JPS60201208A - 車両用方位検出装置 - 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】 （イ）技術分野 本発明にカーブの緩急にかかわらず車両の進行方位を正
確に検出できるようにした車両用方位検出装置に関する
。

←）従来技術 最近自動車などの車両にお′−で１運転席から見易い位
置に走行地域の地図を表示し、その地図上に自車両の現
在位置や走行軌跡あるいは出発地と目的地などを表示し
て経路誘導などにより運転者の便宜を図るようにした装
置が提案されており、地図表示装置とか走行誘導装置な
どと呼ばれて−る。このような装置では自車両の現在位
置を知るために地磁気を利用して方位を検出するととも
に走行距離を検出している。

ところで、地上では鉄筋を含む構造物（鉄橋、ビルなど
）や大電流を流しである鉄道線路や送電線などによっで
あるーはトンネル内部では局部的に地磁気の乱れ（外乱
）が生じてφる。そのために方位検出装置を搭載した車
両が、このような外乱のある場所を通過するとその影響
を受けて検出方位が狂ってしまう。そこでこのような外
乱の影響を除くためにたとえば特開昭５７−１６６５１
３号公報には、操舵角センサにより進行方位を検出し、
操舵角に基づいて演算した進行方位角と地磁気に基づ−
て演算した進行方位角との差が設定値以上になったとき
は地磁気に外乱が混入したものとみなして操舵角からめ
た方位を車両の進行方位とする方法が提案されている。

ところで車両はカーブを走行する際横すべりを生ずるこ
とが多く、横すべり角は乗車人数や路面の状態によって
変わるが、このような横すべり現象は大なり小なり操舵
角からの方位演算の誤差原因となる。一般に、横すべり
角βと実舵角δ（操舵角に比例する）との間にはβ＝に
δ の関係がある。ここでＫは車速、車両重量、車両のホイ
ールペースなど多くのファクタにより決まる定数である
。このことから横すべり角は操舵角が大きくなるほどす
なわちカーブが急になるほど太きく・なることがわかる
。換言すれば、操舵角から進行方位を演算する上記方法
にはカーブが急なところでは誤差が大きくなるという問
題がある。

（ハ）発明の目的および構成 本発明は上記の点にかんがみてなされたもので、地磁気
に基づいて演算した進行方位と操舵角に基づいて演算し
た進行方位との差が設定値以上になったときは地磁気に
基づく進行方位を操舵角に基づく進行方位に切換える方
位検出装置において、カーブの緩急にかかわらず正確な
進行方位を検出することを目的とし、この目的を達成す
るために、進行方位を切換えるときの進行方位の差の設
定値を操舵角の大きさにより変えるように構成したもの
である。

第１図は本発明の全体構成図を示しており、地磁気セン
サにより検出した方位データと距離センサにより検出し
た走行距離データとから進行方位演算手段において車両
の進行方位角を演算し、地磁気に基づいて演算した進行
方位角と操舵角に基づいて演算した進行方位角との差が
設定値を越えたときは進行方位出力企それまでの地磁気
に基づく値から操舵角に基づく値に切り換える。この場
合進行方位出力を切り換える設定値を操舵角の大きさに
より設定値制御手段により変えるように構成したもので
ある０に）実施例 以下図面に基づいて本発明を説明する。

第２図は本発明による方位検出装置の基本構成を示すブ
ロック線図で、１は地磁気を検出することにより車両の
進行方位を演算する第１の方位検出手段、２は車両の進
行に伴い単位走行距離ごとにパルスを発生する距離検出
手段、３は車両の操舵角を検出する操舵角検出手段であ
る。４は第１の方位検出手段１、距離検出手段２、操舵
角検出手段３からの信号に基づいて各種の演算処理を実
行し車両の正確な進行方位を演算するための装置で、こ
の装置４は操舵角検出手段３からの操舵角情報を用いて
車両の進行方位を演算する第２の方位検出手段５と、第
１の方位検出手段１により検出された方位角と第２の方
位検出手段５により検出された方位角との差が設定値を
越えたときに第２の方位検出手段５からの方位角を出力
し、設定値以下のときは第１の方位検出手段１からの方
位角を出力する外乱検出除去手段６と、前記設定値を第
２の方位構出ｇＰ探５で得られ、ｉ’＋′＃位偵のす会
式１其づいて変える設定値切換手段７とにより構Ｑされ
る。第２の方位検出手段５は、操舵角検出手段３からの
操舵角情報に基づいて方位角の変化を演算する方位角変
化演算装置５１と、進行方位を演算する進行方位演算装
置５２とから構成される。

第３図は、本発明による方位検出装置を用いた地図表示
装置の一実施例を示す。

図において、１０は車両の進行方位を検出するための第
１の方位検出装置であり、車両の進行方位に応じた地磁
気のＸ、Ｙ［＆分を検出する地磁気センサ１１と、地磁
気センサ１１の出力信号を増幅するアンプ１２と、増幅
された信号をＡ／Ｄ変換するためのＡ／Ｄ変換器１３と
備え、車両の進行方位に応じｉｘ　、ｙｔａ分のディジ
タル信号を発生するものである。

２０は車両の走行距離を検出する距離センサであり、車
両が単位距離進むごとに距離パルスを発生する。

３０は操舵角を検出する操舵角センサであり、ステアリ
ングホイールの回転に会わせて回転するスリット付回転
板３１と２個のフォトカプラ３２ａ−３２ｂから鴫る。

ステアリングホイールの回転に伴いフォトカプラ３２ｇ
、３２ｂから出力するステアリング信号８Ｔｔ　−ＳＴ
ｘはステアリングホイールが正転時には第４図←）に示
すようなまた逆転時には同図（ロ）に示すような矩形波
である。車両の方位転換の大きさすなわち車両が走行し
ている道路のカーブの緩急しかも回転の方向は２つのフ
ォトカプラの出力の位相差から判別できる。

４０は予め定めた制御プログラムに従ってディジタル演
算処理を実行するマイクロコンピュータであり、ＣＰＵ
４１と、ＲＯＭ４２と、ＲＡＭ４３と１工１０インタフ
工−ス回路４４と、ＣＲＴコント四−２４５とを備え１
車載バツテリより罵源電圧の供給を受けて動作状態にな
る。このマイクロコンピュータは第１の方位検出装置ｌ
Ｏからの地磁気のＸ、Ｙ成分のディジタル信号、走行距
離センサ２０からの距離パルス、操舵角センサ３０から
の矩形波信号、それに複数の地域の地図データを記憶し
ている外部メモリとしてのレーザディスク５１内の特定
地域の地図データを検出して読取る読取装置５０からの
信号などを受けて演算処理を実行し、地図および各種走
行経路情報などを表示させるための表示信号ＣＲＴコン
トローラ４５から出力し、ＣＲＴコントローラ４５から
の映像信号と同期信号によって、ＣＲＴ表示装置６０に
地図データ、走行経路およびキャラクタなどをＣＲＴ表
示する。

次に上記構成の地図表示装置の動作を制御プログラムの
フローチャートに基づいて説明する。

第５図はメイン処理のフローチャートである。

いま第３図に示す構成の車両において、その運転開始時
にキースイッチを投入すると、車載バッテリから電源電
圧が供給されて各部電気系統が作動状態になる。マイク
ロコンピュータ４０においては第５図のスタートステッ
プ（４００）よりその演算処理を開始し、初期設定ルー
チン（４０１）に進んでマイクロコンピュータ４０内の
レジスタ、ＲＡＭ％　Ｉ１０インタフェース回路などを
演算処理開始に必要な初期状態に設定する。

この初期設定後、ファンクションキーすなわち地図切換
えその他各種操作キーのチェック（４０２）においてキ
ー人力の読込みとそれに応じた処理２行う。ステップ（
４０３）では地図データの読出しが必要かどうかを判別
し、新たな地図データが必要であれば次のステップ（４
０４）に移り、地図データの読出しを行う。また不必要
であればステップ（４０５）に直接移る。ステップ（４
０５）では割込み処理で算出された位置データに基づき
位置表示の書換えなどを行い、その後ステップ（４０２
）にもどる。以後このルーチンを繰返す。

このメインルーチンを繰返し実行している間に、走行距
離センサ２０からの距離パルスがマイクロコンピュータ
４０の割込み端子に入力されると、マイクロコンピュー
タ４０はメインルーチンの演算処理を一時中断して第６
図に示した割込み処理を１実１行する０この割込み処理
につ−ては後述する口 同様にメインルーチンの繰返しを実行している間に操舵
角センサ３０からのステ了りング信号８Ｔｔがマイクロ
コンピュータ４０の割込み端子に入力されると、マイク
ロコンピュータ４０はメイン処理を一時中断して第７図
に示した割込み処理を実行する。

次に第６図にもどって距離センサ２０からの距離パルス
による割込み処理について説明するＯ距離パルスの割込
みが入ると割込処理ステップ（５００）より演算を開始
し、ステップ（ｓｏｌ）において第１の方位検出装置１
０により地磁気を検出しディジタル信号に変換された方
位信号Ｘ１＊　Ｙｌを人力する。方位角算出ステップ（
５０２）において得られた方位信号の正負に応じて真西
南北のどの象限に車両が向いてψるのかをめ１ｉａｎ−
”　ｌ　Ｘｔ　ｌ　／　ｌ　Ｙ、ｓ　ｌを計算すること
で方位角θｎ＋＋１）をめる〇 ステップ（５０３）では操舵角センサ３０からのパルス
出力のカウント値Ｎａ（１）と車両固有の定数Ｃｓ　（
操舵角センサからの１つのパルスが実際に車両の方向を
どれだけ変えるのかを示す）とを掛算することにより方
位角変化Δ’５（１）をめることができる。

ステップ（５０４）では地磁気からまる初期値θｍ（ｄ
方位角変化Δθ５（１）をもとに車両の進行方位θ１（
υ＝θ、（尋十〕。Δθ、（りを計算する。ただしθ、
（Ｉ）は路面状態によっては誤差を生ずるので、誤差の
累積を防止する意味で一定時間ごとに初期値を設定し直
すものとする。

ステップ（ｓｏ５）では従来の設定値θ、が一定値であ
ったものに対しで本発明においては設定値θ１を操舵角
変化に合わせて変えるようにしている。この例では設定
値θ、は方位角変化による項１ΔθＢ（１）　ｌ　Ｘ　
ｃ＊と定数０３の和として計算する。Ｃ２け横すペリ角
の大きさにより適切に選ばれる定数である。Ｃ３は設定
値０ｖの最低値を保証する定数でありステアリングのあ
そび分に相当する。

ステップ（５０６、５０）、　ｓｏ８　）は外乱検出除
去を行うステップであり、地磁気を検出することにより
まる方位角θ□（０と操舵から決まる方位角θｍ（１）
との差１θ、（０−０ｍ（１１１を計算し、差が設定値
θ、より大′ｆ！−ときは地磁気に外乱が混入したもの
とみなして方位角θｍ（ｌｌはカットし、方位角θ、（
０をその時点の方位として以後のステップで距離計算に
用いる。

ステップ（５０９）はステップ（５０８）で外乱除去を
行った方位角θ（−０ｇ（１）　）を用いて距離計算を
実行する。すなわちｔを単位距離とすると、Ｘ、Ｙ方向
に進んだ距ＩＩＩはｔ−龜θ、ｔ・（２）θであり、車
両の現在地は１パルス前の時点の距１ｉＪｉＤＸ、ＤＹ
にそれぞれ加えることでめることができる。以上で距離
センサ２０から距離パルスが入った場合の割込み処理を
終了し、ステップ（５１０）よりメイン処理（第５図図
示）にもどる。

次にステアリングＳＴＩが入力した場合の割込み処理に
ついて第７図を参照して説明する。

操舵角センサ３０から出力するステアリング信号ＳＴ１
　ｅ　ＳＴｇ　Ｆｉ第４図に示すような関係にあるので
、ステアリング信号８Ｔｓの立上がり時のステアリング
信号ＳＴｚのレベルを判定すればステアリングホイール
が正転したか逆転したかを判別することができる。また
ステアリング信号ＳＴ１の割込み回数をカウントしてお
くことによりステアリングホイールの回転の大きさをめ
ることができる。

ステップ（６０２）においてステアリング信号５Ｔ２０
レベル判定を行った結果信号ＳＴ：がＬｏｗレベル（・
ステアリ・ンダが正転の状態）であればステップ（６０
３）においてカウント数Ｎ、にｌを加算する。またＨｉ
ｇｈレベル（ステアリングが逆転の状態）であればステ
ップ（６０４）においてＮ、から１を減算する。以上で
ステアリング信号ＳＴ１の割込み処理を終了し、ステッ
プ（６０５）より第５図のメイン処理に戻る。この処理
過程をステアリング信号ＳＴｓの立上がり時に繰返すこ
とにより操舵の状態がわかる。

上記実施例では距離センサからの距１ｌｌＩＩ＜ルスご
とに方位を検出し距離計算を行ったが、方位検出を距離
ペルスとは無関係に単位時間ごとになってもよ−。

（ホ）発明の詳細 な説明したように、本発明は地磁気に基づく検出方位に
誤差を生じたときは操舵角に基づく検出方位に切換える
方位検出装置において、地磁気に基づく進行方位から操
舵角に基づく進行方位に切換える設定値を操舵角の大き
さに応じて変えるようにしたので、車両の横すべり角が
東軍人数やカーブの緩急により変化しても操舵角に基づ
く進行方位の誤差を防止することができ地図表示装置や
走行誘導装置に用いた場合には走行軌跡の表示や経路誘
導が正確にでき性能向上が図れる。また操舵角から正確
な方位を検出するためには軍重測定用七ンサおよび路面
のμ測定上ンサなどを付加する必要があるが、実際には
路面のμを正確に測定することは困難であり且つ演算に
時間がかかるのに対して、本発明によれば操舵角から方
位の検出が正確にでき演算時間の短縮も図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による方位検出装置の全体構成を示すブ
ロック線図、第２図は本発明による方位検出装置の一実
施例の基本構成を示すブロック線図、第３図は本発明に
よる方位検出装置の一実施例の講収を示す概略線図、第
４図は第３図に示した方位検出装置の操舵角センサの出
力信号波形図、第５図は本発明による方位検出装置を用
いた走行誘導装置の動作のメイン処理フローチャート、
第６図ｉよび第７図は本発明における方位演算のための
割込み処理のフローチャートである。 １・・・第１方位検出手段、２・・・距離検出手段、３
・・・操舵角検出手段、５・・・第２方位検出手段、６
・・・外乱検出除去手段、７用膜定値切換手段、３１・
・・スリット付回転板、３２ａ＊３２ｂ・・・フォトカ
プラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 地磁気に基づいて演算した車両の進行方位角と操舵角に
   基づいて演算した車両の進行方位角との差が設定値具Ｆ
   のときは地磁気に基づく進行方位角を出力し、該設定値
   を越えてφるときは操舵角に基づく進行方位角に切換え
   て出力する方位検出装置において、前記設定値を操舵角
   の大きさに応じて切換える設定値切換手段を設けたこと
   な特徴とする車両用方位検出装置。