JP2009236532A - Method for geolocation, program, and apparatus for geolocation - Google Patents

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JP2009236532A JP2008079969A JP2008079969A JP2009236532A JP 2009236532 A JP2009236532 A JP 2009236532A JP 2008079969 A JP2008079969 A JP 2008079969A JP 2008079969 A JP2008079969 A JP 2008079969A JP 2009236532 A JP2009236532 A JP 2009236532A
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inertial navigation
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Imei Cho
イメイ 丁
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To propose a new technique for correcting an error contained in the results of detection of a sensor for inertial navigation and to achieve more accurate geolocation of a current location. <P>SOLUTION: In a car navigation apparatus 1, an estimated absolute attitude which is an estimate of an absolute attitude of the sensor 60 for inertial navigation in relation to the earth is calculated by integrating the results of detection of a gyroscope sensor 61 for car navigation. Then, a coordinate transformation matrix of a moving body coordinate system and a normal coordinate system is calculated based on the estimated absolute attitude. By using this coordinate transformation matrix, the results of detection of an acceleration sensor 63 for car navigation is transformed into the normal coordinate system, while a component of gravity acceleration is subtracted, and thereby a movement vector of a car in the normal coordinate system is calculated. Using this movement vector, geolocation of the current location is performed. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ジャイロセンサ及び加速度センサが一体的に構成された慣性航法用センサが
固定された移動体の現在位置を、前記慣性航法用センサの検出結果を用いて測位する測位
方法等に関する。
The present invention relates to a positioning method for positioning a current position of a moving body to which an inertial navigation sensor, in which a gyro sensor and an acceleration sensor are integrally configured, is fixed, using a detection result of the inertial navigation sensor.

人工衛星を利用した測位システムとしては、GPS(Global Positioning System)が
広く知られており、携帯型電話機やカーナビゲーション装置等に内蔵された測位装置に利
用されている。GPSでは、自機の位置を示す3次元の座標値と、時計誤差との4つのパ
ラメータの値を、複数のGPS衛星の位置や各GPS衛星から自機までの擬似距離等の情
報に基づいて求める測位演算を行うことで、自機の現在位置を測位する。
As a positioning system using an artificial satellite, a GPS (Global Positioning System) is widely known, and is used in a positioning device built in a mobile phone, a car navigation device, or the like. In GPS, the values of four parameters, the three-dimensional coordinate value indicating the position of the aircraft and the clock error, are calculated based on information such as the positions of a plurality of GPS satellites and the pseudoranges from each GPS satellite to the aircraft. The current position of the aircraft is measured by performing the required positioning calculation.

しかし、トンネル内や屋内等、GPS衛星信号を受信することができない環境では、G
PSによる測位を行うことができないため、ジャイロセンサや加速度センサ等の慣性航法
用センサの検出結果を用いた慣性航法演算処理を行って現在位置を測位する技術が広く用
いられている(例えば、特許文献1)。
特開平10−132589号公報
However, in environments where GPS satellite signals cannot be received, such as in tunnels or indoors, G
Since positioning by PS cannot be performed, a technique for positioning the current position by performing inertial navigation calculation processing using detection results of inertial navigation sensors such as a gyro sensor and an acceleration sensor is widely used (for example, patents) Reference 1).
JP-A-10-132589

ところで、慣性航法用センサであるジャイロセンサや加速度センサの検出結果は、種々
の誤差要因に起因する誤差を内在しているため、必ずしも移動体の正しい運動状態や移動
状態を示しているとは限らない。例えば、走行路面の傾斜や、加速度センサの取付傾斜の
ため、加速度センサにより検出される加速度には重力加速度の成分が含まれる。
By the way, the detection results of the gyro sensor and the acceleration sensor, which are inertial navigation sensors, contain errors due to various error factors, and therefore do not always indicate the correct motion state or movement state of the moving body. Absent. For example, a gravitational acceleration component is included in the acceleration detected by the acceleration sensor due to the inclination of the traveling road surface and the attachment inclination of the acceleration sensor.

また、ジャイロセンサにより検出される角速度にも誤差が含まれるため、角速度を積分
することで得られる姿勢角には、角速度による誤差が蓄積される。このように不正確な慣
性航法用センサの検出結果を基に慣性航法演算処理を行ったのでは、移動体の正確な位置
を求めることができないという問題がある。
Further, since the angular velocity detected by the gyro sensor includes an error, an error due to the angular velocity is accumulated in the posture angle obtained by integrating the angular velocity. If the inertial navigation calculation process is performed based on the detection result of the inaccurate inertial navigation sensor as described above, there is a problem that the accurate position of the moving body cannot be obtained.

本発明は、上述した課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、慣性
航法用センサの検出結果に含まれる誤差を補正するための新たな手法を提案し、より正確
な現在位置の測位を実現することにある。
The present invention has been made in view of the above-described problems, and its object is to propose a new method for correcting an error included in the detection result of the inertial navigation sensor, and to provide a more accurate method. It is to realize the positioning of the current position.

以上の課題を解決するための第1の発明は、ジャイロセンサ及び加速度センサが一体的
に構成された慣性航法用センサが固定された移動体の現在位置を、前記慣性航法用センサ
の検出結果を用いて測位する測位方法であって、前記ジャイロセンサの検出結果を積分す
ることで、地球に対する前記慣性航法用センサの絶対姿勢の推定値である推定絶対姿勢を
算出することと、前記移動体自身を基準とした座標系である移動体座標系と基準座標系と
の座標変換行列を、前記推定絶対姿勢に基づいて算出することと、前記座標変換行列を用
いて、前記加速度センサの検出結果を前記基準座標系に変換するとともに重力加速度の成
分を減算することで前記基準座標系における前記移動体の移動ベクトルを算出することと
、前記移動ベクトルを用いて現在位置を測位することと、を含む測位方法である。
According to a first aspect of the present invention for solving the above problems, the current position of a moving body to which an inertial navigation sensor in which a gyro sensor and an acceleration sensor are integrally formed is fixed, and a detection result of the inertial navigation sensor is obtained. A positioning method that uses the gyro sensor to integrate the detection result to calculate an estimated absolute attitude that is an estimated value of the absolute attitude of the inertial navigation sensor with respect to the earth; A coordinate transformation matrix between a moving body coordinate system and a reference coordinate system, which is a coordinate system based on the reference coordinate system, based on the estimated absolute posture, and using the coordinate transformation matrix, the detection result of the acceleration sensor is calculated Calculating the movement vector of the moving body in the reference coordinate system by converting to the reference coordinate system and subtracting the gravitational acceleration component; and using the movement vector The method comprising positioning a position, a positioning method comprising.

また、他の発明として、ジャイロセンサ及び加速度センサが一体的に構成された慣性航
法用センサが固定された移動体の現在位置を、前記慣性航法用センサの検出結果を用いて
コンピュータに測位計算させるためのプログラムであって、前記ジャイロセンサの検出結
果を積分することで、地球に対する前記慣性航法用センサの絶対姿勢の推定値である推定
絶対姿勢を算出することと、前記移動体自身を基準とした座標系である移動体座標系と基
準座標系との座標変換行列を、前記推定絶対姿勢に基づいて算出することと、前記座標変
換行列を用いて、前記加速度センサの検出結果を前記基準座標系に変換するとともに重力
加速度の成分を減算することで前記基準座標系における前記移動体の移動ベクトルを算出
することと、前記移動ベクトルを用いて現在位置を測位することと、を前記コンピュータ
に実行させるためのプログラムを構成してもよい。
According to another aspect of the present invention, a computer calculates a position of a current position of a moving body to which an inertial navigation sensor, in which a gyro sensor and an acceleration sensor are integrated, is fixed, using a detection result of the inertial navigation sensor. For calculating an estimated absolute attitude, which is an estimated value of the absolute attitude of the inertial navigation sensor with respect to the earth, by integrating the detection results of the gyro sensor, and based on the moving body itself Calculating a coordinate transformation matrix between the moving body coordinate system and the reference coordinate system, which is a coordinate system, based on the estimated absolute posture, and using the coordinate transformation matrix, the detection result of the acceleration sensor is calculated as the reference coordinate Calculating a movement vector of the moving body in the reference coordinate system by converting into a system and subtracting a gravitational acceleration component; and And to measure the current position by using, may also constitute a program for causing the computer to perform.

さらに、他の発明として、ジャイロセンサ及び加速度センサが一体的に構成された慣性
航法用センサが固定された移動体の現在位置を、前記慣性航法用センサの検出結果を用い
て測位する測位装置であって、前記ジャイロセンサの検出結果を積分することで、地球に
対する前記慣性航法用センサの絶対姿勢の推定値である推定絶対姿勢を算出する絶対姿勢
推定部と、前記移動体自身を基準とした座標系である移動体座標系と基準座標系との座標
変換行列を、前記推定絶対姿勢に基づいて算出する行列算出部と、前記座標変換行列を用
いて、前記加速度センサの検出結果を前記基準座標系に変換するとともに重力加速度の成
分を減算することで前記基準座標系における前記移動体の移動ベクトルを算出する移動ベ
クトル算出部と、前記移動ベクトルを用いて現在位置を測位する測位部と、を備えた測位
装置を構成してもよい。
Furthermore, as another invention, there is provided a positioning device for positioning a current position of a moving body to which an inertial navigation sensor, in which a gyro sensor and an acceleration sensor are integrally formed, is fixed, using a detection result of the inertial navigation sensor. Then, by integrating the detection result of the gyro sensor, an absolute posture estimation unit that calculates an estimated absolute posture that is an estimated value of the absolute posture of the inertial navigation sensor with respect to the earth, and the moving body itself as a reference A matrix calculation unit that calculates a coordinate transformation matrix between a moving body coordinate system, which is a coordinate system, and a reference coordinate system based on the estimated absolute attitude; and the detection result of the acceleration sensor using the coordinate transformation matrix A movement vector calculation unit for calculating a movement vector of the moving body in the reference coordinate system by converting to a coordinate system and subtracting a gravitational acceleration component; A positioning unit for positioning a current position using the Le, may constitute a positioning device provided with a.

この第1の発明等によれば、ジャイロセンサの検出結果を積分することで、地球に対す
る慣性航法用センサの絶対姿勢の推定値である推定絶対姿勢が算出される。そして、移動
体座標系と基準座標系との座標変換行列が推定絶対姿勢に基づいて算出され、当該座標変
換行列を用いて、加速度センサの検出結果が基準座標系に変換されるとともに、重力加速
度の成分が減算されることで、基準座標系における移動体の移動ベクトルが算出される。
そして、この移動ベクトルを用いて現在位置が測位される。
According to the first aspect of the present invention, the estimated absolute attitude, which is an estimated value of the absolute attitude of the inertial navigation sensor with respect to the earth, is calculated by integrating the detection results of the gyro sensor. Then, a coordinate transformation matrix between the moving body coordinate system and the reference coordinate system is calculated based on the estimated absolute posture, and using the coordinate transformation matrix, the detection result of the acceleration sensor is converted to the reference coordinate system, and the gravitational acceleration is calculated. Is subtracted, the movement vector of the moving body in the reference coordinate system is calculated.
Then, the current position is measured using this movement vector.

加速度センサにより検出される加速度は、移動体自身を基準とする移動体座標系におけ
る加速度であるため、重力に起因する誤差を補正するためには、基準座標系における加速
度に変換する必要がある。そこで、第1の発明では、慣性航法用センサの推定絶対姿勢を
基に座標変換行列を算出し、この座標変換行列を用いて、加速度センサにより検出された
加速度を基準座標系における加速度に変換するとともに、この変換後の加速度から重力加
速度を減算することにしている。これにより、地球の重力に起因する誤差が補正された加
速度を得ることができ、その結果、より正確な現在位置の測位を実現し得る。
Since the acceleration detected by the acceleration sensor is an acceleration in a moving body coordinate system based on the moving body itself, it is necessary to convert the acceleration into an acceleration in the reference coordinate system in order to correct an error caused by gravity. Therefore, in the first invention, a coordinate conversion matrix is calculated based on the estimated absolute attitude of the inertial navigation sensor, and the acceleration detected by the acceleration sensor is converted into an acceleration in the reference coordinate system using the coordinate conversion matrix. At the same time, the gravitational acceleration is subtracted from the converted acceleration. As a result, it is possible to obtain an acceleration in which an error due to the gravity of the earth is corrected, and as a result, more accurate positioning of the current position can be realized.

また、第2の発明として、第1の発明の測位方法であって、前記移動体が停止中又は等
速走行中であることを検出することと、前記移動体が停止中又は等速走行中であることが
検出された場合に、前記加速度センサの検出結果に表れる重力加速度の成分に基づいて、
地球に対する前記慣性航法用センサの絶対姿勢を算出することと、前記算出された絶対姿
勢で前記推定絶対姿勢を補正することと、を含む測位方法を構成してもよい。
Further, as a second invention, the positioning method according to the first invention, wherein it is detected that the moving body is stopped or traveling at a constant speed, and the moving body is stopped or traveling at a constant speed. Is detected based on the component of gravitational acceleration that appears in the detection result of the acceleration sensor,
You may comprise the positioning method including calculating the absolute attitude | position of the said sensor for inertial navigation with respect to the earth, and correct | amending the said estimated absolute attitude | position with the calculated absolute attitude | position.

この第2の発明によれば、移動体が停止中又は等速走行中であることが検出された場合
に、加速度センサの検出結果に表れる重力加速度の成分に基づいて地球に対する慣性航法
用センサの絶対姿勢が算出され、この算出された絶対姿勢で推定絶対姿勢が補正される。
According to the second aspect of the invention, when it is detected that the moving body is stopped or traveling at a constant speed, the inertial navigation sensor for the earth is detected based on the gravitational acceleration component that appears in the detection result of the acceleration sensor. An absolute posture is calculated, and the estimated absolute posture is corrected with the calculated absolute posture.

詳細は後述するが、移動体が停止中又は等速走行中である場合は、加速度センサの検出
結果には重力加速度の成分しか含まれないため、加速度センサの検出結果と、基準座標系
から移動体座標系への変換行列(変換式)とを用いることで、地球に対する慣性航法用セ
ンサの絶対姿勢を算出することができる。そして、この算出した絶対姿勢を用いて、ジャ
イロセンサの検出結果を積分して求めている推定絶対姿勢を補正することで、推定絶対姿
勢に含まれる誤差を適切に補正することが可能となる。
Although the details will be described later, when the moving body is stopped or traveling at a constant speed, the acceleration sensor detection result includes only the gravitational acceleration component, and therefore the acceleration sensor detection result and the moving from the reference coordinate system. By using a conversion matrix (conversion formula) to the body coordinate system, the absolute attitude of the inertial navigation sensor with respect to the earth can be calculated. Then, by correcting the estimated absolute posture obtained by integrating the gyro sensor detection results using the calculated absolute posture, it is possible to appropriately correct an error included in the estimated absolute posture.

また、第3の発明として、第1又は第2の発明の測位方法であって、測位用衛星から発
信されている測位用信号に基づく所定の測位演算を行って現在位置を断続的に測位するこ
とと、前記測位演算の測位結果から所定期間における前記移動体の水平方向の移動距離を
算出することと、外気圧を検出する気圧センサの検出結果に基づいて、前記所定期間と同
一の期間における前記移動体の高度方向の移動距離を算出することと、前記水平方向の移
動距離と前記高度方向の移動距離とに基づいて、前記移動体が位置する路面の傾斜角を算
出することと、前記加速度センサにより検出された加速度と、前記移動体の姿勢と同一の
姿勢になるように前記移動体に設置された第2の加速度センサにより検出された加速度と
、重力加速度とを用いて、前記慣性航法用センサの前記移動体に対する取付傾斜角を算出
することと、前記路面の傾斜角と前記慣性航法用センサの前記移動体に対する取付傾斜角
とを用いて、前記慣性航法用センサのピッチ角を算出することと、前記慣性航法用センサ
のピッチ角を用いた所定の推定演算を行って前記推定絶対姿勢に含まれる誤差を推定して
前記推定絶対姿勢を補正することと、を含む測位方法を構成してもよい。
The third invention is the positioning method of the first or second invention, wherein the current position is intermittently measured by performing a predetermined positioning calculation based on a positioning signal transmitted from a positioning satellite. And calculating the horizontal movement distance of the moving body in a predetermined period from the positioning result of the positioning calculation, and in the same period as the predetermined period based on the detection result of the atmospheric pressure sensor for detecting the external atmospheric pressure. Calculating a moving distance in the altitude direction of the moving body, calculating an inclination angle of a road surface on which the moving body is located based on the moving distance in the horizontal direction and the moving distance in the altitude direction; Using the acceleration detected by the acceleration sensor, the acceleration detected by the second acceleration sensor installed on the moving body so as to have the same posture as the moving body, and the gravitational acceleration, A pitch angle of the inertial navigation sensor using the inclination angle of the road surface and the inclination angle of the inertial navigation sensor with respect to the movable body. And a correction method for estimating the error by including a predetermined estimation operation using a pitch angle of the inertial navigation sensor to estimate an error included in the estimated absolute attitude. May be configured.

この第3の発明によれば、測位用信号に基づく測位演算の測位結果から算出した移動体
の水平方向の移動距離と、気圧センサの検出結果を基に算出した移動体の高度方向の移動
距離とに基づいて、移動体が位置する路面の傾斜角が算出される。また、加速度センサに
より検出された加速度と、移動体と同一の姿勢になるように移動体に設置された第2の加
速度センサにより検出された加速度と、重力加速度とを用いて、慣性航法用センサの移動
体に対する取付傾斜角が算出され、路面の傾斜角と慣性航法用センサの移動体に対する取
付傾斜角とを用いて、慣性航法用センサのピッチ角が算出される。そして、算出された慣
性航法用センサのピッチ角を用いた所定の推定演算が行われて推定絶対姿勢に含まれる誤
差が推定されて推定絶対姿勢が補正される。
According to the third aspect of the invention, the moving distance in the horizontal direction of the moving object calculated from the positioning result of the positioning calculation based on the positioning signal and the moving distance in the altitude direction of the moving object calculated based on the detection result of the atmospheric pressure sensor. Based on the above, the inclination angle of the road surface on which the moving body is located is calculated. An inertial navigation sensor using the acceleration detected by the acceleration sensor, the acceleration detected by the second acceleration sensor installed on the moving body so as to have the same posture as the moving body, and the gravitational acceleration. The tilt angle of the inertial navigation sensor is calculated using the inclination angle of the road surface and the tilt angle of the inertial navigation sensor with respect to the mobile object. Then, a predetermined estimation operation using the calculated pitch angle of the inertial navigation sensor is performed, an error included in the estimated absolute attitude is estimated, and the estimated absolute attitude is corrected.

加速度センサの検出結果には、移動体に対する慣性航法用センサの取付傾斜角に起因す
る重力加速度の成分が含まれる。例えば、慣性航法用センサを内蔵した測位装置としてナ
ビゲーション装置を想定した場合、ナビゲーション装置は移動体に対して斜めに配置され
る場合があるため、加速度センサにより検出される加速度そのままを移動体の真の加速度
とすることはできない。
The detection result of the acceleration sensor includes a component of gravitational acceleration caused by the inclination angle of attachment of the inertial navigation sensor to the moving body. For example, when a navigation device is assumed as a positioning device with a built-in inertial navigation sensor, the navigation device may be arranged obliquely with respect to the moving body. Therefore, the acceleration detected by the acceleration sensor is used as it is. The acceleration cannot be made.

そこで、第3の発明では、慣性航法用センサの移動体に対する取付傾斜角を算出した上
で、慣性航法用センサの正しいピッチ角を用いた推定演算を行って推定絶対姿勢に含まれ
る誤差を推定して推定絶対姿勢を補正することにしている。この補正後の推定絶対姿勢は
、取付傾斜角を考慮した慣性航法用センサの正確な姿勢であると考えられるため、この正
確な姿勢を基に算出される座標変換行列もまた正確なものとなる。ゆえに、第1の発明と
相まって、限りなく真値に近い移動体の加速度を求めることが可能となる。
Therefore, in the third invention, after calculating the mounting inclination angle of the inertial navigation sensor with respect to the moving body, an estimation calculation using the correct pitch angle of the inertial navigation sensor is performed to estimate an error included in the estimated absolute posture. Thus, the estimated absolute posture is corrected. Since the estimated absolute posture after correction is considered to be an accurate posture of the inertial navigation sensor in consideration of the mounting inclination angle, the coordinate transformation matrix calculated based on this accurate posture is also accurate. . Therefore, coupled with the first invention, it is possible to obtain the acceleration of the moving body that is as close as possible to the true value.

以下、図面を参照して、本発明に好適な実施形態の一例を説明する。尚、以下では、測
位装置として、移動体の一種である自動車に搭載されるカーナビゲーション装置を例に挙
げ、測位システムとしてGPS(Global Positioning System)を用いた場合について説
明するが、本発明を適用可能な実施形態がこれらに限定されるわけではない。
Hereinafter, an example of an embodiment suitable for the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, a car navigation device mounted on an automobile, which is a kind of mobile body, will be described as an example of a positioning device, and a case where a GPS (Global Positioning System) is used as a positioning system will be described. Possible embodiments are not limited to these.

1.機能構成
図1は、本実施形態におけるカーナビゲーション装置1の機能構成を示すブロック図で
ある。カーナビゲーション装置1は、GPSアンテナ10と、GPS受信部20と、ホス
トCPU(Central Processing Unit)30と、操作部40と、表示部50と、慣性航法
用センサ60と、気圧センサ70と、ROM(Read Only Memory)80と、RAM(Rand
om Access Memory)90とを備えて構成される。
1. Functional Configuration FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of a car navigation apparatus 1 in the present embodiment. The car navigation device 1 includes a GPS antenna 10, a GPS receiving unit 20, a host CPU (Central Processing Unit) 30, an operation unit 40, a display unit 50, an inertial navigation sensor 60, an atmospheric pressure sensor 70, and a ROM. (Read Only Memory) 80 and RAM (Rand
om Access Memory) 90.

GPSアンテナ10は、GPS衛星から発信されているGPS衛星信号を含むRF(Ra
dio Frequency)信号を受信するアンテナであり、受信した信号をGPS受信部20に出
力する。尚、GPS衛星信号は、衛星毎に異なる拡散符号の一種であるPRN(Pseudo R
andom Noise)コードで直接スペクトラム拡散方式により変調された1.57542[G
Hz]の通信信号である。PRNコードは、コード長1023チップを1PNフレームと
する繰返し周期1msの擬似ランダム雑音符号である。
The GPS antenna 10 is a radio frequency (Ra) including a GPS satellite signal transmitted from a GPS satellite.
dio Frequency) is an antenna that receives a signal, and outputs the received signal to the GPS receiver 20. The GPS satellite signal is a PRN (Pseudo R) which is a kind of spreading code that differs for each satellite.
andom noise) code 1.57542 [G modulated directly by spread spectrum system
Hz] communication signal. The PRN code is a pseudo-random noise code having a repetition period of 1 ms with a code length of 1023 chips as one PN frame.

GPS受信部20は、GPSアンテナ10から出力された信号に基づいてカーナビゲー
ション装置1の現在位置を測位する測位回路であり、いわゆるGPS受信機に相当する機
能ブロックである。GPS受信部20は、RF(Radio Frequency)受信回路部21と、
ベースバンド処理回路部23とを備えて構成される。尚、RF受信回路部21と、ベース
バンド処理回路部23とは、それぞれ別のLSI(Large Scale Integration)として製
造することも、1チップとして製造することも可能である。
The GPS receiving unit 20 is a positioning circuit that measures the current position of the car navigation device 1 based on a signal output from the GPS antenna 10, and is a functional block corresponding to a so-called GPS receiver. The GPS receiving unit 20 includes an RF (Radio Frequency) receiving circuit unit 21,
And a baseband processing circuit unit 23. The RF receiving circuit unit 21 and the baseband processing circuit unit 23 can be manufactured as separate LSIs (Large Scale Integration) or as a single chip.

RF受信回路部21は、RF信号の処理回路ブロックであり、所定の局部発振信号を分
周或いは逓倍することで、RF信号乗算用の発振信号を生成する。そして、生成した発振
信号を、GPSアンテナ10から出力されたRF信号に乗算することで、RF信号を中間
周波数の信号(以下、「IF(Intermediate Frequency)信号」と称す。)にダウンコン
バートし、IF信号を増幅等した後、A/D変換器でデジタル信号に変換して、ベースバ
ンド処理回路部23に出力する。
The RF receiving circuit unit 21 is an RF signal processing circuit block, and generates an oscillation signal for RF signal multiplication by dividing or multiplying a predetermined local oscillation signal. Then, by multiplying the generated oscillation signal by the RF signal output from the GPS antenna 10, the RF signal is down-converted to an intermediate frequency signal (hereinafter referred to as an "IF (Intermediate Frequency) signal"), After the IF signal is amplified, it is converted into a digital signal by an A / D converter and output to the baseband processing circuit unit 23.

ベースバンド処理回路部23は、RF受信回路部21から出力されたIF信号に対して
相関処理等を行ってGPS衛星信号を捕捉・抽出し、データを復号して航法メッセージや
時刻情報等を取り出して測位演算を行う回路部である。ベースバンド処理回路部23は、
プロセッサとしてのCPUと、メモリとしてのROM及びRAMとを備えて構成される。
尚、測位演算としては、例えば最小二乗法を用いた測位演算等の公知の手法を適用するこ
とができる。
The baseband processing circuit unit 23 performs correlation processing or the like on the IF signal output from the RF reception circuit unit 21 to capture and extract GPS satellite signals, decodes the data, and extracts navigation messages, time information, and the like. This is a circuit unit that performs positioning calculation. The baseband processing circuit unit 23
It comprises a CPU as a processor and ROM and RAM as memories.
As the positioning calculation, for example, a known technique such as positioning calculation using the least square method can be applied.

ホストCPU30は、ROM80に記憶されているシステムプログラム等の各種プログ
ラムに従ってカーナビゲーション装置1の各部を統括的に制御するプロセッサである。特
に本実施形態では、ホストCPU30は、測位プログラム803に従って、ナビゲーショ
ン画面に表示させる位置である出力位置を決定する。そして、ナビゲーションプログラム
801に従って、出力位置をプロットしたナビゲーション画面を生成して、表示部50に
表示させる。尚、ナビゲーション画面に表示させる位置としては、出力位置を更にマップ
マッチングすることで、出力位置に最近接する道路上にプロットすることが好適である。
The host CPU 30 is a processor that comprehensively controls each unit of the car navigation apparatus 1 according to various programs such as a system program stored in the ROM 80. In particular, in the present embodiment, the host CPU 30 determines an output position that is a position to be displayed on the navigation screen according to the positioning program 803. Then, according to the navigation program 801, a navigation screen in which the output position is plotted is generated and displayed on the display unit 50. As a position to be displayed on the navigation screen, it is preferable to plot on the road closest to the output position by further map matching the output position.

操作部40は、例えばタッチパネルやボタンスイッチ等により構成される入力装置であ
り、押下されたアイコンやボタンの信号をホストCPU30に出力する。この操作部40
の操作により、目的地の入力や、ナビゲーション画面の表示要求等の各種指示入力がなさ
れる。
The operation unit 40 is an input device configured by a touch panel, a button switch, or the like, for example, and outputs a pressed icon or button signal to the host CPU 30. This operation unit 40
With this operation, various instructions such as a destination input and a navigation screen display request are input.

表示部50は、LCD(Liquid Crystal Display)等により構成され、ホストCPU3
0から入力される表示信号に基づいた各種表示を行う表示装置である。表示部50には、
ナビゲーション画面等が表示される。
The display unit 50 is composed of an LCD (Liquid Crystal Display) or the like, and the host CPU 3
It is a display device that performs various displays based on display signals input from zero. The display unit 50 includes
A navigation screen or the like is displayed.

慣性航法用センサ60は、慣性航法演算処理に使用するセンサであり、カーナビ用ジャ
イロセンサ61及びカーナビ用加速度センサ63が一体化(パッケージ化)されて、カー
ナビゲーション装置1の本体に内蔵・固定されている。
The inertial navigation sensor 60 is a sensor used for inertial navigation calculation processing. The car navigation gyro sensor 61 and the car navigation acceleration sensor 63 are integrated (packaged), and are built in and fixed to the main body of the car navigation apparatus 1. ing.

カーナビ用ジャイロセンサ61は、直交3軸それぞれの軸周りの角速度を検出すること
でカーナビゲーション装置1の回転を検出するセンサ(角速度センサ)であり、検出した
3軸の角速度をホストCPU30に出力する。
The car navigation gyro sensor 61 is a sensor (angular velocity sensor) that detects the rotation of the car navigation device 1 by detecting angular velocities around the three orthogonal axes, and outputs the detected angular velocities of the three axes to the host CPU 30. .

カーナビ用加速度センサ63は、直交3軸それぞれの軸方向の加速度を検出することで
カーナビゲーション装置1の移動状態を検出するセンサであり、検出した3軸の加速度を
ホストCPU30に出力する。
The car navigation acceleration sensor 63 is a sensor that detects the movement state of the car navigation device 1 by detecting the accelerations in the axial directions of the three orthogonal axes, and outputs the detected three-axis acceleration to the host CPU 30.

気圧センサ70は、カーナビゲーション装置1の外気圧を検出するセンサであり、検出
した外気圧をホストCPU30に出力する。
The atmospheric pressure sensor 70 is a sensor that detects the external atmospheric pressure of the car navigation device 1, and outputs the detected external atmospheric pressure to the host CPU 30.

ROM80は、読み出し専用の記憶装置であり、ホストCPU30がカーナビゲーショ
ン装置1を制御するためのシステムプログラムや、ナビゲーション機能を実現するための
各種プログラムやデータ等を記憶している。
The ROM 80 is a read-only storage device, and stores a system program for the host CPU 30 to control the car navigation apparatus 1 and various programs and data for realizing a navigation function.

RAM90は、読み書き可能な記憶装置であり、ホストCPU30により実行されるシ
ステムプログラム、各種処理プログラム、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時
的に記憶するワークエリアを形成している。
The RAM 90 is a readable / writable storage device, and forms a work area for temporarily storing a system program executed by the host CPU 30, various processing programs, data being processed in various processing, processing results, and the like.

また、カーナビゲーション装置1とは別に、自動車には加速度センサ100が搭載され
ており、その検出結果がホストCPU30に出力されるように構成されている。加速度セ
ンサ100は、自動車の移動状態を検出する直交3軸のセンサであり、車体の揺れ制御等
のためのサスペンション制御や前輪及び後輪のトルク配分制御、ABS(Anti-lock Brak
e System)制御等を行うために使用され、自動車の制御のために予め自動車に設置されて
いるものである。
In addition to the car navigation apparatus 1, the automobile is equipped with an acceleration sensor 100, and the detection result is output to the host CPU 30. The acceleration sensor 100 is an orthogonal three-axis sensor that detects a moving state of the automobile, and includes suspension control for body shake control, torque distribution control for front and rear wheels, ABS (Anti-lock Brak).
e System) is used to perform control and the like, and is preinstalled in the automobile for controlling the automobile.

ここで、本実施形態で使用する座標系等について説明する。図2に示すように、自動車
の進行方向を「Xb軸」(直進方向を正方向)、Xb軸正方向に向かって左右方向を「Yb
軸」(右方向を正方向)、Xb軸に対する高さ方向を「Zb軸」(下方向を正方向)とする
右手系直交座標系を「移動体座標系」と定義する。また、北方向を「Xn軸」、東方向を
「Yn軸」、地球による重力方向を「Zn軸」とする右手系直交座標系を「基準座標系」と
定義する。
Here, a coordinate system and the like used in the present embodiment will be described. As shown in FIG. 2, the traveling direction of the vehicle is “X b axis” (the straight traveling direction is the positive direction), and the left and right direction toward the X b axis positive direction is “Y b
Axis "(the right forward direction)," Z b axis "a right-handed orthogonal coordinate system (the downward direction the positive direction) and the height direction with respect to X b-axis is defined as a" mobile coordinate system ". Further, a right-handed orthogonal coordinate system in which the north direction is “X n axis”, the east direction is “Y n axis”, and the gravity direction by the earth is “Z n axis” is defined as “reference coordinate system”.

また、自動車に対する慣性航法用センサ60の傾斜及び傾斜角のことを、それぞれ「取
付傾斜」及び「取付傾斜角」と称する。また、地球に対する慣性航法用センサ60の姿勢
及び姿勢角のことを、それぞれ「絶対姿勢」及び「絶対姿勢角」と称し、Xb軸周りの回
転角「φ」を「絶対ロール角」、Yb軸周りの回転角「θ」を「絶対ピッチ角」、Zb軸周
りの回転角「ψ」を「絶対ヨー角」とそれぞれ称する。さらに、カーナビ用ジャイロセン
サ61の検出結果を積分することで得られる地球に対する慣性航法用センサ60の絶対姿
勢及び絶対姿勢角のことを、それぞれ「推定絶対姿勢」及び「推定絶対姿勢角」と称する
In addition, the inclination and the inclination angle of the inertial navigation sensor 60 with respect to the automobile are referred to as “attachment inclination” and “attachment inclination angle”, respectively. Further, the attitude and attitude angle of the inertial navigation sensor 60 with respect to the earth are referred to as “absolute attitude” and “absolute attitude angle”, respectively, and the rotation angle “φ” around the Xb axis is referred to as “absolute roll angle”, Y The rotation angle “θ” around the b axis is referred to as “absolute pitch angle”, and the rotation angle “ψ” around the Z b axis is referred to as “absolute yaw angle”. Further, the absolute attitude and the absolute attitude angle of the inertial navigation sensor 60 with respect to the earth obtained by integrating the detection results of the car navigation gyro sensor 61 are referred to as “estimated absolute attitude” and “estimated absolute attitude angle”, respectively. .

自動車の傾斜及び慣性航法用センサ60の傾斜に起因して、カーナビ用加速度センサ6
3により検出される加速度には重力加速度の成分が含まれるため、この重力成分を除去し
なければ、自動車の正確な加速度を求めることができない。そこで、本実施形態では、移
動体座標系から基準座標系への座標変換行列を、推定絶対姿勢に基づいて算出する。そし
て、算出した座標変換行列を用いて、カーナビ用加速度センサ63の検出結果を基準座標
系に変換するとともに、重力加速度の成分を減算することで、地球座標系における自動車
の加速度を求める。
Due to the inclination of the vehicle and the inclination of the inertial navigation sensor 60, the car navigation acceleration sensor 6
Since the acceleration detected by 3 includes a gravitational acceleration component, the accurate acceleration of the automobile cannot be obtained unless this gravitational component is removed. Therefore, in this embodiment, a coordinate transformation matrix from the moving body coordinate system to the reference coordinate system is calculated based on the estimated absolute posture. Then, using the calculated coordinate conversion matrix, the detection result of the car navigation acceleration sensor 63 is converted into the reference coordinate system, and the acceleration of the vehicle in the earth coordinate system is obtained by subtracting the gravitational acceleration component.

しかし、カーナビ用ジャイロセンサ61により検出される角速度は誤差を含んでいるた
め、カーナビ用ジャイロセンサ61の検出結果を積分することで得られる推定絶対姿勢は
、必ずしも絶対姿勢と一致するとは限らない。この問題を解決するため、本実施形態では
、自動車が走行している路面(以下、「走行路面」と称す。)の傾斜角及び取付傾斜角を
算出し、これらを基に慣性航法用センサ60の絶対ピッチ角を算出する。そして、算出し
た絶対ピッチ角を観測値として用いたカルマンフィルタ処理(推定演算)を行うことで推
定絶対姿勢に含まれる誤差を推定して、推定絶対姿勢を補正する。
However, since the angular velocity detected by the car navigation gyro sensor 61 includes an error, the estimated absolute posture obtained by integrating the detection result of the car navigation gyro sensor 61 does not necessarily match the absolute posture. In order to solve this problem, in this embodiment, the inclination angle and the attachment inclination angle of the road surface on which the automobile is traveling (hereinafter referred to as “traveling road surface”) are calculated, and based on these, the inertial navigation sensor 60 is calculated. The absolute pitch angle of is calculated. Then, an error included in the estimated absolute posture is estimated by performing Kalman filter processing (estimation calculation) using the calculated absolute pitch angle as an observation value, and the estimated absolute posture is corrected.

図3は、取付傾斜角算出の原理を説明するための図である。ここでは、取付傾斜角を「
α」、走行路面の傾斜角を「β」として説明する。自動車が停止している状態では、カー
ナビ用加速度センサ63及び加速度センサ100により検出される自動車の進行方向(X
b軸方向)に対する加速度は、重力加速度の進行方向に対する成分のみである。
FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of calculating the mounting inclination angle. Here, the mounting inclination angle is
The description will be made assuming that “α” and the inclination angle of the road surface are “β”. In a state where the automobile is stopped, the traveling direction of the automobile detected by the car navigation acceleration sensor 63 and the acceleration sensor 100 (X
The acceleration with respect to the ( b- axis direction) is only the component with respect to the direction of gravity acceleration.

具体的には、重力加速度を「g」とすると、カーナビ用加速度センサ63及び加速度セ
ンサ100により検出されるXb軸方向の加速度「ax1」及び「ax2」は、それぞれ次式
(1)及び(2)で与えられる。

Figure 2009236532
Figure 2009236532
Specifically, when the gravitational acceleration is “g”, accelerations “a x1 ” and “a x2 ” detected by the car navigation acceleration sensor 63 and the acceleration sensor 100 in the Xb- axis direction are expressed by the following equations (1), respectively. And (2).
Figure 2009236532
Figure 2009236532

式(1)及び(2)から「β」を消去することで、取付傾斜角「α」は、次式(3)の
ように算出される。

Figure 2009236532
By eliminating “β” from the equations (1) and (2), the mounting inclination angle “α” is calculated as the following equation (3).
Figure 2009236532

2.データ構成
図4は、ROM80に格納されたデータの一例を示す図である。ROM80には、ホス
トCPU30により読み出され、ナビゲーション処理として実行されるナビゲーションプ
ログラム801と、測位処理(図7参照)として実行される測位プログラム803と、ナ
ビゲーション画面を生成するための地図情報のデータである地図データ805とが記憶さ
れている。また、測位プログラム803には、推定絶対姿勢補正処理(図8参照)として
実行される推定絶対姿勢補正プログラム8031がサブルーチンとして含まれている。
2. Data Configuration FIG. 4 is a diagram illustrating an example of data stored in the ROM 80. The ROM 80 includes data of a navigation program 801 read out by the host CPU 30 and executed as navigation processing, a positioning program 803 executed as positioning processing (see FIG. 7), and map information for generating a navigation screen. Some map data 805 is stored. Further, the positioning program 803 includes an estimated absolute posture correction program 8031 executed as estimated absolute posture correction processing (see FIG. 8) as a subroutine.

ナビゲーション処理とは、ホストCPU30が、地図データ805に記憶されている地
図情報を用いて、測位処理により決定した出力位置を道路上に補正するマップマッチング
処理を行うとともに、補正後の位置をプロットしたナビゲーション画面を生成して、表示
部50に表示させる処理である。尚、マップマッチング処理については公知であるため、
詳細な説明を省略する。
In the navigation processing, the host CPU 30 performs map matching processing for correcting the output position determined by the positioning processing on the road using the map information stored in the map data 805, and plots the corrected position. In this process, a navigation screen is generated and displayed on the display unit 50. Since the map matching process is known,
Detailed description is omitted.

測位処理とは、ホストCPU30が、GPSによる測位が可能である場合は、GPS測
位処理を行って現在位置を測位し、GPSによる測位が不可能である場合は、慣性航法演
算処理を行って現在位置を測位する処理である。測位処理については、フローチャートを
用いて詳細に後述する。
With the positioning process, the host CPU 30 performs the GPS positioning process to determine the current position if positioning by GPS is possible, and performs the inertial navigation calculation process to determine the current position if positioning by GPS is not possible. This is a process of measuring the position. The positioning process will be described later in detail using a flowchart.

推定絶対姿勢補正処理とは、ホストCPU30が、取付傾斜角を考慮したカルマンフィ
ルタ処理を行って推定絶対姿勢に含まれる誤差を推定して、推定絶対姿勢を補正する処理
である。取付傾斜角は、自動車の停止時に、カーナビ用加速度センサ63及び加速度セン
サ100の検出結果を用いて算出する。推定絶対姿勢補正処理についても、フローチャー
トを用いて詳細に後述する。
The estimated absolute attitude correction process is a process in which the host CPU 30 performs a Kalman filter process considering the mounting inclination angle to estimate an error included in the estimated absolute attitude and correct the estimated absolute attitude. The mounting inclination angle is calculated using detection results of the car navigation acceleration sensor 63 and the acceleration sensor 100 when the automobile is stopped. The estimated absolute posture correction process will also be described in detail later using a flowchart.

図5は、RAM90に格納されるデータの一例を示す図である。RAM90には、計測
履歴データ901と、補正用絶対姿勢角データ903と、取付傾斜角データ905とが記
憶される。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of data stored in the RAM 90. The RAM 90 stores measurement history data 901, correction absolute attitude angle data 903, and attachment inclination angle data 905.

図6は、計測履歴データ901のデータ構成の一例を示す図である。計測履歴データ9
01には、各時刻9011毎に、カーナビ用ジャイロセンサ61により検出された3軸の
角速度9012と、カーナビ用加速度センサ63により検出された3軸の加速度9013
と、気圧センサ70により検出された外気圧9014と、角速度9012を積分すること
で得られる推定絶対姿勢角9015と、GPS測位処理又は慣性航法演算処理により求め
られた速度9017と、GPS測位処理により求められたGPS測位位置9018と、慣
性航法演算処理により求められた慣性航法演算位置9019とが対応付けて記憶される。
計測履歴データ901は、測位処理においてホストCPU30により更新される。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the data configuration of the measurement history data 901. Measurement history data 9
01 includes a triaxial angular velocity 9012 detected by the car navigation gyro sensor 61 and a triaxial acceleration 9013 detected by the car navigation acceleration sensor 63 at each time 9011.
And an estimated absolute attitude angle 9015 obtained by integrating the external atmospheric pressure 9014 detected by the atmospheric pressure sensor 70, the angular velocity 9012, the velocity 9017 obtained by the GPS positioning process or the inertial navigation calculation process, and the GPS positioning process. The obtained GPS positioning position 9018 and the inertial navigation calculation position 9019 obtained by the inertial navigation calculation process are stored in association with each other.
The measurement history data 901 is updated by the host CPU 30 in the positioning process.

補正用絶対姿勢角データ903は、カーナビ用加速度センサ63の検出結果と重力加速
度とに基づいて算出される絶対姿勢角のデータであり、推定絶対姿勢を補正するために使
用される。補正用絶対姿勢角データ903は、推定絶対姿勢補正処理においてホストCP
U30により更新される。
The correction absolute posture angle data 903 is absolute posture angle data calculated based on the detection result of the car navigation acceleration sensor 63 and the gravitational acceleration, and is used to correct the estimated absolute posture. The absolute posture angle data for correction 903 is the host CP in the estimated absolute posture correction process.
Updated by U30.

取付傾斜角データ905は、取付傾斜角「α」のデータであり、推定絶対姿勢補正処理
においてホストCPU30により更新される。
The attachment inclination angle data 905 is data of the attachment inclination angle “α”, and is updated by the host CPU 30 in the estimated absolute posture correction process.

3.処理の流れ
図7は、ホストCPU30によりROM80に記憶されている測位プログラム803が
読み出されて実行されることで、カーナビゲーション装置1において実行される測位処理
の流れを示すフローチャートである。
3. Processing Flow FIG. 7 is a flowchart showing a flow of positioning processing executed in the car navigation device 1 by the host CPU 30 reading and executing the positioning program 803 stored in the ROM 80.

測位処理は、ホストCPU30が、操作部40に測位開始指示の操作がなされたことを
検出した場合に実行を開始する処理である。尚、カーナビゲーション装置1の電源のON
/OFFとGPSの起動/停止とを連動させ、カーナビゲーション装置1の電源投入操作
を検出した場合に測位処理の実行を開始させることにしてもよい。
The positioning process is a process of starting execution when the host CPU 30 detects that a positioning start instruction is operated on the operation unit 40. The car navigation device 1 is turned on.
/ OFF and GPS activation / stop may be linked to start the positioning process when a power-on operation of the car navigation device 1 is detected.

また、特に説明しないが、以下の測位処理の実行中は、GPSアンテナ10によるRF
信号の受信や、RF受信回路部21によるIF信号へのダウンコンバート、ベースバンド
処理回路部23によるGPS衛星信号の捕捉・追尾等が随時行われている状態にあるもの
とする。また、カーナビ用ジャイロセンサ61、カーナビ用加速度センサ63及び気圧セ
ンサ70の検出結果に従って、ホストCPU30により、RAM90の計測履歴データ9
01は随時更新されるものとする。
Further, although not specifically described, the RF by the GPS antenna 10 is performed during the following positioning process.
It is assumed that signal reception, down-conversion to an IF signal by the RF reception circuit unit 21, acquisition / tracking of a GPS satellite signal by the baseband processing circuit unit 23, and the like are performed at any time. Further, according to the detection results of the car navigation gyro sensor 61, the car navigation acceleration sensor 63, and the atmospheric pressure sensor 70, the host CPU 30 performs measurement history data 9 in the RAM 90.
01 is updated as needed.

先ず、ホストCPU30は、GPSによる測位が可能であるか否かを判定する(ステッ
プA1)。具体的には、3次元測位(高度を含む測位)の場合は、ベースバンド処理回路
部23が現在捕捉しているGPS衛星(以下、「捕捉衛星」と称す。)の数が「4個以上
」である場合に、GPSによる測位が可能であると判定する。また、2次元測位(高度を
含まない測位)の場合は、捕捉衛星の数が「3個以上」である場合に、GPSによる測位
が可能であると判定する。
First, the host CPU 30 determines whether positioning by GPS is possible (step A1). Specifically, in the case of three-dimensional positioning (positioning including altitude), the number of GPS satellites currently captured by the baseband processing circuit unit 23 (hereinafter referred to as “captured satellites”) is “four or more. ", It is determined that positioning by GPS is possible. In the case of two-dimensional positioning (positioning not including altitude), it is determined that GPS positioning is possible when the number of captured satellites is “three or more”.

そして、GPSによる測位が可能であると判定した場合は(ステップA1;Yes)、
ホストCPU30は、GPS測位処理を行う(ステップA3)。具体的には、ホストCP
U30は、ベースバンド処理回路部23のCPUに、捕捉衛星の衛星情報及び時刻情報を
基に、例えば最小二乗法を用いた測位演算を実行させて、カーナビゲーション装置1の速
度及び位置を算出する。そして、算出した速度及び位置(GPS測位位置)を、RAM9
0の計測履歴データ901に記憶させる。
If it is determined that GPS positioning is possible (step A1; Yes),
The host CPU 30 performs GPS positioning processing (step A3). Specifically, host CP
U30 causes the CPU of the baseband processing circuit unit 23 to execute a positioning calculation using, for example, the least square method based on the satellite information and time information of the captured satellite, and calculates the speed and position of the car navigation apparatus 1. . Then, the calculated speed and position (GPS positioning position) are stored in the RAM 9
0 measurement history data 901 is stored.

その後、ホストCPU30は、GPS測位処理で求めたGPS測位位置を出力位置に決
定して(ステップA5)、ステップA17へと処理を移行する。
Thereafter, the host CPU 30 determines the GPS positioning position obtained by the GPS positioning process as the output position (step A5), and shifts the process to step A17.

一方、ステップA1においてGPSによる測位が不可能であると判定した場合は(ステ
ップA1;No)、ホストCPU30は、RAM90の計測履歴データ901に記憶され
ている最新の推定絶対姿勢角を用いて、移動体座標系から基準座標系への座標変換行列「
n b」を算出する(ステップA7)。座標変換行列は「Cn b」は、絶対ピッチ角「θ」、
絶対ロール角「φ」及び絶対ヨー角「ψ」を変数とする三角関数を成分として含む3×3
の公知の行列である。
On the other hand, when it is determined in step A1 that GPS positioning is impossible (step A1; No), the host CPU 30 uses the latest estimated absolute attitude angle stored in the measurement history data 901 of the RAM 90, Coordinate transformation matrix from moving body coordinate system to reference coordinate system
C n b ”is calculated (step A7). The coordinate transformation matrix “C n b ” is the absolute pitch angle “θ”,
3 × 3 including trigonometric functions with absolute roll angle “φ” and absolute yaw angle “ψ” as variables
This is a known matrix.

そして、ホストCPU30は、ステップA7で算出した座標変換行列「Cn b」と、カー
ナビ用加速度センサ63の検出結果とを用いて、次式(4)に従って基準座標系における
自動車の加速度を算出する(ステップA9)。

Figure 2009236532
但し、ベクトル表記の「an」、「ab」、「gn」は、それぞれ基準座標系における自
動車の加速度ベクトル、移動体座標系における自動車の加速度ベクトル、基準座標系にお
ける重力加速度ベクトルをそれぞれ示している。 Then, the host CPU 30 uses the coordinate transformation matrix “C n b ” calculated in step A7 and the detection result of the car navigation acceleration sensor 63 to calculate the acceleration of the vehicle in the reference coordinate system according to the following equation (4). (Step A9).
Figure 2009236532
However, "a n" in vector notation, "a b", "g n" is an automobile of the acceleration vector at each reference frame, the acceleration vector of the vehicle in the mobile coordinate system, the gravitational acceleration vector in the reference coordinate system, respectively Show.

その後、ホストCPU30は、ステップA9で算出した加速度を基に自動車の速度(単
なる速度ではなく方向を含んだ速度であるため、移動ベクトルと言える。)を算出し(ス
テップA11)、RAM90の計測履歴データ901に記憶させる。そして、算出した速
度と、前回(1時刻前)の出力位置とを用いて自動車の位置を算出して慣性航法演算位置
とし(ステップA13)、RAM90の計測履歴データ901に記憶させる。そして、算
出した慣性航法演算位置を出力位置に決定する(ステップA15)。
Thereafter, the host CPU 30 calculates the speed of the vehicle (it can be said that it is a speed including a direction, not just a speed) based on the acceleration calculated in step A9 (step A11), and the measurement history of the RAM 90 The data 901 is stored. Then, the position of the vehicle is calculated using the calculated speed and the output position of the previous time (one time before) to obtain an inertial navigation calculation position (step A13), and stored in the measurement history data 901 of the RAM 90. Then, the calculated inertial navigation calculation position is determined as the output position (step A15).

次いで、ホストCPU30は、カーナビ用ジャイロセンサ61の検出結果を積分するこ
とにより推定絶対姿勢角を算出し(ステップA17)、RAM90の計測履歴データ90
1に記憶させる。そして、ROM80に記憶されている推定絶対姿勢補正プログラム80
31を読み出して実行することで、ステップA17で算出した推定絶対姿勢角を補正する
推定絶対姿勢補正処理を行う(ステップA19)。
Next, the host CPU 30 calculates the estimated absolute posture angle by integrating the detection result of the car navigation gyro sensor 61 (step A17), and the measurement history data 90 of the RAM 90 is calculated.
1 is stored. Then, the estimated absolute attitude correction program 80 stored in the ROM 80
By reading and executing 31, an estimated absolute posture correction process for correcting the estimated absolute posture angle calculated in step A 17 is performed (step A 19).

推定絶対姿勢補正処理を行った後、ホストCPU30は、処理を終了するか否かを判定
し(ステップA21)、まだ終了しないと判定した場合は(ステップA21;No)、ス
テップA1に戻る。また、終了すると判定した場合は(ステップA21;Yes)、測位
処理を終了する。
After performing the estimated absolute posture correction process, the host CPU 30 determines whether or not to end the process (step A21). If it is determined that the process has not ended yet (step A21; No), the host CPU 30 returns to step A1. Moreover, when it determines with complete | finishing (step A21; Yes), a positioning process is complete | finished.

図8は、推定絶対姿勢補正処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ホストCPU30は、自動車が停止中又は等速走行中であるか否かを判定する(
ステップB1)。自動車が停止しているか否かの判定は、例えばカーナビ用ジャイロセン
サ61の出力値である角速度の分散値が所定の閾値以下であるか否かを判定することで行
う。また、自動車が等速走行中であるか否かを判定は、例えばカーナビ用加速度センサ6
3の出力値である加速度の分散値が所定の閾値以下であるか否かを判定することで行う。
FIG. 8 is a flowchart showing the flow of the estimated absolute posture correction process.
First, the host CPU 30 determines whether or not the automobile is stopped or traveling at a constant speed (
Step B1). The determination as to whether or not the vehicle is stopped is made by determining whether or not the variance value of the angular velocity that is the output value of the car navigation gyro sensor 61 is equal to or less than a predetermined threshold value. Further, whether or not the automobile is traveling at a constant speed is determined by, for example, an acceleration sensor 6 for car navigation.
This is performed by determining whether or not the acceleration variance value, which is the output value of 3, is less than or equal to a predetermined threshold value.

ステップB1において自動車が停止中又は等速走行中であると判定した場合は(ステッ
プB1;Yes)、ホストCPU30は、自動車が停止中であるか否かを判定する(ステ
ップB3)。そして、停止中ではない、すなわち等速走行中であると判定した場合は(ス
テップB3;No)、ステップB7へと処理を移行する。
When it is determined in step B1 that the vehicle is stopped or traveling at a constant speed (step B1; Yes), the host CPU 30 determines whether or not the vehicle is stopped (step B3). If it is determined that the vehicle is not stopped, that is, is traveling at a constant speed (step B3; No), the process proceeds to step B7.

また、自動車が停止中であると判定した場合は(ステップB3;Yes)、ホストCP
U30は、カーナビ用加速度センサ63により検出されたXb軸方向の加速度「ax1」と
、加速度センサ100により検出されたXb軸方向の加速度「ax2」とを用いて、式(3
)に従って取付傾斜角「α」を算出する(ステップB5)。そして、算出した取付傾斜角
「α」で、RAM90の取付傾斜角データ905を更新する。
If it is determined that the vehicle is stopped (step B3; Yes), the host CP
U30 uses the acceleration “a x1 ” in the Xb- axis direction detected by the car navigation acceleration sensor 63 and the acceleration “a x2 ” in the Xb- axis direction detected by the acceleration sensor 100 to obtain an equation (3
) To calculate the mounting inclination angle “α” (step B5). Then, the attachment inclination angle data 905 in the RAM 90 is updated with the calculated attachment inclination angle “α”.

次いで、ホストCPU30は、カーナビ用加速度センサ63の検出結果を用いて、慣性
航法用センサ60の絶対ピッチ角「θ」及び絶対ロール角「φ」を算出し(ステップB7
)、RAM90の補正用絶対姿勢角データ903に記憶させる。
Next, the host CPU 30 calculates the absolute pitch angle “θ” and the absolute roll angle “φ” of the inertial navigation sensor 60 using the detection result of the car navigation acceleration sensor 63 (step B7).
), The absolute posture angle data for correction 903 in the RAM 90 is stored.

詳細に説明すると、カーナビ用加速度センサ63により検出された移動体座標系におけ
る自動車の加速度ベクトルをベクトル表記の「ab」、基準座標系から移動体座標系への
座標変換行列を「Cb n」、基準座標系における重力加速度ベクトルをベクトル表記の「g
n」とすると、次式(5)が成立する。

Figure 2009236532
More specifically, the acceleration vector of the automobile in the moving body coordinate system detected by the car navigation acceleration sensor 63 is represented by “a b ” in vector notation, and the coordinate transformation matrix from the reference coordinate system to the moving body coordinate system is represented by “C b n ”. ”, The gravitational acceleration vector in the reference coordinate system is expressed as“ g
n ", the following equation (5) is established.
Figure 2009236532

式(5)を3次元の各成分「(ax,ay,az)」について展開すると、次式(6−1
)〜(6−3)のようになる。

Figure 2009236532
Each component of the three-dimensional equation (5) "(a x, a y, a z) 'Expanding the following equation (6-1
) To (6-3).
Figure 2009236532

そして、式(6−1)〜(6−3)から、絶対ピッチ角「θ」及び絶対ロール角「φ」
は、次式(7−1)及び(7−2)のように求められる。

Figure 2009236532
From the equations (6-1) to (6-3), the absolute pitch angle “θ” and the absolute roll angle “φ”
Is obtained by the following equations (7-1) and (7-2).
Figure 2009236532

次いで、ホストCPU30は、ステップB7で算出した絶対ピッチ角「θ」及び絶対ロ
ール角「φ」を観測値とするカルマンフィルタ処理を行って、ステップA17で算出して
計測履歴データ901に記憶させた推定絶対姿勢角を補正する(ステップB9)。具体的
には、推定絶対姿勢角に含まれる誤差を状態ベクトルとし、絶対ピッチ角「θ」及び絶対
ロール角「φ」を外部観測量として、カルマンフィルタの理論に基づく推定演算を行う。
そして、推定された誤差を、カーナビ用ジャイロセンサ61の検出結果を基に算出した推
定絶対姿勢角に加算することで、推定絶対姿勢角を補正する。
Next, the host CPU 30 performs Kalman filter processing using the absolute pitch angle “θ” and the absolute roll angle “φ” calculated in step B7 as observation values, and the estimation calculated in step A17 and stored in the measurement history data 901. The absolute posture angle is corrected (step B9). Specifically, an estimation calculation based on the theory of the Kalman filter is performed using an error included in the estimated absolute attitude angle as a state vector and using the absolute pitch angle “θ” and the absolute roll angle “φ” as external observation amounts.
Then, the estimated absolute posture angle is corrected by adding the estimated error to the estimated absolute posture angle calculated based on the detection result of the car navigation gyro sensor 61.

一方、ステップB1において自動車が停止中でも等速走行中でもないと判定した場合は
(ステップB1;No)、ホストCPU30は、今回の測位タイミングがGPS測位であ
るか否かを判定する(ステップB11)。そして、今回の測位タイミングがGPS測位で
あると判定した場合は(ステップB11;Yes)、前回の測位タイミングもGPS測位
であったか否かを判定する(ステップB13)。
On the other hand, when it is determined in step B1 that the vehicle is not stopped or traveling at a constant speed (step B1; No), the host CPU 30 determines whether or not the current positioning timing is GPS positioning (step B11). And when it determines with this positioning timing being GPS positioning (step B11; Yes), it is determined whether the last positioning timing was also GPS positioning (step B13).

そして、前回の測位タイミングもGPS測位であったと判定した場合は(ステップB1
3;Yes)、ホストCPU30は、RAM90の計測履歴データ901に記憶されてい
る前回のGPS測位位置と今回のGPS測位位置とから、前回の測位タイミングと今回の
測位タイミング間における自動車の水平方向の移動距離を算出する(ステップB15)。
また、ホストCPU30は、気圧センサ70の検出結果に基づいて、前回の測位タイミン
グと今回の測位タイミング間における自動車の高度方向の移動距離を算出する(ステップ
B17)。
If it is determined that the previous positioning timing is also GPS positioning (step B1
3) Yes, the host CPU 30 determines the horizontal direction of the vehicle between the previous positioning timing and the current positioning timing from the previous GPS positioning position and the current GPS positioning position stored in the measurement history data 901 of the RAM 90. The movement distance is calculated (step B15).
Further, the host CPU 30 calculates the moving distance in the altitude direction of the vehicle between the previous positioning timing and the current positioning timing based on the detection result of the atmospheric pressure sensor 70 (step B17).

次いで、ホストCPU30は、ステップB15で算出した水平方向の移動距離と、ステ
ップB17で算出した高度方向の移動距離とを用いて、走行路面の傾斜角「β」を算出す
る(ステップB19)。そして、RAM90の取付傾斜角データ905に記憶されている
取付傾斜角「α」を加味することで絶対ピッチ角「θ」を算出し(ステップB21)、R
AM90の補正用絶対姿勢角データ903を更新する。
Next, the host CPU 30 calculates the inclination angle “β” of the traveling road surface using the horizontal movement distance calculated in step B15 and the altitude movement distance calculated in step B17 (step B19). Then, the absolute pitch angle “θ” is calculated by adding the mounting tilt angle “α” stored in the mounting tilt angle data 905 of the RAM 90 (step B21).
The correction absolute attitude angle data 903 for AM 90 is updated.

そして、ホストCPU30は、ステップB21で算出した絶対ピッチ角「θ」を観測値
とするカルマンフィルタ処理を行って、ステップA17で算出して計測履歴データ901
に記憶させた推定絶対姿勢角を補正する(ステップB23)。具体的には、推定絶対姿勢
角に含まれる誤差を状態ベクトルとし、絶対ピッチ角「θ」を外部観測量として、カルマ
ンフィルタの理論に基づく推定演算を行う。そして、推定された誤差を、カーナビ用ジャ
イロセンサ61の検出結果を基に算出した推定絶対姿勢角に加算することで、推定絶対姿
勢角を補正する。
Then, the host CPU 30 performs Kalman filter processing using the absolute pitch angle “θ” calculated in step B21 as an observation value, and calculates in step A17 to calculate measurement history data 901.
The estimated absolute attitude angle stored in (1) is corrected (step B23). Specifically, an estimation calculation based on the theory of the Kalman filter is performed using an error included in the estimated absolute attitude angle as a state vector and an absolute pitch angle “θ” as an external observation amount. Then, the estimated absolute posture angle is corrected by adding the estimated error to the estimated absolute posture angle calculated based on the detection result of the car navigation gyro sensor 61.

ステップB9又はB23において推定絶対姿勢角の補正を行った後、ホストCPU30
は、推定絶対姿勢補正処理を終了する。また、ステップB11において今回の測位タイミ
ングがGPS測位ではないと判定した場合(ステップB11;No)、又は、ステップB
13において前回の測位タイミングがGPS測位ではなかったと判定した場合にも(ステ
ップB13;No)、ホストCPU30は、推定絶対姿勢補正処理を終了する。
After correcting the estimated absolute attitude angle in step B9 or B23, the host CPU 30
Ends the estimated absolute posture correction process. If it is determined in step B11 that the current positioning timing is not GPS positioning (step B11; No), or step B11
Even when it is determined in step 13 that the previous positioning timing is not GPS positioning (step B13; No), the host CPU 30 ends the estimated absolute posture correction process.

3.作用効果
本実施形態によれば、カーナビゲーション装置1において、カーナビ用ジャイロセンサ
61の検出結果を積分することで、地球に対する慣性航法用センサ60の絶対姿勢の推定
値である推定絶対姿勢が算出される。そして、移動体座標系と基準座標系との座標変換行
列が推定絶対姿勢に基づいて算出され、当該座標変換行列を用いて、カーナビ用加速度セ
ンサ63の検出結果が基準座標系に変換されるとともに、重力加速度の成分が減算される
ことで、基準座標系における自動車の移動ベクトルが算出される。そして、この移動ベク
トルを用いて現在位置が測位される。
3. Effects According to the present embodiment, in the car navigation device 1, the estimated absolute attitude, which is an estimated value of the absolute attitude of the inertial navigation sensor 60 with respect to the earth, is calculated by integrating the detection results of the car navigation gyro sensor 61. The Then, a coordinate transformation matrix between the moving body coordinate system and the reference coordinate system is calculated based on the estimated absolute attitude, and the detection result of the car navigation acceleration sensor 63 is converted into the reference coordinate system using the coordinate transformation matrix. By subtracting the gravitational acceleration component, the vehicle movement vector in the reference coordinate system is calculated. Then, the current position is measured using this movement vector.

カーナビ用加速度センサ63により検出される加速度は、自動車自身を基準とする移動
体座標系における加速度であるため、重力加速度の影響を補正するためには、基準座標系
における加速度に変換する必要がある。そこで、本実施形態では、慣性航法用センサ60
の推定絶対姿勢を基に座標変換行列を算出し、この座標変換行列を用いて、カーナビ用加
速度センサ61により検出された加速度を基準座標系における加速度に変換するとともに
、この変換後の加速度から重力加速度を減算することにしている。これにより、地球の重
力に起因する成分が補正された加速度を得ることが可能となり、その結果、より正確な現
在位置の測位を実現し得る。
Since the acceleration detected by the car navigation acceleration sensor 63 is an acceleration in a moving body coordinate system based on the automobile itself, it is necessary to convert the acceleration into an acceleration in the reference coordinate system in order to correct the influence of the gravitational acceleration. . Therefore, in this embodiment, the inertial navigation sensor 60 is used.
The coordinate transformation matrix is calculated based on the estimated absolute posture of the vehicle, and the acceleration detected by the car navigation acceleration sensor 61 is converted into the acceleration in the reference coordinate system using the coordinate transformation matrix. The acceleration is subtracted. As a result, it is possible to obtain acceleration in which the component due to the gravity of the earth is corrected, and as a result, more accurate positioning of the current position can be realized.

4.変形例
4−1.電子機器
本発明は、測位装置を備えた電子機器であれば何れの電子機器にも適用可能である。例
えば、ノート型パソコンやPDA(Personal Digital Assistant)等についても同様に適
用可能である。
4). Modified example 4-1. Electronic Device The present invention can be applied to any electronic device provided that it has a positioning device. For example, the present invention can be similarly applied to a notebook personal computer, a PDA (Personal Digital Assistant), and the like.

4−2.移動体
また、移動体は必ずしも自動車に限られるわけではなく、バスや電車等の移動体につい
ても同様に適用可能である。
4-2. Mobile Object The mobile object is not necessarily limited to an automobile, and can be similarly applied to mobile objects such as buses and trains.

4−3.衛星測位システム
上述した実施形態では、衛星測位システムとしてGPSを例に挙げて説明したが、WA
AS(Wide Area Augmentation System)、QZSS(Quasi Zenith Satellite System)
、GLONASS(GLObal NAvigation Satellite System)、GALILEO等の他の衛
星測位システムであってもよい。
4-3. Satellite positioning system In the above-described embodiment, the GPS has been described as an example of the satellite positioning system.
AS (Wide Area Augmentation System), QZSS (Quasi Zenith Satellite System)
Other satellite positioning systems such as GLONASS (GLObal NAvigation Satellite System) and GALILEO may be used.

4−4.処理の分化
ホストCPU30が行う処理の一部又は全部を、ベースバンド処理回路部23のCPU
が行うことにしてもよい。具体的には、例えばベースバンド処理回路部23のCPUが測
位処理を行う。そして、ホストCPU30が、測位処理により求められた出力位置に対し
てマップマッチング処理等を行ってナビゲーション画面を生成し、生成したナビゲーショ
ン画面を表示部50に表示させるナビゲーション処理を行う。また、ナビゲーション処理
も含めてホストCPU30が行う処理の全部をCPUが行うこととしてもよい。
4-4. Differentiation of processing Part or all of the processing performed by the host CPU 30 is performed by the CPU of the baseband processing circuit unit 23.
You may decide to do. Specifically, for example, the CPU of the baseband processing circuit unit 23 performs positioning processing. Then, the host CPU 30 performs a map matching process or the like on the output position obtained by the positioning process to generate a navigation screen, and performs a navigation process for displaying the generated navigation screen on the display unit 50. Further, the CPU may perform all the processes performed by the host CPU 30 including the navigation process.

4−5.走行路面の傾斜角の算出
上述した実施形態では、GPSの測位結果から求められる自動車の水平方向の移動距離
と、気圧センサ70の検出結果から求められる自動車の高度方向の移動距離とに基づいて
、走行路面の傾斜角「β」を算出するものとして説明したが、気圧センサ70の検出結果
を用いずに、GPSの測位結果のみから走行路面の傾斜角「β」を算出することとしても
よい。
4-5. Calculation of the inclination angle of the traveling road surface In the embodiment described above, based on the moving distance in the horizontal direction of the vehicle determined from the GPS positioning result and the moving distance in the height direction of the vehicle determined from the detection result of the atmospheric pressure sensor 70, Although it has been described that the inclination angle “β” of the traveling road surface is calculated, the inclination angle “β” of the traveling road surface may be calculated from only the GPS positioning result without using the detection result of the atmospheric pressure sensor 70.

すなわち、3次元測位では、自動車の緯度、経度及び高度を求めることができるため、
緯度及び経度の変化から求められる水平方向の移動距離と、高度の変化から求められる高
度方向の移動距離とを用いることで、走行路面の傾斜角「β」を算出することができる。
この場合は、カーナビゲーション装置1に気圧センサ70を設ける必要はない。
In other words, in 3D positioning, the latitude, longitude and altitude of the car can be obtained.
The inclination angle “β” of the traveling road surface can be calculated by using the horizontal movement distance obtained from the change in latitude and longitude and the movement distance in the altitude direction obtained from the change in altitude.
In this case, it is not necessary to provide the atmospheric pressure sensor 70 in the car navigation device 1.

また、上述した実施形態では、1時刻間の移動距離に基づいて路面の傾斜角「β」を算
出するものとして説明したが、これを所定期間(例えば10時刻分)の移動距離に基づい
て算出することとしてもよいことは勿論である。
In the above-described embodiment, the road surface inclination angle “β” is calculated based on the travel distance during one time. However, this is calculated based on the travel distance for a predetermined period (for example, 10 hours). Of course, it is also possible to do.

4−6.推定絶対姿勢の補正
上述した実施形態では、カルマンフィルタ処理を行って推定絶対姿勢角に含まれる誤差
を推定することで、推定絶対姿勢の補正を行うものとして説明したが、次のようにしても
よい。すなわち、図8の推定絶対姿勢補正処理のステップB9において、カルマンフィル
タ処理を行わずに、推定絶対姿勢角に含まれる絶対ピッチ角及び絶対ロール角を、ステッ
プB7で算出した絶対ピッチ角「θ」及び絶対ロール角「φ」にそれぞれ置き換える処理
を行う。また、ステップB23においても同様にカルマンフィルタ処理を行わず、推定絶
対姿勢角に含まれる絶対ピッチ角を、ステップB21で算出した絶対ピッチ角「θ」に置
き換える処理を行う。
4-6. Correction of Estimated Absolute Posture In the above-described embodiment, it has been described that the estimated absolute posture is corrected by performing the Kalman filter process to estimate the error included in the estimated absolute posture angle. However, the following may be performed. . That is, in step B9 of the estimated absolute posture correction process of FIG. 8, without performing Kalman filter processing, the absolute pitch angle and the absolute roll angle included in the estimated absolute posture angle are calculated using the absolute pitch angle “θ” calculated in step B7 and A process of replacing each with an absolute roll angle “φ” is performed. Similarly, in step B23, the Kalman filter process is not performed, and the absolute pitch angle included in the estimated absolute posture angle is replaced with the absolute pitch angle “θ” calculated in step B21.

カーナビゲーション装置の機能構成を示すブロック図。The block diagram which shows the function structure of a car navigation apparatus. 移動体座標系の一例を示す図。The figure which shows an example of a mobile body coordinate system. 取付傾斜角算出の原理の説明図。Explanatory drawing of the principle of attachment inclination-angle calculation. ROMに格納されたデータの一例を示す図。The figure which shows an example of the data stored in ROM. RAMに格納されたデータの一例を示す図。The figure which shows an example of the data stored in RAM. 計測履歴データのデータ構成の一例を示す図。The figure which shows an example of a data structure of measurement log | history data. 測位処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of a positioning process. 推定絶対姿勢補正処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of an estimated absolute attitude | position correction process.

符号の説明Explanation of symbols

1 カーナビゲーション装置、 10 GPSアンテナ、 20 GPS受信部、
21 RF受信回路部、 23 ベースバンド処理回路部、 30 ホストCPU、
40 操作部、 50 表示部、 60 慣性航法用センサ、
61 カーナビ用ジャイロセンサ、 63 カーナビ用加速度センサ、
70 気圧センサ、 80 ROM、 90 RAM、 100 加速度センサ
1 car navigation device, 10 GPS antenna, 20 GPS receiver,
21 RF receiving circuit section, 23 baseband processing circuit section, 30 host CPU,
40 operation units, 50 display units, 60 inertial navigation sensors,
61 Gyro sensor for car navigation, 63 Acceleration sensor for car navigation,
70 barometric pressure sensor, 80 ROM, 90 RAM, 100 acceleration sensor

Claims (5)

ジャイロセンサ及び加速度センサが一体的に構成された慣性航法用センサが固定された
移動体の現在位置を、前記慣性航法用センサの検出結果を用いて測位する測位方法であっ
て、
前記ジャイロセンサの検出結果を積分することで、地球に対する前記慣性航法用センサ
の絶対姿勢の推定値である推定絶対姿勢を算出することと、
前記移動体自身を基準とした座標系である移動体座標系と基準座標系との座標変換行列
を、前記推定絶対姿勢に基づいて算出することと、
前記座標変換行列を用いて、前記加速度センサの検出結果を前記基準座標系に変換する
とともに重力加速度の成分を減算することで前記基準座標系における前記移動体の移動ベ
クトルを算出することと、
前記移動ベクトルを用いて現在位置を測位することと、
を含む測位方法。
A positioning method for positioning a current position of a moving body to which an inertial navigation sensor, in which a gyro sensor and an acceleration sensor are integrally configured, is fixed, using a detection result of the inertial navigation sensor,
Calculating an estimated absolute attitude that is an estimated value of the absolute attitude of the inertial navigation sensor with respect to the earth by integrating the detection result of the gyro sensor;
Calculating a coordinate transformation matrix between a moving body coordinate system and a reference coordinate system, which is a coordinate system based on the moving body itself, based on the estimated absolute attitude;
Using the coordinate transformation matrix to convert a detection result of the acceleration sensor into the reference coordinate system and subtracting a gravitational acceleration component to calculate a movement vector of the moving body in the reference coordinate system;
Positioning the current position using the movement vector;
Positioning method including.
前記移動体が停止中又は等速走行中であることを検出することと、
前記移動体が停止中又は等速走行中であることが検出された場合に、前記加速度センサ
の検出結果に表れる重力加速度の成分に基づいて、地球に対する前記慣性航法用センサの
絶対姿勢を算出することと、
前記算出された絶対姿勢で前記推定絶対姿勢を補正することと、
を含む請求項1に記載の測位方法。
Detecting that the moving body is stopped or traveling at a constant speed;
When it is detected that the moving body is stopped or traveling at a constant speed, the absolute attitude of the inertial navigation sensor with respect to the earth is calculated based on a gravitational acceleration component appearing in the detection result of the acceleration sensor. And
Correcting the estimated absolute posture with the calculated absolute posture;
The positioning method according to claim 1, comprising:
測位用衛星から発信されている測位用信号に基づく所定の測位演算を行って現在位置を
断続的に測位することと、
前記測位演算の測位結果から所定期間における前記移動体の水平方向の移動距離を算出
することと、
外気圧を検出する気圧センサの検出結果に基づいて、前記所定期間と同一の期間におけ
る前記移動体の高度方向の移動距離を算出することと、
前記水平方向の移動距離と前記高度方向の移動距離とに基づいて、前記移動体が位置す
る路面の傾斜角を算出することと、
前記加速度センサにより検出された加速度と、前記移動体の姿勢と同一の姿勢になるよ
うに前記移動体に設置された第2の加速度センサにより検出された加速度と、重力加速度
とを用いて、前記慣性航法用センサの前記移動体に対する取付傾斜角を算出することと、
前記路面の傾斜角と前記慣性航法用センサの前記移動体に対する取付傾斜角とを用いて
、前記慣性航法用センサのピッチ角を算出することと、
前記慣性航法用センサのピッチ角を用いた所定の推定演算を行って前記推定絶対姿勢に
含まれる誤差を推定して前記推定絶対姿勢を補正することと、
を含む請求項1又は2に記載の測位方法。
Performing a predetermined positioning calculation based on a positioning signal transmitted from a positioning satellite, and intermittently positioning the current position;
Calculating a horizontal movement distance of the moving body in a predetermined period from a positioning result of the positioning calculation;
Calculating a moving distance in the altitude direction of the moving body in the same period as the predetermined period based on a detection result of an atmospheric pressure sensor that detects an external atmospheric pressure;
Calculating an inclination angle of a road surface on which the moving body is located based on the horizontal moving distance and the altitude moving distance;
Using the acceleration detected by the acceleration sensor, the acceleration detected by the second acceleration sensor installed on the moving body so as to have the same posture as the posture of the moving body, and the gravitational acceleration, Calculating an inclination angle of attachment of the inertial navigation sensor to the moving body;
Calculating a pitch angle of the inertial navigation sensor using an inclination angle of the road surface and an attachment inclination angle of the inertial navigation sensor with respect to the moving body;
Performing a predetermined estimation calculation using a pitch angle of the inertial navigation sensor to estimate an error included in the estimated absolute attitude and correcting the estimated absolute attitude;
The positioning method according to claim 1 or 2, comprising:
ジャイロセンサ及び加速度センサが一体的に構成された慣性航法用センサが固定された
移動体の現在位置を、前記慣性航法用センサの検出結果を用いてコンピュータに測位計算
させるためのプログラムであって、
前記ジャイロセンサの検出結果を積分することで、地球に対する前記慣性航法用センサ
の絶対姿勢の推定値である推定絶対姿勢を算出することと、
前記移動体自身を基準とした座標系である移動体座標系と基準座標系との座標変換行列
を、前記推定絶対姿勢に基づいて算出することと、
前記座標変換行列を用いて、前記加速度センサの検出結果を前記基準座標系に変換する
とともに重力加速度の成分を減算することで前記基準座標系における前記移動体の移動ベ
クトルを算出することと、
前記移動ベクトルを用いて現在位置を測位することと、
を前記コンピュータに実行させるためのプログラム。
A program for causing a computer to calculate a position of a current position of a moving body to which an inertial navigation sensor, in which a gyro sensor and an acceleration sensor are integrally configured, is fixed, using a detection result of the inertial navigation sensor,
Calculating an estimated absolute attitude that is an estimated value of the absolute attitude of the inertial navigation sensor with respect to the earth by integrating the detection result of the gyro sensor;
Calculating a coordinate transformation matrix between a moving body coordinate system and a reference coordinate system, which is a coordinate system based on the moving body itself, based on the estimated absolute attitude;
Using the coordinate transformation matrix to convert a detection result of the acceleration sensor into the reference coordinate system and subtracting a gravitational acceleration component to calculate a movement vector of the moving body in the reference coordinate system;
Positioning the current position using the movement vector;
For causing the computer to execute.
ジャイロセンサ及び加速度センサが一体的に構成された慣性航法用センサが固定された
移動体の現在位置を、前記慣性航法用センサの検出結果を用いて測位する測位装置であっ
て、
前記ジャイロセンサの検出結果を積分することで、地球に対する前記慣性航法用センサ
の絶対姿勢の推定値である推定絶対姿勢を算出する絶対姿勢推定部と、
前記移動体自身を基準とした座標系である移動体座標系と基準座標系との座標変換行列
を、前記推定絶対姿勢に基づいて算出する行列算出部と、
前記座標変換行列を用いて、前記加速度センサの検出結果を前記基準座標系に変換する
とともに重力加速度の成分を減算することで前記基準座標系における前記移動体の移動ベ
クトルを算出する移動ベクトル算出部と、
前記移動ベクトルを用いて現在位置を測位する測位部と、
を備えた測位装置。
A positioning device for positioning a current position of a moving body to which an inertial navigation sensor, in which a gyro sensor and an acceleration sensor are integrally configured, is fixed, using a detection result of the inertial navigation sensor,
An absolute attitude estimation unit that calculates an estimated absolute attitude that is an estimated value of the absolute attitude of the inertial navigation sensor with respect to the earth by integrating the detection result of the gyro sensor;
A matrix calculation unit that calculates a coordinate transformation matrix between a moving body coordinate system and a reference coordinate system, which is a coordinate system based on the moving body itself, based on the estimated absolute attitude;
Using the coordinate transformation matrix, a movement vector calculation unit that converts the detection result of the acceleration sensor into the reference coordinate system and calculates a movement vector of the moving body in the reference coordinate system by subtracting a gravitational acceleration component. When,
A positioning unit for positioning the current position using the movement vector;
Positioning device equipped with.
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