JP3416694B2 - 回転角速度算出装置および車両位置算出装置 - Google Patents
回転角速度算出装置および車両位置算出装置Info
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- JP3416694B2 JP3416694B2 JP1369295A JP1369295A JP3416694B2 JP 3416694 B2 JP3416694 B2 JP 3416694B2 JP 1369295 A JP1369295 A JP 1369295A JP 1369295 A JP1369295 A JP 1369295A JP 3416694 B2 JP3416694 B2 JP 3416694B2
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- acceleration
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両、船舶、航空機の
位置とか方位とかを周囲の地理情報などと共に表示する
ナビゲーション装置に内蔵されて車両の回転角速度を算
出する回転角速度算出装置および車両の位置と方位とを
算出する車両位置算出装置に関する。
位置とか方位とかを周囲の地理情報などと共に表示する
ナビゲーション装置に内蔵されて車両の回転角速度を算
出する回転角速度算出装置および車両の位置と方位とを
算出する車両位置算出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両の経路を誘導するための車載ナビゲ
ーション装置の中で、最も重要な機能の１つである車両
の位置の算出を司る車両位置算出装置には、これまで、
一般的には、ＧＰＳ（Global Positioning System）に
より絶対的な車両位置（経度、緯度、高さ）を算出した
り、あるいはジャイロスコープ等の角速度センサまたは
地磁気計等の方位センサと、車速計等の車速センサとを
組み合わせて車両の絶対的な移動ベクトルを求め、既知
の絶対的な車両位置・方位に積算して絶対的な車両位置
・方位を推測するものがある。
ーション装置の中で、最も重要な機能の１つである車両
の位置の算出を司る車両位置算出装置には、これまで、
一般的には、ＧＰＳ（Global Positioning System）に
より絶対的な車両位置（経度、緯度、高さ）を算出した
り、あるいはジャイロスコープ等の角速度センサまたは
地磁気計等の方位センサと、車速計等の車速センサとを
組み合わせて車両の絶対的な移動ベクトルを求め、既知
の絶対的な車両位置・方位に積算して絶対的な車両位置
・方位を推測するものがある。
【０００３】このうち、ＧＰＳによる方法にあっては、
比較的安定して車両の絶対位置を得ることができるとい
うメリットがある反面、ビル街、山岳地、トンネル内等
の、衛星からの電波の安定した受信が困難な地域では車
両位置の特定に大きな誤差を生じやすく、場合によって
は車両位置を全く算出できないこともあった。
比較的安定して車両の絶対位置を得ることができるとい
うメリットがある反面、ビル街、山岳地、トンネル内等
の、衛星からの電波の安定した受信が困難な地域では車
両位置の特定に大きな誤差を生じやすく、場合によって
は車両位置を全く算出できないこともあった。
【０００４】また、角速度センサまたは方位センサと車
速センサを組み合わせる方法にあっては、電波の受信環
境等の外的な要因による位置精度の劣化はないというメ
リットがある反面、車両の移動ベクトルを積算して車両
位置・方位を算出するために、長い距離に渡る移動では
誤差が累積されてきて、大きな位置誤差・方位誤差を生
じる場合があった。
速センサを組み合わせる方法にあっては、電波の受信環
境等の外的な要因による位置精度の劣化はないというメ
リットがある反面、車両の移動ベクトルを積算して車両
位置・方位を算出するために、長い距離に渡る移動では
誤差が累積されてきて、大きな位置誤差・方位誤差を生
じる場合があった。
【０００５】したがって、従来の車両位置算出装置で
は、これらを組み合わせて、発生する位置誤差を軽減し
あったり、デジタル道路地図との整合をとって位置誤差
・方位誤差を補正することが、多く試みられている。
は、これらを組み合わせて、発生する位置誤差を軽減し
あったり、デジタル道路地図との整合をとって位置誤差
・方位誤差を補正することが、多く試みられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の回転角速度算出装置および車両位置算出装置
では、車両位置を安定して算出するために、角速度セン
サと車速センサとを組み合わせる方法で構成することが
多かったが、高性能の角速度センサは周知のように非常
に高価なものであり、回転角速度算出装置および車両位
置算出装置のコストの中では、大きな割合を占めてしま
うという課題があった。
うな従来の回転角速度算出装置および車両位置算出装置
では、車両位置を安定して算出するために、角速度セン
サと車速センサとを組み合わせる方法で構成することが
多かったが、高性能の角速度センサは周知のように非常
に高価なものであり、回転角速度算出装置および車両位
置算出装置のコストの中では、大きな割合を占めてしま
うという課題があった。
【０００７】したがって、本発明においては、車両の位
置とか方位の算出を角速度センサを用いず、安価な加速
度センサで可能として、従来の角速度センサを用いた場
合のコスト上の課題を解決できるようにすることを目的
としている。
置とか方位の算出を角速度センサを用いず、安価な加速
度センサで可能として、従来の角速度センサを用いた場
合のコスト上の課題を解決できるようにすることを目的
としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の回転角速度算出装置は、少なくとも
一対の加速度センサが互いに一定の距離だけ離して平行
となるように車両に設置され、前記車両の回転により発
生する遠心力を前記加速度センサを用いて加速度として
検出する回転加速度検出手段と、前記車両の進行方向へ
の速度を検出する移動速度検出手段とを具備し、前記一
対の加速度センサの出力の差と前記一対の加速度センサ
の設置間距離と前記移動速度検出手段の出力とから前記
車両の移動方向に対応した前記車両の回転角速度を算出
することを特徴としている。
るために、本発明の回転角速度算出装置は、少なくとも
一対の加速度センサが互いに一定の距離だけ離して平行
となるように車両に設置され、前記車両の回転により発
生する遠心力を前記加速度センサを用いて加速度として
検出する回転加速度検出手段と、前記車両の進行方向へ
の速度を検出する移動速度検出手段とを具備し、前記一
対の加速度センサの出力の差と前記一対の加速度センサ
の設置間距離と前記移動速度検出手段の出力とから前記
車両の移動方向に対応した前記車両の回転角速度を算出
することを特徴としている。
【０００９】前記加速度センサは、好ましくは車両の向
きに直交する方向に設置されていてもよい。
きに直交する方向に設置されていてもよい。
【００１０】本発明の車両位置算出装置は、少なくとも
一対の加速度センサが互いに一定の距離だけ離して平行
となるように車両に設置され、前記車両の回転により発
生する遠心力を前記加速度センサを用いて加速度として
検出する回転加速度検出手段と、前記車両の進行方向へ
の速度を検出する移動速度検出手段と、前記一対の加速
度センサの出力の差と前記一対の加速度センサの設置間
距離と前記移動速度検出手段の出力とから前記車両の移
動方向に対応した前記車両の回転角速度を算出する回転
角速度算出手段と、前記回転角速度算出手段により得ら
れた前記車両の回転角速度と、前記移動速度検出手段に
より得られた前記車両の移動速度とから前記車両の移動
ベクトルを求めるとともに、前記移動ベクトルを前記車
両の直前の位置と方位とに積算して今回の車両の位置と
方位とを算出する車両位置算出手段とを具備したことを
特徴としている。前記回転角速度算出手段は、好ましく
はａ 1 , 、ａ 2 , をそれぞれの加速度センサが検出する前記
平行方向への車両加速度、dを両加速度センサ間の設置
距離として、（｜ａ 1 , −ａ 2 , ｜／d） 1/2 を前記回転角速
度として算出するようにしてもよい。
一対の加速度センサが互いに一定の距離だけ離して平行
となるように車両に設置され、前記車両の回転により発
生する遠心力を前記加速度センサを用いて加速度として
検出する回転加速度検出手段と、前記車両の進行方向へ
の速度を検出する移動速度検出手段と、前記一対の加速
度センサの出力の差と前記一対の加速度センサの設置間
距離と前記移動速度検出手段の出力とから前記車両の移
動方向に対応した前記車両の回転角速度を算出する回転
角速度算出手段と、前記回転角速度算出手段により得ら
れた前記車両の回転角速度と、前記移動速度検出手段に
より得られた前記車両の移動速度とから前記車両の移動
ベクトルを求めるとともに、前記移動ベクトルを前記車
両の直前の位置と方位とに積算して今回の車両の位置と
方位とを算出する車両位置算出手段とを具備したことを
特徴としている。前記回転角速度算出手段は、好ましく
はａ 1 , 、ａ 2 , をそれぞれの加速度センサが検出する前記
平行方向への車両加速度、dを両加速度センサ間の設置
距離として、（｜ａ 1 , −ａ 2 , ｜／d） 1/2 を前記回転角速
度として算出するようにしてもよい。
【００１１】前記回転角速度算出手段は、好ましくは、
前記移動速度検出手段の出力から前記算出回転角速度を
車両の回転方向と前進後退の方向に対応させて算出出力
するようにしてもよい。
前記移動速度検出手段の出力から前記算出回転角速度を
車両の回転方向と前進後退の方向に対応させて算出出力
するようにしてもよい。
【００１２】前記回転角速度算出手段は、好ましくは、
ａ1’＋ａ2’が正であるときは前記回転中心点が当該車
両の左側であり、負であるときは前記回転中心点が当該
車両の右側であると判定し、車両が前進中であるか否か
によって前記車両の回転方向に応じて前記絶対値で表さ
れている回転角速度の符号を正または負にするようにし
てもよい。
ａ1’＋ａ2’が正であるときは前記回転中心点が当該車
両の左側であり、負であるときは前記回転中心点が当該
車両の右側であると判定し、車両が前進中であるか否か
によって前記車両の回転方向に応じて前記絶対値で表さ
れている回転角速度の符号を正または負にするようにし
てもよい。
【００１３】前記車両位置算出手段は、好ましくは、前
記移動速度検出手段から車両の移動距離ｄＬ、前記回転
角速度算出手段の出力から車両の回転角度ｄθをそれぞ
れ算出し、かつ、前回の車両位置の座標と方位とをそれ
ぞれ（Ｘ0，Ｙ0）、θ0としたときに、今回の車両位置
の座標（Ｘ1，Ｙ1）と方位θ0とを、Ｘ1＝Ｘ0＋ｄＬcos
θ1、Ｙ1＝Ｙ0＋ｄＬ sin θ1と、θ1＝θ0＋ｄθの式
に従って算出するようにしてもよい。
記移動速度検出手段から車両の移動距離ｄＬ、前記回転
角速度算出手段の出力から車両の回転角度ｄθをそれぞ
れ算出し、かつ、前回の車両位置の座標と方位とをそれ
ぞれ（Ｘ0，Ｙ0）、θ0としたときに、今回の車両位置
の座標（Ｘ1，Ｙ1）と方位θ0とを、Ｘ1＝Ｘ0＋ｄＬcos
θ1、Ｙ1＝Ｙ0＋ｄＬ sin θ1と、θ1＝θ0＋ｄθの式
に従って算出するようにしてもよい。
【００１４】
【作用】上記回転角速度算出装置によれば、少なくとも
一対の加速度センサが互いに一定の距離だけ離して平行
となるように車両に設置され、前記車両の回転により発
生する遠心力を前記加速度センサを用いて加速度として
検出する回転加速度検出手段と、前記車両の進行方向へ
の速度を検出する移動速度検出手段とを具備し、前記一
対の加速度センサの出力の差と前記一対の加速度センサ
の設置間距離と前記移動速度検出手段の出力とから前記
車両の移動方向に対応した前記車両の回転角速度を算出
する。こうすることで、この回転角速度算出装置を車両
の位置・方位の算出に用いる場合、高価な角速度センサ
を用いることなく、単に加速度センサを用いての車両の
位置と方位の算出ができる。
一対の加速度センサが互いに一定の距離だけ離して平行
となるように車両に設置され、前記車両の回転により発
生する遠心力を前記加速度センサを用いて加速度として
検出する回転加速度検出手段と、前記車両の進行方向へ
の速度を検出する移動速度検出手段とを具備し、前記一
対の加速度センサの出力の差と前記一対の加速度センサ
の設置間距離と前記移動速度検出手段の出力とから前記
車両の移動方向に対応した前記車両の回転角速度を算出
する。こうすることで、この回転角速度算出装置を車両
の位置・方位の算出に用いる場合、高価な角速度センサ
を用いることなく、単に加速度センサを用いての車両の
位置と方位の算出ができる。
【００１５】前記加速度センサを、車両の向きに直交す
る方向に設置した場合には、これら加速度センサの設置
方向が前輪とか後輪の車軸方向に一致するから、回転角
速度の算出が容易となる。
る方向に設置した場合には、これら加速度センサの設置
方向が前輪とか後輪の車軸方向に一致するから、回転角
速度の算出が容易となる。
【００１６】上記車両位置算出装置によれば、少なくと
も一対の加速度センサが互いに一定の距離だけ離して平
行となるように車両に設置され、前記車両の回転により
発生する遠心力を前記加速度センサを用いて加速度とし
て検出する回転加速度検出手段と、前記車両の進行方向
への速度を検出する移動速度検出手段と、前記一対の加
速度センサの出力の差と前記一対の加速度センサの設置
間距離と前記移動速度検出手段の出力とから前記車両の
移動方向に対応した前記車両の回転角速度を算出する回
転角速度算出手段と、前記回転角速度算出手段により得
られた前記車両の回転角速度と、前記移動速度検出手段
により得られた前記車両の移動速度とから前記車両の移
動ベクトルを求めるとともに、前記移動ベクトルを前記
車両の直前の位置と方位とに積算して今回の車両の位置
と方位とを算出でき、車両の位置と方向の算出がより正
確となる。
も一対の加速度センサが互いに一定の距離だけ離して平
行となるように車両に設置され、前記車両の回転により
発生する遠心力を前記加速度センサを用いて加速度とし
て検出する回転加速度検出手段と、前記車両の進行方向
への速度を検出する移動速度検出手段と、前記一対の加
速度センサの出力の差と前記一対の加速度センサの設置
間距離と前記移動速度検出手段の出力とから前記車両の
移動方向に対応した前記車両の回転角速度を算出する回
転角速度算出手段と、前記回転角速度算出手段により得
られた前記車両の回転角速度と、前記移動速度検出手段
により得られた前記車両の移動速度とから前記車両の移
動ベクトルを求めるとともに、前記移動ベクトルを前記
車両の直前の位置と方位とに積算して今回の車両の位置
と方位とを算出でき、車両の位置と方向の算出がより正
確となる。
【００１７】前記回転角速度算出手段を、a1´、a2´を
それぞれの加速度センサが検出する前記平行方向への車
両加速度、dを両加速度センサ間の設置距離として、
（｜a1´−a2´｜／d）1/2を前記回転角速度として算出
するようにした場合には、より正確な回転角速度の算出
が可能となる。
それぞれの加速度センサが検出する前記平行方向への車
両加速度、dを両加速度センサ間の設置距離として、
（｜a1´−a2´｜／d）1/2を前記回転角速度として算出
するようにした場合には、より正確な回転角速度の算出
が可能となる。
【００１８】前記回転角速度算出手段を、ａ1’＋ａ2’
が正であるときは前記回転中心点が当該車両の左側であ
り、負であるときは前記回転中心点が当該車両の右側で
あると判定し、車両が前進中であるか否かによって前記
車両の回転方向に応じて前記絶対値で表されている回転
角速度の符号を正または負にするようにした場合には、
さらに車両の移動方向と回転方向に合った回転角速度の
算出ができ、車両の位置と方位の算出がより正確とな
る。
が正であるときは前記回転中心点が当該車両の左側であ
り、負であるときは前記回転中心点が当該車両の右側で
あると判定し、車両が前進中であるか否かによって前記
車両の回転方向に応じて前記絶対値で表されている回転
角速度の符号を正または負にするようにした場合には、
さらに車両の移動方向と回転方向に合った回転角速度の
算出ができ、車両の位置と方位の算出がより正確とな
る。
【００１９】前記車両位置算出手段を、移動速度検出手
段から車両の移動距離ｄＬ、前記回転角速度算出手段の
出力から車両の回転角度ｄθをそれぞれ算出し、かつ、
前回の車両位置の座標と方位とをそれぞれ（Ｘ0，
Ｙ0）、θ0として、今回の車両位置の座標（Ｘ1，Ｙ1）
と方位θ0とを、Ｘ1＝Ｘ0＋ｄＬcos θ1、Ｙ1＝Ｙ0＋ｄ
Ｌsin θ1と、θ1＝θ0＋ｄθの式に従って算出するよう
にした場合には、きわめて正確に車両の位置と方位の算
出ができる。
段から車両の移動距離ｄＬ、前記回転角速度算出手段の
出力から車両の回転角度ｄθをそれぞれ算出し、かつ、
前回の車両位置の座標と方位とをそれぞれ（Ｘ0，
Ｙ0）、θ0として、今回の車両位置の座標（Ｘ1，Ｙ1）
と方位θ0とを、Ｘ1＝Ｘ0＋ｄＬcos θ1、Ｙ1＝Ｙ0＋ｄ
Ｌsin θ1と、θ1＝θ0＋ｄθの式に従って算出するよう
にした場合には、きわめて正確に車両の位置と方位の算
出ができる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳
細に説明する。
細に説明する。
【００２１】図１は、車載ナビゲーション装置におい
て、本発明の実施例に係る車両位置算出装置の要部の回
路ブロック図である。同図を参照して、この車両位置算
出装置は、基本的な構成として、回転加速度検出手段１
１と、回転角速度算出手段１２と、移動速度検出手段１
３と、車両位置算出手段１４とを具備している。
て、本発明の実施例に係る車両位置算出装置の要部の回
路ブロック図である。同図を参照して、この車両位置算
出装置は、基本的な構成として、回転加速度検出手段１
１と、回転角速度算出手段１２と、移動速度検出手段１
３と、車両位置算出手段１４とを具備している。
【００２２】回転加速度検出手段１１は、周知の加速度
センサからなるものであって、車両の回転により生じる
遠心力を回転加速度として検出する。この回転加速度検
出手段１１を構成する加速度センサの具体的な個数およ
びその設置位置ならびに互いの位置関係については図２
以降を参照して詳しく説明するが、少なくとも一対の加
速度センサを備えており、これらは互いに一定の設置距
離だけ離して平行に設置されている。
センサからなるものであって、車両の回転により生じる
遠心力を回転加速度として検出する。この回転加速度検
出手段１１を構成する加速度センサの具体的な個数およ
びその設置位置ならびに互いの位置関係については図２
以降を参照して詳しく説明するが、少なくとも一対の加
速度センサを備えており、これらは互いに一定の設置距
離だけ離して平行に設置されている。
【００２３】回転角速度算出手段１２は例えばマイクロ
コンピュータで構成されており、回転加速度検出手段１
１の加速度センサそれぞれが一定距離離して設置されて
あることによるそれぞれが検出する回転加速度（詳細に
ついては後述する）の差と、前記設置距離とから後述の
式に従って車両の回転角速度を算出する。
コンピュータで構成されており、回転加速度検出手段１
１の加速度センサそれぞれが一定距離離して設置されて
あることによるそれぞれが検出する回転加速度（詳細に
ついては後述する）の差と、前記設置距離とから後述の
式に従って車両の回転角速度を算出する。
【００２４】移動速度検出手段１３は、周知の速度セン
サからなるものであって、車両の進行方向への速度を検
出する。
サからなるものであって、車両の進行方向への速度を検
出する。
【００２５】車両位置算出手段１４は回転角速度算出手
段１２により得られた車両の回転角速度と、移動速度検
出手段１３により得られた車両の移動速度とから車両の
移動ベクトルを求め、この移動ベクトルを車両の直前の
位置・方位に積算して新たな位置・方位を算出する。こ
の車両位置算出手段１４の詳しい動作は後述するが、例
えばマイクロコンピュータで構成されている。
段１２により得られた車両の回転角速度と、移動速度検
出手段１３により得られた車両の移動速度とから車両の
移動ベクトルを求め、この移動ベクトルを車両の直前の
位置・方位に積算して新たな位置・方位を算出する。こ
の車両位置算出手段１４の詳しい動作は後述するが、例
えばマイクロコンピュータで構成されている。
【００２６】図２を参照して、回転加速度検出手段１１
および回転角速度算出手段１２について説明する。図２
は点Ｐを中心にして車両２０２が等回転半径の回転運動
をした場合の車両の走行軌跡を示している。２０３．２
０４は車両２０２の前輪であり、２０５，２０６は車両
２０２の後輪である。２０７は左前輪２０３の走行軌跡
であり、２０８は右前輪２０４の走行軌跡であり、２０
９は左後輪２０５の走行軌跡であり、２１０は右後輪２
０６の走行軌跡である。それぞれの走行軌跡は点Ｐを中
心にして一定の回転半径上にある。ここで回転加速度検
出手段１１としてこの実施例の車両位置算出装置は、車
体の中央部の左右に一対の加速度センサ２１１，２１２
を具備している。この加速度センサは周知のものでよ
く、その構成の詳細は省略する。図２に示された車両は
点Ｐを中心とする左回転運動によって点Ｐを中心とした
遠心力によって矢印で示されるａ１およびａ２の加速度
を生じる遠心力を受ける。加速度センサ２１１，２１２
はこの点Ｐ方向のａ1，ａ2の加速度を検出する。
および回転角速度算出手段１２について説明する。図２
は点Ｐを中心にして車両２０２が等回転半径の回転運動
をした場合の車両の走行軌跡を示している。２０３．２
０４は車両２０２の前輪であり、２０５，２０６は車両
２０２の後輪である。２０７は左前輪２０３の走行軌跡
であり、２０８は右前輪２０４の走行軌跡であり、２０
９は左後輪２０５の走行軌跡であり、２１０は右後輪２
０６の走行軌跡である。それぞれの走行軌跡は点Ｐを中
心にして一定の回転半径上にある。ここで回転加速度検
出手段１１としてこの実施例の車両位置算出装置は、車
体の中央部の左右に一対の加速度センサ２１１，２１２
を具備している。この加速度センサは周知のものでよ
く、その構成の詳細は省略する。図２に示された車両は
点Ｐを中心とする左回転運動によって点Ｐを中心とした
遠心力によって矢印で示されるａ１およびａ２の加速度
を生じる遠心力を受ける。加速度センサ２１１，２１２
はこの点Ｐ方向のａ1，ａ2の加速度を検出する。
【００２７】図３を参照して、図２のような左回転運動
をする車両に作用する遠心力による加速度について詳細
に説明する。車両２０２は点Ｐを中心にして矢印Ａの方
向に等回転半径の回転運動をするが、このときの車両２
０２の点Ｐを中心とした角速度をωとする。このとき、
当該車両２０２が前輪操舵式であるならば、前輪２０
３，２０４の向きによらず、後輪２０５，２０６を結ぶ
延長線上に、点Ｐは存在していることになる。ここで、
加速度センサ２１１，２１２は互いに一定距離ｄだけ離
して平行に設置されている。これら加速度センサ２１
１，２１２は、平行に設置されていれば、どの向きに設
置されてもよいのであるが、本実施例では加速度センサ
２１１，２１２は車両２０２の向きに直交する方向、つ
まり後輪２０５，２０６を結ぶ延長線と平行となる線上
に設置されている例が示されている。
をする車両に作用する遠心力による加速度について詳細
に説明する。車両２０２は点Ｐを中心にして矢印Ａの方
向に等回転半径の回転運動をするが、このときの車両２
０２の点Ｐを中心とした角速度をωとする。このとき、
当該車両２０２が前輪操舵式であるならば、前輪２０
３，２０４の向きによらず、後輪２０５，２０６を結ぶ
延長線上に、点Ｐは存在していることになる。ここで、
加速度センサ２１１，２１２は互いに一定距離ｄだけ離
して平行に設置されている。これら加速度センサ２１
１，２１２は、平行に設置されていれば、どの向きに設
置されてもよいのであるが、本実施例では加速度センサ
２１１，２１２は車両２０２の向きに直交する方向、つ
まり後輪２０５，２０６を結ぶ延長線と平行となる線上
に設置されている例が示されている。
【００２８】実際に加速度センサ２０２によって検出さ
れる加速度はａ1’，ａ2’として以下の計算式（１）
（２）で算出される。ただし、ａ1，ａ2に示されるベク
トルはその加速度ａ1，ａ2の方向とその大きさとが示さ
れている。また、θ1は、点Ｐと後輪２０５，２０６と
の間を結ぶ方向線Ｄ0と、点Ｐと加速度センサ２１１と
の間を結ぶ方向線Ｄ1とのなす角度であり、θ2は、その
方向線Ｄ0と、点Ｐと加速度センサ２１２との間を結ぶ
方向線Ｄ2とのなす角度である。
れる加速度はａ1’，ａ2’として以下の計算式（１）
（２）で算出される。ただし、ａ1，ａ2に示されるベク
トルはその加速度ａ1，ａ2の方向とその大きさとが示さ
れている。また、θ1は、点Ｐと後輪２０５，２０６と
の間を結ぶ方向線Ｄ0と、点Ｐと加速度センサ２１１と
の間を結ぶ方向線Ｄ1とのなす角度であり、θ2は、その
方向線Ｄ0と、点Ｐと加速度センサ２１２との間を結ぶ
方向線Ｄ2とのなす角度である。
【００２９】ａ1’＝ａ1cos θ1 ……（１）
ａ2’＝ａ2cos θ2 ……（２）
一方、角速度ωで回転する物体が、回転中心点Ｐから長
さＬだけ離れた地点で受ける遠心力により生じた加速度
ａは、以下の計算式（３）で算出される。
さＬだけ離れた地点で受ける遠心力により生じた加速度
ａは、以下の計算式（３）で算出される。
【００３０】ａ ＝ Ｌω2 ……（３）
したがって、前式（１）（２）のａ1’，ａ2’は、加速
度センサ２１１から点Ｐまでの距離をＬ1、加速度セン
サ２１２から点Ｐまでの距離をＬ2とすると、式（３）
から以下の式（４）（５）のように展開される。
度センサ２１１から点Ｐまでの距離をＬ1、加速度セン
サ２１２から点Ｐまでの距離をＬ2とすると、式（３）
から以下の式（４）（５）のように展開される。
【００３１】ａ1’＝Ｌ1ω2ａ1cos θ1 ……（４）
ａ2’＝Ｌ2ω2ａ2cos θ2 ……（５）
両式（４）（５）の差分からＬ1とＬ2とを消去するよう
に変形すると、 ａ1’−ａ2’＝（Ｌ1cosθ1−Ｌ2cosθ2）ω2 ……（６） となり、ここでＬ1＜Ｌ2、θ1＞θ2であって、Ｌ1cosθ
1−Ｌ2cosθ2＝−ｄとなるから、角速度ωは、絶対値を
とって式（７）（８）と算出される。
に変形すると、 ａ1’−ａ2’＝（Ｌ1cosθ1−Ｌ2cosθ2）ω2 ……（６） となり、ここでＬ1＜Ｌ2、θ1＞θ2であって、Ｌ1cosθ
1−Ｌ2cosθ2＝−ｄとなるから、角速度ωは、絶対値を
とって式（７）（８）と算出される。
【００３２】
ω2＝|ａ1’−ａ2’|／ｄ ……（７）
ω＝（|ａ1’−ａ2’|／ｄ）1/2 ……（８）
以上のような回転角速度ωの算出は回転角速度算出手段
１２によって行われる。回転角速度算出手段１２はその
算出のためにはａ1’，ａ2’と、ｄとを与えられる必要
があるが、その算出の際には内蔵のマイクロコンピュー
タ内のメモリには距離ｄのデータが与えられるようにす
れば、手段１２は上記式（８）の算出ができる。
１２によって行われる。回転角速度算出手段１２はその
算出のためにはａ1’，ａ2’と、ｄとを与えられる必要
があるが、その算出の際には内蔵のマイクロコンピュー
タ内のメモリには距離ｄのデータが与えられるようにす
れば、手段１２は上記式（８）の算出ができる。
【００３３】そして、回転角速度算出手段１２は、式
（８）から明らかなように、ωが絶対値化されてしまう
ので、回転角速度ωをその符号を付けて出力するには車
両２０２が左回転であるか右回転であるかの区別をしな
ければならない。この区別には移動速度算出手段１３の
出力を用いる。この区別をするための回転角速度算出手
段１２は、上記算出機能の他に図４のフローチャートを
参照して説明するような判定を行う機能と回転角速度に
符号を付けて出力する機能とを有している。
（８）から明らかなように、ωが絶対値化されてしまう
ので、回転角速度ωをその符号を付けて出力するには車
両２０２が左回転であるか右回転であるかの区別をしな
ければならない。この区別には移動速度算出手段１３の
出力を用いる。この区別をするための回転角速度算出手
段１２は、上記算出機能の他に図４のフローチャートを
参照して説明するような判定を行う機能と回転角速度に
符号を付けて出力する機能とを有している。
【００３４】ステップｎ１において、回転角速度算出手
段１２は、回転加速度検出手段１１の出力を用いて前式
（１）ないし（８）の計算により、絶対値化された回転
角速度ωを算出する。この回転角速度ωを算出したあ
と、ステップｎ２では、図３の加速度センサ２１１，２
１２への加速度が同図のように左向きのベクトルの場合
を正値としたとき、 ａ＝ａ1’＋ａ2’ ……（９） として、各加速度センサ２１１，２１２の回転加速度ａ
1，ａ2の合計値であるａが負（ａ＜０）の場合では回転
中心点Ｐは車両２０２の中心より左側に存在すると判定
し、正（ａ＞０）の場合では回転中心点Ｐは車両２０２
の中心より右側に存在すると判定する。
段１２は、回転加速度検出手段１１の出力を用いて前式
（１）ないし（８）の計算により、絶対値化された回転
角速度ωを算出する。この回転角速度ωを算出したあ
と、ステップｎ２では、図３の加速度センサ２１１，２
１２への加速度が同図のように左向きのベクトルの場合
を正値としたとき、 ａ＝ａ1’＋ａ2’ ……（９） として、各加速度センサ２１１，２１２の回転加速度ａ
1，ａ2の合計値であるａが負（ａ＜０）の場合では回転
中心点Ｐは車両２０２の中心より左側に存在すると判定
し、正（ａ＞０）の場合では回転中心点Ｐは車両２０２
の中心より右側に存在すると判定する。
【００３５】回転角速度算出手段１２は、ステップｎ２
でａ＝ａ1＋ａ2＜０であると判定した場合は回転中心点
Ｐが車両２０２の中心より左側であると判定してステッ
プｎ３に移行し、ａ＜０でないと判定した場合は回転中
心点Ｐが車両２０２の中心より右側であると判定してス
テップｎ４に移行する。なお、この実施例の場合では図
３のように回転中心点Ｐは車両２０２の中心より左側で
あるからステップｎ３に移行することになる。
でａ＝ａ1＋ａ2＜０であると判定した場合は回転中心点
Ｐが車両２０２の中心より左側であると判定してステッ
プｎ３に移行し、ａ＜０でないと判定した場合は回転中
心点Ｐが車両２０２の中心より右側であると判定してス
テップｎ４に移行する。なお、この実施例の場合では図
３のように回転中心点Ｐは車両２０２の中心より左側で
あるからステップｎ３に移行することになる。
【００３６】ステップｎ３では、回転中心点Ｐが車両２
０２の中心より左側であっても、車両２０２が前進して
いる場合はステップｎ５に移行して車両２０２は回転中
心点Ｐを中心として左回転に前進中であることを示すた
めに角速度ωを正の符号のままにして出力し、車両２０
２が前進していない場合つまり後退している場合はステ
ップｎ６に移行して車両２０２が回転中心点Ｐを中心と
して右回転に後退中であることを示すため角速度ωに負
の符号を付けて出力する。
０２の中心より左側であっても、車両２０２が前進して
いる場合はステップｎ５に移行して車両２０２は回転中
心点Ｐを中心として左回転に前進中であることを示すた
めに角速度ωを正の符号のままにして出力し、車両２０
２が前進していない場合つまり後退している場合はステ
ップｎ６に移行して車両２０２が回転中心点Ｐを中心と
して右回転に後退中であることを示すため角速度ωに負
の符号を付けて出力する。
【００３７】また、ステップｎ４では、回転中心点Ｐが
車両２０２の中心より右側であっても、車両２０２が前
進している場合はステップｎ６に移行して車両２０２は
右回転に前進中であることを示すため角速度ωに負の符
号を付けて出力し、車両２０２が後退している場合はス
テップｎ５に移行して車両２０２が左回転に後退中であ
ることを示すため角速度ωの符号をそのままにして出力
する。
車両２０２の中心より右側であっても、車両２０２が前
進している場合はステップｎ６に移行して車両２０２は
右回転に前進中であることを示すため角速度ωに負の符
号を付けて出力し、車両２０２が後退している場合はス
テップｎ５に移行して車両２０２が左回転に後退中であ
ることを示すため角速度ωの符号をそのままにして出力
する。
【００３８】ステップｎ３もｎ４も共に車両２０２が前
進しているか後退しているかの判定が必要であるが、こ
の判定をするために、回転角速度算出手段１２は、移動
速度検出手段１３である速度センサの検出出力を用い
る。このようにして、回転角速度算出手段１２は、車両
２０２が左回転中のときは符号が正の回転角速度ωを、
右回転中のときは符号が負の回転角速度ωを出力する。
進しているか後退しているかの判定が必要であるが、こ
の判定をするために、回転角速度算出手段１２は、移動
速度検出手段１３である速度センサの検出出力を用い
る。このようにして、回転角速度算出手段１２は、車両
２０２が左回転中のときは符号が正の回転角速度ωを、
右回転中のときは符号が負の回転角速度ωを出力する。
【００３９】次に、図５を参照して車両位置算出手段１
４について説明する。この車両位置算出手段１４は、回
転角速度算出手段１２と移動速度検出手段１３との出力
を用いて車両位置を算出する。この移動速度検出手段１
３は車輪とか車軸の回転数を計測する車速センサ等から
構成されているが、車両の前進／後退の区別機能も含ま
れており、例えば車速が正値なら前進、負値なら後退で
あることを示すデータを車両位置算出手段１４に与え
る。
４について説明する。この車両位置算出手段１４は、回
転角速度算出手段１２と移動速度検出手段１３との出力
を用いて車両位置を算出する。この移動速度検出手段１
３は車輪とか車軸の回転数を計測する車速センサ等から
構成されているが、車両の前進／後退の区別機能も含ま
れており、例えば車速が正値なら前進、負値なら後退で
あることを示すデータを車両位置算出手段１４に与え
る。
【００４０】車両位置算出手段１４では、移動速度検出
手段１３の速度センサの出力値ｖを一定時間ｔに渡り積
算することで車両の移動距離ｄＬを、回転角速度算出手
段１２の出力値ωを一定時間ｔに渡り積算することで車
両の回転角度ｄθを算出し、さらに車両の位置Ｐ（Ｘ．
Ｙ）、方位θを次の方法で算出する。
手段１３の速度センサの出力値ｖを一定時間ｔに渡り積
算することで車両の移動距離ｄＬを、回転角速度算出手
段１２の出力値ωを一定時間ｔに渡り積算することで車
両の回転角度ｄθを算出し、さらに車両の位置Ｐ（Ｘ．
Ｙ）、方位θを次の方法で算出する。
【００４１】すなわち、今回の車両位置と方位を算出す
るための直前（前回）の車両位置Ｐ0での座標を（Ｘ0，
Ｙ0）、車両方位をθ0とし、今回の車両の移動ベクトル
が移動距離ｄＬ、回転角度ｄθで表されたとすると、車
両位置算出手段１４は今回の車両の方位θ1および車両
位置Ｐ1の座標（Ｘ1，Ｙ1）を、以下の式に従って算出
する。車両位置算出手段１４はこの算出結果は車両の進
行に従って更新させていく。
るための直前（前回）の車両位置Ｐ0での座標を（Ｘ0，
Ｙ0）、車両方位をθ0とし、今回の車両の移動ベクトル
が移動距離ｄＬ、回転角度ｄθで表されたとすると、車
両位置算出手段１４は今回の車両の方位θ1および車両
位置Ｐ1の座標（Ｘ1，Ｙ1）を、以下の式に従って算出
する。車両位置算出手段１４はこの算出結果は車両の進
行に従って更新させていく。
【００４２】
θ1＝ｄθ0＋ｄθ ……（１０）
Ｘ1＝Ｘ0＋ｄＬｃos θ1 ……（１１）
Ｙ1＝Ｙ0＋ｄＬsin θ1 ……（１２）
したがって、本実施例の車両位置算出装置においては、
高価な角速度センサを用いずに、車両の位置・方位を正
確に算出できる。
高価な角速度センサを用いずに、車両の位置・方位を正
確に算出できる。
【００４３】
【発明の効果】以上のように本発明の回転角速度算出手
段によれば、安価な加速度センサを用いることによっ
て、高価な角速度センサを用いることなく回転角速度を
検出することができる。 また、本発明の車両位置算出装
置によれば、ＧＰＳによる車両位置算出装置のような電
波の受信環境の影響を受けることがないという効果を生
かしながら、高価な角速度センサを用いていないから車
載ナビゲーション装置のコスト低減できるという効果を
奏することができるうえ、安価な加速度センサを用いて
いるにもかかわらず車両の位置と方位とを算出すること
ができる。
段によれば、安価な加速度センサを用いることによっ
て、高価な角速度センサを用いることなく回転角速度を
検出することができる。 また、本発明の車両位置算出装
置によれば、ＧＰＳによる車両位置算出装置のような電
波の受信環境の影響を受けることがないという効果を生
かしながら、高価な角速度センサを用いていないから車
載ナビゲーション装置のコスト低減できるという効果を
奏することができるうえ、安価な加速度センサを用いて
いるにもかかわらず車両の位置と方位とを算出すること
ができる。
【図１】本発明の一実施例に係る車両位置算出装置のブ
ロック図である。
ロック図である。
【図２】前記装置が搭載される車両とその車両への加速
度センサの取り付け状態とを示すとともに、図１の回転
加速度検出手段と回転角速度算出手段と動作の説明に供
する車両の走行軌跡を示す図である。
度センサの取り付け状態とを示すとともに、図１の回転
加速度検出手段と回転角速度算出手段と動作の説明に供
する車両の走行軌跡を示す図である。
【図３】図２の車両を拡大して示し、車両の角速度の算
出の説明に供する図である。
出の説明に供する図である。
【図４】図１の装置において車両の角速度に関して該車
両の回転方向を判別するためのフローチャートである。
両の回転方向を判別するためのフローチャートである。
【図５】図１の車両位置算出手段による車両の位置・方
位との算出の説明に供する図である。
位との算出の説明に供する図である。
２０２ 車両
２０３，２０４ 前輪
２０５，２０６ 後輪
２１１， ２１２ 加速度センサ
Ｐ 回転中心点
─────────────────────────────────────────────────────
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
G08G 1/0969
G09B 29/10
Claims (7)
- 【請求項１】 少なくとも一対の加速度センサが互いに
一定の距離だけ離して平行となるように車両に設置さ
れ、前記車両の回転により発生する遠心力を前記加速度
センサを用いて加速度として検出する回転加速度検出手
段と、前記車両の進行方向への速度を検出する移動速度
検出手段とを具備し、前記一対の加速度センサの出力の
差と前記一対の加速度センサの設置間距離と前記移動速
度検出手段の出力とから前記車両の移動方向に対応した
前記車両の回転角速度を算出することを特徴とする回転
角速度算出装置。 - 【請求項２】 前記加速度センサは、前記車両の向きに
直交する方向に配置されていることを特徴とする請求項
１記載の回転角速度算出装置。 - 【請求項３】 少なくとも一対の加速度センサが互いに
一定の距離だけ離して平行となるように車両に設置さ
れ、前記車両の回転により発生する遠心力を前記加速度
センサを用いて加速度として検出する回転加速度検出手
段と、前記車両の進行方向への速度を検出する移動速度
検出手段と、前記一対の加速度センサの出力の差と前記
一対の加速度センサの設置間距離と前記移動速度検出手
段の出力とから前記車両の移動方向に対応した前記車両
の回転角速度を算出する回転角速度算出手段と、前記回
転角速度算出手段により得られた前記車両の回転角速度
と、前記移動速度検出手段により得られた前記車両の移
動速度とから前記車両の移動ベクトルを求めるととも
に、前記移動ベクトルを前記車両の直前の位置と方位と
に積算して今回の車両の位置と方位とを算出する車両位
置算出手段とを具備したことを特徴とする車両位置算出
装置。 - 【請求項４】 前記加速度センサは、前記車両の向きに
直交する方向に設置されていることを特徴とする請求項
３記載の車両位置算出装置。 - 【請求項５】 前記回転角速度算出手段がａ 1 , 、ａ 2 , を
それぞれの加速度センサが検出する前記平行方向への車
両加速度、dを両加速度センサ間の設置距離として、
（｜ａ 1 , −ａ 2 , ｜／d） 1/2 を前記回転角速度として算出
することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の
車両位置算出装置。 - 【請求項６】 前記回転角速度算出手段が、ａ 1 , ＋ａ 2 ,
が正であるときは前記回転中心点が前記車両の左側であ
り、負であるときは前記回転中心点が前記車 両の右側で
あると判定し、前記車両が前進中であるか否かによって
前記車両の回転方向に応じて前記絶対値で表されている
回転角速度の符号を正または負にすることを特徴とする
請求項５に記載の車両位置算出装置。 - 【請求項７】 前記車両位置算出手段が、前記移動速度
検出手段から前記車両の移動距離dＬ、前記回転角速度
算出手段の出力から前記車両の回転角度ｄθを算出し、
かつ、前回の車両位置の座標と方位とをそれぞれ
（Ｘ０、Ｙ０）、θ０としたときに、今回の車両位置の
座標（Ｘ１、Ｙ１）と方位θ０とを、Ｘ１＝Ｘ０＋dＬc
osθ１、Ｙ１＝Ｙ０＋dＬsinθ1と、θ1＝θ０＋dθと
の式に従って算出することを特徴とする請求項６に記載
の車両位置算出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1369295A JP3416694B2 (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 回転角速度算出装置および車両位置算出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1369295A JP3416694B2 (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 回転角速度算出装置および車両位置算出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08201074A JPH08201074A (ja) | 1996-08-09 |
| JP3416694B2 true JP3416694B2 (ja) | 2003-06-16 |
Family
ID=11840249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1369295A Expired - Fee Related JP3416694B2 (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 回転角速度算出装置および車両位置算出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3416694B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IL169408A (en) * | 2004-06-28 | 2010-02-17 | Northrop Grumman Corp | System for navigation redundancy |
| JP2007040763A (ja) * | 2005-08-01 | 2007-02-15 | Toyota Motor Corp | 加速度センサの補正装置 |
-
1995
- 1995-01-31 JP JP1369295A patent/JP3416694B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08201074A (ja) | 1996-08-09 |
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