JPH02206716A - 車両用走行方位検出装置 - 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） 本発明は、地磁気方位センサの出力値で示される座標位
置へ該センサの出力円中心点から向かう方向を車両の走
行方位として検出する車両用走行方位検出装置に関する
。

（従来の技術） 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
置としては、特開昭５９−１００８１２号公報に記載の
ものが知られている。

この装置は、一対の巻線が水平姿勢で直交されており、
それら巻線では鎖交地磁気成分に応じた地磁気成分検出
電圧（出力値）が各々得られている。

そして、均一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平面上で
円（地磁気方位センサの出力円）が描かれる。

さらに、車両の通常走行中には、両巻線の検出電圧で示
される座標位置へ出力円中心点から向かう方向が車両の
走行方位として求められている。

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

そして、この場合には車両の周回走行が行われ、その間
に地磁気方位センサの出力値をサンプリングし、出力円
座標上でＸ軸、Ｙ軸と交差する４点の出力値が得られた
場合、これらサンプリング出力値を平均して出力円の中
心点が補正されるよう構成されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記の如き従来装置にあっては、補正を
行なう場所の磁場環境が悪い場合でも、わずか４点のサ
ンプリング出力値を用いて平均化処理を行なうので、精
度良く中心座標位置（中心点）を得ることができず、し
かも補正に際しては運転者に１周旋回走行を強いるとい
う問題点があった。

また、上記旋回走行は、着磁後速やかに行われることが
望ましいが、実際には旋回走行可能な場所を捜すのが困
難な場合が多く、このため旋回走行可能な場所までの走
行中は依然として方位誤差は残るという問題点があった
。

また、地磁気の外乱が大きい、例えばビル街。

高架道路下等で中心点補正を行なう場合、外乱が少ない
場所での中心点補正に比較して補正精度が悪く、中心点
補正の効果が減殺されるという問題点があった。

（発明の目的） この発明は、上記問題点に鑑み、車両の通常走行中およ
び地磁気の外乱の大きい場所を走行中のいずれの場合に
おいても、迅速にしかも精度良く中心点の補正ができる
車両用走行方位検出装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するために、本発明は第１図のように
構成されている。

この車両用走行方位検出装置においては、地磁気方位セ
ンサ１によって地磁気成分を水平面上で互いに直交する
２方向の成分として検出し、出力円の中心点から上記２
方向の地磁気成分が示す座標位置へ向かう方向に基づい
て、車両の走行方位が求められている。

そして、走行方位検出手段ａでは、車両の走行方位が検
出されている。

中心点候補算出手段すでは、上記走行方位検出手段ａに
よって検出された走行方位に基いて中心点候補が算出さ
れている。

中心点候補算出精度演算手段Ｃでは、上記走行方位検出
手段ａによって検出された走行方位に基いて中心点候補
の算出精度が演算されている。

新中心点算出手段ｄでは、上記中心点候補と上記中心点
候補算出精度に基いて新中心点が算出されている。

中心点補正手段ｅでは、上記新中心点に出力円の中心点
が補正されている。

（実施例の説明） 以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する
。

第２図には本発明が適用された実施例装置の基本構成が
示されており、同図においてフラックスゲート型の地磁
気方位センサ１では、地磁気成分が水平面上における直
交２方向成分に分解され、各方向の地磁気成分が座標を
示す電気信号（ＶＸ。

ｖＹ）として出力されている。

また、車速センサ２では、一定距離ΔＤ走行毎にカウン
ト信号が出力されている。

また、ジャイロセンサ３では、車両のヨ一方向の角速度
ωＧが検出されている。なお、ジャイロセンサ３は両輪
車速差センサ、舵角センサ等、地磁気の影響を受けない
センサであれば代替可能である。

そして、上記地磁気方位センサ１．車速センサ２および
ジャイロセンサ３の出力信号は、インターフェース回路
４を介して演算処理部５に入ノＪされ、演算処理部５で
は後述する各種演算処理を行なうことにより、車両の走
行方位の検出がなされるよう構成されている。

次に、第３図には地磁気方位センサ１が示されており、
環状のパーマロイコア６には、互いに直交する巻線７Ｘ
、７Ｙが設けられている。

そして、そのパーマロイコア６には、巻線８が巻回され
ており、巻線８は第４図のようにパーマロイコア６が飽
和する直前まで励磁電源９により通電されている。

以上の地磁気方位センサ１が無磁界中におかれると、各
々通る磁束Φ４．Φ２は第５図のように大きさが同じで
方向が反対となる。

従って、巻線７Ｘに鎖交する磁束が０となると、その検
出電圧ＶＸ−−ＮｄΦ／ｄｔ（Ｎは巻数）も０となり、
同様に巻線７Ｙの検出電圧ＶＹも０となる。

さらに、この地磁気方位センサ１へ第３図のように地磁
気Ｈｅが巻線７Ｘに対し直角に加わると、パーマロイコ
ア６内において磁束密度Ｂｅ＝μＨｅ（μはパーマロイ
コアの透磁率）だけ磁束にバイアスが与えられ、磁束Φ
７．Φ２は第６図のように非対象となる。

従って、巻線７Ｘには第７図に示される波形の検出電圧
ＶＸが得られる。

また、巻線７Ｙに対して地磁気Ｈｅが平行であるので、
その巻線７Ｙに地磁気Ｈｅが交わることはなく、このた
め巻線７Ｙには電圧ＶＹが生ずることはない。

この地磁気方位センサ１は、第８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７Ｘ、７Ｙに交わり、その結果、それら巻線
７Ｘ、７Ｙには地磁気Ｈｅに応じた検出電圧ｖｘ、　ｖ
ｙ　（出力値）が各々得られる。

それら検出量圧ｖｘ、ｖｙは、値Ｋを巻線定数、値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。

Ｖ　Ｘ　＝　Ｋ　Ｂ　ｃｏｓθ　　　　　　　　　　（
１）ＶＹ−ＫＢｓｉｎθ　　　　　　　　　　（２）従
って、第８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　−１（ＶＸ／
ＶＹ）　　　　　　　　（３）で示される。

そして、上記第（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７Ｘ、７Ｙの検出電圧Ｖｘ、ｖｙで示される座
標により、第９図のようにＸ−Ｙ平面座標上で円（地磁
気方位センサ１の出力円）が描かれ、その出力円は次式
で示される。

ＶＸ２　＋ＶＹ２−　（ＫＢ）　２　　　　　　（４）
このように、巻線７Ｘ、７Ｙの検出電圧ＶＸ。

ＶＹで定まる座標が出力円上に存在するので、コントロ
ーラ５ではその座標点（出力点）へ出力円の中心点Ｏか
ら向か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１０図の
ように地磁気Ｈｅとともにその着磁により磁界Ｇが巻線
７Ｘ、７Ｙに鎖交すると、第１１図のように波線位置か
ら実線位置へ出力円が移動する。

その結果演算処理部５で行われる車両の走行方位検出に
誤差が生ずることになる。

そして、この場合の処理としては、演算処理部５では、
以下に述べる出力円の中心点の補正処理が行われること
になる。

以下、本実施例の特徴的部分である上記中心点補正の処
理手順について詳述する。

第１２図には、中心点補正処理のゼネラルフローチャー
トが示されており、この処理ではまず最初に、着磁した
可能性があるか否かが調べられる（ステップ１００）。

これは、後述する環状バッファＡ内にストアされた地磁
気方位センサ１の出力値ｖｘ、ｖｙの経過データから調
べられるもので、例えば本出願人が先に提案した如く、
車体着磁時には地磁気方位センサ１の出力値ＶＸ、　Ｖ
Ｙのデータが急激に変化する特性を利用して行われる（
特願昭６２−２０３１６７号参照）。

そして、このステップ１００の処理において着磁した可
能性がないと判断された場合（ステップ１００でＮＯ）
　、次にはモードフラグのチエツクが行われる（ステッ
プ１０２）。この場合、本実施例では通常モード処理さ
れる場合はモードフラグは０、着磁モード処理される場
合はモードフラグは１となるよう構成されている。

従って、例えば通常モード処理が行われる場合、モード
フラグは０となっているので（ステップ１０２でＮＯ）
　、ステップ１０４に進むことになる。

そして、このステップ１０４の通常モード処理では、後
に詳述するように中心点補正のための中心点候補および
中心点候補算出精度が求められることになる。そして、
これらの値が求められた場合（ステップ１０８でＹＥＳ
）、次にモードフラグをクリアする（ステップ１１０）
。そして、以下、得られた中心点候補および中心点候補
算出精度に基き、後１こ詳述する如く中心点補正処理が
行われることになる（ステップ１１２）。

以上が通常モード処理時における中心点補正処理の概要
である。すなわち、通常モード処理では、急激な着磁で
はなく、少しずつ積算される着磁を補正することができ
るのである。

一方、着磁した可能性がある場合（ステップ１００でＹ
ＥＳ）　、まず着磁モード処理に入るための準備として
着磁モードイニシャライズ処理を行なう（ステップ１１
４．内容は後で詳述する）。

そして、モードフラグを１にする（ステップ１１６）。

以下、再びステップ１００の処理に戻るが、連続して着
磁した可能性ありと判定されなければ、今度はモードフ
ラグは１となっているので、着磁モードイニシャライズ
から着磁モード処理に入ることになる（ステップ１０６
）。なお、例えば踏切を連続して横断した結果、連続し
て着磁した可能性ありと判断される場合もあるが、その
場合は、再度ステップ１１４，１１６の処理が繰り返さ
れた後、ステップ１０６の着磁モード処理に進むことに
なる。

そして、このステップ１０６の着磁モード処理でも後に
詳述するように、中心点候補および中心点候補算出精度
が求められることになる。

そして、以下着磁モード処理によって求められた中心点
候補および中心点候補算出精度に基づき中心点補正処理
がなされることになる（ステップ１１２）。

ここで、簡単に通常モード処理と着磁モード処理の違い
について述べると、通常モード処理では走行を開始して
から環状バッファに収集された全ての地磁気方位センサ
出力値を用いて中心点候補を求めるようにする。

一方、着磁モード処理では、いったん着磁した可能性あ
りと判断されると、着磁した可能性ありと判断された後
に環状バッファに収集された地磁気方位センサ出力値ま
たはジャイロセンサ出力値のみを用いて中心点候補を求
めようとする。

すなわち、今これを第２１図に基づいて説明すると、通
常モード処理では同図（ａ）に示す如く、走行中に得ら
れた全ての地磁気方位センサ出力値ＶＯに基づいて中心
点候補ＯＮの算出を行なう。

一方、着磁後は、同図（ｂ）に示す如く、地磁気方位セ
ンサ出力値は、着磁前のＶ、の如き出力分布から、着磁
後はｖ２の如き出力分布に移行する。従って、出力円中
心点も０１から０２に移動する。ところで、この場合、
通常モード処理時のように、走行中得られた全ての地磁
気データに基づいて中心点を求めると（すなわち、■、
＋Ｖ２の合成処理による場合）、新中心点は０３位置に
算出されてしまう。そこで、着磁モード処理においては
、着磁後の出力値Ｖ２を用いて中心点補正をしようとす
るのが着磁モード処理である。

以上が第１２図に示される中心点補正処理の概要である
。

以下、第１３図〜第２０図のフローチャートを参照しつ
つ第１２図に示される処理手順をさらに詳述する。

ところで、上記ゼネラルフローとともにバックグラウン
ド処理として、第１３図に示す単位時間Δτ毎の定時割
り込み処理がなされている。ここで、ΔＴは例えばΔＴ
−０，１秒として与えられるもので、以後の処理におい
て使用される各種データが各バッファにストアされるよ
う構成されている。

すなわち、まずステップ２００の処理では、単位時間Δ
τ毎の地磁気方位センサ１の出力値ｖＸ。

ｖＹおよびジャイロセンサ３からの車両のヨ一方向角速
度ωＧが検出されている。

そして、続くステップ２０２の処理では、地磁気方位セ
ンサ１の出力値データｖｘ、ｖｙが環状バッファＡ内に
ストアされている（ステップ２０２）。

ここで、環状バッファＡ内には過去の所定回分（例えば
２０回分）の出力値データがストアされるもので、新し
い出力値データが収集されると一番古い出力値データが
消去されるよう構成されている。従って、環状バッファ
Ａ内には、常に最新の地磁気データがストアされること
になる。なお、このステップ２０２の処理によりストア
された地磁気データは、既に述べたステップ１００の着
磁した可能性有無の判断に用いられ、環状バッファＡ内
の出力値データが急激に変化する場合、車体の着磁した
可能性がありと判断されるよう構成されている。

次いで、ステップ２０４では、車速カウンタのカウント
値が０であるか否かが調べられている。

これは、車両が停止中の場合のデータ収集を避けるため
で、車速カウンタを調べることにより車両が停止中であ
るか否かを調べているものである。

第１４図にはこの車速カウンタのカウント値がインクリ
メントされる場合の処理手順が示されているが、同図に
示す如く、車速センサ２から車両が単位距離ΔＤ（例え
ば６ｃｍ）移動するごとに発する信号により車速カウン
タはインクリメントされるよう構成されている（ステッ
プ３００）。この場合、車速カウンタがＯということは
車両が停止していることを示している。従って、ステッ
プ２０４の処理により車速カウンター０が検出されると
、車両が停止していることが判別され、以下の各種デー
タ収集処理は回避されて割込リターンする。

このように、車両停止中のデータ収集を避けるのは、単
位時間ΔＴ毎の割込処理により中心点補正処理をする場
合、車両停止中に収集されたデータをも加えて補正処理
をすると、車両停止中の収集データの比重が高まり、適
正な中心点補正ができないからである。

一方、車両停止中でない場合（ステップ２０４でＮＯ）
、次回処理に備えて車速カウンタをリセットする（ステ
ップ２０６）。そして、次にはジャイロセンサ３による
検出方位θＧを次式により更新する（ステップ２０８）
。

θＧ＝θＧ＋ωＧ・ΔＴ　　　　　　　（５）次いで、
ステップ２１０の処理では、地磁気方位センサ１の出力
値ｖｘ、ｖｙのデータ信頼性を算出する。これは地磁気
方位センサ１の出力値Ｖｘ、ｖｙ中には、地球の地磁気
成分以外に、車両の周囲の外乱による成分も含まれてい
る。そして、後者の外乱成分は正確な方位検出の妨害と
なる。

そこで、この外乱量を推定することにより地磁気方位セ
ンサ１から出力されるデータの信頼性を算出しようとす
るのがステップ２１０の内容である。

なお、この地磁気方位センサ１のデータ信頼性算出手法
としては、例えば周囲の磁場環境の影響を全く受けず車
両の角速度情報を積分加算することにより走行方位変化
量だけは正確に検出することのできるジャイロセンサ３
と、周囲の磁場環境の影響は受けるが絶対方位の検出が
できる地磁気方位センサ１を組み合わせることによりデ
ータ信頼性を算出する手法がある。

例えば、 （１）単位時間毎にジャイロセンサ３から検出される方
位変化量と地磁気方位センサ１によって検出される方位
変化量を比較し、両者の差が小さいほどデータ信頼性が
高いとする手法、（２）あるいは、本出願人が先に提案
した如く、時刻ｔ１時点から１２時点までの６１間にお
いてジャイロセンサ３の出力値に基づいて予想される出
力点移動予想量Δθｏ−Ｒ（但し、ΔθＧは６１間にお
いてジャイロセンサ３によって検出される方位変化量、
Ｒは出力円半径である）と、実際に地磁気方位センサ１
によって検出される出力点の移動量 （（ＶＸＩ　　ＶＸ２）　２ ＋　（ＶＹＩ　　ＶＹ２）　２）”　　　　　　　（６
）（但し、（ｖｘ、、ＶＹ、）　はｔ、時点の出力値、
（ＶＸ２．ｖｙ、、）Ｇ；！ｔ　２時点の出力値テする
） の差が小さいほどデータ信頼性が高いとする手法等があ
る（詳しくは特願昭６３−２１１９６７号参照）。

こうして、ステップ２１０の処理により、地磁気方位セ
ンサ１から出力されるデータの信頼性が算出されると、
この値が下限値α、を上回っているか否かが調べられる
（ステップ２１２）。

そして、データ信頼性が下限値α１より低い場合、地磁
気方位センサ１の出力中には地球の地磁気成分以外の外
乱量が多く含まれているとしてステップ２１４以下の処
理はなされない。

一方、データ信頼性が下限値α１より高く信頼性の高い
地磁気データが収集されると（ステップ２１２でＮｏ）
　、これらの地磁気データに基づいてまずマトリックス
バッファＢの内容を更新する。

そして、着磁モード時以外のときは（ステップ２１６で
ＮＯ）、マトリックスバッファＡの内容も更新する。

ここで、マトリックスバッファについて説明すると、マ
トリックスバッファは、第２２図に示す如く、ｖｘ−ｖ
ｙ平面を格子状に区切り、各格子がカウンタを持ってい
る。そして、今例えば地磁気方位センサ１の出力値ＶＸ
が、Ｘ　ｎｉｌ　〜Ｘ　＋１４２の範囲、ＶＹがｙｎ−
ｙｆｌ＋１の範囲にある場合（同図において斜線部分）
、該当する格子のカウンタが後述するデータ信頼性分加
算される。従って、データ信頼性が高いほど、また該当
する格子への出力点の出現回数が多いほどカウント値は
大きくなることになる。

なお、マトリックスバッファＡは通常モード時用であり
、マトリックスバッファＢは着磁モード時用である。

こうして、マトリックスバッファＢ、マトリックスバッ
ファＡのカウント値が更新されると、さらには車両方位
θを算出する（ステップ２２０）。

なお、このステップ２２０の処理によって求められた方
位θは、後述する如く、通常モード時、中心点を計算す
るための計算時期判定に用いられることになる（第１５
図、ステップ４００）。

以上の処理により、以後の中心点補正処理に使用される
各データが収集されると、さらにはステップ２１０の処
理によって、求められたデータ信頼性が一定の下限値α
２をも上回っているか否かが調べられる（ステップ２２
２）。ここで、α２はα２〉α、の大きさで与えられる
もので、データ信頼性が下限値α２をも上回る場合（ス
テップ２２２でＮＯ）、当割込処理で検出された地磁気
方位センサ１の出力値ｖｘ、ｖｙおよびジャイロセンサ
３によって検出され、ステップ２０８で求めた検出方位
θＧは環状バッファＢにストアされることになる（ステ
ップ２２４）。

なお、環状バッファＢも環状バッファＡと同様に構成さ
れており、過去の所定回分のデータがストアされる。

こうして、環状バッファＢには非常に良質なデータのみ
がストアされることになる。

そして、この環状バッファＢにストアされたデータは、
後述する如く、着磁モード処理時、中心点候補および中
心点候補算出精度の算出に使用されることになる。

以上が単位時間ΔＴ毎に実行されるパックグラウンド処
理の内容である。

次に、第１２図のステップ１０４の通常モード処理の内
容を第１５図に基づいて説明する。

この処理では、まず地磁気方位センサ１によって検出さ
れる現時点での方位θと、前回中心点候補算出時に記憶
した方位θ。ＬＤｌとの差がスレッショルドＴＨＤ、以
上あるか否かが調べられる（ステップ４００）。これは
、前回処理時からの方位変化が少なく、従って新しいデ
ータがほとんど入っていない状態で中心点候補の算出処
理を行なうのを防止するためである。

なお、θ。ＬＤＩはシステム立上げ時にその時点の方位
でイニシャライズされているものとする。また、ＴＨＤ
、としては、例えばＴＨＤ＋　＝１０００の値が与えら
れる。

そして、現時点での方位θと、前回処理時に記憶した方
位θ。ＬＤＩとの差がＴＨＤ、以上ある場合（ステップ
４００でＹＥＳ）、走行中の全ての地磁気方位センサ１
のデータが記憶されているマトリックスバッファＡ内の
データに基づき、以下に詳述する手法で中心点候補およ
び中心点候補算出精度が求められることになる（ステッ
プ４１０゜４２０）。

そして、次回の処理に備え現時点の方位θがθ。ＬＤＩ
として記憶される（ステップ４３０）。

以下、第１６図を参照しつつステップ４１０゜４２０の
中心点候補算出手法および中心点候補算出精度の算出手
法について説明する。

なお、中心点候補の演算手法は、基本的には本出願人が
先に提案した実願昭６３−４１５７９号に記載の方法と
同様であり、地磁気方位センサ１の出力値によって描か
れる円（出力円）が本来真円を描くことを前提として、
出力円の仮想中心点と地磁気方位センサ１の出力値で示
される点との座標上の距離と、出力円の仮想半径との差
の二乗和を最少にすべく演算処理することにより中心点
候補が得られるよう構成されている。

すなわち、この処理では、まず出力円の仮想中心点とし
てその時点での中心点（ＣＸ、ＣＹ）を（Ｘｏ、Ｙｏ）
として初期化する。また、出力円の仮想半径Ｒｏを、地
磁気の平均的出力値である３００ｍＧ　（ミリガウス）
相当の大きさで初期化する（ステップ５００）。

こうして、仮想中心点（Ｘｏ、Ｙｏ）および仮想半径Ｒ
ｏが得られると、これらの仮想値を用いて、以下最小二
乗法の演算手法による中心点候補算出処理が行われる。

この処理に当たっては、まず仮想中心点（Ｘｏ。

Ｙｏ）と地磁気方位センサ１の出力値（Ｘ（ｉ）。

Ｙ　（ｉ））で示される座標上の距離と、仮想半径Ｒｏ
で示される座標上の距離との差の二乗の和が算出される
（ステップ５１０）。

すなわち、まず仮想中心点で示される座標（Ｘｏ、Ｙｏ
）と、地磁気方位センサ１の出力値で示される座標（Ｘ
　（ｔ）、Ｙ　（ｉ）ｌ　との距離Ｒｉは次式で得られ
る。

Ｒ１−［（Ｘ　（ｉ）−Ｘｏ）　２−　（Ｙ　（ｉ）−
Ｙｏ）　２］　”　　　　　　　　　　　（７）従って
、仮想中心点（Ｘｏ、Ｙｏ）および地磁気方位センサ１
の出力値で示される距離Ｒｉと、仮想半径Ｒｏで示され
る距離の差の二乗の和（以下、二乗和という）Ｊは次式
で得られることになる。

（Ｘ　１−Ｘｏ）＝０ ＋　（Ｙ　（ｋ）−Ｙｏ）　２）４−Ｒｏｌ　２そして
、上記二乗和Ｊを最小にする仮想中心点を得ることによ
って出力円の中心点候補を得るという最小二乗法の演算
手法を基本にして、以後の演算処理がなされている。

ところで、上記（８）式において、二乗和Ｊを最小にす
るということは、二乗和Ｊを最小にするＸｏ、Ｙｏ、Ｒ
ｏを求めることに帰着する。

そして、この場合、次式（９）、　　（１０）。

（１１）で示される二乗和ＪのＸｏ、　Ｙｏ、　Ｒ。

に関する導関数を求め、これが０となることが必要条件
となる（ステップ５２０）。

（Ｙｉ−Ｙｏ）＝Ｏ（１０） ｆ３ミδＪ δＲ。

＝Σ（Ｊ＋−ｏ　　＋　　＋−ｏ　　−Ｒｏｔ　＝Ｏ（
１１）従って、上記（９）、（１０）、　　（１１）の
各式を満足するＸｏ、Ｙｏ、Ｒｏを求めれば、そのとき
のＸｏ、Ｙｏで示される座標位置が、中心点候補となる
。

しかし、上記（９）、　　（１０）、　　（１１）式を
満たす方程式の解析解を求めることはできない。

そこで、本実施例では、Ｎｅｗｔｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ
法を用いて、次式（１２）、（１３）、　　（１４）、
　　（１５）によりＸｏ、Ｙｏ、Ｒｏの修正量Ａ、　ｍ
、　Ｉ！。

を求めることにする（ステップ５３０）。

但し、ｇｉｚ＝“ｇｉとする。

σ　２ すなわち、Ｘｏ、Ｙｏ、Ｒｏの数値解を求めることは上
記（１２）、　　（１３）、　　（１４）、　　（１５
）の各式を満たす修正量Ｌ　ｍ、、ｅを求めることに収
束する。

そして、この処理では、上記修正ｍｌ＝、　ｍ、　１２
が設定値以下となった場合のＸｏ、Ｙｏを中心点候補と
する。

すなわち、上記修正量／Ｌ、　ｍ、　ｌの値が所定の基
準値と比較され、全ての値が該基準値より小さい場合（
ステップ５４０でＹＥＳ）、そのときのＸｏ、Ｙｏの値
を、出力円の中心点候補とするものである（ステップ５
６０）。

一方、上記修正量が１つでも所定の基準値より大きい場
合（ステップ５４０でＮＯ）　、Ｘｏ、Ｙｏ、Ｒｏを修
正しくステップ５５０）、これを新しい仮想中心点およ
び仮想半径とし、再びステップ５２０以下の処理を繰り
返すことになる。

そして、以下所定の修正量が得られ°るまでステップ５
２０〜５５０の処理を繰り返す。

こうして中心点候補が求められると、次に中心点候補算
出精度を求める（ステップ５７０）。

これは、二乗和Ｊに関する関数ｆ　（Ｊ）より求めるが
、ｆ　（Ｊ）の大きさは修正量り、　ｍ、　！！、の大
きさが小さいほど大きな値で与えられるとともに、ｆ　
（Ｊ）は０〜１の範囲で与えられるものとする。

以上が通常モード処理時における中心点候補および中心
点候補算出精度の演算方法である。

こうして通常モード時における中心点候補および中心点
候補算出精度が求められると、次にこれらのデータに基
づき中心点の補正処理がなされることになる。

以下、通常モード時における第１２図のステップ１１２
の処理手順を第１７図を参照しながら詳述する。

当処理においては、まずステップ４２０の処理によって
求められた中心点候補算出精度、ならびに後述する中心
点重み付は係数に基き、次式により内分比率を求め、る
（ステップ６００）。

内分比率−中心点候補算出精度／中心点重み付は係数　
　　　　　　　　（１６） ここで、内分比率は新中心点をそれまでの中心点からど
の位の割合で中心点候補の方に寄せていくかを算出する
ためのものである。

一方、既に述べたように中心点候補算出精度は０〜１の
範囲で与えられ、また中心点重み付は係数は後述する如
く１以上の値として与えられる。

従って、算出される内分比率は０〜１の範囲の値で与え
られることになる。

そして、次のステップ６１０の処理では、次式により新
中心点が得られることになる。

新中心点−旧中心点＋内分比率 ×１中心点候補−旧中心点１　　（１７）従って、（１
７）式から理解されるように、内分比率が大きいほど、
新中心点は旧中心点から中心意候補の方向に寄せられて
いくことになる（第２３図参照）。なお、通常モード時
は、後述する如く中心点重み付は係数が大きくなるので
、（１６）式において内分比率が小さくなり、結果とし
て中心点移動量が小さくなることになる。

上記の如くして中心点が補正されると、次にステップ６
２０以下の処理により中心点重み付は係数の増加処理が
なされる。

これは、中心点候補算出精度が一定のスレッショルドＴ
Ｈ２より大で（ステップ６２０でＹＥＳ）かつ算出され
た中心点候補がそれまでの中心点に充分近いとき、すな
わち両者の距離が所定のスレッショルドＴＨＬ、以下の
とき（ステップ６３０でＹＥＳ）、次式に従ってなされ
るものである（ステップ６４０）。

新中心点重み付は係数 一旧中心点重み付は係数子に２　　（１８）従って、通
常モード時において安定した中心点候補が連続して得ら
れる場合、重み付は係数はどんどん大きくなる。このた
め、磁場環境が良好な場所を長時間走行し、安定した中
心点候補が得られ続けた後にビル街等の磁場環境の悪い
ところを走行しても直ぐには中心点は移動しない。この
ため、車両走行中宮に安定した方位の検出が行われるこ
とになる。

以上が、通常モード時における中心点候補処理の全体で
あるが、次に、着磁モード時における中心点補正処理を
説明する。

まず、第１８図には第１２図に示したステップ１１４の
着磁モードイニシャライズの内容が示されている。

既に述べたように、着磁モード時には、着磁した可能性
が検出された時点以降のデータのみに基づいて中心点候
補の算出処理がなされる。

従って、この処理では、まず着磁モード用のマトリック
スバッファＢおよび環状バッファＢの内容をクリアする
（ステップ７００．ステップ７１０）。そして、その時
点においてジャイロセンサ３によって検出されている検
出方位θＧをθ。ＬＤ　２　＊θ。ＬＤ３　（但し、θ
。、Ｄ２＝θ０ＬＤ３）として記憶する（ステップ７２
０．７３０）。

こうして着磁モードイニシャライズ処理がなされると、
次に着磁モード時における中心点候補および中心点候補
算出精度が演算されることになる。

以下、第１２図における着磁モード処理（ステップ１０
６）の詳細を第１９図に基づいて説明する。

この処理では、まず現時点でのジャイロセンサ３による
検出方位θＧが算出される（ステップ８００）。そして
、次には、θＧとイニシャライズ時に記憶されたジャイ
ロセンサ３の検出方位θ。。

Ｄ２との差がスレッショルドＴＨＤ２以上あるか否かが
調べられる（ステップ８０２）。ここでＴＨＤ２は、例
えばＴＨＤ２　＝１０°として与えられる。

このように、この着磁モード処理においても前回処理時
からの方位変化が一定以上ある場合のみ以下の中心点候
補算出処理等がなされるが、これは通常モード処理にお
けるステップ４００の処理と同様、一定以上の方位変化
があった場合のみ中心点候補および中心点候補算出精度
を求めることにより、後に行われる中心点補正処理を精
度良く行なうためである。

なお、このステップ８０２の処理においては、通常モー
ド処理の場合と異なりジャイロセンサ３の出力値に基づ
き方位変化量の大きさを調べている。これは着磁モード
時においては地磁気方位センサ１によって描かれる出力
円が移動しく第２１図（ｂ）参照）、このため地磁気方
位センサ１の出力値によっては正確な方位変化量が検出
できないからである。なお、ジャイロセンサ３による検
出方位も長期的にはドリフトの影響によりその誤差は増
大する。しかし、短期的には着磁時の地磁気方位センサ
１の検出方位より正確である。このため、本実施例では
ジャイロセンサ３による検出方位を用いるものである。

そして、現時点でのジャイロセンサの検出方位θＧとイ
ニシャライズ時のジャイロ方位θ。ＬＤ２との差がＴＨ
Ｄ２以上の場合（ステップ８０２でＹＥＳ）、以下に述
べる二等辺三角形手法による中６点候補および中心点候
補算出精度が求められることになる（ステップ８０４，
８０６）。

次にこの二等辺三角形手法による中心点候補および中心
点候補算出精度の演算方法を第２０図に基づいて説明す
る。

この処理においては、まずその時点のジャイロセンサ３
による検出方位θＧをθＧ、として記憶する（ステップ
９００）。

次に、その時点において環状バッファＢにストアされて
いるジャイロセンサ３の方位データθＧの中で上記θＧ
、との角度差が最大の方位データをθｏ２として抽出す
る（ステップ９１０）。

そして、次にはθＧ、とθＧ２の方位差ΔθＧを算出す
る（ステップ９２０）。

次に、θＧ、のｖｘ−ｖｙ座標上の位置をＡ１θＧ２の
ｖｘ−ｖｙ座標上の位置をＢとして、第２４図に示す如
く、ｖｘ−ｖｙ座標上に点Ａ　（Ｖｘ、、ＶＹ、）およ
び点Ｂ　（ＶＸ２．ＶＹｔ）を設定する。

ここで、２点Ａ、　Ｂから出力円の半径相当距離Ｒ１の
位置にあって、しかもｊＡｃＢ＝ΔθＧとなる点を中心
点候補Ｃ（ＣＸｃ、ＣＹｃ）として求める。すなわち、
ＡＣ−ＡＢとする二等辺三角形ＡＣＢを形成しながら、
頂角ｊＡｃＢがΔθＧとなる点を中心点候補Ｃとして求
めるものである。

そして、これは次式により中心点候補を求めることに等
しい（ステップ９３０）。

ＣＸｃ＝　　　　　　　　　　１ ＣＹ　ｃ　　（ｃｏｓΔθｏ−１）　２＋５ｌｎ２Δθ
０次いで、上記の如くして求められた中心点候補の算出
精度をΔθＧの関数ｆ（ΔθＧ）として求める（ステッ
プ９４０）。

なお、第２０図に示した二等辺三角形手法による中心点
候補の算出、ならびにその算出精度の演算方法は、本出
願人が先に提案した実願昭６３−８３２８号に詳述され
ているので、ここではこれ以上述べない。

こうして第１９図におけるステップ８０４．８０６の処
理がなされると、次に現時点でのジャイロセンサの検出
方位θＧをθ。ＬＤ２として記憶し次回の処理に備える
（ステップ８０８）。

そして、次には、算出された中心点候補の算出精度がス
レッショルドＴＨ，を越えるか否かが調べられる（ステ
ップ８１０）。これは、二等辺三角形手法で中心点候補
を求めた場合、通常モード時において最小二乗法の演算
手法を用いて中心点候補を求めた場合に比して算出精度
が劣るので、一定のスレッショルドＴＨ，以上の精度を
持つ中心点候補が得られた場合のみステップ８１８以下
の処理に進もうとするためである。

一方、中心点候補の算出精度がＴＨ，を越えない場合（
ステップ８１０でＹＥＳ）、次には現時点でのジャイロ
センサの検出方位θＧとイニシャライズ時に記憶された
ジャイロ方位θ。ＬＤ３　（θ０ＬＤ３は着磁モード処
理に入って最初に使用されるθ０ＬＤ２と等しい）との
差がスレッショルドＴＨＤ３以上あるか否かが調べられ
る（ステップ８１２）。

ここで、ＴＨＤ３は例えばＴＨＤ３　＝９０”として与
えられ、ステップ８０２で使用されるＴＨＤ２　　（＝
１０°）よりかなり大きな値である。

ここで、現時点でのジャイロセンサの検出方位θＧとθ
。ＬＤ３との差がＴＨＤ３以上の場合（ステップ８１２
でＹＥＳ）、マトリックスバッファＢ内のデータに基き
、先に述べたステップ４１０゜４２０と同様の手法で中
心点候補および中心点候補算出精度が求められる（ステ
ップ８１４，８１６）。

このように、着磁モード処理においては、車両がＴＨＤ
２以上の方位を変える毎に（ステップ８０２でＹＥＳ）
、中心点候補およびその算出精度を求め（ステップ８０
４，８０６）　、これにより逐次前回処理時の検出方位
を更新しくステップ８０８）、さらに得られた中心点候
補の算出精度が一定のスレッショルドＴＨ，以上の場合
のみ（ステップ８１０でＮｏ）　、ステップ６１８以下
の処理に進むようなされている。

一方、上記の如きステップ８００〜８１０の処理によっ
ても一定以上の算出精度を有する中心点候補が得られな
い場合、イニシャライズ時から一定以上の方位変化があ
った場合（こは（ステップ８１２でＹＥＳ）、マトリッ
クスバッファＢ内のデータに基き最小二乗法の演算手法
で中心点候補およびその算出精度が求められる（ステッ
プ８１４゜８１６）。

従って、着磁モード時には、環状バッファＢ内のデータ
に基づいて二等辺三角形手法によるか、またはマトリッ
クスバッファＢ内のデータに基づき最小二乗法の演算手
法によるかして、いずれにしろ中心点候補および中心点
候補算出精度が求められることになる。

そして、次のステップ８１８では、上記の如くして求め
られた中心点候補に基き、次式により過去消去係数が求
められる。

過去消去係数＝Ｋ。

×１中心点候補−現時点の中心点＋　　　（２０）ここ
で、現時点の中心点とは、前回処理時に記憶された中心
点である。また、ＫＩは一定の定数で、過去消去係数は
１以下の値で与えられるものとする。そして、（２０）
式からも理解されるように、中心点候補とその時点の中
心点との差に比例した過去消去係数が設定されることに
なる。従って、着磁量が太き（、現時点の中心点から離
れた位置に中心点候補が得られるほど、大きな過去消去
係数が与えられることになる。

こうして過去消去係数が得られると、次に次式により中
心点重み付は係数を更新する（ステップ８２０）。

新中心点重み付は係数−（旧中心点重み付は係数）×（
１−過去消去係数）　　　（２１）ここで、中心点重み
付は係数は１以上の値とする。そして、（２１）式から
理解されるように、着磁量が大きく、従って過去消去係
数が大きいほど、新しい中心点重み付は係数は小さく再
設定されることになる。

そして、続くステップ８２２の処理では、通常モード時
に収集されたマトリックスバッファＡ内のデータを過去
消去係数の比率で消去する。この場合の処理方法として
は、マトリックスバッファＡ内のカウンタに、 （１−過去消去係数） の値を一律に乗する等の方法が取られることになる。従
って、例えば過去消去係数が最大値の１の値をとると、
マトリックスバッファＡ内のデータは全て消去されるこ
とになる。

こうして、過去消去係数の比率でマトリックスバッファ
Ａ内のデータが消去されると、続くステップ８２４では
マトリックスバッファＡにマトリックスバッファＢのデ
ータを付加する。

以上が、ステップ１０６における着磁モード処理の全体
である。

上記の如き処理により着磁モード時における中心点候補
および中心点候補算出精度が求められると、次にこれら
のデータに基き中心点の補正処理がなされることになる
。

以下、着磁モード時における中心点補正処理の手順を再
び第１７図を参照しながら詳述する。

当処理においては、まずステップ８０６あるいはステッ
プ８１６の処理によって求められた中心点候補算出精度
、ならびにステップ８２０の処理により求められた中心
点重み付は係数に基き、（１６）式により内分比率を求
める（ステップ６００）。

ここで、内分比率は新中心点をそれまでの中心点からど
の位の割合で中心点候補の方に寄せていくかを算出する
ためのものである。なお、中心点重み付は係数はシステ
ム立上げ時にイニシャライズされているものとする。

ここで、既に述べたように中心点候補算出精度は０〜１
の範囲で与えられ、また中心点重み付は係数は１以上の
値として与えられる。従って、算出される内分比率は０
〜１の範囲の値を取ることになる。

そして、次のステップ６１０の処理では、（１７）式に
より新中心点が得られることになる（ステップ６１０）
。

従って、内分比率が大きいほど、新中心点は旧中心点か
ら中心点候補の方向に寄せられていくことになる（第２
３図参照）。例えば、着磁時は、ステップ８２０の処理
により重み付は係数が小さくなるので、（１９）式にお
いて内分比率が大きくなり、中心点移動量が大きくなる
ことになる。

上記の如くして中心点が補正されると、次にステップ６
２０以下の処理により中心点重み付は係数の増加処理が
なされる。

これは、中心点候補算出精度が一定のスレッショルドＴ
Ｈ２より大で（ステップ６２０でＹＥＳ）かつ算出され
た中心点候補がそれまでの中心点に充分近いとき、すな
わち両者の距離が所定のスレッショルドＴＨＬ、以下の
とき（ステップ６３０でＹＥＳ）、（１８）式に従って
なされるものである（ステップ６４０）。

なお、安定した中心点候補が連続して得られる場合、重
み付は係数はどんどん大きくなることになるが、着磁モ
ード時においては、地磁気センサ出力値は安定せず、重
み付は係数の増加処理がなされる場合はないと思われる
。

一方、着磁した場合は、如何に過去磁場の安定したとこ
ろを走行していてもなるべく早く中心点を移動させる方
が良い。従って、この場合は、反対に重み付は係数を小
さくさせ、これにより内分比率を大きくすることにより
迅速に中心点補正をする。このため、着磁時においても
精度良くしかも迅速に中心点補正ができることになる。

（発明の効果） 本発明に係わる車両用走行方位検出装置は、上記の如く
、車両走行中に検出された走行方位に基づいて中心点候
補および中心点候補算出精度を求め、上記中心点候補お
よび中心点候補算出精度に基き新中心点を算出するとと
もに、この中心点に基いて中心点補正するよう構成した
ため、補正に際し、運転者に対して一周旋回走行を強い
ることなく、かつ車両の通常走行中および地磁気の外乱
の大きい場所を走行中のいずれの場合においても、速や
かにしかも精度良く中心点補正ができる等の効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はクレーム対応図、第２図は本発明の基本構成を
示すブロック図、第３図は地磁気方位センサの構成説明
図、第４図は地磁気方位センサの励磁特性説明図、第５
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６図は地磁気方位セン
サの検出作用説明図、第７図は地磁気方位センサの検出
電圧特性図、第８図は車両走行方位の説明図、第９図は
出力円説明図、第１０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１１図は車体
着磁による出力円の移動を示す説明図、第１２図は本発
明の処理手順の全体を示すゼネラルフローチャート、第
１３図はバックグラウンド処理としてなされる定時割込
処理の処理手順を示すフローチャート、第１４図はΔＴ
走行毎に車速カウンタのカウント値がインクリメントさ
れる場合の処理手順を示すフローチャート、第１５図は
通常モード処理の処理手順を示すフローチャート、第１
６図は最小二乗法の演算手法により中心点候補およびそ
の算出精度を求める場合の処理手順を示すフローチャー
ト、第１７図は中心点補正および重み付は増加処理の処
理手順を示すフローチャート、第１８図は着磁モードイ
ニシャライズの処理手順を示すフローチャート、第１９
図は着磁モード処理の処理手順を示すフローチャート、
第２０図は二等辺三角形手法により中心点候補および中
心点候補算出精度を求める場合の処理手順を示すフロー
チャート、第２１図は通常モード時および着磁モード時
における地磁気方位センサ出力値の説明図、第２２図は
マトリックスバッファの説明図、第２３図は新中心点の
算出作用説明図、第２４図は二等辺三角形手法により中
心点候補を求める場合の算出作用説明図である。 １・・・地磁気方位センサ ２・・・車速センサ ３・・・ジャイロセンサ ４・・・インターフェース回路 ５・・・演算処理部 第 図 第２図 第 図 Φ２ 第 図 第 図 ｘ 第３図 第４図 第１２図 第１７図 第旧図 第１９図 （ｂ） 第２２図 ７・中心点候補 旧中心点

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．地磁気方位センサによって地磁気成分を水平面上で
   互いに直交する２方向の成分として検出し、出力円の中
   心点から上記２方向の地磁気成分が示す座標位置へ向か
   う方向に基づいて車両の走行方位を求める車両用走行方
   位検出装置において、車両の走行方位を検出する走行方
   位検出手段と、上記走行方位検出手段によって検出され
   た走行方位に基いて中心点候補を算出する中心点候補算
   出手段と、 上記走行方位検出手段によって検出された走行方位に基
   いて中心点候補の算出精度を演算する中心点候補算出精
   度演算手段と、 上記中心点候補と上記中心点候補算出精度に基いて新中
   心点を算出する新中心点算出手段と、上記新中心点に出
   力円の中心点を補正する中心点補正手段と、 を有することを特徴とする車両用走行方位検出装置。