JPH0368811A - 地磁気方位センサの着磁補正装置 - 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１ 本発明（上　車両等の移動体の進行方位を地磁気を指標
として検出する地磁気方位センサがら出力されるＸ、　
　Ｙデータを補正する地磁気方位センサの着磁補正装置
に関する。

［従来の技術］ 従来より、磁界の方向を検出する地磁気方位センサを用
いて地磁気の方位を検出することによって、移動体の進
行方位を検出し、移動体の走行位置を表示するものが知
られている。地磁気方位センサが例えば車両などのよう
に鉄板で構成された移動体に搭載された場合に、移動体
への着磁等の影響を受けて、地磁気方位センサから出力
されるＸ、　　Ｙデータとしての電圧信号Ｖｘ、Ｖｙｌ
こオフセットがかかることによって、地磁気の正確な方
位を検出できない場合がある。

例え（戴　電車踏切等を通過した際に車両本体が着磁し
た場合に、この着磁の影響を受け、第１０図に示すよう
に、地磁気方位センサがらの電圧信号Ｖｘ、Ｖｙがオフ
セットされて、電圧信号Ｖｘ。

Ｖｙの座標の軌跡が描く方位円の中心座標が、元の中心
座標Ｏａからオフセットされた中心座標○の位置に移動
する。車両が実際には角度Ｏａだけ進行方位を変更した
の１＝、地磁気方位センサからの電圧信号Ｖｘ、Ｖｙそ
のままでは、方位θとして検出されてしまい、その進行
方位に誤差が生じてしまう。

そこで、地磁気方位センサの着磁補正を行う場合には、
実走行に入る前に円を描くように一回転する走行を行っ
て、もともとの方位円の中心座標を求めておき、実走行
ではこの方位円の中心座標を用いて進行方位を検出する
。そして、実走行において新たな着磁が起こり、進行方
位に誤差が生じたときには、再び一回転する走行を行っ
て方位円の中心座標を新たに求める必要があつム　例え
ば、前記方位円の中心座標Ｏａと、この新たに求めた方
位円の中心座標○とに基づいて、中心座標間の誤差方位
ベクトル等を算出し、以後の実際の走行における進行方
位を補正演算をする。しかし、これでは、実走行を中断
し、て回転走行を行わなければならず、運転者の負担が
大きく実用的ではない。

そこで、特開昭６３−１２８２２２号公報にあるように
、車両の方位変化１を検出する手段により車両の方位変
化量を検出し、また地磁気方位センサにより方位変化前
の地磁気方位センサの出力と方位変化後の地磁気方位セ
ンサの出力を検出し、これらを比較して旋回をするとき
に自動的に方位円の中心座標を求めるものが提案されて
いる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、こうした従来の装置で（九　車両の方位
変化量が正確に検出できなけれ（ｆ、地磁気方位センサ
の補正も正確に行えず、また、補正のための論理演算も
複雑で、車両に搭載しているＣＰＵではその論理演算が
困難であると言う問題があった そこで本発明は上記の課題を解決することを目的とし、
簡単な構成で正確に進行方位の補正を行うことができる
地磁気方位センサの着磁補正装置を提供することにある
。

［課題を解決するための手段］ かかる目的を達成すぺく、本発明は課題を解決するため
の手段として次の構成を取った　即ち、第１図に例示す
る如く、 移動体に取り付けられ、　地磁気の方位を直交するＸ、
　　Ｙ成分にて検出する地磁気方位センサＭ１により検
出したＸ、　　Ｙデータの座標の軌跡が描く方位円の中
心座標に基づいて、前記地磁気の方位を補正する地磁気
方位センサの着磁補正装置において、 前記移動体の旋回方向を検出する旋回方向検出手段Ｍ２
と、 前記移動体の旋回時に、前記Ｘ、　　Ｙデータが描く方
位円上で方位円半径分だけ離れた２組のＸ。

Ｙデータを算出するデータ算出手段Ｍ３と、該データ算
出手段Ｍ３により算出された２組のＸ、　　Ｙデータ及
び前記旋回方向検出手段Ｍ２により検出された前記旋回
方向に基づいて前記旋回時の方位円の中心座標を算出す
る中心座標算出手段Ｍ４と、 を備えたことを特徴とする地磁気方位センサの着磁補正
装置の構成がそれである。

［作用コ 前記構成を有する地磁気方位センサの着磁補正装置（よ
　地磁気方位センサＭ１が移動体に取り付けられ、　地
磁気の方位を直交するＸ、　　Ｙ成分にて検出し、旋回
方向検出手段Ｍ２が移動体の旋回方向を検出する。そし
て、データ算出手段Ｍ３が移動体の旋回時に、前記Ｘ、
　　Ｙデータの座標の軌跡が描く方位円上で方位円半径
分だけ離れた２組のＸ、　　Ｙデータを算出し、中心座
標算出手段Ｍ４がデータ算出手段Ｍ３により算出された
２組のＸ。

Ｙデータ及び旋回方向検出手段Ｍ２により検出された旋
回方向に基づいて旋回時の方位円の中心座標を算出する
。この算出した中心座標に基づいて、前記地磁気の方位
を補正する。これにより、簡単な構成であっても正確な
補正を行うことができる。

［実施例］ 以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

第２図は本発明の一実施例である地磁気方位センサの着
磁補正装置の概略構成図である。　１は地磁気の方位を
直交するＸ、　　Ｙ成分にて検出する地磁気方位センサ
であり、本実施例でｌ；ＩＩ：、　　移動体としての車
両に搭載されている。この地磁気方位センサ１１ヨ　　
本実施例ではフラックスゲート型のものであり、第３図
に示すように、強磁性体の磁心２に励磁巻線４、及び互
いに直交するように出力巻線６．８がそれぞれ巻かれて
いる。励磁巻線４に（友　交流回路１０により所定周波
数の励磁電流が供給さ札　出力巻線６，８からは磁心２
の磁界に比例したＸ、　　Ｙデータとしての電圧信号Ｖ
ｘ。

Ｖｙが誘起されるように構成されている。

この地磁気方位センサ１からの電圧信号Ｖｘ。

Ｖｙｌ；Ｌ　　車両を一回転させると、第４図に示すよ
うに、その軌跡が半径Ｒの方位円を描く。また、この方
位円上で互いに方位円半径Ｒだけ離れた位置にある２点
の座標が既知であると、その方位円の中心座標０　（Ｘ
ｏ、　　Ｙｏ　）　（ｔ、　　以下のような手順で求め
られる。

方位円半径Ｒ分だけ離れた２点をａ、　　ｂとし、この
２点には以下の関係がある。

（Ｘｂ−Ｘａ）　２＋　（Ｙｂ−Ｙａ）　２＝Ｒ２その
２点ａ、　　ｂの中点をＣとすると、その座標は、　　
（（Ｘａ十Ｘｂ）／２．□　　（Ｙａ＋Ｙｂ）／２）　
　となる。ｅ点Ｅ　　ｃ点を通りＹ軸に平行な直線と、
０点を通りＸ軸に平行な直線の交点であり、その座標は
、　（（Ｘａ＋Ｘｂ）　／２．　　Ｙｏ）となる。そし
て、ｆ点はａ点を通りＹ軸に平行な直線と、ｂ点とを通
りｘ軸に平行な直線の交点であり、その座標は（Ｘａ、
　　Ｙｂ）となる。また、三角形ａｂｏは一辺の長さが
方位円半径Ｒに等しい正三角形である。

二こで、直角三角形ａｂｆ及び直角三角形ＯＣｅを考え
る。このとき、線分ａｆと線分ｃ　ｅ　にＬ共にＹ軸に
対して平行であるため、Ｚｂａｆ＝Ｚｂｃｅとなる。ま
た、三角形の内角の和１ヨ１８０＠であり、Ｚｂ　ｃ　
ｏ＝Ｚｂ　ｃ　ｅ十ｌｅ　ｃ　ｏ＝９０＠であるので、
ｌｂ　Ｃｅ＝ｌＣｏ　ｅが成り立つ。

よって、直角三角形ａｂｆと直角三角形ｏｃｅとは相似
であることが解る。

方、三角形ａ　ｂ　ｏ　ｔｅｌ−、正三角形であるため
、ｏｃ＝ｆ丁ａｂ／２＝Ｉ丁Ｒ／２ が言える。従って、直角三角形ｏ　ｃ　ｅ　Ｉｔ、　　
直角三角形ａｂｆのＪ３／２倍の大きさであることが解
る。

以上より、下記関係が導かれる。

ｏ　ｅ　＝Ｊコａ　ｆ　／　２　＝１丁１Ｙａ−Ｙｂｌ
／２ｃｅ＝ｆ丁ｂｆ／２：７丁１Ｘａ−Ｘｂｌ／２更に
、第４図において、点ａから点す方向に右旋回して移動
した場合に（友　データの大きさを考慮して、方位円の
中心座標０（Ｘｏ、Ｙｏ）は下記式により導かれる。

Ｘｏ＝　（Ｘａ十Ｘｂ）　／　２　　ｖ／″′Ｔ″（Ｙ
ａ−Ｙｂ）　／　２Ｙｏ＝　（Ｙａ＋Ｙｂ）／２＋ｆ丁
（Ｘａ−Ｘｂ）／２逆に点すから点ａ方向に左旋回して
移動した場合に（上　データの大きさを考慮して、方位
円の中心座標○（Ｘｏ、　　Ｙｏ　）は下記式により導
かれる。

Ｘｏ　＝　（Ｘａ十Ｘｂ）　／　２＋Ｉ”Ｔ”　（Ｙａ
−Ｙｂ）　／　２Ｙｏ＝　（Ｙａ＋Ｙｂ）／２−１丁（
Ｘａ−Ｘｂ）／２以上の結果から、点ａ（Ｘａ、Ｙａ）
をスタート点座標（Ｘｓ、　　Ｙｓ　）に置き換え、点
ｂ　（ｘｂ。

Ｙｂ）をエンド点座標（Ｘｅ、　　Ｙｅ　）に置き換え
ると、以下式のように表せる。

右旋回時、 ｘｏ＝　（Ｘｓ十Ｘｅ）／２−ＪＴ　（Ｙｓ−Ｙｅ）／
２Ｙｏ＝　（Ｙｓ＋Ｙｅ）／２＋Ｉ丁（Ｘｓ−Ｘｅ）／
２左旋回時、 Ｘｏ＝　（Ｘｓ＋Ｘｅ）／２＋ｙ’丁（Ｙｓ−Ｙｅ）／
２Ｙｏ＝　（Ｙｓ＋Ｙｅ）／２　　ｓ１丁（Ｘｓ−Ｘｅ
）／２となる。

また、　１２は旋回方向検出手段Ｍ２としての旋回方向
検出センサで、車両の旋回方向が右廻りか左廻りかを検
出するものであり、ウィンカのターンジクナル、車輪セ
ンサ、ステアリングセンサ若しくはジャイロ等により構
成すればよい。

１４は地図メモリで、コンパクトディスク等の大容量の
記憶装置で構成されている。この地図メモリ４に１上　
地図情報、例えば東京都や愛知県あるいは東浦地方など
の所定範囲の地図情報が、図示しないＣＲＴの表示画面
に表示されるページ毎に記憶されている。この地図情報
としては、道路形状、道路低　道路名、建１久　地名、
地形などの地図を再生するためのデータ、更に、その地
点の地磁気偏角データ、地磁気強度データ等である。

これらの地磁気方位センサ１、旋回方向検出センサ１２
、地図メモリ１４は、各々電子制御回路２０に接続され
ている。この電子制御回路２０ｉＪ周知のＣＰＵ２２、
制御用のプログラムやデータを予め格納するＲＯＭ２４
、読み書き可能なＲＡＭ２６に、入出力回路２８がコモ
ンバス３０を介して相互に接続されて構成されている。

ＣＰＵ２２（上　地磁気方位センサ１、旋回方向検出セ
ンサ１２、地図メモリ１４からの信号を入出力回路２８
を介して入力し、これらの信号、　ＲＯＭ２４、ＲＡＭ
２６内のプログラムやデータ等に基づいてＣＰ　Ｕ　２
２　ＩＬＬ　　後述する補正処理を実行する。

前記電子制御回路２０は、図示しない電源スィッチがオ
ンされると、ＲＯＭ２４に予め設定されたプログラムに
従って、ＣＰＵ２２が演算処理を実行開始する。

次に、電子制御回路２０で行われるこの補正制御処理に
ついて、第５図〜第７図に示すフローチャートによって
説明する。

まず、第５図に示すように、方位円半径Ｒを求めるため
に、車両を一回転して、地磁気方位センサ１からの信号
Ｖｘ、Ｖｙの座標の軌跡により方位円を描かせる。この
方位円の中心座標Ｏを求めて旋回補正する（ステップ１
００）。そして、この方位円の半径を予め方位円半径Ｒ
として格納する（ステップ１１０）。

方位円半径Ｒの算出は、この場合に限らず、第６図に示
すように、運転者により、走行に移る前（二、予め現在
の車両の位置を設定する（ステップ１５０）。次に、こ
の設定された現在位置に基づいて、その現在位置に対応
した地磁気強度データを、地図メモリ１４から読み込む
（ステップ１６０）。そして、読み込んだ地磁気強度デ
ータからその位置での方位円半径Ｒを算出する（ステッ
プ１７０）。即ち、その位置での地磁気強度口ｅに応じ
て信号Ｖｘ、Ｖｙの大きざが変化し、地磁気強度口ｅに
比例するからであり、下記関係が成り立つ。

Ｒ＝ＫＸＨｅ Ｖｘ　２＋Ｖｙ　””Ｒ２ そして、この算出した値を方位円半径Ｒとして格納する
（ステップ１８０）。

次に　実走行が開始されて、前述した処理の実行により
求めた方位円の中心座標に基づいて、地磁気方位センサ
１からの信号Ｖｘ、Ｖｙｅ補正して（ステップ１００）
、その状態での車両の進行方位を算出する。車両が道路
を走行すると、橋梁、建築物あるいはガードレール等の
影響、電車踏切等の通過若しくは車両の新たな着磁等の
影響などの地磁気以外の磁界の影響を受けて、前述した
方位円の中心座標がオフセットされる場合がある。

そこで、車両の走行中のこのような影響で、前記処理に
より算出した方位円の中心座標に基づいて進行方位を算
出すると、進行方位に誤差が生じる。

そこで、第７図に示すように、実走行中に、着磁補正処
理を実行する。まず、実走行中に車両が旋回包開始した
か否かを判定する（ステップ２００）、これは、地磁気
方位センサ１により検出される進行方位が変化したか否
か、若しくは左右車輪間に速度差が生じた否か等により
判定する。旋回が開始されていないときには、−旦本処
理を終了し、旋回が開始されたと判定されたときには、
−旦、エンド点鼻出値αを最大の値とし、また、このと
きの地磁気方位センサ１により検出される信号Ｖｘ、Ｖ
ｙに応じた座標値Ｅスタート点×。

Ｙデータ（Ｘｓ、Ｙｓ）どして記憶する（ステップ２１
０）。

そして、旋回方向が同じか否かを左右車輪間に生じてい
た速度差が逆になったか否か等により判定する（ステッ
プ２２０）。これは、本補正処理中に車両の進行方向が
、例えば右方向から左方向に変化した場合に１社　以下
の処理を適正に実行できなくなるので、旋回方向が逆に
なった場合に（上−旦、本処理を終了する。旋回方向が
同じであると判定したときに（上　一定のサンプリング
周期で読み込まれる地磁気方位センサ１から出力される
信号Ｖ、ｘ、　　Ｖｙに応じた中間点Ｘ、　　Ｙデータ
（×ｉ、Ｙｉ）を記憶する（ステップ２３０）。

次に、ステップ２１０の処理により算出したスタート点
データ（Ｘｓ、Ｙｓ）と、ステップ２３０の処理により
求めた中間点Ｘ、　　Ｙデータ（ＸＹｉ）とから下記算
出式により距離の差βを算出する。

β＝　ｌ　　（Ｘ　ｉ−Ｘ　ｓ）　　２＋　（Ｙ　１−
Ｙｓ）　２−Ｒ２即ち、スタート点Ｘ、　　Ｙデータ（
Ｘｓ、Ｙｓ）と中間点Ｘ、　　Ｙデータ（Ｘｉ、Ｙｉ）
とから、スタート点と現在位置とがＴ度方位円半径Ｒの
距離だけ離れていると距離の差βはＯとなる。

続いて、この距離の差βがエンド点鼻出値αよりも小さ
いか否かを判定する（ステップ２５０）。

最初（よ　エンド点鼻出値αは最大値であるので、距離
の差βはエンド点鼻出値αよりも小さいので、エンド点
鼻出値αに距離の差βの値を格納する。

また、中間点ｘ、　　ｙデータ（Ｘｉ、　　Ｙｉ　）の
値をエンド点Ｘ、　　Ｙデータ（Ｘｅ、　　Ｙｅ　）に
格納する（ステップ２６０）。そして、前記ステップ２
２０以下の処理を繰り返し実行して、サンプリング周期
毎に中間点Ｘ、　　Ｙデータ（Ｘｉ、Ｙｉ）を格納し、
ステップ２４０，２５０の処理により、距離の差βが前
回の値よりも大きくなったときに（上現在位置が方位円
半径Ｒの位置にまで達したと判定する。

次に　エンド点鼻出値αが予め設定された許容誤差γ以
下か否かを判定する（ステップ２７０）。

この許容誤差γと（上　前記処理により算出したエンド
点Ｘ、　　Ｙデータ（Ｘｅ、　　Ｙｅ　）の位置が含ん
でいる誤差量に対応した値であり、以後の補正を実行で
きるのかを判定するためのものである。エンド点鼻出値
αが許容誤差γよりも大きいと、適正な補正ができない
と判断して、−見本処理を終了する。また、エンド点鼻
出値αが許容誤差γ以下であると、スタート点（Ｘｓ、
Ｙｓ）とエンド点（Ｘｅ、　　Ｙｅ　）とは誤差の範囲
内で方位円半径Ｒ分だけ離れていると判断して、車両の
旋回方向が右であるか否かを、旋回方向検出センサ１２
により検出される旋回方向によって判定する（ステップ
２８０）。

そして、旋回方向が右方向である場合に１よ　スタート
点Ｘ、　　Ｙデータ（Ｘｓ、Ｙｓ）とエンド点Ｘ、　　
Ｙデータ（Ｘｅ、　　Ｙｅ　）とに基づいて、前述した
下記右旋回時の算出式によって方位円の中心座標○（Ｘ
ｏ、　　Ｙｏ　）を算出する（ステップ２９０）。

Ｘｏ　＝　（Ｘｓ＋Ｘｅ）　／２−１丁（Ｙｓ−Ｙｅ）
／２Ｙｏ＝　（Ｙｓ＋Ｙｅ）／２＋ｆ丁（Ｘｓ−Ｘｅ）
／２また、旋回方向が左方向である場合に（よ　スター
ト点Ｘ、　　Ｙデータ（Ｘｓ、Ｙｓ）とエンド点Ｘ。

Ｙデータ（Ｘｅ、　　Ｙｅ　）とに基づいて、前述した
下記左旋回時の算出式によって中心座標○（ＸＯｌＹｏ
）を算出する（ステップ３００）。

Ｘｏ　＝　（Ｘ　ｓ＋Ｘｅ）　／　２＋ｆ丁（Ｙ　５−
Ｙｅ）　／　２Ｙｏ　＝　（Ｙｓ＋Ｙｅ）　／２−７丁
（Ｘｓ−Ｘｅ）／２ステップ２９０，３００の処理を実
行すると一旦本補正処理を終了する。尚、ステップ２０
０から２７０の処理の実行がデータ算出手段Ｍ３として
働き、ステップ２８０から３００の処理の実行が中心座
標算出手段Ｍ４として働く。

こうして算出した中心座標○（Ｘｏ、　　Ｙｏ　）に基
づいて、地磁気方位センサ１から出力される信号Ｖｘ、
Ｖｙを補正して進行方位を検出する。また、旋回する場
合に、６０″以上であれ（ヱ　スタート点、エンド点が
求められるので、第８＠　第９図に示すように、直角な
道路を左折する場合のように、　９０”の旋回であれＩ
′Ｌ　　その範囲内で、サンプリング周期毎にそれぞれ
のスタート点ａｌ。

ａ２．ａ３・・・及びエンド点ｂｌ、　　ｂ２．ｂ３・
・・を算出し、前記処理を複数回実行して、それぞれの
方位円の中心座標を算出する。そして、その中心座標の
平均値を算出することによって、例え（、ｆ。

瞬間的な磁気外乱を取り除き、より精度の高い中心座標
を算出することができる。

前述した如く、本実施例の地磁気方位センサの着磁補正
装置は、方位円半径Ｒだけ離れたスタート点、エンド点
の２組のＸ、　　Ｙデータに基づいて、旋回方向に応じ
た算出式を用いて、方位円の中心座標を算出する。

従って、車両の方位を検出して方位変化量等を求める必
要がなく、旋回方向を判断して、簡単な算出式で方位円
の中心座標を算出できる。また、この算出にあたっても
、例え（ヱ　距離の差βも２乗値で算出すればよく、乗
見　減算等のみで算出できる。

以上本発明はこの様な実施例に何等限定されるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる
態様で実施し得る。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明の地磁気方位センサの着磁補
正装置１ｉ　　車両の方位を検出して方位変化量等を求
める必要がなく、旋回方向を判断して、また、乗東　減
算等のみで座標を算出できると共に、簡単な算出式で方
位円の中心座標を算出できるので、装置ｈ＜簡単になり
、車載用ＣＰＵであっても進行方位の十分な補正ができ
ると言う効果包奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の地磁気方位センサの着磁補正装置の基
本的構成を例示するブロックは　第２図は本実施例の地
磁気方位センサの着磁補正装置の概略構成は　第３図は
本実施例の地磁気方位センサの概略構成は　第４図は方
位円上の方位円半径分離れた２組の点の関係を説明する
説明は　第５図は本実施例の電子制御回路で行われる旋
回補正処理を示すフローチャート、第６図は同様に本実
施例の半径算出処理を示すフローチャート、第７図は同
様に本実施例の着磁補正処理を示すフローチャート、第
８図は道路を左折する場合の説明は第９図は左折時の複
数の方位円の中心座標を算出する場合の説明は　第１０
図は着磁により方位円の中心座標が変化する場合の説明
図である。 Ｍ］、　１・・・地磁気方位センサ Ｍ２・・・旋回方向検出手段　Ｍ３・・・データ算出手
段Ｍ４・・・中心座標算出手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 移動体に取り付けられ、地磁気の方位を直交するＸ、Ｙ
   成分にて検出する地磁気方位センサにより検出したＸ、
   Ｙデータの座標の軌跡が描く方位円の中心座標に基づい
   て、前記地磁気の方位を補正する地磁気方位センサの着
   磁補正装置において、前記移動体の旋回方向を検出する
   旋回方向検出手段と、 前記移動体の旋回時に、前記Ｘ、Ｙデータが描く方位円
   上で方位円半径分だけ離れた２組のＸ、Ｙデータを算出
   するデータ算出手段と、 該データ算出手段により算出された２組のＸ、Ｙデータ
   及び前記旋回方向検出手段により検出された前記旋回方
   向に基づいて前記旋回時の方位円の中心座標を算出する
   中心座標算出手段と、を備えたことを特徴とする地磁気
   方位センサの着磁補正装置。