JPH02501856A - 電子コンパスを持つ車両のためのナビゲーシヨン法 - 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】 電子：ｙｙパスｆｍつ車両のためのナビｒ−ジョン法従来技術 本発明は、主クレームに記載のよりな１般的な型式の、車両に搭載された磁力計 における磁界の円線図を決定するための方法に関するものである。そのような方 法は、ドイツ連邦共和国特ｆＦ出履公開公報第３ｍ５０９，５４８から公知でら る。

ナビゲーションの目的で、車両の地磁気ベクトルを測定する時には、車両の完全 な１回転の間に測定装置の座標の原点の筐わりに生じる円線図は、車両に存在す る妨害磁気によって、円形ではなく楕円となってしまうのであり、車両内の妨害 磁気の硬磁性磁気要素（成分ンによって、円線図は方向に関わりなく測定装置の 座標の原点から、固定された妨害磁界ベクトル分だけ変位し、さらに付加的に、 車両の妨害磁界のソフトな磁気要素により円線図は楕円形となり、また方向の校 正方法におｈては、磁力計における磁界の楕円形円線図に関するパラメーターを 校正するために、円形に移動するか、または車両の完全な回転をする際に、比較 的に少なｈ測定点が用すられる。しかし、この校正号法による車両における妨害 磁界の決定の結果は、単に相対的に雑で６５．また時には不正確なものである。

本発明の解決手段は、引き続くナビデーション期間にお匹て電子コンパスの表示 上の方向の決定を改善するように、車両が円形なｈし循環的に移動するか、また は回転する際の電子フンパス校正時に、磁力計または磁界計における作用磁界の 円線図をより正確に（高められた精度で）決定するという目的を持っている。

本発明の利点 主クレームの特徴を持つ、本発明による方法は、楕円円線図上定においては、ｔ ｈ＜つかの連続的に取得された測定値を平均化することにより測定値公差が配慮 されまた補償されて、こうして得られた平均値は楕円円線図およびそのパラメー ターをさらに正確に校正できる、とｈ５５部ｔ−有している。校正運転後には、 この方法によって、注目すべき、さらに正確な電子コンパスの方向表示が実施で きるのは、さらに別の利点と考えられる。

主クレームにおＡて規定された特徴点の、改善された別の発展や改良は、サブク レームにおいて指摘された測定方法によって可能である。これに関連して、最初 に楕円円線図上に見出される平均値から円線図の第１中心点を決足し、そしてそ の位置を座標の原点から移動させて、円線図を特別の数の、等しい大ささの角セ グメントに分割することによって表示の正確さを向上させるのも利点である。デ ーターバッファに蓄積されている平均値は次に、それらの角セグメントにＳり当 てられ、そして円線図の真値と呼ばれる値が各角セグメントの総ての平均値から 形成されて、１時的に蓄積される。次に、別の中心点が、こうして得られた円線 図の真値から決められ、これはまた円線図を等し＾大きさの角セグメントに分割 するのに用りられる。次に、円線図の新しい真値が、データーバッフ７内のそれ ら角セグメントに振り当てられた平均値から形成され、さらに１時的に蓄積され る。これに関連して、別の中心点および円線図の新しｈＪｉｃ値の決定は、２つ の連硯した計Ｘ結果にお＾て、中心点（なりし中央点］が一致するまで繰シ返さ 几るのも、改畳点である。

図　面 本発明全説明するための実施例は図面に描かれて、以下の記述におＡで詳細に説 明される。

第１図は自動車のためのナビデーション装置’を示したブロック図でろり、第２ 図は平均値を形成するためのデーターバッファの概略図であり、ｗＬＳ図は角セ グメントに分割された楕円円線図を示す図であシ、そして第４図はそれらのパラ メーターを計算するための楕円円線図である。

図示された実施例の説明 第１図は、自動車のために集約されたナビデーション装置であ夕、これによって 運転手は見知らぬ土地くお込ても、目的地の方向と直線距離とを特定することに よって望ましＡ目的地に到達することができる。

（自動誘導！！ｆｉｔ）この製置は、入力および出カニニット１０、データーメ モリー１２ならびに位置発信器１３および移動方向発信器１４を有するマイクロ プロセッサ−１１を含んで込る。マイクロプロセッサ−１１は普通、データーメ モリー１２と共に入力および出カニエツト１０の内部に収容されるものでおる。

車両に既に存在して込るはずの、車輪に付加されているタコジェネレーターまた は相当する発信器のパルス発信器は、位置発信器１３として用＾ることができる 。

磁力計重たけ磁界計は移動方向発信器として用＾られるべきものである。その周 辺装置とデーターメモリー１２と共に、マイクロプロセッサ−は位置発信器１６ 、磁力計１４、およびユニット１０の操作キーと液晶表示器１５のいずれにも接 続されてｈる。

このナビデーション装置は５つの操作中−によって動作させられる。トグルスイ ッチ１６は、ＬＣＤ　１５上の数字を大きく、および小さくする方向に値を変化 させるために用いることができる。表示器１８上のＬＣＤ１５の下側部分に表わ されている、ＬＣＤ　１５上に表示されている現在の数値は、＾つでも確認キー １７を操作することによって蓄積される。機能選択キー１９は要求されたメニュ ーにナビグーシミン装置を切替エルために用いられてかフ、そのような配置にお 込てはＬＣＤ　ｉ　５上に表示されてｈる情報アイテムは記載事項２５０レベル にお＾てＬＣＤ　１５の矢印２０によって、匹つの場合も識別することができる 。さらに別のキー２１は混放ナビｒ−ジョン装ａｔ−スイッチオンおよびオフす るために用りられる。ＬＣＤの上部範ｌ！！ｌにおける別の表示２２は、プリセ ットされた目的地を識別するために用いられる。１６の異なる矢印セグメントを 持つ、ＴＪＣＤ１５のコンパス面２３は１同情報のために用いられ、制御されて ＾る万＾矢印２４に、北方向、移動の方向、筐たは移動目的地の方向のいずれか を表現する。

ナビデーション装置は、どのような自動車にも設置でさるように設計される。ナ ビデーション装ｆｌｔ−校正するために、最初に自動車は楕円円線図の寸法、形 状および位置を決めるために円形に駆動させられねばならない。引き続くナピデ ーションドライブの間に、磁、力計１４での測定値はマイクロプロセッサ−１１ ＶＣ伝達され、次に請求められて蓄積されている円線図によって、どの場合にも 円線図上の点に＠り当てられて、これによって北方向または車両の移動方向が計 算さへ表示される。

第２図は、第１因のデーターメモリー１２の１部を形成する、固定的な収容長を 待つデーターバツ７ア１２ａを示して込る。ナビゲーション装置の校正のがデー ターバッファ１２ａにおりては磁力計１４によって発生される多数の測定値から 形成され、そして循環（な込し］円形ドライブの間に評価回路によって、常に周 期的にそして連続的に：＆ｌ！込まれたｈくつかの測定ｇＬを平均化することに よって得られた平均値が形成され、この平均値はデーターバッファ１２ａに１時 的に蓄積される。このデーターバッファ１２ａは固足すれた長さを持ってｈるた め、単に平均値の特定の数だけをその中に１時的に蓄えることがでさるのみであ る。

約１００ｍｇの固定的なサイクルタイムで測定値が生じ、また得られる測定値の 総数は、巴形ドライブの間の、あるｒは車両の１回転の間の、車両の移動速度ま たは回転速度に依存しているので、車両の円形ドライブの間に得られる磁力計の 測定値の数は前もって決めることはでさな論。平均化のために用＾られる測定値 の表示（ａｉｃ　）　Ｆｉ、このため円形ドライブの間に得られる総ての測定値 の総数と、データーバッファ１２ａ内の蓄積スペースの数の比から、評価回路に よって決められる。この目的のため、連続的な筐たは前の、数回で形成される平 均値がデーターバッファ１２ａ内に読込まれ、久にそれらはペアとされて平均化 されて、さらにこの新し一平均値は前の値の代わりにデーターバッフ７１２ａ内 に１時的に蓄積される。

この関係にお込で、ａ！２図の図表的な表現による処理は改善的に採用できるで あろう。この図表において、平均化動作は校正ドライブの間にデーターバッファ １２ａが先に一杯になったらｉつでも、何度でも実行されなくてはならな込。こ の処理におりては、校正ドライブが始まって最初の部分として得られた測定値Ｐ １から、Ｐ２Ｏは、データーバッフ７が一杯となるまで、データーバッファ内に 読込まれて、１時的に蓄積される。この状態は第２図の図表的表現の左側の欄に よって知ることができる。久には、蓄積されている測定値から、一つの場合でも ２つの連続的な測定値、例えばｐｌ、ｐ２から、第１の平均化が行なわれて１つ の平均値ｍ１が形成される。こうして得られた平均値ｍ１からｍ２５は、データ ーバッファ１２ａ内に、以前の測定値Ｐ１からＰ２Ｏに代わって１時的に蓄積さ れるが、今やデーターバッファは半分だけ使用されて込るに過ぎない。さらに連 続的に得られた測定値は、データーバッファ１２ａに１つのペアとして第１の平 均化を受けて、これら平均値、例えばＰ５１／２＋Ｐ５２／２、はデーターバッ ファが再び１杯になる（充填される）までデーターバッファ１２ａ中に入力され る。この第１の平均化は、第２図の図表的表現の２番目の欄におりて見ることが できる。その後、さらに別の平均値がデーターバッファ１２ａ内の２つの連続す る値から、第２の平均化動作によって再び形成されて、それら平均値は次に以前 の平均値の代わりにデーターバッファ１２ａ内に蓄積される。それらは例えばｍ 　１　／　２　＋　ｍ　２　／　２　、から得られたものである。データーバッ ファ１２ａはこうして再び半分だけ満ちた（充填した］状態とをり、セしてまた 、別の測定値Ｐ１００／４からＰ１０４／４、以下同様、の相応する数からの平 均値によって再び満たされる。この時点モも循環な込し円形ドライブが完了して いなければ、新しい値が再び、第６の平均化動作によって２つの連続する平均値 から形成さルる。この平均値は、最初の８つの測定＠［Ｐｌ・・・Ｐ８の、また は最初の４つの平均［ｍｌ・−Ｎ４の、それぞれの平均値に対応している。

単に半分しか満たされていないデーターバッファ１２ａは続いて再び、さらに別 の測定値の相応する数からの、さらに別の平均値で満たされる（充填される〕。

この平均化およびデーターバッファ１２の元項は、車両の第１の円形ドライブの 終わりまで続けられ、総ての得られた測定ｔｐがデーターバッファ１２ａの中に 等しｈ平均化をされて最終的な平均値ｍとして１時的に蓄積される。久に、それ ら平均値は、磁力計１４における作用（実効）磁界の楕円円線図のための点を形 成する。データーバッファ１２ａ内のこれらの平均値から、長軸および短軸、座 標の原点に関する楕円円線図の回転と変位とが次に、評価回路にお〃てパラメー ターとして決定される。

Ｎ３図および第４図は、楕円円線図に関するパラメーＩ　−＄チェックされ、も し必要ならナビゲーション装置の測定精度を高めるために円形ドライブの終わり に数回訂正される方法を説明するために用＾られる。

Ｍ１段階にお匹では、座標系におけるＸおよびＹ軸上の最大値と最小値が、ドイ ツ公開公報第３．５０９．５４８号による・方法で、データーバッファ１２ａ中 に蓄積されている平均ｇｊＬｍの中から得られ、そしてそれらから、円線図０の 第１中心点Ｍが計算される。座標の原点からの、七の変位は方向に焦関係な硬磁 性の妨害磁界ベクトルＨＨを形成する。中心点Ｍのこの予備的な決定の後、楕円 円線図０は、セグメント角ｒｔ持り等しｂ大きさの角セグメントＷとなるよう、 特別の数、例えば２４、に分割される。データーバッファ１２ａ中に蓄積されて ＾る平均［ｍは次に、それらの角セグメントＷに＆ｌ１９つけられる。次に、各 角セグメントＷに関する＾くつかの平均［ｍから、楕円円線図Ｏの真値・と呼ば れる値が、それらの値をさらに平均化することによって形成され、そしてＣの真 値はデーターメモリー１２中に、１時的に蓄積される。この方法のさらに別のス テップにお＾ては、各角セグメン）Ｖ＆ｃ関してこうして得られた円線図０の真 値・から、新し論中心点Ｍｏがめられる。この後に、円線図０は再び角セグメン トｗく分割され、そして円線図０の新しわ真値ｅが、データーバッファ１２ａ中 でそれらの角セグメントに割当てられた平均ａｍから形成されて、１時的に蓄積 される。別の中心点の、および円線図の新し偽真僅の決定が次に、評価回路によ って繰り返されるが、これは中心点Ｍｏがもはや２つの連続的な計算処理におい て変位しなくなる１で続けられる。これに関連して、データーバッファ１２ａ中 の個々の平均値ｍＩｆｉ最初に１つの角セグメントに割夕つけられ、そして次に は角セグメントＷの位置に従って、別の隣接する角セ座標の原点に関する、楕円 円線図Ｏの長軸と短軸および回転ψとを計算するためには、どの場合にも他に対 して９０°だけオフセットされてＡる４つの点、Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃおよびｐａが 、円線図Ｏ上に最初に設けられる。この処理の間に、第１の点Ｐａは評価回路に よって任意に選定される。次に、中心点に対するそれらの点の半軸ａ１．ａ２． ｂ１およびｂ２が、それぞれの場合に計算される。続りて、それらの点の半軸か ら、ペアとなった差値ｃａｉ−ａ２ｅ　ｂｌ−ｂ２）がめられ、そしてこの差ｔ はデーターメモリー１２の中に１時的に蓄積される。さらに別のステップにお− て、どの場合にも互いに対して９０°だけオフセットされて偽る円線図００さら に４つの点が決められ、そしてここでも、それらの半軸の差値が同様な方法で計 算され、そして蓄積されている差値と比較さルる。

続いて、最小の差値が得られるまで、これらの方法ステップ伐評価回路によって 継続され、そして差値が互＾に比較される。これは、楕円円線図０の長軸および 短軸Ｉｃ４”：）の点１１．に２．Ｒ５およびｚ４が一致した時に生じる。これ に関連して、円線図の４つの点からの長軸および短軸の差値上総計差値にＷえる のは単純ではないが、各場合に円線図上の４つの点からの、この差［１１形底す ることは、以下のアルゴリズム（互除法）Ｋ従うことによって容易となる。

これに関連して、ｘ１２よびｘ２はく１の重み要素でわる。値ａ　１−　ａ２＊ 　ｂ　１．ｂ２は各場合に、内蔵図００中心点Ｍｏ　Ｋ関ｆる、互ｖ−ＶＣＭ　 Ｍｅ　＠　ｇ　ｔ　９υ０だけオフセットしてｂる４つの点の半軸を形成するも のである。

円線図０の中心点Ｍ、Ｍｏは、最大および最小のＸおよび！測定値によって極め て不正確に計算されたものであるため、楕円の中心点を決定するための校正７エ ーズはデーターバッファ１２ａ中に置かれた総ての平均値を初期的に平均化する ことによって、さらに別の計算過程では前もって得られた真値ｅｔ−各場合に決 定することによって短縮される。測定値の数によって合計を分割し、そうして円 線図Ｏの中心点ＭＧＣ関する第１のＸおよびＹ値を形成するために、円形ドライ ブの間に得られた総てのＸおよびＹ測定値を互いに加えることも可能である。

最小の差［Ｄを持つ点、Ｋ１．１２．に３および８４が得られた後に、楕円０の 長軸および短軸ａおよびｂｌおよび座標系におけるその回転ψは、評価回路によ って以下の等式によると同様な方法でめられる。

ψ−１４〔ψ（Ｅｌ　）−１−ｆ（３２）−９０°−Ｆ９（３３）−１８０°→ （Ｊ４）−２７０°〕円腋図のこれら計算されたパラメーター値は、またデータ ーメモリー１２の中に蓄積される。必要であれば、これらは後のナビｒ−ジョン 方法における公知方法によって補正されることも可能である。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．当該長さ方向軸が互いに９０°に回転するようた少なくとも２つのプローブ と、プローブにおける作用磁界の、プローブによつて測定された、要素ないし成 分を電気的測定値として周期的に得る評価回路とを有する車両に搭載された磁力 計における磁界の円線図を決定する方法であつて、それら測定値を、地球磁界の 方向、北の方向、および車両の移動方向を決めるようにし、その際磁界の円線図 のパラメーターを決めるため車両の最初の循還ないし円形ドライブの間に磁力計 における作用磁界ベクトルの複数の測定値が得られて、そして処理されるように した方法において、循環ドライブの間に得られた複数の測定値（Ｐ１…ＰＸ）か ら、そのつど周期的に連続的に読込まれる複数の測定値（Ｐ）を平均化すること によつて平均値（ｍ）が形成され、それが円線図パラメーターを計算するために 、固定された長さを有するデーターバツフア（１２ａ）中に一時的に蓄積される ことを特徴とする方法。
2. ２．最終的な平均化のために用いられる複数の測定値（Ｐ）が、循環ドライブの 間に得られる総ての測定値（Ｐ）の総数とデーターバツフア（１２ａ）中の蓄積 ロケーシヨンないしスペースの数の比から決められるような、請求の範囲第１項 記載の方法。
3. ３．測定値（Ｐ）または前もつて形成された平均値（ｍ）がデーターバツフア（ １２ａ）中に連続的に数回読込まれ、次にそれらの値はペアとして平均化され、 また次に前の値に代わつてデーターバツフア（１２ａ）内には新しい平均値（ｍ ）が一時的に蓄積されるような、請求の範囲第１項または第２項記載の方法。
4. ４．（ａ）循環ドライブの間に得られた測定値の第１部分はバツフアが一杯にな るまで固定的な長さを有するデーターバツフア（１２ａ）内に一時的に蓄積され 、（ｂ）平均値（ｍ１）は各々、２つの連続的な測定値（Ｐ１，Ｐ２）から形成 され、そしてそれらの平均値（ｍ）は、単に半分しか満たされていないデーター バツフア（１２ａ）内に、測定値（Ｐ）の代わりに一時的に蓄積され、 （ｃ）さらに別の測定値（Ｐ５１，Ｐ５２）は最初に同数のものについて平均さ れて、そしてそれら平均値は次に、データーバツフア（１２ａ）中に、それが再 び一杯になるまで連続的に入力され、 （ｄ）次に、さらに別の平均値（ｍ）が、データーバツフア（１２ａ）中の２つ の連続した値（ｍ）から再び形成され、そして次にそれらの値は以前の平均値の 代わりにデーターバツフア（１２ａ）中に蓄積され、（ｅ）データーバツフア（ １２ａ）は、さらに相応する数の別の測定値（Ｐ）からの平均値によつて再び充 填され、 （ｆ）車両の第１の円形ドライブの終わるまで、平均化と充填とが継続され、得 られた総ての測定値（Ｐ）はデーターバツフア（１２ａ）内に、等しい平均化を 有する最終平均値（ｍ）として一時的に蓄積され、それらの値が磁力計（１４） における実効的な磁界の楕円円線図（ｏ）上の点を表現し、そして （ｇ）座標の原点に関する楕円円線図（ｏ）の長軸と短軸（ａ，ｂ）、回転（φ ）および変位（ＨＨ）は、評価回路においてデーターバツフア（１２ａ）の平均 値から、パラメーターとして決められるような、前記の請求範囲の１つに記載の 方法。
5. ５．円線図（ｏ）の第１中心点（Ｍ）および座標の原点からのその変位（ＨＨ） が、平均値（ｍ）から決められ、その後円線図（ｏ）が所定の数の等しい大きさ の角セグメント（ｗ）に分割されて、そしてデーターバッファ（１２ａ）内に蓄 積されている平均値（ｍ）は角セグメント（ｗ）に割りつけられ、次に円線図（ ｏ）の真値（ｅ）が各角セグメント（ｗ）の平均値（ｍ）から平均化により形成 されて一時的に蓄積されるような、前記の請求範囲の１つに記載の方法。
6. ６．さらに別の中心点（Ｍｏ）が円線図（ｏ）の真値（ｅ）から求められ、その 後あらたに円線図（ｏ）は再びその角セグメント（ｗ）に分割され、そして円線 図（ｏ）の新しい真値（ｅ）がデーターバツフア（１２ａ）中のそれら角セグメ ントに割りつけられた平均値（ｍ）から形成され、そして一時的に蓄積されるよ うな、請求範囲第５項記載の方法。
7. ７．円線図（ｏ）のさらに別の中心点（Ｍｏ）の、そして新しい真値（ｅ）の決 定は、中心点（Ｍｏ）が２つの連続した計算実行の間に変位しなくなるまで繰り 返されるような、請求の範囲第６項記載の方法。
8. ８．円線図（ｏ）の中心点（Ｍ）および座標の原点からのその変位（ＨＨ）は、 各場合に測定値（Ｐ）を、一時的に蓄積されている平均値（ｍ）を、または真値 （ｅ）を平均化して決定するような、前記の請求範囲の１つに記載の方法。
9. ９．座標の原点に関する楕円円線図（ｏ）の長軸と短軸（ａ，ｂ）および回転の 角度（φ）を計算するための（ｓｉｃ）において、各場合に互いに９０°だけオ フセツトされている４つの点（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）が円線図（ｏ）上に設 けられ、中心点（Ｍ）に関するそれらの点の半軸（ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２）が 計算され、それらの点の半軸から差値（Ｄ）が求められ、そしてこの差値が、各 場合に、円線図（ｏ）の互いに９０°だけオフセツトされているさらに別の４つ の点の半軸の差値と比較されて、最小の差値（Ｄ）が、楕円円線図（ｏ）の長軸 および短軸（ａ，ｂ）上の４つの点（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）に割りつけられ て現われるまで続けられるような、前記の請求範囲の１つに記載の方法。
10. １０．各場合に、円線図（ｏ）の４つの点（Ｐ１からＰ４）の差値（Ｐ）（ｓｉ ｃ）は以下の演算によつて形成され、 Ｄ＝ｘ１・｜ｂ１＋ｂ２｜／｜ａ１＋ａ２｜＋ｘ２・｜ａ１−ａ２｜／｜ａ１＋ ａ２｜＋ｘ２・｜ｂ１−ｂ２｜／｜ｂ１＋ｂ２｜ここで、ｘ１およびｘ２は重み 付け要素であり、そしてａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２は円線図（ｏ）の中心点（Ｍ） に関する４つの点の半軸を表わすような、請求の範囲第９項記載の方法。