JP2019100834A - 車載器およびジャイロ中点検出方法 - Google Patents

車載器およびジャイロ中点検出方法 Download PDF

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加藤 晃一
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Abstract

【課題】精度良く車両の停止を検出し、ジャイロ中点の検出頻度をより高めることができる車載器を提供する。【解決手段】車載器100は、車両の直進を示すジャイロセンサ8の基準電位であるジャイロ中点を検出するジャイロ中点検出部を備え、ジャイロ中点検出部は、車両の停止時に出力される信号であって、駆動機構の停止状態を通知する駆動機構停止信号を検出する度に、ジャイロ中点を検出する。【選択図】図2

Description

本発明は、車載器およびジャイロ中点検出方法に関する。
特許文献1には、位置検出装置に関し、「自律航法部は、自律航法用センサーの水平面に対するピッチ角θ、ヨー角Yおよび車両に対するセンサー取り付けピッチ角A、センサー取り付けヨー角A2並びに車速センサーより求まる移動距離を用いて車両位置を計算すると共に、加速度信号を用いて車両速度を計算する。第1の補正部は車速センサーの出力信号を用いて第1の周期で車両速度を計算し、該車両速度と自律航法部で計算した車両速度との速度差に基づいてピッチ角θ、センサー取り付けピッチ角A、センサー取り付けヨー角A2を補正する。また、第2の補正部は、GPSレシーバが出力する車両位置、車両速度および自律航法部が出力する車両位置、車両速度を用いて、第1の周期より長い第2の周期でピッチ角θ、センサー取り付けピッチ角A、ヨー角Y、センサー取り付けヨー角A2を補正する」と記載されている。
特開2008−215917号公報
車載ナビゲーション装置では、通常、GPS(Global Positioning System)受信装置が出力する絶対位置および絶対方位を参照しつつ、車速パルスおよびジャイロ信号を用いて車両の移動量および方位を累積して相対的な位置計算を行うことで自車位置を推定している。
このとき、方位計算には振動ジャイロが使用されるが、レートジャイロのため、ジャイロ中点(車両の直進を示すジャイロセンサの基準電位)の検出が必要となる。また、ジャイロセンサは、温度特性によりジャイロ中点の変動が発生するため、正しいジャイロ中点の検出を出来るだけ頻繁に行うことが方位計算の精度を向上させることになる。
ジャイロ中点の検出は、車両が停止しているときのジャイロ信号の出力値(出力電圧)をジャイロ中点とするのが一般的である。しかしながら、車速パルスを用いて車両の停止を検出する場合、時速2〜5km/hの低速域では車速パルスが出力されなくなる場合があるため、停車検出精度が下がるという問題がある。また、ジャイロ信号を用いて車両の停止を検出する場合、アイドリング時の振動(例えば、エンジンの振動)の影響を考慮して、停車を検出するためのジャイロ信号の出力変動幅を大きめに見積もっている。そのため、停車検出頻度が下がり、結果的にジャイロ中点の精度が下がるという問題がある。したがって、精度良く車両の停止を検出し、ジャイロ中点の検出頻度を高めることが求められる。
上記特許文献1には、車速センサやジャイロセンサからの出力信号を用いて所定の周期で前後方向の車両速度を求めることが記載されているが、精度良く車両の停止を検出してジャイロ中点の検出頻度を高めることは考慮されていない。
そこで、本発明は、精度良く車両の停止を検出し、ジャイロ中点の検出頻度をより高めることができる車載器の提供を目的とする。
本願は、上記課題の少なくとも一部を解決する手段を複数含んでいるが、その例を挙げるならば、以下のとおりである。
上記の課題を解決する本発明の一態様に係る車載器は、車両の直進を示すジャイロセンサの基準電位であるジャイロ中点を検出するジャイロ中点検出部を備え、前記ジャイロ中点検出部は、車両の停止時に出力される信号であって、駆動機構の停止状態を通知する駆動機構停止信号を検出する度に、前記ジャイロ中点を検出する。
本発明に係る車載器によれば、精度良く車両の停止を検出し、ジャイロ中点の検出頻度をより高めることができる。
なお、上記以外の課題、構成および効果等は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
車載器のハードウェア構成の一例を示した図である。 車載器の機能構成の一例を示した機能ブロック図である。 車両位置計算部の詳細な構成を示した図である。 ジャイロ中点検出処理の一例を示したフロー図である。
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。
図1は、本実施形態に係る車載器100のハードウェア構成の一例を示した図である。車載器100は、例えば、推奨経路の探索や、地図情報および交通情報の表示など、いわゆるナビゲーション機能を備えたナビゲーション装置によって実現される。
図示するように、車載器100は、演算装置1と、ディスプレイ2と、記憶装置3と、音声出力装置4と、入力装置5と、ROM装置6と、車速センサ7と、ジャイロセンサ8と、GPS(Global Positioning System)受信装置9と、VICS(Vehicle Information Communication System:登録商標)受信装置10と、FM多重放送受信装置11と、ビーコン受信装置12と、対外通信装置13と、対内通信装置14とを有している。
演算装置1は、車載器100の様々な処理を行う中心的なユニットである。例えば、演算装置1は、通常のナビゲーション機能を実現する。具体的には、演算装置1は、車速センサ7などの各種センサおよびGPS受信装置9から出力された情報を用いて現在地を検出する。また、演算装置1は、得られた現在地情報に基づいて、表示に必要な地図情報を記憶装置3あるいはROM装置6から読み出す。また、演算装置1は、読み出した地図情報をグラフィックス展開し、そこに現在地を示すマークを重ねてディスプレイ2へ表示させる信号を出力する。また、演算装置1は、記憶装置3あるいはROM装置6に記憶されている地図情報などを用いて、出発地と目的地とを結ぶ推奨経路を探索する。また、演算装置1は、ディスプレイ2やスピーカ41などに信号を出力して経路誘導を行う。
また、演算装置1は、CAN(Controller Area Network)を介して、停車時に所定のECU(Engine Control Unit)から出力される駆動機構停止信号(例えば、ガソリン車であればアイドリングストップ信号、電気自動車であれば駆動モータ停止信号)を検出することで車両の停止を検出する。なお、駆動機構停止信号は、駆動機構すなわちガソリン車のエンジンや電気自動車の駆動モータの停止状態を各ECUに通知する信号であるため、かかる信号を検出した場合、車両の停止を検出したことになる。また、演算装置1は、ジャイロ中点を用いてジャイロ信号のオフセット処理を行う。
このような演算装置1は、各デバイス間をバスで接続した構成となっている。具体的には、演算装置1は、数値演算や各デバイスの制御など様々な処理を実行するCPU(Central Processing Unit)21と、記憶装置3またはROMから読み出した地図情報や演算データなどを一時的に格納するRAM(Random Access Memory)22と、CPU21で実行されるブートプログラムなどを格納するROM(Read Only Memory)23と、演算装置1に各種ハードウェアを接続するためのI/F(インターフェイス)24と、これらを相互に接続するバス25とを有している。
ディスプレイ2は、グラフィックス情報を表示する出力装置であって、例えば、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイなどで構成される。
記憶装置3は、HDD(Hard Disk Drive)や不揮発性メモリカードといった、少なくとも読み書きが可能な記憶媒体であって、様々な情報(例えば、地図情報など)が格納されている。
音声出力装置4は、例えば、運転者などへの案内を音声として出力するスピーカ41などである。
入力装置5は、タッチパネル51、ダイヤルスイッチ52、マイクロフォン53あるいはスクロールキーなどユーザからの指示入力を受け付ける装置である。
ROM装置6は、CD-ROMやDVD-ROMなどのROM、IC(Integrated Circuit)カードなどの、少なくとも読み取りが可能な記憶媒体であって、例えば動画データや、音声データなどが記憶されている。
車速センサ7は、車速を算出するのに用いる値を出力するセンサである。具体的には、車速センサ7は、検出した車輪の回転数をパルス信号に変換し、単位時間あたりにおけるパルス信号数を車速情報として出力する。
ジャイロセンサ8は、振動ジャイロなどで構成され、移動体の旋回量を検出し、方位変動電圧あるいは角速度(°/sec)情報として出力するセンサである。
GPS受信装置9は、GPS衛星からの信号を受信し移動体とGPS衛星間の距離と距離の変化率とを3個以上の衛星に対して測定することで移動体の現在地(絶対位置)、進行速度および進行方位(絶対方位)を測定する。
VICS受信装置10は、現況交通情報、規制情報、SA/PA(サービスエリア/パーキングエリア)情報、駐車場情報、天気情報などを含むVICS情報を受信する装置である。FM多重放送受信装置11は、FM放送局から送られてくるFM多重放送信号を受信する装置である。FM多重放送には、VICS情報の現況交通情報などが含まれている。ビーコン受信装置12は、VICS情報の現況交通情報などを受信する装置である。
対外通信装置13は、例えばインターネットなど所定のネットワーク回線網Nを介して外部装置と通信を行う通信装置である。
対内通信装置14は、CANに接続され、車両状態に関する様々な情報を取得する通信装置である。具体的には、対内通信装置14は、エンジン制御ECUやインストルメントパネル(インパネ)制御ECUなど各種ECUが出力する車速、エンジンの回転数、ブレーキの状態など車両状態に関する種々の情報を取得する。また、対内通信装置14は、各種ECUから出力される情報に基づき車両の停止を検出する統括ECUから出力された駆動機構停止信号(以下では、アイドリングストップ信号として説明する)を取得する。
以上、車載器100のハードウェア構成について説明した。
図2は、車載器100の機能構成の一例を示した機能ブロック図である。車載器100は、記憶部110と、演算部120と、通信部130とを有している。
記憶部110は、様々な情報を格納する機能部である。具体的には、記憶部110は、地図情報111や各種設定情報112などを有している。なお、設定情報112には、例えば車両が停車している時の状態を示すジャイロ信号の分散値を記憶した情報などが含まれている。
演算部120は、入力受付部121と、出力処理部122と、車両位置計算部123とを有している。なお、演算部120は、これらの機能部以外にも、例えば出発地および目的地を結ぶ推奨経路探索部など車載器100が有するナビゲーション機能を実現するための様々な機能部を有している。
入力受付部121は、車載器100の入力装置5を介してユーザからの指示入力を受け付ける機能部である。例えば、入力受付部121は、入力装置5を介して、出発地および目的地の入力や経路探索の実行指示などをユーザから受け付ける。
出力処理部122は、画面情報および音声情報などの出力情報を生成する機能部である。例えば、出力処理部122は、ディスプレイ2の表示画面を構成する画面情報を生成する。また、出力処理部122は、外部装置から取得した表示情報をディスプレイ2に表示する。また、出力処理部122は、所定の音声情報(例えば、経路案内の音声情報など)をスピーカ41に出力する。
車両位置計算部123は、自車位置を計算する機能部である。図3は、車両位置計算部123の詳細な構成を示した図である。図示するように、車両位置計算部123は、GPSメッセージ処理部201と、ジャイロ中点検出部202と、ジャイロ中点オフセット処理部203と、カルマンフィルタ204とを有している。
GPSメッセージ処理部201は、GPS受信装置9から出力されたGPSメッセージ情報から所定情報を抽出する機能部である。具体的には、GPSメッセージ処理部201は、定期的(例えば、毎秒)にGPSメッセージ情報をGPS受信装置9から取得する。また、GPSメッセージ処理部201は、GPSメッセージ情報から車両位置の計算に用いる緯度、経度、高度、速度、方位および衛星数といった所定情報を抽出し、これらをカルマンフィルタ204に出力する。なお、上記の処理は、後述のジャイロ中点検出処理とは独立して定期的(例えば、毎秒)に実行される。
ジャイロ中点検出部202は、ジャイロ中点すなわち車両の直進を正しく捉えた場合のジャイロセンサ8の基準電位を検出する機能部である。具体的には、ジャイロ中点検出部202は、車両の停止を検出し、その時に得られたジャイロ信号の出力値(電圧値)をジャイロ中点として検出する。より具体的には、ジャイロ中点検出部202は、通信部130を介して、アイドリングストップ信号を検出した場合に車両の停止を検出し、この時のジャイロ信号の出力値をジャイロ中点として検出する。なお、ジャイロ中点検出部202は、車速パルスが取得できなくなった場合やジャイロ信号の出力値が車両の停止状態を示す分散値の所定範囲に含まれている場合にも車両の停止を検出する。
ジャイロ中点オフセット処理部203は、ジャイロ信号のオフセット処理を行う機能部である。具体的には、ジャイロ中点オフセット処理部203は、ジャイロ信号の出力値からジャイロ中点の値を差し引くことで車両の旋回量を示す方位変動電圧を算出する。
カルマンフィルタ204は、誤差のある測位値を用いて、車載器100の搭載されている車両の位置や方位を算出する。具体的には、カルマンフィルタ204は、GPS受信装置9が出力したGPSメッセージと、車速センサ7から出力された車速パルスと、オフセット処理後のジャイロ信号とを用いて、車両が存在している確からしい車両位置および車両方位を算出する。
通信部130は、様々な装置との間で情報通信を行う機能部である。具体的には、通信部130は、車両位置の計算に用いられる経度や緯度に関する情報などを含むGPSメッセージ情報をGPS受信装置9から取得する。また、通信部130は、車速センサ7から車速パルスを取得する。また、通信部130は、ジャイロセンサ8から車両の旋回量を示す方位変動電圧の値を取得する。また、通信部130は、CANを介してエンジン制御ECUやインパネ制御ECUなどの各ECUから車両状態に関する情報を取得する。また、通信部130は、所定のネットワーク回線網Nを介して外部装置との間で種々の情報をやり取りする。
なお、車載器100の演算部120に含まれる各機能部は、演算装置1が有するCPU21に処理を行わせるプログラムによって実現される。これらのプログラムは、ROM23あるいは記憶装置3に格納されており、実行にあたってRAM22上にロードされ、CPU21により実行される。
また、車載器100の記憶部110は、RAM22、ROM23または記憶装置3によって実現されても良く、これらの組み合わせによって実現されても良い。また、車載器100の通信部130は、対外通信装置13または対内通信装置14によって実現されても良く、これらの組み合わせによって実現されても良い。
また、各機能ブロックは、本実施形態に係る車載器100の機能を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分類したものである。したがって、各機能の分類の仕方やその名称によって、本発明が制限されることはない。また、車載器100の各構成は、処理内容に応じて、さらに多くの構成要素に分類することもできる。また、1つの構成要素がさらに多くの処理を実行するように分類することもできる。
また、各機能部の全部または一部は、コンピュータに実装されるハードウェア(ASICといった集積回路など)により構築されてもよい。また、各機能部の処理が1つのハードウェアで実行されてもよいし、複数のハードウェアで実行されてもよい。
[動作の説明]
図4は、ジャイロ中点検出処理の一例を示したフロー図である。かかる処理は、車載器100の起動と共に開始される。
処理が開始されると、ジャイロ中点検出部202は、車両の停止を検出したか否かを判定する(ステップS001)。具体的には、ジャイロ中点検出部202は、(1)車速パルスにより車両の停止を検出した場合、(2)ジャイロ信号により車両の停止を検出した場合および(3)アイドリングストップ信号を検出した場合のいずれか一つに該当する場合、車両の停止を検出したと判定する。
より具体的には、ジャイロ中点検出部202は、車速センサ7から定期的に取得していた車速パルスを取得できなくなった場合、車両の停止を検出したと判定する。また、ジャイロ中点検出部202は、ジャイロセンサ8から取得したジャイロ信号の出力値が車両の停止状態を示す分散値の所定範囲に含まれた場合、車両の停止を検出したと判定する。また、ジャイロ中点検出部202は、通信部130を介して、統括ECU20から出力されたアイドリングストップ信号を検出した場合、車両の停止を検出したと判定する。
そして、車両の停止を検出していないと判定した場合(ステップS001でNo)、ジャイロ中点検出部202は、再度ステップS001の処理を行う。一方で、車両の停止を検出したと判定した場合(ステップS001でYes)、ジャイロ中点検出部202は、処理をステップS002に移行する。
ステップS002では、ジャイロ中点検出部202は、ジャイロ中点を検出する。具体的には、ジャイロ中点検出部202は、車両の停止を検出すると、ジャイロセンサ8からジャイロ信号を取得する。また、ジャイロ中点検出部202は、取得したジャイロ信号の出力値(例えば、2.6V)をジャイロ中点の値として検出する。
次に、ジャイロ中点検出部202は、検出したジャイロ中点の値を記憶部110に格納する(ステップS003)。
次に、ジャイロ中点オフセット処理部203は、ジャイロ信号を取得したか否かを判定する(ステップS004)。具体的には、ジャイロ中点オフセット処理部203は、ジャイロセンサ8が定期的(例えば、毎秒)に出力するジャイロ信号を取得したか否かを判定する。そして、ジャイロ信号を取得していないと判定した場合(ステップS004でNo)、ジャイロ中点オフセット処理部203は、処理をステップS001に戻す。一方で、ジャイロ信号を取得したと判定した場合(ステップS004でYes)、ジャイロ中点オフセット処理部203は、処理をステップS005に移行する。
ステップS005では、ジャイロ中点オフセット処理部203は、ジャイロ中点を用いてジャイロ信号のオフセット処理を行う。具体的には、ジャイロ中点オフセット処理部203は、記憶部110からジャイロ中点の値を取得する。また、ジャイロ中点オフセット処理部203は、ジャイロセンサ8から取得したジャイロ信号の値(例えば、2.7V)からジャイロ中点の値(例えば、2.6V)を引くことにより、車両の旋回量を示す方位変動電圧(例えば、0.1V)を算出する。
次に、ジャイロ中点オフセット処理部203は、算出した方位変動電圧すなわちオフセット処理後のジャイロ信号をカルマンフィルタ204に出力し(ステップS006)、処理をステップS001に戻す。なお、カルマンフィルタ204は、GPSメッセージ処理部201、ジャイロ中点オフセット処理部203および車速センサ7から取得した情報を用いて、自車位置を示す車両位置情報を算出する。
以上、ジャイロ中点検出処理について説明した。
このような本実施形態に係る車載器100によれば、精度良く車両の停止を検出し、ジャイロ中点の検出頻度をより高めることができる。特に、車載器100は、アイドリングストップ信号を検出することにより車両の停止状態を検出する。そのため、車載器100は、高精度かつ高頻度でジャイロ中点の検出を行うことができる。その結果、方位計算の精度を高めることができる。
また、電気自動車(EV車)やハイブリッドカーなどアイドリング状態が発生しない車両であっても、停車時において駆動モータの停止状態を通知する信号(例えば、アイドリングストップ信号に相当する駆動モータ停止信号)を検出した場合、車両位置計算部123は、車両の停止を検出し、ジャイロ中点を検出する。
このような電気自動車(EV車)やハイブリッドカーに本発明に係る車載器100を適用した場合でも、精度良く車両の停止を検出し、ジャイロ中点の検出頻度をより高めることができる。
なお、本発明は、停車時に駆動機構を停止させる様々な移動体に適用することができる。
なお、本発明は、上記の実施形態や変形例などに限られるものではなく、これら以外にも様々な実施形態および変形例が含まれる。例えば、上記の実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態や変形例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
100・・・車載器、1・・・演算装置、2・・・ディスプレイ、3・・・記憶装置、
4・・・音声出力装置、41・・・スピーカ、5・・・入力装置、51・・・タッチパネル、
52・・・ダイヤルスイッチ、53・・・マイクロフォン、6・・・ROM装置、
7・・・車速センサ、8・・・ジャイロセンサ、9・・・GPS受信装置、
10・・・VICS受信装置、11・・・FM多重放送受信装置、
12・・・ビーコン受信装置、13・・・対外通信装置、14・・・対内通信装置、
21・・・CPU、22・・・RAM、23・・・ROM、24・・・I/F、
25・・・バス、110・・・記憶部、111・・・地図情報、112・・・設定情報、
120・・・演算部、121・・・入力受付部、122・・・出力処理部、
123・・・車両位置計算部、201・・・GPSメッセージ処理部、
202・・・ジャイロ中点検出部、203・・・ジャイロ中点オフセット処理部、
204・・・カルマンフィルタ、20・・・統括ECU、N・・・ネットワーク回線網
130・・・通信部

Claims (6)

  1. 車両の直進を示すジャイロセンサの基準電位であるジャイロ中点を検出するジャイロ中点検出部を備え、
    前記ジャイロ中点検出部は、
    車両の停止時に出力される信号であって、駆動機構の停止状態を通知する駆動機構停止信号を検出する度に、前記ジャイロ中点を検出する
    ことを特徴とする車載器。
  2. 請求項1に記載の車載器であって、
    前記ジャイロ中点検出部は、
    車両の停止時に出力されるアイドリングストップ信号を検出する度に、前記ジャイロ中点を検出する
    ことを特徴とする車載器。
  3. 請求項1に記載の車載器であって、
    前記ジャイロ中点検出部は、
    車両の停止時に出力される信号であって、駆動モータの停止状態を通知する駆動モータ停止信号を検出する度に、前記ジャイロ中点を検出する
    ことを特徴とする車載器。
  4. 車載器が行うジャイロ中点検出方法であって、
    前記車載器は、
    車両の直進を示すジャイロセンサの基準電位であるジャイロ中点を検出するジャイロ中点検出ステップを行い、
    前記ジャイロ中点検出ステップでは、
    車両の停止時に出力される信号であって、駆動機構の停止状態を通知する駆動機構停止信号を検出する度に、前記ジャイロ中点を検出する
    ことを特徴とするジャイロ中点検出方法。
  5. 請求項4に記載のジャイロ中点検出方法であって、
    前記ジャイロ中点検出ステップでは、
    車両の停止時に出力されるアイドリングストップ信号を検出する度に、前記ジャイロ中点を検出する
    ことを特徴とするジャイロ中点検出方法。
  6. 請求項4に記載のジャイロ中点検出方法であって、
    前記ジャイロ中点検出ステップでは、
    車両の停止時に出力される信号であって、駆動モータの停止状態を通知する駆動モータ停止信号を検出する度に、前記ジャイロ中点を検出する
    ことを特徴とするジャイロ中点検出方法。
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