JPH0833301B2 - 地磁気センサの着磁補正法 - Google Patents
地磁気センサの着磁補正法Info
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- JPH0833301B2 JPH0833301B2 JP2097114A JP9711490A JPH0833301B2 JP H0833301 B2 JPH0833301 B2 JP H0833301B2 JP 2097114 A JP2097114 A JP 2097114A JP 9711490 A JP9711490 A JP 9711490A JP H0833301 B2 JPH0833301 B2 JP H0833301B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、車体の着磁量の変化による検出方位の誤差
を車両の走行中に補正できるようにした地磁気センサの
着磁補正方法に関する。
を車両の走行中に補正できるようにした地磁気センサの
着磁補正方法に関する。
従来の技術 車載方位検出装置としては、例えば特開昭58−190711
号公報に示された磁気式方位検出装置がある。このよう
な装置では、一般的に方位検出装置を360゜回転させた
時に、地磁気センサ出力の２成分を軸とする２次元平面
上で、地磁気センサ出力が描く地磁気出力円の中心座標
を着磁量としている。この磁気式方位検出装置は方位セ
ンサとして地磁気方位センサの地に旋回角センサを備
え、車両の旋回時の地磁気出力と旋回角センサの出力か
ら一定の角度旋回する間の地磁気出力を平均化し、地磁
気出力円周上に複数の代表点を求め、その座標の平均値
として地磁気出力円の中心座標を求めていた。
号公報に示された磁気式方位検出装置がある。このよう
な装置では、一般的に方位検出装置を360゜回転させた
時に、地磁気センサ出力の２成分を軸とする２次元平面
上で、地磁気センサ出力が描く地磁気出力円の中心座標
を着磁量としている。この磁気式方位検出装置は方位セ
ンサとして地磁気方位センサの地に旋回角センサを備
え、車両の旋回時の地磁気出力と旋回角センサの出力か
ら一定の角度旋回する間の地磁気出力を平均化し、地磁
気出力円周上に複数の代表点を求め、その座標の平均値
として地磁気出力円の中心座標を求めていた。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、局所的な地磁気
の乱れにより着磁量の算出誤差が大きくなる上、移動体
の移動中に補正が行えないという課題を有していた。
の乱れにより着磁量の算出誤差が大きくなる上、移動体
の移動中に補正が行えないという課題を有していた。
本発明は上記の課題を解決して、地磁気方位センサに
よる高精度な車両進行方位の算出を行うことを目的とす
る。
よる高精度な車両進行方位の算出を行うことを目的とす
る。
課題を解決するための手段 本発明は上記の課題を解決するため、移動体の直進時
の地磁気方位センサ出力の平均値と分散値を代表値とし
て算出し、分散値と代表値が算出された順序から代表値
の信頼度を算出し、値磁気出力の代表値の平均値と信頼
度から着磁量を算出する工程を備えたことを特徴とする
地磁気センサの着磁補正法である。
の地磁気方位センサ出力の平均値と分散値を代表値とし
て算出し、分散値と代表値が算出された順序から代表値
の信頼度を算出し、値磁気出力の代表値の平均値と信頼
度から着磁量を算出する工程を備えたことを特徴とする
地磁気センサの着磁補正法である。
また、複数の中心座標の候補を有し、中心座標の候補
と前記代表値算出工程で得られた各平均値との距離と予
め設定された地磁気出力円の半径との差に信頼度を掛け
た値の総和を求め、総和が最小となる候補を中心座標と
する着磁量算出工程を備えたことを特徴とするものであ
る。
と前記代表値算出工程で得られた各平均値との距離と予
め設定された地磁気出力円の半径との差に信頼度を掛け
た値の総和を求め、総和が最小となる候補を中心座標と
する着磁量算出工程を備えたことを特徴とするものであ
る。
さらに、着磁量算出工程で算出された着磁量を記憶す
る着磁量記憶工程を備え、前記着磁量算出工程で算出さ
れた着磁量と前記着磁量記憶工程で記憶された以前の着
磁量から着磁量の変化方向を求め、その方向に所定の値
だけ移動した値を補正後の着磁量として更新する着磁量
算出工程を備えたことを特徴とするものである。
る着磁量記憶工程を備え、前記着磁量算出工程で算出さ
れた着磁量と前記着磁量記憶工程で記憶された以前の着
磁量から着磁量の変化方向を求め、その方向に所定の値
だけ移動した値を補正後の着磁量として更新する着磁量
算出工程を備えたことを特徴とするものである。
作用 本発明は、上記構成により、乱れの大きい地磁気出力
を移動体の直進時に平均化した上、データの分散値、作
成順序から信頼度を決定し補正を行うために補正に用い
るデータの精度が悪いときでも正確な補正が可能にな
る。
を移動体の直進時に平均化した上、データの分散値、作
成順序から信頼度を決定し補正を行うために補正に用い
るデータの精度が悪いときでも正確な補正が可能にな
る。
また、移動体の直進時の多数の地磁気センサ出力の平
均値とその信頼度から出力推定円の中心座標を推定する
ため、局所的に地磁気が乱れたときにも高精度の補正が
行える。
均値とその信頼度から出力推定円の中心座標を推定する
ため、局所的に地磁気が乱れたときにも高精度の補正が
行える。
さらに、補正結果の平滑化を行え、一時的に着磁量の
算出結果の精度が悪くなっても安定した補正が行え、高
精度の補正が可能になる。
算出結果の精度が悪くなっても安定した補正が行え、高
精度の補正が可能になる。
実施例 以下に、本発明の実施例について図面を参照しながら
説明する。
説明する。
第１図は本発明の実施例に適用する方位検出装置の構
成図を示すものである。第１図において１は地磁気セン
サであり、地磁気の水平分力を互いに直交する２方向の
成分に分解して検出する。21、22はA/D変換器、３はマ
イクロコンピュータ、４はCRTなどの出力手段、５はメ
モリである。
成図を示すものである。第１図において１は地磁気セン
サであり、地磁気の水平分力を互いに直交する２方向の
成分に分解して検出する。21、22はA/D変換器、３はマ
イクロコンピュータ、４はCRTなどの出力手段、５はメ
モリである。
以上のように構成された第１の実施例の地磁気センサ
の着磁補正法について、以下にその動作を説明する。第
１の実施例では移動体の直進時の地磁気出力を平均化
し、またその分散値等から平均値の信頼度を算出するこ
とにより高精度の補正を行うことを目的とする。第２図
は、本発明の第１の実施例における地磁気センサの着磁
補正法の手順を示すフローチャートである。ステップ20
1は移動体の直進を検出する過程であり、ある時点から
の進行方位の変化角度を算出する。次にステップ202で
は移動体の直進時の地磁気センサ出力をメモリに記憶す
る。ステップ203ではステップ201で算出された移動体の
進行方位の変化角度の累積値が所定の角度より大きくな
りかつ、その間の移動距離が所定の距離以上の時に直進
状態が終了したと判定する。直進の終了が検出されない
ときにはステップ201に戻り、検出されたときにはステ
ップ204に移行する。なお、ステップ201からステップ20
3までが出力値記憶工程に相当する。ステップ204とステ
ップ205は代表値算出工程に相当し、まずステップ204で
はステップ202で記憶された地磁気センサ出力の平均値
を算出する。次にステップ205ではステップ204で算出さ
れた平均値とステップ202で記憶された地磁気センサ出
力からデータの分散値を算出する。次にステップ206で
はステップ204、205で算出した平均値、分散値と同時に
平均値を算出した作成順序に関する情報を記憶する。こ
のステップ206は代表値記憶工程に相当する。ステップ2
07はステップ205、ステップ206で求めたデータの分散値
と作成順序についての情報から、そのデータの信頼度を
決定する。第3a、3b図はそれぞれデータの分散値、作成
順序から信頼度を決定する関数の一例である。このよう
にデータの分散値と作成順序についての情報から別々に
信頼度を求め、二つの信頼度を掛けることにより最終的
な信頼度を決定する。このステップ207は信頼度算出工
程に相当する。ステップ208は着磁量算出工程に相当
し、ステップ204、207で算出した代表値を全方位につい
て偏ることなく収集し、各代表値の平均値とその平均値
から最も遠い平均値の中点を中心座標の候補とし、この
候補に中点算出に用いた二代表点の信頼度から重み付け
を行う。そして重みを用いて候補の加重平均を取ること
により中心座標を算出する。
の着磁補正法について、以下にその動作を説明する。第
１の実施例では移動体の直進時の地磁気出力を平均化
し、またその分散値等から平均値の信頼度を算出するこ
とにより高精度の補正を行うことを目的とする。第２図
は、本発明の第１の実施例における地磁気センサの着磁
補正法の手順を示すフローチャートである。ステップ20
1は移動体の直進を検出する過程であり、ある時点から
の進行方位の変化角度を算出する。次にステップ202で
は移動体の直進時の地磁気センサ出力をメモリに記憶す
る。ステップ203ではステップ201で算出された移動体の
進行方位の変化角度の累積値が所定の角度より大きくな
りかつ、その間の移動距離が所定の距離以上の時に直進
状態が終了したと判定する。直進の終了が検出されない
ときにはステップ201に戻り、検出されたときにはステ
ップ204に移行する。なお、ステップ201からステップ20
3までが出力値記憶工程に相当する。ステップ204とステ
ップ205は代表値算出工程に相当し、まずステップ204で
はステップ202で記憶された地磁気センサ出力の平均値
を算出する。次にステップ205ではステップ204で算出さ
れた平均値とステップ202で記憶された地磁気センサ出
力からデータの分散値を算出する。次にステップ206で
はステップ204、205で算出した平均値、分散値と同時に
平均値を算出した作成順序に関する情報を記憶する。こ
のステップ206は代表値記憶工程に相当する。ステップ2
07はステップ205、ステップ206で求めたデータの分散値
と作成順序についての情報から、そのデータの信頼度を
決定する。第3a、3b図はそれぞれデータの分散値、作成
順序から信頼度を決定する関数の一例である。このよう
にデータの分散値と作成順序についての情報から別々に
信頼度を求め、二つの信頼度を掛けることにより最終的
な信頼度を決定する。このステップ207は信頼度算出工
程に相当する。ステップ208は着磁量算出工程に相当
し、ステップ204、207で算出した代表値を全方位につい
て偏ることなく収集し、各代表値の平均値とその平均値
から最も遠い平均値の中点を中心座標の候補とし、この
候補に中点算出に用いた二代表点の信頼度から重み付け
を行う。そして重みを用いて候補の加重平均を取ること
により中心座標を算出する。
以上のように本実施例によれば、移動体の直進時の多
数の地磁気センサ出力の平均値を補正に用いる上、その
信頼度を加味した補正を行うので局所的に地磁気が乱れ
たときにも高精度の補正が可能になる。
数の地磁気センサ出力の平均値を補正に用いる上、その
信頼度を加味した補正を行うので局所的に地磁気が乱れ
たときにも高精度の補正が可能になる。
なお、変化角度の算出には他の相対方位センサ例えば
角速度センサ、両車両センサ、操舵角センサなどを用い
ても良いし、地磁気センサ出力を用いても良い。また、
作成順序に関する情報は処理を開始した時点からの平均
値の算出順序であっても良いし、マイクロコンピュータ
の持つ時計を利用した算出時刻であっても良い。
角速度センサ、両車両センサ、操舵角センサなどを用い
ても良いし、地磁気センサ出力を用いても良い。また、
作成順序に関する情報は処理を開始した時点からの平均
値の算出順序であっても良いし、マイクロコンピュータ
の持つ時計を利用した算出時刻であっても良い。
さらに、本実施例では直進時の記憶データの信頼度を
その分散値と作成順序から決定したが、直進距離や平均
化に用いたデータ数から例えば第3b図に示す関数を用い
て求めた信頼度を付加しても良く、また複数の信頼度か
ら最終的な信頼度を求める時に単純な四則演算だけでは
なく関数を用いてもよい。
その分散値と作成順序から決定したが、直進距離や平均
化に用いたデータ数から例えば第3b図に示す関数を用い
て求めた信頼度を付加しても良く、また複数の信頼度か
ら最終的な信頼度を求める時に単純な四則演算だけでは
なく関数を用いてもよい。
次に第１の実施例に適用された構成と同様の構成を適
用する第２の実施例について以下にその動作を説明す
る。第２の実施例では地磁気出力の平均値と信頼度と複
数の着磁後の地磁気出力楕円中心の候補を用いて高精度
の補正を行うことを目的とする。着磁量は地磁気出力円
の中心座標を算出することによって求めることができ、
実際には地磁気出力円の中心座標の算出処理によって着
磁量の算出が行われる。第４図は本発明の第２の実施例
である地磁気センサの着磁補正方法の手順を示すフロー
チャートである。まずステップ401は着磁量算出処理に
用いる評価値の最小値であるEminを初期化する。Eminは
評価値の最小値であるので実際に算出される評価値Eiと
比べて充分に大きな値を初期値として設定する。次にス
テップ402では評価する候補の座標を中心座標として設
定する。ステップ403では評価値Eiに０を代入すること
によって初期化する。次のステップ404が評価値算出処
理である。第５図は評価値算出方法の説明図であり、予
め設定された出力円の半径ｒと中心座標と代表点との距
離（ベクトルOiDnの長さ）と代表点の信頼度Rnから
（１）式にしたがって評価値を算出しEiに加算する。
（１）式はｉ番目の候補の評価値にｎ番目の代表値につ
いて算出した結果を加算することを示している。
用する第２の実施例について以下にその動作を説明す
る。第２の実施例では地磁気出力の平均値と信頼度と複
数の着磁後の地磁気出力楕円中心の候補を用いて高精度
の補正を行うことを目的とする。着磁量は地磁気出力円
の中心座標を算出することによって求めることができ、
実際には地磁気出力円の中心座標の算出処理によって着
磁量の算出が行われる。第４図は本発明の第２の実施例
である地磁気センサの着磁補正方法の手順を示すフロー
チャートである。まずステップ401は着磁量算出処理に
用いる評価値の最小値であるEminを初期化する。Eminは
評価値の最小値であるので実際に算出される評価値Eiと
比べて充分に大きな値を初期値として設定する。次にス
テップ402では評価する候補の座標を中心座標として設
定する。ステップ403では評価値Eiに０を代入すること
によって初期化する。次のステップ404が評価値算出処
理である。第５図は評価値算出方法の説明図であり、予
め設定された出力円の半径ｒと中心座標と代表点との距
離（ベクトルOiDnの長さ）と代表点の信頼度Rnから
（１）式にしたがって評価値を算出しEiに加算する。
（１）式はｉ番目の候補の評価値にｎ番目の代表値につ
いて算出した結果を加算することを示している。
ステップ405は他の代表点があるかどうかの判断を行
い、ある場合には次の代表点についてステップ404の処
理を繰り返す。無いときには全ての代表点についての評
価が完了したとする。すなわち、ひとつの候補の評価値
が算出できたとしてステップ406に移行する。ステップ4
06は評価値Eiと評価値の最小値Eminを比較し、今回算出
した評価値が最小値より小さいとき、評価値Eiの値をE
minとして記憶し、同時にその時の中心座標を記憶す
る。次にステップ407で他の候補があるかどうかを判断
する。候補がある場合にはステップ402に戻り、ステッ
プ402からステップ407までの処理を繰り返す。他に未処
理の候補が無いときにはステップ408に移行し、全ての
中心座標の候補について評価値を算出した結果として、
評価値の最小値Eminが算出されたときの中心座標をステ
ップ406で記憶したデータから得る。この中心座標を補
正後の中心座標と決定し、補正処理を終了する。
い、ある場合には次の代表点についてステップ404の処
理を繰り返す。無いときには全ての代表点についての評
価が完了したとする。すなわち、ひとつの候補の評価値
が算出できたとしてステップ406に移行する。ステップ4
06は評価値Eiと評価値の最小値Eminを比較し、今回算出
した評価値が最小値より小さいとき、評価値Eiの値をE
minとして記憶し、同時にその時の中心座標を記憶す
る。次にステップ407で他の候補があるかどうかを判断
する。候補がある場合にはステップ402に戻り、ステッ
プ402からステップ407までの処理を繰り返す。他に未処
理の候補が無いときにはステップ408に移行し、全ての
中心座標の候補について評価値を算出した結果として、
評価値の最小値Eminが算出されたときの中心座標をステ
ップ406で記憶したデータから得る。この中心座標を補
正後の中心座標と決定し、補正処理を終了する。
以上のように本実施例によれば、移動体の直進時の多
数の他磁気センサ出力の平均値とその信頼度から出力推
定円の中心座標を推定するため、局所的に地磁気が乱れ
たときにも高精度の補正が行える。
数の他磁気センサ出力の平均値とその信頼度から出力推
定円の中心座標を推定するため、局所的に地磁気が乱れ
たときにも高精度の補正が行える。
なお、本実施例の着磁量算出方法に用いた地磁気出力
円の半径ｒは移動体の一周旋回時のデータから算出した
値でも良いし、他の着磁量算出方法で求めた値でも良
く、また地図データ等から得たその地域の地磁気の水平
分力の強さをもとに求めても良い。
円の半径ｒは移動体の一周旋回時のデータから算出した
値でも良いし、他の着磁量算出方法で求めた値でも良
く、また地図データ等から得たその地域の地磁気の水平
分力の強さをもとに求めても良い。
また、方位を所定数に等分に（例えば30゜毎）、代表
点の評価値から各方位毎で更に代表点を選択して補正に
用いることによって、データの偏りを防ぎ補正精度の向
上を図っても良い。
点の評価値から各方位毎で更に代表点を選択して補正に
用いることによって、データの偏りを防ぎ補正精度の向
上を図っても良い。
第１の実施例に適用された構成と同様の構成を適用す
る第３の実施例について以下にその動作を説明する。第
３の実施例では算出された着磁量の平滑処理を行うこと
により高精度の補正を行うことを目的とする。第６図は
本発明の第３の実施例である地磁気センサの着磁補正方
法の手順を示すフローチャートである。
る第３の実施例について以下にその動作を説明する。第
３の実施例では算出された着磁量の平滑処理を行うこと
により高精度の補正を行うことを目的とする。第６図は
本発明の第３の実施例である地磁気センサの着磁補正方
法の手順を示すフローチャートである。
まず、ステップ601は着磁量算出処理で、中心座標
（ｘ′,y′）を算出する。次にステップ602では補正以
前の中心座標（x_old,y_old）が設定されているかどう
かを判定し、設定されていればステップ603に移行し、
設定されていなければステップ606に移行する。ステッ
プ603ではステップ601で算出した中心座標（ｘ′,y′）
の以前の中心座標（x_old,y_old）からの移動方向θを
（２）式のように求める。
（ｘ′,y′）を算出する。次にステップ602では補正以
前の中心座標（x_old,y_old）が設定されているかどう
かを判定し、設定されていればステップ603に移行し、
設定されていなければステップ606に移行する。ステッ
プ603ではステップ601で算出した中心座標（ｘ′,y′）
の以前の中心座標（x_old,y_old）からの移動方向θを
（２）式のように求める。
θ＝tan-1（（ｙ′−y_old）／（ｘ′−x_old）） …
…（２） ステップ604では中心座標移動量ｍを着磁量の算出精
度から決定する。例えば、ｍの値は地磁気出力円の半径
の10％程度とする。つまり、中心座標の移動量を着磁量
の算出誤差程度にすることにより、補正結果の平滑化を
行うものとする。次にステップ605では補正後の中心座
標（xn,yn）を以上の処理で求めた各値を用いて（３）
（４）式のように求める。
…（２） ステップ604では中心座標移動量ｍを着磁量の算出精
度から決定する。例えば、ｍの値は地磁気出力円の半径
の10％程度とする。つまり、中心座標の移動量を着磁量
の算出誤差程度にすることにより、補正結果の平滑化を
行うものとする。次にステップ605では補正後の中心座
標（xn,yn）を以上の処理で求めた各値を用いて（３）
（４）式のように求める。
xn＝xo＋ｍ×cosθ ……（３） yn＝yo＋ｍ×sinθ ……（４） なお、ステップ601からステップ605までは着磁量算出
工程に相当する。
工程に相当する。
ステップ606は着磁量記憶工程に相当し、ステップ601
もしくはステップ605で算出した中心座標を以前の中心
座標（x_old,y_old）として記憶し、平滑化処理を終了
する。
もしくはステップ605で算出した中心座標を以前の中心
座標（x_old,y_old）として記憶し、平滑化処理を終了
する。
以上のように本実施例によれば、補正結果の平滑化を
行え、一時的に着磁量の算出結果の精度が悪くなっても
安定した補正が行え、高精度の補正が可能になる。
行え、一時的に着磁量の算出結果の精度が悪くなっても
安定した補正が行え、高精度の補正が可能になる。
なお、中心座標移動量ｍの値は着磁量の算出精度から
求めた固定値としたが、着磁量の変化量に基づいた可変
値としても良いし、時系列的に変化する可変値としても
良い。
求めた固定値としたが、着磁量の変化量に基づいた可変
値としても良いし、時系列的に変化する可変値としても
良い。
発明の効果 以上のように、本発明によれば、乱れの大きい地磁気
出力を移動体の直進時に平均化した上、データの分散
値、作成順序から信頼度を決定し補正を行うため、正確
な補正が可能になり検出方位の精度が向上する。
出力を移動体の直進時に平均化した上、データの分散
値、作成順序から信頼度を決定し補正を行うため、正確
な補正が可能になり検出方位の精度が向上する。
第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は第１
の実施例の地磁気センサの着磁補正法の手順を示すフロ
ーチャート、第３図a,bは信頼度決定関数の一例を示す
説明図、第４図は第２の実施例の地磁気センサの着磁補
正法の手順を示すフローチャート、第５図は評価値算出
方法の説明図、第６図は第３の実施例の地磁気センサの
着磁補正方法の手順を示すフローチャートである。 １……地磁気センサ、21,22……A/D変換器、３……マイ
クロコンピュータ、４……出力手段、５……メモリ。
の実施例の地磁気センサの着磁補正法の手順を示すフロ
ーチャート、第３図a,bは信頼度決定関数の一例を示す
説明図、第４図は第２の実施例の地磁気センサの着磁補
正法の手順を示すフローチャート、第５図は評価値算出
方法の説明図、第６図は第３の実施例の地磁気センサの
着磁補正方法の手順を示すフローチャートである。 １……地磁気センサ、21,22……A/D変換器、３……マイ
クロコンピュータ、４……出力手段、５……メモリ。
Claims (4)
- 【請求項１】地磁気の強さを互いに直交する２方向の成
分に分解して検出する地磁気センサを備えた移動体の進
行方位を検出する方位検出装置において、移動体の直進
時の地磁気センサ出力を記憶する出力値記憶工程と、前
記出力値記憶工程において記憶された値の平均値と分散
値を代表値として算出する代表値算出工程と、前記代表
値算出工程で算出された代表値の時間的な算出順序を代
表値と共に記憶する代表値記憶工程と、前記代表値算出
工程で算出された分散値と前記代表値記憶工程で記憶さ
れた順序から代表値の信頼度を算出する信頼度算出工程
と、前記代表値記憶工程で記憶された代表値と前記信頼
度算出工程で算出された信頼度から着磁量を算出する着
磁量算出工程を備えたことを特徴とする地磁気センサの
着磁補正法。 - 【請求項２】地磁気センサの２方向の出力成分を軸とす
る２次元平面上において、方位検出装置を360゜回転さ
せた時に、地磁気センサの出力が描く地磁気出力円の中
心座標を着磁量とし、着磁量算出工程は、複数の中心座
標の候補を設定し、各中心座標の候補と代表値算出工程
で得られた各平均値との距離と予め設定された地磁気出
力円の半径との差を算出し、この差に信頼度を掛けた値
の総和を求め、総和が最小となる中心座標の候補の座標
を着磁量とすることを特徴とする請求項１記載の地磁気
センサの着磁補正法。 - 【請求項３】着磁量算出工程で算出された着磁量を記憶
する着磁量記憶工程を備え、前記着磁量算出工程で算出
された着磁量と前記着磁量記憶工程で記憶された以前の
着磁量から着磁量の変化方向を求め、その方向に所定の
値だけ移動した値を補正後の着磁量として更新する着磁
量算出工程を備えたことを特徴とする請求項１または２
記載の地磁気センサの着磁補正法。 - 【請求項４】代表値算出工程で算出された分散値と前記
代表値記憶工程で記憶された算出順序と代表値算出時の
移動体の直進距離から代表値の信頼度を算出する信頼度
算出工程を備えたことを特徴とする請求項１または２記
載の地磁気センサの着磁補正法。
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