JPS58161818A - 磁気式方位検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、磁気式方位検出装置、特に例えば自動車など
の＃動体に搭載された磁気方位センサによって地磁気の
方向を検出することによって上記移動体の進行方向の方
位を検出する磁気式方位検出装置において、上記磁気方
位センサの出力に対するオフセット、感度補正を行なう
ことによって上記ｄｄＪ体の進行方向の方位を正確に検
出するようにした磁気式方位検出装置に関するものであ
る。

従来から、磁界の方向を検出する磁気方位センサを用い
て地磁気の方位を検出することによって移動体の走行方
間の方位を検出することか考慮されている。そして、例
えば乗用車などの移動体に搭載された上記磁気万位セン
サおよびスピード・センサの出力にもとづいて上記乗用
車の現在位置を抽出し、例えばディスプレイ上に上記乗
用車の走行軌跡としてプロットさせると共に、道路地図
を上記ディスプレイ上に対応づけ、上記プロットが地図
上の道路に沿って延びて行くようにしてコースを誘導す
る移動体用コース誘導装置が開発されつつちる。

上記磁気方位センサを用いた移動体用コース誘導装置に
おける基本原理；は前述した如く、上記磁気方位センサ
によって検出される地磁気の方位にもとづいて上記移動
体の走行方向の方位を知ることにある。しかしながら、
上記磁気方位センサが例えば乗用車などのように鉄板に
よって構成された車輛内に、搭載された場合には、車輛
を構成する鉄板の帝４Ｂ、７）影響を受けて、上記磁気
方位センサの出力はオフセットがかかることによって、
地磁気の正確な方位を検出することができない。また、
上記−気方位センサの車輛内における搭載位置によって
検出感匿に差異が生じることがある。従って、このよう
なことから、ただ単に上記磁気方位センサの出力をその
′１ま走行方向の方位決定のデータとして用いると、現
在位置表示に１差が生じるという問題がある。

本願出願人らは、上記の問題を解決するため本願出願に
先立って、以下に示すような上記８気方位センサの出力
に対してオフセット補正、感度補正等の補正を７１０え
、移動体の走行方向の方位を正確に検出するようにした
磁気式方位検出装置をそなえた移動体用コース誘導装置
を提案している（例えば特願昭５６−１２７５８２号）
。

つまり、磁界の方向を検出する例えば４１図ＬＡ）図示
の如き磁気方位センサを用いて地磁気の方向を検出する
ことによって移動体の進行方向の方位を検出する。第１
図（Ａ）図示、Ｄいわゆるフラックス・ケート型の磁気
方位センサ（１）においては、リング・コア（２）に巻
回されている励磁コイルｒ５）に周波数ｆの交流電流を
供給することによって、リング・コア（２）を飽和・不
飽和が繰返されるように交流励磁する。この状憧におい
て、図示の叩く、磁界の強さＨｅを有する磁界（この場
合、地磁気によるもの）が加えられると、直交する検出
コイル（４）。

（５）に上記磁界の強さＨｅに比例した電圧ｖｘ、ｖｙ
が発生する。該発生醒圧即ち上ｍｌ磁気方位センサ（１
）の出力ＶｘおよびＶ７は、上記地磁気ベクトルＨｅの
Ｘ軸およびＹ軸成分であって、比例だ数をＫとすると、
次式によって与えられる。即ち、そして、上記地磁気の
方向に対して磁気方位センサ（１）を５６０°回転させ
たとすると、該磁気方位センサ（１）の出力ＶｘとＶ７
　　とで得られる軌跡は、第１図（Ｂ５図示の如く、 Ｖｘ”＋　ｙｙｊ＝　　（Ｋｌ（ｅ）”＝　ａ！　　・
・−・−・・−・−（２４）で与えられる円１．となる
。従って、上記磁気方位センサ（１）の出力Ｖｘおよび
ｖｙによって地磁気の方向即ち磁北方位を求めることが
できる。その結果、例えば上記感差方位センサ（１）の
Ｙ軸方向を移動体の進行方向に一致させるようにすれば
、−北方向に対する移動体の進行方向の方位を知ること
ができる。

しかしながら、上記磁気方位センサ（１）が渕えば自動
車などのように鉄板によって構成された車輛内に搭載さ
れた場合には、ｉｊＬｍｉを構成する鉄板等の残留磁気
（車幅組立時における帯磁によるもの）Ｋよって、上記
磁気方位センサ（１）のＸ−Ｙ出力はオフセットがかけ
られることになる。即ち、第４図図示矢印Ｈｒが上記残
１１Ｉ磁気ベクトルを表わし、該残留Ｓ気ベクトル）ｆ
ｒによって上記磁気方位センサ（１）のＸ−Ｙ出力の原
点０は図示点１７Ｋｉ位してしまう。その結果、地磁気
ベクトルｌ（ｅにもとづく上号己出気方位センサ（１）
の出力（Ｖｘ、　Ｖｙ）の軌跡は４Ｘ２図図示１．の如
くになる。従って、地磁気ベクトルＨｅの方向は図示矢
印びＰ方向であるにも拘らず、上記ｔｔＢ気方位゛セン
サ（１）の出力によって得られる方位ベクトルは、上記
残留磁気ベクトルＨｒと地磁気ベクトルＨθとつ合成ベ
クトル（第２図図不ベクトル「「））となり、正確な地
磁気の方向を検出することができない。このため、上記
オフセットの補正を行なうために、従来は第５図に示す
ように磁気方位センサを搭載した自動鉦などのような移
動本（６）を５６００回転させて、磁気方位センサの出
力Ｖｘ、　　Ｖｙを得てか、ら、この出力ＶＸ、Ｖ７は
Ａ／Ｄ変換器によりディジタル信号に変換され、ディジ
タル信号のうちから、Ｘ方向の最大１［Ｖｘｍａｘすな
わち第４図図示矢印（７）のＸ座標値、Ｘ方向の最小値
ＶＸ　ｍ＋　　すなわち・４４図図示矢印（８）のＸ座
標値、Ｙ方向の最大値Ｖｙｎａｘすなわち第４図図示矢
印（９）のＹ座標１１に、およびＹ方向の最小値ｖｙｍ
　すなわち第４図図示矢印（１０）のＹ座標値を選択す
る。

次に、このようにして得られたＸ、Ｙ方向の虐大、蝦小
値にもとづいて、第４図図示円１．の中心点αの座＋Ｓ
（αｘ、　　Ｏ’ｙ）を次式で表わされている演算処理
を行なって求めていた。

Ｖｘｒｍｘ　＋Ｖｘｓ＋ｉ＊ ０′Ｘ＝　　□　　・・・・・・・・・・・・　（２５
）しかしながら、（２５）及び（２６）式の方法で求め
た中心点Ｏ′の座標（ＣｙＸ、　　０’ｙ）　　ｔ、例
えば、第５図図示のように、円このＸ−Ｙ座襟士ＤＩＩ
ｋ大点あるいは最小点付近でちょうど外乱を受けた場合
、１差を生じることになり、（２５）及び（２６）式で
求めた円］４０中心森の位Ｉｔはσとなって、０°点か
らずれた点を検出することになる。

本発明は上記従来の欠点に］＠Ａてなされたものであり
、従来が４箇所の横出点でありたのに対して、４ｍ所以
上の４数の検出箇所を設定することにより、磁気外乱の
影響が従来に比べて少なくなり、移＠体の進行方向の方
位を正確に検出できるようにしたものである。

以下図面を参照しつつ説明する。第６図ないし４９図は
本発明の１実施例の動作を説明するための説明図である
。本実施例では＄動体を５６０°回転させて得られるＳ
気方位センサの出力信号を、予め設定されたＬ６ｍの関
数により演算処理して、１６薗所の点の座標を検出し、
各点の座標を演痺処哩することにより円の中心を求めて
いる。

第６図図示りように円１．を１６等分した場合に各分配
角（θ）は２２．５°である。ここで、円１．上で１６
等分された円周上の各点（７）、（イ）、（つ）、・・
・・・・。

（ン）、（夕）の谷座樟はＸ−Ｙ座標軸をそれぞれ０°
。

２２５°、４５°、・・・・・・、６１５°＋’　５　
’５７．５’右回り（時計回り）Ｖこ回転したときのＸ
座標上の最大値であると考えられる。（Ｘ座標について
も同様の議論が成り立つ。）ところで、第７図において
、点Ｐ（ｘ　、ｙ）ＤＸ軸上の点（ｘ、Ｏ）をＰｘ　　
ｒ点Ｐ及び点Ｐｙｃからｒｆ線ＯＹ’に下した垂線の直
線ＯＹ′上の点をそれぞれ（Ｐ′、θンとし、点Ｐから
直＠Ｐｘθに下した垂線の＋！Ｅｌ！１Ｐｘｏ上の点５
ｃＲとすると、開角Ｙｔ）Ｙ’（＝θ）１ｄ閉角ｏｐｘ
θ、及び開角ＰｘＰＲＫ等しく、よって、線分ｏｐ’は 線分ＯＰ’＝線分０υ十線分ｙθ ニー分０θ十線分ＰＲ ＝Ｘｓｌｎθ　＋ｙ罵θ と表わせる。

従って、Ｘ−Ｘ座標をθだけ回転した新座標Ｘ′−Ｙ’
面上でのＹ′細軸上点Ｐ’、　（Ｌｌ　、　ｙ’）とｘ
−Ｘ座標上の点Ｐ（ｘ、ｙ）との関係は ｙ””ｙ囲ｔｊ　　−）　ＸｑｈｌＯ・・・・・・・・
・・・・・・・（２７）で表わすことができるため、Ｄ
ｏ、２２．５°・・・・・。

５１５°、ｚ＋５７．ｓ°　と回転するＸ座標軸はそれ
ぞれ次のように表わすことができるＯ Ｆｌ　　＝　７ｒｒｓＯ’　＋　ｘｓＩｒＩＯｏ　、、
、、、＝、・、−、・−・・・（２８）Ｆ！−”　５’
舘２２．５°＋　ｘ−Ｉｎ２２．５°・＝・＝−・−（
２９）Ｆｓ　＝　７，４ｓ°十Ｘｑｔｎ４５°・・・・
・・・・・・・・（５０）Ｆ４＝７Ｍ’＋７．５°±ｘ
＜Ｉｎ６ノ、５’−＝・＝・＝−、（５１）Ｆ！ｌ　＝
　７ｏｓ９００＋　Ｘ、１ｎ９ｉ１’　−−−−・＝（
５２）Ｆｅ　　”　７＋、ＯＳｌ　１２．５’　＋　ｘ
−Ｉｎ１１２５°・、・、・（３３）ＦＴ　＝　ｙｒｎ
ｓｌ　５５°十Ｘ：：Ｉｎ１５５°　、・＝・、・＝−
、・（５４）Ｆａ　　”　７ｒｎｉ１５７．５°−４−
ｘ　ｔｓｒ＋　１５７．５°　　、、、、、、、−＋５
５）Ｆ、　＝　７ｄｉ　８０°＋　ｘｔｈ１８　Ｑ’　
　　・−・−・・（’＞６）Ｆ、ｎ　＝　７ｒｏｓ２（
１２，５°−１−ｘｑｔｎ２０２５°　　、−＝−・−
（５７）Ｆ、１　＝　７ｍ２２５°＋ｘ−＝Ｉｎ２２５
°　　・・・・・・・−（５８）ｋ’＋＊　＝　７ｃｏ
ｓ２４７．５°−１−ｘｓｔｎ２４７．５°　−、、、
、・、−（５９）Ｒｓ　＝　Ｙｃｒｓ２’７１１°＋Ｘ
七２７０°　　、、、−・・・（４０））”＋４　　＝
　　Ｖｃｎｓ２９２５°　−４−ｘｑｔｎ２９２５°　
　　　　、、、、、、・　　（４１）１”１！＋　＝　
’！ｒｘｓ５１５°十Ｘ−ｔｎ５’１５°　　、・、・
−・（４２）Ｆ、６＝　７ｃｍ５５７．５°＋ｘｓｍ５
３７．５°　　、・、、−・（４５）つ１す、上記（２
８）式から（４５）式において、各々の関数の値を最大
とするＸ−Ｘ座標上の点（ｘ　、　ｙ）を求めることに
より、１６等分された円周上の点が求めらイＬる。

実際の移動体においてンま、第８図のように残留磁気ベ
クトルによって、磁気方位センサノｘ−ｙ出力の原点０
は図示点Ｏ′に変位している。この場合には、上記関数
Ｆ、の最大値は線分ｏｈであり、円り上の点（イ）（Ｘ
２　＋　３’ｔ）で最大となる０また、同様Ｖこして上
記間１ｌｌＦ４の最大値は線分〇へであり、白馬上の点
（”Ａ　（ＸＩ　、ｙ４）で最大となる。ところで°、
点（→と円１８の中心Ｏ′及び点（財）と円一つ中心０
′を結ぶ直線はそれぞれ関数Ｆ、及び関数Ｆ、を表わす
直線と平行の関係にあるため、点−及び点（′：Ａｖｉ
第６図の点（イ）及び点に）に対応した点である。つま
り、円−を１６等分する点と一致する。従って、上記と
同様に（２８）式から（４３）式までの関数の値を最大
とする点（ｘ　、　ｙ）を求めることにより、１６等分
された円−上の点が求まることになる。

以上から求められだ円に上７）１６４分された点（Ｘｔ
　＋　７＋）　　％　　（Ｘｔ　＋　幻、”’°”、　
（Ｘｔｍ　＋　７４ａ　）　　、（ｘ４１１１７＋Ｊは
次式で表わされている演算処理によって円ＩＬ１の中心
点０’　（０’ｘ、　ｏ’ｙ　）を求メル。

６ （１＝１．２．・曲・、１６） 式（２２）、　　（２１５）の演算を行ない、円−上の
１６個の点のＸ座＋Ｓ咳とＹ座標値の平均を求め、中心
点０′の座標とする。

次に、円褐のＸ、Ｙ座＃ｉ直から円褐の中心点０′のＸ
、Ｙ座標値を差引く次式によって表わされる演算処理を
行なり、オフセット補正処理を行なう。

Ｘ＃　＝　ｘ　−ｏ′に−・＝・（４６）Ｙ”＝　ｙ　
−０’ｙ　　　　・・・・・・・・・（４７）この結果
、Ｈ４の中心点θ′とＸ−Ｙ座標の原点Ｏと１１一致す
ることになる。

また、オフセット補正体−気方位センサからの出力感度
を一様にするため、−気方位センサの出力値ＶＣ所定の
係数を乗じて感度補正処理を行なう。

第９図図示の円１．は磁気方位センサの出力（Ｖｘ。

Ｖｙ　）にもとづく軌跡であり、円１ａは所望とする軌
跡を示している。なお、第９図では説明の便宜士磁気方
位センサにもとづく軌跡を円１丁で表わしているが、実
際上で社外乱等により円から跣れた軌跡となる。ここで
、１６等分された円ｋ及び白馬上の点ｌ）座４ｔ−それ
ぞれ、 ａｌ（シ＋　７＋）　）％（Ｘｔｍ　ｙＪ　ｓ　ａｓ（
ｘｓ＊　７３）　％°゛＼ａｔｅ　（Ｘ１Ｍ　＋７ｔｓ
）Ａ、（０，Ａ）　、Ａｅ（Ｘｅ、ＹＪ　、ん（為、Ｙ
−１・・・、八。（風。＋　Ｙ＋ａ　）と仮定すると、
円１７を補正して所望の円１．とするために、Ｘ−Ｙ座
標においてＸ方向感度係数Ｋｘ。

Ｙ方向感度係数に７　＆ま次式の関係がある。

Ｋｘｌ°ＸＩ＝　０　”Ａｓｍ０°、ＫＸｔ”Ｍ　＝　
Ｘｅ　＝Ａ由２２５゜ＫＸｓ’Ｘｓ　＝　入＝Ａｓ＆＋
４５°、　ＫＸ、°ｘ、　＝　Ｘ、　＝Ａｑｔｎ６７．
５゜ＫＸ＋ｓ１Ｘ＋ｓ　＝Ｘ１５　＝ＡＳ石３１５°、
　Ｋｘ、、’　Ｘ１８　：＝Ｘｌｅ　＝Ａｓｔｎ３３７
．５゜以上から、Ｘ方向感ｌｆ係数の平均値６はにより
求めることができる−１また、同様にして、Ｙｙｊ向感
妾係数の半均値むは により求められる。

Ｘ１０図は本発明による６気式方位検出装置を示ｒブロ
ック図である。

磁気方位センサ（１１）の出力（Ｖｘ、ＶＪはＡん変換
器（１２）、　　（４３）においてディジタル信号（ｘ
ｅｙ）に変遺される□この場合のディジタル信号（ｘｅ
ｙ）は上記第８図図示円１６のＸ−Ｙ座標値に対応する
信号であることは百うまでもない。

ディジタル信号（ｘｅｙ）、、ｔスイッチ８１．Ｓ！に
より切換えられ、スイッチＳ１．ｓ２の可動接点を固“
ホ接点１．，１．−に切換えろことＶＣよりオフセット
補正及び感ず補正に必要な補正値が以下の処理で決定さ
れる。

ｆなわち、本発明のｉ気式方位検出装置の電源を入れて
動作状態とすると、最初に最大値メモリ（１５−１）な
いしく１５−１６）　ａ内容は０　（零）　でリセット
されており、移動体が５６０°回転する間、磁気方位セ
ンサ（１１）の出力Ｖｘ、　ｖ７はＡ／Ｄ変換器（１２
）　　、　　（１５）でディジタル信号（ｘ、ｙ）に変
換され、ディジタル１ｄ号（ｘ　、　ｙ）は演算比較器
（１４−１）ないｔ、　（１４−１６）に入力されて、
各演算比較器では上記の（２８）式ないしく４３）式で
示された演算処理が行なわれて各々の関数の値が求めら
れる。求められた関数の値・はそれぞれ最大値メモＩ＋
　　（１５−１）ないしく１！５−４６Ｊ　・り内ｄと
演算比較器（１４−１）ないしく１４−１６）で比較処
理されて、最大値メモＩＩ　　（１５−１）ないしく１
５−１６）の内容よりも大きい値であれば、最大重メモ
１１　　（１５−１）ないしく１５−１６）　、７）内
容は移動体を５６０°回転する間途次更新が行なわれ、
演算結果の最大値が格納される。

そして、Ｘ座標メモ＋１　　（１６−１）ないしく１６
−１６１及びｙＶＩ！！樟メモＩＩ　　（１７−１）な
いしく１７−１６）には最大値メモ１１　　（１５−１
）ないしく１５−１６）で更新が行なわれたときのｘｔ
ｙ座＋Ｓ値を格納する。つまり、第８図において、移動
体が３６０°回転した後では最大値メモ＋１　　（１５
−２）にＯＰ、の櫨が格納され、Ｘ座標メモリ　（１６
−２）　、　７座標メモリ　（１７−２）に座ｍ　（ｘ
ａ　、ｙｔ）が格納されることになる。

以上のようにして、移動体が５６０°回転すると、Ｘ座
標メモＩ＋　（１６−１）ないしく１６−１６）及びｙ
座標メモＩＩ　　（１７−１）ないしく１７−１６＞に
は磁気方位センサの出力Ｖこもとづく軌跡（白文１・よ
楕円）上の１６点の座４値が格納されることになる。こ
のようにして′Ｉ！ｒＸ＊Ｖ座標メモ１１に格納された
１６点の座標ｇｉは補正係数演算器（１Ｂ）に送られて
、Ｊ記の（４４）　、（４５）式及び（４８）、（４９
）式で示される演痺処理が行なわれ、オフセット補正及
び感度補正に必要な補市値（Ｏ凱ｆ）？　）及び応ｒ、
Ｋｙが求められる。そして、求められた補正値は補正演
算器（２ｏ＋、（２１）に人力され、スイッチＳ、、Ｓ
、の可動接点を固だ接点１．，１．側に切換えることに
より入力されるＡ／Ｄ変埃器（１２）、（１３）からの
出力信号（ｘ　、ｙ）と補ｉＥ演算が行なわれる。補正
演算器（２１１）、（２１）で行なわれる補正演算は、
上記の（４６）、（４７）式で示されるオフセット補正
そして次式に示す感度補正が行なわれる。

ｘ′＝ム（ｘ−０’ｘ）　　　・・・・・・・・・・　
（５０）ｙ’−Ｋｙ（ｙ−０ν）　　・・・・・・・・
・・・（５１）方位表示装置１　（２２）で１よとの補
正された１ぎ号（ｘ’＋７９全もとにして、磁北方位の
表示及び現在位置の表示等を行なう。

第１１図ゲよＸ座標メモＩ＋（１６−１）ないしく１６
−１６）及びｙ座標メモリ　（１７−１）ないしく１７
−１６）に格納された１６点の座標が方位表示装＋ｔ　
（２２）に表示されたモードを示しており、移動体５６
００回転させて１６点が各Ｘ１７座標メモ１１に格納さ
れたことを方位表示装置ｔ　（２２）上で確認してから
、演算開始スイッチ（１９）をＯＮすることにより補正
係数演算６　（１８）で上記のオフセット補正及び感度
補正に必要な補正値が求められる。

そしＣ１通常の移動体が走行している状態ではスイッチ
Ｓ＋、為を１．　、１．側に切換えることによりＡ／Ｄ
ｔｌ’換器（１２）、（１３）からの出力信号（ｘ、ｙ
）は補正演算器（２＋３）、（２１）で上記の（５０）
式及び６１）式に示すオフセット補正及び感度補正が行
なわれて現在位ｌＩｔ等の表示を行なう信号（ｘ’　＋
　ｙ’）が出力される４、 以上のように本発明は磁気式方位構出装置において、移
動体が６６０°回転する間、予め設定された１６種の関
数の演算処理により１６点の補正データｔ−検出し、検
出した補正データをさらに演算処理することによりオフ
セット補正及び感度補正に必要な補正ｍを求めるように
構成したため、従来のように４点の補正データを検出し
た場合に比べて補正積度は格段に向上するものである。

なお、上記の実施例では１６点の補正データを検出した
が、これに限定されるものですなく必要に応じた種類の
関数を予め設定しておくことにより所望の補正データを
得ることができる。また、これにより補正方法も移動体
を１周（５６０°回転）することにより高精凝な補正を
行なうことができるため簡単である専の極めて大きな効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ＬＡ）　、　（Ｂ）は本発明に用いられる磁気方
位センサの一実施例全説明するための説明図、第２図は
磁気方位センサの出力におけるオフセットに関する説明
図、第３図ないし第５図は＃動体に搭載された場合の出
猟万位センサの出力の幡様を説明するためＱＨ５１明図
、第６図ないし第９図は本発明の一実施例の動作を説明
するだめの説明図、第１０図は本発明の一実施例構成を
示すブロック図、第１１図ばｄＸ１０図図示実施例の動
作を説明するだめの説明図を示している。 （１）山気方位センサ　（２）す／グーコア　（３）励
磁コイル　＋４）　、　＋５）検出コイル　（６）移動
体　（１１）ａ気方位センサ　６２）　、　（１３）　
Ａ／Ｄ変換器　　（１４−１）ないしく１４−１６７演
算比較器　　（１５−１）ないしく１５−１６）最大値
メモリ　　　（１６−１）ないしく１６−１６）Ｘ座標
メモリ　　　（１７−１）ないしく１１７−１６）ｙＰ
標メモＩ＋　　　　（１８）補正係数演算器　４１９）
演算開始スイッチ　（２０）、（２１）補正演算器　（
２２）方位表示装置。 芋／ （Ａ） 図 （１３）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 地磁気の方向を検出する磁気方位センサを用いて移１体
   の進行方向を検出する磁気式方位検出器において、所定
   の演算を行なう〆算比較器と、最大値を記憶する最大値
   メモ１１と、該最大値を与える上ｄ己感気方位センサの
   出力信号を用いて所定の演算ケ行ない補正値を決足する
   補正係数演痺器と、該補正値により上記磁気方位センサ
   の出力信号を補正する補ＩＥ演轢器とを備え、上記演算
   比較器が上記磁気方位センサからの出力イキ号を用いて
   所だの演算を竹なうと共に、演算結果と上記最大値メモ
   ｌ）の内科とを比較し、比較結果に応じて最大値メモｌ
   ）の内科を更新することを特徴とする出気式％式％