JPH063374B2 - 方角表示装置 - Google Patents

方角表示装置

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JPH063374B2
JPH063374B2 JP5020787A JP5020787A JPH063374B2 JP H063374 B2 JPH063374 B2 JP H063374B2 JP 5020787 A JP5020787 A JP 5020787A JP 5020787 A JP5020787 A JP 5020787A JP H063374 B2 JPH063374 B2 JP H063374B2
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久嗣 伊藤
活典 松本
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、方角表示装置、特に地磁気を検知し、それ
に基づいて方角を表示する方角表示装置に関するもので
ある。
〔従来の技術〕
第5図は、従来の方角表示装置のブロック図である。図
において、(1)は地磁気センサであって、地磁気を車体
の前後方向成分(ey)、車体の左右方向成分(ex)に電気信
号の形で分離する。(2)は増幅回路であって、地磁気セ
ンサ(1)からの出力信号(ex),(ey)を各対応する信号(v
x),(vy)に増幅する。(3)は感度補正回路であって、増幅
回路(2)からの出力信号(vx),(vy)を次式を満足する電圧
(V′x),(V′y)に変換する。
ここで、k,k,kは定数である。
(4)はA/D変換回路であって、この感度補正回路(3)か
らの出力電圧(v′x),(v′y)をディジタル量(x,y)に各変
換する。(5)は方位判定回路であって、A/D変換回路
(4)からの出力(x),(y)によって、θ=tan−1y/x…
……(2) なる演算をおこなって、θに対応する車両の進行方位を
求める。(6)は表示器であって、方位判定回路(5)からの
求められた進行方向を表示する。
第6図は車両の進行方位座標(x,y)を示す図である。
従来の方角表示装置は上記のように構成され、地磁気セ
ンサ(1)で検知された地磁気を車体の前後方向成分(e
y)、車体の左右方向成分(ex)に分離し、この両信号を増
幅回路(2)で増幅し、この増幅された信号(Vx),(Vy)は感
度補正回路(3)で(1)式を満たす電圧に変換する。この変
換電圧はA/D変換回路(4)でディジタル量(x),(y)に変
換され、このディジタル電圧は方位判定回路(5)で(2)式
の演算をおこなって、角度(θ)に対応する車両の進行
方位を求めて、表示器(6)で表示する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記のような従来の方位表示装置では、上記第(2)式の
右辺分母(x)が零になる場合もありy/xの値が非常に
大きな範囲を持つこと、また、アークタンジエントの計
算が容易でないことなどにより判定回路は非常に複雑に
なるといった問題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
のでA/D変換回路の出力X,Yと基準軸とのなす角
(θ)を全く扱うことなく簡単に車両の進行方位を判定
し、表示する方角表示装置を得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る方角表示装置は、地磁気を検知する地磁
気センサと、この地磁気センサの出力を増幅する増幅回
路と、この増幅回路からの出力を正規化する感度補正回
路と、この感度補正回路の出力をディジタル量に変換す
るA/D変換回路と、予め設定された直交座標におい
て、前記直交座標の原点を中心とする円の周上に、表示
分解能と同じピッチで配置した複数個の点の座標を記憶
する記憶回路と、記憶された複数個の点のうちの隣接す
る2点を前記原点を基準とした第1および第2の位置ベ
クトルとし、前記A/D変換回路からの出力を前記原点
を基準とした第3の位置ベクトルとして、前記第1の位
置ベクトルと前記第3の位置ベクトルとの外積の極性お
よび前記第2の位置ベクトルと第3の位置ベクトルとの
外積の極性を求めて先に前記記憶回路より選んだ2点の
妥当性を評価する外積演算回路と、この外積演算回路で
選ばれた第1および第2の位置ベクトルの持つ方位情報
より車両の進行方位を判定する判定回路と、その判定結
果を表示する表示器とを備えたものである。
〔作用〕
この発明において、2つの位置ベクトルの外積の極性を
求めれば、基準となる一方の位置ベクトルに対し、残り
の位置ベクトルが右廻りに近い位置にあるか、左廻りに
近い位置にあるかが判定できることを利用して、A/D
変換回路の出力に比例させて予め設けられた直交座標平
面の原点を中心として、指示方位の切り替わり点に対応
させた複数の位置ベクトルのうち、隣接する第1および
第2の位置ベクトルを選択し、地磁気に対応したA/D
変換回路の出力を第3の位置ベクトルとして、前記第1
の位置ベクトルと前記第3の位置ベクトルとの外積の極
性および前記第2の位置ベクトルと第3の位置ベクトル
との外積の極性とをそれぞれ求めて、それぞれが予め定
められた条件を満たすまで、前記第1および第2の位置
ベクトルの選択・外積演算を繰り返し、前記2つの外積
の極性が予め定められた条件を満たした場合に、その時
に選択されている第1および第2の位置ベクトルの持つ
方位情報により、車両の進行方位を判定して、表示器の
文字もしくはパターンで進行方位を表示する。
〔実施例〕
第1図はこの発明による方角表示装置の一実施例を示す
ブロック図である。図において、演算処理回路(5A)以外
は第5図の従来装置と同一または相当部分であるので説
明を省略する。演算処理回路(5A)は、A/D変換回路
(4)の2つの出力のフルスケールを各2分した点を原点
とした直交座標平面において、この原点を中心とする円
の円周上に指示方位の切り替わり点に対応した複数の点
の座標を記憶する記憶回路(53)と、円周上に配した複数
の点から隣接する2点を前記原点を基準とする第1およ
び第2の位置ベクトルとし、A/D変換回路(4)の出力
を前記原点を基準とする第3の位置ベクトルとして、第
1の位置ベクトルと第3の位置ベクトルとの外積の極性
および第2の位置ベクトルと第3の位置ベクトルとの外
積の極性を求め、2つの外積の極性が予め設定された条
件を満たすまで、第1および第2の位置ベクトルを選び
直す外積演算回路(51)と、この外積演算回路(51)で最終
的に選沢された第1および第2の位置ベクトルの持つ方
位情報により表示器(6)の点灯させるべき文字あるいは
パターンを判定する判定回路(52)とから成る。
第2図は記憶回路(53)に記憶されている指示方位切り替
わり点に対応した複数の位置ベクトルの配置の一例を示
した図である。図において、縦軸(Y)は地磁気センサの
南北方向成分に比例したA/D変換回路出力、横軸(X)
は地磁気センサの東西方向成分に比例したA/D変換回
路出力を表し、この直交座標の原点はA/D変換回路出
力のフルスケールの1/2である。また、P〜Pはこ
の実施例では8方位の表示領域を表し、Pが東、P
が北東、Pが北、Pが北西、Pが西、Pが南
西、Pが南、Pが南東の表示領域を表わす。また、
ベクトルは各表示領域の境界を示すベクトル
で、例えば1はX軸より反時計廻りに22.5゜回転したベ
クトルで、以後45゜毎に回転させた位置に
ある。のスカラー量はA/D変換回路のフル
スケールの1/2である。
第3図はベクトルの外積を用いて方位を判定する判定方
法を説明する図である。
第4図は演算処理回路(5A)に予め記憶されたプログラム
のフローチャート図である。
上記のように構成された方角表示装置において、この方
角表示装置に電源が投入されると、第4図に示されるよ
うにステップ(401)により初期化が行われ最初に外積計
算に用いる位置ベクトルを例えばに仮に決め
る。次に、ステップ(402)に進み、このステップ(402)で
A/D変換回路(4)の出力ベクトルの座標(x,y)を読み
込み、次のステップ(403)に進み、先に選んだ2つの位
置ベクトルのうち、反時計方向に進んでいる
位置ベクトル2の座標(X2,Y2)を読み込む。次に、ステ
ップ(404)に進み、2つの位置ベクトルの外積を計算す
る。
ここで、との外積S1は下記の式のようになる。
S1× =||・||sin(θ−θ)………(3) θ2とX軸のなす角、θ1はとX軸のなす角であ
るが、θ1は容易に求められないので、簡単化のために
上記第(3)式を展開すると、 S1=||・||・(sinθ・cosθ−sinθ
・cosθ) =||・sinθ・||・cosθ−||co
・||・sinθ =Y2x-X2y………(4) となって角度を全く扱わない式で表現できる。
ここで、S1の極性はが第3図に示す位置にあることか
ら、上記第(3)式よりsin(θ−θ)は負となり、S1
も負となる。これは位置ベクトルに対し、地磁気に
対応するA/D変換回路(4)の出力が左廻りに近い位
置にあることを示す。逆に位置スペクトルに対し、
が右廻りに近い位置にあれば、当然上記(3)式により
外積S1は正となる。次に、ステップ(405)に進み、この
ステップ(405)でS1を判定し、S1<0なのでステップ(41
0)へ分岐し、ここで外積演算に用いる方位判定用の位置
ベクトルを左廻りに1つ移動させてを選択す
る。上記ステップ(402)〜(410)は、車両が旋回する速度
に比べて極めて短時間に処理することが可能であるた
め、ステップ(410)でを選択して再びステッ
プ(402)でA/D変換回路(4)の出力ベクトルを読み込
んでも前回と大きく変動することはない。
このことは、第4図に示すあらゆるパスを通して最終的
に最新の車両の進行方位を決定する時間(この実施例で
は最長16ms以下)よりも充分ゆっくりと車両が旋回する
ため、車両の旋回に対して方位表示の切り替わりが充分
追随することを意味する。
次に、ステップ(403)での座標(X3.Y3)が読み込まれ
ステップ(404)で外積演算すると、はに対して右
廻りに近い位置にあるため、外積S1の演算結果は必ず正
となり、ステップ(405)→ステップ(406)→ステップ(40
7)と進み、ステップ(406)およびステップ(407)の各演算
処理が行われる。ステップ(407)において、は
対し左廻りに近い位置にあるため、外積S2の演算結果は
必ず負となる。
従って、ステップ(405)およびステップ(408)の判定の結
果、すなわち方位判定のための2つの位置ベクトルのう
ち、反時計廻りに進んだ位置ベクトルと地磁気をベクト
ル化したものの外積結果が正、またもう一方の反時計廻
りに遅れている位置ベクトルと地磁気ベクトル化したも
のの外積結果が負となった時、その時点での車両の進行
方位が、その時点で選択されている方位判定のための2
つの位置ベクトルが示す方位にあることが判定できる。
この実施例ではS1≧0,S2<0となる位置ベクトルが
であることよりの位置ベクトルの持
つ方位情報が第2図に示すP3すなわち北を指すことが判
定できる。
また、第3図において、車両が1旋回した時のA/D変
換回路(4)の出力のリサージュ軌跡は、感度補正回路(3)
により規格化されるため円(C)となり地磁気センサ(1)の
出力が校正されることから、外積演算結果をより高い精
度で扱うことができる。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明したとおり、外積演算回路と記憶回
路と判定回路とを有する演算処理回路を備えたので、予
め定められた複数のベクトルと地磁気ベクトルの各成分
の乗減演算のみといった単純な演算により外積が演算で
き、かつその極性を調べるだけで方位が判定できるよう
にしたので、従来のような地磁気ベクトルと特定の基準
ベクトルとのなす角を直接求めて方位を判定する手段に
比べてより簡単な装置を得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第2図
は複数の位置ベクトルの配置の一例を示す図、第3図は
方位判定動作を説明する図、第4図は方位判定のため予
めプログラムされた内容を示すフローチャート図、第5
図は従来の方角表示装置のブロック図、第6図は車両の
進行方位座標(x,y)を示す図である。 図において、(1)・・地磁気センサ、(2)・・増幅回路、
(3)・・感度補正回路、(4)・・A/D変換回路、(5A)・
・演算処理回路、(51)・・外積演算回路、(52)・・判定
回路、(53)・・記憶回路、(6)・・表示器である。 なお、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車体の左右方向および前後方向の地磁気成
    分にそれぞれ対応した第1および第2の電気信号を出力
    する地磁気センサと、前記地磁気センサからのこの第1
    および第2の電気信号を増幅し、前記第1および第2の
    電気信号に対応した直流電気信号をそれぞれ出力する増
    幅回路と,前記増幅回路から出力される直流電気信号の
    それぞれに適当な係数を掛けて出力信号のリサージュ軌
    跡を円にする感度補正回路と,前記感度補正回路からの
    出力信号のそれぞれを第1および第2のディジタル量に
    変換するA/D変換回路と,前記A/D変換回路からの
    出力のフルスケールの1/2を原点とした直交座標平面に
    おいて,円の中心が前記直交座標の原点と一致し,かつ
    フルスケールを超えない半径を有する円を予め設定し,
    その円周上に表示分解能のピッチで等間隔に並べた複数
    個の点の座標を記憶する記憶回路と,前記記憶回路に記
    憶されている複数個の点のうち隣接する2点の座標を選
    択して前記直交座標の原点を基準とした第1および第2
    の位置ベクトルとし,前記A/D変換回路からの各出力
    を前記直交座標の原点を基準とした第3の位置ベクトル
    として、第1の位置ベクトルと第3の位置ベクトルとの
    外積および第2の位置ベクトルと第3の位置ベクトルと
    の外積演算を行い,前記2つの外積の極性が予め定めら
    れた値になるまで前記記憶回路より2点を遂次移動させ
    て繰り返し外積を演算する外積演算回路と,前記外積演
    算回路で演算された2つの外積の極性が予め定められた
    値になった時点で前記第1および第2の位置ベクトルが
    有する情報に基づいて車両の進行方位を判定する判定回
    路と,前記判定回路の出力に基づき車両の進行方位を表
    示する表示器とを備えたことを特徴とする方角表示装
    置。
JP5020787A 1987-03-06 1987-03-06 方角表示装置 Expired - Lifetime JPH063374B2 (ja)

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JPS63217215A JPS63217215A (ja) 1988-09-09
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