KR20190116500A - 차재기, 연산 장치 및 프로그램 - Google Patents

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미츠비시 쥬고 기카이 시스템 가부시키가이샤
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Abstract

이 차재기(100)는, 보디(BD) 및 보디(BD)에 조타축(SHT)을 통하여 지지된 조타부(HDL)를 갖는 차량(BK)에 탑재되는 차재기(100)로서, 조타부(HDL)에 장착되는 유저 인터페이스, 카메라, 또는 안테나와, 보디(BD)에 장착되어, 제1 각속도 또는 제1 가속도를, 제1 검출값으로서 검출하는 제1 센서부(20)와, 제1 검출값에 근거하는 연산을 행함과 함께, 유저 인터페이스, 카메라, 또는 안테나와 접속된 연산 장치를 구비한다.

Description

차재기, 연산 장치 및 프로그램
본 발명은, 차재기, 연산 장치 및 프로그램에 관한 것이다.
현재, GNSS(Global Navigation Satellite System)를 이용함과 함께, 탑재된 가속도 센서나 각속도 센서 등의 각종 센서의 정보를 이용하여, 차량의 측위를 행하는 차량 내비게이션 시스템과 같은 차재기가 알려져 있다.
이에 관련된 기술로서, 특허문헌 1에는, 차량 내비게이션 시스템의 디스플레이가, 자동 이륜차의 핸들과 함께 회전하도록 장착되는 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 평9-95276호
그러나, 차재기의 가속도 센서나 각속도 센서가, 차량의 조타부에 장착되어 있으면, 검출해야 할 차량의 보디의 움직임의 정보뿐만 아니라, 조타부의 움직임이 섞인 정보가 검출되는 경우가 있다.
따라서, 본 발명은, 차량의 조타부에 탑재되어도, 검출되는 가속도 또는 각속도가 차량의 조타부의 움직임의 영향을 받기 어려운 차재기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
제1 양태의 차재기(100, 100')는, 보디(BD) 및 상기 보디에 조타축(SHT)을 통하여 지지된 조타부(HDL)를 갖는 차량(BK)에 탑재되고, 상기 조타부에 장착되는 유저 인터페이스(16), 카메라(17), 또는 안테나(13)와, 상기 보디에 장착되어, 제1 각속도 또는 제1 가속도를, 제1 검출값으로서 검출하는 제1 센서부(20)와, 상기 제1 검출값에 근거하는 연산을 행함과 함께, 상기 유저 인터페이스, 상기 카메라, 또는 상기 안테나와 접속된 연산 장치(12, 12')를 구비한다.
본 양태에 의하면, 차재기는, 차량의 보디에 장착된 센서부에 의하여 각속도 또는 가속도를 검출한다. 이로 인하여, 유저 인터페이스, 카메라, 또는 안테나가 차량의 조타부에 탑재되어도, 차재기는, 차량의 보디의 움직임에 관련지어 제1 각속도 또는 제1 가속도를 검출할 수 있다.
따라서, 차재기는, 차량의 조타부에 탑재되어도, 검출되는 가속도 또는 각속도가 차량의 조타부의 움직임의 영향을 받기 어렵다.
제2 양태의 차재기는, 상기 조타부에 장착되어, 제2 각속도 또는 제2 가속도를 제2 검출값으로서 검출하는 제2 센서부(21)를 구비하고, 상기 제1 검출값 및 상기 제2 검출값에 근거하여 상기 보디에 대한 상기 조타부의 타각을 연산하는 타각 연산부(15c')를 더 구비하는 제1 양태의 차재기이다.
본 양태에 의하면, 차재기는, 타각을 검출할 수 있다. 이로 인하여, 차재기는, 취득한 정보에 타각 정보를 더할 수 있다. 또한, 타각과 차량의 보디의 각속도 또는 가속도와의 관계를 이용한 운전 분석을 행할 수 있다.
제3 양태의 차재기는, 상기 타각으로서, 상기 제1 검출값으로부터 얻어진 상기 보디의 제1 회전각에 대한 상기 제2 검출값으로부터 얻어진 상기 조타부의 제2 회전각의 차를 연산하는 제2 양태의 차재기이다.
본 양태에 의하면, 차재기는, 보디의 회전각에 대한 핸들의 회전각의 차를 연산한다. 이로 인하여, 차재기는, 회전각의 차의 연산 처리를 행하는 것만으로 타각의 검출이 가능해진다.
제4 양태의 차재기는, 상기 차량이 이륜차인 제1 양태 내지 제3 양태의 차재기이다.
본 양태에 의하면, 차재기는, 이륜차의 보디에 장착된 센서부에 의하여 각속도 또는 가속도를 검출한다. 이로 인하여, 유저 인터페이스, 카메라, 또는 안테나가 이륜차의 조타부에 탑재되어도, 차재기는, 이륜차의 보디의 움직임에 관련지어 제1 각속도 또는 제1 가속도를 검출할 수 있다.
제5 양태의 연산 장치는, 보디 및 상기 보디에 조타축을 통하여 지지된 조타부를 갖는 차량에 탑재되며, 상기 조타부에 장착되는 유저 인터페이스, 카메라, 또는 안테나와, 상기 보디에 장착되어, 제1 각속도 또는 제1 가속도를, 제1 검출값으로서 검출하는 제1 센서부와, 상기 조타부에 장착되어, 제2 각속도 또는 제2 가속도를, 제2 검출값으로서 검출하는 제2 센서부를 구비하는 차재기의 연산 장치로서, 상기 제1 검출값을 취득하고, 상기 제1 검출값에 근거하여 제1 회전각을 취득하는 제1 회전각 취득부(15a')와, 상기 제2 검출값을 취득하며, 상기 제2 검출값에 근거하여 제2 회전각을 취득하는 제2 회전각 취득부(15b')와, 상기 제1 회전각 및 상기 제2 회전각에 근거하여 상기 보디에 대한 상기 조타부의 타각을 연산하고, 출력하는 타각 연산부를 구비한다.
제6 양태의 프로그램은, 보디 및 상기 보디에 조타축을 통하여 지지된 조타부를 갖는 차량에 탑재되며, 상기 조타부에 장착되는 유저 인터페이스, 카메라, 또는 안테나와, 상기 보디에 장착되어, 제1 각속도 또는 제1 가속도를, 제1 검출값으로서 검출하는 제1 센서부와, 상기 조타부에 장착되어, 제2 각속도 또는 제2 가속도를, 제2 검출값으로서 검출하는 제2 센서부를 구비하는 차재기의 컴퓨터를, 상기 제1 검출값을 취득하고, 상기 제1 검출값에 근거하여 제1 회전각을 취득하는 제1 회전각 취득부, 상기 제2 검출값을 취득하며, 상기 제2 검출값에 근거하여 제2 회전각을 취득하는 제2 회전각 취득부, 및 상기 제1 회전각 및 상기 제2 회전각에 근거하여 상기 보디에 대한 상기 조타부의 타각을 연산하고, 출력하는 타각 연산부로서 기능시킨다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 차재기는, 차량의 조타부에 탑재되어도, 검출되는 가속도 또는 각속도가 차량의 조타부의 움직임의 영향을 받기 어렵다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 차재기의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 관한 차재기의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 차재기에 의하여 검출되는 각속도를 설명하는 도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태에 관한 차재기에 의하여 검출되는 각속도의 크기를 설명하는 도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시형태에 관한 차재기의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 관한 차재기의 블록도이다.
이하, 본 발명에 관한 각종 실시형태에 대하여, 도면을 이용하여 설명한다.
<제1 실시형태>
본 발명에 관한 차재기의 제1 실시형태에 대하여, 도 1∼도 4를 참조하여 설명한다.
(전체 구성)
차재기(100)의 전체 구성에 대하여 설명한다.
본 실시형태에 있어서, 차재기(100)는, 차량 내비게이션 시스템이며, 도 1에 나타내는 바와 같이, 이륜차(BK)에 탑재된다.
이륜차(BK)는, 보디(BD)와, 핸들(HDL)(조타부)과, 핸들축(SHT)(조타축)을 구비한다. 핸들(HDL)은, 보디(BD)에 핸들축(SHT)을 통하여 지지된다.
차재기(100)는, 이륜차(BK)의 핸들(HDL)에 마련하는 부분과, 보디(BD)에 마련하는 부분으로, 적어도 2개로 분리하여 장착된다.
또, 본 실시형태에서는, 차재기(100)는, GNSS(Global Navigation Satellite System)를 이용함과 함께, 후술하는 각종 센서의 측정 정보에 의한 자율 항법을 병용하여, 이륜차(BK)의 측위를 행한다. 따라서, 차재기(100)는, GNSS 위성으로부터의 전파의 수신 여부에 관계없이, 이륜차(BK)의 측위를 행하여, 이륜차(BK)의 현재 위치를 순차 취득하고, 운전 지원, 운전 분석 등을 행한다.
차재기(100)는, 본체부(10)와, 제1 센서부(20)를 구비한다.
본 실시형태에서는, 본체부(10)가 이륜차(BK)의 핸들(HDL)에 장착되고, 제1 센서부(20)가 이륜차(BK)의 보디(BD)에 장착된다.
본체부(10)와, 제1 센서부(20)는, 각 정보의 송수신을 위하여, 유선 또는 무선의 통신 회선에 의하여 접속되어 있다.
여기에서 직교계에 대하여 설명한다.
본 실시형태에서는, 노면 직교계(Qw), 보디 직교계(Qb) 및 핸들 직교계(Qh)의 3개의 직교계가 정의된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 노면 직교계(Qw)는, XY평면을 노면(GS)으로 하는 X축, Y축, 및 Z축으로 이루어지는 직교계이다. 이륜차(BK)가, 도 1과 같이, 노면(GS)에 대하여 기울어지지 않고 연직 방향으로 직립하며, X축 정방향을 향하여 주행하고 있는 경우, 이륜차(BK)를 앞에서 보아 좌방향이 Y축 정방향이고, 상방향이 Z축 정방향이다.
보디 직교계(Qb)는, 노면(GS)에 대한 이륜차(BK)의 보디(BD)의 회전에 맞추어 노면 직교계(Qw)를 회전시킨 직교계이다. 보디 직교계(Qb)는, Xb축, Yb축, Zb축으로 이루어진다. Xb축은 X축에 관련되고, Yb축은 Y축에 관련되며, Zb축은 Z축에 관련되어 있다.
핸들 직교계(Qh)는, 노면(GS)에 대한 이륜차(BK)의 핸들(HDL)의 회전에 맞추어 노면 직교계(Qw)를 회전시킨 직교계이다. 핸들 직교계(Qh)는, Xh축, Yh축, Zh축으로 이루어진다. Xh축은 X축에 관련되고, Yh축은 Y축에 관련되며, Zh축은 Z축에 관련되어 있다.
(제1 센서부)
제1 센서부(20)의 상세에 대하여 설명한다.
제1 센서부(20)는, 후술하는 제1 각속도를, 제1 검출값으로서 검출한다.
본 실시형태에서는, 제1 센서부(20)는, 자이로 센서를 갖고, 3축의 각속도를 측정한다.
또, 본 실시형태에서는, 제1 센서부(20)는, 이륜차(BK)의 보디(BD)에 고정되어 있다. 이로 인하여, 제1 센서부(20)는, 보디 직교계(Qb)의 Xb축, Yb축 및 Zb축의 각 축을 따른 3축의 각속도를 측정한다.
제1 센서부(20)는, 측정된 제1 각속도를, 제1 검출값으로서 검출하고, 제1 검출값을 후술하는 측위 칩(12)에 출력한다.
(본체부)
본체부(10)의 상세에 대하여 설명한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 본체부(10)는, CPU(11)와, 측위 칩(12)(연산 장치)과, GNSS 안테나(13)와, 유저 인터페이스(16)와, 카메라(17)와, 가속도 센서(18)와, 지자기(地磁氣) 센서(19)를 구비한다.
본 실시형태에서는, 본체부(10)는, 이륜차(BK)의 핸들(HDL)에 고정되어 있다.
CPU(11)는, 후술하는 프로그램을 실행함으로써, 측위된 이륜차(BK)의 위치 정보를 취득하고, 운전 지원, 운전 분석 등을 위한 각종 애플리케이션을 실행한다.
측위 칩(12)은, 제1 검출값을 취득하고, 제1 검출값에 대하여 연산을 행한다. 측위 칩(12)은, GNSS 안테나(13), 유저 인터페이스(16), 및 카메라(17)와 각각 접속되어 있다.
측위 칩(12)은, GNSS 안테나(13)로부터 취득한 전파 및 각종 측정 정보에 근거하여 이륜차(BK)의 현위치를 취득한다.
GNSS 안테나(13)는, 복수의 GNSS 위성으로부터의 전파를 취득하여, 측위 칩(12)에 출력한다.
유저 인터페이스(16)는, 조작자로부터의 정보 입력이나 조작자로의 정보 출력을 행한다. 본 실시형태에서는, 유저 인터페이스(16)로서, 터치 패널, 스위치, 버튼, 디스플레이, 스피커 등을 구비한다.
카메라(17)는, 이륜차(BK)에서 본 화상을 촬영한다.
본 실시형태에서는, 본체부(10)가 이륜차(BK)의 핸들(HDL)에 고정되어 있으므로, 카메라(17)는, 이륜차(BK)가 선회한 방향을, 추가로 핸들(HDL)의 타각으로 회전한 방향의 화상을 촬영한다.
가속도 센서(18)는, 3축의 가속도를 측정한다. 본 실시형태에서는, 본체부(10)가, 이륜차(BK)의 핸들(HDL)에 고정되어 있으므로, 가속도 센서(18)는, 핸들 직교계(Qh)의 3축 방향의 가속도를 측정한다.
지자기 센서(19)는, 지자기의 방향으로부터 방위를 측정한다. 본 실시형태에서는, 본체부(10)가 이륜차(BK)의 핸들(HDL)에 고정되어 있으므로, 지자기 센서(19)는, 핸들(HDL)의 방위를 측정한다.
(연산 장치)
측위 칩(12)은, 측위 연산부(14)와, 전처리 연산부(15)를 구비한다.
측위 연산부(14)와, 전처리 연산부(15)는, 서로의 각 정보를 송수신 가능하도록 접속되어 있다.
이하에 측위 연산부(14) 및 전처리 연산부(15)에 대하여 상세히 설명한다.
(측위 연산부)
측위 연산부(14)의 상세에 대하여 설명한다.
측위 연산부(14)는, GNSS 안테나(13)가 수신한 전파를 취득 가능하도록, GNSS 안테나(13)와 접속되어 있다. 측위 연산부(14)는, 제1 센서부(20)로부터 각속도 정보를 취득 가능하도록, 전처리 연산부(15)를 통하여, 제1 센서부(20)와 접속되어 있다.
또한, 측위 연산부(14)는, 가속도 센서(18)로부터 가속도 정보를 취득 가능하도록, 전처리 연산부(15)를 통하여, 가속도 센서(18)에 접속되어 있다. 또, 측위 연산부(14)는, 지자기 센서(19)로부터 방위 정보를 취득 가능하도록, 전처리 연산부(15)를 통하여, 지자기 센서(19)에 접속되어 있다.
측위 연산부(14)는, GNSS 안테나(13)로부터 취득한 전파에 근거하여 이륜차(BK)의 현재 위치를 연산한다.
본 실시형태에서는, 측위 연산부(14)는, 신호 처리에 의하여, 취득한 전파로부터, 복수의 GNSS 위성으로부터 발신된 각 전파가 차재기(100)에 도달할 때까지의 각각의 시간을 구한다. 각 시간부터 각각의 GNSS 위성과의 거리를 구함으로써, 측위 연산부(14)는, 탑재된 이륜차(BK)의 위도 및 경도를 구한다.
또, 측위 연산부(14)는, 적어도, 가속도 센서(18)로부터 취득한 가속도 정보 및 제1 센서부(20)로부터 취득한 각속도 정보에 근거하여, 이륜차(BK)의 위치를 보정한다. 이로써, 지하, 터널 안, 고층 빌딩의 그림자 등에 있어서, GNSS 위성으로부터의 전파의 수신이 곤란한 경우, 측위 연산부(14)는, 가속도 센서(18)가 취득한 가속도 정보 및 제1 센서부(20)가 취득한 각속도 정보를 이용한 자율 항법(데드 레커닝)을 행한다.
본 실시형태에서는, 측위 연산부(14)는, GNSS 위성으로부터의 전파에 근거하여 취득된 최신의 위치를, 가속도 센서(18)에 의하여 취득된 가속도 정보 및 제1 센서부(20)에 의하여 취득된 각속도 정보로 보정한다. 이로써, 측위 연산부(14)는, GNSS 위성으로부터의 전파의 수신이 곤란한 경우여도, 현재의 위치를 추정할 수 있다.
따라서, 차재기(100)는, GNSS 위성으로부터의 전파의 수신 여부에 관계없이, 이륜차(BK)의 측위를 행하여, 이륜차(BK)의 현재 위치를 순차 취득하고, CPU(11)에 있어서, 운전 지원, 운전 분석 등을 행한다.
(전처리 연산부)
전처리 연산부(15)의 상세에 대하여 설명한다.
전처리 연산부(15)는, 가속도 센서(18), 지자기 센서(19) 및 제1 센서부(20)로부터 취득하는 각종 검출 정보를 취득 가능하도록, 각각에 접속되어 있다.
전처리 연산부(15)는, 가속도 센서(18), 지자기 센서(19) 및 제1 센서부(20)로부터 취득하는 각종 검출 정보에 대하여, 각각 로 패스 필터 처리나 보정 연산을 행한다.
전처리 연산부(15)는, 기울기 취득부(15a)를 구비한다.
기울기 취득부(15a)는, 이륜차(BK)의 보디(BD)의 자세로서, 제1 검출값에 근거하여 이륜차(BK)의 보디(BD)의 좌우 방향에 대한 기울기를, 기울기 각도 θ로서 취득한다. 기울기 취득부(15a)는, 취득한 기울기 각도 θ로, 가속도 센서(18), 지자기 센서(19) 및 제1 센서부(20)로부터 취득하는 각종 검출 정보를 보정한다.
여기에서 "보디(BD)의 좌우 방향에 대한 기울기"란, YZ평면 내에서의 연직 방향에 대한 이륜차(BK)의 보디(BD)의 기울기를 말한다.
기울기 각도 θ는, 이하와 같은 처리에 의하여 취득한다.
먼저, 이륜차(BK)의 보디(BD)가, 수평인 노면(GS)에 대하여 기울어지지 않고, 연직 방향으로 직립한 상태에 있어서, 기울기 취득부(15a)는, 기울기 각도를 0으로서 기억한다.
이 상태를 기준으로 하여, 기울기 취득부(15a)는, 제1 센서부(20)에 의하여 측정된 제1 각속도 중, Xb축의 각속도를 순차 취득한다.
기울기 취득부(15a)는, 연산 처리에 의하여 취득한 Xb축의 각속도를 1회 적분하여, 기울기 각도 θ를 취득한다.
여기에서, Xb축 둘레의 회전의 각속도는, "Xb축의 각속도"라고 기재된다. 이하, 다른 각속도도, 동일하게 기재된다.
전처리 연산부(15)는, 기울기 각도 θ를, 수평면에 대한 제1 센서부(20)의 좌우 방향의 기울기 각도라고 하고, 제1 센서부(20)에 의하여 측정된 각속도를 보정한다.
예를 들면, 이륜차(BK)의 보디(BD)가, 이륜차(BK)를 앞에서 보아 우측으로, Z축에 대하여 각도 θ로 기울면서, 노면(GS)에 대하여 Z축의 각속도 ω로 선회하는 경우에 대하여 설명한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 센서부(20)는, 이륜차(BK)의 보디(BD)의 기울기에 동반하여 각도 θ로 기울고, 보디 직교계(Qb)도 동반하여 각도 θ로 기운다. 그 결과, 제1 센서부(20)는, 실제의 각속도 ω를 보디 직교계(Qb)의 Zb축에 투영한 크기의 각속도 ω'(=ωcosθ)로 밖에 각속도를 검출할 수 없다.
따라서, 제1 센서부(20)가 Zb축의 각속도를 ω'로 검출하고, 기울기 취득부(15a)가 기울기 각도 θ를 검출한 경우, 전처리 연산부(15)는, ω=ω'/cosθ를 연산하여, 각속도 ω'를 각속도 ω로 보정한다. 그리고, 전처리 연산부(15)는, 보정된 각속도 ω를 제1 검출값으로서, 측위 연산부(14)에 출력한다.
마찬가지로, 전처리 연산부(15)는, 가속도 센서(18)에 의하여 취득된 가속도나 지자기 센서(19)에 의하여 취득된 방위를 보정할 수 있다.
또한, 제1 센서부(20)의 각속도의 검출 정밀도를 보완하기 위하여, 전처리 연산부(15)는, 가속도 센서(18)에 의하여 취득된 가속도, 지자기 센서(19)에 의하여 취득된 방위 및 측위 연산부(14)에 의하여, GNSS 위성으로부터의 전파에 근거하여 취득된 위치를 이용해도 된다.
예를 들면, 제1 센서부(20)에 의하여 측정되는 각속도의 바이어스를 배제하기 위하여, 가속도 센서(18), 지자기 센서(19) 및 GNSS 측위를 이용한다. 구체적으로는, 이륜차(BK)의 정지를, 가속도 센서(18), 지자기 센서(19) 및 GNSS 측위에 의하여 검출하고, 그때, 제1 센서부(20)에 의하여 측정되는 각속도가 0이 되도록, 전처리 연산부(15)는, 제1 센서부(20)에 의하여 측정되는 각속도를 보정한다.
(작용 및 효과)
본 실시형태의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
차재기(100)는, 이륜차(BK)의 보디(BD)에 장착된 제1 센서부(20)에 의하여 각속도를 검출한다. 이로 인하여, 차재기(100)는, GNSS 안테나(13), 유저 인터페이스(16) 및 카메라(17)가, 이륜차(BK)의 핸들(HDL)에 탑재되어도, 이륜차(BK)의 보디(BD)의 기울기에 관련지어 각속도를 검출할 수 있다.
제1 센서부(20)가, Zb축의 각속도를 검출하는 경우에 대하여, 본 실시형태와 참고예에 대하여 비교하여 설명한다.
참고예로서, 제1 센서부(20)가 핸들(HDL)에 장착되어 있는 것으로 한다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 미소(微小) 시간 Δt에 있어서, 보디(BD)가, 노면(GS)에 대하여 Zb축을 따르는 축 둘레를 각도 Δφb로 회전하고, 핸들(HDL)이, 보디(BD)에 대하여 Zb축을 따르는 축 둘레를 각도 Δφh로 회전한 것으로 한다.
이 경우, 노면(GS)에 대한 보디(BD)의 Zb축을 따르는 축 둘레의 각속도의 크기는, Δφb/Δt가 된다.
또, 보디(BD)에 대한 핸들(HDL)의 Zb축을 따르는 축 둘레의 각속도의 크기는, Δφh/Δt가 된다.
제1 센서부(20)는, 노면(GS)을 정지계(靜止系)로 하여, Zb축의 각속도를 검출하므로, 참고예의 경우, 제1 센서부(20)에 의하여 검출되는 각속도의 크기는, (Δφh+Δφb)/Δt가 되고, 핸들(HDL)의 각속도가 섞인다.
이에 대하여, 본 실시형태의 경우, 제1 센서부(20)가 보디(BD)에 장착되어 있으므로, 제1 센서부(20)에 의하여 검출되는 각속도의 크기는, Δφb/Δt가 되고, 보디(BD) 자신의 각속도의 크기가 검출된다.
따라서, 본 실시형태의 제1 센서부(20)는, 보디(BD) 자신의 각속도를 검출할 수 있기 때문에, 검출되는 각속도에 관하여, 이륜차(BK)의 핸들(HDL)의 움직임의 영향을 받기 어렵다.
한편, 핸들(HDL)에 있는 쪽이 편리성이 높은 구성이, 핸들(HDL)에 탑재되어 있다.
예를 들면, 유저 인터페이스(16)가, 이륜차(BK)의 핸들(HDL)에 탑재되어 있으므로, 운전자가 유저 인터페이스(16)에 액세스하기 쉬운 구조로 되어 있다. 또, GNSS 안테나(13)가, 이륜차(BK)의 핸들(HDL)에 탑재되어 있으므로, 차재기(100)는, 이륜차(BK)의 핸들(HDL)의 움직임에 맞춘 내비게이션을 운전자에게 제공할 수 있다. 또한, 카메라(17)가, 이륜차(BK)의 핸들(HDL)에 탑재되어 있으므로, 차재기(100)는, 이륜차(BK)의 핸들(HDL)의 움직임에 맞춘 촬영이 가능해진다.
차재기(100)는, 이륜차(BK)의 보디(BD)의 기울기에 관련지어 각속도를 검출하므로, 차재기(100)는, 검출한 각속도로부터 이륜차(BK)의 보디(BD)의 기울기를 취득하는 것이 가능해진다.
따라서, 차재기(100)는, 취득된 각속도, 가속도 및 방위에 대하여, 이륜차(BK)의 보디(BD)의 기울기를 보정할 수 있다.
<제2 실시형태>
본 발명에 관한 차재기의 제2 실시형태에 대하여, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.
본 실시형태의 차재기는, 제1 실시형태와 기본적으로 동일하지만, 이륜차(BK)의 보디(BD)뿐만 아니라, 이륜차(BK)의 핸들(HDL)에도 각속도 센서를 마련하여, 핸들(HDL)의 타각을 취득하는 점이 다르다. 이하 다른 점에 대하여 자세하게 설명한다.
차재기(100')의 전체 구성에 대하여 설명한다.
본 실시형태에 있어서, 차재기(100')는, 차량 내비게이션 시스템이며, 도 5에 나타내는 바와 같이, 이륜차(BK)에 마련되어 있다.
차재기(100')는, 이륜차(BK)의 핸들(HDL)에 마련하는 부분과, 보디(BD)에 마련하는 부분으로, 적어도 2개로 분리하여 장착된다.
차재기(100')는, 본체부(10')와 제1 센서부(20)를 구비한다.
본 실시형태에서는, 본체부(10')가, 이륜차(BK)의 핸들(HDL)에 장착되고, 제1 센서부(20)가, 이륜차(BK)의 보디(BD)에 장착된다.
본체부(10')와, 제1 센서부(20)는, 각 정보의 송수신을 위하여, 유선 또는 무선의 통신 회선에 의하여 접속되어 있다.
본체부(10')의 상세에 대하여 설명한다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 본체부(10')는, CPU(11')와, 측위 칩(12')(연산 장치)과, GNSS 안테나(13)와, 유저 인터페이스(16)와, 카메라(17)와, 가속도 센서(18)와, 지자기 센서(19)와, 제2 센서부(21)를 구비한다.
본 실시형태에서는, 본체부(10')는, 이륜차(BK)의 핸들(HDL)에 고정되어 있다.
CPU(11')는, 후술하는 프로그램을 실행함으로써, 측위된 이륜차(BK)의 위치 정보를 취득하고, 운전 지원, 운전 분석 등을 위한 각종 애플리케이션을 실행한다.
측위 칩(12')은, 제1 검출값을 취득하고, 제1 검출값에 대하여 연산을 행한다. 측위 칩(12')은, GNSS 안테나(13), 유저 인터페이스(16), 카메라(17), 및 제2 센서부(21)와 각각 접속되어 있다.
측위 칩(12')은, GNSS 안테나(13)로부터 취득한 전파 및 각종 측정 정보에 근거하여 이륜차(BK)의 현위치를 취득한다.
제2 센서부(21)는, 후술하는 제2 각속도를, 제2 검출값으로서 검출한다.
본 실시형태에서는, 제2 센서부(21)는, 자이로 센서를 갖고, 3축의 각속도를 측정한다.
또, 본 실시형태에서는, 본체부(10')가 이륜차(BK)의 핸들(HDL)에 고정됨으로써, 제2 센서부(21)는, 이륜차(BK)의 핸들(HDL)에 고정되어 있다. 이로 인하여, 제2 센서부(21)는, 핸들 직교계(Qh)의 Xh축, Yh축 및 Zh축의 각 축을 따른 3축의 각속도를 측정한다.
제2 센서부(21)는, 측정된 제2 각속도를, 제2 검출값으로서 검출하고, 제2 검출값을 측위 칩(12')에 출력한다.
측위 칩(12')의 상세에 대하여 설명한다.
측위 칩(12')은, 측위 연산부(14')와, 전처리 연산부(15')를 구비한다.
측위 연산부(14')와, 전처리 연산부(15')는, 서로의 각 정보를 송수신 가능하도록 접속되어 있다.
측위 연산부(14')는, 제2 센서부(21)로부터 각속도 정보를 취득 가능하도록, 전처리 연산부(15')를 통하여, 제2 센서부(21)와 접속되어 있다.
전처리 연산부(15')는, 가속도 센서(18), 지자기 센서(19), 제1 센서부(20) 및 제2 센서부(21)로부터 취득하는 각종 검출 정보를 취득 가능하도록, 각각 접속되어 있다.
전처리 연산부(15')는, 가속도 센서(18), 지자기 센서(19) 및 제1 센서부(20)로부터 취득하는 각종 검출 정보에 대하여, 각각 로 패스 필터 처리나 보정 연산을 행한다.
전처리 연산부(15')는, 제1 회전각 취득부(15a')와, 제2 회전각 취득부(15b')와, 타각 연산부(15c')를 구비한다.
제1 회전각 취득부(15a')는, 제1 검출값을 취득하고, 이륜차(BK)의 보디(BD)의 자세로서, 제1 검출값에 근거하여 제1 회전각을 취득한다.
제2 회전각 취득부(15b')는, 제2 검출값을 취득하고, 이륜차(BK)의 핸들(HDL)의 자세로서, 제2 검출값에 근거하여 제2 회전각을 취득한다.
타각 연산부(15c')는, 제1 회전각 및 제2 회전각에 근거하여 보디(BD)에 대한 핸들(HDL)의 타각을 연산하고, 출력한다.
구체적으로는 이하와 같다.
먼저, 이륜차(BK)의 보디(BD)가, 수평인 노면(GS)에 대하여 기울어지지 않고, 연직 방향으로 직립한 상태에 있어서, 제1 회전각 취득부(15a')는, 이륜차(BK)의 보디(BD)의 각 축의 회전 각도를 0으로서 기억한다.
이 상태를 기준으로 하여, 제1 회전각 취득부(15a')는, 제1 센서부(20)에 의하여 측정된 각 축의 제1 각속도를 순차 취득한다.
제1 회전각 취득부(15a')는, 연산 처리에 의하여 취득한 각 축의 제1 각속도를 각각 1회 적분하여, 이륜차(BK)의 보디(BD)의 각 축의 회전 각도를 취득한다.
이로써, 제1 회전각 취득부(15a')는, 이륜차(BK)의 보디(BD)의 각 축의 회전 각도를 취득함으로써, 이륜차(BK)의 보디(BD)의 자세를 얻을 수 있다.
마찬가지로, 이륜차(BK)의 보디(BD)가, 수평인 노면(GS)에 대하여 기울어지지 않고, 연직 방향으로 직립한 상태에 있어서, 제2 회전각 취득부(15b')는, 이륜차(BK)의 핸들(HDL)의 각 축의 회전 각도를 0으로서 기억한다.
이 상태를 기준으로 하여, 제2 회전각 취득부(15b')는, 제2 센서부(21)에 의하여 측정된 각 축의 제2 각속도를 순차 취득한다.
제2 회전각 취득부(15b')는, 연산 처리에 의하여 취득한 각 축의 제2 각속도를 각각 1회 적분하여, 이륜차(BK)의 핸들(HDL)의 각 축의 회전 각도를 취득한다.
이로써, 제2 회전각 취득부(15b')는, 이륜차(BK)의 핸들(HDL)의 각 축의 회전 각도를 취득함으로써, 이륜차(BK)의 핸들(HDL)의 자세를 얻을 수 있다.
타각 연산부(15c')는, 상대 자세각으로서, 이륜차(BK)의 보디(BD)의 자세에 대한 이륜차(BK)의 핸들(HDL)의 자세의 차를, 쿼터니언이나 회전 행렬을 사용하여 구한다.
예를 들면, 쿼터니언을 사용하여 상대 자세각을 구하는 경우, 타각 연산부(15c')는, 이하의 식 (1)∼식 (3)의 연산을 이용하여 상대 자세각을 구한다.
[수학식 1]
Figure pct00001
[수학식 2]
Figure pct00002
[수학식 3]
Figure pct00003
여기에서 식 (1)은, 구해야 할 쿼터니언이며, 이륜차(BK)의 보디(BD)의 자세로부터 이륜차(BK)의 핸들(HDL)의 자세로 회전하기 위한 쿼터니언이다.
식 (2)는, 식 (1)의 복소(複素) 공액이 되는 쿼터니언이다.
r은, 이륜차(BK)의 보디(BD)의 자세 벡터이며, 제1 회전각 취득부(15a')에 의하여 취득된 이륜차(BK)의 보디(BD)의 각 축의 회전 각도에 관련된다.
r'은, 이륜차(BK)의 핸들(HDL)의 자세 벡터이며, 제2 회전각 취득부(15b')에 의하여 취득된 이륜차(BK)의 핸들(HDL)의 각 축의 회전 각도에 관련된다.
타각 연산부(15c')는, 식 (3)을 충족하는 쿼터니언으로서 식 (1)을 구한다.
변형예로서, 타각 연산부(15c')는, 이하의 식 (4) 및 식 (5)의 연산을 이용하여 상대 자세각을 더 구해도 된다.
[수학식 4]
Figure pct00004
[수학식 5]
Figure pct00005
식 (4)는, 각 시각 스텝 중, k스텝째의 회전을 나타내는 쿼터니언이다.
각 시각의 쿼터니언을 구하고, 이하의 식 (5)에 나타내는 바와 같이 매 시각 스텝의 회전을 나타내는 쿼터니언의 곱을 구함으로써, 타각 연산부(15c')는, 이륜차(BK)의 보디(BD)의 자세로부터 이륜차(BK)의 핸들(HDL)의 자세로 회전하기 위한 쿼터니언을 구한다.
본 실시형태의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
차재기(100)는, 이륜차(BK)의 핸들(HDL)의 타각을 검출할 수 있다. 이로 인하여, 차재기(100)는, 취득한 정보에 타각 정보를 더할 수 있다. 예를 들면, 차재기(100)는, 카메라(17)에 의한 영상을 촬영 시에, 핸들(HDL)의 타각을 취득할 수 있다.
또, 차재기(100)는, 타각과 차량의 보디의 각속도 또는 가속도와의 관계를 이용한 운전 분석을 행할 수 있다. 예를 들면, 커브를 돌 때의 이륜차(BK)의 보디(BD)의 기울기와 핸들(HDL)의 타각과의 관계에 근거하여, 차재기(100)는, 운전차의 기능이나 이륜차(BK)의 성능을 평가할 수 있다.
또한, 타각 정보를 측위의 연산에 더함으로써, 차재기(100)는, 측위의 정밀도를 향상시킬 수도 있다.
<변형예>
이하에 상기 각 실시형태의 변형예에 대하여 설명한다.
상기 각 실시형태에서는, 가속도 센서(18), 지자기 센서(19) 및 GNSS 안테나가, 이륜차(BK)의 핸들(HDL)에 마련되어 있다.
변형예로서, 가속도 센서(18), 지자기 센서(19) 및 GNSS 안테나 중 적어도 하나가, 이륜차(BK)의 핸들(HDL)에 없어도 된다.
상기 각 실시형태에서는, GNSS 안테나(13), 유저 인터페이스(16), 및 카메라(17)가 모두, 핸들(HDL)에 장착되어 있다.
변형예로서, 차재기는, GNSS 안테나(13), 유저 인터페이스(16), 카메라(17) 중 적어도 하나가 핸들(HDL)에 장착되는 구성이면, 어떠한 구성이어도 된다.
GNSS 안테나(13), 유저 인터페이스(16), 카메라(17) 중 적어도 하나가 핸들(HDL)에 장착됨으로써, 편리성이 높은 차재기가 구성된다.
상기 각 실시형태에서는, GNSS 안테나가, 이륜차(BK)의 핸들(HDL)에 마련되어 있는데, 안테나이면, GNSS 안테나와 동일하게, 이륜차(BK)의 핸들(HDL)의 움직임의 영향을 받기 어렵다는 효과가 얻어진다.
따라서, 변형예로서, 차재기는, GNSS 안테나에 한정되지 않고, 적어도 안테나가 이륜차(BK)의 핸들(HDL)에 마련되도록 구성되어도 된다.
예를 들면, 차재기는, 적어도 DSRC(Dedicated Short Range Communications) 시스템에 이용되는 DSRC 안테나가 이륜차(BK)의 핸들(HDL)에 마련되도록 구성되어도 된다.
상기 각 실시형태에서는, 제1 센서부(20)가 3축의 각속도를 검출하고 있지만, 변형예로서, 제1 센서부(20)가, 3축 가속도 센서를 갖고, 제1 가속도로서 3축의 가속도를 검출해도 된다.
이 경우, 3축 가속도 센서가 이륜차(BK)의 보디(BD)에 장착되므로, 차재기는, 3축의 가속도로부터 이륜차(BK)의 보디(BD)의 자세의 회전을 연산할 수 있다.
또, 3축 가속도 센서가 이륜차(BK)의 보디(BD)에 장착됨으로써, 차재기는, 핸들(HDL)의 움직임의 영향을 받지 않도록, 이륜차(BK)의 보디(BD)의 3축의 가속도를 검출할 수 있다. 예를 들면, 핸들(HDL)의 움직임의 영향을 받지 않도록, 이륜차(BK)의 보디(BD)의 전후방향의 가속도를 검출할 수 있으면, 이륜차(BK)의 브레이크의 평가가 가능해진다.
또한, 다른 변형예로서, 제1 센서부(20)는, 3축 각속도 센서와 3축 가속도 센서를 조합한 구성이어도 된다.
즉, 제1 센서부(20)는, 이륜차(BK)의 각속도 및 가속도 중 적어도 어느 한쪽을 검출하면 된다.
마찬가지로, 상기 제2 실시형태에서는, 제2 센서부(21)가, 자이로 센서를 갖고, 3축의 각속도를 검출하고 있지만, 변형예로서, 제2 센서부(21)가, 3축 가속도 센서를 가지며, 제2 가속도로서 3축의 가속도를 검출해도 된다. 이 경우, 제2 센서부(21)는, 3축의 가속도로부터 이륜차(BK)의 핸들(HDL)의 자세의 회전을 연산한다.
또한, 다른 변형예로서, 제2 센서부(21)는, 3축 각속도 센서와 3축 가속도 센서를 조합한 구성이어도 된다.
즉, 제2 센서부(21)는, 이륜차(BK)의 각속도 및 가속도 중 적어도 어느 한쪽을 검출하면 된다.
상기 각 실시형태에서는, 측위 칩 내에, 측위 연산부와, 전처리 연산부가, 일체로 마련되어 있지만, 변형예로서, 측위 연산부와, 전처리 연산부가, 각각의 칩에 마련되어도 된다. 그 경우, 측위 연산부와, 전처리 연산부는, 각 정보의 송수신을 위하여, 유선 또는 무선의 통신 회선에 의하여 접속된다.
상기 각 실시형태에서는, 측위 칩이, 측위 연산부와, 전처리 연산부를 구비하고 있지만, 변형예로서, 후술하는 프로그램을 실행함으로써, 컴퓨터를, 측위 연산부와, 전처리 연산부로서 기능시켜도 된다.
상기 각 실시형태에서는, 제1 실시형태의 전처리 연산부와 제2 실시형태의 전처리 연산부가, 다른 구성으로 되어 있지만, 서로 조합되어도 된다.
예를 들면, 제1 실시형태에 있어서, 본체부(10)에, 제2 센서부(21)가 더 마련되고, 전처리 연산부(15)에, 제1 회전각 취득부(15a')와, 제2 회전각 취득부(15b')와, 타각 연산부(15c')가 더 마련되어도 된다.
상기 각 실시형태에서는, 본체부가 이륜차(BK)의 핸들(HDL)에 장착되고, 제1 센서부가 이륜차(BK)의 보디(BD)에 장착되어 있지만, 이륜차(BK)에 한정되지 않으며, 어떠한 차량에 마련되어도 된다.
변형예로서, 본체부가 사륜차의 핸들에 장착되고, 제1 센서부가 사륜차의 보디(BD)에 장착되어도 된다.
또한, 각 실시형태에 있어서는, CPU 및 컴퓨터의 각종 기능을 실현하기 위한 프로그램을 컴퓨터로 독취 가능한 기록 매체에 기록하고, 이 기록 매체에 기록된 프로그램을 컴퓨터 시스템으로 읽어들여, 실행함으로써 행하는 것으로 하고 있다. 여기에서, 컴퓨터 시스템의 CPU의 처리 과정은, 프로그램의 형식으로 컴퓨터로 독취 가능한 기록 매체에 기억되어 있고, 이 프로그램을 컴퓨터가 읽어내 실행함으로써 상기 처리가 행해진다. 또, 컴퓨터로 독취 가능한 기록 매체란, 자기 디스크, 광자기 디스크, CD-ROM, DVD-ROM, 반도체 메모리 등을 말한다. 또, 이 컴퓨터 프로그램을 통신 회선에 의하여 컴퓨터에 전송하고, 이 전송을 받은 컴퓨터가 당해 프로그램을 실행하도록 해도 된다.
이상, 본 발명의 몇 가지의 실시형태를 설명했지만, 이들 실시형태는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 실시형태는, 그 외의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함되는 것과 동일하게, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함되는 것으로 한다.
본 발명의 차재기는, 차량의 조타부에 탑재되어도, 검출되는 가속도 또는 각속도가 차량의 조타부의 움직임의 영향을 받기 어렵다.
10 본체부
10' 본체부
11 CPU
11' CPU
12 측위 칩(연산 장치)
12' 측위 칩(연산 장치)
13 GNSS 안테나
14 측위 연산부
14' 측위 연산부
15 전처리 연산부
15' 전처리 연산부
15a 기울기 취득부
15a' 제1 회전각 취득부
15b' 제2 회전각 취득부
15c' 타각 연산부
16 유저 인터페이스
17 카메라
18 가속도 센서
19 지자기 센서
20 제1 센서부
21 제2 센서부
100 차재기
100' 차재기
SHT 핸들축
BD 보디
BK 이륜차
GS 노면
HDL 핸들

Claims (6)

  1. 보디 및 상기 보디에 조타축을 통하여 지지된 조타부를 갖는 차량에 탑재되고,
    상기 조타부에 장착되는 유저 인터페이스, 카메라, 또는 안테나와,
    상기 보디에 장착되어, 제1 각속도 또는 제1 가속도를, 제1 검출값으로서 검출하는 제1 센서부와,
    상기 제1 검출값에 근거하는 연산을 행함과 함께, 상기 유저 인터페이스, 상기 카메라, 또는 상기 안테나와 접속된 연산 장치를 구비하는 차재기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 조타부에 장착되어, 제2 각속도 또는 제2 가속도를 제2 검출값으로서 검출하는 제2 센서부를 구비하고,
    상기 제1 검출값 및 상기 제2 검출값에 근거하여 상기 보디에 대한 상기 조타부의 타각을 연산하는 타각 연산부를 더 구비하는 차재기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 타각 연산부가, 상기 타각으로서, 상기 제1 검출값으로부터 얻어진 상기 보디의 제1 회전각에 대한 상기 제2 검출값으로부터 얻어진 상기 조타부의 제2 회전각의 차를 연산하는 차재기.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차량이 이륜차인 차재기.
  5. 보디 및 상기 보디에 조타축을 통하여 지지된 조타부를 갖는 차량에 탑재되며, 상기 조타부에 장착되는 유저 인터페이스, 카메라, 또는 안테나와, 상기 보디에 장착되어, 제1 각속도 또는 제1 가속도를, 제1 검출값으로서 검출하는 제1 센서부와, 상기 조타부에 장착되어, 제2 각속도 또는 제2 가속도를, 제2 검출값으로서 검출하는 제2 센서부를 구비하는 차재기의 연산 장치로서,
    상기 제1 검출값을 취득하고, 상기 제1 검출값에 근거하여 제1 회전각을 취득하는 제1 회전각 취득부와,
    상기 제2 검출값을 취득하며, 상기 제2 검출값에 근거하여 제2 회전각을 취득하는 제2 회전각 취득부와,
    상기 제1 회전각 및 상기 제2 회전각에 근거하여 상기 보디에 대한 상기 조타부의 타각을 연산하고, 출력하는 타각 연산부를 구비하는 연산 장치.
  6. 보디 및 상기 보디에 조타축을 통하여 지지된 조타부를 갖는 차량에 탑재되며, 상기 조타부에 장착되는 유저 인터페이스, 카메라, 또는 안테나와, 상기 보디에 장착되어, 제1 각속도 또는 제1 가속도를, 제1 검출값으로서 검출하는 제1 센서부와, 상기 조타부에 장착되어, 제2 각속도 또는 제2 가속도를, 제2 검출값으로서 검출하는 제2 센서부를 구비하는 차재기의 컴퓨터를,
    상기 제1 검출값을 취득하고, 상기 제1 검출값에 근거하여 제1 회전각을 취득하는 제1 회전각 취득부,
    상기 제2 검출값을 취득하며, 상기 제2 검출값에 근거하여 제2 회전각을 취득하는 제2 회전각 취득부, 및
    상기 제1 회전각 및 상기 제2 회전각에 근거하여 상기 보디에 대한 상기 조타부의 타각을 연산하고, 출력하는 타각 연산부로서 기능시키는 프로그램.
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