JP2012119944A - Mobile apparatus correction system - Google Patents

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Takamasa Aoki
孝将 青木
Hisaki Kanehara
寿樹 金原
Yo Yasuda
陽 保田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable an application of a mobile apparatus utilizing user's turn, acceleration and inclination to correctly operate even when the mobile apparatus is used in a vehicle.SOLUTION: Even when a mobile apparatus provided with a sensor detecting movements is used in a vehicle, a mobile apparatus correction system enables applications to correctly operate without being influenced by movements of the vehicle. Even if a user uses an application of the mobile apparatus that utilizes user's movements in a vehicle, the mobile apparatus correction system enables the application to correctly operate without being influenced by movements of the vehicle.

Description

モバイル機器と車載機とが近距離無線等によりセンサ情報を伝達する技術に関連し、モバイル機器に搭載されているセンサの出力を補正する方法、およびそのシステムに関する。   The present invention relates to a technology for transmitting sensor information between a mobile device and a vehicle-mounted device by short-range wireless or the like, and relates to a method for correcting the output of a sensor mounted on a mobile device and its system.

近年、携帯電話やスマートフォン等に代表されるモバイル機器が急速に普及し始めている。これらのモバイル機器の中にはユーザの動作を利用したアプリケーションを実現させるために、ユーザの動作を検出するセンサを搭載しているものが存在する(例えば、特許文献1参照)。   In recent years, mobile devices such as mobile phones and smartphones have begun to spread rapidly. Some of these mobile devices are equipped with a sensor for detecting the user's operation in order to realize an application using the user's operation (see, for example, Patent Document 1).

このようなユーザの動作を検出するセンサの代表例として、加速度センサ、ジャイロセンサが存在する。加速度センサは、検出される重力加速度の方向と大きさから、水平面に対する傾きが算出できるため、ユーザがどのようにモバイル機器を傾けて操作しているか検出することができ、また、ジャイロセンサは、特定の軸を中心に回転を与えることによって出力信号が発生するので、モバイル機器にどのような回転操作が与えられたか検出することができるように構成されている。   There are an acceleration sensor and a gyro sensor as typical examples of such a sensor that detects the user's movement. Since the acceleration sensor can calculate the tilt with respect to the horizontal plane from the direction and magnitude of the detected gravitational acceleration, it can detect how the user is tilting and operating the mobile device, and the gyro sensor Since an output signal is generated by applying rotation about a specific axis, it is possible to detect what rotation operation is given to the mobile device.

また、近距離無線通信を経由して、車の挙動情報をモバイル機器に送信することでモバイル機器の性能向上を行う発明がある(例えば、特許文献2参照)。この先行文献に記載された内容は、モバイル機器に加速度センサ等が搭載されていないときに、車両の挙動情報を送信することで、車両の挙動情報を用いたモバイル機器のアプリケーションが利用できるようにすることができる発明であります。   In addition, there is an invention for improving the performance of a mobile device by transmitting vehicle behavior information to the mobile device via short-range wireless communication (see, for example, Patent Document 2). The contents described in this prior document are such that when an acceleration sensor or the like is not mounted on a mobile device, the mobile device application using the vehicle behavior information can be used by transmitting the vehicle behavior information. It is an invention that can be done.

特開2001−272413号公報JP 2001-272413 A 特開2008−107218号公報JP 2008-107218 A

しかしながら、これらのセンサを搭載したモバイル機器を車内で利用した場合、車の挙動まで検出してしまうため、センサ出力を利用したアプリケーションが誤動作してしまうという課題があった。また、先行文献2ではセンサを有していないモバイル機器に対して送信する発明であり、車の挙動に連動した処理を行うことができるが、車の挙動を考慮して動作させるような構成にはなっていなかった。   However, when a mobile device equipped with these sensors is used in a vehicle, since the behavior of the vehicle is detected, there is a problem that an application using the sensor output malfunctions. Further, in the prior art document 2, it is an invention to be transmitted to a mobile device that does not have a sensor, and a process linked to the behavior of the car can be performed, but the operation is performed in consideration of the behavior of the car. It was not.

そこで本発明は、上記課題を解決することを鑑みたものであり、動作を検出するセンサを搭載したモバイル機器を車内で利用した場合でも、車両の挙動の影響を受けることがなくアプリケーションを正しく動作させる補正システムを提供する。   Therefore, the present invention has been made in view of solving the above-described problems, and even when a mobile device equipped with a sensor for detecting an operation is used in a vehicle, the application operates correctly without being affected by the behavior of the vehicle. A correction system is provided.

本発明のモバイル機器補正システムは、車載機から情報を取得してモバイル機器の動作を補正するモバイル機器補正システムであって、前記車載機は、車両の加速度を検出する加速度検出手段と、前記車両に対する前記車載機の姿勢を算出する姿勢算出手段と、前記加速度検出手段で検出された加速度を前記モバイル機器に送信する送信手段とを備え、前記モバイル機器は、前記モバイル機器に生じる加速度を検出するモバイル加速度検出手段
と、車両に対する前記モバイル機器の姿勢を算出する姿勢算出手段と、前記車載機から前記加速度検出手段で検出された加速度と前記車載機の設置角度を受信する情報受信手段と、前記加速度検出手段で検出した加速度と前記モバイル加速度検出手段で検出した加速度と前記姿勢算出手段で算出された姿勢から前記モバイル機器に誤差として含まれる車両の加速度成分を算出する加速度成分算出手段と、前記加速度成分算出手段で算出された加速度成分を用いて前記モバイル加速度検出手段で検出される加速度を補正する補正手段を備えることを特徴する。
A mobile device correction system according to the present invention is a mobile device correction system that acquires information from an in-vehicle device and corrects an operation of the mobile device, wherein the in-vehicle device detects an acceleration of a vehicle, and the vehicle An attitude calculation means for calculating the attitude of the in-vehicle device with respect to and a transmission means for transmitting the acceleration detected by the acceleration detection means to the mobile device, wherein the mobile device detects an acceleration generated in the mobile device. Mobile acceleration detection means; attitude calculation means for calculating the attitude of the mobile device relative to the vehicle; information receiving means for receiving the acceleration detected by the acceleration detection means and the installation angle of the in-vehicle device from the in-vehicle device; The acceleration detected by the acceleration detecting means, the acceleration detected by the mobile acceleration detecting means, and the posture calculating means Acceleration component calculation means for calculating an acceleration component of the vehicle included as an error in the mobile device from an attitude, and the acceleration detected by the mobile acceleration detection means using the acceleration component calculated by the acceleration component calculation means A correction means is provided.

また、前記車載機は、前記車載機に生じる回転を検出する手段と、車両に対する前記車載機の姿勢を算出する手段と、前記車載機に生じる回転と車両に対する前記車載機の姿勢とを、前記モバイル機器に送信する手段とを備え、前記モバイル機器は、前記モバイル機器に生じる回転を検出する手段と、車両に対する前記モバイル機器の姿勢を算出する手段と、前記車載機に対する回転と車両に対する前記車載機の姿勢とを、前記車載機から受信する手段と、前記車載機に生じた回転と車両に対する前記車載機の姿勢とから、車両に生じた回転を算出する手段と、車両に生じた回転と前記モバイル機器に生じた回転と車両に対する前記モバイル機器の姿勢とから、モバイル機器に誤差として含まれる車両の回転成分を算出する手段と、モバイル機器に生じた回転成分と、モバイル機器に誤差として含まれる車両の回転成分とから、ユーザがモバイル機器に与えた回転を算出する手段とを備えることを特徴とする。   The vehicle-mounted device includes means for detecting rotation generated in the vehicle-mounted device, means for calculating a posture of the vehicle-mounted device with respect to a vehicle, rotation generated in the vehicle-mounted device and attitude of the vehicle-mounted device with respect to the vehicle, Means for transmitting to a mobile device, the mobile device detecting means for detecting rotation generated in the mobile device, means for calculating an attitude of the mobile device relative to a vehicle, rotation with respect to the in-vehicle device, and in-vehicle with respect to the vehicle Means for receiving the attitude of the machine from the in-vehicle apparatus, means for calculating the rotation generated in the vehicle from the rotation generated in the in-vehicle apparatus and the attitude of the in-vehicle apparatus relative to the vehicle, and the rotation generated in the vehicle Means for calculating a rotational component of the vehicle included as an error in the mobile device from the rotation generated in the mobile device and the attitude of the mobile device relative to the vehicle; And rotating components generated vessel, and a rotation component of the vehicle is included as an error to the mobile device, the user is characterized by comprising means for calculating a rotation imparted to the mobile device.

本発明は、ユーザの動作を利用したモバイル機器のアプリケーションを車内で利用する場合においても、車の挙動の影響を受けることなく正しく動作させることが可能である。   The present invention can operate correctly without being affected by the behavior of the vehicle even when the application of the mobile device that uses the user's operation is used in the vehicle.

本発明の実施形態におけるモバイル機器補正システムの構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the mobile device correction | amendment system in embodiment of this invention. 車載機10における処理のフロー図Flow chart of processing in in-vehicle device 10 モバイル機器20における処理のフロー図Flow chart of processing in mobile device 20 ユーザ動作量算出処理部のフロー図Flow chart of user operation amount calculation processing unit 軸の定義を示す模式図Schematic diagram showing axis definitions 姿勢の定義を示す模式図Schematic diagram showing the definition of posture モバイル機器のヨー角を算出する模式図Schematic diagram for calculating the yaw angle of a mobile device

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態におけるモバイル機器補正システムの構成を示すブロック図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a mobile device correction system according to an embodiment of the present invention.

図1に示すように、本発明のモバイル機器補正システムSは、車載機10とモバイル機器20とで構成されている。
ここで、車載機10は、センサ部11、制御部12、近距離無線通信部16とを備えて構成され、車載機10としては主に、据え置き型のカーナビゲーション装置やPND(Portable Navigation Device)と呼ばれる携帯型のナビゲーション装置などであり、上記構成を満たす車載機であれば、いずれの車載機に用いることができる。
As shown in FIG. 1, the mobile device correction system S of the present invention includes an in-vehicle device 10 and a mobile device 20.
Here, the vehicle-mounted device 10 includes a sensor unit 11, a control unit 12, and a short-range wireless communication unit 16, and the vehicle-mounted device 10 is mainly a stationary car navigation device or a PND (Portable Navigation Device). As long as it is an in-vehicle device satisfying the above configuration, it can be used for any in-vehicle device.

センサ部11は、ジャイロセンサ11a、加速度センサ11b、地磁気センサ11c、車速パルス11dを備えて構成されている。
ジャイロセンサ11aは、車両のヨー回転、ピッチ回転、ロール回転を検出することができる3軸タイプの構成を有するものである。また、3軸タイプの代わりに1軸の回転しか検出しないジャイロセンサを実装方向を変えて複数個用いて構成して検出するようにし
てもよい。ここで、ヨー回転とは、上下軸を軸とした回転であり、相対的な方位変化を表す。また、ピッチ回転とは、左右軸を軸とした回転である。さらに、ロール回転とは、前後軸を軸とした回転を表す。
上下軸、左右軸、前後軸については、図5に示す通りであり、車両に垂直に設置された場合は、車両の上下方向、左右方向、前後方向に一致する。また、本発明での回転とは、角速度(単位時間における回転角度)を単位とする物理量である。
なお、モバイル機器側のアプリケーションで必要とする回転検出軸が3軸必要としない場合は、必要に応じて軸数を減らしてもよい。
The sensor unit 11 includes a gyro sensor 11a, an acceleration sensor 11b, a geomagnetic sensor 11c, and a vehicle speed pulse 11d.
The gyro sensor 11a has a three-axis type configuration that can detect yaw rotation, pitch rotation, and roll rotation of the vehicle. Further, instead of the three-axis type, a plurality of gyro sensors that detect only one-axis rotation may be detected by changing the mounting direction. Here, the yaw rotation is rotation about the vertical axis and represents a relative azimuth change. The pitch rotation is rotation about the left and right axis. Furthermore, roll rotation represents rotation about the front-rear axis.
The vertical axis, left / right axis, and front / rear axis are as shown in FIG. 5, and when installed vertically on the vehicle, they coincide with the vertical direction, left / right direction, and front / rear direction of the vehicle. Further, the rotation in the present invention is a physical quantity in units of angular velocity (rotation angle in unit time).
If three rotation detection axes are required for the application on the mobile device side, the number of axes may be reduced as necessary.

加速度センサ11bは、前後軸方向の加速度、左右軸方向の加速度、上下軸方向の加速度を検知することができる3軸対応のものを用いる。加速度を算出する用途のほか、車載機10の姿勢を算出する用途としても使用する。   As the acceleration sensor 11b, a three-axis sensor capable of detecting acceleration in the front-rear axis direction, acceleration in the left-right axis direction, and acceleration in the vertical axis direction is used. In addition to the use for calculating acceleration, it is also used for calculating the attitude of the in-vehicle device 10.

ここでの姿勢とは、車載機10の車両に対する設置角度を意味し、ピッチ角、ヨー角、ロール角を構成要素とする。(図6を参照)
ピッチ角とは、車両の鉛直方向と加速度センサ11bの上下軸とが、進行方向に向かってなす角を意味する。
ヨー角とは、車両の左右方向と加速度センサ11bの左右軸とが、車両の水平面上になす角を意味する。
ロール角とは、車両の水平方向と加速度センサ11bの左右軸とが、車両の垂直面上になす角を意味する。
The posture here means an installation angle of the in-vehicle device 10 with respect to the vehicle, and a pitch angle, a yaw angle, and a roll angle are constituent elements. (See Figure 6)
The pitch angle means an angle formed by the vertical direction of the vehicle and the vertical axis of the acceleration sensor 11b in the traveling direction.
The yaw angle means an angle formed on the horizontal plane of the vehicle by the left-right direction of the vehicle and the left-right axis of the acceleration sensor 11b.
The roll angle means an angle formed by the horizontal direction of the vehicle and the left and right axes of the acceleration sensor 11b on the vertical plane of the vehicle.

なお、ヨー角、ピッチ角、ロール角は、加速度センサ11bの各軸の加速度成分の比率から算出することができる。加速度成分は加速度の大きさとその極性から構成される。また、加速度の大きさとは、前後軸方向、左右軸方向、上下軸方向のそれぞれの出力における絶対値で決定される。さらに、加速度の極性とは、前後軸方向、左右軸方向、上下軸方向のそれぞれの出力におけるプラスおよびマイナスの符号のことであり、前後軸、左右軸、上下軸に対する加速度の方向で決定される。   The yaw angle, pitch angle, and roll angle can be calculated from the ratio of acceleration components of each axis of the acceleration sensor 11b. The acceleration component is composed of the magnitude of acceleration and its polarity. Further, the magnitude of acceleration is determined by the absolute values in the respective outputs in the longitudinal axis direction, the lateral axis direction, and the vertical axis direction. Further, the polarity of acceleration is a plus or minus sign in the output in the front-rear axis direction, the left-right axis direction, or the vertical axis direction, and is determined by the direction of acceleration relative to the front-rear axis, the left-right axis, or the vertical axis .

地磁気センサ11cは、前後軸方向、左右軸方向、上下軸方向の磁場成分を検出する3軸対応のものを使用する。各軸の磁場成分の比率から、絶対方位を算出することができる。磁場成分は、磁場の大きさとその極性から構成される。
磁場の大きさとは、前後軸方向、左右軸方向、上下軸方向のそれぞれの出力における絶対値を指す。
The geomagnetic sensor 11c uses a three-axis sensor that detects magnetic field components in the longitudinal axis direction, the lateral axis direction, and the vertical axis direction. The absolute azimuth can be calculated from the ratio of the magnetic field components of each axis. The magnetic field component is composed of the magnitude of the magnetic field and its polarity.
The magnitude of the magnetic field refers to an absolute value in each output in the front-rear axis direction, the left-right axis direction, and the vertical axis direction.

また、磁場の極性とは、前後軸方向、左右軸方向、上下軸方向のそれぞれの出力におけるプラスおよびマイナスの符号のことであり、前後軸、左右軸、上下軸に対する磁場の方向で決定される。
また、絶対方位は、角度を単位に持つ物理力であり、正面が北を向いた時を絶対方位0度とする。
The polarity of the magnetic field is a plus or minus sign in the output in the front-rear axis direction, the left-right axis direction, or the vertical axis direction, and is determined by the direction of the magnetic field with respect to the front-rear axis, the left-right axis, or the vertical axis. .
The absolute azimuth is a physical force having an angle as a unit, and the absolute azimuth is 0 degrees when the front faces north.

なお、地磁気センサの代替となる構成として、GPS(Global Positioning System)装置から算出される位置情報および方位情報と、ジャイロセンサ11aから算出される相対的な方位変化量と、地図データベースから、絶対方位を算出してもよい。   As an alternative configuration of the geomagnetic sensor, position information and orientation information calculated from a GPS (Global Positioning System) device, relative orientation change calculated from the gyro sensor 11a, and absolute orientation from a map database May be calculated.

車速パルス11dは、車載機10が車両から得ることができるパルス信号であり、このパルス信号は一定の走行距離ごとに発生し、車の速度の算出や進行方向の加速度算出に用いることができるように構成されている。   The vehicle speed pulse 11d is a pulse signal that can be obtained from the vehicle by the vehicle-mounted device 10, and this pulse signal is generated at every fixed travel distance so that it can be used for calculating the vehicle speed and calculating the acceleration in the traveling direction. It is configured.

制御部12は、車載機センサ出力演算部13、車載機姿勢算出部14、道路傾斜算出部15で構成されている。ここで車載機センサ出力演算部13は、センサ部11のジャイロセンサ11a、加速度センサ11b、地磁気センサ11c、車速パルス11dから、順に回転、加速度、磁場、速度(加速度)の物理量を算出することができるように構成されており、センサ部11で得られた各センサの出力を基に車の挙動情報を算出することができるように構成されている。
車載機姿勢算出部14は、車載機センサ出力演算部13で演算された値から車載機10の姿勢と絶対方位の算出することができるように構成されている。
道路傾斜算出部15は、道路の傾斜を算出することができるように構成されている。
「0026」
車載機10の近距離無線通信部16は、制御部12から取得した情報をモバイル機器20の近距離無線通信部27との間で双方向通信を行うことができるように構成されている。
詳しくは、近距離無線通信部16は、制御部12で得られた車両の挙動情報をモバイル機器20へと伝達する処理部である。モバイル機器20と車載機10とのデータ通信には、近距離無線の公知な方式であるBluetooth(登録商標)を用いればよいが、車両の挙動を伝達できる通信手段であれば、その他の通信手段を用いても構わない。
The control unit 12 includes an in-vehicle device sensor output calculation unit 13, an in-vehicle device attitude calculation unit 14, and a road inclination calculation unit 15. Here, the vehicle-mounted device sensor output calculation unit 13 can calculate physical quantities of rotation, acceleration, magnetic field, and speed (acceleration) in order from the gyro sensor 11a, acceleration sensor 11b, geomagnetic sensor 11c, and vehicle speed pulse 11d of the sensor unit 11. The vehicle behavior information can be calculated based on the output of each sensor obtained by the sensor unit 11.
The in-vehicle device attitude calculation unit 14 is configured to be able to calculate the attitude and absolute orientation of the in-vehicle device 10 from the values calculated by the in-vehicle device sensor output calculation unit 13.
The road inclination calculation unit 15 is configured to be able to calculate the road inclination.
"0026"
The short-range wireless communication unit 16 of the in-vehicle device 10 is configured to be able to perform bidirectional communication of information acquired from the control unit 12 with the short-range wireless communication unit 27 of the mobile device 20.
Specifically, the short-range wireless communication unit 16 is a processing unit that transmits vehicle behavior information obtained by the control unit 12 to the mobile device 20. For data communication between the mobile device 20 and the vehicle-mounted device 10, Bluetooth (registered trademark), which is a well-known short-range wireless method, may be used, but any other communication means can be used as long as it is a communication means capable of transmitting the behavior of the vehicle. May be used.

(モバイル機器の動作についての説明)
本発明の実施形態にかかるモバイル機器20は、センサ部21、制御部22、近距離無線通信部27、アプリケーション部28を備える。主に、スマートフォンや携帯電話などの携帯型端末を想定するが、上記構成を満たすモバイル機器であれば、いずれのモバイル機器でも構わない。センサ部21は、ジャイロセンサ21a、加速度センサ21b、地磁気センサ21c、を備える。
(Explanation of operation of mobile device)
The mobile device 20 according to the embodiment of the present invention includes a sensor unit 21, a control unit 22, a short-range wireless communication unit 27, and an application unit 28. Although a portable terminal such as a smartphone or a mobile phone is mainly assumed, any mobile device may be used as long as the mobile device satisfies the above configuration. The sensor unit 21 includes a gyro sensor 21a, an acceleration sensor 21b, and a geomagnetic sensor 21c.

ジャイロセンサ21aは、モバイル機器20のヨー回転、ピッチ回転、ロール回転を検出する3軸対応のものを用いる。1方向の回転しか検出しないジャイロセンサを、実装方向を変えて複数個用いて構成してもよい。なお、アプリケーション部28で回転検出軸を3軸必要としない場合は、必要に応じて軸数を減らしてもよい。   The gyro sensor 21a uses a three-axis sensor that detects yaw rotation, pitch rotation, and roll rotation of the mobile device 20. A plurality of gyro sensors that detect only rotation in one direction may be used by changing the mounting direction. If the application unit 28 does not require three rotation detection axes, the number of axes may be reduced as necessary.

加速度センサ21bは、モバイル機器20の前後軸方向の加速度、左右軸方向の加速度、上下軸方向の加速度を検知する3軸対応のものを用いる。モバイル機器20の加速度を算出する用途のほか、モバイル機器20の姿勢を算出する用途としても使用する。   As the acceleration sensor 21b, a three-axis sensor that detects acceleration in the front-rear axis direction, acceleration in the left-right axis direction, and acceleration in the vertical axis direction of the mobile device 20 is used. In addition to the use for calculating the acceleration of the mobile device 20, the mobile device 20 is also used for calculating the attitude of the mobile device 20.

地磁気センサ21cは、モバイル機器20の前後軸方向、左右軸方向、鉛直軸方向の磁場成分を検出する3軸対応のものを使用する。各軸の磁場成分の比率から、モバイル機器20の絶対方位を算出することができる。   As the geomagnetic sensor 21c, a three-axis sensor that detects magnetic field components in the front-rear axis direction, the left-right axis direction, and the vertical axis direction of the mobile device 20 is used. The absolute orientation of the mobile device 20 can be calculated from the ratio of the magnetic field components of each axis.

制御部22は、信号同期処理部23、モバイルセンサ出力演算部24、モバイル姿勢算出部25で構成される。近距離無線通信部27より得られた車両の挙動情報を基に、センサ部21から得られたセンサ出力を補正することにより、ユーザ動作量の算出を実施する。「ユーザ動作量」とは、ユーザの動作によるモバイル機器20の加速度と、ユーザの動作によるモバイル機器20の回転を意味し、定義については実施例のステップ307、ステップ308で後述する。算出されたユーザ動作量はアプリケーション部28へ送られる。詳細内容は実施例に記載する。   The control unit 22 includes a signal synchronization processing unit 23, a mobile sensor output calculation unit 24, and a mobile posture calculation unit 25. Based on the vehicle behavior information obtained from the short-range wireless communication unit 27, the user output is calculated by correcting the sensor output obtained from the sensor unit 21. The “user motion amount” means the acceleration of the mobile device 20 due to the user's motion and the rotation of the mobile device 20 due to the user's motion, and the definition will be described later in step 307 and step 308 of the embodiment. The calculated user operation amount is sent to the application unit 28. Details are described in the examples.

近距離無線通信部27は、車載機10の近距離無線通信部16から送信される車両の挙動情報を受信する処理部である。近距離無線通信部16で採用された方式の受信側の処理が備えられている。   The short-range wireless communication unit 27 is a processing unit that receives vehicle behavior information transmitted from the short-range wireless communication unit 16 of the in-vehicle device 10. The reception side processing of the method adopted in the short-range wireless communication unit 16 is provided.

アプリケーション部28は、ユーザ動作量を基に、モバイル機器20へ与えた加速、回転、傾きなどの処理を実行する。例えば、傾きを検知して表示画面を変更するアプリケーションや、回転を契機としてメッセージを表示するアプリケーションの実行などを行う。   The application unit 28 executes processing such as acceleration, rotation, and tilt given to the mobile device 20 based on the user operation amount. For example, an application that detects a tilt and changes a display screen or an application that displays a message triggered by rotation is executed.

本発明は、車載機10で算出した車の挙動情報を、モバイル機器20へ送信し、その情報を基にモバイル機器20側のジャイロセンサ21aと加速度センサ21bのセンサ出力を補正することで、アプリケーション部28へ適切な情報を送る。   The present invention transmits the vehicle behavior information calculated by the in-vehicle device 10 to the mobile device 20, and corrects the sensor outputs of the gyro sensor 21a and the acceleration sensor 21b on the mobile device 20 side based on the information, thereby enabling the application. Appropriate information is sent to the unit 28.

ただし、車載機10とモバイル機器20が検出する車の挙動は、それぞれの姿勢に応じて異なる。従って、車載機10側で検出した車の挙動情報をちょくせつモバイル機器20側で利用することはできない。そこで、車載機10およびモバイル機器20に姿勢を算出する手段を制御部12および制御部22に備え、それぞれの姿勢の差異に応じて、車の挙動情報を適切な情報に変換し、その上でモバイル機器20のセンサ出力を補正する。補正されたセンサ出力はユーザ動作量としてアプリケーション部28で利用される。   However, the behavior of the vehicle detected by the in-vehicle device 10 and the mobile device 20 differs depending on each posture. Therefore, the vehicle behavior information detected on the in-vehicle device 10 side cannot be used on the mobile device 20 side. Therefore, the in-vehicle device 10 and the mobile device 20 are provided with means for calculating the posture in the control unit 12 and the control unit 22, and the vehicle behavior information is converted into appropriate information according to the difference in the respective postures. The sensor output of the mobile device 20 is corrected. The corrected sensor output is used by the application unit 28 as a user operation amount.

車載機10およびモバイル機器20で実行される詳細な処理は、ブロック図(図1)、車載機10のフロー図(図2)、モバイル機器20のフロー図(図3)を用いて説明する。   Detailed processing executed by the in-vehicle device 10 and the mobile device 20 will be described with reference to a block diagram (FIG. 1), a flow diagram of the in-vehicle device 10 (FIG. 2), and a flow diagram of the mobile device 20 (FIG. 3).

(車載機10の処理)
S101では、車載機10の近距離無線通信部16と、モバイル機器20の近距離無線通信部27において、車載機10とモバイル機器20間の通信路を確立する。通信路が確立されない場合(S101、NO)は、以下処理が実行されない。通信路が確立された場合(S101、YES)は、接続完了したものとみなし、S102へと処理を進める。
(Processing of in-vehicle device 10)
In S101, the short-range wireless communication unit 16 of the in-vehicle device 10 and the short-range wireless communication unit 27 of the mobile device 20 establish a communication path between the on-vehicle device 10 and the mobile device 20. When the communication path is not established (S101, NO), the following processing is not executed. When the communication path is established (S101, YES), it is considered that the connection is completed, and the process proceeds to S102.

S102では、車載機センサ出力演算部13において、センサ部11のジャイロセンサ11a、加速度センサ11b、地磁気センサ11c、車速パルス11dから、順に回転、加速度、磁場、速度(加速度)の物理量を算出する。   In S102, the in-vehicle device sensor output calculation unit 13 calculates physical quantities of rotation, acceleration, magnetic field, and speed (acceleration) in this order from the gyro sensor 11a, acceleration sensor 11b, geomagnetic sensor 11c, and vehicle speed pulse 11d of the sensor unit 11.

ジャイロセンサ11a、加速度センサ11b、地磁気センサ11cの基準電圧値に対する出力電圧値の差分を算出し、その差分と指定された変換定数との積を取ることで、回転、加速度、磁場を得る。得られた物理量は平均化処理などのフィルタを通し、ノイズ成分を除去する。   The difference of the output voltage value with respect to the reference voltage value of the gyro sensor 11a, the acceleration sensor 11b, and the geomagnetic sensor 11c is calculated, and the product of the difference and the designated conversion constant is taken to obtain the rotation, acceleration, and magnetic field. The obtained physical quantity is passed through a filter such as an averaging process to remove noise components.

なお、ジャイロセンサ11a、加速度センサ11b、地磁気センサ11cから得られた回転、加速度、磁場には、初期状態においては一定量の誤差が含まれている。例えば、ジャイロセンサ11a、加速度センサ11bにおいては、停止しているにもかかわらず、加速度や回転が検出されるなどの現象がみられる。そのため、算出された物理量を正しい結果にするためには、それぞれについて補正を実行する必要がある。   The rotation, acceleration, and magnetic field obtained from the gyro sensor 11a, the acceleration sensor 11b, and the geomagnetic sensor 11c include a certain amount of error in the initial state. For example, in the gyro sensor 11a and the acceleration sensor 11b, a phenomenon such as detection of acceleration or rotation is observed although it is stopped. Therefore, in order to make the calculated physical quantity a correct result, it is necessary to perform correction for each.

加速度および回転の補正方法の例として、GPS装置もしくは加速度センサ11b、車速パルス11dなどを用いて車両が走行中であるかを判断し、停止中だと判断された場合は、その時出力されている値を定常的に含まれている誤差と判断して、以降の算出結果からその誤差分を差し引くなどの補正を行う。なお、これ以外の補正方法も提案されており、勿論その方法を用いても構わない。   As an example of an acceleration and rotation correction method, a GPS device or acceleration sensor 11b, a vehicle speed pulse 11d, and the like are used to determine whether the vehicle is running. If it is determined that the vehicle is stopped, it is output at that time. The value is determined to be an error that is constantly included, and correction such as subtracting the error from the subsequent calculation results is performed. It should be noted that other correction methods have been proposed and, of course, that method may be used.

磁場の補正についても、走行中の方位変化(磁場変化)を学習し、車内に存在している固有の磁場を推定することで、各磁場成分を補正するなどの方法を用いればよい。   As for the correction of the magnetic field, a method of correcting each magnetic field component by learning a change in direction (magnetic field change) during traveling and estimating a unique magnetic field existing in the vehicle may be used.

車速パルス11dからは、車両の進行方向の速度と、加速度を算出する。速度は、単位
時間におけるパルスの発生数からを算出する。加速度は、単位時間における速度変化の差分から算出する。
From the vehicle speed pulse 11d, the speed and acceleration in the traveling direction of the vehicle are calculated. The speed is calculated from the number of pulses generated per unit time. The acceleration is calculated from the difference in speed change per unit time.

S103では、道路傾斜算出部15で道路傾斜角を算出する。道路傾斜角は、加速度センサ11bの前後軸方向の出力と、車速パルス11dから算出した加速度を用いて算出する。   In S103, the road inclination calculation unit 15 calculates the road inclination angle. The road inclination angle is calculated using the acceleration sensor 11b output in the longitudinal axis direction and the acceleration calculated from the vehicle speed pulse 11d.

車が傾斜のある道路を走行中の場合、加速度センサ11bの前後軸方向の出力には、車両の加速度成分と傾斜に起因する重力加速度成分が含まれる。重力加速度成分は道路傾斜角の大きさに応じて決まるため、重力加速度成分のみを抽出することで道路傾斜角を算出することができる。   When the vehicle is traveling on a sloping road, the acceleration sensor 11b outputs in the front-rear axis direction include a vehicle acceleration component and a gravitational acceleration component resulting from the inclination. Since the gravitational acceleration component is determined according to the magnitude of the road inclination angle, the road inclination angle can be calculated by extracting only the gravitational acceleration component.

道路傾斜角をθ、加速度センサ11bの前後軸方向の出力をAx、車速パルス11dから算出した加速度をAcc、重力加速度をG、とすれば以下の式で道路傾斜角が算出される。

Figure 2012119944
式(1)では、加速度センサ11bの前後軸方向の出力に含まれている車両の加速度成分を、車速パルス11dで算出した加速度で除去している。 If the road inclination angle is θ, the output in the longitudinal axis direction of the acceleration sensor 11b is Ax, the acceleration calculated from the vehicle speed pulse 11d is Acc, and the gravitational acceleration is G, the road inclination angle is calculated by the following equation.
Figure 2012119944
In the expression (1), the acceleration component of the vehicle included in the output in the longitudinal axis direction of the acceleration sensor 11b is removed with the acceleration calculated by the vehicle speed pulse 11d.

S104では、車載機姿勢算出部14において、車載機10の姿勢と絶対方位の算出を実施する。姿勢の算出には、加速度センサ11bから得られた加速度成分を用いる。また絶対方位には、算出した姿勢と地磁気センサ11cから得られた磁場成分を用いる。   In S <b> 104, the in-vehicle device attitude calculation unit 14 calculates the in-vehicle device 10 attitude and absolute azimuth. For calculating the posture, the acceleration component obtained from the acceleration sensor 11b is used. The absolute orientation uses the calculated posture and the magnetic field component obtained from the geomagnetic sensor 11c.

なお、ここで求める姿勢とは、車両に対する車載機10の設置姿勢であるため、基本的には変化しない。従って、車載機10の姿勢の算出は必ずしも継続的に実行できなくともよい。   In addition, since the attitude | position calculated | required here is an installation attitude | position of the vehicle equipment 10 with respect to a vehicle, it does not change fundamentally. Therefore, the calculation of the attitude of the in-vehicle device 10 may not necessarily be executed continuously.

加速度センサ11bの前後軸方向の加速度、左右軸方向の加速度、上下軸方向の加速度に含まれる重力加速度成分は、車載機10の姿勢に応じて出力される。従って、加速度成分の比率から、ピッチ角およびロール角を算出することができる。ピッチ角をP、ロール角をR、前後軸方向の加速度をAx、左右軸方向の加速度Ay、重力加速度をGとすれば、以下の式で算出される。

Figure 2012119944
Figure 2012119944
The gravitational acceleration component included in the acceleration in the front-rear axis direction, the acceleration in the left-right axis direction, and the acceleration in the vertical axis direction of the acceleration sensor 11 b is output according to the attitude of the in-vehicle device 10. Therefore, the pitch angle and the roll angle can be calculated from the ratio of the acceleration components. If the pitch angle is P, the roll angle is R, the acceleration in the front-rear axis direction is Ax, the acceleration Ay in the left-right axis direction, and the gravity acceleration is G, the following formula is used.
Figure 2012119944
Figure 2012119944

式(2)はピッチ角のみが存在する場合の簡略式であり、また、式(3)はロール角のみが存在する場合の簡略式である。ピッチ角、ロール角、ヨー角が複合して存在する場合を考慮して、オイラー角などの姿勢表現を用いた厳密な算出式を用いてもよい。   Expression (2) is a simplified expression when only the pitch angle is present, and expression (3) is a simplified expression when only the roll angle is present. Considering the case where the pitch angle, roll angle, and yaw angle exist in combination, a strict calculation formula using posture expression such as Euler angle may be used.

なお、姿勢の算出を走行中に実施すると、車両の加速度成分がAx、Ayに含まれ正しい結果が得られにくい。また、道路に傾斜がある場合は、ピッチ角に道路傾斜角が含まれ、正しい結果が得られにくい。従って、ピッチ角およびロール角の算出は、平坦な場所で停止した場合に実行する。停止中かの判断は、GPS装置もしくは加速度センサ11b、車速パルス11dなどの情報を用いればよく、平坦かどうかの判断は、道路傾斜算出部15で算出した道路傾斜角から判断する。   Note that if the calculation of the posture is performed during traveling, the acceleration component of the vehicle is included in Ax and Ay, and it is difficult to obtain a correct result. If the road has an inclination, the pitch angle includes the road inclination angle, and it is difficult to obtain a correct result. Therefore, the calculation of the pitch angle and the roll angle is executed when the vehicle stops at a flat place. Whether the vehicle is stopped may be determined by using information such as the GPS device or the acceleration sensor 11b and the vehicle speed pulse 11d, and whether the vehicle is flat is determined from the road inclination angle calculated by the road inclination calculation unit 15.

次に、ヨー角については、加速度センサ11bの前後軸方向の加速度、左右軸方向の加速度の比率から算出を行う。ヨー角をYとすれば、算出式は以下の式で示される。

Figure 2012119944
Next, the yaw angle is calculated from the ratio of the acceleration in the front-rear axis direction and the acceleration in the left-right axis direction of the acceleration sensor 11b. If the yaw angle is Y, the calculation formula is expressed by the following formula.
Figure 2012119944

停止中における加速度センサ11bの出力はヨー角に依存しないため、走行中でないとヨー角は算出することができない。更に、加速度が一定値以上出ていないとヨー角の算出精度が低下するので、一定の閾値(例えば0.5[m/s2])を設けて、それ以上の場合にのみヨー角の算出を実施する。   Since the output of the acceleration sensor 11b during the stop does not depend on the yaw angle, the yaw angle cannot be calculated unless the vehicle is running. Furthermore, since the calculation accuracy of the yaw angle decreases if the acceleration does not exceed a certain value, a certain threshold value (for example, 0.5 [m / s2]) is provided, and the yaw angle is calculated only when the acceleration is higher than that. carry out.

次に、絶対方位については、上記でもとまったピッチ角およびロール角と、地磁気センサ11cから得られた磁場成分から算出を行う。地磁気センサ11cから得られる前後方向、左右方向、鉛直方向の磁場成分は、車載機10の向いている方位に依存する。従って、各磁場成分の比率から絶対方位を算出することができる。   Next, the absolute azimuth is calculated from the pitch angle and the roll angle obtained in the above and the magnetic field component obtained from the geomagnetic sensor 11c. The magnetic field components in the front-rear direction, the left-right direction, and the vertical direction obtained from the geomagnetic sensor 11 c depend on the direction in which the vehicle-mounted device 10 is directed. Therefore, the absolute direction can be calculated from the ratio of each magnetic field component.

ピッチ角およびロール角が0度の場合において、絶対方位をYa、前後軸方向の磁場成分をHx、左右軸方向の磁場成分をHyとすれば、絶対方位は以下の式で算出される。

Figure 2012119944
When the pitch angle and roll angle are 0 degrees, assuming that the absolute direction is Ya, the magnetic field component in the front-rear axis direction is Hx, and the magnetic field component in the left-right axis direction is Hy, the absolute direction is calculated by the following equation.
Figure 2012119944

なお、ピッチ角およびロール角が存在する場合においては、式(5)から正しい結果が得られないため、ピッチ角、ロール角および上下軸方向の磁場成分を考慮した算出式を用いて絶対方位角を算出する。 In addition, when the pitch angle and the roll angle exist, the correct result cannot be obtained from the equation (5). Therefore, the absolute azimuth angle is calculated using a calculation formula in consideration of the pitch angle, the roll angle, and the magnetic field component in the vertical axis direction. Is calculated.

S105では、車載機センサ出力演算部13において得られた、ジャイロセンサ11aのヨー回転、ピッチ回転、ロール回転と、加速度センサ11bの前後軸方向の加速度、左右軸方向の加速度、上下軸方向の加速度と、車載機姿勢算出部14で算出された姿勢情報と、道路傾斜算出部15で算出された道路傾斜角が、車の挙動情報として近距離無線通信部16に送られる。車の挙動情報は、近距離無線通信部27を通してモバイル機器20に継続的に送信される。   In S105, the yaw rotation, pitch rotation, and roll rotation of the gyro sensor 11a, the acceleration in the longitudinal axis direction, the acceleration in the horizontal axis direction, and the acceleration in the vertical axis direction obtained by the in-vehicle device sensor output calculation unit 13 are obtained. Then, the posture information calculated by the vehicle-mounted device posture calculation unit 14 and the road inclination angle calculated by the road inclination calculation unit 15 are sent to the short-range wireless communication unit 16 as vehicle behavior information. The vehicle behavior information is continuously transmitted to the mobile device 20 through the short-range wireless communication unit 27.

(モバイル機器20の処理)
S201では、車載機10とモバイル機器20間の通信路を確立する。ここで行われる処理は、車載機10のS101における接続処理と同等である。通信路が確立されない場合(S201、NO)は、以下処理が実行されない。通信路が確立された場合(S201、YES)は、接続完了したものとみなし、S202へと処理を進める。
(Processing of mobile device 20)
In S201, a communication path between the in-vehicle device 10 and the mobile device 20 is established. The process performed here is equivalent to the connection process in S101 of the in-vehicle device 10. When the communication path is not established (S201, NO), the following processing is not executed. When the communication path is established (S201, YES), it is considered that the connection is completed, and the process proceeds to S202.

S202では、車載機センサ出力演算部13において得られた、ジャイロセンサ11aのヨー回転、ピッチ回転、ロール回転と、加速度センサ11bの前後軸方向の加速度、左右軸方向の加速度、上下軸方向の加速度と、車載機姿勢算出部14で算出された姿勢情報と、道路傾斜算出部15で算出された道路傾斜角を、車の挙動情報として近距離無線通信部27から取得する。車の挙動情報は、継続的に車載機10から受信する。   In S202, the yaw rotation, pitch rotation, and roll rotation of the gyro sensor 11a, the acceleration in the longitudinal axis direction, the acceleration in the horizontal axis direction, and the acceleration in the vertical axis direction obtained by the in-vehicle device sensor output calculation unit 13 are obtained. Then, the attitude information calculated by the in-vehicle apparatus attitude calculating unit 14 and the road inclination angle calculated by the road inclination calculating unit 15 are acquired from the short-range wireless communication unit 27 as vehicle behavior information. The vehicle behavior information is continuously received from the in-vehicle device 10.

S203では、モバイルセンサ出力演算部24において、センサ部21のジャイロセンサ21a、加速度センサ21b、地磁気センサ21cから、順に、回転、加速度、磁場を算出する。   In S203, the mobile sensor output calculation unit 24 calculates rotation, acceleration, and magnetic field in order from the gyro sensor 21a, acceleration sensor 21b, and geomagnetic sensor 21c of the sensor unit 21.

ジャイロセンサ21a、加速度センサ21b、地磁気センサ21cの基準電圧値に対する出力電圧値の差分を算出し、その差分と指定された変換定数との積を取ることで回転、加速度、磁場を算出する。得られた結果を平均化処理などのフィルタを通し、ノイズ成分を除去する。   The difference of the output voltage value with respect to the reference voltage value of the gyro sensor 21a, the acceleration sensor 21b, and the geomagnetic sensor 21c is calculated, and the rotation, acceleration, and magnetic field are calculated by taking the product of the difference and the designated conversion constant. The obtained result is passed through a filter such as an averaging process to remove noise components.

なお、ジャイロセンサ21a、加速度センサ21b、地磁気センサ21cから得られた回転、加速度、磁場には、初期状態においては一定量の誤差が含まれている。そのため、算出された物理量を正しい結果にするためには、それぞれについて補正を実行する必要がある。   The rotation, acceleration, and magnetic field obtained from the gyro sensor 21a, the acceleration sensor 21b, and the geomagnetic sensor 21c include a certain amount of error in the initial state. Therefore, in order to make the calculated physical quantity a correct result, it is necessary to perform correction for each.

加速度および回転の場合は、ユーザにモバイル機器20を水平面で停止させるように促し、その時出力されている値を定常的に含まれている誤差と判断して、以降の算出結果からその誤差分を差し引くなどの補正方法を用いればよい。なお、これ以外の補正方法を用いても構わない。   In the case of acceleration and rotation, the user is prompted to stop the mobile device 20 on a horizontal plane, and the value output at that time is determined as an error that is constantly included, and the error is calculated from the subsequent calculation results. A correction method such as subtraction may be used. Note that other correction methods may be used.

絶対方位については、直接ユーザに絶対方位の誤差量を指定させる、または、ユーザにモバイル機器20の回転操作を実行させ、検出された磁場のピーク幅から誤差を推定するなどの補正を行えばよい。   For the absolute direction, correction may be performed such that the user directly specifies an error amount of the absolute direction or the user performs a rotation operation of the mobile device 20 and estimates the error from the detected magnetic field peak width. .

S204では、信号同期処理部23において、近距離無線接続時にNTP(Network Time Protocol)を用いて車載機10とモバイル機器20の間で時刻同期を行う。これにより車載機10とモバイル機器20との間で1msec以内の誤差で内部時計を合わせることが可能になる。
NTPサーバは車載器10とモバイル機器20のいずれかにあればよく、インターネット上のNTPサーバを用いて同期してもよい。
In S204, the signal synchronization processing unit 23 performs time synchronization between the in-vehicle device 10 and the mobile device 20 using NTP (Network Time Protocol) at the time of short-range wireless connection. This makes it possible to set the internal clock between the in-vehicle device 10 and the mobile device 20 with an error within 1 msec.
The NTP server may be in either the in-vehicle device 10 or the mobile device 20, and may be synchronized using an NTP server on the Internet.

車載機10から近距離無線通信部16によって送信されるセンサ出力のパケットには、前記同期処理が行われた時刻のタイムスタンプが付与される。信号同期処理部23は、モバイル機器20のセンサ部21からセンサ信号が出力された際に、その時刻の近傍のタイムスタンプが付与された車載機10のセンサ部11の出力のパケットの到着まで、モバイル機器20のセンサ出力をバッファリングする。   The sensor output packet transmitted from the in-vehicle device 10 by the short-range wireless communication unit 16 is given a time stamp of the time when the synchronization processing is performed. When the signal synchronization processing unit 23 outputs a sensor signal from the sensor unit 21 of the mobile device 20, until the arrival of the output packet of the sensor unit 11 of the in-vehicle device 10 to which a time stamp in the vicinity of the time is given, The sensor output of the mobile device 20 is buffered.

車載機10のセンサ出力のタイムスタンプとモバイル機器20のセンサ出力の関連付けは、車載機10のセンサ出力のサンプリングレートによって決定される。例えば、車載機
10のセンサ出力が50msecでサンプリングされる場合は、モバイル機器20のセンサのサンプリングレートに関わらず、モバイル機器20のセンサ出力時の時刻と前後25msec以内の誤差を有するタイムスタンプが付与された車載機10のセンサ出力が関連付けられる。
The association between the time stamp of the sensor output of the in-vehicle device 10 and the sensor output of the mobile device 20 is determined by the sampling rate of the sensor output of the in-vehicle device 10. For example, when the sensor output of the in-vehicle device 10 is sampled at 50 msec, a time stamp having an error within 25 msec before and after the time of sensor output of the mobile device 20 is given regardless of the sensor sampling rate of the mobile device 20. The sensor output of the in-vehicle device 10 is associated.

S205では、モバイル姿勢算出部25において、モバイル機器20の姿勢と絶対方位の算出を実施する。姿勢の算出には、加速度センサ21bから得られた加速度出力を用いる。また、絶対方位の算出には、姿勢の算出結果と、地磁気センサ21cから得られた磁場出力を用いる。なお、ここで求める姿勢とは、車両に対するモバイル機器20の角度である。   In S <b> 205, the mobile posture calculation unit 25 calculates the posture and absolute orientation of the mobile device 20. In calculating the posture, the acceleration output obtained from the acceleration sensor 21b is used. Further, the calculation of the absolute direction uses the calculation result of the attitude and the magnetic field output obtained from the geomagnetic sensor 21c. Note that the attitude obtained here is the angle of the mobile device 20 with respect to the vehicle.

まず、加速度センサ21bの前後軸方向の加速度、左右軸方向の加速度、上下軸方向の加速度に含まれる重力加速度成分を取得する。次に、S104で用いた式(2)、式(3)より、ピッチ角およびロール角を算出する。   First, the gravitational acceleration component included in the acceleration sensor 21b acceleration in the longitudinal axis direction, acceleration in the horizontal axis direction, and acceleration in the vertical axis direction is acquired. Next, a pitch angle and a roll angle are calculated from the equations (2) and (3) used in S104.

次に、ピッチ角およびロール角の算出時に含まれる、車両の加速度成分やユーザによるモバイル機器20の加速度成分などの誤差成分を除去するため、平均化処理等のフィルタを実施する。   Next, in order to remove error components such as a vehicle acceleration component and a user acceleration component included in the calculation of the pitch angle and roll angle, a filter such as an averaging process is performed.

次に、道路傾斜の影響を取り除くため、モバイル機器20で算出したピッチ角から、車載機10で求めた道路傾斜角を差し引いて、モバイル機器20のピッチ角を補正する。   Next, in order to remove the influence of the road inclination, the pitch angle of the mobile device 20 is corrected by subtracting the road inclination angle obtained by the in-vehicle device 10 from the pitch angle calculated by the mobile device 20.

絶対方位については、上記で求まったピッチ角およびロール角と、地磁気センサ21cから得た磁場出力から算出を行う。算出方法については車載機10の場合と同じであり、式(5)を用いる。   The absolute azimuth is calculated from the pitch angle and roll angle obtained above and the magnetic field output obtained from the geomagnetic sensor 21c. About the calculation method, it is the same as the case of the vehicle equipment 10, and Formula (5) is used.

モバイル機器20のヨー角については、姿勢の自由度が高いため、式(4)の算出式は適さない。従って、車載機10のヨー角および絶対方位と、モバイル姿勢算出部25で得た絶対方位からヨー角を算出する。モバイル機器20のヨー角をYm、絶対方位をYma、車載機10のヨー角をYn、絶対方位をYnaとすれば、以下の算出式でモバイル機器20のヨー角が求まる(図7参照)。

Figure 2012119944
S206では、ユーザ動作量算出部26において、ユーザ動作量を算出する。 As for the yaw angle of the mobile device 20, since the degree of freedom of the posture is high, the calculation formula (4) is not suitable. Therefore, the yaw angle is calculated from the yaw angle and absolute azimuth of the vehicle-mounted device 10 and the absolute azimuth obtained by the mobile attitude calculation unit 25. If the yaw angle of the mobile device 20 is Ym, the absolute azimuth is Yma, the yaw angle of the vehicle-mounted device 10 is Yn, and the absolute azimuth is Yna, the yaw angle of the mobile device 20 can be obtained by the following calculation formula (see FIG. 7).
Figure 2012119944
In S206, the user motion amount calculation unit 26 calculates the user motion amount.

まず、車載機10で検出された加速度成分および回転成分と、車載機10の姿勢から、車両に実際加わった加速度および回転を算出する。なお、車両に実際加わった加速度および回転は、車両加速度、車両回転と称することにする。   First, acceleration and rotation actually applied to the vehicle are calculated from the acceleration component and rotation component detected by the in-vehicle device 10 and the attitude of the in-vehicle device 10. The acceleration and rotation actually applied to the vehicle are referred to as vehicle acceleration and vehicle rotation.

次に、車両加速度と車両回転がモバイル機器20に与えた影響度合いを、モバイル機器20の姿勢算出結果から算出する。この算出結果を、加速度補正量、回転補正量と称することにする。   Next, the degree of influence of the vehicle acceleration and the vehicle rotation on the mobile device 20 is calculated from the attitude calculation result of the mobile device 20. The calculation results are referred to as acceleration correction amount and rotation correction amount.

最後に、モバイル機器20が算出した加速度成分および回転成分から、加速度補正量および回転補正量を差し引くことで、ユーザがモバイル機器20に与えた加速度成分および回転成分を算出する。   Finally, the acceleration component and the rotation component given to the mobile device 20 by the user are calculated by subtracting the acceleration correction amount and the rotation correction amount from the acceleration component and the rotation component calculated by the mobile device 20.

次に処理の詳細については図4のフロー図を用いて説明する。
S301では、近距離無線通信部27で受信した車の挙動情報を取得する。
S302では、車両加速度を、加速度センサ11bで算出した前後軸方向、左右軸方向、上下軸方向の加速度成分と、車載機10の姿勢から算出する。
Details of the processing will be described with reference to the flowchart of FIG.
In S301, the vehicle behavior information received by the short-range wireless communication unit 27 is acquired.
In S <b> 302, the vehicle acceleration is calculated from the acceleration components in the longitudinal axis direction, the lateral axis direction, and the vertical axis direction calculated by the acceleration sensor 11 b and the attitude of the in-vehicle device 10.

加速度センサ11bの前後軸成分、左右軸成分、上下軸成分をNax、Nay、Naz、車載機10のピッチ角、ヨー角、ロール角をP,Y, R、車両加速度の前後軸成分、左右軸成分、上下軸成分をCax、Cay,Cazとすれば、車両加速度は以下の式で算出される。

Figure 2012119944
S303では、車両回転を、ジャイロセンサ11aで算出したピッチ回転、ヨー回転、ロール回転と、車載機10の姿勢から算出する。 The longitudinal axis component, the lateral axis component, and the vertical axis component of the acceleration sensor 11b are Nax, Nay, Naz, the pitch angle, the yaw angle, and the roll angle of the in-vehicle device 10 are P, Y, R, the longitudinal axis component of the vehicle acceleration, the lateral axis If the component and the vertical axis component are Cax, Cay, and Caz, the vehicle acceleration is calculated by the following equation.
Figure 2012119944
In S303, the vehicle rotation is calculated from the pitch rotation, yaw rotation and roll rotation calculated by the gyro sensor 11a and the attitude of the in-vehicle device 10.

ジャイロセンサ11aのピッチ回転、ヨー回転、ロール回転をNgx、Ngy、Ngz、車載機10のピッチ角、ヨー角、ロール角をP,Y, R、車両のピッチ回転成分、ヨー回転成分、ロール回転成分をCgx、Cgy,Cgzとすれば、車両回転は以下の式で算出される。

Figure 2012119944
S304では、モバイル姿勢算出部25で算出したピッチ角、ロール角、ヨー角を取得する。 The pitch rotation, yaw rotation, and roll rotation of the gyro sensor 11a are Ngx, Ngy, Ngz, the pitch angle, yaw angle, and roll angle of the vehicle-mounted device 10 are P, Y, and R, the pitch rotation component of the vehicle, the yaw rotation component, and the roll rotation. If the components are Cgx, Cgy, and Cgz, the vehicle rotation is calculated by the following equation.
Figure 2012119944
In S304, the pitch angle, roll angle, and yaw angle calculated by the mobile posture calculation unit 25 are acquired.

S305では、モバイル機器20に対する加速度補正量を算出する。加速度補正量の前後軸成分、左右軸成分、上下軸成分をRax、Ray、Raz、モバイル機器20のピッチ角をPm、ヨー角をYm、ロール角をRmとし、式(7)で求まったCax、Cay,Cazを利用すれば、加速度補正量は以下の算出式から求まる。

Figure 2012119944
In S305, an acceleration correction amount for the mobile device 20 is calculated. The forward and backward axis components, the left and right axis components, and the vertical axis component of the acceleration correction amount are Rax, Ray, and Raz, the pitch angle of the mobile device 20 is Pm, the yaw angle is Ym, and the roll angle is Rm. , Cay, Caz, the acceleration correction amount can be obtained from the following calculation formula.
Figure 2012119944

S306では、モバイル機器20に対する回転補正量を算出する。回転補正量のピッチ回転成分、ヨー回転成分、ロール回転成分をRgx、Rgy,Rgz、モバイル機器20のピッチ角をPm、ヨー角をYm、ロール角をRmとし、式(8)で求まったCgx、Cgy,Cgzを利用すれば、回転補正量は以下の算出式から求まる。

Figure 2012119944
In S306, a rotation correction amount for the mobile device 20 is calculated. The pitch rotation component, the yaw rotation component, and the roll rotation component of the rotation correction amount are Rgx, Rgy, and Rgz, the pitch angle of the mobile device 20 is Pm, the yaw angle is Ym, and the roll angle is Rm. , Cgy, Cgz, the rotation correction amount can be obtained from the following calculation formula.
Figure 2012119944

S307では、S305で求まった加速度補正量を用いて、ユーザがモバイル機器20に動作させた加速度を算出する。ユーザが動作させた加速度の前後軸成分、左右軸成分、上下軸成分をUax、Uay、Uaz、加速度センサ21bの前後軸成分、左右軸成分、上下軸成分をMax、May、Mazとすれば、ユーザが動作させた加速度は以下の算出式で表わされる。

Figure 2012119944
In S307, the acceleration that the user causes the mobile device 20 to operate is calculated using the acceleration correction amount obtained in S305. If the front and rear axis components, left and right axis components and vertical axis components of the acceleration operated by the user are Uax, Uay and Uaz, the front and rear axis components, left and right axis components and vertical axis components of the acceleration sensor 21b are Max, May and Maz, The acceleration operated by the user is expressed by the following calculation formula.
Figure 2012119944

S308では、S306で求まった回転補正量を用いて、ユーザがモバイル機器20に動作させた回転を算出する。ユーザが動作させた回転のピッチ回転成分、ヨー回転成分、ロール回転成分をUgx、Ugy、Ugz、ジャイロセンサ21aのピッチ回転成分、ヨー回転成分、ロール回転成分をMgx、Mgy、Mgzとすれば、ユーザが動作させた回転は以下の算出式で表わされる。

Figure 2012119944
In S308, the rotation that the user has caused the mobile device 20 to operate is calculated using the rotation correction amount obtained in S306. If the pitch rotation component, yaw rotation component, and roll rotation component of the rotation operated by the user are Ugx, Ugy, Ugz, the pitch rotation component of the gyro sensor 21a, the yaw rotation component, and the roll rotation component are Mgx, Mgy, and Mgz, The rotation operated by the user is expressed by the following calculation formula.
Figure 2012119944

ユーザが動作させた加速度成分Uax、Uay、Uazおよびユーザが動作させた回転成分Ugx、Ugy、Ugzの算出結果は、車の挙動の影響が取り除かれたものであり、アプリケーション部28へ送られる。   The calculation results of the acceleration components Uax, Uay, Uaz operated by the user and the rotation components Ugx, Ugy, Ugz operated by the user are obtained by removing the influence of the behavior of the vehicle and are sent to the application unit 28.

本発明にかかるセンサの補正システムは、ジャイロセンサ、加速度センサ等を搭載した
機器全般への応用が可能であり、自家用車に限らず、バス、電車等で使用する場面においても有用である。
The sensor correction system according to the present invention can be applied to all devices equipped with a gyro sensor, an acceleration sensor, and the like, and is useful not only in private cars but also in scenes used in buses, trains, and the like.

10 車載機
11 センサ部
11a ジャイロセンサ
11b 加速度センサ
11c 地磁気センサ
11d 車速パルス
12 制御部
13 車載機センサ出力演算部
14 車載機姿勢算出部
15 道路傾斜算出部
16 近距離無線通信部
20 モバイル機器
21 センサ部
21a ジャイロセンサ
21b 加速度センサ
21c 地磁気センサ
22 制御部
23 信号同期処理部
24 モバイルセンサ出力演算部
25 モバイル姿勢算出部
26 ユーザ動作量算出部
27 近距離無線通信部
28 アプリケーション部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 In-vehicle apparatus 11 Sensor part 11a Gyro sensor 11b Acceleration sensor 11c Geomagnetic sensor 11d Vehicle speed pulse 12 Control part 13 In-vehicle apparatus sensor output calculation part 14 In-vehicle apparatus attitude calculation part 15 Road inclination calculation part 16 Near field communication part 20 Mobile device 21 Sensor Unit 21a gyro sensor 21b acceleration sensor 21c geomagnetic sensor 22 control unit 23 signal synchronization processing unit 24 mobile sensor output calculation unit 25 mobile posture calculation unit 26 user motion amount calculation unit 27 short-range wireless communication unit 28 application unit

Claims (2)

車載機から情報を取得してモバイル機器の動作を補正するモバイル機器補正システムであって、前記車載機は、車両の加速度を検出する加速度検出手段と、前記車両に対する前記車載機の姿勢を算出する姿勢算出手段と、前記加速度検出手段で検出された加速度を前記モバイル機器に送信する送信手段とを備え、前記モバイル機器は、前記モバイル機器に生じる加速度を検出するモバイル加速度検出手段と、車両に対する前記モバイル機器の姿勢を算出する姿勢算出手段と、前記車載機から前記加速度検出手段で検出された加速度と前記車載機の設置角度を受信する情報受信手段と、前記加速度検出手段で検出した加速度と前記モバイル加速度検出手段で検出した加速度と前記姿勢算出手段で算出された姿勢から前記モバイル機器に誤差として含まれる車両の加速度成分を算出する加速度成分算出手段と、前記加速度成分算出手段で算出された加速度成分を用いて前記モバイル加速度検出手段で検出される加速度を補正する補正手段を備えることを特徴するモバイル機器補正システム。   A mobile device correction system that acquires information from an in-vehicle device and corrects an operation of the mobile device, wherein the in-vehicle device calculates acceleration of a vehicle and an attitude of the in-vehicle device with respect to the vehicle. Posture calculating means, and transmitting means for transmitting the acceleration detected by the acceleration detecting means to the mobile device, the mobile device detecting the acceleration generated in the mobile device, and the mobile acceleration detecting means for the vehicle Attitude calculating means for calculating the attitude of the mobile device; information receiving means for receiving an acceleration detected by the acceleration detecting means and an installation angle of the in-vehicle apparatus from the in-vehicle apparatus; acceleration detected by the acceleration detecting means; An error is detected in the mobile device from the acceleration detected by the mobile acceleration detection means and the attitude calculated by the attitude calculation means. Acceleration component calculation means for calculating the acceleration component of the vehicle included, and correction means for correcting the acceleration detected by the mobile acceleration detection means using the acceleration component calculated by the acceleration component calculation means. Mobile device correction system. 前記車載機は、前記車載機に生じる回転を検出する手段と、車両に対する前記車載機の姿勢を算出する手段と、前記車載機に生じる回転と車両に対する前記車載機の姿勢とを、前記モバイル機器に送信する手段とを備え、前記モバイル機器は、前記モバイル機器に生じる回転を検出する手段と、車両に対する前記モバイル機器の姿勢を算出する手段と、前記車載機に対する回転と車両に対する前記車載機の姿勢とを、前記車載機から受信する手段と、前記車載機に生じた回転と車両に対する前記車載機の姿勢とから、車両に生じた回転を算出する手段と、車両に生じた回転と前記モバイル機器に生じた回転と車両に対する前記モバイル機器の姿勢とから、モバイル機器に誤差として含まれる車両の回転成分を算出する手段と、モバイル機器に生じた回転成分と、モバイル機器に誤差として含まれる車両の回転成分とから、ユーザがモバイル機器に与えた回転を算出する手段とを備えることを特徴とする請求項1に記載のモバイル機器補正システム。   The in-vehicle device includes means for detecting rotation generated in the in-vehicle device, means for calculating an attitude of the in-vehicle device with respect to a vehicle, rotation generated in the in-vehicle device, and attitude of the in-vehicle device with respect to the vehicle. Means for transmitting to the mobile device, means for detecting rotation occurring in the mobile device, means for calculating the attitude of the mobile device relative to the vehicle, rotation relative to the vehicle-mounted device, and of the vehicle-mounted device relative to the vehicle. Means for receiving an attitude from the vehicle-mounted device, means for calculating rotation generated in the vehicle from rotation generated in the vehicle-mounted device and attitude of the vehicle-mounted device relative to the vehicle, rotation generated in the vehicle, and the mobile Means for calculating a rotation component of the vehicle included as an error in the mobile device from the rotation generated in the device and the attitude of the mobile device relative to the vehicle; 2. The mobile device correction system according to claim 1, further comprising: means for calculating a rotation given to the mobile device by the user from the rotation component that has been detected and the vehicle rotation component included in the mobile device as an error. .
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