JP3018497B2 - 旋回角速度センサのオフセット補正装置 - Google Patents
旋回角速度センサのオフセット補正装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は旋回角速度センサ（例えば、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）により得られる角速度データのオフセット値を補
正するオフセット補正装置に関するものである。
イロ、機械式ジャイロ、振動ジャイロ、ガスレートジャ
イロ）により得られる角速度データのオフセット値を補
正するオフセット補正装置に関するものである。
＜従来の技術＞ 従来から、走行中の車両の位置、方位を検出する装置
（ナビゲーション装置という）として、車両の方位を検
出する方位センサと、走行速度を検出する車速センサと
を備え、それらのセンサの検出する情報を総合して現在
の車両の位置および方位を求めるものが知られている。
（ナビゲーション装置という）として、車両の方位を検
出する方位センサと、走行速度を検出する車速センサと
を備え、それらのセンサの検出する情報を総合して現在
の車両の位置および方位を求めるものが知られている。
ここに方位センサは、従来では、両車輪の回転数の差
を検出するセンサを用いたものが多かったが、新しい技
術として旋回角速度センサを用いたものが開発されてい
る。
を検出するセンサを用いたものが多かったが、新しい技
術として旋回角速度センサを用いたものが開発されてい
る。
旋回角速度センサを使用したナビゲーション装置で方
位を求める場合、角速度データΔθに基づいて、車両の
現在方位θを式 θ＝θｏ＋Δθ …（１） で算出する。θｏは１つ前のサンプリング時点で求めた
方位である。
位を求める場合、角速度データΔθに基づいて、車両の
現在方位θを式 θ＝θｏ＋Δθ …（１） で算出する。θｏは１つ前のサンプリング時点で求めた
方位である。
この方位データθと、車速センサにより求められる車
両の進行距離データΔｌとに基づいて、Δｌの東西方向
成分Δｘ（＝Δｌ×cosθ）および南北方向成分Δｙ
（＝Δｌ×sinθ）を、従前の車両位置データ（Px′,P
y′）に加算することにより、現在の車両位置データ（P
x,Py）を求めることができる。
両の進行距離データΔｌとに基づいて、Δｌの東西方向
成分Δｘ（＝Δｌ×cosθ）および南北方向成分Δｙ
（＝Δｌ×sinθ）を、従前の車両位置データ（Px′,P
y′）に加算することにより、現在の車両位置データ（P
x,Py）を求めることができる。
なお、実際には、旋回角速度センサの出力はアナログ
値であり、これをA/D変換器によりA/D変換して、コンピ
ュータに供給し、コンピュータによりディジタル値を読
出して旋回角度を求めている。
値であり、これをA/D変換器によりA/D変換して、コンピ
ュータに供給し、コンピュータによりディジタル値を読
出して旋回角度を求めている。
さらに、地磁気方位センサを用いて絶対方位を求め、
上記旋回角速度センサの出力より得た方位データと比較
処理し、より信頼度の高い方位データを得るようにして
いるものもある。
上記旋回角速度センサの出力より得た方位データと比較
処理し、より信頼度の高い方位データを得るようにして
いるものもある。
ところで、旋回角速度センサでは、直線走行中でセン
サ出力が０であるべき時でも、温度や湿度の影響を受け
て幾らかの出力（オフセット）が発生するという傾向が
ある。また、装置周辺の温度上昇等の環境変化によりオ
フセット値自体がドリフトすることがある。
サ出力が０であるべき時でも、温度や湿度の影響を受け
て幾らかの出力（オフセット）が発生するという傾向が
ある。また、装置周辺の温度上昇等の環境変化によりオ
フセット値自体がドリフトすることがある。
このオフセット出力は、上記（１）式で示したような
加算ないし積分処理を繰り返していくと、累積するとい
う性質を有するので、実際の走行方向からずれた方向を
検知してしまうことになる。
加算ないし積分処理を繰り返していくと、累積するとい
う性質を有するので、実際の走行方向からずれた方向を
検知してしまうことになる。
そこで、角速度センサの出力のオフセット補正を行う
必要があるが、このオフセット補正をするに当たって、
走行距離センサが停車を示した期間中オフセットデータ
を求め、その間の平均をとり次の走行以後の旋回角速度
センサの出力から差し引くことによりオフセット補正す
る方法が知られている。
必要があるが、このオフセット補正をするに当たって、
走行距離センサが停車を示した期間中オフセットデータ
を求め、その間の平均をとり次の走行以後の旋回角速度
センサの出力から差し引くことによりオフセット補正す
る方法が知られている。
この方法によれば、車両が停車している間のデータに
基づき角速度出力のオフセット値を補正することができ
るので、続く走行における方位データは正確なものとな
る。
基づき角速度出力のオフセット値を補正することができ
るので、続く走行における方位データは正確なものとな
る。
＜発明が解決しようとする課題＞ 上記の技術では、車両が停車している期間をいかに判
断するかが問題である。
断するかが問題である。
すなわち、車両が一定距離を走行するごとにパルス状
の信号を出力するタイプの車速センサ（例えば車輪の回
転数をパルスで検出する「車輪速センサ」がある）が通
常用いられるが、この場合、車速センサの出力がなくな
った時点を車両の停車と判断し、車速センサの出力が現
れた時点を発進と判断することが考えられる。しかし、
停車の直前および発進の直後は、車速パネルの分解能に
応じて自動車が動いているのに車速パルスが出力されな
い期間が生じる。その間のセンサ出力を取り込むとオフ
セット補正の精度がかえって悪くなることが予想され
る。なぜなら、車両の停車の直前および発進の直後は、
旋回半径にもよるが一般に加速度が大きく、大きなセン
サ出力が現れるからである。このため、停車と判断され
た後の一定期間および発進と判断される前の一定期間
（以下それぞれを「マージン」という）は旋回角速度セ
ンサの出力を取り込まないようにしているが、マージン
が短すぎると、旋回半径が小さく旋回角速度センサの出
力が大きく現れる時は、マージンに納まりきれずオフセ
ット補正誤差が現れる。よって、マージンを長めにとっ
て旋回半径の大小にかかわらず正確なオフセット値が求
められるようにしている。しかし、マージンの長い分、
オフセット値を算出するためのデータ数が減るので、短
時間の停車中はオフセット補正が実際上できなくなると
いう問題が生じる。
の信号を出力するタイプの車速センサ（例えば車輪の回
転数をパルスで検出する「車輪速センサ」がある）が通
常用いられるが、この場合、車速センサの出力がなくな
った時点を車両の停車と判断し、車速センサの出力が現
れた時点を発進と判断することが考えられる。しかし、
停車の直前および発進の直後は、車速パネルの分解能に
応じて自動車が動いているのに車速パルスが出力されな
い期間が生じる。その間のセンサ出力を取り込むとオフ
セット補正の精度がかえって悪くなることが予想され
る。なぜなら、車両の停車の直前および発進の直後は、
旋回半径にもよるが一般に加速度が大きく、大きなセン
サ出力が現れるからである。このため、停車と判断され
た後の一定期間および発進と判断される前の一定期間
（以下それぞれを「マージン」という）は旋回角速度セ
ンサの出力を取り込まないようにしているが、マージン
が短すぎると、旋回半径が小さく旋回角速度センサの出
力が大きく現れる時は、マージンに納まりきれずオフセ
ット補正誤差が現れる。よって、マージンを長めにとっ
て旋回半径の大小にかかわらず正確なオフセット値が求
められるようにしている。しかし、マージンの長い分、
オフセット値を算出するためのデータ数が減るので、短
時間の停車中はオフセット補正が実際上できなくなると
いう問題が生じる。
そこで、車速センサを用いず、旋回角速度センサの出
力（オフセット値を補正したもの）のみにより停車を判
断することも考えられる。すなわち、旋回角速度センサ
の出力がしきい値以下であれば、停車と判断するのであ
るが旋回角速度センサの出力は特に旋回半径の大きな場
合小さく現れるので、しきい値以下となっても、なお車
両が旋回して完全に停車していない場合がある。よって
マージンを大きくしなければならなくなるが、旋回半径
が小さく旋回角速度センサの出力が大きく現れる時はマ
ージンの大部分が無駄になってしまう。
力（オフセット値を補正したもの）のみにより停車を判
断することも考えられる。すなわち、旋回角速度センサ
の出力がしきい値以下であれば、停車と判断するのであ
るが旋回角速度センサの出力は特に旋回半径の大きな場
合小さく現れるので、しきい値以下となっても、なお車
両が旋回して完全に停車していない場合がある。よって
マージンを大きくしなければならなくなるが、旋回半径
が小さく旋回角速度センサの出力が大きく現れる時はマ
ージンの大部分が無駄になってしまう。
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、旋
回角速度センサの出力データを取り込み、オフセット補
正をする場合において、できるだけ短いマージンを設定
しながら正確なオフセット値を得て、方位データあるい
は角素度データを補正することができるオフセット補正
装置を提供することを目的とする。
回角速度センサの出力データを取り込み、オフセット補
正をする場合において、できるだけ短いマージンを設定
しながら正確なオフセット値を得て、方位データあるい
は角素度データを補正することができるオフセット補正
装置を提供することを目的とする。
＜課題を解決するための手段＞ 上記の目的を達成するための請求項１の発明によれ
ば、車両に搭載された旋回角速度センサと、車両が一定
距離を走行するごとにパルス状の信号を出力する車速セ
ンサとの出力に基づき車両の停車を判断する停車判断手
段が、 車速センサからの出力が消滅しており、かつ、旋回角
速度センサからの出力しきい値以下になっていることを
判別することにより、車両の停車中であることを判断す
るものであり、オフセット算出手段が、旋回角速度セン
サ出力に含まれる誤差を評価し、その評価された誤差が
オフセットのドリフトに起因して現れる誤差以下であれ
ば、停車判断手段が車両の停車を判断している期間中、
旋回角速度センサ出力データに基づいて旋回角速度セン
サ出力のオフセット値を求めるものである。
ば、車両に搭載された旋回角速度センサと、車両が一定
距離を走行するごとにパルス状の信号を出力する車速セ
ンサとの出力に基づき車両の停車を判断する停車判断手
段が、 車速センサからの出力が消滅しており、かつ、旋回角
速度センサからの出力しきい値以下になっていることを
判別することにより、車両の停車中であることを判断す
るものであり、オフセット算出手段が、旋回角速度セン
サ出力に含まれる誤差を評価し、その評価された誤差が
オフセットのドリフトに起因して現れる誤差以下であれ
ば、停車判断手段が車両の停車を判断している期間中、
旋回角速度センサ出力データに基づいて旋回角速度セン
サ出力のオフセット値を求めるものである。
また、請求項２の発明は、上記オフセット算出手段
が、旋回角速度センサ出力に含まれる誤差を評価し、そ
の評価された誤差がオフセットのドリフトに起因して現
れる誤差以下になれば、停車判断手段が車両の停車を判
断していない期間中であっても旋回角速度センサ出力デ
ータに基づいて旋回角速度センサ出力のオフセット値を
求めるものである。
が、旋回角速度センサ出力に含まれる誤差を評価し、そ
の評価された誤差がオフセットのドリフトに起因して現
れる誤差以下になれば、停車判断手段が車両の停車を判
断していない期間中であっても旋回角速度センサ出力デ
ータに基づいて旋回角速度センサ出力のオフセット値を
求めるものである。
＜作用＞ 請求項１の発明の構成によれば、停車判断手段が車両
停車中の期間を判断するに当たって、車速センサの出力
の消滅と、旋回角速度センサからの出力の低下とを判断
の基準としている。
停車中の期間を判断するに当たって、車速センサの出力
の消滅と、旋回角速度センサからの出力の低下とを判断
の基準としている。
すなわち、車両が走行から停車に移るとき、旋回半径
が大きければ、旋回角速度センサからの出力がしきい以
下になるより遅く車速センサからの出力が消滅し、旋回
半径が小さければ、車速センサからの出力が消滅するよ
り遅く旋回角速度センサからの出力がしきい値以下にな
ると予想される。また、車両が発進を始めるとき、旋回
半径が大きければ、旋回角速度センサからの出力がしき
い値を超えるより早く車速センサからの出力が発生し、
旋回半径が小さければ、車速センサからの出力が発生す
る前に旋回角速度センサからの出力がしきい値を超える
と予想される。
が大きければ、旋回角速度センサからの出力がしきい以
下になるより遅く車速センサからの出力が消滅し、旋回
半径が小さければ、車速センサからの出力が消滅するよ
り遅く旋回角速度センサからの出力がしきい値以下にな
ると予想される。また、車両が発進を始めるとき、旋回
半径が大きければ、旋回角速度センサからの出力がしき
い値を超えるより早く車速センサからの出力が発生し、
旋回半径が小さければ、車速センサからの出力が発生す
る前に旋回角速度センサからの出力がしきい値を超える
と予想される。
このことをグラフで説明すると、第１図のようにな
る。車両が旋回半径Ｒ、等加速度ａで減速または発進す
る場合を想定し、旋回角速度センサのしきい値をθｇ、
車速センサの距離分解能をｄとすると、車速センサの出
力が消滅してから車両が実際に停車するまでの時間、ま
たは車両が実際に発進してから車速センサの出力が始め
て発生するまでの時間twは、旋回半径Ｒにかかわらず、 tw＝d/a となる。また、旋回角速度センサの出力が消滅してから
車両が実際に停車するまでの時間、または車両が実際に
発進してから旋回角速度センサの出力が始めて発生する
までの時間tgは、 tg＝θgR/a となる。時間tw,tgを、経過時刻を縦軸、旋回半径Ｒを
横軸としたグラフに表わしたのが第１図である。同図か
ら分かるように、旋回半径Ｒの小さな時は、旋回角速度
センサの出力を使って、車両の停車を遅めに判断すると
ともに、発進を早めに判断することによって、停車判断
の精度を上げることができる。すなわち、tw、tgで囲ま
れる領域を基にして最小限のマージンを取ることにより
停車期間を判断するのである。
る。車両が旋回半径Ｒ、等加速度ａで減速または発進す
る場合を想定し、旋回角速度センサのしきい値をθｇ、
車速センサの距離分解能をｄとすると、車速センサの出
力が消滅してから車両が実際に停車するまでの時間、ま
たは車両が実際に発進してから車速センサの出力が始め
て発生するまでの時間twは、旋回半径Ｒにかかわらず、 tw＝d/a となる。また、旋回角速度センサの出力が消滅してから
車両が実際に停車するまでの時間、または車両が実際に
発進してから旋回角速度センサの出力が始めて発生する
までの時間tgは、 tg＝θgR/a となる。時間tw,tgを、経過時刻を縦軸、旋回半径Ｒを
横軸としたグラフに表わしたのが第１図である。同図か
ら分かるように、旋回半径Ｒの小さな時は、旋回角速度
センサの出力を使って、車両の停車を遅めに判断すると
ともに、発進を早めに判断することによって、停車判断
の精度を上げることができる。すなわち、tw、tgで囲ま
れる領域を基にして最小限のマージンを取ることにより
停車期間を判断するのである。
また、請求項１の発明によれば、旋回角速度センサ出
力に含まれる誤差がオフセットのドリフトに起因して現
れる誤差以下になれば、停車判断手段が車両の停車を判
断している期間中オフセット補正を行う。これは、旋回
角速度センサ出力に含まれる誤差がオフセットのドリフ
トに起因して現れる誤差以下になれば、これ以上旋回角
速度センサ出力のデータを集めても、オフセット値の精
度は改善されないからである。
力に含まれる誤差がオフセットのドリフトに起因して現
れる誤差以下になれば、停車判断手段が車両の停車を判
断している期間中オフセット補正を行う。これは、旋回
角速度センサ出力に含まれる誤差がオフセットのドリフ
トに起因して現れる誤差以下になれば、これ以上旋回角
速度センサ出力のデータを集めても、オフセット値の精
度は改善されないからである。
また、請求項２の発明によれば、オフセット算出手段
が、旋回角速度センサ出力に含まれる誤差を評価し、そ
の評価された誤差がオフセットのドリフトに起因して現
れる誤差以下であれば、停車判断手段が車両の停車を判
断していない期間中でも、旋回角速度センサ出力データ
に基づいて旋回角速度センサ出力のオフセット値を求め
る。
が、旋回角速度センサ出力に含まれる誤差を評価し、そ
の評価された誤差がオフセットのドリフトに起因して現
れる誤差以下であれば、停車判断手段が車両の停車を判
断していない期間中でも、旋回角速度センサ出力データ
に基づいて旋回角速度センサ出力のオフセット値を求め
る。
＜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。
第２図は、本発明のオフセット補正装置を組み込んだ
ナビゲーション装置の実施例を示すブロック図である。
ナビゲーション装置の実施例を示すブロック図である。
ここに、ナビゲーション装置とは、旋回角速度センサ
の出力から求められる方位データを取り込み、その値と
過去の推定方位とから車両の現在の推定方位を求め、車
両の走行距離データと合わせて現在の車両の位置を求め
る装置をいう。ナビゲーション装置は、 ・左右両輪の回転数を検出する車輪速センサ41（このセ
ンサは、車速センサとして利用される。） ・地磁気センサ42、 ・ジャイロ43（旋回角速度を干渉光の位相変化として読
み取る光ファイバジャイロ、ピエゾエレクトリック素子
の片持ちばり振動技術を利用して旋回角速度を検出する
振動ジャイロ、機械式ジャイロ等から選ばれたもの。旋
回角速度センサとして利用される。）、 ・道路地図データを格納した道路地図メモリ２、 ・ジャイロ43、地磁気センサ42により検出された出力デ
ータに基づいて車両の推定方位を算出するとともに、車
輪速センサ41のデータと合わせて車両の現在位置を求め
メモリ３に格納するロケータ１、 ・ロケータ１に付属しているバッファメモリ20、 ・読出した車両現在位置を地図に重ねてディスプレイ７
に表示させるとともに、キーボード８とのインターフェ
イスをとるナビゲーションコントローラ５ 等から構成されている。
の出力から求められる方位データを取り込み、その値と
過去の推定方位とから車両の現在の推定方位を求め、車
両の走行距離データと合わせて現在の車両の位置を求め
る装置をいう。ナビゲーション装置は、 ・左右両輪の回転数を検出する車輪速センサ41（このセ
ンサは、車速センサとして利用される。） ・地磁気センサ42、 ・ジャイロ43（旋回角速度を干渉光の位相変化として読
み取る光ファイバジャイロ、ピエゾエレクトリック素子
の片持ちばり振動技術を利用して旋回角速度を検出する
振動ジャイロ、機械式ジャイロ等から選ばれたもの。旋
回角速度センサとして利用される。）、 ・道路地図データを格納した道路地図メモリ２、 ・ジャイロ43、地磁気センサ42により検出された出力デ
ータに基づいて車両の推定方位を算出するとともに、車
輪速センサ41のデータと合わせて車両の現在位置を求め
メモリ３に格納するロケータ１、 ・ロケータ１に付属しているバッファメモリ20、 ・読出した車両現在位置を地図に重ねてディスプレイ７
に表示させるとともに、キーボード８とのインターフェ
イスをとるナビゲーションコントローラ５ 等から構成されている。
上記ロケータ１は、例えば、車輪速センサ41からの出
力パルス信号の数をカウンタでカウントすることにより
車輪の回転数を得、カウンタから出力されるカウント出
力データに対して、乗算器により１カウント当りの距離
を示す所定の定数を乗算することにより単位時間当りの
走行距離出力データを算出するとともに、ジャイロ43か
ら車両方位の相対変化を求め車両の方位出力データを算
出するものである。またロケータ１は、車両停車中のジ
ャイロ43の出力データ９を求め、これを車両の停車中、
後述する時点ごとに平均することにより得られるオフセ
ット値を用いて上記車両の方位出力データを補正する機
能、すなわち本発明のオフセット補正装置の機能をも有
している。
力パルス信号の数をカウンタでカウントすることにより
車輪の回転数を得、カウンタから出力されるカウント出
力データに対して、乗算器により１カウント当りの距離
を示す所定の定数を乗算することにより単位時間当りの
走行距離出力データを算出するとともに、ジャイロ43か
ら車両方位の相対変化を求め車両の方位出力データを算
出するものである。またロケータ１は、車両停車中のジ
ャイロ43の出力データ９を求め、これを車両の停車中、
後述する時点ごとに平均することにより得られるオフセ
ット値を用いて上記車両の方位出力データを補正する機
能、すなわち本発明のオフセット補正装置の機能をも有
している。
バッファメモリ20は、上記車両停車中のジャイロ43の
オフセットデータを格納するものである。
オフセットデータを格納するものである。
上記道路地図メモリ２は、半導体メモリ、カセットテ
ープ、CD−ROM、ICメモリ、DAT等が使用可能であり、所
定範囲にわたる道路地図データが予め格納されている。
ープ、CD−ROM、ICメモリ、DAT等が使用可能であり、所
定範囲にわたる道路地図データが予め格納されている。
上記ディスプレイ７はCRT、液晶表示器等を使用し
て、車両走行中の道路地図と車両の位置、方位とを表示
するものである。
て、車両走行中の道路地図と車両の位置、方位とを表示
するものである。
上記ナビゲーション・コントローラ５は、図形処理プ
ロセッサ、画像処理メモリ等から構成され、ディスプレ
イ７上における地図の検索、縮尺切り替え、スクロール
等を行わせる。
ロセッサ、画像処理メモリ等から構成され、ディスプレ
イ７上における地図の検索、縮尺切り替え、スクロール
等を行わせる。
上記の構成の装置による車両方位検出手段について説
明する。ナビゲーション装置は、上記ロケータ１に取り
込んだ各センサの出力データに基づいて、車両の方位、
位置をディスプレイ７上に地図とともに表示している
が、それとともに常時、一定のサンプリング時間ごとに
ジャイロ43の出力データ等を取り込み、車両の方位およ
び位置を更新するようにしている。この方位および位置
の更新手順中に、割り込みで処理される車両方位補正フ
ローを第３図に示す。なお、この割り込みは、ジャイロ
43の出力データを１個取り込むごとに行なわれる。
明する。ナビゲーション装置は、上記ロケータ１に取り
込んだ各センサの出力データに基づいて、車両の方位、
位置をディスプレイ７上に地図とともに表示している
が、それとともに常時、一定のサンプリング時間ごとに
ジャイロ43の出力データ等を取り込み、車両の方位およ
び位置を更新するようにしている。この方位および位置
の更新手順中に、割り込みで処理される車両方位補正フ
ローを第３図に示す。なお、この割り込みは、ジャイロ
43の出力データを１個取り込むごとに行なわれる。
まず、ステップS1において、車輪速センサ41のパルス
出力およびジャイロ43の出力から車両の停車中を判断す
る。この判断手段を第４図のフローチャートにより詳述
する。
出力およびジャイロ43の出力から車両の停車中を判断す
る。この判断手段を第４図のフローチャートにより詳述
する。
第４図において、ステップS101ではシステムリセット
後（例えばエンジンスタート後）のオフセット補正が行
われたかどうかを判断する。もし、オフセット補正が行
われていなければ、ジャイロ出力の信頼性が少ないと見
て、ステップS102をスキップしてステップS103に移る。
後（例えばエンジンスタート後）のオフセット補正が行
われたかどうかを判断する。もし、オフセット補正が行
われていなければ、ジャイロ出力の信頼性が少ないと見
て、ステップS102をスキップしてステップS103に移る。
ステップS102では、ジャイロ出力がしきい値G1以下で
あるかどうか判定する。以下であればステップS103に移
り、車輪速センサ41のパルスがなくなっているかどうか
判定する。なくなっていれば、車両は停車している可能
性ありと判断し、ステップS2に進む。そうでなければ停
車中でないと判断してステップS12に進む。
あるかどうか判定する。以下であればステップS103に移
り、車輪速センサ41のパルスがなくなっているかどうか
判定する。なくなっていれば、車両は停車している可能
性ありと判断し、ステップS2に進む。そうでなければ停
車中でないと判断してステップS12に進む。
ステップS2においては、車両停車直後の一定時間（マ
ージン）Taの経過を待つ。このマージンTaが経過するま
でに得られるジャイロ43の出力データ利用されることは
ない。車両が完全に停車する直前には、車輪速センサ41
の出力が０であっても、またジャイロ43の出力がしきい
値以下であっても、車両が揺れ、または少し動いている
ことがあるからである。
ージン）Taの経過を待つ。このマージンTaが経過するま
でに得られるジャイロ43の出力データ利用されることは
ない。車両が完全に停車する直前には、車輪速センサ41
の出力が０であっても、またジャイロ43の出力がしきい
値以下であっても、車両が揺れ、または少し動いている
ことがあるからである。
マージンTaの経過後、ジャイロ43の出力データΔθ
を、ロケータ１内蔵のFIFOメモリに格納する（ステップ
S3）。このメモリは、メモリに格納したデータが一杯に
なると、一番最初に入れたデータから溢れ出る仕組みに
なっている。メモリの容量は（ジャイロ43のサンプリン
グ時間）×（記憶個数）＝（車両発進直前の一定マージ
ンTb）となるように選ばれている。このマージンTbは、
車両が発進直前に、車輪速センサ41の出力が０であり、
ジャイロ43の出力がしきい値以下であるにもかかわら
ず、じわじわ動いていると考えられる時間に相当する。
を、ロケータ１内蔵のFIFOメモリに格納する（ステップ
S3）。このメモリは、メモリに格納したデータが一杯に
なると、一番最初に入れたデータから溢れ出る仕組みに
なっている。メモリの容量は（ジャイロ43のサンプリン
グ時間）×（記憶個数）＝（車両発進直前の一定マージ
ンTb）となるように選ばれている。このマージンTbは、
車両が発進直前に、車輪速センサ41の出力が０であり、
ジャイロ43の出力がしきい値以下であるにもかかわら
ず、じわじわ動いていると考えられる時間に相当する。
ステップS4ではFIFOメモリがオーバーフローするまて
待つ。オーバーフローすると、溢れた値を、バッファメ
モリ20に値Ｓとして累積していく（ステップS5）。すな
わち、 これとともに、データ取得回数を示すカウンタＣを１
だけ増やす（ステップS6）。
待つ。オーバーフローすると、溢れた値を、バッファメ
モリ20に値Ｓとして累積していく（ステップS5）。すな
わち、 これとともに、データ取得回数を示すカウンタＣを１
だけ増やす（ステップS6）。
以上のようにして、車両が停車してマージンTa経過後
のジャイロ43のデータＳに累積していくことができる。
したがって、積算値Ｓは、車両が完全に停車している時
のジャイロ43のオフセット値を時間的に積分した値、す
なわち、方位誤差を表わすことになる。なお、FIFOメモ
リには、マージンTbに相当する個数分のデータが残って
いるが、このデータは使用しない。この間車両はじわじ
わ動いているおそれがあるので、FIFOメモリに残ってい
るデータを使って方位の補正をすると、オフセット分の
みならず、実走行データが誤って差し引かれる虞れがあ
るからである。
のジャイロ43のデータＳに累積していくことができる。
したがって、積算値Ｓは、車両が完全に停車している時
のジャイロ43のオフセット値を時間的に積分した値、す
なわち、方位誤差を表わすことになる。なお、FIFOメモ
リには、マージンTbに相当する個数分のデータが残って
いるが、このデータは使用しない。この間車両はじわじ
わ動いているおそれがあるので、FIFOメモリに残ってい
るデータを使って方位の補正をすると、オフセット分の
みならず、実走行データが誤って差し引かれる虞れがあ
るからである。
次にステップS7において、積算されたデータ数が一定
数C1に達したかどうか判別する。このC1個に達しないデ
ータについてオフセットを求めても精度が低いとみなさ
せるからである。
数C1に達したかどうか判別する。このC1個に達しないデ
ータについてオフセットを求めても精度が低いとみなさ
せるからである。
なお、ステップS7の判断は連続停車時間が飯定時間に
達したかどうかで判断してもよい。
達したかどうかで判断してもよい。
さらにステップS8において、今まで得られたジャイロ
43のデータに含まれる誤差分を実際に評価する。長時間
経過すると、停車中でも装置周辺の温度上昇等の環境変
化によりオフセット値自体がドリフトすることがあるの
で、前のオフセット値を更新することが必要となるから
である。
43のデータに含まれる誤差分を実際に評価する。長時間
経過すると、停車中でも装置周辺の温度上昇等の環境変
化によりオフセット値自体がドリフトすることがあるの
で、前のオフセット値を更新することが必要となるから
である。
具体的に説明すると、ジャイロ43の出力データがσｏ
（deg/s）の標準偏差を持っているとし、C1個のデータ
の取り込みを行ったとすると、得られたオフセット値ε
に含まれる推定誤差は、 となり、データ個数C1の−1/2乗に比例して減少してい
く。一方、ドリフトは時間に比例して増加していくとす
ると、次の式で表される。ｍはドリフト変化率（定
数）、εｏは前回のオフセット値である。
（deg/s）の標準偏差を持っているとし、C1個のデータ
の取り込みを行ったとすると、得られたオフセット値ε
に含まれる推定誤差は、 となり、データ個数C1の−1/2乗に比例して減少してい
く。一方、ドリフトは時間に比例して増加していくとす
ると、次の式で表される。ｍはドリフト変化率（定
数）、εｏは前回のオフセット値である。
εｏ＋mt …（３） そこで、両者がクロスする時点以後は、いくら沢山のデ
ータについて平均にとってもオフセット値の精度は上が
らないことになるから、車両の停車中であってもクロス
する時点をもってオフセット値を更新するのである。
ータについて平均にとってもオフセット値の精度は上が
らないことになるから、車両の停車中であってもクロス
する時点をもってオフセット値を更新するのである。
なお、ドリフトするジャイロ出力は、（３）式に短期
変動成分Ｌを付加した式で表わされることがある。
変動成分Ｌを付加した式で表わされることがある。
ε＋mt＋Ｌ …（４） この場合、車両の停車中であって（２）式と（３）式
とがクロスする前であっても、（２）式で表わされるオ
フセット推定値が（４）式で表わされる短期変動成分Ｌ
よりも小さくなればこれ以上データを集めても意味がな
いからその時点をもってオフセット値を更新する。
とがクロスする前であっても、（２）式で表わされるオ
フセット推定値が（４）式で表わされる短期変動成分Ｌ
よりも小さくなればこれ以上データを集めても意味がな
いからその時点をもってオフセット値を更新する。
オフセット値を更新するには、ステップS13のようにC
1個のオフセット出力の平均値 ε＝S/C1 を求め（ステップS13）、平均値εをバッファメモリ20
に記憶する（ステップS14）。バッファメモリ20に前の
データが残っていれば、前のデータを消去して、この平
均値εを新たに記憶する。そして、ステップS15に移
り、バッファメモリ20に記憶された平均値εを読み出
す。そして、このデータを使って以後のジャイロ43の出
力データから差し引くことによりオフセット補正を行う
（ステップS16）。
1個のオフセット出力の平均値 ε＝S/C1 を求め（ステップS13）、平均値εをバッファメモリ20
に記憶する（ステップS14）。バッファメモリ20に前の
データが残っていれば、前のデータを消去して、この平
均値εを新たに記憶する。そして、ステップS15に移
り、バッファメモリ20に記憶された平均値εを読み出
す。そして、このデータを使って以後のジャイロ43の出
力データから差し引くことによりオフセット補正を行う
（ステップS16）。
ステップS17では、上記データ格納回数を示すカウン
タＣを０とおき、FIFOメモリとＳをクリアする。
タＣを０とおき、FIFOメモリとＳをクリアする。
次に、車輪速センサ41のパルス出力およびジャイロ43
の出力から車両が動き出したと判断されたとする。
の出力から車両が動き出したと判断されたとする。
車両の発進を検出すると、ステップS1からステップS1
2に進み、ステップS8と同様に、今まで得られたジャイ
ロ43のデータに含まれる誤差分を評価する。誤差が小で
あれば、ステップS13において平均値をとり、ステップS
14においてその平均値を記憶し、ステップS15に入る。
誤差が大であればオフセット補正することをあきらめ、
ステップS17に進む。
2に進み、ステップS8と同様に、今まで得られたジャイ
ロ43のデータに含まれる誤差分を評価する。誤差が小で
あれば、ステップS13において平均値をとり、ステップS
14においてその平均値を記憶し、ステップS15に入る。
誤差が大であればオフセット補正することをあきらめ、
ステップS17に進む。
以上のように、車輪速センサ41のパルス出力およびジ
ャイロ43の出力に基づいて停車中であるかどうかを判断
し、停車中のジャイロ43の出力データに基づいてオフセ
ット値を求め、オフセット補正を行うことができる。ま
た、この場合、ジャイロ43の出力データに含まれる誤差
がドリフト等に起因する誤差よりも小さくなれば、古い
平均値を新しい平均値に置き換え、この新しい平均値に
よって、オフセット補正するようにしたので、長時間停
車してもオフセット値自体のドリフトによる悪影響を極
力防ぐことができる。
ャイロ43の出力に基づいて停車中であるかどうかを判断
し、停車中のジャイロ43の出力データに基づいてオフセ
ット値を求め、オフセット補正を行うことができる。ま
た、この場合、ジャイロ43の出力データに含まれる誤差
がドリフト等に起因する誤差よりも小さくなれば、古い
平均値を新しい平均値に置き換え、この新しい平均値に
よって、オフセット補正するようにしたので、長時間停
車してもオフセット値自体のドリフトによる悪影響を極
力防ぐことができる。
さらに、地磁気センサ41のデータを併用してもよいこ
と、求めた方位データと、車輪速センサ41の出力から求
めた走行距離データとから車両の現在位置を算出するこ
と、この時に道路地図データと比較し、道路地図データ
との相関度を評価して車両の推定方位を補正し、車両の
現在位置を道路上に設定するマップマッチング方式を採
用してもよい（特開昭63−148115号、特開昭64−53112
号公報参照）こと、求められた車両の現在位置を中央管
理システムに無線で連絡するロケーションシステム利用
してもよいこと等は従来行われている技術なので詳しい
説明を省略する。
と、求めた方位データと、車輪速センサ41の出力から求
めた走行距離データとから車両の現在位置を算出するこ
と、この時に道路地図データと比較し、道路地図データ
との相関度を評価して車両の推定方位を補正し、車両の
現在位置を道路上に設定するマップマッチング方式を採
用してもよい（特開昭63−148115号、特開昭64−53112
号公報参照）こと、求められた車両の現在位置を中央管
理システムに無線で連絡するロケーションシステム利用
してもよいこと等は従来行われている技術なので詳しい
説明を省略する。
以上、実施例に基づいて本発明の旋回角速度センサの
オフセット補正装置を説明してきたが、本発明は上記実
施例に限るものではない。本発明の要旨を変更しない範
囲内において種々の設計変更を施すことが可能である。
オフセット補正装置を説明してきたが、本発明は上記実
施例に限るものではない。本発明の要旨を変更しない範
囲内において種々の設計変更を施すことが可能である。
＜発明の効果＞ 以上のように、請求項１の発明の旋回角速度センサの
オフセット補正装置によれば、停車判断手段が車両停車
中の期間を判断するに当たって、車速センサの出力の消
滅と、旋回角速度センサの出力の低下とを判断の基準と
しているため、車速センサの出力のみを用いて判断する
場合、または旋回角速度センサの出力のみを用いて判断
する場合に比べて、実際の車両の停車をより正確に判断
することができる。したがって、オフセット値を算出す
るためのマージンをより短く設定することができるよう
になり、短時間の停車の場合でも、その停車時間を有効
に使ってオフセット補正ができるようになる。
オフセット補正装置によれば、停車判断手段が車両停車
中の期間を判断するに当たって、車速センサの出力の消
滅と、旋回角速度センサの出力の低下とを判断の基準と
しているため、車速センサの出力のみを用いて判断する
場合、または旋回角速度センサの出力のみを用いて判断
する場合に比べて、実際の車両の停車をより正確に判断
することができる。したがって、オフセット値を算出す
るためのマージンをより短く設定することができるよう
になり、短時間の停車の場合でも、その停車時間を有効
に使ってオフセット補正ができるようになる。
また、旋回角速度センサ出力に含まれる誤差がオフセ
ットのドリフトに起因して現れる誤差以下になれば、停
車判断手段が車両の停車を判断している期間中オフセッ
ト値の更新をすることとしているので、常に、正しい最
新のオフセット値を求めオフセット補正することができ
る。
ットのドリフトに起因して現れる誤差以下になれば、停
車判断手段が車両の停車を判断している期間中オフセッ
ト値の更新をすることとしているので、常に、正しい最
新のオフセット値を求めオフセット補正することができ
る。
また、請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効
果に加えて、旋回角速度センサ出力に含まれる誤差がオ
フセットのドリフトに起因して現れる誤差以下になれ
ば、停車判断手段が車両の停車を判断している期間中で
なくてもオフセット値の更新をすることとしているの
で、常に、正しい最新のオフセット値を求めオフセット
補正することができる。
果に加えて、旋回角速度センサ出力に含まれる誤差がオ
フセットのドリフトに起因して現れる誤差以下になれ
ば、停車判断手段が車両の停車を判断している期間中で
なくてもオフセット値の更新をすることとしているの
で、常に、正しい最新のオフセット値を求めオフセット
補正することができる。
第１図は旋回半径Ｒを横軸に取って、車両の停車期間を
示すグラフ、 第２図は本発明のオフセット補正装置が組み込まれたナ
ビゲーション装置の構成を示すブロック図、 第３図はオフセット補正手順を示すフローチャート、 第４図はその詳細手順を示すフローチャートである。 １……ロケータ、 41……車輪速センサ、43……ジャイロ
示すグラフ、 第２図は本発明のオフセット補正装置が組み込まれたナ
ビゲーション装置の構成を示すブロック図、 第３図はオフセット補正手順を示すフローチャート、 第４図はその詳細手順を示すフローチャートである。 １……ロケータ、 41……車輪速センサ、43……ジャイロ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01C 21/00 - 21/24 G01C 23/00 - 25/00
Claims (2)
- 【請求項１】旋回角速度センサと、車両が一定距離を走
行するごとにパルス状の信号を出力する車速センサと、
車両の停車を判断する停車判断手段と、角速度センサ出
力データを積算して旋回角速度センサ出力のオフセット
値を求めるオフセット算出手段と、オフセット算出手段
により求められたオフセット値を記憶する記憶手段と、
旋回角速度センサの出力から求められた車両の角速度デ
ータまたは角速度データを累積して求められた方位デー
タを、上記記憶手段に記憶されたオフセット値を用いて
補正する方位補正手段とを有する旋回角速度センサのオ
フセット補正装置において、 上記停車判断手段が、車速センサからの出力が消滅して
おり、かつ、旋回角速度センサからの出力がしきい値以
下になっていることを判別することにより、車両の停車
中であることを判断するものであり、 上記オフセット算出手段が、旋回角速度センサ出力に含
まれる誤差を評価し、その評価された誤差がオフセット
のドリフトに起因して現れる誤差以下であれば、停車判
断手段が車両の停車を判断している期間中、旋回角速度
センサ出力データに基づいて旋回角速度センサ出力のオ
フセット値を求めるものであることを特徴とする旋回角
速度センサのオフセット補正装置。 - 【請求項２】上記オフセット算出手段が、旋回角速度セ
ンサ出力に含まれる誤差を評価し、その評価された誤差
がオフセットのドリフトに起因して現れる誤差以下であ
れば、停車判断手段が車両の停車を判断していない期間
中でも、旋回角速度センサ出力データに基づいて旋回角
速度センサ出力のオフセット値を求めるものであること
を特徴とする請求項１記載の旋回角速度センサのオフセ
ット補正装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2340021A JP3018497B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 旋回角速度センサのオフセット補正装置 |
| US07/794,941 US5296855A (en) | 1990-11-30 | 1991-11-20 | Offset correction apparatus of turning angular velocity sensor |
| DE69107586T DE69107586T2 (de) | 1990-11-30 | 1991-11-22 | Einrichtung zur Driftfehlerkorrektur eines Gierwinkelgeschwindigkeitssensors. |
| EP91310771A EP0488594B1 (en) | 1990-11-30 | 1991-11-22 | Offset correction apparatus of turning angular velocity sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2340021A JP3018497B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 旋回角速度センサのオフセット補正装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04208808A JPH04208808A (ja) | 1992-07-30 |
| JP3018497B2 true JP3018497B2 (ja) | 2000-03-13 |
Family
ID=18332987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2340021A Expired - Fee Related JP3018497B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 旋回角速度センサのオフセット補正装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5296855A (ja) |
| EP (1) | EP0488594B1 (ja) |
| JP (1) | JP3018497B2 (ja) |
| DE (1) | DE69107586T2 (ja) |
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