JPH08327377A

JPH08327377A - ナビゲーション装置

Info

Publication number: JPH08327377A
Application number: JP13452395A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Okubo; 仁大久保; Katsuhiko Nunokawa; 克彦布川
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-05-31
Filing date: 1995-05-31
Publication date: 1996-12-13

Abstract

(57)【要約】【目的】ＧＰＳなどの測位手段と、自律航法による測
位手段とを備えたナビゲーション装置において、車両な
どの移動体の進行方向を、常時正確に検出できるように
する。【構成】ジャイロセンサが出力する角速度データにオ
フセットデータを加算した値を累積して、移動体の進行
方向を示す角度データに変換する変換手段２３と、絶対
的な角度データを検出する測位手段１３とを備え、変換
手段２３で変換された角度データと測位手段１３で検出
された角度データとの差を検出し、その差に応じてオフ
セットデータを補正するようにしたようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、移動体に搭載してその
進行方向などを検出するナビゲーション装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車などに搭載させるナビゲー
ション装置が各種開発されている。このナビゲーション
装置は、例えば道路地図データが記憶されたＣＤ−ＲＯ
Ｍなどの大容量データ記憶手段と、現在位置の検出手段
と、検出した現在位置の近傍の道路地図を、データ記憶
手段から読出したデータに基づいて表示させるディスプ
レイ装置とで構成される。この場合、現在位置の検出手
段としては、ＧＰＳ（Global Positioning System ）と
称される測位用の人工衛星を使用した測位システム（以
下単にＧＰＳと称する）を使用したものや、車両の走行
方向，走行速度などの情報に基づいて出発地点から現在
位置の変化を追跡する自律航法によるものなどがある。

【０００３】ここで、ＧＰＳなどの測位信号による測位
システムを使用すれば比較的精度の高い測位が可能で、
現在位置を正確に知ることができるが、このような測位
システムの場合には、例えばトンネル内を走行している
ときのように、衛星などからの測位信号を受信できない
状態では、測位ができない。

【０００４】このため、近年開発されているナビゲーシ
ョン装置には、ＧＰＳなどの測位信号による測位と、車
両の走行方向，走行速度などの情報に基づいて位置の変
化を追跡する自律航法による測位との双方の測位を行う
ようにし、測位信号による測位ができない期間は、自律
航法による測位を行うようにして、常時測位ができるよ
うにしたものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、自律航法に
より測位を行う場合には、少なくとも車両の進行方向と
走行速度の情報が必要であり、走行方向の情報は、ジャ
イロセンサや地磁気センサなどを用いて得ることがで
き、走行速度の情報は、自動車の場合には車両のタイヤ
（車軸）の所定回転毎に出力されるパルスの数を、所定
時間毎にカウントして得ることができる。

【０００６】ところが、ジャイロセンサの検出出力には
誤差が生じ易い問題点があった。即ち、ジャイロセンサ
は角速度を検出データとして出力するが、例えば図５に
示すように、−６０度から＋６０度までの範囲の角速度
を検出するとしたとき、検出出力が１．０Ｖから４．０
Ｖまで変化するように設定してあり、その中間の値であ
る２．５Ｖのときが角速度０であると判断するようにし
てある。

【０００７】これに対し、使用環境の変化などにより、
電圧変化する範囲が変動することがある。即ち、図５の
例と同じ−６０度から＋６０度までの範囲の角速度の変
化で、例えば図６に示すように、検出出力が１．１Ｖか
ら４．１Ｖまで変化するようになることがある。このよ
うな場合には、２．６Ｖのときが角速度０であり、２．
５Ｖのときが角速度０であると判断する処理を行うと、
例えば実際には車両が直進しているのに、＋方向の角速
度が検出されて、車両が曲がっていると判断されてしま
う。

【０００８】このような誤差を修正するためには、例え
ば車両が停止した状態のときに、検出されるジャイロセ
ンサから出力される電圧値を、角速度０のときの電圧で
あると補正する処理を行えば良い。即ち、例えば図５に
示す２．５Ｖが中間値の状態から、図６に示す２．６Ｖ
が中間値の状態に変化したときには、演算処理に使用す
るオフセット値を２．５Ｖから２．６Ｖに修正すること
で、常時０Ｖを基準とした角速度データに変換される。

【０００９】ところが、例えば車両を連続して長時間走
行させる場合には、この補正処理が出来ない期間が長く
続くことになり、検出される角度に誤差が蓄積してしま
う。図７は、連続的に走行させて、検出される角度に誤
差が累積する様子を示す図で、図示のように時間の経過
に伴って誤差が蓄積されて、検出される角度データに非
常に大きな誤差を持つようになってしまう。

【００１０】本発明はかかる点に鑑み、この種のナビゲ
ーション装置において、車両などの移動体の進行方向
を、常時正確に検出できるようにすることを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、ジャイロセン
サが出力する角速度データにオフセットデータを加算し
た値を累積して、移動体の進行方向を示す角度データに
変換する変換手段と、絶対的な角度データを検出する測
位手段とを備え、変換手段で変換された角度データと測
位手段で検出された角度データとの差を検出し、その差
に応じてオフセットデータを補正するようにしたもので
ある。

【００１２】

【作用】本発明によると、検出した角度データの差に応
じてオフセットデータを補正するので、測位手段での絶
対的な角度データの検出が出来れば、移動体（車両）が
走行中であってもジャイロセンサの出力の補正ができ、
停止中でなくても常時補正が可能になり、常時正確な角
度データが得られるようになる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図１〜図３を参
照して説明する。

【００１４】図１は本例の全体構成を示す図で、本例に
おいては自動車（図示せず）に搭載されたナビゲーショ
ン装置１０としてあり、このナビゲーション装置１０
は、ＧＰＳ用アンテナ１１を備え、このアンテナ１１が
受信したＧＰＳ用衛星からの測位用信号を、ＧＰＳ信号
受信部１２で受信処理し、受信したデータをＧＰＳ用測
位演算部１３に供給する。このＧＰＳ用測位演算部１３
では、供給される受信データを解析して、現在の座標位
置とその高度を算出すると共に、このナビゲーション装
置１０が搭載された自動車の移動速度や進行方向につい
ても算出する。但し、ＧＰＳによる測位システムの場合
には、移動速度や進行方向については、自動車の移動速
度が遅い場合（例えば時速１５km以下の速度の場合）に
は、正確な算出は困難である。また、ここでの現在の座
標位置のデータとしては、例えば絶対的な位置情報であ
る緯度と経度のデータである。

【００１５】そして、ＧＰＳ用測位演算部１３で算出し
た現在の座標位置などの各情報を、このナビゲーション
装置の測位動作を制御する中央制御装置（ＣＰＵ）１４
に供給する。この中央制御装置１４には、ＲＡＭ１５
と、ＣＤ−ＲＯＭドライバ１６とが接続されている。こ
のＣＤ−ＲＯＭドライバ１６には、道路地図データが記
憶されたＣＤ−ＲＯＭ（光ディスク）がセットされて、
中央制御装置１４の制御に基づいて、このＣＤ−ＲＯＭ
の記憶データを読出す再生処理が行われる。

【００１６】そして、ＧＰＳ用測位演算部１３が現在位
置座標を算出したとき、この座標位置の近傍の道路地図
のデータをＣＤ−ＲＯＭから読出す制御を中央制御装置
１４が行い、読出された道路地図データをＲＡＭ１５に
記憶させておく。そして、中央制御装置１４は、このＲ
ＡＭ１５に記憶された道路地図データの中で、表示させ
る範囲の道路地図データを読出して映像信号生成回路１
７に供給し、映像信号生成回路１７で道路地図を映像と
して表示させるための映像信号を生成させ、この映像信
号を出力端子１８から出力させる。なお、この道路地図
を表示させる映像信号は、現在位置や走行軌跡を示す何
らかのマーク等や、現在の速度や進行方向などの各種情
報を文字，図形などで表示する映像信号としてある。

【００１７】そして、この出力端子１８から出力される
映像信号を、ディスプレイ装置３１に供給し、このディ
スプレイ装置３１で映像信号に基づいた受像処理を行
い、ディスプレイ装置３１の表示パネルに道路地図など
を表示させる。

【００１８】そして、このような現在位置の近傍の道路
地図を表示させる他に、操作キー１９の操作などで中央
制御装置１４に指示された位置の道路地図なども、中央
制御装置１４の制御に基づいて表示できるようにしてあ
る。

【００１９】そして本例のナビゲーション装置１０は、
自律航法によっても現在位置の測位ができるようにして
ある。即ち、このナビゲーション装置１０が搭載された
自動車側に設けられたパルス発生器３２から入力端子２
１に供給される速度比例信号としてのパルス信号を、パ
ルスカウンタ２２でカウントして、この自動車の走行速
度を検出するようにしてある。

【００２０】この場合、パルス発生器３２から出力され
るパルス信号は、この自動車の車軸の回転数に比例した
パルス信号としてあり、このカウンタ２２のカウントデ
ータを、自律航法用測位演算部２３に供給し、カウント
データに所定の車速係数値を乗算して、速度のデータを
得る。

【００２１】また、このナビゲーション装置１０は、ジ
ャイロ装置２４を備え、このナビゲーション装置１０が
搭載された自動車の進行方向を検出して、その検出デー
タを自律航法用測位演算部２３に供給する。このジャイ
ロ装置２４は、例えば圧電素子を使用して方向の変化を
角速度データ（電圧信号）として検出するもので、この
角速度データを自律航法用測位演算部２３に供給する。
そして、この自律航法用測位演算部２３内では、ジャイ
ロ装置２４から供給される角速度データにオフセット値
を加算して、角速度０のとき０Ｖとなる角速度データに
変換した後、この変換された角速度データを所定周期で
サンプリングして検出し、この検出された角速度データ
の値を累積して、角度を示すデータに変換する。

【００２２】そして、自律航法用測位演算部２３では、
供給されるカウントデータに基づいて算出した速度デー
タと、進行方向データとに基づいて、自動車の走行状態
を演算で求め、現在位置を算出する。この場合、ＧＰＳ
用測位演算部１３で現在位置座標を算出できたときに
は、その現在位置座標のデータが自律航法用測位演算部
２３に供給され、その座標位置を起点として、そこから
の走行状態に基づいて走行軌跡を求めて、現在位置を算
出する。そして、ＧＰＳ用測位演算部１３で現在位置座
標を算出できない状態のときには、この自律航法用測位
演算部２３で算出した現在位置座標のデータを中央制御
装置１４に供給し、中央制御装置１４側では、この現在
位置座標のデータに基づいて、上述した道路地図や現在
位置などをディスプレイ装置３１に表示させる制御を行
う。

【００２３】また、ＧＰＳ用測位演算部１３での測位信
号に基づいた演算処理で、進行方向が算出されたときに
は、その進行方向の角度データを自律航法用測位演算部
２３に供給するようにしてある。

【００２４】そして、自律航法用測位演算部２３では、
ＧＰＳ用測位演算部１３から供給される角度データと、
ジャイロ装置２４の出力に基づいて算出した角度データ
とを比較し、その差に応じて自律航法用測位演算部２３
でのジャイロ装置２４の出力の角度データへの変換処理
状態を補正して、常時正確な角度データが得られるよう
にしてある。

【００２５】次に、この自律航法用測位演算部２３で行
われるジャイロ装置２４の出力の角度データへの変換処
理状態の補正処理を、図２のフローチャートを参照して
説明する。なお以下の説明では、説明を簡単にするため
に、ＧＰＳ用測位演算部１３でＧＰＳによる測位システ
ムでの演算で算出した角度データをＧＰＳ角度データと
し、ジャイロ装置２４が出力する角速度データに基づい
て算出した角度データをジャイロ角度データと称する。

【００２６】まず最初に、ジャイロ角度データを算出す
るための角速度データを初期化する（ステップ１０
１）。そして、この初期化の後に、現在車両が停止中か
否か判断し（ステップ１０２）、停止中である場合に
は、このときの角速度データを０度の角速度データに修
正するオフセット値の更新処理を行う（ステップ１０
３）。そして、自律航法用測位演算部２３が備える時間
カウンタのカウント値を初期化すると共に（ステップ１
０４）、このときの角速度データを初期化する（ステッ
プ１０５）。そして、この角速度データの初期化の後、
ステップ１０２の停止中か否かの判断に戻る。

【００２７】そして、ステップ１０２で停止中でないと
判断したとき（即ち走行中であると判断したとき）に
は、ジャイロ装置２４が出力する角速度データの累積を
行って、ジャイロ角度データの算出を行う（ステップ１
０６）。このときには、ステップ１０１で初期化した時
点での進行方向と現在の進行方向との差の角度が算出さ
れる。そして、この角度の算出と同時に、時間カウンタ
のカウント値をインクリメントする（ステップ１０
７）。

【００２８】次に、自律航法用測位演算部２３に供給さ
れるＧＰＳ角度データが使用できる範囲内の角度データ
であるか否か判断する（ステップ１０８）。ここでの判
断では、ＧＰＳによる測位システムで検出された角度デ
ータは、このナビゲーション装置が搭載された車両の走
行速度が低速時には検出誤差が大きいために、或る程度
（例えば時速１５km以上）の速度である場合だけ、使用
できる精度の角度データであると判断し、ステップ１０
９へと移る。そして、使用できる状態でない角度データ
であると判断した場合、或いは測位信号が受信不能でＧ
ＰＳ速度データが供給されない場合には、ステップ１０
２の停止中か否かの判断に戻る。

【００２９】そして、ＧＰＳ角度データが使用できる精
度の角度データであると判断してステップ１０９へ移っ
た場合には、ＧＰＳ角度データとジャイロ角度データと
の差を次式に基づいて検出する（ステップ１０９）。

【００３０】

【数１】差出力＝（ＧＰＳ角度データ）−（ジャイロ角
度データ）

【００３１】そして、検出された差出力を累積させる
（ステップ１１０）。そして、この累積した差出力の絶
対値が、予め決められた限度値以内か否か判断する（ス
テップ１１１）。ここで、累積した差出力の絶対値が限
度値以内の値である場合には、ステップ１０２の停止中
か否かの判断処理に戻る。

【００３２】そして、ステップ１１１で限度値を越えた
と判断したときには、ジャイロ角度算出用のオフセット
値を補正する処理を行う（ステップ１１２）。この補正
処理としては、次式に基づいて行う。

【００３３】

【数２】新オフセット値＝旧オフセット値＋（差出力累
積値×定数）

【００３４】ここで、この式に示される定数は、差出力
累積値を電圧のオフセット値に換算するための値と、こ
のときの差出力累積値を新オフセット値に反映させるた
めの係数（０と１との間の数）とを乗算した値である。
なお、差出力累積値を新オフセット値に反映させるため
の係数は、この係数の値が大きい程、差出力累積値が新
オフセット値に大きく反映される。

【００３５】そして、このオフセット値の更新処理を行
った後、このときの角速度データを初期化した後（ステ
ップ１１３）、ステップ１０２の停止中か否かの判断に
戻る。

【００３６】このようにしてジャイロ角度を算出するた
めのオフセット値を更新処理することで、このナビゲー
ション装置が搭載された車両が長時間停止しない場合で
も、正確なジャイロ角度が検出され、正確な自律航法に
よる測位が可能になる。即ち、停止した場合には、ステ
ップ１０３からステップ１０５の処理で、従来と同様に
ジャイロ角度の補正処理が行われると共に、走行中に
は、ステップ１０６以降の処理で、ＧＰＳ測位部で検出
したＧＰＳ角度データと、ジャイロ角度データとの差に
基づいてオフセット値が補正され、停止の有無にかかわ
らず常時正確なジャイロ角度データが得られる。

【００３７】このようにして行われる補正処理で、角度
データが良好に補正されることを図３に示すと、この図
３に示す角度誤差の累積値は、従来例で説明した図７と
同じ走行状態で、本例の補正処理を行った場合の例を示
す図で、図７の場合と異なり時間が経過しても検出され
る角度には殆ど誤差が累積されないことが判る。

【００３８】なお、本例の場合には、検出した差出力の
累積値に、差出力累積値を新オフセット値に反映させる
ための係数（１と０の間の値）を乗算した定数を乗算し
て、新オフセット値を得るようにしたので、差出力累積
値に基づいて徐々にオフセット値が新しい値に更新さ
れ、一時的にＧＰＳ角度データに誤差があった場合で
も、その誤差で補正処理が大きく誤ることがなく、良好
に補正処理が行われる。

【００３９】なお、ＧＰＳ角度データとジャイロ角度デ
ータとの差に基づいた新オフセット値の算出処理は、別
の演算によっても可能である。図４は、別の算出処理を
示したフローチャートで、ステップ１０９までは図２の
フローチャートと同じで、このステップ１０９で得た差
出力より、差出力変化率を求める（ステップ１２１）。
この差出力変化率は、次式により求める。

【００４０】

【数３】差出力変化率＝（差出力）÷（時間カウンタの
カウント値）

【００４１】ここでの時間カウンタのカウント値とは、
ステップ１０７でインクリメントさせたカウンタのカウ
ント値である。そして、このようにして求めた差出力変
化率の絶対値が限度値以内か否か判断する（ステップ１
２２）。ここで、差出力変化率の絶対値が限度値以内の
値である場合には、ステップ１０２の停止中か否かの判
断処理に戻る。

【００４２】そして、ステップ１２２で限度値を越えた
と判断したときには、ジャイロ角度算出用のオフセット
値を補正する処理を行う（ステップ１２３）。この補正
処理としては、次式に基づいて行う。

【００４３】

【数４】新オフセット値＝旧オフセット値＋（差出力変
化値×定数）

【００４４】ここで、この式に示される定数は、差出力
変化率を電圧のオフセット値に換算するための値と、こ
のときの差出力累積値を新オフセット値に反映させるた
めの係数（０と１との間の数）とを乗算した値である。

【００４５】そして、このオフセット値の更新処理を行
った後、このときの角速度データを初期化した後（ステ
ップ１２４）、ステップ１０２の停止中か否かの判断に
戻る。

【００４６】このようにしてジャイロ角度を算出するた
めのオフセット値を更新処理することで、図２に示すフ
ローチャートの場合と同様に、良好にオフセット値を更
新処理することができる。

【００４７】なお、上述実施例ではＧＰＳと称される測
位システムで得られる絶対的な角度データを使用して、
自律航法で使用するジャイロ角度を補正するようにした
が、他の測位手段により得られる絶対的な角度データを
使用して、自律航法で使用するジャイロ角度を補正する
ようにしても良い。例えば、地磁気センサから得られる
角度データを使用して補正するようにしても良い。ま
た、ＧＰＳ測位部が検出したＧＰＳによる角度データの
代わりに、ナビゲーション装置として出力する角度デー
タを補正に使用するようにしても良い。

【００４８】さらに、上述実施例では自動車用のナビゲ
ーション装置に適用したが、他の移動体用のナビゲーシ
ョン装置にも適用できるものである。

【００４９】

【発明の効果】本発明によると、検出した角度データの
差に応じてオフセットデータを補正するので、測位手段
での絶対的な角度データの検出が出来れば、移動体（車
両）が走行中であってもジャイロセンサの出力の補正が
でき、停止中でなくても常時補正が可能になり、常時正
確な角度データが得られるようになる。

【００５０】この場合、測位手段として、測位信号送信
用人工衛星からの信号を受信し、その受信状態より絶対
的な角度データを検出するＧＰＳなどを適用すること
で、測位信号が受信可能であれば正確な角度データが得
られ、正確な補正が可能になる。

【００５１】また、測位手段として、地磁気センサで検
出した地磁気データより絶対的な角度データを検出する
ようにしたことで、そのときの走行状態に関係なく常時
絶対的な角度データが得られ、常時正確な補正が可能に
なる。

【００５２】さらに、比較手段で検出される角度の差の
累積値が所定値以上となったとき、このとき変換手段に
セットされたオフセットデータに、この累積値と所定の
定数を乗算した値を加算した値を、新たなオフセットデ
ータとする補正を行うことで、角度の差の累積値に基づ
いた簡単な演算処理で補正ができるようになる。

【００５３】さらにまた、比較手段で検出される角度の
差の変化率が所定値以上となったとき、このとき変換手
段にセットされたオフセットデータに、この変化率と所
定の定数を乗算した値を加算した値を、新たなオフセッ
トデータとする補正を行うことで、角度の差の変化率に
基づいた簡単な演算処理で補正ができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】一実施例によるジャイロセンサ出力の補正処理
を示すフローチャートである。

【図３】一実施例による誤差発生状態の一例を示す特性
図である。

【図４】本発明の他の実施例によるジャイロセンサ出力
の補正処理を示すフローチャートである。

【図５】ジャイロセンサの出力特性の一例を示す特性図
である。

【図６】オフセットがシフトしたジャイロセンサの出力
特性の一例を示す特性図である。

【図７】従来の誤差発生状態の一例を示す特性図であ
る。

【符号の説明】

１０ナビゲーション装置１２ＧＰＳ信号受信部１３ＧＰＳ用測位演算部１４中央制御装置（ＣＰＵ）１５ＲＡＭ１６ＣＤ−ＲＯＭドライバ１７映像信号生成回路２２パルスカウンタ２３自律航法用測位演算部２４ジャイロ装置３１ディスプレイ装置３２パルス発生器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動体に搭載されるナビゲーション装置
において、上記移動体の進行方向の変化に応じて角速度データを出
力するジャイロセンサと、上記角速度データにオフセットデータを加算した値を累
積して、上記移動体の進行方向を示す角度データに変換
する変換手段と、絶対的な角度データを検出する測位手段と、上記変換手段で変換された角度データと上記測位手段で
検出された角度データとの差を検出する比較手段と、該比較手段で検出された差に応じて上記変換手段での変
換に使用する上記オフセットデータを補正する補正手段
とを備えたナビゲーション装置。
【請求項２】上記測位手段として、測位信号送信用人工衛星からの信号を受信し、その受信
状態より絶対的な角度データを検出するようにした請求
項１記載のナビゲーション装置。
【請求項３】上記測位手段として、地磁気センサで検出した地磁気データより絶対的な角度
データを検出するようにした請求項１記載のナビゲーシ
ョン装置。
【請求項４】上記比較手段で検出される角度の差の累
積値が所定値以上となったとき、このとき上記変換手段
にセットされたオフセットデータに、この累積値と所定
の定数を乗算した値を加算した値を、新たなオフセット
データとする補正を上記補正手段で行うようにした請求
項１記載のナビゲーション装置。
【請求項５】上記比較手段で検出される角度の差の変
化率が所定値以上となったとき、このとき上記変換手段
にセットされたオフセットデータに、この変化率と所定
の定数を乗算した値を加算した値を、新たなオフセット
データとする補正を上記補正手段で行うようにした請求
項１記載のナビゲーション装置。