JPH01114710A - 方位検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は移動体、例えば自動車において、走行する車内
でその走行位置を地図上に表示したり、右左折の指示な
ど誘導案内を行うために現在位置を求めるとき、進行方
位を検出するための方位検出装置に関する。

従来の技術 走行中の自動車内でその走行位置を地図上に表示するた
めに自軍の進行方位を求める際、絶対方位センサと相対
方位センサを併用して方位検出精度を高めるようにした
装置として、例えビ特開昭５９−１０４５１Ｑ号公報に
提案された車載用方位センサがある。これは、絶対方位
センサとして地磁気センサを用い、相対方位センナとし
て角速度センサを用いているが、一定時間における地磁
気センサの出力方位の変分人と、角速度センサの出力の
積分値すなわち角速度センサによって求める方位の変分
Ｂとを求め、人とＢの差の絶対値が一定の範囲にあれば
人を、また一定範囲内になければＢを変分が生じる前の
地磁気方位センサの出力方位を基準として、これに加算
または減算した値を方位情報として出力するものである
。これにより、地磁気センサによる方位が異常磁界によ
って変動した場合には、相対方位センサとしての角速度
センサの出力値によって方位を決定するので、地磁気セ
ンサの方位誤差を軽減した方位決定ができる。

発明が解決しようとする問題点 上記の方式は、地磁気センサの出力値が一定時間ごとに
変動し続ける場合は良いが、低速走行時や停止時などに
は地磁気が異常であっても一定時間の地磁気の変動量が
小さくなり、問題が生じる。

つまシ、この場合には変分が小さいため、このときの地
磁気セ／すの出力方位を前記の「変分が生じる前の地磁
気方位センサの出力方位」とし、−定時間後、やはり変
分が小さいと、地磁気センサによる出力方位の変分人と
、角速度センサの出力の積分値すなわち角速度センサに
よって求める方位の変分Ｂとの差の絶対値が一定の範囲
にあるため、変分が生じる前の地磁気方位センサの出力
方位が異常にもかかわらず、これを基準として人を加算
または減算した値を方位情報として出力してしまう。こ
のため、地磁気センサと角速度センサとの２種類の方位
センサを用いながら、地磁気異常の影響を受けてしまう
欠点があった。

また、上記公報の従来例では、地磁気が異常かどうかの
判断処理を別に設け、地磁気が異常と判断されたときだ
け前記従来例の処理を行い、地磁気が正常と判断されて
いたときの方位情報を基準にして相対方位セ／すを用い
ている。この場合は絶対方位センサの出力値が正常か異
常かの判断を必要とするが、この判断には次に述べるよ
うに難しい問題がある。つまり、上記公報の従来例のよ
うに、車両を旋回させたときの地磁気センサのＸ。

Ｙ出力のＸ−Ｙ座標における軌跡の円の中心点を求め、
この中心点と走行中のＸ、Ｙ出力の点との距離が一定の
範囲に入っているかどうかで地磁気が異常かどうか判断
する方法があるが、地磁気の絶対値が小さいだけで方位
は正常な場合があり、この場合まで異常と判断してしま
うので貴重な情報を逃す欠点がある。このように、絶対
方位センサの出力値が正常か異常かの判断は難しい問題
を含んでいるにもかかわらず、従来例ではこのような判
断を必要とする欠点があった。

以上に述べたように、従来の方式では絶対方位センサの
出力が常に変動するような異常状態に対してしか効果が
ないか、あるいは、技術的に難しい判断を必要とする欠
点があった。

本発明は絶対方位セ／すによる検出方位の誤差を抑え、
方位検出精度を向上させることを目的とする。

問題点を解決するだめの手段 本発明は上記問題点を解決するため、絶対方位センサと
、相対方位センサと、方位記憶手段と、この方位記憶手
段に記憶された方位と前記相対方位センサにより検出さ
れた相対方位とを加算する方位加算手段と、経過時間検
出手段と、これにより検出された経過時間と前記相対方
位センサにより検出された相対方位とから前記相対方位
センサの予測誤差を演算する相対方位誤差演算手段と、
これにより演算された予測誤差と前記方位加算手段によ
り演算された方位とから可能性のある方位の範囲を演算
する方位範囲演算手段と、この方位範囲と前記絶対方位
センサにより検出された絶対方位とを比較し、もし範囲
内にあれば前記絶対方位センサによって決定された方位
を新しい方位に決定し、前記範囲内になければ前記方位
範囲内で前記絶対方位センサによって決定された方位に
近い方位を新しい方位に決定し、前記方位記憶手段に記
憶させる方位決定演算手段と、前記方位記憶手段に記憶
された方位情報を出力する出力手段とを備えるものであ
る。

作用 本発明は上記構成により、方位記憶手段に記憶された過
去の方位と相対方位センサによる今回の相対方位とを方
位加算手段で加算して相対方位センサによる今回の進行
方位を求め、経過時間検出手段で求めた経過時間とと記
相対方位から相対方位センサの誤差を予測演算し、この
予測誤差とと記進行方位とから方位範囲演算手段で加算
、減算して相対方位センサによる進行方位の可能性の範
囲を求め、絶対方位センサによる絶対方位と比較して進
行方位を決定するため、絶対方位センサの出力方位が局
地的に異常な地域を走行しても、相対方位センサで求め
た方位の予想誤差分だけしか、絶対方位センサによる方
位の修正をさせないことによって、絶対方位センサによ
る検出方位の誤差を抑え、方位検出精度を向上させるこ
とができる。

実施例 第１図は本発明の一実施例における構成図である。１０
１は地磁気センサなどの絶対方位センサであり、以前の
進行方位に依存されない絶対方位を求めることができる
が、局地的に誤差を生じる欠点持っている。ＩＱ２は例
えば角速度センサのような相対方位センサで、方位記憶
手段１０３に記憶された以前の方位と相対方位センサ１
０２の出力値を方位加算手段１０４により加算して相対
方位センサによる今回の方位を求める。１０５は経過時
間検出手段で、これにより検出された経過時間と相対方
位センサ１０２で求めた相対方位とから相対方位誤差演
算手段１０６で相対方位センサ１０２の予測誤差を演算
する。方位範囲演算手段１０７では、この予測誤差を方
位加算手段１０４で得られた今回の方位に加算および減
算して、進行方位として可能性のある範囲を求める。１
０８は方位決定演算手段で、こうして求めた方位範囲と
絶対方位センサＩＱ１で検出した絶対方位とを比較し、
この絶対方位が前記方位範囲内に入っていればこの絶対
方位を方位記憶手段１０３に記憶させ、上記範囲内に入
っていなければこの範囲内で最も上記絶対方位に近い方
位を方位記憶手段１０３に記憶させる。１０９は出力手
段で、車両の進行方位や北の方向を表示したり、ナビゲ
ーションシステムなどの移動体位置検出装置に対して進
行方位を出力したりする。

なお、相対方位センサＩＱ２には、移動体の前方方向と
直角方向の加速度を検出する加速度センサを用いてもよ
い。

第２図は方位決定の説明図である。方位２Ｑ１は方位記
憶手段１０３に記憶された前回の進行方位、方位２０２
は絶対方位センサ１０１で検出された今回の進行方位、
角度２０３は相対方位センサ１０２で検出された今回の
相対進行方位、方位２０４は方位２０１に角度２０３を
加算して得られた今回の相対方位センサ１０２による進
行方位、角度２０６は相対方位センサ１０２での予想誤
差の正側の値、角度２０６は相対方位センサ１０２での
予想誤差の負側の値、方位２ｏアは方位決定演算手段１
０８によって決定された今回の進行方位である。この場
合、絶対方位２０２は方位２０４を中心とし、角度２０
６と角度２０６で限定される範囲内にあるので、最終決
定された今回の進行方位２０７は絶対方位２０２に一致
させている。

また、他の場合について次に説明する。方位２１１は前
回の進行方位、方位２１２は絶対方位センサ１０１で検
出された今回の進行方位、角度２１３は相対方位センサ
１０２で検出された今回の相対進行方位、方位２１４は
方位２１１に角度２１３を加算して得られた今回の相対
方位センサ１０２による進行方位、角度２１５は相対方
位センサ１０２での予想誤差の正側の値、角度２１６は
相対方位センサ１０２での予想誤差の負側の値、方位２
１７は方位決定演算手段１０８によって決定された今回
の進行方位である。この場合、絶対方位２１２は方位２
１４を中心とし角度２１６と角度２１６で限定された範
囲内にないので、最終決定された今回の進行方位２１７
は絶対方位２１２に最も近い上記範囲内の方位としてい
る。

第３図は、本発明をソフトウェアで実現する場合の一実
施例としてのフローチャートである。処理３０１で絶対
方位センサ１０１′から進行方位をＢａとして取り込み
、処理３０２で相対方位センサ１０２から相対方位をＲ
ａとして取り込む。次に処理３０３で経過時間をＴｍと
して取り込む。

方位加算処理３０４で前回の進行方位ＢｅとＲ＆を加算
して、相対方位センサ１０２による今回の進行方位Ｂｒ
を求める。相対方位誤差演算処理３０５では、前回から
の経過時間Ｔｍと定数に１を乗じて経過時間に依存した
相対方位センサ１０２の予測誤差を計算し、さらに前回
からの相対方位Ｒａと定数に２を乗じて相対方位センサ
１０２の出力に依存した予測誤差を計算する。これら２
種類の予測誤差を加算して相対方位センサ１０２の方位
予測誤差Ｋｒとする。この例では加算したが、それぞれ
２乗して加算したのち平方根をとってもよく、単に両者
のうちの最大値をとってもよい。

また、両者のどちらか一方だけを予測誤差Ｋｒとしても
よい。次の方位範囲演算処理３０８では、相対方位セン
サ１０２による予測誤差ＥｒをＢｒに加算および減算し
て方位範囲の最大値Ｂｍａｘと最小値Ｂｍｉｎを求める
。次に絶対方位センサ１０１の方位Ｂａと方位Ｂｍｉｎ
を判断処理３０７で比較し、Ｂａ＜Ｂｍｉｎ　　なら処
理３０９で最終的な進行方位ＢｅをＢｍｉｎとする。も
しそうでなければ、絶対方位センサ１０１の方位Ｂａと
方位Ｂｍａｘを判断処理３０８で比較し、Ｂｍａｘ（Ｂ
ａ　なら処理３１１で最終的な進行方位ＢｅをＢｍａｘ
とする。

もしそうでなければ、Ｂｍｉｎ≦Ｂａ≦Ｂｍａｘ　　で
あるが、この場合には処理３１０で最終的な進行方位Ｂ
ｅを地磁気方位Ｂａとする。こうして求まった進行方位
Ｂｃを処理３１２で最後に出力して、再び処理３０１に
戻って繰り返す。

なお、方位の計算や大小判断では、角度の数値が周期的
な値をとることに対する配慮を行う必要がある。

発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば絶対方位センサ
と相対方位センサと経過時間検出を組み合わせ、絶対方
位センサの出力方位誤差が局地的に大きい地域を走行し
ても、絶対方位センサの検出方位誤差を相対方位センサ
の出力情報によって抑え、方位検出精度を向トさせるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における方位検出装置の構成
図、第２図は本実施例の方位決定の説明図、第３図は本
実施例のプログラムの一例を示すフローチャートである
。 １ｏ１・・・・・・絶対方位センサ、１０２・・・・・
・相対方位センサ、１０３・・・・・・方位記憶手段、
１０４・・・・・・方位加算手段、ＩＱ６・・・・・・
経過時間検出手段、１０６・・・・・・相対方位誤差演
算手段、１０７・・・・・・方位範囲演算手段、１０８
・・・・・・方位決定演算手段、１０９・・・・・出力
手段。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶対方位センサと、相対方位センサと、方位記憶
   手段と、この方位記憶手段に記憶された方位と前記相対
   方位センサにより検出された相対方位とを加算する方位
   加算手段と、経過時間検出手段と、これにより検出され
   た経過時間と前記相対方位センサにより検出された相対
   方位とから前記相対方位センサの予測誤差を演算する相
   対方位誤差演算手段と、これにより演算された予測誤差
   と前記方位加算手段により演算された方位とから可能性
   のある方位の範囲を演算する方位範囲演算手段と、この
   方位範囲と前記絶対方位センサにより検出された絶対方
   位とを比較し、もし範囲内にあれば前記絶対方位センサ
   によって決定された方位を新しい方位に決定し、前記範
   囲内になければ前記方位範囲内で前記絶対方位センサに
   よって決定された方位に近い方位を新しい方位に決定し
   、前記方位記憶手段に記憶させる方位決定演算手段と、
   前記方位記憶手段に記憶された方位情報を出力する出力
   手段とを備えたことを特徴とする方位検出装置。（２）
   絶対方位センサとして地磁気センサを用いた特許請求の
   範囲第１項記載の方位検出装置。（３）相対方位センサ
   として角速度センサを用いた特許請求の範囲第１項記載
   の方位検出装置。（４）相対方位センサとして移動体の
   前方方向と直角方向の加速度を検出する加速度センサを
   用いた特許請求の範囲第１項記載の方位検出装置。