JP5278128B2 - 変換係数導出装置および変換係数導出方法 - Google Patents

Description

本発明は、変換係数導出技術に関し、特に速度センサの出力信号から距離を算出する際に使用される変換係数を導出する変換係数導出装置および変換係数導出方法に関する。

車両用ナビゲーション装置では、一般的に、自律航法から算出された位置と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）から算出された位置とが合成されることによって、最適な位置が推定される。自律航法では、車両の速度を示す速度パルスと、角速度センサによって計測された車両の旋回角速度とをもとに、前回の測位位置を更新することによって、現在の位置が算出される。このような方式のナビゲーション装置によれば、ＧＰＳ衛星からの電波の受信が困難なトンネル、地下駐車場や高層ビルの谷間であっても、自律航法によって自車位置の導出が可能である。車両の移動距離ｄ［ｍ］は、次の式によって導出される。
ｄ＝Ｋ・ΣＰ ・・・（１）
ここで、Ｋ［ｍ／ｐｕｌｓｅ］は距離変換係数であり、ΣＰ［ｐｕｌｓｅ］は距離導出期間における速度パルスの積算値である。

移動距離を正確に求めるためには、距離変換係数を正確に求める必要がある。距離変換係数は、一般的に車両の重量の変化やタイヤの空気圧の変化により異なる。そのため、距離変換係数Ｋは、式（１）を変形した次の式によって、速度パルスの積算値とＧＰＳ等において計測される距離から導出される。
Ｋ＝ｄ／ΣＰ ・・・（２）
あるいは、距離をＧＰＳ等において計測される速度から導出する場合、式（２）は次のように示される。
Ｋ＝ｖ・Δｔ／ΣＰ ・・・（３）
ここで、ｖ［ｍ／ｓｅｃ］はＧＰＳ等から計測される速度、Δｔ［ｓｅｃ］はＧＰＳ等のサンプリング期間である。

例えば、ドップラー効果をもとにＧＰＳにおいて計測される速度を基準に、距離変換係数に関係した距離補正係数を補正する方法が提案されている。ＧＰＳから出力される速度、つまり単位時間当たりの移動距離を使用するため、その単位時間と速度パルスをカウントする時間幅を合わせれば、距離変換係数が容易に計算される（例えば、特許文献１）。しかしながら、ＧＰＳから出力される速度は、ＧＰＳ衛星からの電波の受信状況や、走行速度を含む走行状態等の条件により精度が変化するため、補正された距離変換係数に誤差が含まれる可能性がある。これを解決するために、ＧＰＳにおいて計測された速度が一定値以上の場合にのみ距離変換係数を算出し、一旦算出された距離変換係数に対して平均化等のフィルタリングを行う技術が提案されている。そこでは、時定数の異なる平均化フィルタを複数個使用して距離変換係数の補正を行っている。補正初期には時定数の小さいフィルタを使用することで追従性を良くし、追従後は時定数の大きいフィルタを使用することで安定性を高めている（例えば、特許文献２）。

特開平５−１８７７７号公報 特開平８−１４９２８号公報

このような状況下において、ＧＰＳから出力される速度から、式（３）の速度ｖ［ｍ／ｓｅｃ］を算出する場合、ＧＰＳ衛星からの電波の受信状況によって精度が変化するので、出力された速度値が同じであっても精度が異なる可能性がある。一般的に、移動速度が大きいほどＧＰＳにおいて計測された速度の精度は高い。したがって、十分な精度を得るためには、距離変換係数の補正条件である速度下限値を大きくする必要があるが、補正機会が減少する。一方、補正機会を増加させようとして速度下限値を小さくすると十分な精度が得られない。特に補正の初期段階において、算出された距離変換係数に対して追従性の良好な平均化フィルタ等を用いると、距離変換係数を正確に補正することが難しくなる。移動距離の導出精度を向上させるためには、状況に応じた距離変換係数を導出することが要求される。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、状況に応じた距離変換係数を導出する技術を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の変換係数導出装置は、ＧＰＳ衛星からの信号をもとに測位された対象物の測位データと、速度センサから出力されたパルスとを逐次取得する取得部と、取得部において取得した測位データに含まれたＧＰＳ速度を所定の期間にわたって逐次平均するとともに、取得部において取得したパルスの数を所定の期間にわたって逐次計測する第１導出部と、第１導出部において平均したＧＰＳ速度と、第１導出部において計測したパルスの数とをもとに、パルスの数から移動距離への変換係数にあたる仮係数を逐次導出する第２導出部と、第２導出部において導出した仮係数を統計処理するフィルタ部と、初期段階において、第２導出部において導出した仮係数を変換係数とし、初期段階に続く追従段階において、フィルタ部において統計処理した仮係数を変換係数として出力する制御部とを備える。制御部は、第２導出部において導出した仮係数と、過去に導出した仮係数との比が、第１導出部において平均したＧＰＳ速度に依存した条件を満たす場合に、初期段階から追従段階への切替を決定する。

この態様によると、導出した仮係数と、過去に導出した仮係数との比が、ＧＰＳ速度に依存した条件を満たさなければ統計処理を実行せず、条件を満たせば統計処理を実行するので、状況に応じた距離変換係数を導出できる。

第１導出部は、初期段階における所定の期間よりも、追従段階における所定の期間の方を短くなるように設定してもよい。この場合、初期段階における所定の期間よりも、追従段階における所定の期間の方を短くするので、初期段階における誤差の影響を低減でき、追従段階における補正の機会を増加できる。

制御部は、第２導出部において導出した仮係数と、過去に導出した仮係数との比が、所定の範囲に含まれる回数を計測する計測部と、計測部において計測した回数が所定の回数よりも大きくなった場合に、初期段階から追従段階への切替を決定する決定部とを備えてもよい。決定部は、第１導出部において平均したＧＰＳ速度が高くなるほど、所定の回数を減少させてもよい。この場合、ＧＰＳ速度が高くなるほど、初期段階から追従段階への切替を決定するための所定の回数を減少させるので、早期の切替を実行できる。

計測部は、第１導出部において平均したＧＰＳ速度が高くなるほど、所定の範囲を狭くしてもよい。この場合、ＧＰＳ速度が高くなるほど、所定の範囲を狭くするので、切替の判定精度を向上できる。

第２導出部は、初期段階において、第１導出部によって新たに平均されたＧＰＳ速度が、過去に平均されたＧＰＳ速度よりも高くなった場合に、新たに平均されたＧＰＳ速度に対応した仮係数によって変換係数を更新してもよい。この場合、新たに平均されたＧＰＳ速度が、過去に平均されたＧＰＳ速度よりも高くなれば、新たに平均されたＧＰＳ速度に対応した仮係数によって変換係数を更新するので、変換係数の導出精度を向上できる。

フィルタ部は、第１導出部において平均したＧＰＳ速度が所定の速度よりも高い場合の仮係数を統計処理の対象としてもよい。この場合、平均したＧＰＳ速度が所定の速度よりも高い場合の仮係数を統計処理の対象とするので、統計処理した仮係数の精度を向上できる。

本発明の別の態様は、変換係数導出方法である。この方法は、ＧＰＳ衛星からの信号をもとに測位された対象物の測位データと、速度センサから出力されたパルスとを逐次取得する取得ステップと、取得した測位データに含まれたＧＰＳ速度を所定の期間にわたって逐次平均するとともに、取得したパルスの数を所定の期間にわたって逐次計測する計測ステップと、平均したＧＰＳ速度と、計測したパルスの数とをもとに、パルスの数から移動距離への変換係数にあたる仮係数を逐次導出する導出ステップと、導出した仮係数を統計処理する統計処理ステップと、初期段階において、導出ステップにて導出した仮係数を変換係数とし、初期段階に続く追従段階において、統計処理ステップにて統計処理した仮係数を変換係数として出力する出力ステップとを備える。出力ステップは、導出した仮係数と、過去に導出した仮係数との比が、平均したＧＰＳ速度に依存した条件を満たす場合に、初期段階から追従段階への切替を決定する。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、状況に応じた距離変換係数を導出できる。

本発明の実施例に係る自律航法距離算出装置の構成を示す図である。 図１の距離変換係数演算部の構成を示す図である。 図２の決定部において記憶されるテーブルのデータ構造を示す図である。 図１の自律航法距離算出装置による自律航法距離の導出手順を示すフローチャートである。

本発明を具体的に説明する前に、まず概要を述べる。本発明の実施例は、車両等に搭載され、車両の移動距離を自律航法にて導出する自律航法距離算出装置に関する。自律航法距離算出装置は、速度センサからの速度パルスに対して、距離変換係数を使用しながら、移動距離を導出する。前述のごとく、移動距離の導出精度を向上させるためには、距離変換係数の精度の向上が必要とされる。そのため、起動してから短時間であっても高精度に距離変換係数を導出すること、安定性の高い距離変換係数を導出すること、環境の変動に応じた距離変換係数を導出することが要求される。これらに対応するために、本実施例に係る自律航法距離算出装置は、次の処理を実行する。

自律航法距離算出装置は、起動してからの初期段階と、初期段階に続く追従段階という２種類の期間を設定し、それぞれの期間に応じた距離変換係数を導出する。初期段階において、自律航法距離算出装置は、測定精度の高いＧＰＳ速度を使用して、仮の距離変換係数（以下、「仮変換係数」という）を導出する。自律航法距離算出装置は、仮変換係数を距離変換係数として出力することによって、距離変換係数を導出するまでの期間を短縮させる。また、自律航法距離算出装置は、測定精度のさらに高いＧＰＳ速度を使用して仮変換係数を導出した場合に、当該仮変換係数によって距離変換係数を更新することによって、距離変換係数の導出精度を向上させる。一方、追従段階において、自律航法距離算出装置は、測定精度の高い仮変換係数を統計処理して距離変換係数を導出することによって、環境の変動に応じながらも、安定性の高い距離変換係数を導出する。

ここで、初期段階から追従段階への切替タイミングは、ＧＰＳ衛星からの信号の受信状況等によって異なる。つまり、ＧＰＳ速度の精度が高く、仮変換係数のバラツキが小さい場合には、追従段階へ早期に移行することによって、距離変換係数の精度が向上される。一方、仮変換係数のバラツキがあまり小さくなければ、初期段階を継続することによって、環境の変動に応じた距離変換係数が導出される。自律航法距離算出装置は、仮変換係数と過去の仮変換係数との比を逐次導出し、所定の回数にわたって所定の範囲に比が含まれている場合に、初期段階の完了を決定する。ここで、所定の回数等の条件は、ＧＰＳ速度に応じて設定されるので、上記の状況が反映される。

図１は、本発明の実施例に係る自律航法距離算出装置１００の構成を示す。自律航法距離算出装置１００は、測定部１０、距離変換係数演算部１２、自律航法距離変換部１４を含む。また、測定部１０は、ＧＰＳ測位部２０、有効性判定部２２、速度パルス検出部２４を含む。さらに信号として、ＧＰＳ測位データ２００、速度パルス信号２０２、距離変換係数２０４が含まれる。

ＧＰＳ測位部２０は、図示しないＧＰＳ衛星からの信号を受信して、ＧＰＳ測位データ２００を算出する。ＧＰＳ測位データ２００には、経緯度、車両の移動速度であるＧＰＳ速度、車両の方位であるＧＰＳ方位、車両の高度であるＧＰＳ高度、ＰＤＯＰ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｄｉｌｕｔｉｏｎ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）、捕捉衛星数等が含まれる。ここで、ＰＤＯＰは、ＧＰＳ測位データ２００におけるＧＰＳ衛星位置の誤差が受信点位置にどのように反映されるかの指標であり、衛星誤差に相当する。なお、ＧＰＳ測位データ２００には、これら以外の値が含まれていてもよい。また、ＧＰＳ測位データ２００の算出は、公知の技術によってなされればよいので、ここでは説明を省略する。また、ＧＰＳ測位部２０は、ＧＰＳ測位データ２００をサンプリング間隔ごとに、つまり周期的に算出する。ＧＰＳ測位部２０は、ＧＰＳ測位データ２００を有効性判定部２２へ逐次出力する。

有効性判定部２２は、ＧＰＳ測位部２０からのＧＰＳ測位データ２００を逐次入力する。有効性判定部２２は、ＧＰＳ測位データ２００から、ＧＰＳ測位データ２００それぞれの有効性を判定する。例えば、有効性判定部２２は、ＰＤＯＰの値がしきい値以下である場合に、それらに対応したＧＰＳ速度が有効であると判定する。また、有効性判定部２２は、上記の条件が満たされない場合に、対応したＧＰＳ速度が無効であると判定する。さらに具体的に説明すると、ＰＤＯＰの値が６以下である場合に、有効性判定部２２は、ＧＰＳ速度の有効性をフラグで表す。このような処理の結果、有効性判定部２２は、ＧＰＳ測位データ２００に含まれるＧＰＳ速度等の各値に対して、有効あるいは無効が示されたフラグを付加する（以下、フラグが付加されたＧＰＳ測位データ２００もまた「ＧＰＳ測位データ２００」という）。有効性判定部２２は、距離変換係数演算部１２へＧＰＳ測位データ２００を逐次出力する。

速度パルス検出部２４は、図示しない速度センサに接続されており、速度センサは、ドライブシャフトの回転に対応して回転するスピードメータケーブルの中間に設置され、ドライブシャフトの回転に伴ったパルス信号を出力する。速度パルス検出部２４は、車両の移動に伴って出力されるパルス信号を所定の期間ごとに計数することによって、周期的に速度パルス信号２０２を検出する。また、速度パルス検出部２４は、距離変換係数演算部１２および自律航法距離変換部１４へ速度パルス信号２０２を逐次出力する。

距離変換係数演算部１２は、有効性判定部２２からのＧＰＳ測位データ２００、速度パルス検出部２４からの速度パルス信号２０２を入力する。距離変換係数演算部１２は、ＧＰＳ測位データ２００、速度パルス信号２０２をもとに、距離変換係数２０４を算出する。なお、距離変換係数演算部１２での処理の詳細は後述する。距離変換係数演算部１２は、距離変換係数２０４を自律航法距離変換部１４へ出力する。自律航法距離変換部１４は、速度パルス検出部２４からの速度パルス信号２０２、距離変換係数演算部１２からの距離変換係数２０４を入力する。自律航法距離変換部１４は、速度パルス信号２０２と距離変換係数２０４とをもとに、前述の式（１）を計算することによって、車両の移動距離ｄを算出する。ここで、自律航法距離変換部１４は、入力された距離変換係数２０４を保持する。

この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

図２は、距離変換係数演算部１２の構成を示す。距離変換係数演算部１２は、前処理部４０、仮変換係数導出部４２、補正制御部４４、フィルタ処理部４６、期間管理部５０を含む。また、補正制御部４４は、仮変換係数比較部５２、決定部５４、仮変換係数記憶部５６を含む。さらに、信号として、仮変換係数２１０、初期段階完了フラグ２１２、導出期間信号２１４が含まれる。

前処理部４０は、図示しない有効性判定部２２から出力されるＧＰＳ測位データ２００、図示しない速度パルス検出部２４から出力される速度パルス信号２０２、期間管理部５０から出力される導出期間信号２１４を入力する。前処理部４０は、有効性判定部２２で有効であると判定されたＧＰＳ測位データ２００からＧＰＳ速度を抽出するとともに、導出期間信号２１４にて示された期間にわたって、ＧＰＳ速度を積算することによって、ＧＰＳ速度の平均値（以下、「ＧＰＳ速度平均値」という）を逐次計算する。ここで、有効性判定部２２で有効であると判定されたＧＰＳ測位データ２００を特定するために、有効性判定部２２によって付加されたフラグが使用される。また、前処理部４０は、ＧＰＳ測位データ２００が有効である期間に対応する速度パルス信号２０２を積算する。これは、導出期間信号２１４にて示された期間にわたって、速度パルスの数を逐次計測することに相当する。前処理部４０は、ＧＰＳ速度平均値と、速度パルス信号２０２の積算値（以下、「積算値」という）とを仮変換係数導出部４２へ出力する。

仮変換係数導出部４２は、前処理部４０からのＧＰＳ速度平均値と積算値とを入力する。仮変換係数導出部４２は、導出期間信号２１４にて示された期間における速度パルス信号２０２の積算値が存在する場合に、ＧＰＳ速度平均値と積算値とをもとに、前述の式（３）を計算することによって仮変換係数２１０を逐次導出する。ここで、ＧＰＳ速度平均値が、式（３）のｖに代入され、積算値が、式（３）のΣＰに代入される。また、仮変換係数２１０は、積算値から移動距離への距離変換係数に対する仮の係数に相当し、距離変換係数と同様に導出される。さらに、仮変換係数導出部４２は、仮変換係数２１０を有効であるとし、その有効性をフラグで表す。

一方、仮変換係数導出部４２は、積算値が０である場合に、仮変換係数２１０を導出せず、有効性フラグを無効に設定する。仮変換係数導出部４２は、導出した仮変換係数２１０へＧＰＳ速度平均値および有効性フラグを付加する（以下、これらが付加された仮変換係数２１０もまた「仮変換係数２１０」という）。仮変換係数導出部４２は、仮変換係数２１０を補正制御部４４へ逐次出力する。

補正制御部４４は、仮変換係数導出部４２からの仮変換係数２１０を逐次入力する。補正制御部４４は、仮変換係数比較部５２および決定部５４の処理結果、あるいは仮変換係数記憶部５６の処理結果をもとに、距離変換係数演算部１２全体を制御する。補正制御部４４は、初期段階において、仮変換係数導出部４２において導出し、かつ仮変換係数記憶部５６が記憶している仮変換係数２１０をフィルタ処理部４６へ出力する。一方、補正制御部４４は、初期段階に続く追従段階において、仮変換係数導出部４２において導出した仮変換係数２１０をフィルタ処理部４６へ出力する。詳細は後述するが、フィルタ処理部４６では、ＧＰＳ速度平均値が所定値以上、例えば２０ｋｍ／ｈ以上の仮変換係数２１０を統計処理する。

仮変換係数比較部５２は、初期段階において、仮変換係数導出部４２からの仮変換係数２１０と、過去に入力された仮変換係数２１０との比を計算する。例えば、入力した仮変換係数２１０がＫ（ｎ）と示され、過去に入力した仮変換係数２１０がＫ（ｎ−１）と示される。Ｋ（ｎ）およびＫ（ｎ−１）が有効である場合に、仮変換係数比較部５２は、それらの比Ｒ（ｎ）を次式により算出する。
Ｒ（ｎ）＝Ｋ（ｎ）／Ｋ（ｎ−１） ・・・（４）
なお、Ｋ（ｎ）あるいはＫ（ｎ−１）が無効であった場合、仮変換係数比較部５２は、比Ｒ（ｎ）を算出しない。

決定部５４は、仮変換係数比較部５２から、比Ｒ（ｎ）を入力する。また、決定部５４は、初期段階から追従段階への切替条件をテーブルとして記憶する。決定部５４は、比が切替条件を満たす場合に、初期段階から追従段階への切替を決定する。図３は、決定部５４において記憶されるテーブルのデータ構造を示す。図示のごとく、ＧＰＳ速度平均値欄３００、範囲条件欄３０２、回数条件欄３０４が含まれている。ＧＰＳ速度平均値欄３００には、仮変換係数２１０に対応したＧＰＳ速度平均値が示されており、範囲条件欄３０２、回数条件欄３０４には、初期段階の完了を判断するための条件が示されている。ＧＰＳ速度平均値欄３００に示されたＧＰＳ速度平均値が大きくなるほど、仮変換係数２１０の精度は高くなるので、範囲条件欄３０２における所定の範囲が狭くされる。また、ＧＰＳ速度平均値欄３００に示されたＧＰＳ速度平均値が大きくなるほど、回数条件欄３０４における所定の回数が減少される。図２に戻る。

決定部５４は、仮変換係数２１０のＧＰＳ速度平均値から、ＧＰＳ速度平均値欄３００に該当した範囲条件欄３０２の範囲および回数条件欄３０４の回数を特定する。決定部５４は、比Ｒ（ｎ）が所定の範囲に含まれる回数を計測する。さらに、決定部５４は、計測した回数が、所定の回数よりも大きくなった場合に、初期段階から追従段階への切替を決定する。例えば、ＧＰＳ速度平均値が２５ｋｍ／ｈ、比率Ｒ（ｎ）が１−α２から１＋α２内にある状態が４回連続した場合、決定部５４は、初期段階の完了を決定する。決定部５４は、初期段階あるいは追従段階をフィルタ処理部４６へ通知する。また、決定部５４は、初期段階の完了をフラグで表し、初期段階完了フラグ２１２として期間管理部５０へ出力する。つまり、決定部５４は、比Ｒ（ｎ）が、ＧＰＳ速度平均値に依存した条件を満たす場合に、初期段階から追従段階への切替を決定する。

仮変換係数記憶部５６は、初期段階において、仮変換係数導出部４２が仮変換係数２１０を導出した際のＧＰＳ速度平均値を比較し、新たなＧＰＳ速度平均値が過去のＧＰＳ速度平均値よりも高くなった場合に、新たなＧＰＳ速度平均値を記憶する。なお、前述のように、一般的にＧＰＳ速度は移動速度が速いほど精度が高く、仮変換係数２１０の精度も高くなる。また、仮変換係数記憶部５６は、新たなＧＰＳ速度平均値を記憶した場合の仮変換係数２１０を記憶することによって、仮変換係数２１０を更新する。さらに、仮変換係数記憶部５６は、初期段階において、記憶した仮変換係数２１０を逐次出力する。

期間管理部５０は、決定部５４からの初期段階完了フラグ２１２を入力する。期間管理部５０は、初期段階完了フラグ２１２の入力の有無に応じて、前処理部４０における積算期間を決定する。積算期間は、初期段階での期間よりも追従段階での期間の方が短くなるように設定される。これは、初期段階において式（３）の計算精度を向上させるためであり、追従段階において補正機会を増大させて追従性を向上させるためである。例えば、初期段階において積算期間は５秒に設定され、追従段階において積算期間は３秒に設定される。期間管理部５０は、決定した積算期間を導出期間信号２１４として前処理部４０へ出力する。

フィルタ処理部４６は、補正制御部４４からの仮変換係数２１０を入力する。また、フィルタ処理部４６は、決定部５４から、初期段階あるいは追従段階を通知される。フィルタ処理部４６は、初期段階を通知された場合に、入力した仮変換係数２１０をそのまま距離変換係数２０４として出力する。一方、フィルタ処理部４６は、追従段階を通知された場合に、仮変換係数２１０に対して統計処理を逐次実行する。フィルタ処理部４６は、例えば、ＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタを含むように構成されており、ＩＩＲフィルタによってローパスフィルタを構成する。その結果、式（３）におけるＧＰＳ速度の誤差が吸収される。フィルタ処理部４６は、統計処理した仮変換係数２１０を距離変換係数２０４として出力する。これは、補正制御部４４が、初期段階において、仮変換係数導出部４２において導出された仮変換係数２１０を距離変換係数２０４とし、追従段階において、フィルタ処理部４６において統計処理した仮変換係数２１０を距離変換係数２０４とすることに相当する。なお、フィルタ処理部４６は、ＧＰＳ速度平均値が所定の速度よりも高い場合の仮変換係数２１０を統計処理の対象としてもよい。

以上の構成による自律航法距離算出装置１００の動作を説明する。図４は、自律航法距離算出装置１００による自律航法距離の導出手順を示すフローチャートである。自律航法距離算出装置１００は、速度パルス検出部２４が速度パルス信号２０２を出力するタイミングで自律航法距離を導出する。有効性判定部２２は、ＧＰＳ測位部２０において測位されたＧＰＳ測位データ２００が入力されたとき、その有効性を判定する（Ｓ１０）。ＧＰＳ測位データ２００が入力されない場合、あるいはＧＰＳ測位データ２００が有効でない場合（Ｓ１０のＮ）、ステップ３２へスキップされる。ＧＰＳ測位データ２００が有効である場合（Ｓ１０のＹ）、仮変換係数導出部４２は、期間管理部５０が決定する導出期間信号２１４に示された導出期間において有効とされたＧＰＳ速度平均値と、それに対応する速度パルス信号２０２から、仮変換係数２１０を導出する（Ｓ１２）。

仮変換係数２１０が有効でない場合（Ｓ１４のＮ）、ステップ３２へスキップされる。補正制御部４４は、仮変換係数２１０が有効であり（Ｓ１４のＹ）、初期段階であれば（Ｓ１６のＹ）、入力された仮変換係数２１０のＧＰＳ速度平均値と仮変換係数記憶部５６が記憶するＧＰＳ速度平均値の最大値とを比較する（Ｓ１８）。入力されたＧＰＳ速度平均値が、仮変換係数記憶部５６が記憶するＧＰＳ速度平均値の最大値より大きければ（Ｓ１８のＹ）、仮変換係数記憶部５６は、ＧＰＳ速度平均値の最大値を更新する（Ｓ２０）。また、補正制御部４４は、入力された仮変換係数２１０を出力する（Ｓ２２）。さらに、自律航法距離変換部１４は、保持している距離変換係数２０４を入力された距離変換係数２０４に更新する。

入力されたＧＰＳ速度平均値が、仮変換係数記憶部５６が記憶するＧＰＳ速度平均値の最大値より大きくなければ（Ｓ１８のＮ）、ステップ２０とステップ２２はスキップされる。補正制御部４４は、仮変換係数比較部５２の処理結果が初期段階完了条件を満足したならば（Ｓ２４のＹ）、初期段階の完了を決定する（Ｓ２６）とともに、初期段階完了フラグ２１２を有効にして期間管理部５０へ出力する。初期段階完了条件を満足しなければ（Ｓ２４のＮ）、ステップ３２へスキップされる。

補正制御部４４は、初期段階でなく（Ｓ１６のＮ）、つまり追従段階において、入力された仮変換係数２１０のＧＰＳ速度平均値が所定値以上であれば（Ｓ２８のＹ）、仮変換係数２１０をフィルタ処理部４６へ出力する。フィルタ処理部４６は、入力した仮変換係数２１０をフィルタ処理し（Ｓ３０）、フィルタ処理した仮変換係数２１０を出力する。自律航法距離変換部１４は、保持している距離変換係数２０４を入力された距離変換係数２０４に更新する。補正制御部４４は、入力された仮変換係数２１０のＧＰＳ速度平均値が所定値より大きくなければ（Ｓ２８のＮ）、ステップ３２へスキップされる。自律航法距離変換部１４は、保持している距離変換係数２０４によって、速度パルス検出部２４から入力される速度パルス信号２０２を自律航法距離へ変換する（Ｓ３２）。

本発明の実施例によれば、仮変換係数と、過去に導出した仮変換係数との比が、ＧＰＳ速度に依存した条件を満たさなければ統計処理を実行せず、条件を満たせば統計処理を実行するので、仮変換係数が安定しているか否かに応じて統計処理の有無を決定できる。また、統計処理を実行しなければ、距離変換係数の導出期間を短縮できる。また、統計処理を実行すれば、距離変換係数の精度を向上できる。また、統計処理を実行しない状態から統計処理を実行する状態への切替を実行するので、状況に応じた距離変換係数を導出できる。また、初期段階における積算期間よりも、追従段階における積算期間の方を短くするので、初期段階における誤差の影響を低減でき、追従段階における補正の機会を増加できる。

また、初期段階において、ＧＰＳ測位データが有効かつ０以上であれば、仮変換係数の導出期間においてＧＰＳ速度平均値にもとづいた距離変換係数の更新を常に実行するので、補正機会を増加できる。また、補正機会が増加されるので、追従性を向上できる。また、ＧＰＳ速度平均値が高くなるほど、初期段階から追従段階への切替を決定するための所定の回数を減少させるので、早期の切替を実行できる。また、ＧＰＳ速度平均値が高くなるほど、所定の範囲を狭くするので、処理の精度を向上できる。また、ＧＰＳ速度は移動速度が大きいほど精度がよく、導出期間におけるＧＰＳ速度平均値が大きい仮変換係数で距離変換係数を更新するので、精度を向上できる。また、新たなＧＰＳ速度平均値が、過去のＧＰＳ速度平均値よりも高くなれば、新たなＧＰＳ速度平均値に対応した仮変換係数によって距離変換係数を更新するので、距離変換係数の精度を向上できる。

また、仮変換係数の導出期間におけるＧＰＳ速度平均値に応じた初期段階完了条件を設けたので、追従段階のフィルタ処理において正確な初期値を与えることができる。また、追従段階のフィルタ処理において正確な初期値が与えられるので、距離変換係数の導出精度を向上できる。また、ＧＰＳ速度平均値が所定の速度よりも高い場合の仮変換係数を統計処理の対象とするので、統計処理した仮変換係数の精度を向上できる。

以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本発明の実施例において、決定部５４は、ＧＰＳ速度平均値欄３００におけるＧＰＳ速度平均値が高くなるほど、範囲条件欄３０２における所定の範囲が狭くなるような条件を予め記憶している。しかしながらこれに限らず例えば、ＧＰＳ速度平均値欄３００におけるＧＰＳ速度平均値が高くなっても、範囲条件欄３０２における所定の範囲は一定であってもよい。その際、ＧＰＳ速度平均値によって、回数条件欄３０４における所定の回数が変化する。つまり、ＧＰＳ速度平均値が高くなるほど、初期段階から追従段階への切替が容易になされるような関係が規定されていればよい。本変形例によれば、切替をより早期に実行できる。

本発明の実施例において、有効性判定部２２は、ＧＰＳ測位データ２００の有効性を判定するために、ＰＤＯＰを使用している。しかしながらこれに限らず例えば、有効性判定部２２は、ＧＤＯＰ（Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｄｉｌｕｔｉｏｎ Ｏｆ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）、ＨＤＯＰ（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｄｉｌｕｔｉｏｎ Ｏｆ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）等や、これらの組合せを使用してもよい。本変形例によれば、さまざまなパラメータを判定に使用できる。

本発明の実施例において、フィルタ処理部４６は、ＩＩＲフィルタを含むように形成されている。しかしながらこれに限らず例えば、フィルタ処理部４６は、ＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタを含むように形成されていてもよい。本変形例によれば、フィルタ構成の自由度を向上できる。

１０ 測定部、 １２ 距離変換係数演算部、 １４ 自律航法距離変換部、 ２０ ＧＰＳ測位部、 ２２ 有効性判定部、 ２４ 速度パルス検出部、 ４０ 前処理部、 ４２ 仮変換係数導出部、 ４４ 補正制御部、 ４６ フィルタ処理部、 ５０ 期間管理部、 ５２ 仮変換係数比較部、 ５４ 決定部、 ５６ 仮変換係数記憶部、 １００ 自律航法距離算出装置。

Claims (7)

1. ＧＰＳ衛星からの信号をもとに測位された対象物の測位データと、速度センサから出力されたパルスとを逐次取得する取得部と、
   前記取得部において取得した測位データに含まれたＧＰＳ速度を所定の期間にわたって逐次平均するとともに、前記取得部において取得したパルスの数を前記所定の期間にわたって逐次計測する第１導出部と、
   前記第１導出部において平均したＧＰＳ速度と、前記第１導出部において計測したパルスの数とをもとに、パルスの数から移動距離への変換係数にあたる仮係数を逐次導出する第２導出部と、
   前記第２導出部において導出した仮係数を統計処理するフィルタ部と、
   初期段階において、前記第２導出部において導出した仮係数を変換係数とし、初期段階に続く追従段階において、前記フィルタ部において統計処理した仮係数を変換係数として出力する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記第２導出部において導出した仮係数と、過去に導出した仮係数との比が、前記第１導出部において平均したＧＰＳ速度に依存した条件を満たす場合に、初期段階から追従段階への切替を決定することを特徴とする変換係数導出装置。
2. 前記第１導出部は、初期段階における所定の期間よりも、追従段階における所定の期間の方を短くなるように設定することを特徴とする請求項１に記載の変換係数導出装置。
3. 前記制御部は、
   前記第２導出部において導出した仮係数と、過去に導出した仮係数との比が、所定の範囲に含まれる回数を計測する計測部と、
   前記計測部において計測した回数が所定の回数よりも大きくなった場合に、初期段階から追従段階への切替を決定する決定部とを備え、
   前記決定部は、前記第１導出部において平均したＧＰＳ速度が高くなるほど、所定の回数を減少させることを特徴とする請求項１または２に記載の変換係数導出装置。
4. 前記計測部は、前記第１導出部において平均したＧＰＳ速度が高くなるほど、所定の範囲を狭くすることを特徴とする請求項３に記載の変換係数導出装置。
5. 前記第２導出部は、初期段階において、前記第１導出部によって新たに平均されたＧＰＳ速度が、過去に平均されたＧＰＳ速度よりも高くなった場合に、新たに平均されたＧＰＳ速度に対応した仮係数によって変換係数を更新することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の変換係数導出装置。
6. 前記フィルタ部は、前記第１導出部において平均したＧＰＳ速度が所定の速度よりも高い場合の仮係数を統計処理の対象とすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の変換係数導出装置。
7. ＧＰＳ衛星からの信号をもとに測位された対象物の測位データと、速度センサから出力されたパルスとを逐次取得する取得ステップと、
   取得した測位データに含まれたＧＰＳ速度を所定の期間にわたって逐次平均するとともに、取得したパルスの数を前記所定の期間にわたって逐次計測する計測ステップと、
   平均したＧＰＳ速度と、計測したパルスの数とをもとに、パルスの数から移動距離への変換係数にあたる仮係数を逐次導出する導出ステップと、
   導出した仮係数を統計処理する統計処理ステップと、
   初期段階において、前記導出ステップにて導出した仮係数を変換係数とし、初期段階に続く追従段階において、前記統計処理ステップにて統計処理した仮係数を変換係数として出力する出力ステップとを備え、
   前記出力ステップは、導出した仮係数と、過去に導出した仮係数との比が、平均したＧＰＳ速度に依存した条件を満たす場合に、初期段階から追従段階への切替を決定することを特徴とする変換係数導出方法。

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