JP2573756B2 - 方位検出方法および方位検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば光ファイバジ
ャイロ、機械式ジャイロ、振動ジャイロ、ガスレートジ
ャイロなどの旋回角速度センサにより車両などの移動体
における方位を検出するための方位検出方法および方位
検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、車両、航空機および船舶など
の移動体において、その進行方向などの所定の方位を検
出するために、旋回角速度センサが広く適用されてい
る。この旋回角速度センサからの出力信号には適当な処
理が施され、車両等の移動に伴って生じる方位変化量Δ
θが所定のサンプリング周期毎に求められて、車両等の
現在方位データが作成される。

【０００３】車両等の現在方位θは、１回前の方位変化
量Δθのサンプリング時点で求められた方位θ₀ と、方
位変化量Δθとを用いて、 θ＝θ₀ ＋Δθ ・・・・ (1) として得られる。このようにして得られた現在方位θ
は、車両等の現在位置の算出などのために用いられる。
すなわち、たとえば車両において車速センサの出力など
から求めた所定時間毎の走行距離ΔＬと、上記の現在方
位θとによって、車両の移動量の東西方向成分Δｘ（＝
ΔＬ× cosθ）と南北方向成分Δｙ（＝ΔＬ× sinθ）
とが求められる。この車両の移動量の各成分を、従前の
車両位置データ（Ｐｘ′，Ｐｙ′）の各成分に加算する
ことによって、現在の車両位置データ（Ｐｘ，Ｐｙ）が
得られる。このような移動体の位置検出技術は、推測航
法などと呼ばれている。

【０００４】ところが、旋回角速度センサでは、停止中
や直線走行中のように、センサ出力が零であるべきとき
でも、温度や湿度の影響のために幾らかのオフセット出
力が発生するという傾向がある。このオフセット出力
は、車両の振動などにより生じる一般のノイズ成分とは
異なって充分に長い時間の検出によっても除去すること
はできず、時間とともに累積されるという性質を有して
いる。このオフセット出力が累積されたときには、検出
された現在方位θには大きな誤差が含まれることになっ
て、車両の現在位置の検出が不正確になる。

【０００５】この不具合を解消するために、オフセット
出力をセンサ出力から差し引いて現在方位θを検出する
ことが従来から提案されている。たとえば特公昭５８−
３９３６０号公報には、車両が信号などで停止している
期間の旋回角速度センサの出力がオフセットそのもので
あることを利用した技術が開示されている。すなわち、
車両が停止している期間中の旋回角速度センサの出力か
らオフセットを検出し、この検出されたオフセットを走
行中の旋回角速度センサ出力から差し引くことによりオ
フセット補正を実現している。また、たとえば特開昭６
３−１８２５１９号公報には、直線走行中の旋回角速度
センサの出力を利用して、同様なオフセット補正を行う
技術が開示されている。この開示技術では、車両が走行
中の道路が直線道路であることを道路地図データから識
別して、この直線道路走行中の旋回角速度センサ出力に
基づいて、オフセットの検出が行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、旋回角
速度センサのオフセットは、車両が停止しているか移動
しているかにかかわらず、温度や湿度の変動によってド
リフトするという性質を有している。このため、停止中
や直線走行中に求めた一定のオフセット値により、走行
中の旋回角速度センサ出力の補正を行っても、上記のド
リフトのためにオフセット補正後の値には誤差が含まれ
ることになる。

【０００７】車両が頻繁に停止する場合や、直線道路を
頻繁に走行する場合には、ドリフトが小さいうちに補正
に用いるオフセット値を更新できるから、上記の問題は
比較的少ないが、たとえば高速道路を走行する場合のよ
うに、車両が発進してから停止するまでの時間が長い場
合などには、ドリフトが大きくなってしまい、方位検出
の精度が極めて劣化し、ひいては車両の現在位置の検出
が不正確になってしまう。

【０００８】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、旋回角速度センサのオフセット補正を良好
に行って、正確な方位検出を可能にした方位検出方法お
よび方位検出装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用】図１は本発明
の方位検出方法が適用される方位検出装置の原理的な構
成を示すブロック図である。この方位検出装置は、車両
その他の移動体に搭載されて当該移動体の方位を検出す
るものであり、移動体の旋回角速度を検出する旋回角速
度センサ２１と、この旋回角速度センサ２１の出力に含
まれているオフセットを補正する補正手段２２とを備え
ており、この補正手段２２の出力に基づいて移動体の方
位の検出が行われる。

【００１０】旋回角速度センサ２１の出力中に含まれる
オフセットは、温度や湿度その他の影響により時間的に
変動する。このため、補正手段２２における補正量であ
るオフセット値は、オフセット更新手段２３により更新
される。オフセット値の更新のために、移動体の現在位
置を検出する現在位置検出手段２４と、地図上の所定の
座標位置であるノード間を連結するとともに移動体が移
動可能な経路に対応するリンク、および各リンクに沿っ
て移動体が移動するときの当該リンクに固有の方位であ
るリンク方位を各リンク毎に記憶した地図メモリ２５と
が備えられている。現在位置検出手段２４における現在
位置の検出は任意の方法で行われ、たとえば旋回角速度
センサ２１の出力を補正手段２２でオフセット補正した
値と、移動体の速さを検出する速度センサなどの出力と
に基づき、いわゆる推測航法により行われてもよい。ま
た、ＧＰＳ（Grobal Positioning System ）衛星からの
電波の伝搬遅延時間を計測することにより移動体の現在
位置を検出する構成であってもよい。

【００１１】現在位置検出手段２４で検出された現在位
置情報は、判定手段２７に与えられる。この判定手段２
７は、現在位置検出手段２４での検出位置の軌跡が地図
メモリ２５に記憶されたいずれかのリンクと所定の相関
関係にある場合に、マッチング状態であると判定するも
のである。すなわち、検出された現在位置と、地図デー
タ中のリンクとが良好に整合しているときにマッチング
状態と判定する。判定手段２７がマッチング状態と判定
した時点における現在位置に対応するリンクのリンク方
位は、第１の方位として第１の記憶手段３１に記憶され
る。

【００１２】一方、移動／停止判定手段２８では、移動
体が移動中か停止しているかが判定される。この判定結
果は、オフセット更新手段２３に与えられるほか、移動
体が連続して移動している時間を計測する移動時間計測
手段２９にも与えられる。この移動時間計測手段２９に
はまた、判定手段２７での判定結果も与えられている。
移動時間計測手段２９は、第１の記憶手段３１に第１の
方位が記憶された後に計測を開始し、移動／停止判定手
段２８において移動体が移動中であると判定され、かつ
判定手段２７でマッチング状態であると判定される限り
において、移動体の移動時間の計測を継続し、計測され
た移動時間が所定時間になるとライン３０から第２の記
憶手段３２に書込命令を与える。これにより、第２の記
憶手段３２では、その時点での現在位置に対応するリン
クのリンク方位が第２の方位として記憶される。

【００１３】移動時間計測手段２９が上記所定時間を計
測する以前に、移動体が停止し、またはマッチング状態
と判定されなくなったときには、移動時間計測手段２９
の計測時間はリセットされる。なお、第１の記憶手段３
１と第２の記憶手段３２とは、別個のメモリ素子で構成
されてもよく、また同一のメモリ素子の異なる記憶領域
を用いて構成されてもよい。

【００１４】第１の記憶手段３１および第２の記憶手段
にそれぞれ記憶された第１の方位および第２の方位は第
１の方位変化量検出手段４１に与えられる。この第１の
方位変化量検出手段は４１は、たとえば第１の方位と第
２の方位との差から、第１の方位変化量を求める。一
方、補正手段２２の出力は、第２の方位変化量検出手段
４２に与えられている。この第２の方位変化量検出手段
４２は、補正手段２２の出力を累積することにより、第
１の方位変化量に対応した第２の方位変化量を検出する
ものである。すなわち、第２の方位変化量検出手段４２
は、第１の記憶手段３１が第１の方位を記憶したタイミ
ングで補正手段２２の出力を累積し始め、第２の記憶手
段３２が第２の方位を記憶するタイミングで累積を停止
して、そのときの累積値を第２の方位変化量としてオフ
セット更新手段２３に与える。補正手段２２の出力はオ
フセット補正後の旋回角速度センサ２１の出力であるか
ら、その累積値は方位変化量となる。

【００１５】オフセット更新手段２３は、第１の方位変
化量検出手段４１と第２の方位変化量検出手段４２とか
らそれぞれ与えられる第１および第２の方位変化量に基
づいて新たなオフセット値を算出する。第１の方位変化
量は、マッチング状態におけるリンク方位に基づいて求
められているから、この第１の方位変化量は真の値に極
めて近い値となる。一方、第２の方位変化変化量はオフ
セット補正後の旋回角速度センサ２１の出力を累積した
ものであるから、走行中に生じたオフセットのドリフト
量が累積されている。したがって、たとえば第２の方位
変化量から第１の方位変化量を減じることによりオフセ
ットドリフト量の累積値が求まることになる。この累積
値から、オフセットドリフト量が判れば、これに基づい
て新たなオフセット値を求めることができる。この新た
なオフセット値はライン３５から補正手段２２に与えら
れる。オフセット値の更新の後には、ライン３７からの
信号により第１の記憶手段３１および第２の記憶手段３
２の各記憶内容がクリアされる。

【００１６】なお、第２の方位変化量検出手段４２で
は、オフセット補正前の旋回角速度センサ２１のそのま
まの出力が累積されてもよい。この場合には、検出され
る第２の方位変化量は、真の方位変化量に、オフセット
ドリフト量を含むオフセットが累積されたものとなる。
したがって、たとえば第１の方位変化量を第２の方位変
化量から減じることよって、オフセットドリフト量を含
むオフセットの累積値が求まるから、これに基づいて新
たなオフセット値を求めることができる。

【００１７】第２の方位変化量検出手段４１での累積値
は、移動時間計測手段２９で計測される所定時間にわた
って累積されたものであるから、たとえば移動体の振動
などのようなオフセットドリフト量以外のノイズ成分
は、長時間の累積により相殺される。これにより、オフ
セット値が正確に求まることになる。なお、移動／停止
判定手段２８において移動体が停止していると判定され
たときには、オフセット更新手段２３において、ライン
３６から与えられる補正手段２２の出力に基づいて、オ
フセット値の更新を行うようにしてもよい。すなわち、
移動体が停止しているときの補正手段２２の出力は、オ
フセットドリフト量そのものであるから、これに基づき
新たなオフセット値を求めることができる。このように
移動体が停止したときには、補正手段２２の出力に基づ
いてオフセット値の更新を行うのは、リンク方位を利用
してオフセット値を求めるよりも、直接的かつ正確にオ
フセット値を求めることができるからである。このよう
な停止中におけるオフセット値の更新は、オフセット補
正前の旋回角速度センサ２１の直接の出力に基づいて行
うこともできる。すなわち、停止中における旋回角速度
センサ２１の出力は、オフセットそのものであるから、
これに基づいて新たなオフセット値を得ることができ
る。

【００１８】

【実施例】以下実施例を示す添付図面によって詳細に説
明する。図２は本発明の一実施例の車両方位検出方法を
実施するためのナビゲーション装置の基本的な構成を示
すブロック図である。このナビゲーション装置は移動体
である車両に搭載されて用いられ、車両の旋回角速度を
検出する旋回角速度センサであるジャイロ１と、車輪の
回転速度などの検出により車両の速さを検出する車速セ
ンサ２とを有し、これらの出力が与えられる位置検出部
３では、いわゆる推測航法などによって車両の現在位置
が推定される。この位置検出部３には、ジャイロ１の出
力中に含まれるオフセット値を記憶するオフセットメモ
リ１１が接続されており、現在位置の推定には、ジャイ
ロ１の出力からオフセット値を差し引いて補正した値が
用いられる。位置検出部３は、ＣＰＵなど（図示せず）
から構成されており、ワークエリアとして機能するメモ
リ１５や、車両の連続走行時間を計測するための連続走
行カウンタ１６とを内部に有している。ジャイロ１に
は、光ファイバジャイロ、機械式ジャイロ、振動ジャイ
ロおよびガスレートジャイロなどの各種のものを用いる
ことができる。

【００１９】位置検出部３で検出された現在位置を表す
推定位置データは、ＣＰＵ（中央処理装置）などで構成
された制御部４に与えられる。制御部４は、ＣＤ−ＲＯ
Ｍなどで構成された道路地図メモリ５から上記推定位置
データに対応する地域の道路地図をメモリドライブ６を
介して読み出し、この道路地図とともに上記推定位置を
ＣＲＴなどの表示部７に表示する。この表示部７に関連
してキー入力部などを備えたコンソール８が設けられて
おり、各種の指示入力操作を行うことができる。位置検
出部３からは、推定位置データとともに、車両の進行方
位（以下「車両の方位」という）を表す方位データも、
制御部４に与えられ、表示部７では車両の方位も同時に
表示される。

【００２０】位置検出部３における位置検出は、上記の
推測航法と、この推測航法により得た推定位置とメモリ
ドライブ６を介して道路地図メモリ５から読み出された
道路地図とのマッチングをとる地図マッチング法とを併
用して行われる。この地図マッチング法は、車両の現在
位置は必ず道路上の一点であることを利用して、推定位
置を道路地図上の位置に補正する技術である。

【００２１】道路地図メモリ５には、ノードとリンクと
の組合せからなる道路データなどが記憶されている。ノ
ードとは、道路地図上の所定の座標位置であり、分岐点
や道路の屈曲点などに設定されている。また、リンク
は、ノード間を連結した道路に対応しており、原則とし
て車両はこのリンク上の座標位置のみをとることができ
る。道路データは、ノードデータとリンクデータとから
なる。ノードデータはノード番号およびノードに接続さ
れるリンクのアドレスなどからなり、リンクデータはリ
ンク番号、リンクの始点ノードおよび終点ノードのアド
レス、リンクの距離、車両がリンクを通過するときの方
位であるリンク方位、ならびに道路種別などからなる。
本実施例では、上記のリンク方位を用いて、ジャイロ１
のオフセット補正のためのオフセット値が適宜更新され
る。

【００２２】以下では、位置検出部３における車両の方
位の検出について詳述する。車両の方位の検出は、上述
のように専らジャイロ１の出力に基づいて行われる。ジ
ャイロ１の出力には、車両の旋回角速度が零のときの出
力であるオフセットが含まれている。このオフセット値
はオフセットメモリ１１に記憶されており、位置検出部
３は、ジャイロ３の出力からオフセット１１に記憶され
たオフセットを差し引くことによりオフセット補正を行
い、このオフセット補正の結果得られた値を累積するこ
とによって、車両の方位変化量を検出する。したがっ
て、初期方位をコンソール８などから与えることによ
り、車両の方位が検出されることになる。

【００２３】一方、オフセット値は温度や湿度の変化に
よりドリフトするという性質を有しているため、オフセ
ットメモリ１１に記憶された一定のオフセット値を常時
使用することとすると、上記ドリフトによる誤差が累積
されて検出方位に大きな誤差を生じさせてしまう。この
ため、ドリフト量を補正した正しいオフセット値を適宜
検出して、この新しいオフセット値によりオフセット補
正を行うことが必要である。このようなオフセット値の
更新は、できる限り短い時間間隔で行われることが好ま
しく、長時間にわたって一定のオフセット値を用いる
と、検出方位に大きな誤差を生じさせることになりかね
ない。

【００２４】車両が信号などで停止した場合には、この
停止中の真の旋回角速度は零であるから、この停止中の
ジャイロ１の出力を従前のオフセット値ＯＦ(N-1) で補
正した値は、オフセットドリフト量ΔＯＦそのものとな
る。このため、位置検出部３は車両が停止するたび毎に
オフセット補正されたジャイロ１の出力に基づいて、オ
フセットドリフト量ΔＯＦを検出し、このオフセットド
リフト量ΔＯＦを補正した新たなオフセット値ＯＦ(N)
を求め、オフセットメモリ１１の記憶値を新たなオフセ
ット値ＯＦ(N) に更新する。

【００２５】一方、高速道路などを走行しているときに
は、車両の連続走行時間が長くなるから、車両の走行中
でもオフセット値を新たな値に更新することが必要とな
る。図３は、連続走行時間が長くなった場合におけるオ
フセット値の更新のための処理を説明するためのフロー
チャートである。位置検出部３は内部にＣＰＵなどを含
むものであり、オフセット値の補正はソフトウェア処理
により実現される。ステップｓ１では、車速センサ２の
出力に基づき、車両が走行中であるかどうかが判断さ
れ、車両が停止した場合にはステップｓ１２の処理の後
にリターンして上記の車両が停止したときのオフセット
値の更新処理が行われる。

【００２６】ステップｓ２では、推測航法などにより検
出された車両の推定位置の軌跡と、この推定位置の近傍
のリンクとの相関度が演算される。そして、所定の相関
関係を有するリンクが存在しており、したがって、当該
リンクと推定位置の軌跡とが良好に整合しているマッチ
ング状態であるかどうかが判断される。マッチング状態
でなければステップｓ１２の処理の後にリターンする。

【００２７】ステップｓ２でマッチング状態であると判
断されると、ステップｓ３において、連続走行カウンタ
１６の計数値Ｃがインクリメントされる。すなわち、車
両が走行中であって、しかもマッチング状態であるとき
にのみ、連続走行カウンタ１６は計数動作を行うステッ
プｓ４では、連続走行カウンタ１６の計数値Ｃが１であ
るかどうかが判断される。計数値Ｃが１なら、ステップ
ｓ５において、その時点の車両の現在位置に対応するリ
ンクのリンク方位が、第１の方位ｄ１として、位置検出
部３の内部のメモリ１５の所定の記憶領域に記憶され
る。計数値Ｃが１以外の値なら、ステップｓ６に進む。

【００２８】ステップｓ６ではジャイロ１の出力が累積
される。この累積されるジャイロ１の出力は、オフセッ
トメモリ１１に記憶されたオフセット値に基づくオフセ
ット補正がされた後のものである。ステップｓ７では、
連続走行カウンタ１６の計数値Ｃが、所定時間Ｔ（たと
えば３００秒）に対応した所定値Ｍに等しいかどうかが
判断される。連続走行カウンタ１６の計数値Ｃが所定値
Ｍでなければリターンして、ステップｓ１からの動作が
繰り返される。また、計数値Ｃが所定値Ｍに等しければ
ステップｓ８に進む。

【００２９】ステップｓ８では、その時点の車両の現在
位置に対応したリンクのリンク方位が第２の方位ｄ２と
して、位置検出部３の内部のメモリ１５に記憶される。
ステップｓ１〜ステップｓ７の処理により、この第２の
方位ｄ２は、結局、第１の方位ｄ１が記憶された後、所
定時間Ｔの期間にわたって車両が連続して走行し、かつ
この期間にわたってマッチング状態が継続されたときに
のみ記憶されることにる。

【００３０】ステップｓ９では、ステップｓ８で記憶し
た第２の方位ｄ２から、ステップｓ５で記憶した第１の
検出方位ｄ２を減じることによって、上記所定時間Ｔの
時間間隔で検出された方位の差が求められる。この値
は、上記所定時間Ｔの時間間隔における車両の方位変化
量ΔＤ１となる。この方位変化量ΔＤ１が第１の方位変
化量に対応する。この第１の方位変化量ΔＤ１は、正確
に求められたリンク方位に基づいており、また当該リン
クはマッチング状態のときの推定位置に基づいて選択さ
れているから、精度の高い値となっている。

【００３１】一方、所定時間Ｔの時間間隔におけるジャ
イロ１のオフセット補正後の出力の積算値は第２の方位
変化量ΔＤ２となる。この第２の方位変化量ΔＤ２に
は、湿度や温度の変化などに起因するオフセットのドリ
フト量ΔＯＦの積算値Σが含まれている。一方、上記所
定時間Ｔ以上の時間にわたってジャイロ１のオフセット
補正後の出力を累積していることにより、車両の走行中
の振動などに起因するノイズ成分はほぼ相殺されてい
る。したがって、ジャイロ１の出力のオフセット補正後
の値を累積して得た第２の方位変化量ΔＤ２とリンク方
位に基づいて得られた第１の方位変化量ΔＤ１との差
は、上記所定時間Ｔの時間間隔におけるドリフト量ΔＯ
Ｆの積算値Σに対応する。

【００３２】オフセット値ＯＦの更新はできるだけ短い
時間間隔で行われることが好ましく、そのためには所定
時間Ｔをできるだけ短くする必要がある。しかし、走行
中の振動によるノイズなどの除去を考えた場合には、所
定時間Ｔは、上記のように３００秒程度に選ぶのが適当
である。ステップｓ１０では、上記２つの方位変化量Δ
Ｄ１，ΔＤ２からドリフト量ΔＯＦの積算値Σが求めら
れ、さらにこの積算値Σに基づいてドリフト量ΔＯＦが
演算される。このドリフト量ΔＯＦの演算は、図４に示
すように、前回のオフセット値の補正時（時刻ｔ１）に
おけるオフセットドリフト量ΔＯＦが零であるとし、こ
の時点からオフセットドリフト量ΔＯＦが時間の経過に
比例して単調に増加したものと仮定して行われる。すな
わち、積算値Σは、図４において斜線を付した領域の面
積に対応するから、オフセットドリフト量ΔＯＦは、下
記第(2) 式に基づいて算出される。

【００３３】

【数１】

【００３４】なお、第(2) 式において、ｔは時刻を表す
ものとし、時刻ｔ１は、ステップｓ５において最初にリ
ンク方位が記憶された時刻であり、時刻ｔ２は、ステッ
プｓ９において２番目にリンク方位が記憶された時刻で
ある。時間間隔ΔＴは、上記所定時間Ｔに等しい。上記
第(2) 式から、結局、下記第(3) 式によりオフセットド
リフト量ΔＯＦが得られることになる。

【００３５】

【数２】

【００３６】ステップｓ１１では、オフセットメモリ１
１から前回のオフセット値ＯＦ(N-1) が読み出され、こ
のオフセット値ＯＦ(N-1)に基づいて、新たなオフセッ
ト値ＯＦ(N) が算出される。この新たなオフセット値Ｏ
Ｆ(N) がオフセットメモリ１１に記憶されることにな
る。新たなオフセット値ＯＦ(N) は、単純に、 ＯＦ(N) ＝ＯＦ(N-1) ＋ΔＯＦ ・・・・ (4) として算出してもよいが、本実施例では、下記第(5) 式
に従って新たなオフセット値ＯＦ(N) の算出が行われ
る。

【００３７】 ＯＦ(N) ＝（１−Ｋ）・ＯＦ(N-1) ＋Ｋ・（ＯＦ(N-1) ＋ΔＯＦ） ただし、０≦Ｋ≦１である。 ・・・・ (5) このように、いわばフィルタをかけてオフセット値ＯＦ
を更新することによって、より確実性の高いオフセット
値の更新が実現できる。すなわち、上記のようにオフセ
ット値の更新は、オフセットドリフト量ΔＯＦが図４に
示すように直線的に変化すると仮定して行われている
が、実際のオフセットドリフト量ΔＯＦの時間変化は複
雑であり、たとえば図５に示すような変化を示す場合も
ある。このため、真のオフセットドリフト量ΔＯＦと、
上記の第(2) 式および第(3) 式に従って得られるオフセ
ットドリフト量ΔＯＦとの間には大きな差が生じる場合
がある。このような真の値から大きくはずれた計算値を
そのまま用いてオフセット値ＯＦを更新すると、オフセ
ット値の更新のたび毎にオフセット値ＯＦを大き過ぎる
値に更新したり、また逆に小さ過ぎる値に更新したりす
る動作を繰り返すこととなる。このような状態から、も
しも地図とのマッチングがとれなくなったときには、車
両が停車するまで誤ったオフセット値ＯＦによりオフセ
ット補正が行われることとなり、連続走行中に何ら処理
をしないよりも大きな方位検出誤差を生じさせてしまう
おそれがある。

【００３８】さらに、誤差を含むオフセットドリフト量
ΔＯＦを用いて更新したオフセット値ＯＦには大きな誤
差が含まれることになるから、このような大きな誤差を
含むオフセット値ＯＦ(N) をもとに更新される次回のオ
フセット値ＯＦ(N+1) が正しい値に更新される保証はな
い。このため、上記のようにフィルタをかけた方がより
確実性の高いオフセット値の更新が実現できるのであ
る。

【００３９】なお、本件発明者によるシミュレーション
の結果、Ｋの値は、０．４〜０．６程度が適当であると
考えられる。Ｋの値を０．１〜０．３とすると、オフセ
ットの更新量が小さくなるため、走行中におけるキャリ
ブレーションの効果が小さくなる。また、Ｋの値を０．
７以上とすると、オフセット値が大きくなり過ぎたり小
さくなり過ぎたりして、却って方位検出誤差が大きくな
る。

【００４０】ステップｓ１１でオフセット値ＯＦの更新
が行われた後は、ステップｓ１２において、連続走行カ
ウンタ１６の計数値Ｃがクリアされ、さらにジャイロ１
のオフセット補正後の出力の積算値がクリアされる。同
時に、メモリ１５に記憶した上記第１および第２の方位
ｄ１，ｄ２がクリアされる。以上のように本実施例によ
れば、車両が所定時間Ｔにわたって連続走行する場合に
は、道路地図メモリ５から読み出したリンク方位を用い
て所定時間Ｔの時間間隔における方位変化量ΔＤ１を検
出し、その一方でジャイロ１のオフセット補正後の出力
を積算して方位変化量ΔＤ２を検出している。そして、
２つの方位変化量ΔＤ１，ΔＤ２に基づいてオフセット
ドリフト量ΔＯＦが求められ、このオフセットドリフト
量ΔＯＦを用いてオフセット値ＯＦが更新される。この
ようにして、車両が長時間連続走行する場合であって
も、走行中にオフセット値の更新を行わせることができ
るようになり、たとえば高速道路走行中の場合でもジャ
イロ１の出力に基づいて検出された車両の方位に大きな
誤差を生じさせることを防ぐことができる。これによ
り、車両の位置検出精度の向上にも寄与することがで
き、車両の現在位置や車両の進行方向を正確に表示器７
に表示させることができるようになる。また、前述の特
開昭６３−１８２５１９号公報に開示された先行技術の
ように直線道路を走行していなくても、オフセット値の
更新を行える。

【００４１】ただし、車両が停止したときには、この停
止時のジャイロ１の出力に基づいてオフセット値ＯＦが
更新される。これは、リンク方位を用いてオフセット値
を求めるよりも、直接的かつ正確にオフセット値を求め
ることができるからである。図６、図７および図８は本
件発明者による試験結果を示す図である。試験は、高速
道路を約５０分間連続走行して行われている。図６に
は、オフセット値ＯＦの時間変化が示されている。上記
所定時間Ｔは３００秒とされ、またオフセット値の更新
のための上記第(5) 式の定数Ｋは０．５とされている。
表１に、各時間間隔毎の、方位変化量差（第１および第
２の方位変化量ΔＤ１，ΔＤ２の差）と、この方位変化
量に基づき新たに求められたオフセット値とを示す。

【００４２】

【表１】

【００４３】図７には、上記のようにして順次更新され
たオフセット値を用いてジャイロ出力のオフセット補正
を行って検出された方位と、道路の各地点で予め実測し
た正確な方位との差（すなわち方位誤差）の時間変化が
示されている。この図７から、５０分の連続走行中にお
ける方位誤差は、５０度程度に抑制されていることが理
解される。表２には、３００秒毎の各時間間隔毎に生じ
た角度差と、この角度差を累積した累積角度差が示され
ている。図７に表された方位誤差は、累積角度差に対応
している。

【００４４】

【表２】

【００４５】図８には、高速道路走行中にオフセット値
を更新しなかった場合における、オフセット補正後のジ
ャイロ出力に基づく検出方位と、予め実測した方位との
差である方位誤差の時間変化が示されている。この図８
から、走行中にオフセット値の更新を行わないときに
は、５０分の走行で約３００度の方位検出誤差が生じて
しまうことが理解される。この図８に対応する各時間毎
の角度差および累積角度差（方位誤差に対応する。）は
下記表３に示されている。

【００４６】

【表３】

【００４７】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。上記の第１の実施例では、ジャイロ１の出力をオフ
セット補正し、このオフセット補正後の値を積算して得
た第２の方位変化量ΔＤ２を、リンク方位に基づいて得
た第１の方位変化量ΔＤ１と比較してオフセットドリフ
ト量ΔＯＦを算出している。これに対して、本実施例で
は、オフセット補正前のジャイロ１の出力が積算され
る。このオフセット補正前のジャイロ１の出力の積算値
と、リンク方位に基づいて算出した方位変化量ΔＤ１と
の差は、オフセットドリフト量ΔＯＦを含んだオフセッ
トの積算値となる。したがって、たとえば図９に示すよ
うにオフセットが時間の経過に伴って直線的にドリフト
したと仮定すると、オフセットの積算値Ｓは、図９にお
いて斜線を付した領域の面積に対応する。したがって、

【００４８】

【数３】

【００４９】となるから、新たなオフセット値ＯＦ(N)
は、上記積算値Ｓと、オフセットメモリ１１に記憶され
ている前回のオフセット値ＯＦ(N-1) とから、下記第
(7) 式により得られることになる。

【００５０】

【数４】

【００５１】このようにしても、上記の第１の実施例の
場合と同様に、連続走行時間が所定時間Ｔとなったとき
には、車両の走行中であってもオフセット値を正しい値
に更新して、車両の方位を正確に検出することができ
る。なお、本発明は上記の実施例に限定されるものでは
ない。たとえば、上記の実施例では、車両の方位を検出
するナビゲーション装置に適用された例を説明したが、
本発明は船舶や航空機などの他の移動体における方位の
検出のために広く用いることができるものである。その
他本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更を施すこ
とが可能である。

【００５２】

【発明の効果】以上のように本発明の方位検出方法およ
び方位検出装置によれば、移動体が長時間にわたって連
続して移動し続ける場合であっても、旋回角速度センサ
の出力に含まれるオフセットの変動を適宜検出して、従
前のオフセット値を正しいオフセット値に更新すること
ができる。これにより、旋回角速度センサのオフセット
補正を良好に行って方位検出精度を格段に向上すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方位検出方法が適用される方位検出装
置の原理的な構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施例の方位検出方法が適用される
ナビゲーション装置の基本的な構成を示すブロック図で
ある。

【図３】オフセット値の更新のための動作を説明するた
めのフローチャートである。

【図４】オフセットドリフト量の算出方法を説明するた
めの図である。

【図５】実際のオフセットドリフト量の時間変化を示す
図である。

【図６】本件発明者による試験におけるオフセット値の
時間変化を示す図である。

【図７】本件発明者による試験における方位誤差の時間
変化を示す図である。

【図８】従来技術を適用した場合の方位誤差の時間変化
を示す図である。

【図９】オフセット値の算出方法を説明するための図で
ある。

【符号の説明】

２１ 旋回角速度センサ ２２ 補正手段 ２３ オフセット更新手段 ２４ 現在位置検出手段 ２５ 地図メモリ ２７ 判定手段 ２８ 移動／停止判定手段 ２９ 移動時間計測手段 ３１ 第１の記憶手段 ３２ 第２の記憶手段 ４１ 第１の方位変化量検出手段 ４２ 第２の方位変化量検出手段 １ ジャイロ（旋回角速度センサ） ２ 車速センサ ３ 位置検出部（現在位置検出手段、補正手段、判定
手段、第１の方位変化量検出手段、第２の方位変化量検
出手段、オフセット更新手段） ４ 制御部 ５ 道路地図メモリ １１ オフセットメモリ １５ メモリ（第１の記憶手段、第２の記憶手段） １６ 連続走行カウンタ

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動体の旋回角速度を検出する旋回角速度
   センサの出力に含まれているオフセットを補正し、この
   オフセット補正後の旋回角速度センサの出力に基づいて
   移動体の方位を検出する方位検出方法において、移動体
   の現在位置を検出し、検出した位置の軌跡と移動体が移
   動可能な経路に対応するリンクとが所定の相関関係にあ
   るときに、マッチング状態であると判定し、マッチング
   状態であると判定したときに、各リンクを移動体が移動
   するときの方位であるリンク方位のうち、検出した現在
   位置に対応するリンクのリンク方位を第１の方位として
   記憶し、この第１の方位を記憶した以後、移動体が所定
   時間にわたって連続して移動しているかどうかを判定
   し、移動体が上記所定時間にわたって連続して移動して
   いると判定し、かつ、この期間にわたって終始マッチン
   グ状態であると判定した時点における移動体の現在位置
   に対応するリンクのリンク方位を第２の方位とし、上記
   第１の方位と第２の方位とから第１の方位変化量を検出
   し、この第１の方位変化量に対応する期間における上記
   オフセット補正後またはオフセット補正前の旋回角速度
   センサの出力の累積値を第２の方位変化量として検出
   し、上記第１の方位変化量および第２の方位変化量に基
   づいてオフセット補正のためのオフセット値を更新する
   ことを特徴とする方位検出方法。
2. 【請求項２】移動体が停止したときには、停止中におけ
   る上記オフセット補正前またはオフセット補正後の上記
   旋回角速度センサの出力に基づいてオフセット値を更新
   することを特徴とする請求項１記載の方位検出方法。
3. 【請求項３】移動体の旋回角速度を検出する旋回角速度
   センサと、この旋回角速度センサの出力に含まれている
   オフセットを補正する補正手段とを有し、この補正手段
   の出力に基づいて移動体の方位を検出する方位検出装置
   において、地図上の所定の座標位置であるノード間を連
   結するとともに移動体が移動可能な経路に対応するリン
   ク、および各リンクに沿って移動体が移動するときの方
   位であるリンク方位を各リンク毎に記憶した地図メモリ
   と、移動体の現在位置を検出する位置検出手段と、この
   位置検出手段による検出位置の軌跡と上記地図メモリに
   記憶されたいずれかのリンクとが所定の相関関係にある
   ときに、マッチング状態であると判定する判定手段と、
   上記マッチング状態であると判定された時点における移
   動体の現在位置に対応する上記リンク方位を第１の方位
   として記憶する第１の記憶手段と、この第１の方位が記
   憶された以後、移動体が所定時間にわたって連続して移
   動しているかどうかを判定する手段と、上記第１の方位
   の記憶後上記所定時間にわたって移動体が連続して移動
   しており、かつ、当該期間にわたって上記マッチング状
   態が継続していると判定された時点における移動体の現
   在位置に対応する上記リンク方位を第２の方位として記
   憶する第２の記憶手段と、上記第１の方位と第２の方位
   とから第１の方位変化量を検出する第１の方位変化量検
   出手段と、この第１の方位変化量検出手段で検出された
   第１の方位変化量に対応する期間における上記補正手段
   または旋回角速度センサの出力の累積値を第２の方位変
   化量として検出する第２の方位変化量検出手段と、上記
   第１の方位変化量と第２の方位変化量とに基づいて上記
   補正手段におけるオフセット値を更新するオフセット更
   新手段とを含むことを特徴とする方位検出装置。
4. 【請求項４】移動体が停止したときに、停止中における
   上記オフセット補正前の旋回角速度センサの出力または
   上記補正手段の出力に基づいてオフセット値を更新する
   手段をさらに含むことを特徴とする請求項３記載の方位
   検出装置。