JP4443621B2 - カーナビゲーション装置 - Google Patents
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Description
(1)水平面に対するセンサ検知軸の傾きの検出方法(特に加速度センサを用いる場合)
(2)水平面に対するセンサ検知軸の傾きがセンサ検知軸周りの角速度および加速度に作用する影響
(3)センサに生じるドリフト誤差の補正
実施の形態1.
図4は、この発明の実施の形態1に係るカーナビゲーション装置の構成を、車体姿勢計測に係る部分を中心に示すブロック図である。このカーナビゲーション装置は、角速度センサ1、距離センサ2、加速度センサ3および信号処理器4から構成されており、これらはカーナビゲーションの筐体に収容されている。
R=VBX/|ωB-yaw|…(1)
ABY=ωB-yaw 2R ;(ωB-yaw≧0)
=−ωB-yaw 2R;(ωB-yaw<0)…(2)
θC-roll=sin-1(ABY/G)…(3)
ここで、Gは重力加速度[m/s2]である。
ΔθC-roll->pitch=−2ωB-yawsin(θC-roll)…(4)
ΔSC-drive=(ABX/G)SFprs…(5)
ΔSC-roll->pitch=−Gsin(ΔθC-roll->pitch)SFprs…(6)
ΔSC-roll=Gsin(θC-roll)SFprs…(7)
ΔSprs-est=(ΔSC-drive+ΔSpitch->roll)cos(δθC-yaw)+ΔSC-rollsin(δθC-yaw)…(8)
ここで、SFprsは、加速度センサ3のスケールファクタ[mV/G]である。
θC-pitch=sin-1{(ΔSprs-mes−ΔSprs-est)/SFprs}…(9)
ωC-yaw={(θC-pitch/Δt)sinθC-roll+ωB-yawcosθC-roll}/cosθC-pitch…(10)
VCx=VBXcosθC-pitch…(11)
上述した実施の形態1に係るカーナビゲーション装置では、筐体がヨー方向に回転されて車体に取り付けられた場合の車体取付角の検出および車体姿勢補正を行うように構成したが、この実施の形態2に係るカーナビゲーション装置では、筐体がピッチ方向に傾斜されて車体に取り付けられた場合の車体取付角の検出および車体姿勢補正を行うようにしたものである。なお、以下では、実施の形態1と同一部分については説明を省略または簡略化し、異なる部分を中心に説明する。
ΔSprs-est=ΔSC-drive+ΔSpitch->roll…(12)
δθC-pitch=asin-1{(ΔSprs-of-kari−ΔSprs-of-typ)/SFprs}…(13)
θC-pitch=sin-1{(ΔSprs-mes−ΔSprs-est)/SFprs}−δθC-pitch…(14)
上述した実施の形態1に係るカーナビゲーション装置では、筐体がヨー方向に回転されて車体に取り付けられた場合の車体取付角の検出および車体姿勢補正を行い、実施の形態2に係るカーナビゲーション装置では、筐体がピッチ方向に傾斜されて車体に取り付けられた場合の車体取付角の検出および車体姿勢補正を行うように構成したが、この実施の形態3に係るカーナビゲーション装置では、筐体がヨー方向に回転されるとともにピッチ方向に傾斜されて車体に取り付けられた場合の車体取付角の検出および車体姿勢補正を行うようにしたものである。以下では、実施の形態1および実施の形態2と同一部分については説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
Claims (9)
- 車両の移動距離に応じたパルス信号を出力する距離センサと、
筐体の垂直方向をセンサ検知軸とする角速度に応じた信号を出力する角速度センサと、
前記筐体の水平面前後方向をセンサ検知軸とする加速度に応じた信号を出力する加速度センサと、
前記距離センサから送られてくるパルス信号に基づき車体進行方向速度および車体進行方向加速度を計測する車体速度・加速度計測手段と、
前記角速度センサから出力される信号に基づき角速度を計測する角速度計測手段と、
前記車体速度・加速度計測手段で計測された車体進行方向速度と前記角速度計測手段で計測された角速度とに基づき車体ロール角を推定する車体ロール角推定手段と、
前記筐体がヨー方向に回転されて車体に取り付けられた場合の前記加速度センサの出力信号をヨー方向の所定角度毎に推定する加速度センサ出力推定手段と、
前記加速度センサ出力推定手段で推定された推定値の中で、前記加速度センサから出力される信号から該信号のオフセット成分を差し引くことにより得られた値に最も一致する推定値が得られた場合の角度を筐体のヨー方向車体取付角として特定するヨー方向車体取付角検出手段
とを備えたカーナビゲーション装置。 - 車両の移動距離に応じたパルス信号を出力する距離センサと、
筐体の垂直方向をセンサ検知軸とする角速度に応じた信号を出力する角速度センサと、
前記筐体の水平面前後方向をセンサ検知軸とする加速度に応じた信号を出力する加速度センサと、
前記距離センサから送られてくるパルス信号に基づき車体進行方向速度および車体進行方向加速度を計測する車体速度・加速度計測手段と、
前記角速度センサから出力される信号に基づき角速度を計測する角速度計測手段と、
前記車体速度・加速度計測手段で計測された車体進行方向速度と前記角速度計測手段で計測された角速度に基づき車体ロール角を推定する車体ロール角推定手段と、
車体速度・加速度計測手段で計測された車体進行方向加速度の加速度センサ信号成分と車体ロール角推定手段で推定された車体ロール角の加速度センサ信号成分とを合成した加速度センサ信号成分を推定する加速度センサ出力推定手段と、
加速度センサから出力される信号から前記加速度センサ出力推定手段で推定された加速度センサ信号成分を差し引いた値である仮オフセットが所定の範囲内に収まる状態が所定距離以上または所定角度以上継続する場合に、オフセット基準値と仮オフセットの差異から、筐体のピッチ方向車体取付角を特定するピッチ方向車体取付角検出手段
とを備えたことを特徴とするカーナビゲーション装置。 - ヨー方向車体取付角検出手段によって特定されたヨー方向車体取付角に基づいて、車体速度・加速度計測手段で計測された車体進行方向加速度の加速度センサ信号成分と車体ロール角推定手段で推定された車体ロール角の加速度センサ信号成分とを合成し、加速度センサから出力される信号から該合成により得られた信号成分を引去った残りの信号から車体ピッチ角を推定する車体ピッチ角推定手段と、
前記車体ピッチ角推定手段で推定された車体ピッチ角と前記車体ロール角推定手段で推定された車体ロール角とを用いて、筐体の垂直方向をセンサ検知軸とする角速度と車体進行方向の加速度、速度および距離とを、鉛直軸周りの角速度と水平面進行方向における加速度、速度および距離とにそれぞれ変換する車体姿勢補正手段
とを備えたことを特徴する請求項1記載のカーナビゲーション装置。 - 車体速度・加速度計測手段で計測された車体進行方向加速度の加速度センサ信号成分と車体ロール角推定手段で推定された車体ロール角の加速度センサ信号成分とを合成し、加速度センサから出力される信号から該合成により得られた信号成分を引去った残りの信号から車体ピッチ角を算出し、さらにピッチ方向車体取付角検出手段によって特定されたピッチ方向車体取付角を用いて算出した車体ピッチ角を補正する車体ピッチ角推定手段と、
前記車体ピッチ角推定手段で推定された車体ピッチ角と前記車体ロール角推定手段で推定された車体ロール角とを用いて、筐体の垂直方向をセンサ検知軸とする角速度と車体進行方向の加速度、速度および距離を、鉛直軸周りの角速度と水平面進行方向における加速度、速度および距離とにそれぞれ変換する車体姿勢補正手段
とを備えたことを特徴する請求項2記載のカーナビゲーション装置。 - 車体ロール角推定手段で推定された車体ロール角と角速度計測手段で計測された角速度とを用いて、加速度センサの車体ローリング加速度信号成分を計算する車体ローリング加速度信号成分推定手段を備え、
車体ピッチ角推定手段は、前記車体ローリング加速度信号成分推定手段で計算された車体ローリング加速度信号成分をさらに用いて車体ピッチ角を算出する
ことを特徴する請求項3記載のカーナビゲーション装置。 - 加速度センサ出力推定手段は、さらに、車体速度・加速度計測手段で計測された車体進行方向加速度の加速度センサ信号成分と車体ロール角推定手段で推定された車体ロール角の加速度センサ信号成分とを合成した加速度センサ信号成分を推定し、
加速度センサから出力される信号から前記加速度センサ出力推定手段で推定された加速度センサ信号成分を差し引いた値である仮オフセットが所定の範囲内に収まる状態が所定距離以上または所定角度以上継続する場合に、オフセット基準値と仮オフセットの差異から、筐体のピッチ方向車体取付角を特定するピッチ方向車体取付角検出手段と、
ヨー方向車体取付角検出手段によって特定されたヨー方向車体取付角および前記ピッチ方向車体取付角検出手段によって特定されたピッチ方向車体取付角が測位精度に作用する影響を評価する車体取付角影響評価手段と、
前記ヨー方向車体取付角または前記ピッチ方向車体取付角の少なくとも1つと、前記車体取付角影響評価手段による評価結果を報知する報知手段
とを備えたことを特徴する請求項1記載のカーナビゲーション装置。 - ヨー方向車体取付角検出手段によって特定されたヨー方向車体取付角に基づいて、車体速度・加速度計測手段で計測された車体進行方向加速度の加速度センサ信号成分と車体ロール角推定手段で推定された車体ロール角の加速度センサ信号成分とを合成し、加速度センサから出力される信号から該合成により得られた信号成分を引去った残りの信号から車体ピッチ角を推定し、または、車体速度・加速度計測手段で計測された車体進行方向加速度の加速度センサ信号成分と車体ロール角推定手段で推定された車体ロール角の加速度センサ信号成分とを合成し、加速度センサから出力される信号から該合成により得られた信号成分を引去った残りの信号から車体ピッチ角を算出し、さらにピッチ方向車体取付角検出手段によって特定されたピッチ方向車体取付角を用いて算出した車体ピッチ角を補正する車体ピッチ角推定手段と、
前記車体ピッチ角推定手段で推定された車体ピッチ角と前記車体ロール角推定手段で推定された車体ロール角とを用いて、筐体の垂直方向をセンサ検知軸とする角速度と車体進行方向の加速度、速度および距離とを、鉛直軸周りの角速度と水平面進行方向における加速度、速度および距離とにそれぞれ変換する車体姿勢補正手段
とを備えたことを特徴する請求項6記載のカーナビゲーション装置。 - 報知手段により報知された内容に対する応答を入力する操作入力手段を備え、
車体姿勢補正手段は、前記操作入力手段からの入力に応じた変換を実行する
ことを特徴とする請求項7記載のカーナビゲーション装置。 - 加速度センサから出力される信号から車体ピッチ角推定手段から出力される信号の推定値を差し引いた値が所定の範囲内に収まる状態が所定距離以上または所定角度以上継続する場合には、該値を用いて加速度センサのオフセットを補正する加速度センサオフセット補正手段
を備えたことを特徴する請求項3記載のカーナビゲーション装置。
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