JP2603766B2 - 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
や直線道路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、所定の人工衛星
２４からの電波を受信して移動体の方位を検出する方位
検出手段２５が備えられている。この方位検出手段２５
は、たとえば移動体の移動に伴うドップラー効果によっ
て人工衛星２４からの受信電波の周波数が変動すること
を利用して方位の検出を行うものであってもよく、それ
以外の方法で方位の検出を行うものであってもよい。

【００１１】方位検出手段２５における方位検出精度
は、精度判定手段２６により、所定の精度以上であるか
どうか判定される。この精度判定手段２６は、たとえば
人工衛星２４からの電波の受信状況と、移動体の速さを
検出する速度センサ２７の出力が所定値以上であるかど
うかとに基づいて、上記の判定を行う。すなわち、ドッ
プラー効果を利用した方位検出が行われるときには、受
信周波数の変化は移動体の移動速度が速いほど顕著に現
れ、誤差の影響を排除して、高精度で方位の検出を行え
る。

【００１２】速度センサ２７の出力は、移動／停止判定
手段２８に与えられ、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２
３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。精
度判定手段２６において方位検出手段２５における方位
検出精度が所定の精度以上であると判定されると、この
時の検出方位が第１の検出方位として第１の記憶手段３
１に記憶される。この第１の記憶手段３１に第１の検出
方位が記憶された後、移動時間計測手段２９で所定時間
が計測されたとき、すなわち、移動体が所定時間にわた
って連続して移動した場合には、それ以後に精度判定手
段２６が方位検出手段２５の方位検出精度が所定値以上
であると判定したタイミングで、方位検出手段３１の出
力が、第２の検出方位として第２の記憶手段３２に記憶
される。なお、第１の記憶手段３１と第２の記憶手段３
２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。

【００１３】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の検出方位および第２の検出
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
検出方位と第２の検出方位との差から、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の検出方
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の検出方位を記憶する
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。

【００１４】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、移動時間計測手段２９で計測される所定時間以上
の時間間隔で検出される高精度の検出方位に基づいて求
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。

【００１５】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。

【００１６】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以上の
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、人工衛星
２４からの電波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が求まるからであ
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。

【００１７】

【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。

【００１８】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。

【００１９】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。位置検出部３には、方
位検出手段であるＧＰＳ（Grobal Positioning Syste
m）受信機９が接続されている。このＧＰＳ受信機９
は、地球の周りの所定軌道を周回して時間情報などを放
射するＧＰＳ衛星１０ａ〜１０ｄからの電波の伝搬遅延
時間を測定して車両の現在位置を検出し、この検出され
た位置データを位置検出部３に与える。また、このＧＰ
Ｓ受信機９は、車両の方位を示す方位情報をも位置検出
部３に与えるものである。すなわち、車両が移動する
と、ドップラー効果のためにＧＰＳ衛星１０ａ〜１０ｄ
からの電波の受信周波数が車速に応じて変動する。した
がって、各衛星１０ａ〜１０ｄからの受信電波の周波数
を監視すれば、車両の方位が検出され、この検出された
方位が位置検出部３に与えられる。ドップラー効果によ
る受信周波数の変化は、車速が速いほど顕著に現れるか
ら、車速が速いほど方位検出精度は高くなる。

【００２０】一方、ＧＰＳ受信機９では、４個のＧＰＳ
衛星１０ａ〜１０ｄのうち３個の衛星からの電波が受信
できれば、高度を除くいわゆる２次元測位が可能であ
り、４個の衛星からの電波が受信できれば高度を含めた
３次元測位が可能である。ＧＰＳ受信機９は、２次元測
位が行われているか、それとも３次元測位が行われてい
るか、またはいずれの測位も不可能な状態であるのかを
示す情報を位置検出部３に与えている。いずれの測位も
不可能な状態とは、ビルの影などを車両が走行中の場合
のように、２個以下のＧＰＳ衛星からの電波のみが受信
されるに過ぎないか、いずれの衛星からの電波も受信で
きない場合である。

【００２１】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。

【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などから与えたり、ＧＰＳ
受信機９から与えられる方位情報を初期値として使用し
たりすることにより、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】車両が走行中であれば、ステップｓ２にお
いて、ＧＰＳ受信機９からの測位精度を示す情報と、車
速センサ２で検出される車速とに基づいて、ＧＰＳ受信
機９からの方位情報の精度が所定の精度以上であるかど
うかが判断される。この所定の精度とは、ＧＰＳ受信機
９で３次元測位が行われており、かつ、車速が所定値Ｖ
以上であることを意味する。車速が所定値Ｖ以上である
ことを条件としているのは、上記のように方位の検出が
ドップラー効果を利用しているからである。したがっ
て、方位情報の精度が所定の精度に満たない場合とは、
たとえば、ビル街などを走行している場合のように、Ｇ
ＰＳ衛星１０ａ〜１０ｄからの電波の受信状況が悪く、
２次元測位のみが可能な場合や、測位が不可能な場合な
どである。また、車速センサ２で検出される車速が所定
値Ｖに満たない場合にも精度が悪いものと判断される。
高速道路走行中におけるオフセット補正を主眼に考える
とすれば、上記所定値Ｖは、たとえば６０〜８０（km/
h）程度に選ばれてもよい。たとえば、車速が５０（km/
h）であれば方位検出誤差は６度程度であり、車速が１
００（km/h）であれば方位検出誤差は１度程度である。

【００２７】ステップｓ２で方位検出精度が所定の精度
以上でないと判断されたときには、リターンして、ステ
ップｓ１からの処理が繰り返される。ステップｓ２で方
位検出精度が所定の精度以上であると判断されると、ス
テップｓ３において、ＧＰＳ受信機９からの方位情報
が、第１の検出方位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。

【００２８】次に、ステップｓ４では車両が走行中であ
るかどうかが判断され、走行中でなければステップｓ１
３に進み、走行中であるときには、ステップｓ５に進ん
で、連続走行時間を測定するための連続走行カウンタ１
６の計数値Ｃがインクリメントされる。そして、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。

【００２９】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以上である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未満であればステ
ップｓ４に戻り、計数値Ｃが所定値Ｍ以上のときにはス
テップｓ８に進む。ステップｓ８では、ステップｓ２の
場合と同様にして、ＧＰＳ受信機９からの方位情報の精
度が所定の精度以上であるかどうかが判断され、所定の
精度に満たない場合には、ステップｓ４に戻る。

【００３０】ステップｓ８で、ＧＰＳ受信機９からの方
位情報の精度が所定の精度以上であると判断されると、
ステップｓ９において、このときのＧＰＳ受信機９から
の方位情報が第２の検出方位ｄ２としてメモリ１５の所
定の記憶領域に記憶される。また、第２の検出方位ｄ２
の記憶に伴って、ジャイロ１の出力（オフセット補正後
の値）の累積が停止される。

【００３１】そして、ステップｓ１０では、ステップｓ
９で記憶した第２の検出方位ｄ１から、ステップｓ３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以上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以上の時間間隔に
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、ＧＰＳ受信機９からの方位情報の精度
が高いときの検出方位に基づいているから、精度の高い
値となっている。

【００３２】一方、所定時間Ｔ以上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ＧＰＳ受
信機９からの方位情報により得た第１の方位変化量ΔＤ
１との差は、上記所定時間Ｔ以上の時間間隔におけるド
リフト量ΔＯＦの積算値Σに対応する。

【００３３】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ｓ１１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。

【００３４】

【数１】

【００３５】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ｓ３において最初にＧ
ＰＳ受信機９からの方位情報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番目に方位情報が
記憶された時刻である。時間間隔ΔＴは、連続走行カウ
ンタ１６において車両が所定時間Ｔにわたって連続走行
状態であることが検出された後、さらに方位検出精度が
所定の精度以上であると判定される時点までの時間とな
るから、所定時間Ｔ以上の時間となる。

【００３６】上記第(2) 式から、結局、オフセットドリ
フト量ΔＯＦは下記第(3) 式により得られることにな
る。

【００３７】

【数２】

【００３８】ステップｓ１２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。

【００３９】 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
をしないよりも現在位置の検出に大きな誤差を生じさせ
てしまうおそれがある。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】ステップｓ１２でオフセット値ＯＦの更新
が行われた後は、ステップｓ１３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の検出
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以上にわたって連続走行し
ている場合には、ＧＰＳ受信機９からの精度の高い方位
情報を用いて所定時間Ｔ以上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。

【００４３】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、ＧＰＳ受信機９からの方位情報を
用いてオフセット値を求めるよりも、直接的かつ正確に
オフセットを求めることができるからである。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Δ
Ｄ２を、ＧＰＳ受信機９からの方位情報に基づいて得た
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、ＧＰＳ受信機９からの方位情報により算出した方位
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６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６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、

【００４４】

【数３】

【００４５】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。

【００４６】

【数４】

【００４７】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以上となった
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。

【００４８】

【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】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 人工衛星 ２５ 方位検出手段 ２６ 精度判定手段 ２７ 速度センサ 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（補正手段、精度判定手段、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 ９ ＧＰＳ受信機（方位検出手段） １０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ ＧＰＳ衛星 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 (5)

(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、所定の
   人工衛星からの電波に基づいて移動体の方位を検出し、
   この方位検出精度が所定の精度以上であるときの上記人
   工衛星からの電波に基づく検出方位を第１の検出方位と
   し、この第１の検出方位を検出した後、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
   と判定した以後であって、上記人工衛星からの電波に基
   づく方位検出精度が所定の精度以上である時の上記人工
   衛星からの電波に基づく検出方位を第２の検出方位と
   し、上記第１の検出方位と第２の検出方位とから第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、所定の人工衛星からの電波に基づいて移動体
   の方位を検出する方位検出手段と、この方位検出手段に
   おける方位検出精度が所定の精度以上であるかどうかを
   判定する精度判定手段と、方位検出精度が所定の精度以
   上であるときの上記方位検出手段の検出方位を第１の検
   出方位として記憶する第１の記憶手段と、この第１の検
   出方位が検出された後、移動体が所定時間以上連続して
   移動しているかどうかを判定する手段と、上記第１の検
   出方位の検出後上記所定時間にわたって移動体が連続し
   て移動していると判定された以後であって方位検出精度
   が所定精度以上である時の上記方位検出手段の検出方位
   を第２の検出方位として記憶する第２の記憶手段と、上
   記第１の検出方位と第２の検出方位とから第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】上記方位検出手段は、移動体の移動に伴う
   ドップラー効果により生じる受信電波の周波数の変化に
   基づいて移動体の方位を検出するものであり、上記精度
   判定手段は、人工衛星からの電波の受信状況と、移動体
   の速さが所定値以上かどうかとに基づいて方位検出精度
   の良否を判定するものであることを特徴とする請求項３
   記載の方位検出装置。
5. 【請求項５】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。