JP2021128095A - Positioning device for vehicles and positioning program for vehicles - Google Patents

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JP2021128095A JP2020023683A JP2020023683A JP2021128095A JP 2021128095 A JP2021128095 A JP 2021128095A JP 2020023683 A JP2020023683 A JP 2020023683A JP 2020023683 A JP2020023683 A JP 2020023683A JP 2021128095 A JP2021128095 A JP 2021128095A
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Abstract

To provide a positioning device for vehicles which improves the accuracy of traveling trajectory of a vehicle immediately after the power supply of the vehicle is turned on.SOLUTION: A positioning device 50 includes a change unit. When the characteristic of a vehicle speed sensor 11 has changed while the power supply of the vehicle is turned on from an off state, the change unit changes a value pertaining to the likelihood of a movement distance measurement error out of the components of an error covariance matrix calculated by a Kalman filter 55. When the characteristic of a gyro sensor 12 has changed while the power supply of the vehicle is turned on from an off state, a value pertaining to the likelihood of a bearing change amount measurement error out of the components of an error covariance matrix calculated by the Kalman filter 55 is increased, separately from calculation of the error covariance matrix calculated by the Kalman filter 55, to be larger than before the power supply of the vehicle is turned off.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、車両用測位装置および車両用測位プログラムに関するものである。 The present disclosure relates to a vehicle positioning device and a vehicle positioning program.

従来、特許文献1に記載されているように、車速センサ、ジャイロセンサ、GPS受信機からの信号に基づいてカルマンフィルタを用いて誤差を修正しながら車両の走行軌跡を算出する装置が知られている。 Conventionally, as described in Patent Document 1, a device for calculating a traveling locus of a vehicle while correcting an error by using a Kalman filter based on a signal from a vehicle speed sensor, a gyro sensor, and a GPS receiver is known. ..

特開2015−94690号公報JP-A-2015-94690

発明者の検討によれば、車速センサの距離係数等のセンサ特性は、例えば、車両のタイヤの変化および車速センサの経年変化等により比較的緩やかに変化する。また、ジャイロセンサのオフセットおよびゲイン等のセンサ特性は、例えば、ジャイロセンサの温度変化等により比較的緩やかに変化する。このため、特許文献1に記載されている装置では、車両の電源がオンされている状態において、カルマンフィルタによる誤差修正時間を比較的長くすることができるため、カルマンフィルタによる推定誤差の信頼性を比較的高くすることができる。 According to the study of the inventor, the sensor characteristics such as the distance coefficient of the vehicle speed sensor change relatively slowly due to, for example, changes in the tires of the vehicle and aging of the vehicle speed sensor. Further, sensor characteristics such as offset and gain of the gyro sensor change relatively slowly due to, for example, a temperature change of the gyro sensor. Therefore, in the device described in Patent Document 1, the error correction time by the Kalman filter can be relatively long in the state where the power of the vehicle is turned on, so that the reliability of the estimation error by the Kalman filter is relatively high. Can be high.

また、特許文献1に記載されている装置では、車両の電源がオフされるときに車両の電源がオフされる直前のカルマンフィルタによる推定誤差が記憶される。これにより、車両の電源がオフされる直前のカルマンフィルタによる推定誤差から継続して車両の走行軌跡を算出することができる。 Further, in the device described in Patent Document 1, when the power of the vehicle is turned off, the estimation error by the Kalman filter immediately before the power of the vehicle is turned off is stored. As a result, the traveling locus of the vehicle can be continuously calculated from the estimation error by the Kalman filter immediately before the power of the vehicle is turned off.

ここで、車両の電源がオフからオンにされる間にセンサ特性が変化していた場合に車両の電源がオンされると、車両の電源がオンされた直後の状態は、車両の電源がオフされる直前の状態になるため、誤差に急激な変化が生じる。しかし、カルマンフィルタによる誤差修正時間は、上記したように比較的長いため、カルマンフィルタによる推定誤差が適切な値に収束するまでに時間がかかる。このため、車両の電源がオンされた直後では、カルマンフィルタに用いられる誤差の急激な変化に追従できなく、車両の走行軌跡の精度が低下することがある。 Here, if the power of the vehicle is turned on when the sensor characteristics have changed while the power of the vehicle is turned on, the power of the vehicle is turned off immediately after the power of the vehicle is turned on. Since it is in the state immediately before it is performed, a sudden change occurs in the error. However, since the error correction time by the Kalman filter is relatively long as described above, it takes time for the estimation error by the Kalman filter to converge to an appropriate value. Therefore, immediately after the power of the vehicle is turned on, it is not possible to follow a sudden change in the error used in the Kalman filter, and the accuracy of the traveling locus of the vehicle may decrease.

本開示は、車両の電源がオン直後の車両の走行軌跡の精度を向上させる車両用測位装置を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a vehicle positioning device that improves the accuracy of a traveling locus of a vehicle immediately after the power of the vehicle is turned on.

請求項1に記載の発明は、車速センサ(11)からの車両のタイヤの回転に応じた信号に基づいて、車両の移動距離(L)を算出する移動距離計測部(S130)と、ジャイロセンサ(12)からの車両のヨーレート(R)に応じた信号に基づいて、車両の方位変化量(D)を算出する方位変化量計測部(S130)と、移動距離および方位変化量に基づいて、車両の位置および方位(θd)に関する値を算出する位置推測部(S150)と、移動距離に関する値と、位置推測部によって算出される車両の位置および方位(θd)に関する値と、衛星からの信号に基づいて算出される車両の位置および方位(θg)に関する値とに基づいて、移動距離の計測誤差(εK)の確からしさに関する値(σKK)と方位変化量の計測誤差(εF、εS)の確からしさに関する値(σFF、σSS)とを成分として含む誤差共分散行列(P)を算出し、算出した誤差共分散行列に基づいて移動距離および方位変化量を補正するカルマンフィルタ(S210〜S270)と、車両の電源がオフからオンにされる間に車速センサの特性が変化していたとき、誤差共分散行列の成分のうち移動距離の計測誤差(εK)の確からしさに関する値(σKK)を、カルマンフィルタによる誤差共分散行列の算出とは別で、車両の電源がオフされる前よりも大きくする変更部(S320)と、を備える車両用測位装置である。 The invention according to claim 1 is a moving distance measuring unit (S130) that calculates a moving distance (L) of a vehicle based on a signal from a vehicle speed sensor (11) according to the rotation of a vehicle tire, and a gyro sensor. Based on the signal according to the yaw rate (R) of the vehicle from (12), the orientation change amount measuring unit (S130) that calculates the orientation change amount (D) of the vehicle, and the movement distance and the orientation change amount. A position estimation unit (S150) that calculates values related to the vehicle position and orientation (θd), a value related to the movement distance, a value related to the vehicle position and orientation (θd) calculated by the position estimation unit, and a signal from the satellite. Based on the values related to the position and orientation (θg) of the vehicle calculated based on, the value related to the certainty of the measurement error (εK) of the movement distance (σKK 2 ) and the measurement error of the amount of change in orientation (εF, εS) value (σFF 2, σSS 2) relates to the probability of calculating the error covariance matrix (P) comprising a as a component, the Kalman filter for correcting a moving distance and orientation change amount based on the calculated error covariance matrix (S 210 to S270) and the value (σKK) related to the certainty of the movement distance measurement error (εK) among the components of the error covariance matrix when the characteristics of the vehicle speed sensor changed while the vehicle power was turned on. 2 ) is a vehicle positioning device provided with a change unit (S320) that is different from the calculation of the error covariance matrix by the Kalman filter and is larger than before the power of the vehicle is turned off.

請求項7に記載の発明は、車速センサ(11)からの車両のタイヤの回転に応じた信号に基づいて、車両の移動距離(L)を算出する移動距離計測部(S130)と、ジャイロセンサ(12)からの車両のヨーレート(R)に応じた信号に基づいて、車両の方位変化量(D)を算出する方位変化量計測部(S130)と、移動距離および方位変化量に基づいて、車両の位置および方位(θd)に関する値を算出する位置推測部(S150)と、移動距離に関する値と、位置推測部によって算出される車両の位置および方位(θd)に関する値と、衛星からの信号に基づいて算出される車両の位置および方位(θg)に関する値とに基づいて、移動距離の計測誤差(εK)の確からしさに関する値(σKK)と方位変化量の計測誤差(εF、εS)の確からしさに関する値(σFF、σSS)とを成分として含む誤差共分散行列(P)を算出し、算出した誤差共分散行列に基づいて移動距離および方位変化量を補正するカルマンフィルタ(S210〜S270)と、車両の電源がオフからオンにされる間にジャイロセンサの特性が変化していたとき、誤差共分散行列の成分のうち方位変化量の計測誤差(εF、εS)の確からしさに関する値(σFF、σSS)を、カルマンフィルタによる誤差共分散行列の算出とは別で、車両の電源がオフされる前よりも大きくする変更部(S340)と、を備える車両用測位装置である。 The invention according to claim 7 is a moving distance measuring unit (S130) that calculates a moving distance (L) of a vehicle based on a signal from a vehicle speed sensor (11) according to the rotation of a vehicle tire, and a gyro sensor. Based on the signal according to the yaw rate (R) of the vehicle from (12), the orientation change amount measuring unit (S130) that calculates the orientation change amount (D) of the vehicle, and the movement distance and the orientation change amount. A position estimation unit (S150) that calculates values related to the vehicle position and orientation (θd), a value related to the movement distance, a value related to the vehicle position and orientation (θd) calculated by the position estimation unit, and a signal from the satellite. Based on the values related to the position and orientation (θg) of the vehicle calculated based on, the value related to the certainty of the measurement error (εK) of the movement distance (σKK 2 ) and the measurement error of the amount of change in orientation (εF, εS) value (σFF 2, σSS 2) relates to the probability of calculating the error covariance matrix (P) comprising a as a component, the Kalman filter for correcting a moving distance and orientation change amount based on the calculated error covariance matrix (S 210 to S270) and the certainty of the measurement error (εF, εS) of the amount of azimuth change among the components of the error covariance matrix when the characteristics of the gyro sensor changed while the power of the vehicle was turned on. This is a vehicle positioning device that includes a change unit (S340) that increases the values (σFF 2 , σSS 2 ) from the calculation of the error covariance matrix by the Kalman filter, and makes them larger than before the vehicle was turned off. ..

請求項11に記載の発明は、車両用測位装置を、車速センサ(11)からの車両のタイヤの回転に応じた信号に基づいて、車両の移動距離(L)を算出する移動距離計測部(S130)、ジャイロセンサ(12)からの車両のヨーレート(R)に応じた信号に基づいて、車両の方位変化量(D)を算出する方位変化量計測部(S130)、移動距離および方位変化量に基づいて、車両の位置および方位(θd)に関する値を算出する位置推測部(S150)、移動距離に関する値と、位置推測部によって算出される車両の位置および方位(θd)に関する値と、衛星からの信号に基づいて算出される車両の位置および方位(θg)に関する値とに基づいて、移動距離の計測誤差(εK)の確からしさに関する値(σKK)と方位変化量の計測誤差(εF、εS)の確からしさに関する値(σFF、σSS)とを成分として含む誤差共分散行列(P)を算出し、算出した誤差共分散行列に基づいて移動距離および方位変化量を補正するカルマンフィルタ(S210〜S270)、車両の電源がオフからオンにされる間に車速センサの特性が変化していたとき、誤差共分散行列の成分のうち移動距離の計測誤差(εK)の確からしさに関する値(σKK)を、カルマンフィルタによる誤差共分散行列の算出とは別で、車両の電源がオフされる前よりも大きくする変更部(S320)として、機能させる車両用測位プログラムである。 The invention according to claim 11 is a moving distance measuring unit (L) for calculating a moving distance (L) of a vehicle based on a signal from a vehicle speed sensor (11) according to the rotation of a vehicle tire. S130), azimuth change amount measuring unit (S130) that calculates the azimuth change amount (D) of the vehicle based on the signal corresponding to the yaw rate (R) of the vehicle from the gyro sensor (12), moving distance and azimuth change amount. Position estimation unit (S150) that calculates values related to the position and orientation (θd) of the vehicle based on, values related to the movement distance, values related to the position and orientation (θd) of the vehicle calculated by the position estimation unit, and satellites. Based on the value related to the position and orientation (θg) of the vehicle calculated based on the signal from, the value related to the certainty of the measurement error (εK) of the movement distance (σKK 2 ) and the measurement error of the amount of change in orientation (εF). , ΕS) is calculated as an error covariance matrix (P) including the values related to the certainty (σFF 2 , σSS 2 ) as components, and the movement distance and the amount of change in orientation are corrected based on the calculated error covariance matrix. (S210 to S270), a value related to the certainty of the measurement error (εK) of the movement distance among the components of the error covariance matrix when the characteristics of the vehicle speed sensor are changing while the power of the vehicle is turned on. This is a vehicle positioning program that functions (σKK 2 ) as a change unit (S320) that makes (σKK 2) larger than before the power of the vehicle is turned off, which is different from the calculation of the error covariance matrix by the Kalman filter.

請求項12に記載の発明は、車両用測位装置を、車速センサ(11)からの車両のタイヤの回転に応じた信号に基づいて、車両の移動距離(L)を算出する移動距離計測部(S130)、ジャイロセンサ(12)からの車両のヨーレート(R)に応じた信号に基づいて、車両の方位変化量(D)を算出する方位変化量計測部(S130)、移動距離および方位変化量に基づいて、車両の位置および方位(θd)に関する値を算出する位置推測部(S150)、移動距離に関する値と、位置推測部によって算出される車両の位置および方位(θd)に関する値と、衛星からの信号に基づいて算出される車両の位置および方位(θg)に関する値とに基づいて、移動距離の計測誤差(εK)の確からしさに関する値(σKK)と方位変化量の計測誤差(εF、εS)の確からしさに関する値(σFF、σSS)とを成分として含む誤差共分散行列(P)を算出し、算出した誤差共分散行列に基づいて移動距離および方位変化量を補正するカルマンフィルタ(S210〜S270)、車両の電源がオフからオンにされる間にジャイロセンサの特性が変化していたとき、誤差共分散行列の成分のうち方位変化量の計測誤差(εF、εS)の確からしさに関する値(σFF、σSS)を、カルマンフィルタによる誤差共分散行列の算出とは別で、車両の電源がオフされる前よりも大きくする変更部(S340)として、機能させる車両用測位プログラムである。 The invention according to claim 12 is a moving distance measuring unit (L) for calculating a moving distance (L) of a vehicle based on a signal from a vehicle speed sensor (11) according to the rotation of a vehicle tire. S130), azimuth change amount measuring unit (S130) that calculates the azimuth change amount (D) of the vehicle based on the signal corresponding to the yaw rate (R) of the vehicle from the gyro sensor (12), moving distance and azimuth change amount. Position estimation unit (S150) that calculates values related to the position and orientation (θd) of the vehicle based on, values related to the movement distance, values related to the position and orientation (θd) of the vehicle calculated by the position estimation unit, and satellites. Based on the value related to the position and orientation (θg) of the vehicle calculated based on the signal from, the value related to the certainty of the measurement error (εK) of the movement distance (σKK 2 ) and the measurement error of the amount of change in orientation (εF). , ΕS) A Kalman filter that calculates an error covariance matrix (P) that includes values related to the certainty (σFF 2 , σSS 2 ) as components, and corrects the movement distance and the amount of azimuth change based on the calculated error covariance matrix. (S210 to S270), when the characteristics of the gyro sensor are changing while the power of the vehicle is turned on, the measurement error (εF, εS) of the amount of azimuth change among the components of the error covariance matrix is certain. A vehicle positioning program that functions as a change part (S340) that makes the values related to the uniqueness (σFF 2 , σSS 2 ) larger than before the vehicle was turned off, separately from the calculation of the error covariance matrix by the Kalman filter. Is.

これにより、車両の電源がオフからオンにされる間にセンサ特性が変化していたとき、車両の電源がオンされた直後であっても、そのセンサによる計測誤差の確からしさに関する値を大きくすることができる。このため、カルマンフィルタによる推定誤差が適切な値に収束するまでにかかる時間を短くすることができる。したがって、車両の走行軌跡の精度を向上させることができる。 As a result, when the sensor characteristics change while the power of the vehicle is turned on, the value related to the certainty of the measurement error by the sensor is increased even immediately after the power of the vehicle is turned on. be able to. Therefore, it is possible to shorten the time required for the estimation error by the Kalman filter to converge to an appropriate value. Therefore, the accuracy of the traveling locus of the vehicle can be improved.

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。 The reference reference numerals in parentheses attached to each component or the like indicate an example of the correspondence between the component or the like and the specific component or the like described in the embodiment described later.

測位装置が用いられる車両用ナビゲーションシステムの構成図。A block diagram of a vehicle navigation system in which a positioning device is used. 測位装置のカルマンフィルタのモデルを示すブロック図。The block diagram which shows the model of the Kalman filter of the positioning apparatus. 測位装置が実行する処理のフローチャート。A flowchart of the process executed by the positioning device. 測位装置が実行する処理のサブフローチャート。Sub-flow chart of the process executed by the positioning device. 測位装置が実行する処理のサブフローチャート。Sub-flow chart of the process executed by the positioning device.

以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In each of the following embodiments, the same or equal parts are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

測位装置50は、例えば、車両用ナビゲーションシステム10に用いられる。まず、この車両用ナビゲーションシステム10について説明する。 The positioning device 50 is used, for example, in the vehicle navigation system 10. First, the vehicle navigation system 10 will be described.

車両用ナビゲーションシステム10は、図1に示すように、タイヤ空気圧監視システム20と通信するための図示しないインターフェースを備える。また、車両用ナビゲーションシステム10は、車速センサ11、ジャイロセンサ12、ジャイロ温度センサ13、GNSS受信部14および測位装置50を備える。 As shown in FIG. 1, the vehicle navigation system 10 includes an interface (not shown) for communicating with the tire pressure monitoring system 20. Further, the vehicle navigation system 10 includes a vehicle speed sensor 11, a gyro sensor 12, a gyro temperature sensor 13, a GNSS receiving unit 14, and a positioning device 50.

タイヤ空気圧監視システム20は、図示しない空気圧センサと、図示しないタイヤ交換スイッチとを有する。空気圧センサは、車両のタイヤの空気圧に応じた信号を後述の測位装置50に出力する。タイヤ交換スイッチは、車両の運転者によって操作されることによりタイヤが交換されたか否かに応じた信号を測位装置50に出力する。なお、図において、タイヤ空気圧監視システム20がTPMSと表記されている。また、TPMSとは、Tire Pressure Monitoring Systemの略である。 The tire pressure monitoring system 20 includes an air pressure sensor (not shown) and a tire replacement switch (not shown). The air pressure sensor outputs a signal corresponding to the air pressure of the tires of the vehicle to the positioning device 50 described later. The tire change switch outputs a signal to the positioning device 50 according to whether or not the tire has been changed by being operated by the driver of the vehicle. In the figure, the tire pressure monitoring system 20 is referred to as TPMS. TPMS is an abbreviation for Tire Pressure Monitoring System.

車速センサ11は、車両のタイヤの回転に同期したパルス信号を測位装置50に出力する。 The vehicle speed sensor 11 outputs a pulse signal synchronized with the rotation of the tires of the vehicle to the positioning device 50.

ジャイロセンサ12は、車両のヨーレートRに応じた信号を測位装置50に出力する。 The gyro sensor 12 outputs a signal corresponding to the yaw rate R of the vehicle to the positioning device 50.

ジャイロ温度センサ13は、ジャイロセンサ12の温度に応じた信号を測位装置50に出力する。また、ジャイロ温度センサ13は、ここでは、ジャイロセンサ12と一体になっている。なお、ジャイロ温度センサ13は、ジャイロセンサ12と別体でなっていてもよい。 The gyro temperature sensor 13 outputs a signal corresponding to the temperature of the gyro sensor 12 to the positioning device 50. Further, the gyro temperature sensor 13 is integrated with the gyro sensor 12 here. The gyro temperature sensor 13 may be separate from the gyro sensor 12.

GNSS受信部14は、図示しない複数の測位衛星から信号を受信する。また、GNSS受信部14は、この受信した信号に基づいて、車両のGNSS絶対位置、GNSS絶対方位θgおよびGNSS車速Vg等を算出する。さらに、GNSS受信部14は、この算出したGNSS絶対位置、GNSS絶対方位θgおよびGNSS車速Vg等を測位装置50に出力する。なお、GNSS受信部14に用いられる測位衛星は、例えば、GPS衛星、GLONASS衛星、Galileo衛星および準天頂衛星等である。 The GNSS receiving unit 14 receives signals from a plurality of positioning satellites (not shown). Further, the GNSS receiving unit 14 calculates the GNSS absolute position, the GNSS absolute direction θg, the GNSS vehicle speed Vg, and the like of the vehicle based on the received signal. Further, the GNSS receiving unit 14 outputs the calculated GNSS absolute position, GNSS absolute direction θg, GNSS vehicle speed Vg, and the like to the positioning device 50. The positioning satellites used in the GNSS receiving unit 14 are, for example, GPS satellites, GLONASS satellites, Galileo satellites, quasi-zenith satellites, and the like.

測位装置50は、車速特性判定部、ジャイロ特性判定部、距離記憶部、方位記憶部、変更部、読出部等に対応しており、マイコン等を主体として構成されている。また、測位装置50は、CPU、ROM、RAM、フラッシュメモリ、I/Oおよびこれらの構成を接続するバスライン等を備えている。さらに、測位装置50は、ROMに記憶されたプログラムを実行することにより、車両の走行軌跡を算出する。具体的には、測位装置50は、移動距離計測部51、方位変化量計測部52、相対軌跡演算部53、絶対位置推測部54、カルマンフィルタ55等を機能ブロックとして有する。 The positioning device 50 corresponds to a vehicle speed characteristic determination unit, a gyro characteristic determination unit, a distance storage unit, a direction storage unit, a change unit, a reading unit, and the like, and is mainly composed of a microcomputer and the like. Further, the positioning device 50 includes a CPU, a ROM, a RAM, a flash memory, an I / O, a bus line connecting these configurations, and the like. Further, the positioning device 50 calculates the traveling locus of the vehicle by executing the program stored in the ROM. Specifically, the positioning device 50 includes a moving distance measuring unit 51, a directional change amount measuring unit 52, a relative locus calculation unit 53, an absolute position estimation unit 54, a Kalman filter 55, and the like as functional blocks.

移動距離計測部51は、車速センサ11からの信号および後述のカルマンフィルタ55による補正対象の値に基づいて、車両の移動距離Lを算出する。 The moving distance measuring unit 51 calculates the moving distance L of the vehicle based on the signal from the vehicle speed sensor 11 and the value to be corrected by the Kalman filter 55 described later.

方位変化量計測部52は、ジャイロセンサ12からの信号および後述のカルマンフィルタ55による補正対象の値に基づいて、車両の方位変化量Dを算出する。 The directional change amount measuring unit 52 calculates the directional change amount D of the vehicle based on the signal from the gyro sensor 12 and the value to be corrected by the Kalman filter 55 described later.

相対軌跡演算部53は、移動距離計測部51により算出された移動距離Lと方位変化量計測部52により算出された方位変化量Dとに基づいて、車両の相対軌跡および車速Vcを算出する。 The relative locus calculation unit 53 calculates the relative locus of the vehicle and the vehicle speed Vc based on the movement distance L calculated by the movement distance measurement unit 51 and the direction change amount D calculated by the direction change amount measurement unit 52.

絶対位置推測部54は、移動距離計測部51により算出された移動距離Lと方位変化量計測部52により算出された方位変化量Dとに基づいて、車両の絶対方位θdおよび絶対位置を算出する。 The absolute position estimation unit 54 calculates the absolute direction θd and the absolute position of the vehicle based on the movement distance L calculated by the movement distance measurement unit 51 and the direction change amount D calculated by the direction change amount measurement unit 52. ..

カルマンフィルタ55は、GNSS受信部14からの信号、相対軌跡演算部53により算出された車速Vc、ならびに、絶対位置推測部54により算出された絶対方位θdおよび絶対位置に基づいて、後述する補正対象の値を算出する。 The Kalman filter 55 is a correction target to be described later based on the signal from the GNSS receiving unit 14, the vehicle speed Vc calculated by the relative trajectory calculation unit 53, and the absolute azimuth θd and the absolute position calculated by the absolute position estimation unit 54. Calculate the value.

また、ここでは、カルマンフィルタ55は、図2に示すように、状態量生成過程と観測過程とを有する。 Further, here, the Kalman filter 55 has a state quantity generation process and an observation process, as shown in FIG.

状態量生成過程において、カルマンフィルタ55によって推定される誤差である状態量xが設定されている。この状態量xは、以下関係式(1−1)に示す状態方程式によって更新される。なお、この状態量xの詳細については、後述する。また、以下関係式において、tは、自然数であって、回数を表す。x(t)は、t回目に更新するときの状態量xである。A(t+1,t)は、x(t)からx(t+1)への状態遷移行列Aである。v(t)は、t回目に更新するときに状態量生成過程にて発生する雑音である。 In the state quantity generation process, the state quantity x, which is an error estimated by the Kalman filter 55, is set. This state quantity x is updated by the equation of state shown in the relational expression (1-1) below. The details of this state quantity x will be described later. Further, in the following relational expression, t is a natural number and represents the number of times. x (t) is the state quantity x at the time of updating at the tth time. A (t + 1, t) is a state transition matrix A from x (t) to x (t + 1). v (t) is noise generated in the state quantity generation process when the t-th update is performed.

観測過程において、車速センサ11、ジャイロセンサ12およびGNSS受信部14からの信号に基づいて観測される値である観測値yが設定されている。この観測値yは、以下関係式(1−2)に示す観測方程式によって表される。これにより、関係式(1−1)と(1−2)との関係は、図2に示すブロック線図のように表される。なお、この観測値yの詳細については、後述する。また、以下関係式において、C(t)は、x(t)からy(t)に変換する観測行列Cである。w(t)は、t回目に更新するときに観測過程にて発生する雑音である。 In the observation process, the observed value y, which is a value observed based on the signals from the vehicle speed sensor 11, the gyro sensor 12, and the GNSS receiving unit 14, is set. This observed value y is represented by the observation equation shown in the relational expression (1-2) below. As a result, the relationship between the relational expressions (1-1) and (1-2) is represented by the block diagram shown in FIG. The details of this observed value y will be described later. Further, in the following relational expression, C (t) is an observation matrix C that transforms x (t) into y (t). w (t) is noise generated in the observation process when the t-th update is performed.

Figure 2021128095
Figure 2021128095

また、カルマンフィルタ55は、以下関係式(2−1)〜(2−5)を用いて、状態量xを所定の周期Tmで繰り返し推定する。なお、以下関係式において、G(t)は、t回目に更新するときのカルマンゲインGである。Pは、状態量xの誤差共分散行列である。P(t|t−1)は、事前誤差共分散行列であって、(t−1)回目の更新までの情報に基づいてt回目に更新するときの誤差共分散行列Pの予測値である。P(t|t)は、t回目までの情報に基づいた誤差共分散行列Pである。A(t|t−1)は、(t−1)回目の更新までの情報に基づいてt回目に更新するときの状態遷移行列Aの推定値である。V(t)は、t回目に更新するときの状態量生成過程にて発生する雑音の共分散行列である。W(t)は、t回目に更新するときの観測過程にて発生する雑音の共分散行列である。x(t|t−1)は、事前推定値であって、(t−1)回目までの情報に基づいたt回目の更新における状態量xの予測値である。x(t|t)は、事後推定値であって、t回目の更新までの情報に基づいた状態量xの最適推定値である。Iは、単位行列である。上付添字の「T」は、転置行列を意味する。上付添字の「−1」は、逆行列を意味する。 Further, the Kalman filter 55 repeatedly estimates the state quantity x at a predetermined period Tm by using the following relational expressions (2-1) to (2-5). In the following relational expression, G (t) is the Kalman gain G at the time of updating at the t-th time. P is an error covariance matrix of the state quantity x. P (t | t-1) is a prior error covariance matrix, and is a predicted value of the error covariance matrix P when updating the tth time based on the information up to the (t-1) th update. .. P (t | t) is an error covariance matrix P based on the information up to the t-th time. A (t | t-1) is an estimated value of the state transition matrix A when updating the t-th time based on the information up to the (t-1) th update. V (t) is a covariance matrix of noise generated in the state quantity generation process when the t-th update is performed. W (t) is a covariance matrix of noise generated in the observation process when the t-th update is performed. x (t | t-1) is a pre-estimated value, and is a predicted value of the state quantity x in the t-th update based on the information up to the (t-1) th time. x (t | t) is an ex post facto estimated value, and is an optimal estimated value of the state quantity x based on the information up to the t-th update. I is an identity matrix. The superscript "T" means transposed matrix. The superscript "-1" means an inverse matrix.

Figure 2021128095
Figure 2021128095

また、ここでは、カルマンフィルタ55は、この推定した状態量xをフィードバックして補正する。これにより、関係式(2−4)において、x(t|t−1)をゼロと仮定することができるため、関係式(2−4)を以下関係式(3)に示すように変形することができる。よって、カルマンフィルタ55は、カルマンゲインGと観測値yとに基づいて、状態量xの最適推定値を推定する。また、カルマンフィルタ55は、この推定した状態量xの最適推定値に基づいて、後述する補正値を算出する。 Further, here, the Kalman filter 55 feeds back and corrects the estimated state quantity x. As a result, in the relational expression (2-4), x (t | t-1) can be assumed to be zero, so that the relational expression (2-4) is transformed as shown in the relational expression (3) below. be able to. Therefore, the Kalman filter 55 estimates the optimum estimated value of the state quantity x based on the Kalman gain G and the observed value y. Further, the Kalman filter 55 calculates a correction value described later based on the optimum estimated value of the estimated state quantity x.

Figure 2021128095
Figure 2021128095

以上のように、車両用ナビゲーションシステム10は構成されている。この車両用ナビゲーションシステム10では、測位装置50によって、車両の走行軌跡が精度良く算出される。この車両の走行軌跡の算出について説明するために、図3のフローチャートを参照して、測位装置50の処理について説明する。ここでは、車両の電源がオンされたとき、例えば、車両のイグニッションがオンされたときに、測位装置50は、ROMに記憶されているプログラムの処理を実行する。 As described above, the vehicle navigation system 10 is configured. In the vehicle navigation system 10, the positioning device 50 accurately calculates the traveling locus of the vehicle. In order to explain the calculation of the traveling locus of the vehicle, the processing of the positioning device 50 will be described with reference to the flowchart of FIG. Here, when the power of the vehicle is turned on, for example, when the ignition of the vehicle is turned on, the positioning device 50 executes the processing of the program stored in the ROM.

ステップS100において、車両の電源がオフであったことにより測位装置50の作業領域としてのRAMが初期化されている。このため、測位装置50は、後述するステップS170のバックアップ処理にて記憶された各データをフラッシュメモリから読み戻す。また、測位装置50は、この読み戻した各データをRAMに記憶させる。 In step S100, the RAM as the work area of the positioning device 50 is initialized because the power of the vehicle is turned off. Therefore, the positioning device 50 reads back each data stored in the backup process in step S170, which will be described later, from the flash memory. Further, the positioning device 50 stores each of the read back data in the RAM.

続いて、ステップS110において、測位装置50は、タイヤ空気圧監視システム20の図示しない空気圧センサから出力される車両のタイヤの空気圧に基づいて、誤差共分散行列Pについてリセット処理を行う。また、測位装置50は、タイヤ空気圧監視システム20の図示しないタイヤ交換スイッチから出力されるタイヤが交換されたか否かに応じた信号に基づいて、誤差共分散行列Pについてリセット処理を行う。さらに、測位装置50は、ジャイロ温度センサ13から出力されるジャイロセンサ12の温度に基づいて、誤差共分散行列Pについてリセット処理を行う。なお、このリセット処理については、後述する。 Subsequently, in step S110, the positioning device 50 resets the error covariance matrix P based on the tire pressure of the vehicle output from the tire pressure sensor (not shown) of the tire pressure monitoring system 20. Further, the positioning device 50 resets the error covariance matrix P based on a signal output from a tire replacement switch (not shown) of the tire pressure monitoring system 20 depending on whether or not the tire has been replaced. Further, the positioning device 50 resets the error covariance matrix P based on the temperature of the gyro sensor 12 output from the gyro temperature sensor 13. The reset process will be described later.

続いて、ステップS120において、測位装置50は、車両の電源がオフされたか否かを判定する。車両の電源がオフされたとき、処理は、ステップS170に移行する。また、車両の電源がオンされたとき、処理は、ステップS130に移行する。なお、ここで、以下では、便宜上、ステップS120の処理が開始されてからステップS120の処理に戻るまでの一連の動作期間を周期Tmとする。 Subsequently, in step S120, the positioning device 50 determines whether or not the power of the vehicle has been turned off. When the power of the vehicle is turned off, the process proceeds to step S170. Further, when the power of the vehicle is turned on, the process proceeds to step S130. Here, for convenience, the cycle Tm is defined as a series of operation periods from the start of the process of step S120 to the return to the process of step S120.

ステップS120に続くステップS130において、測位装置50は、車両の移動距離Lおよび方位変化量Dを算出する。 In step S130 following step S120, the positioning device 50 calculates the moving distance L and the directional change amount D of the vehicle.

具体的には、測位装置50の移動距離計測部51は、以下関係式(4)に示すように、周期Tm内において車速センサ11から出力されたパルスの数に、距離係数Kを乗算することによって、移動距離Lを算出する。なお、この距離係数Kは、車速センサ11から出力された1パルスあたりの車両の移動量を示す値であって、ここでは、後述する補正対象になっている。以下関係式において、L(t)は、t回目の周期Tmにて更新されるときの移動距離Lである。N(t)は、t回目の周期Tm内において車速センサ11から出力されたパルスの数である。K(t)は、t回目の周期Tmにて移動距離Lの算出に用いられる距離係数Kである。 Specifically, the moving distance measuring unit 51 of the positioning device 50 multiplies the number of pulses output from the vehicle speed sensor 11 within the period Tm by the distance coefficient K, as shown in the following relational expression (4). The moving distance L is calculated by. The distance coefficient K is a value indicating the amount of movement of the vehicle per pulse output from the vehicle speed sensor 11, and is subject to correction described later here. In the following relational expression, L (t) is the moving distance L when updated at the t-th cycle Tm. N (t) is the number of pulses output from the vehicle speed sensor 11 within the t-th cycle Tm. K (t) is a distance coefficient K used for calculating the moving distance L in the t-th cycle Tm.

Figure 2021128095
Figure 2021128095

また、測位装置50の方位変化量計測部52は、以下関係式(5)に示すように、ジャイロセンサ12からの車両のヨーレートRに周期Tmを乗算する。さらに、方位変化量計測部52は、この乗算した値から、後述する補正対象としてのオフセット補正値Fに周期Tmを乗算した値を減算することにより、この乗算した値をオフセット補正する。これにより、ヨーレートRがゼロであるときに対応するジャイロセンサ12の出力値の変化による誤差が補正される。また、方位変化量計測部52は、このオフセット補正した値に、後述する補正対象としてのゲイン補正値Sを乗算することによりゲイン補正する。これにより、ヨーレートRに対するジャイロセンサ12の出力値の変化による誤差が補正される。なお、以下関係式において、R(t)は、t回目の周期Tmにおいてジャイロセンサ12から出力されたヨーレートRである。F(t)は、t回目の周期Tmにて方位変化量Dの算出に用いられるオフセット補正値Fである。S(t)は、t回目の周期Tmにて方位変化量Dの算出に用いられるゲイン補正値Sである。 Further, the directional change amount measuring unit 52 of the positioning device 50 multiplies the yaw rate R of the vehicle from the gyro sensor 12 by the period Tm, as shown in the relational expression (5) below. Further, the directional change amount measuring unit 52 subtracts the value obtained by multiplying the offset correction value F as a correction target, which will be described later, by the period Tm from the multiplied value, thereby performing offset correction of the multiplied value. As a result, when the yaw rate R is zero, the error due to the change in the output value of the corresponding gyro sensor 12 is corrected. Further, the directional change amount measuring unit 52 corrects the gain by multiplying the offset-corrected value by the gain correction value S as a correction target described later. As a result, the error due to the change in the output value of the gyro sensor 12 with respect to the yaw rate R is corrected. In the following relational expression, R (t) is the yaw rate R output from the gyro sensor 12 in the t-th cycle Tm. F (t) is an offset correction value F used for calculating the directional change amount D in the t-th period Tm. S (t) is a gain correction value S used for calculating the directional change amount D in the t-th period Tm.

Figure 2021128095
Figure 2021128095

続いて、ステップS140において、測位装置50は、車両の相対軌跡および車速Vcを算出する。 Subsequently, in step S140, the positioning device 50 calculates the relative trajectory of the vehicle and the vehicle speed Vc.

具体的には、測位装置50の相対軌跡演算部53は、以下関係式(6)を用いて、相対方位θsを算出する。ここでは、相対軌跡演算部53は、前回の周期Tmにて算出された相対方位θsに、上記ステップS130にて方位変化量計測部52により算出された方位変化量Dを加算することにより、今回の周期Tmにおける相対方位θsを算出する。θs(t)は、t回目の周期Tmにおいて算出された相対方位θsである。 Specifically, the relative trajectory calculation unit 53 of the positioning device 50 calculates the relative direction θs using the following relational expression (6). Here, the relative trajectory calculation unit 53 adds the direction change amount D calculated by the direction change amount measurement unit 52 in the step S130 to the relative direction θs calculated in the previous period Tm. The relative direction θs in the period Tm of is calculated. θs (t) is the relative direction θs calculated in the t-th period Tm.

Figure 2021128095
Figure 2021128095

また、相対軌跡演算部53は、この算出した相対方位θsと上記ステップS120にて移動距離計測部51により算出された移動距離Lとに基づいて、相対位置座標のX成分の移動量を算出する。さらに、相対軌跡演算部53は、以下関係式(7−1)に示すように、この算出したX成分の移動量を、前回の周期Tmにて算出した相対位置座標のX成分に加算することにより、今回の周期Tmにおける相対位置座標のX成分を算出する。また、同様に、相対軌跡演算部53は、以下関係式(7−2)に示すように、今回の周期TmにおけるY成分の移動量を、前回の周期Tmにて算出した相対位置座標のY成分に加算することにより、今回の周期Tmにおける相対位置座標のY成分を算出する。なお、以下関係式において、rel_x(t)は、t回目の周期Tmにおいて算出される相対位置座標のX成分である。rel_y(t)は、t回目の周期Tmにおいて算出される相対位置座標のY成分である。 Further, the relative locus calculation unit 53 calculates the movement amount of the X component of the relative position coordinates based on the calculated relative direction θs and the movement distance L calculated by the movement distance measurement unit 51 in step S120. .. Further, the relative locus calculation unit 53 adds the calculated movement amount of the X component to the X component of the relative position coordinates calculated in the previous period Tm, as shown in the following relational expression (7-1). Therefore, the X component of the relative position coordinates in the current period Tm is calculated. Similarly, as shown in the following relational expression (7-2), the relative locus calculation unit 53 calculates the amount of movement of the Y component in the current period Tm by the relative position coordinate Y calculated in the previous period Tm. By adding to the components, the Y component of the relative position coordinates in the current period Tm is calculated. In the following relational expression, rel_x (t) is the X component of the relative position coordinates calculated in the t-th period Tm. rel_y (t) is the Y component of the relative position coordinates calculated in the t-th period Tm.

Figure 2021128095
Figure 2021128095

また、相対軌跡演算部53は、以下関係式(8)に示すように、上記ステップS120にて移動距離計測部51により算出された移動距離Lを周期Tmで除算することによって、車両の車速Vcを算出する。なお、以下関係式において、Vc(t)は、t回目の周期Tmにおいて算出された車速Vcである。 Further, as shown in the relational expression (8) below, the relative locus calculation unit 53 divides the movement distance L calculated by the movement distance measurement unit 51 in step S120 by the period Tm to obtain the vehicle speed Vc. Is calculated. In the following relational expression, Vc (t) is the vehicle speed Vc calculated in the t-th cycle Tm.

Figure 2021128095
Figure 2021128095

続いて、ステップS150において、測位装置50は、絶対方位θdおよび絶対位置を算出する。 Subsequently, in step S150, the positioning device 50 calculates the absolute orientation θd and the absolute position.

具体的には、測位装置50の絶対位置推測部54は、以下関係式(9)に示すように、前回の周期Tmにて算出された絶対方位θdに、上記ステップS130にて方位変化量計測部52により算出された方位変化量Dを加算する。これにより、絶対位置推測部54は、絶対方位θdを算出する。なお、以下関係式において、θd(t)は、t回目の周期Tmにおいて算出される絶対方位θdである。 Specifically, the absolute position estimation unit 54 of the positioning device 50 measures the amount of change in direction in step S130 to the absolute direction θd calculated in the previous period Tm, as shown in the following relational expression (9). The directional change amount D calculated by the unit 52 is added. As a result, the absolute position estimation unit 54 calculates the absolute direction θd. In the following relational expression, θd (t) is the absolute bearing θd calculated in the t-th period Tm.

Figure 2021128095
Figure 2021128095

また、絶対位置推測部54は、この算出した絶対方位θdと上記ステップS120にて移動距離計測部51により算出した移動距離Lとに基づいて、絶対位置座標のX成分の移動量を算出する。さらに、絶対位置推測部54は、以下関係式(10−1)に示すように、この算出したX成分の移動量を、前回の周期Tmにて算出した絶対位置座標のX成分に加算することにより、今回の周期Tmにおける絶対位置座標のX成分を算出する。また、同様に、絶対位置推測部54は、以下関係式(10−2)に示すように、今回の周期TmにおけるY成分の移動量を、前回の周期Tmにて算出した絶対位置座標のY成分に加算することにより、今回の周期Tmにおける絶対位置座標のY成分を算出する。なお、以下関係式において、abs_x(t)は、t回目の周期Tmにおいて算出される絶対位置座標のX成分である。abs_y(t)は、t回目の周期Tmにおいて算出される絶対位置座標のY成分である。 Further, the absolute position estimation unit 54 calculates the movement amount of the X component of the absolute position coordinates based on the calculated absolute orientation θd and the movement distance L calculated by the movement distance measurement unit 51 in step S120. Further, the absolute position estimation unit 54 adds the calculated movement amount of the X component to the X component of the absolute position coordinates calculated in the previous period Tm, as shown in the following relational expression (10-1). Therefore, the X component of the absolute position coordinates in the current period Tm is calculated. Similarly, as shown in the following relational expression (10-2), the absolute position estimation unit 54 calculates the amount of movement of the Y component in the current period Tm by the previous period Tm, and calculates the Y of the absolute position coordinates. By adding to the components, the Y component of the absolute position coordinates in the current period Tm is calculated. In the following relational expression, abs_x (t) is the X component of the absolute position coordinates calculated in the t-th period Tm. abs_y (t) is a Y component of absolute position coordinates calculated in the t-th period Tm.

Figure 2021128095
Figure 2021128095

続いて、ステップS160において、測位装置50は、GNSSとの複合化処理を行う。この処理を説明するために、図4のサブフローチャートを参照して説明する。 Subsequently, in step S160, the positioning device 50 performs a compounding process with the GNSS. In order to explain this process, it will be described with reference to the sub-flow chart of FIG.

ステップS200において、測位装置50は、GNSS受信部14からのデータ、ここでは、GNSS絶対位置、GNSS絶対方位θgおよびGNSS車速Vg等を所定時間以内に新たに取得したか否かを判定する。測位装置50がGNSS受信部14からのデータを、所定時間以内に新たに取得しているとき、処理は、ステップS210に移行する。また、所定時間が経過しても、測位装置50がGNSS受信部14からのデータを新たに取得していないとき、処理は、ステップS280に移行する。 In step S200, the positioning device 50 determines whether or not the data from the GNSS receiving unit 14, here, the GNSS absolute position, the GNSS absolute direction θg, the GNSS vehicle speed Vg, and the like are newly acquired within a predetermined time. When the positioning device 50 newly acquires the data from the GNSS receiving unit 14 within a predetermined time, the process proceeds to step S210. Further, when the positioning device 50 has not newly acquired the data from the GNSS receiving unit 14 even after the predetermined time has elapsed, the process proceeds to step S280.

ステップS200に続くステップS210において、測位装置50のカルマンフィルタ55は、車速センサ11、ジャイロセンサ12およびGNSS受信部14からの信号に基づいて観測される信号である観測値yを算出する。 In step S210 following step S200, the Kalman filter 55 of the positioning device 50 calculates an observed value y which is a signal observed based on the signals from the vehicle speed sensor 11, the gyro sensor 12, and the GNSS receiving unit 14.

ここで、カルマンフィルタ55は誤差を補正するものであるため、後述する状態量xの誤差と関連付けるために、観測値yは、以下の誤差とされている。具体的には、観測値yは、絶対方位観測誤差εθd−εθg、距離係数観測誤差εKd−εKg、北方向観測誤差εYd−εYg、東方向観測誤差εXd−εXgである。 Here, since the Kalman filter 55 corrects the error, the observed value y has the following error in order to relate it to the error of the state quantity x described later. Specifically, the observed value y is an absolute orientation observation error εθd−εθg, a distance coefficient observation error εKd−εKg, a northward observation error εYd−εYg, and an eastward observation error εXd−εXg.

また、ここで、絶対位置推測部54により算出される絶対方位θdには、車両の絶対方位の真値θvと、絶対位置推測部54の算出による誤差εθdとが含まれている。さらに、GNSS受信部14から出力されるGNSS絶対方位θgには、車両の絶対方位の真値θvと、GNSS受信部14の算出による誤差εθgとが含まれている。したがって、カルマンフィルタ55は、上記ステップS150にて絶対位置推測部54により算出される絶対方位θdから、GNSS受信部14にて出力されるGNSS絶対方位θgを減算することにより、絶対方位観測誤差εθd−εθgを算出する。 Further, here, the absolute direction θd calculated by the absolute position estimation unit 54 includes the true value θv of the absolute direction of the vehicle and the error εθd calculated by the absolute position estimation unit 54. Further, the GNSS absolute bearing θg output from the GNSS receiving unit 14 includes the true value θv of the absolute bearing of the vehicle and the error εθg calculated by the GNSS receiving unit 14. Therefore, the Kalman filter 55 subtracts the GNSS absolute azimuth θg output by the GNSS receiving unit 14 from the absolute azimuth θd calculated by the absolute position estimation unit 54 in step S150, whereby the absolute azimuth observation error εθd− Calculate εθg.

同様に、カルマンフィルタ55は、上記ステップS140にて相対軌跡演算部53により算出される車速Vcから、GNSS受信部14から出力されるGNSS車速Vgを減算する。これにより、カルマンフィルタ55は、距離係数観測誤差εKd−εKgを算出する。また、カルマンフィルタ55は、上記ステップS150にて絶対位置推測部54により算出される絶対位置のY成分から、GNSS受信部14にて出力される絶対位置のY成分を減算することにより、北方向観測誤差εYd−εYgを算出する。さらに、カルマンフィルタ55は、上記ステップS150にて絶対位置推測部54により算出される絶対位置のX成分から、GNSS受信部14にて出力される絶対位置のX成分を減算することにより、東方向観測誤差εXd−εXgを算出する。 Similarly, the Kalman filter 55 subtracts the GNSS vehicle speed Vg output from the GNSS receiving unit 14 from the vehicle speed Vc calculated by the relative trajectory calculation unit 53 in step S140. As a result, the Kalman filter 55 calculates the distance coefficient observation error εKd−εKg. Further, the Kalman filter 55 observes in the north direction by subtracting the Y component of the absolute position output by the GNSS receiving unit 14 from the Y component of the absolute position calculated by the absolute position estimating unit 54 in step S150. Calculate the error εYd−εYg. Further, the Kalman filter 55 observes in the east direction by subtracting the X component of the absolute position output by the GNSS receiving unit 14 from the X component of the absolute position calculated by the absolute position estimating unit 54 in step S150. Calculate the error εXd−εXg.

続いて、ステップS220において、カルマンフィルタ55は、状態量xを変換するための行列である状態遷移行列Aを算出する。 Subsequently, in step S220, the Kalman filter 55 calculates the state transition matrix A, which is a matrix for converting the state quantity x.

ここで、この状態遷移行列Aを説明するため、状態量xの詳細について説明する。ここでは、カルマンフィルタ55が誤差を補正するものであるため、状態量xは、オフセット誤差εFと、ゲイン誤差εSと、絶対方位誤差εθと、距離係数誤差εKと、絶対方位北方向誤差εYと、絶対方位東方向誤差εXとの6つの誤差とされている。 Here, in order to explain this state transition matrix A, the details of the state quantity x will be described. Here, since the Kalman filter 55 corrects the error, the state quantity x includes the offset error εF, the gain error εS, the absolute orientation error εθ, the distance coefficient error εK, and the absolute orientation northward error εY. There are six errors with the absolute eastward error εX.

オフセット誤差εFは、方位変化量Dの計測誤差に対応しており、以下関係式(11−1)に示すように表される。ゲイン誤差εSは、方位変化量Dの計測誤差に対応しており、以下関係式(11−2)に示すように表される。絶対方位誤差εθは、以下関係式(11−3)に示すように表される。距離係数誤差εKは、移動距離Lの計測誤差に対応しており、以下関係式(11−4)に示すように表される。絶対方位北方向誤差εYは、以下関係式(11−5)に示すように表される。絶対方位東方向誤差εXは、以下関係式(11−6)に示すように表される。なお、以下関係式において、ε0は、ジャイロセンサ12の温度変化による、ジャイロセンサ12の出力値のオフセット変化量、例えばヨーレートRがゼロであるときに対応するジャイロセンサ12の出力値の変化量である。ε1は、ジャイロセンサ12の温度変化による、ジャイロセンサ12の出力値のゲイン変化量、例えばヨーレートRに対するジャイロセンサ12の出力値の変化量である。ε2は、ジャイロセンサ12のX方向およびY方向とは異なる他軸の感度であるクロスカップリング等による変化量である。ε3は、車両のタイヤの変化や車速センサ11の経年変化による変化量である。ε0、ε1、ε2、ε3は、実験やシミュレーション等により予め設定される。τは、前回の周期Tmが終了してから経過した時間である。また、絶対方位θdは、絶対方位の真値θvにセンサ誤差が加わったものであって、以下関係式(11−7)のように表されるが、ここでは、上記ステップS150にて絶対位置推測部54により方位変化量Dに基づいて算出される値が用いられる。 The offset error εF corresponds to the measurement error of the directional change amount D, and is represented by the following relational expression (11-1). The gain error εS corresponds to the measurement error of the directional change amount D, and is expressed as shown in the following relational expression (11-2). The absolute bearing error εθ is expressed by the following relational expression (11-3). The distance coefficient error εK corresponds to the measurement error of the moving distance L, and is expressed as shown in the following relational expression (11-4). The absolute azimuth north direction error εY is expressed as shown in the following relational expression (11-5). The absolute directional east direction error εX is expressed as shown in the following relational expression (11-6). In the following relational expression, ε0 is the amount of offset change in the output value of the gyro sensor 12 due to the temperature change of the gyro sensor 12, for example, the amount of change in the output value of the gyro sensor 12 corresponding to when the yaw rate R is zero. be. ε1 is the amount of change in the gain of the output value of the gyro sensor 12 due to the temperature change of the gyro sensor 12, for example, the amount of change in the output value of the gyro sensor 12 with respect to the yaw rate R. ε2 is the amount of change due to cross-coupling or the like, which is the sensitivity of the gyro sensor 12 on other axes different from the X direction and the Y direction. ε3 is the amount of change due to changes in the tires of the vehicle and changes over time in the vehicle speed sensor 11. ε0, ε1, ε2, and ε3 are preset by experiments, simulations, and the like. τ is the time elapsed since the end of the previous cycle Tm. Further, the absolute azimuth θd is a value obtained by adding a sensor error to the true value θv of the absolute azimuth, and is expressed as the following relational expression (11-7). Here, the absolute position in step S150 is described above. A value calculated by the estimation unit 54 based on the amount of change in direction D is used.

Figure 2021128095
Figure 2021128095

また、関係式(11−1)〜(11−6)について各状態量xで偏微分することにより、関係式(1)を以下関係式(12)に変形することができる。 Further, the relational expression (1) can be transformed into the following relational expression (12) by partially differentiating the relational expressions (11-1) to (11-6) with respect to each state quantity x.

Figure 2021128095
Figure 2021128095

したがって、状態遷移行列Aは、移動距離L、方位変化量D、(t−1)回目の周期Tmが終了してから経過した時間であるτ、絶対方位θdに基づく値を成分とする行列になっている。よって、カルマンフィルタ55は、τと、上記ステップS130にて算出された移動距離Lおよび方位変化量Dと、上記ステップS150にて絶対位置推測部54により算出される絶対方位θdとに基づいて、状態遷移行列Aを算出する。 Therefore, the state transition matrix A is a matrix whose components are the movement distance L, the amount of change in direction D, τ which is the time elapsed since the end of the (t-1) th period Tm, and the absolute direction θd. It has become. Therefore, the Kalman filter 55 is in a state based on τ, the movement distance L and the amount of change in direction D calculated in step S130, and the absolute direction θd calculated by the absolute position estimation unit 54 in step S150. The transition matrix A is calculated.

続いて、ステップS230において、カルマンフィルタ55は、上記関係式(2−1)を用いて、上記ステップS220にて算出した状態遷移行列Aと観測過程にて発生する雑音である観測雑音wとに基づいて、事前誤差共分散行列P(t|t−1)を推定する。 Subsequently, in step S230, the Kalman filter 55 is based on the state transition matrix A calculated in step S220 and the observation noise w which is the noise generated in the observation process, using the relational expression (2-1). The prior error covariance matrix P (t | t-1) is estimated.

ここで、観測雑音wは、観測値yが算出される観測過程にて発生するものであって、ここでは、GNSS受信部14の雑音である。このため、観測雑音wは、GNSS絶対方位誤差εθgと、GNSS距離係数誤差εKgと、GNSS北方向誤差εYgと、GNSS東方向誤差εXgとを含む。そして、GNSS絶対方位誤差εθg、GNSS距離係数誤差εKg、GNSS北方向誤差εYg、GNSS東方向誤差εXgは、以下のように算出される。 Here, the observed noise w is generated in the observation process in which the observed value y is calculated, and here, it is the noise of the GNSS receiving unit 14. Therefore, the observed noise w includes a GNSS absolute orientation error εθg, a GNSS distance coefficient error εKg, a GNSS north direction error εYg, and a GNSS east direction error εXg. Then, the GNSS absolute orientation error εθg, the GNSS distance coefficient error εKg, the GNSS north direction error εYg, and the GNSS east direction error εXg are calculated as follows.

GNSS絶対方位誤差εθgは、例えば、以下関係式(13−1)に示すように、方位精度σbを自乗することによって、カルマンフィルタ55により算出される。なお、この方位精度σbは、以下関係式(13−2)に示すように、GNSS受信部14によって算出される車速であるGNSS車速Vgと車速精度σvとに基づいて算出される。また、車速精度σvは、GNSS受信部14にて検出されるドップラー周波数の誤差と、測位衛星の配置による測位精度σmの低下度合を示すHDOPとを乗算することによって算出される。さらに、HDOPとは、Horizontal Dilution of Precisionの略である。 The GNSS absolute directional error εθg is calculated by the Kalman filter 55, for example, by squared the directional accuracy σb as shown in the following relational expression (13-1). The directional accuracy σb is calculated based on the GNSS vehicle speed Vg and the vehicle speed accuracy σv, which are the vehicle speeds calculated by the GNSS receiving unit 14, as shown in the relational expression (13-2) below. Further, the vehicle speed accuracy σv is calculated by multiplying the error of the Doppler frequency detected by the GNSS receiving unit 14 and the HDOP indicating the degree of decrease in the positioning accuracy σm due to the arrangement of the positioning satellites. Further, HDOP is an abbreviation for Horizontal Dilution of Precision.

Figure 2021128095
Figure 2021128095

GNSS距離係数誤差εKgは、例えば、以下関係式(14)に示すように、上記した車速精度σvを上記したGNSS車速Vgで除算することによって、カルマンフィルタ55により算出される。 The GNSS distance coefficient error εKg is calculated by the Kalman filter 55, for example, by dividing the above-mentioned vehicle speed accuracy σv by the above-mentioned GNSS vehicle speed Vg, as shown in the following relational expression (14).

Figure 2021128095
Figure 2021128095

また、GNSS北方向誤差εYgは、以下関係式(15−1)に示すように、測位精度σmのY成分を自乗することによって、カルマンフィルタ55により算出される。さらに、GNSS東方向誤差εXgは、以下関係式(15−2)に示すように、測位精度σmのX成分を自乗することによって、カルマンフィルタ55により算出される。なお、測位精度σmは、擬似距離の誤差であるUEREと、上記したHDOPとを乗算することによって算出される。ここで、擬似距離とは、図示しない測位衛星からGNSS受信部14の図示しないアンテナまでの距離である。また、UEREは、User Equivalent Range Errorの略である。また、以下関係式において、σm_yは、測位精度σmのY成分である。σm_xは、測位精度σmのX成分である。 Further, the GNSS north direction error εYg is calculated by the Kalman filter 55 by squared the Y component of the positioning accuracy σm as shown in the following relational expression (15-1). Further, the GNSS eastward error εXg is calculated by the Kalman filter 55 by squared the X component of the positioning accuracy σm as shown in the following relational expression (15-2). The positioning accuracy σm is calculated by multiplying UERE, which is a pseudo-distance error, by HDOP described above. Here, the pseudo distance is a distance from a positioning satellite (not shown) to an antenna (not shown) of the GNSS receiving unit 14. UERE is an abbreviation for User Equivalent Range Error. Further, in the following relational expression, σm_y is a Y component having a positioning accuracy of σm. σm_x is an X component having a positioning accuracy of σm.

Figure 2021128095
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したがって、カルマンフィルタ55は、この算出したGNSS絶対方位誤差εθgと、GNSS距離係数誤差εKgと、GNSS北方向誤差εYgと、GNSS東方向誤差εXgとを含む観測雑音wから、観測雑音wの共分散行列であるWを算出する。よって、カルマンフィルタ55は、この算出したWとステップS220にて算出した状態遷移行列Aとを上記関係式(3)に代入することにより、事前誤差共分散行列P(t|t−1)を推定する。これにより、事前誤差共分散行列P(t|t−1)は、状態遷移行列Aが移動距離Lおよび方位変化量Dに基づいて算出されているため、移動距離Lおよび方位変化量Dに基づいて推定される。 Therefore, the Kalman filter 55 is a covariance matrix of the observed noise w from the observed noise w including the calculated GNSS absolute orientation error εθg, the GNSS distance coefficient error εKg, the GNSS northward error εYg, and the GNSS eastward error εXg. W is calculated. Therefore, the Kalman filter 55 estimates the prior error covariance matrix P (t | t-1) by substituting the calculated W and the state transition matrix A calculated in step S220 into the above relational expression (3). do. As a result, the prior error covariance matrix P (t | t-1) is based on the movement distance L and the direction change amount D because the state transition matrix A is calculated based on the movement distance L and the direction change amount D. Is estimated.

続いて、ステップS240において、カルマンフィルタ55は、上記関係式(2−2)を用いて、カルマンゲインGを算出する。 Subsequently, in step S240, the Kalman filter 55 calculates the Kalman gain G using the above relational expression (2-2).

ここでは、関係式(2−2)における事前誤差共分散行列P(t|t−1)は、上記ステップS230において算出されている。また、状態量生成雑音vの共分散行列であるVは、上記関係式(12)を用いて、ε0、ε1、ε2、ε3に基づいて算出される。さらに、上記した観測値yおよび観測雑音wにより、関係式(1−2)を以下関係式(16)に変形することができる。したがって、観測行列Cは、以下関係式(16)に示すように設定されている。 Here, the prior error covariance matrix P (t | t-1) in the relational expression (2-2) is calculated in step S230. Further, V, which is a covariance matrix of the state quantity generation noise v, is calculated based on ε0, ε1, ε2, and ε3 using the above relational expression (12). Further, the relational expression (1-2) can be transformed into the following relational expression (16) by the above-mentioned observed value y and the observed noise w. Therefore, the observation matrix C is set as shown in the relational expression (16) below.

Figure 2021128095
Figure 2021128095

よって、カルマンフィルタ55は、状態量生成雑音vの共分散行列であるVと、上記ステップS230にて算出した事前誤差共分散行列P(t|t−1)と、観測行列Cとを上記関係式(2−2)に代入することにより、カルマンゲインGを算出する。これにより、カルマンゲインGは、事前誤差共分散行列P(t|t−1)が移動距離Lおよび方位変化量Dに基づいて算出されているため、移動距離Lおよび方位変化量Dに基づいて算出される。 Therefore, the Kalman filter 55 has the above relational expression between V, which is a covariance matrix of the state quantity generation noise v, the prior error covariance matrix P (t | t-1) calculated in step S230, and the observation matrix C. The Kalman gain G is calculated by substituting into (2-2). As a result, the Kalman gain G is calculated based on the movement distance L and the directional change amount D because the prior error covariance matrix P (t | t-1) is calculated based on the movement distance L and the directional change amount D. Calculated.

続いて、ステップS250において、カルマンフィルタ55は、上記関係式(2−5)を用いて、事後誤差共分散行列P(t|t)を算出する。具体的には、カルマンフィルタ55は、単位行列Iと、上記ステップS240にて算出したカルマンゲインGと、上記ステップS230にて算出した事前誤差共分散行列P(t|t−1)と、観測行列Cとを上記関係式(2−5)に代入する。これにより、カルマンフィルタ55は、事後誤差共分散行列P(t|t)を算出する。また、事後誤差共分散行列P(t|t)は、カルマンゲインGが移動距離Lおよび方位変化量Dに基づいて算出されているため、移動距離Lおよび方位変化量Dに基づいて算出される。 Subsequently, in step S250, the Kalman filter 55 calculates the posterior error covariance matrix P (t | t) using the above relational expression (2-5). Specifically, the Kalman filter 55 includes an identity matrix I, a Kalman gain G calculated in step S240, a prior error covariance matrix P (t | t-1) calculated in step S230, and an observation matrix. Substitute C into the above relational expression (2-5). As a result, the Kalman filter 55 calculates the posterior error covariance matrix P (t | t). Further, the posterior error covariance matrix P (t | t) is calculated based on the movement distance L and the direction change amount D because the Kalman gain G is calculated based on the movement distance L and the direction change amount D. ..

また、この算出された誤差共分散行列Pは、例えば、以下関係式(17)のように表される。なお、以下関係式において、σFFは、オフセット誤差εFの確からしさに関する値であって、例えば、ここでは、オフセット誤差εFについての分散で表されている。σSSは、ゲイン誤差εSの確からしさに関する値であって、例えば、ここでは、ゲイン誤差εSについての分散で表されている。σθθは、絶対方位誤差εθの確からしさに関する値であって、例えば、ここでは、絶対方位誤差εθについての分散で表されている。σKKは、距離係数誤差εKの確からしさに関する値であって、例えば、ここでは、距離係数誤差εKについての分散で表されている。σYYは、絶対方位北方向誤差εYの確からしさに関する値であって、例えば、ここでは、絶対方位北方向誤差εYについての分散で表されている。σXXは、絶対方位東方向誤差εXの確からしさに関する値であって、例えば、ここでは、絶対方位東方向誤差εXについての分散で表されている。さらに、これら以外のσijは、i行とj列の共分散である。例えば、σFSは、オフセット誤差εFとゲイン誤差εSとの相関の度合を示す。 Further, the calculated error covariance matrix P is expressed by, for example, the following relational expression (17). In the following relational expression, σFF 2 is a value relating to the certainty of the offset error εF, and is represented here by, for example, the variance with respect to the offset error εF. σSS 2 is a value relating to the certainty of the gain error εS, and is represented here by, for example, the variance with respect to the gain error εS. σθθ 2 is a value related to the certainty of the absolute orientation error εθ, and is represented here by, for example, the variance with respect to the absolute orientation error εθ. σKK 2 is a value relating to the certainty of the distance coefficient error εK, and is represented here by, for example, the variance with respect to the distance coefficient error εK. σYY 2 is a value relating to the certainty of the absolute bearing north direction error εY, and is represented here by, for example, the variance with respect to the absolute bearing north direction error εY. σXX 2 is a value relating to the certainty of the absolute eastern error εX, and is represented here by, for example, the variance with respect to the absolute eastern error εX. Further, σij 2 other than these is a covariance of i rows and j columns. For example, σFS 2 indicates the degree of correlation between the offset error εF and the gain error εS.

Figure 2021128095
Figure 2021128095

続いて、ステップS260において、カルマンフィルタ55は、ステップS240にて算出したカルマンゲインGと、ステップS210にて算出した観測値yとを、上記関係式(3)に代入することにより状態量xを算出する。これにより、状態量xであるオフセット誤差εFと、ゲイン誤差εSと、絶対方位誤差εθと、距離係数誤差εKと、絶対方位北方向誤差εYと、絶対方位東方向誤差εXが算出される。 Subsequently, in step S260, the Kalman filter 55 calculates the state quantity x by substituting the Kalman gain G calculated in step S240 and the observed value y calculated in step S210 into the above relational expression (3). do. As a result, the offset error εF, which is the state quantity x, the gain error εS, the absolute orientation error εθ, the distance coefficient error εK, the absolute orientation northward error εY, and the absolute orientation eastward error εX are calculated.

続いて、ステップS270において、カルマンフィルタ55は、上記ステップS260にて算出した状態量xを用いて、補正対象の値を補正する。具体的には、カルマンフィルタ55は、補正対象であるオフセット補正値F、ゲイン補正値S、距離係数K、絶対方位θd、絶対位置座標のY成分、絶対位置座標のX成分の値を補正する。 Subsequently, in step S270, the Kalman filter 55 corrects the value to be corrected using the state quantity x calculated in step S260. Specifically, the Kalman filter 55 corrects the values of the offset correction value F, the gain correction value S, the distance coefficient K, the absolute orientation θd, the Y component of the absolute position coordinates, and the X component of the absolute position coordinates, which are the correction targets.

例えば、カルマンフィルタ55は、以下関係式(18−1)に示すように、オフセット補正値Fを、上記ステップS260にて算出したオフセット誤差εFを用いて補正する。また、カルマンフィルタ55は、以下関係式(18−2)に示すように、ゲイン補正値Sを、上記ステップS260にて算出したゲイン誤差εSを用いて補正する。さらに、カルマンフィルタ55は、以下関係式(18−3)に示すように、距離係数Kを、上記ステップS260にて算出した距離係数誤差εKを用いて補正する。また、カルマンフィルタ55は、以下関係式(18−4)に示すように、絶対方位θdを、上記ステップS260にて算出した絶対方位誤差εθを用いて補正する。さらに、カルマンフィルタ55は、以下関係式(18−5)に示すように、絶対位置座標のY成分を、上記ステップS260にて算出した絶対方位北方向誤差εYを用いて補正する。また、カルマンフィルタ55は、以下関係式(18−6)に示すように、絶対位置座標のX成分を、上記ステップS260にて算出した絶対方位東方向誤差εXを用いて補正する。 For example, the Kalman filter 55 corrects the offset correction value F using the offset error εF calculated in step S260, as shown in the relational expression (18-1) below. Further, the Kalman filter 55 corrects the gain correction value S using the gain error εS calculated in step S260, as shown in the relational expression (18-2) below. Further, the Kalman filter 55 corrects the distance coefficient K by using the distance coefficient error εK calculated in step S260, as shown in the relational expression (18-3) below. Further, the Kalman filter 55 corrects the absolute azimuth θd using the absolute azimuth error εθ calculated in step S260, as shown in the relational expression (18-4) below. Further, the Kalman filter 55 corrects the Y component of the absolute position coordinates by using the absolute azimuth north direction error εY calculated in step S260, as shown in the relational expression (18-5) below. Further, as shown in the relational expression (18-6) below, the Kalman filter 55 corrects the X component of the absolute position coordinates by using the absolute azimuth east direction error εX calculated in step S260.

これにより、次回の周期Tmにおいて、移動距離L、方位変化量D、車両の相対軌跡、絶対方位θdおよび絶対位置のそれぞれについて誤差修正がされる。この誤差修正が繰り返されることにより、正確なデータを得ることができる。その後、処理は、ステップS120に戻る。 As a result, in the next cycle Tm, errors are corrected for each of the movement distance L, the amount of change in direction D, the relative trajectory of the vehicle, the absolute direction θd, and the absolute position. Accurate data can be obtained by repeating this error correction. After that, the process returns to step S120.

Figure 2021128095
Figure 2021128095

ステップS200に続くステップS280において、カルマンフィルタ55は、上記ステップS220と同様に、状態遷移行列Aを算出する。 In step S280 following step S200, the Kalman filter 55 calculates the state transition matrix A in the same manner as in step S220.

続いて、ステップS290において、カルマンフィルタ55は、上記ステップS230と同様に、事前誤差共分散行列P(t|t−1)を推定する。その後、処理は、ステップS120に戻る。これにより、カルマンフィルタ55がGNSS受信部14からのデータを得られなかった場合に、何もしないで誤差が大きくなることが抑制される。このため、カルマンフィルタ55がGNSS受信部14のデータを得られなかった状態からGNSS受信部14のデータを得られたときに、各データがそれぞれ精度良く算出される。 Subsequently, in step S290, the Kalman filter 55 estimates the prior error covariance matrix P (t | t-1) in the same manner as in step S230. After that, the process returns to step S120. As a result, when the Kalman filter 55 cannot obtain the data from the GNSS receiving unit 14, it is possible to prevent the error from becoming large without doing anything. Therefore, when the data of the GNSS receiving unit 14 is obtained from the state where the Kalman filter 55 cannot obtain the data of the GNSS receiving unit 14, each data is calculated with high accuracy.

ステップS120に続くステップS170において、測位装置50は、この停止する前の各データをフラッシュメモリに記憶させる。具体的には、測位装置50は、車両の電源がオフされる直前において上記したステップS130にて算出した方位変化量Dおよび移動距離Lをフラッシュメモリに記憶させる。また、測位装置50は、車両の電源がオフされる直前において上記したステップS140にて算出した相対軌跡をフラッシュメモリに記憶させる。さらに、測位装置50は、車両の電源がオフされる直前において上記したステップS150にて算出した絶対方位θdおよび絶対位置をフラッシュメモリに記憶させる。また、測位装置50は、車両の電源がオフされる直前において上記したステップS250にて算出した事後誤差共分散行列P(t|t)をフラッシュメモリに記憶させる。さらに、測位装置50は、車両の電源がオフされる直前において上記したステップS270に算出したオフセット補正値F、ゲイン補正値S、距離係数K、絶対方位θd、絶対位置座標のY成分、絶対位置座標のX成分の値をフラッシュメモリに記憶させる。その後、処理は、終了する。 In step S170 following step S120, the positioning device 50 stores each data before the stop in the flash memory. Specifically, the positioning device 50 stores the directional change amount D and the moving distance L calculated in step S130 described above in the flash memory immediately before the power of the vehicle is turned off. Further, the positioning device 50 stores the relative locus calculated in step S140 described above in the flash memory immediately before the power of the vehicle is turned off. Further, the positioning device 50 stores the absolute orientation θd and the absolute position calculated in step S150 described above in the flash memory immediately before the power of the vehicle is turned off. Further, the positioning device 50 stores the posterior error covariance matrix P (t | t) calculated in step S250 described above in the flash memory immediately before the power of the vehicle is turned off. Further, the positioning device 50 has an offset correction value F, a gain correction value S, a distance coefficient K, an absolute azimuth θd, a Y component of absolute position coordinates, and an absolute position calculated in step S270 described above immediately before the power of the vehicle is turned off. The value of the X component of the coordinates is stored in the flash memory. After that, the process ends.

以上のように、車両の電源がオンされるとき、測位装置50の処理が行われる。 As described above, when the power of the vehicle is turned on, the processing of the positioning device 50 is performed.

次に、図5のサブフローチャートを参照して、測位装置50のステップS110のリセット処理の詳細について説明する。このステップS110では、上記したように、測位装置50は、車両のタイヤの空気圧と、タイヤが交換されたか否かと、ジャイロセンサ12の温度とに基づいて、誤差共分散行列Pについてリセット処理を行う。 Next, the details of the reset process in step S110 of the positioning device 50 will be described with reference to the sub-flow chart of FIG. In step S110, as described above, the positioning device 50 resets the error covariance matrix P based on the air pressure of the tires of the vehicle, whether or not the tires have been replaced, and the temperature of the gyro sensor 12. ..

ステップS300において、測位装置50は、タイヤ空気圧Ptが所定以上変化したか否かを判定する。具体的には、測位装置50は、現時点のタイヤ空気圧Ptをタイヤ空気圧監視システム20から取得する。また、測位装置50は、例えば、この取得したタイヤ空気圧Ptと上記ステップS100にて読み戻したタイヤ空気圧Ptとの差の絶対値を算出することにより、空気圧変化量|ΔPt|を算出する。さらに、測位装置50は、この算出した空気圧変化量|ΔPt|が空気圧閾値ΔPt_th以上であるか否かを判定する。空気圧変化量|ΔPt|が空気圧閾値ΔPt_th以上であるとき、処理は、ステップS320に移行する。また、空気圧変化量|ΔPt|が空気圧閾値ΔPt_th未満であるとき、処理は、ステップS310に移行する。 In step S300, the positioning device 50 determines whether or not the tire pressure Pt has changed by a predetermined value or more. Specifically, the positioning device 50 acquires the current tire pressure Pt from the tire pressure monitoring system 20. Further, the positioning device 50 calculates the amount of change in air pressure | ΔPt | by, for example, calculating the absolute value of the difference between the acquired tire air pressure Pt and the tire air pressure Pt read back in step S100. Further, the positioning device 50 determines whether or not the calculated air pressure change amount | ΔPt | is equal to or greater than the air pressure threshold value ΔPt_th. When the amount of change in air pressure | ΔPt | is equal to or greater than the air pressure threshold value ΔPt_th, the process proceeds to step S320. Further, when the amount of change in air pressure | ΔPt | is less than the air pressure threshold value ΔPt_th, the process proceeds to step S310.

ステップS300に続くステップS310において、測位装置50は、タイヤ交換があった否かを判定する。具体的には、タイヤ空気圧監視システム20の図示しないタイヤ交換スイッチは、車両の運転者によって操作されたとき、タイヤが交換されたことを示す信号を測位装置50に出力する。測位装置50がこの信号を受信したとき、処理は、ステップS320に移行する。また、測位装置50がこの信号を受信していないとき、処理は、ステップS330に移行する。 In step S310 following step S300, the positioning device 50 determines whether or not the tire has been replaced. Specifically, a tire replacement switch (not shown) of the tire pressure monitoring system 20 outputs a signal indicating that the tire has been replaced to the positioning device 50 when operated by the driver of the vehicle. When the positioning device 50 receives this signal, the process proceeds to step S320. Further, when the positioning device 50 has not received this signal, the process proceeds to step S330.

ステップS320において、空気圧変化量|ΔPt|が空気圧閾値ΔPt_th以上である、または、車両のタイヤが交換されているため、車両の電源がオンされる前と比較して車両のタイヤの径が異なる。これにより、タイヤの1回転あたりの車両の移動量が異なるため、車速センサ11から出力された1パルスあたりの車両の移動量を示す距離係数Kが変化している。このとき、相対軌跡演算部53により算出される車速Vcから、GNSS受信部14から出力されるGNSS車速Vgを減算することにより算出される観測値yの距離係数観測誤差εKd−εKgが急激に変化する。 In step S320, since the amount of change in air pressure | ΔPt | is equal to or greater than the air pressure threshold value ΔPt_th or the tires of the vehicle have been replaced, the diameter of the tires of the vehicle is different from that before the power of the vehicle is turned on. As a result, the amount of movement of the vehicle per rotation of the tire is different, so that the distance coefficient K indicating the amount of movement of the vehicle per pulse output from the vehicle speed sensor 11 is changed. At this time, the distance coefficient observation error εKd-εKg of the observed value y calculated by subtracting the GNSS vehicle speed Vg output from the GNSS receiving unit 14 from the vehicle speed Vc calculated by the relative locus calculation unit 53 suddenly changes. do.

また、ここでは、車両の電源がオン直後であって、車両の電源がオフされる前の状態が読み戻されているため、状態量xの予測誤差としての誤差共分散行列Pの成分のうち距離係数誤差εKの確からしさを示す分散であるσKKは、比較的小さくなっている。このため、距離係数誤差εKに対応するカルマンゲインGが比較的小さくなる。したがって、このとき、距離係数誤差εKが適切な値に修正されるまでに時間がかかることにより、この観測値yの急激な変化に追従できないことがある。 Further, here, since the state immediately after the power of the vehicle is turned on and before the power of the vehicle is turned off is read back, among the components of the error covariance matrix P as the prediction error of the state quantity x. The variance σKK 2 , which indicates the certainty of the distance coefficient error εK, is relatively small. Therefore, the Kalman gain G corresponding to the distance coefficient error εK becomes relatively small. Therefore, at this time, it may not be possible to follow the sudden change in the observed value y because it takes time for the distance coefficient error εK to be corrected to an appropriate value.

よって、測位装置50は、ステップS100にて読み出した事後誤差共分散行列P(t|t)の成分のうち距離係数誤差εKの確からしさを示す分散であるσKKを、車両の電源がオフされる直前のときよりも大きくする。ここでは、測位装置50は、このσKKを初期化する。なお、σKKの初期値は、距離係数誤差εKが適切な値に比較的速く収束するように、実験やシミュレーション等により設定されている。例えば、σKKの初期値は、測位装置50が工場から出荷されるときや車両に搭載されるときの初期状態の値であって、車両の電源がオフされる直前のときよりも比較的大きな値に設定される。これにより、距離係数誤差εKの確からしさが低くなるため、距離係数誤差εKを大幅に修正しようとしてカルマンゲインGが大きくなる。このため、距離係数誤差εKは、比較的速く、適切な値に収束する。その後、処理は、ステップS330に移行する。 Therefore, the positioning device 50 turns off the power of the vehicle with respect to σKK 2 , which is a variance indicating the certainty of the distance coefficient error εK among the components of the posterior error covariance matrix P (t | t) read out in step S100. Make it larger than just before. Here, the positioning device 50 initializes the σKK 2. The initial value of σKK 2 is set by experiments, simulations, etc. so that the distance coefficient error εK converges to an appropriate value relatively quickly. For example, the initial value of σKK 2 is the value in the initial state when the positioning device 50 is shipped from the factory or mounted on the vehicle, and is relatively larger than the value immediately before the power of the vehicle is turned off. Set to a value. As a result, the certainty of the distance coefficient error εK becomes low, so that the Kalman gain G becomes large in an attempt to significantly correct the distance coefficient error εK. Therefore, the distance coefficient error εK is relatively fast and converges to an appropriate value. After that, the process proceeds to step S330.

ステップS330において、測位装置50は、ジャイロセンサ12の温度であるジャイロ温度Hgの変化が所定以上であるか否かを判定する。具体的には、測位装置50は、現時点のジャイロ温度Hgをジャイロ温度センサ13から取得する。また、測位装置50は、この取得したジャイロ温度Hgと上記ステップS100にて読み戻したジャイロ温度Hgとの差の絶対値を算出することにより、温度変化量|ΔHg|を算出する。さらに、測位装置50は、この算出した温度変化量|ΔHg|が温度閾値ΔHg_th以上であるか否かを判定する。温度変化量|ΔHg|が温度閾値ΔHg_th以上であるとき、処理は、ステップS340に移行する。また、温度変化量|ΔHg|が温度閾値ΔHg_th未満であるとき、処理は、ステップS120に移行する。 In step S330, the positioning device 50 determines whether or not the change in the gyro temperature Hg, which is the temperature of the gyro sensor 12, is equal to or greater than a predetermined value. Specifically, the positioning device 50 acquires the current gyro temperature Hg from the gyro temperature sensor 13. Further, the positioning device 50 calculates the temperature change amount | ΔHg | by calculating the absolute value of the difference between the acquired gyro temperature Hg and the gyro temperature Hg read back in step S100. Further, the positioning device 50 determines whether or not the calculated temperature change amount | ΔHg | is equal to or greater than the temperature threshold value ΔHg_th. When the temperature change amount | ΔHg | is equal to or greater than the temperature threshold value ΔHg_th, the process proceeds to step S340. When the temperature change amount | ΔHg | is less than the temperature threshold value ΔHg_th, the process proceeds to step S120.

ステップS340において、温度変化量|ΔHg|が温度閾値ΔHg_th以上であるため、ジャイロセンサ12の特性が変化している。具体的には、ジャイロセンサ12のオフセット、ここでは、ヨーレートRがゼロであるときに対応するジャイロセンサ12の出力値が変化している。これにより、車両の電源がオンされる前と比較して、オフセット補正値Fが変化している。また、ジャイロセンサ12のゲイン、ここでは、ヨーレートRに対するジャイロセンサ12の出力値が変化しているため、車両の電源がオンされる前と比較して、ゲイン補正値Sが変化している。 In step S340, since the temperature change amount | ΔHg | is equal to or greater than the temperature threshold value ΔHg_th, the characteristics of the gyro sensor 12 are changed. Specifically, the offset of the gyro sensor 12, here, the output value of the corresponding gyro sensor 12 changes when the yaw rate R is zero. As a result, the offset correction value F has changed as compared with before the power of the vehicle was turned on. Further, since the gain of the gyro sensor 12, here, the output value of the gyro sensor 12 with respect to the yaw rate R has changed, the gain correction value S has changed as compared with before the power of the vehicle was turned on.

また、ここでは、このオフセット補正値Fおよびゲイン補正値Sに基づいて方位変化量Dが算出される。さらに、この算出された方位変化量Dに基づいて絶対方位θdが絶対位置推測部54により算出される。したがって、このとき、絶対位置推測部54により算出される絶対方位θdから、GNSS受信部14にて出力されるGNSS絶対方位θgを減算することにより算出される観測値yの絶対方位観測誤差εθd−εθgは、急激に変化する。 Further, here, the directional change amount D is calculated based on the offset correction value F and the gain correction value S. Further, the absolute azimuth θd is calculated by the absolute position estimation unit 54 based on the calculated directional change amount D. Therefore, at this time, the absolute orientation observation error εθd− of the observed value y calculated by subtracting the GNSS absolute orientation θg output by the GNSS receiving unit 14 from the absolute orientation θd calculated by the absolute position estimation unit 54. εθg changes rapidly.

さらに、ここでは、車両の電源がオン直後であって、車両の電源がオフされる前の状態が読み戻されているため、状態量xの予測誤差としての誤差共分散行列Pの成分のうちオフセット誤差εFの確からしさを示す分散であるσFFは、比較的小さくなっている。このため、オフセット誤差εFに対応するカルマンゲインGが比較的小さくなる。また、状態量xの予測誤差としての誤差共分散行列Pの成分のうちゲイン誤差εSの確からしさを示す分散であるσSSが比較的小さくなっているため、ゲイン誤差εSに対応するカルマンゲインGは、比較的小さくなる。したがって、このとき、オフセット誤差εFおよびゲイン誤差εSが適切な値に修正されるまでに時間がかかることにより、この観測値yの急激な変化に追従できないことがある。 Further, here, since the state immediately after the power of the vehicle is turned on and before the power of the vehicle is turned off is read back, among the components of the error covariance matrix P as the prediction error of the state quantity x. The variance σFF 2 , which indicates the certainty of the offset error εF, is relatively small. Therefore, the Kalman gain G corresponding to the offset error εF becomes relatively small. Further, among the components of the error covariance matrix P as the prediction error of the state quantity x, the variance σSS 2 indicating the certainty of the gain error εS is relatively small, so that the Kalman gain G corresponding to the gain error εS is relatively small. Is relatively small. Therefore, at this time, it may not be possible to follow the sudden change in the observed value y because it takes time for the offset error εF and the gain error εS to be corrected to appropriate values.

よって、測位装置50は、ステップS100にて読み出した事後誤差共分散行列P(t|t)の成分のうちオフセット誤差εFの確からしさを示す分散であるσFFを車両の電源がオフされる直前のときよりも大きくする。ここでは、測位装置50は、このσFFを初期化する。また、測位装置50は、誤差共分散行列Pの成分のうちゲイン誤差εSの確からしさを示す分散であるσSSを車両の電源がオフされる直前のときよりも大きくする。ここでは、測位装置50は、このσSSを初期化する。その後、処理は、ステップS120に移行する。なお、σFFの初期値は、オフセット誤差εFが適切な値に比較的速く収束するように、実験やシミュレーション等により設定されている。また、σSSの初期値は、ゲイン誤差εSが適切な値に比較的速く収束するように、実験やシミュレーション等により設定されている。例えば、σFFの初期値およびσSSの初期値は、測位装置50が工場から出荷されるときや車両に搭載されるときの初期状態の値であって、車両の電源がオフされる直前のときよりも比較的大きな値に設定される。これにより、オフセット誤差εFおよびゲイン誤差εSの確からしさが低くなるため、オフセット誤差εFおよびゲイン誤差εSが大幅に修正されようとする。このため、カルマンゲインGが大きくなるので、オフセット誤差εFおよびゲイン誤差εSは、比較的速く、適切な値に収束する。その後、処理は、ステップS120に移行する。 Therefore, the positioning device 50 immediately before the power of the vehicle is turned off , the σFF 2 which is the variance indicating the certainty of the offset error εF among the components of the posterior error covariance matrix P (t | t) read out in step S100. Make it larger than when. Here, the positioning device 50 initializes the σFF 2. Further, the positioning device 50 makes σSS 2 , which is a variance indicating the certainty of the gain error εS among the components of the error covariance matrix P, larger than that immediately before the power of the vehicle is turned off. Here, the positioning device 50 initializes the σSS 2. After that, the process proceeds to step S120. The initial value of σFF 2 is set by experiments, simulations, etc. so that the offset error εF converges to an appropriate value relatively quickly. Further, the initial value of σSS 2 is set by experiments, simulations, etc. so that the gain error εS converges to an appropriate value relatively quickly. For example, the initial value and the initial value of ShigumaSS 2 of ShigumaFF 2 is positioning device 50 is a value of the initial state when mounted on a vehicle and when it is shipped from the factory, immediately before the power source of the vehicle is turned off It is set to a relatively larger value than when. As a result, the certainty of the offset error εF and the gain error εS becomes low, so that the offset error εF and the gain error εS are to be corrected significantly. Therefore, since the Kalman gain G becomes large, the offset error εF and the gain error εS converge to appropriate values relatively quickly. After that, the process proceeds to step S120.

以上のように、測位装置50の処理が行われる。また、この測位装置50では、車両の電源がオン直後の車両の走行軌跡の精度が向上する。以下では、この精度向上について説明する。 As described above, the processing of the positioning device 50 is performed. Further, in the positioning device 50, the accuracy of the traveling locus of the vehicle immediately after the power of the vehicle is turned on is improved. Hereinafter, this improvement in accuracy will be described.

車両の電源がオフからオンにされるときに車速センサ11の特性が変化したとき、測位装置50は、ステップS320において、誤差共分散行列Pの成分のうち距離係数誤差εKの確からしさに関する値であるσKKを変更する。ここでは、測位装置50は、このσKKを、車両の電源がオフされる直前のときよりも大きくするため、初期値に変更する。これにより、σKKを車両の電源がオフされる直前のときよりも大きくして距離係数誤差εKの確からしさを低くすることができる。このため、距離係数誤差εKを修正するためのカルマンゲインGを大きくすることができる。したがって、距離係数誤差εKは、比較的速く、適切な値に収束させることができる。よって、車両の電源がオン直後の車両の走行軌跡の精度が向上する。 When the characteristics of the vehicle speed sensor 11 change when the power of the vehicle is turned on from off, the positioning device 50 sets the value related to the certainty of the distance coefficient error εK among the components of the error covariance matrix P in step S320. Change a certain σKK 2. Here, the positioning device 50 changes the σKK 2 to an initial value in order to make it larger than that immediately before the power of the vehicle is turned off. As a result, σKK 2 can be made larger than that immediately before the power of the vehicle is turned off, and the certainty of the distance coefficient error εK can be lowered. Therefore, the Kalman gain G for correcting the distance coefficient error εK can be increased. Therefore, the distance coefficient error εK can be converged to an appropriate value relatively quickly. Therefore, the accuracy of the traveling locus of the vehicle immediately after the power of the vehicle is turned on is improved.

また、測位装置50は、ステップS340において、車両の電源がオフからオンにされるときにジャイロセンサ12の特性が変化したとき、誤差共分散行列Pの成分のうちオフセット誤差εFの確からしさに関する値であるσFFを変更する。また、このとき、測位装置50は、ゲイン誤差εSの確からしさに関する値であるσSSを変更する。ここでは、測位装置50は、σFFおよびσSSを、車両の電源がオフされる直前のときよりも大きくするために、初期値に変更する。これにより、上記と同様に、σFFおよびσSSを車両の電源がオフされる直前のときよりも大きくしてオフセット誤差εFおよびゲイン誤差εSの確からしさを低くするができる。このため、オフセット誤差εFおよびゲイン誤差εSを修正するためのカルマンゲインGを大きくすることができる。したがって、オフセット誤差εFおよびゲイン誤差εSは、比較的速く、適切な値に収束させることができる。よって、車両の電源がオン直後の車両の走行軌跡の精度が向上する。 Further, in step S340, the positioning device 50 is a value related to the certainty of the offset error εF among the components of the error covariance matrix P when the characteristics of the gyro sensor 12 change when the power of the vehicle is turned on from off. ΣFF 2 is changed. Further, at this time, the positioning device 50 changes σSS 2 , which is a value related to the certainty of the gain error εS. Here, the positioning device 50 changes σFF 2 and σSS 2 to initial values in order to make them larger than those immediately before the power of the vehicle is turned off. As a result, similarly to the above, the σFF 2 and σSS 2 can be made larger than those immediately before the power of the vehicle is turned off to reduce the certainty of the offset error εF and the gain error εS. Therefore, the Kalman gain G for correcting the offset error εF and the gain error εS can be increased. Therefore, the offset error εF and the gain error εS can be converged to appropriate values relatively quickly. Therefore, the accuracy of the traveling locus of the vehicle immediately after the power of the vehicle is turned on is improved.

(他の実施形態)
本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、上記実施形態に対して、適宜変更が可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
(Other embodiments)
The present disclosure is not limited to the above embodiment, and can be appropriately modified with respect to the above embodiment. Further, in each of the above embodiments, it goes without saying that the elements constituting the embodiment are not necessarily essential except when it is clearly stated that they are essential and when they are clearly considered to be essential in principle. stomach.

本開示に記載の計測部、演算部、推測部、変更部等およびその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の計測部、演算部、推測部、変更部等およびその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の計測部、演算部、推測部、変更部等およびその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。 The measuring unit, arithmetic unit, guessing unit, changing unit, etc. and methods thereof described in the present disclosure constitute a processor and memory programmed to execute one or more functions embodied by a computer program. It may be realized by a dedicated computer provided by the above. Alternatively, the measuring unit, arithmetic unit, guessing unit, changing unit, etc. and methods thereof described in the present disclosure are realized by a dedicated computer provided by configuring a processor with one or more dedicated hardware logic circuits. May be good. Alternatively, the measuring unit, computing unit, guessing unit, changing unit, etc. and methods thereof described in the present disclosure include a processor and memory programmed to perform one or more functions and one or more hardware logics. It may be realized by one or more dedicated computers configured in combination with a processor configured by a circuit. Further, the computer program may be stored in a computer-readable non-transitional tangible recording medium as an instruction executed by the computer.

(1)上記実施形態では、車速センサ11の出力に応じた移動距離Lは、周期Tmの間に両が走行した距離として算出されている。これに対して、車速センサ11の出力に応じた移動距離Lは、周期Tmの間に両が走行した距離に限定されないで、例えば、単位時間に車両が走行した距離すなわち車速として算出されてもよい。 (1) In the above embodiment, the moving distance L according to the output of the vehicle speed sensor 11 is calculated as the distance traveled by both of them during the period Tm. On the other hand, the moving distance L according to the output of the vehicle speed sensor 11 is not limited to the distance traveled by both of them during the period Tm, and may be calculated as, for example, the distance traveled by the vehicle in a unit time, that is, the vehicle speed. good.

(2)上記実施形態では、ジャイロセンサ12の出力に応じた方位変化量Dは、周期Tmの間に車両の進行方向の方位が変化した角度として算出されている。これに対して、ジャイロセンサ12の出力に応じた方位変化量Dは、周期Tmの間に車両の進行方向の方位が変化した角度に限定されないで、例えば、単位時間に車両の進行方向の方位が変化した角度すなわちヨーレートRとして算出されてもよい。 (2) In the above embodiment, the directional change amount D according to the output of the gyro sensor 12 is calculated as the angle at which the directional change in the traveling direction of the vehicle changes during the period Tm. On the other hand, the directional change amount D according to the output of the gyro sensor 12 is not limited to the angle at which the directional direction of the vehicle changes during the period Tm. For example, the directional change of the vehicle in a unit time. May be calculated as the changed angle, i.e. yaw rate R.

(3)上記実施形態では、車速センサ11のパルス信号は、測位装置50に直接入力されている。これに対して、車速センサ11のパルス信号は、測位装置50に直接入力されていることに限定されないで、車速センサ11のパルス信号は、車内通信ネットワーク、例えば、CAN、LINを介して測位装置50に入力されてもよい。 (3) In the above embodiment, the pulse signal of the vehicle speed sensor 11 is directly input to the positioning device 50. On the other hand, the pulse signal of the vehicle speed sensor 11 is not limited to being directly input to the positioning device 50, and the pulse signal of the vehicle speed sensor 11 is a positioning device via an in-vehicle communication network, for example, CAN or LIN. It may be input to 50.

(4)上記実施形態において、ジャイロセンサ12は、車両のステアリングハンドルの切れ角を検出して出力するステアリング角センサに置き換えられてもよい。これは、ステアリングハンドルの切れ角とヨーレートRとの間には相関があるからである。 (4) In the above embodiment, the gyro sensor 12 may be replaced with a steering angle sensor that detects and outputs a turning angle of the steering wheel of the vehicle. This is because there is a correlation between the steering angle of the steering wheel and the yaw rate R.

(5)上記実施形態では、測位装置50は、車両の電源がオフされる前のタイヤ空気圧Ptと車両の電源がオンされるときのタイヤ空気圧Ptとの差の絶対値を算出することにより、空気圧変化量|ΔPt|を算出している。これに対して、測位装置50は、上記差の絶対値を算出することにより空気圧変化量|ΔPt|を算出することに限定されない。例えば、測位装置50は、車両の電源がオンされるときのタイヤ空気圧Ptを、車両の電源がオフされる前のタイヤ空気圧Ptで除算することにより空気圧変化量|ΔPt|を算出してもよい。同様に、測位装置50は、車両の電源がオフされる前のジャイロ温度Hgと車両の電源がオンされるときのジャイロ温度Hgとの差の絶対値を算出することにより、温度変化量|ΔHg|を算出する。これに対して、測位装置50は、上記差の絶対値を算出することにより温度変化量|ΔHg|を算出することに限定されない。例えば、測位装置50は、車両の電源がオンされるときのジャイロ温度Hgを、車両の電源がオフされる前のジャイロ温度Hgで除算することにより温度変化量|ΔHg|を算出してもよい。 (5) In the above embodiment, the positioning device 50 calculates the absolute value of the difference between the tire pressure Pt before the vehicle power is turned off and the tire pressure Pt when the vehicle power is turned on. The amount of change in air pressure | ΔPt | is calculated. On the other hand, the positioning device 50 is not limited to calculating the air pressure change amount | ΔPt | by calculating the absolute value of the above difference. For example, the positioning device 50 may calculate the amount of change in air pressure | ΔPt | by dividing the tire air pressure Pt when the power of the vehicle is turned on by the tire air pressure Pt before the power of the vehicle is turned off. .. Similarly, the positioning device 50 calculates the absolute value of the difference between the gyro temperature Hg before the vehicle power is turned off and the gyro temperature Hg when the vehicle power is turned on, so that the amount of temperature change | ΔHg | Is calculated. On the other hand, the positioning device 50 is not limited to calculating the temperature change amount | ΔHg | by calculating the absolute value of the above difference. For example, the positioning device 50 may calculate the temperature change amount | ΔHg | by dividing the gyro temperature Hg when the vehicle power is turned on by the gyro temperature Hg before the vehicle power is turned off. ..

(6)上記実施形態では、カルマンフィルタ55は、車両の位置を観測値とするルースカップリング型である。これに対して、カルマンフィルタ55は、ルースカップリング型に限定されないで、例えば、GNSS受信部14によって算出される擬似距離およびドップラー周波数等を観測値とするタイトカップリング型であってもよい。 (6) In the above embodiment, the Kalman filter 55 is a loose coupling type in which the position of the vehicle is an observed value. On the other hand, the Kalman filter 55 is not limited to the loose coupling type, and may be, for example, a tight coupling type in which the pseudo distance calculated by the GNSS receiving unit 14 and the Doppler frequency are observed values.

11 車速センサ
12 ジャイロセンサ
13 ジャイロ温度センサ
14 GNSS受信部
50 車両用測位装置
51 移動距離計測部
52 方位変化量計測部
53 相対軌跡演算部
54 絶対位置推測部
55 カルマンフィルタ
11 Vehicle speed sensor 12 Gyro sensor 13 Gyro temperature sensor 14 GNSS receiver 50 Vehicle positioning device 51 Movement distance measurement unit 52 Direction change amount measurement unit 53 Relative trajectory calculation unit 54 Absolute position estimation unit 55 Kalman filter

Claims (12)

車速センサ(11)からの車両のタイヤの回転に応じた信号に基づいて、前記車両の移動距離(L)を算出する移動距離計測部(S130)と、
ジャイロセンサ(12)からの前記車両のヨーレート(R)に応じた信号に基づいて、前記車両の方位変化量(D)を算出する方位変化量計測部(S130)と、
前記移動距離および前記方位変化量に基づいて、前記車両の位置および方位(θd)に関する値を算出する位置推測部(S150)と、
前記移動距離に関する値と、前記位置推測部によって算出される前記車両の位置および方位(θd)に関する値と、衛星からの信号に基づいて算出される前記車両の位置および方位(θg)に関する値とに基づいて、前記移動距離の計測誤差(εK)の確からしさに関する値(σKK)と前記方位変化量の計測誤差(εF、εS)の確からしさに関する値(σFF、σSS)とを成分として含む誤差共分散行列(P)を算出し、算出した前記誤差共分散行列に基づいて前記移動距離および前記方位変化量を補正するカルマンフィルタ(S210〜S270)と、
前記車両の電源がオフからオンにされる間に前記車速センサの特性が変化していたとき、前記誤差共分散行列の成分のうち前記移動距離の計測誤差(εK)の確からしさに関する値(σKK)を、前記カルマンフィルタによる前記誤差共分散行列の算出とは別で、前記車両の電源がオフされる前よりも大きくする変更部(S320)と、
を備える車両用測位装置。
A moving distance measuring unit (S130) that calculates the moving distance (L) of the vehicle based on a signal from the vehicle speed sensor (11) according to the rotation of the tires of the vehicle.
A directional change amount measuring unit (S130) that calculates the directional change amount (D) of the vehicle based on a signal from the gyro sensor (12) according to the yaw rate (R) of the vehicle.
A position estimation unit (S150) that calculates values related to the position and direction (θd) of the vehicle based on the movement distance and the amount of change in direction.
A value related to the movement distance, a value related to the position and orientation (θd) of the vehicle calculated by the position estimation unit, and a value related to the position and orientation (θg) of the vehicle calculated based on a signal from a satellite. Based on, the value related to the certainty of the measurement error (εK) of the movement distance (σKK 2 ) and the value related to the certainty of the measurement error (εF, εS) of the amount of change in orientation (σFF 2 , σSS 2 ) are components. A Kalman filter (S210 to S270) that calculates the error covariance matrix (P) including
When the characteristics of the vehicle speed sensor are changing while the power of the vehicle is turned on, a value (σKK) related to the certainty of the measurement error (εK) of the travel distance among the components of the error covariance matrix. 2 ) is different from the calculation of the error covariance matrix by the Kalman filter, and is made larger than before the power of the vehicle is turned off (S320).
Vehicle positioning device equipped with.
前記車両の電源がオンからオフにされるときに、前記車両の電源がオフされる前の前記誤差共分散行列の成分のうち前記移動距離の計測誤差(εK)の確からしさに関する値(σKK)と、前記車両の電源がオフされる前に補正された前記移動距離とを記憶する距離記憶部(S170)と、
前記距離記憶部にて記憶された、前記車両の電源がオフされる前の前記誤差共分散行列の成分のうち前記移動距離の計測誤差(εK)の確からしさに関する値(σKK)と、前記車両の電源がオフされる前に補正された前記移動距離とを読み戻す読出部(S100)と、
をさらに備える請求項1に記載の車両用測位装置。
A value (σKK 2 ) relating to the certainty of the measurement error (εK) of the travel distance among the components of the error covariance matrix before the power of the vehicle is turned off when the power of the vehicle is turned off. ), The distance storage unit (S170) that stores the movement distance corrected before the power of the vehicle is turned off, and
Among the components of the error covariance matrix before the power of the vehicle is turned off, the value (σKK 2 ) related to the certainty of the measurement error (εK) of the moving distance, which is stored in the distance storage unit, and the above. A reading unit (S100) that reads back the travel distance corrected before the vehicle is turned off, and
The vehicle positioning device according to claim 1.
前記車両の電源がオフからオンにされる間に前記タイヤの径が変化していたか否かによって、前記車両の電源がオフからオンにされる間に前記車速センサの特性が変化していたか否かを判定する車速特性判定部(S300、S310)をさらに備える請求項1または2に記載の車両用測位装置。 Whether or not the characteristics of the vehicle speed sensor changed during the time when the power of the vehicle was turned on, depending on whether or not the diameter of the tire changed while the power of the vehicle was turned from off to on. The vehicle positioning device according to claim 1 or 2, further comprising a vehicle speed characteristic determination unit (S300, S310) for determining whether or not the tire is. 前記車速特性判定部(S300)は、前記車両の電源がオフされる前の前記タイヤの空気圧に対する前記車両の電源がオンされるときの前記空気圧の変化(ΔPt)に基づいて、前記車両の電源がオフからオンにされる間に前記タイヤの径が変化していたか否かを判定する請求項3に記載の車両用測位装置。 The vehicle speed characteristic determination unit (S300) determines the power supply of the vehicle based on the change in the air pressure (ΔPt) when the power of the vehicle is turned on with respect to the air pressure of the tire before the power of the vehicle is turned off. The vehicle positioning device according to claim 3, wherein it is determined whether or not the diameter of the tire has changed while the tire is turned from off to on. 前記車速特性判定部(S310)は、前記タイヤが交換されたか否かに応じた信号に基づいて、前記車両の電源がオフからオンにされる間に前記タイヤの径が変化していたか否かを判定する請求項3または4に記載の車両用測位装置。 The vehicle speed characteristic determination unit (S310) determines whether or not the diameter of the tire has changed while the power of the vehicle is turned on based on a signal according to whether or not the tire has been replaced. The vehicle positioning device according to claim 3 or 4. 前記変更部(S320)は、前記車両の電源がオフからオンにされる間に前記車速センサの特性が変化していたとき、前記誤差共分散行列の成分のうち前記移動距離の計測誤差(εK)の確からしさに関する値(σKK)を初期値に変更する請求項1ないし5のいずれか1つに記載の車両用測位装置。 The change unit (S320) has a measurement error (εK) of the movement distance among the components of the error covariance matrix when the characteristics of the vehicle speed sensor are changed while the power of the vehicle is turned on. The vehicle positioning device according to any one of claims 1 to 5, wherein the value (σKK 2 ) relating to the certainty of) is changed to an initial value. 車速センサ(11)からの車両のタイヤの回転に応じた信号に基づいて、前記車両の移動距離(L)を算出する移動距離計測部(S130)と、
ジャイロセンサ(12)からの前記車両のヨーレート(R)に応じた信号に基づいて、前記車両の方位変化量(D)を算出する方位変化量計測部(S130)と、
前記移動距離および前記方位変化量に基づいて、前記車両の位置および方位(θd)に関する値を算出する位置推測部(S150)と、
前記移動距離に関する値と、前記位置推測部によって算出される前記車両の位置および方位(θd)に関する値と、衛星からの信号に基づいて算出される前記車両の位置および方位(θg)に関する値とに基づいて、前記移動距離の計測誤差(εK)の確からしさに関する値(σKK)と前記方位変化量の計測誤差(εF、εS)の確からしさに関する値(σFF、σSS)とを成分として含む誤差共分散行列(P)を算出し、算出した前記誤差共分散行列に基づいて前記移動距離および前記方位変化量を補正するカルマンフィルタ(S210〜S270)と、
前記車両の電源がオフからオンにされる間に前記ジャイロセンサの特性が変化していたとき、前記誤差共分散行列の成分のうち前記方位変化量の計測誤差(εF、εS)の確からしさに関する値(σFF、σSS)を、前記カルマンフィルタによる前記誤差共分散行列の算出とは別で、前記車両の電源がオフされる前よりも大きくする変更部(S340)と、
を備える車両用測位装置。
A moving distance measuring unit (S130) that calculates the moving distance (L) of the vehicle based on a signal from the vehicle speed sensor (11) according to the rotation of the tires of the vehicle.
A directional change amount measuring unit (S130) that calculates the directional change amount (D) of the vehicle based on a signal from the gyro sensor (12) according to the yaw rate (R) of the vehicle.
A position estimation unit (S150) that calculates values related to the position and direction (θd) of the vehicle based on the movement distance and the amount of change in direction.
A value related to the movement distance, a value related to the position and orientation (θd) of the vehicle calculated by the position estimation unit, and a value related to the position and orientation (θg) of the vehicle calculated based on a signal from a satellite. Based on, the value related to the certainty of the measurement error (εK) of the movement distance (σKK 2 ) and the value related to the certainty of the measurement error (εF, εS) of the amount of change in orientation (σFF 2 , σSS 2 ) are components. A Kalman filter (S210 to S270) that calculates the error covariance matrix (P) including
Regarding the certainty of the measurement error (εF, εS) of the azimuth change amount among the components of the error covariance matrix when the characteristics of the gyro sensor are changed while the power of the vehicle is turned on. A change part (S340) that makes the values (σFF 2 , σSS 2 ) larger than before the power of the vehicle is turned off, which is different from the calculation of the error covariance matrix by the Kalman filter.
Vehicle positioning device equipped with.
前記車両の電源がオンからオフにされるときに、前記車両の電源がオフされる前の前記誤差共分散行列の成分のうち前記方位変化量の計測誤差(εF、εS)の確からしさに関する値(σFF、σSS)と、前記車両の電源がオフされる前に補正された前記方位変化量とを記憶する方位記憶部(S170)と、
前記方位記憶部に記憶された、前記車両の電源がオフされる前の前記誤差共分散行列の成分のうち前記方位変化量の計測誤差(εF、εS)の確からしさに関する値(σFF、σSS)と、前記車両の電源がオフされる前に補正された前記方位変化量とを読み戻す読出部(S100)と、
をさらに備える請求項7に記載の車両用測位装置。
A value relating to the certainty of the measurement error (εF, εS) of the directional change amount among the components of the error covariance matrix before the power of the vehicle is turned off when the power of the vehicle is turned off. A directional storage unit (S170) that stores (σFF 2 , σSS 2 ) and the directional change amount corrected before the vehicle is turned off.
Values (σFF 2 , σSS) related to the certainty of the measurement error (εF, εS) of the directional change amount among the components of the error covariance matrix before the power of the vehicle is turned off stored in the directional storage unit. 2 ), a reading unit (S100) that reads back the amount of change in direction corrected before the power of the vehicle is turned off, and
7. The vehicle positioning device according to claim 7.
前記車両の電源がオフされる前の前記ジャイロセンサの温度に対する前記車両の電源がオンされるときの前記温度の変化(ΔHg)に基づいて、前記車両の電源がオフからオンにされる間に前記ジャイロセンサの特性が変化していたか否かを判定するジャイロ特性判定部(S330)をさらに備える請求項7または8に記載の車両用測位装置。 While the vehicle is powered off and on, based on the change in temperature (ΔHg) when the vehicle is powered on relative to the temperature of the gyro sensor before the vehicle is powered off. The vehicle positioning device according to claim 7 or 8, further comprising a gyro characteristic determination unit (S330) for determining whether or not the characteristics of the gyro sensor have changed. 前記変更部(S340)は、前記車両の電源がオフからオンにされる間に前記ジャイロセンサの特性が変化していたとき、前記誤差共分散行列の成分のうち前記方位変化量の計測誤差(εF、εS)の確からしさに関する値(σFF、σSS)を初期値に変更する請求項7ないし9のいずれか1つに記載の車両用測位装置。 When the characteristics of the gyro sensor are changed while the power of the vehicle is turned on, the changing unit (S340) has a measurement error of the directional change amount among the components of the error covariance matrix (S340). The vehicle positioning device according to any one of claims 7 to 9, wherein the values (σFF 2 , σSS 2 ) related to the certainty of εF, εS) are changed to initial values. 車両用測位装置を、
車速センサ(11)からの車両のタイヤの回転に応じた信号に基づいて、前記車両の移動距離(L)を算出する移動距離計測部(S130)、
ジャイロセンサ(12)からの前記車両のヨーレート(R)に応じた信号に基づいて、前記車両の方位変化量(D)を算出する方位変化量計測部(S130)、
前記移動距離および前記方位変化量に基づいて、前記車両の位置および方位(θd)に関する値を算出する位置推測部(S150)、
前記移動距離に関する値と、前記位置推測部によって算出される前記車両の位置および方位(θd)に関する値と、衛星からの信号に基づいて算出される前記車両の位置および方位(θg)に関する値とに基づいて、前記移動距離の計測誤差(εK)の確からしさに関する値(σKK)と前記方位変化量の計測誤差(εF、εS)の確からしさに関する値(σFF、σSS)とを成分として含む誤差共分散行列(P)を算出し、算出した前記誤差共分散行列に基づいて前記移動距離および前記方位変化量を補正するカルマンフィルタ(S210〜S270)、
前記車両の電源がオフからオンにされる間に前記車速センサの特性が変化していたとき、前記誤差共分散行列の成分のうち前記移動距離の計測誤差(εK)の確からしさに関する値(σKK)を、前記カルマンフィルタによる前記誤差共分散行列の算出とは別で、前記車両の電源がオフされる前よりも大きくする変更部(S320)として、機能させる車両用測位プログラム。
Positioning device for vehicles,
A moving distance measuring unit (S130) that calculates the moving distance (L) of the vehicle based on a signal from the vehicle speed sensor (11) according to the rotation of the tires of the vehicle.
A directional change amount measuring unit (S130) that calculates a directional change amount (D) of the vehicle based on a signal from the gyro sensor (12) according to the yaw rate (R) of the vehicle.
Position estimation unit (S150), which calculates values related to the position and direction (θd) of the vehicle based on the movement distance and the amount of change in direction.
A value related to the movement distance, a value related to the position and orientation (θd) of the vehicle calculated by the position estimation unit, and a value related to the position and orientation (θg) of the vehicle calculated based on a signal from a satellite. Based on, the value related to the certainty of the measurement error (εK) of the movement distance (σKK 2 ) and the value related to the certainty of the measurement error (εF, εS) of the amount of change in orientation (σFF 2 , σSS 2 ) are components. The Kalman filter (S210 to S270), which calculates the error covariance matrix (P) including the above and corrects the movement distance and the azimuth change amount based on the calculated error covariance matrix.
When the characteristics of the vehicle speed sensor are changing while the power of the vehicle is turned on, a value (σKK) related to the certainty of the measurement error (εK) of the travel distance among the components of the error covariance matrix. 2) separately from the calculation of the error covariance matrix by the Kalman filter, the changing unit to be larger than before the power of the vehicle is turned off as (S320), the vehicle positioning program to function.
車両用測位装置を、
車速センサ(11)からの車両のタイヤの回転に応じた信号に基づいて、前記車両の移動距離(L)を算出する移動距離計測部(S130)、
ジャイロセンサ(12)からの前記車両のヨーレート(R)に応じた信号に基づいて、前記車両の方位変化量(D)を算出する方位変化量計測部(S130)、
前記移動距離および前記方位変化量に基づいて、前記車両の位置および方位(θd)に関する値を算出する位置推測部(S150)、
前記移動距離に関する値と、前記位置推測部によって算出される前記車両の位置および方位(θd)に関する値と、衛星からの信号に基づいて算出される前記車両の位置および方位(θg)に関する値とに基づいて、前記移動距離の計測誤差(εK)の確からしさに関する値(σKK)と前記方位変化量の計測誤差(εF、εS)の確からしさに関する値(σFF、σSS)とを成分として含む誤差共分散行列(P)を算出し、算出した前記誤差共分散行列に基づいて前記移動距離および前記方位変化量を補正するカルマンフィルタ(S210〜S270)、
前記車両の電源がオフからオンにされる間に前記ジャイロセンサの特性が変化していたとき、前記誤差共分散行列の成分のうち前記方位変化量の計測誤差(εF、εS)の確からしさに関する値(σFF、σSS)を、前記カルマンフィルタによる前記誤差共分散行列の算出とは別で、前記車両の電源がオフされる前よりも大きくする変更部(S340)として、機能させる車両用測位プログラム。
Positioning device for vehicles,
A moving distance measuring unit (S130) that calculates the moving distance (L) of the vehicle based on a signal from the vehicle speed sensor (11) according to the rotation of the tires of the vehicle.
A directional change amount measuring unit (S130) that calculates a directional change amount (D) of the vehicle based on a signal from the gyro sensor (12) according to the yaw rate (R) of the vehicle.
Position estimation unit (S150), which calculates values related to the position and direction (θd) of the vehicle based on the movement distance and the amount of change in direction.
A value related to the movement distance, a value related to the position and orientation (θd) of the vehicle calculated by the position estimation unit, and a value related to the position and orientation (θg) of the vehicle calculated based on a signal from a satellite. Based on, the value related to the certainty of the measurement error (εK) of the movement distance (σKK 2 ) and the value related to the certainty of the measurement error (εF, εS) of the amount of change in orientation (σFF 2 , σSS 2 ) are components. The Kalman filter (S210 to S270), which calculates the error covariance matrix (P) including the above and corrects the movement distance and the azimuth change amount based on the calculated error covariance matrix.
Regarding the certainty of the measurement error (εF, εS) of the azimuth change amount among the components of the error covariance matrix when the characteristics of the gyro sensor are changed while the power of the vehicle is turned on. Positioning for vehicles that causes the values (σFF 2 , σSS 2 ) to function as a change unit (S340) that is different from the calculation of the error covariance matrix by the Kalman filter and is larger than before the power of the vehicle is turned off. program.
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