JPH08327378A - 車両位置算出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複雑な配線工事を行うことなく、簡単に車両
に取り付けることができ、高精度に車両位置を算出する
ことができる車両位置算出装置を提供する。 【構成】 ＣＰＵ６によつて、停車時または定速度走行
時に、車両の前後方向の加速度を検出する加速度センサ
１及び車両の上下方向の加速度を検出する加速度センサ
２の検出信号に基づいて、路面の前後方向の傾斜角度が
演算され、車両走行時に、加速度センサ２の検出信号に
基づいて、路面の傾斜角度の変化が演算され、得られた
演算値に基づいて、加速度センサ１及び加速度センサ２
の検出信号への重力加速度成分の影響が除去される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の位置、方位及び
周囲の地図情報を表示する車載用ナビゲーションシステ
ムに使用される車両位置算出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は従来の車両位置算出装置の構成を
示すブロツク図であり、車両の速度が車速センサ７１で
検出され、検出された車速信号は、車速センサ７１に接
続された車速信号変換回路７２で、信号レベルが変換さ
れて、車速信号変換回路７２に接続され、全体の動作を
制御するＣＰＵ７６に入力される。同様に、角速度セン
サ７３で検出された車両の角速度信号は、角速度センサ
７３に接続されたＡＤ変換回路７４でＡＤ変換されて、
ＡＤ変換回路７４に接続されたＣＰＵ７６に入力され、
衛星からの電波により車両に関する測定を行うＧＰＳ受
信機７５からの信号が、ＧＰＳ受信機７５に接続された
ＣＰＵ７６に入力される。

【０００３】ＣＰＵ７６では、車速センサ７１からの車
速信号を積分して、走行距離を算出すると共に、角速度
センサ７３からの角速度信号を積分して車両の走行方位
を算出し、走行軌跡を求めて車両の位置を算出する。Ｇ
ＰＳ受信機７５からも、車両の位置情報が出力される
が、通常数１０ｍの誤差があるために、走行軌跡から算
出した車両位置とＧＰＳ受信機７５から得られた位置が
大きくずれた時だけ、車両位置をＧＰＳ受信機７５から
得られる位置に修正している。

【０００４】このように、従来の車両位置検出装置で
は、車速センサ７１と角速度センサ７３を用いて車両の
走行距離と走行方位を求めることにより車両の位置を算
出し、ＧＰＳ受信機７５が衛星の電波を受信できない条
件でも、常に車両の位置を求めることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
の車両位置算出装置では、通常車速センサ７１は、車両
の製造時に付けられたものを流用するために、取り付け
時に車速センサの出力信号を取出して車速信号変換回路
７２に接続する必要がある。車速センサ７１の出力信号
の位置は、車種ごとに異なりまた取出しに手間がかかる
ため、従来この取り付け作業は専門店でしか行えなかっ
た。

【０００６】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、複雑な配線工事を行うことなく、簡単に
車両に取り付けることができ、高精度に車両位置を算出
することができる車両位置算出装置を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、車両の前後方向の加速度を
検出する第１の加速度センサと、車両の上下方向の加速
度を検出する第２の加速度センサと、前記第１の加速度
センサの検出信号を積分して、車両の走行速度を求め、
該走行速度を積分して車両の走行距離を求める演算手段
とを備えた車両位置算出装置において、停車時または定
速度走行時に、前記第１の加速度センサ及び前記第２の
加速度センサの検出信号に基づいて、路面の前後方向の
傾斜角度を演算し、車両走行時に、前記第２の加速度セ
ンサの検出信号に基づいて、路面の傾斜角度の変化を演
算し、前記第１の加速度センサ及び前記第２の加速度セ
ンサの検出信号への重力加速度成分の影響を除去する補
正演算手段を有することを特徴とするものである。

【０００８】同様に前記目的を達成するために、請求項
２記載の発明は、車両の前後方向の加速度を検出する第
１の加速度センサと、車両のヨー方向の角速度を検出す
る第１の角速度センサと、車両のピッチ方向の角速度を
検出する第２の角速度センサと、車両の前後方向の加速
度を積分して車両の走行速度を求め、該走行速度を積分
して車両の走行距離を求める演算手段とを備えた車両位
置算出装置において、停車時に車両の前後方向に加わる
重力成分から路面の前後方向の傾斜角を算出し、車両走
行時に前記第２の角速度センサの検出信号を積分するこ
とにより、路面の傾斜角度の変化を算出し、前記第１の
加速度センサの検出信号への重力加速度成分の影響を除
去する補正演算手段を有することを特徴とするものであ
る。

【０００９】同様に前記目的を達成するために、請求項
３記載の発明は、車両の前後方向の加速度を検出する第
１の加速度センサと、車両のヨー方向の角速度を検出す
る第１の角速度センサと、衛星からの電波により車両に
関する測定を行うＧＰＳ受信機と、車両の前後方向の加
速度を積分して車両の走行速度を求め、該走行速度を積
分して車両の走行距離を求める演算手段とを備えた車両
位置算出装置において、停車時に車両の前後方向に加わ
る重力成分から路面の前後方向の傾斜角を算出し、車両
走行時に前記ＧＰＳ受信機からのデータにより、車両の
前後方向の傾斜角度を算出し、前記第１の加速度センサ
の検出信号への重力加速度成分の影響を除去する補正演
算手段を有することを特徴とするものである。

【００１０】同様に前記目的を達成するために、請求項
４記載の発明は、車両の前後方向の加速度を検出する第
１の加速度センサと、車両のヨー方向の角速度を検出す
る第１の角速度センサと、地図データが格納された地図
データベースと、車両の前後方向の加速度を積分して車
両の走行速度を求め、該走行速度を積分して車両の走行
距離を求める演算手段とを備えた車両位置算出装置にお
いて、現在走行中の道路リンクの勾配角度、または該リ
ンク両端のノード標高値を、前記地図データベースより
読出し、読出しデータに基づいて、路面の前後方向の傾
斜角度を検出し、前記第１の加速度センサの検出信号へ
の重力加速度成分の影響を除去する補正演算手段を有す
ることを特徴とするものである。

【００１１】同様に前記目的を達成するために、請求項
５記載の発明は、車両の前後方向の加速度を検出する第
１の加速度センサと、車両のヨー方向の角速度を検出す
る第１の角速度センサと、外部データにより自車の走行
状態を検出する外部データ取込手段と、車両の前後方向
の加速度を積分して車両の走行速度を求め、該走行速度
を積分して車両の走行距離を求める演算手段とを備えた
車両位置算出装置において、前記外部データ取込手段か
らのデータに基づいて得られる車両速度により、前記第
１の加速度センサのオフセット出力を除去する補正演算
手段を有することを特徴とするものである。

【００１２】同様に前記目的を達成するために、請求項
６記載の発明は、車両の前後方向の加速度を検出する第
１の加速度センサと、車両のヨー方向の角速度を検出す
る第１の角速度センサと、衛星からの電波により車両に
関する測定を行うＧＰＳ受信機と、車両の前後方向の加
速度を積分して車両の走行速度を求め、該走行速度を積
分して車両の走行距離を求める演算手段とを備えた車両
位置算出装置において、前記ＧＰＳ受信機からのドップ
ラー移動速度により、車両速度を修正する補正演算手段
を有することを特徴とするものである。

【００１３】同様に前記目的を達成するために、請求項
７記載の発明は、車両の前後方向の加速度を検出する第
１の加速度センサと、車両のヨー方向の角速度を検出す
る第１の角速度センサと、車両の前後方向の加速度を積
分して車両の走行速度を求め、該走行速度を積分して車
両の走行距離を求める演算手段とを備えた車両位置算出
装置において、前記第１の角速度センサの出力信号によ
り、車体左右方向の加速度を予測し、該加速度の車両の
進行方向加速度への影響を除去する補正演算手段を有す
ることを特徴とするものである。

【００１４】

【作用】請求項１記載の発明では、補正演算手段によつ
て、停車時または定速度走行時に、車両の前後方向の加
速度を検出する第１の加速度センサ及び車両の上下方向
の加速度を検出する第２の加速度センサの検出信号に基
づいて、路面の前後方向の傾斜角度が演算され、車両走
行時に、第２の加速度センサの検出信号に基づいて、路
面の傾斜角度の変化が演算され、第１の加速度センサ及
び第２の加速度センサの検出信号への重力加速度成分の
影響が除去される。

【００１５】このように、第１の加速度センサ及び第２
の加速度センサの検出信号への重力加速度成分の影響が
除去された状態で、演算手段によって、第１の加速度セ
ンサの検出信号が積分されて車両の走行速度が求めら
れ、該走行速度が積分されて車両の走行距離が求められ
る。

【００１６】請求項２記載の発明では、補正演算手段に
よつて、停車時に車両の前後方向に加わる重力成分から
路面の前後方向の傾斜角が算出され、車両走行時に車両
のピッチ方向の角速度を検出する第２の角速度センサの
検出信号が積分されて、路面の傾斜角度の変化が算出さ
れ、車両の前後方向の加速度を検出する第１の加速度セ
ンサの検出信号への重力加速度成分の影響が除去され
る。

【００１７】このように、第１の加速度センサの検出信
号への重力加速度成分の影響が除去された状態で、演算
手段によって、第１の加速度センサの検出信号が積分さ
れて車両の走行速度が求められ、該走行速度が積分され
て車両の走行距離が求められる。

【００１８】請求項３記載の発明では、補正演算手段に
よって、停車時に車両の前後方向に加わる重力成分から
路面の前後方向の傾斜角が算出され、車両走行時に衛星
からの電波により車両に関する測定を行うＧＰＳ受信機
により、車両の前後方向の傾斜角度が算出され、車両の
前後方向の加速度を検出する第１の加速度センサの検出
信号への重力加速度成分の影響が除去される。

【００１９】このように、第１の加速度センサの検出信
号への重力加速度成分の影響が除去された状態で、演算
手段によって、車両の前後方向の加速度が積分されて車
両の走行速度が求められ、該走行速度が積分されて車両
の走行距離が求められる。

【００２０】請求項４記載の発明では、補正演算手段に
よって、現在走行中の道路リンクの勾配角度、または該
リンク両端のノード標高値が、地図データが格納された
地図データベースより読出され、読出しデータに基づい
て、路面の前後方向の傾斜角度が検出され、車両の前後
方向の加速度を検出する第１の加速度センサの検出信号
への重力加速度成分の影響を除去される。

【００２１】このように、第１の加速度センサの検出信
号への重力加速度成分の影響が除去された状態で、演算
手段によって、第１の加速度センサの検出信号が積分さ
れて車両の走行速度が求められ、該走行速度が積分され
て車両の走行距離が求められる。

【００２２】請求項５記載の発明では、補正演算手段に
よつて、外部データにより自車の走行状態を検出する外
部データ取込手段からのデータに基づき得られる車両速
度により、車両の前後方向の加速度を検出する第１の加
速度センサのオフセット出力が除去される。

【００２３】このように、第１の加速度センサのオフセ
ット出力が除去された状態で、演算手段によって、第１
の加速度センサの検出信号が積分されて車両の走行速度
が求められ、該走行速度が積分されて車両の走行距離が
求められる。

【００２４】請求項６記載の発明では、演算手段によっ
て、車両の前後方向の加速度を検出する第１の加速度セ
ンサの検出信号が積分されて車両の走行速度が求められ
るが、この場合、衛星からの電波により車両に関する測
定を行うＧＰＳ受信機からのドップラー移動速度によ
り、車両の走行速度が修正される。このように、走行速
度が修正された状態で、修正された走行速度が積分され
て車両の走行距離が求められる。

【００２５】請求項７記載の発明では、補正演算手段に
よつて、車両のヨー方向の角速度を検出する第１の角速
度センサの出力信号により、車体左右方向の加速度が予
測され、該加速度の車両の進行方向加速度への影響が除
去される。

【００２６】このように、車体左右方向の加速度が予測
され、該加速度の車両の進行方向加速度への影響が除去
された状態で、演算手段によって、第１の加速度センサ
の検出信号が積分されて車両の走行速度が求められ、該
走行速度が積分されて車両の走行距離が求められる。

【００２７】

【実施例】

［第１の実施例］本発明の第１の実施例を、図１ないし
図３を参照して説明する。

【００２８】図１は本実施例の構成を示すブロック図、
図２は実施例での走行距離の演算処理を示す説明図、図
３は本実施例での路面の傾斜角度の演算処理の説明図で
ある。

【００２９】本実施例は、図１に示すように、車両の前
後方向の加速度を検出する加速度センサ１、車両の上下
方向の加速度を検出する加速度センサ２、及び車両のヨ
ー方向の角速度を検出する角速度センサ３がＡＤ変換を
行うＡＤ変換回路４に接続され、このＡＤ変換回路４
と、衛星からの電波を受信して、車両の位置、速度、方
位を測定するＧＰＳ受信機とが、全体の動作を制御する
ＣＰＵ６に接続されている。また、ＣＰＵ６には、地図
データが格納された地図データ格納装置７と、車両位置
と周辺の地図画像を表示する表示装置８が接続されてい
る。

【００３０】本実施例では、ＣＰＵ６は、加速度センサ
２の検出信号から、路面の傾斜が変化する時に、車両の
上下方向に発生する遠心力を検出し、路面の傾斜を演算
し、加速度センサ１に加わる重力の影響を除去する機
能、加速度センサ１の検出信号を積分して走行速度を演
算し、走行速度を積分して走行距離を演算する機能、角
速度センサ３の検出信号を積分して走行方位を演算し、
走行軌跡を得て車両位置を検出する機能、ＧＰＳ受信機
５で測定された車両位置と、走行軌跡から検出した車両
位置が大きくずれた場合は、車両位置をＧＰＳ受信機５
から得られた位置に修正する機能を有している。

【００３１】このような構成の本実施例の動作を説明す
る。図３において、車両がＡ点からＤ点まで走行する場
合、路面が水平な状態から傾斜角θの登り坂に変化し、
その途中にＢ点からＣ点までの路面の曲率半径がｒの領
域が存在する。説明を簡単にするために、重力の影響を
省略すると、車両が一定速度Ｖで走行していると、路面
の傾斜が一定のＡ点からＢ点までと、Ｃ点からＤ点まで
は、車両の前後方向、上下方向ともに加速度は発生しな
い。Ｂ点からＣ点までは前後方向には加速度は発生しな
いが上下方向には、遠心力により加速度αが発生する。
上下方向に発生する加速度αの大きさは、（１）式で表
される。

【００３２】 α＝Ｖ2 ／ｒ ・・・ （１） 一方、車両がＢ点からＣ点まで移動するのに要する時間
Ｔは、（２）式で表される。

【００３３】 Ｔ＝ｒθ／Ｖ ・・・ （２） 上下方向に発生する加速度αを時間積分すると、（３）
式が得られる。

【００３４】 ∫αｄｔ＝Ｖθ ・・・ （３） 従って、路面の傾斜角θは、初期値をθ0 として、
（４）式で表される。

【００３５】 θ＝∫（α／Ｖ）ｄｔ＋θ0 ・・・ （４） 図２に基づいて、本実施例の動作を説明すると、ＡＤ変
換された加速度センサ１の検出信号２０１は、重力の補
正を行う加算器２０４を介して、積分処理器２０５に入
力され、積分処理されて速度信号が得られ、この速度信
号は、積分処理器２０６に入力されて、積分処理されて
走行距離信号が得られると共に、除算処理器２０９に入
力される。また、傾斜角算出手段２１２では、停車時ま
たは一定速度での走行時に、ＡＤ変換された加速度セン
サ１及び加速度センサ２の検出信号２０１、２０２に基
づいて、重力ベクトルの方向を検出して、車両の傾斜角
の初期値θ0 を算出し、積分処理器２１０に入力する。

【００３６】一方、ＡＤ変換された加速度センサ２の検
出信号２０２は、重力の補正を行う加算器２０８を介し
て、除算処理器２０９に入力され、積分処理器２０５か
らの速度信号により除算処理されてα／Ｖ信号が得ら
れ、車両の傾斜角の初期値θ0が取り込まれる積分処理
器２１０において、積分処理されて（４）式で示した路
面の傾斜角θが演算される。この場合、除算処理器２０
９では、演算のオーバフローを防止するために、速度が
所定値以下では零を出力する。

【００３７】そして、演算された傾斜角θに基づいて、
車両の前後方向の重力成分２０７が演算され、加算器２
０４において、加速度センサ１の検出信号から、重力成
分２０７が除去されて、車両の前後方向の加速度が補正
される。同様にして、演算された傾斜角θに基づいて、
車両の上下方向の重力成分２１１が演算され、加算器２
０８において、加速度センサ２の検出信号から、重力成
分２１１が除去されて、車両の上下方向の加速度が補正
される。

【００３８】このようにして、積分処理器２０５によつ
て、車両の前後方向の加速度に対する路面の傾斜による
重力の影響が除去補正された状態で、車両の走行速度が
高精度に演算され、積分処理器２０６によって、車両の
前後方向の加速度に対する路面の傾斜による重力の影響
が除去補正された状態で、車両の走行距離が高精度に演
算される。

【００３９】以上に説明したように、本実施例による
と、加速度センサ１、２の検出信号から、停車時または
定速度走行時に路面傾斜角が演算され、走行時には加速
度センサ２の検出信号から、車両の上下方向の遠心力を
演算し、これに基づく積分処理によつて、常時路面傾斜
角を演算することが可能になり、加速度センサ１、２の
検出信号に対して、路面傾斜に基づく重力成分を演算し
て、重力成分の影響を除去補正することにより、常に路
面傾斜角の変化に影響されずに、車両の走行距離を高精
度に演算することが可能になる。

【００４０】［第２の実施例］本発明の第２の実施例
を、図４及び図５を参照して説明する。

【００４１】図４は本実施例の構成を示すブロック図、
図５は本実施例での走行距離の演算処理を示す説明図で
あり、すでに説明した図１、図２と同一部分には同一符
号が付されている。

【００４２】本実施例は、図４に示すように、すでに図
１を参照して説明した第１の実施例に対して、加速度セ
ンサ２に代えて、ピッチ方向の角速度を検出する角速度
センサ２０が設けられている。

【００４３】本実施例では、ＣＰＵ６は、角速度センサ
２０の検出信号を積分して、路面の傾斜の傾斜を算出
し、加速度センサ１に加わる重力の影響を除去する機
能、加速度センサ１の検出信号を積分して走行速度を演
算し、走行速度を積分して走行距離を演算する機能、角
速度センサ３の検出信号を積分して走行方位を演算し、
走行軌跡を得て車両位置を検出する機能、ＧＰＳ受信機
５で測定された車両位置と、走行軌跡から検出した車両
位置が大きくずれた場合は、車両位置をＧＰＳ受信機５
から得られた位置に修正する機能を有している。

【００４４】本実施例のその他の部分の構成は、すでに
説明した第１の実施例と同一なので重複する説明は行わ
ない。

【００４５】このような構成の本実施例の動作を、図５
を参照して説明する。停車時または定速度走行時に、Ａ
Ｄ変換された加速度センサ１の検出信号が、傾斜角算出
手段２１２に入力され、該検出信号から重力ベクトルの
方向が検出されて、車両の傾斜角の初期値θ0が求めら
れ、この初期値θ0が入力される積分処理器２１０によ
つて、ＡＤ変換された角速度センサ２０の検出信号が積
分されて路面傾斜θが求められる。この路面傾斜θから
加速度センサ１が検出する車両前後方向の加速度に対す
る重力成分２０７が演算され、加算器２０４で加速度セ
ンサ１の検出信号から重力の影響が除去補正される。次
いで、重力成分が補正除去された車両の前後方向の加速
度信号が積分処理器２０５で積分されて、車両の走行速
度が演算され、走行速度信号が積分処理器２０６で積分
されて、車両の走行距離が演算される。

【００４６】このように、本実施例によると、加速度セ
ンサ１の検出信号から、停車時または定速走行時に路面
傾斜角を求めると共に、走行時には角速度センサ２０か
ら車両のピッチ方向の角速度を求め、これを積分するこ
とにより、路面傾斜角を常時求めることができ、加速度
センサ１に働く重力成分を演算し、加速度センサ１の検
出信号の重力成分の影響を除去し、路面傾斜角の変化に
影響されずに、車両の高精度の走行距離が演算可能にな
る。

【００４７】［第３の実施例］本発明の第３の実施例を
図６を参照して説明する。

【００４８】図６は本実施例での走行距離の演算処理を
示す説明図であり、すでに説明した図２と同一部分には
同一符号が付されている。

【００４９】本実施例は、すでに図１を参照して説明し
た第１の実施例から、加速度センサ２と角速度センサ３
とを取り除いた構成となっている。

【００５０】本実施例では、ＣＰＵ６は、ＧＰＳ受信器
５からのＧＰＳ仰角出力信号３０に基づいて、加速度セ
ンサ１に加わる重力の影響を除去する機能、加速度セン
サ１の検出信号を積分して走行速度を演算し、走行速度
を積分して走行距離を演算する機能、ＧＰＳ受信機５で
測定された車両位置と、走行軌跡から検出した車両位置
が大きくずれた場合は、車両位置をＧＰＳ受信機５から
得られた位置に修正する機能を有している。

【００５１】本実施例のその他の部分の構成は、すでに
説明した第１の実施例と同一なので重複する説明は行わ
ない。

【００５２】本実施例の動作を、図６を参照して説明す
る。本実施例では、ＧＰＳ受信機５からのＧＰＳ仰角出
力信号３０から、加速度センサ１に対する重力成分２０
７が演算されて加算器２０４に入力され、加算器２０４
で、ＡＤ変換された加速度センサ１の検出信号２０１に
対して、重力成分の除去補正が行われる。次いで、補正
された加速度センサ１の検出信号によつて、積分処理器
２０５で積分処理により車両の走行速度が演算され、得
られた走行速度信号が積分処理器２０６で積分処理され
て車両の走行距離が演算される。

【００５３】このように、本実施例によると、勾配算出
用のセンサを使用することなく、ＧＰＳ受信器５からの
仰角出力信号に基づいて、加速度センサ１に働く重力成
分を演算し、加速度センサ１の検出信号の重力成分の影
響を除去し、路面傾斜角の変化に影響されずに、車両の
高精度の走行距離が演算可能になる。

【００５４】［第４の実施例］本発明の第４の実施例を
図７を参照して説明する。

【００５５】図７は本実施例での走行距離の演算処理を
示す説明図である。本実施例は、すでに図１を参照して
説明した第１の実施例から、加速度センサ２、角速度セ
ンサ３及びＧＰＳ受信器５を取り除いた構成になつてい
る。

【００５６】本実施例では、ＣＰＵ６は、地図データ格
納装置７からの地図データに基づいて、加速度センサ１
に加わる重力の影響を除去する機能、加速度センサ１の
検出信号を積分して走行速度を演算し、走行速度を積分
して走行距離を演算する機能を有している。

【００５７】本実施例のその他の部分の構成は、すでに
説明した第１の実施例と同一なので重複する説明は行わ
ない。

【００５８】本実施例の動作を、図７を参照して説明す
る。本実施例では、地図データ格納装置７から取込まれ
た「現在走行中のリンクの持つ勾配角度値」または「そ
のリンク両端のノードの持つ標高値から算出した路面勾
配角度値」データ４０に基づいて、加速度センサ１に対
する路面傾斜に基づく重力成分２０７が演算され、加算
器２０４によつて、ＡＤ変換された加速度センサ１の検
出値の重力成分２０７の影響が除去補正される。そし
て、重力成分の影響が除去補正された加速度センサ１の
検出信号に基づいて、積分処理器２０５で走行速度が積
分演算され、得られる走行速度信号に基づいて、積分処
理器２０６での積分演算により、車両の走行距離が演算
される。

【００５９】このように、本実施例によると、地図デー
タ格納装置７から取込まれた「現在走行中のリンクの持
つ勾配角度値」または「そのリンク両端のノードの持つ
標高値から算出した路面勾配角度値」データ４０に基づ
いて、加速度センサ１に対する路面傾斜に基づく重力成
分２０７が演算され、加算器２０４で、加速度センサ１
で検出された車両の前後方向の加速度に対して、重力成
分２０７の影響が除去されるので、勾配算出用のセンサ
を使用することなく、路面傾斜角の変化に影響されず
に、車両の高精度の走行距離が演算可能になる。

【００６０】［第５の実施例］本発明の第５の実施例を
図８を参照して説明する。

【００６１】図８は本実施例の構成を示すブロツク図で
ある。本実施例は、図８に示すように、加速度センサ５
１の出力端子が、車両の停車を判定する停車判定手段６
２、進行加速度算出手段５３及び勾配角度算出手段５２
に接続され、勾配角度算出手段５２が進行加速度算出手
段５３に接続されている。進行加速度算出手段５３に
は、オフセット補正を行うオフセット補正手段５９と速
度を演算する積分速度算出手段５４が接続され、積分速
度算出手段５４には差分速度を演算する差分速度算出手
段５６が接続されている。

【００６２】また、差分速度算出手段５６には差分速度
記憶手段５７が接続され、差分速度記憶手段５７にはオ
フセット算出手段５８が接続され、オフセット算出手段
５８にはオフセット補正手段５９が接続されている。さ
らに、オフセット補正手段５９には、他軸出力除去手段
６４が接続され、他軸出力除去手段６４には移動速度算
出手段６０が接続され、移動速度算出手段６０には移動
距離算出手段６１が接続されている。

【００６３】そして、停車判定手段６２が移動速度算出
手段６０に接続され、ＧＰＳ受信機５５が、差分速度算
出手段５６と移動速度算出手段６０とに接続され、角速
度センサ６３が他軸出力除去手段６４に接続されてい
る。

【００６４】このような構成の本実施例の動作を説明す
る。加速度センサ５１からの出力αg 及び勾配角度算出
手段５２から出力されるＧＰＳドップラー仰角を勾配角
度θとして（上りを正）として、進行加速度算出手段５
３が、進行加速度αを（５）式により算出する。

【００６５】 α＝αg −Ｇｓｉｎθ（Ｇ；重力の加速度） ・・・ （５） 積分速度算出手段５４は、αを単純に積分して積分速度
Ｖｉを算出する。差分速度算出手段５６は、ＧＰＳ受信
機５５から得られたドップラー速度Ｖｇを積分速度Ｖｉ
から減じて差分速度Ｖｄを算出する。差分速度記憶手段
５７は、時系列に差分速度を記憶していく。オフセット
算出手段５８は、差分速度記憶手段５７に一定個数以上
差分速度が集まった時点（以後はある一定周期）で、時
間を横軸、差分速度を縦軸に取って回帰計算を行い、回
帰直線の傾きを加速度センサオフセットαoff とする。

【００６６】また、差分速度記憶手段５７は、加速度セ
ンサオフセットαoff の算出と同時に、記憶した差分速
度を消去し、もしくは１データ分をシフトする。オフセ
ット補正手段５９は、αから加速度センサオフセットα
off （オフセット算出手段が オフセットを算出しない
内はαoff ＝０）を減じ、新たなαとする。他軸出力除
去手段６４は、角速度センサ６３から旋回角速度ｗを
得ると、車両の最小回転半径値Ｒmin とｗから、発生が
予測される最小の車軸方向加速度Ｇx を（６）式で算出
する。

【００６７】 Ｇx ＝Ｒmin ×ｗ2 ・・・ （６） 次に、他軸出力除去手段６４は、（７）式に示すよう
に、Ｇxに他軸感度係数（例えば０．０５）を乗じて、
他軸感度出力を算出しαより減じ新たな〈α〉とする。

【００６８】 〈α〉＝α−０．０５×Ｇx ・・・ （７） 移動速度算出手段６０は、現状の速度Ｖm にαを加算し
移動速度を更新する。

【００６９】なお、ＧＰＳ受信機５５からドップラー速
度Ｖg が得られている場合はＶm をＶg とする。また、
停車判定手段６２によって、停車中と判定されている間
は、移動速度Ｖm は０とする。移動距離算出手段６１
は、移動速度Ｖm をさらに積分して走行距離Ｌを算出す
る。

【００７０】このように、本実施例によると、走行中に
もオフセット算出手段５８が、回帰計算を行ってオフセ
ットを算出し、その値を用いてオフセット補正手段５９
が補正を行うために、常時高精度に移動加速度を取込む
ことが可能になる。また、移動加速度を積分する速度算
出時にも、移動速度算出手段６０が、外部から有効な速
度が得られた場合に、速度修正を行うので、常時高精度
に速度を保持することが可能になる。さらに、勾配角度
算出手段５２がＧＰＳ受信機５５からのドップラー仰角
を用いて勾配角度算出を行うために、勾配角度検出専用
にセンサを設置する必要がなく、コストの上昇を抑える
ことができ、加えて旋回時の他軸感度誤差も他軸出力除
去手段６４によって除去することが可能になる。

【００７１】

【発明の効果】請求項１記載の発明によると、補正演算
手段により、停車時または定速度走行時に、車両の前後
方向の加速度を検出する第１の加速度センサ及び車両の
上下方向の加速度を検出する第２の加速度センサの検出
信号に基づいて、路面の前後方向の傾斜角度が演算さ
れ、車両走行時に、第２の加速度センサの検出信号に基
づいて、路面の傾斜角度の変化が演算され、第１の加速
度センサ及び第２の加速度センサの検出信号への重力加
速度成分の影響が除去され、演算手段によって、第１の
加速度センサの検出信号が積分されて車両の走行速度が
求められ、該走行速度が積分されて車両の走行距離が求
められるので、路面の傾斜が変化する走行条件下で、斜
面に影響されずに車両の走行距離を高精度で算出するこ
とが可能で、車両への取り付けが簡単な車両位置算出装
置が提供される。

【００７２】請求項２記載の発明によると、補正演算手
段により、停車時に車両の前後方向に加わる重力成分か
ら路面の前後方向の傾斜角が算出され、車両走行時に車
両のピッチ方向の角速度を検出する第２の角速度センサ
の検出信号が積分されて、路面の傾斜角度の変化が算出
され、車両の前後方向の加速度を検出する第１の加速度
センサの検出信号への重力加速度成分の影響が除去さ
れ、演算手段によって、第１の加速度センサの検出信号
が積分されて車両の走行速度が求められ、該走行速度が
積分されて車両の走行距離が求められるので、路面の傾
斜が変化する走行条件下で、斜面に影響されずに車両の
走行距離を高精度で算出することが可能で、車両への取
り付けが簡単な車両位置算出装置が提供される。

【００７３】請求項３記載の発明によると、補正演算手
段により、停車時に車両の前後方向に加わる重力成分か
ら路面の前後方向の傾斜角が算出され、車両走行時に衛
星からの電波により車両に関する測定を行うＧＰＳ受信
機からのデータにより、車両の前後方向の傾斜角度が算
出され、車両の前後方向の加速度を検出する第１の加速
度センサの検出信号への重力加速度成分の影響が除去さ
れ、演算手段によって、車両の前後方向の加速度が積分
されて車両の走行速度が求められ、該走行速度が積分さ
れて車両の走行距離が求められるので、勾配検出用のセ
ンサを具備せずに、路面の傾斜が変化する走行条件下
で、斜面に影響されずに車両の走行距離を高精度で算出
することが可能で、車両への取り付けが簡単な車両位置
算出装置が提供される。

【００７４】請求項４記載の発明によると、補正演算手
段により、現在走行中の道路リンクの勾配角度、または
該リンク両端のノード標高値が、地図データが格納され
た地図データベースより読出され、読出しデータに基づ
いて、路面の前後方向の傾斜角度が検出され、車両の前
後方向の加速度を検出する第１の加速度センサの検出信
号への重力加速度成分の影響を除去され、演算手段によ
って、第１の加速度センサの検出信号が積分されて車両
の走行速度が求められ、該走行速度が積分されて車両の
走行距離が求められるので、勾配検出用のセンサを具備
せずに、路面の傾斜が変化する走行条件下で、斜面に影
響されずに車両の走行距離を高精度で算出することが可
能で、車両への取り付けが簡単な車両位置算出装置が提
供される。

【００７５】請求項５記載の発明によると、補正演算手
段により、外部データから自車の走行状態を検出する外
部データ取込手段のデータに基づき得られる車両速度に
より、車両の前後方向の加速度を検出する第１の加速度
センサのオフセット出力が除去され、演算手段によっ
て、第１の加速度センサの検出信号が積分されて車両の
走行速度が求められ、該走行速度が積分されて車両の走
行距離が求められるので、第１の加速度センサのオフセ
ットドリフトで、オフセット出力が変動しても、車両の
走行距離を高精度で算出することが可能で、車両への取
り付けが簡単な車両位置算出装置が提供される。

【００７６】請求項６記載の発明によると、演算手段に
より、車両の前後方向の加速度を検出する第１の加速度
センサの検出信号が積分されて車両の走行速度が求めら
れる際に、衛星からの電波により車両に関する測定を行
うＧＰＳ受信機からのドップラー移動速度により、車両
の走行速度が修正され、走行速度が修正された状態で、
修正された走行速度が積分されて車両の走行距離が求め
られるので、速度値の発散を抑えて、常時、車両の走行
速度と走行距離を高精度で算出することが可能で、車両
への取り付けが簡単な車両位置算出装置が提供される。

【００７７】請求項７記載の発明によると、補正演算手
段により、車両のヨー方向の角速度を検出する第１の角
速度センサの出力信号に基づいて、車体左右方向の加速
度が予測され、該加速度の車両の進行方向加速度への影
響が除去され、該加速度の車両の進行方向加速度への影
響が除去された状態で、演算手段によって、第１の加速
度センサの検出信号が積分されて車両の走行速度が求め
られ、該走行速度が積分されて車両の走行距離が求めら
れるので、旋回時に発生するクロストークを低減して、
車両の走行距離を高精度で算出することが可能で、車両
への取り付けが簡単な車両位置算出装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成を示すブロック図

【図２】同実施例での走行距離の演算処理を示す説明図

【図３】同実施例での路面の傾斜角度の演算処理の説明
図

【図４】本発明の第２の実施例の構成を示すブロック図

【図５】同実施例での走行距離の演算処理を示す説明図

【図６】本発明の第３の実施例での走行距離の演算処理
を示す説明図

【図７】本発明の第４の実施例での走行距離の演算処理
を示す説明図

【図８】本発明の第５の実施例の構成を示すブロック図

【図９】従来の車両位置算出装置の構成を示すブロック
図

【符号の説明】

１、２ 加速度センサ ３ 角速度センサ ４ ＡＤ変換回路 ５ ＧＰＳ受信機 ６ ＣＰＵ ７ 地図データ格納装置 ８ 表示装置 ２０ 角速度センサ ５１ 加速度センサ ５２ 勾配角度算出手段 ５３ 進行加速度算出手段 ５４ 積分速度算出手段 ５５ ＧＰＳ受信機 ５６ 差分速度算出手段 ５７ 差分速度記憶手段 ５８ オフセット算出手段 ５９ オフセット補正手段 ６０ 移動速度算出手段 ６１ 移動距離算出手段 ６２ 停車判定手段 ６３ 角速度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須賀 陽一郎 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１ 号 松下通信工業株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の前後方向の加速度を検出する第１
   の加速度センサと、車両の上下方向の加速度を検出する
   第２の加速度センサと、前記第１の加速度センサの検出
   信号を積分して、車両の走行速度を求め、該走行速度を
   積分して車両の走行距離を求める演算手段とを備えた車
   両位置算出装置において、停車時または定速度走行時
   に、前記第１の加速度センサ及び前記第２の加速度セン
   サの検出信号に基づいて、路面の前後方向の傾斜角度を
   演算し、車両走行時に、前記第２の加速度センサの検出
   信号に基づいて、路面の傾斜角度の変化を演算し、前記
   第１の加速度センサ及び前記第２の加速度センサの検出
   信号への重力加速度成分の影響を除去する補正演算手段
   を有することを特徴とする車両位置算出装置。
2. 【請求項２】 車両の前後方向の加速度を検出する第１
   の加速度センサと、車両のヨー方向の角速度を検出する
   第１の角速度センサと、車両のピッチ方向の角速度を検
   出する第２の角速度センサと、車両の前後方向の加速度
   を積分して車両の走行速度を求め、該走行速度を積分し
   て車両の走行距離を求める演算手段とを備えた車両位置
   算出装置において、停車時に車両の前後方向に加わる重
   力成分から路面の前後方向の傾斜角を算出し、車両走行
   時に前記第２の角速度センサの検出信号を積分すること
   により、路面の傾斜角度の変化を算出し、前記第１の加
   速度センサの検出信号への重力加速度成分の影響を除去
   する補正演算手段を有することを特徴とする車両位置算
   出装置。
3. 【請求項３】 車両の前後方向の加速度を検出する第１
   の加速度センサと、車両のヨー方向の角速度を検出する
   第１の角速度センサと、衛星からの電波により車両に関
   する測定を行うＧＰＳ受信機と、車両の前後方向の加速
   度を積分して車両の走行速度を求め、該走行速度を積分
   して車両の走行距離を求める演算手段とを備えた車両位
   置算出装置において、停車時に車両の前後方向に加わる
   重力成分から路面の前後方向の傾斜角を算出し、車両走
   行時に前記ＧＰＳ受信機からのデータにより、車両の前
   後方向の傾斜角度を算出し、前記第１の加速度センサの
   検出信号への重力加速度成分の影響を除去する補正演算
   手段を有することを特徴とする車両位置算出装置。
4. 【請求項４】 車両の前後方向の加速度を検出する第１
   の加速度センサと、車両のヨー方向の角速度を検出する
   第１の角速度センサと、地図データが格納された地図デ
   ータベースと、車両の前後方向の加速度を積分して車両
   の走行速度を求め、該走行速度を積分して車両の走行距
   離を求める演算手段とを備えた車両位置算出装置におい
   て、現在走行中の道路リンクの勾配角度、または該リン
   ク両端のノード標高値を、前記地図データベースより読
   出し、読出しデータに基づいて、路面の前後方向の傾斜
   角度を検出し、前記第１の加速度センサの検出信号への
   重力加速度成分の影響を除去する補正演算手段を有する
   ことを特徴とする車両位置算出装置。
5. 【請求項５】 車両の前後方向の加速度を検出する第１
   の加速度センサと、車両のヨー方向の角速度を検出する
   第１の角速度センサと、外部データにより自車の走行状
   態を検出する外部データ取込手段と、車両の前後方向の
   加速度を積分して車両の走行速度を求め、該走行速度を
   積分して車両の走行距離を求める演算手段とを備えた車
   両位置算出装置において、前記外部データ取込手段から
   のデータに基づいて得られる車両速度により、前記第１
   の加速度センサのオフセット出力を除去する補正演算手
   段を有することを特徴とする車両位置算出装置。
6. 【請求項６】 車両の前後方向の加速度を検出する第１
   の加速度センサと、車両のヨー方向の角速度を検出する
   第１の角速度センサと、衛星からの電波により車両に関
   する測定を行うＧＰＳ受信機と、車両の前後方向の加速
   度を積分して車両の走行速度を求め、該走行速度を積分
   して車両の走行距離を求める演算手段とを備えた車両位
   置算出装置において、前記ＧＰＳ受信機からのドップラ
   ー移動速度により、車両速度を修正する補正演算手段を
   有することを特徴とする車両位置算出装置。
7. 【請求項７】 車両の前後方向の加速度を検出する第１
   の加速度センサと、車両のヨー方向の角速度を検出する
   第１の角速度センサと、車両の前後方向の加速度を積分
   して車両の走行速度を求め、該走行速度を積分して車両
   の走行距離を求める演算手段とを備えた車両位置算出装
   置において、前記第１の角速度センサの出力信号によ
   り、車体左右方向の加速度を予測し、該加速度の車両の
   進行方向加速度への影響を除去する補正演算手段を有す
   ることを特徴とする車両位置算出装置。