JPH05306936A - Angle calculation device - Google Patents
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- JPH05306936A JPH05306936A JP3110750A JP11075091A JPH05306936A JP H05306936 A JPH05306936 A JP H05306936A JP 3110750 A JP3110750 A JP 3110750A JP 11075091 A JP11075091 A JP 11075091A JP H05306936 A JPH05306936 A JP H05306936A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は振動ジャイロ等の角度検
出センサを用いて回転角度を演算する角度算出装置に係
り、特に自動車などに搭載したナビゲーションシステム
に用いられる角度算出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an angle calculation device for calculating a rotation angle using an angle detection sensor such as a vibration gyro, and more particularly to an angle calculation device used in a navigation system mounted on an automobile or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、車両に取付けた振動ジャイロ
から出力される角速度に応じた信号を用いて車両の回転
角度を算出する角度算出装置がある。2. Description of the Related Art Conventionally, there is an angle calculation device for calculating a rotation angle of a vehicle using a signal according to an angular velocity output from a vibration gyro attached to the vehicle.
【０００３】図４は従来の角度算出装置の例である。車
両等に取付けられた振動ジャイロ１１は車両等の角速度
に応じた信号を出力し、Ａ／Ｄ変換器１２は振動ジャイ
ロ１１から出力された信号をアナログからデジタルに変
換し、角速度データ変換部１３はＡ／Ｄ変換器１２から
出力されるデータを角速度データに変換し、角度演算部
１４は角速度データ変換部１３より出力される角速度デ
ータを用いて角度を演算する。FIG. 4 shows an example of a conventional angle calculation device. The vibration gyro 11 attached to the vehicle or the like outputs a signal corresponding to the angular velocity of the vehicle or the like, and the A / D converter 12 converts the signal output from the vibration gyro 11 from analog to digital, and the angular velocity data conversion unit 13 Converts the data output from the A / D converter 12 into angular velocity data, and the angle calculation unit 14 calculates an angle using the angular velocity data output from the angular velocity data conversion unit 13.
【０００４】振動ジャイロ１１は、横断面がＮ角形（但
しＮは３もしくは５以上の整数）の柱状の振動体と、振
動体の少なくとも１つの側面に形成される検出用圧電素
子と、振動体の検出用圧電素子が形成されていない側面
に形成され、振動体を振動させるための駆動用圧電素子
を含み、振動体長手方向の軸を中心として回転すると、
振動方向に直交する方向にコリオリ力が働き、このコリ
オリ力によって振動体の振動方向が変わり、検出用圧電
素子に出力電圧が発生し、この出力電圧を角速度信号と
して出力するものである。The vibrating gyro 11 includes a columnar vibrating body having a N-shaped cross section (where N is an integer of 3 or 5 or more), a detection piezoelectric element formed on at least one side surface of the vibrating body, and a vibrating body. Is formed on the side surface where the detecting piezoelectric element is not formed, and includes a driving piezoelectric element for vibrating the vibrating body, and when rotating about the longitudinal axis of the vibrating body,
A Coriolis force acts in a direction orthogonal to the vibration direction, the vibration direction of the vibrating body changes due to this Coriolis force, an output voltage is generated in the detection piezoelectric element, and this output voltage is output as an angular velocity signal.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】かかる従来の角度算出
装置では、図５の(a)に示すように、車両が停止してい
る時（エンジンをかけていない状態）、すなわち、車両
が回転運動していない時でも振動ジャイロから出力され
る信号は０とならず、オフセット電圧(Ωoff)を含んで
いる。このため、停止していてもあたかも回転している
ようになり、回転角度は零とならず、図５の(b)に示す
ように増大する問題があった。又、図６の(a)に示すよ
うに、車両が停止してエンジンをかけた状態において
は、車両の振動等により不要な角速度を発生してしま
い、該不要な角速度による角度変動が発生して、図６の
(b)に示すように回転角度が変動する問題があった。
尚、図６の(b)には、オフセットの影響も含まれてい
る。そして、このオフセット電圧及び振動分により走行
中においても正しい角度算出ができない問題があった。
以上から、本発明の目的はオフセット電圧や車両の振動
等による角度変動を除去することができる角度算出装置
を提供することである。In such a conventional angle calculating device, as shown in FIG. 5 (a), when the vehicle is stopped (the engine is not running), that is, the vehicle makes a rotational motion. The signal output from the vibration gyro does not become 0 even when it is not, and includes the offset voltage (Ω off ). For this reason, even if it is stopped, it seems as if it is rotating, the rotation angle does not become zero, and there is a problem that it increases as shown in FIG. 5B. Further, as shown in (a) of FIG. 6, when the vehicle is stopped and the engine is started, unnecessary angular velocity is generated due to vibration of the vehicle, etc., and angular fluctuation due to the unnecessary angular velocity occurs. Then, in FIG.
There was a problem that the rotation angle fluctuates as shown in (b).
The effect of offset is also included in FIG. 6 (b). Then, due to the offset voltage and the vibration component, there is a problem that the correct angle cannot be calculated even during traveling.
From the above, it is an object of the present invention to provide an angle calculation device capable of eliminating an angle variation due to an offset voltage, vehicle vibration, or the like.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明におい
て、車両が走行中であるか停止中であるかを判別する監
視部と、停止中における角速度信号を平均化してオフセ
ット値を算出するオフセット算出部と、走行中における
角速度信号からオフセット値をキャンセルして角速度を
算出する角速度算出部と、オフセットキャンセルして得
られた角速度に基づいて回転角度を演算する角度演算部
により達成される。According to the present invention, there is provided a monitoring unit for determining whether the vehicle is running or stopped, and an offset for averaging the angular velocity signals during the stop to calculate an offset value. It is achieved by a calculation unit, an angular velocity calculation unit that cancels an offset value from an angular velocity signal during traveling to calculate an angular velocity, and an angle calculation unit that calculates a rotation angle based on the angular velocity obtained by offset cancellation.
【０００７】[0007]
【作用】本発明によれば、車速センサから出力されたパ
ルスにより車両が走行中であるか停止中であるかを判別
し、オフセット算出部で停止中における角速度信号を平
均化してオフセット値を算出し、走行中における角速度
データからオフセット値をキャンセルして角速度信号を
算出し、前記得られた角速度信号により回転角度を演算
し、オフセット電圧による角度変動を少なくする。According to the present invention, an offset value is calculated by deciding whether the vehicle is traveling or stopped based on the pulse output from the vehicle speed sensor, and averaging the angular velocity signals during the stop by the offset calculation unit. Then, the offset value is canceled from the angular velocity data during traveling, the angular velocity signal is calculated, the rotation angle is calculated from the obtained angular velocity signal, and the angular fluctuation due to the offset voltage is reduced.
【０００８】又、角速度のスレッショルドレベルを設定
しておき、オフセットキャンセルして得られた角速度信
号がスレッショルドレベル以下の時は車両の振動による
ものとして無視し、スレッショルドレベル以上の時、該
角速度信号を用いて回転角度を演算し、車両の振動によ
る角度変動をなくす。Further, if a threshold level of angular velocity is set and the angular velocity signal obtained by offset cancellation is below the threshold level, it is disregarded as being due to vibration of the vehicle, and when it is above the threshold level, the angular velocity signal is ignored. The rotation angle is calculated by using this to eliminate the angle fluctuation due to the vibration of the vehicle.
【０００９】[0009]
【実施例】全体の構成 図１は本発明の実施例構成図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Overall Configuration FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention.
【００１０】図１において、車両に取付けられた振動ジ
ャイロ１は車両等の角速度に応じた信号を出力し、Ａ／
Ｄ変換器２は振動ジャイロ１から出力された信号をアナ
ログからデジタルに変換し、角速度データ変換部３はＡ
／Ｄ変換器２から出力される角速度データを数回サンプ
リングすることにより平均化し、その平均化した角速度
データをオフセット算出部６及び角速度算出部７に出力
する。In FIG. 1, a vibration gyro 1 mounted on a vehicle outputs a signal according to an angular velocity of the vehicle,
The D converter 2 converts the signal output from the vibration gyro 1 from analog to digital, and the angular velocity data conversion unit 3 outputs A
The angular velocity data output from the / D converter 2 is sampled several times to be averaged, and the averaged angular velocity data is output to the offset calculation unit 6 and the angular velocity calculation unit 7.
【００１１】車速センサ４は、走行中の車速に応じたパ
ルスを出力し、車速監視部５は車速センサ４から出力さ
れたパルスにより走行中か停車中かを判別し、停車して
いる時には、オフセット算出部６に停車中であることを
示す信号ＳＴＰを出力する。尚、車両のサイドブレ−キ
４′の状態をも考慮して、走行中であるか停止中である
かを判別すればより正確に停止中を検出できる。The vehicle speed sensor 4 outputs a pulse corresponding to the traveling vehicle speed, and the vehicle speed monitoring unit 5 determines whether the vehicle is traveling or stopped based on the pulse output from the vehicle speed sensor 4, and when the vehicle is stopped, A signal STP indicating that the vehicle is stopped is output to the offset calculation unit 6. It should be noted that the stop state can be detected more accurately by determining whether the vehicle is running or stopped in consideration of the state of the side brake 4'of the vehicle.
【００１２】オフセット算出部６は、車速監視部５から
停車中信号ＳＴＰが出力されると、角速度データ変換部
３より出力された角速度データを数秒平均化し、該平均
化した値をオフセット値（Ωoff)として角速度算出部７
に出力する。角速度算出部７は、角速度データ変換部３
より出力された角速度データ（Ω）よりオフセット値
（Ωoff)をキャンセルし、該オフセットキャンセルされ
た角速度が予め振動分を除去するために設定されている
スレッショルドレベル（Ωthr)より大きいか判別し、角
速度を角度演算部８に出力する。角度演算部８は、角速
度算出部７から出力された角速度を積分することにより
回転角度を演算する。When the vehicle speed monitor 5 outputs the stop signal STP, the offset calculator 6 averages the angular velocity data output from the angular velocity data converter 3 for several seconds, and the averaged value is used as an offset value (Ω). off ) as the angular velocity calculation unit 7
Output to. The angular velocity calculation unit 7 includes the angular velocity data conversion unit 3
The offset value (Ω off ) is canceled from the output angular velocity data (Ω), and it is determined whether the offset canceled angular velocity is greater than the threshold level (Ω thr ) set in advance to remove the vibration component. , And outputs the angular velocity to the angle calculator 8. The angle calculator 8 calculates the rotation angle by integrating the angular velocity output from the angular velocity calculator 7.
【００１３】角度算出制御 図２は角度算出処理の流れ図である。車両に取付けた振
動ジャイロ１から角速度に応じた信号が出力されると、
Ａ／Ｄ変換器２により角速度信号をアナログからデジタ
ルに変換し、角速度データ変換部３でＡ／Ｄ変換器２に
より出力される信号を数回サンプリングして平均化し、
角速度データΩを発生する（ステップ１０１）。オフセ
ット算出部６は、走行中であるか停止中であるかを、車
速監視部５からの信号により判断する。尚、停止中の場
合には、車速監視部５はオフセット算出部６に停車中で
あることを示す停止中信号ＳＴＰを出力する（ステップ
１０２）。 Angle Calculation Control FIG. 2 is a flow chart of the angle calculation process. When a signal according to the angular velocity is output from the vibration gyro 1 attached to the vehicle,
The A / D converter 2 converts the angular velocity signal from analog to digital, and the angular velocity data conversion unit 3 samples the signal output by the A / D converter 2 several times and averages it.
The angular velocity data Ω is generated (step 101). The offset calculation unit 6 determines whether the vehicle is running or stopped based on a signal from the vehicle speed monitoring unit 5. When the vehicle is stopped, the vehicle speed monitoring section 5 outputs a stop signal STP indicating that the vehicle is stopped to the offset calculation section 6 (step 102).
【００１４】停車中であれば、オフセット算出部６は角
速度データ変換部３で変換した角速度信号をサンプリン
グして平均化し（ステップ１０３）、再度停車中である
かを確認し（ステップ１０４）、停車中であれば、角速
度信号を平均化した回数が予定数に達しているかを確認
し（ステップ１０５）、予定数に達している時は、平均
化した値をオフセット値（Ωoff）として角速度算出部
７に出力する（ステップ１０６）。又、予定数に達して
いない時には、再度角速度データのサンプリングをして
予定数に達するまで平均化を繰り返す（ステップ１０
３、１０４、１０５）。If the vehicle is stopped, the offset calculation unit 6 samples and averages the angular velocity signals converted by the angular velocity data conversion unit 3 (step 103), and confirms whether the vehicle is stopped again (step 104). If it is medium, it is confirmed whether or not the number of times of averaging the angular velocity signals has reached the expected number (step 105), and when the expected number has been reached, the averaged value is used as the offset value (Ω off ) to calculate the angular velocity. It is output to the unit 7 (step 106). When the planned number is not reached, the angular velocity data is sampled again and the averaging is repeated until the planned number is reached (step 10).
3, 104, 105).
【００１５】一方、前記ステップ１０３において、走行
中であれば、角速度算出部７は角速度データ変換部３よ
り出力された角速度信号（Ω）から、オフセット値（Ω
off)を減算することにより得られた角速度信号（Ωa)を
算出する（Ω−Ωoff→Ωa,ステップ１０７）。On the other hand, in step 103, if the vehicle is traveling, the angular velocity calculation unit 7 determines the offset value (Ω) from the angular velocity signal (Ω) output from the angular velocity data conversion unit 3.
off) and calculates the angular velocity signal obtained by subtracting (Omega a) a (Ω-Ω off → Ω a , step 107).
【００１６】ついで、角速度算出部７は角速度信号Ωa
が、予め設定されている角速度のスレッショルドレベル
（θthr)以上かを判別し、スレッショルドレベル以上の
時は角速度Ωaを角度演算部８に入力し、スレッショル
ドレベル以下の時は振動によるものとして角速度Ωaを
角度演算部８には入力しない（ステップ１０８）。角度
算出部８は角速度Ωaが入力されると次式 θ ＝ θOLD+Δθ ・・・（１） Δθ ＝ Ωa・ｔ ・・・（２） ＝ Ωa・Ａｖ／ｆｓ により求める。但し、前回迄の累計角度をθOLD、微小
変化角度をΔθ、角速度アベレ−ジング時のサンプリン
グ周波数をｆｓ、サンプリング回数をＡｖとしている。Next, the angular velocity calculation unit 7 determines the angular velocity signal Ω a
Is greater than or equal to the threshold level (θ thr ) of the preset angular velocity, and when it is above the threshold level, the angular velocity Ω a is input to the angle calculation unit 8, and when it is below the threshold level, it is assumed that vibration is due to the angular velocity. Ω a is not input to the angle calculator 8 (step 108). When the angular velocity Ω a is input, the angle calculation unit 8 obtains the following formula θ = θ OLD + Δθ (1) Δθ = Ω a · t (2) = Ω a · Av / fs. However, the cumulative angle up to the previous time is θ OLD , the minute change angle is Δθ, the sampling frequency during angular velocity averaging is fs, and the number of times of sampling is Av.
【００１７】図３は、本発明の角速度電圧と演算角度の
特性図である。車両が停車している時、角速度データを
平均化して、オフセット値（Ωoff)を求め、該オフセッ
ト値をキャンセルするから、角速度算出部７からは、図
３の(a)に示すように、オフセット電圧を含まない角速
度信号が出力される。又、オフセットキャンセルされた
角速度信号が予め振動分を除去するために設定されてい
るスレッショルドレベル（Ωthr，図３の(a)参照)より
小さい場合には、振動によるものとして無視し、大きい
場合のみ角度演算部に出力して角度演算するようにして
いるから、角速度電圧は等価的に、図３の(b)に示すよ
うになり、角度は図３の(c)に示すようになる。FIG. 3 is a characteristic diagram of the angular velocity voltage and the calculation angle of the present invention. When the vehicle is stopped, the angular velocity data is averaged to obtain the offset value (Ω off ), and the offset value is canceled. Therefore, the angular velocity calculation unit 7 outputs the offset value (Ω off ), as shown in (a) of FIG. An angular velocity signal including no offset voltage is output. If the offset canceled angular velocity signal is smaller than the threshold level (Ω thr , see (a) in FIG. 3) set in advance to remove the vibration component, it is ignored because it is due to vibration, and if it is large. Since only the angle calculation unit outputs the angle to the angle calculation unit, the angular velocity voltage is equivalently as shown in FIG. 3B and the angle is as shown in FIG. 3C.
【００１８】[0018]
【本発明の効果】以上、本発明によれば、車両が走行中
であるか停止中であるかを判別する監視部と、停止中に
おける角速度信号を平均化してオフセット値を算出する
オフセット算出部と、走行中における角速度信号からオ
フセット値をキャンセルして角速度を算出する角速度算
出部と、オフセットキャンセルして得られた角速度に基
づいて回転角度を算出する角度演算部を設けて回転角度
を演算するように構成したから、オフセット電圧による
角度変動を少なくすることができる。又、本発明によれ
ば、予めスレッショルドレベルを設定しておき、角度演
算部はオフセットキャンセルした角速度がスレッショル
ドレベル以上のときのみ、該角速度に基づいて角度を演
算するように構成したから、車両の振動による角度変動
を除去して正しい角度算出をすることができる。As described above, according to the present invention, the monitoring unit for determining whether the vehicle is running or stopped, and the offset calculating unit for averaging the angular velocity signals during the stop to calculate the offset value. An angular velocity calculation unit that calculates an angular velocity by canceling an offset value from an angular velocity signal during traveling, and an angle calculation unit that calculates a rotation angle based on the angular velocity obtained by canceling the offset are provided to calculate the rotation angle. With this configuration, it is possible to reduce the angle variation due to the offset voltage. Further, according to the present invention, the threshold level is set in advance, and the angle calculation unit is configured to calculate the angle based on the angular velocity only when the offset canceled angular velocity is equal to or higher than the threshold level. Correct angle calculation can be performed by eliminating the angle variation due to vibration.
【図１】本発明の実施例構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の角度算出処理の流れ図である。FIG. 2 is a flowchart of an angle calculation process of the present invention.
【図３】本発明の角速度電圧と演算角度の特性図であ
る。FIG. 3 is a characteristic diagram of an angular velocity voltage and a calculation angle of the present invention.
【図４】従来の全体構成図である。FIG. 4 is a conventional overall configuration diagram.
【図５】オフセット電圧を含む角速度電圧と演算角度の
特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram of an angular velocity voltage including an offset voltage and a calculation angle.
【図６】車両の振動等を含む角速度電圧と演算角度の特
性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram of an angular velocity voltage including a vibration of a vehicle and a calculation angle.
４ 車速センサ ５ 車速監視部 ６ オフセット算出部 ７ 角速度算出部 4 Vehicle speed sensor 5 Vehicle speed monitoring unit 6 Offset calculation unit 7 Angular velocity calculation unit
Claims (2)
される角速度信号を用いて車両の回転角度を算出する角
度算出装置において、 車両が走行中であるか停止中であるかを判別する監視部
と、 停止中における角速度信号を平均化してオフセット値を
算出するオフセット算出部と、 走行中における角速度信号からオフセット値をキャンセ
ルして角速度を算出する角速度算出部と、 オフセットキャンセルして得られた角速度に基づいて回
転角度を算出する角度演算部を有することを特徴とする
角度算出装置。1. An angle calculation device for calculating a rotation angle of a vehicle using an angular velocity signal output from an angle detection sensor mounted on the vehicle, the monitoring section determining whether the vehicle is running or stopped. An offset calculation unit for averaging the angular velocity signals during the stop to calculate an offset value, an angular velocity calculation unit for canceling the offset value from the angular velocity signal during the travel to calculate the angular velocity, and an angular velocity obtained by the offset cancellation. An angle calculation device having an angle calculation unit for calculating a rotation angle based on the above.
き、角度演算部はオフセットキャンセルした角速度がス
レッショルドレベル以上のときのみ、該角速度に基づい
て角度を演算することを特徴とする請求項１記載の角度
算出装置。2. The angle according to claim 1, wherein a threshold level is set in advance, and the angle calculation unit calculates the angle based on the angular velocity only when the offset canceled angular velocity is equal to or higher than the threshold level. Calculator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3110750A JP2798815B2 (en) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | Angle calculation device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3110750A JP2798815B2 (en) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | Angle calculation device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05306936A true JPH05306936A (en) | 1993-11-19 |
| JP2798815B2 JP2798815B2 (en) | 1998-09-17 |
Family
ID=14543609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3110750A Expired - Lifetime JP2798815B2 (en) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | Angle calculation device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2798815B2 (en) |
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- 1991-04-17 JP JP3110750A patent/JP2798815B2/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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|---|---|
| JP2798815B2 (en) | 1998-09-17 |
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