JP4376738B2 - Apparatus and method for detecting zero point error of angular velocity sensor - Google Patents
Apparatus and method for detecting zero point error of angular velocity sensor Download PDFInfo
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Description
本発明は、角速度センサのゼロ点誤差検出装置および方法に関し、特に、角速度センサの静止時以外にゼロ点誤差を検出する手法に関するものである。 The present invention relates to a zero point error detection apparatus and method for an angular velocity sensor, and more particularly to a technique for detecting a zero point error when the angular velocity sensor is not stationary.
一般に、車載用のナビゲーション装置では、自立航法センサやGPS(Global Positioning System)受信機などを用いて車両の現在位置を検出し、その近傍の地図データを記録媒体から読み出して画面上に表示する。そして、画面上の所定箇所に自車位置を示す自車位置マークを重ね合わせて表示することにより、車両が現在どこを走行しているのかを一目で分かるようにしている。 In general, in-vehicle navigation devices detect the current position of a vehicle using a self-contained navigation sensor, a GPS (Global Positioning System) receiver, or the like, and read map data in the vicinity from the recording medium and display it on a screen. Then, the vehicle position mark indicating the vehicle position is superimposed and displayed at a predetermined location on the screen, so that it can be seen at a glance where the vehicle is currently traveling.
自立航法センサは、所定走行距離毎に1個のパルスを出力して車両の移動距離を検出する車速センサ(距離センサ)と、車両の回転角度(移動方位)を検出する振動ジャイロ等の角速度センサ(相対角速度センサ)とを含んでいる。自立航法センサは、これらの車速センサおよび角速度センサによって車両の相対位置および相対方位を検出する。 The self-contained navigation sensor includes a vehicle speed sensor (distance sensor) that outputs a single pulse for each predetermined travel distance to detect the travel distance of the vehicle, and an angular velocity sensor such as a vibration gyro that detects the rotation angle (movement direction) of the vehicle. (Relative angular velocity sensor). The self-contained navigation sensor detects the relative position and relative direction of the vehicle by using these vehicle speed sensor and angular velocity sensor.
一般に、角速度センサは、これを搭載した車両が静止状態にあるとき(車速センサの出力が0である時点)における出力電圧を基準電圧とみなして、これに対する偏移から角速度を得るという、ゼロ点補正と呼ばれる補正方法を採用している。ところが、角速度センサの出力電圧値は、周辺温度の影響によって大きく変動する。そのため、ゼロ点補正を行えない車両の走行中に角速度センサが周辺温度の影響を受けると、前回の静止時に取得した基準電圧値がゼロ点の真の電圧値から大きく外れてしまうといった、いわゆるゼロ点誤差を生じる。 In general, an angular velocity sensor is a zero point in which an output voltage when a vehicle on which the vehicle is mounted is stationary (when the output of the vehicle speed sensor is 0) is regarded as a reference voltage, and an angular velocity is obtained from a deviation from the reference voltage. A correction method called correction is adopted. However, the output voltage value of the angular velocity sensor varies greatly due to the influence of the ambient temperature. For this reason, if the angular velocity sensor is affected by the ambient temperature while the vehicle cannot perform zero point correction, the reference voltage value acquired at the time of the previous stop will deviate significantly from the true voltage value of the zero point. Point error is generated.
ゼロ点誤差が生じると、角速度センサを用いて得られる車両方位の信号には、誤差が多く含まれることになる。角速度センサを用いた自立航法センサでは、角速度センサから出力される角速度を積分して方位を求めるという仕組みをとっているため、ゼロ点誤差が方位誤差として累積してしまうからである。したがって、角速度センサで検出する方位誤差をできるだけ小さくするためには、車両の走行中におけるゼロ点誤差をできるだけ小さくすることが望まれる。 When a zero point error occurs, the vehicle direction signal obtained using the angular velocity sensor includes many errors. This is because the self-contained navigation sensor using the angular velocity sensor has a mechanism in which the angular velocity output from the angular velocity sensor is integrated to obtain the azimuth, so that the zero point error is accumulated as the azimuth error. Therefore, in order to make the azimuth error detected by the angular velocity sensor as small as possible, it is desirable to make the zero point error as small as possible while the vehicle is traveling.
このような課題に鑑みて、従来、車両の走行中におけるゼロ点誤差をできるだけ小さくすることを目的とした装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1に記載の技術では、車両の走行中に角速度センサによる方位変化量とGPS受信機による方位変化量との組を所定数(例えば60組)取り込む。そして、GPS受信機による方位変化量をx軸、角速度センサによる方位変化量をy軸とした座標上に各組のデータをプロットして、プロットされた各点から最小自乗法によって当て嵌めた直線「y=ax+b」を算出する。この直線のy軸との交点のy座標値bをゼロ点誤差として求め、ゼロ点補正をする。
しかしながら、上記特許文献1に記載の従来技術では、角速度センサにより得られる方位変化量のデータとGPS受信機により得られる方位変化量のデータとの組を何の考慮もなく全て用い、しかも最小自乗法という単純な処理によって、角速度センサによる方位変化量とGPS受信機による方位変化量との関係を表す直線を推定している。そのため、推定される直線に誤差が多く含まれ、ゼロ点誤差を正確に算出することができないという問題があった。
However, in the prior art described in
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、ゼロ点誤差の演算精度を向上できるようにすることを目的としている。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to improve the calculation accuracy of the zero point error.
上記した課題を解決するために、本発明では、方位センサより一定時間ごとに出力される第1の方位信号およびGPS受信機より一定時間ごとに出力される第2の方位信号の中から、第1の所定の条件(角速度センサを搭載している車両の速度がしきい値以上であること、自立航法センサにより得られるある区間の自立航法走行距離と、GPS受信機により得られる上記ある区間に相当する区間のGPS測位点間距離との差がしきい値以下であること、および方位センサにより得られる第1の方位信号の過去一定期間における変化量がしきい値以下であることの全て)を満たすときに出力された方位信号の組み合わせのみを選択的に抽出し、抽出した方位信号の組を用いて角速度センサのゼロ点誤差を演算するようにしている。 In order to solve the above-described problem, in the present invention, the first azimuth signal output from the azimuth sensor at regular time intervals and the second azimuth signal output from the GPS receiver at regular time intervals are 1 predetermined conditions (the speed of the vehicle equipped with the angular velocity sensor is equal to or higher than a threshold, the autonomous navigation travel distance of a section obtained by the autonomous navigation sensor, and the certain section obtained by the GPS receiver) All that the difference between the GPS positioning points in the corresponding section is less than the threshold value, and that the amount of change in the first azimuth signal obtained by the azimuth sensor in the past certain period is less than the threshold value) Only the combination of the azimuth signals output when satisfying the condition is selectively extracted, and the zero point error of the angular velocity sensor is calculated using the extracted set of azimuth signals.
本発明の他の態様では、ゼロ点誤差の演算の際に、第1の方位信号どうしの差分を表す第1の方位変化角度と、第2の方位信号どうしの差分を表す第2の方位変化角度との対応関係から算出される複数のゼロ点誤差サンプルの中から、第2の所定の条件を満たすもののみを選択的に抽出し、抽出した複数のゼロ点誤差サンプルを使って統計処理を行うようにしている。 In another aspect of the present invention, the first azimuth change angle representing the difference between the first azimuth signals and the second azimuth change representing the difference between the second azimuth signals when calculating the zero point error. Only a sample satisfying the second predetermined condition is selectively extracted from a plurality of zero point error samples calculated from the correspondence with the angle, and statistical processing is performed using the extracted zero point error samples. Like to do.
上記のように構成した本発明によれば、誤差を含む可能性が高い方位信号やゼロ点誤差サンプルが所定の条件を満たさずに破棄され、誤差を含む可能性が低い方位信号やゼロ点誤差サンプルのみを選択的に用いて角速度センサのゼロ点誤差が算出されることとなるので、精度の高いゼロ点誤差を算出することができる。 According to the present invention configured as described above, an azimuth signal or zero point error that is likely to contain an error is discarded without satisfying a predetermined condition, and an azimuth signal or zero point error that is less likely to contain an error. Since the zero point error of the angular velocity sensor is calculated by selectively using only the sample, the zero point error with high accuracy can be calculated.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態による角速度センサのゼロ点誤差検出装置の構成例を示すブロック図である。図1に示すように、本実施形態のゼロ点誤差検出装置は、自立航法センサ1、位置・方位演算部2、GPS受信機3、メモリコントローラ4、RAM(走行履歴記憶部)5およびプロセッサ6を備えて構成されている。このゼロ点誤差検出装置は、例えば、車両の走行案内を行うナビゲーション装置に搭載される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a zero point error detection device for an angular velocity sensor according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the zero point error detection device of the present embodiment includes a self-contained
自立航法センサ1は、車両の現在位置を測定するためのものであり、距離センサ(車速センサ)1aと振動ジャイロ等の角速度センサ(相対方位センサ)1bとを含んでいる。距離センサ1aは、一定時間ごとに1個のパルスを出力して車両の移動距離を検出する。角速度センサ1bは、車両の走行に伴って変化する角速度を検出し、検出した角速度を積分して一定時間ごとに車両の回転角度(移動方位)を出力する。自立航法センサ1は、これらの距離センサ1aおよび角速度センサ1bによって車両の相対位置および相対方位を一定時間ごとに検出し、その情報を逐次出力する。
The self-contained
位置・方位演算部2は、自立航法センサ1から出力される車両の相対位置および相対方位の情報に基づいて、絶対的な車両位置(推定車両位置)および車両方位を計算し、一定時間ごとに出力する。この位置・方位演算部2より出力される絶対方位の信号は、本発明の第1の方位信号に相当する。以下では、このように自立航法センサ1の出力に基づき計算した絶対位置および絶対方位をそれぞれジャイロ位置、ジャイロ方位と呼ぶ。なお、角速度センサ1bおよび位置・方位演算部2によって本発明の方位センサが構成される。
The position /
GPS受信機3も車両の現在位置を測定するためのものであり、図示しない複数のGPS衛星から送られてくる電波を図示しないGPSアンテナで受信し、3次元測位処理あるいは2次元測位処理を行って車両の絶対位置および絶対方位を角速度センサ1bと同じ一定時間ごとに計算する(車両方位は、現時点における自車位置と1サンプリング時間ΔT前の自車位置とに基づいて計算する)。そして、これらの計算した車両の絶対位置および絶対方位の情報を、測位時刻と共に逐次出力する。このGPS受信機3より出力される絶対方位の信号は、本発明の第2の方位信号に相当する。以下では、GPS受信機3の出力に基づき計算した絶対位置および絶対方位をそれぞれGPS位置、GPS方位と呼ぶ。
The GPS receiver 3 is also for measuring the current position of the vehicle, and receives radio waves transmitted from a plurality of GPS satellites (not shown) by a GPS antenna (not shown) and performs a three-dimensional positioning process or a two-dimensional positioning process. The absolute position and the absolute direction of the vehicle are calculated at the same fixed time as the
メモリコントローラ4は、位置・方位演算部2により求められたジャイロ位置およびジャイロ方位を、自立航法センサ1による走行履歴のデータとしてRAM5に順次格納する。また、GPS受信機3により求められたGPS位置およびGPS方位を、GPS受信機3による走行履歴のデータとしてRAM5に順次格納する。このメモリコントローラ4はまた、プロセッサ6から要求に応じて、RAM5から走行履歴のデータを読み出してプロセッサ6に供給する。
The memory controller 4 sequentially stores the gyro position and gyro direction obtained by the position /
図2は、RAM5に格納される走行履歴データの例を示すイメージ図であり、図2(a)はGPS受信機3による走行履歴を、図2(b)は自立航法センサ1による走行履歴を示している。図2(a)において、黒丸は一定時間ごとに(例えば1秒おき)に出力されるGPS位置を示し、矢印は一定時間ごとに(例えば1秒おき)に出力されるGPS方位を示す。GPS方位はθgpsn(nは1,2,・・・Nで、Nは任意の整数)の記号でも表している。なお、この例において、θgpsNは直近に出力された現在のGPS方位であり、例えばθgps1は今からN秒前に出力された過去のGPS方位である。
2 is an image diagram showing an example of travel history data stored in the RAM 5, FIG. 2 (a) shows a travel history by the GPS receiver 3, and FIG. 2 (b) shows a travel history by the self-contained
図2(b)において、白丸は一定時間ごとに(例えば1秒おき)に出力されるジャイロ位置を示し、矢印は一定時間ごとに(例えば1秒おき)に出力されるジャイロ方位を示す。ジャイロ方位はθgyrn(nは1,2,・・・Nで、Nは任意の整数)の記号でも表している。なお、この例において、θgyrNは直近に出力された現在のジャイロ方位であり、例えばθgyr1は今からN秒前に出力された過去のジャイロ方位である。
In FIG. 2B, white circles indicate the gyro positions output at regular time intervals (for example, every second), and arrows indicate the gyro orientations output at regular time intervals (for example, every other second). The gyro direction is also represented by the symbol θ gyr n (n is 1, 2,... N, N is an arbitrary integer). In this example, θ gyr N is the current gyro azimuth output most recently, and for example,
図2は、車両が直線の道路を走行しているときに、GPS方位は比較的正確な値を示しているのに対し、ジャイロ方位は時間と共に値がずれていく(ゼロ点誤差が大きくなっていく)様子を示している。 FIG. 2 shows that the GPS heading shows a relatively accurate value when the vehicle is traveling on a straight road, whereas the gyro heading shifts with time (the zero point error increases). Show)
プロセッサ6は、その機能構成として、一次サンプリング部6a、ゼロ点誤差サンプル演算部6b、二次サンプリング部6cおよび統計処理部6dを備えている。なお、ゼロ点誤差サンプル演算部6bおよび統計処理部6dによって本発明のゼロ点誤差演算手段が構成される。
The
一次サンプリング部6aは、一定時間ごとにRAM5に格納されたジャイロ方位θgyrn(第1の方位信号)およびGPS方位θgpsn(第2の方位信号)の中から、以下に述べる第1の所定の条件を満たすときに出力された方位信号のみを選択的に抽出する。第1の所定の条件は、次に示す(1)〜(3)の3つの条件の少なくとも1つである。どれか1つの条件で一次サンプリングを行えば良いが、好ましくは2つ、更に好ましくは3つのAND条件で一次サンプリングを行う。 The primary sampling unit 6a has a first gyro direction θ gyr n (first direction signal) and a GPS direction θ gps n (second direction signal) stored in the RAM 5 at regular time intervals. Only the azimuth signal output when the predetermined condition is satisfied is selectively extracted. The first predetermined condition is at least one of the following three conditions (1) to (3). The primary sampling may be performed under any one condition, but the primary sampling is preferably performed under two and more preferably three AND conditions.
(1)角速度センサ1bを搭載している車両の速度がしきい値(例えば、10[km/h])以上であること。車速が低いときはGPS方位の誤差が大きくなることが多いためである。車速は、距離センサ1aの出力から求めることが可能である。すなわち、RAM5に走行履歴として格納されている連続するジャイロ位置間の距離をその間の時間(1秒)で割ることによって求めることができる。もちろん、連続するGPS位置間の距離をその間の時間(1秒)で割ることによって求めることも可能である。なお、位置、方位の情報に加えて車速の情報も走行履歴のデータとしてあらかじめRAM5に格納しておくようにしても良い。
(1) The speed of the vehicle on which the
(2)GPSの信頼度が高いこと。GPSの信頼度が低いときは、GPS方位の誤差が大きくなることが多いためである。なお、GPSの信頼度が高いか低いかの判定方法については、例えば、本出願人が既に出願した特願2002−10235、特願2002−179486の技術を適用することが可能である。この技術によれば、自立航法センサ1により得られるある区間の走行距離(自立航法走行距離)と、GPS受信機3により得られる上記ある区間に相当する区間の距離(GPS測位点間距離)との差がしきい値以下であるときに、GPS信頼度は高いと判定することができる。なお、ここでは特願2002−10235、特願2002−179486の技術を適用する例について説明しているが、GPS信頼度の判定方法はこれに限定されない。 (2) The reliability of GPS is high. This is because when the GPS reliability is low, the GPS heading error often increases. As a method for determining whether the GPS reliability is high or low, for example, the technologies of Japanese Patent Application Nos. 2002-10235 and 2002-179486, which have already been filed by the present applicant, can be applied. According to this technology, the travel distance of a certain section obtained by the self-contained navigation sensor 1 (self-contained navigation travel distance), and the distance of the section corresponding to the certain section obtained by the GPS receiver 3 (the distance between GPS positioning points) When the difference is equal to or less than the threshold value, it can be determined that the GPS reliability is high. In addition, although the example which applies the technique of Japanese Patent Application 2002-10235 and Japanese Patent Application 2002-179486 is demonstrated here, the determination method of GPS reliability is not limited to this.
(3)曲率(または方位変化率)が低いこと。曲率(方位変化率)が高いときはGPS方位の誤差が大きくなることが多いためである。曲率に関しては、例えば、角速度センサ1により得られるジャイロ方位の過去一定期間(例えば過去30m)における変化量がしきい値(例えば、R344に相当する5度)以下であることが条件となる。また、方位変化率に関しては、例えば、角速度センサ1により得られるジャイロ方位の過去一定期間(例えば過去5秒間)における変化量がしきい値(例えば30度(6[deg/s]))以下であることが条件となる。
(3) The curvature (or direction change rate) is low. This is because when the curvature (direction change rate) is high, the GPS azimuth error often increases. Regarding the curvature, for example, the condition is that the amount of change in the gyro azimuth obtained by the
以上の条件に従って抽出されたデータを、以下では「一次サンプル」と呼ぶ。
なお、ここでは位置・方位演算部2により一定時間ごとに求められるジャイロ方位とGPS受信機3により一定時間毎に求められるGPS方位とを全てRAM5に一旦格納し、その中から条件に合致するものを抽出する例について説明したが、これに限定されない。例えば、ジャイロ方位およびGPS方位をRAM5に格納する際に一次サンプリングを行い、条件に合致するものだけを選択的にRAM5に格納するようにしても良い。
The data extracted according to the above conditions is hereinafter referred to as “primary sample”.
Here, the gyro azimuth obtained at regular intervals by the position /
ゼロ点誤差サンプル演算部6bは、一次サンプリング部6aによって抽出されたジャイロ方位どうしの差分を表す第1の方位変化角度(以下、ジャイロ変化角度と呼ぶ。)と、一次サンプリング部6aによって抽出されたGPS方位どうしの差分を表す第2の方位変化角度(以下、GPS変化角度と呼ぶ。)との対応関係から複数のゼロ点誤差サンプルを算出する。この演算内容を、図2を参照して説明する。
The zero point error
ジャイロ変化角度は、次の(式1)によって求める。
ジャイロ変化角度=θgyrN−θgyri(iはN−1,N−2,・・・で、現在の一次サンプルNから対象とする一次サンプルiまでの時間がしきい値(例えば、60秒)以下のもの)・・・(式1)
また、GPS変化角度は、次の(式2)によって求める。
GPS変化角度=θgpsN−θgpsi(iはN−1,N−2,・・・で、現在の一次サンプルNから対象とする一次サンプルiまでの時間がしきい値(例えば、60秒)以下のもの)・・・(式2)
The gyro change angle is obtained by the following (Equation 1).
Gyro change angle = θ gyr N−θ gyr i (i is N−1, N−2,..., And the time from the current primary sample N to the target primary sample i is a threshold value (for example, 60 (Second) or less) (Equation 1)
Further, the GPS change angle is obtained by the following (Equation 2).
GPS change angle = θ gps N−θ gps i (i is N−1, N−2,..., And the time from the current primary sample N to the target primary sample i is a threshold value (for example, 60 (Second) or less) (Equation 2)
なお、iの値にしきい値を設けているのは、ゼロ点補正の追従性を考慮してのことである。すなわち、iの値にしきい値を設けることにより、一定の時間ごとに角速度センサ1bのゼロ点誤差を求めてゼロ点補正を行うことが可能となる。
The threshold value is provided for the value of i in consideration of the followability of zero point correction. That is, by providing a threshold value for the value of i, it is possible to obtain a zero point error of the
さらに、ゼロ点誤差サンプルは、次の(式3)によって求める。
ゼロ点誤差サンプル=(ジャイロ変化角度−GPS変化角度)/一次サンプルの時間差・・・(式3)
ここでは、ジャイロ変化角度およびGPS変化角度がそれぞれ複数求められており、それぞれについて(式3)の演算を行うことにより、複数のゼロ点誤差サンプルを求める。
Further, the zero point error sample is obtained by the following (Equation 3).
Zero point error sample = (Gyro change angle−GPS change angle) / Time difference of primary sample (Equation 3)
Here, a plurality of gyro change angles and GPS change angles are obtained, and a plurality of zero point error samples are obtained by calculating (Equation 3) for each.
図3は、(式3)の意味を説明するための図である。図3において、符号31で示す点線は、車両の前回の静止時に取得した直近のゼロ点の出力電圧値である。一方、符号32で示す実線は、車両の走行中に角速度センサ1が周辺温度の影響を受けて変化するゼロ点の真の電圧値である。本実施形態では、上述の条件(1)〜(3)に従って一次サンプリングを行っているため、GPS変化角度はほぼ正確な値を示しており、角速度センサ1bで言うならばゼロ点が変化しない点線31に相当するものとなる。一方、角速度センサ1bの出力が周囲温度の影響を受けて変化すると、ゼロ点が変化するため、ジャイロ変化角度は実線32に相当するものとなる。よって、(式3)のようにジャイロ変化角度とGPS変化角度との差をとって一次サンプルの時間差で割ることにより、ゼロ点誤差の瞬時値を得ることができる。これがゼロ点誤差サンプルである。
FIG. 3 is a diagram for explaining the meaning of (Expression 3). In FIG. 3, the dotted line indicated by
二次サンプリング部6cは、ゼロ点誤差サンプル演算部6bによって算出される複数のゼロ点誤差サンプルの中から、以下に述べる第2の所定の条件を満たすもののみを選択的に抽出する。第2の所定の条件は、次に示す(4)〜(5)の2つの条件の少なくとも1つである。何れか1つの条件で二次サンプリングを行えば良いが、好ましくは2つのAND条件で二次サンプリングを行う。
The secondary sampling unit 6c selectively extracts only those satisfying the second predetermined condition described below from the plurality of zero point error samples calculated by the zero point error
(4)現在の一次サンプルNと対象とする一次サンプルiとのGPS変化角度がしきい値(例えば45[deg])以下であること。GPS変化角度が大きいと角速度センサ1bの感度誤差が大きくなることが多いためである。なお、感度誤差とは、角速度センサ1bの取付角度と車両の傾きによる角速度センサ1bの出力の変化を表すものである。
(4) The GPS change angle between the current primary sample N and the target primary sample i is not more than a threshold value (for example, 45 [deg]). This is because the sensitivity error of the
(5)演算されたゼロ点誤差サンプルがしきい値(例えば1[deg/s])以下であること。ゼロ点誤差サンプルの値が他に比べて極端に大きいときは、それは異常値である可能性が高く、これを含めてゼロ点誤差を演算すると却って精度が悪くなる可能性があるからである。 (5) The calculated zero point error sample is not more than a threshold value (for example, 1 [deg / s]). This is because when the value of the zero point error sample is extremely large as compared with others, it is highly likely that the value is an abnormal value, and if the zero point error is calculated including this, the accuracy may be deteriorated.
以上の条件に従って抽出されたデータを、以下では「二次サンプル」と呼ぶ。統計処理部6dは、二次サンプリング部6cによって抽出された複数のゼロ点誤差サンプル(二次サンプル)を統計処理することによって、角速度センサ1bのゼロ点誤差を算出する。例えば、二次サンプルとして抽出された複数のゼロ点誤差サンプルを移動平均する(例えば、500個の二次サンプルが得られた時点で最新の1000平均を行う)。なお、平均値からの差が大きい二次サンプル(例えば差が15%以上の二次サンプル)を除外して再度平均値を計算することにより、演算精度を上げることが可能である。
The data extracted according to the above conditions is hereinafter referred to as “secondary sample”. The
次に、上記のように構成したゼロ点誤差検出装置の動作について説明する。図4は、本実施形態による角速度センサのゼロ点誤差検出方法を示すフローチャートである。図4において、まず、角速度センサ1によって角速度を検出し、検出した角速度を積分して一定時間ごとに相対位置および相対方位の情報を位置・方位演算部2に出力する。位置・方位演算部2は、これら相対位置および相対方位の情報に基づいてジャイロ位置およびジャイロ方位を求め、メモリコントローラ4に出力する。メモリコントローラ4は、一定時間ごとに求められたジャイロ位置およびジャイロ方位をRAM5に順次格納する(ステップS1)。
Next, the operation of the zero point error detection apparatus configured as described above will be described. FIG. 4 is a flowchart showing the zero point error detection method of the angular velocity sensor according to the present embodiment. In FIG. 4, first, the angular velocity is detected by the
また、GPS受信機3によってGPS衛星からの電波を受信して測位処理を行うことにより、角速度センサ1と同じ一定時間ごとにGPS位置およびGPS方位を求めてメモリコントローラ4に出力する。メモリコントローラ4は、一定時間ごとに求められたGPS位置およびGPS方位をRAM5に順次格納する(ステップS2)。なお、ステップS1の処理とステップS2の処理は、実際には同時に行われている。
Further, the GPS receiver 3 receives the radio wave from the GPS satellite and performs the positioning process, thereby obtaining the GPS position and the GPS azimuth at the same fixed time as the
次に、プロセッサ6の一次サンプリング部6aは、RAM5に格納された一定時間ごとのジャイロ方位およびGPS方位の中から、上述した第1の所定の条件(1)〜(3)を満たすときに得られていたジャイロ方位およびGPS方位の組を選択的に抽出する(ステップS3)。この条件判定の際に、RAM5に格納された一定時間ごとのジャイロ位置およびGPS位置を利用する。すなわち、条件(1)における車速の演算、条件(2)における自立航法走行距離やGPS測位点間距離の演算は、ジャイロ位置およびGPS位置を利用して行う。
Next, the primary sampling unit 6a of the
このようにして一次サンプルが得られたら、ゼロ点誤差サンプル演算部6bは、当該一次サンプルとして抽出されたジャイロ方位およびGPS方位を用いて、複数のゼロ点誤差サンプルを算出する(ステップS4)。すなわち、一次サンプリング部6aにより抽出されたジャイロ方位どうしの差分を表すジャイロ変化角度と、一次サンプリング部6aにより抽出されたGPS方位どうしの差分を表すGPS変化角度との対応関係から、(式1)〜(式3)に基づき複数のゼロ点誤差サンプルを算出する。
When the primary sample is obtained in this way, the zero point error
さらに、二次サンプリング部6cは、ステップS4で算出された複数のゼロ点誤差サンプルの中から、上述した第2の所定の条件(4)〜(5)を満たすものを選択的に抽出する(ステップS5)。そして、統計処理部6dは、二次サンプリング部6cにより抽出された複数のゼロ点誤差サンプルを統計処理することによって、角速度センサ1bのゼロ点誤差を算出する(ステップS6)。
Further, the secondary sampling unit 6c selectively extracts those satisfying the second predetermined conditions (4) to (5) described above from the plurality of zero point error samples calculated in step S4 ( Step S5). Then, the
以上詳しく説明したように、本実施形態によれば、角速度センサ1の出力から一定時間ごとに得られるジャイロ方位およびGPS受信機3の出力から一定時間ごとに得られるGPS方位の中から、第1の所定の条件を満たすときに出力されたジャイロ方位とGPS方位との組み合わせのみを抽出し、抽出した方位情報のみを利用して角速度センサ1のゼロ点誤差を演算するようにしている。
As described in detail above, according to the present embodiment, the first gyro direction obtained from the output of the
さらに本実施形態では、ジャイロ変化角度とGPS変化角度との対応関係から算出される複数のゼロ点誤差サンプルの中から、第2の所定の条件を満たすもののみを選択的に抽出し、抽出したゼロ点誤差サンプルのみを使って角速度センサ1bのゼロ点誤差を演算するようにしている。
Furthermore, in the present embodiment, only those satisfying the second predetermined condition are selectively extracted and extracted from a plurality of zero point error samples calculated from the correspondence relationship between the gyro change angle and the GPS change angle. Only the zero point error sample is used to calculate the zero point error of the
これにより、誤差を含む可能性が高い方位信号やゼロ点誤差サンプルが所定の条件を満たさずに破棄され、誤差を含む可能性が低い方位信号やゼロ点誤差サンプルのみを選択的に用いて角速度センサ1のゼロ点誤差を算出することができ、ゼロ点誤差の演算精度を向上させることができる。
As a result, azimuth signals and zero-point error samples that are likely to contain errors are discarded without satisfying the predetermined conditions, and only the azimuth signals and zero-point error samples that are less likely to contain errors are selectively used for angular velocity. The zero point error of the
また、本実施形態では、現在のサンプルNに対して過去の複数のサンプルi(i=N−1,N−2,・・・)との間で方位変化角度を求めているので、1つの現在サンプルNに対して多くの方位変化情報が凝縮された形となっている。つまり、連続するサンプル間で単純に方位変化量を求める特許文献1の従来技術に比べて、同じサンプリング時間内でも格段に多い数のサンプルを用いてゼロ点誤差を求めることができ、ゼロ点誤差の演算精度を更に向上させることができる。
Further, in this embodiment, since the azimuth change angle is obtained between the current sample N and a plurality of past samples i (i = N−1, N−2,...), One Currently, a lot of direction change information is condensed with respect to the sample N. That is, compared to the prior art of
以上により、車両の走行中でも角速度センサ1bのゼロ点誤差を精度よく補正し、自立航法センサ1による方位検出精度を向上させることができる。これにより、ナビゲーション装置全体での自車位置の測定精度が向上する。
As described above, the zero point error of the
なお、上記実施形態では、一次サンプリングと二次サンプリングとの両方を行う例について説明したが、何れか一方のみのサンプリングを行う例も本発明に含まれる。何れか一方のみのサンプリングであっても、特許文献1の従来技術に比べれば精度の高いゼロ点誤差を算出することができる。
In the above embodiment, an example in which both primary sampling and secondary sampling are performed has been described, but an example in which only one of the samplings is performed is also included in the present invention. Even if only one of the samplings is performed, it is possible to calculate a zero point error with higher accuracy than the conventional technique of
その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 In addition, each of the above-described embodiments is merely an example of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner. In other words, the present invention can be implemented in various forms without departing from the spirit or main features thereof.
本発明は、角速度センサの非静止状態でもゼロ点誤差を求めることを可能としたゼロ点誤差検出装置および方法に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for a zero point error detection apparatus and method that can determine a zero point error even when the angular velocity sensor is not stationary.
1 自立航法センサ
1a 距離センサ
1b 角速度センサ
2 位置・方位演算部
3 GPS受信機
4 メモリコントローラ
5 RAM(走行履歴格納部)
6 プロセッサ
6a 一次サンプリング部
6b ゼロ点誤差サンプル演算部
6c 二次サンプリング部
6d 統計処理部
DESCRIPTION OF
6 processor 6a
Claims (6)
GPS衛星からの電波を受信して測位処理を行うことにより、上記方位センサと同じ一定時間ごとに第2の方位信号を出力するGPS受信機と、
上記一定時間ごとに出力される上記第1の方位信号および上記第2の方位信号の中から、第1の所定の条件として、上記角速度センサを搭載している車両の速度がしきい値以上であること、自立航法センサにより得られるある区間の自立航法走行距離と、上記GPS受信機により得られる上記ある区間に相当する区間のGPS測位点間距離との差がしきい値以下であること、および上記方位センサにより得られる上記第1の方位信号の過去一定期間における変化量がしきい値以下であることの全てを満たすときに出力された上記第1の方位信号および上記第2の方位信号を選択的に抽出する一次サンプリング手段と、
上記一次サンプリング手段によって抽出された上記第1の方位信号および上記第2の方位信号を用いて、上記角速度センサのゼロ点誤差を演算するゼロ点誤差演算手段とを備えたことを特徴とする角速度センサのゼロ点誤差検出装置。 An angular velocity sensor that detects an angular velocity, integrates the detected angular velocity and outputs a relative bearing signal, and obtains a first bearing signal from the relative bearing signal and outputs the first bearing signal at fixed intervals;
A GPS receiver that outputs a second azimuth signal at the same fixed time as the azimuth sensor by receiving a radio wave from a GPS satellite and performing a positioning process;
Of the first azimuth signal and the second azimuth signal output at regular intervals, as a first predetermined condition, the speed of the vehicle equipped with the angular velocity sensor is equal to or higher than a threshold value. The difference between the autonomous navigation travel distance of a section obtained by the autonomous navigation sensor and the distance between GPS positioning points of the section corresponding to the certain section obtained by the GPS receiver is equal to or less than a threshold value; And the first azimuth signal and the second azimuth signal that are output when the amount of change of the first azimuth signal obtained by the azimuth sensor in the past certain period is less than or equal to a threshold value. Primary sampling means for selectively extracting
An angular velocity comprising: zero point error calculating means for calculating a zero point error of the angular velocity sensor using the first azimuth signal and the second azimuth signal extracted by the primary sampling means. Sensor zero point error detection device.
上記ゼロ点誤差演算手段は、上記二次サンプリング手段により抽出された複数のゼロ点誤差サンプルを使って上記統計処理を行うことを特徴とする請求項2に記載の角速度センサのゼロ点誤差検出装置。 Secondary sampling means for selectively extracting a plurality of zero point error samples calculated by the zero point error calculation means from those satisfying a second predetermined condition;
3. The zero point error detecting device of an angular velocity sensor according to claim 2 , wherein the zero point error calculating means performs the statistical processing using a plurality of zero point error samples extracted by the secondary sampling means. .
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