JPS6311810A - 地磁気センサの出力デ−タの処理方法 - 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】 炎丘豆１ 本発明は、地磁気センナの出力データの処理方法に関す
るものである。

１旦且Ｉ 近年、地図情報をメモリに記憶しておき、その地図情報
をメモリから読み出して車両の現在地とともに表示装置
に表示させることにより、車両を所定の目的地に誘導す
る車載ナビゲーション装置が研究、開発されている。

かかるナビゲーション装置には、車両の方位を検出する
方位センサが不可欠であり、この方位センサとして、例
えば地磁気（地球磁界）に基づいて車両の方位を検出す
る地磁気センサが用いられる。しかしながら、この地磁
気センサｔよ外乱…専の影響を受は易く、車両が踏切や
鉄橋等を通過した場合、そのよう、な場所では磁界の乱
れが大きいので、地磁気センサの出力データに大きな誤
差が含まれることになる。

１匪匁１１ 本発明は、上述した点に鑑みなされたもので、地磁気の
乱れの可能性のある場所では地磁気センサの出力データ
をキャンセルすることにより、地磁気の乱れに起因する
方位の誤検出を防止した地磁気センサの出力データの処
理方法を提供することを目的とする。

本発明による地磁気センサの出力データの処理方法は、
地磁気の乱れの可能性のある場所に対して予め識別情報
を地図データに挿入しておき、車両の走行中において、
現在地からその前方所定距離内に地磁気の乱れの可能性
のある場所が存在することを識別情報より検知したとき
は、地磁気センサの出力データを所定のデータと置換す
ることを特徴としている。

実　　施　　例 以下、本発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する。

第１図は、本発明による地磁気センサの出力データの処
理方法が適用される車載ナビゲーション装置の構成を示
すブロック図である。同図において、１は地磁気に基づ
いて車両の方位データを出力するための地磁気センサ、
２は車両の角速度を検出するための角速度センサ、３は
車両の移動距離を検出するための走行距離センサ、４は
緯度及び経度情報等から車両の現在地を検出するための
ＧＰ　Ｓ　（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　
Ｓｙｓｔｅｍ）装置であり、これら各センサ（装置）の
出力はシステムコントローラ５に供給される。

システムコントローラ５は、各センサ（装置）１〜４の
出力を入力としＡ／Ｄ　（アナログ／ディジタル）変換
等を行なうインターフェース６ど、種々の画像データ処
理を行なうとともにインターフェース６から順次送られ
てくる各センサ（装置）１〜４の出力データに基づいて
車両の移動量等を演算するＣＰＵ　（中央処理回路）７
と、このＣＰＵ７の各種の処理プログラムやその他必要
な情報が予め占き込まれたＲＯＭ（リード・オンリ・メ
モリ）８と、プログラムを実行する上で必要な情報の書
込み及び読出しが行なわれるＲＡＭ　（ランダム・アク
セス・メモリ）９と、いわゆるＣＤ−ＲＯＭ、ＩＣカー
ド等からなり、ディジタル化（数値化）された地図情報
が記録された記録媒体１０と、Ｖ　−ＲＡ　Ｍ　（Ｖｉ
ｄｅｏ　ＲＡＭ）等からなるグラフィックメモリ１１と
、ＣＰＵ７から送られてくる地図等のグラフィックデー
タをグラフィックメモリ１１に描画しかつ画像としてＣ
ＲＴ等のディスプレイ１２に表示すべく制御するグラフ
ィックコントローラ１３とから構成されている。入力装
置１４はキーボード等からなり、使用者によるキー人力
により各種の指令等をシステムコントローラ５に対して
発する。

次に、ＣＰＵ７によって実行される基本的な手順を、第
２図のフローチャー］・に従って説明する。

ＣＰＬＪ７は、先ず最初にプログラムを実行さゼるため
のイニシャライズを行ない（ステップ８１）、しかる後
車両の現在地がセットされているか否かを判断する（ス
テップ８２）。現在地がセットされていない場合は、現
在地セットルーチンの実行くステップＳ３）、例えば入
力装置１４でのキー人力による現在地のセットが行なわ
れる。次に、走行距離を零にしくステップＳ４）、続い
て入力装置１４からのキー人力が有るか否かの判断を行
なう（ステップ８５）。

キー人力が無い場合は、ディスプレイ１２上に現在地周
辺の地図表示を行なうとともに車両の現在位置及びその
方位を例えば車両マークにてこの地図上に表示し、車両
が移動したらその移動に伴い地図をスクロールさせ、更
に現在グラフィックメモリ１１上にある地図データの範
囲を車両位置が越えそうなときには、記録媒体１０から
必要な地図データを読み出してディスプレイ１２上に表
示する（ステップＳ６）。

キー人力が有ると、その入力データに応じて現在地の再
セット（ステップＳ７）、センサ補正（ステップＳ８）
、目的地セット（ステップ８９）及び地図の拡大・縮小
（ステップ５１０）の各ルーチンを実行する。

また、ＣＰＵ７はタイマーによる割込み処理により、第
３図に示すように、一定時間間隔で地磁気センサ１及び
角速度センサ２の各出力データに基づいて車両の方位を
常に計惇する（ステップＳ１１．５１２）。

ところで、地磁気センサ１は一般に、同一平面上におい
て互いに９０°の位相角をもって配置された二対の磁気
検出素子からなり、これら一対の素子の一方は例えばＵ
方向（北方向）の地磁気成分を検出し、他方は■方向（
東方向）の地磁気成分を検出するようになっている。か
かる構成の地磁気センサ１を、水平面上において一回転
させると、Ｕ、■双方の検出素子からの出力データによ
って、第４図に示すような１Ｕｖ直交座標系の原点０を
中心とする円Ｉの軌跡が描かれる。従って、例えば点Ｐ
（Ｕ＋　、Ｖ＋　）における北（Ｕ＠）からの時計回り
の方位角θは、次式（１）によって算出される。

θ＝ｊａｎ’　　（Ｕ／Ｖ）・−−−−・（１）従って
、このような地磁気センサ１を、車両の前後或は左右方
向に対して所定の角度で車両に取り付けておき、Ｕ、■
双方の検出素子からの出力データに基づいて（１）式の
演算を行なうことにより、車両の方位を検出できるので
ある。

ここで、地磁気センサ１の周囲には、地球磁界による磁
束のみが存在するのが理想であるが、車両においては、
そのボデー鋼板の着磁等に起因した余分な磁束が存在す
るのが一般的である。そこで、かかる車両ボデーの着磁
による影響を除去して正確な方位検出を行なうために、
例えば、特開昭５７−２８２０８号公報に開示の方法が
提案されている。この方法においては、ｕ、ｖｒａ気検
比検出素子両に固定されて両者間に相対変位がない場合
に、磁気検出素子を一旋回させて得られる出力をブロツ
トシて描かれた円の中心と、座標原点との距離がボデー
着磁の影響によるものである点に鑑みて、１１轟かれた
円の中心が原点に移動するＪ：うに、雨検出素子から得
られた出力データを補正して、ボデー着磁の影響を除去
するようにしている。詳述するに、雨検出素子の出力が
描く円は第４図の■で示すように、その中心Ｑが原点か
ら移動した位置にある。そこで、雨検出素子の出力Ｕ。

■の最大値Ｕｍｘ、Ｖ俺及び最小値Ｕｓｎ、Ｖｅｎを求
め、これらから次式（２）によって中心Ｑの座標を算出
する。

ＬＪｏ＝（Ｌｊ順＋Ｕ艶）／２ ）　・・・・・・　（２） Ｖｏ＝（Ｖ綜＋■剛）／２ 算出された値Ｌｌｏ、Ｖｏを用いて次式（３）によって
各磁気検出素子の出力値Ｕ、■の補正がなされ、補正さ
れたｕ′、ｖ＝から方位の算出が行なわれるのである。

Ｕ′＝ｌＪ−ＬＪ。

）　　　　　・・・・・・（３） Ｖ′＝Ｖ−Ｖ。

また、地磁気センサ１は外乱磁界の影響を受は易いので
、車両の踏切通過時、鉄橋通過時或は大きな建物等の側
を通過した時などに、そのような場所における磁界の乱
れに起因して地磁気センサ１の出力データの誤差が大き
くなる場合があり、正確な方位の検出は困難になる。本
発明は、このような場合における地磁気センサ１の出力
データの処理方法に関するものであり、そのために先ず
、地図データの作成時に踏切、鉄橋等の地磁気の乱れの
可能性のある場所に対して予め識別情報を地図データに
挿入しておく。この識別情報ｔよ地磁気の乱れの可能性
のある場所を他の場所と識別するとともに、踏切、鉄橋
等の識別も可能な情報となっている。これにより、車両
走行中に、この識別情報を監視することで車両が上記場
所を通過づることを予め検知できることになる。そして
、車両が上記場所を通過するときには、以下に説明する
本発明による処理方法によって地磁気センサ１の出力デ
ータの処理が行なわれるのである。

次に、ＣＰｔＪ７によって実行される本発、明による地
磁気センサ１の出力データの処理方法の手順を、第５図
のフローチト一トに従って説明する。

なお、走行距離センサ３よりデータが入力された場合、
走行距離センサ３による割込み処理が発生し、この割込
み処理により走行距離と方位とに基づいて現在値が計暮
される毎に、本フローが実行されるのである。

ＣＰＬＩ７は先ず、求められた現在地に基づいて数値化
された次の点（走行前方の一番目の点）のデータを記録
媒体１０から読み出しくステップＳ２０）、続いて現在
値のデータと読み出したデータより現在値から次の点ま
での距離ρを計算ツる（ステップ５２１）。ここで、地
図上の道路しは、第６図に示すように、２点を結ぶ線分
の繋り（Ｌ１＋Ｌ２＋・・・・・・十Ｌｎ−＋＋Ｌｎ）
で表わさ、れ、各点は数値化されて地図データとして記
録媒体１０に記憶されており、この地図データより現在
走行している線分を検出できる。そして、検出した線分
の長さ、即ち現在値から次の点までの距１ｌｉｌｔｐは
、ρ＝　　（Ｘ２−Ｘ＋　）　　＋　（ｙ２−：）／＋
　）２から求めることができる。

次に、求められた距１１１１ｇが一定距離ｇｔｈ以内か
否かを判断しくステップ５２２）、一定距離ｆＪｔｈ以
内であれば、その近傍に踏切、鉄橋及び大ぎな建物が存
在するか否かを判断する（ステップ８２３〜’Ｓ　２５
　＞。踏切、鉄橋及び太きなげ物が存在するか否かの判
断は、地図データに予め挿入されている識別情報に基づ
いて行なわれる。車両が踏切や鉄橋或は大きなせ物の側
を通過するときは、その場所における磁界の乱れに起因
して地磁気センサ１の出力データの誤差が大きくなり信
頼性に欠けるので、ステップＳ２６．８２８′Ｃ″その
場所を通過した後一定距離が過ぎたと判定するまで、地
磁気センサ１の出力データを使用しないで、他のセンサ
の出力データ、例えば角速度センサ２の出力データを使
用する（ステップ８２７．８２９）。なお、他のセンサ
の出力データを使用する代りに、地図データを利用して
も良く、又その場所への車両の進入角度をホールドして
走行するようにしても良い。これにより、地磁気の乱れ
に起因する方位の誤検出を防止できることになる。

また、車両が踏切を通過した場合、踏切における強力な
磁界によって車両ボデーが着磁され、これに起因して地
磁気センサ１の出力データがＤＣ成分を持ってしまい、
第７図に示す如くセンタ値ずれを生じる場合があるので
、それ以降は正しく方位を求めることができなくなって
しまう。そこで、地磁気センサ１の出力データに対し、
第８図に斜線で示すように、前回求めた方位データ（Ｕ
ｒ＋−＋＋Ｖｎ−＋）を基準として角度方向及び半径方
向に出力データの変動を監視するためのチェックエリア
を設定し、踏切を通過した後一定距離が過ぎた時点で、
地磁気センサ１の出力データがチェックエリアに入って
いるか否かを判断しくステップ５３０）、入っていない
場合にはセンタ値ずれが生じたとして、他のデータを利
用してセンタ値ずれの補正を行なう（ステップ５３１）
。

センタ値ずれが生じた場合は、地磁気センサ１の出力デ
ータがＤＣ成分を持っていても、円の方程式の中心座標
が変化するだけで半径ｒは変化しない（地磁気の強さが
変化しない限り半径ｒは変わらない）ので、他のデータ
を利用して中心座標を求めることができ、よってセンタ
値ずれを補正できるのである。

このセンタ値ずれの補正においては、他のデータとして
例えば角速度センサ２の出力データが用いられる。角速
度センサ２では絶対値は求まらないが、時間軸で積分す
ることにより角度を求めることができるのである。セン
タ値がずれた状態でわかっている値は、地磁気センサ１
の出力データ（ｔＪ、Ｖ）、一回転補正により求められ
ている半径ｒ及び角速度センナ２の出力データであり、
これら値は次式（４）の関係となっている。

ＬＩ＝ｒ−ｓｉｎｏ＋Ｕ。

）　　・・・・・・（４） Ｖ＝ｒ−ｃｏｓθ＋Ｖ。

（４）式の変形により、次式（５）が得られる。

Ｕｏ＝Ｕ−ｒ　　争　ｓｉｎ　　θ ）　　・・・・・・（５） Ｖｏ＝Ｖ−ｒ−ｃｏｓθ よって、（５）式から現在のセンタ値（ｌＪｏ、ＶＯ）
を求めることができるのである。

また、角度θを求める他の方法として、現在車両が走行
する道路の角度を地図データを用いて計算し、この道路
の角度を角度θとすることもできる。すなわち、道路は
２点を結ぶ線（線分）の繋りで表わされ、各点は数値化
されて地図データとして記録媒体１０に記憶されており
、この地図データから車両が位置する線分の両端（２点
）の値がわかるので、この値から一次関数の傾きを計ｎ
することにより、角度θを求めることができるのである
。

及」Ｊと１呈 以上説明したように、本発明によれば、地磁気の乱れの
可能性のある場所に対して予め識別情報を地図データに
挿入しておぎ、車両の走行中において、現在地からその
前方所定距離内に地磁気の乱れの可能性のある場所が存
在することを識別情報より検知したときは、地磁気セン
サの出力データを所定のデータと置換づることにより、
地磁気の乱れに起因する方位の誤検出を防止できるので
、外乱磁界による影響を受けることなく正確に車両の方
位を検出できることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による地磁気センサの出力データの９８
！方法が適用される車載ナビゲーション装置の構成を示
すブロック図、第２図及び第３図は第１図におけるＣＰ
Ｕによって実行される基本的な手順を示すフローチャー
ト、第４図は地磁気センサの出力データが描く軌跡を示
す線図、第５図は第１図におけるＣＰＵによって実行さ
れる本発明による地磁気センサの出力データの処理方法
の手順を示すフローチャート、第６図は線分の繋りによ
って表わされる道路を示す図、第７図は地磁気センサの
出力データが描く軌跡がセンタ値ずれを生じた状態を示
す線図、第８図は地磁気センサの出力データが描く軌跡
にヂエックエリアを設定した状態を示す線図である。 主要部分の符号の説明

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）車両に搭載され、地磁気に基づいて前記車両の方
   位データを出力する地磁気センサの出力データの処理方
   法であって、地磁気の乱れの可能性のある場所に対して
   予め識別情報を地図データに挿入しておき、車両の走行
   中において、現在地からその前方所定距離内に前記場所
   が存在することを前記識別情報より検知したときは、前
   記地磁気センサの出力データを所定のデータと置換する
   ことを特徴とする出力データの処理方法。
2. （２）車両が前記場所を通過した後所定距離が過ぎた所
   で再び前記地磁気センサの出力データを使用することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の出力データの処
   理方法。