JPS58206911A - 磁気方位検出装置 - 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、移動体内に設置された磁気方位センサによっ
て地磁気方位を検出し、移動体の進行方向を表示させる
ための磁気方位検出装置に関し。

特に鉄板等強磁性体で構成されている移動体に上記磁気
方位センサが設置された場合の該磁気方位センサの出力
に対するオフセット補正および感度補正の補正装置をそ
なえた磁気方位検出装置に関するものである。

従来、地磁気方位を検出する磁気方位センナ（例えは、
ホール素子、磁気抵抗素子、フラックスゲート磁力計等
）の出力にもとづいて自動車などの移動体の走行方向を
表示する装置が櫨々開発され提案されている。上記磁気
方位センサ１は第１図に図示されている如く、直交する
Ｘ、Ｙの２方向（例えば、Ｘ方向は東西方向、Ｙ方向は
哨北方向）に検出方向を有し、地磁気ＨのＸ成分および
Ｘ成分の出力２およびνが増幅器２および３を介してそ
れぞれ出力される。

いま、第１図に図示されている如く、地磁気ＨがＹ軸に
対して角度θだけ交差する方向に入射される場合につい
て考えると、上記Ｘ、　Ｙ方向の出力ＸおよびＶは次式
（ｃＬｌによって表わされる。即ちなお、上式（α）に
おけるＫｌ、　Ｋｍは、それぞれＸ方向、Ｙ方向検出素
子（図示省略）の感度係数である。

更に、上記磁気方位センサーを水平面内で３６０゜回転
させたときに得られる該磁気方位センサーの出力ｇ、　
　ｙの合成された軌跡は、上記感度係数かに、＝に、＝
にの理想的な場合を考えると、第２図に図示されている
如く。

ｚ”十１２＝　（ＫＨａｉｍθｉ２＋（ＫＨｗθ）２＝
　（ＫＨ）”＝　、２で与えられる円Ｑ監となる。

また、上記地磁気Ｈの入射角θは。

θ＝ｉ１（王） で表わすことができる。

しかし、この様な磁気方位センナが、鉄板等強磁性体で
構成された自動車などに設置された場合には、車体の前
後方向と左右方向での磁束の通り方に差が生じるため、
Ｘ方向、Ｙ方向で入射磁気ベクトルの強さが異なる。ま
た車体の鉄板は組立加工時などに着磁され、その結果、
車体内に設置された磁気方位センサには、地磁気ベクト
ルと車体の着磁から発生する磁気ベクトルとが合成され
た磁気ベクトルが入力する。

その結果、磁気方位センナを設置した車輌が３６００水
平面で回転した場合に得られるＸ、　Ｙ出力の軌跡は、
第３図２！に図示されている如く。

中心点０がＯ′に移行するいわゆるオフセット状部が生
じたり、またＸ方向とＹ方向との最大出力値が異なる楕
円となり、正確な地磁気方位の検出ができなくなってし
まうという欠点があった。

そこで８本願発明者らは、上記欠点を解決するために、
下記の如き磁気式方位検出装置を特願昭５６−１２７５
８２号でもって提案した。該提案の磁気式方位検出装置
は、上記オフセット補正の手段として、上記磁気方位セ
ンサのＸ方向およびＹ方向の出力２およびＶそれぞれの
最大値、最小値の平均値を求めることによって、オフセ
ット補正値を決定する手段が考慮されている。即ち１例
えば牙４図に図示されている如く、上記磁気方位センサ
を設置した車輌を１周させて得られる該磁気方位センサ
の出力２およびＶの軌跡は、第５図図示楕円Ａｓによっ
て表わされる。そして、該楕円らのＸ方向の最大値ｚ　
ｍａｗ、　Ｍｌ小小値８龜ｉよびＹ方向の最大値νｍ（
Ｌｍ、最小値Ｗｍ％％を求めることによって、Ｘ、Ｙ座
標上のオフセット点ｄの座標（ｇｏ＋ｙｏ）は０次式に
よって表わすことができる。

即ち。

従って、上記磁気方位センサの出力ｓ、　　ｙから上記
オフセット補正値ＺＯｒＷ・を次式のように減算するこ
とによってオフセット、補正が可能となる。

即ち このようにして補正されたｊ、、／の軌跡は、第５図図
示梢円２４となる。

虹に１例えばポリウム等で、Ｘ方向検出用増幅器の増幅
度とＹ方向検出用増幅度との調整即ち感度補正処理を行
なうことによって、Ｘ、Ｙ方向の出力最大値を等しくす
るという手段が提案されている。

上記提案の磁気式方位検出装置は、正常な地磁気のみを
検出する場合には、正確な地磁気方位を検出することが
可能であるが、磁気方位センサの出力ｚ、ｖの最大値ま
たは最小値附近で突発的な磁気外乱（本願発明者らの実
験的研究によれば。

例えば車輌が大口径の水道鉄管上を通過した場合。

或は大きなビルの横を通過する場合に発生することが判
明している）の影響を受けた場合には、正しいオフセッ
ト補正が行なわれないことが判明した。即ち０例えば第
６図図示ｉの如＜、　　Ｙ方向最大値Ｊｎｒａｚ　とし
て正常値よりも大きな値が偶発的に取込まれた場合には
、Ｙ方向のオフセット補正値（，０，＝ｙ二２＝」己！
−二一二−ヨＹ−！＝２（＝２にもとづくオフセット補
正によれは、オフセット座標点は点σとなり。

本来求められるべき点ｄとずれて補正されることになる
。なお、オ６図図示例においては、Ｙ方向最大値のみを
取り上げて説明したが、Ｙ方向最小値またはＸ方向最大
値、ｆ＆小値についても同様なことが起り得る。このよ
うに、上記オフセット補正値ＺＱ、ν０をそれぞれの最
大値および最小値のみから求める上記提案の磁気式方位
検出装置による地磁気方位の検出は不安定であり、再現
性の良いオフセット補正を期待できない場合もあり得る
。

また、感度補正を行なうにしても、　Ｘ、　Ｙ両方向に
ついて磁気方位センナの設置場所変更の度に実施しなけ
ればならないため、補正作業が実に煩雑となる。

本発明は、上記の如き間輸点を解決することを目的とし
、ｌｖ５図を参照して前述した如く、＃Ｍ磁気方位セン
サ搭載された車輌を一周３６０’回転するように走行さ
せて得られる上記磁気方位センサの出力Ｘ、νのデータ
のうち、　それぞれ″の最大値および最小値の順に複数
個のデータを抽出し、それぞれの平均値にもとづいてオ
フセット補正および感度補正を行なうことによって、正
確な地磁気方位を検出できるようにする磁気方位検出装
置を提供することを目的としている。以下図面を参照し
つつ説明する。

オフ図イ）および（ロ）は本発明におけるオフセット補
正および感度補正に関する基本原理を説明するための説
明図、第８図は本発明の一実施例構成を示すブロック図
である。

第８図に図示されている本発明の一実施例の説明に先立
ち、オフ図を参照して本発明における搏正原理について
説明する。

第４図に示すように水平面上で車輌４が３６００回転し
た時に得られる磁気方位センサのＸ、　Ｙ出力のデータ
の中から、地磁気方位の東西南北方向におけるＮ個のデ
ータを平均し、磁気方位センサの東西南北データ（”＋
”　）　＋　（”ｒ”　）　＋　（”ｔ’ｓ）（”ＮＩ
ＶＮ）を求め１次式によってオフセット値（Ｚ＠。

ｙｏ）が決定される。

さらに詳しく述べると、東方向のＸ出力データとしては
、Ｘ方向出力の最大値ｚ配ｘから大ぎい順にＮ個取りだ
したものであり、同じく東方向Ｙ出力データというのは
”ｍα２の時のν、つまりν０１α２）で表現される様
な、Ｎ個のＸ方向出力値に対応したＹ方向出力値のデ〜
りである。

つまり、東方向データは 同様にして西方向では、Ｘ方向出力値の最小値より小さ
い順にＮ個を得る。すなわち 北方向ではＹ方向出力値の最大値より大きい順にＮ個を
データとする。すなわち 同様に雨方向ではＹ方向出力値の最小値より小さい順に
Ｎ個をデータとする。すなわちそしてオフセット補正計
算のための東西南北のデータとして上述したそれぞれＮ
個のデータを平均化する。

データのサンプリング時間が早ければ、このように東西
哨北方向でのＮ１ｔＡのデータを平均することにより、
瞬間的な磁気外乱にあまり影響されなイ東西）％北のデ
ーｐ　（ｇｇ、ｙｇ）、（ｚｗ、ｙｗ）、（ａｓ、ｙｓ
）。

（相、５ＩＮ）を得ることができる。

上記の４点のデータにもとづき０前述した式による演算
を行なうことによってオフセット補正値を求める。すな
わち このように、東西南北方向４点から東西方向、南北方向
のそれぞれのオフセット値を求める本発明は、前述した
敏大値、最小値の２点からだけで求める方法に比べ非常
に再現性の良いものである。

さらに本発明による補正方法では、オフセット補正した
後の磁気方位センサのＸ、　Ｙ出力値に対して、東西、
重比両方向とも最大値が等しくなるように、感度補正を
行なう。

磁気方位センサのオフセット後のＸ、Ｙ出力（−−−、
）　、　（ｙ−ｙｏ　）の最大値があらかじめ定められ
た値、たとえばＡ′なる値になる様にする。東西方向の
最大値は（”Ｅ−’Ｗ）／ｚで表わされ、また南北方向
の最大値は（ｙ’Ｎ−ｙｓ）／ｚで表わすことができる
。

従って、東西、南北両方向の感度を一様にするために次
の式で感度係数Ｋｇ、Ｋｙを決める。

以上の式により、東西方向、南北方向の最大値はＡとな
る。最終的に補正された磁気方位センサの出力は となる。

このような補正を行なうことによって、ｉ４図に示され
ているように、車輌４が３６０°回転した時に磁気方位
センサの補正後の出力、１．、／が描く軌跡はオフ図Ｑ
丁に示すような半径Ａの円となり。

地磁気方位を正確に検出することができる。

次に、″ｌｖ８ｌ−８図施例について説明する。図中の
符号５は磁気方位センサであって０図示省略したが直交
するＸ、Ｙ方向の磁気検出素子をそなえ、入射磁気ベク
トルのＸ成分およびＹ成分に対応する直ｒｆｔ電圧ｘ、
ｖを出力する。６はマルチプレクサであって上記磁気方
位センサ５からのｚ、Ｙ出力を交互に後述するＡ／Ｄコ
ンバータ７に送出するもの、７はＡ／Ｄコンバータ、８
は切換スイッチであって、端子ｔｌ側へ接続されたとき
には初期の補正値演算モードとなり、端子ｔｌ側に接続
されたとぎには通常の方位表示モードとなる。また。

９ないし１２は比較回路、１３ないし１６はデータ・メ
モリである。

比較回路９は、上記磁気方位センサ５からマルチプレク
サ６、Ａ／Ｄコンバータ７、切ｍスイッチ８を介して送
られてくるＸ、・Ｙ出力のうちＸ出力の最大値から大き
い順に２０個即ちｚｍａｚないしｚｍａｚ−１９を選択
し、該ｒ’ｍａｚないしＺｔｌＬ（Ｌｍ−１９に対応す
るＹ出力即ちｙ　（＋ｔｍａｚ　）ないしｙ　（ｚｔｎ
ａｚ−１９）と対にしてデータ・メモリ１３に格納する
。即ち１本発明にいう東方向データがデータ・メモリ１
３に格納されることになる。

同様にして、データ・メモリ１４には西方向データ、デ
ータ・メモリ１５には南方向データ、データ・メモリ１
６には北方向データが夫々、格納される。なお、オ８図
図示実施例においては、上記各データ・メモリ１３ない
し１６に格納されるデータは何れも２′θ対である。

１７は補正値演算部であって、上記データ・メモリ１３
ないし１６に格納されている東、西、市。

北各方向データの平均値即ち前述した（　”Ｋ、ＷＥ）
。

（＠ｗ、Ｗｗ）、（Ｗｓ、Ｗｇ）、（ｇＮ、ＹＮ）を求
め、更に核平均値にもとづいて、下記ｉ　（１）式に示
す演算を行なうことによってオフセット補正値（”ｏ、
Ｖｏ）と下記オ（２）式に示す演算を行なうことによっ
て感度補正係数（Ｋｓ　＊Ｋｙ　）とを求める。

１８は演算開始スイッチであり、上記補正値演算部１７
に対し上記演算の開始を指示するものである。

１９は補正処理部であり、上記補正値演算部１７から送
られてきてセットされているオフセット補正（ｆｉ　（
”１）＋　’ｏ）　オＪ：び感度補正係数（Ｋｇ、Ｋｙ
）にもとづき、移動体の通常走行時における上記磁気方
位センサ５の出力に、ｙ）に対して、下記オ（３１式に
示されている補正処理を行なう。

２０は角度演算部、２１は表示部であり、角度演算部２
０においては上記補正処理部１９における補正処理後の
補正出力（、ｌ、、／）にもとづいて。

下記Ａ１（４）式に示す演算を行ない方位角θを算出し
。

該角度演算部２０の出力によって上記移動体の走行方向
が表示部２１に表示される。

−ｔ　　ｊ θ＝１−（了）・・・・・・・・・・・・（４）更に、
第８図図示実施 追って説明する。

先づ．切換スイッチ８を端子１．側に接続することによ
って．補正値演算モードとなる．そこで。

″ｌｖ４図図示の如く車輌４を１周または３６００回転
させると，磁気方位センサ５の出力（Ｚ，ν）は、マル
チプレクサ６、Ａ／Ｄコンバータ７、　切換スイッチ８
を介して比較回路９ないし１２に転送される。そして、
上記車輌４が１周または３６０°回転したのちには．前
述したように．上記比較回路９ないし１２において選択
された東西南北の各方向データがデータ・メモリー３な
いし１６に格納されることになる。

従って．上記車輌４の１周または３６０°回転後。

演算開始スイッチをオンすることによって．補正値演算
部１７は１前述したようにオフセット補正値（ｇｏ．ｙ
ｏ）および感度補正係数（　Ｋｇ　、　Ｋｙ　）を算出
して補正処理部１９にセットする。

次に，切換スイッチ８を端子ｔ２側に接続することによ
って．マルチプレクサ６、Ａ／Ｄコンバータ７、切換ス
イッチ８を介して送られてくる磁気方位センサ５の出力
（−、ｙ）は、補正処理部１９において前述したように
オフセット補正および感度補正が行なわれて．正確な補
正出力（、’，／）が得られる．更に．必要に応じて．
前述した如く。

角Ｗｔｓ体部２０において方位角θが演算されて。

車輌の進行方位を表示部２１に正確に表示することがで
きる。

以上説明した如く１本発明によれば．鉄板等強磁性体に
よって構成された移動体に搭載された磁気方位センナの
出力に対するオフセット補正に用いられる補正値は．従
来のＸ，Ｙ２方向の夫々最大値，岐小値の２点のみの平
均値にもとづいて求、められる補正値に比較して．はる
かに誤差を小さくすることが可能となるため．オフセッ
ト補正の精度を大幅に向上せしめ，併せて感度補正も同
時に行なうことも可能であり．また瞬間的な磁気外乱に
も影響されることがなく再現性の良い磁気方位検出装置
を提供することができる。このため９本発明の磁気方位
検出装置とスピード・センサとを組合わせることによっ
て．ロー・コストで高精度な移動体の現在位ｔＩｔ更新
表示システムの提供も可能となる等．その効果は大であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いられる磁気方位センサの説明図．
″）ｖ２図ないし′）Ｖ６図は鉄板等強磁性体によって
構成された移動体に搭載された磁気方位センサの出力軌
跡の各種態様を説明するための説明図．オフ図（イ）、
（口）は本発明におけるオフセット補正および感度補正
に関する基本原理を説明するための説明図，第８図は本
発明の一実施例構成を示すブロック図である。 図中．５は磁気方位センサ、６はマルチプレクサ、７は
Ａ／Ｄコンバータ、８は切換スイッチ。 ９ないし１２は比較回路．１３ないし１６はデータ・メ
モリ、１７は補正値演算部．１８は演算開始スイッチ、
１９は補正処理部を夫々表わす。 特許出願人　　アルプス電気株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 移動体に搭載され、直交するｘ、Ｙ水子２軸方向に検出
   方向をもって地磁気を検出する磁気方位センサと該磁気
   方位センナの出力に対してオフセット補正および感度補
   正を行なう補正処理部とをそなえた磁気方位検出装置に
   おいて、上記移動体をほぼ水平に少なくとも３６０度回
   転させ、この間の上記磁気方位センサの東西南北方向の
   夫々のＸ出力値およびＹ出力値を夫々Ｎ個づつ抽出し。 その各Ｎ個の平均値（１Ｅ、１ｇ　）　、　（”ｗ、ν
   Ｗ）、（す、。 １ｇ）、（Ｎ、ＷＮ）を求める演算と、核演算結果にも
   とづいて、下記オ（１）式に示されているオフセット補
   正値（”ｏ、１１０）を求める演算および下記オ（２）
   式に示されている感度補正係数（Ｋｇ、Ｋｙ）を求める
   演算とを行なう補正値演算部をそなえ、該補正値演算部
   における演算結果にもとづいて、上記補正処理部におい
   で下記オ（３）式に示す演算処理を行ない上記磁気方位
   センナの出力補正を行なうように構成されていることを
   特徴とする磁気方位検出装置。