JPH03285110A - 角速度計測装置 - Google Patents

角速度計測装置

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JPH03285110A
JPH03285110A JP8700890A JP8700890A JPH03285110A JP H03285110 A JPH03285110 A JP H03285110A JP 8700890 A JP8700890 A JP 8700890A JP 8700890 A JP8700890 A JP 8700890A JP H03285110 A JPH03285110 A JP H03285110A
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sensor
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寛展 有吉
Akira Iwasaki
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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〕 本発明は角速度センサ自体からのデータにより角速度デ
ータのオフセット電圧を補正するようにした角速度計測
装置に関する。
〔従来技術〕
車両の現在地を車室内のデイスプレィ装置に表示し、目
的地までの誘導を図るlit載用航法装置は、衛星や位
置標識となるビーコン等から送られてくる電波を外部位
置情報として現在地を特定する電波航法と、車両の走行
軌跡から現在地を推定する慣性航法のいずれかを利用し
ている。一般に、慣性航法では、車速センサと方位セン
サとから得られる単位ベクトルを逐次継ぎ合わせること
で車両の走行軌跡を導き出すため、航法精度の良し悪し
は車速セン号に比べて検出精度に難のある方位セン号の
精度に懸かっている。
ところで、車載用航法装置に用いられる方位セン号とし
ては、地球を南北に走る地磁気の水平成分を利用する地
磁気センサや、操舵輪の操舵角度をもとに車両の進行方
向を検出する操舵センサ、さらに、時間積分値が車両の
方位角度に相当する角速度を検出する角速度センサ等が
よく用いられる。
角速度センサの角速度データJと角速度にωとの関係は
、一般に第11図に実線で示すように、比例関係式 で表されるが、角速度センサの動作基準点は周囲温度の
影響でドリフトしやすく、ドリフトによりオフセット電
圧Joが生ずると、角速度データJと角速度にωとの関
係は真の角速度にωにオフセット電圧Joが重畳され第
11図に二点鎖線で示すように、 J=k ω+J0 で表される。このオフセット電圧JOは常に一定値をと
るとは限らず、外部環境に応じて不規則に変化する。こ
のため、オフセット電圧Joを補正せずに放置しておく
と、車両が停止しているにもかかわらず角速度データJ
が変化したり、反対に車両が旋回しているにもかかわら
ず角速度データJが変化しないといった検出誤りが生じ
、この角速度データJを取り込んだ演算装置の演算に誤
差を生し、正確な現在地推定ができなくなるという課題
がある。
本発明は上記実情に鑑みて創案されたものであって、角
速度セン号自体のデータからオフセット電圧の補正を行
うことにより、オフセット電圧に変動が生じても正確な
現在地推定ができる角速度計測装置を提供しようとする
ものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上記目的を達成するために、真値に重畳するオ
フセット電圧が経時変化する角速度上ンサと、角速度セ
ンサにより得られた角速度データに基づいて車両の進行
方位を検出する演算装置とからなり、演算装置は、角速
度データの大小2種類の移動平均値が一定範囲内である
ときを直進走行又は停止と判断し、その際のデータをオ
フセット電圧として更新する構成とした。
また、前記演算装置に距離データを入力する距離センサ
を有し、演算装置は距離データから前記補正時のオフセ
ット電圧が停止時のものか走行時のものかを判断し、停
止時のオフセット電圧と判断された際にはその停止時間
を保持し、以後の走行時に検出したオフセ・ノド電圧が
、角速度センサのオフセット電圧の単位時間当たりの許
容最大変化量に上記停止時間を現在時間から引いた時間
を掛け算して得られた値(最大変動値)より大きいか小
さいかを比較し、大きい場合にはオフセット電圧を更新
しない構成とすることが好ましい。
〔実施例〕
本発明を図面に示す一実施例に基づいて説明する。
第1図はブロック図で示す全体構成図、第2図乃至第4
図はそれぞれ平滑化点数を異にして示した角速度センサ
の出力データ図、第5図はリングバッファに格納する2
つのデータの位相合わせの説明図、第6図は演算装置の
動作手順を示すフローチャートである。
角速度計測装置1は角速度センサ2、センサアンプ3、
A/D変換器3及びA/D変換された角速度データ取り
込んで車両の角速度を演算する演算装置5から構成され
る。
第2図乃至第4図は上記角速度センサ2の出力データを
示すが、まず、第2図は平滑化点数1であり、車両の振
動を含みデータにばらつきが見られる。一方、第3図、
第4図は単純移動平均法を用いて得たものでそれぞれ平
滑化点数11.101であり、データのばらつきが少な
く車両の真の挙動を示すデータDI D2となっている
。そして、第2図乃至第4図にAで示されている部分が
車両の直進走行又は停止と判断される箇所であり、デー
タDI、D2の変動が少なく一定の範囲a内に納まって
いるのに反し、Bで示される部分は車両旋回と判断され
る箇所であり、データD1、D2の変動が激しく一定範
囲a外となっている。そして、データD1、D2の直進
走行又は停止と判断される部分へ〇角速度データにより
オフセット電圧を更新するものである。
また、第5図は移動平均法により得られリングバッファ
内に格納されたデータD1.2の位相合わせの説明図で
あり、データD2をデータD1が格納されるリングバッ
ファ1の時間的な中心位置から前後5個ずつ、111個
リングバッファ2に取り込むようにしている。
次に上記構成からなる本発明の詳細な説明する。
角速度センサ2から出力されるアナログデータはセンサ
アンプ3を介して一定時間毎にA/D変換器4に入力し
てディジタル値に変換される。そして、ディジタル値に
変換されたデータは演算装置5に入力されて角速度が算
出されて出力される。
そして、車両が旋回しているときには、角速度セン+2
のデータD1、D2は変動が大きく一方又は双方が一定
範囲a内から外れるが、車両が直進走行又は停止したと
き・には、データD1、D2とも一定範囲a内に納まり
、この一定範囲a内のときはA/D変換s4に入力され
る角速度センサ2の出力データはオフセット電圧そのも
のしか出力されないので、A/D変換器4の出力もオフ
セット電圧そのものとなり、演算装置5により演算され
る角速度データもオフセット電圧そのものとなる。この
直進走行時又は停止時に単純移動平均法により得られる
平滑化点数がそれぞれ101.11の大小2つのデータ
D1、D2をリングバッファ1.2に順次格納し、この
2つのデータD1、D2を比較して両データDI、D2
が一定範囲aにある場合を直進走行時又は停止時と判断
し、定範囲aを外れた場合は旋回時と判断する。そして
、直進走行時又は停止時と判断されたときの角速度デー
タはオフセット電圧そのものであるので、この直進走行
時又は停止時の角速度データにより角速度センサ2のオ
フセット電圧を更新する。
次に第6図に示すフローチャートに基づいて演算装置5
の動作手順を説明する。
角速度センサ2から出力される角速度データは一定時間
毎に、センサアンプ3、A/D変換器4を通して演算装
置5に取り込まれる(ステップ101)、取り込まれた
データは、まず、リングバッファlにA(固、例えば1
01(固のデータD1として格納される(ステップ10
2)。次に、リングバッファ1に格納されたデータD1
の平均値を求め、そのデータをリングバッファ2にBf
l!、例えば100(固格納する(ステップ103)、
そして、リングバッファlのデータと第5図に示すよう
に位相を合わせたデータD2を0個、例えば11個求め
、そのデータをリングバッファ3にD(Il!、例えば
100個格納する(ステップ104)。次に、ステップ
103.104で格納されたB個(100個)とD個(
100個)との最大値と最小値との差を算出する(ステ
ップ105)。そして、リングバッファ2.3に順次格
納されていくデータの最大値と最小値との差が連続して
一定範囲a内にあるかいなかが判断され、一定範囲a内
のときはリングバッファ3に格納されたD個(100個
)のデータの平均値を加算しその数をカウントすること
によりオフセット電圧を更新した後(ステ7ブl06a
)そのルーチンを終了させ、一定範囲a内でないときは
リングバッファ3に格納されたD個(100個)のデー
タの平均値を求め、その値をオフセット電圧として更新
した後(ステップ106b)そのルーチンを終了させる
(ステップ106)。
第7図乃至第10図は他の実施例を示すものである。こ
のものは、演算装置5に距離センサ6のデータを取り込
んで車両の停止を判定し、上記実施例のデータの精度を
より一層向上させるものである。このものは、オフセッ
ト電圧を更新するには停止時がもっとも信頼性が高いこ
とに加え、角速度センサ2のオフセット電圧は時間の経
過により許容範囲以上に変化すると精度が悪化すること
から、単位時間あたりの最大変化量Mを規格化している
ことを考慮したものである。すなわち、角速度センサ2
のオフセット電圧Joは第8図に示すように時間の経過
につれて更新幅が次第に広がる特性を有するが、単位時
間当たりの許容される最大変化量Mを越えると精度が悪
化するからである、このものでは、走行中には距離セン
サ6から距離データ(パルス)が出力される毎に、演算
装置5に取り込まれるが、停止中には距離センサ6から
の距離データが出力されないので、距離データが取り込
まれなかったときに演算装置5は車両が停止と判断し、
そのときの時間を停止時間STとして保持する。そして
、この停止時間STを現在時Tから引き算し、引き算し
て得られた時間に最大変化量Mを掛け算してオフセット
電圧の許容変動量すを求め、この許容変動量すと現在時
Tに検出されたオフセット電圧との大小を比較する。
そして、許容変動量すより現在時Tのオフセット電圧が
大きい場合には、現在時Tに検出されたオフセット電圧
での更新を取り止める。
次に、上記第2実施例の演算装置3の動作手順を第9図
及び第10図に示すフローチャートに基づいて説明する
演算装置5では距離センサ6から距離データ(パルス)
が入力される毎に第9図のルーチンが実行され、前回入
力したパルスとの時間の間隔を測定する(ステップ20
1)、そして、パルス間隔がA秒以上であるかいなか、
すなわち、車両が停止しているかいなかを判断し、パル
ス間隔がA秒以上でないときはそのルーチンを終了させ
る一方、パルス間隔がA秒以上のときはステップ203
に移ってその停止時の停止時間STを保持する(ステッ
プ202)。
また、演算装置4では並行して第10図のフローチャー
トにより上記第1実施例同様ステップ101乃至106
のステップが実行されており、ステップ106でリング
バッファ2.3に順次格納されていくデータの最大値と
最小値との差が連続して一定範囲aより大きいか小さい
かが判断され、一定範囲aより大きいときはリングバッ
ファ3に格納されたDfii (1001tji)のデ
ータの平均値を加算しその数をカウントしオフセット電
圧を更新した後(ステップ106a)そのルーチンを終
了させる一方、一定範囲a内でないときはリングバッフ
ァ3に格納されたD個(tooflりのデータの平均値
を求め、オフセット電圧を求める(ステップ107)、
そして、ステップ108で、オフセット電圧の単位時間
あたりの許容される最大変化値Mに上記停止時間STを
現在時間Tから引いた時間をH)け算して、最大変動量
すを求める。そして、ステップ109でこの最大変動z
bと上記ステップ107で求められた現在時間Tのオフ
セット電圧とを比較した後、ステップ110でこの両者
の大小を比較して、現在時間Tのオフセット電圧が最大
変動量す内にあるかいなかを判断し、最大変動量す内に
あるときは、ステップ110aでそのオフセット電圧に
よりオフセット電圧を更新した後そのルーチンを終了さ
せる一方、範囲外であるときはそのときのオフセット電
圧で更新しないでそのルーチンを終了させる。
このように第2実施例では、距離センサ6からの距離デ
ータにより車両の停止を判断し、停止時間STを現在時
間Tから引き算した時間に単位時間あたりの許容される
最大変化量Mを掛け算して得られる最大変動量すと、現
在時間Tのオフセット電圧との大小を比較し、オフセッ
ト電圧が太きいときにはそのオフセット電圧では更新し
ないので、オフセ−/ ト電圧の更新をより一層高精度
に行うことができる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、角速
度センサ自体から得られる二つの大小の移動平均したデ
ータを比較して、車両の直進走行又は停止を判断し、そ
の直進走行又は停止時のデータをオフセット電圧として
更新するので、角度センサ等地の部品を用いることなく
オフセット電圧の更新を高精度に行うことができる。
また、距離センサからの距離データにより車両の停止を
判断し、停止時間と現在時間との差にオフセット電圧の
時間当たりの許容最大変化量を掛け算して得られる値(
変動量)と、現在時間におけるオフセット電圧との比較
により、オフセット電圧が許容される変動範囲内にある
かいながを判断し、範囲内にないときはオフセット電圧
を更新しないので、オフセット電圧の更新をより一層高
精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明に関する角速度計測装置の一実施例を示し
、第1図はブロック図で示す全体構成図、第2図は乃至
第4図はそれぞれ平涜化点数を異にして示した角速度セ
ンサの出力データ図、第5図はリングバッファに格納す
る2つのデータの位相合わせの説明図、第6図は演算装
置の動作手順を示すフローチャート、第7図乃至第10
図は第2実施例を示し、第7図はブロック図で示す全体
構成図、第8図は時間の経過に対するもれ電圧許容範囲
の説明図、第9図及び第1θ図は演算装置の動作手順を
示すフローチャート、第11図は角速度センサの出力特
性図である。 (主要部分を示す図面の簡単な説明) l・・角速度計測装置  2・・角速度センサ3・・セ
ンサアンプ   4・・A/D変換器5・・演算装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)真値に重畳するオフセット電圧が経時変化する角
    速度センサと、角速度センサにより得られた角速度デー
    タに基づいて車両の進行方位を検出する演算装置とから
    なり、演算装置は、角速度データの大小2種類の移動平
    均値が一定範囲内であるときを直進走行又は停止と判断
    し、その際のデータをオフセット電圧として更新するこ
    とを特徴とする角速度計測装置。
  2. (2)前記演算装置に距離データを入力する距離センサ
    を有し、演算装置は距離データから前記補正時のオフセ
    ット電圧が停止時のものか走行時のものかを判断し、停
    止時のオフセット電圧と判断された際にはその停止時間
    を保持し、以後の走行時に検出したオフセット電圧が、
    角速度センサのオフセット電圧の単位時間当たりの許容
    最大変化量に上記停止時間を現在時間から引いた時間を
    掛け算して得られた値(最大変動値)より大きいか小さ
    いかを比較し、大きい場合にはオフセット電圧を更新し
    ないことを特徴とする請求項1記載の角速度計測装置。
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