JP2009192495A - 航法装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】航法装置100は、GPS受信機11、振動ジャイロからなる角速度センサ13、温度センサ14、加速度センサ12、CPU等からなる統合演算部30を備えている。統合演算部30の角速度バイアス温度特性検知部22は、移動体の停止時の温度検出値と角速度の検出値とに基づいて角速度バイアスの温度特性データを求め、バックアップ部23に書き込む。GPS/INS演算部21は、角速度バイアスの温度特性データが有効であるとき、角速度センサの温度特性と温度とから求めた角速度バイアスを初期値としてGSP/INS統合演算を行い、角速度バイアス及び角速度をリアルタイムに推定して、移動体の方位を高精度に求める。
【選択図】図2
Description
最小2乗法等を利用してバッチ処理により、角速度バイアスを温度の関数として推定する。
角速度センサの検出信号に対して順次カルマン・フィルタ等の演算を施して角速度バイアスをリアルタイムで時系列に推定する。
温度の関数として推定する方法はバッチ処理であるため、角速度バイアスをリアルタイムに推定することができない。また、移動体が停止中であれば直接求めることが可能であるが、移動中では角速度センサから出力された値が移動体の移動によるものなのか、角速度バイアスによるものなのかが不明であるので、GPSデータとの比較によって角速度バイアスを推定することは困難である。そのため、例えば、高速道路を停車せずに走行した場合、角速度バイアスが更新されないため、温度変化によって角速度バイアスの推定誤差が大きくなる。
時系列に推定する方法により温度変動に依存する角速度バイアスを推定しようとすると、温度変動幅が小さい状況下においては角速度バイアス(または角速度センサの検出値と角速度バイアスとにより求まる現実の角速度)が正しく推定できない。
所定タイミングで前記温度センサの検出値と前記角速度バイアスの温度特性とに基づいて角速度バイアスの温度変動量を検出し、該温度変動量を用いて角速度バイアスの推定値を更新する角速度バイアス温度変動更新手段と、時系列にリアルタイム処理で角速度バイアス誤差を推定し、該角速度バイアス誤差を用いて前記角速度バイアスの推定値を更新するカルマン・フィルタ演算手段と、を備え、
前記統合航法演算手段は、更新された前記角速度バイアスの推定値を前記角速度センサの検出値から除去することにより角速度バイアス補正後の角速度を推定するものとする。
未だ工場出荷時等で、角速度バイアスの温度特性データがバックアップされていない状態(無効状態)では、カルマン・フィルタ等における角速度バイアスの推定の初期値には、角速度センサの仕様で定められる公称値等の所定の値を初期値として設定する(S1→S2→S3)。そしてGPS/INS統合演算を行う(S4)。ステップS3の処理は一度だけであり、一度GPS/INS演算により角速度バイアスを求めると、以降は、新たにGPS/INS演算(統合航法演算)を開始する際に、その値を初期値として用いる(S2→S4)。
統合推定値として求めた速度又はGPSデータにより求めた速度が閾値未満(例えば0.1m/s未満)であるか否かにより停車/移動の判定を行い、停車時における角速度のセンサ検出値と温度センサの検出値とを対にして順次保存し、両者の関係を最小2乗法により近似式(関数)のパラメータを算出する。この近似式を表すパラメータが角速度バイアスの温度特性データである。
〈条件B〉角速度バイアスの温度特性データを求める際に経験した温度変動幅が設定条件(例えば10℃)を超えた場合。
12…加速度センサ
13…角速度センサ
14…温度センサ
20…追尾処理部
21…GPS/INS演算部
22…角速度バイアス温度特性検知部
23…バックアップ部
30…統合演算部
100…航法装置
Claims (5)
- 航法衛星から送信される測位信号、及び移動体に備えた角速度センサの検出値を含む外部支援データを基に統合航法演算を行う統合航法演算手段を備えた航法装置において、
前記角速度センサの温度又は該角速度センサが存在する環境の温度を検出する温度センサと、
少なくとも前記移動体の停止時に前記角速度センサの検出値と前記温度センサの検出値とに基づいて、角速度バイアスの温度特性を求める、角速度バイアス温度特性検知手段と、を備え、
前記統合航法演算手段は、
前記測位信号を受信できない期間に、前記角速度センサの検出値、前記温度センサの検出値、及び前記角速度バイアスの温度特性に基づいて角速度を算出し、前記測位信号を受信できる期間に、少なくとも前記測位信号を用いて行った統合航法演算の結果に基づいて角速度バイアス及び角速度を推定する、航法装置。 - 前記角速度センサの検出値、前記温度センサの検出値、及び前記角速度バイアスの温度特性に基づいて算出した角速度バイアスを前記統合航法演算時の角速度バイアスの初期値として与える、角速度バイアスの初期値設定手段を備えた、請求項1に記載の航法装置。
- 前記統合航法演算手段は、
所定タイミングで前記温度センサの検出値と前記角速度バイアスの温度特性とに基づいて角速度バイアスの温度変動量を検出し、該温度変動量を用いて角速度バイアスの推定値を更新する角速度バイアス温度変動更新手段と、
時系列にリアルタイム処理で角速度バイアス誤差を推定し、該角速度バイアス誤差を用いて前記角速度バイアスの推定値を更新するカルマン・フィルタ演算手段と、を備え、
前記統合航法演算手段は、更新された前記角速度バイアスの推定値を前記角速度センサの検出値から除去することにより角速度バイアス補正後の角速度を推定する、請求項1に記載の航法装置。 - 前記角速度バイアス温度特性検知手段は、前記移動体の停止時間が所定時間を超えたときと、前記移動体の停止中の前記温度センサによる検出値が所定温度変動幅を超えたときとの両方または何れかを満たしたとき、前記角速度バイアスの温度特性を求める、または有効な値と見なすものである請求項1〜3のいずれかに記載の航法装置。
- 前記角速度バイアス温度特性検知手段は、前記温度センサによる検出値の変動範囲内で温度変化に対する角速度バイアスの近似式を求め、且つ前記変動範囲の最高値以上の温度では前記角速度バイアスを前記変動範囲の最高温度での角速度バイアスの値に定め、前記変動範囲の最低値以下の温度では前記角速度バイアスを前記変動範囲の最低温度での角速度バイアスの値に定める、請求項1〜4のいずれかに記載の航法装置。
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