JP3277771B2 - Direction detection device - Google Patents
Direction detection deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等に搭載さ
れて進行方位を検出したとえばナビゲーションにて用い
ることのできる方位検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an azimuth detecting device which is mounted on an automobile or the like to detect a traveling azimuth and can be used for navigation, for example.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、自動車等の移動体に搭載して進行
方向を方位との対比にて把握できるようにしたナビゲー
ション表示等への方位信号を得るため、フラックスゲー
トのような磁気センサを備え、走行地域の磁場ベクトル
を測定するようにしている。2. Description of the Related Art Conventionally, a magnetic sensor such as a flux gate is provided to obtain an azimuth signal to a navigation display or the like mounted on a moving body such as an automobile so that the traveling direction can be grasped in comparison with the azimuth. , And measures the magnetic field vector of the running area.
【0003】このような磁気センサからなる方位検出装
置にあっては、搭載する自動車の車体固有の着磁による
影響を受けるため、検出出力に補正を加えて車体固有の
着磁影響をなくし真の磁場ベクトルを得るようにしてお
り、たとえば、特公昭62−30364号、特公平3−
14125号にて提案されているように、自動車の回転
により得られた円状のベクトルの中心を求め、検出座標
からこの中心座標を引くことにより車体固有の着磁によ
る誤差を補正するようにしている。Since the azimuth detecting device including such a magnetic sensor is affected by the magnetization specific to the vehicle body of the vehicle in which the azimuth sensor is mounted, the detection output is corrected to eliminate the influence of the magnetization specific to the vehicle body. The magnetic field vector is obtained. For example, Japanese Patent Publication No. Sho 62-30364,
As proposed in Japanese Patent No. 14125, the center of a circular vector obtained by the rotation of a car is obtained, and the center coordinate is subtracted from the detected coordinates to correct the error due to the body-specific magnetization. I have.
【0004】こうした円状ベクトルの中心算出による誤
差補正方法は、演算による簡易な手法で磁気センサをそ
のまま使えるという利点があり、円状ベクトルからの中
心算出手法がそのまま方位検出の精度を決定しかつ演算
ステップの簡素化に影響を及ぼす。Such an error correction method by calculating the center of a circular vector has the advantage that the magnetic sensor can be used as it is by a simple method by calculation, and the method of calculating the center from the circular vector directly determines the accuracy of azimuth detection. Affects the simplification of the calculation step.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】こうした補正方法にお
いて、前記従来構成においては円状ベクトルの座標上で
のX軸とY軸にて交差する4点を検出し、この4点から
中心を求める方法を採っているが、前者は円状ベクトル
の測定途中でXmin,Xmax,Ymin,Ymaxを逐次比較演
算して求めなければならず、この円状ベクトルを得るた
めの自動車の旋回動作においてその旋回軌跡のずれで測
定点が飛び飛びになり、特に高速旋回した場合にはこう
した測定変動への追従に高速性を必要とし、高性能マイ
コンが必要で高価となる。また後者においても、所定の
X軸線とY軸線を用意しこれら軸線と円状ベクトルの交
点座標を求め、こうして求めた4点の座標から中心を算
出するため、4つの交点算出ステップが必要となり、演
算データもこれら4点を取り込んでの演算となるため処
理が複雑になってしまう。In such a correction method, in the above-mentioned conventional configuration, a method of detecting four points intersecting the X-axis and the Y-axis on the coordinates of the circular vector and obtaining the center from the four points. However, in the former method, Xmin, Xmax, Ymin, and Ymax must be sequentially calculated and calculated during the measurement of the circular vector. The deviation of the measurement points causes the measurement points to jump, and particularly when the vehicle turns at high speed, high speed is required to follow such measurement fluctuations, and a high-performance microcomputer is required, which is expensive. Also in the latter case, four X-intersection calculation steps are required to prepare predetermined X-axis lines and Y-axis lines, obtain intersection coordinates of these axes and circular vectors, and calculate the center from the coordinates of the four points thus obtained. The calculation data is calculated by taking in these four points, so that the processing becomes complicated.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、前記円状のベ
クトル中心を簡易な演算処理にて求め得る検出装置を提
供するもので、同一平面上にて互いに略90度の位相角
をもつ地磁気に対応した検出信号を出力する磁気センサ
からの出力信号を受け、この信号に基づいて方位を検出
するとともに、前記磁気センサが搭載される移動体固有
の着磁特性による地磁気からの変動誤差を前記磁気セン
サの回転により得られた円状のベクトルからの中心点補
正によって補正する制御手段を備え、この制御手段は前
記円状のベクトル上にて任意の始点(X1,Y1)とこ
の始点座標の各一方の座標を共通にする円状のベクトル
上の他の2点、(X1,Y2)および(X2,Y1)の
データに基づき前記円状のベクトル中心を(X1+X
2)/2と(Y1+Y2)/2にて求め、前記円状のベ
クトル上の検出座標(X,Y)の各データから前記中心
データを引くことにより前記変動誤差を補正することを
特徴とし、さらに、前記任意の始点(X1,Y1)に対
する他の2点、(X1,Y2)および(X2,Y1)の
うち一方の座標が前記始点座標と同じくなるように前記
始点が選ばれることを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a detecting device which can obtain the center of the circular vector by simple arithmetic processing, and has a phase angle of approximately 90 degrees on the same plane. Receives an output signal from a magnetic sensor that outputs a detection signal corresponding to terrestrial magnetism, detects an azimuth based on this signal, and detects a variation error from terrestrial magnetism due to a magnetizing characteristic inherent to a moving body on which the magnetic sensor is mounted. And a control unit for correcting a center point from a circular vector obtained by rotation of the magnetic sensor. The control unit includes an arbitrary start point (X1, Y1) on the circular vector and coordinates of the start point. The center of the circular vector is defined as (X1 + X) based on the data of (X1, Y2) and (X2, Y1) on the other two points on the circular vector having one of the coordinates in common.
2) / 2 and (Y1 + Y2) / 2, and the variation error is corrected by subtracting the center data from each data of the detected coordinates (X, Y) on the circular vector. Furthermore, the start point is selected such that one of the other two points (X1, Y2) and (X2, Y1) with respect to the arbitrary start point (X1, Y1) is the same as the start point coordinates. And
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】磁気センサを回転して得られる地
磁気に対応した円状のベクトルに対し、任意の始点(X
1,Y1)とこの始点座標の各一方の座標を共通にする
他の2点、(X1,Y2)および(X2,Y1)に基づ
き前記円状のベクトル中心を(X1+X2),(Y1,
Y2)として求め、検出座標(X,Y)の各座標データ
からこの中心データを引いて誤差補正を行なう制御手段
を設けたことにより、少ない検出点データに基づいての
演算が可能となり、制御手段の演算負荷を軽減して安価
な装置を提供できるものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A circular vector corresponding to the geomagnetism obtained by rotating a magnetic sensor has an arbitrary starting point (X
1, Y1) and the other two points that share the coordinates of one of the start point coordinates, (X1, Y2) and (X2, Y1), and define the center of the circular vector as (X1 + X2), (Y1,
Y2), the control means for subtracting the center data from the coordinate data of the detected coordinates (X, Y) and correcting the error is provided, so that calculation based on a small amount of detected point data becomes possible. And a low-cost device can be provided.
【0008】[0008]
【実施例】図1は、本発明に適用する典型的装置ブロッ
ク図であり、磁気センサ1にはいわゆるフラックスゲー
トタイプのものを用いており、環状コア2に巻線した励
振コイル3に発振器4から励磁信号を与え、前記環状コ
アに略直交して巻線した出力巻線5,6から地磁気に対
応した略90度の位相角をもつ出力信号を得るようにし
ている。FIG. 1 is a block diagram of a typical apparatus applied to the present invention. A magnetic sensor 1 of a so-called flux gate type is used, and an excitation coil 3 wound around an annular core 2 is provided with an oscillator 4. And an output signal having a phase angle of about 90 degrees corresponding to terrestrial magnetism is obtained from output windings 5 and 6 wound substantially orthogonally to the annular core.
【0009】前記磁気センサ1からの出力信号はノイズ
フィルターを含む信号増幅回路7およびデジタル処理の
ためのデジタル信号に変換するA/D変換器8を経由し
てマイクロコンピュータからなる制御手段9に入力さ
れ、この制御手段9にて演算処理された方位信号が例え
ばナビゲーション等に用いられる表示装置10に供給さ
れる。An output signal from the magnetic sensor 1 is input to a control means 9 comprising a microcomputer via a signal amplifying circuit 7 including a noise filter and an A / D converter 8 for converting into a digital signal for digital processing. Then, the azimuth signal calculated by the control means 9 is supplied to a display device 10 used for, for example, navigation.
【0010】こうした方位検出装置は、磁気センサ1と
ともに自動車等の着磁されやすい移動体に搭載され、こ
の移動体としての自動車の走行地点における地磁気を検
出して方位を演算し表示するようにするが、磁気センサ
1の出力信号はこの搭載自動車固有の着磁特性による誤
差を含んでのものであるため、制御手段9にてこの誤差
を補正するような演算をなすことになる。The azimuth detecting device is mounted on a mobile body such as an automobile which is easily magnetized together with the magnetic sensor 1, and detects the terrestrial magnetism at a traveling point of the automobile as the mobile body to calculate and display the azimuth. However, since the output signal of the magnetic sensor 1 includes an error due to the magnetization characteristics unique to the mounted vehicle, the control means 9 performs an operation to correct the error.
【0011】本発明では、制御手段9にて、自動車固有
の着磁特性による誤差を含んだA/D変換器8の出力信
号を補正し地磁気による忠実な方位を求める処理を行な
うが、補正の仕方については図2で示す典型的なベクト
ル検出にて実行するよう制御手段9の実行プログラミン
グを設定する。In the present invention, the control means 9 corrects the output signal of the A / D converter 8 including an error due to the magnetizing characteristics inherent in the vehicle to obtain a faithful azimuth by geomagnetism. As for the method, the execution programming of the control means 9 is set so as to execute the typical vector detection shown in FIG.
【0012】すなわち、走行地域での走行に当たって自
動車をその場で旋回走行させると、搭載される磁気セン
サ1も同様にその地域における地磁気の磁場内で回転し
地磁気に対応した座標出力を出すことになるが、自動車
の着磁特性の影響を受けない真の地磁気のみによる検出
出力特性は原点座標Oを中心とした円状のベクトル軌跡
として得られるのに対し、自動車固有の着磁特性の分が
誤差としてその検出成分に加わるため、その検出出力は
図2に示すように円状のベクトル中心が大きくずれ、た
とえば(X0,Y0)という座標を中心とした円状のベ
クトル出力が制御手段9に入力される。That is, when the vehicle is turned on the spot while traveling in the traveling area, the magnetic sensor 1 mounted on the vehicle also rotates in the geomagnetic field in the area and outputs a coordinate output corresponding to the geomagnetism. However, the detection output characteristic based on only the true geomagnetism which is not affected by the magnetization characteristics of the vehicle can be obtained as a circular vector locus centered on the origin coordinate O, whereas the magnetization characteristic unique to the vehicle is not sufficient. Since the detection component is added as an error to the detection component, the detection output is largely shifted from the center of the circular vector as shown in FIG. 2. For example, a circular vector output centered on the coordinate (X0, Y0) is sent to the control means 9. Is entered.
【0013】制御手段9では、図2の円状のベクトル出
力データ(X,Y)においてまず演算始点を決定する
が、この演算始点は自動車を旋回させるに際しての旋回
開始初期値を採用することでよい。この旋回開始初期値
はたとえば補正値の決定をなす旋回作業に際して制御手
段9に補正値決定指令を出し、この指令による補正値決
定演算処理のための検出信号取り込み動作の最初の入力
値を始点(X1,Y1)とするよう構成すればよい。こ
の補正値決定演算処理の実行については、たとえば予め
運転者の操作可能なスイッチを用意し、このスイッチ操
作によって制御手段9が補正値演算を行なうようにする
こともでき、補正値が決定すればその後は磁気センサ1
における誤差を含んだ検出出力に対してこの補正値に基
づく補正演算を実行して地磁気に対応した正しい方位デ
ータを求め出力することができ、方位表示装置において
もこの正しい方位データによる方位表示が可能となる。The control means 9 first determines an operation start point in the circular vector output data (X, Y) of FIG. 2, and this operation start point is determined by adopting a turn start initial value when turning the vehicle. Good. For example, the turning start initial value issues a correction value determination command to the control means 9 at the time of a turning operation for determining a correction value, and the initial input value of a detection signal fetching operation for a correction value determination calculation process based on this command is a starting point ( X1, Y1). As for the execution of the correction value determination calculation process, for example, a switch operable by the driver is prepared in advance, and the control means 9 can perform the correction value calculation by operating this switch. After that, the magnetic sensor 1
Correction calculation based on this correction value is performed on the detection output including the error in the above, and the correct azimuth data corresponding to the geomagnetism can be obtained and output. The azimuth display device can also display the azimuth using the correct azimuth data. Becomes
【0014】補正値すなわち円状のベクトルの中心座標
(X0,Y0)の決定プロセスについては、図2にて示
すように始点をaとしたaの座標を始点(X1,Y1)
とすれば、これを始点として旋回させた時の検出出力
(X,Y)は中心(X0,Y0)を中心とした円状のベ
クトルとして得られることとなり、この円状のベクトル
上での前記始点(X1,Y1)と各一方の座標を共通と
する他の2点(X1,Y2),(X2,Y1)を選択し
てこれらデータをもとに円状のベクトルの中心座標を各
々、X0=(X1+X2)/2,Y0=(Y1+Y2)
/2にて求めるものである。In the process of determining the correction value, that is, the center coordinates (X0, Y0) of the circular vector, as shown in FIG.
In this case, the detection output (X, Y) obtained when the vehicle is turned around from the starting point is obtained as a circular vector centered on the center (X0, Y0). The other two points (X1, Y2) and (X2, Y1) which share the coordinates of one of the starting point (X1, Y1) and one of the coordinates are selected, and the center coordinates of the circular vector are determined based on these data, respectively. X0 = (X1 + X2) / 2, Y0 = (Y1 + Y2)
/ 2.
【0015】このようにして始点(X1,Y1)および
他の2点(X1,Y2),(X2,Y1)の3点の座標
データのみで円状のベクトル中心(X0,Y0)を簡単
に求めることができるため、後は検出データ(X,Y)
からこの補正値である中心データ(X0,Y0)を引く
ことにより自動車固有の着磁特性による誤差を補正した
地磁気に忠実な方位データを得ることができる。すなわ
ち、この方位データを(XM,YM)とすれば制御手段
9における方位の補正演算は、各座標毎に、XM=X−
(X1+X2)/2,YM=Y−(Y1+Y2)/2に
て実行されることになる。In this manner, the center of the circular vector (X0, Y0) can be easily determined only by the coordinate data of the starting point (X1, Y1) and the other two points (X1, Y2) and (X2, Y1). After that, the detection data (X, Y)
By subtracting the center data (X0, Y0), which is the correction value from the above, it is possible to obtain azimuth data faithful to geomagnetism in which errors due to the magnetization characteristics unique to the vehicle have been corrected. That is, assuming that the azimuth data is (XM, YM), the azimuth correction calculation in the control means 9 becomes XM = X−
(X1 + X2) / 2, YM = Y- (Y1 + Y2) / 2.
【0016】このようにして得られた地磁気に対応した
方位データはたとえば図1における表示装置10に出力
され、自動車の走行地域の方位に対する進行方向表示を
正しく行なうことができる。こうした本発明の検出装置
による3点の座標検出と演算については、図2にて示し
た円状ベクトル軌跡における始点の決定と他の2点の選
択による演算処理にて代表されるが、始点aが図3に示
すように円状ベクトルの中心座標X0もしくはY0と同
じ座標に一致する場合はその座標(X1,Y1)が始点
(X0,Y1)として得られるため、他の2点のうち
(X2,Y1)に相当する座標は共通の座標(X0,Y
1)となり、この場合の演算はX1=X0としてただち
にX座標の中心が得られることになる。The azimuth data corresponding to the geomagnetism obtained in this way is output, for example, to the display device 10 in FIG. 1 so that the traveling direction can be correctly displayed with respect to the azimuth of the running area of the automobile. The detection and calculation of the coordinates of three points by the detection device of the present invention are represented by the calculation of the start point in the circular vector locus shown in FIG. 2 and the selection of the other two points. Is the same as the center coordinate X0 or Y0 of the circular vector as shown in FIG. 3, the coordinates (X1, Y1) are obtained as the starting point (X0, Y1). The coordinates corresponding to (X2, Y1) are common coordinates (X0, Y
1), and in this case, the center of the X coordinate is immediately obtained by setting X1 = X0.
【0017】従って、XM=X−(X1+X2)/2と
いったX座標の演算自体も不要となり、演算ステップも
より簡易になるため、こうした特徴を生かして少なくと
も一方の座標についてのみ始点を予めこの座標に選定す
ることで同様の演算軽減を行なうことができる。すなわ
ち、補正値決定プロセスで磁気センサ1から取り込んだ
検出信号から円状ベクトルのMIN座標もしくはMAX
座標を検出し、この座標を始点aとして決定することで
その後の検出点数を少なくすることができ、補正値を含
んだ演算ステップを軽減することができるものである。Therefore, the calculation of the X coordinate such as XM = X- (X1 + X2) / 2 is not required, and the calculation step is further simplified. Therefore, taking advantage of these features, the starting point of at least one of the coordinates is previously set to this coordinate. A similar calculation can be reduced by selection. That is, the MIN coordinate or MAX of the circular vector is obtained from the detection signal taken from the magnetic sensor 1 in the correction value determination process.
By detecting the coordinates and determining the coordinates as the starting point a, the number of subsequent detection points can be reduced, and the number of calculation steps including the correction value can be reduced.
【0018】[0018]
【発明の効果】以上のように、本発明になる方位検出装
置によれば、始点座標と他の2点の座標の一方の軸座標
とを一致比較し補正値である中心座標を求めるだけの簡
単な演算ステップで実行すればよいため、マイクロコン
ピュータから制御手段を構成する場合にも、その演算処
理回数が少なくて済み、クロック周波数の低周波数化や
低ビットプロセッサの使用による消費電流の低下による
周辺回路の簡素化さらには低価格化を実現できるもので
ある。As described above, according to the azimuth detecting apparatus according to the present invention, the starting point coordinates and the coordinates of one of the other two points are coincidently compared, and only the center coordinates as the correction value are obtained. Since it is only necessary to execute the operation in simple operation steps, even when the control means is constituted by a microcomputer, the number of operation processes can be reduced, and the current consumption can be reduced by lowering the clock frequency or using a low bit processor. The simplification of the peripheral circuit and the cost reduction can be realized.
【0019】[0019]
【図1】本発明を適用する方位検出装置の代表的な回路
ブロック図。FIG. 1 is a typical circuit block diagram of an azimuth detecting device to which the present invention is applied.
【図2】本発明の方位検出装置における補正値演算のた
めの検出出力説明図。FIG. 2 is an explanatory view of detection output for calculating a correction value in the azimuth detecting device of the present invention.
【図3】本発明の方位検出装置における検出出力の他の
実施例を示す検出出力説明図。FIG. 3 is an explanatory view of a detection output showing another embodiment of a detection output in the azimuth detecting device of the present invention.
1 磁気センサ 2 環状コア 5,6 出力巻線 8 A/D変換器 9 制御手段 10 表示装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetic sensor 2 Annular core 5, 6 Output winding 8 A / D converter 9 Control means 10 Display device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 17/38 G01R 33/02 G01R 33/04 G01V 3/40 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01C 17/38 G01R 33/02 G01R 33/04 G01V 3/40
Claims (2)
をもつ地磁気に対応した検出信号を出力する磁気センサ
からの出力信号を受け、この信号に基づいて方位を検出
するとともに、前記磁気センサが搭載される移動体固有
の着磁特性による地磁気からの変動誤差を前記磁気セン
サの回転により得られた円状のベクトルからの中心点補
正によって補正する制御手段を備え、この制御手段は前
記円状のベクトル上にて任意の始点(X1,Y1)とこ
の始点座標の各一方の座標を共通にする円状のベクトル
上の他の2点、(X1,Y2)および(X2,Y1)の
データに基づき前記円状のベクトル中心を(X1+X
2)/2と(Y1+Y2)/2にて求め、前記円状のベ
クトル上の検出座標(X,Y)の各データから前記中心
データを引くことにより前記変動誤差を補正することを
特徴とする方位検出装置。An output signal is received from a magnetic sensor that outputs a detection signal corresponding to terrestrial magnetism having a phase angle of about 90 degrees with each other on the same plane, and based on this signal, an azimuth is detected and the magnetic field is detected. A control unit for correcting a variation error from terrestrial magnetism due to a magnetizing characteristic inherent to the moving body on which the sensor is mounted by correcting a center point from a circular vector obtained by rotation of the magnetic sensor; An arbitrary start point (X1, Y1) on the circular vector and the other two points on the circular vector sharing the coordinates of one of the start point coordinates, (X1, Y2) and (X2, Y1). The center of the circular vector is expressed as (X1 + X
2) / 2 and (Y1 + Y2) / 2, and the variation error is corrected by subtracting the center data from each data of the detected coordinates (X, Y) on the circular vector. Direction detection device.
他の2点、(X1,Y2)および(X2,Y1)のうち
一方の座標が前記始点座標と同じくなるように前記始点
が選ばれることを特徴とする請求項1に記載の方位検出
装置。2. The starting point is selected such that one of the other two points (X1, Y2) and (X2, Y1) with respect to the arbitrary starting point (X1, Y1) is the same as the starting point coordinates. The azimuth detecting device according to claim 1, wherein:
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JP27846095A JP3277771B2 (en) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | Direction detection device |
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JP27846095A JP3277771B2 (en) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | Direction detection device |
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- 1995-08-31 JP JP27846095A patent/JP3277771B2/en not_active Expired - Fee Related
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