JPH03152412A - 車両方位演算方法 - 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〉 本発明は車両方位演算方法に係り、特に磁気方位センサ
の出力電圧に基づいて車両の方位を演算する車両方位演
算方法に関する。

〈従来技術〉 同一平面上に９０度の位相角をもって２つの地磁気検出
素子（Ｘ軸コイル、Ｙ軸コイル）を配置し、これら検出
素子から出力される地磁気量の検出信号に基づいて該地
磁気検出素子を搭載した車両の進行方向を測定する方位
測定装置があり、自動車のナビゲーションシステムに使
用されている。

第４図はかかる方位測定装置の説明図であり、１は磁気
方位センサであり、トロイダル状のフェライトコア１ａ
に互いに９０度の位相角をもって２つの検出巻線ＣＸＸ
ココイルＹ軸コイル）１ｂ。

１ｃが設けられと共に、励磁巻＃！１ｄが設けられてい
る。励磁巻線１ｄには発振器２及び励磁回路３を介して
周波数ｆの矩形波が加えられており、コアを磁気飽和さ
せるに必要な励磁電流が流されている。かかる状態にお
いて、地磁気が加わると、磁気飽和点にアンバランスが
生じ励磁電流が変化し、該変化に基づいて検出巻線１ｂ
、ｌｃに周波数２ｆで、磁界の強さＨ６に比例した幅を
有するパルス電圧が発生する。従って、これら検出巻線
出力を周波数２ｆの帯域フィルタ４，５に入力し。

整流器６．７で整流すれば、次式 ％式％（１） （） （θは方位、Ｋは定数）で示される電圧が出力され、Ｖ
ｘ、Ｖｙより方位θを次式 ％式％（２） で演算することができる。

そこで、方位演算部８は所定サンプリング周期でＶｘ、
Ｖｙを取り込み、（２）式を用いて車両の方位Ｏを逐次
演算して出力する。尚、磁気方位センサ１を回転しなが
ら、所定サンプリング周期でＶｘ、Ｖｙを取り込み、該
Ｖｘ、ＶｙをＸ軸及びＹ軸座標値としてデイスプレィ装
置９に入力して画像を発生し、ＣＲＴに描画すればリサ
ージ二図形である円が描画される。

第５図はりサージュ図形である円を示し、円上のポイン
トＰｉ（ｉ＝１．２．　　・・）は第ｊ番１１のサンプ
リング電圧Ｖｘ、Ｖｙを座標値Ｘｉ、Ｙｉとするポイン
トであり、車両が東を向いている時Ｘｌｌ１ａｘ、西を
向いている時Ｘ　ｗｉｎ、北を向いている時Ｙｍａｘ、
南を向いている時Ｙ　ｗｉｎとなる。又、中心Ｐｃの座
標値（Ｘｏ、　ＹＯ）及び半径Ｒは次式１式％（３） （３） （３） で与えられる。従って、電圧Ｖｘ、ＶｙがＸ、Ｙので演
算される。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、車両のＲ磁量が一定であれば、前記円の中心
位置は一定であり、又円が歪むこともなく正確に方位を
演算することができる。しかし、磁気的外乱を受けると
、例えばマグネットを車両に近すけたり、あるいは直流
電流の踏み切りを通過するなどして方向性のある強磁界
を受けると円中心がずれたり５円が歪んでしまう。

例えば、第６図に示すように円中心がＰｃからＰｃ’に
ずれている場合において車両が方位θ′力方向向いてい
るとすると、θ′が計算されずに間違った方位θが演算
されてしまう。すなわち、シフト前の中心Ｐｃの座標値
ｘ０．ｙｏを用いて０　＝ｊａｎ−（（Ｙ’　−Ｙｏ）
　／　（Ｘ’　−Ｘｏ”）の演算が行われ、正しい方位
θ′が演算されない。

以上から本発明の目的は、磁気的外乱を受けて中心が移
動しても補正により正しい方位を出力できる車両方位演
算方法を提供することである。

本発明の別の目的は、磁気的外乱を受けて円が歪んでも
正しい方位を出力できる車両方位演算方法を提供するこ
とである。

く課題を解決するための手段〉 上記課題は本発明においては、磁気方位センサと、予め
該磁気方位センサのＸ軸側センサ出力電圧とＹ軸側セン
サ出力電圧の関係を示す円の中心（Ｘｏ、Ｙｏ）を演算
する手段と、走行中に方位θの異なる３地点における各
軸センサの出力電圧を求める手段と、これら出力電圧に
より決定される円の中心（ｘａ’　−Ｙｏ’　）を求め
る手段と、該中心（ｘａ’　−Ｙｏ／　）と設定中心（
Ｘｏ、　Ｙ（１）間のオフセット量を演算する手段と、
オフセット量が許容値以下であれば設定中心（ｘ　０＝
　ｙ　ｏ　）の補正は行わず、許容値以上の場合には設
定中心を前記求めた中心（ｘｏ’　、ｙ−’　）で置き
換えて補正する手段と、設定中心とＸ軸側及びＹ軸側セ
ンサ出力電圧Ｘ、Ｙに基づいて車両の方位を演算する手
段とにより達成される。

く作用〉 予め磁気方位センサの向きを回転して得られるＸ軸側セ
ンサ出力電圧とＹ軸側センサ出力電圧の関係を示す円の
中心（Ｘｏ、Ｙｏ）を求めて設定しておき、車両走行中
に方位の異なる３地点における各軸センサの出力電圧を
求め、これら出力電圧により決定される円の中心（ｘ、
’　、ｙｏ’　）を求めると共に該中心（Ｘ０′、Ｙｏ
′）と設定中心（Ｘｏ。

Ｙｏ）間のオフセット量を求め、オフセット量が許容値
以下であれば設定中心＜ｘ、、ｙｏ）の補正は行わず、
許容値以上の場合には設定中心を前記求めた中心（Ｘｏ
’　、Ｙｏ’　）で置き換えることにより補正し、補正
した円中心とＸ軸側及びＹ軸側センサ出力電圧Ｘ、Ｙに
基づいて車両の方位を演算する 〈実施例〉 第１図は本発明に係わる車両方位測定装置のブロック図
であり、１は磁気方位センサ、１ａはトロイダル状のフ
ェライトコアｌａ、ｌｂ、ｌｃは互いに９０度の位相角
をもって配置された２つの検出巻線（Ｘ軸コイル、Ｙ軸
コイル）、１ｄは励磁巻ｇｌｄ、２は発振器、３は励磁
回路、４，５は帯域フィルタ、６，７は整流器、１１は
マルチプレクサ、１２はサンプリングホールド回路、１
３はＡＤ変換器、１４は方位演算用のプロセッサ。

１５は操作部、１６は車速センサである。　以下。

第２図の流れ図に従って第１図における方位演算用プロ
セッサ１１の処理を説明する。

操作部２１より初期設定指令をプロセッサ１４に入力し
、しかる後車両を回転して磁気方位センサ１の向きを１
回転させ、所定周期で検出巻線１ｂ、ｌｃの出力電圧Ｖ
ｘ、Ｖｙをマルチプレクサ１１、サンプリングホールド
回路１２、ＡＤ変換器１３を介してサンプリングし、こ
れらサンプリング電圧の最大、最小値Ｘｍａｘ、　Ｘａ
＋ｉｎ、　Ｙｏ＋ａｘ、　Ｙｍｉｎを求め、（３ａ）〜
（３ｃ）よりリサージュ図形である円（第５図参照）の
中心（Ｘｏ、Ｙｏ）及び半径Ｒを求めて内蔵のメモリ１
４ａに記憶する（ステップ１０１）。・・・・初期設定 初期設定後、方位演算用プロセッサ１１は車速センサ１
６から入力される車速に応じた周期毎にＸ軸側及びＹ軸
側の検出巻線１ｂ、ｌｃの出力電圧Ｖｘ、　Ｖｙ（＝　
Ｘ　、　Ｙ　）を７７ｔ／チプレクサ１１、サンブリジ
グホールド回路１２及びＡＤ変換器１３を介して取り込
み、（４）式を用いて車両の方位θを逐次演算して出力
すると共に、方位θと出力電圧Ｘ、Ｙの関係を内蔵のメ
モリ１４ａに記憶する（ステップ１０２）。

しかる後、予め設定されている補正時間になったかチエ
ツクしくステップ１０３）、経過してなければステップ
１０２に飛び、車速に応じた周期毎に方位計算を行う。

一方、補正時間になっていれば内蔵のメモリ１４ａに記
憶しであるθｔＸｔＹより、θが相当具なる３組のＸ、
Ｙ　（Ｘ□、Ｙｌ；Ｘ２．Ｙｏ；　Ｘ、、Ｙｏ）を求め
（ステップ１０４）、次式の３元連立方程式 （ｘ、　Ｘ、’　）　２＋　（Ｙｔ−Ｙａ’　）　２＝
Ｒ２（ｘｚ　　Ｘｏ’　）　？＋　（Ｙ２　　ｙ０／　
）　２＝Ｒ２（Ｘａ　　Ｘｏ’　）　２＋　（Ｙｌ−Ｙ
ｌｌ’　）　２＝Ｒ２を解いて１円の中心（ｘａ’　、
ｙ、／　）を求めると共に、次式 ％式％） より半径Ｒ′を求める（ステップ１０５）。

ついで、｜Ｒ−Ｒ’　　ｌと許容値εｒの大小比較しく
ステップ１０６）、｜Ｒ−Ｒ’　　ｌが許容値Ｅｒ以上
の場合には、磁気的外乱により円が相当歪んでいるもの
として、ブザーあるいは表示により中心（Ｘｏ、　Ｙｏ
）及び半径Ｒの再設定を指示し、かつ方位の計算及びそ
の出力を停止する（ステップ１０７）、尚、第３図（ａ
）、　（ｂ）に示すように円Ｃ□、Ｃ２が歪んで楕円Ｅ
１．Ｅ２になると、楕円上の３点を用いて作成される円
はＣ工□、　Ｃ，２，Ｃ２１゜Ｃ２２のようになり、そ
の半径は円Ｃ工、Ｃ２の半径Ｒより小さく、あるいは大
きくなり、歪みが大きくなる程その程度が大きくなる。

一方、｜Ｒ−Ｒ’ｌが許容値εｒ以下の場合には、歪ん
でいないから、ステップ１０５で求めた中心（ｘｏ’　
＝　ＹＯ’　）と設定中心（Ｘｏ、　Ｙｏ）間の各軸オ
フセット量１ｘ−ｘｏ’ｌ　　ＩＹ−Ｙ０を求め、各軸
オフセット量が許容値εｘ、ｉｙ以下であるかチエツク
する（ステップ１０８）。

ＩＸ−ＸＩ、’　１（ｆｘ および ＩＹ−Ｙｏ’　ｌ＜εｙ あれば、中心の移動は少なく、方位０の計算精度に影響
しないから、設定中心（Ｘｏ、ｙｏ）の補正は行わず、
ステップ１０２に飛び、以降の処理登緑り返す。しかし
、 ＩＸ−Ｘ、’　　ｌ≧ｔｘ または ＩＹ　　Ｙｏ　　Ｉ≧ｆｙ あれば、中心の移動が大きく方位の精度に影響を与える
から、設定中心（ＸＯ，Ｙｏ）及び半径Ｒを（Ｘｏ’　
、Ｙｏ’　）、Ｒ’で置き換えることにより補正する。

すなわち。

Ｘ０′→Ｘ。

Ｙｏ′→Ｙｌｌ Ｒ′　→Ｒ としくステップ１０９）、ステップ１０２に飛び。

補正した設定中心及び半径を用いて以降の処理を繰り返
す。

尚、ｔｘ＝ｉｙ＝ｏとすることにより、中心が移動した
ら全て補正するように構成することもできる。又、以上
では１つの許容値εＸ、εｙ＆Ｂけ。

１ｘ−ｘｔ、’　　＋≧ＥＸまたはｌＹ　ｙｕ’　　ｌ
≧ｔｙの時、設定中心及び半径Ｒを補正する場合につい
て説明したが、第１、第２の許容値εＸ□、ｆｘ２（ｔ
ｘｔ＜ｔｘｚ）　＃　ｆｙｘｔ　　Ｅｙ２（ｆｙｘ＜ｆ
ｙ２）を設定しておき、Ｈｘ　　ｘａ’　　Ｉ　−１”
　　ｙａ’　　Ｉがそれぞれｉｘ□ｒｉＹｏ以下の場合
には補正せず、いずれががＥＸ２．　ε７２以上の場合
にはステップ１０７の再設定指示を行い、それ以外の場
合に補正を行うように構成してもよい。

更に、以上では中心間の各軸オフセット量に基づいて補
正をするかを決定したが、中心間の距離をオフセット量
として処理するように構成することもできる。

〈発明の効果〉 以上本発明によれば、車両走行中における方位θの異な
る３地点でのＸ軸側及びＹ軸側センサ出力電圧により決
定される円の中心（Ｘｓ’　、Ｙｏ’　）と予め設定し
である中心（Ｘｏ、Ｙｏ）間のオフセット量が許容値以
下であれば、設定中心（Ｘｏ。

Ｙ。）の補正は行わず、許容値以上の場合には設定中心
を前記求めた中心（ｘｏ’　、ｙｏ’　）で置き換えて
補正し、以後該補正した円中心とＸ軸側及びＹ軸側セン
サ出力電圧ｘ、ｙに基づいて車両の方位を演算するよう
に構成したから、磁気的外乱を受けて中心が移動しても
補正により正しい方位を出力できる。

又、本発明によれば、中心（Ｘｏ、Ｙｏ）と共に半径Ｒ
を設定しておき、３地点におけるセンサ出力電圧により
決定される円の半径Ｒ′を演算し。

｜Ｒ−Ｒ’　　ｌが許容値以上の場合には中心（Ｘｏ。

ＹＯ）及び半径Ｒの再設定を行うようにしたから、磁気
的外乱を受けて円が歪んでも再設定後に正しい方位を出
力でき、間違った方位が出力されるのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる方位測定装置のブロック図、 第２図は方位演算処理の流れ図、 第３図は歪んだ場合における半径の説明図、第４図は従
来の方位検出装置の説明図、第５図は方位検出原理説明
図、 第６図は従来の問題点説明図である。 ｌ・・磁気方位センサ １１・・方位演算用プロセッサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁気方位センサの向きを回転して得られるＸ軸側
   センサ出力電圧とＹ軸側センサ出力電圧の関係を示す円
   の中心（Ｘ＿ｏ、Ｙ＿ｏ）を求めて設定しておき、Ｘ軸
   側及びＹ軸側センサ出力電圧Ｘ、Ｙと前記円の設定中心
   （Ｘ＿ｏ、Ｙ＿ｏ）とを用いて車両の方位を演算する車
   両方位演算方法において、車両走行中に方位の異なる３
   地点における各軸センサの出力電圧を求め、これら出力
   電圧により決定される円の中心（Ｘ＿ｏ′、Ｙ＿ｏ′）
   を求めると共に、該中心（Ｘ＿ｏ′、Ｙ＿ｏ′）と設定
   中心（Ｘ＿ｏ、Ｙ＿ｏ）間のオフセット量を求め、オフ
   セット量が許容値以下であれば設定中心（Ｘ＿ｏ、Ｙ＿
   ｏ）の補正は行わず、許容値以上の場合には該設定中心
   を前記求めた中心（Ｘ＿ｏ′、Ｙ＿ｏ′）で置き換える
   ことにより補正し、補正した設定中心とＸ軸側及びＹ軸
   側センサ出力電圧Ｘ、Ｙに基づいて車両の方位を演算す
   ることを特徴とする車両方位演算方法。
2. （２）中心（Ｘ＿ｏ、Ｙ＿ｏ）と共に半径Ｒを設定して
   おき、前記３地点における出力電圧により決定される円
   の半径Ｒ′を演算し、｜Ｒ−Ｒ′｜が許容値以上の場合
   には中心（Ｘ＿ｏ、Ｙ＿ｏ）及び半径Ｒの再設定を指示
   し、｜Ｒ−Ｒ′｜が許容値以下の場合には、前記オフセ
   ット量に応じた補正処理を実行することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の車両方位演算方法。