JPH03237312A - 車両用方位計 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、地磁気方位センサの出力値で示される座標
へ該センサの出力円中心点から向かう方向を車両の走行
方位として検出する車両用方位計に関し、特に地磁気方
位センサ出力円の中心点を自動的に最適位置に補正する
ことのできる車両川方位計に関する。

（従来の技術） 地磁気方（１′／、センサをｍいて車両の走行方位を検
出する装置としては、特開昭５９−１００８１’２号公
報に記載のものが知られている。

この装置は、一対の巻線が水（Ｖ姿勢で直交されており
、それら巻線では鎖交地磁気成分に応じた地磁気成分検
出電圧（出力（Ｐ）が谷々得られている。

そして、均一な地磁気中で車両が網目走行されると、そ
れらを線の検出電圧で示される座標により序標甲面トで
円（地磁気方１１′ｔセンサの出力円）が描かれる。

さらに、車両の通常走行中には、両巻線の検出電圧で示
される座標位置へ出力円中心点から向かう方向が車両の
走行方位として求められている。

ここで、車体が着磁すると、出力円の中心点が移動し、
このため走行ｈ゛位検出に誤差が生ずる。

そこで、この場合には車両の旋回走行が行なわれ、その
間に地磁気）ｉ（ｉ”１センサの出力値をサンプリング
し、例えば出力円座標１−でＸ軸、Ｙ軸と交差する４点
の出力（ｉ７ｊが得られた場合、これらサンプリング出
力値を＋ｉ均して出力円の中心点を補正するよう構成さ
れている。

（発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記の如き従来装置にあっては、補正を
行なう場所の磁場環境が悪い場合でもわずかなサンプリ
ング出力値を用いてがＶ物化処理を行なうので、精度よ
く中心座標（中心点）を得ることができず、しかも補正
に際しては運転者に１−回旋目疋行を強いるという不具
合があった。

また、出力円中心座標の移動は、周辺翅築物による影響
やサンルーフ開閉等によっても発生ずるが、このような
車体着磁以外の周囲の磁気外乱に北国する出力円中心座
標の移動は上記の如き車両の旋回走行による補正では正
確に行なえないという不具合があった。

なお、例えばサンルーフ開閉を検出する特別なセンサを
設け、サンルーフの開閉状態に応じて自動的に中心点を
補正することもできるが、これでは装置が複雑になり、
コスト高になる。

この発明は、上記の如き課題に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、車両の着磁や周囲の磁気外乱
に起因する中心座標の移動が発生しても、−周旋間走行
をすることなく、しかも精度よく中心点の補正ができる
車両周方ｆ８γ計を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記の如き課題を解決するために、この発明は第１図の
ように構成されている。

この車両用方位計においては、地磁気方位センサ１によ
って地磁気成分を水平面１−で互いに直交する２方向の
成分として検出し、出力円の中心点から上記２方向の地
磁気成分が示す座標位置へ向かう方向に基づいて車両の
走行方位が求められている。

そして、予測ｌ１１心値演算手段ａでは、上記出力円の
Ｔ・測中心値が演算されている。

第１の仮中心点算出手段すでは、演算された予測中心値
が現在の中心点より所定値以上離れた位置に検出され始
めたときの中心値データに基づいて、仮中心点が算出さ
れている。

第２の仮中心点算出手段Ｃでは、演算された予測中心（
直が現在の中心点近傍に得られた場合、それらの中心性
データおよび現在の中心値データに基づいて仮中心点が
算出されている。

仮中心点選択乎段ｄでは、第１の仮中心点を算出したと
きの中心値データおよび現在の中心値データを比較する
ことにより出力円の中心点として第１の仮中心点または
第２の仮中心点のいずれかが選択されている。

旧中心点記憶手段ｅでは、上記仮中心点選択手段で第１
の仮中心点が選択された場合、それまで使用されていた
出力円中心点が記憶されている。

中心点回帰手段ｆては、出力円中心点として第１の仮中
心点が選択されている場合であって、出力円中心点の移
動により中心点が一１二記記憶された１１１中心点に接
近した場合、より迅速に現在の中心点が旧中心点近傍に
回帰させられている。

（作用） この発明では、第１の仮中心点を算出したときの中心値
データおよび現在の中心値データを比較することにより
出力円の中心点として第１の仮中心点または第２の仮中
心点のいずれかを選択する。

そして、第１の仮中心点が選択された場合には、それま
で使ｍされていた出力円中心点を１１１中心点として記
憶するとともに、出力円中心点の移動により中心点がＬ
記Ｉ１１中心点に接近した場合、より迅速に現在の中心
点を１１１中心点近傍に一帰させる。

このため、地磁気環境の変化により出力円の移動があっ
た場合においても、地磁気環境が以前の状態に戻り出力
円中心点が記憶されている旧中心点近傍に接近した場合
には、新中心点は記憶されている１１１中心点近傍に迅
速に回帰させられることになる。

（実施例の説明） 以下、この発明のｔｉｒ適な実施例を図面に基づいて説
明する。

第２図には本発明が適用された実施例の基本構成が示さ
れており、車両の絶対方ｆ１γ信号を出力する地磁気方
位センサ１では地磁気成分が水平面上における直交２ｈ
″向戊分に分解され、谷ノｊ向の地磁気成分が庫標を示
す電気信号として出力されている。

また、ヨーレート式のジャイロセンサ２では、車両のヨ
一方向の角速度が出力されており、このジャイロセンサ
２の出力をジャイロ信号処理回路３で積分することによ
り、車両の相対的方イη変化量が算出されている。なお
、ジャイロセンサ２は両輪車速差センサ、舵ｐＨセンサ
等、地磁気の影響を受けないセンサてあれば代替可能で
ある。

そして、地磁気方（１′１．センサ１およびジャイロ信
号処理回路３の出力は、出力処理四路４に人力されてデ
ジタル信ｉ３・に変換されている。

また、出力円中心ｆｉｉ￥ｒ測回路１１では、出力処理
−路４によってデジタル変換された谷センザ出力航に基
づいて、地磁気方位センサ１の出力円の中心値が予測演
算され、補正係数演算部１３では同じく出力処理回路４
によってデジタル変換された各センサ出力１直に基づい
て後に詳述する仮中心値重み付は値算出のための補正係
数が演算され、また新中心値演算部１２では、に記出力
円中心値予測回路１１でｒ測された予測中心値および補
正係数演算部１３で演算された補正係数に基づいて新巾
心蛸が演算されている。

また、方位検出部１４では、出力処理回路４でデジタル
変換された各センサ出力値および新中心値演算部１２で
演算された新中心値に糸づいて車両走行方位が検出され
ている。

以上が本実施例に係わる車両用方位計の基本構成である
が、以下、−に記地磁気）ｊ拉センサ１．出力処理回路
４．出力円中心値予測回路１１．新中心値演算部１２．
補正係数演算部１３．ノｊｆ１′／、検出部１４の各構
成についてさらに詳述する。

まず、地磁気ｈ゛位センサ１．出力処理回路４および方
ｆ１″！、検出部１４の内容を説明しながら、この押装
置における方位検出の基本的千法を示す。

第３図には地磁気方ｆ１″！、七ンサ１が示されており
、環状のパーマロイコア６には、互いに直交する巻線７
Ｘ、７Ｙが設けられている。

そして、そのパーマロイコア６には、巻線８が巻回され
ており、巻線８は第４図のようにパーマロイコア６が飽
和する直前まで励磁電源９により通電されている。

以りの地磁気ｊｉ　ｆｉ’／、センサ１が無磁界中に霞
かれると、各々通る磁束Φ４．Φ２は第５図のように大
きさが同じで方向が反対となる。

したがって、巻線７Ｘに錯交する磁束が０となると、そ
の検出電圧ＶＸ＝−ＮｄΦ／ｄｔ（Ｎは巻数）も０とな
り、同様に巻線７Ｙの検出電圧ＶＹも０となる。

さらに、この地磁気方位センサ１へ第３図のように地磁
気Ｈｅが巻線７Ｘに対し直角に加わると、パーマロイコ
ア６内において磁束密度Ｂｅ＝μＨｅ（μはパーマロイ
コアの透磁中）だけ磁束にバイアスが１１えられ、磁束
Φｌ、Φ２は第６図のように非対称となる。

したがって、巻線７Ｘには第７図に示される波形の検出
電圧ＶＸが得られる。

また、巻線７Ｙに対して地磁気Ｈｅがｉｒ２行であるの
で、その巻線７Ｙに地磁気Ｈｅが交わることはなく、こ
のため巻線７Ｙには電［ＶＹが生ずることはない。

この地磁気方位センサ１は、第８図のように水平姿勢で
車両に搭載されており、例えば同図のように地磁気Ｈｅ
がその巻線７Ｘ、７Ｙに交わり、その結果、それら巻線
７Ｘ、７Ｙには地磁気Ｈｅに応じた検出用ｒ′Ｆ、ｖｘ
、　ｖｙ　（出力（＋＊　）が各々得られる。

それら検出電圧ｖｘ、ｖｙは、（直Ｋを巻線定数、値Ｂ
を地磁気Ｈｅの水、１２分力とすれば、次の第（１）式
、第（２）式で谷々示される。

Ｖ　Ｘ　＝　Ｋ　Ｂ　ｃｏｓθ　　　　　　　　　　　
（１）ＶＹ＝ＫＢｓｌｎθ　　　　　　　　　　　（２
）したがって、第８図のように車両の幅方向を基準とす
れば、その走行ノＪ向を示すｆ（１度θは、θ＝Ｌａｎ
　’　　（ＶＸ／ＶＹ）　　　　　　　　　（３）で示
される。

そして、Ｌ記憶（１）式および第（２）式から理解され
るように、均一な地磁気Ｈｅ中で車両が周回走行される
と、巻線７Ｘ、７Ｙの検出用ＰＥＶｘ、ｖｙで示される
陣標により、第９０のようにＸ−Ｙ甲面座標トで円（地
磁気方ｆ１°ｔセンサ１の出力円）が描かれ、その出力
円は次式で示される。

ＶＸ２　　　＋ｖｙ　　２　　＝　　　（ＫＢ）　　　
２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（４）コ
ノヨウニ、巻線７ｘ、７Ｙ（７）検出用ｆｆＶＸ。

ＶＹで定まる庫標が出力円トにＲ在するので、方位検出
部１４では、その床標点（出力点）へ出力円の中心点０
から向かう方向が車両の走行ｈ　ｔｓ’ｔ、として検出
される。

ここで、その車両の下体が着磁して、例えば第１０図の
ように地磁気Ｈｅとともにその着磁により磁界Ｇが巻線
７Ｘ、　　７ｙ１．、：＆ｔ’ｌ交すると、第１１図の
ように波線位ＩＮから実線位評へ出力円が移動する。

その結果、方位検出部１４で行なわれる車両の走行方ｆ
１７検出に誤疋が生ずることになる。

そこで、この実施１１１では、以下に述べる手法により
車両走行方位の検出が行なわれている。

まず、第１２図（ａ）、（ｂ）のフロチャートを参照し
ながら、出力円中心（Ａ　Ｔ−副回路１１および新中心
値演算部１２の内容を説明する。

第１２図（ａ）、（ｂ）において、ステップ１００〜１
０４の部分が出力円中心線予測回路１１の内容を示す部
分であり、ステップ１０６以下の部分が新中心饋演算部
１２の内容を示す部分である。

第１２図（ａ）において、プログラムがスタートされる
と、まずステップ１００では、車両走行中における他磁
ス方（−γセンサ１の出力円Ｔ’　７１１１中心値が演
算される。

なお、この場合のＹ・測中心値の算出手法としては、例
えば本出願人が先に提案した実開平１−１４４８１４号
公報や実開平１−１１７７１２号公報に記載のものが知
られているので、詳しくはそれらの公開文献を参照され
たいが、略述すると以下のような手法である。

まず、実開平１−１４４８１４号公報に記載の手法は、
地磁気方位センサ１の出力値によって描かれる円（出力
円）は本来真円を描くことを前提として、出力円の仮想
中心点と地磁気方ｔ１’ｔ、センサ１の出力前で示され
る点との序標りの距離と、出力円の仮想半径との差の二
乗和を最小にすべく演算処理することにより予測中心値
を得るものである。

また、実開平１−１１７７１２号公報に示す手法は、比
較的近距離にある２地点の出力円の半径はほぼ等しいと
仮定して、周囲の磁場環境の影響を受けないジャイロセ
ンサ２によって該２地点の出力円トの方ｆ１″１．変化
示ΔθＧを算出し、出力円りの該２点Ａ、　　Ｂから半
径相当距離にあって、しかもＬＡＣＢ＝ΔθＧとなる点
Ｃをｒ測中心値として得るものである。

ここで、再び第１２図（ａ）の説明に戻ると１、−に記
の如き手法により予測中心値が演算されると、予測中心
値の算出処理が所望の通りなされたことを条件として（
ステップ１０２でＹＥＳ）　、各算出値は２つのメモリ
Ａ、　　Ｂに記憶される（ステップ１０４）。

ここでメモリＡは、上記の如くして演算されたＴ’　ｄ
ｌｌ中心（Ｐが現在方（、ｌ、演算に使用している中心
点より所定舘以１′、離れた１１”ｌ訳に検出され始め
たときの中心点１１を記憶するもので、例えば最新の２
０個の中心ｆ直データが逐次記憶される。

また、メモリＢは、上記の如くして演算された予測中心
１直が現在ｈ°位演算に使用している中心点の近傍に得
られた場合の中心（直データおよび現在方拉演算に使用
している中心１直データを記憶するもので、同じく最新
の２０個の中心鉛データが逐次記憶される。

以トが出力円中心ｍｌｒ・副回路１１の内容であり、次
にステップ１０６以下の新中心面演算部１２の処理に進
むことになる。

まずステップ１０６では、メモリＡに記憶されているＴ
−ｆｌＩＩＪ中心１直の数が１個かそれ以１．であるか
を調べる。

ここで、１個しかｒ−測中心ＩＩｌ！ｊが記憶されてい
ない場合（ステップ１０６でＹＥＳ）、現在ｈ″位演算
に使用している中心ｆｊ　Ｑおよび中心（ｆｊ　市み付
は値ＯσをメモリＡに代入し、これによりメモリＡの仮
中心ｆ直Ａｏおよび仮中心１１１ｔｉｒＩ′ｆみ付け（
直Ａσを求める（ステップ１０８）。

一方、メモリＡに２個以トのＴ−側中心１直が記憶され
ている場合（ステップ１０６でＮｏ）　、それらメモリ
Ａの記憶１直に基づいて仮中心値Ａｏおよび仮中心１直
市み付は値Ａσを算出する（ステップ１．１０，１．１
２）。

すなわち、ｎ個のＴ−測中心（１貫（Ｘｉ、Ｙｉ）が得
られているとすると、仮中心ＭＡｏ　（Ｘａ、　　Ｙｂ
）は次式で得られる。

Ｘａ−（ΣＸｉ）／ｎ　　　　　　　　　　　（５）ｘ
ｂ＝　＜ΣＹｉ）／ｎ　　　　　　　　　　　（６）ま
た、仮中心１直東み付け（１ｉ’ｊ　ＡσはＲを出力円
の予想半径として、まず、 Ωキー〔［（Σ（Ｘｉ−Ｘａ）２ （Ｙｉ　−Ｙａ）　２１　／ｎ］　’　）Ｘ１００／Ｒ
（７） を演算し、Ｋ　ａを補正係数として、 Ａ　　σ　＝（］、／Ω　ａ　　２　）ｘＫａ　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　（８）で得られる。

ここで、出力円のｒ想半径Ｒは、上述の実開平１−１４
４８１４号公報に記載された手法により予測中心値を算
出する際に得られるもので、この手法によらない場合は
、平均的な地磁気強度を参照しながら所定の定数として
も設定できるものである。

また、正係数Ｋａは後に詳述する補正係数演算部１３で
算出されるものである。

こうして、ステップ１０６〜１１２の処理において、メ
モリＡの記憶データに基づく仮中心値ＡＯ２仮巾仮中心
み付け（ｐＡσが算出されると、同様にメモリＢの記憶
データに７にづいて仮中心１７Ｆ（ＢＯ２Ｏ２仮中心値
付は値Ｂσが算出される（ステップ１１４．１１６）。

ここで、ステップ１１４の仮中心＠Ｂｏの算出手法は、
既に述べた仮中心値Ａｏの算出手法とまったく同一であ
るのでその説明は省略する。

一方、仮中心値重み付は値Ｂσは、 ΩＢ＝（［（Σ（Ｘｉ−Ｘａ）” （Ｙ　ｉ　−Ｙａ）　２１　／ｎ］　＋　）　Ｘ　１０
０／Ｒ（９） を演算し、 Ｂσ−１／Ω８２　　　　　　　　　　　（１０）で得
られる。

したがって、上記（１０）式からも叩らかなように、仮
中心値重み付は値Ｂσの演算においては、仮中心値重み
付は値Ａσの如く、補正係数（Ｋａ）は乗じられない。

次に、ステップ１１８では、メモリＡに記憶された記憶
データに糸づく仮中心値中み付は値Ａｒｙと現在方ｆ１
γ演算に使用している中心値東み付は値０びを比較する
。

ところで、−に記（７）式からも明らかなように、ΩＡ
はメモリＡの記憶データの標準偏差５１Ｓ＝（［ｆΣ（
Ｘｉ−Ｘａ）２ （Ｙ　１−Ｙａ）　　２　）／ｎコ　＋　３　　　　　
　　　　（１１）に比例し、周囲の地磁気環境が悪い場
合はど大きな値となる。また、（８）式からも明らかな
ように、このΩＡの値が大きいほど仮中心値重み付は値
Ａσは小さくなる。

したがって、周囲の磁場環境が変化して標準偏差Ｓの１
直が大きくなり、仮中心値中み付は値Ａｒｙが現在の重
み付は饋Ｏσより小さい場合（ステップ１１８でＹＥＳ
）　、ステップ１２０に進み、現在）ｉ（１′１．演算
に使用している中心ｆＱおよび中心値中み付は値Ｏσを
いったんＩＩ＋データとして記憶しくステップ１２０）
、代わってメモリＡ内のデータに基づいて算出された仮
中心値Ａｏおよび仮中心値中み付けｆｉｉ’ｊＡσを新
中心餠Ｏ１新中心ｆ直中み付けｆ１ｒｉｏσとする（ス
テップ１２２）。

こうして、メモリＡ１こＪ己憶された記憶デ〜り１こＪ
にづいて新中心値Ｏ１新中心値東み付け（（ｔｉｏσが
得られると、メモリＢの内容（当初は、メモリＡの内容
と固じである）を消表しくステップ１２４）、メモリＡ
の内容をメモリＢに転送しくステップ１２６）、さらに
メモリＡのデータに基づいて算出された仮中心（ｉｎ、
Ａｏおよび仮中心値中み付は値ＡσおよびメモリＡの記
憶（Ｒを消去する（ステップ１２８，１３０）。そして
、再びステップ１００以下の処理がなされることになる
。

以に、ステップ１２０〜１３０の処理は、中心値が大き
く移動した場合に行なわれ、迅速な中心値の補正を目的
としている。

一方、ステップ１１８の処理において、仮中心１直市み
（−ＪけψＡσより現在の市み付け（ｊ’、（’）σの
方が小さい場合（ステップ１．１８でＮＯ）、第１２図
（ｂ）のステップ１３２に進み、現在の中心値ｏ　（ｘ
、　ｙ）と仮中心ｆｉｉ’ｊＡｏ　（Ｘａ、　Ｙａ）間
の距ｉ！ｉＩＬを次式により算出する。

Ｌ＝　（（Ｘａ−Ｘ）　２＋　（Ｙａ−Ｙ）　２１　’
ｋ（１２） 次に、ステップ１３４においては、距離りが定数Ｌｏよ
り人きいか否かが調べられ、距＃Ｌが定数Ｌｏより大き
い場合（ステップ１３４でＹＥＳ）中心（直が大きく移
動した場合と↑す断されるので中心値補正を行なわず、
再びステップ１００以下の処理に戻る。

一方、距ＭＬが定数Ｌｏより小さい場合（ステップ１３
４でＮＯ）、メモリＢの記憶データに基づく仮中心値Ｂ
ｏおよび仮中心値中み付は値Ｂσを訪中心地Ｏおよび新
中心ｆＩｉ’ｊｌＴ［み付は値Ｏσとしくステップ１３
６）、またメモリＡのデータに基づく仮中心値Ａｏ、仮
中仮中ｉ、重み付は値ＡσおよびメモリＡの内容を消去
して（ステップ１３８゜１４０）、ステップ１００の処
理に戻る。

以上のステップ１３６〜１４０の処理は通常の処理とし
て行なわれ、中心値算出精度の向上を目的としている。

次に、第１３図（ａ）、（ｂ）に基づいて補正係数演算
部１３および方位演算部１４の内容を説明する。

なお、第１３図の処理は本出願人が先に提案した特廓ゝ
Ｔ２１−６６２０号（未公開）に詳述されているので、
詳しくはそれらの文献を参照されたいが、以下にそのｌ
ｌ！Ｅ要を説明する。

第１３図の処理は、単ｆ１°を時間ΔＴ（例えば１０Ｑ
ｍｓｅｃ）毎の割込処理として実行される。

ところで、この処理では、ｓｓｓ、ｓｓ、ｓの３秤類の
カウンタが用いられている。

ここで、カウンタＳＳＳは、停車判断のために用いられ
るカウンタであり、この割込処理１回毎（例えばタイヤ
１回転に２４凹）にインクリメントされる。

また、カウンタＳＳとカウンタＳは、方位計算助に用い
られるカウンタであり、カウンタＳＳは割込処理１２回
（タイヤ半回転）毎にインクリメントされ、またカウン
タＳは割込処理１回毎にインクリメントされる。すなわ
ち、カウンタＳはカウンタＳＳの下の桁を数えるカウン
タであり、カウンタＳが１２回インクリメントされる（
パルスを１２個数える）と、カウンタＳＳが１だけイン
クリメントされるようになっている。

以下、第１３図の内容を説明すると、まずステップ２０
０において、Ｌ記カウンタＳＳＳの値に基づいて停車か
否かの判断を行なう（ＳＳＳ＝０の場合は停車）。

停車の場合は（ステップ２００でＹＥＳ）、１１位変化
はあり得ないので、以下の方イ１°を計算ルーチン処理
は行なわず、ステップ２２４でジャイロセンサ２のドリ
フト補正のみが行なわれる。これは、停車中は角速度量
は０であることを考え、そのときのジャイロセンサ２の
出力１直をもってドリフト竜とするものである。

一方、車両が移動中の場合には（ステップ２００でＮＯ
）、ステップ２０２でカウンタＳＳＳをクリアした後、
ステップ２０４以下の処理を行なつＯ ステップ２０４〜２０６は、地磁気ｈイ１γセンサ１の
出力処理である。まず、ステップ２０４では、第２図の
地磁気方（１’ｔ、センサ１で検出した車両の絶対り拉
θＭ（以下、地磁気ｈ４＋″ｌという）を読み込み、ス
テップ２０６では、Ｌ５己θＭとθＭＯＬＤとの差Δθ
Ｍを求める。なお、１．記のθＭＯＬＣＩは前回の割込
処理時の０間であり、後述するステップ２３６で順次次
回の演算のために記憶しておく。

次に、ステップ２０８〜２１４はジャイロセンサ２の処
理である。

まず、ステップ２０８では、第２図のジャイロセンサ２
から車両のヨ一方向角速度ΩＧを読み込み、ステップ２
１０ては、前回の割込処理時からのジャイロセンサ２に
よるｈ゛位差ΔθＧ（ΔθＧ−ΩＧ×Δ丁）を算出する
。

次のステップ２１２．２１４は、ある領域のΔθＧをカ
ットするものである。すなわち、ジャイロセンサ２には
ドリフトによる誤差がつきものであり、１間毎のドリフ
ｈｆｆｉは少なくても、塵中なる積分によって誤差が増
大していく。そのため、ΔθＧの絶対値が所定（直以下
の場合（すなわち０付近）には、ステップ２１４でΔθ
０＝０にすることにより、方１１“ｔ；１算に悪影響を
及ぼさない範囲でドリフト分の積分を抑えるようにして
いる。

次に、ステップ２１６からステップ２３４までが、両セ
ンサのデータから方位を＝１算するプロセスである。

まず、ステップ２１６では、前回までの演算で得られて
いる車両ｈ“位θをθ、とする。なお、θは後述するス
テップ２３８で、順次次回の演算のために記憶しておい
たものである。

次に、ステップ２１８では、Ｉ−記θ１にジャイロセン
サ２で検出された方ｆ１′！、変化分ΔθＧを加算する
。こうして得られたθ２は、ジャイロセンサ２の方位が
反映された方位である。

そして、続くステップ２２０．２２２では、２秤類の磁
場環境指数β、γ（磁気外乱の程度を示す指数）を算出
する。

ここで、磁場環境指数βは、β−１ΔθＧ−ΔθＭ１の
式によって算出されるものであり、短い距離（または短
い時間）における地磁気方位センサ１の出力とジャイロ
センサ２の出力との差を求めたもの、すなわち短スパン
（例えば数ｍオーダー）における磁場の乱れを示す指数
である。

上記磁場環境指数βは、次の如き意味を有する。

すなわち、車両が例えば高架道路りを走行しているとき
には、地磁気方位センサ１の出力には数ｍ程度走行する
毎に変化する変動成分が増加する。

これは高架道路の金属性構造部材の影響と考えられる。

また、高架道路が４−を走っている道路を走行している
ような場合にも、両側の高架支持部材の影響で、同様に
地磁気方位センサ１の出力には数ｍオーダーでの乱れ成
分が増加する。磁場環境指数βは、このような恵スパン
での乱れ成分を数個として捕らえようとするものであり
、短いＭｌ”’＃では正確であるとｒ・想されるジャイ
ロセンサ２の出力と地磁気方（１′！、センサ２の出力
とを比較して数値化したものである。

また、磁場環境指数γは、γ＝１θ２−θＭ１の式によ
って計算されるもの、すなわち、ステップ２１８で求め
られた車両方位θ２　（前回までの車両方位θ１にジャ
イロセンサ２の〕ｊｆ１″／、変化分Δθ０を加算した
もの）と地磁気ノｊ（、＋、、θ間との差で示されるも
のであり、Ｌ記憶の場合よりも長い距離単体（数１０〜
数１００ｍ）での磁場の乱れ（すなわち地磁気方（＋’
ｔ、センサ１の出力の乱れ）の程度を数値化した指数で
ある。なお、数１０〜数１００ｍオーダーでの地磁気の
乱れは、例えば鉄道線路との並走や地下鉄が敷設されて
いる道路を走行している場合等に引き起こされると考え
られる。

次に、再び第１３図の説明に戻ると、ステップ２２６で
は、下記（１３）式に基づいて係数Ｋを算出する。この
係数には、後述する如く、ステップ２１８で求められた
車両１１位θ２を地磁気方位０間に近付けていく速さを
規定する係数である。

：記（１３）式において、βおよびγは上記ステップ２
２０および２２２で得られた１直である。

続いて、ステップ２２８では、後に詳述する如く、補正
係数Ｋａを算出する。

次に、ステップ２３０．２３２では、ステップ２１８で
求められた車両方位θ２を今回検出された地磁気ノｉ（
ｉ°ｌθＭに近付けていく。そのときの宵せ比率（Δτ
毎の別込演算毎に近付けていく比率）が上記（１３）式
で得られた係ｉＫである。このＫのｆ直が大きいほど、
地磁気Ｊｉｆ１’ｌ−θ旧こ近付く率が大きくなる。

例えば、ステップ２３２において、Ｋ＝１の場合は、θ
２＝ＩＸ（０Ｍ−０２）＋０２＝θ間となり、このルー
チンを１回通ると車両Ｊｉ（ｉ°ｔθ２は地磁気方位θ
Ｍと等しくなってしまう。

一方、Ｋ＝０（最小（直）の場合は、地磁気方位はまっ
たく反映されない。

したがって、例えば直線路走行時に地磁気が急激に変化
した場合、車両ノｉ（＋７．はＫが大きい（１に近い）
はど速く他磁スノｊｆ１′／、に近付いていき、Ｋが小
さい（０に近い）はど近付く速さが小さい。

なお、ステップ２３０は、カウンタＳＳの＝１数値の口
数（移動Ｍｒｉ　）ＱＩに対応）だけステップ２３２を
繰り返すことを意味し、５Ｓ＝Ｏの場合（停車時）には
、ステップ２３２をとばして尚ちにステップ２３４へ行
く。

このように、移動ｌ１４″ｉｉｇに対応した回数だけス
テップ２３２を繰り返すのは、実際には単位時間（Δ丁
）毎に；１算しながら、等測的に単位Ｍｌ”’＃毎の計
算とするためである。理想的には、単ｆ１°１ＷＵｖ離
疋行毎に刈込処理を行なえばよいが、ＣＰＵの計算工１
荷の問題から、実際りは上記のように、単位−間色の処
理で単（１’／、距離毎の演算と同様の効果を得る方法
が現実的である。

なお、上記の係数Ｋが磁場環境指数βとγによって決め
られるのは上述の通りである。

例えば、地磁気の乱れがまったくなく、地磁気方位がジ
ャイロの動きとまったく同一の場合には、β＝γ＝０と
なるので、Ｋ＝０．０６となる。−方、地磁気の乱れが
人で、例えばβ＝＋の、γ＝＋（１）の場合には、Ｋ　
＝　０となる。そして、もしＩく＝Ｏの状態が長く続く
と、その間ジャイロセンサ２だけの方ｆＸｚが３１ｖＩ
されることになるが、その場合にはジャイロのドリフト
誤差が積算されていってしまう。ただし、実際にはＫは
、例えば最大値０、　０６．最小値０の間の値をとるの
で、ジャイロのみの状態が続くことは実際りほとんどあ
り得ない。したがって、長期的に見れば車両方位θは０
間に近付いていくので、ジャイロのドリフト誤差はキャ
ンセルされる。

次に、再び第１３図の説明に戻ると、ステップ２３４で
は、カウンタＳＳを０にリセットし、次回の処理に備え
ておく。また、ステップ２３６では、次回に備えて０間
をθＭＯＬＤとして記憶しておく。

また、ステップ２３８では、ステップ２３２で演算した
θ２を車両方６７、θとして登録する。

次に、上記の如く磁場環境指数γを用いた効果について
説明する。

第１４図に示す如く、直線路走行時に、地磁気方位０間
が突然数１０ｍないし数１００ｍオーダーでずれた場合
を想定する。なお、モデルを簡単化するため、数ｍオー
ダーの乱れはｍ青されておらず、磁場環境指数βは一定
であるとする。

磁場環境指数γは“車両方１１°ｌθ、＋ジャイロ方位
変化分”と地磁気方位θＭとの差であるから、第１４図
（ａ）において、地磁気方位θＭと車両方ｆ１ｚθ、の
差がγとなる。この例では、γの値は第１４図（ｂ）に
示すようになり、時点ｔ１〜ｔ、。の範囲でγが常に大
きな値となる。したがって、Ｋも小さくなり、地磁気方
位に近付ける率が小さくなる。

そして、時点ｔｏｏ→ｔｌ＋で地磁気のずれが戻ると、
γは一挙に小さくなり、地磁気）ｉ（１″１．に近付け
る率も大となり、迅速に地磁気方位に収束する。

一方、βの面は、第１４ｒＺ１（ｃ）に示すように、地
磁気方（１’／、が変化した時点、すなわち時点１．と
ｔｌｏのときにしか反映しないので、時点ｔ２〜ｔ９の
範囲ではβは小さい饋のままである。そのため、もしγ
を用いなかった場合には、車両）ｊ（＋’１がｔ２〜ｔ
９の区間で地磁気方位のｈ゛に近付いてしまう。しかし
、この区間は、地磁気が乱れて地磁気）１位が真の）ｉ
　（、ｌｙ、からずれている場合であるから、Ｌ記のよ
うに車両）Ｊ゛位が地磁気ノｊ（：１．に近付くことは
：Ａ疋が増大することを意味する。

Ｌ記のように、磁場環境指数γを用いることにより、長
スパンで地磁気が乱れた場合に車両）１位が誤った地磁
気）ｉ（１’ｔ、に近付くのを防止し、方位検出の精度
を大幅に向トさせることができる。

なお、第１４図の（ａ）、　　（ｂ）、　　（ｃ）は、
同一距離軸（時間軸）で示している。

次に、第１３図（ｂ）におけるステップ２２８の補正係
数算出のための処理丁順を第１５図のフローチャートに
基づいて課目する。

この処理も第１３図に示した処理と同様、単位時間ΔＴ
毎の割込処理としてなされており、まずステップ３００
では、地磁気方位センサ１によって求めた方位θ２とジ
ャイロセンサ２を利用して求めた車両ｈ（１’ｔ、０間
との差Ｄｉ（これは第１３図（ａ）のステップ２２０で
得られたγに等しい）を算出し、続くステップ３０２で
は、このｈ゛位斧データをメモリＨに記憶する。

なお、メモリＨには最新のＮ個のデータ（例えばＮ＝２
０）のみ記憶されるよう構成されており、続くステップ
３０４では、メモリＨに記憶されている最新データの］
く均［Ｍを算出する。

そして、ステップ３０６では、平均（ｉ′ｉｌ（Ｍの絶
対餓ＡＭ＝　ｉＭ＋を算出する。

次に、ステップ３０８では、ＡＭが基準定数α、より大
きいか否かを調べる。

ここで、−窓辺上に地磁気環境が悪い場合、すなわちＡ
Ｍがα１より人の場合（ステップ３０８でＹＥＳ）、磁
場環境指数値りに１を加え（ステップ３１６）、ステッ
プ３１８に進む。

一方、−窓辺りに地磁気環境が長打な場合、すなわちＡ
Ｍがα１以下の場合（ステップ３０８でＮＯ）、磁場環
境判定線りから１を減じる（ステップ３１０）。

ここで、新刊定値りが０より小なら（ステップ３１２で
ＹＥＳ）　、新刊定値Ｄ＝０としてステップ３１８に進
む。一方、断判定ＸＤがＯより人なら（ステップ３１２
でＮＯ）、そのままステップ３１８に進む。

こうして、現在の磁場環境を示す磁場環境判定＠Ｄが得
られると、ステップ３１８ではこの１′す定値りと所定
の基準値α２とが比較される。

ここで、磁場環境が悪化して新刊定値りがα２より大な
ら（ステップ３１８でＹＥＳ）　、第１２図（ａ）のス
テップ１２０で記憶された旧中心値と仮中心値Ａｏとの
距１１Ｌ＋を算出しくステップ３２２）、仮中心ｉｉＴ
！み付けｆＰ、Ａｒｙを算出するための補正係数Ｋａを
次式（１４）で算出する（ステップ３２４）。

Ｋａ＝　ｉｎ　＋　／　（Ｌ＋　Ｘｎ２４−１）　）　
＋１（１４） ここで、ｎＩ＋　　ｎ２は定数で、例えばｎ１＝１゜ｎ
２＝１としてＩ）えられるものである。

一方、磁場環境が変化せず新刊定値りがα２以下なら（
ステップ３１８でＮｏ）　、補正係数を１として補正係
数算出処理を終了する（ステップ３２０）。

ところで、Ｌ記（１４）式よりも叩らかな如く、補正係
数Ｋ　ａは旧中心値と仮中心ＰＡｏとの距離Ｌ１に依Ｒ
する係数である。そして、Ｌｌが小さいほど補正係数Ｋ
ａは大きくなる。

これは、例えばサンルーフ開閉等に伴って周囲の地磁気
環境が変化し出力円の中心点が移動する場合、出力円中
心点は第１６図に示す如く、定型的な軌跡Ｑを描く。

すなわち、サンルーフ閉→開→閉のパターンがあった場
合、サンルーフが閉状態のときの他磁気気方位センサに
ｊｊえる磁場環境は類似しているので、軌跡の中心点は
Ｏ＋　＝　０２−０３と移動し、閉状態の新中心点０３
は旧中心点０１と接近した信置に回帰する。

このため、例えばサンルーフが開状態から開状態に変化
して中心ｆ直が大きく移動する場合には、サンルーフが
閉状態のときの１１１中心点０１をいったん記憶してお
き、再びサンルーフが開状態にもどって記憶しであるＩ
Ｉ＋中心点に近付いた場合には、補正係数Ｋａを大きく
し、これによって中心ｖＣ１ｒｉ′み付けｖｉＡσを大
きくすることにより、速やかに中心１直補正を行なうこ
とができるようにしている。

（発明の効果） 以り説明したように、この発明では、出力円の１１心点
が移動している場合は第１の仮中心点に基づいてノＮ：
ｆ、演算を行うとともに、出力円中心点の移動が少ない
場合は第２の仮中心点に基づいてｈ−（１’／演算を行
い、出力円中心点として第１の仮中心点が選択されてい
る場合であって出力円中心点の移動により中心点が１１
１中心点に接近した場合は、より迅速に現在の中心点を
ＩＩ＋中心点近傍に回帰させるようにしたので、車両の
青磁や周間の磁気外乱に起因する中心陣標の移動が発生
しても、−開旋回走行することなく、しかも精度よく中
心点の補正ができる等の効果をｈ゛する。

【図面の簡単な説明】

第１図はクレーム対応図、第２図は本発明の基本構成を
示すブロック図、第３図は地磁気方位センサの構成説明
図、第４図は地磁気方位センサの励磁特性説明図、第５
図は無磁界中における地磁気方位センサのパーマロイコ
アでの磁束変化を示す特性図、第６図は地磁気方（１′
／、センサの検出作用説明図、第７図は地磁気１１位セ
ンサの検出電床特性図、第８図は車両走行ノｉ（：ｉの
説明図、第９図は出力円説明図、第１０図は地磁気方位
センサに地磁気以外の磁界が加オ）った状態を示す説明
図、第１−１図は車体着磁による出力円の移動を示す説
明図、第１−２図は出力円の中心点として第１の仮中心
点（仮中心点Ａｏ）または第２の仮中心点（仮中心点Ｂ
ｏ）が選択される場合の処理乎順を示すフローチャート
、第１３図は車両走行）ｉ（＋’ｔ、および補正係数算
出の処理乎順を示すフローチャート、第１４図は地磁気
が乱れた場合における磁場環境指数β、γの変化の一例
を示す説明図、第１５図は第１３図における補正係数算
出の詳細を示すフローチャート、第１６因はサンルーフ
開閉等に伴って中心点が移動する場合の説明図である。 １・・・地磁気ｈ“位センサ ２・・・ジャイロセンサ ３・・・ジャイロ信号処理囲路 ４・・・出力処理回路 １１・・・出力円中心（直予測回路 １２・・・新中心値演算部 １３・・・補正係数演算部 １４・・・方位検出部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、地磁気方位センサによって地磁気成分を水平面上で
   互いに直交する２方向の成分として検出し、出力円の中
   心点から上記２方向の地磁気成分が示す座標位置へ向か
   う方向に基づいて車両の走行方位を求める車両用方位計
   において、 上記出力円の予測中心値を演算する予測中心値演算手段
   と、 演算された予測中心値が現在の中心点より所定値以上離
   れた位置に検出され始めたときの中心値データに基づい
   て仮中心点を算出する第１の仮中心点算出手段と、 演算された予測中心値が現在の中心点近傍に得られた場
   合、それらの中心値データおよび現在の中心値データに
   基づいて仮中心点を算出する第２の仮中心点算出手段と
   、 第１の仮中心点を算出したときの中心値データおよび現
   在の中心値データを比較することにより出力円の中心点
   として第１の仮中心点または第２の仮中心点のいずれか
   を選択する仮中心点選択手段と、 上記仮中心点選択手段で第１の仮中心点が選択された場
   合、それまで使用されていた出力円中心点を記憶する旧
   中心点記憶手段と、 出力円中心点として第１の仮中心点が選択されている場
   合であって、出力円中心点の移動により中心点が上記記
   憶された旧中心点に接近した場合、より迅速に現在の中
   心点を旧中心点近傍に回帰させる中心点回帰手段と、 を有することを特徴とする車両用方位計。