JPH1194573A - 移動体用位置姿勢測定装置 - Google Patents
移動体用位置姿勢測定装置Info
- Publication number
- JPH1194573A JPH1194573A JP25070197A JP25070197A JPH1194573A JP H1194573 A JPH1194573 A JP H1194573A JP 25070197 A JP25070197 A JP 25070197A JP 25070197 A JP25070197 A JP 25070197A JP H1194573 A JPH1194573 A JP H1194573A
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- JP
- Japan
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- azimuth
- azimuth angle
- positioning device
- traveling
- measuring device
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ジャイロの検出信号によって走行方位角が変
化したことを検出して、位置を検出する慣性測位装置に
おいて、時間の経過と共に方位角がずれてしまうことを
阻止し、方位角を精度よく維持する装置を提供する。 【解決手段】 地磁気センサによって基準方位を検出
し、その基準方位を基に走行方位を検出し、この走行方
位によってジャイロで検出した走行方位角を修正し、ジ
ャイロで検出した走行方位角が時間の経過と共にずれて
しまうことを阻止する構成とした。
化したことを検出して、位置を検出する慣性測位装置に
おいて、時間の経過と共に方位角がずれてしまうことを
阻止し、方位角を精度よく維持する装置を提供する。 【解決手段】 地磁気センサによって基準方位を検出
し、その基準方位を基に走行方位を検出し、この走行方
位によってジャイロで検出した走行方位角を修正し、ジ
ャイロで検出した走行方位角が時間の経過と共にずれて
しまうことを阻止する構成とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は例えばトラクタの
ような移動体の位置を測定し、自動運転させるような場
合に用いることができる移動体用位置姿勢測定装置に関
する。
ような移動体の位置を測定し、自動運転させるような場
合に用いることができる移動体用位置姿勢測定装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ＧＰＳ測位装置とは既によく知られてい
るように、複数の人工衛星が発信する各人工衛星の軌道
情報、時間情報等を受信し解読することにより、その受
信点の位置を計算により算出する測位システムである。
このＧＰＳ測位システムには１台の受信機が独立して位
置を算出する独立型と、衛星からの情報を受信して位置
を算出する機能に加えて基準局から発信される補正デー
タを受信し、算出した位置情報を補正する型式の差動型
とが存在する。
るように、複数の人工衛星が発信する各人工衛星の軌道
情報、時間情報等を受信し解読することにより、その受
信点の位置を計算により算出する測位システムである。
このＧＰＳ測位システムには１台の受信機が独立して位
置を算出する独立型と、衛星からの情報を受信して位置
を算出する機能に加えて基準局から発信される補正デー
タを受信し、算出した位置情報を補正する型式の差動型
とが存在する。
【０００３】何れの型式のＧＰＳ測位装置であっても、
衛星から送られて来る情報は所定の時間間隔で送られて
来るため、位置の算出結果は例えば１秒間隔で出力さ
れ、位置の算出時点間に空白時間が存在する。このた
め、例えば移動体を自動運転させるような制御を行なう
には情報の更新速度が不足し、安全な自動運転を約束で
きない不都合がある。
衛星から送られて来る情報は所定の時間間隔で送られて
来るため、位置の算出結果は例えば１秒間隔で出力さ
れ、位置の算出時点間に空白時間が存在する。このた
め、例えば移動体を自動運転させるような制御を行なう
には情報の更新速度が不足し、安全な自動運転を約束で
きない不都合がある。
【０００４】この不都合を解消するために、従来より、
ジャイロ、加速度センサ等の検出器を用いた慣性測位装
置とＧＰＳ測位装置とを組合せたハイブリッド型の移動
体用位置姿勢測定装置が考えられている。このハイブリ
ッド型の移動体用位置姿勢測定装置によればＧＰＳ測位
装置が出力する測位データの間を慣性測位装置が出力す
る測位データにより補間することができ、常時最新の位
置情報を得ることができることから、移動体の自動運転
等にも利用することができる利点が得られる。
ジャイロ、加速度センサ等の検出器を用いた慣性測位装
置とＧＰＳ測位装置とを組合せたハイブリッド型の移動
体用位置姿勢測定装置が考えられている。このハイブリ
ッド型の移動体用位置姿勢測定装置によればＧＰＳ測位
装置が出力する測位データの間を慣性測位装置が出力す
る測位データにより補間することができ、常時最新の位
置情報を得ることができることから、移動体の自動運転
等にも利用することができる利点が得られる。
【０００５】図３に従来のハイブリッド型の移動体用位
置姿勢測定装置の概略の構成を示す。図中１０はハイブ
リッド型位置姿勢測定装置の全体を指す。ハイブリッド
型位置姿勢測定装置１０は上述したＧＰＳ測位装置２０
と、慣性測位装置３０とによって構成される。ＧＰＳ測
位装置２０にはＧＰＳ受信装置２１が接続され、ＧＰＳ
受信装置２１で受信した４個の衛星の情報をＧＰＳ測位
装置２０に入力する。ＧＰＳ測位装置２０は４個の衛星
の情報を演算処理して慣性測位装置３０に例えば１秒間
隔に測位データを出力する。
置姿勢測定装置の概略の構成を示す。図中１０はハイブ
リッド型位置姿勢測定装置の全体を指す。ハイブリッド
型位置姿勢測定装置１０は上述したＧＰＳ測位装置２０
と、慣性測位装置３０とによって構成される。ＧＰＳ測
位装置２０にはＧＰＳ受信装置２１が接続され、ＧＰＳ
受信装置２１で受信した４個の衛星の情報をＧＰＳ測位
装置２０に入力する。ＧＰＳ測位装置２０は４個の衛星
の情報を演算処理して慣性測位装置３０に例えば１秒間
隔に測位データを出力する。
【０００６】慣性測位装置３０にはＸ，Ｙ，Ｚの３軸方
向の角速度を検出するジャイロ３１Ｘ，３１Ｙ，３１Ｚ
と、３軸方向の加速度を検出する加速度センサ３２Ｘ，
３２Ｙ，３２Ｚ等が接続され、ＧＰＳ測位装置２０が出
力する測位データ（座標位置）を元に、この測位データ
が指し示す座標位置から、例えばジャイロ３１Ｘ，３１
Ｙ，３１Ｚの検出信号により走行方位角の変化を検出
し、また加速度センサ３２Ｘ，３２Ｙ，３２Ｚの検出信
号により速度の変化を検出する等して、時々刻々の位置
を算出し位置出力端子３３に出力する。慣性測位装置３
０による補間はＧＰＳ測位装置２０の位置データの出力
周期の間を例えば１／１０の周期で補間する。
向の角速度を検出するジャイロ３１Ｘ，３１Ｙ，３１Ｚ
と、３軸方向の加速度を検出する加速度センサ３２Ｘ，
３２Ｙ，３２Ｚ等が接続され、ＧＰＳ測位装置２０が出
力する測位データ（座標位置）を元に、この測位データ
が指し示す座標位置から、例えばジャイロ３１Ｘ，３１
Ｙ，３１Ｚの検出信号により走行方位角の変化を検出
し、また加速度センサ３２Ｘ，３２Ｙ，３２Ｚの検出信
号により速度の変化を検出する等して、時々刻々の位置
を算出し位置出力端子３３に出力する。慣性測位装置３
０による補間はＧＰＳ測位装置２０の位置データの出力
周期の間を例えば１／１０の周期で補間する。
【０００７】慣性測位装置３０は位置出力端子３３の他
に姿勢出力端子３４、速度出力端子３５、方位角出力端
子３６が設けられ、各出力端子３４〜３６にそれぞれ姿
勢を表わすロール角、ピッチ角、走行速度、走行方向を
表わす走行方位角が出力される。
に姿勢出力端子３４、速度出力端子３５、方位角出力端
子３６が設けられ、各出力端子３４〜３６にそれぞれ姿
勢を表わすロール角、ピッチ角、走行速度、走行方向を
表わす走行方位角が出力される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の慣性測位装置３０は３個のジャイロ３１Ｘ，３１Ｙ，
３１Ｚと、３個の加速度センサ３２Ｘ，３２Ｙ，３２Ｚ
の検出信号により位置の補間値、ロール角、ピッチ角、
走行速度、走行方向を表わす方位角等を算出し出力して
いる。
の慣性測位装置３０は３個のジャイロ３１Ｘ，３１Ｙ，
３１Ｚと、３個の加速度センサ３２Ｘ，３２Ｙ，３２Ｚ
の検出信号により位置の補間値、ロール角、ピッチ角、
走行速度、走行方向を表わす方位角等を算出し出力して
いる。
【０００９】ＧＰＳ測位装置２０が位置データを慣性測
位装置３０に入力すると、慣性測位装置３０はジャイロ
３１Ｘ、３１Ｙ、３１Ｚにより測定する走行方位と、加
速度センサ３２Ｘ、３２Ｙ、３２Ｚにより測定する走行
速度の変化により時々刻々の位置を算出し、位置データ
を補間する。従ってＧＰＳ測位装置２０が出力する位置
データの間を補間する位置の算出精度はジャイロ及び加
速度センサの検出精度に影響され、高価なジャイロ及び
加速度センサを使用しなければならない。然も精度が低
い安価なジャイロを用いた慣性測位置によれば、検出す
る方位が序々にずれてしまう現象が発生し、このために
精度の低いジャイロを用いた慣性測位装置３０で補間す
る位置データは信頼性が低く、実用に耐えない不都合も
ある。
位装置３０に入力すると、慣性測位装置３０はジャイロ
３１Ｘ、３１Ｙ、３１Ｚにより測定する走行方位と、加
速度センサ３２Ｘ、３２Ｙ、３２Ｚにより測定する走行
速度の変化により時々刻々の位置を算出し、位置データ
を補間する。従ってＧＰＳ測位装置２０が出力する位置
データの間を補間する位置の算出精度はジャイロ及び加
速度センサの検出精度に影響され、高価なジャイロ及び
加速度センサを使用しなければならない。然も精度が低
い安価なジャイロを用いた慣性測位置によれば、検出す
る方位が序々にずれてしまう現象が発生し、このために
精度の低いジャイロを用いた慣性測位装置３０で補間す
る位置データは信頼性が低く、実用に耐えない不都合も
ある。
【００１０】このため、従来の移動体用位置姿勢測定装
置に用いる慣性測位装置３０は、検出精度の高い（方位
の維持精度が高い）ジャイロと加速度センサを装備した
高価な慣性測位装置を用いている。この発明の目的は安
価な慣性測位装置でも充分に精度の高い位置及び方位角
を検出することができる移動体用位置姿勢測定装置を提
供しようとするものである。
置に用いる慣性測位装置３０は、検出精度の高い（方位
の維持精度が高い）ジャイロと加速度センサを装備した
高価な慣性測位装置を用いている。この発明の目的は安
価な慣性測位装置でも充分に精度の高い位置及び方位角
を検出することができる移動体用位置姿勢測定装置を提
供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明ではＧＰＳ測位
装置と慣性測位装置とによって構成されるハイブリッド
型移動体用位置姿勢測定装置に地磁気センサを用いた方
位角検出装置を付設し、この方位角検出装置により、ジ
ャイロによって検出した走行方位角を修正し、ジャイロ
によって検出した方位角が時間の経過と共にずれてしま
うことを阻止する構成としたものである。
装置と慣性測位装置とによって構成されるハイブリッド
型移動体用位置姿勢測定装置に地磁気センサを用いた方
位角検出装置を付設し、この方位角検出装置により、ジ
ャイロによって検出した走行方位角を修正し、ジャイロ
によって検出した方位角が時間の経過と共にずれてしま
うことを阻止する構成としたものである。
【００１２】ここで地磁気検出センサで検出した走行方
位角は、方位の検出精度は高いものの応答性が悪く、移
動体の自動操舵のような制御には不向きである。これに
対し、ジャイロで構成される慣性測位装置３０で検出さ
れる走行方位角は応答性が良く、走行方位の変化を高速
で検出できる利点がある反面、ジャイロの性能によって
方位の維持性が悪く、時間の経過と共に方位が漸次ずれ
てしまう欠点を持つ。従って従来はこの方位角のずれが
少ない高価なジャイロを用いている。
位角は、方位の検出精度は高いものの応答性が悪く、移
動体の自動操舵のような制御には不向きである。これに
対し、ジャイロで構成される慣性測位装置３０で検出さ
れる走行方位角は応答性が良く、走行方位の変化を高速
で検出できる利点がある反面、ジャイロの性能によって
方位の維持性が悪く、時間の経過と共に方位が漸次ずれ
てしまう欠点を持つ。従って従来はこの方位角のずれが
少ない高価なジャイロを用いている。
【００１３】この発明では地磁気検出センサが検出した
走行方位角によって、ジャイロが検出した走行方位角を
補正し、慣性測位装置で検出する走行方位角が時間の経
過と共に、漸次ずれてしまうことを阻止し、これによっ
て走行方位角の検出精度を向上させることにより、慣性
測位装置が補間する位置データの信頼性を向上させ、安
価なジャイロで済ませることができるように構成したも
のである。
走行方位角によって、ジャイロが検出した走行方位角を
補正し、慣性測位装置で検出する走行方位角が時間の経
過と共に、漸次ずれてしまうことを阻止し、これによっ
て走行方位角の検出精度を向上させることにより、慣性
測位装置が補間する位置データの信頼性を向上させ、安
価なジャイロで済ませることができるように構成したも
のである。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１にこの発明による移動体用位
置姿勢測定装置の一実施例を示す。図中１０は図３と同
様に移動体用位置姿勢測定装置の全体を示す。移動体用
位置姿勢測定装置１０はＧＰＳ測位装置２０と慣性測位
装置３０とによって構成される。この発明では慣性測位
装置３０に付属して地磁気センサ４１Ｘ，４１Ｙ，４１
Ｚを具備した方位角検出装置４０を設ける。地磁気セン
サ４１Ｘ，４１Ｙ，４１Ｚは例えば図２に示すように移
動体５０の走行方向Ｘと地磁気センサ４１Ｘの検出軸を
一致させ、走行方向Ｘと直交するＹ方向に地磁気センサ
４１Ｙを装着し、これらＸ方向とＹ方向と直交するＺ軸
方向（垂直方向）に地磁気センサ４１Ｚ（図２には特に
図示しない）を配置し、これら３軸方向の地磁気センサ
４１Ｘ，４１Ｙ，４１Ｚで検出される地磁気の成分によ
り例えば基準方位として北方位を決定し、その北方位と
自己の進行方位Ｘとの偏差を算出し、走行方位角φm を
算出する。
置姿勢測定装置の一実施例を示す。図中１０は図３と同
様に移動体用位置姿勢測定装置の全体を示す。移動体用
位置姿勢測定装置１０はＧＰＳ測位装置２０と慣性測位
装置３０とによって構成される。この発明では慣性測位
装置３０に付属して地磁気センサ４１Ｘ，４１Ｙ，４１
Ｚを具備した方位角検出装置４０を設ける。地磁気セン
サ４１Ｘ，４１Ｙ，４１Ｚは例えば図２に示すように移
動体５０の走行方向Ｘと地磁気センサ４１Ｘの検出軸を
一致させ、走行方向Ｘと直交するＹ方向に地磁気センサ
４１Ｙを装着し、これらＸ方向とＹ方向と直交するＺ軸
方向（垂直方向）に地磁気センサ４１Ｚ（図２には特に
図示しない）を配置し、これら３軸方向の地磁気センサ
４１Ｘ，４１Ｙ，４１Ｚで検出される地磁気の成分によ
り例えば基準方位として北方位を決定し、その北方位と
自己の進行方位Ｘとの偏差を算出し、走行方位角φm を
算出する。
【００１５】慣性測位装置３０の内部ではジャイロ３１
Ｘ，３１Ｙ，３１Ｚの検出信号を演算器３７Ａに入力
し、演算器３７Ａで垂直軸周りの角速度ωを算出し、こ
の角速度ωを回路３７ｃに供給し、回路３７ｃで走行方
位角φを算出し、その走行方位角φを出力端子３６に出
力すると共に、走行方位角φを加算器３７Ｄに入力し、
この加算器３７Ｄで方位角検出装置４０で検出した走行
方位角φm との差を求める。加算回路３７Ｄからはジャ
イロ３１Ｘ，３１Ｙ，３１Ｚによって検出した走行方位
角φと、方位角検出装置４０で算出した走行方位角φm
との方位誤差値Δφを出力させ、この方位誤差値Δφを
回路３７Ｅで必要に応じてｋ倍に増幅し、加算回路３７
Ｂで角速度ωに加算し、走行方位角φを補正する構成と
したものである。
Ｘ，３１Ｙ，３１Ｚの検出信号を演算器３７Ａに入力
し、演算器３７Ａで垂直軸周りの角速度ωを算出し、こ
の角速度ωを回路３７ｃに供給し、回路３７ｃで走行方
位角φを算出し、その走行方位角φを出力端子３６に出
力すると共に、走行方位角φを加算器３７Ｄに入力し、
この加算器３７Ｄで方位角検出装置４０で検出した走行
方位角φm との差を求める。加算回路３７Ｄからはジャ
イロ３１Ｘ，３１Ｙ，３１Ｚによって検出した走行方位
角φと、方位角検出装置４０で算出した走行方位角φm
との方位誤差値Δφを出力させ、この方位誤差値Δφを
回路３７Ｅで必要に応じてｋ倍に増幅し、加算回路３７
Ｂで角速度ωに加算し、走行方位角φを補正する構成と
したものである。
【００１６】この補正によってジャイロ３１Ｘ，３１
Ｙ，３１Ｚで検出される走行方位角φが時間の経過と共
に順次ずれていくことを阻止することができ、正確な方
位を維持することができる。
Ｙ，３１Ｚで検出される走行方位角φが時間の経過と共
に順次ずれていくことを阻止することができ、正確な方
位を維持することができる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
地磁気センサ４１Ｘ，４１Ｙ，４１Ｚによって検出した
走行方位角φm によってジャイロ３１Ｘ，３１Ｙ，３１
Ｚで検出した走行方位角φを修正したから慣性測位装置
３０が持つ時間の経過と共に方位角がずれてしまう現象
を阻止することができる。従って慣性測位装置３０の全
体の測位精度を向上できる利点が得られる。
地磁気センサ４１Ｘ，４１Ｙ，４１Ｚによって検出した
走行方位角φm によってジャイロ３１Ｘ，３１Ｙ，３１
Ｚで検出した走行方位角φを修正したから慣性測位装置
３０が持つ時間の経過と共に方位角がずれてしまう現象
を阻止することができる。従って慣性測位装置３０の全
体の測位精度を向上できる利点が得られる。
【００１８】更に、地磁気センサによって方位角を検出
するため、ジャイロ３１Ｘ，３１Ｙ，３１Ｚは走行方位
角の変化分を検出するだけの精度を持てばよいから、高
価なジャイロ、つまり方位維持精度の高いジャイロを使
用しなくても済む。従って慣性測位装置３０を安価に作
ることができる利点も得られる。
するため、ジャイロ３１Ｘ，３１Ｙ，３１Ｚは走行方位
角の変化分を検出するだけの精度を持てばよいから、高
価なジャイロ、つまり方位維持精度の高いジャイロを使
用しなくても済む。従って慣性測位装置３０を安価に作
ることができる利点も得られる。
【図１】この発明の一実施例を説明するためのブロック
図。
図。
【図２】この発明に用いる地磁気センサの構造を説明す
るための平面図。
るための平面図。
【図３】従来の技術を説明するためのブロック図。
１０ 移動体用位置姿勢測定装置 ２０ ＧＰＳ測位装置 ３０ 慣性測位装置 ３１Ｘ，３１Ｙ，３１Ｚ ジャイロ ３２Ｘ，３２Ｙ，３２Ｚ 加速度センサ ４０ 方位角検出装置 ４１Ｘ，４１Ｙ，４１Ｚ 地磁気センサ
フロントページの続き (72)発明者 鈴木 正肚 埼玉県大宮市日進町１丁目40番地２ 生物 系特定産業技術研究推進機構内 (72)発明者 肥後 正 東京都渋谷区道玄坂１丁目21番２号 日本 航空電子工業株式会社内 (72)発明者 佐藤 靖裕 東京都渋谷区道玄坂１丁目21番２号 日本 航空電子工業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 Ａ．複数の人工衛星が発信する軌道情
報、時間情報等を受信解読し、その受信点の位置を算出
するＧＰＳ測位装置と、 Ｂ．複数のジャイロと、複数の加速度センサとを具備
し、これら複数のジャイロ及び複数の加速度センサの検
出値によって上記ＧＰＳ測位装置の測位出力点間の位置
を補間すると共に、自己の姿勢を測定する慣性測位装置
と、によって構成される移動体用位置姿勢測定装置にお
いて、 Ｃ．地磁気センサを設け、この地磁気センサによって基
準方位を検出し、この基準方位を基に上記慣性測位装置
で検出する方位角と位置を修正する構成としたことを特
徴とする移動体用位置姿勢測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25070197A JPH1194573A (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | 移動体用位置姿勢測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25070197A JPH1194573A (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | 移動体用位置姿勢測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1194573A true JPH1194573A (ja) | 1999-04-09 |
Family
ID=17211765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25070197A Pending JPH1194573A (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | 移動体用位置姿勢測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1194573A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1653194A2 (en) | 2004-11-01 | 2006-05-03 | TOKIMEC Inc. | Azimuth/attitude detecting sensor |
| JP2008070884A (ja) * | 2004-01-28 | 2008-03-27 | Softbank Mobile Corp | 移動体通信端末 |
| JP2009019992A (ja) * | 2007-07-12 | 2009-01-29 | Alpine Electronics Inc | 位置検出装置及び位置検出方法 |
| JP2009186376A (ja) * | 2008-02-07 | 2009-08-20 | Fujitsu Ltd | 移動方向算出装置および移動方向算出プログラム |
| JP2012193965A (ja) * | 2011-03-15 | 2012-10-11 | Mitsubishi Electric Corp | 位置標定装置、位置標定装置の位置標定方法および位置標定プログラム |
| JP2014190900A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Seiko Epson Corp | 位置算出方法及び位置算出装置 |
| JP2017106842A (ja) * | 2015-12-10 | 2017-06-15 | 三菱重工業株式会社 | 位置測定装置、位置測定方法及びプログラム |
-
1997
- 1997-09-16 JP JP25070197A patent/JPH1194573A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US8510044B2 (en) | 2007-07-12 | 2013-08-13 | Alpine Electronics, Inc. | Position sensing device and method |
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| JP2017106842A (ja) * | 2015-12-10 | 2017-06-15 | 三菱重工業株式会社 | 位置測定装置、位置測定方法及びプログラム |
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