JPH09304078A - 地磁気センサの補正装置 - Google Patents
地磁気センサの補正装置Info
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- JPH09304078A JPH09304078A JP12043096A JP12043096A JPH09304078A JP H09304078 A JPH09304078 A JP H09304078A JP 12043096 A JP12043096 A JP 12043096A JP 12043096 A JP12043096 A JP 12043096A JP H09304078 A JPH09304078 A JP H09304078A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 地磁気センサのキャリブレーションを振動や
周囲の外部磁界の影響を受け難いものとし、地磁気セン
サによる正確な方位検出を可能とする。 【解決手段】 車両を一定方向へ１周旋回させたときの
地磁気センサの円状の出力軌跡の中心値及びゲインを仮
のキャリブレーション値として求めた後、一定速度で旋
回させ、地磁気センサのＸコイル出力及びＹコイル出力
から仮のキャリブレーション値を使って方位演算し、１
周旋回したとき、車両を停止させる。そして、１周の旋
回でサンプリングしたＸ，Ｙコイルの出力データを用
い、最小二乗法によって各Ｘ，Ｙ出力を三角関数で近似
し、出力軌跡の中心値及びゲインを精密キャリブレーシ
ョン値として求める。これにより、限られたデータ数か
ら出力軌跡の中心値を求める従来のキャリブレーション
に対し、より精密なキャリブレーションで振動や外部磁
界の影響を最小限として地磁気センサによる方位検出精
度を高めることができる。
周囲の外部磁界の影響を受け難いものとし、地磁気セン
サによる正確な方位検出を可能とする。 【解決手段】 車両を一定方向へ１周旋回させたときの
地磁気センサの円状の出力軌跡の中心値及びゲインを仮
のキャリブレーション値として求めた後、一定速度で旋
回させ、地磁気センサのＸコイル出力及びＹコイル出力
から仮のキャリブレーション値を使って方位演算し、１
周旋回したとき、車両を停止させる。そして、１周の旋
回でサンプリングしたＸ，Ｙコイルの出力データを用
い、最小二乗法によって各Ｘ，Ｙ出力を三角関数で近似
し、出力軌跡の中心値及びゲインを精密キャリブレーシ
ョン値として求める。これにより、限られたデータ数か
ら出力軌跡の中心値を求める従来のキャリブレーション
に対し、より精密なキャリブレーションで振動や外部磁
界の影響を最小限として地磁気センサによる方位検出精
度を高めることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、地磁気センサの方
位検出誤差を補正するためのキャリブレーションを行う
地磁気センサの補正装置に関する。
位検出誤差を補正するためのキャリブレーションを行う
地磁気センサの補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、車両に地磁気センサを搭
載して進行方位を正確に検出するためには、予め地磁気
センサのキャリブレーションを行い、車体や周囲の磁界
の影響を補正する必要がある。
載して進行方位を正確に検出するためには、予め地磁気
センサのキャリブレーションを行い、車体や周囲の磁界
の影響を補正する必要がある。
【０００３】この地磁気センサのキャリブレーション
は、図７に示すように、車体に地磁気センサを固定した
状態で水平且つ平らな路面上で１回転させたときに観測
される各Ｘ，Ｙ軸の磁気検知コイルの円状の出力軌跡の
中心とゲイン（各軸方向の直径）を求めることであり、
特開平４−１１０７１７号公報や特開平４−３４６０２
０号公報等に開示されているように、地磁気センサを連
続的に回すことができない場合、三点以上のデータから
出力軌跡の中心とゲインを推定する、地磁気センサを連
続的に回すことができる場合、Ｘ，Ｙコイルの各最大値
と各最小値とから出力軌跡の中心とゲインを求める等の
手法が採用されている。
は、図７に示すように、車体に地磁気センサを固定した
状態で水平且つ平らな路面上で１回転させたときに観測
される各Ｘ，Ｙ軸の磁気検知コイルの円状の出力軌跡の
中心とゲイン（各軸方向の直径）を求めることであり、
特開平４−１１０７１７号公報や特開平４−３４６０２
０号公報等に開示されているように、地磁気センサを連
続的に回すことができない場合、三点以上のデータから
出力軌跡の中心とゲインを推定する、地磁気センサを連
続的に回すことができる場合、Ｘ，Ｙコイルの各最大値
と各最小値とから出力軌跡の中心とゲインを求める等の
手法が採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
地磁気センサのキャリブレーションでは、情報が少ない
ため精度に限界があり、周囲の外部磁界の状況、車体の
帯磁状況、地磁気センサの振動等により出力軌跡の中心
点が本来の中心点からずれ、誤差を含んだ方位が検出さ
れる虞がある。
地磁気センサのキャリブレーションでは、情報が少ない
ため精度に限界があり、周囲の外部磁界の状況、車体の
帯磁状況、地磁気センサの振動等により出力軌跡の中心
点が本来の中心点からずれ、誤差を含んだ方位が検出さ
れる虞がある。
【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、地磁気センサのキャリブレーションを振動や周囲の
外部磁界の影響を受け難いものとし、地磁気センサによ
る正確な方位検出を可能とする地磁気センサの補正装置
を提供することを目的としている。
で、地磁気センサのキャリブレーションを振動や周囲の
外部磁界の影響を受け難いものとし、地磁気センサによ
る正確な方位検出を可能とする地磁気センサの補正装置
を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
図１の基本構成図に示すように、地磁気センサを搭載し
た車両を一定方向に設定時間旋回させ、上記地磁気セン
サの出力軌跡の中心位置を仮のキャリブレーション値と
して求める粗キャリブレーション手段と、上記粗キャリ
ブレーション手段で求めた仮のキャリブレーション値を
用いて方位演算することにより車両を一定速度で１周旋
回させ、１周の旋回で得られた上記地磁気センサの出力
データを用いて上記地磁気センサの出力軌跡の中心位置
を求め、上記地磁気センサの方位検出誤差を補正するた
めの精密キャリブレーション値とする精密キャリブレー
ション手段とを備えたことを特徴とする。
図１の基本構成図に示すように、地磁気センサを搭載し
た車両を一定方向に設定時間旋回させ、上記地磁気セン
サの出力軌跡の中心位置を仮のキャリブレーション値と
して求める粗キャリブレーション手段と、上記粗キャリ
ブレーション手段で求めた仮のキャリブレーション値を
用いて方位演算することにより車両を一定速度で１周旋
回させ、１周の旋回で得られた上記地磁気センサの出力
データを用いて上記地磁気センサの出力軌跡の中心位置
を求め、上記地磁気センサの方位検出誤差を補正するた
めの精密キャリブレーション値とする精密キャリブレー
ション手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、上記精密キャリブレーション手段は、上記
１周の旋回で得られた上記地磁気センサの出力データを
用いて上記地磁気センサの出力を三角関数で近似するこ
とにより上記地磁気センサの出力軌跡の中心位置を求め
ることを特徴とする。
明において、上記精密キャリブレーション手段は、上記
１周の旋回で得られた上記地磁気センサの出力データを
用いて上記地磁気センサの出力を三角関数で近似するこ
とにより上記地磁気センサの出力軌跡の中心位置を求め
ることを特徴とする。
【０００８】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、上記精密キャリブレーション手段は、上記
地磁気センサの出力を最小二乗法により三角関数で近似
することを特徴とする。
明において、上記精密キャリブレーション手段は、上記
地磁気センサの出力を最小二乗法により三角関数で近似
することを特徴とする。
【０００９】すなわち、請求項１記載の発明では、ま
ず、粗キャリブレーションにより、地磁気センサを搭載
した車両を一定方向に設定時間旋回させて地磁気センサ
の出力軌跡の中心位置を仮のキャリブレーション値とし
て求め、次に、この仮キャリブレーション値を用いて車
両を一定速度で正確に１周旋回させ、１周の旋回で得ら
れた地磁気センサの出力データを用いて地磁気センサの
出力軌跡の中心位置を精密キャリブレーション値として
求める。
ず、粗キャリブレーションにより、地磁気センサを搭載
した車両を一定方向に設定時間旋回させて地磁気センサ
の出力軌跡の中心位置を仮のキャリブレーション値とし
て求め、次に、この仮キャリブレーション値を用いて車
両を一定速度で正確に１周旋回させ、１周の旋回で得ら
れた地磁気センサの出力データを用いて地磁気センサの
出力軌跡の中心位置を精密キャリブレーション値として
求める。
【００１０】この際、請求項２記載の発明では、１周の
旋回で得られた地磁気センサの出力データを用いて地磁
気センサの出力を三角関数で近似することにより地磁気
センサの出力軌跡の中心位置を求め、さらに、請求項３
記載の発明では、三角関数への近似を最小二乗法により
行う。
旋回で得られた地磁気センサの出力データを用いて地磁
気センサの出力を三角関数で近似することにより地磁気
センサの出力軌跡の中心位置を求め、さらに、請求項３
記載の発明では、三角関数への近似を最小二乗法により
行う。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図２〜図６は本発明の実施の一形
態を示し、図２及び図３は地磁気センサのキャリブレー
ション処理ルーチンのフローチャート、図４は地磁気セ
ンサのＸコイル及びＹコイルの出力を示す説明図、図５
は自律走行制御系のブロック図、図６は地磁気センサを
搭載した自律走行車の外観図である。
施の形態を説明する。図２〜図６は本発明の実施の一形
態を示し、図２及び図３は地磁気センサのキャリブレー
ション処理ルーチンのフローチャート、図４は地磁気セ
ンサのＸコイル及びＹコイルの出力を示す説明図、図５
は自律走行制御系のブロック図、図６は地磁気センサを
搭載した自律走行車の外観図である。
【００１２】図６において、符号１は無人で自走可能な
自律走行作業車を示し、本形態においては、ゴルフ場等
の草・芝刈作業を行なう芝刈作業車である。この芝刈作
業車１は、エンジン駆動で走行し、前後輪の操舵角が独
立して制御されるようになっており、車両本体下部に、
草・芝刈作業を行うためのモーア等の刈刃機構部２を備
えるとともに、基準位置からの走行履歴に基づいて現在
位置を測定するための推測航法用センサ、走行障害物を
検出するための障害物検出用センサ等を備え、さらに、
走行及び操舵制御のための各種センサ類・アクチュエー
タ類を備えている。
自律走行作業車を示し、本形態においては、ゴルフ場等
の草・芝刈作業を行なう芝刈作業車である。この芝刈作
業車１は、エンジン駆動で走行し、前後輪の操舵角が独
立して制御されるようになっており、車両本体下部に、
草・芝刈作業を行うためのモーア等の刈刃機構部２を備
えるとともに、基準位置からの走行履歴に基づいて現在
位置を測定するための推測航法用センサ、走行障害物を
検出するための障害物検出用センサ等を備え、さらに、
走行及び操舵制御のための各種センサ類・アクチュエー
タ類を備えている。
【００１３】上記推測航法用センサとしては、上記芝刈
作業車１の後部に備えられた地磁気センサ３、及び、左
右の後輪に備えられた車輪エンコーダ４ａ，４ｂを備
え、上記障害物検出用センサとしては、超音波センサあ
るいは光センサ等からなる無接触型センサ５ａ，５ｂが
上記芝刈作業車１の前後部に取り付けられるとともに、
スイッチ式の接触型センサ６ａ，６ｂが上記芝刈作業車
１の前後端に取り付けられている。
作業車１の後部に備えられた地磁気センサ３、及び、左
右の後輪に備えられた車輪エンコーダ４ａ，４ｂを備
え、上記障害物検出用センサとしては、超音波センサあ
るいは光センサ等からなる無接触型センサ５ａ，５ｂが
上記芝刈作業車１の前後部に取り付けられるとともに、
スイッチ式の接触型センサ６ａ，６ｂが上記芝刈作業車
１の前後端に取り付けられている。
【００１４】上記地磁気センサ３は、地磁気ベクトルの
水平成分を検出するため、励磁コイルを巻回したリング
状コアの磁心に、互いに直交する南北検出用のＸコイル
と東西検出用のＹコイルとを巻回、配置した周知の方位
検出センサであり、正確な方位を検出するためには、予
めキャリブレーションを行い、地磁気の乱れや周囲の外
部磁界の影響による交流的な誤差を除去する必要があ
る。
水平成分を検出するため、励磁コイルを巻回したリング
状コアの磁心に、互いに直交する南北検出用のＸコイル
と東西検出用のＹコイルとを巻回、配置した周知の方位
検出センサであり、正確な方位を検出するためには、予
めキャリブレーションを行い、地磁気の乱れや周囲の外
部磁界の影響による交流的な誤差を除去する必要があ
る。
【００１５】上記地磁気センサ３のキャリブレーション
は、図５に示す車載の制御装置２０によって行われる。
この制御装置２０は、上記地磁気センサ３によって検出
した芝刈作業車１の進行方位を目標方位との誤差に応じ
て修正し、自律走行を制御するものであり、自律走行制
御開始に先立ち、図示しないキャリブレーションスイッ
チからＯＮ信号により、あるいは、図示しないハンディ
ーターミナルからのコマンド入力により、上記地磁気セ
ンサ３のキャリブレーションを実行できるようになって
いる。すなわち、上記制御装置２０に上述の各センサ類
や後述するアクチュエータ類が接続されて本発明に係わ
る粗キャリブレーション手段、精密キャリブレーション
手段、及び、その他の制御手段の機能を実現する。
は、図５に示す車載の制御装置２０によって行われる。
この制御装置２０は、上記地磁気センサ３によって検出
した芝刈作業車１の進行方位を目標方位との誤差に応じ
て修正し、自律走行を制御するものであり、自律走行制
御開始に先立ち、図示しないキャリブレーションスイッ
チからＯＮ信号により、あるいは、図示しないハンディ
ーターミナルからのコマンド入力により、上記地磁気セ
ンサ３のキャリブレーションを実行できるようになって
いる。すなわち、上記制御装置２０に上述の各センサ類
や後述するアクチュエータ類が接続されて本発明に係わ
る粗キャリブレーション手段、精密キャリブレーション
手段、及び、その他の制御手段の機能を実現する。
【００１６】以下、上記制御装置２０の詳細について説
明する。上記制御装置２０は、例えば複数のマイクロコ
ンピュータからなり、上記地磁気センサ３及び上記車輪
エンコーダ４ａ，４ｂが接続される推測航法位置検出部
２１、上記無接触型センサ５ａ，５ｂ及び上記接触型セ
ンサ６ａ，６ｂが接続される障害物検出部２２、各検出
部２１，２２からの信号に基づいて芝刈作業車１の自律
走行を制御する走行制御部２３、この走行制御部２３に
よって参照される作業データ・マップ等が格納されてい
る作業データ蓄積部２４、上記走行制御部２３からの指
示によって車両制御を行なう車両制御部２５が備えら
れ、さらに、この車両制御部２５からの出力に基づいて
芝刈作業車１の各機構部を駆動するため、駆動制御部２
６、操舵制御部２７、刈刃制御部２８等が備えられてい
る。
明する。上記制御装置２０は、例えば複数のマイクロコ
ンピュータからなり、上記地磁気センサ３及び上記車輪
エンコーダ４ａ，４ｂが接続される推測航法位置検出部
２１、上記無接触型センサ５ａ，５ｂ及び上記接触型セ
ンサ６ａ，６ｂが接続される障害物検出部２２、各検出
部２１，２２からの信号に基づいて芝刈作業車１の自律
走行を制御する走行制御部２３、この走行制御部２３に
よって参照される作業データ・マップ等が格納されてい
る作業データ蓄積部２４、上記走行制御部２３からの指
示によって車両制御を行なう車両制御部２５が備えら
れ、さらに、この車両制御部２５からの出力に基づいて
芝刈作業車１の各機構部を駆動するため、駆動制御部２
６、操舵制御部２７、刈刃制御部２８等が備えられてい
る。
【００１７】上記推測航法位置検出部２１では、上記車
輪エンコーダ４ａ，４ｂからの出力パルスを積算して走
行距離を求め、この走行距離を上記地磁気センサ３で検
出した走行方向の変化に対応させて累積することによ
り、基準地点からの走行履歴を算出して自車両の現在位
置を測定する。また、上記障害物検出部２２は、無接触
型センサ５ａ，５ｂ及び接触型センサ６ａ，６ｂによっ
て予測できない障害物を検出し、検出信号を上記走行制
御部２３に出力する。
輪エンコーダ４ａ，４ｂからの出力パルスを積算して走
行距離を求め、この走行距離を上記地磁気センサ３で検
出した走行方向の変化に対応させて累積することによ
り、基準地点からの走行履歴を算出して自車両の現在位
置を測定する。また、上記障害物検出部２２は、無接触
型センサ５ａ，５ｂ及び接触型センサ６ａ，６ｂによっ
て予測できない障害物を検出し、検出信号を上記走行制
御部２３に出力する。
【００１８】上記走行制御部２３では、上記推測航法位
置検出部２１からの情報に基づいて、作業データ蓄積部
２４のマップ（作業内容及び草・芝刈り作業を行う作業
領域の地形データ等の走行用地図）を参照して自己の現
在位置と目標位置との誤差量を算出し、この誤差量分を
補正すべく走行経路指示や車両制御指示を決定し、上記
車両制御部２５に出力する。また、上記障害物検出部２
２からの信号により、障害物が検出されたときには、障
害物回避あるいは車両停止を指示する。
置検出部２１からの情報に基づいて、作業データ蓄積部
２４のマップ（作業内容及び草・芝刈り作業を行う作業
領域の地形データ等の走行用地図）を参照して自己の現
在位置と目標位置との誤差量を算出し、この誤差量分を
補正すべく走行経路指示や車両制御指示を決定し、上記
車両制御部２５に出力する。また、上記障害物検出部２
２からの信号により、障害物が検出されたときには、障
害物回避あるいは車両停止を指示する。
【００１９】上記作業データ蓄積部２４は、草・芝刈作
業を行なう作業領域の地形データ等が記憶されるエリア
と、各センサからの信号を処理したデータ、推測航法に
よる測位データ等の制御実行中のワークデータが記憶さ
れるエリアから構成されている。
業を行なう作業領域の地形データ等が記憶されるエリア
と、各センサからの信号を処理したデータ、推測航法に
よる測位データ等の制御実行中のワークデータが記憶さ
れるエリアから構成されている。
【００２０】上記車両制御部２５では、上記走行制御部
２３からの指示を具体的な制御指示量に変換し、この制
御指示量を上記駆動制御部２６、操舵制御部２７、刈刃
制御部２８に出力する。これにより、上記駆動制御部２
６では、スロットル開度を調整してエンジン出力を制御
するためのスロットルアクチュエータ、変速アクチュエ
ータ、前後進切換アクチュエータ、ブレーキアクチュエ
ータ等の走行制御アクチュエータ８を駆動し、また、油
圧ポンプ９を制御して各機能部を駆動するための油圧を
発生させる。
２３からの指示を具体的な制御指示量に変換し、この制
御指示量を上記駆動制御部２６、操舵制御部２７、刈刃
制御部２８に出力する。これにより、上記駆動制御部２
６では、スロットル開度を調整してエンジン出力を制御
するためのスロットルアクチュエータ、変速アクチュエ
ータ、前後進切換アクチュエータ、ブレーキアクチュエ
ータ等の走行制御アクチュエータ８を駆動し、また、油
圧ポンプ９を制御して各機能部を駆動するための油圧を
発生させる。
【００２１】上記操舵制御部２７では、操舵系に備えら
れた前輪舵角センサ１０ａ、後輪舵角センサ１０ｂから
の入力に基づいて前輪操舵用油圧制御弁１１ａ、後輪操
舵用油圧制御弁１１ｂを介して操舵制御（操舵量フィー
ドバック制御）を行ない、刈刃制御部２８では、刈刃制
御用油圧制御弁１２を介して刈刃機構部２のサーボ制御
を行なう。
れた前輪舵角センサ１０ａ、後輪舵角センサ１０ｂから
の入力に基づいて前輪操舵用油圧制御弁１１ａ、後輪操
舵用油圧制御弁１１ｂを介して操舵制御（操舵量フィー
ドバック制御）を行ない、刈刃制御部２８では、刈刃制
御用油圧制御弁１２を介して刈刃機構部２のサーボ制御
を行なう。
【００２２】以下、上記制御装置２０において、図示し
ないキャリブレーションスイッチからＯＮ信号により、
あるいは、図示しないハンディーターミナルからのコマ
ンド入力により実行される地磁気センサ３のキャリブレ
ーション処理について図２及び図３のフローチャートに
従って説明する。尚、この地磁気センサ３のキャリブレ
ーションは平坦地での実行を前提とする。
ないキャリブレーションスイッチからＯＮ信号により、
あるいは、図示しないハンディーターミナルからのコマ
ンド入力により実行される地磁気センサ３のキャリブレ
ーション処理について図２及び図３のフローチャートに
従って説明する。尚、この地磁気センサ３のキャリブレ
ーションは平坦地での実行を前提とする。
【００２３】このキャリブレーション処理ルーチンで
は、まず、ステップS1〜S4で粗キャリブレーションを行
って地磁気センサ３の仮キャリブレーション値を求め、
その後、ステップS5〜S12で仮キャリブレーション値を
使った精密キャリブレーションを行う。
は、まず、ステップS1〜S4で粗キャリブレーションを行
って地磁気センサ３の仮キャリブレーション値を求め、
その後、ステップS5〜S12で仮キャリブレーション値を
使った精密キャリブレーションを行う。
【００２４】すなわち、ステップS1で、芝刈作業車１の
走行制御アクチュエータ８の１つを構成するスロットル
アクチュエータを介してエンジン出力を制御するととも
に操舵系を制御し、一定方向への旋回走行を開始させる
と、ステップS2で、地磁気センサ３のＸコイル出力及び
Ｙコイル出力を記録しながら、Ｘコイル出力の最大値Ｘ
MAX、最小値ＸMIN、及び、Ｙコイル出力の最大値ＹMA
X、最小値ＹMINをそれぞれ更新し、ステップS3で、予め
設定した設定時間が経過したか否かを調べる。
走行制御アクチュエータ８の１つを構成するスロットル
アクチュエータを介してエンジン出力を制御するととも
に操舵系を制御し、一定方向への旋回走行を開始させる
と、ステップS2で、地磁気センサ３のＸコイル出力及び
Ｙコイル出力を記録しながら、Ｘコイル出力の最大値Ｘ
MAX、最小値ＸMIN、及び、Ｙコイル出力の最大値ＹMA
X、最小値ＹMINをそれぞれ更新し、ステップS3で、予め
設定した設定時間が経過したか否かを調べる。
【００２５】上記設定時間は、予め車両が１周旋回する
に要する時間を設定しておくものであり、上記ステップ
S3で設定時間が経過していないときには上記ステップS2
へ戻ってＸ，Ｙコイル出力のサンプリングを続行しなが
ら最大値及び最小値を更新し、設定時間が経過したと
き、上記ステップS3からステップS4へ進む。
に要する時間を設定しておくものであり、上記ステップ
S3で設定時間が経過していないときには上記ステップS2
へ戻ってＸ，Ｙコイル出力のサンプリングを続行しなが
ら最大値及び最小値を更新し、設定時間が経過したと
き、上記ステップS3からステップS4へ進む。
【００２６】ステップS4では、上記設定時間における左
右の車輪エンコーダ４ａ，４ｂの出力パルス差から実際
の車両の旋回角を算出し、車両を１周旋回させたときの
Ｘコイル出力をＸ軸、Ｙコイル出力をＹ軸とするＸ，Ｙ
座標平面上の地磁気センサ３の円状の出力軌跡の中心値
（ＸO，ＹO）を求めるとともに、Ｘ軸方向の直径（ゲイ
ン）ＸD及びＹ軸方向の直径（ゲイン）ＹDを求め、以下
の(1)〜(4)式により、仮のキャリブレーション値として
求める。
右の車輪エンコーダ４ａ，４ｂの出力パルス差から実際
の車両の旋回角を算出し、車両を１周旋回させたときの
Ｘコイル出力をＸ軸、Ｙコイル出力をＹ軸とするＸ，Ｙ
座標平面上の地磁気センサ３の円状の出力軌跡の中心値
（ＸO，ＹO）を求めるとともに、Ｘ軸方向の直径（ゲイ
ン）ＸD及びＹ軸方向の直径（ゲイン）ＹDを求め、以下
の(1)〜(4)式により、仮のキャリブレーション値として
求める。
【００２７】 ＸO＝（ＸMAX＋ＸMIN）／２ …(1) ＹO＝（ＹMAX＋ＹMIN）／２ …(2) ＸD＝ ＸMAX−ＸMIN …(3) ＹD＝ ＹMAX−ＹMIN …(4) 尚、上記仮のキャリブレーション値、及び、後述する精
密キャリブレーション値は、通常、平坦地でキャリブレ
ーションを実行し、地磁気センサ３のＸ，Ｙコイルの出
力ゲインが同じになるよう調整されているとき、地磁気
センサ３のＸ，Ｙ座標平面上の軌跡を円とみなすことが
できる値となる。
密キャリブレーション値は、通常、平坦地でキャリブレ
ーションを実行し、地磁気センサ３のＸ，Ｙコイルの出
力ゲインが同じになるよう調整されているとき、地磁気
センサ３のＸ，Ｙ座標平面上の軌跡を円とみなすことが
できる値となる。
【００２８】その後、精密キャリブレーション実行のた
めステップS5へ進み、引き続き車両を制御して一定速度
での旋回走行を開始する。そして、ステップS6で地磁気
センサ３のＸコイル出力Ｖx及びＹコイル出力Ｖyから仮
のキャリブレーション値を使って方位演算し、走行開始
方位を記録する。すなわち、地磁気センサ３の出力軌跡
円から方位角θは以下の(5)式で算出することができ
る。
めステップS5へ進み、引き続き車両を制御して一定速度
での旋回走行を開始する。そして、ステップS6で地磁気
センサ３のＸコイル出力Ｖx及びＹコイル出力Ｖyから仮
のキャリブレーション値を使って方位演算し、走行開始
方位を記録する。すなわち、地磁気センサ３の出力軌跡
円から方位角θは以下の(5)式で算出することができ
る。
【００２９】 θ＝ａｒｃｔａｎ{(Ｖx−ＸO)／(Ｖy−ＹO)} …(5) 次に、ステップS7へ進み、地磁気センサ３のＸコイル出
力Ｖx及びＹコイル出力Ｖyを読み込んで記憶すると、ス
テップS8で再び仮のキャリブレーション値を使って方位
演算し、ステップS9で現在方位が走行開始方位に達した
か否かを調べる。その結果、現在方位が走行開始方位に
達しておらず、車両の旋回が１周に達していないときに
は、上記ステップS9からステップS7へ戻って地磁気セン
サ３のＸ，Ｙコイル出力のサンプリングを続け、仮のキ
ャリブレーション値を使ってステップS8で演算した方位
が走行開始方位に達したとき、すなわち、車両が１周旋
回したとき、上記ステップS9からステップS10へ進んで
車両を停止させる。
力Ｖx及びＹコイル出力Ｖyを読み込んで記憶すると、ス
テップS8で再び仮のキャリブレーション値を使って方位
演算し、ステップS9で現在方位が走行開始方位に達した
か否かを調べる。その結果、現在方位が走行開始方位に
達しておらず、車両の旋回が１周に達していないときに
は、上記ステップS9からステップS7へ戻って地磁気セン
サ３のＸ，Ｙコイル出力のサンプリングを続け、仮のキ
ャリブレーション値を使ってステップS8で演算した方位
が走行開始方位に達したとき、すなわち、車両が１周旋
回したとき、上記ステップS9からステップS10へ進んで
車両を停止させる。
【００３０】その後、ステップS11へ進み、１周の旋回
でサンプリングしたＸ，Ｙコイルの出力データを用い、
最小二乗法によって各Ｘ，Ｙ出力を三角関数で近似す
る。すなわち、精密キャリブレーションでは、車速を一
定にして１周車両を旋回させているため、Ｘ，Ｙコイル
出力は、図４に示すような三角関数の曲線となり、周期
Ｔが既知の三角関数における振幅及びオフセット値を最
小二乗法によって求めることでＸ，Ｙコイル出力を近似
することができる。従って、１周分の測定データを全て
使ってＸコイル出力Ｖx及びＹコイル出力Ｖyを最小二乗
法で求めると、以下の(6),(7)式となる。
でサンプリングしたＸ，Ｙコイルの出力データを用い、
最小二乗法によって各Ｘ，Ｙ出力を三角関数で近似す
る。すなわち、精密キャリブレーションでは、車速を一
定にして１周車両を旋回させているため、Ｘ，Ｙコイル
出力は、図４に示すような三角関数の曲線となり、周期
Ｔが既知の三角関数における振幅及びオフセット値を最
小二乗法によって求めることでＸ，Ｙコイル出力を近似
することができる。従って、１周分の測定データを全て
使ってＸコイル出力Ｖx及びＹコイル出力Ｖyを最小二乗
法で求めると、以下の(6),(7)式となる。
【００３１】 Ｖx＝Ａ1・ｓｉｎ(Ｔ・ｔ＋Φ1)＋Ｂ1 …(6) Ｖy＝Ａ2・ｓｉｎ(Ｔ・ｔ＋Φ2)＋Ｂ2 …(7) 但し、 Ａ1,Ａ2 … 振幅 Ｂ1,Ｂ2 … オフセット値 Φ1,Φ2 … 初位相 そして、上記ステップS11からステップS12へ進み、Ｘ，
Ｙコイル出力の三角関数から、Ｘ，Ｙ座標平面上の出力
軌跡の中心値（Ｂ1，Ｂ2）、出力軌跡のＸ軸方向の直径
Ａ1及びＹ軸方向の直径Ａ2を、作業データ蓄積部２４に
地磁気センサ３の精密キャリブレーション値としてスト
アし、ルーチンを終了する。
Ｙコイル出力の三角関数から、Ｘ，Ｙ座標平面上の出力
軌跡の中心値（Ｂ1，Ｂ2）、出力軌跡のＸ軸方向の直径
Ａ1及びＹ軸方向の直径Ａ2を、作業データ蓄積部２４に
地磁気センサ３の精密キャリブレーション値としてスト
アし、ルーチンを終了する。
【００３２】この場合、Ｘ，Ｙコイル出力の位相差（｜
Φ1−Φ2｜）は９０度であるため、地磁気センサ３の
Ｘ，Ｙコイル出力のゲインが同じとき（Ａ1＝Ａ2）、
Ｘ，Ｙ座標平面上の出力軌跡は中心位置（Ｂ1，Ｂ2）の
円となり、方位角θを以下の（8)式で求めることができ
る。
Φ1−Φ2｜）は９０度であるため、地磁気センサ３の
Ｘ，Ｙコイル出力のゲインが同じとき（Ａ1＝Ａ2）、
Ｘ，Ｙ座標平面上の出力軌跡は中心位置（Ｂ1，Ｂ2）の
円となり、方位角θを以下の（8)式で求めることができ
る。
【００３３】 θ＝ａｒｃｔａｎ{(Ｖx−Ｂ1)／(Ｖy−Ｂ2)} …(8) すなわち、粗キャリブレーションと精密キャリブレーシ
ョンとを２段階行うことにより、地磁気センサ３の出力
軌跡の中心位置及びゲインを正確に求めることができ、
しかも、精密キャリブレーションにおいて、１周旋回し
たときに得られる地磁気センサ３の出力データを全て使
って誤差を最小にするよう三角関数で近似しているた
め、精度良く、地磁気センサ３の出力軌跡の中心値を求
めることができる。これにより、限られたデータ数から
出力軌跡の中心値を求める従来のキャリブレーションに
対し、より精密なキャリブレーションで振動や外部磁界
の影響を最小限として地磁気センサ３による方位検出精
度を高めることができる。
ョンとを２段階行うことにより、地磁気センサ３の出力
軌跡の中心位置及びゲインを正確に求めることができ、
しかも、精密キャリブレーションにおいて、１周旋回し
たときに得られる地磁気センサ３の出力データを全て使
って誤差を最小にするよう三角関数で近似しているた
め、精度良く、地磁気センサ３の出力軌跡の中心値を求
めることができる。これにより、限られたデータ数から
出力軌跡の中心値を求める従来のキャリブレーションに
対し、より精密なキャリブレーションで振動や外部磁界
の影響を最小限として地磁気センサ３による方位検出精
度を高めることができる。
【００３４】尚、地磁気センサ３のＸ，Ｙコイル出力の
ゲインが同じでないとき、あるいは傾斜地においては、
Ａ1≠Ａ2となり、地磁気センサ３のＸ，Ｙ座標平面上の
軌跡は楕円となるが、このような場合でも、上記精密キ
ャリブレーション値を用いてゲイン比による補正や傾斜
補正を行うことにより正確な方位角を求めることができ
る。
ゲインが同じでないとき、あるいは傾斜地においては、
Ａ1≠Ａ2となり、地磁気センサ３のＸ，Ｙ座標平面上の
軌跡は楕円となるが、このような場合でも、上記精密キ
ャリブレーション値を用いてゲイン比による補正や傾斜
補正を行うことにより正確な方位角を求めることができ
る。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ま
ず、粗キャリブレーションにより、地磁気センサを搭載
した車両を一定方向に設定時間旋回させて地磁気センサ
の出力軌跡の中心位置を仮のキャリブレーション値とし
て求め、次に、この仮キャリブレーション値を用いて車
両を一定速度で正確に１周旋回させ、１周の旋回で得ら
れた地磁気センサの出力データを用いて地磁気センサの
出力軌跡の中心位置を精密キャリブレーション値として
求めるため、限られたデータ数から出力軌跡の中心値を
求める従来のキャリブレーションに対し、より精密なキ
ャリブレーションで振動や外部磁界の影響を最小限とし
て地磁気センサによる方位検出精度を高めることができ
る。
ず、粗キャリブレーションにより、地磁気センサを搭載
した車両を一定方向に設定時間旋回させて地磁気センサ
の出力軌跡の中心位置を仮のキャリブレーション値とし
て求め、次に、この仮キャリブレーション値を用いて車
両を一定速度で正確に１周旋回させ、１周の旋回で得ら
れた地磁気センサの出力データを用いて地磁気センサの
出力軌跡の中心位置を精密キャリブレーション値として
求めるため、限られたデータ数から出力軌跡の中心値を
求める従来のキャリブレーションに対し、より精密なキ
ャリブレーションで振動や外部磁界の影響を最小限とし
て地磁気センサによる方位検出精度を高めることができ
る。
【図１】本発明の基本構成図
【図２】地磁気センサのキャリブレーション処理ルーチ
ンのフローチャート（その１）
ンのフローチャート（その１）
【図３】地磁気センサのキャリブレーション処理ルーチ
ンのフローチャート（その２）
ンのフローチャート（その２）
【図４】地磁気センサのＸコイル及びＹコイルの出力を
示す説明図
示す説明図
【図５】自律走行制御系のブロック図
【図６】地磁気センサを搭載した自律走行車の外観図
【図７】地磁気センサのキャリブレーションの説明図
１ …芝刈作業車（車両） ３ …地磁気センサ ２０…制御装置（粗キャリブレーション手段、精密キャ
リブレーション手段）
リブレーション手段）
Claims (3)
- 【請求項１】 地磁気センサを搭載した車両を一定方向
に設定時間旋回させ、上記地磁気センサの出力軌跡の中
心位置を仮のキャリブレーション値として求める粗キャ
リブレーション手段と、 上記粗キャリブレーション手段で求めた仮のキャリブレ
ーション値を用いて方位演算することにより車両を一定
速度で１周旋回させ、１周の旋回で得られた上記地磁気
センサの出力データを用いて上記地磁気センサの出力軌
跡の中心位置を求め、上記地磁気センサの方位検出誤差
を補正するための精密キャリブレーション値とする精密
キャリブレーション手段とを備えたことを特徴とする地
磁気センサの補正装置。 - 【請求項２】 上記精密キャリブレーション手段は、上
記１周の旋回で得られた上記地磁気センサの出力データ
を用いて上記地磁気センサの出力を三角関数で近似する
ことにより上記地磁気センサの出力軌跡の中心位置を求
めることを特徴とする請求項１記載の地磁気センサの補
正装置。 - 【請求項３】 上記精密キャリブレーション手段は、上
記地磁気センサの出力を最小二乗法により三角関数で近
似することを特徴とする請求項２記載の地磁気センサの
補正装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12043096A JP3681081B2 (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 地磁気センサの補正装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12043096A JP3681081B2 (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 地磁気センサの補正装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09304078A true JPH09304078A (ja) | 1997-11-28 |
| JP3681081B2 JP3681081B2 (ja) | 2005-08-10 |
Family
ID=14786027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12043096A Expired - Fee Related JP3681081B2 (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 地磁気センサの補正装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3681081B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005300531A (ja) * | 2004-03-19 | 2005-10-27 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 地磁気測定装置および地磁気測定方法 |
| KR100561849B1 (ko) * | 2003-11-13 | 2006-03-16 | 삼성전자주식회사 | 이동체의 방위각 보정방법 및 장치 |
| US7069663B2 (en) | 2003-11-13 | 2006-07-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus and method of calibrating azimuth of mobile device |
| US8224573B2 (en) | 2007-10-02 | 2012-07-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Azimuth detecting device and azimuth detecting method |
| KR20160143002A (ko) * | 2015-06-04 | 2016-12-14 | 주식회사 내비오닉스코리아 | 지자기 측정 장치 및 방법 |
-
1996
- 1996-05-15 JP JP12043096A patent/JP3681081B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100561849B1 (ko) * | 2003-11-13 | 2006-03-16 | 삼성전자주식회사 | 이동체의 방위각 보정방법 및 장치 |
| US7069663B2 (en) | 2003-11-13 | 2006-07-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus and method of calibrating azimuth of mobile device |
| US7421792B2 (en) | 2003-11-13 | 2008-09-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus and method of calibrating azimuth of mobile device |
| JP2005300531A (ja) * | 2004-03-19 | 2005-10-27 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 地磁気測定装置および地磁気測定方法 |
| US8224573B2 (en) | 2007-10-02 | 2012-07-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Azimuth detecting device and azimuth detecting method |
| US8527201B2 (en) | 2007-10-02 | 2013-09-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Azimuth detecting device and azimuth detecting method |
| KR20160143002A (ko) * | 2015-06-04 | 2016-12-14 | 주식회사 내비오닉스코리아 | 지자기 측정 장치 및 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3681081B2 (ja) | 2005-08-10 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040831 |
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