JPS6348415A - 方位検出装置の着磁誤差補正方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は方位検出装置の巻磁誤差補正方法、特に所定量
の着磁課外発生の都度前記誤差を自動的に補正すること
のできる改良された補正方法に関するものである。

［従来の技術］ 移動体、例えば車両、船舶あるいは航空機などにおいて
、その現在位置を常に確認するために常時移動体の方位
を検出することが必要であり、この方位と移動距離とに
よって正しく現在位置を知ることが可能となる。

このような方位検出装置は特に移動体のナビゲーション
システムに有用であり、近年においては通常の一般車両
においてもナビゲーション装置を車載し、走行距離と方
位検出装置からの方位データに基づいて例えばＣＲＴデ
ィスプレイ上に表示した地図上で現在位置をトレースす
ることが可能となり、地理の不案内な道路を走行する場
合においても安心して走行を可能とすることができる。

前記方位検出装置は通常地磁気を電気的に検出する方位
センサを移動体に固定し、地磁気の方向から移動体の方
位を検出することが可能であり、実用上充分な精度で方
位検出が行われる。

しかしながら、前記地磁気検出型方位センサにおいては
、移動体に加わる外部磁気による着磁誤差の発生が大き
な問題となっていた。

このような着磁誤差は、車両の場合、踏切りなどを通過
する時の漏れ強磁界によるものなどが代表的であり、地
磁気レベル以上に車体が着磁することによって、前記セ
ンサのベクトル軌跡円に大きな座標誤差が生じ、ナビゲ
ーションシステムが正確に作動しなくなるという問題が
あった。

第４図にはこのような肴ｖｉ１誤差が生じた状態を示し
、センサに与えられた基準座標をＸ軸及びＹ軸とすると
、無着磁の場合には、前記座標原点「０」を中心として
図示のごときベクトル軌跡円上を方位検出データが移動
することとなる。そして、この時の各軸方向の分力がｖ
ｘ、ｖｙとして求められる。

従って、前記ベクトル軌跡円上にある現在の方位検出デ
ータから移動体の方位を正確に知ることが可能となる。

しかしながら、前記移動体に外部からの強磁界による着
磁が生じた時には、この着磁がバイアスとして前記ベク
トル軌跡円に作用し、図示のごとく検出される方位デー
タはその原点が「０′」に移動してしまうという問題が
あった。

゛　従って、第４図から明らかなごとく、この時の例え
ばａ点で示される方位データは実際の方位とは全くかけ
離れたものとなってしまうことが理解される。

従来において、このような着磁誤差は例えば特開昭５９
−１００８１２で示されるごとく複雑な補正方法によっ
てその都度補正されていた。

第４図には前記従来装置における概略的な補正方法が示
されており、前記ａ点の座標検出を行い、これが異常値
を示した場合には、移動体の乗員に警報を発し、この警
報に応じて移動体を一周旋回させて補正する作用が行わ
れる。

この−周補正は、前記着磁誤差による虚偽ベクトル軌跡
円を移動体の一周すなわち３６０度旋同じて求め、これ
によって前記着磁誤差を補正するものである。

すなわち、移動体が着磁された状態で、これを３６０度
−周旋回して得られる出力円は第４図の原点ｒｏ−Ｊを
中心としたベクトル軌跡円を描き、このようにして求め
た虚偽ベクトル軌跡円から演算により着１１誤斧を求め
る。

前記演算は装置の補正演算ロジックにより行われ、例え
ば着磁誤殺が発見された時の方位データａを囲む補正座
標を仮想し、この時得られた複数のデータから虚偽原点
「０−」を求め、これにより座標誤差を求める。

第４図において、前記仮想補正座標はＸＩＪＩＩＩＩに
対しては前記現在方位データａから反対方向に等距餌１
離れたｙ軸上の２点ｙ１、ｙ２に該当する２本の仮想ｘ
ｆ４＋ｘ　（ｙｌ　）　、ｘ　（ｙ２　＞にて設定され
、同様に、Ｙ軸に関しては前記方位データａから反対方
向に等距離離れたすなわちＸ軸上におけるＸｌ、Ｘ２の
仮想Ｙ軸ｙ　（ｘｌ　＞、ｙ　（ｘｌ　＞を設定覆る。

そして、これらの補正座標上において前記−周旋回によ
り得られたデータから前記補正座標上の複数、すなわち
第４図においては、ｘａ　（ｙｌ　）、ｘｂ（’ｉ／１
）そしてｙａ（Ｘｌ）、ｙｂ（ｘｌ）、ｙａ　（ｘｌ）
ｙｂ　（Ｘ２　）から前記虚偽原点「Ｏ′」を求める。

このように、従来装置によれば、現在の方位データａの
両側にそれぞれ等距離の補正座標を仮想し、これに対す
る一周旋回データから所望のデータを読み取るので、少
なくとも仮想Ｘ軸−Ｌに２１問そして仮想ｙ軸上に少な
くとも２個のデータを取ることができ、前記着磁誤差を
正しく求めることが可能となる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、このような従来装置においては、方位デ
ータａが異常値でおることを検出して、乗員に警告を与
え、この警告によって乗員が移動体を一周旋回移動させ
る必要があり、着磁誤差の補正は極めて厄介な操作を必
要とするという問題があった。

すなわち、前記補正は移動体の移動操作に対して特別な
補正操作を必要とし、例えば車両などにおいても、車両
を着磁誤差が生じる度に一周旋回操作させなければなら
ず、実際上このような補正走行は不可能な場合が多く、
しばしば着磁誤差によるナビゲーションシステムの不能
状態を生じさせていた。

そして、−旦着磁誤差が生じた後においては、その後の
方位データは補正しない限り蓄積され、到底使用に耐え
るナビゲーションシステムを構成することができないと
いう問題があった。

本発明は上記従来の課題に濫みなされたものでおり、そ
の「１的は、前述した着磁誤差が生じる都度所望の補正
を自動的に行い、常に正確な方位データを検出可能な改
良された自動補正方法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、予めＸ及びＹ軸
に平行な複数の仮想Ｘ軸及び仮想ｙ軸をデータテーブル
として記憶し、方位データを常にこのデータテーブルと
比較し、データデープル上から読み出された少なくとも
いずれかの仮想Ｘ軸上の２点そして仮想ｙ軸上の２点の
データにて常時現在の方位データにおける実原点を監視
し、この実原点とＸＹ軸による正原点との差すなわち着
ｆｊ１誤差を常時演算し、これが所定値を越えた時に前
記着磁誤差に基づいた座標補正をすることを特徴とする
。

［作用］ 従って、本発明によれば、移動体は常時その着磁誤差が
監視されることとなり、乗員は何らの特別な操作すなわ
ち従来における一周旋回走行などの特別な補正走行を必
要とすることなく、自動的に着磁誤差を補正し、長距離
走行においても常に正しいナビゲーション作用を得るこ
とが可能となる。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明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る方位検出装置の好適な実
施例が示されている。

図において、方位検出手段１０はフラックスゲート型の
地磁気検出型方位センサからなり、磁性的に硬質の材料
例えばパーマロイなどからなる環状コア１２を含み、周
知のごとくこの環状コア１２には励振コイル１４が巻回
されており、発振器などの励磁回路１６から励磁コイル
１２には所定周波数ｆの交流信号が供給され、励磁コイ
ル１２が交流励磁されている。

また、前記環状コア１２には互いに直交するごとくこの
出力コイル１８．２０が巻回配置され、前記出力コイル
１８はそのコイル軸が移動体例えば車両の進行方向と垂
直にまた他方の出力コイル２０は車両進行方向に合わせ
て車体に固定されている。

前記励磁コイル１４は周知のごとく励振周波数ｆによっ
てほぼ飽和状態とされており、この結果、前記両川力コ
イル１８．２０は外部磁界がない状態ではその出力が両
端のコア１２によって打ち消されているが、外部磁界す
なわち地磁気が作用した場合においては、出力コイル１
８．２０には歪み波形が生じ、この歪み波形の第２高調
波の振幅はフラックスゲート型のセンサに印加された直
流地磁気の大ぎさに比例し、コンデンサ２２．２４の両
端には地磁気に対応した出力が得られ、方位検出手段１
０の向きに応じた直交出力を１７にとができ、これによ
って、ベクトル軌跡円上の方位データを１ｑることかで
きる。

以上の周知の方位検出手段１０によるＸ及びＹ軸づなわ
ら前記両コイル１８．２０の軸に沿った分出力は、実施
例において、先ずノイズ除去手段２６によってノイズ除
去される。すなわら、通常地磁気は一定（直であるが、
移動体の周囲の環境によって大きく作用され、例えば車
両のすれ違い時においては磁場の大きさが車速に応じて
変化し、これが方位データに誤差を生じる。

本実施例では、抵抗とコンデンサからなるフィルタによ
ってノイズが除去され、このようにして高周波成分が除
去された出力はサンプリングホールド回路２８に供給さ
れる。

サンプリングホールド回路２８は前記ノイズ除去手段２
６の各出力に対して開閉作用を行うスイッヂング素子３
０を含み、そのサンプリング信号は分周器３２から得ら
れ、所定のタイミングにて方位データが取り込まれる。

前記サンプリング出力は更に抵抗とコンデンサからなる
フィルタ３４によって平滑され誤差成分が除去された方
位データとしてデータ処理手段３６に供給される。

データ処理手段３６はＣＰＵ３８を含み、前記アナログ
方位データがＡＤ変換器４０によってデジタル信号に変
換された後ＣＰＵ３８がこの方位データに所望の本発明
に係る補正作用を付加した後表示器４２へ方位信号とし
て出力する。

前記ＣＰＵ３８と前記サンプリングホールド回路２８及
び方位検出手段１０とはタイミング制御手段４４によっ
て同期制御されている。

本発明において特徴的なことは、前記データ処理手段３
６が後に詳述する仮想Ｘ軸及び仮想ｙ軸のデータテーブ
ルを記憶していることであり、実施例においてこのデー
タテーブルはＲＯＭ４６に記憶されており、ＣＰＵ３８
はこのデータテーブルにてＡＤ変換器４０から供給され
た方位データを常時比較演亦して着！ａ誤差を監視する
ことができる。

データ処理手段３６には詳細には図示していないが、デ
ータの入出力インタフェース及びレジスタあるいはＲＡ
Ｍが付属的に設けられている。

第３図には前述したデータテーブル４６の内容が図示さ
れており、着磁誤差がない場合の方位検出手段１０に与
えられた正座標はその正原点が「０」で示され、Ｘ！Ｎ
ｌ上の座標は■Ｘ、そしてＹ軸上の座標はＶＹとして取
り込まれ、前記正原点「０」を中心とした円か着磁がな
い場合のベクトル軌跡円を示している。

本発明において、前記データテーブル４６には第３図で
枡目状に示した複数の仮想軸群が記憶されており、図に
おいて、仮想Ｘ軸群はＸ軸と平行に等間隔な多数の軸と
して示され、これらの仮想Ｘ軸は各Ｙ座標をｙｌ・・・
ｙｏ・・・とした場合、ｘ　（ｙｌ　＞、　ｘ　（ｙ２
　＞、ｘ　（ｙ３　＞・・・ｘ（ｙ、）。

・・・となる。勿論、このような仮想Ｘ＠群はＹ座標の
負側にも同様に等間隔で多数設けられている。

ここで、正ベクトル軌跡円を考えると、前記仮想Ｘ軸群
のいずれに対しても、正ベクトル軌跡円上の２点は互い
に正負が反転したのみで同一の値となることが理解され
、このような場合にデータテーブルは少なくとも実際の
検出されたベクトル補正データはＸ軸に対してはる磁誤
差がないものと判断され、また前記２個のデータを演算
することによってＸ軸方向に着磁誤差があった場合の量
はデータテーブルとの比較によって求めることができる
。

同様にｙ軸と平行に複数の仮想ｙ軸群が設定され、これ
も前記仮想Ｘ軸群と同様に等間隔でＸ軸の正負側にそれ
ぞれ多数個仮想ｙ軸群が定められ、図において、Ｘ軸上
の各Ｘ座標×１・・・Ｘ、・・・に対応してｙ　（ｘｌ
　＞、ｙ　（ｘ２　＞、ｙ　（ｘ３　）−・・ｙ　（ｘ
、）・・・とじて設定されている。

従って、同様に、各仮想Ｘ軸上において着ｖｉｉ誤差の
ない正ベクトル軌跡円はその円上の２点が正負反転した
同一１直となり、また着磁誤差が生じた場合にはいずれ
かの仮想ｙＯｂ上における２個のデータは異なる値とな
り、着！ｉ誤差のｙ軸に沿った誤差値を知ることが可能
となる。

以上のようにして本発明によれば、前記複数の仮想Ｘ　
ｔＯ及び仮想ｙ軸のデータテーブルと検出された方位デ
ータとを比較することによって常に着磁誤差を知ること
ができ、本発明によれば、この着磁誤差が所定値を越え
た時に直ちに既に求められている着磁誤差分を補正して
正確な方位データを得ることが可能となる。

第１図には前述した本発明を用いた実際の方位表示及び
着磁補正のフローチャートが示されている。

このルーチンはステップ１００にてスタートしサイクリ
ックに移動体の移動中常時継続的に繰り返えされている
。ステップ１０１で全てのパラメータが初期化され、第
２図に示した方位検出手段１０から得られるノイズ除去
された方位データはデータ処理手段３６においてＣＰＵ
３８のコントロール下において従来と同様の方位演算（
ステップ１０２）が行われ、その結果は表示器４２にお
いて方位表示され（ステップ１０３）、あるいは必要に
応じて移動体内に設けられた地図上にトレース表示され
る。

従来におけるナビゲーションシステムは以上のステップ
を繰り返し行うが、本発明においては、このような通常
のデータ処理に加えて常時＠磁誤差の監視及び自動補正
が行われていることを特徴とする。

本発明における着磁誤差の自動補正は前述した第３図で
説明した仮想ＸＩＩＩＩＩＩ及び仮想ｙ軸のデータデー
プルによるる磁誤差の演算そして自動補正を含むが、実
施例においては、更に、−時的あるいは瞬間的な疑似着
磁誤差による誤った着磁補正を除去するためにいくつか
の条件設定が加えられている。

第１の条件は車速による条件であり、ステップ１０４は
現在の車速か基準値ＶＳより大きいか否かを判定するも
のであり、車速が極端に低い場合においては虚偽着磁誤
差を拾う可能性があるので、ステップ１０４においてこ
のような一定車速以下のデータ取り込みを禁止している
。

第２の条件は方位データの変化分が極端に大きい場合を
除去するものでおり、ステップ１０５は（ノンプリング
データの変化分ΔＶが所定値Ｇ以下であるかの判定を行
う。

すなわち、通常の移動状態において、方位が極端に大き
く変ることは考えられず、このようなデータは何らかの
誤差を含むものであるので、通常考えられる基準値以下
の変化成分のみを取り出し、他の極端に大きな変化成分
はその取り込みを禁止する。

このようにして選別されたサンプルデータはステップ１
０６において−Ｈメモリに取り込まれ、実際上第２図に
おいてＣＰＵ３８はその内載するＲＡＭあるいはレジス
タにこのような着磁補正用のサンプルデータを記憶保持
する。

第３の条件は→ノンプルデータの母数を定めるものであ
り、サンプルデータが定められた数例えばｎに達するま
で次の演算を禁止し、ステップ１０７は前記サンプルデ
ータの取り込み量をカウントし、一定値に達するまで次
の演算処理を禁止する。

このようにして取り込まれた規定数以上のサンプルデー
タはステップ１０８において頻度分布処理が行われ、は
ぼ同一の方位データ位置に対して極端に少ない頻度のデ
ータを排除する処理が行われ、はぼ同一の地点における
データが例えば１個以上のｉ！ｌＪ′ｉ度を持つか否か
がステップ１０９において判別され、この第４の条件に
よって、着磁誤差の自動補正をするに充分なデータが蓄
積されたか否かを判断する。

本実施例においては、更に、早まった自動補正を行わな
いため、第５の条件としてステップ１１０において前記
頻度処理された１個のデータを平均化した上でステップ
１１１にてこの平均値がｆｉあるか否かを判定する。

従って、本実施例によれば、サンプリングされた方位デ
ータは前記５個の条件を全て満たすまで順次データの取
り込みが繰り返され、この間通常の方位表示は実行され
ているが、その看Ｖ１１誤差による自動補正は充分なデ
ータの蓄積が行われるまで保留されている。

前記平均値が１個に達した時、ステップ１１２はこれを
平均化し、る磁誤差の演算がステップ１１３及び１１４
によって行われる。

ステップ１１３はＸ軸方向の成分及びＹ軸方向の成分を
求めるものであり、−例として東西及び南北に対してそ
れぞれＸ軸及びｙ軸に沿ったデータとして各成分の演算
が行われる。

実際上、この演算は前述したごとく第３図に示す仮想Ｘ
軸と仮想ｙ軸上での前述した充分に蓄積されたデータの
演算から行われ、すなわち、前述したごとく取り込まれ
たサンプルデータは第３図において着磁ベクトル軌跡円
に沿って分子ｉｂでいるはずであり、この分布状態をデ
ータテーブル４６内に記憶されたデータと比較すること
によってその着磁原点「Ｏ′」が求められ、各成分の演
算がステップ１１３でまた両成分を合成した着磁誤ｕＨ
ｒの波節がステップ１１４にて行われる。

従って、本実施例によれば、この段階で、すでに看磁誤
斧ト１ｒはその値が求められていることが理解される。

本実施例において、この着磁誤差Ｈｒは次のステップ１
１５において基準値ＭＧと比較され、着磁誤差Ｈｒが所
定値ＭＧを越えたか否かが判定される。そして、この１
ｔａｉ差が所定値以下であった場合には、各メモリ内容
がステップ１１６にてリセットされ、再び通常の演算及
びる磁誤差の監視ルーチンに戻る。

このようにして、常時着磁誤差が監視されながらルーチ
ンが進み、着磁誤差が所定値すなわちＭＧを越えた場合
、ステップ１１７において自動補正が行われる。

すなわら、この自動補正は、すでにステップ１１４にお
いて着！ｉ誤差Ｈｒが求められていることから、この着
磁誤差Ｈｒをそれまでの座標に対して補正演算を行い、
着磁誤差を除去することにより実行される。

従って、本発明によれば、何ら移動体の乗員が特別な移
動操作及び補正操作を行うこと、なく、常時着磁誤差が
監視されながらこれが一定値を越えた時に自動的に補正
作用を行うこととなり、常に最適な方位データを取り込
むことが可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、移動体の方位検
出を行う際に、方位データは常にその着磁誤差が監視さ
れ、また着磁誤差が一定値を越えた時には直ちに自動補
正が行われるので、常に正確な方位データを１９ること
ができ、従来においてしばしば生じていた蓄積誤差など
を生じることがなく、移動体のナビゲーションシステム
に極めて有用な方位データを提供することが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る方位検出装置の＠磁誤差自動補正
方法が適用された方位表示、方位データの監視及び自動
補正作用を示す好適な実施例のフローチャート図、 第２図は第１図に示したフローチャートを実行するため
の方位検出装置の概略構成図、第３図は本発明に用いら
れる仮想Ｘ＠及び仮想ｙ軸のデータテーブルを示す説明
図、 第４図は従来における着磁誤差及びその補正作用を示す
説明図である。 １０　・・・　方位検出手段 ３６　・・・　データ処理手段 ４２　・・・　表示器 ４６　・・・　データテーブル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）移動体に設けられ地磁気の方位を直交するＸ及び
   Ｙ軸の２方向に分解して検知し前記Ｘ及びＹ軸方向の電
   気信号出力がベクトル軌跡円を描く方位検出手段を用い
   て移動体の方位を検出する装置において、 前記Ｘ軸に平行な複数の仮想ｘ軸群と前記Ｙ軸に平行な
   複数の仮想ｙ軸群とを仮想データとして記憶し、 前記方位検出手段から検知される方位データを前記仮想
   データ上で読み取り、 少なくともいずれか１本の仮想ｘ軸上の２個のデータ及
   び少なくとも１本の仮想ｙ軸上の２個のデータから方位
   ベクトル軌跡円の着磁誤差を演算し、 前記着磁誤差が所定値を越えた時に自動的に座標補正を
   行うことを特徴とする方位検出装置の着磁誤差補正方法
   。