JPH03221810A - オフセット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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は旋回角速度センサ（例えば、光フアイバジャイ
ロ、機械式ジャイロ、振動ジャイロ、ガスレートジャイ
ロ）のオフセットを補正するオフセット補正機能を有す
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が提案されている。

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＝００＋Δθ で算出する方式である。θ０は１つ前のサンプリング時
点で求めた方位である。

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、Δノの東西方向成分ΔＸ（−Δ
４ｘｃｏｓθ）および南北方向成分Δｙ（−ΔＪＸＳｉ
ｎθ）を、従前の車両位置データ（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。

ところが、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があ
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。

したがって、正確なオフセット値を求め、検出方位を補
正する必要がある。そこで、車両か信号等で停止してい
ると、旋回角速度センサの出力にはオフセット分のみ現
れることを利用して、走行中のデータから上記オフセッ
ト分を差し引く方式が考えられている。このように停止
中の旋回角速度センサの出力を利用してオフセットを補
正する装置は種々提案されている（例えば本出願人によ
る特願昭６３−２４５７Ｈ号明細書参照）。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、旋回角速度センサのオフセットは、停止
中、走行中にかかわらす温度や温度の変動により変動（
ドリフト）するという性質を持つ。

したかって、車両停止中に測定したオフセット値が、発
進後ドリフトにより変化していき、この結果求められた
方位に誤差が生じる。

車両発進後次の停止までの時間が短ければドリフトが小
さいうちに再度補正を行えばよいが、車両の発進と次の
停止との間が長ければオフセットの補正をする機会がな
く、ドリフトが大きなものになってしまう。

本発明の目的は、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、方位検出に使用す
る旋回角速度センサのオフセット値を移動体の走行中で
も正確に補正することができるオフセット補正機能を有
する方位検出装置を提供することにある。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を遠戚するための本発明の、オフセット補正
機能を有する方位検出装置は、第１図に示すように、旋
回角速度センサー１と、旋回角速度センサの温度を測定
する温度測定手段１２と、旋回角速度センサのオフセッ
ト値を温度の関数ｏ　（Ｔ）として記憶しているメモリ
ー３と、旋回角速度センサの温度を読み込みメモリー３
に記憶された当該温度に対応するオフセット値から旋回
角速度センサの出力を補正するオフセット補正手段１４
と、オフセット補正手段１４より出力される補正された
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１５とを有するものである。

く作用〉 移動体の方位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Δθとすると、オフセットを含めた
形で次のように表わされる。

θ−θ０＋Δθ＋ｏ　（Ｔ） ここに、θ０は前回求めた方位、ｏ（Ｔ）はオフセット
値であり温度とともに変化する。

本発明によれば、オフセット値ｏ　（Ｔ）を、旋回角速
度センサの温度Ｔの関数として予め記憶し、温度測定手
段１２で求めた旋回角速度センサの温度に対応するオフ
セット値ｏ　（Ｔ）を移動体の走行中、停止中にかかわ
らず随時読出し、この読出した値を用いて補正する。

この補正された値は、方位判定手段１５に供給され、移
動体の方位が算出される。

このようにして、リアルタイムでオフセットのドリフト
分まで含めた補正を行うことができるので、より正確な
移動体の方位を検出することができる。

〈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だけに用
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速センサ４１（このセ
ンサは、距離センサどして利用される。）・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
読み取る光フアイバジャイロ、ピエゾエレクトリック素
子の片持ちば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。）、 ・ジャイロ４３の温度を測定する熱電対４５、・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、車速センサ４
１のデータと合わせて車両の現在位置を求めバッファメ
モリ３に格納するロケータ１、 ・ロケータ１に例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イスプレィ７
に表示させるとともに、キーボード８とのインターフェ
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４２
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。

オフセラＩ・メモリ２１には、予めジャイロ４３を恒温
槽で温度試験し、その時のジャイロ４３のオフセット値
そのものを、第１表のように、温度との関連でテーブル
に記憶しておく。

第１表 上記テーブルを使えば、走行中随時テーブルを検索して
、オフセット値を決定することかできる。

上記道路地図メモリ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、ＤＡＴ等が使用可能である。

上記デイスプレィ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。

　０ 上記ナビゲーション・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成され、デイスプレィ
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。

上記の構成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に取り込んだ各セ
ンサの出力データに基づいて、車両の位置をデイスプレ
ィ７上に地図とともに表示しているが、その表示中も一
定時間ごとの割り込みにより各センサの出力データを取
り込み、車両位置を更新するようにしている。この割り
込み時の車両位置検出フローを第３図に示す。なお、こ
の割り込みは、車両の走行距離出力データを基にして求
まる一定の走行距離ごとに行ってもよい。

上記一定時間または一定走行距離の長さは、使用される
ジャイロの種類や地磁気センサの性能等により適宜設定
される。

まず、ステップ■において、ジャイロ４３の出力データ
ΔθＧと地磁気センサ４２の出力データ１ をθＨを取り込む。

次にジャイロ４３の出力データΔθ６のオフセットを求
める。そのため、まず、熱電対４５の温度を読み込む（
ステップ■）。次に、オフセットメモリ２１から、温度
に応じたオフセット値を読み出す（ステップ■）。

もし、熱電対４５で測定した温度が上記テーブルの温度
にないときは、次式に従ってオフセット値を補間するこ
とができる。

Ｔｋ−Ｔｋ−１ ＋　ｏ　（Ｔｋ−１）　　　　　　　　　　・・・■な
お、メモリに余裕があるならば、もっと細かな温度ごと
に上記テーブルを作れば、■式のような直線で内挿する
方法を使わなくとも、直接オフセット値を得ることがで
きる。

また、オフセットの変化か温度に対して単純な直線に近
い形で変化するものならば、第１表のテーブルの温度の
数をもっと減らして粗いテーブルとしてもよい。この時
、■式を使って内挿してい２ けばよい。

上記■式は、変動率 が分かれば計算できるので、第１表に代えて変動率α（
Ｔｋ）を予め計算した第２表を作っておいてもよい。

ロケータ１は、読出したオフセット値を用いて、ジャイ
ロ４３の出力データΔθ０から減算することによりジャ
イロ４３の出力データΔθＧを補正する（ステップ■）
。

そして、補正された出力データΔθＧを用いて３ 現在方位をθＧ求め（ステップ■）、地磁気センサ４２
の出力データをθＨと比較し、信頼性の高い方のデータ
を選択する。

この選択をするには、例えば、■特開昭６０−↓２２３
１１号公報に開示されるように、通常は地磁気センサを
使用し、指定時間内の地磁気センサの変分が設定値以上
、かつ角速度センサの変分が設定値以下のとき角速度セ
ンサのデータを採用してもよいし、また、■過去のジャ
イロ４３の出力データ、地磁気センサ４２の出力データ
の分散値をそれぞれ求め、ばらつきの少ない方のデータ
により重い係数をかけることにより重み付は平均をとっ
てもよい。

そして、上記のようにして求めた方位データと、車速セ
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（ステップ■）。

勿論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ツプマツチング方式を採
用してもよい（特開昭６３−４ １４８１１５号公報参照〕。

オフセットｏ　（Ｔ）は旋回角速度センサの種類によっ
て異なるので、上記オフセット補正法の利点は、旋回角
速度センサの種類に応じたオフセットを実測し、オフセ
ットメモリ２１に記憶することによって方位を正確に補
正できることにある。

以上、実施例に基づいて本発明のオフセット補正機能を
有する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く、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。

〈発明の効果〉 以上のように、本発明によれば、オフセット値ｏ　（Ｔ
）を旋回角速度センサの温度Ｔの関数として記憶し、実
測した旋回角速度センサの温度に対応するオフセット値
を随時読出し、この読出した値を用いてオフセット補正
をすることにより、オフセットのドリフト分まで含めた
補正をリアルタイムで行うことができるので、より正確
な移動体の方位を求めることができる。

５

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明のオフセット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
検出手順を示すフローチャート、第４図は角速度検出出
力の瞬時変化を示すグラフである。 １・・・ロケータ、１１・・旋回角速度センサ、１２・
・・温度測定手段、１３・・・メモリ、１４・・・オフ
セット補正手段、

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、 旋回角速度センサの温度を測定する温度測定手段と、 旋回角速度センサのオフセット値を温度Ｔの関数α（Ｔ
   ）として記憶しているメモリと、旋回角速度センサの温
   度を読み込み、メモリに記憶された当該温度に対応する
   オフセット値から旋回角速度センサの出力を補正するオ
   フセット補正手段と、 補正された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
   検出する方位判定手段とを有することを特徴とするオフ
   セット補正機能を有する方位検出装置。 ２、上記メモリが、オフセットの温度変動率を温度Ｔの
   関数α（Ｔ）として記憶し、オフセット補正手段が、前
   回のオフセット値とメモリに記憶された温度変動率とか
   ら旋回角速度センサの出力を補正するものである請求項
   １記載のオフセット補正機能を有する方位検出装置。