JPH01165915A - 自動車等の方位センサ - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、地磁気センサを備え、例えばナビゲーション
システムに使用される自動車等の方位センサに関する。

（従来の技術） この種自動車等の方位センサの一例として、地磁気セン
サを用いたものが供されており、これを第５図乃至第７
図に示す。この第５図において、１は磁気コアで、これ
は強磁性体たる例えばトロイダル状（円環状）をなすパ
ーマロイよりなり、第６図に示すように磁界Ｈと磁束密
度Ｂの特性が急峻即ち高透磁率であり飽和特性がはっき
りしている。２はこの磁気コア１に巻装された励磁コイ
ルで、これは交流電源３からの交流電圧を受けて上記磁
気コア１に交番磁界を発生させる。４及び５は互に直交
するように磁気コア１に巻装された検出コイルで、これ
らは磁気Ｈｅの直交する２軸たるＸ軸、Ｙ軸方向の磁気
成分Ｈｘ及びＨｙに比例した検出値たる出力電圧Ｖｘ及
びｖｙを夫々出力する。そして、このように構成された
地磁気センサ６を、地磁気に対して１回転させると、そ
の出力電圧（Ｖｘ、Ｖｙ）は第７図に示すような円を描
く。そして、地磁気センサ６の各検出コイル４．５から
出力電圧（ｖｘ、ｖｙ）が得られると、地磁気に対する
地磁気センサ６の方位角θ（地磁気と地磁気センサ６の
Ｙ軸とのなす角）は、次式％式％ ところで、自動車等の車体は一般的に鉄板等から構成さ
れているため、この鉄板か着磁されることにより車体自
体が磁気を帯びている。このため、」−泥地磁気センサ
６は、地磁気と」１記車体の磁気との合成磁気を検出す
るから、該車体の磁気の影響を補正する必要かある。こ
の場合、自動車を一周させてその車体を１回転旋回させ
る即ち地磁気センサ６を１回転、させると、地磁気セン
サ６から出力される出力電圧（Ｖｘ、Ｖｙ）は、第８図
に示すような円を描く。この円の中心Ｏ′を新涼点とす
るように、上記出力電圧（Ｖｘ、Ｖｙ）の値を補正すれ
ば、正しい方位角θが前記式に基づいて算出される。こ
の場合、従来より、上記内とＹ軸、Ｙ軸との各交点Ｖ１
．Ｖ２．ｖ３．ｖ４か地磁気センサ６から出力されたと
き、新涼点Ｏ′の位置（座標）を算出して求めるように
している。

（発明が解決しようとする問題点） 上記従来構成では、地磁気センサ６から出力される出力
電圧（Ｖｘ、Ｖｙ）を補正するために、自動車即ち地磁
気センサ６を略１回転させてＸ輔。

Ｙ軸との交点ｖ１＋　”２＋　　”３＋　　Ｖａを求め
、これらから新涼点Ｏ′を算出して補正する構成である
。これに対して、自動車は通常の走行経路においては一
周して１回転することが希であるから、上記のような補
正を行なう回数がかなり少なくなる。このため、自動車
が電車の踏切を渡ったとき等に電場或は磁場の影響を受
けて車体の磁気が変動し易い事情にあることから、地磁
気センサ６即ぢ方位センサの検出精度か低くなる問題点
があった。特に、車体の磁気か大きくて新涼点Ｏ′が原
点Ｏに対して大きくずれた場合、即ち出力電圧（Ｖｘ、
Ｖｙ）の描く円がＹ軸、Ｙ軸と交わらない場合（第９図
参照）には、使用者たる運転手に対して地磁気センサ６
の補正を行なう必要かある旨を報知し、該運転手に補正
実行キーを操作させた上で自動車を１回転旋回させる運
転を促すようにしており、これによってＹ軸、Ｙ軸から
所定距離だけ離れた仮想Ｘ軸、Ｙ軸を設定し、これら仮
想Ｘ軸、Ｙ軸と上記内との各交点を求め、該各文点から
新涼点Ｏ′を算出する。これでは補正の操作のための１
回転旋回運転が必要であった。

そこで、本発明の目的は、車体を略１回転旋回させなく
ても地磁気センサの検出値の補正を行なうことができ、
その補正回数を増やして方位センサの検出精度を向上で
きると共に、該補正を自動的に行ない得て使用者の使い
勝手を向上できる自動車等の方位センサを提供するにあ
る。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の自動車等の方位センサは、直交する２軸方向の
各々の磁気成分に比例した２つの検出値を出力する地磁
気センサを設けると共に、自動車等の車体の角速度を検
出する角速度検出手段を設け、更に、車体が旋回したと
き前記角速度検出手段からの角速度検出値に基づいて前
記車体の旋回角を算出する旋回角度算出手段を設け、加
えて、この旋回角度算出手段からの旋回角度算出値並び
にその旋回角度の開始点及び終了点における前記地磁気
センサからの各検出値によってその地磁気センサの検出
値の補正を行なう補正手段を設けたところに特徴を有す
る。

（作用） 車体が旋回したとき、旋回角度算出手段によって角速度
検出手段からの角速度検出値に基づいて車体の旋回角が
算出される。これに加えて、補正手段によって、旋回角
度算出手段からの旋回角度算出値並びにその旋回角度の
開始点及び終了点における地磁気センサからの各検出値
に基づいてその地磁気センサの検出値の補正が行なわれ
る。これによって、車体が所定の旋回角度だけ旋回する
毎に地磁気センサの補正が行なわれるようになるから、
従来のものに比べてその補正回数が増え、方位センサの
検出精度が向上する。また、旋回角度を算出すると共に
、その旋回角度の開始点及び終了点における地磁気セン
サからの各検出値に基づいてその地磁気センサを補正す
る構成であるが−〇　　− ら、使用者に対して補正のための面倒な作業を強いるこ
とがなくなり、使い勝手か向上する。

（実施例） 以下、本発明の第１の実施例につき第１図及び第２図を
参照しなから説明する。

まず第１図において、１１は地磁気センサて、これは、
従来構成の第５図に示したものと同一に構成されており
、磁気コア１．励磁コイル２．交流電源３及び検出コイ
ル４，５を有している。この地磁気センサ１１は、磁気
Ｈｅの直交する２軸たるＸ軸、Ｙ軸方向の磁気成分Ｈｘ
及びＨｙに比例した２つの検出値たる例えば出力電圧Ｖ
ｘ及びｖｙを夫々検出コイル４，５から出力するように
なっている。１２は角速度検出手段たるジャイロセンサ
で、これは、例えは慣性体を利用する慣性ジャイロより
なり、自動車等の車体の角速度ωを検出してその角速度
検出値たる角速度信号Ｓωを出力する。さて、１３は例
えばマイクロコンピュータよりなる演算制御回路で、こ
れは、旋回角度算出手段及び補正手段の各機能を含んで
構成されており、地磁気センサ１１からの出力電圧（Ｖ
　ｘ。

Ｖｙ）及びジャイロセンサ１２からの角速度信号Ｓωを
受けるようになっている。以下、旋回角度算出手段及び
補正手段の各機能について詳述する。

まず旋回角度算出手段においては、車体が旋回したとき
、ジャイロセンサ１２からの角速度信号Ｓωを受けてこ
の信号Ｓωに基づいて、車体の旋回角を算出する。具体
的には、車体が旋回角度αだけ旋回すると、その旋回角
度αは次式のようになる。

α＝ｆωｄｔ 但し、ｔは時間である。

次に前記補正手段においては、上記旋回角度算出手段か
らの旋回角度算出値たる」二記式で算出された旋回角度
αと、この旋回角度αの開始点及び終了点における地磁
気センサ１１からの各出力電圧（Ｖｘｌ　、Ｖｙｌ）、
（Ｖｘ２　、Ｖｙｚ　）とを受けてこれらによって、地
磁気センサ１１からの出力電圧Ｖｘ、Ｖｙの補正を行な
う。具体的には、車体が１回転旋回したとき地磁気セン
サ１１からの出力電圧（Ｖｘ、Ｖｙ）が第２図に示すよ
うな円を描く場合について適用してみるに、この第２図
において、車体が旋回角度αだけ旋回した場合、この旋
回角度αの開始点及び終了点における地磁気センサ１１
からの各出力電圧（Ｖｘｌ　、ｖｙｌ　）、（■Ｘ２．
■ｙ２）は例えば夫々上記円の軌道上の点ｐ１．ｐ２と
なる。この場合、旋回角度αの開始点Ｐ１においては、
車体の角速度ωが所定角速度を越えたときの磁気センサ
１１からの出力電圧（Ｖｘｌ　、ｖｙｌ　）が補正手段
に設定される。

そして、車体が旋回角度αだけ旋回した後、この旋回角
度αの終了点Ｐ２においては、車体を直進状態に移行さ
せるためにその車体の角速度ωが」二記所定角速度より
も小さくなり、このときの磁気センサ１１からの出力電
圧（Ｖｘ２　、Ｖｙ２　）か補正手段に設定される。而
して、」二記円の中心たる新涼点０′　（Ｖｘ（１、Ｖ
ｙｏ　）は、」−述した旋回角度α及び出力電圧（Ｖｘ
ｌ、Ｖｙｌ　）、（ＶＸｚ、ＶＶ２）によって次の２式
のように与えられる。

ここで、上記２式によれば、新涼点Ｏ′として２つの点
が計算されるが、この場合、点Ｐ１と点Ｐ２との間に位
置する点Ｐ３を地磁気センサ１１から求めておき、この
点Ｐ３と２つの新涼点Ｏ′との間の各距離を比較し、該
距離の長い方を新涼点０′とすれば良い。そして、この
新涼点０’　　（ＶＸｏ　＋　Ｖ　ｙｏ　）に基づいて
地磁気センサ１１の出力電圧（Ｖｘ、Ｖｙ）の補正を行
なう。この結果、地磁気に対する車体即ち地磁気センサ
１１の方位角度θ（地磁気と地磁気センサ１１のＹ軸と
のなす角）は次式で与えられるようになる。

−１０＝ このような構成の本実施例によれば、次のような効果を
得ることができる。即ち、旋回角度算出手段によって、
車体が旋回したとき、ジャイロセンサ１２からの角速度
信号Ｓωに基づいて、車体の旋回角度αを算出した後、
補正手段によって、」二記旋回角度α並びにこの旋回角
度αの開始点Ｐ１及び終了点Ｐ２における地磁気センサ
１１からの各出力電圧（Ｖｘｌ　、ｖｙｌ　）、（Ｖｘ
２　、Ｖｙｚ）によって、地磁気センサ１１からの出力
電圧（Ｖｘ、Ｖｙ）の補正を行なうように構成したので
、車体が旋回角度αだけ旋回する毎に地磁気センサ１１
の補正か行なわれる。このため、自動車等が交差点を曲
がる場合、通常路９０度程度車体が旋回するものである
から、上記旋回角度を９０度よりも小さい角度に適宜設
定しておけば、交差点を曲がる毎に地磁気センサ１１の
補正が行なわれるようになり、車体を略１回転させて補
正を行なう従来（第８図参照）に比べて、補正の回数を
増やすことかでき、それだけ地磁気センサ１１即ち方位
センサの検出精度を向上できる。また、＝　１１− 使用者に対して地磁気センサ６の補正を行なうための特
別な操作を強いる従来（第９図参照）に比べて、このよ
うな場合においても、第２図に示すように車体か旋回角
度αだけ旋回する毎に地磁気センサ１１の補正が行なわ
れるから、使用者に対して補正のための特別な操作を強
いることがなくなり、その補正を自動化でき、使い勝手
を向」二できる。

更に、鉄橋或は大きな建物等の影響により地磁気が乱れ
たり、外乱的な磁気か作用したりする場合、上記実施例
においては、地磁気センサ１１からの出力電圧（Ｖｘ、
Ｖｙ）の値は変化するが、車体の進行方向が変化してい
ないので、ジャイロセンサ１２からの角速度ωは０とな
る。従って、角速度ωがＯのとき即ち車体か旋回してい
ないときに、地磁気センサ１１からの出力電圧（Ｖ　ｘ
。

Ｖｙ）の値が変化した場合、地磁気が乱れたり或は外乱
的な磁気か作用したりしたことがわかるため、この場合
には、地磁気センサ１１による磁気検出を無視してそれ
以前の方位を保持することができる。また、ジャイロセ
ンサ１２は、車体の角速度ωが所定角速度を越えてから
その所定角速度より小さくなるまでの範囲を検出するだ
けであるから、検出範囲か狭い分だけ製造コストの安い
ものを使用できる。

第３図は本発明の第２の実施例を示すもので、第１の実
施例と異なるところのみ説明する。この第３図において
、１４．１５は磁気コア１に代わる夫々棒状の磁気コア
で、これらはＸ軸、Ｙ軸に沿って夫々設けられている。

１６．１７は」二記磁気コア１４．１５に夫々巻装され
た励磁コイル、１８．１９は上記磁気コア１４．１５に
夫々巻装された検出コイルであり、このようにして地磁
気センサ１１に代わる地磁気センサ２０が構成されてい
る。この第２の実施例においても、第１の実施例と同様
な作用効果を得ることができる。

第４図は本発明の第３の実施例を示すもので、第１の実
施例と異なるところのみ説明する。この第４図において
、２１はジャイロセンサ１２に代わるジャイロセンサて
、これは、矩形状の振動体２２、並びにこの振動体２２
の上面に取付けられた加振素子２３及び振動体２２の側
面に取付けられた振動検出素子２４により構成されてい
る。そして、本発明では、車体の角速度ωの検出範囲が
狭いから、上記振動ジャイロセンサよりなるジャイロセ
ンサ２１を使用できる。この第３の実施例においても、
第１の実施例と略同様な作用効果を得ることかできるが
、特に、ジャイロセンサ２１を振動ジャイロセンサによ
り構成したので、慣性ジャイロセンサに比べてコストを
安くてきる。

尚、上記各実施例では、地磁気センサとして磁気コア１
，１４，１５．励磁コイル２，１６．１７及び検出コイ
ル４，５．１８．１９により構成された地磁気センサ１
１，２０を用いたが、これに限られるものではなく、例
えばホール素子或は磁気抵抗素子により構成された地磁
気センサを用いても良く、本発明の要旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施できることは勿論である。

［発明の効果］ 本発明は以上の説明から明らかなように、直交する２軸
方向の各々の磁気成分に比例した２つの検出値を出力す
る地磁気センサを設けると共に、自動車等の車体の角速
度を検出する角速度検出手段を設け、更に、車体が旋回
したとき前記角速度検出手段からの角速度検出値に基づ
いて前記車体の旋回角を算出する旋回角度算出手段を設
け、加えて、この旋回角度算出手段からの旋回角度算出
値並びにその旋回角度の開始点及び終了点における前記
地磁気センサからの各検出値によってその地磁気センサ
の検出値の補正を行なう補正手段を設ける構成としたの
で、車体を略１回転旋回させなくても地磁気センサの検
出値の補正を行なうことができ、その補正回数を増やし
て方位センサの検出精度を向」二できると共に、該補正
を自動的に行ない得て使用者の使い勝手を向上できると
いう優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１の実施例を示すもので
、第１図は電気的構成図、第２図は地磁気センサの出力
電圧を示す特性図であり、第３図は本発明の第２の実施
例を示す地磁気センサの概略正面図、第４図は本発明の
第３の実施例を示すジャイロセンサの概略斜視図である
。また、第５図乃至第９図は従来構成を示すもので、第
５図は地磁気センサの概略正面図、第６図は磁気コアの
Ｂ−Ｈ特性を示す図、第７図乃至第９図は夫々地磁気セ
ンサの出力電圧を示す特性図である。 演算制御回路（旋回角度算出手段、補正手段）を示す。 出願人　　株式会社東海理化電機製作所第４ 第　６　図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．直交する２軸方向の各々の磁気成分に比例した２つ
   の検出値を出力する地磁気センサと、自動車等の車体の
   角速度を検出する角速度検出手段と、前記車体が旋回し
   たとき前記角速度検出手段からの角速度検出値に基づい
   て上記車体の旋回角を算出する旋回角度算出手段と、こ
   の旋回角度算出手段からの旋回角度算出値並びにその旋
   回角度の開始点及び終了点における前記地磁気センサか
   らの各検出値によってその地磁気センサの検出値の補正
   を行なう補正手段とを具備してなる自動車等の方位セン
   サ。