JP3421706B2

JP3421706B2 - 車上測位装置

Info

Publication number: JP3421706B2
Application number: JP8304894A
Authority: JP
Inventors: 訪喜久諏; 川誠司石; 本知弘山; 上裕一村
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1994-04-21
Filing date: 1994-04-21
Publication date: 2003-06-30
Anticipated expiration: 2018-06-30
Also published as: JPH07294269A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車上測位装置に関し、
特にＧＰＳ（Global Positioning System）などの測位
衛星からの電波を利用して車輌上で自車輌の位置などを
測定する車上測位装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、特開昭６１−１３７００９号公
報及び特開昭６１−１６７８８６号公報に開示されてい
るように、ＧＰＳを利用した自動車用測位装置の技術が
従来より提案されており、既に実用化されている技術も
ある。

【０００３】ＧＰＳ衛星は、正確な時刻，軌道の関数，
及び情報の精度を示すデ−タを電波に乗せて所定のタイ
ミングで地上に送信している。時刻と軌道の関数から衛
星の位置を知ることができ、衛星の時刻と受信点での時
刻との差、即ち電波の伝搬遅延時間に基づいて、衛星か
ら受信点までの距離を知ることができる。互いに異なる
位置に存在する３つの衛星のそれぞれについて、衛星の
位置と衛星から受信点までの距離がわかれば、３元連立
方程式を解くことにより、未知数である受信点の３次元
位置を求めることができる。但し、通常、受信点の時刻
には比較的大きな誤差が含まれるので、受信点の時計の
誤差を補償するために、同時に４つの衛星の情報が必要
になる。また、受信点の高度がほとんど変化しないもの
と仮定すれば、３つの衛星の情報から、受信点の地表上
の二次元位置（例えば、緯度と経度）を求めることがで
きる。

【０００４】しかしながら、実際に存在するＧＰＳ衛星
の数は限られているし、自動車は、例えばトンネルの中
に入ったり、ビルによって電波が遮蔽される位置に移動
することも多いので、３つあるいは４つの衛星からの電
波を常時受信することは困難である。従って一般に、同
時に３つ以上の衛星からの電波が受信できなければ、位
置を測定することはできない。

【０００５】そこで、特開昭６１−１３７００９号公報
の技術では、光ファイバジャイロを用いて自車の方位変
化を検出するとともに、車速センサを用いて自車の移動
距離を検出し、これらの検出情報を補助的に利用して１
衛星からの電波しか受信できない場合でも、自車の位置
検出を可能にしている。また、特開昭６１−１６７８８
６号公報の技術では、自動車に搭載した磁気方位計と距
離計を補助的に用いることにより、２衛星からの電波し
か受信できない場合でも、自車の位置検出を可能にして
いる。

【０００６】従来は、自車位置の追跡には、３つあるい
は４つの衛星からの電波に基づいて自車位置を算出する
ＧＰＳ測位装置とジャイロおよび車速を用いて自車位置
を算出してＧＰＳ測位装置の自車位置を算出するジャイ
ロ測位装置が併用され、車両から見てＧＰＳ衛星数が足
らない場合あるいは電波受信ができないときジャイロ測
位装置が自車位置を補間する。ジャイロ測位装置による
自車位置の算出でも、少くとも基点位置が必要であり、
ＧＰＳ測位装置が先に適正に得た自車位置を基点位置と
するか、オペレ−タ（ドライバ）が自車位置を入力する
か、あるいは、ジャイロ測位装置が、数は不足するが電
波受信が可能なＧＰＳ衛星からの情報をも加えて自車位
置を算出する。この、ジャイロ測位装置がＧＰＳ衛星か
らの情報，ジャイロが検出する角速度（車両の方向変化
方向の回転角速度）および車速を用いる自車位置の算出
を以下、ハイブリッド測位と称す。このハイブリッド測
位の一態様を本発明者は特願平５−５７２８５号に提示
した。これに開示したハイブリッド測位の実施例におい
ては、自車位置を計算する際のパラメ−タに比較的大き
な誤差が含まれる可能性があり、特に、時間の経過に伴
なって誤差が増大する傾向があるので、予め定めたカル
マン（Ｋａｌｍａｎ）フィルタと呼ばれる最適フィルタ
の演算式を利用してその解を求め、自車位置を計算する
ことによって、発生する誤差の増大を抑制している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ＧＰＳ測位は推定誤差
が小さいが、解飛び（算出位置がそれまでに算出した位
置から不連続にかけ離れるエラ−）が発生することがあ
る。これが発生すると誤った測位デ−タを得ることにな
る。

【０００８】本発明は測位エラ−を低減することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の衛星か
らそれぞれ発射される時刻及び軌道の情報を受信し、そ
れらの情報に基づいて、自車位置を測定するＧＰＳ測位
手段(10〜12,16)，自車の回転角速度に応じた信号を出
力するジャイロ手段(14)，自車速度を算出する車速演算
手段(16)、および、前記ジャイロ手段(14)が出力する自
車の回転角速度及び前記車速演算手段(16)が算出する自
車速度(v)を用いて自車位置を計算するジャイロ測位手
段(16)、を備える車上測位装置において、ＧＰＳ測位手
段(10〜12,16)が測定した位置の変化速度(Δx,Δy)とジ
ャイロ測位手段(16)が計算した位置の変化速度(δx',δ
y')の偏差(Δx-δx',Δy-δy')に対応する評価値(|Δｘ
−δｘ'|，|Δｙ−δｙ'|)を算出し、車速演算手段(16)
が算出する自車速度(v)が所定低速値(5Km/h)未満の間の
ＧＰＳ測位手段(10〜12,16)が測定した位置の変化量
（ＭＶx，ＭＶy)を評価値(|Δｘ−δｘ'|，|Δｙ−δ
ｙ'|)に算入する手段(16)、および、該評価値が所定値
(Ｘｊ＋ＥH，Ｙｊ＋ＥH)より小さいときはＧＰＳ測位手
段(10〜12,16)が測定した位置情報(GPS測位解)を、大き
いときはジャイロ測位手段(16)が算出した位置情報を出
力する選択手段(16)、を備えることを特徴とする。

【００１０】なお上記括弧内に示した記号等は、後述す
る実施例中の対応要素又は対応事項の符号を参考までに
示したものであるが、本発明の各構成要素は実施例中の
具体的な要素のみに限定されるものではない。

【００１１】

【作用】ＧＰＳ測位で解飛びが発生すると、その時点
に、ＧＰＳ測位手段(10〜12,16)が測定した位置の変化
速度(Δx,Δy)が大きな値となり、上記偏差(Δx-δx',
Δy-δy')が同じく大きな値となって、評価値(|Δｘ−
δｘ'|，|Δｙ−δｙ'|)が増大する。これにより、該評
価値が所定値(Ｘｊ＋ＥH，Ｙｊ＋ＥH)より大きくなっ
て、これに応じて選択手段(16)が、ジャイロ測位手段(1
6)が算出した位置情報を出力する。ＧＰＳ測位で解飛び
が発生していないときには、ＧＰＳ測位手段(10〜12,1
6)が測定した位置の変化速度(Δx,Δy)が定常的な小さ
な値であるので上記偏差(Δx-δx',Δy-δy')は小さ
く、評価値(|Δｘ−δｘ'|，|Δｙ−δｙ'|)は小さい。
これにより、該評価値は所定値(Ｘｊ＋ＥH，Ｙｊ＋ＥH)
より小さく選択手段(16)は、ＧＰＳ測位手段(10〜12,1
6)が算出した位置情報(GPS測位解)を出力する。

【００１２】ＧＰＳ測位で解飛びが発生していないとき
はその測位デ−タの推定誤差が小さく、自動的に、高精
度の測位デ−タ(GPS測位解)が選択されて出力される。
ＧＰＳ測位の信頼性が低い解飛びが発生した場合には、
それが自動的に検出されてジャイロ測位手段(16)が算出
した位置情報(複合測位解)が選択され出力されるので、
出力デ−タの信頼性が高い。

【００１４】これにより、例えばＧＰＳ測位解を選択出
力している状態で車両が停止し、停止中にＧＰＳ測位解
がゆっくりとずれて行く場合、評価値内の（ＭＶx，Ｍ
Ｖy)が増大し、評価値が所定値(Ｘｊ＋ＥH，Ｙｊ＋ＥH)
より大きくなった時点に、これに応じて選択手段(16)
が、ジャイロ測位手段(16)が算出した位置情報を出力す
る。車両停止の場合は、ジャイロ測位手段(16)による測
位解の方が信頼性が高いので、車両停止時の出力デ−タ
の信頼性が高い。

【００１５】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

【００１６】

【実施例】本発明の一実施例の装置全体の構成を図１に
示す。図１を参照して説明する。この装置は、地上を走
る自動車に搭載されており、受信アンテナ１０，ＧＰＳ
受信機１１，ＧＰＳ復調器１２，表示装置１３，圧電振
動ジャイロ１４，高度センサ１５及びＧＰＳ情報処理ユ
ニット１６を備えている。ＧＰＳの各衛星から送られる
１．５７５４２ＧＨｚの電波が、受信アンテナ１０を介
してＧＰＳ受信機１１で受信され、電波に乗った情報、
即ち衛星の軌道を示す関数，時刻，及び情報の精度を示
すコ−ドがＧＰＳ復調器１２で復調され、ＧＰＳ情報処
理ユニット１６に入力される。ＧＰＳ情報処理ユニット
１６は、基本的には、ＧＰＳ衛星から送られる情報に基
づいて、自車の位置を示す情報（緯度，経度，高度）を
生成し、その情報を表示装置１３に出力する。受信アン
テナ１０，ＧＰＳ受信機１１，ＧＰＳ復調器１２及び表
示装置１３の基本的な構成、ならびにＧＰＳ情報処理ユ
ニット１６の基本的な動作は、既に市販されている公知
の装置の各構成要素と同様である。

【００１７】同時に４個のＧＰＳ衛星からの電波を受信
できる場合には、その電波に乗った情報のみを計算する
ことによって、自車位置を正確に求めることができる
が、使用できるＧＰＳ衛星の数が不足する場合には、通
常は自車位置を計算することができない。ＧＰＳ衛星の
数が不足する場合にも自車位置の計算を可能にするため
に、この実施例では、圧電振動ジャイロ１４及び高度セ
ンサ１５が特別に備わっており、それらが検出した信号
が、ＧＰＳ情報処理ユニット１６に入力される。またこ
の例では、車速を算出するために、車軸の所定小角度の
回転につき１パルス発生される車速同期パルスＰｖがＧ
ＰＳ情報処理ユニット１６に入力される。圧電振動ジャ
イロ１４は、車上に固定配置されており、１つの軸（自
動車の垂直軸）を中心とする回転角速度ωに比例したレ
ベルのアナログ信号を出力する。高度センサ１５は、気
圧の変化、即ち高度変化に応じてレベルが変化するアナ
ログ信号を出力する。

【００１８】ＧＰＳ情報処理ユニット１６は、コンピュ
−タシステムであり、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）１
６ａ，ＲＡＭ１６ｂ，ＲＯＭ１６ｃ，Ｉ／Ｏポ−ト１６
ｄ，Ａ／Ｄ変換器１６ｅ，タイマ１６ｆ及び割込制御回
路１６ｇを備えている。圧電振動ジャイロ１４及び高度
センサ１５が出力する信号は、アナログ信号なので、Ａ
／Ｄ変換器１６ｅを介してＣＰＵ１６ａに入力される。
車速同期パルスＰｖはＣＰＵ１６ａのパルス割込ポ−ト
に入力される。ＧＰＳ復調器１２が出力する情報は、デ
ジタル信号なので、Ｉ／Ｏポ−ト１６ｄを介してＣＰＵ
１６ａに入力される。ＣＰＵ１６ａが生成した位置情報
（緯度，経度，高度）は、Ｉ／Ｏポ−ト１６ｄを介して
表示装置１３に送信される。

【００１９】ＧＰＳ情報処理ユニット１６の機能上の構
成（処理の内容）の概略を図２に示す。図２を参照して
説明する。ＧＰＳ復調器１２から出力される受信デ−タ
ＳＢ、即ち各衛星の軌道を示す関数，時刻，及び精度を
示すコ−ドが、ＧＰＳデ−タ生成演算１０１に入力され
る。ＧＰＳデ−タ生成演算１０１では、受信デ−タＳＢ
からデ−タＳＣを生成する。デ−タＳＣは、ＧＰＳ独立
測位演算１０２及び複合測位演算１０３に入力される。
同時に３又は４個以上のＧＰＳ衛星の情報を受信できる
時には、ＧＰＳ独立測位演算１０２の実行によって、位
置情報（緯度，経度，高度）ＳＪが生成され、利用でき
る衛星数が不足する場合には、複合測位演算１０３の実
行によって、位置情報（緯度，経度，高度）ＳＪが生成
される。生成した位置情報は、出力デ−タとして表示装
置１３に送信される。また、位置情報ＳＪはＧＰＳデ−
タ生成演算１０１にフィ−ドバックされ、次回の演算の
際に利用される。

【００２０】複合測位演算１０３では、ＧＰＳデ−タ生
成演算１０１から出力されるデ−タＳＣの他に、方位角
演算１０４の出力デ−タＳＩ，高度演算１０５の出力デ
−タＳＤ，及び自車速度ｖを使用して計算を実行する。
方位角演算１０４では、圧電振動ジャイロ１４によって
得られる回転角速度デ−タＳＨに基づいて、自車の進行
方向を示す方位角ＳＩを求める。また、方位角演算１０
４では、ＧＰＳ独立測位演算１０２の結果得られる方位
デ−タＳＧを利用して、方位角の修正を実行する。高度
演算１０５では、高度センサ１５によって得られる検出
高度デ−タＳＦと、ＧＰＳ独立測位演算１０２の結果得
られる高度デ−タＳＥから、必要な高度情報ＳＤを生成
する。

【００２１】ＧＰＳ情報処理ユニット１６のＣＰＵ１６
ａの動作の概略を図３に示す。図３を参照してＣＰＵ１
６ａの動作を説明する。電源がオンすると、まずステッ
プ２１で初期化を実行する。即ち、出力ポ−トのクリ
ア，メモリのクリア，各種パラメ−タの初期化，割込み
動作のモ−ドセット，タイマのモ−ドセット等を実行す
る。ステップ２１が終了すると、所定のタイミングにな
る毎に、ステップ２２から２３に進み、各種処理を実行
する。ここで、車速ｖの算出を、図２４を参照して説明
する。ＣＰＵ１６ａは、上述の初期化で、車速演算周期
を定める計時タイマをスタ−トしてパルス割込を許可
し、車速同期パルスＰｖが１パルス到来す度に、パルス
カウントレジスタＰｎのデ−タを１インクレメントする
（図２４の（ａ）のステップＳ３０１）。計時タイマが
タイムオ−バすると、図２４の（ｂ）に示すタイマ割込
ＴＭＩＮＴを実行して、まず計時タイマを再スタ−トし
（Ｓ３０１）、パルスカウントレジスタＰｎのデ−タと
計時タイマの時限デ−タから車速ｖを算出して車速レジ
スタｖに格納し（Ｓ３１２）、そしてパルスカウントレ
ジスタＰｎをクリアする（Ｓ３１３）。図２４の（ａ）
に示すパルス割込ＰＶＩＮＴが同期パルスＰｖが１パル
ス到来する毎に実行され、かつ図２４の（ｂ）に示すタ
イマ割込（ＴＭＩＮＴ）が所定周期（計時タイマの時限
周期）で実行されることにより、車速レジスタｖには、
常時最新の車速ｖを示すデ−タが格納されていることに
なる。ＣＰＵ１６ａは、車速デ−タが必要なときには車
速レジスタｖのデ−タを利用する。

【００２２】ステップ２３では、最新の受信デ−タＳＢ
を入力する。次のステップ２４では、受信デ−タＳＢに
基づいて、ＧＰＳデ−タ生成演算（図２の１０１に対
応）を実行する。次のステップ２５では、その時の自車
高度を求め、次のステップ２６では、その時の自車の進
行方向（方位）を求める。

【００２３】そして、３以上の衛星からの信号を同時に
受信できる時には、ステップ２８から２９に進み、そう
でなければ、即ち利用できる衛星の数が２以下の場合に
はステップ２８から３２に進む。ステップ２９ではＧＰ
Ｓ独立測位演算（図２の１０２に対応）を実行する。
「ＧＰＳ独立測位演算」２９では、次の第（１）式又は
第（２）式の航法方程式を解くことにより、未知数Δ
ｘ’，Δｙ’，Δｚ’及びｃΔｔを求める。

【００２４】

【数１】

【００２５】そして次のステップ３０では、高度（Ｓ
Ｄ）を求める時に（ステップ２５の計算時に）使用され
る各種パラメ−タを、ステップ２９の計算結果を利用し
て補正する。更に次のステップ３１では、方位角（Ｓ
Ｉ）を求める時に（ステップ２６の計算時に）使用され
る各種パラメ−タを、ステップ２９の計算結果を利用し
て補正する。利用できる衛星の数が２以下の場合には、
ステップ３２で、誤差レジスタＥ１に最大値をストアす
る。

【００２６】ステップ３３では、１つ以上の衛星からの
信号が受信できるか否かを調べ、受信できる場合にはス
テップ３４に進んで複合測位演算（図２の１０３に対
応）を実行する。例えば自動車がトンネル内を走行する
場合のように、利用できる衛星が全く存在しない時に
は、ステップ３５を実行し、誤差レジスタＥ２に最大値
をストアする。

【００２７】次のステップ３６では、ステップ２９のＧ
ＰＳ独立測位演算を実行した時に検出された誤差をレジ
スタＥ１にストアし、次のステップ３７では、ステップ
３４の複合測位演算を実行した時に検出された誤差をレ
ジスタＥ２にストアする。そして、続くステップ３８の
「測位解出力」（図２のブロック１０７）では、ＧＰＳ
独立測位演算（２９）によって計算された結果（位置情
報）又は複合測位演算（３４）によって計算された結果
（位置情報）を選択してＳＪとして出力する。この「測
位解出力」３８の内容は、図２５〜図３０を参照して後
述する。また出力デ−タＳＪは、次回の計算のためにフ
ィ−ドバックされる。

【００２８】以上の動作が繰り返し実行される。この実
施例では、位置情報を計算する周期は１秒になってい
る。但し、圧電振動ジャイロ１４の出力信号のサンプリ
ング及びそれに関連する計算，高度センサの出力信号の
サンプリング等の処理は、それぞれタイマ割込みによっ
て比較的短い周期で繰り返し実行される。例えば圧電振
動ジャイロの出力信号は、２０ｍsec 毎にサンプリング
される。

【００２９】この実施例では、３個以上の衛星を利用で
きる時であっても、ＧＰＳ独立測位演算（２９）を実行
し、更に複合測位演算（３４）を実行している。通常、
ＧＰＳ独立測位演算によって正確な自車位置を求めるこ
とができるが、例えば３個の中の１つのＧＰＳ衛星が送
信する情報の精度が低いと、ＧＰＳ独立測位演算の結果
に大きな誤差（例えば解飛び）が発生する。そこで、ジ
ャイロ測位手段の測位解を利用してこの誤差の発生を検
知し、その場合にはジャイロ測位手段の測位解を出力す
る。これは内容を後述する「測位解出力」３８で行な
う。

【００３０】図３の複合測位演算（３４）の内容を図４
に示す。図４を参照して説明する。まずステップＳ４１
で測定値を入力し、次のステップＳ４２で航法方程式を
決定する。即ち、図５に示すように、使用できる衛星の
数が１の時には、ステップＳ５２に示す方程式を使用
し、使用できる衛星の数が２の時には、ステップＳ５３
に示す方程式を使用する。

【００３１】これらの方程式において、Δｘ’，Δｙ及
びΔｚ’は自車の前回測位位置から現在までの各軸方向
移動距離（未知数）であり、Δｔは装置の時計誤差（未
知数）、ｃは光速である。また、ｌ_i’，ｍ_i’及び
ｎ_i’は自車から見たｉ番目の衛星の方向を示す方向余
弦であり、各衛星の送信デ−タに基づいて求められる。
またδｘ’及びδｙ’は、自車の各軸方向の移動量であ
る。Δｌ_i’は、自車の位置からｉ番目の衛星までの距
離の前回計算時から現在までの変化量であり、各衛星の
送信デ−タに基づいて求められる。各パラメ−タを計算
する方法については、後で詳細に説明する。

【００３２】この実施例では、航法方程式の未知数を求
める際の誤差を小さくするために、カルマンフィルタと
呼ばれる最適フィルタの演算を実行する。即ち、この実
施例では、ある時点のベクトルＸｉが、ジャイロ測位手
段の測位結果によって次の時点のベクトルＸ_i+1に変化
するものと考える。ベクトルＸｉはΔｘ，Δｙ，Δｚ及
びｃΔｔで表わされる。図４のステップＳ４３では、ジ
ャイロ測位手段の測位結果をベクトルＸ_i+1にセットす
る。また次のステップＳ４４では、各測定値の誤差を示
す測定誤差推定行列を決定する。この行列の内容は、図
７に示されている。更に次のステップＳ４５では、物理
モデルの誤差を示す行列を決定する。この行列の内容は
図８に示されている。

【００３３】ステップＳ４６では、複合測位演算（３
４）の計算回数を示すカウンタｉの内容が０か否か、即
ち初回の計算か否かを識別する。ｉ＝０なら、次のステ
ップＳ４７で、初期値をレジスタにセットする。即ち、
ＧＰＳ独立測位演算（２９）によって求められた最新の
演算結果（計算により求めたΔｘ，Δｙ，Δｚ，ｃΔｔ
と、それらの各々に含まれる予想誤差）を所定のレジス
タにストアする。また、ステップＳ４６でｉが１以上な
ら、次のステップＳ４８で、前回の複合測位演算（３
４）で求められた演算結果（計算により求めたΔｘ，Δ
ｙ，Δｚ，ｃΔｔと、それらの各々に含まれる予想誤
差）を所定のレジスタにストアする。

【００３４】そして次のステップＳ４９で、測定値をカ
ルマンフィルタの計算式に代入し、計算式の解（最適推
定値とその誤差）を求める。具体的には、図９に示すス
テップＳ９１の計算式に、航法方程式の各行列，物理モ
デル行列，測定誤差推定行列，及び物理モデル誤差行列
を代入しそれの計算を実施することによって、解が得ら
れる。

【００３５】航法方程式の各行列に代入するパラメ−タ
は、図２０に示す処理を実行することによって求められ
る。まずステップＳ２０１では、ｉ番目の衛星の位置を
示す各軸方向の座標Ｓｘｉ，Ｓｙｉ及びＳｚｉ（地心系
座標：地球の中心を基準とする座標系）を入力する。こ
の値は、衛星が送信する軌道の関数と時刻とから求めで
は、自車からｉ番目の衛星を見た方向を示す方向余弦ｌ
_i，ｍ_i及びｎ_iを求める。

【００３６】ｌ_i＝（Ｕｘ０−Ｓｘｉ）／ｒｉｍ_i＝（Ｕｙ０−Ｓｙｉ）／ｒｉｎ_i＝（Ｕｚ０−Ｓｚｉ）／ｒｉまた、航法方程式（図５参照）では地表系座標の方向余
弦を使用するので、次のステップＳ２０７で座標変換を
実施し、地心系の方向余弦ｌ_i，ｍ_i及びｎ_iから地表系
の方向余弦ｌ_i’，ｍ_i’及びｎ_i’を生成する。この座
標変換の処理は、図２１に示されている。

【００３７】次のステップＳ２０８では、前回の計算時
から現在までの自車の移動量δｘ’及びδｙ’を求め
る。この処理の内容が図２２に示されている。図２２を
参照して説明する。ステップＳ２２１では、車速ｖ（車
速レジスタｖのデ−タ）とジャイロの検出角速度に基づ
いた車両進行方向（角速度の積分値）から、ｘ，ｙ軸方
向の速度成分ｖｘおよびｖｙを算出する。次のステップ
Ｓ２２２では、速度成分ｖｘ及びｖｙと時間δｔから自
車の各軸方向移動量δｘ’及びδｙ’を求める。再び図
２０を参照して説明する。ステップＳ２０９では、自車
の位置とｉ番目の衛星の位置との距離ｒｉ（疑似レンジ
と呼ぶ）の前回計算時から現在までの変化を計算し、そ
の結果をΔｌ_iとする。

【００３８】図３のステップ２６で実行される、自車方
位角演算処理の内容を図１０に示し、図３のステップ３
１で実行される、方位角係数補正処理の内容を図１１に
示す。まず図１０を参照して自車方位角演算処理を説明
する。

【００３９】まずステップ１０１では、サンプリングさ
れた角速度ωの積分を実行する。実際には、２０ｍsec
毎に発生するタイマ割込みに同期して、角速度信号のＡ
／Ｄ変換出力ＡＤ_Gをサンプリングし、係数ＡＤｃ及び
ＡＤαを用いて計算した結果を積分し、角度変化θ_Gを
求める。

【００４０】基準方位ψref が有効である時には、ステ
ップＳ１０２からＳ１０３に進み、その時の方位角ψを
算出する。即ち、ψref ＋αθ_G’＋θo'の計算結果を
方位角ψとする。また次のステップＳ１０４では、現在
の方位角ψを新しい基準方位ψref とする。

【００４１】方位角ψの予想誤差が上限である場合、つ
まり正しい方位角が計算できていない時には、ステップ
Ｓ１０５からＳ１０６に進み、方位角の予想誤差を示す
レジスタに最大値をストアし、基準方位無効フラグをセ
ットし、補正回数カウンタをクリアする。

【００４２】次に、図１１を参照して方位角係数補正処
理を説明する。この実施例では、４種類の補正モ−ドを
有しており、その時のモ−ドレジスタＭＤの内容に応じ
て、ψ０モ−ド処理，ψ１モ−ド処理，ψ２モ−ド処
理，又はψ３モ−ド処理が実行される。また「数値補
正」の指示がある時には、ステップＳ１１９からＳ１１
Ａに進む。ステップＳ１１Ａでは、ＧＰＳ独立測位演算
の結果得られた方位角デ−タψGPSを利用して、ジャイ
ロの出力に基づいて計算された方位角デ−タψｇを補正
する。但し、方位角デ−タψGPSにはｔ秒の時間遅れが
あるので、比較する方位角デ−タψｇにはｔ秒前のもの
を使用する。即ち、同一時点における２種類の方位角デ
−タの差分ψGPS(-t)−ψｇ(-t)を方位誤差Δψｇとみ
なし、方位誤差Δψｇを現在の方位角デ−タψｇに加算
してそれを補正する。過去の方位角デ−タψｇが参照で
きるように、この実施例では、０．１秒毎に方位角デ−
タψｇの算出を実行するとともに、過去数秒間のそれら
の方位角デ−タψｇをメモリに保持している。次のステ
ップＳ１１Ｂでは、基準方位ψref に補正後の現在の方
位角デ−タψｇをストアし、続くステップＳ１１Ｃで
は、基準方位有効フラグをセットする。

【００４３】図１１のψ０モ−ド処理の内容を図１２に
示し、ψ１モ−ド処理の内容を図１３に示し、ψ２モ−
ド処理の内容を図１４に示し、ψ３モ−ド処理の内容を
図１５及び図１６に示す。まず図１２を参照してψ０モ
−ド処理を説明する。最初のステップＳ１２１では、図
示しない遅延処理により、ＧＰＳ独立測位演算の結果得
られた最新の方位角デ−タψGPSの時間遅れに相当する
ｔ秒前の方位角デ−タψｇ(-t)が存在しているか否かを
調べる。方位角デ−タψｇ(-t)が存在する時には、次に
ステップＳ１２２に進み、車速ｖを予め定めたしきい値
Ｖ１min と比較し、ｖ＞Ｖ１min なら次にステップＳ１
２３に進む。即ち、ＧＰＳ独立測位演算によって得られ
る解の方位誤差は、arctan（0.72／(ｖ＋0.72)）で表わ
され、車速ｖが低い時には大きくなるので、誤差が小さ
い時、つまり車速ｖがＶ１min より大きい時に、方位角
デ−タψGPSが有効であるとみなす。

【００４４】ステップＳ１２３では、最新の方位角デ−
タψGPSをレジスタψ０にストアし、次のステップＳ１
２４では、モ−ドレジスタＭＤに１をセットし、次のス
テップＳ１２５では、時間レジスタＴψをクリアし、次
のステップＳ１２６では、カウンタcountψ0をクリアす
る。モ−ドレジスタＭＤに１がセットされると、次回は
ψ１モ−ドに移行する。

【００４５】図１３を参照してψ１モ−ド処理を説明す
る。最初のステップＳ１３１では、カウンタcountψ１
をインクリメント（＋１）する。次のステップＳ１３２
では、ＧＰＳ独立測位演算の結果得られた最新の方位角
デ−タψGPSの時間遅れに相当するｔ秒前の方位角デ−
タψｇ(-t)が存在しているか否かを調べる。方位角デ−
タψｇ(-t)が存在する時には、次にステップＳ１３３に
進み、車速ｖを予め定めたしきい値Ｖ１min と比較し、
ｖ＞Ｖ１min なら次にステップＳ１３４に進む。ステッ
プＳ１３４では、Ｔψとカウンタcountψ１を比較し、
両者が一致する時には次にステップＳ１３５に進む。

【００４６】ステップＳ１３５では、自車の方位が安定
しているか否かを調べる。即ち、ψ０モ−ドで検出した
ψ０と最新の方位角デ−タψGPSとの差分をそれらが検
出された時間間隔Ｔ（０）で割って求めた方位角の変化
率を、上限値ΔψGPSmax と比較し、変化率＜上限値で
あると次のステップＳ１３７に進む。ステップＳ１３７
では、更にカウンタcountψ１が所定値Ｃψ10ＯＫにな
ったか否かを調べる。なおｄ_GPS_0はψ０の時間遅れ、
ｄ_GPS_1は最新のψGPSの時間遅れである。自車の方位
が安定すると、ステップＳ１３８に進む。

【００４７】ステップＳ１３８では、数値補正フラグ
（数値補正指示）をセットし、スタンドアロ−ンタイマ
（方位デ−タが補正を受けなかった時間を計数する）Ｔ
Ａをクリアする。次のステップＳ１３９では、最新の方
位角デ−タψGPSをレジスタψ１にストアし、次のステ
ップＳ１３Ａでは最新の方位角デ−タψGPSと時間的に
一致する過去のジャイロの方位角デ−タをメモリから読
み出し、レジスタψ１raw にストアする。

【００４８】ステップＳ１３Ｂでは、モ−ドレジスタＭ
Ｄに２をセットし、時間レジスタＴψをクリアし、カウ
ンタcountψ1及びcountψ2をクリアする。モ−ドレジス
タＭＤに２がセットされると、次回はψ２モ−ドに移行
する。また、ステップＳ１３２，Ｓ１３３，Ｓ１３４，
又はＳ１３５の条件を満たさない時には、ステップＳ１
３６でモ−ドレジスタＭＤがクリアされるので、次回
は、再びψ０モ−ドに戻る。

【００４９】次に、図１４を参照してψ２モ−ド処理を
説明する。最初のステップＳ１４１では、カウンタcoun
tψ２をインクリメント（＋１）する。次のステップＳ
１４２では、ＧＰＳ独立測位演算の結果得られた最新の
方位角デ−タψGPSの時間遅れに相当するｔ秒前の方位
角デ−タψｇ(-t)が存在しているか否かを調べる。方位
角デ−タψｇ(-t)が存在する時には、次にステップＳ１
４３に進み、車速ｖを予め定めたしきい値Ｖ１min と比
較し、ｖ＞Ｖ１min なら次にステップＳ１４４に進む。
ステップＳ１４４では、カウンタcountψ２をチェック
し、countψ２＞１なら次にステップＳ１４５に進み、
そうでなければ、ステップＳ１４６で、最新の方位角デ
−タψGPSをψ２にストアし、ステップＳ１４８に進
む。

【００５０】ステップＳ１４５では、自車の方位が安定
しているか否かを調べる。即ち、ψ１モ−ドで検出した
ψ１と最新の方位角デ−タψGPSとの差分をそれらが検
出された時間間隔Ｔ（１）で割って求めた方位角の変化
率を、上限値ΔψGPSmax と比較し、変化率＜上限値で
あると次のステップＳ１４８に進む。ステップＳ１４８
では、更にカウンタcountψ２が所定値Ｃψ２ＯＫにな
ったか否かを調べる。なおｄ_GPS_1はψ１の時間遅れ、
ｄ_GPS_2は最新のψGPSの時間遅れである。自車の方位
が安定すると、ステップＳ１４９に進む。

【００５１】ステップＳ１４９では、まず、数値補正フ
ラグ（数値補正指示）をセットし、スタンドアロ−ンタ
イマＴＡをクリアする。次に、最新の方位角デ−タψGP
Sをレジスタψ２にストアし、更に、最新の方位角デ−
タψGPSと時間的に一致する過去のジャイロの方位角デ
−タをメモリから読み出し、レジスタψ２raw にストア
する。

【００５２】次のステップＳ１４Ａでは、Ａ／Ｄ変換係
数補正及び逐次近似の処理に備えて、必要なパラメ−タ
を計算する。即ち、方位角デ−タψ２とψ１との差分を
それらが検出された時間間隔Ｔ２１で割った結果をθｃ
2にストアし、方位角デ−タψ２rawとψ１rawとの差分
をそれらが検出された時間間隔Ｔ２１で割った結果をθ
ｇ2にストアする。

【００５３】次のステップＳ１４Ｂでは、モ−ドレジス
タＭＤに３をセットし、時間レジスタＴψをクリアし、
カウンタcountψ2及びcountψ3をクリアする。モ−ドレ
ジスタＭＤに３がセットされると、次回はψ３モ−ドに
移行する。また、ステップＳ１４２，Ｓ１４３，又はＳ
１４５の条件を満たさない時には、ステップＳ１４７で
カウンタcountψ2がクリアされる。

【００５４】次に、図１５を参照してψ３モ−ド処理を
説明する。最初のステップＳ１５１では、カウンタcoun
tψ３をインクリメント（＋１）する。次のステップＳ
１５２では、ＧＰＳ独立測位演算の結果得られた最新の
方位角デ−タψGPSの時間遅れに相当するｔ秒前の方位
角デ−タψｇ(-t)が存在しているか否かを調べる。方位
角デ−タψｇ(-t)が存在する時には、次にステップＳ１
５３に進み、車速ｖを予め定めたしきい値Ｖ１min と比
較し、ｖ＞Ｖ１min なら次にステップＳ１５４に進む。
ステップＳ１５４では、カウンタcountψ３をチェック
し、countψ３＞１なら次にステップＳ１５５に進み、
そうでなければ、ステップＳ１５６で、最新の方位角デ
−タψGPSをψ３にストアし、ステップＳ１５８に進
む。

【００５５】ステップＳ１５５では、自車の方位が安定
しているか否かを調べる。即ち、ψ２モ−ドで検出した
ψ２と最新の方位角デ−タψGPSとの差分をそれらが検
出された時間間隔Ｔ（２）で割って求めた方位角の変化
率を、上限値ΔψGPSmax と比較し、変化率＜上限値で
あると次のステップＳ１５８に進む。ステップＳ１５８
では、更にカウンタcountψ３が所定値Ｃψ３ＯＫにな
ったか否かを調べる。なおｄ_GPS_2はψ２の時間遅れ、
ｄ_GPS_3は最新のψGPSの時間遅れである。自車の方位
が安定すると、ステップＳ１５９に進む。

【００５６】次のステップＳ１５Ａでは、Ａ／Ｄ変換係
数補正及び逐次近似の処理に備えて、必要なパラメ−タ
を計算する。即ち、方位角デ−タψ３とψ２との差分を
それらが検出された時間間隔Ｔ３２で割った結果をθｃ
3にストアし、方位角デ−タψ３rawとψ２rawとの差分
をそれらが検出された時間間隔Ｔ３２で割った結果をθ
ｇ3にストアする。

【００５７】次のステップＳ１５Ｂでは、θｃ3とθｃ2
との差分を下限値Δｃmin と比較し、｜θｃ3−θｃ2｜
＜下限値ならステップＳ１５Ｃに進み、そうでなければ
図１６のステップＳ１６１に進む。

【００５８】ステップＳ１５Ｃでは、更に、｜Δψｇ｜
＞ΔＡＤαｃmin（下限値）の条件,θｃ3＜Δｃminの条
件，及びＴ３２＜Ｔω0max（上限値）の条件を調べ、全
ての条件が満足される時には、ステップＳ１５Ｄで「ゼ
ロω補正」を実行する。

【００５９】図１６を参照すると、ステップＳ１６１で
は｜θｇ3−θｇ2｜＜Δｒmax の条件を調べ、ステップ
Ｓ１６２では｜θｇ3−θｇ2｜＞Δｒmin の条件を調
べ、ステップＳ１６３では｜θｃ3−θｃ2｜＜Δｃmax
の条件を調べ、ステップＳ１６４では｜Δψｇ｜＞ＡＤ
αｃmin の条件を調べる。ステップＳ１６１，Ｓ１６２
及びＳ１６３の全ての条件が満たされると、ステップＳ
１６４の条件の識別結果に応じて、Ａ／Ｄ変換係数補正
モ−ドと逐次近似補正モ−ドのいずれかを選択する。

【００６０】即ち、｜Δψｇ｜＞ＡＤαｃmin であれば
Ａ／Ｄ変換係数補正モ−ドを選択し、そうでなければ逐
次近似補正モ−ドを選択する。Ａ／Ｄ変換係数補正モ−
ドの時に｜Δψｇ｜≦ＡＤαｃmin になった時には、ス
テップＳ１６９からＳ１６Ｂに進んで、逐次近似補正モ
−ドを選択するようにフラグをセットする。また、逐次
近似補正モ−ドの時に｜Δψｇ｜＞ＡＤαｃmin になっ
た時には、ステップＳ１６５からＳ１６６に進み、Ａ／
Ｄ変換係数補正モ−ドを選択するようにフラグをセット
し、更に次のステップＳ１６７でパラメ−タ（逐次近似
回数，前回の解）を初期化する。

【００６１】そして、逐次近似補正モ−ドの時には、ス
テップＳ１６９からＳ１６Ａに進んで、「逐次近似」処
理を実行し、Ａ／Ｄ変換係数補正モ−ドの時には、ステ
ップＳ１６５からＳ１６８に進んで、αに１をストア
し、θo'をクリアし、「Ａ／Ｄ変換係数補正」処理を実
行し、誤差予想行列をセットする。

【００６２】次のステップＳ１６Ｃでは、レジスタψ３
の内容をψ２にストアし、レジスタψ３raw の内容をψ
２raw にストアし、レジスタψｃ3の内容をψc2にスト
アし、レジスタψｇ3の内容をψｇ2にストアし、再びψ
３モ−ドが実行されるようにセットし、レジスタＴψを
クリアし、図１５のステップＳ１５７に進む。

【００６３】ステップＳ１５Ｄのゼロω補正の内容を図
１７に示す。図１７を参照して説明する。ＧＰＳ独立測
位演算によって求められる方位角デ−タψGPSの変化が
ほとんどない場合、ジャイロの出力によって計算される
方位角デ−タψｇとψGPSとの誤差Δψｇは、ほとんど
がＡ／Ｄ変換係数ＡＤｃに起因して生じていると考えら
れる。従ってゼロω補正では、Ａ／Ｄ変換係数ＡＤｃを
修正する。ステップＳ１７２では、ある期間のＮ個の角
速度ωのサンプリング結果ＡＤｇから、角度変化量θｇ
を求め、それから時間Ｔ３２後のＮ個の角速度ωのサン
プリング結果ＡＤｇから、角度変化量θｇT を求める。
そして次のステップＳ１７３では、２つの角度変化量の
差を誤差Δψｇとし、Δψｇから係数修正量Δを求め
る。ステップＳ１７４では、Ａ／Ｄ変換係数ＡＤｃに係
数修正量Δを加算する。

【００６４】ステップＳ１６８の「Ａ／Ｄ変換係数補
正」の内容を図１８に示す。図１８を参照して説明す
る。ステップＳ１８１では、互いに異なる３地点で、Ｇ
ＰＳ独立測位演算によってそれぞれ求められたＧＰＳ方
位デ−タψ１GPS，ψ２GPS，及びψ３GPSを入力する。
実際には、方位デ−タψ１GPSは、ψ１モ−ドにおいて
検出され、ステップＳ１３９で既にレジスタψ１にスト
アされており、ψ２GPSは、ψ２モ−ドにおいて検出さ
れ、ステップＳ１４９で既にレジスタψ２にストアされ
ており、ψ３GPSは、ψ３モ−ドにおいて検出され、ス
テップＳ１５９で既にレジスタψ３にストアされている
ので、これらのデ−タを利用する。

【００６５】次のステップＳ１８２では、まず２地点で
の方位デ−タψ２GPSとψ１GPSとの差分を時間Ｔ２１で
割り、その結果即ち、単位時間あたりの方位変化をθｃ
２にストアする。また別の２地点での方位デ−タψ３GP
Sとψ２GPSとの差分を時間Ｔ３２で割り、その結果即
ち、単位時間あたりの方位変化をθｃ３にストアする。
実際には、ψ２モ−ドのステップＳ１４Ａの処理によっ
て、既に方位変化θｃ２が求められており、またψ３モ
−ドのステップＳ１５Ａの処理によって、既に方位変化
θｃ３が求められているので、これらの情報をそのまま
利用する。また、ステップＳ１４Ａでは、方位変化θｃ
２に相当するジャイロで検出された方位変化θｇ２が求
められており、ステップＳ１５Ａでは、方位変化θｃ３
に相当するジャイロの方位変化θｇ３が求められている
が、これらの情報も次のステップで利用される。

【００６６】ステップＳ１８３では、求められたパラメ
−タθｇ２，θｇ３，θｃ２及びθｃ３を所定の関係式
に代入し、係数α及びθo’を求める。ここで求められ
た係数α及びθo’を利用して、次のステップＳ１８４
では、Ａ／Ｄ変換係数ＡＤα及びＡＤｃを修正する。

【００６７】ステップＳ１６Ａの「逐次近似」の内容を
図１９に示す。図１９を参照して説明する。ステップＳ
１９１では、互いに異なる３地点で、ＧＰＳ独立測位演
算（２９）によってそれぞれ求められたＧＰＳ方位デ−
タψ１GPS，ψ２GPS，及びψ３GPSを入力する。実際に
は、方位デ−タψ１GPSは、ψ１モ−ドにおいて検出さ
れ、ステップＳ１３９で既にレジスタψ１にストアされ
ており、ψ２GPSは、ψ２モ−ドにおいて検出され、ス
テップＳ１４９で既にレジスタψ２にストアされてお
り、ψ３GPSは、ψ３モ−ドにおいて検出され、ステッ
プＳ１５９で既にレジスタψ３にストアされているの
で、これらのデ−タを利用する。

【００６８】次のステップＳ１９２では、まず２地点で
の方位デ−タψ２GPSとψ１GPSとの差分を時間Ｔ２１で
割り、その結果即ち、単位時間あたりの方位変化をθｃ
２にストアする。また別の２地点での方位デ−タψ３GP
Sとψ２GPSとの差分を時間Ｔ３２で割り、その結果即
ち、単位時間あたりの方位変化をθｃ３にストアする。
実際には、ψ２モ−ドのステップＳ１４Ａの処理によっ
て、既に方位変化θｃ２が求められており、またψ３モ
−ドのステップＳ１５Ａの処理によって、既に方位変化
θｃ３が求められているので、これらの情報をそのまま
利用する。また、ステップＳ１４Ａでは、方位変化θｃ
２に相当するジャイロで検出された方位変化θｇ２が求
められており、ステップＳ１５Ａでは、方位変化θｃ３
に相当するジャイロの方位変化θｇ３が求められている
が、これらの情報も以下のステップで利用される。

【００６９】ステップＳ１９３では補正係数を求めるた
めの関係式を決定し、次のステップＳ１９４では、測定
誤差推定行列を決定する。次のステップＳ１９５では、
前回の解が存在するか否かをチェックする。前回の解が
存在しない時、つまり今回が初回の計算であれば、ステ
ップＳ１９６に進み、解に初期値をセットする。この解
を次回の計算の際に利用する。前回の（ｉ番目の）解が
存在する時には、ステップＳ１９５からＳ１９７に進
み、逐次近似計算を実行し、ｉ＋１番目の解Ｘ（係数α
及びθo'）及びその誤差を求める。ここで求めた係数α
及びθo'により、ステップＳ１８４と同様にして係数Ａ
Ｄα及びＡＤｃが修正される。

【００７０】なお、図３に示すステップ３０の「高度係
数補正処理」では、図示しないが、上述の「方位角係数
補正処理」と同様にして補正が実施される。即ち、「Ｇ
ＰＳ独立測位演算」で求められた正確な高度ｚ(GPS)に
よって高度センサ１５の出力信号によって求められる高
度ｚ(ALT)を修正するとともに、高度センサ１５の出力
信号レベルを高度ｚ(ALT)に変換する時に使用される各
種係数を、高度ｚ(GPS)の値に基づいて修正する。「方
位角係数補正処理」と同様に、「数値補正」，「Ａ／Ｄ
変換係数補正」及び「逐次近似」が用意されており、こ
れらの処理のいずれかがその時の条件に応じて実行され
る。次に、図３の「測位解出力」３８の内容を説明す
る。ただし、カルマンフィルタが動作している場合、Ｇ
ＰＳ独立測位演算は複合測位演算のこととなる。

【００７１】図２５に、「測位解出力」３８の概要を示
す。これにおいてはまずジャイロ測位手段が採用可であ
るかをチェックする（Ｓ３２１）。方位角係数補正処理
のうちゼロω補正と数値補正が終了しており、ジャイロ
測位手段が実行可能であれば採用可とし、「高精度ＧＰ
Ｓ判定」Ｓ３２２を実行する。これにおいては、ＧＰＳ
独立測位演算（２９）の測位解が高い状況にあるか否か
を判定する。この内容は図２６を参照して後述する。次
に、該判定に参照する判定値の計算を行なう（Ｓ３２
３）。この内容は図２７を参照して後述する。次に「移
動枠判定」Ｓ３２４で、ＧＰＳ測位角の信頼性をチェッ
クするための評価値を算出し、評価値に基づいて、ＧＰ
Ｓ独立測位演算（２９）の測位解と、ジヤイロ測位手段
の測位解のいずれが信頼性が高いかを判定する。この内
容は図２８を参照して後述する。次に、判定結果に基づ
いて測位デ−タを出力する（Ｓ３２５）。この内容は図
２９を参照して後述する。

【００７２】図２６を参照して、「高精度ＧＰＳ判定」
Ｓ３２２の内容を説明する。まず、ＧＰＳ独立測位演算
（２９）で利用（受信）している衛星数が３以上，ＧＰ
Ｓ独立測位演算（２９）の推定誤差Ｅ１が１００ｍ以
下，かつ６０Ｋｍ／ｈ以上の車速ｖでの１０秒以上の継
続走行かをチェックする（Ｓ３３１〜Ｓ３３６）。そう
であると、一般的にはＧＰＳ独立測位演算（２９）で誤
差が少い測位解が得られるので、ＧＰＳ独立測位演算
（２９）の測位解を優先する旨のフラグ情報１をレジス
タＡGPSＦに書込む（Ｓ３４６）。衛星数が３未満又は
推定誤差Ｅ１が１００ｍを越えるときには、ＧＰＳ独立
測位演算（２９）の測位解の誤差が大きいと推察される
ので、ジャイロ測位手段の測位解を優先する旨のフラグ
情報０をレジスタＡGPSＦに書込む（Ｓ３４８）。

【００７３】衛星数が３以上かつＧＰＳ独立測位演算
（２９）の推定誤差Ｅ１が１００ｍ以下であっても、６
０Ｋｍ／ｈ以上の車速ｖでの１０秒以上の継続走行が成
立していない場合には、測位演算に利用する衛星の組合
せが前回（図３に示すフロ−の繰返しにおいて、今回の
前のフロ−の実行時）のときと異っているかをチェック
して、異なっていると、利用衛星が切換わるときＧＰＳ
独立測位演算（２９）の信頼性が低下する（前回の測位
解との連続性が損なわれる）ので、複合測位演算（３
４）の測位解を優先する旨のフラグ情報０をレジスタＡ
GPSＦに書込む（Ｓ３４８）。衛星の組合せが前回と同
じであったときには、同じ組合せが５秒以上継続したこ
とを条件に（Ｓ３３９〜Ｓ３４０Ｂ）、この判定結果が
５秒以上継続してから（Ｓ３４３〜Ｓ３４５）、ＧＰＳ
独立測位演算（２９）の測位解の誤差が小さいと推察さ
れるので、ＧＰＳ独立測位演算（２９）の測位解を優先
する旨のフラグ情報１をレジスタＡGPSＦに書込む（Ｓ
３４６）。

【００７４】図２７を参照して、「判定値計算」Ｓ３２
３の内容を説明する。これは上述の判定値Ｘdv，Ｙdvに
含まれる判定値Ｘｊ，Ｙｊを設定するものである。ま
ず、ＧＰＳ独立測位演算２９の測位解の信頼性が高いか
をチェックする（Ｓ３５１）。信頼性が高いと、サンプ
リング回数Ｓｎを１インクリメントして（Ｓ３５２）、
ＧＰＳ独立測位演算２９の測位解の変化速度Δｘ，Δｙ
（図３のフロ−が１秒周期であるので、Δｘ，Δｙは１
秒間の変化量でもある）とジャイロ測位手段の測位解の
変化速度δｘ’，δｙ’の差Δｘ−δｘ’，Δｙ−δ
ｙ’の時系列平均値Ｘｊ，Ｙｊ、Ｘｊ＝｛√Σ（Δｘ−δｘ’）²｝／ＳｎＹｊ＝｛√Σ（Δｙ−δｙ’）²｝／Ｓｎを算出して、これを判定値に設定する（Ｓ３５３）。サ
ンプル数Ｓｎが少いと判定値としての信頼度が低いの
で、サンプル数Ｓｎが１０以上であるかをチェックして
（Ｓ３５４）、１０以上であると、信頼性が高い判定値
があることを示すフラグ情報１を、レジスタＤGPSＦに
書込む（Ｓ３５７）。サンプル数が１０未満のときに
は、判定値が不完全であることを示すフラグ情報０をレ
ジスタＤGPSＦに書込む（Ｓ３５８）。なお、ＧＰＳ独
立測位演算２９の測位解の信頼性が低い（ＡGPSＦ＝
０）ときには、サンプル数Ｓｎをクリアし、ＤGPSＦ＝
０（レジスタＤGPSＦのクリア）とする（Ｓ３５８）。
Ｓ３５６でサンプル数の変更をする場合は、Ｘｊ，Ｙｊ
の値が変化しないように、Σ（Δｘ−δｘ’）²とΣ
（Δｙ−δｙ’）²の値も調整する。

【００７５】上述の判定値Ｘｊ，Ｙｊは、ＧＰＳ独立測
位演算２９の測位解の信頼性が高い状況で算出され、Ｇ
ＰＳ独立測位演算２９の測位解の変化速度（１秒間の変
化量）とジャイロ測位手段の測位解の変化速度の時系列
平均値であるので、ＧＰＳ独立測位演算２９の測位解と
ジャイロ測位手段の測位解の統計的な偏差である。すな
わち、ＧＰＳ独立測位演算２９およびジャイロ測位手段
共に、信頼性が高い値を算出する条件下での、両者の測
位解間の定常偏差である。

【００７６】ところで、車両が停止中（又は極低速のと
き）には、ＧＰＳ独立測位演算２９の測位解が次第に変
位することがある。上述のジヤイロ測位手段では、前回
のＧＰＳ測位を基準位置として利用しそこからの変化量
＝移動量を加える測位手段であるので、それにつられて
ジャイロ測位手段の測位解も変位しこれにより瞬時値Δ
ｘ−δｘ’，Δｙ−δｙ’の変化が小さく、ＧＰＳ独立
測位演算２９の測位解の採用が好ましくないにもかかわ
らず、ＧＰＳ独立測位演算２９の測位解を優先する情報
（ＡGPSＦ＝１）が継続してしまうことがある。そこ
で、これを回避するために、後述の「移動枠判定」Ｓ３
２４で、瞬時値を修正する(図２８のステップＳ３６１
〜Ｓ３６２）。

【００７７】後述する移動枠判定Ｓ３６８では、その時
点（時々刻々）の偏差（瞬時値；ＧＰＳ独立測位演算２
９の測位解の変化速度とジャイロ測位手段の測位解の変
化速度の差Δｘ−δｘ’，Δｙ−δｙ’の絶対値に停止
中の移動量を修正したもの）を上述の判定値Ｘｊ，Ｙｊ
にジャイロ測位手段の誤差Ｅ_Hを加えたものと比較す
る。この瞬時値は、ＧＰＳ独立測位演算２９および又は
ジャイロ測位手段がエラ−（又は演算誤差の増大）にな
ると増大するが、一般的に、ジャイロおよび車速を用い
る測位解は突発的な誤差増大を生じない。しかしＧＰＳ
独立測位演算２９では解飛びを生ずることがある。した
がって、ＧＰＳ測位に解飛びがあった場合は、ＧＰＳ独
立測位演算２９の測位解のエラ−量が極めて大きく、瞬
時値Δｘ−δｘ’，Δｙ−δｙ’が増大し、このとき、
後述する移動枠判定によりジャイロ測位手段の測位解を
優先する（ＧＰＳ独立測位演算２９の測位解の信頼性が
低いという）情報（ＳＩＦ＝０）が確立される（Ｓ３６
９）。

【００７８】図２８を参照して「移動枠判定」Ｓ３２４
の内容を説明する。ここではまず、車速ｖ（車速レジス
タｖのデ−タ）が５Ｋｍ／ｈ未満を表わすものであるか
をチェックする（Ｓ３６１）。５Ｋｍ／ｈ未満である
と、ＧＰＳ独立測位演算２９の測位解の変化速度Δｘお
よびΔｙを積算（積分）する。すなわち５Ｋｍ／ｈ未満
の間のＧＰＳ独立測位演算２９の測位解の変化量ＭＶ
ｘ，ＭＶｙを算出する（Ｓ３６２）。この変化量ＭＶ
ｘ，ＭＶｙは、車両が実質上停止中のＧＰＳ独立測位演
算２９の測位解が示す車両位置の変化量である。

【００７９】次に、衛星数が３以上で、ＤGPSＦ＝０
（判定値Ｘdv，Ｙdvの信頼性が低い＝判定値を利用でき
ない）の場合には、独立測位演算２９とジャイロ測位手
段との優劣判定（Ｓ３６８）ができないので、独立測位
演算２９の測位解を選択して出力することを指定する情
報１をレジスタＳＩＦに書込む（Ｓ３７０）。衛星数が
３未満で、しかもＤGPSＦ＝１（判定値Ｘｊ，Ｙｊの信
頼性が高い）の場合には、ステップＳ３６８内に示すよ
うに、独立測位演算２９の測位解の変化速度とジヤイロ
測位手段の測位解の変化速度の差に、低速中のずれ積算
値（ｖ≧５Ｋｍ／ｈでは零）を加えた値が、ジャイロ測
位手段の推定誤差Ｅ_Hに判定値Ｘｊ，Ｙｊを加えたもの
を越えているかをチェックする（Ｓ３６８）。さて、図
２８のステップＳ３６８で、測位解の変化速度の差に低
速中のずれ積算値を加えた和が推定誤差Ｅ_Hに判定値Ｘ
ｊ，Ｙｊを加えた和を越えていると、独立測位演算２９
の測位解の信頼性が低いとして、ジャイロ測位手段の測
位解を選択して出力することを指定する情報０をレジス
タＳＩＦに書込む（Ｓ３６９）。越えていないと、独立
測位演算２９の測位解を選択して出力することを指定す
る情報１をレジスタＳＩＦに書込む（Ｓ３７０）。

【００８０】図２９に示す「選択出力１」Ｓ３２５で
は、レジスタＳＩＦのデ−タをチェックして（Ｓ３７
２）、レジスタＳＩＦのデ−タが０（ジヤイロ測位手段
の測位解の選択指定）であると、ジャイロ測位手段の測
位解を選択して出力する（４２Ａ）。レジスタＳＩＦの
デ−タが１（独立測位演算２９の測位解の選択指定）で
あると、独立測位演算２９の測位解を選択して出力する
（４１Ａ）。そして方位角デ−タを出力する（４３
Ａ）。

【００８１】図２９に示す「選択出力２」Ｓ３２６は、
図２５に示す通り、ジャイロ測位手段を実行していない
ときに実行されるものである。これにおいては、ジャイ
ロ測位手段の測位解を採用し得ない。ここではまず独立
測位演算２９の測位解の推定誤差値Ｅ１をチェックす
る。Ｅ１もＭＡＸ以上であると独立測位演算２９の測位
解も採用し得ないので、方位角があるかをチェックして
（Ｓ３７５）、あればそれのみを出力する（４３Ｂ）。
Ｅ１がＭＡＸ未満（独立測位演算２９を実行している）
のときには、独立測位演算２９の測位解を選択して出力
する（４１Ｂ）。そして方位角があるかをチェックして
（Ｓ３７５）、あればそれのみを出力する（４３Ｂ）。

【００８２】以上、本発明の一実施例を説明した。上述
の実施例ではジャイロ測位手段(16)が複合測位演算３４
又はＧＰＳ独立測位解により求められる基点位置情報
と、ジャイロが検出する角速度および車速ｖにより測位
する。しかし本発明は、例えばジャイロ測位手段は、基
点位置情報をスタ−トとしてジャイロと車速に基づいて
位置変化量を算出しこれを基点位置情報に加えて現在位
置情報を生成し、基点位置情報をＧＰＳ以外の絶対測位
手段による測位解に更新するジャイロ測位手段を用いる
場合にも同様に適用しうる。

【００８３】

【発明の効果】ＧＰＳ測位で解飛びが発生すると、その
時点に、ＧＰＳ測位手段(10〜12,16)が測定した位置の
変化速度(Δx,Δy)が大きな値となり、偏差(Δx-δx',
Δy-δy')が同じく大きな値となって、評価値(｜Δｘ−
δｘ’｜＋ＭＶｘ，｜Δｙ−δｙ’｜＋ＭＶｙ）が増大
する。これにより、該評価値が所定値(Ｘｊ＋Ｅ_H，Ｙｊ
＋Ｅ_H)より大きくなって、これに応じて選択手段(16)
が、ジャイロ測位手段(16)が算出した位置情報を出力す
る。ＧＰＳ測位で解飛びが発生していないときには、Ｇ
ＰＳ測位手段(10〜12,16)が測定した位置の変化速度(Δ
x,Δy)が定常的な小さな値であるので上記偏差(Δx-δ
x',Δy-δy')は小さく、評価値(｜Δｘ−δｘ’｜＋Ｍ
Ｖｘ，｜Δｙ−δｙ’｜＋ＭＶｙ）は小さい。これによ
り、該評価値は所定値(Ｘｊ＋Ｅ_H，Ｙｊ＋Ｅ_H)より小さ
く選択手段(16)は、ＧＰＳ測位手段(10〜12,16)が算出
した位置情報(GPS測位解)を出力する。

【００８４】ＧＰＳ測位で解飛びが発生していないとき
はその測位デ−タの推定誤差が小さく、自動的に、高精
度の測位デ−タ(GPS測位解)が選択されて出力される。
ＧＰＳ測位の信頼性が低い解飛びが発生した場合には、
それが自動的に検出されてジャイロ測位手段(16)が算出
した位置情報(複合測位解)が選択され出力されるので、
出力デ−タの信頼性が高い。又、ＧＰＳ測位解を複合測
位解としても同様である。前述のハイブリッド測位の場
合、車両が停止中にＧＰＳ測位解がゆっくりとずれて行
く場合、ジャイロ測位手段(16)が算出した位置情報もわ
ずかではあるがづれて行くことになり、ＧＰＳ測位解の
停止中のずれ量（停止中の誤差量）が増大するにもかか
わらず、評価値(|Δｘ−δｘ'|，|Δｙ−δｙ'|)の変化
が少く、ＧＰＳ測位解の選択を継続してしまう可能性が
考えられる。本発明では、これに対処するため、車速演
算手段(16)が算出する自車速度(v)が所定低速値(5Km/h)
未満の間のＧＰＳ測位手段(10〜12,16)が測定した位置
の変化量（ＭＶx，ＭＶy)を評価値(|Δｘ−δｘ'|，|Δ
ｙ−δｙ'|)に算入するので、例えばＧＰＳ測位解を選択
出力している状態で車両が停止し、停止中にＧＰＳ測位
解がゆっくりとずれて行く場合、評価値内の（ＭＶx，
ＭＶy)が増大し、評価値が所定値(Ｘｊ＋ＥH，Ｙｊ＋Ｅ
H)より大きくなった時点に、これに応じて選択手段(16)
が、ジャイロ測位手段(16)が算出した位置情報を出力す
る。車両停止の場合は、ジャイロ測位手段(16)による測
位解の方が信頼性が高いので、車両停止時の出力デ−タ
の信頼性が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の装置構成を示すブロック
図である。

【図２】図１に示すユニット１６の機能構成を示すブ
ロック図である。

【図３】図１に示すＣＰＵ１６ａの動作を示すフロ−
チャ−トである。

【図４】図３に示す複合測位演算３４の内容を示すフ
ロ−チャ−トである。

【図５】図４のステップＳ４２の内容を示すフロ−チ
ャ−トである。

【図６】図４のステップＳ４３の内容を示すフロ−チ
ャ−トである。

【図７】図４のステップＳ４４の内容を示すフロ−チ
ャ−トである。

【図８】図４のステップＳ４５の内容を示すフロ−チ
ャ−トである。

【図９】図４のステップＳ４９の内容の一部分を示す
フロ−チャ−トである。

【図１０】図３のステップ２６の内容を示すフロ−チ
ャ−トである。

【図１１】図３のステップ３１の内容を示すフロ−チ
ャ−トである。

【図１２】図１１の一部の処理の内容を示すフロ−チ
ャ−トである。

【図１３】図１１の一部の処理の内容を示すフロ−チ
ャ−トである。

【図１４】図１１の一部の処理の内容を示すフロ−チ
ャ−トである。

【図１５】図１１の一部の処理の内容を示すフロ−チ
ャ−トである。

【図１６】図１１の一部の処理の内容を示すフロ−チ
ャ−トである。

【図１７】図１５に示すゼロω補正Ｓ１５Ｄの内容を
示すフロ−チャ−トである。

【図１８】図１６に示すＡ／Ｄ変換係数補正Ｓ１６８
の内容を示すフロ−チャ−トである。

【図１９】図１６に示す逐次近似Ｓ１６Ａの内容を示
すフロ−チャ−トである。

【図２０】図４に示すステップＳ４９中の航法方程式
パラメ−タ計算処理の内容を示すフロ−チャ−トであ
る。

【図２１】図２０に示す座標変換処理Ｓ２０７の内容
を示すフロ−チャ−トである。

【図２２】図２０に示す移動量計算処理Ｓ２０８の内
容を示すフロ−チャ−トである。

【図２３】衛星と受信点の速度を示すベクトル図であ
る。

【図２４】図１に示すＣＰＵ１６ａの、車速ｖ算出の
ための割込処理の内容を示すフロ−チャ−トである。

【図２５】図３に示す「測位解出力」３８の内容を示
すフロ−チャ−トである。

【図２６】図２５に示す「高精度ＧＰＳ判定」Ｓ３２
２の内容を示すフロ−チャ−トである。

【図２７】図２５に示す「判定値計算」Ｓ３２３の内
容を示すフロ−チャ−トである。

【図２８】図２５に示す「移動枠判定」Ｓ３２４の内
容を示すフロ−チャ−トである。

【図２９】図２５に示す「選択出力１」Ｓ３２５の内
容を示すフロ−チャ−トである。

【図３０】図２５に示す「選択出力２」Ｓ３２６の内
容を示すフロ−チャ−トである。

【符号の説明】

１０：受信アンテナ１１：ＧＰＳ受信機１２：ＧＰＳ復調器１３：表示装置１４：圧電振動ジャイロ１５：高度センサ１６：ＧＰＳ情報処理ユニット１０１：ＧＰＳデ−
タ生成演算１０２：ＧＰＳ独立測位演算１０３：複合測位演
算１０４：方位角演算１０５：高度演算

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭64−53180（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−302317（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01C 21/00 G01S 5/02 G01S 5/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の衛星からそれぞれ発射される時刻及
び軌道の情報を受信し、それらの情報に基づいて、自車
位置を測定するＧＰＳ測位手段，自車の回転角速度に応
じた信号を出力するジャイロ手段，自車速度を算出する
車速演算手段、および、前記ジャイロ手段が出力する自
車の回転角速度及び前記車速演算手段が算出する自車速
度を用いて自車位置を計算するジャイロ測位手段、を備
える車上測位装置において、ＧＰＳ測位手段が測定した位置の変化速度とジャイロ測
位手段が計算した位置の変化速度の偏差に対応する評価
値を算出し、車速演算手段が算出する自車速度が所定低
速値未満の間のＧＰＳ測位手段が測定した位置の変化量
を評価値に算入する手段、および、該評価値が所定値よ
り小さいときはＧＰＳ測位手段が算出した位置情報を、
大きいときはジャイロ測位手段が測定した位置情報を出
力する選択手段、を備えることを特徴とする車上測位装
置。