JPH0650247B2 - 車両用航法装置 - Google Patents

車両用航法装置

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JPH0650247B2
JPH0650247B2 JP61202616A JP20261686A JPH0650247B2 JP H0650247 B2 JPH0650247 B2 JP H0650247B2 JP 61202616 A JP61202616 A JP 61202616A JP 20261686 A JP20261686 A JP 20261686A JP H0650247 B2 JPH0650247 B2 JP H0650247B2
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マルチヌス・レオナルドウス・ヘラルドウス・トーネ
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エヌ・ベ−・フイリツプス・フル−イランペンフアブリケン
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、車両の方位を記録し、記録した方位の規則的
サンプリングによって第１方位信号を形成するに好適な
コンパス手段と、車両の方位の変化を決定し、車両の方
位の変化を規則的に記録したサンプルから第２方位信号
を形成する測定ユニットと、供給された第１及び第２方
位信号を濾波するディジタルフィルタユニットとを具え
る車両用航法装置に関する。
かかる航法装置は米国特許第3630079号明細書から船舶
用のものが既知である。この既知の航法装置では方位信
号をフィルタユニットにより合成し、これから車両の移
動方位を高精度で決定する。次いで移動方位を用いて車
両の位置座標を決定する。この既知の航法装置ではジャ
イロコンパスを用いて第１方位信号を決定し、第２方位
信号はドップラ効果を介して測定した速度から決する。
この既知の航法装置は、供給された信号のサンプルを処
理しかつ供給された信号に、その誤差余裕に基づいて加
重を行うコンピュータを使用する。
既知の航法装置の欠点は、例えば、自動車又はトラック
の如き陸上車両に使用するのに極めて不適当なことであ
る。実際上、ジャイロコンパスと、ドップラ効果による
速度測定ユニットとの価格は陸上車両のものに比べ高価
である。
本発明の目的は、遥かに簡単で安価な手段と共に作動
し、かつ方位につき信頼できる値を発生する車両用航法
装置を提供するにある。
かかる目的を達成するため本発明の車両用航法装置は、
前記フィルタユニットを陸上車両航法装置に合体し、前
記フィルタユニットが、電子式コンパスであるコンパス
手段によって形成した第１方位信号を濾波する第１ロー
パスフィルタと、第２方位信号を濾波するハイパスフィ
ルタと、供給された方位信号から第１フィルタパラメー
タを発生し、第１フィルタパラメータを第１ローパスフ
ィルタに制御信号として供給しかつ第１フィルタパラメ
ータをハイパスフィルタに供給してそのフィルタ特性を
制御する制御ユニットと、第１ローパスフィルタ及びハ
イパスフィルタから供給された濾波された方位信号から
車両の移動方向を示す加重された車両方位信号を発生す
る出力ユニットとを具えたことを特徴とする。電子式コ
ンパスはジャイロコンパスに比べ遥かに安価であり、か
つ陸上車両において使用するに好適な第１方位信号のた
めの値を発生する。測定された方位は擾乱ピークに感応
するから、第１ローパスフィルタは前記擾乱ピークを抑
圧するための解決策を提供する。逆に第２方位信号は直
流電流成分のシフトに感応し、これはハイパスフィルタ
によって除去する。制御ユニットによりフィルタパラメ
ータを決定してフィルタ特性を制御する。その結果、簡
単な手段と共に走行方位の信頼できる値を決定する航法
装置が実現される。
本発明の航法装置の第１好適例は、制御ユニットが、第
１方位信号から高周波成分を決定することにより第１擾
乱値を発生する第１モジュールと、第２方位信号から低
周波成分を決定することにより第２擾乱値を発生する第
２モジュールと、供給された第１及び第２擾乱値から前
記第１フィルタパラメータを決定する第３モジュールと
を具えることを特徴とする。第１方位信号と共に高周波
成分を発生することにより、第１方位信号における擾乱
ピークの存在が良好に指示される。第２方位信号から低
周波成分を発生することにより、前記信号における直流
電圧レベルのシフトが良好に指示される。
本発明の航法装置の第２好適例は、制御ユニットが、 (イ)第１方位信号から高周波成分を決定する第１計算モ
ジュールと、 (ロ)第１方位信号からの前記高周波成分の各順次のサン
プルから差を決定することにより第１差信号を発生する
第１差分器と、 (ハ)ハイパスフィルタにより濾波された第２方位信号を
供給され、濾波された第２方位信号の各順次のサンプル
から差を決定することにより第２差信号を発生する第２
差分器と、 (ニ)第１及び第２差信号に基づいて第１擾乱信号を決定
する第２計算モジュールと、 (ホ)第１及び第２方位信号から低周波成分を決定しかつ
それに基づいて第２擾乱信号を決定する第３計算モジュ
ールと、 (ヘ)供給された第１及び第２擾乱信号から前記第１フィ
ルタパラメータを決定する第４計算モジュールとを具え
ることを特徴とする。差分器を使用することにより、誤
差に隠されている良好な情報を認識できるよになるの
で、第１擾乱信号を遥かに高精度で決定できる。
第１モジュールは、第１方位信号及び濾波された第１方
位信号の間の差に基づいて前記高周波成分を決定する第
１サブモジュールを具えるようにすると好適である。か
かる態様において第１ローパスフィルタを高周波成分を
決定するためにも使用することができ、１個のフィルタ
を節減できる。
第１及び第２差分器に対しては、供給された信号の２つ
の順次のサンプルの差から差信号を毎回決定するように
すると好適である。２つの順次のサンプルの間の直流電
圧レベルのドリフトは小さく、従って第１差信号に対す
るその影響も小さい。
次に図面につき本発明の実施例を説明する。
第１図は陸地の道路上を移動するために構成された車両
用の航法装置の一部の一例を示す。車両用航法装置は、
車両が移動しつつある方向（例えば、北に対する）を指
示する走行（車首）方位に対する加重された値を決定す
るのに好適なフィルタユニット８を具える。本発明によ
る車両用航法装置の特長はフィルタユニット８にあるか
ら、本発明を主に前記フィルタユニットの動作について
説明する。完全な車両用航法装置の動作例は、例えば、
エー・ペー・ノイキルヘル(E.P.Neukircher)，オー・ピ
ルザク(O.Pilsak)及びデー・シュレークル(D.Schlgl)
著の論文“エー・バー・アーオルトウングス−ウント・
ナビガチオンスジュステム・フュール・ラントファール
ツォイゲ(EVA-Ortungs-und Navigationddystem fr La
ndfahrzeuge)”、ナッハリセテンツァイトシュリフト・
バント(Nachrichtenzeitshrift Band)36,(1983)，ヘフ
ト(Heft)４，第214〜218頁に記載されている。
ー１図に示した航法装置の実施例は車両の方位の変化ｄ
／dtを決定するユニット１を具える。本例ではこの方
位変化は、例えば、車両の同じ軸に属する一組の車輪上
に配設した車輪センサによって記録した方位データに基
づいて決定する。上記論文には車両の方位変化の態様、
及び車両の方位変化から車輪センサを介して方位信号又
は走行方位（R）を決定する態様が記載されている。
しかし測定値が不正確であり、この不正確さによりドリ
フト成分が現われ、これが測定値を決定するために必要
な電子回路にも影響を及ぼす。前記ドリフト成分を除去
する手段がハイパスフィルタ(HPF)５である。実際上、
ドリフトが生じた場合、低周波成分は信頼性が低い。ハ
イパスフィルタは信号から前記低周波成分を濾波により
除去する。従って第１図に示したフィルタユニットでは
角度測定ユニット１によって決定した走行方位の方位信
号Rをハイパスフィルタ５に供給する。
車両の方位を決定する他の方法では電子コンパスを使用
する。電子コンパスによって測定した方位信号をAと
して示す。電子コンパスの動作は、例えば、エヌ・ポロ
ック(N.Pollock)著の論文“エレクトロニク・コンパス
・ユージング・ア・フラックスゲート・センサ(Electro
nic Compassusing a flaxgate sensor)”、ワイヤレス
・ワールド(Wireless World)、October,1982，第49〜54
頁に記載されている。第１図に示した航法装置において
要素２は電子式コンパスである。電子式コンパスによっ
て測定したAのアナログ値をＡ／Ｄコンバータ（アナ
ログ・ディジタル・コンバータ）３によってディジタル
信号に変換した後ローパスフィルタ６に供給する。実際
上、かかる電子式コンパスから生ずる信号は擾乱ピーク
を含み、これら擾乱ピークは走行した通路の関数として
信号の急速な変化となって現われ、またこれら擾乱ピー
クは例えば鋼鉄製の橋又はへいの通路に沿って存在する
如き測定された地球磁界における局部的擾乱の結果とし
て形成される。擾乱ピークは高周波成分として現われ、
これはローパスフィルタによって除去できる。
更に第１図に示したフィルタユニット８は走行方位R
及びAの双方を供給される制御ユニット４を具える。
これらの走行方位から制御ユニットは２つの信号R及
びAの信頼度の目安となるフィルタパラメータ(L1)を
決定する。Rにおける誤差は、例えば、タイヤの圧力
及び／又は摩耗が等しくないこと、またスリップの結果
として起る擾乱から生じ、一方、Aにおける誤差は擾
乱ピークの存在及び電子コンパスの精度によってほぼ決
まる。制御ユニットは後で詳細に説明する。制御ユニッ
ト４によって決定したフィルタパラメータL1はハイパス
フィルタ５及びローパスフィルタ６に供給する。ハイパ
スフィルタ及びローパスフィルタの出力端子は加算ユニ
ット７の入力端子に接続してハイパスフィルタ及びロー
パスフィルタの出力信号を加算するようにし、この加算
の結果即ち走行方位に対する加重された値optを推測
航法データ処理装置９に供給する。更に前記データ処理
装置は測定された速度ｖ、走行した通路ｓ及び走行方位
データを供給され、これら供給されたデータから車両の
位置を示す座標（ｘ，ｙ，ｚ）を決定する。
第２図は本発明による車両用航法装置において使用する
フィルタユニットの一例を詳細に示す。この図におい
て、第１図における要素に対応する要素は同じ参照数字
で示し、例えば、５はハイパスフィルタであり、６はロ
ーパスフィルタであり、７は加算ユニットである。更に
フィルタユニットは第１計算ユニット10を具え、その第
１入力端子に走行方位Aを供給しかつその第２入力端
子をローパスフィルタ６の出力端子に接続する。第１計
算ユニット10の出力端子は二乗モジュール11の入力端子
に接続する。二乗モジュール11の出力端子は第２のロー
パスフィルタ12の入力端子に接続し、このローパスフィ
ルタの出力端子は平方根モジュール13に接続する。平方
根モジュールによって決定した信号は第２計算ユニット
14の第１入力端子に供給する。
走行方位Rは第３ローパスフィルタ15の入力端子に供
給し、その出力端子は第２計算ユニット14の第２入力端
子に接続する。第２計算ユニット14の出力端子はローパ
スフィルタ６の制御入力端子及びローパスフィルタ５の
制御入力端子に接続する。
走行方位R及びAに対する信号はサンプリングを施
す。２つの順次のサンプリングの間に車両は事前に決定
された一定距離δn＝Ｓn−Ｓn-1(1) を走行する。しかし一定時点 にサンプリングすることもできる。
サンプリングが行われるから、距離並びに走行方位に対
し離散値Ｓn並びにA,n及びR,nのみそれぞれ決定さ
れ、ここでA,n及びR,nは距離ｎδnの走行後又は においてサンプリングした走行方位である。これらの値
はｓ−領域において妥当である。ここでｓ−領域は、横
軸が距離の値を、例えばメートルで示しかつ縦軸が角度
の値を、例えば、ラジアンで示す座標系を意味するもの
とする。これらの値を処理するためにはｓ−領域をＺ−
領域に変換する必要がある。
この関数ｆに対するＺ−変換は Ｚ−変換に関するこれ以上の説明は、例えば、オー・ア
イ・エルガード(O.I.Elgerd)著の単行本“コントロール
・システ・セオリー(Control System Theory)”、マグ
ローヒル・ブック・カンパニー(Mc-Graw Hill Book Com
pany)刊、ニューヨーク1967，第384頁、9.4.4.節に記載
されている。
Ｚ−領域において と定義する。
Ｚ−領域において定義された変調関数は (イ)ローパスフィルタについては となり、 (ロ)ハイパスフィルタについては となる。
第２図に示したフィルタユニットにつきδnは式(1)にお
いて表わされる意味を有し、かつその値は、例えば、δ
＝５ｍである。第１ローパスフィルタ(6)及びハイパス
フィルタにつきＬa＝Ｌ1はフィルタパラメータである。
このフィルタパラメータに対する初期値は、例えば、Ｌ
1＝50mであり、これは推測航法データ処理装置における
２つの順次の修正の間に走行する距離である。
第２ローパスフィルタ(12)については、例えば、Ｌa＝
Ｌ2＝500mであり、この値は周囲環境の磁気特性に応じ
て選定する。第３ローパスフィルタ(15)については、例
えば、Ｌa＝Ｌ3＝100mであり、この値は車輪ドリフトの
結果として擾乱の範囲から導出する。
場所ｎδnにおいてA,nがサンプリングされた場合に
は、値Aが第１計算ユニット10の第１入力端子に供給
される。第１計算ユニットの第２入力端子には第１ロー
パスフィルタによって決定されたAの濾波された値を
供給する。第１計算ユニット10はその両入力端子に供給
された後の差を決定する。この差によって方位信号A
の高周波成分が与えられる。実際上、信号Aから低周
波成分（ローパスフィルタ６の出力端子における）を減
算すると、高周波成分が得られる。これをＺ−領域にお
いて表わすと、 となる。
しかしローパスフィルタが使用されるから、ローパスフ
ィルタ６の出力端子に供給される信号は、実際上、A
の平均値 に等しくなる。従って式(6)においては測定値及び平均
値間の差が存在する。この差を用いて平均誤差Ｓを次式
により決定し、 ここでＮは測定点の数を示す。本発明のフィルタユニッ
トでは平均誤差を用いて、測定された走行方位Aに加
重するための加重係数を決定する。前記平均誤差は実際
上は測定信号における擾乱の実効値(RMS)を与える。
平均誤差を決定するには、式(7)から明らかなように、 を決定する必要がある。この目的のため二乗モジュール
11を使用する。第１計算ユニット10によってはＺ−領域
において考察する下記の動作が行われる。
次に が成立つ。式(8)において式(9)を使用すると となる。0 ＝０（初期位置）であるから となる。
従って式は逆変換すると となり、ここでA,H,L1はフィルタの出力端子における
信号を示し、 となる。
次にn+1に対する上式の二乗動作を二乗モジュール11
によって行い、 ｑn+1＝〔A,H,L1,(n+1)〕2 を得る。
平均誤差は によって与えられるから、これは二乗の平均値から決定
することができ、即ち となる。
Ｓ2を決定するため第２ローパスフィルタ(12)を使用
し、その理由はローパスフィルタはその入力端子に供給
された信号の平均値を決定するからである。Ｚ−領域に
おいて考察すると、第２ローパスフィルタにより次の動
作が行われる。
逆Ｚ−変換後に 第２ローパスフィルタ(12)の出力端子から送出された信
号ｈn+1は平方根モジュール13に供給する。平方根モジ
ュールの出力端子における信号は となる。従ってこの値ｋn+1は測定された走行方位Aに
関する擾乱の実効値を示し、第１擾乱値を形成する。
ドリフト成分が走行方位Rの精度に影響を及ぼす範囲
の決定はRをローパスフィルタの入力端子に供給する
ことによって行う。実際上ドリフト成分が大きい場合に
は、低い周波数値が考慮され、ローパスフィルタの出力
端子から大きい値が送出される。ローパスフィルタの出
力端子における絶対値が大きくなる程、信号Rの信頼
度が低くなる。上述した理由のため本発明ではフィルタ
ユニットにおいて信号Rをローパスフィルタ15に供給
し、このローパスフィルタは第２擾乱値を決定するた
め、Ｚ−領域において考察した次の動作を行う。
逆Ｚ−変換後 第２計算ユニット14はかかる第１及び第２擾乱値を供給
されると信号 Ｌ1＝Ｌ0＋αｋn+1＋βR,L,L3,(n+1) (16) を送出し、ここでＬ0は定数であり（例えばＬ0＝50
m）、α及びβはそれぞれA及びRを記録するセンサ
の品質によって決まる加重係数である。次いで第２計算
ユニットによって決定した値Ｌ1をローパスフィルタ６
及びハイパスフィルタ５に供給する。その結果ローパス
フィルタ６及びハイパスフィルタ５に対し加重係数Ｌ1
を変化できにるようになる。ローパスフィルタ６及びハ
イパスフィルタ５の出力端子における信号が加重された
信号であり、これを加算ユニット７により加算すること
により加算ユニットの出力端子に、車両の走行方位に対
する最適値を与える信号optが発生する。このフィル
タユニットによれば、不正確になるように影響を受けた
この信号から最適信号を決定できるようになり、その場
合信頼度に応じ加重係数は最も信頼度の高い信号に対し
大きくする。
加算ユニット７はＺ−領域において考察した次の動作を
行う。
逆Ｚ−変換後 ここでΔR,n＝R,n+1−R,n 次いでoptの値を、例えば、車両用航法装置において
使用して車両位置座標 を発生させる。
第２図に示したフィルタユニットは個別部品を使用す
る。本発明によるフィルタユニットの代案ではデータプ
ロセッサユニット、例えば、マイクロプロセッサを用い
てoptを決定する。
第３図はoptの値を決定するためデータプロセッサユ
ニットの制御のもとに行われる種々のステップの簡単化
したフローチャートを示す。開始（ステップ30）後、例
えば、航法装置を起動することによって開始した後、距
離ｎ・δnを走行する毎にA,n，及びR,n及びＳnのサ
ンプルを測定し、収集し、第１レジスタに格納する（ス
テップ31）。第１レジスタに格納したＳn+1及びＳnの双
方の値からδn＝Ｓn+1−Ｓnを決定する（ステップ32）
（Ｓnは当該ルーチンの前回の実行中に格納するか、又
は初期位置においてはＳn＝０）。
ステップ33〜39では下記の値を決定しかつ各値をそれぞ
れのレジスタに格納する。
ステップ33：A,H,L1,(n+1) （式10） ステップ34：A,L,L3,(n+1) （式15） ステップ35：ｑn+1 （式11） ステップ36：ｈn+1 （式13） ステップ37：ｋn+1 （式14） ステップ38：Ｌ1 （式16） ステップ39：opt （式17） 次いでoptの値がデータプロセッサユニットのデータ
出力端に供給される。そしてカウンタが１だけ増大さ
れ、順次のデータがレジスタから消去される毎に（ステ
ップ40）、後続サンプリングのためステップ31からのル
ーチンが再び実行される。
第２図に示したフィルタユニットでは加重係数Ｌ1を、
ローパスフィルタ６と、第１計算ユニット10と、ローパ
スフィルタ12及び15とを用いて走行方位A及びRに基
づいて決定する。計算ユニット10と共にローパスフィル
タ６によって決定される走行方位Aに対する高周波成
分は、擾乱に加え、良好な高周波成分を含む。しかしロ
ーパスフィルタ12は良好な高周波成分を擾乱と解釈する
ので、加重係数Ｌ1の値が歪む。この歪は走行方位A及
びRに対する順次のサンプルにおける増大又は減少に
基づいて加重係数Ｌ1を決定することによって除去でき
る。
第４図はフィルタユニットの実施例を示し、本例では加
重係数Ｌ1を走行方位A及びRに対する順次のサンプ
リング値の増大又は減少に基づいて決定する。第４図に
おいて、第２図における要素を対応する要素は同じ参照
数字で示す。第４図のフィルタユニットでは第１計算ユ
ニット10の出力端子を第１差分器23の入力端子に接続
し、第１差分器の出力端子は第３計算ユニット20の第２
差分器24の入力端子に接続し、この差分器の出力端子を
第３計算ユニット20の第２入力端子に接続する。第３計
算ユニットの出力端子を二乗モジュール11の入力端子に
接続する。
第１及び第２差分器(23,24)は順次供給される２つのサ
ンプル（Ｐn，Ｐn+1；Ｐn+1−Ｐn）の間の差を決定する
のに好適ならしめる。この目的のため、例えば、これら
差分器にはシフトレジスタ(16,17)及びこれに接続した
減算ユニット(19,21)を設ける。各シフトレジスタは第
１サブレジスタ(R1)及び第２サブレジスタ(R2)を有す
る。シフトレジスタにサンプルＰn+1が供給されると、
サブレジスタＲ1に格納した値ＰnがサブレジスタＲ2に
シフトされ、値Ｐn+1がサブレジスタＲ1に格納される。
この動作の後、値Ｐn+1及びＰnが減算ユニットのそれぞ
れの入力端子に供給されて値n+1−Ｐnが決定される。
走行方位R,H,L1に対するサンプル信号はハイパスフィ
ルタ５を介して第２差分器24に供給する。この第２差分
器は下記演算を行うことによって第２の差を決定する。R,H,L1,(n+1) −R,H,L1,(n)＝ΔR,H,L1 (18) 順次のサンプルの間の差を決定することにより、車輪ド
リフトによって導入された擾乱（実際上Rは車輪セン
サによって決定される）はほぼ除去される。車輪のドリ
フトによって導入された擾乱は測定値の直流電圧レベル
のシフトで表わされる。順次のサンプル値を互に減算す
ることにより直流電圧レベルにおける前記シフトが除去
される。実際上、順次のサンプル値が互に迅速に後続す
る（δn＝5m）場合、これら２つの順次のサンプル値の
間の直流電圧レベルの変化は最小になる。この目的のた
めレジスタ17に対しても２個のサブレジスタのみ必要と
するに過ぎない。しかし代案として、例えば、
R,H,L1,(n+2)−R,H,L1,(n)も可能であるが、かかる代
案によっては何等の改善も達成されず、逆の結果になっ
てしまう。
第２差分器によって決定した第２差信号ΔA,H,L1を走
行方位Rに対して使用するから、フィルタパラメータ
Ｌ1に対する可能な値を決定するためには、走行方位A
に対し第１差信号ΔA,H,L1を決定することも必要であ
る。この目的のためフィルタユニットは第１差分器23を
具え、この差分器は走行方位A,H,L1に対しサンプル信
号につき下記の演算A,H,L1,(n+1) −A,H,L1,(n)＝ΔA,H,L1 (20) を行う。式(20)に式(10)を代入すると となる。
差信号ΔA,H,L1及びΔA,H,L1は第３計算ユニット20
に供給し、第３計算ユニットは下記の演算を行って第１
擾乱信号A,Eを決定する。A,E ＝ΔA,H,L1−ΔR,H,L1 (22) 式(22)に式(21)及び(19)を代入すると となる。
第１擾乱信号A,EはAの測定値に存在する擾乱に関す
る情報を与える。実際上、ハイパスフィルタ５及び第２
差分器24により走行方位Rに対する測定値から擾乱が
除去されるので、ΔR,H,L1はほぼ擾乱されていないと
考えることができる。従ってΔR,H,L1は信頼できる値
となる。ΔA,H,L1もほぼ擾乱されていないと仮定する
と、A及びRが同一走行方位を示すから値A,Eはほ
ぼゼロに等しくならなければならない。A及びRの間
のずれは前記サンプル値における擾乱の大きさによって
与えられる。ΔR,H,L1は信頼できると考えられるか
ら、A,Eのゼロからのずれの大きさはAに対する測定
値に関する誤差の度合を示す。
走行方位Aにつき供給されたサンプルに存在する車輪
センサドリフトの検出はローパスフィルタ15及び18と、
計算ユニット22によって行う。走行方位Aは、Aにお
ける前記ドリフト成分を除去するため回帰円（リグレッ
ション−サークル(regression circle)）を使用した場
合ドリフトの結果として低周波擾乱成分を含む。回帰円
の使用は、例えば、米国特許第4414753号明細書に記載
されている。かかる回帰円を使用することにより、走行
方位の低周波成分は信頼できる情報を含むこととなる。
走行方位Rにおける擾乱はR及びAの低周波成分を
比較することにより検出できる。この目的のためフィル
タユニットに第４ローパスフィルタ18を設ける。走行方
位Aの測定サンプル値はこの第４ローパスフィルタの
入力端子に供給する。この第４ローパスフィルタは第３
ローパスフィルタ15と同じフィルタパラメータＬ3と共
に作動する。第３及び第４ローパスフィルタの出力端子
は第４計算ユニット22の入力端子にそれぞれ接続し、第
４計算ユニットの出力端子は第２計算ユニット14の入力
端子に接続する。第４計算ユニット22により２つの濾波
されたサンプル値の間の差を決定するためにはA及び
Rの双方のサンプルを同一フィルタパラメータと共に
濾波する必要があるという事実に関連して、ローパスフ
ィルタ15及び18を同一フィルタパラメータと共に作動さ
せることが必要になる。計算ユニット22はＺ−領域にお
いて考察した下記のの演算を行って、第２擾乱信号を決
定する。
第４図に示したフィルタユニットの動作を明らかにし、
特に差分器23及び24の使用の利点を説明するため走行方
位Aに関する擾乱のシミュレーションを行なった。前
記擾乱の特性を第５図に示す。この図では走行方位の値
（ラジアンにて）をＹ軸にとり、走行路をＸ軸にとって
ある。
第６図は、走行路をＸ軸のとりかつ値 ′A,E＝A,H,L1−R,H,L1 をＹ軸にとったグラフを示す。
この値′A,Eは差分器23及び24を使用することによっ
て得られる。このグラフは、主にＸの小さい値に対し
て、従って初期段階においてはAにおける擾乱がフィ
ルタユニットによって不十分ながら依然認識されること
を明示している。
これは特に、主に初期段階においてグラフの変化パター
ンが不規則であることによって認識できる。実際上前記
初期段階ではフィルタパラメータＬ1の値が依然として
過度に不正確なのでフィルタ５及び６の調整の精度が依
然として不十分であり、従ってR,H,L1及びA,H,L1は
′A,Eの決定に際して含まれる擾乱成分を依然含んで
いる。
第７図は走行路をＸ軸にとりかつ値A,EをＹ軸にとっ
たグラフを示す。A,Eの値は差分器23及び24を使用す
ることにより得られる。このグラフから明らかなよう
に、フィルタパラメータＬ1の精度が依然不十分である
ことが既知である場合、Aにおける擾乱は認識される
が、車輪ドリフトの影響は初期段階においてさえフィル
タリングにより除去されている。従ってこのグラフは差
分器を使用したことによる利点を示している。A,E 及びR,Eの値は、専用に作製されかつデータ処理
ユニットを介して取扱うことができるプログラム４によ
って決定することもできる。第８（8a及び8b）図は
A,E及びR,Eの値を決定することができるプログラムに
対するフローチャートの一例を示す。このプログラムは
第１及び第２の２つのサブルーチンを含み、第１サブル
ーチン（第8a図）はA,Eを決定するためのサブルーチ
ンであって、第３図に示したプログラムのステプ34及び
35の間に挿入することができ、第２サブルーチン（第８
ｂ図）はR,Eを決定するためのサブルーチンであっ
て、第３図に示したプログラムのステップ37及び38の間
に挿入することができる。前記サブルーチンの種々のス
テップにおいては下記動作が行われる。
(イ)第８ａ図 50：Ｍ1→Ｍ2 A,H,L1 →Ｍ1 レジスタＭ1に存在する値をレジスタＭ2に転送した後
A,H,L1によって決定した新たな値（ステップ33）をレジ
スタＭ1に格納。
51：Ｍ1−Ｍ2→Ｍ3 レジスタＭ1及びＭ2に格納した値の間の差を決定してレ
ジスタＭ3に格納する（式(21)）。
52：Ｍ4→Ｍ5 R,H,L1 →Ｍ4 レジスタＭ4に存在する値をレジスタＭ5に転送した後
R,H,L1によって決定した新たな値（ステップ34）をレジ
スタＭ4に格納。
53：Ｍ4−Ｍ5→Ｍ6 レジスタＭ4及びＭ5に格納した値の間の差を決定してレ
ジスタＭ6に格納する（式(19)）。
54：Ｍ3−Ｍ6→Ｍ7 レジスタＭ3及びＭ6に格納した値の間の差を決定してレ
ジスタＭ7に格納する（式(23)）。
かくして値A,EがレジスタＭ7に格納される。
(ロ)第８ｂ図 60：A,L,L3→Ｍ8 値A,L,L3を決定する。
この値は走行方位Aに対するサンプル値の低周波成分
である（フィルタパラメータＬ3；ローパスフィルタ1
8）。
順次の値A,L,L3を毎回レジスタＭ8に格納する。
61：R,E 式(25)をレジスタＭ8に格納した値に基づいて計算し、
ステップ38において値を決定する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の航法装置の実施例の要部を示すブロッ
ク図、 第２図は本発明によるフィルタユニットの実施例を示す
ブロック図、 第３図は走行方位の最適値を決定する動作を簡略化して
示すフローチャート、 第４図は本発明によるフィルタユニットの他の実施例を
示すブロック図、 第５図はシミュレーションによって求められた擾乱を示
す図、 第６図は差分器を使用しない場合の第１擾乱信号を示す
図、 第７図は差分器を使用した場合の第１擾乱信号を示す
図、 第８図は値A,E及びR,Eを決定する動作を示すフロー
チャートである。 １……方位変化決定ユニット ２……電子式コンパス、３……Ａ／Ｄコンバータ ４……制御ユニット、５……ハイパスフィルタ ６……ローパスフィルタ、７……加算ユニット ８……フィルタユニット ９……推測航法データ処理装置 10……第１計算ユニット、11……二乗モジュール 12……ローパスフィルタ、13……平方根モジュール 14……第２計算ユニット、15……ローパスフィルタ 16,17……シフトレジスタ 18……ローパスフィルタ、19……減算ユニット 20……第３計算ユニット、21……減算ユニット 22……第４計算ユニット、23,24……差分器 Ｒ1，Ｒ2……サブレジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−145568（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−224512（ＪＰ，Ａ)

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】車両の方位を記録し、記録した方位の規則
    的サンプリングによって第１方位信号を形成するに好適
    なコンパス手段と、車両の方位の変化を決定し、車両の
    方位の変化を規則的に記録したサンプルから第２方位信
    号を形成する測定ユニットと、供給された第１及び第２
    方位信号を濾波するディジタルフィルタユニットとを具
    える車両用航法装置において、前記フィルタユニットを
    陸上車両航法装置に合体し、前記フィルタユニットが、
    電子式コンパスであるコンパス手段によって形成した第
    １方位信号を濾波する第１ローパスフィルタと、第２方
    位信号を濾波するハイパスフィルタと、供給された方位
    信号から第１フィルタパラメータを発生し、第１フィル
    タパラメータを第１ローパスフィルタに制御信号として
    供給しかつ第１フィルタパラメータをハイパスフィルタ
    に供給してそのフィルタ特性を制御する制御ユニット
    と、第１ローパスフィルタ及びハイパスフィルタから供
    給された濾波された方位信号から車両の移動方向を示す
    加重された車両方位信号を発生する出力ユニットとを具
    えたことを特徴とする車両用航法装置。
  2. 【請求項２】制御ユニットが、第１方位信号から高周波
    成分を決定することにより第１擾乱値を発生する第１モ
    ジュールと、第２方位信号から低周波成分を決定するこ
    とにより第２擾乱値を発生する第２モジュールと、供給
    された第１及び第２擾乱値から前記第１フィルタパラメ
    ータを決定する第３モジュールとを具える特許請求の範
    囲第１項記載の車両用航法装置。
  3. 【請求項３】第１モジュールが第１方位信号及び第１ロ
    ーパスフィルタにより濾波された第１方位信号の間の差
    に基づいて第１方位信号から高周波成分を決定し、第３
    モジュールが、第１擾乱値を二乗する第１サブモジュー
    ルと、二乗した第１擾乱値を濾波する第２ローパスフィ
    ルタとを具え、第２ローパスフィルタのフィルタ特性が
    第２フィルタパラメータによって制御され、更に第３モ
    ジュールが、第２ローパスフィルタによって濾波された
    第１擾乱値の平方根を決定する平方根モジュールと、平
    方根モジュールによって供給された、先に決定された加
    重係数で加重された値と、第２擾乱値とを加算する加算
    ユニットとを具える特許請求の範囲第２項記載の車両用
    航法装置。
  4. 【請求項４】制御ユニットが、 (イ)第１方位信号から高周波成分を決定する第１計算モ
    ジュールと、 (ロ)第１方位信号からの前記高周波成分の各順次のサン
    プルから差を決定することにより第１差信号を発生する
    第１差分器と、 (ハ)ハイパスフィルタにより濾波された第２方位信号を
    供給され、濾波された第２方位信号の各順次のサンプル
    から差を決定することにより第２差信号を発生する第２
    差分器と、 (ニ)第１及び第２差信号に基づいて第１擾乱信号を決定
    する第２計算モジュールと、 (ホ)第１及び第２方位信号から低周波成分を決定しかつ
    それに基づいて第２擾乱信号を決定する第３計算モジュ
    ールと、 (ヘ)供給された第１及び第２擾乱信号から前記第１フィ
    ルタパラメータを決定する第４計算モジュールとを具え
    る特許請求の範囲第１項記載の車両用航法装置。
  5. 【請求項５】第４計算モジュールが、第１擾乱信号を二
    乗する二乗モジュールと、二乗した第１擾乱信号を濾波
    する第２ローパスフィルタとを具え、第２ローパスフィ
    ルタのフィルタ特性を第２フィルタパラメータによって
    制御することができ、更に、第４計算モジュールが、第
    ２ローパスフィルタによって濾波された第１制御信号の
    平方根を決定する平方根モジュールと、平方根モジュー
    ルによって供給された、加重された値と、第２擾乱信号
    とを加算する加算ユニットとを具える特許請求の範囲第
    ４項記載の車両用航法装置。
  6. 【請求項６】第１計算モジュールが、第１方位信号及び
    濾波された第１方位信号の間の差に基づいて前記高周波
    成分を決定する第１サブモジュールを具える特許請求の
    範囲第４又は５項記載の車両用航法装置。
  7. 【請求項７】第１及び第２差分器が供給された信号の２
    つの順次のサンプルの差から差信号を毎回決定する特許
    請求の範囲第４，５又は６項記載の車両用航法装置。
  8. 【請求項８】第２計算モジュールが、第１及び第２差信
    号を減算することによって第１擾乱信号を決定する特許
    請求の範囲第４，５，６又は７項記載の車両用航法装
    置。
  9. 【請求項９】第３計算モジュールが、第１及び第２方位
    信号から低周波成分を決定する第３及び第４ローパスフ
    ィルタを具え、第３及び第４ローパスフィルタ特性を第
    ３フィルタパラメータによって制御する特許請求の範囲
    第４，５，６，７又は８項記載の車両用航法装置。
  10. 【請求項１０】車両が所定距離を走行する毎に第１及び
    第２方位信号に対するサンプリングを行う特許請求の範
    囲第１乃至９項中のいずれか一項記載の車両用航法装
    置。
  11. 【請求項１１】車両の方位を記録し、記録した方位の規
    則的サンプリングによって第１方位信号を形成するに好
    適なコンパス手段と、車両の方位の変化を決定し、車両
    の方位の変化を規則的に記録したサンプルから第２方位
    信号を形成する測定ユニットと、供給された第１及び第
    ２方位信号を濾波するディジタルフィルタユニットとを
    具える車両用航法装置において、前記フィルタユニット
    を陸上車両航法装置に合体し、前記フィルタユニット
    が、電子式コンパスであるコンパス手段によって形成し
    た第１方位信号を濾波する第１ローパスフィルタと、第
    ２方位信号を濾波するハイパスフィルタと、供給された
    方位信号から第１フィルタパラメータを発生し、第１フ
    ィルタパラメータを第１ローパスフィルタに制御信号と
    して供給しかつ第１フィルタパラメータをハイパスフィ
    ルタに供給してそのフィルタ特性を制御する制御ユニッ
    トと、第１ローパスフィルタ及びハイパスフィルタから
    供給された濾波された方位信号から車両の移動方向を示
    す加重された車両方位信号を発生する出力ユニットとを
    具えた車両用航法装置において使用するフィルタユニッ
    トにおいて、前記コンパス手段によって発生した第１方
    位信号を濾波する第１ローパスフィルタと、第２方位信
    号を濾波するハイパスフィルタとを具え、第１ローパス
    フィルタ及びハイパスフィルタを、制御ユニットによっ
    て決定した同じ第１フィルタパラメータによって制御す
    るよう構成したことを特徴とするフィルタユニット。
  12. 【請求項１２】車両の方位を記録し、記録した方位の規
    則的サンプリングによって第１方位信号を形成するに好
    適なコンパス手段と、車両の方位の変化を決定し、車両
    の方位の変化を規則的に記録したサンプルから第２方位
    信号を形成する測定ユニットと、供給された第１及び第
    ２方位信号を濾波するディジタルフィルタユニットとを
    具える車両用航法装置において、前記フィルタユニット
    を陸上車両航法装置に合体し、前記フィルタユニット
    が、電子式コンパスであるコンパス手段によって形成し
    た第１方位信号を濾波する第１ローパスフィルタと、第
    ２方位信号を濾波するハイパスフィルタと、供給された
    方位信号から第１フィルタパラメータを発生し、第１フ
    ィルタパラメータを第１ローパスフィルタに制御信号と
    して供給しかつ第１フィルタパラメータをハイパスフィ
    ルタに供給してそのフィルタ特性を制御する制御ユニッ
    トと、第１ローパスフィルタ及びハイパスフィルタから
    供給された濾波された方位信号から車両の移動方向を示
    す加重された車両方位信号を発生する出力ユニットとを
    具えた航法装置を具える陸上車両において、電子式コン
    パスと、測定ユニットと、濾波ユニットとを具えること
    を特徴とする陸上車両。
JP61202616A 1985-08-28 1986-08-28 車両用航法装置 Expired - Lifetime JPH0650247B2 (ja)

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XX8601952 1986-07-30

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