JPH07286852A - Drift canceling device for on-vehicle gyroscope - Google Patents

Drift canceling device for on-vehicle gyroscope

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JPH07286852A
JPH07286852A JP6078430A JP7843094A JPH07286852A JP H07286852 A JPH07286852 A JP H07286852A JP 6078430 A JP6078430 A JP 6078430A JP 7843094 A JP7843094 A JP 7843094A JP H07286852 A JPH07286852 A JP H07286852A
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signal
average
difference
output
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Seiji Ishikawa
川 誠 司 石
Tomohiro Yamamoto
本 知 弘 山
Yuichi Murakami
上 裕 一 村
Tomio Yasuda
田 富 夫 保
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Aisin Corp
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Aisin Seiki Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To cancel the DC-level drift of a gyroscope so as to make the gyroscope to output accurate signals by sampling the levels of detected signals only when the differences between the levels of the detected signals and the zero level of a prefixed signal are equal to or smaller than a threshold. CONSTITUTION:The signal output of a piezoelectric vibration gyroscope 11 is inputted to a microcomputer 18 through amplifiers 14 and 15 after a reference voltage from a reference voltage source 12 is subtracted from the signal output at a subtractor 19 and the output of a D/A converter 16 is subtracted from the signal output at another subtractor 1B. The microcomputer 18 samples the levels of detected signals only when the differences between the levels of the detected signals and the zero level of a prefixed signal are equal to or smaller than a threshold by repeatedly referring to the levels of detected signals within a prescribed period of time and calculates the average level of a plurality of levels. When the difference between the calculated average level and zero level is larger than a prescribed value, the microcomputer 19 corrects the zero level based on the average level. Since the zero level is always corrected and controlled in such a way, such a signal that the drift of it still level is offset can be outputted.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、車両上のジャイロのド
リフトキャンセル装置に関し、特に、これに限定する意
図ではないが、本発明者が特願平5−191189号に
提示したドリフトキャンセル装置の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drift canceling device for a gyro on a vehicle, and particularly, although not intended to be limited to this, a drift canceling device disclosed in Japanese Patent Application No. 5-191189 by the present inventor. Regarding improvement.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、圧電振動ジャイロのようなある
種のセンサは、直流成分を含む信号を出力するが、その
直流レベルは一般に温度や湿度に応じて変動する。この
種の信号の直流レベルのドリフトは、検出感度を上げる
ために信号を増幅する増幅器のゲインを大きくすると顕
著になり、それによって検出誤差が増大する。
2. Description of the Related Art Some sensors, such as a piezoelectric vibrating gyro, output a signal containing a direct current component, whose direct current level generally fluctuates according to temperature and humidity. The drift of the DC level of this type of signal becomes remarkable when the gain of the amplifier that amplifies the signal is increased in order to increase the detection sensitivity, thereby increasing the detection error.

【0003】このような直流レベルの変動に伴なう誤差
の発生を抑えるために、従来より、センサの出力に、直
流成分を遮断するコンデンサ結合回路が設置される。こ
のコンデンサ結合回路の出力には直流成分が現われない
ので、ドリフトが除去された信号が得られる。
In order to suppress the occurrence of an error caused by such a change in the DC level, a capacitor coupling circuit for cutting off the DC component has conventionally been installed at the output of the sensor. Since no DC component appears in the output of this capacitor coupling circuit, a signal with drift removed can be obtained.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コンデ
ンサ結合回路は、直流成分だけでなく、周波数の低い交
流成分をも減衰させるので、信号に非常に低い周波数の
交流成分が含まれる場合には、検出したい信号の一部分
が欠落又は減衰する。例えば、圧電振動ジャイロを利用
して自動車の進行方向の変化角速度を検出する場合、自
動車の進行方向がゆっくりと変化すると、それに対応し
て、圧電振動ジャイロの出力には、非常に周波数の低い
交流成分が現われる。従って、ゆっくりとした進行方向
の変化をも正しく検出するためには、コンデンサ結合回
路を使用することなく、圧電振動ジャイロの出力信号を
直接参照する必要があるので、直流レベルのドリフトが
問題になる。
However, since the capacitor coupling circuit attenuates not only the DC component but also the AC component having a low frequency, when the signal contains an AC component having a very low frequency, it is detected. A portion of the desired signal is missing or attenuated. For example, in the case of detecting a changing angular velocity in the traveling direction of a vehicle using a piezoelectric vibration gyro, if the traveling direction of the vehicle changes slowly, the output of the piezoelectric vibration gyro corresponds to an alternating current with a very low frequency. The ingredients appear. Therefore, it is necessary to directly reference the output signal of the piezoelectric vibrating gyroscope without using a capacitor coupling circuit in order to correctly detect a slow change in the traveling direction, which causes a problem of DC level drift. .

【0005】また、コンデンサ結合回路の時定数を大き
くすれば、周波数の低い交流成分の減衰を低減しうる
が、時定数を大きくするのには限界がある。即ち、コン
デンサの容量が大きくなるので回路が大型化するし、時
定数の大きな回路はコンデンサの漏れ電流が小さくても
大きな電圧変動が生じ、増幅器の出力に新たな直流レベ
ルのドリフトが生じる。
Further, if the time constant of the capacitor coupling circuit is increased, the attenuation of low frequency AC components can be reduced, but there is a limit to increase the time constant. That is, since the capacitance of the capacitor becomes large, the circuit becomes large, and in a circuit having a large time constant, a large voltage fluctuation occurs even if the leakage current of the capacitor is small, and a new DC level drift occurs in the output of the amplifier.

【0006】従って本発明は、車両上のジャイロの直流
レベルのドリフトをキャンセルして正確な信号を出力す
るとともに、周波数の低い信号成分が減衰したり欠落す
るのを防止することを課題とする。
Therefore, it is an object of the present invention to cancel the drift of the DC level of the gyro on the vehicle to output an accurate signal and prevent the low frequency signal component from being attenuated or missing.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第1番の発明では、直流成分と交流成分を含む検出
信号を出力する車両上のジャイロ(11);前記車両の
速度に対応して低速では大きく高速では小さいしきい値
(Vw)を設定するしきい値設定手段(30);前記検
出信号のレベル(VS2)を参照し、該検出信号のレベ
ルと予め定めたその信号の零レベル(Vc)との差分が
前記しきい値設定手段(30)が設定したしきい値(V
w)以内か否かを識別する識別手段(2A,2B);所
定時間内に前記検出信号のレベルを繰り返し参照し、検
出信号のレベルと予め定めたその信号の零レベルとの差
分が前記しきい値以内の時にのみ、その検出信号のレベ
ルをサンプリングし、前記所定時間内にサンプリングさ
れた複数のレベルの平均(Mc)を計算する平均計算手
段(2C,2F);該平均計算手段が計算した平均と前
記零レベルとの差(ΔVd)が所定(Vth)以上であ
ると、該平均に基づいて前記零レベルを修正する、零レ
ベル調整手段(2J,2K);及び前記検出信号のレベ
ルと前記零レベルとの差に応じた信号を出力する信号出
力手段(22);を設ける。
In order to solve the above problems, in the first invention, a gyro (11) on a vehicle for outputting a detection signal containing a DC component and an AC component; corresponding to the speed of the vehicle Threshold value setting means (30) for setting a threshold value (Vw) that is large at low speed and small at high speed; the level of the detection signal (VS2) is referred to The difference between the zero level (Vc) and the threshold value (V
w) identifying means (2A, 2B) for identifying whether or not the level of the detection signal is repeatedly referred to within a predetermined time, and the difference between the level of the detection signal and a predetermined zero level of the signal is described above. Average calculation means (2C, 2F) for sampling the level of the detection signal only when it is within the threshold value and calculating the average (Mc) of a plurality of levels sampled within the predetermined time; If the difference (ΔVd) between the average and the zero level is greater than or equal to a predetermined value (Vth), the zero level is corrected based on the average, zero level adjusting means (2J, 2K); and the level of the detection signal. And signal output means (22) for outputting a signal corresponding to the difference between the zero level and the zero level.

【0008】また第2番の発明では、前記第1番の発明
の前記平均計算手段を、前記所定時間内のサンプリング
数が所定より少ない時には、その計算結果を無効とする
(2E)ように構成する。
According to a second aspect of the invention, the average calculating means of the first aspect of the invention is configured to invalidate the calculation result (2E) when the number of samplings within the predetermined time is less than a predetermined number. To do.

【0009】また第3番の発明では、直流成分と交流成
分を含む検出信号を出力する車両上のジャイロ(1
1);前記検出信号を入力し増幅して出力信号を生成す
る増幅手段(15);直流レベルのベ−ス信号を出力す
るベ−ス信号生成手段(16);前記ベ−ス信号を前記
増幅手段の入力に加算又は減算する合成手段(1B);
前記検出信号のレベルと前記ベ−ス信号のレベルとを参
照し、それらの差分が予め定めた第1のしきい値より大
きいか否かを識別する第1の識別手段(24,25);
前記差分が第1のしきい値より大きい状態が第1の時間
以上継続した時に、その時間内の前記検出信号の平均レ
ベル(Vb)を計算する第1の平均計算手段(23b,
27,28a);前記平均レベルに応じて、前記ベ−ス
信号生成手段が出力するベ−ス信号のレベルを変更す
る、ベ−スレベル変更手段(28b);前記車両の速度
に対応して低速では大きく高速では小さい第2のしきい
値(Vw)を設定するしきい値設定手段(30);前記増
幅手段の出力信号のレベル(VS2)を参照し、該信号
のレベルと予め定めたその信号の零レベル(Vc)との
差分が第2のしきい値(Vw)以内か否かを識別する第
2の識別手段(2A,2B);第2の時間内に前記出力
信号のレベルを繰り返し参照し、出力信号のレベルと予
め定めたその信号の零レベルとの差分が第2のしきい値
以内の時にのみ、その検出信号のレベルをサンプリング
し、第2の時間内にサンプリングされた複数のレベルの
平均(Mc)を計算する第2の平均計算手段(2C,2
F);該第2の平均計算手段が計算した平均と前記零レ
ベルとの差(ΔVd)が所定(Vth)以上であると、
該平均に基づいて前記零レベルを修正する、零レベル調
整手段(2J,2K);及び前記出力信号のレベルと前
記零レベルとの差に応じた信号を出力する信号出力手段
(22);を設ける。
In the third aspect of the invention, the gyro (1) on the vehicle that outputs the detection signal containing the DC component and the AC component is used.
1); Amplifying means (15) for inputting and amplifying the detection signal to generate an output signal; Base signal generating means (16) for outputting a DC level base signal; A synthesizing means (1B) for adding or subtracting to the input of the amplifying means;
First discriminating means (24, 25) for discriminating whether or not the difference between the detected signal level and the base signal level is larger than a predetermined first threshold value by referring to the detected signal level and the base signal level;
A first average calculating means (23b, 23b, which calculates an average level (Vb) of the detection signal within the time when the difference is larger than the first threshold value for a first time or more.
27, 28a); Base level changing means (28b) for changing the level of the base signal output by the base signal generating means according to the average level; Low speed corresponding to the speed of the vehicle Threshold value setting means (30) for setting a second threshold value (Vw) that is large and small at high speed; the level (VS2) of the output signal of the amplifying means is referred to, and the level of the signal is predetermined. Second discriminating means (2A, 2B) for discriminating whether or not the difference between the signal and the zero level (Vc) is within the second threshold value (Vw); the level of the output signal is set within the second time. Repeatedly referred to, the level of the detection signal is sampled only when the difference between the level of the output signal and the predetermined zero level of the signal is within the second threshold value, and is sampled within the second time. Calculate the average (Mc) of multiple levels The second average calculation means that (2C, 2
F); if the difference (ΔVd) between the average calculated by the second average calculating means and the zero level is equal to or more than a predetermined value (Vth),
Zero level adjusting means (2J, 2K) for correcting the zero level based on the average; and signal output means (22) for outputting a signal according to the difference between the level of the output signal and the zero level. Set up.

【0010】なお上記括弧内に示した記号は、後述する
実施例中の対応する要素の符号を参考までに示したもの
であるが、本発明の各構成要素は実施例中の具体的な要
素のみに限定されるものではない。
The symbols shown in parentheses are reference numerals of corresponding elements in the embodiments described later, but each constituent element of the present invention is a specific element in the embodiments. It is not limited to only.

【0011】[0011]

【作用】例えば、図4に示すように、直流レベル(Vre
f)を含む信号Vinをセンサが出力する場合、一般に信
号Vinの交流成分のみをA倍に増幅して出力する。信号
Vinの直流レベルが基準のレベル(Vref)と一致する
時には、増幅によって得られる信号(A(Vin−Vref)
+Vref)の直流レベルも基準レベルVrefと一致する。
しかしながら、センサの直流レベルがドリフトする時に
は、増幅によって得られる信号の直流レベルは、ドリフ
ト分をA倍したレベルだけ、基準レベルVrefから変位
する。出力信号の直流レベルが電源電圧の中央にある時
には、信号の交流成分の振幅が比較的大きい場合でも、
信号レベルの飽和は生じないが、信号の直流レベルが電
源電圧の中央から大きくずれている時には、交流成分の
振幅が大きく、図4の中段及び下段に示すように、信号
レベルが電源電圧(5V又は0V)に近づいた時にレベ
ルが飽和する。また、増幅器で飽和が生じない時であっ
ても、出力される信号のレベルがそれを処理する回路
(例えばA/D変換器)の入力レンジを外れると正しい
信号レベルが検出できない。またいずれにしても、直流
分を遮断することなく信号のレベルを参照する場合に
は、直流レベルの変動に応じて大きな検出誤差が生じ
る。
For example, as shown in FIG. 4, the DC level (Vre
When the sensor outputs the signal Vin including f), generally, only the AC component of the signal Vin is amplified A times and output. When the DC level of the signal Vin matches the reference level (Vref), the signal (A (Vin-Vref)) obtained by amplification is obtained.
The DC level of + Vref) also matches the reference level Vref.
However, when the DC level of the sensor drifts, the DC level of the signal obtained by amplification is displaced from the reference level Vref by a level obtained by multiplying the drift amount by A. When the DC level of the output signal is at the center of the power supply voltage, even if the amplitude of the AC component of the signal is relatively large,
Although signal level saturation does not occur, when the DC level of the signal is largely deviated from the center of the power supply voltage, the amplitude of the AC component is large, and as shown in the middle and lower stages of FIG. Or the level saturates when approaching 0V). Even when saturation does not occur in the amplifier, the correct signal level cannot be detected if the level of the output signal is out of the input range of the circuit (eg, A / D converter) that processes it. In any case, when referring to the signal level without blocking the DC component, a large detection error occurs depending on the variation of the DC level.

【0012】第1番の発明によれば、信号出力手段は、
検出信号のレベルと零レベルとの差に応じた信号を出力
する。この零レベルは、零レベル調整手段によって自動
的に調整される。即ち、所定時間(例えば15秒)内に
前記検出信号のレベルを繰り返し参照し、検出信号のレ
ベルと零レベルとの差分が前記しきい値(Vw)以内の
時にサンプリングされた多数のレベルの平均と、前記零
レベルとの差が所定以上であると、該平均に基づいて前
記零レベルが修正される。
According to the first invention, the signal output means is
A signal corresponding to the difference between the level of the detection signal and the zero level is output. This zero level is automatically adjusted by the zero level adjusting means. That is, the level of the detection signal is repeatedly referred to within a predetermined time (for example, 15 seconds), and the average of many levels sampled when the difference between the level of the detection signal and the zero level is within the threshold value (Vw). If the difference from the zero level is greater than or equal to a predetermined value, the zero level is corrected based on the average.

【0013】仮に零レベルが検出信号の静止レベル(直
流レベル)と一致している場合、しきい値Vwが非常に
小さく定めてあれば、検出信号に交流成分が含まれない
時には検出信号のレベルと零レベルとの差分はしきい値
以内になり、検出信号に交流成分(有効な信号成分)が
現われると検出信号のレベルと零レベルとの差分はしき
い値を越える。従って、検出信号のレベルと零レベルと
の差分がしきい値以内の時にサンプリングされた多数の
レベルの平均は、検出信号の実際の静止レベル(直流レ
ベル)とほぼ一致する。そこで、この平均レベルと前記
零レベルとの差が大きい時には、零レベルがずれている
ものとみなし、平均レベルに基づいて零レベルを修正す
る。これにより、零レベルは検出信号の実際の静止レベ
ル(直流レベル)と一致するように常時制御されるの
で、検出信号と零レベルとの差分を出力することによ
り、静止レベルのドリフトを打ち消した信号を出力する
ことができる。
If the zero level coincides with the stationary level (DC level) of the detection signal, and if the threshold value Vw is set to be extremely small, the level of the detection signal when the detection signal does not include an AC component. And the difference between the zero level and the zero level is within the threshold value, and when an AC component (effective signal component) appears in the detection signal, the difference between the level of the detection signal and the zero level exceeds the threshold value. Therefore, the average of a large number of levels sampled when the difference between the level of the detection signal and the zero level is within the threshold value is substantially equal to the actual static level (DC level) of the detection signal. Therefore, when the difference between the average level and the zero level is large, it is considered that the zero level is deviated, and the zero level is corrected based on the average level. As a result, the zero level is constantly controlled so as to match the actual quiescent level (DC level) of the detection signal. Therefore, by outputting the difference between the detection signal and the zero level, a signal that cancels the drift of the quiescent level is output. Can be output.

【0014】第2番の発明によれば、前記平均計算手段
が前記所定時間内にサンプリングしたデ−タ数が所定よ
り少ない時には、その時にサンプリングされたデ−タは
無効になり、零レベルの修正処理は実施されない。即
ち、前記所定時間内にサンプリングされたデ−タ数が少
ない時には、検出信号に有効な交流成分が含まれている
期間が長く、静止レベル(直流レベル)を計算する際の
誤差が増大するので、この誤差が零レベルの精度に悪影
響を及ぼすのを防止する。
According to the second aspect of the invention, when the number of data sampled by the average calculating means within the predetermined time is smaller than a predetermined number, the data sampled at that time becomes invalid and the average level is zero. No correction process is performed. That is, when the number of data sampled within the predetermined time is small, the period in which the effective AC component is included in the detection signal is long and the error in calculating the static level (DC level) increases. , This error is prevented from adversely affecting the zero level accuracy.

【0015】第3番の発明によれば、増幅手段は、検出
信号とベ−ス信号とを加算又は減算した信号を増幅す
る。そして、前記検出信号のレベルと前記ベ−ス信号の
レベルとの差分が第1のしきい値(ΔV)より大きい状
態が長時間(例えば25秒)継続した時には、その時間
内の前記検出信号の平均レベルを第1の平均計算手段が
計算し、この平均レベルに対応して、前記ベ−ス信号の
レベルが自動的に変更される。信号出力手段は、前記出
力信号のレベルと零レベルとの差に応じた信号を出力す
る。この零レベルは、零レベル調整手段によって自動的
に調整される。即ち、所定時間(例えば15秒)内に前
記出力信号のレベルを繰り返し参照し、出力信号のレベ
ルと零レベルとの差分が第2のしきい値(Vw)以内の
時にサンプリングされた多数のレベル(VS2)の平均
(Mc)と、前記零レベルとの差が所定以上であると、
該平均(Mc)に基づいて前記零レベルが修正される。
According to the third aspect of the invention, the amplifying means amplifies the signal obtained by adding or subtracting the detection signal and the base signal. When the difference between the level of the detection signal and the level of the base signal is larger than the first threshold value (ΔV) for a long time (for example, 25 seconds), the detection signal within the time Is calculated by the first average calculating means, and the level of the base signal is automatically changed corresponding to this average level. The signal output means outputs a signal according to the difference between the level of the output signal and the zero level. This zero level is automatically adjusted by the zero level adjusting means. That is, the level of the output signal is repeatedly referred to within a predetermined time (for example, 15 seconds), and a large number of levels sampled when the difference between the level of the output signal and the zero level is within the second threshold value (Vw). If the difference between the average (Mc) of (VS2) and the zero level is greater than or equal to a predetermined value,
The zero level is corrected based on the average (Mc).

【0016】ところで、車両の位置変化速度は車速に比
例するので同一角速度の方向変化であっても位置および
方向の変化速度は車速に比例して異なるので、高速では
圧電振動ジャイロの極力微細な出力変動(角速度信号の
レベル変化)を摘出しうるのが好ましい。そこで、第1
番〜第3番の各発明は、車両の速度(V)に対応して低速
では大きく高速では小さいしきい値(Vw)を設定するしき
い値設定手段(30)を含むものとした。これにより、高速
では圧電振動ジャイロの微細な出力変動(角速度信号の
レベル変化)が摘出される。高速の場合車両の転舵時間
は短く、この間のドリフトレベルの変化は実質上考えら
れないので、高速時にドリフトを角速度信号と誤摘出す
る可能性は実質上ない。低速の場合は角速度信号の摘出
感度は、高速の場合に比較して相対的にやや低いが、低
速であるので車速と角速度(タ−ン速度)による車両位
置変化速度および方向変化速度が遅いので、車両位置認
識誤差は僅少に留まる。
By the way, since the position change speed of the vehicle is proportional to the vehicle speed, the position and direction change speeds are different in proportion to the vehicle speed even if the direction changes at the same angular velocity. Therefore, at high speeds, the piezoelectric vibration gyro output is as fine as possible. It is preferable to be able to extract fluctuations (changes in the level of the angular velocity signal). So the first
Each of the third to third inventions includes a threshold value setting means (30) for setting a threshold value (Vw) that is large at low speed and small at high speed, corresponding to the vehicle speed (V). As a result, minute output fluctuations (changes in the angular velocity signal level) of the piezoelectric vibration gyro are extracted at high speeds. At high speeds, the turning time of the vehicle is short, and changes in the drift level during this period are virtually unthinkable, so there is virtually no possibility of mistakenly extracting drift as an angular velocity signal at high speeds. At low speeds, the extraction sensitivity of the angular velocity signal is relatively lower than at high speeds, but since it is low, the vehicle position change speed and direction change speed due to the vehicle speed and angular speed (turn speed) are slow. , Vehicle position recognition error is minimal.

【0017】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
Other objects and features of the present invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the drawings.

【0018】[0018]

【実施例】本発明を実施する装置の構成例を図1に示
す。図1の装置は、自動車に搭載して使用しうる方位測
定装置である。図1を参照すると、この装置には圧電振
動ジャイロ11,基準電圧源12,バッファ13,増幅
器14,15,D/A変換器16,A/D変換器17,
マイクロコンピュ−タ18,減算器19,1B,加算器
1A,1C,アンテナANT,GPS受信機1D及びG
PS復調器1Eが備わっている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows an example of the structure of an apparatus for carrying out the present invention. The device shown in FIG. 1 is an azimuth measuring device that can be mounted on a vehicle and used. Referring to FIG. 1, the device includes a piezoelectric vibration gyro 11, a reference voltage source 12, a buffer 13, amplifiers 14, 15, a D / A converter 16, an A / D converter 17,
Microcomputer 18, subtractors 19, 1B, adders 1A, 1C, antenna ANT, GPS receivers 1D and G
The PS demodulator 1E is provided.

【0019】この実施例で用いている圧電振動ジャイロ
11は、株式会社 村田製作所製のモデルENC−05
Sであり、基準電圧入力端子R,信号出力端子S,電源
端子Vcc及びア−ス端子Gを備えている。この圧電振動
ジャイロ11は、1つの軸を中心とする回転の角速度に
比例する電圧を信号出力端子Sに出力する。この実施例
では、方位を検出するために、回転の軸を垂直方向に向
けて圧電振動ジャイロ11を配置してある。
The piezoelectric vibrating gyro 11 used in this embodiment is a model ENC-05 manufactured by Murata Manufacturing Co., Ltd.
S, which has a reference voltage input terminal R, a signal output terminal S, a power supply terminal Vcc, and an earth terminal G. The piezoelectric vibrating gyro 11 outputs to the signal output terminal S a voltage that is proportional to the angular velocity of rotation about one axis. In this embodiment, in order to detect the azimuth, the piezoelectric vibrating gyro 11 is arranged with the axis of rotation oriented vertically.

【0020】検出される角速度を積分することにより圧
電振動ジャイロ11の回転角度(即ち自動車の回転角
度)が得られるので、ある時点で検出した基準方位と、
角速度から求めた回転角度とに基づいて、自動車の方位
(進行方向)を求めることができる。この実施例におい
ては、GPS受信機1D及びGPS復調器1Eを用いて
GPS測位を実施し、正確な基準方位を検出している。
但し、GPS測位を実施するには比較的長い時間を要す
るので、それを実施するだけでは、時々刻々と変化する
方位をリアルタイムで検出できない。そこでこの実施例
では、GPS測位による基準方位の検出と、圧電振動ジ
ャイロ11を用いた回転角度の検出とを組合せて、リア
ルタイムの方位検出を実現している。
Since the rotation angle of the piezoelectric vibrating gyro 11 (that is, the rotation angle of the automobile) is obtained by integrating the detected angular velocity, the reference azimuth detected at a certain time,
The azimuth (direction of travel) of the automobile can be obtained based on the rotation angle obtained from the angular velocity. In this embodiment, GPS positioning is performed using the GPS receiver 1D and the GPS demodulator 1E to detect the accurate reference azimuth.
However, since it takes a relatively long time to carry out GPS positioning, the azimuth that changes momentarily cannot be detected in real time only by carrying out the GPS positioning. Therefore, in this embodiment, real-time direction detection is realized by combining the detection of the reference direction by GPS positioning and the detection of the rotation angle using the piezoelectric vibration gyro 11.

【0021】ところで、圧電振動ジャイロ11は、その
仕様によれば、回転がない時には、Vref±500mVの範
囲内の直流電圧Voを出力端子Sに出力し、最大角速度
で回転する時には、Vo+72mVの電圧を出力する。
また、出力電圧に比較的大きなドリフトが生じるので、
コンデンサ結合回路を介して直流成分をカットし、出力
端子Sの信号を取り出すことが標準的な使用方法とされ
ている。しかしながら、コンデンサ結合回路を使用する
と、非常に周波数の低い信号成分は大幅に減衰もしくは
欠落してしまうので、自動車の回転角速度のようにゆっ
くりと変化する信号成分をも必要とする用途において
は、都合が悪い。そこでこの実施例では、マイクロコン
ピュ−タ18を用いて特別な制御を実施し、コンデンサ
結合回路を設けることなく、圧電振動ジャイロ11の出
力レベルのドリフトをキャンセルしている。
By the way, according to the specification, the piezoelectric vibrating gyro 11 outputs a DC voltage Vo within the range of Vref ± 500 mV to the output terminal S when there is no rotation, and a voltage of Vo + 72 mV when rotating at the maximum angular velocity. Is output.
Also, since a relatively large drift occurs in the output voltage,
It is a standard usage to cut the direct current component through the capacitor coupling circuit and take out the signal at the output terminal S. However, when a capacitor coupling circuit is used, a signal component having a very low frequency is significantly attenuated or missing, so that it is convenient for an application that also needs a signal component that changes slowly such as a rotational angular velocity of an automobile. Is bad. Therefore, in this embodiment, a special control is performed by using the microcomputer 18, and the drift of the output level of the piezoelectric vibration gyro 11 is canceled without providing the capacitor coupling circuit.

【0022】圧電振動ジャイロ11の信号出力端子Sか
ら出力される信号Vinは、バッファ13を通り、減算器
19及び1Bにそれぞれ印加される。減算器19におい
て、信号Vinから基準電圧源12が出力する一定の基準
電圧(直流電圧)Vrefを引いた電圧が増幅器14に入
力され増幅される。また、減算器1Bにおいて、信号V
inからD/A変換器16が出力するベ−ス信号Vbaseを
引いた電圧が増幅器15に入力され増幅される。この例
では、増幅器14のゲインA1は1.8であり、増幅器
15のゲインA2は28.6になっている。加算器1A
において、増幅器14の出力信号と基準電圧Vrefとを
加算した結果が信号VS1になり、増幅器15の出力信
号と基準電圧Vrefとを加算した結果が信号VS2にな
る。これらの信号VS1及びVS2は、それぞれ、A/
D変換器17を介してマイクロコンピュ−タ18に入力
される。
The signal Vin output from the signal output terminal S of the piezoelectric vibrating gyro 11 passes through the buffer 13 and is applied to the subtracters 19 and 1B, respectively. In the subtractor 19, a voltage obtained by subtracting a constant reference voltage (DC voltage) Vref output from the reference voltage source 12 from the signal Vin is input to the amplifier 14 and amplified. In the subtractor 1B, the signal V
A voltage obtained by subtracting the base signal Vbase output from the D / A converter 16 from in is input to the amplifier 15 and amplified. In this example, the gain A1 of the amplifier 14 is 1.8 and the gain A2 of the amplifier 15 is 28.6. Adder 1A
In, the result of adding the output signal of the amplifier 14 and the reference voltage Vref is the signal VS1, and the result of adding the output signal of the amplifier 15 and the reference voltage Vref is the signal VS2. These signals VS1 and VS2 are respectively A /
It is input to the microcomputer 18 via the D converter 17.

【0023】基準電圧Vrefはこの例では2.5Vであ
る。本来、信号Vinは、図7の最上段に示すように、回
転がない時にはVrefと同一の電圧になり、正転方向の
角速度を検出すると電圧が増大し、逆転方向の角速度を
検出すると電圧が減少する。しかし実際には、ドリフト
が生じるので、図7の中段及び下段に示すように、回転
がない時の信号Vinの電圧は基準電圧Vrefから変位
し、変位量は時間の経過に伴なって変化する。従って例
えば、(Vin−Vref)をA1倍に増幅してからそれにV
refを加算する場合、図7に示すように、信号Vinの電
圧のドリフトに伴なって増幅後の電圧の静止レベル(回
転しない時のレベル)が大きく変動するので、大きな回
転角速度が現われると、信号が飽和レベルに達して正し
いレベルが検出できなくなる。またいずれにしても、信
号の静止レベルが変動すると、信号の電圧と回転角速度
との対応がずれるので、回転角速度の検出誤差が生じ
る。
The reference voltage Vref is 2.5V in this example. Originally, the signal Vin has the same voltage as Vref when there is no rotation, as shown in the uppermost stage of FIG. 7, the voltage increases when the angular velocity in the forward rotation direction is detected, and the voltage increases when the angular velocity in the reverse rotation direction is detected. Decrease. However, in reality, since a drift occurs, the voltage of the signal Vin when there is no rotation is displaced from the reference voltage Vref as shown in the middle and lower stages of FIG. . Therefore, for example, (Vin-Vref) is amplified A1 times and then V
When ref is added, as shown in FIG. 7, the static level of the voltage after amplification (the level at the time of non-rotation) greatly varies with the drift of the voltage of the signal Vin, so that when a large rotational angular velocity appears, The signal reaches the saturation level and the correct level cannot be detected. In any case, when the stationary level of the signal fluctuates, the correspondence between the voltage of the signal and the rotational angular velocity is deviated, so that a detection error of the rotational angular velocity occurs.

【0024】そこでこの実施例では、まず、信号Vinの
静止レベルが変動しても、増幅度が大きい増幅器15の
出力に得られる信号VS2のレベルが飽和しないよう
に、信号Vinの実際の静止レベルに近いレベルのベ−ス
信号Vbaseを生成し、このベ−ス信号Vbaseを用いて増
幅器15のオフセットを自動的に調整している。これに
より、図8に示すように信号Vinの静止レベルが基準電
圧Vrefから大きく変位した場合でも、振幅が大きい信
号のレベルが飽和するのを防止しうる。なおこの実施例
では、信号Vinの静止レベルを検出するために、その信
号を増幅器14で増幅した信号VS1を参照している
が、直接、信号Vinのレベルを参照してもよい。
Therefore, in this embodiment, first, even if the static level of the signal Vin fluctuates, the actual static level of the signal Vin is prevented so that the level of the signal VS2 obtained at the output of the amplifier 15 having a large amplification degree is not saturated. A base signal Vbase having a level close to is generated, and the offset of the amplifier 15 is automatically adjusted by using this base signal Vbase. As a result, even when the static level of the signal Vin is largely displaced from the reference voltage Vref as shown in FIG. 8, it is possible to prevent the level of the signal having a large amplitude from being saturated. In this embodiment, in order to detect the static level of the signal Vin, the signal VS1 obtained by amplifying the signal Vin by the amplifier 14 is referred to, but the level of the signal Vin may be directly referred to.

【0025】マイクロコンピュ−タ18の動作を図2及
び図3に示す。図3がメインル−チンであり、図2はタ
イマ割込1のル−チンである。装置の電源がオンする
と、ステップ31で、まず初期化を実行しこれにおい
て、車速Vを算出するための、車速同期パルスに応答す
るパルス割込(図4の(a))およびタイマ割込2(図
4の(b)を許可する。次にGPS測位演算を実行し、
出力無効フラグをクリアし、タイマ割込1(図2)を許
可する。
The operation of the microcomputer 18 is shown in FIGS. FIG. 3 is a main routine, and FIG. 2 is a timer interrupt 1 routine. When the power supply of the device is turned on, in step 31, initialization is first executed, in which a pulse interrupt ((a) in FIG. 4) and a timer interrupt 2 in response to the vehicle speed synchronization pulse for calculating the vehicle speed V are performed. ((B) of FIG. 4 is permitted. Next, GPS positioning calculation is executed,
The output invalidation flag is cleared and timer interrupt 1 (Fig. 2) is enabled.

【0026】マイクロコンピュ−タ18には、車軸の所
定小角度の回転につき1パルスの車速同期パルスが与え
られ、パルス割込およびタイマ割込2が許可されると、
コンピュ−タ18は、車速同期パルスが1パルス到来す
る毎に図4の(a)に示す割込み処理を実行する。すな
わち、パルスカウントレジスタRVCを1カウントアッ
プ(レジスタのデ−タを1インクレメントしたものに更
新)する(41)。タイマ割込2が許可されるとマイク
ロコンピュ−タ18は、割込タイマ2(プログラムタイ
マ)をスタ−トして、割込タイマ2がタイムオ−バする
とこれに応答して、割込タイマ2を再スタ−トして図4
の(b)に示すタイマ割込2を実行する。すなわち、パ
ルスカウントレジスタRVCのデ−タRVCより車速V
を算出しこれを車速レジスタVに書込んで(42)、パ
ルスカウントレジスタRVCをクリアする(43)。割
込タイマ2の時限値をTt2とすると、車速Vは、このT
t2の間の車速同期パルスの発生数(RVC)に比例す
る。この関係に基づいて車速Vがステップ42で算出さ
れて車速レジスタVに書込まれる。この更新書込みがT
t2で行なわれるので、車速レジスタVには最新の車速が
常時確保されている。再度図3を参照すると、GPS測
位演算では、3個以上の衛星から受信した情報をGPS
受信機1D及びGPS復調器1Eを介して入力し、これ
らの情報に基づいて所定の計算を実施して進行方向の方
位を求め、ここで求めた方位を基準方位ψrefとする。
ステップ31でタイマ割込1が許可されると、タイマ割
込1の要求が発生する毎に、図2のタイマ割込1のル−
チンが実行される。この実施例では、タイマ割込1の要
求は20msec 毎に周期的に発生する。
When the vehicle speed synchronization pulse of 1 pulse is given to the microcomputer 18 for the rotation of the axle by a predetermined small angle, and the pulse interruption and the timer interruption 2 are permitted,
The computer 18 executes the interrupt process shown in FIG. 4A every time one vehicle speed synchronization pulse arrives. That is, the pulse count register RVC is incremented by 1 (the data in the register is incremented by 1) (41). When the timer interrupt 2 is enabled, the microcomputer 18 starts the interrupt timer 2 (program timer), and responds to the interrupt timer 2 time-over when it responds to the interrupt timer 2. Figure 4 after restarting
The timer interrupt 2 shown in (b) is executed. That is, the vehicle speed V is calculated from the data RVC of the pulse count register RVC.
Is calculated and written in the vehicle speed register V (42), and the pulse count register RVC is cleared (43). Assuming that the time limit value of the interrupt timer 2 is T t2 , the vehicle speed V is
It is proportional to the number of vehicle speed synchronization pulses (RVC) during t2 . Based on this relationship, the vehicle speed V is calculated in step 42 and written in the vehicle speed register V. This update write is T
Since it is performed at t2 , the latest vehicle speed is always secured in the vehicle speed register V. Referring again to FIG. 3, in the GPS positioning calculation, the information received from three or more satellites is sent to the GPS.
It is input via the receiver 1D and the GPS demodulator 1E, a predetermined calculation is performed based on these information to obtain the azimuth in the traveling direction, and the azimuth obtained here is set as the reference azimuth ψref.
When the timer interrupt 1 is permitted in step 31, the timer interrupt 1 rule shown in FIG.
Chin is executed. In this embodiment, the timer interrupt 1 request is generated periodically every 20 msec.

【0027】図2を参照してタイマ割込1のル−チンを
説明する。ステップ21では、2つの信号VS1及びV
S2を、それぞれA/D変換器17でサンプリングしA
/D変換した結果を入力する。ステップ22では、サン
プリングした信号VS2の値から零レベルVcを減算し
た結果、即ち回転角速度ωに対応する値をレジスタRω
にストアする。次のステップ23aでは、レジスタRr
とレジスタRωの内容を加算して結果をレジスタRrに
ストアし、次のステップ23bでは、レジスタRtの内
容とサンプリングした信号VS1の値を加算してその結
果をレジスタRtにストアする。即ち、レジスタRrに
は回転角速度ωの積算値が保持され、レジスタRtには
信号VS1の積算値が保持される。
The routine of the timer interrupt 1 will be described with reference to FIG. In step 21, the two signals VS1 and V
S2 is sampled by the A / D converter 17 and
Input the result of / D conversion. In step 22, the result of subtracting the zero level Vc from the value of the sampled signal VS2, that is, the value corresponding to the rotational angular velocity ω is set in the register Rω.
Store at. In the next step 23a, the register Rr
And the contents of the register Rω are added and the result is stored in the register Rr. In the next step 23b, the contents of the register Rt and the value of the sampled signal VS1 are added and the result is stored in the register Rt. That is, the register Rr holds the integrated value of the rotational angular velocity ω, and the register Rt holds the integrated value of the signal VS1.

【0028】続くステップ24では、サンプリングした
信号VS1の値を、上側しきい値レベルVbase+ΔVと
比較し、ステップ25では、信号VS1の値を下側しき
い値レベルVbase−ΔVと比較する。しきい値ΔVは、
この例では56mVに定めてある。そして、信号VS1
の値が前記上側及び下側のしきい値以内であればステッ
プ26に進み、この範囲を外れている時には、ステップ
27に進む。即ち、信号VS1の値とベ−ス信号Vbase
とがほぼ等しい時にはステップ26に進み、両者の偏差
が大きい時にはステップ27に進む。
In the following step 24, the sampled value of the signal VS1 is compared with the upper threshold level Vbase + ΔV, and in step 25, the value of the signal VS1 is compared with the lower threshold level Vbase−ΔV. The threshold ΔV is
In this example, it is set to 56 mV. And the signal VS1
If the value is within the upper and lower threshold values, the process proceeds to step 26, and if it is out of this range, the process proceeds to step 27. That is, the value of the signal VS1 and the base signal Vbase
When and are substantially equal, the process proceeds to step 26, and when the difference between the two is large, the process proceeds to step 27.

【0029】ステップ27では、レジスタTbaseの内容
に1を加算した後、Tbaseの内容を参照し、それが25
秒以上か否かを識別する。タイマ割込の周期が20mse
c であり、Tbaseの内容は20msec 毎に1増加するの
で、実際にはステップ27で、Tbaseの内容と1250
(=50×25)とを比較する。Tbaseの内容が25秒
未満の時には次にステップ2Aに進むが、Tbaseの内容
が25秒以上の時にはステップ28a,28b,29の
処理を実行した後でステップ2Aに進む。また、25秒
が経過する前に、信号VS1の値が前記上側及び下側の
しきい値以内になると、ステップ26でレジスタTbase
及びRtの内容がクリアされる。つまり、25秒間継続
して、信号VS1の値が前記上側及び下側のしきい値の
範囲を外れると、ステップ28aに進む。
In step 27, after adding 1 to the content of the register Tbase, the content of Tbase is referred to, which is 25
Identify whether it is more than a second. Timer interrupt cycle is 20 mse
c, and the content of Tbase is incremented by 1 every 20 msec, so in step 27, the content of Tbase and 1250 are actually added.
(= 50 × 25) is compared. When the content of Tbase is less than 25 seconds, the process proceeds to step 2A. When the content of Tbase is 25 seconds or more, the processes of steps 28a, 28b and 29 are executed, and then the process proceeds to step 2A. If the value of the signal VS1 falls within the upper and lower threshold values before 25 seconds have passed, the register Tbase is determined in step 26.
And the contents of Rt are cleared. That is, if the value of the signal VS1 is outside the range of the upper and lower threshold values for 25 seconds, the process proceeds to step 28a.

【0030】ステップ28aでは、レジスタRtに保持
されている25秒間の間にサンプリングされた信号VS
1の積算値をその間のサンプリング数N25(=1250)
で割り、その結果、即ち信号VS1の25秒間の平均値
Vbを求め、更にこの平均値Vbを入力信号Vinの平均
レベルに換算した値をレジスタVb2にストアする。次
のステップ28bでは、レジスタVb2の内容をD/A
変換器16に出力する。これによって、ベ−ス信号Vba
seの電圧が更新される。つまり、信号Vinの25秒間の
平均値がVbaseの新しい電圧になる。
In step 28a, the signal VS held in the register Rt and sampled for 25 seconds is used.
The integrated value of 1 is the sampling number N25 (= 1250) during that period.
The result, that is, the average value Vb of the signal VS1 for 25 seconds is obtained, and the value obtained by converting the average value Vb into the average level of the input signal Vin is stored in the register Vb2. In the next step 28b, the contents of the register Vb2 are D / A
Output to the converter 16. As a result, the base signal Vba
The voltage of se is updated. That is, the average value of the signal Vin for 25 seconds becomes the new voltage of Vbase.

【0031】例えば図8に示すように、信号Vinのドリ
フトによって、その静止レベルは基準電圧Vref からず
れるが、信号VS1の電圧の平均値を、ベ−ス信号Vba
seとして出力し、ずれが大きくなる度にベ−ス信号Vba
seを逐次更新することにより、ベ−ス信号Vbaseの電圧
を信号Vin(及びVS1)の静止レベルに近づけること
ができ、それによって、信号Vinからその直流成分を除
去した信号だけを増幅器15で増幅することができるの
で、信号VS2の静止レベルが基準電圧Vrefに近づ
く。従って、信号Vinの振幅が大きい(角速度が大き
い)場合でも、図7に示すような電圧の飽和は、信号V
S2には生じにくい。
For example, as shown in FIG. 8, the static level of the signal Vin deviates from the reference voltage Vref due to the drift of the signal Vin, but the average value of the voltage of the signal VS1 is calculated as the base signal Vba.
It is output as se, and the base signal Vba
By sequentially updating se, the voltage of the base signal Vbase can be brought close to the static level of the signal Vin (and VS1), whereby only the signal obtained by removing the DC component from the signal Vin is amplified by the amplifier 15. Therefore, the quiescent level of the signal VS2 approaches the reference voltage Vref. Therefore, even when the amplitude of the signal Vin is large (the angular velocity is large), the saturation of the voltage as shown in FIG.
It is unlikely to occur in S2.

【0032】再び図2を参照して説明する。ステップ2
8bでベ−ス信号Vbaseを更新した時には、次のステッ
プ29で、出力無効フラグをセットし、レジスタRr,
Rt,Tbaseの内容をクリアする。即ち、ベ−ス信号V
baseが変化すると、信号VS2の静止レベルがステップ
状に大幅に変化するし、ベ−ス信号Vbaseを更新する前
のデ−タは比較的大きな誤差を含んでいる可能性が高い
ので、それらの影響を受けるデ−タを無効にする。
Referring again to FIG. Step two
When the base signal Vbase is updated in 8b, the output invalid flag is set in the next step 29 and the register Rr,
Clear the contents of Rt and Tbase. That is, the base signal V
When the base changes, the quiescent level of the signal VS2 changes greatly in a stepwise manner, and the data before updating the base signal Vbase is likely to include a relatively large error. Disable the affected data.

【0033】ステップ30では、車速Vに対応するしき
い値Vwを算出して設定する。車速Vは車速レジスタV
から読み出し、プログラム上設定されている算出式Vw
=Vwo−(Vwo−a)V/Vvに従った演算でしきい値
Vwを算出して、しきい値レジスタVwに書込む。この算
出式に従った、車速Vとしきい値Vwの関係を図5に示
す。
In step 30, a threshold value Vw corresponding to the vehicle speed V is calculated and set. Vehicle speed V is vehicle speed register V
Read from the calculation formula Vw set in the program
= Vwo- (Vwo-a) V / Vv is used to calculate the threshold value Vw and is written in the threshold value register Vw. FIG. 5 shows the relationship between the vehicle speed V and the threshold value Vw according to this calculation formula.

【0034】ステップ2Aでは、信号VS2の値をしき
い値レベルVc+Vwと比較し、次のステップ2Bでは、
信号VS2の値をしきい値レベルVc−Vwと比較する。
VwはレジスタVwのデ−タが示す値である。VS2>V
c+Vwならステップ2Aから2Dに進み、VS2>V
c−Vwならステップ2Bから2Dに進む。またVS2
がしきい値レベルVc−VwとVc+Vwとの範囲内に
ある時には、ステップ2Cに進む。しきい値Vwは、こ
の例では7.3mVに定めてある。
In step 2A, the value of the signal VS2 is compared with the threshold level Vc + Vw, and in the next step 2B,
The value of signal VS2 is compared to a threshold level Vc-Vw.
Vw is a value indicated by the data of the register Vw. VS2> V
If c + Vw, proceed from step 2A to 2D, VS2> V
If c-Vw, the process proceeds from step 2B to 2D. Also VS2
Is within the range between the threshold levels Vc-Vw and Vc + Vw, the routine proceeds to step 2C. The threshold value Vw is set to 7.3 mV in this example.

【0035】ステップ2Cでは、まず、レジスタRt2
の内容にサンプリングした信号VS2の値を加算してそ
の結果をレジスタRt2にストアし、レジスタCsの内
容に1を加算する。レジスタRt2には、信号VS2の
値の積算値が保持され、レジスタCsには、Rt2に積
算したVS2のデ−タ数が保持される。
In step 2C, first, the register Rt2
The value of the sampled signal VS2 is added to the contents of the above, the result is stored in the register Rt2, and 1 is added to the contents of the register Cs. The register Rt2 holds the integrated value of the value of the signal VS2, and the register Cs holds the data number of VS2 integrated in Rt2.

【0036】次のステップ2D1で、レジスタTwの内
容に1を加算する。次のステップ2D2でサンプル数を
検証する。この内容を図6に示す。ここではまず参照回
数カウント用のレジスタCsoの内容に1を加算する(4
4)。そしてレジスタCsoの参照回数Csoに対するレジ
スタCsのサンプル回数Csの比Cs/Csoを算出し
て、これが56.2%以上であるかをチェックする(4
5)。そうであると零レベル校正のためのサンプル数が
十分であるので、次のチェック2D3(図2)に進む。
56.2%未満であると、例えば現在の15秒の時間カ
ウント区間内に図9に示す摘出すべき高レベルVS2
(Vc+Vwを越えるレベル)があって、その間参照回
数レジスタCsoはカウントアップしているが、サンプル
回数レジスタCsはカウントを停止しているので、零レ
ベルサンプル数(図9のVc+Vw未満のレベルの摘出
回数)が少な過ぎるので、この現在の15秒の時間カウ
ント区間およびその中のこれまでのデ−タをキャンセル
して新たな15秒の時間カウントとデ−タ収集を開始す
るため、レジスタRt2,Cs,CsoおよびTwをク
リアして(46)、メインル−チンに戻る。
At the next step 2D1, 1 is added to the content of the register Tw. The number of samples is verified in the next step 2D2. This content is shown in FIG. Here, 1 is added to the content of the reference count register Cso (4
4). Then, the ratio Cs / Cso of the number of times Cs of sampling of the register Cs to the number of times of reference Cso of the register Cso is calculated, and it is checked whether this is 56.2% or more (4
5). If so, the number of samples for the zero level calibration is sufficient, and therefore the process proceeds to the next check 2D3 (FIG. 2).
If it is less than 56.2%, for example, the high level VS2 to be extracted shown in FIG. 9 within the current time period of 15 seconds is shown.
There is (a level exceeding Vc + Vw), and the reference count register Cso is counting up during that time, but the sample count register Cs is not counting, so the number of zero level samples (the level below Vc + Vw in FIG. 9 is extracted). Since the number of times) is too small, the register Rt2 is used to cancel the present 15-second time count section and the previous data therein and start a new 15-second time count and data collection. Clear Cs, Cso and Tw (46) and return to the main routine.

【0037】さて、上述の検証(2D2)で、Cs/C
soが56.2%以上であったときには、図2の次のステ
ップ2D3で、レジスタTwの内容を15秒と比較す
る。実際には、Twの内容と750(=50×15)と
を比較する。Tw≧15秒であると、次にステップ2E
に進む。
Now, in the above verification (2D2), Cs / C
When so is 56.2% or more, the content of the register Tw is compared with 15 seconds in the next step 2D3 of FIG. Actually, the content of Tw is compared with 750 (= 50 × 15). If Tw ≧ 15 seconds, then step 2E
Proceed to.

【0038】ステップ2Eでは、レジスタCsの内容と
422とを比較する。即ち、15秒の間にレジスタRt
2に積算したVS2のデ−タ数と422とを比較する。
そしてCs>422なら次にステップ2Fに進み、そう
でなければステップ2Gに進む。ステップ2Fでは、レ
ジスタRt2の内容をレジスタCsの内容で割り、その
結果、即ち15秒間でサンプリングされたCs個のデ−
タの平均値を、レジスタMcにストアする。
In step 2E, the contents of register Cs and 422 are compared. That is, register Rt within 15 seconds
The data number of VS2 accumulated in 2 is compared with 422.
If Cs> 422, the process proceeds to step 2F, and if not, the process proceeds to step 2G. In step 2F, the contents of the register Rt2 are divided by the contents of the register Cs, and as a result, that is, Cs pieces of data sampled in 15 seconds.
The average value of the data is stored in the register Mc.

【0039】次のステップ2Hでは、レジスタMpに有
効なデ−タが存在するか否かを調べ、デ−タが存在する
時には、ステップ2Iに進み、なければステップ2Lに
進む。ステップ2Lでは、レジスタMcの値をレジスタ
Mpにストアする。
In the next step 2H, it is checked whether or not there is valid data in the register Mp. When the data is present, the process proceeds to step 2I, otherwise proceeds to step 2L. At step 2L, the value of the register Mc is stored in the register Mp.

【0040】ステップ2Iでは、レジスタMcの内容
(今回の平均値)とレジスタMpの内容(前回の平均
値)との差分の絶対値をΔVdとし、次のステップ2J
ではステップ2Iで求めた差分ΔVdをしきい値Vth
と比較する。しきい値Vthは、この例では2.44m
Vに定めてある。ΔVd>Vth、即ち信号VS2の1
5秒間のVc±Vw範囲内のデ−タの平均値が、前回の
それに比べてVth以上変化していると、次にステップ
2Kを実行する。ステップ2Kでは、レジスタMcの内
容、即ち今回の平均値を、新しい零レベルVcとし、レ
ジスタMpにストアする。また、レジスタRt2,C
s,Cso,Twの内容をクリアする。
In step 2I, the absolute value of the difference between the contents of the register Mc (current average value) and the contents of the register Mp (previous average value) is set to ΔVd, and the next step 2J
Then, the difference ΔVd obtained in step 2I is set to the threshold value Vth.
Compare with. The threshold value Vth is 2.44 m in this example.
It is set to V. ΔVd> Vth, that is, 1 of the signal VS2
If the average value of the data within the range of Vc ± Vw for 5 seconds has changed by Vth or more as compared with the previous time, then step 2K is executed. In step 2K, the contents of the register Mc, that is, the average value of this time is set as a new zero level Vc and stored in the register Mp. In addition, the registers Rt2, C
Clear the contents of s, Cso, and Tw.

【0041】ステップ2CでレジスタRt2に積算され
るデ−タ(VS2)は、図9に示すように、零レベルV
cに対して非常に狭い範囲(±Vw)にあり、角速度の
信号成分が現われる時には、信号VS2のレベルがVc
±Vwの範囲を外れるので、ステップ2Fで求められる
平均値(Mc)は、15秒の間の信号VS2が静止レベ
ルであった時の平均レベルになる。ドリフトによって、
例えば静止レベルが時間とともに増大又は減少すると、
今回の平均値(Mc)と前回の平均値(Mp)との差
(ΔVd)がしきい値Vthより大きくなり、ステップ
2Kで零レベルVcが自動的に更新される。従って、零
レベルVcは、常時、実際の静止レベルに近づくように
調整される。このため、ステップ22でレジスタRωに
ストアされるデ−タは、圧電振動ジャイロ11が検出し
た回転角速度になる。
The data (VS2) accumulated in the register Rt2 in step 2C is zero level V as shown in FIG.
When the angular velocity signal component appears in a very narrow range (± Vw) with respect to c, the level of the signal VS2 is Vc.
Since it is out of the range of ± Vw, the average value (Mc) obtained in step 2F becomes the average level when the signal VS2 is at the stationary level for 15 seconds. By drifting
For example, if the quiescent level increases or decreases over time,
The difference (ΔVd) between the current average value (Mc) and the previous average value (Mp) becomes larger than the threshold value Vth, and the zero level Vc is automatically updated in step 2K. Therefore, the zero level Vc is constantly adjusted so as to approach the actual static level. Therefore, the data stored in the register Rω in step 22 is the rotational angular velocity detected by the piezoelectric vibration gyro 11.

【0042】図3を参照して説明する。出力無効フラグ
がセットされていない時には、ステップ34が実行され
る。ステップ34では、GPS測位演算によって求めら
れた基準方位ψref に、レジスタRrに保持された回転
角速度の積算値、即ち回転角度を加算してその結果を現
在の方位デ−タとする。そしてこの方位デ−タを外部に
出力する。
Description will be made with reference to FIG. When the output invalidation flag is not set, step 34 is executed. In step 34, the integrated value of the rotational angular velocities held in the register Rr, that is, the rotational angle is added to the reference azimuth .psi.ref obtained by the GPS positioning calculation, and the result is set as the current azimuth data. Then, this azimuth data is output to the outside.

【0043】また、信号Vinのドリフトによってその静
止レベルとベ−ス信号Vbaseとの差が大きくなり、出力
無効フラグがセットされると、ステップ33が実行され
る。ステップ33では、まず割込を禁止し、各種レジス
タの内容をクリアした後、GPS測位演算を実行し、零
レベルVcを初期化し、出力無効フラグをクリアし、割
込を許可する。回転角度(Rrの内容)はクリアされ、
GPS測位演算により新しい基準方位ψref が検出され
る。
If the difference between the stationary level and the base signal Vbase becomes large due to the drift of the signal Vin and the output invalid flag is set, step 33 is executed. In step 33, interrupts are first prohibited, the contents of various registers are cleared, then GPS positioning calculation is executed, the zero level Vc is initialized, the output invalidation flag is cleared, and interrupts are permitted. The rotation angle (contents of Rr) is cleared,
A new reference bearing ψref is detected by the GPS positioning calculation.

【0044】上記実施例の装置により、ドリフトを検出
して零レベルVcを逐次修正した時と、Vcの更新をし
なかった時のそれぞれの検出方位の変化を測定した結果
を図10に示す。この実験は、装置を静止状態に設置
し、ドリフトの影響のみが変化として現われる条件で実
施した。図10を参照すると、実施例の装置により、ド
リフトの影響を充分に抑制し、正確な回転角度(方位)
を検出しうることが分かる。
FIG. 10 shows the measurement results of the changes in the detected orientations when the drift is detected and the zero level Vc is sequentially corrected and when the Vc is not updated by the apparatus of the above embodiment. This experiment was carried out under the condition that the apparatus was installed in a stationary state and only the influence of drift appeared as a change. With reference to FIG. 10, the device of the embodiment sufficiently suppresses the influence of drift, and provides an accurate rotation angle (azimuth).
It can be seen that

【0045】なお、上記実施例においては、圧電振動ジ
ャイロを用いて自動車の進行方向の方位を検出する場合
を説明したが、同様にドリフトを生じる直流成分を含む
信号を出力する他の様々な検出器の信号を処理する場合
にも、上記実施例と同様に本発明を実施しうる。
In the above embodiment, the case where the azimuth in the traveling direction of the automobile is detected using the piezoelectric vibration gyro has been described, but various other detections that output a signal including a DC component that causes drift similarly. The present invention can be implemented in the same manner as in the above-described embodiment when processing a signal of a container.

【0046】なお、図1に示す増幅器14を省略して信
号VS1の代わりに信号Vinを参照するようにしてもよ
いが、その場合にはベ−ス信号Vbaseの制御誤差が多少
増大する。
It is possible to omit the amplifier 14 shown in FIG. 1 and refer to the signal Vin instead of the signal VS1, but in that case, the control error of the base signal Vbase increases to some extent.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上のとおり本発明によれば、コンデン
サ結合回路を設置することなく、検出器出力の直流レベ
ルのドリフトをキャンセルするので、ドリフト以外のゆ
っくりとした信号の変化が欠落したり減衰するのを防止
して、正確な信号を読取ることができる。
As described above, according to the present invention, since the drift of the DC level of the detector output is canceled without installing a capacitor coupling circuit, slow signal changes other than drift are lost or attenuated. It is possible to prevent an error and read an accurate signal.

【0048】車両の速度(V)に対応して低速では大きく
高速では小さいしきい値(Vw)を設定するしきい値設定手
段(30)を含むものとした。これにより、高速では圧電振
動ジャイロの微細な出力変動(角速度信号のレベル変
化)が摘出される。高速の場合車両の転舵時間は短く、
この間のドリフトレベルの変化は実質上考えられないの
で、高速時にドリフトを角速度信号と誤摘出する可能性
は実質上ない。低速の場合は角速度信号の摘出感度は、
高速の場合に比較して相対的にやや低いが、低速である
ので車速と角速度(タ−ン速度)による車両位置変化速
度および方向変化速度が遅いので、車両位置認識誤差は
僅少に留まる。
A threshold value setting means (30) for setting a threshold value (Vw) that is large at low speed and small at high speed corresponding to the vehicle speed (V) is included. As a result, minute output fluctuations (changes in the angular velocity signal level) of the piezoelectric vibration gyro are extracted at high speeds. At high speeds, the steering time of the vehicle is short,
Since the change of the drift level during this period is virtually unthinkable, there is substantially no possibility of mistakenly extracting the drift as an angular velocity signal at high speed. When the speed is low, the extraction sensitivity of the angular velocity signal is
Although it is relatively low as compared with the case of high speed, since it is low speed, the vehicle position change speed and the direction change speed due to the vehicle speed and the angular speed (turn speed) are slow, so that the vehicle position recognition error remains small.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 実施例の装置の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an apparatus according to an embodiment.

【図2】 図1のマイクロコンピュ−タのタイマ割込1
の内容を示すフロ−チャ−トである。
2 is a timer interrupt 1 of the microcomputer of FIG.
It is a flowchart showing the contents of.

【図3】 図1のマイクロコンピュ−タのメインル−チ
ンを示すフロ−チャ−トである。
3 is a flowchart showing a main routine of the microcomputer shown in FIG.

【図4】 (a)は図1のマイクロコンピュ−タのパル
ス割込の内容を示すフロ−チャ−トであり、(b)はタ
イマ割込2の内容を示すフロ−チャ−トである。
4A is a flow chart showing the contents of pulse interruption of the microcomputer of FIG. 1, and FIG. 4B is a flow chart showing the contents of timer interruption 2. .

【図5】 図2に示す「Vwを算出」30で算出するV
wと車速Vの関係を示すグラフである。
5 shows V calculated by "calculate Vw" 30 shown in FIG.
It is a graph which shows the relationship between w and vehicle speed V.

【図6】 図2に示す「サンプル数の検証」2D2の内
容を示すフロ−チャ−トである。
FIG. 6 is a flowchart showing the contents of “verification of sample number” 2D2 shown in FIG.

【図7】 図1に示す圧電振動ジャイロ11が出力する
信号とそれを増幅した信号の例を示す波形図である。
FIG. 7 is a waveform diagram showing an example of a signal output by the piezoelectric vibration gyro 11 shown in FIG. 1 and a signal obtained by amplifying the signal.

【図8】 図1の装置の信号Vin,VS2及びベ−ス信
号のレベルを示す波形図である。
8 is a waveform diagram showing the levels of signals Vin, VS2 and a base signal of the apparatus of FIG.

【図9】 図1の装置の信号VS2,零レベルVc及び
しきい値レベルを示す波形図である。
9 is a waveform diagram showing a signal VS2, a zero level Vc, and a threshold level of the device of FIG.

【図10】 図1の装置のドリフトの測定結果を示すグ
ラフである。
10 is a graph showing measurement results of drift of the apparatus of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11:圧電振動ジャイロ 12:基準電圧源 13:バッファ 14,15:増幅器 16:D/A変換器 17:A/D変換器 18:マイクロコンピュ−タ 19,1B:減算器 1A,1C:加算器 1D:GPS受信機 1E:GPS復調器 VS1,VS2:信
号 Vref :基準電圧 Vbase:ベ−ス信号 Vc:零レベル
11: Piezoelectric vibrating gyro 12: Reference voltage source 13: Buffer 14, 15: Amplifier 16: D / A converter 17: A / D converter 18: Micro computer 19, 1B: Subtractor 1A, 1C: Adder 1D: GPS receiver 1E: GPS demodulator VS1, VS2: signal Vref: reference voltage Vbase: base signal Vc: zero level

フロントページの続き (72)発明者 保 田 富 夫 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイシ ン精機株式会社内Front Page Continuation (72) Inventor Tomio Hota 2-1-1 Asahi-cho, Kariya City, Aichi Prefecture Aisin Seiki Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】直流成分と交流成分を含む検出信号を出力
する車両上のジャイロ;前記車両の速度に対応して低速
では大きく高速では小さいしきい値を設定するしきい値
設定手段;前記検出信号のレベルを参照し、該検出信号
のレベルと予め定めたその信号の零レベルとの差分が前
記しきい値設定手段が設定したしきい値より大きいか否
かを識別する識別手段;所定時間内に前記検出信号のレ
ベルを繰り返し参照し、検出信号のレベルと予め定めた
その信号の零レベルとの差分が前記しきい値以内の時に
のみ、その検出信号のレベルをサンプリングし、前記所
定時間内にサンプリングされた複数のレベルの平均を計
算する平均計算手段;該平均計算手段が計算した平均と
前記零レベルとの差が所定以上であると、該平均に基づ
いて前記零レベルを修正する、零レベル調整手段;及び
前記検出信号のレベルと前記零レベルとの差に応じた信
号を出力する信号出力手段;を備える車両上ジャイロの
ドリフトキャンセル装置。
1. A gyro on a vehicle that outputs a detection signal containing a DC component and an AC component; threshold setting means for setting a threshold value that is large at low speed and small at high speed in correspondence with the speed of the vehicle; Discriminating means for discriminating whether or not the difference between the level of the detection signal and a predetermined zero level of the signal is larger than the threshold value set by the threshold value setting means by referring to the signal level; a predetermined time The reference level of the detection signal is repeatedly referred to within, and only when the difference between the level of the detection signal and the predetermined zero level of the signal is within the threshold value, the level of the detection signal is sampled, and the predetermined time is passed. An average calculation means for calculating an average of a plurality of levels sampled within; if the difference between the average calculated by the average calculation means and the zero level is more than a predetermined value, the zero level is calculated based on the average. Modify the zero level adjusting means; and said signal output means for outputting a signal corresponding to the difference between the level and the zero level of the detection signal; vehicle on gyro drift canceling apparatus comprising a.
【請求項2】前記平均計算手段は、前記所定時間内のサ
ンプリング数が所定より少ない時には、その計算結果を
無効とする、前記請求項1記載の車両上のジャイロのド
リフトキャンセル装置。
2. The drift canceling device for a gyro on a vehicle according to claim 1, wherein the average calculating means invalidates the calculation result when the number of samplings within the predetermined time is less than a predetermined number.
【請求項3】直流成分と交流成分を含む検出信号を出力
する車両上のジャイロ;前記検出信号を入力し増幅して
出力信号を生成する増幅手段;直流レベルのベ−ス信号
を出力するベ−ス信号生成手段;前記ベ−ス信号を前記
増幅手段の入力に加算又は減算する合成手段;前記検出
信号のレベルと前記ベ−ス信号のレベルとを参照し、そ
れらの差分が予め定めた第1のしきい値より大きいか否
かを識別する第1の識別手段;前記差分が第1のしきい
値より大きい状態が第1の時間以上継続した時に、その
時間内の前記検出信号の平均レベルを計算する第1の平
均計算手段;前記平均レベルに応じて、前記ベ−ス信号
生成手段が出力するベ−ス信号のレベルを変更する、ベ
−スレベル変更手段;前記車両の速度に対応して低速で
は大きく高速では小さい第2のしきい値を設定するしき
い値設定手段;前記増幅手段の出力信号のレベルを参照
し、該信号のレベルと予め定めたその信号の零レベルと
の差分が第2のしきい値以内か否かを識別する第2の識
別手段;第2の時間内に前記出力信号のレベルを繰り返
し参照し、出力信号のレベルと予め定めたその信号の零
レベルとの差分が第2のしきい値以内の時にのみ、その
検出信号のレベルをサンプリングし、第2の時間内にサ
ンプリングされた複数のレベルの平均を計算する第2の
平均計算手段;該第2の平均計算手段が計算した平均と
前記零レベルとの差が所定以上であると、該平均に基づ
いて前記零レベルを修正する、零レベル調整手段;及び
前記出力信号のレベルと前記零レベルとの差に応じた信
号を出力する信号出力手段;を備える車両上ジャイロの
ドリフトキャンセル装置。
3. A gyro on a vehicle for outputting a detection signal containing a DC component and an AC component; an amplifying means for inputting and amplifying the detection signal to generate an output signal; a base for outputting a DC level base signal. -Base signal generating means; combining means for adding or subtracting the base signal to or from the input of the amplifying means; reference is made to the level of the detection signal and the level of the base signal, and the difference between them is predetermined. First discriminating means for discriminating whether or not the difference is larger than a first threshold value; when the difference is larger than the first threshold value for a first time or more, the detection signal within the time First average calculating means for calculating an average level; base level changing means for changing the level of the base signal output by the base signal generating means according to the average level; Correspondingly, at low speed it is big at high speed Threshold setting means for setting a second threshold; referring to the level of the output signal of the amplifying means, the difference between the level of the signal and a predetermined zero level of the signal is the second threshold. Second discriminating means for discriminating whether or not the value is within a value; the level of the output signal is repeatedly referred to within a second time, and the difference between the level of the output signal and a predetermined zero level of the signal is the second level. Second average calculation means for sampling the level of the detection signal only when it is within a threshold value and calculating an average of a plurality of levels sampled within a second time; calculated by the second average calculation means. And a signal corresponding to the difference between the level of the output signal and the zero level when the difference between the average and the zero level is more than a predetermined value, the zero level is corrected based on the average. Signal output means for outputting Drift cancellation apparatus for a vehicle on the gyro.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7787018B2 (en) * 2006-12-06 2010-08-31 Sanyo Electric Co., Ltd. Apparatus and method for shake detection, and imaging device

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