JP2642649B2 - 車体の進行方位検出装置 - Google Patents

車体の進行方位検出装置

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JP2642649B2 JP62332846A JP33284687A JP2642649B2 JP 2642649 B2 JP2642649 B2 JP 2642649B2 JP 62332846 A JP62332846 A JP 62332846A JP 33284687 A JP33284687 A JP 33284687A JP 2642649 B2 JP2642649 B2 JP 2642649B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は車体の前後方向、すなわち車体方向の基準方
向からの方位を検出するための進行方位検出装置に関す
る。
背景技術 従来の進行方位検出装置としては、2軸出力型の地磁
気センサのx出力及びy出力に基づいて方位θをθ=ta
n-1(x/y)なる式によって算出する装置が公知である
(例えば、特開昭57−30668号公報)。しかしながら、
かかる従来の進行方位検出装置を用いた場合、例えば、
車両の使用地により地磁気が変化し、自動二輪車等の車
両は3軸方向の回転を伴う運動をするので2軸出力型の
地磁気センサだけでは地磁気の水平成分を正確に検出し
ているか否かを判別できない故、算出した方位に誤差が
生ずる可能性がある。
また、車体が傾いても地磁気水平成分を正確に検出す
るために地磁気センサを水平に保つ必要があるのでジャ
イロを用いて地磁気センサを保持したものがある。しか
しながら、ジャイロを用いるとコスト高になると共に耐
久性及び安定性に問題があった。
発明の概要 そこで、本発明の目的は、ジャイロを用いることなく
方位を正確に検出することができる車体の進行方位検出
装置を提供することである。
本発明の進行方位検出装置においては、車体に設けら
れ地磁気の3軸方向の磁気成分を各々検出する磁気検出
手段と、該磁気検出手段の各出力信号に応じて車体方向
の基準方向に対する方位を算出する演算手段とを有し、
演算手段は、車体が直立状態における磁気検出手段の出
力信号に基づいて地磁気の垂直成分を初期値として検出
し、初期値の検出後、磁気検出手段の各出力信号に基づ
いて現在地点での地磁気の垂直成分を算出し、その算出
した現在地点での垂直成分の大きさが初期値を含む所定
の範囲内にあるときに車体方向の基準方向に対する方位
の算出を行ない、算出した現在地点での垂直成分の大き
さが初期値を含む所定の範囲内にないときには車体方向
の基準方向に対応する方位の算出を中止することを特徴
としている。
実 施 例 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明
する。
第1図は本発明の一実施例たる進行方位検出装置を備
えた自動二輪車搭載ナビゲータを示している。このナビ
ゲータにおいては、地磁気の3軸方向の磁気成分を各々
検出する地磁気センサ1が設けられている。地磁気セン
サ1としては例えば、特公昭62−51777号公報に示され
ている単一の地磁気センサが3軸方向に各々設けられて
一体に形成されたものである。地磁気センサ1の出力は
A/D変換器2によってディジタル信号に変換されてマイ
クロプロセッサ3に供給される。マイクロプロセッサ3
には駆動回路4を介して表示装置5が接続されている。
表示装置5は第2図に示すように北方向に対する方位を
表示する数字表示器11及び目標方向に対して走行すべき
方向を表示する発光素子からなる矢印表示器12を有す
る。表示装置5は第3図に示すように自動二輪車のハン
ドルパイプ13前方中央に設けられている。またマイクロ
プロセッサ3には目標方向を知らせるためのノンロック
式の押しボタンスイッチからなるハンドルスイッチ6が
接続されている。ハンドルスイッチ6は第3図に示すよ
うに自動二輪車の左ハンドルグリップ14近傍のハンドル
パイプ13に支持部材15によって固定されている。ハンド
ルスイッチ6が操作されてオフからオンになるとハンド
ルスイッチ6からのマイクロプロセッサ3への入力レベ
ルが高レベルから低レベルに反転するようになってい
る。また図示しないノンロック式の初期化スイッチがマ
イクロプロセッサ3に接続されている。この初期化スイ
ッチは車体を直立状態にして操作される必要がある。更
にブザー等の警報器17が車両に設けられており、警報器
17は駆動回路18を介してマイクロプロセッサ3に接続さ
れている。
一方、第4図に示すように電源(バッテリ)7の出力
電圧が定電圧回路8によって定電圧化される。その定電
圧は短絡保護回路9を介して負荷としての地磁気センサ
1、D/A変換器2、マイクロプロセッサ3、駆動回路4,1
8、表示装置5及び警報器17に供給される。短絡保護回
路9は例えば、高抵抗器等の高インピーダンス素子から
なる。
かかる構成においては、地磁気センサ1からは3軸方
向の出力(x出力、y出力及びz出力)、及びハンドル
スイッチ6からは目標地の方位を検出できるか否かを表
わす情報がマイクロプロセッサ3に供給される。なお、
得られるx出力が車体の左右方向の地磁気成分、y出力
が車体前後方向の地磁気成分、z出力が車体の前後方向
及び左右方向に垂直な方向の地磁気成分を表わすように
地磁気センサ1を車体に搭載しており、車体直立状態に
されたときx出力及びy出力は水平面内の地磁気成分を
示す。
マイクロプロセッサ3は、初期化スイッチの操作を検
出すると、第5図に示すメインルーチンの処理を開始
し、先ず初期化ルーチン(ステップ21)を実行し、その
後、方位を検出する方位演算ルーチン(ステップ22)及
び目標地方向を表示するためにヘッディングルーチン
(ステップ23)を繰り返し実行する。
初期化ルーチンにおいては、第6図に示すように先
ず、車体直立状態の地磁気センサ1のx出力、y出力及
びz出力を読み込む(ステップ31)。ここで、読み込ん
だ地磁気センサ1のx出力、y出力及びz出力の各値を
xi,yi,ziとする。地磁気センサ1の各出力を読み込んだ
後、車体の現在地点の全磁力 の自乗値を次式から算出する(ステップ32)。
ところで、この初期化時の地磁気の実水平成分 の如く表わすことができる。ここで、rは地球の半径、
Mは地球の磁気モーメント、ζは地球上における車体
の現在地点の緯度である。また現在地点の垂直成分 の如く表わすことができる。
また初期化時の地磁気の伏角をIiとすると、式
(2),(3)から、 となる。更に地球の定数をKとしてK=M/r3とすると、
式(1)は式(2),(3)から、 と表わすことができる。よって、マイクロプロセッサ3
の算出後、K2を次の式から算出する(ステップ33)。
ただし、ζは式(4)から となる。
車体が直立状態に保たれている場合の全磁力 水平成分 垂直成分 伏角Ii及び磁北(N)に対する方位θの関係を第7図に
示す。
次に、方位演算ルーチンにおいては、第8図に示すよ
うに先ず、地磁気センサ1のx出力、y出力及びz出力
の磁力を読み込む(ステップ41)。ここで、読み込んだ
地磁気センサ1のx出力、y出力及びz出力の各値を
xM,yM,zMとする。地磁気センサ1の各出力を読み込んだ
後、車体現在地点での全磁力 の自乗値及び伏角ICを算出する(ステップ42,43)。全
磁力 の自乗値は、 となる、全磁力 は車体の回転や傾きに拘らず全磁力 と等しくなる。伏角ICは、測定地点の緯度ζとすると、 ただし、sinζは式(6)と同様に が成立するので、 と表わすことができる。
マイクロプロセッサ3は伏角ICを算出すると、車体現
在地点での垂直成分 及び水平成分 を次式により算出する(ステップ44)。
算出した垂直成分 が垂直成分の初期値 を含む許容値Zi±|ΔZ|内にあるか否かを判別し(ステ
ップ45)、|Zc|<|Zi|−|ΔZ|又は|Zc|>|Zi+|ΔZ|
ならば、警報器17を作動させるため駆動回路18に対して
警報指令を発生する(ステップ46)。この警報の発生に
より、例えば、運転者は上記の初期化スイッチを操作し
て初期化ルーチンを実行させて各初期値を再度採るよう
にする。
一方、|Zi|−|ΔZ|≦|Zc|≦|Zi+|ΔZ|ならば、N
方向に対しての現在の方位θdを、 によって算出し(ステップ47)、算出した現在の方向θ
dを表わす数字表示指令を駆動回路4に対して発生する
(ステップ48)。駆動回路4は数字表示指令に応じてそ
の指令が表わす方位θdを数字表示器5に表示させる。
自動二輪車等の車両の場合の直進走行時には車体は左右
方向に水平となり易いので方位θdは車体左右の傾きを
無視した値とすることができる。
次いで、ヘッディングルーチンにおいては、第9図に
示すように先ず、現在の方位θdと目標地の方位θhと
の差の絶対値が180゜以下であるか否かを判別する(ス
テップ51)。目標地の方位θhはハンドルスイッチ6の
オンにより後述のステップ61において定められる。ただ
し、ハンドルスイッチ6がオンされるまでは方位θhは
初期値となっている。|θd−θh|≦180゜ならば、現
在の方位θdを方位θとし、目標値の方位θhを方位
θとする(ステップ52)。|θd−θh|>180゜なら
ば、目標値の方位θhを方位θとし、現在の方位θd
を方位θとする(ステップ53)。この方位θ及び方
位θの設定後、方位θと方位θとが等しいか否か
を判別する(ステップ54)。θ=θならば、矢印表
示停止指令を駆動回路4に対して発生する(ステップ5
5)。駆動回路4は矢印表示停止指令に応じて矢印表示
器12の表示を中止する。θ≠θならば、方位θdが
方位θより大であるか否かを判別する(ステップ5
6)。θ>θならば、左矢印表示指令を駆動回路4
に対して発生する(ステップ57)。θ>θではない
ならば、方位θが方位θより対であるか否かを判別
する(ステップ58)。θ<θならば、右矢印表示指
令を駆動回路4に対して発生する(ステップ59)。駆動
回路4は左矢印表示指令に応じて矢印表示器12に「←」
を表示させ、右矢印表示指令に応じて矢印表示器12に
「→」を表示させる。なお、ステップ58は省略しても良
い。表示指令の発生後、ハンドルスイッチ6がオン状態
であるか否かを判別し(ステップ60)、ハンドルスイッ
チ6のオン時には現在の方位θdを目標地の方位θhと
する(ステップ61)。すなわち、ハンドルスイッチ6は
車体を目標地に向けた時にオンされるように決められて
いるので、ハンドルスイッチ6のオン時に方位演算ルー
チンで算出した現在の方位θdが目標地の方位θhであ
る。
例えば、第10図に示すように現在の地点Pにおいて北
東における方位45゜に目標地Tが位置する場合に進行方
向が真北(方位0゜)であれば、矢印表示器12には
「→」が表示される。また進行方向が北東における方位
60゜のB方向であれば、矢印表示器12には「←」が表示
される。
発明の効果 以上の如く、本発明の進行方位検出装置においては、
地磁気の3軸方向の磁気成分を各々検出する磁気検出手
段を車体に備え、磁気検出手段の各出力信号に応じて車
体方向の基準方向に対する方位を算出することが行なわ
れる。すなわち、磁気検出手段の各出力信号からは地磁
気の水平成分及び垂直成分を得ることができるので方位
を正確に算出することができる。またジャイロを用いな
いで済み構成が簡単となるので低コストとなると共に可
動部分がないので耐久性及び安定性の向上を図ることが
できる。更に、磁気検出手段の3軸方向の磁気成分の各
出力信号に基づいて地磁気の垂直成分を算出し、その算
出した垂直成分の大きさが所定の範囲内にあるときに車
体方向の基準方向に対する方位の算出を行なうので、方
位算出時には方位を高精度で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例たる進行方位検出装置を備え
た自動二輪車搭載ナビゲータを示すブロック図、第2図
は表示装置を示す図、第3図は自動二輪車における表示
装置及びハンドルスイッチの配置を示す図、第4図は第
1図のナビゲータの電源供給部を示すブロック図、第5
図、第6図、第8図及び第9図はマイクロプロセッサの
動作を示すフロー図、第7図は全磁力 水平成分 垂直成分 伏角Ii及び磁北(N)に対する方位θの関係を示す図、
第10図はナビゲータのヘッディング動作を示すための目
標地と車体進行方向との関係を示す図である。 主要部分の符号の説明 1……地磁気センサ 3……マイクロプロセッサ 5……表示装置 6……ハンドルスイッチ 9……短絡保護回路 17……警報器

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車体に設けられ地磁気の3軸方向の磁気成
    分を各々検出する磁気検出手段と、前記磁気検出手段の
    各出力信号に応じて車体方向の基準方向に対する方位を
    算出する演算手段とを有する進行方位検出装置であっ
    て、 前記演算手段は、 前記車体が直立状態における前記磁気検出手段の出力信
    号に基づいて地磁気の垂直成分を初期値として検出し、 前記初期値の検出後、前記磁気検出手段の各出力信号に
    基づいて現在地点での地磁気の垂直成分を算出し、 その算出した現在地点での垂直成分の大きさが前記初期
    値を含む所定の範囲内にあるときに前記車体方向の基準
    方向に対する方位の算出を行ない、 前記算出した現在地点での垂直成分の大きさが前記初期
    値を含む所定の範囲内にないときには前記車体方向の基
    準方向に対応する方位の算出を中止することを特徴とす
    る進行方位検出装置。
  2. 【請求項2】前記演算手段は算出した前記垂直成分の大
    きさが前記所定の範囲内にないときには警報を発する警
    報発生手段を有することを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の進行方位検出装置。
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