JP2016114514A - 角速度センサ補正装置および角速度センサ補正方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ω=(Vout−Voffset)/(S・cosα) ・・・(1)
ここで、Voutは、角速度センサの出力電圧であり、Voffsetは、角速度センサのオフセット値、S(mV/deg/sec)は、角速度センサの感度係数、α(deg)は鉛直軸に対する角速度センサの検出軸の傾きである。
Voffset=1/n・ΣVout−1/Δt・Δθ/n・S・cosα・・・(2)
ここで、nは、角速度センサの出力電圧のサンプル数であり、Δt(sec)は、サンプリング間隔であり、Δθ(deg)は、方位変化量であり、αは、鉛直軸に対する角速度センサの検出軸の傾きである。方位変化量は、GPS衛星から取得したGPS方位、あるいは地図データをもとに求められる。鉛直軸に対する角速度センサの検出軸の傾きは、角速度センサの取付角と道路傾斜角を加算して求められる。角速度センサの取付角については、加速度センサから求められ、道路傾斜角は、GPS衛星から取得したGPS高度変化量等から求められる。また、角速度センサの感度係数については、補正されたオフセット値の変化量が小さい、つまり安定した状態において、次のように導出される。
S=(1/n・ΣVout−Voffset)・n/Δθ・Δt/cosα・・・(3)
ここで、Voffsetは、補正されたオフセット値の変化量が小さいような安定した状態において、既知であり定数とされる(例えば、特許文献1参照)。
本発明を具体的に説明する前に、まず概要を述べる。本発明の実施例は、車両等に搭載され、車両の旋回による角速度を導出する角速度算出装置に関する。角速度算出装置は、角速度センサからの出力電圧に対して、オフセット値と感度係数とを使用しながら、角速度を導出する。角速度センサの感度係数を導出するための式(3)において、Voffsetが温度変化等の影響により安定しないことによって、サンプル数を増やすと、感度係数の誤差が増大する可能性がある。また、角速度センサの感度係数を導出するための式(3)において、方位変化量Δθが、GPS衛星から取得したGPS方位から求められる場合、GPS衛星からの電波の受信状況によりGPS方位の精度が悪化することがあり、感度係数に含まれる誤差が大きくなる。
Goffset=1/n・ΣGout−Δθ・Gsensitivity・cos(α) ・・・(4)
ここで、nは、GPS方位のサンプリング間隔における出力信号206のサンプル数であり、ΣGout(mV)は、GPS方位のサンプリング間隔における出力信号206の合計値である。また、Δθ(deg)は、GPS方位変化量であり、Gsensitivity(mV/deg/sec)は、感度係数210であり、α(deg)は、角速度センサの傾斜角度204である。なお、Goutは、式(1)のVoutに対応し、Gsensitivityは、式(1)のSに対応する。
Gsensitivity=((1/n・ΣGout−Goffset)/cos(α))/Δθ ・・・(5)
ここで、Goffsetは、図示しないオフセット値演算部30から入力されるが、角速度算出装置100の起動直後などのような状態において、オフセット値208が未だ算出されていないこともありえる。式(5)には、Δθによる除算が含まれるので、Δθが所定値以上であるときに感度係数を算出する。Δθの値が所定値以下であるときは、感度係数導出部90は、直前に補正した感度係数を出力する。
次に、実施例2を説明する。実施例2も、実施例1と同様に、角速度センサからの出力電圧に対して、オフセット値と感度係数とを使用しながら、角速度を導出する角速度算出装置に関する。角速度センサのオフセット値を導出するための式(2)において、方位変化量Δθが、GPS衛星から取得したGPS方位から求められる場合、GPS衛星からの電波の受信状況によりGPS方位の精度が悪化することがあり、オフセット値に含まれる誤差が大きくなる。
次に、実施例3を説明する。実施例3は、これまでの角速度算出装置において導出した角速度を使用して方位を推定する方位推定装置に関する。角速度センサのオフセットおよび感度係数を補正しても、わずかな誤差が累積し、自立航法による位置に含まれる誤差が顕著になる場合がある。このため、GPSの衛星捕捉状況が悪い地域等を走行するとき、長期間にわたって自立航法の合成比率が大きくなるので、推定した位置に誤差が含まれることがある。
Claims (4)
- GPS衛星からの信号をもとに測位された対象物の測位データと、角速度センサから出力された対象物の角速度とを取得する取得部と、
前記取得部において取得した測位データと角速度とをもとに、前記角速度センサの仮のオフセット値を逐次導出するオフセット値導出部と、
前記オフセット値導出部において逐次導出した前記角速度センサの仮のオフセット値に対して統計処理を実行することによって、前記角速度センサから出力された角速度を補正するための前記角速度センサのオフセット値を導出するオフセット値フィルタ処理部と、
前記取得部において取得した測位データと角速度とをもとに、相関係数を導出する相関係数導出部とを備え、
前記オフセット値フィルタ処理部は、前記相関係数導出部において導出した相関係数に応じて、統計処理の際の忘却係数を変更することを特徴とする角速度センサ補正装置。 - 前記相関係数導出部は、前記角速度センサの傾斜角度の余弦値によって少なくとも角速度の積算値を除算した値と、測位データに含まれた方位角の変化量とをもとに、相関係数を計算することを特徴とする請求項1に記載の角速度センサ補正装置。
- 前記相関係数導出部は、角速度の変化量に応じて、相関係数を計算する際の計算期間を調節することを特徴とする請求項1または2に記載の角速度センサ補正装置。
- GPS衛星からの信号をもとに測位された対象物の測位データと、角速度センサから出力された対象物の角速度とを取得するステップと、
取得した測位データと角速度とをもとに、前記角速度センサの仮のオフセット値を逐次導出するステップと、
逐次導出した前記角速度センサの仮のオフセット値に対して統計処理を実行することによって、前記角速度センサから出力された角速度を補正するための前記角速度センサのオフセット値を導出するステップと、
取得した測位データと角速度とをもとに、相関係数を導出するステップとを備え、
前記角速度センサのオフセット値を導出するステップは、導出した相関係数に応じて、統計処理の際の忘却係数を変更することを特徴とする角速度センサ補正方法。
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