JP2884259B2

JP2884259B2 - 一方位指定着磁補正型方位検出装置

Info

Publication number: JP2884259B2
Application number: JP20025290A
Authority: JP
Inventors: 和秀太田; 利夫橋本; 素夫片山; 守康藤田
Original assignee: Toyota Motor Corp; Hagiwara Electric Co Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; Hagiwara Electric Co Ltd
Priority date: 1990-07-27
Filing date: 1990-07-27
Publication date: 1999-04-19
Anticipated expiration: 2014-04-19
Also published as: JPH0484711A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は地磁気による方位検出装置、特に移動体が着
磁されたことにより方位誤差を補正する手段を有する方
位検出装置に関する。

［従来の技術］車両などの移動体のナビゲーションシステムが開発さ
れており、目的地までの迅速かつ容易な運行情報を提供
するものとして、その普及が期待されている。

ところで、上記のようなナビゲーションシステムにお
いては、その基準方位を得ることが必要であり、そのよ
うな基準方位を得るものとして、地磁気による方位検出
装置が知られている。

この方位検出装置は、例えば車両のルーフなどに地磁
気を検出する地磁気センサを取り付け、この地磁気セン
サの出力に基づいて地磁気の方位、更には車両の進行方
向を求めるものである。

しかし、この地磁気による方位検出においては、従来
から知られている車両の着磁により方位誤差の問題があ
る。すなわち、建造物の電気設備や車載の機器などの影
響により移動体自体が磁化し、この結果、正確に地磁気
の方位を判別できなくなるという問題である。そして、
その着磁は、例えば車両においては、その車両が鉄道の
踏切に通過した際に鉄道の送電線の影響等により生ず
る。

従って、地磁気による方位検出装置においては、上記
の着磁補正を行うことが必要であり、従来においては以
下のような方法が採られている。

従来の着磁補正の第１の方法は、例えば特開昭57−14
8210号公報に記載された移動体を旋回させて着磁補正を
行う方法である。

すなわち、移動体が着磁された状態で、その移動体を
広い場所などで一回転させ、この一回転した際の地磁気
センサの出力から補正を行うものである。

また、着磁補正の第２の方法としては、例えば特公昭
62−30570号公報あるいは特開昭59−100812号公報に記
載された複数の方位指定を行って着磁補正を行う方法で
ある。すなわち、この複数方位指定補正方法では、例え
ば車両を北に向けて地磁気センサの出力を調整し、さら
に車両を東に向けて上記同様に地磁気センサの出力を調
整して着磁補正を行うものである。

［発明が解決しようとする課題］従って、上記第１及び第２の着磁補正方法を適用した
方位検出装置を搭載した移動体において、その着磁によ
る方位補正を行うために、移動体を旋回させたり、ある
いは複数の特定方向に向けて調整を行うことが必要とさ
れ、これにより迅速な着磁補正が行えないという問題が
あった。

また、上述した着磁補正は、その着磁補正に係る移動
体の移動範囲あるいは進行向き等が制限されるため、そ
の着磁補正が極めて煩雑であり、移動体の必要に応じて
簡便に着磁補正を行うことができなかった。

本発明は、上記従来の課題を鑑みなされたものであ
り、その目的は、着磁補正を迅速かつ簡便に行うことの
できる一方位指定磁補正型方位検出装置を提供すること
にある。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために、本発明は、移動体に取り
付けられる地磁気センサを有し、前記地磁気センサの出
力から判断される地磁気の方位に基づいて前記移動体進
行方位を求める方位検出装置において、予め前記移動体
が着磁される前に前記地磁気センサの各方位に対する出
力特性を記憶する参照出力特性記憶手段と、指定される
一の方位と、この一の方位が指定された時の前記地磁気
センサの出力と、前記参照出力特性と、を用いて前記移
動体進行方位を修正する補正手段と、を有することを特
徴とする。

［作用］上記構成によれば、通常は、移動体に取り付けられた
地磁気センサの出力に基づいて移動体の進行方位が求め
られる。

そして、移動体が着磁された際には、補正手段を用い
て、移動体の進行方位を補正できる。

この場合に、着磁補正は、一の方位を例えば運転者が
指定することにより行われるので、移動体の旋回や移動
体を複数の特定方向に向ける必要はなく速やかに着磁補
正が行われる。

［実施例］以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図には、本発明に係る一方位指定着磁補正型方位
検出装置におけるその着磁補正原理が示されている。

本発明に係る方位検出装置において、地磁気を検出す
る地磁気センサは、後述するようにＸセンサ及びそのＸ
センサに直交して配置されたＹセンサから構成され、第
１図においては、その各センサの出力相関が示されてい
る。ここで、横軸はＸセンサの出力V_Xであり、縦軸はＹ
センサの出力V_Yである。

第１図において、破線の円は、移動体が着磁されてい
ない状態で、移動体を360゜回転させた場合の各センサ
の出力特性（以下、方位円という）を示しており、この
例では、その方位円の原点０は、各センサの出力V_X及び
V_Yの０点に一致している。

従って、移動体が着磁されていない状態では、例えば
移動体が東を向くとＸセンサの出力としてV_Xmaxが得ら
れ、一方、例えば移動体が北を向くと、Ｙセンサの出力
としてV_Ymaxが得られる。つまり、この破線で示されて
いる方位円のその円周上の点から地磁気の方位が判断さ
れ、さらに移動体の進行方向が求められる。

次に、移動体が着磁した場合について述べる。移動体
が着磁すると、例えば第１図における実線の方位円のよ
うな地磁気センサの出力特性になる。従って、このよう
な場合では、最早、正確な地磁気の方位を知ることは、
その各センサの出力のみをもっては不可能であり、以下
に説明する方法を用いて着磁補正を行う。なお、ここに
おいて、βは、着磁による方位原点の移動のベクトル、
すなわち着磁ベクトルを示している。

上記着磁ベクトルの寄与を排除するために、まず、着
磁後の方位円の原点Ｏ′を求める。この原点Ｏ′は、例
えば運転者にて入力指定される一の方位θ１と、このθ
１が入力指定されたときの各センサの出力V_X1及びV
_Y1と、更に着磁前の方位円の大きさａ及びｂとから計算
される。

すなわち、以下に示す第１式及び第２式から原点０′
の位置Ｖ_X0′及びＶ_Y0′が基まる。

Ｖ_X0′＝V_X0−ａ・sinθ１ …（１）Ｖ_Y0′＝V_Y1−ｂ・cosθ１ …（２）（但し、０゜≦θ１≦360゜）従って、このように着磁後の方位円の原点０′の位置
が求められるので、この原点０′を基準として各センサ
の出力V_X及びV_Yから車両の進行方向θが以下に示す第３
式より求まる。

（但し、着磁前は、Ｖ_X0′→V_X0,V_Y0′→V_Y0）以上のように、この着磁補正の方法によれば、操作者
は方位（θ１）を一のみ入力指定するだけで、着磁補正
を行うことができ、極めて迅速かつ簡便に着磁補正を行
える。

次に、上記着磁補正原理を適用した本発明に係る一方
位指定着磁補正型方位検出装置の第１実施例について、
第２図を用いて説明する。

第２図において、この装置は、地磁気を検出する地磁
気センサ10と、この地磁気センサ10からの出力信号に基
づき方位検出を行う方位検出部20と、その方位検出部20
で検出された方位を表示する表示器30とから構成され、
さらにその方位検出精度を向上させるために温度センサ
40が付加されている。

地磁気センサ10の出力V_X及びV_Yは、A/D変換器に入力
され、デジタル化されてマイクロコンピュータ24に送出
される。一方、温度センサ40からの出力信号Ｔも、A/D
変換器22でデジタル化されてマイクロコンピュータ24に
送出されている。

図において、マイクロコンピュータ24に接続されたメ
モリ28は、第１図で示した着磁円方位円の径ａ及びｂ
と、その方位円の原点０の位置V_X0及びV_Y0、更に着磁補
正後の方位円の原点Ｏ′の位置Ｖ_X0′及びＶ_Y0′などを
記憶するものである。

そして、上述したように、入力指定される一の方位
は、第２図で示す方位入力キー42から入力され、マイク
ロコンピュータ24にその方位θ１が送出されている。

マイクロコンピュータ24で地磁気の方位に基づき車両
の進行方位が判断されると、その方位のデータが出力イ
ンターフェイス26に送られ、ここで方位表示信号に変換
されて表示器30に送られ、ここで例えば運転者に車両の
進行方向などが表示される。なお、この実施例では、方
位入力キー42で入力指定される方位は１゜刻みで入力さ
れ、さらに表示器30においても、１゜刻みで表示が行わ
れる。なお、図においてSW1は、着磁補正スイッチであ
り、このSW1がオンになるとマイクロコンピュータ24が
着磁補正を行う。また、バッテリＥに接続された電源回
路29からは、前記地磁気センサ10及び前記温度センサ40
に所定の電源が供給されている。

第３図には、地磁気センサ10の概略構成が示されてお
り、また第４図には第３図で示す地磁気センサの回路が
示されている。

第３図において、地磁気センサ10は、Ｘセンサ12とＹ
センサ14とで構成されている。各センサ12及び14は、そ
れぞれ地磁気を集中させる磁気レンズ16及び17と、その
磁気レンズの磁気集中端に接合された感磁素子18及び19
から構成されている。

そして、第４図に示すように感磁素子18及び19は、ブ
リッジ接続された磁気抵抗素子から構成されており、そ
のブリッジの出力は差動アンプA₁,A₂を介して出力され
ている。

ここで、感磁素子18及び19には、低電流源I₁及びI₂か
らそれぞれ定電流が供給されており、磁気レンズの向き
と地磁気の水平分力とが平行になったときに最大出力及
び最小出力が得られる。ここで、Ｘセンサ12及びＹセン
サ14の出力をロットしたものが第１図で示した方位円で
ある。

次に、第５図を用いて第２図で示した本発明に係る装
置の動作について説明する。

ステップ101では、まず、移動体が着磁される前に、
例えば、移動体を360゜回転させてV_Xmax,V_Xmin及びV
_Ymax,V_Yminを求める。そして、各データをメモリ28に記
憶する。

次に、ステップ102では、以下の第４式及び第５式か
ら着磁前の方位円の原点０の位置、及び第６式及び７式
から着磁前の方位円の大きさであるａ及びｂを計算によ
り求め、メモリ28に記憶する。

V_X0＝（V_Xmax＋V_Xmin）/2 …（４） V_Y0＝（V_Ymax＋V_Ymin）/2 …（５）ａ＝（V_Xmax−V_Xmin）/2 …（６）ｂ＝（V_Ymax−V_Ymin）/2 …（７）ステップ103では、着磁補正を行うか否かが判断され
ている。すなわち、第２図で示したSW1がオンになる
と、着磁補正が行われる。着磁補正しない場合は、ステ
ップ104に移行する。

このステップ104では、方位θが上記で説明した第３
式から求められる。

そして、ステップ105では、表示器30にステップ104で
求められた方位θが表示される。

以上のように、着磁されていない状態では、ステップ
104及びステップ105が順次繰り返され、運転者に移動体
の方位が逐次表示される。

ところが、例えば車両が踏切などを通過したことなど
により着磁が生じた場合には、着磁補正スイッチSW1を
オンにすることにより、ステップ103からステップ106に
移行する。

ステップ106では、方位入力キー42を用いて、正確な
車両の進行方位θ１が入力される。

ステップ107では、ステップ106で入力されたθ１と、
その入力が行われた際の地磁気センサの出力V_X1及びV_Y1
と、さらにステップ102で求められた方位円の大きさａ
及びｂとから、上記第１式及び第２式に基づいて、着磁
後の方位円の原点Ｏ′の位置Ｖ_X0′及びＶ_Y0′が計算さ
れる。

そして、この着磁後の方位円の原点Ｏ′が新な方位円
の基準となって、ステップ104にて方位θが計算される
ことになる。

尚、一般的に、tan^-1xの計算では、±90゜までしか求
めることができないが、本実施例においては、地磁気セ
ンサにより求められたV_X及びV_Yの正，負を判定して、そ
の正負から第何象現の領域であるかをまず求め、その後
にθ計算するようにしている。

この第１実施例においては、ステップ101及びステッ
プ107、更にステップ104において、温度の検出が行われ
ており、同時にそれぞれ検出された温度に基づいて方位
の微修正が行われている。すなわち、第４図で示したよ
うに、例えば磁気性抵抗素子を地磁気検出素子として用
いた場合には、その抵抗地が温度によって若干変化する
ため、その温度による変化の寄与をできるだけ少なくす
るようにブリッジ回路を構成しているが、各素子のバラ
ツキ等もあり、このような温度に対する修正を行うため
に、温度検出及び温度補正が行われる。その温度補正
は、例えば地磁気センサ10を予め様々な温度で試験をし
て、各温度での方位円を求めておき、実際に検出された
温度をその各温度の方位円に対応させて温度補正が行わ
れる。

また、この実施例において、温度センサ42は例えばサ
ーミスタなどを用いられ、地磁気センサ付近の温度が検
出されている。

以上の説明においては、着磁が生じたか否かを人為的
な判断により行ったが、当然これに限られず、例えば方
位円の大きさであるａ及びｂが所定の範囲外になった場
合に着磁を判断しても良く、さらに所定のアラームを表
示させることも好適である。

以上のように、本発明に係る一方位指定着磁補正型方
位検出相置によれば、運転者は、１つの正確な方位を入
力指定するだけで、着磁補正を自動的に行うことができ
るので、簡便に着磁補正を行うことができる。従って、
着磁が生じた時は勿論として、例えば運転前に車庫など
で容易に着磁補正を行うことができる。

次に、本発明に係る一方位定着磁補正型方位検出装置
の第２実施例について説明する。

この第２実施例は、第６図に示すように、所定の表示
区分テーブルに従って方位の表示を行うものである。

すなわち、全方位を例えば８つに区分して、各センサ
の出力V_X及びV_Yが、その８つの区分された領域のどこに
あるかを判断し、その領域の方位を表示するものであ
る。この方法によれば、三角関数等の複雑な計算式を用
いずに迅速に方位判断ができるという利点を有する。

そして、この第２実施例では、着磁補正は以下のよう
に行われる。

着磁が生じた場合には、第７図に示すように、まず、
車両を上記区分された方位のどれか１つの方位に向け
る。そして、この状態で、その方位を例えば、方位入力
キー等から入力指定すると共に、着磁補正スイッチSW1
をオンにすることにより、第８図に示す方位原点補正テ
ーブルから、着磁後の方位円の原点０′の位置を求める
ことができる。

すなわち、車両が北西の方位に向いているとすると、
Ｖ_X0′は、V_X1＋0.707aと計算され、また、Ｖ_Y0′はV_Y1
−0.707bと計算される。

つまり、第１実施例では方位を数値で入力指定した
が、この第２実施例では数値で入力するのではなく、区
分された方位のどれか１つの方位を指定し、その方位に
車両を向けることにより、簡易的に着磁補正を行うもの
である。

以上のように、第１実施例及び第２実施例のいずれに
おいても、一の方位を指定することにより、簡便な着磁
補正を行え、利便性な高い装置を構成できる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明に係る一方位指定着磁補
正型方位検出装置によれば、車両を旋回等させることな
く迅速かつ簡便に着磁補正をすることができるので、利
便性の高い方位検出装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る着磁補正の原理を示す説明図、第２図は本発明に係る一方位指定型方位検出装置の構成
を示すブロック図、第３図は地磁気センサの例を示す概念図、第４図は地磁気センサの回路図、第５図は着磁補正のフローチャート図、第６図は表示区分テーブルを示す説明図、第７図は第２実施例に係る着磁補正を示す説明図、第８図は第２実施例で用いられる方位円原点の補正テー
ブルを示す図である。 10……地磁気センサ 20……方位検出部 24……マイクロコンピュータ 28……メモリ 30……表示器 42……方位入力器 SW1……着磁補正スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者片山素夫愛知県愛知郡日進町浅田字下小深田７番地萩原電気株式会社名古屋工場内 (72)発明者藤田守康愛知県愛知郡日進町浅田字下小深田７番地萩原電気株式会社名古屋工場内 (56)参考文献特開昭58−139010（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01C 17/38

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】移動体に取り付けられる地磁気センサを有
し、前記地磁気センサの出力から判断される地磁気の方位に
基づいて前記移動体進行方位を求める方位検出装置にお
いて、予め前記移動体が着磁される前の前記地磁気センサの出
力特性を記憶する参照出力特性記憶手段と、指定される一の方位と、この一の方位が指定されたとき
の前記地磁気センサの出力と、前記参照出力特性と、を
用いて前記移動体進行方位を修正する補正手段と、を有することを特徴とする一方位指定着磁補正型方位検
出装置。