JPH02501855A - 電子コンパスを備えた車両用のナビゲーシヨン方法 - 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】 電子コンパスを備えた車両用のす・ビゲーション方法従来の技術 本発明は、請求の範囲第１項の上位概念に記載のナビゲーション用電子コンパス を備えた方位比ないし車両の走行方向をめる方法から出発している。

磁力計に作用する磁界ベクトルのめた楕円の円線図を補正するこの種の方法は、 西独国特許出願公開第３５０９５４８号公報から公知である。そこでは、磁力計 によって測定された磁界の値を請求められた円線図からのずれについて検査しか つ測定値の、円線図からのずれが所定の大きさを上回ったときはその都度円線図 の補正を行うことが提案されている。この場合、磁界障害によって発生する、方 位指示における角度誤差がこの方法によっては極めて不満足かつ著しく緩慢にし か補正されない点が不都合である。

西独間特許第２６５１６７８号明細書から公知の進路測定装置において、磁界障 害の発生の際の角度誤差を補正するために、磁界センサによって測定された値が 目標値から前以て決められた大きさだけ異なったときに、磁界センサの別のセン サへの切り換えが行われる。この場合、付加的なセンサが必要である点、その上 このセンサが少なくとも部分的に地磁気、従って外部の磁界障害によって影響さ れる点が不都合である。

本発明の解決法によって、短時間または長期間発生する角度障害において磁力計 に作用する妨害磁界ないし妨害磁界変化によるナビゲーションエラーを抑圧ない し制限して、妨害期間中およびその後に出来るだけ正確な方位指示を行い得るよ うにしたい。

本発明の利点 請求の範囲第１項の特徴部分に記載の構成を有する本発明の方法は、妨害磁界ま たは障害磁界変化の発生の際に方位指示の変化を抑圧ないし制限するために、測 定値が目標値とは異なっている持続時間に依存して補正作用が重み付けられると いう利点を有する。

実施態様項に記載の構成によって、請求の範囲第１項に記載の構成の有利な実施 例および改良例が可能である。このために、測定値が楕円形の円線図から前以て 決められｊ；許容の大きさを越えて短時間具なった場合に方位指示の変化を完全 に抑圧すれば特に効果的である。測定値が楕円の円線図の目標値から前以て決め られた大きさを越えて比較的長く異なつｔ；場合には有利には方位指示の変化速 度は車両速度に依存する最高値に制限される。その際車両速度に依存する、方位 変化の最高値を車両の許容横方向加速度の限界値によってめかつこの値を評価回 路のデータメモリにファイルすると有利である。許容されない測定値ずれの終了 時においてそれ以後有利には円線図を介してめられた、地磁気の方向が直接およ び補正なしに再び方位指示のために使用される。

図面の簡単な説明 次に本発明を図示の実施例につき図面を用いて詳細に説明する。第１図は車両の ナビゲーションシステムのブロック線図であり、第２図はナビゲーションシステ ムの磁力計に作用する磁界の楕円の円線図であり、第３図は車両速度に依存する 、角度変化の最高値を説明する線図であり、第４図はナビゲーション走行の期間 に磁界障害が発生した際の方位指示の補正の際の時間経過を示す線図である。

実施例の説明 第１図には、運転者が目的地方位および最短距離を指示することによって不案内 な地域において所望の目的地にガイドされることができる（目的地ガイドシステ ム）、車両用結合ナビゲーションシステム（ｋｏｐｐｅ−１ｎａｖｉｇａｔｉｏ ｎ）　が図示されている。このシステムは、入出カニニット１０．データメモリ １２を有するマイクロプロセッサ１１並びに距離発生器１３および走行方向発生 器１４から成っている。マイクロプロセッサ１１は通例通りデータメモリ１２と ともに入出カニニット１０内に含まれている。距離発生器１３として、場合によ っては車両に既に設けられている、車輪に取り付けられた回転速度計のパルス発 生器または相応の発生器を使用することができる。走行方向発生器１４として磁 力計ないし磁界測定器を使用することができる。マイクロプロセッサ１１は距離 発生器１３ｊ−ｉよび磁力計１４から供給された信号を処理しかつ入出カニニッ トｌＯの操作キーによって入力される制御および入力命令を実行する。更にマイ クロプロセッサはデータおよび方位矢印の、入出カニニットｌＯの液晶表示部１ ５への出力を制御する。タンブラスイッチ１６を用いて、ＬＣＤ　ｌ　５におけ る方位の数値を“大きく”又は“小さく”変化させることができる。受領キー１ ７の操作によってその都度ＬＣＤ１Ｓ上に指示されたその時の数値が記憶されか つＬＣＤ１５の下側の領域において表示部１８に出力される。機能選択キー１９ によって、入出カニニット１０の左側の縁領域に書き込まれた説明２５に示され ている提供メニュー内でのナビゲーションシステムの切換が行われ、その際ＬＣ Ｄ１５にその都度指示される情報は書き込まれＩ；説明２５の高さにあるＬＣＤ １５上の矢印によって知らされる。別のキースイッチ２１は結合ナビゲーション システムの接続および遮断のために用いられる。上側のＬＣＤ領域における７セ グメント表示部２２は、種々の設定目的地を符号表示で識別するために用いられ る。１６の種々の見えない矢印セグメントを有するＬＣＤの１５のローゼットパ ターン２３は方位情報のために用いられ、その際制御された方位矢印２４は方位 北、走行方向または走行すべき目的地の方位を表示する車両に固定されている磁 力計１４は車両の走行平面に配向されている、相互に９０°ずれている２つのセ ンサを有している。磁力計はセンサによって測定される、磁力計１４に作用する 磁界の成分を電気測定値の形で送出する。これら測定値は走行方向または方位北 をめるために評価回路において循環的に捕捉されかつ評価される。その際西独国 特許出願公開第３５０９５４８号公報に詳しく記載されているように、磁界ベク トルの楕円の円線図の中心点の、座標厚意からのずれが、第２図に示す、方位に 無関係な硬磁性の妨害磁界ベクトルＨＭを形成する。第２図に図示の楕円の円線 図Ｏの別のパラメータは、長半径ａおよび短半径す並びに座標系ＸｌＦに対する 角度βだけの回転である。ナビゲーションシステムの較正の際自走行によって公 知のようにこの楕円パラメータがめられかつデータメモリ１２にファイルされる 。それから引き続くナビゲーション走行において連続的に、磁力計１４から角度 ψをめるために検出される。

制限された測定値精度に基づいてここで第４図との関連において第２図に従って どのような方法で磁界障害が検出されかつ処理されるかについて説明する。前以 て決められた大きさＡを有する所定の帯域幅内で、測定値Ｐｘ、ｙ　は楕円の円 線図０から外側または内側にずれていてもよく、その場合補正手段なしに取り出 すことができる。しかし複数の連続する測定値Ｐｘ。

ｙの、楕円の円線図０からの偏差ΔＸｒ’ｌが所定の大きさＡを上回ったとき、 このことはナビゲーションシステムにおいて磁気的な障害として検出される。引 き続いて評価回路はデータメモリ１２の一時記憶装置に連続的にファイルされる 方位角度ψに基づいて、同時に地磁気ベクトルＨ８の角度変化Δψ／ｌが存在す るかどうかを検査する。そうでない場合には、方位角度は変わらず維持されかつ 測定値偏差ΔＸ、Δｙは、有利には重み付けられた、測定値の平均をとって円線 図０を補正するべく引き続き処理される。

しかし評価回路において同時に角度変化Δψ／ｌが検出されるや否や、コンパス によって指示された方位の変化速度が前以て決められｔ；値に制限され、その際 この値は測定値偏差（測定値の設定値からのずれ）の持続時間によって重み付け される。測定値Ｐｘ、ｙが楕円の円線図Ｏから前以て決められた大きさＡ以上に 短時間具なった場合には、方位指示の変化Δψ／ｌは評価回路によって完全に抑 圧される。測定値Ｐｘ、ｙが楕円の円線図０から前以て決められた大きさＡ以上 に長期にわたって異なった場合には、方位指示の変化速度Δｆ／ｌは車両の走行 速度に依存する最高値に制限される。

第３図には曲線Ｂによって、車両速度に依存する、許容方位変化Δψ／ｌの最高 値が示されている。この最高値は車両の許容横方向加速度によって決められる。

これらの値は事前に、乾いた道路および車両の申し分ないタイヤ状態でめかつデ ータメモリ１２に表の形でファイルすることができる。しかしこの表に代わって 、車両の型に応じてそれぞれ０，２ｇから０．４ｇの間にある許容できる横方向 加速度に対する値を使用すれば著しく簡単かつ有利である。その場合その都度測 定される速度を用いて連続的に曲線Ｂ上の限界値が計算される〔Δψ／ｌ　＝ｆ （ｖ））。車両のかじ取ａｘ リハンドルの最大旋回角も角度変化Δψ／ｌの別の最高限界値を形成する。車両 速度に比例して経過するこの限界値は第３図に直線Ｃによって示されている。こ れは同様データメモリ１２に７アイルすることができる。しかしこの場合有利に は曲線Ｂの限界値も車両速度を介して連続的に計算される。その場合論理回路を 介して曲線ＢまたはＣにおける大きい方の限界値が抑圧されかつ小さい方の限界 値が実際の方位変化Δψ／ｌと比較される。

次に第４図を用いて、磁界障害の発生の際の方位指示の変化をどんな方法で補正 するかについて説明する。第４図ａから、ナビゲーション走行の第１部分におい て磁力計１４から供給される測定値がまだ、許容偏差Ａ内にある偏差ΔＸ＋７を 有していることがわかる、第４図すは、この時間の開角度変化Δψ／ｌが、第３ 図に示されている特性曲線ＢおよびＣから得られかつ例えばｖ＝４０ｋｍ／ｈの 速度では約１０　’　／ｓｅａを有している許容最大限界値以下にあることを示 している。第４図Ｃにおいて一点鎖線Ｕによって、評価回路による測定値の連続 監視並びに円線図Ｏの追従較正が行われることが示されている。ここでは約２　 ｓｅｃの時間ｔｌにわたる短時間の障害ｌの発生によって、方位指示のその都度 の変化Δψ／ｌが抑圧されかつ最後に指示された方位が変化されずに維持される 。このことは第４図すかられかる。そこで第４図Ｃに示すように補正信号Ｋが発 生されかつマイクロプロセッサ１１の相応のプログラムループによって測定値偏 差Δｘ、ｙの平均化が行われかつこれによって円線図０が時間に依存した重みに よって補正される。この重みは、許容偏差の追従較正の場合より僅かである（く １）。障害ｌの終了時に方位指示Δψ／ｌの変化が再び始められる。

短期間発生した磁界障害の期間に車両方向が連続的に変化しｔ；可能性があるの で、以後この方向変化は指示において追従調整されなければならない。しかしそ の際に第３図に示された最高値を上回ってはならない。この目的のために、方位 表示部２４の変化速度Δψ／ｌを速度に依存した最高値ＢないしＣを用いて、実 際の方位が指示されるかないし走行方向の実際の角度変化が方位指示に対する変 化速度Δψ／ｌの最高値Ｂ／Ｃ以下に下がるまでの間、続けることが提案されて いる。この追従調整は第４１Ｅｌｂかられかる。

２　ｓｅｃ以上の比較的長い障害２の発生の際にはまず新！二に角度変化Δψ／ ｌの指示が抑圧されかつ指示され！：方位が維持される。それから角度変化Δψ ／ｌは再び許容されるが、それは第４図すに示された走行速度に依存しｔ；最高 値Ｂ／Ｃに制限される。更に障害２の時間ｔ２の期間に測定値偏差Δｘ、ｙを平 均化するための信号が発生されかつそれに応じて円線図０がダイナミックに追従 較正される。その際有利にはまず比較的小さな重みが設定されかつ比較的長い障 害の場合増大する重みが設定される。このようにして電気負荷の接続ないし遮断 により車両内に生じる磁界変化も申し分なく補償調整される。

しかし障害２の期間の測定値ずれの終了とともにコンパスによって直接束められ た、地磁気の方位が補正なしに方位指示をめるために処理されかつこのように新 たにめられた走行方向または方位北が今度は追従制限なしに有利にも数測定サイ クルだけ時間遅延されて指示される。引き統いて方位指示の変化はその都度従来 のように評価回路によって地磁気の方向に関してめられかつ指示される。その際 同時に所定の時間間隔において測定値ないし測定値の、円線図０かものずれの検 査が実施される。その際円線図０のグイナミック補正を、小さな測定値変化でも 平均化によって連続的に円線図Ｏの補正のために用いられるように実施すること もできる。その場合比較的長い障害後連続的に平均化することによって生ずる残 留誤差を回避するために、平均化は再び新たに始められる。

国際調査報告 国際調査報告 ＤＥ　８７００４７９ ＳＡ　１９０３３

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．車両に固定された磁力計とそこに作用する磁界ベクトルの、磁力計から供給 される測定値を循環的に検出する評価回路とから成る電子コンパスを用いて方位 北ないし車両の走行方向を求める方法であって、前記評価回路は更に次のような 処理を行う、すなわち前記磁界ベクトルの楕円の円線図および該円線図の、走行 方向のパラメータを求めかつ検査しかつ複数の連続する測定値が前記楕円の円線 図から前以て決められた大きさ以上に異なった場合に前記円線図を補正する形式 のナビゲーション方法において、測定値（Ｐｘ，ｙ）が楕円の円線図（Ｏ）から 前記のように異なり（Δｘ，ｙ）しかも同時に地磁気ベクトル（ＨＨ）の角度変 化（ムψ）がある場合に、前記コンパスによって指示される方位の変化速度（Δ ψ／ｔ）を前以て決められた値に制限しかつ前記測定値ずれの持続時間（ｔ１， ｔ２）に依存して前記方位指示の変化速度（Δψ／ｔ）の制限を重み付けること を特徴とする車両のナビゲーション方法。
2. ２．測定値（Ｐｘ，ｙ）が楕円の円線図（Ｏ）から前以て決められた大きさ（Δ Ｘ，ｙ）以上に短時間異なった場合に、方位指示の変化（Δψ／ｔ）を抑圧する ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の車両のナビゲーション方法。
3. ３．測定値（Ｐｘ，ｙ）が楕円の円線図（Ｏ）から前以て決められた大きさ（Δ ｘ，ｙ）以上に比較的長く異なった場合には、方位指示の変化速度（ムψ／ｔ） を車両速度に依存する最高値（Ｂ，Ｃ）に制限し、その際該最高値（Ｂ，Ｃ）は 評価回路によって走行速度に関連して循環的に計算されることを特徴とする請求 の範囲第１項または第２項記載の車両のナビゲーション方法。
4. ４．走行速度に依存する最高値（Ｂ）をデータメモリ（１２）にファイルされた 、車両の許容横方向加速度の限界値によって計算することを特徴とする請求の範 囲第３項記載の車両のナビゲーション方法。
5. ５．車両速度に依存する最高値（Ｂ，Ｃ）を一方において最大許容車両横方向加 速度によって計算しかつ他方において車両のかじ取りハンドルの最大旋回角によ って計算しかつ前記両値（Ａ，Ｂ）の大きい方を抑圧しかつ小さい方を測定され た方位変化（Δψ／ｔ）と比較することを特徴とする請求第４項記載の車両のナ ビゲーション方法。
6. ６．方位指示の変化速度（ムψ／ｔ）を車両速度に依存する最高値（Ｂ，Ｃ）を 用いて、該変化速度が前記最高値（Ｂ，Ｃ）以下に下がるまでの間、続けること を特徴とする請求の範囲第３項から第５項までのいずれか１項記載の車両のナビ ゲーション方法。
7. ７．測定値ずれの終了以後は、地磁気（ＨＨ）の求められた方向を補正なしに方 位指示を求めるために使用することを特徴とする請求の範囲第１項から第６項ま でのいずれか１項記載の車両のナビゲーション方法。
8. ８．測定値ずれの終了時において補正されない方位指示を時間遅延してから使用 することを特徴とする請求の範囲第７項記載の車両のナビゲーション方法。
9. ９．所定の時間間隔において楕円の円線図（Ｏ）の検査を実施しかつ測定値ずれ （ΔＸ，ｙ）の平均化によって円線図を連続的に補正することを特徴とする請求 第１項から第８項までのいずれか１項記載の車両のナビゲーション方法。
10. １０．測定値ずれの終了によってそのとき検出された新しい測定値（Ｐｘ，ｙ） によって平均化を新たに開始することを特徴とする請求の範囲第７項から第９項 までのいずれか１項記載の車両のナビゲーション方法。