JPS61215915A - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、同一平面上に９０度の位相角をもって２つの
地磁気検出素子を配置し、これら検出素子が受ける地磁
気量の検出信号に基づいて該検出素子を搭載した移動物
体の進行方位を検出する方位検出装置に関するものであ
る。

〔発明の背景〕

従来、この種の方位検出装置は自動車等の移動物体のナ
ビゲーションシステムに使用されているが、移動物体自
体が一定の着磁量を有しているため、この着磁量を補正
しなければ方位の検出精度に誤差が現れる。

そこで、移動物体自体が有する着磁量を補正する方法と
して、 特開昭５７−７６４１１号公報および特開昭５７−１１
６２１１号公報に記載されているように、移動物体を旋
回させ、その時の地磁気検出素子の出力を基準にして着
磁補正を行うものがある。

ところが、自動車などの移動物体の着磁量は一定してお
らず、直流電車の踏切り通過などによって強力な外部磁
界を受けると着磁量が変化してしまう。このため、移動
物体の走行開始時に着磁補正を行ったとしても、走行中
に外部磁界を受けて着磁量が変化した場合には、再び走
行開始時と同様にして移動物体を旋回させてその着磁補
正を行わなければならず、実用的でないという問題があ
った。

〔発明の目的〕

本発明の目的は移動物体を旋回させることなく着磁補正
を行い、走行中にも常に正確な方位を指示することがで
きる地磁気検出型の方位検出装置に提供することにある
。

〔発明の概要〕

本発明では、移動物体の着磁に対して他磁検出素子出力
が受ける影響が該検出素子の取付位置に応じて変化する
という方向性に着目し、２つの地磁気検出のうちいずれ
か一方の検出信号が安定動作範囲を越えたとき走行中に
着磁量が変化したものと判断し、変化しない方の検出素
子出力信号を基準に変化した方の検出素子出力信号を補
正するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。第１図は本
発明の一実施例を示す全体ブロック図であり、地磁気検
出素子Ｓは第２図にその拡大図を示すようにセンサコア
１と、このセンサコア１に巻装され、周波数ｆの励磁電
流が流れる励磁コイル２と、励磁コイル２によって励磁
されたセンサコア１に９０度の位相角をもって巻装され
た２次検出コイル３および４とから構成され、２次検出
コイル３が第１の地磁気検出素子、他方の２次検出コイ
ル４が第２の地磁気検出素子（以下、センサと略記）と
して機能する。これらセンサ３，４のうちいずれか一方
は移動物体である車輌の進行方向と平行に配設される。

このような構成のセンサのセンサコア１は励磁回路５に
よって発振器６から発生される周波数ｆの正弦波発振信
号によって励磁される。

一方、センサ３，４の一端には定電圧源１８からライン
８，１０を介して直流バイアスがかけられており、他端
からはこれらセンサ３，４が受けた地磁気量に応じた信
号が励磁コイル２による磁荷量に重畳して出力されるよ
うになっている。そして、これらセンサ３，４の出力信
号はライン７゜９を介して検波器１１．１２に入力され
、ここで例えば正の振幅成分のみが抽出された後、積分
量１３．１４で積分され、さらにアンプ１５．１６で増
幅された後、ＡＤ変換器１７においてディジタル信号に
変換される。ディジタル信号に変換されたセンサ３，４
の出力信号は演算装置（ＣＰＵ）１９に読取られ、方位
演算のために用いられる。

この場合、ＣＰＵ１９はＲＯＭ２１に予め記憶された方
位演算プログラムに従って方位演算を行うが、車速セン
サ２５の車速パルスによって方位演算周期などを調整す
る。この結果、算出された方位は表示部２０に表示され
る。

次に、Ｘ軸側のセンサ３の出力信号電圧をｖｌＬ。

Ｙ軸側のセンサ４の出力信号電圧をｖｖとしたときの着
磁補正方法について説明する。

まず方位に対するｖ、、ｙＹの関係は、これを直交座標
系で表すと第３図に示すようにＶ、、Ｖｖの出力の中心
的０　（Ｖ　＊　ｗ　−Ｖ　ｖ　＊　）を中心とした円
となる。この円は、車輌の着磁量が一定であればその中
心点０の位置は常に一定である。従って、車輌を旋回さ
せ、その時の出力Ｖ、、Ｖｖを検出することにより１次
式を用いて中心点０を求めることができる。

ここで、■□１．＝センサ３の出力電圧の最大値。

ｖｖＩｌｘ８＝ノ最小値。

■ｘ、１．工＝センサ４の出力電圧の最大値。

■□□＝　　　　　〃　　　の最小値。

通常の走行時は、この中心点の出力（Ｖ！−＝Ｖｖ＊）
より方位θを求める。

ここで、車輌が着磁されたかどうかを検出するために第
３図の斜線で示すような出力安定領域２２を設ける。こ
の領域２２に幅を持たせているのは、走行中にセンサ出
力が建物などの影響から微小変化することを考慮したた
めで、方位検出誤差の安全率を勘案してこの幅を設定す
る。

次ニ、ｖｘ、ｖＹがこの安定領域２２内にあるかどうか
は出力ｖｘ、ｖｖの直交座標系における半径ｒが次式の
条件を満しているかどうかで決める。

＜ｒ’＋＋ａｘ　　　　　　　　　　　　　　−（４）
但し、ｒ０ヨｅ　ｒ’ｍａｉは安定領域２２の円の半径
。

このようにして車輌の着磁量を判定するが、実際の走行
中には着磁しない程度の外部磁界を受け。

Ｖ、、ＶＹが安定領域２２を離脱することがある。

これは着磁された車が近くを通ることなどによって生じ
る現象であるが、この場合はループ２４のようにして元
の位置に戻ってくる。したがって、前記（４）式の判定
がされた場合、車速センサ２５からのパルスをカウント
するなどの方法によって一定時間以上安定領域２２を越
えたか否かを判別し、一定時間に満たないときには前に
検出した方位を保持するようにする。

しかし、一定時間以上経過した後においても安定領域２
２内にＶ、、Ｖｖが入っていない場合には１着磁補正を
行う必要のある着磁を受けたと判定する。

が考えられ、走行中には後車のみが起こると考えられる
０本発明は後車に対する対策法である。

電車の踏切りを通過する場合、磁界は車体の長手方向に
かかり着磁もその方向にかかる。そこで、センサ３，４
の取付は位置を例えば運転席の上の天井にしたとすると
、第４図に示すようにｖ３は変化せず、ｖｖのみが変化
し、出力特性円の中心は（ｖ１□Ｖｖ’ｗ）に移る。こ
の変化の程度は当然ながらセンサ３，４を天井から離す
程小さくなる。

本実施例では、センサ３，４の出力が飽和しないことを
前提としているので、取付は位置は天井からある程度離
すこととする。

以上の着磁変化によるセンサ出力の変化を、横軸に方位
を、また縦軸に出力電圧をとって表すと、第５図に示す
ようになる。ここで変化を受けないセンサ出力ｖｘを基
準にして他方のセンサ出力ｖｖの変化量を算出すること
によって外部から受けた着磁量を知ることができ、結果
的に着磁補正量を知ることができる。なお、第５図にお
いては着磁変化の有ったＹ軸側コイルの出力電圧を破線
で示している。

センサ出力ｖ７の変化量を算出する場合、ｖｌに対する
判定不能領域２６．２７と判定可能領域に分けて行う。

まず１判定可能領域においては、着磁量の変化前の出力
Ｖ、から現在の出力ｖ、′　のみを見て方位θがある程
度わかるので、その時の出力ｖｖ′とＡｃｏｓθ′　と
を比較して変化量Δｖｌｌ　を求める。

着磁量ΔＶ　＊　＝　Ｖ　ｖ　’　　Ａ　ｃｏｓθ’　
　　　　・（５）この状態では、かなり誤差を含んでい
る可能性があるので、何度か繰り返しその平均値Δｖｌ
ｌを採用する。ここで、出力ｖ、ｔ′　　による新たな
中点０′を Ｖ□′＝ｖｖ、Ｉ＋Δ、′　　　　　　　　　・・・（
６）によって求め、この新たな中心点０′を基準として
前述した第（３）式を用いて着磁後の方位を算出する。

ただし１半均値ＡＶ、を求めている間にＸ軸側センサの
中点２８．３１を通過した場合は。

その時のＹ軸側センサの出力Ａ、′（第５図の３０、３
３）に ＶＹＩｌ’　＝ＶＹ’　ｆＡ　（出力の振幅）　　　・
（７）によって新たな中心点０′を直接求めることがで
きる。

次に、判定不能領域においては、前記の演算を行わず、
Ｏ’　＝９０′″またはＯ’　＝２７０”として出力す
るものとする。そして、その間にＹ軸側センサ出力ｖｖ
　をサンプリングしておき、その増加傾向より判定可能
領域内における位置を決定する６例えば判定不能領域２
６において、Ｙ軸側センサ出力ｖ７が減少傾向にある状
態でＸ軸側センサの出力ｖ８が下がってきたら東南側の
方位「９０°＋α」を方位θとし、この時点で着磁量を
前記（５）式によって求める。

以上の操作は走行中に行うことができるため、一度だけ
着磁補正のための旋回を行えば、走行中の方位誤差は全
く起らない。

ここで、車輌の旋回する着磁補正は、長期間車輌を放置
していた場合やマグネットを付着した場合に必要とされ
、それ以外の時は必要とせず、キースイッチを入れた状
態の中点出力をセンサ側の中点出力として用いることに
より、第（５）〜（６）式により自動的に進行方位を求
めることができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明によれば、移動物
体の旋回による着磁補正を行わずに、走行中に受けた着
磁量を自動的に補正できるため、着磁補正が簡単なもの
となり、しかも常に正確な方位を指示することができ、
実用に充分耐え得るものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図。 第２図は地磁気検出素子の構成図、第３図は着磁量の変
化の有無を判定する際の説明図、第４図は着磁を受けた
時の検出素子出力の変化を示す図、第５図は着磁補正法
の説明図である。 １・・・センサコア、２・・・励磁コイル、３，４・・
・検出コイル、５・・・励磁回路、６・・・発振器、１
１．１２・・・検波器、１３．１４・・・積分器、１５
．１６・・・アンプ、１７・・・Ａ／Ｄ変換器、１８・
・・定電圧源。 １９・・・演算装置、２０・・・表示部、２２・・・出
力安定領域。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．同一平面上に９０度の位相角をもつて２つの地磁気
   検出素子を配置し、これら検出素子が受ける地磁気量の
   検出信号に基づいて該検出素子を搭載した移動物体の進
   行方位を検出する方位検出装置において、前記２つの地
   磁気検出素子の検出信号のうちいずれか一方の検出信号
   の変化範囲が安定動作範囲を越えたことを検出する第１
   の手段と、この第１の手段の検出結果に基づき安定動作
   範囲を越えた地磁気検出素子の検出信号を補正する第２
   の手段とを備え、前記移動物体の進行方向は検出信号の
   変化範囲が安定動作範囲を越えない地磁気検出素子の出
   力信号と前記第２の手段で補正された検出信号とに基づ
   いて検出することを特徴とする方位検出装置。