JP3400212B2 - 測位・表示装置 - Google Patents

測位・表示装置

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JP3400212B2
JP3400212B2 JP27801995A JP27801995A JP3400212B2 JP 3400212 B2 JP3400212 B2 JP 3400212B2 JP 27801995 A JP27801995 A JP 27801995A JP 27801995 A JP27801995 A JP 27801995A JP 3400212 B2 JP3400212 B2 JP 3400212B2
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毅 岡田
裕幸 前田
久 黒河
弘彰 辻
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車載用などのナビ
ゲーションシステム,人間の位置を検出するマンロケー
タ等に適用され、移動体の位置等を検出して表示するこ
とができる測位・表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、車載用などのナビゲーション
装置において、距離を検出する手段として車速パルスな
どが知られている。しかしながら、ユーザにとって、車
速パルスをナビゲーション装置に接続することは容易で
はない。そこで、加速度センサなどの非接触センサを用
い、装置の取り付けが簡単なナビゲーション装置が考え
られる。
【0003】図5は従来の非接触センサを使用したナビ
ゲーション装置の概略構成を示すブロック図であり、51
は絶対位置及び絶対速度検出手段、52は加速度検出手
段、53は角速度検出手段、54はセンサ補正手段、55は表
示手段である。
【0004】前記従来のナビゲーション装置において
は、まず、移動体の進行方向の慣性加速度を検出するた
めに接地した加速度検出手段52によって加速度αを検出
する。検出された加速度を時間積分することによって移
動体の速度を、さらに時間積分することによって移動体
の位置pを求めることができる。初期位置p0は絶対位
置及び絶対速度検出手段51によって与えられる。移動体
の位置を求める式は(数1)のようになる。
【0005】
【数1】p = p0 + ∬α dtdt 次に、移動体の進行方向に対して左右方向の角速度を検
出するために設置した角速度検出手段53によって角速度
ωを検出する。検出された角速度を時間積分することに
よって旋回角度を求めることができる。初期方位θ0
絶対位置及び絶対速度検出手段51によって与えられる。
移動体の進行方位θを求める式は(数2)のようになる。
【0006】
【数2】θ = θ0 + ∬ω dt また、加速度検出手段52や角速度検出手段53が回路オフ
セットなどによって誤差をもつ場合、センサ補正手段54
は、絶対位置及び絶対速度検出手段51の位置,速度,加
速度,進行方位,角速度を用いて、加速度,角速度を補
正する。
【0007】加速度検出手段の回路オフセットαoffset
は、例えば(数3)の式で求めることができる。
【0008】
【数3】
【0009】また、(数3)の式に基づく処理を繰り返し
行うことによって、αoffsetを精度良く求めることがで
きる。
【0010】このようにして、センサ補正手段54で移動
体の位置,進行方位を求め、これらを表示手段55によっ
て表示する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の非接触センサを使用したナビゲーション装置の構成
では、上り坂や下り坂で加速度検出手段に重力成分が含
まれてしまうため、進行方向の加速度、あるいは速度、
あるいは位置を正しく算出できないという問題があり、
また、GPS(Global Positioning System:全地球測位
システム)衛星からの信号を受信できないような場所で
は、絶対速度が不明なために進行方位が正しく算出でき
ないという問題があった。さらに、非接触慣性航法セン
サと絶対位置及び絶対速度検出手段で算出された位置が
道路上において整合しないという問題もあった。
【0012】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、上り坂や下り坂でも進行方向の加速度,
速度,位置を正しく算出でき、また、GPS衛星からの
信号を受信できないような場所にあっても、進行方位を
正しく算出でき、また、車輛などの移動体の位置を道路
上に整合させることができるナビゲーション装置を提供
することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、移動体の位置等を検出して表示すること
ができる測位・表示装置において、全地球測位システム
において送出される信号から絶対位置及び絶対速度を検
出する絶対位置及び絶対速度検出手段と、前記移動体の
進行方向の加速度を検出する非接触慣性航法センサと、
重力方向に対して垂直な水平面と前記移動体の進行方向
との傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、前記傾斜角と
前記進行方向の加速度と重力加速度とから重力成分を除
去した前記移動体の進行方向の加速度を求め、前記絶対
速度を時間で微分して求めた加速度と前記重力成分を除
去した進行方向の加速度とから前記非接触慣性航法セン
サの加速度のオフセットを算出することによって前記非
接触慣性航法センサの出力の誤差を補正するセンサ補正
手段と、前記移動体の位置及びその周辺の地図を表示
る表示手段とを備えたものである。
【0014】
【0015】前記構成によって、車速パルスなどの代わ
りに非接触センサを用いたナビゲーション装置におい
て、その取り付けが簡単になり、しかも重力方向に対し
て垂直な水平面と移動体の進行方向との傾斜角を検出す
ることによって、上り坂や下り坂でも進行方向の加速
度,速度,位置が正しく算出されることになる。
【0016】さらに移動体の位置等を検出して表示する
ことができる測位・表示装置において、前記移動体の進
行方向に対して左右方向の回転角速度を検出する非接触
慣性航法センサと、絶対方位を検出する地磁気センサ
と、前記絶対方位を時間で微分した値と前記回転角速度
とから前記非接触慣性航法センサの加速度のオフセット
を算出することによって前記非接触慣性航法センサの出
力の誤差を補正するセンサ補正手段と、前記移動体の位
置及びその周辺の地図を表示する表示手段とを備えた
成により、前記センサ補正手段によって前記非接触慣性
航法センサの出力の誤差を、地磁気センサの検出する絶
対方位を時間で微分した値と前記回転角速度とから前記
非接触慣性航法センサの加速度のオフセットを算出して
正することによって、前記と同様に取り付けが簡単で
あると共に、GPS衛星からの信号を受信できないよう
な場所であっても、絶対方位を検出する地磁気センサに
より、進行方位が正しく算出されることになる。
【0017】また、前記各測位・表示装置の構成に、デ
ィジタル道路地図と、移動体の現在位置を道路地図上に
整合させるマップマッチング手段とを備えたことによっ
て、移動体の位置を道路上に整合させることが可能にな
る。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面に基づいて説明する。
【0019】図1は本発明の第1実施形態であるナビゲ
ーション装置の構成を示すブロック図であり、11はGP
S衛星が送出する信号などから絶対位置及び絶対速度を
検出する絶対位置及び絶対速度検出手段、12は少なくと
も進行方向に対して左右方向の回転角とその進行方向の
加速度を検出する非接触慣性航法センサ、13は重力方向
に対して垂直な水平面と車両などの移動体の進行方向と
の傾斜角を検出することができる傾斜角検出手段、14は
非接触慣性航法センサの出力の誤差を補正するセンサ補
正手段、15は移動体の位置とその周辺の地図を表示する
表示手段である。
【0020】次に前記第1実施形態に係る動作を説明す
る。
【0021】まず、移動体の重力方向に対して垂直な水
平面と移動体の進行方向との傾斜角θslopeを傾斜角検
出手段13によって検出する。そして、移動体の進行方向
の慣性加速度を検出するために設置した非接触慣性航法
センサ12によって加速度αを検出する。
【0022】センサ補正手段14は、検出した傾斜角と加
速度から、重力成分を除去した進行方向の加速度αrun
を(数4)の式によって求める。
【0023】
【数4】αrun=α−g・sin(θslope) ここで、g:重力加速度 αrun,αは進行方向を正とする。またθslopeは上り坂
の場合に正とする。
【0024】このようにして、重力成分が除去された加
速度を時間積分することにより、移動体の速度をさらに
時間積分することによって、移動体の位置pを求めるこ
とができる。初期位置p0は絶対位置及び絶対速度検出
手段11によって与えられる。移動体の位置を求める式は
(数5)のようになる。
【0025】
【数5】p=p0+∬αrundtdt 次に、移動体の進行方向に対して左右方向の角速度を検
出するために設置した非接触慣性航法センサ12によって
角速度ωを検出する。検出された角速度を時間積分する
ことによって旋回角度を求めることができる。初期方位
θ0は絶対位置及び絶対速度検出手段11によって与えら
れる。移動体の進行方位θを求める式は(数6)のように
なる。
【0026】
【数6】θ=θ0+∫ωdt また、非接触慣性航法センサ12が回路オフセット等によ
って誤差をもつ場合、センサ補正手段14は絶対位置及び
絶対速度検出手段11の位置,速度,加速度,進行方位,
各速度を用いて、加速度,各速度を補正する。
【0027】例えば、検出された加速度の回路オフセッ
トαoffsetは、(数7)の式によって求めることができ
る。
【0028】
【数7】 ここで、 VG :絶対速度検出手段によって得られた速度の大き
さ α run 重力成分を除去した進行方向の加速度の大きさ t :時間
【0029】また、(数7)の式に基づく処理を繰り返し
行うことによって、αoffsetを精度良く求めることがで
きる。
【0030】以上のようにすることにより、センサ補正
手段14によって移動体の位置,進行方位を求めることが
でき、これらを表示手段15によって表示する。
【0031】このように、第1実施形態によれば、車速
パルス等の代わりに非接触センサを用いたナビゲーショ
ン装置において、取り付けが簡単であるという効果に加
えて、重力に対して垂直な水平面と移動体の進行方向と
の傾斜角を検出することができる傾斜角検出手段13を設
けたことによって、上り坂や下り坂でも進行方向の加速
度,速度,位置を正しく算出できるという効果が得られ
る。
【0032】図2は本発明の第2実施形態であるナビゲ
ーション装置の構成を示すブロック図であり、図1に示
した部材に対応する部材には同一符号を付して詳しい説
明を省略する。この第2実施形態が前記第1実施形態と
異なる点は、絶対方位を検出する地磁気センサ16を設け
た構成にある。
【0033】次に第2実施形態に係る動作を説明する。
第1実施形態において説明したように、移動体の進行方
位θを求める際に、初期方位θ0は絶対位置及び絶対速
度検出手段11の進行方位θGによって与えられる。
【0034】しかしながら、GPS衛星からの信号が受
信できないような場所にいる場合、初期方位θ0を得る
ことができない。また、この場合、進行方位θGを含む
絶対速度を用いて非接触慣性航法センサ12によって検出
された角速度ωの回路オフセットωoffsetを除去するこ
とができない。
【0035】そこで、地磁気センサ16によって得られた
絶対方位θmagを用いて、初期位置を決定したり、検出
された角速度に含まれる回路オフセットを除去する。
【0036】初期方位θ0は、例えば(数8)の式によっ
て求めることができる。
【0037】
【数8】θ0 = θmag ここで、θmag:地磁気センサによって得られた絶対
位 また、検出された角速度の回路オフセットωoffsetは、
例えば(数9)の式によって求めることができる。
【0038】
【数9】 ここで、 θmag:地磁気センサによって得られた絶対方位 ω :非接触慣性航法センサによって得られた角速度 t :時間
【0039】このように第2実施例によれば、車速パル
スなどの代わりに非接触センサを用いたナビゲーション
装置において、取り付けが簡単であるという効果に加え
て、GPS衛星からの信号を受信できないような場所で
あっても、絶対方位を検出する地磁気センサを設けるこ
とによって、進行方位を正しく算出できるという効果が
得られる。
【0040】図3は本発明の第3実施形態であるナビゲ
ーション装置の構成を示すブロック図であり。図1に示
した部材に対応する部材には同一符号を付して詳しい説
明を省略する。この第3実施形態が前記第1実施形態と
異なる点は、センサ補正手段14によって得られた位置,
進行方位を道路上の位置,方位に整合させるためのマッ
プマッチング手段17と、道路の位置,方位,長さ,接続
状態などが記録されたディジタル道路地図18を設けた構
成にある。
【0041】次に第2実施形態に係る動作を説明する。
第1実施形態において説明したように、移動体の位置と
進行方位はセンサ補正手段14によって求められる。しか
しながら、この位置と進行方位が道路上の位置,方位に
整合しないことが多い。
【0042】そこで、マップマッチング手段17は、ディ
ジタル道路地図18の中から、センサ補正手段14によって
求められた位置の周辺の領域内の道路を検索する。さら
に、この道路の中から、センサ補正手段14によって求め
られた進行方位に最も近い方位をもつ道路を検索する。
また走行軌跡と道路の接続状態を照合することにより、
道路あるいは道路上の位置を決定する。さらにマップマ
ッチング手段17によって、進行方位を補正することもで
きる。
【0043】このようにして、マップマッチング手段17
によって決定された車輛の位置,及び進行方位を表示手
段15によって表示する。
【0044】このように、第3実施形態によれば、車速
パルスなどの代わりに非接触センサを用いたナビゲーシ
ョン装置において、第1実施形態における前記効果に加
えて、ディジタル道路地図とマップマッチング手段を設
けることによって、車輛等の移動体の位置を道路上に整
合させることができるという効果が得られる。
【0045】図4は本発明の第4実施形態であるナビゲ
ーション装置の構成を示すブロック図であり、図1〜図
3に示した部材に対応する部材には同一符号を付して詳
しい説明を省略する。この第4実施形態が前記第2実施
形態と異なる点は、第3実施形態において説明したマッ
プマッチング手段17と、ディジタル道路地図18を設けた
構成にある。
【0046】したがって、第4実施形態によれば、車速
パルスなどの代わりに非接触センサを用いたナビゲーシ
ョン装置において、第2実施形態における前記効果に加
えて、ディジタル道路地図とマップマッチング手段を設
けることによって、車輛などの移動体の位置を道路上に
整合させることができるという効果が得られる。
【0047】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
車速パルスなどの代わりに非接触センサを用いたことに
よって、装置の取り付けが簡単であり、重力方向に対し
て垂直な水平面と移動体の進行方向との傾斜角を検出す
ることによって、上り坂や下り坂でも進行方向の加速
度,速度,位置を正しく算出でき、また、GPS衛星か
らの信号を受信できないような場所であっても、絶対方
位を検出することによって、進行方位を正しく算出で
き、さらに、ディジタル道路地図とマップマッチング手
段を設けることによって、車輛などの移動体の位置を道
路上に整合させることができる測位・表示装置を実現す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の測位・表示装置における第1実施形態
であるナビゲーション装置の構成を示すブロック図であ
る。
【図2】本発明の第2実施形態であるナビゲーション装
置の構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の第3実施形態であるナビゲーション装
置の構成を示すブロック図である。
【図4】本発明の第4実施形態であるナビゲーション装
置の構成を示すブロック図である。
【図5】従来のナビゲーション装置の構成を示すブロッ
ク図である。
【符号の説明】
11…絶対位置及び絶対速度検出手段、 12…非接触慣性
航法センサ、 13…傾斜角検出手段、 14…センサ補正
手段、 15…表示手段、 16…地磁気センサ、17…マッ
プマッチング手段、 18…ディジタル道路地図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒河 久 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目3番 1号 松下通信工業株式会社内 (72)発明者 辻 弘彰 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目3番 1号 松下通信工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−28672(JP,A) 特開 平5−1920(JP,A) 特開 平6−317428(JP,A) 特開 平6−74771(JP,A) 特開 平7−174574(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 21/00 G01S 5/02 G08G 1/0969 G09B 29/10

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】動体の位置等を検出して表示すること
    ができる測位・表示装置において、全地球測位システム
    において送出される信号から絶対位置及び絶対速度を検
    出する絶対位置及び絶対速度検出手段と、前記移動体の
    進行方向の加速度を検出する非接触慣性航法センサと、
    重力方向に対して垂直な水平面と前記移動体の進行方向
    との傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、前記傾斜角と
    前記進行方向の加速度と重力加速度とから重力成分を除
    去した前記移動体の進行方向の加速度を求め、前記絶対
    速度を時間で微分して求めた加速度と前記重力成分を除
    去した進行方向の加速度とから前記非接触慣性航法セン
    サの加速度のオフセットを算出することによって前記非
    接触慣性航法センサの出力の誤差を補正するセンサ補正
    手段と、前記移動体の位置及びその周辺の地図を表示
    る表示手段と、を備えたことを特徴とする測位・表示装
    置。
  2. 【請求項2】動体の位置等を検出して表示すること
    ができる測位・表示装置において、前記移動体の進行方
    向に対して左右方向の回転角速度を検出する非接触慣性
    航法センサと、絶対方位を検出する地磁気センサと、前
    記絶対方位を時間で微分した値と前記回転角速度とから
    前記非接触慣性航法センサの加速度のオフセットを算出
    することによって前記非接触慣性航法センサの出力の誤
    を補正するセンサ補正手段と、前記移動体の位置及び
    その周辺の地図を表示する表示手段と、を備えたことを
    特徴とする測位・表示装置。
  3. 【請求項3】 ディジタル道路地図と、前記移動体の
    位置を前記ディジタル道路地図上に整合させるマップ
    マッチング手段と、を備えたことを特徴とする請求項1
    または2記載の測位・表示装置。
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