JPH04238216A - ジャイロのスケールファクタの算出方法 - Google Patents

ジャイロのスケールファクタの算出方法

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JPH04238216A
JPH04238216A JP3006601A JP660191A JPH04238216A JP H04238216 A JPH04238216 A JP H04238216A JP 3006601 A JP3006601 A JP 3006601A JP 660191 A JP660191 A JP 660191A JP H04238216 A JPH04238216 A JP H04238216A
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gyro
scale factor
gyroscope
data
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JP3006601A
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Shinichi Matsuzaki
伸一 松崎
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
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    • G01C19/42Rotary gyroscopes for indicating rate of turn; for integrating rate of turn
    • GPHYSICS
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    • G01C21/00Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
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    • GPHYSICS
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はジャイロのスケールファ
クタの算出方法に関し、さらに詳細にいえば、ジャイロ
を使用して車両の方位を検出する場合に必要なジャイロ
のスケールファクタの算出方法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
行している車両の位置を検出する方式として、距離セン
サと、方位センサ(地磁気センサまたはジャイロ)と、
両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距離変化量ΔL
、および角速度Δθを積算しながら車両の現在位置デ―
タを得る推測航法(Dead Reckoning)が
提案されている。この方式は、ΔLおよび方位θに基い
て、例えばΔLの東西方向成分Δx(=ΔL× cos
θ)および南北方向成分Δy(=ΔL× sinθ)を
算出し従前の位置データ(Px′,Py′)に対して上
記各成分Δx,Δyを加算することにより、現在の位置
データ(Px,Py)を求める方式であるが、距離セン
サ、および方位センサが必然的に有している誤差が走行
継続に伴なって累積され、得られる現在位置デ―タに含
まれる誤差が累積されてしまうという欠点がある。
【0003】特に、ジャイロは、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、機械式ジャイロ等のい
ずれを用いるにしても、角速度を検出する部分(光ファ
イバ、ピエゾエレクトリック素子等)と、この部分から
出力される信号を増幅し、外部に出力するアンプとを有
しているのが通常である。このアンプのゲインをスケー
ルファクタという。スケールファクタが正しく調整され
ていれば回転角は正しく求まるが、正しく調整されてい
なければ、回転角にスケール誤差が含まれてくる。この
誤差が累積されると、例えばジャイロから求められた車
両の方位データおよび距離センサから求めた車両の走行
距離データとを合わせて車両の現在位置を検出する場合
において、真の車両の位置から離れた位置を判定してし
まうということになり、車両の位置を検出するという目
的を達することができなくなる。
【0004】ジャイロのデータと地磁気センサのデータ
とをそれぞれ重みを付けて併用し、通常はジャイロのデ
ータに重きをおいて使用するが、ジャイロのデータに誤
差が多くなれば地磁気センサのデータに重きをおいて使
用するという技術も採用できるが、ジャイロのデータに
誤差が多くなったと判断しても、その時の地磁気センサ
のデータには誤差が少ないという保障はまったくない。 なぜなら、地磁気方位センサは微弱な地球磁界の強さを
検出するものであり、移動体本体が着磁してしまうとそ
の出力データには誤差が発生する。この誤差を打ち消す
ために地磁気方位センサの初期化処理が行われるが、車
両であればその走行中、特に踏切、電力ケーブル埋設場
所、鉄橋、防音壁のある高速道路や高層ビルの谷間を通
過する時等にしばしば外部からの強電磁界の影響を受け
て車体の着磁量が変化することにより、再度誤差が発生
することがあるからである。
【0005】したがって、ジャイロのスケールファクタ
の正しい値を知ることは、ジャイロを使用して車両の方
位を検出する場合に絶対必要なことである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】仮にジャイロのスケー
ルファクタは一度調整すればその後変化しないというの
であれば、ジャイロを制作したときに調整しておけばよ
いのであるが、実際には、単体ごとに、また、車両に実
装するごとに違った値を出すことが知られている。また
、経時変化、経年変化することも知られている。
【0007】したがって、車両に実装された状態で、随
時ジャイロのスケールファクタを調整できるようにして
おかなければならない。本発明の目的は、車両に実装さ
れたジャイロのスケールファクタを正確に調整すること
ができるジャイロのスケールファクタの算出方法を提供
することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの請求項記載の発明は、ジャイロを車両に実装し、車
両を回転させた時のジャイロの出力データを積算し、こ
の積算値を車両の回転角で割ることによりジャイロのス
ケールファクタを調整する方法である。
【0009】
【作用】請求項の発明によれば、ジャイロを車両に実装
した状態で、車両を回転させるという簡単な操作をする
だけで、任意の時点でのジャイロのスケールファクタを
求めることができる。
【0010】
【実施例】以下の実施例では、ジャイロおよび車速セン
サ等を使用して車両の位置を検出する車両位置検出装置
を利用して、ジャイロのスケールファクタを調整する方
法を具体的に説明する。図2は、車両位置検出装置を示
すブロック図であり、(i) 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、距離センサとして
利用される。)、(ii)地磁気センサ42およびA/
D変換器42a、(iii) 車両に搭載され固定され
たジャイロ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、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。)およびA/D変
換器43a、(iv)道路地図データを格納した道路地
図メモリ2、(v) ジャイロのスケールファクタを求
め、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41のデータと合わせて車両の位置を演
算しバッファメモリ3に格納するロケータ1、(vi)
ロケータ1につながれ、ジャイロ43のデータに含まれ
るジャイロバイアス値およびジャイロのスケールファク
タ等を記憶しているデータメモリ6、(vii) バッ
ファメモリ3から読出され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が含まれている。
【0011】さらに詳述すると、上記ロケータ1は、後
述の方法でジャイロのスケールファクタを算出するとと
もに、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データを算
出し、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、後
述の方法により車両の方位データを算出するものである
【0012】上記道路地図メモリ2は、半導体メモリ、
カセットテープ、CD−ROM、ICメモリ、DAT等
が使用可能であり、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
図と車両位置とを表示するものである。
【0013】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、車両の現在位置の表示制御等を行わせる。 上記キーボード8は、スケールファクタを算出する場合
に、車両を回転させる前に、ジャイロデータを取得する
ためのトリガを作り出すキーを含んでいる。
【0014】次に、ジャイロのスケールファクタの算出
原理について説明する。ジャイロのデータは、A/D変
換器43aにより一定周期ごとにサンプリングされるも
のであり、各サンプリングされたデータをvi (i=
1,2,3,…)で表わす。ジャイロデータvi は、
車両の角速度をΩ、ジャイロのスケールファクタをa、
ジャイロバイアスをb、ノイズ分をni とすると、v
i =a・Ω+b+ni  と書ける。
【0015】車両を一周させて得られたジャイロデータ
vi を積算すると、 Σvi =Σa・Ω+Σb+Σni  となる。Σbは方位誤差であり、もしジャイロがバイア
ス補正されているとすると、0となる。Σni はノイ
ズ成分の和であり、ノイズがランダムなものであれば0
となる。したがって、 Σvi =Σa・Ω となる。ジャイロのスケールファクタaは、一周の間不
変であるとすると(一周時間は短時間なので、この仮定
は成り立つ)、 Σvi =a・ΣΩ となる。ΣΩは、車両の回転角であり、今の場合は36
0度である。
【0016】したがって、 Σvi =360・a となり、スケールファクタaは、式 a=〓vi /360 を用いて求めることができる。したがって、車両を一周
させで得られたジャイロデータvi を積算したものを
360度で割って、その値aをデータメモリ6に記憶す
るとともに、時々車両を回転させて同じ計算をし、求め
られた値aを更新していけば、常に最新の、かつ正確な
ジャイロのスケールファクタを知ることができる。
【0017】図1は、上記ジャイロのスケールファクタ
の算出方法を説明するフローチャートである。まず、ジ
ャイロのバイアス補正がされているかどうかを確認する
(ステップ(1) )。バイアス補正がされていないと
きには、前述のように〓bが表れるので、正確なスケー
ルファクタを求めることはできないからである。バイア
ス補正がされているときは、外部トリガ(キーボード8
の所定のキー操作に連動する)により、ジャイロデータ
vi の取り込みを開始する(ステップ(2) )。そ
して、車両を正確に一周回す(ステップ(3) )。例
えばタイヤの路面上での位置を記憶し、車両を走行させ
、タイヤがその位置に再び来るようにする。この一周方
法により、スケールファクタの精度は0.5%以内に納
まる。
【0018】車両が一周した後、外部トリガによりジャ
イロデータvi の取り込みを停止する(ステップ(4
) )。そして、得られたデータに基づいて、スケール
ファクタaは、前掲式 a=Σvi /360 により求まるのである。以後の、旋回角計算時には、こ
のスケールファクタaを使って計算をする(ステップ(
5) )。
【0019】以上のようにして求められた旋回角を積算
するとともに、地磁気センサ42のデータを参考にしな
がら車両の方位を求め、これと車速センサ41で得られ
た走行距離データとから車両の位置を求め、ディスプレ
イ7上に地図とともに表示する。この時、車両の軌跡を
道路地図データと比較し、道路形状との相関度を評価し
て車両の推定位置を補正し、車両の現在位置を道路上に
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63−148115号、昭64−53112号公報参
照)。
【0020】以上実施例に基づいて本発明のジャイロの
スケールファクタの算出方法を説明してきたが、本発明
は上記実施例に限定されるものではない。実施例では車
両を1回転させていたが、例えば半回転させてもよい。 この時、車両の回転角ΣΩは180度となる。その他任
意の角度回転させるのであってもよい。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。
【0021】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ジャイ
ロを車両に実装したという条件の下に、車両を回転させ
るという簡単な操作をするだけで、任意の時点でのジャ
イロのスケールファクタを求めることができる。したが
って、ジャイロ単体でスケールファクタを求める場合に
比べて、車両への実装状態に即した、より正確な測定が
できる。また、経時変化、経年変化のためにスケールフ
ァクタの変動があっても、その変動後のスケールファク
タが求まる訳であるから、常に、正確な角速度データを
取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】車両位置検出装置を示すブロック図である。
【図2】ジャイロのスケールファクタの算出方法を説明
するフローチャートである。
【符号の説明】
1  ロケータ 11  車速センサ 12  ジャイロ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ジャイロを車両に実装し、車両を回転させ
    た時のジャイロの出力データを積算し、この積算値を車
    両の回転角で割ることによりジャイロのスケールファク
    タを算出することを特徴とするジャイロのスケールファ
    クタの算出方法。
JP3006601A 1991-01-23 1991-01-23 ジャイロのスケールファクタの算出方法 Pending JPH04238216A (ja)

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