JPH10132843A - 速度演算装置 - Google Patents

速度演算装置

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JPH10132843A
JPH10132843A JP8301108A JP30110896A JPH10132843A JP H10132843 A JPH10132843 A JP H10132843A JP 8301108 A JP8301108 A JP 8301108A JP 30110896 A JP30110896 A JP 30110896A JP H10132843 A JPH10132843 A JP H10132843A
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Japan
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acceleration
signal
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speed
acceleration sensor
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JP8301108A
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Takae Kihara
原 高 栄 木
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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    • G01P7/00—Measuring speed by integrating acceleration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加速度センサによる誤差を抑制することがで
きる速度演算装置を提供する。 【解決手段】 速度演算装置１０は、自動車の進行方向
における加速度を検出するための加速度センサ１２を含
む。加速度センサ１２は、Ａ／Ｄコンバータ１４を介し
て、ＣＰＵ１６に接続される。ＣＰＵ１６には、ＧＰＳ
信号受信機２０がデジタル変換器２２などを介して接続
されるとともに、加速度センサ１２の出力信号をＧＰＳ
信号に基づいて補正する動作プログラムなどが書き込ま
れているメモリ２６などが接続される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は速度演算装置に関
し、特に、たとえば自動車のナビゲーションシステムに
用いられ、加速度センサの出力信号から速度を演算する
速度演算装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、自動車のナビゲーションシステム
において、ＧＰＳ信号より自動車の位置情報を得てい
た。
【０００３】しかしながら、トンネル，ビルの陰，高架
下などＧＰＳ信号のとどかない場所では、自動車の位置
情報は得られなかった。
【０００４】そこで、ＧＰＳ信号のとどかない場所でも
自動車の位置情報を得るために、自動車の加速度を検出
する加速度センサの出力信号を時間で積分して自動車の
速度を演算する速度演算装置が考え出された。このよう
な速度演算装置を用いれば、ＧＰＳ信号のとどかない場
所でも、自動車の速度を演算することができ、その演算
した速度を時間で積分することによって自動車の走行距
離を求めることができる。そのため、そのような速度演
算装置などを用いれば、ＧＰＳ信号がとどかなくなって
からの自動車の走行距離を求めることができ、それによ
って、自動車の位置情報を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、そのような
速度演算装置では、加速度センサの温度ドリフトおよび
感度温度特性や坂道などの傾斜における重力加速度の影
響が、加速度センサの出力信号を積分して速度を演算す
る際に、大きな誤差となっていた。
【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、加
速度センサによる誤差を抑制することができる速度演算
装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる速度演
算装置は、進行方向における加速度を検出するための加
速度センサの出力信号からその進行方向における速度を
演算する速度演算装置において、加速度センサの出力信
号をＧＰＳ信号に基づいて補正するようにしたことを特
徴とする、速度演算装置である。
【０００８】また、この発明にかかる速度演算装置は、
進行方向における加速度を検出するための加速度センサ
と、加速度センサの出力信号を補正するための基準電圧
を設定する手段と、加速度センサの出力信号を基準電圧
で補正する手段と、基準電圧で補正した出力信号を時間
で積分して第１の速度情報を得る手段と、第１の速度情
報を時間で微分して第１の加速度情報を得る手段と、Ｇ
ＰＳ信号を受信するための手段と、ＧＰＳ信号から第２
の速度情報を得る手段と、第２の速度情報を時間で微分
して第２の加速度情報を得る手段と、第１の加速度情報
と第２の加速度情報とを比較する手段と、第１の加速度
情報と第２の加速度情報との比較に基づいて第１の速度
情報を変更する手段とを含む、速度演算装置である。
【０００９】この発明にかかる速度演算装置において、
第１の速度情報を変更する手段は、たとえば、第１の加
速度情報と第２の加速度情報との比較に基づいて基準電
圧を変更する手段、あるいは、第１の加速度情報と第２
の加速度情報との比較に基づいて、第１の速度情報を得
る手段の積分定数を変更する手段を含む。
【００１０】さらに、この発明にかかる速度演算装置
は、たとえば、その入力端が加速度センサの出力端に接
続され、加速度センサの出力信号をデジタル信号に変換
するためのＡ／Ｄコンバータと、ＧＰＳ信号をデジタル
信号に変換するためのデジタル変換器と、その入力端が
デジタル変換器の出力端に接続され、ＧＰＳ信号を変換
したデジタル信号のシリアルデータをパラレルデータに
変換するためのシリアルインターフェースと、Ａ／Ｄコ
ンバータの出力端およびシリアルインターフェースの出
力端が接続され、加速度センサの出力信号を変換したデ
ジタル信号およびＧＰＳ信号を変換したデジタル信号を
処理するためのＣＰＵと、ＣＰＵに接続され、ＣＰＵを
動作するための動作プログラムが書き込まれたメモリ
と、ＣＰＵに接続される計時用のクロックとを含む。
【００１１】
【作用】この発明にかかる速度演算装置では、加速度セ
ンサの出力信号がＧＰＳ信号に基づいて補正される。そ
のため、加速度センサによる誤差が抑制される。
【００１２】また、この発明にかかる速度演算装置で
は、加速度センサの出力信号などから得られる第１の加
速度情報とＧＰＳ信号から得られる第２の加速度情報と
の比較に基づいて、加速度センサの出力信号などから得
られる第１の速度情報が変更される。なお、第１の速度
情報を変更する際には、たとえば、第１の加速度情報と
第２の加速度情報との比較に基づいて基準電圧が変更さ
れ、あるいは、第１の加速度情報と第２の加速度情報と
の比較に基づいて、第１の速度情報を得る手段の積分定
数が変更される。このように変更された第１の速度情報
は、進行方向における速度情報として用いられる。その
ため、加速度センサによる誤差が抑制される。
【００１３】
【発明の効果】この発明によれば、加速度センサによる
誤差を抑制することができる速度演算装置が得られる。
【００１４】この発明の上述の目的、その他の目的、特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の実施の形態の一
例を示すブロック図である。図１に示す速度演算装置１
０は加速度センサ１２を含む。加速度センサ１２は、自
動車の進行方向における加速度を検出してその加速度に
対応したアナログ信号を出力するためのものであり、そ
の加速度を検出するために適当な位置たとえば自動車の
車体などに取り付けられる。この加速度センサ１２とし
ては、たとえば、振動ジャイロなどが用いられる。
【００１６】加速度センサ１２の出力端は、Ａ／Ｄコン
バータ１４の入力端に接続される。Ａ／Ｄコンバータ１
４は、加速度センサ１２から出力されるアナログ信号
を、デジタル信号に変換するためのものである。
【００１７】Ａ／Ｄコンバータ１４の出力端は、ＣＰＵ
１６に接続される。ＣＰＵ１６は、加速度センサ１２の
出力信号から速度を演算するとともに、加速度センサ１
２の出力信号をＧＰＳ信号に基づいて補正するためのも
のである。
【００１８】また、この速度演算装置１０はＧＰＳアン
テナ１８を含む。ＧＰＳアンテナ１８は、ＧＰＳ信号を
受信するために適当な位置たとえば自動車のボディーな
どに取り付けられる。ＧＰＳアンテナ１８は、ＧＰＳ信
号受信機２０の入力端に接続される。ＧＰＳアンテナ１
８およびＧＰＳ信号受信機２０は、ＧＰＳ信号を受信す
るためのものである。
【００１９】ＧＰＳ信号受信機２０の出力端は、デジタ
ル変換器２２の入力端に接続される。デジタル変換器２
２は、ＧＰＳ信号受信機２０から出力されるＧＰＳ信号
をデジタル信号に変換するためのものである。
【００２０】デジタル変換器２２の出力端は、シリアル
インターフェース２４を介して、ＣＰＵ１６に接続され
る。シリアルインターフェース２４は、デジタル変換器
２２から出力されるデジタル信号のシリアルデータを、
ＣＰＵ１６に取り込むためのパラレルデータに変換する
ためのものである。
【００２１】また、ＣＰＵ１６には、メモリ２６および
クロック２８が接続される。メモリ２６には、ＣＰＵ１
６を動作するための動作プログラムなどが書き込まれて
いる。また、クロック２８は、計時用のものである。
【００２２】さらに、ＣＰＵ１６には、出力インターフ
ェース３０を介して、出力端子３２が接続される。出力
インターフェース３０および出力端子３２は、自動車の
進行方向における速度に対応した信号を出力するための
ものである。
【００２３】次に、図２に示すフロー図などを参照し
て、この速度検出装置１０の動作の一例について説明す
る。
【００２４】まず、ステップＳ１では、加速度センサ１
２によって、自動車の進行方向における加速度が検出さ
れ、加速度センサ１２の出力端からアナログ信号である
出力信号Ｖｇが得られる。この場合、加速度センサ１２
の出力信号Ｖｇは、自動車の進行方向における加速度に
対応した必要成分を有するが、それ以外にドリフト成分
や重力加速度成分などの不要成分を有する場合がある。
【００２５】また、ステップＳ３では、加速度センサ１
２の出力信号Ｖｇを補正するための基準電圧Ｖｓが設定
される。この基準電圧Ｖｓは、初期的には加速度センサ
１２が加速度を受けていないときに出力する電圧（ほぼ
０Ｖ）に設定されるが、後述のステップＳ１７において
比較される加速度センサ１２の出力信号Ｖｇなどから演
算される加速度に対応した信号ＶａとＧＰＳ信号から演
算される加速度に対応した信号ＶＡとの差に追随して変
更される。
【００２６】そして、ステップＳ５では、加速度センサ
１２の出力信号Ｖｇから基準電圧Ｖｓが除去され、出力
信号Ｖｇを基準電圧Ｖｓで補正した信号Ｖｇ−Ｖｓが演
算される。
【００２７】それから、ステップＳ７では、信号Ｖｇ−
Ｖｓが時間で積分され、第１の速度情報として自動車の
進行方向における速度に対応した信号Ｖｖが演算され
る。この信号Ｖｖは、出力インターフェース３０を介し
て、出力端子３２から出力される。
【００２８】そして、ステップＳ９では、信号Ｖｖが時
間で微分され、第１の加速度情報として自動車の進行方
向における加速度に対応した信号Ｖａが演算される。
【００２９】一方、ステップＳ１１では、ＧＰＳアンテ
ナ１８およびＧＰＳ信号受信機２０でＧＰＳ信号が受信
される。
【００３０】そして、ステップＳ１３では、ＧＰＳ信号
を処理して、第２の速度情報として自動車の進行方向に
おける速度に対応した信号ＶＶが演算される。ＧＰＳ信
号から信号ＶＶを得るためには、ＧＰＳ信号の位置情報
を時間で微分するか、あるいは、ＧＰＳ信号に含まれる
速度情報を取り出すことによって行われる。
【００３１】それから、ステップＳ１５では、信号ＶＶ
が時間で微分され、第２の加速度情報として自動車の進
行方向における加速度に対応した信号ＶＡが演算され
る。
【００３２】そして、ステップＳ１７では、加速度セン
サ１２の出力信号Ｖｇなどから演算される加速度に対応
した信号ＶａとＧＰＳ信号から演算される加速度に対応
した信号ＶＡとが比較され、これらの差に追随して、上
述のステップＳ３における基準電圧Ｖｓが変更される。
【００３３】上述のように、この速度演算装置１０で
は、図２に示すフロー図に基づいて動作する場合には、
加速度センサ１２の出力信号Ｖｇなどから得られる第１
の加速度情報（信号Ｖａ）とＧＰＳ信号から得られる第
２の加速度情報（信号ＶＡ）との比較に基づいて、加速
度センサ１２の出力信号Ｖｇを補正するための基準電圧
Ｖｓが変更され、加速度センサの出力信号Ｖｇなどから
得られる第１の速度情報（信号Ｖｖ）が変更されるの
で、加速度センサ１２の温度ドリフトおよび温度感度特
性や坂道などの傾斜による重力加速度の影響を補正する
ことができ、加速度センサ１２による誤差を抑制するこ
とができる。
【００３４】次に、図３に示すフロー図などを参照し
て、この速度検出装置１０の動作の他の例について説明
する。
【００３５】図３に示すフロー図に示す動作では、図２
に示すフロー図に示す動作と比べて、特に、ステップＳ
３において、基準電圧Ｖｓが加速度センサ１２が加速度
を受けていないときに出力する電圧（ほぼ０Ｖ）に設定
され、新たなステップＳ６において、ステップＳ７にお
いて信号Ｖｇ−Ｖｓを時間で積分する際の積分定数が設
定され、さらに、ステップＳ１７において、ステップＳ
６における積分定数が速度センサ１２の出力信号Ｖｇな
どから演算される加速度に対応した信号ＶａとＧＰＳ信
号から演算される加速度に対応した信号ＶＡとの差に追
随して変更される。
【００３６】この速度演算装置１０では、図３に示すフ
ロー図に基づいて動作する場合には、加速度センサ１２
の出力信号Ｖｇなどから得られる第１の加速度情報（信
号Ｖａ）とＧＰＳ信号から得られる第２の加速度情報
（信号ＶＡ）との比較に基づいて、信号Ｖｇ−Ｖｓを時
間で積分する際の積分定数が変更され、加速度センサの
出力信号Ｖｇなどから得られる第１の速度情報（信号Ｖ
ｖ）が変更されるので、加速度センサ１２の温度ドリフ
トおよび温度感度特性や坂道などの傾斜による重力加速
度の影響を補正することができ、加速度センサ１２によ
る誤差を抑制することができる。
【００３７】なお、上述の発明の実施の形態では、加速
度センサ１２の出力信号およびＧＰＳ信号を処理するた
めにＣＰＵ１６およびメモリ２６などが用いられている
が、ＣＰＵ１６およびメモリ２６などの代わりにこれら
に相当する機能を有する多数の手段が用いられてもよ
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の一例を示すブロック図
である。
【図２】図１に示す速度演算装置の動作の一例を示すフ
ロー図である。
【図３】図１に示す速度演算装置の動作の他の例を示す
フロー図である。
【符号の説明】
１０ 速度演算装置 １２ 加速度センサ １４ Ａ／Ｄコンバータ １６ ＣＰＵ １８ ＧＰＳアンテナ ２０ ＧＰＳ信号受信機 ２２ デジタル変換器 ２４ シリアルインターフェース ２６ メモリ ２８ クロック ３０ 出力インターフェース ３２ 出力端子

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 進行方向における加速度を検出するため
    の加速度センサの出力信号から前記進行方向における速
    度を演算する速度演算装置において、 前記加速度センサの前記出力信号をＧＰＳ信号に基づい
    て補正するようにしたことを特徴とする、速度演算装
    置。
  2. 【請求項２】 進行方向における加速度を検出するため
    の加速度センサ、 前記加速度センサの出力信号を補正するための基準電圧
    を設定する手段、 前記加速度センサの前記出力信号を前記基準電圧で補正
    する手段、 前記基準電圧で補正した前記出力信号を時間で積分して
    第１の速度情報を得る手段、 前記第１の速度情報を時間で微分して第１の加速度情報
    を得る手段、 ＧＰＳ信号を受信するための手段、 前記ＧＰＳ信号から第２の速度情報を得る手段、 前記第２の速度情報を時間で微分して第２の加速度情報
    を得る手段、 前記第１の加速度情報と前記第２の加速度情報とを比較
    する手段、および前記第１の加速度情報と前記第２の加
    速度情報との比較に基づいて前記第１の速度情報を変更
    する手段を含む、速度演算装置。
  3. 【請求項３】 前記第１の速度情報を変更する手段は、
    前記第１の加速度情報と前記第２の加速度情報との比較
    に基づいて前記基準電圧を変更する手段を含む、請求項
    ２に記載の速度演算装置。
  4. 【請求項４】 前記第１の速度情報を変更する手段は、
    前記第１の加速度情報と前記第２の加速度情報との比較
    に基づいて、前記第１の速度情報を得る手段の積分定数
    を変更する手段を含む、請求項２に記載の速度演算装
    置。
  5. 【請求項５】 その入力端が前記加速度センサの出力端
    に接続され、前記加速度センサの前記出力信号をデジタ
    ル信号に変換するためのＡ／Ｄコンバータ、 前記ＧＰＳ信号をデジタル信号に変換するためのデジタ
    ル変換器、 その入力端が前記デジタル変換器の出力端に接続され、
    前記ＧＰＳ信号を変換した前記デジタル信号のシリアル
    データをパラレルデータに変換するためのシリアルイン
    ターフェース、 前記Ａ／Ｄコンバータの出力端および前記シリアルイン
    ターフェースの出力端が接続され、前記加速度センサの
    前記出力信号を変換した前記デジタル信号および前記Ｇ
    ＰＳ信号を変換した前記デジタル信号を処理するための
    ＣＰＵ、 前記ＣＰＵに接続され、前記ＣＰＵを動作するための動
    作プログラムが書き込まれたメモリ、および前記ＣＰＵ
    に接続される計時用のクロックを含む、請求項２ないし
    請求項４のいずれかに記載の速度演算装置。
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EP97118542A EP0838660B1 (en) 1996-10-25 1997-10-24 Velocity calculating apparatus
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