JP4595215B2 - 位置情報検出装置、加速度センサーの出力の補正方法及び加速度センサーの出力を補正するプログラム - Google Patents
位置情報検出装置、加速度センサーの出力の補正方法及び加速度センサーの出力を補正するプログラム Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置情報検出装置、加速度センサーの出力の補正方法及び加速度センサーの出力を補正するプログラムに関し、例えばナビゲーション装置に適用することができる。本発明は、所定の計測期間により加速度センサー出力を累積加算して平均値を得、この平均値と、この加速度センサーを使用しない系より得られる対応する計算値との比較により加速度センサーのパラメータであるオフセット電圧等を補正することにより、従来に比して格段的に高い精度により加速度センサーの出力を補正することができるようにする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、現在位置の位置情報を検出する位置情報検出装置の１つであるカーナビゲーション装置においては、ＧＰＳ（Global Positioning System ）により現在位置の位置情報を取得するようになされている。このようなナビゲーション装置においては、加速度センサーを利用して補助的に位置情報を検出することにより、例えばトンネル等において、ＧＰＳシステムにより位置情報を検出できない場合でも、正しく現在位置を検出できるようになされている。
【０００３】
このような加速度センサーを使用した装置においては、加速度センサーのパラメータであるオフセット電圧等を適宜補正することにより、測定精度の劣化を有効に回避するようになされている。
【０００４】
すなわち加速度センサーにおいては、加速度をα、加速度センサーの出力電圧、感度、オフセット電圧をそれぞれＶout 、Ｓ、Ｖoffsetとおくと、加速度αを次式により表すことができ、このオフセット電圧Ｖoffsetが温度等により大きく変化する。
【数１】
【０００５】
これにより図６に示すように、加速度０の状態が一定時間継続する場合、図７に示すように、加速度センサーの出力電圧Ｖout は、加速度センサーのオフセット電圧Ｖoffsetとなる。これに対して図８に示すように、加速度が徐々に増大するように車が移動している場合、加速度センサーの出力電圧Ｖout は、図９に示すように、この加速度の増大により、またオフセット電圧Ｖoffsetにより変化することになる。
【０００６】
これにより従来のカーナビゲーション装置においては、車の停止状態が検出されると、加速度センサーの出力電圧Ｖout を検出することにより、オフセット電圧Ｖoffsetを検出するようになされ、この検出したオフセット電圧Ｖoffsetを用いてその後（１）式の演算処理を実行することにより、オフセット電圧Ｖoffsetを補正して加速度αを検出するようになされている。
【０００７】
また図１０に示すように、種々に加速度が変化している場合に、加速度が一定の期間Ｔが検出されると、図１１に示すように、この検出された期間Ｔを利用して出力電圧Ｖout の変化を検出することによっても、オフセット電圧Ｖoffsetの変化を検出し、この検出結果を利用してオフセット電圧Ｖoffsetを補正するようになされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで車の停止状態を検出してオフセット電圧Ｖoffsetを補正する場合、頻繁に車が停止しなければ、十分な精度によりオフセット電圧Ｖoffsetを補正できない問題がある。
【０００９】
また自動車においては、加速度一定の状態で走行していることは稀であり、これにより加速度一定の状態を検出してオフセット電圧Ｖoffsetを補正する場合でも、十分な精度によりオフセット電圧Ｖoffsetを補正できない問題がある。
【００１０】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、従来に比して格段的に高い精度により加速度センサーの出力を補正することができる位置情報検出装置、加速度センサーの出力の補正方法及び加速度センサーの出力を補正するプログラムを提案しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、位置情報検出装置に適用して、所定の計測期間の間、加速度センサーの出力値を累積加算して出力値の平均値を計算する平均値計算手段と、加速度センサーを使用しない第２の情報検出手段により、計測期間の間における速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を検出する補正用情報検出手段と、速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を計測期間の長さで割り算して、出力値の平均値に対応する加速度の平均値を計算し、出力値の平均値と加速度の平均値とから加速度センサーのパラメータを計算し、該計算結果により加速度センサーの出力値を補正する補正手段とを備えるようにする。
【００１２】
また請求項２の発明においては、位置情報検出装置に適用して、所定の計測期間の間、加速度センサーの出力値を累積加算して出力値の平均値を計算する平均値計算手段と、加速度センサーを使用しない第２の情報検出手段により、計測期間の間における速度の変化値又はこの速度の変化値に対応する移動距離を検出する補正用情報検出手段と、速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を計測期間の長さで割り算して、出力値の平均値に対応する加速度の平均値を計算し、この出力値の平均値と加速度の平均値とから加速度センサーのオフセット電圧を計算し、該計算結果により加速度センサーの出力値を補正する補正手段とを備えるようにする。
【００１３】
また請求項３の発明においては、位置情報検出装置に適用して、所定の計測期間の間、加速度センサーの出力値を累積加算して出力値の平均値を計算する平均値計算手段と、加速度センサーを使用しない第２の情報検出手段により、計測期間の間における速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を検出する補正用情報検出手段と、速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を計測期間の長さで割り算して、出力値の平均値に対応する加速度の平均値を計算し、出力値の平均値と加速度の平均値とから加速度センサーの感度を計算し、該計算結果により加速度センサーの出力値を補正する補正手段とを備えるようにする。
【００１４】
また請求項６の発明においては、加速度センサーの出力の補正方法に適用して、所定の計測期間の間、加速度センサーの出力値を累積加算して出力値の平均値を計算する平均値計算のステップと、加速度センサーを使用することなく、計測期間の間における速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を検出する情報検出のステップと、速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を計測期間の長さで割り算して、出力値の平均値に対応する加速度の平均値を計算し、出力値の平均値と加速度の平均値とから加速度センサーのオフセット電圧を計算するオフセット電圧計算のステップと、オフセット電圧計算のステップによる計算結果により加速度センサーの出力値を補正する補正のステップとを備えるようにする。
【００１５】
また請求項７の発明においては、加速度センサーの出力の補正方法に適用して、所定の計測期間の間、加速度センサーの出力値を累積加算して出力値の平均値を計算する平均値計算のステップと、加速度センサーを使用することなく、計測期間の間における速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を検出する情報検出のステップと、速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を計測期間の長さで割り算して、出力値の平均値に対応する加速度の平均値を計算し、出力値の平均値と加速度の平均値とから加速度センサーの感度を計算する感度計算のステップと、感度計算のステップによる計算結果により加速度センサーの出力値を補正する補正のステップとを有するようにする。
【００１６】
また請求項８の発明においては、加速度センサーの出力を補正するプログラムに適用して、所定の計測期間の間、加速度センサーの出力値を累積加算して出力値の平均値を計算する平均値計算のステップと、加速度センサーを使用することなく、計測期間の間における速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を検出する情報検出のステップと、速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を計測期間の長さで割り算して、出力値の平均値に対応する加速度の平均値を計算し、出力値の平均値と加速度の平均値とから加速度センサーのオフセット電圧を計算するオフセット電圧計算のステップと、オフセット電圧計算のステップによる計算結果により加速度センサーの出力値を補正する補正のステップとを有するようにする。
【００１７】
また請求項９の発明においては、加速度センサーの出力を補正するプログラムに適用して、所定の計測期間の間、加速度センサーの出力値を累積加算して出力値の平均値を計算する平均値計算のステップと、加速度センサーを使用することなく、計測期間の間における速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を検出する情報検出のステップと、速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を計測期間の長さで割り算して、出力値の平均値に対応する加速度の平均値を計算し、出力値の平均値と加速度の平均値とから加速度センサーの感度を計算する感度計算のステップと、感度計算のステップによる計算結果により加速度センサーの出力値を補正する補正のステップとを有するようにする。
【００１８】
請求項１の構成によれば、所定の計測期間の間、加速度センサーの出力値を累積加算して出力値の平均値を計算する平均値計算手段を有することにより、加速度センサーの出力値からこの計測期間の間における平均の加速度を検出することができる。また補正用情報検出手段により、加速度センサーを使用しない第２の情報検出手段により、計測期間の間における速度の変化値又はこの速度の変化値に対応する移動距離を検出し、この速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を計測期間の長さで割り算して、出力値の平均値に対応する加速度の平均値を計算することにより、位置検出装置が種々の加速度により移動している場合でも、別の系統により加速度センサーの出力平均値に対応する値を検出することができる。これによりこの出力値の平均値と加速度の平均値とから加速度センサーのパラメータを計算し、該計算結果により加速度センサーの出力値を補正すれば、常時、オフセット電圧等のパラメータを補正することができ、その分、従来に比して格段的に高い精度により加速度センサーの出力を補正することができる。
【００１９】
請求項２の構成によれば、所定の計測期間の間、加速度センサーの出力値を累積加算して出力値の平均値を計算する平均値計算手段を有することにより、加速度センサーの出力値からこの計測期間の間における平均の加速度を検出することができる。また補正用情報検出手段により、加速度センサーを使用しない第２の情報検出手段により、計測期間の間における速度の変化値又はこの速度の変化値に対応する移動距離を検出し、この速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を計測期間の長さで割り算して、出力値の平均値に対応する加速度の平均値を計算することにより、位置検出装置が種々の加速度により移動している場合でも、別の系統により加速度センサーの出力平均値に対応する値を検出することができる。これによりこの出力値の平均値と加速度の平均値とから加速度センサーのオフセット電圧を計算し、該計算結果により加速度センサーの出力値を補正すれば、常時、オフセット電圧を計算して補正することができ、その分、従来に比して格段的に高い精度により加速度センサーの出力を補正することができる。
【００２０】
また請求項３の構成によれば、所定の計測期間の間、加速度センサーの出力値を累積加算して出力値の平均値を計算する平均値計算手段を有することにより、加速度センサーの出力値からこの計測期間の間における平均の加速度を検出することができる。また補正用情報検出手段により、加速度センサーを使用しない第２の情報検出手段により、計測期間の間における速度の変化値又はこの速度の変化値に対応する移動距離を検出し、この速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を計測期間の長さで割り算して、出力値の平均値に対応する加速度の平均値を計算することにより、位置検出装置が種々の加速度により移動している場合でも、別の系統により加速度センサーの出力平均値に対応する値を検出することができる。これにより出力値の平均値と加速度の平均値とから加速度センサーの感度を計算し、該計算結果により加速度センサーの出力値を補正すれば、常時、感度を計算して補正することができ、その分、従来に比して格段的に高い精度により加速度センサーの出力を補正することができる。
【００２１】
これらにより請求項６又は請求項７の構成によれば、従来に比して格段的に高い精度により加速度センサーの出力を補正することができる加速度センサーの出力の補正方法を提供することができる。
【００２２】
また請求項８又は請求項９の構成によれば、従来に比して格段的に高い精度により加速度センサーの出力を補正することができる加速度センサーの出力を補正するプログラムを提供することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【００２４】
（１）第１の実施の形態
（１−１）第１の実施の形態の構成
図２は、本発明の第１の実施の形態に係るカーナビゲーション装置を示すブロック図である。このカーナビゲーション装置１において、ＣＤ−ＲＯＭドライブ２は、記憶制御部３の制御によりユーザーにより装填されたＣＤ−ＲＯＭ、コンパクトディスクをアクセスし、アクセス結果であるオーディオデータ、地図データ等による再生データを記憶制御部３に通知する。記憶制御部３は、中央処理ユニット４の制御によりＣＤ−ＲＯＭドライブ２の動作を制御し、バスＢＵＳを介してアクセス結果による地図データ、オーディオデータ等を対応する回路ブロックに出力する。
【００２５】
音声制御部５は、このようにして記憶制御部３より出力されるオーディオデータ、さらには中央処理ユニット４により合成された音声データをディジタルアナログ変換処理してオーディオ信号、音声信号を生成し、これらの信号によりスピーカ６を駆動する。これによりカーナビゲーション装置１では、ＣＤ−ＲＯＭドライブ２で再生したコンパクトディスクによるオーディオ信号を試聴できるようになされ、また音声による道案内を試聴できるようになされている。
【００２６】
入力制御部７は、ユーザーによるリモートコマンダ等の各種の操作を検出し、バスＢＵＳを介して検出結果を中央処理ユニット４に通知する。表示制御部８は、中央処理ユニット４の制御により、バスＢＵＳに出力される地図データ等により表示部９の動作を制御する。表示部９は、例えば液晶表示装置により構成され、表示制御部８の制御により種々の画像を表示する。これによりこのカーナビゲーション装置１では、表示部９を介してＣＤ−ＲＯＭドライブ２で再生した地図データによる地図等を確認できるようになされ、さらにはこのようにして表示した地図上で中央処理ユニット４による道案内を目視できるようになされている。
【００２７】
ＧＰＳ１１は、ＧＰＳシステムを構成する受信装置であり、アンテナ１２によりＧＰＳシステムの人工衛星より送出される位置検出用の放送波を受信する。さらにこの放送波を処理することにより、現在位置を示す位置情報を取得して出力する。この処理において、例えばこの車両がトンネル等に入って人工衛星からの放送波を受信できなくなり、現在位置の位置情報を検出できなくなると、その旨を中央処理ユニット４に通知する。
【００２８】
ジャイロセンサー１３は、自動車の進行方向の変化を検出できるように配置され、この進行方向の変化に応じて変化する出力信号を出力する。加速度センサー１４は、車両の加減速による加速度に応じて出力信号の信号レベルが変化するように配置され、出力信号をセンサーデータ制御部１５に出力する。センサーデータ制御部１５は、中央処理ユニット４の制御によりこれらジャイロセンサー１３、加速度センサー１４を駆動すると共に、ジャイロセンサー１３、加速度センサー１４の出力信号をアナログディジタル変換処理してバスＢＵＳに出力する。
【００２９】
リードオンリメモリ（ＲＯＭ）１７は、中央処理ユニット４の処理手順等を記録するようになされ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１８は、中央処理ユニット４のワークエリア等を構成する。これによりこのカーナビゲーション装置１では、中央処理ユニット４によりＲＯＭ１７に記録された処理手順を実行して、道案内等の処理を実行できるようになされている。
【００３０】
すなわち中央処理ユニット４は、このカーナビゲーション装置１全体の動作を制御するコントローラであり、リードオンリメモリ１７の処理手順の実行により入力制御部７を介して検出されるユーザーの操作に応動して全体の動作を切り換える。すなわち中央処理ユニット４は、ユーザーがコンパクトディスクの再生を指示すると、記憶制御部３及び音声制御部５の制御により、ＣＤ−ＲＯＭドライブ２に装填されたコンパクトディスクを再生し、その結果得られるオーディオデータをスピーカ６より再生する。これによりこのカーナビゲーション装置１では、コンパクトディスクを試聴できるようになされている。
【００３１】
また中央処理ユニット４は、ユーザーにより地図の表示が指示されると、記憶制御部３の制御により対応する地図データをＣＲ−ＲＯＭより取得し、この取得した地図データによる地図の表示を表示制御部８に指示する。これによりカーナビゲーション装置１では、所望の場所を地図により確認できるようになされている。また中央処理ユニット４は、ユーザーにより移動経路の検索が指示されると、ＧＰＳ１１の制御により現在位置の位置情報を取得する。さらにこの現在位置の位置情報、入力制御部７を介して取得した目的地の位置情報に基づいて記憶制御部３を制御することにより、現在位置から目的地までの移動経路を検索し、表示制御部８の制御により検索結果を表示する。またこの移動経路による道案内をユーザーが指示すると、同様にして現在位置の位置情報を逐次取得し、これにより例えば曲がり角等に近づくと、音声制御部５の制御により道案内の音声をユーザーに提供するようになされている。
【００３２】
この道案内の処理において、中央処理ユニット４は、センサーデータ制御部１５より得られるジャイロセンサー１３、加速度センサー１４による出力信号を信号処理することにより、一定の時間間隔により車両の移動距離、移動方向を検出する。これにより中央処理ユニット４は、ＧＰＳ１１により位置検出に加えて、このジャイロセンサー１３、加速度センサー１４による検出によっても補助的に現在位置を検出する。さらに中央処理ユニット４は、ＧＰＳ１１より位置情報の検出が困難になった旨が通知されると、直前までＧＰＳ１１で検出されていた位置情報を、このようにジャイロセンサー１３、加速度センサー１４により検出される移動距離、移動方向による位置情報で補正し、これによりこの補助的な位置情報検出手段によりＧＰＳ１１で検出される位置情報を補正して、現在位置を検出する。これにより中央処理ユニット４は、現在位置をＧＰＳシステムにより検出困難な場合でも、確実に現在位置を検出できるようになされている。
【００３３】
このようにしてＧＰＳ１１による位置情報の検出と同時並列的に実行するジャイロセンサー１３、加速度センサー１４による移動距離、移動方向の検出において、中央処理ユニット４は、図１に示す処理手順の実行により加速度センサー１４のオフセット電圧を検出し、この検出したオフセット電圧により加速度センサー１４の出力信号を補正し、この補正した出力電圧により移動距離を検出する。
【００３４】
すなわち中央処理ユニット４は、加速度センサー１４の出力信号を利用した処理を開始すると、このステップＳＰ１からステップＳＰ２に移り、この処理に使用する各種変数を値０にリセットする。ここでこの変数は、処理に供するサンプリング数をカウントする変数、累積加算値を示す変数、速度及び速度差を示す変数等である。
【００３５】
中央処理ユニット４は、このようにして各種変数をリセットすると、ステップＳＰ３に移り、現在の速度をランダムアクセスメモリ１８に一時記録する。ここで中央処理ユニット４は、この処理において、処理対象である加速度センサー１４以外の検出系より得られる車両の現在速度を採用する。具体的に、中央処理ユニット４は、ＧＰＳより得られる位置情報を基準にして現在速度を検出し、この速度をランダムアクセスメモリ１８に一時記録する。なおこの場合、例えば車両の速度表示に供する現在速度の情報を採用するようにしてもよい。
【００３６】
このようにして現在速度を記録すると、中央処理ユニット４は、ステップＳＰ４に移り、加速度センサー１４の出力値を累積加算値に加算する。なおこの場合、中央処理ユニット４は、ステップＳＰ２における処理において、この累積加算値を値０にリセットしたことにより、値０に現在の加速度センサー１４の出力値を加算することになる。
【００３７】
続いて中央処理ユニット４は、ステップＳＰ５に移る。ここで中央処理ユニット４は、ステップＳＰ２で各種変数をリセットした後、所定時間経過したか否か判断し、否定結果が得られると、ステップＳＰ４に戻る。これにより中央処理ユニット４は、ステップＳＰ４−ＳＰ５−ＳＰ４の処理手順を一定周期により繰り返し、所定の計測時間の間、加速度センサー１４の出力値を累積加算する。なおこのステップＳＰ４−ＳＰ５−ＳＰ４の処理手順は、例えば１秒周期により、例えば１０秒間実行される。
【００３８】
このようにして所定時間の間、加速度センサー１４の出力値を累積加算すると、中央処理ユニット４は、ステップＳＰ６に移り、このようにして得られる累積加算値を累積加算に要したサンプリング数により割り算し、この時間の間における加速度センサー１４の平均出力値を計算する。
【００３９】
続いて中央処理ユニット４は、ステップＳＰ７に移り、ランダムアクセスメモリ１８に記録した速度と、対応する検出系により得られる現在速度とから、この累積加算に要した時間の間における速度差を検出する。続いて中央処理ユニット４は、ステップＳＰ８に移り、このようにして検出した加速度センサー１４の平均出力値と、速度差とによりオフセット電圧Ｖoffsetを計算する。中央処理ユニット４は、このようにして計算したオフセット電圧Ｖoffsetを、（１）式における演算に使用するオフセット電圧Ｖoffsetに設定し、これにより加速度センサー１４におけるオフセット電圧Ｖoffsetを補正した後、ステップＳＰ２に戻る。
【００４０】
すなわち（１）式の両辺について、所定時間の間の累積加算値を計算すると、次式の関係式を得ることができる。
【数２】
【００４１】
ここでこの各サンプリング周期をΔｔとおき、この累積加算の前後における速度差をΔＶと置くと、速度差ΔＶは、ΔＶ＝ΣαΔｔで表されることにより、この速度差ΔＶは、次式により表すことができる。
【数３】
【００４２】
ここでこの実施の形態のように１０秒程度の期間においては、オフセット電圧Ｖoffsetは、ほぼ一定と判断することができる。これによりこの期間の間のサンプリング数をｎと置くと、（３）式は、次式のように書き換えることができる。
【数４】
【００４３】
これを変形すれば、次式の関係式を得ることができる。
【数５】
【数６】
【数７】
【００４４】
これにより中央処理ユニット４は、ステップＳＰ７における処理において、（７）式の演算処理を実行し、これによりオフセット電圧Ｖoffsetを計算する。かくするにつき（７）式の右辺第１項は、加速度センサー１４の出力値の累積加算をサンプリング数で割り算している項であることにより、累積加算による加速度センサー１４の平均出力値である。また右辺第２項は、累積加算の間の速度変化を平均値化し、加速度センサー１４の感度により補正し、加速度センサー１４の出力に対応するようにしたものである。
【００４５】
これにより中央処理ユニット４は、図３に示すように、所定の計測期間Ｔ１の間、加速度センサー１４の出力値を累積加算して出力値の平均値を計算し、また加速度センサー１４を使用した系とは別の系統により、この計測期間の間における速度の変化値をこの計測期間の長さで割り算して、出力値の平均値に対応する加速度の平均値を計算するようになされ、これら出力値の平均値と加速度の平均値とから加速度センサー１４のオフセット電圧Ｖoffsetを計算するようになされている。
【００４６】
またこのような計測期間Ｔ１によるオフセット電圧Ｖoffsetの計算を繰り返し、逐次、加速度センサー１４の出力値を補正するようになされている。
【００４７】
（１−２）第１の実施の形態の動作
以上の構成において、このカーナビゲーション装置１では、ユーザーの指示により、ＧＰＳ１１により現在位置を取得し、この現在位置よりユーザーの指定した目的地までの移動経路が検索され、さらにこの移動経路によりユーザーに道案内の処理が実行される。この一連の処理において、例えばトンネル等においてＧＰＳ１１により現在位置を取得できなくなると、ジャイロセンサー１３、加速度センサー１４により検出される移動方向、移動距離により補助的な位置検出結果が得られることにより、この補助的な位置検出結果によりＧＰＳ１１による直前までの位置検出結果が補正され、これによりトンネル等においても現在位置を検出することができ、このようにして検出される現在位置の位置情報により例えば曲がり角等の指示がユーザーに提供される。
【００４８】
このようにして道案内するにつき、このカーナビゲーション装置１では、所定の計測時間単位で、加速度センサー１４の出力値が累積加算されて平均値化され、これによりこの加速度センサー出力値の平均値が計算される。またこの計測時間における速度の変化が加速度センサー１４を使用しない他の系であるＧＰＳ１１により検出され、この速度差が累積加算のサンプリング数により割り算されて加速度センサー出力値の平均値に対応する速度差の平均値が検出される。さらにこの速度差の平均値がサンプリング周期により割り算され、さらには感度により補正され、加速度センサー出力値の平均値に対応する加速度検出結果の平均値が計算される。
【００４９】
カーナビゲーション装置１では、これらの加速度センサー出力値の平均値と、対応する加速度検出結果の平均値とにより、オフセット電圧Ｖoffsetが検出され、このオフセット電圧Ｖoffsetにより加速度センサー１４の出力値が逐次補正される。
【００５０】
このようにしてオフセット電圧Ｖoffsetを検出する場合にあっては、種々に加速度が変化する場合でも検出できることにより、従来に比して格段的に検出の頻度を向上することができ、これにより従来に比して格段的に高い精度により加速度センサーの出力を補正することができる。従ってその分、位置検出精度を向上することができる。
【００５１】
またこのようにして高い精度により加速度センサーの出力を補正することができることにより、精度の低い加速度センサー、温度特性の劣る加速度センサーについても十分に実用に供することができる。
【００５２】
（１−３）第１の実施の形態の効果
以上の構成によれば、所定の計測期間により加速度センサー出力を累積加算して平均値を得、この平均値と、この加速度センサーを使用しない系より得られる対応する計算値との比較により加速度センサーのパラメータであるオフセット電圧を計算して補正することにより、従来に比して格段的に高い精度により加速度センサーの出力を補正することができる。
【００５３】
（２）第２の実施の形態
この実施の形態においては、中央処理ユニットにより図４に示す処理手順を実行することにより、加速度センサーの感度を補正する。なおこの実施の形態においては、このような感度の補正に関して中央処理ユニットの処理手順が異なる点を除いて、第１の実施の形態と同一に構成されることにより、ここでは図２の構成を流用して説明する。
【００５４】
すなわちこの実施の形態に係るカーナビゲーション装置において、ユーザーにより道案内が指示されると、中央処理ユニットは、図１について上述した処理手順に代えて図４に示す処理手順を実行する。この処理手順において、図１について上述した各ステップと同一のステップは対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。これにより中央処理ユニットは、第１の実施の形態について上述したオフセット電圧を計算する処理に代えて、ステップＳＰ１１により示す感度を計算する処理を実行することにより、この処理手順を実行する。
【００５５】
ここで（５）式を感度Ｓについて整理すると、次式の関係式を得ることができる。
【数８】
【００５６】
ここでこの（８）式の右辺括弧内の第１項においては、加速度センサー出力の平均値であり、これにより右辺括弧内の項は、加速度センサーの平均出力からオフセット電圧Ｖoffsetを減じたものであることにより、加速度センサー出力において、実際の加速度に比例する出力値を平均値化したものとなる。これによりこの実施の形態では、このように加速度センサー出力において、実際の加速度に比例する出力値を平均値化した値と、車速の変化により検出される平均加速度との比較により感度Ｓを計算するようになされている。
【００５７】
かくするにつき中央処理ユニットは、このようにして計算した感度により加速度センサーの出力値を補正して、現在位置を検出するようになされている。
【００５８】
図４に示す構成によれば、所定の計測期間により加速度センサー出力を累積加算して平均値を得、この平均値と、この加速度センサーを使用しない系より得られる対応する計算値との比較により加速度センサーのパラメータである感度を計算して補正するようにしても、従来に比して格段的に高い精度により加速度センサーの出力を補正することができる。
【００５９】
（３）第３の実施の形態
この実施の形態においては、中央処理ユニットにより図５に示す処理手順を実行することにより、加速度センサーのオフセット電圧及び感度を補正する。なおこの実施の形態においては、このようなオフセット電圧及び感度の補正に関して中央処理ユニットの処理手順が異なる点を除いて、第１の実施の形態と同一に構成されることにより、ここでは図２の構成を流用して説明する。
【００６０】
すなわちこの実施の形態に係るカーナビゲーション装置において、ユーザーにより道案内が指示されると、中央処理ユニットは、図１について上述した処理手順に代えて図５に示す処理手順を実行する。この処理手順において、中央処理ユニットは、ステップＳＰ２１からステップＳＰ２２に移り、ここで第１の実施の形態における中央処理ユニット４と同様の処理によりオフセット電圧を検出する。続いて中央処理ユニットは、ステップＳＰ２３に移り、ここでステップＳＰ２２で検出したオフセット電圧が所定の基準値以上変化しているか否か判断する。
【００６１】
ここで計算結果よりオフセット電圧が大きく変化していると判断できる場合、中央処理ユニットは、ステップＳＰ２４に移り、この計算したオフセット電圧を採用し、このオフセット電圧により（１）式について上述した加速度を計算するようにこのオフセット電圧をメモリに記録する。これにより中央処理ユニットは、このようにして計算したオフセット電圧により加速度センサー出力を補正した後、ステップＳＰ２２に戻る。
【００６２】
これらに対してステップＳＰ２３で否定結果が得られると、中央処理ユニットは、ステップＳＰ２５に移る。ここで中央処理ユニットは、第２の実施の形態について上述したと同様にして感度を計算する。なおこのとき中央処理ユニットは、ステップＳＰ２２でオフセット電圧の計算に使用した加速度センサー出力の平均値等を使用して感度を計算する。
【００６３】
続いて中央処理ユニットは、ステップＳＰ２６に移り、このようにして計算した感度により（１）式について上述した加速度を計算するようにこの感度をメモリに記録する。これにより中央処理ユニットは、この場合、計算した感度により加速度センサー出力を補正した後、ステップＳＰ２２に戻る。
【００６４】
これらにより中央処理ユニットは、オフセット電圧と感度との双方について、加速度センサー出力を補正するようになされている。
【００６５】
第３の実施の形態によれば、オフセット電圧と感度との双方について、加速度センサー出力を補正することにより、第１及び第２の実施の形態に比してさらに一段と高い精度により加速度センサーの出力を補正することができる。
【００６６】
（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、他の系統としてＧＰＳシステムより速度を検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、自動車の速度表示機構に供給される車速の情報を利用するようにしてもよく、さらには道路沿い、交差点等に設置された各種の運転サポートシステムの端末機器を利用して車速の情報を取得するようにしてもよい。
【００６７】
また上述の実施の形態においては、他の系統より速度差を検出してオフセット電圧、感度を計算する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、速度差に代えて走行距離を利用してオフセット電圧、感度を計算するようにしてもよい。すなわち速度ｖと加速度αにおけるｖ＝αｔの関係に代えて、距離Ｌと加速度αにおけるＬ＝αｔ2 ／２の関係を利用しても、上述した（３）式に対応する関係式を得ることができ、この関係式を利用しても、上述の実施の形態と同様にしてオフセット電圧、感度を計算することができる。
【００６８】
また上述の第３の実施の形態においては、オフセット電圧の変化が所定値以上の場合に、オフセット電圧を補正し、それ以外では感度を補正する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば計算により得られるオフセット電圧を重み付けした値によりオフセット電圧を補正し、その結果得られる誤差分により感度を補正する等により、感度及びオフセット電圧を同時に補正するようにしてもよい。
【００６９】
また上述の実施の形態においては、車両の現在位置に関する情報として現在位置を示す位置情報を加速度センサーにより補助的に検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば車両の傾き等の、現在位置に関する各種の情報を加速度センサーにより取得する場合に、このような情報を取得する位置検出装置に広く適用することができる。
【００７０】
また上述の実施の形態においては、本発明をカーナビゲーション装置に適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、各種加速度センサーを使用した機器において、加速度センサー出力を補正する場合に広く適用することができる。
【００７１】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、所定の計測期間により加速度センサー出力を累積加算して平均値を得、この平均値と、この加速度センサーを使用しない系より得られる対応する計算値との比較により加速度センサーのパラメータであるオフセット電圧等を計算して補正することにより、従来に比して格段的に高い精度により加速度センサーの出力を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るカーナビゲーション装置における中央処理ユニットの処理手順を示すフローチャートである。
【図２】図１の中央処理ユニットによるカーナビゲーション装置を示すブロック図である。
【図３】図１の中央処理ユニットの動作の説明に供する特性曲線図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るカーナビゲーション装置における中央処理ユニットの処理手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るカーナビゲーション装置における中央処理ユニットの処理手順を示すフローチャートである。
【図６】何ら加速度が加速度センサーに印加されていない状態を示す特性曲線図である。
【図７】図６の状態における加速度センサーの出力を示す特性曲線図である。
【図８】加速度が比例的に増大する状態を示す特性曲線図である。
【図９】図８の状態における加速度センサーの出力を示す特性曲線図である。
【図１０】実際の自動車における加速度を示す特性曲線図である。
【図１１】図１０の状態における加速度センサーの出力を示す特性曲線図である。
【符号の説明】
１……カーナビゲーション装置、４……中央処理ユニット、１１……ＧＰＳ、１４……加速度センサー
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置情報検出装置、加速度センサーの出力の補正方法及び加速度センサーの出力を補正するプログラムに関し、例えばナビゲーション装置に適用することができる。本発明は、所定の計測期間により加速度センサー出力を累積加算して平均値を得、この平均値と、この加速度センサーを使用しない系より得られる対応する計算値との比較により加速度センサーのパラメータであるオフセット電圧等を補正することにより、従来に比して格段的に高い精度により加速度センサーの出力を補正することができるようにする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、現在位置の位置情報を検出する位置情報検出装置の１つであるカーナビゲーション装置においては、ＧＰＳ（Global Positioning System ）により現在位置の位置情報を取得するようになされている。このようなナビゲーション装置においては、加速度センサーを利用して補助的に位置情報を検出することにより、例えばトンネル等において、ＧＰＳシステムにより位置情報を検出できない場合でも、正しく現在位置を検出できるようになされている。
【０００３】
このような加速度センサーを使用した装置においては、加速度センサーのパラメータであるオフセット電圧等を適宜補正することにより、測定精度の劣化を有効に回避するようになされている。
【０００４】
すなわち加速度センサーにおいては、加速度をα、加速度センサーの出力電圧、感度、オフセット電圧をそれぞれＶout 、Ｓ、Ｖoffsetとおくと、加速度αを次式により表すことができ、このオフセット電圧Ｖoffsetが温度等により大きく変化する。
【数１】
これにより図６に示すように、加速度０の状態が一定時間継続する場合、図７に示すように、加速度センサーの出力電圧Ｖout は、加速度センサーのオフセット電圧Ｖoffsetとなる。これに対して図８に示すように、加速度が徐々に増大するように車が移動している場合、加速度センサーの出力電圧Ｖout は、図９に示すように、この加速度の増大により、またオフセット電圧Ｖoffsetにより変化することになる。
【０００６】
これにより従来のカーナビゲーション装置においては、車の停止状態が検出されると、加速度センサーの出力電圧Ｖout を検出することにより、オフセット電圧Ｖoffsetを検出するようになされ、この検出したオフセット電圧Ｖoffsetを用いてその後（１）式の演算処理を実行することにより、オフセット電圧Ｖoffsetを補正して加速度αを検出するようになされている。
【０００７】
また図１０に示すように、種々に加速度が変化している場合に、加速度が一定の期間Ｔが検出されると、図１１に示すように、この検出された期間Ｔを利用して出力電圧Ｖout の変化を検出することによっても、オフセット電圧Ｖoffsetの変化を検出し、この検出結果を利用してオフセット電圧Ｖoffsetを補正するようになされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで車の停止状態を検出してオフセット電圧Ｖoffsetを補正する場合、頻繁に車が停止しなければ、十分な精度によりオフセット電圧Ｖoffsetを補正できない問題がある。
【０００９】
また自動車においては、加速度一定の状態で走行していることは稀であり、これにより加速度一定の状態を検出してオフセット電圧Ｖoffsetを補正する場合でも、十分な精度によりオフセット電圧Ｖoffsetを補正できない問題がある。
【００１０】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、従来に比して格段的に高い精度により加速度センサーの出力を補正することができる位置情報検出装置、加速度センサーの出力の補正方法及び加速度センサーの出力を補正するプログラムを提案しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、位置情報検出装置に適用して、所定の計測期間の間、加速度センサーの出力値を累積加算して出力値の平均値を計算する平均値計算手段と、加速度センサーを使用しない第２の情報検出手段により、計測期間の間における速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を検出する補正用情報検出手段と、速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を計測期間の長さで割り算して、出力値の平均値に対応する加速度の平均値を計算し、出力値の平均値と加速度の平均値とから加速度センサーのパラメータを計算し、該計算結果により加速度センサーの出力値を補正する補正手段とを備えるようにする。
【００１２】
また請求項２の発明においては、位置情報検出装置に適用して、所定の計測期間の間、加速度センサーの出力値を累積加算して出力値の平均値を計算する平均値計算手段と、加速度センサーを使用しない第２の情報検出手段により、計測期間の間における速度の変化値又はこの速度の変化値に対応する移動距離を検出する補正用情報検出手段と、速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を計測期間の長さで割り算して、出力値の平均値に対応する加速度の平均値を計算し、この出力値の平均値と加速度の平均値とから加速度センサーのオフセット電圧を計算し、該計算結果により加速度センサーの出力値を補正する補正手段とを備えるようにする。
【００１３】
また請求項３の発明においては、位置情報検出装置に適用して、所定の計測期間の間、加速度センサーの出力値を累積加算して出力値の平均値を計算する平均値計算手段と、加速度センサーを使用しない第２の情報検出手段により、計測期間の間における速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を検出する補正用情報検出手段と、速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を計測期間の長さで割り算して、出力値の平均値に対応する加速度の平均値を計算し、出力値の平均値と加速度の平均値とから加速度センサーの感度を計算し、該計算結果により加速度センサーの出力値を補正する補正手段とを備えるようにする。
【００１４】
また請求項６の発明においては、加速度センサーの出力の補正方法に適用して、所定の計測期間の間、加速度センサーの出力値を累積加算して出力値の平均値を計算する平均値計算のステップと、加速度センサーを使用することなく、計測期間の間における速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を検出する情報検出のステップと、速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を計測期間の長さで割り算して、出力値の平均値に対応する加速度の平均値を計算し、出力値の平均値と加速度の平均値とから加速度センサーのオフセット電圧を計算するオフセット電圧計算のステップと、オフセット電圧計算のステップによる計算結果により加速度センサーの出力値を補正する補正のステップとを備えるようにする。
【００１５】
また請求項７の発明においては、加速度センサーの出力の補正方法に適用して、所定の計測期間の間、加速度センサーの出力値を累積加算して出力値の平均値を計算する平均値計算のステップと、加速度センサーを使用することなく、計測期間の間における速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を検出する情報検出のステップと、速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を計測期間の長さで割り算して、出力値の平均値に対応する加速度の平均値を計算し、出力値の平均値と加速度の平均値とから加速度センサーの感度を計算する感度計算のステップと、感度計算のステップによる計算結果により加速度センサーの出力値を補正する補正のステップとを有するようにする。
【００１６】
また請求項８の発明においては、加速度センサーの出力を補正するプログラムに適用して、所定の計測期間の間、加速度センサーの出力値を累積加算して出力値の平均値を計算する平均値計算のステップと、加速度センサーを使用することなく、計測期間の間における速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を検出する情報検出のステップと、速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を計測期間の長さで割り算して、出力値の平均値に対応する加速度の平均値を計算し、出力値の平均値と加速度の平均値とから加速度センサーのオフセット電圧を計算するオフセット電圧計算のステップと、オフセット電圧計算のステップによる計算結果により加速度センサーの出力値を補正する補正のステップとを有するようにする。
【００１７】
また請求項９の発明においては、加速度センサーの出力を補正するプログラムに適用して、所定の計測期間の間、加速度センサーの出力値を累積加算して出力値の平均値を計算する平均値計算のステップと、加速度センサーを使用することなく、計測期間の間における速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を検出する情報検出のステップと、速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を計測期間の長さで割り算して、出力値の平均値に対応する加速度の平均値を計算し、出力値の平均値と加速度の平均値とから加速度センサーの感度を計算する感度計算のステップと、感度計算のステップによる計算結果により加速度センサーの出力値を補正する補正のステップとを有するようにする。
【００１８】
請求項１の構成によれば、所定の計測期間の間、加速度センサーの出力値を累積加算して出力値の平均値を計算する平均値計算手段を有することにより、加速度センサーの出力値からこの計測期間の間における平均の加速度を検出することができる。また補正用情報検出手段により、加速度センサーを使用しない第２の情報検出手段により、計測期間の間における速度の変化値又はこの速度の変化値に対応する移動距離を検出し、この速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を計測期間の長さで割り算して、出力値の平均値に対応する加速度の平均値を計算することにより、位置検出装置が種々の加速度により移動している場合でも、別の系統により加速度センサーの出力平均値に対応する値を検出することができる。これによりこの出力値の平均値と加速度の平均値とから加速度センサーのパラメータを計算し、該計算結果により加速度センサーの出力値を補正すれば、常時、オフセット電圧等のパラメータを補正することができ、その分、従来に比して格段的に高い精度により加速度センサーの出力を補正することができる。
【００１９】
請求項２の構成によれば、所定の計測期間の間、加速度センサーの出力値を累積加算して出力値の平均値を計算する平均値計算手段を有することにより、加速度センサーの出力値からこの計測期間の間における平均の加速度を検出することができる。また補正用情報検出手段により、加速度センサーを使用しない第２の情報検出手段により、計測期間の間における速度の変化値又はこの速度の変化値に対応する移動距離を検出し、この速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を計測期間の長さで割り算して、出力値の平均値に対応する加速度の平均値を計算することにより、位置検出装置が種々の加速度により移動している場合でも、別の系統により加速度センサーの出力平均値に対応する値を検出することができる。これによりこの出力値の平均値と加速度の平均値とから加速度センサーのオフセット電圧を計算し、該計算結果により加速度センサーの出力値を補正すれば、常時、オフセット電圧を計算して補正することができ、その分、従来に比して格段的に高い精度により加速度センサーの出力を補正することができる。
【００２０】
また請求項３の構成によれば、所定の計測期間の間、加速度センサーの出力値を累積加算して出力値の平均値を計算する平均値計算手段を有することにより、加速度センサーの出力値からこの計測期間の間における平均の加速度を検出することができる。また補正用情報検出手段により、加速度センサーを使用しない第２の情報検出手段により、計測期間の間における速度の変化値又はこの速度の変化値に対応する移動距離を検出し、この速度の変化値又は速度の変化値に対応する移動距離を計測期間の長さで割り算して、出力値の平均値に対応する加速度の平均値を計算することにより、位置検出装置が種々の加速度により移動している場合でも、別の系統により加速度センサーの出力平均値に対応する値を検出することができる。これにより出力値の平均値と加速度の平均値とから加速度センサーの感度を計算し、該計算結果により加速度センサーの出力値を補正すれば、常時、感度を計算して補正することができ、その分、従来に比して格段的に高い精度により加速度センサーの出力を補正することができる。
【００２１】
これらにより請求項６又は請求項７の構成によれば、従来に比して格段的に高い精度により加速度センサーの出力を補正することができる加速度センサーの出力の補正方法を提供することができる。
【００２２】
また請求項８又は請求項９の構成によれば、従来に比して格段的に高い精度により加速度センサーの出力を補正することができる加速度センサーの出力を補正するプログラムを提供することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【００２４】
（１）第１の実施の形態
（１−１）第１の実施の形態の構成
図２は、本発明の第１の実施の形態に係るカーナビゲーション装置を示すブロック図である。このカーナビゲーション装置１において、ＣＤ−ＲＯＭドライブ２は、記憶制御部３の制御によりユーザーにより装填されたＣＤ−ＲＯＭ、コンパクトディスクをアクセスし、アクセス結果であるオーディオデータ、地図データ等による再生データを記憶制御部３に通知する。記憶制御部３は、中央処理ユニット４の制御によりＣＤ−ＲＯＭドライブ２の動作を制御し、バスＢＵＳを介してアクセス結果による地図データ、オーディオデータ等を対応する回路ブロックに出力する。
【００２５】
音声制御部５は、このようにして記憶制御部３より出力されるオーディオデータ、さらには中央処理ユニット４により合成された音声データをディジタルアナログ変換処理してオーディオ信号、音声信号を生成し、これらの信号によりスピーカ６を駆動する。これによりカーナビゲーション装置１では、ＣＤ−ＲＯＭドライブ２で再生したコンパクトディスクによるオーディオ信号を試聴できるようになされ、また音声による道案内を試聴できるようになされている。
【００２６】
入力制御部７は、ユーザーによるリモートコマンダ等の各種の操作を検出し、バスＢＵＳを介して検出結果を中央処理ユニット４に通知する。表示制御部８は、中央処理ユニット４の制御により、バスＢＵＳに出力される地図データ等により表示部９の動作を制御する。表示部９は、例えば液晶表示装置により構成され、表示制御部８の制御により種々の画像を表示する。これによりこのカーナビゲーション装置１では、表示部９を介してＣＤ−ＲＯＭドライブ２で再生した地図データによる地図等を確認できるようになされ、さらにはこのようにして表示した地図上で中央処理ユニット４による道案内を目視できるようになされている。
【００２７】
ＧＰＳ１１は、ＧＰＳシステムを構成する受信装置であり、アンテナ１２によりＧＰＳシステムの人工衛星より送出される位置検出用の放送波を受信する。さらにこの放送波を処理することにより、現在位置を示す位置情報を取得して出力する。この処理において、例えばこの車両がトンネル等に入って人工衛星からの放送波を受信できなくなり、現在位置の位置情報を検出できなくなると、その旨を中央処理ユニット４に通知する。
【００２８】
ジャイロセンサー１３は、自動車の進行方向の変化を検出できるように配置され、この進行方向の変化に応じて変化する出力信号を出力する。加速度センサー１４は、車両の加減速による加速度に応じて出力信号の信号レベルが変化するように配置され、出力信号をセンサーデータ制御部１５に出力する。センサーデータ制御部１５は、中央処理ユニット４の制御によりこれらジャイロセンサー１３、加速度センサー１４を駆動すると共に、ジャイロセンサー１３、加速度センサー１４の出力信号をアナログディジタル変換処理してバスＢＵＳに出力する。
【００２９】
リードオンリメモリ（ＲＯＭ）１７は、中央処理ユニット４の処理手順等を記録するようになされ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１８は、中央処理ユニット４のワークエリア等を構成する。これによりこのカーナビゲーション装置１では、中央処理ユニット４によりＲＯＭ１７に記録された処理手順を実行して、道案内等の処理を実行できるようになされている。
【００３０】
すなわち中央処理ユニット４は、このカーナビゲーション装置１全体の動作を制御するコントローラであり、リードオンリメモリ１７の処理手順の実行により入力制御部７を介して検出されるユーザーの操作に応動して全体の動作を切り換える。すなわち中央処理ユニット４は、ユーザーがコンパクトディスクの再生を指示すると、記憶制御部３及び音声制御部５の制御により、ＣＤ−ＲＯＭドライブ２に装填されたコンパクトディスクを再生し、その結果得られるオーディオデータをスピーカ６より再生する。これによりこのカーナビゲーション装置１では、コンパクトディスクを試聴できるようになされている。
【００３１】
また中央処理ユニット４は、ユーザーにより地図の表示が指示されると、記憶制御部３の制御により対応する地図データをＣＲ−ＲＯＭより取得し、この取得した地図データによる地図の表示を表示制御部８に指示する。これによりカーナビゲーション装置１では、所望の場所を地図により確認できるようになされている。また中央処理ユニット４は、ユーザーにより移動経路の検索が指示されると、ＧＰＳ１１の制御により現在位置の位置情報を取得する。さらにこの現在位置の位置情報、入力制御部７を介して取得した目的地の位置情報に基づいて記憶制御部３を制御することにより、現在位置から目的地までの移動経路を検索し、表示制御部８の制御により検索結果を表示する。またこの移動経路による道案内をユーザーが指示すると、同様にして現在位置の位置情報を逐次取得し、これにより例えば曲がり角等に近づくと、音声制御部５の制御により道案内の音声をユーザーに提供するようになされている。
【００３２】
この道案内の処理において、中央処理ユニット４は、センサーデータ制御部１５より得られるジャイロセンサー１３、加速度センサー１４による出力信号を信号処理することにより、一定の時間間隔により車両の移動距離、移動方向を検出する。これにより中央処理ユニット４は、ＧＰＳ１１により位置検出に加えて、このジャイロセンサー１３、加速度センサー１４による検出によっても補助的に現在位置を検出する。さらに中央処理ユニット４は、ＧＰＳ１１より位置情報の検出が困難になった旨が通知されると、直前までＧＰＳ１１で検出されていた位置情報を、このようにジャイロセンサー１３、加速度センサー１４により検出される移動距離、移動方向による位置情報で補正し、これによりこの補助的な位置情報検出手段によりＧＰＳ１１で検出される位置情報を補正して、現在位置を検出する。これにより中央処理ユニット４は、現在位置をＧＰＳシステムにより検出困難な場合でも、確実に現在位置を検出できるようになされている。
【００３３】
このようにしてＧＰＳ１１による位置情報の検出と同時並列的に実行するジャイロセンサー１３、加速度センサー１４による移動距離、移動方向の検出において、中央処理ユニット４は、図１に示す処理手順の実行により加速度センサー１４のオフセット電圧を検出し、この検出したオフセット電圧により加速度センサー１４の出力信号を補正し、この補正した出力電圧により移動距離を検出する。
【００３４】
すなわち中央処理ユニット４は、加速度センサー１４の出力信号を利用した処理を開始すると、このステップＳＰ１からステップＳＰ２に移り、この処理に使用する各種変数を値０にリセットする。ここでこの変数は、処理に供するサンプリング数をカウントする変数、累積加算値を示す変数、速度及び速度差を示す変数等である。
【００３５】
中央処理ユニット４は、このようにして各種変数をリセットすると、ステップＳＰ３に移り、現在の速度をランダムアクセスメモリ１８に一時記録する。ここで中央処理ユニット４は、この処理において、処理対象である加速度センサー１４以外の検出系より得られる車両の現在速度を採用する。具体的に、中央処理ユニット４は、ＧＰＳより得られる位置情報を基準にして現在速度を検出し、この速度をランダムアクセスメモリ１８に一時記録する。なおこの場合、例えば車両の速度表示に供する現在速度の情報を採用するようにしてもよい。
【００３６】
このようにして現在速度を記録すると、中央処理ユニット４は、ステップＳＰ４に移り、加速度センサー１４の出力値を累積加算値に加算する。なおこの場合、中央処理ユニット４は、ステップＳＰ２における処理において、この累積加算値を値０にリセットしたことにより、値０に現在の加速度センサー１４の出力値を加算することになる。
【００３７】
続いて中央処理ユニット４は、ステップＳＰ５に移る。ここで中央処理ユニット４は、ステップＳＰ２で各種変数をリセットした後、所定時間経過したか否か判断し、否定結果が得られると、ステップＳＰ４に戻る。これにより中央処理ユニット４は、ステップＳＰ４−ＳＰ５−ＳＰ４の処理手順を一定周期により繰り返し、所定の計測時間の間、加速度センサー１４の出力値を累積加算する。なおこのステップＳＰ４−ＳＰ５−ＳＰ４の処理手順は、例えば１秒周期により、例えば１０秒間実行される。
【００３８】
このようにして所定時間の間、加速度センサー１４の出力値を累積加算すると、中央処理ユニット４は、ステップＳＰ６に移り、このようにして得られる累積加算値を累積加算に要したサンプリング数により割り算し、この時間の間における加速度センサー１４の平均出力値を計算する。
【００３９】
続いて中央処理ユニット４は、ステップＳＰ７に移り、ランダムアクセスメモリ１８に記録した速度と、対応する検出系により得られる現在速度とから、この累積加算に要した時間の間における速度差を検出する。続いて中央処理ユニット４は、ステップＳＰ８に移り、このようにして検出した加速度センサー１４の平均出力値と、速度差とによりオフセット電圧Ｖoffsetを計算する。中央処理ユニット４は、このようにして計算したオフセット電圧Ｖoffsetを、（１）式における演算に使用するオフセット電圧Ｖoffsetに設定し、これにより加速度センサー１４におけるオフセット電圧Ｖoffsetを補正した後、ステップＳＰ２に戻る。
【００４０】
すなわち（１）式の両辺について、所定時間の間の累積加算値を計算すると、次式の関係式を得ることができる。
【数２】
ここでこの各サンプリング周期をΔｔとおき、この累積加算の前後における速度差をΔＶと置くと、速度差ΔＶは、ΔＶ＝ΣαΔｔで表されることにより、この速度差ΔＶは、次式により表すことができる。
【数３】
ここでこの実施の形態のように１０秒程度の期間においては、オフセット電圧Ｖoffsetは、ほぼ一定と判断することができる。これによりこの期間の間のサンプリング数をｎと置くと、（３）式は、次式のように書き換えることができる。
【数４】
これを変形すれば、次式の関係式を得ることができる。
【数５】
これにより中央処理ユニット４は、ステップＳＰ７における処理において、（７）式の演算処理を実行し、これによりオフセット電圧Ｖoffsetを計算する。かくするにつき（７）式の右辺第１項は、加速度センサー１４の出力値の累積加算をサンプリング数で割り算している項であることにより、累積加算による加速度センサー１４の平均出力値である。また右辺第２項は、累積加算の間の速度変化を平均値化し、加速度センサー１４の感度により補正し、加速度センサー１４の出力に対応するようにしたものである。
【００４５】
これにより中央処理ユニット４は、図３に示すように、所定の計測期間Ｔ１の間、加速度センサー１４の出力値を累積加算して出力値の平均値を計算し、また加速度センサー１４を使用した系とは別の系統により、この計測期間の間における速度の変化値をこの計測期間の長さで割り算して、出力値の平均値に対応する加速度の平均値を計算するようになされ、これら出力値の平均値と加速度の平均値とから加速度センサー１４のオフセット電圧Ｖoffsetを計算するようになされている。
【００４６】
またこのような計測期間Ｔ１によるオフセット電圧Ｖoffsetの計算を繰り返し、逐次、加速度センサー１４の出力値を補正するようになされている。
【００４７】
（１−２）第１の実施の形態の動作
以上の構成において、このカーナビゲーション装置１では、ユーザーの指示により、ＧＰＳ１１により現在位置を取得し、この現在位置よりユーザーの指定した目的地までの移動経路が検索され、さらにこの移動経路によりユーザーに道案内の処理が実行される。この一連の処理において、例えばトンネル等においてＧＰＳ１１により現在位置を取得できなくなると、ジャイロセンサー１３、加速度センサー１４により検出される移動方向、移動距離により補助的な位置検出結果が得られることにより、この補助的な位置検出結果によりＧＰＳ１１による直前までの位置検出結果が補正され、これによりトンネル等においても現在位置を検出することができ、このようにして検出される現在位置の位置情報により例えば曲がり角等の指示がユーザーに提供される。
【００４８】
このようにして道案内するにつき、このカーナビゲーション装置１では、所定の計測時間単位で、加速度センサー１４の出力値が累積加算されて平均値化され、これによりこの加速度センサー出力値の平均値が計算される。またこの計測時間における速度の変化が加速度センサー１４を使用しない他の系であるＧＰＳ１１により検出され、この速度差が累積加算のサンプリング数により割り算されて加速度センサー出力値の平均値に対応する速度差の平均値が検出される。さらにこの速度差の平均値がサンプリング周期により割り算され、さらには感度により補正され、加速度センサー出力値の平均値に対応する加速度検出結果の平均値が計算される。
【００４９】
カーナビゲーション装置１では、これらの加速度センサー出力値の平均値と、対応する加速度検出結果の平均値とにより、オフセット電圧Ｖoffsetが検出され、このオフセット電圧Ｖoffsetにより加速度センサー１４の出力値が逐次補正される。
【００５０】
このようにしてオフセット電圧Ｖoffsetを検出する場合にあっては、種々に加速度が変化する場合でも検出できることにより、従来に比して格段的に検出の頻度を向上することができ、これにより従来に比して格段的に高い精度により加速度センサーの出力を補正することができる。従ってその分、位置検出精度を向上することができる。
【００５１】
またこのようにして高い精度により加速度センサーの出力を補正することができることにより、精度の低い加速度センサー、温度特性の劣る加速度センサーについても十分に実用に供することができる。
【００５２】
（１−３）第１の実施の形態の効果
以上の構成によれば、所定の計測期間により加速度センサー出力を累積加算して平均値を得、この平均値と、この加速度センサーを使用しない系より得られる対応する計算値との比較により加速度センサーのパラメータであるオフセット電圧を計算して補正することにより、従来に比して格段的に高い精度により加速度センサーの出力を補正することができる。
【００５３】
（２）第２の実施の形態
この実施の形態においては、中央処理ユニットにより図４に示す処理手順を実行することにより、加速度センサーの感度を補正する。なおこの実施の形態においては、このような感度の補正に関して中央処理ユニットの処理手順が異なる点を除いて、第１の実施の形態と同一に構成されることにより、ここでは図２の構成を流用して説明する。
【００５４】
すなわちこの実施の形態に係るカーナビゲーション装置において、ユーザーにより道案内が指示されると、中央処理ユニットは、図１について上述した処理手順に代えて図４に示す処理手順を実行する。この処理手順において、図１について上述した各ステップと同一のステップは対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。これにより中央処理ユニットは、第１の実施の形態について上述したオフセット電圧を計算する処理に代えて、ステップＳＰ１１により示す感度を計算する処理を実行することにより、この処理手順を実行する。
【００５５】
ここで（５）式を感度Ｓについて整理すると、次式の関係式を得ることができる。
【数８】
ここでこの（８）式の右辺括弧内の第１項においては、加速度センサー出力の平均値であり、これにより右辺括弧内の項は、加速度センサーの平均出力からオフセット電圧Ｖoffsetを減じたものであることにより、加速度センサー出力において、実際の加速度に比例する出力値を平均値化したものとなる。これによりこの実施の形態では、このように加速度センサー出力において、実際の加速度に比例する出力値を平均値化した値と、車速の変化により検出される平均加速度との比較により感度Ｓを計算するようになされている。
【００５７】
かくするにつき中央処理ユニットは、このようにして計算した感度により加速度センサーの出力値を補正して、現在位置を検出するようになされている。
【００５８】
図４に示す構成によれば、所定の計測期間により加速度センサー出力を累積加算して平均値を得、この平均値と、この加速度センサーを使用しない系より得られる対応する計算値との比較により加速度センサーのパラメータである感度を計算して補正するようにしても、従来に比して格段的に高い精度により加速度センサーの出力を補正することができる。
【００５９】
（３）第３の実施の形態
この実施の形態においては、中央処理ユニットにより図５に示す処理手順を実行することにより、加速度センサーのオフセット電圧及び感度を補正する。なおこの実施の形態においては、このようなオフセット電圧及び感度の補正に関して中央処理ユニットの処理手順が異なる点を除いて、第１の実施の形態と同一に構成されることにより、ここでは図２の構成を流用して説明する。
【００６０】
すなわちこの実施の形態に係るカーナビゲーション装置において、ユーザーにより道案内が指示されると、中央処理ユニットは、図１について上述した処理手順に代えて図５に示す処理手順を実行する。この処理手順において、中央処理ユニットは、ステップＳＰ２１からステップＳＰ２２に移り、ここで第１の実施の形態における中央処理ユニット４と同様の処理によりオフセット電圧を検出する。続いて中央処理ユニットは、ステップＳＰ２３に移り、ここでステップＳＰ２２で検出したオフセット電圧が所定の基準値以上変化しているか否か判断する。
【００６１】
ここで計算結果よりオフセット電圧が大きく変化していると判断できる場合、中央処理ユニットは、ステップＳＰ２４に移り、この計算したオフセット電圧を採用し、このオフセット電圧により（１）式について上述した加速度を計算するようにこのオフセット電圧をメモリに記録する。これにより中央処理ユニットは、このようにして計算したオフセット電圧により加速度センサー出力を補正した後、ステップＳＰ２２に戻る。
【００６２】
これらに対してステップＳＰ２３で否定結果が得られると、中央処理ユニットは、ステップＳＰ２５に移る。ここで中央処理ユニットは、第２の実施の形態について上述したと同様にして感度を計算する。なおこのとき中央処理ユニットは、ステップＳＰ２２でオフセット電圧の計算に使用した加速度センサー出力の平均値等を使用して感度を計算する。
【００６３】
続いて中央処理ユニットは、ステップＳＰ２６に移り、このようにして計算した感度により（１）式について上述した加速度を計算するようにこの感度をメモリに記録する。これにより中央処理ユニットは、この場合、計算した感度により加速度センサー出力を補正した後、ステップＳＰ２２に戻る。
【００６４】
これらにより中央処理ユニットは、オフセット電圧と感度との双方について、加速度センサー出力を補正するようになされている。
【００６５】
第３の実施の形態によれば、オフセット電圧と感度との双方について、加速度センサー出力を補正することにより、第１及び第２の実施の形態に比してさらに一段と高い精度により加速度センサーの出力を補正することができる。
【００６６】
（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、他の系統としてＧＰＳシステムより速度を検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、自動車の速度表示機構に供給される車速の情報を利用するようにしてもよく、さらには道路沿い、交差点等に設置された各種の運転サポートシステムの端末機器を利用して車速の情報を取得するようにしてもよい。
【００６７】
また上述の実施の形態においては、他の系統より速度差を検出してオフセット電圧、感度を計算する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、速度差に代えて走行距離を利用してオフセット電圧、感度を計算するようにしてもよい。すなわち速度ｖと加速度αにおけるｖ＝αｔの関係に代えて、距離Ｌと加速度αにおけるＬ＝αｔ2 ／２の関係を利用しても、上述した（３）式に対応する関係式を得ることができ、この関係式を利用しても、上述の実施の形態と同様にしてオフセット電圧、感度を計算することができる。
【００６８】
また上述の第３の実施の形態においては、オフセット電圧の変化が所定値以上の場合に、オフセット電圧を補正し、それ以外では感度を補正する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば計算により得られるオフセット電圧を重み付けした値によりオフセット電圧を補正し、その結果得られる誤差分により感度を補正する等により、感度及びオフセット電圧を同時に補正するようにしてもよい。
【００６９】
また上述の実施の形態においては、車両の現在位置に関する情報として現在位置を示す位置情報を加速度センサーにより補助的に検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば車両の傾き等の、現在位置に関する各種の情報を加速度センサーにより取得する場合に、このような情報を取得する位置検出装置に広く適用することができる。
【００７０】
また上述の実施の形態においては、本発明をカーナビゲーション装置に適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、各種加速度センサーを使用した機器において、加速度センサー出力を補正する場合に広く適用することができる。
【００７１】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、所定の計測期間により加速度センサー出力を累積加算して平均値を得、この平均値と、この加速度センサーを使用しない系より得られる対応する計算値との比較により加速度センサーのパラメータであるオフセット電圧等を計算して補正することにより、従来に比して格段的に高い精度により加速度センサーの出力を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るカーナビゲーション装置における中央処理ユニットの処理手順を示すフローチャートである。
【図２】図１の中央処理ユニットによるカーナビゲーション装置を示すブロック図である。
【図３】図１の中央処理ユニットの動作の説明に供する特性曲線図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るカーナビゲーション装置における中央処理ユニットの処理手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るカーナビゲーション装置における中央処理ユニットの処理手順を示すフローチャートである。
【図６】何ら加速度が加速度センサーに印加されていない状態を示す特性曲線図である。
【図７】図６の状態における加速度センサーの出力を示す特性曲線図である。
【図８】加速度が比例的に増大する状態を示す特性曲線図である。
【図９】図８の状態における加速度センサーの出力を示す特性曲線図である。
【図１０】実際の自動車における加速度を示す特性曲線図である。
【図１１】図１０の状態における加速度センサーの出力を示す特性曲線図である。
【符号の説明】
１……カーナビゲーション装置、４……中央処理ユニット、１１……ＧＰＳ、１４……加速度センサー
Claims (4)
- 加速度センサーを使用した第１の情報検出手段により現在位置に関する情報を検出する位置情報検出装置において、
所定の計測期間の間、前記加速度センサーの出力値を累積加算して前記出力値の平均値を計算する平均値計算手段と、
前記加速度センサーを使用しない第２の情報検出手段により、前記計測期間の間における速度の変化値又は前記速度の変化値に対応する移動距離を検出する補正用情報検出手段と、
前記速度の変化値又は前記速度の変化値に対応する移動距離を前記計測期間の長さで割り算して、前記出力値の平均値に対応する加速度の平均値を計算し、前記出力値の平均値と前記加速度の平均値とから前記加速度センサーのパラメータを計算し、該計算結果により前記加速度センサーの出力値を補正する補正手段と、
を備え、
前記補正手段は、
前記出力値の平均値と、前記速度の変化値又は前記速度の変化値に対応する移動距離とにより、前記加速度センサーの前記パラメータとしてのオフセット電圧を計算し、
計算された前記オフセット電圧を重み付けした値により前記オフセット電圧を補正し、補正した結果得られる誤差分により前記パラメータとしての感度を補正して、前記出力値を補正することを特徴とする位置情報検出装置。 - 前記第２の情報検出手段が、ＧＰＳシステムであることを特徴とする請求項１に記載の位置情報検出装置。
- 位置情報検出装置における加速度センサーの出力の補正方法であって、
所定の計測期間の間、加速度センサーの出力値を累積加算して前記出力値の平均値を計算する平均値計算のステップと、
前記加速度センサーを使用することなく、前記計測期間の間における速度の変化値又は前記速度の変化値に対応する移動距離を検出する情報検出のステップと、
前記速度の変化値又は前記速度の変化値に対応する移動距離を前記計測期間の長さで割り算して、前記出力値の平均値に対応する加速度の平均値を計算し、前記出力値の平均値と前記加速度の平均値とから前記加速度センサーのオフセット電圧を計算するオフセット電圧計算のステップと、
前記オフセット電圧計算のステップにおいて計算された前記オフセット電圧を重み付けした値により前記オフセット電圧を補正し、補正した結果得られる誤差分により前記加速度センサーの感度を補正して、前記加速度センサーの出力値を補正する補正のステップと、
を有することを特徴とする加速度センサーの出力の補正方法。 - コンピュータに、
所定の計測期間の間、加速度センサーの出力値を累積加算して前記出力値の平均値を計算する平均値計算のステップ、
前記加速度センサーを使用することなく、前記計測期間の間における速度の変化値又は前記速度の変化値に対応する移動距離を検出する情報検出のステップ、
前記速度の変化値又は前記速度の変化値に対応する移動距離を前記計測期間の長さで割り算して、前記出力値の平均値に対応する加速度の平均値を計算し、前記出力値の平均値と前記加速度の平均値とから前記加速度センサーのオフセット電圧を計算するオフセット電圧計算のステップ、
前記オフセット電圧計算のステップによる計算結果において計算された前記オフセット電圧を重み付けした値により前記オフセット電圧を補正し、補正した結果得られる誤差分により前記加速度センサーの感度を補正して、前記加速度センサーの出力値を補正する補正のステップ、
を実行させるためのプログラム。
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