JPH0743566B2 - 角度演算装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 角度データを取り扱う演算装置において角度の演算過程
を簡潔にすることを目的とする。

角度の値は有限ビット長の２進数であってその表現可能
な最小値から最大値までが角度の全周に対応する表現形
式の２進数で入力し、通常の２進演算でオーバーフロー
を無視して演算を行なう。

〔産業上の利用分野〕

本発明は角度データを対象として四則演算等の演算を行
なう角度演算装置に関する。

この種の演算は、例えば自動車等の移動体の移動方向を
検知し、検知した移動方向を加味して移動距離を積算す
ることによって移動体の現在位置を指示するナビゲーシ
ョンシステムにおいて頻繁に行なわれる。

〔従来の技術〕

第３図はこのナビゲーションシステムの構成の一例を表
わす図である。自動車の進行方向を示す角度信号は、地
磁気センサ等の角度センサ100の出力信号をA/D変換器10
2でデジタル信号に変換してコンピュータ110に取り込ま
れる。自動車の走行距離を示すデータは、車速パルスセ
ンサ104の出力パルスをカウンタ106でカウントした値と
して取り込まれる。コンピュータ110は自動車の走行距
離を移動方向を加味して積算することにより現在値を知
り、CD−ROM108内に格納されている地図上にその現在値
を示して表示装置112へ表示する。

ところで、角度センサで検知される進行方向には周知の
如く、多少の誤差が含まれているので、そのまま積算す
ると積算値に大きなずれを生じ、実用的でない。そこ
で、種々の方式により現在値の補正を行ないながら積算
する手法がとられている。例えば、マップマッチング方
式によれば、CD−ROM108に格納されている地図データと
共に、道路の方向を表わすデータを格納しておき、自動
車の進行方向が道路の方向と或る範囲内で一致すればそ
の道路上にあるものとして現在値の補正を行なう。

このようにナビゲーションシステムにおいては角度デー
タの四則演算および比較演算等が頻繁に行なわれ、しか
も、その演算は高速に達成されることが要求される。

第４図は従来行なわれている角度演算の過程を表わすフ
ローチャートであり、（ａ）欄は角度センサ100からの
データの取り込みの過程を表わし、（ｂ）欄は演算の代
表的な例として、２つの直線の方向を表わす角度データ
からそれらのなす角（夾角）を算出する過程を表わして
いる。

角度データを取り扱う演算では、全周を360分割した角
度を単位とする度数、または全周を２πとするラジアン
により角度を表現して四則演算等の演算が行なわれるの
が一般的である。そのため、角度センサから取り込まれ
た電圧値は（ステップａ）、オフセット演算を施された
後（ステップｂ）、例えば（180゜／電圧フルスケー
ル）の値が乗じられて−180゜〜180゜の値に変換される
（ステップｃ）。

しかしながら、角度には周期性があるので、（ｂ）欄ス
テップd,eに示されるように演算の前後で−180゜〜180
゜（度数表現の場合）または−π〜π（ラジアン表現の
場合）の範囲で正規化するか、０〜360゜（度数表現の
場合）または０〜２π（ラジアン表現の場合）の範囲で
正規化しないと、実際の角度の見積り（一致の判定、大
小の判定等）を誤ることになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、従来では演算の前後で正規化をする必要が
あるので、それだけプログラムステップ数が増大し、演
算時間も増大するという問題があった。

したがって本発明の目的は、このような、角度の正規化
の過程を必要としない角度演算装置を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理構成図である。図において、本発
明の角度演算装置は、有限桁の位取り記数法による数値
で表現された角度値であって、該有限桁の位取り記数法
で表現が可能な最小値から最大値までを角度の全周に比
較的に対応させる表現形式で表現された角度値を入力す
る角度入力手段10と、該角度入力手段10が入力した該表
現形式のデータを入力の少なくとも１つとし、該有限桁
からの桁上げを無視した演算を行なって、該表現形式の
角度値を出力する角度演算手段20とを具備することを特
徴とするものである。

前記角度値は２の補数表現の２進数であり、その表現可
能な最小値は角度−180゜にほぼ対応し、最大値は角度1
80゜に対応する構成とすることが好適である。

また、前記角度値は符号なし２進数であり、その表面可
能な最小値は角度０゜にほぼ対応し、最大値は角度360
゜にほぼ対応する構成とすることも好適である。

〔作 用〕

有限桁で表現が可能な最小値から最小値までを角度の全
周に比例的に対応させる角度値の表現形式を使用し、有
限桁からの桁上げ（オーバーフロー）を無視した演算を
行なうことによって、自動的に角度の正規化がなされ、
角度の演算過程が著しく簡潔になる。

〔実施例〕

本発明を第３図で説明したナビゲーションシステムに適
用した例について以下に説明する。

第４図と同様に、第２図（ａ）欄は角度センサ100から
のデータの取り込みの過程を表わし、（ｂ）欄は演算の
代表的な例として２直線の夾角を演算する過程を表わし
ている。

（ａ）欄に示すデータ取込み過程において第４図と異な
るところは（2¹⁵/電圧フルスケール）の値を乗じて変換
を行なっている点にある。こうすることによって基準方
向からの角度が（180−180/32768）゜であるときは16ビ
ットの２の補数表現の２進数が表現可能な最大値である
32767（2¹⁵−１）に変換され、−180゜であるときは16
ビットの２の補数表現の２進数が表現可能な最小値であ
る−32768（＝−2¹⁵）に変換される。同様に、CD−ROM1
08（第３図）内に格納される角度データもすべてこのス
ケールで格納される。

そして、その後の演算において演算結果が角度値である
場合には常に16ビットの２の補数表現で表わすことと
し、16ビット以上の桁上げはすべて無視することとす
る。

こうすることによって、第２図（ｂ）欄に示すように、
第４図（ａ）欄では必要であった正規化の過程（ステッ
プd,e）が不要となる。

以上は−180゜〜180゜の角度を−2^n-1〜2^n-1−１の２の
補数表現で表わす方式について説明してきたが、０〜36
0゜を符号なし２進数（０〜2ⁿ−１）で表わすことも可
能であり、同様な効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように本発明によれば、演算の前後で
正規化する必要がないので、プログラムステップ数が削
減され、処理速度が速くなるという効果の他に、以下の
効果が得られる。

固定少数点形式の整数演算であるので演算ルーチン
が簡単であり、処理が高速である。

角度データをN,Sの２方位、N,E,S,Wの４方位或い
は、N,NE,…等の８方位で表わす場合に、単に角度デー
タの最上位から1,2または３ビットをとるだけで良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成を表わす図、 第２図は本発明の一実施例を表わすフローチャート、 第３図はナビゲーションシステムの一例を表わす図、 第４図は従来の角度演算過程を表わすフローチャート、 図において、 10……角度入力手段、20……角度演算手段。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】有限桁の位取り記数法による数値で表現さ
   れた角度値であって、該有限桁の位取り記数法で表現が
   可能な最小値から最大値までを角度の全周に比例的に対
   応させる表現形式で表現された角度値を入力する角度入
   力手段（10）と、 該角度入力手段（10）が入力した該表現形式のデータを
   入力の少なくとも１つとし、該有限桁からの桁上げを無
   視した演算を行なって、該表現形式の角度値を出力する
   角度演算手段（20）とを具備することを特徴とする角度
   演算装置。
2. 【請求項２】前記角度値は２の補数表現の２進数であ
   り、その表現可能な最小値は角度−180゜にほぼ対応
   し、最大値は角度180゜にほぼ対応する請求項１記載の
   角度演算装置。
3. 【請求項３】前記角度値は符号なし２進数であり、その
   表現可能な最小値は角度０゜にほぼ対応し、最大値は角
   度360゜にほぼ対応する請求項１記載の角度演算装置。