JP4709744B2 - Electronic compass system - Google Patents
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Description
本発明は、一般に、乗物用の電子コンパスに係り、より詳細には、データフィルタリング及び/又はヘッディング決定を改良した電子コンパスに係る。 The present invention relates generally to electronic compass for vehicles, and more particularly to an electronic compass with improved data filtering and / or heading determination.
関連出願へのクロスレファレンス:
本出願は、2002年3月1日に出願された米国プロビジョナル特許出願第60/360,723号について35USC§119(e)のもとで優先権を請求する、2002年8月2日に出願された米国特許出願第10/210,910号の一部継続出願である。
Cross-reference to related applications :
This application is filed on August 2, 2002, claiming priority under 35 USC §119 (e) for US Provisional Patent Application No. 60 / 360,723, filed March 1, 2002 Which is a continuation-in-part of US patent application Ser. No. 10 / 210,910.
又、本出願は、2003年2月24日に出願された米国プロビジョナル特許出願第60/449,828号について35USC§119(e)のもとで優先権を請求する。 This application also claims priority under 35 USC §119 (e) for US Provisional Patent Application No. 60 / 449,828, filed February 24, 2003.
上記特許出願各々の開示全体を参考としてここに援用する。 The entire disclosure of each of the above patent applications is incorporated herein by reference.
電子コンパスは、自動車においてアクセサリーとして次第に普及してきている。典型的な電子コンパス回路10の一般的構造が図1に示されている。より詳細には、典型的な電子コンパス回路は、Y軸センサ13及びX軸センサ14を含む磁気センサ回路12を備えている。この磁気センサ回路12は、処理回路15に結合され、この処理回路は、ソフトウェアコードの制御のもとで動作して、センサ回路12により供給されるデータを処理し、このような処理に基づいてコンパス回路を校正し、そしてセンサ回路12により与えられたデータに基づいて乗物のヘッディングを決定する。処理回路15は、イグニッションサイクルごとにコンパスを再校正する必要がないように校正データを記憶する不揮発性メモリ16に結合される。校正された乗物ヘッディングは、処理回路15からヘッディングディスプレイ18へ送信され、乗物の乗員に表示される。ヘッディングディスプレイは、通常、オーバーヘッドコンソール又はバックミラーアッセンブリに組み込まれる。又、ユーザ入力スイッチ20を設けてもよく、これは、ユーザが処理回路15と対話して、処理回路15が、ディスプレイ18に表示される情報を変更できるようにし、手動で再校正できるようにし、及び/又は乗物が現在走行している地理的ゾーンを入力できるようにする。更に、乗物のバッテリ又はイグニッションから12ボルト電力を受け取り、その電力を、コンパス回路10の種々のコンポーネントに有用な電力レベルへ変換するための電源回路22も設けられる。
Electronic compass is becoming increasingly popular as an accessory in automobiles. The general structure of a typical
この従来のシステムでは、乗物の走行方向に垂直な磁界を感知するためにY軸センサ13が設けられ、一方、乗物の走行方向と一線の磁界を感知するためにX軸センサ14が設けられる。両センサ13及び14は、通常、地表面に平行に取り付けられる。このような取り付け状態では、Y軸センサ13により磁界成分が感知されず、X軸センサ14により正の磁界成分が感知された場合には、処理回路15は、乗物が北を向いていると決定する。同様に、Y軸センサ13により磁界成分が感知されず、X軸センサ14により負の磁界成分が感知された場合には、処理回路15は、乗物が南を向いていると決定する。同様に、X軸センサにより磁界成分が感知されず、Y軸センサにより正の磁界成分が感知された場合には、処理回路15は、乗物が東を向いていると決定する。X軸センサにより磁界成分が感知されず、Y軸センサにより負の磁界成分が感知された場合には、処理回路15は、乗物が西を向いていると決定する。等しい正の磁界成分がX及びY軸の両センサにより感知された場合には、処理回路は、乗物が東北を向いていると決定する。等しい負の磁界成分がX及びY軸の両センサにより感知された場合には、処理回路は、乗物が南西を向いていると決定する。X軸センサにより感知される正の磁界成分が、Y軸センサにより感知される負の磁界成分の絶対値に等しい場合には、処理回路は、乗物が北西を向いていると決定する。X軸センサにより感知される負の磁界成分の絶対値が、Y軸センサにより感知される正の磁界成分の値に等しい場合には、処理回路は、乗物が東南を向いていると決定する。理想的な環境のもとで、乗物が360°のループを経て転回したときに磁気センサの出力レベルをX及びY軸に対してプロットした場合には、図2に円Aとして示すように、プロットが円を形成する。
In this conventional system, a Y-
このような電子コンパスは、一般に、8個の異なるヘッディング(N、NE、E、SE、S、SW、W及びNW)しか表示せず、そしてX及びY軸センサにより感知される磁界成分は常にゼロではなく且つ常に等しくないので、コンパス処理回路は、一般に、X及びY軸に対するヘッディング角度φを計算し、そしてこのヘッディング角度を、8個の異なる各ヘッディング表示間の境界を定義する角度スレッシュホールドと比較する。従って、円形プロットAは、図2に示すように、8個の異なる表示ヘッディングに対応する8個の45°の角度セグメントに有効に分割される。従って、コンパス処理回路は、8個のヘッディングのどれを表示すべきか決定するために、ヘッディング角度φがどのセグメントに存在するかを決定するだけである。 Such an electronic compass generally displays only eight different headings (N, NE, E, SE, S, SW, W and NW), and the magnetic field components sensed by the X and Y axis sensors are always Since it is non-zero and not always equal, the compass processor generally calculates a heading angle φ relative to the X and Y axes, and this heading angle is an angle threshold that defines the boundary between each of the eight different heading representations. Compare with Thus, the circular plot A is effectively divided into eight 45 ° angle segments corresponding to eight different display headings, as shown in FIG. Thus, the compass processing circuit only determines in which segment the heading angle φ is present in order to determine which of the eight headings should be displayed.
上述したように、理想的な環境は、X及びY軸センサ13及び14の出力レベルが、X及びY軸センサに対して円形プロットAを形成し、完全な円の中心が座標系の原点に来るときである。しかしながら、実際には、X及びY座標平面におけるX及びYセンサの出力のプロットは、完全な円を形成せず、又、このような円の中心が座標面の原点に一致しないことがしばしばある。より詳細には、プロットが若干楕円形となり、且つX及びYの両方向が、図2にプロットBで示すように原点からずれることがある。実際のプロットが完全な円ではなく、且つその中心ポイントが原点からずれるときには、処理回路は、簡単なヘッディング角度計算を使用して適切なヘッディングを決定することができない。円形プロットのこのようなずれ及び歪みは、通常、X及びY軸センサにより感知される磁界を変更し得る乗物の鉄材料の影響により生じる。ヘッディングの計算を容易に行えるように、コンパス回路は、感知された磁界に対する乗物の影響を考慮するために校正される。
As described above, the ideal environment is that the output levels of the X and
コンパス回路を最初に校正しなければならないだけでなく、乗物の鉄材料により生じる磁界に対する影響が時間と共に変化するために、且つ磁界に対する外部からの一時的に過ぎない影響のために、コンパス回路を連続的に再校正もしなければならない。例えば、屋根に取り付けるアンテナを追加すると、多量の鉄材料を伴う物体、例えば、鉄道の線路や橋や大きなビルディングの近くを通るとき、或いは乗物が洗車機を通るときに、磁界の読みに変動を生じさせることがある。従って、電子コンパス回路の校正及び連続的な再校正が多大な注目を集めている。 Not only does the compass circuit have to be calibrated first, but the compass circuit is also affected by the fact that the effect on the magnetic field caused by the vehicle's ferrous material changes over time and because of the only temporary effect on the magnetic field from the outside. You must also recalibrate continuously. For example, adding an antenna that attaches to the roof can cause fluctuations in the magnetic field readings when passing objects with large amounts of iron material, such as near railroad tracks, bridges or large buildings, or when a vehicle passes through a car wash. May cause. Therefore, calibration of electronic compass circuits and continuous recalibration have received much attention.
ファン・レンテ氏等の米国特許第4,953,305号には、自動連続構成機能を有する電子コンパスシステムが説明されている。この特許は、乗物が多数の360°ループを経て走行するときにセンサからのデータを累積し、そしてX−Y座標平面上のデータポイントへと変換する校正技術を開示している。処理回路は、Y軸に沿った累積データの最大値(Ymax)、Y軸に沿った最小値(Ymin)、X軸に沿った最大値(Xmax)、及びX軸に沿った最小値(Xmin)を決定する。X軸に沿った最大値及び最小値から、X軸に沿ったスパンをXminとXmaxとの間で計算することができる。同様に、Y軸に沿った最大値及び最小値から、YminとYmaxとの間のY軸に沿ったスパンを計算することができる。これらのスパンが等しくない場合には、処理回路は、これらのスパンが互いに等しくなる時間まで、X軸及びY軸センサの一方又は両方の利得を調整することができる。この処理は、データの楕円プロットを、更なる処理の前にデータの円形プロットへと変換するように実行される。それに続いて、X及びYセンサからの最大値及び最小値を使用して、プロットBの中心ポイント(XE、YE)を計算する(図2を参照)。次いで、X及びYエラー値(XE及びYE)を計算し、その後、これを使用して、各データポイントがX及びYセンサから各々受け取られたときにそれをずらす。コンパスが最初に校正されると、その後にX軸及びY軸に沿って累積される最大値及び最小値に基づいて自動的に再校正し続ける。 U.S. Pat. No. 4,953,305 to Van Lente et al. Describes an electronic compass system having an automatic continuous configuration function. This patent discloses a calibration technique that accumulates data from sensors and converts them to data points on an XY coordinate plane as the vehicle travels through multiple 360 ° loops. The processing circuit has a cumulative data maximum value along the Y axis (Y max ), a minimum value along the Y axis (Y min ), a maximum value along the X axis (X max ), and a minimum along the X axis. Determine the value (X min ). From the maximum and minimum values along the X axis, the span along the X axis can be calculated between X min and X max . Similarly, from the maximum and minimum values along the Y axis, the span along the Y axis between Y min and Y max can be calculated. If these spans are not equal, the processing circuitry can adjust the gain of one or both of the X-axis and Y-axis sensors until the time that these spans are equal to each other. This process is performed to convert an elliptical plot of the data into a circular plot of the data before further processing. Subsequently, the center point (X E , Y E ) of plot B is calculated using the maximum and minimum values from the X and Y sensors (see FIG. 2). X and Y error values (X E and Y E ) are then calculated and then used to shift each data point as it is received from the X and Y sensors, respectively. When the compass is first calibrated, it will continue to automatically recalibrate based on the maximum and minimum values accumulated along the X and Y axes.
前記‘305特許に開示された自動校正ルーチンに伴う1つの問題は、校正が正確であるという確信をシステムがもつに充分なデータを得るために乗物が多数の360°ループを走行することを一般に必要とすることである。これは、乗物を乗物キャリアにロードしてディーラーへ配送する前に多数のループを経て各乗物を運転しなければならないという問題を乗物製造者に課する。不都合なことに、組立工場には、各乗物をこのようなループで運転するに充分なスペースがないことが多く、もしスペースがあったとしても、そのプロセスには貴重な時間を要する。乗物が充分なループを経て運転されずにディーラーへ配送された場合には、顧客は、コンパス非校正状態で、乗物を購入するか、さもなければ、乗物をテスト運転することになる。この場合、顧客は、誤って、コンパスが機能不良であると信じ込み、従って、コンパスに対して不必要な保証クレームをつけることになる。 One problem with the automatic calibration routine disclosed in the '305 patent is that the vehicle generally travels through a number of 360 ° loops to obtain enough data for the system to be confident that the calibration is accurate. That is what you need. This poses the problem to the vehicle manufacturer that each vehicle must be driven through a number of loops before the vehicle is loaded onto the vehicle carrier and delivered to the dealer. Unfortunately, assembly plants often do not have enough space to operate each vehicle in such a loop, and if so, the process takes valuable time. If the vehicle is delivered to a dealer without being driven through a sufficient loop, the customer will either purchase the vehicle in a non-compassed state or otherwise test drive the vehicle. In this case, the customer mistakenly believes that the compass is malfunctioning and therefore makes an unnecessary warranty claim against the compass.
多数の特許が、前記問題に対して種々の解決策を開示している。ジェシュキ氏等の米国特許第6,192,315号には、コンパスを乗物にインストールする前に、コンパスがインストールされる特定モデルに対して予想される乗物の磁気に基づいて、最初に校正を行う校正ルーチンが開示されている。この最初の校正は、乗物が多数の360°ループを走行することにより充分なデータを取得するときまで使用される。充分なデータが得られると、コンパスは、より最近取得された校正データへとスイッチされ、次いで、コンパスは、前記‘305特許の技術を使用して連続的に再校正される。 A number of patents disclose various solutions to the problem. US Pat. No. 6,192,315 to Jeshki et al. First calibrates the compass based on the expected vehicle magnetism for the particular model on which the compass is installed before installing it on the vehicle. A calibration routine is disclosed. This initial calibration is used until the vehicle acquires sufficient data by traveling through a number of 360 ° loops. When sufficient data is obtained, the compass is switched to the more recently acquired calibration data, and the compass is then continuously recalibrated using the technique of the '305 patent.
オルソン氏等の米国特許第5,737,226号は、センサから得た生のデータが、コンパスがもはや正確に校正されないことを示唆するかどうかを、処理回路により決定するような校正技術を開示している。この場合、処理回路は、仮定した半径を使用して所定の角度以上離間された2つのエンドポイントを得る。その仮定した半径を使用して、円に対する2つの潜在的な中心ポイントが与えられる。この‘226特許は、2つのエンドポイント間の中間データポイントを得て、これを使用して、2つの中心ポイントのどちらを校正に使用し、又、その後、乗物のヘッディングを決定するときに使用するかを識別することを開示している。 Olson et al., US Pat. No. 5,737,226, discloses a calibration technique in which raw data obtained from a sensor determines whether a processing circuit determines that the compass is no longer accurately calibrated. is doing. In this case, the processing circuit uses the assumed radius to obtain two endpoints that are separated by a predetermined angle or more. Using that assumed radius, two potential center points for the circle are given. The '226 patent obtains an intermediate data point between two endpoints and uses it to use which of the two center points to calibrate and subsequently determine the vehicle heading It is disclosed to identify what to do.
パークス氏等の米国特許第6,301,794号は、指定の基準を満足する3つのデータポイントが得られるたびにコンパスを再校正するような校正ルーチンを開示している。平均化及び間隔どり基準を含む指定の基準を満足する3つのデータポイントが得られると、円に対する方程式を使用して円が必ず3つのデータポイントを含むように円の中心が計算される。 US Pat. No. 6,301,794 to Parks et al. Discloses a calibration routine that recalibrates the compass whenever three data points are obtained that meet specified criteria. Once three data points are obtained that meet the specified criteria, including the averaging and spacing criteria, the center of the circle is calculated using the equation for the circle to ensure that the circle contains three data points.
アル−アター氏の米国特許第4,807,462号は、3つのデータポイントの取得に基づいてコンパスを校正するコンパス校正ルーチンを開示している。校正に使用される円の中心は、3つのデータポイントの隣接ポイントを結ぶ2本の線の垂直二等分線の交点を決定することにより決定される。 Al-Ater, U.S. Pat. No. 4,807,462, discloses a compass calibration routine that calibrates a compass based on the acquisition of three data points. The center of the circle used for calibration is determined by determining the intersection of two perpendicular bisectors of two lines connecting adjacent points of three data points.
上述した特許の各々は、コンパスをより迅速に校正する校正ルーチンを開示するが、その開示された技術のあるものは、あまりに頻繁に再校正を行い、従って、一時的な磁界擾乱による校正エラーの傾向があるという点で過剰にアクティブであるか、或いはより永久的な性質の磁界分散の変化に対して充分迅速に応答しないかのいずれかである。更に、上述した校正ルーチンの各々は、3つから4つのポイントが円の周囲に厳密に配置されることを仮定して円の中心を計算する。以下に詳細に説明するように、これらポイントのいずれかが、得られたデータに実際に良好に適合する円の周囲からずれることが考えられる。更に、上述した特許の中で、乗物のピッチ又は地磁界ベクトルの垂直成分の強度を考慮する校正ルーチンを開示したものは皆無である。従って、バックミラーアッセンブリのハウジングのように、乗物に対して可動な構造体にセンサを設けるようにして、上述したコンパスのいずれかが取り付けられた場合には、これらシステムは、ハウジングの移動に対して迅速且つ正確な応答を与えることができない。 Each of the above-mentioned patents discloses a calibration routine that calibrates the compass more quickly, but some of the disclosed techniques recalibrate too often, and therefore, calibration errors due to temporary magnetic field disturbances. Either it is overactive in that it tends to be, or it does not respond quickly enough to changes in the field dispersion of a more permanent nature. In addition, each of the calibration routines described above calculates the center of the circle assuming that three to four points are placed exactly around the circle. As will be explained in detail below, it is conceivable that any of these points will deviate from the circumference of a circle that actually fits well with the data obtained. Furthermore, none of the above-mentioned patents disclose a calibration routine that takes into account the vehicle pitch or the strength of the vertical component of the geomagnetic field vector. Thus, if any of the above-mentioned compass is installed in a structure that is movable with respect to the vehicle, such as the housing of a rearview mirror assembly, these systems are resistant to movement of the housing. Cannot provide a quick and accurate response.
バグノ氏等の共通に譲渡された米国特許第6,023,229号及び第6,140,933号は、バックミラーハウジングにコンパスセンサを取り付け、バックミラーハウジングを、それが取り付けられる乗物に対して水平及び垂直に枢着回転できるようにする種々の技術を開示している。より詳細には、ミラーハウジング、ひいては、センサが傾斜したときにそれを検出する種々のメカニズムが開示されている。ミラーハウジングの傾斜が検出されると、コンパスの処理回路に信号が送信されて、傾斜が生じたことを指示し、さもなければ、処理回路は、磁界ベクトルに急激な変化が生じると仮定しない。次いで、処理回路は、傾斜信号の直前に得られたデータポイントと、傾斜信号の直後に得られたデータポイントとの間の差のベクトルを決定し、これは、エラー補償信号に使用される。‘229特許には、Z軸に整列された第3の磁気センサが設けられるメカニズムが開示されている。Z軸センサの出力を使用して、X及びYセンサの出力に急激な変化が最初に感知されたときに傾斜が生じたかどうか決定する。処理回路は、X及びYセンサ出力におけるこのような急激な変化に応答して、Z軸センサにも急激な変化が検出されたかどうかに基づいて、エラーベクトルを識別するか、又は校正を再開する。しかしながら、このコンパスシステムは、Z軸センサを使用して、ヘッディングを決定したり、又は校正に使用される円の中心を識別したりするものではない。 US Pat. Nos. 6,023,229 and 6,140,933 commonly assigned to Bagno et al. Attach a compass sensor to a rearview mirror housing and attach the rearview mirror housing to the vehicle to which it is attached. Various techniques are disclosed that allow pivoting horizontally and vertically. More particularly, various mechanisms have been disclosed for detecting the mirror housing and thus the sensor when it is tilted. When the mirror housing tilt is detected, a signal is sent to the compass processing circuit to indicate that the tilt has occurred, otherwise the processing circuit does not assume that there is a sudden change in the magnetic field vector. The processing circuit then determines a vector of differences between the data points obtained immediately before the slope signal and the data points obtained immediately after the slope signal, which are used for the error compensation signal. The '229 patent discloses a mechanism in which a third magnetic sensor aligned with the Z axis is provided. The output of the Z-axis sensor is used to determine if a tilt has occurred when a sudden change in the output of the X and Y sensors is first sensed. In response to such a sudden change in the X and Y sensor outputs, the processing circuit identifies the error vector or resumes calibration based on whether a sudden change is also detected in the Z-axis sensor. . However, this compass system does not use a Z-axis sensor to determine heading or identify the center of the circle used for calibration.
本発明の第1の実施形態によれば、乗物用の電子コンパスシステムは、地磁界ベクトルの3つの成分を感知し、そしてその感知された3つの成分を表わす出力信号を発生するための磁気センサ回路と、該磁気センサ回路のピッチ及びロールを測定するためのピッチ及びロール感知回路と、前記磁気センサ回路並びにピッチ及びロール感知回路に結合された処理回路であって、出力信号を受け取って、前記感知された成分を前記測定されたピッチ及びロールに対して補償し、該補償された、感知された成分のうちの少なくとも2つの成分の関数として乗物のヘッディングを計算し、そして該計算されたヘッディングを表わすヘッディング信号を発生するための処理回路と、を備えている。 In accordance with a first embodiment of the present invention, a vehicle electronic compass system senses three components of a geomagnetic field vector and generates a magnetic signal representative of the sensed three components. A circuit, a pitch and roll sensing circuit for measuring the pitch and roll of the magnetic sensor circuit, and a processing circuit coupled to the magnetic sensor circuit and the pitch and roll sensing circuit, receiving an output signal, Compensating sensed components for the measured pitch and roll, calculating vehicle headings as a function of at least two of the compensated sensed components, and calculating the calculated headings And a processing circuit for generating a heading signal representing.
本発明の別の実施形態によれば、乗物用の電子コンパスシステムは、地磁界ベクトルの少なくとも2つの成分を感知し、そしてその感知された少なくとも2つの成分を表わす出力信号を発生するための磁気センサ回路と、該磁気センサ回路に結合された処理回路であって、該磁気センサ回路から出力信号を受信し、地磁界ベクトルの相対的強度を決定し、前記磁気センサ回路から受信した出力信号に非常に多くのノイズが存在するかどうかを前記地磁界ベクトルの相対的強度の関数として決定し、前記出力信号に非常に多くのノイズが存在しない場合には、前記感知された成分の関数として乗物のヘッディングを計算し、そして前記出力信号に非常に多くのノイズが存在する場合には前記計算されたヘッディング又は以前のヘッディングを表わすヘッディング信号を発生するための処理回路と、を備えている。 In accordance with another embodiment of the present invention, an electronic compass system for a vehicle senses at least two components of a geomagnetic field vector and generates a magnetic signal representative of the sensed at least two components. A sensor circuit and a processing circuit coupled to the magnetic sensor circuit, receiving an output signal from the magnetic sensor circuit, determining a relative strength of a geomagnetic field vector, and generating an output signal received from the magnetic sensor circuit; Determine if there is too much noise as a function of the relative strength of the geomagnetic field vector, and if there is not too much noise in the output signal, the vehicle as a function of the sensed component And the calculated heading or previous heading if there is a lot of noise in the output signal. It comprises a processing circuit for generating a to heading signal.
本発明の別の実施形態によれば、乗物用の電子コンパスアッセンブリは、取り付け面に対応する平面を画成する回路板と、該回路板に取り付けられる磁気センサ回路であって、地磁界ベクトルの少なくとも2つの成分を感知し、そしてその感知された少なくとも2つの成分を表わす出力信号を発生するための磁気センサ回路とを備え、該磁気センサ回路は、感度軸を各々有する少なくとも2つの磁界感知素子を含み、これら磁界感知素子の少なくとも1つは、その感度軸が、(a)回路板の平面に対して非垂直及び非平行、そして(b)前記少なくとも2つの磁界感知素子の別の1つの感度軸に対して非垂直、という2つの方向の一方を向くように配置され、そして更に、前記磁気センサ回路に結合された処理回路であって、出力信号を受信し、前記感知された成分の関数として乗物のヘッディングを計算し、そしてその計算されたヘッディングを表わすヘッディング信号を発生するための処理回路も備えている。 According to another embodiment of the present invention, an electronic compass assembly for a vehicle includes a circuit board that defines a plane corresponding to a mounting surface, and a magnetic sensor circuit that is mounted on the circuit board. A magnetic sensor circuit for sensing at least two components and generating an output signal representative of the sensed at least two components, the magnetic sensor circuit comprising at least two magnetic field sensing elements each having a sensitivity axis And at least one of the magnetic field sensing elements has a sensitivity axis that is (a) non-perpendicular and non-parallel to the plane of the circuit board, and (b) another one of the at least two magnetic field sensing elements A processing circuit arranged to face one of two directions, non-perpendicular to the sensitivity axis, and further coupled to the magnetic sensor circuit for receiving an output signal The heading of the vehicle is calculated as a function of the sensed components, and also has a processing circuit for generating a heading signal representing the computed heading.
本発明の別の実施形態によれば、乗物用のバックミラーアッセンブリは、乗物に取り付けるように構成され、ミラーハウジングを有するミラー取り付け構造体と、ミラーハウジングに取り付けられたミラーと、前記ミラー取り付け構造体に支持された回路板と、該回路板に取り付けられ、地磁界ベクトルの少なくとも2つの成分を感知し、そしてその感知された少なくとも2つの成分を表わす出力信号を発生するための磁気センサ回路であって、共通の一体化パッケージに収容された3つの磁界感知素子を含み、前記回路板に取り付けるための複数のリードがそこから延びているような磁気センサ回路と、該磁気センサ回路に結合された処理回路であって、その磁気センサ回路から出力信号を受信し、前記感知された成分の関数として乗物のヘッディングを計算し、そしてその計算されたヘッディングを表わすヘッディング信号を発生するための処理回路と、を備えている。 According to another embodiment of the present invention, a vehicle rearview mirror assembly is configured to be mounted on a vehicle, and includes a mirror mounting structure having a mirror housing, a mirror mounted on the mirror housing, and the mirror mounting structure. A circuit board supported by the body and a magnetic sensor circuit attached to the circuit board for sensing at least two components of the geomagnetic field vector and generating an output signal representative of the sensed at least two components A magnetic sensor circuit including three magnetic field sensing elements housed in a common integrated package, and a plurality of leads for attachment to the circuit board extending therefrom, and coupled to the magnetic sensor circuit A processing circuit that receives an output signal from the magnetic sensor circuit and functions as a function of the sensed component. The calculated Ddingu and has and a processing circuit for generating a heading signal representing the computed heading.
本発明の別の実施形態によれば、乗物用の電子コンパスサブアッセンブリは、電気的コンポーネントを接続するためのコネクタを含む回路板と、該回路板に取り付けられそして前記コネクタに電気的に結合されて前記電気的コンポーネントと通信するための処理回路であって、更に、磁気センサ回路に結合されて、地磁界ベクトルの少なくとも2つの成分を表わす出力信号を受信し、その感知された成分の関数として乗物のヘッディングを計算し、そしてその計算されたヘッディングを表わすヘッディング信号を発生するための処理回路と、を備え、この処理回路は、異なる形式の電子コンポーネントに関連した少なくとも2つの異なる信号フォーマットを使用して通信するように構成され、且つ前記コネクタに接続された電気的コンポーネントと通信するために処理回路により使用される特定の信号フォーマットを選択することのできる電子コンパスサブアッセンブリ。 According to another embodiment of the invention, an electronic compass subassembly for a vehicle includes a circuit board that includes a connector for connecting electrical components, and is attached to and electrically coupled to the circuit board. A processing circuit for communicating with the electrical component, further coupled to the magnetic sensor circuit for receiving an output signal representative of at least two components of the geomagnetic field vector as a function of the sensed component Processing circuitry for calculating a vehicle heading and generating a heading signal representative of the calculated heading, the processing circuitry using at least two different signal formats associated with different types of electronic components Electrical components configured to communicate with each other and connected to the connector Electronic compass subassembly capable of selecting a particular signal format used by the processing circuit to communicate with and.
本発明の別の実施形態によれば、乗物用の電子コンパスシステムは、地磁界ベクトルの少なくとも2つの成分を感知し、そしてその感知された少なくとも2つの成分を表わす出力信号を発生するための磁気センサ回路と、該磁気センサ回路に結合された処理回路であって、該磁気センサ回路から出力信号を受信し、その感知された成分の関数として乗物のヘッディングを計算し、そしてその計算されたヘッディングを表わすヘッディング信号を発生するための処理回路と、該処理回路に結合されて、前記ヘッディング信号を受信しそして前記計算されたヘッディングを表示するためのディスプレイであって、少なくとも1つの地理的領域の地理的表示と、コンパスを現在校正するところの地理的領域内の地理的磁気分散ゾーンとを表示するように更に構成されたディスプレイと、を備えている。 According to another embodiment of the present invention, an electronic compass system for a vehicle senses at least two components of a geomagnetic field vector and generates a magnetic signal representative of the sensed at least two components. A sensor circuit and a processing circuit coupled to the magnetic sensor circuit, receiving an output signal from the magnetic sensor circuit, calculating a vehicle heading as a function of its sensed component, and calculating the calculated heading A processing circuit coupled to the processing circuit for receiving the heading signal and displaying the calculated heading, the processing circuit being configured to generate a heading signal representative of at least one geographic region Displays the geographic display and the geographical magnetic dispersion zone within the geographic area where the compass is currently calibrated Further comprising a, a display configured to.
本発明の別の実施形態によれば、乗物用の電子コンパスシステムは、地磁界ベクトルの少なくとも2つの成分を感知し、そしてその感知された少なくとも2つの成分を表わす出力信号を発生するための磁気センサ回路と、該磁気センサ回路に結合された処理回路であって、該磁気センサ回路から出力信号を受信し、その感知された成分の関数として乗物のヘッディングを計算し、そしてその計算されたヘッディングを表わすヘッディング信号を発生するための処理回路と、を備え、この処理回路は、乗物の電気的コンポーネントに結合されて、乗物が現在走行している時間ゾーンの指示を受け取り、更に、この処理回路は、乗物が現在走行している時間ゾーンに対する地理的磁気分散の関数としてヘッディング計算を補償する。 According to another embodiment of the present invention, an electronic compass system for a vehicle senses at least two components of a geomagnetic field vector and generates a magnetic signal representative of the sensed at least two components. A sensor circuit and a processing circuit coupled to the magnetic sensor circuit, receiving an output signal from the magnetic sensor circuit, calculating a vehicle heading as a function of its sensed component, and calculating the calculated heading A processing circuit for generating a heading signal representative of the vehicle, the processing circuit being coupled to an electrical component of the vehicle for receiving an indication of a time zone in which the vehicle is currently traveling, and further comprising the processing circuit Compensates the heading calculation as a function of the geographical magnetic dispersion for the time zone in which the vehicle is currently traveling.
本発明の別の実施形態によれば、乗物用の電子コンパスシステムは、地磁界ベクトルの少なくとも2つの成分を感知し、そしてその感知された少なくとも2つの成分を表わす出力信号を発生するための磁気センサ回路と、該磁気センサ回路に結合された処理回路であって、該磁気センサ回路から出力信号を受信し、その感知された成分の関数として乗物のヘッディングを計算し、その計算されたヘッディングを表わすヘッディング信号を発生し、その計算されたヘッディングの経歴サンプルを周期的間隔で記憶し、その記憶された経歴サンプルを分析して、前記感知された成分の値のどの4つのセットにおいて乗物が最も頻繁に走行するか決定し、処理回路が東西南北のヘッディングに対応するものとして識別した前記感知された成分の値の4つのセットからの、乗物が最も頻繁に走行する前記感知された成分の値の4つのセットの分散を計算し、そしてその計算された分散の関数としてヘッディング計算を補償するための処理回路と、を備えている。 In accordance with another embodiment of the present invention, an electronic compass system for a vehicle senses at least two components of a geomagnetic field vector and generates a magnetic signal representative of the sensed at least two components. A sensor circuit and a processing circuit coupled to the magnetic sensor circuit, receiving an output signal from the magnetic sensor circuit, calculating a vehicle heading as a function of the sensed component, and calculating the calculated heading Generating a heading signal representative, storing the calculated heading history samples at periodic intervals, and analyzing the stored history samples to determine which vehicle has the highest value in any of the four sets of sensed component values. The value of the sensed component that the processing circuit identified as corresponding to the headings of east, west, south, and north Processing circuitry for calculating the variance of four sets of values of the sensed component from which the vehicle travels most frequently and compensating for the heading calculation as a function of the calculated variance; I have.
本発明の別の実施形態によれば、乗物用の電子コンパスシステムは、地磁界ベクトルの少なくとも2つの成分を感知し、そしてその感知された少なくとも2つの成分を表わす出力信号を発生するための磁気センサ回路と、該磁気センサ回路に結合された処理回路であって、その磁気センサ回路から出力信号を受信し、この磁気センサ回路から受信した出力信号からノイズレベルを、それら出力信号から導出された値の実効値(root mean square)の関数として計算し、ノイズレベルがスレッシュホールドノイズレベルを越える場合には前記磁気センサ回路から受信した出力信号に著しく多くのノイズが存在するかどうか決定し、著しく多くのノイズが出力信号に存在しない場合には、乗物のヘッディングを前記感知された成分の関数として計算し、そして著しく多くのノイズが出力信号に存在する場合には、その計算されたヘッディング又は以前のヘッディングを表わすヘッディング信号を発生するための処理回路と、を備えている。 According to another embodiment of the present invention, an electronic compass system for a vehicle senses at least two components of a geomagnetic field vector and generates a magnetic signal representative of the sensed at least two components. A sensor circuit and a processing circuit coupled to the magnetic sensor circuit, receiving an output signal from the magnetic sensor circuit, and deriving a noise level from the output signal received from the magnetic sensor circuit. Calculate as a function of the root mean square value, and if the noise level exceeds the threshold noise level, determine if there is significantly more noise in the output signal received from the magnetic sensor circuit, If a lot of noise is not present in the output signal, the vehicle heading is calculated as a function of the sensed component and If significantly more noise Te is present in the output signal includes a processing circuit for generating a heading signal representing the its computed heading or previous heading, the.
本発明の別の実施形態によれば、乗物用の電子コンパスシステムは、地磁界ベクトルの少なくとも2つの成分を感知し、そしてその感知された少なくとも2つの成分を表わす出力信号を発生するための磁気センサ回路と、該磁気センサ回路に結合された処理回路であって、その磁気センサ回路から出力信号を受信し、この磁気センサ回路から受信した出力信号からノイズレベルを、それら出力信号から導出された値の平均二乗エラー(mean square error)の関数として計算し、ノイズレベルがスレッシュホールドノイズレベルを越える場合には前記磁気センサ回路から受信した出力信号に著しく多くのノイズが存在するかどうか決定し、著しく多くのノイズが出力信号に存在しない場合には、乗物のヘッディングを前記感知された成分の関数として計算し、そして著しく多くのノイズが出力信号に存在する場合には、その計算されたヘッディング又は以前のヘッディングを表わすヘッディング信号を発生するための処理回路と、を備えている。 According to another embodiment of the present invention, an electronic compass system for a vehicle senses at least two components of a geomagnetic field vector and generates a magnetic signal representative of the sensed at least two components. A sensor circuit and a processing circuit coupled to the magnetic sensor circuit, receiving an output signal from the magnetic sensor circuit, and deriving a noise level from the output signal received from the magnetic sensor circuit Calculated as a function of the mean square error of the value, and if the noise level exceeds the threshold noise level, determine if there is significantly more noise in the output signal received from the magnetic sensor circuit; If significant noise is not present in the output signal, vehicle heading is calculated as a function of the sensed component. And a processing circuit for generating a heading signal that represents the calculated heading or previous heading if significant noise is present in the output signal.
本発明の別の実施形態によれば、導電性材料が合体された導電性風防ガラスと、該導電性風防ガラスの付近に配置された磁気センサ回路を有する電子コンパスシステムとを備え、前記磁気センサ回路が、地磁界ベクトルの少なくとも2つの成分を感知し、そしてその感知された少なくとも2つの成分を表わす出力信号を発生するような乗物において、その改良は、前記磁気センサ回路に結合された処理回路であって、前記磁気センサ回路からの出力信号をサンプリングし、感知された成分の関数として乗物のヘッディングを計算し、そしてその計算されたヘッディングを表わすヘッディング信号を発生するための処理回路と、前記磁気センサ回路により感知された磁界に対する導電性風防ガラスにより生じた電界の作用を補償するための補償手段とを備えている。 According to another embodiment of the present invention, the magnetic sensor comprises: a conductive windshield in which conductive materials are combined; and an electronic compass system having a magnetic sensor circuit disposed in the vicinity of the conductive windshield. In a vehicle in which the circuit senses at least two components of the geomagnetic field vector and generates an output signal representative of the sensed at least two components, the improvement is a processing circuit coupled to the magnetic sensor circuit. A processing circuit for sampling an output signal from the magnetic sensor circuit, calculating a vehicle heading as a function of a sensed component, and generating a heading signal representative of the calculated heading; and Compensation to compensate for the effect of the electric field generated by the conductive windshield on the magnetic field sensed by the magnetic sensor circuit And a stage.
本発明の別の実施形態によれば、回路板に磁気感知素子を取り付ける方法は、回路板の第1部分に第1の磁気感知素子を取り付けるステップと、回路板の第2部分に第2の磁気感知素子を取り付けるステップと、前記回路板の第2部分を屈曲させて、前記第2の磁気感知素子を前記第1の磁気感知素子に対して再方向付けするステップと、前記回路板の第2部分を前記回路板の第1部分に対して固定して、前記第1及び第2の磁気感知素子の再方向付けされた位置を保持するステップと、を備えている。 According to another embodiment of the present invention, a method of attaching a magnetic sensing element to a circuit board includes attaching a first magnetic sensing element to a first portion of the circuit board, and a second to a second part of the circuit board. Attaching a magnetic sensing element; bending a second portion of the circuit board to redirect the second magnetic sensing element relative to the first magnetic sensing element; Securing two portions relative to the first portion of the circuit board to maintain the redirected positions of the first and second magnetic sensing elements.
本発明の別の実施形態によれば、乗物用の電子コンパスシステムは、地磁界ベクトルの少なくとも2つの成分を感知し、そしてその感知された少なくとも2つの成分を表わす出力信号を発生するための磁気センサ回路と、該磁気センサ回路に結合された処理回路とを備えている。この処理回路は、磁気センサ回路から出力信号を受信し、その感知された成分の関数として乗物のヘッディングを計算し、その計算されたヘッディングを表わすヘッディング信号を発生し、出力信号を監視して、約90°の乗物転回を表わす乗物ヘッディングの変化を識別し、約90°の乗物転回の直前及び直後に走行した乗物ヘッディングに対する前記感知された成分を記憶し、処理回路が東西南北のヘッディングに対応するものとして識別した前記感知された成分の値の4つのセットからの、前記記憶された感知された成分の分散を計算し、そしてその計算された分散の関数として前記ヘッディング計算を補償するために設けられている。 In accordance with another embodiment of the present invention, an electronic compass system for a vehicle senses at least two components of a geomagnetic field vector and generates a magnetic signal representative of the sensed at least two components. A sensor circuit and a processing circuit coupled to the magnetic sensor circuit are provided. The processing circuit receives an output signal from the magnetic sensor circuit, calculates a vehicle heading as a function of its sensed component, generates a heading signal representative of the calculated heading, monitors the output signal, Identifies vehicle heading changes that represent approximately 90 ° vehicle turn, stores the sensed components for vehicle headings that traveled immediately before and after approximately 90 ° vehicle turn, and processing circuitry supports east, west, north, and south headings To calculate a variance of the stored sensed component from the four sets of sensed component values identified as to be compensated and to compensate the heading calculation as a function of the calculated variance Is provided.
本発明の別の実施形態によれば、乗物用の電子コンパスシステムは、地磁界ベクトルの少なくとも2つの成分を感知し、そしてその感知された少なくとも2つの成分を表わす出力信号を発生するための磁気センサ回路と、該磁気センサ回路に結合された処理回路であって、磁気センサ回路から出力信号を受信し、前記感知された成分の関数として乗物のヘッディングを計算し、そしてその計算されたヘッディングを表わすヘッディング信号を発生するための処理回路と、を備え、この処理回路は、複数の地理的ゾーンのどこを乗物が現在走行しているか決定し、そして乗物が現在走行している地理的ゾーンに対する地理的磁気分散の関数として前記ヘッディング計算を補償し、そして前記処理回路は、乗物のヘッディングと、各乗物ヘッディングにおける走行時間とを監視することで、複数の地理的ゾーンに対する乗物位置の変化を監視することにより、どの地理的ゾーンを乗物が現在走行しているか決定する。 In accordance with another embodiment of the present invention, an electronic compass system for a vehicle senses at least two components of a geomagnetic field vector and generates a magnetic signal representative of the sensed at least two components. A sensor circuit and a processing circuit coupled to the magnetic sensor circuit, receiving an output signal from the magnetic sensor circuit, calculating a vehicle heading as a function of the sensed component, and calculating the calculated heading A processing circuit for generating a heading signal representative of the vehicle, wherein the processing circuit determines where in the plurality of geographic zones the vehicle is currently traveling and for the geographic zone in which the vehicle is currently traveling Compensates for the heading calculation as a function of geographic magnetic dispersion, and the processing circuit includes a vehicle heading and each vehicle heading. By monitoring the transit time in grayed, by monitoring the change in the vehicle position for a plurality of geographic zones, which geographic zone the vehicle is determined whether the currently traveling.
本発明の別の実施形態によれば、コンバーティブルトップ及びサンルーフの1つより成る乗物装置を有する乗物に使用するための電子コンパスシステムが提供される。この電子コンパスシステムは、地磁界ベクトルの少なくとも2つの成分を感知し、そしてその感知された少なくとも2つの成分を表わす出力信号を発生するための磁気センサ回路と、該磁気センサ回路に結合された処理回路であって、磁気センサ回路から出力信号をサンプリングし、前記感知された成分の関数として乗物のヘッディングを計算し、そしてその計算されたヘッディングを表わすヘッディング信号を発生するための処理回路と、前記磁気センサ回路により感知された磁界に対する前記乗物装置の開状態又は閉状態の変化の作用を補償するための補償手段と、を備えている。 In accordance with another embodiment of the present invention, an electronic compass system is provided for use in a vehicle having a vehicle device that comprises one of a convertible top and a sunroof. The electronic compass system includes a magnetic sensor circuit for sensing at least two components of the geomagnetic field vector and generating an output signal representative of the sensed at least two components, and a process coupled to the magnetic sensor circuit. A processing circuit for sampling an output signal from a magnetic sensor circuit, calculating a vehicle heading as a function of the sensed component, and generating a heading signal representative of the calculated heading; Compensation means for compensating for the effect of changes in the open or closed state of the vehicle apparatus on the magnetic field sensed by the magnetic sensor circuit.
本発明の別の実施形態によれば、コンパスシステムの動作に悪影響を及ぼし得る少なくとも1つの乗物アクセサリーを有する乗物に使用するための電子コンパスシステムが提供される。この電子コンパスシステムは、地磁界ベクトルの少なくとも2つの成分を感知し、そしてその感知された少なくとも2つの成分を表わす出力信号を発生するための磁気センサ回路と、該磁気センサ回路に結合された処理回路であって、磁気センサ回路から出力信号をサンプリングし、前記感知された成分の関数として乗物のヘッディングを計算し、そしてその計算されたヘッディングを表わすヘッディング信号を発生するための処理回路と、を備え、この処理回路は、前記乗物アクセサリーからの信号を必要とせずに、磁界に対する前記乗物アクセサリーの作用を検出した際に、前記磁気センサ回路により感知された磁界に対する前記乗物アクセサリーの作用を直ちに補償する。 In accordance with another embodiment of the present invention, an electronic compass system is provided for use with a vehicle having at least one vehicle accessory that may adversely affect the operation of the compass system. The electronic compass system includes a magnetic sensor circuit for sensing at least two components of the geomagnetic field vector and generating an output signal representative of the sensed at least two components, and a process coupled to the magnetic sensor circuit. A processing circuit for sampling an output signal from the magnetic sensor circuit, calculating a vehicle heading as a function of the sensed component, and generating a heading signal representative of the calculated heading; The processing circuit immediately compensates for the effect of the vehicle accessory on the magnetic field sensed by the magnetic sensor circuit when detecting the effect of the vehicle accessory on the magnetic field without requiring a signal from the vehicle accessory. To do.
本発明のこれら及び他の特徴、効果、及び目的は、当業者であれば、以下の説明、特許請求の範囲及び添付図面から更に理解され且つ明らかとなろう。 These and other features, advantages and objects of the present invention will be further understood and apparent to those skilled in the art from the following description, claims and appended drawings.
図3は、本発明により構成された電子コンパス回路100を示す。このコンパス回路100は、地磁界ベクトルの垂直成分を感知すると共に、その感知された成分を表わす出力信号を発生するための少なくとも2つのセンサ素子104及び106を有する磁気センサ(即ち磁力計)回路102を備えている。本発明のある実施形態では、地磁界ベクトルの第3の垂直成分を感知するために第3のセンサ108が設けられるのが好ましい。電子コンパス回路100は、更に、磁気センサ回路102から出力信号を受け取るために磁気センサ回路102に結合された処理回路110も備えている。
FIG. 3 shows an
処理回路110は、地磁界ベクトルの感知された成分の関数として乗物のヘッディングを計算する。又、処理回路110は、計算されたヘッディングを表わすヘッディング信号も発生する。このヘッディング信号は、乗物の他の電子コンポーネントへ供給することもでき、好ましくは、乗物の乗員に乗物のヘッディングの指示を与えるヘッディング指示装置114へ供給される。ヘッディング指示装置は、乗物ヘッディングの可視又は可聴指示を与えるように構成できる。好ましくは、ヘッディング指示装置114は、乗物のヘッディングを可視表示するためのディスプレイ装置である。しかしながら、処理回路110により発生されるヘッディング信号は、個別の配線を経て、又は乗物のバスに結合された乗物バスインターフェイス120を経て、乗物内の他の電気的コンポーネント、例えば、ナビゲーションシステム等へ供給できることが明らかである。このようなナビゲーションシステムは、例えば、ヘッディングを直接表示することもできるし、又は表示された地図の方向を乗物の現在のヘッディングに基づいて変更することもできる。ヘッディング信号は、ナビゲーションシステムに送信されてもよいし、ヘッディング指示装置(即ちディスプレイ)に送信されてもよいし、或いは専用ライン、乗物又はローカルエリアバス、例えば、LIN又はCANバスを経て別の乗物アクセサリー又はコンポーネントに送信されてもよい。専用ラインに接続するためには、RS485インターフェイスのようなインターフェイスを使用してもよい。
The
上述したように、ヘッディング信号は、ディスプレイ装置の形態のヘッディング指示装置114へ供給されるのが好ましい。ディスプレイ装置は、ヘッディングをアルファニューメリックフォーマット(即ち、N、NE、E、SE、S、SW、W及びNW)で表示することができる。適当なディスプレイの例が、参考としてここに全開示を援用する共通に譲渡された米国特許第6,346,698号に開示されている。この特許に開示されたディスプレイは、ヘッディング情報を表示するだけでなく、外部温度センサ122から与えられる現在の外部温度も同時に表示する。或いは又、温度又は他の情報を、同時ではなく、同じディスプレイに与えるべきである場合には、適当な従来のユーザ入力スイッチ116を設けて、ユーザが、コンパス、温度及び/又は他の表示情報をスクロールし、それらの間でトグルし、或いは選択的にアクチベート及びデアクチベートするのを許してもよい。
As described above, the heading signal is preferably supplied to a heading
参考として全開示をここに援用する共通に譲渡された米国特許第6,356,376号に別の形態のディスプレイが開示されている。より詳細には、ヘッディング指示をグラフィックフォーマットで与えるためのグラフィックコンパスディスプレイが開示されている。真空蛍光ディスプレイ、LEDディスプレイ、有機LEDディスプレイ、液晶ディスプレイ、発光ポリマーディスプレイ等を含む、この特許に開示された他の形態のディスプレイのいずれを使用してもよい。 Another form of display is disclosed in commonly assigned US Pat. No. 6,356,376, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. More particularly, a graphic compass display for providing heading instructions in a graphic format is disclosed. Any of the other forms of display disclosed in this patent may be used, including vacuum fluorescent displays, LED displays, organic LED displays, liquid crystal displays, light emitting polymer displays, and the like.
磁気センサ回路102は、付加的な磁気センサ108からの出力を適宜に与えるように変更されたいずれかの従来構造のものでよい。磁気センサ回路は、磁束ゲート、磁気誘導、磁気インピーダンス、又は磁気抵抗センサでよい。磁気抵抗センサの例が、参考としてここに全開示を援用する米国特許第5,632,092号に開示されている。好ましくは、磁気センサ回路102は、2001年11月20日に出願された「MAGNETOMETER HAVING A DYNAMICALLY ADJUSTABLE BIAS SETTING AND ELECTRONIC VEHICLE COMPASS INCORPORATING THE SAME」と題するチモシーRフレンド氏等の共通に譲渡された米国特許第6,653,831号に開示されたいずれかの実施形態に基づいて構成される。磁気センサ回路に使用されるマイクロ処理回路を、処理回路110内のそのような回路と一体化して、両回路の必要な全ての機能を実行するように適切にプログラムできることに注意されたい。或いは又、マイクロ処理回路を個別に維持することもできる。
The
電子コンパス回路100は、更に、処理回路110の外部でもよいし又はそのコンポーネントの1つの中に合体されてもよい不揮発性メモリ112を含むことができる。処理回路110は、不揮発性メモリ112を使用して、最良適合近似データと、システムが乗物のイグニッションにより付勢される場合にイグニッションサイクルとサイクルとの間に生き残ることが必要な他の情報とを記憶する。
The
又、電子コンパス回路100は、グローバルポジショニングシステム(GPS)受信器118に結合することもできる。GPS118からの情報は、処理回路110へ直接送信されてもよいし、或いは乗物バス及びバスインターフェイス120を経て又はローカルエリアバスを経て間接的に送信されてもよい。GPS118からの情報、或いはGLONASS又はLORANのような他のポジショニングシステムからの情報が、処理回路110により種々の目的で使用されてもよい。より詳細には、この情報を使用して、どの地理的ゾーンに乗物が現在走行しているか識別することができ、従って、処理回路110は、その特定の地理的ゾーンで感知される実際のN極からの磁気N極のオフセットに対応する適切な磁界オフセットを使用することができる。更に、GPS118からの情報を使用して、乗物の速度、走行距離、或いは単に乗物が現在移動しているかどうかを導出することもできる。又、GPS118からの情報を使用して、乗物のヘッディングを計算することもでき、そしてこのような乗物のヘッディングを、磁気センサ回路102を使用して計算されたものと比較して、再近似又は再校正が必要かどうか決定することもできる。コンパス回路によるGPS情報のこのような使用は、参考としてここに全開示を援用する、2000年6月28日に出願された「REARVIEW MIRROR WITH INTEGRATED MICROWAVE RECEIVER」と題するロバートRターンバル氏等の共通に譲渡された米国特許第6,407,712号、及び2001年4月5日に出願された「VEHICLE REARVIEW MIRROR ASSEMBLY INCORPORATING COMMUNICATION SYSTEM」と題するロバートRターンバル氏等の米国特許出願公告第2002/0032510A1号に詳細に開示されている。LORAN受信器及び/又はアンテナがバックミラーアッセンブリに合体されたシステムが、参考としてここに全開示を援用する、2001年6月15日に出願された「AUTOMOTIVE MIRROR WITH INTEGRATED LORAN COMPONENTS」と題するロバートRターンバル氏等の共通に譲渡された米国特許第6,539,306号に開示されている。
The
上述したように、処理回路110は、乗物バスインターフェイス120を経て乗物バスに結合することができる。乗物バスに与えられる情報で、処理回路110にとって有用な情報は、乗物の速度、走行距離、乗物が静止しているか移動しているか、及び乗物の操向輪が回転されているかどうかを含む。他の有用な情報は、乗物に設けられた傾斜計又は他の形態のロールセンサにより与えることができる。
As described above, the
図3に示すように、コンパス回路100は、更に、乗物バッテリ又はイグニッションのいずれかからの電源ラインに結合された電源回路124を含むことができる。この電源124は、乗物から供給される電力を、コンパス回路の種々の電子的コンポーネントに有用な電圧に変換する。乗物バッテリ又はイグニッションのいずれかからの電圧が12ボルトを越える場合には、参考としてここに全開示を援用する共通に譲渡された米国特許第6,262,831号に開示されたような電源回路を使用することができる。
As shown in FIG. 3, the
以下に述べるように、電子コンパス回路100の全部又は一部分が乗物のバックミラーアッセンブリ上又はその中に取り付けられる。しかしながら、コンパス回路100の全部又は一部分が、乗物内のどこに取り付けられてもよく、例えば、オーバーヘッドコンソール、前面の風防ガラスに取り付けられたコンソール、乗物のAピラーのコンソール、乗物の計装パネル又は他の位置に取り付けられてもよい。例えば、センサ104、106及び任意であるが108は、バックミラーアッセンブリ上又はその中に取り付けられてもよく、一方、コンパスシステムの他部分は、乗物のどこか、例えば、オーバーヘッドコンソール又は計装パネルに配置されてもよい。センサの出力は、乗物の他のシステム、例えば、ナビゲーションシステム、ヘッドランプ制御システム及び/又はテレマティックシステムに使用することができる。
As will be described below, all or part of the
図4は、少なくともアルファニューメリックディスプレイの形態のヘッディング指示装置114を組み込んだバックミラーアッセンブリ140の前面図である。図5は、このようなバックミラーアッセンブリの側面図で、アッセンブリ140のミラーハウジング144内の回路板150へのセンサ104、106及び任意のセンサ108の取り付けを示すために部分的に破断されている。図6は、バックミラーアッセンブリ140の側面図であるが、センサ104、106及び108がバックミラーアッセンブリ140の取り付け構造体145の取り付けフット146内に配置された状態を示している。図7は、図4及び5に示すミラーアッセンブリ140の上面図である。図4から7の各々に示すように、バックミラーアッセンブリ140は、取り付け構造体145に枢着結合されたミラーハウジング144を備え、取り付け構造体145は、次いで、乗物の風防ガラスの内側に取り付けることもできるし、或いは乗物の風防ガラスの上部に沿って延びるルーフ構造体又はヘッドライナーに取り付けることもできる。ハウジング144は、ミラー素子128を位置保持するためにハウジング144の前部周囲に配置されたベゼル142を備えている。
FIG. 4 is a front view of a
ミラー素子128は、印加電圧信号に応答して反射率を変化するエレクトロクロミックなミラー素子であるのが好ましい。図3に示すように、コンパス回路100の処理回路110は、エレクトロクロミック(EC)駆動回路126に結合され、この回路は、次いで、エレクトロクロミックミラー素子128及び外部のエレクトロクロミックミラー素子にも駆動電圧を与える。次いで、処理回路110は、周囲光/眩光センサ130の出力信号に応答するようにプログラムすることもできる。より詳細には、眩光センサは、乗物の後方からの光を感知するように配置され、一方、周囲光センサは、一般に、乗物の前方の周囲光レベルを感知するようにミラーハウジング144の反対側に配置される。センサ130により感知された光レベルに応答することにより、処理回路110は、次いで、EC駆動回路126を制御し、ひいては、エレクトロクロミックミラー素子128及び外部のエレクトロクロミックミラー素子の反射率を制御することができる。適当なEC駆動回路は、この技術でよく知られており、その一例が、参考としてここに全開示を援用する共通に譲渡された米国特許第6,247,819号に開示されている。バックミラーアッセンブリ140は、ユーザがエレクトロクロミックミラーの反射率の自動制御をアクチベート又はデアクチベートするのを許すために適当なユーザ入力スイッチ116を含んでもよい。指示LED132等は、エレクトロクロミックミラーが自動状態にあるかどうかを指示するために設けられる。
The
ユーザ入力スイッチ116は、バックミラーアッセンブリ又は乗物内の他のアクセサリーに従来使用されるいかなる形態をもつこともできる。ユーザ入力スイッチに適した構造が、参考としてここに全開示を援用する、両方とも「REARVIEW MIRROR WITH BUTTONS INCORPORATING DISPLAY」と題する共通に譲渡された米国特許第6,407,468号及び第6,420,800号に開示されている。別の適当な構造が、参考としてここに全開示を援用する「MIRROR WITH IMPROVED BUTTON CONSTRUCTION」と題する共通に譲渡された米国特許第6,471,362号に開示されている。
図4に示すように、ヘッディング指示ディスプレイ114は、ミラー素子128の後方に設けることができ、ミラーを通してヘッディングを見ることができるようにミラー128の反射面に透明窓が形成される。しかしながら、ミラー128は、上述した共通に譲渡された米国特許第6,356,376号に開示されたいずれかの特徴を組み込むように構成されてもよい。この特許は、ミラーの後方に配置されたディスプレイを、そのディスプレイの前方の反射率を完全に排除せずに、見ることのできる種々のミラー構造を開示している。適当なディスプレイ114又は他のヘッディング指示装置を、ベゼル114又はその付近に設けてもよいし、取り付け構造体145又はその付近に設けてもよいし、或いはバックミラーアッセンブリ140の近傍又はそこから離れたアクセサリー、例えば、計装パネル、オーバーヘッドコンソール等に設けてもよいことが更に明らかであろう。参考としてここに全開示を援用する米国特許第6,170,956号に開示された乗客側部膨張可能制限指示ディスプレイのような付加的な情報ディスプレイをミラーアッセンブリに組み込んでもよい。
As shown in FIG. 4, the heading
図5に示すように、磁気センサ素子104、106及び108は、ミラーハウジング144に設けられた回路板150に取り付けることができる。回路板150は、垂直、水平又は他の方向に設けることができる。これらセンサは、X軸センサ104がその軸を乗物の長手軸(即ち走行方向)に一般的に平行に整列させ、そしてY軸センサ106がその軸を一般に水平及び乗物に対して横方向に且つX軸センサ106の軸に対して垂直に整列させるように、一般的に方向付けされる。従って、X軸及びY軸センサ104及び106は、両方とも、それらの軸が水平面に存在するように整列される。Z軸センサ108は、もし設けられる場合には、その軸が一般的に垂直になるように取り付けることができる。Z軸センサ108の軸は、センサ104及び106の軸に垂直であるのが好ましい。以下に詳細に述べるように、これらセンサは、回路板及び/又は乗物に対するそれらの方向の変化を考慮することにより、回路板及び乗物に対していかなる方向で回路板150に取り付けることもできる。又、これらセンサは、必ずしもそれらの軸が互いに垂直になるように取り付けられなくてもよいが、これは、座標変換等によりそのような構成が考慮された場合である。
As shown in FIG. 5, the
センサがミラーハウジング144に取り付けられる場合に、特に、Z軸センサ108が使用されなければ、ミラーハウジング144、ひいては、センサ素子が手で傾斜されたときを感知するために、ミラーハウジング144内に傾斜センサ(図示せず)を設けるのが好ましい。適当な傾斜センサの例が、参考としてここに全開示を援用する共通に譲渡された米国特許第6,023,229号及び第6,140,933号に開示されている。しかしながら、以下に述べるように、Z軸センサ108が設けられる場合には、傾斜センサは不要となる。
When the sensor is mounted on the
図6は、センサ104、106及び108が取り付け構造体145の取り付けフット146内に取り付けられる別の構造を示す。センサ104、106及び108を取り付けフット146に取り付ける効果は、それらが乗物に対して固定関係に維持されることである。
FIG. 6 shows another structure in which the
磁気センサのための別の適当な取り付け実施形態が、参考としてここに全開示を援用する「SYSTEM FOR CONTROLLING EXTERIOR VEHICLE LIGHTS」と題する共通に譲渡された米国特許第6,587,573号に開示されている。この特許では、コンパスセンサは、ミラー取り付けフットに取り付けられたハウジング内に調整可能に配置される支持構造体に取り付けられるものとして開示されている。又、この特許に開示された支持構造体は、ヘッドランプ制御システム及び/又は雨感知システムに使用するためのカメラシステムを支持するのにも使用される。カメラが乗物に対して一般的に水平に取り付けられるよう確保するためにハウジング内に支持部材が調整可能に配置される。異なる乗物の風防ガラスの角度が著しく変化し得るので、固定ハウジング内でのカメラ及びコンパスセンサの角度を調整できることで、異なる乗物ごとにこのようなミラー取り付け構造体の各々を再設計する必要なく、この構造体を種々の乗物モデルプラットホームに使用することができる。このようにコンパスセンサを取り付ける効果は、X及びYセンサが乗物に対して水平に取り付けられるように確保するだけでなく、例えば、乗物がターゲットの前方に位置するときにカメラから得た映像を使用して、乗物の風防ガラスへの取り付け後にコンパスセンサの適切な方向付けを確保することである。 Another suitable mounting embodiment for a magnetic sensor is disclosed in commonly assigned US Pat. No. 6,587,573 entitled “SYSTEM FOR CONTROLLING EXTERIOR VEHICLE LIGHTS”, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. ing. In this patent, the compass sensor is disclosed as being attached to a support structure that is adjustably disposed within a housing attached to a mirror mounting foot. The support structure disclosed in this patent is also used to support a camera system for use in a headlamp control system and / or a rain sensing system. A support member is adjustably disposed within the housing to ensure that the camera is mounted generally horizontally with respect to the vehicle. Because the angle of the windshield of different vehicles can vary significantly, the angle of the camera and compass sensor within the fixed housing can be adjusted, eliminating the need to redesign each of these mirror mounting structures for different vehicles, This structure can be used on a variety of vehicle model platforms. The effect of mounting the compass sensor in this way not only ensures that the X and Y sensors are mounted horizontally to the vehicle, but also uses, for example, images obtained from the camera when the vehicle is positioned in front of the target. And to ensure proper orientation of the compass sensor after the vehicle is attached to the windshield.
図24A−24Dは、回路板150にコンパスセンサ104、106及び108を取り付ける方法を示す。より詳細には、Y軸及びZ軸センサ106及び108は、回路板150の表面に平行に且つ互いに垂直に取り付けられる。X軸センサは、最初に、回路板150の部分150aにおいてY軸センサ106に平行に取り付けられる。部分150aは、穿孔が設けられるか、さもなければ、回路板150の残部へセンサ104を電気的に結合する2本のワイヤ又はトレースを除いて欠切スロットにより回路板の残部から分離される。図24Cに示すように、部分150aは、回路板150の残部から曲げられて、それとセンサ104が回路板150の表面に垂直に整列されるようにする。このように、センサ104は、従来の取り付けプロセスを使用して取り付けできると共に、その軸が他の2つのセンサ106及び108両方の軸に垂直になるように取り付けられる。次いで、センサ104及び直立した回路板部分150aは、種々の技術のいずれか1つを使用して、この位置に固定することができる。このような1つの技術によれば、複数の弾力性レッグ702を有するリテーナ700を、直立した部分150a及びセンサ104上及びその周りにスライドさせ、弾力性レッグをその対応孔150bにスナップ嵌合させることができる。
24A-24D illustrate a method of attaching the
上述した方法は、回路板に3つのセンサを取り付けることについて説明したが、2つのセンサのみが取り付けられるときにも(即ち、センサ104及び106だけが使用されるときにも)、同じ技術を使用することができる。
Although the above method has been described for mounting three sensors on a circuit board, the same technique is used when only two sensors are mounted (ie, when only
図25−27は、ミラーアッセンブリ140の回路板のような回路板にコンパスセンサを取り付けるための別の方法を示す。この方法では、コンパスセンサ104、106及び108は、それらの軸が互いに垂直になるように共通の一体化センサパッケージ720へと一体化される。センサを共通のパッケージ720に一体化することにより、一体化パッケージ720は、その後、従来の回路ポピュレーションマシンを使用して回路板150に取り付けることができる。更に、パッケージは、回路板に対して一貫した取り付け方向を確保するために1つ以上の位置合わせ突起及び/又はグルーブを有してもよい。図25−27に示す実施形態では、一体化センサパッケージ720は、このパッケージ720が回路板に取り付けられたときにセンサ106及び108の軸が回路板150と平行になるようにセンサ106及び108がパッケージ720内で方向付けされた立体形状にされる。上述したように、センサ104−108は、磁気誘導型であるのが好ましいが、磁気インピーダンス型、磁気抵抗型、等でもよい。パッケージ720は、6本のリード(各センサに2本)をもつものとして示されているが、4本のみのリード(各センサに1本及び全センサに対する共通の端子)で構成されてもよい。
FIGS. 25-27 illustrate another method for attaching a compass sensor to a circuit board, such as the circuit board of the
図27に示すように、3つのセンサが、それらの軸が互いに垂直な状態で、立体型パッケージに取り付けられたときには、パッケージの体積の著しい割合が、センサの一体化に必要とされない。この部分が、センサパッケージ720の領域722として示されている。従って、以下に述べるように、このような領域722は、コンパスセンサを収容するのに必要な乗物アクセサリー(即ちミラーハウジング)内の体積を減少するために排除されてもよい。このような裁断立体の一体化コンパスパッケージの一例を、図28及び29を参照して以下に説明する。
As shown in FIG. 27, when three sensors are attached to a three-dimensional package with their axes perpendicular to each other, a significant percentage of the package volume is not required for sensor integration. This portion is shown as
過剰なパッケージ体積を除去するのに加えて、本発明の態様は、センサが接続される回路板に対してセンサの軸が平行又は垂直になるようにセンサを取り付けるという制約から設計者を解放することである。センサの軸が互いに垂直になるようにセンサが配置されるならば、回路板に対して任意の方向でセンサを取り付けることができる。以下に詳細に述べるように、方向の分散を修正して、X軸センサが回路板に垂直に(及び/又は乗物の走行方向に平行に)整列され、且つY軸センサが水平面内で回路板に平行に(及び/又は乗物の走行方向に水平及び垂直に)整列されるように、コンパスプロセッサコードで座標変換を実施することができる。従って、前記2つの概念を結合すると、図28及び29に示したものと同様にセンサを取り付けることができ、即ち従来の実施形態の立体を裁断して過剰領域722を除去すると共に、それをひっくり返して、ピラミッド形状に似せた一体化センサパッケージ750とすることができる。このようなパッケージ構造は、変更を必要とせずにミラーハウジングの支持リブ間に延び得るに充分なほど体積が小さいという点で効果的である。
In addition to removing excess package volume, aspects of the present invention free the designer from the constraint of mounting the sensor so that the sensor axis is parallel or perpendicular to the circuit board to which the sensor is connected. That is. If the sensors are arranged so that their axes are perpendicular to each other, the sensors can be mounted in any direction with respect to the circuit board. As will be described in detail below, the directional dispersion is modified so that the X-axis sensor is aligned perpendicular to the circuit board (and / or parallel to the direction of travel of the vehicle) and the Y-axis sensor is in the horizontal plane. The coordinate transformation can be performed in the compass processor code so that it is aligned parallel to (and / or horizontally and vertically in the direction of travel of the vehicle). Therefore, when the two concepts are combined, the sensor can be attached in the same manner as shown in FIGS. 28 and 29, that is, the solid of the conventional embodiment is cut to remove the
センサの方向のシフトを補償するために、処理回路110のコードへの座標変換をプログラムすることができる。このような変換は、オイラーの回転関数を使用して実行することができる。この関数は、(a)オリジナルフレームSをx軸の周りで角度αだけ基準フレームS’へと回転すること、(b)基準フレームS’をy’軸の周りで角度βだけ基準フレームS”へと回転すること、及び(c)基準フレームS”をz”軸の周りで角度γだけ基準座標フレームS”’へと回転することを含む。このような変換は、次の一次方程式により表わすことができる。
但し、α=45°、β=−35.26439°、γ=0°
従って、次のようになる。
To compensate for sensor direction shifts, a coordinate transformation to
However, α = 45 °, β = −35.26439 °, γ = 0 °
Therefore:
この同じ座標変換を使用して、コンパスセンサがミラーハウジングにあるときにコンパスセンサの傾斜及び回転を補償することができる。例えば、ミラーハウジングの平均傾斜及び回転を、上記変換においてα、β及び/又はγへ因数分解することができる。或いは又、一体化センサパッケージ内のセンサを整列して、センサの少なくとも1つが乗物の走行に対して希望の方向で更に厳密に整列されるようにすることにより、変換の計算を更に簡単化することができる。 This same coordinate transformation can be used to compensate for compass sensor tilt and rotation when the compass sensor is in the mirror housing. For example, the average tilt and rotation of the mirror housing can be factored into α, β and / or γ in the above transformation. Alternatively, the calculation of the transformation is further simplified by aligning the sensors in the integrated sensor package so that at least one of the sensors is more precisely aligned in the desired direction with respect to vehicle travel. be able to.
使用することのできるセンサパッケージの一形式は、アイチスチール及びアイチMIにより開発された磁気インピーダンス型センサパッケージである。このパッケージは、集積回路において互いに垂直の方向に形成された2つの磁気インピーダンス(MI)型センサを含む。3個のMIセンサを合体した別のアイチMIセンサ集積回路も入手できる。同じセンサパッケージング技術を使用して、センサを、処理回路110のマイクロプロセッサを含むコンパスセンサ回路の他のコンポーネントと合体することもできる。このようなMI技術は、MIセンサが感知インダクタのコアへの電気的接続を形成するという点で、磁気誘導技術とは異なる。更に、センサのサイズは、既存のセンサに比して非常に小さくすることができ、従って、必要な信号処理集積回路と共に小さなSMTパッケージに埋め込むことができる。サイズが小さいために、MIセンサは、それだけでミラーハウジングに配置することができず、取り付けアーム/チューブに配置するか又はチャンネルマウントに取り付けられる。又、MIセンサは、ホトセンサ等のセンサを含むマルチセンサアッセンブリに組み込まれてもよい。MIセンサのコア材料は、アモルファス又はナノ結晶、コバルト又は鉄系でよい。ストリップ、リボン又はワイヤのような種々のコア形状を使用することができる。ワイヤコアは、ストリップ又はリボンより有効透磁率が高い傾向があり、良好な感度を生じさせる。
One type of sensor package that can be used is a magneto-impedance sensor package developed by Aichi Steel and Aichi MI. This package includes two magneto-impedance (MI) type sensors formed in a direction perpendicular to each other in an integrated circuit. Another Aichi MI sensor integrated circuit that combines three MI sensors is also available. The same sensor packaging technique can be used to combine the sensor with other components of the compass sensor circuit including the microprocessor of the
図30は、本発明による回路板アッセンブリ800及びそれに関連したコンパス回路の一実施形態を示す。図示されたように、回路板アッセンブリ800は、メイン(即ちマザー)ボード802と、任意のドーターボード804とを含み、これは、多数の異なる形式のいずれか1つのディスプレイ114及びそれに関連したディスプレイドライバ回路(図示せず)を含む。マザーボード802に取り付けられた処理回路110は、ドーターボード804(もしあれば)上の特定形式のディスプレイ114に適したディスプレイ駆動信号を使用するようにプログラムされるのが好ましい。これは、使用する特定形式のディスプレイを駆動するのに適したコードで処理回路110を再プログラムすることにより達成することができる。しかしながら、処理回路110は、使用できる全ての形式のディスプレイを駆動するためのコードでプログラムされるのが好ましく、その適当なコードは、手動で又は自動的に選択される。処理回路110が、2つ以上の形式のディスプレイ(例えば、上述した真空蛍光、グラフィック表示、LCD及びLEDディスプレイ)のいずれか1つを駆動するのに使用する適切な駆動コードを自動的に選択できるようにするために、あるプラグ・アンド・プレイ型の機能をドーターカード804のディスプレイ駆動回路に追加することができる。或いは又、ドーターボード804をマザーボード802に接続するコネクタ806a及び806bのコネクタピンの幾つかが、接地点又は電源への接続の独特の組み合わせを有していて、処理回路110が、そのピン接続に基づいてディスプレイの形式を決定し、ひいては、ドーターカードがもしあればその上の特定のディスプレイを駆動するのに使用する適切なコードを選択できるようにしてもよい。
FIG. 30 illustrates one embodiment of a
又、図30に示すように、インターフェイス808がマザー回路板802に取り付けられて、処理回路110に電気的に結合される。或いは又、インターフェイス808は、804のようなドーターボード(ディスプレイ114を伴う又は伴わない)に取り付けることもできる。インターフェイス808は、RS485インターフェイスでもよいし、又は乗物のヘッディングを送信すべきディスプレイ又は他の電気的コンポーネントに接続するための他のシリアルインターフェイスでもよい。このようなコンポーネント又はディスプレイは、ディスプレイ114及びそのドーターボード804に代わって設けられてもよいし、又はこのようなディスプレイに加えて設けられてもよい。このコンポーネント又はディスプレイは、マザーボード802が収容されるミラーアッセンブリ又は乗物アクセサリーのどこかに配置されてもよいし、或いはそこから離れて配置されてもよい。従って、インターフェイス808は、乗物バス又はローカルエリアバスへのLIN又はCANインターフェイスでよい。処理回路110は、全ての考えられる形態のインターフェイスを経て全ての形態のディスプレイ及びコンポーネントへ送信するために乗物ヘッディング信号を適切にフォーマットするためのコードでプログラムされるのが好ましい。従って、処理回路110は、インターフェイスの形式、及び接続されるコンポーネント(1つ又は複数)又はディスプレイ(1つ又は複数)の形式を識別し、そして乗物ヘッディング信号を適切なフォーマットで送信することができる。
Also, as shown in FIG. 30, an
バックミラーアッセンブリ140にGPSアンテナを取り付けることが望まれる場合には、アンテナは、参考としてここに全開示を援用する「MICROWAVE ANTENNA FOR USE IN A VEHICLE」と題する共通に譲渡された米国特許第6,396,446号の教示に基づいて取り付けることができる。別の適当なアンテナが、参考としてここに全開示を援用する「VEHICLE REARVIEW MIRROR ASSEMBLY INCORPORATING COMMUNICATION SYSTEM」と題する共通に譲渡された米国特許出願公告第2002/0032510A1に開示されている。
If it is desired to attach a GPS antenna to the
電子コンパスシステムのハードウェアについて説明したが、処理回路110により実行されるべき本発明のプロセスに一般的な概要を以下に述べる。一般的な概要に続いて、本発明の幾つかの概念の1つの実施を示す第1実施形態を、図11−21を参照して詳細に説明する。
Having described the hardware of the electronic compass system, a general overview of the process of the present invention to be executed by the
上述したように、好ましい実施形態において、磁気センサ回路102は、X軸及びY軸センサ104及び106により感知される成分に垂直な磁界成分を感知するために実質的に垂直に配置されたZ軸感知素子108を備えている。従って、本発明のプロセスは、三次元座標系にデータをマップするのが好ましい。理想的には、マップされたデータは、単一の固定平面における円ではなく球に対応する。
As described above, in the preferred embodiment, the
本発明の原理を良く説明するため、磁気N極からの真のN極のオフセットと、乗物に対するセンサ方向のシフトとを考慮するように変更されたコンパスの磁気センサの座標系を示す図8について説明する。より詳細には、「ワールド球(world sphere)」の一部分が、XW、YW、ZWと示された座標平面と共に示されており、ここで、XW座標軸は、乗物の走行方向に整列され、そして一般的に水平であり(即ち地表面に正接し)、ZW座標軸は、垂直であり(即ち地球の中心を指し)、そしてYW座標軸は、水平で、乗物の走行方向に垂直に横方向に配置される。 To better illustrate the principles of the present invention, FIG. 8 illustrates a compass magnetic sensor coordinate system that has been modified to take into account the true N pole offset from the magnetic N pole and the sensor direction shift relative to the vehicle. explain. More particularly, a portion of the “world sphere” is shown with coordinate planes labeled X W , Y W , and Z W , where the X W coordinate axis is in the direction of travel of the vehicle. Aligned and generally horizontal (ie tangent to the ground), the Z W coordinate axis is vertical (ie pointing to the center of the earth), and the Y W coordinate axis is horizontal and in the direction of travel of the vehicle Arranged vertically and horizontally.
真のN極(即ち地球の回転軸のN極)は、実際には磁気N極に対応しておらず、それ故、磁気コンパスは、コンパスが位置する地表面上の特定の位置に対する実際のN極からの磁気N極の角度的オフセットに対応する偏角Dを考慮しなければならない。地表面上の種々の地理的ゾーンに対する偏角Dのマッピングは、容易に分かり且つ入手可能である。偏角を考慮するために、第2の座標面が破線で示されて、XV、YV、ZVと表わされ、ここで、XV及びYV軸は、XW及びYW軸からZW及びZV軸の周りを単に角度Dだけ等しく回転されたものである。 The true north pole (ie, the north pole of the earth's axis of rotation) does not actually correspond to the magnetic north pole, so the magnetic compass is the actual position relative to the particular location on the ground where the compass is located. The deflection angle D corresponding to the angular offset of the magnetic north pole from the north pole must be taken into account. Mappings of declination D for various geographic zones on the ground surface are readily known and available. In order to take account of the declination, the second coordinate plane is shown in broken lines and is denoted as X V , Y V , Z V , where the X V and Y V axes are the X W and Y W axes. To the Z W and Z V axes are simply rotated equally by an angle D.
理想的な条件を仮定すると共に、X軸センサを乗物の走行方向に整列し、Z軸センサを完全に垂直に整列し、且つY軸センサをX軸及びZ軸の両センサに垂直に整列させた状態でコンパスセンサが乗物に永久的に固定取り付けされたと仮定すれば、乗物の真のヘッディングを導出するのに、感知された地磁界ベクトルがX軸及びY軸センサに対して形成する角度φから偏角Dを減算するだけでよい。しかしながら、乗物に対して移動し得るハウジング、例えば、バックミラーハウジング144(図5及び7)にセンサが取り付けられ、そしてミラーハウジングが垂直Z軸の周りで角度φに回転されると(図7)、センサ座標系のXm及びYm座標軸は、XV及びYV座標軸に対して同じ角度φmだけ回転し、一方、Zm軸は、ZW軸と一致したままである。ミラーの回転角度φmが仮定されるか、又はそれを識別できるとすれば、これを偏角Dと共にヘッディング角度から減算して、正確なヘッディングを与えることができる。 Assuming ideal conditions, the X-axis sensor is aligned with the direction of travel of the vehicle, the Z-axis sensor is aligned perfectly vertically, and the Y-axis sensor is aligned vertically with both the X-axis and Z-axis sensors. Assuming that the compass sensor is permanently attached to the vehicle in a closed state, the angle φ that the sensed geomagnetic field vector forms with respect to the X and Y axis sensors to derive the true heading of the vehicle It is only necessary to subtract the declination D from. However, when the sensor is mounted on a housing that can move relative to the vehicle, such as the rearview mirror housing 144 (FIGS. 5 and 7), and the mirror housing is rotated about the vertical Z axis to an angle φ (FIG. 7). The X m and Y m coordinate axes of the sensor coordinate system rotate by the same angle φ m relative to the X V and Y V coordinate axes, while the Z m axis remains coincident with the Z W axis. If the mirror rotation angle φ m is assumed or can be identified, it can be subtracted from the heading angle along with the deflection angle D to give an accurate heading.
身長の異なる運転者を受け容れるためにミラーハウジング144をその水平横軸(即ちそのYm軸)の周りで傾斜したときには計算が著しく複雑になる(図5を参照)。Ym軸の周りでのこのような傾斜は、それにより生じるYr軸をYm軸と一致した状態に維持するが、Xr及びZr軸を角度θmだけXm及びZm軸から回転させる。
When the
上述したように、乗物の磁気、並びに地磁界以外の外部磁界は、センサにより感知される磁界に影響を及ぼす。このような影響がなくそしてセンサが水平に対して傾斜していない(即ちθm=0°)場合には、センサから得られるデータのプロットが、円と同じ半径及び中心ポイントを有する球の表面の周りで円を横断し、その中心ポイントが座標平面の原点に対応し、その半径が地磁界ベクトルの大きさに対応し、そして円がセンサの水平X−Y座標平面に平行な平面内に存在することになる(即ちz成分値が少なくともローカルで一定に保たれる)。しかしながら、ミラーを傾斜すると、水平に保たれた円を、X−Y平面に対して傾斜角θmだけ傾斜させ、従って、z成分値は、乗物の方向の関数として変化する。X及びYセンサ出力だけを考慮してプロットした場合には、X−Y平面のデータが楕円に見えることになる。ミラーの傾斜は、平均的な個人の平均的な傾斜角に基づいて仮定したミラー傾斜角θmを因数分解することにより考慮することもできるし、或いは乗物が360°の転回角を経て運転されるときにZ軸センサから得られるデータの分散を監視することにより測定することもできる。 As described above, vehicle magnetic fields, as well as external magnetic fields other than the geomagnetic field, affect the magnetic field sensed by the sensor. If there is no such effect and the sensor is not tilted with respect to the horizontal (ie, θ m = 0 °), a plot of the data obtained from the sensor will result in the surface of a sphere having the same radius and center point as the circle Across the circle, its center point corresponds to the origin of the coordinate plane, its radius corresponds to the magnitude of the geomagnetic field vector, and the circle is in a plane parallel to the horizontal XY coordinate plane of the sensor Will be present (ie, the z-component value is kept at least locally constant). However, when the mirror is tilted, the circle kept horizontal is tilted with respect to the XY plane by the tilt angle θ m , and therefore the z component value changes as a function of the direction of the vehicle. In the case of plotting considering only the X and Y sensor outputs, the data on the XY plane looks like an ellipse. The mirror tilt can be taken into account by factoring the assumed mirror tilt angle θ m based on the average tilt angle of the average individual, or the vehicle is driven through a 360 ° turn angle. It is also possible to measure by monitoring the dispersion of data obtained from the Z-axis sensor.
乗物の磁気及び外部磁界の影響は、通常、センサの座標系の原点(x0、y0、z0)からローカル球の中心(scxs、scys、sczs)を劇的にシフトさせる。原点は、x、y及びzの値がゼロであるから、このシフトの補償は、原点からワールド球の中心へと延びるベクトルscを、原点から対応する磁気センサデータポイント(rdgxs、rdgys、rdgzs)へと延びる各ベクトルRDGから減算することにより行うことができる(図9及び10も参照)。この補償は、センサから得られた各データポイント(rdgxs、rdgys、rdgzs)に対するローカル球の中心ポイントのx、y及びz値(scxs、scys、sczs)を減算することにより達成される。それにより得られるベクトルVは、ローカル球の中心からデータポイントへと延びる。図8及び9の両方に示すように、ローカル球は、半径ベクトルRS(大きさrsxsrをもつ)及び中心ポイント(scxs、scys、sczs)を有し、これは、最初に仮定され、次いで、以下に述べる近似シーケンスを経て再計算される。近似処理を助けるために、現在半径RSをベクトルVから減算することによりポイント(rdgxs、rdgys、rdgzs)に対するエラーベクトルVEを決定することができる。このようなエラーベクトルVEは、センサから得られた各データポイントに対して計算され、次いで、平均化されるか、さもなければ、近似データ(即ち中心ポイント(scxs、scys、sczs)及び半径rsxsr)を決定するのに使用される。以下に詳細に述べるように、中心ポイント及び半径は、最低平均エラーを有するセンサから得たデータに対して「最良適合(best fit)」解を得るように後で変更されてもよい。最良適合を与える中心ポイント及び半径は、最新のセンサの読みからのヘッディング角度θS、ひいては、表示されるべき乗物ヘッディングを確かめる際に後で使用するために記憶することができる。 The effects of the vehicle's magnetism and external magnetic fields typically dramatically shift the center of the local sphere (sc xs , sc ys , sc zs ) from the origin of the sensor coordinate system (x 0 , y 0 , z 0 ). Since the origin has zero values for x, y and z, the compensation for this shift is to use a vector sc extending from the origin to the center of the world sphere, and the corresponding magnetic sensor data points (rdg xs , rdg ys , This can be done by subtracting from each vector RDG extending to rdg zs ) (see also FIGS. 9 and 10). This compensation is done by subtracting the x, y and z values (sc xs , sc ys , sc zs ) of the local point of the local sphere for each data point (rdg xs , rdg ys , rdg zs ) obtained from the sensor. Achieved. The resulting vector V extends from the center of the local sphere to the data point. As shown in both FIGS. 8 and 9, the local sphere has a radius vector RS (with magnitude rs xsr ) and a center point (sc xs , sc ys , sc zs ), which is assumed first. Then, it is recalculated through the approximate sequence described below. To aid the approximation process, the error vector VE for the point (rdg xs , rdg ys , rdg zs ) can be determined by subtracting the current radius RS from the vector V. Such an error vector VE is calculated for each data point obtained from the sensor and then averaged or otherwise approximated data (ie, center points (sc xs , sc ys , sc zs )). And radius rs xsr ). As described in detail below, the center point and radius may be changed later to obtain a “best fit” solution for data obtained from the sensor with the lowest average error. The center point and radius that gives the best fit can be stored for later use in ascertaining the heading angle θ S from the latest sensor reading and thus the vehicle heading to be displayed.
参考としてここに全開示を援用する共通に譲渡された米国特許第6,023,229号及び第6,140,933号には、とりわけ、ヘッディング角度を修正し、いつミラーハウジング144が移動されたか決定し、そして再近似又は再校正をトリガーするのに使用できるボール位置(又は傾斜及び/又は回転)センサの使用が説明されている。
Commonly assigned US Pat. Nos. 6,023,229 and 6,140,933, which are hereby incorporated by reference in their entirety, include, among other things, when the heading angle was corrected and when the
多くの乗物では、運転者の位置は、充分に一貫したもので、垂直軸の周りでのミラーの角度調整の変化φmは、通常、ある運転者から次の運転者へと比較的僅かであり、従って、この変化に対する修正は、ミラーの位置及び/又は角度方向が乗物の擾乱フィールドに対して変化するときにこのフィールドの作用の変化を補償するよりも重要度が低いものとなる。この問題は、角度方向の変化に加えて実質的な位置調整を行う2ボールミラーマウントに対して最も顕著となる。又、ミラー位置センサも、2ボールミラーマウントに対してより複雑なものとなる。更に、ミラーの多くは、地磁界の垂直成分が水平成分よりも実質的に大きなワールドの部分に使用され、従って、ある場合に、水平軸Ymの周りでのミラーハウジングの傾斜θmが増加すると、垂直軸Zmの周りでの同じ大きさの回転φmより数倍も大きな作用をコンパスの読みに与えることになる。 In many vehicles, the driver's position is sufficiently consistent, and the change in mirror angle adjustment around the vertical axis, φ m, is usually relatively small from one driver to the next. Thus, corrections to this change are less important than compensating for changes in the action of this field when the mirror position and / or angular orientation changes relative to the vehicle's disturbance field. This problem is most noticeable for a two-ball mirror mount that performs substantial position adjustment in addition to changes in angular direction. The mirror position sensor is also more complicated than the two-ball mirror mount. In addition, many of the mirrors are used in parts of the world where the vertical component of the geomagnetic field is substantially greater than the horizontal component, thus increasing the tilt θ m of the mirror housing about the horizontal axis Y m in some cases. Then, the compass reading has an effect several times larger than the rotation φ m of the same size around the vertical axis Z m .
ミラーハウジングに取り付けられるコンパスを使用する運転者の場合に、良く起こり勝ちな筋書きは、ミラーを広く異なる位置へ調整する2人以上の運転者が運転を分担して一緒に走行することである。このような場合に、走行が、一般に、一方向に長時間続くことがあり、従って、近似を連続的又は準連続的に評価及び更新し、そして実質的に360°未満、更に実質的に180°又は90°未満である走行方向のレンジに基づいて有効近似調整を行うミラーが望ましいものとなる。最良適合近似データがヘッディング情報を表示するのに満足なものであるときを決定するための基準を適用するのが望ましい。又、この決定については、例えば、累積される転回により及ぼされる角度に対する最小スレッシュホールドよりも、使用する近似幾何学形状がサンプルデータに適合するところのクオリティに、より重きを置くのが望ましい。例えば、適合のクオリティは、最小二乗に関連した基準により測定することができる。次いで、近似幾何学形状を適合するときに各サンプルデータポイントに対するエラーの二乗の平均が一般的に低く、受け容れられる範囲内にあるとき、そして好ましくは、それが優勢な最小値へと収斂するときには、その近似幾何学形状を、ヘッディング情報を計算及び表示するための基礎として使用することができる。これは、サンプルポイントにより及ぼされる方向の全変化が僅かで、おそらく90°より充分小さいときに言えることであり、エラーの二乗平均に対する受け容れ基準は、設定スレッシュホールド、又は他のファクタに基づく変数でよい。これは、一例であり、適合のクオリティの多数の他の測定を使用してもよいし、コンパスデータの他の又は付加的な使用に対して受け容れ基準を使用してもよい。 In the case of a driver using a compass attached to the mirror housing, a common scenario is that two or more drivers adjusting the mirror to widely different positions share the driving and travel together. In such cases, travel generally may last for a long time in one direction, so the approximation is evaluated and updated continuously or quasi-continuously, and substantially less than 360 °, and even substantially 180. A mirror that performs effective approximate adjustment based on a range in the running direction that is less than or 90 degrees is desirable. It is desirable to apply criteria for determining when the best-fit approximation data is satisfactory for displaying heading information. It is also desirable for this determination to place more emphasis on the quality at which the approximate geometry used fits the sample data rather than, for example, the minimum threshold for the angle exerted by the accumulated turn. For example, the quality of the fit can be measured by criteria related to least squares. Then, when fitting the approximate geometry, when the mean squared error for each sample data point is generally low and within an acceptable range, and preferably it converges to the dominant minimum Sometimes the approximate geometric shape can be used as a basis for calculating and displaying heading information. This is true when the total change in direction exerted by the sample points is small, perhaps well below 90 °, and the acceptance criterion for the mean square error is a variable based on a set threshold or other factor It's okay. This is an example, many other measures of quality of fit may be used, and an acceptance criterion may be used for other or additional uses of compass data.
上記筋書きにおいて、運転者がハイウェイを出て運転者の交代を行った後にハイウェイ交通に再入したときには、幾つかの最大の方向変化が生じ得る。運転者が旅程のあるセグメントを開始するときにしばしば生じる迅速で且つしばしば比較的大きな走行方向の変化の利点を取り入れるためには、読みを迅速に且つ確実に取得しそして選別するシステムが望まれる。以下の説明から明らかなように、本発明のコンパスシステムは、これらの望ましい特徴を示す。 In the scenario above, when the driver leaves the highway and takes the driver's turn and re-enters highway traffic, some maximum direction changes can occur. In order to take advantage of the rapid and often relatively large changes in direction of travel that often occur when the driver starts a segment of the itinerary, a system that captures and sorts the readings quickly and reliably is desired. As will be apparent from the description below, the compass system of the present invention exhibits these desirable features.
センサにより読み取られた生のデータポイントは、フィルタされ及び/又は多数の読みと平均化されてもよい。分散及び標準偏差のような他のデータが、安定性指示子として読みと共に含まれてもよい。以下に述べる変換の1つ以上を含む任意のデータ変換が適用されてもよい。磁力計の読みの2つ以上の方向成分に対して利得を近似し、校正し、又は単に等化するために、工場校正の一部分として決定して記憶することのできる倍率係数を適用してもよい。データポイントは、読みと共にコンパイルされる統計学的データに基づいて評価されるのも任意であるし、又、それらポイントが現在の近似幾何学形状にいかに適合するかに基づいて評価されるのも任意であるし、更に、読みの垂直Z軸成分が現在サンプルポイントのそれといかに一致するか及びおそらくは付加的な基準にも基づいて評価されるのも任意である。データポイントがこれらの評価のもとで適格となり、そして近似幾何学形状が読みに対する磁気データを処理するための基礎として使用するのに適格となる場合には、取得したデータポイントに基づくヘッディング指示が発生され、そして任意に表示される。又、処理された磁力計データは、他の目的で使用されてもよい。 The raw data points read by the sensor may be filtered and / or averaged with multiple readings. Other data such as variance and standard deviation may be included with the reading as a stability indicator. Any data transformation may be applied that includes one or more of the transformations described below. Applying a magnification factor that can be determined and stored as part of the factory calibration to approximate, calibrate, or simply equalize the gain for two or more directional components of the magnetometer reading Good. Data points can optionally be evaluated based on statistical data compiled with readings, and can be evaluated based on how well they fit the current approximate geometry. Optionally, it is also optional to evaluate how the vertical Z-axis component of the reading matches that of the current sample point and possibly additional criteria. If a data point is eligible under these assessments and the approximate geometry is eligible to be used as a basis for processing magnetic data for reading, a heading instruction based on the acquired data point is Generated and optionally displayed. The processed magnetometer data may also be used for other purposes.
ポイントは、アクティブなサンプルセットにロギングするため又はそこに直ちに含ませるために評価され、そして現在記憶されているアクティブ及びインアクティブなポイントは、状態の変化に対し及びサンプルセットにおける考えられる削除又は交換に対して評価される。次いで、サンプルセットは、アッセンブルされ、維持される。良好なサンプルセットの開発は、一般に、コンパスの読みの精度を改善すると共に、とりわけ、磁気センサが可動ミラーハウジングに収容される場合にミラーの調整から生じる近似要件の移行に対する比較的迅速な応答のための基礎として働く。 Points are evaluated for logging into the active sample set or for immediate inclusion therein, and currently stored active and inactive points are considered for possible changes or changes in state sets and in the sample set Is evaluated against. The sample set is then assembled and maintained. The development of a good sample set generally improves the accuracy of the compass reading and, in particular, provides a relatively quick response to the shifting of approximate requirements resulting from mirror adjustment when the magnetic sensor is housed in a movable mirror housing. Work as a basis for.
次いで、サンプルポイントの分析を行って、磁力計の読みからヘッディング情報を抽出するのに必要なデータを与える。これを行う好ましいやり方は、例えば、変化する乗物方向による地磁界に対する磁力計の読みの応答パターンの一種のフィンガープリントの特性であるパターンを選択しておそらく精錬し、そしてこのパターンを、乗物が変化する方向をとるときに乗物に記録される磁力計の読みのセットに統計学的に適合させることである。次いで、このパターン適合プロセスからのデータを使用して、主として、特に乗物内の他の磁気擾乱ソースからの擾乱作用からの地磁界によるその後の読みの成分を抽出する。次いで、この抽出プロセスで得られた抽出された読み及び/又はデータを使用して、ヘッディング方向を計算する。各実施形態に必要とされるものではないが、適合アルゴリズムは、適合のクオリティを指示する番号を発生することができ、これは、近似最良適合を与えるパターンの変更及び/又は方向を見出すために反復シーケンスにおいて使用されるのが好ましい。この番号で指示される適合のクオリティは、他の判断の基礎となる変数の1つとしても使用されるのが好ましい。例えば、適合のクオリティは、近似が、ヘッディング指示を処理して出力するための基礎として使用するのに満足であるときを決定するための部分的な基礎として使用されてもよい。パターンのための異なるスタート条件が、適合プロセスにおける異なるローカル最小値への収斂を招く場合には、適合のクオリティを使用して、どの1つを最良の適合として選択すべきかを一部分決定することができる。このケースにおいて、ローカル最小値の1つが明確な最良の適合でない場合には、ヘッディング情報を計算しそしてサンプルセットを精錬するための基礎としての適合の使用を禁止させ、判断しかねるのを解消してもよい。適合アルゴリズムに使用される計算プロセスの成分が他の使用にもサービスできるのが好ましい。 Sample point analysis is then performed to provide the data necessary to extract heading information from magnetometer readings. A preferred way of doing this is, for example, selecting and possibly refining a pattern that is a kind of fingerprint characteristic of the response pattern of the magnetometer reading to the geomagnetic field due to the changing vehicle direction, and this pattern is changed by the vehicle Statistically fit the set of magnetometer readings recorded on the vehicle when taking a direction. The data from this pattern matching process is then used to extract components of subsequent readings primarily due to geomagnetic fields, particularly from disturbance effects from other magnetic disturbance sources in the vehicle. The extracted readings and / or data obtained from this extraction process is then used to calculate the heading direction. Although not required for each embodiment, the fitting algorithm can generate a number that indicates the quality of the fit, which is to find a pattern change and / or direction that gives an approximate best fit. It is preferably used in a repetitive sequence. The quality of fit indicated by this number is preferably also used as one of the variables on which other judgments are based. For example, the quality of the fit may be used as a partial basis for determining when the approximation is satisfactory to use as a basis for processing and outputting the heading indication. If different starting conditions for the pattern result in convergence to different local minimums in the fitting process, the quality of the fit can be used to determine in part which one should be selected as the best fit. it can. In this case, if one of the local minimums is not a clear best fit, the heading information is calculated and the use of the fit as a basis for refining the sample set is prohibited, eliminating the possibility of judgment. May be. Preferably, the components of the calculation process used for the adaptation algorithm can be serviced for other uses.
例えば、好ましい実施形態において、近似パターンから読みまでの距離は、該当する各読みに対する上述したエラーベクトルVEとしてベクトル形態で計算される。この距離の二乗、即ちエラーベクトルの大きさの二乗は、適合計算に使用され、そしてエラーベクトルの成分は、近似最良適合を決定するための反復プロセスにおいてパターンの次の位置又はそれに対する変更を効果的に予想するためのアルゴリズムに使用される。更に、エラーベクトルを決定するのに使用される計算は、エラーベクトルを希望の基本的座標系へ直接変換するのに使用される。又、パターンからポイントまでの距離の決定で計算された角度は、所与の読みに対するヘッディング角度を決定するのに直接的に有用であると共に、おそらく、どの読みが互いに隣接するか決定し且つそれらの間隔を近似的に計測するのにも有用である。近似最良適合パターンからポイントまでの距離は、最良適合パターンを決定するのに使用されるサンプルセット内のポイントを追加又は拒絶するか、或いは現在ヘッディングの決定に使用するためのポイントを受け容れ又は拒絶するための部分的な基礎として使用されてもよい。好ましい構成においては、同じ計算の実質的な部分を使用して、適合のクオリティを評価するための計算の一部分としてサンプルセットの各ポイントを順次に分析し、反復シーケンスにおいて次の適合近似を決定し、そして現在の最良の適合パターンを個々の読みの処理に適用して、それらのクオリティの部分的評価を行うと共に、それに関連したヘッディングを決定する。 For example, in a preferred embodiment, the distance from the approximate pattern to the reading is calculated in vector form as the error vector VE described above for each applicable reading. This square of distance, i.e. the square of the magnitude of the error vector, is used in the fit calculation, and the components of the error vector effect the next position of the pattern or changes to it in an iterative process to determine the approximate best fit. Used for algorithmic prediction. Furthermore, the calculations used to determine the error vector are used to directly convert the error vector to the desired basic coordinate system. Also, the angle calculated in determining the distance from the pattern to the point is directly useful in determining the heading angle for a given reading and probably determines which readings are adjacent to each other and those It is also useful for approximately measuring the interval. The distance from the approximate best fit pattern to the point adds or rejects the point in the sample set used to determine the best fit pattern, or accepts or rejects the point for use in determining the current heading. May be used as a partial basis for In a preferred configuration, a substantial portion of the same calculation is used to sequentially analyze each point of the sample set as part of the calculation to assess the quality of the fit and determine the next fit approximation in an iterative sequence. And apply the current best fit pattern to the processing of individual readings to make a partial assessment of their quality and determine the associated headings.
上述したように、近似幾何学形状は、任意であるが、サンプルポイントに良好に適合するように連続的に又は周期的に調整されてもよい。例えば、近似パターン又は幾何学形状が球である場合には、球の半径を調整することができる。球の半径は、通常、使用される近似の形式に基づいて、地磁界の強度又はその水平成分に関係している。いずれにせよ、このパラメータは、乗物の磁化パターンの変化や、センサが取り付けられたミラーの調整のような擾乱が生じたときでも、所与のローカル性に対して安定していなければならない。特に、センサがミラーに取り付けられているときには、近似を迅速に調整し、ひいては、ミラー位置の変化の後に最小量のデータで調整することが望まれる。このような変化に対して、最良適合半径は、もしあっても著しく変化するおそれはなく、更に、半径を良好に決定するには、通常、サンプルポイントが近似パターンの周りに充分分布されることを必要とする。この値を適切に調整するデータを与えるためにサンプルポイントの分布及びクオリティが好ましいものとなるまで、近似幾何学形状に対して以前の最良適合の半径の保持を好むのが賢明である。以前に決定された半径を使用することにより、コンパス近似の必要な変化に迅速且つ充分に応答するために、より限定されたサンプルセットの有効な使用をなすことができる。この解決策を他のパラメータにも拡張するのが好ましく、即ち、近似の変化に直面して、又は乗物環境で予想される比較的短時間の変化において、パラメータの相対的安定性に基づき、近似最良適合を得るように調整できるパラメータの一般的ハイアラーキーを確立するのが好ましい。これらの変化に対して最も安定なパラメータの値は、改善された設定をおそらく生じるデータが入手できるまで保持されるのが好ましい。 As described above, the approximate geometry is arbitrary, but may be adjusted continuously or periodically to better fit the sample points. For example, when the approximate pattern or geometric shape is a sphere, the radius of the sphere can be adjusted. The radius of the sphere is usually related to the strength of the geomagnetic field or its horizontal component, based on the approximate form used. In any case, this parameter must be stable for a given locality even when disturbances such as changes in the magnetization pattern of the vehicle or adjustment of the mirror to which the sensor is attached occur. In particular, when the sensor is attached to a mirror, it is desirable to adjust the approximation quickly and thus with a minimum amount of data after the mirror position change. For such changes, the best fit radius is unlikely to change significantly, if any, and the sample points are usually well distributed around the approximate pattern to better determine the radius. Need. It is advisable to prefer to keep the previous best-fit radius for the approximate geometry until the sample point distribution and quality are favorable in order to provide data to adjust this value appropriately. By using the previously determined radius, a more limited sample set can be used effectively to respond quickly and fully to the necessary changes in the compass approximation. It is preferable to extend this solution to other parameters, i.e. based on the relative stability of the parameters in the face of approximate changes or in the relatively short changes expected in the vehicle environment. It is preferable to establish a general hierarchy of parameters that can be adjusted to obtain the best fit. The parameter values that are most stable to these changes are preferably retained until data is available that will likely result in improved settings.
ある実施形態では、既存のパターンを単に調整するのではなく、異なる近似基準パターンへスイッチし、例えば、円形と楕円形の基準パターンの間、又はおそらく二次元と三次元のパターンの間でスイッチするのが望ましいケースも存在し得る。 In some embodiments, rather than simply adjusting an existing pattern, switch to a different approximate reference pattern, for example, switch between a circular and elliptical reference pattern, or perhaps a two-dimensional and three-dimensional pattern There may be cases where this is desirable.
次いで、近似パターンがアクティブなサンプルポイントと比較され、そして適合のクオリティの指示が与えられる。適合のクオリティの数値指示及び最小二乗適合のような分析が望まれる。その後、良好な適合を生じる近似パターンの形状及び/又は位置への変化の予想を行うことができる。これらの近似は、考えられる選択の配列を経て単に歩進することから、次の最良適合近似に対して使用すべきパターンを決定するために適用すべき絶対値又は変更増分を計算することまでの範囲である。更に、プログラムのサイズ及び計算時間を制限するために、中間数値結果を、適合のクオリティの測定に使用されるもののような他の必要な計算と共有する予想プロセスを利用するのが好ましい。この予想は、次いで、近似最良適合へ進むように繰り返し適用することができる。 The approximate pattern is then compared to the active sample points and an indication of the quality of the fit is given. An analysis such as a numerical indication of the quality of the fit and a least squares fit is desired. Thereafter, a change to the shape and / or position of the approximate pattern that produces a good fit can be predicted. These approximations go from simply stepping through an array of possible choices to calculating the absolute value or change increment that should be applied to determine the pattern to use for the next best fit approximation. It is a range. In addition, to limit program size and computation time, it is preferable to utilize a predictive process that shares the intermediate numerical results with other necessary calculations such as those used to measure the quality of the fit. This prediction can then be applied repeatedly to proceed to an approximate best fit.
最初にスタートするとき又は近似における主要シフトの後にスタートするときには、サンプルセットを近似幾何学形状の非常に小さな部分へ拘束することができる。このようなケースでは、限定されたサンプルセットで適度に正確な近似を得るために付加的な制約を追加するのが効果的である。例えば、半径が地磁界の水平成分にほぼ等しい近似球が使用されるときには、球の中心は、通常、乗物が完全な円を描いて転回するときに磁界ベクトルにより横断される円の中心にほぼ入らねばならない。このようなケースでは、近似球の中心は、サンプルポイントの円の水平面にほぼ入る。又、これは、ほぼ、サンプルポイントの重心の垂直成分により定義された水平面でもある。従って、サンプルポイントがこの平面を定義するに充分なほど良好に分布されないときには、例えば、近似球の中心を、サンプルポイントの重心を含む水平面に制限するのが効果的である(各ポイントに等しい重みが指定されてもよいし異なる重みが指定されてもよい)。 When starting for the first time or after a major shift in the approximation, the sample set can be constrained to a very small portion of the approximate geometry. In such cases, it is advantageous to add additional constraints to obtain a reasonably accurate approximation with a limited sample set. For example, when an approximate sphere is used whose radius is approximately equal to the horizontal component of the geomagnetic field, the center of the sphere is usually approximately the center of the circle traversed by the magnetic field vector as the vehicle rolls in a complete circle. I have to enter. In such a case, the center of the approximate sphere is approximately in the horizontal plane of the sample point circle. This is also almost the horizontal plane defined by the vertical component of the centroid of the sample point. Thus, if the sample points are not well distributed enough to define this plane, it is effective, for example, to limit the center of the approximate sphere to the horizontal plane that contains the centroid of the sample points (equal weights for each point). May be specified, or different weights may be specified).
特に、サンプルセット内のサンプルポイントが全範囲の限定された部分に及ぶとき、及びサンプルセットが互いに適度に分離した少なくとも3つのポイントを含まないときには、別の問題が生じ得る。これらのケースでは、球の正しい中心を、一般にサンプルセット内のポイントに対する第1のものの鏡像である中心ポイントから区別することが困難である。適切な中心ポイントへの収斂に問題を生じる別のスタート中心位置は、上述した2つの中心ポイントを結ぶ垂直二等分線上に一般的に存在する。このケースでは、例えば、本書のどこかで述べた予想では、収斂は、最初、ポイントの重心を一般的に近似球の近くに配置し、次いで、正しい中心又は誤った鏡像中心のいずれかに向けてゆっくり収斂する。この問題を取り扱う好ましいやり方は、定常的に、或いは収斂のクオリティについて何ら疑問がある場合に、例えば、サンプルポイントの重心の周りの円に一般的に入る多数のスタート中心ポイントを試みることである。各スタートポイントに対し、そのスタートポイントが与えられる近似最良適合を達成するように反復を実行しなければならない。次いで、各スタート位置の近似最良適合に対応する中心を比較しなければならず、そしてそれらがほぼ同じポイントでない場合には、その各々に対する適合のクオリティを比較しなければならない。あるものに対する適合のクオリティが、他のものより実質的に良好である場合には、それに対応する中心が、選択されたものでなければならない。さもなければ、単一の近似最良適合中心ポイントに対して最高クオリティの最良適合が得られるまでサンプルセットを精錬しなければならない。 In particular, another problem can arise when sample points within a sample set span a limited portion of the full range and when the sample set does not include at least three points that are reasonably separated from each other. In these cases, it is difficult to distinguish the correct center of the sphere from the center point, which is generally a mirror image of the first one for the points in the sample set. Another starting center location that causes problems with convergence to the appropriate center point is typically on the perpendicular bisector connecting the two center points described above. In this case, for example, in the predictions mentioned elsewhere in this document, convergence first places the point's center of gravity generally near the approximate sphere, and then points to either the correct center or the wrong mirror image center. Converge slowly. A preferred way to deal with this problem is to try a number of start center points that typically fall in a circle around the centroid of the sample points, for example, regularly or when there is any doubt about the quality of convergence. For each start point, an iteration must be performed to achieve an approximate best fit given that start point. Then, the centers corresponding to the approximate best fit at each start position must be compared, and if they are not about the same point, the quality of the fit for each must be compared. If the quality of fit for one is substantially better than the other, the corresponding center must be chosen. Otherwise, the sample set must be refined until the best quality best fit is obtained for a single approximate best fit center point.
製造校正の一部分として磁気センサの相対的利得をその感知方向ごとに測定するのが好ましい。次いで、校正定数を記憶すると共に、これらの定数を、磁力計によりその後に得られる各読みに適用して、磁力計の相対的利得をその感知軸の各々に対して校正しそして少なくとも等化するのが好ましい。本来楕円形の応答パターンを与える条件があるときには、円又は球の適合プロセスを次いで使用できるようにデータを予めスケーリングするのが好ましい。特に、センサがミラーに取り付けられるときには、公称垂直軸を回路板の近似垂直面と平行にするのが通常便利である。しかしながら、乗物においては、ミラー内の回路板は、通常、中間の運転者に対して垂直位置にない。1つのセンサ、例えば、Y軸センサが回路板と平行で且つ水平面にあると仮定すれば、この軸の周りで座標の回転を行って、X及びY軸が中間の運転者に対して一般的に水平面内に入り且つ変換されたZ軸が中間の運転者に対して公称垂直であるような座標系を確立するのが好ましい。 As part of manufacturing calibration, the relative gain of the magnetic sensor is preferably measured for each sensing direction. Calibration constants are then stored and applied to each subsequent reading obtained by the magnetometer to calibrate and at least equalize the relative gain of the magnetometer for each of its sensing axes. Is preferred. When there are conditions that give an essentially elliptical response pattern, it is preferable to prescale the data so that a circle or sphere fitting process can then be used. In particular, when the sensor is mounted on a mirror, it is usually convenient to have the nominal vertical axis parallel to the approximate vertical plane of the circuit board. However, in a vehicle, the circuit board in the mirror is usually not in a vertical position with respect to the intermediate driver. Assuming that one sensor, for example the Y-axis sensor, is parallel to the circuit board and in a horizontal plane, the coordinates are rotated around this axis and the X and Y axes are common for intermediate drivers. It is preferable to establish a coordinate system that is in a horizontal plane and whose transformed Z axis is nominally perpendicular to the middle driver.
第1の好ましい実施形態については、近似パターンとして球が選択される。好ましい構成では、近似半径は、乗物が円を描いて転回するときに磁気の読みにより一般的にトレースされる円が、最良の適合位置においてこの球の赤道をほぼ形成するところの値にセットされるのが好ましい。比較的クオリティが高く且つ比較的良好な分布を有するサンプルポイントのセットが得られるときだけこの半径を調整するのが好ましい。次いで、例えば、試みの半径のセットを通して反復して、適合が良好で且つサンプルポイントが近似球の赤道付近に入るところの半径を見出すのが好ましい。以下に述べる状況を除いて、適度な中心ポイントが確立されると、以前に確立された中心ポイントを新たな反復に対するスタートポイントとして使用するのが好ましい。又、各サンプルポイントに対するエラーベクトルの和の平均を、以前の中心ポイントに追加するためのベクトルとして使用して、反復プロセスにおける次々のステップに対する新たな中心ポイントを確立するのも好ましい。この反復シーケンスは、多数の次々の反復に対する中心の変化がスレッシュホールド値より下がるまで続けられるのが好ましい。 For the first preferred embodiment, a sphere is selected as the approximate pattern. In a preferred configuration, the approximate radius is set to a value such that the circle generally traced by the magnetic reading as the vehicle rolls in a circle approximately forms the equator of this sphere at the best fit position. It is preferable. It is preferable to adjust this radius only when a set of sample points with a relatively high quality and a relatively good distribution is obtained. Then, for example, iterating through a set of trial radii, it is preferable to find the radius where the fit is good and the sample point falls near the equator of the approximate sphere. Except as described below, once a reasonable center point is established, it is preferable to use the previously established center point as a starting point for a new iteration. It is also preferable to use the average of the error vector sums for each sample point as a vector to add to the previous center point to establish a new center point for the next step in the iterative process. This iterative sequence is preferably continued until the center change for a number of successive iterations falls below the threshold value.
適合のクオリティに疑問があることが、近似に対する比較的高いエラー指示で示されたときには、以下に述べるものと同様の又はそれにほぼ等しい付加的な反復をここでも適用しなければならない。 When doubt about the quality of the fit is indicated by a relatively high error indication for the approximation, additional iterations similar to or approximately equal to those described below must be applied here as well.
ある実施形態では、ポイントがいかに充分に近似幾何学形状データパターンに適合するかの指示を計算するだけでなく、同じポイントセットにおける各ポイントと共に記憶もすることが好ましい。これは、近似パターンからの距離の二乗のようなクオリティ指示又はエラー指示でよい。又、サンプルポイントセットでサンプルポイントが取得された時間又は少なくとも相対的順序の指示をセーブするのも好ましい。これは、例えば、シーケンス番号、日付、又はマイレージでよい。サンプルポイントの取得の順序は、サンプルポイントをメモリに先入れ先出し(FIFO)ベースで記憶することにより維持される。 In some embodiments, it is preferable to not only calculate an indication of how well the points fit the approximate geometric data pattern, but also store it with each point in the same set of points. This may be a quality indication or an error indication such as the square of the distance from the approximate pattern. It is also preferred to save an indication of the time or at least the relative order in which the sample points were acquired in the sample point set. This may be, for example, a sequence number, date, or mileage. The order of sample point acquisition is maintained by storing sample points in memory on a first-in first-out (FIFO) basis.
所与のサンプルポイントセットに対して、クオリティ/エラー指示及びそれに付随する記述が、サンプルポイントセットの各ポイント共に記憶されてもよい。次いで、ポイントは、各ポイントに対して計算された角度φに基づいて順序付けすることができる。次いで、順序付けされたリストにおいて互いに隣接するポイントの対であって、順序付けされたリストの第1及びエントリーより成る対を含むものは、隣接ポイントとみなすことができる。この対の各ポイントに関連した角度に対して角度φモジュロ360°の差の大きさは、隣接ポイントの各対の2つのメンバー間の間隔の指示として使用することができる。 For a given sample point set, a quality / error indication and accompanying description may be stored with each point of the sample point set. The points can then be ordered based on the angle φ calculated for each point. Then, pairs of points that are adjacent to each other in the ordered list, including the pair consisting of the first and entry of the ordered list, can be considered as adjacent points. The magnitude of the difference in angle φ modulo 360 ° relative to the angle associated with each point of this pair can be used as an indication of the spacing between the two members of each pair of adjacent points.
重心を見出すのに使用されるものと同様の任意の計算は、サンプルポイントの分布の中心を決定するのに有用である。各サンプルポイントには、例えば、1の仮説質量を指定することができ、そして質量の中心のx成分は、そのセットにおけるポイントのx成分の平均に等しくされる。同様に、y及びz成分は、各々、メンバーポイントのy成分の平均、及びメンバーポイントのz成分の平均に等しくされる。 Any calculation similar to that used to find the center of gravity is useful for determining the center of the distribution of sample points. For each sample point, for example, one hypothetical mass can be specified, and the x component at the center of the mass is made equal to the average of the x components of the points in the set. Similarly, the y and z components are each made equal to the average of the y-components of the member points and the average of the z-components of the member points.
選択基準を適用するための技術は多数のものが考えられる。一般に、既存のアクティブなサンプルポイントの1つに置き換わる候補である新たなポイントが与えられると、第1に、置き換えを行うべきかどうかの判断をしなければならず、そして第2に、置き換えを行うべきである場合には、既存のアクティブなサンプルセットのどのポイントを置き換えるべきか判断しなければならない。基準を適用する1つのやり方は、例えば、一時的に、次々に、そして一度に1つ、既存のアクティブなサンプルセットの各ポイントを候補ポイントに置き換えることである。単一のサンプルポイントを候補ポイントに各々一時的に置き換える場合には、必要に応じて計算が適用されると共に、置き換えの基準を適用するために結果を比較するに必要な情報がログされる。ログされた結果は、次いで、互いに且つ既存のデータセットに対する同様のデータと比較され、いずれかの置き換えが結合基準を満足するかどうか調べ、そしてもしそうであれば、基準を最良に満足するためにメンバーのどの1つを置き換えるべきか選択する。次いで、満足な置き換えがない場合には、サンプルセットが交換されず、候補ポイントは、サンプルセットのアクティブなメンバーとして使用されない。さもなければ、最も好ましい結果を生じる置き換えが保持され、そして置き換えられたポイントは、破棄されるか、又はインアクティブなセットに指定される。 There are many possible techniques for applying the selection criteria. In general, given a new point that is a candidate to replace one of the existing active sample points, first a decision must be made as to whether the replacement should be performed, and second, the replacement If so, you must determine which points in the existing active sample set should be replaced. One way to apply the criteria is to replace each point of the existing active sample set with a candidate point, for example, temporarily, one after the other, and one at a time. In the case of each temporary replacement of a single sample point with a candidate point, calculations are applied as necessary and the information necessary to compare the results to apply the replacement criteria is logged. The logged results are then compared with each other and similar data for an existing data set to see if any replacement satisfies the join criteria, and if so, to best satisfy the criteria Select which one of the members should be replaced. Then, if there are no satisfactory replacements, the sample set is not exchanged and the candidate points are not used as active members of the sample set. Otherwise, the replacement that produces the most favorable result is retained and the replaced point is discarded or designated as an inactive set.
次いで、各々の置き換えがなされるときに最も大きな間隔及び次に最も大きな間隔に対する角度がログされ、そして各々の置き換えに対する結果が互いに且つオリジナルサンプルセットにおける最も大きな間隔及び次に最も大きな間隔に対する結果と比較され、考えられる置き換えのいずれかの適合性を決定すると共に、この基準のもとでの適合性に対するオプションをランク付けする。 The angle for the largest interval and the next largest interval is then logged as each replacement is made, and the results for each replacement are the results for each other and for the largest and next largest intervals in the original sample set. Compare and determine the suitability of any of the possible replacements, and rank options for suitability under this criterion.
オリジナルサンプルセット及び各置き換えを伴うサンプルセットに対する重心が、上述した間隔の評価に使用されたものと同様に、比較されそしてランク付けされる。 The centroids for the original sample set and the sample set with each replacement are compared and ranked, similar to those used for the interval evaluation described above.
より古いポイントを最終的にパージし、そしてパターンに変化が検出されたときに少なくとも相対的な取得時間を知るのが好ましい。この情報は、新たなパターンに適合するデータを、そうでないデータから分離することが必要なときに有用となる。ここでは、ポイントのセットの分離又は区切りは、それらを取得した順序に一部分基づいて行われてもよい。又、パターンに良く適合するデータであって、取得に関する統計学的データが安定な読み取りが行われたことを指示するデータを保持することに優先順位を与えるのが良いと共に、適合性が悪いか又はノイズの多い状態のもとで取得したデータを拒絶するのが好ましい。 It is preferred to eventually purge older points and know at least the relative acquisition time when a change is detected in the pattern. This information is useful when it is necessary to separate data that conforms to the new pattern from data that is not. Here, the separation or separation of the set of points may be performed based in part on the order in which they were acquired. Also, whether the data that fits well with the pattern and that the statistical data related to the acquisition indicates that the stable reading has been performed should be given a priority and whether the suitability is poor. Alternatively, it is preferable to reject data acquired under noisy conditions.
地磁界の垂直成分と、乗物内の地磁界の垂直成分による測定垂直磁界成分への付加的な作用とは、水平平面内で転回が行われるときでも比較的安定でなければならない。読みの垂直成分における実質的な変化は、過渡的な状態、又はより永久的なシフトを近似に生じさせる変化、のいずれかにより生じ勝ちである。変化が過渡的である場合には、測定ポイントは、サンプルポイントとして使用するにも、ヘッディングの計算にも良好でない。シフトが長時間続くか又は半永久的である場合には、コンパスを適切に再近似するための比較的迅速な応答が必要となる。いずれにせよ、特定のポイントに対する磁化強度の垂直成分と、垂直成分の優勢な平均との比較、又はおそらく特定のポイントグループに対する垂直成分の平均との比較は、特定の読みが現在パターンにおそらく適合しないときを決定する上で有用である。このような変化が過渡的であるか又は比較的永久的であるかの決定は、読みの経歴を累算することにより一部分行われるのが好ましい。読みの垂直成分に比較的安定したシフトがある場合には、近似にもシフトがおそらく生じる。ここでは、シフトが最初に検出された後に代表的な読みを記憶して、読みを、新たな近似サンプルセットに含ませることについて評価できるようにするのが効果的であると共に、近似シフトがインアクティブになる前にポイントをパージするか又は取得するのが効果的である。短い距離又は運転時間後に、読みの垂直成分が一般に以前の値又は優勢な値に戻る場合には、変化が過渡的なものであると仮定し、そしてシフトを有する値がサンプルセットから最良にパージされる。 The vertical component of the geomagnetic field and the additional effect on the measured vertical magnetic field component by the vertical component of the geomagnetic field in the vehicle must be relatively stable even when turning in a horizontal plane. Substantial changes in the vertical component of the reading are likely to occur either due to transient conditions or changes that cause a more permanent shift to be approximated. If the change is transient, the measurement point is not good to use as a sample point or to calculate the heading. If the shift lasts for a long time or is semi-permanent, a relatively quick response is needed to properly re-apply the compass. In any case, comparing the perpendicular component of the magnetization intensity for a particular point with the dominant average of the perpendicular component, or perhaps comparing the mean of the perpendicular component for a particular group of points, the particular reading will probably fit the current pattern Useful in determining when not to. The determination of whether such changes are transient or relatively permanent is preferably made in part by accumulating the reading history. If there is a relatively stable shift in the vertical component of the reading, the approximation will probably also shift. Here, it is useful to store a representative reading after the shift is first detected so that the reading can be evaluated for inclusion in a new set of approximate samples, and the approximate shift is It is advantageous to purge or acquire points before they become active. If the vertical component of the reading generally returns to its previous value or dominant value after a short distance or run time, it is assumed that the change is transient and the value with the shift is best purged from the sample set. Is done.
センサが可動ミラーアッセンブリに取り付けられるときには、運転者が旅程の新たな部分を開始する直前に又はそのときに、近似を変化させることのあるミラー調整がしばしば行われる。例えば、私道からバックして車道へ転回するとき、駐車位置からバックして車道へ転回するとき、又はクローバーの葉型のインターチェンジを周って高速道路へ入るときには、おそらく転回が行われる。これらの状況は、変化する方向においてデータポイントを迅速に収集する最良の機会をしばしば与えることができる。このデータは、コンパスの近似を迅速に修正する上で潜在的に非常に有用である。しかしながら、近似が真に変化したことを確認するために、より多くのポイントを得る前に、全ての既存データを迅速にパージすることは危険である。これらポイントを取得して一時的に記憶した後に、有効なサンプルポイントであるとして後で適格とすることは、安定していて一時の過渡状態ではないという合理的な確認がある前に問題であることが立証され得るデータを伴う良好なデータポイントのパージを回避するように注意を引きながらデータが得られるときにポイントを取得するという利点を有する。 When the sensor is attached to a movable mirror assembly, mirror adjustments that can change the approximation often occur just before or when the driver begins a new part of the itinerary. For example, when turning back from a private road and turning to a roadway, when turning back from a parking position and turning to a roadway, or when going around a clover leaf-shaped interchange and entering a highway, a turn is probably made. These situations can often provide the best opportunity to quickly collect data points in changing directions. This data is potentially very useful for quickly correcting the compass approximation. However, it is dangerous to quickly purge all existing data before obtaining more points to confirm that the approximation has truly changed. After obtaining and temporarily storing these points, qualifying them later as valid sample points is a problem before there is a reasonable confirmation that they are stable and not transient It has the advantage of acquiring points when data is obtained while taking care to avoid purging good data points with data that can be proven.
以上に加えて、コンパスシステムが、乗物が移動しているかどうかの指示を受け取るのが有益である。例えば、乗物が移動していない場合には、コンパスシステムは、表示されたヘッディングを更新せず、又、記憶された近似幾何学形状(又はそれに関連したポイントセット)を変更しないように構成することができる。このように、センサがミラーハウジングに取り付けられ、そして乗物が静止している時間中に運転者がミラーを調整するときには、表示されたヘッディングは変化しない。これは、乗物が移動していない間にヘッディングが変化した場合に運転者はコンパスが適切に動作していると信じ難いので、効果的である。乗物が移動しているかどうかの指示は、乗物内の別のコンポーネント(GPSのような)から送信される信号であって、乗物が静止しているか移動しているかを単に指示する信号の形態でよい。この信号は、乗物が走行している速度を指示する必要はなく、それが移動しているかどうか指示するだけでよい。しかしながら、本発明のある実施形態によれば、乗物の速度を表わす信号を使用して、乗物が静止しているかどうか決定することができる。更に、コンパスは、指定の時間周期にわたってセンサから読み取られたデータに最小ノイズレベル(例えば、2mGより大きい)が存在する場合には乗物が移動していると仮定するようにプログラムすることができる。或いは又、マイクロホン又は振動センサを使用して、乗物が移動しているかどうか決定してもよい。 In addition to the above, it is beneficial for the compass system to receive an indication of whether the vehicle is moving. For example, if the vehicle is not moving, the compass system should be configured not to update the displayed heading and to change the stored approximate geometry (or associated point set). Can do. Thus, when the driver adjusts the mirror during the time that the sensor is attached to the mirror housing and the vehicle is stationary, the displayed heading does not change. This is effective because it is difficult for the driver to believe that the compass is operating properly if the heading changes while the vehicle is not moving. The indication of whether the vehicle is moving is in the form of a signal sent from another component in the vehicle (such as GPS) that simply indicates whether the vehicle is stationary or moving. Good. This signal does not need to indicate the speed at which the vehicle is traveling, but merely indicates whether it is moving. However, according to an embodiment of the present invention, a signal representing the speed of the vehicle can be used to determine whether the vehicle is stationary. Furthermore, the compass can be programmed to assume that the vehicle is moving if there is a minimum noise level (eg, greater than 2 mG) in the data read from the sensor over a specified time period. Alternatively, a microphone or vibration sensor may be used to determine whether the vehicle is moving.
以上、本発明の近似プロセスの背後にある一般的な概念を説明したが、上記概念の幾つかを実施する第1の実施形態を以下に詳細に説明する。しかしながら、本発明は、この特定例に限定されるものではない。 While the general concepts behind the approximation process of the present invention have been described above, a first embodiment that implements some of the above concepts will be described in detail below. However, the present invention is not limited to this specific example.
処理回路110は、状態マシンとして動作するようにプログラムされるのが好ましい。図11は、種々の動作状態と、状態を変化させるのに使用される基準とを示す。状態の入口又は出口に関するより詳細な情報は、図12Aで始まるフローチャートを参照して更に説明する。図11に示す状態図を参照すれば、処理回路は、先ず、乗物のイグニッションが係合されたときにPOWER_ON(電源オン)状態150で動作する。コンパスの近似幾何学形状が以前に計算されたことがない場合には、不揮発性メモリ(NVM)112に近似データが記憶されておらず、従って、処理回路110を「近似」(APPROXIMATE)状態152に入れる。処理回路は、ある基準を満足する指定数のデータポイントが得られるまで、「近似」状態152に留まる。これらのポイントから、近似最良適合データが得られてNVM112に記憶され、その後、これを使用して、乗物ヘッディングを計算して表示する。処理回路110は、次いで、「学習」(LEARN)状態156に入る。乗物がその後にオフになり、次いで、再びオンになると、処理回路110は、状態図のPOWER_ON状態150に入る。しかしながら、このときには、有効な近似データがNVM112に記憶されており、従って、処理回路110は、「初期化」(INITIALIZE)状態154に入る。この「初期化」状態中に、処理回路110は、ある基準を満足する最小数のポイントが得られるまでセンサからのデータを処理すると同時に、NVM112に記憶された近似データを使用して乗物ヘッディングを計算して表示する。この時点で、処理回路110は、「学習」状態156に入る。この「学習」状態中に、処理回路110は、「近似」又は「初期化」のいずれかの状態で以前に得られた近似データを更新するのに使用するために、ある基準を満足する付加的なデータポイントを累算し続ける。以下に詳細に述べるように、これらデータポイントのいずれかが、近似地理的パターン(即ちローカル球)の外面からある距離だけ離間されて、エラーベクトルVEの大きさが所定のスレッシュホールドを越える場合には、処理回路110は、refitFlagを真(TRUE)にセットし、以前に得られた全てのデータポイントをクリアし、そして「初期化」状態154に再入し、回路は、指定の基準を満足する最小数のポイントが再び得られるまでそこに留まる。
処理回路110が「学習」状態156にあって、この「学習」状態に入るのに必要な最小データポイントを上回る指定数のデータポイントを得ると、処理回路110は、「ロック」(LOCK)状態158に入り、指定の最大値を越えるエラーベクトルVEの大きさが識別されるときまでそこに留まる。この点において、処理回路は、「初期化」状態154に復帰し、refitFlagを「真」にセットすると共に、以前に得た全てのデータポイントをクリアする。さもなければ、処理回路110は、「ロック」状態158に留まる。最も現在発生された近似データと、NVM112に記憶された近似データとの間の差が限界を越えるたびに、NVMの古い近似データが新たな近似データによりオーバーライトされる。
When the
図12Aは、コンパスフロー制御アルゴリズム200を実行する間に処理回路110により実行されるステップを示す。このルーチンのもとで処理回路110が実行する第1ステップは、磁気センサ回路102からデータを受け取ることであり、これは、磁気センサ回路102から得た最新の生の磁力計ポイントのX、Y及びZ座標を表わす。次いで、処理回路110は、ステップ202を実行し、これは、図13に示されたNoiseAnalysisサブルーチン204へのコールである。
FIG. 12A shows the steps performed by the
NoiseAnalysisサブルーチン204は、磁気センサ回路102から受け取った生の磁力計ポイント(rawMagPoint)をフィルタリングしそして平滑化するのに使用される。ステップ206において、処理回路110は、先ず、次の式に基づく指数関数的平滑化を使用して生の磁力計ポイントをフィルタリングする。
EX1n=αx1xX1n+(1−αx1)EX1n-1
EY1n=αy1xY1n+(1−αy1)EY1n-1
EZ1n=αz1xZ1n+(1−αz1)EZ1n-1
但し、αx1=αy1=αz1=0.5であり、そしてX1n、Y1n、Z1nは、各々、rawMagPointのX、Y又はZ成分値に等しい。この式において、EX1n-1、EY1n-1、EZ1n-1は、各々、以前にフィルタリングされた生のデータポイントの対応するX、Y又はZ成分値を表わす。しかしながら、第1データポイントがコンパスシステムにより得られると、第1のrawMagPointを平滑化すべきところのデータがないので、EX1n-1、EY1n-1、EZ1n-1は、各々、X1n、Y1n、及びZ1nに単に等しくセットされる。フィルタリングされたrawMagPoint(EX1n、EY1n、EZ1n)は、次いで、ステップ208へ通され、ここで、αx2=αy2=αz2=0.25を伴う第2の指数関数的平滑化を次の式に使用する。
EX2n=αx2xEX1n+(1−αx2)EX2n-1
EY2n=αy2xEY1n+(1−αy2)EY2n-1
EZ2n=αz2xEZ1n+(1−αz2)EZ2n-1
上述したように、好ましい実施形態では、αx1=αy1=αz1=0.5及びαx2=αy2=αz2=0.25である。しかしながら、これらの値は、ノイズレベル及び希望の性能に基づいて変化し得る。例えば、αz1=0.125及びαz2=0.0625にセットすると、より強く平滑化されたZデータが得られ、ひいては、データセットにおけるノイズ状態に対する応答性が低くなる。これらの式において、(EX2n-1、EY2n-1、EZ2n-1)は、以前にフィルタリングされたnewMagPointのそれに対応するX、Y又はZ成分値を表わす。第2のフィルタリングステップを使用することにより、2つのフィルタ間の固有の位相遅延により利得が追加され、これは周波数と共に増加する。しかしながら、この第2のフィルタリングステップは任意であることが明らかである。次いで、ステップ210において、処理回路110は、変数newMagPoint(newMagPoint=(EX2n、EY2n、EZ2n))における(EX2n、EY2n、EZ2n)の値を記憶する。
The
EX1 n = α x1 xX1 n + (1-α x1 ) EX1 n-1
EY1 n = α y1 xY1 n + (1-α y1 ) EY1 n-1
EZ1 n = α z1 xZ1 n + (1-α z1 ) EZ1 n-1
However, α x1 = α y1 = α z1 = 0.5, and X1 n , Y1 n , and Z1 n are each equal to the X, Y, or Z component value of rawMagPoint. In this equation, EX1 n−1 , EY1 n−1 , EZ1 n−1 each represent the corresponding X, Y or Z component value of the previously filtered raw data point. However, when the first data point is obtained by the compass system, there is no data to smooth the first rawMagPoint, so EX1 n-1 , EY1 n-1 , EZ1 n-1 are X1 n , It is simply set equal to Y1 n and Z1 n . The filtered rawMagPoint (EX1 n , EY1 n , EZ1 n ) is then passed to step 208 where a second exponential smoothing with α x2 = α y2 = α z2 = 0.25 is performed. Used in the next formula.
EX2 n = α x2 xEX1 n + (1-α x2 ) EX2 n-1
EY2 n = α y2 xEY1 n + (1-α y2 ) EY2 n-1
EZ2 n = α z2 xEZ1 n + (1-α z2 ) EZ2 n-1
As described above, in the preferred embodiment, α x1 = α y1 = α z1 = 0.5 and α x2 = α y2 = α z2 = 0.25. However, these values can vary based on the noise level and the desired performance. For example, if α z1 = 0.125 and α z2 = 0.0625 are set, stronger and smoothed Z data is obtained, and consequently the responsiveness to noise conditions in the data set is reduced. In these equations, (EX2 n−1 , EY2 n−1 , EZ2 n−1 ) represents the X, Y or Z component value corresponding to that of the previously filtered newMagPoint. By using a second filtering step, gain is added due to the inherent phase delay between the two filters, which increases with frequency. However, it is clear that this second filtering step is optional. Next, in
次いで、ブロック206における第1の指数関数的平滑フィルタの出力の変化は、これを、ステップ208における第2の指数関数的平滑フィルタの出力の変化と比較することにより、分析される。ステップ212で実行されるこの分析は、測定された変化の量と、著しい変化の量が生じて以来経過した時間の長さとに基づいてクオリティの指数を指定する。従って、このステップは、2回フィルタリングされたデータポイントの位置の第1導関数を効果的に計算し、これは、フィルタリングされたデータポイントの位置の変化率(即ち速度と同様)を表わす。これは、次のように書き表すことができる。
DX1n=EX1n−EX2n-1
DY1n=EY1n−EY2n-1
DZ1n=EZ1n−EZ2n-1
The change in the output of the first exponential smoothing filter in
DX1 n = EX1 n -EX2 n-1
DY1 n = EY1 n -EY2 n-1
DZ1 n = EZ1 n -EZ2 n-1
ステップ214において、処理回路110は、次の式を使用して、データポイントの位置の変化率の変化率(即ち加速度と同様)を表わす、2回フィルタリングされたデータポイントの位置の第2導関数を計算する。
DX2n=DX1n−DX1n-1
DY2n=DY1n−DY1n-1
DZ2n=DZ1n−DZ1n-1
但し、DX2n-1、DY2n-1、DZ2n-1は、以前のrawMagPointに対して得られたDX2n、DY2n、DZ2nの以前の値である。ステップ206−214は、rawMagPointの各X、Y及びZ値に対して実行され、次いで、それにより得られるベクトルD2n(D2n=SQRT(DX2n 2+DY2n 2+DZ2n 2))の大きさが、ステップ216において、規定値HIGH_LEVELと比較される。D2nの大きさ(MagnitudeD2n)がHIGH_LEVELを越える場合には、処理回路110はステップ218を実行し、ここで、変数delayCounterは、定数LONG_DELAYに等しくセットされ、そして変数noiseLevelは、定数NOISYに等しくセットされ、その後、プロセスフローは、CompassFlowControlルーチン200のステップ240(図12A)に復帰する。
In
DX2 n = DX1 n -DX1 n-1
DY2 n = DY1 n -DY1 n-1
DZ2 n = DZ1 n -DZ1 n-1
However, DX2 n-1, DY2 n -1, DZ2 n-1 is the previous value of DX2 n, DY2 n, DZ2 n obtained for previous RawMagPoint. Step 206-214 are performed for each X, Y and Z values of RawMagPoint, then the magnitude of the thereby obtained vector D2 n (D2 n = SQRT ( DX2 n 2 +
ステップ216において、MagnitudeD2nがHIGH_LEVELを越えないと処理回路110が決定する場合には、ステップ220へ進み、MagnitudeD2nを定数MED_LEVELと比較する。MagnitudeD2nがMED_LEVELを越える場合には、処理回路110がステップ222へ進み、ここで、変数delayCounterを、delayCounterの以前の値又は定数MED_DELAYの大きい方に等しくセットする。又、処理回路110は、ステップ222において、noiseLevelをNOISYに等しくセットした後に、CompassFlowControlルーチン200のステップ240に復帰する。
In
MagnitudeD2nがHIGH_LEVELもMED_LEVELも越えない場合には、処理回路110がステップ224へ進み、ここで、MagnitudeD2nが定数LOW_LEVELを越えるかどうか決定する。ステップ224において定数LOW_LEVELを越える場合には、処理回路110は、変数delayCounterを、そのdelayCounterの以前の値又は定数SHORT_DELAYの大きい方に等しくセットする一方、変数noiseLevelをNOISYにセットし(ステップ226)、その後に、ルーチン200のステップ240へ復帰する。
If Magnitude D2 n does not exceed HIGH_LEVEL or MED_LEVEL,
MagnitudeD2nがLOW_LEVELを越えない場合には、処理回路110は、ステップ228においてdelayCounterを減少し、その後、ステップ230へ進み、delayCounterが0より大きいかどうか決定する。delayCounterが0より大きい場合には、処理回路110は、ステップ232においてnoiseLevelをQUIETにセットし、その後、ルーチン200のステップ240に復帰する。ステップ230において、delayCounterが0を越えないと処理回路110が決定する場合には、ステップ234へ進み、noiseLevelをSILENTに等しくセットした後に、ルーチン200のステップ240に復帰する。ステップ216−226で使用される異なる値は、例えば、HIGH_LEVEL=25、MED_LEVEL=15、LOW_LEVEL=5、LONG_DELAY=8、MED_DELAY=4、及びSHORT_DELAY=2でよい。
If MagnitudeD2 n does not exceed LOW_LEVEL, the
図31−34には、ノイズ分析ルーチンの別の実施形態が示されている。図31は、X、Y及びZセンサに対する生のセンサデータを受け取り、そしてフィルタリングされたX、Y及びZセンサデータをnoiseLevelの指示と共に与えるノイズ分析機能の高レベルブロック図を示す。noiseLevelが「SILENT」であるときには、全てのコンパス動作が実行される。noiseLevelが「QUIET」であるときには、PointSetのポイントに対する変更が禁止される。noiseLevelが「NOISY」であるときには、PointSetのポイントに対する変更が禁止されると共に、CompassStateへの変更も禁止される。表示されたヘッディングは、CompassStateのメンバーであり、従って、「NOISY」状態が存在するときには変更されない。出力NOISY、QUIET、及びSILENTは、それらの各々の値が0より大きいときに「真」として評価される。図32は、詳細なブロック図である。 31-34 illustrate another embodiment of a noise analysis routine. FIG. 31 shows a high level block diagram of a noise analysis function that receives raw sensor data for X, Y, and Z sensors and provides filtered X, Y, and Z sensor data along with noiseLevel instructions. When the noiseLevel is “SILENT”, all compass operations are executed. When the noiseLevel is “QUIET”, the change to the PointSet point is prohibited. When the noiseLevel is “NOISY”, the change to the PointSet point is prohibited and the change to the CompassState is also prohibited. The displayed heading is a member of CompassState and is therefore not changed when the “NOISY” state exists. The outputs NOSYY, QUIET, and SILENT are evaluated as “true” when their respective values are greater than zero. FIG. 32 is a detailed block diagram.
図32に示すように、磁力計102からの生のデータXは、図13のブロック206のフィルタリング機能と同様である第1の指数関数フィルタ820に供給され、α=0.5である。この第1フィルタ820の出力EX1は、以下に述べる第2の指数関数フィルタ822及び機能的ブロック824に供給される。第2フィルタ822は、図13のブロック208のフィルタリング機能と同様であり、α=0.25である。第2フィルタ822の出力EX2は、機能的ブロック824に供給される。この機能的ブロック824は、図13のブロック212と同様の機能を果たして、出力DX1を与え、これは、機能的ブロック826へ送られる。この機能的ブロック826は、図13のブロック214と同様の機能を果たし、出力DX2を発生する。磁力計102からのY及びZの生のデータの同様のフィルタリング及び処理が実行され、そして値DX2、DY2及びDZ2がブロック828へ送られる。
As shown in FIG. 32, the raw data X from the
ブロック828は、DX2、DY2及びDZ2の値を二乗し、そしてその二乗した値を一緒に加算する。「noise」と示されたブロック828の出力は、ブロック830に印加され、該ブロックは、ブロック828の出力「noise」を規定値「noiseFactor」で除算し、その値の平方根をとり、そしてそれに規定値「delayIntercept」を加算して、出力「delay」を発生する。この出力「delay」は、機能ブロック832に印加され、NOISYの状態を表わす。換言すれば、「delay」の値が0より大きい場合には、NOISYが「真」であり、従って、NOISY状態が存在することが分かる。
Block 828 squares the values of DX2, DY2, and DZ2, and adds the squared values together. The output of
ブロック832は、値「delay」及び規定値「maxDelay」を使用して関数MINの値を計算すると共に、値「delay」及びゼロを使用して関数MAXの値を計算する。MAX及びMINの値は、ブロック834及び838に送られる。機能的ブロック834は、値「delay」を使用して関数MAXの値を再び計算するが、値「peak」をゼロに置き換える。「peak」の値は、ブロック836の出力から導出され、これは、ブロック834の出力から「1」の値を減算する。ブロック834の出力は、QUIETの状態を表わす。換言すれば、ブロック834の出力がゼロより大きい場合には、QUIETが「真」となり、従って、QUIET状態が存在することが分かる。
The
又、ブロック834の出力は、ブロック838にも印加され、これは、ブロック834の出力の値をブロック832の出力に加算する。ブロック838の出力は、インバーター840により反転され、その出力は、SILENTの状態を表わす。換言すれば、ブロック840の出力が0より大きい場合には、SILENTが「真」であり、従って、SILENT状態が存在することが分かる。
The output of
DX22+DY22+DZ22の平方根として定義される遅延信号とノイズ信号との間の関係が、noiseFactor=10、delayIntercept=−3、そしてmaxDelay=32のときに、図33に示されている。 The relationship between the delayed signal, defined as the square root of DX2 2 + DY2 2 + DZ2 2 , and the noise signal is shown in FIG. 33 when noiseFactor = 10, delayIntercept = −3, and maxDelay = 32.
磁気ノイズは、近似球の半径が増加するにつれてほとんど問題でなくなる。例えば、米国ミシガン州ジーランドでは、半径が約180mGである。当該信号の10%を越えて存在するノイズを無視することが望まれる場合に、18−20mGの範囲におけるノイズレベルに関連したものとなる。シンガポールでは、半径が約400mGである。このケースでは、当該ノイズレベルが2倍以上大きい。それ故、地磁界の水平強度(近似球の半径により表わされた)に基づきシステムの応答を適応させることが有益である。これは、「delayIntercept」の値を調整することにより簡単に達成できる。例えば、次のようになる。
半径 delayIntercept
≦128mG −2
≦256mG −3
≦512mG −4
Magnetic noise becomes less of an issue as the radius of the approximate sphere increases. For example, in Zealand, Michigan, USA, the radius is about 180 mG. If it is desired to ignore noise present above 10% of the signal, it will be related to the noise level in the range of 18-20 mG. In Singapore, the radius is about 400 mG. In this case, the noise level is twice or more. It is therefore beneficial to adapt the response of the system based on the horizontal strength of the geomagnetic field (represented by the radius of the approximate sphere). This can be easily achieved by adjusting the value of “delayIntercept”. For example:
Radius delayIntercept
≤128mG -2
≤256mG-3
≦ 512mG -4
DX22+DY22+DZ22の平方根として定義される遅延信号とノイズ信号との間の関係が、noiseFactor=10、delayIntercept=−4、そしてmaxDelay=32のときに、図34に示されている。 The relationship between the delayed signal and the noise signal, defined as the square root of DX2 2 + DY2 2 + DZ2 2 , is shown in FIG. 34 when noiseFactor = 10, delayIntercept = −4, and maxDelay = 32.
図12Aに戻ると、ステップ240において、処理回路110は、現在、POWER_ON状態であるかどうか決定する。もしそうであれば、処理回路110は、ステップ242を実行するように進み、有効近似半径rsxsrがNVM112に記憶されたかどうか決定する。最初、予めの近似データがコンパスに以前に記憶されない限り、このような半径は不揮発性メモリに記憶されない。有効な半径がNVM112に記憶されていないとすれば、処理回路110は、ステップ244へ進み、その状態を「近似」にセットする。次いで、プロセスは、接続部「1」を経て、図12Bに示されたステップ246へ流れる。
Returning to FIG. 12A, at
ステップ246において、処理回路110は、noiseLevelがSILENTであるかどうか決定する。もしそうでなければ、処理回路110は、CompassFlowControlルーチン200へ復帰し、その点において、新たなrawMagPointがアタッチされた後に、上述したNoiseAnalysisサブルーチン204を再び実行する。次いで、処理回路110は、ステップ318において、「近似」状態にあることを決定し、そしてステップ246へ戻り、noiseLevelがSILENTになるときまでステップ200から246(及びステップ318)のループを通り続ける。この結果を得るのに要する時間長さは、受け取られるデータの一貫性と、セットされるdelayCounterの長さによりそれが最初にどの程度変化するかに依存する。noiseLevelがSILENTであると、処理回路110は、図14に示すBuildPointSetDistanceサブルーチン250へのコールであるステップ248を実行する。
In
好ましい実施形態では、電源オンの後の例えば10秒の遅延が追加され、その間に、磁力計データが収集され、ノイズフィルタに通される。しかしながら、BuildPointSetDistanceルーチン250は、10秒の遅延が経過するまでコールされない。これは、種々の磁気的過渡状態が誤ったポイントを学習させるのを防止する。これらの過渡状態は、バッテリの充電や、ドアを開くことや、ミラー位置の調整等から内部で生じ得る。又、過渡状態は、ガスポンプ、金属のガレージドア、駐車場の金属ビーム等の存在のように、外部から生じることもある。遅延が経過した後に、BuildPointSetDistanceルーチン250は、2つのポイントが見つかるまで、新たな磁力計データが得られるたびにコールされる。これは、おそらく乗物の移動により磁界が変化することを指示する。次いで、この事象を追跡するために、VehicleUnderwayフラグがセットされる。この事象が生じると、2つの学習されたポイントが破棄され、そしてBuildPointSetDistanceルーチン250がコールされて、Point[1]を伴うポイントセットの構築を新たにスタートする。或いは又、乗物移動フラグが使用されてもよい。 In a preferred embodiment, a delay of eg 10 seconds after power on is added, during which time magnetometer data is collected and passed through a noise filter. However, the BuildPointSetDistance routine 250 is not called until a 10 second delay has elapsed. This prevents various magnetic transients from learning the wrong point. These transient states can occur internally due to battery charging, door opening, mirror position adjustment, and the like. Transient conditions can also occur from the outside, such as the presence of gas pumps, metal garage doors, metal beams in parking lots, and the like. After the delay has passed, the BuildPointSetDistance routine 250 is called each time new magnetometer data is obtained until two points are found. This indicates that the magnetic field is likely to change due to the movement of the vehicle. The VehicleUnderway flag is then set to track this event. When this event occurs, the two learned points are discarded, and the BuildPointSetDistance routine 250 is called to start a new point set construction with Point [1]. Alternatively, a vehicle movement flag may be used.
BuildPointSetDistanceルーチン250において、処理回路110は、先ず、ステップ252において、変数numPointsがゼロより大きいかどうか決定する。最初に、この変数は、「0」にセットされ、従って、このルーチンを最初に通るときに、処理回路は、ステップ254へ進み、そこで、newMagPointの最新の値を、以下「PointSet」と称されるアレーのPoint[1]に追加する。PointSetは、複数の磁力計データポイントを、定数TOTAL_POINTSで指定される限界まで記憶し、この定数は、例えば、12に等しく、従って、PointSetには全部で12ポイントが記憶され、numPointは、「1」からTOTAL_POINTSへと次々に増加される。PointSetに記憶されたデータポイントは、ローカル球の中心ポイントを近似しそして球の半径を決定するためにその後に使用され、これらは一緒に近似データを構成し、これを使用して、乗物ヘッディングを決定するための相対的ベースを与える。
In the BuildPointSetDistance routine 250, the
ステップ254においてPointSetにnewMagPointを追加するのに加えて、処理回路は、変数numPointsを増加し、次いで、制御をCompassFlowControlルーチン200のステップ280(図12B)へ返送する。このステップ280において、処理回路は、変数numPointsが定数MINFIT_POINTS以上であるかどうか決定する。もしそうでなければ、処理回路は、ステップ200へ復帰し、そこで、新たなrawMagPointが得られ、ノイズ分析サブルーチン204を受ける。次いで、処理回路110は、サブルーチン204から得た新たなMagPointで進んで、noiseLevelがSILENTであれば、BuildPointSetDistanceサブルーチン250に再び入る。さもなければ、処理回路110は、noiseLevelが再びSILENTになるまで新たなrawMagPointを達成し続ける。
In addition to adding newMagPoint to PointSet at
BuildPointSetDistanceサブルーチン250に2回目に入ると、numPointsの値はもはやゼロに等しくなく、従って、処理回路はステップ256を実行し、numPointsの値が1より大きいかどうか決定する。numPointsの値は、このサブルーチンを2回目に通るときに1を越えないので、処理回路は、次いで、ステップ258へ進み、ここで、newMagPointとPointSetのPoint[1]との間の距離を決定する。次いで、ステップ260において、処理回路は、この距離が変数minDistを越えるかどうか決定し、これは、次のように定義される。
minDist=2xdefRadiusxsin(MIN_ANGLE/2)
但し、MIN_ANGLE=2xπ/(3xTOTAL_POINTS)
defRadiusの値は、例えば、150のプリセット定数であるか、或いは好ましくは、NVM112に記憶された近似半径の値である。従って、最小距離(minDist)は、近似の目的で得て使用するためのTOTAL_POINTSの数の関数である。このようにして得た2つのポイント間の距離がminDistを越えない場合には、サブルーチンがステップ200へ復帰して、新たなデータポイントを取得し、これは、第1の取得したポイントからminDistより大きな距離だけ離間された第2のnewMagPointが得られるときまで続けられ、ここで、処理回路はステップ262を実行して、Point[2]位置のPointSetにnewMagPointを追加する一方、numPointsの値を増加する。次いで、処理回路は、ステップ200へ復帰して、新たなrawMagPointを取得しフィルタする。
Upon entering the BuildPointSetDistance subroutine 250 a second time, the value of numPoints is no longer equal to zero, so the processing circuit executes
minDist = 2xdefRadiusxsin (MIN_ANGLE / 2)
However, MIN_ANGLE = 2xπ / (3xTOTAL_POINTS)
The value of defRadius is, for example, a preset constant of 150, or preferably the value of the approximate radius stored in the
PointSetの最初の2つのポイントを取得した後に、処理回路は、上述したステップを通り、noiseLevelがSILENTに留まるならば、BuildPointSetDistanceサブルーチン250に再入する。BuildPointSetDistanceサブルーチン250に入ると、処理回路は、numPointsの値が1を越えるので、ステップ264へ進む。
After obtaining the first two points of PointSet, the processing circuit goes through the steps described above and re-enters the
ステップ264において、処理回路は、PointSetに記憶された2つのポイントで、最近得られたnewMagPointに最も近い2つのポイントを見出す。フロー図のこの経路を最初に通るときに、2つのポイントは、以前に得られた2つのポイントPoint[1]及びPoint[2]に対応する。次いで、ステップ266において、処理回路は、PointSetの最も近いポイントとnewMagPointとの間の距離が変数newPointDistの値を越えるかどうか決定し、この変数は、次のように定義される。
newPointDist=2xdefRadiusxsin(NEW_POINT_ANGLE/2)
但し、NEW_POINT_ANGLE=2xπ/TOTAL_POINTS
この距離がnewPointDistの値を越える場合には、処理回路は、numPointsの値を増加し、次いで、位置Point[numPoints]におけるPointSetにnewMagPointを追加する(ステップ268)。処理回路は、次いで、ステップ200に復帰し、そこで、rawMagPointを得て処理する。再び、noiseLevelがSILENTに留まると仮定すれば、BuildPointSetDistanceサブルーチン250が再び実行される。このサブルーチンは、numPointsの値が、例えば、4に等しくセットされる定数MINFIT_POINTS以上になるときまで、ステップ248においてコールされ続ける。
In
newPointDist = 2xdefRadiusxsin (NEW_POINT_ANGLE / 2)
However, NEW_POINT_ANGLE = 2xπ / TOTAL_POINTS
If this distance exceeds the value of newPointDist, the processing circuit increments the value of numPoints and then adds newMagPoint to the PointSet at position Point [numPoints] (step 268). The processing circuit then returns to step 200 where it obtains and processes rawMagPoint. Again, assuming that NoiseLevel remains at SILENT, the
サブルーチン250にもう一度入り、そしてステップ266において、処理回路が、最も近い距離が値newPointDistを越えないと決定すると仮定すれば、処理回路は、ステップ270において、newMagPointの方向に最も近いポイントの位置を調整する。例えば、newMagPointのX、Y及びZ値のいずれかが、最も近いポイントのX、Y及びZ値より大きい場合には、最も近いポイントのこのようなX、Y及びZ値を、各々、例えば「1」の値だけ増加することができる。同様に、newMagPointのX、Y又はZ値のいずれかが、最も近いポイントのいずれかの値より低い場合には、最も近いポイントのそれに対応するX、Y又はZ値を、例えば「1」の値だけ減少することができる。その後、ステップ272において、処理回路は、位置がちょうど調整されたPointSetのポイントと、それに最も近いポイントとの間の距離を見出す。次いで、ステップ274において、処理回路が、この距離が値minDistより小さいと決定した場合には、ステップ276へ進み、位置がちょうど調整されたポイントの位置をそのオリジナルの位置にリセットする。さもなければ、処理回路は、ステップ276を最初に実行せずにステップ200に単に復帰する。これら後者の2つのステップは、PointSetのポイントが、PointSetの別のポイントにあまりに近づき過ぎるようにその位置を調整しないよう確保するために実行される。これは、ポイントがローカル球の周囲で充分に離間された関係に維持されるよう確保する。
Assuming
numPointsの値がMINFIT_POINTS以上になると、プロセスはステップ282(図12B)へ進み、ここで、近似最良適合中心ポイント(scxs、scys、sczs)をPointSetの全ポイントの平均値にセットすると共に、最良適合半径rsxsrを定数MIN_RADIUSにセットする。このステップは、反復サブルーチンAdjustBestFitPoint及びAdjustBestFitRadiusを通して進む前に使用される初期ステップであり、これらサブルーチンは、その後のステップ283においてコールされ、そして以下に述べるように、エラーメトリックに基づいてこの近似データへの更なる調整を行い、最良適合の近似ローカル球を与える。図15に示すように、AdjustBestFitPointサブルーチン284は、最初に、PointSetに現在記憶されている各ポイントに対して値(vexs、veys、vezs)を決定する(ステップ286)。所与のポイントに対するvexsの値は、ベクトルVEのX成分である。上記で述べそして図8−10に示されたように、ベクトルVEは、近似ローカル球の中心からPointSetの特定データポイントまで延びるベクトルVと、計算された近似半径ベクトルRS(大きさrsxsrをもつ)との間の差であるエラーベクトルである。値veys及びvezsは、各々、ベクトルVEのY及びZ成分値に対応する。
If the value of numPoints is greater than or equal to MINFIT_POINTS, the process proceeds to step 282 (FIG. 12B) where the approximate best fit center points (sc xs , sc ys , sc zs ) are set to the average value of all points in PointSet and The best fit radius rs xsr is set to the constant MIN_RADIUS. This step is an initial step that is used before proceeding through the iterative subroutines AdjustBestFitPoint and AdjustBestFitRadius, which are called in
ステップ286の後に、処理回路は、ステップ288を実行し、PointSetの全ポイントに対する平均値(vexs、veys、vezs)を現在近似中心ポイント(scxs、scys、sczs)に加算する。次いで、AdjustBestFitRadiusサブルーチン290を実行するときに、処理回路は、PointSetの各ポイントに対して値vxsrを決定する(ステップ292)。この値vxsrは、図8から10について上述したように、ベクトルVの大きさに対応する。次いで、処理回路は、近似半径rsxsrを、PointSetの全ポイントに対するvxsrの平均値にセットする(ステップ292)。次いで、ステップ296において、変数vErrXrLimitがrsxsr/2に等しくセットされると共に、変数centerShiftLimitがrsxsr/4に等しくセットされる。これら変数の意義について、以下に詳細に述べる。
After
newMagPointのエラーベクトルを計算するために、図9に示す磁界強度RDG(又はフロー図のnewMagPoint)
RDG=(rdgxs、rdgys、rdgzs)=newMagPoint
及び近似球の中心における磁界強度
SC=(scxs、scys、sczs)
の磁力計の読みを得て、ベクトルVを見出す。
V=RDG−SC=(vxs、vys、vzs)
次いで、ベクトルVをZS軸の周りで回転して、新たな座標空間Xi、Yi、Ziを与える。
φs=arctan(vys/vxs)
vxi=vxsxcos(φS)+vysxsin(φS)
次いで、Zi軸の周りで回転して、新たな座標空間Xsr、Ysr、Zsrを与える。
θs=arctan(vzs/vxi)
vxsr=vxixcos(θs)+vzxsin(θs)、vysr=0、vzsr=0
それにより得られる項vxsrは、ベクトルVの大きさである。エラーベクトルVEは、次のように定義される。
VE=V−RS
エラーベクトルVEの大きさを決定するために、ベクトルVの大きさから近似球の大きさを減算する。
vexsr=vxsr−rsxsr
最終的に、エラーベクトルの個々の成分は、座標空間Xs、Ys、Zsへ戻る回転を実行することにより決定される。
vexs=vexsrxcos(θs)xcos(φs)
veys=vexsrxcos(θs)xsin(φs)
vezs=vexsrxsin(θs)
In order to calculate the error vector of newMagPoint, the magnetic field strength RDG shown in FIG. 9 (or newMagPoint in the flow diagram)
RDG = (rdg xs , rdg ys , rdg zs ) = newMagPoint
And the magnetic field strength at the center of the approximate sphere SC = (sc xs , sc ys , sc zs )
To obtain the vector V.
V = RDG-SC = (v xs , v ys , v zs )
The vector V is then rotated around the Z S axis to give new coordinate spaces X i , Y i , Z i .
φ s = arctan (v ys / v xs )
v xi = v xs xcos (φ S ) + v ys xsin (φ S )
It then rotates around the Z i axis to give new coordinate spaces X sr , Y sr , Z sr .
θ s = arctan (v zs / v xi )
v xsr = v xi xcos (θ s ) + v z xsin (θ s ), v ysr = 0, v zsr = 0
The term v xsr obtained thereby is the magnitude of the vector V. The error vector VE is defined as follows.
VE = V-RS
In order to determine the size of the error vector VE, the size of the approximate sphere is subtracted from the size of the vector V.
ve xsr = v xsr −rs xsr
Finally, the individual components of the error vector are determined by performing a rotation back to the coordinate space X s , Y s , Z s .
ve xs = ve xsr xcos (θ s ) xcos (φ s )
ve ys = ve xsr xcos (θ s ) xsin (φ s )
ve zs = ve xsr xsin (θ s )
当業者に明らかなように、AdjustBestFitPointサブルーチン284及びAdjustBestFitRadiusサブルーチン290は、エラーメトリックに基づいて近似中心ポイントデータを調整し、得られるデータポイントに対する近似幾何学形状パターン(この場合は球)の最良適合を繰り返し決定する。次いで、これら2つのサブルーチンの実行後に図12Bのステップ300に復帰し、ここで、現在計算された近似中心ポイント及び半径は、以前に記憶された近似データをオーバーライトするようにNVM112に記憶され、次いで、プロセスはステップ302へ進み、処理回路が「学習」状態に入る。
As will be apparent to those skilled in the art, the
ステップ302に続いて、処理回路はステップ304を実行し、図17に示すヘッディングサブルーチン306をコールする。ヘッディングサブルーチン306は、newMagPointに現在記憶されている値である入力を有し、これは、ノイズ分析サブルーチン204により発生される。次いで、処理回路は、ステップ308において、値noiseLevelがNOISYに等しくセットされたかどうか決定する。もしそうであれば、処理回路は、ヘッディングサブルーチンを退出して、CompassFlowControlルーチンのステップ200に復帰し、新たなrawMagPointが得られる。
Following
処理回路が、ステップ308においてnoiseLevelがNOISYにセットされていない(即ち、QUIET又はSILENTのいずれかである)と決定した場合には、処理回路はステップ310を実行し、NVM112に記憶された近似中心ポイント(scxs、scys、sczs)及び半径rsxsrを使用して、newMagPointに対するヘッディング角度φs、vexsr及びエラーベクトル(vexs、veys、vezs)を計算する。これらの値を決定するのに使用される方法は、NVM112に記憶された近似中心ポイントが現在の近似中心ポイントに代わって使用されること以外、前記で説明した通りである。
If the processing circuit determines in
次いで、ステップ312において、処理回路は、newMagPointに対して計算された値vexsrが、AdjustBestFitRadiusサブルーチン290(図16)のステップ296において以前にセットされた変数vErrXrLimitを越えるかどうか決定する。vexsrの値がこの限界を越える場合には、プロセスは、ヘッディングを表示せずに、図12Aのステップ200に復帰する。さもなければ、このエラーベクトルが充分に小さい場合には、処理回路は、ステップ314において真のヘッディングを計算する。真のヘッディングは、φs−φm−Dに等しく(磁気センサがミラーハウジング144内に取り付けられる場合)、ここで、φmは、ミラーの回転角度(図7)であり、そしてDは、図8から10について上述した偏角である。
Then, in
ステップ304のコールに続いてヘッディングサブルーチン306を実行した後に、プロセスはステップ200に復帰し、処理回路は、今や、ステップ302においてセットされた「学習」状態にある。ルーチンは、ステップ200において新たなrawMagPointを再び得て、各々の新たなrawMagPointに対して以前に実行されたようにノイズ分析サブルーチン204を実行する。次いで、処理回路は、ステップ240において、もはやPOWER_ON状態にないことを決定すると共に、ステップ318において、「近似」状態にもないことを決定する。次いで、ステップ320において、「初期化」状態にないことを決定し、この場合には、ステップ322において、「学習」状態にあるかどうか決定する。処理回路が「学習」状態にある場合には、ステップ350(図12C)へ進み、さもなければ、「ロック」状態にあって、この場合は、図12Dのステップ470へ進む。
After executing the heading
乗物が「学習」状態又は他の状態にある間に乗物のイグニッションがオフにされた場合には、処理回路は、乗物のイグニッションをオンにすることで電力が回復されたときに、最初に、POWER_ON状態に入る。処理回路は、ステップ200で始まって、ステップ240へ進み、この場合は、それが実際にPOWER_ON状態にあったことを決定し、そしてステップ242へ進む。ここで、有効半径rsxsrがNVM112に記憶されていると仮定すれば、処理回路はステップ324へ進んで、状態を「初期化」状態にセットした後に、ステップ326へ進む。ステップ326では、近似中心ポイント(scxs、scys、sczs)がNVM112から半径rsxsrと共に検索され、そして現在の近似中心ポイント及び半径として使用される。次いで、プロセスは、図12Bに示すステップ328へ進む。
If the vehicle ignition is turned off while the vehicle is in a “learning” state or other state, the processing circuitry will first begin when power is restored by turning on the vehicle ignition. Enter POWER_ON state. The processing circuit begins at
ステップ328では、処理回路は、変数noiseLevelがSILENTであるかどうか決定する。もしそうでなければ、処理回路は、ステップ330においてヘッディングサブルーチン306をコールし、ステップ200に復帰して新たなrawMagPointを処理し、そしてステップ240へ進み、もはやPOWER_ON状態にないことを決定する。この場合に、「近似」状態にないことを決定するステップ318を経て、ステップ320へ進み、ここで、「初期化」状態にあることを決定する。次いで、プロセスは、ステップ328に復帰する。これは、noiseLevelがSILENTであるときまでループし続ける。noiseLevelがSILENTである場合には、ステップ332が実行され、サブルーチンBuildPointSetDistance250がコールされる。次いで、このBuildPointSetDistanceサブルーチン250が連続的に実行され、そしてnoiseLevelがSILENTである限り、numPointsが定数MINFIT_POINTS以上になる(ステップ334)ときまで、ヘッディングサブルーチンがコールされる(ステップ330)。BuildPointSetDistanceの実行は、乗物のイグニッションがオフにされたときにはPointSetの全ての値がクリアされるので必要となる。乗物がオフにされるたびにPointSetの値をクリアすることは、新たな運転者がその後に乗物に入って、磁気センサが取り付けられたミラーハウジング144の位置をシフトする場合に、コンパスシステムが迅速に再近似を行うのを許す。
In
PointSetに充分な数のポイントが得られると、処理回路は、ステップ336へ進み、AdjustBestFitPoint及びAdjustBestFitRadiusサブルーチンがコールされる。次いで、ステップ338において、処理回路は、現在の近似センターポイント(scxs、scys、sczs)と、NVM112に現在記憶されているポイントとの間の差を計算する。これらポイント間の差が、ステップ296でセットされた変数centerShiftLimitを越える(ステップ340)場合には、処理回路は、ステップ342においてrefitFlagを「真」にセットした後に、ステップ300を実行するように進み、ここで、現在計算された近似センターポイント及び半径が、以前に記憶された近似データにオーバーライトするようにNVM112に記憶される。次いで、プロセスは、ステップ302へ進み、処理回路は「学習」状態に入る。ステップ340において、処理回路が、現在計算された近似センターポイントと、NVM112に現在記憶されているポイントとの間の差が変数centerShiftLimitを越えないと決定する場合には、処理回路は、ステップ342及び300をスキップして、ステップ302へ進む。ステップ302では、状態が「学習」にセットされ、そしてステップ304においてヘッディングサブルーチンがコールされる。このヘッディングサブルーチンに続いて、プロセスがCompassFlowControlルーチンのステップ200へ復帰するか、又は新たなrawMagPointが得られて処理される。次いで、制御は、ステップ322を通して流れ、処理回路が「学習」状態にあるかどうか決定される。次いで、処理回路はステップ350(図12C)へ進み、値noiseLevelがSILENTであるかどうか決定する。もしそうでなければ、ヘッディングサブルーチンがステップ352においてコールされ、noiseLevelがQUIETである場合には乗物のヘッディングが更新され、さもなければ、ヘッディングは更新されず、ルーチンはステップ200へ復帰し、noiseLevelがSILENTになるときまで新たなrawMagPoint及びその後のrawMagPointを処理する。noiseLevelがSILENTになると、処理回路はステップ354を実行し、図18に示すUpdateAngleBucketサブルーチン356をコールする。
If a sufficient number of points are obtained in PointSet, the processing circuitry proceeds to step 336 and the AdjustBestFitPoint and AdjustBestFitRadius subroutines are called. Then, in
UpdateAngleBucketサブルーチン356は、定数TOTAL_POINTSに記憶されたPointSet内の全ポイント数に数字的に対応する多数のangleBucketsを確立する目的を果たす。全ポイント数が例えば12である場合には、360°の円の相互に排他的な30°セグメントに各々対応する12個のangleBucketsが存在する。angleBucketsは、angleBucket[1]からangleBucket[TOTAL_POINTS]の形態の直線的アレーとして指定される。従って、例えば、angleBucket[1]は、0°から29°の角度に対応し、angleBucket[2]は、30°から59°の角度に対応し、等々となる。angleBucketsが多いほど、angleBucketに対応する角度範囲が狭くなる。逆に、angleBucketsが少ないほど、各angleBucketに関連した角度範囲が広くなる。angleBucketアレーに記憶される値は、PointSetに記憶された関連Point[index]のインデックスに対応する。angleBucketに「0」が記憶された場合には、この特定のangleBucketに記憶されたPointSetに関連ポイントが存在しないことを示す。以下に詳細に述べるように、angleBucketに負の値が記憶された場合には、そのangleBucketに記憶された負の数の絶対値にインデックスが対応するところのPointSetのPoint[index]は、異なるangleBucketに関連した角度を有するが、その異なるangleBucketは既にいっぱいであることを意味する。1つのangleBucketに関連することが許されるのは、1つのポイントに過ぎないことに注意されたい。これは、ポイントが近似円の周囲に充分に離間されることを確保する。その目的は、各angleBucketが正の値をもつように、各angleBucketをPointSetの異なる単一のポイントで埋めることである。
The Update
現在サンプルPointSetの各センサデータポイントに関連したヘッディング角度φsは、最小の関連ヘッディング角度を有するポイントで始めて、最大の関連ヘッディング角度を有するポイントで終わる順序でこれらポイントを配列するのに使用されるのが好ましい。角度は、コンパスの読みで通常そうであるように処理された0°を含む角度増分でモジュロ360°で表わさねばならない。ラジアン又は慣習的単位のような他の単位を使用して角度測定値を表わしてもよい。 The heading angle φ s associated with each sensor data point of the current sample PointSet is used to arrange these points in the order starting with the point with the smallest associated heading angle and ending with the point with the largest associated heading angle. Is preferred. The angle must be expressed in modulo 360 ° with angle increments including 0 ° processed as usual in compass readings. Other units such as radians or conventional units may be used to represent angle measurements.
UpdateAngleBucketサブルーチン356の第1ステップは、全てのangleBucketsをゼロにすることである(ステップ358)。これは、angleBucketsにPointSetのポイントをフレッシュに再指定するのを許す。次いで、ステップ360において、PointSetの第1ポイント(即ちPoint[1])に対して角度φsが計算され、このφsの値を使用してこのポイントがどのangleBucketに対応するか識別する。次いで、ステップ362において、処理回路は、選択されたangleBucketが値「0」を有するかどうか決定する。もうしそうであれば、PointSetのポイントのインデックスがこのangleBucketに記憶される(ステップ368)。例えば、第1ポイントがPoint[1]である場合には、インデックス値「1」がその選択されたangleBucketに記憶される。次いで、ステップ366において、angleBucketに指定されるべきより多くのポイントがPointSetにあるかどうか決定される。もしそうであれば、処理回路110は、PointSetの次のポイントに対してφsを計算し、そしてこの角度を使用して、対応するangleBucketを選択する(ステップ360)。選択されたangleBucketに値「0」が記憶される場合には、プロセスは再びステップ364へ進み、PointSetのポイントのインデックスがその選択されたangleBucketに記憶される。このプロセスは、処理回路が、ステップ366において、指定すべきより多くのポイントがPointSetにないことを決定するまで続けられる。この場合には、処理回路はステップ368を実行し、ステップ370からの何らかの記憶されたインデックスがあるかどうか決定する。もしなければ、UpdateAngleBucketサブルーチン356は終了となり、プロセスはステップ376(図12C)に復帰する。
The first step of the Update
UpdateAngleBucketサブルーチン356において、ステップ360で選択されたPointSetのポイントが角度φsを有していて、選択されたangleBucketが別のポイントに対して以前に選択されている場合には、angleBucketの値はもはや「0」ではなく、そしてこれはステップ362において決定され、処理回路は、次いで、ステップ370へ進み、PointSetの最も最近選択されたポイントのインデックスを、ステップ368及び374に後で使用するために記憶する。次いで、ルーチンは、ステップ372においてPointSetの更なるポイントを探し続けながら、既に指定されたangleBucketに対応する任意のポイントの付加的なインデックスを累積する。次いで、全てのポイントが指定されると、プロセスはステップ368へと続き、そこで、ステップ370において生じた記憶されたインデックスがあるかどうか決定される。もしそうであれば、処理回路は、記憶されたインデックスの負の値を、ゼロの値を有するangleBucketに入れる。従って、例えば、Point[2]がangleBucket[5]に既に指定されている場合には、angleBucket[5]に値「2」が記憶されることになる。次いで、Point[7]が、値「2」を既に記憶しているangleBuckets[5]の角度範囲に対応する角度φsを有する場合には、プロセスは、ステップ370において、インデックス「7」を記憶し、これは、ステップ368において識別される。次いで、プロセスは、値が「0」である未使用のangleBucketsの1つに「−7」を入れる。angleBucketsの数は、PointSetに存在し得るポイントの最大数に対応するので、「0」の値を有するangleBucketが常に存在することに注意されたい。非対応のangleBucketにおける負のインデックス数の意義は、以下で説明する。PointSetの全てのポイントが何らかの仕方でangleBucketに指定されると、プロセスは図12Cのステップ376に復帰する。
In the Update
ステップ376において、numPointの現在値がTOTAL_POINTSより小さいかどうか決定される。numPointsがTOTAL_POINTSに等しい場合には、プロセスはステップ378へ進み、ゼロより小さいangleBucketエントリー(即ち負のエントリー)があるかどうかの決定がなされる。もしなければ、プロセスはステップ380へ進み、処理回路は「ロック」状態にセットされる。次いで、近似中心ポイント及び半径がNVM112に記憶され(ステップ382)、そしてステップ384においてヘッディングサブルーチンがコールされる。次いで、プロセスは、ステップ200(図12A)へ復帰する。
In
ステップ376において、numPointsがTOTAL_POINTSより小さいことが決定されるか、又はステップ378において、いずれかのangleBucketsに負の値が記憶されていることが決定された場合には、処理回路は、ステップ386へ進み、図19に示すBuildPointSetAngleサブルーチン388がコールされる。
If it is determined in
BuildPointSetAngleサブルーチン388は、UpdateAngleBucketサブルーチン356が実行された後にコールされる。しかしながら、BuildPointSetAngleサブルーチン388は、最も最近得られたnewMagPointを入力として使用し、一方、UpdateAngleBucketサブルーチンは、PointSetに記憶されたポイントしか使用しない。BuildPointSetAngleサブルーチンの目的は、可能な場合にPointSet内のポイントにnewMagPointを指定すると共に、angleBucketに新たなポイントを指定することである。このプロセスは、ステップ390で始まり、newMagPointに対して角度φsが計算され、これを使用して、角度φsが入る角度範囲を有するangleBucketが選択される。ステップ392において、選択されたangleBucketに負の値が記憶されているかどうか決定される。もしそうであれば、処理回路は、PointSet内のどのポイントがそのangleBucketに関連しているかを、そのangleBucketに記憶された値の絶対値を見ることにより識別し、そしてPointSetのそのポイントに記憶されたポイントに対するX、Y及びZ値をnewMagPointのX、Y及びZ値と置き換える(ステップ394)。処理回路は、更に、選択されたangleBucketsにおけるその置き換えられたポイントのインデックスの正の値を記憶し、ここで、newMagPointがその特定のangleBucketにおいて関連付けられるようにする。次いで、プロセスは、図12Cのステップ408へ復帰する。選択されたangleBucketが、ステップ392において、負の値を有していないと決定された場合に、ステップ396において、その選択されたangleBucketがゼロに等しいかどうかの決定がなされる。これがゼロに等しくなく、別のポイントがそのangleBucketに既に指定されていることを意味する場合には、そのangleBucketで指定されたPointSetにおけるポイントの位置が、BuildPointSetDistanceサブルーチン250(図14)のステップ270について上述したようにnewMagPointの方向に調整される(ステップ398)。さもなければ、選択されたangleBucketがゼロに等しい場合には、処理回路は、ステップ400において、angleBucketが負の値を有するかどうか決定する。もしそうでなければ、numPointsの値が増加され、そのインデックスnumPointsにおいてPointSetにnewMagPointが加算され、そして選択されたangleBucketがnumPointsの値にセットされ、従って、ここで、newMagPointが選択されたangleBucketに関連付けされる(ステップ402)。
The
ステップ400において、処理回路が、負のインデックスが記憶された幾つかのangleBucketがあると決定した場合には、ステップ404を実行して、angleBucketに記憶された負のインデックスの絶対値及びnewMagPointデータにより識別されたPointSetのポイントが、PointSetのその識別されたポイントに以前に記憶されたデータの上に書き込まれ、そしてそのオーバーライトされたポイントのインデックスが、以前に値「0」を有していた選択されたangleBucketに記憶される。次いで、負のインデックスを有していたangleBucketには、値「0」が指定される。次いで、プロセスは、図12Cに示すフローのステップ408に復帰し、これは、図20に示すCalcFittingSphereサブルーチン410へのコールである。
If, in
このサブルーチンの第1ステップは、PointSetの全ポイントに対して平均θsを決定することである(ステップ412)。PointSetの各ポイントのθsは、PointSetの各ポイントに対してθs=arctan(vzs/vxi)を計算することにより見出される。角度θsは、センサ座標のX、Y平面からの偏差を表わすことを銘記されたい。角度θsの変化は、X、Y平面が地表面と平行なときにゼロになる。X、Y平面の傾斜は、θs変化を生じさせる。理想的に、PointSetのポイントにより形成される円は、X、Y平面にできるだけ接近した平面内に完全に入らねばならない。しかしながら、実際には、各ポイントは、Z感知素子108により感知される異なるZ成分を有し、異なるθs値を与えることがある。
The first step in this subroutine is to determine the average θ s for all points in PointSet (step 412). The θ s for each PointSet point is found by calculating θ s = arctan (v zs / v xi ) for each PointSet point. Note that the angle θ s represents the deviation of the sensor coordinates from the X and Y planes. The change in the angle θ s becomes zero when the X and Y planes are parallel to the ground surface. The inclination of the X and Y planes causes a change in θ s . Ideally, the circle formed by the PointSet points should lie completely in a plane as close as possible to the X, Y plane. In practice, however, each point may have a different Z component that is sensed by the
ステップ412においてPointSetの全ポイントに対する平均値θsを計算した後に、処理回路は、ステップ414において、numPointsがTOTAL_POINTSに等しいかどうか決定する。もしそうであれば、平均値θsがステップ416において値LOW_LIMITと比較される。平均値θsがLOW_LIMITを越えない場合には、プロセスがステップ420へ進み、AdjustBestFitPoint及びAdjustBestFitRadiusサブルーチンがコールされた後に、ステップ430(図12C)へ復帰する。さもなければ、プロセスは、ステップ418へ進み、近似半径rssrが定数MIN_RADIUSにセットされる。その後、ステップ420において、AdjustBestFitPointサブルーチンがコールされ、次いで、プロセスは、図12Cのステップ430へ復帰する。
After calculating the average value θ s for all points in PointSet in
ステップ414においてnumPointsの値がTOTAL_POINTSに等しくない場合には、処理回路は、ステップ422において、numPointsの値がFIT_POINTSの値以上であるかどうか決定し、これは、例えば、TOTAL_POINTSの値が12であるときに8である。numPointsの値がFIT_POINTS以上である場合には、処理回路は、ステップ424において、θsの平均が値MED_LIMITより大きいかどうか決定する。もしそうでなければ、プロセスは、図12Cのステップ430に復帰し、さもなければ、ステップ418へ進み、そこで、近似半径rsxsrをMIN_RADIUSにセットすると共に、ステップ420においてAdjustBestFitPoint及びAdjustBestFitRadiusサブルーチンをコールした後に、ステップ430へ復帰する。numPointsの値がTOTAL_POINTSに等しくなく且つFIT_POINTSを越えない場合には、処理回路が、ステップ426において、平均値θsがHIGH_LIMITの値を越えるかどうか決定する。平均値θsがHIGH_LIMITの値を越えない場合には、プロセスが図12Cのステップ430へ進み、さもなければ、先ず、ステップ418及び420を実行した後に、復帰となる。当業者に明らかなように、PointSetにおけるポイントの数に基づいて平均値θsに対する異なる限界が適用される。ポイントが多いほど、許容限界が低くなる。この場合に、球の半径は大き過ぎる。というのは、PointSetのポイントが球の赤道から遥かに離間されたリングを形成するからである(即ち、球の半径は、PointSetにおけるポイントの円の半径より大きい)。球の半径をMIN_RADIUSに減少することにより、ポイントの円の円半径は、球上のポイントの円内に適合し、そして球のサイズが減少される。球が小さいほど、PointSetのポイントは、球の赤道の近くに入り、これは、望ましいことである。その後に、AdjustBestFitPoint及びAdjustBestFitRadiusサブルーチンが半径及び中心をポイントの円へと移動して戻す(まだそこにない場合)。ステップ416、424及び426で使用される異なる限界は、例えば、LOW_LIMIT=5°、MED_LIMIT=10°、及びHIGH_LIMIT=20°でよい。
If the value of numPoints is not equal to TOTAL_POINTS in
図12Cに戻ると、ステップ430において、処理回路は、PointSetにおけるvexsrの最大値を見出す。最大のvexsrがvErrXrLimitを越える場合には(ステップ432)、処理回路は、ステップ434においてResetPointSetサブルーチン436をコールする。このResetPointSetサブルーチン436は、図21に示されており、refitFlagが「真」に等しくセットされるステップ438で始まる。次いで、ステップ440において、PointSetにおける各ポイントがゼロにリセットされる。次いで、プロセスは、図12Cのステップ442へ復帰し、処理回路の状態が「初期化」にセットされると共に、プロセスがステップ200へ復帰して、PointSetに対するポイントの再累積を開始する。
Returning to FIG. 12C, in
ステップ432において最大vexsrが限界を越えない場合に、処理回路は、ステップ444において、numPointsの値がFIT_POINTSより小さいかどうか決定する。numPointsがFIT_POINTSより小さい場合には、ステップ446においてヘッディングサブルーチンがコールされた後に、図12Aのステップ200へ復帰する。しかしながら、numPointsがFIT_POINTS以上である場合には、処理回路は、ステップ448において、現在近似中心ポイント(scxs、scys、sczs)と、NVM112に現在記憶されている近似中心ポイントとの間の差を計算する。この差がcenterShiftLimitより大きい場合には(ステップ450)、処理回路は、ステップ452へ進んで、最も最新の近似中心ポイント及び半径を、以前の近似データにオーバーライトすることによりNVM112にセーブした後に、ステップ446においてヘッディングサブルーチンを実行し、次いで、ステップ200へ復帰する。
If the maximum ve xsr does not exceed the limit at
近似中心ポイント間の差がcenterShiftLimitを越えない場合には、処理回路は、ステップ454において、refitFlagが「真」にセットされたかどうかチェックする。もしそうでなければ、プロセスはステップ446へ進み、ヘッディングサブルーチンがコールされた後に、ステップ200へ復帰する。さもなければ、refitFlagが「真」である場合には、refitFlagがステップ456において「偽」にセットされ、そして最も最近得られた近似中心ポイント及び半径が、ステップ454において、NVM112の近似データにオーバーライトされる。この場合も、ステップ452に続いて、ヘッディングサブルーチン446がコールされ、その後、ステップ200に復帰する。
If the difference between the approximate center points does not exceed centerShiftLimit, the processing circuit checks in
処理回路が「ロック」状態にセットされた場合には、それが、図12Aに示すCompassFlowControlルーチン200を経て進む際に、他の状態のいずれかにあるという決定に肯定的に応答しないときに決定される。従って、プロセスは、図12Dのステップ470へ進み、noiseLevelがSILENTであるかどうかの決定がなされる。もしそうでなければ、プロセスは、ステップ472においてヘッディングサブルーチンをコールした後に、図12Aのステップ200へ復帰する。これは、noiseLevelがSILENTであるときまで続き、このとき、ステップ474が実行されて、UpdateAngleBucketサブルーチン356がコールされる。その後に、BuidPointSetAngleサブルーチン388がステップ476においてコールされ、次いで、CalcFittingSphereサブルーチン410がステップ478においてコールされる。ここでも、PointSetのポイントに対するvexsrの最大値がステップ480において決定され、そしてその最大のvexsrがステップ482においてvErrXrLimitと比較される。最大のvexsrがこの限界を越える場合には、処理回路はステップ486へ進んで、ResetPointSetサブルーチン436をコールした後に、ステップ488において「初期化」状態に入り、その後、図12Aのステップ200へ戻る。
If the processing circuit is set to the “locked” state, it is determined when it does not respond positively to the determination that it is in any of the other states as it proceeds through the CompassFlowControl routine 200 shown in FIG. 12A. Is done. Accordingly, the process proceeds to step 470 of FIG. 12D, where a determination is made whether noiseLevel is SILENT. If not, the process returns to step 200 of FIG. 12A after calling the heading subroutine in
ステップ482において最大のvexsrが限界を越えない場合には、処理回路は、ステップ490を実行して、現在近似中心ポイントと、NVM112に現在記憶されている近似中心ポイントとの間の差を計算する。これらポイント間の差がステップ492においてcenterShiftLimitを越える場合には、最も最新の近似中心ポイント及び半径が、以前の近似データに代わってNVM112に記憶され(ステップ496)、その後、ステップ494においてヘッディングサブルーチンを実行し、次いで、ステップ200へ復帰する。近似中心ポイント間の差がcenterShiftLimitを越えない場合には、ステップ496がバイパスされ、そしてステップ494でヘッディングサブルーチンがコールされ、その後、ステップ200へ復帰する。
If the maximum ve xsr does not exceed the limit at
前記方法に対する若干の変更を以下に説明する。図35は、独特の30°の弧によって各々定義された12個のアングルバケットを有する円を示している。アングルバケットにポイントが次のように追加される。 Some modifications to the method are described below. FIG. 35 shows a circle with 12 angle buckets, each defined by a unique 30 ° arc. Points are added to the angle bucket as follows:
1.ターゲットアングルバケットが既にポイントを含む場合には、既存のポイントは、それを新たなポイントの方向に移動することで変更される。 1. If the target angle bucket already contains a point, the existing point is changed by moving it in the direction of the new point.
2.アングルバケットが空の場合には、隣接するアングルバケットがテストされる。隣接するバケットが異質のポイント(別のアングルバケットに属するポイントとして定義される)を含む場合には、その異質のポイントが隣接バケットから除去され、そして新たなポイントがターゲットアングルバケットに入れられる。 2. If the angle bucket is empty, the adjacent angle bucket is tested. If an adjacent bucket contains a foreign point (defined as a point belonging to another angle bucket), the foreign point is removed from the adjacent bucket and a new point is placed in the target angle bucket.
3.隣接バケットが適切に埋められた場合には、全てのバケットをテストして、異質のポイントを含むかどうか調べる。異質のポイントが見つかった場合には、それが除去され、そして新たなポイントがターゲットアングルバケットに入れられる。 3. If adjacent buckets are properly filled, test all buckets to see if they contain extraneous points. If a foreign point is found, it is removed and a new point is placed in the target angle bucket.
4.異質なポイントが見つからない場合には、新たなポイントがPointSet及びターゲットアングルバケットに追加される。 4). If no extraneous point is found, a new point is added to the PointSet and the target angle bucket.
PointSetが変更されるときには新たな近似球が計算される。ポイントが12より少なく、そしていっぱいのアングルバケットの数が8以上の場合には、新たな近似球と、NVMに記憶された近似球との間の差が計算される。この差が、記憶された球の半径の1/4より大きい場合には、新たな近似球が次のように記憶される。 A new approximate sphere is calculated when PointSet is changed. If there are fewer than 12 points and the number of full angle buckets is 8 or more, the difference between the new approximate sphere and the approximate sphere stored in the NVM is calculated. If this difference is greater than 1/4 of the stored sphere radius, a new approximate sphere is stored as follows.
1.新たな近似球の半径が以前の8個の半径で平均化され、NVMに記憶すべき近似球の半径を決定する。 1. The new approximate sphere radius is averaged with the previous eight radii to determine the approximate sphere radius to be stored in the NVM.
2.いっぱいのアングルバケットの数が8個以下である場合には、NVMにセーブされる近似球の中心ポイントは、新たな近似球と、NVMに記憶された球との間の差を取り出し、その差を8で除算し、そしてそれをNVMに記憶された球に加算することにより計算される。これは、古いNVMの中心ポイントを、新たな近似中心ポイントに向かって、2つの中心ポイント間の距離の1/8だけ移動させるという作用を有する。 2. If the number of full angle buckets is 8 or less, the center point of the approximate sphere saved in the NVM is the difference between the new approximate sphere and the sphere stored in the NVM. Is divided by 8 and added to the sphere stored in the NVM. This has the effect of moving the old NVM center point towards the new approximate center point by 1/8 of the distance between the two center points.
3.いっぱいのアングルバケットの数が9である場合には、移動距離は、差の1/4である。 3. When the number of full angle buckets is 9, the moving distance is 1/4 of the difference.
4.いっぱいのアングルバケットの数が10である場合には、移動距離は、差の1/2である。 4). When the number of full angle buckets is 10, the moving distance is ½ of the difference.
5.いっぱいのアングルバケットの数が11又は12である場合には、新たな近似球の中心ポイントが、NVMにセーブされた古い中心ポイントに単に置き換わる。 5. If the number of full angle buckets is 11 or 12, the new approximate sphere center point simply replaces the old center point saved in the NVM.
PointSetにおけるポイントの数が12未満に保たれる限り、NVMに記憶された近似球の変更は、PointSetに新たなポイントが追加された後でなければ生じ得ない。NVMにおける近似球が更新されると、NVMを再び変更できる前に新たなポイントを追加しなければならない。換言すれば、PointSetに8個のポイントがあり、そして新たな近似球が、記憶された近似球からの半径の1/4より大きい場合には、記憶された球に対する更新が規定の仕方で行われる。たとえ分離が半径の1/4より大きくなっても、PointSetにおけるポイントの数が9以上になるまで、NVMに対する付加的な更新を行うことができない。この制限は、PointSetの12個の全ポイントが指定されると、もはや課せられない。12個のいっぱいのアングルバケットが最初に発生すると、分離が半径の1/4より大きくなった場合だけ、上述したようにNVMへのコピーが自動的にトリガーされる。 As long as the number of points in PointSet is kept below 12, a change in the approximate sphere stored in NVM can only occur after a new point has been added to PointSet. When the approximate sphere in the NVM is updated, a new point must be added before the NVM can be changed again. In other words, if there are 8 points in PointSet and the new approximate sphere is greater than ¼ of the radius from the stored approximate sphere, the update to the stored sphere is performed in a prescribed manner. Is called. Even if the separation is greater than 1/4 of the radius, no additional updates to the NVM can be made until the number of points in the PointSet is 9 or more. This restriction is no longer imposed once all 12 Points of PointSet are specified. When twelve full angle buckets occur first, a copy to NVM is automatically triggered as described above only if the separation is greater than 1/4 of the radius.
本発明の第1の実施形態の電子コンパスは、3つの感知素子を有するものとして一般的に説明したが、上述した種々の態様及びそれら態様の組み合わせは、感知素子を2つしかもたないコンパス回路に対する新規な改良を表わす。それ故、本発明は、3つの感知素子を有するシステムに限定されない。 Although the electronic compass of the first embodiment of the present invention has been generally described as having three sensing elements, the various aspects described above and combinations of these aspects are compass circuits having only two sensing elements. Represents a new improvement to. Therefore, the present invention is not limited to a system having three sensing elements.
ハード及びソフトの磁界作用によるコンパスエラーを修正するために、二次元又は三次元のコンパス補償技術が指定される。これらエラーは、しばしば大きなものとなるが、通常、非常にゆっくりしたものであり、従って、種々の適応アルゴリズムの使用により充分に修正することができる。乗物の磁界変化は、鉄道線路、送電線、洗車機、ルーフアンテナ等の外部ソースにより生じ得る。 Two-dimensional or three-dimensional compass compensation techniques are specified to correct compass errors due to hard and soft magnetic field effects. These errors are often large but are usually very slow and can therefore be adequately corrected by the use of various adaptive algorithms. Vehicle magnetic field changes can be caused by external sources such as railroad tracks, power transmission lines, car wash machines, roof antennas and the like.
校正ポイントの適応速度と安定性との間にはしばしば妥協があり、コンパスが正しく補償されると考えられるポイントとして定義される。上記で述べそして米国特許出願公告第2003/0167121A1号にも説明された方法は、安定性のロスが最小の状態で非常に迅速な補償を提供する。 There is often a compromise between the speed of adaptation and the stability of the calibration point, defined as the point at which the compass is considered to be correctly compensated. The method described above and described in US Patent Application Publication No. 2003/0167121 A1 provides very quick compensation with minimal loss of stability.
移動する乗物に配置されたセンサのような非固定のコンパスセンサは、ピッチ及びロールの動的な作用を経験する。より静的なハード及びソフトの磁界作用に比して、ピッチ及びロールは、コスト及び信号処理の制約のために陸上乗物についてはあまり頻繁に修正されない連続的なエラーを生じさせる。ピッチ及びロールセンサの使用は、より正確なヘッディング情報を必要とする分野では一般的な慣習である。より詳細には、航空及び海洋電子コンパス設計では、一方がコンパスのピッチを測定するもので、他方がロールを測定するものである2つの付加的なセンサを使用することにより、電子ジンバルを設けるのが一般的な慣習である。電子ジンバルは、センサのピッチ及びロールによりコンパスのヘッディングエラーをリアルタイムで修正する。共通に譲渡された米国特許第6,140、933号は、自動車コンパスに傾斜計を使用して、センサが取り付けられたミラーハウジングの傾斜を修正することを開示している。 Non-fixed compass sensors, such as sensors located on a moving vehicle, experience the dynamic action of pitch and roll. Compared to the more static hard and soft magnetic field effects, pitch and rolls cause continuous errors that are not often corrected for land vehicles due to cost and signal processing constraints. The use of pitch and roll sensors is a common practice in fields that require more accurate heading information. More specifically, aviation and marine electronic compass designs provide an electronic gimbal by using two additional sensors, one that measures the compass pitch and the other that measures the roll. Is a common practice. The electronic gimbal corrects the compass heading error in real time by the pitch and roll of the sensor. Commonly assigned US Pat. No. 6,140,933 discloses the use of an inclinometer in an automobile compass to correct the tilt of the mirror housing to which the sensor is mounted.
最終的に、ミラーハウジングに配置された磁界センサのケースでは、ハウジングの傾斜の変化が静的なピッチ及び/又はロールの変化であるようなピッチ及びロールの静的な作用がある。充分な時間が与えられると、ほとんどの適応コンパス補償技術は、このような静的なピッチ及びロール変化に関連したエラー対してあるレベルの修正を与える。ここでは、3軸コンパスが特に良く適している。というのは、水平からのセンサの傾斜が、水平及び垂直の両方向において感知磁界に大きなシフトを生じるからである。この事象を迅速に検出できる場合には、上記及び米国特許出願公告第2003/0167121A1号にも教示されたように、それを迅速に修正することができる。 Finally, in the case of a magnetic field sensor placed in the mirror housing, there is a pitch and roll static effect such that the change in housing tilt is a static pitch and / or roll change. Given sufficient time, most adaptive compass compensation techniques provide a level of correction for errors associated with such static pitch and roll changes. Here, a 3-axis compass is particularly well suited. This is because the tilt of the sensor from the horizontal causes a large shift in the sensing field in both the horizontal and vertical directions. If this event can be detected quickly, it can be quickly corrected as taught above and in US Patent Application Publication No. 2003/0167121 A1.
2軸コンパスのピッチ及び/又はロールに静的な変化が生じた場合には、校正値としばしば称されるコンパス補償を、米国特許第6,023,299号、第6,140,933号及び第6,418,376号に開示されたように、静的変化の発生前及び発生後に経験する磁界間の差だけ変更することにより、適度な修正を得ることができる。しかしながら、3軸コンパスの場合には、測定された変化の量だけ校正値を更新すると、ある場合には、エラーを最小にするのではなく、ヘッディングエラーが増大することもある。位置センサが使用できる場合には、センサ位置の変化が検出されたときにコンパス校正を更新するための別の技術を見出さねばならない。 In the event of static changes in the pitch and / or roll of a two-axis compass, compass compensation, often referred to as calibration values, is described in US Pat. Nos. 6,023,299, 6,140,933, and As disclosed in US Pat. No. 6,418,376, moderate modifications can be obtained by changing only the difference between the magnetic fields experienced before and after the occurrence of static changes. However, in the case of a 3-axis compass, updating the calibration value by the amount of change measured may increase heading error in some cases rather than minimizing the error. If a position sensor is available, another technique must be found for updating the compass calibration when a change in sensor position is detected.
従来技術では、位置検出器を使用して、センサのピッチ/ロールの静的な変化が生じたことを決定することが教示されている。同様に、電子ジンバルは、センサピッチ/ロールの動的な変化を修正するための良く理解された技術である。可変ピッチ/ロールセンサは、アナログ装置±2g二重軸加速度計ADXL202Eを使用することにより作られる。適切なフィルタリングを行って、動的及び静的な両方のピッチ/ロール変化を得て、ピッチ/ロールの動的な変化によるヘッディングエラーの修正及びピッチ/ロールの静的な変化による補償変化を許すことにより付加的な利益を得ることができる。 The prior art teaches using a position detector to determine that a static change in sensor pitch / roll has occurred. Similarly, electronic gimbals are a well-understood technique for correcting dynamic changes in sensor pitch / roll. The variable pitch / roll sensor is made by using an analog device ± 2g dual axis accelerometer ADXL202E. Appropriate filtering to obtain both dynamic and static pitch / roll changes, allowing correction of heading errors due to dynamic pitch / roll changes and compensation changes due to static pitch / roll changes Additional benefits can be obtained.
図36及び37は、2つの異なる地理的位置に対するy軸の周りでのセンサの10°傾斜の作用を示す。 Figures 36 and 37 show the effect of a 10 degree tilt of the sensor about the y-axis for two different geographic locations.
以下のテーブルは、上記2つの位置を含み、更に3つの付加的な位置を示す。
The following table contains the above two positions and shows three additional positions.
その目的は、既存の校正ポイントC0と、2つのポイント、即ちシフトの直前に見つかったP0、及びシフトの直後に見つかったP1とが与えられると、新たな校正ポイントC1を決定することである。主フィールド及び傾斜度が既知である場合には、C1の実際の値を計算することは簡単である。しかしながら、水平フィールドRだけは既知である。コンパスの地理的位置は分からず、従って、主フィールド及び傾斜度は未知である。図38は、何が既知であるか示している。 Its purpose is to determine a new calibration point C1 given an existing calibration point C0 and two points, P0 found just before the shift and P1 found just after the shift. If the main field and the slope are known, it is easy to calculate the actual value of C1. However, only the horizontal field R is known. The geographical location of the compass is not known, so the main field and slope are unknown. FIG. 38 shows what is known.
C0、P0及びP1を使用して、次のベクトルを定義することができる。
A=(P1x−C0x、P1y−C0y、P1z−C0z)、及び
B=(P1x−P0x、P1y−P0y、P1z−P0z)、
但し、C0=(C0x、C0y、C0z)、P0=(P0x、P0y、P0z)、
P1=(P1x、P1y、P1z)
Using C0, P0 and P1, the following vector can be defined.
A = (P1 x −C0 x , P1 y −C0 y , P1 z −C0 z ), and B = (P1 x −P0 x , P1 y −P0 y , P1 z −P0 z ),
However, C0 = (C0 x, C0 y, C0 z), P0 = (P0 x, P0 y, P0 z),
P1 = (P1 x , P1 y , P1 z )
ベクトルAの方向の単位ベクトルをN=A/|A|と定義し、そしてAの方向におけるBの投影をp=(A・B)/|A|と定義する。従って、ポイントC1’=C0+p*Nとなる。代入すると、解C1’=C0+(A・B)/|A||A|となる。 The unit vector in the direction of vector A is defined as N = A / | A |, and the projection of B in the direction of A is defined as p = (A · B) / | A |. Therefore, the point C1 '= C0 + p * N. Substitution results in the solution C1 ′ = C0 + (A · B) / | A || A |.
或いは又、半径Rも既知である場合には、単位ベクトルを、−Aの方向にU=−A/|A|と定義することができ、C1’=P1−R*U又はC1’=P1−R*A/|A|となる。 Alternatively, if the radius R is also known, the unit vector can be defined as U = −A / | A | in the direction of −A, C1 ′ = P1−R * U or C1 ′ = P1 −R * A / | A |
要約すれば、次の3つの方法がある。
方法1、シフト方法:C”が与えられると、C0からP1及びP2により定義されたベクトルでC1が決定される。
方法2、投影方法:C1’=C0+(A・B)/|A||A|
方法3、半径方法:C1’=P1−R*A/|A|
In summary, there are three methods:
以前の技術では方法1のみ説明した。方法3は、最も正確であるが、P0及びC0により定義されたベクトルの大きさを見出すか、又は上記及び米国特許出願公告第2003/0167121A1号に示されたような何らかの他の手段によりRを知ることが必要である。又、方法3は、|A|を決定するための平方根を必要とするが、|A||A|を計算するための平方根は必要とされない。
In the previous technique, only
この例では、回転がy軸の周りであり、従って、yの値は変化しない。ここでは、示されたポイント座標がポイント=(x、z)であり、P1は10°の回転から生じる。
In this example, the rotation is about the y-axis, so the value of y does not change. Here, the point coordinates shown are point = (x, z), and P1 results from a 10 ° rotation.
新たに計算された校正ポイントC1’は、予想ポイントC1と計算されたポイントC1’との間のベクトルの大きさと共に、各方法から示される。この大きさエラーは、ポイントC0及びC1により定義された予想ベクトルの長さと比較され、パーセントエラーを得る。
A newly calculated calibration point C1 ′ is indicated from each method along with the magnitude of the vector between the expected point C1 and the calculated point C1 ′. This magnitude error is compared with the length of the expected vector defined by points C0 and C1 to get a percent error.
明らかに、方法2及び3は、方法1に勝る著しい改善である。
Obviously,
ピッチ及びロールセンサが使用できる場合には、これらセンサの出力を使用して、コンパスセンサの動的及び静的の両傾斜を修正することができる。図39は、コンパス処理回路110のマイクロプロセッサに結合できる回路のブロック図である。
If pitch and roll sensors are available, the output of these sensors can be used to correct both dynamic and static tilt of the compass sensor. FIG. 39 is a block diagram of a circuit that can be coupled to the microprocessor of the
この場合も、アナログ装置ADXL202Eは、加速度を傾斜に変換することができる1つの考えられる二重軸傾斜センサ900である。適当な値は、R1=125kΩ、R2及びR3=425kΩ、C1及びC2=0.47μF、C3及びC4=4.7μFである。これらの値は、安定な動作のために選択されたものであり、且つ磁力計データに適用されるフィルタ特性にマッチングするためのものである。従って、いずれ、測定されたピッチ又はロールエラーは、それに対応する測定された磁界とマッチングされる。
Again, the analog device ADXL202E is one possible dual-
加速度計は、その感知軸が重力に垂直である(地表面に平行である)ときに最も傾斜に敏感となる。加速度計からの出力信号が、−1gと+1gとの間で変化する加速度に変換されると、度数の出力は、次のように計算される。
ピッチ=asin(Ax/1g)
ロール=asin(Ay/1g)
An accelerometer is most sensitive to tilt when its sense axis is perpendicular to gravity (parallel to the ground surface). When the output signal from the accelerometer is converted to acceleration that varies between -1g and + 1g, the power output is calculated as follows.
Pitch = asin (Ax / 1g)
Roll = asin (Ay / 1g)
測定されたピッチ及びロールは、上記及び米国特許出願公告第2003/0167121A1号に教示された方法に組み込むことができる。平均磁界を計算する直後(ノイズフィルタの後)であって、且つPointSetのポイントを更新するか又は現在ヘッディングを決定する前に、測定されたピッチ及びロール角度を使用して地球平面に座標を回転して戻す。 The measured pitch and roll can be incorporated into the methods taught above and in US Patent Application Publication No. 2003/0167121 A1. Immediately after calculating the mean magnetic field (after the noise filter) and before updating the PointSet point or determining the current heading, rotate the coordinates to the earth plane using the measured pitch and roll angle Then return.
右手座標系を使用し、そして右手回転を正の角度の回転として定義すると、次の式を使用して座標変換が行われ、ここで、フィルタリングされた磁力計ポイントを(Hx、Hy、Hz)とすると、地球表面へ回転して戻されるポイントは、次のようになる。
Hex=Hx*cos(ピッチ)−Hy*sin(ロール)sin(ピッチ)−Hz*cos(ロール)sin(ピッチ)
Hey=Hy*cos(ロール)−Hz*sin(ロール)
Hez=Hx*sin(ピッチ)+Hy*sin(ロール)cos(ピッチ)−Hz*cos(ロール)sin(ピッチ)
Using the right hand coordinate system and defining the right hand rotation as a positive angle rotation, a coordinate transformation is performed using the following equation, where the filtered magnetometer points are (Hx, Hy, Hz) Then, the point that is rotated back to the surface of the earth is as follows.
Hex = Hx * cos (pitch) −Hy * sin (roll) sin (pitch) −Hz * cos (roll) sin (pitch)
Hey = Hy * cos (roll) -Hz * sin (roll)
Hez = Hx * sin (pitch) + Hy * sin (roll) cos (pitch) −Hz * cos (roll) sin (pitch)
本発明の第2の実施形態は、第1の実施形態に対して多数の類似性を有する。例えば、同じハードウェアを使用して両実施形態を具現化することができる。しかしながら、以下に述べる第2の実施形態の特定例は、X及びY軸センサのみを使用する限りにおいて、二次元の近似幾何学形状パターンをプロットするという点で相違する。しかし、以下に述べる第2の実施形態は、第3のセンサを合体し及び/又はセンサデータを三次元で操作するように変更することができる。 The second embodiment of the present invention has a number of similarities to the first embodiment. For example, both embodiments can be implemented using the same hardware. However, the specific example of the second embodiment described below is different in that a two-dimensional approximate geometric pattern is plotted as long as only the X and Y axis sensors are used. However, the second embodiment described below can be modified to merge the third sensor and / or manipulate the sensor data in three dimensions.
第1の実施形態と同様に、第2の実施形態は、多数の繰り返しを経て決定された最良適合パターンである近似幾何学形状パターンを使用して乗物ヘッディングを導出する。磁気センサからデータが得られたときに、そのデータは、先ず、データポイントが安定であるかどうか決定するように処理される。次いで、安定なデータポイントが処理されて、最も最新の基準データポイントが最上部となるような基準リストに維持された基準データポイントのリストを作成する。古い基準ポイントが改定されると、それらは、リストの最上部へ移動される。従って、すたれたポイントは、以下に述べるように、スタックの最下部からドロップアウトされる。基準ポイントは、最良適合の幾何学形状近似パターンを決定するのに使用され、ひいては、乗物ヘッディングの決定に用いられる校正ポイントを決定するのに使用される。近似幾何学形状パターンは、基準ポイントのX及びY値、仮定した半径R、及び近似幾何学形状が円形又は楕円形のいずれかであるのを許すのに使用される楕円定数Kに基づいて、多数の繰り返しを経て計算される。最良適合近似パターンが決定されると(即ち、最低のエラーメトリック値を与えるパターン)、エラーメトリックを使用して信頼レベルが決定される。この信頼レベルは、更に、リスト内にある基準ポイントの数、及び乗物走行の距離及び/又は時間に基づいて決定することができる。以下に詳細に述べるように、次いで、この信頼性レベルを使用して、ちょうど読み取られた磁気データポイントがコンパスシステムのその後の校正の基準ポイントとして使用するのに充分なほど安定しているかどうか決定するためのスレッシュホールドをセットする。又、信頼性レベルを使用して、安定な磁気データポイントを基準リストに追加できるか又はリストに既にあるポイントで平均化できるかを決定することもできる。このプロセスの詳細は、残りの添付図面を参照して以下に説明する。 Similar to the first embodiment, the second embodiment derives the vehicle heading using an approximate geometric pattern that is the best-fit pattern determined through multiple iterations. When data is obtained from the magnetic sensor, the data is first processed to determine whether the data point is stable. The stable data points are then processed to create a list of reference data points maintained in a reference list with the most recent reference data point at the top. As old reference points are revised, they are moved to the top of the list. Thus, the point that has been dropped is dropped out from the bottom of the stack, as described below. The reference points are used to determine the best-fit geometrical approximation pattern, and thus the calibration points used to determine the vehicle heading. The approximate geometry pattern is based on the X and Y values of the reference point, the assumed radius R, and the elliptic constant K used to allow the approximate geometry to be either circular or elliptical, Calculated after many iterations. Once the best-fit approximate pattern is determined (ie, the pattern that gives the lowest error metric value), the confidence level is determined using the error metric. This confidence level can be further determined based on the number of reference points in the list and the distance and / or time of the vehicle run. As described in detail below, this confidence level is then used to determine if the magnetic data point just read is stable enough to be used as a reference point for subsequent calibration of the compass system. Set the threshold to The confidence level can also be used to determine whether stable magnetic data points can be added to the reference list or averaged at points already in the list. Details of this process are described below with reference to the remaining accompanying drawings.
図22Aは、第2の実施形態の特定例に対するメインプロセスのフロー図である。メインプロセス500は、ハードウェアが初期化されるステップ502で始まる。これは、I/O、メモリ、磁力計及びディスプレイの初期化を含む。次いで、ステップ504において、コンパス回路100(図3)の処理回路110は、不揮発性メモリ(NVM)112に記憶されたデータが有効であるかどうか決定する。もしそうでなければ(新たな乗物の最初の始動時のように)、プロセスは、図22Bを参照して以下に詳細に述べる校正解除(decalibrate)サブルーチン506へ進む。さもなければ、NVM112に有効なデータがある場合には、処理回路110は、良好な校正解決策に充分な基準ポイント(例えば、4つ以上の基準ポイント)が累積及び記憶されているかどうか決定する。もしそうでなければ、校正解除サブルーチン506が実行される。さもなければ、プロセスは、ステップ510へ進み、事象駆動及びバックグランドタスクがスタートされる。プロセスが校正解除ルーチン506から復帰すると、プロセスはステップ510に進む。ステップ510の間に実行される事象及びバックグランドタスクは、磁界処理タスク(図22C)、安定ポイント処理(図22D)、及びディスプレイ更新タスク(図22E)を含む。これらのタスクは、以下に詳細に説明する。
FIG. 22A is a flow diagram of the main process for a specific example of the second embodiment. The
事象駆動及びバックグランドタスクの実行に続いて、処理回路110は、ステップ512へ進み、アイドルタスク又はルーチンを実行する。このようなアイドルタスク又はルーチンは、図22F及び22Gを参照して以下に説明するが、最良適合の幾何学形状近似パターンを識別するプロセスを含む。
Following execution of the event driven and background tasks, the
ステップ510及び512は、乗物のイグニッションがオンに留まる限り連続的に実行される。乗物のイグニッションがオフにされると、プロセスはステップ502で始まる。従って、校正解除サブルーチン506は、乗物イグニッションの作動に続いて実行されるだけである。
図22Bに示すように、校正解除サブルーチン506は、ステップ520で始まり、学習した基準ポイントの数がゼロにセットされる。これは、最も新しい校正解決策をフレッシュな基準ポイントに基づいたものとするのを許す。これは、磁気センサがミラーハウジングに取り付けられたときに意義がある。というのは、新たな運転者がイグニッションサイクルとサイクルとの間に乗物に入ってミラーハウジングを傾斜又は回転させることがあるからである。別の効果は、乗物が製造中に組立ラインに沿って移動するときに得られる過渡的データを廃棄することである。
As shown in FIG. 22B, the
次いで、ステップ522において、処理回路110は、エラーメトリックを高い値にセットする。これは、信頼性レベルが低いレベルであることにより、磁気データポイントが基準ポイントとして適格であるためのスレッシュホールド要求を下げ、ひいては、コンパスシステムを校正するのに使用される基準ポイントのリストをより迅速にポピュレートするのを確保するために行われる。
Next, at
ステップ524において、処理回路110は、変数をデフォールトレベルにセットし、例えば、仮定した半径R及び楕円定数Kをデフォールト値にセットする。好ましい実施形態では、半径が200mGにセットされそして楕円定数がK=128にセットされる。これら変数を使用する仕方は、以下で詳細に説明する。
In
次いで、ステップ526において、情報がNVM112に書き込まれる。このような情報は、半径及び楕円定数の現在値を含み、そしてデータポイントの数及びエラーメトリック値を含むこともできる。その後、校正解除ルーチン506が完了となり、プロセスは、図22Aに示すメインプロセス500のステップ510に復帰する。
Information is then written to
上述したように、メインプロセス500のステップ510で実行される事象駆動及びバックグランドタスクの1つは、図22Cに示す磁界処理タスク530を含む。この磁界処理タスク530は、例えば、4から20Hzの周期的サンプリングレートで実行される。図示されたように、このような処理における第1ステップは、磁力計センサ532からデータを読み取ることである。この生のデータは、次いで、フィルタリングされ、次いで、x及びy値の平均値と第2導関数がステップ534において計算される。より詳細には、このプロセスでは、生のデータx及びyのフィルタリングされた値(xf及びyf)が次のように計算される。
xf=(x+xavg)/2
yf=(y+yavg)/2
但し、上記2つの式におけるxavg及びyavgは、次のように計算される以前に計算された連続重み付け平均値である。
xavg=(xf+xavg*6)/7
yavg=(yf+yavg*6)/7
次いで、新たな第1の導関数dxnew及びdynewは、次のように計算される。
dxnew=xf−xavg
dynew=yf−yavg
従って、第2の導関数d2x及びd2yは、次のように計算される。
d2x=dxnew−dxprev
d2y=dynew−dyprev
ここで、dxprev及びdyprevは、以前に計算された第1導関数である。上記計算が完了すると、dxnew及びdynewの値が各々dxprev及びdyprevに記憶され、そして平均値xavg及びyavgは、上記式を使用して新たなフィルタリングされたデータポイントを合体するように適応される。
As described above, one of the event driving and background tasks performed at
x f = (x + x avg ) / 2
y f = (y + y avg ) / 2
However, x avg and y avg in the above two formulas are continuous weighted average values calculated before being calculated as follows.
x avg = (x f + x avg * 6) / 7
y avg = (y f + y avg * 6) / 7
The new first derivatives dx new and dy new are then calculated as follows:
dx new = x f −x avg
dy new = y f -y avg
Accordingly, the second derivatives d 2 x and d 2 y are calculated as follows:
d 2 x = dx new −dx prev
d 2 y = dy new −dy prev
Here, dx prev and dy prev are the first derivatives calculated previously. When the above calculation is complete, the values of dx new and dy new are stored in dx prev and dy prev respectively, and the average values x avg and y avg combine the new filtered data points using the above equation. To be adapted.
次いで、ステップ536において、処理回路110は、既存の基準データポイントセットの信頼性レベルを評価する。上述したように、信頼性レベルは、エラーメトリック、基準データポイントセットにおけるデータポイントの数の関数として決定されると共に、乗物の走行距離及び/又は走行時間の関数であってもよい。より詳細には、処理回路110は、基準リストにおける基準ポイントの数が指定数(例えば、4ポイント)以下であるか、或いは平均エラーが第1スレッシュホールド(例えば、8000)より大きい場合に、信頼性レベルを「低」にセットする。平均エラーは、近似幾何学形状パターンが現在データセットにいかに良好に適合するかの尺度であり、図22Gに関連して以下に詳細に説明する。「低」信頼性レベルを指定するための2つの条件をいずれも満足しない場合には、処理回路110は、基準リストにおける基準データポイントの数が所定範囲(例えば、5から6ポイント)内であるかどうか、又は平均エラーが第2スレッシュホールド(例えば、4000)より大きいが第1スレッシュホールドより小さいかどうかを決定する。いずれかの条件が真である場合には、処理回路は、信頼性レベルを「中間」にセットする。「低」又は「中間」信頼性レベルを指定するための条件がどれも真でない場合には、処理回路は、信頼性レベルを「高」にセットする。
Then, in
次いで、ステップ538において、信頼性レベルに基づいて、時間遅延、ポイント間隔、生データがノイズ性であるかどうかの決定、動き、及びヘッディングの安定性に対するスレッシュホールドがセットされる。例えば、信頼性レベルが「低」である場合には、ノイズスレッシュホールドが25mGにセットされそして時間遅延が2秒にセットされ、信頼性レベルが「中間」である場合には、ノイズスレッシュホールドが15mGにセットされそして時間遅延が6秒にセットされ、そして信頼性レベルが「高」である場合には、ノイズスレッシュホールドが5mGにセットされそして時間遅延が8秒にセットされる。時間遅延は、データが基準ポイントとして使用するのに充分なほど安定であることを確保するのに使用され、従って、既存の基準ポイント及び解における信頼性レベルが高いほど、既存の基準ポイントに置き換わるのが困難となる。更に、信頼性レベルが低いほど、より高い信頼性レベルで解を計算するためにシステムが新たな基準ポイントを取得し受け容れるのがより迅速になる。乗物が移動しているかどうか決定するためのスレッシュホールドは、例えば、2mGの固定値であってもよいし、又は信頼性レベルの関数として可変であってもよい。時間遅延は、データが、安定と考えられるに充分なほど長い時間周期中、ノイズスレッシュホールドより低かったかどうか決定するときに、図13を参照して述べた前記実施形態に使用されたのと同様に使用されてもよい。信頼性レベルに基づくポイント間隔のスレッシュホールドは、図22Dのステップ552に関連して以下に述べるように決定される。
Then, in
ステップ540において、処理回路110は、ノイズレベルを計算する。ノイズレベルは、次のように計算される。
ノイズレベル=SQUAREROOT[(d2x)2+(d2y)2]
平方根関数の計算は、低コストのプロセッサにとって時間のかかるプロセスであるから、ノイズレベルの二乗を評価することにより、同様であるが、あまり時間のかからない結果を得ることができる。或いは又、ノイズレベルは、実効値(root mean square)又は平均二乗エラー(mean square error)を使用して計算されてもよい。例えば、ノイズレベルは、1/2log[(d2x)2+(d2y)2]に等しくセットされてもよい。
In
Noise level = SQUAREROOT [(d 2 x) 2 + (d 2 y) 2 ]
Since the calculation of the square root function is a time consuming process for a low-cost processor, evaluating the square of the noise level can give a similar but less time consuming result. Alternatively, the noise level may be calculated using the root mean square or mean square error. For example, the noise level may be set equal to 1/2 log [(d 2 x) 2 + (d 2 y) 2 ].
ステップ542において、処理回路110は、計算されたノイズレベルと、ステップ538で決定されたスレッシュホールドとに基づいて乗物が移動しているかどうか決定する。従って、乗物は、ノイズレベルがスレッシュホールド(例えば、2mG)を越える場合に移動していると考えられる。ノイズ符号は、各乗物モデルに対して変化してもよく、そしてコンパスがインストールされる乗物に関連して使用されるべきノイズスレッシュホールドは、インストールの後に、又は乗物モデルが前もって分かる場合にはインストール前に工場で予めロードされてもよい。処理回路110は、ノイズが乗物の移動に起因するときを特徴付けるための既知のデジタル信号処理技術を実行することができる。又、処理回路は、ノイズレベルが、例えば、2秒のような所定時間中、スレッシュホールドを越えることを必要としてもよい。次いで、ステップ544において、処理回路110は、ノイズフラグがセットされたかどうかに基づいてヘッディングが安定であるかどうか決定する。ノイズフラグは、最初、計算されたノイズレベルが確立されたノイズスレッシュホールドを越えたときにセットされ、そしてノイズレベルがノイズスレッシュホールドより下がって、確立された時間遅延中そのスレッシュホールドより低く留まるまで、セット状態に保たれる。
In
ステップ546において、処理回路は、乗物が移動しているかどうか、データが安定であるかどうか、そしてデータにノイズがないかどうか決定する。これら条件の各々が真である場合に、処理回路110は、安定ポイント処理サブルーチン548を実行する。さもなければ、磁界処理サブルーチン530が終了となり、コントローラは、メインプロセス500へ復帰する。ノイズレベル及び平均値をスレッシュホールドと比較して、データにノイズがあるかどうか決定する。ノイズ又は動きが感知された場合には、カウントダウンタイマーが初期化される。ノイズ又は安定性のロスは、図13を参照して上述したのと同様にカウンタをリセットする。
In
安定ポイント処理サブルーチン548は、図22Dに一般的に示されている。図22Dに示すように、サブルーチンの第1ステップ(ステップ550)は、磁界処理サブルーチン530で得られた安定なデータポイントに対して、基準ポイントのリストに含まれた最も近いポイント及び2番目に近いポイントを見つけることである。次いで、ステップ552において、処理回路は、信頼性レベル、現在半径、及び基準ポイントのリストに含まれたポイントの数に基づいて、新たなデータポイントに対する最小の間隔を確立する。大きな最小間隔に起因する条件は、高い信頼性レベルと、大きな半径と、リスト内の多数の基準ポイントとを含む。例えば、「低」信頼性レベルの場合、最小間隔は、現在半径/3(通常、約67mG)にセットされ、「中間」信頼性レベルの場合、最小半径は、現在半径/2(通常、約100mG)にセットされ、そして「高」信頼性レベルの場合、最小半径は、現在半径x3/4(通常、約150mG)にセットされる。次いで、ステップ554において、処理回路は、基準リストの最も近いポイントと新たな安定なデータポイントとの間の間隔距離が、ステップ552で確立された最小間隔より大きいかどうか決定する。この距離が最小間隔より大きい場合には、プロセスはステップ556へ進み、新たな安定データポイントが新たな基準ポイントとして基準リストに追加される。最も最近の基準ポイントをリストの最上部に記憶するのが好ましいが、基準ポイントの各々は、メモリスタックにおいて1位置だけシフトダウンされ、そしてメモリスタックがオーバーフローした場合に最後の基準ポイントが削除される。さもなければ、以前の基準データポイントの各々が維持される。次いで、ステップ558において、新たなデータポイントがスタックの最上部に追加され、そしてステップ560において、基準ポイントのリストがNVMに記憶され、その後、磁界処理サブルーチン530に復帰し、次いで、メインルーチン500に復帰する。
The stable
ステップ554において、処理回路が、最も近いポイントと新たなデータポイントとの間の距離が最小間隔要求以下であることを決定した場合には、処理回路は、ステップ562において、最も近いデータポイントが基準ポイントのリストの最上部に既に位置しているかどうか決定する。もしそうであれば、プロセスはステップ568へ進む。さもなければ、ステップ564及び566が最初に実行される。ステップ564において、処理回路は、最も近い基準ポイントをスタックの最上部へ移動するようにスタックを再構成する。ステップ566において、NVMの書き込みがその後に必要になることを指示するために、NVMフラグがセットされる。
If the processing circuit determines in
ステップ568において、処理回路は、2番目に近いポイントが新たなデータポイントに近づき過ぎているかどうか決定する。これは、2番目に近いデータポイントが、新たなデータポイントから固定距離(例えば、75mG)以内にあるか、或いは最小間隔(例えば、最小間隔の現在値)及び/又は半径の関数として定義された距離内にある場合に起こり得る。このようなポイントを平均化しない1つの理由は、S曲線が2つのポイントを一緒に引っ張って無意味の解像度(lost resolution)を生じさせるためである。従って、2番目に近いポイントが近づき過ぎている場合には、プロセスはステップ572へ進む。さもなければ、2番目に近いポイントが近づき過ぎていない場合には、処理回路は、最初に、ステップ570を実行した後に、ステップ572へ進む。ステップ570において、現在データポイントが、今やスタックの最上部にある最も近いポイントと平均化され、そして平均値がスタック内の第1位置に戻される。
In
ステップ572において、処理回路は、NVMフラグがセットされたかどうか、或いはスタックの最上部のポイントが最小ミリガウス数で移動されたかどうか決定する。NVMフラグを使用して、NVMへの書き込み回数を最小にし、NVMの寿命を延長する。これらの条件のいずれかが真である場合には、処理回路は、ステップ560においてNVMへ書き込みを行った後に、復帰するか、さもなければ、NVMに書き込みを行わずにメインプロセスルーチン500に単に復帰する。ポイントが移動されるところの最小ミリガウス数は、例えば、30ミリガウスでよい。
In
図24Dに示すプロセスは、安定なデータポイントが取得されるたびに実行され、基準ポイントのリストが最も最近のデータで連続的に更新されるようにする。これは、最も最近の安定な基準ポイントを使用してコンパスの校正が連続的に更新されるよう確保する。 The process shown in FIG. 24D is performed each time a stable data point is acquired, so that the list of reference points is continuously updated with the most recent data. This ensures that the compass calibration is continuously updated using the most recent stable reference point.
メインプロセスルーチン500のステップ510で実行される付加的な事象駆動及びバックグランドタスクは、図22Eに示す表示更新サブルーチン580である。このサブルーチンは、データの短時間平均値を使用して、例えば、2秒ごとの周期的ベースで実行されるのが好ましい。長時間平均を使用して、より多くのフィルタリングを行ってもよい。
An additional event driven and background task performed at
表示更新サブルーチン580は、良好な解に対して充分な基準ポイントが得られたかどうかをステップ582で決定することで始まる。例えば、正確な校正を確保するに充分な基準ポイント(例えば、4ポイント)が得られない場合には、表示されたヘッディングが更新されない。充分な基準ポイントが得られると、プロセスはステップ584へ進み、処理回路は、ノイズフラグがセットされたかどうか決定する。ノイズフラグがセットされた場合には、システムは、ノイズデータを使用してヘッディング表示を更新することはしない。従って、受信したデータにもはやノイズがないという決定がステップ584においてなされるときまで、表示は更新されない。次いで、ステップ586において、平均値が近似幾何学形状パターンからあまり離れ過ぎて位置しているかどうかの決定がなされる。平均値が近似幾何学形状パターンから離れ過ぎている場合には、ヘッディングが更新されない。一方、平均値が近似パターンに充分近づいている場合には、プロセスはステップ588へ進む。近似幾何学形状パターンの周囲からの許容距離に対する典型的な限界は、0.5R及び1.5Rである。或いは又、最良適合楕円探索ルーチン604におけるエラー方程式は、この点においてのみ使用され、その値が所定スレッシュホールドと比較されてもよい。
The
ステップ588において、最も最近のデータの平均値に対する校正ポイントから乗物ヘッディングが計算される。これは、平均データポイントのΔY値(yavg−ycal)にK/128の値を乗算するか又はそれで除算し、次いで、この技術で一般的に知られた逆タンジェントを計算することにより行われる。新たに計算されたヘッディングは、次いで、ステップ590で表示され、プロセスは、次いで、メインプロセスルーチン500へ復帰する。
In
メインプロセスルーチン500のステップ512で実行されるアイドルタスクは、図22F及び22Gを参照して以下に説明する。より詳細には、図22Fに示すように、第1ステップ600は、良好な解のために基準リストに充分な基準ポイントが記憶されているかどうか決定することである。この場合も、好ましい実施形態では、良好な解のために4つのデータポイントで一般的に充分である。充分な基準ポイントがない場合には、プロセスはメインプロセスルーチン500へ復帰し、このプロセスは、良好な解に対して充分な基準ポイントが得られるときまで続けられる。充分な基準ポイントが得られると、ステップ602が実行され、重要な変数が一時的な作用コピーへ複写される。例えば、これは、基準ポイントリスト、最良適合幾何学形状パターンの半径、パターンの楕円定数K、及びパターンの中心校正ポイントの作用コピーを含む。次いで、最良適合楕円探索ルーチン604が実行される。最良適合楕円探索ルーチン604は、図22Gを参照して以下に説明する。
The idle task executed at
この最良適合プロセス604は、最良エラーメトリック値を、10000のような高い値にセットすることによりスタートする(ステップ606)。基準リストに記憶された基準ポイントの平均値X及びYを比較することにより近似円の校正中心ポイントに関して初期推定がなされる(ステップ608)。最初に、R=200mGのデフォールト半径値が使用され(ステップ610)、そしてK=128のデフォールト楕円定数が使用される(ステップ612)。第2の好ましい実施形態の好ましい実施は、次の式を使用して、近似幾何学形状パターンを定義する。
(xavg−xcal)2+(K/128(yavg−ycal))2=R2
The best
(X avg −x cal ) 2 + (K / 128 (y avg −y cal )) 2 = R 2
当業者に明らかなように、上記式は、楕円定数を式に導入する値K/128を除き、円に対するものである。最初にKを128にセットすることにより、近似幾何学形状に対する初期推定は、半径が200mGで且つ中心ポイントが基準リスト内の基準ポイントの平均X及びY値に対応する円に対するものである。ステップ614に示すように、中心ポイント(xcal、ycal)、半径R、及び楕円定数Kであって、最低エラーメトリックを生じ、ひいては、基準リストに含まれた基準ポイントに対して最良の適合を与える楕円定数に対して、徹底的な繰り返しサーチがなされる。ステップ616に示すように、各基準ポイントに対してエラー値が決定され、そして加算されて、エラーメトリックを決定する。より詳細には、近似幾何学形状に対する特定基準ポイントのエラーは、次の式を用いて計算される。
エラー=ABS[(x−xcal)2+(K/128(y−ycal))2−R2]
As will be apparent to those skilled in the art, the above equation is for a circle except for the value K / 128, which introduces an elliptic constant into the equation. By initially setting K to 128, the initial guess for the approximate geometry is for a circle with a radius of 200 mG and a center point corresponding to the average X and Y values of the reference points in the reference list. As shown in
Error = ABS [(xx cal ) 2 + (K / 128 ( yy cal )) 2 −R 2 ]
ステップ616において、処理回路は、基準ポイントのどれが最も高いエラーを有するかについてフラグを立て、このエラーの量がセーブされる。次いで、ステップ620において、全基準ポイントからのエラーを加算することによりエラーメトリックが計算される。次いで、ステップ622において、最悪のデータポイントの影響が、エラーの和からそのエラーを減算することにより除去される。次いで、ステップ624において、処理回路は、このように計算されたエラーの和が、それまでに得られた最良のエラー和より低いかどうか決定する。エラーがそれ以前の最良の適合より低い場合には、xcal、ycal、R及びKの値が記憶され(ステップ626)、その後、ステップ628へ進み、ここで、xcal、ycal、R及びKの全ての値がテストされたかどうかの決定がなされる。もしそうでなければ、プロセスはステップ630へ進み、ステップ616−628を経てループバックすることで、xcal、ycal、R及びK値の次のセットが試みられる。このループは、ステップ628で全ての値がテストされるまで続けられ、この場合に、ループは完了となり(ステップ632)、そして各基準ポイントに対するエラーの和を基準リストにおける基準ポイントの数で除算することにより、最良適合アルゴリズムに基づく平均エラーが計算される。この値を使用して、上述したように信頼性レベルが決定される。次いで、プロセスは、アイドルルーチン512のステップ634へ復帰する。
In
ステップ630においてどの値を次に試みるかを決定する際に、好ましい実施形態では、先ず、値xcalが、10mG増分で、基準データポイントのx部分の平均値より高い400mGの値まで増加され、その後、xcalの値は、10mG増分で、−400mGの値に達するまで減少される。次いで、最良適合(即ち最低エラーメトリック)に達したxcalの値を使用して、ycalの値が同様に増加及び減少される。これらの段階が行われると、xcalの値が、それまでに見つかった最良適合基準ポイントの周りで、1mGステップで10mGだけ増加され、次いで、1mGステップで10mGだけ減少される。次いで、最低エラーメトリックを与えるxcalの値が記憶されて使用される一方、ycalを1mG増分で同様に増加及び減少する。このようにして、最良の値xcal及びycalが決定されると、半径Rの値が同様に増加及び減少されて、最良の半径適合を得る。同様に、Kの値が増加及び減少されて、近似パターンの楕円性を調整し、最良適合を得る。
In determining which value to try next in
好ましい実施形態では、基準リストが8つの基準ポイントに制限される。しかしながら、リストに含まれる基準ポイントの数は、希望の解像度及び処理回路の処理速度に基づいて変化し得ることが明らかである。一般に、基準リストに含まれる基準ポイントが多いほど、最良適合近似パターンを識別するに必要な処理時間が長くなる。更に、現在の好ましい最良適合アルゴリズムを上述したが、より速い近似及び/又はより健全な近似のいずれかを与える他の最良適合アルゴリズムを使用してもよい。 In the preferred embodiment, the reference list is limited to 8 reference points. However, it is clear that the number of reference points included in the list can vary based on the desired resolution and the processing speed of the processing circuit. In general, the more reference points included in the reference list, the longer the processing time required to identify the best-fit approximate pattern. Furthermore, while the presently preferred best fit algorithm has been described above, other best fit algorithms that provide either faster and / or sounder approximations may be used.
最良適合楕円探索サブルーチン604が完了すると、処理回路は、アイドルサブルーチン512のステップ634(図22F)に復帰する。このステップ634において、最良適合の校正ポイント、半径、楕円定数及びエラーメトリックは、メイン処理ルーチンにより使用されるメモリ位置にコピーして戻され、新たな解を使用して乗物ヘッディングが計算され表示される。ステップ636において、校正ポイントが、不揮発性メモリに新たな情報を正当に書き込むのに充分な量だけシフトされたかどうか決定される。もしそうであれば、ステップ638において、情報がNVMに書き込まれた後に、処理がメイン処理ルーチンへ復帰される。ステップ636は、NVMへの書き込みの回数を制限し、ひいては、NVMの寿命を延長させるために実行される。
When the best-fit
図23は、本発明を実施することにより得られる特定の効果を示す。図23に示すように、データポイントA−Hは、順次に得られる基準データポイントを表わし、データポイントAは、最初に得られる基準データポイントである。上述したように、これらの基準ポイントは、8個以上の基準ポイントのリストに記憶される。又、上述したように、最良適合近似幾何学形状パターンを、4つ程度のデータポイントから決定することができる。従って、図23に示す例では、最初の4つの基準データポイントA−Dが、中心校正ポイント(xcal、ycal)を有する最良適合近似パターンMを生じさせる。 FIG. 23 illustrates certain effects obtained by implementing the present invention. As shown in FIG. 23, data points AH represent reference data points obtained sequentially, and data point A is a reference data point obtained first. As described above, these reference points are stored in a list of eight or more reference points. Also, as described above, the best-fit approximate geometric pattern can be determined from about four data points. Thus, in the example shown in FIG. 23, the first four reference data points A-D yield a best-fit approximate pattern M having a center calibration point (x cal , y cal ).
基準データEが得られるときに、この基準データポイントEは、基準リストの最上部に追加される。しかしながら、近似地理的パターンMから基準ポイントEまでの距離は非常に大きいので、基準データポイントEは、近似パターンMを場合によって繰り返し選択又は再選択するのに使用される基準データポイントから除外されてもよい。基準データポイントを除外すべきかどうかの判断は、所定のスレッシュホールドより大きくエラーメトリックが増加するか、或いは所定距離より大きく近似パターンMの校正中心ポイントが移動するかに基づいて行われてもよい。 When reference data E is obtained, this reference data point E is added to the top of the reference list. However, since the distance from the approximate geographic pattern M to the reference point E is very large, the reference data point E is excluded from the reference data points used to repeatedly select or reselect the approximate pattern M in some cases. Also good. The determination of whether or not to exclude the reference data point may be made based on whether the error metric increases greater than a predetermined threshold or whether the calibration center point of the approximate pattern M moves greater than a predetermined distance.
それに続いて、基準データポイントFが基準リストに追加されるときには、ポイントE及びFを使用することから生じるエラーメトリックの増加に基づいて、基準データポイントFが除外されてもよい。基準データポイントGが得られるときにも同様の結果が適用される。しかしながら、基準データポイントHが得られるときには、ポイントE−Hは、最良適合近似パターンのそれら自身の解を保証するに充分な数のポイントを構成する。従って、この点において、ポイントA−Dは、解から除外されるか、或いはポイントA−D及びE−Hの各セットに対して2つの良好な近似パターンが各々ある場合には、2つの解を記憶し、そしてその後、乗物ヘッディングを決定するのに使用できる。ポイントE−Hに最良適合する最良適合幾何学形状パターンNは、ポイントE−Hが8個の基準ポイントのうちの最も最近得られたものであるので、使用される。上述したような状況が生じたときには、基準リストの2つの個別のセットが記憶されて、別々に更新される。従って、例えば、基準データポイントE−Hに最良適合する付加的な基準データポイントがその後に得られると、この新たな基準データポイントは、2つのリストの一方における基準データポイントAに置き換わるが、必ずしも他方のリストのものには置き換わらない。これは、2つの別々の解を同時に記憶するのを許すが、最も最近の基準データポイントに最良適合する2つの解の一方が選択される。このような筋書きは、おそらく、磁気センサがバックミラーハウジングに取り付けられ、そして2人の異なる運転者が乗物を使用し、ミラー位置を2つの異なる各々の位置に調整するときである。又、これは、乗物の一時的な磁気擾乱が存在して、得られたデータポイントの位置に一時的なシフトを生じさせるときにも生じ得る。従って、2つの近似パターン(例えば、パターンM)の第1パターンにより厳密に適合する基準データポイントが得られたときには、システムはその第1近似パターンに復帰して、ミラーハウジング位置の変化又は乗物磁気状態の変化に迅速に適応することができる。 Subsequently, when the reference data point F is added to the reference list, the reference data point F may be excluded based on the error metric increase resulting from using points E and F. Similar results apply when the reference data point G is obtained. However, when reference data points H are obtained, points E-H constitute a sufficient number of points to ensure their own solution of the best-fit approximation pattern. Thus, at this point, points AD are excluded from the solution, or if there are two good approximation patterns for each set of points AD and EH, the two solutions And can then be used to determine vehicle heading. The best-fit geometric pattern N that best fits point E-H is used because point E-H is the most recently obtained of the eight reference points. When the situation as described above occurs, two separate sets of criteria lists are stored and updated separately. Thus, for example, if an additional reference data point that best matches the reference data point E-H is subsequently obtained, this new reference data point replaces the reference data point A in one of the two lists, but not necessarily It does not replace the other list. This allows two separate solutions to be stored simultaneously, but one of the two solutions that best fits the most recent reference data point is selected. Such a scenario is probably when a magnetic sensor is attached to the rearview mirror housing and two different drivers use the vehicle to adjust the mirror position to two different respective positions. This can also occur when there is a temporary magnetic disturbance of the vehicle causing a temporary shift in the position of the obtained data point. Thus, when a reference data point is obtained that more closely matches the first pattern of two approximate patterns (eg, pattern M), the system returns to the first approximate pattern to change the mirror housing position or vehicle magnetism. Adapt quickly to changing conditions.
上述したように、近似解の信頼性レベルが高くなるにつれて、新たな基準ポイントに対するフィルタリングスレッシュホールドも対応的に増加する。従って、基準リストにおける最後の幾つかの基準ポイントを学習するか、或いは基準リストにおける基準ポイントを置き換え又は変更するのに長い時間を要することがある。その結果、図23を参照して上述したように、感知された乗物磁気状態の急激な変化に対するシステムの応答は、望ましいほど迅速でないことがある。一方が他方より低いフィルタリングスレッシュホールドをもつ2つの別々の基準リストを使用することにより、システムは、新たな基準ポイントをより迅速に学習して、感知された乗物磁気状態の急激な変化に対して調整することができる。 As described above, as the reliability level of the approximate solution increases, the filtering threshold for the new reference point increases correspondingly. Thus, it may take a long time to learn the last few reference points in the reference list, or to replace or change the reference points in the reference list. As a result, as described above with reference to FIG. 23, the response of the system to a sudden change in sensed vehicle magnetic state may not be as rapid as desired. By using two separate reference lists, one with a lower filtering threshold than the other, the system learns new reference points more quickly and is able to respond to sudden changes in the sensed vehicle magnetic state. Can be adjusted.
コンパスセンサが乗物内の電気作動装置付近に配置されたときには、このような装置が障害磁界を生じて、コンパスセンサの読みに不正確さを引き起こすことがある。米国特許第4,953,305号のような幾つかの特許は、コンパスシステムを連続的に再校正することによりこのような問題に対処するが、このような再校正は、障害作用を補償するのにしばしば長い時間を要すると共に、その後に、乗物のアクセサリーがもはや作動されないときに調整して戻すのにも長い時間を要する。米国特許第5,511,319号、及び第6,286,222号は、このような障害装置が作動されるときにそれを指示する信号をワイヤード接続を経て受信し、コンパス処理回路が、その装置により生じる作用を、その装置の動作の結果として感知磁界に対する予想される変化に基づいてより迅速に補償できるようにするコンパスシステムを開示している。しかしながら、このような予想を厳密に行うことは困難であり、従って、コンパスセンサの読みは、このような乗物装置が作動されるときには正確でないことがある。例えば、負荷抵抗の変化、製造変動、バッテリ電圧の変動、センサ感度変化、及び機械的整列の変化によって障害が生じ得る。又、このようなワイヤード接続は、常に可能ではないし、又、実際的でもない。例えば、全ての乗物装置が、それが作動しているときを指示する信号を出力するというのではない。更に、サンルーフやコンバーティブルトップのような乗物装置のコントローラは、そのサンルーフやコンバーティブルトップの開又は閉状態を表わす信号を発生せず、開きつつあるか又は閉じつつある間に信号を発生するだけである(サンルーフ又はコンバーティブルトップが自動的に開閉される場合)。特に最近のメタルコンバーティブルハードトップは、それらが開状態であるか閉状態であるかに基づいて乗物の磁気に著しい変化を生じさせる。 When a compass sensor is placed near an electrically actuated device in a vehicle, such a device can create a disturbing magnetic field that can cause inaccuracies in the reading of the compass sensor. Some patents, such as US Pat. No. 4,953,305, address this problem by continuously recalibrating the compass system, but such recalibration compensates for the disturbing effects. Often it takes a long time to adjust and then it takes a long time to adjust it back when the vehicle accessory is no longer activated. U.S. Pat. Nos. 5,511,319 and 6,286,222 receive a signal over a wired connection that indicates when such a faulty device is activated, and the compass processing circuit A compass system is disclosed that allows the effects caused by a device to be compensated more quickly based on expected changes to the sensed magnetic field as a result of operation of the device. However, it is difficult to make such a prediction precisely, so the compass sensor reading may not be accurate when such a vehicle device is activated. For example, changes in load resistance, manufacturing variations, battery voltage variations, sensor sensitivity changes, and mechanical alignment changes can cause failures. Also, such a wired connection is not always possible or practical. For example, not all vehicle devices output a signal indicating when it is operating. In addition, vehicle equipment controllers such as sunroofs and convertible tops do not generate signals indicating the open or closed state of their sunroofs or convertible tops, but generate signals while they are opening or closing. Only if the sunroof or convertible top is opened and closed automatically. In particular, modern metal convertible hardtops cause significant changes in vehicle magnetism based on whether they are open or closed.
乗物に最近追加されている乗物装置で、感知される磁界に障害を引き起こし得る乗物装置の1つの他の形式は、乗物の導電性風防ガラスの使用である。このような導電性ガラスは、電流を流したときに熱が発生されて風防ガラスを加熱し、ひいては、雪や氷や霧の風防ガラスをクリアにするに充分な抵抗値を有する透明な導電性材料の多数の非常に細いワイヤ又は小さなストリップを含む。このような導電性ガラス又は電子アクセサリーに対する典型的なオン/オフ信号が図40に示されている。 One other type of vehicle device that has recently been added to vehicles and that can cause disturbances in the sensed magnetic field is the use of conductive windshields in the vehicle. Such a conductive glass is a transparent conductive material having sufficient resistance to generate heat when an electric current is passed to heat the windshield and thus clear the snow, ice or fog windshield. Includes many very thin wires or small strips of material. A typical on / off signal for such a conductive glass or electronic accessory is shown in FIG.
本発明は、多数の補償手段を使用して、感知された磁界に対するこれら電気的乗物アクセサリーの作用の不正確な予想に関連した問題を克服する。このような補償手段の第1は、これら乗物アクセサリーに供給されるオン/オフ信号に対してコンパスサンプルのタイミングを取ることに関連してこれらのアクセサリーを作動する制御機構を変更することで補償を行うコントローラである。より詳細には、図41に示すように、障害を生じ得る乗物アクセサリーに供給される電力が低又はオフ状態にあるときに、コンパスは、上述した規則的なサンプリングレートでサンプルを取り出す。しかしながら、障害を生じ得る乗物アクセサリーがオンにされると、アクチベーション信号の電力レベルが増加する。しかしながら、本発明は、乗物アクセサリーを周期的に高アクチベーション状態と低アクチベーション状態との間でパルス付勢し、そして周期的アクチベーション信号の低電力中にコンパスセンサの読み取りをタイミング合わせすることを意図する。これを達成するために、乗物アクセサリーの状態を与える信号が、簡単なワイヤ又はバス接続のいずれかを経てコンパス処理回路へ送信される。コンパス処理回路110は、この信号を使用して、コンパスセンサによるサンプリングの同期を取る。サンプルレートは、アクセサリーのオン状態とオフ状態との間で変化し得る。多数のアクセサリーが使用される場合には、処理回路は、各アクセサリーに対する個別の信号を受信してもよいし、又は信号を処理して、全てのアクセサリーがオフ又は低電力サイクルにあるときを決定してもよい。アクセサリーのパルス付勢は、コンパスセンサのサンプリングに対して充分なオフ時間間隔を確保するために互いに同期させることができる。乗物アクセサリーをアクチベートするのに使用される種々の信号は、乗物バス、ローカルバス、専用ワイヤ(1つ又は複数)及び/又はワイヤレス通信を経てコンパス処理回路へ送信されてもよい。
The present invention uses a number of compensation means to overcome problems associated with inaccurate predictions of the effects of these electrical vehicle accessories on the sensed magnetic field. The first of such compensation means compensates by changing the control mechanism that operates these accessories in relation to timing the compass samples with respect to the on / off signals supplied to these vehicle accessories. The controller to perform. More specifically, as shown in FIG. 41, when the power supplied to a vehicle accessory that may cause a failure is in a low or off state, the compass takes samples at the regular sampling rate described above. However, when a vehicle accessory that can cause a failure is turned on, the power level of the activation signal increases. However, the present invention contemplates periodically pulsing the vehicle accessory between a high activation state and a low activation state and timing the compass sensor reading during the low power of the periodic activation signal. . To accomplish this, a signal giving the status of the vehicle accessory is sent to the compass processing circuit via either a simple wire or bus connection. The
前記コンパス手段は、導電性風防ガラスに関連して使用されるものとして説明したが、この補償方法は、ファン、送風機、ライト、風防ガラスのワイパー等の他の乗物アクセサリーからのノイズを補償するのに使用されてもよい。 Although the compass means has been described as used in connection with conductive windshields, this compensation method compensates for noise from other vehicle accessories such as fans, blowers, lights, windshield wipers, etc. May be used.
導電性風防ガラスにより生じる電界の作用を補償するための補償手段の別の形式は、電流の方向及び加熱される風防ガラスの部分を周期的変更形態で変更するか、或いは少なくともコンパスセンサに接近したエリアにおける導電性ストリップを、1つおきのストリップ又は何本かおきのストリップ群がその隣接ストリップとは逆方向に電流を通流するように構成又はパターン化することにより、作用を減少する窓コントローラである。このようにして、2つの異なる逆向きの磁界が風防ガラスに発生されて、少なくともコンパスセンサの付近で互いにゼロ化する。同様に、風防ガラスの一方の半分の導電性ストリップを、風防ガラスの他方の半分の導電性ストリップとは逆の極性で駆動して、少なくともコンパスセンサが配置される風防ガラスの中間に各側で発生される磁界をゼロ化することができる。このような分割システムは、電気的に直列に結合して、電気的接続の数を2つのこのような接続に保持することができる。更に別の補償手段は、窓又はミラーに設けられて、加熱された窓により発生されるものをゼロ化する磁界を発生する補償コイルである。更に別の補償手段は、コンパスセンサの位置又はその周りに選択的に配置された導電性又は他のシールドコーティングである。 Another form of compensation means for compensating for the action of the electric field produced by the conductive windshield is to change the direction of the current and the part of the windshield to be heated in a cyclical modification, or at least close to the compass sensor. A window controller that reduces the effect by configuring or patterning conductive strips in an area so that every other strip or group of strips conducts current in the opposite direction of its adjacent strips It is. In this way, two different reverse magnetic fields are generated in the windshield and zero out at least near the compass sensor. Similarly, one half of the windshield conductive strip is driven with the opposite polarity to the other half of the windshield conductive strip so that at least each windshield has a compass sensor placed on each side. The generated magnetic field can be zeroed. Such a split system can be electrically coupled in series to keep the number of electrical connections in two such connections. Yet another compensation means is a compensation coil provided on the window or mirror to generate a magnetic field that nulls that generated by the heated window. Yet another compensation means is a conductive or other shield coating that is selectively placed at or around the position of the compass sensor.
加熱された風防ガラス、デフロスター、風防ガラスワイパー及び他の乗物アクセサリーにより発生される磁界を補償するのに使用できる別の補償手段は、デジタル信号プロセッサ(DSP)又は変更型コンパス処理回路の形態の監視回路であって、少なくとも1つのコンパスセンサの出力を監視しながら、乗物アクセサリーにより発生される磁界により生じるものと一貫した状態でのセンサ出力信号のレベルの上昇及び下降を探索する監視回路である。DSP又は処理回路は、2つ又は3つのコンパスセンサの出力を監視して、ノイズソースに対応する符号を探索するのが好ましい。DSP又は変更型処理回路は、次いで、乗物アクセサリーが動作しているときにセンサ出力信号を無視するか、又はさもなければ、予想型補償を使用することができる。このような補償は、校正円の中心を既知の量だけオフセットするか、或いは図23を参照して上述したように、異なる最良適合近似パターンを使用することである。ノイズソースにより生じるセンサ出力の符号が消えると、処理回路は、最初の最良適合近似パターンにシフトして戻ることができる。上述した監視技術は、乗物アクセサリーアクチベーション信号をコンパス処理回路に与えるための配線の必要性を排除することができる。 Another compensation means that can be used to compensate for the magnetic field generated by heated windshields, defrosters, windshield wipers and other vehicle accessories is monitoring in the form of a digital signal processor (DSP) or modified compass processing circuit. A monitoring circuit that monitors the output of at least one compass sensor while searching for rises and falls in the level of the sensor output signal in a state consistent with that produced by the magnetic field generated by the vehicle accessory. The DSP or processing circuit preferably monitors the output of two or three compass sensors to search for the code corresponding to the noise source. The DSP or modified processing circuit can then ignore the sensor output signal when the vehicle accessory is operating or otherwise use predictive compensation. Such compensation is to offset the center of the calibration circle by a known amount, or use a different best-fit approximation pattern, as described above with reference to FIG. When the sign of the sensor output caused by the noise source disappears, the processing circuit can shift back to the first best-fit approximation pattern. The monitoring technique described above can eliminate the need for wiring to provide a vehicle accessory activation signal to the compass processing circuit.
又、DSPを使用して、乗物アクセサリーにより発生される磁界の結果としてセンサの読みに重畳される乗物アクセサリー駆動信号のパルス巾を見張ることもできる。次いで、DSPは、コンパスセンサの読みの分析を、パルス信号が低レベルにあるときに限定することができる。 A DSP can also be used to watch the pulse width of the vehicle accessory drive signal superimposed on the sensor reading as a result of the magnetic field generated by the vehicle accessory. The DSP can then limit the analysis of the compass sensor readings when the pulse signal is at a low level.
乗物アクセサリーのノイズを補償するための更に別の補償手段は、各軸の全てのコンパスセンサ出力信号を、乗物アクセサリーの動作を単に識別するか、又は動作している特定の乗物アクセサリーを更に識別する符号について分析する変更型コンパス処理回路である。次いで、処理回路は、その特定の乗物を最良に補償する適切な補償技術を選択することができる。符号は、乗物アクセサリーがアクチベートされるときに独特のパルスシーケンスが発生されるようにアクチベーション信号にエンコードされてもよい。例えば、1つのアクセサリーは、90%のデューティサイクルを有し、一方、別のアクセサリーは、98%のデューティサイクルを有してもよい。又、コンパスシステムは、バッテリ電圧の変化を探索して、乗物及び/又は乗物アクセサリーが動作しているかどうか決定してもよい。 Yet another compensation means for compensating for vehicle accessory noise may simply identify the motion of the vehicle accessory or further identify the particular vehicle accessory that is operating, with all compass sensor output signals for each axis. It is a modified compass processing circuit that analyzes a code. The processing circuit can then select an appropriate compensation technique that best compensates for that particular vehicle. The code may be encoded in the activation signal such that a unique pulse sequence is generated when the vehicle accessory is activated. For example, one accessory may have a 90% duty cycle, while another accessory may have a 98% duty cycle. The compass system may also search for changes in battery voltage to determine whether the vehicle and / or vehicle accessory is operating.
乗物アクセサリーにより発生される磁界を補償するための更に別の補償手段は、AC信号でアクセサリーを駆動するコントローラであって、共通に譲渡された米国特許第6,653,831号に開示された技術を使用して、AC電源ラインにより発生されたノイズを補償するためのコントローラである。より詳細には、この特許は、AC電源ラインの周波数の2倍で読みを得ることによりAC電源ラインノイズを除去する磁力計を開示している。従って、読みは、120Hzで得られる。次いで、各センサからの各2つの連続する読みが平均化され、これは、AC電源ラインにより発生された磁界の作用を打ち消す。従って、乗物アクセサリーにより発生されるノイズの作用を打ち消すために、乗物アクセサリーを駆動又はアクチベートするのに使用される信号の周波数の2倍でセンサから読みを得て、各センサからの各2つの連続する読みを平均化することができる。 Yet another compensation means for compensating for the magnetic field generated by a vehicle accessory is a controller that drives the accessory with an AC signal and is disclosed in commonly assigned US Pat. No. 6,653,831. And a controller for compensating for noise generated by the AC power line. More specifically, this patent discloses a magnetometer that removes AC power line noise by taking a reading at twice the frequency of the AC power line. Thus, the reading is obtained at 120 Hz. Each two consecutive readings from each sensor are then averaged, which counteracts the effect of the magnetic field generated by the AC power line. Thus, in order to counteract the effects of noise generated by the vehicle accessory, readings are obtained from the sensor at twice the frequency of the signal used to drive or activate the vehicle accessory, and each two consecutive from each sensor. You can average readings.
上述したように、乗物アクセサリーにより生じる乗物磁気の変化又はノイズを直ちに且つ正確に補償できることが望まれる。これは、ノイズソースからワイヤード接続又はワイヤレス接続を経て信号を受信することにより達成できる。このようなワイヤード接続は、専用ラインでもよいし、或いはローカル又は乗物規模のバスでもよい。赤外線又はRFのような適当なワイヤレス接続、例えば、BLUETOOTH(登録商標)接続を使用することもできる。ワイヤード又はワイヤレス接続が不可能又は実際的でない場合には、コンパス回路は、既知のノイズソースの磁気符号についてコンパスセンサの出力を監視し、コンパスシステムにより使用される幾何学的近似パターンを、既知の又は予想可能な量だけ調整して、識別されたノイズを補償することができる。このような調整は、完全な再校正ルーチンの実行を必要とせずに行われるのが好ましいが、現在の幾何学的近似パターンを所定オフセットだけシフトするか、又はノイズが生じるたびに使用される第2の幾何学的近似パターンへスイッチングすることにより行われてもよい。乗物アクセサリーが、特定の状態にあるときに一定のノイズを発生せずに状態を変化するが、乗物磁気に対する変化を生じさせるもの(即ちサンルーフやコンパーティブルトップ)である場合には、コンパスシステムは、アクセサリーの状態が変化したときに発生すると知られているか又は予想されるものに対応する出力レベルのシフトに対してセンサの出力を監視することができる。この場合も、アクセサリーの状態変化がコンパスセンサの出力レベルに及ぼす作用は、コンパスシステムにより使用される幾何学的近似パターンを既知の又は予想可能な量だけ調整することにより補償できる。このような技術を使用して、コンパスシステムは、ワイヤード接続又は外部の電気的信号を必要とせずにサンルーフ又はコンパーティブルトップの開閉に対して正確に且つ動的に調整を行うことができる。更に、コンパスシステムの補償手段は、乗物アクセサリーにより生じる作用を検出した際に再校正を必要とせずにこの補償を直ちに実行して、乗物アクセサリーの作用が取り除かれると、校正状態に直ちに復帰することができる。更に、開いたサンルーフ又はコンパーティブルトップの作用は、コンパスセンサの出力信号内の符号であって、サンルーフ又はコンパーティブルトップを開閉するためのモーターがアクチベートされたときに生じるノイズに対応する符号を監視することにより、予想することができる。信号のデアクチベーションの際に、コンパス処理回路は、コンパーティブルトップ又はサンルーフが開いた状態で校正中に決定された第2の幾何学的近似パターンを直ちに選択することができ、それ故、コンパーティブルトップ又はサンルーフが開いたときに直ちに校正を行うことができる。 As mentioned above, it is desirable to be able to immediately and accurately compensate for vehicle magnetic changes or noise caused by vehicle accessories. This can be achieved by receiving a signal from a noise source via a wired or wireless connection. Such a wired connection may be a dedicated line or a local or vehicle scale bus. A suitable wireless connection such as infrared or RF, for example a BLUETOOTH® connection, can also be used. If a wired or wireless connection is not possible or impractical, the compass circuit monitors the output of the compass sensor for a known noise source magnetic code, and the geometric approximation pattern used by the compass system is known. Or it can be adjusted by a predictable amount to compensate for the identified noise. Such adjustments are preferably made without the need to perform a complete recalibration routine, but the current geometric approximation pattern is shifted by a predetermined offset or is used whenever noise occurs. It may be done by switching to two geometric approximation patterns. A compass system if the vehicle accessory changes state without generating a certain noise when in a certain state, but causes a change to the vehicle magnetism (ie sunroof or compatable top) Can monitor the output of the sensor for a shift in output level corresponding to what is known or expected to occur when the accessory's state changes. Again, the effect of accessory state changes on the output level of the compass sensor can be compensated by adjusting the geometric approximation pattern used by the compass system by a known or predictable amount. Using such a technique, the compass system can accurately and dynamically adjust for the opening and closing of the sunroof or the compatible top without the need for wired connections or external electrical signals. Furthermore, the compensation means of the compass system performs this compensation immediately without detecting re-calibration when detecting the effects caused by the vehicle accessory, and immediately returns to the calibration state when the effects of the vehicle accessory are removed. Can do. In addition, the action of the open sunroof or composable top is a sign in the output signal of the compass sensor, corresponding to the noise that occurs when the motor for opening and closing the sunroof or compassible top is activated. Can be predicted by monitoring. Upon signal deactivation, the compass processing circuit can immediately select the second geometric approximation pattern determined during calibration with the combustible top or sunroof open, and therefore Calibration can be performed immediately when the bable top or sunroof opens.
監視回路が監視する符号磁界作用は、乗物バッテリの電圧の関数としてスケーリングされてもよい。導電性風防ガラスのような乗物アクセサリーは、乗物バッテリ電圧の関数として変化する符号ノイズを発生する。従って、監視回路は、バッテリ電圧も監視して、それが監視する磁界符号をスケーリングし、乗物アクセサリーが動作しているかどうか決定することもできる。 The sign magnetic field effect monitored by the monitoring circuit may be scaled as a function of the vehicle battery voltage. Vehicle accessories such as conductive windshields generate sign noise that varies as a function of vehicle battery voltage. Thus, the monitoring circuit can also monitor the battery voltage, scale the magnetic field sign it monitors, and determine whether the vehicle accessory is operating.
乗物に配置される電子コンパスは、通常、乗物が現在位置する地理的ゾーンをユーザがセットして、コンパス処理回路がこの位置識別情報を使用して、その特定の地理的ゾーンに対するオフセット補償を確立できるようにすることを必要とする。このような補償は、真のN極及び磁気N極のオフセットを修正するために必要とされる。このオフセットの作用は、世界中の種々の地理的領域で異なるので、従来のコンパスシステムは、乗物が位置する地理的ゾーンを通知することが必要であった。 An electronic compass placed on a vehicle typically sets the geographic zone in which the vehicle is currently located, and the compass processing circuitry uses this location identification information to establish offset compensation for that particular geographic zone. You need to be able to do it. Such compensation is required to correct for true north and magnetic north pole offsets. Because the effect of this offset is different in different geographic regions around the world, conventional compass systems have been required to inform the geographic zone in which the vehicle is located.
新たなカーディーラーは、顧客の地理的ゾーンを手動でセットできるが、顧客は、国を横切って移動又は走行して、乗物が他のゾーンで駆動されることがある。従って、現在のコンパスシステムは、それらが異なる地理的ゾーンへ横断したときにユーザがそれを知りそしてコンパスにそのゾーンを手動でセットするよう思い出すことを必要とする。多くのユーザは、それらの地理的ゾーンをコンパスに最初にいかにセットするか知らなかったり、又は異なるゾーンへ走行したときにそれを行うのを忘れたりするので、ユーザが地理的ゾーンを単に適切にセットしさえすれば生じることのない多数の保証上のクレイムが発生している。 New car dealers can manually set the customer's geographic zone, but the customer may move or travel across the country and the vehicle may be driven in other zones. Thus, current compass systems require the user to know when they have crossed to a different geographic zone and remember to manually set that zone on the compass. Many users don't know how to initially set their geographic zone in the compass, or forget to do it when driving to a different zone, so that the user simply sets the geographic zone appropriately There are a number of warranty claims that can only occur if set.
上述したように、GPSシステムは、乗物の位置を識別するのに使用することができ、そしてルックアップテーブルは、地理的ゾーン及び適切なコンパス修正を決定するために参照することができる。しかしながら、GPS信号は、コンパスシステムに常に利用できるのではない。というのは、GPSアンテナ及び受信器が全ての乗物に組み込まれているのではなく、又、コンパスシステムがその乗物位置識別信号にアクセスできる場所にいないこともあるためである。従って、本発明の態様は、ゾーンが設定されないときにコンパスシステムの精度を高めることである。更に、本発明は、以下に詳細に述べるように、ゾーンをセットする必要性又はゾーンの正確な指示を与える必要性を排除できる。 As described above, the GPS system can be used to identify the position of the vehicle, and the lookup table can be consulted to determine the geographic zone and the appropriate compass correction. However, GPS signals are not always available for compass systems. This is because the GPS antenna and receiver are not built into every vehicle, and the compass system may not be in a location where it can access the vehicle location identification signal. Accordingly, an aspect of the present invention is to increase the accuracy of the compass system when no zone is set. Furthermore, the present invention eliminates the need to set a zone or provide an accurate indication of the zone, as described in detail below.
北アメリカのほとんどの道路は、東西南北の碁盤目に接近している。換言すれば、ほとんどの道路は、一般にまっすぐで、東西又は南北に延びている。この事実に基づき、本発明のコンパスシステムは、東/西又は南/北の道路に沿って走行する間に磁気分散(variance)を決定し、次いで、この分散を、コンパスヘッディングを補償するためのメカニズムとして使用するようにプログラムすることができる。乗物が東/西又は南/北の道路に沿って走行しているかどうか決定するためのコンパスシステムの能力は、ほぼ90°の転回が最後になされたかどうかに基づいて検証することができる。米国大陸の地理的ゾーンは、全て、米国大陸の48州内において公称約±20°以内に入る。従って、乗物がシステムの裕度(±20°)内でほぼ東/西/南/北にあり、そして約90°の転回がなされた場合には、そのヘッディングと一次ヘッディングとの間の差を使用して、分散の計算をゆっくりシフトする。充分な平均化で、適度な結果を得ることができる。 Most roads in North America are close to the grid on the east, west, south, and north sides. In other words, most roads are generally straight and extend east-west or north-south. Based on this fact, the compass system of the present invention determines the magnetic variance while traveling along the east / west or south / north road, and then uses this variance to compensate for the compass heading. Can be programmed to be used as a mechanism. The ability of the compass system to determine whether a vehicle is traveling along an east / west or south / north road can be verified based on whether a turn of approximately 90 ° was last made. All geographic zones of the US continent fall within a nominal range of about ± 20 ° within 48 states of the US continent. Thus, if the vehicle is approximately east / west / south / north within the system margin (± 20 °) and a turn of about 90 ° is made, the difference between the heading and the primary heading is Use to shift the variance calculation slowly. Reasonable results can be obtained with sufficient averaging.
可動センサを伴うシステム、例えば、コンパスセンサがバックミラーハウジングに配置されたシステムでは、地理的ゾーン及びミラーの照準の結果を使用して、ゾーンだけでなく、ミラー位置についても、補償を行うことができる。±20°に代わって、ゾーンと予想されるミラー角度及び変動の和を使用してもよい。 In systems with moving sensors, such as systems where the compass sensor is located in the rearview mirror housing, the geographic zone and mirror aim results can be used to compensate not only for the zone but also for the mirror position. it can. Instead of ± 20 °, the zone plus the expected mirror angle and variation sum may be used.
更に、校正ポイントの信頼性が高く且つ乗物が比較的一定の方向に長時間(即ち数時間)にわたって走行する場合には、乗物が長い旅程にあり、多数の磁気変化ゾーンを横断し得ると考えるのが妥当である。このような長い旅程の間には、毎時間0.5°といった規則的な間隔で分散の小さなシフトを追加又は減算してもよい。末端ゾーンでは、南/北の走行が、同様の技術を用いて補償できる変動を引き起こす。 Further, if the calibration point is reliable and the vehicle travels in a relatively constant direction for a long time (ie, several hours), the vehicle will be on a long journey and may traverse multiple magnetic change zones. Is reasonable. During such long itineraries, small shifts of variance may be added or subtracted at regular intervals such as 0.5 ° per hour. In the end zone, south / north travel causes variations that can be compensated using similar techniques.
上述した校正方法では、安定性のポイントを定義するRAMに記憶された4つのポイントが、おそらく、90°分離される。これら4つのポイントの回転を、ミラーの回転及びゾーンの修正に使用することができる。 In the calibration method described above, the four points stored in the RAM defining the stability points are probably 90 ° apart. These four point rotations can be used for mirror rotation and zone correction.
上述した技術を使用する1つの効果は、現在の地理的ゾーンが各々約4.2°となることである。従って、地理的ゾーンを手動で選択する現在の技術は、ゾーン内に約4°のエラーしか生じない。しかしながら、本発明は、各地理的ゾーン内の小さな分散を補償し、従って、より正確な補償を与えることができる。 One advantage of using the technique described above is that the current geographic zones are each about 4.2 °. Thus, current techniques for manually selecting a geographic zone produce only about 4 ° error in the zone. However, the present invention compensates for small variances within each geographic zone and thus can provide more accurate compensation.
乗物走行の通常方向の統計学的分析をサポートするために、乗物がある方向に走行する頻度の統計学的情報を示す3つのプロットが図示されている。図42Aは、種々のヘッディングでの走行に対して乗物が測定された秒数をプロットしたものである。図42Bは、フィルタリング技術としてサンプルを受け容れる前に90°の転回を行うことが要求されるときに種々のヘッディングにおけるサンプル数又は発生数をプロットしたものである。明らかに、これは、90°間隔と間隔との間に存在する多数のサンプルを除去する。図42Cは、優勢なピークから±20°より大きな全てのポイントが除去されるように、更なるフィルタリングを伴うデータを示す。従って、明らかに、乗物走行には、東西南北走行に対応する4つの主たるピークがある。従って、0°、90°、180°及び270°からのこれらピークの分散を測定し、これを使用して、コンパスの読みを補償した後に、ヘッディングを表示することができる。 In order to support a statistical analysis of the normal direction of vehicle travel, three plots showing statistical information of the frequency with which the vehicle travels in a direction are shown. FIG. 42A is a plot of the number of seconds a vehicle was measured for travel with various headings. FIG. 42B is a plot of the number of samples or occurrences at various headings when it is required to perform a 90 ° turn before accepting the sample as a filtering technique. Obviously, this removes a large number of samples that exist between 90 ° intervals. FIG. 42C shows the data with further filtering so that all points greater than ± 20 ° from the dominant peak are removed. Clearly, therefore, vehicle travel has four main peaks corresponding to east, west, south, and north. Thus, the dispersion of these peaks from 0 °, 90 °, 180 ° and 270 ° can be measured and used to display the heading after compensating the compass reading.
乗物が位置する地理的ゾーンに対する適切な補償を決定するための別の技術は、選択された地理的ゾーンを示す改良された表示グラフィックを与えることである。これは、ユーザが、選択されたゾーンを視覚的に確認するのを許す。しかしながら、非常に多数のゾーンがあるので、選択されたゾーンを正確に照明することは困難であり、又、運転者が、どのゾーンに位置するかを厳密に決定することが困難である。上述した自動ゾーン検出方法を助成するために、特定の地理的領域(即ち、国、大陸等)に対するタイムゾーンを示すグラフィックディスプレイが設けられてもよい。このようなディスプレイの一例が図43に示されている。図示されたように、米国のグラフィック地図に4つのタイムゾーンが示され、これらタイムゾーンの1つが照明又は非照明とされるか、さもなければ、他のゾーンとは異なる状態で照明されて、乗物が現在位置するタイムゾーンを示す。これは、正確なフィードバックをユーザに与え、乗物が位置する適切なタイムゾーンを適切に選択できるようにする。このような表示及び選択機構は、北アメリカについて使用されている現在の15の異なる地理的磁気ゾーンより著しく直観的である。というのは、運転者が、地理的な磁気ゾーンよりタイムゾーンの方が非常に分かり易いからである。又、RDSラジオ(CT−クロックタイム)、及び/又はリファレンス(NIST(WWVB、WWV))、或いはローカルで発生される時間基準のような、タイムゾーンの自動ソースを使用してもよく、これは、通常、タイムゾーンに対してユーザにより手動で調整されるか又はGPSを使用して自動的に調整される。このようなクロックは、コンパスが配置されたバックミラー又は他の乗物アクセサリー内でディスプレイにおいて実施されてもよいし、或いは乗物内の離れた位置に設けられてバス又は個別ワイヤを経てコンパスシステムへタイムゾーンを送信してもよい。好ましい形態では、グラフィックディスプレイを、参考としてここに全開示を援用する米国特許第6,356,376号に開示されたように構成してもよい。或いは又、このディスプレイは、グラフィック表示ではなく、アルファニューメリックフォーマットでタイムゾーンを表示してもよい。 Another technique for determining the appropriate compensation for the geographic zone in which the vehicle is located is to provide an improved display graphic showing the selected geographic zone. This allows the user to visually confirm the selected zone. However, because there are so many zones, it is difficult to accurately illuminate the selected zone and it is difficult for the driver to determine exactly which zone is located. To assist the automatic zone detection method described above, a graphic display may be provided that shows the time zone for a particular geographic region (ie, country, continent, etc.). An example of such a display is shown in FIG. As shown, four time zones are shown on a graphic map of the United States, one of these time zones being illuminated or unilluminated, or otherwise illuminated differently from the other zones, Indicates the time zone where the vehicle is currently located. This gives accurate feedback to the user so that the appropriate time zone in which the vehicle is located can be properly selected. Such a display and selection mechanism is significantly more intuitive than the current 15 different geographic magnetic zones used for North America. This is because the time zone is much easier for the driver to understand than the geographical magnetic zone. You may also use automatic sources of time zones, such as RDS radio (CT-clock time) and / or reference (NIST (WWVB, WWV)) or locally generated time reference, Usually adjusted manually by the user for the time zone or automatically using GPS. Such a clock may be implemented on the display in a rearview mirror or other vehicle accessory in which the compass is located, or may be provided at a remote location in the vehicle and timed to the compass system via a bus or individual wire. Zones may be sent. In a preferred form, the graphic display may be configured as disclosed in US Pat. No. 6,356,376, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. Alternatively, the display may display the time zone in an alphanumeric format rather than a graphic display.
減少された数のゾーンがユーザに表示されるが、上述した自動ゾーン検出方法と結合されると、良好な精度が依然として得られる。ゾーン計算の結果は、選択されたゾーンの周りの適度な構成(例えば、ユーザインターフェイスゾーンサイズの半分)で切り取られる。これは、以前の方法の精度を低下させることのある奇数交通パターンに対して保護する。経歴サンプルを記憶しそして記憶された経歴サンプルを分析するときにはイグニッションサイクル中に最初及び/又は最後に検出されるヘッディング変化が生じる前後に得られる乗物ヘッディングサンプルに小さな重みを与えると、付加的な改善を得ることができる。これは、碁盤の目上になく頻繁に見られない街路から外れた車道に乗物があるときにこれらの乗物ヘッディングサンプルが生じることがあるためである。奇数交通パターンに対して保護する別のやり方は、ある時間にわたってセンサの出力を平均化することである。 Although a reduced number of zones are displayed to the user, good accuracy is still obtained when combined with the automatic zone detection method described above. The result of the zone calculation is clipped with a reasonable configuration around the selected zone (eg, half the user interface zone size). This protects against odd traffic patterns that can reduce the accuracy of previous methods. Adding a small weight to the vehicle heading samples obtained before and after the first and / or last detected heading change during the ignition cycle gives an additional improvement when memorizing the historical samples and analyzing the stored historical samples Can be obtained. This is because these vehicle heading samples may occur when the vehicle is on a roadway off the street that is not visible on the board and is not frequently seen. Another way to protect against odd traffic patterns is to average the sensor output over time.
第2導関数を使用してノイズレベルを計算するのが好ましいが、それとは別に又はそれに加えてデジタルフィルタを使用してノイズレベルを減少することができる。更に、工場での校正及び利得(通常mG単位)のプリセットにより利益を得ることもできる。 Although it is preferred to calculate the noise level using the second derivative, a noise level can be reduced using a digital filter separately or in addition thereto. In addition, it can benefit from factory calibration and gain (usually in mG) presets.
本発明は、電子コンパスシステムをバックミラーアッセンブリのミラーハウジング内に組み込むものとして説明した。当業者であれば、種々の他の乗物アクセサリー及びコンポーネントをバックミラーアッセンブリに全体的又は部分的に且つ種々の組み合わせで組み込めることが明らかであろう。このような乗物アクセサリー及びコンポーネントは、ミラーハウジング、ミラーマウント、ミラーマウント又はハウジングへのアタッチメント内、その上、又はそれに対して取り付けることもできるし、或いはバックミラーアッセンブリに関連したコンソール又は他のハウジング内に取り付けることもできる。更に、このような乗物アクセサリーは、プロセッサ、センサ、電源、ワイヤハーネス及びプラグ、ディスプレイ、スイッチ、アンテナ等のコンポーネントを互いに共有してもよい。他の乗物アクセサリー、コンポーネント又は特徴の例を以下に詳細に述べる。 The present invention has been described as incorporating an electronic compass system within the mirror housing of a rearview mirror assembly. It will be apparent to those skilled in the art that various other vehicle accessories and components can be incorporated into the rearview mirror assembly, in whole or in part, and in various combinations. Such vehicle accessories and components can be attached to, on or against the mirror housing, mirror mount, mirror mount or attachment to the housing, or in a console or other housing associated with the rearview mirror assembly. It can also be attached to. Furthermore, such vehicle accessories may share components such as processors, sensors, power supplies, wire harnesses and plugs, displays, switches, antennas and the like. Examples of other vehicle accessories, components or features are described in detail below.
図44A−Cは、上述した電子コンパスシステムのいずれかが組み込まれる別の実施形態のバックミラーアッセンブリ900aを示す。図44A−44Cに示すように、ミラーアッセンブリ900aは、ベゼル902及びケース904を備えている。これらベゼル及びケースは、反射素子901及び情報ディスプレイ905a及び905bに加えて、特徴部を組み込むためのミラーハウジングを画成するように結合される。参考としてここに援用する共通に譲渡された米国特許第6,102,546号、第D410,607号、第6,407,468号、第6,420,800号、及び第6,471,362号は、本発明に使用することのできる種々のベゼル、ケース、及びそれに関連したボタン構造体の例を説明している。
44A-C illustrate another embodiment of a
図44A−44Cに示すように、ミラーアッセンブリは、第1及び第2のマイクロホン910a及び910bを含むことができる。本発明に使用するためのマイクロホンの例が、参考としてここに援用する共通に譲渡された米国特許出願第09/444,176号、米国特許第6,614,911号、米国特許出願公告第US2002/0110256A1号、及びPCT出願第WO03/041285号に説明されている。2つのマイクロホンが、ミラーケース904の裏面に取り付けられて示されているが、1つ以上のこのようなマイクロホンを、ミラーアッセンブリの頂部に取り付けることもできるし(図45A及び45Bに示すように)、ミラーアッセンブリの底部、或いはミラーケース又はベゼル内のどこかに取り付けることもできる。2つのマイクロホン910a及び910bは、ミラーアッセンブリの各端付近に1つづつ、ミラーケースの背面においてくぼんだ部分912a及び912bに組み込まれるのが好ましい。図44Aに示すように、マイクロホンは、音響ダム914がマイクロホンハウジング918内のトランスジューサ916の周りに延びるようにして構成される。この好ましい構成の付加的な細部は、参考としてここに援用する共通に譲渡されたPCT出願第WO03/041285号に開示されている。マイクロホンを含むオーディオシステムは、共通の制御器において、情報ディスプレイと少なくとも部分的に一体化されてもよいし、及び/又は情報ディスプレイとコンポーネントを共有してもよい。更に、これらシステム及び/又はそれにより制御される装置の状態は、関連情報ディスプレイに表示されてもよい。
As shown in FIGS. 44A-44C, the mirror assembly can include first and
図45A及び45Bに示すように、単一のマイクロホン910がミラーアッセンブリ900bの上面に設けられている。この構造では、前記PCT出願第WO03/041285号、及び米国特許出願公告第US2002/0110256A1号に開示されたのと同様にマイクロホンハウジング918に2つのトランスジューサを含むのが好ましい。
As shown in FIGS. 45A and 45B, a
ミラーアッセンブリ900は、第1及び第2の照明アッセンブリ920a及び920bを含むことができる。本発明に使用するための種々の照明アッセンブリ及び照明装置が、参考としてここに援用する、共通に譲渡された米国特許第5,803,579号、第6,335,548号、第6,441,943号、第6,521,916号、第6,523,976号、第6,670,207号及び第6,805,474号、並びに共通に譲渡された米国特許出願第09/723,675号に説明されている。各照明アッセンブリは、反射器、レンズ及び照明装置(図示せず)を備えているのが好ましい。前乗客席エリアを照明するように一般的に配置されたものと、運転席エリアを照明するように一般的に配置された第2のものとの2つの照明アッセンブリがあってもよい。或いは又、両座席エリアを照明する1つの照明アッセンブリだけでもよいし、及び/又は中央コンソールエリア、頭上コンソールエリア、又は前座席間のエリアを照明するような付加的な照明アッセンブリがあってもよい。
The
又、ミラーアッセンブリ900は、第1及び第2のスイッチ922a及び922bを含んでもよい。本発明に使用するのに適したスイッチは、参考としてここに援用する共通に譲渡された米国特許第6,407,468号、第6,420,800号、第6,426,568号、第6,614,579号、及び第6,471,362号に詳細に説明されている。これらのスイッチは、照明アッセンブリ、ディスプレイ、ミラー反射率、音声作動システム、コンパスシステム、電話システム、高速道路料金所インターフェイス、テレメトリーシステム、ヘッドライトコントローラ、降雨センサ、タイヤ圧監視システム、ナビゲーションシステム、レーン逸脱警報システム、適応クルーズ制御システム等を制御するために組み込むことができる。ここに述べるか又は参考として援用する参照文献に述べられた他のディスプレイ又はシステムは、関連乗物内の任意の位置に組み込まれてもよいし、スイッチを使用して制御されてもよい。
The
又、ミラーアッセンブリ900は、第1及び第2のインジケータ924a及び924bを含むこともできる。本発明に使用するための種々のインジケータが、参考としてここに援用する米国特許第5,803,579号、第6,335,548号、第6,441,943号、第6,521,916号、第6,523,976号、第6,670,207号及び第6,805,474号、並びに共通に譲渡された米国特許出願番号第09/723,675号に説明されている。これらのインジケータは、ディスプレイ、ミラー反射率、音声作動システム、コンパスシステム、電話システム、高速道路料金所インターフェイス、テレメトリーシステム、ヘッドライトコントローラ、降雨センサ、セキュリティシステム等の状態を指示することができる。ここに述べるか又は参考として援用する参照文献に述べられた他のディスプレイ又はシステムは、関連乗物内の任意の位置に組み込まれてもよいし、インジケータにより指示された状態を有してもよい。
The
ミラーアッセンブリ900は、更に、眩光及び周囲光センサとして各々作用する第1及び第2の光センサ926及び928を含むことができる。本発明に使用するのに好ましい光センサは、参考としてここに援用する、共通に譲渡された米国特許第5,923,027号、第6,313,457号、第6,359,274号、第6,379,013号、第6,402,328号、6,679,608号、及び第6,831,268号に詳細に説明されている。眩光センサ926及び/又は周囲光センサ928は、自己調光反射素子の反射率と、情報ディスプレイ及び/又はバックライトの輝度とを自動的に制御する。又、眩光センサ926は、トレーラー乗物のヘッドライトを感知するのにも使用され、そして周囲光センサは、システムが動作している周囲光線状態を検出するのに使用される。別の実施形態では、スカイ(sky)センサ930が、一般的に関連乗物の上及び前方の光レベルを検出するように組み込まれ配置される。このスカイセンサ930は、自己調光素子の反射率、被制御乗物の外部光、及び/又は情報ディスプレイの輝度を自動的に制御するのに使用できる。ミラーアッセンブリは、更に、乗物の運転者側及び乗客側に向かう光レベルを感知して、乗物の気候制御システムを制御するための太陽負荷(sun-load)センサを備えてもよい。
The
更に、ミラーアッセンブリ900は、ミラーベゼル902に配置された第1、第2、第3、第4及び第5のオペレータインターフェイス932a−932eを含むこともできる。各オペレータインターフェイスは、バックライト情報ディスプレイ「A」、「AB」、「A1」、「C」及び「12」を含むように示されている。これらのオペレータインターフェイスは、関連乗物のどこかに組み込むことができ、例えば、ミラーケース、アクセサリーモジュール、計装パネル、オーバーヘッドコンソール、ダッシュボード、座席、センターコンソール等に組み込めることが理解されよう。適当なスイッチ構造体が、参考としてここに援用する共通に譲渡された米国特許第6,407,468号、第6,420,800号、第6,426,568号、第6,614,579号、及び第6,471,362号に詳細に説明されている。これらのオペレータインターフェイスは、照明アッセンブリ、ディスプレイ、ミラー反射率、音声作動システム、コンパスシステム、電話システム、高速道路料金所インターフェイス、テレメトリーシステム、ヘッドライトコントローラ、降雨センサ、タイヤ圧監視システム、ナビゲーションシステム、レーン逸脱警報システム、適応クルーズ制御システム等を制御することができる。ここに述べるか又は参考として援用する参照文献に述べられた他のディスプレイ又はシステムは、関連乗物内の任意の位置に組み込まれてもよいし、オペレータインターフェイス(1つ又は複数)を使用して制御されてもよい。例えば、ユーザは、所定の情報を示すようにディスプレイ(1つ又は複数)をプログラムしてもよいし、一連の情報をスクロールするようにディスプレイ(1つ又は複数)をプログラムしてもよいし、或いはある操作装置に関連したセットポイントを関連センサ入力と共に入力して、所定事象の発生時にある情報を表示するようにしてもよい。例えば、一実施形態では、所与のディスプレイは、エンジンの温度がスレッシュホールドより高くなるまで非照明状態とされ、次いで、ディスプレイは、エンジンの温度を表示するように自動的にセットされる。別の例としては、乗物の後部に配置された接近センサをコントローラに接続し、そしてバックミラーのディスプレイに結合して、物体までの距離を運転者に指示することができ、即ちディスプレイは、所与の距離に比例する長さを有するバーとして構成されてもよい。
In addition, the
これら付加的な特徴部の特定の位置及び数が図44A−44C及び図45A、45Bに示されているが、ここに援用する参照文献に示すように、それより少数又は多数の個々の装置を関連乗物内の任意の位置に組み込めることが理解されよう。 Specific locations and numbers of these additional features are shown in FIGS. 44A-44C and FIGS. 45A, 45B, but fewer or more individual devices may be used as shown in the references incorporated herein. It will be appreciated that it can be incorporated at any location within the associated vehicle.
ミラーアッセンブリを乗物内で風防ガラス898又は乗物のルーフ構造体に取り付けるためのミラーマウント903が含まれる。降雨センサ、カメラ、ヘッドライド制御器、付加的なマイクロプロセッサ、付加的な情報ディスプレイ、コンパスセンサ等の多数のアクセサリーを、マウント903、又は該マウント903に取り付けられたハウジング952に組み込んでもよいことが理解されよう。これらのシステムは、共通の制御器において、情報ディスプレイと少なくとも部分的に一体化されてもよいし、及び/又は情報ディスプレイとコンポーネントを共有してもよい。更に、これらシステム及び/又はそれにより制御される装置の状態をその関連情報ディスプレイに表示してもよい。
A
ミラーアッセンブリ900は、図44Aにおいて、コンパスセンサモジュール(図示せず)が取り付けられる回路板960と、入力/出力バスインターフェイス(図示せず)を伴うドーターボード962とを更に含むように示されている。
The
センサ926及び928のいずれか又は両方からの電気的出力信号をコントローラ(図示せず)への入力として使用して、反射素子901の反射率、及び/又はディスプレイ905a及び905bのいずれか1つ又は全部の輝度を制御することもできる。これと共に使用するための種々の制御回路の詳細が、参考としてここに援用する共通に譲渡された米国特許第5,883,605号、第5,956,012号、第6,084,700号、第6,222,177号、第6,224,716号、第6,247,819号、第6,249,369号、第6,392,783号、及び第6,402,328号に説明されている。これらのシステムは、共通の制御器において、情報ディスプレイと少なくとも部分的に一体化されてもよいし、及び/又は情報ディスプレイとコンポーネントを共有してもよい。更に、これらシステム及び/又はそれにより制御される装置の状態をその関連情報ディスプレイに表示してもよい。
The electrical output signal from either or both
コンパスセンサモジュールは、回路板960に取り付けられるものとして説明したが、センサモジュールは、マウント903内に配置されてもよく、アクセサリーモジュール952は、ミラーアッセンブリ900の近く、又は関連乗物内の任意の位置、例えば、ダッシュボードの下、オーバーヘッドコンソール内、センターコンソール内、トランク内、エンジン区画内、等に配置されてもよいことが理解されよう。上述したコンパスシステムは、共通の制御器において、情報ディスプレイと少なくとも部分的に一体化されてもよいし、及び/又は情報ディスプレイとコンポーネントを共有してもよい。更に、これらシステム及び/又はそれにより制御される装置の状態をその関連情報ディスプレイに表示してもよい。
Although the compass sensor module has been described as being attached to the
回路板960は、マイクロプロセッサのようなコントローラ(図示せず)を備えてもよく、又、ドーターボード962は、情報ディスプレイ905aを備えてもよい。マイクロプロセッサは、例えば、コンパスセンサモジュールから信号(1つ又は複数)を受信し、それら信号を処理し、そしてそれら信号をドーターボードへ送信して、ディスプレイ905aを制御し、それに対応する乗物ヘッディングを指示する。ここに説明され、そしてここに援用した参照文献にも説明されたように、コントローラは、光センサ(1つ又は複数)、降雨センサ(1つ又は複数)(図示せず)、自動的乗物外部光コントローラ(1つ又は複数)(図示せず)、マイクロホン(1つ又は複数)、グローバルポジショニングシステム(図示せず)、テレコミュニケーションシステム(図示せず)、オペレータインターフェイス(1つ又は複数)、及び多数の他の装置から信号(1つ又は複数)を受信し、そして適切な視覚指示を与えるように情報ディスプレイ(1つ又は複数)を制御することができる。
The
コンパスシステムを制御するのに使用されるコントローラ(1つ又は複数)は、ミラー反射率、外部の光、降雨センサ、コンパス、情報ディスプレイ、風防ガラスワイパー、ヒーター、デフロスター、デフォッガー、エアコンディショナー、電話システム、ナビゲーションシステム、セキュリティシステム、タイヤ圧監視システム、ガレージドアオープニング送信器、リモートキーレスエントリー、テレメトリーシステム、デジタル信号プロセッサをベースとする音声作動システムのような音声確認システム、及び乗物の速度を、少なくとも一部分、制御することができる。コントローラ796(1つ又は複数)は、ここに説明されそしてここに援用した参照文献にも説明されたいずれかの装置に関連したスイッチ及び/又はセンサから信号を受信して、ここに説明され又はここに援用した参照文献に説明された他の装置を自動的に操作することができる。コントローラは、ミラーアッセンブリの外部に少なくとも一部分配置されてもよいし、或いは乗物のどこかに第2のコントローラを含むか又は乗物全体にわたり付加的なコントローラを含んでもよい。個々のプロセッサは、シリアルに、パラレルに、BLUETOOTH(登録商標)プロトコルにより、ワイヤレス通信により、乗物バスを経て、CANバスを経て、又は他の適当な通信により、通信するように構成できる。このような外部接続のために、マルチピンコネクタインターフェイス964を設けることができる。
The controller (s) used to control the compass system are mirror reflectivity, external light, rain sensor, compass, information display, windshield wiper, heater, defroster, defogger, air conditioner, telephone system Navigation systems, security systems, tire pressure monitoring systems, garage door opening transmitters, remote keyless entry, telemetry systems, voice recognition systems such as digital signal processor based voice activation systems, and vehicle speed, at least in part Can be controlled. Controller 796 (s) receives signals from switches and / or sensors associated with any of the devices described herein and described in the references incorporated herein and described herein or Other devices described in the references incorporated herein can be automatically operated. The controller may be located at least in part outside the mirror assembly, or may include a second controller somewhere in the vehicle or additional controllers throughout the vehicle. The individual processors can be configured to communicate serially, in parallel, via the BLUETOOTH® protocol, via wireless communication, via the vehicle bus, via the CAN bus, or other suitable communication. A
参考としてここに援用する共通に譲渡された米国特許第5,990,469号、第6,008,486号、第6,130,421号、第6,130,448号、第6,255,639号、第6,049,171号、第5,837,994号、第6,403,942号、第6,281,632号、第6,291,812号、第6,469,739号、第6,465,963号、第6,429,594号、第6,587,573号、第6,611,610号、第6,621,616号、第6,653,614号、第6,379,013号、第6,861,809号、及び第6,774,988号、並びに米国特許出願第公告第US2004−0143380A1号、及びUS2004−0008410A1号に説明された外部光制御システムは、本発明に基づいて組み込むことができる。これらのシステムは、共通の制御器において、情報ディスプレイと少なくとも部分的に一体化されてもよいし、及び/又は情報ディスプレイとコンポーネントを共有してもよい。更に、これらシステム及び/又はそれにより制御される装置の状態は、関連情報ディスプレイに表示されてもよい。米国特許第6,587,573号に開示されたように、コンパスセンサ及び像形成センサアレー950は、両方とも、マウント903にアタッチされたアクセサリーハウジング952に収容することができる。
Commonly assigned US Pat. Nos. 5,990,469, 6,008,486, 6,130,421, 6,130,448, 6,255, incorporated herein by reference. 639, 6,049,171, 5,837,994, 6,403,942, 6,281,632, 6,291,812, 6,469,739 , No. 6,465,963, No. 6,429,594, No. 6,587,573, No. 6,611,610, No. 6,621,616, No. 6,653,614, No. The external light control systems described in US Pat. Nos. 6,379,013, 6,861,809, and 6,774,988, and US Patent Application Publication Nos. US2004-0143380A1 and US2004-0008410A1 , It can be incorporated on the basis of the invention. These systems may be at least partially integrated with the information display and / or share components with the information display in a common controller. Furthermore, the status of these systems and / or the devices controlled thereby may be displayed on the relevant information display. As disclosed in US Pat. No. 6,587,573, both the compass sensor and
水分センサ及び風防ガラスフォグ検出システムは、参考としてここに援用する共通に譲渡された米国特許第5,923,027号、第6,617,564号、第6,313,457号、及び第6,681,163号に説明されている。これらのシステムは、共通の制御器において、情報ディスプレイと少なくとも部分的に一体化されてもよいし、及び/又は情報ディスプレイとコンポーネントを共有してもよい。更に、これらシステム及び/又はそれにより制御される装置の状態は、関連情報ディスプレイに表示されてもよい。 Moisture sensors and windshield fog detection systems are commonly assigned U.S. Pat. Nos. 5,923,027, 6,617,564, 6,313,457, and 6, which are incorporated herein by reference . 681,163 . These systems may be at least partially integrated with the information display and / or share components with the information display in a common controller. Furthermore, the status of these systems and / or the devices controlled thereby may be displayed on the relevant information display.
参考としてここに援用する共通に譲渡された米国特許第6,262,831号には、本発明に使用するための電源が説明されている。これらのシステムは、共通の制御器において、情報ディスプレイと少なくとも部分的に一体化されてもよいし、及び/又は情報ディスプレイとコンポーネントを共有してもよい。更に、これらシステム及び/又はそれにより制御される装置の状態は、関連情報ディスプレイに表示されてもよい。 Commonly assigned US Pat. No. 6,262,831, incorporated herein by reference, describes a power source for use in the present invention. These systems may be at least partially integrated with the information display and / or share components with the information display in a common controller. Furthermore, the status of these systems and / or the devices controlled thereby may be displayed on the relevant information display.
ミラーアッセンブリは、更に、RF信号を受信及び/又は送信するための1つ以上のアンテナ940を含むことができる。ミラーアッセンブリには、更に、適当な受信、送信、及び/又は処理回路が含まれてもよい。このようなアンテナは、セルラー電話システム、BLUETOOTH(登録商標)送信/受信システム、リモートキーレスエントリー(RKE)システム、トレーニング可能なガレージドアオープナーシステム、タイヤ圧監視システム、グローバルポジショニング衛星システム、LORANシステム等に使用することができる。これらシステムの幾つかは、共通のアンテナと、受信、送信、処理及びディスプレイ回路を適宜に共有することができる。バックミラーアッセンブリに組み込まれるタイヤ圧監視システムの例が、参考としてここに援用する共通に譲渡された米国特許第6,215,389号、第6,431,712号、第6,861,942号、及び第6,596,935号に開示されている。バックミラーアッセンブリに組み込まれるGPSシステムの例が、参考としてここに援用する共通に譲渡された米国特許第6,166,698号、第6,297,781号、及び第6,396,446号、並びに米国特許出願公告第US2002/0032510A1号に開示されている。バックミラーアッセンブリに組み込まれるLORANシステムの例が、参考としてここに援用する共通に譲渡された米国特許第6,539,306号に開示されている。バックミラーアッセンブリに組み込まれる電話/テレマティックシステム及びBLUETOOTH(登録商標)システムの両方の例が、参考としてここに援用する共通に譲渡された米国特許出願公告第US2002/0032510A1号に開示されている。バックミラーアッセンブリに組み込まれるトレーニング可能なガレージドアオープニングシステム及びRKEシステムの例が、参考としてここに援用する米国特許第6,091,343号に開示されている。
The mirror assembly can further include one or
ミラーは、更に、ミラーアッセンブリとの間で及びおそらくは乗物との間で情報を送信/受信するための赤外線(IR)送信器/受信器を含むことができる。このようなバックミラーアッセンブリの例が、参考としてここに援用する共通に譲渡された米国特許第6,407,712号に開示されている。 The mirror may further include an infrared (IR) transmitter / receiver for transmitting / receiving information to / from the mirror assembly and possibly to the vehicle. An example of such a rearview mirror assembly is disclosed in commonly assigned US Pat. No. 6,407,712, incorporated herein by reference.
更に、ミラーアッセンブリは、1つ以上の同じ又は異なる形式のディスプレイを含むことができる。異なる形式のディスプレイは、例えば、真空蛍光、LCD、逆LCD、LED、有機LED、ドットマトリクス、バックライト指示等を含む。著しい量の情報を同時に表示するように意図されたディスプレイについては、参考としてここに援用する共通に譲渡された米国特許第6,346,698号に開示されたディスプレイを使用することができる。バックライト指示パネルディスプレイの例が、参考としてここに援用する共通に譲渡された米国特許第6,170,956号、第6,572,233号、第6,356,376号、及び第6,870,655号に開示されている。バックミラーに使用される種々のディスプレイは、参考としてここに援用する共通に譲渡された米国特許第6,356,376号、及び米国特許出願公告第US2002/0154379A1号に開示されている。 Further, the mirror assembly can include one or more of the same or different types of displays. Different types of displays include, for example, vacuum fluorescence, LCD, reverse LCD, LED, organic LED, dot matrix, backlight indication, and the like. For displays intended to display a significant amount of information simultaneously, the display disclosed in commonly assigned US Pat. No. 6,346,698, incorporated herein by reference, can be used. Examples of backlight indicating panel displays are commonly assigned U.S. Pat. Nos. 6,170,956, 6,572,233, 6,356,376, and 6, 870,655 . Various displays used in the rearview mirror are disclosed in commonly assigned US Pat. No. 6,356,376, and US Patent Application Publication No. US 2002/0154379 A1, incorporated herein by reference.
バックミラーアッセンブリハウジングにおける乗物アクセサリーの配線は、取り付けブラケットを通り、そしてチャンネルマウントの下を風防ガラスに沿って(取り付けブラケットがヘッドライナーへと予め延びていない場合)延びることができる。ミラーアッセンブリハウジング内のアクセサリーの配線が取り付けブラケットを通して引き回されるバックミラーアッセンブリの例が、参考としてここに援用する共通に譲渡された米国特許第6,467,919号に開示されている。 Vehicle accessory wiring in the rearview mirror assembly housing can extend through the mounting bracket and along the windshield under the channel mount (if the mounting bracket is not previously extended to the headliner). An example of a rearview mirror assembly in which accessory wiring in a mirror assembly housing is routed through a mounting bracket is disclosed in commonly assigned US Pat. No. 6,467,919, incorporated herein by reference.
本発明は、バックミラーアッセンブリのハウジング内にセンサを配置して実施されるものとして説明したが、センサは、バックミラーアッセンブリの取り付けフット又は他の位置に取り付けることもできる。更に、本発明の電子コンパスの種々のコンポーネントのいずれか又は全部を乗物のどこにでも取り付けることができる。本発明のある実施形態は、新規なもので、陸上用乗物(即ち、自動車、トラック、スポーツユーティリティビヒクル(SUV)、列車、オートバイ、自転車、原動機付き自転車、スクーター、スノーモービル、全地形ビヒクル(ATV)、軍用乗物)のような乗物、並びに航空機、船舶及び水陸両用乗物のような他の乗物に有用であることが更に明らかであろう。 Although the present invention has been described as being implemented with a sensor disposed within the housing of the rearview mirror assembly, the sensor can also be mounted at the mounting foot or other location of the rearview mirror assembly. Furthermore, any or all of the various components of the electronic compass of the present invention can be mounted anywhere on the vehicle. Certain embodiments of the present invention are novel and include land vehicles (ie, automobiles, trucks, sports utility vehicles (SUVs), trains, motorcycles, bicycles, motorbikes, scooters, snowmobiles, all-terrain vehicles (ATVs). It will be further apparent that it is useful for vehicles such as), military vehicles) and other vehicles such as aircraft, ships and amphibious vehicles.
本発明は、磁気感知回路から出力された信号を二次元又は三次元座標系において互いに参照してプロットするプロセスを使用するものとして説明したが、信号を別々に処理及び分析して、その別々の分析結果を比較し、同様の結果に至るという同様の解決策でもよい。 Although the present invention has been described as using a process of plotting signals output from a magnetic sensing circuit with reference to each other in a two-dimensional or three-dimensional coordinate system, the signals are processed and analyzed separately, A similar solution may be used in which analysis results are compared and similar results are achieved.
前記説明は、好ましい実施形態に過ぎないと考えられる。当業者であれば、本発明の種々の変更が明らかであろう。それ故、添付図面に示して説明した実施形態は、本発明を例示するものに過ぎず、特許請求の範囲に規定された本発明の範囲を何ら限定するものではない。 The above description is considered that of the preferred embodiments only. Various modifications of the invention will be apparent to those skilled in the art. Therefore, the embodiments shown and described in the accompanying drawings are merely illustrative of the present invention and do not limit the scope of the present invention defined in the claims.
Claims (7)
地磁界ベクトルの少なくとも2つの成分を感知し、そしてその感知された少なくとも2つの成分を表わす出力信号を発生するための磁気センサ回路と、
前記磁気センサ回路に結合された処理回路であって、前記磁気センサ回路から出力信号を受信し、地磁界ベクトルの相対的強度を決定し、前記磁気センサ回路から受信した出力信号におけるノイズが前記地磁界ベクトルの相対的強度の関数として設定されるスレッシュホールドノイズレベルを超えているかどうか決定し、前記出力信号におけるノイズが前記スレッシュホールドノイズレベルより低い場合には、前記感知された成分の関数として乗物のヘッディングを計算し、そして前記ノイズが前記スレッシュホールドノイズレベルを超えている場合には前記計算されたヘッディング又は以前のヘッディングを表わすヘッディング信号を発生するための処理回路と、
を備えた電子コンパスシステム。In an electronic compass system for vehicles,
A magnetic sensor circuit for sensing at least two components of the geomagnetic field vector and generating an output signal representative of the sensed at least two components;
A processing circuit coupled to the magnetic sensor circuit, receiving an output signal from the magnetic sensor circuit, determining a relative strength of a geomagnetic field vector, and noise in the output signal received from the magnetic sensor circuit Determining whether a threshold noise level set as a function of the relative strength of the magnetic field vector is exceeded, and if the noise in the output signal is lower than the threshold noise level, the vehicle as a function of the sensed component And a processing circuit for generating a heading signal representing the calculated heading or previous heading if the noise exceeds the threshold noise level;
Electronic compass system with
前記出力信号の変化がスレッシュホールドノイズレベルを超えないときにのみ、前記ヘッディング信号を更新し、そして
前記出力信号の変化がスレッシュホールドノイズレベルを最後に超えたときから規定の時間周期が経過したときにのみ、前記コンパスシステムの校正に使用されるデータを更新する、
請求項3に記載の電子コンパスシステム。The processing circuit includes:
Update the heading signal only when the change in the output signal does not exceed the threshold noise level, and when a specified time period has elapsed since the last change in the output signal exceeded the threshold noise level. Only update the data used to calibrate the compass system,
The electronic compass system according to claim 3.
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