JPH0224511A - 車両用方位補正装置 - 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】 え豆ｑ旦句　［産業上の利用分野］ 本発明は、車両用方位補正装置に関し、特に地磁気を検
出することにより自動車等の車両の進路を検出する場合
等の補正に関する装置である。

［従来の技術］ 近年、車両進行方位及び位置をデイスプレィ上に表示°
し運転者に車両の現在位置等を告知する装置、いわゆる
ナビゲータを搭載した自動車が知られている。

このような車両位置・方位情報の提供には、車両の進行
方位を検出するセンサ、いわゆる方位計が重要な役割を
果たしている。この方位計の一つとして、地磁気を利用
し、その方位ベクトルの方位にて車両の進行方位を決定
するものがある（特開昭５８−１３５９ｉ１号）。

ところが、この方位計は微弱な地８ｉ気を利用して方位
を検出しているため、次の問題点があった。

即ち、何等かの原因で車両が着磁した場合、地磁気の強
度・方位がシフトする。第５図の点線はこの状態を示し
ている。正常な状態は実線で表されている。従って、以
後不正確な検出となってしまい、そのデータを基に自動
車の進行方位を求めても、正確な方位を運転者に知らせ
ることはできなかった。

このような地磁気のシフトによる方位検出の異常を防止
するために、車両にその回転を正確に捕捉できる角速度
センサを備え、回転角度を検出して真の回転角度とし、
その角度と方位計にて検出された方位ベクトルの角度と
を用いてシフト量を求め、方位ベクトルを、シフト量に
応じて補正して、実方位として用いるシステムがある（
特開昭６２−１３８７１８号）。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、角速度センサの検出値を、実方位を求める演
算に用いているので、その演算には方位計自身の検出誤
差ばかりでなく、角速度センサの検出誤差までも含まれ
てしまうこととなる。即ち、角速度センサは、ドリフト
、オフセット等の誤差を有しているため、その検出値が
真の回転角度を表しているとすることは、大きな補正誤
差を方位計の出力に与えてしまうことになる。

このため、車両の着磁に対抗した補正が適切に出来ず、
逆に一層不正確になる場合があり、単に方位計の出力を
用いる技術に比較して信頼性が向上したシステムとは言
えなかった。

また着磁とは別の問題として、車両がある程度強い磁気
を発生する物体の近傍を回転しながら通過した場合、そ
の通過の際に、方位ベクトルを測定すると、談検出をし
てしまう場合がある。例えば、車両が電車の踏切等を横
切っている時にハンドルが切られて車両が回転した場合
、その時に方位計により検出される方位円は歪んでしま
う。第５図の一点鎖線はこの状態を表している。即ち、
実線で表された方位円の一部が異常な形を示す。

勿論、二点鎖線で示すごとく点線で示したシフトと複合
することもある。従ってこのデータを用いて、方位円の
中心位置を求めて上述のごとくの補正処理をしても、異
常な方位しか得られない。

［目的コ 本発明は、上記問題点を解決することを目的としてなさ
れたものであり、より信頼性のある方位を求めることの
出来る車両用方位補正装置を提供するものである。

（７）［課題を解決するための手段］ 上記問題を解決するためになされた第１発明は第１図（
Ａ）に例示するごとく、 地磁気に基づき車両Ｍ１の方位ベクトルを検出する方位
ベクトル検出手段Ｍ２と、 車両Ｍ１の回転を検出する回転検出手段Ｍ３と、この回
転検出手段Ｍ３にて車両Ｍ１が所定角度以上回転したと
検出された場合、その回転の間に上記方位ベクトル検出
手段Ｍ２にて検出された３つ以上の方位ベクトルに基づ
いて、方位円の位置を求める方位円位置算出手段Ｍ４と
、 上記方位円の位置に応じて上記方位ベクトル検出手段Ｍ
２にて検出される方位ベクトルを補正して実方位を求め
る実方位算出手段Ｍ５と、を備えたことを特徴とする車
両用方位補正装置を要旨とする。

また第２発明は第１図（Ｂ）に例示するごとく、地磁気
に基づき車両Ｍｌｌの方位ベクトルを検出する方位ベク
トル検出手段Ｍｉ２と、車両Ｍｌｌの回転を検出する回
転検出手段Ｍ１３と、 この回転検出手段Ｍ１３にて車両Ｍｌｌが所定角度以上
回転したと検出された場合、方位ベクＩ・ル検出手段Ｍ
１２の検出結果が、またはその結果をデータの全部また
は一部として導かれる方位円の状態が、正常な範囲にあ
るか否かを判定する判定手段Ｍ１４と、 上記判定手段Ｍ１４にて正常と判定された場合に、正常
な方位ベクトルから求められた方位円の位置に応じて、
または正常な状態の方位円の位置に応じて、上記方位ベ
クトル検出手段Ｍ１２にて検出される方位ベクトルを補
正して実方位を求める実方位算出手段Ｍ１５と、 を備えたことを特徴とする車両用方位補正装置を要旨と
する。

［作用］ 方位ベクトル検出手段Ｍ２．Ｍ１２は、自身に対する周
囲から受ける磁力線の方位及び強さを検出する。このベ
クトルは、走行路面をＸＹ座標系とした平面上に、いわ
ゆる方位円上の一点を示す方位ベクトルとして表される
。正常な状態では、第５図の実線に示すごとく方位ベク
トルの先端点を結んだｇ（方位円）は原点を中心とする
真円となる。

（１）シかし、車両Ｍ１０着磁等の原因で地磁気がシフ
トすると、この状態が崩れてしまう。即ち、点線で示す
ごとく、方位円の中心がベクトルの起点から外れてしま
う。即ち方位円もシフトしてしまう。

これに対して、第１発明は次のような作用により、正確
な方位を求める。

即ち、回転検出手段Ｍ３にて車両Ｍ１の所定角度以上の
回転が検出された場合、３つ以上の方位ベクトル検出の
ために十分な回転がなされたものと判断する。従って、
方位円位置算出手段Ｍ４にてその回転の間に検出された
３つ以上の方位ベクトルに基づいて、方位円の位置、例
えば方位円の中心位置０１を求める。そして実方位算出
手段Ｍ５にて、方位円の位置に応じて、即ち、地磁気の
シフトに対応している方位円の原点０９からのずれ量に
応じて、方位ベクトル検出手段Ｍ２にて検出される方位
ベクトルを補正する。このことにより方位ベクトルの測
定値のみで正確な実方位が求められる。

（２）一方、車両Ｍｌｌが何等かの磁性体の近くを通過
すると、方位円は真円から大きく歪み変形してしまう場
合がある。この様な変形部分で測定された方位ベクトル
から方位円を求めると、全く違った位置に方位円が形成
されてしまう。

この異常な方位円は、現実には一時的な地磁気の異常に
より、あるいは車両の着磁状態′が変化する過渡期に起
こる方位円の歪みに起因するものである。

これに対して、第２発明は次のような作用により、正確
な方位を求める。

即ち、判定手段Ｍ１４にて、方位ベクトルまたは方位円
が正常な範囲にあるか否かが判定される。

例えば、■前回以前に、車両Ｍｌｌが回転した際に求め
た方位円と今回求めた方位円とを比較して、その半径や
位置等が極めてかけ離れていたりした場合や、■方位円
上の方位ベクトルデータの回転方向が車両Ｍｌｌの回転
方向とは逆回りであった場合や、■十分短い時間あるい
は十分に少ない回転の間に検出された方位ベクトルデー
タであるにもかかわらず、方位円上の距離が測定順序に
応じていない場合等では、方位円の状態が正常な範囲で
はないと判定される。

これらのデータの内、正常の範囲の方位ベクトルまたは
方位円を用いて、第１発明と同様に実方位算出手段Ｍ１
５にて実方位を求めることにより、正確な実方位を得る
。

［実施例コ 次に本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。第２図は車両用方位補正装置の一実施例としての
システム構成図を示す。尚、本装置は自動車に搭載され
ている。

車両用方位補正装置１はマイクロコンピュータとしての
処理回路３を備えている。この処理回路３は、−船釣な
マイクロコンピュータの構成を採用しており、主に中央
演算装置（ＣＰＵ）５、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）
７、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９及び入出力回
路（Ｉｌｏ）を主な構成とし論理回路として構成されて
いる。

この°処理回路３は、回転角度センサ１３、方位計１５
及び距離計１７から検出信号を人力し、更に液晶表示装
置１９に制御信号を出力して、所定の表示を実行してい
る。例えば、ナビゲータの場合は画面地図上に自動車の
走行軌跡を表示する。

回転角度センサ１３としては、例えばピエゾエレクトリ
ックジャイロ等の出力する角速度信号を積分するもの、
ハンドルの切り角と車速１とから求めるもの等の公知の
ものが用いられる。方位計としては、例えば特開昭６２
−１３８７１８号に示されているようなパーマロイリン
グにＸ軸コイルとこれに直交するＹ軸コイルと補助コイ
ルとを巻装し、補助コイルに所定周波数の交流信号を供
給するように構成したものである。乙の方位計ごオ地磁
気の方位に応じてＸ軸コイルとＹ軸コイルとに誘起され
た信号により方位ベクトルが得られる。

距離計１７としては、通常自動車に備えられている距離
計の出力を用いるか、あるいは速度計の出力を積分して
用いればよい。

この処理回路３にて実施される制御を表すフローチャー
トを第３図に示す。

ただし、処理回路３は、第３図の処理が実行されている
間、一定時間毎、車両の一定回転毎、あるいは一定走行
距離毎に実行される図示しない割り込み処理により、方
位計１５から方位ベクトルを検出し記憶する処理を実行
しているものとする。

この記憶数は所定数、例えば１０あるいは５０といった
少なくとも３以上の数である。このデータの数を一定に
維持するため、新しく記憶する毎に最先のものから順に
消去される。

処理が始まると、まず回転角度センサ１３の出力に基づ
き、前回の実方位算出処理（ステップ１５０）を行って
から車両が所定角度以上回転したか否かが判定される（
ステップ１００）。所定角度とは例えば４５°あるいは
９０°右または左への車両の回転を指す。開始して最初
の処理であれば処理が開始されてから所定角度以上回転
したか否かが判定される。所定角度以上回転していなけ
れば、するまでステップ１００の処理が繰り返される。

尚、ステップ１００では、更に所定距離移動したかを距
離計１７で検出して、自動車が確実に移動している場合
に次の処理に移るようにしてもよい。またステアリング
センサを別途設けて、距離計１７の出力とステアリング
角度とに基づいて回転角度を検出するようにしてもよい
。

所定角度以上回転がなされた場合には、方位ベクトルの
検出数が３以上か否かが判定さ、れる（ステップ１１０
）。３以上必要なのは、そのベクトルの先端点を円周上
の点として方位円を決定するためである。２以下であれ
ば、ステップ１００に戻る。

次に方位円の中心位置が上記方位ベクトルデータから求
められる（ステップ１２０）。例えば、第４図に示すご
とく、原点を起点として表される方位ベクトルの先端点
がＡ＋　、Ｂ＋　、（、＋の３点であった場合、周知の
ごとく、その点を頂点とする三角形に外接する円は決ま
るので、方位円ｃ１（中心ＯＩ）を求めることができる
。Ａ２　＋　　８２　＋０２の３点である場合は、方位
円Ｃ２（中心０２）を、Ａ３　、Ｂ３　、Ｃ３の３点で
ある場合は、方位円Ｃ３（中心０３）を、求めることが
できる。

方位ベクトルをｎ点検出した場合は、下の一般式に表す
だけ絹合せがあり、その数だけの方位円の中心（０１〜
０．）を求めてもよい。

組合せの数（方位円数） ＝ｎ・（ｎ−１）　　　（ｎ−２）／３！この代わりに
、測定順に先頭からデータを１つずらしながら、３つ一
矧にして方位円を求めていってもよい。その場合は組合
せの数（方位円数）はｎ−２である。

次の処理として、（１）第１発明の実施例の場合は、第
３図の点線で示すごとく、平均化処理に移る（ステップ
１３０）。ここでは上記求められた中心０１〜０４座標
を単純平均し、平均値として中心点０８を決定する。次
に平均中心点Ｏ１ｌと前回求められている実中心点Ｏ１
との比較をするガード処理が実行される（ステップ１４
０）。両者間の距離が所定値以上であれば、例えば実中
心点Ｏ１の方位円半径の２０％以上であれば、今回の平
均中心点０８は、計算処理やノイズ等により異常な値に
なっているとして、新しい実中心点０１として採用され
ない。２０％未満であれば正常な値であるとして０．の
値が新たな実中心点Ｏｔ　として設定される。

次に座標の原点と実中心点Ｏｔとの距離が、地磁気のシ
フト量に対応しているので、この距離に基づいて、公知
の方法により現在の方位ベクトルを補正して車両の実方
位を求める（ステップ１５０）。即ち、実測された方位
ベクトルから上記距離に該当するベクトルを差し引いて
求められたベクトルが実方位ベクトルに該当する。従っ
て、実方位ベクトルの方位が車両の真の進行方位として
決定できる。

こうして真の方位が決定されると、液晶表示装置１９に
その方位表示が出力される（ステップ１６０）。ナビゲ
ータの場合は、更に車両が進行した距離に基づいて画面
地図上の移動軌跡を求め、その軌跡通りに地図上に表示
してゆく。あるいは地図を移動させてゆく。

こうして再度、ステップ１００の処理に戻り、上記処理
を繰り返す。

本実施例は、この様に処理されていることから、回転角
度センサ１３の回転角度検出は単に方位円を計算するた
めのタイミングを検出しているに過ぎず、方位円の計算
にはその検出値は用いないので、誤差が重複せず、高い
精度で車両の方位を求めることが出来る。従ってナビゲ
ータとしても精度の高い表示が実現できる。

（２）次に第２発明の実施例としての処理を説明する。

その処理としてはステ・ンブ１００〜１２０までは、上
述の処理と同様である。ただし、第２発明では、歪んだ
方位円の排除が課題であるので、上記処理（ステップ１
００〜１２０）に限らず、特開昭６２−１３８７１８号
に記載されているような、処理で求められている方位円
に対しても適用できる。即ち、回転角度センサ１３によ
り実測された回転角度θと方位計１５にて実測された２
つの方位ベクトルとから、方位円中心位置のシフト量を
求める処理でもよい。

ステップ１００〜１２０の処理により、あるいは特開昭
６２−１３８７１８号記載の処理により、方位円の中心
位置０１〜Ｏｍの算出が終了すると、次にチエツク処理
がなされる（ステップ１７０）。

チエツク処理は次の３つの処理が実行される。チエツク
順序は任意である。

■前回、車両が回転した際に最終的に求めた正確な方位
円（中心Ｏ１）の半径と今回求゛めた方位円（中心０１
〜Ｏ，）の半径とを比較して、その関係が下式の条件を
満足しているものを正常とする。

０、８ψＯｔ≦０１〜０□≦１．２φＯ１即ち、この範
囲は通常の変位の最大幅を示している。例えば方位円ｃ
１のごとくである。

■方位円の基となっている方位ベクトルの検出順序が、
回転角度センサ１３にて検出された車両の実回転方向と
一致しているか否かがチエツクされる。例えば、方位円
ｃ２のごとく回転角度センサ１３の検出の結果、車両は
実際には反時計回りに回転していたのであるが、検出さ
れた方位ベクトルを時間順に並べてみると時計回りに並
んでいる（Ａ２→Ｂ２→Ｃ２）。この場合は異常である
ことが判る。

■方位ベクトルの各先端点間の距離が、測定順序に応じ
ていない場合は異常とする。例えば、第４図の方位円Ｃ
３の場合Ａ３→Ｂ３→Ｃ３の順に測定したとすると、Ａ
３−Ｃ５間の距離は、Ａ３−８３間の距離あるいはＢ５
−Ｃ５間の距離に比較して短い。これはＢ３の方位ベク
トルが異常なためであって、通常、９０°以下の回転で
あればＡ３−Ｃａ　＞Ａ３−Ｂ３　、　Ｂ５−Ｃ５とな
るはずである。この条件を満足すれば正常とする。

次に■〜■のチエツクをすべて満足した方位円があるか
否かが判定される（ステップ１８０）。

なければ実方位を算出できないので、ステップ１００の
処理に戻る。正常な方位円が存在すれば（ここではＣＩ
　）、以後、第１発明の実施例と同様にステップ１３０
〜１６０の処理を実行してステップ１００に戻る。

以上のごとく本実施例によれば、ステップ１７０のチエ
ツク処理により方位円の歪みがチエツクでき、地磁気の
一時的な変化や車体の着磁の過渡朋であっても、その異
常なデータを排除出来る。

従って、実方位を求める補正を正確なものとできる。

上記実施例において、方位計１５が方位ベクトル検出手
段Ｍ２．Ｍ１２に該当し、回転角度センサ１３が回転検
出手段Ｍ３．Ｍ１３に該当し、処理回路３が方位円位置
算出手段Ｍ４．実方位算出手段Ｍ５．判定手段Ｍ１４及
び実方位算出手段Ｍ１５に該当する。処理回路３が実行
する処理の内、ステップ１２０の処理が方位円位置算出
手段Ｍ４としての処理に該当し、ステップ１５０の処理
が実方位算出手段Ｍ５．Ｍ１５としての処理に該当し、
ステップ１７０の処理が判定手段Ｍ１４としての処理に
該当する。

及匪Ω効】 第１発明の車両用方位補正装置は、方位ベクトル検出手
段Ｍ２にて検出された３つ以上の方位ベクトルに基づい
て方位円の位置を求めている。回転検出手段Ｍ３は単に
、方位円を求めるデータ量あるいはデータ内容が十分で
あることを判断するためのものである。

従って、回転検出手段Ｍ３の検出誤差が方位ベクトル検
出手段Ｍ２の検出誤差に重複することがなく、−層正確
な方位円のシフト状態が検出でき、−層正確な方位補正
が可能となる。

第２発明は方位ベクトル自身の状態、あるいは方位円の
状態を判定して、正常と判定されれば、それら正常なデ
ータから実方位を求めている。

従って、車両回転時、地磁気の異常が一時的に生じたり
、車体への着磁の過渡期であって、方位円が歪んでいた
場合、それら異常な方位ベクトルデータな実方位を求め
るデータから排除でき、正確な実方位を求めることが出
来る。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は第１発明の基本的構成例示図、（Ｂ）は
第２発明の基本的構成例示図、第２図は両発明の一実施
例を示すシステム構成ブロック図、第３図はその処理回
路にて実行される処理のフローチャート、第４図及び第
５図は方位円の状態説明図を表す。 １・・・車両用方位補正装置 １３・・・回転角度センサ ３・・・処理回路 １５・・・方位計

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　地磁気に基づき車両の方位ベクトルを検出する方位
   ベクトル検出手段と、 車両の回転を検出する回転検出手段と、 この回転検出手段にて車両が所定角度以上回転したと検
   出された場合、その回転の間に上記方位ベクトル検出手
   段にて検出された３つ以上の方位ベクトルに基づいて、
   方位円の位置を求める方位円位置算出手段と、 上記方位円の位置に応じて上記方位ベクトル検出手段に
   て検出される方位ベクトルを補正して実方位を求める実
   方位算出手段と、 を備えたことを特徴とする車両用方位補正装置。 ２　地磁気に基づき車両の方位ベクトルを検出する方位
   ベクトル検出手段と、 車両の回転を検出する回転検出手段と、 この回転検出手段にて車両が所定角度以上回転したと検
   出された場合、方位ベクトル検出手段の検出結果が、ま
   たはその結果をデータの全部または一部として導かれる
   方位円の状態が、正常な範囲にあるか否かを判定する判
   定手段と、 上記判定手段にて正常と判定された場合に、正常な方位
   ベクトルから求められた方位円の位置に応じて、または
   正常な状態の方位円の位置に応じて、上記方位ベクトル
   検出手段にて検出される方位ベクトルを補正して実方位
   を求める実方位算出手段と、 を備えたことを特徴とする車両用方位補正装置。