JPH0215001B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車等車両の進行方位に関する情報
を検出して、該情報を表示器に表示し道先案内と
する走行情報表示装置に関するものである。

従来、方角を検知する手段としては永久磁石を
利用した羅針儀（コンパス）が用いられている
が、これは応答速度が遅く設置場所に制限がある
ため、自動車等車両用として用いるには不適当で
ある。そこで最近では地磁気の方向を電子的に検
知して表示するいわゆる電子コンパスなるものが
開発されている。

第１図はこのような従来の電子コンパスの構成
を示すブロツク図で、図において、１は車両に固
定され車両の進行方位を検出する磁気変調方式に
よる方位検出器で、車両の進行方向と地磁気方向
との成す方位角をθとしたとき地磁気の水平分力
Ｈのcosθ、及びsinθ成分に比例した交流信号Vx，
Vyを出力するようになつている。２は該方位検
出器１から送出される交流信号Vx，Vyに基いて
上記方位角θを算出してその方位角θを表示器３
表示させるための表示制御信号群S_iを出力する制
御回路で、この制御回路は、上記交流信号Vx，
Vyを増幅して直流信号Vx，Vyに変換する増幅
部と、アナログ信号でなる該直流信号Vx，Vyを
デジタル量に変換するアナログ・デジタル変換部
（以下AD変換部と称す）と、このAD変換部によ
つて得られるデジタル量を演算処理して方位角θ
を算出し表示制御信号群S_iを出力するマイクロコ
ンピユータを内蔵している。

しかして、上記表示器３は、例えば図示される
ように、表示盤表面に８つのランプ３ａが円を形
成するよう配設され、またこれらのランプが点灯
したときの方位を示すための文字Ｎ、Ｓ、Ｅ、Ｗ
が刻字されていて、上記制御回路２からの表示制
御信号群S_iの入力に基いて車両の進行方位を表示
するようになつている。

すなわち、上記第１図構成の動作を第２図に示
す特性図に基いて説明すると、原点Ｏを中心とす
る円Ｃは座標軸Ｘ、Ｙのベクトル平面において、
車両が一周したときに描くベクトル（Vx、Vy）
の軌跡で、ここでベクトルOA→はＸ軸から方位角
θだけ回転していることを示しており、その方位
角θ、つまり車両の進行方向と地磁気方向のなす
方位角θが第１図の方位検出器１によつて検出さ
れ該方位検出器１からは地磁気Ｈのcosθ、sinθ成
分に比例した交流信号Vx，Vyが出力される。

そして、これら出力信号Vx，Vyは制御回路２
に内蔵する増幅部によつて下式に示す直流信号
Vx，Vyとなる。

Vx＝kHcosθ Vy＝kHsinθ ここで、ｋは方位検出器１及び増幅部の各ゲイ
ンを含んだ定数。

該直流信号Vx，VyはさらにAD変換部により
これに応じたデジタル量に変換されてマイクロコ
ンピユータに入力され、このマイクロコンピユー
タによつて方位角θ、つまり θ＝tan^-1（Vy／Vx） が算出されて表示器３の８つのランプ３ａを選択
的に点灯制御する表示制御信号群S_iが送出され、
これにより上記表示器３は方位角θを点灯表示す
ることになる。

このように従来の電子コンパスは、地磁気を電
子的に検出して表示するため応答性が良く表示形
式も多彩なものを取り得る。しかしながら、自動
車等車両に搭載する場合、元来、自動車等車両に
は強磁性体である鉄等が多く使用されており、こ
の鉄が磁化されているときは車両自体に固有の磁
界Haが存在することになり、この固有磁界Haと
地磁気Ｈとの合成磁界Hsを方位検出器１が検出
することになるため正しい進行方位を検出するこ
とができないという欠点があつた。

そこで本発明は上述した点に鑑み、車両が磁化
されていても、車両の正確な進行方位を検出して
表示し得る走行情報表示装置を提供することを目
的とし、係る目的を達成するために、本発明にお
いては、地磁気を電気信号に変換して車両の進行
方位を検出する方位検出器、この方位検出器の検
出信号を演算処理して車両の進行方位に関する情
報を出力する制御回路、該制御回路の出力を受け
て車両の進行方位に関する情報を表示する表示
器、及び車両の固有磁界が変化したことを表示す
ると共に校正作動中を表示する表示手段を備える
と共に、上記制御回路を、車両の旋回に伴なう少
なくとも３点における方位検出器の検出値に基い
て得られる各点間を結ぶ線分の垂直２等分線の交
点の比較により、車両の固有磁化の変化を検出し
て上記表示手段を表示制御し、かつ、該車両の磁
界変化の検出後には車両の固有磁界による地磁気
の乱れを検出して車両の進行方位を校正するよう
構成したことを特徴とするものである。

以下、本発明の一実施例を第３〜５図に基いて
説明すると、第３図は本発明の一実施例を示す構
成図、第４図は第３図の構成図における動作を説
明するための特性図であり、第３図において、１
と３は従来と同様な方位検出器と表示器である。
しかして、４は本発明における制御回路で、この
制御回路は、車両の固有磁界の変化を検出して表
示手段たるランプ５を点灯させると共に、該車両
の磁界変化の検出後には上記ランプ５を所定の周
期で点滅させ、車両の固有磁界による地磁気の乱
れを検出して車両の進行方位を校正するよう構成
されていて、内蔵するマイクロコンピユータは第
５図に示すプログラムのフローチヤートにしたが
つて動作するようになつている。なお第３図にお
いて、６は校正スイツチである。

上記構成において、車両が磁化されていないと
きは第１図、第２図に示した従来の装置と全く同
様に動作するが、今、車両が磁化されて車両に固
有磁界Haが存在すると仮定して、この車両を一
周させたときには方位検出器１の検出信号によ
り、例えば第４図に示すように点O₁を中心とす
る円軌跡C₁が得られる。ここで、円C₁は半径が
第２図の円Ｃと全く同じで、中心O₁が原点から
Ｘ軸方向にVx₀、Ｙ軸方向にVy₀平行移動したも
ので、この移動量は、磁界Haに対応する制御回
路４による直流信号のベクトルOO→₁＝（Vx₀、
Vy₀）によるものに外ならない。ところがこのま
までは、制御回路４は例えば点A₁での車両の方
位角θを求めるために従来と同じようにtan^-1
（Vy／Vx）に基いて計算したのでは車両の固有磁界 Haと地磁気Ｈとの合成磁界Hsを基準にした方位
角θsを計算していることになり、真の方位角θを
求めていることにはならない。

そこで、このような車両の磁化を検知して磁化
による影響を取り除く制御回路４の動作について
以下に説明する。

まず、車両は磁化されていないと仮定し、従つ
て、車両が周回したときの出力特性は第２図に示
した円Ｃであるとする。その後、車両が走行を続
けるうちに例えば踏切などを横断し、レールを流
れる大電流による磁界を受けて車両が磁化され車
両の磁界Haが発生したとすると、この車両が周
回したときの出力特性は第４図の円C₁となり、
このままでは、前述したように制御回路４は合成
磁界Hsを基準にした方位角θsを計算することに
なる。そこで車両の磁化状態が変化したことを以
下のようにして検出する。

車両の走行につれて、方位検出器１の検出信号
は変化し、制御回路４は方位角θの計算及び表示
と平行して、適当な時期を選んで、例えば第４図
の円C₁上の点A₁、A₂、A₃における検出値OA→₁＝
（Vx₁、Vy₁）、OA→₂＝（Vx₂、Vy₂）、OA→₃＝（Vx₃、
Vy₃）を記憶していく。少なくとも３点における
検出信号の値がわかれば、線分A₁A₂の垂直２等
分線Z₁₂と線分A₂A₃の垂直２等分線Z₂₃との交点
O₁の座標（Vx₀、Vy₀）を算出し得、この交点O₁
が原点Ｏと一致すれば車両の磁化の変化は起こつ
ておらず、引き続き上述の動作を繰り返し、点
O₁と原点とのずれを比較し続ける。

点O₁と原点Ｏとが一致しないときは、制御回
路４は、車両の変化が変化したと判断してこのこ
とを使用者に知らせるために車両磁界変化表示手
段例えばランプ５を点灯させる。使用者がランプ
５の点灯によつて車両の磁化が変化したことを知
ると、周囲に地磁気を乱す磁性体がない適当な場
所で以下の校正の操作を実行する。使用者が校正
を開始させるために、校正スイツチ６をオンにす
ると、制御回路４はこのことを検知して校正のた
めの専用のプログラムの実行を始め、これから校
正を行なうことを使用者に知らせるために上記ラ
ンプ５を所定の周期で点滅させる。この合図によ
り使用者が車両をゆつくりと旋回運動させ約一周
させると、制御回路４は前述の車両磁界変化検出
手段と同様に、適時、例えば点A₁、A₂、A₃を検
出し記憶していき、点O₁を算出し、点O₁の移動
量、即ち、車両の固有磁界Haに対応するベクト
ルOO→₁＝（Vx₀、Vy₀）を検知する。この値を下式
で示す方位角θの補正式における定数Vx₀、Vy₀
に設定し、これにより校正が完了したことをラン
プ５に消灯させて使用者に知らせる。ここで、方
位角θの補正式は θ＝tan^-1｛（Vy−Vy₀）／（Vx−Vx₀）｝ となり、検出した直流信号Vx，Vyに、算出した
車両の固有磁界Haに対するベクトルOO→₁＝
（Vx₀、Vy₀）を考慮して方位角θが計算され。

さらに、再度、車両が磁化されたときには、制
御回路４は磁化が変化する体の点O₁（Vx₀、Vy₀）
と変化後の点O₂（図示せず）を比較して変化を検
出する。以後の動作については前述の動作と同様
である。

以上の動作をさらに詳しく説明するために制御
回路４に内蔵されるマイクロコンピユータで実行
されるプログラムのフローチヤート（第５図）に
よつて以下に説明すると、この装置の電源が投入
されるとマイクロコンピユータはリセツトされ開
始点S₀からプログラムの実行を開始する。まずリ
セツト後はステツプS₁で初期値を設定する。ここ
でVx₀、Vy₀は前述した補正式の定数Vx₀、Vy₀
の定数、Ｆは校正スイツチ６が瞬時オンされたこ
とを記憶するためのメモリー内容、ｍ、ｎは夫々
後述するプログラムの特定のステツプの実行回数
を記憶するカウンタ内容で、それぞれゼロに設定
する。ステツプS₁の実行後、ステツプS₂では車の
走行に伴い刻々変化する直流信号Vx，Vyを内蔵
するAD変換回路を通して入力し、メモリー内容
Vx、Vyに記憶する。ステツプS₃ではこのVx、
Vyにより構成される点Ａの座標（Vx、Vy）を
第４図の点A₃の座標（Vx₃、Vy₃）として記憶す
る。即ち Vx₃＝Vx、Vy₃＝Vy とする処理を行なう。ステツプS₄はステツプS₂と
全く同じステツプで直流信号Vx，Vyをメモリー
に記憶する。

そしてステツプS₅では校正スイツチ６がオンさ
れたか否かを判断するステツプで、オンであれば
分岐枝B₁を選択しオフであれば分岐枝B₂を選択
する。今、校正スイツチ６がオフであるとする
と、分岐枝B₂が選択され、ステツプS₆を実行す
る。ステツプS₆ではメモリー内容Ｆが１ならば分
岐枝B₃が、それ以外ならば分岐枝B₄が選択され
る。また、Ｆ＝０であるとすると、分岐枝B₄が
選択され、ステツプS₇が実行される。このステツ
プS₇ではメモリー内容Vx、Vyに基いて角度θが θ＝tan^-1｛（Vy−Vy₀）／（Vx−Vx₀）｝ で計算されるが、ステツプS₁で設定されたよう
に、今はVx₀＝Vy₀＝０であるため、従来装置と
同様に次式 θ＝tan^-1（Vy／Vx） によつて計算されることになる。

次にステツプS₈では計算した角度θに対応した
表示器３のランプ３ａを点灯させるための信号を
出力する。ステツプS₉ないしS₁₄Dは車両磁界の
検出に相当するプログラムで、ステツプS₉ではス
テツプS₄で得た点Ａの座標（Vx、Vy）と点A₃
の座標（Vx₃、Vy₃）から線分₃の長さを計算
し、この長さが予め定めた一定値Ｃに達したとき
に分岐枝B₅が選択され、それ以外は分岐枝B₆が
選択される。通常の車両の走行においてはステツ
プS₉において分岐枝B₅が選択されるまでステツ
プS₄ないしS₉が順次繰り返し実行され方位の計算
及び表示が行なわれる。

ステツプS₉によつて分岐枝B₅が選択されると、
ステツプS₁₀が実行され、点A₂の座標（Vx₂、
Vy₂）が点A₁の座標（Vx₁、Vy₁）に、点A₃の座
標が点A₂の座標（Vx₂、Vy₂）、点Ａの座標
（Vx、Vy）が点A₃の座標（Vx₃、Vy₃）に夫々
置き換えられる。ステツプS₁₁ではステツプS₁₀の
実行回数を計数するステツプで、このステツプを
実行する毎にメモリー内容ｍは１ずつ増進され
る。

ステツプS₁₂はｍの値が２以上になると分岐枝
B₇を選択するステツプで、それ以外は分岐枝B₈
が選択され、このステツプS₁₂で分岐枝B₇が選択
されると、即ちこのときには点A₁、A₂、A₃の各
座標が計測されており、次のステツプS₁₃におい
て、線分_{1 2}の垂直２等分線Z₁₂と線分_{2 3}の
垂直２等分線Z₂₃との交点O₁が計算され、この点
O₁の座標は（Vx₀₁、Vy₀₁）であるとする。ステ
ツプS₁₄ではステツプS₁₃で求めた点O₁の座標がス
テツプS₇における補正式の定数Vx₀、Vy₀による
座標、即ち点Ｏの座標（Vx₀、Vy₀）と一致して
いるか否かを比較し、一致していれば車両の磁界
が変化していないと判断し、分岐枝B₉を選択す
る。一致していなければ、車両の磁界が変化した
と判断し、分岐枝B₁₀を選択しステツプS₁₅におい
て、ランプ５を点灯させる信号を出力し、運転者
に車両の磁界が変化したことを知らせる。このス
テツプS₁₅による処理は車両磁界変化表示に相当
する。そして、ステツプS₁₅の実行後は通常の方
位の計算及び表示を行なう。

しかして、ランプ５が点灯することで車両の磁
界が変化したことを運転者が知り、前述のように
周囲に地磁気を乱す磁性体がない適当な場所で校
正を実行する。運転者は校正を実行させる場合、
適当な時期を選んで、例えば停車している時に校
正スイツチ６を操作すればよく、スイツチ６が操
作されると、ステツプS₅において、分岐枝B₁が
選択され、ステツプS₁₆においてランプ５を点滅
させる信号が出力される。このステツプS₁₆は校
正時表示に相当し、ランプ５は以下の校正実行中
は常時点滅を繰り返す。

次いで、ステツプS₁₇では、メモリー内容Ｆに
１が設定され、スイツチ６がオンされたことを記
憶する。ステツプS₁₈ではステツプS₃と同じく点
Ａの座標（Vx、Vy）を点A₃の座標（Vx₃、
Vy₃）としてメモリー内容に設定する。以後は校
正に相当するステツプS₁₉ないしS₂₆を実行する。
スイツチ６はモーメンタリスイツチのために、ス
テツプS₅では分岐枝B₂が選択されるが、ステツ
プS₁₇でメモリーＦに１が設定されたためステツ
プS₆で分岐枝B₃が選択されステツプS₁₉ないしS₂₆
を実行し、以後このルートによつて各ステツプの
実行を繰り返す。

ランプ５の点滅を運転者が確認すると、車両を
ゆつくり旋回させ約一周させることにより以下の
ような処理が行なわれる。ステツプS₁₉、S₂₀、
S₂₃は順にステツプS₉、S₁₀、S₁₃と同一のステツ
プであり、またステツプS₂₁はステツプS₁₁に相当
しステツプS₂₀の実行をメモリー内容ｎによつて
計数するステツプで、ステツプS₂₂によつてステ
ツプS₂₀が２回実行されたことを判断して分岐枝
B₁₁を選択し、それ以外は分岐枝B₁₂を選択する。
ステツプS₂₂で分岐枝B₁₁が選択されると、即ち、
車両の旋回に伴ないステツプS₉ないしS₁₁と同様
の処理方法で点A₁、A₂、A₃の座標（Vx₁、
Vy₁）、（Vx₂、Vy₂）、（Vx₃、Vy₃）が記憶される
と、ステツプS₂₃においてステツプS₁₃と同一の処
理が行なわれ点O₁の座標（Vx₀₁、Vy₀₁）が計算
され、ステツプS₂₄において、この値Vx₀₁、Vy₀₁
により、ステツプS₇で用いられる補正式 θ＝tan^-1｛（Vy−Vy₀）／（Vx−Vx₀）｝ の補正定数Vx₀、Vy₀を変更する。即ち、変更後
においては Vx₀＝Vx₀₁、Vy₀＝Vy₀₁ となる。

また、ステツプS₂₅、S₂₆は校正を終了し、通常
の方位角の計算及び表示を行なうようにするため
の裏後処理をするステツプで、ステツプS₂₅では
メモリー内容Ｆにゼロが設定され、以後ステツプ
S₆で分岐枝B₄が選択されるようにし、次の校正
手段の実行のためにカウンタ用のメモリー内容ｎ
をゼロに設定し、ステツプS₂₆では校正が終了し
たことを運転者に知らせるためにランプ５を消灯
する信号を出力する。

以後は通常の方位の計算及び表示がステツプS₄
ないしS₈を繰り返し実行することによつて行なわ
れ、またステツプS₉によつて所定の条件が満たさ
れれば、ステツプS₁₀ないしS₁₅により車両の磁界
変化の検出を実行し、車両の磁界の変化を監視し
続ける。

しかして、上述した第３〜５図構成において、
車両の磁界変化の検出により、点O₁の座標が分
るため、校正スイツチ６をオンして校正を行なわ
せなくても、直ちに方位角θの補正式における定
数Vx₀、Vy₀を設定することが可能であるが、車
両の磁界変化検出は一般道路の走行中に行なわ
れ、他車両の接近、トンネルや陸橋の通過など地
磁気の乱れる要因が多く、この検出手段によつて
得た点O₁の座標は誤差を含むことが多くなり、
そのため、この点O₁は方位角θの補正式の定数
Vx₀、Vy₀を設定するのには使用せずに、単に使
用者に、車両の磁界が変化したことを知らせるに
とどめ定数Vx₀、Vy₀の設定は、あくまでも地磁
気の乱れの少ない適当な場所で使用者が意識的に
行なえるようにしており、これにより正確に点
O₁の座標を算出することにしている。

また、こうすることにより車両の磁界変化検出
によつて磁界の変化が検出される以前に、使用者
が表示されている方位の誤差に気づいたときで
も、校正スイツチ６を利用して校正を実行させる
ことができるため、実用上便利である。

以上説明したようにこの発明は、車両の固有磁
界を随時検出し磁界変化時には表示手段に表示す
ると共に、校正スイツチの投入により、車両の固
有磁界に基づき補正量を校正するようにしたの
で、使用者は通常走行時に固有磁界が変化したこ
とを表示手段の表示によつて知ることができると
共に、この変化した固有磁界の影響を除くために
補正量を校正すべく、校正スイツチを投入して校
正手段を作動させることにより、校正手段の作動
終了後には、制御回路により真の進行方位を求め
ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の構成図、第２図は従来装置
の出力特性図、第３図は本発明の一実施例による
構成図、第４図は本発明の実施例による出力特性
図、第５図は第３図の制御回路４に内蔵するマイ
クロコンピユータのフローチヤートである。 １：方位検出器、２，４：制御回路、３：表示
器、５：ランプ、６：校正スイツチ。なお、図
中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 移動体に設けられ、地磁気を検出することに
   より上記移動体の進行方位に対応した検出信号を
   出力する方位検出器、この方位検出器の検出信号
   を上記移動体の固有磁界に基づく補正量によつて
   補正することにより真の進行方位を求め、この進
   行方位を示す信号を出力する方位演算手段、上記
   移動体の移動に応じて上記方位検出器から得られ
   る複数の検出信号から上記移動体の固有磁界を随
   時演算し、この固有磁界が変化したことを検出す
   ると、この変化したことを表示する固有磁界変化
   表示手段、任意の時期に投入可能な校正スイツ
   チ、この校正スイツチの投入により起動され、上
   記移動体の旋回移動に応じて上記方位検出器から
   得られる複数の検出信号から上記移動体の固有磁
   界を演算し、この固有磁界に基づき上記補正量を
   校正する校正手段を備えた走行情報表示装置。