JP2681628B2 - 陸上車両用進行方向データ発生装置 - Google Patents
陸上車両用進行方向データ発生装置Info
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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、一般的に、陸上車両の進行方向に関する高
精度情報を提供する装置に関する。 ［従来の技術］ 車両用の自動航法装置（ナビゲータ）は、道路を走行
中の車両の現在位置に関する情報を提供するものとして
種々のものが開発され、実用化されている。例えば、こ
の種の航法装置として広く知られているものに、「推測
航法」方式がある。この方式では、車両の走行距離と進
行方向を測定し、その測定値から推測航法位置を前進さ
せることによって、車両の軌跡をとる方法をとってい
る。推測航法装置にとって重要なことは、どの装置の場
合も、条件が絶えず変化する中で走行する車両の進行方
向に関するデータを生成する必要があることである。航
法装置が生成した情報に誤差があると、推測航法方式の
装置では、その誤差がそのまま車両の位置決め誤差とな
ってしまう。 従来の装置の中には、磁気コンパスやジャイロコンパ
スのように、車両の進行方向に関するデータを発生する
絶対方向センサを採用しているものがある。ジャイロコ
ンパスは高価であり、自動車やその他の陸上車両のよう
に、ハンドル操作が激しい車両での使用には不向きであ
る。また、磁気コンパスも同様に陸上車両には不向きで
ある。というのは、街路の周囲には鉄骨構築物があるこ
とがあり、このことが構築物をとり巻く地球磁場の異常
原因となり、この異常が車両がその場所を通過するとき
磁気コンパスの目盛を狂わすことになるからである。さ
らに、街路は両側に土手があったり、坂道があったり、
あるいは隆起があったりするので、磁気伏角誤差のよう
な誤差の原因となり、これがセンサの出力信号に反映さ
れることになる。磁気コンパスジンバルの形態に構成さ
れている場合には、車両を加速させると、コンパスの照
準に影響を与え、その結果磁気伏角誤差が顕著になると
いう問題がある。 方向センサの別タイプとして、相対進行方向を測定す
るものも知られている。この種の例としては、指向性ジ
ャイロ・コンパス、ガス回転速度センサ（gas turning
−rate sensor）、レーザ・リング・ジャイロ・コンパ
ス、振動棒回転速度センサ（vibrating rod turning−r
ate sensor）、差動走行距離計などがある。この種のセ
ンサでは、回転速度を測定し、以前のある時期の進行方
向が与えられたものとして、ある時期の車両の進行方向
を、その測定値から計算している。相対方向センサも同
様に、温度、成分のドリフト、および成分のオフセット
によって起こるさまざまな誤差の影響を受けやすい。ま
た、差動走行距離計は、街路の隆起、凹凸の道路、車道
上を走行する車輪の上下動、車輪の位置ずれなどの、道
路や車両の車輪、あるいは車輪自体の特性による誤差の
影響を受けやすい。以上およびその他の理由により、こ
の種のセンサは、その精度を維持することが困難である
という欠点がある。 どのタイプの方向センサの場合も、発生信号中の誤差
は、大部分がセンサ自体の外部から発生するものなの
で、センサを較正するだけでは、陸上車両の進行方向の
誤差発生原因によっては補償できない場合がある。どの
方向センサも、車両、センサ、および車両が走行する道
路や土地の状態によって起こる誤差の影響を受けやすい
ので、従来の航法装置では、陸上車両の進行方向に関す
る正確なデータが得られないという欠点があった。 したがって、陸上車両が変化のある道路面上や周囲環
境が変化する中を走行するときのように、条件が絶えず
変化する中を走行する車両の進行方向に関する正確なデ
ータが得られる装置が必要とされている。 ［発明が解決しようとしている問題点］ 本発明の目的は、陸上車両の進行方向に関する正確な
データを生成する装置を提供することにある。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明の装置によれば、陸上車両の進行方向を指示す
る方向情報などの、相互に独立の複数の方向信号を発生
する複数のセンサ装置から構成されている。また、これ
らの独立方向信号を受けて車両の進行方向を高精度に推
測するプロセッサ装置を備えている。 複数の独立方向信号は、基本的に独立のスペクトル特
性をもつ誤差を含んでいる。言い換えれば、複数のセン
サ装置の各々が影響を受ける誤差は、他の独立方向信号
が影響を受ける周波数特性と異なる周波数特性をもつ独
立方向信号に反映されている。したがって、本発明の好
適実施例では、プロセッサ装置は、複数の独立方向信号
のうちの少なくとも１つを、その１つの方向信号に含ま
れる誤差のスペクトル特性に応じて、選択的にフィルタ
にかける手段を備えている。これにより、少なくとも１
つの方向信号からの方向情報は、ほぼ誤差のない状態に
回復されることになる。 本発明の１つの実施例では、複数の独立方向信号は、
基本的に第１スペクトル特性をもつ誤差を含む第１方向
信号と、第１スペクトル特性と異なる第２スペクトル特
性をもつ誤差を含む第２方向信号とからなっている。こ
の実施例では、プロセッサ装置は、第１方向信号と第２
方向信号を結合して、第１信号誤差と第２信号誤差を方
向情報から分離した結合誤差信号を発生する第１手段を
備えている。この結合誤差信号は、結合誤差信号を第１
スペクトル特性に応じてフィルタにかけて、基本的に第
２誤差だけを含むフィルタ誤差信号を発生する手段に入
力される。最後に、フィルタ誤差信号と第２方向信号
は、第２誤差をフィルタ誤差信号でオフセットすること
によって、方向情報の推測精度を向上する第２結合手段
に入力される。 本発明の別の目的は、車両航法装置で操作可能な陸上
車両の進行方向に関するデータを生成する装置を提供す
ることにある。この車両航法装置はマップ内の道路の進
行方向に関するデータからなるマップ・データ・ベース
を保管するための記憶装置を備えている。また、車両航
法装置は車両がある特定の街路上にあることを認識し
て、特定の街路上にあると認識された車両の進行方向に
関する信号を発生する手段を備えている。さらに、本発
明によれば、制御信号の入力を受けて、マップ・データ
・ベースから取り出した方向データと、方向センサの１
つからの出力方向データとのどちらかを選択する手段を
備えている。 ［作用］ 以上を要約すると、本発明によれば、相互に独立した
方向データ発生源が２つ以上あり、各発生源は他の発生
源と周波数特性が異なる誤差を受けるようになってい
る。本発明の装置によれば、殆どの誤差は、独立の発生
源からの方向信号を結合し、フィルタにかけ、再結合す
ることによって効率的にフィルタにかけられるので、任
意の単一発生源の方向推測値よりも平均的にすぐれた方
向推測値が得られる。 ［実施例］ まず、図面を参照して本発明の装置の概要を説明し、
次に、基本的動作原理と好ましい実施例について説明す
ることにする。 I.概要 本発明による装置10の構成要素は第１図のシステム概
要図に示す通りである。本発明によれば、装置10は、少
なくとも、方向情報を含む第１方向信号をライン12上に
発生する第１センサ手段11と、方向情報を含む第２方向
信号を第１方向信号から独立してライン14上に発生する
第２センサ手段13とからなる複数のセンサ手段５を備え
ている。第１および第２方向信号は方向情報のほかに第
１および第２誤差を含んでいる。第１誤差は第１スペク
トル特性をもち、第２方向信号中の第２誤差は第１スペ
クトル特性と異なる第２スペクトル特性をもっている。 ライン14上の第２方向信号とライン12上の第１方向信
号は、第１方向信号と第２方向信号を結合して結合誤差
信号をライン16上に発生する第１結合手段15に接続され
ている。この結合誤差信号は第１方向信号と第２方向信
号との差信号であり、これにより、方向情報は結合誤差
信号から打ち消されることになる。第１結合手段15から
の結合誤差信号DELTAはライン16経由でフィルタ手段17
に送られ、そこで、DELTA信号は第２スペクトル特性に
応じてフィルタにかけられる。フィルタ手段17の出力
は、第２誤差が殆どフィルタ除去され、第１誤差だけを
含むフィルタ誤差信号Ｆ−DELTAとしてライン18上に送
出される。ライン12上の第１方向信号とライン18上のＦ
−DELTAは第２結合手段19の入力となるものである。第
２結合手段19はＦ−DELTA信号と第１方向信号を結合し
て第１誤差を殆ど打ち消して、本発明装置10搭載の陸上
車両の進行方向を推測する高精度方向推測値EHをライン
20上に出力する。 以上を要約すると、第１図図示の装置10は、少なくと
も、第１センサ装置11と、第２センサ装置13と、第１セ
ンサ装置11からの第１方向信号と第２センサセンサ装置
13からの第２方向信号の入力を受けて車両の予測方向EH
に関するデータをライン20上に出力するプロセッサ装置
21とから構成されている。 II.動作原理 以下では、方向信号に含まれる誤差の「スペクトル特
性」からとらえて、本発明の動作原理について説明す
る。ある特定の方向信号に含まれる誤差のスペクトル特
性は、一部には、その信号を発生する方向センサの種類
によって決まる。本発明の好適実施例では、下述するよ
うに、第１センサ装置は、差動走行距離計のように、相
対方向信号RDSを発生する相対方向センサで構成されて
おり、他方、第２センサ装置は磁気コンパスのように、
絶対方向信号ADSを発生する絶対方向センサで構成され
ている。前述したように、磁気コンパスのような絶対方
向センサは、磁気異常の影響を受けやすく、短期的誤差
の原因となっている。具体的に説明すれば、これらの磁
気異常は磁気異常発生個所に比較的近い距離にあると
き、ADS信号の誤差の原因となっている。したがって、
車両が異常個所のそばを通過すると、その影響は短距離
でも顕著に現れる。距離と時間は直接関係があるので
（速度×時間＝距離）、距離の代りに時間を用い、比較
的親しみのある時間と周波数の例を用いて、本発明につ
いて説明することにする。したがって、ADSに含まれる
誤差は方向信号スペクトルの比較的高い領域範囲に限定
されている。つまり、これらの誤差は比較的高周波の成
分を含んでいる。 これに対して、RDSの一次誤差は比較的長期的（つま
り、長距離）であるので、方向信号スペクトラムの比較
的低い領域範囲に限定されている。つまり、これらの誤
差は比較的低周波の成分を含んでいる。 最後に、実際の方向情報自体は、どの時点において
も、方向信号スペクトル内の全周波数成分をもつスペク
トル特性を備えているものと考えることができる。例え
ば、車両が急カーブで角を回るときは、実際の進行方向
は比較的短距離で短時間に急激に変化して、高周数波成
分を発生する。車両が長い直線路を走行するときは、実
際の進行方向はわずかに変化するだけなので、非常に低
い周波数成分が発生することになる。一般的に、進行方
向の周波数成分は、速度とルートに応じて、広いスペク
トル範囲で変化するのが普通である。 実際の進行方向は広いスペクトル範囲で変化するの
で、ADS信号とRDS信号のどちらか一方を周波数フィルタ
にかけるだけでは、不十分である。というのは、誤差信
号のほかに、実際の方向信号も常時フィルタにかけられ
るからである。 本発明の好適実施例では、まず、一方の方向信号を他
方の方向信号から減算することによって、実際の方向情
報を除去すると共に、両信号から誤差を含む誤差結合信
号DELTAを生成している。２センサからの誤差は相互に
独立しているので、平均値をとると、打ち消し合うもの
は他にないので残りの信号DELTAはすべての誤差を表す
ことになる。次に、この結合誤差信号DELTAを、高周波
数誤差成分、つまり、ADS中の誤差のスペクトル特性を
もつ誤差を除去するように調節された周波数選択フィル
タに通せばよい。これは、ADSの高周波誤差を除去する
効果がある。フィルタにかけて残った信号Ｆ−DELTA
（第１図中のライン18）には、RDSの低周波数誤差だけ
がほぼ未変更のまま含まれているのが理想的である。こ
の信号はRDS信号と再結合され、これらの低周波数誤差
を打ち消して、理想的には実際の方向情報だけが残り、
これは高精度の方向推測値EHとして出力に現れる。 本発明をさらに改善したものついて以下説明する。こ
れは、ADSとRDSに含まれる誤差の相対的大きさを推測す
るものである。ある時点では一方のセンサが、また他の
時点では他方のセンサが相対的に高いレベルの誤差を表
示することがある。そのようなときは、フィルタは、相
対的に高いレベルの誤差を出力した方のセンサから誤差
をより多く除去するように調整されるようになってい
る。 一般に、推測方向EHは正確には車両の実際の方向と一
致していないが、これは、結合処理とフィルタ処理が理
想的でなく、両センサのスペクトル特性が完全に分離さ
れていないからである。しかるに、本発明によれば、走
行条件や周囲環境条件が厳しくても、どちらかのセンサ
を個別的に使用して得られるものより、はるかに正確な
推測方向EHが得られる。 本発明を、単純化された数学モデルで表現すると理解
しやすいので、以下では、具体例を示しながら説明する
ことにする。第１センサ装置11は、例えば、車両の以前
の進行方向を基準にした車両の相対進行方向を示してい
る相対方向信号RDSを出力する。第１センサ装置11は相
対方向信号RDSを出力するので、車両のランダムな開始
進行方向は、大地を基準にした車両の相対進行方向から
ランダムな値だけずれて、第１センサ装置11の出力に反
映されることになる。また、タイヤがスリップしたり、
較正が不正確であると、付加誤差が生じることにもな
る。これらの誤差はRDS信号に累積される。つまり、誤
差がセンサ装置11の以前の出力に反映されるごとに、そ
の誤差が第１センサ装置11の現在の出力に含まれて、そ
れが現在の進行方向となってしまう。したがって、相対
方向信号（RDS）を式で表現すると、次のように単純化
することができる。 （１）RDS＝Ｈ＋Ｒ＋Ｄ 上式において、Ｈは方向情報、Ｒはランダムな開始進
行方向、Ｄはドリフトや他の誤差により第１センサ出力
信号に累積された誤差である。 第２センサ装置13は、例えば、大地を基準にした車両
の相対進行方向を示している絶対方向信号ADSを出力す
る。本発明の好適実施例では、第２センサ装置は、地球
磁場の方位を検出して、地球磁場の方位を基準にした車
両の相対方向を計算するようになっている。磁気方位と
実際の進行方向との差異（これを偏差と呼ぶ）は参照テ
ーブルやその他によって容易に修正できるので、説明を
簡単にするために、ここではその説明を省略する。第２
センサ装置13の出力の主な誤差発生原因は、車両が変化
のある土地や街路を走行するとき、第２センサ装置13の
周囲の条件の変化によって起こる地球磁場の変化といっ
た磁気異常にある。したがって、第２センサ装置13の出
力である絶対方向信号（ADS）は、次式のように単純化
して表すことができる。 （２）ADS＝Ｈ＋Ａ 上式において、Ｈは車両の進行方向情報であり、Ａは
磁気異常による誤差やその他の誤差である。 相対方向信号RDSと絶対方向信号ADSを結合する手段21
は、絶対方向信号ADSにおける誤差Ａと相対方向信号RDS
における誤差Ｄの影響を減少して、車両の高精度の推測
方位値をライン20上に出力するものである。 したがって、第１結合手段15は、下式に示すように、
相対方向信号RDSを絶対方向信号ADSから減算して、結合
誤差信号DELTAを出力する。 （３）DELTA＝ADS−RDS＝（Ｈ＋Ａ）−（Ｈ＋Ｄ ＋Ｒ）＝Ａ−（Ｄ＋Ｒ） この信号では、車両の進行方向情報Ｈは打ち消されて
いる。残りはすべて、磁気異常Ａ、ランダムな開始進行
方向誤差Ｒ、およびドリフト誤差である。Ａがないの
で、このDELTA信号は変化がゆるやかになり、Ｒが一定
であり、Ｄはゆるやかに変化するので、低周波数特性を
もつことになる。しかし、磁気異常Ａは一般に時間、つ
まり、車両が走行する距離と共に急激に変化する。これ
らの異常Ａは、一定値や変化が遅い信号だけを通過させ
る低域フィルタに通すことによって、信号から除去する
ことができる。また、Ｈも急激に変化するので、本実施
例では、まずＨを減算で除去して誤差を分離し、次に、
その結果得た信号DELTAをフィルタにかけてＡを除去
し、さらに、フィルタを通過した誤差信号Ｆ−DELTA信
号を用いて低周波数誤差をRDS信号から打ち消して、進
行方向の推測を向上している。フィルタ手段17は誤差Ａ
をフィルタにかけてDELTAから除去してＦ−DELTAを出力
する。したがって、Ｆ−DELTAは次式で表すことができ
る。 （４）Ｆ−DELTA＝−（Ｒ＋Ｄ） 次に、第２結合手段19はRDSとＦ−DELTAを加算して、
下式に示すように、進行方向に関する高精度の推測値を
出力する。 （５）EH＝RDS＋Ｆ−DELTA＝Ｈ＋Ｒ＋Ｄ−（Ｒ＋Ｄ） ＝Ｈ 上述した単純数学モデムから明らかなように、本装置
10のライン20上の出力は車両の進行方向を推測する信号
である。 なお、上述の例は、実際の処理過程を数学モデムで近
似的に表したにすぎず、したがって、その出力は正確で
ないことに注すべきである。また、測定時の雑音、フィ
ルタ処理の不完全、Ａと他の誤差信号Ｒ、Ｄのスペクト
ルの重なりといった誤差があると、推測値が不正確にな
る。 第１図に図示の本発明の実施例は、第1A、1B、および
1C図を参照して以下に説明するように、多数のセンサで
構成するように拡張が可能である。第1A図は、第１図の
装置10を、標準線形系表記に従って書き直して示したも
のである（例えば、A.OppenheumおよびR.Schafer著の
「デジタル信号処理」を参照のこと）。したがって、第
1A図では、各信号とフィルタは周波数（ｓ）の関数とし
て表してある。したがって、ADS（ｓ）は絶対方向信号
を表し、RDS（ｓ）は相対方向信号を表し、Ｆ（ｓ）は
フィルタを表している。故に、第1A図の場合のシステム
式は次式（６）のように書くことができる。 （６）EH（ｓ）＝RDS（ｓ）＋（ADS（ｓ） −RDS（ｓ））Ｆ（ｓ） 上式において、EH（ｓ）は周波数と共に変化する推測
進行方向である。 式（６）は次式（７）のように書き直すことができ
る。 （７）EH（ｓ）＝RDS（ｓ）（１−Ｆ（Ｓ）） ＋ADS（ｓ）Ｆ（ｓ） 式（７）は次式（８）で表すことができる。 （８）EH（ｓ）＝RDS（ｓ）F1（ｓ） ＋ADS（ｓ）F2（ｓ） ただし、F1（ｓ）＋F2（ｓ）はすべてのｓについて１
である。 したがって、第1A図は第1B図に示すように書き直すこ
とができる。この場合、F1（ｓ）は相対方向信号に現れ
ることが予想されるスペクトル特性をもつ誤差をフィル
タにかけるように構成されたフィルタ式である。同様
に、F2（ｓ）は絶対方向信号に現れることが予想される
誤差のスペクトル特性に対応するフィルタ特性を定義す
るフィルタ式である。したがって、第1B図に図示の実施
例によれば、各方向信号は別々にフィルタにかけられ、
フィルタ出力は結合されて推測進行方向EH（ｓ）が得ら
れるが、これらのフィルタには、F1とF2を加算すると、
進行方向の計算に関わりをもつ全周波数範囲にわたって
１になるという制約がある。 第1B図と式（８）をさらに拡張したものが、第1C図に
示している実施例である。この実施例は多数の方向信号
X1（Ｓ）、X2（ｓ）、…XN（ｓ）を出力するセンサと、
式F1（ｓ）、F2（ｓ）、…FN（ｓ）で定義されたフィル
タ特性をもつフィルタとを多数使用した例である。推測
進行方向は、下式（９）に示すように、多数のフィルタ
の各々の出力を結合することによって得られる。 （９）EH（ｓ）＝X1（ｓ）F1（ｓ）＋X2（ｓ）F2（ｓ） ＋…XN（ｓ）FN（ｓ） ただし、F1（ｓ）＋F2（ｓ）＋…FN（ｓ）はすべての
ｓでは１である。 本好適実施例では、Xi（ｓ）はｉ番目のセンサからの
信号を表す場合には、Fi（ｓ）はｉ番目のセンサからの
信号Xi（ｓ）に現れることが予想されるスペクトル特性
をもつ誤差をフィルタにかけるのに適したフィルタ特性
を定義するフィルタ式を表している。したがって、各セ
ンサは、すべての関係周波数のフィルタ式の和が１にな
るとのフィルタの制約の枠内で、センサが出力する方向
信号に現れることが予想される誤差のスペクトル特性に
従ってフィルタにかけられる。 （実施例） 第２図は、陸上を走行する車両に搭載され、車両航法
装置と併用される本発明の好適実施例のブロック図であ
る。第１図で用いている図面符号は矛盾のないかぎり、
第２図でも用いることにする。 第２図の装置10の動作例を、第3A〜3E図を参照して説
明する。第3A図は、例えば、車両に搭載の磁束ゲート・
コンパスから出力された絶対方向信号ADSのサンプルで
ある。第3B図は例えば車輌に搭載された差動走行距離計
により発生される相対方向信号RDSを示している。第3C
図は、第１結合手段15の出力に現れるDELTA信号の例で
ある。第3D図は、フィルタ装置17の出力に現れるＦ−DE
LTA信号の例である。第3E図は、実際のコースＨに重ね
合せたコースを走行する車両の推測進行方向出力例であ
る。 第２図に図示の装置10は第１センサ装置11、第２セン
サ装置13、および第１結合手段15とフィルタ手段17と第
２結合手段19とを含むプロセッサ装置21から構成されて
いる。 第１センサ装置11は差動走行距離計22からなってい
る。この差動走行距離計22は、車両車軸の両側の車輪の
走行距離差を、上述したように比較することによって、
相対方向信号RDSをライン12上に出力するものである。 第２センサ装置13は絶対方向信号ADSを出力するコン
パス装置23から構成されている。このコンパス装置は、
米国特許出願第675,827号（米国特許第4,646,015号）
（発明の名称「磁束ゲート・センサ」、発明者アランＣ
フィリップ、譲受人本願と同一人）に開示の磁束ゲート
・コンパスの使用が可能である。コンパス装置23は、地
球磁場を基準にした車両の絶対進行方向を示す信号をラ
イン28上に出力する。コンパス装置23の出力は、コンパ
ス装置23の周囲の磁場の強さを示す強度成分Ｍと、磁場
を基準にした車両の進行方向の相対角度を示す方向成分
θからなっている。 実際のコンパス出力ＸとＹは下式10と11で求めること
ができる。 （10）Ｘ＝McosLcosθ （11）Ｙ＝McosLsinθ ただし、 Ｍ＝地球磁場の大きさ Ｌ＝地球磁場の水平面より上の角、つまり、「伏角」 θ＝地球磁場の水平角、つまり、「方位」 したがって、方向成分θは次式（12）によって近似値
を求めることができる。 （12）θ＝arctan（Y/X） 出力の進行方向成分θはセレクタ装置24に入力され、
このセレクタ装置はライン26上のADS制御信号を受け
て、２入力のうちの１つをライン14の絶対方向信号ADS
として選択する。セレクタ装置24のもう一方の入力は、
下述する車両航法装置のマップ・データ・ベースに保管
されているデータである。マップ・データ・ベースから
取り出されるデータは、車両がある特定の街路を走行し
ていることが分かっているときの車両の進行方向を示し
ている。 通常の動作では、セレクタ装置がコンパス装置23から
の進行方向成分θを、ライン14の絶対方向信号ADSとし
て選択するものとして、第２図に図示の装置10について
説明する。ADS制御信号がどのようにライン26上に出力
され、２入力がどのように選択されるかを、第５図を参
照して詳細に説明することにする。 上述したように、第２図の装置10の動作は、第3A〜3E
図の信号図を参照して説明することが可能である。ま
ず、第3E図を参照して説明することにする。同図におい
て、ラインＨはこの例での車両の実際の進行方向を示し
ている。したがって、本例での車両は、東北に約45度の
角度の進行方向で線分101に沿ってスタートする。（説
明の便宜上、方向転換は瞬時に行なわれるものとす
る。）そのあと、線分102で示すように、車両は45度向
きを変えて、東方に走行する。次に、車両は、線分104
で示すように約120度向きを変えるまで、線分103で示す
ように直線走行する。続いて、車両は北西に約30度の進
行方向で本例の目的地まで線分105に沿って直線走行す
る。 第3A図は、磁束ゲート・コンパス23の進行方向成分θ
としての絶対方向信号ADSの例を示したものである。磁
束ゲート・コンバス23の出力信号は実際の進行方向Ｈの
軌跡をとったものである。同図から明らかなように、伏
角誤差といった異常による誤差が発生して、磁束ゲート
・コンパス23の信号に反映されている。また、第3A図に
示すように、鉄骨構築物などによる磁気異常によって、
磁束ゲート・コンパスは、ADSが凡そ360度向きを変えて
いるように、信号が大きな偏差を示しているスパイク現
象107を引き起こしている。 第3B図は、差動走行距離計22が出力するRDSの例を単
純化して示したものである。開始進行方向109は上述し
たようにランダム値であり、車両の進行方向とならない
ものである。この信号はセンサのドリフトを示してお
り、これは、相対方向信号の傾斜に反映されている。車
両が向きを変更したことは線分110と111によく表れてい
る。しかし、例えば、車輪のスリップで引き起こされた
誤差により、相対方向信号RDSが示すように、その向き
変更111は線分104に示されている120度より若干小さく
なっている。また、第3B図から明らかなように、最終線
分112での傾斜が、同図のそれより前の線分の傾斜より
若干大きくなっているが、これは、ドリフト誤差が一定
の速度で相対方向信号に累積していないことを示してい
る。 第3C図は、第3A図の絶対方向信号を第3B図の相対方向
信号から減算することによって得たDELTA信号を示して
いる。磁気異常106と107は、同図から明らかなように、
DELTA信号に反映されている。また、ドリフト、車輪の
スリップ、およびランダム開始進行方向もDELTA信号に
反映されている。最終線分113では、第3B図の線分112で
示すドリフトの傾斜が大きくなっている。また、車輪の
スリップによる若干のオフセット114がDELTA信号に見ら
れる。急激に変化する進行方向情報はRDSをADSから減算
することによって打ち消されている。 上述したように、ライン16上のDELTA信号からの高周
波異常は、フィルタ手段17に通してフィルタにかけれ
ば、信号方向情報Ｈに影響を与えないで、第3D図に示す
Ｆ−DELTA信号が得られる。第3D図に示すライン18から
のＦ−DELTA信号は若干の例外を除き、第3C図のDELTA信
号と同じである。最も注目されることは、スパイク107
が減少したことである。次に注目すべきは、磁気伏角誤
差異常106と車輪のスリップ114が若干減少したことであ
る。ドリフトの傾斜は、若干の傾斜依存シフトが115の
個所から116の個所までフィルタによって引き起こされ
ているが、そのまま維持されている。 次に、Ｆ−DELTA信号は第２結合手段19によって相対
方向信号に加算され、その出力は磁気偏差を含む推測進
行方向EHとなり、これは第3E図に示すように実際の進行
方向Ｈに重なり合っている。推測進行方向Ｈは、絶対方
向信号と相対方向信号に反映されている大部分の異常の
影響を受けていない。 ADSとRDS信号に含まれる誤差を除去するときの装置10
の相対特性は、フィルタ17装置の特性によって決まる。
したがって、フィルタ装置17の特性を設定すると、それ
がそのまま装置10の応答性になり、車両の推測進行方向
に関する正確なデータが得られる。本発明の好適実施例
では、フィルタ装置17は、走行距離期間にわたって、第
１結合手段15のライン16からのDELTA信号のサンプリン
グを定期的にとり、DELTA信号をフィルタにかけること
によって動作し、下記のフィルタ式（13）に従ってＦ−
DELTAを出力する。 上式において、Ｆ−DELTAnewはＦ−DELTAの新しい値
であり、Ｆ−DELTAoldはＦ−DELTAの以前の値であり、T
Cはフィルタの時（つまり、距離）定数であり、DELTA
newはDELTAの新しいサンプルである。したがって、フィ
ルタ装置17はフィルタ定数TCに従って動作する。TCは、
ライン16上のDELTA信号に含まれるADSからの誤差による
高周波数変動がフィルタで除去され、RDSからの誤差に
よる定周波数と低周波数の変動がフィルタを通過してラ
イン18上のＦ−DELTAに反映されるように設定されてい
る。TCを小さくすると、通過周波数が増加してADSへの
ウエートが多くなり、TCを大きくすると、通過周波数が
減少してRDSへのウエートが大きくなる。フィルタ装置1
7は、第１センサ装置と第２センサ装置からの方向信号
に反映される誤差のスペクトル特性に応じて、アナログ
方式とデジタル方式のどちらのフィルタを採用すること
も可能であり、フィルタ相互間の関係もさまざまにする
ことができる。 本発明の好適実施例では、フィルタ装置17はライン27
上のフィルタ制御信号の入力を受けて、例えば、上に挙
げたフィルタ式（13）におけるフィルタ時定数TCを変え
ることによって、フィルタ装置17の特性を変えるように
なっている。次に、第４図を参照してフィルタ装置17の
制御について説明する。 フィルタの制御 第４図は、フィルタ制御信号をライン27上に出力する
フィルタ制御手段30を示したものである。フィルタ制御
手段30はFPNを通して複数のパラメータFP1、FP2、FP3、
FP4、…の入力を受ける。これらのフィルタ・パラメー
タは、相対方向信号、絶対方向信号、絶対方向信号と相
対方向信号との比較、マップ・データ・ベース、磁場の
測定強度、および磁場強度とその他のデータ発生源との
比較から生成されるものである。ライン27上のフィルタ
制御信号はフィルタ定数TCを変えるように働くことによ
って、車両の推測データをライン20上に出力する際に絶
対方向信号と比べて、相対方向信号に付加されるウエー
トを制御するものである。 上記の式（13）に従って作られたフィルタ装置17で
は、フィルタ定数TCが１に近づくと、装置10のライン20
上の出力はライン14上の絶対方向信号に近似する。フィ
ルタ定数TCが大きくなると、ライン14上の絶対方向信号
に付加されるウエートは小さくなり、ライン12上の相対
方向信号はより近似してライン20上に反映される。 フィルタ制御手段30に入力される第１フィルタ・パラ
メータFP1は、ライン12上の相対方向信号RDSを、ライン
28上のコンパス手段23からの絶対方向信号ADSから減算
することによって生成される（ADS−RDS）。そのあと、
距離の関数としてウエートが付けられた（ADS−RDS）の
標準偏差SDDが求められる。距離の関数としてウエート
が付けられた標準偏差SDDが大きい場合は、差動走行距
離計22とコンパス手段23（またはそのどちらか）は誤差
のある信号を出力することになる。コンパース手段23ま
たは差動走行距離計22（またはその両方）が第１フィル
タ・パラメータFP1で示された誤差信号を出力すると、
フィルタ制御手段30は他のフィルタ・パラメータに基づ
いて、フィルタ定数Ｔを増加すべきか、減少すべきかを
判断する。 第１フィルタ・パラメータを生成する手段31はこの実
施例では、コンピュータ（図示せず）をソフトウェアで
制御することによって実現されている。１つの例とし
て、この手段31は、車両が毎秒約4.6m（15フィート）ま
たはそれ以上走行するつど、１秒に１回の割合で（ADS
−RDS）をサンプリングすることによって第１フィルタ
・パラメータFP1を出力する。標準偏差SDDは、最近の読
取値を３個（R1−R3）サンプリングして、これらのサン
プリングの現在の標準偏差SDNを計算することによって
計算される。SDNがSDDより大か、等しい場合は、SDDはS
DNに設定される。SDNがSDD以下であれば、SDDは下式（1
4）によって減少される。 ただし、ＴはSDDが減衰するときの時定数である。こ
のようにすると、（ADD−RDS）の標準偏差は走行距離の
最も近接した線分で収集されたデータに偏差をさらに明
確に反映するようにウエートが付けられ、急激な増加に
即時に応答するようになる。 第２フィルタ・パラメータFP2は磁気コンパス23で検
出された地球磁場の強度の異常な偏差を示す信号を発生
する手段32によって生成される。つまり、この第２フィ
ルタ・パラメータは、磁気コンパス23の出力からの測定
地球磁場強度を、予想地球磁場強度（これは車両の所在
地での垂直伏角Ｌが大きいと修正される）と比較するこ
とによって得られる。予想強度と測定強度との差が大き
いと、磁気コンパスの出力は信頼度が低下することにな
る。したがって、測定地球磁場強度が予想強度と異なる
ことを知らせるフィルタ・パラメータFP2を上記手段32
が出力し、第１フィルタ・パラメータFP1が設定される
と、フィルタ制御手段31はフィルタ装置17に信号を送
り、フィルタ時定数TCを減少することによって、出力に
対する絶対方向信号の影響を小さくし、相対方向信号に
対する依存度を大きくするように指示する。 本発明の好適実施例では、この手段32はコンピュータ
をソフトウエアで制御することによって実現されてい
る。予想地球磁場強度の値は、コンパス手段23の較正時
にコンピュータに記憶される。例えば、このデータは、
コンパス手段23をいくつかの既知進行方向に標定し、こ
れらの既知進行方向の各々について地球磁場強度を測定
することにより得ることができる。既知進行方向の測定
強度はコンピュータに記憶される。車両が地球磁場に異
常を引き起こす場所を走行するときは、これらの異常の
多くが存在することは、コンパス手段23の較正時に生成
された予想地球磁場強度と測定強度との差によって指示
される。 第３フィルタ・パラメータFP3は、コンパス手段23の
精度を示すものであり、これは手段33の中に置かれてい
る。例えば、この手段33はマップ・データ・ベース（こ
れはあとで詳述する）で実現して、コンパス手段23の出
力が異常の影響を受けることが予想されるマップ上の地
域について特定のビットをセットするようにすることが
可能である。この第３フィルター・パラメータFP3はFP1
がセットされたときフィルタ時定数TCを減少することを
指示する。 第４フィルタ・パラメータFP4は、相対方向信号を出
力する差動走行距離計22、つまり、第１センサ装置11の
精度を指示する手段34によって生成される。例えば、こ
の手段34が差動走行距離計22と併用されるときは、回転
半径と車両にかかる遠心力を検出する手段を備えてい
る。回転半径と回転時に車両にかかる遠心力に関するこ
れらのデータは、車両のサスペンションの形状やそのほ
か差動走行距離計の特定の実施形態に特有な要因によっ
て左右される差動走行距離計22の誤差と相関関係があ
る。FP4で使用される係数は、車両の仕様に関して入力
されたデータと、特定の車両の搭載された相対方向セン
サの測定較正とから得ることができる。 第４図中にｎ番目のフィルタ・パラメータFPNで示し
ているように、追加のパラメータは、使用される方向セ
ンサの個々の実施形態に応じて取り入れることが可能で
ある。 本発明の好適実施例では、フィルタ制御手段は多数の
パラメータの入力を受けて、フィルタ手段17のフィルタ
時定数TCを制御する信号をライン27上に出力するように
なっている。このフィルタ制御も、コンピュータをソフ
トウエアで制御することによって行なわれる。 フィルタ制御手段30の入力となる多数のパラメータ相
互間のさまざまな関係は、どのような実施形態を選択す
るかによって決まり、コンピュータがこれらの相互関係
を認識するようにプログラミングすることによって取り
入れることができる。したがって、センサ装置の個数が
決まれば、フィルタ手段17は、これらのセンサ装置が出
力する方向信号に反映される誤差のスペクトル特性に合
せて制御が可能である。 車両航法装置 上述したように、第２図に図示の本発明実施例の装置
10は、車両航法装置を搭載した陸上車両で使用されるも
のである。車両航法装置はある特定の街路を走行してい
ることが分かっている車両の進行方向に関する方向デー
タが保管されているマップ・データ・ベース25を装備し
ている。 車両航法装置については、米国特許出願第618,041号
（米国特許第4,796,191号）（発明の名称「車両航法装
置と方法」発明者スタンレイK.ハニーその他、出願日19
84年７月６日 譲受人本件出願と同一人）にその実施例
が詳しく説明されている。上記特許出願の説明内容は、
本発明装置10が併用される車両航法装置の１好適実施例
を説明する便宜上、本明細書に引用してある。 マップ・データ・ベース 車両航法装置と併用される本発明に係る装置10では、
上述したように、マップ・データ・ベースにある進行方
向データとADS信号の形で第２センサ装置が出力する進
行方向データのどちらかを選択するセレクタ手段24を備
えている。次に、このマップ・データ・ベース25につい
て説明する。 車両航法装置は、前掲米国特許第4,796,191号に開示
されているマップ・データ・ベースが保管されたマップ
記憶装置25（第２図参照）を備えている。このマップ・
データ・ベースは、（１）街路群Stを定義する１組の線
分Ｓ、（２）街路の幅、（３）線分Ｓの縦方向の傾斜、
（４）マップで識別される地域の磁気偏差、および
（６）街路名と街路住所を識別するデータからなってい
る。 街路群Stを定義する１組の線分Ｓを識別するためにマ
ップ記録装置25に保管されている街路線分データについ
て、第６図を参照して説明する。これらの街路Stは、各
々の街路Stを代数式で表して記憶装置25に保管されてい
る。一般的には、各々の街路Stは、１個または２個以上
の円弧、さらに具体的には、１個または２個以上の直線
線分Ｓとして保管されている。第６図に示すように、各
線分Ｓはそれぞれ座標X1Y1とX2Y2で定義された２つの終
点EP1とEP2をもっており、これらの座標データが記憶装
置25に保管されている。線分Ｓのコースまたは進行方向
はこれらの終点から判断される。 また、マップ・データ・ベースには、Ｎ極を実際のＮ
極伏角と関係づけて、街路Stの垂直傾斜による進行方向
誤差を判断するデータと、ある地域の実際の磁気偏差を
表すその他のデータが保管されている。これらの特性は
一般に連続しており、徐々に変化するので、この目的の
ために保管しておく係数は、マップ・データ・ベース全
体から見ると、わずかですむ。上述したように、これら
の係数は多数のパラメータのうちの１つまたは２以上と
して、フィルタ制御手段30と下述するセレクタ制御手段
50に入力することができる。 マップ・データ・ベースは、マップ・データ・ベース
を構築するためにある地域を調査し写真にとるとき起こ
りやすい調査誤差や写真誤差、マップ・データ・ベース
を構築したあと新しい街路が舗装されたことによる未更
新データ誤差、３次元の地表面を２次元の平坦面で表す
ときによく犯しやすい誤差といった、さまざまな誤差の
影響を受けやすい。この結果、マップ・データ・ベース
には、マップ全体、マップのサブエリアまたは特定の線
分Ｓに関する精度を推測するデータを含めてもよい。さ
らに、マッブＭ内のいくつかの街路Stは、実際の場所
（例えば、トレーラ駐車道路）を概念化したものとして
知られている。マップ精度データはこれらの街路Stを識
別するようにコード化することが可能である。 ある特定の線分Ｓ上にあると認識される車両の進行方
向は、終点EP1とEP2から線分Ｓの傾斜を判断し、その傾
斜をマップの既知方位と比較することにより、マップ・
データ・ベースから計算される。両方向街路の場合は、
車両の進行方向は、最も最近に発生した車両の推測進行
方向に最も近い方向であると判断される。 以上を要約すれば、マップ・データ・ベースには、磁
気伏角誤差の原因となる坂道のある街路、近くにその周
辺の磁場に異常を引き起こす大きな鉄骨建造物がある街
路のように、コンパス装置の信頼性を低下させることが
予想される特性をもつマップ上の場所を識別するデー
タ、磁場の偏差が自然現象で起こる地域を識別するデー
タ、そのほかのデータが収容されている。地域の特性を
識別するデータはマップ・データ・ベースにおいてマッ
プ自体の精度を示すデータで補足されている。 セレクタ制御 第５図は、ADS制御信号をライン26上に出力するセレ
クタ制御手段50のブロック図である。上述したように、
第２図の装置23は、通常は、コンパス装置23の出力を選
択するように動作する。しかし、マップ・データ・ベー
スから計算された進行方向の方が望ましいと、ADS信号
が示しているときは、選択手段24はマップからの進行方
向を、ライン14上の絶対方向信号として選択するように
なっている。本発明の好適実施例は、ADS制御信号をラ
イン26上に出力するセレクタ制御装置50は多数の選択パ
ラメータSP1〜SPNの入力を受けてADS制御信号をライン2
6上に出力して、選択装置24にマップ・データ・ベース2
5かコンパス装置23のどちらかのデータを選択させるよ
うになっている。 第１選択パラメータSP1は、車両の所在場所がある特
定の街路上にあると航法制御装置が認識したかどうかを
指示する。したがって、第１選択パラメータSP1は、車
両がある特定の街路上に所在していることを指示する手
段51によって生成される。 第２選択パラメータSP2は、特定の街路の進行方向が
車両の推測進行方向に関するライン20上のデータのしき
い値の範囲内にあるかどうかを指示するものである。し
たがって、第２選択パラメータSP2は、マップ・データ
・ベース25上の特定の街路が予測している進行方向に対
応する車両の推測進行方向を指示するデータを、装置10
が出力しているかどうかを指示する手段51によって生成
される。 第３選択パラメータSP3はマップ・データ・ベースに
あるものが使用され、コンパス装置23の出力の誤差の原
因となる磁気異常を受けることが予想される地域や特定
の街路線分に車両が所在しているかどうかを指示するも
のである。車両の場所によってコンパス信号に予想され
る誤差に関するデータは、第３選択パラメータSP3を生
成する手段53から得られる。 実施例では、セレクタ制御手段50は、第１選択パラメ
ータSP1、第２選択パラメータSP2、および第３選択パラ
メータSP3がセットされているときだけセレクタ装置24
にマップ・データ・ベースを選択させるようになってい
る。したがって、ライン14上に絶対方向信号を発生する
ためにマップ・データ・ベースが使用されるのは、車両
がある特定の街路上にあると航法装置が判断し、コンパ
ス装置が車両の所在する地域の磁気異常の影響を受ける
と予想されることをマップ・データ・ベースが示してお
り、車両の推測進行方向に関するデータを示す装置10の
出力がマップ・データ・ベース上の特定の街路が示して
いる進行方向のしきい角の範囲内にあるときだけであ
る。 第５図に示すように、絶対方向信号を出力する第２セ
ンサ装置にどのタイプのものを使用するかに応じて、追
加の選択パラメータSPKを採用することも可能である。
選択パラメータ相互間のさまざまな関係は、車両航法装
置、マップ・データ・ベース、および絶対方向信号の出
力に使用されるセンサの特性によって決まる。 本発明の好適実施例では、選択パラメータSP1〜SPNの
各々とセレクタ制御装置50は、航法制御装置と共にコン
ピュータをソフトウエアで制御することによって実現さ
れる。 航法装置パラメータ 本発明の装置が上述した車両航法装置と併用されると
きは、フィルタ制御装置の出力はパラメータとして航法
装置にフィードバックされる。ライン17上のパラメータ
は車両が特定の街路上にあるかどうかを判断するため
に、そのアルゴリズムの中で車両航法装置によって使用
される。このアルゴリズムの一部は、装置10の出力、つ
まり、ライン20上の車両の推測進行方向を、車両が現在
所在している線分Ｓの既知進行方向と比較するものであ
る。 第７図は、前掲の米国特許第4,796,191号に開示され
ている車両航法装置でのサブルーチンの流れ図を示した
もので、線分Ｓがしきい値の範囲内で車両の推測進行方
向と並行になっているかどうかはこのサブルーチンによ
って判断される。まず最初に、線分Ｓの角度αが下式
（15）に従って計算される（ブロック7A）。 （15）α＝arctan［（Y2−Y1）／（X2−X1）］ 上式において、X1、X2、Y1、Y2は車両が所在している
と予想される線分Ｓの終点EPのXY座標データと現在航法
装置によって処理中のXY座標データである。 次に、車両の現在の推測進行方向EHが本装置10のライ
ン20から判断される（ブロック7B）。つづいて、システ
ムはα−EHの絶対値またはα−EH＋180゜の絶対値がし
きい値の度数以下であるかどうかを判断する（ブロック
7D）。この差がしきい値より大であると（ブロック7
D）、システムはこの線分Ｓが車両の推測進行方向EHと
並列でないと判断する（ブロック7E）、この差がしきい
値以下であれば（ブロック7D）、システムはこの線分Ｓ
が車両の推測進行方向EHと並行であると判断する（ブロ
ック7F）。 この特定の線分が車両の推測進行方向と並列であるか
どうかを判断する装置は第４図のライン27上のパラメー
タを受け取り、ブロック7Dのしきい値を出力する。推測
進行方向手段20が信頼できないことをパラメータが示し
ているときは、ブロック7Dのしきい値は増加される。他
方、ライン20上の推測進行方向の信頼度が高いことがラ
イン27上のパラメータが示していれば、ブロック7Dのし
きい値は減少される。 ブロック7Dのしきい値を設定するこのパラメータは、
前掲米国特許第4,796,191号に開示の航法装置でパラメ
ータの１つとして使用され、車両がどの線分上に所在す
るかが判断され、したがって、上述したようにADSとし
て使用されるマップ上の進行方向データが判断される。 使用されるソフトウエア 上述したように陸上車両の進行方向に関する高精度の
推測データを提供する装置10は、公知のアナログ部品ま
たはデジタル部品を用いて製造することができる。本発
明の好適実施例では、本装置はコンピュータ（図示せ
ず）をソフトウエアで制御する方法を採用している。第
８図と第8A〜8H図は本発明に従って動作するコンピュー
タをソフトウエアで制御する過程を流れ図で示したもの
である。 第８図は、本発明に従って推測進行方向EHを計算する
全体流れ図である。この流れ図において、推測進行方向
EHの計算は、まず、コンパスからの進行方向HCを計算す
ることから開始される（ブロック8A）。コンパスからの
進行方向HCは、コンパスの出力の方向成分に対応してい
る。進行方向HCの計算の仕方は第8A図に示してある。 次のステップでは、車輪からの進行方向HW、つまり、
車輪上の差動走行距離計からの方向信号の計算が行なわ
れる（ブロック8B）。車輪からの進行方向HWの計算方法
は第8D図に示してある。 次のステップでは、コンパス誤差限界ECの計算が行な
われる（ブロック8C）。コンパス誤差限界の計算方式は
第8C図に示す通りである。 次のステップでは、車輪センサ誤差限界EWの計算が行
なわれる（ブロック8D）。車輪誤差限界EWの計算方法は
第8D図に示してある。 第８図の全体流れ図の次のステップでは、HCとHWから
結合誤差信号DELTAが計算される（ブロック５）。DELTA
はHC−HWに等しい。 次のステップでは、ソフトウエアは、車両がしきい値
の距離だけ走行したかどうかを判断する（ブロック
６）。しきい値の距離は使用されるセンサの種類、車両
の平均速度、その他の要因によって判断され、推測進行
方向の計算が最適化される。 車両がしきい値の距離だけ走行すると、フィルタ時定
数の係数が計算される（ブロック8E）。フィルタ時定数
の係数Ｆは上述したフィルタ時定数Ｔの計算のとき使用
されるものである。フィルタ時定数の係数Ｆの計算過程
は第8E図の流れ図に示してある。車両がしきい値の距離
だけまだ走行していなかった場合は、時定数の係数はそ
のままになっている。 次のステップでは、絶対方向信号を進行方向HCから選
択すべきか、マップ・データ・ベースから選択すべきか
が判断される。進行方向がマップ・データ・ベースから
選択された場合は、DELTAが再計算される（ブロック8
F）、第8F図はマップ・データ・ベースまたは進行方向H
Cを選択するときのアルゴリズムを示したものである。 次のステップでは、フィルタ時定数TCを決算するため
にフィルタ時定数の係数Ｆを用いてＦ−DELTAが計算さ
れる（ブロック８）。Ｆ−DELTAを計算する流れ図は第8
G図に示す通りである。 最後のステップは、推測進行方向EHが車輪の進行方向
HWとＦ−DELTAから計算される。推測進行方向EHを計算
するアルゴリズムは第8H図に示す通りである。 第8A図はコンパスからの進行方向HCを計算するための
アルゴリズムを示したものである。最初のステップで
は、磁束ゲート・コンパスX1とY1からの出力が読み取ら
れる（ブロック１）。次のステップで、コンパスのずれ
が、X1−X2に相当するX2とY1−Y0に相当するY2を出力す
ることによって補償される。ただし、X0とY0はコンパス
のずれである（ブロック２）。次のステップでは、コン
パスからの出力のうちの進行方向成分が計算される（ブ
ロック３）。進行方向成分Ａは逆正接（Y2,X2）に相当
する。次のステップでは、コンパスの偏差が進行方向Ａ
において補償される（ブロック４）。これは、Ｂ＝Ａに
進行方向Ａの偏差を加えることによって行なわれる。こ
の偏差は較正時に作成したテーブルにあるものが使用さ
れる。最後のステップでは、コンパスの回転と磁気偏差
が補償される（ブロック５）。これはHC＝Ｂ−Ｒ＋Ｖを
計算することによって行なわれる。ただし、Ｒはコンパ
スの回転であり、Ｖは磁気偏差である。回転の項Ｒは較
正時に計算され、磁気偏差の項Ｖはマップ・データ・ベ
ースの一部として保管されている。 第8B図は、車輪からの進行方向HWを計算するための流
れ図を示したものである。最初のステップでは、左右の
車輪からの車輪パルスを読み取って、左右の車輪がそれ
ぞれ走行した距離ｌ、ｒが判断される（ブロック１）。
次のステップでは、速度Ｖがｌとｒを加え、その結果を
２で割ることによって計算される（ブロック２）。次の
ステップでは、（Ｌ−Ｒ）/Vに相当する比率Ｒが計算さ
れる（ブロック３）。次に、比率Ｒと速度Ｖを基準にし
て、実効車輪軌跡Ｔが参照テーブルから求められる（ブ
ロック４）。参照テーブルは較正時に作成される。その
あと、回転角αが（Ｌ−Ｒ）×KD倍し、その積をＴで割
ることによって計算される。ただし、KDは車輪センサの
較正係数である（ブロック５）。最後に、車輪の進行方
向HWが以前の車輪の進行方向にαを加えた値に設定され
る（ブロック６）。 第8C図はコンパス誤差限界ECを計算するときの流れ図
である。最初のステップでは、磁束ゲート・コンパスか
らの出力ＸとＹが読み取られる（ブロック１）。次のス
テップでは、コンパスのずれが補償される（ブロック
２）。次に、磁場強度BMが（x22＋y22）の平方根をとる
ことによって計算される（ブロック３）。磁場強度はコ
ンパス装置の出力のうちの強度成分に対応している。次
のステップでは、係数Ｄが（DM−BE）/BEの絶対値をと
ることによって計算される。ただし、BEは参照テーブル
に入っている地球磁場の強度である（ブロック４）。最
後に、コンパス誤差限界ECがＤ×60゜に設定される（ブ
ロック５）。第8D図は、車輪センサの誤差限界EWの計算
過程を示したものである。最初のステップでは、進行方
向変更αが車輪から計算される（ブロック２）。次に、
車輪センサの増分誤差EW1がα×Ｋの絶対値になるよう
に計算される。ただし、Ｋはほぼ0.1に相当する定数で
ある（ブロック２）。次のステップでは、車輪センサの
累積誤差EWAがEW＋EW1に設定される（ブロック３）。次
に、フィルタ定数FEがDN/DTに設定される。ただし、DN
は名目距離定数であり、DTは最後の計算以降車両が走行
した距離である（ブロック４）。最後に、車輪センサ誤
差限界EWがEWA×（FE−１）/FEに設定される（ブロック
５）。 第8E図はフィルタ時定数TCを計算するとき使用される
フィルタ時定数の係数Ｆの計算流れ図である。最初のス
テップでは、、DELTAの時間重み付き標準偏差SDDが計算
される（ブロックＡ）。DELTAの時間重み付き標準偏差
の計算アルゴリズムは第8E/A図に示す通りである。次の
ステップでは、進行方向誤差Eh＝SDD×Ｋ×（EW−EC）
が計算される（ブロック２）。ただし、Ｋは装置の精度
を最大にするために試行錯誤で設定された定数である。
次のステップでは、Ehがゼロと比較される（ブロック
３）。Ehがゼロより大であれば、誤差は主に差動走行距
離計の車輪によるものなので、フィルタ時定数の係数Ｆ
は（Eh＋K1）/K1になるように計算される（ブロック
４）。ただし、K1は定数である。Ehがゼロ以下かそれと
等しければ、誤差は主にコンパスからの出力によるもの
である。したがって、フィルタ時定数の係数ＦはK2/（E
h＋K2）になるように設定される（ブロック５）。ただ
し、K2は定数である。 第8E/Aは、時間重み付き標準偏差SDDの計算流れ図を
示したものである。最初のステップでは、以前の３つの
DELTA測定値の標準偏差SDNが計算される（ブロック
１）。次のステップでは、時間重み付き標準偏差SDDが
（1/T）×SDN＋（Ｔ−１）SDDOになるように計算される
（ブロック２）。ただし、Ｔはほぼ６であり、SDDOは以
前に計算されたSDDである。次のステップでは、SDNがSD
Dと比較される（ブロック３）。SDNがSDDより大であれ
ば、SDDはSDNに設定される（ブロック４）。そうでなけ
れば、SDDはブロック２で計算された値のままになって
いる。 第8F図は、コンパスからのADS信号を選択するか、マ
ップ・データ・ベースを選択するかを判断するときのア
ルゴリズムを示したものである。最初のステップでは、
ソフトウエアは、航法アルゴリズムの最後の更新時に車
両がマップ上のどこにいたかを判断する（ブロック
１）。車両がある特定の街路上にいなかった場合は、進
行方向はコンパスから選択される。しかし、車両がマッ
プに更新されていた場合は、ソフトウエアは特別なマッ
プ・データ・ベース・ビットがセットされているかどう
かを判断する（ブロック２）。この特殊マップ・データ
・ベース・ビットは、コンパスからの進行方向信号HCが
不正確であると予想される地域に車両がいることを、マ
ップが示しているときセットされる。特殊マップ・デー
タ・ベース・ビットがセットされていないと、進行方向
はコンパスから選択される。特殊マップ・データ・ベー
ス・ビットがセットされていると、ソフトウエアはマッ
プの進行方向がしきい値内のコンパスの進行方向に一致
しているかどうかを判断する。進行方向が一致していな
ければ、進行方向はコンパスから選択される。一致して
いれば、進行方向はマップ・データ・ベースから選択さ
れ、DELTAはHM−HWと一致するように再計算される（ブ
ロック４）。ただし、HMはマップからの進行方向であ
り、HWは車輪からの進行方向である。 第8G図はＦ−DELTAの計算アルゴリズムを示したもの
である。最初のステップでは、フィルタ定数TCがDN/DT
×Ｆ）に設定されるように計算される（ブロック１）。
ただし、DNは名目距離定数であり、DTは走行距離であ
り、Ｆはフィルタ時定数の係数である。次のステップで
は、上述したように、Ｆ−DELTAが、（DELTAnew/TC）＋
（（TC−１）/TC）×Ｆ−DELTAoldと一致するように計
算される（ブロック２）。 第8H図は、車輪からの進行方向とＦ−DELTAの計算を
示したものである。推測進行方向EHはHW＋Ｆ−DELTAと
一致するように設定される（ブロック１）。 本明細書の付録Ａは、本発明を実行するためにソース
・コード言語で書いたプログラムの印刷出力であり、本
発明の１実施例を実現するために作られたものである。
付録Ａにリストされているソフトウエアは次のサブルー
チン・モジュールから構成されている。 １）COUR MOD。このモジュールは、Ｆ−DELTAを計算す
る低域フィルタの係数を求めるものである。 ２）SDEV。このモジュールは標準偏差を計算するもので
ある。 ３）STDEV。このモジュールは標準偏差を計算するもの
である。 ４）DEVCORR。このモジュールはだ円偏差のコンパス読
取り値を修正するものである。 ５）DR。このモジュールは中心となる航法プログラムで
ある。 ６）ERRFLTR。このモジュールは動作が速く、減衰が遅
いフィルタ機能をもつものである。 ７）LFILTER。このモジュールは単極無限パルス応答デ
ジタル・フィルタの機能をもつものである。 ８）RDSENSOR。このモジュールは磁場センサと車輪セン
サを読み取るものである。 ９）TRACK。このモジュールは、左右車輪の間隔が与え
られているときアッカマン操舵車輪の軌跡を計算するも
のである。 10）DRPUPDT。このモジュールは、車両位置の増分変化
が与えられているとき航法位置を更新するものである。 11）DRCALC。このモジュールは左右の車輪センサの読取
り値が与えられているとき走行増分距離と増分進行方向
変化を計算するものである。 ［発明の効果］ 本発明による装置10は、陸上車両の進行方向に関する
正確な情報を得るために、方向センサに発生する信号誤
差を除去することによって従来センサの問題を解決した
のである。本発明の装置および方法によれば、絶対方向
信号と相対方向信号に反映される誤差を最小にする効果
がある。相対方向センサでの誤差の大部分は確率的に絶
対方向信号に反映される磁気異常誘因誤差から独立して
おり、スペクトル的には分離されているので、本発明に
よれば、これらの信号を結合して、車両の進行方向に関
する正確データを生成するときの誤差による影響を隔離
し、最小にすることができる。 本発明の好適実施例を図例をもって以上説明してきた
が、本発明はこれまでに説明してきた内容に限定される
ものではない。これまでの開示事項に照らして、種々変
更と改良が可能であることは勿論である。特定の実施例
を選択して説明してきたのは、本発明の原理とその応用
例を最も分かりやすく説明することによって、当業者が
目的とする特定の用途に合った形に変更を加えて、本発
明を最大限に活用できるようにするためである。本発明
の技術範囲は特許請求の範囲に記載されている通りであ
る。 したがって、本発明のそのほかの特徴と利点は明細
書、付録、特許請求の範囲の記載および図面を検討する
ことにより明確になるはずである。
精度情報を提供する装置に関する。 ［従来の技術］ 車両用の自動航法装置（ナビゲータ）は、道路を走行
中の車両の現在位置に関する情報を提供するものとして
種々のものが開発され、実用化されている。例えば、こ
の種の航法装置として広く知られているものに、「推測
航法」方式がある。この方式では、車両の走行距離と進
行方向を測定し、その測定値から推測航法位置を前進さ
せることによって、車両の軌跡をとる方法をとってい
る。推測航法装置にとって重要なことは、どの装置の場
合も、条件が絶えず変化する中で走行する車両の進行方
向に関するデータを生成する必要があることである。航
法装置が生成した情報に誤差があると、推測航法方式の
装置では、その誤差がそのまま車両の位置決め誤差とな
ってしまう。 従来の装置の中には、磁気コンパスやジャイロコンパ
スのように、車両の進行方向に関するデータを発生する
絶対方向センサを採用しているものがある。ジャイロコ
ンパスは高価であり、自動車やその他の陸上車両のよう
に、ハンドル操作が激しい車両での使用には不向きであ
る。また、磁気コンパスも同様に陸上車両には不向きで
ある。というのは、街路の周囲には鉄骨構築物があるこ
とがあり、このことが構築物をとり巻く地球磁場の異常
原因となり、この異常が車両がその場所を通過するとき
磁気コンパスの目盛を狂わすことになるからである。さ
らに、街路は両側に土手があったり、坂道があったり、
あるいは隆起があったりするので、磁気伏角誤差のよう
な誤差の原因となり、これがセンサの出力信号に反映さ
れることになる。磁気コンパスジンバルの形態に構成さ
れている場合には、車両を加速させると、コンパスの照
準に影響を与え、その結果磁気伏角誤差が顕著になると
いう問題がある。 方向センサの別タイプとして、相対進行方向を測定す
るものも知られている。この種の例としては、指向性ジ
ャイロ・コンパス、ガス回転速度センサ（gas turning
−rate sensor）、レーザ・リング・ジャイロ・コンパ
ス、振動棒回転速度センサ（vibrating rod turning−r
ate sensor）、差動走行距離計などがある。この種のセ
ンサでは、回転速度を測定し、以前のある時期の進行方
向が与えられたものとして、ある時期の車両の進行方向
を、その測定値から計算している。相対方向センサも同
様に、温度、成分のドリフト、および成分のオフセット
によって起こるさまざまな誤差の影響を受けやすい。ま
た、差動走行距離計は、街路の隆起、凹凸の道路、車道
上を走行する車輪の上下動、車輪の位置ずれなどの、道
路や車両の車輪、あるいは車輪自体の特性による誤差の
影響を受けやすい。以上およびその他の理由により、こ
の種のセンサは、その精度を維持することが困難である
という欠点がある。 どのタイプの方向センサの場合も、発生信号中の誤差
は、大部分がセンサ自体の外部から発生するものなの
で、センサを較正するだけでは、陸上車両の進行方向の
誤差発生原因によっては補償できない場合がある。どの
方向センサも、車両、センサ、および車両が走行する道
路や土地の状態によって起こる誤差の影響を受けやすい
ので、従来の航法装置では、陸上車両の進行方向に関す
る正確なデータが得られないという欠点があった。 したがって、陸上車両が変化のある道路面上や周囲環
境が変化する中を走行するときのように、条件が絶えず
変化する中を走行する車両の進行方向に関する正確なデ
ータが得られる装置が必要とされている。 ［発明が解決しようとしている問題点］ 本発明の目的は、陸上車両の進行方向に関する正確な
データを生成する装置を提供することにある。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明の装置によれば、陸上車両の進行方向を指示す
る方向情報などの、相互に独立の複数の方向信号を発生
する複数のセンサ装置から構成されている。また、これ
らの独立方向信号を受けて車両の進行方向を高精度に推
測するプロセッサ装置を備えている。 複数の独立方向信号は、基本的に独立のスペクトル特
性をもつ誤差を含んでいる。言い換えれば、複数のセン
サ装置の各々が影響を受ける誤差は、他の独立方向信号
が影響を受ける周波数特性と異なる周波数特性をもつ独
立方向信号に反映されている。したがって、本発明の好
適実施例では、プロセッサ装置は、複数の独立方向信号
のうちの少なくとも１つを、その１つの方向信号に含ま
れる誤差のスペクトル特性に応じて、選択的にフィルタ
にかける手段を備えている。これにより、少なくとも１
つの方向信号からの方向情報は、ほぼ誤差のない状態に
回復されることになる。 本発明の１つの実施例では、複数の独立方向信号は、
基本的に第１スペクトル特性をもつ誤差を含む第１方向
信号と、第１スペクトル特性と異なる第２スペクトル特
性をもつ誤差を含む第２方向信号とからなっている。こ
の実施例では、プロセッサ装置は、第１方向信号と第２
方向信号を結合して、第１信号誤差と第２信号誤差を方
向情報から分離した結合誤差信号を発生する第１手段を
備えている。この結合誤差信号は、結合誤差信号を第１
スペクトル特性に応じてフィルタにかけて、基本的に第
２誤差だけを含むフィルタ誤差信号を発生する手段に入
力される。最後に、フィルタ誤差信号と第２方向信号
は、第２誤差をフィルタ誤差信号でオフセットすること
によって、方向情報の推測精度を向上する第２結合手段
に入力される。 本発明の別の目的は、車両航法装置で操作可能な陸上
車両の進行方向に関するデータを生成する装置を提供す
ることにある。この車両航法装置はマップ内の道路の進
行方向に関するデータからなるマップ・データ・ベース
を保管するための記憶装置を備えている。また、車両航
法装置は車両がある特定の街路上にあることを認識し
て、特定の街路上にあると認識された車両の進行方向に
関する信号を発生する手段を備えている。さらに、本発
明によれば、制御信号の入力を受けて、マップ・データ
・ベースから取り出した方向データと、方向センサの１
つからの出力方向データとのどちらかを選択する手段を
備えている。 ［作用］ 以上を要約すると、本発明によれば、相互に独立した
方向データ発生源が２つ以上あり、各発生源は他の発生
源と周波数特性が異なる誤差を受けるようになってい
る。本発明の装置によれば、殆どの誤差は、独立の発生
源からの方向信号を結合し、フィルタにかけ、再結合す
ることによって効率的にフィルタにかけられるので、任
意の単一発生源の方向推測値よりも平均的にすぐれた方
向推測値が得られる。 ［実施例］ まず、図面を参照して本発明の装置の概要を説明し、
次に、基本的動作原理と好ましい実施例について説明す
ることにする。 I.概要 本発明による装置10の構成要素は第１図のシステム概
要図に示す通りである。本発明によれば、装置10は、少
なくとも、方向情報を含む第１方向信号をライン12上に
発生する第１センサ手段11と、方向情報を含む第２方向
信号を第１方向信号から独立してライン14上に発生する
第２センサ手段13とからなる複数のセンサ手段５を備え
ている。第１および第２方向信号は方向情報のほかに第
１および第２誤差を含んでいる。第１誤差は第１スペク
トル特性をもち、第２方向信号中の第２誤差は第１スペ
クトル特性と異なる第２スペクトル特性をもっている。 ライン14上の第２方向信号とライン12上の第１方向信
号は、第１方向信号と第２方向信号を結合して結合誤差
信号をライン16上に発生する第１結合手段15に接続され
ている。この結合誤差信号は第１方向信号と第２方向信
号との差信号であり、これにより、方向情報は結合誤差
信号から打ち消されることになる。第１結合手段15から
の結合誤差信号DELTAはライン16経由でフィルタ手段17
に送られ、そこで、DELTA信号は第２スペクトル特性に
応じてフィルタにかけられる。フィルタ手段17の出力
は、第２誤差が殆どフィルタ除去され、第１誤差だけを
含むフィルタ誤差信号Ｆ−DELTAとしてライン18上に送
出される。ライン12上の第１方向信号とライン18上のＦ
−DELTAは第２結合手段19の入力となるものである。第
２結合手段19はＦ−DELTA信号と第１方向信号を結合し
て第１誤差を殆ど打ち消して、本発明装置10搭載の陸上
車両の進行方向を推測する高精度方向推測値EHをライン
20上に出力する。 以上を要約すると、第１図図示の装置10は、少なくと
も、第１センサ装置11と、第２センサ装置13と、第１セ
ンサ装置11からの第１方向信号と第２センサセンサ装置
13からの第２方向信号の入力を受けて車両の予測方向EH
に関するデータをライン20上に出力するプロセッサ装置
21とから構成されている。 II.動作原理 以下では、方向信号に含まれる誤差の「スペクトル特
性」からとらえて、本発明の動作原理について説明す
る。ある特定の方向信号に含まれる誤差のスペクトル特
性は、一部には、その信号を発生する方向センサの種類
によって決まる。本発明の好適実施例では、下述するよ
うに、第１センサ装置は、差動走行距離計のように、相
対方向信号RDSを発生する相対方向センサで構成されて
おり、他方、第２センサ装置は磁気コンパスのように、
絶対方向信号ADSを発生する絶対方向センサで構成され
ている。前述したように、磁気コンパスのような絶対方
向センサは、磁気異常の影響を受けやすく、短期的誤差
の原因となっている。具体的に説明すれば、これらの磁
気異常は磁気異常発生個所に比較的近い距離にあると
き、ADS信号の誤差の原因となっている。したがって、
車両が異常個所のそばを通過すると、その影響は短距離
でも顕著に現れる。距離と時間は直接関係があるので
（速度×時間＝距離）、距離の代りに時間を用い、比較
的親しみのある時間と周波数の例を用いて、本発明につ
いて説明することにする。したがって、ADSに含まれる
誤差は方向信号スペクトルの比較的高い領域範囲に限定
されている。つまり、これらの誤差は比較的高周波の成
分を含んでいる。 これに対して、RDSの一次誤差は比較的長期的（つま
り、長距離）であるので、方向信号スペクトラムの比較
的低い領域範囲に限定されている。つまり、これらの誤
差は比較的低周波の成分を含んでいる。 最後に、実際の方向情報自体は、どの時点において
も、方向信号スペクトル内の全周波数成分をもつスペク
トル特性を備えているものと考えることができる。例え
ば、車両が急カーブで角を回るときは、実際の進行方向
は比較的短距離で短時間に急激に変化して、高周数波成
分を発生する。車両が長い直線路を走行するときは、実
際の進行方向はわずかに変化するだけなので、非常に低
い周波数成分が発生することになる。一般的に、進行方
向の周波数成分は、速度とルートに応じて、広いスペク
トル範囲で変化するのが普通である。 実際の進行方向は広いスペクトル範囲で変化するの
で、ADS信号とRDS信号のどちらか一方を周波数フィルタ
にかけるだけでは、不十分である。というのは、誤差信
号のほかに、実際の方向信号も常時フィルタにかけられ
るからである。 本発明の好適実施例では、まず、一方の方向信号を他
方の方向信号から減算することによって、実際の方向情
報を除去すると共に、両信号から誤差を含む誤差結合信
号DELTAを生成している。２センサからの誤差は相互に
独立しているので、平均値をとると、打ち消し合うもの
は他にないので残りの信号DELTAはすべての誤差を表す
ことになる。次に、この結合誤差信号DELTAを、高周波
数誤差成分、つまり、ADS中の誤差のスペクトル特性を
もつ誤差を除去するように調節された周波数選択フィル
タに通せばよい。これは、ADSの高周波誤差を除去する
効果がある。フィルタにかけて残った信号Ｆ−DELTA
（第１図中のライン18）には、RDSの低周波数誤差だけ
がほぼ未変更のまま含まれているのが理想的である。こ
の信号はRDS信号と再結合され、これらの低周波数誤差
を打ち消して、理想的には実際の方向情報だけが残り、
これは高精度の方向推測値EHとして出力に現れる。 本発明をさらに改善したものついて以下説明する。こ
れは、ADSとRDSに含まれる誤差の相対的大きさを推測す
るものである。ある時点では一方のセンサが、また他の
時点では他方のセンサが相対的に高いレベルの誤差を表
示することがある。そのようなときは、フィルタは、相
対的に高いレベルの誤差を出力した方のセンサから誤差
をより多く除去するように調整されるようになってい
る。 一般に、推測方向EHは正確には車両の実際の方向と一
致していないが、これは、結合処理とフィルタ処理が理
想的でなく、両センサのスペクトル特性が完全に分離さ
れていないからである。しかるに、本発明によれば、走
行条件や周囲環境条件が厳しくても、どちらかのセンサ
を個別的に使用して得られるものより、はるかに正確な
推測方向EHが得られる。 本発明を、単純化された数学モデルで表現すると理解
しやすいので、以下では、具体例を示しながら説明する
ことにする。第１センサ装置11は、例えば、車両の以前
の進行方向を基準にした車両の相対進行方向を示してい
る相対方向信号RDSを出力する。第１センサ装置11は相
対方向信号RDSを出力するので、車両のランダムな開始
進行方向は、大地を基準にした車両の相対進行方向から
ランダムな値だけずれて、第１センサ装置11の出力に反
映されることになる。また、タイヤがスリップしたり、
較正が不正確であると、付加誤差が生じることにもな
る。これらの誤差はRDS信号に累積される。つまり、誤
差がセンサ装置11の以前の出力に反映されるごとに、そ
の誤差が第１センサ装置11の現在の出力に含まれて、そ
れが現在の進行方向となってしまう。したがって、相対
方向信号（RDS）を式で表現すると、次のように単純化
することができる。 （１）RDS＝Ｈ＋Ｒ＋Ｄ 上式において、Ｈは方向情報、Ｒはランダムな開始進
行方向、Ｄはドリフトや他の誤差により第１センサ出力
信号に累積された誤差である。 第２センサ装置13は、例えば、大地を基準にした車両
の相対進行方向を示している絶対方向信号ADSを出力す
る。本発明の好適実施例では、第２センサ装置は、地球
磁場の方位を検出して、地球磁場の方位を基準にした車
両の相対方向を計算するようになっている。磁気方位と
実際の進行方向との差異（これを偏差と呼ぶ）は参照テ
ーブルやその他によって容易に修正できるので、説明を
簡単にするために、ここではその説明を省略する。第２
センサ装置13の出力の主な誤差発生原因は、車両が変化
のある土地や街路を走行するとき、第２センサ装置13の
周囲の条件の変化によって起こる地球磁場の変化といっ
た磁気異常にある。したがって、第２センサ装置13の出
力である絶対方向信号（ADS）は、次式のように単純化
して表すことができる。 （２）ADS＝Ｈ＋Ａ 上式において、Ｈは車両の進行方向情報であり、Ａは
磁気異常による誤差やその他の誤差である。 相対方向信号RDSと絶対方向信号ADSを結合する手段21
は、絶対方向信号ADSにおける誤差Ａと相対方向信号RDS
における誤差Ｄの影響を減少して、車両の高精度の推測
方位値をライン20上に出力するものである。 したがって、第１結合手段15は、下式に示すように、
相対方向信号RDSを絶対方向信号ADSから減算して、結合
誤差信号DELTAを出力する。 （３）DELTA＝ADS−RDS＝（Ｈ＋Ａ）−（Ｈ＋Ｄ ＋Ｒ）＝Ａ−（Ｄ＋Ｒ） この信号では、車両の進行方向情報Ｈは打ち消されて
いる。残りはすべて、磁気異常Ａ、ランダムな開始進行
方向誤差Ｒ、およびドリフト誤差である。Ａがないの
で、このDELTA信号は変化がゆるやかになり、Ｒが一定
であり、Ｄはゆるやかに変化するので、低周波数特性を
もつことになる。しかし、磁気異常Ａは一般に時間、つ
まり、車両が走行する距離と共に急激に変化する。これ
らの異常Ａは、一定値や変化が遅い信号だけを通過させ
る低域フィルタに通すことによって、信号から除去する
ことができる。また、Ｈも急激に変化するので、本実施
例では、まずＨを減算で除去して誤差を分離し、次に、
その結果得た信号DELTAをフィルタにかけてＡを除去
し、さらに、フィルタを通過した誤差信号Ｆ−DELTA信
号を用いて低周波数誤差をRDS信号から打ち消して、進
行方向の推測を向上している。フィルタ手段17は誤差Ａ
をフィルタにかけてDELTAから除去してＦ−DELTAを出力
する。したがって、Ｆ−DELTAは次式で表すことができ
る。 （４）Ｆ−DELTA＝−（Ｒ＋Ｄ） 次に、第２結合手段19はRDSとＦ−DELTAを加算して、
下式に示すように、進行方向に関する高精度の推測値を
出力する。 （５）EH＝RDS＋Ｆ−DELTA＝Ｈ＋Ｒ＋Ｄ−（Ｒ＋Ｄ） ＝Ｈ 上述した単純数学モデムから明らかなように、本装置
10のライン20上の出力は車両の進行方向を推測する信号
である。 なお、上述の例は、実際の処理過程を数学モデムで近
似的に表したにすぎず、したがって、その出力は正確で
ないことに注すべきである。また、測定時の雑音、フィ
ルタ処理の不完全、Ａと他の誤差信号Ｒ、Ｄのスペクト
ルの重なりといった誤差があると、推測値が不正確にな
る。 第１図に図示の本発明の実施例は、第1A、1B、および
1C図を参照して以下に説明するように、多数のセンサで
構成するように拡張が可能である。第1A図は、第１図の
装置10を、標準線形系表記に従って書き直して示したも
のである（例えば、A.OppenheumおよびR.Schafer著の
「デジタル信号処理」を参照のこと）。したがって、第
1A図では、各信号とフィルタは周波数（ｓ）の関数とし
て表してある。したがって、ADS（ｓ）は絶対方向信号
を表し、RDS（ｓ）は相対方向信号を表し、Ｆ（ｓ）は
フィルタを表している。故に、第1A図の場合のシステム
式は次式（６）のように書くことができる。 （６）EH（ｓ）＝RDS（ｓ）＋（ADS（ｓ） −RDS（ｓ））Ｆ（ｓ） 上式において、EH（ｓ）は周波数と共に変化する推測
進行方向である。 式（６）は次式（７）のように書き直すことができ
る。 （７）EH（ｓ）＝RDS（ｓ）（１−Ｆ（Ｓ）） ＋ADS（ｓ）Ｆ（ｓ） 式（７）は次式（８）で表すことができる。 （８）EH（ｓ）＝RDS（ｓ）F1（ｓ） ＋ADS（ｓ）F2（ｓ） ただし、F1（ｓ）＋F2（ｓ）はすべてのｓについて１
である。 したがって、第1A図は第1B図に示すように書き直すこ
とができる。この場合、F1（ｓ）は相対方向信号に現れ
ることが予想されるスペクトル特性をもつ誤差をフィル
タにかけるように構成されたフィルタ式である。同様
に、F2（ｓ）は絶対方向信号に現れることが予想される
誤差のスペクトル特性に対応するフィルタ特性を定義す
るフィルタ式である。したがって、第1B図に図示の実施
例によれば、各方向信号は別々にフィルタにかけられ、
フィルタ出力は結合されて推測進行方向EH（ｓ）が得ら
れるが、これらのフィルタには、F1とF2を加算すると、
進行方向の計算に関わりをもつ全周波数範囲にわたって
１になるという制約がある。 第1B図と式（８）をさらに拡張したものが、第1C図に
示している実施例である。この実施例は多数の方向信号
X1（Ｓ）、X2（ｓ）、…XN（ｓ）を出力するセンサと、
式F1（ｓ）、F2（ｓ）、…FN（ｓ）で定義されたフィル
タ特性をもつフィルタとを多数使用した例である。推測
進行方向は、下式（９）に示すように、多数のフィルタ
の各々の出力を結合することによって得られる。 （９）EH（ｓ）＝X1（ｓ）F1（ｓ）＋X2（ｓ）F2（ｓ） ＋…XN（ｓ）FN（ｓ） ただし、F1（ｓ）＋F2（ｓ）＋…FN（ｓ）はすべての
ｓでは１である。 本好適実施例では、Xi（ｓ）はｉ番目のセンサからの
信号を表す場合には、Fi（ｓ）はｉ番目のセンサからの
信号Xi（ｓ）に現れることが予想されるスペクトル特性
をもつ誤差をフィルタにかけるのに適したフィルタ特性
を定義するフィルタ式を表している。したがって、各セ
ンサは、すべての関係周波数のフィルタ式の和が１にな
るとのフィルタの制約の枠内で、センサが出力する方向
信号に現れることが予想される誤差のスペクトル特性に
従ってフィルタにかけられる。 （実施例） 第２図は、陸上を走行する車両に搭載され、車両航法
装置と併用される本発明の好適実施例のブロック図であ
る。第１図で用いている図面符号は矛盾のないかぎり、
第２図でも用いることにする。 第２図の装置10の動作例を、第3A〜3E図を参照して説
明する。第3A図は、例えば、車両に搭載の磁束ゲート・
コンパスから出力された絶対方向信号ADSのサンプルで
ある。第3B図は例えば車輌に搭載された差動走行距離計
により発生される相対方向信号RDSを示している。第3C
図は、第１結合手段15の出力に現れるDELTA信号の例で
ある。第3D図は、フィルタ装置17の出力に現れるＦ−DE
LTA信号の例である。第3E図は、実際のコースＨに重ね
合せたコースを走行する車両の推測進行方向出力例であ
る。 第２図に図示の装置10は第１センサ装置11、第２セン
サ装置13、および第１結合手段15とフィルタ手段17と第
２結合手段19とを含むプロセッサ装置21から構成されて
いる。 第１センサ装置11は差動走行距離計22からなってい
る。この差動走行距離計22は、車両車軸の両側の車輪の
走行距離差を、上述したように比較することによって、
相対方向信号RDSをライン12上に出力するものである。 第２センサ装置13は絶対方向信号ADSを出力するコン
パス装置23から構成されている。このコンパス装置は、
米国特許出願第675,827号（米国特許第4,646,015号）
（発明の名称「磁束ゲート・センサ」、発明者アランＣ
フィリップ、譲受人本願と同一人）に開示の磁束ゲート
・コンパスの使用が可能である。コンパス装置23は、地
球磁場を基準にした車両の絶対進行方向を示す信号をラ
イン28上に出力する。コンパス装置23の出力は、コンパ
ス装置23の周囲の磁場の強さを示す強度成分Ｍと、磁場
を基準にした車両の進行方向の相対角度を示す方向成分
θからなっている。 実際のコンパス出力ＸとＹは下式10と11で求めること
ができる。 （10）Ｘ＝McosLcosθ （11）Ｙ＝McosLsinθ ただし、 Ｍ＝地球磁場の大きさ Ｌ＝地球磁場の水平面より上の角、つまり、「伏角」 θ＝地球磁場の水平角、つまり、「方位」 したがって、方向成分θは次式（12）によって近似値
を求めることができる。 （12）θ＝arctan（Y/X） 出力の進行方向成分θはセレクタ装置24に入力され、
このセレクタ装置はライン26上のADS制御信号を受け
て、２入力のうちの１つをライン14の絶対方向信号ADS
として選択する。セレクタ装置24のもう一方の入力は、
下述する車両航法装置のマップ・データ・ベースに保管
されているデータである。マップ・データ・ベースから
取り出されるデータは、車両がある特定の街路を走行し
ていることが分かっているときの車両の進行方向を示し
ている。 通常の動作では、セレクタ装置がコンパス装置23から
の進行方向成分θを、ライン14の絶対方向信号ADSとし
て選択するものとして、第２図に図示の装置10について
説明する。ADS制御信号がどのようにライン26上に出力
され、２入力がどのように選択されるかを、第５図を参
照して詳細に説明することにする。 上述したように、第２図の装置10の動作は、第3A〜3E
図の信号図を参照して説明することが可能である。ま
ず、第3E図を参照して説明することにする。同図におい
て、ラインＨはこの例での車両の実際の進行方向を示し
ている。したがって、本例での車両は、東北に約45度の
角度の進行方向で線分101に沿ってスタートする。（説
明の便宜上、方向転換は瞬時に行なわれるものとす
る。）そのあと、線分102で示すように、車両は45度向
きを変えて、東方に走行する。次に、車両は、線分104
で示すように約120度向きを変えるまで、線分103で示す
ように直線走行する。続いて、車両は北西に約30度の進
行方向で本例の目的地まで線分105に沿って直線走行す
る。 第3A図は、磁束ゲート・コンパス23の進行方向成分θ
としての絶対方向信号ADSの例を示したものである。磁
束ゲート・コンバス23の出力信号は実際の進行方向Ｈの
軌跡をとったものである。同図から明らかなように、伏
角誤差といった異常による誤差が発生して、磁束ゲート
・コンパス23の信号に反映されている。また、第3A図に
示すように、鉄骨構築物などによる磁気異常によって、
磁束ゲート・コンパスは、ADSが凡そ360度向きを変えて
いるように、信号が大きな偏差を示しているスパイク現
象107を引き起こしている。 第3B図は、差動走行距離計22が出力するRDSの例を単
純化して示したものである。開始進行方向109は上述し
たようにランダム値であり、車両の進行方向とならない
ものである。この信号はセンサのドリフトを示してお
り、これは、相対方向信号の傾斜に反映されている。車
両が向きを変更したことは線分110と111によく表れてい
る。しかし、例えば、車輪のスリップで引き起こされた
誤差により、相対方向信号RDSが示すように、その向き
変更111は線分104に示されている120度より若干小さく
なっている。また、第3B図から明らかなように、最終線
分112での傾斜が、同図のそれより前の線分の傾斜より
若干大きくなっているが、これは、ドリフト誤差が一定
の速度で相対方向信号に累積していないことを示してい
る。 第3C図は、第3A図の絶対方向信号を第3B図の相対方向
信号から減算することによって得たDELTA信号を示して
いる。磁気異常106と107は、同図から明らかなように、
DELTA信号に反映されている。また、ドリフト、車輪の
スリップ、およびランダム開始進行方向もDELTA信号に
反映されている。最終線分113では、第3B図の線分112で
示すドリフトの傾斜が大きくなっている。また、車輪の
スリップによる若干のオフセット114がDELTA信号に見ら
れる。急激に変化する進行方向情報はRDSをADSから減算
することによって打ち消されている。 上述したように、ライン16上のDELTA信号からの高周
波異常は、フィルタ手段17に通してフィルタにかけれ
ば、信号方向情報Ｈに影響を与えないで、第3D図に示す
Ｆ−DELTA信号が得られる。第3D図に示すライン18から
のＦ−DELTA信号は若干の例外を除き、第3C図のDELTA信
号と同じである。最も注目されることは、スパイク107
が減少したことである。次に注目すべきは、磁気伏角誤
差異常106と車輪のスリップ114が若干減少したことであ
る。ドリフトの傾斜は、若干の傾斜依存シフトが115の
個所から116の個所までフィルタによって引き起こされ
ているが、そのまま維持されている。 次に、Ｆ−DELTA信号は第２結合手段19によって相対
方向信号に加算され、その出力は磁気偏差を含む推測進
行方向EHとなり、これは第3E図に示すように実際の進行
方向Ｈに重なり合っている。推測進行方向Ｈは、絶対方
向信号と相対方向信号に反映されている大部分の異常の
影響を受けていない。 ADSとRDS信号に含まれる誤差を除去するときの装置10
の相対特性は、フィルタ17装置の特性によって決まる。
したがって、フィルタ装置17の特性を設定すると、それ
がそのまま装置10の応答性になり、車両の推測進行方向
に関する正確なデータが得られる。本発明の好適実施例
では、フィルタ装置17は、走行距離期間にわたって、第
１結合手段15のライン16からのDELTA信号のサンプリン
グを定期的にとり、DELTA信号をフィルタにかけること
によって動作し、下記のフィルタ式（13）に従ってＦ−
DELTAを出力する。 上式において、Ｆ−DELTAnewはＦ−DELTAの新しい値
であり、Ｆ−DELTAoldはＦ−DELTAの以前の値であり、T
Cはフィルタの時（つまり、距離）定数であり、DELTA
newはDELTAの新しいサンプルである。したがって、フィ
ルタ装置17はフィルタ定数TCに従って動作する。TCは、
ライン16上のDELTA信号に含まれるADSからの誤差による
高周波数変動がフィルタで除去され、RDSからの誤差に
よる定周波数と低周波数の変動がフィルタを通過してラ
イン18上のＦ−DELTAに反映されるように設定されてい
る。TCを小さくすると、通過周波数が増加してADSへの
ウエートが多くなり、TCを大きくすると、通過周波数が
減少してRDSへのウエートが大きくなる。フィルタ装置1
7は、第１センサ装置と第２センサ装置からの方向信号
に反映される誤差のスペクトル特性に応じて、アナログ
方式とデジタル方式のどちらのフィルタを採用すること
も可能であり、フィルタ相互間の関係もさまざまにする
ことができる。 本発明の好適実施例では、フィルタ装置17はライン27
上のフィルタ制御信号の入力を受けて、例えば、上に挙
げたフィルタ式（13）におけるフィルタ時定数TCを変え
ることによって、フィルタ装置17の特性を変えるように
なっている。次に、第４図を参照してフィルタ装置17の
制御について説明する。 フィルタの制御 第４図は、フィルタ制御信号をライン27上に出力する
フィルタ制御手段30を示したものである。フィルタ制御
手段30はFPNを通して複数のパラメータFP1、FP2、FP3、
FP4、…の入力を受ける。これらのフィルタ・パラメー
タは、相対方向信号、絶対方向信号、絶対方向信号と相
対方向信号との比較、マップ・データ・ベース、磁場の
測定強度、および磁場強度とその他のデータ発生源との
比較から生成されるものである。ライン27上のフィルタ
制御信号はフィルタ定数TCを変えるように働くことによ
って、車両の推測データをライン20上に出力する際に絶
対方向信号と比べて、相対方向信号に付加されるウエー
トを制御するものである。 上記の式（13）に従って作られたフィルタ装置17で
は、フィルタ定数TCが１に近づくと、装置10のライン20
上の出力はライン14上の絶対方向信号に近似する。フィ
ルタ定数TCが大きくなると、ライン14上の絶対方向信号
に付加されるウエートは小さくなり、ライン12上の相対
方向信号はより近似してライン20上に反映される。 フィルタ制御手段30に入力される第１フィルタ・パラ
メータFP1は、ライン12上の相対方向信号RDSを、ライン
28上のコンパス手段23からの絶対方向信号ADSから減算
することによって生成される（ADS−RDS）。そのあと、
距離の関数としてウエートが付けられた（ADS−RDS）の
標準偏差SDDが求められる。距離の関数としてウエート
が付けられた標準偏差SDDが大きい場合は、差動走行距
離計22とコンパス手段23（またはそのどちらか）は誤差
のある信号を出力することになる。コンパース手段23ま
たは差動走行距離計22（またはその両方）が第１フィル
タ・パラメータFP1で示された誤差信号を出力すると、
フィルタ制御手段30は他のフィルタ・パラメータに基づ
いて、フィルタ定数Ｔを増加すべきか、減少すべきかを
判断する。 第１フィルタ・パラメータを生成する手段31はこの実
施例では、コンピュータ（図示せず）をソフトウェアで
制御することによって実現されている。１つの例とし
て、この手段31は、車両が毎秒約4.6m（15フィート）ま
たはそれ以上走行するつど、１秒に１回の割合で（ADS
−RDS）をサンプリングすることによって第１フィルタ
・パラメータFP1を出力する。標準偏差SDDは、最近の読
取値を３個（R1−R3）サンプリングして、これらのサン
プリングの現在の標準偏差SDNを計算することによって
計算される。SDNがSDDより大か、等しい場合は、SDDはS
DNに設定される。SDNがSDD以下であれば、SDDは下式（1
4）によって減少される。 ただし、ＴはSDDが減衰するときの時定数である。こ
のようにすると、（ADD−RDS）の標準偏差は走行距離の
最も近接した線分で収集されたデータに偏差をさらに明
確に反映するようにウエートが付けられ、急激な増加に
即時に応答するようになる。 第２フィルタ・パラメータFP2は磁気コンパス23で検
出された地球磁場の強度の異常な偏差を示す信号を発生
する手段32によって生成される。つまり、この第２フィ
ルタ・パラメータは、磁気コンパス23の出力からの測定
地球磁場強度を、予想地球磁場強度（これは車両の所在
地での垂直伏角Ｌが大きいと修正される）と比較するこ
とによって得られる。予想強度と測定強度との差が大き
いと、磁気コンパスの出力は信頼度が低下することにな
る。したがって、測定地球磁場強度が予想強度と異なる
ことを知らせるフィルタ・パラメータFP2を上記手段32
が出力し、第１フィルタ・パラメータFP1が設定される
と、フィルタ制御手段31はフィルタ装置17に信号を送
り、フィルタ時定数TCを減少することによって、出力に
対する絶対方向信号の影響を小さくし、相対方向信号に
対する依存度を大きくするように指示する。 本発明の好適実施例では、この手段32はコンピュータ
をソフトウエアで制御することによって実現されてい
る。予想地球磁場強度の値は、コンパス手段23の較正時
にコンピュータに記憶される。例えば、このデータは、
コンパス手段23をいくつかの既知進行方向に標定し、こ
れらの既知進行方向の各々について地球磁場強度を測定
することにより得ることができる。既知進行方向の測定
強度はコンピュータに記憶される。車両が地球磁場に異
常を引き起こす場所を走行するときは、これらの異常の
多くが存在することは、コンパス手段23の較正時に生成
された予想地球磁場強度と測定強度との差によって指示
される。 第３フィルタ・パラメータFP3は、コンパス手段23の
精度を示すものであり、これは手段33の中に置かれてい
る。例えば、この手段33はマップ・データ・ベース（こ
れはあとで詳述する）で実現して、コンパス手段23の出
力が異常の影響を受けることが予想されるマップ上の地
域について特定のビットをセットするようにすることが
可能である。この第３フィルター・パラメータFP3はFP1
がセットされたときフィルタ時定数TCを減少することを
指示する。 第４フィルタ・パラメータFP4は、相対方向信号を出
力する差動走行距離計22、つまり、第１センサ装置11の
精度を指示する手段34によって生成される。例えば、こ
の手段34が差動走行距離計22と併用されるときは、回転
半径と車両にかかる遠心力を検出する手段を備えてい
る。回転半径と回転時に車両にかかる遠心力に関するこ
れらのデータは、車両のサスペンションの形状やそのほ
か差動走行距離計の特定の実施形態に特有な要因によっ
て左右される差動走行距離計22の誤差と相関関係があ
る。FP4で使用される係数は、車両の仕様に関して入力
されたデータと、特定の車両の搭載された相対方向セン
サの測定較正とから得ることができる。 第４図中にｎ番目のフィルタ・パラメータFPNで示し
ているように、追加のパラメータは、使用される方向セ
ンサの個々の実施形態に応じて取り入れることが可能で
ある。 本発明の好適実施例では、フィルタ制御手段は多数の
パラメータの入力を受けて、フィルタ手段17のフィルタ
時定数TCを制御する信号をライン27上に出力するように
なっている。このフィルタ制御も、コンピュータをソフ
トウエアで制御することによって行なわれる。 フィルタ制御手段30の入力となる多数のパラメータ相
互間のさまざまな関係は、どのような実施形態を選択す
るかによって決まり、コンピュータがこれらの相互関係
を認識するようにプログラミングすることによって取り
入れることができる。したがって、センサ装置の個数が
決まれば、フィルタ手段17は、これらのセンサ装置が出
力する方向信号に反映される誤差のスペクトル特性に合
せて制御が可能である。 車両航法装置 上述したように、第２図に図示の本発明実施例の装置
10は、車両航法装置を搭載した陸上車両で使用されるも
のである。車両航法装置はある特定の街路を走行してい
ることが分かっている車両の進行方向に関する方向デー
タが保管されているマップ・データ・ベース25を装備し
ている。 車両航法装置については、米国特許出願第618,041号
（米国特許第4,796,191号）（発明の名称「車両航法装
置と方法」発明者スタンレイK.ハニーその他、出願日19
84年７月６日 譲受人本件出願と同一人）にその実施例
が詳しく説明されている。上記特許出願の説明内容は、
本発明装置10が併用される車両航法装置の１好適実施例
を説明する便宜上、本明細書に引用してある。 マップ・データ・ベース 車両航法装置と併用される本発明に係る装置10では、
上述したように、マップ・データ・ベースにある進行方
向データとADS信号の形で第２センサ装置が出力する進
行方向データのどちらかを選択するセレクタ手段24を備
えている。次に、このマップ・データ・ベース25につい
て説明する。 車両航法装置は、前掲米国特許第4,796,191号に開示
されているマップ・データ・ベースが保管されたマップ
記憶装置25（第２図参照）を備えている。このマップ・
データ・ベースは、（１）街路群Stを定義する１組の線
分Ｓ、（２）街路の幅、（３）線分Ｓの縦方向の傾斜、
（４）マップで識別される地域の磁気偏差、および
（６）街路名と街路住所を識別するデータからなってい
る。 街路群Stを定義する１組の線分Ｓを識別するためにマ
ップ記録装置25に保管されている街路線分データについ
て、第６図を参照して説明する。これらの街路Stは、各
々の街路Stを代数式で表して記憶装置25に保管されてい
る。一般的には、各々の街路Stは、１個または２個以上
の円弧、さらに具体的には、１個または２個以上の直線
線分Ｓとして保管されている。第６図に示すように、各
線分Ｓはそれぞれ座標X1Y1とX2Y2で定義された２つの終
点EP1とEP2をもっており、これらの座標データが記憶装
置25に保管されている。線分Ｓのコースまたは進行方向
はこれらの終点から判断される。 また、マップ・データ・ベースには、Ｎ極を実際のＮ
極伏角と関係づけて、街路Stの垂直傾斜による進行方向
誤差を判断するデータと、ある地域の実際の磁気偏差を
表すその他のデータが保管されている。これらの特性は
一般に連続しており、徐々に変化するので、この目的の
ために保管しておく係数は、マップ・データ・ベース全
体から見ると、わずかですむ。上述したように、これら
の係数は多数のパラメータのうちの１つまたは２以上と
して、フィルタ制御手段30と下述するセレクタ制御手段
50に入力することができる。 マップ・データ・ベースは、マップ・データ・ベース
を構築するためにある地域を調査し写真にとるとき起こ
りやすい調査誤差や写真誤差、マップ・データ・ベース
を構築したあと新しい街路が舗装されたことによる未更
新データ誤差、３次元の地表面を２次元の平坦面で表す
ときによく犯しやすい誤差といった、さまざまな誤差の
影響を受けやすい。この結果、マップ・データ・ベース
には、マップ全体、マップのサブエリアまたは特定の線
分Ｓに関する精度を推測するデータを含めてもよい。さ
らに、マッブＭ内のいくつかの街路Stは、実際の場所
（例えば、トレーラ駐車道路）を概念化したものとして
知られている。マップ精度データはこれらの街路Stを識
別するようにコード化することが可能である。 ある特定の線分Ｓ上にあると認識される車両の進行方
向は、終点EP1とEP2から線分Ｓの傾斜を判断し、その傾
斜をマップの既知方位と比較することにより、マップ・
データ・ベースから計算される。両方向街路の場合は、
車両の進行方向は、最も最近に発生した車両の推測進行
方向に最も近い方向であると判断される。 以上を要約すれば、マップ・データ・ベースには、磁
気伏角誤差の原因となる坂道のある街路、近くにその周
辺の磁場に異常を引き起こす大きな鉄骨建造物がある街
路のように、コンパス装置の信頼性を低下させることが
予想される特性をもつマップ上の場所を識別するデー
タ、磁場の偏差が自然現象で起こる地域を識別するデー
タ、そのほかのデータが収容されている。地域の特性を
識別するデータはマップ・データ・ベースにおいてマッ
プ自体の精度を示すデータで補足されている。 セレクタ制御 第５図は、ADS制御信号をライン26上に出力するセレ
クタ制御手段50のブロック図である。上述したように、
第２図の装置23は、通常は、コンパス装置23の出力を選
択するように動作する。しかし、マップ・データ・ベー
スから計算された進行方向の方が望ましいと、ADS信号
が示しているときは、選択手段24はマップからの進行方
向を、ライン14上の絶対方向信号として選択するように
なっている。本発明の好適実施例は、ADS制御信号をラ
イン26上に出力するセレクタ制御装置50は多数の選択パ
ラメータSP1〜SPNの入力を受けてADS制御信号をライン2
6上に出力して、選択装置24にマップ・データ・ベース2
5かコンパス装置23のどちらかのデータを選択させるよ
うになっている。 第１選択パラメータSP1は、車両の所在場所がある特
定の街路上にあると航法制御装置が認識したかどうかを
指示する。したがって、第１選択パラメータSP1は、車
両がある特定の街路上に所在していることを指示する手
段51によって生成される。 第２選択パラメータSP2は、特定の街路の進行方向が
車両の推測進行方向に関するライン20上のデータのしき
い値の範囲内にあるかどうかを指示するものである。し
たがって、第２選択パラメータSP2は、マップ・データ
・ベース25上の特定の街路が予測している進行方向に対
応する車両の推測進行方向を指示するデータを、装置10
が出力しているかどうかを指示する手段51によって生成
される。 第３選択パラメータSP3はマップ・データ・ベースに
あるものが使用され、コンパス装置23の出力の誤差の原
因となる磁気異常を受けることが予想される地域や特定
の街路線分に車両が所在しているかどうかを指示するも
のである。車両の場所によってコンパス信号に予想され
る誤差に関するデータは、第３選択パラメータSP3を生
成する手段53から得られる。 実施例では、セレクタ制御手段50は、第１選択パラメ
ータSP1、第２選択パラメータSP2、および第３選択パラ
メータSP3がセットされているときだけセレクタ装置24
にマップ・データ・ベースを選択させるようになってい
る。したがって、ライン14上に絶対方向信号を発生する
ためにマップ・データ・ベースが使用されるのは、車両
がある特定の街路上にあると航法装置が判断し、コンパ
ス装置が車両の所在する地域の磁気異常の影響を受ける
と予想されることをマップ・データ・ベースが示してお
り、車両の推測進行方向に関するデータを示す装置10の
出力がマップ・データ・ベース上の特定の街路が示して
いる進行方向のしきい角の範囲内にあるときだけであ
る。 第５図に示すように、絶対方向信号を出力する第２セ
ンサ装置にどのタイプのものを使用するかに応じて、追
加の選択パラメータSPKを採用することも可能である。
選択パラメータ相互間のさまざまな関係は、車両航法装
置、マップ・データ・ベース、および絶対方向信号の出
力に使用されるセンサの特性によって決まる。 本発明の好適実施例では、選択パラメータSP1〜SPNの
各々とセレクタ制御装置50は、航法制御装置と共にコン
ピュータをソフトウエアで制御することによって実現さ
れる。 航法装置パラメータ 本発明の装置が上述した車両航法装置と併用されると
きは、フィルタ制御装置の出力はパラメータとして航法
装置にフィードバックされる。ライン17上のパラメータ
は車両が特定の街路上にあるかどうかを判断するため
に、そのアルゴリズムの中で車両航法装置によって使用
される。このアルゴリズムの一部は、装置10の出力、つ
まり、ライン20上の車両の推測進行方向を、車両が現在
所在している線分Ｓの既知進行方向と比較するものであ
る。 第７図は、前掲の米国特許第4,796,191号に開示され
ている車両航法装置でのサブルーチンの流れ図を示した
もので、線分Ｓがしきい値の範囲内で車両の推測進行方
向と並行になっているかどうかはこのサブルーチンによ
って判断される。まず最初に、線分Ｓの角度αが下式
（15）に従って計算される（ブロック7A）。 （15）α＝arctan［（Y2−Y1）／（X2−X1）］ 上式において、X1、X2、Y1、Y2は車両が所在している
と予想される線分Ｓの終点EPのXY座標データと現在航法
装置によって処理中のXY座標データである。 次に、車両の現在の推測進行方向EHが本装置10のライ
ン20から判断される（ブロック7B）。つづいて、システ
ムはα−EHの絶対値またはα−EH＋180゜の絶対値がし
きい値の度数以下であるかどうかを判断する（ブロック
7D）。この差がしきい値より大であると（ブロック7
D）、システムはこの線分Ｓが車両の推測進行方向EHと
並列でないと判断する（ブロック7E）、この差がしきい
値以下であれば（ブロック7D）、システムはこの線分Ｓ
が車両の推測進行方向EHと並行であると判断する（ブロ
ック7F）。 この特定の線分が車両の推測進行方向と並列であるか
どうかを判断する装置は第４図のライン27上のパラメー
タを受け取り、ブロック7Dのしきい値を出力する。推測
進行方向手段20が信頼できないことをパラメータが示し
ているときは、ブロック7Dのしきい値は増加される。他
方、ライン20上の推測進行方向の信頼度が高いことがラ
イン27上のパラメータが示していれば、ブロック7Dのし
きい値は減少される。 ブロック7Dのしきい値を設定するこのパラメータは、
前掲米国特許第4,796,191号に開示の航法装置でパラメ
ータの１つとして使用され、車両がどの線分上に所在す
るかが判断され、したがって、上述したようにADSとし
て使用されるマップ上の進行方向データが判断される。 使用されるソフトウエア 上述したように陸上車両の進行方向に関する高精度の
推測データを提供する装置10は、公知のアナログ部品ま
たはデジタル部品を用いて製造することができる。本発
明の好適実施例では、本装置はコンピュータ（図示せ
ず）をソフトウエアで制御する方法を採用している。第
８図と第8A〜8H図は本発明に従って動作するコンピュー
タをソフトウエアで制御する過程を流れ図で示したもの
である。 第８図は、本発明に従って推測進行方向EHを計算する
全体流れ図である。この流れ図において、推測進行方向
EHの計算は、まず、コンパスからの進行方向HCを計算す
ることから開始される（ブロック8A）。コンパスからの
進行方向HCは、コンパスの出力の方向成分に対応してい
る。進行方向HCの計算の仕方は第8A図に示してある。 次のステップでは、車輪からの進行方向HW、つまり、
車輪上の差動走行距離計からの方向信号の計算が行なわ
れる（ブロック8B）。車輪からの進行方向HWの計算方法
は第8D図に示してある。 次のステップでは、コンパス誤差限界ECの計算が行な
われる（ブロック8C）。コンパス誤差限界の計算方式は
第8C図に示す通りである。 次のステップでは、車輪センサ誤差限界EWの計算が行
なわれる（ブロック8D）。車輪誤差限界EWの計算方法は
第8D図に示してある。 第８図の全体流れ図の次のステップでは、HCとHWから
結合誤差信号DELTAが計算される（ブロック５）。DELTA
はHC−HWに等しい。 次のステップでは、ソフトウエアは、車両がしきい値
の距離だけ走行したかどうかを判断する（ブロック
６）。しきい値の距離は使用されるセンサの種類、車両
の平均速度、その他の要因によって判断され、推測進行
方向の計算が最適化される。 車両がしきい値の距離だけ走行すると、フィルタ時定
数の係数が計算される（ブロック8E）。フィルタ時定数
の係数Ｆは上述したフィルタ時定数Ｔの計算のとき使用
されるものである。フィルタ時定数の係数Ｆの計算過程
は第8E図の流れ図に示してある。車両がしきい値の距離
だけまだ走行していなかった場合は、時定数の係数はそ
のままになっている。 次のステップでは、絶対方向信号を進行方向HCから選
択すべきか、マップ・データ・ベースから選択すべきか
が判断される。進行方向がマップ・データ・ベースから
選択された場合は、DELTAが再計算される（ブロック8
F）、第8F図はマップ・データ・ベースまたは進行方向H
Cを選択するときのアルゴリズムを示したものである。 次のステップでは、フィルタ時定数TCを決算するため
にフィルタ時定数の係数Ｆを用いてＦ−DELTAが計算さ
れる（ブロック８）。Ｆ−DELTAを計算する流れ図は第8
G図に示す通りである。 最後のステップは、推測進行方向EHが車輪の進行方向
HWとＦ−DELTAから計算される。推測進行方向EHを計算
するアルゴリズムは第8H図に示す通りである。 第8A図はコンパスからの進行方向HCを計算するための
アルゴリズムを示したものである。最初のステップで
は、磁束ゲート・コンパスX1とY1からの出力が読み取ら
れる（ブロック１）。次のステップで、コンパスのずれ
が、X1−X2に相当するX2とY1−Y0に相当するY2を出力す
ることによって補償される。ただし、X0とY0はコンパス
のずれである（ブロック２）。次のステップでは、コン
パスからの出力のうちの進行方向成分が計算される（ブ
ロック３）。進行方向成分Ａは逆正接（Y2,X2）に相当
する。次のステップでは、コンパスの偏差が進行方向Ａ
において補償される（ブロック４）。これは、Ｂ＝Ａに
進行方向Ａの偏差を加えることによって行なわれる。こ
の偏差は較正時に作成したテーブルにあるものが使用さ
れる。最後のステップでは、コンパスの回転と磁気偏差
が補償される（ブロック５）。これはHC＝Ｂ−Ｒ＋Ｖを
計算することによって行なわれる。ただし、Ｒはコンパ
スの回転であり、Ｖは磁気偏差である。回転の項Ｒは較
正時に計算され、磁気偏差の項Ｖはマップ・データ・ベ
ースの一部として保管されている。 第8B図は、車輪からの進行方向HWを計算するための流
れ図を示したものである。最初のステップでは、左右の
車輪からの車輪パルスを読み取って、左右の車輪がそれ
ぞれ走行した距離ｌ、ｒが判断される（ブロック１）。
次のステップでは、速度Ｖがｌとｒを加え、その結果を
２で割ることによって計算される（ブロック２）。次の
ステップでは、（Ｌ−Ｒ）/Vに相当する比率Ｒが計算さ
れる（ブロック３）。次に、比率Ｒと速度Ｖを基準にし
て、実効車輪軌跡Ｔが参照テーブルから求められる（ブ
ロック４）。参照テーブルは較正時に作成される。その
あと、回転角αが（Ｌ−Ｒ）×KD倍し、その積をＴで割
ることによって計算される。ただし、KDは車輪センサの
較正係数である（ブロック５）。最後に、車輪の進行方
向HWが以前の車輪の進行方向にαを加えた値に設定され
る（ブロック６）。 第8C図はコンパス誤差限界ECを計算するときの流れ図
である。最初のステップでは、磁束ゲート・コンパスか
らの出力ＸとＹが読み取られる（ブロック１）。次のス
テップでは、コンパスのずれが補償される（ブロック
２）。次に、磁場強度BMが（x22＋y22）の平方根をとる
ことによって計算される（ブロック３）。磁場強度はコ
ンパス装置の出力のうちの強度成分に対応している。次
のステップでは、係数Ｄが（DM−BE）/BEの絶対値をと
ることによって計算される。ただし、BEは参照テーブル
に入っている地球磁場の強度である（ブロック４）。最
後に、コンパス誤差限界ECがＤ×60゜に設定される（ブ
ロック５）。第8D図は、車輪センサの誤差限界EWの計算
過程を示したものである。最初のステップでは、進行方
向変更αが車輪から計算される（ブロック２）。次に、
車輪センサの増分誤差EW1がα×Ｋの絶対値になるよう
に計算される。ただし、Ｋはほぼ0.1に相当する定数で
ある（ブロック２）。次のステップでは、車輪センサの
累積誤差EWAがEW＋EW1に設定される（ブロック３）。次
に、フィルタ定数FEがDN/DTに設定される。ただし、DN
は名目距離定数であり、DTは最後の計算以降車両が走行
した距離である（ブロック４）。最後に、車輪センサ誤
差限界EWがEWA×（FE−１）/FEに設定される（ブロック
５）。 第8E図はフィルタ時定数TCを計算するとき使用される
フィルタ時定数の係数Ｆの計算流れ図である。最初のス
テップでは、、DELTAの時間重み付き標準偏差SDDが計算
される（ブロックＡ）。DELTAの時間重み付き標準偏差
の計算アルゴリズムは第8E/A図に示す通りである。次の
ステップでは、進行方向誤差Eh＝SDD×Ｋ×（EW−EC）
が計算される（ブロック２）。ただし、Ｋは装置の精度
を最大にするために試行錯誤で設定された定数である。
次のステップでは、Ehがゼロと比較される（ブロック
３）。Ehがゼロより大であれば、誤差は主に差動走行距
離計の車輪によるものなので、フィルタ時定数の係数Ｆ
は（Eh＋K1）/K1になるように計算される（ブロック
４）。ただし、K1は定数である。Ehがゼロ以下かそれと
等しければ、誤差は主にコンパスからの出力によるもの
である。したがって、フィルタ時定数の係数ＦはK2/（E
h＋K2）になるように設定される（ブロック５）。ただ
し、K2は定数である。 第8E/Aは、時間重み付き標準偏差SDDの計算流れ図を
示したものである。最初のステップでは、以前の３つの
DELTA測定値の標準偏差SDNが計算される（ブロック
１）。次のステップでは、時間重み付き標準偏差SDDが
（1/T）×SDN＋（Ｔ−１）SDDOになるように計算される
（ブロック２）。ただし、Ｔはほぼ６であり、SDDOは以
前に計算されたSDDである。次のステップでは、SDNがSD
Dと比較される（ブロック３）。SDNがSDDより大であれ
ば、SDDはSDNに設定される（ブロック４）。そうでなけ
れば、SDDはブロック２で計算された値のままになって
いる。 第8F図は、コンパスからのADS信号を選択するか、マ
ップ・データ・ベースを選択するかを判断するときのア
ルゴリズムを示したものである。最初のステップでは、
ソフトウエアは、航法アルゴリズムの最後の更新時に車
両がマップ上のどこにいたかを判断する（ブロック
１）。車両がある特定の街路上にいなかった場合は、進
行方向はコンパスから選択される。しかし、車両がマッ
プに更新されていた場合は、ソフトウエアは特別なマッ
プ・データ・ベース・ビットがセットされているかどう
かを判断する（ブロック２）。この特殊マップ・データ
・ベース・ビットは、コンパスからの進行方向信号HCが
不正確であると予想される地域に車両がいることを、マ
ップが示しているときセットされる。特殊マップ・デー
タ・ベース・ビットがセットされていないと、進行方向
はコンパスから選択される。特殊マップ・データ・ベー
ス・ビットがセットされていると、ソフトウエアはマッ
プの進行方向がしきい値内のコンパスの進行方向に一致
しているかどうかを判断する。進行方向が一致していな
ければ、進行方向はコンパスから選択される。一致して
いれば、進行方向はマップ・データ・ベースから選択さ
れ、DELTAはHM−HWと一致するように再計算される（ブ
ロック４）。ただし、HMはマップからの進行方向であ
り、HWは車輪からの進行方向である。 第8G図はＦ−DELTAの計算アルゴリズムを示したもの
である。最初のステップでは、フィルタ定数TCがDN/DT
×Ｆ）に設定されるように計算される（ブロック１）。
ただし、DNは名目距離定数であり、DTは走行距離であ
り、Ｆはフィルタ時定数の係数である。次のステップで
は、上述したように、Ｆ−DELTAが、（DELTAnew/TC）＋
（（TC−１）/TC）×Ｆ−DELTAoldと一致するように計
算される（ブロック２）。 第8H図は、車輪からの進行方向とＦ−DELTAの計算を
示したものである。推測進行方向EHはHW＋Ｆ−DELTAと
一致するように設定される（ブロック１）。 本明細書の付録Ａは、本発明を実行するためにソース
・コード言語で書いたプログラムの印刷出力であり、本
発明の１実施例を実現するために作られたものである。
付録Ａにリストされているソフトウエアは次のサブルー
チン・モジュールから構成されている。 １）COUR MOD。このモジュールは、Ｆ−DELTAを計算す
る低域フィルタの係数を求めるものである。 ２）SDEV。このモジュールは標準偏差を計算するもので
ある。 ３）STDEV。このモジュールは標準偏差を計算するもの
である。 ４）DEVCORR。このモジュールはだ円偏差のコンパス読
取り値を修正するものである。 ５）DR。このモジュールは中心となる航法プログラムで
ある。 ６）ERRFLTR。このモジュールは動作が速く、減衰が遅
いフィルタ機能をもつものである。 ７）LFILTER。このモジュールは単極無限パルス応答デ
ジタル・フィルタの機能をもつものである。 ８）RDSENSOR。このモジュールは磁場センサと車輪セン
サを読み取るものである。 ９）TRACK。このモジュールは、左右車輪の間隔が与え
られているときアッカマン操舵車輪の軌跡を計算するも
のである。 10）DRPUPDT。このモジュールは、車両位置の増分変化
が与えられているとき航法位置を更新するものである。 11）DRCALC。このモジュールは左右の車輪センサの読取
り値が与えられているとき走行増分距離と増分進行方向
変化を計算するものである。 ［発明の効果］ 本発明による装置10は、陸上車両の進行方向に関する
正確な情報を得るために、方向センサに発生する信号誤
差を除去することによって従来センサの問題を解決した
のである。本発明の装置および方法によれば、絶対方向
信号と相対方向信号に反映される誤差を最小にする効果
がある。相対方向センサでの誤差の大部分は確率的に絶
対方向信号に反映される磁気異常誘因誤差から独立して
おり、スペクトル的には分離されているので、本発明に
よれば、これらの信号を結合して、車両の進行方向に関
する正確データを生成するときの誤差による影響を隔離
し、最小にすることができる。 本発明の好適実施例を図例をもって以上説明してきた
が、本発明はこれまでに説明してきた内容に限定される
ものではない。これまでの開示事項に照らして、種々変
更と改良が可能であることは勿論である。特定の実施例
を選択して説明してきたのは、本発明の原理とその応用
例を最も分かりやすく説明することによって、当業者が
目的とする特定の用途に合った形に変更を加えて、本発
明を最大限に活用できるようにするためである。本発明
の技術範囲は特許請求の範囲に記載されている通りであ
る。 したがって、本発明のそのほかの特徴と利点は明細
書、付録、特許請求の範囲の記載および図面を検討する
ことにより明確になるはずである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のシステム概要ブロック図、
第1A〜1C図は本発明の各種実施例を示すブロック図、
第２図は本発明の好適実施例のブロック図、
第3A〜3E図は第１図の装置の説明に使用される信号波形
図、 第４図は第２図に図示の装置と併用されるフィルタ制御
装置のブロック図、 第５図は第２図の装置と併用されるセレクタ制御装置の
ブロック図、 第６図はマップ・データ・ベースの説明グラフ図、 第７図は車両がマップ・データ・ベース内の特定の街路
と並行に走行しているかどうかを判断するサブルーチン
を示す流れ図、 第８図，および第8A〜8E図，第8E/A図および第8F〜第8H
図は本発明による方法を説明する流れ図である。 ５……センサ手段、 10……本発明装置、 11……第１センサ手段、 12、14、16、18、20、26、27……ライン、 13……第２センサ手段、 15……第１結合手段、 17……フィルタ手段、 19……第２結合手段、 21……プロセッサ手段、 22……差動走行距離計、 23……コンパス、 24……セレクタ手段、 25……マップ・データ・ベース、 30……フィルタ制御手段、 31……第１フィルタ・パラメータ発生手段、 32……信号異常偏差表示手段、 33……コンパス手段の精度表示手段、 34……差動走行距離計の精度表示手段、 50……セレクタ制御手段、 51……車両が特定の街路に所在することを表示する手
段、 101〜105……線分、 106……誤差、 107……スパイク、 109……開始進行方向、 110〜112……線分、 113……最終線分、 114……若干のオフセット、 115、116……最終点。
図、 第４図は第２図に図示の装置と併用されるフィルタ制御
装置のブロック図、 第５図は第２図の装置と併用されるセレクタ制御装置の
ブロック図、 第６図はマップ・データ・ベースの説明グラフ図、 第７図は車両がマップ・データ・ベース内の特定の街路
と並行に走行しているかどうかを判断するサブルーチン
を示す流れ図、 第８図，および第8A〜8E図，第8E/A図および第8F〜第8H
図は本発明による方法を説明する流れ図である。 ５……センサ手段、 10……本発明装置、 11……第１センサ手段、 12、14、16、18、20、26、27……ライン、 13……第２センサ手段、 15……第１結合手段、 17……フィルタ手段、 19……第２結合手段、 21……プロセッサ手段、 22……差動走行距離計、 23……コンパス、 24……セレクタ手段、 25……マップ・データ・ベース、 30……フィルタ制御手段、 31……第１フィルタ・パラメータ発生手段、 32……信号異常偏差表示手段、 33……コンパス手段の精度表示手段、 34……差動走行距離計の精度表示手段、 50……セレクタ制御手段、 51……車両が特定の街路に所在することを表示する手
段、 101〜105……線分、 106……誤差、 107……スパイク、 109……開始進行方向、 110〜112……線分、 113……最終線分、 114……若干のオフセット、 115、116……最終点。
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フロントページの続き
(72)発明者 ケネス エイ．ミルネス
アメリカ合衆国94536カリフオルニア
州・ フレモント ネリサ サークル
4201
(72)発明者 ヴオルター ビー．ザボリ
アメリカ合衆国94301カリフオルニア
州・パロ アルト テナスン アベニユ
ー 401
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．陸上車両の進行方向を示す進行情報を含む複数の独
立方向信号をそれぞれが出力し、該方向信号は、それぞ
れ基本的に異なるスペクトル特性をもつ誤差を含む、複
数のセンサ手段と、 前記複数の独立方向信号の入力を受けて陸上車両の進行
方法の高精度推測値を出力する処理手段とを備え； 前記処理手段は、該複数の独立方向信号を結合して該複
数の独立方向信号の前記誤差を基本的に分離する結合信
号を得る手段と、 前記複数の独立方向信号の一つからの誤差を除いて実質
的に全ての結合信号を除去するために、該結合信号をフ
ィルタにかけ、補正信号を創出する手段と、 該補正信号を前記複数の独立方向信号の一つと結合し、
基本的に該一の方向信号の誤差を消去する手段と、 を備えたことを特徴とする陸上車両用進行方向データ発
生装置。 ２．前記複数の独立方向信号は絶対方向信号と相対方向
信号を含む、特許請求の範囲第１項に記載の陸上車両用
進行方向データ発生装置。 ３．陸上車両の進行方向を示す進行情報を含む複数の独
立方向信号をそれぞれが出力し、該方向信号は、それぞ
れ基本的に異なるスペクトル特性をもつ誤差を含む、複
数のセンサ手段と、 前記複数の独立方向信号の入力を受けて陸上車両の進行
方向の高精度推測値を出力する処理手段とを備え； 該処理手段は、 各独立方向信号を、それぞれの方向信号に現れることが
予想される誤差のスペクトル特性に応じてそれぞれフィ
ルタにかけて、フィルタにかけられた複数の信号を創出
する手段であって、該フィルタ特性がF1（Ｓ）＋F2
（Ｓ）＋………＋Fn（Ｓ）＝１の条件を満足し、 該フィルタにかけられた複数の信号を結合する手段と、 を有することを特徴とする陸上車両用進行方向データ発
生装置。 ４．陸上車両の進行方向を示す進行情報を含む複数の独
立方向信号をそれぞれが出力し、該方向信号は、それぞ
れ基本的に異なるスペクトル特性をもつ誤差を含む、複
数のセンサ手段と、 前記複数の独立方向信号の入力を受けて陸上車両の進行
方向の高精度推測値を出力する処理手段とを備え； 前記処理手段は、 フィルタ制御信号に応答して、周波数成分の帯域を選択
的にフィルタし、該周波数成分の帯域はフィルタ制御信
号に応答して決定される、誤差の影響を低減するための
フィルタ手段と、 少なくとも一つの方向信号の推測誤差の大きさを示すリ
アルタイムのパラメータの入力を受けてフィルタ制御信
号を動的に出力する手段と、 前記フィルタ手段によりフィルタにかけられた前記方向
信号を結合する手段と、 を備えたことを特徴とする陸上車両用進行方向データ発
生装置。 ５．一連の信号値の平均値からの結合誤差信号値の偏差
を示す一連の結合誤差信号値に関する偏差統計量を出力
する手段と、 該偏差統計量に応答して、フィルタ制御信号を出力する
手段により応答されるパラメータを出力するための手段
と、を更に備えた、 ことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の陸上車両
用進行方向データ発生装置。 ６．前記フィルタ制御信号を出力する手段は、任意の時
期において該複数の独立方向信号のうちの少なくとも２
信号の結合の推測誤差の大きさを示すパラメータの入力
を受けて該フィルタ制御信号を出力することを特徴とす
る特許請求の範囲第４項記載の陸上車両用進行方向デー
タ発生装置。 ７．前記フィルタ制御信号を出力する手段は、複数のセ
ンサ手段の組の信頼度を示す複数のパラメータの入力を
受けて該フィルタ制御信号を出力する手段と、 を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
陸上車両用進行方向データ発生装置 ８．前記複数のセンサ手段が； 相対方向信号を出力するセンサ手段であって、前記相対
信号が以前の車両の進行方向に対しての陸上車両の進行
方向を示す方向成分と第１の誤差成分を含む、第１のセ
ンサ手段と、 絶対方向信号を出力するセンサ手段であって、 該絶対方向信号が大地に対する陸上車両の進行方向を示
す方向成分と第２の誤差成分を含む、第２のセンサ手段
と、 を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
陸上車両用進行方向データ発生装置。 ９．出力手段が応答するパラメータは、前記絶対方向信
号と相対方向信号の誤差成分の結合の推測される大きさ
である、 ことを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の陸上車両
用進行方向データ発生装置。 １０．前記処理手段が； 独立方向信号を結合し、基本的に複数の独立方向信号の
誤差を分離する結合信号を得る手段を、 備えたことを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の
陸上車両用進行方向データ発生装置。 １１．前記処理手段が； フィルタ手段の出力と前記複数の独立方向信号の少なく
とも１つとを結合し、基本的に前記１つの方向信号の誤
差を除去する手段を更に備えた、 ことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の陸上車両
用進行方向データ発生装置。 １２．前記処理手段が、独立方向信号を結合して複数の
徳利津方向信号の誤差を基本的に分離する結合信号を創
出する手段を更に備え、 前記フィルタ手段が、該結合信号を第２の誤差成分のス
ペクトル特性に近似するフィルタ特性に対応してフィル
タし、基本的に前記第１の誤差成分を含むフィルタされ
た誤差信号を出力する、 ことを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の陸上車両
用進行方向データ発生装置。 １３．前記第２センサ手段は、地球磁場を基準にした陸
上車両の進行方向を示すコンパス信号を出力するコンパ
ス手段、 を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の
陸上車両用進行方向データ発生装置。 １４．地球磁場の予想強度を基準にして前記コンパス信
号の強度成分の変動を検出することによって前記パラメ
ータを生成する手段、 を更に備えたことを特徴とする特許請求の範囲第13項記
載の陸上車両用進行方向データ発生装置。 １５．前記パラメータを生成する手段は、前記コンパス
手段が出力したコンパス信号の強度成分が入力される手
段と、地球磁場の予想強度のテーブルを組単位の方向別
に保管する記憶手段と、該コンパス手段が出力したコン
パス信号の強度成分を、前記テーブルからの地球磁場の
予想強度と比較して差信号を出力する手段と、該差信号
の入力を受けて前記パラメータを生成する手段とを具え
たことを特徴とする特許請求の範囲第14項記載の陸上車
両用進行方向データ発生装置。 １６．前記第１センサ手段は、前記相対方向信号を出力
する差動走行距離計を備えたことを特徴とする特許請求
の範囲第８項記載の陸上車両用進行方向データ発生装
置。 １７．前記第２センサ手段は、地球磁場の方位を基準に
した陸上車両の進行方向を示すコンパス進行方向データ
を出力するコンパス手段と、ある特定の街路上に所在す
る陸上車両が、ある与えられた地域の街路に向かう進行
方向を示すマップ進行方向データを含むマップ・データ
・ベースを保管するための手段と、選択信号の入力を受
けて、前記コンパス進行方向データまたは前記マップ進
行方向データを前記絶対方向信号として選択するセレク
タ手段と、前記選択信号を供給するセレクタ制御手段
と、 を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の
陸上車両用進行方向データ発生装置。 １８．前記セレクタ制御手段は少なくとも１つのセレク
ションパラメータの入力を受け、さらに、前記少なくと
も１つのセレクションパラメータを供給する手段を含
む、 ことを特徴とする特許請求の範囲第17項記載の陸上車両
用進行方向データ発生装置。 １９．前記少なくとも１つのセレクションパラメータを
供給する前記手段は、陸上車両の推測進行方向が前記マ
ップ進行方向データのしきい値の範囲内にあるとき該マ
ップ進行方向データを選択するための１つのセレクショ
ンパラメータを生成する手段を、 備えることを特徴とする特許請求の範囲第18項記載の陸
上車両用進行方向データ発生装置。 ２０．前記少なくとも１つのセレクションパラメータを
供給する前記手段は、陸上車両がある特定の街路上を走
行しているかどうかを判断する手段と、車両がその特定
の街路上を走行しているとき前記マップ進行方向データ
を選択するための１つのセレクションパラメータを生成
する手段と、 を備えることを特徴とする特許請求の範囲第18項記載の
陸上車両用進行方向データ発生装置。 ２１．前記少なくとも１つのセレクションパラメータを
供給する前記手段は、前記コンパス手段の信頼性を低下
させる特性をもつマップ上の地理的場所を識別するデー
タを保管するための手段と、車両が前記地理的場所の１
つ内にあるとき前記マップ進行方向データを選択するた
めの１つのセレクションパラメータを生成する手段と、 を備えることを特徴とする特許請求の範囲第18項記載の
陸上車両用進行方向データ発生装置。 ２２．さらに、陸上車両の所在を突き止める車両航法装
置を含み、前記選択信号を、陸上車両の所在を突き止め
るとき使用されるセレクションパラメータとして該車両
航法装置に供給することとした、 ことを特徴とする特許請求の範囲第17項記載の陸上車両
用進行方向データ発生装置。 ２３．マップで識別されたある任意の地域上を移動可能
な自動車両を自動的に追跡する車両航法装置において、 自動車両の以前の進行方向を基準にした自動車両の進行
方向を示す進行方向情報を含むと共に、第１誤差を含む
相対方向信号を出力する第１センサ手段と； 地上を基準にした自動車両の進行方向を示す進行方向情
報を含むと共に、第２誤差を含む絶対方向信号を出力す
るセンサ手段であって、 地上を基準にした自動車両の進行方向を示すコンパス進
行方向データを出力するコンパス手段、 ある特定の街路上に所在する自動車両が任意の地域にあ
る街路に向かう進行方向を示すマップ進行方向データを
含むマップ・データ・ベースを提供する手段、 セレクタ制御信号の入力を受けて、前記コンパス進行方
向データまたは前記マップ進行方向データを前記絶対方
向信号として選択するセレクタ手段、 および前記セレクタ制御信号を供給する手段と、を備え
た第２センサ手段と； 前記相対方向信号と前記絶対方向信号とを結合して結合
誤差信号を出力する第１結合手段と； フィルタ制御信号の入力を受けて、該結合誤差信号をフ
ィルタにかけることにより、前記第２誤差をほぼ打ち消
して、フィルタ誤差信号を出力するフィルタ手段であっ
て、ある任意の時期において前記第１および第２センサ
手段のうちの少なくとも１つの誤差の推測大きさを示す
少なくとも１つのパラメータの入力を受けて前記フィル
タ制御信号を出力する手段を備えたフィルタ手段と； 前記相対方向信号に含まれる前記第１誤差をほぼ打ち消
すために前記フィルタ誤差信号を該相対方向信号に加算
して、自動車両の進行方向の高精度推測値を出力する第
２結合手段と； を備えたことを特徴とする陸上車両用進行方向データ発
生装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/708,741 US4734863A (en) | 1985-03-06 | 1985-03-06 | Apparatus for generating a heading signal for a land vehicle |
| US708741 | 1985-03-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61258112A JPS61258112A (ja) | 1986-11-15 |
| JP2681628B2 true JP2681628B2 (ja) | 1997-11-26 |
Family
ID=24847008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61046485A Expired - Lifetime JP2681628B2 (ja) | 1985-03-06 | 1986-03-05 | 陸上車両用進行方向データ発生装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4734863A (ja) |
| EP (1) | EP0194802B1 (ja) |
| JP (1) | JP2681628B2 (ja) |
| AT (1) | ATE83069T1 (ja) |
| CA (1) | CA1268240A (ja) |
| DE (1) | DE3687173T2 (ja) |
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