change if the running speed is the same for the measurement error, but the change in the absolute azimuth angle due to the disturbance of the geomagnetic field is obtained. Since the influence on the azimuth is reduced, the fluctuation of the obtained azimuth is reduced. Conversely, if the obtained period of the fluctuation of the absolute azimuth is slower than the period that is the reference of Expression 6, the actual G becomes larger than that obtained by Expression 6, so that the result of Expression 6 When the angle difference is compressed by using the obtained Q, the same correction effect can be obtained because the compression ratio does not change if the traveling speed is the same for the measurement error, but the absolute azimuth angle due to the disturbance of the geomagnetism can be obtained. Since the influence of the fluctuation on the acquisition azimuth becomes large, the fluctuation of the acquisition azimuth becomes large.

【0048】したがって、変動の周期が速くなる場合
は、取得方位角に全く問題はないが、変動の周期が遅く
なると、取得方位角の変動が大きくなり、その割合は基
準とした周期に対して概ね正比例する。しかし、変動の
周期が概ね人工構造物の長さに依存するとすれば、その
長さが著しく異なることは希であると考えられ、変動の
周期が基準とした周期に対して例えば2倍〜3倍になっ
たとしても、取得方位角の変動は±2〜3゜程度であ
り、急激に信頼性が低下することはない。
Therefore, when the period of the change becomes faster, there is no problem with the obtained azimuth, but when the period of the change becomes slower, the change of the obtained azimuth becomes larger, and the ratio of the change to the reference period is larger. It is almost directly proportional. However, if the period of the fluctuation largely depends on the length of the artificial structure, it is rare that the length is significantly different, and the period of the fluctuation is, for example, 2 to 3 times the reference period. Even if it is doubled, the fluctuation of the acquired azimuth is about ± 2 to 3 °, and the reliability does not decrease rapidly.

【0049】次に、絶対方位角を測定するとき問題とな
る地磁気の乱れの影響について図6を用いて説明する。
地磁気の乱れは、主に道路周辺の人工構造物が発生する
磁場が原因であると考えられ、一般の走行環境での地磁
気が乱れに関する状況は、大きく3つに分けることがで
きる。第1番目の状況は、地磁気の乱れが無い場合(郊
外など人工構造物が少ない環境)、第2番目の状況は、
地磁気の乱れが局所的に発生する場合(小規模な市街地
など)、第3番目の状況は、地磁気の乱れが頻繁あるい
は継続的に発生する場合(大都市および首都高速などの
連続した高架道路)である。このうち、絶対方位角の取
得において最も問題となるのは、地磁気の乱れが頻繁あ
るいは継続的に発生する場合で、信頼性の高い方位角が
得られにくい環境である。
Next, the influence of terrestrial turbulence which is a problem when measuring the absolute azimuth will be described with reference to FIG.
It is considered that the disturbance of the geomagnetism is mainly caused by the magnetic field generated by the artificial structure around the road, and the situation related to the disturbance of the geomagnetism in the general running environment can be roughly classified into three. The first situation is when there is no geomagnetic disturbance (environment with few artificial structures such as suburbs), the second situation is
The third situation is when geomagnetic disturbance occurs locally (small city area, etc.), or when geomagnetic disturbance occurs frequently or continuously (continuous elevated roads such as large cities and the Tokyo Metropolitan Expressway). It is. Among them, the most problematic in obtaining the absolute azimuth is an environment where it is difficult to obtain a highly reliable azimuth when turbulence in the geomagnetism frequently or continuously occurs.

【0050】地磁気の乱れが発生したときの磁気方位計
が測定する絶対方位角の特徴について図7を用いて説明
する。走行環境は地磁気の乱れが継続的に発生する首都
高速道路であり、絶対方位角および相対回転角は日立電
線株式会社製のOFG−3を自動車の車内に設置し、演
算装置によって等時間サンプル(約9データ/sec)
で取得した。OFG−3は磁気方位計と回転角速度セン
サー(光ファイバジャイロ)が一体となった方位測定セ
ンサであり、回転角速度センサからは回転角速度あるい
は回転角速度を積分した相対回転角のどちらか一方を選
択して出力することができる。ここでは相対回転角を出
力するようにした。また、磁気方位計を自動車に取り付
けたときは、車体が磁化されていると測定値に誤差を含
むため、その影響を予め補正してある。測定中の走行速
度は約80km/hである。
The characteristic of the absolute azimuth measured by the magnetic compass when the geomagnetic disturbance occurs will be described with reference to FIG. The driving environment is the Tokyo Metropolitan Expressway where geomagnetic disturbances are continuously generated. The absolute azimuth and relative rotation angle of OFG-3 manufactured by Hitachi Cable Co., Ltd. are installed in the car, and an arithmetic unit is used for the isochronous sampling ( About 9 data / sec)
Acquired in. OFG-3 is an azimuth measuring sensor in which a magnetic compass and a rotational angular velocity sensor (optical fiber gyro) are integrated, and selects either the rotational angular velocity or the relative rotational angle obtained by integrating the rotational angular velocity from the rotational angular velocity sensor. Can be output. Here, the relative rotation angle is output. Further, when the magnetic compass is mounted on an automobile, if the vehicle body is magnetized, the measured values include an error. Therefore, the influence is corrected in advance. The running speed during the measurement is about 80 km / h.

【0051】図から、磁気方位計から得られた絶対方位
角が地磁気の乱れによって振動的に変化していることが
わかる。しかし、回転角速度センサから得られた方位角
は地磁気の乱れの影響を受けず、また、短時間内では測
定値に含まれる誤差の累積も僅かであるため、自動車の
右左折による方位角の変化を精度良く検出していると考
えられる。図において特に重要なのは、振動的に変化し
ている絶対方位角の平均的な値が相対回転角を基準方位
角に累積して得た方位角の変化と良く合っていることで
ある。これは、測定された絶対方位角が概ね真値に対し
て振動的に変化していることを示している。図に示した
光ファイバジャイロの方位角は、走行前に正しい初期基
準方位角を与え、その基準方位角に対して測定された相
対回転角を累積していったものであるが、測定誤差も累
積するため、時間の経過と共に図に示すように絶対方位
角の平均的な値との間に角度差が発生している。したが
って、図からは基準方位角に相対回転角を累積するだけ
では信頼性の高い方位角を得ることができないこともわ
かる。
From the figure, it can be seen that the absolute azimuth obtained from the magnetic compass changes vibratingly due to the disturbance of the geomagnetism. However, the azimuth obtained from the rotational angular velocity sensor is not affected by the disturbance of geomagnetism, and the accumulated error in the measured value is very small within a short time. It is considered that is accurately detected. What is particularly important in the drawing is that the average value of the absolute azimuth that is vibrating is well matched to the change of the azimuth obtained by accumulating the relative rotation angle to the reference azimuth. This indicates that the measured absolute azimuth is substantially and oscillatingly changed from the true value. The azimuth of the optical fiber gyro shown in the figure is the one that gives the correct initial reference azimuth before traveling and accumulates the relative rotation angle measured with respect to the reference azimuth, but the measurement error also Due to the accumulation, an angular difference is generated between the absolute azimuth and the average value over time as shown in the figure. Therefore, it can be seen from the figure that a reliable azimuth cannot be obtained only by accumulating the relative rotation angle to the reference azimuth.

【0052】次に、本発明に係る自動車用方位角取得装
置の方位角取得アルゴリズムと、図7に示した絶対方位
角および相対回転角を用いて、方位角を取得した結果を
図8を用いて説明する。先ず、初期基準方位角に誤差が
無い場合では、取得された方位角は絶対方位角の平均的
な値を示している。また、この方位角の変化は、地磁気
の乱れの影響を受けない相対回転角の変化とほぼ同じ傾
向を示している。次に、初期基準方位角に誤差がある場
合では、比較的短時間で初期基準方位角に誤差が無い場
合の値に近づき、その後は同様の値および変化を示して
いる。したがって、初期基準方位角に含まれる定量的な
誤差が、短時間で補正されたことがわかる。なお、補正
に用いた角度差の圧縮率は、走行速度が図に示した時間
内で概ね80km/h一定であることから、Q=100
とした。また、本方位角の取得にあたっては誤差角の良
否の判定は行わず、全てのデータを用いた。
Next, FIG. 8 shows the result of obtaining the azimuth angle using the azimuth angle obtaining algorithm of the azimuth angle obtaining apparatus for an automobile according to the present invention and the absolute azimuth angle and the relative rotation angle shown in FIG. Will be explained. First, when there is no error in the initial reference azimuth, the obtained azimuth indicates the average value of the absolute azimuth. The change in the azimuth shows almost the same tendency as the change in the relative rotation angle which is not affected by the disturbance of the geomagnetic field. Next, when there is an error in the initial reference azimuth, the value approaches the value in the case where there is no error in the initial reference azimuth in a relatively short time, and thereafter, the same value and change are shown. Therefore, it is understood that the quantitative error included in the initial reference azimuth is corrected in a short time. Note that the compression ratio of the angle difference used for the correction is Q = 100 since the traveling speed is generally constant at 80 km / h within the time shown in the figure.
And In obtaining the actual azimuth angle, the determination of the quality of the error angle was not performed, and all data were used.

【0053】また、地磁気の乱れが無い場合および散発
的に発生する場合において方位角を取得した結果を図9
に示す。絶対方位角および相対回転角は、図7と同じく
日立電線株式会社製のOFG−3を自動車の車内に設置
し、演算装置によって等時間サンプル(約9データ/s
ec)で取得した。図から、地磁気の乱れが発生してい
ない場合は、絶対方位角の変動は極めて小さく、さら
に、取得された方位角は、絶対方位角とほぼ同じ方位角
および変化をしており、絶対方位角と同等の精度を有し
ていると考えられる。また、図の前半では地磁気の乱れ
が発生しており、その影響で絶対方位角は平均的な値に
対して±40゜程度の変動がある。しかし、取得された
方位角では、±2゜程度の変動に抑えられており、ま
た、取得された方位角は、地磁気の乱れが発生している
前後の絶対方位角および相対回転角の変化を考慮する
と、精度良く求められていると考えられる。なお、本方
位角の取得にあたっては誤差角の良否の判定は行わず、
全てのデータを用いた。
FIG. 9 shows the result of obtaining the azimuth angle when there is no disturbance of geomagnetism and when it occurs sporadically.
Shown in The absolute azimuth angle and the relative rotation angle can be obtained by installing OFG-3 manufactured by Hitachi Cable Co., Ltd. in the interior of the car as in FIG.
ec). From the figure, it can be seen that when no geomagnetic disturbance occurs, the fluctuation of the absolute azimuth is extremely small, and the obtained azimuth has almost the same azimuth and change as the absolute azimuth. It is considered that it has the same accuracy as. In the first half of the figure, geomagnetic disturbance occurs, and the absolute azimuth angle fluctuates by about ± 40 ° with respect to the average value due to the influence. However, the obtained azimuth angle is suppressed to a fluctuation of about ± 2 °, and the obtained azimuth angle shows the change of the absolute azimuth angle and the relative rotation angle before and after the occurrence of geomagnetic disturbance. Considering this, it is considered that it is required with high accuracy. In obtaining the actual azimuth angle, the quality of the error angle is not determined.
All data were used.

【0054】次に、本装置によって取得される方位角の
信頼性を評価した実験結果について図10を用いて説明
する。実験の方法は、本装置によって取得した方位角を
用いて、走行中の自動車の屋根に取り付けた指向性アン
テナを静止衛星(技術試験衛星5型/ETS−V)の方
向に制御し、衛星から送信される1.5GHz帯の無変
調波を受信し、その受信電力レベルを記録するものであ
る。自動車の走行環境は連続した高架道路で、継続的に
地磁気の乱れが発生している環境である。実験に用いた
指向性アンテナは水平面内のビーム半値幅が約±15゜
の4素子スパイラルアンテナであり、方位角方向のみの
追尾を行い、仰角方向は固定とした。また、Qの値は絶
対方位角および相対回転角が得られる度に走行速度から
求めた。
Next, an experimental result of evaluating the reliability of the azimuth angle obtained by the present apparatus will be described with reference to FIG. The experimental method uses the azimuth obtained by this device to control the directional antenna attached to the roof of the running car in the direction of a geostationary satellite (technical test satellite 5 / ETS-V), This is to receive the transmitted 1.5-GHz unmodulated wave and record the received power level. The driving environment of a car is a continuous elevated road and an environment in which geomagnetic disturbance is continuously occurring. The directional antenna used in the experiment was a four-element spiral antenna having a beam half-width in the horizontal plane of about ± 15 °, which only tracks in the azimuth direction and the elevation direction is fixed. The value of Q was determined from the running speed every time the absolute azimuth and relative rotation angle were obtained.

【0055】図の縦軸は方位角および衛星が見通し状態
のときの受信電力を0dBとしたときの相対受信電力、
横軸は走行時間を示している。図から、絶対方位角は地
磁気の乱れの影響を継続的に受けており、その影響によ
って振動的に変化していることがわかる。また、取得さ
れた方位角は絶対方位角の平均的な値を示しており、そ
の変化は初期基準方位角に相対回転角を累積して得た方
位角の変化とほぼ同様の変化となっている。実験の結
果、受信された衛星からの信号のレベルは、ビルなどに
よって遮断あるいは減衰される場合を除き、見通し時の
受信レベルとほぼ同じレベルを保っており、アンテナが
衛星方向に精度良く指向されていることを示している。
なお、アンテナ方向が衛星方向に対してビーム半値幅で
示される角度ずれると、受信電力は3dB低下する。
The vertical axis in the figure is the azimuth angle and the relative received power when the received power when the satellite is in line of sight is 0 dB,
The horizontal axis indicates the running time. From the figure, it can be seen that the absolute azimuth is continuously affected by terrestrial magnetism and is oscillatingly changed by the influence. The obtained azimuth indicates the average value of the absolute azimuth, and the change is almost the same as the change of the azimuth obtained by accumulating the relative rotation angle to the initial reference azimuth. I have. As a result of the experiment, the received signal level from the satellite is almost the same as the line-of-sight reception level except when the signal is blocked or attenuated by a building or the like, and the antenna is accurately pointed toward the satellite. It indicates that.
Note that if the antenna direction deviates from the satellite direction by an angle indicated by the beam half width, the reception power decreases by 3 dB.

【0056】また、相対回転角を初期基準方位角に累積
して得た方位角と本装置により取得した方位角の間に
は、最大で20゜程度の角度差が発生している場合があ
る。これは、主に相対回転角の測定誤差が累積したため
である。したがって、相対回転角を初期基準方位角に累
積していった方位角を用いて同様のアンテナ方向の制御
を行った場合では、地磁気の乱れには影響されないもの
の、測定誤差の累積によって3dB以上の受信レベルの
低下が発生したと考えられる。なお、本実験における方
位角の取得にあたっては、誤差角の良否の判定を行い、
誤差角が30゜を越える場合は、補正角を0とし、基本
方位角の補正を行わないようにした。誤差角が30゜を
越えた割合は、全データの約9%である。
Further, there may be a maximum angle difference of about 20 ° between the azimuth obtained by accumulating the relative rotation angle to the initial reference azimuth and the azimuth obtained by the present apparatus. . This is mainly because measurement errors of the relative rotation angle have accumulated. Therefore, when the same antenna direction control is performed by using the azimuth angle obtained by accumulating the relative rotation angle to the initial reference azimuth angle, the influence of the geomagnetic disturbance is not affected, but the accumulation of the measurement error causes 3 dB or more. It is considered that the reception level has decreased. In obtaining the azimuth angle in this experiment, the quality of the error angle was determined.
When the error angle exceeds 30 °, the correction angle is set to 0, and the correction of the basic azimuth is not performed. The rate at which the error angle exceeds 30 ° is about 9% of all data.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明に係る自動車
用方位角取得装置によれば、自動車に磁気方位計と回転
角速度センサを設置し、回転角速度センサから得られる
回転角速度を積分して得られる相対回転角を基準方位角
に加算することで基本方位角を求める基本方位角取得手
段と、基本方位角取得手段によって取得した基本方位角
と磁気方位計から取得した絶対方位角との差たる誤差角
を求める誤差角取得手段と、誤差角取得手段によって取
得した誤差角から基本方位角を補正する補正角を求める
補正角取得手段と、補正角取得手段によって取得された
補正角を用いて、基本方位角取得手段によって取得した
基本方位角を補正し方位角を取得する方位角取得手段
と、補正を行った方位角を新たな基準方位角とする基準
方位角記憶手段を用いて、一般の走行環境において信頼
性の高い方位角を、小型軽量、且つ、安価な磁気方位
計、回転角速度センサおよび演算装置によって構成され
る装置と簡単な方位角取得アルゴリズムによって取得で
き、カーナビゲーションシステムや衛星通信システムに
好適な自動車用方位角取得装置を小型軽量、低価格で実
現することができる。
As described in detail above, according to the azimuth angle acquiring apparatus for an automobile according to the present invention, the magnetic azimuth meter and the rotational angular velocity sensor are installed in the automobile, and the rotational angular velocity obtained from the rotational angular velocity sensor is integrated. A basic azimuth angle obtaining means for obtaining a basic azimuth angle by adding the obtained relative rotation angle to a reference azimuth angle, and a difference between the basic azimuth angle obtained by the basic azimuth angle obtaining means and the absolute azimuth angle obtained from the magnetic compass. Using an error angle obtaining unit for obtaining a barrel error angle, a correction angle obtaining unit for obtaining a correction angle for correcting a basic azimuth angle from the error angle obtained by the error angle obtaining unit, and a correction angle obtained by the correction angle obtaining unit. Azimuth angle obtaining means for correcting the basic azimuth angle obtained by the basic azimuth angle obtaining means to obtain an azimuth angle, and reference azimuth storage means for using the corrected azimuth angle as a new reference azimuth angle. In a general driving environment, a highly reliable azimuth angle can be obtained by a small and light-weight and inexpensive magnetic azimuth meter, a device constituted by a rotational angular velocity sensor and an arithmetic unit, and a simple azimuth angle acquisition algorithm. An azimuth acquisition device for a vehicle suitable for a system or a satellite communication system can be realized at a small size, a light weight, and a low price.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】自動車用方位角取得装置の機能構成を示した図
である。
FIG. 1 is a diagram showing a functional configuration of an azimuth acquisition device for a vehicle.

【図2】自動車用方位角取得装置の基本的な方位角取得
アルゴリズムを示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing a basic azimuth angle acquisition algorithm of the azimuth angle acquisition device for a vehicle.

【図3】方位角取得方法の概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram of an azimuth angle obtaining method.

【図4】地磁気の乱れが継続して発生している走行環境
における絶対方位角の変動の様子とその変動が正弦波で
近似できることを示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing a state of a change in an absolute azimuth angle in a traveling environment in which geomagnetic disturbance is continuously occurring and that the change can be approximated by a sine wave.

【図5】絶対方位角の平均的な値に対する地磁気の乱れ
によって生ずる絶対方位角の誤差の絶対値の累積確率分
布の一例である。
FIG. 5 is an example of the cumulative probability distribution of the absolute value of the error of the absolute azimuth caused by the disturbance of the geomagnetism with respect to the average value of the absolute azimuth.

【図6】地磁気の乱れの発生状況を発生頻度別に示した
図である。
FIG. 6 is a diagram showing a state of occurrence of terrestrial magnetism for each occurrence frequency;

【図7】地磁気の乱れが継続的に発生するときの絶対方
位角データの特徴を示した図である。
FIG. 7 is a diagram showing characteristics of absolute azimuth angle data when disturbance of geomagnetism continuously occurs.

【図8】地磁気の乱れが継続的に発生する走行環境にお
ける方位角取得結果を示した図である。
FIG. 8 is a diagram showing an azimuth angle acquisition result in a driving environment in which geomagnetic disturbances continuously occur.

【図9】地磁気の乱れが無い走行環境および地磁気の乱
れが散発的に発生する走行環境における方位角取得結果
を示した図である。
FIG. 9 is a diagram showing an azimuth angle acquisition result in a traveling environment where there is no disturbance of geomagnetism and in a traveling environment where disturbance of geomagnetism occurs sporadically.

【図10】本取得装置を用いて取得した方位角の信頼性
の評価実験を行った結果を示した図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a result of an evaluation experiment of the reliability of the azimuth angle acquired by using the acquisition apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 方位角取得装置 2 磁気方位計 3 回転角速度センサ 6 基準方位角取得手段 7 基本方位角取得手段 8 誤差角取得手段 9 補正角取得手段 10 方位角取得手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Azimuth angle acquisition device 2 Magnetic compass 3 Rotation angular velocity sensor 6 Reference azimuth angle acquisition means 7 Basic azimuth angle acquisition means 8 Error angle acquisition means 9 Correction angle acquisition means 10 Azimuth angle acquisition means

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 自動車に設置した磁気方位計と、自動車
に設置した回転角速度センサと、上記回転角速度センサ
から得られる回転角速度を積分して基準方位角に加算す
ることで基本方位角を求める基本方位角取得手段と、基
本方位角取得手段によって取得した基本方位角と磁気方
位計から取得した絶対方位角との差たる誤差角を求める
誤差角取得手段と、誤差角取得手段によって取得した誤
差角から基本方位角を補正する補正角を求める補正角取
得手段と、補正角取得手段よって取得した補正角を用
いて基本方位角取得手段によって取得した基本方位角を
補正し方位角を取得する方位角取得手段と、補正を行っ
た方位角を新たな基準方位角とする基準方位角記億手段
を備え、上記補正角取得手段は、予め定めた走行環境に
おける地磁気影響度および当該自動車の車速により求め
た圧縮率に基づいて誤差角を圧縮し、この圧縮された誤
差角を補正角とすることを特徴とする自動車用方位角取
得装置。
A basic azimuth is obtained by integrating a magnetic azimuth meter installed in an automobile, a rotational angular velocity sensor installed in the automobile, and a rotational angular velocity obtained from the rotational angular velocity sensor and adding the result to a reference azimuth. Azimuth angle obtaining means, error angle obtaining means for obtaining an error angle between the basic azimuth angle obtained by the basic azimuth angle obtaining means and the absolute azimuth angle obtained from the magnetic compass, and error angle obtained by the error angle obtaining means orientation to obtain basic and correction angle obtaining means for obtaining the correction angle azimuth correcting, and the azimuth angle by correcting the basic azimuth obtained by the basic azimuth acquisition unit using the correction angle thus obtained in the correction angle acquisition means from the Angle acquisition means, and reference azimuth storage means for setting the corrected azimuth angle as a new reference azimuth angle, wherein the correction angle acquisition means is adapted to a predetermined traveling environment.
From the geomagnetic effect and the speed of the vehicle
The error angle is compressed based on the compression ratio
Automotive azimuth acquisition apparatus according to claim to Rukoto correction angle difference angle.
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