JP2007101527A - 加速度センサのオフセット検出装置、加速度センサのオフセット検出方法及び加速度センサのオフセット検出プログラム並びにナビゲーション装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】速度検出ユニット2は、GPS処理部4から位置情報PSを取得できる場合、(15)式に従い、実際に加速度センサ11から得られた実検出加速度αGrと、位置情報PSに基づく車両加速度αP、距離Dm、気圧PRに基づく高度変化量Dh及び重力加速度gを用いた演算を行うことにより、オフセット加速度αoを高精度に算出することができ、当該オフセット加速度αoを換算したゼロ重力オフセット値Vzgoを基に、加速度検出信号SAを精度良く検出加速度αGに換算することができる。
【選択図】 図5
Description
(1−1)ナビゲーション装置の構成
図1においてナビゲーション装置1は、移動体としての車両100(図2)に搭載されており、GPS(Global Positioning System)処理部4によってGPS衛星から受信したGPS信号を基に当該車両100の現在位置を算出し、ナビゲーションユニット3により所定の地図データ上に当該車両100の現在位置を示すマーク等を重畳して表示画面データを生成し、これを表示部5へ送出して表示画面を表示することにより、地図上における当該車両100の位置をユーザに視認させるようになされている。
次に、本発明の基本原理を説明する。ここでは、図2(A)に示すように、車両100が水平面HZに対して勾配角度θをなす斜面SLを走行していると仮定する。この場合、加速度センサ11(図1)により検出された検出加速度αGには、車両100の移動に起因する本来の加速度(以下、これを車両加速度αPと呼ぶ)と、当該車両100に作用する重力加速度gの進行方向成分(以下、これを重力加速度成分gfと呼ぶ)とが加算された値に相当する。すなわち重力加速度成分gfは、検出加速度αGと車両加速度αPとの差分により次式
ところでナビゲーション装置1の速度検出ユニット2(図1)は、ビルの陰やトンネル内等のようにGPSアンテナ6によってGPS衛星からのGPS信号を受信できない場合、ナビゲーションユニット3がGPS処理部4からの位置信号PSを基に車両100の現在位置を算出することができないため、車両100の速度V及び水平方向の角速度φを基に当該現在位置を推定し、これに基づいた地図画面を表示部5に表示するようになされている。
ところで車速検出ユニット2は、(6)式に示したように、時刻t0の(すなわち直前の)速度V0を用いて時刻t1の(すなわち現在の)速度V1を算出するため、速度V0が誤っていると速度V1も誤った値となる。このため車速検出ユニット2は、車両100における最初の速度V、すなわち停車状態における速度Vを「ゼロ」として確実に検出する必要がある。
次に、速度検出ユニット2(図1)における高度変化量Dhの算出処理について説明する。速度検出ユニット2は、上述した(2)式に示したように、距離Dm、重力加速度成分gf(すなわち検出加速度αG−車両加速度αP)及び重力加速度gを用いることにより高度変化量Dhを算出することができる。
ところで加速度センサ11(図1)は、車両100が水平面HZ(図2)上で停止しているときのように当該車両100の進行方向に加速度が作用していない場合、図3(A)に示すように、当該加速度センサ11から出力する加速度検出信号SAの電位、すなわちゼロ重力オフセット値Vzgoが2.5[V]となる。
次に、速度検出ユニット2が車両100の速度Vを算出してナビゲーションユニット3へ出力する際の速度出力処理手順について、図4のフローチャートを用いて説明する。
次に、演算処理ブロック10がオフセット算出部17によりオフセット加速度αoを算出する際のオフセット加速度算出処理について、図5のフローチャートを用いて説明する。なお、ここでは現在の時刻を時刻t1とし、当該時刻t1よりも測定時間mtだけ以前の時刻を時刻t0とする。
次に、演算処理ブロック10がGPS処理部4から位置情報PSを取得できないときに速度算出部16により速度Vを算出する際の速度算出処理について、図7のフローチャートを用いて説明する。なお、ここでは現在の時刻を時刻t1とし、当該時刻t1よりも計測時間mtだけ以前の時刻を時刻t0とする。
以上の構成において、速度検出ユニット2は、GPSアンテナ6によりGPS信号を受信できる場合、(15)式に実検出加速度αGr、車両加速度αP、高度変化量Dh、距離Dm及び重力加速度gを代入することにより、オフセット加速度αoを算出する。
(2−1)ナビゲーション装置の構成
図1との対応部分に同一符号を付した図8に示すように、第2の実施の形態におけるナビゲーション装置20は、速度検出ユニット2に代えて速度検出ユニット21が設けられている以外は、ナビゲーション装置1(図1)と同様の構成を有している。
次に、速度検出ユニット21が車両100の速度Vを算出してナビゲーションユニット3へ出力する際の速度出力処理手順について、図4との対応部分に同一符号を付した図10のフローチャートを用いて説明する。
以上の構成において、速度検出ユニット21は、第1の実施の形態における速度検出ユニット2と同様に、GPSアンテナ6によりGPS信号を受信できる場合、(15)式に実検出加速度αGr、車両加速度αP、高度変化量Dh、距離Dm及び重力加速度gを代入することにより、オフセット加速度αoを算出する。
なお上述した実施の形態においては、GPS処理部4から供給される位置情報PSを基に車両加速度αPを算出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、例えば車両100から速度に応じた周期のパルス信号でなる車速パルス信号を取得し、これを基に当該車両加速度αPを算出するようにしても良い。
Claims (10)
- 所定の移動体における進行方向への加速度にオフセット変動分が加算された結果に相当する実検出加速度を取得する加速度センサと、
上記加速度センサが本来正確に検出すべき検出予定加速度を算出する検出予定加速度算出手段と、
上記実検出加速度と検出予定加速度との差分を基に、上記加速度センサの特性により上記実検出加速度が検出予定加速度から変動した上記オフセット変動分を算出するオフセット算出手段と
を具えることを特徴とする加速度センサのオフセット検出装置。 - 上記検出予定加速度算出手段は、
上記移動体の加速度そのものを表す移動体加速度と上記移動体に作用する重力加速度の上記進行方向成分とをそれぞれ算出して加算することにより上記検出予定加速度を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の加速度センサのオフセット検出装置。 - 気圧を検出する気圧センサと、
所定計測期間における上記移動体の移動距離を算出する移動距離算出手段と、
を具え、
上記検出予定加速度算出手段は、
上記気圧センサにより検出した気圧を基に上記計測期間における上記移動体の高度変化量を算出し、当該高度変化量に対する上記移動距離の比と重力加速度定数とを用いて上記重力加速度の上記進行方向成分を算出する
ことを特徴とする請求項2に記載の加速度センサのオフセット検出装置。 - 上記検出予定加速度算出手段は、
上記高度変化量が所定の高度変化範囲内に収まっていない場合、上記高度変化量を当該高度変化範囲内に収めるよう補正する
ことを特徴とする請求項3に記載の加速度センサのオフセット検出装置。 - 上記検出予定加速度算出手段は、
上記高度変化量から得られる勾配角度の最大値である最大勾配角度を基に、上記高度変化量が上記高度変化範囲内であるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項3に記載の加速度センサのオフセット検出装置。 - 上記検出予定加速度算出手段は、
上記高度変化量から得られる勾配角度の単位時間当たりにおける勾配変化率の最大値である最大勾配変化率を基に、上記高度変化量が上記高度変化範囲内であるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項3に記載の加速度センサのオフセット検出装置。 - 上記移動距離算出手段は、
所定の衛星測位信号受信測位手段により取得した位置情報又は速度情報を用いて上記移動距離を算出する
ことを特徴とする請求項2に記載の加速度センサのオフセット検出装置。 - 所定の移動体における進行方向への加速度にオフセット変動分が加算された結果に相当する実検出加速度を加速度センサにより取得する検出加速度取得ステップと、
上記加速度センサが本来正確に検出すべき検出予定加速度を算出する検出予定加速度算出ステップと、
上記実検出加速度と検出予定加速度との差分を基に、上記加速度センサの特性により上記実検出加速度が検出予定加速度から変動した上記オフセット変動分を算出するオフセット算出ステップと
を具えることを特徴とする加速度センサのオフセット検出方法。 - 加速度センサのオフセット検出装置に対して、
所定の移動体における進行方向への加速度にオフセット変動分が加算された結果に相当する実検出加速度を加速度センサにより取得する検出加速度取得ステップと、
上記加速度センサが本来正確に検出すべき検出予定加速度を算出する検出予定加速度算出ステップと、
上記実検出加速度と検出予定加速度との差分を基に、上記加速度センサの特性により上記実検出加速度が検出予定加速度から変動した上記オフセット変動分を算出するオフセット算出ステップと
を実行させることを特徴とする加速度センサのオフセット検出プログラム。 - 所定の衛星測位システムからの測位信号を受信して所定の移動体の現在位置を算出する現在位置算出手段と、
所定の移動体における進行方向への加速度にオフセット変動分が加算された結果に相当する実検出加速度を取得する加速度センサと、
上記加速度センサが本来正確に検出すべき検出予定加速度を算出する検出予定加速度算出手段と、
上記実検出加速度と検出予定加速度との差分を基に、上記加速度センサの特性により上記実検出加速度が検出予定加速度から変動した上記オフセット変動分を算出するオフセット算出手段と、
上記オフセット算出手段により算出された上記オフセット変動分を用いて上記加速度を算出し、当該加速度を用いて算出した上記移動体の速度を基に上記移動体の位置に関する情報を提示する情報提示手段と
を具えることを特徴とするナビゲーション装置。
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