JP2005227026A - 角速度補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ジャイロセンサの出力を精度よく補正可能な角速度補正装置を提供すること
【解決手段】 角速度補正装置において、ジャイロセンサ１１は、実質的に車両のヨー方向への角速度を検出する。角度算出部１２は、車両について、ヨー方向以外への所定方向への傾斜角を定期的に算出する。情報取得部１４は、車両の姿勢に関する姿勢情報を取得する。閾値設定部１５は、上記所定方向への傾斜角について、少なくとも１つの閾値を設定する。補正項導出部１６は、設定された閾値と、算出された傾斜角とに基づいて、補正項を導出する。ジャイロ補正部１７は、ジャイロセンサ１１により検出された角速度を、補正項導出部１６で導出された補正項を使って補正する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、角速度補正装置に関し、ジャイロセンサにより検出された車両のヨー方向周りの角速度を補正する角速度補正装置に関する。

車両用ナビゲーションシステムの測位精度に対する要求は、都心部又は住宅地の入り組んだ細街路、又は複雑な形状を持つ立体駐車場でのナビゲーションを可能にするため、年々厳しくなっている。測位精度を決定する要因としては、自律航法、電波航法又は地図データの精度が挙げられる。

電波航法とは、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）及び／又はＶＩＣＳ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）のように、車両の外部システムから得られる電波を利用して、車両の位置を特定するものである。このような電波航法に関しては、インフラの整備、又はＧＰＳ及び／又はＶＩＣＳ自体の精度向上により、大きく精度の向上が図られている。しかし、トンネル内又は屋内のように、外部システムからの電波の届かない場所は必ず存在するので、そのような場所では、電波航法による高精度な測位を期待することはできない。

また、地図データの精度に関しても、地図データが未整備な場所においては、測位の精度は保証されない。

以上のことから、車両用ナビゲーションシステムの測位精度の向上には、自律航法による測位精度を向上させることが必要不可欠となる。車両用ナビゲーションシステムにおける自律航法では、ジャイロセンサの出力（典型的には、車両のピッチ方向周り及び／又はロール方向周りの角速度）を用いて車両の進行方位と、車速パルス発生装置又は加速度センサの出力を用いて車両の移動距離とが求められ、これら進行方向及び移動距離から車両の現在位置が算出される。

しかし、例えば坂道又は立体駐車場内のように、車両が傾斜面上を移動する場合には、ジャイロセンサもまた傾くため、車両用ナビゲーションシステムは、車両の正しい方位を得ることが出来ない。

このような問題に対して、従来の角速度補正装置の一例として、車両のピッチ方向への傾斜角（以下、ピッチ角と称する）を算出し、そのピッチ角に応じてジャイロセンサの出力を補正するものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２４３４９４号公報

しかしながら、従来の角速度補正装置では、必ずしも精度の高いピッチ角が算出されるとは限らず、算出されたピッチ角には誤差が含まれる場合もある。さらに、従来の角速度補正装置では、ジャイロセンサの出力は常時補正される。それ故、従来の角速度補正装置では、誤差を含むピッチ角を使って、ジャイロセンサの出力が補正される場合もある。このような場合、従来の角速度補正装置により補正されたジャイロセンサの出力には、ピッチ角の誤差が伝搬する。従って、従来の角速度補正装置は、かえって精度の低い補正を行う場合があるという問題点がある。

それ故に、本発明は、ジャイロセンサの出力を精度よく補正可能な角速度補正装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の局面は、角速度補正装置であって、実質的に車両のヨー方向への角速度を検出するジャイロセンサと、車両についてピッチ方向及び／又はロール方向への傾斜角を定期的に、ピッチ角及び／又はロール角として算出する角度算出部と、車両の姿勢に関する姿勢情報を取得する情報取得部と、情報取得部で取得された姿勢情報に基づいて、車両のピッチ方向及び／又はロール方向への傾斜角について、少なくとも１つの閾値を設定する閾値設定部と、閾値設定部により設定された閾値と、角度算出部で算出されたピッチ角及び／又はロール角とに基づいて、補正項を導出する補正項導出部と、ジャイロセンサにより検出された角速度を、補正項導出部で導出された補正項を使って補正するジャイロ補正部とを備える。

また、例示的には、閾値設定部は、車両のピッチ方向及び／又はロール方向への傾斜角について上限値を閾値として設定し、さらに、補正項導出部は、閾値設定部により設定された上限値を、角度算出部で算出されたピッチ角及び／又はロール角が超える場合には、当該上限値に基づいて補正項を導出する。

さらに例示的には、閾値設定部は、車両のピッチ方向及び／又はロール方向への傾斜角について下限値を閾値として設定し、さらに、補正項導出部は、閾値設定部により設定された下限値を、角度算出部で算出されたピッチ角及び／又はロール角が下回る場合には、当該下限値に基づいて補正項を導出する。

また、好ましくは、閾値設定部は、車両のピッチ方向及び／又はロール方向への傾斜角について上限値及び下限値の双方を、閾値として設定し、さらに、補正項導出部は、角度算出部で算出されたピッチ角及び／又はロール角が、閾値設定部により設定された下限値以上でかつ閾値設定部により設定された上限値以下である場合には、当該ピッチ角及び／又は当該ロール角に基づいて補正項を導出する。

また、好ましくは、角速度補正装置は、車両のピッチ方向及び／又はロール方向への傾斜角をピッチ角及び／又はロール角として、不定期的に提供する角度提供部をさらに備える。ここで、情報取得部は、角度提供部で算出されたピッチ角及び／又はロール角を姿勢情報として取得する。

また、角度提供部は典型的には、人工衛星からの受信信号に基づいて、車両のピッチ角及び／又はロール角を算出する、電波ベースの傾斜角算出部、道路網を構成する複数の道路区間毎に、車両のピッチ方向及び／又はロール方向への代表的な傾斜角を格納する道路網格納部、補正項導出部により過去に導出されたいくつかの補正項を統計処理することにより、車両のピッチ角及び／又はロール角を推定する統計処理部、及び、予め定められたピッチ角及び／又はロール角を格納する既定値格納部のいずれか一つを少なくとも含む。

また、本発明の第２の局面は、ジャイロセンサにより検出される、車両のヨー方向への実質的な角速度を補正する角速度補正方法であって、車両についてピッチ方向及び／又はロール方向への傾斜角を定期的に、ピッチ角及び／又はロール角として算出する角度算出ステップと、車両の姿勢に関する姿勢情報を取得する情報取得ステップと、情報取得ステップで取得された姿勢情報に基づいて、車両のピッチ方向及び／又はロール方向への傾斜角について、少なくとも１つの閾値を設定する閾値設定ステップと、閾値設定ステップにより設定された閾値と、角度算出ステップで算出されたピッチ角及び／又はロール角とに基づいて、補正項を導出する補正項導出ステップと、ジャイロセンサにより検出された角速度を、補正項導出ステップで導出された補正項を使って補正するジャイロ補正ステップとを備える。

以上のように、第１の局面によれば、補正項導出部により、閾値設定部により設定された閾値と、角度算出部で算出されたピッチ角及び／又はロール角とに基づいて、補正項が導出される。このように、第１の局面では、角度算出部で算出されたピッチ角及び／又はロール角が、閾値設定部により設定された閾値に基づいて補正される。それ故、ジャイロ補正部は、より高精度なピッチ角及び／又はロール角を使って、ジャイロセンサから得られる角速度を補正することになる。これによって、ジャイロセンサの出力を精度よく補正可能な角速度補正装置を提供することが可能となる。

また、第２の局面に係る角速度補正方法でも、第１の局面と同様に、ジャイロセンサの出力を精度よく補正することが可能となる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る角速度補正装置の全体構成を示すブロック図である。図１において、角速度補正装置は、典型的には車両用ナビゲーションシステムに搭載され、ジャイロセンサ１１と、角度算出部１２と、角度提供部１３と、情報取得部１４と、閾値設定部１５と、補正項導出部１６と、ジャイロ補正部１７とを備える。

ジャイロセンサ１１は、角速度補正装置が車両用ナビゲーションシステムに搭載されるという観点から、安価な振動型であることが好ましい。振動型のジャイロセンサ１１は、理想的には、角速度ベクトルが水平面に平行になるように取り付けられる。その結果、振動型のジャイロセンサ１１は、実質的に車両のヨー方向周りの角速度ｒを検出して、ジャイロ補正部１７に出力する。なお、ジャイロセンサ１１としては、振動型に限らず、例えば、ガスレート式又は光ファイバ式のように、どのような種類が用いられても構わない。どのような種類が用いられたとしても、ジャイロセンサ１１は、上述のような角速度ｒを検出して、ジャイロ補正部１７に出力する。

角度算出部１２は、本実施形態では、図１に示すように、ピッチ角算出部１２１を含む。ピッチ角算出部１２１は、水平面に対する車両のピッチ方向への傾斜角度をピッチ角θ１として、自律的に算出する。換言すれば、ピッチ角算出部１２１は、車両自体又は車両用ナビゲーションシステムに取り付けられた各種センサ（図示せず）の出力信号から、ピッチ角θ１を算出する。このような自律性を有することにより、ピッチ角算出部１２１は、ピッチ角θ１を定期的に算出することが可能となる。ここで、本実施形態において、定期的とは、分レベル以上の長い期間毎ではなく、秒レベル以下の短い期間毎という意味である。なお、定期的の意味については、後述の第２及び第３の実施形態でも同様である。ピッチ角算出部１２１は典型的には、車両内部に設置される傾斜角センサ又は加速度センサの出力値を使ってピッチ角θ１を算出する。

代替例として、ピッチ角算出部１２１は、車両の前輪及び後輪それぞれのサスペンション近傍に取り付けられるセンサ（図示せず）から、各サスペンションの変動量を取得し、取得した変動量の双方からピッチ角θ１を自律的に算出することも可能である。

また、他の代替例として、ピッチ角算出部１２１は、車輪近傍に取り付けられる車速パルス発生器から得られる車速パルス、又は車両に取り付けられる加速度センサから得られる加速度と、車両のステアリング機構に取り付けられる操舵角センサから得られる操舵量とから、ピッチ角θ１を算出することも可能である。
なお、ピッチ角θ１について自律的な算出については、上述に限らず、他の周知技術が用いられても構わない。

角度提供部１３は、上述の角度算出部１２とは異なる方法でかつ不定期的に車両のピッチ角を提供可能である。また、角度提供部１３は好ましくは、相対的に信頼度の低いピッチ角も提供可能である。ピッチ角を提供するために、本実施形態では、図１に示すように、角度提供部１３は、電波ベースのピッチ角算出部１３１（以下、単に、ピッチ角算出部１３１と称する）と、道路網格納部１３２と、統計処理部１３３と、既定値格納部１３４とを含んでいる。

ピッチ角算出部１３１は、図示しない受信機から情報を取得する。ここで、受信機は、例えばＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）のような車外の測位システムに収容される人工衛星から送られてくる信号から、車両の現在位置を定期的に計算する。計算された現在位置は典型的には、車両が現在位置する緯度、経度及び高度を表す。ピッチ角算出部１３１は、受信機から車両の現在位置を定期的に取得し、少なくとも、前回受け取った車両位置と、今回受け取った車両位置とを保持する。ピッチ角算出部１３１はさらに、前回の車両位置と今回の車両位置との高度差と、前回の車両位置から今回の車両位置までの移動距離とから、車両の現在のピッチ角ａを算出する。

ここで注意を要するのは、車両は、トンネル内、又は周囲に高層ビルが乱立する道路のように、人工衛星からの信号を受信できない場所を走行する場合がある点である。このような場所を走行中、ピッチ角算出部１３１は、ピッチ角ａを算出できない。言い換えれば、人工衛星からの信号を受信可能という条件下で、ピッチ角算出部１３１は、車両のピッチ角を提供することができる。さらに換言すれば、ピッチ角算出部１３１は定期的にピッチ角ａを提供できない。

道路網格納部１３２は、いくつかのノード及びリンクを使って道路網が表現された道路網データを格納する。ノードは、道路網における特徴点を、少なくとも経度座標及び緯度座標で表す。ここで、特徴点の典型例としては、交差点、屈曲点、又は行き止まりの地点である。また、リンクは、２個のノード間、つまり２個の特徴点間の道路区間を表す。本実施形態では、各リンクには、自身が表す道路区間を車両が走行した時における、車両のピッチ角の代表値（以下、単にピッチ角と称する）ｂが割り当てられる。道路網格納部１３２は、このようなピッチ角ｂを提供する。

ここで注意を要するのは、新たな道路が造られたり、取り壊されたりすることは頻繁に起こるため、道路網データで表現される道路網は、実際の道路網と異なる場合がある点である。つまり、現在車両が走行中の道路が、道路網データにリンクとして表現されていない場合がある。従って、車両が走行中の道路区間がリンクとして表現されているという条件下で、道路網格納部１３２は、ピッチ角ｂを提供することができる。換言すれば、道路網格納部１３２は定期的にピッチ角ｂを提供できない。

統計処理部１３３は、補正項導出部１６の出力値θ１、Ｋ・Ｒ１又はＫ・Ｒ２を定期的に取得する。これら出力値θ１、Ｋ・Ｒ１又はＫ・Ｒ２は、従来の技術よりも信頼性の高い車両のピッチ角である。統計処理部１３３は、補正項導出部１６から出力値を受け取り、好ましくは、最近の出力値を予め定められた個数保持する。また、統計処理部１３３は、現在保持する出力値の全て又はいずれかを定期的に統計処理して、統計値ｃを算出する。統計値ｃの典型例としては平均値又は分散値がある。このような統計値ｃの基礎は車両のピッチ角であるため、統計処理部１３３は、車両の現在のピッチ角ｃを推定していることになる。

ここで、注意を要するのは、たとえ、出力値θ１、Ｋ・Ｒ１又はＫ・Ｒ２自体の信頼性が高くても、ピッチ角ｃ自体の信頼性は、上述のピッチ角ａ又はｂのそれよりも劣る点である。なぜなら、車両は起伏のある場所を走行するので、車両が現在走行している道路が登り道から下り道（又は平坦路）へと変化した直後、若しくは下り道から登り道（又は平坦路）に変化した直後では、保持中の出力値の極性が変わってしまう。それ故、このような場合には、統計値（ピッチ角）ｃの信頼性は低くなってしまう。

他にも注意を要するのは、統計処理部１３３が揮発性メモリに出力値θ１、Ｋ・Ｒ１又はＫ・Ｒ２を保持する場合、車両のエンジンを始動させた直後には、揮発性メモリには出力値は保持されていない。また、たとえ不揮発性メモリに出力値θ１、Ｋ・Ｒ１又はＫ・Ｒ２を保持する場合であっても、エンジン始動直後、保持されている過去の出力値は、今回の車両の走行とは無関係になるため、統計処理部１３３は、信頼性の低いピッチ角ｃを算出する可能性が高い。

以上のことから、統計処理部１３３は、アップダウンが頻繁な道路を車両が走行中には、又は車両のエンジンを始動させた直後には、ピッチ角ｃを算出しない方が好ましい。このような場合、統計処理部１３３は、信頼度の高いピッチ角ｃを情報取得部１４に渡せない。

既定値格納部１３４は、予め定められたピッチ角ｄを格納する。ピッチ角ｄは典型的には、本角速度補正装置の工場出荷前に、メーカ側により定められた値である。また、ピッチ角ｄは、工場出荷後、本角速度補正装置のユーザにより設定されても構わない。このようなピッチ角ｄは、実際の車両の走行に関係無く、固定的な値であるため、ピッチ角ｃよりも信頼度の低い値となる。

次に、情報取得部１４、閾値設定部１５、補正項導出部１６及びジャイロ補正部１７について説明するが、これらの説明については、図１だけでなく図２のフローチャートをさらに参照する。ここで、図２は、本角速度補正装置の主要な処理の手順を示すフローチャートである。

まず、情報取得部１４は、車両の姿勢に関する情報としてピッチ角ａ−ｄのいずれかを取得し、取得したものを閾値設定部１５に渡す。具体的には、図２に示すステップＳ１−Ｓ７に従って、情報取得部１４は動作する。

情報取得部１４は、ピッチ角算出部１３１がピッチ角ａを算出可能か否かを判断する（図２；ステップＳ１）。具体的には、受信機が人工衛星からの信号を受信できれば、情報取得部１４は、ステップＳ１においてＹＥＳと判断する。このように判断した場合、情報取得部１４は、ピッチ角算出部１３１からピッチ角ａを受け取り、閾値設定部１５に渡す（ステップＳ２）。逆に、ステップＳ１でＮＯと判断した場合、情報取得部１４は、道路網格納部１３２に、車両が走行中の道路区間を表すリンクが存在するか否かを判断する（ステップＳ３）。

具体的には、周知技術に従って算出された車両の現在位置が、道路網データを構成するリンクのいずれかにマップマッチングできれば、情報取得部１４は、ステップＳ３においてＹＥＳと判断する。このように判断した場合、情報取得部１４は、対象となるリンクに割り当てられたピッチ角ｂを道路網格納部１３２から読み出し、閾値設定部１５に渡す（ステップＳ４）。

逆に、ステップＳ３でＮＯと判断した場合、情報取得部１４は、統計処理部１３３が信頼度の高いピッチ角ｃを算出可能か否かを判断する（ステップＳ５）。ＹＥＳと判断した場合、情報取得部１４は、統計処理部１３３からピッチ角ｃを受け取り、閾値設定部１５に渡す（ステップＳ６）。逆に、ステップＳ６でＮＯと判断した場合、情報取得部１４は、既定値格納部１３４からピッチ角ｄを取得して、閾値設定部１５に渡す（ステップＳ７）。なお、信頼度の高いピッチ角ｃを算出できない場合としては、統計処理部１３３が統計処理に適した個数の出力値θ１、Ｋ・Ｒ１又はＫ・Ｒ２を保持していない場合、又は、現在保持する出力値の極性が頻繁に時間変化している場合が典型的である。

次に、閾値設定部１５について説明する。閾値設定部１５は、情報取得部１４から受け取ったピッチ角ａ、ｂ、ｃ及びｄのいずれかに、予め定められた許容範囲Ｍを加算して、上限値Ｒ１を算出する（ステップＳ８）。
さらに、閾値設定部１５は、今回受け取ったピッチ角ａ、ｂ、ｃ及びｄのいずれかから、許容範囲Ｍを減算して、下限値Ｒ２を算出する（ステップＳ９）。なお、本実施形態では、ステップＳ８及びＳ９で用いられる許容範囲は同じ値Ｍとして説明したが、これに限らず、両許容範囲は互いに異なる値であってもよい。
閾値設定部１５は、以上のようにして算出した上限値Ｒ１及び下限値Ｒ２を、閾値Ｒ１及びＲ２として補正項導出部１６に渡す（ステップＳ１０）。

次に、補正項導出部１６について説明する。補正項導出部１６は、ピッチ角算出部１２１からピッチ角θ１を、さらに閾値設定部１５から閾値Ｒ１及びＲ２を受け取る（ステップＳ１１）。
その後、補正項導出部１６は、今回得られたピッチ角θ１が、今回得られた上限値Ｒ１以下であるかを判断する（ステップＳ１２）。ＮＯと判断した場合、補正項導出部１６は、何らかの理由でピッチ角算出部１２１により自律的に算出されたピッチ角θ１に誤差が重畳されているとみなして、上限値Ｒ１に所定値Ｋを乗算して、補正項Ｋ・Ｒ１を導出する（ステップＳ１３）。ここで、所定値Ｋは、各種センサのノイズマージンを考慮して予め設定される正の値である。また、ステップＳ１２でＹＥＳと判断した場合、補正項導出部１６は、今回のピッチ角θ１が、今回の下限値Ｒ２以上であるかを判断する（ステップＳ１４）。

ステップＳ１４でＮＯと判断した場合、補正項導出部１６は、上述と同様にピッチ角θ１に誤差があるとみなして、下限値Ｒ２に所定値Ｋを乗算して、補正項Ｋ・Ｒ２を導出する（ステップＳ１５）。なお、本実施形態では、ステップＳ１３及びＳ１５で用いられる所定値は同じ値Ｋとして説明したが、これに限らず、両所定値は互いに異なる値であってもよい。逆にステップＳ１４でＹＥＳと判断した場合、つまり、ピッチ角θ１が下限値Ｒ２以上であって上限値Ｒ１以下の値である場合には、補正項導出部１６は、今回のピッチ角θ１を補正項として決定する（ステップＳ１６）。
以上の判断結果に応じて、補正項導出部１６は、補正項Ｋ・Ｒ１、Ｋ・Ｒ２及びθ１のいずれかを、ジャイロ補正部１７及び統計処理部１３３に渡す（ステップＳ１７）。

次に、ジャイロ補正部１７について説明する。ジャイロ補正部１７は、補正項導出部１６から補正項Ｋ・Ｒ１、Ｋ・Ｒ２及びθ１のいずれかを受け取り、さらに、ジャイロセンサ１１から角速度ｒを受け取る（ステップＳ１８）。その後、ジャイロ補正部１７は、次式（１）に従って、今回受け取った角速度ｒを、鉛直軸周りの角速度ｒ’に補正する（ステップＳ１９）。
ｒ’＝ｒ／ｃｏｓα …（１）
ここで、αは、Ｒ２≦θ１≦Ｒ１の場合、θ１である。また、Ｒ１＜θ１の場合、αは、Ｋ・Ｒ１である。さらに、θ１＜Ｒ２の場合、αは、Ｋ・Ｒ２である。

以上説明したように、ピッチ角算出部１２１は、車両に取り付けられる各種センサを用いて、ピッチ角θ１を自律的に算出する。ここで、各種センサからの出力値は、ドリフトに代表される様々な要因により誤差を含む場合がある。このような出力値の誤差は、ピッチ角θ１に伝搬する場合があり、さらには、角速度ｒ’にも伝搬しうる。しかしながら、本角速度補正装置によれば、不定期的にではあるが、角度提供部１３から得られる高精度なピッチ角ａ又はｂを使って、閾値設定部１５は、上限値Ｒ１及び下限値Ｒ２を設定する。さらに、補正項導出部１６は、ピッチ角算出部１２１から得られるピッチ角θ１が上限値Ｒ１を超えたり、下限値Ｒ２を下回ったりすると、ピッチ角θ１には大きな誤差が含まれているとみなし、ピッチ角θ１を使うことなく、補正項Ｋ・Ｒ１又はＫ・Ｒ２を導出する。ジャイロ補正部１７は、このような補正項を使って、ジャイロセンサ１１から得られる角速度ｒを補正する。このように、本角速度補正装置によれば、ピッチ角θ１が角速度ｒ’に与えうる誤差の影響を好適に抑え、ジャイロセンサ１１の出力値ｒを精度よく補正することが可能となる。

また、前述したように、角度提供部１３において、ピッチ角算出部１３１及び道路網格納部１３２は不定期的にしかピッチ角ａ及びｂを提供できない。それ故、本角速度補正装置では、ピッチ角算出部１３１及び道路網格納部１３２の組み合わせを備え、これによって、情報取得部１４が精度の高いピッチ角ａ又はｂを高い確率で得ることができるようにしている。さらに、統計処理部１３３を備えることにより、たとえ、ピッチ角ａ及びｂの双方を取得できなくとも、情報取得部１４は、補正項導出部１６が過去に出力した補正項（ピッチ角）θ１、Ｋ・Ｒ１及びＫ・Ｒ２から統計処理部１３３により算出されたピッチ角ｃを得ることができる。これによって、閾値設定部１５は、ほぼ全ての時間にわたって、精度の高い上限値Ｒ１及び下限値Ｒ２を設定することが可能となる。

なお、以上の説明では、角速度補正装置は、ピッチ角算出部１３１及び道路網格納部１３２の双方を備えるとして説明したが、これに限らず、角速度補正装置は、いずれか一方を備えている場合にも、上述と同様の効果を奏する。

また、以上の説明では、図２から明らかなように、情報取得部１４は、まず、ピッチ角算出部１３１からピッチ角ａを取得するように試み、ピッチ角ａを取得できない場合に、道路網格納部１３２からピッチ角ｂを取得するように試みていた。以上から明らかなように、情報取得部１４は、ピッチ角算出部１３１を優先していた。しかし、ピッチ角ａ及びｂの精度については優劣をつけがたいので、情報取得部１４は、ピッチ角算出部１３１に先だって、道路網格納部１３２からピッチ角ｂを取得するように試みても構わない。

また、以上の説明では、閾値設定部１５は、上限値Ｒ１及び下限値Ｒ２のみを設定するとして説明したが、これに限らず、下限値Ｒ２から上限値Ｒ１までの範囲を、いくつかの小さな範囲に区分し、さらに区分された各範囲に代表値を割り当てても構わない。この場合、補正項導出部１６は、ピッチ角θ１が属する範囲に割り当てらた代表値を、補正項として決定する。

（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る角速度補正装置の全体構成を示すブロック図である。図３において、角速度補正装置は、ジャイロセンサ２１と、角度算出部２２と、角度提供部２３と、情報取得部２４と、閾値設定部２５と、補正項導出部２６と、ジャイロ補正部２７とを備える。
ジャイロセンサ２１については、第１の実施形態におけるジャイロセンサ１１と同様であるため、その詳細な説明を省略する。

角度算出部２２は、本実施形態では、図３に示すように、ロール角算出部２２１を含む。ロール角算出部２２１は、水平面に対する車両のロール方向への傾斜角度をロール角θ２として、自律的に算出する。換言すれば、ロール角算出部２２１は、車両自体又は車両用ナビゲーションシステムに取り付けられた各種センサ（図示せず）の出力信号から、ロール角θ２を算出する。このような自律性を有することにより、ロール角算出部２２１は、ロール角θ２を定期的に算出することが可能となる。ロール角θ２の算出には、車両内部に設置される傾斜角センサ又は加速度センサの出力値を使うことが典型的である。

代替的には、車両の左右両輪のサスペンション近傍に取り付けられるセンサ（図示せず）から得られる各サスペンションの変動量からもロール角θ２を算出することができる。
さらに代替的には、車速パルス発生器からの車速パルス、又は加速度センサからの加速度と、車両のステアリング機構に取り付けられる操舵角センサから得られる操舵量とからも、ロール角θ２を算出することも可能である。
なお、ロール角θ２について自律的な算出については、上述に限らず、他の周知技術が用いられても構わない。

角度提供部２３は、上述の角度算出部２２とは異なる方法でかつ不定期的に車両のロール角を提供可能である。また、角度提供部１３は好ましくは、相対的に信頼度の低いロール角も提供可能である。ロール角を提供するために、本実施形態では、図３に示すように、角度提供部２３は、道路網格納部２３１と、統計処理部２３２と、既定値格納部２３３とを含んでいる。

道路網格納部２３１は、第１の実施形態で説明したような道路網データを格納する。ただし、本実施形態では、各リンクには、自身が表す道路区間を車両が走行した時における、車両のロール角の代表値（以下、単にロール角と称する）ｅが割り当てられる。道路網格納部２３１は、このようなロール角ｅを提供する。ここで、第１の実施形態における道路網格納部１３２の場合と同様、道路網格納部２３１は、リンクとして表現されている道路区間を車両が走行中の間に限り、ロール角ｅを提供できる。

統計処理部２３２は、補正項導出部２６の出力値θ２、Ｋ・Ｒ３又はＫ・Ｒ４を定期的に取得する。これら出力値θ２、Ｋ・Ｒ３又はＫ・Ｒ４は、従来の技術よりも信頼性の高い車両のロール角である。統計処理部２３２は、前述の統計処理部１３３と同様に、補正項導出部２６から最近受け取ったいくつかの出力値を定期的に統計処理して、典型的には平均値又は分散値である統計値ｆを算出する。統計値ｆの基礎は車両のロール角であるため、統計処理部２３２は、車両の現在のロール角ｆを推定していることになる。ここで、第１の実施形態における統計処理部１３３の場合と同様に、統計値（ロール角）ｆの信頼性はロール角ｅよりも低くなってしまう。

既定値格納部２３３は、予め定められたロール角ｇを格納する。ロール角ｇは、ピッチ角ｄと同様、本角速度補正装置の工場出荷前にメーカ側により設定されたり、工場出荷後、本角速度補正装置のユーザにより設定されたりする。このようなロール角ｇは、固定的な値であるため、ロール角ｅよりも信頼度の低い値となる。

次に、情報取得部２４、閾値設定部２５、補正項導出部２６及びジャイロ補正部２７について説明するが、これらの説明については、図３だけでなく図４のフローチャートをさらに参照する。ここで、図４は、本角速度補正装置の主要な処理の手順を示すフローチャートである。

まず、情報取得部２４は、車両の姿勢に関する情報としてロール角ｅ−ｇのいずれかを取得し、取得したものを閾値設定部２５に渡す。具体的には、図４に示すステップＳ２１−Ｓ２５に従って、情報取得部２４は動作する。

情報取得部２４は、まず、道路網格納部２３１に、図２のステップＳ３と同様にして、車両が走行中の道路区間を表すリンクが存在するか否かを判断する（ステップＳ２１）。ＹＥＳと判断した場合、情報取得部２４は、対象となるリンクに割り当てられたロール角ｅを道路網格納部２３１から読み出し、閾値設定部２５に渡す（ステップＳ２２）。逆に、ステップＳ２１でＮＯと判断した場合、情報取得部２４は、統計処理部２３２が信頼度の高いロール角ｆを算出可能か否かを判断する（ステップＳ２３）。

情報取得部２４は、ステップＳ２３においてＹＥＳと判断した場合、統計処理部２３２からロール角ｆを受け取り、閾値設定部２５に渡す（ステップＳ２４）。逆に、ステップＳ２３でＮＯと判断した場合、情報取得部２４は、既定値格納部２３３からロール角ｇを取得して、閾値設定部２５に渡す（ステップＳ２５）。なお、信頼度の高いロール角ｇを算出できない場合としては、図２のステップＳ７で説明したものと同様の例がある。

次に、閾値設定部２５について説明する。閾値設定部２５は、情報取得部２４からのロール角ｅ、ｆ又はｇに、前述の許容範囲Ｍを加算して、上限値Ｒ３を算出する（ステップＳ２６）。さらに、閾値設定部２５は、今回のロール角ｅ、ｆ又はｇから、許容範囲Ｍを減算して、下限値Ｒ４を算出する（ステップＳ２７）。なお、許容範囲Ｍについては、第１の実施形態と同様、互いに異なる値であってもよい。以上のようにして算出した上限値Ｒ３及び下限値Ｒ４を、閾値設定部２５は、閾値Ｒ３及びＲ４として補正項導出部２６に渡す（ステップＳ２８）。

次に、補正項導出部２６について説明する。補正項導出部２６は、ロール角算出部２２１からロール角θ２を、さらに閾値設定部２５から閾値Ｒ３及びＲ４を受け取り（ステップＳ２９）、その後、今回のロール角θ２が、今回得られた上限値Ｒ３以下であるかを判断する（ステップＳ３０）。ＮＯと判断した場合、補正項導出部２６は、今回受け取ったロール角θ２が大きな誤差を含むとして、第１の実施形態で述べた所定値Ｋを、上限値Ｒ３に乗算して、補正項Ｋ・Ｒ３を導出する（ステップＳ３１）。逆に、ＹＥＳと判断した場合、補正項導出部２６は、今回のロール角θ２が、今回の下限値Ｒ４以上であるかを判断する（ステップＳ３２）。

補正項導出部２６は、ステップＳ３２でＮＯと判断した場合、上述と同様にロール角θ２に誤差があるとみなして、下限値Ｒ４に所定値Ｋを乗算して、補正項Ｋ・Ｒ４を導出する（ステップＳ３３）。逆に、ステップＳ３２でＹＥＳと判断した場合、補正項導出部２６は、今回のロール角θ２を補正項として決定する（ステップＳ３４）。
以上の判断結果に応じて、補正項導出部２６は、補正項Ｋ・Ｒ３、Ｋ・Ｒ４及びθ２のいずれかを、ジャイロ補正部２７及び統計処理部２３２に渡す（ステップＳ３５）。

次に、ジャイロ補正部２７について説明する。ジャイロ補正部２７は、補正項導出部２６から補正項Ｋ・Ｒ３、Ｋ・Ｒ４及びθ２のいずれかを受け取り、さらに、ジャイロセンサ２１から角速度ｒを受け取る（ステップＳ３６）。その後、ジャイロ補正部２７は、次式（２）に従って、今回受け取った角速度ｒを、鉛直軸周りの角速度ｒ”に補正する（ステップＳ３７）。
ｒ”＝ｒ／ｃｏｓβ …（２）
ここで、βは、Ｒ４≦θ２≦Ｒ３の場合、θ２である。また、Ｒ３＜θ２の場合、βは、Ｋ・Ｒ３である。さらに、θ２＜Ｒ４の場合、αは、Ｋ・Ｒ４である。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の処理により、ロール角θ２が角速度ｒ”に与えうる誤差の影響を好適に抑え、ジャイロセンサ１１の出力値ｒを精度よく補正することが可能となる。

また、前述したように、角度提供部２３において、道路網格納部２３１は不定期的にしかロール角ｅを提供できない。それ故、本角速度補正装置では、統計処理部２３２を備えることにより、たとえ、ロール角ｅを取得できなくとも、情報取得部２４は、統計処理部２３２により算出されたロール角ｆを得ることができる。これによって、閾値設定部２５は、ほぼ全ての時間にわたって、精度の高い上限値Ｒ３及び下限値Ｒ４を設定することが可能となる。

また、以上の説明では、本角速度補正装置は、道路網格納部２３１を備えるとして説明したが、これに限らず、角速度補正装置は、第１の実施形態のピッチ角算出部１３１と同様に、電波ベースのロール角算出部を備えていても構わない。ただし、ロール角θ２は、ピッチ角θ１とは異なり、車両の進行方向周りの角度であるため、人工衛星からの信号を受信するアンテナを車両の左右両端に設置しなければ、正確なロール角を算出することができない。

（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態に係る角速度補正装置の全体構成を示すブロック図である。図５において、角速度補正装置は、極めて簡単に述べると、従前の２実施形態に係るものの組み合わせであって、ジャイロセンサ３１と、角度算出部３２と、角度提供部３３と、情報取得部３４と、閾値設定部３５と、補正項導出部３６と、ジャイロ補正部３７とを備える。
ジャイロセンサ３１については、前述のジャイロセンサ１１及び２１と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
角度算出部３２は、本実施形態では、図５に示すように、前述のピッチ角算出部１２１及びロール角算出部２２１を含む。

角度提供部３３は、上述の角度算出部３２とは異なる方法でかつ不定期的に車両のロール角及びピッチ角を提供可能である。また、角度提供部３３は好ましくは、相対的に信頼度の低いロール角及びピッチ角も提供可能である。ロール角及びピッチ角を提供するために、本実施形態では、図５に示すように、角度提供部３３は、前述の電波ベースのピッチ角算出部１３１（以下、単に、ピッチ角算出部１３１と称する）と、道路網格納部３３１と、統計処理部３３２と、既定値格納部３３３とを含んでいる。

道路網格納部３３１は、従前の実施形態で説明したような道路網データを格納する。ただし、本実施形態では、各リンクには、自身が表す道路区間を車両が走行した時における、車両のピッチ角の代表値（以下、単にピッチ角と称する）ｂ、及び車両のロール角の代表値（以下、単にロール角と称する）ｅの双方が割り当てられる。道路網格納部３３１は、このようなピッチ角ｂ及びロール角ｅの双方を提供する。従前の実施形態の説明から明らかなように、道路網格納部３３１は、リンクとして表現されている道路区間を車両が走行中の間に限り、ピッチ角ｂ及びロール角ｅを提供できる。

統計処理部３３２は、補正項導出部３６の出力値θ１、Ｋ・Ｒ１又はＫ・Ｒ２と、出力値θ２、Ｋ・Ｒ３又はＫ・Ｒ４とを定期的に取得する。統計処理部３３２は、前述の統計処理部１３３及び２３２と同様にして、車両の現在のピッチ角ｃ及びロール角ｆを推定する。
既定値格納部３３３は、前述のピッチ角ｄ及びロール角ｇを格納する。

次に、情報取得部３４、閾値設定部３５、補正項導出部３６及びジャイロ補正部３７について説明するが、これらの説明については、図５だけでなく図６及び図７のフローチャートをさらに参照する。ここで、図６及び図７は、本角速度補正装置の主要な処理の手順を示すフローチャートの前半部分及び後半部分である。

まず、情報取得部３４は、車両の姿勢に関する情報として、ピッチ角ａ−ｄのいずれかと、ロール角ｅ−ｇのいずれかとを取得し、取得したものを閾値設定部３５に渡す。具体的には、以下のように、情報取得部３４は動作する。

情報取得部３４は、まず、前述のステップＳ１と同様にして、ピッチ角算出部１３１がピッチ角ａを算出可能か否かを判断する（図６；ステップＳ４１）。ＹＥＳと判断した場合、情報取得部３４は、ピッチ角算出部１３１からピッチ角ａを受け取り、保持する（ステップＳ４２）。逆に、ステップＳ４１でＮＯと判断した場合、またはステップＳ４２の後、情報取得部３４は、前述のステップＳ３と同様にして、道路網格納部３３１に、車両が走行中の道路区間を表すリンクが存在するか否かを判断する（ステップＳ４３）。

ステップＳ４３でＹＥＳと判断した場合であって、さらに現在ピッチ角ａを保持している場合（ステップＳ４４）、情報取得部３４は、対象となるリンクに割り当てられたロール角ｅを道路網格納部３３１から読み出す。その後、情報取得部３４は、現在保持しているピッチ角ａ及びロール角ｅを、閾値設定部３５に渡す（ステップＳ４５）。また、ステップＳ４４において、ピッチ角ａを保持していない場合には、情報取得部３４は、対象となるリンクに割り当てられたピッチ角ｂ及びロール角ｅの双方を道路網格納部３３１から読み出し、それらを閾値設定部３５に渡す（ステップＳ４６）。

また、ステップＳ４３でＮＯと判断した場合、情報取得部３４は、統計処理部３３２が信頼度の高いピッチ角ｃ及びロール角ｆを算出可能か否かを判断する（ステップＳ４７）。ＹＥＳと判断した場合であって、さらに現在ピッチ角ａを保持している場合（ステップＳ４８）、情報取得部３４は、統計処理部３３２からロール角ｆを受け取る。その後、情報取得部３４は、現在保持しているピッチ角ａ及びロール角ｆを、閾値設定部３５に渡す（ステップＳ４９）。ステップＳ４８においてピッチ角ａを保持していない場合、情報取得部３４は、統計処理部３３２からピッチ角ｃ及びロール角ｆの双方を受け取り、これらを閾値設定部３５に渡す（ステップＳ５０）。

また、ステップＳ４７でＮＯと判断した場合であって、さらに現在ピッチ角ａを保持している場合（ステップＳ５１）、情報取得部３４は、固定値格納部３３３からロール角ｇを受け取る。その後、情報取得部３４は、現在保持しているピッチ角ａ及びロール角ｇを、閾値設定部３５に渡す（ステップＳ５２）。また、ステップＳ５１においてピッチ角ａを保持していない場合、情報取得部３４は、既定値格納部３３３からピッチ角ｄ及びロール角ｇの双方を受け取り、これらを閾値設定部３５に渡す（ステップＳ５３）。

次に、閾値設定部３５について説明する。閾値設定部３５は、前述のステップＳ８及びＳ９と同様にして、ピッチ角θ１について上限値Ｒ１及び下限値Ｒ２を算出する（図７；ステップＳ５４及びＳ５５）。さらに、閾値設定部３５は、前述のステップＳ２６及びＳ２７と同様にして、ロール角θ２について上限値Ｒ３及び下限値Ｒ４を算出する（ステップＳ５６及びＳ５７）。ステップＳ５４−Ｓ５７の全てが終了後、閾値設定部３５は、上限値Ｒ１及び下限値Ｒ２を閾値Ｒ１及びＲ２として、さらに、上限値Ｒ３及び下限値Ｒ４を閾値Ｒ３及びＲ４として、補正項導出部３６に渡す（ステップＳ５８）。

次に、補正項導出部３６について説明する。補正項導出部３６は、ピッチ角算出部１２１からピッチ角θ１を、ロール角算出部２２１からロール角θ２と、さらに閾値設定部３５から閾値Ｒ１−Ｒ４を受け取る（ステップＳ５９）。その後、補正項導出部３６は、前述のステップＳ１２−Ｓ１６（図２参照）と同様の処理を行って、補正項Ｋ・Ｒ１、Ｋ・Ｒ２及びθ１のいずれかを導出する（ステップＳ６０−６４）。さらに、補正項導出部３６は、前述のステップＳ３０−Ｓ３４（図４参照）と同様の処理を行って、補正項Ｋ・Ｒ３、Ｋ・Ｒ４及びθ２のいずれかを導出する（ステップＳ６５−Ｓ６９）。以上の処理により得られた補正項Ｋ・Ｒ１、Ｋ・Ｒ２及びθ１のいずれかと、補正項Ｋ・Ｒ２、Ｋ・Ｒ４及びθ２のいずれかとを、補正項導出部３６は、ジャイロ補正部３７及び統計処理部３３２に渡す（ステップＳ７０）。

次に、ジャイロ補正部３７について説明する。ジャイロ補正部３７は、補正項導出部３６から２個の補正項を受け取り、さらに、ジャイロセンサ１１から角速度ｒを受け取る（ステップＳ７１）。その後、ジャイロ補正部３７は、次式（３）に従って、今回受け取った角速度ｒを、鉛直軸周りの角速度ｒ^* に補正する（ステップＳ７２）。
ｒ^* ＝ｒ／（ｃｏｓα・ｃｏｓβ） …（３）
ここで、α及びβについては、従前の実施形態で説明した通りである。

以上説明したように、本実施形態によれば、従前の実施形態を組み合わせることにより、ピッチ角θ１及びロール角θ２の双方が角速度ｒ^* に与えうる誤差の影響を好適に抑え、ジャイロセンサ１１の出力値ｒを精度よく補正することが可能となる。

また、本角速度補正装置は、第２の実施形態で説明したような電波ベースのロール角算出部を備えていても構わない。

本発明に係る角速度補正装置は、ジャイロセンサの出力を精度よく補正できるという技術的効果が要求される車両用ナビゲーションシステム等の用途に適用可能である。

本発明の第１の実施形態に係る角速度補正装置の全体構成を示すブロック図 図１に示す角速度補正装置の主要な処理の手順を示すフローチャート 本発明の第２の実施形態に係る角速度補正装置の全体構成を示すブロック図 図３に示す角速度補正装置の主要な処理の手順を示すフローチャート 本発明の第３の実施形態に係る角速度補正装置の全体構成を示すブロック図 図５に示す角速度補正装置の主要な処理の手順を示すフローチャートの前半部分 図５に示す角速度補正装置の主要な処理の手順を示すフローチャートの後半部分

符号の説明

１１，２１，３１ ジャイロセンサ
１２，２２，３２ 角度算出部
１２１ ピッチ角算出部
２２１ ロール角算出部
１３，２３，３３ 角度提供部
１３１ 電波ベースのピッチ角算出部
１３２，２３１，３３１ 道路網格納部
１３３，２３２，３３２ 統計処理部
１３４，２３３，３３３ 既定値格納部
１４，２４，３４ 情報取得部
１５，２５，３５ 閾値設定部
１６，２６，３６ 補正項導出部
１７，２７，３７ ジャイロ補正部

Claims (7)

1. 角速度補正装置であって、
   実質的に車両のヨー方向への角速度を検出するジャイロセンサと、
   前記車両についてピッチ方向及び／又はロール方向への傾斜角を定期的に、ピッチ角及び／又はロール角として算出する角度算出部と、
   前記車両の姿勢に関する姿勢情報を取得する情報取得部と、
   前記情報取得部で取得された姿勢情報に基づいて、前記車両のピッチ方向及び／又はロール方向への傾斜角について、少なくとも１つの閾値を設定する閾値設定部と、
   前記閾値設定部により設定された閾値と、前記角度算出部で算出されたピッチ角及び／又はロール角とに基づいて、補正項を導出する補正項導出部と、
   前記ジャイロセンサにより検出された角速度を、前記補正項導出部で導出された補正項を使って補正するジャイロ補正部とを備える、角速度補正装置。
2. 前記閾値設定部は、前記車両のピッチ方向及び／又はロール方向への傾斜角について上限値を閾値として設定し、
   前記補正項導出部は、前記閾値設定部により設定された上限値を、前記角度算出部で算出されたピッチ角及び／又はロール角が超える場合には、当該上限値に基づいて補正項を導出する、請求項１に記載の角速度補正装置。
3. 前記閾値設定部は、前記車両のピッチ方向及び／又はロール方向への傾斜角について下限値を閾値として設定し、
   前記補正項導出部は、前記閾値設定部により設定された下限値を、前記角度算出部で算出されたピッチ角及び／又はロール角が下回る場合には、当該下限値に基づいて補正項を導出する、請求項１に記載の角速度補正装置。
4. 前記閾値設定部は、前記車両のピッチ方向及び／又はロール方向への傾斜角について上限値及び下限値の双方を、前記閾値として設定し、
   前記補正項導出部は、前記角度算出部で算出されたピッチ角及び／又はロール角が、前記閾値設定部により設定された下限値以上でかつ前記閾値設定部により設定された上限値以下である場合には、当該ピッチ角及び／又は当該ロール角に基づいて補正項を導出する、請求項１に記載の角速度補正装置。
5. 前記車両のピッチ方向及び／又はロール方向への傾斜角をピッチ角及び／又はロール角として、不定期的に提供する角度提供部をさらに備え、
   前記情報取得部は、前記角度提供部で算出されたピッチ角及び／又はロール角を姿勢情報として取得する、請求項１に記載の角速度補正装置。
6. 前記角度提供部は、
   人工衛星からの受信信号に基づいて、前記車両のピッチ角及び／又はロール角を算出する、電波ベースの傾斜角算出部、
   道路網を構成する複数の道路区間毎に、前記車両のピッチ方向及び／又はロール方向への代表的な傾斜角を格納する道路網格納部、
   前記補正項導出部により過去に導出されたいくつかの補正項を統計処理することにより、前記車両のピッチ角及び／又はロール角を推定する統計処理部、及び、
   予め定められたピッチ角及び／又はロール角を格納する既定値格納部のいずれか一つを少なくとも含む、請求項５に記載の角速度補正装置。
7. ジャイロセンサにより検出される、車両のヨー方向への実質的な角速度を補正する角速度補正方法であって、
   前記車両についてピッチ方向及び／又はロール方向への傾斜角を定期的に、ピッチ角及び／又はロール角として算出する角度算出ステップと、
   前記車両の姿勢に関する姿勢情報を取得する情報取得ステップと、
   前記情報取得ステップで取得された姿勢情報に基づいて、前記車両のピッチ方向及び／又はロール方向への傾斜角について、少なくとも１つの閾値を設定する閾値設定ステップと、
   前記閾値設定ステップにより設定された閾値と、前記角度算出ステップで算出されたピッチ角及び／又はロール角とに基づいて、補正項を導出する補正項導出ステップと、
   前記ジャイロセンサにより検出された角速度を、前記補正項導出ステップで導出された補正項を使って補正するジャイロ補正ステップとを備える、角速度補正方法。
   
   
   

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