JPS62138720A - 車両用ナビゲ−タ装置 - 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】 （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
補正する車両用ナビゲータ装置に関する。

（従来技術） 従来、この種の車両用ナビゲータ装置としては、例えば
特開昭５８−１３５９１１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
道路網線図を見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在位置
をガイド表示するようにしている。

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軸コイル（車体の直進方向Ｙｏに水平に設けら
れる）２と、該Ｘ軸コイル２に直行するＹ軸コイル（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Ｙ軸コイル
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。

即ち、該方位センサを備えたナビゲータ装置を搭載して
、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＠ｂ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ｖｘ、ｖｙが発生する。そして
、この信号ＶＸ。

ｖｙのシフトした直流レベルに基づいて車両の走行方向
及び大きさを示す走行方向ベクトル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着磁した場合、該着磁の影響を
受けて方位センサ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、実線で示した円の中心が車体固定座標ＸＹ
の座標点であり、着磁がないときには、例えばベクトル
ｖａ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、方位センサからベクトルｙｒの方向が検出され
たとする。着磁後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Ｖｒ
＊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、ナビゲータ装置はベクトル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、従来のナビゲータ装置では、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と咳中心点
ａ　と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行方向ベク
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ＶＸ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あることから、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、通常の走行中に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ナビゲータ装置を提供することを
目的とする。

この目的を達成するために本発明は、走行方向の異なる
少なくとも２以上の走行区間を設定し、該走行区間に沿
って実際に車両を走行させることにより得られる各走行
区間毎の走行方位ベクトルよりこれら走行方位ベクトル
の中心点を求め、該中心点と着磁のない状態での磁気方
位ベクトルの中心点との位置のずれから誤差方位ベクト
ルを求めるようにし、以後、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（実施例） 第１図は本発明による車両用ナビゲータ装置の一実施例
の基本構成を示すブロック図である。

まず構成を説明する。１０は速度検出手段で必り、速度
センサで検出された検出信号を波形成形等して信号処理
可能な速度データＳｐを出力する。

１１は地磁気方位を検出する方位検出手段であり、磁気
方位センサより出力された検出信号を信号処理可能な方
位データＳｄとして出力する。

１２は走行距離算出手段であり、速度データＳｐ及び方
位データＳｄに基づいて直交座標系（ＸＹ座標）に於け
るＸ軸方向とＹ軸方向の距離として、所定時間当りの車
両の走行距離を算出する。

そしてＸ軸方向及びＹ軸方向の走行距離を示す距離デー
タΔｍを出力する。

１３は走行距離積算手段でおり、走行距離算出手段１２
から出力された距離データΔｍを順次積算することによ
り、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれの走行距離を算出
し、積算データ１として出力する。

１４は第１記憶手段、１５は第２記憶手段であり、後述
する走行区間毎に切換えられて積算データ１を記憶する
。即ち、異なった走行区間に沿って実際に車両を走行さ
せることにより得られる各走行区間毎の走行方向ベクト
ルをＸ軸方向及びＹ軸方向の各走行距離として、第１記
憶手段１４、第２記憶手段１５に記憶される。

１６は補正演算手段であり、第１記憶手段１４と第２記
憶手段１５からそれぞれ出力された積算データ１１．　
ｆＬ２を入力し、これら積算データ１１、ｍ２より着磁
による誤差方位ベクトルを算出し、該誤差方位ベクトル
をＸＹ座標系に於けるＸ軸及びＹ軸方向の成分として示
す誤差方位データＤｓとして出力する。

１７は方位誤差記憶手段であり、補正演算手段１６から
の最新の誤差方位データ［）Ｓに変えて記憶すると共に
、該最新の誤差方位データ［）Ｓを現在位置算出手段１
８へ供給する。

現在位置算出手段１８は速度検出手段１０より供給され
る速度データＳｐに基づいて車両の走行距離を算出する
と共に、方位検出手段１１よりの方位データＳｄから誤
差方位データ［）Ｓの示す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、該方位及び走行距
離に基づいて車両の現在位置を算出し、所謂表示装置等
の他のガイド手段１９へ現在位置データ［）　ｃａｒを
出力する。

２０は制御入力手段であり、ナビゲータ装置に設けられ
たキーボード等からの制御入力に応じて走行距離算出手
段１２ないし方位誤差記憶手段１７の動作を制御する。

まず制御入力手段２０からの制御信号Ｃ１が走行距離算
出手段１２に供給されると、走行距離算出手段１２は、
所謂走行距離の算出動作を開始する。

制御入力手段２０から制御信＠Ｃ２が走行距離積算手段
１３に供給されると、走行距離積算手段１３は今までの
積算結果をクリアして再び最初から＠算動作を開始する
。

制御信号Ｃ３は第１記憶手段１４と第２記″践手段１５
の動作の切換えを行なう制御信号であり、該制御信号Ｃ
３によって還択された記憶手段１４゜１５に積算データ
ｌが記憶される。

制御信号Ｃ４は補正演算手段１６に補正演算の開始を指
示する制御信号である。また、制御入力手段２０から補
正演算手段１６へ走行区間を示す区間データＤｋを供給
すると、補正演算手段１６は内部に設けられている記憶
領域に該区間データＤｋを格納し、制御信号Ｃ４の指示
による補正演算の際に、該区間データＤｋと記憶手段１
４，１５からの積算データＬ１．Ｌ’２に基づいて着磁
による方位誤差の算出を行なう。

次にかかる構成のナビゲータ装置の作動を説明する。

まず着磁による方位誤差を算出するための原理を第２，
３図に基づいて説明する。

例えば、第２図に示すような通路網にあて、スタート地
点Ｐ○、中間地点Ｐ１．最終地魚Ｐ２を決め、スタート
地点ＰＯを原点すなわちＸＹ座標の（０，Ｏ）として、
中間地点Ｐ１のＸＹ座標（ｘｌ、ｙｌ）、最終地点Ｐ２
のＸＹ座標（×２゜ｙ２＞を制御入力手段２０より入力
すると、これらの座標データが第１図に示す区間データ
Ｄｋとして補正演算手段１６の所謂記憶領域に記憶され
、スタート地点Ｐｏから中間地点Ｐ１までの第１走行区
間ＰＯ１と、中間地点Ｐ１から最終地点Ｐ２までの第２
走行区間Ｐ１２が設定される。尚、これらのデータは実
際に地図等に基づいて求められたもので、正確な位置を
示すものが使用される。

この様にナビゲータ装置に走行区間を設定してから、実
際に車両をスタート地点ｐｏから中間地点Ｐ１を通って
最終地点Ｐ２まで走行し、第１走行区間ｐｏｌを走行す
ることによって走行方位ベクトルＶａ、第２走行区間Ｐ
１２を走行するによって走行方位ベクトルｖｂを求める
。

即ち、第２図のスタート地点ｐｏから中間地点Ｐ１まで
を直線で結んだときの距離が走行方位ベクトルｖａの大
きさ、該直線の向きが走行方位であり、一方、中間地点
Ｐ１から最終地点Ｐ２までを直線で結んだときの距離が
走行方位ベクトル■ｂの大きさ、該直線の向きが走行方
位である。

そして、所定の単位走行距離を走行する毎に方位検出手
段１０からの方位データＳｐに基づいて順次に走行方位
を求め、これらの走行方位を夫々の走行区間Ｐｏ１．　
ＰＩ３内で積分演算する事により、走行方位ベクトルｙ
ａ、ｙｂの示す走行方位を算出する。又、上記の所定の
単位走行距離を夫々の走行区間Ｐｏｌ、　ＰＩ３内で積
分演算する事により、走行方位ベクトルＶａ、ｂの示す
大きさを算出する。このような積分演算を行うことで、
走行区間内の通路が曲がっていても各区間の直線距離Ｒ
ａ、Ｒｂが求められる。そして、この直線距離Ｒａが走
行方位ベクトル■ａの大きさ、直線距離Ｒｂが走行方位
ベクトルｖｂの大きさである。

尚、各走行方位ベクトルｙａ、　ＶｂはＸＹ座標のＸ軸
方向の大きさと、Ｙ軸方向の大きさでもって処理するよ
うになっている。

以上の説明で得られた走行方位ベクトルｖａ。

ｖｂが着磁による誤差を含んでいる場合は、第３図のよ
うに示される。

即ち、着磁が無い場合の全方位にわたる走行方位ベクト
ルのパターンが実線の円で示され、その中心が八でおる
とすると、着磁後に得た全方位にわたる走行方位ベクト
ルのパターンは、着磁による誤差方位ベクトルＶＸ分だ
け中心がＤまでずれた点線の円で示すようなパターンと
なる。

したがって、着磁後に得た走行方位ベクトルＶａ、Ｖｂ
は中心点Ａを基準として第３図に示すような関係となる
。

ここで、θａは走行方位ベクトルａのＸｌｌ１ｌｌｌに
対する角度、θｂは走行方位ベクトルｖｂのＸ軸に対す
る角度である。θＶは着磁の無い時に各走行区間を走行
した場合に、それぞれ得られる走行方位ベクトルの相対
角度を示し、第２図に示す各道路の成す角度に相当する
。

この相対角度θ■は、先に制御入力手段２０より入力し
た中間地点Ｐ１と最終地点Ｐ２の座標ブタ（ｘｌ、ｙｌ
）、（ｘ２．ｙ２＞に基づいて、次式（１）により求ま
る。

ｅｖ　＝ｊａｎ　　（Ｖ１／Ｘ１）　−ｔａｎ　　（ｙ
２／ｘ２）・・・・・・（１） また、中心点りを通る一点鎖線Ｌ１２は、第２図の第１
走行区間Ｐｏｌの真の直線方向を示し、Ｘ座標に対して
θ０１の角度にあり、一方の一点鎖線Ｌ１２は、第２図
の第２走行区間Ｐ１２の真の直線方向を示し、Ｘ座標に
対してθ１２の角度にあることを示す。

これらの各パラメータに基づいて、走行誤差ベクトルＶ
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ＤＥは、次式（２）、　（３）から
求められる。

ＡＥ＝　［Ｒｂ（ｓｉｎ（θｂ−θＶ）＋５ｉｎ（θｂ
））−Ｒａ（Ｓｉｎ（θａ十θｖ）＋５ｉｎ（θａ）月
÷２３ｉｎ（θＶ）・・・・・・（２） ＤＥ＝　［Ｒｂ（ｃｏｓ（θｂ−θｖ）＋ｃｏｓ（θｂ
））−Ｒａ（ｃｏｓ（θａ＋θｖ）＋　ｃｏｓ（θａ）
月÷２ｓｉｎ（θ■）・・・・・・（３） 尚、式（２）、　（３）において、１−ＣＯ３（θＶ）
≠Ｏとする。

即ち、上記式（２）、　（３）による演算は、上記式（
１）から求まる各走行区間の成す相対角度θＶを車両が
走行区間を走行した時の真の回転角とし、着磁後の方位
検出手段１１で検出された走行方位ベクトルＶａ、Ｖｂ
の夫々のＸ軸方向に対する角度θａ、θｂと、各走行方
位ベクトルの大きさＲａ。

Ｒｂから、着磁による誤差方位ベクトルＶＸのＸＹ座標
軸における誤差の大きさＡＥ、ＤＥを求めている。

そして、このデータＡＥ、ＤＥを方位誤差記憶手段１７
に記憶し、現在位置算出手段１８が車両の現在位置を算
出する時に、これらのデータＡＥ。

ＤＥの誤差分だけ補正して正確な走行方位を算出するよ
うになっている。

次に、かかる構成のナビゲータ装置の作動を第４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４図は本発明に関わる車両用ナビゲータ装置の基本動
作を示す。

まず、車両用ナビゲータ装置をオンするとルーチン１０
０において、所謂信号処理手段の所定レジスタや記憶手
段等の内容を初期化する。このとき、走行距離積算手段
１３、第１．第２記憶手段１４．１５の内部データはク
リアーされる。

また、方位誤差記憶手段１７は、従来の円検定手段等で
求めた全方位にわたる地磁気ベクトルの中心を示すデー
タや、予め求められている走行誤差ベクトルのＸＹ軸に
おける誤差ＡＥ、ＤＥを所謂記憶手段（図示せず）から
読み出して記憶する。

次に、ナビゲート動作の開始を指示するとルーチン１１
０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。

まず第２図に示したように、ナビゲータ装置の表示装置
に表示された道路網地図から特定のスタート地点Ｐｏ、
中間地点Ｐ１、最終地点Ｐ２を決め、これらの地点の座
標データを制御入力手段２０のキーボード等から入力す
ると、第５図に示すルーチン２００に於いて、方位補正
の指示があつたことを識別し、制御入力手段２０は該座
標データを示す区間データＤｋを補正演算手段１６へ供
給し記憶させると共に、制御信号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を出
力して走行距離算出手段１２及び走行距離積算手段１３
をリセットさせ、更に第１記憶手段１４に切換えること
で方位補正の準備を行なわせる。尚、上記座標データの
入力がない場合はルーチン２００に於いて方位補正の指
示がないものと判断し、方位補正の処理を行なわず直接
に第４図のルーチン１１０へ移行する。

ルーチン２１０では走行距離算出手段１２が速度検出手
段１０及び方位検出手段１１より出力された速度データ
Ｓｐ、方位ケータＳｄを入力し、第２図に示すスタート
地点ＰＯから中間地点Ｐ１に向かって車両を走行させる
とルーチン２２０に於いて、走行距離積算手段１３は走
行距離算出手段１２から出力された距離データΔｍを順
次積算し、車両の走行距離をＸＹ座標上に於けるデータ
として順次演算する。

こうして車両を走行し、中間地点Ｐ１に到遼した時に制
御入力手段２０に設けられている所定のスイッチを操作
すると、ルーチン２３０に於いて制御入力手段２０から
走行距離積算手段１３へ制御信号Ｃ２が出力され、今ま
で積算してきた結果でおる積算データ化を第１記憶手段
１４に記憶させる。即ち、スタート地点ＰＯから中間地
点Ｐ１までの直線距離がＸＹ座標上のデータとして第１
記憶手段１４に記憶される。そして走行距離算出手段１
２及び走行距離積算手段１３の内部データはクリアされ
る。

以上ルーチン２３０で中間地点Ｐ１の指示が行なわれて
からの動作は、第５図のルーチン２４０゜ルーチン２５
０で処理され、第４図のルーチン１１０へ移行する。そ
して再び所定時間毎の割込み処理が行なわれることによ
り第５図のスタート位置から処理が繰り返される。

次に第２図の中間地点Ｐ１から最終地点Ｐ２方向へ走行
すると、ルーチン２１０及び２２０では第１区間ｐｏ、
ｐｉの時と同様に、走行距離算出手段１２及び走行距離
積算手段１３は、第２区間Ｐ１，２の走行距離を積算す
る。そして一度中間地点Ｐ１に於いて前記スイッチの操
作が行なわれると次の最終地点Ｐ２に於いて再び該スイ
ッチの操作が行なわれるまでルーチン２３０からルーチ
ン２６０へ動作が移行し、ルーチン２４Ｑ、ルーチン２
５０の処理が行なわれない。

このように車両を走行し、最終地点Ｐ２に於いて制御入
力手段２０に設けられている所定のスイッチを操作する
と制御入力手段２０は走行距離積算手段１３へ制御信号
を供給し、中間地点Ｐ１から最終地点Ｐ２まで積算した
結果の積算データ化を第２記憶手段１６へ出力させる。

即ち、この処理はルーチン２７０で行なわれ、ルーチン
２４０で処理されたのと同様に第２記憶手段１５には第
２走行区間Ｐ１．Ｐ２の直線距離がＸＹ座標上に於ける
データとして記憶される。そしてルーチン２５０へ移行
し、走行距離算出手段１２及び走行距離積算手段１３の
内部データがクリアされる。

以上の手順を行なった後、制御入力手段２０に設けられ
ている所定のスイッチを操作して方位補正の演算を指示
すると、制御入力手段２０から補正演算手段１６及び方
位誤差記憶手段１７へ制御信号Ｃ４が供給され、ルーチ
ン２９０、ルーチン３００に示す補正演算が行なわれる
。即ち、ルーチン２９０では補正演算手段１６が地図等
から得た真の区間データＤｋに基づいて、それぞれの走
行区間の成す角度θＶを算出すると共に第１記憶手段１
４に記憶されている積算データ化１から走行方位ベクト
ルｙａの大きさＲａ並びに×！！１１１方向に対する角
度θａを算出し、更に第２記憶手段１５に記憶されてい
る積算データ１２に基づいて走行方位ベクトルｖｂの大
きさＲｂ並びにＸ軸方向に対する角度θｂを算出する。

ルーチン３００ではルーチン２９０で算出された各パラ
メータに基づいて上記式（１）、（２）より方位誤差Ａ
Ｅ、ＤＥを算出し、これらの方位誤差を示す誤差方位デ
ータＤＳを方位誤差記憶手段１７に出力し、記憶させる
。以上の処理が終了すると、第４図のルーチン１１０に
示した通常のナビゲート動作が継続して行なわれ、所謂
ガイド表示等の処理が行なわれる。そして制御入力手段
２０に設けられている所定のキーボードから再び特定の
走行区間の設定を行なうと第５図に示した方位補正処理
が行なわれ、方位誤差記憶手段１７に新しい誤差方位デ
ータが記憶され、現在位置算出手段１８が車両の現在位
置を算出する際に更に正確な方位誤差の補正が行なえる
ようになっている。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５図のフローチャートに示す処理機能は
、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） 以上説明してきたように本発明によれば、走行方向の異
なる少なくとも２以上の走行区間設定し、該走行区間に
沿って実際に車両を走行させることにより得られる各走
行区間毎の走行方位ベクトルより、これら走行方位ベク
トルの中心点を求め、該中心点と着磁のない状態での磁
気方位ベクトルとの位置のずれから誤差方位ベクトルを
求めるようにしたので通常の走行中に於いて車両の進行
方位誤差を自己補正することができ、極めて扱いやすい
車両用ナビゲータ装置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ナビゲータ装置の一実施例
の基本構成を示すブロック図、第２図と第３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
ムで実現した場合の一興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。 １０：速度検出手段 １１：方位検出手段 １２：走行距離算出手段 １３：走行距離積算手段 １４：第１記憶手段 １５：第２記憶手段 １６：補正演算手段 １７：方位誤差記憶手段 ２０：制御入力手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　車両の走行方位を検出する方位検出手段と、車両の走
   行速度を検出する速度検出手段とを有し、該方位検出手
   段で出力する方位検出信号と速度検出手段で出力する速
   度検出信号に基づいて車両の現在位置を算出する車両用
   ナビゲータ装置に於て、 走行方向の異なる少なくとも２以上の走行区間のデータ
   を記憶するデータ記憶手段と、 上記それぞれの走行区間の内の少なくとも２以上の特定
   走行区間を実際に走行すると上記方位検出手段からの方
   位検出信号と速度検出手段で出力する速度検出信号に基
   づいて各走行区間毎の走行方位ベクトルを求める走行距
   離積算手段と、実際に走行した特定走行区間に対応する
   上記走行区間のデータより該特定走行区間の相対角度を
   算出すると共に、該相対角度と上記走行方位ベクトルの
   大きさ及び方位より方位誤差ベクトルを算出する補正演
   算手段とを具備したことを特徴とする車両用ナビゲータ
   装置。