JPH02105011A - 移動体用ロケータ装置 - 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〕 この発明は、自動車等の移動体の位置、方位を検出する
ロケータ装置、特に、磁気方位センサから得られる方位
データの良否判断機能を付加して検出の信頼性を高めた
ロケータ装置に関する。

〔従来の技術〕

自動車等の地上走行車に搭載するロケータ装置には、車
速検出用の速度センサと、絶対方位を検出する磁気方位
センサが設置され、また、方位角変化を知るために、左
右の車輪の回転速度差を検出する車輪速センサ、或いは
ジャイロが用いられる。

磁気方位センサは、主に車輌の進行方向の決定に用いら
れ、車輪速センサ或いはジャイロの出力は、角速度変化
により交差点等での右左折の検出などに用いられるもの
である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ロケータ装置による現在位置の検出は、移動体の速度と
その時点の進行方位を逐次求めてこの２つのデータから
算出されるため、方位の検出誤差は可及的に少なく、ま
た、万一、誤差が生じたときには、できるだけ早く正常
値に戻すことが望まれる。

ところが、磁気方位センサは、地磁気方位が磁性体の影
響を受けて偏位している場所においては、正確な方位検
出が望めないと云う問題点を有し、一方、左右の車輪速
センサの出力差を基にした方位角度変化、或いはジャイ
ロ出力の角速度変化の積分による方位の検出では、長時
間に渡ると積分による誤差の蓄積が起こるなどの問題が
ある。また、車輪速による方位角度変化量の検出では、
スリップ等の不可避現象による検出誤差も発生する。

このため、従来のロケータ装置は位置検出の信頼性が充
分とは云えなかった。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、上述の問題点を無くすため、ジャイロ出力
が短時間の角速度或いは角度変化量としては比較的正確
に得られる点に着目し、この比較的正確なジャイロの出
力データを基に、磁気方位センサの出力が正常か否かを
良否判定手段を設けて判断しようとするものである。そ
の良否判断は以下の形で行う。

即ち、或る一定時閣内の磁気方位センサの出力差から方
位の変化量を算出し、一方で、その期間内のジャイロ出
力の積分値から角度変化量を算出する。そして、この算
出値を比較し、その差が一定値を越していれば磁気方位
センサの方位データにエラーが生じたと判断する。また
、このエラーの判断後、或る一定時間内の比較値の差が
一定値以下に下がれば、磁気方位センサの方位データが
正常に復帰したと判断する。この様な正常復帰したか否
かの判断を行うのは、その期間内のジャイロ出力に或る
値を越す角度変化のデータがある場合と限定してもよい
、これにより、移動体が方向転換した際のデータを用い
て判断することになる。

なお、磁気方位データの正常復帰の良否判定を行う時期
は、角度変化量が、或る一定角以上の角度変化を或る一
定時間内に生じた場合としてもよい。

また、一定時間内の磁気方位センサの出力差からの方位
変化量と、ジャイロ出力の積分値からの角度変化量を各
々算出して比較する代わりに、ジャイロ出力に着目し、
角速度が一定値以上となる期間を挾んだ前後の角速度変
化が少い時刻間の角度変化量とその時刻間の磁気方位セ
ンサから得られる方位変化量とを比較してもよい。

この場合、明らかに、移動体が方向転換した際に上記の
方位データの正常復帰の良否判断をすることになる。

このような変化量の比較は、直進道路を右左折した場合
と考えられ、ノイズ耐性を上げるために、右左折前後の
道路での進行方向に相当する変化が少ない期間の磁気方
位センサ出力値をそれぞれ平均化して方位変化量を算出
し、これを一定時間内でのジャイロ出力からの角度変化
量と比較することも考えられる。

〔作用〕

上述の良否判断により、磁気方位センサとジャイロの各
々の弱点を補完し合うことができる。

即ち、磁気方位センサは、ジャイロに見られる誤差の蓄
積の問題がないため、そのセンサからのデータが正常な
ときにはこれを移動体の方位検出に優先して用い、一方
、地磁気方位の偏差等に起因して磁気方位センサの方位
データにエラーが出たときには、磁気の影響を受けない
短時間には比較的正確なジャイロ出力を優先してエラー
前の磁気方位センサの出力方位データにジャイロによる
角度変化を積分し、さらに、磁気方位センサの方位デー
タが正常に戻れば、再びこのデータを優先して方位の検
出誤差を小さ（することができる。

その検出誤差は、磁気方位センサの出力データ中に混入
する微少ノイズを除去すれば、更に小さくなる。

また、ジャイロ出力を優先する期間が無用に長くなれば
、積分によってＨ積される誤差の補正機能をもった高価
格のジャイロを使用して検出誤差を小さくする必要があ
り、ロケータ装置のコスト上昇を招くが、上の一構成に
よれば、正常復帰後、早いうちにその判断がなされるた
め、高価格ジャイロを必要としない。

なお、正常状態からエラー状態への変化（エラー発生）
は、比較値が一定値を越したときを判定の条件としてい
るため、車が一定方向に走行している際にも充分に検出
できるが、エラー状態からの正常復帰の判定においては
、直進時のみで良否判定を行うと、判定の信転性を欠く
可能性がある。

即ち、正常復帰判定に直進走行時のデータのみを用いる
と、地磁気偏差の発生地域の広さ次第では、磁気方位セ
ンサはエラーのま〜−一定方向指しである時間内の方位
変化がゼロとなり、その間のジャイロの角度変化は勿論
ゼロのため、誤って正常に復帰したと判断する可能性が
ある。

このため、正常復帰の良否判断は、右左折等の明らかに
角度を変更した場合のデータを基にして行うのが望まし
く、この点において、後述の実施例で再度述べる判定時
期の限定条件を設けた装置はより信頬性が高いと云える
。

〔実施例〕

第１図にこの発明のロケータ装置の概要を示す。

図のように、磁気方位センサ１、ジャイロ２、速度セン
サ３からの各出力は、Ａ／Ｄ変換器４を通ってデータ処
理装置５内のＣＰＵに取込まれ、演算処理が行われる。

第２図は、磁気方位センサから得られる方位データの良
否判定回路を示すブロック図である。磁気方位センサ１
の出力はＡ／Ｄ変換器４を通って方位変化算出回路６に
、また、ジャイロ２の出力は同じ（Ａ／Ｄ変換器４を通
って角速度積分回路７に各々入力される。また、６．７
の回路には判断処理部８から期間指定データが人力され
る。この指定期間を今、時刻Ｔ、からＴオまでとし、さ
らに、 磁気方位センサの時刻Ｔ、時の方位出力をＡ（ＴＩ”）
磁気方位センサの時刻Ｔ２時の方位出力をＡ（Ｔオ）ジ
ャイロの角速度出力をｗ（ｔ） とすると、回路６からはｌ　Ａ（Ｔり−Ａ（Ｔ、）１の
方位変化信号が、また、回路７からはＩＳ″Ｔ：Ｗ（ｔ
）ａｔｌの角度変化信号が比較回路を含む判断処理部８
に流れ、両信号の差が、下式で求められる。

θ＝　ｌ　　（Ａ（Ｔ、）−Ａ（Ｔ、）ｌ　−５７ｗ（
ｔ）ｄｔ　ｌ・・・・・・（１） そして、（１）式のθが一定の値Ｃ１よりも大きければ
、判断処理部８が磁気方位にエラー有りと判断し、また
、θが一定の値Ｃｔよりも小さければ、磁気方位が正常
に復帰したと判断してその結果を出力する。

なお、磁気方位データが正常に復帰したか否かの判断を
行うに当っては、下記の（ｉ）又は（ｉｉ）の条件を設
定して実行時期を特定してもよい。

（ｉ）　　ｔ　−ＴＩ−ＴＩにおいて、もの期間中にｌ
　ｗ　（ｔ）　　ｌ　＞ｃｓの出力が存在する。

（ｉｉ）　　ｔの期間中にｌ　Ｓｒ、　　Ｗ（Ｌ）　ｄ
ｔ　ｌ　＞Ｃｓの出力があり、かつ、Ｔ、　−Ｔｚ　＜
’ｒ　（−定時間）である。

また、上記Ｃ３とＣ８は同一の値でも良いし、異なる値
でもよい、このほか、磁気方位センサの出力データ中に
混入することの多い微少ノイズを除去するために、第２
図に鎖線で示すローパスフィルタ９を含めてもよい。

第３図は、Ｔ１からＴ２までの指定期間（図はこれをｔ
！で示す）中に磁気方位センサの出力差から求められる
方位変化量に代えて前後の平均の方位検出データの差を
角度変化量との比較に用いる場合の説明図である。図の
ように、ｔ！はｗ。

を越すジャイロ出力の前後にＷ！よりも低い出力がそれ
ぞれｔ、、ｔ、’の期間存在する時期とする。そして、
ｔＩ　、Ｌｌ　’の期間の磁気方位センサ出力を各々平
均化し、Ｌ１側の平均値を（１）式のＡ（ＴＩ）と、ま
た、む、／側の平均値を開式のＡ（Ｔりと各々置き代え
て同様にθを求める。

［効果］ 以上述べたように、この発明のロケータ装置は、磁気の
影響を受けず、また、誤差の蓄積もない比較的短時間の
ジャイロ出力の積分データ（角度変化Ｎ）を基にして磁
気方位センサの出力データの良否判断を正確に行うので
、信転性の高い方位データのみを使用して移動体の位置
検出精度を向上させ得ると云う効果がある。

また、磁気方位データの正常復帰を早いうちに判断する
ため、ジャイロに蓄積誤差の補正機能をもたせなくても
誤差の少ない方位データが得られ、装置コストが上昇し
ないと云う利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明のロケータ装置の概要を示すブロッ
ク図、第２図は磁気方位データの良否判断に用いる判定
回路のブロック図、第３図はみなし方位変化量を比較材
料として用いる場合のジャイロ出力と時間の関係を示す
グラフである。 １・・・・・・磁気方位センサ、２・・・・・・ジャイ
ロ、３・・・・・・速度センサ、　　４・・・・・・Ａ
／Ｄ変換器、５・・・・・・データ処理装置、６・・・
・・・方位変化算出回路、７・・・・・・角速度積分回
路、８・・・・・・判断処理部、Ｓ・・・・・・ローパ
スフィルタ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　方位検出に磁気方位センサと角速度データを出
   力するジャイロの両者を用いる移動体の方位、位置検出
   用ロケータ装置において、 磁気方位センサの出力差から求められる或る指定時間内
   での方位変化量と、ジャイロ出力の積分値から求められ
   る前記指定時間内での角度変化量を比較してその比較値
   間に所定値以上の差がある場合には磁気方位センサの方
   位データにエラーが発生したと判断し、 さらに、エラー発生の判断後、ジャイロ出力の積分値か
   ら求められる或る時間内での角度変化が或る値以上発生
   した際に、その期間内の磁気方位センサから得られる方
   位データの変化を前記角度変化と比較してその差が所定
   値以内であれば磁気方位センサによる方位データが正常
   状態に復帰したと判断する磁気方位データの良否判定手
   段を設けたことを特徴とする移動体用ロケータ装置。
2. （２）　前記良否判定手段は、磁気方位データの正常状
   態への復帰の良否判定を、方位データと比較される前記
   指定時間内でのジャイロの角速度データの絶対値に、一
   定値を越す出力が含まれるときに行う請求項（１）記載
   の移動体用ロケータ装置。
3. （３）　前記良否判定手段は、磁気方位データの正常状
   態への復帰の良否判定を、前記指定時間内での角度変化
   量が一定値を越し、かつ、前記指定時間が一定値以下の
   ときに行う請求項（１）記載の移動体用ロケータ装置。
4. （４）　磁気方位データの正常状態への復帰の良否判定
   における前記指定時間を、ジャイロ角速度の絶対値が或
   る一定値ｗ＿２以下である一定期間ｔ＿１、ｔ＿１を前
   後にもち、その前後のｔ＿１、ｔ＿１′間に所定値ｗ＿
   １以上の角速度が生じている期間ｔ＿２（第３図参照）
   とする請求項の（２）乃至（３）のいずれかに記載の移
   動体用ロケータ装置。
5. （５）　請求項（４）のｔ＿２の指定時間内における方
   位データを、ｔ＿１とｔ＿１′の期間中における磁気方
   位センサ出力の平均値から求め、これを請求項の（１）
   で用いた指定時間を通しての出力差による方位変化量に
   代えて角度変化量との比較に用いるようにした移動体用
   ロケータ装置。