JPS628011A - 移動体方位検知装置 - 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、自動車用ナビゲーションシステムなどく使用
する地磁気検出方式の方位検知装！ＩＫ係り、特忙自動
車など着磁されやすい移動体に装着して常に正確な方位
を検出するのに好適な検知装置に関する。

〔発明の背景〕

自動車の走行経路を地図上に自動的にプロットしたり、
予め入力してある目的地に到達するのに必要な走行方向
を自動的に指示したりてる、いわゆる自動車用ナビゲー
ションシステムが知られているが、そのために必要なセ
ンサの一つに方位検知装置がある。

そして、この方位検知装置にも種々の方式のものが知ら
れているが、そのうち、地磁気検出方式によるものが比
較的実用性に富んだものとして認識されている。

しかして、この地磁気検出方式のものにも種々の方式の
ものが知られているが、その一つとじて第２図に示すよ
うなコア１と励磁コイル２、検出コイル３，４からなろ
センサ素子Ｓを用いるものがある。

この方式はフラックスゲート方式などと呼ばれ、パーマ
ロイなどの高透磁率磁性体からなるリング状のコア１に
トロイダル状に励磁コイル２を巻回し、これに例えば１
０ＫＨｚ位の交番電圧を加えて励磁しておく。一方、こ
のコア１には、さらに検出コイル３．４がそれぞれ９０
度の角度で交差して巻回されている。従って、このまま
では、検出コイル３．４には何も信号は現われない。

しかしながら、このコア１の水平面内に沿って缶外Ｈが
加えられると、コア１の磁化状態が変り、検出コイル３
．４には励磁コイル２に流れている交番電圧による信号
Ｖｘ、Ｖｙが誘起され、出力として現われろようになる
。そして、磁界Ｈの方向を変えてやると、これらの信号
Ｖｘ、Ｖｙはそれぞれ磁界Ｈの入射方向θの変化に応じ
て正弦波状に、かつ相互に９０度の位相差をもって変化
するものとなる。

そこで、検出コイル３の出力信号Ｖｘを横軸に、そして
検出コイル４の出力信号Ｖｙを縦軸にとって直角座標上
に表わすと、磁界Ｈの入射方向θの変化に対する信号Ｖ
ｘと７丁の交点の軌跡は、第３図に示すように、座標（
ＶＸＮ　、ＶＹＮ　　）を中心点Ｏとする円軌跡人とな
る。そして、このときの中心点Ｏの座標は他の条件が変
らなければ定数となるから、この中心点の出力ＶＸＮ　
、ＶＹＮを基準として、 （より磁界Ｈの入射方向θを求めることができる。

従って、この磁界Ｈが地磁気によるものとなるようにす
れば、その入射方向θが方位を表わすことになり、方位
検知装置を得ることができる。

ところで、自動車など、その構成材料に鉄などの磁性体
を多く含む移動体では、それ自体が磁化されている状態
、つまり着磁状態にあることが多い。そして、この着磁
状態は、外的磁界によって影響され、例えば、直流電気
鉄道線路（近接した場合などには着磁状態が変化してし
まう。

しかして、このように、地磁気検出方式の方位検知装置
を自動車などの移動体に装着した場合、その移動体の着
磁状態が変化すると、上記した中心点０の座標にずれを
生じ、この結果、方向検出に誤差を生じてしまう。

そこで、このような移動体の着磁状態の変化を自動的に
補正する方法として、センサ素子の出力が所定の範囲を
超えた場合には、第３図の座標上でＸ軸とＹ軸の双方に
それぞれに平行な基準軸を設定し、センサ素子の出力が
これらの基準軸を横切る、４個所の点食てのデータが揃
った時点で、これらのデータに基づいて正しい中心点Ｏ
を求めるようにしたものが特開昭５９−１００８１２号
公報によって提案されている。

しかしながら、この提案されている方法では、上記した
ように、座標面で広い範囲にある４個所の点に関するデ
ータが全て取り込まれるようにしなげればならず、この
ために、自動車などの移動体を、はぼ３６０度にわたっ
て旋回させる必要があり、自動車などでは実用し難いと
いう問題点がある。

〔発明の目的〕

本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑入てなされた
もので、その目的とするところは、移動体の着磁状態変
化補正に必要な、移動体の旋回操作が少くて済み、高い
実用性を保つことができる地磁気検出方式の移動体方位
検知装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

円の中心座標の算出には、基本的には円周上の３個所の
点の座標が求まればよい。しかして、このとき、これら
３個所の点が充分に離れていないときには、高い算出精
度を保つことはできないが、とにかく中心を求めること
は可能である。

そこで、本発明は、このような認識にたち、上記した目
的を達成するため、中心点座標補正の必要を生じたとき
には、必要なデータの取込みを続けながら、上記した補
正に必要な３個所の点のデータが揃い次第に中心点の算
出を行ない、新たな中心点として順次設定してゆくよう
にした点を特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明釦よる移動体の方位検知装置について、図
示の実施例により詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例で、センサ素子Ｓは第２図で
説明したとおりであり、このセンサ素子Ｓの励磁フィル
２には励磁回路５を介して発振器６から周波数ｆ（例え
ばｆ＝１０ＫＨｚ）の交番信号が供給され、これにより
検出コイル３と４からの出力信号Ｓｘ、Ｓｙが取出され
るようになっている。そして、このとき、検出コイル３
又は４の一方の軸を移動体の移動方向に一致させておく
。

これらの出力信号８ｘとＳｙは、それぞれ正と負の交番
パルス状として現われるため、検波器７゜８で発振器６
からの周波数２ｆの信号によって同期検波され、これに
より正極性のパルスとなり、積分器９．１０で平滑化さ
れて電圧信号となり、アンプ１１．１２により所定のレ
ベルの出力信号Ｖｘ、Ｖｙとして取出される。

このとぎ、定電圧回路１３からは定電圧ｖＯか供給され
ており、こｔｌ、＆ｃエリ第３図で説明した中心点Ｏの
座標となる電圧ＶＸＮ、Ｖｙ＊が与えられるようＫなっ
ている。つまり、Ｖｏ＝ＶｘＮ＝Ｖｙ＊となっている。

一方、マイコンのＣＰＵからなる演算処理部１４はＡ／
Ｄ　（アナログディジタル変換器）１５を介して信号Ｖ
ｘとＶｙ９Ｉ：取込み、第２図に関連して説明したよう
に、上記（１）式の方法で方位θの算出を行ない、必要
忙応じて結果を表示器１８で表示させる。このとき、必
要に応じてメモリ１６との間でのデータのやりとりを行
ない、さらに必要なときＫは移動体の移動速度な車速セ
ンサ１７から取込むようにする。

演算処理部１４による方位θの算出処理は既に（１）式
で賜明したとおりであるから、以下は、中心点０の補正
処理について説明する。

まず、補正処理を行なうためには、移動体の着磁による
補正の必要が発生したことを検知しなければならない。

そこで、この実施例では、自動車など移動体の車体が着
磁されたかどうかを検出するために第３図の斜線部で示
す出力安定領域Ｂを設ける。なお、この領域ＢＫ幅を持
たせているのは、移動中にセンサ素子Ｓの出力が建物な
どの影響から微少変化・することを考慮したためで、こ
の幅は方位誤差の安全率より所定値に設定するようにす
ればよい。

そして、この安定領域Ｂ内に出力が納まっているかどう
かは、出力特性円の半径ｒが、次式の条件を満している
かどうかを定期的に判定して行な　　　゛うようにして
ある。

＜　ｒ　Ｍ　Ａ　ｘ　　　・・・・・・・・・（２）な
お、ｒＭＩＮ＠　ｆＭＡＸ　は第３図に示すように、安
定領域Ｂの内径と外径である。

こうして、車体の着磁変化を判定する訳である　　　□
が、実際の走行中には、着磁変化の起らない程度　　゛
の外部♂界がセンサ素子Ｓに加えられたときにも安定領
域Ｂを飛出ることがある。これは、例えば着磁量の大き
い車が近くを通るなど、大きな磁性体成分とすれ違う時
に生じる現象であるが、この場合では、ループＣの様に
再び安定領域内に戻って来る。従って、この現象に工ろ
場合と着磁量変化が本当に起った場合とを識別するため
には、ある程度距離を走って出力の変化を見る必要があ
り、そのため、この実施例では、車体センサ１７からの
パルス数をカウントして行なうようになっており、その
間の方位出力は（２）式の判定を行なう前のものを保持
するようになっている。

ここで、移動体が着磁を受けろ場合について説明すると
、意図的にマグネットを車体につけた場合と、上記した
ように、直流電気鉄道の線路を横切ったとぎに強磁界を
受けた場合との２つの場合が考えられろが、走行中には
後者の入が起こると考えればよい。

こうして着磁量が変化した場合、第４図に示す様に出力
特性円Ａの中心がＯ’（ＶＸＮ’、ＶＹＮ’）へ移るた
め、はとんどの領域で出力は（２）式の条件を満足しな
くなり、確実に補正モードに切変えることができろ。

次に、この着磁補正処理について説明する。

まず、補正モードに切り変ったら、真の中心点を算出す
るため、着磁後の安定した出力特性円上の点のデータを
少なくとも３点取込む必要がある。

そこで、この実施例では、一定距離を走行中、出力の変
動幅が一定値以内にあることを条件として随時データの
取込を行なうこととし、３点分のデータが得られた時点
で次の計算を行なうようになっている。

今、第５図に示す様にＰｌ（”ｔ＊　ＹｔＬ　Ｐ２（”
２９　）’ｚ）ｗ　Ｐ３（ｘ３ｓ　）’３）’）３点を
表わすデータが取込まれたとすると、点Ｐ１とＰ２に対
する等距離直線りは次式にて求まる。ここで、等距離直
線とは、２つの点から等しい距離にある少くとも２つの
点を結ぶ直線の意である。

・・・・・・・・・（３） 同様にして、点Ｐ２とＰ３に対する等距離直線Ｅは、 ・・・・・・・・・（４） として求まり、これら（３１，（４）式にエリ、求めろ
べき交点（ＶｘＮ、ＶＹＮ）Ｆ　は、 ・・・・・・・・・（５） ここで、各点Ｐ１．Ｐ、、Ｐ、が接近していた場合は、
誤差が大きくなる可能性があるので、この実施例では、
判定条件として、Ｐ、（ｘ、。ｙｌ）と中心点（ＶＸＮ
、Ｖｙ＊）　　との距離が’ＭＩＮ　　と’ＭＡＸ　　
の間にあるかを判定するようになっている。

・・・・・・・・・（７） なお、（７）式の条件を満しても真の中心点でない場合
もあるが、本実施例としては、（７）式を満さない場合
は、そのまま補正モードにとどめるが、（力試の条件を
満したときには−３着磁補正が完了したものとして、方
位演算式（１）に使う中心点のデータを入れ替えるよう
にしてある。従って、この時点で新たな安定出力領域が
設定されるが、このとき、センナ素子Ｓの出力が一定変
化幅内で、この安定出力領域をはずれて行った場合には
再び補正モードに入る。しかして、この実施例では、こ
の場合でも、前のＰｌ、Ｐ２．Ｐ３の出力は保持してお
き、新たに別の点Ｐ４を取込入、前のデータも含めて４
点の中で互いに最も離れた３点を選定し、これら圧よつ
、新たＫ（５）、　（６）、　（７）の計算を行ない、
これにより処理時間が短かくて済むよ５ＫＬ、ている。

なお、この時点で新たに取込む点の数は１点でなく複数
点でもかまわない。

自動車などの移動体では、移動中にその方位が全く変ら
ないということは、極めて希なことであり、通常はかな
りの方位変化を伴っている。

従って、以上の実施例によれば、補正モードになったと
きにも特に走行状態を変える必要がなく、通常の走行状
態のままでとにかく着磁補正が得られ、高い実用性を与
えることができろ。

そうして、この実施例によれば、補正動作（必要な条件
が通常走行中〈も容易に得られるから、短かい時間で必
要な着磁補正が得られ、大きな誤差にまで広がる虞れが
少なく、精度を充分に高く保つことができる。

なお、以上の実施例では、式（１）〜（６）の演算をそ
の都度、演算処理部１４で行なうように説明したが、こ
れらの一部または大部分をテーブル化し、テーブル検索
で処理することも可能で、このような実施例によれば、
さらに処理を容易に行なうととができる。

また、以上の実施例によれば、上記の式（２）〜（６）
から明らかな工５＋Ｃ１着磁補正のための演算処理の内
容が従来技術の場合よりも簡単で済み、演算処理部１４
におけろソフトウェア負荷が少くて済む。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、自動車などの移
動体が通常の移動状態にあるときでも容易に着磁補正の
ために必要な条件が満たされるから、従来技術の問題点
を解消し、着磁補正の必要性を生じたときには直ちにそ
れが可能になり、ナビゲーションシステムに適用した場
合での誤差の累積をなくすことができ、高精度を得ろこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による移動体方位検知装置の一実施例を
示すブロック図、第２図はセンサ素子の説明図、第３図
は方位検出と着磁変化判定の説明図、第４図は着磁変化
による特性変化の説明図、第５図は本発明の一実施例に
よる補正動作の説明図である。 Ｓ・・・・・・方位センサ素子、１・・・・・・コア、
２・・・・・・励磁コイル、３．４・・・・・・検出フ
ィル、５・・・・・・励磁回路、６・・・・・・発振器
、７．８・・・・・・検波器、９．１０・・・・・・積
分器、１１．１２・・・・・・アンプ、１３・・・・・
・定電圧源、１４・・・・・・演算処理部、１５・・・
・・・Ａ／Ｄ。 １６・・・・・・メモリ、１７・・・ｌ・・連速センサ
、１８・・・・・・表示部。 第２１１１ 第３図 Ｘコイル出力ｔ／ｉＶｘ 第４＠ Ｘコイル出力電ＬＶｘ 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水平面内での地磁気磁界の方位変化により直角座標
   面上での直交位置が円軌跡として現われる第１と第２の
   信号からなる信号対を得、この信号対により上記円軌跡
   上に与えられる点座標により地磁気磁界の方位を検出す
   る方式の移動体方位検知装置において、上記円軌跡上で
   互に離れた任意の３点に対応して順次現われる上記信号
   対を保持する手段を設け、移動体の着磁に伴う上記円軌
   跡の中心点座標の変化が所定値に達したとき、上記保持
   した３点の信号対によつて上記円軌跡の中心点座標を算
   出し、新たな中心点座標として設定するように構成した
   ことを特徴とする移動体方位検知装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記中心点座標を
   、上記円軌跡上の３点の隣接する２つの点のそれぞれご
   とに得られる、２点から等距離にある少くとも２つの点
   を結ぶ第１と第２の直線の交点座標として算出するよう
   に構成されていることを特徴とする移動体方位検知装置
   。 ３、特許請求の範囲第１項において、上記円軌跡の中心
   点座標の変化が所定値に達したことの検出を、上記信号
   対による点座標が、上記円軌跡の内側と外側に所定の距
   離だけ離して設定してある第１と第２の同心円のいずれ
   かに達したことにより行なうように構成したことを特徴
   とする移動体方位検知装置。 ４、特許請求の範囲第１項において、上記３点に対応す
   る信号対は、上記新たな中心点座標の設定が終るまでの
   間、それぞれの点の間の距離が大きくなる方向で順次更
   新されてゆくように構成されていろことを特徴とする移
   動体方位検知装置。 ５、特許請求の範囲第４項において、上記更新のタイミ
   ングを、上記移動体が所定の一定距離走行中、新たに取
   込むべき信号対の変動量が所定値以下であったときとな
   るように構成したことを特徴とする移動体方位検知装置
   。