JPS62138718A - 車両用方位計 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、着磁による磁気方位センサの検出誤差を自動
補正する車両用方位計に関する。

（従来技術） 従来、この種の装置としては、例えば特開昭５８−１３
５９１１号のものが知られている。

このような従来装置にあっては、表示装置に表示された
通路網線図を児ながら出発地点と目的地点を指示すると
、所謂記憶装置に予め記憶されている地図データから最
適コースを検索して表示装置に表示し、次にナビゲート
動作の開始を指示して車両を走行すると、地磁気を検知
する方位センサにより検出された車両の進行方位と速度
センサにより検出された車両速度から車両の現在位置を
計算し、該表示装置に時々刻々変化する車両の現右位置
をガイド表示するようにしている。

このように従来は、車両の進行方向を方位センサて検出
していた。

ここで、方位センサ（例えばフラックスゲート方式の方
位センサ）は、第７図に示すように、パーマロイリング
１に、Ｘ＠コイル（車体の直進方向Ｙ○に水平に設けら
れる）２と、該Ｘ１Ｉｌｉｌコイル２に直行するＹｉＩ
Ｉ！ｌ］コイル（車体の左右方向ＸＯに水平に設けられ
る）３と、補助コイル４とを巻装し、該補助コイル４に
所定周波数の交流信号を供給するようになっている。そ
して、地磁気により夫々のＸ軸コイル２に誘起された信
号ＶＸとＹＩ１１１コイル３に誘起された信号ｖｙのレ
ベルに基づいて、ナビゲータ装置は所謂地磁気ベクトル
に対する車両の進行方向ベクトルを得ている。

即ら、該方位センサを備えたナビゲータ装置を塔載して
、車両をある方向、例えば地磁気方向に対して角度θの
方向に走行させると、Ｘ軸コイル２とＹ＠コイル３から
は、地磁気ベクトルに対して角度０分だけ例えば直流レ
ベルがシフトした信号ｘ、ｖｙが発生する。そして、こ
の信号Ｘ。

ｖｙのシフトした直流レベルに基づいて車両の走行方向
及び大きざを示す走行方向ベタ１〜ルＶＣを求めている
。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、方位センサは微弱な地磁気を利用して車
両の進行方向を検知することから、例えば電車踏切等を
通過した際に車両本体が＠滋した場合、該着磁の影響を
受けて方位センナの検出出力に誤差を生じる問題がある
。

即ち、このような方位検出手段によるナビゲータ装置は
、基本的には車両を座標点とするＸＹ座標における地磁
気ベクトルを検出するものであり、上記着磁が生ずると
第８図に示すように、車体固定座標ＸＹにおいて着磁に
よる誤差方位ベクトルＶＸ成分を有することになり、着
磁後に検出される地磁気ベクトルは真の地磁気ベクトル
と誤差方位ベクトルＶｘとの和になるため、この地磁気
ベクトルに基づいて求めた車両方位は真の車両方位から
ずれてしまう。

第８図に基づいて、着磁により発生する誤差を具体的に
説明すると、実線水した円の中心が車体固定座標ＸＹの
座標点でおり、着磁がないときには、例えばベクトルＶ
ａの方向に向いていた車両を北方向に角度θｍだけ回転
して、方位センサがらベクトルｖｒの方向が検出された
とする。着磁１変に同じ条件で車両を回転した場合、誤
差方位ベクトルＶｘだけの誤差分が重畳するので、車両
をベクトルＶａの方向に向けた時に方位センサで検出さ
れる方位ベクトルはｖａ＊となり、車両を角度θｍ回転
したときに方位センサで検出される方位ベクトルは■ｒ
＊となる。したがって、実際には車両を角度θｍ回転し
たにもかかわらず、方位計はベクトルｖｒ＊とｖａ＊と
の差の角度θｍ＊だけ回転したと認識し、該着磁によっ
て車両の進行方位に誤差を生ずる事となる。

そこで、従来の方位計では、第８図の点線で示すように
車両を円周上に走行させ、方位センサにて実際に検出さ
れる略全方位にわたる走行方向ベクトルの中心点ａ　を
算出し、着磁のない場合の中心点ａと該中心点ａ＊どの
誤差方位ベクトルＶＸを算出し、以後の走行の際には、
実際に方位センサより検出される走１テ方向ベクトルの
方位座標系の原点を誤差分すなわち誤差方位ベクトルＶ
ｘ分だけずらして補正演算するようにしている（以下、
円検定という）。

しかしながら、車両の着磁量は走行中などに変７化して
一定ではないから、正確な走行方向を得るには走行を開
始する前にいつもこのような円検定を行う必要が生ずる
ことになるが、このような操作は煩雑でおることから、
運転者等に行なわせるのは極めて合理的でない。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、車両の進行方位誤差を自己補正することのできる
車両用方位計を提供することを目的とし、この目的を達
成するために本発明は、地磁気方位を検出する方位セン
サと、走行中に車両が回転した時の回転角を検出する角
速度センサとを具備し、着磁により該方位センサの検出
信号に誤差を生じるようになった場合に、車両を回転し
て得られる角速度センサからの車両の回転角と、着磁後
に車両を回転し方位センサで検出された地磁気方位から
得られる回転角との差を検出し、その角度差から着磁に
よる誤差方位ベクトルを求め、以後、磁気方位センサか
らの検出信号に基づいて車両の走行方位を求める際には
、その誤差方位ベクトル分を除去することによって正確
な方位を求めるようにしたことを技術的要点とする。

（実施例） 第１図は本発明による車両用方位計の一実施例の基本構
成を示すブロック図でおる。ます、構成を説明する。

１１は車両の回転に伴う角速度を検出する角速度センサ
である。即ち、車両の回転角変位の時間的変化の割り合
い（θ／１）を検出する。

１２は地磁気方位を検出す・る方位センサ、１３は車両
の走行速度を検出する速度センサである。

角速度センサ１１で検出された角速度信号３ｗｌは角速
度データ発生手段１４て信号処理可能な角変位（θ／１
）を示す角速度データＳＷ２に前処理されて出力される
。

方位センサ１２より出力された検出信号Ｓ旧は方位デー
タ発生手段１５により前処理が行なわれ、信号処理可能
な方位データＳｄ２として出力される。

速度センサ１３より出力された検出信号Ｓｐ１は速度デ
ータ発生手段１６′により前処理が行なわれ、信号処理
可能な速度データＳｏ２として出力される。

１７は回転角判別手段、１８は角度変化量判別手段であ
り、角度変化量判別手段１８は角速度データＳｗ２を積
分することで、予め設定されている基準方位よりの車両
の回転角を算出し、回転角が該基準方位より所定角度例
えば１°大きくなる毎に判別信号Ｃ１を出力する。一方
、回転角判別手段６は同様に、角速度データＳｗ２を積
分することで、予め設定されている基準方位よりの車両
の回転角を算出し、車両の走行に伴う全回転角すなわち
、逐次得られる回転角の加算合計が該基準方位より設定
角度θｍを越えろと方位補正制御信号Ｃ９０を出力する
。この設定角度θｍはある特定の角度でよいが、この実
施例では９０’に設定している。

１つは走行方位算出手段であり、方位データ発生手段１
５よりの方位データＳｄ２に基づいて車両の走行方位ベ
クトル、即ち車両の走行方位と該走行方位ベクトルの大
きざとを算出し、該走行方位ベクトルを示す走行方位デ
ータ［）ｒを出力する。

尚、この走行方位データ［）ｒを算出する際に、１多述
する方位誤差算出記憶手段２１に記憶されている所謂方
位誤差ベクトル（第７図で説明したベクトルＶＸに相当
する）の誤差分を方位データＳｄ２から除去することで
、着磁の影響を取除くようにしている。

２０は方位ベクトル記憶手段であり、角度変化量判別手
段１８より供給される判別信号Ｃ１に同期して上記走行
方位データ［）ｒを順次記憶する。

即ち、角度変化量判別手段１８に予め設定しである基準
方位より車両が１°回転する毎の走行方位データ［）ｒ
が記憶される。

又、方位ベクトル記憶手段２０は回転角判別手段１７よ
りの方位補正制御信号Ｃ９０が供給されると、回転角判
別手段１７に設定しである基準方位に一致して車両が向
いている時に記憶した走行方位ベクトルと、設定角度θ
ｍ回転した時に記憶した走行方位ベクトルの両方のデー
タ［）　ｃ９０を方位誤差算出記憶手段２１へ出力する
。

方位誤差算出記・民手段２１は、方位ベクトル記臘手段
２０よりの上記データ［）　ｃ９０と回転角判別手段６
よりの方位補正制御信号Ｃ９０が供給されると、方位誤
差ベクトルを弾出し、今迄記憶していた古い方位誤差ベ
クトルのデータに代えて記憶し、走行方位算出手段８へ
出力する。

２２は現在位置算出手段でおり、速度データ発生手段１
６からの速度データＳｐ２に基づいて車両の走行距離を
算出すると共に、走行方位算出手段１９よりの走行方位
データ［）ｒと該算出した走行距離に基づいて車両の現
在位置を算出し、所謂表示装置等の他の信号処理手段２
３へ現在位置を示す現在位置データ［）　ｃａｒを出力
する。

以上説明した方位計の構成において、車両が着磁した時
に、方位誤差算出記憶手段２１か方位誤差ベクトルを算
出するための原理は次のとうりである。

第２図に基づいて説明すると、Ａを座標点とするＸＹ座
標上に実線で示す円が、着磁の無い場合の全方位にわた
る走行方位ベタ１〜ルのパターン、又は着磁補正を施し
た俊の補正された走行方位ベクトルのパターンを示すも
のとする。そして、着磁後に全方位にわたって走行方位
ベクトルを検出すると、点線で示す円のようなパターン
が得られるものとする。

ます、着磁後で必って、回転角判別手段１７の設定角度
θｍ回転する以前に方位センサ１２で検出された走行方
位ベクトルをＶａ＊、該走行方位ベクトルＶａ＊の大き
さをＲａ＊、Ｘ１１１１ＩＩに対する角度をθａ＊とじ
、設定角度θｍ回転した後の方位センサ１２で検出され
た走行方位ベクトルをｖｒ＊、該走行方位ベクトルＶｒ
＊の大きざをＲｒ＊、Ｘ軸に対する角度をθｒ＊とする
。

θｍ弓は、角速度センサ１１を介して回転角判別手段１
７で検出した角度がθｍの場合に、方位センサ１２の検
出信号に基づいて得た走行方位ベクトルｖａ水とＶｒ本
より算出した角度を示す。

そして、着磁により走行誤差ベク＋ルＶＸだけ座標点Ａ
が点へ＊にずれ、該走行誤差ベクトル■Ｘの大きさをＲ
ｅ、Ｘ座標に対する角度をθｅとする。

これらの各パラメータに基づいて、走行誤差ベクトル■
ＸのＸ座標系における誤差の大きさＡＥと、Ｙ座標系に
おける誤差の大きさＡＤは次式％式％） 尚、式（ＩＬ　（２）において、１−ｃｏｓθｍ−７：
Ｑとする。

即ち、上記式（１）、（２）による演算は、角速度セン
サ１１で検出した設定角度θｍを車両の真の回転角とし
て、着磁後の方位センサ１から検出された回転角θｍ＊
との角度誤差を求めると共に、該角度誤差から誤差ベク
トルＶｘのＸＹ座標系における誤差の大きざＡＥ、ＡＤ
を求めている。

そして、誤差の大きざＡＥ、ＡＤを方位誤差算出記憶手
段２１に記憶し、走行方位算出手段１９が走行方位を算
出する際に誤差補正に用いるようになっている。

次に、かかる構成の方位計の作動を第３図ないし第５図
のフローチャートに基づいて説明する。

第３図は本発明に関わる車両用方位計の基本動作を示す
。

まず、車両用方位計をオンするとルーチン１００におい
て、所謂信号処理手段の所定レジスタや配置手段等の内
容を初期化する。このとき、回転角判別手段１７、角度
変化量判別手段１８に基準方位が設定されると共に、方
位ベクトル記憶手段２０の記憶内容がクリアーされる。

次に、所謂ナビゲート動作の開始を指示するとルーチン
１１０へ移行し、ナビゲート動作が実行される。そして
、ルーチン１１０の実行中に所定時間毎の割込み処理に
より、第４図と第５図のフローチャートに示す方位誤差
補正の処理が行なわれる。

第４図において、ルーチン２００では、角速度センサ１
１、方位センサ１２と速度センサ１３よりの各検出信号
ＳＷＩ、　Ｓｄｌ、　３ｐ１を入力し、角速度データ発
生手段１４、方位データ発生手段１５と速度データ発生
手段１６から角速度データ３ｗ２゜方位データ３ｄ２．
速度データＳｐ２を求める。

ルーチン２１０では、回転角判別手段１７と角度変化量
判別手段１８が、角速度データ３ｗ２に基づいて車両の
回転角を算出する。

ルーチン２２０では、走行方位算出手段１９が方位デー
タＳｄ２に基づいて走行方位を算出する。

ルーチン２３０では、角度変化量判別手段１８に於いて
、車両が１°回転したことを検出すると、該走行方位算
出手段１９で求めた走行方位のデータを方位ベクトル記
・臆手段２０に記憶させる。

次に、ルーチン２５０では、回転角判別手段１７に於い
て、車両が９０’回転したことを検出すると、方位誤差
算出記憶手段２１に走行方位の補正を指示し、ルーチン
２６０へ移行する。ここで、９０’の車両回転が検出さ
れなければ、直接に第３図のルーチン１１０へ移行する
。

第５図は、ルーチン２６０の内容を詳しく示すもので、
まずルーチン２７０において、方位誤差算出記憶手段２
１が、９０’以前の方位データ（第２図のベクトルｖａ
＊に相当する）と、現時点での方位データ（第２図のベ
クトルＶ巨に相当する）を方位ベクトル記憶手段９から
呼出し、ルーチン２８０で上記式（１）　、　（２）に
基づいて方位誤差ＡＥ、ＡＤ＠算出し記憶する。そして
、以上の処理が終了すると、第２図のルーチン１１０へ
移行する。

尚、第６図は第１図に示すブロック図に基づき、マイク
ロコンピュータシステムで構成した具体例を示し、第３
図ないし第５図のフローチャートに示す機能は該マイク
ロコンピュータのプログラムを処理することで実行され
るようになっている。

（発明の効果〉 以上のように本発明によれば、従来の方位センサだけに
よる走行方位の検出ではなく、外部磁界の影響を受けな
い角速度センサをを具備し、着磁により方位センサの検
出信号に誤差を生じるようになった場合に、車両を回転
して得られる角速度センサからの車両の回転角と、着磁
後に車両を回転し方位センサで検出された地磁気方位か
ら得られる回転角との差を検出し、その角度差から着磁
による誤差方位ベクトルを求め、以後、磁気方位センサ
からの検出信号に基づいて車両の走行方位を求める際に
は、その誤差方位ベクトル分を除去することによって正
確な方位を求めるようにしたので、方位センサの検出誤
差を常時自動経正して精度の良い車両用方位計を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による車両用方位計の一実施例の基本構
成を示すブロック図、第２図は第１図の実施例による着
磁補正の原理を示す説明図、第３図と第４図と第５図は
第１図の実施例の動作を示すフローチャート、第６図は
第１図の実施例をマイクロコンピュータシステムで実現
したー具体例を示すブロック図、第７図は方位センサの
構成を示す説明図、第８図は円検定の原理を示す説明図
である。 １１：角速度センサ １２：方位センサ １３：速度センサ １４：角速度データ発生手段 １５：方位データ発生手段 １６：速度データ発生手段 １７：回転角判別手段 １８：角度変化量判別手段 １９：走行方位算出手段 ２０：方位ベクトル記憶手段 ２１：方位誤差算出記憶手段 ２２：現在位置算出手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　車両の走行方位を検出する方位センサと、車両が回転
   する際に生ずる角速度を検出する角速度センサと、 該方位センサより検出した検出信号に基づいて車両の走
   行方位を算出する走行方位算出手段と、該角速度センサ
   より検出した検出信号に基づいて所定角度毎の該走行方
   位算出手段よりの走行方位を記憶する方位ベクトル記憶
   手段と、 車両が設定角度回転したことを該角度センサの検出信号
   に基づいて判別すると着磁補正制御信号を出力する回転
   角判別手段と、 該着磁補正制御信号が供給されると、方位ベクトル記憶
   手段に記憶された現時点での車両方位と上記設定角度前
   の車両方位に基づいて方位誤差を算出する方位誤差算出
   記憶手段とを備えたことを特徴とする車両用方位計。