JPH0543018U - 移動体方位測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁気センサの検出出力について移動体の固有
磁化を補正することにより正確な方位計測を行なうこ
と。 【構成】 中心を交叉させて相互に等角度間隔で配設さ
れる磁気センサ６の磁気検出コイル１〜３により地磁気
の水平成分が検出され、これらの検出出力は位相検波器
９，１０，１１を介して制御回路１２の演算回路１２に
入力される。演算回路１２では移動体が旋回する間に取
り込まれたこれら位相検波器９〜１１の検出出力に基づ
いて移動体固有の磁化が算出され、以後磁気センサ６か
ら取り込まれる検出出力について移動体固有の磁化を除
去するように補正される。方位判定回路２１では演算回
路２０の出力に基づいて移動体の方位が決定され、表示
装置１３にその方位が表示される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、地磁気を利用した移動体の方位測定装置に係り、具体的には移動体 固有の磁化によって生ずる方位検出誤差を補正する手段を備えた移動体方位測定 装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の地磁気を利用した移動体方位測定装置として特公昭６１−２１６２号公 報に記載されたものがある。これは、磁気センサの設置位置における磁界につい てｎ本の地磁気を検出する磁気検知素子の中心を交叉させて互いに等角度間隔を もって固定配置するとともに、該検知素子に一定周波数の交流信号を与えて励振 し、該検知素子の各出力を上記励振信号の２倍の周波数の交流信号で位相検波し て上記各検知素子毎に地磁気の入射方向が各検知素子に対して0〜180度の角度範 囲にあるか180〜360度の角度範囲にあるかに応じて正または負の直流信号を得、 該ｎ個の位相検波出力とｎ個の反転信号を上記検知素子の隣接する二つに対応し た二つ同士の論理積をとり、２ｎ個の論理積出力をそれぞれの２ｎ個の別々の方 位表示装置に接続し、互いに隣接した２つの上記検知素子間に挟まれたπ／ｎの 角度範囲に入射した地磁気の方位に対応する、一つの方位表示装置を駆動するよ うにしたものである。

【０００３】 このようにすれば検知素子のいずれか隣接する２つの中間を北とし、それに対 応する論理演算出力による表示装置が北を表示するものとすれば、残りの各隣接 素子間の方位および表示装置の表示方位は自動的に決定される。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

一方、一般に自動車等の移動体は、何らか磁化されており、磁気センサ付近に 存在する磁界は地磁気だけではなく、地磁気と移動体の有する磁気成分との合成 ベクトルとして存在している。このため移動体の有する固有の磁気成分について 補正を行なわない限り方位検出に誤差を生ずることとなる。

【０００５】 しかしながら、上述した従来の移動体方位測定装置では移動体の有する磁気成 分について補正を行なっていなかったために移動体の固有磁化が大きい場合には 方位検出に大きな誤差が生じるという問題があった。

【０００６】 本考案はこのような事情に鑑みてなされたものであり、磁気センサの検出出力 について移動体の固有磁化を補正することにより正確な方位計測を行なうことが 可能な移動体方位測定装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案の移動体方位測定装置は、移動体に固設され、中心を交叉させて相互に 等角度間隔で配設され地磁気の水平成分を検出するn（n＞２）個の磁気検出コイ ルを有する磁気検出手段と、移動体が旋回する間に磁気検出手段により得られる ｎ組の磁気検出データについてそれぞれ、最大値、最小値を求め、これらｎ組の 磁気検出データの最大値、最小値から各磁気検出コイルにより得られる磁気検出 データに含まれる移動体固有の磁化を算出し、磁気検出手段から取り込まれるｎ 個の磁気検出データに対して移動体固有の磁化を補正する演算手段と、演算手段 により得られる補正されたｎ個の磁気検出データが零、最大値、最小値のいずれ に相当するかに応じて移動体の方位を判定する方位判定手段とを有することを特 徴とする。

【０００８】

【作用】

上記構成の移動体方位測定装置においては、移動体が旋回する間にこの移動体 に固設された磁気検出手段により得られるｎ組の磁気検出データについて演算手 段によりそれぞれ、最大値、最小値が求められ、これらｎ組の磁気検出データの 最大値、最小値から磁気検出手段を構成する各磁気検出コイルにより得られる磁 気検出データに含まれる移動体固有の磁化が算出され、上記磁気検出手段から取 り込まれるｎ個の磁気検出データに対して移動体固有の磁化が補正される。

【０００９】 演算手段により得られる補正されたｎ個の磁気検出データが零、最大値、最小 値のいずれに相当するかに応じて移動体の方位が方位判定手段により判定される 。従って、磁気センサの検出出力について移動体の固有磁化が補正され、正確な 方位計測を行なうことが可能となる。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。図１には本考案に係る移動 体方位測定装置の一実施例の構成が示されている。同図において、本考案による 移動体方位測定装置は、地磁気の水平成分を検出する磁気センサ６を有している 。磁気センサ６は、図２に示すようにリング状コア４にその中心で交叉するよう に互いに等角度間隔で巻回されたｎ個（本実施例ではｎ＝３）の磁気検出コイル １〜３を有している。リング状コア４には図３に示すようにその全周にわたって 均一に励振巻線５が巻回されている。励振巻線５には周波数ｆの交流信号を生成 する発振器７の発振出力が供給されるようになっている。

【００１１】 また磁気センサ６の磁気検出コイル１，２，３の検出出力は、それぞれ位相検 波器９，１０，１１にそれぞれ入力される。位相検波器９，１０，１１にはそれ ぞれ発振器７の発振出力を逓倍し、周波数２ｆの交流信号に変換する逓倍器８の 出力信号が入力されるようになっている。この逓倍器８の出力信号に基づいて位 相検波器９，１０，１１ではそれぞれ入力される磁気センサ６の磁気検出コイル １，２，３の検出出力が位相検波され、その出力信号は制御回路１２に入力され る。

【００１２】 制御回路１２は、位相検波器９，１０，１１を介して入力される磁気センサ６ の検出出力について補正演算処理を行なう演算回路２０と、演算回路２０により 求められた補正演算値から移動体の方位を判定する方位判定回路２１とを有して いる。この制御回路１２は具体的には入出力インターフェース、ＲＯＭ、ＲＡＭ 等のメモリを含むマイクロコンピュータ等により構成されている。

【００１３】 また１４はリセットスイッチであり、リセットスイッチ１４がオン状態になっ た場合には後述するように磁気センサ６の検出出力の補正演算の一部の処理が実 行されるようになっている。

【００１４】 表示装置１３は、制御回路１２の方位判定回路２１により判定された移動体の 方位を表示する。

【００１５】 上記構成において磁気センサ６の磁気検出コイル１に対して図２における矢印 Ａの方向に地磁気が入射する状態を角度０°として地磁気に対して磁気センサ６ が図２において左回りに回転したときの磁気検出コイル１，２，３に対応する位 相検波器９，１０，１１の出力信号は図４に示すように変化する。図４において 矢印で示したＢ9，Ｂ10，Ｂ11は各磁気検出コイル１，２，３に印加された移動 体固有の磁化であり、位相検波器９の出力信号の最大値Ｍ9と最小値Ｓ9から次式 により求められる。

【００１６】

【数１】 Ｂ9＝（Ｍ9＋Ｓ9）／２ （１） 位相検波器１０，１１の出力信号についても同様に

【００１７】

【数２】 Ｂ10＝（Ｍ10＋Ｓ10）／２ （２）

【００１８】

【数３】 Ｂ11＝（Ｍ11＋Ｓ11）／２ （３） によりそれぞれ求めることができる。

【００１９】 上式（１），（２），（３）に基づいて位相検波器９，１０，１１の出力デー タが後述する制御回路１２により実行されるプログラムにより補正演算処理した 結果、図４に示す位相検波器９，１０，１１の出力特性は図５に示すように変更 される。すなわち、位相検波器９の出力信号は、磁気センサ６の0〜180°の回転 角（方位角）で正であるとすると、180°すなわち、図２において点線矢印Ｂの 方向に地磁気が入射する位置以降の角度では、地磁気の磁気検出コイル１への入 射の方向が逆転するので、位相検波器９の出力信号の極性は負となり、しかも地 磁気と磁気検出コイル１とのなす角度が９０°のとき最大レベルとなる。

【００２０】 磁気検出コイル２，３は、それぞれ磁気検出コイル１に対して６０°，１２０ °ずれているので、位相検波器１０，１１の出力特性も位相検波器９の出力特性 から方位角としてそれぞれ６０°，１２０°ずれた出力変化を示す。

【００２１】 次に移動体の方位と位相検波器９〜１１の補正データとの関係を表１に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】 表１は磁気センサ６の各磁気検出コイル１〜３に対して角度θ₁〜θ₁₂の角度 をもって地磁気が入射した状態における各位相検波器９〜１１の補正データ（移 動体の固有磁化を除去した磁気検出データ）の変化状態を示している。従って位 相検波器９〜１１の出力信号を演算回路１２により移動体の固有磁化を除去して 補正したのちにこれら位相検波器９〜１１の補正データがどの状態に属するかを 方位判定回路２１により判定することにより、移動体の方位角θ、すなわち方位 を決定することができる。そして方位判定回路２１による判定結果は表示装置１ ３により、例えばランプを点燈させることにより移動体の方位を表示することが できる。

【００２４】 次に制御回路１２により実行される処理内容を図６乃至図９のフローチャート に基づいて説明する。これらの図においてプログラムが起動されると、制御回路 １２内の各種レジスタ類が初期化され、次いでリセットスイッチ１４が操作され たか否かが判定される（ステップ１００，１０１）。

【００２５】 ステップ１０１でリセットスイッチ１４が未だ操作されていないと判定された 場合にはステップ１２１に処理が移行し、磁気センサ６の磁気検出コイル１，２ ，３の検出出力Ａｘ，Ｂｘ，Ｃｘの読み込みが行なわれる。次にステップ１２２ 乃至ステップ１４６において磁気センサ６の磁気検出コイル１，２，３の検出デ ータＡｘ，Ｂｘ，Ｃｘに基づいて移動体の方位角θの算出が行なわれるが、現時 点では磁気検出コイル１，２，３の検出データＡｘ，Ｂｘ，Ｃｘの最大値及び最 小値がそれぞれ定まらない状態にあるので、結果的に方位角θが決定されないま ま、これらの一連の処理が終了し、ステップ１０１に処理が戻る。

【００２６】 次いでステップ１０１でリセットスイッチ１４が操作されたと判定された場合 には磁気センサ６の磁気検出コイル１，２，３の検出データＡｘ，Ｂｘ，Ｃｘの 読み込みが行なわれ、更に磁気検出コイル１，２，３の初期値がＡｘ＝Ａ0、Ｂ ｘ＝Ｂ0、Ｃｘ＝Ｃ0に、検出データＡｘの最大値Ｍ9、最小値Ｓ9がそれぞれＭ9 ＝−１２８、Ｓ9＝１２８に、また検出データＢｘの最大値Ｍ10，最小値Ｓ10が それぞれＭ10＝−１２８、Ｓ10＝１２８に、検出データＣｘの最大値Ｍ11，最小 値Ｓ11がＭ11＝−１２８、Ｓ11＝１２８にそれぞれ、初期設定される（ステップ １０２，１０３）。

【００２７】 ステップ１０３で各値の初期設定が行なわれた後に更に磁気センサ６の磁気検 出コイル１，２，３の検出データＡｘ，Ｂｘ，Ｃｘの読み込みが続行され、次い で検出データＡｘ，Ｂｘ，ＣｘがＡｘ≠Ａ0、Ｂｘ≠Ｂ0でかつＣｘ≠Ｃ0である か否かの判定が行なわれる（ステップ１０４，１０５）。ステップ１０５で検出 データＡｘ，Ｂｘ，ＣｘがＡｘ＝Ａ0、Ｂｘ＝Ｂ0でかつＣｘ＝Ｃ0である場合、 すなわち移動体が移動していないと判定された場合にはステップ１０４に戻り、 更に検出データＡｘ，Ｂｘ，Ｃｘの読み込みが行なわれる。

【００２８】 他方ステップ１０５で検出データＡｘ，ＢｘがＡｘ≠Ａ0、Ｂｘ≠Ｂ0でかつＣ ｘ≠Ｃ0であると判定された場合、すなわち移動体が移動を開始したと判定され た場合にはステップ１０６に移行し、検出データＡｘ，Ｂｘ，Ｃｘの読み込みが 続行される。更にステップ１０７乃至ステップ１１８では連続的に取り込まれた 検出データＡｘ，Ｂｘ，Ｃｘとステップ１０３で初期設定された検出データＡｘ ，Ｂｘ，Ｃｘの最大値、最小値であるＭ9,Ｓ9,Ｍ10，Ｓ10およびＭ11，Ｓ11との 大小比較がなされ、Ａｘ≧Ｍ9である場合にはＭ9＝Ａｘとし、またＡｘ≦Ｍ9で あればＳ9＝Ａｘに、更にＢｘ≧Ｍ10である場合にはＭ10＝Ｂｘに、Ｂｘ≦Ｓ10 である場合にはＳ10＝Ｂｘに、更にＣｘ≧Ｍ11である場合にはＭ11＝Ｃｘに、Ｃ ｘ≦Ｓ11である場合にはＳ11＝Ｃｘとし、ステップ１１９に移行する。

【００２９】 ステップ１１９ではＡｘ＝Ａ0、Ｂｘ＝Ｂ0でかつＣｘ＝Ｃ0であるか否か、す なわち移動体が一周、旋回して元の位置に戻ったか否かが判定される。移動体が 一周、旋回していないと判定された場合にはステップ１０６に戻り、既述したス テップ１０６乃至ステップ１１９の処理を繰り返す。

【００３０】 ステップ１１９で移動体が一周、旋回したと判定された場合には移動体固有の 磁化Ｂ9，Ｂ10，Ｂ11が算出される（ステップ１２０）。ここでＢ9は移動体に対 して移動体の進行方向に平行に取り付けられた磁気検出コイル１の検出データＡ ｘに基づいて算出された移動体固有の磁化であり、またＢ10，Ｂ11はそれぞれ磁 気検出コイル２，３の検出データＢｘ，Ｃｘに基づいて算出された移動体固有の 磁化であり、既述した式（１），（２），（３）により算出される。

【００３１】 ステップ１２０で移動体固有の磁化Ｂ9，Ｂ10，Ｂ11が算出されたのち、処理 はステップ１０１に戻る。

【００３２】 ステップ１０１でリセットスイッチ１４がオフ状態であると判定された場合に はステップ１２１に処理が移行し、磁気検出コイル１，２，３の検出出力Ａｘ， Ｂｘ，Ｃｘの読み込みが行なわれる。次いでステップ１２２では検出データＡｘ ，Ｂｘ，Ｃｘに対して移動体固有の磁化Ｂ9，Ｂ10，Ｂ11を補正した補正データ Ｏut9，Ｏut10，Ｏut11が算出される。

【００３３】 更にステップ１２３乃至ステップ１４６ではステップ１２２で求めた補正デー タＯut9，Ｏut10，Ｏut11がそれぞれ、零、最大値、最小値のいずれに該当する かに応じてそれぞれ移動体の方位を示す方位角θが決定される。

【００３４】

【考案の効果】

以上に説明したように本考案の移動体方位測定装置によれば、移動体が旋回す る間に磁気検出手段により得られるｎ組の磁気検出データに基づいて移動体の固 有磁化を検出し、磁気検出手段から取り込まれる磁気検出データについて上記移 動体固有の磁化を補正し、この補正されたｎ組の補正データの組み合わせについ て状態判定を行なうことにより移動体の方位を測定するように構成したので、従 来に比して正確な方位計測を行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る移動体方位測定装置の一実施例の
構成を示すブロック図である。

【図２】図１における磁気センサの平面図である。

【図３】リング状コアに巻回された励振巻線の巻線状態
を示す平面図である。

【図４】図１における各位相検波器の出力特性を示す特
性図である。

【図５】図４に示す位相検波器の出力特性について移動
体固有の磁化を除去した出力特性を示す特性図である。

【図６】図１における制御回路により実行される処理内
容を示すフローチャートである。

【図７】図１に示す制御回路により実行される処理内容
を示すフローチャートである。

【図８】図１に示す制御回路により実行される処理内容
を示すフローチャートである。

【図９】図１に示す制御回路により実行される処理内容
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１〜３ 磁気検出コイル ４ リング状コア ５ 励振巻線 ６ 磁気センサ ７ 発振器 ８ 逓倍器 ９〜１１ 位相検波器 １２ 制御回路 １３ 表示装置 １４ リセットスイッチ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体に固設され、中心を交叉させて相
   互に等角度間隔で配設され地磁気の水平成分を検出する
   n（n＞２）個の磁気検出コイルを有する磁気検出手段
   と、 移動体が旋回する間に磁気検出手段により得られるｎ組
   の磁気検出データについてそれぞれ、最大値、最小値を
   求め、これらｎ組の磁気検出データの最大値、最小値か
   ら前記各磁気検出コイルにより得られる磁気検出データ
   に含まれる移動体固有の磁化を算出し、前記磁気検出手
   段から取り込まれるｎ個の磁気検出データに対して移動
   体固有の磁化を補正する演算手段と、 該演算手段により得られる補正されたｎ個の磁気検出デ
   ータが零、最大値、最小値のいずれに相当するかに応じ
   て移動体の方位を判定する方位判定手段とを有すること
   を特徴とする移動体方位測定装置。
2. 【請求項２】 前記磁気検出手段は、３個の磁気検出コ
   イルを有することを特徴とする請求項１に記載の移動体
   方位測定装置。