JPS6290508A - 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に使用
する地磁気検出方式の方位検知装置に係り、特に自動車
など着磁されやてぃ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〕

自動車の走行経路な地図上に自動的にプロットしたり、
予め入力しで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ｊ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穏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、その一つとして第３図に示すよ
うなコアｌと励磁コイル２、検出コイル３，４からなろ
センサ素子Ｓを用いろものがあり０ この方式はブ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ｌ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ＩＩＣは、さらに検出コイル３，４がそれぞれ９
０度の角度で交差して巻回されている。従つ℃、このま
まで髪１、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ｌの水平面内に沿って磁界Ｈが
加えられろと、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、■Ｙ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な縦軸（とって直角座標上
に表わ丁と、磁界Ｈの入射方向θの変化に対″′ｒる借
号■工とＶＹの交点の軌跡は、第４図に示すように、座
標（ＶｘＮｔ　ＶＹＮ　）　ｆＪＩ：中心点０とする円
軌跡Ａとなる。そして、このときの中心点０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■ｘＮ、ｖＹＮを基準として、 により磁界Ｈの入射方向θな求めることができろ。

従って、この磁界Ｈが地磁気によるものとなるよつＶｃ
′″ｒれば、その入射方向θが方位な表わ丁ことになり
、方位検知装置な得ることができる。

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、この着出
状態は、外的磁界によって影響され、例えば、直流電気
鉄道線路に近接した場合などには着磁状態が変化してし
まう。

Ｉ２かして、この、ｚ５に、地磁気検出方式の方位検知
装ｒｘｔ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″′ｒろと、上記した中心点Ｏの
座標にずれな生じ、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な自動釣に
補正丁石方法として、センサ素子の出力が所定の範囲を
超えた場合には、第４図の座標上でｘ　ｌｌ１ｂとＹ軸
の双方にそ４ぞね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０な求めろようにしたものが’ＩＦＩ昭５９−１
００８１２号公報によって提案さねでいろ。

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個所の点に関千ろデ
ータが全て取り込まねろようにしたけり、ｖイならず、
このために、自動車などの移動体を、はぼ３６０度にわ
たって旋回させろ必要ががある。

しかしながら、自動車などが走行中に、その進行方向と
無関係に上記のような旋回を行なわなければならないと
いうのでは、極めて非実用的であり、走行条件によって
は実行不可能な場合も多い。

そこで、このような点を改善し、センサ素子８の出力を
しばらくモニタして数多くの方位検出結果を集め、これ
に基いて正しい中心点Ｏを判定する方法が特願昭６０−
１４５７１１号の出願にかかる発明として提案されてい
る。

そして、この方法では、長時間かけて数多くのデータを
得る程、正確な補正が行なえるが、反面、必要な精度の
補正を得るためにはかなりの時間を要し、その間での方
位誤差がナビゲーションとして用いた場合での到達度の
悪化につながる虞れがする。ナオ、この到達度とは、ナ
ビゲーションを行なったときのスタート地点ｐ・ら目的
地点までの距離をＬとし、ナビゲーションによって到達
した最終地点と目的地点までの距離をＲとしたとき、Ｌ
　−几 到達度＝ＬＸ　１００　（チ〕 で表わされるものである。

そこで、従来は、特開昭５９−１０４５０９号公報、特
開昭５９−２１８９１４号公報などにより開示されてい
るように、移動体の角速度を検出するセンサを設け、そ
の出力により着磁補正を行なう方法が用いられていた。

しかしながら、角速度検出用のセンサとしてはジャイロ
を用いる必要があり、従って、従来の装置ではローコス
ト化が難かしく、また、初期値設定を要するなどの注意
が必要で、取り扱いが複雑和なろという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を除き、移動
体の着磁補正にジャイロなどによる角速度検出用を用い
ず、短時間で容易に必要と′ｆる着磁補正が得られろよ
うにした移動体方位検知装置を提供でろにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するため、本発明は、移動体の操舵角と
走行距離に基いて移動体の方位変化を検出し、この方位
変化に基いて着磁補正を行なうようにした点を特徴とす
る。

丁なわち、本発明は、自動車などの移動体でタイヤのス
リップなどを無視すれば、その操舵角を走行距離で積分
してやれば方位変化を表わすものと見なせる点に着目し
、これにより方位変化を求めて着磁補正を行なうように
したものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明Ｔ／ｃ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２図は本発明の一実施例で、センサ素子Ｓは第３図で
説明したとおりであり、このセンサ素子Ｓの励磁コイル
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＆？：
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［より所定のレ
ベルの出力信号■ｘ、ｖＹとして取出される。

このとき、定電圧回路１３からは定電圧ｖｏが供給され
ており、これにより第３図で説明した中心点Ｏの座標と
なる電圧ＶＸＮＩ　ＶＹＮが与えられるようになってい
る。つまり、Ｖ０士ｖＸＮ＝ｖＹＮ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■
工とｖＹを取込人、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０の算出を行ない、必要に応
じて結果を表示器１７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
、さらに移動体の移動速度な車速センサ１８から、そし
て、移動体の操舵角を操舵角センサ１９からそれぞれ取
り込む。なお、この操舵角センサ１９は例えば特開昭５
５−１５６８０３号公報、特開昭５６−１７７６２号公
報などで知られているものでよい。

次九、この実施例の動作を第１図の７０−チヤートＩ／
ｃよって説明する。

この第１図に示した処理は演算処理部１４によって、車
速センサ１８からの信号（パルス）が入力さｔｌるごと
に実行されるもので、この処理の実行に入ると、まず、
３１（なお、このＳはステップの略）で方位を表わす信
号Ｖ、、Ｖ、と操舵角センサ１９から操舵角信号θ、と
を取り込む。なお、この車速センｔ１８は自動車などの
移動体が所定距離、例えば１ｍ走行するごとにパルスを
発生′ｆろものである。

次に、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ｉすればならない
。

そこで、ＳｌのあとＳ２の処理に進入、ここで信号ｖｘ
とｖＹが第４図で説明した円Ａ上にあるか否かを判断て
る。

このＳ２での判断のために、この実施例では、第４図に
斜線部で示したような幅をもった出力安定領域Ｂを設け
ろ。なお、この領域Ｂに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″ｆろようにでればよい。

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、出力特性臼の半径ｒが、次式の条件を満たしてい
るかどうかを判定して行なうようにしである。

・・・・・・（２） なお、ｒＭＩＮｖ　ｒＭＡＸ　は第４図に示すｚ５ｉｃ
。

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した結果、Ｓ２での結
果がＹＥＳになったら８３の処理に進み、ここで方位算
出処理を行なう。このときの演算処理部１４による方位
θの算出処理は既に（１１式で説明したとおりであろ〇 こうしてＳ３の処理を終ったら、ここでこの第１図の処
理を終る。

次に、Ｓ２での結果がＮＯｌつまり信号ｖｘ。

ＶＹによる座標点が第４図の安定領域Ｂを外れていたと
判断されたときＫは、移動体に所定値以上の着磁が現わ
わ、補正の必要を生じたものとし、次の８４以下の処理
に進む。なお、実際の走行中には、着磁変化の起らない
程度の外部磁界がセンサ素子８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てれ違
う時に生じろ現象であるが、この場合では、第４図のル
ープＣの様に再び安定領域内に戻って来る。

従って、この現象による場合と着磁量変化が本当に起っ
た場合とを識別する必要がある。

しかして、８２での判断ではこの識別はできないが、と
にかくこのときには、信号ｖｘ、ＶＹによる方位は信頼
できないので、そのままＳ４の処理に向い、操舵角信号
θ、を順次積和してゆき、続＜８５で積和Σθ、と変化
開始前の信号０．とにエリ現在の方位角θの算出を行な
う。つまり、まず、Ｓ４では（３）式の計算を行ない、
次の８５では（４）式の計算を行なうのである。

Σθ、＝Σθ、十〇、　　　　　・・・・・・（３）こ
こで、Ｋは補正係数 なお、これは、比較的短距離内では、操舵角の単位走行
距離ごとの積和Σθ、は、角速度の積和にほぼ等しいと
いう次の（５）式に基づく。

８４．８５の処理を終ったらＳ６に進み、ここでデータ
の取り退入回数が所定回数に達したか否かを判断″ｆろ
。

従って、上記した第４図のループＣのような外乱による
一時的な外れであったときには、このＳ６での結果がＹ
ＥＳになる前に８２での結果がＹＥＳ＆Ｃなり、一時的
な外乱により誤まった補正が行なわれてしまう事態は自
動的に排除される。

こうしてＳ６での結果がＹＥＳ＆Ｃなったら、ここで始
めて移動体にＮ凪を生じたものとし、次のＳ７の処理を
行なう。

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、踏切通過時などで直流電気鉄道の線路を横切っ
たときに強磁界を受けた場合との２つの場合が考えられ
るが、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５図に示す様に出力
特性臼への中心が”（■ＸＮ’ｌ　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、Ｓ２での結果が連続してＮＯになり、Ｓ６で
の結果がＹＥＳＫ：なるのである。

さて、Ｓ７の処理は、（１）式による方位算出の基準中
心点（■ＸＮＩ　ＶＹＮ　）の着磁に、にろずれを補正
てる処理で、以下、この処理について第６図により説明
する。

まず、本来あるべき出力点Ｐ！の座標ｖＸＩ＋ｖＹ１を
（６）式で求めろ。

次に、このＳ７の処理に入ったときの出力点Ｐ２を表わ
す信号ｖｘ２．ｖＹ２から（７）式により着磁変化量Δ
ｖｘ、Δ■１を求める。

そして、この結果から（８）式により第５図に示す着磁
後の出力特性内Ａ’ノ中心点０′（ｖｘＮ′、ｖＹＮ／
）を求める。

そして、このデータｖＸＮ’ｆｖＹＮ’をＳ３で使用す
るデータｖＸＮｔ　ｖＹＮとして設定し、Ｓ７での処理
を終る。

ところで、上記したように、踏切通過時などで着磁変化
を受けた場合、その着磁変化を起こすような影響範囲は
例えば踏切から３０ｍ以内程度と考えられる。

そこで、上記のよう（、車速センサ１８が走行距離１ｍ
当りに１パルスを発生″′ｒろものとすれば、第１図の
８６ｖｃおける所定回数を例えば３０回に設定しておけ
ば、移動体である自動車が踏切通過後、着磁量変化をさ
らに受けろ虞れがなくなったと考えられる３０ｍの距離
を走行したところで８６の結果がＹＥＳになり、Ｓ７で
の補正処理が実行されろことになる。

従って、この実施例によれば、着磁量変化を受けても極
めて短時間で補正が行なわれ、その間での方位誤差の発
生を充分に少く抑えることができる。

実際には、方位出力信号■ｘ、ｖＹ＃Ｉｃ誤差が含まれ
る可能性があるので、（３）弐〜（７）式の処理を何回
か繰り返して安定した後、（８）式へ移行する工うにし
てやれば、さらに高精度が得られる。

また、それでも（３）式において多少の誤差があるので
、（８）式の結果は完全ではないと考えられる。

そこで、（８）式の処理後、すぐに何回か続けて着凪量
変化有りと判定された場合は、既に初めの基準とてる方
位角θ１が信頼出来なくなったとして、従来例と同様に
して方位出力信号■工、ｖＹを長時間取込み補正を完了
させる方法を併用させるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したＪ５に、本発明によれば、ジャイロなどに
よる高価な角速度センサを用いろことなく、方位角変化
を別途検出することかできるから、従来技術の欠点を除
き、極めて短時間で着磁補正を行なうことができ、ナビ
ゲーションシステムに適用して充分に到達度を改善する
ことができる移動体方位検知装置をローコストで提供す
ることかできる。

特に、近年は、自動車の電動パワーステアリングシステ
ムや４輪操舵システムなどのため、操舵角センサを備え
た自動車が出現しているが、このような自動車では、本
発明の適用に際して操舵センサからの信号の共用が可能
になり、さらにコストダウンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による移動体方位検知装置の一実施例に
おける動作な示すフローチャート、第２図は本発明の一
実施例の構成を示すブロック図、第３図はセンサ素子の
説明図、第４図は方位検出と着磁判定の説明図、第５図
は着磁変化による特性変化の説明図、＠６図は本発明の
一実Ｍ！Ｉ例におけ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・・・・・・検出コ
イル、５・・・・・・励磁回路、６・・・・・・発振器
、７，８・・・・・・検波器、９．ｌＯ・・・・・・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・・
・・・・表示部、１８・・・・・・車速センサ、１９・
・・・・・操舵角センサ。 第１図 第４図 Ｘコイル出力需圧Ｖｘ 第５図 Ｘコイル出力電圧Ｖｘ 第６図 Ｘコイル出力電圧　Ｖｘ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 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発生する磁気検出素子を備え、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、上記磁気検出素子が取り付けられた移動体の
   操舵角と移動距離に基いて該移動体の方位変化を検出す
   る方位算定手段を設け、移動体の着磁に伴う上記円軌跡
   の中心点座標の変化を上記方位算定手段で検出した方位
   変化に基いて補正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. ２．特許請求の範囲第１項において、上記補正が、上記
   信号対の複数回の取り込みによる補正と併用して行なわ
   れろように構成したことを特徴とする移動体方位検知装
   置。