JP3473117B2 - 車両用現在位置検出装置 - Google Patents
車両用現在位置検出装置Info
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- JP3473117B2 JP3473117B2 JP20630294A JP20630294A JP3473117B2 JP 3473117 B2 JP3473117 B2 JP 3473117B2 JP 20630294 A JP20630294 A JP 20630294A JP 20630294 A JP20630294 A JP 20630294A JP 3473117 B2 JP3473117 B2 JP 3473117B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両の方位および移動
距離により車両の現在位置を検出する車両用現在位置検
出装置に関する。
距離により車両の現在位置を検出する車両用現在位置検
出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の車載用ナビゲーション装
置においては、車両の方位変化量を検出する相対方位セ
ンサ（ジャイロ、ステアリングセンサ、車輪センサ等）
と、車両の速度（距離）を検出する距離センサ（車速セ
ンサ、車輪センサ等）の出力から、車両の位置・方位・
車速等を検出する推測航法が用いられている。
置においては、車両の方位変化量を検出する相対方位セ
ンサ（ジャイロ、ステアリングセンサ、車輪センサ等）
と、車両の速度（距離）を検出する距離センサ（車速セ
ンサ、車輪センサ等）の出力から、車両の位置・方位・
車速等を検出する推測航法が用いられている。
【０００３】この推測航法の出力（位置・方位・車速
等）には、センサの誤差が含まれるため、誤差が生じ
る。特に、位置・方位は積分的に求められるため、誤差
が徐々に増大してしまう。これに対し、ＧＰＳは、絶対
的な位置・方位・車速を求めることができるため、ＧＰ
Ｓが測位した場合に推測航法の出力をＧＰＳの出力に合
わせることにより補正が可能である。例えば、推測航法
で得られた位置をマップマッチングにより道路地図上の
道路位置に位置合わせした時の位置と、ＧＰＳで得られ
た位置との差が所定値より大きくなった時に、道路地図
上の位置をＧＰＳで得られた位置に修正するようにする
ことができる。
等）には、センサの誤差が含まれるため、誤差が生じ
る。特に、位置・方位は積分的に求められるため、誤差
が徐々に増大してしまう。これに対し、ＧＰＳは、絶対
的な位置・方位・車速を求めることができるため、ＧＰ
Ｓが測位した場合に推測航法の出力をＧＰＳの出力に合
わせることにより補正が可能である。例えば、推測航法
で得られた位置をマップマッチングにより道路地図上の
道路位置に位置合わせした時の位置と、ＧＰＳで得られ
た位置との差が所定値より大きくなった時に、道路地図
上の位置をＧＰＳで得られた位置に修正するようにする
ことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、推測航
法で求められる位置については、ＧＰＳの出力により補
正することはできるが、センサの補正はできない。この
ため、ＧＰＳ非受信時においてセンサ出力の誤差により
推測航法の出力精度が悪いという問題がある。本発明
は、センサ出力の誤差を修正して現在位置を求めるよう
にすることを第１の目的とする。
法で求められる位置については、ＧＰＳの出力により補
正することはできるが、センサの補正はできない。この
ため、ＧＰＳ非受信時においてセンサ出力の誤差により
推測航法の出力精度が悪いという問題がある。本発明
は、センサ出力の誤差を修正して現在位置を求めるよう
にすることを第１の目的とする。
【０００５】また、そのようなセンサの誤差等を、推測
航法とＧＰＳを複合させた新規な制御により実現するこ
とを第２の目的とする。
航法とＧＰＳを複合させた新規な制御により実現するこ
とを第２の目的とする。
【０００６】
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【課題を解決するための手段】 本発明は上記目的を達成
するため、 請求項１に記載の発明においては、車両の方
位変化量に応じた信号を出力する相対方位センサ（２）
と、車両の移動距離を検出する移動距離検出手段（１お
よび１０３）と、前記相対方位センサからの信号に基づ
き、オフセット補正量によりオフセット補正して方位変
化量を求めるとともにこの方位変化量により車両の方位
を特定し、この車両の方位と前記距離検出手段にて検出
した車両の移動距離に基づいて車両の位置を検出する位
置検出手段（４，５およびそれに対する演算処理）とか
ら構成される推測航法手段（１，２，４，５およびそれ
に対する演算処理）と、ＧＰＳ衛星からの衛星電波を受
信して車両の方位に関する情報を出力するＧＰＳ（３）
と、車両の方位誤差を状態量Ｘ（ｔ）とし、この誤差の
時間的変化を与えるプロセス行列φおよび信号生成過程
で発生する雑音ωにより、状態量Ｘ（ｔ＋１）をφ・Ｘ
（ｔ）＋ωにて関係付ける信号生成過程と、状態量Ｘ
（ｔ）と観測値Ｙ（ｔ）とを、観測行列Ｈおよび観測過
程で発生する雑音ｖにより、観測値Ｙ（ｔ）をＨ・Ｘ
（ｔ）＋ｖにて関係付ける観測過程を形成するモデルを
基に、前記推測航法手段における車両の方位に関する情
報と前記ＧＰＳから出力される車両の方位に関する情報
との差により、上記観測値Ｙ（ｔ）を演算するととも
に、その演算値を基に上記モデルから状態量Ｘ（ｔ）を
演算する状態量演算手段（６およびそれに対する４０１
〜４０８，４１０，４１１等の演算処理）と、この状態
量演算手段にて求めた状態量Ｘ（ｔ）による車両の方位
誤差により、前記位置検出手段における車両の方位を修
正する修正手段（４０９）と、を備え、 前記状態量演算
手段は、前記雑音ωとして少なくとも車両の方位誤差雑
音を設定する手段（７００）を有し、該方位誤差雑音は
前記相対方位センサのゲイン誤差を含んで設定される
（７０３，７０７）ことを特徴としている。請求項２に
記載の発明においては、 車両の方位変化量に応じた信号
を出力する相対方位センサ（２）と、 車両の移動距離を
検出する移動距離検出手段（１および１０３）と、 前記
相対方位センサからの信号に基づき、オフセット補正量
によりオフセット補正して方位変化量を求めるとともに
この方位変化量により車両の方位を特定し、この車両の
方位と前記距離検出手段にて検出した車両の移動距離に
基づいて車両の位置を検出する位置検出手段（４，５お
よびそれに対する演算処理）と から構成される推測航法
手段（１，２，４，５およびそれに対する演算処理）
と、 ＧＰＳ衛星からの衛星電波を受信して車両の方位に
関する情報を出力するＧＰＳ（３）と、 車両の方位誤差
を状態量Ｘ（ｔ）とし、この誤差の時間的変化を与える
プロセス行列φおよび信号生成過程で発生する雑音ωに
より、状態量Ｘ（ｔ＋１）をφ・Ｘ（ｔ）＋ωにて関係
付ける信号生成過程と、状態量Ｘ（ｔ）と観測値Ｙ
（ｔ）とを、観測行列Ｈおよび観測過程で発生する雑音
ｖにより、観測値Ｙ（ｔ）をＨ・Ｘ（ｔ）＋ｖにて関係
付ける観測過程を形成するモデルを基に、前記推測航法
手段における車両の方位に関する情報と前記ＧＰＳから
出力される車両の方位に関する情報との差により、上記
観測値Ｙ（ｔ）を演算するとともに、その演算値を基に
上記モデルから状態量Ｘ（ｔ）を演算する状態量演算手
段（６およびそれに対する４０１〜４０８，４１０，４
１１等の演算処理）と、 この状態量演算手段にて求めた
状態量Ｘ（ｔ）による車両の方位誤差により、前記位置
検出手段における車両の方位を修正する修正手段（４０
９）と、を備え、前記相対方位センサは車両の左右輪の
回転に応じた信号を出力する車輪センサであって、前記
状態量演算手段は、前記雑音ωとして少なくとも車両の
方位誤差雑音を設定する手段（７００）を有し、該方位
誤差雑音は車輪センサのコーナーでの曲がり過ぎによる
誤差を含んで設定される（７０３，７０７）ことを特徴
としている。 請求項３に記載の発明においては、 車両の
方位変化量に応じた信号を出力する相対方位センサ
（２）と、 車両の移動距離を検出する移動距離検出手段
（１および１０３）と、 前記相対方位センサからの信号
に基づき、オフセット補正量によりオフセット補正して
方位変化量を求めるとともにこの方位変化量により車両
の方位を特定し、この車両の方位と前記距離検出手段に
て検出した車両の移動距離に基づいて車両の位置を検出
する位置検出手段（４，５およびそれに対する演算処
理）とから構成される推測航法手段（１，２，４，５お
よびそれに対する演算処理）と、 ＧＰＳ衛星からの衛星
電波を受信して車両の方位に関する情報を出力するＧＰ
Ｓ（３）と、 車両の方位誤差を状態量Ｘ（ｔ）とし、こ
の誤差の時間的変化を与えるプロセス行列φおよび信号
生成過程で発生する雑音ωにより、状態量Ｘ（ｔ＋１）
をφ・Ｘ（ｔ）＋ωにて関係付ける信号生成過程と、状
態量Ｘ（ｔ）と観測値Ｙ（ｔ）とを、観測行列Ｈおよび
観測過程で発生する雑音ｖにより、観測値Ｙ（ｔ）をＨ
・Ｘ（ｔ）＋ｖにて関係付ける観測過程を形成するモデ
ルを基に、前記推測航法手段における車両の方位に関す
る情報と前記ＧＰＳから出力される車両の方位に関する
情報との差により、上記観測値Ｙ（ｔ）を演算するとと
もに、その演算値を基に上記モデルから状態量Ｘ（ｔ）
を演算する状態量演算手段（６およびそれに対する４０
１〜４０８，４１０，４１１等の演算処理）と、 この状
態量演算手段にて求めた状態量Ｘ（ｔ）による車両の方
位誤差により、前記位置検出手段における車両の方位を
修正する修正手段（４０９）と、を備え、 前記相対方位
センサは車両のステアリング操作量に応じた信号を出力
するステアリングセンサであって、前記状態量演算手段
は、前記雑音ωとして少なくとも車両の方位誤差雑音を
設定する手段（７００）を有し、該方位誤差雑音は前記
ステアリングセンサのセンタずれによる誤差を含んで設
定される（７０６，７０７）ことを特徴としている。
するため、 請求項１に記載の発明においては、車両の方
位変化量に応じた信号を出力する相対方位センサ（２）
と、車両の移動距離を検出する移動距離検出手段（１お
よび１０３）と、前記相対方位センサからの信号に基づ
き、オフセット補正量によりオフセット補正して方位変
化量を求めるとともにこの方位変化量により車両の方位
を特定し、この車両の方位と前記距離検出手段にて検出
した車両の移動距離に基づいて車両の位置を検出する位
置検出手段（４，５およびそれに対する演算処理）とか
ら構成される推測航法手段（１，２，４，５およびそれ
に対する演算処理）と、ＧＰＳ衛星からの衛星電波を受
信して車両の方位に関する情報を出力するＧＰＳ（３）
と、車両の方位誤差を状態量Ｘ（ｔ）とし、この誤差の
時間的変化を与えるプロセス行列φおよび信号生成過程
で発生する雑音ωにより、状態量Ｘ（ｔ＋１）をφ・Ｘ
（ｔ）＋ωにて関係付ける信号生成過程と、状態量Ｘ
（ｔ）と観測値Ｙ（ｔ）とを、観測行列Ｈおよび観測過
程で発生する雑音ｖにより、観測値Ｙ（ｔ）をＨ・Ｘ
（ｔ）＋ｖにて関係付ける観測過程を形成するモデルを
基に、前記推測航法手段における車両の方位に関する情
報と前記ＧＰＳから出力される車両の方位に関する情報
との差により、上記観測値Ｙ（ｔ）を演算するととも
に、その演算値を基に上記モデルから状態量Ｘ（ｔ）を
演算する状態量演算手段（６およびそれに対する４０１
〜４０８，４１０，４１１等の演算処理）と、この状態
量演算手段にて求めた状態量Ｘ（ｔ）による車両の方位
誤差により、前記位置検出手段における車両の方位を修
正する修正手段（４０９）と、を備え、 前記状態量演算
手段は、前記雑音ωとして少なくとも車両の方位誤差雑
音を設定する手段（７００）を有し、該方位誤差雑音は
前記相対方位センサのゲイン誤差を含んで設定される
（７０３，７０７）ことを特徴としている。請求項２に
記載の発明においては、 車両の方位変化量に応じた信号
を出力する相対方位センサ（２）と、 車両の移動距離を
検出する移動距離検出手段（１および１０３）と、 前記
相対方位センサからの信号に基づき、オフセット補正量
によりオフセット補正して方位変化量を求めるとともに
この方位変化量により車両の方位を特定し、この車両の
方位と前記距離検出手段にて検出した車両の移動距離に
基づいて車両の位置を検出する位置検出手段（４，５お
よびそれに対する演算処理）と から構成される推測航法
手段（１，２，４，５およびそれに対する演算処理）
と、 ＧＰＳ衛星からの衛星電波を受信して車両の方位に
関する情報を出力するＧＰＳ（３）と、 車両の方位誤差
を状態量Ｘ（ｔ）とし、この誤差の時間的変化を与える
プロセス行列φおよび信号生成過程で発生する雑音ωに
より、状態量Ｘ（ｔ＋１）をφ・Ｘ（ｔ）＋ωにて関係
付ける信号生成過程と、状態量Ｘ（ｔ）と観測値Ｙ
（ｔ）とを、観測行列Ｈおよび観測過程で発生する雑音
ｖにより、観測値Ｙ（ｔ）をＨ・Ｘ（ｔ）＋ｖにて関係
付ける観測過程を形成するモデルを基に、前記推測航法
手段における車両の方位に関する情報と前記ＧＰＳから
出力される車両の方位に関する情報との差により、上記
観測値Ｙ（ｔ）を演算するとともに、その演算値を基に
上記モデルから状態量Ｘ（ｔ）を演算する状態量演算手
段（６およびそれに対する４０１〜４０８，４１０，４
１１等の演算処理）と、 この状態量演算手段にて求めた
状態量Ｘ（ｔ）による車両の方位誤差により、前記位置
検出手段における車両の方位を修正する修正手段（４０
９）と、を備え、前記相対方位センサは車両の左右輪の
回転に応じた信号を出力する車輪センサであって、前記
状態量演算手段は、前記雑音ωとして少なくとも車両の
方位誤差雑音を設定する手段（７００）を有し、該方位
誤差雑音は車輪センサのコーナーでの曲がり過ぎによる
誤差を含んで設定される（７０３，７０７）ことを特徴
としている。 請求項３に記載の発明においては、 車両の
方位変化量に応じた信号を出力する相対方位センサ
（２）と、 車両の移動距離を検出する移動距離検出手段
（１および１０３）と、 前記相対方位センサからの信号
に基づき、オフセット補正量によりオフセット補正して
方位変化量を求めるとともにこの方位変化量により車両
の方位を特定し、この車両の方位と前記距離検出手段に
て検出した車両の移動距離に基づいて車両の位置を検出
する位置検出手段（４，５およびそれに対する演算処
理）とから構成される推測航法手段（１，２，４，５お
よびそれに対する演算処理）と、 ＧＰＳ衛星からの衛星
電波を受信して車両の方位に関する情報を出力するＧＰ
Ｓ（３）と、 車両の方位誤差を状態量Ｘ（ｔ）とし、こ
の誤差の時間的変化を与えるプロセス行列φおよび信号
生成過程で発生する雑音ωにより、状態量Ｘ（ｔ＋１）
をφ・Ｘ（ｔ）＋ωにて関係付ける信号生成過程と、状
態量Ｘ（ｔ）と観測値Ｙ（ｔ）とを、観測行列Ｈおよび
観測過程で発生する雑音ｖにより、観測値Ｙ（ｔ）をＨ
・Ｘ（ｔ）＋ｖにて関係付ける観測過程を形成するモデ
ルを基に、前記推測航法手段における車両の方位に関す
る情報と前記ＧＰＳから出力される車両の方位に関する
情報との差により、上記観測値Ｙ（ｔ）を演算するとと
もに、その演算値を基に上記モデルから状態量Ｘ（ｔ）
を演算する状態量演算手段（６およびそれに対する４０
１〜４０８，４１０，４１１等の演算処理）と、 この状
態量演算手段にて求めた状態量Ｘ（ｔ）による車両の方
位誤差により、前記位置検出手段における車両の方位を
修正する修正手段（４０９）と、を備え、 前記相対方位
センサは車両のステアリング操作量に応じた信号を出力
するステアリングセンサであって、前記状態量演算手段
は、前記雑音ωとして少なくとも車両の方位誤差雑音を
設定する手段（７００）を有し、該方位誤差雑音は前記
ステアリングセンサのセンタずれによる誤差を含んで設
定される（７０６，７０７）ことを特徴としている。
【００１２】請求項４に記載の発明においては、車両の
方位変化量に応じた信号を出力する相対方位センサ
（２）と、車両の移動距離を検出する移動距離検出手段
（１および１０３）と、前記相対方位センサからの信号
に基づき、オフセット補正量によりオフセット補正して
方位変化量を求めるとともにこの方位変化量により車両
の方位を特定し、この車両の方位と前記距離検出手段に
て検出した車両の移動距離に基づいて車両の位置を検出
する位置検出手段（４，５およびそれに対する演算処
理）とから構成される推測航法手段（１，２，４，５お
よびそれに対する演算処理）と、ＧＰＳ衛星からの衛星
電波を受信して車両の位置に関する情報を出力するＧＰ
Ｓ（３）と、車両の方位誤差および位置誤差を状態量Ｘ
（ｔ）とし、この誤差の時間的変化を与えるプロセス行
列φおよび信号生成過程で発生する雑音ωにより、状態
量Ｘ（ｔ＋１）をφ・Ｘ（ｔ）＋ωにて関係付ける信号
生成過程と、状態量Ｘ（ｔ）と観測値Ｙ（ｔ）とを、観
測行列Ｈおよび観測過程で発生する雑音ｖにより、観測
値Ｙ（ｔ）をＨ・Ｘ（ｔ）＋ｖにて関係付ける観測過程
を形成するモデルを基に、前記推測航法手段における車
両の方位および位置に関する情報と前記ＧＰＳから出力
される車両の方位、位置に関する情報とのそれぞれの差
により、上記観測値Ｙ（ｔ）を演算するとともに、その
演算値を基に上記モデルから状態量Ｘ（ｔ）を演算する
状態量演算手段（６およびそれに対する４０１〜４０
８，４１０，４１１等の演算処理）と、この状態量演算
手段にて求めた状態量Ｘ（ｔ）による車両の方位誤差お
よび位置誤差により、前記位置検出手段における車両の
方位および位置を修正する修正手段（４０９）と、を備
え、 前記状態量演算手段は、前記雑音ωとして少なくと
も車両の方位誤差雑音および位置雑音を設定する手段
（７００，８００）を有し、前記位置雑音は前記方位誤
差雑音が前記位置雑音に与える影響の最大値を基に設定
されることを特徴としている。請求項５に記載の発明に
おいては、 車両の方位変化量に応じた信号を出力する相
対方位センサ（２）と、 車両の移動距離を検出する移動
距離検出手段（１および１０３）と、 前記相対方位セン
サからの信号に基づき、オフセット補正量によりオフセ
ット補正して方位変化量を求めるとともにこの方位変化
量により車両の方位を特定し、この車両の方位と前記距
離検出手段にて検出した車両の移動距離に基づいて車両
の位置を検出する位置検出手段（４，５およびそれに対
する演算処理）と から構成される推測航法手段（１，
２，４，５およびそれに対する演算処理）と、 ＧＰＳ衛
星からの衛星電波を受信して車両の位置に関する情報を
出力するＧＰＳ（３）と、 車両の方位誤差および位置誤
差を状態量Ｘ（ｔ）とし、この誤差の時間的変化を与え
るプロセス行列φおよび信号生成過程で発生する雑音ω
により、状態量Ｘ（ｔ＋１）をφ・Ｘ（ｔ）＋ωにて関
係付ける信号生成過程と、状態量Ｘ（ｔ）と観測値Ｙ
（ｔ）とを、観測行列Ｈおよび観測過程で発生する雑音
ｖにより、観測値Ｙ（ｔ）をＨ・Ｘ（ｔ）＋ｖにて関係
付ける観測過程を形成するモデルを基に、前記推測航法
手段における車両の方位および位置に関する情報と前記
ＧＰＳから出力される車両の方位、位置に関する情報と
のそれぞれの差により、上記観測値Ｙ（ｔ）を演算する
とともに、その演算値を基に上記モデルから状態量Ｘ
（ｔ）を演算する状態量演算手段（６およびそれに対す
る４０１〜４０８，４１０，４１１等の演算処理）と、
この状態量演算手段にて求めた状態量Ｘ（ｔ）による車
両の方位誤差および位置誤差により、前記位置検出手段
における車両の方位および位置を修正する修正手段（４
０９）と、を備え、 前記状態量演算手段は、前記雑音ω
として少なくとも車両の方位誤差雑音を設定する手段
（７００）を有し、該方位誤差雑音は前記相対方位セン
サのゲイン誤差を含んで設定される（７０３，７０７）
ことを特徴としている。 請求項６に記載の発明において
は、 車両の方位変化量に応じた信号を出力する相対方位
センサ（２）と、 車両の移動距離を検出する移動距離検
出手段（１および１０３）と、 前記相対方位センサから
の信号に基づき、オフセット補正量によりオフセット補
正して方位変化量を求めるとともにこの方位変化量によ
り車両の方位を特定し、この車両の方位と前記距離検出
手段にて検出した車両の移動距離に基づいて車両の位置
を検出する位置検出手段（４，５およびそれに対する演
算処理）と から構成される推測航法手段（１，２，４，
５およびそれに対する演算処理）と、 ＧＰＳ衛星からの
衛星電波を受信して車両の位置に関する情報を出力する
ＧＰＳ（３）と、 車両の方位誤差および位置誤差を状態
量Ｘ（ｔ）とし、この誤差の時間的変化を与えるプロセ
ス行列φおよび信号生成過程で発生する雑音ωにより、
状態量Ｘ（ｔ＋１）をφ・Ｘ（ｔ）＋ωにて関係付ける
信号生成過程と、状態量Ｘ（ｔ）と観測値Ｙ（ｔ）と
を、観測行列Ｈおよび観測過程で発生する雑音ｖによ
り、観測値Ｙ（ｔ）をＨ・Ｘ（ｔ）＋ｖにて関係付ける
観測過程を形成するモデルを基に、前記推測航法手段に
おける車両の方位および位置に関する情報と前記ＧＰＳ
から出力される車両の方位、位置に関する情報とのそれ
ぞれの差により、上記観測値Ｙ（ｔ）を演算するととも
に、その演算値を基に上記モデルから状態量Ｘ（ｔ）を
演算する状態量演算手段（６およびそれに対する４０１
〜４０８，４１０，４１１等の演算処理）と、 この状態
量演算手段にて求めた状態量Ｘ（ｔ）による車両の方位
誤差および位置誤差により、前記位置検出手段における
車両の方位および位置を修正する修正手段（４０９）
と、を備え、 前記相対方位センサは車両の左右輪の回転
に応じた信号を出力する車輪センサであって、前記状態
量演算手段は、前記雑音ωとして少なくとも車両の方位
誤差雑音を設定する手段（７００）を有し、該方位誤差
雑音は車輪センサのコーナーでの曲がり過ぎによる誤差
を含んで設定される（７０３，７０７）ことを特徴とし
ている。 請求項７に記載の発明においては、 車両の方位
変化量に応じた信号を出力する相対方位センサ（２）
と、 車両の移動距離を検出する移動距離検出手段（１お
よび１０３）と、 前記相対方位センサからの信号に基づ
き、オフセット補正量によりオフセット補正して方位変
化量を求めるとともにこの方位変化量により車両の方位
を特定し、この車両の方位と前記距離検出手段にて検出
した車両の移動距離に基づいて車両の位置を検出する位
置検出手段（４，５およびそれに対する演算処理）と か
ら構成される推測航法手段（１，２，４，５およびそれ
に対する演算処理）と、 ＧＰＳ衛星からの衛星電波を受
信して車両の位置に関する情報を出力するＧＰＳ（３）
と、 車両の方位誤差および位置誤差を状態量Ｘ（ｔ）と
し、この誤差の時間的変化を与えるプロセス行列φおよ
び信号生成過程で発生する雑音ωにより、状態量Ｘ（ｔ
＋１）をφ・Ｘ（ｔ）＋ωにて関係付ける信号生成過程
と、状態量Ｘ（ｔ）と観測値Ｙ（ｔ）とを、観測行列Ｈ
および観測過程で発生する雑音ｖにより、観測値Ｙ
（ｔ）をＨ・Ｘ（ｔ）＋ｖにて関係付ける観測過程を形
成するモデルを基に、前記推測航法手段における車両の
方位および位置に関する情報と前記ＧＰＳから出力され
る車両の方位、位置に関する情報とのそれぞれの差によ
り、上記観測値Ｙ（ｔ）を演算するとともに、その演算
値を基に上記モデルから状態量Ｘ（ｔ）を演算する状態
量演算手段（６およびそれに対する４０１〜４０８，４
１０，４１１等の演算処理）と、 この状態量演算手段に
て求めた状態量Ｘ（ｔ）による車両の方位誤差および位
置誤差により、前記位置検出手段における車両の方位お
よび位置を修正する修正手段（４０９）と、を備え、 前
記相対方位センサは車両のステアリング操作量に応じた
信号を出力するステアリングセンサであって、前記状態
量演算手段は、前記雑音ωとして少なくとも車両の方位
誤差雑音を設定する手段（７００）を有し、該方位誤差
雑音は前記ステアリングセンサのセンタずれによる誤差
を含んで設定される（７０６，７０７）ことを特徴とし
ている。 請求項８に記載の発明においては、 車両の方位
変化量に応じた信号を出力する相対方位センサ（２）
と、 車両の移動距離を検出する移動距離検出手段（１お
よび１０３）と、 前記相対方位センサからの信号に基づ
き、オフセット補正量によりオフセット補正して方位変
化量を求めるとともにこの方位変化量により車両の方位
を特定し、この車両の方位と前記距離検出手段にて検出
した車両の移動距離に基づいて車両の位置を検出する位
置検出手段（４，５およびそれに対する演算処理）と か
ら構成される推測航法手段（１，２，４，５およびそれ
に対する演算処理）と、 ＧＰＳ衛星からの衛星電波を受
信して車両の位置に関する情報を出力するＧＰＳ（３）
と、 車両の方位誤差および位置誤差を状態量Ｘ（ｔ）と
し、この誤差の時間的変化を与えるプロセス行列φおよ
び信号生成過程で発生する雑音ωにより、状態量Ｘ（ｔ
＋１）をφ・Ｘ（ｔ）＋ωにて関係付ける信号生成過程
と、状態量Ｘ（ｔ）と観測値Ｙ（ｔ）とを、観測行列Ｈ
および観測過程で発生する雑音ｖにより、観測値Ｙ
（ｔ）をＨ・Ｘ（ｔ）＋ｖにて関係付ける観測過程を形
成するモデルを基に、前記推測航法手段における車両の
方位および位置に関する情報と前記ＧＰＳから出力され
る車両の方位、位置に関する情報とのそれぞれの差によ
り、上記観測値Ｙ（ｔ）を演算するとともに、その演算
値を基に上記モデルから状態量Ｘ（ｔ）を演算する状態
量演算手段（６およびそれに対する４０１〜４０８，４
１０，４１１等の演算処理）と、 この状態量演算手段に
て求めた状態量Ｘ（ｔ）による車両の方位誤差および位
置誤差により、前記位置検出手段における車両の方位お
よび位置を修正する修正手段（４０９）と、を備え、 前
記状態量演算手段は、前記複数の誤差の大きさの見積も
りおよびそれらの誤差の相互相関値から構成される誤差
共分散行列を計算する手段（６０４）を有して、前記各
誤差の状態量を推定するものであることを特徴としてい
る。
方位変化量に応じた信号を出力する相対方位センサ
（２）と、車両の移動距離を検出する移動距離検出手段
（１および１０３）と、前記相対方位センサからの信号
に基づき、オフセット補正量によりオフセット補正して
方位変化量を求めるとともにこの方位変化量により車両
の方位を特定し、この車両の方位と前記距離検出手段に
て検出した車両の移動距離に基づいて車両の位置を検出
する位置検出手段（４，５およびそれに対する演算処
理）とから構成される推測航法手段（１，２，４，５お
よびそれに対する演算処理）と、ＧＰＳ衛星からの衛星
電波を受信して車両の位置に関する情報を出力するＧＰ
Ｓ（３）と、車両の方位誤差および位置誤差を状態量Ｘ
（ｔ）とし、この誤差の時間的変化を与えるプロセス行
列φおよび信号生成過程で発生する雑音ωにより、状態
量Ｘ（ｔ＋１）をφ・Ｘ（ｔ）＋ωにて関係付ける信号
生成過程と、状態量Ｘ（ｔ）と観測値Ｙ（ｔ）とを、観
測行列Ｈおよび観測過程で発生する雑音ｖにより、観測
値Ｙ（ｔ）をＨ・Ｘ（ｔ）＋ｖにて関係付ける観測過程
を形成するモデルを基に、前記推測航法手段における車
両の方位および位置に関する情報と前記ＧＰＳから出力
される車両の方位、位置に関する情報とのそれぞれの差
により、上記観測値Ｙ（ｔ）を演算するとともに、その
演算値を基に上記モデルから状態量Ｘ（ｔ）を演算する
状態量演算手段（６およびそれに対する４０１〜４０
８，４１０，４１１等の演算処理）と、この状態量演算
手段にて求めた状態量Ｘ（ｔ）による車両の方位誤差お
よび位置誤差により、前記位置検出手段における車両の
方位および位置を修正する修正手段（４０９）と、を備
え、 前記状態量演算手段は、前記雑音ωとして少なくと
も車両の方位誤差雑音および位置雑音を設定する手段
（７００，８００）を有し、前記位置雑音は前記方位誤
差雑音が前記位置雑音に与える影響の最大値を基に設定
されることを特徴としている。請求項５に記載の発明に
おいては、 車両の方位変化量に応じた信号を出力する相
対方位センサ（２）と、 車両の移動距離を検出する移動
距離検出手段（１および１０３）と、 前記相対方位セン
サからの信号に基づき、オフセット補正量によりオフセ
ット補正して方位変化量を求めるとともにこの方位変化
量により車両の方位を特定し、この車両の方位と前記距
離検出手段にて検出した車両の移動距離に基づいて車両
の位置を検出する位置検出手段（４，５およびそれに対
する演算処理）と から構成される推測航法手段（１，
２，４，５およびそれに対する演算処理）と、 ＧＰＳ衛
星からの衛星電波を受信して車両の位置に関する情報を
出力するＧＰＳ（３）と、 車両の方位誤差および位置誤
差を状態量Ｘ（ｔ）とし、この誤差の時間的変化を与え
るプロセス行列φおよび信号生成過程で発生する雑音ω
により、状態量Ｘ（ｔ＋１）をφ・Ｘ（ｔ）＋ωにて関
係付ける信号生成過程と、状態量Ｘ（ｔ）と観測値Ｙ
（ｔ）とを、観測行列Ｈおよび観測過程で発生する雑音
ｖにより、観測値Ｙ（ｔ）をＨ・Ｘ（ｔ）＋ｖにて関係
付ける観測過程を形成するモデルを基に、前記推測航法
手段における車両の方位および位置に関する情報と前記
ＧＰＳから出力される車両の方位、位置に関する情報と
のそれぞれの差により、上記観測値Ｙ（ｔ）を演算する
とともに、その演算値を基に上記モデルから状態量Ｘ
（ｔ）を演算する状態量演算手段（６およびそれに対す
る４０１〜４０８，４１０，４１１等の演算処理）と、
この状態量演算手段にて求めた状態量Ｘ（ｔ）による車
両の方位誤差および位置誤差により、前記位置検出手段
における車両の方位および位置を修正する修正手段（４
０９）と、を備え、 前記状態量演算手段は、前記雑音ω
として少なくとも車両の方位誤差雑音を設定する手段
（７００）を有し、該方位誤差雑音は前記相対方位セン
サのゲイン誤差を含んで設定される（７０３，７０７）
ことを特徴としている。 請求項６に記載の発明において
は、 車両の方位変化量に応じた信号を出力する相対方位
センサ（２）と、 車両の移動距離を検出する移動距離検
出手段（１および１０３）と、 前記相対方位センサから
の信号に基づき、オフセット補正量によりオフセット補
正して方位変化量を求めるとともにこの方位変化量によ
り車両の方位を特定し、この車両の方位と前記距離検出
手段にて検出した車両の移動距離に基づいて車両の位置
を検出する位置検出手段（４，５およびそれに対する演
算処理）と から構成される推測航法手段（１，２，４，
５およびそれに対する演算処理）と、 ＧＰＳ衛星からの
衛星電波を受信して車両の位置に関する情報を出力する
ＧＰＳ（３）と、 車両の方位誤差および位置誤差を状態
量Ｘ（ｔ）とし、この誤差の時間的変化を与えるプロセ
ス行列φおよび信号生成過程で発生する雑音ωにより、
状態量Ｘ（ｔ＋１）をφ・Ｘ（ｔ）＋ωにて関係付ける
信号生成過程と、状態量Ｘ（ｔ）と観測値Ｙ（ｔ）と
を、観測行列Ｈおよび観測過程で発生する雑音ｖによ
り、観測値Ｙ（ｔ）をＨ・Ｘ（ｔ）＋ｖにて関係付ける
観測過程を形成するモデルを基に、前記推測航法手段に
おける車両の方位および位置に関する情報と前記ＧＰＳ
から出力される車両の方位、位置に関する情報とのそれ
ぞれの差により、上記観測値Ｙ（ｔ）を演算するととも
に、その演算値を基に上記モデルから状態量Ｘ（ｔ）を
演算する状態量演算手段（６およびそれに対する４０１
〜４０８，４１０，４１１等の演算処理）と、 この状態
量演算手段にて求めた状態量Ｘ（ｔ）による車両の方位
誤差および位置誤差により、前記位置検出手段における
車両の方位および位置を修正する修正手段（４０９）
と、を備え、 前記相対方位センサは車両の左右輪の回転
に応じた信号を出力する車輪センサであって、前記状態
量演算手段は、前記雑音ωとして少なくとも車両の方位
誤差雑音を設定する手段（７００）を有し、該方位誤差
雑音は車輪センサのコーナーでの曲がり過ぎによる誤差
を含んで設定される（７０３，７０７）ことを特徴とし
ている。 請求項７に記載の発明においては、 車両の方位
変化量に応じた信号を出力する相対方位センサ（２）
と、 車両の移動距離を検出する移動距離検出手段（１お
よび１０３）と、 前記相対方位センサからの信号に基づ
き、オフセット補正量によりオフセット補正して方位変
化量を求めるとともにこの方位変化量により車両の方位
を特定し、この車両の方位と前記距離検出手段にて検出
した車両の移動距離に基づいて車両の位置を検出する位
置検出手段（４，５およびそれに対する演算処理）と か
ら構成される推測航法手段（１，２，４，５およびそれ
に対する演算処理）と、 ＧＰＳ衛星からの衛星電波を受
信して車両の位置に関する情報を出力するＧＰＳ（３）
と、 車両の方位誤差および位置誤差を状態量Ｘ（ｔ）と
し、この誤差の時間的変化を与えるプロセス行列φおよ
び信号生成過程で発生する雑音ωにより、状態量Ｘ（ｔ
＋１）をφ・Ｘ（ｔ）＋ωにて関係付ける信号生成過程
と、状態量Ｘ（ｔ）と観測値Ｙ（ｔ）とを、観測行列Ｈ
および観測過程で発生する雑音ｖにより、観測値Ｙ
（ｔ）をＨ・Ｘ（ｔ）＋ｖにて関係付ける観測過程を形
成するモデルを基に、前記推測航法手段における車両の
方位および位置に関する情報と前記ＧＰＳから出力され
る車両の方位、位置に関する情報とのそれぞれの差によ
り、上記観測値Ｙ（ｔ）を演算するとともに、その演算
値を基に上記モデルから状態量Ｘ（ｔ）を演算する状態
量演算手段（６およびそれに対する４０１〜４０８，４
１０，４１１等の演算処理）と、 この状態量演算手段に
て求めた状態量Ｘ（ｔ）による車両の方位誤差および位
置誤差により、前記位置検出手段における車両の方位お
よび位置を修正する修正手段（４０９）と、を備え、 前
記相対方位センサは車両のステアリング操作量に応じた
信号を出力するステアリングセンサであって、前記状態
量演算手段は、前記雑音ωとして少なくとも車両の方位
誤差雑音を設定する手段（７００）を有し、該方位誤差
雑音は前記ステアリングセンサのセンタずれによる誤差
を含んで設定される（７０６，７０７）ことを特徴とし
ている。 請求項８に記載の発明においては、 車両の方位
変化量に応じた信号を出力する相対方位センサ（２）
と、 車両の移動距離を検出する移動距離検出手段（１お
よび１０３）と、 前記相対方位センサからの信号に基づ
き、オフセット補正量によりオフセット補正して方位変
化量を求めるとともにこの方位変化量により車両の方位
を特定し、この車両の方位と前記距離検出手段にて検出
した車両の移動距離に基づいて車両の位置を検出する位
置検出手段（４，５およびそれに対する演算処理）と か
ら構成される推測航法手段（１，２，４，５およびそれ
に対する演算処理）と、 ＧＰＳ衛星からの衛星電波を受
信して車両の位置に関する情報を出力するＧＰＳ（３）
と、 車両の方位誤差および位置誤差を状態量Ｘ（ｔ）と
し、この誤差の時間的変化を与えるプロセス行列φおよ
び信号生成過程で発生する雑音ωにより、状態量Ｘ（ｔ
＋１）をφ・Ｘ（ｔ）＋ωにて関係付ける信号生成過程
と、状態量Ｘ（ｔ）と観測値Ｙ（ｔ）とを、観測行列Ｈ
および観測過程で発生する雑音ｖにより、観測値Ｙ
（ｔ）をＨ・Ｘ（ｔ）＋ｖにて関係付ける観測過程を形
成するモデルを基に、前記推測航法手段における車両の
方位および位置に関する情報と前記ＧＰＳから出力され
る車両の方位、位置に関する情報とのそれぞれの差によ
り、上記観測値Ｙ（ｔ）を演算するとともに、その演算
値を基に上記モデルから状態量Ｘ（ｔ）を演算する状態
量演算手段（６およびそれに対する４０１〜４０８，４
１０，４１１等の演算処理）と、 この状態量演算手段に
て求めた状態量Ｘ（ｔ）による車両の方位誤差および位
置誤差により、前記位置検出手段における車両の方位お
よび位置を修正する修正手段（４０９）と、を備え、 前
記状態量演算手段は、前記複数の誤差の大きさの見積も
りおよびそれらの誤差の相互相関値から構成される誤差
共分散行列を計算する手段（６０４）を有して、前記各
誤差の状態量を推定するものであることを特徴としてい
る。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】請求項９に記載の発明では、請求項８に記
載の発明において、前記状態量演算手段は、前記方位誤
差が所定値以上の時に前記誤差共分散行列のうちの相互
相関値の全てを０に設定する手段（６０３，９００）を
有することを特徴としている。
載の発明において、前記状態量演算手段は、前記方位誤
差が所定値以上の時に前記誤差共分散行列のうちの相互
相関値の全てを０に設定する手段（６０３，９００）を
有することを特徴としている。
【００１７】なお、上記車両の方位に関する情報とは、
方位そのものに限らず、方位に関する他の情報も含む概
念であり、後述するように方位と相関のある絶対位置等
も含まれる。同様に車両の速度に関する情報について
も、速度そのものに限らず、速度に関する他の情報も含
む概念であり、速度と相関のある絶対位置等も含まれ
る。車両の位置に関する情報についても同様に他の情報
を含む概念である。
方位そのものに限らず、方位に関する他の情報も含む概
念であり、後述するように方位と相関のある絶対位置等
も含まれる。同様に車両の速度に関する情報について
も、速度そのものに限らず、速度に関する他の情報も含
む概念であり、速度と相関のある絶対位置等も含まれ
る。車両の位置に関する情報についても同様に他の情報
を含む概念である。
【００１８】また、上記各手段のカッコ内の符号は、後
述する実施例記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。また、後述するフローチャート内の各ステップ
はそれぞれの機能を実現する機能実現手段として構成し
ている。
述する実施例記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。また、後述するフローチャート内の各ステップ
はそれぞれの機能を実現する機能実現手段として構成し
ている。
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【発明の作用効果】
請求項１乃至３に記載の発明によれ
ば、カルマンフィルタを用いて、車両の方位誤差によ
り、車両の方位を修正することができる。この場合、請
求項１に記載の発明によれば、方位誤差雑音に相対方位
センサのゲイン誤差を含んで設定するようにしているか
ら、車両の方位誤差はその分大きくなり、車両の方位修
正をより正確に行うことができる。また、請求項２に記
載の発明によれば、方位誤差雑音に車輪センサのコーナ
ーでの曲がり過ぎによる誤差を含んで設定するようにし
ているから、車両の方位誤差はその分大きくなり、その
ような場合の車両の方位修正をより正確に行うことがで
きる。また、請求項３に記載の発明によれば、方位誤差
雑音にステアリングセンサのセンタずれによる誤差を含
んで設定するようにしているから、車両の方位誤差はそ
の分大きくなり、そのような場合の車両の方位修正をよ
り正確に行うことができる。
ば、カルマンフィルタを用いて、車両の方位誤差によ
り、車両の方位を修正することができる。この場合、請
求項１に記載の発明によれば、方位誤差雑音に相対方位
センサのゲイン誤差を含んで設定するようにしているか
ら、車両の方位誤差はその分大きくなり、車両の方位修
正をより正確に行うことができる。また、請求項２に記
載の発明によれば、方位誤差雑音に車輪センサのコーナ
ーでの曲がり過ぎによる誤差を含んで設定するようにし
ているから、車両の方位誤差はその分大きくなり、その
ような場合の車両の方位修正をより正確に行うことがで
きる。また、請求項３に記載の発明によれば、方位誤差
雑音にステアリングセンサのセンタずれによる誤差を含
んで設定するようにしているから、車両の方位誤差はそ
の分大きくなり、そのような場合の車両の方位修正をよ
り正確に行うことができる。
【００２２】また、請求項４乃至８に記載の発明におい
ては、カルマンフィルタを用いて、車両の位置誤差、車
両の方位誤差により、車両の位置、車両の方位を同時に
修正することができる。この場合に、請求項４に記載の
ように、方位誤差雑音が位置雑音に影響を与える影響の
最大値を基に、位置雑音を設定することにより、そのよ
うな方位誤差雑音や位置雑音を用いたカルマンフィルタ
において、位置誤差が実際より小さくなることがないよ
うにして車両の位置修正をより正確に行うことができ
る。また、請求項５に記載の発明によれば、方位誤差雑
音に相対方位センサのゲイン誤差を含んで設定するよう
にしているから、車両の方位誤差はその分大きくなり、
車両の方位修正をより正確に行うことができる。また、
請求項６に記載の発明によれば、方位誤差雑音に車輪セ
ンサのコーナーでの曲がり過ぎによる誤差を含んで設定
するようにしているから、車両の方位誤差はその分大き
くなり、そのような場合の車両の方位修正をより正確に
行うことができる。また、請求項７に記載の発明によれ
ば、方位誤差雑音にステアリングセンサのセンタずれに
よる誤差を含んで設定するようにしているから、車両の
方位誤差はその分大きくなり、そのような場合の車両の
方位修正をより正確に行うことができる。
ては、カルマンフィルタを用いて、車両の位置誤差、車
両の方位誤差により、車両の位置、車両の方位を同時に
修正することができる。この場合に、請求項４に記載の
ように、方位誤差雑音が位置雑音に影響を与える影響の
最大値を基に、位置雑音を設定することにより、そのよ
うな方位誤差雑音や位置雑音を用いたカルマンフィルタ
において、位置誤差が実際より小さくなることがないよ
うにして車両の位置修正をより正確に行うことができ
る。また、請求項５に記載の発明によれば、方位誤差雑
音に相対方位センサのゲイン誤差を含んで設定するよう
にしているから、車両の方位誤差はその分大きくなり、
車両の方位修正をより正確に行うことができる。また、
請求項６に記載の発明によれば、方位誤差雑音に車輪セ
ンサのコーナーでの曲がり過ぎによる誤差を含んで設定
するようにしているから、車両の方位誤差はその分大き
くなり、そのような場合の車両の方位修正をより正確に
行うことができる。また、請求項７に記載の発明によれ
ば、方位誤差雑音にステアリングセンサのセンタずれに
よる誤差を含んで設定するようにしているから、車両の
方位誤差はその分大きくなり、そのような場合の車両の
方位修正をより正確に行うことができる。
【００２３】
【００２４】また、請求項９に記載の発明によれば、方
位誤差が所定値以上の時に誤差共分散行列のうちの相互
相関値を全て０に設定するようにしているから、方位誤
差が所定値以上の時の誤差を非線形な計算により、より
正しく求めることができる。
位誤差が所定値以上の時に誤差共分散行列のうちの相互
相関値を全て０に設定するようにしているから、方位誤
差が所定値以上の時の誤差を非線形な計算により、より
正しく求めることができる。
【００２５】
【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。この実施例は、推測航法とＧＰＳとの複合化を図
るため、カルマンフィルタを用いている。このカルマン
フィルタの概要について説明する。このカルマンフィル
タにおいては、図１２に示すように、信号生成過程と観
測過程に分けられる。図において、線形システム（φ）
があり、そのシステムの状態Ｘ（ｔ）に対して、観測行
列Ｈで関係付けられるＸ（ｔ）の一部が観測できる場合
に、フィルタはＸ（ｔ）の最適な推定値を与える。ここ
で、ωは信号生成過程にて発生する雑音であり、ｖは観
測過程にて発生する雑音である。このフィルタの入力は
Ｙ（ｔ）であり、出力はＸ（ｔ）の最適推定値である。
する。この実施例は、推測航法とＧＰＳとの複合化を図
るため、カルマンフィルタを用いている。このカルマン
フィルタの概要について説明する。このカルマンフィル
タにおいては、図１２に示すように、信号生成過程と観
測過程に分けられる。図において、線形システム（φ）
があり、そのシステムの状態Ｘ（ｔ）に対して、観測行
列Ｈで関係付けられるＸ（ｔ）の一部が観測できる場合
に、フィルタはＸ（ｔ）の最適な推定値を与える。ここ
で、ωは信号生成過程にて発生する雑音であり、ｖは観
測過程にて発生する雑音である。このフィルタの入力は
Ｙ（ｔ）であり、出力はＸ（ｔ）の最適推定値である。
【００２６】時刻ｔまでの情報を用いた状態Ｘの最適推
定値、すなわち状態量Ｘ（ｔ｜ｔ）は、数１により求め
られる。
定値、すなわち状態量Ｘ（ｔ｜ｔ）は、数１により求め
られる。
【００２７】
【数１】Ｘ（ｔ｜ｔ）＝Ｘ（ｔ｜ｔ−１）＋Ｋ（ｔ）
｛Ｙ（ｔ）−ＨＸ（ｔ｜ｔ−１）｝ ここで、Ｘ（ｔ｜ｔ−１）は事前推定値、Ｋ（ｔ）はカ
ルマンゲインであり、それぞれ数２、数３により表され
る。
｛Ｙ（ｔ）−ＨＸ（ｔ｜ｔ−１）｝ ここで、Ｘ（ｔ｜ｔ−１）は事前推定値、Ｋ（ｔ）はカ
ルマンゲインであり、それぞれ数２、数３により表され
る。
【００２８】
【数２】Ｘ（ｔ｜ｔ−１）＝φＸ（ｔ−１｜ｔ−１）
【００２９】
【数３】Ｋ（ｔ）＝Ｐ（ｔ｜ｔ−１）ＨT （ＨＰ（ｔ｜
ｔ−１）ＨT ＋Ｖ）-1 ここで、Ｐは状態量Ｘの誤差共分散であり、Ｐ（ｔ｜ｔ
−１）は誤差共分散の予測値、Ｐ（ｔ−１｜ｔ−１）は
誤差共分散であり、それぞれ数４、数５により表され
る。
ｔ−１）ＨT ＋Ｖ）-1 ここで、Ｐは状態量Ｘの誤差共分散であり、Ｐ（ｔ｜ｔ
−１）は誤差共分散の予測値、Ｐ（ｔ−１｜ｔ−１）は
誤差共分散であり、それぞれ数４、数５により表され
る。
【００３０】
【数４】
Ｐ（ｔ｜ｔ−１）＝φＰ（ｔ−１｜ｔ−１）φT ＋Ｗ
【００３１】
【数５】Ｐ（ｔ−１｜ｔ−１）＝（Ｉ−Ｋ（ｔ−１）
Ｈ）Ｐ（ｔ−１｜ｔ−２） なお、Ｖは観測過程で発生する雑音ｖの分散、Ｗは信号
過程で発生する雑音ωの分散である。また、Ａ（ｉ｜
ｊ）は時刻ｊまでの情報に基づく時刻ｉでのＡの推定値
を表す。なお、添字のT は転置行列を意味し、-1は逆行
列を意味する。Ｉは単位行列である。
Ｈ）Ｐ（ｔ−１｜ｔ−２） なお、Ｖは観測過程で発生する雑音ｖの分散、Ｗは信号
過程で発生する雑音ωの分散である。また、Ａ（ｉ｜
ｊ）は時刻ｊまでの情報に基づく時刻ｉでのＡの推定値
を表す。なお、添字のT は転置行列を意味し、-1は逆行
列を意味する。Ｉは単位行列である。
【００３２】さらに、ＶとＷは平均０の白色ガウス雑音
であり、互いに無相関である。上記のようなカルマンフ
ィルタにおいて、状態量Ｘと誤差共分散Ｐの初期値に適
当な誤差を与えてやり、新しい観測が行われる度に以上
の計算を繰り返し行うことにより、状態量Ｘの精度が向
上する。このようなカルマンフィルタを推測航法へ適用
したのが本実施例である。
であり、互いに無相関である。上記のようなカルマンフ
ィルタにおいて、状態量Ｘと誤差共分散Ｐの初期値に適
当な誤差を与えてやり、新しい観測が行われる度に以上
の計算を繰り返し行うことにより、状態量Ｘの精度が向
上する。このようなカルマンフィルタを推測航法へ適用
したのが本実施例である。
【００３３】まず、上記の信号生成過程の定義について
説明する。推測航法でのカルマンフィルタは、推測航法
の誤差の補正を目的とするので、状態量Ｘは以下の５つ
の誤差値を定義する。この誤差値の時間的な変化を与え
るものがプロセス行列φである。 オフセット誤差（εＧ）
説明する。推測航法でのカルマンフィルタは、推測航法
の誤差の補正を目的とするので、状態量Ｘは以下の５つ
の誤差値を定義する。この誤差値の時間的な変化を与え
るものがプロセス行列φである。 オフセット誤差（εＧ）
【００３４】
【数６】εＧt ＝εＧt-1 ＋ω0
確定的な変化はなく、前回の誤差にノイズが付加され
る。 絶対方位誤差（εＡ）
る。 絶対方位誤差（εＡ）
【００３５】
【数７】εＡt ＝Ｔ×εＧt-1 ＋εＡt-1 ＋ω1
前回の誤差に、オフセット誤差に前回からの経過時間を
かけて求める方位誤差とノイズが付加される。 距離係数誤差（εＫ）
かけて求める方位誤差とノイズが付加される。 距離係数誤差（εＫ）
【００３６】
【数８】εＫt ＝εＫt-1 ＋ω2
確定的な変化はなく、前回の誤差にノイズが付加され
る。 絶対位置北方向誤差（εＹ）
る。 絶対位置北方向誤差（εＹ）
【００３７】
【数９】εＹt ＝ｓｉｎ（ＡT ＋εＡt-1 ＋εＧt-1 ×
Ｔ／２）×Ｌ×（１＋εＫt-1 ）−ｓｉｎ（ＡT ）×Ｌ
＋εＹt-1 前回の誤差に方位誤差・距離誤差によって生じる誤差が
付加される。 絶対位置東方向誤差（εＸ）
Ｔ／２）×Ｌ×（１＋εＫt-1 ）−ｓｉｎ（ＡT ）×Ｌ
＋εＹt-1 前回の誤差に方位誤差・距離誤差によって生じる誤差が
付加される。 絶対位置東方向誤差（εＸ）
【００３８】
【数１０】εＸt ＝ｃｏｓ（ＡT ＋εＡt-1 ＋εＧt-1
×Ｔ／２）×Ｌ×（１＋εＫt-1 ）−ｃｏｓ（ＡT ）×
Ｌ＋εＸt-1 前回の誤差に方位誤差・距離誤差によって生じる誤差が
付加される。上記の定義において、ＡT は真の絶対方
位、Ｌは前回からの移動距離、Ｔは前回からの経過時間
である。
×Ｔ／２）×Ｌ×（１＋εＫt-1 ）−ｃｏｓ（ＡT ）×
Ｌ＋εＸt-1 前回の誤差に方位誤差・距離誤差によって生じる誤差が
付加される。上記の定義において、ＡT は真の絶対方
位、Ｌは前回からの移動距離、Ｔは前回からの経過時間
である。
【００３９】上記の各式を状態量で偏微分し線形化する
と信号生成過程は以下のように定義される。
と信号生成過程は以下のように定義される。
【００４０】
【数１１】
【００４１】上記Ａは、絶対方位ＡT ＋εＡt-1 ＋εＧ
t-1 ×Ｔ／２を意味する。この値は、真の絶対方位ＡT
にセンサ誤差が加わったものであり、後述するように、
方位変化量から求められる絶対方位Ａとする。また、ω
0 は、オフセット雑音（温度ドリフト等によるオフセッ
トの変動分）、ω1 は絶対方位雑音（ジャイロのゲイン
的な誤差）、ω2 は距離係数雑音（経年変化）を意味す
る。また、ω3 、ω4 は絶対位置雑音を意味する。
t-1 ×Ｔ／２を意味する。この値は、真の絶対方位ＡT
にセンサ誤差が加わったものであり、後述するように、
方位変化量から求められる絶対方位Ａとする。また、ω
0 は、オフセット雑音（温度ドリフト等によるオフセッ
トの変動分）、ω1 は絶対方位雑音（ジャイロのゲイン
的な誤差）、ω2 は距離係数雑音（経年変化）を意味す
る。また、ω3 、ω4 は絶対位置雑音を意味する。
【００４２】次に、上記観測過程の定義について説明す
る。観測値は推測航法の出力と、ＧＰＳの出力の差より
求める。それぞれの出力には誤差が含まれるため、観測
値において、推測航法の誤差とＧＰＳの誤差の和が得ら
れる。この観測値Ｙと状態量Ｘを関係付け、数１２のよ
うに定義される。
る。観測値は推測航法の出力と、ＧＰＳの出力の差より
求める。それぞれの出力には誤差が含まれるため、観測
値において、推測航法の誤差とＧＰＳの誤差の和が得ら
れる。この観測値Ｙと状態量Ｘを関係付け、数１２のよ
うに定義される。
【００４３】
【数１２】
【００４４】但し、観測過程で発生する雑音ｖはＧＰＳ
の雑音であり、数１３のように定義される。
の雑音であり、数１３のように定義される。
【００４５】
【数１３】
【００４６】以上の定義を基に、カルマンフィルタを用
いた推測航法について説明する。図１に本実施例におけ
る概略構成を示す。この図に示すように、距離センサ
１、相対方位センサ２からの信号を基に、相対軌跡演算
部４、絶対位置演算部５での演算が行われ、それらの演
算（推測航法演算）により、車速、相対軌跡、絶対位
置、絶対方位が出力される。また、ＧＰＳ３からは位置
・方位・車速の出力が得られる。カルマンフィルタ６
は、推測航法により得られた車速、絶対位置・絶対方位
の情報およびＧＰＳ３からの車速、位置・方位の情報を
基に、距離センサ１の距離係数補正、相対方位センサ２
のオフセット補正、絶対位置補正、絶対方位補正を行
う。なお、本実施例においては、距離センサ１として左
右輪の車輪センサを用い、相対方位センサ２として左右
輪の車輪センサおよびステアリングセンサを用いてい
る。
いた推測航法について説明する。図１に本実施例におけ
る概略構成を示す。この図に示すように、距離センサ
１、相対方位センサ２からの信号を基に、相対軌跡演算
部４、絶対位置演算部５での演算が行われ、それらの演
算（推測航法演算）により、車速、相対軌跡、絶対位
置、絶対方位が出力される。また、ＧＰＳ３からは位置
・方位・車速の出力が得られる。カルマンフィルタ６
は、推測航法により得られた車速、絶対位置・絶対方位
の情報およびＧＰＳ３からの車速、位置・方位の情報を
基に、距離センサ１の距離係数補正、相対方位センサ２
のオフセット補正、絶対位置補正、絶対方位補正を行
う。なお、本実施例においては、距離センサ１として左
右輪の車輪センサを用い、相対方位センサ２として左右
輪の車輪センサおよびステアリングセンサを用いてい
る。
【００４７】このような車載用ナビゲーション装置へカ
ルマンフィルタを適用すると、距離センサ１の距離係数
補正、相対方位センサ２のオフセット補正、および絶対
方位補正、絶対位置補正により、数２に示す、事前推定
Ｘ（ｔ｜ｔ−１）は０となる。従って、数１は数１４に
示すようになる。
ルマンフィルタを適用すると、距離センサ１の距離係数
補正、相対方位センサ２のオフセット補正、および絶対
方位補正、絶対位置補正により、数２に示す、事前推定
Ｘ（ｔ｜ｔ−１）は０となる。従って、数１は数１４に
示すようになる。
【００４８】
【数１４】Ｘ（ｔ｜ｔ）＝Ｋ（ｔ）Ｙ（ｔ）
従って、上記信号生成過程にて定義された５つの誤差値
による状態量Ｘは、数３〜数５によって求められるカル
マンゲインＫ（ｔ）および観測値Ｙ（ｔ）により求めら
れる。
による状態量Ｘは、数３〜数５によって求められるカル
マンゲインＫ（ｔ）および観測値Ｙ（ｔ）により求めら
れる。
【００４９】ここで、数３における誤差共分散Ｐは、数
１５により定義される。
１５により定義される。
【００５０】
【数１５】
【００５１】この誤差共分散ＰにおけるσGG 2 はオフセ
ット誤差の大きさの見積もりを表し、σAA 2は絶対方位
誤差の大きさの見積もりを表し、σKK 2 は距離係数誤差
の大きさの見積もりを表し、σYY 2 は絶対位置北方向誤
差の大きさの見積もりを表し、σXX 2 は絶対位置東方向
誤差の大きさの見積もりを表す。それら以外のσij 2は
ｉ行とｊ列の相互相関値を表す。例えばσAG 2はオフセ
ット誤差と絶対方位誤差の相互相関値を表す。
ット誤差の大きさの見積もりを表し、σAA 2は絶対方位
誤差の大きさの見積もりを表し、σKK 2 は距離係数誤差
の大きさの見積もりを表し、σYY 2 は絶対位置北方向誤
差の大きさの見積もりを表し、σXX 2 は絶対位置東方向
誤差の大きさの見積もりを表す。それら以外のσij 2は
ｉ行とｊ列の相互相関値を表す。例えばσAG 2はオフセ
ット誤差と絶対方位誤差の相互相関値を表す。
【００５２】この誤差共分散Ｐの値は、数４の計算によ
って更新される。なお、初期値においては、σGG 2 、σ
AA 2、σKK 2 、σYY 2 、σXX 2 の各値を誤差が最大とな
る値に設定しておき、また相互相関値については全て０
に設定しておく。また、数３におけるＨは数１２で示さ
れる行列を用い、Ｖについては数１３に示されるものを
用いる。また、数４におけるＷは数１１に示されるωの
分散を用いる。
って更新される。なお、初期値においては、σGG 2 、σ
AA 2、σKK 2 、σYY 2 、σXX 2 の各値を誤差が最大とな
る値に設定しておき、また相互相関値については全て０
に設定しておく。また、数３におけるＨは数１２で示さ
れる行列を用い、Ｖについては数１３に示されるものを
用いる。また、数４におけるＷは数１１に示されるωの
分散を用いる。
【００５３】観測過程における観測値Ｙとしては、数１
２に示すように、εＡDRt −εＡGP St、εＫDRt −εＫ
GPSt、εＹDRt −εＹGPSt、εＸDRt −εＸGPStを用い
ている。ここで、添字のDRt は時刻ｔにおいて距離セン
サ１、相対方位センサ２からの信号に基づく推測航法に
て求められた値を意味し、GPStは時刻ｔにおいてＧＰＳ
３から出力される値を意味する。
２に示すように、εＡDRt −εＡGP St、εＫDRt −εＫ
GPSt、εＹDRt −εＹGPSt、εＸDRt −εＸGPStを用い
ている。ここで、添字のDRt は時刻ｔにおいて距離セン
サ１、相対方位センサ２からの信号に基づく推測航法に
て求められた値を意味し、GPStは時刻ｔにおいてＧＰＳ
３から出力される値を意味する。
【００５４】εＡDRt −εＡGPStは、推測航法により求
められた絶対方位とＧＰＳ３から出力される方位の差、
すなわち推測航法により求められた絶対方位には真の絶
対方位とその誤差εＡDRt が含まれており、またＧＰＳ
３から出力される方位には真の絶対方位とその誤差εＡ
GPStが含まれているため、それらの差を取ることにより
εＡDRt −εＡGPStが得られる。
められた絶対方位とＧＰＳ３から出力される方位の差、
すなわち推測航法により求められた絶対方位には真の絶
対方位とその誤差εＡDRt が含まれており、またＧＰＳ
３から出力される方位には真の絶対方位とその誤差εＡ
GPStが含まれているため、それらの差を取ることにより
εＡDRt −εＡGPStが得られる。
【００５５】同様に、εＫDRt −εＫGPStは、推測航法
により求められる速度とＧＰＳ３から出力される速度の
差から求まる距離係数誤差であり、具体的には、（推測
航法による速度−ＧＰＳによる速度）／（推測航法によ
る速度）により求められる。また、εＹDRt −εＹGPSt
は、推測航法により求められる絶対位置のＹ成分とＧＰ
Ｓ３から出力される位置のＹ成分の誤差の差であり、ε
ＸDRt −εＸGPStは、推測航法により求められる絶対位
置のＸ成分とＧＰＳ３から出力される位置のＸ成分の誤
差の差である。
により求められる速度とＧＰＳ３から出力される速度の
差から求まる距離係数誤差であり、具体的には、（推測
航法による速度−ＧＰＳによる速度）／（推測航法によ
る速度）により求められる。また、εＹDRt −εＹGPSt
は、推測航法により求められる絶対位置のＹ成分とＧＰ
Ｓ３から出力される位置のＹ成分の誤差の差であり、ε
ＸDRt −εＸGPStは、推測航法により求められる絶対位
置のＸ成分とＧＰＳ３から出力される位置のＸ成分の誤
差の差である。
【００５６】また、数１３に示す、観測過程で発生する
雑音ｖはＧＰＳ３の雑音であり、以下のようにして求め
られる。ＧＰＳ３における擬似距離の計測誤差（ＵＥＲ
Ｅ）とＨＤＯＰ（Horizontal Dilution of Presision）
の関係により測位精度が、ＵＥＲＥ×ＨＤＯＰで求めら
れ、この測位精度を２乗することにより、ｖ2t、ｖ3tが
求められる。また、ドップラー周波数の計測誤差とＨＤ
ＯＰの関係より速度精度が、ドップラー周波数の計測誤
差×ＨＤＯＰで求められ、この速度精度／車速にて距離
係数計測誤差が求められ、これを２乗することによりｖ
1tが求められる。さらに、車両の速度Ｖc と速度精度か
ら方位精度がｔａｎ-1（速度精度／Ｖc）で求められ、
この方位精度を２乗するこによりｖ0tが求められる。
雑音ｖはＧＰＳ３の雑音であり、以下のようにして求め
られる。ＧＰＳ３における擬似距離の計測誤差（ＵＥＲ
Ｅ）とＨＤＯＰ（Horizontal Dilution of Presision）
の関係により測位精度が、ＵＥＲＥ×ＨＤＯＰで求めら
れ、この測位精度を２乗することにより、ｖ2t、ｖ3tが
求められる。また、ドップラー周波数の計測誤差とＨＤ
ＯＰの関係より速度精度が、ドップラー周波数の計測誤
差×ＨＤＯＰで求められ、この速度精度／車速にて距離
係数計測誤差が求められ、これを２乗することによりｖ
1tが求められる。さらに、車両の速度Ｖc と速度精度か
ら方位精度がｔａｎ-1（速度精度／Ｖc）で求められ、
この方位精度を２乗するこによりｖ0tが求められる。
【００５７】従って、観測過程におけるεＡDRt −εＡ
GPSt、εＫDRt −εＫGPSt、εＹDR t −εＹGPSt、εＸ
DRt −εＸGPStおよび上記雑音Ｖを入力とし、数３〜数
５および数１を実行することにより、信号生成過程にて
定義された５つの誤差値による状態量Ｘが求められ、こ
れらにより距離センサ１の距離係数補正、相対方位セン
サ２のオフセット補正、絶対位置補正、絶対方位補正が
行われる。
GPSt、εＫDRt −εＫGPSt、εＹDR t −εＹGPSt、εＸ
DRt −εＸGPStおよび上記雑音Ｖを入力とし、数３〜数
５および数１を実行することにより、信号生成過程にて
定義された５つの誤差値による状態量Ｘが求められ、こ
れらにより距離センサ１の距離係数補正、相対方位セン
サ２のオフセット補正、絶対位置補正、絶対方位補正が
行われる。
【００５８】上記の相対軌跡演算、絶対位置演算、カル
マンフィルタはマイクロコンピュータによる演算処理に
て行われるため、以下これについて説明する。図２に推
測航法のメインルーチンの演算処理を示す。ステップ１
００にて方位変化量・移動距離の演算を行う。この処理
の詳細を図３に示す。まず、ステップ１０１にて相対方
位センサ２の方位変化量を求める。ここで、相対方位セ
ンサ２としては左右輪の車輪センサとステアリングセン
サを用いているため、左右輪の車輪センサからの信号に
基づきそのセンサ信号の平均により車速を求め、その車
速が所定値以下の低速時にはステリングセンサの出力お
よび前回からの移動距離により方位変化量を求め、車速
が所定値より大きい時には左右の車輪センサから方位変
化量を求める。この左右の車輪センサからの方位変化量
の求め方については公知のように、アッカーマン・ジャ
ント理論に基づき内輪と外輪の移動距離により回転半径
を求め、これとホイールベースにより方位変化量を求め
る。
マンフィルタはマイクロコンピュータによる演算処理に
て行われるため、以下これについて説明する。図２に推
測航法のメインルーチンの演算処理を示す。ステップ１
００にて方位変化量・移動距離の演算を行う。この処理
の詳細を図３に示す。まず、ステップ１０１にて相対方
位センサ２の方位変化量を求める。ここで、相対方位セ
ンサ２としては左右輪の車輪センサとステアリングセン
サを用いているため、左右輪の車輪センサからの信号に
基づきそのセンサ信号の平均により車速を求め、その車
速が所定値以下の低速時にはステリングセンサの出力お
よび前回からの移動距離により方位変化量を求め、車速
が所定値より大きい時には左右の車輪センサから方位変
化量を求める。この左右の車輪センサからの方位変化量
の求め方については公知のように、アッカーマン・ジャ
ント理論に基づき内輪と外輪の移動距離により回転半径
を求め、これとホイールベースにより方位変化量を求め
る。
【００５９】次のステップ１０２にて、その方位変化量
から、オフセット補正量（この補正量については後述す
る）に前回からの移動距離Ｌを掛けたものを引き、方位
変化量のオフセット補正を行う。次のステップ１０３で
は、距離センサ１からの車輪パルス数（左右の車輪セン
サの平均）に距離係数（この距離係数についても後述す
る）を掛けて移動距離を算出する。
から、オフセット補正量（この補正量については後述す
る）に前回からの移動距離Ｌを掛けたものを引き、方位
変化量のオフセット補正を行う。次のステップ１０３で
は、距離センサ１からの車輪パルス数（左右の車輪セン
サの平均）に距離係数（この距離係数についても後述す
る）を掛けて移動距離を算出する。
【００６０】このステップ１００の次に、ステップ２０
０の相対軌跡演算処理を行う。この処理の詳細を図４に
示す。まず、ステップ２０１にて、方位変化量（ステッ
プ１０２にて求めたもの）を基に相対方位を更新する。
この更新した相対方位およびステップ１０３にて求めた
移動距離によりステップ２０２にて相対位置座標の更新
を行う。この更新は、移動距離に対する相対方位のＸ，
Ｙ成分をそれまでの相対位置座標に加算することにより
行う。この相対位置座標は相対軌跡を求めるたに行うも
ので、その相対軌跡と道路形状との関係により、いわゆ
るマップマッチングが行われる。
０の相対軌跡演算処理を行う。この処理の詳細を図４に
示す。まず、ステップ２０１にて、方位変化量（ステッ
プ１０２にて求めたもの）を基に相対方位を更新する。
この更新した相対方位およびステップ１０３にて求めた
移動距離によりステップ２０２にて相対位置座標の更新
を行う。この更新は、移動距離に対する相対方位のＸ，
Ｙ成分をそれまでの相対位置座標に加算することにより
行う。この相対位置座標は相対軌跡を求めるたに行うも
ので、その相対軌跡と道路形状との関係により、いわゆ
るマップマッチングが行われる。
【００６１】このステップ２００の次に、ステップ３０
０の絶対方位・絶対位置の演算処理を行う。この処理の
詳細を図５に示す。まず、ステップ３０１にて、方位変
化量（ステップ１０２にて求めたもの）を基に絶対方位
を更新する。この更新した絶対方位およびステップ１０
３にて求めた移動距離によりステップ２０２にて絶対位
置座標の更新を行う。このステップ２００の処理にて更
新された絶対方位Ａと絶対位置は後述するＧＰＳとの複
合化処理にて利用される。
０の絶対方位・絶対位置の演算処理を行う。この処理の
詳細を図５に示す。まず、ステップ３０１にて、方位変
化量（ステップ１０２にて求めたもの）を基に絶対方位
を更新する。この更新した絶対方位およびステップ１０
３にて求めた移動距離によりステップ２０２にて絶対位
置座標の更新を行う。このステップ２００の処理にて更
新された絶対方位Ａと絶対位置は後述するＧＰＳとの複
合化処理にて利用される。
【００６２】このＧＰＳとの複合化処理を行うステップ
４００の詳細を図６に示す。まず、ステップ４０１にて
前回の測位又は予測計算からＴ1 秒経過したか否かを判
定する。これはＧＰＳ３の測位が行われる毎にステップ
４０３〜４０９にて推測航法の誤差を補正する処理を行
うが、ＧＰＳ３の測位ができない場合には誤差が大きく
なるため、それに対応した誤差の予測計算をステップ４
１０、４１１にて定期的に行うために設けられている。
４００の詳細を図６に示す。まず、ステップ４０１にて
前回の測位又は予測計算からＴ1 秒経過したか否かを判
定する。これはＧＰＳ３の測位が行われる毎にステップ
４０３〜４０９にて推測航法の誤差を補正する処理を行
うが、ＧＰＳ３の測位ができない場合には誤差が大きく
なるため、それに対応した誤差の予測計算をステップ４
１０、４１１にて定期的に行うために設けられている。
【００６３】ステップ４０１の判定がＮＯになると、ス
テップ４０２にてＧＰＳ３からの測位データがあるか否
かを行う。ＧＰＳ３からの測位データがあると、ステッ
プ４０３以降のカルマンフィルタの演算処理に進む。ま
ず、ステップ４０３にて観測値Ｙの計算を行う。これ
は、ＧＰＳ３から出力される速度、位置、方位データお
よび推測航法におけるステップ３００の処理にて求めた
絶対方位、絶対位置および図示しない速度演算処理によ
り距離センサ１からのパルス信号に基づく車両の速度と
から、数１２に示した、εＡDRt −εＡ GPSt、εＫDRt
−εＫGPSt、εＹDRt −εＹGPSt、εＸDRt −εＸGPSt
を計算するとともに、数１３に示す、観測過程で発生す
る雑音ｖをＧＰＳ３の測位データ等を基に計算する。
テップ４０２にてＧＰＳ３からの測位データがあるか否
かを行う。ＧＰＳ３からの測位データがあると、ステッ
プ４０３以降のカルマンフィルタの演算処理に進む。ま
ず、ステップ４０３にて観測値Ｙの計算を行う。これ
は、ＧＰＳ３から出力される速度、位置、方位データお
よび推測航法におけるステップ３００の処理にて求めた
絶対方位、絶対位置および図示しない速度演算処理によ
り距離センサ１からのパルス信号に基づく車両の速度と
から、数１２に示した、εＡDRt −εＡ GPSt、εＫDRt
−εＫGPSt、εＹDRt −εＹGPSt、εＸDRt −εＸGPSt
を計算するとともに、数１３に示す、観測過程で発生す
る雑音ｖをＧＰＳ３の測位データ等を基に計算する。
【００６４】ステップ４０４では、プロセス行列φの計
算を行う。これは、前回のプロセス行列の計算時点から
の移動距離Ｌ、経過時間Ｔ（これらは図示しない計測処
理により別途求められている）およびステップ３０１に
て求めた絶対方位Ａにより、数１１に示すプロセス行列
φを求める。このようにして計算した観測値Ｙおよびプ
ロセス行列φを基に、上述した数３〜数５の計算を行っ
て数１４に示す状態量Ｘを求める。すなわち、ステップ
４０５では、数３により誤差共分散Ｐの予測計算を行
う。ステップ４０６では、数４によりカルマンゲインＫ
の計算を行う。ステップ４０７では、数５により誤差共
分散Ｐの計算を行う。この後、カルマンゲインＫおよび
観測値Ｙに基づき、ステップ４０８にて、数１４の計算
により状態量Ｘを求める。この状態量Ｘは、数１１の左
辺に示すように、オフセット誤差（εＧ）、絶対方位誤
差（εＡ）、距離係数誤差（εＫ）、絶対位置北方向誤
差（εＹ）、絶対位置東方向誤差（εＸ）を表してい
る。
算を行う。これは、前回のプロセス行列の計算時点から
の移動距離Ｌ、経過時間Ｔ（これらは図示しない計測処
理により別途求められている）およびステップ３０１に
て求めた絶対方位Ａにより、数１１に示すプロセス行列
φを求める。このようにして計算した観測値Ｙおよびプ
ロセス行列φを基に、上述した数３〜数５の計算を行っ
て数１４に示す状態量Ｘを求める。すなわち、ステップ
４０５では、数３により誤差共分散Ｐの予測計算を行
う。ステップ４０６では、数４によりカルマンゲインＫ
の計算を行う。ステップ４０７では、数５により誤差共
分散Ｐの計算を行う。この後、カルマンゲインＫおよび
観測値Ｙに基づき、ステップ４０８にて、数１４の計算
により状態量Ｘを求める。この状態量Ｘは、数１１の左
辺に示すように、オフセット誤差（εＧ）、絶対方位誤
差（εＡ）、距離係数誤差（εＫ）、絶対位置北方向誤
差（εＹ）、絶対位置東方向誤差（εＸ）を表してい
る。
【００６５】これらの誤差により、ステップ４０９に
て、図に示す計算にて推測航法誤差の修正、すなわち相
対方位センサ２のオフセット補正、距離センサ１の距離
係数補正、絶対方位補正、絶対位置補正が行われる。相
対方位センサ２のオフセット補正により、ステップ１０
２にて用いられるオフセット補正量が修正され、距離セ
ンサ１の距離係数補正により、ステップ１０３にて用い
られる距離係数が修正され、絶対方位補正により、ステ
ップ３０１にて用いられる絶対方位Ａが修正され、絶対
位置補正によりステップ３０２にて用いられる絶対位置
が修正される。
て、図に示す計算にて推測航法誤差の修正、すなわち相
対方位センサ２のオフセット補正、距離センサ１の距離
係数補正、絶対方位補正、絶対位置補正が行われる。相
対方位センサ２のオフセット補正により、ステップ１０
２にて用いられるオフセット補正量が修正され、距離セ
ンサ１の距離係数補正により、ステップ１０３にて用い
られる距離係数が修正され、絶対方位補正により、ステ
ップ３０１にて用いられる絶対方位Ａが修正され、絶対
位置補正によりステップ３０２にて用いられる絶対位置
が修正される。
【００６６】上記の処理を、ＧＰＳ３からの測位データ
が有る毎に繰り返し行い、上記誤差修正を行って、より
正確なる推測航法データを得ることができる。なお、上
記相対方位センサ２としては左右の車輪センサとスアリ
ングセンサを車速に応じて切換使用している。従って、
左右の車輪センサから求められる方位変化量とステアリ
ングセンサから得られる方位変化量を等しくする必要が
ある。そこで、このような方位変化量の合わせ込みを行
うため、図７に示すような処理を行う。
が有る毎に繰り返し行い、上記誤差修正を行って、より
正確なる推測航法データを得ることができる。なお、上
記相対方位センサ２としては左右の車輪センサとスアリ
ングセンサを車速に応じて切換使用している。従って、
左右の車輪センサから求められる方位変化量とステアリ
ングセンサから得られる方位変化量を等しくする必要が
ある。そこで、このような方位変化量の合わせ込みを行
うため、図７に示すような処理を行う。
【００６７】まず、ステップ５０１にて走行距離、ステ
アリング・カウンタ積算数、車輪方位変化量をクリアす
る初期設定を行った後、ステップ５０２にて車速が所定
値以上で車輪センサの利用が可能かを判定する。この判
定がＹＥＳになると、ステップ５０３に進み、走行距
離、ステアリング・カウンタ、車輪方位変化量を積算す
る。この車輪方位変化量は、ステップ１０２にてオセッ
ト補正されたものを用いる。この積算をステップ５０４
により規定距離以上の走行が判定されるまで、繰り返し
行う。ステップ５０４の判定がＹＥＳになると、ステッ
プ５０５にて車輪方位変化量は一定値以下か否かを判定
する。この判定がＹＥＳの場合には、車輪方位変化量は
小さい場合なので直線走行とみなし、ステップ５０６に
てステアリング・カウンタ値の単純平均、すなわちステ
アリング・カウンタ積算値／積算回数によりステアリン
グ・センタ値を求める。この求めたステアリング・セン
タ値を基に、ステップ１０１においてステアリングセン
サによる方位変化量を求める場合には、ステアリング・
センタ値により補正して方位変化量を求める。
アリング・カウンタ積算数、車輪方位変化量をクリアす
る初期設定を行った後、ステップ５０２にて車速が所定
値以上で車輪センサの利用が可能かを判定する。この判
定がＹＥＳになると、ステップ５０３に進み、走行距
離、ステアリング・カウンタ、車輪方位変化量を積算す
る。この車輪方位変化量は、ステップ１０２にてオセッ
ト補正されたものを用いる。この積算をステップ５０４
により規定距離以上の走行が判定されるまで、繰り返し
行う。ステップ５０４の判定がＹＥＳになると、ステッ
プ５０５にて車輪方位変化量は一定値以下か否かを判定
する。この判定がＹＥＳの場合には、車輪方位変化量は
小さい場合なので直線走行とみなし、ステップ５０６に
てステアリング・カウンタ値の単純平均、すなわちステ
アリング・カウンタ積算値／積算回数によりステアリン
グ・センタ値を求める。この求めたステアリング・セン
タ値を基に、ステップ１０１においてステアリングセン
サによる方位変化量を求める場合には、ステアリング・
センタ値により補正して方位変化量を求める。
【００６８】上記したようなカルマンフィルタを利用す
る場合、理論的には信号生成過程で発生する雑音は白色
ガウス雑音であり、対象とするシステムは線形システム
でなければならない。しかしながら、カルマンフィルタ
を推測航法に応用した場合に、理論通りにならず、補正
結果の誤差が大きくなることがある。
る場合、理論的には信号生成過程で発生する雑音は白色
ガウス雑音であり、対象とするシステムは線形システム
でなければならない。しかしながら、カルマンフィルタ
を推測航法に応用した場合に、理論通りにならず、補正
結果の誤差が大きくなることがある。
【００６９】信号生成過程で発生する雑音ωは、白色
ガウス雑音となっていないため、理論通りの計算では小
さめの値になってしまう。すなわち、センサの特性によ
り、白色ガウス雑音となっていない。例えば、ステアア
リングセンサのセンタ値に誤差が有れば、生じる誤差
は、「右より」「左より」等の偏りがある。高速コーナ
ーでは曲がりすぎる傾向がある。
ガウス雑音となっていないため、理論通りの計算では小
さめの値になってしまう。すなわち、センサの特性によ
り、白色ガウス雑音となっていない。例えば、ステアア
リングセンサのセンタ値に誤差が有れば、生じる誤差
は、「右より」「左より」等の偏りがある。高速コーナ
ーでは曲がりすぎる傾向がある。
【００７０】また、状態量に含めなかった誤差要因（相
対方位センサ２のゲイン誤差）等により、白色ガウス雑
音となっていない。これに対しては、状態量を追加する
ことにより解決は可能であるが、演算量が増大する。 絶対方位誤差が大きくなると、絶対方位誤差と位置誤
差の関係が線形でなくなり、誤差が生じる。線形の計算
を続けると大きすぎる値になってしまう。
対方位センサ２のゲイン誤差）等により、白色ガウス雑
音となっていない。これに対しては、状態量を追加する
ことにより解決は可能であるが、演算量が増大する。 絶対方位誤差が大きくなると、絶対方位誤差と位置誤
差の関係が線形でなくなり、誤差が生じる。線形の計算
を続けると大きすぎる値になってしまう。
【００７１】車両走行によって生じる誤差を、絶対方
位に従って北・東の２方向に分解するが、絶対方位誤差
が大きくなると分配に誤差が生じる。小さめの計算にな
る軸と、大きめの計算になる軸が生じる。このような問
題が生じると、カルマンフィルタは以下のような特性と
なる。カルマンフィルタでは、誤差の予測値が実際の誤
差よりも小さいと、ＧＰＳ測位時に誤差が検出されても
カルマンゲインが小さくなるため、十分な補正が行われ
ない。逆に、誤差の予測値が大きすぎるとＧＰＳデータ
のバラツキを抑えきれず、フィルタとしての機能が低下
する。
位に従って北・東の２方向に分解するが、絶対方位誤差
が大きくなると分配に誤差が生じる。小さめの計算にな
る軸と、大きめの計算になる軸が生じる。このような問
題が生じると、カルマンフィルタは以下のような特性と
なる。カルマンフィルタでは、誤差の予測値が実際の誤
差よりも小さいと、ＧＰＳ測位時に誤差が検出されても
カルマンゲインが小さくなるため、十分な補正が行われ
ない。逆に、誤差の予測値が大きすぎるとＧＰＳデータ
のバラツキを抑えきれず、フィルタとしての機能が低下
する。
【００７２】さらに、ある状態量（例えば絶対方位誤
差）に偏った雑音が加わった場合に、その予測精度が小
さいままだと、その状態量と関係のある状態量（例え
ば、オフセット誤差）に誤った補正をすることになる
（センサのゲイン誤差で生じた絶対方位誤差をオフセッ
ト誤差によるものとしてオフセット誤差を補正してしま
う）。この時、偏った雑音が加わった状態量の予測精度
がそれに見合った大きさであれば、誤補正の影響を軽減
することができる。
差）に偏った雑音が加わった場合に、その予測精度が小
さいままだと、その状態量と関係のある状態量（例え
ば、オフセット誤差）に誤った補正をすることになる
（センサのゲイン誤差で生じた絶対方位誤差をオフセッ
ト誤差によるものとしてオフセット誤差を補正してしま
う）。この時、偏った雑音が加わった状態量の予測精度
がそれに見合った大きさであれば、誤補正の影響を軽減
することができる。
【００７３】従って、誤差の予測値がいかなる場合も、
実際の誤差量を下回ることがなく、かつ極端に大きすぎ
ることがないようにすることによって正確な補正が可能
になる。誤差の予測値が実際を下回ったり大きすぎるの
は、以下の２つの原因があり、それぞれ次のような処理
を行うことにより対策が可能である。
実際の誤差量を下回ることがなく、かつ極端に大きすぎ
ることがないようにすることによって正確な補正が可能
になる。誤差の予測値が実際を下回ったり大きすぎるの
は、以下の２つの原因があり、それぞれ次のような処理
を行うことにより対策が可能である。
【００７４】(1) 信号生成過程で発生する雑音が白色で
ない。 相対方位センサ２のゲイン誤差 誤差共分散の予測計算を行う時に、前回の誤差共分散の
予測計算を行ってから方位変化があった場合は、その中
にゲイン誤差によって生じる絶対方位誤差成分が含まれ
ると考えられるため、絶対方位誤差の予測値をその分大
きくする。この時、発生する誤差は偏った有色性の雑音
となるため、現在の絶対方位誤差と完全に相関のあるも
のとして加える。
ない。 相対方位センサ２のゲイン誤差 誤差共分散の予測計算を行う時に、前回の誤差共分散の
予測計算を行ってから方位変化があった場合は、その中
にゲイン誤差によって生じる絶対方位誤差成分が含まれ
ると考えられるため、絶対方位誤差の予測値をその分大
きくする。この時、発生する誤差は偏った有色性の雑音
となるため、現在の絶対方位誤差と完全に相関のあるも
のとして加える。
【００７５】ゲイン誤差による絶対方位誤差の大きさ
は、数１６により求められる。
は、数１６により求められる。
【００７６】
【数１６】ω1 ＝（ΔＡ・ΔＧＡＩＮ）2
ここで、ω1 はゲイン誤差による絶対方位誤差分散、Δ
Ａは前回誤差共分散の予測計算を行ってからの方位変化
量、ΔＧＡＩＮはゲイン誤差の見積もり（固定値）を示
す。
Ａは前回誤差共分散の予測計算を行ってからの方位変化
量、ΔＧＡＩＮはゲイン誤差の見積もり（固定値）を示
す。
【００７７】車輪センサの高速コーナーでの曲がり過
ぎによる誤差 車輪センサは車両が旋回する時に生じる向心加速度（横
Ｇ）が大きくなると、これに比例して曲がり過ぎる（実
際の方位変化量よりも大きな方位変化量を検出する）傾
向がある。従って、相対方位センサ２のゲイン誤差と同
様に、現在の絶対方位誤差と完全に相関のあるものとし
て加える。
ぎによる誤差 車輪センサは車両が旋回する時に生じる向心加速度（横
Ｇ）が大きくなると、これに比例して曲がり過ぎる（実
際の方位変化量よりも大きな方位変化量を検出する）傾
向がある。従って、相対方位センサ２のゲイン誤差と同
様に、現在の絶対方位誤差と完全に相関のあるものとし
て加える。
【００７８】車輪センサの高速コーナーでの曲がり過ぎ
による誤差の大きさは、数１７により求められる。
による誤差の大きさは、数１７により求められる。
【００７９】
【数１７】ω1 ＝（Ｂ・Ｇｃ・Ｔ）2
ここで、ω1 は車輪センサの高速コーナーでの曲がり過
ぎ誤差による絶対方位誤差分散、Ｂは比例定数、Ｇｃは
前回誤差共分散の予測計算を行ってから今回までの横
Ｇ、Ｔは前回誤差共分散の予測計算を行ってから今回ま
での経過時間を示す。なお、横Ｇは、車輪センサの方位
変化量と車速からマイクロコンピュータ内の計算で求め
るようにしている。この場合、横Ｇセンサを設けて横Ｇ
を求めるようにしてもよい。
ぎ誤差による絶対方位誤差分散、Ｂは比例定数、Ｇｃは
前回誤差共分散の予測計算を行ってから今回までの横
Ｇ、Ｔは前回誤差共分散の予測計算を行ってから今回ま
での経過時間を示す。なお、横Ｇは、車輪センサの方位
変化量と車速からマイクロコンピュータ内の計算で求め
るようにしている。この場合、横Ｇセンサを設けて横Ｇ
を求めるようにしてもよい。
【００８０】ステアリングセンサのセンタずれによる
誤差 ステアリングセンサは、車輪センサと同じ方位変化量を
出力するようにステアリングセンタ値を求め、その後そ
のステアリングセンタ値と現在のステアリングカウンタ
値からハンドルの切り角を求め、これと走行距離から車
両の方位変化量を求める。このため、ステアリングセン
タ値に誤差が有ると、左右どちらかに偏った誤差を生じ
る。従って、相対方位センサのゲイン誤差と同様に、現
在の絶対方位誤差と完全に相関のあるものとして加え
る。
誤差 ステアリングセンサは、車輪センサと同じ方位変化量を
出力するようにステアリングセンタ値を求め、その後そ
のステアリングセンタ値と現在のステアリングカウンタ
値からハンドルの切り角を求め、これと走行距離から車
両の方位変化量を求める。このため、ステアリングセン
タ値に誤差が有ると、左右どちらかに偏った誤差を生じ
る。従って、相対方位センサのゲイン誤差と同様に、現
在の絶対方位誤差と完全に相関のあるものとして加え
る。
【００８１】ステアリングセンサのセンタずれによる誤
差の大きさは、数１８により求められる。
差の大きさは、数１８により求められる。
【００８２】
【数１８】ω1 ＝（Ｃ・Ｌ）2
ここで、ω1 はステアリングセンサのセンタずれによる
誤差による絶対方位誤差分散、Ｃは比例定数（単位走行
距離当たりの方位誤差発生量）、Ｌは前回誤差共分散の
予測計算を行ってから今回までの走行距離を示す。
誤差による絶対方位誤差分散、Ｃは比例定数（単位走行
距離当たりの方位誤差発生量）、Ｌは前回誤差共分散の
予測計算を行ってから今回までの走行距離を示す。
【００８３】(2) システムが線形でない
絶対方位誤差が大きい場合の、位置誤差と方位誤差が
線形でなくなることにより生じる誤差 絶対方位誤差が有る場合に、位置誤差が生じるが、誤差
が小さい時は絶対方位誤差と位置誤差の関係は線形と見
なせるが、誤差が大きくなると線形でなくなる。
線形でなくなることにより生じる誤差 絶対方位誤差が有る場合に、位置誤差が生じるが、誤差
が小さい時は絶対方位誤差と位置誤差の関係は線形と見
なせるが、誤差が大きくなると線形でなくなる。
【００８４】線形化の計算を、絶対方位誤差が大きな領
域まで連続して行うと、位置誤差の計算が実際の誤差以
上に大きな誤差が有ることになり、好ましくない。絶対
方位誤差が規定値以上に大きくなると、次のの問題も
あるため、線形計算による各状態量の共分散計算（数
４）を止め、対角要素のみの計算とし、非線形な計算に
よる正確な計算を行う。
域まで連続して行うと、位置誤差の計算が実際の誤差以
上に大きな誤差が有ることになり、好ましくない。絶対
方位誤差が規定値以上に大きくなると、次のの問題も
あるため、線形計算による各状態量の共分散計算（数
４）を止め、対角要素のみの計算とし、非線形な計算に
よる正確な計算を行う。
【００８５】絶対方位誤差が大きい場合の、車両走行
によって生じる誤差の分配に生じる誤差 絶対方位誤差が有ると走行距離に比例して誤差が生じ
る。これを絶対方位を基に、北・東の成分に分解する
が、絶対方位に誤差があるため分配に誤差が生じ、誤差
が大きめに分配される方向と逆に少なめに分配される方
向が生じる。誤差予測が実際より小さくなると補正が有
効になされないので、いずれの方向の誤差予測も小さく
ならないように、それぞれの軸（北・東）の誤差計算時
に、絶対方位をその誤差の範囲で位置誤差が最大となる
方向に振って考える。
によって生じる誤差の分配に生じる誤差 絶対方位誤差が有ると走行距離に比例して誤差が生じ
る。これを絶対方位を基に、北・東の成分に分解する
が、絶対方位に誤差があるため分配に誤差が生じ、誤差
が大きめに分配される方向と逆に少なめに分配される方
向が生じる。誤差予測が実際より小さくなると補正が有
効になされないので、いずれの方向の誤差予測も小さく
ならないように、それぞれの軸（北・東）の誤差計算時
に、絶対方位をその誤差の範囲で位置誤差が最大となる
方向に振って考える。
【００８６】但し、理論通りの誤差の予測計算（数４）
で、絶対方位Ａを基準とした位置誤差の計算がなされる
ので、これと上記の考え方で求めた場合の位置誤差の差
分を求め、この差分を現在の位置誤差と相関有りとして
加える。上記の誤差共分散Ｐの予測計算を行う処理を、
フローチャートに従って具体的に説明する。
で、絶対方位Ａを基準とした位置誤差の計算がなされる
ので、これと上記の考え方で求めた場合の位置誤差の差
分を求め、この差分を現在の位置誤差と相関有りとして
加える。上記の誤差共分散Ｐの予測計算を行う処理を、
フローチャートに従って具体的に説明する。
【００８７】まず、図８に示すように、ステップ６０１
にてオフセット誤差雑音ω0 を規定値に設定し、ステッ
プ６０２にて距離係数雑音ω2 を規定値に設定する。こ
の後、ステップ７００による絶対方位雑音ω1 の計算を
行う。このステップ７００の詳細な処理を図９に示す。
まず、ステップ７０１にて前回の処理後方位変化がある
か否かを判定する。方位変化がない場合には、ステップ
７０２にてω1GAIN 、ω1CORNER を０に設定し、また方
位変化があった場合には、ω1GAIN をΔＡ・ΔＧＡＩＮ
に設定するとともに、ω1CORNER をＢ・Ｇｃ・Ｔより求
める。次に、前回の処理後にステアリングセンサを利用
したか否かを判定する。ステアングセンサを利用してい
ない時には、ステップ７０５にてω1STE ERを０に設定
し、ステアリングセンサが利用された場合には、ステッ
プ７０６にてω1STEERをＣ・Ｌに設定する。
にてオフセット誤差雑音ω0 を規定値に設定し、ステッ
プ６０２にて距離係数雑音ω2 を規定値に設定する。こ
の後、ステップ７００による絶対方位雑音ω1 の計算を
行う。このステップ７００の詳細な処理を図９に示す。
まず、ステップ７０１にて前回の処理後方位変化がある
か否かを判定する。方位変化がない場合には、ステップ
７０２にてω1GAIN 、ω1CORNER を０に設定し、また方
位変化があった場合には、ω1GAIN をΔＡ・ΔＧＡＩＮ
に設定するとともに、ω1CORNER をＢ・Ｇｃ・Ｔより求
める。次に、前回の処理後にステアリングセンサを利用
したか否かを判定する。ステアングセンサを利用してい
ない時には、ステップ７０５にてω1STE ERを０に設定
し、ステアリングセンサが利用された場合には、ステッ
プ７０６にてω1STEERをＣ・Ｌに設定する。
【００８８】その後、ステップ７０７に進んで、図中に
示す式により絶対方位雑音ω1 を求める。この場合、ゲ
イン誤差による絶対方位誤差分散、車輪センサの高速コ
ーナーでの曲がり過ぎ誤差による絶対方位誤差分散、ス
テアリングセンサのセンタずれによる誤差による絶対方
位誤差分散のみならず、ゲイン誤差、高速コーナーでの
曲がり過ぎ誤差、センタずれによる誤差にも相互の相関
があるとして、図中の式が形成されている。
示す式により絶対方位雑音ω1 を求める。この場合、ゲ
イン誤差による絶対方位誤差分散、車輪センサの高速コ
ーナーでの曲がり過ぎ誤差による絶対方位誤差分散、ス
テアリングセンサのセンタずれによる誤差による絶対方
位誤差分散のみならず、ゲイン誤差、高速コーナーでの
曲がり過ぎ誤差、センタずれによる誤差にも相互の相関
があるとして、図中の式が形成されている。
【００８９】この絶対方位雑音ω1 を求めた後、図８の
ステップ６０３に進み、絶対方位の精度予測値が規定値
以下か否かを判定する。この判定は絶対方位の精度予測
値であるσAA 2 を所定値と比較し、所定値以下であるか
否かの判定で行う。この判定がＹＥＳになると、ステッ
プ８００に進み、絶対位置雑音ω3 、ω4 の計算を行
う。
ステップ６０３に進み、絶対方位の精度予測値が規定値
以下か否かを判定する。この判定は絶対方位の精度予測
値であるσAA 2 を所定値と比較し、所定値以下であるか
否かの判定で行う。この判定がＹＥＳになると、ステッ
プ８００に進み、絶対位置雑音ω3 、ω4 の計算を行
う。
【００９０】このステップ８００の詳細な処理を図１０
に示す。まず、ステップ８０１にて図中の式により絶対
方位誤差による位置誤差の発生量の大きさを、Ｘ、Ｙ軸
に分割して、ω3A、ω4Aとして求める。この次のステッ
プ８０２にて、絶対方位（Ａ）±絶対方位誤差（εＡ）
の範囲内で、Ｘ、Ｙ軸に分割した場合の位置誤差の発生
量の大きさの最大値（図中の式においては、その最大値
を与える角度をＡMX，ＡMYとしている）と、ステップ８
０１にて求めた位置誤差の発生量の大きさの差を求め
る。それぞれの差の最大値をω3Amax 、ω4Amax とす
る。この値を基に、ステップ８０３にて絶対位置雑音ω
3 、ω4 の計算を行う。
に示す。まず、ステップ８０１にて図中の式により絶対
方位誤差による位置誤差の発生量の大きさを、Ｘ、Ｙ軸
に分割して、ω3A、ω4Aとして求める。この次のステッ
プ８０２にて、絶対方位（Ａ）±絶対方位誤差（εＡ）
の範囲内で、Ｘ、Ｙ軸に分割した場合の位置誤差の発生
量の大きさの最大値（図中の式においては、その最大値
を与える角度をＡMX，ＡMYとしている）と、ステップ８
０１にて求めた位置誤差の発生量の大きさの差を求め
る。それぞれの差の最大値をω3Amax 、ω4Amax とす
る。この値を基に、ステップ８０３にて絶対位置雑音ω
3 、ω4 の計算を行う。
【００９１】この式の意味は、現在の位置誤差をＸと
し、ω3A（又はω4A）をＹとし、ω3A max （又はω
4Amax ）をＺとすると、求めた最新の位置誤差は｛Ｘ＋
（Ｙ＋Ｚ）｝2 ＝Ｘ＋２ＸＹ＋Ｙ2 ＋２ＸＺ＋２ＹＺ＋
Ｚ2 となり、Ｘ＋２ＸＹ＋Ｙ2 は通常のＰの計算によっ
て得られるものであるため、２ＸＺ＋２ＹＺ＋Ｚ2 の部
分を雑音として、その部分を図中の式により求めるよう
にしたものである。
し、ω3A（又はω4A）をＹとし、ω3A max （又はω
4Amax ）をＺとすると、求めた最新の位置誤差は｛Ｘ＋
（Ｙ＋Ｚ）｝2 ＝Ｘ＋２ＸＹ＋Ｙ2 ＋２ＸＺ＋２ＹＺ＋
Ｚ2 となり、Ｘ＋２ＸＹ＋Ｙ2 は通常のＰの計算によっ
て得られるものであるため、２ＸＺ＋２ＹＺ＋Ｚ2 の部
分を雑音として、その部分を図中の式により求めるよう
にしたものである。
【００９２】このステップ８００による絶対方位雑音を
求めた後、ステップ６０４に進み、上記求めた雑音によ
り数４に示す誤差共分散Ｐを求める。一方、ステップ６
０３にて絶対方位の精度予測値は規定より大きい場合に
は、ステップ９００に進む。このステップ９００の詳細
な処理を図１１に示す。この図においてステップ９０１
〜９０５にて数１５における誤差共分散Ｐの内の対角要
素を求める。そして、ステップ９０６に進み、誤差共分
散行列の非対角要素を全て０に設定する。これは、上述
したように、絶対方位誤差が規定値以上になると、位置
誤差の計算が実際の誤差以上に大きな誤差があることに
なるため、対角要素のみの計算として、非線形な計算に
より正確な計算を行うためである。
求めた後、ステップ６０４に進み、上記求めた雑音によ
り数４に示す誤差共分散Ｐを求める。一方、ステップ６
０３にて絶対方位の精度予測値は規定より大きい場合に
は、ステップ９００に進む。このステップ９００の詳細
な処理を図１１に示す。この図においてステップ９０１
〜９０５にて数１５における誤差共分散Ｐの内の対角要
素を求める。そして、ステップ９０６に進み、誤差共分
散行列の非対角要素を全て０に設定する。これは、上述
したように、絶対方位誤差が規定値以上になると、位置
誤差の計算が実際の誤差以上に大きな誤差があることに
なるため、対角要素のみの計算として、非線形な計算に
より正確な計算を行うためである。
【００９３】なお、上記実施例においては、距離センサ
１の距離係数誤差、相対方位センサ２のオフセット誤差
をカルマンフィルタを用いて誤差修正するようにしたも
のを示したが、最小２乗法あるいは通常のフィードバッ
ク制御等の他の制御により誤差修正するようにしてもよ
い。
１の距離係数誤差、相対方位センサ２のオフセット誤差
をカルマンフィルタを用いて誤差修正するようにしたも
のを示したが、最小２乗法あるいは通常のフィードバッ
ク制御等の他の制御により誤差修正するようにしてもよ
い。
【図１】本発明の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】推測航法のメインルーチンの演算処理を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図３】方位変化量・移動距離の演算処理を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図４】相対軌跡の演算処理を示すフローチャートであ
る。
る。
【図５】絶対方位・絶対位置の演算処理を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図６】ＧＰＳとの複合化処理を示すフローチャートで
ある。
ある。
【図７】ステアリング・センタの設定処理を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図８】誤差共分散Ｐの予測計算の処理を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図９】絶対方位誤差雑音の計算の処理を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図１０】絶対位置雑音の計算の処理を示すフローチャ
ートである。
ートである。
【図１１】システムが非線形であると考えての、誤差共
分散Ｐの予測計算の処理を示すフローチャートである。
分散Ｐの予測計算の処理を示すフローチャートである。
【図１２】カルマンフィルタのモデルを示す構成図であ
る。
る。
１ 距離センサ
２ 相対方位センサ
３ ＧＰＳ
４ 相対軌跡演算部
５ 絶対位置演算部
６ カルマンフィルタ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−229772（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−302317（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−301541（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01C 21/00
G01S 5/00 - 5/14
Claims (9)
- 【請求項１】 車両の方位変化量に応じた信号を出力す
る相対方位センサと、 車両の移動距離を検出する移動距離検出手段と、 前記相対方位センサからの信号に基づき、オフセット補
正量によりオフセット補正して方位変化量を求めるとと
もにこの方位変化量により車両の方位を特定し、この車
両の方位と前記距離検出手段にて検出した車両の移動距
離に基づいて車両の位置を検出する位置検出手段と から構成される推測航法手段と、 ＧＰＳ衛星からの衛星電波を受信して車両の方位に関す
る情報を出力するＧＰＳと、 車両の方位誤差を状態量Ｘ（ｔ）とし、この誤差の時間
的変化を与えるプロセス行列φおよび信号生成過程で発
生する雑音ωにより、状態量Ｘ（ｔ＋１）をφ・Ｘ
（ｔ）＋ωにて関係付ける信号生成過程と、状態量Ｘ
（ｔ）と観測値Ｙ（ｔ）とを、観測行列Ｈおよび観測過
程で発生する雑音ｖにより、観測値Ｙ（ｔ）をＨ・Ｘ
（ｔ）＋ｖにて関係付ける観測過程を形成するモデルを
基に、前記推測航法手段における車両の方位に関する情
報と前記ＧＰＳから出力される車両の方位に関する情報
との差により、上記観測値Ｙ（ｔ）を演算するととも
に、その演算値を基に上記モデルから状態量Ｘ（ｔ）を
演算する状態量演算手段と、 この状態量演算手段にて求めた状態量Ｘ（ｔ）による車
両の方位誤差により、前記位置検出手段における車両の
方位を修正する修正手段と、 を備え、 前記状態量演算手段は、前記雑音ωとして少なくとも車
両の方位誤差雑音を設定する手段を有し、 該方位誤差雑音は前記相対方位センサのゲイン誤差を含
んで設定されることを特徴とする車両用現在位置検出装
置。 - 【請求項２】 車両の方位変化量に応じた信号を出力す
る相対方位センサと、 車両の移動距離を検出する移動距離検出手段と、 前記相対方位センサからの信号に基づき、オフセット補
正量によりオフセット補正して方位変化量を求めるとと
もにこの方位変化量により車両の方位を特定し、この車
両の方位と前記距離検出手段にて検出した車両の移動距
離に基づいて車両の位置を検出する位置検出手段と から構成される推測航法手段と、 ＧＰＳ衛星からの衛星電波を受信して車両の方位に関す
る情報を出力するＧＰＳと、 車両の方位誤差を状態量Ｘ（ｔ）とし、この誤差の時間
的変化を与えるプロセス行列φおよび信号生成過程で発
生する雑音ωにより、状態量Ｘ（ｔ＋１）をφ・Ｘ
（ｔ）＋ωにて関係付ける信号生成過程と、状態量Ｘ
（ｔ）と観測値Ｙ（ｔ）とを、観測行列Ｈおよび観測過
程で発生する雑音ｖにより、観測値Ｙ（ｔ）をＨ・Ｘ
（ｔ）＋ｖにて関係付ける観測過程を形成するモデルを
基に、前記推測航法手段における車両の方位に関する情
報と前記ＧＰＳから出力される車両の方位に関する情報
との差により、上記観測値Ｙ（ｔ）を演算するととも
に、その演算値を基に上記モデルから状態量Ｘ（ｔ）を
演算する状態量演算手段と、 この状態量演算手段にて求めた状態量Ｘ（ｔ）による車
両の方位誤差により、前記位置検出手段における車両の
方位を修正する修正手段と、 を備え、 前記相対方位センサは車両の左右輪の回転に応じた信号
を出力する車輪センサであって、 前記状態量演算手段は、前記雑音ωとして少なくとも車
両の方位誤差雑音を設定する手段を有し、 該方位誤差雑音は車輪センサのコーナーでの曲がり過ぎ
による誤差を含んで設定されることを特徴とする車両用
現在位置検出装置。 - 【請求項３】 車両の方位変化量に応じた信号を出力す
る相対方位センサと、 車両の移動距離を検出する移動距離検出手段と、 前記相対方位センサからの信号に基づき、オフセット補
正量によりオフセット補正して方位変化量を求めるとと
もにこの方位変化量により車両の方位を特定し、この車
両の方位と前記距離検出手段にて検出した車両の移動距
離に基づいて車両の位置を検出する位置検出手段と から構成される推測航法手段と、 ＧＰＳ衛星からの衛星電波を受信して車両の方位に関す
る情報を出力するＧＰＳと、 車両の方位誤差を状態量Ｘ（ｔ）とし、この誤差の時間
的変化を与えるプロセス行列φおよび信号生成過程で発
生する雑音ωにより、状態量Ｘ（ｔ＋１）をφ・Ｘ
（ｔ）＋ωにて関係付ける信号生成過程と、状態量Ｘ
（ｔ）と観測値Ｙ（ｔ）とを、観測行列Ｈおよび観測過
程で発生する雑音ｖにより、観測値Ｙ（ｔ）をＨ・Ｘ
（ｔ）＋ｖにて関係付ける観測過程を形成するモデルを
基に、前記推測航法手段における車両の方位に関する情
報と前記ＧＰＳから出力される車両の方位に関する情報
との差により、上記観測値Ｙ（ｔ）を演算するととも
に、その演算値を基に上記モデルから状態量Ｘ（ｔ）を
演算する状態量演算手段と、 この状態量演算手段にて求めた状態量Ｘ（ｔ）による車
両の方位誤差により、前記位置検出手段における車両の
方位を修正する修正手段と、 を備え、 前記相対方位センサは車両のステアリング操作量に応じ
た信号を出力するステアリングセンサであって、 前記状態量演算手段は、前記雑音ωとして少なくとも車
両の方位誤差雑音を設定する手段を有し、 該方位誤差雑音は前記ステアリングセンサのセンタずれ
による誤差を含んで設定されることを特徴とする車両用
現在位置検出装置。 - 【請求項４】 車両の方位変化量に応じた信号を出力す
る相対方位センサと、 車両の移動距離を検出する移動距離検出手段と、 前記相対方位センサからの信号に基づき、オフセット補
正量によりオフセット補正して方位変化量を求めるとと
もにこの方位変化量により車両の方位を特定し、この車
両の方位と前記距離検出手段にて検出した車両の移動距
離に基づいて車両の位置を検出する位置検出手段とから
構成される推測航法手段と、 ＧＰＳ衛星からの衛星電波を受信して車両の位置に関す
る情報を出力するＧＰＳと、 車両の方位誤差および位置誤差を状態量Ｘ（ｔ）とし、
この誤差の時間的変化を与えるプロセス行列φおよび信
号生成過程で発生する雑音ωにより、状態量Ｘ（ｔ＋
１）をφ・Ｘ（ｔ）＋ωにて関係付ける信号生成過程
と、状態量Ｘ（ｔ）と観測値Ｙ（ｔ）とを、観測行列Ｈ
および観測過程で発生する雑音ｖにより、観測値Ｙ
（ｔ）をＨ・Ｘ（ｔ）＋ｖにて関係付ける観測過程を形
成するモデルを基に、前記推測航法手段における車両の
方位および位置に関する情報と前記ＧＰＳから出力され
る車両の方位、位置に関する情報とのそれぞれの差によ
り、上記観測値Ｙ（ｔ）を演算するとともに、その演算
値を基に上記モデルから状態量Ｘ（ｔ）を演算する状態
量演算手段と、 この状態量演算手段にて求めた状態量Ｘ（ｔ）による車
両の方位誤差および位置誤差により、前記位置検出手段
における車両の方位および位置を修正する修正手段と、 を備え、 前記状態量演算手段は、前記雑音ωとして少なくとも車
両の方位誤差雑音および位置雑音を設定する手段を有
し、 前記位置雑音は前記方位誤差雑音が前記位置雑音に与え
る影響の最大値を基に設定されることを特徴とする車両
用現在位置検出装置。 - 【請求項５】 車両の方位変化量に応じた信号を出力す
る相対方位センサと、 車両の移動距離を検出する移動距離検出手段と、 前記相対方位センサからの信号に基づき、オフセット補
正量によりオフセット補正して方位変化量を求めるとと
もにこの方位変化量により車両の方位を特定し、この車
両の方位と前記距離検出手段にて検出した車両の移動距
離に基づいて車両の位置を検出する位置検出手段とから
構成される推測航法手段と、 ＧＰＳ衛星からの衛星電波を受信して車両の位置に関す
る情報を出力するＧＰＳと、 車両の方位誤差および位置誤差を状態量Ｘ（ｔ）とし、
この誤差の時間的変化を与えるプロセス行列φおよび信
号生成過程で発生する雑音ωにより、状態量Ｘ（ｔ＋
１）をφ・Ｘ（ｔ）＋ωにて関係付ける信号生成過程
と、状態量Ｘ（ｔ）と観測値Ｙ（ｔ）とを、観測行列Ｈ
および観測過程で発生する雑音ｖにより、観測値Ｙ
（ｔ）をＨ・Ｘ（ｔ）＋ｖにて関係付ける観測過程を形
成するモデルを基に、前記推測航法手段における車両の
方位および位置に関する情報と前記ＧＰＳから出力され
る車両の方位、位置に関する情報とのそれぞれの差によ
り、上記観測値Ｙ（ｔ）を演算するとともに、その演算
値を基に上記モデルから状態量Ｘ（ｔ）を演算する状態
量演算手段と、 この状態量演算手段にて求めた状態量Ｘ（ｔ）による車
両の方位誤差および位置誤差により、前記位置検出手段
における車両の方位および位置を修正する修正手段と、 を備え、 前記状態量演算手段は、前記雑音ωとして少なくとも車
両の方位誤差雑音を設定する手段を有し、 該方位誤差雑音は前記相対方位センサのゲイン誤差を含
んで設定されることを特徴とする車両用現在位置検出装
置。 - 【請求項６】 車両の方位変化量に応じた信号を出力す
る相対方位センサと、 車両の移動距離を検出する移動距離検出手段と、 前記相対方位センサからの信号に基づき、オフセット補
正量によりオフセット補正して方位変化量を求めるとと
もにこの方位変化量により車両の方位を特定し、この車
両の方位と前記距離検出手段にて検出した車両の移動距
離に基づいて車両の位置を検出する位置検出手段とから
構成される推測航法手段と、 ＧＰＳ衛星からの衛星電波を受信して車両の位置に関す
る情報を出力するＧＰＳと、 車両の方位誤差および位置誤差を状態量Ｘ（ｔ）とし、
この誤差の時間的変化を与えるプロセス行列φおよび信
号生成過程で発生する雑音ωにより、状態量Ｘ（ｔ＋
１）をφ・Ｘ（ｔ）＋ωにて関係付ける信号生成過程
と、状態量Ｘ（ｔ）と観測値Ｙ（ｔ）とを、観測行列Ｈ
および観測過程で発生する雑音ｖにより、観測値Ｙ
（ｔ）をＨ・Ｘ（ｔ）＋ｖにて関係付ける観測過程を形
成するモデルを基に、前記推測航法手段における車両の
方位および位置に関する情報と前記ＧＰＳから出力され
る車両の方位、位置に関する情報とのそれぞれの差によ
り、上記観測値Ｙ（ｔ）を演算するとともに、その演算
値を基に上記モデルから状態量Ｘ（ｔ）を演算する状態
量演算手段と、 この状態量演算手段にて求めた状態量Ｘ（ｔ）による車
両の方位誤差および位置誤差により、前記位置検出手段
における車両の方位および位置を修正する修正手段と、 を備え、 前記相対方位センサは車両の左右輪の回転に応じた信号
を出力する車輪センサであって、前記状態量演算手段
は、前記雑音ωとして少なくとも車両の方位誤差雑音を
設定する手段を有し、 該方位誤差雑音は車輪センサのコーナーでの曲がり過ぎ
による誤差を含んで設定されることを特徴とする車両用
現在位置検出装置。 - 【請求項７】 車両の方位変化量に応じた信号を出力す
る相対方位センサと、 車両の移動距離を検出する移動距離検出手段と、 前記相対方位センサからの信号に基づき、オフセット補
正量によりオフセット補正して方位変化量を求めるとと
もにこの方位変化量により車両の方位を特定し、この車
両の方位と前記距離検出手段にて検出した車両の移動距
離に基づいて車両の位置を検出する位置検出手段とから
構成される推測航法手段と、 ＧＰＳ衛星からの衛星電波を受信して車両の位置に関す
る情報を出力するＧＰＳと、車両の方位誤差および位置
誤差を状態量Ｘ（ｔ）とし、この誤差の時間的変化を与
えるプロセス行列φおよび信号生成過程で発生する雑音
ωにより、状態量Ｘ（ｔ＋１）をφ・Ｘ（ｔ）＋ωにて
関係付ける信号生成過程と、状態量Ｘ（ｔ）と観測値Ｙ
（ｔ）とを、観測行列Ｈおよび観測過程で発生する雑音
ｖにより、観測値Ｙ（ｔ）をＨ・Ｘ（ｔ）＋ｖにて関係
付ける観測過程を形成するモデルを基に、前記推測航法
手段における車両の方位および位置に関する情報と前記
ＧＰＳから出力される車両の方位、位置に関する情報と
のそれぞれの差により、上記観測値Ｙ（ｔ）を演算する
とともに、その演算値を基に上記モデルから状態量Ｘ
（ｔ）を演算する状態量演算手段と、 この状態量演算手段にて求めた状態量Ｘ（ｔ）による車
両の方位誤差および位置誤差により、前記位置検出手段
における車両の方位および位置を修正する修正手段と、 を備え、 前記相対方位センサは車両のステアリング操作量に応じ
た信号を出力するステアリングセンサであって、 前記状態量演算手段は、前記雑音ωとして少なくとも車
両の方位誤差雑音を設定する手段を有し、 該方位誤差雑音は前記ステアリングセンサのセンタずれ
による誤差を含んで設定されることを特徴とする車両用
現在位置検出装置。 - 【請求項８】 車両の方位変化量に応じた信号を出力す
る相対方位センサと、 車両の移動距離を検出する移動距離検出手段と、 前記相対方位センサからの信号に基づき、オフセット補
正量によりオフセット補正して方位変化量を求めるとと
もにこの方位変化量により車両の方位を特定し、この車
両の方位と前記距離検出手段にて検出した車両の移動距
離に基づいて車両の位置を検出する位置検出手段とから
構成される推測航法手段と、 ＧＰＳ衛星からの衛星電波を受信して車両の位置に関す
る情報を出力するＧＰＳと、 車両の方位誤差および位置誤差を状態量Ｘ（ｔ）とし、
この誤差の時間的変化を与えるプロセス行列φおよび信
号生成過程で発生する雑音ωにより、状態量Ｘ（ｔ＋
１）をφ・Ｘ（ｔ）＋ωにて関係付ける信号生成過程
と、状態量Ｘ（ｔ）と観測値Ｙ（ｔ）とを、観測行列Ｈ
および観測過程で発生する雑音ｖにより、観測値Ｙ
（ｔ）をＨ・Ｘ（ｔ）＋ｖにて関係付ける観測過程を形
成するモデルを基に、前記推測航法手段における車両の
方位および位置に関する情報と前記ＧＰＳから出力され
る車両の方位、位置に関する情報とのそれぞれの差によ
り、上記観測値Ｙ（ｔ）を演算するとともに、その演算
値を基に上記モデルから状態量Ｘ（ｔ）を演算する状態
量演算手段と、 この状態量演算手段にて求めた状態量Ｘ（ｔ）による車
両の方位誤差および位置誤差により、前記位置検出手段
における車両の方位および位置を修正する修正手段と、 を備え、 前記状態量演算手段は、前記複数の誤差の大きさの見積
もりおよびそれらの誤差の相互相関値から構成される誤
差共分散行列を計算する手段を有して、前記各誤差の状
態量を推定するものであることを特徴とする車両用現在
位置検出装置。 - 【請求項９】 前記状態量演算手段は、前記方位誤差が
所定値以上の時に前記誤差共分散行列のうちの相互相関
値の全てを０に設定する手段を有することを特徴とする
請求項８に記載の車両用現在位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20630294A JP3473117B2 (ja) | 1994-08-31 | 1994-08-31 | 車両用現在位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20630294A JP3473117B2 (ja) | 1994-08-31 | 1994-08-31 | 車両用現在位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0868655A JPH0868655A (ja) | 1996-03-12 |
| JP3473117B2 true JP3473117B2 (ja) | 2003-12-02 |
Family
ID=16521058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20630294A Expired - Lifetime JP3473117B2 (ja) | 1994-08-31 | 1994-08-31 | 車両用現在位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3473117B2 (ja) |
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| JP6149212B2 (ja) * | 2011-09-14 | 2017-06-21 | 株式会社メガチップス | 測位装置、観測装置、測位方法およびプログラム |
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-
1994
- 1994-08-31 JP JP20630294A patent/JP3473117B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0868655A (ja) | 1996-03-12 |
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