JPH0543257B2 - - Google Patents

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JPH0543257B2
JPH0543257B2 JP25546486A JP25546486A JPH0543257B2 JP H0543257 B2 JPH0543257 B2 JP H0543257B2 JP 25546486 A JP25546486 A JP 25546486A JP 25546486 A JP25546486 A JP 25546486A JP H0543257 B2 JPH0543257 B2 JP H0543257B2
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angular velocity
vehicle
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velocity sensor
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Hitoshi Ando
Takashi Kashiwazaki
Masayuki Hosoi
Atsuhiko Fukushima
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、角速度センサのデータ処理方法に関
し、特に車載ナビゲーシヨン装置における角速度
センサのデータ処理方法に関するものである。
背景技術 近年、地図情報をメモリに記憶しておき、その
地図情報をメモリから読み出して車両の現在地と
ともに表示装置に表示させることにより、車両を
所定の目的地に誘導する車載ナビゲーシヨン装置
が研究、開発されている。
かかるナビゲーシヨン装置には、車両の方位を
検出する方位センサが不可欠であり、この方位セ
ンサとして、例えば車両の角速度を検出すること
によつて車両の方位を検出する角速度センサが用
いられる。しかしながら、この角速度センサの出
力データより求められる方位は絶対方位でないた
めに、検出方位にドリフトが生じる可能性があ
る。
角速度センサの出力データから方位を求めるに
は、先ず角速度がない(角速度が零)において角
速度センサが出力するデータをセンサ出力の中心
値Gdcとし、この中心値Gdcを基にして変位を求
め、時間で積分して方位を求める。この際に、温
度ドリフト等により中心値Gdcが変化する恐れが
ある。もし中心値Gdeが変化してしまうと、方位
を計算する際に、その誤差が方位のドリフトとな
つて現われてしまうことになる。また、角速度セ
ンサデータ検出のための電気回路(例えば、オペ
アンプ)などの特性により、例えば実際には車両
が90度回転したのに、角速度センサの出力データ
から求めた回転角は90度丁度にはならない場合が
ある。そのためにこの誤差を補正する補正係数が
必要となる、しかしながら、この補正係数を求め
る際に、車両の回転角を正確に求めなければここ
でも誤差を生じることになる。
発明の概要 本発明は、上述した点に鑑みなされたもので、
角速度センサにより求められる方位データの信頼
性を高めることにより、車両の正確な方位検出を
可能とした角速度センサのデータ処理方法を提供
することを目的とする。
本発明による角速度センサのデータ処理方法
は、車両が一回転したことを検出し、この一回転
における角速度センサの出力データに基づく回転
角及び地磁気センサの出力データに基づく回転角
をそれぞれ算出し、これら回転角の比を角速度セ
ンサの補正係数とすることを特徴としている。
実施例 以下、本発明の実施例を図に基づいて詳細に説
明する。
第1図は、本発明による角速度センサのデータ
処理方法が適用される車載ナビゲーシヨン装置の
構成を示すブロツク図である。同図において、1
は地磁気(地球磁界)に基づいて車両の方位デー
タを出力するための地磁気センサ、2は車両の角
速度を検出するための角速度センサ、3は車両の
移動距離を検出するための走行距離センサ、4は
緯度及び経度情報等から車両の現在地を検出する
ためのGPS(Global Positioning System)装置
であり、これら各センサ(装置)の出力はシステ
ムコントローラ5に供給される。
システムコントローラ5は、各センサ(装置)
1〜4の出力を入力としA/D(アナログ/デイ
ジタル)変換等を行なうインターフエース6と、
種々の画像データ処理を行なうとともにインター
フエース6から順次送られてくる各センサ(装
置)1〜4の出力データに基づいて車両の移動量
等を演算するCPU(中央処理回路)7と、この
CPU7の各種の処理プログラムやその他必要な
情報が予め書き込まれたROM(リード・オン
リ・メモリ)8と、プログラムを実行する上で必
要な情報の書込み及び読出しが行なわれるRAM
(ランダム・アクセス・メモリ)9と、いわゆる
CD−ROM、ICカード等からなり、デイジタル
化(数値化)された地図情報が記録された記録媒
体10と、V−RAM(Video RAM)等からなる
グラフイツクメモリ11と、CPU7から送られ
てくる地図等のグラフイツクデータをグラフイツ
クメモリ11に描画しかつ画像としてCRT等の
デイスプレイ12に表示すべく制御するグラフイ
ツクコントローラ13とから構成されている。入
力装置14はキーボード等からなり、使用者によ
るキー入力により各種の指令等をシステムコント
ローラ5に対して発する。
次に、CPU7によつて実行される基本的な手
順を、第2図のフローチヤートに従つて説明す
る。
CPU7は、先ず最初にプログラムを実行させ
るためのイニシヤライズを行ない(ステツプ
S1)、しかる後車両の現在地がセツトされている
か否かを判断する(ステツプS2)。現在地がセツ
トされていない場合は、現在地セツトルーチンの
実行(ステツプS3)、例えば入力装置14でのキ
ー入力による現在地のセツトが行なわれる。次
に、走行距離を零にし(ステツプS4)、続いて入
力装置14からのキー入力が有るか否かの判断を
行なう(ステツプS5)。
キー入力が無い場合は、デイスプレイ12上に
現在地周辺の地図表示を行なうとともに車両の現
在位置及びその方位を例えば車両マークにてこの
地図上に表示し、車両が移動したらその移動に伴
い地図をスクロールさせ、更に現在グラフイツク
メモリ11上にある地図データの範囲を車両位置
が越えそうなときには、記録媒体10から必要な
地図データを読み出してデイスプレイ12上に表
示する(ステツプS6)。
キー入力が有ると、その入力データに応じて現
在地の再セツト(ステツプS7)、センサ補正(ス
テツプS8)、目的地セツト(ステツプS9)及び地
図の拡大・縮小(ステツプS10)の各ルーチンを
実行する。
また、CPU7はタイマーによる割込み処理に
より、第3図に示すように、一定時間間隔で地磁
気センサ1及び角速度センサ2の各出力データに
基づいて車両の方位を常に計算する(ステツプ
S11、S12)。
ところで、地磁気センサ1は一般に、同一平面
上において互いに90°の位相角をもつて配置され
た一対の磁気検出素子からなり、これら一対の素
子の一方は例えばU方向(北方向)の地磁気成分
を検出し、他方はV方向(東方向)の地磁気成分
を検出するようになつている。かかる構成の地磁
気センサ1を、水平面上において一回転させる
と、U、V双方の検出素子からの出力データによ
つて、第4図に示すような、UV直交座標系の原
点Oを中心とする円の軌跡が描かれる。従つ
て、例えば点P(U1、V1)における北(U軸)か
らの時計回りの方位角θは、次式(1)によつて算出
される。
θ=tan-1(U/V) ……(1) 従つて、このような地磁気センサ1を、車両の
前後或は左右方向に対して所定の角度で車両に取
り付けておき、U、V双方の検出素子からの出力
データに基づいて(1)式の演算を行なうことによ
り、車両の方位を検出できるのである。
ここで、地磁気センサ1の周囲には、地球磁界
による磁束のみが存在するのが理想であるが、車
両においては、そのボデー鋼板の着磁等に起因し
た余分な磁束が存在するのが一般的である。そこ
で、かかる車両ボデーの着磁による影響を除去し
て正確な方位検出を行なうために、例えば、特開
昭57−28208号公報に開示の方法が提案されてい
る。この方法においては、U、V磁気検出素子が
車両に固定されて両者間に相対変位がない場合
に、磁気検出素子を一旋回させて得られる出力を
プロツトして描かれた円の中心と、座標原点との
距離がボデー着磁の影響によるものである点に鑑
みて、描かれた円の中心が原点に移動するよう
に、両検出素子から得られた出力データを補正し
て、ボデー着磁の影響を除去するようにしてい
る。詳述するに、両検出素子の出力が描く円は第
4図ので示すように、その中心Qが原点から移
動した位置にある。そこで、両検出素子の出力
U、Vの最大値Unax、Vnax及び最小値Unio、Vnio
を求め、これから次式(2)によつて中心Qの座標を
算出する。
UO=(Unax+Unio/2 VO=(Vnax+Vnio)/2 ……(2) 算出された値UO、VOを用いて次式(3)によつて
各磁気検出素子の出力値U、Vの補正がなされ、
補正されたU′、V′から方位の算出が行なわれる
のである。
U′=U−UO V′=V−VO ……(3) また、地磁気センサ1の出力データの信頼性を
高めるために、ある規則に基づいて地磁気センサ
1の出力データの変動を許容する許容範囲(以
下、ウインドウと称する)を設定する。すなわ
ち、第5図に斜線で示すように、前回求めた方位
データ(Uo-1、Vo-1)を基準として角度方向に
ウインドウを設定し、前回求めた方位データと今
回求めた方位データとの差を常に監視し、今回求
めた方位データが前回求めた方位データと著しく
違う場合、即ちウインドウ外となつた場合は、そ
のデータをエラーとして所定のデータ、例えば前
回のデータ若しくは過去何回(回数は任意)かの
データの平均値と置換することにより、地磁気セ
ンサ1の出力データの信頼性を高める。また、地
磁気センサ1から出力されるデータは数学的に
は、円の方程式に当てはまるので、この方程式上
にないデータもエラーと判定することができる。
しかし、データはA/D変換誤差等によりばらつ
くので、半径方向にもある程度の幅をもたせてウ
インドウを設定している。第5図中、αは角度許
容値、βは半径許容値をそれぞれ示している。
なお、方位データを求める時間間隔により方位
の差は異なるので、角速度と車速の関係で求める
ことも可能である。例えば、車速が40[Km/h]
のとき、最高角速度を30[度/s]とすると、地
磁気センサ1の出力データがこの範囲を越えた場
合にエラーとし、前回のデータもしくは過去何回
かのデータの平均値と置換する。また、角度でウ
インドウを設定する場合、車速変化に応じて角度
を設定することも可能であり、又車速に対して角
度を一次関数で設定するだけではなく、あるヒス
テリシスを持たせることにより、車速変化に応じ
て対応角度を頻繁に変えなくとも済むことにな
る。
ところで、角速度センサ2は、一般にセンサセ
ンシング軸周りの角速度に比例したデータを出力
する。CPU7はタイマーによる割込み処理によ
り、角速度センサ2の出力データを時間積分し角
速度から変化した方位を計算することによつて現
在の方位を求めることができる。CPU7は先ず
角速度がない(角速度が零)状態において角速度
センサ2が出力するデータをセンサ出力の中心値
Gdcとし、この中心値Gdcを基にして変位を求
め、時間で積分して方位を求める。この際に、温
度ドリフト等により中心値Gdcが変化する恐れが
ある。もし中心値Gdcが変化してしまうと、方位
を計算する際に、その誤差が方位のドリフトとな
つて現われてしまう。また、角速度センサデータ
検出のための電気回路(例えば、オペアンプ)な
どの特性により、例えば実際には車両が90度回転
したのに、角速度センサの出力データから求めた
回転角は90度丁度にはならない場合がある。その
ためにこの誤差を補正する補正係数が必要とな
る。しかしながら、この補正係数を求める際に、
車両の回転角を正確に求めなければここでも誤差
を生じることになる。
次に、CPU7によつて実行される本発明によ
る角速度センサのデータ処理方法の手順を、第6
図のフローチヤートに従つて説明する。
CPU7は先ず、車両が静止しているか否かを
判断する(ステツプS20)。静止していない場合
は、静止していると判定するまでのこの判断を繰
り返す。静止していると判定した場合には、角速
度センサ2により求める方位を零にし、さらに角
速度センサ2の補正係数αを初期値(α=1.0)
にセツトする(ステツS21)。これにより、角速
度センサ2から得られる方位データは補正係数α
が影響されないものとなる。次に、このときの地
磁気センサ1の出力データをスタート値としてメ
モリ(RAM9)に記憶しておく(ステツプ
S22)。続いて、車両を一回転させることにより、
車両ボデーの着磁による影響を除去して正確な方
位検出を行なうための一回転補正が行なわれるの
で、この一回点補正が終了するのを待つ(ステツ
プS23)。なお、この一回転補正は、先述したよ
うに、例えば特開昭57−28208号公報に開示され
た方法によつて実行される。
一回転補正が終了したならば、地磁気センサ1
の終了時点の出力データをメモリ(RAM9)に
記憶しておく(ステツプS24)。この時点で、第
3図に示したルーチンにおける角速度センサ2に
よる方位計算を禁止するとともに、この方位計算
の過程で求められた回転角θ2をメモリ(RAM9)
に記憶しておく(ステツプS25)。
続いて、一回転補正で求められた第4図の円
の中心Qの座標UO、VOを用いて、ステツプS22
で記憶しておいた一回転補正開始時の地磁気セン
サ1の出力データから開始時の車両の方位を求
め、更にステツプS24で記憶しておいた一回転補
正終了時の地磁気センサ1の出力データから終了
時の車両の方位を求め、両方位から一回転補正の
間に車両が回転した回転角θ1を計算する(ステツ
プS26)。そして、ステツS25で記憶しておいた、
角速度センサ2による回転角θ2とこの磁気センサ
1による回転角θ1との比(θ2/θ1)を求め、これ
を角速度センサ2の新たな補正係数αとする(ス
テツプS27)。
以降、第3図のステツプS12において角速度セ
ンサ2の出力データから方位を計算する際には、
この補正係数αを用いることにより、電気回路な
どの特性により生ずるドリフトを補正できるの
で、角速度センサ2による方位検出がより正確に
行なわれることになる。
発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、地磁気
センサの一回転補正を利用して、角速度センサの
方位計算に必要な信頼性の高い補正係数を求める
ことにより、方位計算により生じるドリフトを少
なくできるとともに、同時に地磁気センサの補正
も終了しているので、以降の方位検出をより正確
に行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による角速度センサのデータ処
理方法が適用される車載ナビゲーシヨン装置の構
成を示すブロツク図、第2図及び第3図は第1図
におけるCPUによつて実行される基本的な手順
を示すフローチヤート、第4図は地磁気センサの
出力データが描く軌跡を示す線図、第5図は地磁
気センサの出力データが描く軌跡にウインドウを
設定した状態を示す線図、第6図は第1図におけ
るCPUによつて実行される本発明による角速度
センサのデータ処理方法の手順を示すフローチヤ
ートである。 主要部分の符号の説明、1……地磁気センサ、
2……角速度センサ、5……システムコントロー
ラ、7……CPU、10……記録媒体、12……
デイスプレイ、14……入力装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 車両の角速度を検出する角速度センサと、地
    磁気に基づいて前記車両の方位データを出力する
    地磁気センサとを備え、前記角速度センサ及び前
    記地磁気センサの各出力データに基づいて前記車
    両の方位を検出する車載ナビゲーシヨン装置にお
    ける角速度センサのデータ処理方法であつて、前
    記車両が一回転したことを検出し、この一回転に
    おける前記角速度センサの出力データに基づく回
    転角及び前記地磁気センサの出力データに基づく
    回転角をそれぞれ算出し、これら回転角の比を前
    記角速度センサの補正係数とすることを特徴とす
    る角速度センサのデータ処理方法。 2 前記車両が一回転したことを判断するのに、
    前記地磁気センサの出力データを用いることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の角速度セン
    サのデータ処理方法。 3 前記車両が一回転したことを判断すると同時
    に、前記地磁気センサの一回転補正をも行なうこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の角速
    度センサのデータ処理方法。
JP25546486A 1986-10-27 1986-10-27 角速度センサのデ−タ処理方法 Granted JPS63109316A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25546486A JPS63109316A (ja) 1986-10-27 1986-10-27 角速度センサのデ−タ処理方法
DE19873736386 DE3736386A1 (de) 1986-10-27 1987-10-27 Fahrzeugpeilverfahren
US07/113,109 US4890233A (en) 1986-10-27 1987-10-27 Vehicle bearing detection and data processing methods applicable to vehicle navigation system

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JP25546486A JPS63109316A (ja) 1986-10-27 1986-10-27 角速度センサのデ−タ処理方法

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JPS63109316A JPS63109316A (ja) 1988-05-14
JPH0543257B2 true JPH0543257B2 (ja) 1993-07-01

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JP25546486A Granted JPS63109316A (ja) 1986-10-27 1986-10-27 角速度センサのデ−タ処理方法

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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01173813A (ja) * 1987-12-28 1989-07-10 Nec Home Electron Ltd 方位検出装置
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JPS63109316A (ja) 1988-05-14

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