JPH04235310A - ジャイロのバイアス補正装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ジャイロ（旋回角速度
センサともいう。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がある）
により得られた角速度データに含まれるバイアス（オフ
セットともいう）を補正して正確な角速度データを得る
ことができるジャイロのバイアス補正装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来から、道路交通網の任意の箇所を走
行している車両の方位を検出するために、車両の瞬時の
角速度を検出するジャイロを備え、そのジャイロの検出
する角速度情報を積算して現在の車両の方位を求める方
位検出装置が知られている。ジャイロを使用した方位検
出装置で方位を求める場合、角速度データΔθに基づい
て、車両の現在方位θを式 θ＝θ０＋Δθ　　　　…（１）　 で算出する。θ０は１つ前のサンプリング時点で求めた
方位である。

【０００３】この方位データθと、別に求められる車両
の進行距離データΔＬとに基づいて、ΔＬの東西方向成
分Δｘ（＝ΔＬ×　ｃｏｓθ）および南北方向成分Δｙ
（＝ΔＬ×　ｓｉｎθ）を、従前の車両位置データ（Ｐ
ｘ′，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。なお
、実際には、ジャイロ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。

【０００４】さらに、地磁気センサを用いて絶対方位を
求め、上記ジャイロ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、ジャイロは、直線走行中ある
いは停車中でセンサ出力が０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（バイアス）が発生す
るという傾向がある。このバイアス出力は、上記（１）
　式で示したような加算ないし積分処理を繰り返してい
くと、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。

【０００５】そこで、バイアスの影響を取り除くため、
バイアス補正を行う必要があるが、このバイアス補正を
するに当たって、車両の停止期間中の角速度データを求
め、その間の平均をとることによりバイアス値を決定し
、続く走行のジャイロの出力をバイアス補正する方法が
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バイアスを補正するこ
とができるので、続く走行における角速度データはバイ
アスを含まない分だけ正確なものとなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の技術では、車両
が発進する直後のバイアスをいかに求めるかが問題であ
る。すなわち、以前（例えば前日）に走行した時のバイ
アス値を採用すると、停車期間中（例えば前日から今日
までの期間）におけるバイアスのドリフトの影響が残っ
てしまい、正しいバイアスを得ることができなくなる。

【０００７】そこで、車両発進時には、バイアス値とし
て新しい値を採用する必要がある。この値の採用にあた
っては、特に正確を期する必要がある。なぜなら、この
時にバイアス値の選定を誤ると、後の走行において誤差
が残ってしまい、正確な方位データを得ることはできな
くなるからである。そこで、車両発進時のバイアスとし
て、エンジンキーをオンしてから走行を開始するまでに
得られる角速度データの平均値を採用することが考えら
れるが、エンジンキーをオンしてから走行を開始するま
での時間が短時間であれば、取得できるバイアスデータ
個数が足りず正しいバイアス値が得られないという問題
がある。

【０００８】例をあげて説明すると、角速度データには
必ずノイズ分が乗っているため、バイアスを得るには、
多数のデータをサンプリングしてそれらの平均値をとる
必要がある。例えば、１００個のデータが必要であれば
、ジャイロからデータを取得し角度を計算するための割
込み処理の周期を０．１ｓｅｃ　として０．１×１００
＝１０ｓｅｃ　の時間が必要である。車両が１０ｓｅｃ
の間停止していれば問題ないが、エンジンスタート後１
０ｓｅｃ　経つ前に発進してしまえば、バイアス値がえ
られないということになり、結局前回のバイアス値か、
ジャイロの平均のバイアス値（すなわち０）を使わざる
を得ず、方位検出精度が低下してしまう。

【０００９】そこで、本発明は、ジャイロの出力データ
を取り込み、その値に基づいてバイアスを求め、ジャイ
ロの出力データをバイアス補正する場合において、車両
発進直後でも常に正確なバイアス値を得て角速度データ
を補正することができるジャイロのバイアス補正装置を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明のジャイロのバイアス補正装置は、装置の立
上がり後一定期間Ｔｏ　経過するごとにジャイロの出力
を取り込みこの取り込んだデータに基づいてジャイロの
バイアスを算出するバイアス算出手段と、バイアス算出
手段により求められたバイアス値を記憶する記憶手段と
、ジャイロの出力から求められた車両の角速度データΔ
θまたは角速度データΔθを累積して求めた方位データ
θを、上記記憶手段に記憶されたバイアス値を用いて補
正するバイアス補正手段とを備え、上記バイアス算出手
段は、装置の立上がり後最初のバイアスを算出するとき
にはジャイロの出力データを上記一定期間Ｔｏ　よりも
短い期間Ｔごとに取り込むことによりジャイロのバイア
スを算出するものである。

【００１１】

【作用】上記の構成によれば、装置の電源投入直後は、
短時間Ｔごとにジャイロの出力を取り込むので車両の発
進まで多数のデータを蓄積することができる。したがっ
て、それら多数のデータに基づいてジャイロのバイアス
を求めることができるので、車両発進までの時間が短く
てもジャイロのバイアスを正確に補正することができる
。

【００１２】

【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。図１は、本発明のジャイロのバイアス補正装置
が組み込まれた車両位置検出装置の実施例を示すブロッ
ク図である。ここに、車両位置検出装置とは、ジャイロ
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車両の現在の推定方位を求め、車
両の走行距離データと合わせて現在の車両の位置を求め
る装置をいう。

【００１３】車両位置検出装置は、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４
３（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、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。）、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に付属しているバッファ
メモリ２０、読出した車両現在位置を地図に重ねてディ
スプレイ７に表示させるとともに、キーボード８とのイ
ンターフェイスをとるナビゲーションコントローラ５等
から構成されている。

【００１４】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
、車両の停止中の一定期間Ｔｏ　ごとにジャイロ４３の
出力データを求め、これを平均することにより得られる
バイアス値を用いて、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。

【００１５】バッファメモリ２０は、上記車両停車中の
ジャイロ４３のバイアスデータを格納するものである。 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。

【００１６】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の位置、方
位とを表示するものである。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、スクロール等を行わせる。

【００１７】上記構成の車両位置検出装置によるバイア
ス補正手順について説明する。車両位置検出装置は、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、方位を計算し、ディスプレイ７上に
地図とともに表示しているが、それとともに一定のサン
プリング時間Ｔｏ　ごとに割込みによりジャイロ４３の
出力データを取り込み、車両の角速度を積算するように
している。この積算された角速度は車両の方位を更新す
るのに使用されのである。この角速度の積算手順中のバ
イアス値推定フロー図２に示す。

【００１８】まず、割込みをすると、ステップ（１）　
において、割込み回数Ｎカウンタ（Ｎの初期値を０とす
る）をインクリメントする。次に、割込み回数Ｎが規定
回数Ｎｏ　以上かどうか判断する（ステップ（２）　）
。この規定回数Ｎｏ　は、ジャイロ４３が立ち上がり後
正常な出力を出すまでのウォームアップタイムに対応し
て設定される。例えば、ウォームアップタイムが０．５
ｓｅｃ　で、０．１ｓｅｃ　ごとに割込みをするとする
と、Ｎｏ　＝５程度に選ばれる。

【００１９】そして、割込み回数Ｎが規定回数Ｎｏ　以
上であれば、Ｎ＝Ｎｏ　かどうか判断する（ステップ（
３）　）。Ｎ＝Ｎｏ　、すなわち割込み回数Ｎが初めて
規定回数Ｎｏ　に達したときは、ステップ（４）に進み
ジャイロ４３のデータを取り込み、ステップ（５）　で
バイアス値推定ルーチンを実行する。そしてジャイロデ
ータ取り込み回数ｋカウンタをインクリメントし（ステ
ップ（６）　）、ｋがｋｏ　に達するまでステップ（４
）　〜ステップ（６）　のループを繰り返す（ステップ
（７）　）。ここにおいて、ステップ（４）　のジャイ
ロ４３のデータを取り込む時間と、ステップ（５）　の
バイアス値を推定するのに要する時間との和は例えば０
．１ｍｓｅｃ程度であるとし、ｋｏ　を１００とすると
、このループを１００回繰り返すのに０．１ｓｅｃ　か
かることになる。つまり０．１ｓｅｃ　の間に１００個
の角速度データが得られることになる。なお、ジャイロ
出力は細かく変動しているので、０．１ｓｅｃ　という
短い間に取得したデータに基づいて平均化処理をしても
正確な平均値すなわちバイアス値を得ることができる。

【００２０】ステップ（３）　において、割込み回数Ｎ
が規定回数Ｎｏ　を越えていると、ステップ（８）　に
進み、従来どおり、ジャイロデータを１回取り込み、ス
テップ（９）　でバイアス値推定ルーチンを実行する。 この場合、ジャイロデータの取り込みとバイアス値推定
ルーチンは、割込み周期（例えば０．１ｓｅｃ　）ごと
に行われることになる。後に示すように、バイアス値推
定ルーチンは、ジャイロデータが規定回数たまるとバイ
アス値を求める処理であるので、規定回数を例えば１０
０とすると、０．１×１００＝１０ｓｅｃ　ごとに１個
のバイアス値が求まるということになる。

【００２１】次に図３を用いてバイアス値推定ルーチン
を解説する。このバイアス値推定ルーチンは、ジャイロ
データが規定個数積算されると、そのつど平均化等の処
理を行ってバイアス値を求めるものである。まず、ステ
ップ（１１）において、車両停止中かどうかを判断する
。この判断は例えば車輪速センサ４１が車両の移動を検
出しているかどうかまたはジャイロ４３が一定以上の出
力を出しているかどうかですることができる。車両停止
中と判断されたならば、ステップ（１２）において取り
込んだデータの積算を行う。そしてステップ（１３）に
おいて、データの積算回数ｍが規定回数ｍ１　以上かど
うかを判断する。規定回数ｍ１　は十分信頼性のあるジ
ャイロバイアス値を求めるのに必要な回数に設定される
ものであり、例えばｍ１　＝１００に設定される。デー
タの積算回数ｍが規定回数ｍ１以上と判断されれば、ス
テップ（１４）においてバイアス値が計算される。この
計算は、例えば積算値を積算回数ｍで割ることにより、
すなわち平均値を計算することにより求めることができ
る。この平均化によってジャイロ４３の出力データに含
まれるノイズが減少するので正確なバイアス値を求める
ことができる。そしてステップ（１５）においてデータ
積算値と積算回数ｍをリセットし、もとの処理に戻る。 なお、ステップ（１１）において、車両停止中でないと
判断されれば、直接ステップ（１５）に移る。これは、
一度車両が走行するとその間にバイアスがドリフトして
、次に停車しても以前のバイアス値は使用しないように
したからである。

【００２２】以上のようにして、装置の立ち上げ後割込
み回数Ｎが規定回数Ｎｏ　に達した時点では、他の処理
をせずに、ステップ（４）　〜ステップ（６）　のルー
プを繰り返してジャイロ４３のデータの多数取り込みと
バイアス値推定に専念する。装置の立ち上げ後割込み回
数Ｎが規定回数Ｎｏ　に達するまでの時間はジャイロ４
３のウォームアップタイムに対応するので、あまり長く
する必要はないはずであり、その直後に多数のジャイロ
データを集中的に取り込みバイアス値推定をすることが
できる。したがって、車両が発進する前に、十分な数の
ジャイロデータを得ることができ、正確なバイアス値を
得ることができる。その後は、ステップ（８），（９）
　のとおり規定のサンプリング時間Ｔｏ　ごとにジャイ
ロ４３のデータを１つ取り込みバイアス値推定を行う。

【００２３】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４
１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６３−　１４８１
１５号公報、特開昭６４−５３１１２号公報参照）こと
等は従来行われている技術なので詳しい説明を省略する
。

【００２４】以上、実施例に基づいて本発明のジャイロ
のバイアス補正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。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。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、本発明のジャイロのバイ
アス補正装置によれば、装置立ち上げ後発進する場合、
装置立ち上げから発進までの時間が短い時間であっても
、十分な数のジャイロの出力データに基づいてバイアス
を求め、バイアス補正を行うことができる。

【００２６】このことによって、常に正しいバイアス値
を得て、方位データを補正することができるようになり
、車両の方位、位置推定に活用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のジャイロのバイアス補正装置を組み込
んだ車両位置検出装置のハードウェア構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】バイアス補正手順を示すフローチャートである
。

【図３】バイアス値推定手順を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１　　ロケータ ２０　　バッファメモリ ４３　　ジャイロ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ジャイロと、装置の立上がり後一定期間Ｔ
   ｏ　経過するごとにジャイロの出力を取り込みこの取り
   込んだデータに基づいてジャイロのバイアスを算出する
   バイアス算出手段と、バイアス算出手段により求められ
   たバイアス値を記憶する記憶手段と、ジャイロの出力か
   ら求められた車両の角速度データΔθまたは角速度デー
   タΔθを累積して求めた方位データθを、上記記憶手段
   に記憶されたバイアス値を用いて補正するバイアス補正
   手段とを備え、上記バイアス算出手段は、装置の立上が
   り後最初のバイアスを算出するときにはジャイロの出力
   データを上記一定期間Ｔｏ　よりも短い期間Ｔごとに取
   り込むことによりジャイロのバイアスを算出するもので
   あることを特徴とするジャイロのバイアス補正装置。