JPH01173813A - 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］ この発明は、角速度積分型の角度センサを、地磁気セン
サにより較正するようにした方位検出装置に関する。

［従来の技術］ 今日、全国規模の交通網の整備と車両製造技術の進歩が
あいまって、かってない高速輸送時代が到来しつつある
。一方でまた、目的地までの最短距離行程が、車内の受
像機等に表示された地図と現在地表示を見ながら簡単に
把握できるような装置が、車載用航法装置として実用期
を迎えようとしている。

この種の車載用航法装置には、大別して衛星からの電波
を頼りに現在地を割り出しながら走行する電波航法と、
出発地とその後の走行経路を逐次割り出しながら、現在
地を把握する推定航法の２通りの方式がある。後者の推
定航法は、電波航法に比べてはるかに低コストの構成が
可能であるが、車両の走行距離に較べて検出精度維持の
上で制約を受ける方位の検出には、種々の問題が残され
ていた。

例えば、第５図に示す従来の方位検出装置ｌは、車両に
取り付けた角速度センサ２の出力角速度ωをＡＤ変換器
３によりディジタルデータに変換したのち、ディジタル
式の積分器４にて時間積分し、得られた時間積分値Ｓω
ｄｔを演算装置５に格納しておいたスケールファクタに
で除すことで、車両の方位角θを算出する構成をとる。

この場合、角速度センサ２とＡＤ変換器３及び積分器４
は、演算装置５内のスケールファクタ演算部とともに角
度センサ６を構成しており、そのスケールファクタには
、車両が１度だけ向きを変えたときに、積分器４の出力
がｋだけ変化することを示す定数を意味する。

［発明が解決しようとする問題点コ 上記従来の方位検出装置１は、スケールファクタにの経
年変化により角度センサ６の検出精度が低下した場合、
スケールファクタｋを較正することになるが、その場合
、角度センサ６を車両に搭載したまま車両を一回転させ
、そのときの積分器４の時間積分値を３６０で除すこと
で、最新のスケールファクタｋを得る方法によっていた
。

しかし、この方法では、車両を厳密に１旋回させたとき
の積分器４の積分値を正確に読み取る必要があり、旋回
操作の不手際により、例えば車両を１旋回させたはずが
実際には旋回角度が３６０度に満たない場合には、スケ
ールファクタは正確な値よりも小さな値に誤較正されて
しまい、またその逆に３６０度以上回転させなから１旋
回であるとして較正してしまった場合は、スケールファ
クタが正確な値よりも大きな値に誤較正されてしまうた
め、その後の正確な方位検出は期待できないといった問
題点があった。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、上記問題点を解決したものであり、角速度
を時間積分し、その時間積分値をスケールファクタで除
して方位角を得る角度センサと、この角度センサと同一
ベースに固定され、地磁気の水平分力から方位角を検出
する地磁気センサと、前記ベースを一定角度旋回させた
ときに、地磁気センサの出力にもとづいて算出した方位
角の変化量をもって、前記角度センサの対応する時間積
分値を除し、前記スケールファクタを算出するスケール
ファクタ較正手段から構成したことを特徴とするもので
ある。

［作用〕 この発明は、角速度積分型の角度センサのスケールファ
クタを、角度センサと同一ベースに固定した地磁気セン
サの出力を比較基準として較正することにより、地磁気
を利用した簡単かつ実用的な較正を行う。

［実施例］ 以下、この発明の実施例について、第１図ないし４図を
参照して説明する。第１図は、この発明の方位検出装置
の一実施例を示す回路構成図、第２．３図は、それぞれ
第１図に示した地磁気センサの回路構成図及び出力波形
図、第４図は、第１図に示した演算装置による較正動作
を説明するためのフローチャートである。

第１図中、方位検出装置１１は、角度センサ６と同一ベ
ースに固定され、地磁気の水平分力から方位角θを検出
する地磁気センサ１２を、ＡＤ変換器１３を介して演算
装置１４に接続したものである。演算装置１４は、ベー
スを一定角度旋回させたときに、地磁気センサ１２の出
力にもとづいて算出した方位角θの変化量δθをもって
、角度センサ６の対応する時間積分値を除し、スケール
ファクタｋを算出する。

地磁気センサ１２は、第２図に示したように、リング状
のヨーク１２ａの外径をまたぐようにして一対の線輪１
２ｂ、１２ｃを十字形状に交差させて巻き付け、ヨーク
１２ａの一部に巻き付けた励磁巻き線１２ｄに通電して
、バイアスとなる交流磁界を誘起させる構成としである
。線輪＋２ｂと１−２ｃは、それぞれ車両２の長平方向
とこれに直交する方向に固定しである。従って、路面に
平行な地磁気の水平分力をＨ（ただし、北向きを正とし
である）、地球の南北方向と車両２の進行方向がなす角
度を方位角θとすると、線輪１２ｂ。

１２ｃに直交する磁界Ｈｘ、Ｈｙは、 Ｈｘ＝Ｈｃｏｓθ＋Ｈｘ。

Ｈｙ＝Ｈｓｉｎ　　θ　　十　Ｈｙ。

で表される。ただし、ＨｘｏとＨｙｏは、車両が対向車
とすれちがったり、踏み切りや高圧線下のような強磁場
地帯を通過したりしたときに、車両２自体が着磁変化し
て生ずる外乱磁界の大きさを表す。

ところで、線輪１２ｂ、１２ｃに誘起する電圧Ｅｘ、Ｅ
ｙは、第３図に示したように直交磁界の大きさＨｘ、Ｈ
ｙに比例し、比例定数をＫとすることで、 Ｅ　ｘ　＝　Ｋ　Ｈｘ Ｅｙ＝ＫＨｙ と表される。このため、車両の方位角θは、θ＝　ｔ　
ａｎ−’（（Ｈｙ−Ｈｙ　ｏ）／（Ｈｘ−Ｈｘ　ｏ））
なる演算を通じて導出される。

なお、外乱磁界ＨｘｏとＨｙｏにもとづく誘起電圧ＫＨ
ｘｏとＫＨｙｏは、車両を旋回させたときの電圧Ｅｘ、
Ｅｙの平均値として求めることができ、例えば旋回中に
得られた電圧ＥｘとＥｙに関する最大値Ｅ　ｘ　ｍａｘ
、　Ｅ　ｙ　ｗａｘと最小値Ｅ　ｘ　ｍｉｎ。

Ｅ　ｙ　ｍｉｎを用い、 ＫＨｘ　ｏ　＝　（Ｅ　ｘｍａｘ−Ｅ　ｘｍｉｎ）　／
　２ＫＨｙ　ｏ＝　（Ｅｙｍａｘ−Ｅｙｍｉｎ）　／２
として算出することができる。

スケールファクタの較正にさいしては、第４図のステッ
プ（１０１）に示したように、まず車両を旋回させ、地
磁気センサ１２の出力電圧Ｅｘ。

Ｅｙから、前記算式に従って方位角θを算出する。

また、続くステップ（１０２）では旋回中に得られた積
分器４による時間積分値Ｓωｄｔを取り込む。

次に、ステップ（１０３）において、積分器４による時
間積分値Ｓωｄｔを、方位角θで除し、これにより最新
のスケールファクタｋを得ることができる。

このように、上記方位検出装置１１は、角速度積分型の
角度センサ６のスケールファクタｋを、角度センサ６と
同一車体に固定した地磁気センサ１２の出力を比較基準
として較正する構成としたから、角速度の時間積分値を
角度換算するのに必要なスケールファクタｋを、方位セ
ンサとして技術的に確立されつつある地磁気センサ１２
の出力を較正基準として、簡単かつ正確に較正すること
ができる。従って、車載用航法装置に用いる方位検出装
置のように、車両の旋回とその旋回にともなう角度判定
に較正者の個人差が生じやすい装置の較正に、特に好適
である。

なお、上記実施例において、方位検出装置１１は、車載
用に限らず、風向を測定する風向計など、分野にとられ
れない種々の方位検出に用いることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明は、角速度積分型の角度
センサのスケールファクタを、角度センサと同一ベース
に固定した地磁気センサの出力を比較基準として較正す
る構成としたから、角速度の時間積分値を角度換算する
のに必要なスケールファクタを、方位センサとして技術
的に確立されつつある地磁気センサの出力を較正基準と
して、簡単かつ正確に較正することができ、例えば車載
用航法装置に用いる方位検出装置のように、車両の旋回
とその旋回にともなう角度判定に較正者の個人差が生じ
やすい装置の較正に、特に好適である等の優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の方位検出装置の一実施例を示す回
路構成図、第２，３図は、それぞれ第１図に示した地磁
気センサの回路構成図及び出力波形図、第４図は、第１
図に示した演算装置による較正動作を説明するためのフ
ローチャート、第５図は、従来の方位検出装置の一例を
示す回路構成図である。 ２１０．角速度センサ、４．、、積分器、６．。 、角度センサ、１１．、、方位検出装置、１２．。 、地磁気センサ、１４．、、演算装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 角速度を時間積分し、その時間積分値をスケールファク
   タで除して方位角を得る角度センサと、この角度センサ
   と同一ベースに固定され、地磁気の水平分力から方位角
   を検出する地磁気センサと、前記ベースを一定角度旋回
   させたときに、地磁気センサの出力にもとづいて算出し
   た方位角の変化量をもって、前記角度センサの対応する
   時間積分値を除し、前記スケールファクタを算出するス
   ケールファクタ較正手段からなる方位検出装置。