JP3264216B2 - 加速度センサの出力信号の処理方法 - Google Patents
加速度センサの出力信号の処理方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は加速度センサの出
力信号の処理方法に関し、特に、たとえばカーナビゲー
ションシステムなどにおいて自動車の進行方向における
加速度を検出するための加速度センサの出力信号の処理
方法に関する。
力信号の処理方法に関し、特に、たとえばカーナビゲー
ションシステムなどにおいて自動車の進行方向における
加速度を検出するための加速度センサの出力信号の処理
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】カーナビゲーションシステムなどに用い
られる加速度センサとしては、たとえば図１に示すよう
に、片持ち梁構造の加速度センサがある。この加速度セ
ンサ１０は、たとえば板状の振動体１２を含む。振動体
１２の両面には、圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１
４ｄが形成される。圧電素子１４ａと圧電素子１４ｂと
は、振動体１２の長手方向の一方側において、互いに対
向するように形成される。同様に、圧電素子１４ｃと圧
電素子１４ｄとは、振動体１２の長手方向の他方側にお
いて、互いに対向するように形成される。
られる加速度センサとしては、たとえば図１に示すよう
に、片持ち梁構造の加速度センサがある。この加速度セ
ンサ１０は、たとえば板状の振動体１２を含む。振動体
１２の両面には、圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１
４ｄが形成される。圧電素子１４ａと圧電素子１４ｂと
は、振動体１２の長手方向の一方側において、互いに対
向するように形成される。同様に、圧電素子１４ｃと圧
電素子１４ｄとは、振動体１２の長手方向の他方側にお
いて、互いに対向するように形成される。
【０００３】圧電素子１４ａは、図２に示すように、た
とえば圧電セラミックなどの圧電層１６ａを含み、圧電
層１６ａの両面に電極１８ａ，２０ａが形成される。そ
して、一方の電極２０ａが、振動体１２に接着される。
同様に、圧電素子１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、圧電層１
６ｂ，１６ｃ，１６ｄを含み、それらの両面に電極１８
ｂ，２０ｂ、電極１８ｃ，２０ｃおよび電極１８ｄ，２
０ｄが形成される。そして、これらの圧電素子１４ｂ，
１４ｃ，１４ｄの電極２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが、振動
体１２に接着される。
とえば圧電セラミックなどの圧電層１６ａを含み、圧電
層１６ａの両面に電極１８ａ，２０ａが形成される。そ
して、一方の電極２０ａが、振動体１２に接着される。
同様に、圧電素子１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、圧電層１
６ｂ，１６ｃ，１６ｄを含み、それらの両面に電極１８
ｂ，２０ｂ、電極１８ｃ，２０ｃおよび電極１８ｄ，２
０ｄが形成される。そして、これらの圧電素子１４ｂ，
１４ｃ，１４ｄの電極２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが、振動
体１２に接着される。
【０００４】この加速度センサ１０では、対向する２つ
の圧電素子１４ａ，１４ｂの圧電層１６ａ，１６ｂが、
たとえば外側から振動体１２側に向かって分極される。
また、別の対向する２つの圧電素子１４ｃ，１４ｄの圧
電層１６ｃ，１６ｄは、振動体１２側から外側に向かっ
て分極される。また、振動体１２の長手方向の一端は固
定され、他端に重り２２が取り付けられる。
の圧電素子１４ａ，１４ｂの圧電層１６ａ，１６ｂが、
たとえば外側から振動体１２側に向かって分極される。
また、別の対向する２つの圧電素子１４ｃ，１４ｄの圧
電層１６ｃ，１６ｄは、振動体１２側から外側に向かっ
て分極される。また、振動体１２の長手方向の一端は固
定され、他端に重り２２が取り付けられる。
【０００５】この加速度センサ１０の４つの圧電素子１
４ａ〜１４ｄには、同レベルで同位相の駆動信号が与え
られる。このとき、振動体１２の長手方向の両側に存在
する圧電素子１４ａ，１４ｂと圧電素子１４ｃ，１４ｄ
とは、互いに逆向きに分極されているため、同じ駆動信
号によって圧電素子１４ａ，１４ｂと圧電素子１４ｃ，
１４ｄとは逆の変位をする。つまり、図２の実線の矢印
で示すように、たとえば圧電素子１４ａ，１４ｂが伸び
たとき、圧電素子１４ｃ，１４ｄは縮む。逆に、図２の
１点鎖線の矢印で示すように、圧電素子１４ａ，１４ｂ
が縮んだとき、圧電素子１４ｃ，１４ｄは伸びる。それ
に対応して振動体１２も変位するため、圧電素子１４
ａ，１４ｂ形成部分と圧電素子１４ｃ，１４ｄ形成部分
において、振動体１２は伸びと縮みとが同時に発生する
ような振動をする。したがって、振動体１２の全長は変
わらずに、振動体１２が縦振動をすることになる。
４ａ〜１４ｄには、同レベルで同位相の駆動信号が与え
られる。このとき、振動体１２の長手方向の両側に存在
する圧電素子１４ａ，１４ｂと圧電素子１４ｃ，１４ｄ
とは、互いに逆向きに分極されているため、同じ駆動信
号によって圧電素子１４ａ，１４ｂと圧電素子１４ｃ，
１４ｄとは逆の変位をする。つまり、図２の実線の矢印
で示すように、たとえば圧電素子１４ａ，１４ｂが伸び
たとき、圧電素子１４ｃ，１４ｄは縮む。逆に、図２の
１点鎖線の矢印で示すように、圧電素子１４ａ，１４ｂ
が縮んだとき、圧電素子１４ｃ，１４ｄは伸びる。それ
に対応して振動体１２も変位するため、圧電素子１４
ａ，１４ｂ形成部分と圧電素子１４ｃ，１４ｄ形成部分
において、振動体１２は伸びと縮みとが同時に発生する
ような振動をする。したがって、振動体１２の全長は変
わらずに、振動体１２が縦振動をすることになる。
【０００６】加速度センサ１０に加速度が加わっていな
いとき、振動体１２は縦振動をしているため、圧電素子
１４ａ〜１４ｄから一定の電圧の信号が出力される。こ
の状態で、振動体１２の主面に直交する向きに加速度が
加わると、振動体１２に撓みが生じる。振動体１２に撓
みが生じると、撓みの量に応じて、圧電素子１４ａ〜１
４ｄに電圧が発生する。したがって、加速度が加わって
いないときの出力信号を基準電圧としたとき、加速度が
加わったときの出力信号と基準電圧との差により、加速
度を検出することができる。たとえば、進行方向から加
速度が加わったときの出力信号が基準電圧より高くなる
ように設計されていると、後方向から加速度が加わった
ときの出力信号は基準電圧より低くなる。したがって、
基準電圧に対して、出力信号が高いか低いかによって、
加速度が前進か後退かの方向を知ることができる。
いとき、振動体１２は縦振動をしているため、圧電素子
１４ａ〜１４ｄから一定の電圧の信号が出力される。こ
の状態で、振動体１２の主面に直交する向きに加速度が
加わると、振動体１２に撓みが生じる。振動体１２に撓
みが生じると、撓みの量に応じて、圧電素子１４ａ〜１
４ｄに電圧が発生する。したがって、加速度が加わって
いないときの出力信号を基準電圧としたとき、加速度が
加わったときの出力信号と基準電圧との差により、加速
度を検出することができる。たとえば、進行方向から加
速度が加わったときの出力信号が基準電圧より高くなる
ように設計されていると、後方向から加速度が加わった
ときの出力信号は基準電圧より低くなる。したがって、
基準電圧に対して、出力信号が高いか低いかによって、
加速度が前進か後退かの方向を知ることができる。
【０００７】このような加速度センサ１０を自動車に搭
載し、自動車の加速度を検出すれば、それを時間で積分
することにより速度を算出することができ、さらに速度
を時間で積分することにより走行距離を算出することが
できる。
載し、自動車の加速度を検出すれば、それを時間で積分
することにより速度を算出することができ、さらに速度
を時間で積分することにより走行距離を算出することが
できる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示すように、たとえば自動車が坂道で停止した場合など
を考えると、加速度センサの先端部の重りは、重力加速
度の方向に変位する。つまり、重力加速度を１Ｇとし、
坂道の傾斜角をθとすると、加速度センサには１Ｇ・ｓ
ｉｎθの加速度が加わる。そのため、加速度センサから
は基準電圧よりシフトした電圧の信号が出力され、自動
車が加速しているかのように認識される。
示すように、たとえば自動車が坂道で停止した場合など
を考えると、加速度センサの先端部の重りは、重力加速
度の方向に変位する。つまり、重力加速度を１Ｇとし、
坂道の傾斜角をθとすると、加速度センサには１Ｇ・ｓ
ｉｎθの加速度が加わる。そのため、加速度センサから
は基準電圧よりシフトした電圧の信号が出力され、自動
車が加速しているかのように認識される。
【０００９】また、雰囲気温度の変化などにより、加速
度センサの出力信号が変化することもある。このような
温度ドリフトによっても、加速度センサの基準電圧が変
化することがあり、誤差の原因となる。
度センサの出力信号が変化することもある。このような
温度ドリフトによっても、加速度センサの基準電圧が変
化することがあり、誤差の原因となる。
【００１０】そこで、本願発明者は、たとえば特願平９
−７０５３６号に開示されているように、自動車の傾き
や温度ドリフトの影響が少なく、正確に加速度を検出す
ることができる、加速度センサの出力信号の処理方法を
考え出した。このような加速度センサの出力信号の処理
方法は、特に、自動車の進行方向における加速度を検出
するための加速度センサの出力信号とその自動車の前後
の傾きを検出するための角速度センサの出力信号とを多
数回ずつ読み込み、加速度センサの多数の出力信号およ
び角速度センサの多数の出力信号から共分散を求め、そ
の共分散が閾値以下のときの加速度センサの出力信号を
基準電圧に設定し、その基準電圧で加速度センサの出力
信号を補正するという方法である。この方法では、加速
度センサの多数の出力信号および角速度センサの多数の
出力信号から求めた共分散が閾値以下のとき、加速度が
０とみなし、加速度センサの出力信号が基準電圧に設定
される。そして、その基準電圧でそれ以後の加速度セン
サの出力信号が補正される。また、共分散が新たに閾値
以下になったときには、新たに基準電圧が設定され、そ
の新たな基準電圧でそれ以後の加速度センサの出力信号
が補正される。そのため、この方法では、自動車の傾き
や温度ドリフトの影響が少なく、正確に加速度を検出す
ることができる。
−７０５３６号に開示されているように、自動車の傾き
や温度ドリフトの影響が少なく、正確に加速度を検出す
ることができる、加速度センサの出力信号の処理方法を
考え出した。このような加速度センサの出力信号の処理
方法は、特に、自動車の進行方向における加速度を検出
するための加速度センサの出力信号とその自動車の前後
の傾きを検出するための角速度センサの出力信号とを多
数回ずつ読み込み、加速度センサの多数の出力信号およ
び角速度センサの多数の出力信号から共分散を求め、そ
の共分散が閾値以下のときの加速度センサの出力信号を
基準電圧に設定し、その基準電圧で加速度センサの出力
信号を補正するという方法である。この方法では、加速
度センサの多数の出力信号および角速度センサの多数の
出力信号から求めた共分散が閾値以下のとき、加速度が
０とみなし、加速度センサの出力信号が基準電圧に設定
される。そして、その基準電圧でそれ以後の加速度セン
サの出力信号が補正される。また、共分散が新たに閾値
以下になったときには、新たに基準電圧が設定され、そ
の新たな基準電圧でそれ以後の加速度センサの出力信号
が補正される。そのため、この方法では、自動車の傾き
や温度ドリフトの影響が少なく、正確に加速度を検出す
ることができる。
【００１１】ところが、上述のような加速度センサの出
力信号の処理方法では、加速度センサの多数の出力信号
および角速度センサの多数の出力信号という多数のデー
タを記憶するために多量のメモリが必要であるだけでな
く、データを処理するためのプログラムが冗長になる。
力信号の処理方法では、加速度センサの多数の出力信号
および角速度センサの多数の出力信号という多数のデー
タを記憶するために多量のメモリが必要であるだけでな
く、データを処理するためのプログラムが冗長になる。
【００１２】それゆえに、この発明の主たる目的は、自
動車の傾きや温度ドリフトの影響が少なく、多量のメモ
リを用いることなく、正確に加速度を検出することがで
きる、加速度センサの出力信号の処理方法を提供するこ
とである。
動車の傾きや温度ドリフトの影響が少なく、多量のメモ
リを用いることなく、正確に加速度を検出することがで
きる、加速度センサの出力信号の処理方法を提供するこ
とである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる加速度
センサの出力信号の処理方法は、自動車の進行方向にお
ける加速度を検出するための加速度センサの出力信号を
処理する方法であって、加速度センサの出力信号および
自動車の前後の傾きを検出するための角速度センサの出
力信号の共分散を漸化式で求めるステップと、共分散が
閾値以下のときの加速度センサの出力信号を基準電圧に
設定するステップと、基準電圧で加速度センサの出力信
号を補正するステップとを含む、加速度センサの出力信
号の処理方法である。
センサの出力信号の処理方法は、自動車の進行方向にお
ける加速度を検出するための加速度センサの出力信号を
処理する方法であって、加速度センサの出力信号および
自動車の前後の傾きを検出するための角速度センサの出
力信号の共分散を漸化式で求めるステップと、共分散が
閾値以下のときの加速度センサの出力信号を基準電圧に
設定するステップと、基準電圧で加速度センサの出力信
号を補正するステップとを含む、加速度センサの出力信
号の処理方法である。
【００１４】この発明にかかる加速度センサの出力信号
の処理方法では、自動車の進行方向における加速度を検
出するための加速度センサの出力信号および自動車の前
後の傾きを検出するための角速度センサの出力信号の共
分散が、たとえば次のような漸化式で求められる。
の処理方法では、自動車の進行方向における加速度を検
出するための加速度センサの出力信号および自動車の前
後の傾きを検出するための角速度センサの出力信号の共
分散が、たとえば次のような漸化式で求められる。
【００１５】時刻ｋにおける信号行列をＸk とすると、
時刻ｋ＋１における信号行列Ｘk+1は差分形式で次式
（１）で表現できる。
時刻ｋ＋１における信号行列Ｘk+1は差分形式で次式
（１）で表現できる。
【００１６】
【数１】
【００１７】式（１）でＱk はノイズであり、Ａk は状
態遷移行列であり、Ｂk は駆動行列である。時刻０にお
けるＸ0 の共分散行列Ｍ0 は次式（２）のようになる。
態遷移行列であり、Ｂk は駆動行列である。時刻０にお
けるＸ0 の共分散行列Ｍ0 は次式（２）のようになる。
【００１８】
【数２】
【００１９】式（２）でＥは期待値演算子であり、（
）′は転置行列を表す。一般に共分散の漸化式は次式
（３）となり、初期値Ｍ0 が与えられれば、ｋ＝０，
１，２，・・・の共分散が求まる。
）′は転置行列を表す。一般に共分散の漸化式は次式
（３）となり、初期値Ｍ0 が与えられれば、ｋ＝０，
１，２，・・・の共分散が求まる。
【００２０】
【数３】
【００２１】このように共分散を漸化式で求める方法で
は、共分散行列Ｍk+1 は１ステップ前の状態のみ記憶し
ておけば計算できるので、多量の記憶領域を占有するこ
となく、短いアルゴリズムで計算できる。
は、共分散行列Ｍk+1 は１ステップ前の状態のみ記憶し
ておけば計算できるので、多量の記憶領域を占有するこ
となく、短いアルゴリズムで計算できる。
【００２２】また、この発明にかかる加速度センサの出
力信号の処理方法では、漸化式で求めた共分散が閾値以
下のときの加速度センサの出力信号が、加速度が０であ
るときの基準電圧として設定される。そして、その基準
電圧でそれ以後の加速度センサの出力信号が補正され
る。この場合、たとえば、加速度センサの出力信号から
基準電圧を差し引くことによって、加速度センサの出力
信号が補正される。なお、共分散が新たに閾値以下にな
ったときには、新たに基準電圧が設定され、その新たな
基準電圧でそれ以後の加速度センサの出力信号が補正さ
れる。そのため、この方法では、自動車の傾きや温度ド
リフトの影響が少なく、正確に加速度を検出することが
できる。
力信号の処理方法では、漸化式で求めた共分散が閾値以
下のときの加速度センサの出力信号が、加速度が０であ
るときの基準電圧として設定される。そして、その基準
電圧でそれ以後の加速度センサの出力信号が補正され
る。この場合、たとえば、加速度センサの出力信号から
基準電圧を差し引くことによって、加速度センサの出力
信号が補正される。なお、共分散が新たに閾値以下にな
ったときには、新たに基準電圧が設定され、その新たな
基準電圧でそれ以後の加速度センサの出力信号が補正さ
れる。そのため、この方法では、自動車の傾きや温度ド
リフトの影響が少なく、正確に加速度を検出することが
できる。
【００２３】この発明の上述の目的、その他の目的、特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【００２４】
【発明の実施の形態】この発明にかかる加速度センサの
出力信号の処理方法では、たとえば図１および図２に示
す加速度センサ１０の出力信号が処理される。
出力信号の処理方法では、たとえば図１および図２に示
す加速度センサ１０の出力信号が処理される。
【００２５】この場合、加速度センサ１０は、振動体１
２の主面が、自動車の前後方向と直交するように配置さ
れる。そして、圧電素子１４ａ〜１４ｄのいずれかの出
力信号が、加速度センサ１０の出力信号として測定され
る。
２の主面が、自動車の前後方向と直交するように配置さ
れる。そして、圧電素子１４ａ〜１４ｄのいずれかの出
力信号が、加速度センサ１０の出力信号として測定され
る。
【００２６】さらに、この発明にかかる加速度センサの
出力信号の処理方法では、自動車の前後の傾きを検出す
るための角速度センサが用いられる。角速度センサとし
ては、たとえば３角柱状の振動体の３つの側面に圧電素
子がそれぞれ形成された振動子を有する振動ジャイロが
用いられ、自動車の幅方向に平行する軸を中心軸とする
回転角速度を検出するために、振動子の長軸が自動車の
幅方向に平行に配置される。そのため、この角速度セン
サでは、自動車の進行方向における加速度を検出せず
に、自動車の前後の傾斜角に依存する角速度のみを検出
することができる。そして、その角速度センサの出力信
号が測定される。
出力信号の処理方法では、自動車の前後の傾きを検出す
るための角速度センサが用いられる。角速度センサとし
ては、たとえば３角柱状の振動体の３つの側面に圧電素
子がそれぞれ形成された振動子を有する振動ジャイロが
用いられ、自動車の幅方向に平行する軸を中心軸とする
回転角速度を検出するために、振動子の長軸が自動車の
幅方向に平行に配置される。そのため、この角速度セン
サでは、自動車の進行方向における加速度を検出せず
に、自動車の前後の傾斜角に依存する角速度のみを検出
することができる。そして、その角速度センサの出力信
号が測定される。
【００２７】角速度センサの出力電圧をＷｍとし、角速
度が０であるときの角速度センサの基準電圧をＷｓと
し、角速度センサにおける電圧から角速度への変換定数
をＶωとすれば、角速度ωは次式（４）から求まる。
度が０であるときの角速度センサの基準電圧をＷｓと
し、角速度センサにおける電圧から角速度への変換定数
をＶωとすれば、角速度ωは次式（４）から求まる。
【００２８】
【数４】
【００２９】そして、角速度ωを時間で積分すれば、次
式（５）に示すように傾斜角θが求まる。
式（５）に示すように傾斜角θが求まる。
【００３０】
【数５】
【００３１】また、加速度センサの出力電圧をＡｍと
し、加速度が０であるときの加速度センサの基準電圧を
Ａｓとし、加速度センサにおける電圧から角速度への変
換定数をＶａとすれば、角速度センサから求めた傾斜角
θを考慮して、加速度Ａｃは次式（６）から求まる。
し、加速度が０であるときの加速度センサの基準電圧を
Ａｓとし、加速度センサにおける電圧から角速度への変
換定数をＶａとすれば、角速度センサから求めた傾斜角
θを考慮して、加速度Ａｃは次式（６）から求まる。
【００３２】
【数６】
【００３３】求めた加速度Ａｃを時間で積分すると、次
式（７）に示すように速度Ｖk+1 が求まる。
式（７）に示すように速度Ｖk+1 が求まる。
【００３４】
【数７】
【００３５】さらに速度Ｖk+1 を時間で積分すると、次
式（８）に示すように移動距離ｄk+1 が求まる。
式（８）に示すように移動距離ｄk+1 が求まる。
【００３６】
【数８】
【００３７】次に、移動距離ｄおよび傾斜角θから、次
式（９）に示すように水平距離Ｘk+1 と次式（１０）に
示すように高さＹk+1 とに変換する。
式（９）に示すように水平距離Ｘk+1 と次式（１０）に
示すように高さＹk+1 とに変換する。
【００３８】
【数９】
【００３９】
【数１０】
【００４０】ここで水平距離Ｘk+1 と高さＹk+1 とを行
列Ｘk で表示し、Ａk+1 とＢk+1 とを次の行列式（１
１）および（１２）で表現してカルマンフィルタを構成
する。
列Ｘk で表示し、Ａk+1 とＢk+1 とを次の行列式（１
１）および（１２）で表現してカルマンフィルタを構成
する。
【００４１】
【数１１】
【００４２】
【数１２】
【００４３】時刻ｋにおける入力信号をＸk とすると、
時刻ｋ＋１の信号の状態方程式は次式（１３）で表され
る。
時刻ｋ＋１の信号の状態方程式は次式（１３）で表され
る。
【００４４】
【数１３】
【００４５】測定値Ｚk を得たときの信号Ｘk の観測方
程式は次式（１４）で表される。
程式は次式（１４）で表される。
【００４６】
【数１４】
【００４７】式（１４）でＣ＝１とし、Ｎk はノイズで
ある。
ある。
【００４８】測定値Ｚk を得たときの信号Ｘk+1 （ここ
では座標）の最尤推定量は、次式（１５）で表される。
では座標）の最尤推定量は、次式（１５）で表される。
【００４９】
【数１５】
【００５０】式（１５）でＰk は次式（１６）で表され
る誤差の分散で、Ｍk は次式（１７）で表される共分散
である。
る誤差の分散で、Ｍk は次式（１７）で表される共分散
である。
【００５１】
【数１６】
【００５２】
【数１７】
【００５３】なお、式（１５）、（１６）および（１
７）で( 行列 )T は転置行列である。
７）で( 行列 )T は転置行列である。
【００５４】ここで初期値を次のように設定する。 出発点 Ｘ0 は０とした。 誤差の分散 Ｐ0 は１０ｍとした。 計測誤差 Ｒ0 はＸ軸１０ｍ、Ｙ軸０．１ｍとし
た。 また、測定時間に比例して計測誤差は大きくなると考え
られるが、今回は考慮していない。
た。 また、測定時間に比例して計測誤差は大きくなると考え
られるが、今回は考慮していない。
【００５５】そして、式（３）から加速度センサの出力
信号および角速度センサの出力信号の共分散を計算し
た。この共分散は、漸化式で表現した共分散に他ならな
い。なお、加速度センサの出力信号の時間変化を図４に
示し、角速度センサの出力信号の時間変化を図５に示
し、加速度センサの出力信号および加速度センサの出力
信号から得られる共分散の時間変化を図６に示す。加速
度センサの出力信号の時間推移と比較すれば、共分散が
０に近い区間は自動車が停止していることを示す。ま
た、自動車の停止を判定するために共分散に閾値を設定
する必要があるが、共分散のＳＮ比が高いため閾値の設
定は容易である。ここでは加速度センサの基準電圧を共
分散Ｍk が０．００１以下ならば更新することにした。
そして、加速度センサの出力信号を基準電圧で補正する
ことなどによって、加速度などを求めた。以上から自動
車の移動の軌跡を正確に求めることができた。なお、求
めた自動車の走行軌跡を図７に示す。
信号および角速度センサの出力信号の共分散を計算し
た。この共分散は、漸化式で表現した共分散に他ならな
い。なお、加速度センサの出力信号の時間変化を図４に
示し、角速度センサの出力信号の時間変化を図５に示
し、加速度センサの出力信号および加速度センサの出力
信号から得られる共分散の時間変化を図６に示す。加速
度センサの出力信号の時間推移と比較すれば、共分散が
０に近い区間は自動車が停止していることを示す。ま
た、自動車の停止を判定するために共分散に閾値を設定
する必要があるが、共分散のＳＮ比が高いため閾値の設
定は容易である。ここでは加速度センサの基準電圧を共
分散Ｍk が０．００１以下ならば更新することにした。
そして、加速度センサの出力信号を基準電圧で補正する
ことなどによって、加速度などを求めた。以上から自動
車の移動の軌跡を正確に求めることができた。なお、求
めた自動車の走行軌跡を図７に示す。
【００５６】上述の例では板状の振動体が長手方向に振
動する加速度センサが用いられているが、この発明では
他の種類の加速度センサが用いられてもよい。つまり、
この発明にかかる加速度センサの出力信号の処理方法
は、加速度センサの出力信号を基準信号で補正する他の
種類の加速度センサの出力信号の処理方法にも適用可能
である。
動する加速度センサが用いられているが、この発明では
他の種類の加速度センサが用いられてもよい。つまり、
この発明にかかる加速度センサの出力信号の処理方法
は、加速度センサの出力信号を基準信号で補正する他の
種類の加速度センサの出力信号の処理方法にも適用可能
である。
【００５７】また、上述の例では角速度センサとして３
角柱状の振動体の３つの側面に圧電素子がそれぞれ形成
された振動子を有する振動ジャイロが用いられている
が、この発明では他の種類の角速度センサが用いられて
もよい。
角柱状の振動体の３つの側面に圧電素子がそれぞれ形成
された振動子を有する振動ジャイロが用いられている
が、この発明では他の種類の角速度センサが用いられて
もよい。
【００５８】
【発明の効果】この発明によれば、自動車の傾きや温度
ドリフトの影響が少なく、多量のメモリを用いることな
く、正確に加速度を検出することができる。そのため、
検出した加速度を時間で積分することによって、正確な
速度を知ることができ、その速度を時間で積分すること
によって正確な走行距離を知ることができる。
ドリフトの影響が少なく、多量のメモリを用いることな
く、正確に加速度を検出することができる。そのため、
検出した加速度を時間で積分することによって、正確な
速度を知ることができ、その速度を時間で積分すること
によって正確な走行距離を知ることができる。
【図１】この発明およびその背景となる従来技術におい
て使用される加速度センサを自動車に取り付けた状態を
示す図解図である。
て使用される加速度センサを自動車に取り付けた状態を
示す図解図である。
【図２】図１に示す加速度センサの断面図である。
【図３】自動車が傾斜したときの重力加速度と加速度セ
ンサの状態とを示す図解図である。
ンサの状態とを示す図解図である。
【図４】加速度センサの出力信号の時間変化を示すグラ
フである。
フである。
【図５】角速度センサの出力信号の時間変化を示すグラ
フである。
フである。
【図６】加速度センサの出力信号および加速度センサの
出力信号から得られる共分散の時間変化を示すグラフで
ある。
出力信号から得られる共分散の時間変化を示すグラフで
ある。
【図７】自動車の走行軌跡を示すグラフである。
【符号の説明】 １０ 加速度センサ １２ 振動体 １４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ 圧電素子 ２２ 重り
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−96533（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−159438（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−2747（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−43113（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−128831（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−313280（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−327378（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−153620（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−285621（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01P 21/00 G01C 21/00 G01C 22/00 G01P 7/00 G01P 15/00 - 15/125
Claims (2)
- 【請求項１】 自動車の進行方向における加速度を検出
するための加速度センサの出力信号を処理する方法であ
って、 前記加速度センサの出力信号および前記自動車の前後の
傾きを検出するための角速度センサの出力信号の共分散
を漸化式で求めるステップ、 前記共分散が閾値以下のときの前記加速度センサの出力
信号を基準電圧に設定するステップ、および前記基準電
圧で前記加速度センサの出力信号を補正するステップを
含む、加速度センサの出力信号の処理方法。 - 【請求項２】 前記加速度センサの出力信号から前記基
準電圧を差し引くことによって、前記加速度センサの出
力信号が補正される、請求項１に記載の加速度センサの
出力信号の処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17310197A JP3264216B2 (ja) | 1997-06-12 | 1997-06-12 | 加速度センサの出力信号の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17310197A JP3264216B2 (ja) | 1997-06-12 | 1997-06-12 | 加速度センサの出力信号の処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH112644A JPH112644A (ja) | 1999-01-06 |
| JP3264216B2 true JP3264216B2 (ja) | 2002-03-11 |
Family
ID=15954204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17310197A Expired - Fee Related JP3264216B2 (ja) | 1997-06-12 | 1997-06-12 | 加速度センサの出力信号の処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3264216B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102967728A (zh) * | 2012-11-19 | 2013-03-13 | 珠海德百祺科技有限公司 | 利用加速度传感器检测车辆运动状态的方法和装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200407025A (en) * | 2002-08-27 | 2004-05-01 | Vitec Co Ltd | Pocket terminal device |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07159438A (ja) * | 1993-12-07 | 1995-06-23 | Nippondenso Co Ltd | 加速度センサの補正装置 |
| JP3404905B2 (ja) * | 1994-08-03 | 2003-05-12 | 松下電器産業株式会社 | 車両ナビゲーション装置 |
| JP2793778B2 (ja) * | 1994-09-06 | 1998-09-03 | 日本遠隔制御株式会社 | 角速度センサ |
| JPH08285621A (ja) * | 1995-04-14 | 1996-11-01 | Omron Corp | ナビゲーション装置 |
| JPH08313280A (ja) * | 1995-05-24 | 1996-11-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ナビゲーション装置 |
| JPH08327378A (ja) * | 1995-06-05 | 1996-12-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 車両位置算出装置 |
| JP3338249B2 (ja) * | 1995-09-29 | 2002-10-28 | 松下電器産業株式会社 | 移動体進行加速度算出装置とその装置を使用する移動体位置速度算出装置 |
| JP3381520B2 (ja) * | 1996-06-19 | 2003-03-04 | 松下電器産業株式会社 | ナビゲーション装置 |
| JPH10153620A (ja) * | 1996-11-25 | 1998-06-09 | Murata Mfg Co Ltd | 加速度センサの信号処理方式 |
-
1997
- 1997-06-12 JP JP17310197A patent/JP3264216B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102967728A (zh) * | 2012-11-19 | 2013-03-13 | 珠海德百祺科技有限公司 | 利用加速度传感器检测车辆运动状态的方法和装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH112644A (ja) | 1999-01-06 |
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