JP2011058967A - Correction device for acceleration sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に設置された加速度センサの取り付け角度のずれに起因する誤差、又は経年変化に起因する出力の誤差を補正するための補正装置に関し、特に、加速度センサから求められる路面角の平均値に基づいて補正値を算出するものに関する。 The present invention relates to a correction device for correcting an error caused by a deviation in the mounting angle of an acceleration sensor installed in a vehicle or an output error caused by secular change, and in particular, an average of road surface angles obtained from an acceleration sensor. The present invention relates to a method for calculating a correction value based on a value.
一般に車両に取り付けられる加速度センサは、車両が加速や減速などを行った際の加速度を出力するものであり、加速度センサの出力に基づき、車両に加わる重力、振動或いは動き、衝撃を検出することができる。 In general, an acceleration sensor attached to a vehicle outputs acceleration when the vehicle accelerates or decelerates. Based on the output of the acceleration sensor, it can detect gravity, vibration or movement, and impact applied to the vehicle. it can.
車両が坂道等を走行すると車両が傾くが、その際に、加速度センサに加わる重力加速度の方向が変化するために、車両の傾きを検出することが可能である。また、車両に加わる特定の振動や衝撃を検出することによって車両に備え付けられている種々の機能、例えばエアバッグ等を動作させることが可能である。 When the vehicle travels on a hill or the like, the vehicle tilts. At that time, the direction of the gravitational acceleration applied to the acceleration sensor changes, so that the tilt of the vehicle can be detected. Moreover, it is possible to operate various functions provided in the vehicle, such as an airbag, by detecting a specific vibration or impact applied to the vehicle.
加速度センサを自動車の所定部分に取り付けた場合、この加速度センサの取り付け状態が時間の経過とともに若干変化したり、或いは加速度センサ自身の特性が変化したりする場合がある。そのために、加速度センサの出力値が時間の経過とともに偏移してしまう。 When the acceleration sensor is attached to a predetermined part of the automobile, the attachment state of the acceleration sensor may slightly change over time, or the characteristics of the acceleration sensor itself may change. For this reason, the output value of the acceleration sensor shifts with time.
そのために、従来、車両の停車時において加速度センサの出力値を検出し、その出力値がゼロになるように補正量を決定する装置が知られている。これは、車両が停車状態の時には、車両には前後左右方向の加速度が加わっていないので、車両に搭載される加速度センサにも当然にそれらの加速度が加わることがなく、出力値がゼロになるはずであるという原理に基づくものである。 For this purpose, there is conventionally known an apparatus that detects an output value of an acceleration sensor when the vehicle is stopped and determines a correction amount so that the output value becomes zero. This is because when the vehicle is in a stopped state, the vehicle is not subjected to front / rear / right / left acceleration, so that the acceleration sensor mounted on the vehicle is naturally not subjected to acceleration and the output value becomes zero. It is based on the principle that it should be.
しかしながら、車両が停車している場合でも、路面は必ずしも水平ではなく、前後方向に傾斜していたり、左右に傾斜していたりする場合もある。このような場合に、加速度センサの出力値は当然にこうした傾斜の影響を受けて前後又は左右方向の加速度が反映されたものとなる。このようなときの出力値は、加速度センサの補正値として採用するのには不適切なものである。 However, even when the vehicle is stopped, the road surface is not necessarily horizontal, and may be inclined in the front-rear direction or may be inclined left and right. In such a case, the output value of the acceleration sensor is naturally influenced by such inclination, and the acceleration in the front-rear or left-right direction is reflected. The output value at this time is inappropriate for use as a correction value for the acceleration sensor.
そこで、下記特許文献1(特開平7−301641号公報)は、車両の停車時における加速度センサの出力値が所定値以下である場合には、車両が平坦地で停車していると判断して加速度センサの零点補正を行い、所定値を超える出力値が出力されている場合には、車両が傾斜路に停車しているとみなして零点補正を行わない「車両用加速度センサ補正装置」を開示している。 Therefore, the following Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-301641) judges that the vehicle is stopped on a flat ground when the output value of the acceleration sensor when the vehicle is stopped is equal to or less than a predetermined value. Disclosed is a “vehicle acceleration sensor correction device” that performs zero point correction of an acceleration sensor and, when an output value exceeding a predetermined value is output, assumes that the vehicle is stopped on an inclined road and does not perform zero point correction. is doing.
この「車両用加速度センサ補正装置」の発明においては、加速度センサの出力値を測定した場合に、その出力値が停車路面の傾斜に起因している場合を想定して出力値における傾斜角を演算し、その傾斜角が所定値より大きいか小さいかを判定する。そして傾斜角が小さいと判定された場合には、車両がほぼ平坦な路面に停車していると判断し、上述の出力値を補正量として記憶する。一方、出力値から計算される値が所定値よりも大きい場合は、その出力値を補正値として記憶することはしない。 In the invention of the “vehicle acceleration sensor correction device”, when the output value of the acceleration sensor is measured, the inclination angle in the output value is calculated assuming that the output value is caused by the inclination of the stop road surface. Then, it is determined whether the inclination angle is larger or smaller than a predetermined value. When it is determined that the inclination angle is small, it is determined that the vehicle is stopped on a substantially flat road surface, and the above-described output value is stored as a correction amount. On the other hand, when the value calculated from the output value is larger than the predetermined value, the output value is not stored as a correction value.
上記特許文献1に開示された「車両量加速度センサ補正装置」の発明では、出力値の値が所定値以下の場合は常に平坦地に停車しているとみなされてしまう。実際には、路面が水平な場合と、わずかに傾斜している場合とでは出力値が異なっているはずである。しかしながら、その両者の出力値が水平な路面に停車している状態とみなされて加速度センサの補正値として採用されてしまう。そのため、上記特許文献1の補正装置では、正確な補正値を得ることはできなかった。 In the invention of the “vehicle quantity acceleration sensor correcting device” disclosed in Patent Document 1, when the output value is equal to or less than a predetermined value, it is always considered that the vehicle is stopped on a flat ground. Actually, the output value should be different between when the road surface is horizontal and when it is slightly inclined. However, the output values of both are regarded as being stopped on a horizontal road surface, and are adopted as correction values for the acceleration sensor. For this reason, the correction device of Patent Document 1 cannot obtain an accurate correction value.
そこで、本発明の目的は、車両に搭載される加速度センサの出力値を正確に補正する補正装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a correction device that accurately corrects an output value of an acceleration sensor mounted on a vehicle.
また、本発明の更なる目的は、車両が水平な路面、傾斜した路面に位置しているかということに関わりなく、また、車両が走行中か停車中かということに関わりなく車両に搭載される加速度センサの正確な補正値を得る補正装置を提供することにある。 A further object of the present invention is mounted on a vehicle regardless of whether the vehicle is located on a horizontal road surface or an inclined road surface, and whether the vehicle is running or stopped. An object of the present invention is to provide a correction device that obtains an accurate correction value of an acceleration sensor.
上記目的を達成するために、本願の請求項1に係る加速度センサ用補正装置の発明は、車両に加わる第1の加速度を測定する加速度センサおよび前記車両に設置された位置検出手段又は速度センサに接続される加速度センサ用補正装置であって、前記加速度センサ用補正装置は、制御手段と、記憶手段と、を備え、前記制御手段は、前記位置検出手段又は速度センサからの出力をもとに第2の加速度を算出し、前記第1の加速度と前記第2の加速度とから求められるパラメータを前記記憶手段に逐次記憶し、前記車両の累積走行履歴が所定値に達した際に、前記記憶されたパラメータに基づき補正値を算出し、該補正値を用いて前記加速度センサを補正することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an acceleration sensor correction apparatus according to claim 1 of the present application includes an acceleration sensor for measuring a first acceleration applied to a vehicle, and a position detection means or a speed sensor installed in the vehicle. An acceleration sensor correction apparatus connected to the acceleration sensor correction apparatus, the acceleration sensor correction apparatus including a control unit and a storage unit, wherein the control unit is based on an output from the position detection unit or the speed sensor. A second acceleration is calculated, parameters obtained from the first acceleration and the second acceleration are sequentially stored in the storage means, and when the cumulative travel history of the vehicle reaches a predetermined value, the storage is performed. A correction value is calculated based on the set parameter, and the acceleration sensor is corrected using the correction value.
また、本願の請求項2に係る発明は、請求項1に係る加速度センサ用補正装置において、前記パラメータが、前記第1の加速度と前記第2の加速度との差分であることを特徴とする。 The invention according to claim 2 of the present application is the acceleration sensor correcting device according to claim 1, wherein the parameter is a difference between the first acceleration and the second acceleration.
また、本願の請求項3に係る発明は、請求項2に係る加速度センサ用補正装置において、前記制御手段は、前記パラメータの平均値を前記補正値として算出することを特徴とする。 The invention according to claim 3 of the present application is the acceleration sensor correction device according to claim 2, wherein the control means calculates an average value of the parameters as the correction value.
また、本願の請求項4に係る発明は、請求項1に係る加速度センサ用補正装置において、前記パラメータが、前記第1の加速度と前記第2の加速度との差分から求められる前記車両の傾きであることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the acceleration sensor correction device according to the first aspect, the parameter is an inclination of the vehicle obtained from a difference between the first acceleration and the second acceleration. It is characterized by being.
また、本願の請求項5に係る発明は、請求項4に係る加速度センサ用補正装置において、前記制御手段は、前記第1の加速度と前記第2の加速度との差分から逆正弦を求めることによって前記車両の傾きを算出することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the acceleration sensor correction device according to the fourth aspect, the control means obtains an arc sine from a difference between the first acceleration and the second acceleration. The inclination of the vehicle is calculated.
また、本願の請求項6に係る発明は、請求項4又は請求項5に係る加速度センサ用補正装置において、前記制御手段は、前記算出した車両の傾きの平均値を算出し、該算出した車両の傾きの平均値から正弦を求めることによって前記補正値を算出することを特徴とする。 In the invention according to claim 6 of the present application, in the acceleration sensor correction device according to claim 4 or 5, the control means calculates an average value of the calculated vehicle inclination, and the calculated vehicle The correction value is calculated by obtaining a sine from the average value of the slopes of the above.
また、本願の請求項7に係る発明は、請求項1〜6の何れか1項に係る加速度センサ用補正装置において、前記制御手段は、前記位置検出手段又は速度センサからの出力をもとに前記車両の速度が所定速度以上であることを検出した際の前記第1の加速度と前記第2の加速度とから前記パラメータを算出することを特徴とする。 Further, the invention according to claim 7 of the present application is the acceleration sensor correction device according to any one of claims 1 to 6, wherein the control means is based on an output from the position detection means or the speed sensor. The parameter is calculated from the first acceleration and the second acceleration when it is detected that the speed of the vehicle is equal to or higher than a predetermined speed.
また、本願の請求項8に係る発明は、請求項1〜7の何れか1項に係る加速度センサ用補正装置において、前記累積走行履歴は、累積走行距離、累積走行時間、累積パラメータ数のうち何れか1つ以上を含むことを特徴とする。 The invention according to claim 8 of the present application is the acceleration sensor correction device according to any one of claims 1 to 7, wherein the cumulative travel history includes a cumulative travel distance, a cumulative travel time, and a cumulative parameter number. Any one or more are included.
上記の構成により、本発明は下記に示すような優れた効果を奏する。すなわち、請求項1に係る加速度センサ用補正装置の発明によれば、車両に加わる第1の加速度を測定する加速度センサおよび前記車両に設置された位置検出手段又は速度センサに接続される加速度センサ用補正装置であって、前記加速度センサ用補正装置は、制御手段と、記憶手段と、を備え、前記制御手段は、前記位置検出手段又は速度センサからの出力をもとに第2の加速度を算出し、前記第1の加速度と前記第2の加速度とから求められるパラメータを前記記憶手段に逐次記憶し、前記車両の累積走行履歴が所定値に達した際に、前記記憶されたパラメータに基づき補正値を算出し、該補正値を用いて前記加速度センサを補正する。これにより、車両が水平な路面、傾斜した路面に位置しているかどうかに関わりなく、また、車両が走行中か停車中かということに関わりなく、車両に搭載される加速度センサの補正値を得ることが可能となる。 With the above configuration, the present invention has the following excellent effects. That is, according to the invention of the correction device for acceleration sensor according to claim 1, the acceleration sensor for measuring the first acceleration applied to the vehicle, and the acceleration sensor connected to the position detecting means or the speed sensor installed in the vehicle. The acceleration sensor correction apparatus includes a control unit and a storage unit, and the control unit calculates a second acceleration based on an output from the position detection unit or the speed sensor. Then, parameters obtained from the first acceleration and the second acceleration are sequentially stored in the storage means, and when the cumulative travel history of the vehicle reaches a predetermined value, correction is performed based on the stored parameters. A value is calculated, and the acceleration sensor is corrected using the correction value. As a result, the correction value of the acceleration sensor mounted on the vehicle is obtained regardless of whether the vehicle is positioned on a horizontal road surface or an inclined road surface, and whether the vehicle is running or stopped. It becomes possible.
また、請求項2に係る発明によれば、請求項1に係る加速度センサ用補正装置において、前記パラメータは、前記第1の加速度と前記第2の加速度との差分である。これにより、補正値を求める根拠となるパラメータの算出を容易に行なうことが可能となる。 According to a second aspect of the present invention, in the acceleration sensor correction device according to the first aspect, the parameter is a difference between the first acceleration and the second acceleration. As a result, it is possible to easily calculate a parameter as a basis for obtaining the correction value.
また、請求項3に係る発明によれば、請求項2に係る加速度センサ用補正装置において、前記制御手段は、前記パラメータの平均値を前記補正値として算出することを特徴とする。これにより、補正値を求めることができ、この補正値を用いることで加速度センサを補正することが可能となる。 According to a third aspect of the invention, in the acceleration sensor correction apparatus according to the second aspect, the control means calculates an average value of the parameters as the correction value. Thus, a correction value can be obtained, and the acceleration sensor can be corrected by using this correction value.
また、請求項4に係る発明によれば、請求項1に係る加速度センサ用補正装置において、前記パラメータが、前記第1の加速度と前記第2の加速度との差分から求められる前記車両の傾きである。これにより、補正値を求める根拠となるパラメータを角度の値で求めることができる。 According to the invention of claim 4, in the acceleration sensor correction device according to claim 1, the parameter is an inclination of the vehicle obtained from a difference between the first acceleration and the second acceleration. is there. As a result, a parameter as a basis for obtaining the correction value can be obtained as an angle value.
また、請求項5に係る発明によれば、請求項4に係る加速度センサ用補正装置において、前記制御手段は、前記第1の加速度と前記第2の加速度との差分から逆正弦を求めることによって前記車両の傾きを算出する。これにより、車両の傾きを正確に求めることができる。 According to the invention of claim 5, in the acceleration sensor correction apparatus according to claim 4, the control means obtains an arc sine from the difference between the first acceleration and the second acceleration. The inclination of the vehicle is calculated. Thereby, the inclination of the vehicle can be accurately obtained.
また、請求項6に係る発明によれば、請求項4又は請求項5に係る加速度センサ用補正装置において、前記制御手段は、前記算出した車両の傾きの平均値を算出し、該算出した車両の傾きの平均値から正弦を求めることによって前記補正値を算出する。これにより、補正値を求めることができ、この補正値を用いることで加速度センサを補正することが可能となる。 According to the invention of claim 6, in the acceleration sensor correction apparatus according to claim 4 or 5, the control means calculates an average value of the calculated vehicle inclination, and the calculated vehicle The correction value is calculated by obtaining a sine from the average value of the slopes. Thus, a correction value can be obtained, and the acceleration sensor can be corrected by using this correction value.
また、請求項7に係る発明によれば、請求項1〜6の何れかに係る加速度センサ用補正装置において、前記制御手段は、前記位置検出手段又は速度センサからの出力をもとに前記車両の速度が所定速度以上であることを検出した際の前記第1の加速度と前記第2の加速度とから前記パラメータを算出する。これは、車両の速度が遅いと位置検出手段や加速度センサ等の出力の誤差が大きくなるため、所定速度以上の際の第1の加速度と第2の加速度とからパラメータを算出することで、正確なパラメータを得ることが可能となる。 According to a seventh aspect of the present invention, in the acceleration sensor correction device according to any one of the first to sixth aspects, the control unit is configured to output the vehicle based on an output from the position detection unit or the speed sensor. The parameter is calculated from the first acceleration and the second acceleration when it is detected that the speed is equal to or higher than a predetermined speed. This is because if the vehicle speed is low, the output error of the position detection means, the acceleration sensor, etc. becomes large, so the parameter is calculated by calculating the parameter from the first acceleration and the second acceleration when the vehicle speed exceeds the predetermined speed. Parameters can be obtained.
また、請求項8に係る発明によれば、請求項1〜7の何れかに係る加速度センサ用補正装置において、前記累積走行履歴は、累積走行距離、累積走行時間、累積パラメータ数のうち何れか1つ以上を含む。これにより、累積走行距離などの累積走行履歴が所定値に達した場合、加速度センサを補正することが可能となる。これは、累積走行距離などの累積走行履歴が大きくなれば、前記記憶されたパラメータの合計及び平均値はゼロに収束することを応用したものである。 According to an eighth aspect of the present invention, in the acceleration sensor correction device according to any one of the first to seventh aspects, the cumulative travel history is any one of a cumulative travel distance, a cumulative travel time, and a cumulative parameter number. Contains one or more. Thereby, when the accumulated travel history such as the accumulated travel distance reaches a predetermined value, the acceleration sensor can be corrected. This is an application of the fact that the total and average values of the stored parameters converge to zero when the cumulative travel history such as the cumulative travel distance becomes large.
以下、本願発明を実施するための最良の形態を実施例と共に図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための加速度センサ用補正装置としてナビゲーション装置を例示して説明するものであって、本発明をこのナビゲーション装置に特定することを意図するものではなく特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなくその他の加速度センサ用補正装置にも等しく適用し得るものである。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The best mode for carrying out the present invention will be described in detail below with reference to the drawings together with embodiments. However, the embodiment described below illustrates a navigation device as an acceleration sensor correction device for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is specified to this navigation device. The present invention is not intended and can be equally applied to other acceleration sensor correction devices without departing from the technical idea shown in the claims.
まず、図1を参照して本発明の加速度センサ用補正装置の原理について説明する。なお、図1は、加速度センサの補正原理の説明図である。図1Aは、水平な路面10A上に加速度センサ30を搭載した車両20が停車している状態を示している。ここで、簡単のため、加速度センサ30は車両20の走行方向のみの加速度を出力するものとして考え、車両20の走行方向に対して垂直な方向成分は出力されないものとする。車両20は停車しているから、加速度センサ30はいかなる加速度も検出しない。そして重力加速度gは、車両20の走行方向に対して垂直な方向成分であるから無視される。
First, the principle of the acceleration sensor correction apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram of the correction principle of the acceleration sensor. FIG. 1A shows a state where a
図1Bは、水平な路面10A上で、同じ車両20が加速度a0で加速しながら走行している状態を示している。このとき加速度センサ30は、a0の加速度を検出している。図1Aと同様に、重力加速度gは、車両20の走行方向に対する垂直な方向成分であるからから無視される。
FIG. 1B shows a state where the
次に図1Cを参照する。図1Cは、水平方向対してθ度で傾斜している傾斜路10B上に、同じ車両20が停車している状態を示している。このとき、車両20が傾斜路10Bに沿って傾くので、車両20に搭載されている加速度センサ30も水平方向からθ度だけ傾く。すると、水平な路面10A上では無視されていた重力加速度gの、車両20の走行方向成分が加速度センサ30において検出されることになる。つまり、加速度センサ30に加わっている重力加速度gは、車両20の走行方向成分であるg・sinθと車両20の走行方向に対する垂直方向成分であるg・cosθとに分解することができるが、このうち、車両20の走行方向に対する垂直方向成分は出力されないので無視されるため、加速度センサ30で検出される加速度a0はg・sinθに相当する。
Reference is now made to FIG. 1C. FIG. 1C shows a state where the
さらに、図1Dを参照する。図1Dは、水平方向に対してθ度で傾斜している傾斜路10B上を同じ車両20が加速度aでX方向に加速しながら走行している状態を示している。なお、ここでX方向とは、傾斜路10Bに対して平行な方向のことをいう。このときの加速度aは、傾斜路10Bの路面方向、つまり、X方向のものであり、この方向は車両20の走行方向と一致する。このときに加速度センサ30において検出される加速度a0は、自動車20の走行加速度aと、加速度センサ30に加わっている重力加速度の路面方向成分との和であり、次の式(1)で表される。
Still referring to FIG. 1D. FIG. 1D shows a state where the
a0=a+g・sinθ ・・・(1)
式(1)から次の関係が導かれる。
a 0 = a + g · sin θ (1)
The following relationship is derived from Equation (1).
θ=sin-1((a0−a)/g) ・・・(2)
式(2)によれば、傾斜路10Bの傾斜角θは、加速度センサ30の出力と、自動車の走行加速度から求められることが分かる。自動車の走行加速度は、式(3)から求められる。
θ = sin −1 ((a 0 −a) / g) (2)
According to equation (2), it can be seen that the inclination angle θ of the
a=dV/dt=d2X/dt2 ・・・(3)
ここで、Vは自動車の走行速度、Xは自動車の変位
従って、自動車10に搭載された速度センサの出力値を微分することによって走行加速度を算出することができる。又は、走行加速度は、自動車10に搭載されたGPS受信機においてGPS衛星からの信号を受信し、その測定結果に基づいて算出される現在位置の変位を2階微分することによって得ることができる。
a = dV / dt = d 2 X / dt 2 (3)
Here, V is the traveling speed of the automobile, and X is the displacement of the automobile. Accordingly, the traveling acceleration can be calculated by differentiating the output value of the speed sensor mounted on the automobile 10. Alternatively, the travel acceleration can be obtained by receiving a signal from a GPS satellite in a GPS receiver mounted on the automobile 10 and second-order differentiation of the displacement of the current position calculated based on the measurement result.
ここで、自動車の走行に伴って路面角を定期的に蓄積していき、その総和をとると、自動車の走行距離が長くなればなるほど0に収束するはずである。しかしながら、実際には、加速度センサ30の取り付け角度のずれに起因する誤差、また、加速度センサ30の経年変化に起因する出力の誤差によって路面角は0度に収束されない場合がある。この、走行距離が長くなった際に生じる路面角の、0度からの偏移を、加速度センサ30の補正値とし、それ以降に測定される加速度センサの出力値を適切に補正することが可能となる。
Here, when the road surface angle is periodically accumulated along with the traveling of the automobile and the sum is taken, it should converge to 0 as the traveling distance of the automobile becomes longer. However, in practice, the road surface angle may not be converged to 0 degrees due to an error caused by a shift in the mounting angle of the
上述した加速度センサの補正の原理をナビゲーション装置200に適用した実施例を下記に説明する。なお、以下の説明では、図1で説明したのと同じように、自動車に加わる加速度、つまり加速度センサで検出される加速度をa0とし、自動車の位置の変位から求められる走行加速度をaとする。図2は、本実施例に係るナビゲーション装置200の内部ブロック図を示す。ナビゲーション装置200は、具体的には自動車に搭載されるカーナビゲーション装置であって、制御手段210、GPS受信機220、加速度センサ221、記憶手段222、地図記憶手段223、表示手段224、入力手段225、音声出力手段226を備えて構成される。
An embodiment in which the principle of acceleration sensor correction described above is applied to the
制御手段210は、ナビゲーション装置200の各部の動作を制御・統括するためのもので、CPU、RAM、ROM等を含むプロセッサから構成され、ROMに記憶された制御プログラムを実行することによって各部の動作を制御・統括する。また、制御手段210は、さらに、機能ブロックとして速度・距離算出判定手段211、加速度算出手段212、路面角算出手段213、経路探索手段214、経路案内手段215を備えて構成される。
The control means 210 is for controlling and supervising the operation of each part of the
GPS受信機220は、GPS衛星からの信号を受信し、現在位置を算出するものである。GPS受信機220は所定時間間隔、例えば1秒間隔で現在位置を検出する。算出された現在位置は、後述する記憶手段222に一時的に記憶される。
The
加速度センサ221は、このナビゲーション装置200が取り付けられた自動車に加わる加速度a0を検出する。加速度センサ221は、例えば3軸式の加速度センサで、車両の走行方向に対する加速度だけではなく、走行方向に対する垂直方向成分をも検出することができるものである。そして、自動車に加わる加速度を検出することにより、例えば、トンネルやビル街など、遮蔽物がありGPS衛星からの信号が受信できない場合であっても、検出した加速度を用いることで自動車の現在位置を検出することが可能である。なお、加速度センサ221において検出される加速度は、特許請求の範囲における「第1の加速度」に対応する。
The
記憶手段222は、RAM、ROM又はハードディスクドライブ等で構成され、GPS受信機220で算出された現在位置、後述する現在位置の変位から算出される速度、走行加速度、路面角等を記憶するものである。
The storage means 222 is composed of a RAM, a ROM, a hard disk drive, or the like, and stores a current position calculated by the
地図記憶手段223は、各道路の交差点及び分岐点等の結節点をノードとしてデータ化した道路ノードデータ、それぞれのノード間を結ぶ経路をリンクとしてデータ化した道路リンクデータを含む道路データを記憶している。道路ノードデータには、ノード番号、位置座標、接続リンク本数、交差点名称等が含まれ、道路リンクデータには起点及び終点となるノード番号、道路種別、リンクコスト、橋やトンネル等のリンク属性等が含まれる。地図記憶手段223にはさらに、海岸線、湖沼、河川形状、行政境界、施設等の背景データが記憶されている。 The map storage means 223 stores road data including road node data obtained by converting nodes such as intersections and branch points of each road into nodes, and road link data obtained by converting routes connecting the nodes as links. ing. Road node data includes node numbers, position coordinates, number of connected links, intersection names, etc., road link data includes node numbers as starting and ending points, road types, link costs, link attributes such as bridges and tunnels, etc. Is included. The map storage means 223 further stores background data such as coastlines, lakes, river shapes, administrative boundaries, and facilities.
表示手段224は、液晶表示パネル等で構成され、地図画像や最適経路画像を表示してユーザが視認できるようにするためのマンマシンインターフェースとしての役割を担うものである。
The
入力手段225は、キー、操作ボタン、スイッチ等で構成され、ユーザが表示手段224に表示された選択メニューを視認しながら出発地、目的地及び他の条件等を入力するために用いられる。表示手段224と入力手段225をタッチパネル式液晶表示ユニットで構成してもよい。
The
音声出力手段226は、スピーカを有し、誘導経路において、交差点等の案内地点の手前の所定地点に車両が到達すると、交差点の名称や交差点までの距離とともに車両の走行方向を音声出力するものである。音声出力手段226は、また、ナビゲーション装置200の操作案内や各種の警告・報知を音声により出力する場合にも用いられる。
The voice output means 226 has a speaker, and when the vehicle reaches a predetermined point before a guide point such as an intersection on the guidance route, the voice output means 226 outputs a voice of the traveling direction of the vehicle along with the name of the intersection and the distance to the intersection. is there. The voice output means 226 is also used when outputting operation guidance for the
制御手段210の速度・距離算出判定手段211は、GPS受信機220によって算出され、記憶手段222に記憶された現在位置に基づき速度を算出する。GPS受信機220による現在位置の算出は、例えば、1秒毎に行われ、速度・距離算出判定手段211は、
現在位置の算出が行われる度に、前回算出された現在位置から今回算出された現在位置までの変位を算出し、この変位を時間微分することによって速度を得ることができる。また、速度・距離算出判定手段211は、算出した変位を記憶手段222に記憶してゆくことにより、累積走行距離を算出する。なお、ここで速度をGPS受信機220により算出された現在位置に基づいて算出する方法について述べたが、GPS受信機220に代えて、ナビゲーション装置200に速度センサを設け、速度センサの出力値を用いてもよい。また、累積走行距離は、算出した速度を積分して記憶手段222に記憶してゆくことにより算出することも可能である。
The speed / distance
Each time the current position is calculated, the speed from the current position calculated last time to the current position calculated this time is calculated, and the speed can be obtained by differentiating this displacement with time. The speed / distance
加速度算出手段212は、上記の速度・距離算出判定手段211において算出された速度の値をさらに時間微分することによって自動車の走行加速度aを得る。算出された走行加速度は、記憶手段222に記憶される。ここで、走行加速度とは、自動車の移動方向だけを考慮した場合における加速度のことで、特許請求の範囲における「第2の加速度」に対応する。
The acceleration calculating means 212 obtains the running acceleration a of the automobile by further time-differentiating the speed value calculated by the speed / distance calculation determining means 211 described above. The calculated traveling acceleration is stored in the
路面角算出手段213は、速度・距離算出判定手段211によって算出された走行加速度と、加速度センサ221によって出力された加速度の値を基に、路面角を上記の式(2)から求める。算出した路面角は、記憶手段222に記憶される。
The road surface
経路探索手段214は、ユーザが入力手段225を操作することによって、特定された出発地点又は現在位置から目的地点に至る経路を、地図記憶手段223に記憶されている道路データから探索し、リンクコストが最短となる経路を最適経路として特定し、最適経路に関係する道路データを記憶手段222に記憶する。
The route search means 214 searches the road data stored in the map storage means 223 for a route from the identified starting point or current position to the destination point by operating the input means 225, and the link cost. Is determined as the optimum route, and road data related to the optimum route is stored in the
経路案内手段215は、記憶手段222に記憶された最適経路に関する道路データに基づいて経路案内画面を作成して表示手段224に表示したり、最適経路に関する道路データに従いながら、GPS受信機220によって現在位置を受信しながら自動車の走行を監視し、適切な位置で音声出力手段226を用いて案内ガイダンス等を報知したりする。
The route guidance means 215 creates a route guidance screen based on the road data related to the optimum route stored in the storage means 222 and displays it on the display means 224, or in accordance with the road data relating to the optimum route, by the
次に、図3を参照して、上述したナビゲーション装置200における加速度センサの補正値の決定の動作の流れについて説明する。図3は、ナビゲーション装置200における加速度センサの補正値の決定を示す動作フローチャートである。
Next, with reference to FIG. 3, the flow of operation for determining the correction value of the acceleration sensor in the
図3のステップS301において、自動車に搭載された加速度センサ221において、自動車に加わっている加速度a0を測定し、その値を記憶手段222に記憶する。なお、自動車が停車している際の加速度を予め測定して記憶し、このときに記憶した加速度を、ナビゲーション装置200又は加速度センサ221の取り付け角による重力加速度成分として加速度a0から差し引いてもよい。
In step S <b> 301 of FIG. 3, the
続くステップS302において、GPS受信機220によってGPS衛星からの信号を受信し、それらの信号に基づいて現在位置を算出し、記憶手段222に一時的に記憶する。この現在位置の算出は、例えば、1秒毎に行う。そして、現在位置の算出を行なう度に、速度・距離算出判定手段211が前回算出された現在位置からの変位を算出し、続くステップS303において自動車の速度を算出し、記憶手段222に記憶する。また、毎回算出ごとの変位は累積して記憶手段222に記憶することによって累積走行距離を得ることができる。
In subsequent step S <b> 302, signals from GPS satellites are received by the
ステップS304において、速度・距離算出判定手段211は自動車の速度が所定速度以上、例えば、時速20km以上(秒速5.56m以上)であるか否かを判定する。時速20km未満である場合にはステップS301の処理に戻って上記の処理を繰り返し行う。自動車の速度が時速20km以上であると判定された場合には、続くステップS305の処理に進む。なお、自動車の速度が時速20km以上とする理由は、速度が時速20km以下と遅い場合、移動距離が短くなり、GPS受信機220にて検出される現在位置の精度が低くなってしまうためである。
In step S304, the speed / distance
ステップS305において、加速度算出手段212は、記憶手段222に記憶されている自動車の速度の変化を基に自動車の走行加速度aを算出する。つまり、記憶手段222に記憶されている今回算出された速度と、前回算出された速度との変化量を求めることによって自動車の走行加速度が求められる。算出された走行加速度は記憶手段222に記憶される。
In step S <b> 305, the
ステップS306において、路面角算出手段213は加速度センサ221によって測定された自動車に加わっている加速度a0と、GPSの測位に基づいて算出された自動車の走行加速度aとの差を算出し、続くステップS307において、それらの逆正弦を求め、路面角θを算出する。路面角θは、上式(2)により求められる。
In step S306, the road angle calculating means 213 and the acceleration a 0 are applied to the motor vehicle measured by the
ステップS308において、得られた路面角θは、記憶手段222に記憶される。
In step S <b> 308, the obtained road surface angle θ is stored in the
続くステップS309において、速度・距離算出判定手段211は、記憶手段222に記憶された累積走行距離を参照し、前回の補正値算出時から所定距離だけ走行したか否かを判定する。所定距離は、例えば、1000km又は2000kmといった比較的長い距離が設定される。これだけの長い距離を走行した場合、加速度センサ221に誤差がないと仮定したとすると、記憶された路面角の合計及び平均値はゼロに収束するはずであり、加速度センサ221の補正値の算出に好都合である。
In subsequent step S309, the speed / distance
なお、上記には累積走行距離が所定距離に到達したか否かを判定することについて述べたが、上記に限られず、記憶手段222に記憶された累積路面角のデータ数が所定数に達したか否かを判定するようにしてもよい。例えば、累積路面角のデータ数を360000個として設定してもよい。この場合、1秒毎に路面角のデータが蓄積されていくので、時速20km以上で100時間走行したことになるから、累積走行距離は少なくとも2000kmとなる。また、累積走行距離、累積路面角のデータ数以外にも、累積走行時間が所定時間に達したか否かを判定してもよく、累積走行時間は、ナビゲーション装置200に電源が入っている時間でも良いし、累積路面角のデータ数と同様に、時速20km以上と検出したときの時間のみを記憶し、その累積走行時間で判定しても良い。
In the above description, it is described whether or not the cumulative travel distance has reached the predetermined distance. However, the present invention is not limited to the above, and the number of cumulative road surface angle data stored in the
ステップS309において、累積走行距離が所定距離に到達していないと判定された場合、ステップS301の処理に戻り、上記のステップS301〜ステップS309までの処理を繰り返し行なう。 If it is determined in step S309 that the accumulated travel distance has not reached the predetermined distance, the process returns to step S301, and the processes from step S301 to step S309 are repeated.
ステップS309において、累積走行距離が所定距離に到達したと判定された場合、ステップS310の処理に進み、路面角算出手段213が路面角の平均値を算出する。これは路面角の合計値を、記憶手段222に蓄積された路面角のデータ数で割ることによって得られる。 If it is determined in step S309 that the cumulative travel distance has reached the predetermined distance, the process proceeds to step S310, and the road surface angle calculating means 213 calculates the average value of the road surface angles. This is obtained by dividing the total value of road surface angles by the number of road surface angle data stored in the storage means 222.
次いでステップS311において算出した路面角の平均値から加速度を算出する。加速度は、次の式(4)で表される。 Next, the acceleration is calculated from the average value of the road surface angles calculated in step S311. The acceleration is expressed by the following equation (4).
a1=g・sinθ1 ・・・(4)
ここで、θ1は、路面角の平均値である。
a 1 = g · sin θ 1 (4)
Here, θ 1 is an average value of the road surface angle.
ここで求められる加速度a1は、自動車が水平な路面を走行しているときに検出される加速度の誤差に相当し、本実施例において求めようとしている加速度センサの補正値に相当する。ステップS312において、算出された加速度を加速度センサ221の補正値として記憶手段222に記憶して以降の処理に反映させる、又は加速度センサ221の出力に直接反映させる。例えば、加速度センサ221の出力に算出した加速度a1を加算することで、補正値を反映させる。
The acceleration a 1 obtained here corresponds to an error in acceleration detected when the automobile is traveling on a horizontal road surface, and corresponds to the correction value of the acceleration sensor to be obtained in this embodiment. In step S <b> 312, the calculated acceleration is stored in the
上記説明したように、実施例のナビゲーション装置によれば、加速度センサにおいて検出される第1の加速度と、GPS受信機等によって検出される現在位置の変位又は速度センサによって検出される速度の変化から算出される第2の加速度とから求められるパラメータを逐次記憶してゆき、車両の累積走行距離が所定値に達した際に、このパラメータの平均値を算出して加速度センサの補正値を求めることができる。これらは第1の加速度と第2の加速度とから求められる差分パラメータを累積してゆくと、車両の走行距離が長くなればなるほどそれらはゼロに収束することを応用したものである。これにより、車両が水平な路面、傾斜した路面に位置しているかどうかに関わりなく、また、車両が走行中か停車中かということに関わりなく、車両に搭載される加速度センサの補正値を得ることが可能となる。 As described above, according to the navigation device of the embodiment, from the first acceleration detected by the acceleration sensor, the displacement of the current position detected by the GPS receiver or the like, or the change of the speed detected by the speed sensor. A parameter obtained from the calculated second acceleration is sequentially stored, and when the cumulative travel distance of the vehicle reaches a predetermined value, an average value of the parameter is calculated to obtain a correction value of the acceleration sensor. Can do. These are applied to accumulate the difference parameters obtained from the first acceleration and the second acceleration, and the more the vehicle travels, the more they converge to zero. As a result, the correction value of the acceleration sensor mounted on the vehicle is obtained regardless of whether the vehicle is positioned on a horizontal road surface or an inclined road surface, and whether the vehicle is running or stopped. It becomes possible.
なお、上記実施例では、算出した路面角の平均値から得られる加速度を加速度センサの補正値としたが、これに限ることはなく、例えば、路面角を算出せずとも、加速度センサによって測定された自動車に加わっている加速度a0と、GPSの測位に基づいて算出された自動車の走行加速度aとの差の平均値を加速度センサの補正値としても同様の効果が得られる。 In the above embodiment, the acceleration obtained from the average value of the calculated road surface angle is used as the correction value of the acceleration sensor. However, the present invention is not limited to this. For example, the acceleration is measured by the acceleration sensor without calculating the road surface angle. The same effect can be obtained by using the average value of the difference between the acceleration a 0 applied to the automobile and the running acceleration a of the automobile calculated based on GPS positioning as the correction value of the acceleration sensor.
20 車両
200 ナビゲーション装置
210 制御手段
211 速度・距離算出判定手段
212 加速度算出手段
213 路面角算出手段
214 経路探索手段
215 経路案内手段
220 GPS受信機
221 加速度センサ
222 記憶手段
223 地図記憶手段
224 表示手段
225 入力手段
226 音声出力手段
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記加速度センサ用補正装置は、制御手段と、記憶手段と、を備え、
前記制御手段は、前記位置検出手段又は速度センサからの出力をもとに第2の加速度を算出し、前記第1の加速度と前記第2の加速度とから求められるパラメータを前記記憶手段に逐次記憶し、前記車両の累積走行履歴が所定値に達した際に、前記記憶されたパラメータに基づき補正値を算出し、該補正値を用いて前記加速度センサを補正することを特徴とする加速度センサ用補正装置。 An acceleration sensor for measuring a first acceleration applied to a vehicle, and a correction device for an acceleration sensor connected to a position detection means or a speed sensor installed in the vehicle,
The acceleration sensor correction apparatus includes a control unit and a storage unit.
The control unit calculates a second acceleration based on an output from the position detection unit or the speed sensor, and sequentially stores parameters obtained from the first acceleration and the second acceleration in the storage unit. When the cumulative travel history of the vehicle reaches a predetermined value, a correction value is calculated based on the stored parameter, and the acceleration sensor is corrected using the correction value. Correction device.
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2009
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