(57)【要約】【課題】  電機装置の作動状態により磁界強度が変化する領域に配置された方位センサの前記電機装置の作動に伴う磁界の変化に対応して前記方位センサの信号を補正する方位検出装置を提供する。【解決手段】  電機装置の作動状態により磁界強度が変化する領域に配置された方位センサ１２により地磁気の向きを検出し、この地磁気の向きに基づいて方位を検出する方位検出装置１１であって、電機装置の作動を検知し、電機装置の作動前と作動後の方位センサにより規定される方位円の円周上にある測定点Ｐ、Ｐ'を求め、電機装置の作動前の測定点Ｐと作動前の方位円Ｃの中心位置Ｏと作動後の測定点Ｐ'とから新たな方位円の中心位置Ｏ'を求め、新たな方位円の中心位置Ｏ'に基づいて電機装置の作動後の新たな方位円Ｃ'を生成する。【選択図】      図１
2005351815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機装置の作動状態により磁界強度が変化する領域に配置された方位センサにより地磁気の向きを検出し、この地磁気の向きに基づいて方位を検出する方位検出装置であって、
前記電機装置の作動を検知する検知手段と、
前記電機装置の作動前と作動後の前記方位センサにより規定される方位円の円周上にある測定点を求める測定手段と、
前記電機装置の前記作動前の測定点と前記作動前の方位円の中心位置と作動後の測定点とから新たな方位円の中心位置を求める中心位置算出手段と、
前記新たな方位円の中心位置に基づいて前記電機装置の作動後の新たな方位円を生成する方位円生成手段と
を備えることを特徴とする方位検出装置。
【請求項２】
前記中心位置算出手段は、前記作動前の測定点と、前記作動前の方位円の中心位置との関係から、作動後の測定点を基準に前記新たな方位円の中心位置を求めることを特徴とする請求項１に記載の方位検出装置。
【請求項３】
前記中心位置算出手段は、前記作動前の測定点と、前記作動後の測定点との関係から、前記作動前の方位円の中心位置を基準に前記新たな方位円の中心位置を求めることを特徴とする請求項１に記載の方位検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地磁気の向きを検出して方位を検出する方位検出装置に関し、特に車両等の移動体に搭載されて電機装置の作動状態により磁界強度が変化する領域に配置された方位センサにより進行方位を検出する方位検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体例えば、車両のナビゲーション装置においては進行方向の方位を得るために方位検出装置が装備されている。方位検出装置は、磁気方位センサにより地磁気の向きを検出し、この検出した地磁気の向きとの相対的な関係により車両の進行方位を検出するようにしている。従って、方位検出誤差の要因となる外部磁界の影響を排除することが重要である。
【０００３】
車両には方位検出センサとしての地磁気方位センサの周囲に空調装置、オーディオ機器、パワーウインド等の種々の電機装置（電装品）が装備されており、これらの電機装置は、電気鉄道や高圧線等車両の走行領域により特定できるものではなく、電機装置の作動状態により発生する磁界が大きく変化し、地磁気センサの検出値に大きな影響を与える。このため、これら電機装置が発生する磁界の影響を排除することが必要である。
【０００４】
そこで、地磁気方位センサの周辺に配設されている電機装置の作動状態を検出する作動状態検出手段、電機装置の作動に伴う磁界強度の変化が地磁気方位センサに与える影響を記憶する影響度記憶手段、作動検出状態検出手段の検出結果と影響度記憶手段の記憶内容とにより地磁気方位センサが電機装置から受けている影響を推定し、地磁気方位センサの出力に基づいて影響を排除した方位を演算する方位演算手段を有し、電機装置が作動したか否かを検出し、作動していなければ地磁気方位センサの出力をそのまま方位信号として認識し、作動している場合には何れの電機装置が作動したかを検出し、その電機装置が作動した際に地磁気方位センサが被る影響を補正し得る値として記憶していた補正値を読み出し、この補正値により地磁気方位センサの出力信号を補正して電機装置の作動による影響を排除するようにした方位検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−３５５５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記構成の方位検出装置は、電機装置の影響度記憶手段が組み込まれた後に、新たに電機装置が追加装備された場合には対応することができないことは勿論のこと、電機装置の経年変化による稼働状況の変化に対しても考慮されていないため、地磁気方位センサの検出信号の精度の高い補正を行うことができないという問題がある。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、電機装置の作動状態により磁界強度が変化する領域に配置された方位センサの前記電機装置の作動に伴う磁界の変化に対応して前記方位センサの信号を補正する方位検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１の方位検出装置では、電機装置の作動状態により磁界強度が変化する領域に配置された方位センサにより地磁気の向きを検出し、この地磁気の向きに基づいて方位を検出する方位検出装置であって、前記電機装置の作動を検知する検知手段と、前記電機装置の作動前と作動後の前記方位センサにより規定される方位円の円周上にある測定点を求める測定手段と、前記電機装置の前記作動前の測定点と前記作動前の方位円の中心位置と作動後の測定点とから新たな方位円の中心位置を求める中心位置算出手段と、前記新たな方位円の中心位置に基づいて前記電機装置の作動後の新たな方位円を生成する方位円生成手段とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２の方位検出装置では、請求項１において、前記中心位置算出手段は、前記作動前の測定点と、前記作動前の方位円の中心位置との関係から、作動後の測定点を基準に前記新たな方位円の中心位置を求めることを特徴としている。
また、請求項３の方位検出装置では、請求項１において、前記中心位置算出手段は、前記作動前の測定点と、前記作動後の測定点との関係から、前記作動前の方位円の中心位置を基準に前記新たな方位円の中心位置を求めることを特徴としている。
【０００８】
電機装置の作動前における方位センサから信号を入力して現在位置である測定点、方位円の中心点及び方位円を求め、前記電機装置の作動に伴い発生する外乱磁界の影響による測定点を補正する。この測定点の補正は、電機装置が作動状態にあるかを判別し、作動状態にあるときには当該電機装置の作動直後に方位センサから入力される信号により当該方位センサが外乱磁界の影響を受けた後の測定点を取得する。そして、電機装置の作動前の測定点と方位円の中心点との距離及び中心点から測定点と方位円との関係を算出する。
【０００９】
好ましくは、電機装置の作動前の測定点から方位円の中心までのベクトルを算出し、作動後の測定点から前記ベクトルを用いて作動後の中心点を算出する（請求項２）。或いは、作動前の測定点から作動後の測定点までのベクトルを用いて作動前の方位円の中心点から作動後の方位円の中心点を算出する（請求項３）。
電機装置の作動直前・直後の方位は略同じであると見なすことができ、また、地磁気ベクトルは変化しないので、方位円の大きさが変化することはなく、電機装置作動後の測定点と作動前の距離及び方位とに基づいて新たな方位円の中心点及び新たな方位円を求め、電機装置の作動前に求めた方位円を前記新たな方位円に置き換えて方位センサの電機装置の作動に伴い発生する外乱磁界の影響による方位円を補正する。以後、この新たな方位円上に方位センサから入力される信号を当てはめて方位を決定する。これにより、電機装置の作動時の急激な磁場変化に対応して方位を迅速に補正することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の方位検出装置によれば、電機装置の作動前に求めた方位円を作動後に求めた新たな方位円に置き換え、この新たな方位円上に方位センサから入力される信号を当てはめて方位を決定することで、前記電機装置の作動状態により磁界強度が変化する領域に配置された方位センサの狂いを補正することができ、方位表示を迅速に補正することができる。また、前記電機装置の経年変化に起因する磁界強度の変化にも容易に対応することができると共に、新たに電機装置が組み込まれた場合でも対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
車両には空調装置、オーディオ装置、パワーウインド装置等の種々の電機装置（何れも図示せず）が装備されており、図１に示すようにこれらの電機装置の各電子制御装置（ＥＣＵ）即ち、空調装置の電子制御装置１、オーディオ装置の電子制御装置２、パワーウインド装置の電子制御装置３等は、当該車両の主電子制御装置（図示せず）のバスライン５に接続されている。また、当該車両には方位検出装置１１が装備されている。方位検出装置１１は、方位センサ（コンパスセンサ）１２、演算制御装置としてのマイクロプロセッサ１３、ディスプレイ駆動回路１４、ディスプレイ１５等により構成されている。
【００１２】
方位センサ１２は、周知の地磁気方位センサで、例えば、互いに直交するように配置された一対の磁気検出素子で構成され、一方の磁気検出素子により地磁気ＨのＸ軸方向の成分Ｈｘを検出し、他方の磁気検出素子により地磁気ＨのＹ軸方向の成分Ｈｙを検出して対応する信号Ｖｘ、Ｖｙを出力する。これらの信号Ｖｘ、Ｖｙは、対応するディジタル信号に変換されてマイクロプロセッサ１３に入力される。また、マイクロプロセッサ１３には、車速センサ６、バスライン５が接続されており、車速信号、空調装置の作動信号、オーディオ装置の作動信号、パワーウインド装置の作動信号等の各電機装置の作動状態を表す信号が入力される。即ち、方位検出装置は、前記各電機装置とマイクロプロセッサ１３との間に通信手段を備えている。尚、車速センサ６の出力信号は、不図示のＡ／Ｄ変換器により対応するディジタル信号に変換されてマイクロプロセッサ１３に入力される。
【００１３】
ところで、方位センサ１２の出力信号Ｖｘ、Ｖｙによりリサージュ図形を描かせた場合地磁気ベクトルは、その大きさが略一定しており、検出方向を０°から３６０°まで変化させたときに前記出力信号Ｖｘ、Ｖｙは、位相が９０°ずれた正弦波の信号となり、そのリサージュ図形は、図２に示すように円Ｃとなる。この円Ｃが方位円（以下「方位円Ｃ」という）である。そして、方位センサ１２の検出値（以下「測定点」という）は、この方位円Ｃ上に存在する。従って、測定点がこの方位円Ｃ上のどの位置にあるかが分かれば、方位θを検出することができる。
【００１４】
方位センサ１２により地磁気の向きを検出する場合、互いに直交する二つの磁気検出素子の向きにより検出される地磁気Ｈのベクトルの方向は変化するが、その大きさは変化しない。また、方位円Ｃの中心Ｏの座標は、方位センサ１２の向きを変えて２回の測定を行うことにより求めることができる。或いは、現在の方位センサ１２の方位が分かっている場合には当該方位を入力して方位円の中心を求めることができる。これにより、図２に示すように方位円Ｃの中心点Ｏを決定し、方位円Ｃを描くことが可能となる。
【００１５】
そして、前記直交する二つの磁気検出素子の一つの磁気検出素子の検出方向例えば、図２に示すＶＹ軸方向が車両の進行方向と一致するように配置した場合、当該車両の向きは地磁気ベクトルと出力信号ＶｙのＶＹ軸とのなす角により表され、当該角が車両の進行方位となる。従って、方位円Ｃの中心点Ｏ（座標：Ｖxo、Ｖyo）から測定点Ｐ（座標：Ｖxp、Ｖyp）に向かうベクトルの方向が当該車両の進行方位となる。
【００１６】
通常、検出される地磁気ベクトルは、方位円Ｃから外れることはないが、前記磁気検出素子が地磁気以外の磁界（以下「外乱磁界」という）を検出することにより外れることがある。例えば、前記磁気検出素子が空調装置の作動により発生する磁界を検出した場合である。前記磁気検出素子は、地磁気と前記空調装置の作動により発生する外乱磁界とを合わせて検出するために外乱磁界分だけ方位円Ｃの位置がずれることになる。地磁気ベクトルは変化しないので、方位円Ｃの大きさが変化することはない。即ち、方位円の中心Ｏが移動するだけである。
【００１７】
この場合、外乱磁界の発生の前後において進行方位が同じであるとし、外乱磁界発生直前の測定点をＰ、外乱磁界発生後の測定点をＰ'とすれば、測定点Ｐが測定点Ｐ'まで移動した分だけ外乱磁界発生前の方位円Ｃの中心Ｏの位置を移動させることで、外乱磁界発生後の新たな方位円Ｃ'の中心Ｏ'（座標：Ｖxo'、Ｖyo'）を求め、新たな方位円Ｃ'を生成することができる。これにより、前記電機装置の作動時の急激な磁界の変化に対応して進行方位の表示を補正することが可能となる。
【００１８】
以下、図３及び図４に示すフローチャートにより作用を説明する。
先ず、図３のフローチャートにより方位表示について説明する。図２に示すように方位検出装置１１のマイクロプロセッサ１３は、方位センサ１２から入力される地磁気のＶＸ軸方向、ＶＹ軸方向の検出信号Ｖx、Ｖyを入力して内蔵する測定手段により当該車両の現在位置（測定点）Ｐ（座標：Ｖxp、Ｖyp）、及び内蔵する中心位置算出手段により方位円の中心点Ｏ（座標：Ｖxo、Ｖyo）を求め、内蔵する方位円生成手段により方位円Ｃ（図２）を求める（ステップＳ１）。これにより、方位円Ｃ、方位円Ｃの中心点Ｏ、及び測定点Ｐを取得する。
【００１９】
次に、前記各電機装置の作動に伴い発生する外乱磁界の影響による測定点の補正（コンパス補正）を行う（ステップＳ２）。この測定点の補正は、図４に示すフローチャートに従って行われる。マイクロプロセッサ１３は、バスライン５から空調装置の電子制御装置１、オーディオ装置の電子制御装置２、パワーウインド装置の電子制御装置３等の各電機装置の電子制御装置から動作情報を入手し（ステップ１１）、内蔵する電機装置作動検知手段によりこれらの電機装置が作動状態にあるか否かを判別する（ステップＳ１２）。
【００２０】
例えば、空調装置の風量の１段Up／Down時や、オーディオ装置のボリュームの１段Up／Down時等に入力される信号によりをこれら電機装置の作動と判断する。種々の電機装置の中では、特に空調装置の風量発生装置であるブロアモータの出力、オーディオ装置のスピーカの出力、及びリアデフォッガの出力が、車両内部において比較的大きな磁界を発生させ、方位センサ１２に影響を及ぼす。
【００２１】
マイクロプロセッサ１３は、ステップ１２の判別結果が否定（ＮＯ）の場合には、測定点の補正を行わずに当該ルーチンを終了し、肯定（ＹＥＳ）の場合例えば、空調装置が動作状態にあるときには当該空調装置の作動直後に方位センサ１２から入力される地磁気のＶＸ軸、ＶＹ軸方向の検出信号Ｖx'、Ｖy'を入力して前記測定手段により当該車両の測定点Ｐ'（座標：Ｖxp'、Ｖyp'）を求める（ステップＳ１３）。即ち、方位センサ１２が外乱磁界の影響を受けた後における測定点Ｐ'を取得する。
【００２２】
次に、ステップＳ１にて算出した空調装置の作動前の測定点Ｐ（座標：Ｖxp、Ｖyp）と方位円Ｃの中心点Ｏ（座標：Ｖxo、Ｖyo）との距離ｄ、及び中心点Ｏから測定点Ｐに向かうベクトルのＶＹ軸とのなす角（以下「方位」という）θを算出する。即ち、測定点Ｐと方位円Ｃとの関係を算出する（ステップＳ１４）。前記空調装置の作動直前の方位と作動直後の方位は、略同じであると見なすことができ、また、地磁気ベクトルは変化しないので、方位円の大きさが変化することはない。
【００２３】
次いで、マイクロプロセッサ１３は、前記中心位置算出手段により前記算出した測定点Ｐ'（座標：Ｖxp'、Ｖyp'）と距離ｄ及び方位θとに基づいて新たな方位円の中心点Ｏ'（座標：Ｖxo'、Ｖyo'）を求め、前記方位円生成手段により新たな方位円Ｃ'を求める（ステップＳ１５）。そして、前記空調装置作動前に求めた方位円Ｃを前記新たな方位円Ｃ'に置き換えて（ステップＳ１６）、当該ルーチンを終了する。このようにして、方位センサ１２の前記空調装置の作動に伴い発生する外乱磁界の影響による測定点の補正を行う。
【００２４】
図３に戻り、マイクロプロセッサ１３は、ステップＳ２で補正された新たな方位円Ｃ'上に前記空調装置の作動後に方位センサ１２から入力される信号Ｖｘ、Ｖｙを当てはめて方位を決定し（ステップＳ４）、対応する信号をディスプレイ駆動回路１４（図１）に出力して当該車両の進行方位をディスプレイ１５に表示する。これにより、電機装置の作動時の急激な磁場変化に対応して方位（コンパス表示）を補正することができる。
【００２５】
また、マイクロプロセッサ１３は、車速センサ６から入力される車速信号と前記方位とに基づいて公知の推測航法ルーチンを実行して、当該車両が如何なる方向に如何なる距離走行したかを演算し、この演算結果を予め記憶している地図情報と共にディスプレイ１５に表示する。
尚、上記実施例では、電機装置として空調装置の作動に対する測定点の補正について説明したが、他の電機装置の作動に対しても同様である。また、上記実施例では１台の電機装置が作動した場合の測定点の補正について説明したが、これに限るものではなく、複数台の電機装置が同時に作動している場合についても同様にして測定点を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る方位検出装置の実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る方位検出装置の方位補正の説明図である。
【図３】本発明に係る方位検出装置の作動を説明するためのフローチャートである。
【図４】図３に示すフローチャートにおける方位補正の詳細を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２７】
１  空調装置の電子制御装置
２  オーディオ装置の電子制御装置
３  パワーウィンド装置の電子制御装置
５  バスライン
６  車速センサ
１１  方位検出装置
１２  方位センサ（地磁気方位センサ）
１３  演算制御装置（マイクロプロセッサ）
１４  ディスプレイ駆動回路
１５  ディスプレイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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