JPH09257502A - ナビゲーション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両走行中であってもジャイロのドリフトを
補正し、常に正確な回転角速度情報を安定に求めること
のできるナビゲーション装置を提供する。 【解決手段】 地図上に位置付けられる自車位置の変化
の軌跡から、所定の長さに亘って直線的に移動した区間
を求め、この区間の移動に要した時間［Ｔ］と該区間の
方位［θ］とからジャイロの出力変化量を［Ｖ’＝Ｋ・
θ／Ｔ］として求め、この出力変化量と前記ジャイロの
回転角速度信号の平均値［Ｖave］との差［Ｖ0＝Ｖave
−Ｖ’］をドリフトに起因する変化分として求め、この
差に従って前記ジャイロの０点基準信号値を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自車の回転方向
（方位）の検出に利用されるジャイロのドリフトを効果
的に補正してナビゲーション精度を高めることのできる
ナビゲーション装置に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】近時、衛星を用いたＧＰＳ（グロ
ーバル・ポジショニング・システム）を利用したナビゲ
ーション装置の普及が目覚しい。このナビゲーション装
置は、例えば図１に示すようにＧＰＳ受信機１にて得ら
れる情報から該装置が搭載された自車の位置を求めると
共に、ジャイロ２の出力（回転角速度信号）と車速セン
サ３から出力（車速）とに従って自車の向き（自車方
位）を求めるナビゲーションコントローラ４を主体とし
て構成される。そしてＣＤ−ＲＯＭ５に記憶された道路
地図データ上における自車位置を特定し、その位置情報
を地図情報と共に表示部６にて表示することで、車両周
囲の道路に関する情報等をユーザ（運転車）に提示する
ものである。また操作部７から与えられる目的地等の情
報に従って、目的地に至る道路をガイド表示する役割を
担っている。

【０００３】ところで車両の方位を検出するために用い
られる上記ジャイロ２は、例えば光ファイバジャイロ、
機械式ジャイロ、振動ジャイロ、ガスレートジャイロ等
からなるもので、一般的には車両の回転角速度を示す信
号を出力する。具体的には、或る方位を基準（０点基
準）として、車両が時計廻り方向（ＣＷ方向）、或いは
反時計廻り方向（ＣＣＷ方向）へ回転した時、その回転
速度に対応して、０点基準における出力電圧［Ｖref］
から電圧［Ｖ］だけ変位させた出力電圧［Ｖref＋Ｖ］
を発生するものとなっている。つまりジャイロ２は、そ
の出力電圧を回転角速度とその回転の向きに応じて、０
点基準電圧［Ｖref］から電圧［Ｖ］だけ変位させるも
のとなっている。従って上記変位電圧［Ｖ］を検出すれ
ば、この電圧［Ｖ］にそのときの時間成分［ｔ］を乗じ
ることで、自車の回転方向を求めることが可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところでジャイロ２に
おいては、上記０点基準電圧［Ｖref］自体が作動時間
の経過によって、或いは作動環境における温度の変化に
よって変動することが否めない。このような０点基準電
圧［Ｖref］の変動は、時間ドリフト，温度ドリフトと
称され、一般的には図２の(ａ)(ｂ)に示すように変化す
る。このようなドリフトによって基準となる０点基準電
圧［Ｖref］自体が変化すると、前述した回転の向きを
求めるための出力電圧の変化分［Ｖ］を正確に検出する
ことができなくなり、当然の結果として回転の向き（自
車方位）を正確に求めることができなくなる。

【０００５】特にこのようなドリフトに起因する角度誤
差が大きくなると、自車位置を地図上で特定する際、地
図上での道路位置とのマッチング処理に失敗する可能性
が生じ、ナビゲーション能力が損われる虞れがある。そ
こで従来においては、例えば車両停車時にジャイロデー
タをリセットし、車両の向きが変化することのない状態
で該ジャイロ２の０点基準を新規に登録設定する等の工
夫が施されている。しかし長時間に亘って車両が停止す
ることのない状況下にあっては、その車両走行中に生じ
るドリフトには対処することができないと言う不具合が
あった。

【０００６】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、車両走行中であってもジャイロ
のドリフトを効果的に補正し、常に正確な回転角速度情
報を安定に求めることができ、自車の向きを正確に把握
してナビゲーション機能を果たすことのできるナビゲー
ション装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく、本発明は車両に搭載されたジャイロから求められ
る回転角速度信号に従って自車の向きを求める機能を備
えたナビゲーション装置において、地図上に位置付けら
れる自車位置の変化の軌跡から、所定の長さに亘って直
線的に移動した区間を求め、この区間の移動に要した時
間と該区間の方位とから前記ジャイロの０点基準からの
出力変化量を求め、この出力変化量と前記ジャイロの回
転角速度信号の平均値との差を前記ジャイロの新たな０
点基準信号値として設定することで、前記ジャイロのド
リフトを補正するようにしたことを特徴とするものであ
る。

【０００８】つまり自車が直線移動している時、これを
自車の向きが安定していると看做して、そのときの自車
の向きからジャイロの出力変化量を逆算し、その出力変
化量と実際のジャイロの回転角速度信号の平均値との差
をドリフトに起因する変化分として求め、この差を新た
な０点基準信号値として設定することで、ジャイロのド
リフトを補正するようにしたものである。

【０００９】また請求項２に記載の発明は、所定の長さ
に亘る直線的な移動区間の検出を、前記ジャイロのリニ
アリティが保証され、且つ自車位置の変化の軌跡が地図
上の道路とマッチングしていることを前提として実行さ
れることを特徴とするものである。更に請求項３に記載
の発明は、前記ジャイロが、０点基準信号値を［Ｖ0］
とする電圧を出力し、回転の向きとその回転角速度とに
応じて［Ｖ0＋Ｖ］なる電圧を出力して、その変化分
［Ｖ］にて回転角速度を示すものであるとき、前記直線
区間におけるジャイロの出力変化量［Ｖ’］を、前記直
線区間の移動時間［Ｔ］とその方位［θ］とから［Ｖ’
＝Ｋ・θ／Ｔ］として求め（但し、Ｋは検出感度を示す
定数）、この出力変化量［Ｖ’］と前記ジャイロの回転
角速度の平均値［Ｖave］とから前記０点基準信号値
［Ｖ0］を［Ｖ0＝Ｖave−Ｖ’］として求めることを特
徴とするものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係るナビゲーション装置について説明する。
この実施形態に係る装置は、基本的には図１に示す如く
構成されるものであって、特にその特徴は、例えば図３
に示す処理手順に従って前記ジャイロ２のドリフトを補
償する機能を備えている点にある。即ち、ＧＰＳ受信機
１によって得られる情報、およびジャイロ２から得られ
る回転角速度の情報に従い、ナビゲーションコントロー
ラ４において、自車位置を検出すると共に自車の向き
（車両方位を）を検出し、これらの検出情報に従ってＣ
Ｄ−ＲＯＭ５から所要の道路地図情報を得、地図データ
を表示すると共にその地図上で自車位置を表示してナビ
ゲーション動作するに際し、図３に示す処理手続を定期
的に実行する。そして地図上に位置付けられる自車位置
の変化の軌跡から、所定の長さに亘って直線的に移動し
た区間があるか否かを所定の条件の下で判定し（判定処
理）、上記軌跡中の或る区間が直線移動区間として求め
られたとき、この区間の移動に要した時間Ｔと該区間の
移動方位θとから前記ジャイロ２の０点基準からの出力
変化量を求め、更にこの出力変化量と前記ジャイロ２の
回転角速度信号の平均値との差をジャイロ２の新たな０
点基準信号値として設定することで、前記ジャイロ２の
ドリフトを補正するようにした（補正処理）ことを特徴
とするものである。

【００１１】この処理手続を図４および図５を参照して
説明する。図４は地図上で位置付けられる自車位置の変
化の軌跡の例を示すもので、図中○印は所定の時間間隔
毎に求められた自車位置を示している。図３に示す処理
手続における判定処理は、図４に示すような自車位置の
変化の軌跡から、所定の距離に亘って直線移動した区間
を求めることによりなされる。具体的には、地図上にお
いて自車位置の変化の過程を示して移動軌跡をなす各点
における車両の向き（車両方位角度）の変化から、その
方位角度変化の変化が所定角度以内である区間の存在を
調べることで、直線部を検出することから実行される
（ステップＳ１）。そして直線部分が検出されたなら
ば、その距離が予め定められた長さ以上であるかを判定
する（ステップＳ２）。

【００１２】即ち、各点における車両方位角度を相互に
比較し、その車両方位角度が予め設定された許容角度
差、例えば５°の範囲内において連続的に一致している
区間の存在を調べることで、図４中点Ａ0と点Ａ1との区
間を直線区間として検出する。つまり図５に示すよう
に、その端点Ａ0，Ａ1間での各点の車両方位角度の差が
それぞれ所定の角度範囲内にある時、これを車両が実質
的に直線移動していると看做し、移動軌跡上の直線区間
であるとして判定する。このような判定により、例えば
坂道の走行によるジャイロ２の感度低下の影響や、道路
事情に応じた車両の僅かな蛇行に起因する車両方位角度
の変化の影響が除去される。

【００１３】しかる後、上記の如く判定検出した直線区
間の距離を調べ、例えばその距離が予め設定した距離Ｌ
メートル（例えば１００ｍ）以上に亘って継続している
かを判定する。このようにして直線期間の距離をある程
度以上に規定することで、例えば他車の追い越しや障害
物回避等によって一時的に車両の方位角度が変化した時
の影響を排除し、また直線区間における自車位置情報
（移動軌跡をなす自車位置の数）を増やすことで後述す
るジャイロ２のドリフト補正に対する演算精度の確保が
図られる。

【００１４】以上のようにして所定距離以上の直線区間
が検出されたならば、例えばその区間の前後、例えば５
００ｍに亘って地図データとのマッチングが正確であっ
たか否かを調べる（ステップＳ３）。尚、このマッチン
グ処理は、通常、そのナビゲーション処理の過程で逐次
実行されていることが多いので、その過程においてミス
マッチングが発生したか否かの履歴を調べることによ
り、上記判定を行うようにしても良い。

【００１５】このようにして直線区間の検出精度が補償
されていることが確認された時、以下に示すジャイロ２
のドリフト補正処理を実行する。尚、上述した条件が全
て満たされない場合には、ドリフト補正処理を実行する
ことなく、図示しないメインの処理手続であるナビゲー
ション処理の実行に戻る。そして所定のタイミング後に
再度図３に示す処理手続が起動された時、改めて直線区
間の検出処理を実行する。

【００１６】さてジャイロ２に対するドリフト補正処理
は、先ず直線区間として求められた点Ａ0，Ａ1の区間に
おいて変化していると考えられるジャイロ２の出力電圧
の変化量［Ｖ’］を、前記直線区間の移動時間［Ｔ］と
その方位［θ］とから Ｖ’ ＝ （Ｋ・θ）／Ｔ …(１) として逆算することから開始される（ステップＳ４）。
但し、Ｋは検出感度を示す定数である。即ち、点Ａ0，
Ａ1によって示される区間の車両の方位角度は、ジャイ
ロ２の０点基準方位から角度［θ］だけ変位した向きと
して与えられ、その方位情報に従ってナビゲーション処
理（例えば自車の進行方向の特定）が実行されている。
従って点Ａ0から点Ａ1に至る直線区間の移動に要した時
間と、当該直線区間における車両方位角度とに従えば、
上記(１)式の演算により、そのときにジャイロ２から求
められる出力電圧の回転角速度に相当する成分［Ｖ’］
を逆算することができる。

【００１７】一方、前記直線区間において実際にジャイ
ロ２から求められる回転角速度の情報は、例えば前記直
線区間におけるジャイロ２の出力電圧の回転角速度の成
分の平均値［Ｖave］として算出することができる。し
かしてこの平均値［Ｖave］と前述した如く地図データ
上から理論的に計算される電圧成分［Ｖ’］との差を Ｖ0 ＝ Ｖave−Ｖ’ として計算する（ステップＳ５）。この差［Ｖ0］は、
理論的に計算されるジャイロ２の回転角速度の成分と、
実際にジャイロ２が出力している回転角速度の成分との
差を示すものであり、ジャイロ２の前述した経時的変化
や温度変化等に起因するドリフト成分を示していること
に他ならない。

【００１８】そこでこの差の成分［Ｖ0］を前記ジャイ
ロ２の０点基準信号値［Ｖref］に加えることで、これ
を新たな０点基準における信号値［Ｖref］として設定
する（ステップＳ６）。つまり０点基準信号値を Ｖref ← Ｖref＋Ｖ0 として更新することで、ジャイロ２のドリフトに起因す
る誤差成分を除去し、これを補正する。

【００１９】かくして上述した如く車両の移動軌跡から
その直線移動区間を求め、当該直線区間の情報から理論
的に求められるジャイロ２の回転角速度と、実際にジャ
イロ２から求められる上記区間での回転角速度の平均値
とに従ってジャイロ２のドリフト成分を求め、これを補
正する本装置によれば、車両が走行中であってもジャイ
ロ２のドリフトを効果的に補正することができる。従っ
てジャイロ２の出力を常に精度良く保ちながら、ナビゲ
ーション処理を実行することができる。従ってジャイロ
２のドリフトが大きくなり、これに起因して走行中にお
ける自車方位と地図上における自車位置の変化の向きと
の誤差が大きくなってミスマッチングが生じ、ナビゲー
ション処理に支障が生じる虞れを効果的に回避すること
が可能となる。

【００２０】特に上述した処理によれば、或る程度の距
離を有する直線区間を検出し、その区間における平均的
な情報に従ってジャイロ２のドリフトを補正するので、
車両の局部的な回転方位の変化等を影響を除去して区間
全体の情報として回転角速度を捉えてジャイロ２のドリ
フトを補正できるので、その補正精度を十分高いものと
することができる等の効果が奏せられる。

【００２１】尚、本発明は上述した実施例に限定される
ものではない。例えば検出すべき直線区間の距離等につ
いては、地図上の精度やジャイロ２の特性等、その仕様
に応じて定めるようにすれば良い。その他、本発明はそ
の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが
できる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、地
図上に位置付けられる自車位置の変化の軌跡から、所定
の長さに亘って直線的に移動した区間を求め、この区間
の移動に要した時間と該区間の方位とから前記ジャイロ
の０点基準からの出力変化量を求め、この出力変化量と
前記ジャイロの回転角速度信号の平均値との差を前記ジ
ャイロの新たな０点基準信号値として設定する。つまり
自車が直線移動している時、これを自車の向きが安定し
ていると看做して、そのときの自車の向きからジャイロ
の出力変化量を逆算し、その出力変化量と実際のジャイ
ロの回転角速度信号の平均値との差をドリフトに起因す
る変化分として求め、この差に従って新たな０点基準信
号値を設定するので、車両走行中であってもジャイロの
ドリフトを効果的に補正することができ、常に精度の高
い回転角速度の情報を安定に得ることが可能となる等の
実用上多大なる効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ナビゲーション装置の概略的な構成を示す図。

【図２】ジャイロのドリフトの例を示す図。

【図３】本発明の一実施形態に係るジャイロのドリフト
補正処理の概念を示す処理手続の一例を示す図。

【図４】地図上における自車の移動軌跡と、直線区間の
概念を模式的に示す図。

【図５】直線区間を判定する上での自車方位の誤差を示
す図。

【符号の説明】

１ ＧＰＳ受信機 ２ ジャイロ ３ 車速センサ ４ ナビゲーションコントローラ ５ ＣＤ−ＲＯＭ（地図データ） ６ 表示部 ７ 操作部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両に搭載されたジャイロから求められる
   回転角速度信号に従って自車の向きを求める機能を備え
   たナビゲーション装置において、地図上に位置付けられ
   る自車位置の変化の軌跡から、所定の長さに亘って直線
   的に移動した区間を求める手段と、該手段により求めら
   れた区間の移動に要した時間と該区間の方位とから前記
   ジャイロの０点基準からの出力変化量を求める手段と、
   この出力変化量と前記ジャイロの回転角速度信号の平均
   値との差を前記ジャイロの新たな０点基準信号値として
   設定する手段とを具備したことを特徴とするナビゲーシ
   ョン装置。
2. 【請求項２】所定の長さに亘って直線的に移動した区間
   の検出は、前記ジャイロのリニアリティが保証され、且
   つ自車位置の変化の軌跡が地図上の道路とマッチングし
   ていることを前提として実行されることを特徴とする請
   求項１に記載のナビゲーション装置。
3. 【請求項３】前記ジャイロは、０点基準信号値を［Ｖ
   0］とする電圧を出力し、回転の向きとその回転角速度
   とに応じて［Ｖ0＋Ｖ］なる電圧を出力するものであっ
   て、その変化分［Ｖ］を回転角速度信号とするものであ
   り、前記直線区間におけるジャイロの出力変化量
   ［Ｖ’］を、前記直線区間の移動時間［Ｔ］とその方位
   ［θ］とから［Ｖ’＝Ｋ・θ／Ｔ］として求め（但し、
   Ｋは検出感度を示す定数）、この出力変化量［Ｖ’］と
   前記ジャイロの回転角速度の平均値［Ｖave］とから前
   記０点基準信号値［Ｖ0］を［Ｖ0＝Ｖave−Ｖ’］とし
   て求めることを特徴とする請求項１に記載のナビゲーシ
   ョン装置。