JP2009121957A - ナビゲーション装置および角速度検出信号補正値算出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の現在位置の算出精度を向上できるナビゲーション装置を提供する。
【解決手段】平均化する処理を行った操舵角検出信号の出力値に基づいて車両が直進しているか否かを判断し、車両が直進していると判断されると、ジャイロセンサ１１ａから出力される角速度信号のばらつきが小さければ、角速度信号の平均値を角速度信号の補正値ωａとして設定するように構成した。したがって、直進走行時のハンドルの遊びや操舵角検出信号の出力値の微少な変動の影響を抑制して車両が直進しているか否かを判断できるので、車両が直進しているときに角速度信号の補正値ωａを設定する機会を増やすことができる。これにより、車両の進行方位の算出精度、および、車両の移動量の算出精度を向上して、車両の現在位置の算出精度を向上できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載されるナビゲーション装置、および、車両の角速度を検出する信号の補正値算出方法に関する。

車両に搭載されるナビゲーション装置では、車両の現在位置を算出する際に、車両の進行距離や旋回角度に基づいて車両の移動量を算出することで、車両の現在位置を推定している。ここで、車両の旋回角度はジャイロセンサから出力される検出信号に基づいて算出されている。しかし、ジャイロセンサから出力される検出信号には温度依存性などの変動要因があるため、適宜補正する必要がある。そのため、従来のナビゲーション装置では、たとえば、車両の操舵角センサから読み込んだ操舵角が所定の角度範囲内にあって車両が直進状態であると判断されると、ジャイロセンサから出力される検出信号を読み込んで、ジャイロセンサから出力される検出信号の補正値を設定・修正している（特許文献１参照）。

特開平１１−２３２９８号公報

しかし、たとえば、路面の轍の影響や、左右のタイヤの空気圧の相違などによって車両の直進時でも操舵角が所定の角度範囲内に入らない場合もあり得るため、上述した従来のナビゲーション装置では、車両が直進していてもジャイロセンサから出力される検出信号の補正値が設定・修正されない恐れがある。

（１） 請求項１の発明によるナビゲーション装置は、車両の角速度を検出して、検出した角速度に係る角速度検出信号を出力する角速度検出手段と、角速度検出手段から出力される角速度検出信号と、角速度検出信号の補正値とに基づいて、車両の旋回状態を検出する旋回状態検出手段と、車両の操舵角度を検出する操舵角度センサから出力される操舵角度検出信号を平均化する処理をして、車両が直進しているか否かを判断する車両直進判断手段と、車両直進判定手段によって車両が直進していると判断されると、旋回状態検出手段で車両が直進状態であると検出されるように、角速度検出信号の補正値を算出する角速度検出信号補正値算出手段とを備えることを特徴とする。
（２） 請求項２の発明は、請求項１に記載のナビゲーション装置において、ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号に基づいて、車両の進行方位を検出する進行方位検出手段と、進行方位検出手段が検出する車両の進行方位に基づいて、車両が直進していると判断されると、操舵角度検出信号の補正値を算出する操舵角度検出信号補正値算出手段をさらに備え、車両直進判断手段は、操舵角度検出信号を平均化する処理をして、車両が直進しているか否かを判断する際に、操舵角度検出信号補正値算出手段によって算出された操舵角度検出信号の補正値を参照することを特徴とする。
（３） 請求項３の発明は、請求項１に記載のナビゲーション装置において、少なくとも車両が走行する道路の道路方位に関するデータを記憶する地図データ記憶手段をさらに備え、車両直進判断手段は、地図データ記憶手段から読み込んだ道路方位に基づいて車両が走行する道路が直線道路であると判定し、かつ、操舵角度検出信号を平均化する処理の結果から車両が直進していると判定されると、車両が直進していると判断することを特徴とする。
（４） 請求項４の発明による角速度検出信号補正値算出方法は、車両の角速度を検出して、検出した角速度に係る角速度検出信号を出力し、出力される角速度検出信号と、角速度検出信号の補正値とに基づいて、車両の旋回状態を検出し、車両の操舵角度を検出する操舵角度センサから出力される操舵角度検出信号を平均化する処理をして、車両が直進しているか否かを判断し、操舵角度検出信号を平均化する処理をした結果に基づいて車両が直進していると判断されると、角速度検出信号と角速度検出信号の補正値とに基づいて検出される車両の旋回状態が直進状態とされるように、角速度検出信号の補正値を算出することを特徴とする。
（５） 請求項５の発明は、請求項４に記載の角速度検出信号補正値算出方法において、ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号に基づいて、車両の進行方位を検出し、検出した車両の進行方位に基づいて、車両が直進していると判断されると、操舵角度検出信号の補正値を算出し、操舵角度検出信号を平均化する処理をして、車両が直進しているか否かを判断する際に、算出された操舵角度検出信号の補正値を参照することを特徴とする。
（６） 請求項６の発明は、請求項４に記載の角速度検出信号補正値算出方法において、少なくとも車両が走行する道路の道路方位に関するデータを読み込み、読み込んだ道路方位に基づいて車両が走行する道路が直線道路であると判定し、かつ、操舵角度検出信号を平均化する処理の結果から車両が直進していると判定されると、車両が直進していると判断することを特徴とする。

本発明によれば、車両の進行方位の算出精度を向上して、車両の現在位置の算出精度を向上できる。

図１〜８を参照して、本発明によるナビゲーション装置の一実施の形態を説明する。図１は、本実施の形態のナビゲーション装置の全体構成を示す図である。カーナビゲーション装置１は、車両位置周辺の道路地図を表示する機能、出発地から目的地までの推奨経路を演算する機能、演算された推奨経路に基づいて経路誘導を行う機能など、車両の走行に関する情報を提示する機能を兼ね備えている。カーナビゲーション装置１は、いわゆるナビゲーションあるいは道路案内などを行う装置である。

図１において、１１は車両の現在地を検出する現在地検出装置であり、たとえば車両の進行方位の変化に伴う角速度を検出するジャイロセンサ１１ａ、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からのＧＰＳ信号を検出するＧＰＳセンサ１１ｃ、車速を検出する車速センサ１１ｄ等から成る。ジャイロセンサ１１ａは、車両の進行方位の変化に伴う角速度を検出して、検出した角速度に応じた検出信号（角速度信号）を出力する。２は、車両のハンドルの近傍に設けられてハンドルの操舵角度（操舵角）を検出する操舵角センサである。

１００は制御装置であり、ＣＰＵ１０１およびその周辺回路から成る。ＣＰＵ１０１およびその周辺回路は互いにバスで接続されている。周辺回路は、メモリ１０２、パラレルＩ／Ｏ１０３、Ａ／Ｄ変換器１０４，１１０、シリアルＩ／Ｏ１０５、カウンタ１０６、グラフィックコントローラ１０７、画像メモリ１０８、地図記憶装置１０９等から成る。１４は車室内の乗員が視認可能な位置に配設されて、地図や各種情報を表示する表示モニタである。１５は乗員が車両の目的地等の入力など、各種操作入力を行うためのスイッチである。スイッチ１５は、表示モニタ１４の画面上に設けられたタッチパネルスイッチや、カーソルの移動や画面のスクロールを指示するジョイスティックなどを含む。スイッチ１５は、リモコンスイッチであってもよく、表示画面周辺に設けられたスイッチであってもよい。

制御装置１００のメモリ１０２は、制御プログラムを格納するＲＯＭ、作業エリアのＲＡＭ、および、ジャイロセンサ１１ａの角速度信号の補正値（後述）や各種設定値などを記憶する不揮発メモリを含むメモリである。ＣＰＵ１０１は、メモリ１０２にアクセスして制御プログラムを実行し、各種の制御を行う。パラレルＩ／Ｏ１０３は、スイッチ１５を構成する個別のスイッチ等が接続されるパラレルＩ／Ｏポートである。Ａ／Ｄ変換器１０４は、ジャイロセンサ１１ａの角速度信号（アナログ信号）をＡ／Ｄ変換する変換器である。シリアルＩ／Ｏ１０５は、ＧＰＳセンサ１１ｃからのシリアル信号を受信するシリアルＩ／Ｏポートである。カウンタ１０６は、たとえば車軸の回転に伴って車速センサ１１ｄから出力されるパルス信号をカウントするカウンタである。なお、車速センサ１１ｄは、カーナビゲーション装置１が搭載された車両に設けられているセンサであってもよい。

グラフィックコントローラ１０７は、ＣＰＵ１０１から出力される表示データを、画像データとして画像メモリ（ビデオＲＡＭ）であるメモリ１０８に格納し、メモリ１０８に格納された画像データを表示モニタ１４に表示するための制御を行う。ＣＰＵ１０１から出力される表示データは、各種の文字データや道路地図などの各種の図形データなどから成る。制御装置１００は、表示モニタ１４の表示制御装置として機能する。

地図記憶装置１０９は、ナビゲーション処理に使用する道路地図データやＰＯＩ情報（Point of Interest 観光地や各種施設の情報）など各種の情報を格納する地図記憶装置であり、ハードディスク装置が用いられている。なお、地図記憶装置１０９は、ハードディスク装置以外にも、道路地図データが格納されたＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ、その他の記録媒体、および、その読み出し装置であってもよい。Ａ／Ｄ変換器１１０は、操舵角センサ２から出力される車両のハンドルの操舵角度の検出信号（アナログ信号）をＡ／Ｄ変換する変換器である。

−−−データ構成−−−
道路地図データは、地図に関する情報であり、地図表示用データ、経路探索用データ、誘導データ（交差点名称・道路名称・方面名称・方向ガイド施設情報など）などから成る。地図表示用データは道路や道路地図の背景を表示するためのデータである。経路探索用データは、道路形状とは直接関係しない分岐情報などから成るデータであり、主に推奨経路を演算（経路探索）する際に用いられる。誘導データは、交差点の名称などから成るデータであり、演算された推奨経路に基づき運転者等に推奨経路を誘導する際に用いられる。

図２（ａ），（ｂ）は、地図表示用データ（道路データ）の構成を示した図である。道路データはリンク列データとメッシュコードを含み、メッシュ領域単位で格納されている。なお、リンク列データとは、一本の道路を、交差点などのノードと、ノード間のリンクとして定義したデータ構造である。メッシュ領域とは、道路地図を所定範囲毎に区分けしたときの区分けされた各領域をいう。メッシュコードの記憶領域４０１には、メッシュ領域を識別する番号が格納される。リンク列データの記憶領域４０２には、図２（ｂ）に示すように、ノードの位置座標Ｘｎ，Ｙｎと、ノード間のリンクの番号と、リンクをさらに短く分割する補間点の位置座標Ｘｎ，Ｙｎとがそれぞれの領域に格納される。これらの位置座標が地図表示や後述する現在位置算出処理の形状データとして用いられる。

このように構成されるカーナビゲーション装置１は、現在地検出装置１１により取得した情報および地図記憶装置１０９に格納されている道路地図データに基づき各種のナビゲーションを行う。たとえば、制御装置１００のＣＰＵ１０１は、車両の現在位置近辺の道路地図および車両の現在位置を表示モニタ１４に表示し、経路探索によって得られた経路（推奨経路）に沿って運転者を誘導するように各部を制御する。

−−−現在位置算出処理−−−
表示モニタ１４に表示された現在位置近辺の道路地図に車両の現在位置を重畳的に表示するため、本実施の形態のカーナビゲーション装置１では、以下のような処理によって現在位置を算出している。図３は、現在位置算出処理の動作を示したフローチャートである。車両の不図示のイグニッションキーによりアクセサリーＯＮ（ＡＣＣ ＯＮ）になると、カーナビゲーション装置１の電源が入り、図３に示す処理を行うプログラムが定期的に起動される。

ＣＰＵ１０１は、ジャイロセンサ１１ａおよび車速センサ１１ｄからのデータを読み込むとともに、メモリ１０２からジャイロセンサ１１ａの角速度信号の補正値を読み込む（ステップＳ１）。そして、読み込んだデータに基づいて車両が直進しているか否かを判断する（ステップＳ３）。すなわち、ＣＰＵ１０１は、読み込んだジャイロセンサ１１ａの角速度信号の出力値を角速度信号の補正値に基づいて補正し、補正後の角速度信号の出力値に対して積分することで車両の変位角を算出する。算出した車両の変位角が略０であると判断されると、すなわち、車両が直進していると判断されると（ステップＳ３肯定判断）、読み込んだデータや補正値に基づいて車両の進行方位と車両の走行距離を算出することで車両の移動量を算出する。そして、前回算出した車両の現在位置を起点として、今回算出した車両の移動量を加算することで、現在車両が存在すると推定される地点を算出する（ステップＳ５）。この地点を推定現在位置とする。なお、車両の進行方位は、前回車両の現在位置を算出した際に算出した車両の進行方位を、今回の演算で算出した車両の変位角だけ変位させた方位として算出される。

なお、カーナビゲーション装置１の起動直後などには、前回カーナビゲーション装置１を停止する直前に算出して記憶されている車両の現在位置、もしくはあらかじめ別途設定された地点を前回算出した車両の現在位置として上記の処理を行う。

上述したように推定現在位置を算出した後、現在位置の候補を以下のようにして算出する。ＣＰＵ１０１は、下記の（イ）および（ロ）の双方を満たすリンク（候補リンク）を地図記憶装置１０９に格納された道路データから検索して抽出する（ステップＳ７）。
（イ） 推定現在位置の算出に際して算出された車両の進行方位と道路データのリンクの方位（リンク方位）との差が所定値以下である。
（ロ） 上述した推定現在位置からリンクに対して垂直に降ろした線分の長さが所定値以下である。

上述した候補リンクが存在するか否かを判断し、存在すると判断されると（ステップＳ９肯定判断）、推定現在位置の算出に際して算出された車両の走行距離だけ前回の処理で算出した車両の現在位置からリンクに沿って移動させた地点を現在位置の候補とする（ステップＳ１１）。このようにして得られた現在位置の候補を表示候補点と呼ぶ。上述した（イ），（ロ）を満たすリンクが存在しないと判断されると（ステップＳ９否定判断）、後に述べる、デッドレコニング処理（ステップＳ１９）が実行される。

上述した処理では、複数の候補リンクおよび表示候補点が抽出されるため、実際に車両が走行している道路としての確からしさ（信憑性）を表す信頼度ｔｒｓｔを、それぞれの表示候補点について算出する（ステップＳ１３）。それぞれの表示候補点について信頼度ｔｒｓｔが算出されると、信頼度ｔｒｓｔが最も高い表示候補点を選択する（ステップＳ１５）。そして、選択した表示候補点を車両の現在位置として、周辺の道路地図とともに表示モニタ１４に重畳的に表示させる（ステップＳ１７）。このように、候補リンクを抽出し、信頼度ｔｒｓｔが最も高い表示候補点を車両の現在位置として決定する処理は、一般にマップマッチングと呼ばれる。なお、信頼度ｔｒｓｔが最も高い表示候補点はもちろんであるが、信頼度ｔｒｓｔが最も高い表示候補点以外の表示候補点についても、その位置が記憶され、次回の処理の際に推定現在位置の算出する際の起点とされて信頼度ｔｒｓｔが算出される。

ジャイロセンサ１１ａおよび車速センサ１１ｄからのデータを読み込むとともに、メモリ１０２からジャイロセンサ１１ａの角速度信号の補正値を読み込んだ（ステップＳ１）後、車両が旋回していると判断された場合（ステップＳ３否定判断）、または、上述した（イ），（ロ）を満たすリンクが存在しないと判断された場合（ステップＳ９否定判断）、公知のデッドレコニング処理が行われる（ステップＳ１９）。すなわち、読み込んだデータや補正値に基づいて車両の進行方位と車両の走行距離を算出することで車両の移動量を算出する。車両の移動量の算出方法は上述したとおりである。そして、前回算出した車両の現在位置に今回算出した車両の移動量を加算することで得られる地点を車両の現在位置として（ステップＳ１９）、周辺の道路地図とともに表示モニタ１４に重畳的に表示させる（ステップＳ１７）。

−−−ジャイロセンサ１１ａの角速度信号の補正値について−−−
ジャイロセンサ１１ａから出力される角速度信号には温度依存性があるため、ゼロ点、すなわち、静止状態のジャイロセンサ１１ａから出力される角速度信号（バイアス）が変動する。また、外部からの振動によってバイアスが変動することがある。そのため、角速度信号の補正値によってバイアスを補正する必要がある。そこで、本実施の形態のカーナビゲーション装置１では、次のようにして角速度信号の補正値を得ることでバイアスを補正する。なお、本実施の形態のカーナビゲーション装置１では、車速に応じて次の（１），（２）の２通りの方法でバイアスを補正する。

（１） 車両が所定の速度を超える車速で走行している場合
車両が所定の速度（たとえば３０ｋｍ／ｈ）を超える車速で走行している場合であって、ＧＰＳセンサ１１ｃで検出したＧＰＳ信号に基づいて算出される車両の進行方位（ＧＰＳ方位）が略一定で安定している場合には、ＣＰＵ１０１は車両が直進状態であると判断する。そして、ＣＰＵ１０１は、車速が所定の速度を超え、かつ、ＧＰＳ方位が略一定で安定していると判断される期間にジャイロセンサ１１ａから出力される角速度信号の出力値のばらつきを求める。ここでは、角速度信号の出力値に対して、たとえば分散（または標準偏差）を求めることでばらつきを求める。そして、求めた分散（または標準偏差）の値が所定の値よりも小さい場合には、当該期間にジャイロセンサ１１ａから出力される角速度信号の出力値の平均値を算出し、算出した平均値をバイアス値、すなわち角速度信号の補正値ωａとして設定する。

（２） 車両が所定の速度以下の車速で走行している場合
公知のとおり、ＧＰＳ方位については、車両が走行することによって生じるＧＰＳ信号についてのドップラー効果を利用して算出するものである。したがって、車速が低下するにつれて算出されるＧＰＳ方位の精度も低下してしまう。そこで、車両が所定の速度（たとえば３０ｋｍ／ｈ）以下の車速で走行している場合には、次の２つの条件（Ａ），（Ｂ）をともに満たす場合には車両が直進状態であると判断して、後述するように、さらにジャイロセンサ１１ａから出力される角速度信号のばらつきが小さければ、ジャイロセンサ１１ａから出力される角速度信号の平均値をバイアス値、すなわち角速度信号の補正値ωａとして設定する。
（Ａ） 車両のハンドルの操舵状況から車両が直進していると判断される。
（Ｂ） 車両が走行している道路が直線道路であると判断される。

上述した条件（Ａ）については、車両の操舵角センサ２から得られる車両のハンドルの操舵角度の検出信号（操舵角検出信号）の出力値がゼロ点近傍で安定しているか否かを判断する。なお、以下の説明では、操舵角検出信号の出力値のゼロ点とは、後述するように車両が実際に直進している状態における操舵角検出信号の出力値のことをいう。操舵角検出信号の出力値がゼロ点近傍で安定しているか否かの判断については、具体的には、操舵角検出信号の出力値を平均化する処理（たとえば積算平均化処理）をして得られる値が、略一定の値で推移するか否かを判断することとしている。すなわち、操舵角検出信号の出力値がゼロ点近傍であって変動幅が小さく、かつ、操舵角検出信号の出力値の増加または減少する傾向がないと判断されると、操舵角検出信号の出力値がゼロ点近傍で安定しているものと判断する。この条件（Ａ）を満たすか否かを判断することで、直進走行時のハンドルの遊びや操舵角検出信号の出力値の微少な変動の影響を抑制した上で、車両のハンドルの操舵状況の点から車両の旋回状態、すなわち、車両が直進しているか否かを判断している。

上述した条件（Ｂ）については、上述した道路データに基づいて車両が走行する道路の形状が直線であるか否かを判断することで、車両が走行している道路が直線道路であるか否かを判断する。この条件（Ｂ）を満たすか否かを判断することで、たとえば、曲率半径の大きいループ橋を走行した際に、上述した条件（Ａ）では車両が直進しているとして誤った判断がなされることがあっても、角速度信号の補正値ωａが誤って設定されることを防止する。

角速度信号の補正値ωａは、具体的には次のようにして設定される。車両の不図示のイグニッションキーによりアクセサリーＯＮ（ＡＣＣ ＯＮ）になると、カーナビゲーション装置１の電源がオンされ、以降、カーナビゲーション装置１の電源がオフされるまで、ＣＰＵ１０１は、ジャイロセンサ１１ａから出力される角速度信号の出力値、および、操舵角センサ２から得られる操舵角検出信号を読み込んで、その出力値を逐次メモリ１０２に記憶させる。なお、メモリ１０２には直近の一定時間分の角速度信号および操舵角検出信号の出力値が記憶され、一定時間が経過すると、古いものから順に消去される。これにより、角速度信号および操舵角検出信号の出力値について、最新の値から過去一定時間分まで遡った時点の値までがメモリ１０２に記憶される。

ＣＰＵ１０１は、上述した条件（Ａ），（Ｂ）をともに満たすと判断すると、操舵角検出信号の出力値がゼロ点近傍で安定していると判断される期間の角速度信号の出力値をメモリ１０２から読み込んで、ばらつきを求める。ここでは、上述したのと同様に、角速度信号の出力値に対して、たとえば分散（または標準偏差）を求めることでばらつきを求める。そしてＣＰＵ１０１は、求めた分散（または標準偏差）の値が所定の値よりも小さい場合には、当該期間の角速度信号の出力値の平均値を算出し、算出した平均値をバイアス値、すなわち角速度信号の補正値ωａとして設定する。

このように、上述した（１），（２）の２通りの方法のいずれかによって角速度信号の補正値ωａを設定してバイアスを補正することで、角速度信号の出力値が補正される。

−−−操舵角検出信号の補正について−−−
なお、車両が実際に直進している場合であっても、路面の轍の影響や、左右のタイヤの空気圧の相違などによって、ハンドルが左右いずれか一方にとられたままとなることがある。すなわち、車両が実際に直進している場合であっても、操舵角検出信号の出力値のゼロ点は異なる値となる（すなわち変動する）ことがある。そこで、本実施の形態のカーナビゲーション装置１では、次の３つの条件を全て満たす場合に、車両が直進状態であると判断して、操舵角センサ２から得られる操舵角検出信号を平均化する処理をして得られた値をバイアス値、すなわち、操舵角検出信号の補正値θａを算出する。換言すれば、本実施の形態のカーナビゲーション装置１では、次の３つの条件を全て満たす場合に、車両が直進状態であると判断して、操舵角センサ２から得られる操舵角検出信号を平均化する処理をして得られた値を操舵角検出信号の出力値のゼロ点として設定する。
（ａ） 車両のハンドルの操舵角度が略一定の値で安定している。具体的には、操舵角検出信号の出力値を平均化する処理（たとえば積算平均化処理）をして得られる値が、略一定の値で推移する。すなわち、操舵角検出信号の出力値の変動幅が小さく、かつ、操舵角検出信号の出力値の増加または減少する傾向がないと判断される。
（ｂ） 車両が所定の速度以上の車速で走行している場合であって、ＧＰＳセンサ１１ｃで検出したＧＰＳ信号に基づいて算出される車両の進行方位（ＧＰＳ方位）が略一定で安定している。
（ｃ） ジャイロセンサ１１ａから出力される角速度信号の出力値が略一定で安定している。

条件（ｂ）からも分かるように、操舵角検出信号の出力値のゼロ点の設定に際しては、ＧＰＳ方位によって車両が直進しているか否か判断している。

操舵角検出信号の出力値のゼロ点の設定は、具体的には次のようにして設定される。上述したように、ＣＰＵ１０１は、ジャイロセンサ１１ａから出力される角速度信号の出力値、および、操舵角センサ２から得られる操舵角検出信号を読み込んで、その出力値を逐次メモリ１０２に記憶させている。ＣＰＵ１０１は、上述した条件（ａ）〜（ｃ）を全て満たすと判断すると、条件（ａ）を判断する際に操舵角検出信号の出力値を積算平均化処理をするなどして得られた値を、操舵角検出信号の出力値のゼロ点として設定する。

−−−フローチャート−−−
図４は、上述した条件（ａ）の判断動作を示したフローチャートである。車両の不図示のイグニッションキーによりアクセサリーＯＮ（ＡＣＣ ＯＮ）になると、カーナビゲーション装置１の電源が入り、図４に示す処理を行うプログラムが起動されてＣＰＵ１０１で実行される。ステップＳ１０１において、メモリ１０２で記憶している操舵角検出信号の出力値を読み込んでステップＳ１０３へ進む。ステップＳ１０３において、ステップＳ１０１で読み込んだ操舵角検出信号の出力値について、直近の所定時間分の出力値に対してたとえば積算平均化処理を行ってステップＳ１０５へ進む。

ステップＳ１０５において、ステップＳ１０３で行われた平均化する処理の結果に基づいて、車両が直進しているか否かを判断する。ステップＳ１０５が肯定判断されるとステップＳ１０７へ進み、フラグＡに１をセットして、ステップＳ１０９へ進む。ステップＳ１０５が否定判断されるとステップＳ１１１へ進み、フラグＡに０をセットして、ステップＳ１０９へ進む。ステップＳ１０９において、イグニッションキーによりアクセサリーＯＦＦ（ＡＣＣ ＯＦＦ）にされたか否かを判断する。ステップＳ１０９が否定判断されるとステップＳ１０１へ戻る。ステップＳ１０９が肯定判断されると本プログラムを終了する。

図５は、上述した条件（ｂ）の判断動作を示したフローチャートである。車両の不図示のイグニッションキーによりアクセサリーＯＮ（ＡＣＣ ＯＮ）になると、カーナビゲーション装置１の電源が入り、図５に示す処理を行うプログラムが起動されてＣＰＵ１０１で実行される。ステップＳ２０１において、車速センサ１１ｄから出力されるパルス信号に基づいて算出される車速を読み込んでステップＳ２０３へ進む。ステップＳ２０３において、ステップＳ２０１で読み込んだ車速が３０ｋｍ／ｈを超えているか否かを判断する。ステップＳ２０３が否定判断されるとステップＳ２０１へ戻る。

ステップＳ２０３が肯定判断されるとステップＳ２０５へ進み、ＧＰＳセンサ１１ｃで検出したＧＰＳ信号に基づいて算出されるＧＰＳ方位を読み込んでステップＳ２０７へ進む。ステップＳ２０７において、ステップＳＳ２０５で読み込んだＧＰＳ方位の推移に基づいて、車両が直進しているか否かを判断する。ステップＳ２０７が肯定判断されるとステップＳ２０９へ進み、フラグＢに１をセットして、ステップＳ２１１へ進む。ステップＳ２０７が否定判断されるとステップＳ２１３へ進み、フラグＢに０をセットして、ステップＳ２１１へ進む。ステップＳ２１１において、イグニッションキーによりアクセサリーＯＦＦ（ＡＣＣ ＯＦＦ）にされたか否かを判断する。ステップＳ２１１が否定判断されるとステップＳ２０１へ戻る。ステップＳ２１１が肯定判断されると本プログラムを終了する。

図６は、上述した条件（ｃ）の判断動作を示したフローチャートである。車両の不図示のイグニッションキーによりアクセサリーＯＮ（ＡＣＣ ＯＮ）になると、カーナビゲーション装置１の電源が入り、図６に示す処理を行うプログラムが起動されてＣＰＵ１０１で実行される。ステップＳ３０１において、メモリ１０２で記憶している角速度信号の出力値を読み込んでステップＳ３０３へ進む。ステップＳ３０３において、ステップＳ３０１で読み込んだ角速度信号の出力値について、直近の所定時間分の出力値のばらつきを求める。ここでは、角速度信号の出力値に対して、たとえば分散（または標準偏差）を求めることでばらつきを求める。

ステップＳ３０３が実行されるとステップＳ３０５へ進み、ステップＳ３０３で求めたばらつきが小さいか否かを判断する。すなわち、ステップＳ３０３で求めた分散（または標準偏差）の値が所定の値よりも小さいか否かを判断する。ステップＳ３０５が肯定判断されるとステップＳ３０７へ進み、フラグＣに１をセットして、ステップＳ３０９へ進む。ステップＳ３０５が否定判断されるとステップＳ３１１へ進み、フラグＣに０をセットして、ステップＳ３０９へ進む。ステップＳ３０９において、イグニッションキーによりアクセサリーＯＦＦ（ＡＣＣ ＯＦＦ）にされたか否かを判断する。ステップＳ３０９が否定判断されるとステップＳ３０１へ戻る。ステップＳ３０９が肯定判断されると本プログラムを終了する。

図７は、操舵角検出信号の出力値のゼロ点の設定動作を示したフローチャートである。車両の不図示のイグニッションキーによりアクセサリーＯＮ（ＡＣＣ ＯＮ）になると、カーナビゲーション装置１の電源が入り、図７に示す処理を行うプログラムが起動されてＣＰＵ１０１で実行される。ステップＳ４０１において、フラグＡ〜Ｃの設定値を読み込んでステップＳ４０５へ進む。ステップＳ４０５において、ステップＳ４０１で読み込んだフラグＡ〜Ｃの設定値が全て１であるか否かを判断する。ステップＳ４０５が否定判断されるとステップＳ４０１へ戻る。

ステップＳ４０５が肯定判断されるとステップＳ４０７へ進み、図４のステップＳ１０３で操舵角検出信号の出力値に対して積算平均化処理して得られた値を操舵角検出信号の出力値のゼロ点として設定してステップＳ４０９へ進む。ステップＳ４０９において、イグニッションキーによりアクセサリーＯＦＦ（ＡＣＣ ＯＦＦ）にされたか否かを判断する。ステップＳ４０９が否定判断されるとステップＳ４０１へ戻る。ステップＳ４０９が肯定判断されると本プログラムを終了する。

図８は、角速度信号の補正値ωａの設定動作を示したフローチャートである。車両の不図示のイグニッションキーによりアクセサリーＯＮ（ＡＣＣ ＯＮ）になると、カーナビゲーション装置１の電源が入り、図８に示す処理を行うプログラムが起動されてＣＰＵ１０１で実行される。ステップＳ５０１において、各種のデータを読み込んでステップＳ５０３へ進む。ステップＳ５０３において、ステップＳ５０１で読み込んだ道路データおよび車両の現在位置の情報に基づいて、車両が走行する道路の形状が直線であるか否かを判断する。ステップＳ５０３が否定判断されるとステップＳ５０１へ戻る。

ステップＳ５０３が肯定判断されるとステップＳ５０５へ進み、ステップＳ５０１で読み込んだ車速が３０ｋｍ／ｈ以下であるか否かを判断する。ステップＳ５０５が肯定判断されるとステップＳ５０７へ進み、ステップＳ５０１でメモリ１０２から読み込んだ操舵角検出信号の出力値について、たとえば上述したように積算平均化処理を行うことによって、直近の所定時間分の出力値がゼロ点近傍で安定しているか否かを判断する。ステップＳ５０７が否定判断されるとステップＳ５０１へ戻る。

ステップＳ５０７が肯定判断されるとステップＳ５０８へ進み、ステップＳ５０７で操舵角検出信号の出力値がゼロ点近傍で安定していると判断した期間（直近の所定時間）の角速度信号の出力値をメモリ１０２から読み込んで、出力値のばらつきを求める。ここでは、角速度信号の出力値に対して、たとえば分散（または標準偏差）を求めることでばらつきを求める。そして、求めたばらつきが小さいか否か、すなわち、求めた分散（または標準偏差）の値が所定の値よりも小さいか否かを判断する。ステップＳ５０８が否定判断されるとステップＳ５０１へ戻る。

ステップＳ５０８が肯定判断されるとステップＳ５０９へ進み、ステップＳ５０７で操舵角検出信号の出力値がゼロ点近傍で安定していると判断した期間（直近の所定時間）の角速度信号の出力値の平均値を算出してステップＳ５１１へ進む。ステップＳ５１１において、ステップＳ５０９で算出した角速度信号の平均値、または、後述するステップＳ５１７で算出した角速度信号の平均値をバイアス値、すなわち角速度信号の補正値ωａとして設定してステップＳ５１３へ進む。

ステップＳ５１３において、イグニッションキーによりアクセサリーＯＦＦ（ＡＣＣ ＯＦＦ）にされたか否かを判断する。ステップＳ５１３が否定判断されるとステップＳ５０１へ戻る。ステップＳ５１３が肯定判断されると本プログラムを終了する。

ステップＳ５０５が否定判断されるとステップＳ５１５へ進み、ステップＳ５０１で読み込んだ、図５のステップＳ２０９またはステップＳ２１３で設定されるフラグＢの設定値が１であるか否かを判断する。ステップＳ５１５が否定判断されるとステップＳ５０１へ戻る。ステップＳ５１５が肯定判断されるとステップＳ５１６へ進み、車速が所定の速度を超え、かつ、ＧＰＳ方位が略一定で安定していると判断される期間にジャイロセンサ１１ａから出力される角速度信号について、ステップＳ５０８と同様に、ばらつきを求めて、ばらつきが小さいか否かを判断する。ステップＳ５１６が否定判断されるとステップＳ５０１へ戻る。

ステップＳ５１６が肯定判断されるとステップＳ５１７へ進み、車速が所定の速度を超え、かつ、ＧＰＳ方位が略一定で安定していると判断される期間にジャイロセンサ１１ａから出力される角速度信号の平均値を算出してステップＳ５１１へ進む。

上述したカーナビゲーション装置１では、次の作用効果を奏する。
（１） 平均化する処理を行った操舵角検出信号の出力値に基づいて車両が直進しているか否かを判断し、車両が直進していると判断されると、ジャイロセンサ１１ａから出力される角速度信号のばらつきが小さければ、角速度信号の平均値を角速度信号の補正値ωａとして設定するように構成した。したがって、直進走行時のハンドルの遊びや操舵角検出信号の出力値の微少な変動の影響を抑制して車両が直進しているか否かを判断できるので、車両が直進しているときに角速度信号の補正値ωａを設定する機会を増やすことができる。これにより、車両の進行方位の算出精度、および、車両の移動量の算出精度を向上して、車両の現在位置の算出精度を向上できる。

（２） 車両が所定の速度以上の車速で走行している場合であって、ＧＰＳセンサ１１ｃで検出したＧＰＳ信号に基づいて算出される車両の進行方位（ＧＰＳ方位）が略一定で安定していると判断されるときに、操舵角センサ２から得られる操舵角検出信号を平均化する処理をして得られる値を操舵角検出信号の出力値のゼロ点として設定するように構成した。これにより、たとえば、路面の轍の影響や、左右のタイヤの空気圧の相違などによってハンドルが左右いずれか一方にとられたままとなっても、操舵角検出信号の出力値のゼロ点を設定できるので、操舵角センサ２から得られる操舵角検出信号に基づいて車両が直進しているか否かを判断できる。これにより、車両が直進しているときに角速度信号の補正値ωａを設定する機会をさらに増やすことができるので、車両の進行方位の算出精度、および、車両の移動量の算出精度を向上して、車両の現在位置の算出精度をさらに向上できる。

（３） 道路データに基づいて車両が走行する道路の形状が直線であるか否かを判断することで、車両が走行している道路が直線道路であるか否かを判断するように構成した。そして、道路データに基づいて車両が走行している道路が直線道路であると判断され（上述した条件（Ｂ）を満たし）、かつ、車両のハンドルの操舵状況から車両が直進していると判断される（上述した条件（Ａ）を満たす）場合に角速度信号の補正値ωａが設定されるように構成した。したがって、たとえば、曲率半径の大きいループ橋を走行した際に、上述した条件（Ａ）では車両が直進しているとして誤った判断がなされることがあっても、角速度信号の補正値ωａが誤って設定されることを防止できる。これにより、車両の進行方位の算出精度、および、車両の移動量の算出精度の低下を防止して、車両の現在位置の算出精度低下を防止できる。

（４） 上記条件（ｃ）に示すように、ジャイロセンサ１１ａから出力される角速度信号の出力値が略一定で安定していることを操舵角検出信号の出力値のゼロ点を設定する際の条件とするように構成した。これにより、車両が直進状態であるか否かの判断精度を向上できるので、車両の進行方位の算出精度、および、車両の移動量の算出精度の向上に資する。

−−−変形例−−−
（１） 上述の説明では、上記条件（ａ）〜（ｃ）の全て満たす場合に、車両が直進状態であると判断して、操舵角検出信号の出力値のゼロ点として設定するように構成しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、上記条件（ａ），（ｂ）の双方を満たす場合に、車両が直進状態であると判断してもよく、上記条件（ａ），（ｃ）の双方を満たす場合に、車両が直進状態であると判断してもよい。また、上記条件（ａ）を満たし、かつ、道路データに基づいて車両が走行する道路の形状が直線であると判断される場合に車両が直進状態であると判断して、操舵角検出信号の出力値のゼロ点として設定するように構成してもよい。

（２） 上述の説明では、上記条件（Ａ）における、操舵角検出信号の出力値がゼロ点近傍で安定しているか否かを判断する際や、上記条件（ａ）における、車両のハンドルの操舵角度が略一定の値で安定しているか否かを判断する際などに、積算平均化処理を行うように構成しているが、本発明はこれに限定されない。積算平均化処理に代えて分散（または標準偏差）を求めることでばらつきを求め、分散（または標準偏差）の値が所定の値よりも小さい場合に操舵角検出信号の出力値がゼロ点近傍で安定している、または、車両のハンドルの操舵角度が略一定の値で安定していると判断するようにしてもよい。また、積算平均化処理に代えて、最小二乗法やカルマンフィルタなど、他の手法を用いてもよい。

（３） 上述の説明では、上述した２つの条件（Ａ），（Ｂ）をともに満たす場合には車両が直進状態であると判断して、ジャイロセンサ１１ａから出力される角速度信号のばらつきが小さければ、角速度信号の平均値を角速度信号の補正値ωａとして設定するように構成しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、ジャイロセンサ１１ａから出力される角速度信号の平均値に代えて、ジャイロセンサ１１ａから出力される角速度信号の出力値に積算平均化処理を行って得られる値を角速度信号の補正値ωａとして設定するように構成してもよい。

（４） 上述の説明では、上述した条件（ａ）〜（ｃ）を全て満たすと判断すると、条件（ａ）を判断する際に操舵角検出信号の出力値に積算平均化処理をするなどして得られた値を、操舵角検出信号の出力値のゼロ点として設定するように構成しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、上述した条件（ａ）〜（ｃ）を全て満たすと判断すると、操舵角検出信号の出力値を単純に平均した値、すなわち平均値を、操舵角検出信号の出力値のゼロ点として設定するように構成してもよい。

（５） 上述の説明では、車速が３０ｋｍ／ｈを超える場合には、ＧＰＳ方位が略一定で安定していると判断されると、ＧＰＳ方位が略一定で安定していると判断される期間にジャイロセンサ１１ａから出力される角速度信号について、ばらつきが小さければ、当該期間の角速度信号の平均値を算出し、算出した平均値を角速度信号の補正値ωａとして設定するように構成しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、車速が３０ｋｍ／ｈを超える場合であっても、上述した「（２）車両が所定の速度以下の車速で走行している場合」と同様の処理を行うように構成しても良い。

また、車速が３０ｋｍ／ｈを超える場合には、次のようにして角速度信号の補正値ωａとして設定するように構成してもよい。ＧＰＳ方位が略一定で安定していると判断されると、ＧＰＳ方位が略一定で安定していると判断される期間にジャイロセンサ１１ａから出力される角速度信号について、ばらつきが小さければ、当該期間の角速度信号の平均値を算出し、算出した平均値を角速度信号の補正値ωａの第１の候補とする。上述した「（２）車両が所定の速度以下の車速で走行している場合」と同様の処理を行うことで得られる、ジャイロセンサ１１ａから出力される角速度信号の平均値を第２の候補とする。そして、これら第１および第２の候補のいずれか一方を角速度信号の補正値ωａとして設定するように構成してもよい。その際、操舵角検出信号の出力値から判断される車両の挙動と、ＧＰＳ方位の変化から判断される車両の挙動とに明らかな差が生じた場合には、上記第２の候補を角速度信号の補正値ωａとして設定するように構成してもよい。
（６） 上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。

上述の実施の形態およびその変形例において、たとえば、角速度検出手段はジャイロセンサ１１ａに、地図データ記憶手段は地図記憶装置１０９にそれぞれ対応する。旋回状態検出手段、車両直進判断手段、角速度検出信号補正値算出手段、および、操舵角度検出信号補正値算出手段は、ＣＰＵ１０１と、メモリ１０２に格納されてＣＰＵ１０１で実行されるプログラムとによって実現される。進行方位検出手段は、ＧＰＳセンサ１１ｃと、ＣＰＵ１０１と、メモリ１０２に格納されてＣＰＵ１０１で実行されるプログラムとによって実現される。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記の実施形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係になんら限定も拘束もされない。

カーナビゲーション装置１の全体構成を示す図である。 地図表示用データ（道路データ）の構成を示した図である。 現在位置算出処理の動作を示したフローチャートである。 条件（ａ）の判断動作を示したフローチャートである。 条件（ｂ）の判断動作を示したフローチャートである。 条件（ｃ）の判断動作を示したフローチャートである。 操舵角検出信号の出力値のゼロ点の設定動作を示したフローチャートである。 角速度信号の補正値ωａの設定動作を示したフローチャートである。

符号の説明

１ カーナビゲーション装置 ２ 操舵角センサ
１１ 現在地検出装置 １１ａ ジャイロセンサ
１１ｃ ＧＰＳセンサ １１ｄ 車速センサ
１００ 制御装置 １０１ ＣＰＵ
１０２ メモリ １０９ 地図記憶装置

Claims (6)

1. 車両の角速度を検出して、検出した角速度に係る角速度検出信号を出力する角速度検出手段と、
   前記角速度検出手段から出力される前記角速度検出信号と、角速度検出信号の補正値とに基づいて、前記車両の旋回状態を検出する旋回状態検出手段と、
   前記車両の操舵角度を検出する操舵角度センサから出力される操舵角度検出信号を平均化する処理をして、前記車両が直進しているか否かを判断する車両直進判断手段と、
   前記車両直進判定手段によって前記車両が直進していると判断されると、前記旋回状態検出手段で前記車両が直進状態であると検出されるように、前記角速度検出信号の補正値を算出する角速度検出信号補正値算出手段とを備えることを特徴とするナビゲーション装置。
2. 請求項１に記載のナビゲーション装置において、
   ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号に基づいて、前記車両の進行方位を検出する進行方位検出手段と、
   前記進行方位検出手段が検出する前記車両の進行方位に基づいて、前記車両が直進していると判断されると、操舵角度検出信号の補正値を算出する操舵角度検出信号補正値算出手段をさらに備え、
   前記車両直進判断手段は、前記操舵角度検出信号を平均化する処理をして、前記車両が直進しているか否かを判断する際に、前記操舵角度検出信号補正値算出手段によって算出された前記操舵角度検出信号の補正値を参照することを特徴とするナビゲーション装置。
3. 請求項１に記載のナビゲーション装置において、
   少なくとも前記車両が走行する道路の道路方位に関するデータを記憶する地図データ記憶手段をさらに備え、
   前記車両直進判断手段は、前記地図データ記憶手段から読み込んだ前記道路方位に基づいて前記車両が走行する道路が直線道路であると判定し、かつ、操舵角度検出信号を平均化する処理の結果から前記車両が直進していると判定されると、前記車両が直進していると判断することを特徴とするナビゲーション装置。
4. 車両の角速度を検出して、検出した角速度に係る角速度検出信号を出力し、
   前記出力された前記角速度検出信号と、角速度検出信号の補正値とに基づいて、前記車両の旋回状態を検出し、
   前記車両の操舵角度を検出する操舵角度センサから出力される操舵角度検出信号を平均化する処理をして、前記車両が直進しているか否かを判断し、
   前記操舵角度検出信号を平均化する処理をした結果に基づいて前記車両が直進していると判断されると、前記角速度検出信号と前記角速度検出信号の補正値とに基づいて検出される前記車両の旋回状態が直進状態とされるように、前記角速度検出信号の補正値を算出することを特徴とする角速度検出信号補正値算出方法。
5. 請求項４に記載の角速度検出信号補正値算出方法において、
   ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号に基づいて、前記車両の進行方位を検出し、
   前記検出した前記車両の進行方位に基づいて、前記車両が直進していると判断されると、操舵角度検出信号の補正値を算出し、
   前記操舵角度検出信号を平均化する処理をして、前記車両が直進しているか否かを判断する際に、前記算出された前記操舵角度検出信号の補正値を参照することを特徴とする角速度検出信号補正値算出方法。
6. 請求項４に記載の角速度検出信号補正値算出方法において、
   少なくとも前記車両が走行する道路の道路方位に関するデータを読み込み、
   前記読み込んだ道路方位に基づいて前記車両が走行する道路が直線道路であると判定し、かつ、操舵角度検出信号を平均化する処理の結果から前記車両が直進していると判定されると、前記車両が直進していると判断することを特徴とする角速度検出信号補正値算出方法。

Images