JP3975416B2 - Navigation device, sensor output calibration method, and navigation processing program - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は航法装置および記録媒体に関し、特に、加速度センサまたは角速度センサを有するセンサ部から出力される信号を参照して、車両の現在位置や姿勢を検出する航法装置およびそのような処理をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、カーナビゲーションシステムなどに代表される航法装置では、加速度センサや角速度センサからの出力信号を参照して、車両の現在位置や姿勢などを検出し、検出結果に応じてCD−ROM(Compact Disk-Read Only Memory )などに記録されている地図情報を適宜加工して表示装置に表示させるように構成されている。
【0003】
図12は、このような従来の航法装置の構成例を示すブロック図である。
この図において、センサ部1は、角速度を検出する角速度センサ1aおよび加速度を検出する加速度センサ1bによって構成されている。
【0004】
演算処理部2は、センサ部1の出力信号を参照して、車両の現在の位置(以下、現在位置と略記する)と現在の状態(以下、現在状態と略記する)とを検出する。そして、記憶装置3に記憶されている地図情報のうち、現在位置に対応する領域の地図を取得して、適宜加工した後、表示装置4に出力して表示させる。
【0005】
記憶装置3は、例えば、CD−ROMドライブなどによって構成されており、地図情報や、演算処理部2によって実行されるプログラム等を記憶している。
表示装置4は、例えば、LCD(Liquid Crystal Display )などによって構成されており、演算処理部2から供給された地図を表示するとともに、例えば、道路情報などを表示する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の航法装置では、センサの出力に含まれている変動誤差成分や航法装置の車両への取り付け姿勢などによって、演算処理部2が算出する現在位置や現在姿勢が誤差を含んでしまう状況が発生していた。
【0007】
このようなセンサから出力される信号に含まれている誤差をキャンセルする方法としては、例えば、図13に示すような方法が提案されている。
このフローチャートが開始されると以下の処理が実行される。
[S1]演算処理部2は、センサ部1からの出力信号を入力する。
[S2]演算処理部2は、車両が停止しているか否かを判定し、停止している場合にはステップS3に進み、それ以外の場合にはステップS4に進む。
[S3]演算処理部2は、センサの出力信号を補正する。
[S4]演算処理部2は、通常の処理(センサ部1からの信号に応じて地図を表示させる処理)を行う。
【0008】
このような処理によれば、車両が停止している場合(センサ部1の出力が安定している場合)に誤差成分(例えば、変動誤差やセンサ部1の取り付け姿勢に起因するオフセット成分等)を検出し、センサの出力信号を補正することが可能となる。
【0009】
ところで、このような処理を実行するためには、車両が停止しているか否かを正確に判定する必要がある。しかしながら、このような判定を正確に行うことは非常に困難であり、その精度は甚だしく低いものであった。
【0010】
そこで、車速センサによって検出された車速パルスを用いてこのような判定を行う方法も提案されている。しかしながら、車速センサからの車速パルスを使用するためには、航法装置と車速センサとを接続する必要があるため、航法装置の取り付け作業が煩雑になるという問題点があった。
【0011】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、取り付け作業を煩雑化することなく、車両の停止状態を確実に検出し、センサ部の出力信号に含まれている誤差を除去することを可能とする航法装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、加速度センサを有するセンサ部からの出力信号に基づいて車両の現在位置や姿勢を検出する航法装置において、センサ部からの出力信号の出力値と所定時間内においてサンプリングし、そのサンプリング点間における出力値の変化が最も小さい出力値として設定された参照値との差分をそれぞれ算出することにより車両が停止中と判断し、得られた差分値の絶対値が設定された閾値よりも小さいと判定された場合には、車両が停止状態であると判断してセンサ部からの出力信号に含まれる誤差を較正するようにしたことにより、車両が停止中であることを一旦判断した後、センサ部の出力信号に含まれる誤差成分を確実に補正して車両の停止を正確に判定することができ、かくして、目的とし得る車両の停止を正確に判定することが可能となるため、センサ部からの出力信号に含まれる誤差成分を確実に補正することができる。
【0013】
また本発明においては、車両の現在位置や姿勢を検出するための加速度センサ又は角速度センサを有するセンサ部からの出力信号を較正するセンサ出力較正方法において、センサ部からの出力信号を入力する入力ステップと、当該入力ステップで入力されたセンサ部からの出力信号に基づいて所定の演算処理を行うことにより車両の現在位置や姿勢を求める演算処理ステップと、当該センサ部からの出力信号の信号値に応じた参照値を設定する参照値設定ステップと、センサ部からの出力信号に基づいて所定の閾値を設定する閾値設定ステップと、入力ステップで順次入力されたセンサ部からの出力信号における出力値と、参照値との差分をそれぞれ算出する差分算出ステップと、当該差分算出ステップで得られた差分値が閾値設定ステップで設定された閾値よりも小さいか否かを判定する判定ステップと、当該判定ステップで差分値が閾値よりも小さいと判定された場合には、車両が停止状態であると認識し、演算処理ステップで演算処理を行う際のセンサ部からの出力信号を較正する較正ステップとを設けるようにする。
【0014】
さらに本発明においては、加速度センサ又は角速度センサを有するセンサ部からの出力信号に基づいて車両の現在位置や姿勢を検出する航法処理プログラムにおいて、コンピュータを、センサ部からの出力信号を入力する入力手段、当該入力手段に入力されたセンサ部からの出力信号に基づいて所定の演算処理を行うことにより車両の現在位置や姿勢を求める演算処理手段、センサ部からの出力信号の出力値に応じた参照値を設定する参照値設定手段、センサ部からの出力信号に基づいて所定の閾値を設定する閾値設定手段、入力手段に順次入力されたセンサ部からの出力信号の出力値と、参照値との差分をそれぞれ算出する差分算出手段、当該差分算出手段によって得られた差分値が閾値設定手段によって設定された閾値よりも小さいか否かを判定する判定手段、当該判定手段によって差分値が閾値よりも小さいと判定された場合には、車両が停止状態であると認識し、演算処理手段に入力されるセンサ部からの出力信号を較正する較正手段として機能させるようにする。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【0016】
この図において、センサ部1は、角速度センサ1aと加速度センサ1bによって構成されている。この図では、簡略化のために角速度センサ1aと加速度センサ1bとがそれぞれ1つずつ示してあるが、実際には車両の進行方向(X方向)、ヨー方向(Y方向)、および、ピッチ方向(Z方向)に対してもそれぞれ1組ずつセンサが具備されている。
【0017】
図2は、車両の進行方向とX,Y,Z軸との関係を示す図である。この図に示すように、車両の進行方向に平行な方向がX軸方向とされている。また、車両の進行方向に直交し、地面と水平な方向がY軸方向とされている。更に、車両の進行方向に直交し、地面と垂直な方向がZ軸方向とされている。
【0018】
図3は、X,Y,Z軸と、角速度センサ1aまたは加速度センサ1bが検出する検出量との関係を示す図である。例えば、X軸方向の加速度センサは、加速度αx を検出する。また、X軸方向の角速度センサは、角速度ωx を検出する。
【0019】
即ち、各センサの検出量は、以下のように定義される。
αx ・・・X軸に平行な加速度
αy ・・・Y軸に平行な加速度
αz ・・・Z軸に平行な加速度
ωx ・・・X軸に沿った回転運動の角速度
ωy ・・・Y軸に沿った回転運動の角速度
ωz ・・・Z軸に沿った回転運動の角速度
このようにして検出された、それぞれの軸方向の角速度および加速度は、センサ部1の出力信号として、航法装置20に供給される。
【0020】
航法装置20は、入力手段20a、演算処理手段20b、参照値設定手段20c、閾値設定手段20d、差分算出手段20e、判定手段20f、および、較正手段20gから構成されており、センサ部1の出力信号を参照して車両の現在位置と現在状態と算出し、対応する地図情報を記憶装置3から取得して表示装置4に表示出力する。また、車両が停止している場合には、センサ部1の出力に含まれている誤差に対する補正処理を行う。
【0021】
記憶装置3は、例えば、CD−ROMドライブなどによって構成されており、地図情報や航法装置20が実行するプログラムなどを記憶している。表示装置4は、例えば、LCDなどによって構成されており、記憶装置3から読み出された地図を表示するとともに、例えば、道路情報などを表示する。
【0022】
次に、航法装置20の詳細について説明する。
入力手段20aは、センサ部1の出力信号を入力する。演算処理手段20bは、入力手段20aから供給されたセンサ部1の出力信号を参照して、車両の現在位置と現在状態を算出し、現在位置に対応する領域の地図を記憶装置3から読み出し、現在状態に対応した方向に適宜回転するなどの処理を施した後、表示装置4に供給して表示させる。
【0023】
参照値設定手段20cは、センサ部1の出力信号の参照値を設定する。即ち、センサ部1の出力信号は、図4に示すように、時間に応じて変動する信号である(この図では、横軸が時間を示しており、時刻t0〜t12はサンプル点を示している)。また、縦軸は出力信号Vout に対応している。この図から分かるように、出力信号は、車両が停止している場合には、その振幅が小さく、また、車両の走行中には振幅が大きくなっている。このように出力信号Vouは常に変動しているが、所定の電圧を中心として振動を繰り返しており、この中心となる電圧値が参照値Vref である。
【0024】
閾値設定手段20dは、図4に示す閾値ΔVthreshを設定する。なお、この閾値の詳細については後述する。
差分算出手段20eは、参照値設定手段20cから供給された参照値Vref と、入力手段20aから供給されたセンサ部1の出力信号Vout との差分を求め、判定手段20fに供給する。
【0025】
判定手段20fは、差分算出手段20eによって算出された差分値と、閾値設定手段20dによって設定された閾値ΔVthreshとを比較し、差分値が閾値よりも小さいか否かを判定する。
【0026】
較正手段20gは、判定手段20fによって差分値が閾値よりも小さいと判定された場合には、演算処理手段20bを較正する。即ち、差分値が閾値よりも小さい場合には、車両が停止していると判定して、演算処理手段20bに入力されるセンサ部1からの出力信号に含まれている誤差を除去するための較正処理を施す。
【0027】
次に、図5を参照して、図1に示す実施の形態において実行される処理の一例について説明する。この処理は、センサ部1の出力信号Voutと参照値Vref の差分値を算出し、その差分値が閾値ΔVthreshよりも小さい場合には、車両が停止していると判定して演算処理手段20bを較正する処理である。
【0028】
このフローチャートが実行されると、以下に示す処理が実行されることになる。
[S21]参照値設定手段20cは、参照値Vref を設定する。
【0029】
なお、参照値は、各センサ毎に設定する必要があるので、参照値設定手段20cは合計6個の参照値を設定する。
[S22]閾値設定手段20dは、閾値ΔVthreshを設定する。
【0030】
閾値も各センサ毎に設定する必要があるので、閾値設定手段20dは、合計6個の閾値を設定する。
[S23]入力手段20aは、センサ部1の出力信号Vout を入力する。
[S24]差分算出手段20eは、センサ部1の出力信号Vout から参照値Vref を減算し、差分値ΔVを算出する。
[S25]判定手段20fは、差分値ΔVの絶対値が閾値ΔVthreshよりも小さいか否かを判定し、その結果、差分値ΔVの絶対値が閾値ΔVthreshよりも小さいと判定した場合には、ステップS26に進み、それ以外の場合にはステップS27に進む。
[S26]較正手段20gは、車両が現在停止中であるとして、センサ部1の出力信号に含まれている誤差成分を除去するために演算処理手段20bの較正処理を実行する。
[S27]演算処理手段20bは通常処理を行う。即ち、演算処理部20bは、センサ部1の出力信号を参照して、車両の現在位置および現在状態を算出し、その状況に応じた地図を記憶手段3から読み出して表示装置4に表示させる。
【0031】
以上のような処理によれば、車両が停止していることを正確に判定することが可能となるので、センサ部1からの出力信号の誤差成分を確実に補正することができる。
【0032】
ところで、以上のような判定方法では、例えば、図6に示すように、車両が停止中であるにも拘わらず、センサ部1やその他の回路から発生するノイズや、車両の微小な振動を反映して、出力信号の信号値が閾値ΔVthreshを上回る場合(図6の例では、時刻t5およびt9)では、正確な判定を行うことが困難であった。
【0033】
そこで、そのような場合に対応するために、差分値ΔVの絶対値が閾値ΔVthreshよりも小さい場合には、その値がインクリメントされる「同値サンプル数」を定義する。図6の下部に示すように、この「同値サンプル数」(Nsame)は、時刻t5およびt9を除く部分では増加している。従って、時刻t0〜t12の間では、同値サンプル数Nsameの値は、初期値0から値10まで増加することになる。従って、所定の期間(この例では、時刻t0〜t12)が経過した後に、この同値サンプル数が、例えば、値10よりも大きい場合には車両が停止中であると判定することにより、突発的なノイズなどの影響を排除することが可能となる。
【0034】
なお、走行中の車両のセンサ部1の出力信号と、同様の手法によって求めた同値サンプル数とを図7に示す。この例では、殆どのサンプル点において、センサ部1の出力信号が閾値を上回っているので、同値サンプル数は3となっている。従って、前述の場合と同様の判定基準によれば、この例では、車両は走行中であると判定されることになる。
【0035】
次に、以上の処理を実行するためのフローチャートを図8に示す。このフローチャートが開始されると、以下の処理が実行されることになる。
[S41]閾値設定手段20dは、閾値ΔVthreshを設定する。
[S42]判定手段20fは、停止判断サンプル数Nstopを設定する。
【0036】
例えば、停止判断サンプル数Nstopを値10に設定する。
[S43]参照値設定手段20cは、参照値Vref を設定する。
[S44]判定手段20fは、タイマTを値0に初期設定する。
[S45]判定手段20fは、同値サンプル数Nsameを値0に初期設定する。
[S46]入力手段20aは、センサ部1の出力信号Vout を入力する。
[S47]差分算出手段20eは、センサ部1の出力信号Vout から参照値Vreを減算して差分値ΔVを算出する。
[S48]判定手段20fは、差分値ΔVの絶対値が閾値ΔVthreshよりも小さい場合にはステップS49に進み、それ以外の場合には、ステップS49の処理をスキップしてステップS50に進む。
[S49]判定手段20fは、同値サンプル数Nsameの値を1だけインクリメントする。
[S50]判定手段20fは、タイマTの値を1だけインクリメントする。
[S51]判定手段20fは、タイマTの値がTsamp(サンプル数)の値よりも大きいか否かを判定し、大きい場合にはステップS52に進み、それ以外の場合にはステップS46に戻る。
【0037】
図7に示す例では、サンプル数Tsampの値は12とされている。
[S52]判定手段20fは、同値サンプル数Nsameが停止判断サンプル数Nstopよりも大きいか否かを判定し、大きい場合にはステップS53に進み、それ以外の場合にはステップS54に進む。
[S53]較正手段20gは、演算処理手段20bの較正処理を行う。
[S54]演算処理手段20bは通常処理を行う。
【0038】
以上の処理によれば、同値サンプル数Nsameが停止判断サンプル数Nstopよりも大きい場合には車両が停止していると判定するようにしたので、例えば、センサ部1の出力信号に突発的なノイズが含まれているような場合においても、車両の停止状態を正確に判定することが可能となる。
【0039】
ところで、閾値ΔVthreshは、センサ部1やその他の回路の特性(ノイズ特性等)を参照して予め(装置設計時に)決定することができる。しかしながら、参照値Vref は、航法装置20の車両への取り付け状態によって変化することから、設計時に予め適当な値を設定することが困難である。従って、この参照値Vref は、取り付け後に適宜設定する必要がある。そこで、以下では、参照値Vref の設定方法について説明する。
【0040】
図9は、参照値Vref の設定方法について説明するための図である。この図に示すように、例えば、時刻t1におけるセンサ部1の出力信号Vout を参照値Vref と仮に設定したとする。その場合には、この参照電圧Vref を基準とした閾値ΔVthreshの範囲は、センサ部1の出力信号の変動する範囲からは大きくかけ離れてしまうことになる。
【0041】
そこで、図10に示すように、ある所定の時間内において、出力信号をサンプリングし、サンプリングされた出力信号のうち、1つ前のサンプル点と比較して信号値の変化が最も小さい出力信号を参照電圧Vref に設定する。
【0042】
この例では、時刻t2と時刻t3の間の変化が最も小さいので、例えば、時刻t2における出力信号の信号値をVref に設定する。なお、時刻t3における出力信号の信号値を参照値Vref に設定するようにしてもよい。
【0043】
図11は、以上のような処理を実行するためのフローチャートの一例である。このフローチャートが開始されると、以下の処理が実行されることになる。
[S61]判定手段20fは、処理回数をカウントする変数iを値0に初期設定する。
[S62]入力手段20aは、センサ部1の出力信号Vout を入力する。
[S63]判定手段20fは、差分算出手段20eを介してセンサ部1の出力信号Vout を入力し、その信号値を配列Vに第i番目の要素として格納する。
[S64]判定手段20fは、変数iの値を1だけインクリメントする。
[S65]判定手段20fは、変数iの値が12よりも大きい場合には、ステップS66に進み、それ以外の場合にはステップS62に戻り、前述の場合と同様の処理を繰り返す。
[S66]判定手段20fは、処理回数をカウントする変数iを値1に設定する。
[S67]判定手段20fは、センサ部1の出力信号Vout の最小の変化値を格納する変数ΔVmin に適当な値(=1000)を設定する。なお、この値は、通常は発生しえない値を用いる。
[S68]判定手段20fは、出力信号が格納された配列Vの第i番目の要素から第(i−1)番目の要素を減算し、得られた値の絶対値を、変化値を格納する変数ΔVに代入する。
[S69]判定手段20fは、ステップS68で求めたΔVの値が、最小の変化値ΔVmin よりも小さい場合にはステップS70に進み、それ以外の場合にはステップS72に進む。
[S70]判定手段20fは、ΔVmin の値をΔVの値により更新する。
【0044】
その結果、ΔVmin には、それまでの処理において最小の変化値が格納されることになる。
[S71]判定手段20fは、最小の変化値を有するサンプル点を格納する変数nに対して、値(i−1)を代入する。
[S72]判定手段20fは、変数iの値を1だけインクリメントする。
[S73]判定手段20fは、変数iの値が12よりも大きい場合にはステップS74に進み、それ以外の場合にはステップS68に戻り、前述の場合と同様の処理を繰り返す。
[S74]判定手段20fは、配列Vの第n番目の要素(最小の変化値を有する出力信号)の値V[n]を、参照値Vref とする。
【0045】
即ち、判定手段20fは、差分算出手段20eを介して参照値設定手段20cに対してV[n]の値を供給して記憶させる。
以上の処理によれば、センサ部1の出力信号に応じて適切な参照値Vref を設定することが可能となるので、例えば、車両への設置状態に拘わらず、最適な参照値を得ることができる。その結果、車両の停止状態を的確に検出することが可能となる。
【0046】
なお、以上の実施の形態では、参照値Vref として、その変化が最小である2つのサンプル点のうち、先に出力された信号値を採用するようにしたが、後に出力される信号値を採用するようにしてもよい。その場合には、ステップS71において、変数nに対して変数iの値を代入すればよい。
【0047】
また、前述の2つの出力信号の平均値を算出して、それを参照値Vref とするようにしてもよい。その場合には、ステップS74において、(V[n]+V[n+1])/2の値を参照値Vref とすればよい。
【0048】
また、上記の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、航法装置が有すべき機能の処理内容は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムに記述されており、このプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理がコンピュータで実現される。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、磁気記録装置や半導体メモリ等がある。
【0049】
市場に流通させる場合には、CD−ROM(Compact Disk Read Only Memory) やフロッピーディスク等の可搬型記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、ネットワークを介して接続されたコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを通じて他のコンピュータに転送することもできる。コンピュータで実行する際には、コンピュータ内のハードディスク装置等にプログラムを格納しておき、メインメモリにロードして実行するようにすればよい。
【0050】
【発明の効果】
以上のような処理によれば、センサ部の出力信号と参照値との差分によって車両の停止を判断し、差分値が閾値よりも小さいか否かを判定することによって車両が停止していることを正確に判定することが可能となるので、センサ部からの出力信号に含まれる誤差成分を確実に補正し得、かくしてセンサ部の出力信号に含まれている誤差を除去し、車両の停止状態を正確に判定し得る航法装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図2】図1に示す航法装置が搭載される車両の進行方向と各軸方向との関係を示す図である。
【図3】X,Y,Z軸と角速度センサまたは加速度センサが検出する検出量との関係を示す図である。
【図4】図1に示すセンサ部の出力信号の走行中と停止中における時間的変化を示す図である。
【図5】図1に示す実施の形態において実行される、車両の停止を検出するための処理の一例を説明するフローチャートである。
【図6】車両停止時のセンサ部の出力信号の時間的変化を示す図である。
【図7】車両走行時のセンサ部の出力信号の時間的変化を示す図である。
【図8】図1に示す実施の形態において実行される、車両の停止を検出するための処理の他の一例を説明するフローチャートである。
【図9】時刻t1における出力信号を参照値とした場合を示す図である。
【図10】時刻t2における出力信号を参照値とした場合を示す図である。
【図11】参照値を設定するための処理の一例を説明するフローチャートである。
【図12】従来の航法装置の構成例を説明するブロック図である。
【図13】図12に示す従来の航法装置において、センサから出力される信号に含まれている誤差をキャンセルするための処理の一例を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
1……センサ部, 1a……角速度センサ, 1b……加速度センサ, 3……記憶装置, 4……表示装置, 20……航法装置, 20a……入力手段,20b……演算処理手段, 20c……参照値設定手段, 20d……閾値設定手段, 20e……差分算出手段, 20f……判定手段, 20g……較正手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a navigation device and a recording medium, and more particularly to a navigation device that detects a current position and posture of a vehicle with reference to a signal output from a sensor unit having an acceleration sensor or an angular velocity sensor, and such processing to a computer. The present invention relates to a computer-readable recording medium on which a program to be executed is recorded.
[0002]
[Prior art]
For example, in a navigation apparatus represented by a car navigation system or the like, a current position or posture of a vehicle is detected with reference to output signals from an acceleration sensor or an angular velocity sensor, and a CD-ROM (Compact Disk) is detected according to the detection result. -Read Only Memory) and the like, the map information recorded in the display device is appropriately processed and displayed on the display device.
[0003]
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration example of such a conventional navigation apparatus.
In this figure, the
[0004]
The
[0005]
The
The
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional navigation device, the current position and the current posture calculated by the
[0007]
As a method for canceling an error included in a signal output from such a sensor, for example, a method shown in FIG. 13 has been proposed.
When this flowchart is started, the following processing is executed.
[S1] The
[S2] The
[S3] The
[S4] The
[0008]
According to such processing, when the vehicle is stopped (when the output of the
[0009]
By the way, in order to execute such processing, it is necessary to accurately determine whether or not the vehicle is stopped. However, it is very difficult to make such a determination accurately, and the accuracy is extremely low.
[0010]
Therefore, a method of making such a determination using a vehicle speed pulse detected by a vehicle speed sensor has also been proposed. However, in order to use the vehicle speed pulse from the vehicle speed sensor, it is necessary to connect the navigation device and the vehicle speed sensor, so that there is a problem that the installation work of the navigation device becomes complicated.
[0011]
The present invention has been made in view of the above points, and reliably detects a stop state of a vehicle and eliminates an error included in an output signal of a sensor unit without complicating installation work. It is an object of the present invention to provide a navigation device that enables the above.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such problems, in the present invention, in a navigation device that detects the current position and posture of a vehicle based on an output signal from a sensor unit having an acceleration sensor, an output value of the output signal from the sensor unit and a predetermined time And the difference between the output value between the sampling points and the reference value set as the smallest output value is calculated to determine that the vehicle is stopped, and the absolute value of the obtained difference value is If it is determined to be smaller than the set threshold, by the vehicle so as to calibrate the error contained in the output signal from the sensor unit determines that the stopped state, the vehicle is stopped is once determined that the error component included in the output signal of the sensor unit can be reliably corrected can accurately determine the stop of the vehicle, thus resulting the purpose It becomes possible to accurately determine the stop of the vehicle, the error component included in the output signal from the sensor portion can be reliably corrected.
[0013]
According to the present invention, in the sensor output calibration method for calibrating the output signal from the sensor unit having an acceleration sensor or an angular velocity sensor for detecting the current position and posture of the vehicle, the input step of inputting the output signal from the sensor unit And a calculation processing step for obtaining the current position and posture of the vehicle by performing predetermined calculation processing based on the output signal from the sensor unit input in the input step, and the signal value of the output signal from the sensor unit. A reference value setting step for setting a corresponding reference value, a threshold value setting step for setting a predetermined threshold value based on an output signal from the sensor unit, and an output value in an output signal from the sensor unit sequentially input in the input step, A difference calculating step for calculating a difference from the reference value, and a difference value obtained in the difference calculating step is a threshold setting step. If it is determined in the determination step whether or not the difference value is smaller than the threshold value in the determination step, it is recognized that the vehicle is in a stopped state, and the calculation processing step And a calibration step for calibrating the output signal from the sensor unit when performing the arithmetic processing.
[0014]
Further, in the present invention, in the navigation processing program for detecting the current position and posture of the vehicle based on the output signal from the sensor unit having the acceleration sensor or the angular velocity sensor, the computer is input means for inputting the output signal from the sensor unit. , Calculation processing means for obtaining the current position and posture of the vehicle by performing predetermined calculation processing based on the output signal from the sensor unit input to the input unit, and reference according to the output value of the output signal from the sensor unit A reference value setting means for setting a value, a threshold setting means for setting a predetermined threshold based on an output signal from the sensor section, an output value of an output signal from the sensor section sequentially input to the input means, and a reference value Difference calculation means for calculating each difference, whether or not the difference value obtained by the difference calculation means is smaller than the threshold set by the threshold setting means When the determination means determines that the difference value is smaller than the threshold value, the vehicle recognizes that the vehicle is in a stopped state, and calibrates the output signal from the sensor unit input to the arithmetic processing means. Function as calibration means.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an embodiment of the present invention.
[0016]
In this figure, the
[0017]
FIG. 2 is a diagram illustrating the relationship between the traveling direction of the vehicle and the X, Y, and Z axes. As shown in this figure, the direction parallel to the traveling direction of the vehicle is the X-axis direction. Further, the direction perpendicular to the traveling direction of the vehicle and parallel to the ground is defined as the Y-axis direction. Furthermore, the direction perpendicular to the traveling direction of the vehicle and perpendicular to the ground is taken as the Z-axis direction.
[0018]
FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the X, Y, and Z axes and the detection amount detected by the
[0019]
That is, the detection amount of each sensor is defined as follows.
αx ・ ・ ・ Acceleration parallel to X axis αy ・ ・ ・ Acceleration parallel to Y axis αz ・ ・ ・ Acceleration parallel to Z axis ωx ・ ・ ・ Angular velocity ωy of rotational movement along X axis ・ ・ ・ Y axis Angular velocity ωz of rotational movement along the angular velocity of rotational movement along the Z axis The angular velocity and acceleration in the axial direction thus detected are supplied to the
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
Next, details of the
The input means 20a inputs the output signal of the
[0023]
The reference
[0024]
The threshold setting means 20d sets the threshold ΔVthresh shown in FIG. Details of this threshold will be described later.
The difference calculation means 20e calculates the difference between the reference value Vref supplied from the reference value setting means 20c and the output signal Vout of the
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
Next, an example of processing executed in the embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. In this process, the difference value between the output signal Vout of the
[0028]
When this flowchart is executed, the following processing is executed.
[S21] The reference value setting means 20c sets the reference value Vref.
[0029]
Since reference values need to be set for each sensor, the reference value setting means 20c sets a total of six reference values.
[S22] The threshold setting means 20d sets the threshold ΔVthresh.
[0030]
Since the threshold value needs to be set for each sensor, the threshold
[S23] The input means 20a inputs the output signal Vout of the
[S24] The difference calculating means 20e subtracts the reference value Vref from the output signal Vout of the
[S25] The determining
[S26] The calibration means 20g executes the calibration process of the arithmetic processing means 20b in order to remove an error component included in the output signal of the
[S27] The arithmetic processing means 20b performs normal processing. That is, the
[0031]
According to the above processing, it is possible to accurately determine that the vehicle is stopped, so that the error component of the output signal from the
[0032]
By the way, in the determination method as described above, for example, as shown in FIG. 6, although the vehicle is stopped, noise generated from the
[0033]
Therefore, in order to cope with such a case, when the absolute value of the difference value ΔV is smaller than the threshold value ΔVthresh, an “equivalent sample number” by which the value is incremented is defined. As shown in the lower part of FIG. 6, the “number of equivalent samples” (Nsame) is increased in portions excluding times t5 and t9. Therefore, the value of the equivalence sample number Nsame increases from the
[0034]
FIG. 7 shows the output signal of the
[0035]
Next, a flowchart for executing the above processing is shown in FIG. When this flowchart is started, the following processing is executed.
[S41] The threshold setting means 20d sets the threshold ΔVthresh.
[S42] The
[0036]
For example, the stop determination sample number Nstop is set to a value of 10.
[S43] The reference value setting means 20c sets the reference value Vref.
[S44] The
[S45] The
[S46] The input means 20a inputs the output signal Vout of the
[S47] The
[S48] The
[S49] The
[S50] The
[S51] The
[0037]
In the example shown in FIG. 7, the value of the number of samples Tsamp is 12.
[S52] The determination means 20f determines whether or not the equivalence sample number Nsame is larger than the stop determination sample number Nstop. If larger, the process proceeds to step S53. Otherwise, the process proceeds to step S54.
[S53] The calibration means 20g performs the calibration process of the arithmetic processing means 20b.
[S54] The arithmetic processing means 20b performs normal processing.
[0038]
According to the above processing, when the equivalence sample number Nsame is larger than the stop determination sample number Nstop, it is determined that the vehicle is stopped. For example, sudden noise is generated in the output signal of the
[0039]
By the way, the threshold value ΔVthresh can be determined in advance (at the time of designing the device) with reference to characteristics (noise characteristics, etc.) of the
[0040]
FIG. 9 is a diagram for explaining a method of setting the reference value Vref. As shown in this figure, for example, it is assumed that the output signal Vout of the
[0041]
Therefore, as shown in FIG. 10, the output signal is sampled within a predetermined time, and the output signal having the smallest change in signal value compared to the previous sample point among the sampled output signals is obtained. Set to reference voltage Vref.
[0042]
In this example, since the change between time t2 and time t3 is the smallest, for example, the signal value of the output signal at time t2 is set to Vref. Note that the signal value of the output signal at time t3 may be set to the reference value Vref.
[0043]
FIG. 11 is an example of a flowchart for executing the above processing. When this flowchart is started, the following processing is executed.
[S61] The
[S62] The input means 20a inputs the output signal Vout of the
[S63] The
[S64] The
[S65] If the value of the variable i is greater than 12, the
[S66] The
[S67] The
[S68] The
[S69] The
[S70] The
[0044]
As a result, the minimum change value in the processing so far is stored in ΔVmin.
[S71] The
[S72] The
[S73] If the value of the variable i is greater than 12, the
[S74] The
[0045]
That is, the
According to the above processing, it is possible to set an appropriate reference value Vref according to the output signal of the
[0046]
In the above embodiment, the signal value output earlier is adopted as the reference value Vref among the two sample points with the smallest change, but the signal value outputted later is adopted. You may make it do. In that case, what is necessary is just to substitute the value of the variable i with respect to the variable n in step S71.
[0047]
Alternatively, the average value of the two output signals described above may be calculated and used as the reference value Vref. In that case, the value of (V [n] + V [n + 1]) / 2 may be set as the reference value Vref in step S74.
[0048]
Further, the above processing functions can be realized by a computer. In this case, the processing contents of the functions that the navigation apparatus should have are described in a program recorded on a computer-readable recording medium. By executing this program on the computer, the above processing is realized by the computer. The Examples of the computer-readable recording medium include a magnetic recording device and a semiconductor memory.
[0049]
When distributing to the market, store the program in a portable recording medium such as a CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) or floppy disk, or store it in a computer storage device connected via a network. In addition, it can be transferred to another computer through the network. When executed by a computer, the program may be stored in a hard disk device or the like in the computer, loaded into the main memory, and executed.
[0050]
【The invention's effect】
According to the above process, the vehicle is stopped by determining whether the vehicle is stopped based on the difference between the output signal of the sensor unit and the reference value, and determining whether the difference value is smaller than the threshold value. It is possible to accurately determine the error component included in the output signal from the sensor unit , thus eliminating the error included in the output signal of the sensor unit , and stopping the vehicle It is possible to realize a navigation device that can accurately determine
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing a relationship between a traveling direction of a vehicle on which the navigation device shown in FIG. 1 is mounted and each axial direction. FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between X, Y, and Z axes and detection amounts detected by an angular velocity sensor or an acceleration sensor.
4 is a diagram showing temporal changes in the output signal of the sensor section shown in FIG. 1 during traveling and during stopping.
FIG. 5 is a flowchart for explaining an example of processing for detecting stop of the vehicle, which is executed in the embodiment shown in FIG. 1;
FIG. 6 is a diagram illustrating a temporal change in an output signal of a sensor unit when the vehicle is stopped.
FIG. 7 is a diagram illustrating a temporal change in an output signal of a sensor unit during vehicle travel.
FIG. 8 is a flowchart for explaining another example of the process for detecting the stop of the vehicle, which is executed in the embodiment shown in FIG. 1;
FIG. 9 is a diagram illustrating a case where an output signal at time t1 is used as a reference value.
FIG. 10 is a diagram illustrating a case where an output signal at time t2 is used as a reference value.
FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of processing for setting a reference value.
FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration example of a conventional navigation device.
13 is a flowchart illustrating an example of a process for canceling an error included in a signal output from a sensor in the conventional navigation apparatus shown in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (7)
上記センサ部からの出力信号を入力する入力手段と、
上記入力手段に入力された上記センサ部からの出力信号に基づいて所定の演算処理を行うことにより上記車両の現在位置や姿勢を求める演算処理手段と、
上記車両が停止中と判断するために上記センサ部からの出力信号の出力値を所定時間内においてサンプリングし、そのサンプリング点間における出力値の変化が最も小さい出力値を参照値として設定する参照値設定手段と、
予め所定の閾値を設定しておく閾値設定手段と、
上記入力手段に順次入力された上記センサ部からの出力信号の出力値と、上記参照値との差分をそれぞれ算出することにより上記車両が停止中と判断する差分算出手段と、
上記差分算出手段によって得られた差分値の絶対値が上記閾値設定手段によって設定された上記閾値よりも小さいか否かを判定する判定手段と、
上記判定手段によって上記差分値の絶対値が上記閾値よりも小さいと判定された場合には、上記車両が停止状態であると判断し、上記演算処理手段に入力される上記センサ部からの出力信号に含まれる誤差を較正する較正手段と
を具えることを特徴とする航法装置。In a navigation device that detects the current position and posture of a vehicle based on an output signal from a sensor unit having an acceleration sensor,
Input means for inputting an output signal from the sensor unit;
Arithmetic processing means for obtaining a current position and posture of the vehicle by performing predetermined arithmetic processing based on an output signal from the sensor unit input to the input means;
A reference value for sampling the output value of the output signal from the sensor unit within a predetermined time in order to determine that the vehicle is stopped, and setting an output value with the smallest change in output value between the sampling points as a reference value Setting means;
Threshold setting means for setting a predetermined threshold in advance ;
Difference calculating means for determining that the vehicle is stopped by calculating the difference between the output value of the output signal from the sensor unit sequentially input to the input means and the reference value;
Determining means for determining whether or not the absolute value of the difference value obtained by the difference calculating means is smaller than the threshold set by the threshold setting means;
If the absolute value of the difference value is determined to be smaller than the threshold value by the determination means determines that the vehicle is in a stopped state, the output signal from the sensor unit to be input to said processing means A navigation device comprising: calibration means for calibrating an error contained in .
ことを特徴とする請求項1に記載の航法装置。The calibration unit recognizes that the vehicle is in a stopped state when the determination unit determines that the difference value is smaller than the threshold value within a predetermined time by a predetermined number of times, and notifies the arithmetic processing unit. The navigation apparatus according to claim 1, wherein an input output signal from the sensor unit is calibrated.
ことを特徴とする請求項1に記載の航法装置。The reference value setting means samples the output signal from the sensor unit over a predetermined period, extracts two sampling values having the smallest fluctuation among the two consecutive sampling values, and extracts the two sampling values. The navigation apparatus according to claim 1, wherein any one of the values is the reference value.
ことを特徴とする請求項1に記載の航法装置。The reference value setting means samples the output signal from the sensor unit over a predetermined period, extracts two sampling values having the smallest fluctuation from two consecutive sampling values, and extracts the two sampling values. The navigation device according to claim 1, wherein an average value is the reference value.
ことを特徴とする請求項1に記載の航法装置。The navigation device according to claim 1, wherein the sensor unit further includes an angular acceleration sensor.
上記センサ部からの出力信号を入力する入力ステップと、
上記入力ステップで入力された上記センサ部からの出力信号に基づいて所定の演算処理を行うことにより上記車両の現在位置や姿勢を求める演算処理ステップと、
上記車両が停止中と判断するために上記センサ部からの出力信号の出力値の所定時間内においてサンプリングし、そのサンプリン点間における出力値の変化が最も小さい出力値を参照値として設定する参照値設定ステップと、
予め所定の閾値を設定する閾値設定ステップと、
上記入力ステップに順次入力された上記センサ部からの出力信号の出力信号の出力値と、上記参照値との差分をそれぞれ算出することにより上記車両が停止中と判断する差分算出ステップと、
上記差分算出ステップで得られた差分値の絶対値が上記閾値設定ステップで設定された上記閾値よりも小さいか否かを判定する判定ステップと、
上記判定ステップで上記差分値の絶対値が上記閾値よりも小さいと判定された場合には、上記車両が停止状態であると判断し、上記演算処理ステップで上記演算処理を行う際の上記センサ部からの出力信号に含まれる誤差を較正する較正ステップと
を具えることを特徴とするセンサ出力較正方法。In a sensor output calibration method for calibrating an output signal from a sensor unit having an acceleration sensor and an angular acceleration sensor for detecting the current position and posture of a vehicle,
An input step for inputting an output signal from the sensor unit;
An arithmetic processing step for obtaining a current position and posture of the vehicle by performing a predetermined arithmetic processing based on an output signal from the sensor unit input in the input step;
A reference value for sampling the output value of the output signal from the sensor unit within a predetermined time in order to determine that the vehicle is stopped, and setting an output value with the smallest change in output value between the sampling points as a reference value Configuration steps;
A threshold setting step for setting a predetermined threshold in advance ;
A difference calculating step of determining that the vehicle is stopped by calculating a difference between an output value of an output signal of the output signal from the sensor unit sequentially input to the input step and the reference value;
A determination step for determining whether or not the absolute value of the difference value obtained in the difference calculation step is smaller than the threshold value set in the threshold value setting step;
When it is determined in the determination step that the absolute value of the difference value is smaller than the threshold value, the sensor unit determines that the vehicle is in a stopped state and performs the calculation process in the calculation processing step. And a calibration step for calibrating an error contained in an output signal from the sensor output calibration method.
コンピュータに対して、
上記センサ部の出力信号を入力する入力ステップと、
上記センサ部からの出力信号に基づいて所定の演算処理を行うことにより上記車両の現在位置や姿勢を求める演算処理ステップと、
上記車両が停止中と判断するために上記センサ部からの出力信号の出力値の所定時間内においてサンプリングし、そのサンプリング点間における出力値の変化が最も小さい出力値を参照値として設定する参照値設定ステップと、
予め所定の閾値を設定する閾値設定ステップと、
上記センサ部からの出力信号の出力値と、上記参照値の差分を算出することにより上記車両が停止中と判断する差分算出ステップと、
上記差分算出ステップによって得られた差分値の絶対値が上記閾値設定ステップによって設定された上記閾値よりも小さいか否かを判定する判定ステップと、
上記判定ステップによって差分値の絶対値が前記閾値よりも小さいと判定された場合には、上記車両が停止状態であるとし、上記演算処理ステップに入力される上記センサ部からの出力信号に含まれる誤差を較正する較正ステップとして機能させる
ことを特徴とする航法処理プログラム。In a navigation processing program for detecting the current position and posture of a vehicle based on an output signal from a sensor unit having an acceleration sensor and an angular acceleration sensor,
Against the computer,
An input step for inputting an output signal of the sensor unit;
An arithmetic processing step for obtaining a current position and orientation of the vehicle by performing predetermined arithmetic processing based on an output signal from the sensor unit;
Reference value that samples the output value of the output signal from the sensor unit within a predetermined time to determine that the vehicle is stopped, and sets the output value with the smallest change in output value between the sampling points as the reference value Configuration steps ;
A threshold setting step for setting a predetermined threshold in advance ;
A difference calculating step of determining that the vehicle is stopped by calculating a difference between an output value of the output signal from the sensor unit and the reference value;
A determination step of determining whether an absolute value of the difference value obtained by the difference calculation step is smaller than the threshold value set by the threshold value setting step ;
If it is determined in the determination step that the absolute value of the difference value is smaller than the threshold value , the vehicle is in a stopped state, and is included in the output signal from the sensor unit input to the calculation processing step. A navigation processing program that functions as a calibration step for calibrating errors .
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