JP2000346661A - Locator apparatus - Google Patents

Locator apparatus

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JP2000346661A
JP2000346661A JP15439699A JP15439699A JP2000346661A JP 2000346661 A JP2000346661 A JP 2000346661A JP 15439699 A JP15439699 A JP 15439699A JP 15439699 A JP15439699 A JP 15439699A JP 2000346661 A JP2000346661 A JP 2000346661A
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忠富 石上
Yoshihiko Utsui
良彦 宇津井
Tetsuo Kamikawa
哲生 上川
Yosuke Asai
陽介 浅井
Ichiro Nakahori
一郎 中堀
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a locator apparatus which can quickly correct a scale factor of a distance sensor different depending on vehicles after the vehicle starts running. SOLUTION: Waves from satellites are received by a GPS receiver 3 to observe a velocity or the like of the vehicle. Moreover, a signal corresponding to a move distance of the vehicle is outputted from a distance sensor L and each of average values of GPS velocities and output signals of the distance sensor is calculated by a velocity calculation means 511. When a gradient subsequent to a change with time of each average value is not larger than a predetermined value, a scale factor of the distance sensor is corrected and the vehicle velocity is estimated according to a Kalman filter equation, and an error sharing/variance is predicted and estimated. The vehicle velocity is calculated form the output signal of the distance sensor and the scale factor.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、GPS(Glo
bal Positioning System)受信
機の観測情報と、自律航法用複合センサの計測情報を用
いて、車両の現在位置と進行方位および速度等を計算す
る複合航法を備えたロケータ装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a GPS (Glo
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a locator device provided with a compound navigation that calculates a current position, a heading, a speed, and the like of a vehicle using observation information of a bal positioning system (receiver) and measurement information of a compound sensor for autonomous navigation.

【0002】[0002]

【従来の技術】図20は例えば、特開平8−68655
号公報に示された従来のロケータ装置の構成の一例を示
すブロック図である。図において、1は距離センサ、2
は相対方位センサ、3は絶対位置観測手段としてのGP
S受信機であり、5は信号処理器である。また、信号処
理器5内において、520は距離センサ1と相対方位セ
ンサ2の出力信号を基に相対軌跡を演算する相対軌跡演
算、521はそれらの絶対軌跡を演算する絶対軌跡演算
であり、522は距離センサ1の距離係数、相対方位セ
ンサ2のオフセット、絶対位置および絶対方位の各補正
を行うカルマンフィルタである。
2. Description of the Related Art FIG.
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a conventional locator device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. HEI 10-115,000. In the figure, 1 is a distance sensor, 2
Is relative azimuth sensor, 3 is GP as absolute position observation means
S is a receiver, and 5 is a signal processor. In the signal processor 5, reference numeral 520 denotes a relative trajectory calculation for calculating a relative trajectory based on output signals of the distance sensor 1 and the relative azimuth sensor 2, and 521 denotes an absolute trajectory calculation for calculating an absolute trajectory thereof. Is a Kalman filter for correcting the distance coefficient of the distance sensor 1, the offset of the relative direction sensor 2, the absolute position and the absolute direction.

【0003】次に動作について説明する。なお、相対軌
跡演算520、絶対軌跡演算521、およびカルマンフ
ィルタ522はマイクロコンピュータによる演算処理に
よって実現されるものであり、以下、これらについて説
明する。ここで、図21は自律航法のメインルーチンの
演算処理を示す流れ図、図22は進行方位変化と移動距
離の演算処理を示す流れ図、図23は相対軌跡演算処理
を示す流れ図、図24は絶対方位、絶対位置の演算処理
を示す流れ図であり、図25は自律航法とGPS航法を
複合化するためのカルマンフィルタの演算処理を示す流
れ図である。
Next, the operation will be described. The relative trajectory calculation 520, the absolute trajectory calculation 521, and the Kalman filter 522 are realized by calculation processing by a microcomputer, and these will be described below. Here, FIG. 21 is a flow chart showing the calculation processing of the main routine of the autonomous navigation, FIG. 22 is a flow chart showing the calculation processing of the change of the traveling direction and the moving distance, FIG. 23 is a flow chart showing the relative trajectory calculation processing, and FIG. FIG. 25 is a flowchart showing the calculation processing of the absolute position, and FIG. 25 is a flowchart showing the calculation processing of a Kalman filter for combining autonomous navigation and GPS navigation.

【0004】まず、図21のステップST2101にお
いて、車両の進行方位変化と移動距離を計算する。この
車両の進行方位変化と移動距離の演算の処理内容の詳細
を図22に示す。この処理が開始されると、ステップS
T2201において相対方位センサ2から車両の進行方
位変化をまず求める。次にステップST2202でオフ
セット補正量に前回からの移動距離Lを掛けたものを進
行方位変化から差し引き、進行方位変化のオフセット補
正を行う。その後、ステップST2203にて距離セン
サ1の信号に距離係数を掛けて移動距離を算出し、当該
車両の進行方位変化と移動距離の演算処理を終了する。
First, in step ST2101 of FIG. 21, a change in the heading direction and a moving distance of the vehicle are calculated. FIG. 22 shows details of the processing contents of the calculation of the change in the traveling direction and the moving distance of the vehicle. When this processing is started, step S
At T2201, a change in the traveling direction of the vehicle is first obtained from the relative direction sensor 2. Next, in step ST2202, the value obtained by multiplying the offset correction amount by the moving distance L from the previous time is subtracted from the change in the traveling azimuth to perform offset correction for the change in the traveling azimuth. After that, in step ST2203, the signal of the distance sensor 1 is multiplied by the distance coefficient to calculate the moving distance, and the calculation of the change in the traveling direction and the moving distance of the vehicle is ended.

【0005】ステップST2101による車両の進行方
位変化と移動距離の演算処理が終了すると、次にステッ
プST2102において相対軌跡演算処理を行う。この
相対軌跡演算の処理内容の詳細を図23に示す。この処
理が開始されると、まずステップST2301にて進行
方位変化を積算して相対方位を更新する。次にステップ
ST2302に進み、この更新した相対方位およびステ
ップST2203で求めた移動距離に基づく移動ベクト
ルのX,Y成分をそれまでの相対位置座標に加算して新
たな相対位置座標を求め、この相対軌跡演算処理を終了
する。
[0005] When the processing of calculating the change in the heading direction and the moving distance of the vehicle in step ST2101 is completed, a relative trajectory calculation processing is performed in step ST2102. FIG. 23 shows details of the processing content of the relative trajectory calculation. When this processing is started, first, in step ST2301, the change in the traveling direction is integrated to update the relative direction. Next, the process proceeds to step ST2302, where the X and Y components of the movement vector based on the updated relative orientation and the movement distance obtained in step ST2203 are added to the previous relative position coordinates to obtain new relative position coordinates. The trajectory calculation processing ends.

【0006】ステップST2102による相対軌跡の演
算処理が終了すると、次にステップST2103におい
て絶対方位・絶対位置の演算処理を行う。この絶対方位
・絶対位置演算の処理内容の詳細を図24に示す。この
処理が開始されると、まずステップST2401にて進
行方位変化を基に絶対方位を更新する。次にステップS
T2402に進み、この更新した絶対方位およびステッ
プST2203にて求めた移動距離によって絶対位置座
標の更新を行い、この絶対方位・絶対位置の演算処理を
終了する。このステップST2103の処理にて更新さ
れた絶対方位Aと絶対位置は、次のステップST210
4にけるGPS受信機3の観測情報との複合化処理に利
用される。
[0006] When the relative trajectory calculation processing in step ST2102 is completed, next, in step ST2103, calculation processing of absolute azimuth and absolute position is performed. FIG. 24 shows details of the processing contents of the absolute azimuth / absolute position calculation. When this processing is started, first, in step ST2401, the absolute azimuth is updated based on the change in the traveling azimuth. Next, step S
Proceeding to T2402, the absolute position coordinates are updated based on the updated absolute azimuth and the moving distance obtained in step ST2203, and the processing for calculating the absolute azimuth / absolute position ends. The absolute azimuth A and the absolute position updated in the process of step ST2103 are used in the next step ST210.
4 is used for the compounding process with the observation information of the GPS receiver 3.

【0007】そのステップST2104によるGPS受
信機3の観測情報との複合化の処理内容の詳細を図25
に示す。図25はカルマンフィルタ522の演算手順を
示した流れ図であるが、自律航法とGPS航法とを複合
化するためのカルマンフィルタ522について先に説明
する。カルマンフィルタ522は信号生成過程と観測過
程に分けられる。線形システムで表されるシステムの状
態X(t)に対して、観測行列Hで関係付けられるシス
テムの状態X(t)の一部が観測できる場合に、フィル
タはX(t)の最適な推定値を与える。ここで、ωは信
号生成過程で発生するシステム誤差であり、vは観測過
程にて発生する観測誤差である。このフィルタの入力は
観測値Y(t)であり、出力はX(t)の最適推定値で
ある。時刻tにおいて時刻tまでの情報を用いた状態ベ
クトルの推定量X(t|t)は、次に示す式(1)によ
り求められる。
FIG. 25 shows the details of the processing of combining with the observation information of the GPS receiver 3 in step ST2104.
Shown in FIG. 25 is a flowchart showing the calculation procedure of the Kalman filter 522. The Kalman filter 522 for combining autonomous navigation and GPS navigation will be described first. The Kalman filter 522 is divided into a signal generation process and an observation process. When a part of the state X (t) of the system related to the observation matrix H can be observed with respect to the state X (t) of the system represented by the linear system, the filter performs optimal estimation of X (t). Give a value. Here, ω is a system error generated in the signal generation process, and v is an observation error generated in the observation process. The input of this filter is the observed value Y (t) and the output is the optimal estimate of X (t). The estimated amount X (t | t) of the state vector using the information up to the time t at the time t is obtained by the following equation (1).

【0008】 X(t|t)=X(t|t−1) +K(t){Y(t)−HX(t|t−1)} ・・・(1)X (t | t) = X (t | t−1) + K (t) {Y (t) −HX (t | t−1)} (1)

【0009】ここで、上記式(1)において、X(t|
t−1)は時刻t−1における時刻tでの状態ベクトル
の予測量、K(t)はカルマンゲインであり、それぞれ
次の式(2)および式(3)により表される。
Here, in the above equation (1), X (t |
t-1) is the predicted amount of the state vector at time t-1 at time t, and K (t) is the Kalman gain, which are expressed by the following equations (2) and (3), respectively.

【0010】 X(t|t−1)=FX(t|t−1) ・・・(2) K(t)=Σ(t|t−1)HT {HΣ(t|t−1)HT +Σv -1 ・・・(3)X (t | t−1) = FX (t | t−1) (2) K (t) = Σ (t | t−1) HT{H} (t | t-1) HT+ Σv-1  ... (3)

【0011】なお、上記式(3)において、Σ(t|t
−1)は時刻t−1における時刻tでの誤差共分散の予
測量である。そして、Σv は観測過程で発生する観測誤
差vの分散であり、それぞれ次に示す式(4)および式
(5)によって表される。
In the above equation (3), Σ (t | t
-1) is a predicted amount of error covariance at time t-1 at time t-1. Σ v is the variance of the observation error v generated in the observation process, and is represented by the following equations (4) and (5), respectively.

【0012】 Σ(t|t−1)=FX(t−1|t−1)FT +Σw ・・・(4) Σ(t−1|t−1)={I−K(t−1)H}Σ(t−1|t−2) ・・・(5)Σ (t | t−1) = FX (t−1 | t−1) F T + Σ w (4) Σ (t−1 | t−1) = {I−K (t− 1) H} Σ (t-1 | t-2) (5)

【0013】ここで、上記式(4)および式(5)にお
いて、Σw は信号過程で発生するシステム誤差ωの分散
であり、Iは単位行列である。なお、添字のT は転置行
列を意味し、-1は逆行列を意味する。さらに、システム
誤差ωと観測誤差vは平均値0の白色ガウス雑音であ
り、互いに無相関である。
Here, in the above equations (4) and (5), Σ w is the variance of the system error ω generated in the signal process, and I is the unit matrix. Note that the subscript T indicates a transposed matrix, and -1 indicates an inverse matrix. Further, the system error ω and the observation error v are white Gaussian noise having an average value of 0, and are uncorrelated with each other.

【0014】このようなカルマンフィルタ522は、ま
ずシステムの状態Xと誤差共分散Σの初期値に適当な誤
差を与えてやり、新しい観測が行われる度に、以上の計
算を繰り返し行うものである。そこで、上記信号生成過
程の定義についてまず説明する。自律航法でのカルマン
フィルタ522は自律航法の誤差の補正を目的とするの
で、状態ベクトルの推定量Xの要素として、オフセット
誤差εG、絶対方位誤差εA、距離係数誤差εK、絶対
位置北方向誤差εY、および絶対位置東方向誤差εXの
5つの誤差値を定義する。そして、この誤差値の時間的
な変化を与えるものが状態遷移行列Fである。
The Kalman filter 522 first gives an appropriate error to the state X of the system and the initial value of the error covariance 、, and repeats the above calculation every time a new observation is performed. Therefore, the definition of the signal generation process will be described first. Since the Kalman filter 522 in the autonomous navigation aims at correcting the error in the autonomous navigation, the offset error εG, the absolute azimuth error εA, the distance coefficient error εK, the absolute position north direction error εY, And five error values of the absolute position eastward error εX. The state transition matrix F gives a temporal change in the error value.

【0015】オフセット誤差εGは、確定的な変化はな
く、前回の誤差にノイズが付加されたものとして、次に
示す式(6)により表される。
The offset error εG has no definite change, and is expressed by the following equation (6) assuming that noise is added to the previous error.

【0016】 εGt =εGt-1 +ω0 ・・・(6)ΕG t = εG t−1 + ω 0 (6)

【0017】絶対方位誤差εAは、前回のオフセット誤
差εGに前回からの経過時間を乗算して求める方位誤差
とノイズが付加されるものとして、次の式(7)によっ
て表される。
The absolute azimuth error εA is represented by the following equation (7) assuming that the azimuth error and noise obtained by multiplying the previous offset error εG by the elapsed time from the previous time are added.

【0018】 εAt =TεGt-1 +εAt-1 +ω1 ・・・(7)ΕA t = TεG t−1 + εA t−1 + ω 1 (7)

【0019】距離係数誤差εKは、確定的な変化はな
く、前回の距離係数誤差εKにノイズが付加されたもの
として、次の式(8)によって表される。
The distance coefficient error εK has no deterministic change, and is expressed by the following equation (8) assuming that noise is added to the previous distance coefficient error εK.

【0020】 εKt =εKt-1 +ω2 ・・・(8)ΕK t = εK t−1 + ω 2 (8)

【0021】絶対位置北方向誤差εY、および絶対位置
東方向誤差εXは、前回の誤差εY,εXに、方位誤
差、距離誤差によって生じる誤差が付加されるものとし
て、次に示す式(9)および式(10)により表され
る。なお、これら両式中のAt は真の絶対方位、Lは前
回からの移動距離、tは前回からの経過時間である。
The absolute position northward error εY and the absolute position eastward error εX are obtained by adding the errors caused by the azimuth error and the distance error to the previous errors εY and εX, and It is represented by equation (10). Incidentally, A t is the true absolute bearing in both these formulas, L is the movement distance from the previous, t is the elapsed time from the previous.

【0022】 εYt =sin(At +εAt-1 +εGt-1 ・t/2)・L・(1+εKt-1 ) −sin(At )・L+εYt-1 ・・・(9) εXt =cos(At +εAt-1 +εGt-1 ・t/2)・L・(1+εKt-1 ) −cos(At )・L+εXt-1 ・・・(10)ΕY t = sin (A t + εA t−1 + εG t−1 · t / 2) · L · (1 + εK t−1 ) −sin (A t ) · L + εY t−1 (9) εX t = cos (A t + εA t-1 + εG t-1 · t / 2) · L · (1 + εK t-1) -cos (A t) · L + εX t-1 ··· (10)

【0023】また、上記式(9)および式(10)を状
態量で偏微分し線形化すると、信号生成過程は、次に示
す式(11)〜式(15)により表される。
When the equations (9) and (10) are partially differentiated and linearized by the state quantity, the signal generation process is represented by the following equations (11) to (15).

【0024】[0024]

【数1】 (Equation 1)

【0025】なお、上記式(11)〜式(15)におい
て、Aは真の絶対方位At にセンサ誤差が加わったもの
であり、進行方位変化から求められる。また、ω0 はオ
フセット誤差(温度ドリフト等によるオフセット変動
分)、ω1 は絶対方位誤差(ジャイロのスケールファク
タ誤差)、ω2 は距離係数誤差(経年変化)、ω3 ,ω
4 は絶対位置誤差を意味する。
In the above equations (11) to (15),
A is the true absolute direction AtPlus sensor error
Is obtained from the change in the traveling direction. Also, ω0Ha
Offset error (offset fluctuation due to temperature drift, etc.)
Min), ω1Is the absolute azimuth error (gyro scale factor
Error), ωTwoIs the distance coefficient error (aging), ωThree, Ω
FourMeans absolute position error.

【0026】次に観測過程について説明する。観測値は
自律航法とGPS航法の両出力の差により求める。それ
ぞれの出力には誤差が含まれるため、自律航法の誤差と
GPS観測情報の誤差の和が観測値として得られる。こ
の観測値Yとシステムの状態Xを関連付け、次に示した
式(16)〜式(19)のように定義する。
Next, the observation process will be described. Observed values are obtained from the difference between the outputs of autonomous navigation and GPS navigation. Since each output includes an error, the sum of the error of the autonomous navigation and the error of the GPS observation information is obtained as an observation value. The observed value Y and the system state X are associated with each other and defined as shown in the following Expressions (16) to (19).

【0027】[0027]

【数2】 (Equation 2)

【0028】上記式(16)〜式(19)において、行
列の要素における添字DRt は、距離センサ1、相対方位
センサ2からの出力信号に基づいて、時刻tに自律航法
にて求められた値を意味し、同様にして、添字GPStは時
刻tにGPS受信機3から出力される値を意味する。観
測値Yt の要素(εADRt −εAGPSt)は、自律航法に
よって求められた絶対方位と、GPS受信機3から出力
される方位の差、すなわち自律航法により求められた絶
対方位には真の絶対方位とその誤差εADRt が含まれて
おり、またGPS受信機3から出力される方位も真の絶
対方位とその誤差εAGPStが含まれていることから、そ
れらの差を取ることによって求められるものである。
In the above equations (16) to (19), the subscript DRt in the elements of the matrix is a value obtained by the autonomous navigation at time t based on the output signals from the distance sensor 1 and the relative azimuth sensor 2. Similarly, the subscript GPSt means a value output from the GPS receiver 3 at time t. Elements of observations Y t (εA DRt -εA GPSt) is an absolute azimuth obtained by the autonomous navigation, the difference in the orientation output from the GPS receiver 3, i.e. the true absolutely azimuth obtained by the autonomous navigation Since the absolute azimuth and its error εA DRt are included, and the azimuth output from the GPS receiver 3 also includes the true absolute azimuth and its error εA GPSt , it is obtained by taking the difference between them. Things.

【0029】観測値Yt の要素(εKDRt −εKGPSt
は、自律航法により求められる速度とGPS受信機3か
ら出力される速度の差から求まる距離係数誤差であり、
(自律航法による速度−GPS受信機による速度)/
(自律航法による速度)により求められる。また、要素
(εYDRt −εYGPSt)は自律航法により求められる絶
対位置のY成分とGPS受信機3から出力される位置の
Y成分の誤差の差であり、要素(εXDRt −εXGPSt
は位置のX成分の誤差の差である。
[0029] of the observed value Y t element (εK DRt -εK GPSt)
Is a distance coefficient error obtained from a difference between the speed obtained by the autonomous navigation and the speed output from the GPS receiver 3,
(Speed by autonomous navigation-Speed by GPS receiver) /
(Speed by autonomous navigation). The element (εY DRt −εY GPSt ) is the difference between the error between the Y component of the absolute position obtained by autonomous navigation and the Y component of the position output from the GPS receiver 3, and the element (εX DRt −εX GPSt )
Is the difference between the X component errors of the position.

【0030】また、観測誤差vはGPS受信機3の誤差
であり、観測誤差vの各要素は、以下のように求められ
ている。まず、ドップラ周波数の計測誤差とHDOP
(Horizontal Dilution of P
resision)の関係により、速度精度がドップラ
周波数の計測誤差×HDOPで求められ、速度精度と車
両の速度から方位精度がtan-1(速度精度/車両の速
度)で求められる。これら方位精度と速度精度をそれぞ
れ2乗することによって、要素(−εAGPSt)および要
素(−εKGPSt)が求められる。また、GPS受信機3
における擬似距離の計算誤差UERE(User Eq
uivalent Ranging Error)と上
記HDOPとの関係から、UERE×HDOPにより測
位精度が求められる。要素(−εYGPSt)と要素(−ε
GPSt)は、この測位精度を2乗することによりそれぞ
れ求められる。
The observation error v is an error of the GPS receiver 3, and each element of the observation error v is obtained as follows. First, Doppler frequency measurement error and HDOP
(Horizontal Dilution of P
The speed accuracy is obtained by the Doppler frequency measurement error × HDOP, and the azimuth accuracy is obtained as tan -1 (speed accuracy / vehicle speed) from the speed accuracy and the vehicle speed. The element (−εA GPSt ) and the element (−εK GPSt ) are obtained by squaring the azimuth accuracy and the speed accuracy. In addition, GPS receiver 3
Error EURE (User Eq)
From the relationship between the universal ranging error (HDR) and the HDOP, the positioning accuracy is determined by UARE × HDOP. The element (−εY GPSt ) and the element (−ε
X GPSt ) can be obtained by squaring this positioning accuracy.

【0031】次に、カルマンフィルタ522の処理手順
を図25の流れ図に従って説明する。まずステップST
2501において、前回の測位または予測計算からT1
秒経過したか否かを判定する。この判定処理はGPS受
信機3で2次元あるいは3次元測位が行われる度にステ
ップST2503からステップST2509にて自律航
法の誤差を補正する処理を行うが、GPS受信機3で2
次元あるいは3次元測位できない場合には誤差が大きく
なるため、それに対応した誤差の予測計算をステップS
T2510,ST2511にて定期的に行うために設け
られたものである。
Next, the processing procedure of the Kalman filter 522 will be described with reference to the flowchart of FIG. First, step ST
At 2501, T1 from the previous positioning or prediction calculation
It is determined whether or not seconds have elapsed. In this determination process, every time two-dimensional or three-dimensional positioning is performed by the GPS receiver 3, a process of correcting an autonomous navigation error is performed in steps ST2503 to ST2509.
If the three-dimensional or three-dimensional positioning cannot be performed, the error is large.
This is provided for performing the processing periodically in T2510 and ST2511.

【0032】前回の測位または予測計算からT1秒経過
しておらず、ステップST2501による判定の結果が
Noになると、ステップST2502に分岐して、GP
S受信機3からの観測情報があるか否かを判定する。G
PS受信機3からの観測情報があり、ステップST25
02の判定結果がYesになると、ステップST250
3以降のカルマンフィルタの演算処理に進む。ステップ
ST2503ではまず、観測値Yの計算を行う。これ
は、GPS受信機3から出力される速度、位置、および
方位に関する観測情報と、自律航法におけるステップS
T2103の処理にて求めた絶対方位、絶対位置と、図
示していない速度演算処理により距離センサ1の信号か
ら求めた車両の速度とから、上記式(16)〜式(1
9)で示した観測値Yを計算するものであり、あわせて
観測過程で発生する観測誤差vをGPS受信機3の観測
情報等をもとに計算する。
If T1 seconds have not elapsed since the last positioning or prediction calculation, and the result of the determination in step ST2501 is No, the process branches to step ST2502, where GP
It is determined whether there is observation information from the S receiver 3. G
If there is observation information from the PS receiver 3, the process proceeds to step ST25.
If the decision result in Step 02 is Yes, step ST250
The process proceeds to the Kalman filter calculation process 3 and subsequent. In step ST2503, first, the observation value Y is calculated. This is because the observation information about the speed, the position, and the azimuth outputted from the GPS receiver 3 and the step S in the autonomous navigation are used.
From the absolute azimuth and absolute position obtained in the process of T2103 and the speed of the vehicle obtained from the signal of the distance sensor 1 by a speed calculation process (not shown), the above formulas (16) to (1) are used.
The observation value Y shown in 9) is calculated, and the observation error v generated in the observation process is calculated based on the observation information of the GPS receiver 3 and the like.

【0033】次にステップST2504において、状態
遷移行列Fの計算を行う。これは前回の状態遷移行列F
の計算時点からの移動距離L、および経過時間tと、ス
テップST2401で求めた絶対方位Aとから、上記式
(11)〜式(15)に示す状態遷移行列Fを求めるも
のである。このようにして計算した観測値Yおよび状態
遷移行列Fを基に、上記式(1)〜式(5)による計算
を行ってシステムの状態Xを求める。すなわち、ステッ
プST2505で誤差共分散の予測計算を行い、ステッ
プST2506ではカルマンゲインの計算を行う。次に
ステップST2507にて誤差共分散を計算を行い、そ
の後、ステップST2508において、カルマンゲイン
および観測値に基づいて状態ベクトルの推定量を求め
る。この状態ベクトルの推定量は、オフセット誤差、絶
対方位誤差、距離係数誤差、絶対位置北方向誤差および
絶対位置東方向誤差を表している。
Next, in step ST2504, a state transition matrix F is calculated. This is the previous state transition matrix F
The state transition matrix F shown in the above equations (11) to (15) is obtained from the moving distance L and the elapsed time t from the point of calculation of (2) and the absolute azimuth A obtained in step ST2401. Based on the observation value Y and the state transition matrix F calculated in this way, the calculations according to the above equations (1) to (5) are performed to obtain the state X of the system. That is, prediction calculation of error covariance is performed in step ST2505, and calculation of Kalman gain is performed in step ST2506. Next, an error covariance is calculated in step ST2507, and then, in step ST2508, an estimated amount of the state vector is obtained based on the Kalman gain and the observed value. The estimated amount of the state vector represents an offset error, an absolute azimuth error, a distance coefficient error, an absolute position northward error, and an absolute position eastward error.

【0034】ステップST2508までの処理が終了す
るとステップST2509に進み、その計算結果に基づ
いて自律航法の誤差の修正を行う。すなわち、相対方位
センサ3のオフセット補正量は、前回のオフセット補正
量よりオフセット誤差εGを減算することによって、距
離センサ1の距離係数は、前回の距離係数に1から距離
係数誤差εKを引いたものを乗算することによって、絶
対方位は前回の絶対方位より絶対方位誤差εAを減算す
ることによって、北方向絶対位置は前回の北方向絶対位
置より絶対位置北方向誤差εYを、東方向絶対位置は前
回の東方向絶対位置より絶対位置東方向誤差εXをそれ
ぞれ減算することによって、自律航法の誤差補正が行わ
れる。これらの処理は、GPS受信機3からの観測情報
を受信する度に繰り返し実行して、上記誤差修正を行う
ものである。
When the processing up to step ST2508 is completed, the process proceeds to step ST2509, and the error of the autonomous navigation is corrected based on the calculation result. That is, the offset correction amount of the relative orientation sensor 3 is obtained by subtracting the offset error εG from the previous offset correction amount, and the distance coefficient of the distance sensor 1 is obtained by subtracting the distance coefficient error εK from 1 to the previous distance coefficient. By subtracting the absolute azimuth error εA from the previous absolute azimuth, the absolute azimuth position is calculated by subtracting the absolute azimuth error εY from the previous absolute azimuth position. By subtracting the absolute position eastward error εX from the eastward absolute position, the error correction of the autonomous navigation is performed. These processes are repeatedly executed each time the observation information from the GPS receiver 3 is received, and perform the above-described error correction.

【0035】また、信号生成過程で発生するシステム誤
差ωの行列の各要素、すなわち、オフセット誤差ω0
絶対方位誤差ω1 、距離係数誤差ω2 、絶対位置誤差ω
3 ,ω4 は、それぞれ次のように求められる。まず、オ
フセット誤差ω0 と絶対方位誤差ω1 には規定値を設定
する。その後、車両の挙動状態に応じて発生する所定の
誤差発生要因毎の誤差分散の総和として絶対方位誤差ω
1 を再計算する。また、絶対位置誤差ω3 ,ω4 につい
ては、誤差共分散行列の要素(σAA 2 )が所定値以下の
場合のみに、絶対方位誤差による位置誤差の発生量の大
きさをX,Y軸に分割した値をもとに計算する。
Each element of the matrix of the system error ω generated in the signal generation process, that is, the offset error ω 0 ,
Absolute azimuth error ω 1 , distance coefficient error ω 2 , absolute position error ω
3 and ω 4 are obtained as follows. First, prescribed values are set for the offset error ω 0 and the absolute azimuth error ω 1 . Thereafter, the absolute azimuth error ω is calculated as the sum of the error variances for each predetermined error generation factor generated according to the behavior state of the vehicle.
Recalculate 1 . For the absolute position errors ω 3 and ω 4 , only when the element (σ AA 2 ) of the error covariance matrix is equal to or smaller than a predetermined value, the magnitude of the position error due to the absolute azimuth error is represented by the X and Y axes. Calculate based on the value divided into.

【0036】また、従来のロケータ装置において、装置
に内蔵した加速度センサから移動距離を計測するものが
提案されている。加速度センサは、加速度aACC が0の
時でも、出力信号SGACC が所定の電圧値([mV]、
以下、オフセットOFACC という)を示すように調整さ
れたもので、加速時にはオフセットOFACCより大きな
電圧値が、また減速時にはオフセットOFACC より小さ
な電圧値が出力される。この加速度センサの出力信号S
ACC から加速度aACC を求めるには、次の式(20)
に示すように、出力信号SGACC からオフセットOF
ACC を減算した後に、電圧値を加速度の単位に変換する
スケールファクタSFACC ([m/S2 /mV])を乗
算すればよい。なお、式(20)の添字ACC は加速度セ
ンサ関連のデータを指すものであり、iは時間を示すも
のである。また、ΔTは加速度センサのサンプリング周
期である。
As a conventional locator device, there has been proposed a locator device which measures a moving distance from an acceleration sensor built in the device. Even when the acceleration a ACC is 0, the acceleration sensor outputs the output signal SG ACC at a predetermined voltage value ([mV],
Hereinafter, one which is adjusted to indicate) that the offset OF ACC, greater voltage value than the offset OF ACC during acceleration, also smaller voltage value than the offset OF ACC during deceleration is output. The output signal S of this acceleration sensor
To determine the acceleration a ACC from G ACC, the following equation (20)
As shown in the offset OF from the output signal SG ACC
After subtracting ACC , the value may be multiplied by a scale factor SF ACC ([m / S 2 / mV]) for converting a voltage value into a unit of acceleration. The suffix ACC in the equation (20) indicates data related to the acceleration sensor, and i indicates time. ΔT is a sampling cycle of the acceleration sensor.

【0037】 aACCi=(SGACCi−OFACCi)×SFACCi×ΔT ・・・(20)A ACCi = (SG ACCi− OF ACCi ) × SF ACCi × ΔT (20)

【0038】しかしながら、現実には温度変化等の要因
によりオフセットOFACC とスケールファクタSFACC
が変動するので、オフセットOFACC とスケールファク
タSFACC を適宜適正な値に補正することが必要とされ
る。加速度センサの補正については、例えば特開平10
−307032号公報で提案されているので、ここでは
その内容を簡単に説明する。
However, actually, the offset OF ACC and the scale factor SF ACC are caused by factors such as temperature change.
Therefore, it is necessary to appropriately correct the offset OF ACC and the scale factor SF ACC to appropriate values. For the correction of the acceleration sensor, see, for example,
Since it is proposed in Japanese Patent Publication No. -307032, its contents will be briefly described here.

【0039】図26はそのような従来のロケータ装置の
構成を示すブロック図であり、図において、1は距離セ
ンサ、2は相対方位センサ、3はGPS受信機、4は車
両の前後方向の加速度を計測する上記加速度センサであ
り、5は信号処理器である。また、信号処理器5内にお
いて、50は距離センサ1、相対方位センサ2、GPS
受信機3、加速度センサ4の各出力信号をインタフェー
スするためのインタフェース回路であり、51はあらか
じめメモリ領域に格納されている制御プログラムに従っ
て、車両の挙動情報を推定するとともに、上記各センサ
の補正を行うマイクロコンピュータである。
FIG. 26 is a block diagram showing the configuration of such a conventional locator device. In the drawing, 1 is a distance sensor, 2 is a relative direction sensor, 3 is a GPS receiver, and 4 is the longitudinal acceleration of the vehicle. , And 5 is a signal processor. In the signal processor 5, reference numeral 50 denotes a distance sensor 1, a relative azimuth sensor 2, a GPS
An interface circuit 51 for interfacing each output signal of the receiver 3 and the acceleration sensor 4, based on a control program stored in advance in a memory area, estimates the behavior information of the vehicle and corrects the sensors. It is a microcomputer that performs.

【0040】次に動作について説明する。ここで、図2
7は上記マイクロコンピュータ51の全体の処理動作の
概要を示す流れ図であり、以下、この図27に基づいて
説明する。ロケータ装置に電源が投入されると、ステッ
プST2701において、まず初期値設定が行われる。
次にステップST2702で、加速度センサ4の出力信
号に基づく前後方向の加速度の算出と車両の速度の推定
を行う。次にステップST2703で、GPS受信機3
の観測した車両の現在位置、進行方位、速度(以下、G
PS位置、GPS方位、GPS速度という)等の観測情
報を受信し、さらにステップST2704において、相
対方位センサ2の出力信号から車両の進行方位変化を算
出する。次にステップST2705に進み、これらの算
出値に基づいて車両の走行距離を算出し、GPS受信機
3および各種センサの出力信号に基づいて車両の現在位
置等を推定する。
Next, the operation will be described. Here, FIG.
FIG. 7 is a flowchart showing an outline of the overall processing operation of the microcomputer 51, which will be described below with reference to FIG. When power is applied to the locator device, first, in step ST2701, initial value setting is performed.
Next, in step ST2702, calculation of the longitudinal acceleration based on the output signal of the acceleration sensor 4 and estimation of the speed of the vehicle are performed. Next, in step ST2703, the GPS receiver 3
The current position, heading, and speed of the vehicle observed by
It receives observation information such as a PS position, a GPS azimuth, and a GPS speed), and calculates a change in the traveling azimuth of the vehicle from the output signal of the relative azimuth sensor 2 in step ST2704. Next, the flow proceeds to step ST2705 to calculate the travel distance of the vehicle based on these calculated values, and to estimate the current position of the vehicle based on the output signals of the GPS receiver 3 and various sensors.

【0041】その後、ステップST2706にて相対方
位センサ2の出力信号に基づいて停車状態判定処理と発
車状態判定処理を行うか、あるいは、ステップST27
07にて相対方位センサ2の出力信号に基づいて停車時
または走行中におけるオフセットの更新処理を行う。さ
らに、ステップST2708にて加速度センサ4の出力
信号に基づく停車状態判定処理と発車状態判定処理を行
うか、あるいはステップST2709にて加速度センサ
4の出力信号に基づいて停車時または走行中のオフセッ
トの更新処理を行う。次にステップST2710に進
み、GPS受信機3の観測データを基準にして、加速度
センサ4の出力信号から推定した速度のリセット処理を
行う。次にステップST2711において、GPS受信
機3の観測情報を基準にして加速度センサ4のスケール
ファクタ補正を行う。以後、ステップST2702から
ステップST2711の処理を繰り返し実行する。
Thereafter, in step ST2706, the stationary state determination processing and the departure state determination processing are performed based on the output signal of the relative direction sensor 2, or, in step ST27.
At 07, based on the output signal of the relative azimuth sensor 2, the process of updating the offset at the time of stopping or traveling is performed. Further, in step ST2708, the stop state determination processing and the departure state determination processing based on the output signal of the acceleration sensor 4 are performed, or in step ST2709, the offset during stop or running is updated based on the output signal of the acceleration sensor 4. Perform processing. Next, the process proceeds to step ST2710, where the speed estimated from the output signal of the acceleration sensor 4 is reset based on the observation data of the GPS receiver 3. Next, in step ST2711, the scale factor of the acceleration sensor 4 is corrected based on the observation information of the GPS receiver 3. Thereafter, the processes from step ST2702 to step ST2711 are repeatedly executed.

【0042】次に、加速度センサ4に関する動作の説明
を補足する。まずステップST2702において、加速
度センサ4の出力信号SGACCに基づく前後方向の加速
度aA CCと車両の速度VelACC を、上記式(20)と
次の式(21)を用いてそれぞれ演算し、また、ステッ
プST2705における走行距離Δd([m])を、次
に示す式(22)にて演算する。
Next, an explanation of the operation relating to the acceleration sensor 4 will be supplemented. First, in step ST2702, the acceleration a A CC and the vehicle speed Vel ACC in the longitudinal direction based on the output signal SG ACC of the acceleration sensor 4, calculated respectively using the above equation (20) the following equation (21), also The travel distance Δd ([m]) in step ST2705 is calculated by the following equation (22).

【0043】 VelACCi=VelACCI-1+aACCi×ΔT ・・・(21) Δd=VelACCi×ΔT+1/2×aACCi×ΔT2 ・・・(22)Vel ACCi = Vel ACCI-1 + a ACCi × ΔT (21) Δd = Vel ACCi × ΔT + / × a ACCi × ΔT 2 (22)

【0044】次に、ステップST2706あるいはステ
ップST2708で行う停車状態判定処理は、加速度セ
ンサ4あるいは相対方位センサ2の出力信号の一定時間
における標準偏差がそれぞれ所定値以下になった場合、
あるいはGPS測位時にGPS速度が0km/hであっ
た場合に停車状態であると判定する。さらに、所定時間
における加速度センサ4の出力信号の平均値が負となる
減速状態の後で、加速度センサ4の出力信号が所定値以
上変化した場合についても停車状態と判定する。一方、
発車状態判定処理は、停車状態であると判定している場
合に、加速度センサ4あるいは相対方位センサ2の一定
時間における出力信号の変化量が所定値より大きくなっ
た時、あるいはGPS測位中にGPS速度が0km/h
でなくなった時には発車状態であると判定する。
Next, the stationary state determination process performed in step ST2706 or ST2708 is performed when the standard deviation of the output signal of the acceleration sensor 4 or the relative azimuth sensor 2 for a certain period of time is less than a predetermined value.
Alternatively, when the GPS speed is 0 km / h during GPS positioning, it is determined that the vehicle is in a stopped state. Further, after the deceleration state in which the average value of the output signal of the acceleration sensor 4 during the predetermined time period is negative, the vehicle is also determined to be in the stopped state when the output signal of the acceleration sensor 4 changes by a predetermined value or more. on the other hand,
The departure state determination processing is performed when it is determined that the vehicle is stopped, when the amount of change in the output signal of the acceleration sensor 4 or the relative azimuth sensor 2 during a certain period of time becomes larger than a predetermined value, or when the GPS Speed is 0km / h
It is determined that the vehicle is in the departure state when it is no longer.

【0045】また、ステップST2709のオフセット
値の更新は、前後方向の加速度が発生していない停車状
態と等速度走行時に実施するもので、加速度センサ4の
出力信号の平均値をオフセットとして設定する。ここ
で、等速度走行状態とは、加速度センサ4の出力信号に
より推定した速度が30km/h以上かつ、推定した速
度と進行方位変化の変化量が少ない状態であり、GPS
測位中にはさらにGPS速度の変化量も少ないことも判
定条件に加えている。
Updating of the offset value in step ST2709 is performed during a stationary state where no longitudinal acceleration is generated and when the vehicle is traveling at a constant speed. The average value of the output signal of the acceleration sensor 4 is set as the offset. Here, the constant-speed running state is a state in which the speed estimated from the output signal of the acceleration sensor 4 is 30 km / h or more, and the estimated speed and the change amount of the change in the traveling azimuth are small.
During the positioning, the small change amount of the GPS speed is also added to the determination condition.

【0046】ステップST2710では、次の式(2
3)および式(24)に示すように、加速度センサ4に
よる推定速度VelACC をGPS速度VelGPS に基づ
いて修正する。ただし、kの最大値は1.0であるもの
とする。
In step ST2710, the following equation (2)
As shown in 3) and Expression (24), the estimated speed Vel ACC by the acceleration sensor 4 is corrected based on the GPS speed Vel GPS . However, the maximum value of k is assumed to be 1.0.

【0047】 VelACCi=VelACCi+(VelGPSi−VelACCi)×k ・・・(23) k=VelGPSi/30 ・・・(24)[0047] Vel ACCi = Vel ACCi + (Vel GPSi -Vel ACCi) × k ··· (23) k = Vel GPSi / 30 ··· (24)

【0048】ステップST2711のスケールファクタ
補正処理は、等速度走行状態、かつ加速度センサ4の出
力信号から算出された加速度の変化量が少ない状態(等
加速度走行状態)であって、相対方位センサ2の出力信
号から算出された角速度の変化量が少ない状態(等角加
速度走行状態)、かつGPS速度の変化量である加速度
の変化量が少ない状態(等加速度走行状態)である場合
において実行するものであり、走行状態における加速度
センサ4の推定速度VelACCiの平均値とGPS速度V
elGPSiの平均値を比較して、次の式(25)に示すよ
うに、GPS速度の平均値VelGPSavei に加速度セン
サ4の推定速度の平均値VelACCaveiが合うように加
速度センサ4のスケールファクタSFACCiを修正する。
The scale factor correction process in step ST2711 is performed in a constant speed running state and a state in which the amount of change in acceleration calculated from the output signal of the acceleration sensor 4 is small (a constant acceleration running state). This is executed in a state where the change amount of the angular velocity calculated from the output signal is small (constant angular acceleration running state) and the change amount of the acceleration which is the change amount of the GPS speed is small (constant acceleration running state). The average value of the estimated speed Vel ACCi of the acceleration sensor 4 and the GPS speed V in the traveling state
el The average value of GPSi is compared, and the scale factor of the acceleration sensor 4 is adjusted so that the average value Vel ACCavei of the estimated speed of the acceleration sensor 4 matches the average value Vel GPSavei of the GPS speed as shown in the following equation (25). Modify SF ACCi .

【0049】 SFACCi=VelGPSavei /VelACCavei ×SFACCi-1 ・・・(25)SF ACCi = Vel GPSavei / Vel ACCavei × SF ACCi-1 (25)

【0050】[0050]

【発明が解決しようとする課題】従来のロケータ装置
(特開平8−68655号公報に示されたロケータ装
置)は以上のように構成されているので、カルマンフィ
ルタ522にてオフセット誤差、距離係数誤差、絶対方
位誤差、絶対位置誤差を求めて自律航法におけるそれぞ
れの補正が行われ、カルマンフィルタ522におけるシ
ステム誤差と観測誤差の精度に応じて、カルマンフィル
タ522で求めるオフセット誤差、距離係数誤差、絶対
方位誤差、絶対位置誤差の精度が決まるものであり、観
測誤差の算出に用いるHDOPとUEREは、利用者が
位置精度を推定するための指標であるので、その時々の
誤差を直接表すことができず、観測誤差を高い精度で設
定することがきないという課題があった。
Since the conventional locator device (locator device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-68655) is constructed as described above, the Kalman filter 522 uses the offset error, the distance coefficient error, The respective corrections in the autonomous navigation are performed by obtaining the absolute azimuth error and the absolute position error, and the offset error, the distance coefficient error, the absolute azimuth error, the absolute Since the accuracy of the position error is determined, and the HDOP and the UERE used for calculating the observation error are indices for the user to estimate the position accuracy, the error at each time cannot be directly expressed, and the observation error There is a problem that cannot be set with high accuracy.

【0051】また、システム誤差に関しては、オフセッ
ト誤差ω0 と絶対方位誤差ω1 には規定値を設定し、車
両の挙動状態に応じて発生する所定の誤差発生要因毎の
誤差分散の総和として、絶対方位誤差ω1 を再計算して
いるため、絶対方位誤差ω1を高精度で設定できないと
いう課題があり、また絶対位置誤差ω3 ,ω4 について
も、誤差共分散行列の方位誤差に関する要素が所定値以
下の場合のみに、精度が高くない絶対方位誤差によって
位置誤差の発生量の大きさをX,Y軸に分割した値とし
て計算しているため、その精度も高く設定することがで
きないという課題があった。
Regarding the system error, a prescribed value is set for the offset error ω 0 and the absolute azimuth error ω 1, and the sum of the error variances for each of the predetermined error generation factors generated according to the behavior state of the vehicle is expressed as: due to the absolute recalculated azimuth error omega 1, there is a problem that can not be set absolute azimuth error omega 1 with high accuracy, also the absolute position error omega 3, the omega 4 also, elements related to the orientation error of the error covariance matrix Only when the value is equal to or less than a predetermined value, the magnitude of the amount of position error is calculated as a value divided into the X and Y axes by the absolute azimuth error of which accuracy is not high, so that the accuracy cannot be set high. There was a problem that.

【0052】さらに、オフセット誤差、距離係数誤差、
絶対方位誤差、絶対位置誤差を状態ベクトルとして同時
に計算しているため、システム誤差と観測誤差のどれか
一つの要素が不正確だった場合には、状態ベクトルの他
の行列要素もカルマンゲインで決まる量だけ値に反映さ
れ誤差を生じるという問題があり、従って、このカルマ
ンフィルタ522では、各誤差の特徴に合わせた検出お
よび設定ができないという課題があった。
Further, offset error, distance coefficient error,
Since the absolute azimuth error and absolute position error are calculated simultaneously as the state vector, if any one of the system error and the observation error is incorrect, the other matrix elements of the state vector are also determined by the Kalman gain. There is a problem that an error is caused by being reflected in the value by an amount, and therefore, there is a problem that the Kalman filter 522 cannot perform detection and setting according to the characteristics of each error.

【0053】さらに、GPS速度は低速走行時に精度が
低下することがあるが、これに関する対策が距離係数誤
差の計算では示されておらず、またGPS速度の分散
は、距離センサ1の出力信号から計算した速度の分散よ
り大きいので、計算される距離係数誤差の分散が大きく
なると考えられ、一方、相対方位センサ2に関しては、
オフセット誤差のみが補正対象となっており、相対方位
センサ2としてジャイロを使用する場合には、標準値に
対して最大で約±20%も変動し得るスケールファクタ
に関して考慮していないため、スケールファクタ誤差が
原因で生じた方位誤差もオフセット誤差として誤って補
正してしまうといった課題もあった。
Further, although the accuracy of the GPS speed may be reduced when the vehicle is running at low speed, no countermeasure for this is shown in the calculation of the distance coefficient error, and the dispersion of the GPS speed is calculated from the output signal of the distance sensor 1. Since the variance of the calculated velocity is larger than the variance of the calculated velocity, it is considered that the variance of the calculated distance coefficient error increases.
When only the offset error is to be corrected and a gyro is used as the relative azimuth sensor 2, a scale factor that can vary up to about ± 20% from the standard value is not considered. There is also a problem that the azimuth error caused by the error is erroneously corrected as an offset error.

【0054】さらに、特開平10−307032号公報
に示されたロケータ装置は、加速度センサ4の出力信号
から車両の速度を推定し、また加速度センサ4のオフセ
ットに生じたドリフトや、当該ロケータ装置取付け時の
傾きに起因する加速度センサ4のスケールファクタの重
力影響を補正するために、GPS速度を基準にして加速
度センサ4のオフセットとスケールファクタを補正する
もので、この補正を行う車両の状態としては、停車状
態、等速度走行状態、等加速度状態、あるいは等角速度
状態の車両が安定した走行状態であることが求められて
いるが、信号機の多い市街地等では、車両が安定した走
行状態になることが少ないことから、加速度センサ4の
オフセットとスケールファクタの補正が不十分になるば
かりか、車両の走行中にドリフトが大きく生じた時にオ
フセットの補正が不十分だった場合には、たとえ前後方
向の加速度が一定であってもオフセットが徐々に変化し
て、出力信号からオフセットを減算した値が一定でなく
なってしまい、車両が加速あるいは減速されている状態
にあると誤認識して、さらに補正ができなくなるという
課題があった。
Further, the locator device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-307032 estimates the speed of the vehicle from the output signal of the acceleration sensor 4, and detects the drift caused by the offset of the acceleration sensor 4 and the mounting of the locator device. In order to correct the gravitational influence of the scale factor of the acceleration sensor 4 due to the inclination of the time, the offset and the scale factor of the acceleration sensor 4 are corrected based on the GPS speed. It is required that the vehicle in a stopped state, a constant velocity traveling state, a constant acceleration state, or a constant angular velocity state be in a stable traveling state. However, in an urban area where there are many traffic lights, the vehicle must be in a stable traveling state. , The correction of the offset and scale factor of the acceleration sensor 4 becomes insufficient, and If the offset is insufficiently corrected when the drift is large, the offset gradually changes even if the longitudinal acceleration is constant, and the value obtained by subtracting the offset from the output signal is not constant. As a result, there is a problem that the vehicle is erroneously recognized as being in a state of being accelerated or decelerated, and cannot be further corrected.

【0055】また、車両が安定な走行状態になったとき
に、GPS速度が30km/h以上であれば、加速度セ
ンサ4による推定速度とスケールファクタの補正量が大
きくなっていたため、GPS速度の誤差の影響を受けて
推定速度とスケールファクタの精度も低下するという課
題もあった。
When the vehicle is in a stable running state and the GPS speed is 30 km / h or more, the estimated speed by the acceleration sensor 4 and the correction amount of the scale factor are large. There is also a problem that the accuracy of the estimated speed and the scale factor is reduced due to the influence of.

【0056】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、距離センサの出力信号から車両の
速度または移動距離を計測する際に、車両により大きく
異なる距離センサのスケールファクタを、走行開始後に
迅速に補正できるロケータ装置を得ることを目的とす
る。
The present invention has been made to solve the above-described problems. When measuring the speed or the moving distance of a vehicle from the output signal of the distance sensor, the scale factor of the distance sensor that varies greatly depending on the vehicle is calculated as follows. It is an object of the present invention to obtain a locator device that can quickly correct after a start of traveling.

【0057】また、この発明は、距離センサの出力から
車両の速度または移動距離を計測する際に、車両によっ
て大きく異なる距離センサのスケールファクタを、走行
開始後に安定して補正できるロケータ装置を得ることを
目的とする。
Further, the present invention provides a locator device capable of stably correcting a scale factor of a distance sensor that varies greatly depending on a vehicle after the start of traveling when measuring a speed or a moving distance of the vehicle from an output of the distance sensor. With the goal.

【0058】さらに、この発明は、GPS受信機が非測
位状態となり易い場所を走行していても、走行開始後に
直ちにスケールファクタを補正できるロケータ装置を得
ることを目的とする。
Still another object of the present invention is to provide a locator device capable of correcting a scale factor immediately after the start of traveling, even if the GPS receiver is traveling in a place where the positioning is likely to be in a non-positioning state.

【0059】さらに、この発明は、車両への着脱を容易
に行えるロケータ装置を得ることを目的とする。
A further object of the present invention is to provide a locator device which can be easily attached to and detached from a vehicle.

【0060】さらに、この発明は、GPS航法と自律航
法の複合化に際して、一つの計算方法でGPS受信機の
観測情報と自律航法用のセンサの計測情報から、車両の
現在位置と進行方位を簡単、かつ高精度で推定できるロ
ケータ装置を得ることを目的とする。
Further, according to the present invention, when the GPS navigation and the autonomous navigation are combined, the present position and the heading of the vehicle can be easily obtained from the observation information of the GPS receiver and the measurement information of the sensor for the autonomous navigation by one calculation method. It is another object of the present invention to obtain a locator device which can be estimated with high accuracy.

【0061】さらに、この発明は、ジャイロ等の角速度
センサ、または相対方位センサのオフセットとスケール
ファクタの補正を適確に行えるロケータ装置を得ること
を目的とする。
A further object of the present invention is to provide a locator device capable of accurately correcting the offset and scale factor of an angular velocity sensor such as a gyro or a relative azimuth sensor.

【0062】さらに、この発明は、スケールファクタの
誤補正を防止できるロケータ装置を得ることを目的とす
る。
Another object of the present invention is to provide a locator device capable of preventing erroneous correction of a scale factor.

【0063】さらに、この発明は、ロケータ装置が複数
の車両へ載せ換えられて使用される際に、他の車両へ載
せ換えられたことを判定できるとともに、載せ換えられ
たと判定された場合には、現在の車両に係る補正を直ち
に行えるロケータ装置を得ることを目的とする。
Further, according to the present invention, when the locator device is used after being replaced by a plurality of vehicles, it can be determined that the locator device has been replaced by another vehicle, and when it is determined that the locator device has been replaced, It is another object of the present invention to provide a locator device that can immediately perform correction relating to a current vehicle.

【0064】さらに、この発明は、他の車両へ載せ換え
られたときに、車両に係る補正を毎回やり直すことが不
要なロケータ装置を得ることを目的とする。
It is a further object of the present invention to provide a locator device which does not require re-correction of a vehicle every time when the vehicle is replaced by another vehicle.

【0065】[0065]

【課題を解決するための手段】この発明に係るロケータ
装置は、絶対位置観測手段と、距離センサを備えるとと
もに、距離センサの出力信号にスケールファクタを乗算
して車両の速度を計算するシステムモデルと、絶対位置
観測手段で観測した車両の速度とそのシステムモデルに
おける速度との関係を表した観測モデルに基づいて、状
態ベクトルの行列要素にシステムモデルにおける速度と
スケールファクタを、観測値に絶対位置観測手段で観測
した速度をそれぞれ設定したカルマンフィルタによっ
て、状態ベクトルの行列要素である速度とスケールファ
クタを計算する速度計算手段を備え、速度計算手段にお
けるシステムモデルと観測モデルでは、距離センサの出
力信号と絶対位置観測手段で観測した速度の各平均値を
扱い、またその平均値の時間的変化に伴う勾配の差異を
絶対位置観測手段で観測した速度の平均値に乗算した値
を観測誤差として設定するようにしたものである。
A locator device according to the present invention includes an absolute position observing means, a distance sensor, and a system model for calculating a vehicle speed by multiplying an output signal of the distance sensor by a scale factor. Based on the observation model showing the relationship between the vehicle speed observed by the absolute position observation means and the speed in the system model, the speed and scale factor in the system model are used in the matrix element of the state vector, and the absolute position is observed in the observed value. A velocity calculation means for calculating a velocity and a scale factor, which are matrix elements of the state vector, by a Kalman filter in which the velocity observed by the means is set, respectively.The system model and the observation model in the velocity calculation means use an output signal of the distance sensor and an absolute value. Handles each average value of the velocity observed by the position observation means, and calculates the average Of is obtained so as to set the difference in gradient associated to time course as an absolute position observation means observing error values obtained by multiplying the average value of the observed rate.

【0066】この発明に係るロケータ装置は、速度計算
手段において、そのカルマンフィルタの後段にローパス
フィルタを設け、このローパスフィルタを通過させるこ
とによって、カルマンフィルタにおける状態ベクトルの
行列要素である距離センサのスケールファクタの変動を
小さくし、それを距離センサの補正値とするようにした
ものである。
In the locator device according to the present invention, in the speed calculation means, a low-pass filter is provided after the Kalman filter, and by passing the low-pass filter, the scale factor of the distance sensor, which is a matrix element of the state vector in the Kalman filter, is obtained. The variation is reduced and is used as a correction value of the distance sensor.

【0067】この発明に係るロケータ装置は、絶対位置
観測手段に代えて車両の前後方向加速度に応じた信号を
出力する加速度センサを設け、この加速度センサの出力
信号の変動量が所定値以下の時にその出力信号を平均し
た値をオフセットとするオフセット検出手段、および加
速度センサの出力信号からオフセットを引いた後に当該
加速度センサのスケールファクタを乗じて車両の単位時
間毎の加速度を計算し、さらにその加速度を積分して速
度を推定する速度推定手段を持たせ、速度計算手段がこ
の速度推定手段で推定した速度に距離センサの出力信号
から計算した速度が一致するようにこの距離センサのス
ケールファクタを補正して、距離センサの出力信号から
速度を計算するようにしたものである。
The locator device according to the present invention is provided with an acceleration sensor for outputting a signal corresponding to the longitudinal acceleration of the vehicle in place of the absolute position observing means, and when the variation of the output signal of the acceleration sensor is less than a predetermined value. Offset detection means for offsetting a value obtained by averaging the output signal; and calculating the acceleration per unit time of the vehicle by subtracting the offset from the output signal of the acceleration sensor and multiplying by the scale factor of the acceleration sensor. And speed estimation means for estimating the speed by integrating the speed sensor, and correcting the scale factor of the distance sensor so that the speed calculated from the output signal of the distance sensor matches the speed estimated by the speed estimation means. Then, the speed is calculated from the output signal of the distance sensor.

【0068】この発明に係るロケータ装置は、距離セン
サに代えて加速度センサを、速度計算手段に代えて加速
度センサの出力信号から車両の速度を推定する速度推定
手段を設けるとともに、この加速度センサの出力信号の
変動量が所定値以下の時に出力信号を平均した値をオフ
セットとするオフセット検出手段を持たせ、速度推定手
段によって、加速度センサの出力信号からオフセットを
引いた後に当該加速度センサのスケールファクタを乗じ
て車両の単位時間毎の加速度を計算し、さらにその加速
度を積分して速度を計算するシステムモデルと、絶対位
置観測手段で観測した速度とシステムモデルにおける速
度の関係を表した観測モデルに基づいて、状態ベクトル
の行列要素にシステムモデルにおける速度とスケールフ
ァクタおよびオフセットを、観測値に絶対位置観測手段
で観測した速度をそれぞれ設定したカルマンフィルタに
より、状態ベクトルの行列要素である速度、オフセッ
ト、およびスケールファクタを計算するようにしたもの
である。
The locator device according to the present invention includes an acceleration sensor instead of the distance sensor, and speed estimation means for estimating the speed of the vehicle from an output signal of the acceleration sensor instead of the speed calculation means. When the amount of signal fluctuation is equal to or less than a predetermined value, the output signal of the acceleration sensor is provided with offset detection means for offsetting a value obtained by averaging the output signal. After the speed estimation means subtracts the offset from the output signal of the acceleration sensor, the scale factor of the acceleration sensor is calculated. Based on the system model that calculates the acceleration per unit time of the vehicle by multiplying and then calculates the speed by integrating the acceleration, and the observation model that expresses the relationship between the speed observed by the absolute position observation means and the speed in the system model , The speed and scale factor in the system model and off The Tsu bets, the Kalman filter is set respectively the rate observed at the absolute position observing means to observations, in which so as to calculate the speed is a matrix element of the state vector, the offset, and the scale factor.

【0069】この発明に係るロケータ装置は、車両の進
行方位変化に応じた信号を出力する相対方位センサと、
この相対方位センサの出力信号から車両の単位時間毎の
進行方位変化を計算する方位変化計算手段を設けるとと
もに、速度計算手段または速度推定手段による速度から
求めた単位時間当たりの移動距離と方位変化計算手段で
計算した単位時間毎の進行方位変化から車両の現在位置
と進行方位を計算するシステムモデルと、絶対位置観測
手段で観測した車両の現在位置とシステムモデルにおけ
る現在位置の関係を表した観測モデルに基づいて、状態
ベクトルの行列要素にシステムモデルにおける現在位置
と進行方位を、観測値に絶対位置観測手段で観測した車
両の現在位置をそれぞれ設定したカルマンフィルタによ
り、状態ベクトルの行列要素である車両の現在位置と進
行方位を計算する位置・方位推定手段を設け、この位置
・方位推定手段にて、所定距離以上離れた複数地点また
は所定時間経過毎の絶対位置観測手段と位置・方位推定
手段によるそれぞれの現在位置の差異の変動量を観測誤
差として設定し、また所定距離以上離れた複数地点毎の
絶対位置観測手段と位置・方位推定手段による両進行方
位の差異の平均値をシステム誤差の行列要素である方位
誤差として設定し、さらに速度計算手段または速度推定
手段と絶対位置観測手段による各速度の積分値の差異を
システム誤差の行列要素である距離誤差として設定する
ようにしたものである。
The locator device according to the present invention comprises: a relative azimuth sensor for outputting a signal corresponding to a change in the heading of the vehicle;
An azimuth change calculating means for calculating a heading change of the vehicle per unit time from an output signal of the relative azimuth sensor is provided, and a moving distance per unit time and an azimuth change calculated from speed by the speed calculating means or the speed estimating means are provided. A system model that calculates the current position and heading of the vehicle from the heading change per unit time calculated by the means, and an observation model that expresses the relationship between the current position of the vehicle and the current position in the system model that is observed by the absolute position observation means Based on the Kalman filter which sets the current position and the heading in the system model to the matrix element of the state vector, and the current position of the vehicle observed by the absolute position observing means to the observed value, the matrix element of the vehicle is the matrix element of the state vector. A position / azimuth estimating means for calculating the current position and the heading is provided. A plurality of points separated by a predetermined distance or more, or a variation amount of a difference between respective current positions by an absolute position observing means and a position / azimuth estimating means at every elapse of a predetermined time is set as an observation error. The average value of the difference between the two traveling directions by the absolute position observing means and the position / azimuth estimating means is set as the azimuth error which is a matrix element of the system error, and the speed is calculated by the speed calculating means or the speed estimating means and the absolute position observing means. Is set as a distance error which is a matrix element of a system error.

【0070】この発明に係るロケータ装置は、速度計算
手段または速度推定手段で求めた車両の速度が0のとき
に相対方位センサの出力信号を平均したものをオフセッ
トとするオフセット検出手段を設け、方位変化計算手段
にて、相対方位センサの出力信号からオフセットを引い
た後にスケールファクタを乗じて車両の単位時間毎の進
行方位変化を計算するとともに、その進行方位変化を積
算するシステムモデルと、位置・方位推定手段で推定し
た進行方位とシステムモデルにおける積算方位の関係を
表した観測モデルに基づいて、状態ベクトルの行列要素
にシステムモデルにおける相対方位センサのオフセット
とスケールファクタおよび積算方位を、観測値に位置・
方位推定手段で推定した進行方位をそれぞれ設定したカ
ルマンフィルタにより、状態ベクトルの行列要素である
相対方位センサのオフセットとスケールファクタを計算
して相対方位センサの補正値とし、さらに、停車毎のオ
フセットの変動量からシステム誤差の行列要素であるオ
フセット誤差を、また車両旋回時に位置・方位推定手段
と方位変化計算手段の各方位情報からそれぞれ求めた車
両の旋回角の差異からシステム誤差の行列要素であるス
ケールファクタ誤差をそれぞれ設定して、位置・方位推
定手段で用いたシステム誤差の行列要素である方位誤差
を観測誤差として設定するようにしたものである。
The locator device according to the present invention includes offset detection means for offsetting an average of the output signals of the relative azimuth sensors when the vehicle speed obtained by the speed calculation means or the speed estimation means is zero. The change calculation means calculates the heading change per unit time of the vehicle by subtracting an offset from the output signal of the relative heading sensor and multiplying by a scale factor, and integrates the heading change with a system model. Based on the observation model representing the relationship between the heading estimated by the heading estimation means and the integrated azimuth in the system model, the offset and scale factor of the relative azimuth sensor in the system model and the integrated azimuth in the matrix element of the state vector, position·
The offset and scale factor of the relative azimuth sensor, which are the matrix elements of the state vector, are calculated by the Kalman filter in which the traveling azimuths estimated by the azimuth estimating means are respectively set, and the calculated values are used as correction values of the relative azimuth sensor. The offset which is the matrix element of the system error from the amount, and the scale which is the matrix element of the system error from the difference between the turning angles of the vehicle obtained from the respective azimuth information of the position / azimuth estimating means and the azimuth change calculating means when turning the vehicle. A factor error is set, and an azimuth error, which is a matrix element of a system error used by the position / azimuth estimating means, is set as an observation error.

【0071】この発明に係るロケータ装置は、方位変化
計算手段が相対方位センサのオフセットの変動を監視し
て、カルマンフィルタにおける状態ベクトルの行列要素
である当該相対方位センサのオフセットの変動が、あら
かじめ定められた所定の値以上になったか否かによっ
て、スケールファクタの補正の有効性を判定するように
したものである。
In the locator device according to the present invention, the azimuth change calculating means monitors the fluctuation of the offset of the relative azimuth sensor, and the fluctuation of the offset of the relative azimuth sensor, which is a matrix element of the state vector in the Kalman filter, is determined in advance. The validity of the scale factor correction is determined based on whether or not the predetermined value is equal to or greater than the predetermined value.

【0072】この発明に係るロケータ装置は、距離セン
サのスケールファクタの補正を監視して、その変化が所
定割合以上となった時にロケータ装置が他の車両に載せ
換えられたと判断する機能を速度計算手段に持たせたも
のである。
The locator device according to the present invention monitors the correction of the scale factor of the distance sensor and performs a speed calculation function for judging that the locator device has been replaced by another vehicle when the change has exceeded a predetermined ratio. It is what the means have.

【0073】この発明に係るロケータ装置は、距離セン
サのスケールファクタを記憶する複数のメモリ領域を有
する記憶手段と、利用者の操作によって記憶先であるメ
モリ領域の番地を指定する記憶先指定手段とを設け、指
定されたメモリ領域の番地に従って、記憶手段への距離
センサのスケールファクタの読み書きを行うようにした
ものである。
A locator device according to the present invention includes a storage unit having a plurality of memory areas for storing a scale factor of a distance sensor, and a storage destination specifying unit for specifying an address of a memory area as a storage destination by a user operation. And reads and writes the scale factor of the distance sensor to the storage means in accordance with the address of the designated memory area.

【0074】この発明に係るロケータ装置は、距離セン
サのスケールファクタとメモリアクセス時刻とを組にし
て記憶する複数のメモリ領域を有した記憶手段に保持さ
れているスケールファクタを記憶先検索手段にて検索
し、計算されたスケールファクタに近い値が記憶手段に
記録されている場合にはそのメモリ領域の番地を、記録
されていない場合には未使用メモリ領域の番地を、さら
に未使用メモリ領域がない場合にはメモリアクセス時刻
が最も古いメモリ領域の番地を検索する記憶先検索手段
とを設け、この記憶先検索手段にて指定された番地のメ
モリ領域に、計算した距離センサのスケールファクタを
読み書きするとともに、そのスケールファクタと組で記
憶されるメモリアクセス時刻として、現在の時刻を読み
書きするようにしたものである。
In the locator device according to the present invention, the scale factor held in the storage means having a plurality of memory areas for storing the scale factor of the distance sensor and the memory access time as a set is stored by the storage destination search means. When a value close to the calculated and calculated scale factor is stored in the storage means, the address of the memory area is used. When the value is not stored, the address of the unused memory area is used. If there is no memory access time, a memory location search means for searching the address of the memory area with the oldest memory access time is provided, and the calculated scale factor of the distance sensor is read and written to the memory area at the address specified by the memory location search means. And read / write the current time as the memory access time stored as a set with the scale factor. Than it is.

【0075】[0075]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1によるロ
ケータ装置の構成を示すブロック図である。図におい
て、1は距離センサであり、車両の走行距離に応じてパ
ルス信号を出力する。3は絶対位置観測手段としてのG
PS受信機であり、衛星からの電波を受信するGPSア
ンテナが接続されており、当該衛星から受信した電波に
より、少なくとも車両の速度を観測して出力する。5は
あらかじめメモリ内に記憶されている制御プログラムに
従って車両の速度を演算するコンピュータを含んだ信号
処理器である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below. Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a locator device according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a distance sensor, which outputs a pulse signal according to the traveling distance of the vehicle. 3 is G as absolute position observation means
A PS receiver is connected to a GPS antenna for receiving radio waves from a satellite, and at least measures and outputs the speed of the vehicle based on the radio waves received from the satellite. Reference numeral 5 denotes a signal processor including a computer for calculating the speed of the vehicle according to a control program stored in a memory in advance.

【0076】また、この信号処理器5内において、51
1は距離センサ1からのパルス信号と、GPS受信機3
からの観測情報とに基づいて、車両の速度を計算すると
ともに、距離センサ1の出力信号を距離に変換するため
のスケールファクタを計算する速度計算手段であり、信
号処理器5はこの速度計算手段511によって構成され
ている。
In the signal processor 5, 51
1 is a pulse signal from the distance sensor 1 and a GPS receiver 3
Is a speed calculating means for calculating the speed of the vehicle based on the observation information from the vehicle and calculating a scale factor for converting the output signal of the distance sensor 1 into a distance. The signal processor 5 includes the speed calculating means. 511.

【0077】次に動作について説明する。ここでは、信
号処理器5の速度計算手段511の動作について図を用
いて説明する。図2はこの信号処理器5のメインルーチ
ンの処理内容を示す流れ図であり、図3は所定時間Δt
毎に実行される割込処理1の処理内容を示す流れ図、図
4は距離センサ1から信号が出力されたときに実行され
る割込処理2の処理内容を示す流れ図、図5はGPS受
信機3から観測周期毎に出力された観測情報を受信する
割込処理3の処理内容を示す流れ図である。
Next, the operation will be described. Here, the operation of the speed calculation means 511 of the signal processor 5 will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a flowchart showing the processing contents of the main routine of the signal processor 5, and FIG.
FIG. 4 is a flow chart showing the processing content of an interrupt processing 1 executed every time, FIG. 4 is a flow chart showing the processing content of an interrupt processing 2 executed when a signal is output from the distance sensor 1, and FIG. 5 is a GPS receiver 9 is a flowchart showing the processing contents of an interrupt processing 3 for receiving observation information output from the third observation cycle in each observation cycle.

【0078】図2に示したメインルーチンは、信号処理
器5の速度計算手段511の動作を管理するものであ
る。まずステップST201で全ての処理を初期化す
る。次にステップST202において、割込処理1に係
る処理開始のタイミングか否かを処理開始フラグを参照
して判断する。その結果、当該処理開始フラグがセット
されていれば、処理開始タイミングであるとしてステッ
プST203へ進み、クリアされていれば処理開始タイ
ミングでないとして、その処理開始フラグがセットされ
るまで待機する。ステップST203では次回の処理の
ために処理開始フラグをクリアした後、ステップST2
04に進む。ステップST204では、まず所定時間Δ
T毎に実行される割込処理2においてカウントした、距
離センサ1の出力信号カウント値ΔNi について、GP
S受信機3の観測周期ΔTGPS 毎にカウント値の平均値
ΔNj を求める。そして、次に示す式(26)により速
度VelDRj を計算するとともに、次回の処理のために
出力信号カウント値ΔNi を0にする。
The main routine shown in FIG. 2 manages the operation of the speed calculation means 511 of the signal processor 5. First, all processing is initialized in step ST201. Next, in step ST202, it is determined with reference to the processing start flag whether or not it is time to start the processing relating to the interrupt processing 1. As a result, if the processing start flag is set, it is determined that the processing start timing has been reached, and the process proceeds to step ST203. If the processing start flag has been cleared, it is determined that the processing has not been started, and the process waits until the processing start flag is set. In step ST203, after clearing the processing start flag for the next processing, step ST2 is executed.
Go to 04. In step ST204, first, a predetermined time Δ
For the output signal count value ΔN i of the distance sensor 1 counted in the interrupt processing 2 executed for each T, GP
The average value ΔN j of the count value is obtained for each observation period ΔT GPS of the S receiver 3. Then, the velocity Vel DRj is calculated by the following equation (26), and the output signal count value ΔN i is set to 0 for the next processing.

【0079】 VelDRj =|ΔNj ×SFSPDj|/ΔTGPS ・・・(26)Vel DRj = | ΔN j × SF SPDj | / ΔT GPS (26)

【0080】また、後述する処理で使用するために、距
離センサ1の出力信号カウント値ΔNi の平均値ΔNj
とGPS速度VelGPSjについて、所定時間分の移動平
均をとった値ΔNavejおよびVelGPSavej も計算して
おく。なお、GPS受信機3の観測周期はGPS観測情
報受信フラグを参照して判断するものであり、上記式
(26)中のSFSPDjは距離センサ1の出力信号を距離
に変換するためのスケールファクタである。
Further, the average value ΔN j of the output signal count values ΔN i of the distance sensor 1 is used for the processing described later.
With respect to the GPS speed Vel GPSj , a value ΔN avej obtained by taking a moving average for a predetermined time and Vel GPSavej are also calculated. The observation cycle of the GPS receiver 3 is determined by referring to the GPS observation information reception flag. SF SPDj in the above equation (26) is a scale factor for converting the output signal of the distance sensor 1 into a distance. It is.

【0081】次にステップST205において、GPS
受信機3から観測情報の受信を完了したか否かについ
て、GPS観測情報受信フラグを参照して再度判断す
る。このGPS観測情報受信フラグがセットされていれ
ば、GPS受信機3からの観測情報の受信が完了したと
してステップST206へ進み、クリアされていれば、
まだ受信が完了していないとしてステップST216へ
進む。ステップST206では次回の処理のためにその
GPS観測情報受信フラグをクリアする。以降、ステッ
プST207からステップST216では、距離センサ
1のスケールファクタSFSPDjを補正するための処理が
実行され、以下に説明する計算式(カルマンフィルタ)
にて車両の速度VelDRj とスケールファクタSFSPDj
を計算する。
Next, in step ST205, the GPS
Whether the reception of the observation information from the receiver 3 has been completed or not is determined again with reference to the GPS observation information reception flag. If the GPS observation information reception flag is set, it is determined that the reception of the observation information from the GPS receiver 3 has been completed, and the process proceeds to step ST206.
It is determined that the reception has not been completed, and the process proceeds to step ST216. In step ST206, the GPS observation information reception flag is cleared for the next processing. Thereafter, in steps ST207 to ST216, processing for correcting the scale factor SF SPDj of the distance sensor 1 is executed, and a calculation formula (Kalman filter) described below is used.
Vehicle speed Vel DRj and scale factor SF SPDj at
Is calculated.

【0082】この実施の形態1におけるカルマンフィル
タは、離散時刻jでの距離センサ1の出力信号ΔNavej
と、スケールファクタSFSPDjおよび加速度aから、以
下に示す式(27)〜式(29)を用いて速度Vel
DRavejを計算するシステムモデルと、GPS受信機3で
観測した速度VelGPSavej と上記システムモデルの速
度VelDRavejとの関係を次の式(30)で表す観測モ
デルに基づいて、それぞれ以下の式(31)〜式(3
3)で示される状態方程式と、式(34)〜式(37)
で示される観測方程式、および以下の式(38)〜式
(42)で示されるカルマンフィルタ方程式を用いて、
車両の速度VelDRevejと距離センサ1のスケールファ
クタSFSPDjを計算する。
The Kalman filter according to the first embodiment uses the output signal ΔN avej of distance sensor 1 at discrete time j.
And the scale factor SF SPDj and the acceleration a, the velocity Vel using the following equations (27) to (29).
Based on a system model for calculating DRavej, and a relation between the velocity Vel GPSavej observed by the GPS receiver 3 and the velocity VelDRavej of the system model, based on an observation model expressed by the following equation (30), the following equations (31) are used. ) To expression (3)
3) and equations (34) to (37)
And the Kalman filter equation expressed by the following equations (38) to (42),
The vehicle speed Vel DRevej and the scale factor SF SPDj of the distance sensor 1 are calculated.

【0083】 SFSPDj=SFSPDj-1 ・・・(27) VelDRavej=VelDRavej-1+A×ΔTGPS ・・・(28) a=(VelDRavej−VelDRavej-1)/ΔTGPS =(ΔNavej−ΔNavej-1)/ΔTGPS 2×SFSPDj-1 ・・・(29)[0083] SFSPDj= SFSPDj-1 ... (27) VelDRavej= VelDRavej-1+ A × ΔTGPS ... (28) a = (VelDRavej-VelDRavej-1) / ΔTGPS  = (ΔNavej−ΔNavej-1) / ΔTGPS Two× SFSPDj-1 ... (29)

【0084】 VelGPSavej =VelDRavej+δVelGPSavej ・・・(30)Vel GPSavej = Vel DRavej + δVel GPSavej (30)

【0085】[0085]

【数3】 (Equation 3)

【0086】 yj =H・xj +vj ・・・(34) yj =VelGPSavej ・・・(35) H=[0,1] ・・・(36) vj =δVelGPSavej ・・・(37)Y j = H · x j + v j (34) y j = Vel GPSavej (35) H = [0,1] (36) v j = δVel GPSavej ... (37)

【0087】 xj|j =xj|j-1 +Kj {yj −(Hxj|j-1 +vj )} ・・・(38) xj+1|j =Fj j|j ・・・(39) Kj =Σj|j-1T[HΣj|j-1T+σvj 2 -1 ・・・(40) Σj|j =Σj|j-1 −Kj HΣj|j-1 ・・・(41) Σj+1|j =Fj Σj|j j T ・・・(42)[0087] x j | j = x j | j-1 + K j {y j - (Hx j | j-1 + v j)} ··· (38) x j + 1 | j = F j x j | j (39) K j = Σ j | j-1 H T [HΣ j | j-1 H T + σ vj 2 ] −1 (40) Σ j | j = Σ j | j-1 − K jj | j-1 (41) Σ j + 1 | j = F j Σ j | j F j T (42)

【0088】なお、上記式(27)〜式(29)と式
(30)において、ΔTGPS はGPS受信機の観測周
期、jはΔTGPS に同期した離散時刻、SFSPDjは離散
時刻jにおける距離センサ1のスケールファクタ、Ve
DRavejは距離センサ1の出力信号から計算した速度の
平均値、VelGPSavej はGPS受信機2で観測した速
度の平均値、ΔNavejは離散時刻j−1から離散時刻j
の間の距離センサ1の出力信号カウント値の平均値、a
は離散時刻j−1から離散時刻jの間の加速度、δVe
GPSavej はGPS受信機2で観測した速度の平均値V
elGPSavej に含まれる誤差である。
In the above equations (27) to (29) and (30), ΔT GPS is the observation period of the GPS receiver, j is the discrete time synchronized with ΔT GPS , and SF SPDj is the distance at discrete time j. Scale factor of sensor 1, Ve
l DRavej is the average value of the speed calculated from the output signal of the distance sensor 1, Vel GPSavej is the average value of the speed observed by the GPS receiver 2, and ΔN avej is the discrete time j-1 to the discrete time j.
Average value of the output signal count value of the distance sensor 1 during a
Is the acceleration from discrete time j-1 to discrete time j, δVe
l GPSavej is the average value V of the speed observed by the GPS receiver 2.
el Error included in GPSavej .

【0089】また、上記式(31)〜式(33)および
式(34)〜式(37)において、xj 、Fj 、yj
j は、離散時刻jにおける状態ベトクル、状態遷移行
列、観測値、観測誤差であり、Hは観測行列である。さ
らに、式(38)〜式(42)において、xj|j は離散
時刻jにおける状態ベクトルの推定量、xj+1|j は離散
時刻jにおける離散時刻j+1の状態ベクトルの予測
量、Kj はカルマンゲイン、Σj|j は離散時刻jにおけ
る状態ベクトルの共分散行列の推定量、Σj+1|jは離散
時刻jにおける離散時刻j+1の共分散行列の予測量、
σvj 2 は観測誤差の分散行列である。なお、上記行列の
各要素は行列式を計算すれば求まるものなので、ここで
はその説明は省略する。
In the above equations (31) to (33) and equations (34) to (37), x j , F j , y j ,
v j is a state vector, a state transition matrix, an observation value, and an observation error at discrete time j, and H is an observation matrix. Further, in Equations (38) to (42), x j | j is the estimated amount of the state vector at discrete time j, x j + 1 | j is the predicted amount of the state vector at discrete time j + 1 at discrete time j, and K j is the Kalman gain, Σ j | j is the estimated amount of the covariance matrix of the state vector at discrete time j, Σ j + 1 | j is the predicted amount of the covariance matrix of discrete time j + 1 at discrete time j,
σ vj 2 is the variance matrix of the observation error. Since each element of the matrix can be obtained by calculating a determinant, the description thereof is omitted here.

【0090】図2において、処理がステップST207
に進むと、GPS受信機3が2次元あるいは3次元測位
を行っているか否かを判定する。2次元あるいは3次元
測位を行っていればステップST208へ進み、非測位
ならばステップST216へ進む。ステップST208
では、GPS受信機3の速度と距離センサ1の出力信号
のそれぞれの変化率を次に示す式(43)および式(4
4)で求める。
In FIG. 2, the processing is performed in step ST207.
Then, it is determined whether the GPS receiver 3 is performing two-dimensional or three-dimensional positioning. If two-dimensional or three-dimensional positioning has been performed, the process proceeds to step ST208, and if not, the process proceeds to step ST216. Step ST208
In equation (43) and equation (4), the speed of the GPS receiver 3 and the rate of change of the output signal of the distance sensor 1 are respectively shown below.
Determined in 4).

【0091】 RatioGPSj=VelGPSavej /VelGPSavej-1 −1 ・・・(43) RatioDRj =ΔNavej/ΔNavej-1−1 ・・・(44)Ratio GPSj = Vel GPSavej / Vel GPSavej−1 −1 (43) Ratio DRj = ΔN avej / ΔN avej−1 −1 (44)

【0092】そして、連続する所定時間ΔTn におけ
る、それぞれの変化率の時間的変化に伴う勾配を、次に
示す式(45)〜式(47)を用いて計算して、その変
化率の時間的変化に伴う勾配の差異にGPS速度を乗算
したものを、観測誤差として求める。
Then, the gradients of the respective change rates over the continuous predetermined time ΔT n are calculated using the following equations (45) to (47), and the time of the change rate is calculated. The difference between the gradient due to the objective change and the GPS speed is obtained as the observation error.

【0093】[0093]

【数4】 (Equation 4)

【0094】なお、上記式(43)および式(44)と
式(45)〜式(47)において、RatioGPSjとR
atioDRj はGPS速度と距離センサ1の出力信号の
それぞれの変化率であり、LampRatioGPS とL
ampRatioDRはGPS速度と距離センサ1の出力
信号の時間変化に伴うそれぞれの変化率の勾配である。
また、式(45)〜式(47)において、nは所定時間
ΔTn におけるRatioGPSjとRatioDRj の計算
数であり、それらの平均値がRatioDRaveとRat
ioGPSaveである。
In the above equations (43), (44) and (45) to (47), Ratio GPSj and R
“atio DRj” is a rate of change of each of the GPS speed and the output signal of the distance sensor 1, and Lamp Ratio GPS and L
ampRatio DR is a gradient of the rate of change of the output signal of the distance sensor 1 with time with respect to the GPS speed.
In Equations (45) to (47), n is the number of calculations of the Ratio GPSj and the Ratio DRj at the predetermined time ΔT n , and their average is the Ratio DRave and the Ratio DRt.
io GPSave .

【0095】次にステップST209に進んで、補正が
可能か否かを判定する。このステップST209では、
GPS速度が所定以上で、かつ変化率の時間的変化に伴
う勾配の差異が所定値未満のときに補正可能と判断する
もので、補正可能ならばステップST210へ進み、補
正不可能ならばステップST216へ進む。ステップS
T210からステップST214では、上記式(27)
〜式(42)に従って状態ベクトルの推定量Xj|j と予
測量Xj+1|j 、誤差共分散の推定量Σj|j と予測量Σ
j+1|j 、およびカルマンゲインKj を計算する。すなわ
ち、ステップST210で状態ベクトルを推定してその
推定量Xj|j を、ステップST211で状態ベクトルを
予測してその予測量Xj+1|j を求め、ステップST21
2で誤差共分散を推定してその推定量Σj|j を、ステッ
プST213で誤差共分散を予測してその予測量Σ
j+1|j を求め、さらにステップST214でカルマンゲ
インKjを計算する。
Next, the process proceeds to step ST209 to determine whether or not correction is possible. In this step ST209,
When the GPS speed is equal to or higher than a predetermined value and the difference in gradient due to the time change of the change rate is smaller than a predetermined value, it is determined that correction is possible. If correction is possible, the process proceeds to step ST210, and if correction is not possible, step ST216 is performed. Proceed to. Step S
From T210 to step ST214, the above equation (27)
To the estimated amount X j | j of the state vector and the estimated amount X j + 1 | j , the estimated amount of the error covariance Σ j | j and the estimated amount に 従て according to Equation (42).
j + 1 | j and Kalman gain K j are calculated. That is, in step ST210, the state vector is estimated and its estimated amount Xj | j is estimated, and in step ST211 the state vector is estimated to obtain its estimated amount Xj + 1 | j , and step ST21 is performed.
The estimated amount of sigma j 2 estimates the error covariance in | a j, the predicted amount to predict the error covariance in step ST 213 sigma
j + 1 | j is obtained, and in step ST214, a Kalman gain K j is calculated.

【0096】次にステップST215において、このよ
うなカルマンフィルタで計算した状態ベクトルの推定量
j|j の行列要素であるスケールファクタ要素X11の値
が正常範囲ならば、このスケールファクタ要素X11の値
を用いて距離センサ1のスケールファクタSFSPDjを更
新して、ステップST217に進む。一方、ステップS
T216では、状態ベクトルの速度に関する行列要素を
初期化して、ステップST217に進む。ステップST
217では状態ベクトルの行列要素である推定量の速度
要素X12の値を出力した後、ステップST202へ戻
る。
[0096] Next, in step ST215, the estimator X j of the state vector calculated in such a Kalman filter | If the value is the normal range of the scale factor components X 11 is a matrix element of j, the scale factor components X 11 The scale factor SF SPDj of the distance sensor 1 is updated using the value, and the process proceeds to Step ST217. On the other hand, step S
In T216, a matrix element related to the speed of the state vector is initialized, and the process proceeds to Step ST217. Step ST
After outputting a value of the estimated amount of velocity factor X 12 is a matrix element of 217 in the state vector, the flow returns to step ST 202.

【0097】次に、割込処理1について説明する。この
割込処理1は所定時間Δt毎に起動され、図3の流れ図
に示すように、そのステップST301において、処理
開始タイミングを示す処理開始フラグをセットして、こ
の割込処理1を終了する。
Next, interrupt processing 1 will be described. The interrupt process 1 is started at a predetermined time interval Δt, and as shown in the flowchart of FIG. 3, in step ST301, a process start flag indicating a process start timing is set, and the interrupt process 1 ends.

【0098】次に、割込処理2について説明する。この
割込処理2は距離センサ1から信号が出力されたときに
起動され、図4の流れ図に示すように、そのステップS
T401において車速信号カウンタに1を加算して、こ
の割込処理2を終了する。
Next, interrupt processing 2 will be described. This interrupt processing 2 is started when a signal is output from the distance sensor 1, and as shown in the flowchart of FIG.
At T401, 1 is added to the vehicle speed signal counter, and this interrupt processing 2 ends.

【0099】次に、割込処理3について説明する。この
割込処理3はGPS受信機3から観測周期毎に出力され
た観測情報を受信して記憶するものであり、図5の流れ
図に示すように、まずステップST501でGPS受信
機3から出力された観測情報を受信して記憶する。次に
ステップST502において全ての観測情報の受信が完
了したか否かを判定し、完了していればステップST5
03へ進み、完了していなければこの割込処理3を終了
する。ステップST503では全ての観測情報の受信が
完了したとして、GPS観測信号受信フラグをセットす
る。
Next, interrupt processing 3 will be described. This interrupt processing 3 is for receiving and storing observation information output from the GPS receiver 3 for each observation cycle, and as shown in the flow chart of FIG. 5, first, in step ST501, output from the GPS receiver 3 is performed. Receiving and storing the observation information. Next, in step ST502, it is determined whether or not reception of all observation information has been completed.
The process proceeds to 03, and if not completed, this interrupt processing 3 ends. In step ST503, it is determined that reception of all observation information has been completed, and a GPS observation signal reception flag is set.

【0100】このように、この実施の形態1によれば、
GPS受信機3にて衛星からの電波を受信して車両の速
度等を観測するとともに、距離センサ1にて車両の移動
距離に応じた信号を出力し、速度計算手段511におい
て、所定時間におけるGPS速度と距離センサ出力信号
の平均値をそれぞれ計算して、それら各平均値の時間的
変化に伴う勾配が所定値以下の時に、カルマンフィルタ
方程式に従って、上記所定時間におけるGPS速度の平
均値を観測値として、状態ベクトルの行列要素である距
離センサ1のスケールファクタの補正と車両の速度推定
を行い、また、GPS速度と距離センサ1の出力信号の
各平均値の時間的変化に伴う勾配の差異をGPS速度の
平均値に乗算した値をGPS速度の誤差として使用し
て、誤差共分散の予測と推定の計算を行い、そして、G
PS受信機3が非測位状態の時には、カルマンフィルタ
の方程式に従って、距離センサ1の出力信号とスケール
ファクタから車両の速度を計算するようにしているの
で、GPS速度の誤差が小さいと判定された時に、専用
のカルマンフィルタによって、さらにGPS速度を基準
にした距離センサ1のスケールファクタの補正と車両の
速度の推定が行われるため、GPS誤差が変動しても、
走行開始後に迅速、かつ最適に、距離センサ1のスケー
ルファクタを補正することができ、走行開始後に車両の
速度を高い精度で推定できるという効果が得られる。
As described above, according to the first embodiment,
The GPS receiver 3 receives a radio wave from a satellite to observe the speed of the vehicle, etc., and outputs a signal corresponding to the moving distance of the vehicle by the distance sensor 1. The average value of the output signal of the speed and the distance sensor is calculated, and when the gradient of the average value with the temporal change is equal to or less than a predetermined value, the average value of the GPS speed at the predetermined time is used as an observation value according to the Kalman filter equation. The correction of the scale factor of the distance sensor 1 which is a matrix element of the state vector and the estimation of the speed of the vehicle are performed, and the difference between the GPS speed and the gradient of the average value of the output signal of the distance sensor 1 due to the temporal change is detected by the GPS. The value multiplied by the speed average is used as the error in the GPS speed to calculate the error covariance prediction and estimate, and
When the PS receiver 3 is in the non-positioning state, the speed of the vehicle is calculated from the output signal of the distance sensor 1 and the scale factor according to the Kalman filter equation, so when it is determined that the error of the GPS speed is small, Since the dedicated Kalman filter further corrects the scale factor of the distance sensor 1 based on the GPS speed and estimates the vehicle speed, even if the GPS error fluctuates,
After the start of traveling, the scale factor of the distance sensor 1 can be corrected quickly and optimally, and the speed of the vehicle can be estimated with high accuracy after the start of traveling.

【0101】実施の形態2.次に、この発明の実施の形
態2について説明する。この実施の形態2によるロケー
タ装置は、速度計算手段511において、そのカルマン
フィルタの後段にローパスフィルタを設けて、カルマン
フィルタで計算した距離センサ1のスケールファクタを
平滑化するようにしたものであり、その構成は図1のブ
ロック図に示した実施の形態1の場合と同様であるた
め、図示および説明は省略する。
Embodiment 2 FIG. Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the locator device according to the second embodiment, a low-pass filter is provided after the Kalman filter in the speed calculation means 511 to smooth the scale factor of the distance sensor 1 calculated by the Kalman filter. Are the same as those in the first embodiment shown in the block diagram of FIG.

【0102】次に動作について説明する。なお、その動
作についても、基本的には実施の形態1の場合と同様で
あり、速度計算手段511のメインルーチンである図2
に示した流れ図における、ステップST215の動作だ
けが実施の形態1の場合と異なるものであるため、ここ
ではそのステップST215の動作についてのみ説明
し、その他については説明を省略する。
Next, the operation will be described. The operation is basically the same as that of the first embodiment, and is the main routine of the speed calculation means 511 shown in FIG.
Since only the operation of step ST215 in the flowchart shown in FIG. 7 is different from that of the first embodiment, only the operation of step ST215 will be described here, and the description of the other steps will be omitted.

【0103】この実施の形態2においては、カルマンフ
ィルタで計算した状態ベクトルの推定量の行列要素であ
るスケールファクタに含まれる高周波ノイズを、当該カ
ルマンフィルタの後段にローパスフィルタを配置するこ
とによって除去し、このローパスフィルタを通過して平
滑化されたスケールファクタを距離センサ1の補正値と
している。すなわち、図2のステップST215では、
次の式(48)に示すように、状態ベクトルの推定量の
行列要素であるスケールファクタ要素X11とスケールフ
ァクタの前回値SFSPDj-1を重み付け平均して、スケー
ルファクタSF SPDjを更新している。なお、この式(4
8)において、wは重み付け係数である。
In the second embodiment,
Matrix element of the estimator of the state vector
High-frequency noise included in the scale factor
A low-pass filter should be placed after the Leman filter.
And pass through this low-pass filter to remove
The smoothed scale factor is used as the correction value of the distance sensor 1.
are doing. That is, in step ST215 of FIG.
As shown in the following equation (48), the estimated amount of the state vector
Scale factor element X which is a matrix element11And scale
Previous value SF of actorSPDj-1Weighted average of
LE FACTOR SF SPDjHas been updated. Note that this equation (4)
In 8), w is a weighting coefficient.

【0104】 SFSPDj=SFSPDj-1+(X11−SFSPDj-1)×w ・・・(48)SF SPDj = SF SPDj-1 + (X 11 −SF SPDj-1 ) × w (48)

【0105】このように、この実施の形態2によれば、
速度計算手段511は、カルマンフィルタの後段に設け
たローパスフィルタによって、カルマンフィルタで計算
した距離センサのスケールファクタを平滑化しているの
で、状態ベクトルの行列要素である距離センサ1のスケ
ールファクタの変動を小さく抑えることが可能となっ
て、車両の速度を安定的に推定できるという効果が得ら
れる。
As described above, according to the second embodiment,
Since the speed calculation means 511 smoothes the scale factor of the distance sensor calculated by the Kalman filter by the low-pass filter provided at the subsequent stage of the Kalman filter, the fluctuation of the scale factor of the distance sensor 1 which is a matrix element of the state vector is suppressed. This makes it possible to stably estimate the speed of the vehicle.

【0106】実施の形態3.次に、この発明の実施の形
態3について説明する。図6はこの発明の実施の形態3
によるロケータ装置の構成を示すブロック図である。図
において、1は図1に同一符号を付して示した実施の形
態1のそれと同等の距離センサであり、車両の走行距離
に応じてパルス信号を出力する。4は加速度センサであ
り、車両の前後方向の加速度に応じた電圧を出力する。
Embodiment 3 Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 shows Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a locator device according to the first embodiment. In the figure, reference numeral 1 denotes a distance sensor equivalent to that of the first embodiment shown in FIG. 1 with the same reference numerals, and outputs a pulse signal according to the traveling distance of the vehicle. Reference numeral 4 denotes an acceleration sensor which outputs a voltage corresponding to the acceleration in the front-rear direction of the vehicle.

【0107】また、512は加速度センサ4のオフセッ
トを検出するオフセット検出手段であり、513は加速
度センサ4の出力信号から車両の速度を推定する速度推
定手段である。511は距離センサ1の出力信号から車
両の速度を計算するとともに、速度推定手段513の出
力に基づいて距離センサ1のスケールファクタを補正す
る速度計算手段である。5はあらかじめメモリ内に記憶
されている制御プログラムに従って車両の速度を演算す
るコンピュータを含んだ信号処理器であるが、上記速度
計算手段511、オフセット検出手段512、および速
度推定手段513によって構成されている点で、図1に
同一符号を付して示した実施の形態1のそれとは異なっ
ている。
An offset detecting means 512 detects an offset of the acceleration sensor 4 and a speed estimating means 513 estimating a vehicle speed from an output signal of the acceleration sensor 4. Reference numeral 511 denotes speed calculating means for calculating the speed of the vehicle from the output signal of the distance sensor 1 and correcting the scale factor of the distance sensor 1 based on the output of the speed estimating means 513. Reference numeral 5 denotes a signal processor including a computer for calculating the speed of the vehicle in accordance with a control program stored in the memory in advance. The signal processor 5 includes the speed calculating means 511, the offset detecting means 512, and the speed estimating means 513. This embodiment is different from that of the first embodiment shown in FIG.

【0108】次に動作について説明する。ここでは、信
号処理器5の各手段の動作について図7を用いて説明す
る。この図7は信号処理器5の各手段の処理内容を示す
メインルーチンの流れ図である。この他にも、図3に示
した所定時間Δt毎に行う割込処理1と、図4に示した
距離センサ1から信号が出力されたときに行う割込処理
2があるが、それらは実施の形態1で説明したものと同
一であるので、その説明は省略する。
Next, the operation will be described. Here, the operation of each means of the signal processor 5 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart of the main routine showing the processing contents of each means of the signal processor 5. In addition, there are interrupt processing 1 performed at every predetermined time Δt shown in FIG. 3 and interrupt processing 2 performed when a signal is output from the distance sensor 1 shown in FIG. The description is omitted because it is the same as that described in the first embodiment.

【0109】図7に示すメインルーチンは、信号処理器
5のオフセット検出手段512、速度推定手段513、
および速度計算手段511の各動作を管理するものであ
る。まずステップST701で全ての処理を初期化す
る。次にステップST702において、割込処理1に係
る処理開始タイミングか否かを、処理開始フラグを参照
して判断する。その結果、当該処理開始フラグがセット
されていれば、処理開始タイミングであるとしてステッ
プST703へ進み、クリアされていれば処理開始タイ
ミングではないとして、処理開始フラグがセットされる
まで待機する。ステップST703では次回の処理のた
めにその処理開始フラグをクリアする。次にステップS
T704にて、速度計算手段511による速度計算の処
理を実行する。すなわち、所定時間毎に割込処理2でカ
ウントした距離センサ1の出力信号カウント値ΔNi
ら、前述の式(26)を用いて速度VelDRi を計算す
るとともに、次回の処理のために出力信号カウント値Δ
i を0にする。
The main routine shown in FIG. 7 comprises an offset detecting means 512, a speed estimating means 513 of the signal processor 5,
And each operation of the speed calculation means 511. First, all processing is initialized in step ST701. Next, in step ST702, it is determined whether or not it is the processing start timing related to the interrupt processing 1 with reference to the processing start flag. As a result, if the process start flag is set, the process proceeds to step ST703 as the process start timing, and if the process start flag is cleared, it is determined that the process is not the process start timing, and the process waits until the process start flag is set. In step ST703, the processing start flag is cleared for the next processing. Next, step S
At T704, the speed calculation unit 511 executes a speed calculation process. That is, the speed Vel DRi is calculated from the output signal count value ΔN i of the distance sensor 1 counted in the interrupt process 2 at every predetermined time by using the above-described formula (26), and the output signal for the next process is calculated. Count value Δ
Set Ni to 0.

【0110】次にステップST705に進み、加速度セ
ンサ4より出力される、車両の前後方向の加速度に応じ
た電圧をA/D変換する。次にステップST706に
て、オフセット検出手段512による加速度センサ4の
オフセット検出の処理を実行する。すなわち、所定時間
分の加速度センサ4の出力信号の履歴を保存しておき、
距離センサ1の出力信号が0になる状態が所定時間以上
継続した時に、加速度センサ4の出力信号の履歴として
保存されている値の平均値を求め、この平均値を加速度
センサ4のオフセットとして保持する。次にステップS
T707において、速度推定手段513による速度推定
の処理を実行する。すなわち、オフセット検出手段51
2で加速度センサ4のオフセットが更新された時には推
定速度VelACC を0にし、それ以外は、前述の式(2
0)にて加速度を求めた後、式(21)で速度Vel
ACCを推定する。なお、加速度センサ4のスケールファ
クタはこの実施の形態3に限り固定値とした。
Next, the process proceeds to step ST705, in which the voltage output from the acceleration sensor 4 according to the longitudinal acceleration of the vehicle is A / D converted. Next, in step ST706, a process of detecting the offset of the acceleration sensor 4 by the offset detecting means 512 is executed. That is, the history of the output signal of the acceleration sensor 4 for a predetermined time is stored, and
When the output signal of the distance sensor 1 becomes 0 for a predetermined time or more, an average value of the values stored as the history of the output signal of the acceleration sensor 4 is obtained, and this average value is held as an offset of the acceleration sensor 4. I do. Next, step S
At T707, a process of speed estimation by the speed estimation means 513 is executed. That is, the offset detecting means 51
2, when the offset of the acceleration sensor 4 is updated, the estimated velocity Vel ACC is set to 0, and otherwise, the above equation (2)
0), the acceleration Vel is calculated by the equation (21).
Estimate ACC . The scale factor of the acceleration sensor 4 is a fixed value only in the third embodiment.

【0111】その後ステップST708に進み、速度計
算手段511において距離センサ1のスケールファクタ
補正の処理を実行する。すなわち、オフセット検出手段
512で加速度センサ4のオフセットが更新されると、
それ以後所定時間が経過するまでの間は、速度推定手段
513で推定した速度VelACC に速度計算手段511
で計算した速度VelDRが合うように距離センサ1のス
ケールファクタを補正する。最後にステップST709
において、速度計算手段511よりその速度VelDR
出力した後ステップST702へ戻る。
After that, the process proceeds to step ST 708, where the speed calculation means 511 executes a process of correcting the scale factor of the distance sensor 1. That is, when the offset of the acceleration sensor 4 is updated by the offset detection unit 512,
After that, until the predetermined time elapses, the speed Vel ACC estimated by the speed estimating unit 513 is added to the speed calculating unit 511.
The scale factor of the distance sensor 1 is corrected so that the velocity Vel DR calculated in the step (1) matches. Finally, step ST709
In step, the speed Vel DR is output from the speed calculation means 511, and the process returns to step ST702.

【0112】このように、この実施の形態3によれば、
加速度センサ4の出力信号の変動量が所定値以下の時に
その出力信号を平均した値をオフセットとし、当該加速
度センサ4の出力信号からオフセットを減算した後、加
速度センサ4のスケールファクタを乗算して車両の単位
時間毎の加速度を計算し、その加速度を積算して速度を
推定し、その推定された速度と距離センサ1の出力信号
から計算した速度とが一致するように距離センサ1のス
ケールファクタを補正して、距離センサ1の出力信号か
ら速度を計算するようにしているので、GPS受信機3
が非測位状態となり易い場所を走行しても、距離センサ
1のスケールファクタを走行開始後に直ちに補正するこ
とができ、走行開始後に車両の速度を高い精度で推定す
ることができるという効果が得られる。
As described above, according to the third embodiment,
When the amount of change in the output signal of the acceleration sensor 4 is equal to or less than a predetermined value, an average value of the output signal is used as an offset. After the offset is subtracted from the output signal of the acceleration sensor 4, the scale factor of the acceleration sensor 4 is multiplied. The acceleration per unit time of the vehicle is calculated, the acceleration is integrated to estimate the speed, and the scale factor of the distance sensor 1 is set so that the estimated speed matches the speed calculated from the output signal of the distance sensor 1. Is corrected and the speed is calculated from the output signal of the distance sensor 1, so that the GPS receiver 3
Even if the vehicle travels in a place that is likely to be in the non-positioning state, the scale factor of the distance sensor 1 can be corrected immediately after the traveling starts, and the effect that the speed of the vehicle can be estimated with high accuracy after the traveling starts can be obtained. .

【0113】実施の形態4.次に、この発明の実施の形
態4について説明する。図8はこの発明の実施の形態4
によるロケータ装置の構成を示すブロック図である。図
において、3は図1に同一符号を付して示した実施の形
態1のそれに相当する、絶対位置観測手段としてのGP
S受信機であり、衛星からの電波を受信するGPSアン
テナを有し、衛星からの電波により少なくとも車両の速
度を観測して出力する。4は図6に同一符号を付して示
した実施の形態3のそれと同等の加速度センサであり、
車両の前後方向の加速度に応じた電圧を出力する。
Embodiment 4 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 shows Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a locator device according to the first embodiment. In the figure, reference numeral 3 denotes a GP as an absolute position observing means corresponding to that of the first embodiment shown in FIG.
The S receiver has a GPS antenna for receiving a radio wave from a satellite, and observes and outputs at least the speed of the vehicle using the radio wave from the satellite. Reference numeral 4 denotes an acceleration sensor equivalent to that of the third embodiment shown in FIG.
A voltage corresponding to the longitudinal acceleration of the vehicle is output.

【0114】また、512は加速度センサ4のオフセッ
トを検出する、図6に同一符号を付して示した実施の形
態3のそれと同等のオフセット検出手段である。513
は車両の速度を計算するとともに、加速度センサ4の出
力信号を加速度に変換する際に使用するオフセットとス
ケールファクタの補正も行う点で、図6に同一符号を付
して示した実施の形態3のそれとは異なった速度推定手
段である。5はあらかじめメモリ内に記憶されている制
御プログラムに従って車両の速度を演算するコンピュー
タを含んだ信号処理器であるが、上記オフセット検出手
段512、および速度推定手段513によって構成され
ている点で、図1および図6に同一符号を付して示した
実施の形態1あるいは実施の形態3のそれとは異なって
いる。
Reference numeral 512 denotes an offset detecting means for detecting the offset of the acceleration sensor 4 which is equivalent to that of the third embodiment shown in FIG. 513
The third embodiment shown in FIG. 6 with the same reference numerals in FIG. 6 calculates the speed of the vehicle and corrects the offset and scale factor used when converting the output signal of the acceleration sensor 4 into acceleration. It is a different speed estimation means from that of. Reference numeral 5 denotes a signal processor including a computer for calculating the speed of the vehicle in accordance with a control program stored in a memory in advance. The signal processor 5 is constituted by the offset detecting means 512 and the speed estimating means 513. 6 are different from those of the first embodiment or the third embodiment shown in FIG.

【0115】次に動作について説明する。ここでは、信
号処理器5のオフセット検出手段512と速度推定手段
513の動作について図9を用いて説明する。この図9
は信号処理器5の速度推定手段513の処理内容を示す
メインルーチンの流れ図である。この他にも、図3に示
した所定時間Δt毎に行う割込処理1と、図5に示した
GPS受信機3から観測周期毎に出力された観測情報を
受信する割込処理3があるが、それらは実施の形態1で
説明したものと同一であるので、その説明は省略する。
Next, the operation will be described. Here, the operation of the offset detection means 512 and the speed estimation means 513 of the signal processor 5 will be described with reference to FIG. This figure 9
8 is a flowchart of a main routine showing processing contents of a speed estimating unit 513 of the signal processor 5; In addition, there are interrupt processing 1 performed at every predetermined time Δt shown in FIG. 3 and interrupt processing 3 receiving observation information output from the GPS receiver 3 at each observation cycle shown in FIG. However, since they are the same as those described in the first embodiment, description thereof will be omitted.

【0116】図9に示すメインルーチンは、信号処理器
5のオフセット検出手段512と速度推定手段513の
動作を管理するものである。まずステップST901で
全ての処理を初期化する。次にステップST902にお
いて、割込処理1に係る処理開始タイミングか否かを処
理開始フラグを参照して判断する。当該処理開始フラグ
がセットされていれば、処理開始タイミングであるとし
てステップST903へ進み、クリアされていれば処理
開始タイミングでないとして、当該処理開始フラグがセ
ットされるまで待機する。ステップST903では次回
の処理のためにその処理開始フラグをクリアする。次に
ステップST904において、所定時間分の加速度セン
サ4の出力信号の標準偏差を計算し、当該標準偏差が所
定値以下であれば停車状態だと判断し、そうでなけば走
行状態だと判断する。ステップST905では上記ステ
ップST904の判断結果に基づいて、車両が走行中で
あるか否かを判定する。その結果、走行中でなかった場
合にはステップST906へ進み、走行中であった場合
にはステップST907へ進む。
The main routine shown in FIG. 9 manages the operations of the offset detecting means 512 and the speed estimating means 513 of the signal processor 5. First, in step ST901, all processes are initialized. Next, in step ST902, it is determined whether or not it is the processing start timing related to the interrupt processing 1 with reference to the processing start flag. If the process start flag has been set, the process proceeds to step ST903 as the process start timing. If the process start flag has been cleared, it is determined that the process has not started, and the process waits until the process start flag is set. In step ST903, the processing start flag is cleared for the next processing. Next, in step ST904, the standard deviation of the output signal of the acceleration sensor 4 for a predetermined time is calculated, and if the standard deviation is equal to or smaller than a predetermined value, it is determined that the vehicle is in a stopped state; otherwise, it is determined that the vehicle is in a running state. . In step ST905, it is determined whether or not the vehicle is running based on the result of the determination in step ST904. As a result, when the vehicle is not traveling, the process proceeds to step ST906, and when the vehicle is traveling, the process proceeds to step ST907.

【0117】このステップST906はオフセット検出
手段512の処理を示すもので、加速度センサ4の所定
時間分の出力信号を平均した値をオフセットとして設定
するとともに、推定速度を0とした後、ステップST9
20へ進む。一方、ステップST907からステップS
T919は速度推定手段513の処理を示すもので、以
下に説明するする計算式(カルマンフィルタ)によって
車両の速度VelDRi、加速度センサ4のオフセットO
ACC 、およびスケールファクタSFACC を算出した
後、ステップST920へ進む。ステップST920で
は速度推定手段513より速度VelDRi を出力してス
テップST902へ戻る。
This step ST906 shows the processing of the offset detecting means 512, in which a value obtained by averaging the output signals of the acceleration sensor 4 for a predetermined time is set as an offset, the estimated speed is set to 0, and then the step ST9 is executed.
Proceed to 20. On the other hand, from step ST907 to step S907
T919 indicates processing of the speed estimating means 513, and the vehicle speed Vel DRi and the offset O of the acceleration sensor 4 are calculated by a calculation formula (Kalman filter) described below.
After calculating F ACC and scale factor SF ACC , the process proceeds to step ST920. In step ST920, the speed Vel DRi is output from the speed estimating means 513, and the process returns to step ST902.

【0118】この実施の形態4におけるカルマンフィル
タは、加速度センサ4の出力信号SGACC と、オフセッ
トOFACC およびスケールファクタSFACC から、以下
に示す式(49)〜式(50)を用いて速度VelDRi
を計算するシステムモデルと、GPS受信機3で観測し
た速度情報VelGPSiと上記システムモデルの速度Ve
DRi の関係を、次の式(51)で表した観測モデルに
基づいて、それぞれ以下の式(52)〜式(56)で示
される状態方程式と、式(57)〜式(60)で示され
る観測方程式、および以下の式(61)〜式(65)で
示されるカルマンフィルタ方程式を用いて、車両の速度
VelDRi と、加速度センサ4のオフセットOFACC
よびスケールファクタSFACC を計算する。
The Kalman filter according to the fourth embodiment calculates the velocity Vel DRi from the output signal SG ACC of the acceleration sensor 4, the offset OF ACC and the scale factor SF ACC using the following equations (49) to (50).
, The velocity information Vel GPSi observed by the GPS receiver 3, and the velocity Ve of the system model
Based on the observation model expressed by the following equation (51), the relation of l DRi is expressed by the state equations expressed by the following equations (52) to (56) and the equations (57) to (60), respectively. The velocity Vel DRi of the vehicle, the offset OF ACC and the scale factor SF ACC of the acceleration sensor 4 are calculated using the observation equation shown and the Kalman filter equations shown in the following equations (61) to (65).

【0119】 VelDRi =VelDRi-1 +(SGACCi−OFACCi)×SFACCi×ΔT ・・・(49) OFACCi=OFACCi-1+δOFACCi ・・・(50)Vel DRi = Vel DRi-1 + (SG ACCi− OF ACCi ) × SF ACCi × ΔT (49) OF ACCi = OF ACCi-1 + δOF ACCi (50)

【0120】 VelGPSi=VelRRi +δVelGPSi ・・・(51)Vel GPSi = Vel RRi + δVel GPSi (51)

【0121】[0121]

【数5】 (Equation 5)

【0122】 yi =H・xi +vi ・・・(57) yi =VelGPSavei ・・・(58) H=[1 0 0] ・・・(59) vi =δVelGPSavei ・・・(60)[0122] y i = H · x i + v i ··· (57) y i = Vel GPSavei ··· (58) H = [1 0 0] ··· (59) v i = δVel GPSavei ··· (60)

【0123】 xi|i =xi|i-1 +Ki {yi −(Hxi|i-1 +vi )} ・・・(61) xi+1|i =Fi i|i +Gi ωi ・・・(62) Ki =Σi|i-1 T [HΣi|i-1 T +σvi 2 -1 ・・・(63) Σi|i =Σi|i-1 −Ki HΣi|i-1 ・・・(64) Σi+1|i =Fi Σi|i i T+Gi σwi 2 i T ・・・(65)[0123] x i | i = x i | i-1 + K i {y i - (Hx i | i-1 + v i)} ··· (61) x i + 1 | i = F i x i | i + G i ω i (62) K i = Σ i | i-1 H T [H i | i-1 H T + σ vi 2 ] -1 (63) Σ i | i = Σ i | i-1 −K i H Σ i | i−1 (64) Σ i + 1 | i = F i Σ i | i F i T + G i σ wi 2 G i T (65)

【0124】なお、上記式(49)〜式(50)と式
(51)において、iは離散時刻、Δtは所定時間、S
ACCiとOFACCiおよびSFACCiは離散時刻iにおける
加速度センサ4の出力信号とオフセットおよびスケール
ファクタ、VelDRi は加速度センサ4の出力信号から
計算した速度、VelGPSiはGPS受信機3で観測した
速度、δVelGPSiはVelGPSiに含まれる誤差、δO
ACCiはOFACCiに含まれる誤差である。
In the above equations (49) to (50) and (51), i is a discrete time, Δt is a predetermined time, S
G ACCi , OF ACCi and SF ACCi are the output signal and offset and scale factor of the acceleration sensor 4 at discrete time i, Vel DRi is the speed calculated from the output signal of the acceleration sensor 4, and Vel GPSi is the speed observed by the GPS receiver 3. , δVel GPSi the error contained in the Vel GPSi, δO
F ACCi is an error included in OF ACCi .

【0125】また、上記式(52)〜式(56)および
式(57)〜式(60)において、xi ,ωi ,Fi
i ,yi ,vi は、離散時刻iにおける状態ベトク
ル、システム誤差、状態遷移行列、駆動行列、観測値、
観測雑音であり、Hは観測行列はある。さらに、式(6
1)〜式(65)において、xi|i は離散時刻iにおけ
る状態ベクトルの推定量、xi+1|i は離散時刻iにおけ
る離散時刻i+1の状態ベクトルの予測量、Ki はカル
マンゲイン、Σi|i は離散時刻iにおける状態ベクトル
の共分散行列の推定量、Σi+1|i は離散時刻iにおける
離散時刻i+1の共分散行列の予測量、σwi 2 はシステ
ム誤差の分散行列、σvi 2 は観測誤差の分散行列であ
る。なお、上記行列の各要素は行列式を計算すれば求ま
るものなので、ここではその説明は省略する。
In the above equations (52) to (56) and equations (57) to (60), x i , ω i , F i ,
G i, y i, v i is the state Betokuru at discrete time i, the system error, the state transition matrix, drive matrix, observations,
H is the observation noise, and H is the observation matrix. Furthermore, equation (6)
1) to (65), x i | i is the estimated amount of the state vector at discrete time i, x i + 1 | i is the predicted amount of the state vector at discrete time i + 1 at discrete time i, and K i is the Kalman gain , Σ i | i is the estimated amount of the covariance matrix of the state vector at discrete time i, Σ i + 1 | i is the predicted amount of the covariance matrix of discrete time i + 1 at discrete time i, and σ wi 2 is the variance of the system error The matrix, σ vi 2, is the variance matrix of the observation error. Since each element of the matrix can be obtained by calculating a determinant, the description thereof is omitted here.

【0126】図9において、処理がステップST907
に進むと、GPS受信機3から観測情報の受信を完了し
たか否かについて、GPS観測情報受信フラグを参照し
て判断する。このGPS観測情報受信フラグがセットさ
れていれば、GPS受信機3からの観測情報の受信を完
了したものとしてステップST908へ進み、クリアさ
れていればまだ受信が完了していないものとしてステッ
プST912へ進む。ステップST908ではGPS受
信機3が2次元あるいは3次元測位をしているか否かを
判定する。2次元あるいは3次元測位を行っていればス
テップST909へ進み、非測位ならばステップST9
12へ進む。
In FIG. 9, the processing is step ST907.
When the process proceeds to, it is determined whether or not the reception of the observation information from the GPS receiver 3 has been completed with reference to the GPS observation information reception flag. If the GPS observation information reception flag is set, it is determined that the reception of the observation information from GPS receiver 3 has been completed, and the process proceeds to step ST908. If the flag has been cleared, the reception is not completed and the process proceeds to step ST912. move on. In step ST908, it is determined whether or not the GPS receiver 3 performs two-dimensional or three-dimensional positioning. If two-dimensional or three-dimensional positioning has been performed, the process proceeds to step ST909; if not, the process proceeds to step ST9.
Proceed to 12.

【0127】ステップST909では前述の式(49)
〜式(65)に従って状態ベクトルの推定量xi|i を計
算する。次にステップST910において、カルマンフ
ィルタを通じて状態ベクトルの行列要素であるオフセッ
ト要素X12の修正量、すなわち推定値から予測値を減算
した値の標準偏差を求め、これをシステム誤差ωである
オフセット誤差として設定する。次にステップST91
1にて、状態ベクトルの行列要素である速度要素x11
GPS速度VelGPSiの差異の標準偏差を求め、これを
観測誤差として設定した後、ステップST912に進
む。
In step ST909, the above equation (49) is used.
Calculate the estimated amount x i | i of the state vector according to Equation (65). In step ST910 setting, the correction amount of the offset component X 12 is a matrix element of the state vector through Kalman filter, namely the standard deviation of the values obtained by subtracting the prediction value from the estimated value, this as offset error is a system error ω I do. Next, step ST91
At 1, a standard deviation of difference in a matrix element velocity factor x 11 and the GPS velocity Vel GPSI of the state vector, after setting it as an observation error, the process proceeds to step ST 912.

【0128】ステップST912では前述の式(49)
〜式(65)に従って、状態ベクトルの予測量xi+1|i
を計算する。次にステップST913において、ステッ
プST907と同様にGPS観測情報受信フラグを参照
して、GPS受信機3から観測情報の受信が完了したか
否かを再度判断する。GPS観測情報受信フラグがセッ
トされていれば、GPS受信機3から観測情報の受信を
完了したものとしてステップST914へ進み、クリア
されていればステップST919へ進む。ステップST
914では次回の処理のためにそのGPS観測情報受信
フラグをクリアする。
In step ST912, the above equation (49) is used.
To the predicted amount x i + 1 | i of the state vector according to equation (65).
Is calculated. Next, in step ST913, it is determined again whether or not the reception of the observation information from the GPS receiver 3 has been completed with reference to the GPS observation information reception flag as in step ST907. If the GPS observation information reception flag has been set, it is determined that the reception of the observation information from GPS receiver 3 has been completed, and the process proceeds to step ST914. If the flag has been cleared, the process proceeds to step ST919. Step ST
At 914, the GPS observation information reception flag is cleared for the next processing.

【0129】次にステップST915において、ステッ
プST908と同様にGPS受信機3が2次元あるいは
3次元測位をしているか否かを判定する。2次元あるい
は3次元測位を行っていればステップST916へ進
み、非測位ならばステップST920へ進む。ステップ
ST916では誤差共分散の推定量Σi|i を、ステップ
ST917では誤差共分散の予測量Σi+1|i を、ステッ
プST918ではカルマンゲインKi を、それぞれ前述
の式(49)〜式(65)に従って計算する。次にステ
ップST919において、状態ベクトルの推定量の行列
要素である速度要素x11、オフセット要素x12、スケー
ルファクタ要素x13に基づいて、推定速度VelDRi
オフセットOFACCi、およびスケールファクタSFACCI
の更新を行った後、ステップST920へ進む。
Next, in step ST915, similarly to step ST908, it is determined whether or not the GPS receiver 3 performs two-dimensional or three-dimensional positioning. If two-dimensional or three-dimensional positioning has been performed, the process proceeds to step ST916; if not, the process proceeds to step ST920. In step ST916, the estimated amount 誤差i | i of the error covariance, in step ST917, the predicted amount 誤差i + 1 | i of the error covariance, and in step ST918, the Kalman gain K i , Calculate according to (65). In step ST919, velocity factor x 11 is a matrix element of the estimated amount of the state vector, the offset components x 12, based on the scale factor components x 13, the estimated velocity Vel DRi,
Offset OF ACCi and scale factor SF ACCI
After the update, the process proceeds to step ST920.

【0130】このように、この実施の形態4によれば、
加速度センサ4の出力信号の変動量が所定値以下の時に
加速度センサ4の出力信号を平均した値をオフセットと
し、カルマンフィルタ方程式に従ってGPS速度を観測
値として、状態ベクトルの行列要素である速度、オフセ
ット、およびスケールファクタを推定し、GPS受信機
3が非測位状態の時にカルマンフィルタ方程式に従っ
て、加速度センサ4の出力信号からオフセットを差し引
いた値に加速度センサ4のスケールファクタを乗じて車
両の単位時間毎の加速度を計算し、さらにその加速度を
積算して速度を推定しているので、GPS速度と加速度
センサ4のオフセットの誤差が変動しても、加速度セン
サ4のオフセットとスケールファクタの補正を走行開始
後に迅速、かつ最適に補正することができ、走行開始後
に車両の速度を高精度で推定できるばかりか、車両に装
着された距離センサを使用していないので、このロケー
タ装置を車両へ容易に着脱できるなどの効果が得られ
る。
As described above, according to the fourth embodiment,
When the fluctuation amount of the output signal of the acceleration sensor 4 is equal to or less than a predetermined value, an average value of the output signals of the acceleration sensor 4 is used as an offset, and a GPS speed is used as an observed value according to the Kalman filter equation. And the scale factor is estimated, and when the GPS receiver 3 is in the non-positioning state, the value obtained by subtracting the offset from the output signal of the acceleration sensor 4 is multiplied by the scale factor of the acceleration sensor 4 according to the Kalman filter equation to obtain the acceleration of the vehicle per unit time. Is calculated, and the acceleration is integrated to estimate the speed. Therefore, even if the error between the GPS speed and the offset of the acceleration sensor 4 fluctuates, the offset of the acceleration sensor 4 and the correction of the scale factor are quickly corrected after the start of traveling. And optimally correct the speed of the vehicle after starting driving. In not only be estimated, does not use a distance sensor attached to the vehicle, effects such readily removable the locator device to the vehicle is obtained.

【0131】実施の形態5.次に、この発明の実施の形
態5について説明する。図10はこの発明の実施の形態
5によるロケータ装置の構成を示すブロック図である。
図において、1は図1に同一符号を付して示した実施の
形態1のそれと同等の距離センサであり、車両の走行距
離に応じてパルス信号を出力する。2は相対方位センサ
であり、車両のヨーレートに応じた電圧を出力するもの
で、この実施の形態5ではジャイロが用いられている。
3は図1に同一符号を付して示した実施の形態1のそれ
に相当する、絶対位置観測手段としてのGPS受信機で
あり、衛星からの電波を受信するGPSアンテナを有し
て、衛星からの電波により車両の現在位置を観測して出
力する。
Embodiment 5 FIG. Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a locator device according to Embodiment 5 of the present invention.
In the figure, reference numeral 1 denotes a distance sensor equivalent to that of the first embodiment shown in FIG. 1 with the same reference numerals, and outputs a pulse signal according to the traveling distance of the vehicle. Reference numeral 2 denotes a relative direction sensor which outputs a voltage corresponding to the yaw rate of the vehicle. In the fifth embodiment, a gyro is used.
Reference numeral 3 denotes a GPS receiver as an absolute position observing means, which corresponds to that of the first embodiment shown in FIG. 1 with the same reference numerals, has a GPS antenna for receiving radio waves from the satellite, and The current position of the vehicle is observed and output by the radio wave.

【0132】511aは距離センサ1の出力信号より車
両の速度および移動距離を計算する距離・速度計算手段
で、図1もしくは図6に符号511を付して示した、実
施の形態1または実施の形態3における速度計算手段に
相当するのものである。514は相対方位センサ2の出
力信号から当該相対方位センサ2のオフセットを検出す
るオフセット検出手段であり、515は相対方位センサ
2の出力信号から車両の進行方位の変化を計算する方位
変化計算手段である。516はGPS受信機3からの観
測情報、距離・速度計算手段511aの出力信号、およ
び方位変化計算手段515の出力信号に基づいて車両の
現在位置と進行方位を推定する位置・方位推定手段であ
る。5はあらかじめメモリ内に記憶されている制御プロ
グラムに従って車両の進行方位と現在位置を演算するコ
ンピュータを含んだ信号処理器であり、これら距離・速
度計算手段511a、オフセット検出手段514、方位
変化計算手段515、および位置・方位推定手段516
から構成されている点で、図1,図6,および図8に同
一符号を付して示された、上記実施の形態1から実施の
形態4におけるそれとは異なっている。
Numeral 511a denotes a distance / speed calculating means for calculating the speed and the moving distance of the vehicle from the output signal of the distance sensor 1, which is shown in FIG. 1 or FIG. This corresponds to the speed calculation means in mode 3. Reference numeral 514 denotes an offset detecting means for detecting an offset of the relative azimuth sensor 2 from an output signal of the relative azimuth sensor 2, and 515 denotes an azimuth change calculating means for calculating a change in the traveling azimuth of the vehicle from the output signal of the relative azimuth sensor 2 is there. 516 is a position / azimuth estimating means for estimating the current position and the traveling direction of the vehicle based on the observation information from the GPS receiver 3, the output signal of the distance / speed calculating means 511a, and the output signal of the azimuth change calculating means 515. . Reference numeral 5 denotes a signal processor including a computer for calculating the traveling direction and the current position of the vehicle in accordance with a control program stored in a memory in advance. These signal / speed calculating means 511a, offset detecting means 514, azimuth change calculating means 515 and position / azimuth estimating means 516
This is different from the first to fourth embodiments shown in FIGS. 1, 6, and 8 with the same reference numerals.

【0133】次に動作について説明する。ここでは、信
号処理器5の各手段の動作について図を用いて説明す
る。図11は信号処理器5の処理内容を示すメインルー
チンの流れ図であり、図12は位置・方位推定手段51
6の処理内容を示す流れ図である。その他にも、図3に
示した所定時間Δt毎に行う割込処理1、図4に示した
距離センサ1から信号が出力されたときに行う割込処理
2、および図5に示したGPS受信機3から観測周期毎
に出力された観測情報を受信する割込処理3があるが、
それらは実施の形態1で説明したものと同一であるの
で、その説明は省略する。また、図13は位置・方位推
定手段516による車両の現在位置の推定例を示す説明
図である。
Next, the operation will be described. Here, the operation of each means of the signal processor 5 will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a flowchart of a main routine showing processing contents of the signal processor 5, and FIG.
6 is a flowchart showing the contents of processing 6; In addition, interrupt processing 1 performed at every predetermined time Δt shown in FIG. 3, interrupt processing 2 performed when a signal is output from the distance sensor 1 shown in FIG. 4, and GPS reception shown in FIG. There is an interrupt process 3 for receiving observation information output from the device 3 for each observation cycle,
Since they are the same as those described in the first embodiment, description thereof will be omitted. FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of estimating the current position of the vehicle by the position / azimuth estimating means 516.

【0134】図11に示すメインルーチンは、信号処理
器5の全手段の動作を管理するものである。まずステッ
プST1101で全ての処理を初期化する。次にステッ
プST1102において、処理開始タイミングか否かを
処理開始フラグを参照して判断する。処理開始フラグが
セットされていれば、処理開始タイミングであるとして
ステップST1103へ進み、クリアされていれば処理
開始タイミングではないとして、この処理開始フラグが
セットされるまで待機する。ステップST1103では
次回の処理のために同フラグをクリアする。次にステッ
プST1104において、距離・速度計算手段511a
が、所定時間Δt毎に割込処理2でカウントした距離セ
ンサ1の出力信号カウント値ΔNi から、移動距離Δd
i と速度VelDRi を次に示す式(66)と前述した式
(26)により計算し、計算が終了すると、次回の処理
のために出力信号カウント値ΔNi を0にする。
The main routine shown in FIG. 11 manages the operation of all means of the signal processor 5. First, all the processes are initialized in step ST1101. Next, in step ST1102, it is determined whether or not it is the processing start timing with reference to the processing start flag. If the processing start flag has been set, it is determined that it is the processing start timing, and the process proceeds to step ST1103. In step ST1103, the flag is cleared for the next processing. Next, in step ST1104, the distance / speed calculating means 511a
Is calculated from the output signal count value ΔN i of the distance sensor 1 counted in the interrupt processing 2 at every predetermined time Δt,
i and the speed Vel DRi are calculated by the following equation (66) and the above-described equation (26). When the calculation is completed, the output signal count value ΔN i is set to 0 for the next processing.

【0135】 Δdi =Δdi-1 +ΔNi ×SFSPDi ・・・(66)Δd i = Δd i−1 + ΔN i × SF SPDi (66)

【0136】次にステップST1105において、オフ
セット検出手段514によるオフセットOFGYRiの計算
処理を行う。すなわち、ステップST1104で計算し
た速度VelDRi が0(車両停車中)の時は、停車中に
おける相対方位センサ2の所定時間分以上の出力信号S
Gを平均したものをオフセットOFGYRiとする。次にス
テップST1106に進み、方位変化計算手段515に
て進行方位変化Δθiの計算処理を行う。すなわち、所
定時間Δt毎に計測した相対方位センサ2の出力信号S
GYRiから、次に示す式(67)を用いて進行方位変化
Δθi を計算する。なお、この式(67)中のOFGYRi
およびSFGYRiは、オフセットと、出力信号を角速度に
変換するためのスケールファクタである。
Next, in step ST1105, offset OF GYRi is calculated by the offset detecting means 514. That is, when the speed Vel DRi calculated in step ST1104 is 0 (vehicle is stopped), the output signal S of the relative azimuth sensor 2 for a predetermined time or more when the vehicle is stopped is stopped.
The average of G is referred to as an offset OF GYRi . Next, the process proceeds to step ST1106, in which the azimuth change calculation means 515 performs a process of calculating the azimuth change Δθ i . That is, the output signal S of the relative azimuth sensor 2 measured every predetermined time Δt
From G GYRi , a traveling direction change Δθ i is calculated using the following equation (67). Note that OF GYRi in this equation (67)
And SF GYRi are an offset and a scale factor for converting an output signal into an angular velocity.

【0137】 Δθi =Δθi-1 +(SGGYRi−OFGYRi)×SFGYRi×Δt ・・・(67)Δθ i = Δθ i-1 + (SG GYRi −OF GYRi ) × SF GYRi × Δt (67)

【0138】次にステップST1107において、GP
S受信機3から観測情報の受信が完了したか否かを、G
PS観測情報受信フラグを参照して判断する。このGP
S観測情報受信フラグがセットされていれば、GPS受
信機3から観測情報の受信が完了したものとしてステッ
プST1108へ進み、クリアされていればステップS
T1102へ戻る。ステップST1108では次回の処
理のためにGPS観測情報受信フラグをクリアする。次
にステップST1109において、位置・方位推定手段
516による位置・方位の推定処理を行う。すなわち、
以下に説明する計算式(カルマンフィルタ)にて車両の
現在位置(λi ,φi )と進行方位θiを推定する。次
にステップST1110において、その車両の現在位置
(λi ,φi )と進行方位θi 、および速度VelDri
の出力を行う。次にステップST1111に進んで、G
PS受信機3から観測情報を受信する間の移動距離Δd
iと進行方位変化Δθi を0にクリアしてステップST
1102に戻る。
Next, in step ST1107, GP
It is determined whether or not the reception of the observation information from the S receiver 3 has been completed.
The determination is made with reference to the PS observation information reception flag. This GP
If the S observation information reception flag is set, it is determined that the reception of the observation information from the GPS receiver 3 has been completed, and the process proceeds to step ST1108.
It returns to T1102. In step ST1108, the GPS observation information reception flag is cleared for the next processing. Next, in step ST1109, a position / direction estimation process is performed by the position / direction estimation unit 516. That is,
The current position (λ i , φ i ) and the traveling direction θ i of the vehicle are estimated using a calculation formula (Kalman filter) described below. Next, in step ST1110, the current position (λ i , φ i ), traveling direction θ i , and speed Vel Dri of the vehicle
Output. Next, the process proceeds to step ST1111, and G
Moving distance Δd while receiving observation information from PS receiver 3
i and the heading change Δθ i are cleared to 0 and step ST
Return to 1102.

【0139】図10に示した位置・方位推定手段516
による、この実施の形態5におけるカルマンフィルタ
は、車両の移動距離Δdi および進行方位変化Δθi
ら現在位置(λi ,φi )と進行方位θi を、次に示す
式(68)〜式(73)で計算するシステムモデルと、
GPS位置(λGi,φGi)と上記システムモデルの車両
の現在位置(λi ,φi )の関係を次に示す式(74)
〜式(75)で表す観測モデルに基づくものである。
The position / direction estimation means 516 shown in FIG.
The Kalman filter according to the fifth embodiment calculates the current position (λ i , φ i ) and the traveling direction θ i from the moving distance Δd i and the traveling direction change Δθ i of the vehicle, using the following equations (68) to ( 73) a system model calculated in
The following equation (74) shows the relationship between the GPS position (λ Gi , φ Gi ) and the current position (λ i , φ i ) of the vehicle in the system model.
To (75) based on the observation model.

【0140】 λi =λi-1 +Δdi ×sin{θi-1 +Δθi }×SFd→λ +δλi ・・・(68) φi =φi-1 +Δdi ×cos{θi-1 +Δθi }×SFd→φ +δφi ・・・(69) δλi ={δΔdi ×sinθi +δΔθi ×Δdi ×cosθi }×SFd→λ ・・・(70) δφi ={δΔdi ×cosθi −δΔθi ×Δdi ×sinθi }×SFd→φ ・・・(71) sin{θi-1 +Δθi } =cosθi-1 ・sinΔθi +sinθi-1 ・cosΔθi ・・・(72) cos{θi-1 +Δθi } =cosθi-1 ・cosΔθi −sinθi-1 ・sinΔθi ・・・(73)Λi= Λi-1+ Δdi× sin {θi-1+ Δθi} × SFd → λ+ Δλi  ... (68) φi= Φi-1+ Δdi× cos {θi-1+ Δθi} × SFd → φ+ Δφi  ... (69) δλi  = {ΔΔdi× sin θi+ ΔΔθi× Δdi× cos θi} × SFd → λ  ... (70) δφi  = {ΔΔdi× cos θi−δΔθi× Δdi× sin θi} × SFd → φ  ... (71) sin {θi-1+ Δθi} = Cosθi-1・ SinΔθi+ Sin θi-1・ CosΔθi  ... (72) cos {θi-1+ Δθi} = Cosθi-1・ CosΔθi−sin θi-1・ SinΔθi  ... (73)

【0141】 λGi=λi +δλGi ・・・(74) φGi=φi +δφGi ・・・(75)Λ Gi = λ i + δλ Gi (74) φ Gi = φ i + δφ Gi (75)

【0142】なお、上記式(68)〜式(73)と式
(74)〜式(75)において、iは離散時刻であり、
λi-1 とφi-1 は離散時刻i-1における車両の現在位
置の経度と緯度、θi-1 は離散時刻i-1における車両
の進行方位である。SFd→λとSFd→φ は移動距離
の単位[m]を経度方向または緯度方向の移動量[”]
へ変換する係数である。また、δλi とδφi は車両の
現在位置の経度誤差と緯度誤差で、δΔθi とδΔdi
はΔθi とΔdi の誤差である。また、δλGiとδφGi
はGPS位置λGiとφGiの誤差である。
In the above equations (68) to (73) and equations (74) to (75), i is a discrete time,
λ i-1 and φ i-1 are the longitude and latitude of the current position of the vehicle at the discrete time i-1, and θ i-1 is the traveling direction of the vehicle at the discrete time i-1. SF d → λ and SF d → φ indicate the unit of movement distance [m] as the amount of movement in the longitude or latitude direction [”]
Is the coefficient to be converted to Furthermore, [delta] [lambda] i and .delta..phi i in longitude error and latitude errors in the current position of the vehicle, δΔθ i and Derutaderutad i
Is the error of Δθ i and Δd i. Also, δλ Gi and δφ Gi
Is the error between the GPS positions λ Gi and φ Gi .

【0143】そして次の式(76)〜式(80)で示さ
れる状態方程式と、次の式(81)〜式(84)で示さ
れる観測方程式、および次の式(85)〜式(89)で
示されるカルマンフィルタ方程式を用いて、車両の現在
位置(λi ,φi )と進行方位θi の計算を行う。
Then, the state equations represented by the following equations (76) to (80), the observation equations represented by the following equations (81) to (84), and the following equations (85) to (89) ) Is used to calculate the current position (λ i , φ i ) and traveling direction θ i of the vehicle.

【0144】[0144]

【数6】 (Equation 6)

【0145】[0145]

【数7】 (Equation 7)

【0146】 Xi|i =Xi|i-1 +Ki {Yi −(HXi|i-1 +vi )} ・・・(85) Xi+1|i =Fi i|i +Gi i ・・・(86) Ki =Σi|i-1 T [HΣi|i-1 T +Σvi-1 ・・・(87) Σi|i =Σi|i-1 −Ki HΣi|i-1 ・・・(88) Σi+1|i =Fi Σi|i i T+Gi Σwii T ・・・(89)[0146] X i | i = X i | i-1 + K i {Y i - (HX i | i-1 + v i)} ··· (85) X i + 1 | i = F i X i | i + G i w i ··· (86 ) K i = Σ i | i-1 H T [HΣ i | i-1 H T + Σ vi] -1 ··· (87) Σ i | i = Σ i | i −1 −K i H Σ i | i−1 (88) Σ i + 1 | i = F i Σ i | i F i T + G i wi wi G i T (89)

【0147】なお、上記式(76)〜式(80)および
式(81)〜式(84)において、xi ,Fi ,Gi
i ,yi ,vi は、離散時刻iにおける状態ベトク
ル、状態遷移行列、駆動行列、システム雑音、観測値、
観測雑音であり、Hは観測行列である。また、上記式
(85)〜式(89)において、xi|i は離散時刻iに
おける状態ベクトルの推定量、xi+1|i は離散時刻iに
おける離散時刻i+1の状態ベクトルの予測量、Ki
カルマンゲイン、Σi|i は離散時刻iにおける状態ベク
トルの共分散行列の推定量、Σi+1|i は離散時刻iにお
ける離散時刻i+1の共分散行列の予測量、Σviは観測
誤差の共分散行列、Σwiはシステム誤差の共分散行列で
ある。ここで、行列の各要素は行列式を計算すれば求ま
るものなので、ここではその説明は省略する。
In the above equations (76) to (80) and (81) to (84), x i , F i , G i ,
w i , y i , and v i are the state vector, the state transition matrix, the driving matrix, the system noise, the observed value,
It is observation noise, and H is an observation matrix. In Equations (85) to (89), x i | i is the estimated amount of the state vector at discrete time i, x i + 1 | i is the predicted amount of the state vector at discrete time i + 1 at discrete time i, K i is the Kalman gain, Σ i | i is the estimated amount of the covariance matrix of the state vector at discrete time i, Σ i + 1 | i is the predicted amount of the covariance matrix of discrete time i + 1 at discrete time i, Σ vi is The covariance matrix of the observation error, Σ wi is the covariance matrix of the system error. Here, since each element of the matrix can be obtained by calculating the determinant, its description is omitted here.

【0148】次に、図12の流れ図に従って、位置・方
位推定手段516の処理内容をより詳細に説明する。ま
ずステップST1201において、距離・速度計算手段
511aで計算した速度VelDRi が0より大きいか否
かを判定する。その結果、0であれば停車中と判断して
この位置・方位の推定処理を終了し、0より大きければ
ステップST1202へ進む。ステップST1202で
は、GPS受信機3が2次元あるいは3次元測位状態
で、かつ前回カルマンフィルタにより車両の現在位置と
進行方位を推定してから所定の距離以上移動したか否か
を判定する。判定の結果、GPS受信機3にて2次元あ
るいは3次元測位状態で、かつ前回カルマンフィルタに
より現在位置と進行方位を推定してから所定の距離以上
移動した場合にはステップST1203へ進み、逆にG
PS受信機3にて非測位状態か、あるいは前回カルマン
フィルタにより現在位置と進行方位を計算してから所定
の距離以上移動していない場合にはステップST120
5へ進む。
Next, the processing contents of the position / azimuth estimating means 516 will be described in more detail with reference to the flowchart of FIG. First, in step ST1201, it is determined whether or not the speed Vel DRi calculated by the distance / speed calculating means 511a is larger than 0. As a result, if it is 0, it is determined that the vehicle is stopped, and the position / azimuth estimation processing ends, and if it is larger than 0, the process proceeds to step ST1202. In step ST1202, it is determined whether or not the GPS receiver 3 has moved a predetermined distance or more in the two-dimensional or three-dimensional positioning state and since the current position and the traveling direction of the vehicle have been estimated by the Kalman filter last time. As a result of the determination, if the GPS receiver 3 moves in a two-dimensional or three-dimensional positioning state and moves a predetermined distance or more after estimating the current position and the traveling direction by the Kalman filter last time, the process proceeds to step ST1203.
If the PS receiver 3 is in the non-positioning state or has not moved a predetermined distance or more since the current position and the heading were calculated by the Kalman filter last time, step ST120 is performed.
Go to 5.

【0149】ステップST1203では、所定時間にお
けるGPS位置(λGi,φGi)とカルマンフィルタによ
る現在位置(λi ,φi )の位置の差分、すなわち緯度
差と経度差のそれぞれの標準偏差を計算してその標準偏
差を観測誤差vi とするとともに、観測誤差の共分散行
列Σviを計算する。次にステップST1204におい
て、GPS速度の積分値と距離センサ1から求めた距離
Δdi の差分を、システム誤差の行列要素である距離誤
差要素δΔdi とするとともに、所定の距離だけ離れた
複数地点でのGPS位置と車両の現在位置の軌跡の両移
動方向の方向差を、システム誤差の行列要素である方位
誤差要素δΔθi とした後、ステップST1206に進
む。一方、ステップST1205ではカルマンゲインK
i を0にクリアして、ステップST1206に進む。
In step ST1203, the difference between the GPS position (λ Gi , φ Gi ) at a predetermined time and the current position (λ i , φ i ) by the Kalman filter, that is, the standard deviation of each of the latitude difference and the longitude difference, is calculated. The standard deviation is used as the observation error v i, and the covariance matrix Σ vi of the observation error is calculated. In step ST1204, the difference of the distance [Delta] d i determined from the integral value and the distance sensor 1 of the GPS speed, with the distance error component Derutaderutad i is a matrix element of the system error, in multiple locations separated by a predetermined distance of the direction difference between the direction of movement of the locus of the current position of the GPS position and the vehicle, after an azimuth error element Derutaderutashita i is a matrix element of the system error, the flow proceeds to step ST1206. On the other hand, in step ST1205, the Kalman gain K
i is cleared to 0, and the process proceeds to step ST1206.

【0150】ステップST1206ではGPS位置を観
測値yi として、前述の式(68)〜式(89)に従っ
て状態ベクトルの推定量xi|i を計算するが、ここで、
相対方位センサ2のオフセット変動量に比例した値より
カルマンゲインKi の全行列要素が小さくなるようにカ
ルマンゲインKi の全行列要素を調節して、状態ベクト
ルの推定量Xi|i を計算する。次にステップST120
7において、前述の式(85)〜式(89)により状態
ベクトルの予測量Xi+1|i を計算する。次にステップS
T1208において、ステップST1202と同様に、
GPS受信機3が2次元あるいは3次元測位状態で、か
つ前回カルマンフィルタにより現在位置(λi ,φi
と進行方位θi を計算してから所定の距離以上移動した
か否かを判定する。GPS受信機3にて2次元あるいは
3次元測位しており、かつ前回カルマンフィルタにより
現在位置(λi ,φi )と進行方位θi を計算してから
所定の距離以上移動した場合はステップST1209へ
進み、そうでなければこの位置・方位推定の処理を終了
する。
In step ST1206, the estimated amount x i | i of the state vector is calculated in accordance with the above-mentioned equations (68) to (89), using the GPS position as the observed value y i .
Adjust all matrix elements of the Kalman gain K i As is a value proportional to the offset variation of the relative direction sensor 2 is all matrix elements of the Kalman gain K i becomes smaller, the estimated amount X i of the state vector | Get i I do. Next, step ST120
In step 7, the predicted amount X i + 1 | i of the state vector is calculated by the aforementioned equations (85) to (89). Next, step S
In T1208, similar to step ST1202,
The GPS receiver 3 is in a two-dimensional or three-dimensional positioning state, and the current position (λ i , φ i ) by the previous Kalman filter
And the traveling azimuth θ i are calculated, and then it is determined whether or not the vehicle has moved a predetermined distance or more. At the GPS receiver 3 has a two-dimensional or three-dimensional positioning, and the current position by the previous Kalman filter (λ i, φ i) and if you move traveling direction theta i the calculated predetermined distance or more from the step ST1209 If not, the position / azimuth estimation processing ends.

【0151】ステップST1209では誤差共分散の推
定量Σi|i を、ステップST1210では誤差共分散の
予測量Σi+1|i を、ステップST1211ではカルマン
ゲインKi を、それぞれ前述の式(85)〜式(89)
を用いて計算し、この位置・方位推定の処理を終了す
る。
In step ST1209, the estimated amount of error covariance Σ i | i , in step ST1210, the estimated amount of error covariance Σ i + 1 | i , and in step ST1211, the Kalman gain K i is calculated by the above equation (85). ) To Expression (89)
, And the processing of position / azimuth estimation is terminated.

【0152】次に、図13を用いて、位置・方位推定手
段516における車両の現在位置の推定動作について説
明する。図13(a)は車両が直進走行する途中でGP
S位置の分散が大きくなった時に、車両の現在位置が推
定される様子を示したものである。この場合にはシステ
ム誤差の行列要素である方位誤差要素と距離誤差要素が
ともに小さい状態であったことを想定している。この
時、位置・方位推定手段516はGPS位置の分散が大
きくなった区間では、観測誤差であるGPS位置の誤差
が大きくなったことを検出するので、GPS位置の分散
が大きくなった区間のみカルマンゲインを小さく計算す
る。その結果、GPS位置の分散が小さい区間では車両
の現在位置がGPS位置へ寄るように推定するが、GP
S位置の分散が大きい区間では車両の現在位置がGPS
位置へ寄る量を小さく抑えて推定する。これにより、カ
ルマンフィルタで推定した現在位置の軌跡は、図13
(a)に点線で示すものとなる。
Next, the operation of estimating the current position of the vehicle in the position / azimuth estimating means 516 will be described with reference to FIG. FIG. 13 (a) shows that the GP is running while the vehicle is traveling straight.
This shows how the current position of the vehicle is estimated when the variance of the S position increases. In this case, it is assumed that both the azimuth error element and the distance error element which are the matrix elements of the system error are small. At this time, the position / azimuth estimating means 516 detects that the error of the GPS position, which is the observation error, has increased in the section where the variance of the GPS position has increased. Calculate a smaller gain. As a result, the current position of the vehicle is estimated to be closer to the GPS position in a section where the variance of the GPS position is small.
In the section where the dispersion of the S position is large, the current position of the vehicle is GPS
Estimate by keeping the amount approaching the position small. Thus, the trajectory of the current position estimated by the Kalman filter is represented by
The result is indicated by a dotted line in FIG.

【0153】また図13(b)は車両が直進走行する途
中で相対方位センサ2のオフセットがドリフトした時
に、車両の現在位置が推定される様子を示したものであ
る。この場合にはGPS位置の分散が小さい状態であっ
たことを想定している。この時、位置・方位推定手段5
16はGPS位置の分散が小さい一方で、単位時間毎の
進行方位変化が偏った値となって方位誤差が発生したこ
とを検出するので、カルマンゲインを大きく計算する。
その結果、相対方位センサ2に生じたドリフトの影響を
受けずに車両の現在位置をGPS位置の方へ寄せるよう
に推定する。これにより、カルマンフィルタで推定した
現在位置の軌跡は、図13(b)に点線で示すものとな
る。なお、カルマンフィルタを使用しない一般的な自律
航法を用いた場合には、相対方位センサ2に生じたドリ
フトの影響を受けて、図13(b)に一点鎖線で示すよ
うに、車両の現在位置が偏った方向に徐々に旋回する。
FIG. 13B shows how the current position of the vehicle is estimated when the offset of the relative direction sensor 2 drifts while the vehicle is traveling straight. In this case, it is assumed that the dispersion of the GPS positions is small. At this time, the position / direction estimation means 5
16 detects that the variance of the GPS position is small, but the traveling azimuth change per unit time is biased and an azimuth error is generated, so that the Kalman gain is calculated to be large.
As a result, the current position of the vehicle is estimated to approach the GPS position without being affected by the drift generated in the relative direction sensor 2. Thus, the trajectory of the current position estimated by the Kalman filter is indicated by a dotted line in FIG. When the general autonomous navigation without using the Kalman filter is used, the current position of the vehicle is changed as shown by a dashed line in FIG. Turn gradually in a biased direction.

【0154】また図13(c)は相対方位センサ2のス
ケールファクタが真値より小さ目の時に車両が右折した
場合の、車両の現在位置が推定される様子を示したもの
である。この場合にはGPS位置の分散が小さい状態で
あったことを想定している。この時、位置・方位推定手
段516はGPS位置の分散が小さい一方で、右折後に
方位誤差が発生したことを検出するので、右折後にはカ
ルマンゲインをより大きく計算する。その結果、右折時
の旋回角が小さ目になることから、推定した進行方位に
誤差が生じるものの、右折後に方位誤差を検出した以後
は車両の現在位置をGPS位置の方へ寄せるように推定
する。これにより、カルマンフィルタで推定した現在位
置の軌跡は、図13(c)に点線で示すものとなる。な
お、カルマンフィルタを使用しない一般的な自律航法の
場合には、図13(c)に一点鎖線で示すように、旋回
角不足のまま車両の現在位置が誤った方向に直進する。
FIG. 13C shows how the current position of the vehicle is estimated when the vehicle turns right when the scale factor of the relative direction sensor 2 is smaller than the true value. In this case, it is assumed that the dispersion of the GPS positions is small. At this time, the position / azimuth estimating unit 516 detects that the azimuth error has occurred after the right turn while the variance of the GPS position is small, so that the Kalman gain is calculated to be larger after the right turn. As a result, since the turning angle at the time of a right turn becomes small, an error occurs in the estimated heading. However, after detecting the azimuth error after the right turn, the current position of the vehicle is estimated to be closer to the GPS position. Thus, the trajectory of the current position estimated by the Kalman filter is indicated by a dotted line in FIG. In the case of general autonomous navigation not using a Kalman filter, the current position of the vehicle goes straight in the wrong direction while the turning angle is insufficient, as shown by the dashed line in FIG.

【0155】なお、上記説明では、実施の形態1に示し
たロケータ装置に、相対方位センサ2、方位変化計算手
段515、および位置・方位推定手段516を付加した
ものを示したが、実施の形態3もしくは実施の形態4に
示したロケータ装置にそれらを付加することによって実
現することも可能であり、その場合にも同様の効果を奏
する。
In the above description, the locator device shown in the first embodiment is provided with the relative azimuth sensor 2, the azimuth change calculating means 515, and the position / azimuth estimating means 516 added. It is also possible to realize them by adding them to the locator device shown in Embodiment 3 or Embodiment 4, and in that case, the same effect is exerted.

【0156】このように、この実施の形態5によれば、
相対方位センサ2の出力信号から車両の単位時間毎の進
行方位変化を計算するとともに、カルマンフィルタ方程
式により、GPS位置を観測値として状態ベクトルの行
列要素である車両の現在位置と進行方位を推定し、GP
S受信機3と位置・方位推定手段516による現在位置
の差異の変動量を観測誤差として使用して、所定の距離
以上離れた複数地点毎のGPS受信機3位置・方位推定
手段516による進行方位の差異の平均値をシステム誤
差の行列要素である方位誤差として設定し、さらに距離
・速度計算手段511aで求めた速度の積分値とGPS
速度の積分値との差異を、システム誤差の行列要素であ
る距離誤差として使用して、誤差共分散の予測と推定の
計算を行い、GPS受信機3が非測位状態の時には、カ
ルマンフィルタ方程式に従って、距離・速度計算手段5
11aによる速度から求めた単位時間当たりの移動距離
と、方位変化計算手段515で計算した単位時間毎の進
行方位の変化から車両の現在位置と進行方位を推定して
いるので、GPS位置と自律航法用のセンサからの計測
情報の誤差が変動しても、車両の現在位置と進行方位を
最適に推定することができて、信頼性が向上し、また、
GPS受信機が非測位状態でも自律航法用のセンサの計
測情報から車両の現在位置と進行方位を推定できるの
で、トンネルや高架下の道路においても、安定的に車両
の現在位置と進行方位を提供することが可能になるなど
の効果が得られる。
As described above, according to the fifth embodiment,
Along with calculating the change in the heading of the vehicle per unit time from the output signal of the relative heading sensor 2, the Kalman filter equation is used to estimate the current position and the heading of the vehicle, which are the matrix elements of the state vector, using the GPS position as the observed value, GP
Using the amount of change in the difference between the current position by the S receiver 3 and the position / azimuth estimating means 516 as an observation error, the traveling direction by the GPS receiver 3 position / azimuth estimating means 516 for each of a plurality of points separated by a predetermined distance or more. Is set as the azimuth error which is a matrix element of the system error, and the integrated value of the speed obtained by the distance / speed calculating means 511a and the GPS
The difference between the speed and the integral value is used as a distance error that is a matrix element of the system error, and the prediction and estimation of the error covariance are performed. When the GPS receiver 3 is in the non-positioning state, according to the Kalman filter equation, Distance / speed calculation means 5
Since the current position and the heading of the vehicle are estimated from the travel distance per unit time obtained from the speed according to 11a and the change in the heading per unit time calculated by the heading change calculation means 515, the GPS position and the autonomous navigation Even if the error of the measurement information from the sensor for fluctuates, the current position and the heading of the vehicle can be optimally estimated, and the reliability is improved.
Even if the GPS receiver is not in the positioning state, the current position and heading of the vehicle can be estimated from the measurement information of the autonomous navigation sensor, so that the current position and heading of the vehicle can be provided stably even on tunnels and elevated roads. And the like.

【0157】実施の形態6.次に、この発明の実施の形
態6について説明する。図14はこの発明の実施の形態
6によるロケータ装置の構成を示すブロック図である。
図において、1は距離センサ、2は相対方位センサ、3
は絶対位置観測手段としてのGPS受信機であり、これ
らは図10に同一符号を付して示した実施の形態5にお
けるそれらと同等の部分である。なお、上記GPS受信
機3は車両の現在位置とともにその進行方位も観測して
出力している。また、511aは距離・速度計算手段、
514はオフセット検出手段であり、これらも図10に
同一符号を付して示したものと同等の部分である。
Embodiment 6 FIG. Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a locator device according to Embodiment 6 of the present invention.
In the figure, 1 is a distance sensor, 2 is a relative direction sensor, 3
Are GPS receivers as absolute position observing means, which are the same as those in the fifth embodiment shown by the same reference numerals in FIG. Note that the GPS receiver 3 observes and outputs the traveling direction of the vehicle as well as the current position of the vehicle. 511a is a distance / speed calculating means,
Numeral 514 denotes an offset detecting means, which are also equivalent to those shown with the same reference numerals in FIG.

【0158】515は相対方位センサ2の出力信号から
車両の進行方位変化を計算する方位変化計算手段である
が、相対方位センサ2の出力信号を角速度に変換するス
ケールファクタの補正も行っている点で、図10に同一
符号を付して示したものとは異なっている。516はG
PS受信機3からの観測情報、距離・速度計算手段51
1aの出力信号、および方位変化計算手段515の出力
信号に基づいて車両の現在位置と進行方位を推定する位
置・方位推定手段であるが、相対方位センサ2のオフセ
ットと、相対方位センサ2の出力信号を角速度に変換す
るスケールファクタを補正するための信号を出力してい
る点で、図10に同一符号を付して示したものとは異な
っている。5はこれら距離・速度計算手段511a、オ
フセット検出手段514、方位変化計算手段515、お
よび位置・方位推定手段516から構成されて、あらか
じめメモリ内に記憶されている制御プログラムに従って
車両の進行方位と現在位置を演算するコンピュータを含
んだ信号処理器である。
Reference numeral 515 denotes azimuth change calculating means for calculating a change in the traveling azimuth of the vehicle from the output signal of the relative azimuth sensor 2, which also corrects a scale factor for converting the output signal of the relative azimuth sensor 2 into an angular velocity. 10 is different from the one shown in FIG. 516 is G
Observation information from PS receiver 3, distance / speed calculation means 51
1a and a position / azimuth estimating means for estimating a current position and a traveling azimuth of a vehicle based on an output signal of the azimuth change calculating means 515. It differs from the signal shown in FIG. 10 with the same reference numeral in that a signal for correcting a scale factor for converting the signal into an angular velocity is output. Reference numeral 5 comprises a distance / speed calculating means 511a, an offset detecting means 514, an azimuth change calculating means 515, and a position / azimuth estimating means 516. It is a signal processor that includes a computer that calculates the position.

【0159】次に動作について説明する。以下、信号処
理器5の各手段の動作について図を用いて説明する。な
お、この信号処理器5における処理内容のメインルーチ
ンは実施の形態5の場合と同様であり、図11に示した
メインルーチンの流れ図中の、ステップST1106の
方位変化計算処理だけが実施の形態5と異なるものであ
る。従って、ここでは方位変化計算処理以外について
は、説明を省略する。また、その他にも、図3に示した
所定時間Δt毎に行う割込処理1、図4に示した距離セ
ンサ1から信号が出力されたときに行う割込処理2、お
よび図5に示したGPS受信機3から観測周期毎に出力
された観測情報を受信する割込処理3があるが、それら
は実施の形態1で説明したものと同一であるので、その
説明も省略する。
Next, the operation will be described. Hereinafter, the operation of each unit of the signal processor 5 will be described with reference to the drawings. The main routine of the processing in the signal processor 5 is the same as that in the fifth embodiment, and only the azimuth change calculation process in step ST1106 in the flowchart of the main routine shown in FIG. Is different. Therefore, the description other than the azimuth change calculation processing is omitted here. In addition, in addition, the interrupt processing 1 performed at every predetermined time Δt shown in FIG. 3, the interrupt processing 2 performed when a signal is output from the distance sensor 1 shown in FIG. 4, and the interrupt processing 2 shown in FIG. There is an interrupt process 3 for receiving observation information output from the GPS receiver 3 for each observation period, but these are the same as those described in the first embodiment, and therefore description thereof will be omitted.

【0160】ここで、図15は相対方位センサ2の出力
信号から車両の進行方位変化を計算するとともに、相対
方位センサ2の出力信号を角速度に変換するスケールフ
ァクタを補正する、方位変化計算手段515による上記
方位変化計算処理の処理内容を示す流れ図である。この
方位変化計算処理が開始されると、まずステップST1
501において、所定時間Δt毎に計測した相対方位セ
ンサ2の出力信号SG GYRiから進行方位変化Δθi を前
述の式(67)で計算する。次にステップST1502
において、所定時間Δt毎の上記進行方位変化Δθi
積算して積算方位ΣΔθi を更新する。以降、ステップ
ST1503からステップST1515において、以下
に説明するカルマンフィルタにて、相対方位センサ2か
ら求めた積算方位ΣΔθi と、位置・方位推定手段51
6で推定した進行方位θi とを比較して、相対方位セン
サ2のオフセットOFGYRiとスケールファクタSFGYRi
の補正を行う。
FIG. 15 shows the output of the relative direction sensor 2.
Calculates the change in the heading of the vehicle from the signal and
A scale converter that converts the output signal of the azimuth sensor 2 into angular velocity
The azimuth change calculator 515 corrects the factor
It is a flowchart which shows the process content of an azimuth change calculation process. this
When the azimuth change calculation process is started, first, in step ST1
At 501, the relative azimuth cell measured every predetermined time Δt
Output signal SG of sensor 2 GYRiFrom azimuth change ΔθiBefore
It is calculated by the above equation (67). Next, step ST1502
In the above, the traveling azimuth change Δθ every predetermined time ΔtiTo
Integrate and accumulate azimuth ΔθiTo update. Hereafter, steps
From ST1503 to ST1515, the following
The relative orientation sensor 2 is
Direction ΣΔθiAnd position / direction estimation means 51
Heading direction θ estimated in 6iAnd the relative orientation
Sa2 offset OFGYRiAnd scale factor SFGYRi
Is corrected.

【0161】この実施の形態6におけるカルマンフィル
タは、相対方位サンサ2の出力信号SGGYRiとオフセッ
トOFGYRi、およびスケールファクタSFGYRiから進行
方位変化Δθi を計算して、次に示す式(90)〜式
(92)を用いて積算するシステムモデルと、位置・方
位推定手段516で推定した車両の進行方位θi と上記
システムモデルによって積算方位ΣΔθi の関係を次の
式(93)で表す観測モデルとに基づくものである。
The Kalman filter in the sixth embodiment calculates the traveling azimuth change Δθ i from the output signal SG GYRi of the relative azimuth sensor 2, the offset OF GYRi , and the scale factor SF GYRi , and calculates the following equation (90). system model and observation model representing the relationship between the integrated heading Shigumaderutashita i by heading theta i and the system model of the vehicle estimated by the position and direction estimating unit 516 by the following equation (93) for integrating with the equation (92) It is based on.

【0162】 ΣΔθi =ΣΔθi-1 +(SGGYRi−OFGYRi)×SFGYRi×ΔT +δOFGYRi× SFGYRi×ΔT +(SGGYRi−OFGYRi)×δSFGYRi×ΔT ・・・(90) OFGYRi=OFGYRi-1+δOFGYRi ・・・(91) SFGYRi=SFGYRi-1+δSFGYRi ・・・(92)ΣΔθ i = ΣΔθ i−1 + (SG GYRi −OF GYRi ) × SF GYRi × ΔT + δOF GYRi × SF GYRi × ΔT + (SG GYRi -OF GYRi ) × δSF GYRi × ΔT ... (90) O GYRi = OF GYRi-1 + δOF GYRi (91) SF GYRi = SF GYRi-1 + δSF GYRi (92)

【0163】 θi =ΣΔθi +δθi ・・・(93)Θ i = ΣΔθ i + δθ i (93)

【0164】なお、これら式(90)〜式(93)にお
いて、iは離散時刻、Δtは所定時間であり、S
GYRi、OFGYRi、SFGYRiは離散時刻iにおける相対
方位センサ2の出力信号とオフセットおよびスケールフ
ァクタ、δOFGYRiとδSFGYRiはオフセット誤差とス
ケールファクタ誤差、δθi は推定された進行方位θi
の誤差である。
In the equations (90) to (93), i is a discrete time, Δt is a predetermined time, and S
G GYRi , OF GYRi , and SF GYRi are the output signal and offset and scale factor of the relative direction sensor 2 at the discrete time i, δOF GYRi and δSF GYRi are the offset error and scale factor error, and δθ i is the estimated traveling direction θ i.
Is the error of

【0165】そして、次の式(94)〜式(98)に示
す状態方程式と、次の式(99)〜式(102)で示す
観測方程式、および次に示す式(103)〜式(10
7)のカルマンフィルタ方程式により、相対方位センサ
2のオフセットOFGYRiとスケールファクタSFGYRi
計算する。
The state equations shown in the following equations (94) to (98), the observation equations shown in the following equations (99) to (102), and the equations (103) to (10)
The offset OF GYRi and the scale factor SF GYRi of the relative direction sensor 2 are calculated by the Kalman filter equation of 7).

【0166】[0166]

【数8】 (Equation 8)

【0167】 yi =H・xi +vi ・・・(99) yi =θi ・・・(100) vi =δθi ・・・(101) H=[1 0 0] ・・・(102)[0167] y i = H · x i + v i ··· (99) y i = θ i ··· (100) v i = δθ i ··· (101) H = [1 0 0] ··· (102)

【0168】 xi|i =xi|i-1 +Ki {yi −(Hxi|i-1 +v)} ・・・(103) xi+1|i =Fi i|i +Gi w ・・・(104) Ki =Σi|i-1 T [HΣi|i-1 T +σvi 2 -1 ・・・(105) Σi|i =Σi|i-1 −Ki HΣi|i-1 ・・・(106) Σi+1|i =Fi Σi|i i T+Gi Σwii T ・・・(107 )X i | i = x i | i-1 + K i {y i − (Hxi | i-1 + v)} (103) x i + 1 | i = Fi x i | i + G i w ··· (104) K i = -1 i | i−1 H T [HΣ i | i−1 H T + σ vi 2 ] −1 ··· (105) Σ i | i = Σ i | i− 1− K i H Σ i | i−1 (106) Σ i + 1 | i = F i Σ i | i F i T + G i w wi G i T (107)

【0169】なお、上記式(94)〜式(98)および
式(99)〜式(102)において、xi ,Fi
i ,wi ,yi ,vi は離散時刻iにおける状態ベト
クル、状態遷移行列、駆動行列、システム雑音、観測信
号および観測雑音であり、Hは観測行列である。また上
記式(103)〜式(107)において、xi|i は離散
時刻iにおける状態ベクトルの推定量、xi+1|i は離散
時刻iにおける離散時刻i+1の状態ベクトルの予測
量、Ki はカルマンゲイン、Σi|i は離散時刻iにおけ
る共分散行列の推定量、Σi+1|i は離散時刻iにおける
離散時刻i+1の共分散行列の予測量、Σwiはシステム
誤差wi の共分散分散、およびσvi 2 は観測誤差vi
分散である。ここで、行列の各要素は行列式を計算すれ
ば求まるものなので、ここではその説明は省略する。
In the above equations (94) to (98) and equations (99) to (102), x i , F i ,
G i, w i, y i, v i is the state Betokuru at discrete time i, state transition matrix, drive matrix, a system noise, the observed signal and measurement noise, H is an observation matrix. In the above equations (103) to (107), x i | i is the estimated amount of the state vector at discrete time i, x i + 1 | i is the predicted amount of the state vector at discrete time i + 1 at discrete time i, and K i is the Kalman gain, Σ i | i is the estimated amount of the covariance matrix at discrete time i, Σ i + 1 | i is the predicted amount of the covariance matrix at discrete time i + 1 at discrete time i, Σ wi is the system error w i covariance variance, and sigma vi 2 is the variance of the observation error v i. Here, since each element of the matrix can be obtained by calculating the determinant, its description is omitted here.

【0170】図15において、処理がステップST15
03に進むと、GPS受信機3から観測情報の受信を完
了したか否かを、GPS観測情報受信フラグを参照して
判断する。当該GPS観測情報受信フラグがセットされ
ていれば、GPS受信機3から観測情報の受信が完了し
たとしてステップST1504へ進み、クリアされてい
ればこの方位変化計算処理を終了する。ステップST1
504では距離センサ1から求めた速度VelDRi が0
より大きいか否かを判定する。判定の結果、速度Vel
DRi が0より大きければ、車両が走行中であるとしてス
テップST1506へ進み、速度VelDRi が0なら
ば、ステップST1505に分岐して状態ベクトルの行
列要素であるオフセット要素X12と積算方位ΣΔθi
初期化した後、当該方位変化計算処理を終了する。な
お、初期値には、位置・方位推定処理516で推定した
進行方位θi と、オフセット検出手段514で検出した
相対方位センサ2のオフセットOFGYRiが用いられる。
In FIG. 15, the processing is carried out at step ST15.
In step 03, it is determined whether the reception of the observation information from the GPS receiver 3 has been completed with reference to the GPS observation information reception flag. If the GPS observation information reception flag is set, it is determined that the reception of the observation information from GPS receiver 3 has been completed, and the process proceeds to step ST1504. If the flag has been cleared, this azimuth change calculation process ends. Step ST1
In 504, the speed Vel DRi obtained from the distance sensor 1 is 0.
It is determined whether it is greater than. As a result of the determination, the speed Vel
If DRi is greater than 0, the process proceeds to Step ST1506 as the vehicle is traveling, if the speed Vel DRi is 0, the offset component X 12 is a matrix element of the state vector branches to step ST1505 an integrated heading Shigumaderutashita i After initialization, the azimuth change calculation process ends. As the initial values, the traveling azimuth θ i estimated in the position / azimuth estimation processing 516 and the offset OF GYRi of the relative azimuth sensor 2 detected by the offset detecting means 514 are used.

【0171】ステップST1506ではGPS受信機3
が2次元あるいは3次元測位をしているか否かを判定す
る。その結果、GPS受信機3が2次元あるいは3次元
測位をしていればステップST1507へ進み、非測位
ならばこの方位変化計算処理を終了する。ステップST
1507ではGPS受信機3での2次元あるいは3次元
測位を継続している時間が所定時間以上であるか否かに
ついて判定する。判定の結果、測位の継続時間が所定時
間以上ならばステップST1508へ進み、所定時間未
満ならばステップST1508〜ステップST1510
をスキップして、直接ステップST1511へ進む。ス
テップST1508では、位置・方位推定手段516で
推定した進行方位θi の誤差δθi を観測誤差vi
し、所定時間Δtにおける観測誤差vi の分散を観測誤
差の分散σvi 2 として、処理をステップST1509に
進める。
At step ST1506, the GPS receiver 3
It is determined whether or not is performing two-dimensional or three-dimensional positioning. As a result, if the GPS receiver 3 performs two-dimensional or three-dimensional positioning, the process proceeds to step ST1507, and if non-positioning, the azimuth change calculation process ends. Step ST
At 1507, it is determined whether the time during which the two-dimensional or three-dimensional positioning by the GPS receiver 3 is continued is equal to or longer than a predetermined time. As a result of the determination, if the positioning continuation time is equal to or longer than the predetermined time, the process proceeds to step ST1508, and if it is shorter than the predetermined time, steps ST1508 to ST1510.
Is skipped and the process directly proceeds to step ST1511. In step ST1508, an error .delta..theta i of heading theta i estimated by the position and direction estimating unit 516 and the observation error v i, as a dispersion sigma vi 2 of dispersed observation error of the observed error v i at a given time Delta] t, handle Proceed to step ST1509.

【0172】ステップST1509では、オフセット検
出手段514で検出した相対方位センサ2のオフセット
OFGYRiに、オフセット勾配であるドリフトにオフセッ
ト検出後の経過時間を乗算した値を加算した後、状態ベ
クトルの行列要素であるオフセット要素X12から減算し
た値を、システム誤差wi の行列要素であるオフセット
誤差要素δOFGYRiとする。また、所定時間内に車両の
進行方位が所定値以上変化した場合には、車両の進行方
位θi と状態ベクトルの行列要素である積算方位要素X
11の方位との差を求め、さらに相対方位センサ2の進行
方位変化を図示を省略したステップで別途積算した角度
で除算した値に、状態ベクトルの行列要素であるスケー
ルファクタ要素X13と所定の係数をともに乗算した値
を、スケールファクタ誤差δSFGYRiとする。そして所
定時間におけるオフセット誤差δOFGYRiとスケールフ
ァクタ誤差δSFGYRiの分散を求めてシステム誤差の共
分散Σwiを計算する。
In step ST1509, the offset OF GYRi of the relative orientation sensor 2 detected by the offset detection means 514 is added with the value obtained by multiplying the drift which is the offset gradient by the elapsed time after the offset detection, and then the matrix element of the state vector is added. a value obtained by subtracting from the offset element X 12 is, the offset error component δOF GYRi a matrix element of the system error w i. If the traveling direction of the vehicle changes by a predetermined value or more within a predetermined time, the traveling direction θ i of the vehicle and the integrated direction element X
Obtains the difference between the 11 orientation, further divided by the angle obtained by integrating separately in step which is not shown the travel direction change of the relative direction sensor 2, a scale factor element X 13 is a matrix element of the state vector and predetermined The value obtained by multiplying the coefficients together is referred to as a scale factor error ΔSF GYRi . And computing the covariance sigma wi system error seeking dispersion offset error δOF GYRi and scale factor error δSF GYRi at a given time.

【0173】次にステップST1510に進んで、状態
ベクトルの推定量xi|i を計算する。次にステップST
1511において状態ベクトルの予測量xi+1|i を、ス
テップST1512において誤差共分散の推定量Σi|i
を、ステップST1513において誤差共分散の予測量
Σi+1|i を、ステップST1514においてカルマンゲ
インKi をそれぞれ計算する。なお、これらの計算は前
述の式(90)〜式(107)を用いて行われる。次
に、ステップST1515において、その状態ベクトル
の推定量xi|i に基づいて、相対方位センサ2のオフセ
ットOFGYRiとスケールファクタSFGYRiの更新を行っ
た後、この方位変化計算処理を終了する。
Then, the flow advances to step ST1510 to calculate an estimated amount x i | i of the state vector. Next, step ST
In step 1511, the predicted amount x i + 1 | i of the state vector is determined. In step ST 1512, the estimated amount of error covariance Σ i | i
The predicted amount sigma i + 1 of the error covariance in step ST1513 | a i, calculating respectively the Kalman gain K i at step ST1514. Note that these calculations are performed using the above-described equations (90) to (107). Next, in step ST1515, the offset OF GYRi and the scale factor SF GYRi of the relative azimuth sensor 2 are updated based on the estimated amount x i | i of the state vector, and then the azimuth change calculation processing ends.

【0174】このように、この実施の形態6によれば、
距離・速度計算手段511aで求めた車両の速度が0の
ときに相対方位センサ2の出力信号を平均したものをオ
フセットとし、カルマンフィルタ方程式に従って位置・
方位推定手段516で推定した進行方位を観測値とし、
状態ベクトルの行列要素である相対方位センサ2のオフ
セットとスケールファクタを推定するとともに、停車毎
のオフセットの変動量からオフセットを予測した値と現
時点のオフセットの差異をシステム誤差の行列要素であ
るオフセット誤差として使用し、車両旋回時に位置・方
位推定手段516と方位変化計算手段515の各方位情
報からそれぞれ求めた車両の旋回角の差異からシステム
誤差の行列要素であるスケールファクタ誤差を設定して
いるので、推定した車両の進行方位と相対方位センサの
オフセットおよびスケールファクタに誤差があっても、
相対方位センサ2のオフセットとスケールファクタを最
適に補正することが可能となり、GPS受信機3が非測
位状態であっても、またGPS受信機3の観測情報の誤
差が大きくなる徐行運転時であっても、相対方位センサ
2のオフセットとスケールファクタを常時補正できるた
め、相対方位センサ2から進行方位変化を高い精度で求
めることができるなどの効果が得られる。
As described above, according to the sixth embodiment,
When the speed of the vehicle obtained by the distance / speed calculation means 511a is 0, the average of the output signals of the relative direction sensor 2 is used as an offset, and the position / speed is calculated according to the Kalman filter equation.
The traveling azimuth estimated by the azimuth estimating means 516 is used as an observation value,
The offset and scale factor of the relative azimuth sensor 2, which are the matrix elements of the state vector, are estimated, and the difference between the value obtained by predicting the offset from the offset fluctuation amount for each stop and the current offset is referred to as the offset error which is the matrix element of the system error. And a scale factor error, which is a matrix element of a system error, is set from the difference between the turning angles of the vehicle obtained from the respective azimuth information of the position / azimuth estimating means 516 and the azimuth change calculating means 515 when turning the vehicle. , Even if there is an error in the estimated heading of the vehicle and the offset and scale factor of the relative heading sensor,
This makes it possible to optimally correct the offset and the scale factor of the relative direction sensor 2, so that even when the GPS receiver 3 is in the non-positioning state, or when the vehicle is running slowly, an error in the observation information of the GPS receiver 3 increases. However, since the offset and the scale factor of the relative azimuth sensor 2 can always be corrected, an effect such as a change in the traveling azimuth from the relative azimuth sensor 2 can be obtained with high accuracy can be obtained.

【0175】実施の形態7.次に、この発明の実施の形
態7について説明する。この実施の形態7によるロケー
タ装置は、実施の形態6における相対方位センサ2のオ
フセットが所定値を越えた場合、そのスケールファクタ
の補正を行わないようにしたものであり、その構成は図
14のブロック図に示した実施の形態6の場合と同様で
あるため、図示および説明は省略する。
Embodiment 7 FIG. Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. In the locator device according to the seventh embodiment, when the offset of the relative azimuth sensor 2 in the sixth embodiment exceeds a predetermined value, the scale factor is not corrected, and the configuration thereof is shown in FIG. Since the configuration is the same as that of the sixth embodiment shown in the block diagram, illustration and description are omitted.

【0176】次に動作について説明する。なお、その動
作についても、基本的には実施の形態6の場合と同様で
あり、方位変化計算手段515による方位変化計算処理
の処理内容を示した図15の流れ図における、ステップ
ST1515の動作だけが実施の形態6と異なるもので
あるため、ここではそのステップST1515の動作に
ついてのみ説明し、その他については説明を省略する。
Next, the operation will be described. The operation thereof is basically the same as that of the sixth embodiment. Only the operation of step ST1515 in the flowchart of FIG. 15 showing the processing contents of the azimuth change calculation processing by the azimuth change calculation means 515 is the same. Since this is different from the sixth embodiment, only the operation of step ST1515 will be described here, and the description of the other steps will be omitted.

【0177】この実施の形態7においては、図15の流
れ図に示したステップST1515において、相対方位
センサ2のオフセットの変動があらかじめ定められた所
定の値以上であれば、カルマンフィルタでスケールファ
クタが所定値以上補正されないようにカルマンゲインを
調整して、状態ベクトルを前述の式(90)〜式(10
7)に従って計算するか、実施の形態6の場合と同様の
計算をしてもスケールファクタを更新しないようにして
いる。
In the seventh embodiment, if the variation of the offset of relative azimuth sensor 2 is equal to or more than a predetermined value in step ST1515 shown in the flowchart of FIG. 15, the Kalman filter sets the scale factor to a predetermined value. The Kalman gain is adjusted so as not to be corrected as described above, and the state vector is calculated using the above-described equations (90) to (10).
The scale factor is not updated even if the calculation is performed according to 7) or the same calculation as in the sixth embodiment is performed.

【0178】このように、この実施の形態7によれば、
カルマンフィルタにおける状態ベクトルの行列要素であ
る相対方位センサ2のオフセットの変動があらかじめ定
めた値以上になると、状態ベクトルの行列要素である相
対方位センサ2のスケールファクタの補正を無効とし、
相対方位センサ2のオフセットの変動が小さい時にのみ
相対方位センサ2のスケールファクタの補正を行ってい
るので、相対方位センサ2のスケールファクタの誤補正
を防止することができ、その結果、進行方位の変化を高
い精度で求めることが可能になるという効果が得られ
る。
As described above, according to the seventh embodiment,
When the variation of the offset of the relative azimuth sensor 2 which is the matrix element of the state vector in the Kalman filter becomes equal to or larger than a predetermined value, the correction of the scale factor of the relative azimuth sensor 2 which is the matrix element of the state vector is invalidated,
Since the correction of the scale factor of the relative azimuth sensor 2 is performed only when the variation of the offset of the relative azimuth sensor 2 is small, erroneous correction of the scale factor of the relative azimuth sensor 2 can be prevented. The effect is obtained that the change can be obtained with high accuracy.

【0179】実施の形態8.次に、この発明の実施の形
態8について説明する。この実施の形態8によるロケー
タ装置は、実施の形態1の速度計算手段511に、当該
ロケータ装置が他の車両に載せ換えられたことを検出し
て、車両に係る情報、あるいは当該ロケータ装置の取り
付けに係る情報を初期化する機能を持たせるようにした
ものであり、その構成は図1のブロック図に示した実施
の形態1の場合と同様であるため、図示および説明は省
略する。
Embodiment 8 FIG. Next, an eighth embodiment of the present invention will be described. The locator device according to the eighth embodiment uses the speed calculation means 511 of the first embodiment to detect that the locator device has been replaced by another vehicle and to provide information on the vehicle or the mounting of the locator device. Has a function of initializing the information according to the first embodiment, and its configuration is the same as that of the first embodiment shown in the block diagram of FIG.

【0180】次に動作について説明する。なお、その動
作についても、基本的には実施の形態1の場合と同様で
あり、速度計算手段511のメインルーチンである図2
に示した流れ図における、ステップST215とステッ
プST217の動作だけが実施の形態1の場合と異なる
ものであるため、ここではそのステップST215およ
びステップST217の動作についてのみ説明し、その
他については説明を省略する。
Next, the operation will be described. The operation is basically the same as that of the first embodiment, and is the main routine of the speed calculation means 511 shown in FIG.
Since only the operations of steps ST215 and ST217 in the flowchart shown in FIG. 7 are different from those of the first embodiment, only the operations of steps ST215 and ST217 will be described here, and the description of the other steps will be omitted. .

【0181】この実施の形態8では、図2の流れ図に示
したステップST215において、カルマンフィルタで
計算した状態ベクトルの行列要素であるスケールファク
タ要素の値が正常範囲内であれば、当該スケールファク
タ要素の最新計算値を所定時間分だけ保持する。そし
て、このスケールファクタ要素の計算値の所定時間分の
平均値に対する標準偏差の比率が所定値以下のときに、
当該平均値を用いて距離センサ1のスケールファクタの
更新を行う。また、上記スケールファクタが前回の値か
ら所定の比率以上更新された場合には、ロケータ装置が
他の車両へ載せ換えられたと判断して、車両に係る情報
あるいは当該ロケータ装置の取り付けに係る情報を初期
化する。その後、ステップST217において、車両の
速度などとともに、このロケータ装置が他の車両へ載せ
かえられたか否かの判定結果を出力する。
In the eighth embodiment, if the value of the scale factor element, which is the matrix element of the state vector calculated by the Kalman filter, is within the normal range in step ST215 shown in the flowchart of FIG. The latest calculated value is held for a predetermined time. When the ratio of the standard deviation of the calculated value of the scale factor element to the average value for a predetermined time is equal to or less than a predetermined value,
The scale factor of the distance sensor 1 is updated using the average value. Further, when the scale factor is updated by a predetermined ratio or more from the previous value, it is determined that the locator device has been replaced by another vehicle, and information relating to the vehicle or information relating to the attachment of the locator device is determined. initialize. Thereafter, in step ST217, a determination result as to whether or not the locator device has been mounted on another vehicle is output together with the speed of the vehicle.

【0182】このように、この実施の形態8によれば、
距離センサ1のスケールファクタが所定割合以上変化し
た時に、当該ロケータ装置が他の車両に載せ換えられた
と判断して、車両に係る情報あるいは当該装置の取付け
に係る情報を初期化する機能を速度計算手段511に持
たせるようにしているので、ロケータ装置を複数の車両
に載せ換えて使用するような場合でも、現在搭載されて
いる車両に係る補正を直ちに行うことが可能となり、車
両の挙動情報を最適に設定することができるという効果
が得られる。
As described above, according to the eighth embodiment,
When the scale factor of the distance sensor 1 changes by a predetermined ratio or more, it is determined that the locator device has been replaced by another vehicle, and a function for initializing information relating to the vehicle or information relating to mounting of the device is calculated by speed calculation. Since the means 511 is provided, even when the locator device is used after being mounted on a plurality of vehicles, it becomes possible to immediately correct the currently mounted vehicle, and the behavior information of the vehicle can be obtained. The effect of being able to set optimally is obtained.

【0183】実施の形態9.次に、この発明の実施の形
態9について説明する。図16はこの発明の実施の形態
9によるロケータ装置の構成を示すブロック図である。
図において、1は距離センサ、3は絶対位置観測手段と
してのGPS受信機であり、これらは図1に同一符号を
付して示した実施の形態1におけるそれらに相当する部
分である。なお、上記GPS受信機3は車両の現在位置
および進行方位を観測して出力している。
Embodiment 9 FIG. Next, a ninth embodiment of the present invention will be described. FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a locator device according to Embodiment 9 of the present invention.
In the figure, 1 is a distance sensor, 3 is a GPS receiver as absolute position observing means, and these are the parts corresponding to those in the first embodiment shown in FIG. The GPS receiver 3 observes and outputs the current position and traveling direction of the vehicle.

【0184】また、52は車種毎に異なった距離センサ
1のスケールファクタを記憶する複数のメモリ領域を有
する記憶手段であり、53はそのスケールファクタの記
憶先のメモリ領域を利用者が記憶手段52へ指示するた
めのスイッチを備えた記憶先指定手段である。511は
距離センサ1の出力信号を距離に変換するためのスケー
ルファクタを計算する速度計算手段であるが、この記憶
先指定手段53で指定された記憶手段52のメモリ領域
に、距離センサ1のスケールファクタを読み書きする点
で、図1に同一符号を付して示したものとは異なってい
る。5はあらかじめメモリ内に記憶されている制御プロ
グラムに従って車両の速度を演算するコンピュータを含
んだ信号処理器であるが、これら記憶手段52、記憶先
指定手段53、および速度計算手段511から構成され
ている点で、図1,図6,図8,図10,および図14
に同一符号を付して示した上記各実施の形態のそれらと
は異なっている。
Reference numeral 52 denotes storage means having a plurality of memory areas for storing scale factors of the distance sensor 1 which differ for each vehicle type, and reference numeral 53 denotes a storage means for storing the memory area in which the scale factor is stored. Storage destination specifying means provided with a switch for instructing the storage destination. Reference numeral 511 denotes speed calculation means for calculating a scale factor for converting the output signal of the distance sensor 1 into a distance. The scale of the distance sensor 1 is stored in the memory area of the storage means 52 designated by the storage destination designation means 53. It differs from that shown in FIG. 1 with the same reference numerals in that the factors are read and written. Reference numeral 5 denotes a signal processor including a computer for calculating the speed of the vehicle in accordance with a control program stored in a memory in advance. The signal processor 5 includes a storage unit 52, a storage destination designation unit 53, and a speed calculation unit 511. 1, 6, 8, 10, and 14.
Are different from those of the above-described embodiments, which are denoted by the same reference numerals.

【0185】次に動作について説明する。以下、信号処
理器5の動作について図を用いて説明する。ただし、こ
の信号処理器5における速度計算手段511の動作は実
施の形態1の場合と同様であるため、ここではその説明
は省略し、記憶手段52へのスケールファクタの読み書
きの動作について説明する。なお、図17は記憶手段5
2のメモリマップを簡単に示した説明図である。まず、
記憶先指定手段53は利用者によって操作されるスイッ
チの設定状態を確認し、その設定状態に応じてあらかじ
め決めておいたメモリ領域の番地を記憶手段52に指示
する。記憶手段52は、記憶先指定手段53より指示さ
れた番地(図17に示すx番地〜x+n−1番地)のメ
モリ領域に対して、速度計算手段511で求めた、車種
毎に異なる距離センサ1のスケールファクタ(図17で
はSF値1〜SF値n)の読み書きを行う。
Next, the operation will be described. Hereinafter, the operation of the signal processor 5 will be described with reference to the drawings. However, since the operation of the speed calculation means 511 in the signal processor 5 is the same as that in the first embodiment, the description is omitted here, and the operation of reading and writing the scale factor to the storage means 52 will be described. Note that FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram simply showing a memory map of No. 2; First,
The storage destination specifying unit 53 checks the setting state of the switch operated by the user, and instructs the storage unit 52 to the address of the memory area determined in advance according to the setting state. The storage means 52 stores, in the memory area at the address (addresses x to x + n-1 shown in FIG. 17) designated by the storage destination specifying means 53, the distance sensor 1 obtained by the speed calculation means 511 and different for each vehicle type. (SF value 1 to SF value n in FIG. 17).

【0186】このように、この実施の形態9によれば、
車種毎に異なる距離センサ1のスケールファクタを記憶
手段52に記憶する一方で、利用者が指定した距離セン
サ1のスケールファクタの記憶先であるメモリ領域の番
地を記憶先指定手段53で読み取り、記憶手段52の指
定された番地のメモリ領域へ距離センサ1のスケールフ
ァクタを読み書きしているので、距離センサ1のスケー
ルファクタを手動で切り替えた場合には、ロケータ装置
を他の車両へ載せ換えた時に車両に係る補正を毎回やり
直す必要がなくなり、他の車両へ載せ換えた直後から、
車両の速度を高い精度で推定することができるという効
果が得られる。
As described above, according to the ninth embodiment,
While the scale factor of the distance sensor 1 that differs for each vehicle type is stored in the storage unit 52, the address of the memory area that is the storage destination of the scale factor of the distance sensor 1 specified by the user is read and stored by the storage destination specification unit 53. Since the scale factor of the distance sensor 1 is read and written to the memory area at the designated address of the means 52, if the scale factor of the distance sensor 1 is manually switched, the locator device may be replaced with another vehicle. There is no need to redo the correction for the vehicle every time, and immediately after replacing it with another vehicle,
The effect is obtained that the speed of the vehicle can be estimated with high accuracy.

【0187】実施の形態10.次に、この発明の実施の
形態10について説明する。図18はこの発明の実施の
形態10によるロケータ装置の構成を示すブロック図で
ある。図において、1は距離センサ、3は絶対位置観測
手段としてのGPS受信機であり、これらは図1に同一
符号を付して示した実施の形態1におけるそれらに相当
する部分である。なお、上記GPS受信機3は車両の現
在位置および進行方位を観測して出力している。
Embodiment 10 FIG. Next, a tenth embodiment of the present invention will be described. FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of a locator device according to Embodiment 10 of the present invention. In the figure, 1 is a distance sensor, 3 is a GPS receiver as absolute position observing means, and these are the parts corresponding to those in the first embodiment shown in FIG. The GPS receiver 3 observes and outputs the current position and traveling direction of the vehicle.

【0188】また、52は車種毎に異なった距離センサ
1のスケールファクタとメモリアクセス時刻とを組にし
て記憶する複数のメモリ領域を有した記憶手段である。
54は後述する速度計算手段511で計算されたスケー
ルファクタに基づいて、記憶手段52に記憶されたスケ
ールファクタとメモリアクセス時刻の履歴を検索し、検
索結果としてのメモリ領域の番地と記憶されているスケ
ールファクタとを、記憶手段52と速度計算手段511
にそれぞれ伝える記憶先検索手段である。511は車両
の速度を計算するとともに、距離センサ1の出力信号を
距離に変換するためのスケールファクタを計算する速度
計算手段であるが、スケールファクタとメモリアクセス
時刻の組の記憶手段52の各メモリ領域への読み書きを
行い、さらに記憶先検索手段52に計算したスケールフ
ァクタを送り、記憶先検索手段54の検索結果を受け取
っている点で、図16に同一符号を付して示した実施の
形態9のそれとは異なっている。5はあらかじめメモリ
内に記憶されている制御プログラムに従って車両の速度
を演算するコンピュータを含む信号処理器であるが、こ
れら記憶手段52、記憶先検索手段54、および速度計
算手段511から構成されている点で、図1,図6,図
8,図10,図14,および図16に同一符号を付して
示した上記各実施の形態のそれとは異なっている。
Reference numeral 52 denotes a storage unit having a plurality of memory areas for storing a set of a scale factor of the distance sensor 1 and a memory access time which are different for each vehicle type.
54 searches the history of the scale factor and the memory access time stored in the storage means 52 based on the scale factor calculated by the speed calculation means 511 described later, and stores the address of the memory area as a search result. The scale factor is stored in the storage unit 52 and the speed calculation unit 511.
Is a storage destination search means for transmitting the information to the respective storage destinations. Reference numeral 511 denotes speed calculating means for calculating the speed of the vehicle and calculating a scale factor for converting the output signal of the distance sensor 1 into a distance. The embodiment shown in FIG. 16 with the same reference numerals in FIG. 16 in that reading and writing to the area is performed, the calculated scale factor is further sent to the storage destination searching unit 52, and the search result of the storage destination searching unit 54 is received. 9 is different. Reference numeral 5 denotes a signal processor including a computer for calculating the speed of the vehicle in accordance with a control program stored in a memory in advance. The signal processor 5 includes a storage unit 52, a storage destination search unit 54, and a speed calculation unit 511. In this respect, the present embodiment is different from those of the above-described embodiments shown in FIG. 1, FIG. 6, FIG. 8, FIG. 10, FIG. 14 and FIG.

【0189】次に動作について説明する。以下、信号処
理器5の各手段の動作について図を用いて説明する。た
だし、この信号処理器5における速度計算手段511に
ついては実施の形態8の場合と同様であるため、ここで
はその説明は省略する。なお、図19は記憶手段52の
メモリマップを簡単に示した説明図である。
Next, the operation will be described. Hereinafter, the operation of each unit of the signal processor 5 will be described with reference to the drawings. However, the speed calculation means 511 in the signal processor 5 is the same as that in the eighth embodiment, and the description is omitted here. FIG. 19 is an explanatory diagram simply showing a memory map of the storage means 52.

【0190】速度計算手段511にて距離センサ1のス
ケールファクタを計算し、実施の形態8の場合と同様に
して当該ロケータ装置が他の車両に乗せ換えられたか否
かを判定する。その結果、他の車両へ載せ換えられたと
判断された場合には、速度計算手段511は計算した距
離センサ1のスケールファクタを記憶先検索手段54に
渡す。記憶先検索手段54は、記憶手段52の各メモリ
領域に記憶されているスケールファクタの中から、その
速度計算手段511より受け取ったスケールファクタの
計算値との差異が所定値以下となるものを検索する。そ
して該当するものが見つかると、その検索したスケール
ファクタを速度計算手段511へ渡すとともに、検索し
たスケールファクタが記憶されているメモリ領域の番地
を記憶手段52に伝える。
The speed calculating means 511 calculates the scale factor of the distance sensor 1, and determines whether or not the locator device has been transferred to another vehicle in the same manner as in the eighth embodiment. As a result, when it is determined that the vehicle has been transferred to another vehicle, the speed calculation unit 511 sends the calculated scale factor of the distance sensor 1 to the storage destination search unit 54. The storage destination search means 54 searches the scale factors stored in the respective memory areas of the storage means 52 for ones whose difference from the calculated value of the scale factor received from the speed calculation means 511 is equal to or smaller than a predetermined value. I do. When a corresponding one is found, the searched scale factor is passed to the speed calculating means 511, and the address of the memory area where the searched scale factor is stored is transmitted to the storage means 52.

【0191】記憶手段52は、この記憶先検索手段54
より通知された番地(図19に示すy番地からy+n−
1番地)のメモリ領域に、車種毎に異なる距離センサ1
のスケールファクタ(図19ではSF値1〜SF値n)
と組で記憶されているメモリアクセス時刻を、現在の時
刻で更新する。その後、速度計算手段511は記憶先検
索手段54から受け取ったスケールファクタ、すなわち
過去に補正された結果を用いて車両の速度を計算する。
The storage means 52 includes a storage destination search means 54
From the address (from address y shown in FIG. 19 to y + n-
In the memory area at address 1), the distance sensor 1
(SF value 1 to SF value n in FIG. 19)
Is updated with the current time. Thereafter, the speed calculation unit 511 calculates the speed of the vehicle using the scale factor received from the storage destination search unit 54, that is, the result corrected in the past.

【0192】なお、記憶先検索手段54は、速度計算手
段511から受け取ったスケールファクタの計算値と記
憶手段52に記憶されたスケールファクタとの差異が所
定値以下となるものを、記憶手段52のメモリ領域から
検索できなかった場合には、未確認の他の車両へ当該ロ
ケータ装置が載せ換えられたものと判断して、記憶手段
52の空いているメモリ領域の番地を記憶手段52へ伝
える。記憶手段52は、渡された番地が付けられた空き
メモリ領域に、速度計算手段511の計算したスケール
ファクタを記憶するとともに、そのスケールファクタと
組で記憶されるメモリアクセス時刻として、現在の時刻
を記憶する。
[0192] The storage destination searching means 54 determines that the difference between the calculated value of the scale factor received from the speed calculating means 511 and the scale factor stored in the storing means 52 is equal to or smaller than a predetermined value. If the search is not possible from the memory area, it is determined that the locator device has been replaced by another unconfirmed vehicle, and the address of the empty memory area of the storage means 52 is transmitted to the storage means 52. The storage unit 52 stores the scale factor calculated by the speed calculation unit 511 in a free memory area to which the passed address is assigned, and stores the current time as a memory access time stored in combination with the scale factor. Remember.

【0193】また、速度計算手段511から受け取った
スケールファクタの計算値と記憶手段52に記憶された
スケールファクタとの差異が所定値以下となるものを、
記憶手段52のメモリ領域から検索できず、さらに記憶
手段52に空いているメモリ領域もなかった場合には、
記憶先検索手段54は、メモリアクセス時刻が最古にな
っているスケールファクタを記憶しているメモリ領域の
番地を記憶手段52に伝える。記憶記憶52は渡された
番地のメモリ領域に、速度計算手段511の計算したス
ケールファクタを記憶するとともに、そのスケールファ
クタと組で記憶されるメモリアクセス時刻として、現在
の時刻を記憶する。
Further, the difference between the calculated value of the scale factor received from the speed calculating means 511 and the scale factor stored in the storage means 52 is set to be equal to or smaller than a predetermined value.
If no search is possible from the memory area of the storage means 52 and there is no empty memory area in the storage means 52,
The storage destination search means 54 informs the storage means 52 of the address of the memory area storing the scale factor with the oldest memory access time. The storage memory 52 stores the scale factor calculated by the speed calculation means 511 in the memory area of the passed address, and also stores the current time as the memory access time stored in combination with the scale factor.

【0194】このように、この実施の形態10によれ
ば、当該ロケータ装置が他の車両へ載せ換えられたと判
断された場合には、記憶手段52に記憶したスケールフ
ァクタの中から現在の計算値に最も近いものを探し出し
て速度計算手段511に渡すとともに、記憶手段52へ
当該メモリの番地を渡し、この時、現在の計算値に対し
て、記憶手段52に記憶されたスケールファクタが所定
の比率以上異なっていれば未確認車両へロケータ装置が
搭載されたものと判断して、記憶手段52に対してその
空きメモリ領域に当該スケールファクタを読み書きする
ように指示し、空いているメモリ領域がない場合には、
メモリアクセス時刻が最古のメモリ領域に上書きするよ
うに記憶手段52に指示しているので、ロケータ装置を
他の車両へ載せ換えても、当該車両に係る補正を毎回や
り直す必要がなくなり、他の車両へ載せ換えた直後から
車両の速度を高精度で推定することが可能になるという
効果が得られる。
As described above, according to the tenth embodiment, when it is determined that the locator device has been replaced with another vehicle, the current calculated value is calculated from the scale factors stored in storage means 52. Is found and passed to the speed calculation means 511, and the address of the memory is passed to the storage means 52. At this time, the scale factor stored in the storage means 52 is compared with the current calculated value by a predetermined ratio. If not, it is determined that the locator device is mounted on the unconfirmed vehicle, and the storage unit 52 is instructed to read and write the scale factor in the empty memory area. In
Since the memory access time instructs the storage means 52 to overwrite the oldest memory area, even if the locator device is mounted on another vehicle, it is not necessary to perform the correction for the vehicle every time. There is an effect that the speed of the vehicle can be estimated with high accuracy immediately after the vehicle is remounted.

【0195】実施の形態11.上記実施の形態2では、
速度計算手段511において、状態ベクトルの推定量の
行列要素であるスケールファクタ要素とスケールファク
タの前回の値を式(48)を用いて重み付け平均し、ス
ケールファクタの更新を行うものとして説明したが、状
態ベクトルの推定量の行列要素であるスケールファクタ
要素を平滑化してスケールファクタを更新するものであ
れば、上記式(48)以外の計算式を用いてもよい。
Embodiment 11 FIG. In the second embodiment,
In the speed calculation unit 511, the scale factor element, which is a matrix element of the estimated amount of the state vector, and the previous value of the scale factor are weighted and averaged using Expression (48) to update the scale factor. A calculation formula other than the above formula (48) may be used as long as the scale factor is updated by smoothing the scale factor element which is a matrix element of the state vector estimator.

【0196】実施の形態12.上記実施の形態3では、
速度計算手段511において、加速度センサ4のオフセ
ットが更新された後、所定時間が経過するまでの間は、
速度推定手段513で加速度センサ4の出力信号から推
定した速度に速度計算手段511で計算した速度が合う
ように、距離センサ1のスケールファクタを補正するも
のについて説明したが、速度推定手段513で推定した
速度の誤差が小さいものであれば、加速度センサ4のオ
フセットの変動量に応じて、距離センサ1のスケールフ
ァクタを補正できる所定時間を可変に設定してもよい。
Embodiment 12 FIG. In the third embodiment,
After the offset of the acceleration sensor 4 is updated in the speed calculating unit 511, until a predetermined time elapses,
A description has been given of a case in which the scale factor of the distance sensor 1 is corrected so that the speed calculated by the speed calculation unit 511 matches the speed estimated by the speed estimation unit 513 from the output signal of the acceleration sensor 4. If the error in the speed is small, the predetermined time during which the scale factor of the distance sensor 1 can be corrected may be variably set in accordance with the amount of change in the offset of the acceleration sensor 4.

【0197】実施の形態13.上記実施の形態5、実施
の形態6および実施の形態10では、距離・速度計算手
段511aあるいは速度計算手段511において、車両
の速度と移動距離を計算するために距離センサ1を使用
した場合について説明したが、加速度センサ4を代わり
に用いてもよい。
Embodiment 13 FIG. In the fifth, sixth and tenth embodiments, the case where the distance / speed calculating means 511a or the speed calculating means 511 uses the distance sensor 1 to calculate the speed and the moving distance of the vehicle will be described. However, the acceleration sensor 4 may be used instead.

【0198】実施の形態14.上記実施の形態8では、
速度計算手段511において、距離センサ1のスケール
ファクタが前回の値から所定比率以上更新された場合
に、当該ロケータ装置が他の車両へ載せ換えられたと判
断する場合について説明したが、カルマンフィルタで計
算した状態ベクトルの行列要素であるスケールファクタ
要素の計算値を所定時間分保持した履歴に基づいて、例
えば、所定時間分の平均値に対する標準偏差の比率が所
定の値以上変化したとき、あるいは履歴中のスケールフ
ァクタ要素の時間的変化に伴う勾配が所定値以上になっ
た時に、当該ロケータ装置が他の車両へ載せ換えられた
と判断するようにしてもよい。
Embodiment 14 FIG. In Embodiment 8 described above,
In the speed calculation means 511, the case where it is determined that the locator device has been replaced by another vehicle when the scale factor of the distance sensor 1 has been updated by a predetermined ratio or more from the previous value has been described. Based on the history holding the calculated value of the scale factor element which is a matrix element of the state vector for a predetermined time, for example, when the ratio of the standard deviation to the average value for the predetermined time changes by a predetermined value or more, or in the history When the gradient accompanying the temporal change of the scale factor element becomes equal to or more than a predetermined value, it may be determined that the locator device has been replaced by another vehicle.

【0199】実施の形態15.上記実施の形態9では、
記憶先指定手段53が、スケールファクタの記憶場所を
利用者が記憶手段52へ指示するスイッチを備えている
ものとして説明したが、スイッチの代わりに通信手段を
さらに備えて、利用者が通信手段を介してスケールファ
クタの記憶場所を指定できるようにしてもよい。
Embodiment 15 FIG. In the ninth embodiment,
The storage destination specifying unit 53 has been described as including a switch for the user to specify the storage location of the scale factor to the storage unit 52. However, the storage unit specifying unit 53 further includes a communication unit instead of the switch, so that the user can use the communication unit. The storage location of the scale factor may be specified via the storage device.

【0200】実施の形態16.上記実施の形態10で
は、記憶先検索手段54は、速度計算手段511で計算
した距離センサ1のスケールファクタと記憶手段52に
記憶されたスケールファクタの差異が、所定値以下とな
るものを記憶手段52から検索するものについて説明し
たが、記憶手段52に記憶されたスケールファクタに対
する上記差異の比率が所定以下となるものを検索するよ
うにしてもよい。
Embodiment 16 FIG. In the tenth embodiment, the storage destination search unit 54 determines that the difference between the scale factor of the distance sensor 1 calculated by the speed calculation unit 511 and the scale factor stored in the storage unit 52 is equal to or smaller than a predetermined value. Although the search from the 52 has been described, a search may be made for a search in which the ratio of the difference to the scale factor stored in the storage means 52 is equal to or less than a predetermined value.

【0201】[0201]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、衛星
を利用して少なくとも車両の速度等を観測する絶対位置
観測手段と、車両の移動距離に応じた信号を出力する距
離センサを備え、速度計算手段にて車両の速度を推定す
るとともに、カルマンフィルタを用いて、絶対位置観測
手段で観測した速度を基準にした距離センサのスケール
ファクタの補正と車両の速度の推定を行うように構成し
たので、絶対位置観測手段で観測した速度の誤差が変動
しても距離センサのスケールファクタを、車両の走行開
始後に、最適かつ速やかに補正することが可能となり、
走行開始後に車両の速度を高精度で推定することができ
るロケータ装置が得られる効果がある。
As described above, according to the present invention, there are provided absolute position observing means for observing at least the speed of a vehicle using a satellite, and a distance sensor for outputting a signal corresponding to the moving distance of the vehicle. The speed calculation means estimates the vehicle speed, and the Kalman filter is used to correct the scale factor of the distance sensor based on the speed observed by the absolute position observation means and to estimate the vehicle speed. Therefore, even if the error of the speed observed by the absolute position observation means fluctuates, the scale factor of the distance sensor can be optimally and promptly corrected after the vehicle starts running,
There is an effect that a locator device that can estimate the speed of the vehicle with high accuracy after the start of traveling is obtained.

【0202】この発明によれば、ローパスフィルタを速
度計算手段におけるカルマンフィルタの後段に設けるよ
うに構成したので、カルマンフィルタで計算した距離セ
ンサのスケールファクタが平滑化されて、それに含まれ
ている高周波ノイズが除去されるため、距離センサのス
ケールファクタの変動を小さくすることができ、車両の
速度を安定的に推定できるという効果がある。
According to the present invention, since the low-pass filter is provided after the Kalman filter in the speed calculating means, the scale factor of the distance sensor calculated by the Kalman filter is smoothed, and the high-frequency noise contained in the distance sensor is reduced. Since it is removed, the variation of the scale factor of the distance sensor can be reduced, and the speed of the vehicle can be stably estimated.

【0203】この発明によれば、車両の移動距離に応じ
た信号を出力する距離センサと、車両の前後方向の加速
度に応じた信号を出力する加速度センサと、加速度セン
サの出力信号から加速度センサのオフセットを検出する
オフセット検出手段と、加速度センサの出力信号から車
両の速度を推定する速度推定手段とを備え、速度計算手
段にて車両の速度を計算するとともに、速度推定手段で
推定した速度を基準にして距離センサのスケールファク
タの補正と車両の速度を計算するように構成したので、
加速度センサのオフセット誤差が小さいときに、加速度
センサから推定した車両の速度に距離センサから計測し
た車両の速度が合うように距離センサのスケールファク
タが補正され、絶対位置観測手段が非測位状態となり易
い場所を走行しても、距離センサのスケールファクタを
走行開始後に直ちに補正することが可能となって、走行
開始後に車両の速度を高精度で推定することができると
いう効果がある。
According to the present invention, a distance sensor for outputting a signal corresponding to the moving distance of the vehicle, an acceleration sensor for outputting a signal corresponding to the longitudinal acceleration of the vehicle, and an acceleration sensor based on the output signal of the acceleration sensor An offset detecting means for detecting an offset; and a speed estimating means for estimating a speed of the vehicle from an output signal of the acceleration sensor. Since it was configured to correct the scale factor of the distance sensor and calculate the speed of the vehicle,
When the offset error of the acceleration sensor is small, the scale factor of the distance sensor is corrected so that the speed of the vehicle measured from the distance sensor matches the speed of the vehicle estimated from the acceleration sensor, and the absolute position observation means is likely to be in the non-positioning state. Even if the vehicle travels in a place, the scale factor of the distance sensor can be corrected immediately after the traveling starts, and the speed of the vehicle can be estimated with high accuracy after the traveling starts.

【0204】この発明によれば、衛星を利用して少なく
とも車両の速度を観測する絶対位置観測手段と、車両の
前後方向の加速度に応じた信号を出力する加速度センサ
と、加速度センサの出力信号から加速度センサのオフセ
ットを検出するオフセット検出手段とを備え、速度推定
手段にて車両の速度を推定するとともに、カルマンフィ
ルタを用いて、絶対位置観測手段の観測した速度を基準
にした加速度センサのオフセットとスケールファクタの
補正および車両の速度の推定を行うように構成したの
で、絶対位置観測手段の観測した速度と加速度センサの
オフセットの誤差が変動しても、加速度センサのオフセ
ットとスケールファクタの補正を、車両の走行開始後
に、最適かつ速やかに補正することが可能となり、走行
開始後に車両の速度を高精度で推定することができ、さ
らに、車両に装着された距離センサを使用していないの
で、ロケータ装置を車両への着脱を容易に行うことがで
きるなどの効果がある。
According to the present invention, absolute position observing means for observing at least the speed of a vehicle using a satellite, an acceleration sensor for outputting a signal corresponding to the longitudinal acceleration of the vehicle, and an output signal of the acceleration sensor Offset detection means for detecting the offset of the acceleration sensor, the speed estimation means for estimating the speed of the vehicle, and using a Kalman filter, the offset and scale of the acceleration sensor based on the speed observed by the absolute position observation means Since the correction of the factor and the estimation of the speed of the vehicle are performed, even if the error between the speed observed by the absolute position observation means and the offset of the acceleration sensor fluctuates, the offset of the acceleration sensor and the correction of the scale factor are corrected. After the start of traveling, it is possible to correct the speed optimally and promptly, and It can be estimated with accuracy, further, does not use a distance sensor attached to the vehicle, there are effects such as the detachment of the locator device to the vehicle can be easily performed.

【0205】この発明によれば、車両の進行方位変化に
応じた信号を出力する相対方位センサと、相対方位セン
サの出力信号から車両の単位時間毎の進行方位変化を計
算する方位変化計算手段とを設け、位置・方位推定手段
にて車両の現在位置と進行方位を推定するとともに、カ
ルマンフィルタを用いて、絶対位置観測手段の観測した
位置を基準にした車両の現在位置と進行方位を推定する
ように構成したので、専用のカルマンフィルタにて、絶
対位置観測手段の観測した位置と相対方位センサ等の計
測情報から車両の現在位置と進行方位が同時に推定さ
れ、絶対位置観測手段の観測した位置と相対方位センサ
等の計測情報の誤差が変動しても、車両の現在位置と進
行方位を最適に推定できて信頼性の向上がはかれ、ま
た、絶対位置観測手段が非測位状態でも相対方位センサ
等の計測情報から車両の現在位置と進行方位を推定する
ことが可能となって、トンネルや高架下の道路において
も、安定的に車両の現在位置と進行方位を提供できるな
どの効果がある。
According to the present invention, a relative azimuth sensor for outputting a signal corresponding to a change in the heading of the vehicle, and a heading change calculating means for calculating a heading change for each unit time of the vehicle from the output signal of the relative heading sensor The position / azimuth estimating means estimates the current position and heading of the vehicle, and the Kalman filter estimates the current position and heading of the vehicle based on the position observed by the absolute position observing means. With the dedicated Kalman filter, the current position and traveling direction of the vehicle are simultaneously estimated from the position observed by the absolute position observation means and measurement information from the relative direction sensor, etc. Even if the error of the measurement information of the azimuth sensor fluctuates, the current position and the heading of the vehicle can be estimated optimally, and the reliability is improved. Even in the non-positioning state, the current position and traveling direction of the vehicle can be estimated from the measurement information of the relative direction sensor, etc., and the current position and traveling direction of the vehicle can be provided stably even on tunnels and elevated roads There are effects such as being able to do.

【0206】この発明によれば、相対方位センサの出力
信号から当該相対方位センサのオフセットを検出するオ
フセット検出手段を設け、方位変化計算手段にて相対方
位センサの出力信号から車両の単位時間毎の進行方位変
化を計算するとともに、カルマンフィルタを用いて、位
置・方位推定手段にて推定した車両の進行方位を基準に
した相対方位センサのオフセットとスケールファクタの
補正を行うように構成したので、推定した車両の進行方
位と相対方位センサのオフセットおよびスケールファク
タに誤差があっても、相対方位センサのオフセットとス
ケールファクタを最適に補正することが可能となり、ま
た、絶対位置観測手段が非測位状態であっても、また徐
行運転時などのように絶対位置観測手段の観測情報の誤
差が大きくなる場合であっても、相対方位センサのオフ
セットとスケールファクタを常時補正することができる
ため、相対方位センサから進行方位変化を高い精度で求
めることができるなどの効果がある。
According to the present invention, the offset detecting means for detecting the offset of the relative azimuth sensor from the output signal of the relative azimuth sensor is provided. It is configured to calculate the change in the heading direction and to correct the offset and scale factor of the relative heading sensor based on the heading of the vehicle estimated by the position and heading estimating means using the Kalman filter. Even if there is an error between the traveling direction of the vehicle and the offset and scale factor of the relative direction sensor, it is possible to optimally correct the offset and scale factor of the relative direction sensor and that the absolute position observation means is in the non-positioning state. However, if the error in the observation information of the absolute position observation means becomes large, such as when driving slowly, Even, it is possible to constantly correct the offset and scale factor of the relative direction sensor, there are effects such as the moving direction changes from the relative direction sensor can be determined with high accuracy.

【0207】この発明によれば、方位変化計算手段が相
対方位センサのオフセットの変動を監視して、スケール
ファクタ補正の有効性を判定するように構成したので相
対方位センサのオフセットの変動が小さい時に相対方位
センサのスケールファクタを補正することで、相対方位
センサのスケールファクタの誤補正を防止することが可
能となり、相対方位センサから高い精度で進行方位変化
を求めることができるという効果がある。
According to the present invention, the azimuth change calculating means is configured to monitor the fluctuation of the offset of the relative azimuth sensor and determine the validity of the scale factor correction. By correcting the scale factor of the relative direction sensor, it is possible to prevent erroneous correction of the scale factor of the relative direction sensor, and there is an effect that a change in traveling direction can be obtained with high accuracy from the relative direction sensor.

【0208】この発明によれば、距離センサのスケール
ファクタの補正を監視することによって、ロケータ装置
が他の車両に載せ換えられたか否かを判断するように構
成したので、距離センサのスケールファクタの変動量か
らロケータ装置が他の車両に載せ換えられたことを検出
することができ、ロケータ装置が複数の車両へ載せ換え
られて使用されるような場合に、現在搭載されている車
両に係る補正を直ちに行うことができ、車両の挙動情報
を最適に設定することが可能になるという効果がある。
According to the present invention, by monitoring the correction of the scale factor of the distance sensor, it is determined whether or not the locator device has been replaced by another vehicle. It is possible to detect that the locator device has been replaced by another vehicle from the amount of change, and when the locator device is used after being replaced by a plurality of vehicles, the correction related to the currently mounted vehicle is performed. Can be performed immediately, and the behavior information of the vehicle can be set optimally.

【0209】この発明によれば、距離センサのスケール
ファクタを記憶する複数のメモリ領域を有する記憶手段
と、利用者が記憶先であるメモリ領域の番地を指定する
ための記憶先指定手段とを設け、車種毎に異なる距離セ
ンサのスケールファクタを記憶手段に記憶する一方で、
距離センサのスケールファクタの記憶場所を利用者が記
憶先指定手段によって切り替えるように構成したので、
距離センサのスケールファクタをこの記憶先指定手段に
よって切り替えることにより、ロケータ装置を他の車両
へ載せ換えた時に、当該車両に係る補正を毎回やり直す
ことが不要になり、他の車両へ載せ換えた直後から車両
の速度を高い精度で推定することが可能になるという効
果がある。
According to the present invention, there are provided storage means having a plurality of memory areas for storing a scale factor of a distance sensor, and storage destination specifying means for allowing a user to specify an address of a memory area as a storage destination. , While storing the scale factor of the distance sensor different for each vehicle type in the storage means,
Since the storage location of the scale factor of the distance sensor is configured to be switched by the user using the storage destination specifying means,
By switching the scale factor of the distance sensor by this storage destination designating means, when the locator device is mounted on another vehicle, it is not necessary to redo the correction for the vehicle each time, and immediately after replacing the locator device on another vehicle. There is an effect that the speed of the vehicle can be estimated with high accuracy from the vehicle.

【0210】この発明によれば、距離センサのスケール
ファクタとメモリアクセス時刻の組を記憶する複数のメ
モリ領域を有する記憶手段と、記憶手段に保持されてい
るスケールファクタを検索する記憶先検索手段を設け、
車種毎に異なる距離センサのスケールファクタを記憶手
段に記憶する一方で、距離センサのスケールファクタの
記憶場所を記憶先検索手段の検索結果によって自動的に
切り替えるように構成したので、ロケータ装置を他の車
両へ載せ換えた時に、当該車両に係る補正を毎回やり直
すことが不要になり、他の車両へ載せ換えた直後から車
両の速度を高い精度で推定することが可能になるという
効果がある。
According to the present invention, the storage means having a plurality of memory areas for storing sets of the scale factor of the distance sensor and the memory access time, and the storage destination search means for searching the scale factor held in the storage means are provided. Provided,
While the scale factor of the distance sensor that differs for each vehicle type is stored in the storage unit, the storage location of the scale factor of the distance sensor is automatically switched according to the search result of the storage destination search unit. When the vehicle is mounted on a vehicle, it is not necessary to perform the correction for the vehicle every time, and the speed of the vehicle can be estimated with high accuracy immediately after the vehicle is mounted on another vehicle.

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

【図1】 この発明の実施の形態1によるロケータ装置
の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a locator device according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】 この発明の実施の形態1におけるロケータ装
置の動作の、メインルーチンの処理内容を示す流れ図で
ある。
FIG. 2 is a flowchart showing processing contents of a main routine in the operation of the locator device according to Embodiment 1 of the present invention.

【図3】 この発明の実施の形態1におけるロケータ装
置の動作の、割込処理1の処理内容を示す流れ図であ
る。
FIG. 3 is a flowchart showing processing contents of interrupt processing 1 of the operation of the locator device according to Embodiment 1 of the present invention;

【図4】 この発明の実施の形態1におけるロケータ装
置の動作の、割込処理2の処理内容を示す流れ図であ
る。
FIG. 4 is a flowchart showing the contents of interrupt processing 2 of the operation of the locator device according to Embodiment 1 of the present invention;

【図5】 この発明の実施の形態1におけるロケータ装
置の動作の、割込処理3の処理内容を示す流れ図であ
る。
FIG. 5 is a flowchart showing processing contents of interrupt processing 3 of the operation of the locator device according to Embodiment 1 of the present invention.

【図6】 この発明の実施の形態3によるロケータ装置
の構成を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a locator device according to Embodiment 3 of the present invention.

【図7】 この発明の実施の形態3におけるロケータ装
置の動作の、メインルーチンの処理内容を示す流れ図で
ある。
FIG. 7 is a flowchart showing processing contents of a main routine in an operation of the locator device according to Embodiment 3 of the present invention.

【図8】 この発明の実施の形態4によるロケータ装置
の構成を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a locator device according to Embodiment 4 of the present invention.

【図9】 この発明の実施の形態4におけるロケータ装
置の動作の、メインルーチンの処理内容を示す流れ図で
ある。
FIG. 9 is a flowchart showing processing contents of a main routine of an operation of the locator device according to Embodiment 4 of the present invention.

【図10】 この発明の実施の形態5によるロケータ装
置の構成を示すブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a locator device according to Embodiment 5 of the present invention.

【図11】 この発明の実施の形態5におけるロケータ
装置の動作の、メインルーチンの処理内容を示す流れ図
である。
FIG. 11 is a flowchart showing the processing content of a main routine in the operation of the locator device according to Embodiment 5 of the present invention.

【図12】 この発明の実施の形態5におけるロケータ
装置の動作の、位置・方位推定処理の処理内容を示す流
れ図である。
FIG. 12 is a flowchart showing the contents of a position / azimuth estimation process in the operation of the locator device according to Embodiment 5 of the present invention.

【図13】 この発明の実施の形態5におけるロケータ
装置の動作の、位置・方位推定手段による車両の現在位
置の推定例を示す説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of the operation of the locator device according to Embodiment 5 of the present invention, in which the current position of the vehicle is estimated by position / azimuth estimating means.

【図14】 この発明の実施の形態6によるロケータ装
置の構成を示すブロック図である。
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a locator device according to Embodiment 6 of the present invention.

【図15】 この発明の実施の形態6におけるロケータ
装置の動作の、方位変化計算処理の処理内容を示す流れ
図である。
FIG. 15 is a flowchart showing the contents of an azimuth change calculation process in the operation of the locator device according to Embodiment 6 of the present invention.

【図16】 この発明の実施の形態9によるロケータ装
置の構成を示すブロック図である。
FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a locator device according to Embodiment 9 of the present invention.

【図17】 この発明の実施の形態9におけるロケータ
装置の記憶手段のメモリマップを簡単に示した説明図で
ある。
FIG. 17 is an explanatory diagram simply showing a memory map of a storage unit of the locator device according to Embodiment 9 of the present invention.

【図18】 この発明の実施の形態10によるロケータ
装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of a locator device according to Embodiment 10 of the present invention.

【図19】 この発明の実施の形態10におけるロケー
タ装置の記憶手段のメモリマップを簡単に示した説明図
である。
FIG. 19 is an explanatory diagram simply showing a memory map of storage means of a locator device according to Embodiment 10 of the present invention.

【図20】 従来のロケータ装置の一構成例を示すブロ
ック図である。
FIG. 20 is a block diagram illustrating a configuration example of a conventional locator device.

【図21】 上記ロケータ装置の動作の、自律航法のメ
インルーチンの処理内容を示す流れ図である。
FIG. 21 is a flowchart showing the processing contents of the main routine of autonomous navigation in the operation of the locator device.

【図22】 上記ロケータ装置の動作の、進行方位変化
と移動距離の演算処理の処理内容を示す流れ図である。
FIG. 22 is a flowchart showing the operation of the locator device for calculating the change in the heading direction and the moving distance.

【図23】 上記ロケータ装置の動作の、相対軌跡演算
処理の処理内容を示す流れ図である。
FIG. 23 is a flowchart showing the relative trajectory calculation processing of the operation of the locator device.

【図24】 上記ロケータ装置の動作の、絶対方位、絶
対位置の演算処理の処理内容を示す流れ図である。
FIG. 24 is a flowchart showing the contents of a process of calculating an absolute azimuth and an absolute position in the operation of the locator device.

【図25】 上記ロケータ装置の動作の、自律航法とG
PS航法を複合化するためのカルマンフィルタの演算処
理の処理内容を示す流れ図である。
FIG. 25 shows autonomous navigation and G of the operation of the locator device.
9 is a flowchart showing the processing contents of Kalman filter arithmetic processing for compounding PS navigation.

【図26】 従来のロケータ装置の他の構成例を示すブ
ロック図である。
FIG. 26 is a block diagram illustrating another configuration example of a conventional locator device.

【図27】 上記ロケータ装置の動作の、自律航法のメ
インルーチンの処理内容を示す流れ図である。
FIG. 27 is a flowchart showing the processing contents of the main routine of autonomous navigation in the operation of the locator device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 距離センサ、2 相対方位センサ、3 GPS受信
機(絶対位置観測手段)、4 加速度センサ、52 記
憶手段、53 記憶先指定手段、54 記憶先検索手
段、511 速度計算手段、511a 距離・速度計算
手段(速度計算手段)、512,514 オフセット検
出手段、513 速度推定手段、515方位変化計算手
段、516 位置・方位推定手段。
1 distance sensor, 2 relative direction sensor, 3 GPS receiver (absolute position observation means), 4 acceleration sensor, 52 storage means, 53 storage destination designation means, 54 storage destination search means, 511 speed calculation means, 511a distance / speed calculation Means (speed calculating means), 512, 514 offset detecting means, 513 speed estimating means, 515 azimuth change calculating means, 516 position / azimuth estimating means.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上川 哲生 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 浅井 陽介 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 中堀 一郎 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 2F029 AA02 AB01 AB07 AB09 AC01 AC02 AC04 AD03 AD07 5J062 BB01 CC07  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Tetsuo Kamikawa 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsui Electric Co., Ltd. (72) Inventor Yosuke Asai 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Rishi Electric Co., Ltd. (72) Inventor Ichiro Nakabori 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term (reference) 2F029 AA02 AB01 AB07 AB09 AC01 AC02 AC04 AD03 AD07 5J062 BB01 CC07

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 衛星を利用して、少なくとも車両の速度
を観測する絶対位置観測手段と、 前記車両の移動距離に応じた信号を出力する距離センサ
と、 前記距離センサの出力信号にスケールファクタを乗算し
て車両の速度を計算するシステムモデルと、前記絶対位
置観測手段で観測した車両の速度と前記システムモデル
における速度の関係を表した観測モデルとに基づいて、
状態ベクトルの行列要素には前記システムモデルにおけ
る速度とスケールファクタを設定し、観測値には前記絶
対位置観測手段で観測した速度を設定したカルマンフィ
ルタにより、状態ベクトルの行列要素である速度とスケ
ールファクタの計算を行うとともに、前記システムモデ
ルと観測モデルでは、所定時間における、前記距離セン
サの出力信号および前記絶対位置観測手段で観測した速
度のそれぞれの平均値を用いて、当該各平均値の時間的
変化に伴う勾配の差異を、前記絶対位置観測手段で観測
した速度の平均値に乗算し、その値を観測誤差として設
定する、速度計算手段とを備えたロケータ装置。
1. An absolute position observing means for observing at least a speed of a vehicle using a satellite, a distance sensor for outputting a signal corresponding to a moving distance of the vehicle, and a scale factor for an output signal of the distance sensor. Based on a system model that calculates the speed of the vehicle by multiplying, based on an observation model that represents the relationship between the speed of the vehicle and the speed in the system model observed by the absolute position observation means,
The speed and scale factor in the system model are set in the matrix element of the state vector, and the Kalman filter that sets the speed observed by the absolute position observing means is used as the observed value. In addition to performing the calculation, the system model and the observation model use the average value of the output signal of the distance sensor and the average value of the velocity observed by the absolute position observation means at a predetermined time, and change the average value over time. A speed calculating means for multiplying the difference in gradient accompanying the average by the average value of the speeds observed by the absolute position observing means and setting the value as an observation error.
【請求項2】 速度計算手段は、カルマンフィルタの後
段に、状態ベクトルの行列要素であるスケールファクタ
に含まれる高周波ノイズを除去するローパスフィルタを
設けて、 前記ローパスフィルタを通過した後のスケールファクタ
を距離センサの補正値とするものであることを特徴とす
る請求項1記載のロケータ装置。
2. A speed calculation unit, comprising: a low-pass filter that removes high-frequency noise included in a scale factor, which is a matrix element of a state vector, at a stage subsequent to the Kalman filter; 2. The locator device according to claim 1, wherein the locator value is a correction value of a sensor.
【請求項3】 車両の前後方向の加速度に応じた信号を
出力する加速度センサと、 前記加速度センサの出力信号の変動量が所定値以下の時
に、当該出力信号を平均した値をオフセットとするオフ
セット検出手段と、 前記加速度センサの出力信号から前記オフセットを減算
した後、それに前記加速度センサのスケールファクタを
乗算して車両の単位時間毎の加速度を計算するととも
に、その加速度を積分して速度を推定する速度推定手段
と、 前記車両の移動距離に応じた信号を出力する距離センサ
と、 前記速度推定手段で推定した速度に前記距離センサの出
力信号から計算する速度が一致するように、前記距離セ
ンサのスケールファクタを補正して、前記距離センサの
出力信号から速度を計算する速度計算手段とを備えたロ
ケータ装置。
3. An acceleration sensor for outputting a signal corresponding to a longitudinal acceleration of a vehicle, and an offset having an average value of the output signals as an offset when a variation amount of an output signal of the acceleration sensor is equal to or less than a predetermined value. Detecting means for calculating the acceleration per unit time of the vehicle by subtracting the offset from the output signal of the acceleration sensor, multiplying the output by the scale factor of the acceleration sensor, and integrating the acceleration to estimate the speed. Speed estimating means, a distance sensor for outputting a signal corresponding to the moving distance of the vehicle, and the distance sensor so that the speed calculated from the output signal of the distance sensor matches the speed estimated by the speed estimating means. A speed calculating means for calculating a speed from an output signal of the distance sensor by correcting the scale factor of the distance sensor.
【請求項4】 衛星を利用して、少なくとも車両の速度
を観測する絶対位置観測手段と、 前記車両の前後方向の加速度に応じた信号を出力する加
速度センサと、 前記加速度センサの出力信号の変動量が所定値以下の時
に、当該出力信号を平均した値をオフセットとするオフ
セット検出手段と、 前記加速度センサの出力信号からオフセットを減算した
後、それに前記加速度センサのスケールファクタを乗算
して車両の単位時間毎の加速度を計算し、当該加速度を
積分して速度を計算するシステムモデルと、前記絶対位
置観測手段で観測した速度と前記システムモデルにおけ
る速度の関係を表した観測モデルとに基づいて、状態ベ
クトルの行列要素には前記システムモデルにおける速度
とスケールファクタおよびオフセットを設定し、観測値
には前記絶対位置観測手段で観測した速度を設定したカ
ルマンフィルタにより、状態ベクトルの行列要素である
速度、オフセット、およびスケールファクタを推定する
速度推定手段とを備えたロケータ装置。
4. An absolute position observing means for observing at least a speed of a vehicle using a satellite, an acceleration sensor for outputting a signal corresponding to a longitudinal acceleration of the vehicle, and a fluctuation of an output signal of the acceleration sensor. When the amount is equal to or less than a predetermined value, an offset detecting means for offsetting a value obtained by averaging the output signal; and after subtracting the offset from the output signal of the acceleration sensor, multiplying the offset signal by the scale factor of the acceleration sensor. Based on a system model that calculates acceleration per unit time, calculates the speed by integrating the acceleration, and an observation model that expresses the relationship between the speed observed by the absolute position observation means and the speed in the system model, The speed, scale factor and offset in the system model are set in the matrix element of the state vector, and the observed value is A locator device comprising: a speed estimation unit that estimates a speed, an offset, and a scale factor, which are matrix elements of a state vector, using a Kalman filter that sets a speed observed by the absolute position observation unit.
【請求項5】 車両の進行方位の変化に応じた信号を出
力する相対方位センサと、 前記相対方位センサの出力信号から車両の単位時間毎の
進行方位の変化を計算する方位変化計算手段と、 前記車両の現在位置と進行方位を推定する位置・方位推
定手段とを設け、 前記位置・方位推定手段が、速度計算手段または速度推
定手段による速度から求めた単位時間当たりの移動距離
と、前記方位変化計算手段で計算した単位時間毎の進行
方位変化から車両の現在位置と進行方位を計算するシス
テムモデルと、絶対位置観測手段で観測した車両の現在
位置と前記システムモデルにおける現在位置の関係を表
した観測モデルに基づいて、状態ベクトルの行列要素に
は前記システムモデルにおける現在位置と進行方位を設
定し、観測値には前記絶対位置観測手段で観測した車両
の現在位置を設定したカルマンフィルタにより、状態ベ
クトルの行列要素である車両の現在位置と進行方位の計
算を行うとともに、所定の距離以上離れた複数地点また
は所定時間経過毎の前記絶対位置観測手段による現在位
置と当該位置・方位推定手段による現在位置の差異の変
動量を観測誤差として設定し、所定の距離以上離れた複
数地点毎の、前記絶対位置観測手段による進行方位と当
該位置・方位推定手段による進行方位の差異の平均値
を、システム誤差の行列要素である方位誤差として設定
して、前記速度計算手段または前記速度推定手段とによ
る速度の積分値と前記絶対位置観測手段による速度の積
分値の差異を、システム誤差の行列要素である距離誤差
として設定するものであることを特徴とする請求項1か
ら請求項4のうちのいずれか1項記載のロケータ装置。
5. A relative direction sensor for outputting a signal corresponding to a change in the heading of the vehicle, a heading change calculating means for calculating a change in the heading of the vehicle per unit time from an output signal of the relative heading sensor, Position / azimuth estimating means for estimating a current position and a traveling azimuth of the vehicle, wherein the position / azimuth estimating means calculates a moving distance per unit time obtained from a speed by speed calculating means or speed estimating means; A system model for calculating the current position and heading of the vehicle from the heading change per unit time calculated by the change calculating means, and a relation between the current position of the vehicle observed by the absolute position observing means and the current position in the system model are shown. Based on the observation model obtained, the current position and the heading in the system model are set in the matrix element of the state vector, and the absolute position The Kalman filter that sets the current position of the vehicle observed by the means calculates the current position and the traveling direction of the vehicle, which are the matrix elements of the state vector, and calculates the absolute position at a plurality of points separated by a predetermined distance or more or every predetermined time. The variation amount of the difference between the current position by the position observing means and the current position by the position / azimuth estimating means is set as an observation error, and for each of a plurality of points separated by a predetermined distance or more, the traveling azimuth by the absolute position observing means and the position The average value of the difference between the traveling directions by the direction estimating means is set as the direction error which is a matrix element of the system error, and the integrated value of the speed by the speed calculating means or the speed estimating means and the absolute position observing means are used. 2. The method according to claim 1, wherein the difference between the integral values of the speed is set as a distance error which is a matrix element of the system error. Locator apparatus according to any one of claims 4.
【請求項6】 速度計算手段または速度推定手段で求め
た車両の速度が0のときに相対方位センサの出力信号を
平均したものをオフセットとするオフセット検出手段を
設け、 方位変化計算手段が、前記相対方位センサの出力信号か
らオフセットを引いた後にスケールファクタを乗算して
車両の単位時間毎の進行方位変化を計算するとともに、
当該進行方位の変化を積算するシステムモデルと、位置
・方位推定手段で推定した進行方位と前記システムモデ
ルにおける積算方位の関係を表した観測モデルに基づい
て、状態ベクトルの行列要素にはシステムモデルにおけ
る前記相対方位センサのオフセットとスケールファクタ
および積算方位を設定し、観測値には前記位置・方位推
定手段で推定した進行方位を設定したカルマンフィルタ
により、状態ベクトルの行列要素である前記相対方位セ
ンサのオフセットとスケールファクタを計算して前記相
対方位センサの補正値とし、停車毎のオフセットの変動
量からシステム誤差の行列要素であるオフセット誤差を
設定し、また車両旋回時に前記位置・方位推定手段と前
記方位変化計算手段の各方位情報からそれぞれ求めた車
両の旋回角の差異からシステム誤差の行列要素であるス
ケールファクタ誤差を設定し、前記位置・方位推定手段
で用いたシステム誤差の行列要素である方位誤差を観測
誤差として設定するものであることを特徴とする請求項
5記載のロケータ装置。
6. An offset detecting means for averaging an output signal of a relative azimuth sensor when the speed of the vehicle obtained by the speed calculating means or the speed estimating means is 0 is provided. After subtracting the offset from the output signal of the relative heading sensor, multiplying by the scale factor to calculate the heading change per unit time of the vehicle,
Based on a system model that integrates the change in the traveling direction, and an observation model that represents the relationship between the traveling direction estimated by the position / direction estimation means and the integrated direction in the system model, matrix elements of the state vector are included in the system model. An offset, a scale factor, and an integrated orientation of the relative orientation sensor are set, and a Kalman filter in which the traveling direction estimated by the position / azimuth estimating means is set as an observation value is offset by the relative orientation sensor, which is a matrix element of a state vector. And a scale factor to calculate the correction value of the relative azimuth sensor, set an offset error which is a matrix element of a system error from the amount of offset fluctuation for each stop, and set the position / azimuth estimating means and the azimuth during vehicle turning. Difference in turning angle of vehicle obtained from each direction information of change calculation means A scale factor error which is a matrix element of a system error, and an azimuth error which is a matrix element of a system error used in the position / azimuth estimating means is set as an observation error. A locator device as described.
【請求項7】 方位変化計算手段が、相対方位センサの
オフセットの変動を監視して、前記相対方位センサのス
ケールファクタの補正の有効性を判定するものであるこ
とを特徴とする請求項6記載のロケータ装置。
7. The azimuth change calculating means for monitoring the variation of the offset of the relative azimuth sensor to determine the effectiveness of the correction of the scale factor of the relative azimuth sensor. Locator device.
【請求項8】 速度計算手段が、当該速度計算手段で計
算した距離センサのスケールファクタの変化が所定割合
以上となった時に、当該ロケータ装置が他の車両に載せ
換えられたと判断するものであることを特徴とする請求
項5または請求項6記載のロケータ装置。
8. The speed calculating means determines that the locator device has been replaced by another vehicle when the change in the scale factor of the distance sensor calculated by the speed calculating means has exceeded a predetermined ratio. 7. The locator device according to claim 5, wherein:
【請求項9】 速度計算手段で計算した距離センサのス
ケールファクタを記憶する複数のメモリ領域を有する記
憶手段と、 前記記憶手段のメモリ領域の番地を利用者が指定するた
めの記憶先指定手段とを設け、 前記記憶手段は、前記記憶先指定手段によって指定され
た番地のメモリ領域に、前記距離センサのスケールファ
クタを読み書きすることを特徴とする請求項1から請求
項3のうちの1項記載のロケータ装置。
9. A storage means having a plurality of memory areas for storing a scale factor of a distance sensor calculated by a speed calculation means, and a storage destination specifying means for a user to specify an address of a memory area of the storage means. 4. The storage device according to claim 1, wherein the storage unit reads and writes a scale factor of the distance sensor in a memory area at an address designated by the storage destination designation unit. 5. Locator device.
【請求項10】 速度計算手段で計算した距離センサの
スケールファクタとメモリアクセス時刻を組にして記憶
する複数のメモリ領域を有する記憶手段と、 前記速度計算手段で計算されたスケールファクタに近い
値が前記記憶手段に記録されているか否かを検索し、記
録されている場合には記録されているメモリ領域の番地
を、記録されていない場合には未使用のメモリ領域の番
地を、さらに未使用のメモリ領域もない場合にはメモリ
アクセス時刻の記録が最古のメモリ領域の番地を検索す
る記憶先検索手段とを設け、 前記記憶手段は、前記記憶先検索手段より指定された番
地のメモリ領域に、前記速度計算手段で計算した距離セ
ンサのスケールファクタを読み書きするとともに、当該
スケールファクタと組で記憶されるメモリアクセス時刻
として、現在の時刻を読み書きすることを特徴とする請
求項8記載のロケータ装置。
10. A storage unit having a plurality of memory areas for storing a set of a scale factor of a distance sensor and a memory access time calculated by a speed calculation unit, and a value close to the scale factor calculated by the speed calculation unit. It is searched whether or not it is recorded in the storage means, and if it is recorded, the address of the recorded memory area, if it is not recorded, the address of an unused memory area, and further unused If there is no memory area, there is provided storage destination search means for searching for the address of the memory area in which the memory access time is the oldest, and the storage means comprises a memory area at the address designated by the storage destination search means. In addition, the scale factor of the distance sensor calculated by the speed calculating means is read and written, and the memory access time stored as a pair with the scale factor is read. To, the locator apparatus according to claim 8, wherein the read and write the current time.
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