JPH0833299B2

JPH0833299B2 - 車両用方位計

Info

Publication number: JPH0833299B2
Application number: JP62203167A
Authority: JP
Inventors: 裕史上野; 憲治高野; 和彦吉田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1987-08-17
Filing date: 1987-08-17
Publication date: 1996-03-29
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: JPS6446612A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、大きな磁気外乱をうけて車体が着磁した場
合、その影響により地磁気センサを用いた方位計が異常
な出力を発していることを検知する機能を有する車両用
方位計に関するものである。

（従来技術）従来、この種の方位計の異常を検知する装置として
は、特開昭59−210317号公報や特公昭61−51244号公報
記載のものが知られている。これらの方位計によれば、
地磁気の出力の絶対値と所定の基準値とを比較し、又は
単位時間毎に測定した該絶対値相互で比較し、その絶対
値が基準値を上回ったり絶対値相互の差が一定値以上だ
った場合に車体が着磁したと判定して警報を発してい
た。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、ビル街や高架道路、橋梁、トンネルな
どのように磁性体の構造部材によって定常的な磁界が形
成されているために地磁気強度が異なる場所や、緯度な
どの地域差によって地磁気強度が異なる場所に於て、地
磁気の出力の絶対値と所定の基準値とを比較する前者の
方式では、地磁気センサの出力信号のレベルが大きくな
ったり小さくなったりする。このため、車体が着磁して
いないにも拘わらず車体が着磁したと誤検出・誤警報す
るという不具合があった。

また、単位時間毎に測定した方位センサ出力の絶対値
相互で比較する後者の方式では、車両の近傍をトラック
などが通過した場合など、一時的に方位計の出力が異常
となっただけで、車体が着磁していないにも拘わらず車
体が着磁したと判断してしまい警報を発するため、その
方位計の使用者を惑わせるという問題点が生じていた。

（発明の目的）この発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、
車体が着磁した場合には確実に検知するとともに、車体
が着磁していないにも拘らず車体が着磁したと誤検出す
ることのない車両用方位計を提供することを目的とす
る。

（発明の構成）前記目的を達成するために本発明は、第１図に示すよ
うに、地磁気の方位を互いに直交する２方向成分の地磁
気データとして検出する地磁気方位センサ100と、検出
された２方向成分の地磁気データの各々一定個数の平均
値から基準点を求める基準点演算手段101と、基準点と
現在のセンサ出力との差分を演算し、この差分が所定の
地磁気レベルを越えセンサ出力のピーク点を検出した後
の安定した地磁気レベルに戻った時点におけるセンサ出
力の所定個数の平均値から戻り点を求める戻り点演算手
段102と、前記センサ出力から描かれる着磁前の出力円
の中心から前記基準点までの距離と、この出力円の中心
から戻り点までの距離との差分が一定値を越えたときに
着磁と判定する一方、一定値以下であっても前記基準点
と戻り点との距離が所定範囲内にある場合には着磁と判
定する着磁判定手段103と、を有することを特徴とする。

（実施例）第２図は本発明の一実施例の構成を示している。

本実施例の車両用方位計は、地磁気方位センサ１と、
このセンサ１の出力をデジタル信号に変換する出力処理
回路２と、デジタル変換されたセンサ出力から車両の方
位を検出する方位検出部３と、同じくデジタル変換され
たセンサ出力に基づいて車体の着磁を検出する車体着磁
検出回路４と、この車体着磁検出回路４からの車体着磁
信号（警報on信号）を受けて警報を発する警報装置５と
を備えて構成されている。

まず地磁気方位センサ1,出力処理回路２及び方位検出
部３について説明する。

第３図には地磁気方位センサ１が示されており、環状
のパーマロイコア６には互いに直交する巻線7X、7Yが設
けられている。

また、そのパーマロイコア６には巻線８が巻回されて
おり、この巻線８は第４図に示すようにパーマロイコア
６が飽和する直前まで励磁電源９により通電されてい
る。

この地磁気方位センサ１が無磁界内におかれると、パ
ーマロイコア６の部位S₁,部位S₂を各々通る磁束φ₁,φ
_２は第５図のように大きさが同じで方向が反対となる。

従って、巻線7Xに鎖交する磁束が零となるとその検出
電圧Vx＝−Ｎ・ｄφ/dt（Ｎは巻数）も零となり、同様
に巻線7Yの検出電圧Vyも零となる。

更にこの地磁気方位センサ１へ第３図のように地磁気
Heが巻線7Xに対して直角に加わると、パーマロイコア６
内において磁束密度Be＝μHe（μはパーマロイコア６の
透磁率）だけ磁束にバイアスが与えられ、磁束φ₁,φ_２
は第６図のように非対称になる。

したがって、巻線7Xには第７図に示される波形の検出
電圧Vxが与えられる。

また巻線7Yに対して地磁気Heが平行であるので、その
巻線7Yに地磁気Heが交わることはなく、このためこの巻
線7Yには電圧Vyが生ずることはない。

この地磁気方位センサ１は第８図に示すように水平姿
勢で車両に搭載された場合、例えば同図のように地磁気
Heがその巻線7X,7Yに交わり、その結果それら巻線7X,7Y
には地磁気Heに応じた検出電圧Vx,Vy（出力値）が各々
得られる。

それら検出電圧Vx,Vyは値Ｋを巻線定数、値Ｂを地磁
気Heの水平分力とすれば、次の第（１）式、第（２）式
で各々示される。

Vx＝−KBcosθ ……第（１）式 Vy＝−KBsinθ ……第（２）式したがって、第８図のように車両の幅方向を基準とす
れば、その走行方向を示す角度θは θ＝tan^-1（Vy/Vx） ……第（３）式で示される。

そして前記第（１）式及び第（２）式から理解される
ように、均一な地磁気He中で車両が周回走行されると、
巻線7X,7Yの検出電圧Vx,Vyで示される座標により第９図
のようにＸ−Ｙ平面座標上で円（地磁気方位センサ１の
出力円）が描かれ、その出力円は次式で示される。

Vx²＋Vy²＝（KB）^２ ……第（４）式このように巻線7X,7Yの検出電圧Vx,Vyで定まる座標が
出力円上に存在するので、方位検出部３ではその座標点
（出力点）へ出力円の中心Ｏから向かう方向が車両の走
行方位として検出される。

ここで、車体が着磁して例えば第10図ように地磁気He
とともにその着磁による磁界Ｇが巻線7X,7Yに鎖交する
と、第11図のように破線位置から実線位置へ出力円が移
動する。

その結果、方位検出部３で行われる車両の走行方位検
出に誤差が生じることとなる。

このため、車体着磁検出回路４は、第１参考例では第
12図のフローチャートに示す処理、第２参考例では第14
図のフローチャートに示す処理、第３参考例では第16図
のフローチャートに示す処理、そして本発明に係る一実
施例では第18図のフローチャートに示す処理をそれぞれ
実行し、誤検出を防止しつつ車体着磁を確実に検出して
警報on信号を出力するようにしている。

次に、本発明に係る第１参考例の処理手順を第12図を
参照して説明する。

第12図において、最初のステップ200では初期処理が
実行され、変数が“0"にリセットされる。

次いで、方位信号X,Y（以下、センサ出力V_X,V_YをX,Y
と記す）が入力され、車体着磁検出回路４内の図示しな
いセンサ出力カウンタが“1"カウントアップされる（ス
テップ210,220）。

ステップ230ではステップ210で入力した方位信号がX
i,Yiとして車体着磁検出回路４内のメモリ（図示せず）
に記憶される。そしてステップ240ではカウンタが「2
0」になったか否かが判定される。

カウンタが「20」になっていない場合はステップ210
へ戻り、「20」になるまで以上の処理が続けられる。カ
ウンタが「20」になり、方位信号が20個記憶されるとス
テップ250に進み出力X,Yの平均値，が次式により算
出される。

以下、これら平均値を「基準点」と称す（第13図参
照）。

次に、再びステップ260では出力処理回路３からの方
位信号X,Yを入力する。そして、ステップ270でこの方位
信号X,Yとステップ250で算出したセンサ出力の平均値
，との差が次式によって求められる。

Ｒ＝｛（Ｘ−）^２＋（Ｙ−）^２｝^1/2 そしてステップ280でこの差Ｒが地磁気レベル相当で4
0ミリガウス（mG）より小さいか否か、即ちピーク出力
が発生したか否かが判断される。

小さかった場合（ステップ280肯定）は、ステップ290
〜ステップ320で一番古い出力信号の出力値X₁,Y₁を捨
て、X₂はX₁へ、Y₂はY₁へ、X₃はX₂へ、Y₃はY₂へ順次置き
換えられて行き、X₂₀をX₁₉、Y₂₀をY₁₉にするまで置き換
え処理が実行される。そして、ステップ330で最新の出
力信号の出力値X,YがX₂₀,Y₂₀として記憶され、再度ステ
ップ250へ戻って平均値（基準点）が更新される。以
下、ピーク出力が発生するまでステップ250〜ステップ2
80の処理が繰り返される。

ステップ280でピーク出力の立ち上りが検出された場
合、基準点の更新処理が停止され、ステップ340で新た
に方位信号Xn,Ynが出力処理回路３から入力される。そ
して、ステップ350でこの方位信号とステップ250で算出
したセンサ出力の平均値との差Rt、すなわち基準点から
今回値Xn,Ynまでの距離が次式によって求められる。

Rt＝｛Xn−^２＋（Yn−）^２｝^1/2 ステップ360では今回の距離データRtとステップ270で
求めた前回の距離データの値が比較され、今回データRt
が前回データＲ以上であればステップ370へ進む。今回
データRtが前回データＲ未満であれば、ステップ380へ
進む。

ステップ370では、今回の距離データRtがＲとして、
また、今回の入力信号Xn,YnがそれぞれXmax,Ymaxの置換
された後、ステップ380へ進む。

ステップ380では、第13図に示すように、上記距離
Ｒ、すなわち、地磁気方位センサ１にピーク出力が発生
したときの基準点とピーク点との距離Ｒが地磁気強度の
レベルで450ミリガウスより大きいか否かが判定され、
大きい場合には車体が着磁したと判定してステップ390
へ進み、警報on信号が出力されて警報が発生される。距
離Ｒが450ミリガウス以下の場合には車体が着磁するほ
どの外乱でないと判定してステップ200へ戻り、初めか
ら上記処理が繰り返される。

第14図は本発明の第２参考例の処理手順の主要部を示
すフローチャートである。なお、ステップ200〜270まで
の処理は前記第１参考例と同様であるので図示は省略さ
れている。また、ステップ370までの処理も前記第１参
考例と同様である。

ステップ370の処理が終了すると、次にステップ400で
単位時間ごとのセンサ出力間の距離が次式から求められ
る。

Ｐ＝｛（Xn−Ｘ）^２＋（Yn−Ｙ）^２｝^1/2 以降ステップ410から480までの処理によって、単位時間
ごとのセンサ出力間の距離Ｐが「12」以下となるまで安
定した時の地磁気センサ出力Xk、Yk（５個ずつ計10個）
が記憶される。

以上のようにステップ410〜ステップ480までの繰り返
しにより、車両が強磁界内を通過して、方位センサにピ
ーク出力が発生したときのピーク点の出力Xmax、Ymaxと
そこまでの基準点からの距離R,単位時間ごとのセンサ出
力が安定した時の５個のセンサ出力Xk、Ykを得る。

次にステップ490により単位時間ごとのセンサ出力が
安定した時の５個のセンサ出力の平均値が次式より算出
される。

以下、この平均値を「戻り点」と称す（第13図参
照）。

次に、ステップ500で戻り点とピーク出力間の距離Ｑ
が次式から求められる。

Ｑ＝｛Xmax−▲▼）^２＋（Ymax−▲▼）^２｝
^1/2 最後にステップ510〜520で方位センサ１にピーク出力
が発生したときの基準点とピーク点の距離Ｒと、戻り点
とピーク点の距離Ｑの何れかが、地磁気強度のレベルで
「450ミリガウス」より大きいか否かが判断され、大き
い場合はステップ530で警報on信号が警報装置５へ出力
されて警報が発生される。また、何れも「450ミリガウ
ス」より小さい場合は、ステップ200へ戻り、初めから
上記の処理が繰り返される。

このように、この第２参考例では、距離Ｒと距離Ｑと
によるダブルチェックがなされているので、より確実に
誤警報発生を防止できる。

第15図は本発明に係る第３参考例の動作原理の説明
図、第16図はその処理手順を示すフローチャートであ
る。

この第３参考例の特徴を説明すると、車体が着磁して
いない場合には、たとえ外乱が発生しても車両進行方向
が変化しない限り、前記基準点と戻り点とはほぼ同位置
となる。

ところが着磁は、着磁前の中心点はそのままで補正円
が移動（出力差が移動）する現像であるから、第15図に
示すように、補正円の中心から基準点、戻り点までの距
離はそれぞれL1,L2となる。

この第３参考例は、この点に着目して距離L1と距離L2
の差L1−L2が一定値以上となったときに着磁と判定する
ものである。

なお、ステップ200からステップ500までの処理は前記
第１参考例及び第２参考例と同時である。

この第３参考例では、前記第２参考例のステップ500
で距離Ｑが求められ、この距離Ｑが450ミリガウス以上
となったとき、又は、距離Ｒが450ミリガウス以上とな
ったとき、直ちに警報を発生せず、ステップ540以下の
処理を経た後に、警報するようにしている。

すなわち、ステップ540で基準点の出力レベルL1及び
戻り点の出力レベルL2が次式で算出される。

L1＝（^２＋^２）^1/2 L2＝（▲▼^２＋▲▼^２）^1/2 そして、ステップ550で上記出力レベルL1とL2との差
（絶対値）が45ミリガウスより大きいか否かが判定さ
れ、大きい場合には車体は着磁したと判定して警報on信
号が警報装置５へ出力されて警報が発生される。

上記差が45ミリガウスより小さい場合には車体が着磁
していないと判定してステップ200へ戻り、初めから上
記処理が繰り返される。

従ってこの第３参考例によれば、着磁判定をより確実
に行うことができる。

第17図は本発明に係る一実施例の動作原理説明図であ
る。

例えば、車両が踏切を東西方向に渡り、第17図に示す
ように補正円が垂直に移動する着磁状態になると、第３
参考例の検出方法では、前記距離L1とL2との差が検出で
きずに着磁したと判定してしまう。

そこで、本実施例では、センサ出力から描かれる着磁
前の出力円（補正円）の中心から基準点までの距離L1
と、この出力円の中心から戻り点までの距離L2との差分
|L1−L2|が45ミリガウスを越えたときに着磁と判定する
一方、差分|L1−L2|が45ミリガウス以下であっても、基
準点と戻り点との距離Ｌを求めてこの距離Ｌが所定範囲
内（110ミリガウスから230ミリガウスの間）にある場合
には着磁と判定するようにしたものである。

第18図は本実施例の処理手順の主要部を示すフローチ
ャートである。

本実施例では、前記第３参考例のステップ550で出力
レベルL1とL2との差が45ミリガウスより小さい場合にス
テップ570以下の処理が実行される。

すなわち、ステップ570で基準点の出力が示す座標と
戻り点の出力が示す座標の距離Ｌが次式で算出される。

Ｌ＝｛（▲▼−）^２＋（▲▼−）^２｝^1/2 次のステップ580では上記距離Ｌが110ミリガウスから
230ミリガウスの間にあるか否かが判定され、この範囲
内にあるときは車体が着磁したと判定してステップ560
へ進み、警報on信号が警報装置５へ出力されて警報がさ
れる。

前記距離Ｌが上記範囲内にない場合には車体は着磁し
ていないと判定してステップ200へ戻り、初めから上記
処理が繰り返される。

（発明の効果）以上説明したように本発明によれば、センサ出力から
描かれる着磁前の出力円の中心から基準点までの距離
と、この出力円の中心から戻り点までの距離との差分が
一定値を越えたときに着磁と判定する一方、一定値以下
であっても基準点と戻り点との距離が所定範囲内にある
場合には着磁と判定するように構成したので、ビル街や
高架道路、橋梁、トンネルなどのように磁性体の構造部
材によって定常的な磁界が形成されているために地磁気
強度が異なる場所や緯度などの地域差によって地磁気強
度が異なる場所、車両の近傍をトラックなどが通過した
場合、車両が踏切を通過する場合などで、一時的に地磁
気方位センサの出力が異常となっただけで車体が磁化し
ていないにもかかわらず車体が磁化したと判断してしま
い警報が発する様な誤検出を防止しつつ車両が着磁した
ことを確実に検知することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例の構成を示すブロック図、第３図は地磁気
方位センサの構成説明図、第４図は地磁気方位センサの
励磁特性説明図、第５図は無磁界中における地磁気セン
サのパーマロイコアでの磁束変化を示す特性図、第６図
は地磁気作用の検出作用説明図、第７図は地磁気方位セ
ンサの検出作用説明図、第８図は車両走行方位の説明
図、第９図は出力円の説明図、第10図は地磁気方位セン
サに地磁気以外の磁界が加わった状態を示す説明図、第
11図は車体着磁による出力円の移動を示す説明図、第12
図は本発明の第１参考例の処理手順を示すフローチャー
ト、第13図は基準点、ピーク点及び戻り点の関係を示す
説明図、第14図は本発明の第２参考例の処理手順の主要
部を示すフローチャート、第15図は本発明の第３参考例
の動作原理説明図、第16図は本発明の第３参考例の処理
手順の主要部を示すフローチャート、第17図は本発明の
一実施例の動作原理説明図、第18図は本発明の一実施例
の処理手順の主要部を示すフローチャートである。 100……地磁気方位センサ 101……基準点演算手段 102……戻り点演算手段 103……着磁判定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−215915（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−89300（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−172917（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】地磁気の方位を互いに直交する２方向成分
の地磁気データとして検出する地磁気方位センサと、検出された２方向成分の地磁気データの各々一定個数の
平均値から基準点を求める基準点演算手段と、基準点と現在のセンサ出力との差分を演算し、この差分
が所定の地磁気レベルを越えセンサ出力のピーク点を検
出した後の安定した地磁気レベルに戻った時点における
センサ出力の所定個数の平均値から戻り点を求める戻り
点演算手段と、前記センサ出力から描かれる着磁前の出力円の中心から
前記基準点までの距離と、この出力円の中心から戻り点
までの距離との差分が一定値を越えたときに着磁と判定
する一方、一定値以下であっても前記基準点と戻り点と
の距離が所定範囲内にある場合には着磁と判定する着磁
判定手段と、を具備することを特徴とする車両用方位計。