JPH02194314A - 車両の角度変化量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業−１−の利用分野） この発明は、ジャイロセンサを用いて車両の角度変化量
を検出する装置に関する。

（従来技術） 従来の車両の角度変化量検出装置としては、例えば特開
昭５８−３１．３７６号公報に記載のものが知られてお
り、この例にあってはジャイロセンサから出力される角
速度情報を積分加算することにより車両の角度変化量を
検出するようなされている。

すなわち、今これを第３図〜第１０図に基づいて説明す
ると、例えば角速度Ωとして−１００゜／ｓｅｃ　〜１
００°／ｓｅｃの人力があると、第３図に示す如く、こ
の角速度Ωに比例した電圧−５Ｖ〜５Ｖが出力される。

したがって、この場合、入力角速度Ωと出力電圧■の関
係は、 ■−１（Ω（但し、ｋは定数）　　　　　　（１）で示
される直線に、で表わせることになる。

ところで、ジャイロセンサの場合、アンプ部の温度変化
等の要因により、実際には角度変化量がなく角速度Ω−
０の場合でも、電圧Ｖ１が出力される場合がある。した
がって、この場合、見掛は上、 Ω、＝Ｖ、／ｋ　　　　　　　　　　　　　　　　（２
）の角速度Ω１か実際の角速度Ωに加えられ、直線に１
はに２までオフセットする（以下、この現象をドリフト
という）。

・一方、第４図に示す如く、このドリフトが時間ｔに対
して一定の大きさΩ１〕の大きさで発生する場合、同図
に示す斜線部分Ｎ、が角度変化量θに相当するので、本
来θ−０にもかかわらず、第５図に示す如く、 θ−Ωｂ　ｔ　　　　　　　　　　　　　　　（３）で
示される直線に３で、時間ｔの経過に従って角度変化量
θは増加していく。

また、第６図に示す如く、ドリフトが時間ｔに対して一
次的に増加する場合、角度変化量θ（第６図における斜
線部分Ｎ２に相当）は、第７図に示す如く、二次関数的
に増加していく。

ぞこで、従来においては、第８図において直線に４で表
わせるドリフトかある場合、車両停止中のＡ点、Ｂ点、
０点、Ｄ点の各点においてそれぞれドリフト量Ωａ、Ω
ｂ、ΩＣ１Ωｄを測定し、このドリフト量に基づいてセ
ンサ出力を補正（オフセット）するようなされていた。

したがって、補正後の角速度Ωは第９図に示す如く、Ａ
点、Ｂ点、Ｃ点１Ｄ点においてΩ−０と補正されること
になる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、−上記の如き従来装置にあっては、車両
停止中のＡ点、Ｂ点、０点、Ｄ点の各点においてそれぞ
れドリフト補正がなされているものの、前回補正時から
今回補正時までのドリフトに起因する検出誤差はそのま
ま残され（第９図の斜線部分ＮＡ、Ｎｓ、Ｎｃ、Ｎｏに
相当）、検出される角度変化量θの誤差は第１０図に示
す如く、時の経過とともに増大するという問題点があっ
た。

（発明の目的） この発明は、」−記問題点に鑑み、いったんドリフト補
正されてから次にドリフト補正されるまでの間の角度変
化の誤差量を算出し、この誤差量をそのときの算出角度
から減算することにより精度よく車両の角度変化量を検
出することができる車両の角度変化量検出装置を提供す
ることを１」的とする。

（問題点を解決するだめの手段） 上記問題点を解決するためにこの発明は第１−図のよう
に構成されている。

同図において、角速度検出子段ａては、ジャイロセンサ
千により車両の角速度が検出されている。

車両停止検出手段すでは、車両の停止状態が検出されて
いる。

ドリフト量検出手段Ｃては、上記車両停止検出手段すに
より車両の停止状態が検出されると、そのとき上記角速
度検出手段ａにより検出される角速度よりジャイロセン
サーのドリフｌ−量が検出されている。

角速度補正手段ｄては、車両走行中、ト記角速度検出手
段ａによって検出される角速度から一４二記ドリフｌ−
量検出手段Ｃによって検出される前回停止時のドリフト
量が逐次減算されている。

角度変化量演算手段ｅでは、−）１記角速度補正手段ｄ
によって補正された角速度を積分することにより車両の
角度変化量が演算されている。

経過時間算出手段ｆでは、前回車両停止時から今回車両
停止時までの経過時間が算出されている。

ドリフト変化量算出手段ｇでは、前回車両停止時のドリ
フト量と今回車両停止１１時のドリフト補正の差が算出
されている。

誤差量演算子段１１では、上記経過時間算出手段ｆおよ
びドリフト変化量算出手段ｇによって算出された前回停
止１時から今回停止時までの経過時間およびドリフト変
化量に基づき、前回停止時から今回停止時までのドリフ
トに起因する角度変化の誤差量が演算されている。

角度変化量補正手段ｉでは、ト記誤差量演算丁段りによ
って演算された誤差量を角度変化量演算手段ｅよって演
算された現在の角度変化量から減算することにより角度
変化量が補正されている。

（実施例の説明） 以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する
。

第２図には本発明が車両の走行方位検出装置に適用され
た場合の基本構成が示されており、この実施例では、ジ
ャイロセンサ出力を用いて角度変化量を検出するととも
に、後述するように初期方位を′ｊ−え、これによって
車両の絶対的な走行方位が検出されるよう構成されてい
る。

同図において、ジャイロセンサ］は車両のヨ輔回りの回
転を検出するよう取付けられ、ヨー軸の角速度に比例し
た電圧を出力するよう構成されている。そして、ジャイ
ロセンサ１．の出力電圧はＡ、　／　Ｄコンバータ３を
介してＣＰＵ４に入力されるとともに、車速センサ２か
ら出力される車速情報もＣＰＵ４に入力され、ＣＰＵ４
では、これら人力情報に基づいて各種演算処理が行なわ
れ、車両の走行方位の検出が行なわれるよう構成されて
いる。

なお、本実施例では、−上記の如くヨー軸回りの回転を
検出するジャイロセンサ１を用いているが、その他コマ
式回転ジャイロ、先ファイバジャイロ。

振動ジャイロ等、角速度を検出することのできるもので
あればいずれも使用可能である。

以下、第１５図および第１６図のフローチャトを参照し
なからＣＰＵ４で実行される車両の走行方位θの検出処
理手順について説明する。

第１５図にはジャイロセンサーから出力される角速度情
報を逐次積分加算することにより車両の走行方位θを検
出する場合の処理手順が示されており、単位時間（例え
ば］、　ｍ５ｅｅ）ΔＴ毎のタイマ割込処理により上記
処理手順が実行されるよう構成されている。

すなわち、まずジャイロセンサーの出力電圧Ｖが、Ａ／
Ｄコンバータ３を介してＣＰＵ４に入力される（ステッ
プ１００）。

ところで、このステップ１００の処理により入力される
角速度相当電圧にはドリフト分が含まれている。　そこ
で、続くステップ１．１０では、上記の如くして入力さ
れた電圧Ｖに１／ｋを乗じてドリフト部分の含まれた角
速度Ｖ／ｋを求め、この値からドリフト量を引く。

なお、この処理において利用されるドリフト量は、後述
する如く、その時点において検出されている最新のドリ
フト量が使用されることになる。

こうして一定のドリフト量を減算された角速度Ωが得ら
れると、検出方位θにへＴ間の角度変化量Ω×△Ｔを加
え、逐次検出方位θを更新する（ステップ１２０）。

このように、この実施例では、ドリフト量を含ムシャイ
ロセンザ］の出力値からその時点において検出されてい
る最新のドリフト量を減算しつつｈ位θの検出を行なう
よう構成されている。

以上が、へＴ毎のタイマ割込により実行される走行方位
検出の処理手順である。

次に、第１６図のフローチャートを参照しながら、本実
施例装置の特徴的部分である車両停止時におけるドリフ
ト補正および該ドリフト補正を利用しての走行方位補正
の処理手順を説明する。

まず、プログラムがスタートすると、初期方位θとその
時点でのドリフト量を初期設定する（ステップ２００）
。

次いで、車両が停止中であるか否かを車速センサ２の出
力に基づき判別しくステップ２１０）、停車中の場合、
実際の角速度Ω＝０は明白であるので、ドリフト補正を
行なう（ステップ２２０）。

ぞしてこの場合、その時点での見掛は上の角速度Ωがド
リフト量であるのでその値を算出する（ステップ２２０
）。

なお、この場合、角速度Ωは、次式で与えられることに
なる。

Ω＝ジャイロセンサの出力電圧（Ｖ）／ｋ　　（４）一
方、こうして車両停止中におけるジートイロセンザ１の
出力電圧から最新のドリフト量が算出される吉、このデ
ータは上記ステップ１コ０における処理に利用され、以
後新しいドリフト量が算出されるまでジャイロセンサ１
の出力値の補正に利用されることになる。

一方、−４−記の如くしてドリフト量が検出されると、
前回ドリフト補正された時点から今回ドリフト補正され
た時点までのドリフト変化量およびその間の経過時間に
基づいて、ドリフトに起因する方位検出の誤差量０間を
算出する（ステップ２３０）。

すなわち、θＭは、 θＭ−±×（ドリフ）・変化分）×（経過時間）として
り、えられることになる。

なお、 ドリフト変化分−現在のドリフト量−１１１ドリフト量 経過時間−現在時刻−Ｈ時刻 さする。

今、これを第１−１図に基づいて説明すると、直線に５
は角速度の変化かない場合のドリフト量を示している。

なお、この例では、同図に示す如くドリフト量は時間ｔ
に比例して増大している。

この場合、斜線部分Ｎが上記（５）式で示される検出方
位の誤差量θＭに相当する。

したかって、ドリフト補正されるたびにこの面積分を検
出方位θから引いてやれば、誤差量θＭの累積を防ぐこ
とができることになる。

そこで、続くステップ２４０では、次回の補正処理に備
えて、現在のドリフト量および現在時刻をそれぞイ月［
］ドリフト量、旧時刻表して記憶する。

そして、現在の検出方位θから上記算出された誤差量θ
Ｍを引き、検出方位の補正処理がなされることになる（
ステップ２５０）。そして、以後ステップ２１０〜２５
０の処理が繰り返されることになる。

第１２図は、−ｉ−記補正処理によって検出方位θが補
正される場合の説明図であるが、ＩＦＦ時刻時刻跡ら現
在時刻ｔｎまで、二次曲線を描きながら増大する検出方
位θ（この場合、角速度の変化がない場合なので誤差量
θＭ＝θである）は、現在時刻ｔｎにおいて、θ＝０に
補正されている。

第１３図は、車両の角速度変化がある状態でのドリフト
量に６の影響を受けた検出角速度Ωを示している。同図
に示す如く、車両走行中はドリフ）＠Ｋ　６は徐々に増
大している。従って、検出される角速度Ωもドリフト量
に６を含んだものとなっている。

ところでこの場合、この実施例では、旧時刻ｔＯおよび
現在時刻ｔｎにおいてドリフト補正をし、かつその間の
検出方位の誤差量を検出して（第１３図で全１線部分Ｎ
Ｏ，ＮＮに相当）検出方位θから引く。

第１４図は、上記補正処理の結果を模式的に示したもの
であるが、Ｌ、は真の方位、Ｌ２は補正されない場合の
生のジャイロセンサ出力値に基づく検出方位、■、３は
本実施例装置によって補正された場合の検出方位を示し
ている。同図にも明らかな如く、ドリフト補正されたｔ
ｏ、ｔｎ時毎に、補正後の方位Ｌ３は真の方位Ｌ１に酷
似して補正されていることがわかる。

なお、本実施例では、ドリフ）・量は一次的に変化して
いると仮定して誤差量０間の算出をしてきたが、θＭの
算出方法は使用するジャイロセンサのドリフト特性に応
じて変えることができる。

すなわち、再び第４図〜第７図に基づいて説明すると、
本実施例では一次的にドリフト量が変化すると仮定して
いるので、第６図に示す如く、今例えは時刻ｔｂ時にΩ
ｂのドリフトがあった場合、時刻ｔと角速度Ωは次式で
示される。

Ω＝Ωｂ／１ｂｔ（６） 従−〕で、ｔｈ時の誤差量θ％（は、 ０Ｍ　＝ｆΩｄｔ−ｆｇ町ｔｄｔ ｔｔ） 一±・Ωｌ〕・ｔｂ　　　　（７） と表わせる（第７図参照）。

〜方、例えば第４図に示す如く、ドリフト量を定数Ωｂ
として近似した方がよい場合、ｔｂ時の誤差量θＭは、 θＭ＝Ｊ’Ωｄｔ−Ωｂ−ｔ−Ωｂｔｂ　　　（８）と
表わせる（第５図参照）。

従って、使用するジャイロセンサのドリフト特性によっ
て適宜誤差量θＭの算出方法を変えれはよいことになる
。

なお、本実施例では車両のヨー軸回りの角速度Ωを検出
することにより方位θの検出を行なったが、ピッチ軸、
ロール軸回りの角速度を検出することによっても方位θ
の検出は可能である。

本実施例装置は、上記の如く、車両停止時ドリフト補正
がなされると、前回補正時からのドリフト変化量と、そ
の間の経過時間に基づいて、その間に発生していた検出
方位の誤差量を算出し、この誤差量をそのときの検出方
位から減算することによって検出方位の補正をしている
。

このため、長時間ジャイロセンサから出力さイする角速
度情報に基づいて方位検出を続けても、誤差の累積を防
ぐことができ、精度よく方位検出を行なうことができる
。

また、本実施例装置は積分航法により現在位置を算出す
るナビゲーションシステム等に利用されるが、方位検出
を正確に行なうことができるので、精度よく現在位置の
算出を行なうことができることになる。

なお、本実施例においては、初期処理によって初期方位
θを設定し、この初期方位θに逐次前られる角速度情報
を積分加算し、これにより絶対方位としての走行方位θ
を算出するよう構成［７たか、例えば、車両の相対的な
方位変化量を測定できれば（・分な場合には、上記の如
き初期処理は必要でない。

例えば、本出願人は先に特願昭６：３−４７１８９１彊
こおいて、周囲の磁場環境の影響を全く受けず相対的方
位変化量を正確に検出できるジャイロセンサと、周囲の
磁場環境の影響は受けるが絶対方位の検出ができる地磁
気方位センサを組み合わせることにより走行方位を検出
する車両用方位旧を提案したが、この場合、ジャイロセ
ンサでは相対方位変化量だけ正確に検出てきれはよいの
で、上記の如き初期処理は必要でない。そして、この秤
方位旧に本実施例の如き装置を搭載する乏、さらに精度
よく走行方位の検出ができることになる。

（発明の効果） 本発明に係る車両の角度変化量検出装置は、上記の如く
、新しくドリフ）・量が検出されると、前回検出時から
のドリフ１〜変化量および前回検出時からの経過時間に
基づき、前回検出時からのドリフ）・に起因する角度変
化の誤差量を算出する吉ともに、この誤差量に基づき現
在の角度変化ｆｆｌを補正するよう構成したので、いっ
たんドリフト補正されてから次にドリフ！・補正される
までのドリフトの影響を完全に排除することができ、精
度よく車両の角度変化量を検出することができる等の効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明の基
本構成を示すブロック図、第３図はドリフト特性説明図
、第４図はドリフｌ−量が一定の場合のドリフト特性説
明図、第５図は第４図に示ずドリフト特性がある場合の
方位誤差量説明図、第６図はドリフト量が時間に比例し
て増大する場合のドリフト特性説明図、第７図は第６図
に示ずドリフト特性がある場合の方位誤差量説明図、第
８図および第９図は従来例におけるドリフＩ・補正説明
図、第１０図は従来例における方位誤差量説明図、第１
−１図〜第１３図は本実施例におけるドリフト補正作用
説明図、第１４図は本実施例によ−）で走行方位が補正
される場合の模式図、第１５図および第１−６図は本実
施例の処理手順を示すフローヂャートである。 １・・・ジャイロセンサ ２・・・車速センサ ３・・・Ａ／Ｄコンバータ ４・・・ＣＰＵ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．ジャイロセンサにより車両の角速度を検出する角速
   度検出手段と、 車両の停止状態を検出する車両停止検出手段と、上記車
   両停止検出手段により車両の停止状態が検出されると、
   そのとき上記角速度検出手段により検出される角速度よ
   りジャイロセンサのドリフト量を検出するドリフト量検
   出手段と、 車両走行中、上記角速度検出手段によって検出される角
   速度から上記ドリフト量検出手段によって検出される前
   回停止時のドリフト量を逐次減算する角速度補正手段と
   、 上記角速度補正手段によって補正された角速度を積分す
   ることにより車両の角度変化量を演算する角度変化量演
   算手段と、 前回車両停止時から今回車両停止時までの経過時間を算
   出する経過時間算出手段と、 前回車両停止時のドリフト量と今回車両停止時のドリフ
   ト量の差を算出するドリフト変化量算出手段と、 上記経過時間算出手段およびドリフト変化量算出手段に
   よって算出された前回停止時から今回停止時までの経過
   時間およびドリフト変化量に基づき、前回停止時から今
   回停止時までのドリフトに起因する角度変化の誤差量を
   演算する誤差量演算手段と、 上記誤差量演算手段によって演算された誤差量を角度変
   化量演算手段によって演算された現在の角度変化量から
   減算することにより角度変化量を補正する角度変化量補
   正手段と、 を備えることを特徴とする車両の角度変化量検出装置。