JPH04364416A - 方位決定方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車両に登載した方位
計システムに適用して好適な方位決定方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の方位決定方法として
、方位センサの出力Ｖｘ，ＶｙをＡ／Ｄ変換し、このＡ
／Ｄ変換結果ＡＶｘ，ＡＶｙを処理することにより角度
データθを得、この角度データθに基づき検出方位を決
定する方位決定方法が採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の方位決定方法においては、方位データのちら
つきが発生するという問題が生じる。この方位データの
ちらつきについて説明すると、磁束は透磁率のより高い
物体の中を通過しようとするから、平行磁場の中に強磁
性体を置くと、必ず磁束は強磁性体に引き寄せられ、平
行磁場ではなくなる。地磁気においても同様で、橋・ビ
ル・大型トラックなどの周辺においては地磁気は曲がっ
ており、必ずしも地磁気ベクトルは磁北を指していると
は限らない。従ってこの種の周辺を通過している状況下
で、角度データθをそのまま表示した場合、表示のちら
つきが発生する。

【０００４】この対策として、Ａ／Ｄ変換結果ＡＶｘ，
ＡＶｙを平均化などのフィルタ（ローパスフィルタなど
）を通した後、角度データθを求めれば、一見外乱除去
ができそうである。しかし、トラック等の高透磁率物体
６の側方を車両７が通過した状況を想定すると（図７（
ａ）参照）、図７（ｂ）に示すように一種の回転ベクト
ルが検出されるから、Ａ／Ｄ変換結果ＡＶｘ，ＡＶｙの
フィルタリングだけでは、Ａ／Ｄ変換結果ＡＶｘ，ＡＶ
ｙのｓｉｎ，ｃｏｓ波の振幅が小さくなるだけで、角度
データθには影響せず、外乱除去は不完全であった。 すなわち、Ａ／Ｄ変換結果ＡＶｘ，ＡＶｙに含まれるノ
イズ成分がｘ’＝ｓｉｎωｔ，ｙ’＝ｃｏｓωｔである
場合、フィルタリングによって、ｘ’／ａ，ｙ’／ａと
なるが（ａはωｔにおける減衰率）、θ’＝ｔａｎ−１
［（ｙ’／ａ）／（ｘ’／ａ）］＝ｔａｎ−１（ｙ’／
ｘ’）となり、角度データθにθ’の分だけバラツキが
発生するからである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するためになされたもので、方位センサの出力を
Ａ／Ｄ変換し、このＡ／Ｄ変換結果を処理することによ
り角度データθを得、この角度データθを補正してＦθ
とし、所定方位から一方向回りへの角度データθの割り
当て状況に従い、角度データＦθに基づき検出方位を決
定するようにしたものである。

【０００６】

【作用】したがってこの発明によれば、角度データθを
例えばデジタルフィルタで補正してＦθとすることによ
り、角度データθに含まれる外乱成分を完全に近い形で
除去することが可能となる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明に係る方位決定方法を詳細に説
明する。

【０００８】図１はこの方位決定方法の適用された方位
計システムにおける信号処理概要を示すブロック図であ
る。同図において、１は方位センサ、２−１および２−
２はＡ／Ｄ変換部、３は角度データ変換部、４はデジタ
ルフィルタ、５は方位決定部である。方位センサ１は入
力された磁気ベクトルをｘ，ｙ方向の電圧信号Ｖｘ（下
記（１）式），Ｖｙ（下記（２）式）に変換して出力す
る。但し、（１）式および（２）式においてθは、方位
センサ１の基準軸と地磁気ベクトルの方向との成す角度
である。

【０００９】

【数１】

【００１０】

【数２】

【００１１】Ａ／Ｄ変換部２−１および２−２は電圧信
号ＶｘおよびＶｙをＡ／Ｄ変換する。角度データ変換部
３は、Ａ／Ｄ変換部２−１および２−２によるＡ／Ｄ変
換結果ＡＶｘおよびＡＶｙを入力とし、下記（３）式に
より角度データθを求める。なお、角度データθの分解
能は、３６０゜／２５６とされている。

【００１２】

【数３】

【００１３】デジタルフィルタ４は、角度データθをデ
ジタルローパスフィルタを通し補正してＦθとし（下記
（４）式）、方位データのちらつきを防止する。すなわ
ち、本実施例においては、デジタルフィルタ４で、角度
データθに含まれる外乱成分を完全な形で除去している
。

【００１４】

【数４】

【００１５】なお、デジタルフィルタによらずとも平均
化するなどの手法で、角度データθに含まれる外乱成分
を除去するものとしてもよい。

【００１６】Ａ／Ｄ変換結果ではＡＶｘ，ＡＶｙの２つ
の信号に対してフィルタを通す必要があるのに対して、
角度データθは１回フィルタを通せばよい。フィルタ演
算は数回の四則演算を必要とするから、プログラムの簡
単化と計算時間の短縮化が得られる。また、フィルタの
カットオフ周波数と減衰率は、データの個数とサンプリ
ング周波数で決まるから、計算時間の短縮はフィルタ設
計自由度の向上につながる。

【００１７】上述において、デジタルフィルタ４は、そ
のフィルタの形式をＦＩＲデジタルフィルタ、ウィンド
はハミングウィンドとしている。また、上記（４）式に
おいて、データ列は、 θ（−７），θ（−６），・・・θ（０），θ（１），
・・・θ（６），θ（７）（最新）　　　　　　　　　
　　　→　　　　→　　　　→　　　　→　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　（最古）とし、ハミングウ
ィンドＷｎは下記（５）式より得る（図４参照）。なお
、デジタルフィルタとは重み付けした平均化方法の一種
である。つまり、データの新旧に対応した係数（ウィン
ドと呼ぶ）を掛けた結果を加算してフィルタの機能を実
現する（参考文献：ビギナーズ　　デジタルフィルタ　
　中村尚五　　東京電機大学出版）。

【００１８】

【数５】

【００１９】方位決定部５は、デジタルフィルタ４の出
力Ｆθを入力とし、図３に示した角度データθの割り当
て状況、すなわち方位「Ｎ」から反時計方向回りへの角
度データθの割り当て状況に従い、検出方位を決定する
。

【００２０】このような方位計システムでは、新たに、
次のような問題が発生した。すなわち、角度データθを
補正してＦθを得るものとしているため、方位「Ｎ」か
ら反時計方向回りへの角度データθの割り当て状況に従
う結果として、検出すべき方位の時計方向回りへの変化
に際して、検出すべき方位と決定検出方位とで変化方向
の不一致が生ずるという問題が生じた。

【００２１】すなわち、図５において、車両がｔ０の時
、「ＮＷ」方向を向いており、時計方向回りに旋回する
ことにより、ｔ１にて「Ｎ」方向へ向き、ｔ２にて「Ｎ
Ｅ」方向へ向く状況を想定してみる。この場合、図６に
より角度データθの変化を見ると、角度データθはｔ０
の時刻から減少をはじめ、ｔ１にて０となる。その直後
ＦＥ［ＨＥＸ］に跳躍し、また減少傾向となる。このｔ
０からｔ２に至るデータ変化があったときのデジタルフ
ィルタ４の出力Ｆθは図６に破線で示したように変化す
る。 このため、車両の方位すなわち検出すべき方位は「ＮＷ
」→「Ｎ」→「ＮＥ」と時計方向回りに変化するのに対
して、決定検出方位は「ＮＷ」→「Ｎ」→「Ｗ」→「Ｓ
」→「Ｅ」→「ＮＥ」となって方位「Ｎ」を境として反
時計方向回りに変化し、すなわち方位「Ｎ」を境にして
０ＨとＦＥ［ＨＥＸ］のギャップが生じ、検出すべき方
位（車両の回転方向）と決定検出方位（表示方位）とで
変化方向の不一致が生じる。

【００２２】このため、本実施例では、検出すべき方位
の時計方向回りへの変化に際して生ずる決定検出方位と
の変化方向の不一致を、オフセット処理を施すことによ
り一致させるようにしている。

【００２３】以下、このオフセット処理を施した方位決
定方法について、図１および図２を参照しながら説明す
る。

【００２４】本実施例では、現在の決定検出方位が「Ｗ
−Ｎ−Ｅ」区間にある場合と「Ｗ−Ｓ−Ｅ」区間にある
場合とで、方位決定部５へ与えるＦθの算出方法を異な
らせている。

【００２５】すなわち、現在の決定検出方位が「Ｗ−Ｎ
−Ｅ」区間にある場合には、ある定数（本実施例では８
０［ＨＥＸ］）だけ各角度データθ（ｎ）に加算し、こ
の各加算角度データθ（ｎ）’をデジタルフィルタ４へ
与える。そして、デジタルフィルタ４での処理を実行し
、これにより得られる出力Ｆθ’から先の定数を差し引
いた結果をＦθとし、このＦθを方位決定部５へ与える
。 つまり、現在の決定検出方位が「Ｗ−Ｎ−Ｅ」区間にあ
る場合には、データ列を、θ（−７）’＝θ（−７）＋
８０Ｈ，θ（−６）’＝θ（−６）＋８０Ｈ，・・・θ
（６）’＝θ（６）＋８０Ｈ，θ（７）’＝θ（７）＋
８０Ｈとし、この時キャリーオーバ（８ｂｉｔデータの
ケタ上がり）が発生することがあるが、９ｂｉｔ目を無
視し下位８ｂｉｔのみデータとして扱う。下記（６）式
によりデジタルフィルタ４の出力としてＦθ’を求め、
このＦθ’から８０Ｈを差し引いてＦθとし（Ｆθ＝Ｆ
θ’−８０Ｈ）、この時ボローが発生することがあるが
、ボローを無視する。このＦθを方位決定部５へ与える
。図２に示す破線はｔ０からｔ２に至るデータ変化があ
ったときのＦθの変化を示し、車両の方位すなわち検出
すべき方位が「ＮＷ」→「Ｎ」→「ＮＥ」と時計方向回
りに変化するのに対して、決定検出方位が同じく「ＮＷ
」→「Ｎ」→「ＮＥ」と時計方向回りに変化し、検出す
べき方位（車両の回転方向）と決定検出方位（表示方位
）とが一致する。

【００２６】

【数６】

【００２７】現在の決定検出方位が「Ｗ−Ｓ−Ｅ」区間
にある場合には、「Ｗ−Ｎ−Ｅ」区間にある場合に適用
した上述のようなオフセット処理は必要なく、各角度デ
ータθ（ｎ）をそのままデジタルフィルタ４へ与える。 そして、前記（４）式によりデジタルフィルタ４の出力
としてＦθを求め、このＦθを方位決定部５へ与える。

【００２８】なお、上述において、方位データのサンプ
リングは、車両の旋回速度よりも十分に早い速度である
ことを前提条件としている。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、その第１発明（請求項１に係る発明）に
よると、角度データθを例えばデジタルフィルタで補正
してＦθとすることにより、角度データθに含まれる外
乱成分を完全に近い形で除去することが可能となり、Ａ
／Ｄ変換結果に対してフィルタリングを行う方法に比し
て、プログラムの簡単化と計算時間の短縮化を図り得、
フィルタ設計自由度を向上させることが可能となる。ま
た、その第２発明（請求項２に係る発明）によると、い
かなる方位変化に対しても検出すべき方位と決定検出方
位との変化方向を同一とし得、車両に搭載した方位計シ
ステムに適用した場合、車両の回転方向と表示方位との
変化方向とが一致しないというような不具合を生じさせ
ないようにすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る方位決定方法の適用された方位計
システムにおける信号処理概要を示すブロック図。

【図２】検出すべき方位と決定検出方位とで変化方向の
不一致が生じない状況を説明する図。

【図３】角度データθの割り当て状況を示す図。

【図４】ハミングウィンドを例示する図。

【図５】時刻ｔ０からｔ２へ至る車両の時計方向回りへ
の旋回状況を示す図。

【図６】検出すべき方位と決定検出方位とで変化方向の
不一致が生ずる状況を説明する図。

【図７】高透磁化率物体の側方を車両が通過する場合の
回転ベクトルの検出状況を説明する図。

【符号の説明】

１　　　　方位センサ ２−１，２−２　　　　Ａ／Ｄ変換部 ３　　　　角度データ変換部 ４　　　　デジタルフィルタ ５　　　　方位決定部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　方位センサの出力をＡ／Ｄ変換し、こ
   のＡ／Ｄ変換結果を処理することにより角度データθを
   得、この角度データθを補正してＦθとし、所定方位か
   ら一方向回りへの前記角度データθの割り当て状況に従
   い、前記角度データＦθに基づき検出方位を決定する方
   位決定方法。
2. 【請求項２】　　請求項１において、検出すべき方位の
   他方向回りへの変化に際して生ずる決定検出方位との変
   化方向の不一致を、オフセット処理を施すことにより一
   致させるようにしたことを特徴とする方位決定方法。