JPH02194313A - Bearing indicator for vehicle - Google Patents

Bearing indicator for vehicle

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Publication number
JPH02194313A
JPH02194313A JP1352389A JP1352389A JPH02194313A JP H02194313 A JPH02194313 A JP H02194313A JP 1352389 A JP1352389 A JP 1352389A JP 1352389 A JP1352389 A JP 1352389A JP H02194313 A JPH02194313 A JP H02194313A
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JP
Japan
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value
output
initial virtual
radius
geomagnetic
Prior art date
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Pending
Application number
JP1352389A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Ueno
裕史 上野
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH02194313A publication Critical patent/JPH02194313A/en
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Abstract

PURPOSE:To detect the center coordinate position of an output circle with high accuracy by setting the initial virtual center value and radius of the output circle and performing arithmetic processing so that the initial virtual value prescribes the expression of the output circle approximated from the output value of an earth magnetism bearing sensor. CONSTITUTION:The earth magnetism bearing sensor 1 detects an earth magnetism component as two directional components which cross each other on a horizontal plane at right angles. A sensor output storage means (a) is stored with the output value of the sensor 1 successively. An initial virtual center value arithmetic means (b) calculates the initial virtual value of the center coordinate position of the output circle from plural output values which are stored in the means (a). An initial virtual radius setting means (c) sets the initial virtual value of the radius of the output circle according to the mean intensity of earth magnetism. An initial virtual radius limiting means (d) limits the initial virtual radius which is set (c) to values within the range of the actual earth magnetism. A correction quantity arithmetic means (e) calculates a correction quantity so that the initial virtual center value which is calculated (b) and the initial virtual radius which is limited (d) prescribe the expression of the output circle approximated by the output value of the sensor 1; and a correcting value correcting means (f) corrects the initial virtual value by the correction quantity of the means (e).

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、地磁気方位センサの出力値で示される座標へ
該センサの出力円中心座標から向う方向を、車両の走行
方位として検出する車両用方位計に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention is directed to a geomagnetic direction sensor for use in vehicles that detects the direction from the output circle center coordinates of the sensor to the coordinates indicated by the output value of the geomagnetic direction sensor as the running direction of the vehicle. Regarding compass.

(従来技術) 地磁気方位センサを用いて車両の走行方位を検出する装
置としては、特開昭59−100812号公報に示され
るものが知られている。
(Prior Art) As a device for detecting the running direction of a vehicle using a geomagnetic direction sensor, one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 100812/1983 is known.

この方位計は一対の巻線が水平姿勢で直交されており、
それら巻線では鎖交地磁気に応じた地磁気成分検出電圧
(出力値)か各々得られており、均一な地磁気中で車両
が周回走行されると、それら巻線の検出電圧で示される
座標により座標平面−1−で円(地磁気方位センサの出
力円)が描かれる。
This compass has a pair of windings that are orthogonal in a horizontal position.
These windings each obtain a geomagnetic component detection voltage (output value) corresponding to the geomagnetic linkage, and when a vehicle runs around in a uniform geomagnetism, the coordinates indicated by the detection voltages of these windings are used to coordinate A circle (output circle of the geomagnetic direction sensor) is drawn on the plane -1-.

さらに車両の通常走行中には両巻線の検出電圧で示され
る座標へ出力円中心から向う方向が車両の走行方位とし
て求められている。
Further, during normal running of the vehicle, the direction from the center of the output circle to the coordinates indicated by the detected voltages of both windings is determined as the running direction of the vehicle.

ここで、車体が着磁すると、出力円の中心座標が移動し
、このため走行方位検出に誤差が生ずる。
Here, when the vehicle body is magnetized, the center coordinates of the output circle move, which causes an error in detecting the running direction.

そして、この場合には車両の周回走行が行なわれ、その
間に地磁気方位センサの出力値をサンプリングし、セン
サ出力円にでX軸、Y軸と交差する4点の出力値か得ら
れた場合、これらサンプリング出力値を平均して出力円
の中心座標が補正されるよう構成されている。
In this case, the vehicle is traveling around, and during that time the output values of the geomagnetic direction sensor are sampled, and if only the output values of four points intersecting the X-axis and Y-axis are obtained on the sensor output circle, The center coordinates of the output circle are corrected by averaging these sampling output values.

(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、補正を
行う場所の磁場環境が悪い場合でも、僅か4点のサンプ
リング出力値を用いて平均化処理を行うので、精度良く
中心座標位置を得ることができず、しかも補正に際して
は運転者に1周旋回走行を強いるという問題点があった
(Problem to be Solved by the Invention) However, in the conventional device as described above, even if the magnetic field environment of the place where the correction is performed is bad, the averaging process is performed using the sampling output values of only four points. However, there was a problem in that the center coordinate position could not be obtained with high precision, and the driver was forced to make a full turn during correction.

(発明の目的) この発明は、上記問題点に鑑み、精度良く出力円の中心
座標位置が得られ、しかも補正のために1周旋回走行を
しなくて済む車両用方位=1を提供することを目n?]
とする。
(Object of the Invention) In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a vehicle orientation = 1 that allows the center coordinate position of an output circle to be obtained with high accuracy and that does not require a single round turn for correction. The eyes? ]
shall be.

(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明に係る車両用方位計
は第1図のように構成されている。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, a vehicle compass according to the present invention is constructed as shown in FIG.

この車両用方位計は、地磁気方位センサ]によって地磁
気成分を水平面上で互いに直交する2h゛向の成分とし
て検出し、出力円の中心座標位置から上記2方向の地磁
気成分か示す座標位置へ向かう方向に基づいて車両の走
行方位が求められるようなされている。
This vehicle compass uses a geomagnetic azimuth sensor to detect geomagnetic components as components in 2h directions perpendicular to each other on a horizontal plane, and the direction from the center coordinate position of the output circle to the coordinate position indicated by the geomagnetic components in the two directions. The driving direction of the vehicle is determined based on the following.

そして、センサ出力値記憶手段aでは、地磁気方位セン
サ]から出力される出力値が逐次記憶されている。
In the sensor output value storage means a, output values output from the geomagnetic azimuth sensor are sequentially stored.

初期仮想中心値演算手段すでは、上記センサ出力値記憶
手段aによって記憶された複数の出力値から算術平均に
より上記出力円の中心座標位置の初期仮想値が演算され
ている。
The initial virtual center value calculation means calculates the initial virtual value of the center coordinate position of the output circle by arithmetic averaging from the plurality of output values stored by the sensor output value storage means a.

初期仮想半径設定手段Cでは、地磁気の平均強度に基づ
き出力円の半径の初期仮想値が設定されている。
In the initial virtual radius setting means C, an initial virtual value of the radius of the output circle is set based on the average strength of the earth's magnetism.

初期仮想半径限定手段dでは、−ト記初期仮想半径設定
手段Cにより設定された初期仮想半径が現実の地磁気強
度の範囲内のものに限定されている。
The initial virtual radius limiting means d limits the initial virtual radius set by the initial virtual radius setting means C to those within the range of the actual geomagnetic strength.

修正量演算手段eでは、上記初期仮想中心値演算手段す
によって演算された初期仮想中心値および初期仮想半径
限定手段dによって限定された初期仮想半径が、地磁気
方位センサ1の出力値から近似される出力円の式を規定
するものとなるようにそれぞれの初期仮想値の修正量が
演算されている。
In the correction amount calculating means e, the initial virtual center value calculated by the initial virtual center value calculating means 1 and the initial virtual radius limited by the initial virtual radius limiting means d are approximated from the output value of the geomagnetic direction sensor 1. The amount of modification of each initial virtual value is calculated so as to define the formula of the output circle.

仮想値修正手段fでは、上記修正量演算手段Cによって
演算された修正量たけそれぞれの初期仮想値が修正され
、該初期仮想値を地磁気方位センサーの出力値から近似
される出力円の中心座標位置および半径に収束させてい
る。
The virtual value correction means f corrects the initial virtual value of each correction amount calculated by the correction amount calculation means C, and converts the initial virtual value into the center coordinate position of the output circle approximated from the output value of the geomagnetic direction sensor. and converge to the radius.

(作用) この発明では、出力円の初期仮想中心値および初期仮想
半径を設定し、これら初期仮想値が地磁気方位センサの
出力値から近似される出力円の式を規定するものとなる
よう演算処理することにより、出力円の中心座標位置が
補正されている。
(Operation) In this invention, the initial virtual center value and initial virtual radius of the output circle are set, and calculation processing is performed so that these initial virtual values define the formula of the output circle approximated from the output value of the geomagnetic direction sensor. By doing so, the center coordinate position of the output circle is corrected.

また、上記演算処理にあたって使用される仮想半径は、
常に現実の地磁気強度の範囲内のものに限定して使用さ
れている。
In addition, the virtual radius used in the above calculation process is
It is always used only within the range of the actual geomagnetic strength.

(実施例の説明) 以下、図面に基づいて本発明に係る車両用方位計の好適
な実施例を説明する。
(Description of Embodiments) Hereinafter, preferred embodiments of the vehicle compass according to the present invention will be described based on the drawings.

第2図には本発明が適用されたナビゲーションシステム
の基本構成が示されており、同図において地磁気方位セ
ンサーでは地磁気成分が水平面上における直交2方向成
分に分解され、各方向の地磁気成分が座標を示す電気信
号として出力されている。
FIG. 2 shows the basic configuration of a navigation system to which the present invention is applied. In the figure, the geomagnetic direction sensor separates the geomagnetic component into components in two orthogonal directions on a horizontal plane, and the geomagnetic component in each direction is It is output as an electrical signal indicating.

2は上記地磁気方位センサ1の出力を検出しデジタル信
号に変換する出ノj処理回路、3は上記地磁気方位セン
サ1の出力信号から方位を算出する方位算出部、4は本
発明の特徴的部分である車体着磁補正回路でマイクロコ
ンピュータを中心として構成されている。
2 is an output processing circuit that detects the output of the geomagnetic azimuth sensor 1 and converts it into a digital signal; 3 is an azimuth calculating section that calculates the azimuth from the output signal of the geomagnetic azimuth sensor 1; 4 is a characteristic part of the present invention This is a vehicle body magnetization correction circuit that is mainly composed of a microcomputer.

次に、第3図には地磁気方位センサ1が示されておす、
環状のパーマロイコア6には、互いに直交する巻線7X
、7Yが設けられている。
Next, FIG. 3 shows the geomagnetic direction sensor 1.
The annular permalloy core 6 has windings 7X orthogonal to each other.
, 7Y are provided.

そしてそのパーマロイコア6には巻線8が巻回されてお
り、巻線8は第4図のようにパーマロイコア6が飽和す
る直前まで励磁電源9により通電されている。
A winding 8 is wound around the permalloy core 6, and the winding 8 is energized by an excitation power source 9 until just before the permalloy core 6 is saturated, as shown in FIG.

以−にの地磁気方位センサ1が無磁界中に置かれると、
パーマロイコア6の部位S11部位S2を各々通る磁束
Φ1.Φ2は第5図のように大きさが同じで方向が反対
となる。
When the geomagnetic direction sensor 1 described above is placed in a non-magnetic field,
Magnetic flux Φ1 passing through portion S11 and portion S2 of permalloy core 6, respectively. Φ2 has the same size and opposite direction as shown in FIG.

したがって、巻線7Xに鎖交する磁束が零とも零となり
、同様に巻線7Yの検出電圧vyも零となる。
Therefore, the magnetic flux interlinking with the winding 7X becomes zero, and the detected voltage vy of the winding 7Y also becomes zero.

さらにこの地磁気方位センサーへ第3図のように地磁気
Heが巻線7Xに対し直角に加わると、パーマロイコア
6内において磁束密度Be−μHe(μはパーマロイコ
ア6の透磁率)だけ磁束にバイアスが与えられ、磁束Φ
1.Φ2は第6図のように非対称となる。
Furthermore, when geomagnetic He is applied to this geomagnetic direction sensor at right angles to the winding 7X as shown in FIG. given, magnetic flux Φ
1. Φ2 becomes asymmetrical as shown in FIG.

したがって、巻線7Xには第7図に示される波形の検出
電圧Vxが得られる。
Therefore, the detection voltage Vx having the waveform shown in FIG. 7 is obtained in the winding 7X.

また巻線7Yに対して地磁気Heが平行であるので、そ
の巻線7Yに地磁気Heが交わることはなく、このため
この巻線7Yには電圧■yが生ずることはない。
Furthermore, since the earth's magnetic field He is parallel to the winding 7Y, the earth's magnetic field He does not intersect with the winding 7Y, and therefore no voltage y is generated in the winding 7Y.

この地磁気方位センサーは第8図のように水平姿勢で車
両に搭載されており、例えば同図のように地磁気Heが
その巻線7X、7Yに交わり、その結果、それら巻線7
X、7Yには地磁気Heに応じた検出電圧Vx、 Vy
 (出力値)が各々得られる。
This geomagnetic direction sensor is mounted on a vehicle in a horizontal position as shown in FIG.
X, 7Y have detection voltages Vx, Vy according to the earth's magnetic field He.
(output value) are obtained respectively.

それら検出電圧Vx、Vyは、値Kを巻線定数、値Bを
地磁気Heの水平分力とすれば、次の第(1)式、第(
2)式で各々示される。
These detection voltages Vx and Vy are calculated by the following equation (1), where K is the winding constant and B is the horizontal component of the earth's magnetic field He.
2) are shown in the following equations.

V x = K B cosθ          (
1)Vy=KBsinθ          (2)し
たがって、第8図のように車両の幅方向を基準とすれば
、その走行方向を示す角度θは、θ=jan ’  (
Vx/Vy)        (3)で示される。
V x = K B cosθ (
1) Vy=KBsinθ (2) Therefore, if the width direction of the vehicle is used as a reference as shown in FIG. 8, the angle θ indicating the running direction is θ=jan' (
Vx/Vy) (3).

そして」二記第(1)式および第(2)式から理解され
るように、均一な地磁気He中で車両が周回走行される
と、巻線7X、7Yの検出電圧Vx。
As understood from Equations (1) and (2) in Section 2, when the vehicle travels around in the uniform geomagnetic He, the detected voltage Vx of the windings 7X and 7Y.

Vyで示される座標により第9図のようにX−Y平面座
標上で円(地磁気方位センサーの出力円)が描かれ、そ
の出力円は次式で示される。
A circle (output circle of the geomagnetic azimuth sensor) is drawn on the X-Y plane coordinates as shown in FIG. 9 by the coordinates indicated by Vy, and the output circle is expressed by the following equation.

Vx2+Vy” = (KB) 2      (4)
このように巻線7X、7Yの検出電圧Vx、 Vyで定
まる座標が出力円上に存在するので、方位検出部3では
その座標点(出力点)へ出力円の中心Oから向う方向が
車両の走行方位として検出される。
Vx2+Vy” = (KB) 2 (4)
In this way, since the coordinates determined by the detection voltages Vx and Vy of the windings 7X and 7Y exist on the output circle, the direction detecting section 3 determines that the direction from the center O of the output circle to the coordinate point (output point) is the direction of the vehicle. Detected as the driving direction.

ここで、その車両の車体が着磁して例えば第10図のよ
うに地磁気Heとともにその着磁による磁界Gが巻線7
X、7Yに鎖交すると、第11図のように破線位置から
実線位置へ出力円が移動する。
Here, the body of the vehicle is magnetized, and as shown in FIG. 10, for example, as shown in FIG.
When X and 7Y are interlinked, the output circle moves from the broken line position to the solid line position as shown in FIG.

その結果、方位検出部3で行なわれる車両の走行方位検
出に誤差が生じることになる。
As a result, an error occurs in the detection of the running direction of the vehicle performed by the direction detecting section 3.

以下、第12図のフローチャートを参照しながら、本実
施例の特徴的部分である車体着磁補正回路4の処理手順
について詳述する。
Hereinafter, the processing procedure of the vehicle body magnetization correction circuit 4, which is a characteristic part of this embodiment, will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG.

プログラムがスタートされると、地磁気方位センサ1か
ら所定個のデータを収集するための基準収集定数N、お
よび後述する出力円の中心座標位置補正に際しての収束
判定定数となるεX、εy。
When the program is started, a reference collection constant N for collecting a predetermined amount of data from the geomagnetic azimuth sensor 1, and convergence determination constants εX and εy when correcting the center coordinate position of the output circle, which will be described later.

εrが設定される(ステップ100)。εr is set (step 100).

こうして、車体着磁補正に際して必要な一定の定数が設
定されると、地磁気方位センサ1の収集データ個数カウ
ンタiが0にリセットされ(ステップ102) 以後地
磁気方位センサ1の出力値が逐次記憶されることになる
(ステップ104)。
In this way, when a certain constant necessary for vehicle body magnetization correction is set, the collected data counter i of the geomagnetic azimuth sensor 1 is reset to 0 (step 102), and from then on, the output values of the geomagnetic azimuth sensor 1 are stored sequentially. (Step 104).

ぞして、ステップ106では、地磁気方位センサ1が出
力する第1番目の出力電圧Vx、Vyは出力値(X (
i) 、 Y (i) )として収集され、記憶される
Therefore, in step 106, the first output voltages Vx and Vy output by the geomagnetic direction sensor 1 are equal to the output value (X (
i), Y(i)) and stored.

L記の如くして地磁気方位センサ1の所定数の出力値が
収集されると、次にこれが定数Nを越えたか否か判断さ
れる(ステップ108)。ここで収集された出力値がN
を越えていなければ(ステップ108でNO)、さらに
収集するとともに、Nを越えていれば(ステップ108
でYES)、ステップ110に進み、上記収集データに
基づいて、まず次式で示される出力円の中心座標位置が
初期仮想値(これを初期仮想中心値という)  (Xo
、yo:lとして算出されることになる。
When a predetermined number of output values of the geomagnetic azimuth sensor 1 are collected as described in L, it is then determined whether the output values exceed a constant N (step 108). The output value collected here is N
If it does not exceed N (NO in step 108), collect more data, and if it exceeds N (step 108)
YES), the process proceeds to step 110, and based on the collected data, first, the center coordinate position of the output circle is determined by the following equation to an initial virtual value (this is referred to as the initial virtual center value) (Xo
, yo:l.

Xo−ΣX  (1() / i          
  (5)に−1 Yo−ΣY (k)/i           (6)
−J 一方、こうして初期仮想中心値が得られると、次に、出
力円の半径の初期仮想値(これを初期仮想半径という)
Roが設定される(ステップ112)。
Xo−ΣX (1()/i
(5) −1 Yo−ΣY (k)/i (6)
-J On the other hand, once the initial virtual center value is obtained in this way, next is the initial virtual value of the radius of the output circle (this is called the initial virtual radius).
Ro is set (step 112).

なお、この例では、初期仮想半径Roは、平均的な地磁
気強度である300mG(ミリガウス)相当の大きさで
設定される。
In this example, the initial virtual radius Ro is set to a size equivalent to 300 mG (milligauss), which is the average geomagnetic strength.

こうして、初期仮想中心値(X、o 、 Yo )およ
び初期仮想半径R6が得られると、これらの初期仮想値
を用いて、以下に述べる演算手法により出力円の中心座
標値の補正処理が行われるが、この補正処理にあたって
は、上記2つの初期仮想値のうち初期仮想半径Roは、
次式の如く変換されて使用される(ステップ114)。
In this way, when the initial virtual center value (X, o, Yo) and initial virtual radius R6 are obtained, the center coordinate value of the output circle is corrected using the calculation method described below using these initial virtual values. However, in this correction process, the initial virtual radius Ro of the above two initial virtual values is
It is converted and used as shown in the following equation (step 114).

Ro=Rm+kXsin  (r)       (7
)ここで、Rmは地磁気強度の取り得る値の中間値、r
は変数、kはこの中間値Rmと地磁気強度の最大値(最
小値でもよい)との差である。初期仮想半径R6を(7
)式の如く制限角きの変数すなわち、 Rm −に≦Ro≦Rm+k        (8)に
変換するのは、Roを現実に取り得る範囲内のものに限
定することにより以後に行われる演算処理を効率的にし
かも精度よく行なうためである。
Ro=Rm+kXsin (r) (7
) Here, Rm is the intermediate value of the geomagnetic strength, r
is a variable, and k is the difference between this intermediate value Rm and the maximum value (or minimum value) of the geomagnetic strength. The initial virtual radius R6 is (7
) The purpose of converting a variable with a restricted angle, that is, Rm − into ≦Ro≦Rm+k (8), is to limit the value of Ro to a value within the range that can actually be taken, thereby increasing the efficiency of the subsequent calculation process. This is to ensure that the process is carried out efficiently and accurately.

なお、上記の場合では、Rmとkの値は予め設定してお
くことができるが、地磁気方位センサ]のセンサ出力値
を常にモニターし、その地域での平均地磁気強度を参照
しつつ決定する方法も考えられる。この場合、地磁気強
度平均値をRmとし、モニタされた地磁気強度の最大値
または最小値とRmとの差の大きい方をkとすることが
できる。
In the above case, the values of Rm and k can be set in advance, but there is a method in which they are determined by constantly monitoring the sensor output value of the geomagnetic direction sensor and referring to the average geomagnetic strength in the area. can also be considered. In this case, the average geomagnetic strength value can be set as Rm, and the larger difference between Rm and the maximum or minimum value of the monitored geomagnetic strength can be set as k.

以下、最小2乗法の演算手法による中心座標値の補正処
理が行われるが、この処理にあたっては、まず初期仮想
中心値(Xo、Yo)と地磁気方位センサ1の出力値(
X (i)、Y (i)lで示される座標上の距離と、
初期仮想半径R6で示される座標上の距離との差の二乗
の和が算出される。
Hereinafter, the center coordinate value will be corrected using the least squares method. In this process, first, the initial virtual center value (Xo, Yo) and the output value of the geomagnetic direction sensor 1 (
The distance on the coordinates indicated by X (i), Y (i)l,
The sum of the squares of the differences from the distance on the coordinates indicated by the initial virtual radius R6 is calculated.

すなわち、初期仮想中心値で示される座標(Xo、Yo
)と、地磁気方位センサ]−の出力値で示される座標(
X (i) 、 Y (i) )との距離Riは次式で
得られる。
That is, the coordinates (Xo, Yo
) and the coordinates (
The distance Ri from X (i), Y (i)) is obtained by the following formula.

R1= [(X(i) Xo ) 2 (Y(j)−Y 。) 2 コ 1/2従って、初期仮
想中心値(Xo、Yo)と地磁気方位センサ1.の出力
値で示される距離Riと、初期仮想半径R6で示される
距離の差の二乗の和(以下、二乗和という)Jは次式で
得られることになる。
R1= [(X(i) The sum of squares (hereinafter referred to as sum of squares) J of the difference between the distance Ri indicated by the output value of and the distance indicated by the initial virtual radius R6 is obtained by the following equation.

J−Σ[f (X(k)−Xo ) 2そして、本実施
例では、上記二乗和Jを最小にする仮想中心値を得るこ
とによって出力円の着磁コ−4 補正をするという最小二乗法の演算手法を基本に[、て
、以後の演算処理かなされている。
J-Σ[f (X(k)-Xo) 2 In this embodiment, the minimum square correction is performed to correct the magnetization co-4 of the output circle by obtaining the virtual center value that minimizes the sum of squares J. The subsequent calculations are based on the multiplication method.

ところで、士、記(10)式において、二乗和Jを最小
にするということは、二乗和Jを最小にするXD、YO
,r (ROは(7)式により変数rに依存する関数に
変換されている)を求めることこ□JET;盲4−る。
By the way, in equation (10), minimizing the sum of squares J means
, r (RO has been converted into a function dependent on the variable r by equation (7)). □JET; Blind 4-ru.

ぞl、て、この場合、次式(11,)、  (1,2)
In this case, the following formula (11,), (1,2)
.

(13)で示される二乗和JのX。、Yo、rに関する
導関数が[ilとなることが必要条件となる。
X of the sum of squares J given by (13). , Yo, it is a necessary condition that the derivative with respect to r be [il.

すなわち、 (Xi  Xo)−〇     (11)f3EδJ δr −Σ k、  (Xi−Xo)    +(Yi−Yo
)(Rm+ksin  (r) )l eos  (r
) =0従って、上記(11)、  (12)、  (
13)の各式を満足するX。、Yo、rを求めれば、そ
のときのX。、Yoで示される座標位置が、補正後の地
磁気方位センサ1の中心座標となることになる。
That is, (Xi Xo) −〇 (11) f3EδJ δr −Σ k, (Xi −
)(Rm+ksin(r))l eos(r
) = 0 Therefore, the above (11), (12), (
13) X that satisfies each expression. , Yo, r, then X. , Yo will be the center coordinates of the geomagnetic azimuth sensor 1 after correction.

しかし、−」1記(11)、  (12)、  (13
)式を満たず方程式の解析前を求めることはできない。
However, -” 1 (11), (12), (13
), it is not possible to obtain the equation before analysis.

そこで、本実施例では、Newton−Raphson
法を用いて、次式(14)、  (1,5)。
Therefore, in this embodiment, Newton-Raphson
Using the method, the following equations (14) and (1,5) are obtained.

(i6)、  (17)によりXO,YO,rの修正量
り、1.mを求めることにする(ステップ1,16)。
(i6), (17) to correct XO, YO, r, 1. Let us find m (steps 1, 16).

σZ とする。σZ shall be.

すなわち、XO,YO,rの数値解を求めることは−1
−―記(1.、4)、  (15)、  (16)、 
 (17)の各式を満たす修正量り、1.mを求めるこ
とに収束する。
In other words, finding the numerical solution for XO, YO, r is -1
--Notes (1., 4), (15), (16),
A modified scale that satisfies each formula (17), 1. It converges on finding m.

そして、本実施例では、上記修正量り、l、mが所定値
以下となった場合のX。、Yoが地磁気方位センサ1の
出力円の中心・となることになる。
In this embodiment, X when the above-mentioned correction scales, l, and m are less than a predetermined value. , Yo becomes the center of the output circle of the geomagnetic direction sensor 1.

すなわち、上記修正量り、1.mの値が、ステップ10
0で設定された収束判定定数εX、εy。
That is, the above-mentioned correction scale, 1. The value of m is
Convergence judgment constants εX, εy set to 0.

εrと比較され、全ての値が上記定数より小さい場合(
ステップ118,120,122でいずれもYES)、
そのときのXo、Yoの値を、出力円の中心座標とする
ものであり、これにより上記車体着磁補正回路4の処理
は終了されることになる。
compared with εr, and if all values are smaller than the above constant (
YES in steps 118, 120, and 122),
The values of Xo and Yo at that time are set as the center coordinates of the output circle, and the processing of the vehicle body magnetization correction circuit 4 is thus completed.

一方、上記修正量が1つでも収束判定定数より大きい場
合(ステップ118,1.20,122のいずれかでN
O) 、XO,YO,rに1−記修正量り、mlをそれ
ぞれ加え(ステップ124)、これを新しい仮想中心値
および仮想半径とし、再びステップ116に戻ることに
なる。
On the other hand, if even one of the above correction amounts is larger than the convergence determination constant (N
O) , XO, YO, and r are each added with 1-note correction and ml (step 124), these are used as the new virtual center value and virtual radius, and the process returns to step 116.

そして、以下所定の修正量が得られるまでステツブ11
6〜124の処理が繰り返されることになる。
Then, proceed to step 11 until a predetermined amount of correction is obtained.
Processes 6 to 124 will be repeated.

上記の如く、本実施例にあっては、最小二乗法の演算手
法を取り入れ、地磁気方位センサ1の出力円が本来真円
を描くことを前提とし、仮想中心値およびセンサ出力値
で示される座標−にの距離と仮想半径との差の累乗和を
最小にずべく演算処理することにより、出力円の中心座
標を補正するようなされている。
As mentioned above, in this embodiment, the calculation method of the least squares method is adopted, and it is assumed that the output circle of the geomagnetic direction sensor 1 originally draws a perfect circle, and the coordinates indicated by the virtual center value and the sensor output value are The center coordinates of the output circle are corrected by performing arithmetic processing to minimize the sum of powers of the difference between the distance to - and the virtual radius.

このため、磁場環境の悪化により、出力円が大きく歪ん
だ場合においても、精度良く出力円の中心座標を補正す
ることができることになる。
Therefore, even if the output circle is greatly distorted due to deterioration of the magnetic field environment, the center coordinates of the output circle can be corrected with high accuracy.

また、センサ出力値が、出力円の全周に亘って得られな
くとも、出力値が真円を描くよう繰り返し演算処理かな
されるので、精度良く出力円の中心座標を補正できるこ
とになる。
Furthermore, even if sensor output values are not obtained over the entire circumference of the output circle, the central coordinates of the output circle can be corrected with high accuracy because the calculation process is repeated so that the output values draw a perfect circle.

一方、この種の演算処理により得られる収束値は、計算
の性質」1最小値ではなく極小値であるので、初期仮想
値の与え方や入力されるセンサ出力値によっては、時と
して現実の地磁気強度値とは掛は離れた値に収束するこ
とがある。しかし、この実施例ではトー記演算処理に供
される仮想半径は、現実の地磁気強度の範囲内のものに
限定されるよう、予め一定の変換式に変換されて使用さ
れている。このため、収束された出力円半径は常に現実
の地磁気強度を反映した値となり、常に精度のよい中心
値補正ができることになる。
On the other hand, the converged value obtained by this type of arithmetic processing is not a minimum value but a local minimum value due to the nature of calculation. The multiplier may converge to a value that is far from the intensity value. However, in this embodiment, the virtual radius used in the tortoise calculation process is converted in advance into a certain conversion formula and used so that it is limited to those within the range of the actual geomagnetic strength. Therefore, the converged output circle radius always has a value that reflects the actual geomagnetic strength, and accurate center value correction can always be performed.

(発明の効果) 本発明に係わる車両用方位計は、1−記の如く、車両走
行中地磁気方位センサから出力される出力値を記憶し、
この記憶された出力値の所定個から出力円の中心座標位
置の初期仮想値を算出するとともにさらに出力円半径の
初期仮想値を算出し、これら初期仮想値が地磁気方位セ
ンサ出力値から近似される出力円の式を規定するものと
なるよう演算処理することによって出力円の中心座標位
置を補正するようなされている。
(Effects of the Invention) The vehicle direction meter according to the present invention stores the output value output from the geomagnetic direction sensor while the vehicle is running, as described in 1-1.
An initial virtual value of the center coordinate position of the output circle is calculated from a predetermined number of the stored output values, and an initial virtual value of the radius of the output circle is also calculated, and these initial virtual values are approximated from the geomagnetic direction sensor output value. The center coordinate position of the output circle is corrected by performing arithmetic processing so as to define the formula of the output circle.

また、」1記補正処理に使用される初期仮想値としての
出力円半径は、いったん現実の地磁気強度を反映するも
のに変換されて使用されている。
Furthermore, the output circle radius as the initial virtual value used in the correction process described in item 1 is once converted to reflect the actual geomagnetic strength and used.

このため、常に現実の地磁気強度を反映した精度の良い
中心値補正ができるとともに、補正のために1周旋回走
行をしなくて良い等の効果を有する。
For this reason, it is possible to always perform accurate center value correction that reflects the actual geomagnetic strength, and there is also an advantage that it is not necessary to make one full rotation for correction.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はクレーム対応図、第2図は本発明のシステム構
成を示すブロック図、第3図は地磁気方位センサの構成
説明図、第4図は地磁気方位センサの励磁特性説明図、
第5図は無磁界中における地磁気方位センサのパーマロ
イコアでの磁束変化を示す特性図、第6図は地磁気方位
センサの検出作用説明図、第7図は地磁気方位センサの
検出電圧特性図、第8図は車両走行方位の説明図、第9
図は出力円説明図、第10図は地磁気方位センサに地磁
気以外の磁界が加わった状態を示す説明図、第11図は
車体着磁による出力円の移動を示す説明図、第1.2図
は本発明の処理手順を示すフローヂャートである。 1・・・地磁気力位センサ 6・・パーマロイコア 7X、  7Y・・・巻線 8・・・巻線(励磁用) 9・・・励磁電源 特許出願人      日産自動車株式会社代 理 人
 弁理士  和 1)成 則第 図 第 図 e 第 図 第10 図 第 2図
Fig. 1 is a complaint correspondence diagram, Fig. 2 is a block diagram showing the system configuration of the present invention, Fig. 3 is an explanatory diagram of the configuration of the geomagnetic azimuth sensor, Fig. 4 is an explanatory diagram of the excitation characteristics of the geomagnetic azimuth sensor,
Figure 5 is a characteristic diagram showing the magnetic flux change in the permalloy core of the geomagnetic orientation sensor in the absence of a magnetic field, Figure 6 is an explanatory diagram of the detection operation of the geomagnetic orientation sensor, Figure 7 is a detection voltage characteristic diagram of the geomagnetic orientation sensor, Figure 8 is an explanatory diagram of vehicle running direction, Figure 9
The figure is an explanatory diagram of the output circle, Fig. 10 is an explanatory diagram showing a state in which a magnetic field other than geomagnetism is applied to the geomagnetic direction sensor, Fig. 11 is an explanatory diagram showing the movement of the output circle due to vehicle body magnetization, and Fig. 1.2 is a flowchart showing the processing procedure of the present invention. 1...Geomagnetic force position sensor 6...Permalloy core 7X, 7Y...Winding 8...Winding (for excitation) 9...Excitation power supply Patent applicant Nissan Motor Co., Ltd. Agent Patent attorney Kazu 1) Rules of construction Figure 1 Figure 10 Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.地磁気方位センサによって地磁気成分を水平面上で
互いに直交する2方向の成分として検出し、出力円の中
心座標位置から上記2方向の地磁気成分が示す座標位置
へ向かう方向に基づいて車両の走行方位を求める車両用
方位計において、地磁気方位センサから出力される出力
値を逐次記憶するセンサ出力値記憶手段と、 上記センサ出力値記憶手段によって記憶された複数の出
力値から算術平均により上記出力円の中心座標位置の初
期仮想値を演算する初期仮想中心値演算手段と、 地磁気の平均強度に基づき出力円の半径の初期仮想値を
設定する初期仮想半径設定手段と、上記初期仮想半径設
定手段により設定された初期仮想半径を現実の地磁気強
度の範囲内のものに限定する初期仮想半径限定手段と、 上記初期仮想中心値演算手段によって演算された初期仮
想中心値および初期仮想半径限定手段によって限定され
た初期仮想半径が、地磁気方位センサの出力値から近似
される出力円の式を規定するものとなるようにそれぞれ
の初期仮想値の修正量を演算する修正量演算手段と、 上記修正量演算手段によって演算された修正量だけそれ
ぞれの初期仮想値を修正し、該初期仮想値を地磁気方位
センサの出力値から近似される出力円の中心座標位置お
よび半径に収束させる仮想値修正手段と、 を有することを特徴とする車両用方位計。
1. A geomagnetic azimuth sensor detects geomagnetic components as components in two mutually orthogonal directions on a horizontal plane, and determines the running direction of the vehicle based on the direction from the central coordinate position of the output circle to the coordinate position indicated by the geomagnetic components in the two directions. In a vehicle direction meter, there is provided a sensor output value storage means for sequentially storing output values output from the geomagnetic direction sensor, and a center coordinate of the output circle based on an arithmetic average of a plurality of output values stored by the sensor output value storage means. an initial virtual center value calculating means for calculating an initial virtual value of the position; an initial virtual radius setting means for setting an initial virtual value of the radius of the output circle based on the average strength of geomagnetism; an initial virtual radius limiting means for limiting the initial virtual radius to one within the range of the actual geomagnetic strength; and an initial virtual center value calculated by the initial virtual center value calculating means and an initial virtual radius limited by the initial virtual radius limiting means. correction amount calculation means for calculating the correction amount of each initial virtual value so that the radius defines the formula of the output circle approximated from the output value of the geomagnetic azimuth sensor; virtual value correction means for correcting each initial virtual value by the correction amount determined by the correction amount, and converging the initial virtual value to the center coordinate position and radius of the output circle approximated from the output value of the geomagnetic azimuth sensor. A compass for vehicles.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5485385A (en) * 1990-09-19 1996-01-16 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Magnetic azimuth sensor compensation apparatus for vehicle navigation system and method thereof

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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