JPH0575614U - 移動体の進行方位検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外乱の影響を緩和すると共に、連続的に進行
方位を検出できる移動体の進行方位検出装置を提供する
こと。 【構成】 磁気方位センサ１の出力に基づいて２０ｍｓ
毎に検出した方位角の平均値βを１秒毎に算出すると共
に、角速度ωに基づいて補正係数Ｋを決定し、前回検出
した進行方位角φと、前記平均値βとを補正係数Ｋに基
づいて重み付けして加算したものを新たな進行方位角φ
とする。 【効果】 従来のように外乱磁気の有無によってセンサ
を切換えることなく、角速度センサ２から得られる角速
度ωを方位角のデータとして用いずに、車両の進行方位
角φを連続して検出することができるため、信頼性の高
い進行方位角φを非常に簡単に検出することができる。
さらに、角速度センサ２として安価なものを使用するこ
とができ、コストを低減できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、車両等の進行方向を検出する移動体の進行方位検出装置に関するも のである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、車両等の移動体の進行方位を検出する進行方位検出装置として、特公昭 ６１−５１２４４号公報に開示される方向検出装置が知られている。この方向検 出装置は、地磁気方位を検出する磁気センサと、力学的に回転角を検出する回転 角センサと、前記磁気センサからの出力で方位角を求める地磁気方位角演算装置 と、前記磁気センサからの出力で磁気ベクトルの大きさを求める磁気ベクトル演 算装置と、前記磁気ベクトル演算装置から出力される磁気ベクトルの大きさを単 位時間毎に比較して磁気外乱を検出する磁気外乱検出装置と、前記回転角センサ からの出力で回転角を求める回転角演算装置と、前記地磁気方角演算装置から出 力される方位角信号と、前記回転角演算装置から出力される回転角信号のいずれ か一方を方位表示装置等へ出力させる信号切換え装置とから構成され、該信号切 換え装置は、前記磁気外乱検出装置から出力される磁気外乱検出信号によって、 前記方位表示装置等への出力信号を前記地磁気方位角演算装置から出される方位 角信号から前記回転角演算装置による回転角信号へ切換える。

【０００３】 前述の構成によれば、移動体が磁気外乱のない場所にあるときはもちろん、移 動体が強磁界等の磁気外乱を受ける場所にあっても、移動体の進行方向を常に正 確な地理的方位で検出することが可能となる、また、地磁気を基準として回転角 センサの出力を補正する等により積算誤差が生じない。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら前述した従来の進行方位検出装置においては、磁気外乱検出信号 によって、方位表示装置等への出力信号が地磁気方位角演算装置から出される方 位角信号から回転角演算装置による回転角信号へ切換えられると、回転角信号に 基づいて進行方向が検出されるので、精度の高い回転角センサを用いない場合、 誤差が時間と共に加算されて増加し、正確な進行方向が得られなかった。また、 精度の高い回転角センサを用いることにより、この問題は解決されるが、コスト が大幅に増加してしまう。さらに、磁気センサ及び回転角センサを併用している ため、二つのセンサの誤差が加算されるので、検出された進行方向に対する信頼 性が低下するという問題点があった。

【０００５】 本考案の目的は上記の問題点に鑑み、外乱の影響を緩和すると共に、連続的に 進行方位を検出できる移動体の進行方位検出装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記の目的を達成するために、磁北或いは真北を基準とした方位角を 検出する絶対方位センサと、移動体の回転角を検出する相対角度検出手段とを備 えた移動体の進行方位検出装置において、移動体の進行方位角を記憶する進行方 位角記憶手段と、前記相対角度検出手段の検出結果に基づいて、補正係数を決定 する補正係数決定手段と、前記絶対センサにより連続して検出された複数の方位 角の平均値を算出すると共に、該平均値に基づいて補正定数を求める補正定数算 出手段と、前記進行方位角記憶手段に記憶されている進行方位角と前記補正定数 とを前記補正係数に基づいて重み付けして加算すると共に、該加算結果に基づい て補正進行方位角を算出する補正進行方位角算出手段と、該補正進行方位角を前 記移動体の進行方位角として前記進行方位角記憶手段に記憶する進行方位角更新 手段とを備えた進行方向検出装置を提案する。

【０００７】

【作用】

本考案によれば、進行方位角記憶手段により移動体の進行方位角が記憶される 。また、相対角度検出手段により検出された移動体の回転角に基づいて、補正係 数決定手段により、補正係数が決定され、補正定数算出手段により前記絶対セン サにより連続して検出された複数の方位角の平均値が算出され、該平均値に基づ いて補正定数が求められる。さらに、補正進行方位角算出手段により、前記進行 方位角記憶手段に記憶されている前回検出された進行方位角と前記補正定数とが 前記補正係数に基づいて重み付けされて加算されると共に、該加算結果に基づい て補正進行方位角が算出され、該補正進行方位角が進行方位角更新手段によって 前記移動体の進行方位角として前記進行方位角記憶手段に記憶される。

【０００８】

【実施例】

以下、図面に基づいて本考案の実施例を説明する。 図１は、本考案の一実施例を示す構成図である。図において、１は磁気方位セ ンサ、２は角速度センサ、３は演算処理部、４はＲＯＭ，ＲＡＭ等からなるメモ リである。

【０００９】 磁気方位センサ１は、第１及び第２の地磁気センサ１１，１２、増幅器１３， １４及びアナログ／ディジタル（以下、Ａ／Ｄと称する）変換器１５，１６から なり、第１及び第２の地磁気センサ１１，１２の出力信号Ｘ，Ｙは増幅器１３， １４によって増幅された後、その電圧値がディジタルデータＸ’，Ｙ’に変換さ れて演算処理部３に入力される。第１及び第２の地磁気センサ１１，１２は、例 えば周知のフラックスゲート式地磁気センサからなり、これらは互いに直交する ように配置され、第１の地磁気センサ１１は車両の進行方向の地磁気の成分を検 出するように、また第２の地磁気センサ１２は車両の横方向の地磁気の成分を検 出するように配置されている。これにより第１及び第２の地磁気センサ１１，１ ２は、図２に示すように互いに位相が９０度ずれた正弦波信号Ｘ，Ｙを出力し、 信号Ｘは地磁気の方向が車両の右側から左側に向かう方向のとき正の電圧となり 、信号Ｙは地磁気の方向が車両の後方から前方に向かう方向のとき正の電圧とな る。これらの信号Ｘ，Ｙの位相を検出することにより方位を判定することができ る。またここで、図２における検出方位は、車両の進行方向の方位である。

【００１０】 角速度センサ２は、例えばジャイロ装置からなり、車両に加わる角速度を検出 し、この値をディジタルデータで演算処理部３に出力する。

【００１１】 演算処理部３は、周知のＣＰＵからなり、予めメモリ４に記憶されているプロ グラムに基づいて、車両の進行方位を求め、これを上位装置（図示せず）に出力 する。

【００１２】 次に、前述の構成よりなる本実施例の動作を図３に示す処理フローチャートに 基づいて説明する。 動作を開始すると演算処理部３は、初期設定として変数Ｎを０に、また車両の 進行方位角φを０にそれぞれ設定してメモリ４に記憶した後（Ｓ１）、磁気方位 センサ１からの電圧値Ｘ’，Ｙ’を入力し、これらの電圧値Ｘ’，Ｙ’に基づい て方位角θを算出すると共に、この処理を所定時間毎、例えば２０ｍｓ毎に繰り 返し１秒間における方位角θの平均値βを算出する（Ｓ２）。ここで、方位角θ は周知のように(1) 式によって算出される。 θ＝ｔａｎ^-1（Ｘ’／Ｙ’） …(1) 次いで、演算処理部３は、変数Ｎが０であるか否かを判定し（Ｓ３）、変数Ｎ が０のときは方位角θの平均値βを車両の進行方位角φの値として設定する（Ｓ ４）と共に、変数Ｎの値を１に設定して（Ｓ５）、後述するＳ１１の処理に移行 する。

【００１３】 また、前記Ｓ３の判定の結果、変数Ｎが０以外のときは、演算処理部３は、角 速度センサ２から角速度ωを入力し（Ｓ６）、この角速度ωが所定の基準値、例 えば±５°／ｓ以内であるか否かを判定する（Ｓ７）。この判定の結果、角速度 ωが±５°／ｓ以内であるときは、０よりも大きく１以下とする補正係数Ｋを例 えば０．２に設定し（Ｓ８）、また角速度ωが±５°／ｓ以外のときは補正係数 Ｋを１に設定する（Ｓ９）。

【００１４】 この後、演算処理部３は、(2) 式に基づいて車両の進行方位角φを算出する（ Ｓ１０）。即ち、メモリ４に記憶されている進行方位角φの値に対して、１から 補正係数Ｋの値を減算した値を乗算し、この乗算結果に対して平均値βと補正係 数Ｋとの乗算値を加算した値を車両の進行方位角φとする。 φ＝φ・（１−Ｋ）＋β・Ｋ …(2) 次に、演算処理部３は、メモリ４に記憶されている進行方位角φを前記Ｓ１０ の処理によって算出した進行方位角φ、或いは前記Ｓ４の処理で求めた進行方位 角φを用いて更新する（Ｓ１１）と共に、この進行方位角φを上位装置に出力す る（Ｓ１２）。この後、前記Ｓ２の処理に移行する。

【００１５】 前述したように、前記Ｓ２の処理によって、磁気方位センサ１からの出力電圧 値Ｘ’，Ｙ’に基づいて算出した方位角θの平均値βを算出することにより、外 乱磁気などの影響を排除している。さらに、前記Ｓ６〜Ｓ１０の処理によって、 メモリ４に記憶されている前回検出した進行方位角φと平均値βとを、車両に加 わる角速度ωに基づいて重み付けして進行方位角φを算出している。この(2) 式 はいわゆるローパスフィルタの役割を果たし、これにより、車両の横揺れ或いは 車線変更等による誤検出を防止している。

【００１６】 例えば、車両の横揺れが生じた場合或いは車線変更を行った場合には、図４に 示すように車両に加わる角速度ωは±５°／ｓ以内となり、進行方位角φは前回 の検出値に依存したものとなる。また、交差点等で例えば右折した場合には、図 ５に示すように交差点内（Ｂ〜Ｃ）で角速度ωは±５°／ｓ以上となるので、進 行方位角φは方位角θの平均値βに依存したものとなり、車両の進行方位角φは 適値に更新される。さらに、円弧状の曲路においても、その走行時には図６に示 すように角速度ωは±５°／ｓ以上となるので、進行方位角φは方位角θの平均 値βに依存したものとなり、車両の進行方位角φは順次適値に更新される。

【００１７】 従って、従来のように外乱磁気の有無によってセンサを切換えることなく、角 速度センサ２から得られる角速度ωを方位角のデータとして用いずに、車両の進 行方位角φを磁気方位センサを用いて連続して検出することができるため、信頼 性の高い進行方位角φを非常に簡単に検出することができる。さらに、角速度セ ンサ２に用いるジャイロ装置としては、直進、右左折、曲路走行を判定できる程 度の精度が有れば良いので、コストの低減を図ることができる。

【００１８】 尚、本実施例においては、補正係数Ｋを切り替える手段として、角速度センサ ２によって検出した角速度ωを使用したが、これに限定されることはなく、周知 のＧＰＳ受信機による位置データ或いは一対の車輪の差速等を用いても同様の効 果が得られる。また、磁気方位センサ１を用いて検出した方位角の変化量等を用 いれば、同様の効果が得られると共に、センサの数を削減することができるので 、コストを下げることができる。

【００１９】 また、本実施例では、方位角θの平均値βを算出する際に、２０ｍｓ毎に検出 した方位角θの１秒間の平均を求めたが、所定の走行距離毎に平均値βを算出す ることもできる。この場合には、渋滞或いは交差点手前での停車中等における外 乱磁気の影響をさらに緩和することができる。

【００２０】 さらに、本実施例における各定数の値は一例であり、これに限定されることは ない。

【００２１】 さらにまた、本実施例では、出力電圧値Ｘ’，Ｙ’が車両の進行方位に対応す るように磁気方位センサ１を配置したが、これに限定されることはない。例えば 、演算処理において方位角θをオフセットすることにより、磁気方位センサ１の 出力電圧値Ｘ’，Ｙ’が車両の進行方位に対応していなくても同様の効果を得る ことができる。

【００２２】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、進行方位角記憶手段に記憶されている前 回検出された進行方位角と、連続して検出された複数の方位角の平均値とが、補 正係数決定手段により決定された補正係数に基づいて重み付けされて加算される と共に、該加算結果に基づいて補正進行方位角が算出され、該補正進行方位角が 新たな移動体の進行方位角とされるので、従来のように外乱磁気の有無によって センサを切換えることなく、回転角から求めた方位角を用いずに、車両の進行方 位角を連続して検出することができるため、信頼性の高い進行方位角を非常に簡 単に検出することができるという優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す構成図

【図２】一実施例における磁気方位センサの信号を示す
図

【図３】一実施例における処理フローチャートを示す図

【図４】一実施例の動作を説明する図

【図５】一実施例の動作を説明する図

【図６】一実施例の動作を説明する図

【符号の説明】

１…磁気方位センサ、１１，１２…地磁気センサ、１
３，１４…増幅器、１５，１６…Ａ／Ｄ変換器、２…角
速度センサ、３…演算処理部、４…メモリ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁北或いは真北を基準とした方位角を検
   出する絶対方位センサと、移動体の回転角を検出する相
   対角度検出手段とを備えた移動体の進行方位検出装置に
   おいて、 移動体の進行方位角を記憶する進行方位角記憶手段と、 前記相対角度検出手段の検出結果に基づいて、補正係数
   を決定する補正係数決定手段と、 前記絶対センサにより連続して検出された複数の方位角
   の平均値を算出すると共に、該平均値に基づいて補正定
   数を求める補正定数算出手段と、 前記進行方位角記憶手段に記憶されている進行方位角と
   前記補正定数とを前記補正係数に基づいて重み付けして
   加算すると共に、該加算結果に基づいて補正進行方位角
   を算出する補正進行方位角算出手段と、 該補正進行方位角を前記移動体の進行方位角として前記
   進行方位角記憶手段に記憶する進行方位角更新手段とを
   備えた、 ことを特徴とする移動体の進行方位検出装置。