JPH05107066A - 方位検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 角速度センサの優れた特徴を損なうことな
く、長時間にわたって連続動作してもオフセットによる
誤差を生じない、角速度センサを用いた高精度の方位検
出装置を提供する。 【構成】 移動体の進行方向に対する鉛直の方向に常に
検出軸が向けられた第１の角速度センサと、該鉛直の方
向とそれに対して１８０°反対側の方向との２方向に検
出軸の向きを所定周期毎に交互に切り換えるように設け
られた第２の角速度センサを備え、夫々の角速度センサ
の検出軸の向きが交互に切り換わる毎に所定の演算処理
を行うことで、これらの角速度センサのオフセット成分
を求め、このオフセット成分を実測の旋回角速度又は方
位角から減算処理することによってオフセット補償し
て、真の旋回角速度又は方位角を得るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動体の旋回角速度や
方位角を検出する方位検出装置に関し、特に検出信号中
のオフセットを補償することによって高精度の検出信号
を出力する方位検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、方位角を検出する方位検出装
置としてジャイロコンパスにより絶対方位を検出するも
のや、角速度センサの出力から旋回角速度を検出し、更
に該旋回角速度を積分することによって方位角を検出す
るものが知られている。前者のジャイロコンパスは、大
形且つ大重量、更に計測可能状態に達するまでの起動時
間が長い等の理由から、特別な場合を除き使用しずらい
という問題がある。これに対し、後者の角速度センサは
小型且つ安価であり、更に構造が簡単で耐久性に優れ、
起動時間が短くてすぐに使用することができる等の利点
があり、自走ロボットや車両等の移動体の移動軌跡を制
御するために旋回角速度や方位角を計測する等の更なる
応用が期待されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、角速度
センサは主として温度ドリフトに起因するオフセット成
分が多いため、限られた短時間内での計測にしか使用で
きないという問題があった。これは、主として零点のオ
フセットが温度及び時間経過と共に変動するためであ
り、一度このオフセットを校正しても比較的短時間（例
えば、数１０分間程度）内には再びオフセットレベルが
変化し、検出信号の誤差が累積して測定精度の低下を招
来する。

【０００４】従来、比較的長時間にわたってこのオフセ
ットの変動の影響を受けないようにするために、頻繁に
移動体を停止し、旋回角速度が零のときの角速度センサ
の出力を一定時間計測し、その出力を平均化処理するこ
とによって、最新のオフセットレベルを推定し、この推
定したオフセットレベルを角速度センサの出力から減算
処理することによって、真の旋回角速度の計測値を得る
方法が知られているが、この校正処理では頻繁な移動体
の停止が極めて煩雑であり、且つ、停止間隔が長いと、
十分に誤差を除去できない問題があった。

【０００５】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであり、角速度センサの優れた特徴を損な
うことなく、長時間にわたって連続動作してもオフセッ
トによる誤差を生じない、高精度の方位検出装置を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、移動体の進行方向に対する鉛直の方
向に常に検出軸が向けられた第１の角速度センサと、該
鉛直の方向とそれに対して１８０°反対側の方向との２
方向に検出軸の向きを所定周期毎に交互に切り換えるよ
うに設けられた第２の角速度センサを備え、夫々の角速
度センサの検出軸の向きが交互に切り換わる毎に所定の
演算処理を行うことで、これらの角速度センサのオフセ
ット成分を求め、このオフセット成分を実測の旋回角速
度又は方位角から減算処理することによってオフセット
補償して、真の旋回角速度又は方位角を得るようにし
た。

【０００７】

【作用】このような構成を有する本発明によれば、上記
周期毎に一対の角速度センサを所定方向へ自動的に回転
させ、所定角度の関係において所定周期毎に一方の角速
度センサが回転角速度を他方の角度センサがオフセット
を実測し、これらの角速度センサの実測旋回角速度（こ
れにはオフセットが含まれる）から実測のオフセットを
減算し、これを上記所定周期毎に自動的に繰り返すの
で、連続的にオフセットの無い真の旋回角速度を得るこ
とができ、更にこれを積分演算処理することにより真の
方位角を得ることができる。

【０００８】又、構成も簡素・小形且つ安価に実現する
ことができることから角速度センサの優れた特徴を損な
うことがない。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面と共に説明す
る。まず、図１に基づいて方位検出装置の概略構造を説
明する。図１において、２は移動体、４は検出軸（矢印
で示す）が走行方向ｘに対して直角な鉛直方向ｚに向け
られ且つ支持体２に固定された第１の角速度センサであ
る。

【００１０】６は第２の角速度センサであり、移動体２
に取り付けられた駆動モータ８の回転駆動軸（図示せ
ず）によって回動可能に支持されている。即ち、駆動モ
ータ８の回転駆動軸は進行方向ｘ及び鉛直方向ｚに対し
て直交する水平方向ｙに向けられ、第２の角速度センサ
６を回転駆動することによって、第２の角速度センサ６
の検出軸（矢印で示す）の方向を、鉛直方向ｚと、それ
に対して１８０°逆の鉛直方向−ｚとに交互に切り換え
るようになっている。

【００１１】次に、図２に基づいて、これらの角速度セ
ンサ４，６の出力のオフセットを補償して、真の旋回角
速度及び方位角を計測するためのオフセット補償回路を
説明する。１０は第１の演算部であり、次式（３）のよ
うに時間ｔの関数で示せば、第１の角速度センサ４の出
力信号ω１（ｔ）から第２の角速度センサ４の出力信号
ω２（ｔ）を減算処理する。

【００１２】

【数３】

【００１３】１２は第１のサンプルホールド回路であ
り、第１の演算部１０の出力Δω（ｔ）をタイミング制
御信号Ｓ１に同期して、即ち、第１，第２の角速度セン
サ４，６が共に上を向いている状態のときサンプリング
し保持する。１４は第２の演算部であり、第１の角速度
センサ４の出力ω１（ｔ）と第２の角速度センサ４の出
力ω２（ｔ）及びサンプルホールド回路１２の出力Δω
（ｔ）について、次式（４）の演算処理を行う。

【００１４】

【数４】

【００１５】１６は第２のサンプルホールド回路であ
り、第２の演算部１４の出力ε（ｔ）をタイミング制御
信号Ｓ２に同期して、即ち、第１の角速度センサ４が鉛
直方向で、第２の角速度センサ６がその反対の方向に向
いている状態のときサンプリングし保持する。１８は減
算回路であり、次式（５）のように、第１の角速度セン
サ４の出力信号ω１（ｔ）からサンプルホールド回路１
６の出力ε（ｔ）を減算処理することで第１の角速度セ
ンサ４が検出した真の旋回角速度の信号θ（ｔ）を出力
する。

【００１６】

【数５】

【００１７】２０は積分回路であり、旋回角速度θの信
号を積分処理することにより、移動体の方位角Φを出力
する。２２はタイミング制御回路２２であり、所定タイ
ミングに同期したタイミング制御信号Ｍ１を駆動モータ
８に印加することにより第２の角速度センサ６の検出軸
が上記鉛直方向ｚと−ｚに向くように１８０°ずつ回転
駆動させると共に、サンプルホールド回路１２，１６へ
のタイミング制御信号Ｓ１，Ｓ２を発生する。

【００１８】次に、かかる構成の方位検出装置の動作を
図３と図４と共に説明する。尚、図３（Ａ）はタイミン
グ制御信号Ｍ１、図３（Ｂ）はタイミング制御信号Ｓ
１、図３（Ｃ）はタイミング制御信号Ｓ２の夫々の波形
を示し、図３（Ｄ）は第１の角速度センサ４の出力信号
ω１（ｔ）及びその出力信号ω１（ｔ）に含まれるオフ
セットε１（ｔ）を示し、図３（Ｅ）は第２の角速度セ
ンサ４の出力信号ω２（ｔ）及びその出力信号ω２
（ｔ）に含まれるオフセットε２（ｔ）を示し、図３
（Ｆ）はサンプルホールド回路１６の出力信号ε（ｔ）
を示し、図３（Ｇ）は減算回路１８の出力信号θ（ｔ）
を示すものとする。尚、横軸は時間ｔ、縦軸は電圧ある
いは電流値を示す。

【００１９】図示するように、タイミング制御信号Ｍ１
は所定周期Ｔ毎に発生するパルス信号であり、タイミン
グ制御信号Ｓ１，Ｓ２は周期２×Ｔ毎に発生するパルス
信号である。図４は、オフセット補償の原理を示すた
め、信号ω１（ｔ），ω２（ｔ），ε１（ｔ），ε２
（ｔ）を同一時間軸上に示した拡大図である。

【００２０】まず、第２の角速度センサ６の検出軸が、
図１に示すように、鉛直方向ｚに向いた状態でのある時
点ｔ１においてタイミング制御信号Ｓ１が“Ｈ”レベル
となると、上記式（３）の演算処理による第１の演算部
１０の出力Δω（ｔ１）をサンプルホールド回路１２が
サンプリングして保持する。したがって、図４に示すよ
うに、第１，第２の角速度センサ４，６の出力ω１（ｔ
１）とω２（ｔ２）との差Δω（ｔ１）が保持される。

【００２１】ここで、真の角速度をθ（ｔ）、時点ｔ１
において、第１の角速度センサ４のオフセットをε１
（ｔ１）とすれば、実際の出力ω１（ｔ１）は、θ（ｔ
１）＋ε１（ｔ１）であり、第２の角速度センサ６のオ
フセットをε２（ｔ１）とすれば、実際の出力ω２（ｔ
１）は、θ（ｔ１）＋ε２（ｔ１）であるので、上記式
（３）の関係から、Δω（ｔ１）は、

【００２２】

【数６】

【００２３】となり、Δω（ｔ１）は、角速度センサ
４，６のオフセットの差となる。次に、タイミング制御
信号Ｍ１が“Ｈ”レベルとなる時点ｔ２において第２の
角速度センサ６が１８０°回転すると、その検出軸が逆
方向−ｚとなるので、出力信号ω２（ｔ２）の値は、逆
極性の旋回角速度−θ（ｔ２）とオフセットε２（ｔ
２）の和となる。

【００２４】ここで、もし仮に、第２の角速度センサ６
を１８０°回転しない場合をω２’（ｔ）とすると、図
３及び図４の点線で示すように、時点ｔ２以後も出力信
号ω２（ｔ）は連続して発生することとなるが、この回
転により出力信号ω２’（ｔ）は不連続に変化し、点線
で示した仮の波形と実線で示した実際の波形では、オフ
セットε２（ｔ２）を中心軸として上下対象の関係とな
る。したがって、点線で示す波形ω２’（ｔ）は、上述
したように、

【００２５】

【数７】

【００２６】となり、実際の波形は、

【００２７】

【数８】

【００２８】となる。次に、第２の角速度センサ６の検
出軸が−ｚの方向に向いている期間中の時点ｔ３におい
て、タイミング制御信号Ｓ２が“Ｈ”レベルとなると、
上記式（４）の演算処理による第２の演算部１４の出力
ε（ｔ３）を第２のサンプルホールド回路１６がサンプ
リングして保持する。

【００２９】この時点ｔ３において、第１の角速度セン
サ４の出力ω１（ｔ３）は、真の旋回角速度θ（ｔ３）
とオフセットε１（ｔ３）の和であり、第２の角速度セ
ンサ６の出力ω２（ｔ３）は、逆極性の旋回角速度−θ
（ｔ３）とオフセットε２（ｔ３）の和である。この実
施例では、時点ｔ１と時点ｔ３の間隔を、各角速度セン
サ４，６のオフセットの変化をほとんど無視できる程度
の短い期間に設定しているので、ε１（ｔ１）＝ε１
（ｔ３）及び、ε２（ｔ１）＝ε２（ｔ３）の関係とな
り、第２の角速度センサ６のオフセットε２（ｔ３）
は、

【００３０】

【数９】

【００３１】となる。ここで、ω２’（ｔ３）は、

【００３２】

【数１０】

【００３３】の関係から、

【００３４】

【数１１】

【００３５】で求まる。更に、上記式（１１）より、ω
２’（ｔ３）を上記式（９）に代入することにより、ε
２（ｔ３）が求まる。第２の角速度センサ６のオフセッ
トε２（ｔ３）が求まると、真の角速度θ（ｔ３）は、
θ（ｔ３）＝ω２（ｔ３）−ε３（ｔ３）の演算により
求まり、第１の角速度センサ４のオフセットε１（ｔ
３）は、

【００３６】

【数１２】

【００３７】より求まる。即ち、第２のサンプルホール
ド回路１６は、第１の角速度センサ４の時点ｔ１におけ
るオフセットε１（ｔ１）を保持する。そして、第１の
サンプルホールド回路１２は上記式（５）に示すΔω
（ｔ１）を時点ｔ１ないし次のサンプリング時点ｔ５ま
で保持し、第２のサンプルホールド回路１６は、上記式
（１２）に示すε（ｔ３）を時点ｔ３ないし次のサンプ
リング時点ｔ７まで保持する。

【００３８】したがって、時点ｔ３〜ｔ７の期間に、減
算回路１８が上記式（３）の演算処理を行うことによ
り、第１の角速度センサ４の出力ω１（ｔ）からオフセ
ットε（ｔ３）を除去し、真の旋回角速度θ（ｔ）を出
力する。更に、図４（Ａ）ないし（Ｄ）に示す所定周期
Ｔに同期して同じ処理を繰り返すので、図４（Ｇ）に示
すように、オフセットが補償された真の旋回角速度θ
（ｔ）が連続して求められる。

【００３９】又、積分回路２０がこの真の旋回角速度θ
（ｔ）を積分処理することによって移動体の方位角Φが
得られる。このように、この実施例によれば、極めて簡
単な構成によって精度の良いオフセット補償を行うこと
ができ、角速度センサの優れた特徴を損なうことなく高
精度の旋回角速度及び方位角の検出を実現することがで
きる。

【００４０】次に、第２の実施例を図５ないし第７図に
基づいて説明する。この実施例は、先の実施例が極めて
短時間に角速度センサのオフセットをサンプリングする
のに対し、ある比較的長い期間におけるオフセットの平
均値を求め、角速度センサの実際の出力からこの平均値
のオフセットを減算処理することによってオフセット補
償を行うものである。尚、装置の全体構造は図１に示す
のと同様である。

【００４１】まず、図５に基づいてオフセット補償のた
めの回路を説明する。尚、同図において図１と同一又は
相当する部分を同一符号で示す。２４は第３の演算部で
あり、次式（１３）に示すように、第１の角速度センサ
４の出力ω１（ｔ）をタイミング制御信号τ２で指定さ
れた期間τ２だけ積分演算する。

【００４２】２６は第４の演算部であり、次式（１４）
に示すように、第１の角速度センサ４の出力ω１（ｔ）
をタイミング制御信号τ１で指定された期間τ１だけ積
分演算する。２８は第５の演算部であり、次式（１５）
に示すように、第２の角速度センサ６の出力ω２（ｔ）
をタイミング制御信号τ１で指定された期間τ１だけ積
分演算する。

【００４３】３０は第６の演算部であり、次式（１６）
に示すように、第２の角速度センサ６の出力ω２（ｔ）
をタイミング制御信号τ２で指定された期間τ２だけ積
分演算する。

【００４４】

【数１３】

【００４５】

【数１４】

【００４６】

【数１５】

【００４７】

【数１６】

【００４８】３２は第７の演算部であり、次式（１７）
に示す時間τ１の平均値Ｐを演算する。

【００４９】

【数１７】

【００５０】１２は第１のサンプルホールド回路であ
り、第７の演算部３２の出力Ｐをタイミング制御信号Ｓ
１に同期してサンプリングし保持する。３４は第８の演
算部であり、第３，第６の演算部２４，３０の出力Ｂ，
Ｅと、第１のサンプルホールド回路１２の保持出力Ｐに
ついて、次式（１８）の演算処理を行う。

【００５１】

【数１８】

【００５２】尚、上記式（１８）の第１項はε２を意味
し、第２項は（ε１−ε２）を意味し、Ｑはε１とな
る。１６は第２のサンプルホールド回路であり、第８の
演算部３４の出力Ｑをタイミング制御信号Ｓ２に同期し
てサンプリングし保持する。１８は減算回路であり、第
１の角速度センサ４からの出力ω１（ｔ）からサンプル
ホールド回路１６の保持出力Ｑを減算処理し、真の旋回
角速度の出力θ（ｔ）を発生する。

【００５３】３６はタイミング制御回路であり、駆動モ
ータ８を１８０°毎に回転するためのタイミング制御信
号Ｍ１と、サンプルホールドのためのタイミング制御信
号Ｓ１，Ｓ２及び、演算部２４，２６，２８，３０の積
分期間を指定するための制御信号τ１，τ２を発生す
る。次に、かかる構成の方位検出装置の動作を図６及び
図７と共に説明する。

【００５４】尚、図６（Ａ）はタイミング制御信号Ｍ
１、図６（Ｂ）はタイミング制御信号τ１、図６（Ｃ）
はタイミング制御信号τ２、図６（Ｄ）はタイミング制
御信号Ｓ１、図６（Ｅ）はタイミング制御信号Ｓ２の夫
々の波形を示し、図６（Ｆ）は第１の角速度センサ４の
出力信号ω１（ｔ）及びその出力信号ω１（ｔ）に含ま
れるオフセットε１（ｔ）を示し、図６（Ｇ）は第２の
角速度センサ４の出力信号ω２（ｔ）及びその出力信号
ω２（ｔ）に含まれるオフセットε２（ｔ）を示し、図
６（Ｈ）はサンプルホールド回路１６の出力信号Ｑ
（ｔ）を示し、図６（Ｉ）は減算回路１８の出力信号θ
（ｔ）を示すものとする。尚、横軸は時間ｔ、縦軸は電
圧あるいは電流値を示す。

【００５５】図示するように、タイミング制御信号Ｍ１
は所定周期Ｔ毎に発生するパルス信号であり、タイミン
グ制御信号Ｓ１，Ｓ２，τ１，τ２は周期２×Ｔ毎に発
生する矩形信号である。図７は、オフセット補償の原理
を示すため、信号ω１（ｔ），ω２（ｔ），ε１
（ｔ），ε２（ｔ）を同一時間軸上に示した拡大図であ
る。

【００５６】まず、第２の角速度センサ６の検出軸が、
図１に示すように、鉛直方向ｚに向いた状態での所定時
点ｔ１ないしｔ２において制御信号τ１が“Ｈ”レベル
となることで、第４の演算部２６が第１の角速度センサ
４の出力ω１（ｔ）をその期間τ１で積分処理すること
によって演算結果Ｃを出力し、同時に、第５の演算部２
８が第２の角速度センサ４の出力ω２（ｔ）をその期間
τ１で積分処理することによって演算結果Ｄを出力す
る。したがって、演算結果Ｃは図７の期間τ１内に右斜
線で示す面積に相当し、演算結果Ｄは図７の期間τ１内
に左斜線で示す面積に相当する。

【００５７】そして、この積分演算が完了した時点ｔ２
において制御信号Ｓ１が“Ｈ”レベルとなることによ
り、上記式（１７）に示す第７の演算部３２の演算結果
Ｐを第１のサンプルホールド回路１２がサンプリングし
て保持する。ここで、演算結果Ｐの物理的意味を述べる
と、上記式（１７）中のＣ−Ｄの値は、図７の期間τ１
における面積Ｃと面積Ｄの差であり、この差を期間τ１
で時間平均するので、Ｐは第１の角速度センサ４の出力
信号ω１（ｔ）に含まれるオフセットε１（ｔ）と第２
の角速度センサ６の出力信号ω２（ｔ）に含まれるオフ
セットε２（ｔ）の平均化した差｛ε１（ｔ）−ε２
（ｔ）｝となる。

【００５８】次に、タイミング制御信号Ｍ１が“Ｈ”レ
ベルとなる時点ｔ３において第２の角速度センサ６が１
８０°回転すると、その検出軸が逆方向−ｚとなるの
で、出力信号ω２（ｔ２）の値は、逆極性の旋回角速度
−θ（ｔ２）とオフセットε２（ｔ２）の和となる。そ
して、次の時点ｔ４〜ｔ５の期間τ２において制御信号
τ２が“Ｈ”レベルとなるのに同期して、第３の演算部
２４が上記式（１３）の積分処理を行うと共に、第６の
演算部３０が上記式（１６）の積分処理を行う。

【００５９】そして、この積分処理が完了した時点ｔ５
における第８の演算部３４の出力Ｑを第２のサンプルホ
ールド回路１６がサンプリングして保持する。ここで、
演算結果Ｑの物理的意味を述べる。上記式（１８）中の
Ｂは、図７中の期間τ２において右斜線で示す面積Ｂに
相当し、Ｅは図７中の期間τ２において左斜線で示す面
積Ｅに相当する。したがって、Ｂ＋Ｅは上記式（１３）
と（１７）の関係から、

【００６０】

【数１９】

【００６１】となる。更に、Ｐ×τ２は、

【００６２】

【数２０】

【００６３】である。そして、上記式（１９）は、比較
的短い期間τ２については、

【００６４】

【数２１】

【００６５】と等価である。そして、上記式（１８）
に、上記式（２０），（２１）を代入すると、

【００６６】

【数２２】

【００６７】となり、上記式（１８）の右辺第１項が第
２の角速度センサ６のオフセットε２（ｔ）となるか
ら、Ｑは第１の角速度センサ４のオフセットの平均値と
なる。そして、減算回路１８が、第１の角速度センサ４
の出力ω１（ｔ）からこのオフセットＱ〔＝ε１
（ｔ）〕を減算処理することにより、オフセットを補償
した真の旋回角速度θ（ｔ）を出力する。

【００６８】そして、時点ｔ６で再び第２の角速度セン
サ６の検出軸が鉛直方向ｚに向けられ、上述した時点ｔ
１以後の処理が時点ｔ７から繰り返し行われるので、図
６（Ｉ）に示すような真の旋回角速度の出力θ（ｔ）が
連続的に得られる。この実施例によれば、ある所定期間
において積分し且つその時間平均によって得られたオフ
セットＱによって実測の出力信号ω１（ｔ）からオフセ
ットを除去するようにしており、より安定化した検出精
度を得ることができ、実際の応用において優れた効果を
有する。

【００６９】次に、第３の実施例を図８と共に説明す
る。これは、方位角を検出するための方位検出装置であ
り、図５に示した旋回角速度を検出するための方位検出
装置を更に発展させたものである。尚、図８において図
５と同一又は相当する部分を同一符号で示し、タイミン
グ制御信号Ｍ１，τ１，τ２，Ｓ１，ｓ２は図６（Ａ）
ないし（Ｅ）に示すタイミングに設定されている。

【００７０】即ち、図５との相違点を述べると、第１の
角速度センサ４の出力ω１（ｔ）を積分する第１の積分
回路３８と、第２のサンプルホールド回路１６の上記式
（１９）に示される出力Ｑを積分する第２の積分回路４
０が更に追加されており、減算回路１８が積分回路３８
の出力から積分回路４０の出力を減算するように構成さ
れている。

【００７１】即ち、積分回路３８の出力は旋回角速度θ
（ｔ）とオフセットε１（ｔ）の和の積分値、すなわち
誤差を含んだ方位角φ（ｔ）を出力し、積分回路４０は
第１の角速度センサ４のオフセットＱ〔＝ε１（ｔ）〕
の積分値を出力する。したがって、減算回路１８の出力
Φ（ｔ）は、

【００７２】

【数２３】

【００７３】となり、真の旋回角速度θ（ｔ）の積分値
による真の方位角Φ（ｔ）が得られる。この実施例にお
いても、第１の角速度センサのオフセットを時間平均し
て求め、このオフセットの積分値を第１の角速度センサ
の出力の積分値から減算するという簡単な構成で精度の
良いオフセット補償を実現することができ、実際の応用
に即した優れた方位角検出用の方位検出装置を実現する
ことができる。

【００７４】尚、これらの実施例では、所謂ディスクリ
ートの電子回路で構成する場合を説明したが、マイクロ
プロセッサ等の演算機能を有する素子を用いて、同様の
機能を有するコンピュータプログラムの処理によって実
現してもよい。これらの実施例では、駆動モータによっ
て角速度センを駆動する場合に限定せず、周知のアクチ
ュエータによって駆動してもよい。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
所定周期毎に一対の角速度センサを所定方向へ自動的に
回転させ、所定角度の関係において所定周期毎に一方の
角度センサが回転角速度を他方の角度センサがオフセッ
トを実測し、これらの角度センサの実測回転角速度から
実測のオフセットを減算し、これを所定周期毎に自動的
に繰り返すので、連続的にオフセットの無い真の旋回角
速度を得ることができ、更にこれを積分演算処理するこ
とにより真の方位角を得ることができる。

【００７６】そして、構成も簡素・小形且つ安価に実現
することができることから角速度センサの優れた特徴を
損なうことなく、優れたオフセット補償機能を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方位検出装置の概略構造を示す斜視図
である。

【図２】第１の実施例のオフセット補償回路の構成を示
すブロック図である。

【図３】第１の実施例のオフセット補償回路の動作を説
明するためのタイミングチャートである。

【図４】第１の実施例のオフセット補償動作を詳述する
ための波形図である。

【図５】第２の実施例のオフセット補償回路の構成を示
すブロック図である。

【図６】第２の実施例のオフセット補償回路の動作を説
明するためのタイミングチャートである。

【図７】第２の実施例のオフセット補償動作を詳述する
ための波形図である。

【図８】第３の実施例のオフセット補償回路の構成示す
ブロック図である。

【符号の説明】

２；移動体 ４；第１の角速度センサ ６；第２の角速度センサ ８；駆動モータ １０；第１の演算部 １２；第１のサンプルホールド回路 １４；第２の演算部 １６；第２のサンプルホールド回路 １８；減算回路 ２０；積分回路 ２２，３６；タイミング制御回路 ２４；第３の演算部 ２６；第４の演算部 ２８；第５の演算部 ３０；第６の演算部 ３２；第７の演算部 ３４；第８の演算部 ３８；第１の積分回路 ４０；第２の積分回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動体の進行方向に対する鉛直の方向に常
   に検出軸が向けられた第１の角速度センサと、 該鉛直の方向とそれに対して１８０°反対側の方向との
   ２方向に検出軸の向きを所定周期毎に交互に切り換える
   ように設けられた第２の角速度センサと、 上記第１，第２の角速度センサの検出軸が共に前記鉛直
   の方向に向く毎に、夫々の出力信号の差を演算処理し
   て、第１，第２の角速度センサの検出軸が共に前記鉛直
   の方向に向く次の周期まで、該第１の演算結果を保持す
   る第１の演算手段と、 上記第１の角速度センサの検出軸が鉛直の方向、第２の
   角速度センサの検出軸がそれに対して１８０°反対側の
   方向に向く毎に、夫々の出力信号と第１の演算手段の保
   持する前記第１の演算結果の和の二分の一の演算処理を
   行い、第１の角速度センサの検出軸が鉛直の方向、第２
   の角速度センサの検出軸がそれに対して１８０°反対側
   の方向に向く次の周期まで、該第２の演算結果を保持す
   る第２の演算手段と、 第１の角速度センサの出力信号から第２の演算手段の上
   記第２の演算結果を減算処理して、真の旋回角速度の信
   号を出力する減算手段と、を具備することを特徴とする
   方位検出装置。
2. 【請求項２】移動体の進行方向に対する鉛直の方向に常
   に検出軸が向けられた第１の角速度センサと、 該鉛直の方向とそれに対して１８０°反対側の方向との
   ２方向に検出軸の向きを所定周期毎に交互に切り換える
   ように設けられた第２の角速度センサと、 上記第１，第２の角速度センサの検出軸が共に前記鉛直
   の方向に向く毎に、夫々の出力信号を所定期間（τ１）
   について積分処理して、夫々の積分結果の差の時間平均
   値（Ｐ）を求め、更に、第１，第２の角速度センサの検
   出軸が共に前記鉛直の方向に向く次の周期まで、該時間
   平均値（Ｐ）を保持する第１の演算手段と、 上記第１の角速度センサの検出軸が鉛直の方向、第２の
   角速度センサの検出軸がそれに対して１８０°反対側の
   方向に向く毎に、夫々の出力信号を所定期間（τ２）に
   ついて積分処理して、夫々の積分値（Ｂ），（Ｅ）を求
   め、更に、 【数１】 の演算処理によって第１の角速度センサのオフセット
   （Ｑ）を求めて、第１の角速度センサの検出軸が鉛直の
   方向、第２の角速度センサの検出軸がそれに対して１８
   ０°反対側の方向に向く次の周期まで、該オフセット
   （Ｑ）を保持する第２の演算手段と、 第１の角速度センサの出力信号から第２の演算手段の上
   記オフセット（Ｑ）を減算処理して、真の旋回角速度の
   信号を出力する減算手段と、を具備することを特徴とす
   る方位検出装置。
3. 【請求項３】前記減算手段の出力を積分処理することに
   より方位角を出力する積分手段を備えたことを特徴とす
   る請求項１又は請求項２の何れか一項記載の方位検出装
   置。
4. 【請求項４】移動体の進行方向に対する鉛直の方向に常
   に検出軸が向けられた第１の角速度センサと、 該鉛直の方向とそれに対して１８０°反対側の方向との
   ２方向に検出軸の向きを所定周期毎に交互に切り換える
   ように設けられた第２の角速度センサと、 上記第１，第２の角速度センサの検出軸が共に前記鉛直
   の方向に向く毎に、夫々の出力信号を所定期間（τ１）
   について積分処理して、夫々の積分結果の差の時間平均
   値（Ｐ）を求め、更に、第１，第２の角速度センサの検
   出軸が共に前記鉛直の方向に向く次の周期まで、該時間
   平均値（Ｐ）を保持する第１の演算手段と、 上記第１の角速度センサの検出軸が鉛直の方向、第２の
   角速度センサの検出軸がそれに対して１８０°反対側の
   方向に向く毎に、夫々の出力信号を所定期間（τ２）に
   ついて積分処理して、夫々の積分値（Ｂ），（Ｅ）を求
   め、更に、 【数２】 の演算処理によって第１の角速度センサのオフセット
   （Ｑ）を求めて、第１の角速度センサの検出軸が鉛直の
   方向、第２の角速度センサの検出軸がそれに対して１８
   ０°反対側の方向に向く次の周期まで、該オフセット
   （Ｑ）を保持する第２の演算手段と、 前記第１の角速度センサの出力を連続して積分処理する
   第１の積分手段と、 前記第２の演算手段のオフセット（Ｑ）を積分処理する
   第２の積分手段と、 第１の積分手段の積分結果から第２の積分手段の積分結
   果をを減算処理することにより、真の方位角を出力する
   減算手段と、を具備することを特徴とする方位検出装
   置。