JPH06294651A

JPH06294651A - 移動体方位検出装置

Info

Publication number: JPH06294651A
Application number: JP7995593A
Authority: JP
Inventors: Koichi Eguchi; 光一江口
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1993-04-07
Filing date: 1993-04-07
Publication date: 1994-10-21

Abstract

(57)【要約】【目的】移動体を旋回させることなく着磁補正でき、
かつリアルタイムに移動体方位データが得られるように
する。【構成】着磁補正量演算回路２０は、感度推定値α＾
若しくはβ＾、地磁気強度推定値ｒ＾及び偏角推定値φ
_mn＾を用い、航法装置からの移動体方位データφ_g ⁱ及
びＦＧＣデータ（ｘ，ｙ）に基づき、着磁補正量（ｅ
＾，ｆ＾）を演算する。移動体磁気方位演算回路２２
は、（ｅ＾，ｆ＾）を用いて（ｘ，ｙ）に着磁補正を加
え、移動体磁気方位φ_mをリアルタイムで求める。移動
体真方位演算回路２４は、φ_m及びφ_mn＾に基づき、移
動体真方位φ_fnを求める。α＾若しくはβ＾、ｒ＾及び
φ_mn＾は、φ_fn及びφ_g ⁱから方位誤差演算回路２６に
より求められる方位誤差Δφ_gf＾に基づき、対応する演
算回路２８、３０及び３２により更新される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動体方位を検出しア
ンテナ制御装置や表示機に出力する移動体方位検出装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＮＡＶＳＴＡＲ／ＧＰＳ（navigation s
atellite/Global Positioning System）又はＧＬＯＮＡ
ＳＳ（以下、これらを単にＧＰＳという）受信機を用い
ることにより、ＧＰＳ衛星から送信される電波（ＧＰＳ
信号）を受信して当該受信機が搭載されている移動体
（自動車、船舶等）の位置を求めることができる。すな
わち、移動体から見通せる位置にある所定個数の衛星の
軌道情報を用いて当該移動体の位置を求めることができ
る。

【０００３】また、さらに移動体の速度や方位を求める
ことが可能である。すなわち、ＧＰＳ信号のドップラ効
果を利用し、移動体の速度及び方位を求めることができ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ブロッ
キング（山、樹木、建物等によるＧＰＳ信号の遮蔽）が
生じている場合や、移動体が停止している場合には、Ｇ
ＰＳ受信機からは正しい移動体方位データを得ることが
できない。また、ある速度以上で走行しておりブロッキ
ングも生じていない場合であっても、ＧＰＳ受信機から
の方位データが間欠的であることから、指向性アンテナ
の制御等、リアルタイムで方位データが欲しい用途には
適さない。通常、ＧＰＳ受信機からの方位データ出力
は、１秒乃至はそれ以上の間隔で出力されるものであ
る。

【０００５】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、ブロッキングや移
動体の停止によりＧＰＳ受信機等の航法装置から移動体
方位データが得られない場合であっても、移動体の真方
位を求めることができ、アンテナ制御等リアルタイムに
移動体方位データを求める用途に適する移動体方位検出
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、本発明の請求項１及び２は、着磁補正量演算
回路、移動体磁気方位演算回路、移動体真方位演算回
路、方位誤差演算回路、感度補正量演算回路、地磁気強
度演算回路及び偏角演算回路を備え、これらの構成部材
がそれぞれ以下のような演算を行うことを特徴とする。

【０００７】まず、請求項１における着磁補正量演算回
路は、時刻ｔ（ｔ：連続値）における水平面内地磁気ベ
クトル（ｘ（ｔ），ｙ（ｔ））を示すデータを移動体に
固定されたフラックスゲートコンパスから入力し、時刻
ｔ_i（ｉ：整数，ｔ_i：離散値）における移動体方位デ
ータφ_g ⁱを移動体に搭載された航法装置から入力し、
時刻ｔ_iにおける水平面内地磁気ベクトル（ｘ
（ｔ_i），ｙ（ｔ_i））及び移動体方位データφ_g ⁱに
基づき、かつ初期設定又は設定更新された最新のｙ方向
感度推定値α＾若しくはｘ方向感度推定値β＾、地磁気
強度推定値ｒ＾及び偏角推定値φ_mn＾を用いてｅ_i＝ｘ（ｔ_i）−ｒ＾・ｃｏｓ（φ_g ⁱ−φ_mn＾）ｆ_i＝ｙ（ｔ_i）／α＾−ｒ＾・ｓｉｎ（φ_g ⁱ−φ_mn
＾）又はｅ_i＝ｘ（ｔ_i）／β＾−ｒ＾・ｃｏｓ（φ_g ⁱ−φ_mn
＾）ｆ_i＝ｙ（ｔ_i）−ｒ＾・ｓｉｎ（φ_g ⁱ−φ_mn＾）の演算を実行することにより、時刻ｔ_iにおける着磁ベ
クトル（ｅ_i，ｆ_i）を求め、さらに時系列的処理によ
り誤差を排除して着磁補正量（ｅ＾，ｆ＾）を推定す
る。

【０００８】次に、移動体磁気方位演算回路は、時刻ｔ
における水平面内地磁気ベクトル（ｘ（ｔ），ｙ
（ｔ））及び時刻ｔ_iにおける着磁補正量（ｅ＾，ｆ
＾）に基づき φ_m（ｔ）＝ｔａｎ^-1｛（ｙ（ｔ）−ｆ＾）／（ｘ
（ｔ）−ｅ＾）｝の演算を実行することにより、時刻ｔにおける着磁補正
が施された移動体磁気方位φ_m（ｔ）を求める。

【０００９】さらに、移動体真方位演算回路は、時刻ｔ
における移動体磁気方位φ_m（ｔ）及び最新の偏角推定
値φ_mn＾に基づき φ_fn（ｔ）＝φ_mn＾＋φ_m（ｔ）の演算を実行することにより、時刻ｔにおける移動体真
方位φ_fn（ｔ）を求める。

【００１０】方位誤差演算回路は、時刻ｔにおける移動
体真方位φ_fn（ｔ）及び時刻ｔ_iにおける移動体方位デ
ータφ_g ⁱに基づき Δφ_gf ⁱ＝φ_g ⁱ−φ_fn（ｔ）の演算を実行することにより、時刻ｔ_iにおける方位誤
差Δφ_gf ⁱを求め、さらに時系列的処理により誤差を排
除して時刻ｔ_iにおける方位誤差推定値Δφ_gf＾を推定
する。

【００１１】感度補正量演算回路は、時刻ｔ_iにおける
方位誤差推定値Δφ_gf＾及び時刻ｔ_i-pにおける方位誤
差推定値Δφ_gf-p＾（ｐ：自然数）に基づき、方位誤差
推定値Δφ_gf＾の変化が反映するよう、感度推定値α＾
又はβ＾を求め、地磁気強度演算回路は、時刻ｔ_iにお
ける方位誤差推定値Δφ_gf＾及び時刻ｔ_i-pにおける方
位誤差推定値Δφ_gf-p＾に基づき、方位誤差推定値Δφ
_gf＾の変化が反映するよう、地磁気強度推定値ｒ＾を求
め、偏角演算回路は、時刻ｔ_iにおける方位誤差推定値
Δφ_gf＾及び時刻ｔ_i-pにおける方位誤差推定値Δφ
_gf-p＾に基づき、方位誤差推定値Δφ_gf＾の変化が反映
するよう、偏角推定値φ_mn＾を求める。

【００１２】請求項１においては、着磁補正量演算回路
において用いる推定値α＾、ｒ＾及びφ_mn＾が方位誤差
推定値Δφ_gf＾の変化に応じて更新される。

【００１３】一方、請求項２における着磁補正量演算回
路は、時刻ｔにおける水平面内地磁気ベクトル（ｘ
（ｔ），ｙ（ｔ））を示すデータを移動体に固定された
フラックスゲートコンパスから入力し、時刻ｔ_iにおけ
る移動体方位データφ_{g i}を移動体に搭載された航法装
置から入力し、時刻ｔ_iにおける水平面内地磁気ベクト
ル（ｘ（ｔ_i），ｙ（ｔ_i））及び移動体方位データφ
_{g i}に基づき、かつ初期設定又は設定更新された最新の
ｙ方向感度推定値α＾若しくはｘ方向感度推定値β＾、
地磁気強度推定値ｒ＾及び偏角推定値φ_mn＾を用いてｅ_i＝ｘ（ｔ_i）−ｒ＾・ｃｏｓ（φ_g ⁱ−φ_mn＾）ｆ_i＝ｙ（ｔ_i）／α＾−ｒ＾・ｓｉｎ（φ_g ⁱ−φ_mn
＾）又はｅ_i＝ｘ（ｔ_i）／β＾−ｒ＾・ｃｏｓ（φ_g ⁱ−φ_mn
＾）ｆ_i＝ｙ（ｔ_i）−ｒ＾・ｓｉｎ（φ_g ⁱ−φ_mn＾）の演算を実行することにより、時刻ｔ_iにおける着磁ベ
クトル（ｅ_i，ｆ_i）を求め、さらに時系列的処理によ
り誤差を排除して時刻ｔ_iにおける着磁補正量中間推定
値（ｅ_int＾，ｆ_int＾）を求め、時刻ｔ_i-p（ｐ：自
然数）における着磁補正量（ｅ_-p＾，ｆ_-p＾）に中間推
定値（ｅ_int＾，ｆ_int＾）よる補正を加えて着磁補正
量（ｅ＾，ｆ＾）を推定する。

【００１４】また、移動体磁気方位演算回路は、時刻ｔ
における水平面内地磁気ベクトル（ｘ（ｔ），ｙ
（ｔ））及び時刻ｔ_iにおける着磁補正量中間推定値
（ｅ_int＾，ｆ_int＾）に基づき φ_{m int}＝ｔａｎ^-1｛（ｙ−ｆ_int＾）／（ｘ−ｅ_int
＾）｝の演算を実行することにより、時刻ｔにおける移動体磁
気方位中間値φ_{m int}（ｔ）を求め、時刻ｔにおける水
平面内地磁気ベクトル（ｘ（ｔ），ｙ（ｔ））及び時刻
ｔ_iにおける着磁補正量（ｅ＾，ｆ＾）に基づき φ_m（ｔ）＝ｔａｎ^-1｛（ｙ（ｔ）−ｆ＾）／（ｘ
（ｔ）−ｅ＾）｝の演算を実行することにより、時刻ｔにおける着磁補正
が施された移動体磁気方位φ_m（ｔ）を求める。

【００１５】移動体真方位演算回路は、時刻ｔにおける
移動体磁気方位中間値φ_{m int}（ｔ）及び最新の偏角推
定値φ_mn＾に基づき φ_fn（ｔ）＝φ_mn＾＋φ_{m int}（ｔ）の演算を実行することにより、時刻ｔにおける移動体真
方位中間値φ_fnint（ｔ）を求め、時刻ｔにおける移動
体磁気方位φ_m（ｔ）及び最新の偏角推定値φ_mn＾に基
づき φ_fn（ｔ）＝φ_mn＾＋φ_m（ｔ）の演算を実行することにより、時刻ｔにおける移動体真
方位φ_fn（ｔ）を求める。

【００１６】方位誤差演算回路は、時刻ｔにおける移動
体真方位移動体真方位中間値φ_fnin _t（ｔ）及び時刻ｔ
_iにおける移動体方位データφ_g ⁱに基づき Δφ_gf ⁱ＝φ_g ⁱ−φ_fnint（ｔ）の演算を実行することにより、時刻ｔ_iにおける方位誤
差Δφ_gf ⁱを求め、さらに時系列的処理により誤差を排
除して時刻ｔ_iにおける方位誤差推定値Δφ_gf＾を推定
する。

【００１７】感度補正量演算回路は、時刻ｔ_iにおける
方位誤差推定値Δφ_gf＾及び時刻ｔ_i-pにおける方位誤
差推定値Δφ_gf-p＾（ｐ：自然数）に基づき、方位誤差
推定値Δφ_gf＾の変化が反映するよう、感度推定値α＾
又はβ＾を求め、地磁気強度演算回路は、時刻ｔ_iにお
ける方位誤差推定値Δφ_gf＾及び時刻ｔ_i-pにおける方
位誤差推定値Δφ_gf-p＾に基づき、方位誤差推定値Δφ
_gf＾の変化が反映するよう、地磁気強度推定値ｒ＾を求
め、偏角演算回路は、時刻ｔ_iにおける方位誤差推定値
Δφ_gf＾及び時刻ｔ_i-pにおける方位誤差推定値Δφ
_gf-p＾に基づき、方位誤差推定値Δφ_gf＾の変化が反映
するよう、偏角推定値φ_mn＾を求める。

【００１８】請求項２においては、着磁補正量演算回路
において用いる推定値α＾、ｒ＾及びφ_mn＾が方位誤差
推定値Δφ_gf＾の変化に応じて更新され、移動体真方位
演算回路により求められた移動体真方位φ_fn（ｔ）が出
力される。

【００１９】本発明の請求項３は、移動体真方位演算回
路からφ_fn（ｔ）を、移動体に搭載された角速度センサ
から任意時刻ｔにおける当該移動体の旋回角速度ｄφ_v
（ｔ）／ｄｔを、それぞれ入力し、φ_fn（ｔ）及びｄφ
_v（ｔ）／ｄｔを瀘波し合成して、補正された移動体真
方位φ_n（ｔ）を出力する相補的合成フィルタを備え、
φ_fn（ｔ）についての相補的合成フィルタの伝達関数
と、φ_v（ｔ）についての角速度センサ及び相補的合成
フィルタの伝達関数と、の合計が、１であることを特徴
とする。

【００２０】そして、請求項４は、移動体に搭載された
角速度センサから入力される任意時刻ｔにおける当該移
動体の旋回角速度ｄφ_v（ｔ）／ｄｔに不感帯を付与
し、不感帯が付与されたｄφ_v（ｔ）／ｄｔを任意時刻
ｔ₀におけるφ_fn（ｔ₀）を初期条件として積分し補正
された移動体真方位φ_n（ｔ）を出力する積分回路を備
えることを特徴とする。

【００２１】

【作用】本発明においては、次のような演算が行われる
結果、航法装置（例えばＧＰＳ受信機）から得られる移
動体方位データφ_g ⁱが間欠的であるにもかかわらず、
また、ブロッキングが生じている場合であっても、連続
的な移動体真方位φ_n（ｔ）が得られる。さらに、着磁
補正は直進時により好適に実行され、従来のような移動
体の方向転換を必要としないため、利用者の負担が軽減
される。

【００２２】ここでは、このような作用が生じる原理に
ついて、フラックスゲートコンパス（以下、ＦＧＣとい
う）の感度補正をｙ方向について行う場合を例にして説
明する。図１には、この場合の原理が方位関係として示
されている。

【００２３】（１）着磁補正量演算の基礎となる式の導
出図１に示されるように、真北をＯＮ^→、地磁気ベクトル
をＯＭ^→、時刻ｔ_i（ｉ＝０，１，２，…）における移
動体の本体（自動車であれば車体）の着磁ベクトルをＯ
Ｑ^{i →}とすると、時刻ｔ_iにおけるＦＧＣ出力の水平成
分（ｘ（ｔ_i），ｙ（ｔ_i））＝（ｘ_i，ｙ_i）は、地
磁気ベクトルＯＭ^→と着磁ベクトルＯＱ^{i →}の合成磁気
ベクトルＯＰ^{i →}となる。なお、図においてはベクトル
を示す“→”及び線分の長さを示す“−”をＯＰⁱ等の
上部に記しているが、明細書中ではこれらをＯＰ^{i →}、
ＯＰ^{i −}等と表すこととする。また、推定値を示す
“＾”についても同様に取り扱う。

【００２４】いま、説明の単純化のため、移動体がｘ方
向に進行しているとする。なお、以下の説明は、移動体
の進行方向（移動体方位）とｘ方向がどのような角度を
なしていても、同様に成立する。

【００２５】ＦＧＣのｘ方向とｙ方向の感度の相違を無
視できるとすると、ＦＧＣからｘ方向成分ｘ_iとして得
られる量は、合成磁気ベクトルＯＰ^{i →}のｘ方向成分Ｏ
Ｐ_x ^{i −}である。同様に、ＦＧＣからｙ方向成分ｙ_iと
して得られる量は、合成磁気ベクトルＯＰ^{i →}のｙ方向
成分ＯＰ_y ^{i −}である。従って、地磁気ベクトルＯＭ
^{i →}のｘ方向成分ＯＭ_x ^{i −}をｕ_i、ｙ方向成分ＯＭ_y
^{i −}をｖ_iとおき、着磁ベクトルＯＱ^{i →}のｘ方向成分
ＯＱ_x ^{i −}をｅ_i、ｙ方向成分ＯＱ_y ^{i −}をｆ_iとおく
と、時刻ｔ_iにおいてＧＰＳ受信機等の航法装置から得
られる移動体方位データφg ⁱが真北基準であることか
ら、ＦＧＣ出力（ｘ_i，ｙ_i）は、それぞれ次のように
表すことができる。

【００２６】ｘ_i＝ｕ_i＋ｅ_i ＝ｒ_i・ｃｏｓ（φ_g ⁱ−φ_mn ⁱ）＋ｅ_i ｙ_i＝ｖ_i＋ｆ_i ＝ｒ_i・ｓｉｎ（φ_g ⁱ−φ_mn ⁱ）＋ｆ_i ただし、ｒ_i：誤差を含む地磁気強度＝ｒ＋Δｒ_i ｒ：真の地磁気強度＝｜ＯＭ^→｜ Δｒ_i：ｒの測定誤差 φ_mn ⁱ：時刻ｔ_iにおける真北に対する磁北の偏角 … （１）しかし、実際にはＦＧＣのｘ方向の感度とｙ方向の感度
が相違していることが知られている。従って、ｘ方向の
感度を基準（すなわち１）とし、ｙ方向の感度を未知数
αとすると、ＯＰ_y ^{i −}はｙ_i／αと表すことができる
から、式（１）は実際には次のような形となる。

【００２７】ｘ_i＝ｕ_i＋ｅ_i ＝ｒ_i・ｃｏｓ（φ_g ⁱ−φ_mn ⁱ）＋ｅ_i ｙ_i＝α・ｖ_i＋α・ｆ_i ＝α・ｒ_i・ｓｉｎ（φ_g ⁱ−φ_mn ⁱ）＋α・ｆ_i … （２）この式（２）をｅ_i及びｆ_iについて変形すると、次の
ようになる。

【００２８】ｅ_i＝ｘ_i−ｕ_i ＝ｘ_i−ｒ_i・ｃｏｓ（φ_g ⁱ−φ_mn ⁱ）ｆ_i＝ｙ_i／α−ｖ_i ＝ｙ_i／α−ｒ_i・ｓｉｎ（φ_g ⁱ−φ_mn ⁱ） … （３）この式（３）の右辺には、未知数であるｙ方向感度αが
含まれている。また、地磁気強度ｒ_iには測定誤差Δｒ
_iが含まれている。さらに、偏角φ_mn ⁱは移動体の移動
に伴い（緯度経度の変化等に伴い）変化する。

【００２９】（２）請求項１における着磁補正演算本発明の請求項１においては、式（３）におけるｙ方向
感度α、地磁気強度ｒ_i及び偏角φ_mn ⁱを最新の推定値
α＾、ｒ＾及びφ_mn＾に置き換えた式（４）に基づく演
算が、着磁補正量演算回路により実行される。これらの
推定値α＾、ｒ＾及びφ_mn＾としては、十分信頼できる
よう設定された値又は後述する手法により求められた値
が用いられる。なお、演算開始時には、予め設定されて
いる初期値α₀、ｒ₀及びφ_mn ⁰が、推定値α＾、ｒ＾
及びφ_mn＾に代えて使用される。初期値α₀、ｒ₀及び
φ_mn ⁰としては、予め内部のメモリに記憶させておいた
値や、キーボード等から入力される値や、所定の初期設
定演算により求めた値を用いることができる。

【００３０】ｅ_i＝ｘ_i−ｒ＾・ｃｏｓ（φ_g ⁱ−φ_mn＾）ｆ_i＝ｙ_i／α＾−ｒ＾・ｓｉｎ（φ_g ⁱ−φ_mn＾） … （４）着磁補正量演算回路は、さらに、このようにして求めた
着磁ベクトルＯＱ^{i →}＝（ｅ_i，ｆ_i）に基づき、着磁
補正量（ｅ＾，ｆ＾）を演算する。この演算は、着磁ベ
クトル（ｅ_ｉ，ｆ_ｉ）の誤差を排除するよう、実行す
る。着磁補正量（ｅ＾，ｆ＾）は、例えば次のような平
均演算により期待値として求めるのが好ましい。

【００３１】

【数１】着磁補正量演算回路により得られる着磁補正量（ｅ＾，
ｆ＾）は、移動体磁気方位演算回路に入力される。移動
体磁気方位演算回路は、リアルタイムで入力したＦＧＣ
出力（ｘ（ｔ），ｙ（ｔ））＝（ｘ，ｙ）及び時刻ｔ_i
における着磁補正量（ｅ＾，ｆ＾）を用い、図１に示さ
れる関係に基づく次の式（６）による演算を実行し、磁
北を基準とした移動体の方位、すなわち移動体磁気方位
φ_m（ｔ）＝φ_mを求める。

【００３２】 φ_m＝ｔａｎ^-1｛（ｙ−ｆ＾）／（ｘ−ｅ＾）｝ … （６）移動体真方位演算回路は、このようにして求められた移
動体磁気方位φ_mと、前述の偏角の推定値φ_mn＾を用
い、図１に示される関係に基づく次の式（７）による演
算を実行し、真北を基準とした移動体の方位、すなわち
移動体真方位φ_fn（ｔ）＝φ_fnを求める。

【００３３】 φ_fn＝φ_mn＾＋φ_m … （７）このように、本請求項においては、任意時刻ｔの地磁気
基準の移動体方位φ_mが求められ、真北基準の移動体方
位φ_fnが連続的に求められる。従って、アンテナ制御
等、リアルタイムに移動体方位φ_fnを要求する用途に適
用でき、有意性が高い。また、山、樹木、建物等による
ブロッキングが生じている場合であっても、方位をリア
ルタイムで知ることができる。

【００３４】さらに、従来の着磁補正方法、例えばＡＢ
法（特開昭５６−６１６９号参照）においては、移動体
が３６０°以上旋回することが望ましいといわれてい
る。これに対し、本請求項の方法では、着磁補正量（ｅ
＾，ｆ＾）を求めるための旋回は必要でなく、ＧＰＳ受
信機等の出力が安定している直進時に着磁補正を実行で
きる。

【００３５】（３）請求項２における着磁補正演算本発明の請求項２においては、請求項１と同様、着磁補
正量演算回路により式（４）に基づく演算が実行され
る。着磁補正量演算回路は、さらに、このようにして求
めた着磁ベクトルＯＱ^{i →}＝（ｅ_i，ｆ_i）に基づき着
磁補正量の中間推定値（ｅ_int＾，ｆ_int＾）を求め
る。

【００３６】中間推定値（ｅ_int＾，ｆ_int＾）は、請
求項１における着磁補正量（ｅ＾，ｆ＾）に対応する量
であり、例えば次のような平均演算により期待値として
求めるのが好ましい。

【００３７】

【数２】着磁補正量演算回路により得られる中間推定値（ｅ_int
＾，ｆ_int＾）は、移動体磁気方位演算回路に供給され
る。移動体磁気方位演算回路は、リアルタイムのＦＧＣ
出力（ｘ，ｙ）及び時刻ｔ_iにおける中間推定値（ｅ
_int＾，ｆ_int＾）を用い、図１に示される関係に基づ
く次の式（９）による演算を実行し、移動体磁気方位中
間値φ_mを求める。

【００３８】 φ_{m int}＝ｔａｎ^-1｛（ｙ−ｆ_int＾）／（ｘ−ｅ_int＾）｝ … （９）移動体真方位演算回路は、次の式（１０）の演算により
移動体真方位中間値φ_fnintを求める。

【００３９】 φ_fnint＝φ_mn＾＋φ_{m int} … （１０）このようにして得られる移動体真方位中間値φ
_fnintは、後述の方位誤差演算回路において使用され
る。

【００４０】着磁補正量演算回路は、一方で、求められ
た中間推定値（ｅ_int＾，ｆ_int＾）及びｐ時点前の着
磁補正量（ｅ_-p＾，ｆ_-p＾）に基づき着磁補正量（ｅ
＾，ｆ＾）を求める。ただし、ｐは自然数であり、好ま
しくは１である。着磁補正量（ｅ＾，ｆ＾）は例えば次
のような加重加算演算により求めるのが好ましい。

【００４１】ｅ＾＝Ｋ_e1＊ｅ_-p＾＋Ｋ_e2＊ｅ_int＾ｆ＾＝Ｋ_f1＊ｆ_-p＾＋Ｋ_f2＊ｆ_int＾ただし、Ｋ_e1，Ｋ_e2，Ｋ_f1，Ｋ_f2：定数 … （１１）着磁補正量（ｅ＾，ｆ＾）は、従って、ｐ時点前の着磁
補正量（ｅ_-p＾，ｆ_-p＾）に対し中間推定値（ｅ
_int＾，ｆ_int＾）による補正を加えた量となる。ま
た、今回求めた着磁補正量（ｅ＾，ｆ＾）は次回以後の
着磁補正量演算に用いられる。

【００４２】このようにして求められた着磁補正量（ｅ
＾，ｆ＾）は、請求項１と同様、移動体磁気方位演算回
路における移動体磁気方位演算に使用される。すなわ
ち、移動体磁気方位演算回路は、リアルタイムのＦＧＣ
出力（ｘ，ｙ）及び時刻ｔ_iにおける着磁補正量（ｅ
＾，ｆ＾）を用い、図１に示される関係に基づく次の式
（１２）による演算を実行し、移動体磁気方位φ_mを求
める。

【００４３】 φ_m＝ｔａｎ^-1｛（ｙ−ｆ＾）／（ｘ−ｅ＾）｝ … （１２）移動体真方位演算回路は、次の式（１３）の演算により
移動体真方位φ_fnを求める。

【００４４】 φ_fn＝φ_mn＾＋φ_m … （１３）このようにして得られる移動体真方位φ_fnは、例えば表
示装置等に出力される。

【００４５】従って、本請求項においても、任意時刻の
真北基準の移動体方位φ_fnが求められるため、リアルタ
イムに移動体真方位φ_fnを要求する用途に適用でき、か
つ、ブロッキングに対しても強くなる。さらに、この請
求項においても、例えばＡＢ法と異なり原理的に旋回な
しに着磁補正量（ｅ＾，ｆ＾）を求めることができる。
加えて、請求項１のように平均化演算等により求めた値
をただちに着磁補正量（ｅ＾，ｆ＾）として使用するの
ではなく、当該値を専ら推定値更新（後述）に使用し、
外部に出力する移動体真方位φ_fnはｐ時点前の着磁補正
量（ｅ_-p＾，ｆ_-p＾）を勘案して求めるようにしたた
め、出力する移動体真方位φ_fnが小刻みに変動すること
が防止される。

【００４６】（４）推定値更新演算前述のように、着磁補正量演算回路においては、着磁補
正量（ｅ＾，ｆ＾）又は中間推定値（ｅ_int＾，ｆ_int
＾）の演算に当たって推定値α＾、ｒ＾及びφ_mn＾が用
いられている。ＦＧＣの感度、地磁気強度及び偏角の実
際の値は急激に変化することが少ないから、推定値α
＾、ｒ＾及びφ_mn＾として同一の値を用いることも、限
られた状況下では可能である。例えば、演算開始直後
は、初期値α₀、ｒ₀及びφ_mn ⁰等、予め設定された値
を用いることができる。しかし、移動体の移動に伴い、
ＦＧＣの感度、地磁気強度及び偏角の実際の値が変化す
るから、推定値α＾、ｒ＾及びφ_mn＾は適当な頻度で更
新する必要がある。方位誤差演算回路、感度補正量演算
回路、地磁気強度演算回路及び偏角演算回路は、このよ
うな推定値更新の手段である。

【００４７】まず、方位誤差演算回路は、航法装置から
入力される移動体方位データφg ⁱが移動体真方位演算
回路により求められる移動体真方位φ_fn又は移動体真方
位中間値φ_fnintに対しどの程度の誤差を有しているか
を求める。すなわち、次の式（１４）（請求項１）又は
式（１５）（請求項２）により、方位誤差Δφ_gf ⁱを求
める。

【００４８】 Δφ_gf ⁱ＝φ_g ⁱ−φ_fn … （１４） Δφ_gf ⁱ＝φ_g ⁱ−φ_fnint … （１５）この方位誤差Δφ_gf ⁱは時間の経過に伴いあるいは移動
体の移動に伴い変動する成分を含んでいる。方位誤差演
算回路は、この成分を除去した値として、方位誤差Δφ
_gf ⁱを用いて方位誤差の推定値Δφ_gf＾を求める。方位
誤差推定値Δφ_gf＾は、感度補正量演算回路、地磁気強
度演算回路及び偏角演算回路において推定値α＾、ｒ＾
及びφ_mn＾の演算に使用する量である。方位誤差推定値
Δφ_gf＾は例えば次のような平均演算により期待値とし
て求める。

【００４９】

【数３】感度補正量演算回路は、方位誤差演算回路により求めら
れた方位誤差推定値Δφ_gf＾と、ｐ時点前の方位誤差推
定値Δφ_gf-p＾（ｐ：自然数、好ましくは１）とを用い
て、感度推定値α＾を求める。地磁気強度演算回路は、
方位誤差演算回路により求められた方位誤差推定値Δφ
_gf＾と、ｐ時点前の方位誤差推定値Δφ_gf-p＾とを用い
て、地磁気強度推定値ｒ＾を求める。偏角演算回路は、
方位誤差演算回路により求められた方位誤差推定値Δφ
_gf＾と、ｐ時点前の方位誤差推定値Δφ_gf-p＾とを用い
て、偏角推定値φ_mn＾を求める。その際、例えば次のよ
うな演算を用いる。

【００５０】 α＾＝α_-p＾＋Δα Δα＝−Ｋ_α＊ｓｉｇｎ（Δα_-p）＊ｓｉｇｎ（｜Δφ_gf＾｜−｜Δφ_gf-p＾｜） … （１７）ｒ＾＝ｒ_-p＾＋Δｒ Δｒ＝−Ｋ_ｒ＊ｓｉｇｎ（Δｒ_-p）＊ｓｉｇｎ（｜Δφ_gf＾｜−｜Δφ_gf-p＾｜） … （１８） φ_mn＾＝φ_mn-p＾＋Δφ_mn Δφ_mn＝−Ｋ_d＊ｓｉｇｎ（Δφ_mn-p）＊ｓｉｇｎ（｜Δφ_gf＾｜−｜Δφ_gf-p＾｜） … （１９）ただし、α_-p＾，ｒ_-p＾，φ_mn-p＾：ｐ時点前の推定値α＾，ｒ＾，φ_mn＾Ｋ_α，Ｋ_ｒ，Ｋ_d：定数ｓｉｇｎ（引数）：引数＞０のとき１、引数＜０のとき
−１ Δα_-p，Δｒ_-p，Δφ_mn-p：ｐ時点前のΔα，Δｒ，Δ
φ_mn 着磁補正量演算回路は、それまで用いられていた推定値
α＾、ｒ＾及びφ_mn＾に代え、このようにして求められ
る推定値α＾、ｒ＾及びφ_mn＾を用いて、以後の演算を
実行する。すなわち、推定値α＾、ｒ＾及びφ_mn＾は方
位誤差推定値Δφ_gf＾に応じて更新される。また、更新
の際、ｐ時点前の方位誤差推定値Δφ_gf _-p＾を用いてい
るため、方位誤差の変化動向も、更新に反映される。な
お、感度補正量、地磁気強度及び偏角の三者すべてにつ
いて同時に更新を行う必要はなく、例えば、推定値α
＾、ｒ＾及びφ_mn＾のうちΔα、Δｒ、Δφ_mnが所定値
以上に大きくなったもののみについて更新を行うように
しても構わない。

【００５１】（５）請求項３及び４の作用請求項３においては、相補的合成フィルタによりφ_fnと
ｄφ_v／ｄｔが相補的に合成される。すなわち、φ_fnに
ついての相補的合成フィルタの伝達関数と、移動体の旋
回角φ_v（ｔ）＝φ_vについての角速度センサ及び相補
的合成フィルタの伝達関数と、の合計が１であるため、
例えばφ_fnの精度が低下する領域においてｄφ_v／ｄｔ
によりこれを補うことが可能になり、方位検出精度が向
上する。

【００５２】そして、請求項４においては、ｄφ_v／ｄ
ｔに不感帯が付与される。ここにいう不感帯付与とは、
ｄφ_v／ｄｔが０近傍である場合においてｄφ_v／ｄｔ
を０に修正することである。この処理が施されたｄφ_v
／ｄｔは、積分回路により積分される。この積分に当た
って、任意時刻ｔ₀におけるφ_fn（ｔ₀）による初期設
定が行われる結果、やはり精度が向上した方位検出が実
現される。

【００５３】（６）その他なお、上述の作用は、ｘ方向感度補正量αにかえｙ方向
感度補正量βを用いた場合でも同様に生じる。この場
合、先に述べた式（４）及び（１７）に代え式（２０）
及び（２１）を用いればよい。

【００５４】ｅ_i＝ｘ_i／β＾−ｒ＾・ｃｏｓ（φ_g ⁱ−φ_mn＾）ｆ_i＝ｙ_i−ｒ＾・ｓｉｎ（φ_g ⁱ−φ_mn＾） … （２０） β＾＝β_-p＾＋Δβ ただし、β_-p＾：ｐ時点前の推定値β＾ Δβ＝−Ｋ_β＊ｓｉｇｎ（Δβ_-p）＊ｓｉｇｎ（｜Δφ_gf＾｜−｜Δφ_gf-p＾｜）Ｋ_β：定数 Δβ_-p：ｐ時点前のΔβ … （２１）

【００５５】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。

【００５６】図２には、本発明の第１実施例に係る装置
の構成が示されている。この装置は自動車等の移動体に
搭載される装置であり、次のような構成を備えている。

【００５７】まず、アンテナ１０によりＧＰＳ信号を受
信し、時刻ｔ_i（ｉ：整数、ｔ_i：離散値）における真
北基準の移動体方位データφ_g ⁱを出力するＧＰＳ受信
機１２を備えている。すなわち、時刻ｔ₀においてはφ
_g ⁰、次の時刻ｔ₁においてはφ_g ¹、…というよう
に、ＧＰＳ受信機１２は、移動体方位データを間欠的に
出力する。

【００５８】次に、本実施例は、地磁気の水平成分
（ｘ，ｙ）を検出するＦＧＣ１４を備えている。ＦＧＣ
１４は、このＦＧＣデータ（ｘ，ｙ）をアナログ出力す
る。なお、ここでは、ｘを移動体の進行方向の成分、ｙ
を進行方向に直交する方向の成分とする。ＦＧＣデータ
（ｘ，ｙ）は、ＡＤコンバータ１６によりディジタル値
に変換される。このようにして得られるＦＧＣデータ
（ｘ，ｙ）は、ＧＰＳ受信機１２の出力と異なり、時間
的に連続したデータである。

【００５９】移動体方位演算回路１８は、これら移動体
方位データφ_g ⁱ及びディジタルのＦＧＣデータ（ｘ，
ｙ）に基づき真北基準の移動体方位（移動体真方位）φ
_fn（ｔ）を求め出力する。

【００６０】図３には、移動体方位演算回路１８の一例
構成が示されている。この図に示されている構成は、着
磁補正量演算回路２０、移動体磁気方位演算回路２２、
移動体真方位演算回路２４、方位誤差演算回路２６、感
度補正量演算回路２８、地磁気強度演算回路３０及び偏
角演算回路３２を備えている。

【００６１】着磁補正量演算回路２０は、ＧＰＳ受信機
１２により得られる移動体方位データφ_g ⁱ及びこれと
ほぼ同期したＦＧＣデータ（ｘ（ｔ_i），ｙ（ｔ_i））
＝（ｘ_i，ｙ_i）に基づき、着磁補正量（ｅ＾，ｆ＾）
を演算する。着磁補正量（ｅ＾，ｆ＾）は、時刻ｔ_iに
おける着磁ベクトルの水平成分の推定値である。

【００６２】着磁補正量（ｅ＾，ｆ＾）は、地磁気ベク
トル、着磁ベクトル及びＦＧＣ１４の出力の幾何学的関
係並びにＦＧＣ１４の方向別感度差に基づき時刻ｔ_iに
おける着磁ベクトルを推定し、さらにこれを平均化する
ことにより、求められる。着磁ベクトルの推定演算式と
しては、先に述べた式（４）又は（２０）を用い、推定
した着磁ベクトル（ｅ_i，ｆ_i）を平均化して着磁補正
量（ｅ＾，ｆ＾）を求める演算式としては、先に述べた
式（５）を用いる。

【００６３】式（４）又は（２０）の演算を実行するた
めには、最新のｙ方向感度推定値α＾若しくはｘ方向感
度推定値β＾、地磁気強度推定値ｒ＾及び偏角推定値φ
_mn＾が必要である。ｙ方向感度推定値α＾又はｘ方向感
度推定値β＾は感度補正量演算回路２８から、地磁気強
度推定値ｒ＾は地磁気強度演算回路３０から、そして偏
角推定値φ_mn＾は偏角演算回路３２から、それぞれ着磁
補正量演算回路２０に入力される。着磁補正量演算回路
２０は、これらの回路２８、３０及び３２から逐次入力
する推定値α＾若しくはβ＾、ｒ＾及びφ_mn＾により、
それまで使用していた推定値α＾若しくはβ＾、ｒ＾及
びφ_mn＾を更新する。その際、推定値α＾若しくはβ
＾、ｒ＾及びφ_mn＾の変化量（後述のΔα、Δβ、Δｒ
及びΔφ_mn）又はその累計値が小さければ、更新を行わ
ず従前の値を使用するよう、着磁補正量演算回路２０を
構成することもできる。

【００６４】さらに、電源投入直後等、演算を開始した
直後においては、感度補正量演算回路２８、地磁気強度
演算回路３０及び偏角演算回路３２の演算（後述）によ
る推定値α＾若しくはβ＾、ｒ＾及びφ_mn＾は得られて
いないから、推定値α＾、ｒ＾及びφ_mn＾に代えて何等
かの値を初期設定する必要がある。この初期値α₀、ｒ
₀及びφ_mn ⁰としては、予め着磁補正量演算回路２０内
部のメモリに記憶させておいた値や、図示しないキーボ
ード等から入力される値や、着磁補正量演算回路２０の
所定の初期設定演算により求めた値を用いることができ
る。

【００６５】移動体磁気方位演算回路２２は、時刻ｔ_i
における着磁補正量（ｅ＾，ｆ＾）及び時刻ｔにおける
ＦＧＣデータ（ｘ，ｙ）を入力し、これらに基づき、時
刻ｔにおける着磁補正された移動体磁気方位φ_mを演算
する。演算式としては、地磁気ベクトル、着磁ベクトル
及びＦＧＣ１４の出力の方位関係から導出した式（６）
を用いる。移動体真方位演算回路２４は、移動体磁気方
位φ_m及び偏角推定値φ_mn＾に基づき移動体真方位φ_fn
を演算する。演算式としては、ｘ方向若しくはｙ方向と
真北及び磁北との関係から導出した式（７）を用いる。
得られた真北基準の移動体方位φ_fnは外部に出力され、
例えば表示やアンテナ制御に用いられる。

【００６６】ここに、ＦＧＣデータ（ｘ，ｙ）は時間的
に連続して（リアルタイムに）得られるデータであるか
ら、移動体磁気方位φ_m、ひいては移動体真方位φ_fnも
時間的に連続して得られる。従って、本実施例によれ
ば、移動体真方位φ_fnがリアルタイムで得られる。この
様なリアルタイムのデータは、アンテナ制御等に有効で
ある。さらに、このような処理により、ブロッキングに
対しても強くなる。また、着磁補正量（ｅ＾，ｆ＾）を
求めるために必要な旋回は原理的には必要でないから、
ＡＢ法のように移動体が３６０°以上旋回することを求
める着磁補正方法に比べ、使用性の高い方法となる。

【００６７】ところで、着磁補正量演算回路２０におい
て使用する推定値α＾若しくはβ＾、ｒ＾及びφ_mn＾
は、適当な頻度で更新する必要がある。感度補正量演算
回路２８は感度推定値α＾又はβ＾の、地磁気強度演算
回路３０は地磁気強度推定値ｒ＾の、偏角演算回路３２
は偏角推定値φ_mn＾の、更新演算を実行する。これらの
回路２８、３０及び３２がその演算に使用する量は、方
位誤差演算回路２６により得られる方位誤差推定値Δφ
_gf＾である。

【００６８】方位誤差演算回路２６は、時刻ｔ_iにおけ
る移動体方位データφ_g ⁱが時刻ｔにおける移動体真方
位φ_fnとどの程度の差Δφ_gf ⁱを有しているかを式（１
４）により求め、得られた方位誤差Δφ_gf ⁱを式（１
６）により平均化して方位誤差推定値Δφ_gf＾を求め
る。この演算により、時間の経過乃至は移動体の移動に
伴う変動が排除される。

【００６９】感度補正量演算回路２８、地磁気強度演算
回路３０及び偏角演算回路３２は、それぞれ、方位誤差
推定値Δφ_gf＾を用いて感度推定値α＾若しくはβ＾、
地磁気強度推定値ｒ＾及び偏角推定値φ_mn＾を求める。
演算式は、式（１７）若しくは（２１）、（１８）及び
（１９）である。これらの演算式においてはｐ時点前の
方位誤差推定値Δφ_gf-p＾を用いて、ｐ時点前の推定値
α_-p＾若しくはβ_-p＾、ｒ_-p＾及びφ_mn-p＾を新たな推
定値α＾若しくはβ＾、ｒ＾及びφ_mn＾に更新してい
る。ｐとしては１を採用するのが好ましい。

【００７０】このように、本実施例によれば、方位誤差
推定値Δφ_gf＾に応じて推定値α＾若しくはβ＾、ｒ＾
及びφ_mn＾が更新される。

【００７１】図４には、移動体方位演算回路１８の他の
構成例が示されている。この構成が図３の構成と相違す
る点は、特に着磁補正量演算回路３４の演算内容であ
る。また、これに伴い、移動体磁気方位演算回路３５、
移動体真方位演算回路３６及び方位誤差演算回路３７の
演算対象も変化している。

【００７２】着磁補正量演算回路３４は、着磁補正量演
算回路２０と同様に着磁ベクトル（ｅ_i，ｆ_i）を求め
た上で、式（８）により着磁補正量中間推定値（ｅ_int
＾，ｆ_int＾）を求める。移動体磁気方位演算回路３５
は、中間推定値（ｅ_int＾，ｆ_int＾）を用いて式
（９）による演算を実行し、移動体磁気方位中間値φ
_{m in} _tを求める。移動体真方位演算回路３６は、移動体
磁気方位中間値φ_{m int}及び変革推定値φ_mn＾に基づき
式（１０）の演算を実行し、移動体真方位中間値φ_fn
_intを求める。移動体真方位中間値φ_fnintは、方位誤
差演算回路３７に供給される。方位誤差演算回路３７
は、移動体真方位中間値φ_fnintを用いて式（１５）の
演算を実行する。前述のように、図３の構成に係る式
（５）と着磁補正量演算回路３４に係る式（８）は同様
の形式を有しているから、推定値α＾若しくはβ＾、ｒ
＾及びφ_mn＾の更新は、図３と同様にして実行される。

【００７３】一方で、着磁補正量演算回路３４は、中間
推定値（ｅ_int＾，ｆ_int＾）及びｐ時点前の着磁補正
量（ｅ_-p＾，ｆ_-p＾）に基づき式（１１）により着磁補
正量（ｅ＾，ｆ＾）を求める。ｐは好ましくは１であ
る。移動体磁気方位演算回路３５は、この着磁補正量
（ｅ＾，ｆ＾）を用いて式（１２）による演算を実行
し、移動体磁気方位φ_mを求める。移動体真方位演算回
路３６は、移動体磁気方位φ_m及び変革推定値φ_mn＾に
基づき式（１３）の演算を実行し、移動体真方位φ_fnを
求める。移動体真方位φ_fnは、図示しない表示装置等に
出力される。

【００７４】従って、図４の構成においては、図３の構
成における着磁補正量（ｅ＾，ｆ＾）と同じく平均化さ
れた中間推定値（ｅ_int＾，ｆ_int＾）により移動体磁
気方位中間値φ_{m int}が演算される一方で、ｐ時点前の
着磁補正量（ｅ_-p＾，ｆ_-p＾）を中間推定値（ｅ
_int＾，ｆ_int＾）により加重更新（補正）することに
より着磁補正量（ｅ＾，ｆ＾）が得られるため、ＦＧＣ
データ（ｘ，ｙ）や移動体方位データφ_g ⁱの変動が出
力される移動体磁気方位φ_mに反映されにくくなり、よ
り正確な演算が可能になる。

【００７５】図５には、本発明の第２実施例に係る装置
の構成が示されている。この実施例は、第１実施例に角
速度センサ２８、ＡＤコンバータ４０及び相補的合成フ
ィルタ４２を付加した構成である。角速度センサ３８は
移動体の旋回角速度を検出するセンサであり、検出値は
ＡＤコンバータ４０によりディジタル値に変換され角速
度ｄφ_v／ｄｔとして相補的合成フィルタ４２に出力さ
れる。

【００７６】この角速度ｄφ_v／ｄｔは、移動体方位の
時間変化率を表している。従って、これを積分すれば、
積分開始時点の移動体方位を基準とした移動体方位の変
化量となる。相補的合成フィルタ４２は、角速度ｄφ_v
／ｄｔを積分するとともに、移動体方位演算回路１８に
より求められる真北基準の移動体方位φ_fnと加算し、真
北基準の移動体方位φ_n（ｔ）として出力する。相補的
合成フィルタ４２の移動体方位演算回路１８側から見た
伝達関数をＧ₁、ＡＤコンバータ４０側から見た伝達関
数をＧ₂（角度センサ３８の伝達関数ｓを含める）とし
た場合、相補的合成フィルタ４２の特性は、移動体方位
演算回路１８の出力の精度が低下する周波数領域で｜Ｇ
₁｜が小さくかつ｜Ｇ₂｜が大きく、所要の周波数領域
においてＧ₁＋Ｇ₂＝１が成り立つように設定されてい
る（特願平２−２４０４１３号、特願平３−３２９７号
参照）。

【００７７】このような相補的な特性により、移動体方
位演算回路１８による真北基準の移動体方位φ_fnの精度
が低下する周波数領域においても、角速度センサ３８に
よる角速度ｄφ_v／ｄｔにより補って、より高精度に真
北基準の移動体方位を求めることができる。

【００７８】図６には、本発明の第３実施例に係る装置
の構成が示されている。この実施例においては、第２実
施例における相補的合成フィルタ４２に代え積分回路４
４を設けている。

【００７９】積分回路４４は、角速度ｄφ_v／ｄｔに不
感帯付与処理を施した上で積分し、真北基準の移動体方
位φ_n（ｔ）として出力する。不感帯付与処理とは、角
速度ｄφ_v／ｄｔが０近傍の値であった場合にこれを０
として取り扱う処理であり、これにより、角速度検出に
係る誤差が低減される（特願平２−１７５０１４号参
照）。また、角速度ｄφ_v／ｄｔを積分した値は、積分
開始時点の移動体方位を基準とした移動体方位の変化量
となるため、積分回路４４の積分出力を真北基準の移動
体方位φ_n（ｔ）とするためには適当な初期値を与えて
やらねばならない。本実施例においては、初期設定は、
移動体方位演算回路１８から出力される方位φ_fnにより
行われる。このような構成により、角速度積分型の方位
検出を安定に行うことが可能になる。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
によれば、ＦＧＣから得られる地磁気の水平成分
（ｘ_i，ｙ_i）及び航法装置からの移動体方位φ_g ⁱに
基づき着磁補正量（ｅ＾，ｆ＾）を求め、これにより着
磁補正を行うようにしたため、従来のＡＢ法のように移
動体を旋回させることなく、着磁補正を行うことができ
る。また、ＦＧＣから得られる地磁気の水平成分（ｘ，
ｙ）を時間的に連続的に用いて移動体磁気方位φ_mを求
めているため、航法装置からの移動体方位φ_g ⁱが離散
的であるにもかかわらず、移動体真方位φ_fnがリアルタ
イムで得られ、例えばブロッキングにより航法装置から
の移動体方位φ_g ⁱが得られなくなった場合に対応で
き、アンテナ制御等リアルタイムにデータが要求される
用途にも好適な装置が実現される。さらに、感度推定値
α＾若しくはβ＾、地磁気強度推定値ｒ＾及び偏角推定
値φ_mn＾を方位誤差推定値Δφ_gf＾に基づき更新するよ
うにしたため、移動体の移動や時間の経過等に起因した
誤差の発生を防止できる。

【００８１】また、請求項２によれば、請求項１と同様
の効果を得ることができる。さらに、請求項１の着磁補
正量（ｅ＾，ｆ＾）と同様にして求めた中間推定値（ｅ
_int＾，ｆ_int＾）を推定値α＾若しくはβ＾、ｒ＾及
びφ_mn＾の更新に用いる一方で、ｐ時点前の着磁補正量
（ｅ_-p＾，ｆ_-p＾）をこの中間推定値（ｅ_int＾，ｆ
_int＾）により補正することにより着磁補正量（ｅ＾，
ｆ＾）を求めているため、ＦＧＣから得られる地磁気の
水平成分（ｘ，ｙ）や航法装置からの移動体方位φ_g ⁱ
の誤差の影響を排除できる。

【００８２】請求項３によれば、相補的合成フィルタを
用いて角速度センサの出力を相補的に用いるようにした
ため、精度がより向上する。

【００８３】そして、請求項４によれば、不感帯付与機
能を有する積分回路を用い、さらに移動体真方位演算回
路の出力により初期設定を行うようにしたため、より精
度良く好適に方位を検出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の演算原理を示す方位図である。

【図２】本発明の第１実施例に係る装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図３】移動体方位演算回路の構成の一例を示すブロッ
ク図である。

【図４】移動体方位演算回路の構成の他の例を示すブロ
ック図である。

【図５】本発明の第２実施例に係る装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図６】本発明の第３実施例に係る装置の構成を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１０アンテナ１２ＧＰＳ受信機１４フラックスゲートコンパス（ＦＧＣ）１８移動体方位演算回路２０，３４着磁補正量演算回路２２，３５移動体磁気方位演算回路２４，３６移動体真方位演算回路２６，３７方位誤差演算回路２８感度補正量演算回路３０地磁気強度演算回路３２偏角演算回路３８角速度センサ４２相補的合成フィルタ４４積分回路 φ_g ＧＰＳ受信機による移動体方位データ（ｘ，ｙ）ＦＧＣデータ（ｅ＾，ｆ＾）着磁補正量 φ_m 移動体磁気方位 φ_fn 移動体真方位 Δφ_gf＾方位誤差 α＾ｙ方向感度推定値 β＾ｘ方向感度推定値ｒ＾地磁気強度推定値 φ_mn＾偏角推定値（ｅ_int＾，ｆ_int＾）着磁補正量中間推定値 φ_{m int} 移動体磁気方位中間値 φ_fnint 移動体真方位中間値 φ_v ^・角速度 φ_n 相補的合成又は積分後の移動体真方位

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】時刻ｔ（ｔ：連続値）における水平面内
地磁気ベクトル（ｘ（ｔ），ｙ（ｔ））を示すデータを
移動体に固定されたフラックスゲートコンパスから入力
し、時刻ｔ_i（ｉ：整数，ｔ_i：離散値）における移動
体方位データφ_{g i}を移動体に搭載された航法装置から
入力し、時刻ｔ_iにおける水平面内地磁気ベクトル（ｘ
（ｔ_i），ｙ（ｔ_i））及び移動体方位データφ_{g i}に
基づき、かつ初期設定又は設定更新された最新のｙ方向
感度推定値α＾若しくはｘ方向感度推定値β＾、地磁気
強度推定値ｒ＾及び偏角推定値φ_mn＾を用いてｅ_i＝ｘ（ｔ_i）−ｒ＾・ｃｏｓ（φ_g ⁱ−φ_mn＾）ｆ_i＝ｙ（ｔ_i）／α＾−ｒ＾・ｓｉｎ（φ_g ⁱ−φ_mn
＾）又はｅ_i＝ｘ（ｔ_i）／β＾−ｒ＾・ｃｏｓ（φ_g ⁱ−φ_mn
＾）ｆ_i＝ｙ（ｔ_i）−ｒ＾・ｓｉｎ（φ_g ⁱ−φ_mn＾）の演算を実行することにより、時刻ｔ_iにおける着磁ベ
クトル（ｅ_i，ｆ_i）を求め、さらに時系列的処理によ
り誤差を排除して着磁補正量（ｅ＾，ｆ＾）を推定する
着磁補正量演算回路と、時刻ｔにおける水平面内地磁気ベクトル（ｘ（ｔ），ｙ
（ｔ））及び時刻ｔ_iにおける着磁補正量（ｅ＾，ｆ
＾）に基づき φ_m（ｔ）＝ｔａｎ^-1｛（ｙ（ｔ）−ｆ＾）／（ｘ
（ｔ）−ｅ＾）｝の演算を実行することにより、時刻ｔにおける着磁補正
が施された移動体磁気方位φ_m（ｔ）を求める移動体磁
気方位演算回路と、時刻ｔにおける移動体磁気方位φ_m（ｔ）及び最新の偏
角推定値φ_mn＾に基づき φ_fn（ｔ）＝φ_mn＾＋φ_m（ｔ）の演算を実行することにより、時刻ｔにおける移動体真
方位φ_fn（ｔ）を求める移動体真方位演算回路と、時刻ｔにおける移動体真方位φ_fn（ｔ）及び時刻ｔ_iに
おける移動体方位データφ_g ⁱに基づき Δφ_gf ⁱ＝φ_g ⁱ−φ_fn（ｔ）の演算を実行することにより、時刻ｔ_iにおける方位誤
差Δφ_gf ⁱを求め、さらに時系列的処理により誤差を排
除して時刻ｔ_iにおける方位誤差推定値Δφ_gf＾を推定
する方位誤差演算回路と、時刻ｔ_iにおける方位誤差推定値Δφ_gf＾及び時刻ｔ
_i-pにおける方位誤差推定値Δφ_gf-p＾（ｐ：自然数）
に基づき、方位誤差推定値Δφ_gf＾の変化が反映するよ
う、感度推定値α＾又はβ＾を求める感度補正量演算回
路と、時刻ｔ_iにおける方位誤差推定値Δφ_gf＾及び時刻ｔ
_i-pにおける方位誤差推定値Δφ_gf-p＾に基づき、方位
誤差推定値Δφ_gf＾の変化が反映するよう、地磁気強度
推定値ｒ＾を求める地磁気強度演算回路と、時刻ｔ_iにおける方位誤差推定値Δφ_gf＾及び時刻ｔ
_i-pにおける方位誤差推定値Δφ_gf-p＾に基づき、方位
誤差推定値Δφ_gf＾の変化が反映するよう、偏角推定値
φ_mn＾を求める偏角演算回路と、を備え、着磁補正量演算回路において用いる推定値α＾若しくは
β＾、ｒ＾及びφ_mn＾が方位誤差推定値Δφ_gf＾の変化
に応じて更新されることを特徴とする移動体方位検出装
置。
【請求項２】時刻ｔ（ｔ：連続値）における水平面内
地磁気ベクトル（ｘ（ｔ），ｙ（ｔ））を示すデータを
移動体に固定されたフラックスゲートコンパスから入力
し、時刻ｔ_i（ｉ：整数，ｔ_i：離散値）における移動
体方位データφ_{g i}を移動体に搭載された航法装置から
入力し、時刻ｔ_iにおける水平面内地磁気ベクトル（ｘ
（ｔ_i），ｙ（ｔ_i））及び移動体方位データφ_{g i}に
基づき、かつ初期設定又は設定更新された最新のｙ方向
感度推定値α＾若しくはｘ方向感度推定値β＾、地磁気
強度推定値ｒ＾及び偏角推定値φ_mn＾を用いてｅ_i＝ｘ（ｔ_i）−ｒ＾・ｃｏｓ（φ_g ⁱ−φ_mn＾）ｆ_i＝ｙ（ｔ_i）／α＾−ｒ＾・ｓｉｎ（φ_g ⁱ−φ_mn
＾）又はｅ_i＝ｘ（ｔ_i）／β＾−ｒ＾・ｃｏｓ（φ_g ⁱ−φ_mn
＾）ｆ_i＝ｙ（ｔ_i）−ｒ＾・ｓｉｎ（φ_g ⁱ−φ_mn＾）の演算を実行することにより、時刻ｔ_iにおける着磁ベ
クトル（ｅ_i，ｆ_i）を求め、さらに時系列的処理によ
り誤差を排除して時刻ｔ_iにおける着磁補正量中間推定
値（ｅ_int＾，ｆ_int＾）を求め、時刻ｔ_i-p（ｐ：自
然数）における着磁補正量（ｅ_-p＾，ｆ_-p＾）に中間推
定値（ｅ_int＾，ｆ_int＾）よる補正を加えて着磁補正
量（ｅ＾，ｆ＾）を推定する着磁補正量演算回路と、時刻ｔにおける水平面内地磁気ベクトル（ｘ（ｔ），ｙ
（ｔ））及び時刻ｔ_iにおける着磁補正量中間推定値
（ｅ_int＾，ｆ_int＾）に基づき φ_{m int}＝ｔａｎ^-1｛（ｙ−ｆ_int＾）／（ｘ−ｅ_int
＾）｝の演算を実行することにより、時刻ｔにおける移動体磁
気方位中間値φ_{m int}（ｔ）を求め、時刻ｔにおける水
平面内地磁気ベクトル（ｘ（ｔ），ｙ（ｔ））及び時刻
ｔ_iにおける着磁補正量（ｅ＾，ｆ＾）に基づき φ_m（ｔ）＝ｔａｎ^-1｛（ｙ（ｔ）−ｆ＾）／（ｘ
（ｔ）−ｅ＾）｝の演算を実行することにより、時刻ｔにおける着磁補正
が施された移動体磁気方位φ_m（ｔ）を求める移動体磁
気方位演算回路と、時刻ｔにおける移動体磁気方位中間値φ_{m int}（ｔ）及
び最新の偏角推定値φ_mn＾に基づき φ_fnint（ｔ）＝φ_mn＾＋φ_{m int}（ｔ）の演算を実行することにより、時刻ｔにおける移動体真
方位中間値φ_fnint（ｔ）を求め、時刻ｔにおける移動
体磁気方位φ_m（ｔ）及び最新の偏角推定値φ_mn＾に基
づき φ_fn（ｔ）＝φ_mn＾＋φ_m（ｔ）の演算を実行することにより、時刻ｔにおける移動体真
方位φ_fn（ｔ）を求める移動体真方位演算回路と、時刻ｔにおける移動体真方位移動体真方位中間値φ
_fnint（ｔ）及び時刻ｔ_iにおける移動体方位データφ
_g ⁱに基づき Δφ_gf ⁱ＝φ_g ⁱ−φ_fnint（ｔ）の演算を実行することにより、時刻ｔ_iにおける方位誤
差Δφ_gf ⁱを求め、さらに時系列的処理により誤差を排
除して時刻ｔ_iにおける方位誤差推定値Δφ_gf＾を推定
する方位誤差演算回路と、時刻ｔ_iにおける方位誤差推定値Δφ_gf＾及び時刻ｔ
_i-pにおける方位誤差推定値Δφ_gf-p＾（ｐ：自然数）
に基づき、方位誤差推定値Δφ_gf＾の変化が反映するよ
う、感度推定値α＾又はβ＾を求める感度補正量演算回
路と、時刻ｔ_iにおける方位誤差推定値Δφ_gf＾及び時刻ｔ
_i-pにおける方位誤差推定値Δφ_gf-p＾に基づき、方位
誤差推定値Δφ_gf＾の変化が反映するよう、地磁気強度
推定値ｒ＾を求める地磁気強度演算回路と、時刻ｔ_iにおける方位誤差推定値Δφ_gf＾及び時刻ｔ
_i-pにおける方位誤差推定値Δφ_gf-p＾に基づき、方位
誤差推定値Δφ_gf＾の変化が反映するよう、偏角推定値
φ_mn＾を求める偏角演算回路と、を備え、着磁補正量演算回路において用いる推定値α＾若しくは
β＾、ｒ＾及びφ_mn＾が方位誤差推定値Δφ_gf＾の変化
に応じて更新され、移動体真方位演算回路により求めら
れた移動体真方位φ_fn（ｔ）を出力することを特徴とす
る移動体方位検出装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の移動体方位検出装
置において、移動体真方位演算回路からφ_fn（ｔ）を、移動体に搭載
された角速度センサから任意時刻ｔにおける当該移動体
の旋回角速度ｄφ_v（ｔ）／ｄｔを、それぞれ入力し、
φ_fn（ｔ）及びｄφ_v（ｔ）／ｄｔを瀘波し合成して、
補正された移動体真方位φ_n（ｔ）を出力する相補的合
成フィルタを備え、 φ_fn（ｔ）についての相補的合成フィルタの伝達関数
と、φ_v（ｔ）についての角速度センサ及び相補的合成
フィルタの伝達関数と、の合計が、１であることを特徴
とする移動体方位検出装置。
【請求項４】請求項１又は２記載の移動体方位検出装
置において、移動体に搭載された角速度センサから入力される任意時
刻ｔにおける当該移動体の旋回角速度ｄφ_v（ｔ）／ｄ
ｔに不感帯を付与し、不感帯が付与されたｄφ_v（ｔ）
／ｄｔを任意時刻ｔ₀におけるφfn（ｔ₀）を初期条件
として積分し補正された移動体真方位φ_n（ｔ）を出力
する積分回路を備えることを特徴とする移動体方位検出
装置。