JPH08201074A - Vehicle position calculator - Google Patents
Vehicle position calculatorInfo
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- JPH08201074A JPH08201074A JP1369295A JP1369295A JPH08201074A JP H08201074 A JPH08201074 A JP H08201074A JP 1369295 A JP1369295 A JP 1369295A JP 1369295 A JP1369295 A JP 1369295A JP H08201074 A JPH08201074 A JP H08201074A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、車両、船舶、航空機の
位置とか方位とかを周囲の地理情報などと共に表示する
ナビゲーション装置に内蔵されて車両の位置と方位とを
算出する車両位置算出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle position calculating device which is incorporated in a navigation device for displaying the position or direction of a vehicle, a ship or an aircraft together with surrounding geographical information and the like to calculate the position and direction of the vehicle. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】車両の経路を誘導するための車載ナビゲ
ーション装置の中で、最も重要な機能の１つである車両
の位置の算出を司る車両位置算出装置には、これまで、
一般的には、ＧＰＳ（Global Positioning System）に
より絶対的な車両位置（経度、緯度、高さ）を算出した
り、あるいはジャイロスコープ等の角速度センサまたは
地磁気計等の方位センサと、車速計等の車速センサとを
組み合わせて車両の絶対的な移動ベクトルを求め、既知
の絶対的な車両位置・方位に積算して絶対的な車両位置
・方位を推測するものがある。2. Description of the Related Art Among vehicle-mounted navigation devices for guiding a route of a vehicle, one of the most important functions is a vehicle position calculation device that manages the position of the vehicle.
In general, a direction sensor such as absolute vehicle position (latitude, longitude, height) or calculated, or the angular velocity sensor or a geomagnetic meter such as a gyroscope by GPS (G lobal P ositioning S ystem ), vehicle speed There is a method in which an absolute movement vector of a vehicle is obtained by combining with a vehicle speed sensor such as a meter, and the absolute vehicle position / azimuth is estimated by adding up to a known absolute vehicle position / azimuth.
【０００３】このうち、ＧＰＳによる方法にあっては、
比較的安定して車両の絶対位置を得ることができるとい
うメリットがある反面、ビル街、山岳地、トンネル内等
の、衛星からの電波の安定した受信が困難な地域では車
両位置の特定に大きな誤差を生じやすく、場合によって
は車両位置を全く算出できないこともあった。Of these, the GPS method is
While it has the advantage that the absolute position of the vehicle can be obtained relatively stably, it is great for identifying the vehicle's position in areas where stable reception of radio waves from satellites is difficult, such as in buildings, mountains, and tunnels. An error was likely to occur, and in some cases the vehicle position could not be calculated at all.
【０００４】また、角速度センサまたは方位センサと車
速センサを組み合わせる方法にあっては、電波の受信環
境等の外的な要因による位置精度の劣化はないというメ
リットがある反面、車両の移動ベクトルを積算して車両
位置・方位を算出するために、長い距離に渡る移動では
誤差が累積されてきて、大きな位置誤差・方位誤差を生
じる場合があった。Further, the method of combining the angular velocity sensor or the azimuth sensor with the vehicle speed sensor has an advantage that the position accuracy is not deteriorated due to an external factor such as a radio wave reception environment, but on the other hand, the movement vector of the vehicle is integrated. Then, in order to calculate the vehicle position / azimuth, errors may be accumulated during movement over a long distance, resulting in a large position error / azimuth error.
【０００５】したがって、従来の車両位置算出装置で
は、これらを組み合わせて、発生する位置誤差を軽減し
あったり、デジタル道路地図との整合をとって位置誤差
・方位誤差を補正することが、多く試みられている。Therefore, in the conventional vehicle position calculating device, it is often attempted to combine these to reduce the generated position error or to correct the position error and heading error by matching with the digital road map. Has been.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の車両位置算出装置では、車両位置を安定して
算出するために、角速度センサと車速センサとを組み合
わせる方法で構成することが多かったが、高性能の角速
度センサは周知のように非常に高価なものであり、車両
位置算出装置のコストの中では、大きな割合を占めてし
まうという課題があった。However, in such a conventional vehicle position calculating device, in order to stably calculate the vehicle position, the angular velocity sensor and the vehicle speed sensor are often combined. As is well known, the high-performance angular velocity sensor is very expensive, and there is a problem that it occupies a large proportion in the cost of the vehicle position calculation device.
【０００７】したがって、本発明においては、車両の位
置とか方位の算出を角速度センサを用いず、安価な加速
度センサで可能として、従来の角速度センサを用いた場
合のコスト上の課題を解決できるようにすることを目的
としている。Therefore, in the present invention, it is possible to calculate the position and orientation of the vehicle by using an inexpensive acceleration sensor without using the angular velocity sensor, and solve the cost problem when using the conventional angular velocity sensor. The purpose is to do.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の車両位置算出装置においては、少な
くとも一対の加速度センサが互いに一定の距離だけ離し
て平行となるように車両に設置され、かつ該車両の回転
により発生する遠心力を前記加速度センサを用いて加速
度として検出する回転加速度検出手段と、前記車両の進
行方向への速度を検出する移動速度検出手段と、前記加
速度センサの出力の差と、前記両加速度センサの設置間
距離とから前記車両の回転角速度を算出する回転角速度
算出手段と、前記回転角速度算出手段により得られた車
両の回転角速度と、前記移動速度検出手段により得られ
た車両の移動速度とから車両の移動ベクトルを求めると
ともに、この移動ベクトルを当該車両の直前の位置・方
位に積算して今回の車両の位置・方位を算出する車両位
置算出手段とを具備したことを特徴としている。In order to achieve such an object, in a vehicle position calculating device of the present invention, at least a pair of acceleration sensors are installed in a vehicle so as to be parallel to each other with a certain distance therebetween. And a rotational acceleration detecting means for detecting a centrifugal force generated by the rotation of the vehicle as an acceleration using the acceleration sensor, a moving speed detecting means for detecting a speed of the vehicle in the traveling direction, and an acceleration sensor of the acceleration sensor. A rotational angular velocity calculation means for calculating the rotational angular velocity of the vehicle from the output difference and the installation distance between the acceleration sensors, the rotational angular velocity of the vehicle obtained by the rotational angular velocity calculation means, and the moving speed detection means. The moving vector of the vehicle is obtained from the obtained moving speed of the vehicle, and this moving vector is added to the position and direction of the vehicle immediately before this time. It is characterized by comprising a vehicle position calculating means for calculating the position and direction of the vehicle.
【０００９】前記加速度センサは、好ましくは車両の向
きに直交する方向に設置されていてもよい。The acceleration sensor may be installed preferably in a direction orthogonal to the direction of the vehicle.
【００１０】前記回転角速度算出手段が、好ましくは、
ａ1’，ａ2’をそれぞれの加速度センサが検出する前記
平行方向への車両加速度、ｄを両加速度センサ間の設置
距離として、（|ａ1’−ａ2’|／ｄ）1/2を前記回転角
速度として算出するようにしてもよい。The rotation angular velocity calculation means is preferably
Let a 1 ′, a 2 ′ be the vehicle acceleration in the parallel direction detected by the respective acceleration sensors, and d be the installation distance between the two acceleration sensors, (| a 1 ′ −a 2 ′ | / d) 1/2 May be calculated as the rotational angular velocity.
【００１１】前記回転角速度算出手段は、好ましくは、
前記移動速度検出手段の出力から前記算出回転角速度を
車両の回転方向と前進後退の方向に対応させて算出出力
するようにしてもよい。The rotation angular velocity calculation means is preferably
The calculated rotation angular velocity may be calculated and output from the output of the moving speed detection unit in association with the rotation direction of the vehicle and the forward / backward direction.
【００１２】前記回転角速度算出手段は、好ましくは、
ａ1’＋ａ2’が正であるときは前記回転中心点が当該車
両の左側であり、負であるときは前記回転中心点が当該
車両の右側であると判定し、車両が前進中であるか否か
によって前記車両の回転方向に応じて前記絶対値で表さ
れている回転角速度の符号を正または負にするようにし
てもよい。The rotation angular velocity calculation means is preferably
When a 1 '+ a 2 ' is positive, it is determined that the rotation center point is the left side of the vehicle, and when it is negative, it is determined that the rotation center point is the right side of the vehicle, and the vehicle is moving forward. The sign of the rotational angular velocity represented by the absolute value may be positive or negative depending on the direction of rotation of the vehicle.
【００１３】前記車両位置算出手段は、好ましくは、前
記移動速度検出手段から車両の移動距離ｄＬ、前記回転
角速度算出手段の出力から車両の回転角度ｄθをそれぞ
れ算出し、かつ、前回の車両位置の座標と方位とをそれ
ぞれ（Ｘ0，Ｙ0）、θ0としたときに、今回の車両位置
の座標（Ｘ1，Ｙ1）と方位θ0とを、Ｘ1＝Ｘ0＋ｄＬcos
θ1、Ｙ1＝Ｙ0＋ｄＬ sin θ1と、θ1＝θ0＋ｄθの式
に従って算出するようにしてもよい。The vehicle position calculating means preferably calculates the moving distance dL of the vehicle from the moving speed detecting means and the rotational angle dθ of the vehicle from the output of the rotational angular velocity calculating means, and calculates the previous vehicle position. the coordinates and orientation, respectively (X 0, Y 0), when the theta 0, the coordinates of the current vehicle position and (X 1, Y 1) and the azimuth θ 0, X 1 = X 0 + dLcos
It may be calculated according to the formulas θ 1 , Y 1 = Y 0 + dL sin θ 1 and θ 1 = θ 0 + dθ.
【００１４】[0014]
【作用】上記構成によれば、回転加速度検出手段は加速
度センサによって車両の回転により発生する加速度を検
出する。回転角速度算出手段は加速度センサの出力の差
と、両加速度センサの設置間距離とから車両の回転角速
度を算出し、前記移動速度検出手段の出力から前記算出
回転角速度を車両の回転方向と前進後退方向に対応させ
て得る。車両位置算出手段は、回転角速度算出手段によ
り得られた車両の回転角速度と、移動速度検出手段によ
り得られた車両の移動速度とから車両の移動ベクトルを
求めるとともに、この移動ベクトルを前回の当該車両の
直前の位置・方位に積算して今回の車両の位置・方位を
算出する。こうすることで、車両の位置と方位との算出
に角速度センサを用いず、単に加速度センサを用いての
車両の位置と方位の算出ができる。According to the above construction, the rotational acceleration detecting means detects the acceleration generated by the rotation of the vehicle by the acceleration sensor. The rotational angular velocity calculation means calculates the rotational angular velocity of the vehicle from the difference between the outputs of the acceleration sensors and the installation distance between both acceleration sensors, and the calculated rotational angular velocity is output from the output of the moving speed detection means to the vehicle rotational direction and forward / backward movement. Get according to the direction. The vehicle position calculation means obtains a movement vector of the vehicle from the rotation angular velocity of the vehicle obtained by the rotation angular velocity calculation means and the movement speed of the vehicle obtained by the movement speed detection means, and the movement vector of the previous vehicle is calculated. The current position / direction of the vehicle is calculated by integrating the position / direction immediately before. By doing so, it is possible to calculate the position and direction of the vehicle simply by using the acceleration sensor without using the angular velocity sensor for calculating the position and direction of the vehicle.
【００１５】前記加速度センサを、車両の向きに直交す
る方向に設置した場合には、これら加速度センサの設置
方向が前輪とか後輪の車軸方向に一致するから、回転角
速度の算出が容易となる。When the acceleration sensors are installed in the direction orthogonal to the direction of the vehicle, the installation directions of the acceleration sensors coincide with the axial directions of the front wheels and the rear wheels, so that the rotational angular velocity can be easily calculated.
【００１６】前記回転角速度算出手段を、ａ1’，ａ2’
をそれぞれの加速度センサが検出する前記平行方向への
車両加速度、ｄを両加速度センサ間の設置距離として、
（|ａ1’−ａ2’|／ｄ）1/2を前記回転角速度として算
出するようにした場合には、より正確な回転角速度の算
出が可能となる。The rotation angular velocity calculating means is composed of a 1 'and a 2 '
Is the vehicle acceleration in the parallel direction detected by each acceleration sensor, and d is the installation distance between both acceleration sensors,
When (| a 1 ′ −a 2 ′ | / d) 1/2 is calculated as the rotational angular velocity, more accurate rotational angular velocity can be calculated.
【００１７】前記回転角速度算出手段を、前記移動速度
検出手段の出力から前記算出回転角速度を車両の回転方
向と前進後退の方向に対応させて算出出力するようにし
た場合には、車両の移動方向と回転方向に合った回転角
速度の算出ができ、車両の位置と方位の算出がより正確
となる。When the rotational angular velocity calculating means calculates and outputs the calculated rotational angular velocity from the output of the moving speed detecting means in association with the vehicle rotating direction and the forward / backward direction, the vehicle moving direction The rotational angular velocity that matches the rotational direction can be calculated, and the position and direction of the vehicle can be calculated more accurately.
【００１８】前記回転角速度算出手段を、ａ1’＋ａ2’
が正であるときは前記回転中心点が当該車両の左側であ
り、負であるときは前記回転中心点が当該車両の右側で
あると判定し、車両が前進中であるか否かによって前記
車両の回転方向に応じて前記絶対値で表されている回転
角速度の符号を正または負にするようにした場合には、
さらに車両の移動方向と回転方向に合った回転角速度の
算出ができ、車両の位置と方位の算出がより正確とな
る。The rotational angular velocity calculation means is defined as a 1 '+ a 2 '
Is positive, it is determined that the rotation center point is the left side of the vehicle, and when it is negative, the rotation center point is determined to be the right side of the vehicle, and the vehicle is determined by whether the vehicle is moving forward. When the sign of the rotational angular velocity represented by the absolute value is set to be positive or negative depending on the rotation direction of
Further, it is possible to calculate the rotational angular velocity that matches the moving direction and the rotating direction of the vehicle, and the position and azimuth of the vehicle can be calculated more accurately.
【００１９】前記車両位置算出手段を、移動速度検出手
段から車両の移動距離ｄＬ、前記回転角速度算出手段の
出力から車両の回転角度ｄθをそれぞれ算出し、かつ、
前回の車両位置の座標と方位とをそれぞれ（Ｘ0，
Ｙ0）、θ0として、今回の車両位置の座標（Ｘ1，Ｙ1）
と方位θ0とを、Ｘ1＝Ｘ0＋ｄＬcos θ1、Ｙ1＝Ｙ0＋ｄ
Ｌsin θ1と、θ1＝θ0＋ｄθの式に従って算出するよう
にした場合には、きわめて正確に車両の位置と方位の算
出ができる。The vehicle position calculating means calculates the moving distance dL of the vehicle from the moving speed detecting means and the rotation angle dθ of the vehicle from the output of the rotation angular velocity calculating means, and
The coordinates and azimuth of the previous vehicle position are respectively (X 0 ,
Y 0 ), θ 0 , and coordinates of the current vehicle position (X 1 , Y 1 )
And azimuth θ 0 , X 1 = X 0 + dLcos θ 1 , Y 1 = Y 0 + d
If the calculation is performed according to the equations of Lsin θ 1 and θ 1 = θ 0 + dθ, the position and azimuth of the vehicle can be calculated extremely accurately.
【００２０】[0020]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳
細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００２１】図１は、車載ナビゲーション装置におい
て、本発明の実施例に係る車両位置算出装置の要部の回
路ブロック図である。同図を参照して、この車両位置算
出装置は、基本的な構成として、回転加速度検出手段１
１と、回転角速度算出手段１２と、移動速度検出手段１
３と、車両位置算出手段１４とを具備している。FIG. 1 is a circuit block diagram of a main part of a vehicle position calculating device according to an embodiment of the present invention in a vehicle-mounted navigation device. Referring to the figure, the vehicle position calculating device has a rotational acceleration detecting means 1 as a basic configuration.
1, rotation angular velocity calculation means 12, and moving speed detection means 1
3 and the vehicle position calculation means 14.
【００２２】回転加速度検出手段１１は、周知の加速度
センサからなるものであって、車両の回転により生じる
遠心力を回転加速度として検出する。この回転加速度検
出手段１１を構成する加速度センサの具体的な個数およ
びその設置位置ならびに互いの位置関係については図２
以降を参照して詳しく説明するが、少なくとも一対の加
速度センサを備えており、これらは互いに一定の設置距
離だけ離して平行に設置されている。The rotational acceleration detecting means 11 comprises a well-known acceleration sensor, and detects the centrifugal force generated by the rotation of the vehicle as rotational acceleration. FIG. 2 shows the specific number of acceleration sensors constituting the rotational acceleration detecting means 11, their installation positions, and their positional relationship.
As will be described in detail with reference to the following, at least a pair of acceleration sensors are provided, and these are installed in parallel with each other with a fixed installation distance.
【００２３】回転角速度算出手段１２は例えばマイクロ
コンピュータで構成されており、回転加速度検出手段１
１の加速度センサそれぞれが一定距離離して設置されて
あることによるそれぞれが検出する回転加速度（詳細に
ついては後述する）の差と、前記設置距離とから後述の
式に従って車両の回転角速度を算出する。The rotation angular velocity calculation means 12 is composed of, for example, a microcomputer, and the rotation acceleration detection means 1
The rotational angular velocity of the vehicle is calculated from the difference between the rotational accelerations (details will be described later) detected by each of the acceleration sensors of No. 1 installed by a certain distance and the installation distance according to the equation described below.
【００２４】移動速度検出手段１３は、周知の速度セン
サからなるものであって、車両の進行方向への速度を検
出する。The moving speed detecting means 13 is composed of a known speed sensor and detects the speed of the vehicle in the traveling direction.
【００２５】車両位置算出手段１４は回転角速度算出手
段１２により得られた車両の回転角速度と、移動速度検
出手段１３により得られた車両の移動速度とから車両の
移動ベクトルを求め、この移動ベクトルを車両の直前の
位置・方位に積算して新たな位置・方位を算出する。こ
の車両位置算出手段１４の詳しい動作は後述するが、例
えばマイクロコンピュータで構成されている。The vehicle position calculation means 14 obtains a movement vector of the vehicle from the rotation angular velocity of the vehicle obtained by the rotation angular velocity calculation means 12 and the movement speed of the vehicle obtained by the movement speed detection means 13, and calculates this movement vector. A new position / direction is calculated by integrating the position / direction immediately before the vehicle. Although the detailed operation of the vehicle position calculating means 14 will be described later, it is composed of, for example, a microcomputer.
【００２６】図２を参照して、回転加速度検出手段１１
および回転角速度算出手段１２について説明する。図２
は点Ｐを中心にして車両２０２が等回転半径の回転運動
をした場合の車両の走行軌跡を示している。２０３．２
０４は車両２０２の前輪であり、２０５，２０６は車両
２０２の後輪である。２０７は左前輪２０３の走行軌跡
であり、２０８は右前輪２０４の走行軌跡であり、２０
９は左後輪２０５の走行軌跡であり、２１０は右後輪２
０６の走行軌跡である。それぞれの走行軌跡は点Ｐを中
心にして一定の回転半径上にある。ここで回転加速度検
出手段１１としてこの実施例の車両位置算出装置は、車
体の中央部の左右に一対の加速度センサ２１１，２１２
を具備している。この加速度センサは周知のものでよ
く、その構成の詳細は省略する。図２に示された車両は
点Ｐを中心とする左回転運動によって点Ｐを中心とした
遠心力によって矢印で示されるａ１およびａ２の加速度
を生じる遠心力を受ける。加速度センサ２１１，２１２
はこの点Ｐ方向のａ1，ａ2の加速度を検出する。Referring to FIG. 2, the rotational acceleration detecting means 11
The rotation angular velocity calculation means 12 will be described. Figure 2
Indicates a traveling locus of the vehicle when the vehicle 202 makes a rotational motion with an equal radius of rotation about the point P. 203.2
Reference numeral 04 is a front wheel of the vehicle 202, and 205 and 206 are rear wheels of the vehicle 202. Reference numeral 207 denotes a traveling locus of the left front wheel 203, 208 denotes a traveling locus of the right front wheel 204, and 20
Reference numeral 9 is the traveling locus of the left rear wheel 205, and 210 is the right rear wheel 2.
It is a traveling locus of 06. Each traveling locus is on a fixed radius of gyration about the point P. Here, as the rotational acceleration detecting means 11, the vehicle position calculating device of this embodiment has a pair of acceleration sensors 211, 212 on the left and right of the central portion of the vehicle body.
Is provided. This acceleration sensor may be a known one, and the details of its configuration are omitted. The vehicle shown in FIG. 2 receives a centrifugal force that causes accelerations a1 and a2 indicated by arrows due to the centrifugal force centered on the point P due to the leftward rotational movement centered on the point P. Acceleration sensor 211,212
Detects the accelerations a 1 and a 2 in the direction of this point P.
【００２７】図３を参照して、図２のような左回転運動
をする車両に作用する遠心力による加速度について詳細
に説明する。車両２０２は点Ｐを中心にして矢印Ａの方
向に等回転半径の回転運動をするが、このときの車両２
０２の点Ｐを中心とした角速度をωとする。このとき、
当該車両２０２が前輪操舵式であるならば、前輪２０
３，２０４の向きによらず、後輪２０５，２０６を結ぶ
延長線上に、点Ｐは存在していることになる。ここで、
加速度センサ２１１，２１２は互いに一定距離ｄだけ離
して平行に設置されている。これら加速度センサ２１
１，２１２は、平行に設置されていれば、どの向きに設
置されてもよいのであるが、本実施例では加速度センサ
２１１，２１２は車両２０２の向きに直交する方向、つ
まり後輪２０５，２０６を結ぶ延長線と平行となる線上
に設置されている例が示されている。With reference to FIG. 3, the acceleration due to the centrifugal force acting on the vehicle that makes the leftward rotational motion as shown in FIG. 2 will be described in detail. The vehicle 202 makes a rotational motion with an equal radius of gyration in the direction of arrow A about the point P.
The angular velocity about the point P of 02 is ω. At this time,
If the vehicle 202 is a front-wheel steering type, the front wheels 20
It means that the point P exists on the extension line connecting the rear wheels 205 and 206 regardless of the orientation of the 3,204. here,
The acceleration sensors 211 and 212 are installed in parallel with each other with a constant distance d therebetween. These acceleration sensors 21
1, 212 may be installed in any direction as long as they are installed in parallel, but in the present embodiment, the acceleration sensors 211, 212 are in a direction orthogonal to the direction of the vehicle 202, that is, the rear wheels 205, 206. An example is shown in which it is installed on a line parallel to the extension line that connects the two.
【００２８】実際に加速度センサ２０２によって検出さ
れる加速度はａ1’，ａ2’として以下の計算式（１）
（２）で算出される。ただし、ａ1，ａ2に示されるベク
トルはその加速度ａ1，ａ2の方向とその大きさとが示さ
れている。また、θ1は、点Ｐと後輪２０５，２０６と
の間を結ぶ方向線Ｄ0と、点Ｐと加速度センサ２１１と
の間を結ぶ方向線Ｄ1とのなす角度であり、θ2は、その
方向線Ｄ0と、点Ｐと加速度センサ２１２との間を結ぶ
方向線Ｄ2とのなす角度である。The accelerations actually detected by the acceleration sensor 202 are a 1 ′ and a 2 ′.
Calculated in (2). However, the vectors indicated by a 1 and a 2 indicate the directions of the accelerations a 1 and a 2 and their magnitudes. Further, θ 1 is an angle formed by a direction line D 0 connecting the point P and the rear wheels 205 and 206 and a direction line D 1 connecting the point P and the acceleration sensor 211, and θ 2 is , The direction line D 0 and the direction line D 2 connecting the point P and the acceleration sensor 212.
【００２９】ａ1’＝ａ1cos θ1 ……（１） ａ2’＝ａ2cos θ2 ……（２） 一方、角速度ωで回転する物体が、回転中心点Ｐから長
さＬだけ離れた地点で受ける遠心力により生じた加速度
ａは、以下の計算式（３）で算出される。A 1 ′ = a 1 cos θ 1 (1) a 2 ′ = a 2 cos θ 2 (2) On the other hand, an object rotating at an angular velocity ω has a length L from the rotation center point P. The acceleration a generated by the centrifugal force received at a distant point is calculated by the following calculation formula (3).
【００３０】ａ ＝ Ｌω2 ……（３） したがって、前式（１）（２）のａ1’，ａ2’は、加速
度センサ２１１から点Ｐまでの距離をＬ1、加速度セン
サ２１２から点Ｐまでの距離をＬ2とすると、式（３）
から以下の式（４）（５）のように展開される。A = Lω 2 (3) Therefore, in the equations (1) and (2), a 1 ′ and a 2 ′, the distance from the acceleration sensor 211 to the point P is L 1 , and the acceleration sensor 212 is the point. If the distance to P is L 2 , then equation (3)
Is expanded into the following equations (4) and (5).
【００３１】ａ1’＝Ｌ1ω2ａ1cos θ1 ……（４） ａ2’＝Ｌ2ω2ａ2cos θ2 ……（５） 両式（４）（５）の差分からＬ1とＬ2とを消去するよう
に変形すると、 ａ1’−ａ2’＝（Ｌ1cosθ1−Ｌ2cosθ2）ω2 ……（６） となり、ここでＬ1＜Ｌ2、θ1＞θ2であって、Ｌ1cosθ
1−Ｌ2cosθ2＝−ｄとなるから、角速度ωは、絶対値を
とって式（７）（８）と算出される。A 1 ′ = L 1 ω 2 a 1 cos θ 1 (4) a 2 ′ = L 2 ω 2 a 2 cos θ 2 (5) From the difference between both equations (4) and (5) When transformed so as to eliminate L 1 and L 2 , a 1 '-a 2 ' = (L 1 cos θ 1 -L 2 cos θ 2 ) ω 2 (6), where L 1 <L 2 , θ 1 > θ 2 and L 1 cos θ
Since 1− L 2 cos θ 2 = −d, the angular velocity ω is calculated as equations (7) and (8) by taking absolute values.
【００３２】 ω2＝|ａ1’−ａ2’|／ｄ ……（７） ω＝（|ａ1’−ａ2’|／ｄ）1/2 ……（８） 以上のような回転角速度ωの算出は回転角速度算出手段
１２によって行われる。回転角速度算出手段１２はその
算出のためにはａ1’，ａ2’と、ｄとを与えられる必要
があるが、その算出の際には内蔵のマイクロコンピュー
タ内のメモリには距離ｄのデータが与えられるようにす
れば、手段１２は上記式（８）の算出ができる。Ω 2 = | a 1 ′ −a 2 ′ | / d (7) ω = (| a 1 ′ −a 2 ′ | / d) 1/2 (8) Rotation as described above The angular velocity ω is calculated by the rotational angular velocity calculation means 12. The rotational angular velocity calculation means 12 needs to be given a 1 ′, a 2 ′ and d for the calculation, but at the time of the calculation, the data of the distance d is stored in the memory in the built-in microcomputer. Is given, the means 12 can calculate the above equation (8).
【００３３】そして、回転角速度算出手段１２は、式
（８）から明らかなように、ωが絶対値化されてしまう
ので、回転角速度ωをその符号を付けて出力するには車
両２０２が左回転であるか右回転であるかの区別をしな
ければならない。この区別には移動速度算出手段１３の
出力を用いる。この区別をするための回転角速度算出手
段１２は、上記算出機能の他に図４のフローチャートを
参照して説明するような判定を行う機能と回転角速度に
符号を付けて出力する機能とを有している。As apparent from the equation (8), the rotational angular velocity calculation means 12 turns ω into an absolute value, so that the vehicle 202 rotates counterclockwise to output the rotational angular velocity ω with its sign. It is necessary to make a distinction between the right rotation and the right rotation. The output of the moving speed calculation means 13 is used for this distinction. The rotational angular velocity calculation means 12 for making this distinction has, in addition to the above-mentioned calculation function, a function for making a determination as described with reference to the flowchart in FIG. 4 and a function for outputting the rotational angular velocity with a code. ing.
【００３４】ステップｎ１において、回転角速度算出手
段１２は、回転加速度検出手段１１の出力を用いて前式
（１）ないし（８）の計算により、絶対値化された回転
角速度ωを算出する。この回転角速度ωを算出したあ
と、ステップｎ２では、図３の加速度センサ２１１，２
１２への加速度が同図のように左向きのベクトルの場合
を正値としたとき、 ａ＝ａ1’＋ａ2’ ……（９） として、各加速度センサ２１１，２１２の回転加速度ａ
1，ａ2の合計値であるａが負（ａ＜０）の場合では回転
中心点Ｐは車両２０２の中心より左側に存在すると判定
し、正（ａ＞０）の場合では回転中心点Ｐは車両２０２
の中心より右側に存在すると判定する。At step n1, the rotational angular velocity calculating means 12 calculates the absolute rotational angular velocity ω by using the output of the rotational acceleration detecting means 11 and by calculating the above equations (1) to (8). After calculating the rotational angular velocity ω, in step n2, the acceleration sensors 211 and 211 of FIG.
When the acceleration to 12 is a vector to the left as shown in the figure, a positive value is given: a = a 1 '+ a 2 ' (9) and the rotational acceleration a of each acceleration sensor 211, 212
When the total value a of 1 and a 2 is negative (a <0), it is determined that the rotation center point P exists on the left side of the center of the vehicle 202, and when positive (a> 0), the rotation center point P is determined. Is the vehicle 202
It is determined that it exists on the right side of the center of.
【００３５】回転角速度算出手段１２は、ステップｎ２
でａ＝ａ1＋ａ2＜０であると判定した場合は回転中心点
Ｐが車両２０２の中心より左側であると判定してステッ
プｎ３に移行し、ａ＜０でないと判定した場合は回転中
心点Ｐが車両２０２の中心より右側であると判定してス
テップｎ４に移行する。なお、この実施例の場合では図
３のように回転中心点Ｐは車両２０２の中心より左側で
あるからステップｎ３に移行することになる。The rotation angular velocity calculation means 12 executes step n2.
When it is determined that a = a 1 + a 2 <0, it is determined that the rotation center point P is on the left side of the center of the vehicle 202, the process proceeds to step n3, and when it is determined that a <0 is not established, the rotation center is determined. When it is determined that the point P is on the right side of the center of the vehicle 202, the process proceeds to step n4. In the case of this embodiment, the rotation center point P is on the left side of the center of the vehicle 202 as shown in FIG.
【００３６】ステップｎ３では、回転中心点Ｐが車両２
０２の中心より左側であっても、車両２０２が前進して
いる場合はステップｎ５に移行して車両２０２は回転中
心点Ｐを中心として左回転に前進中であることを示すた
めに角速度ωを正の符号のままにして出力し、車両２０
２が前進していない場合つまり後退している場合はステ
ップｎ６に移行して車両２０２が回転中心点Ｐを中心と
して右回転に後退中であることを示すため角速度ωに負
の符号を付けて出力する。At step n3, the rotation center point P is set to the vehicle 2
Even if it is on the left side of the center of 02, if the vehicle 202 is moving forward, the process proceeds to step n5, where the angular velocity ω is set to indicate that the vehicle 202 is moving leftward about the rotation center point P. The vehicle 20 outputs with the positive sign as it is.
If 2 is not moving forward, that is, if it is moving backward, the process proceeds to step n6, in which the angular velocity ω is given a negative sign to indicate that the vehicle 202 is moving backward clockwise about the rotation center point P. Output.
【００３７】また、ステップｎ４では、回転中心点Ｐが
車両２０２の中心より右側であっても、車両２０２が前
進している場合はステップｎ６に移行して車両２０２は
右回転に前進中であることを示すため角速度ωに負の符
号を付けて出力し、車両２０２が後退している場合はス
テップｎ５に移行して車両２０２が左回転に後退中であ
ることを示すため角速度ωの符号をそのままにして出力
する。Further, in step n4, even if the rotation center point P is on the right side of the center of the vehicle 202, if the vehicle 202 is moving forward, the process proceeds to step n6 and the vehicle 202 is moving forward in the clockwise direction. In order to indicate that, the angular velocity ω is output with a negative sign, and when the vehicle 202 is moving backward, the process proceeds to step n5 and the angular velocity ω is changed to indicate that the vehicle 202 is rotating backward to the left. Output as it is.
【００３８】ステップｎ３もｎ４も共に車両２０２が前
進しているか後退しているかの判定が必要であるが、こ
の判定をするために、回転角速度算出手段１２は、移動
速度検出手段１３である速度センサの検出出力を用い
る。このようにして、回転角速度算出手段１２は、車両
２０２が左回転中のときは符号が正の回転角速度ωを、
右回転中のときは符号が負の回転角速度ωを出力する。In both steps n3 and n4, it is necessary to judge whether the vehicle 202 is moving forward or backward. To make this judgment, the rotational angular velocity calculating means 12 is the moving speed detecting means 13 The detection output of the sensor is used. In this way, the rotational angular velocity calculation means 12 determines the rotational angular velocity ω with a positive sign when the vehicle 202 is rotating to the left,
During the right rotation, the rotational angular velocity ω with a negative sign is output.
【００３９】次に、図５を参照して車両位置算出手段１
４について説明する。この車両位置算出手段１４は、回
転角速度算出手段１２と移動速度検出手段１３との出力
を用いて車両位置を算出する。この移動速度検出手段１
３は車輪とか車軸の回転数を計測する車速センサ等から
構成されているが、車両の前進／後退の区別機能も含ま
れており、例えば車速が正値なら前進、負値なら後退で
あることを示すデータを車両位置算出手段１４に与え
る。Next, referring to FIG. 5, the vehicle position calculating means 1
4 will be described. The vehicle position calculating means 14 calculates the vehicle position by using the outputs of the rotational angular velocity calculating means 12 and the moving speed detecting means 13. This moving speed detecting means 1
Reference numeral 3 is composed of a vehicle speed sensor for measuring the number of rotations of wheels and axles, but also includes a function of distinguishing forward / backward movement of the vehicle. For example, if the vehicle speed is a positive value, it is forward, and if it is a negative value, it is backward. Is given to the vehicle position calculating means 14.
【００４０】車両位置算出手段１４では、移動速度検出
手段１３の速度センサの出力値ｖを一定時間ｔに渡り積
算することで車両の移動距離ｄＬを、回転角速度算出手
段１２の出力値ωを一定時間ｔに渡り積算することで車
両の回転角度ｄθを算出し、さらに車両の位置Ｐ（Ｘ．
Ｙ）、方位θを次の方法で算出する。In the vehicle position calculating means 14, the output value v of the speed sensor of the moving speed detecting means 13 is integrated over a constant time t, so that the moving distance dL of the vehicle and the output value ω of the rotational angular speed calculating means 12 are constant. The rotation angle dθ of the vehicle is calculated by integrating over the time t, and the position P (X.
Y) and azimuth θ are calculated by the following method.
【００４１】すなわち、今回の車両位置と方位を算出す
るための直前（前回）の車両位置Ｐ0での座標を（Ｘ0，
Ｙ0）、車両方位をθ0とし、今回の車両の移動ベクトル
が移動距離ｄＬ、回転角度ｄθで表されたとすると、車
両位置算出手段１４は今回の車両の方位θ1および車両
位置Ｐ1の座標（Ｘ1，Ｙ1）を、以下の式に従って算出
する。車両位置算出手段１４はこの算出結果は車両の進
行に従って更新させていく。That is, the coordinates at the immediately preceding (previous) vehicle position P 0 for calculating the current vehicle position and azimuth are (X 0 ,
Y 0 ), the vehicle direction is θ 0, and the movement vector of the vehicle this time is represented by the movement distance dL and the rotation angle dθ, the vehicle position calculation means 14 calculates the vehicle direction θ 1 and the vehicle position P 1 of the current time. Coordinates (X 1 , Y 1 ) are calculated according to the following formula. The vehicle position calculation means 14 updates this calculation result as the vehicle advances.
【００４２】 θ1＝ｄθ0＋ｄθ ……（１０） Ｘ1＝Ｘ0＋ｄＬｃos θ1 ……（１１） Ｙ1＝Ｙ0＋ｄＬsin θ1 ……（１２） したがって、本実施例の車両位置算出装置においては、
高価な角速度センサを用いずに、車両の位置・方位を正
確に算出できる。Θ 1 = dθ 0 + dθ (10) X 1 = X 0 + dLcos θ 1 (11) Y 1 = Y 0 + dL sin θ 1 (12) Therefore, the vehicle position calculating device according to the present embodiment. In
The position / direction of the vehicle can be accurately calculated without using an expensive angular velocity sensor.
【００４３】[0043]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ＧＰＳに
よる車両位置算出装置のような電波の受信環境の影響を
受けることがないという効果を生かしながら、高価な角
速度センサを用いていないから車載ナビゲーション装置
のコストを低減できるという効果を奏することができる
うえ、安価な加速度センサを用いているにもかかわらず
車両の位置と方位とを正確に算出できるものを提供でき
る。As described above, according to the present invention, an expensive angular velocity sensor is not used while taking advantage of the effect of not being affected by the reception environment of radio waves such as the vehicle position calculating device by GPS. It is possible to provide the effect that the cost of the vehicle-mounted navigation device can be reduced, and also to provide the one that can accurately calculate the position and azimuth of the vehicle even though the inexpensive acceleration sensor is used.
【図１】本発明の一実施例に係る車両位置算出装置のブ
ロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a vehicle position calculation device according to an embodiment of the present invention.
【図２】前記装置が搭載される車両とその車両への加速
度センサの取り付け状態とを示すとともに、図１の回転
加速度検出手段と回転角速度算出手段と動作の説明に供
する車両の走行軌跡を示す図である。FIG. 2 shows a vehicle in which the device is mounted and a mounting state of an acceleration sensor on the vehicle, and also shows a rotational locus of the vehicle used for explaining the rotational acceleration detecting means and the rotational angular velocity calculating means of FIG. It is a figure.
【図３】図２の車両を拡大して示し、車両の角速度の算
出の説明に供する図である。FIG. 3 is an enlarged view of the vehicle of FIG. 2 for explaining calculation of an angular velocity of the vehicle.
【図４】図１の装置において車両の角速度に関して該車
両の回転方向を判別するためのフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart for determining the rotational direction of the vehicle with respect to the angular velocity of the vehicle in the device of FIG.
【図５】図１の車両位置算出手段による車両の位置・方
位との算出の説明に供する図である。5 is a diagram for explaining the calculation of the position / azimuth of the vehicle by the vehicle position calculating means in FIG.
２０２ 車両 ２０３，２０４ 前輪 ２０５，２０６ 後輪 ２１１， ２１２ 加速度センサ Ｐ 回転中心点 202 vehicle 203,204 front wheel 205,206 rear wheel 211,212 acceleration sensor P rotation center point
Claims (6)
一定の距離だけ離して平行となるように車両に設置さ
れ、かつ該車両の回転により発生する遠心力を前記加速
度センサを用いて加速度として検出する回転加速度検出
手段と、 前記車両の進行方向への速度を検出する移動速度検出手
段と、 前記加速度センサの出力の差と、前記両加速度センサの
設置間距離とから前記車両の回転角速度を算出する回転
角速度算出手段と、 前記回転角速度算出手段により得られた車両の回転角速
度と、前記移動速度検出手段により得られた車両の移動
速度とから車両の移動ベクトルを求めるとともに、この
移動ベクトルを当該車両の直前の位置・方位に積算して
今回の車両の位置・方位を算出する車両位置算出手段と
を具備したことを特徴とする車両位置算出装置。1. Rotation in which at least a pair of acceleration sensors are installed in a vehicle so as to be parallel to each other with a certain distance therebetween, and a centrifugal force generated by rotation of the vehicle is detected as acceleration using the acceleration sensor. Acceleration detection means, moving speed detection means for detecting the speed of the vehicle in the traveling direction, rotation for calculating the rotational angular speed of the vehicle from the difference between the outputs of the acceleration sensors and the installation distance between the acceleration sensors. An angular velocity calculation unit, a rotational angular velocity of the vehicle obtained by the rotational angular velocity calculation unit, and a movement velocity of the vehicle obtained by the movement velocity detection unit are obtained, and the movement vector of the vehicle is calculated. Vehicle position calculation means comprising vehicle position calculation means for calculating the position / direction of the vehicle this time by integrating with the immediately preceding position / direction. Output device.
する方向に設置されていることを特徴とする請求項１に
記載の車両位置算出装置。2. The vehicle position calculation device according to claim 1, wherein the acceleration sensor is installed in a direction orthogonal to the direction of the vehicle.
ａ2’をそれぞれの加速度センサが検出する前記平行方
向への車両加速度、ｄを両加速度センサ間の設置距離と
して、（｜ａ1’−ａ2’｜／ｄ）1/2を前記回転角速度
として算出するものであることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の車両位置算出装置。3. The rotation angular velocity calculation means is a 1 ′,
a 2 ′ is the vehicle acceleration in the parallel direction detected by each acceleration sensor, d is the installation distance between the two acceleration sensors, and (| a 1 ′ −a 2 ′ | / d) 1/2 is the rotational angular velocity The vehicle position calculation device according to claim 1 or 2, wherein
度検出手段の出力から前記算出回転角速度を車両の回転
方向と前進後退の方向に対応させて算出出力することを
特徴とする請求項３に記載の車両位置算出装置。4. The rotation angular velocity calculation means calculates and outputs the calculated rotation angular velocity from the output of the movement speed detection means in association with the rotation direction of the vehicle and the forward / backward direction. The vehicle position calculation device described.
ａ2’が正であるときは前記回転中心点が当該車両の左
側であり、負であるときは前記回転中心点が当該車両の
右側であると判定し、車両が前進中であるか否かによっ
て前記車両の回転方向に応じて前記絶対値で表されてい
る回転角速度の符号を正または負にすることを特徴とす
る請求項４に記載の車両位置算出装置。5. The rotation angular velocity calculation means is a 1 '+
When a 2 'is positive, it is determined that the rotation center point is on the left side of the vehicle, and when it is negative, it is determined that the rotation center point is on the right side of the vehicle, and whether or not the vehicle is moving forward. The vehicle position calculation device according to claim 4, wherein the sign of the rotational angular velocity represented by the absolute value is set to be positive or negative in accordance with the rotation direction of the vehicle.
検出手段から車両の移動距離ｄＬ、前記回転角速度算出
手段の出力から車両の回転角度ｄθをそれぞれ算出し、
かつ、前回の車両位置の座標と方位とをそれぞれ
（Ｘ0，Ｙ0）、θ0としたときに、今回の車両位置の座
標（Ｘ1，Ｙ1）と方位θ0とを、Ｘ1＝Ｘ0＋ｄＬcos
θ1、Ｙ1＝Ｙ0＋ｄＬ sin θ1と、θ1＝θ0＋ｄθとの式
に従って算出することを特徴とする請求項５に記載の車
両位置算出装置。6. The vehicle position calculating means calculates a moving distance dL of the vehicle from the moving speed detecting means and a rotation angle dθ of the vehicle from an output of the rotation angular speed calculating means, respectively.
And, respectively, the coordinates and orientation of the previous vehicle position (X 0, Y 0), when the theta 0, the coordinates of the current vehicle position and (X 1, Y 1) and the orientation theta 0, X 1 = X 0 + dLcos
The vehicle position calculation device according to claim 5, wherein the calculation is performed according to the formulas θ 1 , Y 1 = Y 0 + dL sin θ 1 and θ 1 = θ 0 + dθ.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1369295A JP3416694B2 (en) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | Rotational angular velocity calculating device and vehicle position calculating device |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH08201074A true JPH08201074A (en) | 1996-08-09 |
| JP3416694B2 JP3416694B2 (en) | 2003-06-16 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006017713A (en) * | 2004-06-28 | 2006-01-19 | Northrop Grumman Corp | Complementary navigation system |
| JP4860697B2 (en) * | 2005-08-01 | 2012-01-25 | トヨタ自動車株式会社 | Acceleration sensor correction apparatus and acceleration sensor output value correction method |
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1995
- 1995-01-31 JP JP1369295A patent/JP3416694B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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