JPH0666567A - 乗物用方位計 - Google Patents

乗物用方位計

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JPH0666567A
JPH0666567A JP6485793A JP6485793A JPH0666567A JP H0666567 A JPH0666567 A JP H0666567A JP 6485793 A JP6485793 A JP 6485793A JP 6485793 A JP6485793 A JP 6485793A JP H0666567 A JPH0666567 A JP H0666567A
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JP
Japan
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vehicle
magnetic
azimuth
magnetic flux
value
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Pending
Application number
JP6485793A
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English (en)
Inventor
Shuhei Asanuma
修平 浅沼
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TOKYO JISHAKU KOGYO KK
Tokyo Compass Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
TOKYO JISHAKU KOGYO KK
Tokyo Compass Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 乗物の磁化の変化に追従して、自動的に方位
誤差の補正を行う。 【構成】 車輌の内部に設置した磁気センサ1により、
地磁気に車輌の残留磁気及び透磁率の影響が加わった磁
気ベクトルを計測し、記憶装置6の情報を用いて補正演
算し、正しい方位角θを得る。更に、現在の計測値を用
いて記憶装置6の内容を更新することで、車輌の残留磁
気、及び透磁率の影響に記憶装置6の内容を常に追従さ
せる。補正のための第1の演算器2と、記憶装置6を更
新する第2の演算器3、及び補正されたベクトルから方
位角θを求める第3の演算器4で各演算を実施し、車輌
の残留磁気及び透磁率の影響の変化に自動的に追従させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、方位誤差の自動補正を
行い得る乗物用方位計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の乗物用方位計は、車輌の残留磁気
及び透磁率の影響を相殺する補正を行うために、必要な
方位へ車輌を向け、或いは回転させる補正操作を行い、
この時の計測値により補正を行うのが一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来例においては、車輌の磁気方向及びその強さが外部磁
界の影響によって変化すると、方位指示に誤差が生じて
くる問題、及び誤差が許容範囲を超えるために補正のた
めの操作が必要となる問題、更には補正時に他の車輌や
磁気を帯びた構造物が近くにあると、正しく補正できな
いという問題がある。
【0004】本発明の目的は、乗物を運転している間
に、自動的に方位角の構成を行い得る乗物用方位計を提
供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明に係る乗物用方位計は、磁気センサにより地
磁気を検出し方位を指示する乗物用方位計において、前
記磁気センサの検出信号より磁束密度を演算する手段
と、複数の方位に対応する磁束密度を各方位ごとに平均
化して記憶する手段と、或る特定の方位における平均化
のためのサンプリング数が規定回数を越えた場合に、そ
の方位の平均化処理を一時的に中断する手段と、前記平
均化処理が複数の方位において中断されている場合に、
その中断を解除し前記平均化処理を再開する手段と、特
定方位への補正処理の集中を制限し、求めた各方位の磁
束密度の平均値により乗物の着磁及び透磁率の補正を行
う手段とを備えたことを特徴とする。
【0006】
【作用】本発明に係る乗物用方位計は、外部磁界等の影
響により、車輌の磁化方向及びその強さ等が変化して
も、記憶されている車体の残留磁気及び透磁率の情報が
磁気センサからの計測値により逐次に更新され、現在の
車輌の磁気影響による方位指示誤差を相殺する。
【0007】
【実施例】本発明の図示の実施例に基づいて詳細に説明
する。図1は実施例のブロック回路構成図であり、磁気
センサ1の出力は第1の演算器2、第2の演算器3に接
続され、第1の演算器2の出力は第3の演算器4、方位
指示部5に順次に接続されている。第2の演算器3は記
憶装置6と接続され、記憶装置6の出力は第1の演算器
2に接続されている。また、第3の演算器4の出力は第
2の演算器3にも接続されている。
【0008】磁気センサ1は磁気ベクトルを計測するた
めのものであり、直交座標を水平かつ車体の進行方向を
Y軸、右側を第1象限として配置し、計測ベクトルのX
軸成分、及びY軸成分をX、Yとして出力する。第1の
演算器2は出力X、Yを補正するためのものであり、磁
気センサ1の出力X、Yを記憶装置6から読み出した値
に基づいて演算し、補正値Xa、Yaを出力する。
【0009】第3の演算器4は方位角を求めるためのも
のであり、第1の演算器2による補正値Xa、Yaを基に方
位角θを表示する。方位指示器5はこの第3の演算器4
により演算された方位角θを表示する。第2の演算器3
は車輌の残留磁気及び透磁率の情報を更新し、記憶装置
6に記憶されている情報を現在の磁気センサ1の出力
X、Yと方位角θにより更新する。更に、記憶装置6の
内容を第1の演算器2が読み出し、出力X、Yの方位誤
差の原因となる成分を相殺することにより、補正値Xa、
Yaは自動的に正しい方位角を示すベクトル値となる。
【0010】また、記憶装置6の情報を更新する第2の
演算器3に外部から設置入力される更新量制御係数nを
増減することで、追従の速さを用途、状況に合わせて最
適化できる。更新量制御係数nは装置設置後の通過時
間、利用環境による外乱磁気ノイズの量により、自動的
或いは手動により、その設定値を変化させることができ
る。
【0011】本実施例における記憶装置6の情報は、計
測したベクトル値X、Yを第3の演算器4の出力する方
位角θで選択し、第2の演算器3で決定される更新量を
8個の方位角に対応する記憶装置の内容R000、R0
45、R090、R135、R180、R225、R2
70、R315に対して増減することにより形成され
る。
【0012】装置が始めて乗物内に取り付けられた時、
乗物の影響のない標準的な地磁気の磁束密度を記憶装置
内の各方位に初期値として書き込み、以下の補正操作を
連続的に行う。即ち、乗物内に固定された磁気センサ1
の検出信号より第2の演算器3で磁束密度を演算し、記
憶装置6に記憶されている同じ方位に対する磁束密度と
平均化して記憶装置6に再度記憶する。また、停止時や
一方向に長時間移動している際に、その方向のノイズや
外部磁界の影響を減少するため、第2の演算器3はこの
平均化処理を行った回数を特定の方位ごとに計算し、平
均化の規定回数が回数を越えた場合にこの平均化処理を
一時的に中断する。
【0013】この方位の中断は各方位つまり全周に対し
て均一なサンプリングを行うことを目的としており、平
均化処理の回数が各方位において規定回数に達した場合
に、第2の演算器3はその中断を解除し、各方位の平均
化処理を再開する。
【0014】このようにして得られる記憶装置6に蓄積
される各方位の磁束密度値は、地磁気と乗物の着磁及び
透磁率による影響が合成された磁気特性を示す歪んだ円
の各方位における半径となる。この歪んだ円とは、乗物
の保磁力により中心が離心し、透磁率により特定方向の
感度が増減した楕円である。一連の補正はこの歪んだ円
を補正するため、予め設定した複数の方位を通過、又は
その方位を中心とする任意の角度幅を直前に補正演算し
た方位角が通過するごとにその方位における過去の磁束
密度と平均化しながら記憶を更新し、同一方位のサンプ
リング回数を制限することで、磁気特性を示す円におけ
る計測回数の分布状態を一定に保ち、乗物以外が発生す
る他の磁界の影響を避けながら実行される。
【0015】次に、第1の演算器2は記憶装置6内の数
値を乗物の磁気特性と地磁気が合成されて形成された円
の各方位の半径として、着磁と透磁率に対する補正演算
を行う。先ず、着磁に対する補正は各方位の関係にある
2つの半径の差分と、これに直交するもう1組の半径の
差分によりその離心量を求め、検出信号に加算して補正
する。
【0016】更に、透磁率に対する補正は磁気特性によ
り楕円となった円を真円に補正するものであり、着磁に
対する補正を終了した後に楕円の長軸と短軸方位及びそ
の比率を記憶装置6の磁束密度値より求め、既に着磁に
対しての補正が完了した信号に乗ずるべき比率係数を計
算し、信号が描く磁気ベクトルの軌跡が真円となるよう
に補正する。
【0017】第3の演算器4は上述の補正が行われた信
号をアークタンジェント・テーブルにより角度に変換し
方位を得る。第3の演算器4により得た方位を、演算器
6における次回の演算に回帰することにより一連の補正
を行う。正しく補正が行われている状態で、かつ外部の
磁気ノイズの無い状態では、補正値Xa、Yaが示す円の半
径は一定の値に収束してゆくが、外部磁界の影響を受け
ている時は一定にならず、その磁界のベクトルが加算さ
れた値となる。このため、この一連の補正演算中に補正
済の磁束密度より半径を求め、この変化率を予め設けた
規定値と比較することで、地磁気の水平分力以外の磁気
ベクトルが加わったことを検出し、これにより方位の信
頼性低下の警告、補正処理の調整及び平均化処理の中断
を行うことができる。つまり、変化率が1.0以外の
時、1.0との差が外来ノイズ成分として、又はその信
頼性を示す値として利用することができる。
【0018】また、本発明の応用において、記憶装置6
に記憶される情報は残留磁気及び透磁性の影響を表現す
るものであれば、その個数、表現方法が本実施例と異な
っていても、また必要な精度に応じて省略、追加しても
補正動作を行うことができる。
【0019】下記の数式1、数式2、数式3は、第1の
演算器2、第3の演算器4、第2の演算器3で行われる
演算であり、センサ1が計測したX、Yを正負の値で出
力し、かつ、記憶装置6に記憶される情報をR000〜
R315の8つの値で表現した場合の一演算例である。
【0020】数式1 a=(R000+R180)/2 b=(R090+R270)/2 c= (R000−R180)/(R090 −R270) の絶対値 d=(R045+R225)/(R135 +R315) e=(1−d)/(1+d) Xa=(X−a)c+(Y−b)e Ya=(Y−b)+(X−a)e
【0021】前記の数式1は、第1の演算器2における
X、Yの補正演算式であり、a、b、c、d、eは式を
省略するための変数である。
【0022】数式2 Xa≧0かつYa>0の時 → f=0 Xa>0かつYa≦0の時 → f=180 Xa≦0かつYa<0の時 → f=180 Xa<0かつYa≧0の時 → f=360 θ = arctan(Xa/Ya) +f
【0023】前記の数式2は第3の演算器4における方
位角θを求めるための演算であり、fは式を省略するた
めの変数である。
【0024】数式3 j= {Y-(R000+R180)/2}2+{X-(R090+R270)/2}2 h= jの平方根 θが 337.5以上または22.5未満の時 → R000=R000−
R000/n+Y/n θが 22.5以上かつ 67.5未満の時 → R045=R045−
R045/n+h/n θが 67.5以上かつ 112.5未満の時 → R090=R090−
R090/n+X/n θが 112.5以上かつ 157.5未満の時 → R135=R135−
R135/n+h/n θが 157.5以上かつ 202.5未満の時 → R180=R180−
R180/n+Y/n θが 202.5以上かつ 247.5未満の時 → R225=R225−
R225/n+h/n θが 247.5以上かつ 292.5未満の時 → R270=R270−
R270/n+X/n θが 292.5以上かつ 337.5未満の時 → R315=R315−
R315/n+h/n
【0025】前記の数式3は、第2の演算器3における
軌跡の情報を更新するための演算であり、更新量制御係
数nは1回の計測が記憶装置6に与える更新量を制御す
る。h、jは式を省略するための変数、θは第3の演算
器4の演算結果である。第2の演算器3の演算を本実施
例では計測毎に実行しているが、更に更新量の調整が必
要な場合に、この実行回数を間引くことによっても調整
することができる。
【0026】
【発明の効果】本発明に係る乗物用方位計は、通常の走
行時、常に更新される車輌の残留磁気及び透磁率による
影響の情報に基づいて補正を行うため、設置後に車内の
磁気的な環境が変化しても補正のための操作を再度行う
必要がなくなるという利点がある。また、磁気センサが
水平に設置されていないことによる誤差や、磁気センサ
自体が持つ誤差も、この情報に合成されて記憶されるた
め同時に補正でき、更に、簡易な磁気センサを無調整で
使用しても高精度な方位計が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のブロック図である。
【符号の説明】
1 磁気センサ 2 第1の演算器 3 第2の演算器 4 第3の演算器 5 方位指示器 6 記憶装置

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁気センサにより地磁気を検出し方位を
    指示する乗物用方位計において、前記磁気センサの検出
    信号より磁束密度を演算する手段と、複数の方位に対応
    する磁束密度を各方位ごとに平均化して記憶する手段
    と、或る特定の方位における平均化のためのサンプリン
    グ数が規定回数を越えた場合に、その方位の平均化処理
    を一時的に中断する手段と、前記平均化処理が複数の方
    位において中断されている場合に、その中断を解除し前
    記平均化処理を再開する手段と、特定方位への補正処理
    の集中を制限し、求めた各方位の磁束密度の平均値によ
    り乗物の着磁及び透磁率の補正を行う手段とを備えたこ
    とを特徴とする乗物用方位計。
  2. 【請求項2】 前記磁束密度を演算することにより、そ
    の磁束密度の変化率が規定値を越えたことで、方位の信
    頼性の低下の警告及び補正処理の調整を行うようにした
    請求項1に記載の乗物用方位計。
  3. 【請求項3】 前記平均処理において、前回までの磁束
    密度値からその1/nを減算し、新たに検出した値の1
    /nを加えることにより平均化のための記憶装置容量を
    少なくした請求項1に記載の乗物用方位計。
  4. 【請求項4】 前記平均処理において、複数のデータを
    記憶できる手段を用いて最古の値を消去し、最新の値を
    追加して移動平均により平均値を求めるようにした請求
    項1に記載の乗物用方位計。
  5. 【請求項5】 直交するXY2軸に感応する前記磁気セ
    ンサより検出した信号値をそれぞれ2乗して加算し、そ
    の平方根を乗物内の磁束密度として、磁束密度の水平分
    力のみで水平面に限定した補正処理を行うようにした請
    求項1に記載の乗物用方位計。
  6. 【請求項6】 各方位の磁束密度の平均値から更に全方
    位に対する平均値を求め、この値と前記磁気センサで検
    出した現在の値を比較し、この比較率により補正状態の
    良否の判定表示及び補正処理の調整又はその中止を行う
    ようにした請求項1に記載の乗物用方位計。
JP6485793A 1992-03-02 1993-03-02 乗物用方位計 Pending JPH0666567A (ja)

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JP4-80501 1992-03-02
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005095889A1 (ja) * 2004-03-31 2005-10-13 Kyocera Corporation 方位表示装置および方位表示方法
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JP2017211285A (ja) * 2016-05-26 2017-11-30 株式会社島津製作所 分析データ処理装置

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