JPS59141012A - 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】 本発明は移動体の進行方位を求める方位検出装置に関す
るものである。

従来、この種の装置として、特開昭５７−１４８２１０
号の「方位検出装置」があり、方位検知部からの直交す
る２成分（Ｘ、Ｙ方向）の電気信号を入力して移動体の
進行方位を演算し方位信号を発生するとともに、ひずみ
量検出スイッチの投入により移動体を１回転以上回転さ
せた時の前記方位検知部からのＸ、　Ｙ方向の電気信号
によりそれぞれの方向での最大値と最小値を求め、それ
らの値により前記Ｘ、Ｙ方向の電気信号が描く円のベク
トル軌跡の中心、すなわち原点移動量を求めて前記方位
検知部からのＸ、Ｙ方向の電気信号を補正するものが開
示されている。また、このものにおいては、他の実施例
として、上記ひずみ量検出スイッチの投入時に、上記原
点移動の補正の代わりに前記それぞれの方向での最大値
の比をとってゲインデータを得、このゲインデータによ
り前記Ｘ、Ｙ方向の電気信号を、そのベクトル軌跡が真
円を描くように補正するものが開示されている。

そして、この装置は地磁気のひずみを補正するものとし
て有効なものとなっている。

しかしながら、地磁気のひずみは一定でなく、変化して
おり、その経時変化により前記方位検知部からのＸ、Ｙ
方向の電気信号が変化し、従って移動体の正確なる進行
方位を求めることができなくなるという問題がある。

本発明は上記問題に鑑みたもので、その目的とするとこ
ろは、地磁気のひずみの経時変化に係わりなく移動体の
正確なる進行方位を求めることができる方位検出装置を
提供することにある。

すなわち、本発明は上記地磁気のひずみの経時変化が、
方位検知部からのＸ、Ｙ方向の電気信号が描く円のベク
トル軌跡の原点移動によるものであるということを確認
し、この点に着目したもので、移動体の移動に伴って上
記原点補正のための原点移動量を順次更新するようにし
、また前記Ｘ。

Ｙ方向の電気信号が描くベクトル軌跡を真円に補正する
ためのゲインデータをスイッチ操作等のタイミングに応
じて頻度少なく求めるようにしたものである。

このことをさらに詳述すると、第９図に示すように、地
磁気の方位をＸ、Ｙ方向に分解して検知する方位検知部
１を備え、１回転補正の指示がタイミング手段３から発
生すると、ゲイン演算手段２１にてこの移動体が少なく
とも１回転する間前記方位検知部１からのＸ、Ｙ方向の
電気信号を入力して、前記Ｘ、Ｙ方向の電気信号が描く
ベクトル軌跡を真円に補正するためのゲインデータを求
め、また方位検知部ｌからのＸ、Ｙ方向の電気信号が異
常レベルにあるか否かを異常判別手段２２にて判別し、
この異常判別手段２２にて異常レベルでないことを判別
した時の前記方位検知部１からのＸ、Ｙ方向の電気信号
をこの移動体の移動に伴って原点移動演算手段２３に加
え、この原点移動演算手段２３にてそれらを記憶すると
ともに、その記憶した複数種類のｘ、Ｙ方向の電気信号
によりそのＸ、Ｙ方向の電気信号が描く円のベクトル軌
跡の中心、すなわち原点移動量を、その原点移動量を規
定するＸ、Ｙ方向の原点移動データとして求め、また方
位検知部１からＸ、　Ｙ方向の電気信号が方位演算手段
２４に人力された時、そのＸ、Ｙ方向の電気信号を、前
記原点移動演算手段２３にて求めたＸ、Ｙ方向の原点移
動データと前記ゲイン演算手段２１にて求めたゲインデ
ータに。

より原点を中心とした真円のベクトル軌跡上の値に補正
し、この補正した値によりこの移動体の進行方位を演算
するようにしたものである。

以下不発−を図に示す実施例について説明する。

第１図はその一実施例を示す電気結線図であって、方位
検知センサ１０は強磁性体の磁心ＩＣ上に励磁巻線ＩＤ
、および互いに直交するように出力巻線ＬＡ、ＩＢがそ
れぞれ巻かれている。１１は発振回路で励磁巻線ＩＤを
周波数ｆで励磁するために矩形波信号Ａ（第２図（■）
）を出力する。磁心ＩＣ内の磁界は方位検知センサ１０
に加わる地磁気の水平分力Ｈと地磁気のひずみの水平分
力りの和、Ｈ＋ｈに応じて変化し、この磁心ＩＣ内の磁
界に比例した出力がそれぞれ出力巻線ＩＡ、ＩＢより取
り出され、コンデンサと抵抗からなる同構成のフィルタ
１２Ａ、１２Ｂにより周波数２ｆ成分の出力Ｘ、Ｙ（第
２図（２）、（３））が得られる。この出力Ｘ、Ｙを増
幅回路１３Ａ、１３Ｂを用いて増幅した後、タイミング
回路１４よりの信号Ｃ（第２図（４））にてホールド回
路１５Ａ、１５Ｂでサンプルホールドすれば１５８点、
１５ｂ点に直流の出力ｘ、ｙが得られる。

そして、出力巻線ＩＢに対してθなる角度をなして地磁
気の水平分圧力Ｈが印加され、またφなる角度をなして
地磁気のひずみの水平分力りが印加された場合、出力ｘ
、ｙは次式で表わされる。

ｘ＝ＫＩ　Ｈ（Ｈ−ｓ　ｉｎθ＋ｈ−ｓｉｎφ）十に３
’ｊ＝に２・　（Ｈ−ｃｏｓθ＋ｈ−ｃｏｓφ）十に４
上式においてＫｌ、に２は方位検知部１のひずみを持っ
た増幅度、Ｋ３．に４は方位検知部１の零点移動ひずみ
である。そして、車両っまりθを３６０°回転させた場
合、方位検知部１の出力Ｘ。

）’（１５ａ点、１５ｂ点）のベクトル軌跡は第３図に
示すような離心率に２／ＫＬで、Ｘ軸方向にＫｌ・ｈ−
ｓｉｎφ＋に３．Ｙ軸方向にに２　・ｈ　−ｃｏｓφ十
に４だけ原点移動した楕円となる。

２は演算部で、マイクロコンピュータシステムを用いて
第４図（ａｌ及び（ｂｌに示す２腫の演算処理を実行す
る。

３はタイミング手段としての１回転補正開始スイッチで
、自己復帰式のものである。

４は距離センサで、車輪の回転に連動するシャフト４３
に取付けられた磁石からなる回転体４２と、この回転体
４２のＮ、Ｓ極に応じて開閉を行なうリードスイッチ４
１から構成される。

第５図において、５は演算部２からの１回転補正信号Ｓ
により１回転補正中であることをＬＥＤ５１の点灯によ
り報知する補正報知回路である。

第６図において、６１，６２．６３は演算部２からの方
位信号θによりＬＥＤ数字表示器６４゜６５．６６にこ
の車両の進行方位を角度で表示させるデコーダである。

次に、上記構成におけるその作動を第４図（ａ）、（ｂ
）に示す演算流れ図とともに説明する。

まず、イニシャライズで変数の初期値を零にする。（ス
テップ１０１）１回転補正開始スイッチ３が投入された
時はステップ１０２の判定がＹＥＳになり、第４図（ｂ
）に示す演算処理に入る。まず、ステップ１０３で１回
転補正信号Ｓを出力して第５図に示すＬＥＤ５１に１回
転補正中であることを表示させ、ステップ１０４で演算
に使用する変数を初期値にする。なお、この１回転補正
時においては車両を一方向に回転させるようにする。そ
して、ステップ１０５から１１３への繰返演算にて方位
検知部１の出力Ｘ、Ｙを連続的に読み取り、最大値ｘ　
ｍａｘ、　　ｙ　　ｍａｘと最小値ｘ　ｍｉｎ、　　ｙ
　　ｍｉｎを探す。また、ステップ１１４から１２１の
演算処理にてｘ＋　　ｙの増加及び減少から極大点及び
極小点通過を判定する。車両が１方向に回転する間に、
ｘ、ｙそれぞれ極大点と極小点を通過すれば、最大値ｘ
　ｍａｘ、　　ｙ　　ｍａｘ、最小値ｘ　ｍｉｎ、　　
ｙ　　ｍｉｎを探しだしたことになるので、最大値ｘ　
　ｍａに、　　ｙ　　ｍａｘと最小値ｘ　ｍｉｎ、　　
ｙ　　ｍｉｎの値から原点移動データｏ　ｘ＝　　（ｘ
　　ｍａｘ＋ｘ　　情ｉｎ）　／　２．　　ｏ　ｙ　＝
　　（ｙ　　ｍａｘ＋ｙ　　ｍ１ｎ）　／２．ゲインデ
ータｇｘ＝２Ａ２／（ｘ　　１Ｉｌａｘ−ｘ　　ｍ１ｎ
）　、　　ｇ　ｙ＝２Ａ２／　（ｙ　　１ＩＩａｘ　−
ｙ　　ｍ１ｎ）の４つの値を求めて記憶する（ステップ
１２２．１２３）。ただし、Ａ２は定数である。

そして、ステップ１２４により１回転補正信号Ｓの出力
を停止し、１回転補正が終了したことを示す。すなわち
、１回転補正開始スイ・ノチ３を投入して１回転補正処
理を開始させて車両を回転させると、第３図に示す原点
移動した楕円を原点中心の円に補正する補正量ｏｘ、ｏ
ｙ、ｇｘ・　ｇｙが求められ、自動的に１回転補正処理
が終了する。

１回転補正処理を終了するのに車両は最小２７０゜最大
３６０°回転させる必要がある。

次に、１回転補正処理が行なわれていない通常の処理に
ついて説明する。まず、ステップ１２５にて方位検知部
１の出力ｘ、　　ｙを読み取り、前記の１回転補正処理
で得た補正量による補正と、方位検知部１の出力ｘ、ｙ
の瞬時的な異常の検出を行なう。この瞬時的な異常の検
出は３つの方法により行なう。第１は、ステップ１２６
にて方位検知部１の信号ｘ、ｙが方位検知部１のグイナ
ミソクレンジーＡ１からＡｔ（ＡＩは定数）の範囲内で
あるかどうかをチェックする。このＡＩという値は方位
検知センサ１０がハード的に飽和してしまう境界の値に
対応している。次に、ステップ１２７．１２８にて方位
検知部１の信号ｘ、　　ｙに、前記の１回転補正処理で
得た補正量による補正を次式のように行なう。

ｘ＝ｘ−ｏｘ ｙ　　　　＝ｙ−ｏｙ ｘ　＝　ｘ　’　ｘ　ｇ　ｘ ｙ″　’ｙ’ｘｇｙ この処理により、第７図に示すように、ｘＩＩ　、　　
ｙＩＴの軌跡は、原点中心の円に補正される。第２の異
常検出は、ステップ１２９にて前記のｘｎ、ｙ“の軌跡
円の半径がＡ２上Ａ３（Ａ２は基準半径の定数、Ａ３は
定数）の範囲内であるかをチェックし、地磁気の大きさ
が通常の場合と大きく変化した場合の異常を検出する。

次に、ステップ１３２にてθ−ｊ　ａ　ｎ　　’　　（
ｘ　／　ｙ　”　）なる演算により、現在の車馬の進行
方位に対する方位信号θを求める。第３の異常検出は、
ステ・ノブ１３３にて前回の車両の方位信号θ０　（ス
テップ１３４により記憶）と現在の車両の方位信号θの
差と、距離センサ４からの距離信号より求めた前回から
現在までの走行距離にとから、 −Ａ４＜　（θ−θｏ）／Ｋ＜Ａ４　　　（Ａ４は定数
） なる演算を行ない、車両が通常回転できる角度以上の場
合、地磁気が外乱によって乱されたものとして、異常検
出をする。

次に以上に述べた異常検出において、異常がなく　（ス
テップ１３１にてＦ＝０）　、かつ前記の距離センサ４
からの信号とマイクロコンピュータシステム内部のクロ
ックから求められる車速がＡ５（Ａ５は定数）以上の時
、ステ・ノブ１３７の判定がＹＥＳ、ステ、７プ１３８
の判定がＮＯになって地磁気のひずみの経時変化を補正
する自動補正処理を行なう。ここで、車速か一定値以上
という条件は、同じ場所で車両が停止したまま、続番す
て自動補正処理を行なわないためであり、またｌ也磁気
のひずみの経時変化とは、１回転補正処理後（こ変化し
た地磁気のひずみである。第８図に示すように、地磁気
のひずみの経時変化番よ、原点移動Ｇこよるものである
ことが実験約６ご確力１められてＬ）るので、自動補正
処理は、原点移動量を対象と１−る。

自動補正処理は、Ｘ′、ｙ′のどちら力１カベ零の時、
他方のｙ′またはＸ′の値をそれぞれ正と負に分けて記
憶する。（ステ・ノブ１４０〜１４７）この正と負に分
けたＸＺ　　ｙ′のデータの数カベ全て３以上溜まった
時、ステ・ノブ１４８の＄１定力＜ＹＥＳになり、ステ
・ノブ１４旧こてＸ′とｙ′それぞれ６１面のデータの
平均を求めて前のｏｘ、Ｏｙに足し、新らしい原点移動
量ｏｘ、ｏｙとする。

すなわち、第８図の新らい１軸ｘ’　　（ＮＥＷ）、ｙ
’（ＮＥＷ）に対するものとする。

この自動補正処理、を終えた後にステ・ンプ１３９に進
む。また、車速がＡ５以上の時、あるｔ、ＭＧよ異常検
出をしてステ・７プ１３０またＣ−！１３６＆こよりＦ
＝１となっている場合には、自動補正処理を場テなわず
にステップ１３７あるいは１３８より直接ステップ１３
９に進む。このステ・ノブ１３９で（よ、前述の３種の
異常検出のうち、ステ・ノブ１２６．１３３にて現在の
車両の方位信号θの異常を検出した場合はステップ１３
５の処理により前回の方位信号θ０を現在の車両の方位
信号θとして出力し、それ以外の場合はステ・ノブ１３
２にて求めた方位信号θを出力する。このことにより、
第６図に示す表示器６４，６５．６６にその時の車両の
進行方位が数字表示される。

なお、この演算部２へは、方位検出装置の電源スイツチ
投入時（車両のキースイ・ソチのオン時でもよい）に電
源供給され、また前記原点移動データｏｘ、ｏｙ、ゲイ
ンデータｇＸ、ｇ）’、および自動補正処理用のＸ′、
ｙ′それぞれ６個のデータは電源スィッチの投入状態に
係わりなく不揮発記憶されるように構成されている。

なお上記実施例では、方位検知センサ１０としてリング
コアタイプフラ・ノクスゲートセンサを示したが、その
代わりに、他のフランクスゲートセンサ、ホール素子等
を用いてもよい。

また、方位信号θは、ｔ’ａｎ　　’（ｘ’／ｙ’）な
る演算によらなくても、レベル比較によって２Ｎ分割の
方位信号としてもよい。

さらに、演算部２はマイクロコンピュータシステムによ
るデジタル処理ではなくアナログ的に比較回路、加減算
回路等を組み合わせても実現できる。

さらに、本方位検出装置は、車両だけでなく、船舶、飛
行機などに適用してもよい。

さらに、自動補正処理において、ｘｒ、ｙｒそれぞれ６
個のデータの平均に基づいて原点移動データを求めるも
のを示したが、数学的に円の中心を求めるには円周上の
任意の３点がわかればよいため、ｘ′、ｙ′の異なる任
意の３点の値により原点移動データを求めるようにして
もよい。

さらに、ゲインデータｇａｉｎをｇａｉｎ−（ｙｍａｘ
−ｙ　ｍ１ｎ）　／　（ｘ　ｍａｘ−ｘ　ｍ１ｎ）なる
演−によって求め、ｘ″’＝（ｘ−ｏｘ）　　・ｇａｉ
ｎ。

ｙ”＝ｙ−ｏｙなる演算にて方位検知部１からの信号の
補正を行なうようにしてもよい。

以上述べたように本発明では、タイミング手段からタイ
ミング指示が発生すると、方位検知部からのＸ、Ｙ方向
の電気信号が描くベクトル軌跡を真円に補正するための
ゲインデータを求め、また前記タイミング指示の発生時
以外においてもこの移動体の移動に伴って前記Ｘ、Ｙ方
向の電気信号が描く円のベクトル軌跡の中心、すなわち
原点移動量を順次更新するようにし、その原点移動量の
データおよび前記ゲインデータにより方位検知部からの
Ｘ、Ｙ方向の電気信号を原点を中心とした真円のベクト
ル軌跡上の値に補正し、この補正した値によりこの移動
体の進行方位を演算するようにしているから、地磁気の
ひずみおよびその経時変化に係わりなく移動体の正確な
る進行方位を求めることができ、また方位検知部からの
Ｘ、Ｙ方向の電気信号が正常レベルにあるものを用いて
前記原点移動データを求めるようにしているから、瞬時
的な異常に影響されず前記原点移動量を正確に把握する
ことができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す電気結線図、第２図は
第１図中の各部の信号波形図、第３図。 第７図、第８図は作動説明に供する説明図、第４図は演
算部の演算処理を示す演算流れ図、第５図は補正報知回
路の電気結線図、第６図は表示部の電気結線図、第９図
は本発明の全体構成図である。 １・・・方位検知部、２・・・演算部、３・・・１回転
補正開始スイッチ。 代理人弁理士　岡　部　　　隆 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 移動体に取り付けられ、地磁気の方位を直交する２方向
   （Ｘ、Ｙ方向とする）に分解して検知するようになし、
   そのＸ、Ｙ方向の電気信号出力が円のベクトル軌跡を描
   くように構成された方位検知部と、この方位検知部から
   のＸ、　Ｙ方向の電気信号を入力するとともにそのＸ、
   Ｙ方向の電気信号に基づいて前記移動体の進行方位を演
   算する演） 算部とを備えた方位検出装置において、１回転補正のタ
   イミング指示を発生するタイミング手段を備え、 さらに前記演算部は、 前記タイミング手段からタイミング指示が発生すると、
   この移動体が少なくとも略１回転する間の前記方位検知
   部からのＸ、　Ｙ方向の電気信号を入力して、前記Ｘ、
   Ｙ方向の電気信号が描くベクトル軌跡を真円に補正する
   ためのゲインデータを求めるゲイン演算手段と、 前記方位検知部からのＸ、Ｙ方向の電気信号が異常レベ
   ルにあるか否かを判別する異常判別手段と、 前記異常判別手段にて異常レベルにないことを判別した
   時の前記方位検知部からのＸ、Ｙ方向の電気信号をこの
   移動体の移動に伴って順次記憶し、その記憶した複数種
   類のＸ、Ｙ方向の電気信号によりそのＸ、Ｙ方向の電気
   信号が描く円のベクトル軌跡の中心、すなわち原点移動
   量を、その原点移動量を規定するＸ、　Ｙ方向の原点移
   動データとして求める原点移動演算手段と、 前記方位検知部からＸ、Ｙ方向の電気信号を入力した時
   、そのＸ、Ｙ方向の電気信号を、前記原点移動演算手段
   にて求めたＸ、Ｙ方向の原点移動データと前記ゲイン演
   算手段にて求めたゲインデータにより原点を中心とした
   真円のベクトル軌跡上での値に補正し、この補正した値
   によりこの移動体の進行方位を演算する方位演算手段と
   を有する ことを特徴とする方位検出装置。