JP2008196964A - 角速度センサ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より正確にオフセット電圧を補正できるようにする。
【解決手段】車速センサから入力される車速信号に基づいて車両が停車状態か否かを判定し（Ｓ１００）、車両が停車状態であると判定された場合、カメラ１４によって同一方向を撮影した複数の画像の一致または不一致により車両が停車状態であるか否かを判定し（Ｓ２０２）、車両が停車状態でないと判定された場合、キャリブレーション処理を禁止する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載された角速度センサのキャリブレーション処理を実施する角速度センサ制御装置に関する。

車両の進行方向やヨーレート等を検出するため、多くの車両に角速度センサが搭載されている。このような角速度センサは、温度変化などの外部要因によってオフセット電圧が変動するため、比較的頻繁にオフセット電圧を補正するためのキャリブレーション処理を実施する必要がある。

なお、このような角速度センサのキャリブレーション処理を実施する装置としては、カメラの撮影時の手ぶれを補正する手ぶれ補正装置において、各フィールド間の画像データまたは該画像データの一部に基づいて先行する画像に対する後続の画像の平行移動量を検出する画像センサによって角速度ゼロを検出し、角速度ゼロが検出されたときに角速度センサのオフセット電圧を補正するものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−１４８０１号公報

車両に搭載される角速度センサにおいては、車両のイグニッションスイッチがオンした直後や一定時間以上停車状態が継続した時など、車両が停車した状態でキャリブレーション処理が実施されるようになっている。具体的には、車速センサから入力される車速信号に基づいて車両の停車状態を判定し、キャリブレーション処理が実施されるようになっている。

しかし、車速センサから出力される車速信号（車速パルス）は、車輪が１回転する間に数パルス程度しか出力されないため、車両が微低速で移動している場合には、比較的長時間車速パルスが出力されない。

したがって、車両が微低速で移動していても、車両が停車状態であると判定され、ヨーレートが発生しているにもかかわらずキャリブレーション処理が実施されてしまう場合がある。

このようにヨーレートが発生した状態でキャリブレーション処理が実施されると、オフセット電圧が誤った値に設定されてしまい、角速度センサの検出精度が低下してしまうといった問題がある。

本発明は上記問題に鑑みたもので、より正確にオフセット電圧を補正できるようにすることを目的とする。

本発明の第１の特徴は、車両に搭載された角速度センサのオフセット電圧を補正するキャリブレーション処理を実施する角速度センサ制御装置であって、車両に搭載された車速センサから入力される車速信号に基づいて車両が停車状態であるか否かを判定する第１の停車状態判定手段と、車両の周辺を撮影する撮影手段と、第１の停車状態判定手段によって車両が停車状態であると判定された場合、撮影手段によって同一方向を撮影した複数の画像の一致または不一致により車両が停車状態であるか否かを判定する第２の停車状態判定手段と、を備え、第２の停車状態判定手段によって車両が停車状態であると判定された場合に、キャリブレーション処理を実施し、車両が停車状態でないと判定された場合、キャリブレーション処理を禁止することである。

このような構成では、車速センサから入力される車速信号に基づいて車両が停車状態であると判定された場合、撮影手段によって同一方向を撮影した複数の画像の一致または不一致により車両が停車状態であるか否かを判定し、車両が停車状態でないと判定された場合、キャリブレーション処理が禁止されるので、より正確にオフセット電圧を補正することができる。

また、車速センサから入力される車速信号に基づいて車両が停車状態であると判定された場合に、撮影手段によって同一方向を撮影した複数の画像の一致または不一致により車両が停車状態であるか否かを判定するので、常時、撮影手段によって同一方向を撮影した複数の画像の一致または不一致により車両が停車状態であるか否かを判定する場合と比較して、撮影手段によって同一方向を撮影した複数の画像の一致または不一致を判定するための処理負荷を少なくすることができる。

また、本発明の第２の特徴は、車両の周辺に存在する物体までの距離を測定する距離測定手段と、第１の停車状態判定手段によって車両が停車状態であると判定された場合、距離測定手段によって複数回測定した測定距離の変化により車両が停車状態であるか否かを判定する第３の停車状態判定手段と、を備え、第２の停車状態判定手段および第３の停車状態判定手段によってそれぞれ車両が停車状態であると判定された場合、キャリブレーション処理を実施し、第２の停車状態判定手段および第３の停車状態判定手段のいずれかによって車両が停車状態でないと判定された場合、キャリブレーション処理を禁止することである。

このような構成では、撮影手段によって同一方向を撮影した複数の画像の一致または不一致により車両が停車状態でないと判定された場合、あるいは車両の周辺に存在する物体までの距離を測定する距離測定手段によって複数回測定した測定距離の変化により車両が停車状態でないと判定された場合、キャリブレーション処理が禁止されるので、より正確にオフセット電圧を補正することができる。

また、本発明の第３の特徴は、車両に搭載された角速度センサのオフセット電圧を補正するキャリブレーション処理を実施する角速度センサ制御装置であって、車両に搭載された車速センサから入力される車速信号に基づいて車両が停車状態であるか否かを判定する第１の停車状態判定手段と、車両の周辺に存在する物体までの距離を測定する距離測定手段と、第１の停車状態判定手段によって車両が停車状態であると推定された場合、距離測定手段によって複数回測定した測定距離の変化により車両が停車状態であるか否かを判定する第３の停車状態判定手段と、を備え、第３の停車状態判定手段によって車両が停車状態であると判定された場合、キャリブレーション処理を実施し、車両が停車状態でないと判定された場合、キャリブレーション処理を禁止することである。

このような構成では、車速センサから入力される車速信号に基づいて車両が停車状態であると判定された場合、車両の周辺に存在する物体までの距離を測定する距離測定手段によって複数回測定した測定距離の変化により車両が停車状態であるか否かを判定し、車両が停車状態でないと判定された場合、キャリブレーション処理が禁止されるので、より正確にオフセット電圧を補正することができる。また、車速センサから入力される車速信号に基づいて車両が停車状態であると判定された場合に、距離測定手段によって複数回測定した測定距離の変化により車両が停車状態であるか否かを判定するので、常時、距離測定手段によって複数回測定した測定距離の変化により車両が停車状態であるか否かを判定する場合と比較して、距離測定手段により複数回測定した測定距離の変化により車両が停車状態であるか否かを判定するための処理負荷を少なくすることができる。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る角速度センサ制御装置の構成を図１に示す。本角速度センサ制御装置は、ナビゲーション装置１として構成されている。ナビゲーション装置１は、角速度センサ１０、車速センサ１１、ＧＰＳレシーバ１２、タイマ１３、カメラ１４、画像処理部１５、記憶部１６および制御回路１７を備えている。

角速度センサ１０は、ジャイロセンサによって構成されており、車両のヨー方向、ピッチ方向、ロール方向の各角速度を検出する。

車速センサ１１は、車速に応じた車速パルス信号を出力する。

ＧＰＳレシーバ１２は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して自車位置を測位するための測位データを出力する。

タイマ１３は、時間を計測するためのカウンタを有しており、制御回路１７からの指示に応じてカウントの開始、停止およびカウンタのリセットを行う。

カメラ１４は、車両の周囲を逐次撮影し、その撮影結果の撮影画像を制御回路１７に出力する。なお、カメラ１４は、車両を基準とする特定の方向（例えば車両の前方）のみを撮影するカメラであってもよいし、全方位カメラであってもよい。

画像処理部１５は、カメラ１４によって撮影された複数の撮影画像を比較して、撮影画像が一致するか否かを判定する処理を行う。具体的には、カメラ１４によって撮影された２つの撮影画像から画像認識処理により複数の特徴点を抽出し、各撮影画像に含まれる各特徴点が一致するか否かに基づいて撮影画像が一致するか否かを判定し、判定結果を出力する処理（撮影画像の一致判定処理）を行う。なお、画像処理部１５は、制御回路１７からの指示があったときにのみ、この撮影画像の一致判定処理を実施する。

記憶部１６は、地図表示のための背景データ、リンクやノードを示す道路データ、施設データ等の地図データを記憶するものである。

制御回路１７は、ＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏ等を備えたコンピュータとして構成されており、ＣＰＵはメモリに記憶されたプログラムに従って各種処理を行う。制御回路１７の処理としては、角速度センサ１０、車速センサ１１およびＧＰＳレシーバ１２から入力される各信号に基づいて自車位置を特定する自車位置特定処理、自車位置周辺の地図上に自車位置マークを表示する地図表示処理、目的地までの案内経路を探索する経路探索処理、案内経路に従って走行案内を行う経路案内処理等がある。

また、制御回路１７は、車両が停車状態であるか否かを判定し、車両が停車状態であることを判定した場合に、角速度センサのオフセット電圧を補正するキャリブレーション処理を実施する。

次に、図２に従って、この処理に説明する。車両のイグニッションスイッチがオンすると、本ナビゲーション装置１は動作状態となり、制御回路１７は、図２に示す処理を定期的（例えば、１００ミリ秒毎）に実施する。なお、制御回路１７は、車両のイグニッションスイッチがオンしてから図２に示す処理を実施する前に、タイマ１３のカウンタのリセットおよびカウントの停止を指示する。

まず、車速センサ１１からの車速パルスが有るか否かに基づいて車両が停車状態であるか否かを判定する（Ｓ１００）。

車両が停車中で車速センサ１１から車速パルス信号が入力されていない場合、Ｓ１００の判定はＮＯとなり、次に、画像処理部１５に対して「撮影画像の一致判定処理」を指示する（Ｓ２００）。これにより、画像処理部１５は、カメラ１４によって撮影された２つの撮影画像から画像認識処理により複数の特徴点を抽出し、各撮影画像に含まれる各特徴点が一致するか否かに基づいて撮影画像が一致するか否かを判定し、判定結果を出力する処理（撮影画像の一致判定処理）を実施する。

次に、「撮影画像の一致判定処理」の判定結果に基づいて車両が停車状態であるか否かを判定する（Ｓ２０２）。

車両が停車中の場合、Ｓ２０２の判定はＹＥＳとなり、次に、タイマ１３がカウント中か否かに基づいてタイマ動作中か否かを判定する（Ｓ１０４）。

ここで、タイマ１３はカウント中でないため、Ｓ１０４の判定はＮＯとなり、タイマ１３にカウントの開始を指示し（Ｓ１０６）、Ｓ１０８へ進む。

Ｓ１０８では、タイマ１３のカウント値が規定値Ｔ（例えば、３秒）を経過したか否かを判定する。

タイマ１３のカウント値が規定値Ｔ（例えば、３秒）を超過するまで、Ｓ１０８の判定はＮＯとなり、本処理を終了し、再度、図２に示す処理を繰り返す。

そして、タイマ１３のカウント値が規定値Ｔ（例えば、３秒）を超過すると、Ｓ１０８の判定はＹＥＳとなり、次に、角速度センサのオフセット電圧を補正するキャリブレーション処理を実施し（Ｓ１１０）。本処理を終了する。

このように、車両が停車中の場合、タイマ１３のカウント値が規定値Ｔ（例えば、３秒）を超過したときに、キャリブレーション処理が実施される。

そして、車両が走行を開始すると、Ｓ１００の判定はＹＥＳとなり、タイマ１３のカウンタのリセットとカウントの停止が指示される（Ｓ１０２）。

また、再度、車両が停車状態になると、Ｓ１０６にてタイマ１３にカウントの開始の指示がなされ、タイマ１３のカウント値が規定値Ｔ（例えば、３秒）を超過すると、キャリブレーション処理が実施される。

また、車両が微低速で走行中の場合、Ｓ１００の判定はＮＯとなっても、Ｓ２０２にてＹＥＳと判定され、キャリブレーション処理は実施されない。したがって、車両が微低速で走行した状態でキャリブレーション処理が実施され、オフセット電圧が誤った値に設定されてしまうことをなくすことができる。

上記したように、車速センサ１１から入力される車速信号に基づいて車両が停車状態であると判定された場合、カメラ１４によって同一方向を撮影した複数の画像の一致または不一致により車両が停車状態であるか否かを判定し、車両が停車状態でないと判定された場合、キャリブレーション処理が禁止されるので、より正確にオフセット電圧を補正することができる。

また、車速センサ１１から入力される車速信号に基づいて車両が停車状態であると判定された場合に、カメラ１４によって同一方向を撮影した複数の画像の一致または不一致により車両が停車状態であるか否かを判定するので、常時、撮影手段によって同一方向を撮影した複数の画像の一致または不一致により車両が停車状態であるか否かを判定する場合と比較して、撮影手段によって同一方向を撮影した複数の画像の一致または不一致を判定するための処理負荷を少なくすることができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る角速度センサ制御装置の構成を図３に示す。本実施形態に係る角速度センサ制御装置の構成は、図１に示したカメラ１４と画像処理部１５の代わりにレーダ装置１８を備えた点が異なる。以下、第１実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略し、異なる点を中心に説明する。

レーダ装置１８は、レーザダイオードを光源として車両周辺にレーザ光を照射し、車両周辺の物体からの反射光を検出することにより、物体と車両との距離を算出する。レーダ装置１８は、車両から例えば約数十メートルの範囲の物体を検知することが可能となっている。なお、レーダ装置１８は、制御回路１７からの指示があったときに、車両周辺の物体との距離を測定する。

次に、図４に従って、本実施形態に係る制御回路１７のキャリブレーション処理に説明する。本実施形態のキャリブレーション処理は、図２に示したＳ２００、Ｓ２０２に代えて、Ｓ３００、Ｓ３０２を実施する点が異なる。

Ｓ３００では、車両周辺の物体との距離を測定する。具体的には、レーダ装置１８に対し、車両周辺の物体との距離を２回測定するように指示する。これにより、レーダ装置１８は、車両周辺にレーザ光を照射し、車両周辺の物体からの反射光を検出する処理を２回繰り返し、車両周辺の物体との距離を２回測定する。

また、Ｓ３０２では、車両周辺の物体との距離の測定結果に基づいて、車両が停車状態であるか否かを判定する。具体的には、２回測定した車両周辺の物体との距離が一致する場合には車両が停車状態であると判定し、車両周辺の物体との距離が一致しない場合には車両が停車状態でないと判定する。

したがって、車両が走行中で車速センサ１１から車速パルス信号が入力されている場合、Ｓ１００の判定はＹＥＳとなり、キャリブレーション処理は実施されない。

また、車両が停車状態になると、Ｓ１０６にてタイマ１３にカウントの開始の指示がなされ、タイマ１３のカウント値が規定値Ｔ（例えば、３秒）を超過すると、キャリブレーション処理が実施される。

また、車両が微低速で走行中の場合、Ｓ１００の判定はＮＯとなっても、Ｓ３０２にてＹＥＳと判定され、キャリブレーション処理は実施されない。

上記した構成によれば、車速センサ１１から入力される車速信号に基づいて車両が停車状態であると判定された場合、車両の周辺に存在する物体までの距離を測定するレーダ装置１８によって複数回測定した測定距離の変化により車両が停車状態であるか否かを判定し、車両が停車状態でないと判定された場合、キャリブレーション処理が禁止されるので、より正確にオフセット電圧を補正することができる。

また、車速センサ１１から入力される車速信号に基づいて車両が停車状態であると判定された場合に、レーダ装置１８によって複数回測定した測定距離の変化により車両が停車状態であるか否かを判定するので、常時、レーダ装置１８によって複数回測定した測定距離の変化により車両が停車状態であるか否かを判定する場合と比較して、レーダ装置１８により複数回測定した測定距離の変化により車両が停車状態であるか否かを判定するための処理負荷を少なくすることができる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、ナビゲーション装置１により角速度センサ制御装置を構成した例を示したが、ナビゲーション装置以外の装置で角速度センサ制御装置を構成してもよい。

また、上記第１実施形態では、車両に搭載された車速センサ１１から入力される車速信号に基づいて車両が停車状態であると判定された場合、カメラ１５によって同一方向を撮影した複数の画像の一致または不一致により車両が停車状態であるか否かを判定し、車両が停車状態であると判定された場合に、キャリブレーション処理を実施し、車両が停車状態でないと判定された場合、キャリブレーション処理を禁止する例を示したが、例えば、車両に搭載された車速センサ１１から入力される車速信号に基づいて車両が停車状態であると判定された場合、カメラ１５によって同一方向を撮影した複数の画像の一致または不一致により車両が停車状態であるか否かを判定するとともに、車両の周辺に存在する物体までの距離を測定するレーダ装置１８によって複数回測定した測定距離の変化により車両が停車状態であるか否かを判定し、両方とも車両が停車状態であると判定した場合にキャリブレーション処理を実施し、いずれか一方が車両が停車状態でないと判定した場合、キャリブレーション処理を禁止するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、キャリブレーション処理を実施する度に、オフセット電圧を補正する例を示したが、例えば、キャリブレーション処理を複数回実施した時の各補正値を記憶部１６に記憶しておき、この記憶部１６に記憶された各補正値の平均値を用いてオフセット電圧を補正するようにしてもよい。

また、上記第２実施形態では、レーダ装置１８により車両周辺の物体との距離を２回測定し、測定距離の変化により車両が停車状態であるか否かを判定する例を示したが、車両周辺の物体との距離を２回以上測定し、これらの測定距離から車両が停車状態であるか否かを判定するようにしてもよい。

なお、上記実施形態における構成と特許請求の範囲の構成との対応関係について説明すると、Ｓ１００が第１の停車状態判定手段に相当し、カメラ１４が撮影手段に相当し、Ｓ２０２が第２の停車状態判定手段に相当し、レーダ装置１８が距離測定手段に相当し、Ｓ３０２が第３の停車状態判定手段に相当する。

本発明の第１実施形態に係る角速度センサ制御装置の構成を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る角速度センサ制御装置の処理を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る角速度センサ制御装置の構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る角速度センサ制御装置の処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１…ナビゲーション装置、１０…角速度センサ、１１…車速センサ、
１２…ＧＰＳレシーバ、１３…タイマ、１４…カメラ、１５…画像処理部、
１６…記憶部、１７…制御回路。

Claims (3)

1. 車両に搭載された角速度センサのオフセット電圧を補正するキャリブレーション処理を実施する角速度センサ制御装置であって、
   前記車両に搭載された車速センサから入力される車速信号に基づいて前記車両が停車状態であるか否かを判定する第１の停車状態判定手段と、
   前記車両の周辺を撮影する撮影手段と、
   前記第１の停車状態判定手段によって前記車両が停車状態であると判定された場合、前記撮影手段によって同一方向を撮影した複数の画像の一致または不一致により前記車両が停車状態であるか否かを判定する第２の停車状態判定手段と、を備え、
   前記第２の停車状態判定手段によって前記車両が停車状態であると判定された場合に、前記キャリブレーション処理を実施し、前記車両が停車状態でないと判定された場合、前記キャリブレーション処理を禁止することを特徴とする角速度センサ制御装置。
2. 前記車両の周辺に存在する物体までの距離を測定する距離測定手段と、
   前記第１の停車状態判定手段によって前記車両が停車状態であると判定された場合、前記距離測定手段によって複数回測定した測定距離の変化により前記車両が停車状態であるか否かを判定する第３の停車状態判定手段と、を備え、
   前記第２の停車状態判定手段および前記第３の停車状態判定手段によってそれぞれ前記車両が停車状態であると判定された場合、前記キャリブレーション処理を実施し、前記第２の停車状態判定手段および前記第３の停車状態判定手段のいずれかによって前記車両が停車状態でないと判定された場合、前記キャリブレーション処理を禁止することを特徴とする請求項１に記載の角速度センサ制御装置。
3. 車両に搭載された角速度センサのオフセット電圧を補正するキャリブレーション処理を実施する角速度センサ制御装置であって、
   前記車両に搭載された車速センサから入力される車速信号に基づいて前記車両が停車状態であるか否かを判定する第１の停車状態判定手段と、
   前記車両の周辺に存在する物体までの距離を測定する距離測定手段と、
   前記第１の停車状態判定手段によって前記車両が停車状態であると推定された場合、前記距離測定手段によって複数回測定した測定距離の変化により前記車両が停車状態であるか否かを判定する第３の停車状態判定手段と、を備え、
   前記第３の停車状態判定手段によって前記車両が停車状態であると判定された場合、前記キャリブレーション処理を実施し、前記車両が停車状態でないと判定された場合、前記キャリブレーション処理を禁止することを特徴とする角速度センサ制御装置。

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