JP5482026B2 - 速度算出装置、速度算出方法及びナビゲーション装置 - Google Patents
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Description
1.第1の実施の形態(ナビゲーション装置・カットオフ周波数を固定した例)
2.第2の実施の形態(ナビゲーション装置・カットオフ周波数を速度に応じて切り替えた例)
3.他の実施の形態
[1−1.基本原理]
本発明においてはナビゲーション装置として携帯型ナビゲーション装置(以下、これをPND(Personal Navigation Device)とも呼ぶ)を用い、そのPNDにより車両の速度及び現在位置を算出する基本原理について説明する。
実際上、道路を走行中の車両は、平らな道路を走行することが殆どなく、図1(A)に示すような全体として凹状の道路、及び図1(B)に示すような全体として凸状の道路を走行するのが実状である。
次に、上述した速度算出原理により算出した速度Vと、Z軸回りの角速度とに基づいて現在位置を算出する現在位置算出原理について説明する。
上述した本発明の基本原理を用いて車両の速度及び現在位置を算出するカーナビゲーション装置の具体的構成について説明する。
図4に示すように、PND1は、当該PND1における前面に表示部2が設けられており、当該PND1に内蔵された例えば不揮発性メモリ(図示せず)に格納されている地図データに応じた地図画像等を表示部2に対して表示し得るようになされている。
図6に示すように、PND1は、その内部に3軸加速度センサ4、Y軸ジャイロセンサ5、Z軸ジャイロセンサ6及び気圧センサ7が設けられている。
図7に示すように、PND1の制御部11は、CPU(Central Processing Unit)構成でなり、例えば不揮発性メモリ等でなる記憶部12から読み出した基本プログラムによって全体を統括制御するようになされている。
次に、3軸加速度センサ4から供給された加速度データADに相当する加速度αz、及びY軸ジャイロセンサ5から供給されたピッチレートデータPDに相当するピッチレートωyに基づいて速度Vを速度算出部22によって算出する速度算出処理について詳しく説明する。
次に、ハイパスフィルタ部32から供給された加速度データAD1及びピッチレートデータPD1に対してローパスフィルタ部33により施されるローパスフィルタ処理について詳しく説明する。
Impulse Response)フィルタを2回、4回及び6回施した後にフーリエ変換したグラフをそれぞれ図17(B)、(C)及び(D)に示す。
次に、ローパスフィルタ部33から供給された加速度データAD2及びピッチレートデータPD2を基に、速度計算部34によって速度Vを算出する速度計算処理について詳しく説明する。
次に、速度計算部34により算出された速度データVD1に対して、平滑化及びノイズ除去部35により施される平滑化及びノイズ除去処理について詳しく説明する。
次に、PND1の制御部11が、上述したような速度算出処理を用いて現在位置を算出する位置算出処理手順について、図25のフローチャートを用いて説明する。
上述した速度算出処理によって算出された測定結果を図26〜図37に示す。なお図26〜図35は、セダンタイプの乗用車に載置されたPND1による測定結果を示し、図36及び図37では、それぞれ軽自動車及びミニバンタイプの車両に載置されたPND1による測定結果を示す。
以上の構成において、PND1は、路面のうねりによって発生する車両の進行方向に垂直なZ軸方向の加速度αzを3軸加速度センサ4により検出し、路面のうねりによって発生する当該進行方向と直交したY軸周りのピッチレートωyをY軸ジャイロセンサ5により検出する。
第2の実施の形態によるPND50(図4〜図7)は、第1の実施の形態によるPND1と比較して、速度算出部22に変わる速度算出部52を有している点が相違するものの、他の点については同様に構成されている。
速度算出部52は、図8との対応部分に同一符号を付した図38に示すように、ハイパスフィルタ部32及びローパスフィルタ部33に代えて、ハイパスフィルタ部62及びローパスフィルタ部63が設けられている。また速度算出部52には、カットオフ周波数設定部67が設けられているものの、他の点については速度算出部22と同様に構成されている。
次に、第1の実施の形態による速度算出部22により各カットオフ周波数を固定して速度データVDを生成する場合と、第2の実施の形態による速度算出部52により各カットオフ周波数を切り替えながら速度データVD生成する場合の双方について、速度V及び距離Dの測定実験を行った。このときの測定結果を図40及び図41にそれぞれ示す。
以上の構成において、第2の実施の形態によるPND50は、第1の実施の形態と同様、路面のうねりによって発生する車両の進行方向に垂直なZ軸方向の加速度αzを3軸加速度センサ4により検出し、路面のうねりによって発生する当該進行方向と直交したY軸周りのピッチレートωyをY軸ジャイロセンサ5により検出する。
なお上述した実施の形態においては、速度Vを計算する際、加速度データAD2に相当する加速度αzから抽出した最大加速度αz,max及び最小加速度αz,minと、角速度データDD2に相当するピッチレートωyから抽出した最大角速度ωy,max及び最小角速度ωy,minとを基に、(3)式を用いて速度Vを算出するようにした。
Claims (16)
- 垂直方向加速度検出部により検出され、車両が進行する路面のうねりに応じて発生する垂直方向の加速度と、水平方向角速度検出部により検出され、上記車両が進行する上記路面のうねりに応じて発生する水平軸周りの角速度とに基づき、上記車両から進行に関する情報を得ることなく、上記車両の進行方向の速度を算出する速度算出部
を有する速度算出装置。 - 上記垂直方向加速度検出部は、
上記垂直方向の加速度を所定のサンプリング周波数により連続して順次検出し、
水平方向角速度検出部は、
上記水平軸周りの角速度を上記サンプリング周波数により連続して順次検出し、
上記速度算出部は、
所定のサンプリング数における上記垂直方向の加速度、及び上記サンプリング数の上記水平軸周りの角速度を用いて上記車両の上記速度を順次算出する
請求項1に記載の速度算出装置。 - 上記速度算出部は、
上記速度が所定速度以上のとき上記サンプリング数を多くし、上記所定速度未満のとき上記サンプリング数を少なくするように、上記サンプリング数を変更する
請求項2に記載の速度算出装置。 - 上記速度算出部は、
上記速度が増加する場合と上記速度が減少する場合とで、上記サンプリング数を変更することによりヒステリシス性を持たせる
請求項3に記載の速度算出装置。 - 上記速度算出部は、
上記サンプリング数の上記垂直方向の加速度から最大値及び最小値をそれぞれ最大加速度及び最小加速度として抽出し、上記サンプリング数の上記水平軸周りの角速度から最大値及び最小値をそれぞれ最大角速度及び最小角速度として抽出した後、上記最大加速度と上記最小加速度との差を上記最大角速度と上記最小角速度との差で除算することにより上記速度を算出する
請求項4に記載の速度算出装置。 - 上記速度算出部は、
上記速度算出装置がクレードルに保持されたときに当該クレードルによって発生する所定の周波数よりも低いローパス用カットオフ周波数が設定され、上記垂直方向の加速度及び上記水平軸周りの角速度から上記ローパス用カットオフ周波数以上の周波数成分を除去するローパスフィルタ
をさらに有する請求項1に記載の速度算出装置。 - 上記速度算出部は、
上記路面のうねりに相当する周波数よりも低いハイパス用カットオフ周波数が設定され、上記垂直方向の加速度及び上記水平軸周りの角速度から上記ハイパス用カットオフ周波数以下の周波数成分を除去するハイパスフィルタと、
以前の速度に応じて上記ローパス用カットオフ周波数及び上記ハイパス用カットオフ周波数を設定するカットオフ周波数設定部と
をさらに有する請求項6に記載の速度算出装置。 - 上記カットオフ周波数設定部は、
上記ローパス用カットオフ周波数及び上記ハイパス用カットオフ周波数をそれぞれ複数段階に切り替えて設定すると共に、上記ローパス用カットオフ周波数及び上記ハイパス用カットオフ周波数を切り替える際の閾値となる速度の値を、上記速度が以前の速度よりも増加している場合と減少している場合とで相違させる
請求項7に記載の速度算出装置。 - 上記カットオフ周波数設定部は、
上記速度に応じた所定の関数に従い上記ローパス用カットオフ周波数及び上記ハイパス用カットオフ周波数をそれぞれ設定する
請求項7に記載の速度算出装置。 - 上記速度算出部は、
上記速度が前回の速度より所定閾値以上の大きな値を取った場合で、かつ上記前回の速度が所定速度未満であった場合、上記速度を0とし、
上記速度が上記前回の速度より上記所定閾値以上の大きな値を取った場合で、かつ上記前回の速度が上記所定速度以上であった場合、上記前回の速度を上記速度とする
請求項1に記載の速度算出装置。 - 上記垂直方向加速度検出部は、上記車両に搭載され、当該車両に発生した上記垂直方向の加速度を検出して上記速度算出部へ供給する
請求項1、2または6に記載の速度算出装置。 - 上記クレードルは、上記車両に固定され、
上記垂直方向加速度検出部は、上記クレードルに搭載され、上記車両に発生した上記垂直方向の加速度を検出して上記速度算出部へ供給する
請求項6に記載の速度算出装置。 - 上記水平方向角度検出部は、上記車両に搭載され、当該車両に発生した上記水平軸回りの角速度を検出して上記速度算出部へ供給する
請求項1、2または6に記載の速度算出装置。 - 上記クレードルは、上記車両に固定され、
上記水平方向角度検出部は、上記クレードルに搭載され、上記車両に発生した上記水平軸回りの角速度を検出して上記速度算出部へ供給する
請求項6に記載の速度算出装置。 - 垂直方向加速度検出部により検出され、車両が進行する路面のうねりに応じて発生する垂直方向の加速度と、水平方向角速度検出部により検出され、上記車両が進行する上記路面のうねりに応じて発生する水平軸周りの角速度とに基づき、上記車両から進行に関する情報を得ることなく、上記車両の進行方向の速度を算出する速度算出ステップ
を有する速度算出方法。 - 路面のうねりに応じて車両に発生する垂直方向の加速度を検出する垂直方向加速度検出部と、
上記路面のうねりに応じて上記車両に発生する上記車両の進行方向と直交した水平軸周りの角速度を検出する水平方向角速度検出部と、
上記垂直方向の加速度及び上記水平軸周りの角速度に基づいて上記車両の進行方向の速度を算出する速度算出部と
進行方向に垂直な垂直軸周りの角速度を算出する垂直方向角速度検出部と、
上記垂直軸周りの角速度に基づいて上記車両が旋回した角度を算出する角度算出部と、
上記速度算出部により算出された上記進行方向の速度と、上記角度算出部により算出された上記角度とに基づいて、上記車両から進行に関する情報を得ることなく、上記車両の位置を算出する位置算出部と
を有するナビゲーション装置。
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