JPS6332317A - 車両用方位計 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、地磁気方位センサの出力値で示される座標へ
該センサの出力円中心座標から向う方向を車両の走行方
位として検出する車両用方位計に関する。

（従来技術） 地磁気方位センサを用いて車両の走行方位を検出する装
置に関しては自動車技術金利の自動車技術Ｖｏｌ　、　
３９．　Ｎｏ、　５．１９８５．に示されたものが知ら
れており、その装置で使用される地磁気方位センサでは
一対の巻線が水平姿勢で直交されている。

そしてそれら巻線では鎖交地磁気に応じた地磁気成分検
出電圧（出力値）が各々得られており、均−な地磁気中
で車両が周回走行されると、それら巻線の検出電圧で示
される座標により座標面上で円（地磁気方位センサの出
力円）が描かれる。

ざらに車両の通常走行中には両巻線の検出電圧で示され
る座標へ出力円中心の座標から向う方向が車両の走行方
位として求められており、その出一方円の中心座標は無
磁界中において地磁気方位センサの両コイルにより得ら
れた電圧で与えられる。

ここで、車体が着磁すると、出力円が移動し、このため
走行方位検出に誤差が生ずる。

その場合には車両の周回走行が行なわれ、その間に地磁
気方位センサの両コイルにより得られた検出電圧がサン
プリングされ、車両の周回走行が終了したときにそのサ
ンプリングされた検出電圧を利用して走行方位検出の誤
差が補正される。

したがってその補正を行なうためには車両の周回走行の
終了確認が必要となり、このため従来では運転者のスイ
ッチ操作等によりその終了の確ル２を行なっている。

またサンプリングした検出電圧が出力円中心から見て３
６０度方向全てにおいてサンプリングされたか否かを判
断して終了確認を行なうものも必るが、車体着磁が著し
い場合にあっては、車両が周回走行したにもかかわらず
出力円中心から兄である角度方向のみの検出電圧しか得
られず、３６０度方向全てにおける検出電圧のサンプリ
ングはされなくなる。

そのため周回走行の終了Ｍ認が行なえず、走行方位補正
が自動釣に行なわれないという問題がおる。

したがってそのような場合には運転者が自ら補正の指示
を与える必要が生ずる等の不都合がめった。

（発明の目的） 本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、
その目的は、車体の着磁量が著しく大きくなった場合に
おいても、車両周回走行の終了が確実に確認できるとと
もに外部磁気の影響により地磁気が乱れている場合でも
正確に車両用地磁気方位センサの出力円中心座標を設定
できる車両用方位計を提供することにある。

（発明の構成） 上記目的を達成するために、本発明に係る車両用方位計
は第１図のように構成されている。

同図において、地磁気方位センサＡでは地磁気の方位が
水平面上にあける直交２方向に分解され、各方向の地磁
気成分が座標を示す電気信号として出力されており、車
両走行中に地磁気方位センサＡから出力された出力値の
うち、゛冬山力値で示される座標の位置関係が互いに所
定距離間隔となる出力値が抽出手段Ｂにより複数抽出さ
れている。

また中心座標演算手段Ｃでは抽出された複数の出力値の
平均化処理が行なわれ、地磁気方位センサＡから出力さ
れた出力値で示される座標により描かれる出力円の中心
座標が求められる。

そして抽出手段Ｂでは領域設定手段Ｂ−１により初期に
抽出された出力値で示される座標の周囲に車両の１周回
走行が終了したことを確認する領域が設定されており、
抽出された出力値の数が所望数に達し、かつ出力値で示
される座標が前記領域内となったときに周回走行終了確
認手段Ｂ−２により車両の１周回走行が確認される。

さらに抽出手段Ｂでは車両の１周回走行がｌ］！認され
たときには演算開始指示手段Ｂ−３により前記中心座標
演算手段Ｃに演算開始が指示される。

（実施例の説明） 以下、図面に基づいて本発明に係る車両用方位計の好適
な実施例を説明する。

第２図には本発明が適用されたシステムの構成が示され
ており、このシステムでは車両の走行位置および走行軌
跡が地図上に表示されている。

それらの表示はＣＲＴなどで構成された同図の表示部２
０で行なわれており、車両の走行位置はＣＰＵ２２で求
められている。

そしてこのＣＰｔＪ２２では車速センサ２４．地磁気方
位センサ２６の検出信号を用いた積１理により基準位置
に対する相対的な車両の走行位置が求められており、基
準位置はキーボードなどで構成されたキー人力部２８か
らＣＰＵ２２に与えられている。

また表示部２０で表示される地図のデータは外部記憶装
置３０からデータ入力部３２を介して取込まれており、
外部記憶装置３０はコンパクトディスク装置、ＲＯＭな
どで構成されている。

なお、ＣＰＵ２２の処理にはメモリ部３４のＲＯＭに記
憶された内容に従いそのＲＡＭを用いて行なわれており
、外部記憶装置３０からは車両の走行位置が含まれる地
図のデータがＣＰＵ２２に読込まれ、その地図が表示部
２０で表示されている。

また本実施例の車速センサ２４が第３図に示されており
、スピードメータケーブル２４ａに設けられたマグネッ
ト２４ｂでリードスイッチ２４Ｃがオンオフ駆動される
ことにより車速パルスが得られている。

ざらに第４図には地磁気方位センサ２６が示されており
、環状のパーマロイコア３６には互いに直交する巻線３
８Ｘ、３８Ｙが設けられている。

そしてそのパーマロイコア３６には巻線４０が巻回され
ており、巻線４０は第５図のようにパーマロイコア３６
が飽和する直前まで励磁電源４２により通電されている
。

以上の地磁気方位センサ２６が無磁界中に置かれると、
パーマロイコア３６の部位Ｓｚ、部位Ｓ２を各々通る磁
束Φ１．Φ２は第６図のように大きさが同じで方向が反
対となる。

したがって、巻線３８Ｘに鎖交する磁束が零とも零とな
り、同様に巻線３８Ｙの検出電圧Ｖｙも零となる。

ざらにこの地磁気方位センサ２６へ第４図のように地磁
気Ｈｅが巻線３８Ｘに対し直角に加わると、パーマロイ
コア３６内において磁束密度３ｅ＝μＨｅ（μはパーマ
ロイコア３６の透磁率）だけ磁束にバイアスが与えられ
、磁束Φ１．Φ２は第７図のように非対称となる。

したがって、巻線３８Ｘには第８図に示される波形の検
出電圧ＶＸが得られる。

また巻線３８Ｙに対して地磁気）−１ｅが平行で必るの
で、その巻線３８Ｙに地磁気Ｈｅが交わることはなく、
このためこの巻線３８Ｙには電圧ｖｙが生ずることはな
い。

この地磁気方位センサ２６は第９図のように水平姿勢で
車両に搭載されており、例えば同図のように地磁気Ｈｅ
がその巻線３８Ｘ、３８Ｙに交わり、その結果、それら
巻線３８Ｘ、３８Ｙには地磁気Ｈｅに応じた検出電圧Ｖ
ｘ、Ｖｙ　（出力値）が各々得られる。

それら検出電圧ｖｘ、ｖｙは、値Ｋを巻線定数、１ｉｉ
Ｂを地磁気Ｈｅの水平分力とすれば、次の第（１）式、
第（２）式で各々示される。

ＶＸ＝ＫＢＣＯ３θ・・・第（１）式 ＶＶ＝ＫＢｓｉｎθ・・・第（２）式 したがって、第９図のように車両の幅方向を基準とすれ
ば、その走行方向を示す角度θは、θ＝ｔａｎ”　（Ｖ
ｘ／Ｖｙ）−第（３）式７式％ そして前記第（１）式および第（２）式から理解される
ように、均一な地磁気Ｈｅ中で車両が周回走行されると
、巻線３８Ｘ、３８Ｙの検出電圧ｖｘ、ｖｙで示される
座標により第１０図のようにＸ−Ｙ平面座標上で円（地
磁気方位センサ２６の出力円）が描かれ、その出力円は
次式で示される。

■×２＋■ｙ２＝（ＫＢ）２・・・第（４）式このよう
に巻線３８Ｘ、３８Ｙの検出電圧Ｖｘ。

■ｙで定まる座標が出力円上に存在するので、ＣＰＵ２
２ではその座標点（出力点）へ出力円の中心０から向う
方向が車両の走行方位として検出される。

ここで、その車両の車体が着磁して例えば第１１図のよ
うに地磁気Ｈｅとともにその着磁による磁界Ｇが巻線３
８Ｘ、３８Ｙに鎖交すると、第１２図のように破線位置
から実線位置へ出力円が移動する。

その結果、ＣＰＵ２２で行なわれる車両の走行方位検出
に誤差が生じて表示部２０における走行位置表示が地図
表示と不一致となる。

その場合には第２図の補正スイッチ４４が操作され、補
正命令が補正制御部４６に与えられる。

この補正制御部４６はマイクロコンピュータを中心とし
て構成されており、補正スイッチ４４から与えられた補
正命令に従って車両着磁に対する補正処理が行なわれる
。

なお、補正制御部４６では地磁気方位センサ２６の検出
電圧ｖｘ、ｖｙを用いて出力円の半径が監視されており
、車体着磁により第１２図のようにその半径が異常なも
のとなったときにも上記の補正処理が自動的に行なわれ
る。

第１３図にはＣＰＵ２２で行なわれる処理の手順が、ま
た第１４図〜第１６図には補正制御部４６で行なわれる
補正処理の手順が各々フローチャートで示されている。

第１３図において、最初のステップ１００では車両出発
地（ｘＯ，ｙｏ＞がキー人力部２８を用いて設定される
。

次のステップ１１０では、出発地（Ｘｏ　、　ｙｏ　）
を基準位置とする車両走行位置（ｘ、ｙ）が次の第（５
）式、第（６）式による積算処理により求められる。

ｙ＝Ｖｏ　　＋ｆ　　　Ｖ　　（ｔ）ｓｉｎ　　θ　（
ｔ）ｄｔ・・・第（６）式 ただし上記の両式において、値下は出発時からの経過時
間、値Ｖ　（ｔ）は車速センサ２４の検出信号に基づい
て求められた時刻ｔにおける車速、値θ（１）は地磁気
方位センサ２６の検出電圧に基づいて求められた時刻ｔ
における車両走行方位（第９図参照）を、各々示してい
る。

このステップ１１０で車両の走行位置（ｘ、ｙ）が求め
られると、ステップ１２０では表示部２０に表示中の地
図内に車両の走行位置（ｘ、ｙ）が含まれているか否か
が判断され、ステップ１２０で現在表示中の地図内に車
両の走行位置（ｘ、ｙ）が含まれないと判断された場合
には、その走行位置（ＸＬ　　ｙ＞が含まれる地図デー
タがステップ１３０で外部記憶装置３０から読み出され
る。

そしてステップ１４０ではその地図上に車両の走行位置
（ｘ、ｙ）が表示され、また前記ステップ１２０で車両
の走行位置（ｘ、ｙ）が表示地図内に含まれていると判
断された場合にも表示が同様に行なわれる。

ざらにステップ１５０では補正制御部４６からの補正モ
ード信号を受信したか否かが判断され、受信していない
場合にはステップ１１０へ戻って地図上に車両の走行位
置（ｘ、ｙ）が単に表示される。

また補正モード信号を受信した場合にはステップ１６０
で補正モードの表示が行なわれる。

この補正モードの表示例が第１７図に示されており、同
図から理解されるように車両の周回走行を運転者に指示
する内容が表示部２０に表示される。

そしてステップ１７０では出力円中心座標が補正制御部
４６により算出されたか否かが判断され、その中心座標
が算出されていない場合にはステップ１１０に戻り、地
図および車両走行位置（Ｘ。

ｙ〉の表示とともにステップ１６０の補正モード表示が
行なわれる。

また出力円中心座標が補正制御部４６で算出されると、
その中心地座標はステップ１８０で取込まれ、次いでス
テップ１９０では補正モード表示が終了される。

その後の車両走行中には、補正制御部４６により求めら
れた出力円中心座標を基準としてステップ１１０で車両
走行方位θ（１）が求められ、そのθ（１）を用いた前
記第（５）、第（６）式で車両走行位＠（ｘ、ｙ）が求
められる。

次に第１４図〜第１６図に基づいて補正制御部４６の動
作について説明する。

第１４図において、ステップ２００では地磁気方位セン
サ２６の出力値（出力円の半径）が規定以上であるか否
かが判断される。なお、地磁気方位センサ２６の出力値
が規定値以上となるのは、車両が踏切などのように磁界
が強い場所を通過した場合、車体が着磁した場合などが
考えられる。

またステップ２１０ではこの補正スイッチ４４が押操作
されたか否かが判断され、補正スイッチ４４は車体が着
磁したことが表示部２０の表示から確認された場合に押
操作される。

そしてステップ２００肖定またはステップ２１Ｑｊ４定
の場合には、ステップ２２０で補正モード信号がＣＰＵ
２２に対して発信される。

ざらにステップ２３０では後述する処理により出力円中
心地座標が求められ、この処理が終了するとステップ２
３０では補正モード信号の発信が停止されて前述のよう
に補正モード表示が終了する。

第１５図はステップ２３０における処理の内容が示され
ており、この処理は車両の周回走行中に行なわれている
。

前述の第１３図におけるステップ１６０による補正モー
ド表示に従って車両の周回走行が開始されると、地磁気
方位センサ２６から出力される検出電圧ｖｘ、ｖｙは例
えば第１８図のようなループした軌跡Ｐ（出力円）を描
く。

そしてその軌跡Ｐは同図から理解できるように真円とは
なっておらず、これはビル街等により地磁気の乱れか生
じていることに起因している。

第１５図において、最初のステップ３００では第１８図
に示された抽出間隔定数ＤＬＴ８ＭＩＮおよび車両周回
走行の終了を確認するために使用される定数ＤＬＴＥＮ
ＤＭＡＸが設定される。

なお、抽出間隔定数ＤＬＴ８ＭＩＮは出力円の半径に基
づいて予め設定された定数であり、定数ＤＬＴＥＮＤＭ
ＡＸは初期（例えば第１番目）に抽出された抽出代表点
く後述）近傍の領域を設定する定数である。

そして、次のステップ３１０ではそのとき得られた検出
電圧ｖｘ、ｖｙが第１の抽出代表点（×（１）、Ｙ（１
））として抽出されて記憶されるとともに、抽出代表点
番号Ｃが値１とされる。

次のステップ３２０では、地磁気方位センサ２６から出
力された検出電圧ＶＸ、ＶＶが収集される。

さらにステップ３３０ではその座標（ｘ、ｙ）と前記抽
出点（Ｘ　（１）、　Ｙ　（１））との間の距離ＤＬＴ
８が次式によって求められる。

ＬＴ８ またステップ３４０では抽出代表点数Ｃが値１０（所定
数〉に達したか否かが判断され、周回走行開始時にはそ
の数Ｃが値１であるのでステップ３６０に進む。

このステップ３６０では前記抽出間隔定数りしＴ８ＭＩ
Ｎに距＠ＤＬＴ８が達したか否かが判断され、抽出間隔
定数ＤＬＴ８ＭＩＮより距＠ＤＬＴ８が短い場合にはス
テップ３２０に戻り、以下ステップ３２０〜３６０の処
理が繰り返される。

そして前記処理が５Ｑｍｓで繰り返されるように設定さ
れているので収集初期の座標（ｘ、ｙ）は抽出間隔定数
ＤＬＴ８ＭＩＮより短くなる。

その後、距離ＤＬＴ８が抽出間隔定数ＤＬＴ８ＭＩＮ以
上に達すると、ステップ３７０へ汰は出し、そのステッ
プ３７０では前記抽出代表点数Ｃがインクリメントされ
る。

さらにステップ３８０でそのときの座標（Ｘ。

ｙ）が２番目の抽出代表点（Ｘ　（２＞、　Ｙ　（２＞
　）として抽出されて記憶される。その後前記ステップ
３２０〜３６０の処理が繰り返される。

以上のようにして第１８図に示す軌跡Ｐ上の抽出代表点
（Ｃ＝１．Ｃ＝２．・・・Ｃ＝１０＞が車両の周回走行
中に順次抽出されてその座標が記憶される。

またステップ３４０で抽出代表点数Ｃが値１０に達した
ことが確認されるとステップ３５０へ進む。

そこでこのステップ３５０の一周チェック処理内容を第
１６図のフローチャートに従って説明する。

この−周チェック処理は、抽出代表点数Ｃが値１０に達
した後に行なわれ、出力点Ｑ、〜Ｑ６が得られる毎に繰
り返され、第１８図から理解されるように０６が得られ
た際にその処理が終了する。

第１６図においてステップ４００では抽出代表点ｃ（＝
１＞の番号を示すカウンタ値ｎが１にセットされ、次の
ステップ４１０ではカウンタ１直ｎが値２に達したか否
かが判断され、カウンタｆａｎは値１であるからステッ
プ４２０に進む。

そしてステップ４２０では前記抽出代表点Ｃ（＝１）と
前記出力点Ｑ１との距離ＤＬ下ＥＮＤが次式により算出
される。

ＤＬＴＥＮＤ ＝　　（ｘ’−Ｘ　（ｎ）　）　２＋　（ｙ−Ｙ　（ｎ
）　）　２次のステップ４３０では上記距離ＤＬＴＥＮ
Ｄと先に設定された定ＩＤＬＴＥＮＤＭＡＸとの大小が
比較され、第１８図から理解されるように出力点Ｑ１に
おいては距＠ＤＬＴＥＮＤの方が定数ＤＬＴＥＮＤＭＡ
Ｘよりも大きいので、ステップ４４０に進み、カウンタ
１直ｎはｎ＋１にカウントアツプされてステップ４１０
へ戻る。

なお、車両の周回走行が終了したか否かは初期に抽出さ
れた抽出代表点Ｃ（＝１〜４）近傍に出力点Ｑが存在す
るか否かで確認される。そして本実施例では抽出代表点
ｃ（＝１）を中心とする半径ＤＬＴＥＮＤＭＡＸの円内
に出力点Ｑが存在していれば車両周回走行の終了の確認
とされる。

したがってステップ４１０でカウンタ（直ｎが２に達す
ると、−周チェック処理を一旦終え、次の出力点Ｑ２が
前記ステップ３３０で求められる。

そしてこの出力点Ｑ２に対しステップ４００〜ステツプ
４３０の処理がなされ、以降同様に出力点Ｑ３．Ｑ４．
Ｑ５に対しても同様の処理が行なわれる。

出力点Ｑ６が得られて距離ＤＬＴＥＮＤと半径ＤＬＴＥ
ＮＤＭＡＸの大小がステップ４３０で比較されると、第
１８図から理解されるようにＤＬＴＥＮＤの方が小ざい
ので、車両周回走行の終了確認となり、−周チェック処
理が終了する。

そしてステップ３７０で抽出代表点数Ｃが１０に達し、
このことがステップ３４０で確認されるとともに、ステ
ップ３５０で車両周回走行の終了が確認されると、ステ
ップ３９０に進む。

このステップ３９０では記憶されている全抽出代表点（
Ｃ＝１．Ｃ＝２．・・・Ｃ＝１０＞の検出電圧ｖｘ、ｖ
ｙの平均化処理（算術平均）が次式に従って行なわれ、
これにより出力円の中心座標Ｃ×、ＣＹが求められる。

Ｃｘ＝、Ｕ　　Ｘ（２＞／Ｃ ２＝１ Ｃｖ　＝　、’二一二二　　Ｙ（ｊ＞／Ｃ２＝ｉ 以上のように本実施例では、所望数の抽出代表点Ｃ（＝
１〜１０）が抽出された後、最初に抽出された抽出代表
点ｃ（＝１＞の近傍に出力点Ｑ（Ｑ＋〜Ｑ６）が存在す
るか否かを見ることにより車両周回走行の終了の確認を
行なうので、車体着磁が著しい場合にあっても車両周回
走行の終了確認が確実となる。

また、車両周回走行の確認が上記のように行なねれるの
で出力円中心から見て３６０度方向全ての地磁気成分検
出電圧がサンプリング可能となり、それらサンプリング
された地磁気成分検出電圧に基づいて車両走行方位を検
出するので、より正確な方位検出が可能となる。

さらに全抽出代表点（Ｃ＝１〜１０）を与える検出電圧
ＶＸ、ｖｙの平均化処理により出力円中心座標Ｃｘ、Ｃ
ｖを求めるので、出力円が大きく歪んだ場合においても
、その正誤差を相殺できるためその中心座標を正確に求
めることができる。

そしてこの中心座標を使って車両走行方位を求めるので
、その方位を正確に求めることが可能となる。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように本発明に係る車両用方位計
は、初期に抽出された出力値で示される座標の周囲に車
両の一周回走行の終了確認領域を設定する。

そして抽出された出力値が所望数に達し、かつ設定され
た領域に出力値で示される座標が存在するか否かを見る
ことによって一周回走行の終了を確認するので、車体着
磁により出力円が大きくオフセットした場合にあっても
、車両周回走行の終了を確実に確認することができ、こ
のため方位検出誤差補正の自動化が確実となる。

また地磁気方位センサの出力値のうち、各出力値で示さ
れる座標の位置関係が互いに所定距離間隔となる出力値
が複数抽出され、地磁気方位センサの出力円中心座標が
それら抽出された出力値の平均化処理により求められる
ので、車両周回走行中に得られた出力値で示される座標
により描かれる軌跡が地磁気の乱れで真円に対して大き
く歪んでいた場合であっても、その正誤差が相殺される
ため前記座標が本来描くべき出力円の中心を正確に求め
ることが可能となる。

したがって、車体着磁等による方位検出誤差を確実に解
消して正確な方位を求めることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図はクレーム対応図、第２図は本発明に係る車両用
方位計の好適な実施例を示すブロック図、第３図は車速
センサの構成説明図、第４図は地磁気方位センサの構成
説明図、第５図は地磁気方位センサの励磁特性説明図、
第６図は無磁界中における地磁気方位センサのパーマロ
イコアでの磁束変化を示す特性図、第７図は地磁気方位
センサの検出作用説明図、第８図は地磁気方位センサの
検出電圧特性図、第９図は車両走行方位の説明図、第１
０図は出力円説明図、第１１図は地磁気方位センサに地
磁気以外の磁界が加わった状態を示す説明図、第１２図
は車体着磁による出力円の移動を示す説明図、第１３図
はＣＰＵ２２の処理手順を示すフローチャー１〜、第１
４図、第１５図および第１６図は補正制御部４６の処理
手順を示すフローチャート、第１７図は周回走行を指示
用の表示例説明図、第１８図は補正制御部４６の補正作
用説明図である。 ２０・・・表示部 ２２・・・ＣＰＵ ２４・・・車速センサ ２６・・・地磁気方位センサ ２８・・・キー人力部 ３０・・・外部記憶装置 ３２・・・データ入力部 ３４・・・メモリ部 ３６・・・パーマロイコア ３８Ｘ、３８Ｙ・・・巻線 ４０・・・巻線（励磁用） ４２・・・励磁電源 ４４・・・補正スイッチ ４６・・・補正制御部 第１図 第２図 第３図 第４図 ２Ｉ： 第５図 第６図 第７図 第８図 Ｘ 第９図 第ｔｏ図　　　　　　第１ｆ図 第１３図　　　　第１４図 第１５図 第１６図 第１７図 第１８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）地磁気の方位が水平面上における直交２方向に分
   解され、各方向の地磁気成分が座標を示す電気信号とし
   て出力される地磁気方位センサと、車両走行中に地磁気
   方位センサから出力された出力値のうち、各出力値で示
   される座標の位置関係が互いに所定距離間隔となる出力
   値を複数抽出する抽出手段と、 抽出された複数の出力値の平均化処理を行ない、地磁気
   方位センサから出力された出力値で示される座標により
   描かれる出力円の中心座標を求める中心座標演算手段と
   を有し； 前記抽出手段は初期に抽出された出力値で示される座標
   の周囲に車両の１周回走行が終了したことを確認する領
   域を設定する領域設定手段と、抽出された出力値の数が
   所望数に達し、かつ出力値で示される座標が前記領域内
   となつたときに車両の１周回走行終了を確認する周回走
   行終了確認手段と、 車両の１周回走行終了が確認されたときに前記中心座標
   演算手段に演算開始を指示する演算開始指示手段と、 から成ることを特徴とする車両用方位計。