JPH06341848A - Navigation apparatus - Google Patents

Navigation apparatus

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Publication number
JPH06341848A
JPH06341848A JP12950493A JP12950493A JPH06341848A JP H06341848 A JPH06341848 A JP H06341848A JP 12950493 A JP12950493 A JP 12950493A JP 12950493 A JP12950493 A JP 12950493A JP H06341848 A JPH06341848 A JP H06341848A
Authority
JP
Japan
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sensor
output
error
value
geomagnetic
Prior art date
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Pending
Application number
JP12950493A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Gunji
康弘 郡司
Shigeru Obo
茂 於保
Masatoshi Hoshino
雅俊 星野
Koji Kuroda
浩司 黒田
Yoshimasa Nagashima
嘉正 長島
Kenji Takano
憲治 高野
Mikihiko Onari
幹彦 大成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZANABUI INFUOMATEIKUSU KK
Hitachi Ltd
Original Assignee
ZANABUI INFUOMATEIKUSU KK
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by ZANABUI INFUOMATEIKUSU KK, Hitachi Ltd filed Critical ZANABUI INFUOMATEIKUSU KK
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Publication of JPH06341848A publication Critical patent/JPH06341848A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a navigation apparatus where a sensor noise is estimated properly and quickly and high-accuracy positional information is obtained by performing a modeling operation which is specific to various kinds of sensors. CONSTITUTION:Sensor signals from direction sensors 11, 12 which detect the direction of a moving body are inputted to a filter processing means 1, an estimated direction 5 is found, and the running position of the moving body is found together with velocity data by a velocity sensor 15. At this time, any of direction data, velocity data and a filter-output estimated value 7 is used as an input, errors of the individual direction sensors are evaluated by a sensor- error evaluation means 3, and a filter gain is computed by a filter-gain computation means 2 on the basis of its output. Thereby, the accuracy of the estimated direction 5 which is output finally is enhanced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、移動体に備えられた種
々のセンサにより移動体の運動を検出し、それらの検出
信号を組み合わせ、フィルタ処理を施すことにより、移
動体の位置情報の精度を向上させるナビゲーション装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention detects the motion of a moving body by various sensors provided in the moving body, combines the detection signals thereof, and performs a filtering process to obtain accuracy of position information of the moving body. The present invention relates to a navigation device that improves the performance.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から道路交通網の任意の個所を走行
している、車両の位置を検出する方式として、距離セン
サと方位センサと、それら両センサからの出力信号を用
いて、処理を施す処理装置とを具備し、車両の走行に伴
って生ずる距離変化量および方位変化量を積算しなが
ら、車両の現在位置データを得る推測航法がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of detecting the position of a vehicle traveling in an arbitrary place of a road traffic network, processing is performed by using a distance sensor, a direction sensor, and output signals from both sensors. There is a dead reckoning navigation system that includes a processing device and that obtains current position data of a vehicle while adding up a distance change amount and an azimuth change amount that accompany traveling of the vehicle.

【0003】しかし、この推測航法では、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、走行距
離に伴って累積される。そのため、得られる現在位置デ
ータに含まれる誤差も、累積されてしまうという問題が
あった。
However, in this dead reckoning, the errors that the distance sensor and the direction sensor inevitably have are accumulated with the traveling distance. Therefore, there is a problem that errors included in the obtained current position data are also accumulated.

【0004】特に、方位センサは、従来から、車両の絶
対方位を検出することのできる地磁気センサと、車両の
相対的方位変化を検出することのできるジャイロセンサ
とを、組み合わせて用いることにより、車両の走行方位
を検出している。
In particular, the azimuth sensor has conventionally been used by combining a geomagnetic sensor capable of detecting the absolute azimuth of the vehicle and a gyro sensor capable of detecting a relative azimuth change of the vehicle. The traveling direction of is detected.

【0005】しかし、各々のセンサ特有の誤差特性を持
っている。地磁気センサは、高圧線やビルディング等の
影響を受ける、磁場環境の悪い場所において、短期的な
ノイズが発生するが、長期的には、比較的正しい方位を
出力する。一方、ジャイロセンサは、磁場環境の影響は
全く受けず、短期的には、正しい相対的方位変化を出力
するが、長期的にはドリフト(角速度バイアスの変動)
の影響により、時間の経過とともに方位誤差を累積す
る。
However, each sensor has an error characteristic peculiar to each sensor. The geomagnetic sensor generates short-term noise in a place where the magnetic field environment is bad, which is affected by high-voltage lines and buildings, but outputs a relatively correct direction in the long-term. On the other hand, the gyro sensor is not affected by the magnetic field environment at all, and outputs correct relative direction change in the short term, but drifts in the long term (variation of angular velocity bias).
Due to the influence of, the azimuth error is accumulated over time.

【0006】このような問題点を解決する一方法とし
て、特開平1−219610号公報に示されている、セ
ンサ信号にフィルタリング処理を施す方法がある。これ
は、単位時間毎の地磁気センサとジャイロセンサの方位
変化量の差から、磁場環境の状況を検出し、それに応じ
て真の地磁気方位に近づけるため、フィルタゲインの大
きさを調節する方法である。
As one method for solving such a problem, there is a method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 1-219610, in which a sensor signal is filtered. This is a method to detect the situation of the magnetic field environment from the difference in the direction change amount between the geomagnetic sensor and the gyro sensor per unit time, and adjust the magnitude of the filter gain in order to approach the true geomagnetic direction accordingly. .

【0007】また、これと類似な方法として、上記フィ
ルタゲインの算出に、カルマンフィルタ処理を導入し
た、特開平3−188316号公報に示されている例も
ある。この方式では、例えば、直線走行時における地磁
気センサとジャイロセンサの方位データの分散値から、
各センサのノイズ成分を決定する。その後、ノイズ成分
の値をもとに、カルマンフィルタアルゴリズムにより、
ノイズの少ないセンサによって決定された方位に、重み
を置いたフィルタゲインを算出する。
As a method similar to this, there is an example shown in Japanese Patent Laid-Open No. 3-188316 in which Kalman filter processing is introduced in the calculation of the filter gain. In this method, for example, from the dispersion value of the orientation data of the geomagnetic sensor and the gyro sensor when traveling straight,
Determine the noise component of each sensor. After that, based on the value of the noise component, by the Kalman filter algorithm,
The filter gain weighted in the direction determined by the sensor with less noise is calculated.

【0008】これらの両従来方式は、定性的には、前述
した各方位センサの特性から、短期的にはジャイロセン
サに重みを置き、長期的には徐々に地磁気センサに重み
を移してゆく方式である。そして、地磁気方位に収束さ
せる速さ(フィルタゲイン)を、前者は各センサの方位
変化量の差から、後者は直線走行時の各センサデータの
分散値から、それぞれ決定している。すなわち、地磁気
方位に収束させる速さは、地磁気センサおよびジャイロ
センサの出力データのみから決められている。
Qualitatively, both of these conventional systems place weight on the gyro sensor in the short term and gradually shift the weight to the geomagnetic sensor in the long term because of the characteristics of the direction sensors described above. Is. Then, the speed of convergence to the geomagnetic azimuth (filter gain) is determined from the difference in the azimuth change amount of each sensor, and the latter is determined from the variance value of each sensor data during straight running. That is, the speed of convergence to the geomagnetic direction is determined only from the output data of the geomagnetic sensor and the gyro sensor.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかし、ナビゲーショ
ン装置において、地磁気方位に収束させる速さは、車速
データにも密接に関係している。すなわち、車速を積分
した走行距離と、推定方位とにより、走行位置を随時求
めていくナビゲーション装置において、地磁気方位への
収束性を考える場合、時間の経過に対する収束性ではな
く、走行距離に対する収束性を考えるべきである。つま
り、車速が大きく、走行距離が増大する程、より速く正
確な走行方位が必要になる。
However, in the navigation device, the speed of convergence to the geomagnetic direction is closely related to the vehicle speed data. That is, when considering the convergence to the geomagnetic azimuth in a navigation device that constantly obtains the traveling position from the traveling distance integrated with the vehicle speed and the estimated azimuth, not the convergence with respect to the passage of time but the convergence with respect to the traveling distance. Should be considered. That is, as the vehicle speed increases and the traveling distance increases, a faster and more accurate traveling direction is required.

【0010】それに対して、従来例では、極端な例を挙
げれば、車両が停止している場合(方位誤差があっても
位置誤差にはつながらない)でも、高速走行している場
合(僅かな方位誤差でも大きな位置誤差になる)でも、
地磁気センサおよびジャイロのノイズ特性が同じである
限り、地磁気方位への収束速度が同じになるという問題
があった。
On the other hand, in the conventional example, to give an extreme example, even when the vehicle is stopped (a heading error does not lead to a position error), it is running at a high speed (a slight heading). Error causes a large position error)
As long as the noise characteristics of the geomagnetic sensor and the gyro are the same, there is a problem that the convergence speed to the geomagnetic direction is the same.

【0011】また、上述した前者の従来方式では、両セ
ンサの方位変化量の差からフィルタゲインを算出する式
の物理的根拠が乏しく、このことに起因する方位誤差の
発生は免れえない。
In the former conventional method described above, the physical basis of the equation for calculating the filter gain from the difference in the azimuth change amount of both sensors is poor, and the azimuth error due to this is unavoidable.

【0012】それに対して、後者の方式においては、フ
ィルタゲインを決定する合理的な枠組みとして、カルマ
ンフィルタアルゴリズムを採用している。しかし、その
反面、フィルタゲインを変更する機会は、直線走行時の
データを積み重ねて統計処理が可能となった時のみであ
る。つまり、フィルタゲインの決定頻度が極めて低く、
リアルタイムとは言い難い。逆にいうと、統計処理が可
能となって、適切なフィルタゲインが決定されるまでの
間は、不適切なゲインを使用し続けることになり、位置
検出精度の悪化につながるという問題があった。
On the other hand, in the latter method, the Kalman filter algorithm is adopted as a rational framework for determining the filter gain. However, on the other hand, the opportunity to change the filter gain is only when the data during straight running is accumulated and statistical processing becomes possible. In other words, the frequency of filter gain determination is extremely low,
It's hard to say real time. Conversely, until statistical processing becomes possible and an appropriate filter gain is determined, an inappropriate gain will continue to be used, leading to deterioration in position detection accuracy. .

【0013】また、このセンサノイズを見積もる統計処
理方法にも問題がある。センサノイズは、各々のセンサ
に特有のものがある。例えば、地磁気センサには、着磁
ノイズがあり、一瞬の内にセンサ出力に大きなオフセッ
ト誤差が発生する。ジャイロセンサの場合は、徐々に一
方向の方位誤差が累積する。
There is also a problem in the statistical processing method for estimating this sensor noise. The sensor noise is unique to each sensor. For example, the geomagnetic sensor has magnetizing noise, and a large offset error occurs in the sensor output in an instant. In the case of a gyro sensor, azimuth errors in one direction gradually accumulate.

【0014】さらに、上記従来例では、これらのノイズ
のモデル化が一切ない。従来技術では、センサが出力す
る生の方位データを統計処理し、分散値を算出して、そ
れをもってフィルタゲインを求めている。この方法で
は、上記に述べた各センサ特有のノイズが発生した場合
に、適切な対応ができず、結果として、大きな方位誤差
を発生させる原因になりかねない。
Furthermore, in the above conventional example, there is no modeling of these noises. In the prior art, the raw azimuth data output from the sensor is statistically processed, the variance value is calculated, and the filter gain is obtained from the calculated variance value. In this method, when the above-mentioned noise peculiar to each sensor occurs, an appropriate countermeasure cannot be taken, and as a result, a large azimuth error may occur.

【0015】以上は、方位推定に適用したフィルタ処理
における従来例の問題点を述べた。しかし、これは方位
推定に限ったものではない。同様に、センサを用いて、
ナビゲーションに関する、ある特定の物理量を推定する
場合、例えば、位置推定の場合でも共通の課題である。
The problems of the conventional example in the filter processing applied to the direction estimation have been described above. However, this is not limited to bearing estimation. Similarly, using a sensor,
This is a common problem in estimating a specific physical quantity related to navigation, for example, in the case of position estimation.

【0016】本発明は、上記の問題点を鑑みてなされた
ものであり、各種センサ特有のモデル化を行うことによ
り、センサノイズを適正かつ迅速に見積もり、より精度
の高い位置情報を得るナビゲーション装置を提供するこ
とを目的としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and a navigation device for estimating the sensor noise properly and quickly by performing modeling peculiar to various sensors to obtain more accurate position information. Is intended to provide.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記目的は、移動体の速
度を検出する速度センサと、速度以外の移動体の運動を
表す物理量を検出する1つ以上のセンサと、このセンサ
および速度センサからなるセンサ群からの出力を用い
て、移動体の走行位置を求めるナビゲーション装置にお
いて、センサ群からの出力に対して、予め定めたフィル
タ特性を持つフィルタ処理を施し、その処理結果を用い
て、推定値を算出するフィルタ処理手段と、速度センサ
以外の1つ以上のセンサからの出力、および、フィルタ
処理手段から出力される推定値のうち、いずれか一つ以
上を用いて、一つ以上のセンサからの出力誤差を評価す
るセンサ誤差評価手段と、センサ誤差評価手段の出力を
もとに、フィルタ処理手段のフィルタ特性を調整する、
フィルタゲインを算出するフィルタゲイン算出手段とを
有することを特徴とする、ナビゲーション装置によって
達成できる。
The above object is to provide a speed sensor for detecting the speed of a moving body, one or more sensors for detecting a physical quantity other than the speed, which indicates the movement of the moving body, and the sensors and the speed sensor. In the navigation device that obtains the traveling position of the moving body using the output from the sensor group, the output from the sensor group is subjected to filter processing having a predetermined filter characteristic, and the processing result is used to estimate. One or more sensors using at least one of a filter processing unit for calculating a value, outputs from one or more sensors other than the speed sensor, and an estimated value output from the filter processing unit. Sensor error evaluation means for evaluating the output error from the sensor error evaluation means, and adjusting the filter characteristics of the filter processing means based on the output of the sensor error evaluation means
It can be achieved by a navigation device, characterized in that it has a filter gain calculation means for calculating a filter gain.

【0018】上記目的は、また、移動体の運動を表す物
理量を検出する複数のセンサからなるセンサ群と、セン
サ群からの出力を用いて、移動体の位置を求めるナビゲ
ーション装置において、センサ群からの複数個の出力に
対して、予め定めた特性を持つフィルタ処理を施し、そ
の処理結果を用いて、少なくとも一つの移動体の運動に
関する物理量の推定値を算出するフィルタ処理手段と、
センサ群からの複数個の出力およびフィルタ処理手段か
ら出力される推定値のうち、いずれか一つ以上を入力と
して、一つ以上のセンサの誤差を評価するセンサ誤差評
価手段と、センサ誤差評価手段の出力を用いて、ウイン
ドウ特性を決定し、その特性によって、一つ以上のセン
サからの出力における、異常値を除外するウインドウ処
理手段とを有することを特徴とする、ナビゲーション装
置によっても達成できる。
The above-described object is also to provide a sensor group including a plurality of sensors for detecting a physical quantity representing the motion of the moving body and an output of the sensor group to obtain the position of the moving body. Filtering means for applying a filtering process having a predetermined characteristic to a plurality of outputs, and using the processing result to calculate an estimated value of a physical quantity related to the motion of at least one moving body,
A sensor error evaluation unit that evaluates the error of one or more sensors by inputting one or more of the plurality of outputs from the sensor group and the estimated value output from the filter processing unit, and the sensor error evaluation unit. Can be used to determine a window characteristic, and window processing means for eliminating an abnormal value in the output from one or more sensors depending on the characteristic can be achieved.

【0019】[0019]

【作用】本発明では、移動体の速度を検出する速度セン
サと、速度以外の移動体の運動を表す物理量を検出する
1つ以上のセンサと、このセンサおよび速度センサから
なるセンサ群からの出力を用いて、移動体の走行位置を
求めるナビゲーション装置において、フィルタ処理手段
は、これらセンサ群からの出力に対して、予め定めたフ
ィルタ特性を持つフィルタ処理を施し、その処理結果を
用いて、速度以外の移動体の運動を表す物理量に関する
推定値を算出する。
According to the present invention, a speed sensor for detecting the speed of a moving body, one or more sensors for detecting a physical quantity other than the speed, which represents the motion of the moving body, and outputs from a sensor group including these sensors and the speed sensor. In the navigation device that obtains the traveling position of the moving body using, the filter processing means performs filter processing having a predetermined filter characteristic on the output from these sensor groups, and uses the processing result to determine the speed. An estimated value relating to a physical quantity representing the motion of a moving body other than is calculated.

【0020】このフィルタ処理手段から出力される推定
値、および、速度センサ以外の1つ以上のセンサからの
出力のうち、いずれか一つ以上を用いて、センサ誤差評
価手段は、一つ以上のセンサからの出力誤差を適正に評
価することができる。
The sensor error evaluation means uses one or more of the estimated value output from the filter processing means and the output from one or more sensors other than the speed sensor, The output error from the sensor can be properly evaluated.

【0021】このセンサ誤差評価手段の出力をもとに、
フィルタゲイン算出手段は、フィルタ処理手段のフィル
タ特性を調整する、フィルタゲインを算出する。
Based on the output of this sensor error evaluation means,
The filter gain calculation means calculates a filter gain for adjusting the filter characteristic of the filter processing means.

【0022】このように、算出されたフィルタゲインを
用いることにより、フィルタ処理手段の特性を適正に調
整し、最終的に出力される推定値の精度を向上させる。
したがって、このように決定された推定値を用いれば、
高精度に移動体の位置または方位を決定することでき
る。
As described above, by using the calculated filter gain, the characteristics of the filter processing means are properly adjusted, and the accuracy of the finally output estimated value is improved.
Therefore, using the estimates thus determined,
It is possible to determine the position or orientation of the moving body with high accuracy.

【0023】本発明では、また、移動体の運動を表す物
理量を検出する複数のセンサからなるセンサ群と、セン
サ群からの出力を用いて、移動体の位置を求めるナビゲ
ーション装置において、フィルタ処理手段は、センサ群
からの複数個の出力に対して、予め定めた特性を持つフ
ィルタ処理を施し、その処理結果を用いて、少なくとも
一つの移動体の運動に関する物理量の推定値を算出す
る。
According to the present invention, the filter processing means is used in the navigation device for determining the position of the moving body by using a sensor group including a plurality of sensors for detecting a physical quantity representing the motion of the moving body and an output from the sensor group. Performs a filter process having a predetermined characteristic on a plurality of outputs from the sensor group, and uses the process result to calculate an estimated value of a physical quantity related to the motion of at least one moving body.

【0024】次に、センサ誤差評価手段は、これらセン
サ群からの複数個の出力、および、フィルタ処理手段か
ら出力される推定値のうち、いずれか一つ以上を入力と
して、一つ以上のセンサの誤差を評価する。
Next, the sensor error evaluation means receives one or more of a plurality of outputs from these sensor groups and an estimated value output from the filter processing means as an input, and receives one or more sensors. Evaluate the error of.

【0025】最後に、ウインドウ処理手段が、センサ誤
差評価手段の出力を用いて、ウインドウ特性を決定し、
その特性によって、一つ以上のセンサからの出力におけ
る、異常値を除外する。
Finally, the window processing means determines the window characteristic by using the output of the sensor error evaluation means,
The characteristic excludes outliers in the output from one or more sensors.

【0026】このように、センサの誤差評価の結果を用
いて、異常値を除外するウインドウ処理手段を採用する
ことで、最終的に、フィルタ処理手段から出力される推
定値の精度を向上させることができる。したがって、こ
のように決定された推定値を用いれば、高精度に移動体
の位置または方位を決定することできる。
As described above, the accuracy of the estimated value output from the filter processing means is finally improved by adopting the window processing means for excluding the abnormal value by using the result of the error evaluation of the sensor. You can Therefore, by using the estimated value determined in this way, the position or orientation of the moving body can be determined with high accuracy.

【0027】[0027]

【実施例】以下、図面を用いて、本発明に係わる装置の
実施例を説明する。本発明を適用した、車両用ナビゲー
ション装置の構成図の一例を、図18に示す。本実施例
は、移動体の速度を測定する車速センサ23と、移動体
の方位を測定する地磁気センサ21および旋回角速度セ
ンサ22と、それらセンサからの信号を用いて、以下に
説明する処理手段を行ない位置を算出するコントローラ
20とを有する。さらに、本実施例は、地図データを記
憶する地図メモリ25と、コントローラ20によって算
出された移動体の位置を、地図メモリ25から読みだし
た地図上に表示する表示装置26と、初期位置等を入力
する初期位置入力装置27とを備える。
Embodiments of the apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 18 shows an example of a configuration diagram of a vehicle navigation device to which the present invention is applied. In the present embodiment, a vehicle speed sensor 23 that measures the speed of a moving body, a geomagnetic sensor 21 and a turning angular velocity sensor 22 that measure the azimuth of the moving body, and signals from these sensors are used to implement processing means described below. It has a controller 20 for calculating the operation position. Further, in the present embodiment, the map memory 25 for storing map data, the display device 26 for displaying the position of the moving body calculated by the controller 20 on the map read from the map memory 25, the initial position, etc. And an initial position input device 27 for inputting.

【0028】ここで、地磁気センサ21および旋回角速
度センサ22は方位センサとして、車速センサ23は速
度センサとして用いる。
Here, the geomagnetic sensor 21 and the turning angular velocity sensor 22 are used as direction sensors, and the vehicle speed sensor 23 is used as a speed sensor.

【0029】方位センサは、例えば、地球磁界(地磁
気)を検出して絶対方位を求める地磁気センサ21が代
表的なセンサである。しかし、GPS測位装置も、それ
によって求められた位置の時間変化から進行方位を求め
る、絶対方位センサとして、利用可能である。
The azimuth sensor is typically a geomagnetic sensor 21 that detects the earth's magnetic field (geomagnetism) to obtain the absolute azimuth. However, the GPS positioning device can also be used as an absolute azimuth sensor that obtains the traveling azimuth from the time change of the position obtained thereby.

【0030】旋回角速度センサ22は、移動体の旋回角
速度を測定するものである。具体的には、機械式ジャイ
ロ、振動ジャイロ、光ファイバジャイロ等があり、航空
機、宇宙機、自動車のナビゲーション装置に使われてい
る。これらも、基準方位を与えれば、方位センサとして
用いることができる。
The turning angular velocity sensor 22 measures the turning angular velocity of the moving body. Specifically, there are mechanical gyros, vibration gyros, optical fiber gyros, etc., which are used in navigation devices for aircraft, spacecraft, and automobiles. These can also be used as an orientation sensor if a reference orientation is given.

【0031】車速センサ23には、自動車、電車等の車
両では車輪回転数に応じたパルス信号を出力する、光電
式あるいは電磁式の速度センサがある。また、航空機で
は、移動体に加わる気圧変化を利用した速度センサがあ
る。
The vehicle speed sensor 23 is a photoelectric or electromagnetic speed sensor that outputs a pulse signal according to the wheel rotation speed in a vehicle such as an automobile or an electric train. Further, in aircraft, there is a speed sensor that utilizes a change in atmospheric pressure applied to a moving body.

【0032】地図メモリ25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る。具体的
には、半導体メモリ、カセットテープ、CD−ROM、
ICメモリ、DAT等が使用可能である。
The map memory 25 stores road map data covering a predetermined range in advance. Specifically, semiconductor memory, cassette tape, CD-ROM,
IC memory, DAT, etc. can be used.

【0033】表示装置26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。
The display device 26 displays a road map and a vehicle position while the vehicle is traveling by using a CRT, a liquid crystal display or the like.

【0034】コントローラ20は、地磁気センサ21お
よび旋回角速度センサ22より検出されたデータに基づ
いて、車両の推定方位を算出するとともに、車速センサ
23のデータと合わせて、車両の位置を演算する。さら
に、図形処理プロセッサ、画像処理メモリ等も備えるこ
とができ、表示装置26上における地図の検索、縮尺切
り替え、スクロール、上記演算結果の車両位置の表示等
を行わせることが可能である。
The controller 20 calculates the estimated azimuth of the vehicle based on the data detected by the geomagnetic sensor 21 and the turning angular velocity sensor 22, and calculates the position of the vehicle together with the data of the vehicle speed sensor 23. Further, a graphic processor, an image processing memory, etc. can be provided, and it is possible to perform map search, scale reduction, scroll, display of the vehicle position of the above calculation results, etc. on the display device 26.

【0035】初期位置入力装置27は、キーボードやジ
ョイステック等、車両位置を入力できるものとする。
The initial position input device 27 is capable of inputting the vehicle position, such as a keyboard and a joystick.

【0036】本実施例の動作を、図15のフローチャー
トを用いて説明する。本実施例のシステムがスタートす
ると、まず、初期処理が行われる(ステップ200)。
ここでは、フィルタ処理手段にカルマンフィルタ処理が
適用される場合は、後に説明するカルマンフィルタ処理
の初期処理も行われる。キー入力等の初期位置入力装置
27により、現在地が設定されると(ステップ20
2)、表示装置26上に、車両の現在地、および、その
周辺の地図が表示される(ステップ204)。
The operation of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. When the system of this embodiment is started, first, initial processing is performed (step 200).
Here, when Kalman filter processing is applied to the filter processing means, initial processing of Kalman filter processing described later is also performed. When the current position is set by the initial position input device 27 such as key input (step 20)
2) A map of the current location of the vehicle and its surroundings is displayed on the display device 26 (step 204).

【0037】次に、ステップ206により、ステップ2
08以下の割り込みを許可し、以下のメインループに入
る。このメインループでは、単位走行距離毎の走行量を
積分加算して、車両現在地と地図が更新される。
Next, in step 206, step 2
Interrupts 08 and below are permitted and the following main loop is entered. In this main loop, the current vehicle position and the map are updated by integrating and adding the traveling amounts for each unit traveling distance.

【0038】走行方位算出割込処理(ステップ208)
および走行ベクトル積分割込処理(ステップ210)に
より、新しい車両位置が算出され、車両位置が移動した
と判断された場合(ステップ212でYes)、現在地お
よび周辺地図が更新される(ステップ214)。
Travel direction calculation interrupt processing (step 208)
By the travel vector product division processing (step 210), a new vehicle position is calculated, and when it is determined that the vehicle position has moved (Yes in step 212), the current position and the surrounding map are updated (step 214).

【0039】走行方位算出割込処理(ステップ208)
では、方位を測定するセンサ21および22のでが読み
込まれ、フィルタ処理により、方位が算出される。この
ステップ208の具体的動作については、後のフィルタ
処理手段にカルマンフィルタ処理を用いた、実施例1に
おいて説明する。
Travel direction calculation interrupt processing (step 208)
Then, the sensors 21 and 22 for measuring the azimuth are read, and the azimuth is calculated by filtering. The specific operation of step 208 will be described in the first embodiment in which Kalman filter processing is used as the subsequent filter processing means.

【0040】走行ベクトル積分割込処理(ステップ21
0)の処理手順を、図17を用いて説明する。この処理
は、車両が、所定距離ΔDを走行する毎に実行される。
すなわち、ステップ400により、車両方位θが読み込
まれる。この車両方位θは、図15のステップ208の
処理により算出され、記憶されているものである。
Running vector product division processing (step 21)
The processing procedure of 0) will be described with reference to FIG. This process is executed every time the vehicle travels the predetermined distance ΔD.
That is, the vehicle direction θ is read in step 400. This vehicle direction θ is calculated and stored in the process of step 208 of FIG.

【0041】この車両方位を用いて、距離ΔDのx方向
成分とy方向成分が求めらる(ステップ402)。最後
に、求められた成分が、x方向積分距離とy方向積分距
離とに加算されて、積算距離が更新される(ステップ4
04)。
Using this vehicle direction, the x-direction component and the y-direction component of the distance ΔD are obtained (step 402). Finally, the obtained component is added to the x-direction integrated distance and the y-direction integrated distance to update the integrated distance (step 4).
04).

【0042】以上の処理が行われると、上記図15の処
理で、最新のx方向積算処理とy方向積算処理で算出さ
れた座標位置が、車両の現在走行位置として決定され
る。
When the above processing is performed, the coordinate position calculated by the latest x direction integration processing and y direction integration processing in the processing of FIG. 15 is determined as the current traveling position of the vehicle.

【0043】本発明によるナビゲーション装置の基本的
特徴を、図1、2および3を用いて説明する。以下に示
す実施例1以降では、これらの基本的特徴を組み合わせ
た構成について説明する。
The basic features of the navigation device according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the first and subsequent embodiments shown below, a configuration combining these basic features will be described.

【0044】本発明を適用したナビゲーション装置の一
例における特徴部分を図1に示す。ここで、本発明の基
本的な構成は、上記で説明した図18のような構成を持
つ。ここで、ナビゲーション装置のコントローラ20
(図18)には、図1が示す、推定方位5と、方位を含
む推定値7とを出力するフィルタ処理手段1と、フィル
タ処理手段1のゲインを決定するフィルタゲイン算出手
段2と、方位センサ11、12、および、速度センサ1
5の誤差を評価するセンサ誤差評価手段3とが含まれ
る。ここで、方位センサ11および12は、図18の地
磁気センサ21および旋回角速度センサ22に、速度セ
ンサ15は、車速センサ23に対応する。
FIG. 1 shows a characteristic part of an example of a navigation device to which the present invention is applied. Here, the basic configuration of the present invention has a configuration as shown in FIG. 18 described above. Here, the controller 20 of the navigation device
In FIG. 18, a filter processing unit 1 that outputs an estimated azimuth 5 and an estimated value 7 including the azimuth, a filter gain calculation unit 2 that determines a gain of the filter processing unit 1, and an azimuth shown in FIG. Sensors 11, 12 and speed sensor 1
The sensor error evaluation means 3 for evaluating the error 5 is included. Here, the direction sensors 11 and 12 correspond to the geomagnetic sensor 21 and the turning angular velocity sensor 22 in FIG. 18, and the velocity sensor 15 corresponds to the vehicle speed sensor 23.

【0045】この例において、移動体の方位と回転角を
計測する、複数個の方位センサ11と12とからのセン
サ信号を用いて、フィルタ処理手段1は、推定方位5を
求める。このフィルタ処理手段1からの出力と同期し
て、速度センサ15から求められる速度データと合わせ
て、移動体の走行位置を求める。
In this example, the filter processing means 1 obtains the estimated azimuth 5 by using the sensor signals from the plurality of azimuth sensors 11 and 12 which measure the azimuth and the rotation angle of the moving body. In synchronization with the output from the filter processing means 1, the traveling position of the moving body is obtained together with the speed data obtained from the speed sensor 15.

【0046】ここで、方位データ、速度データ、フィル
タ出力の推定値7のいずれかを一つ以上を入力として、
方位センサ11、12の測定誤差を、センサ誤差評価手
段3において評価する。さらに、その出力をもとに、フ
ィルタゲイン算出手段2で算出することにより、最終的
に出力される推定方位5の精度を向上させる。
Here, one or more of the direction data, the velocity data, and the estimated value 7 of the filter output is input,
The sensor error evaluation means 3 evaluates the measurement error of the azimuth sensors 11 and 12. Furthermore, the accuracy of the finally output estimated azimuth 5 is improved by calculating the filter gain calculation means 2 based on the output.

【0047】本発明を適用したナビゲーション装置の他
の一例における特徴部分を、図2に示す。ここでは、図
1のようにセンサとして、方位センサに限らず、一般的
なセンサ13、14を用いて、移動体の運動を表す物理
量を計測する。
The characteristic portion of another example of the navigation device to which the present invention is applied is shown in FIG. Here, as shown in FIG. 1, not only the direction sensor but also general sensors 13 and 14 are used as the sensor to measure the physical quantity representing the motion of the moving body.

【0048】この例の全体構成は、図1の例と同じであ
る。しかし、この例では、フィルタ処理手段1は、測定
された物理量のデータと、速度センサ15の速度データ
とを入力として用い、移動体の推定位置6を出力する。
The overall structure of this example is the same as the example of FIG. However, in this example, the filter processing means 1 outputs the estimated position 6 of the moving body by using the measured physical quantity data and the speed data of the speed sensor 15 as inputs.

【0049】この例では、各センサ13および14から
のデータ、速度データおよび推定値7のうち、いずれか
一つ以上を入力として、各センサ13、14の誤差を、
センサ誤差評価手段3で評価する。その出力をもとに、
フィルタ処理手段1のフィルタゲインを、フィルタゲイ
ン算出手段2で算出することにより、最終的に、出力さ
れる推定位置6の精度を向上させる。
In this example, one or more of the data from each of the sensors 13 and 14, the speed data and the estimated value 7 are input, and the error of each of the sensors 13 and 14 is calculated as follows.
The sensor error evaluation means 3 evaluates. Based on that output
The accuracy of the estimated position 6 to be finally output is improved by calculating the filter gain of the filter processing means 1 by the filter gain calculation means 2.

【0050】本発明を適用したナビゲーション装置の他
の一例における特徴部分を、図3に示す。この手段は、
一般的なセンサ13および14と、それらの出力信号を
用いて、方位や位置などの推定値7を求めるフィルタ処
理手段1と、各センサからのデータおよび推定値7のう
ち、いずれか一つ以上を入力として、各センサ誤差を評
価するセンサ誤差評価手段3と、その出力をもとに、セ
ンサ信号の異常値を除外するウインドウ処理手段4とか
ら構成される。この構成によって、最終的に出力される
推定値7の精度を向上させる。
FIG. 3 shows a characteristic part in another example of the navigation device to which the present invention is applied. This means
Any one or more of general sensors 13 and 14, a filter processing unit 1 that obtains an estimated value 7 such as an azimuth and a position using output signals thereof, and data and estimated value 7 from each sensor. Is input to the sensor error evaluation means 3 for evaluating each sensor error, and the window processing means 4 for excluding an abnormal value of the sensor signal based on the output thereof. With this configuration, the accuracy of the finally output estimated value 7 is improved.

【0051】本発明によれば、以上のような特徴によ
り、センサによる計測信号そのものの誤差を小さくでき
る。そのため、例えば、車両用ナビゲーション装置にお
ける地図マッチング方式の誤差補正のような最終段の補
正とは異なり、補正した後に同様な誤差がまたすぐに発
生するようなことはない。従って、本発明は精度の高い
センサを用いていることと等価になり、システム的な信
頼性も向上させることができる。
According to the present invention, due to the above features, the error in the measurement signal itself by the sensor can be reduced. Therefore, unlike the final stage correction such as the error correction of the map matching method in the vehicle navigation device, for example, a similar error does not occur immediately after the correction. Therefore, the present invention is equivalent to using a highly accurate sensor and can improve system reliability.

【0052】図2、3に示される各手段におけるセンサ
13および14の例としては、上記で述べた方位センサ
や速度センサと、それ以外に、位置検出センサやレンジ
検出センサ等が挙げられる。
Examples of the sensors 13 and 14 in the respective means shown in FIGS. 2 and 3 include the direction sensor and the speed sensor described above, and the position detection sensor and the range detection sensor in addition to them.

【0053】位置検出センサは、GPS衛星や地上局等
の送信局より、送信された信号から、移動体の現在位置
を演算により求めるものである。具体的には、GPS、
GLONASS、ビーコン等があり、航空機、宇宙機、
自動車等のナビゲーション装置に用いられている。
The position detecting sensor calculates the current position of the moving body from the signal transmitted from a transmitting station such as a GPS satellite or a ground station. Specifically, GPS,
GLONASS, beacons, etc., aircraft, spacecraft,
It is used in navigation devices such as automobiles.

【0054】レンジ検出センサは、送信局と移動体に搭
載した受信機との距離(レンジ)、あるいは、その変化
率(レンジレート)を測定し、送信機の位置が既知であ
ればその位置を送信するものである。現在、利用可能な
ものには、GPS、GLONASS、LORAN−C、
ビーコン等がある。
The range detection sensor measures the distance (range) between the transmitting station and the receiver mounted on the moving body, or its rate of change (range rate). If the position of the transmitter is known, the position is detected. It is something to send. Currently available are GPS, GLONASS, LORAN-C,
There are beacons, etc.

【0055】GPSは、航空機、宇宙機、自動車等のナ
ビゲーション装置として利用されている。GLONAS
Sは、旧ソ連の管理運用しているもので、GPSと同様
の衛星測距システムである。LORAN−Cは、船舶等
によく装備されている。ビーコンは、地上に設置され
た、いわゆる電波灯台である。これは、ビーコン位置を
局所的に送信するもので、その信号を受信することによ
って、移動体がビーコン付近に位置することが分かる。
主に、自動車、航空機の位置検出に利用される。
GPS is used as a navigation device for aircrafts, spacecrafts, automobiles and the like. GLONAS
S is managed and operated by the former Soviet Union and is a satellite ranging system similar to GPS. The LORAN-C is often installed in ships and the like. Beacons are so-called radio lighthouses installed on the ground. This is to transmit the beacon position locally, and by receiving the signal, it can be known that the mobile body is located near the beacon.
Mainly used for position detection of automobiles and aircraft.

【0056】〔実施例1〕本実施例は、図4に示される
構成を有する。これは、図1および図3に示された本発
明の基本的特徴部分を組み合わせ、フィルタ処理手段1
をカルマンフィルタ処理手段で実現したナビゲーション
装置である。
[Embodiment 1] This embodiment has a configuration shown in FIG. This combines the basic features of the invention shown in FIGS.
Is a navigation device that realizes Kalman filter processing means.

【0057】本実施例のハードウエア構成は、上記で説
明した図18の構成である。ここで、地磁気センサ21
および旋回角速度センサ22を方位センサとして、車速
センサ23を速度センサとして用いる。
The hardware configuration of this embodiment is the configuration of FIG. 18 described above. Here, the geomagnetic sensor 21
The turning angular velocity sensor 22 is used as a direction sensor, and the vehicle speed sensor 23 is used as a speed sensor.

【0058】コントローラ20における、カルマンフィ
ルタ処理を用いたフィルタ処理手段1(図4参照)で
は、推定する量(状態量)の時間変化と、状態量と、セ
ンサ出力として測定可能な量(観測量)との関係を、モ
デル化する必要がある。
In the filter processing means 1 (see FIG. 4) using the Kalman filter processing in the controller 20, the time change of the estimated quantity (state quantity), the state quantity, and the quantity measurable as a sensor output (observed quantity). The relationship with and needs to be modeled.

【0059】以下の説明では、本実施例におけるカルマ
ンフィルタ処理において、最初、自動車ナビゲーション
において重要な、走行方位と、使用した方位センサの誤
差要因を、推定すべき状態量として、その時間変化をモ
デル化する。次に、観測量と状態量との関係をモデルで
表す。
In the following description, in the Kalman filter processing in this embodiment, first, the driving direction and the error factors of the direction sensor used, which are important in car navigation, are used as the state quantities to be estimated, and the change over time is modeled. To do. Next, the relationship between the observed quantity and the state quantity is represented by a model.

【0060】地磁気センサ21の主な誤差要因は、着磁
と、車体のμ効果(以下車体効果と言う)である。着磁
は、地磁気センサ21を取付けている車体が磁化し、大
きな方位誤差を与える現象である。これは、地磁気セン
サ21の出力が描く、方位円の中心が、移動することに
対応する。また、車体効果は、磁性体である車体が地球
磁界に及ぼす効果であり、方位円が楕円に変形する現象
である。
The main error factors of the geomagnetic sensor 21 are the magnetization and the μ effect of the vehicle body (hereinafter referred to as the vehicle body effect). Magnetization is a phenomenon in which the vehicle body to which the geomagnetic sensor 21 is attached is magnetized to give a large azimuth error. This corresponds to the movement of the center of the azimuth circle drawn by the output of the geomagnetic sensor 21. The vehicle body effect is an effect that a vehicle body, which is a magnetic body, exerts on the earth's magnetic field, and is a phenomenon in which an azimuth circle is transformed into an ellipse.

【0061】着磁成分と、車体効果は、それぞれ2つの
パラメタで記述でき、パラメタの時間変化は少ないとし
て、次のようにモデル化することができる。
The magnetizing component and the vehicle body effect can each be described by two parameters, and can be modeled as follows assuming that the parameters do not change with time.

【0062】[0062]

【数1】 [Equation 1]

【0063】[0063]

【数2】 [Equation 2]

【0064】[0064]

【数3】 [Equation 3]

【0065】[0065]

【数4】 [Equation 4]

【0066】このモデルは、地磁気センサ21の誤差要
因(着磁、車体効果)の挙動を表すもので、以下、地磁
気センサ誤差モデルと呼ぶ。
This model represents the behavior of error factors (magnetization, vehicle body effect) of the geomagnetic sensor 21, and will be referred to as a geomagnetic sensor error model hereinafter.

【0067】旋回角速度センサ22の誤差要因の一つ
は、角速度バイアスである。バイアスは、短時間では、
ほぼ一定と仮定でき、
One of the error factors of the turning angular velocity sensor 22 is the angular velocity bias. Bias is a short time
Can be assumed to be almost constant,

【0068】[0068]

【数5】 [Equation 5]

【0069】とモデル化した。このモデルは、旋回角速
度センサ22の誤差要因を記述したものであり、以下、
ジャイロ誤差モデルと呼ぶ。
Was modeled as This model describes the error factors of the turning angular velocity sensor 22, and
It is called a gyro error model.

【0070】2つのカルマンフィルタのモデル(状態方
程式、観測方程式)を説明する。方位推定カルマンフィ
ルタの状態量xは、
Two Kalman filter models (state equation and observation equation) will be described. The state quantity x of the orientation estimation Kalman filter is

【0071】[0071]

【数6】 [Equation 6]

【0072】とする。It is assumed that

【0073】状態方程式は、The equation of state is

【0074】[0074]

【数7】 [Equation 7]

【0075】とした。システムノイズv(k)は、状態
量の数7によるモデル化誤差である。
It was set as The system noise v (k) is a modeling error according to the state quantity equation 7.

【0076】観測方程式は、The observation equation is

【0077】[0077]

【数8】 [Equation 8]

【0078】[0078]

【数9】 [Equation 9]

【0079】[0079]

【数10】 [Equation 10]

【0080】のとなり、まとめて表すと、Next to this, when summarized,

【0081】[0081]

【数11】 [Equation 11]

【0082】となる。It becomes

【0083】ここで、観測量yは、Here, the observed amount y is

【0084】[0084]

【数12】 [Equation 12]

【0085】であり、測定ノイズwは、And the measurement noise w is

【0086】[0086]

【数13】 [Equation 13]

【0087】である。It is

【0088】ここで、地磁気センサ21の誤差要因とし
て車体効果の影響が小さい場合、車体効果を表すRx、
Ryを一つの状態量(推定量)Rで表す、簡易的な方法
を取っても良い。
Here, when the effect of the vehicle body effect is small as an error factor of the geomagnetic sensor 21, Rx representing the vehicle body effect,
A simple method of expressing Ry by one state quantity (estimated quantity) R may be used.

【0089】上記の状態方程式と、観測方程式とに対し
て、カルマンフィルタを計算し、自動車の走行方位を推
定する。ここで、求めた観測方程式は非線形なため、拡
張カルマンフィルタのアルゴリズムを適用する。拡張カ
ルマンフィルタは、次の漸化式、
A Kalman filter is calculated for the above state equation and the observation equation to estimate the traveling direction of the automobile. Since the obtained observation equation is non-linear, the algorithm of the extended Kalman filter is applied. The extended Kalman filter has the following recurrence formula,

【0090】[0090]

【数14】 [Equation 14]

【0091】[0091]

【数15】 [Equation 15]

【0092】[0092]

【数16】 [Equation 16]

【0093】[0093]

【数17】 [Equation 17]

【0094】[0094]

【数18】 [Equation 18]

【0095】[0095]

【数19】 [Formula 19]

【0096】で与えられる。Is given by

【0097】カルマンフィルタでは、状態量x(k)の
最適推定値x(k|k)、予測値x(k|kー1)と、
これらに対応した推定誤差共分散行列P(k|k)、P
(k|kー1)を算出する。Vは、システムノイズvの
共分散行列であり、Wは、観測ノイズwの共分散行列で
ある。Hは、関数hの予測値x(k|kー1)における
ヤコビアンである。なお、上記カルマンフィルタの繰返
し計算は、漸化式の形式を持ち、計算機のソフトウェア
により実現可能である。
In the Kalman filter, the optimum estimated value x (k | k) of the state quantity x (k), the predicted value x (k | k−1),
The estimation error covariance matrix P (k | k), P corresponding to these
Calculate (k | k-1). V is a covariance matrix of system noise v, and W is a covariance matrix of observation noise w. H is the Jacobian at the predicted value x (k | k−1) of the function h. The iterative calculation of the Kalman filter has a form of recurrence formula and can be realized by software of a computer.

【0098】以上の拡張カルマンフィルタのアルゴリズ
ムを利用することにより、方位推定を行う。この処理手
順を、図4のブロック図と図20のフローチャートを用
いて説明する。なお、本実施例による位置決定は、上記
で説明した図15のフローに従って行なわれる。
The azimuth is estimated by using the above-described extended Kalman filter algorithm. This processing procedure will be described with reference to the block diagram of FIG. 4 and the flowchart of FIG. The position determination according to this embodiment is performed according to the flow of FIG. 15 described above.

【0099】最初、初期処理(図15のステップ20
0)において、数14の通り、予測値と誤差共分散行列
の初期値を設定する。その後、一定時間毎に走行方位を
算出する走行方位算出割込処理(図15のステップ20
8)に入る。
First, initial processing (step 20 in FIG. 15) is performed.
In 0), the prediction value and the initial value of the error covariance matrix are set as shown in Expression 14. After that, a traveling azimuth calculation interrupt process for calculating the traveling azimuth at regular intervals (step 20 in FIG.
8) Enter.

【0100】このステップ208は、図4に示す機能手
段を用い、図20に示すフローに従って方位を決定す
る。
This step 208 uses the functional means shown in FIG. 4 to determine the azimuth according to the flow shown in FIG.

【0101】最初、センサデータ(観測量)を読み込む
(ステップ300)。次に、状態量の予測値を、観測方
程式に代入し、観測量の予測値を観測量予測値算出手段
31(ステップ302)で算出し、その予測値と観測量
との差から観測量予測誤差を観測量予測誤差算出手段3
2(ステップ304)で算出する。
First, sensor data (observation amount) is read (step 300). Next, the predicted value of the state quantity is substituted into the observation equation, the predicted value of the observed quantity is calculated by the observed quantity predicted value calculation means 31 (step 302), and the observed quantity is predicted from the difference between the predicted value and the observed quantity. The error is the observed amount prediction error calculation means 3
2 (step 304).

【0102】その後、観測量予測誤差、予測値、車速デ
ータ等を用いて、以下に説明するセンサ誤差評価手段3
(ステップ306)でセンサ誤差を評価する。ここで、
観測量予測誤差の代わりに観測量そのものを用いても良
いし、また、予測値の代わりに推定値を用いても良い。
After that, the sensor error evaluation means 3 described below is used by using the observed amount prediction error, the predicted value, the vehicle speed data and the like.
In step 306, the sensor error is evaluated. here,
The observed amount itself may be used instead of the observed amount prediction error, and the estimated value may be used instead of the predicted value.

【0103】センサ誤差評価手段3の一例として、図6
に示すような、地磁気センサ21の誤差評価手段3とし
て、ファジィ推論処理手段50を用いた例を説明する。
As an example of the sensor error evaluation means 3, FIG.
An example in which the fuzzy inference processing means 50 is used as the error evaluation means 3 of the geomagnetic sensor 21 as shown in FIG.

【0104】このファジイ推論処理手段50の入力に
は、観測量予測誤差算出手段32の出力である地磁気セ
ンサ21の観測量予測誤差Imag51と、車速センサ2
3の出力データVel52を用いる。また、フィルタゲイ
ン算出手段34への出力としては、地磁気センサ21の
観測ノイズの共分散Wmag53をとる。この場合、入力
値は、ある期間のそれぞれのデータ自身の統計量、例え
ば、平均値であってもよい。
The fuzzy inference processing means 50 receives the observation amount prediction error Imag51 of the geomagnetic sensor 21 which is the output of the observation amount prediction error calculating means 32 and the vehicle speed sensor 2 as inputs.
The output data Vel52 of No. 3 is used. As the output to the filter gain calculation means 34, the covariance Wmag 53 of the observation noise of the geomagnetic sensor 21 is taken. In this case, the input value may be a statistic amount of each data itself in a certain period, for example, an average value.

【0105】入力値51、52の、それぞれの大きさに
対応する出力53の大きさの、定性的な関係を、ファジ
ィ理論を用いて表す。
The qualitative relationship between the magnitudes of the input values 51 and 52 and the magnitude of the output 53 corresponding to the magnitudes thereof is represented by using fuzzy theory.

【0106】入力Imag51が大きい程、地磁気センサ
21のノイズが大きい、と予想されるため、出力Wmag
53は、相対的に大きくする必要がある。逆に、車速V
el52が大きい程、最終的に、収束する地磁気センサ2
1が示す方位への収束速度を速める必要がある。そのた
め、出力Wmag53は、相対的に小さくする必要があ
る。
It is expected that the larger the input Imag 51 is, the larger the noise of the geomagnetic sensor 21 is. Therefore, the output Wmag 51 is increased.
53 needs to be relatively large. On the contrary, vehicle speed V
Geomagnetic sensor 2 that converges eventually as el52 increases
It is necessary to increase the speed of convergence to the direction indicated by 1. Therefore, the output Wmag53 needs to be relatively small.

【0107】この定性的な関係を、図7上に示すよう
に、5段階のファジィラベルを用いたファジィルールと
して表現し、それを同図下のようなメンバシップ関数を
用いて定量化した。ファジィ推論法として、例えば、マ
ックスミニ合成重心法を用いると、各々の入力値51、
52に対して、出力値53が図7下のようにハッチング
した面積の、重心位置として求めることができる。ただ
し、演算量の節約から、上記の演算を予め行っておき、
マイクロコンピュータのメモリに書き込んでおいて、入
力値に対応する出力値をメモリから読み出す、テーブル
ルックアップ方式で、上記ファジィ推論を実現させても
よい。
This qualitative relationship is expressed as a fuzzy rule using five levels of fuzzy labels as shown in FIG. As the fuzzy inference method, for example, when the max-mini composite centroid method is used, each input value 51,
For 52, the output value 53 can be obtained as the center of gravity position of the hatched area as shown in the lower part of FIG. 7. However, in order to save the calculation amount, the above calculation is performed in advance,
The fuzzy inference may be realized by a table lookup method in which the output value corresponding to the input value is read from the memory by writing it in the memory of the microcomputer.

【0108】また、上記ファジイ処理手段50の例で
は、ファジィルールの前件部および後件部とも、ファジ
ィ変数を用いた。しかし、上記重心計算等の演算負荷を
減らすため、後件部のみファジィ変数を用いず、線形式
を適用する、菅野らの推論法によりファジィ推論を実現
させてもよい。
Further, in the example of the fuzzy processing means 50, the fuzzy variables are used for both the antecedent part and the consequent part of the fuzzy rule. However, in order to reduce the calculation load such as the calculation of the center of gravity, fuzzy inference may be realized by the inference method of Sugano et al., Which applies a linear form without using fuzzy variables only in the consequent part.

【0109】さらに、センサ誤差処理手段3において、
ファジィ理論を用いずに、上記定性的関係を、単純にあ
る関数式で定量的に表すことにより、センサ誤差評価を
実現することもできる。また、センサ誤差評価手段3に
他の手段を用いる例を、以下の実施例2から7に説明す
る。
Further, in the sensor error processing means 3,
It is also possible to realize the sensor error evaluation by simply expressing the above qualitative relationship quantitatively by a certain functional expression without using the fuzzy theory. Examples of using other means for the sensor error evaluation means 3 will be described in Examples 2 to 7 below.

【0110】次に、センサ誤差評価手段3からの出力と
予測値とを用いて、カルマンフィルタゲインをフィルタ
ゲイン算出手段2(ステップ322、数15)で求め
る。求められたゲインを用いて、状態量および誤差共分
散の推定値を推定値算出手段35(ステップ324、数
16、数17)で計算する。求める走行方位は、この推
定値の一つ(推定方位5)として計算され、出力され
る。
Next, using the output from the sensor error evaluation means 3 and the predicted value, the Kalman filter gain is obtained by the filter gain calculation means 2 (step 322, equation 15). Using the obtained gain, the estimated value of the state quantity and the error covariance is calculated by the estimated value calculation means 35 (step 324, equations 16 and 17). The traveling direction to be obtained is calculated and output as one of the estimated values (estimated direction 5).

【0111】また、センサ誤差評価手段3からの出力
は、ウインドウ処理手段4の判断基準にも使用される。
例えば、地磁気センサ21における、ある一定レベル以
上のノイズを除去することが可能となる。
The output from the sensor error evaluation means 3 is also used as a criterion for the window processing means 4.
For example, it is possible to remove noise in the geomagnetic sensor 21 above a certain level.

【0112】計算された推定値と、旋回角速度センサ2
2からの出力データをもと、次の一定時間後の予測値
(状態量、誤差共分散)を、予測値算出手段36(ステ
ップ326、数18、数19)で算出し、割込み処理を
終了する。
The calculated estimated value and the turning angular velocity sensor 2
Based on the output data from 2, the predicted value (state amount, error covariance) after the next fixed time is calculated by the predicted value calculation means 36 (step 326, Formula 18, Formula 19), and the interrupt process is ended. To do.

【0113】また、本実施例は、図5に示すように、旋
回角速度センサ22の出力を、観測量として用いずに、
予測値算出手段36において、一定時間後の予測値を算
出する際の、方位変化量としてのみ使用する構成とする
ことができる。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, the output of the turning angular velocity sensor 22 is not used as the observed amount,
The predicted value calculation means 36 may be configured to use only as the azimuth change amount when calculating the predicted value after a fixed time.

【0114】以上のような処理手順により、地磁気セン
サ21の誤差を適正に評価することができる。さらに、
その評価結果に、カルマンフィルタ処理を無理なく適応
させることができるため、高精度な方位推定が可能とな
る。
By the processing procedure as described above, the error of the geomagnetic sensor 21 can be properly evaluated. further,
Since Kalman filtering can be reasonably adapted to the evaluation result, highly accurate direction estimation can be performed.

【0115】〔実施例2〕本実施例は、実施例1と同じ
ハードウエア構成(図18参照)を有し、センサ誤差評
価手段3において対象とするセンサに、旋回角速度セン
サ22を含む場合の構成を説明する。
[Embodiment 2] This embodiment has the same hardware configuration as that of Embodiment 1 (see FIG. 18) and includes a turning angular velocity sensor 22 as a target sensor in the sensor error evaluation means 3. The configuration will be described.

【0116】本実施例は、図4に示される機能手段の構
成を、有するものである。本実施例におけるセンサ誤差
評価手段3の入出力に関する部分を、図8に示す。ここ
で、誤差評価には、実施例1同様に、ファジィ推論を適
用する。
This embodiment has the structure of the functional means shown in FIG. FIG. 8 shows the part related to the input / output of the sensor error evaluation means 3 in this embodiment. Here, fuzzy inference is applied to the error evaluation as in the first embodiment.

【0117】センサ誤差処理手段3の入力には、観測量
予測誤差算出手段32の出力である旋回角速度センサ2
2の観測量予測誤差Igyro54と、車速センサ23の出
力データ52をとり、フィルタゲイン算出手段34への
出力として地磁気センサの観測ノイズの共分散Wgyro5
5をとる。この場合、入力値52、54は、ある期間の
それぞれのデータ自身の統計量、例えば平均値でもよ
い。
The input of the sensor error processing means 3 is the output of the observed amount prediction error calculating means 32, which is the turning angular velocity sensor 2.
The observation amount prediction error Igyro54 of 2 and the output data 52 of the vehicle speed sensor 23 are taken, and the covariance Wgyro5 of the observation noise of the geomagnetic sensor is output as the output to the filter gain calculation means 34.
Take 5 In this case, the input values 52 and 54 may be statistics of each data itself in a certain period, for example, an average value.

【0118】入力値54および52の、それぞれの大き
さに対応する出力55の大きさの定性的な関係を、ファ
ジィ理論を用いて表す。入力Igyro54が大きい程、旋
回角速度センサ22のノイズが大きいと予想されるた
め、出力Wgyro55は相対的に大きくする必要がある。
逆に、車速データ52が大きい程、最終的に、収束する
地磁気センサ22の示す方位への収束速度を速める必要
があるため、出力Wgyro55は相対的に大きくする必要
がある。
A qualitative relationship between the magnitudes of the input values 54 and 52 and the magnitude of the output 55 corresponding to the magnitudes of the input values 54 and 52 is expressed by using fuzzy theory. It is expected that the larger the input Igyro 54 is, the larger the noise of the turning angular velocity sensor 22 is. Therefore, the output Wgyro 55 needs to be relatively large.
On the contrary, as the vehicle speed data 52 increases, the convergence speed to the direction indicated by the geomagnetic sensor 22 that converges finally needs to be increased, and thus the output Wgyro 55 needs to be relatively large.

【0119】この定性的な関係を、図7と同様に、ファ
ジィルールとして表現(車速データ52に対する出力5
5の関係は、図7と逆になる)し、それをメンバシップ
関数を用いて定量化すれば、実際の旋回角速度センサ誤
差に適応したフィルタゲインを選択することができる。
したがって、推定方位精度の高精度化を実現することが
できる。
This qualitative relationship is expressed as a fuzzy rule (output 5 for vehicle speed data 52 as in FIG. 7).
The relationship of 5 is the reverse of that of FIG. 7), and if it is quantified using the membership function, the filter gain adapted to the actual turning angular velocity sensor error can be selected.
Therefore, the accuracy of the estimated azimuth accuracy can be improved.

【0120】〔実施例3〕本実施例は、実施例1と同様
なハードウエア構成(図18参照)および機能手段構成
を有する(図4参照)。ただし、センサ誤差評価手段3
において、図9に示すように、地磁気センサ21の誤差
評価にファジィ推論50を用い、さらに、地磁気方位円
半径誤差を算出する手段を用いる。
[Embodiment 3] This embodiment has the same hardware configuration (see FIG. 18) and functional means configuration as that of the first embodiment (see FIG. 4). However, the sensor error evaluation means 3
In FIG. 9, fuzzy inference 50 is used for error evaluation of the geomagnetic sensor 21, and means for calculating geomagnetic azimuth radius error is used as shown in FIG.

【0121】本実施例のセンサ誤差評価手段3の入出力
は、図9に示されるような構成を有している。ここで、
入力には、観測量予測誤差算出手段32の入力になって
いる地磁気センサの観測量Ex、Ey61を、そのまま
出力させたものと、予測値算出手段36の出力の内の着
磁成分Mx、My、車体効果Rx、Ry62と、車速セ
ンサ23の出力データ52を用いる。また、センサ誤差
評価手段3の、フィルタゲイン算出手段34への出力と
して、地磁気センサ21の観測ノイズの共分散Wmag5
3をとる。この場合、入力値61、62、52は、ある
期間の、それぞれのデータ自身の統計量、例えば平均値
でもよい。
The input / output of the sensor error evaluation means 3 of this embodiment has a structure as shown in FIG. here,
As the inputs, the observation amounts Ex and Ey61 of the geomagnetic sensor that are input to the observation amount prediction error calculating unit 32 are output as they are, and the magnetization components Mx and My of the outputs of the prediction value calculating unit 36. , Vehicle body effects Rx and Ry 62, and output data 52 of the vehicle speed sensor 23 are used. Further, as an output of the sensor error evaluation unit 3 to the filter gain calculation unit 34, the covariance Wmag5 of the observation noise of the geomagnetic sensor 21 is obtained.
Take 3. In this case, the input values 61, 62, and 52 may be statistics of each data itself for a certain period, for example, an average value.

【0122】本実施例では、入力される観測量61と予
測値62を用いて、
In this embodiment, by using the input observed amount 61 and predicted value 62,

【0123】[0123]

【数20】 [Equation 20]

【0124】[0124]

【数21】 [Equation 21]

【0125】により、地磁気方位円半径誤差算出手段6
0により地磁気方位円半径誤差63を算出する。ここ
で、数20は、カルマンフィルタで推定した地磁気方位
円半径を基準にして誤差を求めている。また、数21
は、例えば、日本における地磁気水平成分(30マイク
ロテスラ)を基準にしている。
Thus, the geomagnetic azimuth circle radius error calculating means 6
A geomagnetic azimuth circle radius error 63 is calculated from 0. Here, the equation 20 calculates the error based on the geomagnetic azimuth circle radius estimated by the Kalman filter. Also, the number 21
Is based on, for example, the geomagnetic horizontal component (30 microtesla) in Japan.

【0126】このように算出された誤差63と車速デー
タ52により、実施例1に示したようなファジィ推論を
構成する。
The error 63 thus calculated and the vehicle speed data 52 constitute the fuzzy inference as shown in the first embodiment.

【0127】実施例1同様、こうして求めた地磁気方位
円半径誤差63が大きい程、地磁気センサ21のノイズ
が大きいと予想されるため、出力Wmag53は相対的に
大きくする必要がある。逆に、車速52が大きい程、最
終的に、収束する地磁気センサ21が示す方位への収束
速度を速める必要がある。そのため、出力Wmag53
は、相対的に小さくする必要がある。この定性的な関係
を、図7と同じようにファジィルールとして表現し、そ
れをメンバシップ関数を用いて定量化すれば、推定方位
精度の高精度化を実現することができる。
As in the first embodiment, the larger the geomagnetic azimuth circle radius error 63 thus obtained is, the larger the noise of the geomagnetic sensor 21 is expected to be. Therefore, the output Wmag53 needs to be relatively large. On the contrary, as the vehicle speed 52 increases, the convergence speed in the direction indicated by the geomagnetic sensor 21 that finally converges needs to be increased. Therefore, the output Wmag53
Must be relatively small. By expressing this qualitative relationship as a fuzzy rule as in the case of FIG. 7 and quantifying it using a membership function, it is possible to realize a highly accurate estimated azimuth accuracy.

【0128】また、図6の地磁気センサ観測量予測誤差
Imag51と、地磁気方位円半径誤差63を入力とする
ファジイ理論を構成することもできる。
Further, a fuzzy theory which inputs the geomagnetic sensor observation amount prediction error Imag51 and the geomagnetic azimuth circle radius error 63 of FIG. 6 can be constructed.

【0129】〔実施例4〕本実施例は、センサ誤差評価
手段3として、地磁気センサ21の着磁補正を行う、実
施例1と同じハードウエア構成(図18参照)および機
能手段構成(図4参照)を有するナビゲーション装置で
ある。
[Embodiment 4] In this embodiment, as the sensor error evaluation means 3, the same hardware configuration (see FIG. 18) and functional means configuration (see FIG. 4) for performing the magnetization correction of the geomagnetic sensor 21 are used. (See reference).

【0130】本実施例における、センサ誤差評価手段3
の入出力の関係を、図10に示す。ここで、センサ誤差
評価手段3としての着磁補正手段70への入力は、観測
量予測誤差算出手段32の出力の地磁気センサ観測量予
測誤差Imag51をとる。また、フィルタゲイン算出手
段34への出力は、着磁量が大きく変化した場合に、数
14〜19に含まれる推定誤差共分散行列の着磁量に対
応する対角項Pmx,myが、初期値にリセットされて
出力されるものである。
Sensor error evaluation means 3 in this embodiment.
FIG. 10 shows the input / output relationship of the. Here, the input to the magnetization correction means 70 as the sensor error evaluation means 3 is the geomagnetic sensor observation amount prediction error Imag51 of the output of the observation amount prediction error calculation means 32. Further, in the output to the filter gain calculation means 34, when the magnetization amount changes significantly, the diagonal terms Pmx, my corresponding to the magnetization amount of the estimation error covariance matrix included in the equations 14 to 19 are initially set. It is reset to the value and output.

【0131】着磁は、地磁気センサを取り付けている車
体が磁化し、大きな方位誤差を与える現象である。これ
は、地磁気センサ21の出力が描く、方位円の中心が移
動することに対応している。このような場合、入力にと
った観測量予測誤差Imag51にも、大きな誤差が定常
的に発生する。そのため、観測量予測誤差Imag51を
検出して、着磁補正が必要かどうかを判断する。すなわ
ち、ある一定レベル以上の誤差が、ある期間継続するこ
とを検出して、着磁補正を行えばよい。
Magnetization is a phenomenon in which the vehicle body to which the geomagnetic sensor is attached is magnetized and gives a large heading error. This corresponds to the movement of the center of the azimuth circle drawn by the output of the geomagnetic sensor 21. In such a case, a large error constantly occurs in the observed amount prediction error Imag51 that is input. Therefore, the observation amount prediction error Imag51 is detected to determine whether or not the magnetization correction is necessary. That is, the magnetization correction may be performed by detecting that the error of a certain level or more continues for a certain period.

【0132】実施例1のカルマンフィルタ処理において
は、大きな着磁量変化は、状態量として推定している着
磁成分Mx、Myに大きな推定誤差を発生させる。着磁
補正が必要と判断された時、正しい着磁量推定を復活さ
せるためには、ここで、出力にとったように、着磁成分
の誤差共分散Pmx,myを大きな値(例えば初期値)
にリセットすればよい。
In the Kalman filter processing of the first embodiment, a large change in the magnetization amount causes a large estimation error in the magnetization components Mx and My estimated as the state quantity. When it is determined that the magnetization correction is necessary, in order to restore the correct estimation of the magnetization amount, here, as shown in the output, the error covariance Pmx, my of the magnetization component is set to a large value (for example, an initial value). )
You can reset it to.

【0133】以上の着磁補正手段70により、踏切等で
大きな着磁量変化が発生しても、瞬時にそれを検出する
ことができる。さらに、上記方法で着磁量推定も正しく
修整することができるため、高精度な方位推定も維持す
ることが可能となる。
Even if a large change in the amount of magnetization occurs at a railroad crossing or the like, the above-described magnetization correction means 70 can instantly detect it. Further, since the estimation of the magnetization amount can be corrected properly by the above method, it is possible to maintain the highly accurate direction estimation.

【0134】また、上記推定誤差共分散行列の着磁量に
対応する対角項Pmx,myだけでなく、すべての推定
量に対応する対角項は、その大きさがある一定レベル以
下に小さくなるか、もしくは、ある一定時間を経過する
ことをもって、その時点の値よりも大きな値(例えば初
期値)にリセットするのが望ましい。
Further, not only the diagonal terms Pmx and my corresponding to the magnetization amount of the estimation error covariance matrix, but also the diagonal terms corresponding to all the estimation amounts are small in size below a certain level. Or, it is desirable to reset to a value larger than the value at that time (for example, an initial value) after a certain period of time has elapsed.

【0135】〔実施例5〕本実施例は、図11に示すよ
うな、入出力関係を有するセンサ誤差評価手段3を有す
るナビゲーション装置である。これは、実施例4(図1
0)と同様にセンサ誤差評価手段3として、着磁補正を
行う別の例であり、その他の機能手段構成およびハード
ウエア構成は、実施例1と同様である(図4、18参
照)。
[Embodiment 5] This embodiment is a navigation apparatus having a sensor error evaluation means 3 having an input / output relationship as shown in FIG. This is the same as Example 4 (FIG.
0) is another example for performing the magnetization correction as the sensor error evaluation means 3, and the other functional means configuration and hardware configuration are the same as in the first embodiment (see FIGS. 4 and 18).

【0136】本実施例と実施例4とが異なる部分は、着
磁量変化を検出する点である。本実施例では、着磁量変
化を検出する方法として、図9で用いた、地磁気方位円
半径誤差算出手段60を適用した。
The difference between the present embodiment and the fourth embodiment is that the change in the magnetization amount is detected. In the present embodiment, the geomagnetic azimuth circle radius error calculating means 60 used in FIG. 9 is applied as a method for detecting a change in the amount of magnetization.

【0137】着磁量の大きな変化により、着磁成分M
x、Myは、大きな推定誤差を持つことになる。したが
って、その着磁成分を用いて算出する、地磁気方位円半
径にも大きな誤差が発生することになる。その半径誤差
をもとに、実施例4と同様に、ある一定レベル以上の誤
差が、ある期間継続することを検出して、着磁補正を行
うのである。地磁気方位円半径誤差63を求める方法と
しては、上記数20、数21のどちらを用いてもよい。
本実施例も実施例4と同様な効果が期待できる。
Due to the large change in the magnetization amount, the magnetization component M
x and My will have a large estimation error. Therefore, a large error will occur in the geomagnetic azimuth circle radius calculated using the magnetization component. Based on the radius error, as in the fourth embodiment, it is detected that the error of a certain level or more continues for a certain period, and the magnetization correction is performed. As a method of obtaining the geomagnetic azimuth circle radius error 63, either of the above equations 20 and 21 may be used.
In this embodiment, the same effect as that of the fourth embodiment can be expected.

【0138】〔実施例6〕本実施例は、実施例1(図4
参照)のセンサ誤差評価手段3として、ウインドウ処理
手段4を制御するものである。本実施例のハードウエア
および機能手段構成は、実施例1と同じである。本実施
例のセンサ誤差評価手段3における入出力の関係を、図
12に示す。
[Embodiment 6] This embodiment corresponds to Embodiment 1 (see FIG.
The window processing means 4 is controlled as the sensor error evaluation means 3 (see). The hardware and functional means configuration of this embodiment are the same as those of the first embodiment. FIG. 12 shows the input / output relationship in the sensor error evaluation means 3 of this embodiment.

【0139】ここで、地磁気センサのバーストノイズを
除去するために、図9、11で用いた、地磁気方位円半
径誤差算出手段60を適用し、その誤差63が、ある一
定レベル以上になるデータを、ウインドウ処理手段4に
おいて除去する。なお、地磁気方位円半径誤差63を求
める方法としては、上記の数20、数21のどちらを用
いても構わない。
Here, in order to remove the burst noise of the geomagnetic sensor, the geomagnetic azimuth circle radius error calculating means 60 used in FIGS. 9 and 11 is applied, and data in which the error 63 becomes a certain level or more is obtained. , And is removed by the window processing means 4. As a method of obtaining the geomagnetic azimuth circle radius error 63, either of the above equations 20 and 21 may be used.

【0140】本実施例におけるウインドウ処理手段4に
より、地磁気センサ21等のバーストノイズを、瞬時に
判断して、除去することが可能になるため、推定方位精
度の向上を達成することができる。
By the window processing means 4 in this embodiment, it is possible to instantaneously judge and remove the burst noise of the geomagnetic sensor 21 or the like, so that it is possible to improve the accuracy of the estimated bearing.

【0141】〔実施例7〕以上述べた実施例1〜6のセ
ンサ誤差評価手段3は、各々単独でも構成できるが、複
数個組み合わせて構成してもよい。むしろ、その方が種
々のセンサ誤差に適応できるため、より一層の方位精度
向上が期待できる。本実施例では、以上の実施例で説明
したセンサ評価手段3の構成要素を組み合わせたもの
を、センサ誤差評価手段として用いた例について説明す
る。
[Embodiment 7] Each of the sensor error evaluation means 3 of Embodiments 1 to 6 described above can be configured independently, or may be configured in combination. Rather, it can be adapted to various sensor errors, so that further improvement in azimuth accuracy can be expected. In the present embodiment, an example in which a combination of the constituent elements of the sensor evaluation means 3 described in the above embodiments is used as a sensor error evaluation means will be described.

【0142】本実施例のハードウエアおよび機能手段構
成は、実施例1(図4参照)と同じであり、センサ誤差
評価手段3における入出力の関係は、図19に示すもの
である。
The hardware and functional means configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment (see FIG. 4), and the input / output relationship in the sensor error evaluation means 3 is shown in FIG.

【0143】ここで、センサ誤差評価手段3は、上記で
説明した、ファジイ推論処理手段50と、着磁補正手段
70と、地磁気方位円誤差算出手段60とから構成され
る。
Here, the sensor error evaluation means 3 comprises the fuzzy inference processing means 50, the magnetization correction means 70, and the geomagnetic azimuth circle error calculation means 60 described above.

【0144】ファジイ推論処理手段50の入力には、観
測量予測誤差算出手段32の出力である地磁気センサ2
1の観測量予測誤差Imag51および旋回角速度センサ
22の観測量予測誤差Igyro54と、車速センサ23の
出力データVel52とを用いる。その出力には、旋回角
速度センサの観測ノイズの共分散Wgyro55と、地磁気
センサ21の観測ノイズの共分散Wmag53をとる。こ
の場合、入力値は、ある期間のそれぞれのデータ自身の
統計量、例えば、平均値であってもよい。
The geomagnetic sensor 2 which is the output of the observed amount prediction error calculation means 32 is input to the fuzzy inference processing means 50.
The observed amount prediction error Imag51 of 1, the observed amount prediction error Igyro54 of the turning angular velocity sensor 22, and the output data Vel52 of the vehicle speed sensor 23 are used. The output thereof is the covariance Wgyro55 of the observation noise of the turning angular velocity sensor and the covariance Wmag53 of the observation noise of the geomagnetic sensor 21. In this case, the input value may be a statistic amount of each data itself in a certain period, for example, an average value.

【0145】入力値51および52の、それぞれの大き
さに対応する出力53の大きさの定性的な関係と、入力
値52および54の、それぞれの大きさに対応する出力
55の大きさの定性的な関係を、それぞれ、実施例1お
よび2と同様に、ファジィ理論を用いて表す。
Qualitative relationship between the magnitudes of the output values 53 corresponding to the respective magnitudes of the input values 51 and 52 and the qualitative relations of the magnitude of the output value 55 corresponding to the respective magnitudes of the input values 52 and 54. The relationship is expressed by using fuzzy theory, as in Examples 1 and 2, respectively.

【0146】着磁補正手段70の入力には、観測量予測
誤差算出手段32の出力の地磁気センサ観測量予測誤差
Imag51をとる。フィルタゲイン算出手段34への出
力は、着磁量が大きく変化した場合に、数14〜19に
含まれる推定誤差共分散行列の着磁量に対応する対角項
Pmx,myが、初期値にリセットされて出力されるも
のである。これによって、実施例4と同様に、踏切等で
大きな着磁量変化が発生しても、瞬時にそれを検出する
ことができる。さらに、上記方法で着磁量推定も正しく
修整することができる。
The geomagnetic sensor observation amount prediction error Imag51 of the output of the observation amount prediction error calculation unit 32 is taken as an input to the magnetization correction unit 70. With respect to the output to the filter gain calculation means 34, when the magnetization amount changes significantly, the diagonal terms Pmx, my corresponding to the magnetization amount of the estimation error covariance matrix included in the equations 14 to 19 are set to initial values. It is reset and output. As a result, similarly to the fourth embodiment, even if a large change in the amount of magnetization occurs at a railroad crossing or the like, it can be instantly detected. Further, the estimation of the magnetization amount can be corrected properly by the above method.

【0147】地磁気方位円半径誤差算出手段60の入力
は、観測量予測誤差算出手段32の入力になっている地
磁気センサの観測量Ex、Ey61を、そのまま出力さ
せたものと、予測値算出手段36の出力の内の着磁成分
Mx、My、車体効果Rx、Ry62とを用いる。その
出力には、地磁気方位円半径誤差63を用い、その誤差
63が、ある一定レベル以上になるデータを、ウインド
ウ処理手段4において除去する。実施例6と同様に、地
磁気方位円半径誤差算出方法60とウインドウ処理手段
4とを用いるため、地磁気センサ21等のバーストノイ
ズを、瞬時に判断して、除去することが可能になる。
The input of the geomagnetic azimuth circle radius error calculating means 60 is the same as the output of the observed quantities Ex and Ey61 of the geomagnetic sensor input to the observed quantity prediction error calculating means 32, and the predicted value calculating means 36. Magnetization components Mx, My, and vehicle body effects Rx, Ry62 of the outputs of the above are used. A geomagnetic azimuth circle radius error 63 is used for the output, and data in which the error 63 becomes a certain level or higher is removed by the window processing means 4. As in the sixth embodiment, since the geomagnetic azimuth circle radius error calculation method 60 and the window processing means 4 are used, it is possible to instantaneously determine and remove the burst noise of the geomagnetic sensor 21 or the like.

【0148】本実施例におけるセンサ誤差評価手段3の
処理手順を、図16のフローチャートを用いて説明す
る。
The processing procedure of the sensor error evaluation means 3 in this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0149】まず、カルマンフィルタ処理のステップ3
04で求めた観測量予測誤差を用い、実施例4(図1
0)に示した着磁補正処理を行う。すなわち、ステップ
306において、前述した着磁補正の判断をする。ここ
で、Yesの場合のみ、ステップ308において、着磁量
の誤差共分散Pmx,myを初期値リセットする。その
後ステップ310で、地磁気方位円半径誤差63を、数
20または数21により、計算する(実施例5の着磁補
正手段を実行する場合は、先に、ステップ310を実行
してからステップ306に移行すればよい)。
First, step 3 of the Kalman filtering process.
Example 4 (Fig. 1) using the observed amount prediction error obtained in
The magnetization correction process shown in 0) is performed. That is, in step 306, the above-mentioned magnetization correction is determined. Here, only in the case of Yes, in step 308, the error covariance Pmx, my of the magnetization amount is reset to the initial value. After that, in step 310, the geomagnetic azimuth circle radius error 63 is calculated by the equation 20 or the equation 21 (when the magnetization correction means of the fifth embodiment is executed, step 310 is executed first and then step 306 is executed). You can move it).

【0150】次に、計算した地磁気方位円半径誤差63
を用い、ステップ312において、実施例6(図12)
に示したウインドウ処理を行う。すなわち、前述したよ
うに、地磁気方位円半径誤差63の大きさが、あるレベ
ル以上になった場合、フィルタゲイン計算(ステップ3
22)および推定値計算(ステップ324)を省略して
ステップ326へジャンプする。
Next, the calculated geomagnetic azimuth circle radius error 63
Example 6 (FIG. 12) in step 312 using
The window processing shown in is performed. That is, as described above, when the magnitude of the geomagnetic azimuth circle radius error 63 exceeds a certain level, the filter gain calculation (step 3
22) and the estimated value calculation (step 324) are omitted, and the process jumps to step 326.

【0151】上記条件を満たさない場合、ステップ31
4に移り、実施例1〜3(図6、8、9)に示した、フ
ァジィ推論による観測ノイズの共分散の制御を行う。前
述したファジィ推論処理手段50への入力が、統計量の
場合、その入力値がそろったときのみ、メンバシップ値
の計算(ステップ316)に移り、ステップ318で重
心値を計算し、その重心値をステップ320にて、観測
ノイズ共分散値におく。
If the above conditions are not met, step 31
4, the covariance of observation noise is controlled by fuzzy inference as shown in Examples 1 to 3 (FIGS. 6, 8 and 9). When the input to the above-mentioned fuzzy inference processing means 50 is a statistic, only when the input values are complete, the process proceeds to the calculation of the membership value (step 316), the center of gravity value is calculated in step 318, and the center of gravity value is calculated. In step 320, the observed noise covariance value is set.

【0152】以上の処理手順において、着磁量の誤差共
分散(ステップ308)かまたは観測ノイズの共分散
(ステップ320)が変更された場合には、その変更さ
れた値をもとに、ステップ322において、カルマンフ
ィルタゲインが計算される。ここで、センサ誤差の影響
が加味されるため、方位の推定や、その他の推定の精度
を向上させることができる。
In the above processing procedure, when the error covariance of the magnetization amount (step 308) or the covariance of the observation noise (step 320) is changed, the step based on the changed value is used. At 322, the Kalman filter gain is calculated. Here, since the influence of the sensor error is added, the accuracy of the orientation estimation and other estimations can be improved.

【0153】〔実施例8〕本実施例における、フィルタ
処理手段1と、センサ誤差評価手段3と、ウインドウ処
理手段4と、センサ21、22、23、24との構成を
図13に示す。
[Embodiment 8] FIG. 13 shows the configuration of the filter processing means 1, the sensor error evaluation means 3, the window processing means 4 and the sensors 21, 22, 23 and 24 in this embodiment.

【0154】本実施例は、図2に示した車速センサデー
タを含む、すべてのセンサデータを用いて、上述のカル
マンフィルタ処理を施し、求めたい推定位置を得るもの
である。ここで、センサとして、新たにGPS24を加
えている。このGPS24は、絶対位置検出センサ、絶
対方位検出センサ、またはレンジ検出センサとしても使
用できる。
In this embodiment, all the sensor data including the vehicle speed sensor data shown in FIG. 2 is used to perform the above-mentioned Kalman filter processing to obtain the estimated position to be obtained. Here, a GPS 24 is newly added as a sensor. The GPS 24 can also be used as an absolute position detection sensor, an absolute azimuth detection sensor, or a range detection sensor.

【0155】したがって、実施例1〜7に示したのと同
様な形式で、センサ出力モデルおよびセンサ誤差モデル
と車両の運動モデルを用いて、状態方程式と観測方程式
を作ることが可能である。
Therefore, the state equation and the observation equation can be created using the sensor output model, the sensor error model, and the vehicle motion model in the same format as shown in the first to seventh embodiments.

【0156】〔実施例9〕本実施例は、従来例の項で説
明した特開平1−219610号公報記載の例におい
て、センサ誤差評価手段3に相当する磁場環境検出手段
に、単に、車速情報を加えるだけでも、従来例の課題が
改善できることを示した例である。
[Embodiment 9] In this embodiment, in the example disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 1-219610 described in the section of the conventional example, the magnetic field environment detecting means corresponding to the sensor error evaluating means 3 is simply provided with vehicle speed information. This is an example showing that the problem of the conventional example can be improved by adding only.

【0157】すなわち、地磁気センサ21と旋回角速度
センサ22の方位変化量の差からのみ、ローパスフィル
タ処理手段80のゲインを算出していた従来方式に対
し、車速が大きいときは、フィルタゲインを相対的に大
きくして、地磁気方位への収束を速めるような処理を加
えるようにすればよい。
That is, in contrast to the conventional method in which the gain of the low-pass filter processing means 80 is calculated only from the difference in the azimuth change amount between the geomagnetic sensor 21 and the turning angular velocity sensor 22, the filter gain is relatively set when the vehicle speed is high. The processing may be added so as to increase the speed of the magnetic field in order to accelerate the convergence to the geomagnetic direction.

【0158】[0158]

【発明の効果】本発明のナビゲーション装置によれば、
推定量算出のために、センサの誤差特性をモデル化した
カルマンフィルタ処理を採用し、そのフィルタ処理中に
得られるセンサ誤差パラメータを使ってセンサ誤差を評
価するため、より迅速に、より正確に誤差をとらえるこ
とが可能になる。さらに、その評価結果を用い、カルマ
ンフィルタゲインを変更するため、適切なゲインがリア
ルタイムに算出でき、より精度の高い位置情報等を得る
ことが可能となる。
According to the navigation device of the present invention,
Kalman filtering that models the error characteristics of the sensor is used to calculate the estimated amount, and the sensor error is evaluated using the sensor error parameter obtained during the filtering, so the error can be calculated more quickly and more accurately. It becomes possible to capture. Further, since the Kalman filter gain is changed using the evaluation result, an appropriate gain can be calculated in real time, and more accurate position information and the like can be obtained.

【0159】さらに、本発明では、車速データをも考慮
して推定量算出のためのフィルタのゲインを決めるた
め、車速を積分した走行距離の増加に伴って走行位置を
随時求めていかなければならない、というナビゲーショ
ン装置特有の性質に合理的に対応することができる。
Further, according to the present invention, the gain of the filter for calculating the estimated amount is determined in consideration of the vehicle speed data as well, so that the traveling position must be obtained at any time as the traveling distance increased by integrating the vehicle speed. , Which is peculiar to the navigation device.

【0160】[0160]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のナビゲーション装置の基本的特徴を説
明する構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating basic features of a navigation device of the present invention.

【図2】本発明のナビゲーション装置の基本的特徴を説
明する構成図。
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating basic features of the navigation device of the present invention.

【図3】本発明のナビゲーション装置の基本的特徴を説
明する構成図。
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating basic features of the navigation device of the present invention.

【図4】図1および3を組み合わせた構成による、走行
方位検出にカルマンフィルタ処理を適用した本発明の一
実施例を示す構成図。
FIG. 4 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention in which a Kalman filter process is applied to the detection of the traveling azimuth according to a configuration in which FIGS. 1 and 3 are combined.

【図5】図4の構成を一部変更した一実施例を示す構成
図。
5 is a configuration diagram showing an embodiment in which the configuration of FIG. 4 is partially modified.

【図6】図4のセンサ誤差評価手段の一実施例を示す構
成図。
6 is a block diagram showing an embodiment of the sensor error evaluation means of FIG.

【図7】図6のセンサ誤差評価手段に適用したファジィ
推論の原理を説明する図。
7 is a diagram for explaining the principle of fuzzy inference applied to the sensor error evaluation means of FIG.

【図8】図4のセンサ誤差評価手段の一実施例を示す構
成図。
8 is a configuration diagram showing an embodiment of the sensor error evaluation means of FIG.

【図9】図4のセンサ誤差評価手段の一実施例を示す構
成図。
9 is a configuration diagram showing an embodiment of the sensor error evaluation means in FIG.

【図10】図4のセンサ誤差評価手段の一実施例を示す
構成図。
10 is a configuration diagram showing an embodiment of the sensor error evaluation means in FIG.

【図11】図4のセンサ誤差評価手段の一実施例を示す
構成図。
11 is a configuration diagram showing an embodiment of the sensor error evaluation means in FIG.

【図12】図4のセンサ誤差評価手段の一実施例を示す
構成図。
12 is a configuration diagram showing an embodiment of the sensor error evaluation means of FIG.

【図13】図2の構成による走行位置検出にカルマンフ
ィルタ処理を適用した本発明の一実施例を示す構成図。
13 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention in which a Kalman filter process is applied to the traveling position detection according to the configuration of FIG.

【図14】従来例のローパスフィルタ方式に、本発明の
車速データの効果を加えた一実施例を示す構成図。
FIG. 14 is a configuration diagram showing an embodiment in which the effect of vehicle speed data of the present invention is added to the conventional low-pass filter system.

【図15】本発明を適用した車両用ナビゲーション装置
のゼネラルフローを説明する図。
FIG. 15 is a diagram illustrating a general flow of a vehicle navigation device to which the present invention has been applied.

【図16】図15中の走行方位算出割込処理のフローチ
ャート。
16 is a flowchart of a traveling azimuth calculation interrupt process in FIG.

【図17】図15中の走行ベクトル積分割込処理のフロ
ーチャート。
FIG. 17 is a flowchart of a traveling vector product division inclusion process in FIG.

【図18】本発明が適用されたナビゲーション装置のハ
ードウエア構成を示すブロック図。
FIG. 18 is a block diagram showing a hardware configuration of a navigation device to which the present invention is applied.

【図19】図4のセンサ誤差評価手段の一実施例を示す
構成図。
FIG. 19 is a configuration diagram showing an embodiment of the sensor error evaluation means in FIG.

【図20】図15中の走行方位算出割込処理のフローチ
ャート。
20 is a flowchart of a traveling azimuth calculation interrupt process in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…フィルタ処理手段、 2…フィルタゲイン算出手
段、 3…センサ誤差評価手段、 4…ウインドウ処理
手段、 5…推定方位、 6…推定位置、 7…推定
値、 11、12…方位センサ、 13、14…セン
サ、 15…速度センサ、 20…コントローラ、 2
1…地磁気センサ、 22…旋回角速度センサ、 23
…車速センサ、 24…GPS、 25…地図メモリ、
26…表示装置、 27…初期位置入力手段、 31
…観測量予測値算出手段、 32…観測量予測誤差算出
手段、 35…推定値算出手段、 36…予測値算出手
段、 50…ファジィ推論処理手段、 60…地磁気方
位円半径誤差算出手段、 70…着磁補正手段、 80
…ローパスフィルタ処理手段。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Filter processing means, 2 ... Filter gain calculation means, 3 ... Sensor error evaluation means, 4 ... Window processing means, 5 ... Estimated direction, 6 ... Estimated position, 7 ... Estimated value, 11, 12 ... Direction sensor, 13, 14 ... Sensor, 15 ... Speed sensor, 20 ... Controller, 2
1 ... Geomagnetic sensor, 22 ... Turning angular velocity sensor, 23
… Vehicle speed sensor, 24… GPS, 25… Map memory,
26 ... Display device, 27 ... Initial position input means, 31
... observed amount predicted value calculating means, 32 ... observed amount predicted error calculating means, 35 ... estimated value calculating means, 36 ... predicted value calculating means, 50 ... fuzzy inference processing means, 60 ... geomagnetic azimuth circle radius error calculating means, 70 ... Magnetization correction means, 80
... Low-pass filter processing means.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 星野 雅俊 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 黒田 浩司 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 長島 嘉正 神奈川県座間市広野台2丁目4991番地 株 式会社ザナヴィ・インフォマティクス内 (72)発明者 高野 憲治 神奈川県座間市広野台2丁目4991番地 株 式会社ザナヴィ・インフォマティクス内 (72)発明者 大成 幹彦 神奈川県座間市広野台2丁目4991番地 株 式会社ザナヴィ・インフォマティクス内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Masatoshi Hoshino 7-1-1, Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Koji Kuroda 7-chome, Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki No. 1 Incorporated company Hitachi Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Yoshimasa Nagashima 2-4991 Hironodai, Zama City, Kanagawa Prefecture In-house company Xanavi Informatics (72) Inventor Kenji Takano 2 Hironodai, Zama City, Kanagawa Prefecture Chome 4991 Address Incorporated Company Xanavie Informatics (72) Inventor Mikihiko Taisei 2-4991 Hironodai, Zama City, Kanagawa Prefecture Incorporated Company Xanavie Informatics

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】移動体の速度を検出する速度センサと、速
度以外の移動体の運動を表す物理量を検出する1つ以上
のセンサと、このセンサおよび速度センサからなるセン
サ群からの出力を用いて、移動体の走行位置を求めるナ
ビゲーション装置において、 センサ群からの出力に対して、予め定めたフィルタ特性
を持つフィルタ処理を施し、その処理結果を用いて、推
定値を算出するフィルタ処理手段と、 速度センサ以外の1つ以上のセンサからの出力、およ
び、フィルタ処理手段から出力される推定値のうち、い
ずれか一つ以上を用いて、一つ以上のセンサからの出力
誤差を評価するセンサ誤差評価手段と、 センサ誤差評価手段の出力をもとに、フィルタ処理手段
のフィルタ特性を調整する、フィルタゲインを算出する
フィルタゲイン算出手段とを有することを特徴とするナ
ビゲーション装置。
1. A speed sensor for detecting the speed of a moving body, one or more sensors for detecting a physical quantity other than the speed, which indicates a motion of the moving body, and outputs from a sensor group including the sensor and the speed sensor. Then, in a navigation device for obtaining the traveling position of a moving body, a filter processing means for performing filter processing having a predetermined filter characteristic on the output from the sensor group and calculating an estimated value using the processing result. A sensor that evaluates an output error from one or more sensors by using one or more of outputs from one or more sensors other than the speed sensor and an estimated value output from the filter processing means. A filter gain calculator that adjusts the filter characteristics of the filter processing unit based on the output of the error evaluation unit and the sensor error evaluation unit and calculates the filter gain. Navigation apparatus characterized by having and.
【請求項2】請求項1において、前記センサは、移動体
の方位を異なった方法で測定する複数個のセンサである
ことを特徴とするナビゲーション装置。
2. The navigation device according to claim 1, wherein the sensor is a plurality of sensors that measure the orientation of a moving body by different methods.
【請求項3】請求項1において、前記センサは、地球磁
場を検出する地磁気センサ、移動体の旋回角速度を検出
する旋回角速度センサ、および、衛星信号を用い地球上
の絶対位置または絶対方位を検出するGPS受信装置の
うち、いずれか一つ以上を含み、 前記フィルタ処理手段は、少なくとも、移動体の位置
を、推定値の一つとして算出することを特徴とするナビ
ゲーション装置。
3. The geomagnetic sensor for detecting the earth's magnetic field, the turning angular velocity sensor for detecting the turning angular velocity of a moving body, and the absolute position or absolute azimuth on the earth using satellite signals as claimed in claim 1. Navigation device, characterized in that it includes at least one of the GPS receiving devices, and the filter processing means calculates at least the position of the moving body as one of the estimated values.
【請求項4】請求項2において、前記センサは、地球磁
場を検出する地磁気センサ、および、移動体の旋回角速
度を検出する旋回角速度センサのうち、いずれか一つ以
上を含み、 前記フィルタ処理手段は、少なくとも、移動体の進行方
位を、推定値の一つとして算出することを特徴とするナ
ビゲーション装置。
4. The filter processing means according to claim 2, wherein the sensor includes at least one of a geomagnetic sensor that detects a geomagnetic field and a turning angular velocity sensor that detects a turning angular velocity of a moving body. Is a navigation device, wherein at least the traveling direction of the moving body is calculated as one of the estimated values.
【請求項5】請求項1から4のいずれかにおいて、前記
センサ誤差評価手段は、さらに、前記速度センサからの
出力を用いて、前記フィルタ処理手段から出力される推
定値を、予め定めた値に収束させる速度を調整する、収
束速度調整機能を有することを特徴とするナビゲーショ
ン装置。
5. The sensor error evaluation means according to any one of claims 1 to 4, further using an output from the speed sensor, an estimated value output from the filter processing means being a predetermined value. A navigation device having a convergence speed adjusting function for adjusting the speed of convergence to the navigation device.
【請求項6】請求項1から5のいずれかにおいて、前記
フィルタ処理手段は、少なくとも前記センサの誤差要因
を推定すべき状態量として用いた、カルマンフィルタ処
理を含むことを特徴とするナビゲーション装置。
6. The navigation device according to claim 1, wherein the filter processing means includes Kalman filter processing using at least an error factor of the sensor as a state quantity to be estimated.
【請求項7】請求項6において、前記センサ誤差評価手
段の入力される、前記フィルタ処理手段から出力される
推定値は、カルマンフィルタ処理における推定値、その
推定値から計算される次の時間ステップでの予測値、お
よび、その予測値と前記センサ出力から計算される観測
量の予測誤差のうち、いずれか一つ以上であることを特
徴とするナビゲーション装置。
7. The estimated value output from the filter processing means, which is input to the sensor error evaluation means, is an estimated value in the Kalman filter processing, and a next time step calculated from the estimated value. And a prediction error of the observed amount calculated from the predicted value and the sensor output, a navigation device.
【請求項8】請求項6において、前記センサ誤差評価手
段の出力は、カルマンフィルタ処理における、前記セン
サの観測誤差の共分散値および推定値の誤差共分散値の
うち、いずれか一つ以上であることを特徴とするナビゲ
ーション装置。
8. The output of the sensor error evaluation means according to claim 6, which is at least one of a covariance value of an observation error of the sensor and an error covariance value of an estimated value in Kalman filtering. A navigation device characterized by the above.
【請求項9】請求項6において、前記センサ誤差評価手
段は、その入力が観測量の予測誤差と前記速度センサの
出力とであり、その出力が前記センサの観測誤差の共分
散値であり、入力値のそれぞれの大きさに応じて、出力
値を調節する機能を、さらに、有することを特徴とする
ナビゲーション装置。
9. The sensor error evaluation means according to claim 6, wherein the input is a prediction error of the observed amount and the output of the speed sensor, and the output is a covariance value of the observation error of the sensor, A navigation device further having a function of adjusting an output value according to each magnitude of an input value.
【請求項10】請求項1から3のいずれかにおいて、前
記センサの一つは、地磁気センサであり、 前記フィルタ処理手段は、少なくとも、地磁気センサの
誤差要因を推定すべき状態量として用いたカルマンフィ
ルタ処理であり、 前記センサ誤差評価手段は、地磁気センサの着磁量変化
を補正するため、その入力としてカルマンフィルタ処理
における地磁気センサに関する観測量の予測誤差を用
い、出力として着磁量の誤差共分散値を用い、その入力
値が急激に変化する場合、出力を予め定めた値に設定す
る機能を、さらに、有することを特徴とするナビゲーシ
ョン装置。
10. The Kalman filter according to claim 1, wherein one of the sensors is a geomagnetic sensor, and the filter processing unit uses at least a factor of error of the geomagnetic sensor as a state quantity to be estimated. The processing, the sensor error evaluation means, in order to correct the change in the magnetization amount of the geomagnetic sensor, using the prediction error of the observed amount of the geomagnetic sensor in the Kalman filter processing as its input, the error covariance value of the magnetization amount as an output The navigation device further comprising a function of setting the output to a predetermined value when the input value changes rapidly using the.
【請求項11】請求項10において、前記センサ誤差評
価手段は、さらに、カルマンフィルタ処理における予測
値と観測量とから算出される地磁気方位円半径値を用い
て、前記地磁気センサの着磁量変化を検出する、着磁量
変化検出機能を有することを特徴とするナビゲーション
装置。
11. The variation of magnetization of the geomagnetic sensor according to claim 10, further comprising using a geomagnetic azimuth radius value calculated from a predicted value and an observed amount in Kalman filtering. A navigation device having a function of detecting a change in the amount of magnetization.
【請求項12】移動体の運動を表す物理量を検出する複
数のセンサからなるセンサ群と、センサ群からの出力を
用いて、移動体の位置を求めるナビゲーション装置にお
いて、 センサ群からの複数個の出力に対して、予め定めた特性
を持つフィルタ処理を施し、その処理結果を用いて、少
なくとも一つの移動体の運動に関する物理量の推定値を
算出するフィルタ処理手段と、 センサ群からの複数個の出力およびフィルタ処理手段か
ら出力される推定値のうち、いずれか一つ以上を入力と
して、一つ以上のセンサの誤差を評価するセンサ誤差評
価手段と、 センサ誤差評価手段の出力を用いて、ウインドウ特性を
決定し、その特性によって、一つ以上のセンサからの出
力における、異常値を除外するウインドウ処理手段とを
有することを特徴とするナビゲーション装置。
12. A navigation device for determining the position of a moving body using a sensor group including a plurality of sensors for detecting a physical quantity representing the motion of the moving body, and an output from the sensor group. Filtering means for applying a filtering process having a predetermined characteristic to the output and using the processing result to calculate an estimated value of a physical quantity related to the motion of at least one moving body, and a plurality of sensor groups from the sensor group. Of the estimated values output and output from the filter processing means, one or more of the estimated values are input to the sensor error evaluation means for evaluating the error of one or more sensors, and the output of the sensor error evaluation means is used. A window processing means for determining an characteristic and eliminating an abnormal value in the output from one or more sensors according to the characteristic. Navigation device.
【請求項13】請求項12において、前記センサは、地
球磁場を検出する地磁気センサ、移動体の旋回角速度を
検出する旋回角速度センサ、衛星信号を用い地球上の絶
対位置または絶対方位を検出するGPS受信装置、およ
び、移動体の速度を検出する速度センサのうち、いずれ
か一つ以上を含むことを特徴とするナビゲーション装
置。
13. The sensor according to claim 12, wherein the sensor is a geomagnetic sensor for detecting a magnetic field of the earth, a turning angular velocity sensor for detecting a turning angular velocity of a moving body, and a GPS for detecting an absolute position or an absolute azimuth on the earth using a satellite signal. A navigation device comprising at least one of a receiving device and a speed sensor for detecting the speed of a moving body.
【請求項14】請求項12または13において、前記フ
ィルタ処理手段は、少なくとも前記センサの誤差要因を
推定すべき状態量として用いた、カルマンフィルタ処理
であることを特徴とするナビゲーション装置。
14. The navigation apparatus according to claim 12, wherein the filter processing means is Kalman filter processing using at least an error factor of the sensor as a state quantity to be estimated.
【請求項15】請求項12において、前記センサの一つ
は、地球磁場を検出する地磁気センサであり、 前記ウインドウ処理手段は、地磁気センサの異常値を除
外する手段であることを特徴とするナビゲーション装
置。
15. The navigation system according to claim 12, wherein one of the sensors is a geomagnetic sensor that detects a geomagnetic field, and the window processing unit is a unit that excludes an abnormal value of the geomagnetic sensor. apparatus.
【請求項16】請求項15において、前記フィルタ処理
手段は、少なくとも前記センサの誤差要因を推定すべき
状態量として用いた、カルマンフィルタ処理であり、 前記センサ誤差評価手段は、入力としてカルマンフィル
タ処理における予測値と観測量とを用い、出力として地
磁気方位円半径誤差を算出し、 前記ウインドウ処理手段は、前記センサ誤差評価手段の
出力を用いて、地磁気センサの異常値を除外することを
特徴とするナビゲーション装置。
16. The Kalman filter process according to claim 15, wherein the filter processing unit uses at least an error factor of the sensor as a state quantity to be estimated, and the sensor error evaluation unit receives a prediction in the Kalman filter process as an input. Using the value and the observed amount, a geomagnetic azimuth circle radius error is calculated as an output, and the window processing means uses the output of the sensor error evaluation means to exclude an abnormal value of the geomagnetic sensor. apparatus.
【請求項17】請求項1から16において、前記センサ
誤差評価手段は、さらに、その入力値および出力値のあ
いまいさを考慮したファジィ推論処理機能を含むことを
特徴とするナビゲーション装置。
17. The navigation device according to claim 1, wherein the sensor error evaluation means further includes a fuzzy inference processing function in consideration of the ambiguity between the input value and the output value.
【請求項18】請求項6または14において、前記セン
サ誤差評価手段は、推定誤差共分散行列の対角項の大き
さがある特定値以下になった場合、対角項をその特定値
以上に大きくするか、または、すべての対角項を、シス
テム起動時およびある特定時間経過毎に、前回値に比
べ、大きな値になるように動作することを特徴とするナ
ビゲーション装置。
18. The sensor error evaluation means according to claim 6 or 14, wherein when the magnitude of the diagonal term of the estimation error covariance matrix is equal to or less than a specific value, the diagonal term is increased to the specific value or more. A navigation device characterized in that it is increased or all diagonal terms are set to have a larger value than a previous value at the time of system startup and at each elapse of a certain specific time.
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