JPH01219610A - 車両用走行方位検出装置 - 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、車両の走行方位を検出する装置に関する。

（従来の技術） 従来の車両用走行方位検出装置としては、特開昭５８−
３４４８３号に示されているものが知られている。

これは、車両の絶対方位を検出することのできる地磁気
センサと、車両の相対的方位変化を検出することのでき
るジャイロセンサを組合せて用いることにより、車両の
走行方位を検出しようとするものである。

令弟９図を用いて上記の例を説明すると、例えば車両が
磁場環境の悪い「直線路」を走行中の場合、車両の真の
走行方位をＰとすると、ジャイロセンサは周囲の磁場の
影響を受けることなく、その検出方位は安定な直線Ｑと
なる。

第９図においてこの直線Ｑは真の方位Ｐとは少しずつズ
しているが、これはドリフトの影響による。

一方、この例では地磁気センサによる方位は周囲の磁場
の影響を受はサインカーブＲを描いている。

従って、地磁気センサの出力に基づいてこれをそのまま
車両走行方位としたのでは真の方位との誤差が大きすぎ
る。

そこで、この例では、地磁気センサによる方位Ｒとジャ
イロセンサによる方位Ｑとの差を求めることにより一定
水準のスレシュホールドレベル（しきい値）Ｓ７，３２
を設け、地磁気センサにより検出される方位Ｒがこのス
レシュホールドレベルＳ＋、Ｓ２を越えた場合、スレシ
ュホールドレベルＳ１．Ｓ２と等しくなるように地磁気
センサの方位Ｒを補正し、補正された方位Ｔを車両の走
行方位としている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記の如き従来装置にあっては、地磁気
センサによって検出−される方位誤差が、スレシュホー
ルドレベルＳ＋　、Ｓ２の水準にまで補正低減されると
いっても、真の方位Ｐとの誤差（第９図でＬ）は依然と
して大きい。

そのため、上記の如き補正後の方位を基準として車両走
行中の現在位置計算を行なった場合、誤差は累積されて
いくという問題点があった。

また、上記装置においては、ジャイロセンサはスレシュ
ホールドレベルを設定するためにのみ利用され、単によ
り安定した地磁気センサ出力値を得るために用いられて
いるだけで、磁場環境に影響されず精度良く相対的方位
変化量を検出できるというジャイロセンサの長所が生か
されていないという問題点があった。

（発明の目的） この発明は、上記問題点に鑑み、車両の相対的方位変化
量を正確に検出できるジャイロセンサを利用することに
より、地磁気センサによって検出される走行方位を適宜
補正し、磁場環境の悪い場所を走行中においても精度良
く車両の走行方位を検出することのできる車両用走行方
位検出装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するために、本発明に係る装置は第１
図のように構成されている。

同図の地磁気式走行方位検出手段ａでは、地磁気センサ
により車両の走行方位が検出されている。

ジャイロ式走行方位検出手段すでは、ジャイロセンサに
より車両の走行方位が検出されている。

磁場環境検出手段Ｃでは、単位時間走行毎の上記地磁気
式走行方位検出手段ａにより検出なされる走行方位変化
口と上記ジャイロ式走行方位検出手段すにより検出され
る走行方位変化量との差を演算することにより、車両走
行中の周囲の磁場環境が検出されている。

走行方位検出手段ｄでは、上記磁場環境検出手段Ｃによ
る検出結果に基づいて車両の走行方位が検出されている
。

（実施例の説明） 以下、図面に基づいて本発明に係る装置の好適な実施例
を説明する。

第２図は本発明が適用された車両用走行方位検出装置の
構成図で、タイヤの回転数に比例したパルス信号を出力
する充電式、電磁式または機械接点式等のセンサからな
る車両の走行距離に応じた信号を発生する距離センサ１
と、車両の進行方位に応じた絶対方位の信号を出力する
地磁気センサ２と、車両の走行方位に応じてその方位ま
たは方位変化量に比例した信号を出力するレート式のジ
ャイロセンサ３の出力はコントローラー４に入力される
よう構成されている。

一方、コントローラー４は、距離センサ１からのパルス
信号数をカウントして、車両の走行距離を検出するとと
もに、地磁気センサ２およびジャイロセンサ３から出力
される方位信号等によって車両の走行方位を検出し、そ
れらの検出結果に応じて車両の単位走行距離毎の二次元
座標上の位置を演算によって求めるよう構成されている
。

また５は、上記コントローラー４によって求められた刻
々変化する二次元座標上の位置データに基づいて車両の
現在地を刻々更新表示させるＣＲＴ表示装置、液晶表示
装置などからなる表示装置である。

本実施例装置は上記の如く構成されているが、次にその
動作を第３図のゼネラルフローに従って説明する。

システムがスタートすると、まず初期処理が行なわれ（
ステップ１００）、キー人力により現在地が設定される
と（ステップ１０２＞、表示装置５上には車両の現在地
および周辺の地図が表示される（ステップ１０４）。

次に、ステップ１０６により、ステップ１０８以下の割
込を許可し、以下のメインループに入ることになる。

このメインループでは、単位距離走行毎の走行量を積分
加算して車両現在地と地図が更新されており、積分計算
割込処理（ステップ１０８）、および方位演算割込処理
（ステップ１１０）により現在地が移動した場合（ステ
ップ１１２でＹＥＳ）、車両現在地および周辺地図が更
新されるようなされているくステップ１］４）。

第４図は、上記ステップ１０８における積分計算割込処
理の処理手順を示すフローチャートで、その処理は車両
が所定距離ΔＤを走行して車速パルスが発生する毎に実
行されている。

すなわち、まずステップ２００により車両方位θが読込
まれるが、このθは、後）ホするステップ１１０の処理
により検出されて記憶されているものを読込むことによ
って行なわれている。

これにより、距離ΔＤのＸ方向成分とＹ方向成分が求め
られ（ステップ２０２＞　、！後にそれら成分がＸ方向
積算距離とＹ方向積算距離とに加算されて、それら積算
距離が更新される（ステップ２０４）。

以上の第４図の処理が行なわれると、上記第３図の処理
で、最新のＸ方向積算処理とＹ方向積算処理で示される
座標位置が車両の現在走行位置として取扱われる。

ところで、本実施例装置では、上記ステップ１０８で使
用される車両走行方位θは、ステップ１１０の方位演算
割込処理により行なわれている。

この処理は、所定時間Δを経過毎に行なわれるタイマー
割込処理であるが、以下第５図のフローチャートを参照
しながら上記ステップ１１０の処理手順を詳述する。

当処理に入ると、まずジャイロセンサ３から車両の角速
度Ωを読込む（ステップ３００）。これは、ジャイロセ
ンサ３からは角速度Ωに比例した電圧が出力されるので
、Ａ／Ｄ変換後、所定の係数を乗じることによって求め
られる。

次に、上記の如くして求められた角速度ΩにΔｔを乗じ
、これにより前回処理時から今回処理時までの方位変化
量ΔθＧを算出する（ステップ３０２＞。

次いで、地磁気センサ２から、その時点での車両の絶対
方位６間を読込むとともに、前回読込時（Δを前）のと
きの絶対方位θＭ　ＯＬ　ｏ＠読込み、前回処理時から
今回処理時までの地磁気センサ２による方位変化量Δθ
Ｍを求める（ステップ３０４．３０６）。

上記の如くして、一定時間Δを経過後のジャイロセンサ
３および地磁気センサ２によって検出されるそれぞれの
方位変化量ΔθＧおよび６６間が求められると、次にΔ
θＧと６６間の差の絶対値１ΔθＧ−６０Ｍ１を求める
とともに、これを前回求めた指標りにハ０えて、地磁気
環境の良否を判断する指標りを求める（ステップ３０８
）。

ここで１ΔθＧ−６６間１は、ジャイロセンサ３および
地磁気センサ２によって求められた方位変化量の差なの
で、この値が小さい程前回処理時から今回処理時までの
間における地磁気環境が良好と判断されるとともに、こ
の値が大きいほど地磁気環境が悪いと判断される。

従って、上記値をもって、地磁気環境の良否を表わす指
標とすることができるが、Δｔは例えば５０ｍ５ｅｃの
ように極めて短時間なので、毎回かなり変動することが
予想される。

このため、本実施例装置では、Ｍ回上記りの値を検出し
、その平均値をもって上記指標としている（ステップ３
１０〜３１８）。

すなわち、当処理にはいるごとに割込カウンタを１イン
クリメントしくステップ３１０）、割込カウンタ値がＭ
以上になるとくステップ３１２でＹＥ’Ｓ）、次式（１
）の演算を行ない、平均値βを算出する（ステップ３１
６）。

β＝Ｄ−（１） （ただしＤ＝Ｄ＋ｌΔθＧ−ΔθＭｌ）上記の如くして
平均値βが算出されると、割込カウンタおよび指標をク
リアしくステップ３１４゜３１８）、次回に備える。

ところで、上記平均値βは、地磁気環境の良否を示す指
標となるもので、βの値が小さいほど周囲の地磁気環境
が良好で、大きいほど周囲の地磁気環境が劣悪であるこ
とを示しているのは既に述べた通りである。

以下、ステップ３２０以下の処理により車両の走行方位
θが求められるが、まず前回処理時に算出された車両方
位をθ、としくステップ３２０）、これにＤｔ経経過後
ジャイセセンサ３よって検出された方位変化口ΔθＧを
加えてθ２とする（ステップ３２２）。

このθ２は、ジャイロセンサ３のみによる車両方位であ
る。従って、周囲の磁場環境にも影響されず短期的には
これでかなりの精度で走行方位の検出を行なうことがで
きるが、長期的には除々にドリフトのＩｌｔによりズし
ていってしまう（第８図参照）。

このため、本実施例装置では、θ２をそのまま走行方位
として採用せず、次式（２）で補正された方位θ３を走
行方位としている（ステップ３２４）。

（２）式において、βは上記（１）式で得られたもので
、地磁気環境の良否を判断する指標となり、β＝Ｏの場
合、最も地磁気環境は良好で、βの値が大きくなるほど
地磁気環境は悪いことを示している。

また式中αは、 Ｏ≦α≦１ の値をとる定数で、αがＯに近付くほど、方位θ３はジ
ャイロセンサ３の示す方位に近付く。すなわらα＝Ｏの
場合、θ３＝θ２どなる。

一方、αが１に近付くほど、方位θ３は地磁気センサ２
の示す方位に近付く。すなわち、α＝１の場合、θ３＝
θＭとなる。

また式中βは定数ｎによってｎ乗されているので、ｎの
値が大きいほど地磁気環境の不安定度がより方位θ３に
反映されることになる。

換言すれば、（２）式は、地磁気センサ２で示される方
位６間に、どの程度の早さで車両方位を奇ぜていくかを
示していることになる。

すなわち、αの値が大きく、βの値が小さいほど、より
早く６間の値に近付くことになる。

以下、ステップ３２６で上記の如くして検出された方位
θ３を車両方位とし、以後上記ステップ１０８における
積分計算割込処理において車両方位θとして用いられる
ことになる。

また、６間の値はθ１１４０Ｌｏとして記憶し、次回の
割込に備えることになる（ステップ３２８）。

本実施例装置は、Ｅ記の如く構成されているが、次に本
実施例装置を用いた場合の時間変化に対する計算方位の
変化の様子を第６図〜第８図によって説明する。

なお、車両はいずれの例でも直線路を走行している場合
である。

第６図の例では、地磁気センサ２によって検出される地
磁気方位が点線Ｒ１によって示されているが、点Ｘで急
に周囲の磁場環境の影響を受け、地磁気方位を表わす点
線Ｒ１は階段状に変化している。

この場合、本実施例装置による計算方位は第６図に示す
如く徐々に地磁気方位Ｒ１に近付いていく。

が大きいほど、早く地磁気方位Ｒ３に収束する。

、ジャイロセンサ３による方位がそのまま計算方位とな
り、一方□＝１の場合、地磁気センβ１＋１ サ２による方位がそのまま計算方位となる。

次に第７図に示す例は、磁場環境の乱れをサインーブと
想定して、地磁気方位Ｒ２がサインカーブを描いている
場合である。

さいほど、ジャイロセンサ３のみにより検出される方位
に近付いていく。

ところで、ジャイロセンサ３による方位はドリフトの影
響を受け、長期的に見れば徐々にズしていく。

第８図はこのような場合、ドリフトの影響を排除し、計
算方位を地磁気方位Ｒ３の方向に収束させている例であ
るが、第８図では時間ｔのスケールは上記第６図および
第７図に示す例より長くとっである。

このような長い時間のスケールで車両が直線路を走行し
ている場合を見た場合、ジャイロセンサ３のみによって
検出される方位は、第８図に示す如く、徐々にズしてい
っている。

一方、地磁気センサ２により検出される地磁気方位Ｒ３
にはこのような傾向はなく、絶対方位が正確に出力され
る。

このような場合、本実施例装置では、はぼ地磁気方位Ｒ
３と同じところで安定している。

このため、本実施例装置では、長期的なドリフトの影響
が排除できることが解る。

なお、本実施例装置では、式中、αＩｎｌΔｔ。

Ｍ等の定数を用いたが、例えばα＝０．５、ｎ＝２、Δ
ｔ　＝　５０ｍ５ｅｃ、　Ｍ＝　２０等の値を用いるこ
とができる。

（効果） 本発明に係わる車両用走行方位検出装置は、上記の如く
、単位時間走行毎の地１１気センサにより検出される走
行方位変化量と、ジＶイロセンサにより検出される走行
方位変化量との差を演算することにより、周囲の磁場環
境の良否を検出するとともに、上記検出結果に基づいて
、磁場環境の悪い場合には、車両方位をより遅く地磁気
方位に近付ける一方、磁場環境が良い場合、より早く車
両方位を地磁気方位に近付けていくよう構成したので、
地磁気の外乱に影響されず、かつ正確な絶対方位を検出
でき、全体として高精度な方位検出ができる等の効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すクレーム対応図、第２図は
本発明が適用されたナビゲーションシステムを示すブロ
ック図、第３図、第４図および第５図は本発明の処理手
順を示すフローチャート、第６図、第７図および第８図
は本発明の計算方位検出作用説明図、第９図は従来例に
おける装置の作用説明図である。 １・・・距離センサ ２・・・地磁気センサ ３・・・ジＶイロセンサ ４・・・コントローラー ５・・・表示装置 第２図 第３図 第４図 一定距離 第５図 （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、地磁気センサにより車両の走行方位を検出する地磁
   気式走行方位検出手段と、 ジャイロセンサにより車両の走行方位を検出するジャイ
   ロ式走行方位検出手段と、 を備える車両用走行方位検出装置において、単位時間走
   行毎の上記地磁気式走行方位検出手段により検出される
   走行方位変化量と上記ジャイロ式走行方位検出手段によ
   り検出される走行方位変化量との差を演算することによ
   り、車両走行中の周囲の磁場環境を検出する磁場環境検
   出手段と、上記磁場環境検出手段による検出結果に基づ
   いて車両の走行方位を検出する走行方位検出手段と、を
   有することを特徴とする車両用走行方位検出装置。