JPH0372213A

JPH0372213A - 車両用方位計

Info

Publication number: JPH0372213A
Application number: JP1206971A
Authority: JP
Inventors: Kenji Takano; 憲治高野; Yasushi Ueno; 裕史上野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1989-08-11
Filing date: 1989-08-11
Publication date: 1991-03-27
Anticipated expiration: 2011-07-10
Also published as: US5172322A; JP2514254B2

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、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座標から向かう方向を車両の方位
として検出する車両用方位計に関し、更に詳しくは、地
磁気方位センサの出力方位円の中心値を補正して正確な
車両方位を検出する車両用方位計に関する。

（従来の技術）従来、地磁気方位センサを使用して車両の方位を検出す
る装置としては、例えば特開昭５９１００８１２号に開
示されているものがある。この開示されている方位セン
サは、一対の巻線が水平姿勢で直交して設けられ、これ
らの巻線から鎖発地磁気に応じて地磁気成分検出電圧が
得られるようになっている。この方位センサは均一な地
磁気中において車両が周回走行すると、巻線の検出電圧
で示される座標により座標上で円が描かれる。

ここで、車両が着磁すると、円が移動するため、車両の
走行方位に誤差が生ずることになる。

そこで、このような場合には、車両を周回走行し、この
間に地磁気方位センサの出力値をサンプリングし、車両
が１周旋回して地磁気方位センサの出力円がその座標系
のＸ軸およびＹ軸と交差する４点の出力が得られた時に
、そのサンプリング出力値を平均して移動した出力円の
中心値を求めて、走行方位の検出誤差を補正している。

また、車両の着磁を検地する方法としては、例えば特開
昭５９−２１０３１７号に開示されているものがある。

これは地磁気絶対値が基準値を越えたことで、方位系の
誤動作を検出するようになっている。

（発明が解決しようとする課題）上述した従来の車両用方位計においては、地磁気方位セ
ンサの出力が異常であることを検出すると、補正のため
の一周旋回を行うように車両の乗員に警告を発生して補
正を行うため、センサ出力の異常の度に一周旋回して補
正操作を行う必要があるとともに、このような補正走行
は不可能な場合が多く、走行距離が長くなればなるほど
、位置検出誤差が多くなる。また、補正操作を行ったと
しても、補正操作により算出された中心値をそのまま車
両の方位計算の中心値としていたため、正確な車両方位
を得ることができないことが頻繁に発生するという問題
がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とす
るところは、地磁気方位センサの出力方位円の中心値を
適確に補正して正確な車両方位を検出することができる
車両用方位計を提１共することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明の車両用方位計は、第
１図に示すように、地磁気の方位を互いに直交する２方
向酸分の地磁気データとして検出する地磁気方位センサ
１と、車両の相対角変僚を検出する車両方位変化量検出
手段３と、前記検出された地磁気データおよび相対角変
化量を記憶するデータ記憶手段５と、該データ記憶手段
に記憶されている地磁気データおよび相対角変化量から
前記地磁気センサの出力方位円中心値を予測する出力円
中心値予測手段７と、この子ｉｌｌされた中心値を記憶
する予測中心値記憶手段つと、現在の車両方位を計算し
ている現中心値から離れた位置に記憶中心値が出現し始
めてからの中心値群を用いて第１の仮中心値を演算する
第１の仮中心値演算手段１１と、現中心値を算出した記
憶中心値群および最新の記憶中心値を用いて第２の仮中
心値を演算する第２の仮中心値演算手段１３と、前記第
１および第２の仮中心値の重みを演算する重み演算手段
１５と、現中心値と仮中心値との間の距離を演算する距
離演算手段１７と、前記重みおよび距離から地磁気デー
タを用いて車両方位を計算するために使用する中心値を
決定する中心値決定手段１９とを有することを要旨とす
る。

（作用）本発明の車両用方位計では、走行中に収集した地磁気方
位センサの出力から中心値を予測して記憶し、記憶した
予測中心値から、中心値が大きく移動したかを検知する
第１の仮中心値および現在の方位円の中心値の近傍で更
に中心値精度を向上させるための第２の仮中心値を設定
し、中心値が大きく移動した場合、第１の仮中心値を新
しい中心値に設定して走行中に高速で中心値補正を行う
とともに、中心値移動がない場合には、走行中に得られ
る予測中心値を使用して算出される第２の仮中心値を新
しい中心値に設定して中心値精度を向上し、中心値の移
動の有無に関わらず中心値を常に精度の良い方に移動し
、走行すればするほど、中心値精度を向上することがで
きる。

（実施例）以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明の一実施例に関わる車両用方位計の構成
を示すブロック図である。同図に示す車両用方位計は、
地磁気の方位を互いに直交する２方向底分の地磁気デー
タとして検出する地磁気方位センサ２１と、該センサの
出力をディジタル信号に変換する出力処理回路２３と、
車両の方位変化を検知するレートジャイロで構成され、
車両の旋回角速度Ωを出力するジャイロセンサ２５と、
該ジャイロセンサ２５の出力を積分して車両の…対角変
化量である方位変化量を算出するジャイロ信号処理回路
２７と、以下、マイクロコンピュータにより計算される
前記出力処理回路２３およびジャイロ信号処理回路２７
の出力から出力方位円中心値を予Ｊｉｌｔする出力方中
心値子計１部２９と、予測された中心値を基に更に精度
の高い中心値を求める新中心値演算部３１と、この求め
られた中心点および出力処理回路２３でディジタル変換
された地磁気方位センサ２１の出力から車両方位を求め
る方位検出部３３とから構成されている。

前記地磁気方位センサ２１は、第３図に示すように、環
状のパーマロイコア６０に互いに直交する巻線７０Ｘ、
７０Ｙが巻回されている。

また、そのパーマロイコア６０には巻線８ｏが巻回され
ており、この巻線８０は第４図に示すようにパーマロイ
コア６０が飽和する直前まで励磁電源９０によって通電
されている。、この地磁気方位センサ２１が無磁界内におかれると、パ
ーマロイコア６０の部位ｓｌおよび部位Ｓ２を各々通る
磁束φ１およびφ２は第５図のように大きさが同して方
向が反対となる。

従って、巻線７０Ｘに鎖交する磁束が零となると、その
検出電圧Ｖｘは−Ｎ−ｄφ／ｄｔ（Ｎは巻数）も零とな
り、同様に巻線７０Ｙの検出電圧ｖｙも零となる。

更に、この地磁気方位線鎖２１は第３図のように地磁気
Ｈｅが巻線７０Ｘに対して直角に加わると、パーマロイ
コア６０内において磁束密度Ｂｅ−μＨｅ（μはパーマ
ロイコア６ｏの透磁率）りは磁束にバイアスが与えられ
、磁束φ１．φ２は第６図のように非対称になる。

従って、巻線７０Ｘには第７図に示される波形の検出電
圧ＶＸが与えられる。

また、巻線７０Ｙに対して地磁気Ｈｅが平行であるので
、その巻線７０Ｙに地磁気Ｈｅが交わることはなく、こ
のためこの巻線７０Ｙには電圧Ｖｙが生ずることはない
。

この地磁気方位センサ２１は第８図に示すように水平姿
勢で車両に搭載された場合、例えば同図のように地磁気
Ｈｅがその巻線７０Ｘ　　７０Ｙには地磁気Ｈｅに応じ
た検出電圧Ｖｘ、Ｖｙ　（出力値）が各々得られる。

検出電圧Ｖｘ、Ｖｙは値Ｋを巻線定数、値Ｂを値磁気Ｈ
ｅの水平分力とすれば、次の第（１）式および第（２）
式で示される。

Ｘｘ−−ＫＢｃｏｓθ　　　第（１）式Ｖｙ−−ＫＢｓ
ｉｎθ　　　　第（２）式、従って、第８図のように車
両の幅方向を基準とすれば、その走行方向を示す角度θ
は θ−ｔａｎ　’（Ｖｘ／Ｖｙ）　　第（３）式％式％そして、前記第（］−）式および第（２）式から理解さ
れるように、均一な地磁気Ｈｅ中で車両が周回されると
、巻線７０Ｘ、７０Ｙの検出電圧Ｖｘ、Ｖｙで示される
座標により第９図のようにＸＹ平面座標上で円（地磁気
方位センサ２１の出力円）が描かれ、その出力円は次式
で示される。

Ｖｘ２　＋Ｖｙ２−　（ＫＢ）　２　　第（４）式この
ように巻線７０Ｘ、７０Ｙの検出電圧Ｖｘ。

ｖｙで定まる座標が出力円上に存在するので、その座標
点（出力点）へ出力円の中心０から向かう方向が車両の
走行方位として検出される。

ここで、車体が着磁して、例えば第１０図のように地磁
気Ｈｅとともにその着磁による磁界Ｇが巻線７０Ｘ、７
０Ｙに鎖交すると、第１１図のように破線位置から実線
位置へ　出力円が移動する。

このため、本実施例の車両用方位計では、第１２図のフ
ローチャートに示す処理によって出力方位円の中心値を
補正し、常に正確な車両方位を検出しようとするもので
ある。

次に、第１２図に示すフローチャートを参照して作用を
説明する。

まず、出力円中心値予測回路２つは、出力処理回路２３
を介して地磁気方位センサ２１から供給される地磁気デ
ータおよびジャイロ信号処理回路２７から供給される方
位変化量から出力方位円の予測中心値を算出する（ステ
ップ３００）。これは、例えば実願昭６３−８３２８号
、実願昭６３−４１５７９号に記載されているような相
対角度変化法、最小２乗法等を用いて計算される。この
計算は成功するまで行われる（ステップ３１０）。

計算が成功すると、この計算された予測中心値は仮中心
Ａ算出用のデータメモリであるメモリＡＡおよび仮中心
Ｂ算出用のデータメモリであるメモリＢＢに記憶される
（ステップ３２０）。以上の処理は出力円中心値予測回
路２９によって行われる。

上述したように計算された予測中心値がメモリＡＡおよ
びＢＢに記憶されると、以下新中心値演算部３１の作用
により、まずメモリＡＡに記憶されている予測中心値の
数が１個であるか否かがチエツクされる（ステップ３２
０）。１個の場合には、ステップ３００に戻って同じ動
作を繰り返す。

また、メモリＡＡに記憶されている予ｌｌｌ１１中心値
の数が２個以上の場合には、ステップ３５０に進んで、
メモリＡＡに記憶されているｎ個の予測中心値Ｘｉ、Ｙ
ｉを用いて次式により中心座標値ＸａＹｂを算出する。

Ｘａ−（ΣＸｉ）／ｎＹａ−（ΣＹ　ｉ　）　／　ｎそれから、仮中心Ａの重みを次式により算出する（ステ
ップ３６０）。

σａ−［［（Σ（Ｘｉ−Ｘａ）　２＋　（ＹｉＹａ）　
　２　　＋　　／ｎ　　コ　”’］＊１００／Ｒ重み一
１／σ２次に、メモリＢＢに記憶されているｍ個の予測中心値を
用いて仮中心Ｂの中心値を前記ステップ３５０と同じ計
算によって算出する（ステップ３７０）。それから、前
記ステップ３６０と同様に、仮中心Ｂの重みを算出する
（ステップ３８０）。

なお、メモリＡＡおよびＢＢには同じ予測中心値が記憶
されるが、メモリＡＡに記憶される予測中心値は後述す
るようにステップ４４０，４９０でクリアされるのに対
して、メモリＢＢに記憶される予測中心値はステップ４
２０てメモリＡＡの内容が転送されるようになっており
、両者はどこまで過去のデータをもっていけるかが違う
ものである。記憶される予測中心値のデータの数は０５
ｍである。

また、以下の説明からもわかるように、仮中心Ａは車体
着磁等により方位円が大きくずれたことを認知するため
のものであり、また仮中心Ｂは車体着磁等がない場合に
過去からの予測中心点を用いて精度の高い中心値を求め
るためのものである。

仮中心Ａは車体着磁等がない場合には仮中心Ｂの座標点
とほぼ同じ座標点であり、この場合には後述するように
仮中心Ａは仮中心算出用メモリＡＡとともにクリアされ
る。また、方位円がずれた場合には早急に仮中心Ａが示
す座標点に中心値を移動するようになっている。更に、
車体着磁があった場合には、その時の仮中心Ａの内容を
仮中心Ｂとするようになっている。

上述したように計算した仮中心Ａの重みと現在の中心点
の重みとを比較しくステップ３９０）、仮中心Ａの重み
が大きい場合は、車体が着磁したり、外部磁界の影響等
により中心値が多きく移動した場合であり、ステップ４
００以降に進み、中心値補正処理を高速に行う。すなわ
ち、ステップ４００では、まず、現在方位計算に使用し
ている中心値を捨てて、仮中心Ａを方位計算用の中心値
、仮中心Ａの重みを方位計算用中心の重みとし、それか
らメモリＢＢの内容を消去しくステップ４１０）、メモ
リＡＡの内容をメモリＢＢに転送する（ステップ４２０
）。更に、仮中心Ａの内容を消去しくステップ４３０）
、またメモリＡＡの内容も消去しくステップ４４０）、
ステップ３００にもどる。

また、前記ステップ３９０て仮中心Ａの重みか現在の中
心点の重みより小さい場合には、ステップ４５０に進み
、仮中心Ａの中心点と現在の中心点との間の距離を次式
により算出する。

距離−（（Ｘａ−Ｘ）２＋　　（Ｙ　ａ−Ｙ）　　２　）　　””それから、こ
の計算した距離を係数にと比較し、距離が係数により小
さい場合、すなわち中心値の移動が少ない場合には、ス
テップ４７０に進み、中心値の精度向上を図る。すなわ
ち、ステップ４７０では、現在の中心値を捨てて、仮中
心Ｂの中心値を方位計算用中心値とし、仮中心Ｂの重み
を方位計算用中心値の重みとする。それがらの仮中心Ａ
の内容を消去しくステップ４８０）、更にメモリＡＡの
内容を消去しくステップ１９ｏ）、ステップ３００に戻
る。このステップ４６０〜４９０の処理は通常の処理と
して行われ、方位計算用中心値の精度向上の目的で行わ
れる。

更に、前記ステップ４６０において、距離が係数により
大きい場合には、何もしないで、ステップ３００に戻る
。この場合には、方位計算用中心値の移動は行われず、
元のままである。すなわち、このステップ４６０て距離
の方が大きい場合は、中心値が移動したか、しばらくの
間は仮中心Ａの重みが現在の中心点の重みよりも小さい
場合であり、この状態からしばらくすると、仮中心Ａの
重みが大きくなり、ステップ３９０からステップ４００
に進む。

また、中心値が移動していないが、予測中心値が不正確
になった場合は、仮中心Ａの座標のばたつきが発生して
中心間距離が大きくなるが、予測中心値が安定すれば、
中心間距離も小さくなり、ステップ４６０からステップ
４７０に進むことになる。すなわち、中心値移動と予測
中心値のばたつきの区別がっかないため、ステップ４６
０でどちらの現象であるか見極めているのである。

なお、前記ステップ３９０で、仮中心Ａの重みが現在の
中心点の重みよりも大きい場合は、方位円の中心値が移
動した場合であり、これは車体が着磁した場合に限らず
、例えばサンルーフの開閉サンバイザの開閉、ルーフキ
ャリアおよびキャリア上に磁性体を搭載した場合、地域
および周辺環境等の種々の影響によるものである。

第１３図は本発明の他の実施例に係わる車両用方位計の
構成を示すブロック図である。同図に示す車両用方位計
は、前述した第２図に示す車両用方位計において比較係
数演算部３５を追加するとともに、前記新中心値演算部
３１を該比較係数演算部３５に合わせた新中心値演算部
３７に変更した点か異なるのみて−ある。比較係数演算
部３５は予測中心値と、現在の方位を計算している現中
心との距離と、現中心値の標準偏差より求められる中心
値区間推定値とから比較係数を求めるものであり、新中
心値演算部３７は現中心と仮中心Ａとの重み差と前記比
較係数とを比較し、・この比較結果から方位計算に用い
る新しい中心値を現中心、仮中心Ａおよび仮中心Ｂの中
から決定するものである。

次に、第１４図に示すフローチャートを参照して作用を
説明する。同図に示すフローは、前述した第１２図のフ
ローにおいてステップ２９０をフローの初頭に新たに追
加し、前記ステップ３１０と３２０との間にステップ３
１５を追加し、更に前記ステップ３９０の代わりにステ
ップ３８５および３９２を設けたものであり、その他の
処理は第１２図の処理と同しである。従って、本説明で
は、光なる点についてのみ説明する。

まず、フローの初頭に追加されたステップ２９０ては、
比較係数の初期値が設定される。それから、予測中心値
が算出された後（ステップ３００３１０）、ステップ３
１５において比較係数Ｃが算出される。

この比較係数Ｃの算出処理は、第１５図に示すフローに
従って行われる。すなわち、第１５図に示す最初のステ
ップ５０ｏては、現中心の標準偏差から中心位置の区間
推定値Ｆを次式により算出する。

区間推定値Ｆ−ｌ、９６ｘ標準偏差それから、最新の予測中心値と現中心値との間の距ＭＬ
を次式から求める（ステップ５１ｏ）。

Ｘｄ−Ｘｐ　（予測中心値）　−ＸＣ（現中心値）Ｙｄ
−Ｙｐ　（予測中心値）　−Ｙｃ　（現中心値）距ｊ’
ｉｆＬ　＝　（Ｘ　ｄ２　＋　ｙ　（３２）　Ｉ／２上
述したように、区間推定値Ｆおよび距離りが算出される
と、両者を比較し、中心値移動可能性を判断する（ステ
ップ５２０）。

すなわち、距離りが大きい場合には、中心値移動可能性
が大きいと判断して、ステップ５３０に進み、比較係数
を１減算する。それから、比較係数が規定数１より小さ
くならないように補正するために、比較係数が規定数１
以下であるか否かチエツクしくステップ５４０）、比較
係数が規定数１以下の場合には、比較係数を規定数１に
設定する（ステップ５５０）。

また、区間推定値Ｆが大きい場合には、中心値移動可能
性は少ないと判断して、ステップ５６０に進み、比較係
数を１増加させる。それから、比較係数が規定数２より
大きくならないように補正するために、比較係数が規定
数２以上であるか否かチエツクする（ステップ５７０）
。規定数２以上の場合には、比較係数を規定数２に設定
する（ステップ５８０）。

更に、区間推定値Ｆおよび距離りが同じ場合には、何も
せずに比較係数演算を終了し、第１４図のステップ３２
０に進む。

以下、前述したように、ステップ３２０〜３８０を経て
、予測中心値をメモリＡＡおよびＢＢに記憶し、更に仮
中心Ａの中心値および重み、および仮中心Ｂの中心値お
よび重みを計算した後、ステップ３８５において仮中心
Ａの重みと現在の中心の重みの差を次式により計算する
。

重み差Ｗ−仮中心Ａの重み一現中心の重みそれから、こ
の計算した重み差Ｗと前記比較係数Ｃとを比較する（ス
テップ３９２）。そして、比較係数Ｃが重み差Ｗより小
さい場合には、ステップ４００に進み、前述したステッ
プ４００〜４４０が行われる。

また、ステップ３９２の比較において、比較係数Ｃが重
み差Ｗ以上の場合には、ステップ４５０以降に進み、前
述と同し処理が行われる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、現（［の中心点
以外に第１の仮中心および第２の仮中心を設定し、重み
を比較することにより、その時点の最も精度の高い中心
値を採用するようにしているのて、車両走行中、特別な
補ｉＥ操作を行なくても、常にその場の最適な中心値を
得ることができるとともに、中心値精度の良い方に中心
を移動するため、走行すればするほど、中心値精度が向
上する。

また、車体の着磁等により中心値が移動しても、そのま
ま走行を継続することにより走行中に自動的に中心値を
補正することができる。更に、信頼区間により現在の中
心値の精度がわかるため、地磁気方位センサの出力によ
り計算された方位の精度が常にわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明の一
実施例に係わる車両用方位計の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における磁束変
化を示す図、第６図は地磁気作用の検出作用説明図、第
７図は地磁気方位センサの検出作用説明図、第８図は車
両走行方位の説明図、第９図は出力円の説明図、第１０
図は地磁気方位センサに地磁気以外の磁界が加わった状
態を示す説明図、第１１図は重体着磁による出力円の移
動を示す説明図、第１２図は第２図に示す車両用方位計
の作用を示すフローチャート、第１３図は本発明の他の
実施例に係わる車両用方位計の構成を示すブロック図、
第１４図は第１３図に示す車両用方位計の作用を示すフ
ローチャート、第１５図は第１４図におけるステップ３
１５の比較係数の算出処理の作用を示すフローチャート
である。２１・　・地磁気方位センサ、２３・　・出力処理回路、２５・・・ジャイロセンサ、２７・　・ジャイロ信号処理回路、２つ・・・出力円中心値予測部、３１・　・新中心値演算部、３３・　・方位検出部。

Claims

【特許請求の範囲】

地磁気の方位を互いに直交する２方位成分の地磁気デー
タとして検出する地磁気センサと、車両の相対角変位を
検出する車両方位変化量検出手段と、前記検出された地
磁気データおよび相対角変化量を記憶するデータ記憶手
段と、該データ記憶手段に記憶されている地磁気データ
および相対角変化量から前記地磁気センサの出力方位円
中心値を予測する出力円中心値予測手段と、この予測さ
れた中心値を記憶する予測中心値記憶手段と、現在の車
両方位を計算している現中心値から離れた位置に記憶中
心値が出現し始めてからの中心値群を用いて第１の仮中
心値を演算する第１の仮中心値演算手段と、現中心値を
算出した記憶中心値群および最新の記憶中心値を用いて
第２の仮中心値を演算する第２の仮中心値演算手段と、
前記第１および第２の仮中心値の重みを演算する重み演
算手段と、現中心値と仮中心値との間の距離を演算する
距離演算手段と、前記重みおよび距離から地磁気データ
を用いて車両方位を計算するために使用する中心値を決
定する中心値決定手段とを有することを特徴とする車両
用方位計。