JPH03188316A - Azimuth detector - Google Patents

Azimuth detector

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JPH03188316A
JPH03188316A JP32985189A JP32985189A JPH03188316A JP H03188316 A JPH03188316 A JP H03188316A JP 32985189 A JP32985189 A JP 32985189A JP 32985189 A JP32985189 A JP 32985189A JP H03188316 A JPH03188316 A JP H03188316A
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JP
Japan
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data
azimuth
sensor
angular velocity
noise
Prior art date
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Application number
JP32985189A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Okamoto
賢司 岡本
Shinichi Matsuzaki
伸一 松崎
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To accurately calculate an estimated azimuth by performing weighting by regarding data more reduced in a noise component as important using a Karman filter constituted on the basis of azimuth data and revolving angular velocity data set as variables. CONSTITUTION:The noise components respectively contained in the output data thetaH of a geomagnetism sensor and the output data DELTAthetaG of a revolving angular velocity sensor are measured by a noise measuring means 12 and the measured noise values are supplied to a filter gain calculation means 13 to calculate a Karman filter gain K. Predetermined weighting processing is applied by a Karman filter means 11 to output an estimated azimuth theta. Since weighting can be performed by more regarding the data more reduced in noise among the data thetaH, DELTAthetaG as important, the azimuth of a moving body can be more accurately estimated.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は方位検出装置に関し、さらに詳細にいえば、地
磁気センサを使用し、この他に移動体の移動方向を検出
して旋回角速度を知る旋回角速度センサ(例えば、光フ
アイバジャイロ、機械式ジャイロ、振動ジャイロ、ガス
レートジャイロ)を使用して移動体のヨ一方向の方位を
検出する方位検出装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention relates to an azimuth detection device, and more specifically, it uses a geomagnetic sensor to detect the direction of movement of a moving body to determine the turning angular velocity. The present invention relates to an orientation detection device that detects the orientation of a moving body in one direction using a turning angular velocity sensor (for example, an optical fiber gyro, a mechanical gyro, a vibration gyro, or a gas rate gyro).

〈従来の技術〉 従来から、道路交通網の任意の箇所を走行している車両
、あるいは航空路を航行する航空機、海路を航行する船
舶等(以下「車両」を想定して説明を進める。車両の「
走行」、航空機、船舶の「航行」をまとめていう場合に
は「走行」という)の位置を検出する方式として、距離
センサと、方位センサ(地磁気センサ、または旋回角速
度センサのいずれか1つ)と、両センサからの出力信号
に必要な処理を施す処理装置とを具備し、車両の走行に
伴なって生ずる距離変化量ΔJ1および方位θ(地磁気
センサの場合)、もしくは方位変化量Δθ(旋回角速度
センサの場合)を用いて、移動体の現在位置データを得
る推測航法(DeadReckon i ng)が提案
されている。この方式は、Δノおよびθに基いて、例え
ばΔノの東西方向成分ΔX(−Δ)x cosθ)およ
び南北方向成分Δy(−ΔJXslnθ)を算出し、従
前の位置出力データ(Px’、  Py’)に対して上
記各成分ΔX。
<Prior Art> Conventionally, the explanation will be based on the assumption that vehicles traveling at any point on a road transportation network, aircraft navigating air routes, ships navigating sea routes, etc. (hereinafter referred to as "vehicles").Vehicles of"
A distance sensor, an azimuth sensor (either a geomagnetic sensor or a turning angular velocity sensor) are used to detect the position of an aircraft or ship. , and a processing device that performs the necessary processing on the output signals from both sensors. Dead Reckoning (Dead Reckoning) has been proposed to obtain current position data of a moving object using sensors. This method calculates, for example, the east-west component ΔX (-Δ) ') for each of the above components ΔX.

Δyを加算することにより、現在の位置出力データ(P
x、Py)を求める方式であるが、方位センサが必然的
に有している誤差のために、得られる現在位置データに
含まれる誤差が累積されてしまうという欠点がある。
By adding Δy, the current position output data (P
This is a method for determining the values (x, Py), but it has the drawback that errors included in the obtained current position data are accumulated due to errors that the orientation sensor inevitably has.

すなわち、方位センサが、地磁気を検出して移動体の絶
対方位を知る地磁気センサである場合には、地磁気方位
センサは微弱な地球磁界の強さを検出するものであり、
移動体本体が着磁してしまうとその出力データには誤差
が発生する。この誤差を打ち消すために地磁気方位セン
サの初期化処理が行われるが、車両であればその走行中
、特に踏切、電カケープル埋設場所、鉄橋、防音壁のあ
る高速道路や高層ビルの谷間を通過する時等にしばしば
外部からの強電磁界の影響を受けて車体の着磁量が変化
することにより、再度誤差が発生することがある。した
がって、このような磁界の乱れを含んだ地磁気センサ出
力データを的確に検出して排除しなければ、正しい方位
を求めることができない。
That is, when the direction sensor is a geomagnetic sensor that detects the earth's magnetism and knows the absolute direction of the moving body, the geomagnetic direction sensor detects the strength of the weak earth's magnetic field,
If the main body of the moving body is magnetized, an error will occur in the output data. In order to cancel out this error, the geomagnetic direction sensor is initialized, but when a vehicle is driving, it must pass through railroad crossings, power cable burial sites, railway bridges, expressways with soundproof walls, and valleys between high-rise buildings. As the amount of magnetization of the vehicle body changes due to the influence of strong electromagnetic fields from the outside, errors may occur again. Therefore, unless the geomagnetic sensor output data containing such magnetic field disturbances is accurately detected and eliminated, the correct orientation cannot be determined.

一方、旋回角速度センサを使用する場合には、例えば、
方位変化が所定値以上となった時、電源(イグニション
)オン時、極低速走行時、または、山道などの悪路走行
が検出された時等には、センサの出力データに誤差が多
く現れることが知られており、これらのデータをそのま
ま使用すると方位検出精度が低下する。
On the other hand, when using a turning angular velocity sensor, for example,
When the direction change exceeds a predetermined value, when the power (ignition) is turned on, when driving at extremely low speeds, or when driving on rough roads such as mountain roads is detected, many errors may appear in the sensor output data. is known, and if these data are used as is, the direction detection accuracy will decrease.

そこで、方位センサとして、旋回角速度センサと、地磁
気センサとの2つの方位センサを併用し、旋回角速度セ
ンサの出力データと、地磁気センサの出力データとのい
ずれかの信頼性が低下した場合に他のデータで補うよう
にした方位検出装置が考えられているが、これらをいか
に組合せるかが問題となる。
Therefore, two orientation sensors, a turning angular velocity sensor and a geomagnetic sensor, are used together as an azimuth sensor, and if the reliability of either the output data of the turning angular velocity sensor or the output data of the geomagnetic sensor decreases, the other Direction detection devices supplemented with data have been considered, but the problem is how to combine these devices.

例えば、特開昭60−122311号公報に開示される
移動体方位検出装置は、通常は地磁気センサを使用し、
指定時間内の地磁気センサの変分が設定値以上、かつ旋
回角速度センサの変分が設定値以下のとき旋回角度セン
サの出力データを採用することを示唆する。
For example, the mobile object orientation detection device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-122311 usually uses a geomagnetic sensor,
When the variation of the geomagnetic sensor within the designated time is greater than or equal to the set value, and the variation of the turning angular velocity sensor is less than or equal to the set value, it is suggested that the output data of the turning angle sensor be adopted.

〈発明が解決しようとする課題〉 ところが、上記先行技術では、地磁気センサの出力デー
タの排除時は、旋回角速度センサの出力データのみに頼
って位置検出を続けることになるが、地磁気センサの出
力データの排除を長く続けている間に、一定の状況では
旋回角速度センサに累積誤差が生じ、正確な位置検出を
続けることができなくなるという問題がある。
<Problems to be Solved by the Invention> However, in the above-mentioned prior art, when the output data of the geomagnetic sensor is excluded, position detection is continued by relying only on the output data of the turning angular velocity sensor, but the output data of the geomagnetic sensor is There is a problem in that while the exclusion of the rotation angle velocity sensor continues for a long time, an accumulated error occurs in the turning angular velocity sensor under certain circumstances, making it impossible to continue accurate position detection.

すなわち、旋回角速度センサのみに頼ると旋回角速度セ
ンサ出力データの誤差が発生しやすい条件下で誤差が累
積してしまい、車両の位置検出精度が低下するという危
険性がある。
That is, if only the turning angular velocity sensor is relied upon, errors will accumulate under conditions where errors in the output data of the turning angular velocity sensor are likely to occur, and there is a risk that the accuracy of detecting the position of the vehicle will decrease.

また、旋回角速度センサの不具合を検知した場合に旋回
角速度セ゛ンサ出力データを排除し、地磁気センサ出力
データに頼った走行を続けるとしても、前述したように
車両走行中、踏切通過時等に地磁気センサ出力データの
出力が大きく狂い、やはり車両の位置検出精度が低下す
るという危険性がある。
Furthermore, even if the turning angular velocity sensor output data is removed when a malfunction of the turning angular velocity sensor is detected and the vehicle continues to drive relying on the geomagnetic sensor output data, the geomagnetic sensor output data may be removed while the vehicle is running or when passing a railroad crossing, etc., as described above. There is a risk that the data output will be greatly distorted and the accuracy of vehicle position detection will decrease.

勿論、旋回角速度センサ出力データの信頼性が基準より
も低下した時点で、直ちに地磁気センサ出力データに切
り替え、地磁気センサ出力データの信頼性が基準よりも
低下した時点で、直ちに旋回角速度センサ出力データに
切り替えていけば、位置検出精度の低下を比較的押さえ
ることはできるのであるが、信頼性が基準よりも低下し
たことを判断するまでは、依然信頼性の不明なデータを
使用し続けることになり、後の位置検出精度に悪影響を
与えることは明らかである。
Of course, when the reliability of the turning angular velocity sensor output data becomes lower than the standard, it is immediately switched to the geomagnetic sensor output data, and when the reliability of the geomagnetic sensor output data becomes lower than the standard, it is immediately switched to the turning angular velocity sensor output data. If you switch over, you can relatively suppress the decline in position detection accuracy, but until you determine that the reliability has fallen below the standard, you will continue to use data whose reliability is unknown. , it is clear that this will have a negative effect on the subsequent position detection accuracy.

本発明の目的は、旋回角速度センサと地磁気センサの出
力データを取り込み、それらの値と、過去の推定方位か
ら移動体の現在の方位を算出し、もって、移動体の現在
位置を求める方位検出装置において、旋回角速度センサ
と地磁気センサの出力データをそれぞれリアルタイムで
処理し、信頼性の多いほうのデータにより重きをおいて
移動体の現在の方位を正確に推定することができる方位
検出装置を提供することにある。
An object of the present invention is to obtain an azimuth detection device that captures the output data of a turning angular velocity sensor and a geomagnetic sensor, calculates the current azimuth of a moving object from those values and estimated past azimuths, and thereby determines the current position of the moving object. To provide an orientation detection device capable of processing output data of a turning angular velocity sensor and a geomagnetic sensor in real time, giving more weight to the more reliable data, and accurately estimating the current orientation of a moving body. There is a particular thing.

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための本発明の方位検出装置は、
第1図に示すように、地磁気センサの出力データθH1
および旋回角速度センサの出力データΔθGにそれぞれ
含まれるノイズ成分を抽出するノイズ測定手段12と、
上記ノイズ測定手段12により測定された各ノイズ成分
を用いてカルマンフィルタゲインKを算出するフィルタ
ゲイン算出手段13と、地磁気センサの方位データθH
および旋回角速度センサの出力Δθ0から求めた方位デ
ータθ0に、上記カルマンフィルタゲインKに基づいた
重み付け処理をすることにより、移動体の現在の推定方
位θを求める方位推定手段11とを有するものである。
Means for Solving the Problems> The orientation detection device of the present invention for achieving the above objects has the following features:
As shown in Figure 1, the output data θH1 of the geomagnetic sensor
and noise measuring means 12 for extracting noise components contained in the output data ΔθG of the turning angular velocity sensor, respectively;
A filter gain calculating means 13 for calculating a Kalman filter gain K using each noise component measured by the noise measuring means 12, and azimuth data θH of the geomagnetic sensor.
and azimuth estimating means 11 for calculating the current estimated azimuth θ of the moving body by weighting the azimuth data θ0 obtained from the output Δθ0 of the turning angular velocity sensor based on the Kalman filter gain K.

く作用〉 上記の構成の方位検出装置によれば、ノイズ測定手段1
2により地磁気センサの出力データθH旋回角速度セン
サの出力データΔθ0にそれぞれ含まれるノイズ成分を
測定する。これにより、各センサの出力データθ1.Δ
θ0の信頼性を個別に評価することができる。測定され
たノイズの値は、フィルタゲイン算出手段13に供給さ
れ、カルマンフィルタゲインKが算出される。そして、
カルマンフィルタ手段11において、所定の重み付け処
理が施され推定方位θが出力される。
Effect> According to the direction detecting device having the above configuration, the noise measuring means 1
2, the noise components included in the output data θH of the geomagnetic sensor and the output data Δθ0 of the turning angular velocity sensor are measured. As a result, each sensor's output data θ1. Δ
The reliability of θ0 can be evaluated individually. The measured noise value is supplied to filter gain calculation means 13, and Kalman filter gain K is calculated. and,
The Kalman filter means 11 performs a predetermined weighting process and outputs the estimated orientation θ.

このようにして、θHΔθGのうち、ノイズ成分が少な
いほうのデータをより重視した重み付けを行うことがで
、きるので、より正確な移動体の方位を推定することが
できる。
In this way, it is possible to weight the data with a smaller noise component among θHΔθG, thereby making it possible to estimate the orientation of the moving object more accurately.

なお、上記ノイズ成分を測定する場合は、走行中におけ
るデータを利用しても、停止中のデータを利用してもよ
い。
In addition, when measuring the above-mentioned noise component, data while the vehicle is running may be used, or data while the vehicle is stopped may be used.

しかし、走行中におけるデータを利用することが好まし
い。なぜなら、走行中における方位をカルマンフィルタ
によって推定するのであるから、走行中の振動や、車両
の動特性等に起因するノイズを含んでいる走行中のデー
タによってノイズを評価することが好ましいからである
However, it is preferable to use data while the vehicle is running. This is because, since the bearing during driving is estimated using a Kalman filter, it is preferable to evaluate noise using data during driving, which includes noise caused by vibrations during driving, dynamic characteristics of the vehicle, etc.

特に、旋回による角速度成分を含まない直線走行中のデ
ータを利用することがより好ましい。しかし、旋回中で
もノイズ成分のみを抽出できる手段が存在するなら、直
線走行中のデータに限られることはない。
In particular, it is more preferable to use data during straight running that does not include angular velocity components due to turns. However, if there is a means to extract only noise components even when turning, the data is not limited to data during straight running.

また、停止中であっても、角速度センサのノイズを正当
に判断する手段があれば、停止中のノイズ成分からカル
マンフィルタを求めることにしてもよい。
Further, even when the vehicle is stopped, if there is a means to properly determine the noise of the angular velocity sensor, a Kalman filter may be determined from the noise components during the vehicle is stopped.

〈実施例〉 以下実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。<Example> Embodiments will be described in detail below with reference to the accompanying drawings showing embodiments.

第3図は、車両に適用された本発明の方位検出装置の一
実施例を示すブロック図であり、・左右両輪の回転数を
検出する車速センサ41(このセンサは、距離センサと
して利用される。)・地磁気センサ42、 ・ジャイロ43(旋回角速度を干渉光の位相変化として
読み取る光フアイバジャイロ、ピエゾエレクトリック素
子の片持ちぼり振動技術を利用して旋回角速度を検出す
る振動ジャイロ、機械式ジャイロ等から選ばれたもの。
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the direction detection device of the present invention applied to a vehicle. Vehicle speed sensor 41 that detects the rotational speed of both left and right wheels (this sensor is used as a distance sensor). )・Geomagnetic sensor 42,・Gyro 43 (an optical fiber gyro that reads the turning angular velocity as a phase change of interference light, a vibrating gyro that detects the turning angular velocity using cantilever vibration technology of a piezoelectric element, a mechanical gyro, etc.) selected from.

旋回角速度センサとして利用される。)、 ・道路地図データを格納した道路地図メモリ2、・ジャ
イロ43、地磁気センサ42により検出された出力デー
タに基づいて車両の推定方位を算出するとともに、車速
センサ41のデータと合わせて車両の位置出力データを
演算しバッファメモリ3に格納するロケータ1、 ・当該読出した車両現在位置を地図に重ねてデイスプレ
ィ7に表示させるとともに、キーボード8とのインター
フェイスをとるナビゲーションコントローラ5 とから構成されている。
Used as a turning angular velocity sensor. ), ・Road map memory 2 storing road map data, ・Calculates the estimated heading of the vehicle based on the output data detected by the gyro 43 and the geomagnetic sensor 42, and also calculates the vehicle position along with the data of the vehicle speed sensor 41. It consists of a locator 1 that calculates output data and stores it in a buffer memory 3; a navigation controller 5 that displays the read vehicle current position on a display 7 overlaid on a map and interfaces with a keyboard 8;

上記ロケータ1は、例えば、車速センサ41からの出力
パルス信号の数をカウンタでカウントすることにより車
輪の回転数を得、カウンタから出力されるカウント出力
データに対して、乗算器により1カウント当りの距離を
示す所定の定数を乗算することにより単位時間当りの走
行距離出力データを算出するとともに、ジャイロ43か
ら車両方位の相対変化を求め、これと地磁気センサ42
の絶対方位出力データとから車両の方位出力データを算
出するものである。
The locator 1 obtains the number of wheel rotations by, for example, counting the number of output pulse signals from the vehicle speed sensor 41 with a counter, and uses a multiplier to calculate the number of rotations per count for the count output data output from the counter. The mileage output data per unit time is calculated by multiplying by a predetermined constant indicating the distance, and the relative change in vehicle direction is obtained from the gyro 43, and this and the geomagnetic sensor 42
The vehicle's azimuth output data is calculated from the absolute azimuth output data of the vehicle.

上記道路地図メモリ2は、所定範囲にわたる道路地図デ
ータが予め格納されているものであり、半導体メモリ、
カセットテープ、CD−ROM。
The road map memory 2 stores road map data covering a predetermined range in advance, and includes a semiconductor memory,
Cassette tape, CD-ROM.

ICメモリ、DAT等が使用可能である。IC memory, DAT, etc. can be used.

上記デイスプレィ7はCRT、液晶表示器等を使用して
、車両走行中の道路地図と車両位置とを表示するもので
ある。
The display 7 uses a CRT, liquid crystal display, or the like to display a road map and the vehicle position while the vehicle is traveling.

上記ナビゲーション・コントローラ5は、図形処理プロ
セッサ、画像処理メモリ等から構成され、デイスプレィ
7上における地図の検索、縮尺切り替え、スクロール、
車両の現在位置の表示等を行わせる。
The navigation controller 5 is composed of a graphic processing processor, an image processing memory, etc., and performs map searching, scale switching, scrolling, etc. on the display 7.
The current position of the vehicle is displayed.

上記の構成の装置による車両方位検出手順について説明
する。車両走行中は、上記ロケータ1に取り込んだ各セ
ンサ出力データに基づいて、車両の位置をデイスプレィ
7上に地図とともに表示しているが、その表示中も一定
時間ごとの割り込みにより各センサの出力データを取り
込み、車両方位を更新するようにしている。この割り込
み時の車両方位検出フローを第2図に示す。なお、この
割り込みは、車両の走行距離出力データを基にして求ま
る一定の走行距離ごとに行ってもよい。上記一定時間ま
たは一定走行距離の長さは、使用される旋回角速度セン
サの種類や地磁気センサの性能等により適宜設定される
A procedure for detecting vehicle direction using the device configured as described above will be explained. While the vehicle is running, the position of the vehicle is displayed on the display 7 together with a map based on the output data of each sensor captured by the locator 1, but even during the display, the output data of each sensor is displayed due to interruptions at regular intervals. I am trying to import the data and update the vehicle position. FIG. 2 shows the vehicle direction detection flow at the time of this interruption. Note that this interruption may be performed every fixed distance traveled, which is determined based on the distance output data of the vehicle. The length of the above-mentioned fixed time or fixed travel distance is appropriately set depending on the type of turning angular velocity sensor used, the performance of the geomagnetic sensor, and the like.

まず、ステップ■において、ジャイロ43の出力データ
Δθ0と地磁気センサ42の出力データをθ1を取り込
む。
First, in step (2), output data Δθ0 of the gyro 43 and output data θ1 of the geomagnetic sensor 42 are taken in.

次に、車両が直線走行中かどうか判定する(ステップ■
)。直線道路を走行中かどうかは、比較的短期間のジャ
イロ43の出力データに基づいて簡単な比較計算をすれ
ば十分判断可能である。すなわちジャイロ43の出力デ
ータΔθ0と前回の推定方位θとを用いて、 θ6−θ+ΔθG を計算する。この値と、例えば過去何回かの推定方位の
平均値〈θ〉との差1θ6−くθ〉1が基準値eより少
なければ直線走行中と判断できる。
Next, determine whether the vehicle is traveling in a straight line (step ■
). Whether or not the vehicle is traveling on a straight road can be determined by simple comparative calculations based on output data from the gyro 43 over a relatively short period of time. That is, θ6−θ+ΔθG is calculated using the output data Δθ0 of the gyro 43 and the previous estimated orientation θ. If the difference between this value and, for example, the average value <θ> of several past estimated directions, 1θ6 - θ>1, is less than the reference value e, it can be determined that the vehicle is traveling in a straight line.

このほかに、マツプマツチング手法により判断してもよ
い。
In addition to this, the determination may be made using a map matching method.

直線走行中でなければ、方位検出に利用するため、上記
推定方位θ0を登録して(ステップ■)、割り込み継続
回数を示すカウンタnを0とおき(ステップ■)、ステ
ップ[相]に進む。
If the vehicle is not traveling in a straight line, the estimated heading θ0 is registered for use in detecting the heading (step ■), a counter n indicating the number of continuous interruptions is set to 0 (step ■), and the process proceeds to step [phase].

直線走行中であれば、カウンタnを1だけインクリメン
トしくステップ■)、センサ出力データΔθ6 θHを
バッファメモリ3の第n番地に記憶しくステップ■;以
下、第n番地に記憶されたデータをΔθG n1θHn
で表わす)、nがバッファメモリ3の容量等から決まる
最大値mに達しているかどうか判定する(ステップ■)
。最大値mに達していれば、以下の計算をするのに十分
な数のデータが集められたと判断して、ステップ■以下
に進む。最大値mに達していなければ、割り込み前の状
態に戻り、上記の処理を繰り返す。
If the vehicle is traveling in a straight line, increment the counter n by 1 (Step ■) and store the sensor output data Δθ6 θH in the nth address of the buffer memory 3 (Step ■); Hereafter, the data stored in the nth address is incremented by ΔθG n1θHn.
), determine whether n has reached the maximum value m determined from the capacity of the buffer memory 3, etc. (step ■)
. If the maximum value m has been reached, it is determined that a sufficient amount of data has been collected for the following calculation, and the process proceeds to step (2). If the maximum value m has not been reached, the process returns to the state before the interrupt and repeats the above process.

ステップ■では、過去m回で集められたデータΔθ’ 
n (n=1〜+a)を用いて平均値、n−■ くΔθ’ > −(1/11)  Σ ΔθG n。
In step ■, data Δθ' collected in the past m times is
Average value using n (n=1 to +a), n-■ Δθ'> −(1/11) Σ ΔθG n.

r1 分散値、   。、。r1 Variance value, . ,.

S ’  = (17m)  Σ  (Δθ6 n −
〈θ6〉)2n=1 を求める。
S' = (17m) Σ (Δθ6 n −
<θ6>) Find 2n=1.

ステップ■では、過去m回で集められたデータθ’n(
n=1−m)を用いて平均値、n−■ くθ’>−(17m) Σ θIn −1 分散値、   。、。
In step ■, data θ'n(
n=1-m), the average value, n-■ θ'>-(17m) Σ θIn −1 variance value, ,.

S ’ −(1/m)  Σ (θHn−くθ”〉)2
rl を求める。
S' − (1/m) Σ (θHn−kuθ”〉)2
Find rl.

上記のようにして求めた分散値sG、SRはセンサの出
力データのノイズの大きさに対応するものである。そこ
で、ステップ[相]では、最新の分散値sG、SRを考
慮にいれた推定方位を次式に基づいて計算する。
The variance values sG and SR obtained as described above correspond to the magnitude of noise in the output data of the sensor. Therefore, in step [phase], an estimated direction is calculated based on the following equation, taking into account the latest variance values sG and SR.

θi = (1−Ki )  (θi−1+ΔθGl)
+Ki  θH+ ここに、θiは今回の割り込みで求める推定方位、θi
−1は前回に求めた方位である。Δθ61゜θH1は今
回推定方位を計算するときに使用するセンサの出力デー
タであり、例えば、最新のデータΔθ’ III + 
 θHI11を使用してもよいし、上記平均値くΔθc
><00〉を使用してもよい。Klは、0<Ki <1
なる変数であって、カルマンゲインと呼ばれる。Kiは
前回に求めたカルマンゲインK i−1を使って、 K、 m  5G +に1−I SH s’ +s” +Ki−t s” として求められる。
θi = (1-Ki) (θi-1+ΔθGl)
+Ki θH+ Here, θi is the estimated direction obtained by this interruption, θi
-1 is the direction found last time. Δθ61°θH1 is the output data of the sensor used when calculating the current estimated direction, for example, the latest data Δθ' III +
θHI11 may be used, or the above average value Δθc
><00> may also be used. Kl is 0<Ki<1
This variable is called the Kalman gain. Ki is obtained using the Kalman gain K i-1 obtained last time as follows: K, m 5G + 1-I SH s'+s'' +Ki-t s''.

以上のようにして、両センサの出力データのノイズ量に
応じてカルマンゲインKiをリアルタイムで求め、重み
付けをした結果として、新しい車両の方位θiを求める
ことができる。
As described above, the Kalman gain Ki is determined in real time according to the amount of noise in the output data of both sensors, and as a result of weighting, a new vehicle orientation θi can be determined.

この方位θlと車速センサ41の距離データとから車両
の推定位置を算出することができる。
The estimated position of the vehicle can be calculated from this direction θl and the distance data from the vehicle speed sensor 41.

勿論この時に道路地図データと比較し、道路地図データ
との相関度を評価して車両の推定位置を補正し、車両の
現在位置を道路上に設定するマツプマツチング方式を採
用してもよい(特開昭63−148115号公報参照)
Of course, at this time, a map matching method may be adopted in which the estimated position of the vehicle is corrected by comparing it with the road map data, evaluating the degree of correlation with the road map data, and setting the current position of the vehicle on the road. (See Publication No. 63-148115)
.

以上、実施例に基づいて本発明の方位検出装置を説明し
てきたが、本発明は上記実施例に限るものではない。例
えば、車両の代わりに航空機、船舶等の移動体に適用す
ることができ、その他車発明の要旨を変更しない範囲内
において、種々の設計変更を施すことが可能である。
Although the orientation detection device of the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. For example, the present invention can be applied to moving bodies such as aircraft and ships instead of vehicles, and various other design changes can be made without changing the gist of the invention.

〈発明の効果〉 以上のように、本発明の方位検出装置によれば、地磁気
センサの方位データθ”、および旋回角速度センサの出
力データΔθGを変数として構成されるカルマンフィル
タを用いて、ノイズ成分が少ないほうのデータをより重
視した重み付けを行うことができるので、移動体の正確
な推定方位をリアルタイムで求めることができる。
<Effects of the Invention> As described above, according to the azimuth detecting device of the present invention, the noise component is reduced by using the Kalman filter configured with the azimuth data θ'' of the geomagnetic sensor and the output data ΔθG of the turning angular velocity sensor as variables. Since weighting can be performed with more emphasis on less data, an accurate estimated orientation of the moving object can be obtained in real time.

したがって、上記方位に基づいて移動体の移動中の位置
を正確に求めることができる。
Therefore, the position of the moving object can be accurately determined based on the above-mentioned direction.

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

第1図は本発明の方位検出装置の機能ブロック図、 第2図は方位検出手順を示すフローチャート、第3図は
方位検出装置のハードウェア構成を示すブロック図であ
る。 1・・・ロケータ、3・・・バッファメモリ、11・・
・方位推定手段、12・・・ノイズ測定手段、13・・
・フィルタゲイン算出手段、42・・・地磁気センサ、
43・・・ジャイロ
FIG. 1 is a functional block diagram of the orientation detection device of the present invention, FIG. 2 is a flowchart showing the orientation detection procedure, and FIG. 3 is a block diagram showing the hardware configuration of the orientation detection device. 1... Locator, 3... Buffer memory, 11...
- Orientation estimation means, 12... Noise measurement means, 13...
- Filter gain calculation means, 42... geomagnetic sensor,
43...Gyro

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、地磁気センサの方位データ、および旋回角速度セン
サの出力から求められる方位データを取り込み、それら
の値と過去の推定方位とから移動体の現在の推定方位を
求める方位検出装置において、 上記両センサの出力データにそれぞれ含ま れるノイズ成分を抽出するノイズ測定手段と、上記ノイ
ズ測定手段により測定された各ノ イズ成分を用いてカルマンフィルタゲインを算出するフ
ィルタゲイン算出手段と、 地磁気センサの出力から求めた方位データ、および旋回
角速度センサの出力から求めた方位データに、上記カル
マンフィルタゲインに基づいた重み付け処理をすること
により、移動体の現在の推定方位を求める方位推定手段
とを有することを特徴とする方位検出装置。
[Claims] 1. An azimuth detection device that takes in azimuth data from a geomagnetic sensor and azimuth data obtained from the output of a turning angular velocity sensor, and calculates the current estimated azimuth of a moving body from these values and past estimated azimuths. , a noise measuring means for extracting noise components contained in the output data of both the above-mentioned sensors, a filter gain calculating means for calculating a Kalman filter gain using each noise component measured by the above-mentioned noise measuring means, and a geomagnetic sensor. and azimuth estimating means for calculating the current estimated azimuth of the moving object by weighting the azimuth data obtained from the output and the azimuth data obtained from the output of the turning angular velocity sensor based on the Kalman filter gain. Characteristic direction detection device.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5469158A (en) * 1992-04-20 1995-11-21 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Apparatus for correcting the detected heading of a vehicle
US5513110A (en) * 1993-07-09 1996-04-30 Xanavi Informatics Corporation Navigation system and path search method using hierarchized road data
US6081230A (en) * 1994-11-29 2000-06-27 Xanavi Informatics Corporation Navigation system furnished with means for estimating error of mounted sensor
JP2016522389A (en) * 2013-03-15 2016-07-28 インテル コーポレイション Calculation of magnetic heading

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5469158A (en) * 1992-04-20 1995-11-21 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Apparatus for correcting the detected heading of a vehicle
EP0716315A1 (en) * 1992-04-20 1996-06-12 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Vehicle heading correcting apparatus
US5513110A (en) * 1993-07-09 1996-04-30 Xanavi Informatics Corporation Navigation system and path search method using hierarchized road data
US6081230A (en) * 1994-11-29 2000-06-27 Xanavi Informatics Corporation Navigation system furnished with means for estimating error of mounted sensor
JP2016522389A (en) * 2013-03-15 2016-07-28 インテル コーポレイション Calculation of magnetic heading
US10309781B2 (en) 2013-03-15 2019-06-04 Intel Corporation Computing a magnetic heading

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