JPS62255815A - 車両方位誤差補正方法 - 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、車両用ナビゲーションシステムに関し、より
詳細には、−周旋回を要することなく道路上を走行中に
車体の着磁による方位の誤差を検出して自動的に補正を
行うようにした車両方位誤差補正方法に関する。

（従来の技術）゛ 一般に、車両用ナビゲーションシステムでは、地球磁界
（地磁気）の水平分力に対する角度θでもって車両の進
行方位を表している。

第４図は、車両方位検出のため車両に搭載される地磁気
センサを示す。１０は、例えばパーマロイからなる磁気
コアで、これに励磁コイル１２が巻かれる。また、互い
に直交する出力巻線Ｘ、　Ｙも図示のように設けられ、
それぞれの出力端子がら出力電圧Ｖｘ、Ｖｙが取り出さ
れるようになっている。

このような地磁気センサは、第５図に示すように車体の
屋根等に取り付けられる。そして、地磁気の水平分力Ｂ
が図示のようにθの角度でもって鎖交するとき、地磁気
センサから次式で表される出力電圧Ｖｘ、Ｖｙが得られ
る。

Ｖｘ＝ＫＢｃｏｓｏ　　　　　曲曲曲曲（１）Ｖｙ＝Ｋ
Ｂｓｉｎθ　　　　　　曲・・・・凹・・・・（２）こ
こで、Ｋ：出力巻線で決まる係数 したがって、上記（＋＞、＜２）式から車両の進行方位
Ｐの角度θが次式で求まる。

θ＝ｊ　ａｎ　　　（Ｖｙ　／Ｖｘ　）　　　・・・・
・・・・・・・・・・・・（３）また、（ＩＬ（２）式
は次のように変形できる。

Ｖｘ”＋　Ｖｙ”：　（Ｋ　Ｂ　）”　　　　　・・・
・・・・・四−（４）これは、Ｖｘ、Ｖｙ座標の原点０
を中心とし、半径ＫＢの円を表す。すなわち、車両が３
６０°旋回したときのＶｘ、Ｖｙの描く軌跡は第６図の
実線で示すような円Ｇｏになるっ ところで、上記（１２〜（４）式の原理は地磁気センサ
に作用する磁界が地磁気だけの場合に成立するのである
が、現実には電車の踏切のように強磁界を発生する場所
を通過すると車体が着磁し、これによって生じる磁界が
ベクトル的に地磁気に重なり、例えば第５図のように角
度αの車体着磁による磁界Ｍが重畳すると、それに対応
したバイアスまたはオフセットｖ　ｘｌ、　　ｖ　ｙｌ
が地磁気センサの出力巻線Ｘ、Ｙにそれぞれ発生し、第
６図の出力円は点線で示すような円Ｇ！に移動する。

そのような場合、（３）式を用いると誤差が出るので、
次式を用いればよい。

ｌ θ　：ｔａｎ　　（（Ｖｘ　　−ｖ　ｘｉ）　　／（’
／ｙ−ｖ　ｙｌ）　　−（５ンすなわち、車体の着磁に
よるオフセットが与えられれば（５）式によって正確な
進行方位を割り出すことができる。

従来、このようなオフセットを求める方法としては、車
両を１周（３６０°）旋回させて得られる第６図のよう
な出力円に基づいた、いわゆる−周補正法が知られてい
る。この方法では、出力円における極大値Ｖ　ｘＭ、　
Ｖ　ｙＭおよび極小（ｔｉｖｘｍｔ　ｖｙｍより次式を
用いて円の中心座標位置、すなわちオフセフ　）　（ｖ
ｘｎ、　　ｖｙｎ）を演算する。

ｖ　ｘｎ＝　（ＶＸＭ＋　ＶＸＩ）　／　２ｖ　ｘｎ＝
　（ＶｘＭ＋　Ｖｘ＋ｇ）　／　２（発明が解決しよう
とする問題点） しかしながら、実際上の問題として、車両を１周旋回さ
せるのは場所的にあるいは交通事情により困難な場合が
多い。特に市内や高速道路を走行しているときには一周
旋回可能な場所を得るのは難しく、またそのような場所
を捜し回るのも大変なことである。かくして、−周旋回
できない場合には、着磁による誤差を補正できないまま
走行し続けることになり、ナビゲーションに狂いが生じ
ることになる。

本発明は、従来技術の上記問題点に鑑みてなされたもの
で、−周旋回を要することなく道路上を走行中に車体の
着磁による方位の誤差を検出して自動的に補正を行うよ
うにした車両方位誤差補正方法を提供することを目的と
する。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成する本発明の方法は、車両に地磁気セン
サを搭載し、該地磁気センサの一方の出力巻線およびそ
れと直交する他方の出力巻線よりそれぞれ発生される出
力電圧Ｖｘ、Ｖｙと車両の着磁による出力電圧Ｖ　ｘ　
＋　Ｖ　ｙのオフセットとに基づいて車両の進行方位を
割り出す車両方位検出方法において、 （ａ）所定のタイミングで出力電圧（Ｖｘ、Ｖｙ）を取
り込んで記憶すること、 （ｂ）車両の旋回する角度を逐次監視すること、（ｃ）
車両が所定角度以上旋回したときに、その旋回区間内で
得られた前記出力電圧（Ｖ　ｘ、Ｖ　ｙ）の中から異な
る３点を選択すること、 （ｄ）Ｖｘ、Ｖｙ座標においてそれら３点を通る円の中
心点の座標位置（ｖ　ｘｎ、　ｖ　ｙｎ）を演算し、そ
の座標位置（ｖｘｎ＋　　ｖｙｎ）を車両の着磁による
オフセットとすること、 （ｅ）ステップ（ｄ）で得られたオフセットが前回のオ
フセット（ｖ　ｘｎ−１，ｖ　ｙｎ−１）より所定値以
上異なるときは前回のオフセット（ｖ　ｘｎ−１，ｖ　
ｙｎ−１）トを新たなオフセット（ｖ　ｘｎ、　　ｖ　
ｙｎ）に更新すること、 の諸ステップを具備することを特徴とする。

（作用） 第３図を参照して本発明の詳細な説明する。

本発明によれば、車両が一周旋回しなくても所定角度以
上旋回すれば異なる３点の出力電圧（Ｖｘ　＋　Ｖ　ｙ
　）を基にステップ（ｄ）でオフセットが得られる。

このステップ（ｄ）の演算は円に関する次の定理に基づ
いている。

（Ａ）「座標上の任意の３点を通る円はただ１つである
」 （Ｂ）「円周上の任意の２点を結ぶ直線群の垂直２等分
線の交点はその円の中心である」 さて、第３図のＶ　ｘ　＋　Ｖ　ｙ座標において、車両
の旋回とともに出力電圧（Ｖｘ、Ｖｙ）の座標位置が図
の実線で示すようにＡ点からＣ点まで移動した場合、そ
の旋回角度φはＡ点からＣ点までの円弧の角度（曲率）
に相当し、それが所定角度ψ０より大きいときにはステ
ップ　（ａ）、（ｂ）、（ｃ）より異なる３点、例えば
Ａ点（Ｖｘａ＋　Ｖｙａ）　＋　Ｂ点（Ｖ　ｘｂ。

Ｖｙｂ）　、　Ｃ点（Ｖｘａ、　Ｖｙａ）が選択される
。上記定理（Ｂ）より、これら３点を通る円はただ１つ
Ｇｎである。

Ａ点とＢ点を結ぶ直線Ｈ１の中心位置Ｑ（Ｖｘｑ。

Ｖｙｑ）は次式より算出される。

Ｖｘｑ＝　（Ｖｘａ＋　Ｖｘｂ）　／　２　　　　　＝
（１）Ｖｙｑ＝　（Ｖｙａ＋　Ｖｙｂ）　／　２　　　
　−（２）同様に、Ｂ点とＣ点を結ぶ直線Ｈ２の中心位
置Ｒ（Ｖ　ＸＩ”＋　Ｖ　ｙｒ）は次式より算出される
。

Ｖ　ｘｒ＝　（Ｖ　ｘｂ＋　Ｖ　ｘｃ）　／　２　　　
　−　（３）Ｖｙｒ＝　（Ｖｙｂ＋　Ｖｙｃ）　／　２
　　　　−（４）また、直線Ｈ１，Ｈ２の傾きｍｌ、ｍ
２はそれぞれ次式のように表される。

ｍｌ　＝　（Ｖｙｂ−Ｖｙａ）　／　（Ｖｘｂ−Ｖｘａ
）　・−（５）ｍ２　＝　（Ｖｙｃ−Ｖｙｂ）　／　（
Ｖｘｃ−Ｖｘｂ）　−（Ｇ）したがって、直線Ｈ１，Ｈ
２とそれぞれ直交する直線Ｌｌ、Ｌ２の傾きＭ　ｌ　９
Ｍ　２はそれぞれ次式のように表される。

Ｍｌ　＝　−１／　ｍｌ　　　　　　　　　　−・・・
・・＜７）Ｍｌ　＝　−１／ｍ２　　　　　　　　　　
＝・・・・・”（８）しかして、直線Ｌｌは、Ｑ点（Ｖ
　ｘｑ、　Ｖ　ｙｑ）を通るから次式のように表される
。

ｙ−Ｖｙｑ＝Ｍｌ　　（ｘ−Ｖｘｑ）　　　　曲面（９
）この式に（ＩＬ（２）式を代入して整理すると次式の
ようになる。

７＝ＭトＸ−（Ｍｌ−Ｖｘａ＋Ｍｌ・Ｖｘｂ−４ｙａ−
Ｖｙｂ）／２　　”−（１０）この式の右辺第２項をＤ
とすると、次のように表される。

Ｖ　＝ＭＩ・ｘ−Ｄ　　　　　　　　　・・・・曲（ｌ
りなお、ＸＩ　　ｙはＶ　ｘ　＋　Ｖ　ｙ座標の変数で
ありＶｘ。

ｖｙに相当する。

一方、直線Ｌ２は、Ｒ点（Ｖ　Ｘｒｌ　Ｖ　ｙｒ）を通
るから次式のように表される。

Ｖ　−Ｖｙｒ＝　Ｍ２　　（ｘ　−Ｖｘｒ）　　　　・
”＝（＋２）この式に（＋）、（２）式を代入して整理
すると次式のようになる。

’！　＝　ＭＥ・Ｘ−（Ｍ２−Ｖｘｂ＋　［２−Ｖｘｃ
　−Ｖｙｂ−’／ｙｃ）／２　−＝　（１３）この式の
右辺第２項をＥとすると、次のように表される。

Ｖ＝Ｍ２・ｘ−Ｅ　　　　　　　　　　・・・・・・・
・（１４）（１１）式、　（１２）式の連立方程式を解
くと、両直線Ｌ１．Ｌ２の交差する０点（ｖ　Ｘｎ、　
　ｖ　ｙｎ）が次式のように求められる。

ｖｘｎ＝　（Ｄ−Ｅ）／（Ｍｌ　−Ｍ２　）　　　　”
（１５）ｖｙｎ＝　（Ｍ２・Ｄ−ＭＩＥ　）／　（Ｍｌ
　−Ｍ２）・・−・Ｈｅ）この０点（ｖｘｎ、　　ｖｙ
ｎ）は上記定理（Ｂ）より円Ｇｎの中心であるから、車
体の着磁によるオフセットである。

このようにして得られたオフセット（ｖｘｎ、ｖｙｎ）
がステップ（ｅ）で前回のオフセット（ｖ　ｘｎ−Ｊｖ
ｙｎ−１）と比較されてそれと所定値以上異なる場合に
は、車体着磁によりオフセットが移動したものと判断し
て前回のオフ゛セット（ｖ　ｘｎ−１，ｖ　ｙｎ−１か
ら新たなオフセラ）　（ｖ　Ｘｎ＋　　ｖ　ｙｎ）への
更新を行い、その新たなオフセット（ｖ　ｘｎ、　　ｖ
　ｙｎ）を用いて次式より正確な車両方位θが割り出さ
れる。

θ＝　ｔ　ａ　ｎ　（（Ｖｙ　−ｖｙｎ）　／　（Ｖｘ
　−ｖｘｎ）　）なお、本発明が作用するためには車両
が所定角度以上旋回しなければならないが、これは大き
な曲がり角を通るときや交差点で左折もしくは右折する
とき等に自然と行われることである。したがって、本発
明によれば、通常の道路を走行中に自動的にオフセット
の補正がなされ、正確な車両方位角度が得られることに
なる。

（実施例） 以下、第１図および第２図を参照して本発明の一実施例
を説明する。

第２図は、本発明の方法を実施する車両方位検出装置の
構成を示す。磁気コア１０．励磁コイル１２、出力巻線
Ｘ、Ｙは第４図のものと同じである。

出力巻線Ｘ、Ｙより取り出される出力電圧Ｖｘ。

Ｖｙは、それぞれサンプリング回路１４．ＩＥ３でサン
プリングされたのちＡ／Ｄ変換器１８．２０によりディ
ジタル信号に変換されてマイクロコンピュータ２２に供
給される。さらに、マイクロコンピュータ２２には、例
えばタコメータ等からなる車速パルス発生器２４より一
定走行距離毎に車速パルスＰＣが供給されるとともに、
例えばロータリエンフーダ等からなるハンドル角検出器
２６よりハンドル角φの大きさを表す信号Ｅφが供給さ
れる。なお、出力電圧Ｖｘ＋Ｖｙのサンプリングは車速
パルスＰＣのタイミングで行われる。

第１図は、この実施例によるマイクロコンピュータ２２
の処理動作のプログラムを示す。

このプログラムがスタートすると、先ず車速パルスＰＣ
を計数するカウンタ手段をリセットするとともに出力電
圧（Ｖｘ、Ｖｙ　）をストアするマイクロコンピュータ
２２内のメモリまたはメモリ領域ＶＭをクリアする（ス
テップ■）。

次に、車速パルスＰＣが入ると、それを計数するととも
に出力電圧（Ｖｘ、Ｖｙ　）のディジタル値を取り込ん
でそれを該メモリ領域ＶＭにストアする（ステップ■、
■）。

次に、ハンドル角検出器２６からの信号Ｅφを読み込ん
でハンドル角φが所定角ψ０を越えているかどうか検査
しくステップ■）、越えていなければ前回のオフセット
（ｖ　ｘｎ−１，ｖ　ｙｎ−１）を用いて次式より車両
の方位角度θを演算する（ステップ■）。

θ：ｔａｎ　（（Ｖｘ　−ｖ　ｘｎ−１）　／（Ｖｙ　
−ｖ　ｙｎ−１）この場合、初期状態に復帰して上述の
動作（ステップ■〜■、■）を繰り返えす。

ステップ■でハンドル角φが所定角ψ０を越えていれば
、そのハンドル角φと車速とから車両がどの程度旋回し
たか、つまりどれだけの角度の円弧を描いているか演算
する。車速が大きいほど車速パルスＰＣの周期は小さい
ので、その周期の逆数Ｆをハンドル角φに乗じた値Ｆ・
φは瞬時的な微小円弧ΔＧを表す。したがって、この微
小円弧ΔＧを積分すると、その積分区間で描かれた円弧
を割り出せる（ステップ■）。

しかして、積分された円弧が所定値ｇｏを越えると、そ
れまでメモリ領域ＶＭにストアしていた出力電圧（Ｖｘ
ｌ、　Ｖｙｌ）の中から３点、例えば第３図に示すよう
に旋回の開始付近のＡ点（Ｖ　ｘａ。

Ｖｙａ）、終了付近のＢ点（Ｖｘｂ、　Ｖｙｂ）　、中
間の０点（Ｖ　ｘｃ、　Ｖ　ｙｃ）を選択して読み出す
（ステップ■、■）。そして、それら３点のデータから
、例えば（＋５）、ＣＩＧ）式を用いてオフセット（ｖ
　ｘｎ。

ｖ　ｙｎ）を演算する（ステップ■）。

この実施例によれば、精度を高めるため、このようなオ
フセット（ｖ　ｘｎ、　　ｖ　ｙｎ）の演算を数回繰り
返してその平均値を求める（ステップ［相］、■。

＠）。その際、３点のデータはそれぞれ旋回開始付近、
終了付近、中間のものを選択するようにするが、必ずし
もそれに限定するものではない。

次に、このようにして得られたオフセット（Ｖｘｎ、　
　ｖ　ｙｎ）を前回のオフセット（ｖ　ｘｎ−１，ｖ　
ｙｎ−１）と比較し、所定値以上達っていれば、車体の
着磁によってオフセットが移動したものと判断し、オフ
セットの更新を行い、その新たなオフセット（ｖ　ｘｎ
−Ｉ、　　ｖ　ｙｎ−１）を用いて次式より正しい車両
方位角φを演算する（ステップ［相］、　＠、　＠）。

θ：ｔａｎ　（（Ｖｘ　−ｖ　ｘｎ）　／（Ｖｙ　−ｖ
　ｙｎ）そして、初期状態に復帰して上述のような動作
を再び繰り返す。

なお、上述した実施例では、車両の旋回した角度をハン
ドル角検出器２６からの信号Ｅφが表すハンドル角φと
車速パルス発生器２４からの車速パルスＰＣとに基づい
て割り出したが、出力電圧（Ｖｘｉ、　Ｖｙｊ）のデー
タに基づいて割り出してもよい。すなわち、車両が旋回
するときにＶ　ｘ、Ｖ　ｙ座標において出力電圧（Ｖ　
ＸＩ、　Ｖ　ｙｌ）の円弧が描かれるので、それから旋
回を判断することも可能である。

（発明の効果） 以上のように、本発明によれば、車両が一周旋回しなく
てもある程度の角度だけ旋回すればその旋回中に得られ
た地磁気センサの出力電圧の３点のデータに基づいて車
体着磁によるオフセットを算出できるので、通常の道路
を走行している間に自動的にオフセットの補正を行って
正しい車両方位角を得ることができ、ナビゲーションシ
ステムの機能、精度の改善が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例によるマイクロコンピュー
タの処理動作のプログラムを示すフローチャート、 第２図は、本発明の方法を実施する車両方位検出装置の
構成を示すブロック図、 第３図は、本発明の詳細な説明するための図、第４図は
、地磁気センサの構成を示す斜視図、第５図は、車両に
取り付けられた地磁気センサに磁界が作用する様子を示
す略平面図、および第６図は、車両が一周旋回したとき
に地磁気センサの出力電圧の描く軌跡（出力円）を示す
図である。 １０・・・・磁気コア、　Ｘ、Ｙ・・・・出力巻線、　
　１２・・・・励磁コイル、　　１４．１６・・・・サ
ンプリング回路・　１８．２０・・・・Ａ／Ｄ変換器、
　２２・・・・マイクロコンピュータ、　２４・・・・
車速パルス発生器、２６・・・・ハンドル角検出器。 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　車両に地磁気センサを搭載し、前記地磁気センサの一
   方の出力巻線およびそれと直交する他方の出力巻線より
   それぞれ発生される出力電圧Ｖｘ，Ｖｙと前記車両の着
   磁による前記出力電圧Ｖｘ，Ｖｙのオフセットとに基づ
   いて前記車両の進行方位を割り出す車両方位検出方法に
   おいて、 （ａ）所定のタイミングで前記出力電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）
   を取り込んで記憶すること、 （ｂ）前記車両の旋回する角度を逐次監視すること、（
   ｃ）前記車両が所定角度以上旋回したときに、その旋回
   区間内で得られた前記出力電圧（Ｖｘ，Ｖｙ）の中から
   異なる３点を選択すること、 （ｄ）Ｖｘ，Ｖｙ座標において前記３点を通る円の中心
   の座標位置（ｖｘｎ，ｖｙｎ）を演算し、その座標位置
   （ｖｘｎ，ｖｙｎ）を前記車両の着磁によるオフセット
   とすること、 （ｅ）前記ステップ（ｄ）で得られたオフセットが前回
   のオフセット（ｖｘｎ−１，ｖｙｎ−１）より所定値以
   上異なるときは前回のオフセット（ｖｘｎ−１，ｖｙｎ
   −１）から新たなオフセット（ｖｘｎ，ｖｙｎ）に更新
   すること、 の諸ステップを具備することを特徴とする車両方位誤差
   補正方法。