JPH07324941A - オフセットドリフト補正装置 - Google Patents
オフセットドリフト補正装置Info
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- JPH07324941A JPH07324941A JP6121606A JP12160694A JPH07324941A JP H07324941 A JPH07324941 A JP H07324941A JP 6121606 A JP6121606 A JP 6121606A JP 12160694 A JP12160694 A JP 12160694A JP H07324941 A JPH07324941 A JP H07324941A
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- G01C21/26—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network
- G01C21/28—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network with correlation of data from several navigational instruments
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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- G01C25/005—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass initial alignment, calibration or starting-up of inertial devices
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T74/00—Machine element or mechanism
- Y10T74/12—Gyroscopes
- Y10T74/1229—Gyroscope control
Abstract
(57)【要約】
【目的】 移動体が移動中においても装備したジャイロ
センサのオフセット、ドリフトレベルを適応的に推定し
ジャイロ出力を補正する。 【構成】 角速度を出力するジャイロセンサ１を用いて
方位を算出する装置において、角速度のオフセットレベ
ルを算出するために、角速度の大きさに対するしきい値
を用いて、移動体が旋回動作中か否かを判定する手段３
と、角速度を平滑化する手段２を用いて、旋回中でない
と判断し、平滑化した平均角速度を用いて適応的にジャ
イロ１のオフセットレベルを推定し修正する適応フィル
タ５を備え、ジャイロのオフセットレベルを随時、ジャ
イロ１からの角速度出力から減算することで、ジャイロ
１のオフセットをキャンセルする。
センサのオフセット、ドリフトレベルを適応的に推定し
ジャイロ出力を補正する。 【構成】 角速度を出力するジャイロセンサ１を用いて
方位を算出する装置において、角速度のオフセットレベ
ルを算出するために、角速度の大きさに対するしきい値
を用いて、移動体が旋回動作中か否かを判定する手段３
と、角速度を平滑化する手段２を用いて、旋回中でない
と判断し、平滑化した平均角速度を用いて適応的にジャ
イロ１のオフセットレベルを推定し修正する適応フィル
タ５を備え、ジャイロのオフセットレベルを随時、ジャ
イロ１からの角速度出力から減算することで、ジャイロ
１のオフセットをキャンセルする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ジャイロセンサと距離
センサ、デジタル地図情報を用いたカーナビゲーション
システム等に利用するオフセットドリフト補正装置に関
するものである。
センサ、デジタル地図情報を用いたカーナビゲーション
システム等に利用するオフセットドリフト補正装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１０は従来のオフセット補正装置の機
能ブロック図である。従来、この種の装置はオフセッ
ト、ドリフト量の小さい高性能ジャイロのオフセットを
除去する目的で、間欠的に動作させる特徴がある。図１
０において、１０１はジャイロセンサであり、移動体の
角速度値を出力する。１０２は動作タイミングを決定す
るサンプラであり、１０３は距離センサであり、移動体
の移動距離を算出する。１０４は移動体が現在停止中か
どうかを判定する停車判定手段である。１０５はスイッ
チであり、１０６は平均化手段であり、１０７はオフセ
ット減算手段である。
能ブロック図である。従来、この種の装置はオフセッ
ト、ドリフト量の小さい高性能ジャイロのオフセットを
除去する目的で、間欠的に動作させる特徴がある。図１
０において、１０１はジャイロセンサであり、移動体の
角速度値を出力する。１０２は動作タイミングを決定す
るサンプラであり、１０３は距離センサであり、移動体
の移動距離を算出する。１０４は移動体が現在停止中か
どうかを判定する停車判定手段である。１０５はスイッ
チであり、１０６は平均化手段であり、１０７はオフセ
ット減算手段である。
【０００３】次に、上記従来例の動作を説明する。距離
センサ１０３から距離データとサンプラ１０２のサンプ
リング周期を用いて、停車判定手段１０４で移動体が現
在、停止中が移動中かを判定する。停止中と判定した場
合は、スイッチ１０５を閉じ、平均化手段１０６を用い
て予め設定した時間平均を行い、この時間で平均したオ
フセット量をオフセット減算手段１０７を用いて、その
後の移動体の移動中に減算することでオフセットが補正
できる。
センサ１０３から距離データとサンプラ１０２のサンプ
リング周期を用いて、停車判定手段１０４で移動体が現
在、停止中が移動中かを判定する。停止中と判定した場
合は、スイッチ１０５を閉じ、平均化手段１０６を用い
て予め設定した時間平均を行い、この時間で平均したオ
フセット量をオフセット減算手段１０７を用いて、その
後の移動体の移動中に減算することでオフセットが補正
できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のオフセット補正装置では、移動体が適当な間隔で停
車する必要があり、連続走行時や渋滞時のクリーピング
動作中は新たなオフセット量を検出できないという問題
点があった。また上記従来例の構成では、ドリフト量を
検出するには長時間（数分以上）停車する必要があり、
乗用車を用いたカーナビゲーションシステムでは、実用
上動作頻度が不十分になるという問題点があった。さら
に、振動ジャイロ等の起動時に大きなドリフトを短時間
で発生するジャイロに対しては補正が困難であるという
問題があった。本発明はこのような従来の問題を解決す
るものであり、移動体が移動中においても、装備したジ
ャイロセンサのオフセット、ドリフトレベルを適応的に
推定し、ジャイロセンサの出力を補正することのできる
オフセットドリフト補正装置を提供することを目的とす
る。
来のオフセット補正装置では、移動体が適当な間隔で停
車する必要があり、連続走行時や渋滞時のクリーピング
動作中は新たなオフセット量を検出できないという問題
点があった。また上記従来例の構成では、ドリフト量を
検出するには長時間（数分以上）停車する必要があり、
乗用車を用いたカーナビゲーションシステムでは、実用
上動作頻度が不十分になるという問題点があった。さら
に、振動ジャイロ等の起動時に大きなドリフトを短時間
で発生するジャイロに対しては補正が困難であるという
問題があった。本発明はこのような従来の問題を解決す
るものであり、移動体が移動中においても、装備したジ
ャイロセンサのオフセット、ドリフトレベルを適応的に
推定し、ジャイロセンサの出力を補正することのできる
オフセットドリフト補正装置を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、基本構成として、移動体が旋回動作中か
否かを判定する判定手段と、前記ジャイロからの角速度
を平滑化する平滑化手段と、前記判定手段で旋回中でな
いと判断し前記平滑化手段で平滑化した平均角速度を用
いて適応的にジャイロのオフセットレベルを修正する適
応フィルタとを備え、前記適応フィルタで推定したジャ
イロのオフセットレベルを随時、前記ジャイロからの角
速度出力から減算することでジャイロのオフセットをキ
ャンセルするようにしたものである。
成するために、基本構成として、移動体が旋回動作中か
否かを判定する判定手段と、前記ジャイロからの角速度
を平滑化する平滑化手段と、前記判定手段で旋回中でな
いと判断し前記平滑化手段で平滑化した平均角速度を用
いて適応的にジャイロのオフセットレベルを修正する適
応フィルタとを備え、前記適応フィルタで推定したジャ
イロのオフセットレベルを随時、前記ジャイロからの角
速度出力から減算することでジャイロのオフセットをキ
ャンセルするようにしたものである。
【０００６】本発明はまた、上記基本構成に加え、平滑
化した角速度の時間的な変動量を算出するための低域通
過フィルタと、その出力を予め設定したジャイロからの
角速度出力を標本化するサンプリング周期を用いて数値
的に積分する積分手段とを備え、算出されるオフセット
レベルと合算した値をオフセットドリフト量としてジャ
イロからの角速度出力から減算することでジャイロのオ
フセットとその時間的変動量であるドリフト量もキャン
セルするようにしたものである。
化した角速度の時間的な変動量を算出するための低域通
過フィルタと、その出力を予め設定したジャイロからの
角速度出力を標本化するサンプリング周期を用いて数値
的に積分する積分手段とを備え、算出されるオフセット
レベルと合算した値をオフセットドリフト量としてジャ
イロからの角速度出力から減算することでジャイロのオ
フセットとその時間的変動量であるドリフト量もキャン
セルするようにしたものである。
【０００７】本発明はまた、上記基本構成に加え、ＣＤ
−ＲＯＭ等の外部情報読み出し装置から入力される地図
の道路方位情報と車速センサからの車速情報と本装置を
含んだ移動体の初期位置を用いて道路上をトレースした
場合の推定角速度値を推定する角速度推定手段を備え、
判定手段で旋回中と判定された場合も前記推定角速度値
を用いて減算し、前記平滑化手段に入力することで、移
動体が旋回中もジャイロのオフセットおよびドリフトが
補正できるようにしたものである。
−ＲＯＭ等の外部情報読み出し装置から入力される地図
の道路方位情報と車速センサからの車速情報と本装置を
含んだ移動体の初期位置を用いて道路上をトレースした
場合の推定角速度値を推定する角速度推定手段を備え、
判定手段で旋回中と判定された場合も前記推定角速度値
を用いて減算し、前記平滑化手段に入力することで、移
動体が旋回中もジャイロのオフセットおよびドリフトが
補正できるようにしたものである。
【０００８】本発明はまた、上記基本構成に加え、移動
体のイグニッションスイッチが入ったかどうかを判定す
る起動判定手段を備え、適応フィルタの修正ゲインを一
時的に増大させ、起動時の大きなオフセット及びドリフ
ト変動に対応できるようにしたものである。
体のイグニッションスイッチが入ったかどうかを判定す
る起動判定手段を備え、適応フィルタの修正ゲインを一
時的に増大させ、起動時の大きなオフセット及びドリフ
ト変動に対応できるようにしたものである。
【０００９】本発明はまた、上記基本構成に加え、移動
体の旋回頻度が多いとき、オフセットドリフトの補正頻
度が減少し、結果として追従補正誤差が増大することを
防ぐ目的で、適応フィルタの修正頻度を検出する修正頻
度算出手段を備え、前記旋回中か否かを判定する角速度
しきい値と前記適応フィルタの修正ゲインをその修正頻
度に応じて変更することで、連続して旋回動作中におい
ても、ジャイロセンサのオフセットドリフト補正動作が
可能であり、かつ移動体が旋回の頻度が少ないときは、
対応した前記しきい値と修正ゲインを用いて精度良く補
正できるようにしたものである。
体の旋回頻度が多いとき、オフセットドリフトの補正頻
度が減少し、結果として追従補正誤差が増大することを
防ぐ目的で、適応フィルタの修正頻度を検出する修正頻
度算出手段を備え、前記旋回中か否かを判定する角速度
しきい値と前記適応フィルタの修正ゲインをその修正頻
度に応じて変更することで、連続して旋回動作中におい
ても、ジャイロセンサのオフセットドリフト補正動作が
可能であり、かつ移動体が旋回の頻度が少ないときは、
対応した前記しきい値と修正ゲインを用いて精度良く補
正できるようにしたものである。
【００１０】本発明はまた、上記基本構成に加え、これ
により構成されるオフセットドリフト補正装置とは独立
した別の手段による間欠的なオフセット、ドリフト補正
手段（例えば従来例）を備え、この補正の頻度は低いが
精度が高い補正手段の結果を基本構成の適応フィルタの
初期値として設定することで、適応フィルタによるジャ
イロセンサのオフセットドリフトを補正する精度と収束
スピードを向上させるようにしたものである。
により構成されるオフセットドリフト補正装置とは独立
した別の手段による間欠的なオフセット、ドリフト補正
手段（例えば従来例）を備え、この補正の頻度は低いが
精度が高い補正手段の結果を基本構成の適応フィルタの
初期値として設定することで、適応フィルタによるジャ
イロセンサのオフセットドリフトを補正する精度と収束
スピードを向上させるようにしたものである。
【００１１】
【作用】従って本発明によれば、移動体が大きな旋回中
でない移動中、即ち、直線あるいは直線に近い道路を走
行中も、ジャイロの角速度オフセットを適応的に時時刻
々と補正可能である。
でない移動中、即ち、直線あるいは直線に近い道路を走
行中も、ジャイロの角速度オフセットを適応的に時時刻
々と補正可能である。
【００１２】また、角速度の平均値の更に低周期の変動
を低域通過フィルタで検出し、その値を数値的に積分
し、前記のオフセット検出値と合算することで、大きな
ドリフトを発生するジャイロセンサに対する補正が可能
となる。
を低域通過フィルタで検出し、その値を数値的に積分
し、前記のオフセット検出値と合算することで、大きな
ドリフトを発生するジャイロセンサに対する補正が可能
となる。
【００１３】また、デジタル地図からの道路方位と距離
センサからの単位時間当たりの距離変位を用いて、道路
上を走行した場合の推定角速度値を算出し、この値をジ
ャイロセンサからの角速度出力から減算し、純粋なオフ
セット、ドリフト量を検出することで、移動体が旋回中
も補正動作が時時刻々と可能となる。
センサからの単位時間当たりの距離変位を用いて、道路
上を走行した場合の推定角速度値を算出し、この値をジ
ャイロセンサからの角速度出力から減算し、純粋なオフ
セット、ドリフト量を検出することで、移動体が旋回中
も補正動作が時時刻々と可能となる。
【００１４】また、移動体の起動タイミングかどうかを
判定して、適応フィルタの修正ゲインを選定するため、
ジャイロセンサの大きな起動オフセット、ドリフトに追
従した補正が可能である。
判定して、適応フィルタの修正ゲインを選定するため、
ジャイロセンサの大きな起動オフセット、ドリフトに追
従した補正が可能である。
【００１５】また、移動体の旋回する頻度が多く、適応
フィルタの修正頻度が低下し、結果としてジャイロセン
サの発生するオフセットドリフトに追従する精度が悪化
しそうなケースにおいても、補正計算に入力される検出
したジャイロセンサの角速度出力のしきい値を大きく
し、適応フィルタの修正ゲインを下げることで、制御精
度が多少悪化してもオフセットドリフトに追従すること
ができ、また旋回の頻度が少ないときは、前記しきい値
を下げで適応フィルタの修正ゲインを増加させることで
追従精度が高くすることが自動的に行える。
フィルタの修正頻度が低下し、結果としてジャイロセン
サの発生するオフセットドリフトに追従する精度が悪化
しそうなケースにおいても、補正計算に入力される検出
したジャイロセンサの角速度出力のしきい値を大きく
し、適応フィルタの修正ゲインを下げることで、制御精
度が多少悪化してもオフセットドリフトに追従すること
ができ、また旋回の頻度が少ないときは、前記しきい値
を下げで適応フィルタの修正ゲインを増加させることで
追従精度が高くすることが自動的に行える。
【００１６】また、適応フィルタで修正する算出された
オフセット値の値を、従来例等の別な手段で検出された
精度の高い検出オフセット値を用いて、適応フィルタで
修正されたオフセット値を置き換えることで、適応フィ
ルタが収束する時間を早くでき、結果として補正精度が
向上することができる。
オフセット値の値を、従来例等の別な手段で検出された
精度の高い検出オフセット値を用いて、適応フィルタで
修正されたオフセット値を置き換えることで、適応フィ
ルタが収束する時間を早くでき、結果として補正精度が
向上することができる。
【００１７】
（実施例１）図１は本発明第１の実施例の構成を示すも
のである。図１において、１はジャイロセンサであり、
２はジャイロセンサ１を現時刻の1 サンプリングタイミ
ング時刻前に補正した補正角速度値を平滑化する平滑化
手段であり、例えば、n 時刻の２の入力値をＡn 、出力
をＢn とすると、
のである。図１において、１はジャイロセンサであり、
２はジャイロセンサ１を現時刻の1 サンプリングタイミ
ング時刻前に補正した補正角速度値を平滑化する平滑化
手段であり、例えば、n 時刻の２の入力値をＡn 、出力
をＢn とすると、
【００１８】
【数１】 で実現される。３は移動体が旋回中かどうかを判定する
判定手段であり、４は判定手段３の判断でＯＮ／ＯＦＦ
するスイッチである。判定手段３は、具体的には判定の
しきい値をＸとすると、Ｂｎの絶対値をＸと比較して、
仮にＸより大きい場合は旋回中と判定し、スイッチ４を
ＯＦＦする。また５は適応フィルタであり、その出力は
推定したジャイロセンサ１のオフセット値に相当する。
適応フィルタ手段５のｎ時刻の入力をＢｎとし、出力を
Ｃｎとすると、 Ｃｎ ＝ Ｃn-1 ＋ α＊Ｂｎ ・・・（式２） で随時修正される。αは正の定数であり、適応フィルタ
の収束スピードと精度のバランスで決定される。
判定手段であり、４は判定手段３の判断でＯＮ／ＯＦＦ
するスイッチである。判定手段３は、具体的には判定の
しきい値をＸとすると、Ｂｎの絶対値をＸと比較して、
仮にＸより大きい場合は旋回中と判定し、スイッチ４を
ＯＦＦする。また５は適応フィルタであり、その出力は
推定したジャイロセンサ１のオフセット値に相当する。
適応フィルタ手段５のｎ時刻の入力をＢｎとし、出力を
Ｃｎとすると、 Ｃｎ ＝ Ｃn-1 ＋ α＊Ｂｎ ・・・（式２） で随時修正される。αは正の定数であり、適応フィルタ
の収束スピードと精度のバランスで決定される。
【００１９】次に、上記第１の実施例の動作を説明す
る。図１においてジャイロセンサ１のゼロ点のレベル、
即ちオフセットレベルとＣｎの初期値が判定手段３の判
定のしきい値Ｘ以内から処理を開始すると、移動体が旋
回中でないときは、ジャイロセンサ１の出力とその時刻
で推定された適応フィルタ５の出力Ｃｎとの差が推定値
の誤差量であるため、この値を平滑化手段２で平均化
し、判定手段３で旋回中でないと判断したときだけ、適
応フィルタ５を用いてＣｎを更新することで、十分な時
間経過後にはジャイロセンサ１のゼロ点レベルにＣｎが
収束する。即ち、ジャイロセンサ１のオフセットレベル
がある精度以内に推定でき、その推定オフセットレベル
をジャイロセンサ１からリアルタイムで差し引いた補正
角速度を正確な角速度値とすることができる。移動体が
旋回中の場合は、判定手段３のしきい値の判定により、
ジャイロのオフセットレベルと推定しないように適応フ
ィルタ５には入力しない。このジャイロセンサ１とＣｎ
の時刻歴応答を示したのが図２である。図２において、
点線は適応フィルタ５の推定出力Ｃｎであり、実線がジ
ャイロセンサ１の出力である。旋回中でないジャイロセ
ンサ１とＣｎの差に応じて、Ｃｎがジャイロセンサ１の
オフセットドリフト成分に追従することができる。そし
て、ジャイロセンサ１から推定のオフセットレベルを差
し引いた補正角速度を移動体の角速度としてその後の計
算に用いることで、ジャイロセンサ１のオフセットに起
因する方位算誤差を軽減できる。また本方式は上記の説
明にもあるように、移動体が停止してしなくても、ほぼ
直線走行を行っている間は実行可能であり、前記しきい
値Ｘ以内の旋回によって発生している誤差成分を平滑化
手段２で平均化してキャンセルさせることで、通常の走
行における誤動作を防ぐことができる。
る。図１においてジャイロセンサ１のゼロ点のレベル、
即ちオフセットレベルとＣｎの初期値が判定手段３の判
定のしきい値Ｘ以内から処理を開始すると、移動体が旋
回中でないときは、ジャイロセンサ１の出力とその時刻
で推定された適応フィルタ５の出力Ｃｎとの差が推定値
の誤差量であるため、この値を平滑化手段２で平均化
し、判定手段３で旋回中でないと判断したときだけ、適
応フィルタ５を用いてＣｎを更新することで、十分な時
間経過後にはジャイロセンサ１のゼロ点レベルにＣｎが
収束する。即ち、ジャイロセンサ１のオフセットレベル
がある精度以内に推定でき、その推定オフセットレベル
をジャイロセンサ１からリアルタイムで差し引いた補正
角速度を正確な角速度値とすることができる。移動体が
旋回中の場合は、判定手段３のしきい値の判定により、
ジャイロのオフセットレベルと推定しないように適応フ
ィルタ５には入力しない。このジャイロセンサ１とＣｎ
の時刻歴応答を示したのが図２である。図２において、
点線は適応フィルタ５の推定出力Ｃｎであり、実線がジ
ャイロセンサ１の出力である。旋回中でないジャイロセ
ンサ１とＣｎの差に応じて、Ｃｎがジャイロセンサ１の
オフセットドリフト成分に追従することができる。そし
て、ジャイロセンサ１から推定のオフセットレベルを差
し引いた補正角速度を移動体の角速度としてその後の計
算に用いることで、ジャイロセンサ１のオフセットに起
因する方位算誤差を軽減できる。また本方式は上記の説
明にもあるように、移動体が停止してしなくても、ほぼ
直線走行を行っている間は実行可能であり、前記しきい
値Ｘ以内の旋回によって発生している誤差成分を平滑化
手段２で平均化してキャンセルさせることで、通常の走
行における誤動作を防ぐことができる。
【００２０】（実施例２）図３は本発明第２の実施例の
構成を示すものである。図３において、１から５までは
第１の実施例の図１の１から５と同一であるため、説明
は省略する。６は低域通過フィルタであり、IIＲ型の一
次のフィルタで実現される。６のn 時刻の入力をＡn と
し、フィルタ出力をＤｎとすると以下のように実現され
る。 Ｄn ＝ （１−Ｗ１）＊Ｄn-1 ＋ Ｗ１＊Ａn ・・・（式３） ここでＤn-1 は１サンプリング時刻前のＤn の値であ
り、Ｗ１はフィルタの時定数を決定するパラメータであ
る。７は積分手段であり、低域通過フィルタ６の出力を
サンプリング時間で積分する処理を行う。Enをn 時刻の
７の出力、Ｅn-1 を１サンプリング時刻前のEnの値とす
ると。 Ｅn ＝ Ｅn-1 ＋ｄｔ＊Ｄn ＊β ・・・（式４） ここでｄｔはサンプリング周期、βは積分ゲインであ
り、正の１以下の定数である。
構成を示すものである。図３において、１から５までは
第１の実施例の図１の１から５と同一であるため、説明
は省略する。６は低域通過フィルタであり、IIＲ型の一
次のフィルタで実現される。６のn 時刻の入力をＡn と
し、フィルタ出力をＤｎとすると以下のように実現され
る。 Ｄn ＝ （１−Ｗ１）＊Ｄn-1 ＋ Ｗ１＊Ａn ・・・（式３） ここでＤn-1 は１サンプリング時刻前のＤn の値であ
り、Ｗ１はフィルタの時定数を決定するパラメータであ
る。７は積分手段であり、低域通過フィルタ６の出力を
サンプリング時間で積分する処理を行う。Enをn 時刻の
７の出力、Ｅn-1 を１サンプリング時刻前のEnの値とす
ると。 Ｅn ＝ Ｅn-1 ＋ｄｔ＊Ｄn ＊β ・・・（式４） ここでｄｔはサンプリング周期、βは積分ゲインであ
り、正の１以下の定数である。
【００２１】次に、上記第２の実施例の動作を説明す
る。図３において、１から５までの手段によって、前述
の第一の実施例のごとくジャイロセンサ１のオフセット
に対し追従することは可能であるが、ジャイロセンサ１
のオフセットが時間的に大きな傾きで変動する場合、追
従の誤差は大きくなる。そこでジャイロセンサ１と適応
フィルタ５のオフセットレベルを差し引いた値の時間的
な変動量、傾きを低域通過フィルタ６で検出し、この傾
きを用いて積分手段７で積分動作を行い、適応フィルタ
５の結果と合算した値を適応フィルタ５の推定オフセッ
トレベルとすることで、時間的に大きな傾きでジャイロ
センサ１のゼロ点レベルが変動するときでも精度良く追
従することができる。また移動体が長時間旋回中で、適
応フィルタ５の補正頻度が低下した場合でも、低域通過
フィルタ６で推定した傾きでオフセットレベルの時間変
動量を推定計算できるため、精度のよいオフセットドリ
フト補正装置が実現できる。
る。図３において、１から５までの手段によって、前述
の第一の実施例のごとくジャイロセンサ１のオフセット
に対し追従することは可能であるが、ジャイロセンサ１
のオフセットが時間的に大きな傾きで変動する場合、追
従の誤差は大きくなる。そこでジャイロセンサ１と適応
フィルタ５のオフセットレベルを差し引いた値の時間的
な変動量、傾きを低域通過フィルタ６で検出し、この傾
きを用いて積分手段７で積分動作を行い、適応フィルタ
５の結果と合算した値を適応フィルタ５の推定オフセッ
トレベルとすることで、時間的に大きな傾きでジャイロ
センサ１のゼロ点レベルが変動するときでも精度良く追
従することができる。また移動体が長時間旋回中で、適
応フィルタ５の補正頻度が低下した場合でも、低域通過
フィルタ６で推定した傾きでオフセットレベルの時間変
動量を推定計算できるため、精度のよいオフセットドリ
フト補正装置が実現できる。
【００２２】（実施例３）図４は本発明第３の実施例の
構成を示すものである。図４において、１から７までは
図３の１から７までと同一であるので説明は省略する。
８はデジタル地図情報を読み出すＣＤ−ＲＯＭであり、
これにより現在走行中の道路リンクの位置情報を得るこ
とができる。９は距離センサであり、移動体が移動した
距離を算出する。１０は角速度推定手段であり、ＣＤ−
ＲＯＭ８と距離センサ９の情報を用いて移動体の角速度
推定値を算出する。
構成を示すものである。図４において、１から７までは
図３の１から７までと同一であるので説明は省略する。
８はデジタル地図情報を読み出すＣＤ−ＲＯＭであり、
これにより現在走行中の道路リンクの位置情報を得るこ
とができる。９は距離センサであり、移動体が移動した
距離を算出する。１０は角速度推定手段であり、ＣＤ−
ＲＯＭ８と距離センサ９の情報を用いて移動体の角速度
推定値を算出する。
【００２３】次に上記第３の実施例の動作を説明する。
角速度推定手段１０で算出した時時刻刻の移動体の角速
度推定値を、ジャイロセンサ１からの角速度出力から減
算した値を平滑化手段２から積分手段７までの処理の入
力として用いることで、移動体が旋回中であっても、そ
の旋回による角速度成分がキャンセルされ、オフセット
ドリフト成分のみが適応フィルタ５の演算に用いられる
ことで、判定手段３で旋回中と判定される頻度が減少
し、即ち適応フィルタ５の補正頻度が向上し、移動体の
走行パターンよらず補正動作が可能となる。
角速度推定手段１０で算出した時時刻刻の移動体の角速
度推定値を、ジャイロセンサ１からの角速度出力から減
算した値を平滑化手段２から積分手段７までの処理の入
力として用いることで、移動体が旋回中であっても、そ
の旋回による角速度成分がキャンセルされ、オフセット
ドリフト成分のみが適応フィルタ５の演算に用いられる
ことで、判定手段３で旋回中と判定される頻度が減少
し、即ち適応フィルタ５の補正頻度が向上し、移動体の
走行パターンよらず補正動作が可能となる。
【００２４】ここで角速度推定手段１０の具体的な実現
例を図５を用いて説明する。図５において、ＸＤm-1 、
ＸＤm 、ＸＤm+1 は道路リンクの端点の位置情報であ
り、Xcはこの３点を通る円の中心座標であり、Ｒは半径
である。m はリンク順位を示す添え字である。移動体が
t=Ｔn-1 時にＸＤm-1 の位置にあり、ｔ＝Ｔｎ時にＸＤ
m-1 から計測した移動距離Ｌの位置にいる場合、この間
の角度変化量θn は近似的に以下の様に算出できる。 θn ＝ Ｌ／（２＊π＊Ｒ） ・・・（式５） ここでπは円周率である。この角度変化量を用いて角速
度ωn は以下の様に算出される。 ωn ＝ θn ／ｄｔ ・・・（式６） ここでｄｔはサンプリング周期でありｄｔ＝（Ｔｎ−Ｔ
n-1 ）である。このように移動体が移動するにつれて現
在走行中の道路の地図情報から旋回半径Ｒを算出、距離
センサ９からの移動距離情報Ｌを用いて推定角速度を算
出することができる。尚、３点の道路リンク情報以外の
多数点を採用して、Ｘｃ、Ｒを算出することも可能であ
り、３点のＸＤの点列を直線ではなく、スプライン関数
等のなめらかな曲線で補間した後に角度変化量を算出す
ることで、更に精度良く角速度を推定することができる
ことは言うまでもない。
例を図５を用いて説明する。図５において、ＸＤm-1 、
ＸＤm 、ＸＤm+1 は道路リンクの端点の位置情報であ
り、Xcはこの３点を通る円の中心座標であり、Ｒは半径
である。m はリンク順位を示す添え字である。移動体が
t=Ｔn-1 時にＸＤm-1 の位置にあり、ｔ＝Ｔｎ時にＸＤ
m-1 から計測した移動距離Ｌの位置にいる場合、この間
の角度変化量θn は近似的に以下の様に算出できる。 θn ＝ Ｌ／（２＊π＊Ｒ） ・・・（式５） ここでπは円周率である。この角度変化量を用いて角速
度ωn は以下の様に算出される。 ωn ＝ θn ／ｄｔ ・・・（式６） ここでｄｔはサンプリング周期でありｄｔ＝（Ｔｎ−Ｔ
n-1 ）である。このように移動体が移動するにつれて現
在走行中の道路の地図情報から旋回半径Ｒを算出、距離
センサ９からの移動距離情報Ｌを用いて推定角速度を算
出することができる。尚、３点の道路リンク情報以外の
多数点を採用して、Ｘｃ、Ｒを算出することも可能であ
り、３点のＸＤの点列を直線ではなく、スプライン関数
等のなめらかな曲線で補間した後に角度変化量を算出す
ることで、更に精度良く角速度を推定することができる
ことは言うまでもない。
【００２５】（実施例４）図６は本発明第４の実施例の
構成を示すものである。図６において、１から７までは
実施例２と同一なので説明は省略する。１１は起動時判
定手段であり、車両のイグニッションスイッチが入った
かどうかを判定し、起動後一定時間は、適応フィルタ５
および積分手段７の修正ゲイン、積分ゲインを増大させ
る様にする。ジャイロセンサ１の種類によっては、起動
後数分間は大きなドリフトを発生させるものがある。起
動後数分間はノイズによる追従の制御精度を多少悪化さ
せても、大きな修正ゲイン、積分ゲインで急速にドリフ
トに追従させることで、起動時に発生する角速度誤差を
緩和することができる。
構成を示すものである。図６において、１から７までは
実施例２と同一なので説明は省略する。１１は起動時判
定手段であり、車両のイグニッションスイッチが入った
かどうかを判定し、起動後一定時間は、適応フィルタ５
および積分手段７の修正ゲイン、積分ゲインを増大させ
る様にする。ジャイロセンサ１の種類によっては、起動
後数分間は大きなドリフトを発生させるものがある。起
動後数分間はノイズによる追従の制御精度を多少悪化さ
せても、大きな修正ゲイン、積分ゲインで急速にドリフ
トに追従させることで、起動時に発生する角速度誤差を
緩和することができる。
【００２６】（実施例５）図７は本発明第５の実施例の
構成を示すものである。図７において、１から７までは
実施例２と同一なので説明を省略する。１２は修正頻度
算出手段であり、判定手段３の角速度しきい値Ｘ以下で
あるときにセットされ、それを越える値、即ち旋回中と
判断したときはリセットされ、フラグ（Ｆｉｎｔと呼
ぶ）を入力とするＩＩＲ型の低域通過フィルタで以下の
ように実現される。 Ｈn ＝（１−Ｗ2 ）＊Ｈn-1 ＋ Ｗ2 ＊Ｆｉｎｔ ・・・（式７） Ｆｉｎｔ＝１：角速度がしきい値以下の時 ０：角速度がしきい値を越えている時 ここでＨn はｎ時刻の平均の修正頻度を示す状態変数で
あり、Ｗ2 は平滑化フィルタの時定数である。このＨn
の値によって適応フィルタ５の修正ゲインα、積分手段
７の積分ゲインβ、判定手段３のしきい値Ｘを変えるこ
とで、修正頻度が低下した場合でも、ある精度で修正が
可能となる。
構成を示すものである。図７において、１から７までは
実施例２と同一なので説明を省略する。１２は修正頻度
算出手段であり、判定手段３の角速度しきい値Ｘ以下で
あるときにセットされ、それを越える値、即ち旋回中と
判断したときはリセットされ、フラグ（Ｆｉｎｔと呼
ぶ）を入力とするＩＩＲ型の低域通過フィルタで以下の
ように実現される。 Ｈn ＝（１−Ｗ2 ）＊Ｈn-1 ＋ Ｗ2 ＊Ｆｉｎｔ ・・・（式７） Ｆｉｎｔ＝１：角速度がしきい値以下の時 ０：角速度がしきい値を越えている時 ここでＨn はｎ時刻の平均の修正頻度を示す状態変数で
あり、Ｗ2 は平滑化フィルタの時定数である。このＨn
の値によって適応フィルタ５の修正ゲインα、積分手段
７の積分ゲインβ、判定手段３のしきい値Ｘを変えるこ
とで、修正頻度が低下した場合でも、ある精度で修正が
可能となる。
【００２７】上記α、β、Ｘは、それぞれ標準値α0 、
β0 、Ｘ0 とＨn の標準値Ｈ0 を用いて例えば以下の様
に修正される。 α ＝ α0 ＊Ｈn ／Ｈ0 ・・・（式８） β ＝ β0 ＊Ｈn ／Ｈ0 ・・・（式９） Ｘ ＝ Ｘ0 ＊Ｈ0 ／Ｈn ・・・（式１０）
β0 、Ｘ0 とＨn の標準値Ｈ0 を用いて例えば以下の様
に修正される。 α ＝ α0 ＊Ｈn ／Ｈ0 ・・・（式８） β ＝ β0 ＊Ｈn ／Ｈ0 ・・・（式９） Ｘ ＝ Ｘ0 ＊Ｈ0 ／Ｈn ・・・（式１０）
【００２８】修正頻度Ｈn が低下がすると、しきい値Ｘ
を広げて修正頻度を増加させる代わりに、旋回中の成分
も混入する割合が増加するため、修正ゲインα、βを小
さな値に変更する。こうすることによって、連続して旋
回する頻度が高く、修正頻度が得られない場合において
も、ある精度でオフセットドリフトに追従することがで
き、また修正頻度が高いときは、しきい値を下げてより
精度の高い補正を行なうことができる。
を広げて修正頻度を増加させる代わりに、旋回中の成分
も混入する割合が増加するため、修正ゲインα、βを小
さな値に変更する。こうすることによって、連続して旋
回する頻度が高く、修正頻度が得られない場合において
も、ある精度でオフセットドリフトに追従することがで
き、また修正頻度が高いときは、しきい値を下げてより
精度の高い補正を行なうことができる。
【００２９】（実施例６）図８は本発明第６の実施例の
構成を示すものである。図８において、１から７までは
実施例２と同一なので説明は省略する。１３は本方式に
依らない他の構成または手段によるオフセット、ドリフ
ト補正手段であり、本方式の様に連続的に補正動作はで
きず、間欠的な処理になるが、補正精度は本方式より高
い手段で構成される補正手段であり、例えば従来例の様
な移動体の停車中に補正が行われる補正手段等が挙げら
れる。
構成を示すものである。図８において、１から７までは
実施例２と同一なので説明は省略する。１３は本方式に
依らない他の構成または手段によるオフセット、ドリフ
ト補正手段であり、本方式の様に連続的に補正動作はで
きず、間欠的な処理になるが、補正精度は本方式より高
い手段で構成される補正手段であり、例えば従来例の様
な移動体の停車中に補正が行われる補正手段等が挙げら
れる。
【００３０】オフセット、ドリフト補正手段１３で算出
されたジャイロオフセット、ドリフト量を用いて、適応
フィルタ５および積分手段７の内部状態変数を以下の様
に書き換える。 Ｃn ＝ Ｆn ・・・（式１１） Ｅn ＝ ０ ・・・（式１２） Ｄn ＝ Ｇn ・・・（式１３）
されたジャイロオフセット、ドリフト量を用いて、適応
フィルタ５および積分手段７の内部状態変数を以下の様
に書き換える。 Ｃn ＝ Ｆn ・・・（式１１） Ｅn ＝ ０ ・・・（式１２） Ｄn ＝ Ｇn ・・・（式１３）
【００３１】ここでＦn はオフセット、ドリフト補正手
段１３で算出されたオフセットレベルであり、Ｇn はオ
フセット、ドリフト補正手段１３で算出されたドリフト
レベル、即ちオフセットの時間変動率である。Ｃn 、Ｅ
n 、Ｄn はそれぞれ式（１）、（２）、（３）で算出さ
れた値である。この様にして、他の手段で算出されたオ
フセット、ドリフト値を初期値として用いることで、よ
り補正精度の高く、収束スピードの早い補正装置を実現
できる。
段１３で算出されたオフセットレベルであり、Ｇn はオ
フセット、ドリフト補正手段１３で算出されたドリフト
レベル、即ちオフセットの時間変動率である。Ｃn 、Ｅ
n 、Ｄn はそれぞれ式（１）、（２）、（３）で算出さ
れた値である。この様にして、他の手段で算出されたオ
フセット、ドリフト値を初期値として用いることで、よ
り補正精度の高く、収束スピードの早い補正装置を実現
できる。
【００３２】（実施例７）図９は本発明第７の実施例の
構成を示すものである。図９において、１から７は第２
の実施例、１１は第４の実施例、１２は第５の実施例、
１３は第６の実施例のものと同一なので、個々の説明は
省略する。上記実施例２、４、５、６の個別の手段の効
果により、起動時も含めた大きなドリフト変化に対応で
き、移動体の動作パターンに合わせて判定手段３のしき
い値と適応フィルタ５および積分手段７の修正ゲインを
変化することで、追従能力を場面に応じて適応的に変化
でき、またオフセット、ドリフト補正手段１３によるよ
り高精度なオフセット、ドリフト値を用いて、精度と収
束速度を向上させたオフセットドリフト補正装置が実現
できる。
構成を示すものである。図９において、１から７は第２
の実施例、１１は第４の実施例、１２は第５の実施例、
１３は第６の実施例のものと同一なので、個々の説明は
省略する。上記実施例２、４、５、６の個別の手段の効
果により、起動時も含めた大きなドリフト変化に対応で
き、移動体の動作パターンに合わせて判定手段３のしき
い値と適応フィルタ５および積分手段７の修正ゲインを
変化することで、追従能力を場面に応じて適応的に変化
でき、またオフセット、ドリフト補正手段１３によるよ
り高精度なオフセット、ドリフト値を用いて、精度と収
束速度を向上させたオフセットドリフト補正装置が実現
できる。
【００３３】
【発明の効果】本発明は、上記実施例より明かなよう
に、以下に示す効果が得られる。
に、以下に示す効果が得られる。
【００３４】（効果１）移動体の旋回中以外はオフセッ
ト補正動作が可能であるため、移動体が直線あるいは直
線に近い道路を走行中の補正が可能となり、結果として
走行中に発生したオフセットをキャンセルすることが可
能である。
ト補正動作が可能であるため、移動体が直線あるいは直
線に近い道路を走行中の補正が可能となり、結果として
走行中に発生したオフセットをキャンセルすることが可
能である。
【００３５】（効果２）オフセットの時間的な変化量で
あるドリフト量を走行中に検出できるため、振動ジャイ
ロ等のドリフト量が無視できず、しかも走行中に急激な
温度変化が発生したことによるドリフト量までも吸収で
き、ドリフト量の仕様の緩い安価なジャイロセンサが利
用可能となる。
あるドリフト量を走行中に検出できるため、振動ジャイ
ロ等のドリフト量が無視できず、しかも走行中に急激な
温度変化が発生したことによるドリフト量までも吸収で
き、ドリフト量の仕様の緩い安価なジャイロセンサが利
用可能となる。
【００３６】（効果３）旋回中も仮想的な角速度推定値
を算出してジャイロセンサの角速度から減算すること
で、旋回中もオフセット、ドリフトの補正が可能であ
る。
を算出してジャイロセンサの角速度から減算すること
で、旋回中もオフセット、ドリフトの補正が可能であ
る。
【００３７】（効果４）大きな起動オフセット、ドリフ
トを発生させるジャイロセンサに対しても補正動作が可
能となり、結果として安価なジャイロセンサが利用でき
る。
トを発生させるジャイロセンサに対しても補正動作が可
能となり、結果として安価なジャイロセンサが利用でき
る。
【００３８】（効果５）移動体が旋回中であっても、オ
フセット、ドリフトの追従精度を多少悪化させるが、補
正動作が可能であり、移動体の旋回頻度が低いときは精
度のよい追従が可能となる
フセット、ドリフトの追従精度を多少悪化させるが、補
正動作が可能であり、移動体の旋回頻度が低いときは精
度のよい追従が可能となる
【００３９】（効果６）間欠的な動作や所望の条件が揃
ったところで算出されるオフセット、ドリフト補正手段
の算出結果を利用することで、実施例１で構成される適
応フィルタによるオフセット、ドリフト補正の収束スピ
ードと精度を向上させることが可能となる。
ったところで算出されるオフセット、ドリフト補正手段
の算出結果を利用することで、実施例１で構成される適
応フィルタによるオフセット、ドリフト補正の収束スピ
ードと精度を向上させることが可能となる。
【図１】本発明の第１の実施例における機能ブロック図
【図２】本発明の第１の実施例における角速度出力と適
応フィルタの時刻歴応答を示す特性図
応フィルタの時刻歴応答を示す特性図
【図３】本発明の第２の実施例における機能ブロック図
【図４】本発明の第３の実施例における機能ブロック図
【図５】本発明の第３の実施例における角速度推定手段
の模式図
の模式図
【図６】本発明の第４の実施例における機能ブロック図
【図７】本発明の第５の実施例における機能ブロック図
【図８】本発明の第６の実施例における機能ブロック図
【図９】本発明の第７の実施例における機能ブロック図
【図１０】従来例におけるの機能ブロック図
１ ジャイロセンサ ２ 平滑化手段 ３ 判定手段 ４ オン／オフスイッチ ５ 適応フィルタ ６ 低域通過フィルタ ７ 積分手段 ８ デジタル地図を読み込むＣＤ−ＲＯＭ ９ 距離センサ １０ 角速度推定手段 １１ 起動時判定手段 １２ 修正頻度算出手段 １３ 本方式に依らないオフセット、ドリフト補正手段
Claims (7)
- 【請求項１】角速度を出力するジャイロセンサを用いて
方位を算出する装置において、前記角速度のオフセット
レベルを算出するために、角速度の大きさに対するしき
い値を用いて、移動体が旋回動作中か否かを判定する判
定手段と、前記ジャイロセンサからの角速度を平滑化す
る平滑化手段と、前記判定手段で旋回中でないと判断
し、前記平滑化手段で平滑化した平均角速度を用いて適
応的にジャイロセンサのオフセットレベルを推定し、修
正する適応フィルタとを備え、前記適応フィルタにより
推定したジャイロセンサのオフセットレベルを随時、前
記ジャイロセンサからの角速度出力から減算することで
ジャイロセンサのオフセットをキャンセルすることを特
徴とするオフセットドリフト補正装置。 - 【請求項２】 平滑化した角速度の時間的な変動量を算
出するための低域通過フィルタと、その出力を予め設定
したジャイロセンサからの角速度出力を標本化するサン
プリング周期を用いて数値的に積分する積分手段とを備
え、算出されたオフセットレベルと合算した値をオフセ
ットドリフト量としてジャイロからの角速度出力から減
算することにより、ジャイロセンサのオフセットとその
時間的変動量であるドリフト量をキャンセルすることを
特徴とする請求項１記載のオフセットドリフト補正装
置。 - 【請求項３】 外部情報読みだし装置から入力される地
図の道路方位情報と車速センサからの車速情報と本装置
を含んだ移動体の初期位置とを用いて道路上をトレース
した場合の推定角速度値を推定する角速度推定手段を備
え、判定手段により旋回中と判定された場合も前記推定
角速度値を用いて減算して平滑化手段に入力することに
より、移動体が旋回中でもジャイロセンサのオフセット
を補正できることを特徴とする請求項２記載のオフセッ
トドリフト補正装置。 - 【請求項４】 移動体のイグニッションスイッチが入っ
たかどうかを判定する起動判定手段を備え、適応フィル
タの修正ゲインおよび積分ゲインを一時的に増大させ、
起動時の大きなオフセットおよびドリフト変動に対応で
きることを特徴とする請求項２記載のオフセットドリフ
ト補正装置。 - 【請求項５】 移動体が旋回中が否かを判定することで
決定される適応フィルタの修正頻度を検出する修正頻度
修正手段を備え、旋回中か否かを判定する角速度しきい
値と適応フィルタの修正ゲインを変更することで、連続
して旋回動作中においてもジャイロセンサのオフセット
ドリフト補正動作が可能であり、かつ移動体が旋回の頻
度が少ないときは、対応した前記しきい値と修正ゲイン
を用いて精度良く補正できることを特徴とする請求項２
記載のオフセットドリフト補正装置。 - 【請求項６】 請求項１で構成されるオフセットドリフ
ト補正装置とは独立した別な手段による間欠的なオフセ
ット、ドリフト補正手段を備え、補正の頻度は低いが精
度が高いこの補正手段の結果を請求項１記載の適応フィ
ルタの初期値として設定することで、適応フィルタによ
るジャイロセンサのオフセットドリフトを補正する精度
を向上させたことを特徴とする請求項２記載のオフセッ
トドリフト補正装置。 - 【請求項７】 請求項３記載の角速度測定手段、請求項
４記載の起動判定手段、請求項５記載の修正頻度算出お
よび請求項６記載のオフセット、ドリフト補正手段を備
え、ジャイロセンサのオフセットとドリフトを直線走
行、旋回中、起動時、旋回の頻度が多いとき少ないと
き、他の独立した補正手段が存在する場合等のケースに
おいても精度良く補正することを特徴とする請求項２記
載のオフセットドリフト補正装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6121606A JPH07324941A (ja) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | オフセットドリフト補正装置 |
| DE69507200T DE69507200T2 (de) | 1994-06-02 | 1995-06-01 | Offsetdriftkorrekturvorrichtung für Kreiselsensor |
| US08/457,533 US5699256A (en) | 1994-06-02 | 1995-06-01 | Offset-drift correcting device for gyro-sensor |
| EP95108473A EP0685705B1 (en) | 1994-06-02 | 1995-06-01 | Offset-drift correcting device for gyro-sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6121606A JPH07324941A (ja) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | オフセットドリフト補正装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07324941A true JPH07324941A (ja) | 1995-12-12 |
Family
ID=14815423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6121606A Pending JPH07324941A (ja) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | オフセットドリフト補正装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5699256A (ja) |
| EP (1) | EP0685705B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07324941A (ja) |
| DE (1) | DE69507200T2 (ja) |
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