JPS6327711A - 方位測定装置 - Google Patents
方位測定装置Info
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- JPS6327711A JPS6327711A JP17114186A JP17114186A JPS6327711A JP S6327711 A JPS6327711 A JP S6327711A JP 17114186 A JP17114186 A JP 17114186A JP 17114186 A JP17114186 A JP 17114186A JP S6327711 A JPS6327711 A JP S6327711A
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- azimuth
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- earth magnetism
- vertical component
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 9
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000005358 geomagnetic field Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
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。
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]
この発明は、地磁気センサの計測姿勢によらず正確な方
位測定を可能にした方位測定装置に関する。
位測定を可能にした方位測定装置に関する。
[従来の技1frl
今日、全国規模の交通網の整備と車両製造技術の進歩が
あいまって、かってない高速輸送時代が到来しつつあり
、一方でまた、車両の現在地を車内のディスプレイ装置
に表示しながら自動航行するナビゲーション装置といっ
た高度の車両操縦技術も実用期を迎えようとしている。
あいまって、かってない高速輸送時代が到来しつつあり
、一方でまた、車両の現在地を車内のディスプレイ装置
に表示しながら自動航行するナビゲーション装置といっ
た高度の車両操縦技術も実用期を迎えようとしている。
この種のナビゲーション装置の現在地判別法は、大別し
て衛星からの電波を頼りに現在地を割り出しながら走行
する電波航法と、出発地とその後の走行距離と方位にも
とづいて走行経路を逐次割り出しながら、現在地を把握
する推定航法の2通りの方式が主流をなしており、推定
航法による現在地判別法は、電波航法による判別法に比
べてはるかに低コストに構成できる利点がある。この推
定航法における方位測定には、一般に地球を南北に走査
する地磁気が用いられ、2次元地磁気センサを組み込ん
だ方位測定装置を用いるナビゲーション装置が種々提案
されている。
て衛星からの電波を頼りに現在地を割り出しながら走行
する電波航法と、出発地とその後の走行距離と方位にも
とづいて走行経路を逐次割り出しながら、現在地を把握
する推定航法の2通りの方式が主流をなしており、推定
航法による現在地判別法は、電波航法による判別法に比
べてはるかに低コストに構成できる利点がある。この推
定航法における方位測定には、一般に地球を南北に走査
する地磁気が用いられ、2次元地磁気センサを組み込ん
だ方位測定装置を用いるナビゲーション装置が種々提案
されている。
第4図に示す従来の方位測定装置1は、上述のナビゲー
ション装置に用いるもので、車両の天井部に2次元地磁
気センサ2を取り付け、これを車両の走行距離を計測す
る距離センサ3とともに中央処理装置4に接続したもの
である。中央処理装置4は、現在地推定に必要な各種デ
ータを外部の記憶装置5に記憶させてあり、推定した現
在地を現地の地図とともにただちにディスプレイ装置6
に表示できるよう構成しである。本例の場合、2次元地
磁気センサ2は、リング状のヨーク2aの外径をまたぐ
ようにして一対の線輪2y、2xを十字形状に交差させ
て巻き付け、ヨーク2aの一部に巻き付けた励磁巻き線
2ci、:a電して、バイアスとなる交流磁界を誘起さ
せる構成である。線輪2yと2Xは、それぞれ車両2の
長手方向(方位ベクトル方向)とこれに直交する方向に
固定しである。従って、路面に平行な地磁気の水平分力
をH(ただし、北向きを正としである)、地球の南北方
向と車両の進行方向がなす角度、すなわち方位をαとす
ると、線輪2x、2yに直交する磁界Hx、Hyは、定
数をkとして Hx=kHcosα +1 y = k I−1s i n α
で表される。従って、地磁気センサの出力Hx 。
ション装置に用いるもので、車両の天井部に2次元地磁
気センサ2を取り付け、これを車両の走行距離を計測す
る距離センサ3とともに中央処理装置4に接続したもの
である。中央処理装置4は、現在地推定に必要な各種デ
ータを外部の記憶装置5に記憶させてあり、推定した現
在地を現地の地図とともにただちにディスプレイ装置6
に表示できるよう構成しである。本例の場合、2次元地
磁気センサ2は、リング状のヨーク2aの外径をまたぐ
ようにして一対の線輪2y、2xを十字形状に交差させ
て巻き付け、ヨーク2aの一部に巻き付けた励磁巻き線
2ci、:a電して、バイアスとなる交流磁界を誘起さ
せる構成である。線輪2yと2Xは、それぞれ車両2の
長手方向(方位ベクトル方向)とこれに直交する方向に
固定しである。従って、路面に平行な地磁気の水平分力
をH(ただし、北向きを正としである)、地球の南北方
向と車両の進行方向がなす角度、すなわち方位をαとす
ると、線輪2x、2yに直交する磁界Hx、Hyは、定
数をkとして Hx=kHcosα +1 y = k I−1s i n α
で表される。従って、地磁気センサの出力Hx 。
II yを取り込んだ中央処理装置4が、α= t;
a n −’ (Hy / I−1x )なる演算を施
すことで、方位αが算出される。
a n −’ (Hy / I−1x )なる演算を施
すことで、方位αが算出される。
[発明が解決しようとする問題点]
上記従来の方位測定装置Iは、車両が平坦な道を走行し
ている間は問題ないが、上り坂や下り坂のように、方位
ベクトルが地磁気の水平成分の方向に対して傾斜する場
合は、2次元地磁気センサ2の出力Hx、HyをNli
正しないと正確な方位測定ができず、当然中央処理装置
4による現在地推定にも誤差を招く問題があった。
ている間は問題ないが、上り坂や下り坂のように、方位
ベクトルが地磁気の水平成分の方向に対して傾斜する場
合は、2次元地磁気センサ2の出力Hx、HyをNli
正しないと正確な方位測定ができず、当然中央処理装置
4による現在地推定にも誤差を招く問題があった。
そこで、従来は車両の傾斜角度を検出する傾斜センサ(
図示せず)を2次元地磁気センサ2に接続し、この傾斜
センサの出力により2次元地磁気センサ2の出力を補正
するなどの対策を講じていたが、傾斜センサ自体高価で
あり、しかもある程度の設置スペースが必要であるため
、実用化にはまだ幾多の問題を抱えているのが現状であ
った。
図示せず)を2次元地磁気センサ2に接続し、この傾斜
センサの出力により2次元地磁気センサ2の出力を補正
するなどの対策を講じていたが、傾斜センサ自体高価で
あり、しかもある程度の設置スペースが必要であるため
、実用化にはまだ幾多の問題を抱えているのが現状であ
った。
[問題点を解決するための手段]
この発明は、上記問題点を解決したものであり、地磁気
を方位ベクトルに重ねた軸を含む直交3軸に分解して検
知する3次元地磁気センサと、方位測定点における地磁
気の垂直成分を方位測定が予想される地域を網羅して記
憶する記憶装置と、前記3次元地磁気センサの出力のう
ち方位ベクトルに重ねた軸以外の2M成分と面記記憶装
置が記憶する方位測定地点における地磁気の垂直成分と
から、方位ベクトルの水平面に対する傾斜角度を算出し
、得られた傾斜角度をもとに方位補正する方位補正手段
とから構成したことを特徴とするものである。
を方位ベクトルに重ねた軸を含む直交3軸に分解して検
知する3次元地磁気センサと、方位測定点における地磁
気の垂直成分を方位測定が予想される地域を網羅して記
憶する記憶装置と、前記3次元地磁気センサの出力のう
ち方位ベクトルに重ねた軸以外の2M成分と面記記憶装
置が記憶する方位測定地点における地磁気の垂直成分と
から、方位ベクトルの水平面に対する傾斜角度を算出し
、得られた傾斜角度をもとに方位補正する方位補正手段
とから構成したことを特徴とするものである。
[作用]
この発明は、地磁気を方位ベクトルに重ねた軸を含む直
交3軸に分解して検知する3次元地磁気センサの出力と
、方位測定点における地磁気の垂直成分を方位測定が予
想される地域を網羅して記憶する記憶装置から読み出し
た方位測定地点における地磁気の垂直成分とから、方位
ベクトルの水平面に対する傾斜角度を算出し、得られた
傾斜角度をらとに方位補正することにより、正確な方位
測定を可能にする。
交3軸に分解して検知する3次元地磁気センサの出力と
、方位測定点における地磁気の垂直成分を方位測定が予
想される地域を網羅して記憶する記憶装置から読み出し
た方位測定地点における地磁気の垂直成分とから、方位
ベクトルの水平面に対する傾斜角度を算出し、得られた
傾斜角度をらとに方位補正することにより、正確な方位
測定を可能にする。
[実施例コ
以下、この発明の実施例について、第1図ないし第3図
を参照して説明する。第1図は、この発明の方位測定装
置の一実施例を示す回路構成図、第2図は、傾斜補正の
原理を説明するための3次元座標平面を示す図、第3図
は、第1図に示した中央処理装置の演算動作を説明する
ためのフローチャートである。
を参照して説明する。第1図は、この発明の方位測定装
置の一実施例を示す回路構成図、第2図は、傾斜補正の
原理を説明するための3次元座標平面を示す図、第3図
は、第1図に示した中央処理装置の演算動作を説明する
ためのフローチャートである。
第1図中、方位測定装置1■は、地磁気を方位ベクトル
に重ねた軸を含む直交3軸に分解して検知する3次元地
磁気センサ12と、方位測定点における地磁気の垂直成
分を方位測定が予想される地域を網羅して記憶する記憶
装置15と、3次元地磁気センサI2の出力のうち方位
ベクトルに重ねた軸以外の2軸成分と記憶装置15が記
憶する方位測定地点における地磁気の垂直成分とから、
方位ベクトルの水平面に対する傾斜角度OXを算出し、
得られた傾斜角度θXをもとに方位補正する方位補正手
段とを設けたものである。この実施例の場合、方位補正
手段は、中央処理装置14内にソフトウェアの形で組み
入れである。
に重ねた軸を含む直交3軸に分解して検知する3次元地
磁気センサ12と、方位測定点における地磁気の垂直成
分を方位測定が予想される地域を網羅して記憶する記憶
装置15と、3次元地磁気センサI2の出力のうち方位
ベクトルに重ねた軸以外の2軸成分と記憶装置15が記
憶する方位測定地点における地磁気の垂直成分とから、
方位ベクトルの水平面に対する傾斜角度OXを算出し、
得られた傾斜角度θXをもとに方位補正する方位補正手
段とを設けたものである。この実施例の場合、方位補正
手段は、中央処理装置14内にソフトウェアの形で組み
入れである。
まず、ここで、方位補正手段による方位補正原理につい
て第2図を併せ説明する。いま、X軸が車両の進行方向
すなわち方位ベクトルに重ね合わされ、Y軸が車両の幅
方向に、さらにZ軸が車両に垂直な合致する3次元座標
平面x−y−zを考え、地磁気ベクトルD(a、b、c
)の座標成分が、座標系の回転によりどう変化するかを
考察する。図示のごとく、 D=(a、b、c) α=jan−’ (b / a ) β=Lan−’ (c / b ) 7=jan−’ (a / c ) なる関係が成立する。ただし、ベクトルDのXY平面へ
の射影をDxyとし、YZ平面への射影をDyz、XZ
平面への射影をDxzとしたときに、X軸とDxyのな
す角度が方位αであり、Y軸とDyzのなす角度がβ、
Z軸とDxzのなす角度がγである。
て第2図を併せ説明する。いま、X軸が車両の進行方向
すなわち方位ベクトルに重ね合わされ、Y軸が車両の幅
方向に、さらにZ軸が車両に垂直な合致する3次元座標
平面x−y−zを考え、地磁気ベクトルD(a、b、c
)の座標成分が、座標系の回転によりどう変化するかを
考察する。図示のごとく、 D=(a、b、c) α=jan−’ (b / a ) β=Lan−’ (c / b ) 7=jan−’ (a / c ) なる関係が成立する。ただし、ベクトルDのXY平面へ
の射影をDxyとし、YZ平面への射影をDyz、XZ
平面への射影をDxzとしたときに、X軸とDxyのな
す角度が方位αであり、Y軸とDyzのなす角度がβ、
Z軸とDxzのなす角度がγである。
以上の取り決めを前提として座標系をX軸を中心にOx
だけ回転tだとする。回転により得られる新たな座標系
の3軸をX、Y’ 、Z’で表し、新たなベクトルDの
座標を(A、B、C)とすれば、 Δ=a B=rT下+c”−cos(β−θx)=bcosθX
+csinex C= b”+c” 5in(β−θX)=ccos
θx−bsinθX で表されることは、船方定理より明らかである。
だけ回転tだとする。回転により得られる新たな座標系
の3軸をX、Y’ 、Z’で表し、新たなベクトルDの
座標を(A、B、C)とすれば、 Δ=a B=rT下+c”−cos(β−θx)=bcosθX
+csinex C= b”+c” 5in(β−θX)=ccos
θx−bsinθX で表されることは、船方定理より明らかである。
そこで、a、b、cを陰関数表現から陽関数表現に書き
改めると、 a=A b=Bcosθx−CsinθX c=Bsinθx+caosθX が得られる。
改めると、 a=A b=Bcosθx−CsinθX c=Bsinθx+caosθX が得られる。
ところで、3次元地磁気センサ12の出力は、上記各式
におけるA、B、Cに該当し、また地磁気の地表に垂直
な成分Cの値は、方位測定地点ごとに記憶装置15に記
憶させである。従って、第3図に示した演算処理プログ
ラムを用いて、正確な方位αを求めることができる。す
なわち、まず、ステップ(101)において、3次元地
磁気センサI2の出力A、B、Cを読み取り、現在地に
おける地表に垂直な地磁気の成分Cの値を記憶装置15
から読み出す。次に、続くステップ(102)において 5in−’(c/Wで”) −jan−’ (C/ B
)の演算式に従って傾斜角θXを算出する。
におけるA、B、Cに該当し、また地磁気の地表に垂直
な成分Cの値は、方位測定地点ごとに記憶装置15に記
憶させである。従って、第3図に示した演算処理プログ
ラムを用いて、正確な方位αを求めることができる。す
なわち、まず、ステップ(101)において、3次元地
磁気センサI2の出力A、B、Cを読み取り、現在地に
おける地表に垂直な地磁気の成分Cの値を記憶装置15
から読み出す。次に、続くステップ(102)において 5in−’(c/Wで”) −jan−’ (C/ B
)の演算式に従って傾斜角θXを算出する。
傾斜角θXが求まれば、ステップ(103)において演
算式 %式% に従って、方位ベクトル(座標軸X)に水平方向に直交
する座標軸Yに関する地磁気成分すを、BとCとθXを
用いて計算する。これにより、3次元地磁気センサ12
の出力Bは、正確な方位αを与えるbに補正されるわけ
である。そして正確な方位αは、 jan−’ (b / a ) で与えられるが、a=Aであるので、実際には、ステッ
プ(+04)において jan−’ (b / A ) として方位αを算出することができる。
算式 %式% に従って、方位ベクトル(座標軸X)に水平方向に直交
する座標軸Yに関する地磁気成分すを、BとCとθXを
用いて計算する。これにより、3次元地磁気センサ12
の出力Bは、正確な方位αを与えるbに補正されるわけ
である。そして正確な方位αは、 jan−’ (b / a ) で与えられるが、a=Aであるので、実際には、ステッ
プ(+04)において jan−’ (b / A ) として方位αを算出することができる。
このように、上記方位測定装置IIは、地磁気を方位ベ
クトルに重ねた軸を含む直交3軸に分解して検知する3
次元地磁気センサI2の出力と、方位測定点における地
磁気の垂直成分を方位測定が予想される地域を網羅して
記憶させた記憶装置15から読み出した方位測定地点に
おける地磁気の垂直成分とから、方位ベクトルの水平向
に対する傾斜角度Oxを算出し、得られた傾斜角度θX
をもとに方位を補正する構成としたから、特別な傾斜セ
ンサ等を用意することなく、方位ベクトルの傾斜角度θ
Xを演算により導き出し、得られた傾斜角度θXにもと
づいて正しい方位を知ることができ、これにより車両等
に搭載した場合に、平坦な道を走行するときだけでなく
、上り坂や下り坂を走行するさいも、常に正確な方位測
定が可能となる。
クトルに重ねた軸を含む直交3軸に分解して検知する3
次元地磁気センサI2の出力と、方位測定点における地
磁気の垂直成分を方位測定が予想される地域を網羅して
記憶させた記憶装置15から読み出した方位測定地点に
おける地磁気の垂直成分とから、方位ベクトルの水平向
に対する傾斜角度Oxを算出し、得られた傾斜角度θX
をもとに方位を補正する構成としたから、特別な傾斜セ
ンサ等を用意することなく、方位ベクトルの傾斜角度θ
Xを演算により導き出し、得られた傾斜角度θXにもと
づいて正しい方位を知ることができ、これにより車両等
に搭載した場合に、平坦な道を走行するときだけでなく
、上り坂や下り坂を走行するさいも、常に正確な方位測
定が可能となる。
なお、車両の左右方向の傾斜による方位測定誤差につい
ては、左右方向の傾斜が長時間にわたって持続すること
が希であり、左右交互の傾斜により3次元地磁気センサ
12の出力がある程度平均化されることを考慮すれば、
前後方向の傾斜に比べて方位測定に与える影響は少なく
、実際上は無視しても差し支えない。
ては、左右方向の傾斜が長時間にわたって持続すること
が希であり、左右交互の傾斜により3次元地磁気センサ
12の出力がある程度平均化されることを考慮すれば、
前後方向の傾斜に比べて方位測定に与える影響は少なく
、実際上は無視しても差し支えない。
[発明の効果]
以上説明したように、この発明は、地磁気を方位ベクト
ルに重ねた軸を含む直交3袖に分解して検知する3次元
地磁気センサの出力と、方位測定点における地磁気の垂
直成分を方位測定が予想される地域を網羅して記憶させ
た記憶装置から読み出した方位測定地1点における地磁
気の垂直成分とから、方位ベクトルの水平面に対する傾
斜角度を算出し、得られた傾斜角度をもとに方位を補正
する構成としたから、特別な傾斜センサ等を用意するこ
となく、方位ベクトルの傾斜角度を演算により導き出し
、得られた傾斜角度にもとづいて正しい方位を知ること
ができ、これにより車両等に搭載すれば、平坦な道を走
行するときだけでなく、上り坂や下り坂を走行するさい
も、常に正確な方位測定が可能である等の優れた効果を
奏する。
ルに重ねた軸を含む直交3袖に分解して検知する3次元
地磁気センサの出力と、方位測定点における地磁気の垂
直成分を方位測定が予想される地域を網羅して記憶させ
た記憶装置から読み出した方位測定地1点における地磁
気の垂直成分とから、方位ベクトルの水平面に対する傾
斜角度を算出し、得られた傾斜角度をもとに方位を補正
する構成としたから、特別な傾斜センサ等を用意するこ
となく、方位ベクトルの傾斜角度を演算により導き出し
、得られた傾斜角度にもとづいて正しい方位を知ること
ができ、これにより車両等に搭載すれば、平坦な道を走
行するときだけでなく、上り坂や下り坂を走行するさい
も、常に正確な方位測定が可能である等の優れた効果を
奏する。
第1図は、この発明の方位測定装置の一実施例を示す回
路構成図、第2図は、傾斜補正の原理を説明するための
3次元座標平面を示す図、第3図は、第1図に示した中
央処理装置の演算動作を説明するためのフローチャート
、第4図は、従来の方位測定装置の一例を示す回路構成
図である。 110.一方位測定装置、11−3次元地磁気センサ、
14.−中央処理装置、、15.−−記憶装置。
路構成図、第2図は、傾斜補正の原理を説明するための
3次元座標平面を示す図、第3図は、第1図に示した中
央処理装置の演算動作を説明するためのフローチャート
、第4図は、従来の方位測定装置の一例を示す回路構成
図である。 110.一方位測定装置、11−3次元地磁気センサ、
14.−中央処理装置、、15.−−記憶装置。
Claims (1)
- 地磁気を方位ベクトルに重ねた軸を含む直交3軸に分解
して検知する3次元地磁気センサと、方位測定点におけ
る地磁気の垂直成分を方位測定が予想される地域を網羅
して記憶する記憶装置と、前記3次元地磁気センサの出
力のうち方位ベクトルに重ねた軸以外の2軸成分と前記
記憶装置が記憶する方位測定地点における地磁気の垂直
成分とから、方位ベクトルの水平面に対する傾斜角度を
算出し、得られた傾斜角度をもとに方位補正する方位補
正手段とを設けてなる方位測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17114186A JPS6327711A (ja) | 1986-07-21 | 1986-07-21 | 方位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17114186A JPS6327711A (ja) | 1986-07-21 | 1986-07-21 | 方位測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6327711A true JPS6327711A (ja) | 1988-02-05 |
Family
ID=15917746
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17114186A Pending JPS6327711A (ja) | 1986-07-21 | 1986-07-21 | 方位測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6327711A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01121877U (ja) * | 1988-02-13 | 1989-08-18 | ||
JPH0288182U (ja) * | 1988-12-23 | 1990-07-12 | ||
KR100477511B1 (ko) * | 2001-11-22 | 2005-03-17 | 야마하 가부시키가이샤 | 전자장치 |
JP2009229443A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-10-08 | Shimadzu Corp | 目標体探査システム |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61155915A (ja) * | 1984-12-28 | 1986-07-15 | Furuno Electric Co Ltd | 方位測定装置 |
-
1986
- 1986-07-21 JP JP17114186A patent/JPS6327711A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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JPS61155915A (ja) * | 1984-12-28 | 1986-07-15 | Furuno Electric Co Ltd | 方位測定装置 |
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JPH0288182U (ja) * | 1988-12-23 | 1990-07-12 | ||
KR100477511B1 (ko) * | 2001-11-22 | 2005-03-17 | 야마하 가부시키가이샤 | 전자장치 |
JP2009229443A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-10-08 | Shimadzu Corp | 目標体探査システム |
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