JP2007263779A - 角速度検出システム及びその方法並びにプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 機械的な動作を介することなく角度変化を検出することが可能な角速度検出方式を提供する。
【解決手段】 物体１の所定の２箇所に取付けられた移動量検出センサＡ１，Ａ２により得られる移動量に基づいて、物体１の角速度を検出して移動方向の角度θを検出する。すなわち、センサＡ１による横方向の移動量Δｘ１及び縦方向の移動量Δｙ１と、センサＡ２による横方向の移動量Δｘ２及び縦方向の移動量Δｙ２とにより、角速度ωとして、ｔａｎ^-1｛（Δｙ２−Δｙ１）／（Δｘ２−Δｘ１）｝を算出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は角速度検出システム及びその方法並びにプログラムに関し、特に車載用のナビゲーション機能に用いて好適な角速度検出方式に関するものである。

車載用のナビゲーション機能や携帯電話機でのナビゲーション機能などの出現により、位置と方向に関する製品やサービスの需要が高まりつつある。その中で、位置についてはＧＰＳのＦＭ多重電波による補正などを用いた技術が確立されつつあるが、方向については、地磁気や振動子などから角速度を検出して方向検出するようになっている。

なお、角速度を検出する技術として、特許文献１や２に開示のものがある。
特開平１１−１０８６６７号公報 特開平０６−２９４８０５号公報

地磁気や振動子などから角速度を検出する従来技術には、次のような問題点がある。地磁気や振動子では、機械的な動作が必要となり、耐久性、動作速度の点において、現時点では限界がある。

そこで、本発明は機械的な動作を介することなく角度変化を検出することが可能な角速度検出システム及びその方法並びにプログラムを提供することを目的とする。

本発明による角速度検出システムは、物体の角速度を検出する角速度検出システムであって、前記物体の所定の２箇所の移動量に基づいて前記物体の角速度を検出する角速度検出手段を含むことを特徴とする。

本発明による角速度検出方法は、物体の角速度を検出する角速度検出方法であって、前記物体の所定の２箇所の移動量に基づいて前記物体の角速度を検出する角速度検出ステップを含むことを特徴とする。

本発明によるプログラムは、物体の角速度を検出する角速度検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記物体の所定の２箇所の移動量に基づいて前記物体の角速度を検出する角速度検出処理を含むことを特徴とする。

本発明による第一の効果は、磁気方位センサ、ガスレートセンサによる角速度検出に比べて、レスポンスが良いということである。その理由は、磁気方位センサ、ガスレートセンサのように、絶対位置を示す固定針が地磁気やガスなどで中空の物体が完全に固定されないため、速い動作に追従できるためである。

本発明による第２の効果は、振動に強いということである。その理由は、移動量検出センサとして、光学式のセンサを利用することにより、機械的なセンサが省かれるためである。

以下に、図面を参照しつつ本発明について詳細に説明する。先ず、図１を用いて本発明の原理を説明する。図１において、ある移動物体１に２個の移動量検出センサＡ１，Ａ２が固定的に取付けられている。この物体１が矢印Ｂに示す如く移動して物体１’の位置にきたとすると、センサＡ１，Ａ２も、それぞれセンサＡ１’，Ａ２’の位置に移動することになる。このときのセンサＡ１，Ａ２，Ａ１’，Ａ２’の各々の移動量を下記の如く表す。

Ａ１からＡ１’への横方向（ｘ方向）への移動量：Δｘ１
Ａ１からＡ１’への縦方向（ｙ方向）への移動量：Δｙ１
Ａ２からＡ２’への横方向（ｘ方向）への移動量：Δｘ２
Ａ２からＡ２’への縦方向（ｙ方向）への移動量：Δｙ２

なお、これら２位置間の移動量は、各センサ内に予め設けられているタイマー機能により、時間ｔ１とｔ２との短時間（単位時間）における移動量として検出されるものとする。

これらの移動量を用いて、物体１が物体１’へ移動したときの向きの角速度ωを次式で求めることができる。
ω＝ｔａｎ^-1｛（Δｙ２―Δｙ１）／（Δｘ２−Δｘ１）｝
この式は短時間での変化のみに適用可能であり、長時間の変化、すなわち方向θを算出するには、このωを時間積分すれば良いことになる。

移動量検出センサは、パーソナルコンピュータなどに使用されるポインティングデバイスであるマウスとして主流になっている光学式マウスによる移動量検出と同じ原理のセンサを用いることができる。このセンサとしては、イメージスキャナ機能を有し、短時間内において、２つの画像を比較して、どの方向にどれだけ動いたかを検出する機能を有しているものである。

次に、図２、図３を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、図１と同等部分は同一符号により示している。図１において、移動物体１は車両であり、この車両１が矢印Ｂの方向に移動して車両１’の位置にきたものとする。車両１には、その移動量を検出する移動量検出センサＡ１が、車幅中心線と後輪１１の車軸との交差する位置に取付けられており、また移動量検出センサＡ２が、車幅中心線と前輪１２の車軸との交差する位置に取付けられている。

これらセンサＡ１，Ａ２の各出力は計算機（コンピュータ）３０へ入力されている。なお、移動量検出センサＡ１，Ａ２は、前述した如く、底面から画像センサにより底面の画像を撮影して、どの方向にどれだけ移動したかを検出するようになっているものとする。

計算機３０は、図３に示す如く、移動量検出センサＡ１，Ａ２からの移動量を蓄積して、単位時間当りの移動量を算出する移動量算出部３１と、移動量算出部３１に対して、予め設定された一定時間毎に信号を送出するタイマー部３２と、移動量算出部３１から得られる移動量を用いて、角度変化（角速度）を算出し、カーナビゲーションシステムなどの外部機器（図示せず）へ送出する角速度算出部３３とにより構成されている。

図４は本発明の実施の形態の動作を示すシーケンス図である。図２に示した如く、車両１は、前輪が操舵されて、矢印Ｂに示すように、右前方向に移動していく。このとき、移動量検出センサＡ１は、横方向移動量Δｘ１及び縦方向移動量Δｙ１を移動量算出部３１へ送出する（ステップＳ１）。同時に、移動量検出センサＡ２も、横方向の移動量Δｘ２及び縦方向移動量Δｙ２を移動量算出部３１へ送出する（ステップＳ２）。

移動量算出部３１は、各センサから送られてきた移動量を蓄積し続ける（ステップＳ３）。このとき、タイマー部３２より一定時間毎に信号が送出されているものとする（ステップＳ４）。この信号を受信した移動量算出部３１は、蓄積している移動量を以下のような形にして角速度算出部３３へ送出する（ステップＳ５）。

車両１から車両１’の移動量検出センサＡ１による横方向移動量：Δｘ１
車両１から車両１’の移動量検出センサＡ１による縦方向移動量：Δｙ１
車両１から車両１’の移動量検出センサＡ２による横方向移動量：Δｘ２
車両１から車両１’の移動量検出センサＡ２による縦方向移動量：Δｙ２

角速度算出部３３は、
ω＝ｔａｎ^-1｛（Δｙ２−Δｙ１）／（Δｘ２−Δｘ１）｝
なる式により角速度を算出する（ステップＳ６）。そして、角速度を算出すると、移動量算出部３１に蓄積されている移動量Δｘ１，Δｙ１，Δｘ２，Δｙ２を消去するよう指示する（ステップＳ７）。この算出された角速度は、外部機器へ送出されることになる（ステップＳ８）。外部機器では、上記のωを次式の如く時間積分することにより、角度θが算出される。
θ＝∫（ω）ｄｔ （ｔの変化は任意）

なおタイマー部３２の信号の発生周期に応じて、求める角速度の精度を変更することが可能になる。

次に、本発明の他の実施の形態について、図５、図６を参照して説明する。なお、図５、図６において、図２、図３と同等部分には同一符号を付している。本実施の形態においては、計算機３０において、車両１の中心位置Ｃの移動量を算出して外部機器へこれを送出する位置変化算出部３４が、先の実施の形態に追加されている。こうすることにより、角速度のみならず、その物体（車両）１の中心Ｃが移動した量も算出することが可能となる。

図５を参照すると、車両１には、移動量検出センサＡ１，Ａ２が設けられていることは図２の例と同じである。図６を参照すると、計算機３０には、移動量算出部３１、タイマー部３２、角速度算出部３３の他に、更に、移動量算出部３１により得られた移動量から、車両１の位置変化を算出し、外部機器へ送出する位置変化算出部３４が設けられている。

図７は本実施の形態の動作を示すシーケンス図である。車両１は、前輪が操舵されて、図５の矢印Ｂに示す如く、右前方へ移動する。このとき、移動量検出センサＡ１は横方向移動量Δｘ１、縦方向移動量Δｙ１を、移動量算出部３１へ送出する（ステップＳ１）。同時に、移動量検出センサＡ２は横方向移動量Δｘ２、縦方向移動量Δｙ２を、移動量算出部３１へ送出する（ステップＳ２）。移動量算出部３１は移動量を蓄積し続ける（ステップＳ３）。

このとき、タイマー部３２により一定時間毎の信号が発生されており（ステップＳ４）、この信号を受信した移動量算出部３１は蓄積された移動量を以下のような形にして、角速度算出部３３と位置変化算出部３４とに送出する（ステップＳ５）。

車両１から車両１’の移動量検出センサＡ１による横方向移動量：Δｘ１
車両１から車両１’の移動量検出センサＡ１による縦方向移動量：Δｙ１
車両１から車両１’の移動量検出センサＡ２による横方向移動量：Δｘ２
車両１から車両１’の移動量検出センサＡ２による縦方向移動量：Δｙ２

位置変化算出部３４は、下記の計算により、車両の中心位置Ｃが変化した横方向の移動量Δｘ３と縦方向の移動量Δｙ３を算出する（ステップＳ９）。
Δｘ３＝（Δｘ１＋Δｘ２）／２
Δｙ３＝（Δｙ１＋Δｙ２）／２

位置変化算出部３４は、算出した位置変化量を外部機器へ送信する（ステップＳ１０）。

角速度算出部３３の動作は図４に示したステップＳ６〜ステップＳ８の動作と同一であるので、その説明は省略する。

上述の実施の形態においては、物体として車両について述べたが、移動する物体であれば、車両に限定されるものではない。また、計算機３０の動作は予めその動作手順をプログラムとしてＲＯＭなどの記録媒体に記録しておき、これをコンピュータにより読取らせて実行することができることは明らかである。

本発明の原理を説明するための図である。 本発明の一実施の形態における車両１の移動状態とその移動量を説明する図である。 図１の計算機３０の例を示す図である。 本発明の一実施の形態の動作を示すシーケンス図である。 本発明の他の実施の形態における車両１の移動状態とその移動量を説明する図である。 図５の計算機３０の例を示す図である。 本発明の他の実施の形態の動作を示すシーケンス図である。

符号の説明

１，１’ 車両
１１ 後輪
１２ 前輪
３０，３０’ 計算機
３１ 移動量算出部
３２ タイマー部
３３ 角速度算出部

Claims (12)

1. 物体の角速度を検出する角速度検出システムであって、前記物体の所定の２箇所の移動量に基づいて前記物体の角速度を検出する角速度検出手段を含むことを特徴とする角速度検出システム。
2. 前記角速度検出手段は、前記２箇所の各々に設けられた移動量検出センサと、この移動量検出センサの出力に基づき移動量を算出する手段と、この算出された移動量に基づいて前記角速度を算出する手段とを有することを特徴とする請求項１記載の角速度検出システム。
3. 前記移動量を算出する手段は、前記移動量検出センサの出力を蓄積して、周期的に生成される信号に応答してこの蓄積結果に基づいて前記移動量の算出をなすようにしたことを特徴とする請求項２記載の角速度検出システム。
4. 前記移動量検出センサの出力に基づき前記物体の中心位置の移動量を算出する手段を、更に含むことを特徴とする請求項２または３記載の角速度検出システム。
5. 物体の角速度を検出する角速度検出方法であって、前記物体の所定の２箇所の移動量に基づいて前記物体の角速度を検出する角速度検出ステップを含むことを特徴とする角速度検出方法。
6. 前記角速度検出ステップは、前記２箇所の各々に設けられた移動量検出センサの出力に基づき移動量を算出するステップと、この算出された移動量に基づいて前記角速度を算出するステップとを有することを特徴とする請求項５記載の角速度検出方法。
7. 前記移動量を算出するステップは、前記移動量検出センサの出力を蓄積して、周期的に生成される信号に応答してこの蓄積結果に基づいて前記移動量の算出をなすようにしたことを特徴とする請求項６記載の角速度検出方法。
8. 前記移動量検出センサの出力に基づき前記物体の中心位置の移動量を算出するステップを、更に含むことを特徴とする請求項６または７記載の角速度検出方法。
9. 物体の角速度を検出する角速度検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記物体の所定の２箇所の移動量に基づいて前記物体の角速度を検出する角速度検出処理を含むことを特徴とするプログラム。
10. 前記角速度検出処理は、前記２箇所の各々に設けられた移動量検出センサの出力に基づき移動量を算出する処理、この算出された移動量に基づいて前記角速度を算出する処理とを有することを特徴とする請求項９記載のプログラム。
11. 前記移動量を算出する処理は、前記移動量検出センサの出力を蓄積して、周期的に生成される信号に応答してこの蓄積結果に基づいて前記移動量の算出をなすようにしたことを特徴とする請求項１０記載のプログラム。
12. 前記移動量検出センサの出力に基づき前記物体の中心位置の移動量を算出する処理を、更に含むことを特徴とする請求項１０または１１記載のプログラム。

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