JP2007047081A - 高度変化量検出装置、高度変化量検出方法及び高度変化量検出プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、遅延時間を必要最小限に抑えながら道路の高度変化量を高精度に検出できるようにする。
【解決手段】
本発明は、高度変化量検出ブロック２において、ＧＰＳ処理部１５から取得した速度Ｖに対する車両から取得したパルスカウントＮの割合を表す車速カウント係数Ｋを算出し、当該車速カウント係数Ｋに基づいてフィルタ係数Ｃｏｅｆを決定し、当該フィルタ係数ＣｏｅｆをＬＰＦ処理部１４のＩＩＲフィルタに適用することにより、車種や車両の走行状態に応じて当該ＩＩＲフィルタのカットオフ周波数を最適な値に設定することができるため、応答遅延時間を必要最小限に抑えながら量子化誤差を的確に除去することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高度変化量検出装置に関し、例えば車両の現在の位置情報を表示する車載用のナビゲーション装置に適用して好適なものである。

近年、車載用のナビゲーション装置では、例えば一般道と高速道路のように車道が上下に併設されている場合に、車両の高度を考慮した自車の位置情報を正確に表示することが要望されている。

このようなナビゲーション装置として、加速度センサ等を使用して車両の高度変化量を算出するようなナビゲーション装置が提案されている。

このナビゲーション装置は、例えば図１０に示すように、車両が水平面から角度θのある勾配面を登っている場合、車両の加速度及び角度θによって生じる重力加速度成分を含むＧセンサ加速度αGと、タイヤの回転速度に応じて周期が変化する車速パルスＣＰを微分したパルス加速度αPとから、所定単位時間における高度変化量Ｄｈを次式

に従って算出する。

この場合ナビゲーション装置は、図１０に示したように、Ｇセンサ加速度αＧとパルス加速度αＰとの差分（αＧ−αＰ）に対する重力加速度ｇの比が、高度変化量Ｄｈに対する移動距離Ｌの比に等しいことを利用し、当該高度変化量Ｄｈを算出するようになされている。

これに応じてナビゲーション装置は、この高度変化量Ｄｈに基づいて相対的に車両の高度が上昇したのか下降したのかを判断することにより、車両が上下に併設されている道路のうち上側の道路に位置しているのか、或いは下側の道路に位置しているのかを認識するようになされている。

ここで車速パルスＣＰは、一定の距離（以下、これを基準距離という）を基準として、アナログ値であるタイヤの回転量に応じたパルス波形にデジタル化されているため、どうしても量子化誤差が含まれることになる。

そこでナビゲーション装置のなかには、高度変化量Ｄｈを算出する際、Ｇセンサ加速度αGとパルス加速度αPとに低域通過フィルタを適用することにより、ノイズ成分に相当する量子化誤差を除去するようになされたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−８２９５６公報

ところで、車速パルスＣＰが生成される際の基準距離は車種によって異なっているため、量子化誤差の大きさも車種によって異なっており、基準距離が短いほど当該量子化誤差は小さくなり、一方、当該基準距離が長いほど当該量子化誤差は大きくなる。

そこでナビゲーション装置では、量子化誤差の大きい車種の場合には高周波領域の広い帯域に量子化誤差成分が含まれることになるため、低域通過フィルタのカットオフ周波数を低く設定し、また量子化誤差が小さい車種の場合には高周波領域の狭い帯域に量子化誤差成分が含まれることになるため、低域通過フィルタのカットオフ周波数を高く設定することにより、量子化誤差を適切に除去できると考えられる。

ここでナビゲーション装置は、量子化誤差が小さい車種では、カットオフ周波数の高い低域通過フィルタを適用することにより、簡単な回路構成で量子化誤差を除去でき、高度変化量の算出結果を短時間で出力できる。

しかしながらナビゲーション装置は、量子化誤差が小さい車種のみでなく、基準距離が長く量子化誤差が大きい車種にも対応するべく一律にカットオフ周波数を低く設定した場合には、低域通過フィルタの回路構成が複雑になるため、高度変化量の算出結果を出力するまでに時間を要してしまい、応答が遅れるという問題があった。

従って、このようなナビゲーション装置では、高度変化量の応答が遅れることにより自車の位置情報を表示するまでに時間を必要としてしまい、その結果、自車の過去の位置情報を表示することになり、現在の自車の位置情報を正しく表示できない可能性があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、遅延時間を必要最小限に抑えながら道路の高度変化量を高精度に算出し得る高度変化量検出装置、高度変化量検出方法及び高度変化量検出プログラムを提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明においては、車両の走行状態に応じて周期が変化するパルスのカウント値から計算したパルス加速度と加速度センサにより検出したセンサ加速度とを基に所定単位時間における上記車両の高度変化量を順次算出し、高度変化量を算出した際、パルスのデジタル化に伴う量子化誤差に起因して発生する高域ノイズ成分を除去し、車両における最新の走行状態に応じた車両状態係数を算出し、当該車両状態係数に応じて高度変化量から車両の走行状態に応じた高域ノイズ成分を除去するための周波数特性を決定するようにした。

これにより、車両における最新の走行状態に応じた車両状態係数を基に高域ノイズ成分を除去するための周波数特性を決定することができるため、高度変化量を算出した際、パルスのデジタル化に伴う量子化誤差に起因して発生した高域ノイズ成分を走行状態に合わせて除去することができる。

本発明によれば、車両における最新の走行状態に応じた車両状態係数を基に高域ノイズ成分を除去するための周波数特性を決定することができるため、高度変化量を算出した際、パルスのデジタル化に伴う量子化誤差に起因して発生した高域ノイズ成分を走行状態に合わせて除去することができ、かくして遅延時間を必要最小限に抑えながら道路の高度変化量を高精度に算出し得る高度変化量検出装置、高度変化量検出方法及び高度変化量検出プログラムを実現できる。

以下、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。

（１）ナビゲーション装置１の回路構成
図1に示すようにナビゲーション装置１は、図示しない車両に搭載されており、高度変化量検出ブロック２において車両から送出される車速パルスＣＰを基に計算した加速度と、加速度センサ部１０により検出した加速度とを基に高度の変化量を算出し、図示しない位置算出処理部によって当該高度の変化量を考慮した高精度な位置情報を生成し、自車位置を表示部（図示せず）に表示するようになされている。

加速度センサ部１０は、車両の加速度を検出し、これをＧセンサ加速度αＧとして演算処理部１３へ出力するようになされている。このＧセンサ加速度αＧは、図１０に示したように車両の進行方向の加速度と道路勾配の角度θによって生じる重力加速度の成分が含まれている。

速度信号部１１（図１）は、車両から送出される車速パルスＣＰをカウントしてパルスカウントＮを生成し、当該パルスカウントＮを加速度変換部１２及び車速カウント係数演算記憶部１６へ送出するようになされている。

ところで、この車速パルスＣＰは、自動車メーカ及び車種ごとに異なる一定の距離（すなわち基準距離）を基準として、タイヤの回転数に応じてステップ状に“０”又は“１”に変化するパルス波形となっており、車両の走行状態に応じて周期が変化するようになされている。

図２には、車速パルスＣＰにおいて量子化誤差が発生する原理を示している。図２では横軸に正しい距離[ｍ]を表し、縦軸に検出距離[ｍ]を表している。この検出距離は、車速パルスＣＰを基に計算された車両の進行距離を表しており、基準距離ごとにデジタル化され“０”又は“１”に変化する車速パルスＣＰのパルスの数をカウントしたパルスカウントＮと車速カウント係数Ｋとの積から計算されるものである。

ここで１パルス当たりの基準距離は、図２に示したように自動車メーカごとにより異なる。例えばＡ社の場合はＬ１＝０．４［ｍ］を基準距離とし、一方、Ｂ社の場合はＬ２＝０．８［ｍ］を基準距離として、車両が車速パルスＣＰを生成するようになされている。この場合、Ａ社の車両はＢ社の車両よりも細かいサンプリング周期で車速パルスＣＰを生成していることになる。

また、図２に示した検出距離［ｍ］には、車速パルスＣＰに起因する量子化誤差が含まれている。この量子化誤差は、自動車メーカごとの基準距離に応じて異なるため、例えば正しい距離Ｍ［ｍ］であるときの検出距離[ｍ]は、Ａ社の車両ではｍ１[ｍ]であり、一方、Ｂ社の車両ではｍ２[ｍ]となる。

ところで図２では距離について説明したが、速度についても同様に取り扱うことができる。これは単位時間当たりに進む距離が車速度に相当するため、図２は、横軸に正しい車速度［ｍ／ｓ］を表し、縦軸に検出車速度［ｍ／ｓ］を表しているものとみなすことができる。すなわち車速パルスＣＰは、基準距離が短いほど単位時間当たりのサンプリングする回数が増えるため、量子化誤差は小さくなる。一方車速パルスＣＰは、基準距離が長いほど単位時間当たりのサンプリングする回数が少なくなるため、量子化誤差は大きくなる。

加速度変換部１２（図１）は、速度信号部１１から取得したパルスカウントＮを基に、単位時間当たりの差分を計算することによりパルス加速度αＰを求め、量子化誤差を含んだ状態で当該パルス加速度αＰを演算処理部１３へ送出するようになされている。

演算処理部１３は、図１０に示したように（１）式に基づいてＧセンサ加速度αＧとパルス加速度αＰとの差分を求め、この加速度の差分（αＧ−αＰ）に対する重力加速度ｇの比が高度変化量Ｄｈに対する移動距離Ｌの比に等しいことを利用して、当該高度変化量Ｄｈを算出するようになされている。

この場合、移動距離Ｌは所定単位時間に車両が斜面上を移動した距離を表しており、高度変化量Ｄｈは、この単位時間の前後における当該車両の高度差を表している。

また図３に示すように、この高度変化量Ｄｈは、量子化誤差などのノイズ成分β（図５）を含んだ波形となっている。そこで演算処理部１３（図１）は、高度変化量Ｄｈから量子化誤差によるノイズ成分βを除去するために、当該高度変化量ＤｈをＬＰＦ処理部１４へ送出するようになされている。

ここで高度変化量Ｄｈには、図４（Ａ）に示すように、本来算出したい高度変化量成分の他、高周波領域に量子化誤差成分が含まれると共に低周波領域にオフセット変動成分が含まれている。この量子化誤差成分及びこのオフセット変動成分は、本来不要な成分であるため、以下これらをノイズ成分と呼ぶ。図４（Ａ）に示した高周波領域に存在する量子化誤差によるノイズ成分βは、図５に示すように振幅が小さく周期が短い波形となっており、また低周波領域に存在するオフセット変動によるノイズ成分γは、図６に示すよう緩やかに変動する波形となっており、いずれも高度変化量Ｄｈに影響を与えている。

また図４（Ａ）は、基準距離が比較的長い場合（図２のＢ社の車両）に相当しているが、これと対応する図４（Ｂ）は、基準距離が比較的短い場合（図２のＡ社の車両）に相当しており、量子化誤差によるノイズ成分が高周波側に偏って含まれることを示している。

ＬＰＦ処理部１４（図１）は、ＩＩＲフィルタ（Infinite impulse response filter）でなる低域通過フィルタを有しており、図３に示した高度変化量Ｄｈの高周波領域にノイズ成分β（図４（Ａ））として含まれる量子化誤差を除去するようになされている。

ＬＰＦ処理部１４（図１）は、ＬＰＦフィルタ係数決定部１７から供給されるフィルタ係数Ｃｏｅｆ（詳しくは後述する）を用いて次式

に従ってＩＩＲフィルタの周波数特性を決定する。なお、単位時間当たりｎ回のサンプルにおけるフィルタの出力をＹｎ、フィルタに入力するデータ列をＸｎ、ｎ回サンプルする一つ前のサンプルをｎ-１とする。

この結果ＬＰＦ処理部１４は、フィルタ係数Ｃｏｅｆに応じた周波数特性となるよう設定されたＩＩＲフィルタにより、高度変化量Ｄｈ（図３）から量子化誤差によるノイズ成分β（図５）を除去して高度変化量Ｄｈ１（図６）を算出することができる。

このように高度変化量検出ブロック２（図１）は、車速パルスＣＰから求めたパルスカウントＮによりパルス加速度αＰを計算し、このパルス加速度αＰとＧセンサ加速度αＧとから高度変化量Ｄｈを算出するようになされている。そして、この高度変化量検出ブロック２は、ＬＰＦ処理部１４において低域通過フィルタにより高度変化量Ｄｈからノイズ成分βである量子化誤差を除去するようになされている。

かかる構成に加えて高度変化量検出ブロック２は、ＬＰＦ処理部１４における低域通過フィルタの周波数特性を適応的に変更できるようになされている。

ＧＰＳ（Global Positioning System）処理部１５は、ＧＰＳアンテナ１８を介してＧＰＳ信号を取得し、これを基に現在の車両の位置情報を計算するようになされている。またＧＰＳ処理部１５は、衛星からの電波のドップラー周波数から当該車両の速度Ｖを計算して求め、当該速度Ｖを車速カウント係数演算記憶部１６へ送出するようになされている。このときＧＰＳ処理部１５は、当該速度Ｖを当該車両の２点間の距離と所要時間とから計算して求めてもよい。

車速カウント係数演算記憶部１６は、ＧＰＳ処理部１５から取得した速度Ｖを速度信号部１１から取得したパルスカウントＮで除算することにより車速カウント係数Ｋを算出するようになされている。ここで図７に示すように、車速カウント係数Ｋは、自動車メーカや車種ごとに異なっている。

ところで、車両に乗車している人数の変化、タイヤの磨耗、及び空気圧の変化などに応じて、速度Ｖに対するパルスカウントＮの割合が変化することにより、車速カウント係数Ｋは常時数％変化する。このため車速カウント係数演算記憶部１６（図１）は、車速カウント係数Ｋを常々算出することにより、パルスカウントＮがカウントされる度に車速カウント係数Ｋを更新して当該車速カウント係数Ｋに車両の走行状態を常に反映させるようになされている。

この車速カウント係数演算記憶部１６は、車速カウント係数Ｋを算出する度に最新の車速カウント係数Ｋを記憶すると共に、当該最新の車速カウント係数ＫをＬＰＦフィルタ係数決定部１７へ送出するようになされている。

ＬＰＦフィルタ係数決定部１７は、速度Ｖに対するパルスカウントＮの割合を表す車速カウント係数Ｋに基づいてフィルタ係数Ｃｏｅｆを決定し、当該フィルタ係数ＣｏｅｆをＬＰＦ処理部１４へ送出するようになされている。

ここで、速度Ｖに対するパルスカウントＮの割合が大きい場合、このことは自動車メーカごとの基準距離が短く車速カウント係数Ｋが小さいことを意味しており、このとき量子化誤差は高周波側に偏っている（図４（Ｂ））。このためＬＰＦフィルタ係数決定部１７（図１）は、ＬＰＦ処理部１４のＩＩＲフィルタにおいてカットオフ周波数ＣＦ２（図４（Ｂ））のように比較的高いカットオフ周波数に設定し得るよう、フィルタ係数Ｃｏｅｆを決定するようになされている。

これに対し、速度Ｖに対するパルスカウントＮの割合が小さい場合、自動車メーカごとの基準距離が長く車速カウント係数Ｋが大きいことを意味しており、このとき量子化誤差は低周波側にも広がっている（図４（Ａ））。このためＬＰＦフィルタ係数決定部１７（図１）は、ＩＩＲフィルタにおいてカットオフ周波数ＣＦ１のように比較的低いカットオフ周波数に設定し得るよう、フィルタ係数Ｃｏｅｆを決定するようになされている。

なお、フィルタ係数Ｃｏｅｆの決定方法については、後述するＬＰＦフィルタ係数決定処理手順において、図８のフローチャートを用いて説明する。

ＬＰＦ処理部１４（図１）は、フィルタ係数Ｃｏｅｆを取得すると、当該フィルタ係数ＣｏｅｆをＩＩＲフィルタに適用することにより周波数特性を決定し、当該ＩＩＲフィルタにより量子化誤差を除去した高度変化量Ｄｈ１を算出するようになされている。

ところでＬＰＦ処理部１４は、ＩＩＲフィルタの性質上、カットオフ周波数が高い場合には演算量が少ないため高度変化量Ｄｈ１の算出処理にあまり時間を要さないが、カットオフ周波数が低い場合には、演算量が多くなるため当該高度変化量Ｄｈ１の算出処理に時間を要することになる。

そこでＬＰＦ処理部１４は、高周波領域に存在する量子化誤差成分の分布状態に対応したフィルタ係数ＣｏｅｆをＬＰＦフィルタ係数決定部１７から取得してＩＩＲフィルタに適用することにより、当該ＩＩＲフィルタにおいて演算処理時間を必要最小限に抑えながら量子化誤差によるノイズ成分を的確に除去し得るカットオフ周波数に設定することができる。

またＬＰＦ処理部１４は、フィルタ係数Ｃｏｅｆが更新される度に更新後のフィルタ係数Ｃｏｅｆを基にＩＩＲフィルタの周波数特性を変更することができるため、常に車両の走行状態に応じて分布状態が変化する量子化誤差成分を的確に除去することができ、精度の高い高度変化量Ｄｈ１を算出することができる。

このように高度変化量検出ブロック２は、ＧＰＳ処理部１５から取得する正確な位置情報と車種や車両の走行状態とに応じた車速カウント係数Ｋを随時算出し、ＬＰＦフィルタ係数決定部１７において当該車速カウント係数Ｋを用いてフィルタ係数Ｃｏｅｆを決定しているため、ＬＰＦ処理部１４で低域通過フィルタとして使用するＩＩＲフィルタに対して、高度変化量Ｄｈ１の算出に要する処理時間を必要最小限に抑えて量子化誤差によるノイズ成分を的確に除去できるような最適なフィルタ係数Ｃｏｅｆを決定し、随時適用することができる。

この結果、ナビゲーション装置１は、高度変化量検出ブロック２においてノイズ成分である量子化誤差を的確に除去することができるため、精度の高い高度変化量Ｄｈ１を取得して、高精度な位置情報を表示することができる。

（２）ＬＰＦフィルタ係数決定処理手順
次に高度変化量検出ブロック２におけるＬＰＦフィルタ係数決定処理手順について、図８のフローチャートを用いて説明する。

高度変化量検出ブロック２は、ナビゲーション装置１が車両に取り付けられた後、電源が投入されると、ＬＰＦフィルタ係数決定処理手順ＲＴ１を開始してステップＳＰ１へ移る。ステップＳＰ１において高度変化量検出ブロック２は、フィルタ係数Ｃｏｅｆを初期値０．０２に設定し、当該フィルタ係数ＣｏｅｆをＬＰＦ処理部１４のＩＩＲフィルタに適用し、ステップＳＰ２へ移る。

この場合ナビゲーション装置１は、まだ車速パルスＣＰを得ておらず、パルスカウントＮの値を有していないため、フィルタ係数Ｃｏｅｆを暫定的に初期値０．０２に設定する。このフィルタ係数Ｃｏｅｆの初期値０．０２は、一般的に多くの自動車メーカの車両から発生し得ると想定される量子化誤差を除去するために相応しい値である。

次にステップＳＰ２において高度変化量検出ブロック２は、車速カウント係数Ｋが有効であるか否かを判定する。

ここで車速カウント係数Ｋが有効であるとは、例えば４０［Ｋｍ／ｈ］以上の一定速度で一定方向に５分程度走行し、その間にＧＰＳ処理部１５がＧＰＳアンテナ１８を介して２０回以上の位置情報を取得できたことをいう。

ステップＳＰ２において否定結果が得られた場合、このことはＧＰＳ処理部１５がＧＰＳアンテナから２０回以上の位置情報（ＧＰＳ信号）を取得していないことを表しており、このとき高度変化量検出ブロック２は再度ステップＳＰ２を繰り返し、車速カウント係数Ｋが有効になるまで待機する。

一方、ステップＳＰ２において肯定結果が得られた場合、このことは、ＧＰＳ処理部１５から得た速度Ｖと車速パルスＣＰのパルスカウントＮとから算出した車速カウント係数Ｋが有効であることを表しており、このとき高度変化量検出ブロック２は、ステップＳＰ３へ移る。

ステップＳＰ３において高度変化量検出ブロック２は、定数０．０８を車速カウント係数Ｋで除算することによりフィルタ係数Ｃｏｅｆを計算し、ステップＳＰ４へ移る。

ここで定数０．０８は、自動車メーカや車種ごとのフィルタ係数Ｃｏｅｆを計算するために定められた数値となっている。また車速カウント係数Ｋは、パルスカウントＮを基に算出されているため車種や車両の走行状態が反映されていることになり、従ってフィルタ係数Ｃｏｅｆにも車種や車両の走行状態が反映されていることになる。

これにより、この高度変化量検出ブロック２は、車両に乗車している乗車人数、タイヤの磨耗、及びタイヤの劣化などが反映された車速カウント係数Ｋを用いることができ、車両の走行状態に基づいた最適なフィルタ係数Ｃｏｅｆを計算することができる。

ステップＳＰ４において高度変化量検出ブロック２は、計算されたフィルタ係数ＣｏｅｆをＬＰＦフィルタ係数決定部１７からＬＰＦ処理部１４へ送出し、ステップＳＰ２へ戻る。

これによりＬＰＦフィルタ係数決定部１７は、車速カウント係数Ｋが算出される度に、ＬＰＦ処理部１４のＩＩＲフィルタに適用する最適なフィルタ係数Ｃｏｅｆを決定することができる。

このとき高度変化量検出ブロック２は、決定された最適なフィルタ係数ＣｏｅｆをＬＰＦ処理部１４に適用することができ、必要最小限の演算時間により図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した量子化誤差を的確に除去して、高精度な高度変化量Ｄｈ１を算出することができる。

このように高度変化量検出ブロック２は、ステップＳＰ２からステップＳＰ４までの一連の処理を繰り返すことにより、車速カウント係数Ｋが算出される度にフィルタ係数Ｃｏｅｆを決定することができる。これに応じて高度変化量検出ブロック２は、フィルタ係数Ｃｏｅｆを決定する度に、当該フィルタ係数ＣｏｅｆをＬＰＦ処理部１４のＩＩＲフィルタに適用することができる。

（３）オフセット変動によるノイズ成分γの除去
ところで加速度センサ部１０は、内部の温度変化により感度やオフセットが変動する。この加速度センサ部１０内部の温度変化は、デバイスの通電開始から当該加速度センサ部１０が発する熱に起因する直接的な影響を受ける場合と、冬場の車室内のように外部の温度環境によって温度が変化する間接的な影響を受ける場合とがある。

このオフセット変動によるノイズ成分γは、加速度センサ部１０において温度や熱の影響を受けて発生し、また坂道で停車している場合や、長い区間渋滞している場合にも発生しており、例えば図６に示したように、高度変化量Ｄｈ１をゆっくり変動させることになる。

この場合高度変化量Ｄｈ１は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示したように低周波領域に存在するオフセット変動によるノイズ成分γの影響を受けていることになる。そこで高度変化量検出ブロック２（図１）は、ＬＰＦ処理部１４において低域通過フィルタに加えて高域通過フィルタを併用することにより、このオフセット変動によるノイズ成分γを除去するようになされている。

これにより高度変化量検出ブロック２は、図６に示したオフセット変動によるノイズ成分γを除去できるため、図９に示すような精度の高い高度変化量Ｄｈ２を算出することができる。この結果ナビゲーション装置１（図１）は、高度変化量検出ブロック２から精度の高い高度変化量Ｄｈ２を得ることにより高精度な位置情報を表示することができる。

（４）動作及び効果
以上の構成において、高度変化量検出ブロック２は、ＧＰＳ処理部１５から取得した速度Ｖに対するパルスカウントＮの割合を表す車速カウント係数Ｋを算出し、ＬＰＦフィルタ係数決定部１７において当該車速カウント係数Ｋに基づきフィルタ係数Ｃｏｅｆを決定してＬＰＦ処理部１４へ送出することにより、当該フィルタ係数ＣｏｅｆをＬＰＦ処理部１４のＩＩＲフィルタに適用して周波数特性を決定する。

このとき高度変化量検出ブロック２は、車両に乗車している人数の変化、タイヤの磨耗及び空気圧の変化などにより、速度Ｖに対するパルスカウントＮの割合が変化するものの、当該速度Ｖ及び当該パルスカウントＮを基に車種や車両の走行状態に応じた車速カウント係数Ｋを算出することができ、また当該車速カウント係数Ｋに基づいて、車種や車両の走行状態に応じた最適なフィルタ係数Ｃｏｅｆを決定することができる。

ここで高度変化量検出ブロック２は、速度Ｖに対するパルスカウントＮの割合が大きいときには、カットオフ周波数ＣＦ２（図４（Ｂ））のようにＬＰＦ処理部１４における低域通過フィルタのカットオフ周波数を高くすることができ、一方、速度Ｖに対するパルスカウントＮの割合が小さいときには、カットオフ周波数ＣＦ１（図４（Ａ））のようにＬＰＦ処理部１４における低域通過フィルタのカットオフ周波数を低くすることができる。

この場合、ユーザが使用している車両の状態がパルスカウントＮに反映されているため、高度変化量検出ブロック２は、一律にフィルタ係数Ｃｏｅｆを決定していた場合と比較して、現在の車両の走行状態に応じて分布状態が変化するノイズ成分βに相当する量子化誤差を的確に除去し得るような最適なフィルタ係数Ｃｏｅｆを決定することができる。

これにより高度変化量検出ブロック２は、高度変化量Ｄｈに含まれていた量子化誤差を除去するために最適なカットオフ周波数を随時ＬＰＦ処理部１４のＩＩＲフィルタに設定することができるため、当該カットオフ周波数を必要以上に低く設定し、演算処理を無駄に増加させることがなく、応答遅延時間を必要最小限に抑えながら量子化誤差を的確に除去することができる。

さらに、高度変化量検出ブロック２は、高域通過フィルタを使用することにより、加速度センサ部１０によるオフセット変動によるノイズ成分γを除去することができ、この結果、さらに精度の高い高度変化量Ｄｈ２を算出することができる。

以上の構成によれば、高度変化量検出ブロック２は、ＧＰＳ処理部１５から取得した速度Ｖに対する車両から取得したパルスカウントＮの割合を表す車速カウント係数Ｋを算出し、当該車速カウント係数Ｋに基づいてフィルタ係数Ｃｏｅｆを決定し、当該フィルタ係数ＣｏｅｆをＬＰＦ処理部１４のＩＩＲフィルタに適用することにより、車種や車両の走行状態に応じて当該ＩＩＲフィルタのカットオフ周波数を最適な値に設定することができるため、応答遅延時間を必要最小限に抑えながら量子化誤差を的確に除去することができる。

（５）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、ＬＰＦ処理部１４においてＩＩＲフィルタを使用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばＬＰＦ処理部１４においてＦＩＲフィルタ（Finite impulse response filter）を使用し、ＬＰＦフィルタ係数決定部１７で当該ＦＩＲフィルタの係数を決定するようにしても良く、またこれらを組み合わせて使用するようにしても良い。

例えば、高度変化量検出ブロック２は、ユーザがノイズ成分の大きな低減効果を望む場合にはＦＩＲフィルタを使用し、ノイズ成分の低減効果は少ないが回路構成の簡易化を希望する場合にはＩＩＲフィルタを使用するといった使い分けを行うようにしても良い。

この場合、高度変化量検出ブロック２は、ノイズ成分の低減効果の大きいＦＩＲフィルタと簡単な回路構成のＩＩＲフィルタを適宜組み合わせることにより、ノイズ成分の低減効果及び量子化誤差を除去する際の処理時間を調整することができる。

また上述の実施の形態においては、ナビゲーション装置１が高度変化量Ｄｈ２を基に位置精度を向上するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばナビゲーション装置１が現在の高度変化量Ｄｈ２に基づいて傾斜面の角度情報を表示部にアイコンとして図形表示するようにしても良い。

また上述の実施の形態においては、速度Ｖに対するパルスカウントＮの変化の割合を基に、車種や車両の走行状態に応じた最適なフィルタ係数Ｃｏｅｆを計算するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、フィルタ係数Ｃｏｅｆを任意に設定できるようにしても良い。

また上述の実施の形態においては、ＧＰＳアンテナ１８を介してＧＰＳ処理部１５において衛星からの電波のドップラー周波数から車両の速度Ｖを計算するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばスピードガンのような速度を検出し得る装置等から速度を検出するようにしても良い。

また上述の実施の形態においては、車速パルスＣＰと速度Ｖとから車速カウント係数Ｋを常々算出してフィルタ係数Ｃｏｅｆを更新するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばエンジン始動時にのみ車速カウント係数Ｋを算出してフィルタ係数Ｃｏｅｆを更新するようにしたり、或いは定期的にフィルタ係数Ｃｏｅｆを更新するようにしても良い。

さらに上述した実施の形態においては、高度変化量検出ブロック２のハードウェア構成でなる速度信号部１１、加速度変換部１２、演算処理部１３、ＬＰＦ処理部１４、ＧＰＳ処理部１５、車速カウント係数演算記憶部１６及びＬＰＦフィルタ係数決定部１７によって高度変化量検出プログラムを実行するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば高度変化量検出ブロック２にＣＰＵ（Central Processing Unit）構成でなる制御部（図示せず）を設け、当該制御部においてソフトウェアにより速度信号部１１、加速度変換部１２、演算処理部１３、ＬＰＦ処理部１４、ＧＰＳ処理部１５、車速カウント係数演算記憶部１６及びＬＰＦフィルタ係数決定部１７の各機能を実現して高度変化量検出プログラムを実行するようにしても良い。

この場合、例えば高度変化量検出プログラムを制御部のＲＯＭ（Read Only Memory）に格納しておくようにしたり、当該高度変化量検出プログラムをＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）メディアやメモリースティック（ソニー株式会社の登録商標）等の交換可能な記憶媒体に格納しておき、ＣＤ−ＲＯＭドライブ（図示せず）やメモリースティックスロット（図示せず）を介して当該画像データ生成プログラムを読み出して実行するようにしたり、或いは通信インターフェース（図示せず）を介して外部のサーバ装置（図示せず）等から当該高度変化量検出プログラムを取得するようにしても良い。この場合、圧縮されたデータを伸張したり、或いはインストールプログラムを実行することにより高度変化量検出プログラムを復元するようにしても良い。

さらに上述した実施の形態においては、高度変化量算出手段としての演算処理部１３と、ノイズ除去手段としてのＬＰＦ処理部１４と、特性決定手段としてのＬＰＦフィルタ係数決定部１７とによって高度変化量検出装置としての高度変化量検出ブロック２を構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、その他種々の回路構成でなる高度変化量算出手段と、ノイズ除去手段と、特性決定手段とによって高度変化量検出装置を構成するようにしても良い。

本発明は、高度変化量を検出することにより高精度な位置情報を表示するナビゲーションの他、加速度センサを用いて高度変化量を算出する種々の高度変化量検出装置に適用することができる。

ナビゲーション装置の回路構成を示すブロック図である。 検出距離による量子化誤差の発生の説明に供する略線図である。 演算処理部から出力された高度変化量を表す略線図である。 高度変化量出力に含まれる各成分の周波数分布を示す略線図である。 高周波成分の量子化誤差を表す略線図である。 ＩＩＲフィルタ処理後の高度変化量を表す略線図である。 車速カウント係数の割り当てを表す略線図である。 ＬＰＦフィルタ係数決定処理手順を表すフローチャートである。 高域通過フィルタ処理後の高度変化量を表す略線図である。 高度変化量の算出原理を表す略線図である。

符号の説明

１……ナビゲーション装置、２……高度変化量検出ブロック２、１１……速度信号部、１２……加速度変換部、１３……演算処理部、１４……ＬＰＦ処理部、１５……ＧＰＳ処理部、１６……車速カウント係数演算処理部、１７……ＬＰＦフィルタ係数決定部、１８……ＧＰＳアンテナ。

Claims (9)

1. 車両の走行状態に応じて周期が変化するパルスのカウント値から計算したパルス加速度と加速度センサにより検出したセンサ加速度とを基に所定単位時間における上記車両の高度変化量を順次算出する高度変化量算出手段と、
   上記高度変化量を算出した際、上記パルスのデジタル化に伴う量子化誤差に起因して発生する高域ノイズ成分を除去するノイズ除去手段と、
   上記車両における最新の上記走行状態に応じた車両状態係数を算出し、当該車両状態係数に応じて上記ノイズ除去手段により上記高度変化量から上記車両の上記走行状態に応じた上記高域ノイズ成分を除去するための周波数特性を決定する特性決定手段と
   を具えたことを特徴とする高度変化量検出装置。
2. 上記特性決定手段は、上記車両における正確な速度と上記カウント値とに基づき上記車両状態係数を算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の高度変化量検出装置。
3. 上記特性決定手段は、上記車両における正確な速度を上記カウント値で除算することにより、上記車両の走行速度に対する上記パルスの数の割合を上記車両状態係数として算出する
   ことを特徴とする請求項２に記載の高度変化量検出装置。
4. 上記ノイズ除去手段は、低域通過フィルタでなり、
   上記特性決定手段は、上記車両状態係数に応じて上記低域通過フィルタにおけるカットオフ周波数を設定するためのフィルタ係数を決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の高度変化量検出装置。
5. 上記特性決定手段は、
   上記車両の走行速度に対する上記パルスの変化の割合が大きいときには、上記低域通過フィルタのカットオフ周波数を高くするように上記フィルタ係数を決定し、上記車両の走行速度に対する上記パルスの変化の割合が小さいときには、上記低域通過フィルタのカットオフ周波数を低くするように上記フィルタ係数を決定する
   ことを特徴とする請求項４に記載の高度変化量検出装置。
6. 上記ノイズ除去手段は、
   上記高度変化量に含まれる低域ノイズ成分を除去するための高域通過フィルタでなり、
   上記特性決定手段は、
   上記加速度センサの特性に応じて上記高域通過フィルタのカットオフ周波数を決定することを特徴とする請求項１に記載の高度変化量検出装置。
7. 上記特性決定手段は、
   上記カウント値がカウントされる度に上記車両状態係数を更新する
   ことを特徴とする請求項１に記載の高度変化量検出装置。
8. 車両の走行状態に応じて周期が変化するパルスのカウント値から計算したパルス加速度と加速度センサにより検出したセンサ加速度とを基に所定単位時間における上記車両の高度変化量を順次算出する高度変化量算出ステップと、
   上記高度変化量を算出した際、上記パルスのデジタル化に伴う量子化誤差に起因して発生する高域ノイズ成分を除去するノイズ除去ステップと、
   上記車両における最新の上記走行状態に応じた車両状態係数を算出し、当該車両状態係数に応じて上記ノイズ除去ステップにより上記高度変化量から上記車両の上記走行状態に応じた上記高域ノイズ成分を除去するための周波数特性を決定する特性決定ステップと
   を具えたことを特徴とする高度変化量検出方法。
9. 車両の走行状態に応じて周期が変化するパルスのカウント値から計算したパルス加速度と加速度センサにより検出したセンサ加速度とを基に所定単位時間における上記車両の高度変化量を順次算出する高度変化量算出ステップと、
   上記高度変化量を算出した際、上記パルスのデジタル化に伴う量子化誤差に起因して発生する高域ノイズ成分を除去するノイズ除去ステップと、
   上記車両における最新の上記走行状態に応じた車両状態係数を算出し、当該車両状態係数に応じて上記ノイズ除去ステップにより上記高度変化量から上記車両の上記走行状態に応じた上記高域ノイズ成分を除去するための周波数特性を決定する特性決定ステップと
   を具えたことを特徴とする高度変化量検出プログラム。

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