JPH03209123A - 方位補正機能を有する方位検出装置 - 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】 く産業上の利用分野〉 本発明は旋回角速度センサ（例えば、光ファイバジャイ
ロ、機械式ジャイロ、振動ジャイロ、ガスレートジャイ
ロ）により得られた方位データを補正する方位補正機能
を有する方位検出装置に関するものである。

〈従来の技術〉 従来から、道路交通網の任意の箇所を走行している車両
、あるいは航空路を航行する航空機、海路を航行する船
舶等（以下「車両」を想定して説明を進める。車両の「
走行」、航空機の「航行」、船舶の「航行」をまとめて
いうときは「走行」という）の方位を検出する装置とし
て、旋回角速度センサと、旋回角速度センサからの出力
信号に必要な処理を施す処理装置とを具備し、車両の走
行に伴なって生ずる方位変化量（角速度）Δθを用いて
車両の現在方位データを得るものか提案されている。

この装置に採用される方式は、角速度データΔθに基づ
いて、車両の現在方位θを θ陶θ０＋Δθ て算出する方式である。θ０は１つ前のサンプリング時
点て求めた方位である。

この方位データθと、別途求められる車両の進行距離デ
ータΔノとに基づいて、Δｌの東西方向成分ΔＸ（一Δ
ＪＸＣＯＳθ）および南北方向戊分Δｙ（一ΔＪＸｓｉ
ｎθ）を、従前の車両位置デタ（Ｐｘ’，　　Ｐｙ’）
に加算することにより、現在の車両位置データ（Ｐｘ．
Ｐｙ）を求めることができるので、上記方位検出装置は
、車両の位置検出に利用されている。

なお、実際には、旋回角速度センサの出力はディジタル
値であり、これをＡ／Ｄ変換器によりＡ／Ｄ変換して、
コンピュータに供給し、コンピュータによりディジタル
値を読出して旋回角度を求めている。さらに、地磁気方
位センサを用いて絶対方位を求め、上記旋回角速度セン
サの出力より得た方位データと比較処理し、より信頼度
の高い方位データを得るようにしているものもある。

ところで、旋回角速度センサでは、直線走行中でセンサ
出力がＯであるべき時でも、温度や湿度の影響を受けて
幾らかの出力（オフセット）が発生するという傾向かあ
る。このオフセット出力は、累積するという性質を有す
るので、実際の走行方向からずれた方向を検知してしま
うことになる。

そこで、角速度センサの出力のオフセット補正を行う必
要があるが、このオフセット補正をするに当たって、走
行距離センサが停止を示した期間中オフセットデータを
求め、その間の平均をとることにより、次の走行以後の
旋回角速度センサの出力をオフセット補正する方法がよ
く知られている。

この方法によれば、車両が停止している間のデータに基
づき角速度出力のオフセットを補正することはできるの
で、続く走行における方位データの正確性はある程度保
証される、 〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、上記の技術では、方位データに含まれる、停止
中のオフセット分からの寄与をどう扱うかについては触
れていない。もし、何ら手段を講しない場合には、車両
が停止している間にオフセットか発生し、それが累積し
て方位データに足し込まれていくことになる。よって、
信号待ち等の停車時には実際に角速度信号が出ていない
はずの時でもオフセット値か刻々累積され、計算により
求めた現在方位が実際の方位とずれてしまう。停車時間
の割合の多い市街地の走行では、この問題はさらに大き
くなる。

停止中のオフセット分か方位に大きく影響することは、
例えば、停車時間を５０ｓｅｃ、オフセットを０　．　
　５　６ｅｇ／ｓｅｃとすると、その方位積ｘｉは２５
°という大きな値になることからも明らかである。

そのため、車両の停止中には角度の演算を中止する提案
がなされている（特公昭５８−３９３６０号公報参照）
。

しかし、停車中に角度の演算を中止する上記公報の技術
にも以下の問題がある。

すなわち、停車中、方位演算を中止すれば、立体駐車場
等で車両が回転することがあると以後の方位データは大
きく狂ってしまう。したがって、上記公報のように走行
距離センサの出力が０となったことを条件として演算を
中止し角度への足し込みをやめる、という処理をするの
は実際的でないといえる。

そこで、本件出願では、旋回角速度センサの出力データ
を取り込み、その値と、過去の検出方位から移動体の現
在の方位を算出する方位検出装置において、車両が停止
しているときに積算された方位データを補正し、もって
、より正確な方位を検出することかできる方位補正機能
を有する方位検出装置を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための本発明の方位補正機能を有
する方位検出装置は、第１図に示すように、旋回角速度
センサ１１と、停止判断手段１２と、停止判断手段１２
が停止を示した後、次の走行時までに収集された旋回角
速度センサ出力データに基づいて旋回角速度センサ出力
のオフセッを求めるオフセット算出手段１４と、旋回角
速０センサの出力から移動体の角速度Δθを求め、これ
に基づき移動体の現在の推定方位θを求めるノ位判定手
段１５と、オフセット算出手段１４にｊり求められたオ
フセット値を移動体の停止時間］積分することにより得
られる方位を用いて、上ｓｉ方位判定手段１５から求め
られた推定方位θを神正する方位補正手段１６とを有す
る。

く作用〉 停止していた移動体が走行を再開する時の方代θは、旋
回角速度センサの出力から求められる角速度データをΔ
θとすると、オフセットを考慮しなければ次のように表
わされる。

θ　一　θｏ＋ｆ　Δ　θｄｉ ここに、θ０は停止直後の方位である。

一方、移動体の停止中のオフセット０（ｔ）による方位
変化は、 ｊ Ｏ （ｔａｃｉｔ であるので、これを考慮してθを補正すると、補正後の
θ′は次のように表わされる。

θ′　一〇−ｆ　ｏ　（ｔ）ｄｔ 本発明によれば、停止中の旋回角速度センサ１１の出力
データに基づいて旋回角速度センサ出力のオフセットを
求めて停止時間で積分し、これにより得られる方位を、
方位判定手段１５で求められた移動体の現在の推定方位
θから減算し、方位を補正することができる。

く実施例〉 以下実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第２図は、本発明の方位検出装置を車両の位置検出装置
に適用した実施例を示すブロック図である。しかし、本
発明の方位検出装置は必ずしも車両の位置検出たけに用
いられるのではなく、航空機、船舶の方位検出にも用い
ることができることを予め断っておく。

車両の位置検出装置は、 ・左右両輪の回転数を検出する車輪速センサ４１（この
センサは、距離センサとして利用される。

・地磁気センサ４２、 ・ジャイロ４３（旋回角速度を干渉光の位相変化として
読み取る光ファイバジャイロ、ビエゾエレクトリック素
子の片持ちぼり振動技術を利用して旋回角速度を検出す
る振動ジャイロ、機械式ジャイロ等から選ばれたもの。

旋回角速度センサとして利用される。）、 ・道路地図データを格納した道路地図メモリ２、・ジャ
イロ４３、地磁気センサ４２により検出された出力デー
タに基づいて車両の推定方位を算出するとともに、車輪
速センサ４１のデータと合わせて車両の現在位置を求め
メモリ３に格納するロケータ１、 ・ロケータ１に付属しているオフセットメモリ２１、 ・読出した車両現在位置を地図に重ねてディスブレイ７
に表示させるとともに、キーボード８とのインターフエ
イスをとるナビゲーションコントローラ５ とから構成されている。

上記ロケータ１は、例えば、車輪速センサ４１からの出
力パルス信号の数をカウンタでカウントすることにより
車輪の回転数を得、カウンタから出力されるカウント出
力データに対して、乗算器により１カウント当りの距離
を示す所定の定数を乗算することにより単位時間当りの
走行距離出力データを算出するとともに、ジャイロ４３
から車両方位の相対変化を求め、これと地磁気センサ４
２の絶対方位出力データとから車両の方位出力データを
算出するものである。また、ロケータ１は、本発明に従
って車両停止中のジャイロ４３のオフセットを求め、こ
れを車両の停止時間で積分することにより得られる方位
を用いて、上記車両の方位出力データを補正する機能を
も有している。

バッファメモリ２１は、ジャイロ４３の出力データを格
納するものである。

１−、記道路地図メモリ２は、所定範囲にわたる道路地
図データが予め格納されているものであり、半導体メモ
リ、カセットテープ、ＣＤ−ＲＯＭ，ＩＣメモリ、ＤＡ
Ｔ等が使用可能である。

上記ディスプレイ７はＣＲＴ，液晶表示器等を使用し，
て、車両走行中の道路地図と車両方位とを表示するもの
である。

１記ナビゲーション・コントローラ５は、図形処理プロ
セッサ、画像処理メモリ等から構戊され、ディスプレイ
７上における地図の検索、縮尺切り替え、スクロール、
車両の現在方位の表示等を行わせる。

上９記の構戊の装置による車両方位検出手順について説
明する。車両走行中は、上記ロケータ１に取り込んた各
センサの出力データに基ついて、車両の方位、位置をデ
ィスプレイ７上に地図とともに表示しているが、その表
示中も、車両の移動中、停止中にかかわらず、一定時間
ごとにジャイロ４３の出力データ等を取り込み、車両の
方位および位置を更新するようにしている。この方位お
よび位置の更新手順中に割り込みで処理される車両方位
補正フローを第３図に示す。なお、この割り込みは、ジ
ャイロ４３の出力データを１個取り込む度に行なわれる
。

まず、ステップ■において、車輪速センサ４１のパルス
出力から車両が停止中がどうか判定される。

停止中であれば、ステップ■において移動体停止直後の
一定時間Ｔａの経過を待つ。この時間Ｔａか経過するま
でに得られるジャイロ４３の出力データは利用されるこ
とはない。車両か完全に停止する直前には、車両か少し
動いているのに車輪速センサ４１の出力が０であること
かあるからてある。

時間Ｔａの経過後、ハブファメモリ２１にデータを格納
する回数を示すカウンタＣをＯとおく（ステップ■）。

そして、ジャイロ４３の出力データΔθを、バッファメ
モリ２１に格納する（ステップ■）。このメモリは、Ｆ
ＩＦＯメモリから構成されており、メモリに格納したデ
ータが一杯になると、一番最初に入れたデータから溢れ
出る仕組みになっている。メモリの容量は（ジャイロ４
３のサンプリング時間）×（記憶個数）−（移動体発進
直前の一定時間Ｔｂ）となるように選ばれている。

ステノブ■ではバッファメモリ２１がオーバーフローす
るまで待つ。オーバーフローすると、溢ねた値を、車両
停止から時間Ｔａ経過した時点での方位θに累積してい
く（ステップ■）。すなわち、 Ｓ−　　Σ　　Δ　θ　＋　θ Ｔａ＜丁 これとともに、カウンタＣを１だけ増やす（ステップ■
）。

以」二のようにして、車両停止して時間Ｔａ経過後のシ
ャイロ４３のデータをＳに累積していくことかできる。

したかって、積算値Ｓは、車両か完全に停止している時
のジャイロ４３のオフセット値を時間的に積分した値、
すなわち、方位誤差を表わす。

そこで、次に車両が発進すると、この積算値Ｓを使って
方位を補正する。

まず、車輪速センサ４１のパルス出力から車両か動き出
したことを検出すると、ステップ■からステップ■に進
む。ステップ■ではスウンタＣが所定値Ｃｏを超えてい
るかどうか判定する。Ｃが少なくて所定値ＣＯを超えて
いない場合、包囲を補正するのに足りるだけの信頼のあ
るデータ数が得られていないと見なし、バッファメモリ
をクリアして（ステップ■′）割り込み前に戻る。

所定値Ｃｏを超えていれば、ステップ■に進む。

ハッファメモリ２１には、時間Ｔｂに相当する個数分の
データが残っているが、このデータは使用しない。車輪
速センサ４〕のパルス出力が現れる直前には、車両はじ
わじわ動いていると考えられるので、ハッファメモリに
残っているデータを使って方位の補正をすると、オフセ
ット分のみならず、実走行データが誤って差し引かれる
虞れかあるからである。このデータはバッファメモリ２
１をクリアすることにより捨て去る。

ステップ［株］では、ステップ■以下のブランチにくる
のが初めてかどうかをフラグを立てること等により判断
し、初めてならば、得られた累積値Ｓを、推定方位から
差し引くことにより、補正を行う（ステップ■）。これ
によって、車両完全停止中のオフセット出力による方位
検出誤差を補正することができる。

さらにステップ＠において、車両完全停止中のオフセッ
ト出力の平均値Ｓ／Ｃを求める。そして、以後のジャイ
ロ４３の出力データから平均値Ｓ／Ｃを差し引くことに
よりオフセット補正を行う。

ステップ■以下のブランチにくるのが二回目以後であれ
ば、オフセット出力による方位の補正は行わない。方位
Ｓは既に積算済みの量なので、２度以上補正すると重複
補正することになるからである。

しかし、ステップ０における補正は、データが得られる
度に行う。

以上のようにして、車両再発進時の方位補正、車両再発
進後のオフセット補正を行うことがてきる。

さらに、地磁気センサ４１のデータを併用してもよいこ
と、求めた方位データと、車輪速センサ４１の出力から
求めた走行距離データとから車両の現在位置を算出する
こと、この時に道路地図データと比較し、道路地図デー
タとの相関度を評価して車両の推定方位を補正し、車両
の現在方位を道路上に設定するマップマッチング方式を
採用してもよい（特開昭１３３−　１４１１１１１５号
公報参照）こと等は従来行なわれている技術なので、説
明を省略する。

以上、実施例に基づいて本発明の方位検出装置を説明し
てきたが、本発明は上記実施例に限るものではない。例
えば、走行距離センサ１２として車輪速センサを用いな
いで、車両の動きを直接検知する加速度センサを使えば
、バッファメモリ２１としてＦＩＦＯメモリでなく通常
のメモリを使用することも可能となる。その他、本発明
の要旨を変更しない範囲内において種々の設計変更を施
すことが可能である。

く発明の効果〉 以上のように、本発明の方位補正機能を有する方位検出
装置によれば、停止中の旋回角速度センサの出力データ
に基づいて旋回角速度センサ出力のオフセットを求めて
停止時間で積分し、これにより得られる方位を、方位判
定手段で求められた移動体の現在の推定方位θから減算
する。

このことによって、移動体の停止中に、オフセットに起
因して検出方位が真の方位からずれていくという事態を
防止することができるので、より正確な方位検出が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方位補正機能を有する方位検出装置を
示す機能ブロック図、 第２図は本発明の方位検出装置を組み入れた位置検出装
置のハードウェア構成を示すブロック図、第３図は方位
補正手順を示すフローチャートである。 １・・・ロケータ、１１・・・旋回角速度センサ、１２
・・・停止判断手段、１４・・・オフセット算出手段、
１５・・・方位判定手段、１６・・・方位補正手段、２
１・・・バッファメモリ、４１・・・車輪速センサ、４
２・・・ジャイロ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、旋回角速度センサの出力から求められる方位データ
   を取り込み、その値と過去の推定方位とから移動体の現
   在の推定方位を求める方位検出装置において、 旋回角速度センサと、移動体の停止を判断 する停止判断手段と、停止判断手段が移動体の停止を示
   した後から次の走行時までの旋回角速度センサ出力デー
   タに基づいて旋回角速度センサ出力のオフセットを求め
   るオフセット算出手段と、旋回角速度センサの出力から
   移動体の角速度Δθを求め、これに基づき移動体の現在
   の推定方位θを求める方位判定手段と、オフセット算出
   手段により求められたオフセット値を移動体の停止時間
   で積分することにより得られる方位を用いて、上記方位
   判定手段から求められた推定方位θを補正する方位補正
   手段とを含むことを特徴とする方位補正機能を有する方
   位検出装置。