JPH04351909A - 車載用方位計の外乱補正方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の進行方位を示す
車載用方位計に関し、車両の着磁等の外乱によって発生
する方位指示の誤差を補正する外乱補正方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の車載用方位計として
、その方位センサ部の構造を図５および図６に示すよう
な方位計が提案されている。すなわち、図５は方位セン
サ部の平面図であり、図６は図５におけるＶＩ−ＶＩ線
断面図である。これらの図において、１は地磁気方向に
応じて自由回転するマグネット円盤であり、微弱な地磁
気に感応して回転する構造となるために、静摩擦係数の
極めて小さい軸受に支持されている。また、マグネット
円板１は、外周に沿って磁束を計測した時その磁界の強
さが正弦波状になる如く着磁されている。２−１および
２−２はマグネット円盤１の外周面に９０°の位相差を
もって対向配置されたホール素子、３は車両の前後方向
の補正磁界を発生するＹ方向補正コイル、４は車両の左
右方向の補正磁界を発生するＸ方向補正コイルである。

【０００３】図７にこの方位センサ部からの電圧信号取
り出し回路を示す。すなわち、ホール素子２−１および
２−２は、磁束量として、マグネット円盤１の磁極位置
のＸ方向成分およびＹ方向成分を検出する。このホール
素子２−１および２−２の検出するＸ方向成分およびＹ
方向成分の磁極位置検出信号は、増幅回路５−１および
５−２により増幅され、ＳＸ＝Ａ・ｓｉｎθおよびＳＹ
＝Ａ・ｃｏｓθなる電圧信号として出力される。但し、
Ａは定数、θはマグネット円盤１の磁極方向とＹ方向（
進行方向）との成す角度を示す。したがって、この増幅
回路５−１および５−２より得られる電圧信号ＳＸおよ
びＳＹからθを求めれば、車両の進行方位を図示せぬデ
ィスプレイ部にて指示させることができる。

【０００４】しかし、ホール素子２−１および２−２の
検出するＸ方向成分およびＹ方向成分の磁極位置検出信
号は、車両の着磁の影響を受ける。すなわち、一般的に
車両は鉄鋼材で構成されるから、着磁量の大小はあるが
、一種の磁石と考えられる。この車両の着磁の影響を図
８を用いて説明する。車両に取り付けられた方位センサ
部は、地磁気ベクトルＰＡ０と車両の着磁ベクトルＯＰ
との合成ベクトルＯＡ０を検出する。地磁気ベクトルＰ
Ａ０の量が非常に微小であるために、着磁ベクトルＯＰ
は無視できず、図中に示す誤差Φが生じるものとなり、
方位計の指示精度を大きく悪化させる。

【０００５】この指示精度の悪化を防止することを目的
としてＸ方向補正コイル４およびＹ方向補正コイル３が
存在する。すなわち、Ｘ方向補正コイル４やＹ方向補正
コイル３へ適当量の電流を供給し、着磁ベクトルＯＰと
逆向きで大きさの等しい補正磁気ベクトルを発生させれ
ば、着磁ベクトルＯＰを打ち消すことができ、方位指示
に生ずる誤差を相殺することができる。

【０００６】そこで、本出願人は、特願平３−２５０３
３号により、難しい調整作業を伴うことなく着磁ベクト
ルＯＰを求め、補正磁気ベクトルを決定する外乱補正方
法を提案した。以下、この外乱補正方法の概要について
、図９（ａ）および（ｂ）に示したベクトル図を参照し
ながら説明する。

【０００７】図９（ａ）において、車両は停止状態とし
、方位計は、原点ＯからＡ０点に向かうベクトルの方向
を進行方位として検出しているものとする。先ず、図９
（ａ）に示した状態で、Ｘ方向補正コイル４に規定の電
流を流し、テスト磁界を作り、Ａ０点からＡ１点に向か
うテストベクトルｒを発生させる。すると、方位計は、
原点ＯからＡ１点に向かうベクトルの方向を進行方位と
して検出する。

【０００８】ここで、Ａ０点の座標（Ｘａ，Ｙａ）を、
下記に示す（１）式および（２）式により求める。 Ｘａ＝ａ１・ｒ／（ａ０−ａ１）・・・（１）Ｙａ＝ａ
０・ａ１・ｒ／（ａ０−ａ１）・・・（２）

【０００９
】上記（１）式および（２）式は、次のような過程を経
て、導き出されたものである。Ａ０点の座標はＡ０＝（
Ｘａ，Ｙａ）として表され、Ａ１点の座標はＡ１＝（Ｘ
ａ＋ｒ，Ｙａ）として表される。原点ＯとＡ０点を通る
直線の一次方程式を立てると、 Ｙ＝ａ０・Ｘ　　　　　　・・・（３）として表される
。但し、ａ０＝Ｙａ／Ｘａ。 したがって、Ａ０点において、Ｙａは、Ｙａ＝ａ０・Ｘ
ａ　　　　　　・・・（４）として示される。 同様にして、原点ＯとＡ１点を通る直線の一次方程式を
立てると、 Ｙ＝ａ１・Ｘ　　　　　　・・・（５）として表される
。但し、ａ１＝Ｙａ／（Ｘａ＋ｒ）。 したがって、Ａ１点において、Ｙａは、Ｙａ＝ａ１・（
Ｘａ＋ｒ）　　　　　　・・・（６）として示される。 すなわち、上記（４）式および（６）式より、Ｙａ＝ａ
０・Ｘａ＝ａ１・（Ｘａ＋ｒ）　　・・・（７）が成立
し、この（７）式を展開すれば、上記（１）式として、
Ｘａ＝ａ１・ｒ／（ａ０−ａ１）が求まり、上記（２）
式として、Ｙａ＝ａ０・ａ１・ｒ／（ａ０−ａ１）が求
まる。

【００１０】次に、車両を１８０゜回転させた状態で、
すなわち車両を反転させた状態で、図９（ｂ）に示され
るようにＢ０点からＢ１点に向かうテストベクトルｒを
発生させ、Ｂ０点の座標（Ｘｂ，Ｙｂ）を下記（８）式
および（９）式により求める。 Ｘｂ＝ｂ１・ｒ／（ｂ０−ｂ１）・・・（８）Ｙｂ＝ｂ
０・ｂ１・ｒ／（ｂ０−ｂ１）・・・（９）

【００１１
】図９（ａ）および（ｂ）から分かるように、着磁ベク
トルの終点ＰはＡ０点とＢ０点との中間点に位置するか
ら、 　　Ｐ＝（（Ｘａ＋Ｘｂ）／２，（Ｙａ＋Ｙｂ）／２）
　　・・・（１０）として求まる。したがって、上記（
１）式，（２）式，（８）式，（９）式に各値を代入し
てＸａ，Ｘｂ，Ｙａ，Ｙｂを求めれば、着磁ベクトルＯ
Ｐを求めることができ、この着磁ベクトルＯＰを打ち消
す補正磁気ベクトルを決定することができる。

【００１２】この方法をＣＰＵを使ったシステムで構成
することは容易であり、ＣＰＵを用いた処理演算により
着磁ベクトルＯＰを求め、補正磁気ベクトルを自動的に
決定することが可能であり、これにより、難しい調整作
業を不要として、商品価値を高めることができる。

【００１３】なお、上述においては、原点ＯからＡ０（
Ｂ０）点に向かうベクトルと原点ＯからＡ１（Ｂ１）点
に向かうベクトルを採用し、これらベクトルの成す角度
から座標点Ａ０（Ｂ０）を求めるものとしたが、採用す
べきベクトルはこれらに限られるものではなく、原点Ｏ
からＡ０（Ｂ０）〜Ａ４（Ｂ４）点に向かう５種類のベ
クトルの内、任意の２つを選択して連立方程式を解けば
、座標点Ａ０（Ｂ０）を求めることができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た外乱補正方法においては、補正コイルに直ちに規定の
電流を流してテスト磁界を作るものとしているため、す
なわち方形波状にテストベクトルを発生させるものとし
ているため（図１０（ａ）参照）、静摩擦係数の極めて
小さい軸受に支持されたマグネット円盤１が図１０（ｂ
）に示すように振動してしまい、その停止目標位置ＴＰ
に位置するまで磁気ベクトルの計測を行なうことができ
ず、補正磁気ベクトルの決定に時間がかかるという問題
があった。一方、マグネット円盤１は微弱な地磁気に感
応して回転する構造となってはいるが、微弱な地磁気に
よって発生するトルクは極めて小さく、またテストベク
トルも比較的小さいため、マグネット円盤１が各停止目
標位置に対しその手前で停止してしまうことがある。こ
れにより、着磁ベクトルＯＰの処理演算に誤差が生じ、
正確な補正磁気ベクトルが得られないという問題が生ず
るものであった。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するためになされたもので、徐変区間を経て補正
コイルに規定のテスト磁界を発生させ、このテスト磁界
にマグネットの固有振動数以上の周波数で所定位相差の
微少磁界を重畳させた後、検出進行方位に応ずる座標点
を第１の座標点として求め、次に車両を反転させて同様
操作を行ない第２の座標点を求め、これら第１の座標点
および第２の座標点を参考として外乱磁界を求め、補正
磁界を決定するようにしたものである。

【００１６】

【作用】したがってこの発明によれば、徐変区間を経て
テスト磁界を発生させることにより、そのテスト磁界に
含まれる高周波成分が減少し、この高周波成分に感応す
るマグネットの固有振動数での減衰振動が抑制される。 また、この発明によれば、テスト磁界に重畳される所定
位相差の微少磁界により、マグネットが故意に振動状態
とされ、軸受との摩擦が動摩擦となる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明に係る車載用方位計の外乱補正
方法を詳細に説明する。

【００１８】図２はこの外乱補正方法の適用された車載
用方位計のシステム構成図である。同図において、図５
〜図７と同一符号は同一あるいは同等構成要素を示し、
その説明は省略する。この車載用方位計においては、増
幅回路５−１および５−２より出力される電圧信号ＳＸ
およびＳＹを、Ａ／Ｄ変換部６−１および６−２にてデ
ジタル値に変換したうえ、ＣＰＵ７へ与えるものとして
いる。そして、ＣＰＵ７での処理結果をＤ／Ａ変換部８
−１および８−２にてアナログ値に変換し、そのアナロ
グ値に応じた電流を増幅回路９−１および９−２を介し
、Ｘ方向補正コイル４およびＹ方向補正コイル３へ供与
するものとしている。

【００１９】このように構成された車載用方位計におい
ては、基本的に、先に説明した特願平３−２５０３３号
で示した外乱補正方法を適用している。但し、特願平３
−２５０３３号記載の外乱補正方法とは、テストベクト
ルの発生パターンが異なっている。また、磁気ベクトル
の各計測点に至る前に、微少な磁気ベクトルを発生させ
る点で異なっている。

【００２０】すなわち、本実施例においては、例えば、
図９（ａ）に示した状態でテスト磁界を作る際、そのテ
スト磁界に含まれる高周波成分を最小限とするべく、徐
変区間を経てＸ方向補正コイル４に規定の電流を流すも
のとしている。すなわち、Ａ０点からＡ１点に向かうテ
ストベクトルｒを、図３（ａ）に示すような徐変区間Ｗ
１を経て立ち上がる発生パターンとしている。これによ
り、そのテストベクトルｒに含まれる高周波成分が減少
し、この高周波成分に感応するマグネット円盤１の固有
振動数での減衰振動が抑制され、図３（ｂ）に示される
ように停止目標位置ＴＰに位置するまでの所要時間が短
縮されるものとなる。つまり、本実施例では、各時点で
使用するテストベクトルｒを図３（ａ）と同じく徐変区
間Ｗ１を経て立ち上がる発生パターンとしており、これ
によりマグネット円盤１の各停止目標位置に位置するま
での所要時間が短くなり、この結果として補正磁気ベク
トルの決定に要する時間が短縮されるものとなる。

【００２１】また、本実施例においては、例えば、図９
（ａ）に示した状態でテスト磁界を作る際、このテスト
磁界にマグネット円盤１の固有振動数以上の周波数で所
定位相差の微少磁界を所定時間重畳させるものとしてる
。すなわち、図４（ａ）に示すような磁界をＡパターン
としてＸ方向補正コイル４に所定周期Ｔで発生させ、こ
れよりも９０゜遅れた位相差で図４（ｂ）に示すような
磁界をＢパターンとしてＹ方向補正コイル３に所定周期
Ｔで発生させることにより、マグネット円盤１の固有振
動数以上の周波数で且つ４５゜の位相差でもって回転移
動する微少磁気ベクトルを発生させ、この微少磁気ベク
トルをＡ０点からＡ１点に向かう規定のテストベクトル
ｒに１ｓｅｃ間重畳させるものとしている。これにより
、マグネット円盤１が故意に振動状態とされ、軸受との
摩擦が動摩擦となって、マグネット円盤１が微少なトル
クでも回転できるものとなり、その停止目標位置ＴＰの
手前で停止してしまうという状態が生じないものとなる
。 つまり、本実施例では、原点ＯからＡ０（Ｂ０）〜Ａ４
（Ｂ４）点に向かう５種類のベクトルの内、任意の２つ
を選択して連立方程式を解くに際して、使用するベクト
ルの各計測点に至る前に上記微少磁気ベクトルを発生さ
せるものとしており、これによりマグネット円盤１がそ
の各停止目標位置に精度よく停止し、この結果として着
磁ベクトルＯＰの演算誤差が僅少となり、正確な補正磁
気ベクトルを決定することができるものとなる。

【００２２】図１（ａ）および（ｂ）は、上述したテス
トベクトルおよび微少磁気ベクトルを発生させる上での
Ｘ方向補正コイル４およびＹ方向補正コイル３による磁
界発生状況を示し、例えば、原点ＯからＡ０に向かうベ
クトルと原点ＯからＡ１に向かうベクトルを使用する場
合には、ベクトルＯＡ０の計測点ｔ０に至る前に微少磁
気ベクトルを発生させ、ベクトルＯＡ１の計測点ｔ１に
至る前に規定のテストベクトルに微少磁気ベクトルを重
畳する。これと同様にして、原点ＯからＡ２，Ａ３，Ａ
４に向かうベクトルを使用する場合には、ベクトルＯＡ
２，ＯＡ３，ＯＡ４の計測点ｔ２，ｔ３，ｔ４に至る前
に、規定のテストベクトルに微少磁気ベクトルを重畳す
る。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、徐変区間を経てテスト磁界を発生させる
ことにより、そのテスト磁界に含まれる高周波成分が減
少し、この高周波成分に感応するマグネットの固有振動
数での減衰振動が抑制されるものとなり、マグネットの
各停止目標位置に位置するまでの所要時間が短くなり、
この結果として補正磁界の決定に要する時間が短縮され
るものとなる。また、本発明によれば、テスト磁界に重
畳される所定位相差の微少磁界により、マグネットが故
意に振動状態とされ、軸受との摩擦が動摩擦となって、
マグネットがその各停止目標位置に精度よく停止し、こ
の結果として外乱磁界の演算誤差が僅少となり、正確な
補正磁界を決定することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る外乱補正方法においてテストベク
トルおよび微少磁気ベクトルを発生させる上でのＸ方向
補正コイルおよびＹ方向補正コイルによる磁界発生状況
を示す図。

【図２】この外乱補正方法の適用された車載用方位計の
システム構成図。

【図３】この外乱補正方法においてそのテストベクトル
の発生パターンおよびこのテストベクトルによるマグネ
ット円盤の回転状況を示す図。

【図４】この外乱補正方法において微少磁気ベクトルを
作るためにＸ方向補正コイルおよびＹ方向補正コイルに
発生させる磁界のパターンを示す図。

【図５】車載用方位計の方位センサ部の平面図。

【図６】図５におけるＶＩ−ＶＩ線断面図。

【図７】方位センサ部からの電圧信号取り出し回路を示
す図。

【図８】車両の着磁の影響を説明するベクトル図。

【図９】本出願人が先に提案した特願平３−２５０３３
号記載の外乱補正方法の概要を説明するためのベクトル
図。

【図１０】この外乱補正方法においてそのテストベクト
ルの発生パターンおよびこのテストベクトルによるマグ
ネット円盤の回転状況を示す図。

【符号の説明】

１　　　　マグネット円盤 ２−１，２−２　　ホール素子 ３　　　　Ｘ方向補正コイル ４　　　　Ｙ方向補正コイル ７　　　　ＣＰＵ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　地磁気方向に応じて回動するマグネッ
   トと、このマグネットの磁束を検出するホール素子と、
   このホール素子の検出する磁束に基づき車両の進行方位
   を検出する進行方位検出手段とを備え、前記マグネット
   に加わる外乱磁界を補正コイルに補正磁界を発生させて
   打ち消す車載用方位計の外乱補正方法において、徐変区
   間を経て前記補正コイルに規定のテスト磁界を発生させ
   、このテスト磁界に前記マグネットの固有振動数以上の
   周波数で所定位相差の微少磁界を重畳させた後、検出進
   行方位に応ずる座標点を第１の座標点として求め、次に
   車両を反転させて同様操作を行ない第２の座標点を求め
   、これら第１の座標点および第２の座標点を参考として
   前記外乱磁界を求め、前記補正磁界を決定するようにし
   たことを特徴とする車載用方位計の外乱補正方法。