JPS6327711A - 方位測定装置 - Google Patents

方位測定装置

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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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JP
Japan
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azimuth
vector
earth magnetism
vertical component
angle
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Application number
JP17114186A
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English (en)
Inventor
Hidemi Oe
大江 秀美
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NEC Home Electronics Ltd
NEC Corp
Original Assignee
NEC Home Electronics Ltd
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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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] 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。
[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。
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。
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 。
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。
[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。
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。
[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。
[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。
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
【図面の簡単な説明】
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。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP17114186A 1986-07-21 1986-07-21 方位測定装置 Pending JPS6327711A (ja)

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