JPH10206177A - 位置計測装置、角速度センサの出力補正方法及び記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】車両が移動している状態でも角速度センサで得
られる方位変化量の信号の誤差をその個体に対応して正
確に補正することで、自律航法により得られる位置情報
を正確なものとする。 【解決手段】ＧＰＳアンテナ1 及びＧＰＳブロック2
と、移動に伴う方位の変化を検知する角速度センサ及び
移動距離を検知する距離センサを有する自律航法ブロッ
ク7 と、ＧＰＳブロック2 で得られる移動方位の差分を
検出し、上記角速度センサの検知出力との対応関係によ
り上記角速度センサの検知出力の誤差成分を算出し、こ
の誤差成分から移動しない場合の上記角速度センサの検
知出力レベルを算出して、移動時の上記角速度センサの
検知出力を補正し、補正された角速度センサの検知出力
と上記距離センサで検知した移動距離とによって現在位
置を計測するＣＰＵ10とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用のナビゲ
ーション装置に適用される位置計測装置、この位置計測
装置で使用される角速度センサの出力補正方法、及びこ
の出力補正方法を実行させるプログラムを格納したＣＤ
−ＲＯＭ等の記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏ
ｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を利用した自動車
用のナビゲーション装置が広く普及している。この種の
ナビゲーション装置では、ＧＰＳアンテナで受信した複
数の人工衛星からの信号を基に現在位置の緯度情報と経
度情報とを計算し、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体から読出
した現在位置周辺の道路情報及び地名情報等からなる地
図データを展開してモニタディスプレイで表示するよう
にしている。

【０００３】しかし、自動車が高いビルの谷間やトンネ
ル内などの人工衛星から電波が届かない場所を走行して
いる間は現在位置の測位を行なうことができない。そこ
で、圧電振動ジャイロ等の角速度センサと車速センサと
を組合わせた自律航法ユニットを上記ＧＰＳと併用し、
上記電波が届かない場所を走行する間は、自車が走った
方向と距離とを計測して現在位置を推定するというハイ
ブリッド方式のものが、特に高い測位精度が求められる
高価格帯のナビゲーション装置では主流となっている。

【０００４】しかしながら、上記自律航法ユニットで得
られる位置情報はＧＰＳで得られるそれに比較して誤差
が大きく、その一因として、圧電振動ジャイロ等の角速
度センサで得られる方位変化量の信号に誤差が多く含ま
れていることが考えられる。

【０００５】一般に角速度センサは温度変動が大きく、
その変動は角速度に対する出力電圧の変化量、すなわち
感度の温度特性と、静止時（角速度＝０）の出力電圧変
動の形で現出する。

【０００６】通常、ハイブリッド方式のナビゲーション
装置では、上記角速度センサの出力信号の誤差をでき得
る限り小さくする手段として、上記後者の静止時の出力
電圧変動を補正するべく、搭載車両が停止状態にある時
点（車速センサの出力が０である時点）での上記角速度
センサの出力電圧を静止時出力電圧とみなして、これに
対する偏移から角速度を得るという、零点補正と呼称さ
れる補正方法を採っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た零点補正を行なって角速度センサの出力信号の誤差を
補正するようにしたハイブリッド方式のナビゲーション
装置では、搭載車両が長らく停止状態にない場合、例え
ば夜間走行時や高速道路走行時には上記零点補正を実行
することができないという不具合がある。

【０００８】また、上記車両が例えば駐車場のターンテ
ーブルに載置されて水平面で回転したような場合、車速
センサの出力が０であるにも拘らず、角速度センサは車
両の回転の変化量に対応した信号を出力することとなる
ので、このような状態で上記零点補正が実行されると、
次に零点補正が行なわれるまでの間の角速度センサの検
知出力は実用にならないほどの誤差を含んだものとな
る。

【０００９】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、車両が移動してい
る状態でも角速度センサで得られる方位変化量の信号の
誤差をその個体に対応して正確に補正することで、自律
航法により得られる位置情報を正確なものとすることが
可能な位置計測装置、この位置計測装置で使用される角
速度センサに対する出力補正方法、及びこの出力補正方
法を実行するプログラムを格納した記録媒体を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
複数の衛星から受信される信号に基づいて移動体の現在
位置及び移動方位を計測する第１の測位手段と、上記移
動体の移動に伴う方位の変化を検知する角速度センサ
と、上記移動体の移動距離を検知する距離センサと、上
記第１の測位手段により得られる移動方位の差分を検出
する検出手段と、この検出手段で得られる移動方位の差
分と上記角速度センサの検知出力との対応関係により上
記角速度センサの検知出力の誤差成分を算出する演算手
段と、この演算手段で得た結果に基づいて上記角速度セ
ンサの検知出力を補正する補正手段と、この補正手段に
より補正された上記角速度センサの検知出力と上記距離
センサで検知した移動距離とによって上記移動体の現在
位置を計測する第２の測位手段とを具備したことを特徴
とする。

【００１１】このような構成とすれば、移動体が移動し
ている状態でも角速度センサで得られる方位変化量の信
号の誤差を正確に補正することで、自律航法により得ら
れる位置情報を正確なものとすることができる。

【００１２】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、上記角速度センサの検知出力の時系列
での変化が一定の範囲を越えているか否かを判断する判
断手段をさらに具備し、上記演算手段は、この判断手段
が上記角速度センサの検知出力の経時変化が一定の範囲
を越えていると判断した場合に上記角速度センサの検知
出力レベルを算出することを特徴とする。

【００１３】このような構成とすれば、上記請求項１記
載の発明の作用に加えて、上記角速度センサの検知出力
の経時変化が一定の範囲を越えている場合、すなわち上
記角速度センサの検知出力のダイナミックレンジが大き
く、誤差を正確に補正することができると思われる場合
にのみ処理を実行するようにしたため、自律航法により
得られる位置情報をより正確で信頼性の高いものとする
ことができる。

【００１４】請求項３記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、上記演算手段は、算出した上記角速度
センサの検知出力の誤差成分の時系列の変化の度合いに
応じた演算式により上記角速度センサの検知出力レベル
を算出することを特徴とする このような構成とすれば、上記請求項１記載の発明の作
用に加えて、急激な温度変動により角速度センサの検知
出力の誤差成分が指数関数的な変化を生じる場合でもこ
れに対応して正確に補正し、自律航法により得られる位
置情報をより正確なものとすることができる。

【００１５】請求項４記載の発明は、移動体の移動に伴
う方位の変化を検知する角速度センサと、上記移動体の
移動距離を検知する距離センサと、上記角速度センサ近
傍の温度を検知する温度センサと、上記移動体の停止時
の上記角速度センサの検知出力をその時点での上記温度
センサで得られる温度に対応した検知出力であるものと
して記憶設定する記憶手段と、上記移動体の移動時に、
この記憶手段に記憶される内容と上記温度センサで検知
された温度とに基づいて上記角速度センサの検知出力を
補正する補正手段と、この補正手段により補正された上
記角速度センサの検知出力と上記距離センサで検知した
移動距離とによって上記移動体の現在位置を計測する測
位手段とを具備したことを特徴とする。

【００１６】このような構成とすれば、車両が移動して
いる状態でも角速度センサで得られる方位変化量の信号
の温度変動による誤差をその個々の個体に対応して正確
に補正することで、自律航法により得られる位置情報を
きわめて正確なものとすることができる。

【００１７】請求項５記載の発明は、複数の衛星から受
信される信号に基づいて移動体の現在位置及び移動方位
を計測する測位手段と共に移動体に設置され、その移動
に伴う方位の変化を検知する角速度センサの出力補正方
法であって、上記測位手段により得られる移動方位の差
分を検出する検出処理と、この検出処理で得られる移動
方位の差分と上記角速度センサの検知出力との対応関係
により上記角速度センサの検知出力の誤差成分を算出す
る演算処理と、この演算処理で得た結果に基づいて上記
角速度センサの検知出力を補正する補正処理とを有する
ことを特徴とする。

【００１８】このような方法とすれば、移動体が移動し
ている状態でも角速度センサで得られる方位変化量の信
号の誤差をより正確に補正させることができる。請求項
６記載の発明は、移動体に温度センサと共に設置され、
その移動に伴う方位の変化を検知する角速度センサの出
力補正方法であって、上記移動体の停止時の上記角速度
センサの検知出力をその時点での上記温度センサで得ら
れる温度に対応した検知出力であるものとして記憶設定
する記憶処理と、上記移動体の移動時に、上記記憶処理
で記憶される内容と上記温度センサで検知された温度と
に基づいて上記角速度センサの検知出力を補正する補正
処理とを有することを特徴とする。

【００１９】このような方法とすれば、車両が移動して
いる状態でも角速度センサで得られる方位変化量の信号
の温度変動による誤差をその個々の個体に対応して正確
に補正させることができる。

【００２０】請求項７記載の発明は、複数の衛星から受
信される信号に基づいて移動体の現在位置及び移動方位
を計測する第１の測位手段と、上記移動体の移動に伴う
方位の変化を検知する角速度センサとを備えた位置計測
装置に装着される記録媒体であって、上記第１の測位手
段により得られる移動方位の差分を検出する検出処理
と、この検出処理で得られる移動方位の差分と上記角速
度センサの検知出力との対応関係により上記角速度セン
サの検知出力の誤差成分を算出する演算処理と、この演
算処理で得た結果に基づいて上記角速度センサの検知出
力を補正する補正処理とを上記位置計測装置に実行させ
るためのプログラムを記録したことを特徴とする。

【００２１】このような記録内容とすれば、移動体が移
動している状態でも角速度センサで得られる方位変化量
の信号の誤差をより正確に補正させることができる。請
求項８記載の発明は、移動体に温度センサ及び距離セン
サと共に設置され、その移動に伴う方位の変化を検知す
る角速度センサを備えた位置計測装置に装着される記録
媒体であって、上記移動体の停止時の上記角速度センサ
の検知出力をその時点での上記温度センサで得られる温
度に対応した検知出力であるものとして記憶設定する記
憶処理と、上記移動体の移動時に、上記記憶処理で記憶
される内容と上記温度センサで検知された温度とに基づ
いて上記角速度センサの検知出力を補正する補正処理と
を上記位置計測装置に実行させるためのプログラムを記
録したことを特徴とする。

【００２２】このような記録内容とすれば、車両が移動
している状態でも角速度センサで得られる方位変化量の
信号の温度変動による誤差をその個々の個体に対応して
正確に補正させることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）以下本発明を自動車用のナビゲー
ション装置に適用した第１の実施の形態について図面を
参照して説明する。

【００２４】図１は本装置全体の回路構成を示すもの
で、受信機能として車体のルーフ上に設置されたＧＰＳ
アンテナ１と、このＧＰＳアンテナ１が受信した複数の
ＧＰＳ衛星からのＬ１帯（１．５７５４２ＧＨｚ）のＣ
／Ａコードデータを逆拡散ＬＳＩにより復調、解読して
現在位置の緯度、経度、高度、時刻、移動方位等を割出
すＧＰＳブロック２とを有している。

【００２５】ＧＰＳブロック２はグラフィックブロック
３に接続されており、このグラフィックブロック３に
は、他にも、後述するモードキーやカーソルキー等各種
入力キーを有するキーブロック４、複数段階の縮尺地図
毎に、道路データ、地名データ及び道路名データを含ん
だ別々の地図データと、このナビゲーション装置の動作
プログラムとを記録した記録媒体であるＣＤ−ＲＯＭが
装着されたＣＤブロック５、例えばカラーＬＣＤパネル
及びその駆動回路で構成される表示装置を有するモニタ
ブロック６、圧電振動ジャイロを使用した加速度センサ
を備えると共に、自動車の車速センサから得た車速パル
スから車速値を得て上記ＧＰＳブロック２からの信号が
途絶えた時に自律航法を行なうための自律航法ブロック
７がそれぞれ接続されている。

【００２６】上記ＣＤブロック５に装着されるＣＤ−Ｒ
ＯＭに記憶される地図データは、上述した如く複数段
階、例えば１０段階の縮尺毎に別々に設けられるもの
で、且つ縮尺率が小さくなる、すなわち一度に表示でき
る範囲が狭くなるにつれて、詳細な情報が追加されるこ
ととなる。

【００２７】グラフィックブロック３には、上記ＣＤブ
ロック５から読出してＳＲＡＭ８に格納された動作プロ
グラム及びＲＡＭ９に記憶された種々データに基づいて
装置全体を制御するＣＰＵ１０が設けられている。

【００２８】このＣＰＵ１０は、上記ＧＰＳブロック２
から現在地の緯度、経度のデータすなわち位置データが
送られてくると、ＣＰＵ周辺回路ゲートアレイ（Ｇ／
Ａ）１１を介して現在地周辺の地図データをＣＤブロッ
ク５から呼出すと共に、それらの情報をビデオＲＡＭ１
２が接続されたグラフィックコントローラ１３を介し、
映像信号として上記モニタブロック６に送るよう動作す
る。これにより、モニタブロック６の表示画面に道路地
図等が表示される。

【００２９】しかるに上記ビデオＲＡＭ１２には、基本
的にどの縮尺地図においてもスクロール操作に素早く対
応するために９画面分の地図データが展開記憶されるも
ので、上記キーブロック４で縮尺切換操作が行なわれた
場合には、新たな縮尺の地図データが再展開されて記憶
される。

【００３０】次いで図２により上記自律航法ブロック７
内の回路構成について説明する。同図に示すように自律
航法ブロック７は、角速度センサ２１、Ａ／Ｄ変換器２
２、フィルタ２３、及びコンパレータ２４から構成され
るもので、さらに角速度センサ２１は圧電振動ジャイロ
２１ａと積分器２１ｂからなる。

【００３１】圧電振動ジャイロ２１ａは、加えられた角
速度に対応した電圧値を出力するもので、その出力電圧
が積分器２１ｂで積分され、方位の変化量を表わすデー
タとしてＡ／Ｄ変換器２２に送出される。Ａ／Ｄ変換器
２２では、このデータを所定のサンプリング周波数、量
子化ビット数に基いてデジタル化した後に上記ＣＰＵ１
０へ出力する。

【００３２】一方、このナビゲーション装置を搭載する
自動車の車速センサから得た車速パルスが、フィルタ２
３を介してそのパルス数に応じた電圧信号としてコンパ
レータ２４に入力されるもので、コンパレータ２４は入
力電圧の値を予め設定されている複数の基準電圧値と比
較することで車速値を得て上記ＣＰＵ１０へ出力する。

【００３３】上記のような構成にあって、角速度センサ
２１から出力される方位変化量の温度変化に対する変動
を図３及び図４により示す。すなわち、上述した如く、
該変動は角速度に対する出力電圧の変化量、すなわち感
度の温度特性と、静止時（角速度＝０）の出力電圧変動
の形で現出するもので、図３が上記前者の感度の変動を
表わすものである。角速度センサ２１の感度は図中の傾
きで表わされるもので、計算式では 感度＝Δ出力電圧／Δ角速度［Ｖ／（ｄｅｇ／秒）］ となり、図示する如く、角速度に対応する出力電圧値の
変化の傾きの度合いが角速度が０［ｄｅｇ］、すなわち
静止出力電圧値を中心として変化するものである。

【００３４】また、図４は上記後者の静止出力電圧の変
動を示すもので、角速度に対応する出力電圧値の変化の
傾きは一定のまま、静止出力電圧値が上下に変化するも
のである。実際には上記図３及び図４に示した変動が複
合した状態で表れることとなる。

【００３５】ＣＰＵ１０では、ＣＤブロック５に装着さ
れたＣＤ−ＲＯＭから読出し、ＳＲＡＭ８に格納した動
作プログラムにしたがって、ＧＰＳブロック２から一定
時間、例えば５秒毎に現在位置のデータが入力されるタ
イミングで、同時に到来電波のドップラー効果によって
得られる方位データをＧＰＳブロック２から取込み、前
回に取込んだ同方位データとの差分を算出する。

【００３６】こうして得た差分データは、上記自律航法
ブロック７から入力される角速度センサ２１の上記一定
時間の方位変化量と同等で、且つ温度による変動等を受
けない正確なものであるので、一定時間毎のＧＰＳブロ
ック２からの方位の差分データと自律航法ブロック７か
らの方位変化量のデータとを対応させてＲＡＭ９に記憶
しておく。

【００３７】そして、ＲＡＭ９に記憶された該データの
組が所定数、例えば６０組（少なくとも２組は必要）と
なった時点で、仮想的にはＧＰＳブロック２からの方位
の差分データをｘ軸、自律航法ブロック７からの方位変
化量のデータをｙ軸とした平面上に記憶した各データ組
をプロットし、各プロットされた点から最小自乗法によ
って当て嵌めた直線を算出する。

【００３８】図５はこうして得られたｘ，ｙ平面上の直
線を例示するもので、この直線を式「ｙ＝ａｘ＋ｂ」で
表わした場合に、ａ−１（ａの理想値は１）が上記角速
度センサ２１の感度誤差、該直線のｙ軸との交点位置の
ｙ座標値であるｂが角速度センサ２１の静止出力電圧誤
差に対応する。

【００３９】したがって、このナビゲーション装置を搭
載した自動車が移動している状態で、ＧＰＳブロック２
からの信号に基づいて角速度センサ２１の零点補正（ｘ
＝ｙ−ｂを算出することにより補正）を実施することが
できる。そして、ＧＰＳブロック２からの信号が途絶え
た状態、例えば当該車両が高いビルの谷間やトンネル内
などの人工衛星から電波が届かない場所を走行している
状態では、自律航法ブロック７から得られる方位変化量
のデータを最新（直近）の零点補正値をもって補正した
上で、それまでの位置データにこの補正された方位変化
量と速度値による自律航法での計測値を順次加算するこ
とで現在位置を更新設定し、ナビゲーション動作を続行
させることができる。

【００４０】なお、図５では一定時間毎のＧＰＳブロッ
ク２からの方位の差分データと自律航法ブロック７から
の方位変化量のデータとにより零点補正を行なうものと
して説明したが、双方の角速度データ（１秒毎の方位変
化量）を算出してこれらを比較するようにしても、同様
に零点補正を行なうことができる。

【００４１】また、さらに上記図５中の式「ｙ＝ａｘ＋
ｂ」で表わされる直線の傾きａの値を利用して、「ｘ＝
（ｙ−ｂ）／ａ」を算出することによって角速度センサ
２１の感度の温度による変動を補正することもできる。

【００４２】また、上記実施の形態においては、零点補
正及び感度補正をＣＰＵ１０が「ｘ＝（ｙ−ｂ）／ａ」
を算出して方位量補正することにより行なうようにした
が、角速度センサ２１の出力電圧の誤差を算出してＣＰ
Ｕ１０が角速度センサ２１の出力電圧値に誤差電圧値を
加算して補正するようにしてもよいし、角速度センサ２
１の出力電圧そのものをハードウェアにより補正するよ
うにしてもよい。

【００４３】（第２の実施の形態）以下本発明を自動車
用のナビゲーション装置に適用した第２の実施の形態に
ついて図面を参照して説明する。

【００４４】なお、本装置全体の回路構成は上記図１
と、自律航法ブロック内の回路構成は上記図２と基本的
に同様であるので、同一部分には同一符号を付してその
説明は省略するものとする。

【００４５】本実施の形態では、角速度センサ２１の経
時的な温度変動の態様について認識し、これに対応した
零点補正を行なう場合の動作について例示する。図６は
上記角速度センサ２１の経時的な温度変動の態様につい
て示すもので、図６（ａ）は時間に対して緩やかに変化
する通常の零点誤差α（ｔ）を示すものである。この場
合、図中にＶＩで示すように特性の勾配が小さいため、
補正値を頻繁に更新する必要はない。

【００４６】これに対し、図６（ｂ）は例えば炎天下で
の駐車後にクーラーを使用した場合など、急激な温度変
化に応じた零点誤差の変動を示すもので、該変動の原因
が温度変化であることから、その時間変化のパターンが
予測される範囲にある場合、例えば図示する如く零点誤
差α（ｔ）が α（ｔ）≒β（１−ｅ ^t） …(1) で表わされる指数関数に相当するような場合には、零点
誤差α（ｔ）の短時間の変動予測が可能となるものであ
る。

【００４７】したがって、ＣＰＵ１０は上記のような角
速度センサ２１の経時的な温度変動の態様に応じた零点
補正の処理が必要となるもので、以下に示すような内容
の処理を実行する。すなわち、図７はＣＰＵ１０がＣＤ
ブロック５に装着されたＣＤ−ＲＯＭから読出し、ＳＲ
ＡＭ８に格納した動作プログラムにしたがって通常のナ
ビゲーション動作と平行して実施する自律航法ブロック
７の角速度センサ２１の零点補正に関する処理内容を示
すものである。

【００４８】その処理当初には、予め定められた一定時
間、例えば１秒が経過するのを待機し（ステップＡ０
１）、経過したと判断した時点でＧＰＳブロック２から
現在位置のデータが入力されるか否かによりＧＰＳブロ
ック２での受信動作ができているか否かを判断する（ス
テップＡ０２）。

【００４９】ＧＰＳブロック２での受信動作ができてい
ない場合には、なんらかの要因でＧＰＳ電波の到来が遮
断されているものとして再び上記ステップＡ０１に戻っ
て次のＧＰＳ受信タイミングとなるのを待機するが、Ｇ
ＰＳブロック２での受信動作ができていると判断した場
合には、次いでＧＰＳブロック２から位置データと共に
自車の移動方向に応じた方位データを取込み（ステップ
Ａ０３）、これをＲＡＭ９に記憶させた上で、前回に取
込んで同じくＲＡＭ９に記憶させてある同方位データと
の差分を計算し（ステップＡ０４）、ＲＡＭ９に記憶さ
せる。

【００５０】一方、ステップＡ03の方位データの取込み
と同じタイミングで自律航法ブロック７の角速度センサ
２１から上記一定時間の方位変化量のデータを取込み
（ステップＡ０５）、これをＲＡＭ９に記憶させた上
で、すでにＲＡＭ９に記憶されている過去一定期間、例
えば６０秒間分の同データの履歴、具体的には最大値と
最小値の差で算出される変化範囲を検査する（ステップ
Ａ０６）。

【００５１】この検査の結果、角速度センサ２１からの
方位変化量のデータの値が一定量以上変化しているか否
か判断するもので（ステップＡ０７）、一定量以上の変
化がないと判断した場合には、角速度センサ２１の出力
のダイナミックレンジが小さく、誤差を正確に補正する
ことができないものとしてこの処理を中断し、再び上記
ステップＡ０１からの処理に戻る。

【００５２】また、ステップＡ０７で角速度センサ２１
からの方位変化量のデータの値が一定量以上変化してい
ると判断すると、続いてＲＡＭ９に記憶されている過去
一定期間分のＧＰＳブロック２からの方位データの差
分、及び角速度センサ２１からの方位変化量のデータに
より上記図５で説明したような両データの誤差を算出す
るための演算を実行し（ステップＡ０８）、その誤差値
をＲＡＭ９に記憶させると共に、すでにＲＡＭ９に記憶
されている過去一定期間、例えば６０秒間分の同誤差値
と比較し、上記図６（ａ）で示したように変化が緩やか
でほぼ一定に推移しているものであるか否かを判断する
（ステップＡ０９）。

【００５３】ここで、誤差値の変化が緩やかでほぼ一定
に推移しているものであると判断した場合には、上記図
５で示したように定数である零点補正値「ｂ」を計算に
より得た上で（ステップＡ１０）、以後その零点補正値
を現在の方位に関する零点補正を実行し（ステップＡ１
３）、以上でこの一連の処理を終了して、再び上記ステ
ップＡ０１に戻って同様の処理を繰返す。

【００５４】また、上記ステップＡ０９で誤差値の変化
が緩やかではなく、ほぼ一定に推移していないと判断し
た場合には、次にその状態が上記図６（ｂ）で示したよ
うに指数関数に相当するようなものであるか否かを判断
する（ステップＡ１１）。

【００５５】ここで、その変化の状態が上記図６（ｂ）
で示したような指数関数に相当するものでもないと判断
した場合には、角速度センサ２１の誤差を推測し、正確
に補正していくことができないものとしてこの処理を中
断し、再び上記ステップＡ０１からの処理に戻るが、指
数関数に相当するものであるものであると判断した場合
には、上記式（１）で示した時間関数である零点補正式
を算出した上で（ステップＡ１２）、以後その零点補正
式をもって方位に関する零点補正を実行し（ステップＡ
１３）、以上でこの一連の処理を終了して、再び上記ス
テップＡ０１に戻って同様の処理を繰返す。

【００５６】このようにして、このナビゲーション装置
を搭載した自動車が移動している状態で、ＧＰＳブロッ
ク２からの信号に基づいて角速度センサ２１が急激な温
度変動を生じた場合であってもその零点補正を実施する
ことができる。そして、ＧＰＳブロック２からの信号が
途絶えた状態、例えば当該車両が高いビルの谷間やトン
ネル内などの人工衛星から電波が届かない場所を走行し
ている状態では、自律航法ブロック７から得られる方位
変化量のデータを最新の零点補正値をもって補正した上
で、それまでの位置データにこの補正された方位変化量
と速度値による自律航法での計測値を順次加算すること
で現在位置を更新設定し、ナビゲーション動作を続行さ
せることができる。

【００５７】（第３の実施の形態）以下本発明を自動車
用のナビゲーション装置に適用した第３の実施の形態に
ついて図面を参照して説明する。

【００５８】なお、本装置全体の回路構成については上
記図１と基本的に同様であるので、同一部分には同一符
号を付してその説明は省略するものとする。図８は自律
航法ブロック７内の回路構成について説明するもので、
やはり上記図２と同一部分には同一符号を付して、その
説明は省略するものとする。

【００５９】しかして、角速度センサ２１の設置環境下
での温度を検知するものとして温度センサ３１が角速度
センサ２１の近傍に配置される。この温度センサ３１で
検知された角速度センサ２１近傍の温度データと、角速
度センサ２１で得られた方位変化量のデータとのいずれ
か一方が、上記ＣＰＵ１０からの制御信号により切換設
定される切換スイッチ３２により選択的に上記Ａ／Ｄ変
換器２２に入力され、デジタル化されてからＣＰＵ１０
へ出力されることとなる。

【００６０】上記のような構成にあって、角速度センサ
２１の角速度０［ｄｅｇ／秒］時（静止時）の出力電圧
値、すなわち零点出力電圧は周囲温度の変動によって変
化するがその変化特性は角速度センサ２１に使用されて
いる圧電振動ジャイロ２１ａの個体によってそれぞれ全
く異なるものであり、一様な変化のパターンを有するも
のではない。

【００６１】図９は圧電振動ジャイロ２１ａとして用い
られる２つのサンプルＡ，Ｂの零点補正値の温度特性を
例示するもので、個体間のばらつきが大きく、その変化
のパターンが全く異なるために、このサンプルＡの圧電
振動ジャイロ２１ａを用いた角速度センサ２１とサンプ
ルＢの圧電振動ジャイロ２１ａを用いた同センサ２１で
同様の補正処理を行なった場合には、得られる方位変化
量に大きな誤差を生じ、結果として自律航法による現在
位置のデータが非常に信頼性の低いものとなってしまう
ことがわかる。

【００６２】したがって、個体間でのばらつきが大きい
圧電振動ジャイロ２１ａの温度特性を考慮した上で、そ
の圧電振動ジャイロ２１ａの個体に対応した零点補正を
行なうべくＣＰＵ１０は以下に示すような零点補正に関
する処理を実行する。

【００６３】すなわち、図１０はＣＰＵ１０がＣＤブロ
ック５に装着されたＣＤ−ＲＯＭから読出し、ＳＲＡＭ
８に格納した動作プログラムにしたがって通常のナビゲ
ーション動作と平行して実施する自律航法ブロック７の
角速度センサ２１の零点補正に関する処理内容を示すも
のである。

【００６４】その処理当初には、予め定められた一定時
間、例えば１秒が経過するのを待機し（ステップＢ０
１）、経過したと判断した時点で自律航法ブロック７の
切換スイッチ３２を切換設定して角速度センサ２１から
の方位変化量のデータと温度センサ３１からの温度デー
タをそれぞれＡ／Ｄ変換器２２によりデジタル化して取
込むと共に、コンパレータ２４からの車速データを取込
み（ステップＢ０２）、それぞれ時刻データと共にＲＡ
Ｍ９に記憶させる。

【００６５】ここで、取込んだ車速データの値が「０」
であるか否かにより現在このナビゲーション装置を搭載
した車両が停車しているか否かを判断し（ステップＢ０
３）、停車していると判断した場合には、さらにすでに
ＲＡＭ９に記憶されている過去一定期間、例えば６０秒
間分の温度変化量を積分して得られる値が一定値以下で
あるか否かを判断し（ステップＢ０４）、一定値以下で
あると判断した場合にのみ、角速度センサ２１の零点で
の出力電圧の温度特性表を作成するべく、角速度センサ
２１から取込んだ方位変化量（出力電圧）のデータをそ
の温度での零点としてＲＡＭ９にあらためて記憶させる
（ステップＢ０５）。

【００６６】その後、ＣＰＵ１０は現在このナビゲーシ
ョン装置を搭載した車両が停車しているため、この時点
で上記角速度センサ２１から得られた方位変化量のデー
タに基づく角速度が０［ｄｅｇ／秒］であるものとして
前回にその温度で得られた方位の更新計算を行ない、併
せてコンパレータ２４からの車速値のデータが「０」で
あることから進行距離も「０」であり、この車両が前回
と同一の位置及び方位にあるものとして自律航法に基づ
く現在位置の推定を行ない（ステップＢ０６）、以上で
この一連の処理を終了して、再び上記ステップＡ０１に
戻って同様の処理を繰返す。

【００６７】また、上記ステップＢ０３で車速データの
値が「０」ではなく、現在このナビゲーション装置を搭
載した車両が移動していると判断した場合には、上記ス
テップＢ０５での処理により作成された角速度センサ２
１の零点での出力電圧の温度特性表を参照して現在の温
度データに対応した零点での出力電圧値を計算により算
出し（ステップＢ０７）、算出した零点出力電圧値によ
り零点補正を実行して正確な方位角変化量のデータを
得、この方位角変化量のデータと上記ステップＢ０２で
取込んだ車速値のデータとにより自律航法に基づいた現
在位置の推定を行ない（ステップＢ０８）、以上でこの
一連の処理を終了して、再び上記ステップＡ０１に戻っ
て同様の処理を繰返す。

【００６８】通常、温度センサ３１の熱時定数は角速度
センサ２１のそれに比して非常に小さいため、温度セン
サ３１の応答時間を無視して角速度センサ２１の温度に
よる過渡応答を求めることが可能となる。そして、求め
た角速度センサ２１の温度と零点との温度特性から、車
両が走行中であっても零点補正を行なうことが可能とな
るものである。

【００６９】このようにして、このナビゲーション装置
を搭載した自動車が停止している状態でばらつきを有す
る圧電振動ジャイロ２１ａの個体に対応した角速度セン
サ２１の零点での出力電圧の温度特性表を作成し、走行
時に、作成した角速度センサ２１の零点での出力電圧の
温度特性表に基づいたその時点の温度での零点出力電圧
値による零点補正を実行して、角速度センサ２１から得
られる方位変化量のデータを正確に補正することができ
る。したがって、ＧＰＳブロック２からの信号が途絶え
た状態、例えば当該車両が高いビルの谷間やトンネル内
などの人工衛星から電波が届かない場所を走行している
状態では、自律航法ブロック７から得られる方位変化量
のデータを正確な零点出力電圧値をもって補正して、そ
れまでの位置データにこの補正された方位変化量と速度
値による自律航法での計測値を順次加算することで現在
位置を更新設定し、ナビゲーション動作を続行させるこ
とができる。

【００７０】なお、上記第１乃至第３の実施の形態にお
いて記載した手法は、ナビゲーション装置に実行させる
ためのプログラムとしてＣＤブロック５に装着されたＣ
Ｄ−ＲＯＭに記憶されているものとして説明したが、記
憶媒体としてはこれに限定するものではなく、他の記憶
媒体、例えば磁気ディスク（フロッピーディスク、ハー
ドディスク等）、光ディスク（ＤＶＤ、データＭＤ
等）、半導体メモリなどに書込んで各種装置に適用した
り、通信媒体により伝送して各種装置に適用することも
可能であり、また自動車搭載用のナビゲーション装置の
みならず、これらの各種装置を装着することによりパー
ソナルコンピュータ等のデータ処理装置に適用すること
も可能であるものとする。その他、本発明はその要旨を
逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能で
ある。

【００７１】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、移動体が
移動している状態でも角速度センサで得られる方位変化
量の信号の誤差を正確に補正することで、自律航法によ
り得られる位置情報を正確なものとすることができる。

【００７２】請求項２記載の発明によれば、上記請求項
１記載の発明の効果に加えて、上記角速度センサの検知
出力の経時変化が一定の範囲を越えている場合、すなわ
ち上記角速度センサの検知出力のダイナミックレンジが
大きく、誤差を正確に補正することができると思われる
場合にのみ処理を実行するようにしたため、自律航法に
より得られる位置情報をより正確で信頼性の高いものと
することができる。

【００７３】請求項３記載の発明によれば、上記請求項
１記載の発明の効果に加えて、急激な温度変動により角
速度センサの検知出力の誤差成分が指数関数的な変化を
生じる場合でもこれに対応して正確に補正し、自律航法
により得られる位置情報をより正確なものとすることが
できる。

【００７４】請求項４記載の発明によれば、車両が移動
している状態でも角速度センサで得られる方位変化量の
信号の温度変動による誤差をその個々の個体に対応して
正確に補正することで、自律航法により得られる位置情
報をきわめて正確なものとすることができる。

【００７５】請求項５記載の発明によれば、移動体が移
動している状態でも角速度センサで得られる方位変化量
の信号の誤差をより正確に補正させることができる。請
求項６記載の発明によれば、車両が移動している状態で
も角速度センサで得られる方位変化量の信号の温度変動
による誤差をその個々の個体に対応して正確に補正させ
ることができる。

【００７６】請求項７記載の発明によれば、移動体が移
動している状態でも角速度センサで得られる方位変化量
の信号の誤差をより正確に補正させることができる。請
求項８記載の発明によれば、車両が移動している状態で
も角速度センサで得られる方位変化量の信号の温度変動
による誤差をその個々の個体に対応して正確に補正させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るナビゲーショ
ン装置の回路構成を示すブロック図。

【図２】図１の自律航法ブロック内の回路構成を示すブ
ロック図。

【図３】同実施の形態に係る角速度センサの角速度に対
応した出力電圧特性を示す図。

【図４】同実施の形態に係る角速度センサの角速度に対
応した出力電圧特性を示す図。

【図５】同実施の形態に係るＧＰＳ方位の差分と角速度
センサの方位変化量との関係を示す図。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係る角速度センサ
の時間に対する零点誤差の関係を示す図。

【図７】同実施の形態に係る動作処理内容を示すフロー
チャート。

【図８】本発明の第３の実施の形態に係る自律航法ブロ
ック内の回路構成を示すブロック図。

【図９】同実施の形態に係る圧電振動ジャイロの個体に
よって異なる零点補正値の温度変動特性を例示する図。

【図１０】同実施の形態に係る動作処理内容を示すフロ
ーチャート。

【符号の説明】

１…ＧＰＳアンテナ ２…ＧＰＳブロック ３…グラフィックブロック ４…キーブロック ５…ＣＤブロック ６…モニタブロック ７…自律航法ブロック ８…ＳＲＡＭ ９…ＲＡＭ １０…ＣＰＵ １１…ＣＰＵ周辺回路ゲートアレイ（Ｇ／Ａ） １２…ビデオＲＡＭ １３…グラフィックコントローラ ２１…角速度センサ ２１ａ…圧電振動ジャイロ ２１ｂ…積分器 ２２…Ａ／Ｄ変換器 ２３…フィルタ ２４…コンパレータ ３１…温度センサ ３２…切換スイッチ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の衛星から受信される信号に基づい
   て移動体の現在位置及び移動方位を計測する第１の測位
   手段と、 上記移動体の移動に伴う方位の変化を検知する角速度セ
   ンサと、 上記移動体の移動距離を検知する距離センサと、 上記第１の測位手段により得られる移動方位の差分を検
   出する検出手段と、 この検出手段で得られる移動方位の差分と上記角速度セ
   ンサの検知出力との対応関係により上記角速度センサの
   検知出力の誤差成分を算出する演算手段と、 この演算手段で得た結果に基づいて上記角速度センサの
   検知出力を補正する補正手段と、 この補正手段により補正された上記角速度センサの検知
   出力と上記距離センサで検知した移動距離とによって上
   記移動体の現在位置を計測する第２の測位手段とを具備
   したことを特徴とする位置計測装置。
2. 【請求項２】 上記角速度センサの検知出力の時系列で
   の変化が一定の範囲を越えているか否かを判断する判断
   手段をさらに具備し、 上記演算手段は、この判断手段が上記角速度センサの検
   知出力の経時変化が一定の範囲を越えていると判断した
   場合に上記角速度センサの検知出力レベルを算出するこ
   とを特徴とする請求項１記載の位置計測装置。
3. 【請求項３】 上記演算手段は、算出した上記角速度セ
   ンサの検知出力の誤差成分の時系列の変化の度合いに応
   じた演算式により上記角速度センサの検知出力レベルを
   算出することを特徴とする請求項１記載の位置計測装
   置。
4. 【請求項４】 移動体の移動に伴う方位の変化を検知す
   る角速度センサと、 上記移動体の移動距離を検知する距離センサと、 上記角速度センサ近傍の温度を検知する温度センサと、 上記移動体の停止時の上記角速度センサの検知出力をそ
   の時点での上記温度センサで得られる温度に対応した検
   知出力であるものとして記憶設定する記憶手段と、 上記移動体の移動時に、この記憶手段に記憶される内容
   と上記温度センサで検知された温度とに基づいて上記角
   速度センサの検知出力を補正する補正手段と、 この補正手段により補正された上記角速度センサの検知
   出力と上記距離センサで検知した移動距離とによって上
   記移動体の現在位置を計測する測位手段とを具備したこ
   とを特徴とする位置計測装置。
5. 【請求項５】 複数の衛星から受信される信号に基づい
   て移動体の現在位置及び移動方位を計測する測位手段と
   共に移動体に設置され、その移動に伴う方位の変化を検
   知する角速度センサの出力補正方法であって、 上記測位手段により得られる移動方位の差分を検出する
   検出処理と、 この検出処理で得られる移動方位の差分と上記角速度セ
   ンサの検知出力との対応関係により上記角速度センサの
   検知出力の誤差成分を算出する演算処理と、 この演算処理で得た結果に基づいて上記角速度センサの
   検知出力を補正する補正処理とを有することを特徴とす
   る角速度センサの出力補正方法。
6. 【請求項６】 移動体に温度センサと共に設置され、そ
   の移動に伴う方位の変化を検知する角速度センサの出力
   補正方法であって、 上記移動体の停止時の上記角速度センサの検知出力をそ
   の時点での上記温度センサで得られる温度に対応した検
   知出力であるものとして記憶設定する記憶処理と、 上記移動体の移動時に、上記記憶処理で記憶される内容
   と上記温度センサで検知された温度とに基づいて上記角
   速度センサの検知出力を補正する補正処理とを有するこ
   とを特徴とする角速度センサの出力補正方法。
7. 【請求項７】 複数の衛星から受信される信号に基づい
   て移動体の現在位置及び移動方位を計測する第１の測位
   手段と、上記移動体の移動に伴う方位の変化を検知する
   角速度センサとを備えた位置計測装置に装着される記録
   媒体であって、 上記第１の測位手段により得られる移動方位の差分を検
   出する検出処理と、 この検出処理で得られる移動方位の差分と上記角速度セ
   ンサの検知出力との対応関係により上記角速度センサの
   検知出力の誤差成分を算出する演算処理と、 この演算処理で得た結果に基づいて上記角速度センサの
   検知出力を補正する補正処理とを上記位置計測装置に実
   行させるためのプログラムを記録したことを特徴とする
   記録媒体。
8. 【請求項８】 移動体に温度センサ及び距離センサと共
   に設置され、その移動に伴う方位の変化を検知する角速
   度センサを備えた位置計測装置に装着される記録媒体で
   あって、 上記移動体の停止時の上記角速度センサの検知出力をそ
   の時点での上記温度センサで得られる温度に対応した検
   知出力であるものとして記憶設定する記憶処理と、 上記移動体の移動時に、上記記憶処理で記憶される内容
   と上記温度センサで検知された温度とに基づいて上記角
   速度センサの検知出力を補正する補正処理とを上記位置
   計測装置に実行させるためのプログラムを記録したこと
   を特徴とする記録媒体。