JPH0314125B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車等の進行方位を検出することに
用いられる方位検出装置に関するものである。

従来、地球磁界による磁場ベクトルを測定する
センサとしては例えばフラツクスゲートバルブ、
あるいはホール素子等を用いたフラツクスメータ
がある。この検出素子を２個使い、例えば一平面
上において、互いに直交する２方向（Ｘ軸、Ｙ軸
方向））配置し、それぞれの磁場成分を求める方
法である。この２つの検出素子から検出された信
号を適当な回路によつて処理した後、電圧信号で
取り出すと、その信号の描く軌跡は一般に楕円形
状を有するものである。そしてその１つの出力成
分をVx、他の出力成分をVyとすると、Vx、Vy
は以下の様な式に書くことができる。

Vx＝Kx・Bsinθ Vy＝Ky・Bcosθ ただし、Vxは第１の磁気検出素子の出力、Vy
は第２の磁気検出素子の出力、Kx、Kyは第１及
び第２の磁気検出素子の出力系に依存する係数、
Ｂは地球磁界の水平分力である。θは水平分力Ｂ
と第２の磁気検出素子の中心軸とのなす角であ
る。ここにおいてKx、Kyを相等しく出力回路を
調整しておけば測定された電圧出力で表わされた
磁場ベクトル軌跡は円になる。第１図は、このベ
クトル軌跡を表わしたものである。この様に磁場
ベクトルが地球磁界によるものだけである場合に
はその検出されたベクトル軌跡は原点を中心とす
る円１となる。ところが、現実には前述した様
に、車体における着磁の影響を受け、このベクト
ル軌跡の原点は、必ずしも原点にはない。この着
磁ベクトルは、車体に固定された座標系における
値が測定される。従つて車両が方位に対して回転
しても、着磁ベクトルは車体とともに回転するた
めその車体に固定されている方位検出センサの着
磁部分出力は、車体の回転に伴つては変動しな
い。

即ち、車両の回転に対して、着磁ベクトルの方
位検出センサに与える影響は、直流成分としての
影響である。このため第１図に示す様に原点から
Ａベクトルだけ離れた点を中心とする円状のベク
トル軌跡を描く。従つて、このベクトル軌跡から
方位を求めるにあたつて着磁の影響がある場合に
は、単に、測定された磁場ベクトルのＸ方向ある
いはＹ方向の成分の比の逆正接としては、求める
ことができない。即ち、次式によつて方位を求め
なければならない。

θ＝tan^-1（（Vx−Box）／（Vy−Boy） ここにおいてBox、Boyは前記の着磁ベクトル
のＸ、Ｙ方向成分によるものである。この様に車
両に装着した方位検出センサから検出される出力
信号は、その着磁ベクトル量分だけ補正しなけれ
ばならない。そして、この着磁ベクトル量は、車
体を０から360度の範囲で１回転させた場合にそ
の出力信号が描くベクトル軌跡の円の中心のベク
トル量で与えられる。従つて、ベクトル軌跡の中
心を求めた後上記の式の様に補正をして方位θを
求めなければならない。

そこで、上記したベクトル軌跡の円の中心を求
めて補正を行なうようにしたものに特開昭57−
148210号の「方位検出装置」がある。この方位検
出装置は、スイツチ操作によるタイミングにて移
動体を１回転以上回転させた時のＸ方向とＹ方向
のそれぞれの最大値Xmax、Ymaxと最小値
Xmin、Yminを求めるようにし、（Xmax＋
Ymin）／２、（Ymax＋Ymin）／２の演算を行
なつて補正値を求めるようにしている。

しかしながら、このものは移動体が一回転以上
回転したことを２回のスイツチ操作にて行なうよ
うにしているため、その２回のスイツチ操作の間
に移動体が１回転以上回転していない時には第２
図の実線にて示すようにベクトル軌跡が完全なる
円を描かず、従つてＸ方向、Ｙ方向の最大値、最
小値が真のものとは異なつてしまい、（Xmax＋
Xmin）／２、（Ymax＋Ymin）／２の演算にて
求める補正値が誤まつたものになつてしまうとい
う問題がある。第２図のものおいては、Xmin、
Yminは真の値であるが、Xmax、Ymaxが真の
値より小さいものになるため、円の中心が真の中
心より原点寄りになつてしまう。

本発明は上記問題に対処してなされたもので、
その目的とするところは、スイツチ等のタイミン
グ手段からタイミング指示が発生すると、前記円
の真の中心を求めるに必要なデータを求めるよう
にし、それらのデータが全てそろつた段階で前記
円の真の中心、すなわち補正値を求めるようにし
た方位検出装置を提供することにある。すなわ
ち、本発明はベクトル軌跡の円の中心を求めるの
に、移動体を１回転以上回転させる必要がなく、
その円の中心を求めるのに必要なデータ、すなわ
ちＸ軸に平行な直線とベクトル軌跡とが交わる２
点の平均値およびＹ軸に平行な直線とベクトル軌
跡とが交わる２点の平均値とがそろつた段階で円
の中心を求めるようにしている。従つて、出力補
正のタイミングをスイツチ操作にて与える場合に
はそのスイツチ操作を２回行なう必要がなく１回
で済むため、入力操作のわずらわしさをなくすこ
とができる。

以下本発明を図に示す実施例について説明す
る。第３図はその一実施例を示すブロツクダイヤ
フラムである。この第３図において、１０は方位
検出センサである。方位検出センサ１０は環状の
コア１４を有し、そのコア１４を内心として励磁
巻線１１が施されている。励磁巻線１１の両端
は、発振器２１に接続されている。一方、環状コ
ア１４の相対向する胴部を内包して巻かれた出力
巻線１２と、これに直交する方向に同様に環状コ
ア１４に巻かれた出力巻線１３とが配設されてい
る。該出力巻線１２の出力はフイルター２５ａを
通つた後、増幅器２３ａに入力し、他の出力巻線
１３の出力はフイルター２５ｂを通つた後、増幅
器２３ｂに入力している。そして、これらの増幅
器２３ａ，２３ｂの出力は、それぞれサンプルホ
ールド回路２４ａ、及び２４ｂに入力し、これら
のサンプルホールド回路２４ａ，２４ｂのゲート
入力はタイミング発生回路２２からの信号を入力
するように接続されている。そして、サンプルホ
ールド回路２４ａ，２４ｂの出力は、それぞれ
Ａ／Ｄ変換器６０に入力し、デジタル量に変換し
て、マイクロコンピユータ５０に入力している。
マイクロコンピユータ５０の出力（方位信号）
は、表示駆動回路４０に出力され表示駆動回路４
０は表示装置３０を駆動して車両の進行方向を表
示している。また、スイツチ７０はユーザがマイ
クロコンピユータ５０に補正を実行させるための
もので、その投入時にタイミング指示を発生する
タイミング手段を構成している。なお、A/D変
換器６０とマイクロコンピユータ５０にて演算手
段を構成し、符号１００で示す部分にて方位検知
部を構成している。この様な構成において、その
作用を説明すると次の様になる。

環状のコア１４は磁気的に硬質の材料からでき
ているため容易に飽和させることが可能である。
そして、励磁巻線１１に印加された周波数Ｆの交
流電流は、この環状コア１４内の磁束を飽和させ
る。そして、直流磁場である地球磁場がこの環状
コア１４内を貫いているため、内部にできる磁場
は、その地球磁場成分の分だけバイアスされた高
周波数振動となる。そして、この地球磁場成分で
変調された飽和した磁束の高周波振動は２つの出
力巻線１２，１３に電磁誘導を引き起し、その両
端に出力信号が発生する。その出力信号の前記励
磁周波数Ｆの第２高調波成分の振幅は、この直流
成分である地球磁場の大きさに比例している。そ
こで、フイルター２５ａ，２５ｂを介し、増幅器
２３ａ，２３ｂにおいて第２高調波のみを増幅
し、サンプルホールド回路２４ａ，２４ｂにおい
てそのピーク値をサンプルホールドする。出力巻
線１２及びそれに直交する出力巻線１３によつて
検出された出力信号（Vx，Vy）をＸ成分、Ｙ成
分とするベクトルの軌跡は、前述した様に車が１
回転すると第７図に示すように円を描く。

次に、マイクロコンピユータ５０の演算処理に
ついて説明する。第４，５，６図は、その演算処
理を示すフローチヤートである。ステツプ１００
はいわゆるデータの初期化を行うためのステツプ
であり、後述の着磁補正中を示すフラグＦ０も０
にクリアーする。ステツプ２００ではデイジタル
化されたセンサの出力Vx，VyをA/D変換器６０
より取り込む。ステツプ３００ではユーザが補正
を行うためにスイツチ７０を押したか否かを判定
する。このスイツチ７０はユーザが押していると
きのみ接点が閉じるか、あるいは開くタイプのス
イツチである。スイツチ７０が押された場合には
ステツプ３１０に進み、その時点のセンサ出力
Vx，Vyをもとに第４図に示す計算式にて計算を
行ない、CVx₊、CVx_-の値を記憶する。この
CVx₊、CVx_-、CVy₊、CVy_-の値とその時点の
センサ出力Vx，Vy（出力円上のＰ点）とは第７
図に示すような関係になつている。なお、第４図
の計算式で示すｒは出力円の半径である。また、
0.625という値はこの値に限定するものではなく、
スイツチ７０が押された時、センサ出力がセンサ
出力円のどの位置にあつても、出力円と直線Ｘ＝
CVx₊あるいはＸ＝CVx_-が２つの交点を持ち、
出力円と直線Ｙ＝CVy₊あるいはｙ＝CVy_-も２
つの交点を持つような値ならばよい。そして、ス
テツプ３２０で着磁補正中であることを示すフラ
グＦ０を１にセツトし、後述する他のフラグＦ１
〜Ｆ６を０にクリアーして、ステツプ４００に戻
る。ステツプ４００ではセンサ出力Vx，Vyから
補正値XC、YC（それまでに求めて記憶しておい
たもの）を減算し、その結果から車両進行方位θ
を第４図に示す計算式にて算出する。ステツプ５
００では表示を駆動回路４０を駆動しステツプ４
００で求めたθを示す表示器３０に表示させる。
ステツプ６００では前記フラグＦ０の値により着
磁補正中であるかないかを判定し、補正中でなけ
れば（F0＝０）、ステツプ２００に戻る。補正中
ならば（F0＝１）、第５図のステツプ７００に進
む。ステツプ７００では車両の回転の結果生ずる
ベクトル軌跡の出力円と直線Ｘ＝CVx₊、あるい
はＸ＝CVx_-、との交点が後述するステツプで２
つ求まり、出力円の中心のＹ座標が求まつたかど
うかを示すフラグＦ１の値に応じて分岐する。車
両が十分回転し交点が２つ求まつた場合（F1＝
１）は第６図のステツプ１０００に進むが、車両
が十分に回転しておらず交点が２つ求まつていな
い場合（F1＝０）はステツプ８００に進む。ス
テツプ８００では今回のセンサのＸ出力Vxが前
回以前にステツプ３１０で演算されたCVx₊と等
しいかどうか判定する。（即ち、第７図のＰ点が
センサ出力円と直線Ｘ＝CVx₊の交点であるかど
うか判定する）。等しくなければステツプ９００
へ進む。等しい場合にはステツプ８１０へ進み交
点が１つ求まつているか、１つも求まつていない
かを示す前回以前に設定されたフラグＦ２を判別
し、F2＝１ならばステツプ８１２に進み、F2＝
０ならばステツプ８１１へ進んで、このステツプ
でF2＝１を設定する。ここで、F2＝１とは出力
円と直線Ｘ＝CVx₊の交点が１つ求まつているこ
とを意味し、F2＝０とは第７図のＰ点が直線Ｘ
＝CVx₊を横切らず１つも求まつていないことを
意味する。ステツプ８１１では第７図のＰ点が直
線Ｘ＝CVx₊上にあるときのＹ出力、即ち、交点
のＹ出力VyをYC１として記憶し、交点が１つ求
まつたので前記フラグF2＝１にセツトする。ま
た、ステツプ８１２に進んだ時には今回求まつた
出力円と直線Ｘ＝CVx₊との交点のＹ出力Vyが以
前にステツプ８１１で求まつた交点のＹ出力YC
１と所定値Ｋ以上離れているか否かを判断する。
これはセンサ出力が車両の近くを通過する他車両
の磁気等による外乱により変化し、本来の出力円
をはずれた軌跡を描き、この軌跡と直線Ｘ＝
CVx₊とが接近した２点で交わつた場合のＹ出力
を取り込まないようにするためである。この判断
におけるYC１とVyの差がＫ未満の場合には同一
交点と判定する。YC１とVyの差がＫ以上のとき
はステツプ８１３へ進み、（YC1＋Vy）／２の演
算により、センサＹ出力補正予定値YC′を求め
る。また、ステツプ９００，９１０，９１１，９
１２，９１３はＸ＝CVx_-について上述したステ
ツプ８００，８１０，８１１，８１２，８１３と
同様な処理を行なつている。さらに、第６図のス
テツプ１０００，１１００，１１１０，１１１
１，１１１２，１１１３とステツプ１２００，１
２１０，１２１１，１２１２，１２１３について
もＹ＝CVy₊とＹ＝CVy_-につき同様の処理を行
なつている。

１３００では、センサ出力補正予定値XC′と
YC′がそれぞれ求まつたか否かを前記フラグＦ
１，Ｆ４の値により判定し、求まつている場合は
ステツプ１３１０へ進み、センサ出力補正予定値
XC′，YC′をセンサ出力補正値XC，YCとする。
またフラグＦ０をクリアする。このことにより、
次回から第４図のステツプ４００にて使われるセ
ンサ出力補正値XC，YCが新たに求められたもの
になり、従つて車両進行方位θが正確に求められ
る。

ここで、上記各フラグＦ０〜Ｆ６の機能をまと
めると、F0＝１は着磁補正中であることを示し、
ユーザが補正を行なうためにSW７０を押したこ
とを検出したとき１にセツトされ、F0＝０は着
磁補正中でないことを示す。

また、F1＝１（F4＝１）は直線Ｘ＝CVx₊（Ｙ＝
CVy₊）あるいはＸ＝CVx_-（Ｙ＝CVy_-）のどち
らか一方とセンサ出力円との交点が２つ求まり、
センサ出力円の中心のＹ座標YC′（Ｘ座標XC′）
が求まつたことを示し、F1＝０（F4＝０）はセン
サ出力円の中心のＹ（Ｘ）座標が求まつていない
ことを示す。さらにF2＝１（F5＝１）は直線Ｘ＝
CVx₊（Ｙ＝CVy₊）とセンサ出力円の１つ目の交
点のＹ座標YC１（Ｘ座標XC１）が求まつたこと
を示し、F2＝０（F5＝０）は直線Ｘ＝CVx₊（Ｙ＝
CVy₊）とセンサ出力円の交点のＹ（Ｘ）座標が
１つも求まつていないことを示す。また、F3＝
１（F6＝１）は直線Ｘ＝CVx_-（Ｙ＝CVy_-）とセ
ンサ出力円の１つ目の交点のＹ座標YC２（Ｘ座
標XC２）が求まつたことを示し、F3＝０（F3＝
１）は直線Ｘ＝CVx_-（Ｙ＝CVy_-）とセンサ出力
円の交点のＹ（Ｘ）座標が１つも求まつていない
ことを示す。

なお、上記実施例ではタイミング手段として、
ユーザによりスイツチ操作されるスイツチ７０を
用いるものを示したが、タイマにより車両の運転
時間が所定時間に達する毎、あるいは車両の走行
距離が所定距離に達する毎に自動的にタイミング
指示を発生する手段を用いるようにしてもよい。

〔本発明の効果〕

一般に円周上の点からその円の中心を求めるた
めには、数学的には円周上の相異なる点がわかれ
ばよい。しかし、そのためには乗算など複雑な計
算処理を行なう必要があり、その処理のためにマ
イクロコンピユータを使つた場合には、多量のプ
ログラムを必要としてしまう。これに対して、本
発明の演算ではＸ軸に平行な直線とベクトル軌跡
とが交わる２点の平均値およびＹ軸に平行な直線
とベクトル軌跡とが交わる２点の平均値を求める
という簡単な演算処理で円の中心を求めることが
できる。また、ベクトル軌跡が真円とはならず楕
円になるような場合、上記３点を用いて中心を求
めるものでは楕円の偏平率が大きくなる程、求め
る円の中心が真の中心からずれてしまうというこ
とに対して、本発明では偏平率の大きさにあまり
影響されることなく円の中心を求めることができ
る。

また、Ｘ軸に平行な２つの直線とＹ軸に平行な
２つの直線は、タイミング手段からタイミング指
示が発生した時点の方位検知部からのＸ、Ｙ方向
の電気信号を基に設定されるので、前記それぞれ
の直線のうち必ずベクトル軌跡と２点で交わるＸ
軸、Ｙ軸にそれぞれ平行な２本の直線が存在し、
それぞれの直線の２つの交点を用いてベクトル軌
跡の円の中心を必ず求めることができる。（ベク
トル軌跡との交点を求めるための直線が固定、例
えばＸ軸、Ｙ軸とした場合には、その直線とベク
トル軌跡とが交わらない場合があり、その場合に
は円の中心を求めることができない。）

【図面の簡単な説明】

第１図は方位検知部１００からの信号のベクト
ル軌跡の概略図、第２図は従来装置の問題点を説
明するための説明図、第３図は本発明の一実施例
を示すブロツクダイアフラム、第４図、第５図、
第６図は第３図中のマイクロコンピユータ５０の
演算処理を示すフローチヤート、第７図は作動説
明に供する説明図である。 １０…方位検出センサ、１００…方位検知部、
５０…マイクロコンピユータ、６０…A/D変換
器、７０…スイツチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 移動体に取り付けられ、地磁気の方位を直交
   する２方向（Ｘ、Ｙ方向とする）に分解して検知
   するようになし、そのＸ、Ｙ方向の電気信号出力
   が円のベクトル軌跡を描くように構成した方位検
   知部と、出力補正のタイミング指示を発生するタ
   イミング手段と、前記方位検知部からのＸ、Ｙ方
   向の電気信号を入力するとともにそのＸ、Ｙ方向
   の電気信号からそれまでに求めておいたＸ、Ｙ方
   向の補正値をそれぞれ減算し、その減算した結果
   の信号にて該移動体の進行方位を求めて方位信号
   を発生し、さらに前記タイミング手段からタイミ
   ング指示が発生すると、前記方位検知部からの
   Ｘ、Ｙ方向の電気信号によりそのＸ、Ｙ方向の電
   気信号が描くベクトル軌跡の円の中心を定め、こ
   の中心を規定するＸ、Ｙ方向の値にて前記Ｘ、Ｙ
   方向の補正値とするようにした演算手段を有する
   方位検出装置において、前記演算手段は前記タイ
   ミング手段からタイミング指示が発生すると、そ
   の時点で入力した前記方位検知部からのＸ、Ｙ方
   向の電気信号により、そのＸ方向の電気信号、Ｙ
   方向の電気信号に、前記ベクトル軌跡の円の半径
   より小さい所定値を加減算して、Ｘ方向、Ｙ方向
   毎にそれぞれ２つの平行な直線を形成し、前記方
   位検知部からのＸ、Ｙ方向の電気信号により円の
   ベクトル軌跡と前記Ｘ方向、Ｙ方向におけるそれ
   ぞれの直線との交点を求めるようにし、Ｘ方向に
   おける２つの直線のいずれか一方が前記円のベク
   トル軌跡と２点で交わり、かつＹ方向における２
   つの直線のいずれか一方が前記円のベクトル軌跡
   と２点で交わつたことを判定すると、そのＸ方向
   の直線と前記ベクトル軌跡とが交わる２点の平均
   値とＹ方向の直線と前記ベクトル軌跡とが交わる
   ２点の平均値にて前記Ｘ、Ｙ方向の補正値をなす
   ようにしたことを特徴とする方位検出装置。