JPH02501854A - 電子コンパスを有する車両用のナビゲーション方法 - 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】 電子コンパスを有する車両用のナビゲーション方法従来の技術 本発明は主請求項の上位概念記載の地磁気の方向、北方向ないし車両の走行方向 を検出する方法から出発するものである。

西独特許出願公開第３５０９５４８号から、電子コンパスによる車両の走行方向 の検出方法が公知である。この方法では、車両に固定配置された磁力計により、 その地点に作用する磁界が測定され、楕円形円線図の形で評価回路に記憶し、地 磁気方向を走行方向に関連して算出するために処理する。較正走行により、磁界 の楕円形円線図のパラメータとして、座標原点からのその円線図のずれ、回転な らびに楕円形円線図の短手軸および長手軸が検出される。さらに周期的に測定さ れる磁界が楕円形円線図から所定量だけ偏差する場合に、即座に円線図を後較正 することが公知である。

また複数回繰返されて偏差する場合に後較正することが公知である。しかし自動 車における障害磁界変化を補償するＩ；めのこのようなダイナミックな後較正は 次のようにして行われる。すなわち、短期間に発生する障害磁界または障害磁界 変化を場合によっては抑圧し、それに対し自動車における長期間持続する障害磁 界変化または緩慢な障害磁界変化を補償するようにして行われる。その際、自動 車に存在する障害磁界は時間に依存して変化し得ること、地磁気の磁界強度は実 質的に、その位置に依存する大きな変動を受けることを考慮しなければならない 。つまり障害磁界においては、方向に依存する障害磁界ベクトルが硬磁性成分と して発生する。この成分は例えば自動車を流れる電流によって変化する。個々の 負荷のオン・オフにより跳躍的な磁界障害が惹起される。それにより車両金属板 体の磁化反転が生じ得る。この磁化反転は数日または数週間後の、方向に依存し ない障害磁界ベクトルの比較的緩慢な変化となる。自動車における障害磁界の軟 磁性成分としての、方向に依存する障害磁界ベクトルは、北から南方向に走行す る際の地磁気の強度変化によっても、また車間板金の磁化反転の際にも変化する 。

これもまた比較的緩慢な障害磁界変化である。

発明の利点 主請求項の特徴部分に係る本発明の方法の利点は、周期的に検出される障害磁界 変化は楕円形円線図に関して、ｌより小の係数により重み付けされ、それにより 短期間の磁界変化が磁力計において実質的に作用を及ぼさないようにできること である。それにより例えばトンネル鉄橋等を走行中に地磁気を検出した際の異常 性または障害が比較的良好に抑制される。別の利点として、方向に依存する障害 磁界ベクトルの追従制御を、方向に依存する障害磁界ベクトルの追従制御と無関 係に実行することができ、それにより後較正がさらに改善される、ということが ある。

下位請求項に記載された手段により、主請求項の特徴部分の有利な発展および改 善が可能である。その際障害磁界変化の方向に対する係数ｋを測定値検出の周期 的時間に依存して次のように選択すると障害磁界変化の重み付けに対して非常に 有利である。すなわち、数秒間の短時間にわたって発生する障害磁界変化を殆ど 抑圧するように選択すると有利である。それに対し、数分間にわたる、自動車の 負荷のオン・オフにより発生する比較的長時間の障害磁界変化は、重み付は係数 ｋによって完全に追従されるものである。自動車における軟磁性障害磁界変化を ダイナミックに補償するために次のように構成すると有利である。すなわち、評 価回路内でデータバッファを所定数のロケーションに細分化し、ここで該ロケー ションは楕円形円線図の同じ大きさの角度セグメントと同数に割当られるのであ り、同期的に検出した磁気モーメントの測定値をその角度セグメントに相応する データバッファのロケーションに直接まＩ；は平均化してファイルするように構 成するのである。過不足なく、所定数の測定値がデータバッファに記憶されると 直ちに、この測定値から楕円形円線図に対するパラメータが公知のように、例え ば西独特許出願公開第３５０９５４８号公報に記載のように新たに計算される。

従来のパラメータは、新たに算出された値との平均によって補正され、記憶され る。

楕円形円線図の新Ｉ；なパラメータの算出の際に比較的に高い精度が有利には次 のようにして得られる。すなわち、楕円形円線図の各象限に対する複数の測定値 がデータバッファに７フイルされると比較的に高精度が得られる。

図面 本発明の実施例が図面に示されており、以下の記述で詳細に説明する。第１図は 自動車に対するナビゲーション装置のブロック回路図、第２図はナビゲーション 装置の磁力計に作用する磁界の楕円形円線図、第３図はダイナミックな後較正の ための磁力計の周期的に検出された測定値の記憶用ブタ−バッファを示す。

実施例の説明 第１図には車両に対する結合ナビゲーション装置が示されている。このナビゲー ション装置により運転者は目的方向と直線距離を入力することによって、見知ら ぬ土地でも所望の目的地を見つけ出すことができる（目的地探索装置）。この装 置は入出カニニット１０、データメモリ１２を備えたマイクロプロセッサ１１、 距離発生器１３および走行方向発生器１４を有する。マイクロプロセッサ１１は 通常、データメモリ１２と共に入出カニニットｌＯに含まれている。距離発生器 １３としてタコゼネレータのパルス発生器まｔ；は車輪の相応のセンサを使用す ることができる。このセンサは例えば場合によっては車両に既に備わっている走 行データ計算機またはロック防止装置に対するものである。走行方向発生器とし ては磁力計ないし磁界測定器が使用される。マイクロプロセッサは距離発生器１ ３および磁力計１４から送出された信号を処理し、ユニットｌＯの操作キーによ りトリガされた制御命令および入力命令を実行する。さらにマイクロプロセッサ はデータの出力およびユニット１０の液晶表示器１５上の方向矢印を制御する。

シーソーキー１６により計数値を比較的に大または小の方向へＬＣＤ上で変化す ることができる。受領キー１７の操作によりＬＣＤｌ５上に表示され！；瞬時計 数値がそれぞれ記憶され、ＬＣＤ１５の下部領域の表示器１８上に出力される。

機能選択キー１９によってナビゲーション装置の切換えが、提供されるメニュー 内で、ユニットｌＯの左側縁領域上の文字２５に従って行われる。その際ＬＣＤ 　ｌ　Ｓ上部：それぞれ表示される情報は、ＬＣＤ　１５上の矢印２０により文 字２５の高さで識別されるようになる。

別のキースイッチ２１は結合ナビゲーション装置の投入および遮断に用いる。Ｌ Ｃ’Ｄ領域の上部にある７セグメント表示器２２は９９の種々異なる目的地設定 の標識１こ用いる。１６の種々異なる不可視の矢印セグメントを有するＬＣＤ　 １５の円形飾り２３は方向情報に対して用いる。その際制御されｔ二方向矢印２ ４は北方向または到達すべき目的地の方向を示す。

車両に固定配設された磁力計１４は、車両の走行面に配列され、相互に９０６ず らされＩ；２つのゾンデを有する。ゾンデはそれにより測定された磁力計１４に 作用する磁界成分を電気的測定値の形で送出する。電気的測定値は周期的に評価 回路にて、磁界の楕円形円線図を測定するために検出され評価される。西独特許 出願公開第３５０９５４８号明細書に詳細に記載されているように、楕円形円線 図の中点の座標原点からのずれが方向に依存する淳害磁界ベクトル、第２図のＨ Ｈを形成する。この障害磁界ベクトルは、自動車における障害磁界の硬磁性成分 を表わす。この障害磁界は自動車の負荷のオン・オフによる変化の際比較的迅速 に追従されるものである。磁力計１４から送出され、評価回路により検出される 楕円形円線図０の他のパラメータ、例えば回転並びに座標系ＸＩＦにおける楕円 形円線図の長手軸と短手軸は同様に公知のようにマイクロプロセッサｌＯのによ って計算されデータメモリに７アイルされる。

自動車における硬磁性成分の障害磁界変化のダイナミックな補償について第２ｒ ｌ！Ｊを用い詳細に説明する。

この種の障害磁界変化により位置曲線Ｏの中点Ｍのずれが生ぜしめられる。この ようなずれを検出し、位置曲線Ｏを相応に追従するために評価回路にて、磁力計 まず楕円形円線図Ｏ上で磁界に所属する目標ベクトルｖＢ　が検出される。この 目標ベクトルから、従来の硬次式に従い形成される。

このように検出され、障害磁界変化の結果生じたベクトルＶＫ　は係数ｋ＜１． 例えば周期時間Ｔ−１００ｍｓの場合に−０，１，により重み付けされる。引続 きこのように検出された新たな硬磁性障害磁界ベクトルＨＨ′により地磁気の方 向が新たに算出され、車両のナビゲーションのためにさらに処理される。

係数には障害磁界変化の算出に対する周期時間に依存しなければならない。なぜ なら係数ｋが変化しないと、周期時間の増加と共に、障害磁界変化の追従ないし 補償が比較的緩慢に経過するからである。係数にと周期時間は実施例では次のよ うに選択される。すなわち、数秒間にわたって短時間発生する障害磁界変化は実 質的に抑圧され、それに対し数分間にわたる長時間の障害磁界変化は係数ｋによ り十分に追従ないし補償されるように選択する。この長時間の障害磁界変化は自 動車における負荷のオン・オフによって発生するものである。

しかし前に述べた後較正によっては、軟磁性の障害磁界変化は検出されない。な ぜならこの障害磁界は、磁力計に作用する磁界の方向に依存し、楕円形円線図Ｏ の回転と半軸線の変化を引き起こすからである。従ってこのような軟磁性障害磁 界変化の補償または追従を、別の第３図に詳細に示した方法によって行う。その ためにデータメモリ１２内のデータバッファ１２ａは所定数のロケーション、例 えばｌから２４に分割される。このロケーションには、第２図の楕円形円線図０ の同じ大きさの角度セグメントＷｌ、Ｗ２と同じ数が割当てられる。周期的に検 出された磁力計１４の測定値Ｘは、その角度セグメントｗ１．ｗ２．・・・・・ ・・・・に相応するデータバッファ１２ａのロケーション１，２、・・・・・・ ・・・にファイルされる。測定値ｘｉ、ｘ２・・・・・・・・・の所定数がデー タバッファ１２ａに記憶されると、この測定値から公知のように、回転および半 軸線がパラメータとして楕円形円線図Ｏに対して新たに算出され、最後に従前の パラメータは新たに算出されたパラメータとの平均によって次式に従い補正され る。

”　”Ｐａ１ｔ十ｋ（Ｐｎｅｕ　’ａｌｔ）　ｋ　１　；または Ｐ’　−１／２（Ｆ’ａ、、十Ｆ’ｎ、ｕ）　Ｐ’を補正パラメータ値として。

引続きデータバッファ１２ａの測定値は消去され、円線図Ｏの別の後較正に対し て新ｔ；な測定値を再び読込むことができる。

実施例によれば、楕円形円線図の各角度セグメントＷに対して少なくとも１つの 測定値がデータバッファ１２＆に、円線図パラメータの新Ｉ；な算出を行い得る 前にファイルしなければならない。角度セグメントに対して複数の測定値が発生 する場合は、これらを相互に平均し、平均値ｍ１．ｍ２をデータバッファ１２ａ の相応のロケーション１．２・・・・・・・・・に記憶する。このようにして障 害磁界の緩慢な変化、例えば自動車の車両板金における、数日から数週間に及ぶ 磁化反転による障害磁界変化が検出される。測定すべき地磁気強度のその位置に 起因する変化もこの方法により長期間追従される。障害磁界変化の迅速な追従な いし補償は例えば次のようにして可能である。すなわち、楕円パラメータを新た に算出するために、楕円形円線図Ｏの各象限に対する幾つかの測定値のみをデー タバッファ１２に、新たな計算サイクルおよび補正サイクルをトリガするために ファイルすれば良いようにすれば可能である。

軟磁性の障害磁界変化のダイナミックな補償ないし追従（第３図による）はナビ ゲーション装置の評価回路にて、硬磁性の障害磁界変化のダイナミックな補償な いし追従（第２図による）に依存せず並列的に、マイクロプロセッサ１１の相応 のプログラムルーチンによって行われる。

国際調査報告

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．地磁気の方向、北方向ないし車両の走行方向を車両に固定配設した磁力計に よって検査する方法であって、評価回路を有し、該評価回路はその地点に作用す る磁界のうち磁力計によって測定された成分を電気的測定値として周期的に検出 し、これを磁界の楕円形円線図の検出、および硬磁性と軟磁性障害磁界の大きさ および方向を楕円形円線図のパラメータとして検出するため、並びに地磁気の方 向を算出するために走行方向に関連して評価する方法において、ａ）障害磁界変 化をダイナミックに補償するために磁力計（１４）に作用する磁界（ＶＭ）のベ クトルに対して周期的に、先ず楕円形円線図（Ｏ）上で該円線図に所属する目標 ベクトル（ＶＢ）を検出し、それまでの硬磁性障害磁界ベクトル（ＨＨ）と共に 磁界ベクトル（ＶＭ）に関して、障害磁界変化分として合成ベクトル（ＶＫ）を 形成し、 ｂ）上記合成ベクトル（ＶＫ）を係数（ｋ＜１）によって重み付けし、 ｃ）それまでの硬磁性障害磁界ベクトル（ＨＨ）に対して、重み付けにより生じ たベクトル（ｋ・ＶＫ）をさらに加算し、 ｅ）上記のようにして算出した新たな硬磁性障害磁界ベクトル（ＨＨ）により地 磁気の方向を算出することを特徴とする、地磁気の方向、北方向ないし車両の走 行方向を検出する方法。
2. ２．上記係数（ｋ）を、測定値検出の周期時間（Ｔ）に依存して、数時間にわた って発生する短時間の障害磁界変化（ＶＫ）がほぼ抑圧されるように選定する請 求の範囲第１項記載の方法。
3. ３．自動車の負荷のオン・オフによって、数分間にわたり発生する長時間の障害 磁界変化（ＶＫ）を係数（ｋ）により完全に追従する請求の範囲第１項または第 ２項記載の方法。
4. ４．軟磁性障害磁界変化をダイナミックに補償するために、データバッファ（１ ２ａ）を所定数のロケーションに分割し、該ロケーションには楕円形円線図（Ｏ ）の同じ大きさの角度セグメント（ｗ）の数と同数を割当て、かつ周期的に検出 した磁力計（１４）の測定値（ｘ）を、その角度セグメント（ｗ）に相応するデ ータバッファ（１２ａ）のロケーションにファイルし、データバッファ（１２ａ ）内の測定値（ｘ）が所定数に達した際、当該測定値から楕円形円線図に対する パラメータを公知のように新たに算出し、先行のパラメータ（Ｐａｌｔ）を新た に算出したパラメータ（Ｐｎｅｕ）との平均により補正する、請求の範囲第１項 上位概念記載の方法。
5. ５．パラメータ（Ｐ）を新たに算出するために、楕円形円線図（Ｏ）の各象限に 対する複数の測定値（ｘ）をデータバッファにファイルする請求の範囲第４項記 載の方法。