JPH0643516U - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】車両の移動距離を検出するために加速度センサ
１を設け、この加速度センサ１で検出された加速度が位
置検出部３に入力され、位置検出部３で積分されて車両
の速度が算出される。さらに、この車両の速度を再び積
分して車両の移動距離が算出される。 【効果】タイヤの動荷重半径の変化による誤差の発生を
全く考慮せずに車両の現在位置を良好に検出することが
できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、車両に搭載されて用いられ、車両の移動距離および移動方位をそれ ぞれ距離センサおよび方位センサで検出し、各センサの出力に基づいて、車両の 現在位置を検出する位置検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術および考案が解決しようとする課題】

従来から、不案内な土地における車両での走行を支援するために、車両の現在 位置をその周辺の道路地図とともにＣＲＴ等の表示装置に表示するようにしたナ ビゲーション装置が車両に搭載されて用いられている。このようなナビゲーショ ン装置には、車速センサや車輪速センサなどの距離センサおよびジャイロや地磁 気センサなどの方位センサが備えられ、これら各センサの出力に基づいて、車両 の現在位置を、いわゆる推測航法などにより検出する位置検出装置が備えられて いる。この位置検出装置では、所定時間における距離センサの出力の累積値から 車両の移動距離が求められ、この移動距離と車両の移動方位とに基づいて上記所 定時間における車両の位置の変位量が算出される。そして、この変位量を従前に 算出された車両位置に加算することで、現在位置が算出される。

【０００３】 車両の移動距離を検出する上記の車輪速センサは、ＡＢＳ（Antilock-Braking -System ）用にすでに車両の車輪に取り付けてあるものが用いられることが多い 。ＡＢＳは、４つのタイヤの回転状態を検出するために車輪速センサを備えてお り、タイヤが空転するスリップ状態か否かの検出をして、ブレーキの油圧を制御 するシステムである。ところが、このＡＢＳを製作しているメーカーと位置検出 装置を製作しているメーカーとは必ずしも一致せず、ＡＢＳと位置検出装置とは 独立して製作されているため、ＡＢＳ用の車輪速センサを利用する位置検出装置 を車両に搭載しようとすると、次のような問題が生じていた。すなわち、ＡＢＳ を製作するメーカーが異なっていたり、同じメーカーで製作されていてもＡＢＳ の種類が異なっているなどのため、車輪速センサの出力信号レベルはメーカーや 種類によって異なっている。また、車輪速センサの出力インピーダンスも上述と 同じくメーカーや種類によって異なっている。したがって、このような状態で位 置検出装置を車両に搭載しようとすると、この位置検出装置と車輪速センサとの インターフェースを合致させなければならないという問題があった。

【０００４】 ところで、位置検出装置には、車両の移動距離の検出に用いられている車輪速 センサの出力であるパルス信号１個当たりの距離（以下、「距離係数」という。 ）が予め設定されており、この距離係数に基づいて、車両の移動距離が検出され ている。距離係数ａは、車両のタイヤの円周長、タイヤが１周するのに要する時 間、パルス信号の１周期を、それぞれＬ、Ｔ、ｔとすると、式ａ＝ｔＬ／Ｔに基 づいて設定される。ただし、このときのタイヤの円周長Ｌは一定とされている。 すなわち、タイヤの動荷重半径（タイヤが接地している面（トレッド）の中心か らタイヤの回転中心までの距離に相当する。）は一定であるということが前提と されている。

【０００５】 ところが、タイヤの動荷重半径は、たとえば車両の走行中にタイヤの空気圧が 低下したり、車両の重量が変化したり、タイヤが磨耗したりして常に変化する要 因を含んでいる。したがって、動荷重半径が一定であるという前提で設定された 上述の距離係数に基づいて車両の移動距離が検出されても、その検出した時点で すでに動荷重半径が変化していれば、その移動距離は正確ではなく、動荷重半径 の変化に対応した誤差を含んでいる。このため、正確に移動距離を検出するため には、動荷重半径が変化する度に距離係数を設定し直さなければならないが、そ のような作業は上述の動荷重半径が変化する要因を考慮するとほとんど不可能で あった。また、タイヤを新しいサイズのものに交換するような場合には、すでに 設定されている距離係数に適合するように新たに取り付けるタイヤの動荷重半径 を修正しなければならないため、作業が非常に繁雑であった。

【０００６】 また、車輪速センサでは、タイヤの回転に伴ってパルス信号が出力される。し たがって、車両が前進していようと後退していようとセンサからはパルス信号が 出力されるので、位置検出装置では車両が後退しているときでも車両が前進して いると誤認されるおそれがある。そこで、従来では、変速機のシフトポジション 信号や後退灯信号などを位置検出装置に取り込み、これらの信号に基づいて、車 両が前進しているのか後退しているのかを判断していた。しかし、シフトポジシ ョン信号や後退灯信号を位置検出装置に取り入れるためには、信号線を位置検出 装置に引き込まねばならず、位置検出装置の設置に手間がかかっていた。

【０００７】 そこで、本考案の目的は、上述の技術的課題を解決し、作業が繁雑になること がなく、車輪の動荷重半径が変化しても車両の移動距離を正確に検出することが でき、したがって車両の現在位置を正確に検出することができる位置検出装置を 提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するための本考案の位置検出装置は、車両の移動距離を検出 する距離検出手段および上記車両の移動方位を検出する方位検出手段を有し、上 記両手段の出力に基づいて、車両の現在位置を検出するものであって、上記距離 検出手段は、上記車両の加速度を検出する加速度センサと、上記加速度検出手段 で検出された加速度に積分処理を施して、車両の移動距離を演算する演算部とを 含むものである。

【０００９】

【作用】

上記の構成によれば、車両の加速度が加速度センサで検出される。そして、加 速度センサの出力に積分処理が施されて車両の速度が算出され、さらに、この車 両の速度に再び積分処理が施されて車両の移動距離が演算部で演算される。 上記の加速度センサにおいて、たとえば車両が加速したときには正の信号が出 力されるようにすると、車両が減速したときは負の信号が出力される。また、演 算部において、たとえば車両が前進したときを正とすれば、車両が前進したとき は正の速度信号が得られ、車両が後退したときは負の速度信号が得られる。した がって、加速度センサの出力を１回積分して得られた車両の速度信号が正である か負であるかに基づけば、車両が前進しているのか後退しているのかを識別する ことができる。

【００１０】 また、従来では、車両の移動距離を検出するのは、すべて車両の車輪に関連し ていたため、車輪の変形等によって検出される車両の移動距離には誤差が含まれ ていた。本考案では、車両の車輪に依存して車両の移動距離を検出していた従来 技術に代えて、車両の車輪に依存しない加速度センサを適用して移動距離を検出 しているため、車両の車輪の変形等に基づく誤差の発生を抑制することができ、 車両の移動距離を正確に検出することができる。

【００１１】

【実施例】

以下では、本考案の実施例を、添付図面を参照して詳細に説明する。 図１は、本考案の一実施例の位置検出装置を適用したナビゲーション装置の構 成を簡略化して示すブロック図である。このナビゲーション装置は、車両に搭載 されて用いられ、車両の加速度を検出する加速度センサ１と、車両の旋回角速度 を検出するジャイロ２と、地球磁界を検出する地磁気センサ１０との各出力に基 づいて、車両の推定位置を位置検出部３で算出し、この算出した推定位置をＣＲ Ｔや液晶表示素子などで構成した表示部４にその周辺の道路地図とともに表示す るようにしたものである。すなわち、位置検出部３によって推定位置に対応する 位置データが制御部５に与えられると、この制御部５ではＣＤ−ＲＯＭなどで構 成した地図メモリ６から、メモリドライブ７を介して、推定位置の近傍の道路地 図が読み出され、この読み出された道路地図と上記推定位置とが表示部４に表示 される。なお、８は表示部４に関連して設けたコンソールであり、９は表示部４ の表示面に設けたタッチパネルである。また、ジャイロ２には、機械式ジャイロ 、振動ジャイロや光ファイバジャイロなどの種々のものが適用できる。

【００１２】 位置検出部３における推定距離の算出は、加速度センサ１で検出される所定時 間における車両の加速度を積分して車両の速度を算出し、さらにこの速度を積分 して得られる車両の推定距離を従前の推定距離に加えるようにして行われる。こ のように、位置検出部３が演算部に相当する。 さらに詳述すると、加速度センサ１からは車両の加速度に対応した信号が位置 検出部３に出力される。この信号は、後述するような加速度センサ１の構成にお いて、ブリッジ回路の不平衡分として出力される車両の加速度に対応した電圧信 号である。本実施例においては、車両が加速した場合には正電圧が出力され、車 両が減速した場合は負電圧が出力されるように設定されている。したがって、た とえば車両が前に加速して移動しているときは正電圧が出力される。この状態で 車両にブレーキを駆けると、車両は減速状態になるので加速度センサ１からは負 電圧が出力される。また、車両が後ろへ加速して移動しているときは負電圧が出 力され、このときブレーキを駆けると正電圧が出力される。

【００１３】 位置検出部３では、この加速度センサ１から出力される車両の加速度に対応し た電圧を１回積分して得られる車両の速度が正であるか負であるかに基づいて、 車両が前進しているか後退しているかが判断される。たとえば、車両が前進して いる場合は、車両の速度は正であるから推定距離は従前の推定距離に加算され、 車両が後退している場合は、車両の速度は負であるから推定距離は従前の推定距 離に負の距離が加算される、すなわち従前の推定距離から減算される。

【００１４】 なお、位置検出部３における位置の検出には、ＣＤ−ＲＯＭなどで構成された 地図メモリ６に記憶された道路地図情報を用いた、いわゆる地図マッチング法（ たとえば、特開昭63-148115 号公報、特開昭64-53112号公報参照。）を併用して もよい。すなわち、車両の位置が原則として道路上に制限されることを利用して 、推定位置がその近傍の道路上の位置に補正され、推定位置が当該道路の方向に 補正される。これにより、各センサ１、２、１０の出力に基づいて算出した推定 位置の誤差が累積されることを防止して、位置検出の精度の向上が図られている 。

【００１５】 図２は、車両の移動距離を検出するための上述の加速度センサ１の構成を示す 断面図である。この加速度センサ１はひずみゲージ型の加速度センサであって、 本実施例のナビゲーション装置専用に設計されたものである。 このひずみゲージ型の加速度センサは、ばね２０とおもり２１とからなるサイ ズモ系のばね部に４枚のゲージ（図では、２枚だけ示されている。）２２が使用 され、これらのゲージ２２がブリッジ回路の４辺に組み込まれるように構成され ている。これらのゲージ２２が車両の加速度に対応する振動加速度によるひずみ を受けると電気抵抗が変化し、ブリッジ回路の平衡が崩れる。ブリッジ回路に電 圧を印加しておけば、不平衡分をライン２３を介して電圧として検出でき、振動 加速度を検出することができる。すなわち、車両の加速度が検出できる。

【００１６】 以上のように本実施例の位置検出装置においては、車両の加速度が加速度セン サ１で検出され、この加速度センサ１で検出された加速度を積分することにより 、車両の速度が演算され、さらにその車両の速度を積分することにより車両の移 動距離が位置検出部３で算出される。 したがって、たとえば車両走行中にタイヤの空気圧が低下したり、車両の重量 が変化したり、タイヤが磨耗したりしてタイヤの動荷重半径が変化しても、車両 の移動距離の検出には全く影響はなく、検出される移動距離に誤差が含まれるこ とはない。このため、車両の現在位置を良好に検出することができる。

【００１７】 また、タイヤを違うサイズのものに交換したりした場合にも、従来と異なりタ イヤの動荷重半径を修正する必要がないので、作業を簡単にすることができる。 さらに、加速度センサ１から出力された加速度に積分処理を施して得られた車 両の速度は車両の進行方向に応じて正または負で出力されるので、車両の進行方 向を識別することができる。したがって、従来のように、車両の進行方向を識別 するためにシフトポジション信号や後退灯信号を取り込むための信号線を引き込 む必要がないので、位置検出装置の設置を容易に行うことができる。

【００１８】 また、車両の移動距離を検出するために専用の加速度センサ１を用いているの で、ＡＢＳ用の車輪速センサを用いていた従来技術と異なり加速度センサ１と位 置検出部３とのインターフェースの合致したものを始めから製作することができ る。このため、車種によらず位置検出装置を搭載することができる。 なお、加速度センサを使用した本実施例の位置検出装置において、周囲の温度 等に影響されて、加速度センサ１の出力のオフセット値がふらつき、加速度セン サ１で検出された加速度に誤差が含まれて正確な移動距離を検出することができ ないという問題がある。

【００１９】 このような不具合を解消するために、地球の周囲の所定軌道を周回する人工衛 星からの電波を受信して車両の現在位置を検出することができる、いわゆるＧＰ Ｓ(Global Positioning System) を併用することが考えられる。 人工衛星から送信された車両の現在位置が充分信頼できる場合、すなわち人工 衛星からの電波を正常に受信できる場合は、人工衛星から得られた車両の現在位 置と加速度センサで検出された現在位置とが比較され、加速度センサで検出され た現在位置が補正される。このようにすれば、加速度センサのオフセット値を補 正することができ、加速度センサによる現在位置の検出精度を高めることができ る。

【００２０】 逆に、人工衛星から送信された車両の現在位置がほとんど信頼できない場合、 すなわち、人工衛星からの電波がトンネルや高層ビルなどにより受信できないと きやマルチパスによる誤差増加に伴う精度低下が発生したときには、人工衛星か ら送信される現在位置を採用せず、加速度センサで検出された現在位置をそのま ま採用することになる。

【００２１】 このように、ＧＰＳと、加速度センサを用いる本考案とを併用すれば、互いの 欠点を解消することができる。 また、地図マッチング法において、車両が山道などのように勾配のあるところ を走行している場合、地図マッチング法に用いられる道路地図情報では勾配が考 慮されていないことに基づいて、車両の現在位置の検出に誤差が蓄積されるとい う問題がある。このような不具合を解消するためには、本考案で適用された加速 度センサを複数個（この場合、２個でよい。）用いて車両が走行している道路の 勾配を検出することで解消される。

【００２２】 より詳細に説明すると、１つの加速度センサを車両の進行方向に対して平行方 向に配置し、もう１つの加速度センサを車両の進行方向に対して垂直に配置する 。この構成により、車両の前後方向および上下方向の加速度を検出することがで きる。そして、車両の前後方向の加速度および上下方向の加速度が検出され、そ れぞれの加速度を２回積分することにより、前後および上下方向の車両の移動量 が検出される。したがって、これら各移動量に基づけば、実際の車両の移動距離 が地図上の移動距離に補正できる。このため、車両の移動距離を良好に検出する ことができる。

【００２３】 本実施例の説明は以上のとおりであるが、本考案は上述の実施例に限定される ものではない。たとえば、上述の実施例では、車両の加速度を検出するための加 速度センサにひずみゲージ型を用いていたが、たとえば半導体型やサーボ型の加 速度センサなどを用いてもよい。 その他、本考案の要旨を変更しない範囲で種々の設計変更を施すことは可能で ある。

【００２４】

【考案の効果】

以上のように本考案の位置検出装置においては、車両の加速度が加速度センサ で検出され、この加速度センサで検出された加速度を２回積分処理することによ り、車両の移動距離が演算部で演算されるから、車輪速センサ等を用いた上述の 従来技術とは異なり、車輪の動荷重半径が変化しても車両の移動距離の検出には 全く影響しない。したがって、車両の移動距離を良好に検出できる。

【００２５】 また、シフトポジション信号や後退灯信号を取り入れるための信号線を引き込 む従来技術とは異なり、引込みなしでも加速度センサでは車両の進行方向が識別 できる。このため、位置検出装置の設置を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の位置検出装置を適用したナビゲーシ
ョン装置の構成を簡略化して示すブロック図である。

【図２】加速度センサの構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 加速度センサ ３ 位置検出部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の移動距離を検出する距離検出手段お
   よび上記車両の移動方位を検出する方位検出手段を有
   し、上記両手段の出力に基づいて、車両の現在位置を検
   出する位置検出装置において、 上記距離検出手段は、 上記車両の加速度を検出する加速度センサと、 上記加速度検出手段で検出された加速度に積分処理を施
   して、車両の移動距離を演算する演算部とを含むことを
   特徴とする位置検出装置。