JPH04140608A - ナビゲーション装置 - 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、車両用のナビゲーション装置に関し、特に四
輪操舵（以下４ＷＳという）装置を有する車両において
、車体の旋回角（以下ヨー角という）を正しく求めて、
車両の進行方向に関するデータを作成することができる
、ナビゲーション装置に関するものである。

〔従来の技術〕

自動車等のナビゲーション装置において、自立航法をと
る場合の絶対方位センサとしては、従来、地球磁場の向
きを検出して方位を求める地磁気センサが一般的に用い
られている。

しかしながら、建物や鉄道、他の自動車等によって地磁
気の分布が乱れている場合、地磁気センサは車両の実際
の進行方向とは異なる方位を示すことがある。

そのため、実用化されているナビゲーション装置では、
車両の進行方向をより正確に知るために、地磁気センサ
から求められ名絶対方位角に対して、車両の左右後輪の
車輪速から求められる行程差から車体の相対方位すなわ
ちヨー角を求め、これによって地磁気センサの誤差を補
正する方式がとられている。

二輪操舵（２ＷＳ）車の場合は、後輪の操舵が行われな
いため、ヨー角を求めることは比較的簡単である。

第８図は、車輪の行程差から車両のヨー角を求る方法を
説明するものであって、３１．３２は前輪、３３．３４
は後輪を示し、Ｏは旋回中心である。

いま、後輪トレッドをａ、後右輪の車輪速の積分値とし
て求められる後右輪行程をＸ、後左輪の車輪速の積分値
として求められる後左輪行程をｙとしたとき、図中のθ
ｒ−０として、ヨー角θを−ｙ θ−−（１） の関係から、容易に求めることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ＺＷＳ車の場合は、前述のようにして、後左右輪の車輪
速から容易にヨー角を求めることができ、これを利用し
て地磁気センサの補正を行うことができる。

しかしながら、ｄＷＳ車の場合は、第８図においてθ、
≠０のため、ヨー角は（１）式から求めた値とは異なる
ものとなる。そのため、従来知られている２ＷＳ車の方
位補正方法を地磁気センサの誤差補正に通用しても、誤
差が大きく使用に耐えないという問題があった。

〔発明の目的〕

本発明は、このような従来技術の課題を解決しようとす
るものであって、ＪＷＳ車においてもヨー角を正確に求
めることができ、地磁気センサ等の方位データを補正し
て、車両の進行方位決定の確度を向上することができる
、ナビゲーション装置を提供することを、その目的とし
ている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では、４輪操舵車において、後輪の両車輪速セン
サ（２３，２４）の出力の積分値の差から両後輪の行程
差を求める手段と、これによって求められた両後輪の行
程差と、前輪舵角センサ（５）の出力から所定の操舵比
曲線を参照して求められた後輪舵角、または後輪舵角セ
ンサ（１２）から求められた後輪舵角と、後輪トレンド
とから車体の相対方位を算出する手段とを有し、求めら
れた相対方位によって地磁気センサ（２２）の方位デー
タを補正して求められた絶対方位によって車両の進行方
位を求める、という構成をとっている。これによって前
述した目的を達成しようとするものである。

〔作用〕

後輪の両車輪速センサの出力の積分値の差から両後輪の
行程差を求める。この求められた両後輪の行程差と、前
輪舵角センサの出力から所定の操舵比曲線を参照して求
められた後輪舵角、または測定された後輪舵角と後輪ト
レッドとから車体の相対方位を算出する。そして、この
求められた相対方位によって地磁気センサ等の方位デー
タを補正して絶対方位を求め、この絶対方位によって車
両の進行方位を決定するようにしたので、４輪操舵車に
おいても地磁気センサ等から求められた絶対方位データ
の誤差を補償して、車両の進行方位決定の確度を向上さ
せることができる。

〔実施例） 第１図は、本発明の第１の実施例の４ＷＳシステムの全
体構成を示したものであって、開ループ制御の４ＷＳシ
ステムを示している。

第１図において、ｌは前輪ギヤボックスであって、ステ
アリングハンドル２の操作に基づいて、前輪タイロッド
３を移動させ、これによって前輪４が転向される。５は
前輪舵角センサであって、前輪タイロッド３に取りつけ
られていて、前輪４の舵角を検出する。６ば車速センサ
であって、車体の速度を検出する。７は４ＷＳコントロ
ーラであって、前輪舵角センサ５と車速センサ６の検出
信号に基づいて、後輪操舵用モータ８を駆動する。

９は後輪アクチュエータ部であって、センタリングスプ
リングによる中立保持機構によって後輪タイロッド１０
を中立状態に保持するとともに、モータ８が駆動された
とき後輪タイロッド１ｏを移動させて、後輪１１を転向
する。

第１図に示された４ＷＳシステムの動作は、次のように
して行われる。

■、前輪舵角センサ５で検出された前輪舵角θ。

と、車速センサ６で検出された車速Ｖを入力する。

■、前輪舵角θ、と車速■と操舵比（Ｋ）曲線から、目
標後輪舵角θ、を決定する。

第２図は、車速■と操舵比にの関係を示す操舵比曲線を
例示したものであって、目標後輪舵角θ、は操舵比にと
前輪舵角θ、とから、 θ、＝に×θ、　　　　　　　　　　　　　・−（２）
の関係によって求められる。

■、後輪アクチュエータ９を介して後輪１１を転向して
、目標後輪舵角θ、になるようにする。

■、後輪アクチュエータ９には、例えば油圧ピストン式
のものや、電動モータとラックピニオンを用いた方式の
もの等がある。

■、θ、−〇のときには、後輪アクチュエータ出力を０
にして、後輪中立保持機構によって、後輪舵角θ、を０
にする。

第３図は、本発明の第１の実施例の４ＷＳ車用ナビゲー
シヨン装置のシステム構成を示すブロック図であって、
第１図におけると同じものを同じ番号で示す。この第３
図において、符号２１は後輪を操舵する後輪操舵機構、
符号２２は地磁気センサ、符号２３．２４は後輪の車輪
速度を検出する車輪速センサ、符号２５は車両の航法制
御を行うナビゲーションコントローラ、符号２６はＣＲ
Ｔ表示装置またはＬＣＤ表示装置等の可視的表示装置、
符号２７はキーボード等の入力装置、符号２８は予め格
納されている地図データベースである。

本実施例は、４輪操舵車において、後輪の両車輪速セン
サ２３．２４の出力の積分値の差から両後輪の行程差を
求め、この求められた両後輪の行程差と、前輪舵角セン
サ５の出力から所定の操舵比曲線を参照して求められた
後輪舵角と、後輪トレンドとから車体の相対方位を算出
し、この求められた相対方位によって地磁気センサ２２
の方位データを補正して求められた絶対方位によって車
両の進行方位を求めるようにしたものである。

第３図に示されたｄＷＳ車用ナビゲーション装置の動作
は、次のようにして行われる。

■、前輪舵角センサ５によって求められた前輪舵角θｆ
を４ＷＳコントローラ３へ入力する。

■、４ＷＳコントローラ３では、車速センサ６から入力
される車速信号■によって、第２図で例示された操舵比
曲線から一意的に求められる操舵比Ｋを用いて、（２）
式の関係から後輪舵角θ、を求め、後輪操舵用モータ８
．後輪アクチュエータ９等からなる後輪操舵機構２１を
介して後輪１１を転向させる。

■、４ＷＳコントローラ３から、後輪舵角θ、をナビゲ
ーションコントローラ２５に通信する。

■、ナビゲーシコンコントローラ２５では、右と左の車
輪速センサ２３．２４から得られた行程差ｘ−ｙと、後
輪舵角θ、とから、次の関係によって車体のヨー角θを
求める。

θ＝　（ｘ−ｙ）　／ａｃｏｓ　θ、　　　　　　　　
−（３）なお、ａは後輪トレッドである。このヨー角θ
は、地磁気センサ２２の絶対方位の補正に用いられる。

いま、車体が旋回中心０に対してθ（ｒａｄ）だけ回転
すると、後左右輪が描く軌跡は第８図に示されるように
なり、両輪の行程はそれぞれ次のように表される。

後右輪の行程ｘ＝（Ｒ＋ａｃｏｓ　θｒ）θ　−（４）
後左輪の行程ｙ＝Ｒθ　　　　　　　　　−（５）よっ
て、両後輪の行程差ｘ−ｙは、 ｘ　　ｙ　＝　ａ　ｃｏｓ　θ、・θ 従ってヨー角θは、次式によって求められる。

なおここで行程Ｘ、ｙは、車輪速センサ２３２４の出力
を積分することによって求められるものであり、Ｒは内
輪の旋回半径である。

上述した本装置の動作では、後輪舵角θ、を４ＷＳコン
トロ一ラ７内部で計算したが、ナビゲーションコントロ
ーラ側に予め操舵比を記憶させておいて、車速信号Ｖを
入力して、ナビゲーションコントローラ２５の内部で後
輪舵角θ、を求めるようにしてもよい。

なお上述の実施例では、地磁気センサ２２のデータの補
正用として行程差を用いた相対方位センサの実施例を中
心に説明したが、地磁気センサを併用することなく、独
立した形で相対方位センサとして使用してもよい。

第４図は、本発明の第２の実施例の４ＷＳシステムの全
体構成を示したものであって、第１図におけると同じも
のを同じ番号で示し、１２は後輪の舵角を検出する後輪
舵角センサである。

また第５図は、本発明の第２の実施例の４ＷＳ車用ナビ
ゲーシヨン装置のシステム構成を示すブロック図であっ
て、第３図におけると同じものを、同じ番号で示し、１
２は後輪舵角センサである。

第５図の実施例においては、４ＷＳコントローラ７は第
３図に示された実施例と同様にして、前輪舵角センサ５
から求められた前輪舵角θ、と車速センサ６から求めら
れた車速■とから目標後輪舵角θ１を求めて、後輪操舵
機構２１を介して後輪を転向させる。

後輪舵角センサ１２は後輪の実舵角θ、”を検出して、
４ＷＳコントローラ７へ通知する。４ＷＳコントローラ
７は、θｒ　′−〇、になるようにフィードバック制御
を行う。

４ＷＳコントローラ７は、舵角θ、をナビゲーションコ
ントローラ２５に通信する。

ナビゲーションコントローラ２５は、第３図に示された
実施例と同様に、右、左の車輪速センサ２３．２４から
求めた右、左の車輪行程ｘ、ｙと、４ＷＳコントローラ
７から通知された後輪舵角θ１、および予めデータとし
て保持している後輪トレッドａから、（６）式の関係で
ヨー角θ（相対方位）を求めて、地磁気センサ２２から
得られた絶対方位の補正を行う。

第６図は、本発明の第３の実施例の４ＷＳシステムの全
体構成を示したものであって、第１図および第４図にお
けると同じものを同じ番号で示している。

第７図は、本発明の第３の実施例の４ＷＳ車用ナビゲー
シヨン装置のシステム構成を示すブロック図であって、
第５図におけると同じものを同じ番号で示している。

第７図の実施例においては、４ＷＳコントローラ７は第
３図に示された実施例と同様にして、前輪舵角センサ５
から求められた前輪舵角θ、と車速センサ６から求めら
れた車速■とから目標後輪舵角θ、を求めて、後輪操舵
機構２１を介して後輪を転向させる。

後輪舵角センサ１２は後輪舵角θ、“を検出して、ナビ
ゲーションコントローラ２５に通信する。

ナビゲーションコントローラ２５は、第３図に示された
実施例と同様に、右、左の車輪速センサ２３．２４から
求めた右、左の車輪行程ｘ、ｙと、後輪舵角センサ１２
で求められた後輪舵角θ、および予めデータとして保持
している後輪トレッドａから、（６）式の関係でヨー角
θ（相対方位）を求めて、地磁気センサ２２から得られ
た絶対方位の補正を行う。

なお、上記の各実施例においては、地磁気センサ２２に
よって絶対方位を求めているが、地磁気センサを用いず
に、初期方位を入力し相対方位の積分値によって、絶対
方位を求めるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ｄＷＳ車において
もヨー角を求めることができ、従って地磁気センサ等で
求められた絶対方位データを補正して、車両の進行方位
の確度を向上させることができるので、ナビゲーション
システムの商品性を向上することが可能となる。

本発明の第１の実施例では、後輪の舵角を検出するセン
サが不要となり、機構が簡単、廉価になるとともに、後
輪の舵角検出をソフトウェア的に行うことができるので
、複数の車種に対して最小限の変更で対応することが可
能となり、開発の生産性が向上する。

本発明の第２の実施例では、４ＷＳコントローラが後輪
舵角をナビゲーションコントローラに通信するので、ナ
ビゲーションコントローラに後輪舵角センサを接続する
必要がない。

本発明の第３の実施例では、ナビゲーションコントロー
ラが後輪舵角を求めるので、４ＷＳシステムとは独立に
することができ、たとえ４ＷＳコントローラが故障して
も、ナビゲーションシステムの動作に影響を与えること
がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す図、第２図は車速
Ｖと操舵比にの関係を示す操舵比曲線を例示する図、第
３図は本発明の第１の実施例の４ＷＳ車用ナビゲーシヨ
ン装置のシステム構成を示すブロック図、第４図は本発
明の第２の実施例の４ＷＳシステムの全体構成を示す図
、第５図は本発明の第３の実施例の４ＷＳ車用ナビゲー
シツン装置のシステム構成を示すブロック図、第６図は
本発明の第３の実施例の４ＷＳシステムの全体構成を示
す図、第７図は本発明の第３の実施例の４ＷＳ車用ナビ
ゲーシヨン装置のシステム構成を示すブロック図、第８
図は車輪の行程差から車両のヨー角を求める方法を説明
する図である。 前輪舵角センサ、 地磁気センサ、 ３゜ ・・車輪速センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）．後輪の両車輪速センサの出力の積分値の差から
   両後輪の行程差を求める手段と、該求められた両後輪の
   行程差と前輪舵角センサの出力から所定の操舵比曲線を
   参照して求められた後輪舵角と、後輪トレッドとから車
   体の相対方位を算出する手段とを有し、 この求められた相対方位によって地磁気センサの方位デ
   ータを補正して求められた絶対方位によって車両の進行
   方位を求めることを特徴とするナビゲーション装置。