JP2006058117A

JP2006058117A - 車両の相対方位検出装置

Info

Publication number: JP2006058117A
Application number: JP2004239561A
Authority: JP
Inventors: Junichi Yamamoto; 順一山本
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2004-08-19
Filing date: 2004-08-19
Publication date: 2006-03-02

Abstract

【課題】ジャイロセンサを利用することなく、かつ、精度良く、車両の相対方位を検出することができる車両の相対方位検出装置を提供する。
【解決手段】この相対方位検出装置は、車両のハンドル操作に基づいて車両の相対方位を検出するものであって、操舵角度検出手段５０によりハンドルの操舵角度を検出し、絶対方位検出手段２０によって車両の絶対方位を検出し、検出された操舵角度と絶対方位とに基づいて単位操舵角度あたりの方位変化量を係数として算出し、ハンドル操作時に操舵角度と予め求められている当該係数とに基づいて車両の相対方位を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のハンドル操作に基づいて車両の相対方位を検出する車両の相対方位検出装置に関する。

車両用ナビゲーション装置は、車両の走行軌跡を推測航法により求めるに際し、車両の相対方位に基づく計算を行っている。かかる相対方位を検出する手段として、ジャイロセンサが広く利用されている。例えば、下記特許文献１は、そのような利用を目的として、ＧＰＳ（Global Positioning System）を利用してジャイロセンサの単位電圧あたりの方位変化量を係数として算出する装置を開示している。

しかし、ジャイロセンサを利用する場合、以下のような問題がある。
（１）熱により基準電圧（オフセット）が変化するため、オフセット電圧の計算も必要となるなど、誤差要因が多い。
（２）水平な場所に置く必要があるなど、設置場所についての制約がある。
（３）ナビゲーション装置のコストアップを招く。

特開平９−２５７４８７号公報

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ジャイロセンサを利用することなく、かつ、精度良く、車両の相対方位を検出することができる車両の相対方位検出装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、車両のハンドル操作に基づいて車両の相対方位を検出する車両の相対方位検出装置であって、ハンドルの操舵角度を検出する操舵角度検出手段と、車両の絶対方位を検出する絶対方位検出手段と、前記操舵角度検出手段によって検出される操舵角度と、前記絶対方位検出手段によって検出される絶対方位と、に基づいて、単位操舵角度あたりの方位変化量を係数として算出する係数算出手段と、前記操舵角度検出手段によって検出される操舵角度と、前記係数算出手段によって算出される係数と、に基づいて、車両の相対方位を算出する相対方位算出手段と、を具備することを特徴とする、車両の相対方位検出装置が提供される。

また、本発明によれば、好ましくは、前記係数算出手段は、同一回転方向の曲線区間を車両が走行中であることを条件として、該係数の算出を行う。

また、本発明によれば、好ましくは、前記係数算出手段は、車両の方位変化が所定値以下の状態が所定時間以上、連続して検出されるときに、車両が直線区間を走行中であると判断する。

また、本発明によれば、好ましくは、前記係数算出手段は、同一方向への車両の方位変化が所定時間以上、連続して検出されるときに、車両が同一回転方向の曲線区間を走行中であると判断する。

また、本発明によれば、好ましくは、前記係数算出手段は、前記曲線区間を挟む二つの直線区間のなす角度が所定範囲内にあるときのみ、該係数の算出を行う。

上述した、本発明に係る車両の相対方位検出装置においては、ジャイロセンサを利用することなく、かつ、精度良く、車両の相対方位を検出することが可能となる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明による車両の相対方位検出装置の一実施形態を備えた車載システムの構成を示す図である。同図において、符号１０で示されるのは、車両用ナビゲーション装置である。このナビゲーション装置１０は、マイクロコンピュータ１１、メモリ１２及びグラフィックコントローラ１３を備える。更に、ナビゲーション装置１０は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からＧＰＳアンテナ２０を介して情報を受信してデコードするレシーバ１４と、車載ＬＡＮ（Local Area Network）３０と接続するためのドライバ１５とを備える。

そして、車載ＬＡＮ３０を介して、ナビゲーション装置１０は、車両の電子制御を実行する車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０と接続されている。この車両ＥＣＵ４０は、ハンドルの操舵角度を検出するステアリングセンサ５０の出力信号を入力する。したがって、ナビゲーション装置１０は、車載ＬＡＮ３０を介して車両ＥＣＵ４０と通信することにより、ハンドルの操舵角度についてのデータを取得することができる。

本実施形態において、マイクロコンピュータ１１は、一定時間周期（例えば、５００ｍｓ）でＧＰＳデータに基づく絶対方位データを取得するとともに、同一周期でステアリングセンサの出力に基づく操舵角度（当該周期に対応する一定時間あたりの操舵角度）を取得する。そして、マイクロコンピュータ１１は、逐次取得される操舵角度及びＧＰＳ方位を、メモリ１２内に設けられた操舵角度格納バッファ及びＧＰＳ方位格納バッファにそれぞれ格納して蓄積する。

図２は、操舵角度格納バッファ及びＧＰＳ方位格納バッファを示す図である。これらのバッファの各々は、リングバッファとして構成され、最後のロケーションへの格納が終了すると、最初のロケーションから再び格納が開始される。なお、本実施形態においては、操舵角度格納バッファ及びＧＰＳ方位格納バッファの各々の格納個数は、ともに、６４である。

そして、マイクロコンピュータ１１は、操舵角度格納バッファを参照し、操舵角度が連続して同一方向に変化している区間を検索する。例えば、図２において、θ３、θ４及びθ５で構成される区間が連続して同一方向（この例では、正の方向）に変化している区間であることが検出される。次いで、マイクロコンピュータ１１は、その区間に対応するＧＰＳ方位格納バッファの区間を検索する。図２の例では、θ３、θ４及びθ５で構成される区間に対応するｄｉｒ３、ｄｉｒ４及びｄｉｒ５で構成される区間が検出されることとなる。

次いで、マイクロコンピュータ１１は、検出された区間において、操舵角度の累積値を求め、その累積値で当該区間におけるＧＰＳ方位変化量を除することで、単位操舵角度あたりの方位変化量を求める。すなわち、図２の例では、
（ｄｉｒ５−ｄｉｒ３）／（θ３＋θ４＋θ５）
なる演算により、単位操舵角度あたりの方位変化量が求められる。

このようにして単位操舵角度あたりの方位変化量が既に求められたときには、その後、マイクロコンピュータ１１は、ステアリングセンサによって検出される操舵角度に、単位操舵角度あたりの方位変化量を係数として乗ずることによって、ハンドル操作時の車両の相対方位を算出し、ナビゲーションにおける推測航法を実現することができる。このように、本発明によれば、ジャイロセンサを使用することなく、相対方位を検出することができる。

ところで、ＧＰＳ方位取得タイミングと操舵角度取得タイミングとの間にある程度の誤差が発生することは避けられず、その誤差の存在のため、曲線走行中に前述のように単位操舵角度あたりの方位変化量を計算すると、誤差が発生するおそれがある。

その一方、直線走行中と判定されたときには、取得タイミングにずれがあっても、操舵角度の累積値及び絶対方位の変化量について大きな誤差は発生しないため、直線走行中と判定される二つの直線区間に挟まれる曲線区間に対し、単位操舵角度あたりの方位変化量を計算することが好ましい。

ただし、二つの直線区間に挟まれる曲線区間であっても、図３（Ａ）のように、蛇行して元の直線に復帰するようなケースでは、結果として方位変化がないため、かかるケースを排除する必要があり、図３（Ｂ）のように、同一回転方向の曲線区間に限定する必要がある。このように、二つの直線区間に挟まれる同一回転方向の曲線区間を車両が走行中であることを条件として係数の計算を行うことで、ＧＰＳ及びステアリングセンサからの各取得タイミングのズレによる誤差成分を低減することができる。

直線区間及び曲線区間の判定をするにあたっては、例えば、車両の方位変化が所定値以下の状態が所定時間以上、連続して検出されるときに、車両が直線区間を走行中であると判断することができる。具体的には、操舵角度格納バッファに格納された操舵角度の所定時間における平均値が所定値以内であった場合に直線走行と判断して直線区間を判定し、直線区間以外の区間を曲線区間と判定することができる。

このようにして直線区間及び曲線区間の判定がされる例が図４に示される。この図における操舵角度格納バッファにおいて、−θ１、θ２、−θ３及び−θ４で構成される区間は、その平均値が所定値以内であるため、直線区間と判定される。また、−θ１０、θ１１、θ１２、−θ１３、−θ１４、θ１５及び−θ１６で構成される区間も、その平均値が所定値以内であるため、直線区間と判定される。

そして、これらの二つの直線区間に挟まれる、θ５、θ６、θ７、θ８及びθ９で構成される区間は、曲線区間と判定され、更に、同一符号（正）を有するため、同一回転方向の曲線区間である。そこで、この曲線区間について、係数の計算が実行される。具体的には、対応するＧＰＳ方位格納バッファの区間を参照して、
（Ｄｉｒ９−Ｄｉｒ５）／（θ５＋θ６＋θ７＋θ８＋θ９）
なる演算により、単位操舵角度あたりの方位変化量が求められる。

かくして、直線区間の判定を精度良く行うことができるため、単位操舵角度あたりの方位変化量の誤差成分を低減することができる。

あるいは、逆に、同一方向への車両の方位変化が所定時間以上、連続して検出されるときに、車両が同一回転方向の曲線区間を走行中であると判断することも可能である。具体的には、操舵角度格納バッファに格納された操舵角度の所定時間における平均値が所定値以上であった場合に曲線走行と判断する。

図４の例で言えば、この図における操舵角度格納バッファにおいて、θ５、θ６、θ７、θ８及びθ９で構成される区間における平均値が所定値以上であるため、この区間は曲線区間であると判定される。この場合にも、曲線区間を精度良く判定することができるため、単位操舵角度あたりの方位変化量の誤差成分を低減することができる。

ところで、種々の要因によってＧＰＳ方位についても誤差が発生する場合があり、その誤差のために単位操舵角度あたりの方位変化量が正しく計算されないおそれがある。そこで、二つの直線区間によりなされる角度がある所定範囲内（例えば、６０°〜１５０°）の場合のみ、単位操舵角度あたりの方位変化量を係数として計算することが好ましい。

図４の例では、６０°≦（Ｄｉｒ９−Ｄｉｒ５）≦１５０°の場合のみ、係数計算を実行することとなる。このような条件を設けることで、ＧＰＳによる誤差成分を考慮に入れ、単位操舵角度あたりの方位変化量を確実に精度良く計算することができる。

本発明による車両の相対方位検出装置の一実施形態を備えた車載システムの構成を示す図である。操舵角度格納バッファ及びＧＰＳ方位格納バッファの一例を示す図である。曲線区間の形態を例示する図である。操舵角度格納バッファ及びＧＰＳ方位格納バッファの他の例を示す図である。

符号の説明

１０車両用ナビゲーション装置
１１マイクロコンピュータ
１２メモリ
１３グラフィックコントローラ
１４レシーバ
１５ドライバ
２０ＧＰＳアンテナ
３０車載ＬＡＮ（Local Area Network）
４０車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）
５０ステアリングセンサ

Claims

車両のハンドル操作に基づいて車両の相対方位を検出する車両の相対方位検出装置であって、
ハンドルの操舵角度を検出する操舵角度検出手段と、
車両の絶対方位を検出する絶対方位検出手段と、
前記操舵角度検出手段によって検出される操舵角度と、前記絶対方位検出手段によって検出される絶対方位と、に基づいて、単位操舵角度あたりの方位変化量を係数として算出する係数算出手段と、
前記操舵角度検出手段によって検出される操舵角度と、前記係数算出手段によって算出される係数と、に基づいて、車両の相対方位を算出する相対方位算出手段と、
を具備することを特徴とする、車両の相対方位検出装置。
前記係数算出手段は、同一回転方向の曲線区間を車両が走行中であることを条件として、該係数の算出を行うことを特徴とする、請求項１に記載の車両の相対方位検出装置。
前記係数算出手段は、車両の方位変化が所定値以下の状態が所定時間以上、連続して検出されるときに、車両が直線区間を走行中であると判断することを特徴とする、請求項２に記載の車両の相対方位検出装置。
前記係数算出手段は、同一方向への車両の方位変化が所定時間以上、連続して検出されるときに、車両が同一回転方向の曲線区間を走行中であると判断することを特徴とする、請求項２に記載の車両の相対方位検出装置。
前記係数算出手段は、前記曲線区間を挟む二つの直線区間のなす角度が所定範囲内にあるときのみ、該係数の算出を行うことを特徴とする、請求項２に記載の車両の相対方位検出装置。