JPH061195B2

JPH061195B2 - デジタル地図を用いた着磁．地磁気偏差領域検出方式

Info

Publication number: JPH061195B2
Application number: JP28629985A
Authority: JP
Inventors: 俊之清水; 修清水; 健二天目; 邦彦三藤
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1985-12-18
Filing date: 1985-12-18
Publication date: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2009-01-05
Also published as: JPS62144016A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、ナビゲーションシステムやロケーションシス
テムを備える車両が、走行中に受ける地磁気偏差や着磁
の影響で、これらシステムの構成部分である車載の車両
位置検出装置の地磁気方位センサによる方位出力データ
が不安定となり、その結果システムが誤動作する可能性
があるが、これの回避処理を行うため、車両の前記シス
テムによる走行中、着磁領域、及び地磁気偏差領域通過
を検出する方式に係わる。

［背景技術］車両のナビゲーションシステムとは、一般的にいって、
車載のディスプレイ上に、道路地図と自車位置及び目的
位置を表示し、運転者に対し運転の支援を行うことを目
的としており、車載の機器が中心で、地上設備は不要
か、補助的なものになる。

これに対し、ロケーションシステムとは、多数の緊急車
両や配送車等車両の現在位置や作業状態をコントロール
センターで把握し、短時間に且つ効率的に指揮運用する
ことを目的としている。本システムは車載機器と地上機
器とを必要とする。

ここで、上記両システムにおいて共通することは、車載
の車両位置検出装置を要することである。この車両位置
検出装置には、種々のものが提案されるが、以下説明さ
れる本発明では、角度センサ、距離センサの一例として
車輪速センサを用い、地磁気方位センサ、車輪速セン
サ、デジタル道路メモリ、処理装置等より構成されてい
る。

第１図は、前記位置検出装置の概略図であるが、１は車
両の右車輪、２は左車輪、３，４はそれぞれ右、左の車
輪速センサである。車輪速センサは、例えば車輪に取付
けた軟鉄のパルサーの回転を電磁的に検出する方式をも
つものであり、このような車輪速センサは通常車両の左
右後輪に取付けられ、処理装置における演算により、車
両走行距離、カーブにおける左右車輪の回転数の差が車
両の曲り角を求めることができるような機能を備えるも
のであり、別の角度センサと距離センサで代用してもよ
い。又、５は車両に取り付けられた地磁気方位センサ
で、後に詳述するが、直交するフラックスゲートをな
し、地磁気の水平成分や、車体着磁等、フラックスゲー
トに交叉する磁界を検出する機能を有するものであり、
６は処理装置、７はデジタル地図メモリである。

地磁気方位センサ６の出力、車輪速センサ３，４の出力
は処理装置６に送られ、処理装置６では、地磁気方位セ
ンサ５と車輪速センサ３，４よりのデータとデジタル地
図メモリ７との相関より、車両の現在位置を推定し、デ
ジタル道路地図上に表現する。

ところで、地磁気は高架道路とか、大きな構築物とかが
あるとその周辺において、地磁気そのものが歪んで、い
わゆる磁気偏差を生じ、走行中の車両はこの影響を受け
た磁気を検出する。

また、車両が電車踏切を通過するとき、あるいは路面電
車線を走行するとき、一時的にノイズが乗ったり、車体
が、着磁して以降固定的な誤差となることがある。

従って、前述の地磁気方位センサは、このような磁気偏
差や着磁があっても、常に誤差なく方位を指示すること
が必要である。

このため、磁気偏差や着磁があっても、これを補正する
ことができる地磁気方位センサの測定誤差の補正方法
を、特願昭60-111739号（特開昭61-269014号）で提案し
た。ここに、従来の磁気方位センサの原理をも含め、上
記発明における補正方法を第２図、第３図で説明する。

第２図は地磁気方位センサを示す。10は環状の強磁性鉄
心、11は励磁巻線で、交流電源により飽和直前まで起磁
力が加えられる。12,13は前記鉄心10の外側間に直交し
て巻回された２次側出力巻線Ｘ，Ｙである。

正常に地磁気のみが存在し、車体着磁が全くないとす
る。

この条件で車両が360゜回転した時、地磁気センサ２次側
の二つの出力巻線Ｘ，Ｙに誘起する電圧Ｖ_ｘ，Ｖ_ｙが描
く軌跡は半径ＫＢ（但しＫは出力巻線に依存する係数、
Ｂは地球磁界の水平分力）の円となるはずである。第３
図の点線円はこれを示している。

次に、地磁気以外の磁界が角度α、大きさＧで重畳する
と、Ｘ_ｘ，Ｖ_ｙが描く軌跡は、図の実線で示すようにな
るはずである。結局、さきの地磁気水平分による磁界Ｏ
ＡがＯＢに移り、図の場合、だけ減じた方位を示すこ
とになる。このが方位誤差となる。

次に、このような誤差を補正する一つの方法を説明す
る。

第３図において、点Ｂの座標を（Ｖ_ｘ，Ｖ_ｙ）とする
と、Ｖ_ｘ＝ＫＢcosθ＋Ｇcosα ……式Ｖ_ｙ＝ＫＢsinθ＋Ｇsinα ……式式，より、実線の方程式を求める。

Ｖ_ｘ−Ｇcosα＝ＫＢcosθ Ｖ_ｙ−Ｇsinα＝ＫＢsinθ これらより（Ｖ_ｘ−Ｇcosα）^２＋（Ｖ_ｙ−Ｇsinα）^２＝（ＫＢ）^２（cos^２θ＋sin^２θ）＝（ＫＢ）^２…………式式は円の中心（Ｇcosα，Ｇsinα），半径ＫＢの円、
つまり図の実線の円を表現している。

次に、この円の点ＢにおけるＶ_ｘ方向、Ｖ_ｙ方向の微係
数を求める。

式，をθで微分すると、となる。

式，と式，より、式，は着磁量のＶ_ｘ成分、Ｖ_ｙ成分を表わしてい
る。

大きさＧと角度αは式，より次のように求められ
る。

式，のうちＶ_ｘ，Ｖ_ｙ，ｄＶ_ｘ，ｄＶ_ｙは方位セン
サより得られ、ｄθは車両の左右輪に取り付けた車輪速
センサより得られる。

［問題点を解決するための手段］以上説明したように、地磁気方位センサを用い上述のよ
うな補正方法を採るときは、車両の進行方向を補正し
て、指示することができるとはいうものの、前記磁気偏
差、着磁領域を通過する際は、外部磁界の変動が、一般
的にみて、大きいから、この間における方位は必ずしも
信頼するに値するものとはならず、従って、このような
領域通過時における方位の検出は磁気方位センサよりの
データによることなく、車輪速センサによる距離データ
と角度データとデジタル地図メモリ中の道路とにより、
車両の位置の推定を行い、領域通過後、再び磁気方位セ
ンサのデータを併用して、走行中の車両位置検出を行う
ものである。

そのため、本発明は、デジタル地図メモリ内の道路ネッ
トワーク情報中、踏切等着磁の起る所、トンネル、高架
道路等偏差の起る場所を含む道路リンクに対応してそれ
ぞれ着磁、偏差を表わす識別子を付加し、地磁気方位セ
ンサよりのデータ及び車輪速センサよりのデータを入力
とする処理装置において、位置データを対応地図メモリ
内の道路ネットワーク中で照合中、前記識別子のある道
路リンクを検出するものであり、その後地磁気方位セン
サよりの出力を排除し、車輪速センサよりのデータのみ
の使用に切換え、前記領域通過後、改めて地磁気方位セ
ンサを補正して、その後の方位情報として用いようとす
るものである。

以下、本発明の実施例について説明する。

第４図(イ)は車両ａの踏切ｂの通過を示し、第５図(イ)
は、車両ａの高架道路ｃ沿い通過を示す。第４図(ロ)、
第５図(ロ)は、前記踏切ｂ及び高架道路ｃに対応するデ
ジタル地図であり、ｄ，ｅで示すように、着磁、磁気偏
差によって、地磁気方位センサがその影響を受ける領域
である。車両の走行方向が矢印で示す方向にあるとし
て、Ｐは車両ａの推定位置を示すが、これら影響の及ぶ
範囲外における車両の推定位置で、踏切ｂ又は高架道路
ｃ沿いに進入、また、通過完了検出のため、識別子を用
い、対応するデジタル地図メモリ上で、着磁、磁気偏差
領域に対応して、それぞれ前記識別子を付加し、領域進
入検出信号により地磁気センサよりのデータは使用せ
ず、車輪速センサよりのデータによって走行位置の推定
を行い、通過完了後は識別子よりの検出信号により、再
び地磁気方位センサよりのデータと車輪速センサよりの
データ、及び前記通過完了の際の推定車両位置を考慮し
て位置を推定するものである。前記通過完了後におい
て、特に着磁の場合は、通常の走行に入る前に、着磁分
について、前述の地磁気センサの補正を行う必要があ
る。また識別子を付加する位置は事前に調査されたもの
である。

第６図は道路ネットワークを示す。これに対して表１は
デジタル地図メモリにおけるそれぞれの道路リンクの始
端ノードおよび終端ノードを示し、メモリに書き込まれ
たものである。

図は、道路リンクｇに踏切ｄがあり、道路リンクｈに高
架道路ｃがある場合を示しているが、この場合表１に示
すように、踏切の識別子ｌ、磁気偏差の識別子ｍが付加
される。

表１、第６図では、道路リンクｇ，ｈにおいて、地磁気
方位センサによらないことを示しているが、実際には、
例えば、道路リンクｇにおいて、特に着磁で問題となる
踏切ｄの前後の着磁を受ける領域のみに限定することも
できる。この場合、表１において、問題となる各道路リ
ンクは更に細分化して、仮の始端ノード、終端ノードを
定めてメモリに書き込むようにすることもできる。

［動作］地磁気センサの出力を処理して得られるデータには、ば
らつきがある。他方、すでに述べたように左右車輪速セ
ンサの出力を処理しても方位回転角が求められる。

こうして求めた地磁気センサによる絶対方位値と車輪速
センサによる相対方位値を使って、刻々の方位の最適推
定値を計算し、他方、車両の左右後輪の中心点の前記最
適方位回転角における走行距離を、区分しながらその都
度求めて、積算すると車両の走行軌跡が得られる。

しかし、この軌跡には走行にともないセンサ誤差が生じ
るので、現在位置の誤差が発生する。このため、車両の
走行軌跡を道路地図メモリ上で走らせ、走行軌跡と道路
地図のパターンが一致するように修正して行く。自動修
正を加えることで位置誤差の累積を回避することができ
る。

このように、第４図(ロ)、第５図(ロ)に示す推定位置Ｐは
正確なものとなり、例えば、この位置において、道路地
図メモリ上で識別子メモリが関与すれば、この点から車
両の位置は車輪速センサよりの出力を演算して求められ
る。着磁領域を通過したときは、この点で地磁気方位セ
ンサの補正を行い、以後通常の走行に移る。

［効果］本発明では、地磁気に偏差を生じる領域、着磁を生ずる
領域を通過しても、これらによる影響を補正することが
できる位置検出装置によっているが、この検出装置は、
前記影響に対して万全のものではなく、むしろ、問題領
域通過の際は、地磁気方位センサの出力を排除し、通過
距離が短かい範囲では、車輪速センサよりの出力による
回転方位と走行距離によって、走行位置の推定がすくな
い誤差でなし得るから、地磁気方位センサの出力を用い
ず推移し、領域通過後、地磁気方位センサ出力を補正し
て、以後通常の走行に移るので、車両位置検出装置の車
両の推定位置の検出精度を向上させることができる。

なお、高架下等通過距離が長い場合でも、道路が特定さ
れるため、車輪速センサと地図メモリのみの使用でも、
推定位置の検出精度は問題とならない。

【図面の簡単な説明】

第１図は走行車両の位置検出装置を示す。第２図、第３図は地磁気方位センサ及びその補正方法の
説明図である。第４図(イ)は着磁領域の説明図であり、同(ロ)は(イ)のデ
ジタル地図を示す。第５図は地磁気偏差領域の説明図であり、同(ロ)は(イ)の
デジタル地図を示す。第６図は、道路ネットワークのデジタル地図の説明図で
ある。１…右車輪、２…左車輪、３，４…車輪速センサ、５…
地磁気方位センサ、６…処理装置、７…デジタル地図メ
モリ、10…環状鉄心、11…励磁巻線、12…Ｘ巻線、13…
Ｙ巻線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三藤邦彦大阪府大阪市此花区島屋１丁目１番３号住友電気工業株式会社大阪製作所内 (56)参考文献特開昭58−33284（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−89300（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】地磁気方位センサ、角度センサ、距離セン
サ、デジタル地図メモリ、処理装置で構成される走行車
両の位置検出装置において、走行車両が着磁領域、地磁
気偏差領域を通過の際、地磁気方位センサよりの出力を
排除するため、走行位置対応の地図メモリ上で、着磁領
域及び地磁気偏差領域をもつ道路リンクに対応してそれ
ぞれ識別子を付加し、車両のリンク走行時に当該識別子
を参照し、着磁領域及び地磁気偏差領域であることを検
出することを特徴とするデジタル地図を用いた着磁．地
磁気偏差領域検出方式。