WO2014125769A1 - 車両方位検出方法および車両方位検出装置 - Google Patents

車両方位検出方法および車両方位検出装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2014125769A1
WO2014125769A1 PCT/JP2014/000301 JP2014000301W WO2014125769A1 WO 2014125769 A1 WO2014125769 A1 WO 2014125769A1 JP 2014000301 W JP2014000301 W JP 2014000301W WO 2014125769 A1 WO2014125769 A1 WO 2014125769A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vehicle
drift
yaw rate
detected
speed
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/000301
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
友輔 渡辺
裕也 樋口
Original Assignee
株式会社デンソー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
Priority to US14/767,869 priority Critical patent/US9638529B2/en
Publication of WO2014125769A1 publication Critical patent/WO2014125769A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • 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
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • 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
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/53—Determining attitude

Definitions

  • the present disclosure relates to a vehicle orientation detection method and a vehicle orientation detection device.
  • a method of detecting the heading direction when the vehicle travels that is, the vehicle heading (heading heading)
  • a method of calculating using heading information calculated from a global positioning system (GPS) signal or using a gyro There are methods to calculate.
  • GPS global positioning system
  • the vehicle speed decreases, the moving distance per hour decreases and the calculation accuracy of the vehicle direction deteriorates. Therefore, there is a method of calculating the vehicle direction using the direction information calculated from the GPS signal when the vehicle speed is equal to or higher than a reference speed, and calculating the vehicle direction using a gyro when the vehicle speed is lower than the reference speed. It has been.
  • the purpose of the present disclosure is to calculate the vehicle heading using the vehicle information acquired during traveling after traveling, even if the tire is not gripped on the road surface while traveling. It is an object of the present invention to provide a vehicle orientation detection method and a vehicle orientation detection device that can accurately detect the vehicle orientation of the vehicle.
  • a GPS receiver that receives a GPS satellite signal, a yaw rate sensor that detects a yaw rate, a lateral acceleration sensor that detects lateral acceleration, and a vehicle speed that detects the speed of the vehicle.
  • the vehicle orientation is detected based on data measured every predetermined time.
  • the detection speed of the vehicle speed sensor is less than a reference speed
  • the vehicle direction is detected based on the yaw rate detected by the yaw rate sensor.
  • drift determination is performed.
  • the drift state is not determined, the vehicle direction is detected based on the reception signal of the GPS receiver, and the drift state is determined. In this case, the vehicle direction is detected based on the yaw rate detected by the yaw rate sensor.
  • the vehicle orientation detection method the vehicle orientation is detected based on the yaw rate detected by the yaw rate sensor when the drift state is determined even when the vehicle speed is equal to or higher than the reference speed. Therefore, even when the vehicle direction detected based on the received signal of the GPS receiver is shifted, the vehicle direction closer to the actual state can be detected with less error.
  • a vehicle direction detection device includes a vehicle speed determination unit, a drift determination unit, and a vehicle direction detection unit, and a GPS signal received by a GPS receiver from a GPS satellite every predetermined time, and a yaw rate The vehicle orientation of the vehicle is detected based on the yaw rate detected by the sensor every predetermined time, the lateral acceleration detected by the lateral acceleration sensor every predetermined time, and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor every predetermined time.
  • the vehicle speed determination unit determines whether or not the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor is equal to or higher than a reference speed for each data for every predetermined time.
  • the drift determination unit determines whether or not the vehicle is in a drift state when the vehicle speed determination unit determines that the vehicle speed is equal to or higher than the reference speed.
  • the vehicle direction detection unit is based on a yaw rate detected by the yaw rate sensor when the vehicle speed determination unit determines that the vehicle speed is less than the reference speed and when the drift determination unit determines the drift state. Based on the received signal of the GPS receiver when the vehicle speed is determined by the vehicle speed determination unit and the drift state is not determined by the drift determination unit. The vehicle direction is detected.
  • the vehicle direction detecting device detects the vehicle direction based on the yaw rate value detected by the yaw rate sensor when the drift state is determined even when the vehicle speed is equal to or higher than the reference speed. Thereby, even when the vehicle direction detected based on the received signal of the GPS receiver is shifted, the vehicle direction closer to the actual state can be detected with less error.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a process for calculating a vehicle direction from vehicle data according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration for acquiring vehicle information indicating a state of a running vehicle.
  • FIG. 3A is a diagram showing the relationship between the locus and direction of the vehicle during gripping.
  • FIG. 3B is a diagram illustrating a relationship between the trajectory and the direction of the vehicle during drift.
  • FIG. 3C is a diagram illustrating a relationship between the trajectory and the direction of the vehicle when an error occurs.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a process for calculating a vehicle direction from vehicle data according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration for acquiring vehicle information indicating a state of a running vehicle.
  • FIG. 3A is a diagram showing the relationship between the locus and direction of the vehicle during gripping.
  • FIG. 3B is a diagram illustrating a relationship between the trajectory
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a temporal transition of the vehicle GPS direction and the DR absolute direction.
  • FIG. 5A is a diagram showing a deviation between the GPS azimuth before the drift period and the DR absolute azimuth in the VA section of FIG.
  • FIG. 5B is a diagram illustrating a deviation between the GPS azimuth and the DR absolute azimuth after the drift period in the VB portion of FIG. 4.
  • FIG. 6A is a diagram illustrating an error between the GPS azimuth and the DR absolute azimuth. 6B is an enlarged view of the VIB portion of FIG. 6A.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a deviation that occurs before the drift period and an error that occurs in the relative orientation.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a time transition of the detection value and the filter output.
  • the vehicle direction is detected by performing a calculation process based on the vehicle travel information detected when the vehicle travels, and the acquisition of the vehicle travel information and the calculation process will be described below. .
  • FIG. 2 shows a configuration for acquiring vehicle travel information.
  • the vehicle is provided with a control device 1 for calculating a travel locus and vehicle direction by dead reckoning (DR).
  • the control device 1 is provided with a memory, an input / output interface, and the like with a CPU at the center.
  • a GPS receiver 2, a gyro 3, an acceleration sensor 4, a vehicle speed sensor 5 and the like are connected to the control device 1 and various data are input.
  • the control device 1 is an example of a vehicle speed determination unit, a drift determination unit, and a vehicle orientation detection unit.
  • the GPS receiver 2 receives radio waves from a plurality of GPS satellites by the GPS antenna 2a and obtains a GPS signal for detecting position information and speed information.
  • the gyro 3 acquires information on turning of the vehicle in the vertical direction as the yaw rate value yr_gy of the angular velocity.
  • the acceleration sensor 4 detects the lateral acceleration GY of the vehicle.
  • the vehicle speed sensor 5 acquires data on the traveling speed v of the vehicle.
  • the various data described above are sampled at intervals of, for example, 100 ms (milliseconds), and stored in a nonvolatile memory or the like as vehicle travel information.
  • the time interval for sampling data may be shorter or longer than 100 ms. If the time interval is shortened, the vehicle direction can be detected accurately, and if the time interval is lengthened, the arithmetic processing can be performed in a short time.
  • the vehicle orientation (heading orientation) of the vehicle is detected by the control device 1 based on the vehicle travel information obtained in this way.
  • the vehicle orientation is detected by the control device 1.
  • the vehicle orientation is detected based on the vehicle travel information, and the processing for detecting the vehicle orientation is performed at each detection timing of the vehicle travel information. is not. Therefore, once the vehicle travel information is accumulated and stored in the above-described nonvolatile memory or the like, it is possible to perform detection processing using a calculation means such as a microcomputer or a personal computer instead of the control device 1.
  • the heading accuracy of dead reckoning generally has an angle of about several degrees / second. End up. Therefore, when the vehicle speed is high, the error can be suppressed to 1 [° / s] ([degree / second]) or less by using the vehicle direction calculated from the GPS signal. This makes it possible to detect the vehicle direction so as to compensate for the disadvantage of increasing the error. Furthermore, even when a drift state occurs, the occurrence of an error is suppressed by adopting the vehicle orientation by dead reckoning navigation during that period.
  • the vehicle direction detection is switched between the GPS direction and the DR direction in a period (for example, a period from time 240 to 340) in which a drift occurs in a curve or the like shown in FIG.
  • a period for example, a period from time 240 to 340
  • there is an error between the GPS orientation and the DR absolute orientation respectively. Therefore, when the vehicle orientation detection method is switched, an error ⁇ as shown in FIG. 6B occurs at the end of the drift state period shown in FIG. 6A, and an unnatural trajectory is calculated.
  • the control device 1 determines whether or not the vehicle speed is ⁇ km / h or more for the vehicle travel information acquired at each timing (S1). This is because when the traveling speed is a certain level or more, the vehicle direction can be accurately determined by the GPS reception information, and ⁇ km / h is the boundary.
  • the speed ⁇ can be set to an appropriate speed such as 18 or 20, and can be set to any value in the range of 15 to 25, for example.
  • the control device 1 When the traveling speed is ⁇ km / h or more (S1: YES), the control device 1 performs a drift determination process (S2). The drift determination process will be described later. When the drift state is not determined in the drift determination process (S2) (S3: NO), the control device 1 calculates the vehicle direction from the GPS signal (S4).
  • the control device 1 When detecting the vehicle direction from the GPS signal, the control device 1 calculates the relative movement from the previous position, and calculates the vehicle direction based on this. In this case, since the drift state has not occurred, it can be estimated that the vehicle is substantially directed in the direction along the traveling locus.
  • the control device 1 calculates the vehicle direction based on the yaw rate value detected by the gyro 3. (S5).
  • the control device 1 further corrects a direction error described later (S6), and calculates a corrected vehicle direction (S7).
  • the control device 1 determines that there is a difference between the two at the time of switching between the vehicle azimuth by the GPS signal of the GPS receiver 2 and the calculation of the vehicle azimuth by the gyro 3. A correction process for smoothly connecting this is performed.
  • the drift determination process the determination is made when the acceleration difference value obtained from the difference between the yaw rate value of the gyro 3 and the lateral acceleration becomes equal to or greater than a set threshold value. Therefore, as shown in FIG. 7, it is assumed that there is a difference between the vehicle direction based on the GPS signal and the vehicle direction based on the yaw rate value of the gyro 3 at the time when the drift state is determined. Such a phenomenon also occurs when the end of the drift state is determined.
  • the error generated when switching to the vehicle direction by the GPS signal at the end of the drift state determination is distributed retroactively to the vehicle direction data within the drift state period to end the drift state. At the time of determination, correction processing is performed so that the error is eliminated.
  • the control device 1 calculates the vehicle direction based on the yaw rate value detected by the gyro 3 as in the case of the drift state ( S5 to S7). In this case, the occurrence of the drift state is not determined, but since the vehicle speed is low, it is considered that the drift state hardly occurs, and no substantial azimuth error correction process occurs.
  • control device 1 When a series of processing is executed as described above, the control device 1 returns to S1 and repeatedly executes the above processing. Thereby, calculation of the vehicle direction corresponding to all the vehicle travel information can be performed.
  • step S2 of FIG. 1 the drift determination process in step S2 of FIG. 1 described above will be described.
  • extreme traveling such as drift traveling
  • attention is paid to the fact that the azimuth calculated based on the yaw rate value signal output from the gyro 3 is correct with respect to the azimuth calculated from the GPS signal. is doing.
  • attention is paid to the fact that the relationship between the lateral acceleration, the yaw rate value by the gyro 3 and the vehicle speed is broken in the drift traveling as compared with the normal grip traveling.
  • the data at each time point is substituted into a calculation formula indicating the relationship between the lateral acceleration gy [m / s 2 ], the yaw rate value yr_gy [° / s], and the vehicle speed v [m / s], and the relationship is satisfied.
  • the drift state is judged when there is not. Specifically, the above problem is solved by setting a drift determination formula and changing the vehicle direction from the GPS direction to the direction calculated by the gyro 3 when the calculated value is greater than or equal to the reference value.
  • the drift judgment formula is based on the relationship shown by the following formula.
  • the yaw rate value detected by the gyro 3 is equal to the value obtained by dividing the lateral acceleration gy by the vehicle speed v, so the relationship of the following equation (1) is established.
  • yr_gy gy / v (1)
  • yr_gy Yaw rate value ([° / s], [dps])
  • v Vehicle speed [m / s]
  • gy lateral acceleration sensor value [m / s 2 ]
  • the drift state can be determined when the difference between the two is calculated and becomes equal to or greater than the drift determination value.
  • the difference value ⁇ between the two is obtained by the equation (2).
  • FIG. 8 shows changes in the detected value ⁇ _gy and the filter output T detected over time. While the detection value ⁇ _gy varies finely with time, the filter output T can be obtained with a small variation by removing the high frequency component, thereby determining a state that exceeds the positive and negative drift determination values. To do.
  • the vehicle direction is changed from the GPS direction to the direction calculated by the yaw rate value yr_gy of the gyro 3.
  • the detection start point and the detection end of the drift state will be described later. It is better to make the drift judgment value different at the time.
  • an error of 10 [° / s] or less is calculated at an earlier stage than the time point when the drift state is determined by the above relational expression including the yaw rate value yr_gy, the lateral acceleration gy, and the vehicle speed v. There is. Therefore, even when the yaw rate value yr_gy itself reaches a certain threshold level, the error is reduced by performing the drift determination.
  • the determination is made as follows.
  • the determination condition is made different between the detection start time and the detection end time of the drift state.
  • the end determination of the drift state a state in which the state satisfying the determination condition continues for a certain time (for example, 1 second) is determined, and thereby the end of the drift state is determined.
  • the determination condition at the detection start time of the drift state is the time when the absolute value of the value T converted so as to cut the high-frequency component through the Butterworth filter shown in the equation (4) becomes 0.2 or more.
  • the first condition shown in FIG. the value of the relative vehicle direction DR rel D (t) of the vehicle direction detected by the gyro 3 at time t is the value of the relative vehicle direction DR rel D (t ⁇ 1) at the time of the previous time t ⁇ 1.
  • the second condition shown in Expression (6) is whether the angle is deviated by 10 degrees or more. Then, the drift state is determined when either the first condition or the second condition is detected.
  • the determination condition at the end of detection of the drift state is that the absolute value of the value T converted so as to cut the high-frequency component through the Butterworth filter shown in Equation (4) is 0.1 or less. This time is defined as the first condition shown in Equation (7). Further, the value of the relative vehicle direction DR rel D (t) of the vehicle direction detected by the yaw rate value yr_gy at time t is equal to the relative vehicle direction DR rel D (t ⁇ 1) at the time of the previous time t ⁇ 1.
  • the second condition shown in Expression (8) is that the value and angle are within 10 degrees. As described above, the determination of the end of the drift state is based on the condition that the state satisfying both the first condition and the second condition has continued for 1 second.
  • the determination of the drift state can be performed reliably as described above, the following error may occur before and after the drift determination time when calculating the actual vehicle orientation. That is, when the vehicle orientation based on the yaw rate value yr_gy of the gyro 3 is used to replace the drift period with the orientation based on the GPS signal, the vehicle orientation information calculated by two different methods is replaced. However, if there is an error between the two at the time of the drift determination, the vehicle direction changes suddenly, resulting in an unnatural trajectory.
  • a process for smoothly connecting the transition to the drift period is performed as follows. That is, for example, a method is used in which the DR relative direction is used as the change in the vehicle direction based on the yaw rate value detected by the gyro 3, and the change is added by adding the change based on the vehicle direction based on the GPS signal. Thereby, even when drift determination is made, the vehicle direction can be smoothly shifted, and the accuracy can be further improved.
  • the vehicle direction by the gyro 3 after the drift determination is smoothly connected during the period of calculation, but this time when switching to the vehicle direction based on the GPS signal when the drift state after the curve is finished. , Accumulated error occurs. Therefore, the error is gradually eliminated during the drift determination period by correcting the error occurring at the time when the drift determination is completed by distributing and correcting each error calculated as the vehicle direction during the drift period. be able to.
  • the straight direction may be pointed in units of several seconds.
  • the detection accuracy of the vehicle direction is required to be the same accuracy as when the vehicle is in a straight line, when the vehicle direction by the GPS signal exceeds a certain threshold and the positive and negative values are reversed, a linear determination is added there to perform a primary determination. Assuming that the drift state has been eliminated, the error ⁇ occurring at that time is corrected by the above method.
  • the correction process is performed as follows.
  • the time period data of GPS speed vk is set as follows.
  • ⁇ DR ⁇ abs (n) ⁇ DR ⁇ rel (n) + ( ⁇ GPS ⁇ ave- ⁇ DR ⁇ rel ⁇ ave ) (12)
  • DR abs (n) V (n) ⁇ ⁇ DR ⁇ abs (n) (13) ⁇ GPS ⁇ ave (n): Vehicle speed [m / s]
  • x> y the DR absolute direction (DR) according to the equations (12) and (13) in the same manner as described above using 16 pieces of data in the fixed period (B) closer to the drift detection period. abs (n)) is calculated.
  • the drift determination process is performed, and if the drift state is determined, the gyro 3 The vehicle direction is detected by As a result, if the drift state is determined even when the vehicle speed is equal to or higher than the reference speed, the vehicle direction closer to the actual state can be detected with less error even when the vehicle direction deviates from the GPS signal. Can do.
  • the drift determination process the difference between the lateral acceleration value detected by the acceleration sensor 4 and the lateral acceleration value obtained from the yaw rate value detected by the gyro 3 and the vehicle speed value detected by the vehicle speed sensor 5 is determined as a drift determination. Judgment was made on condition that the value is greater than or equal to the value. Thus, it is possible to reliably determine that the vehicle is in a drift state and detect the vehicle orientation without any sense of incongruity.
  • drift determination process when determining the end of the drift state, a drift end determination value smaller than the drift determination value is set. Thereby, even when the difference value for performing the above-described determination varies in the vicinity of the drift determination value, the drift determination state can be prevented from frequently changing.
  • the drift state is also determined when the yaw rate value detected by the gyro 3 is equal to or higher than the drift determination angular velocity.
  • the interpolation processing when there is a azimuth difference when switching from the vehicle azimuth by GPS to the vehicle azimuth by gyro 3, the interpolation processing is performed and the information of each azimuth difference is included in the information of each vehicle azimuth during the drift state. Since the components are evenly distributed and adjusted, the vehicle direction can be smoothly connected during switching by a simple process.
  • the determination is based on the signal that has passed through the low-pass filter, so a more stable drift state determination process is performed. Can do.
  • the drift determination level for determining the drift state can be set to an appropriate level according to various factors such as the vehicle running state, road pattern, or detection signal state. Similarly, an appropriate level can be set for the drift end determination level. Thereby, adjustments such as increasing the sensitivity of determination of the drift state or avoiding erroneous determination according to the noise level can be performed.
  • the high-frequency signal component is cut from the value of the difference signal ⁇ _gy of the lateral acceleration by the Butterworth filter, but any filter other than the Butterworth filter can be applied as long as it functions as a low-pass filter.
  • the drift determination process S2 is performed according to the flowchart of FIG. 1, but the drift determination process may be performed before the process S1 for determining the vehicle speed.
  • S2 and S3 are executed first, and if S3 is NO, the same result can be obtained by executing S1.
  • the interpolation process S6 during the drift period is performed under the condition where the drift state occurs, there are various cases other than the case where the error amount in the embodiment is evenly distributed to the vehicle orientation data during the drift period. Variations can be adopted. For example, in addition to a method that distributes all measured data evenly, it is distributed so that it is added every predetermined data, or weighted according to the amount of fluctuation of data during the drift period and distributed. Can do. Furthermore, the error can be distributed by other appropriate methods.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)
  • Navigation (AREA)

Abstract

　所定時間毎に測定したデータに基づいて車両方位を検出する車両方位検出方法において、車速センサの検知速度が基準速度未満のときはヨーレートセンサの検知したヨーレートに基づいて前記車両方位を検出する。前記車速センサの検知速度が前記基準速度以上のときはドリフト判定を行い、ドリフト状態が判定されない場合にはＧＰＳ受信機の受信信号に基づいて前記車両方位を検出し、ドリフト状態が判定された場合には前記ヨーレートセンサの検知したヨーレートに基づいて前記車両方位を検出する。

Description

車両方位検出方法および車両方位検出装置 関連出願の相互参照
　本開示は、２０１３年２月１８日に出願された日本出願番号２０１３－２９０３２号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、車両方位検出方法および車両方位検出装置に関する。
　車両が走行するときの向いている方位すなわち車両方位（ヘディング方位）を検出する方法としては、グローバル・ポジショニング・システム（ＧＰＳ）信号から算出された方位情報を用いて算出する方法あるいはジャイロを用いて算出する方法などがある。ＧＰＳ信号から算出する方法では、車両速度が遅くなると時間毎の移動距離が少なくなり車両方位の算出精度が劣化する。そこで、車両速度がある基準速度以上のときはＧＰＳ信号から算出された方位情報を用いて車両方位を算出し、車両速度が基準速度未満のときはジャイロを用いて車両方位を算出する方法が考えられている。
　しかしながら、上記の方法を採用する場合には、次のような不具合がある。例えばサーキット等で限界走行をする場合には、タイヤが路面にグリップされていないドリフトなどの状況が発生することがある。この場合、上記の方法では、車両速度が基準速度以上であってもＧＰＳ信号に基づいて算出された車両方位と実際の車両方位が異なる場合が生じ、正確な車両方位を算出することができないことがある。
日本特開平３－２２６６２２号公報
　本開示の目的は、走行中に取得した車両情報を走行後に利用して車両方位を算出する場合に、車両の走行中にタイヤが路面にグリップされていない状況が発生していても、そのときの車両方位を正確に検出することができる車両方位検出方法および車両方位検出装置を提供することにある。
　本開示の一態様に係る車両方位検出方法では、ＧＰＳ衛星の信号を受信するＧＰＳ受信機と、ヨーレートを検出するヨーレートセンサと、横加速度を検出する横加速度センサと、車両の速度を検出する車速センサとを備えた車両が走行する際に、所定時間毎に測定したデータに基づいて車両方位を検出する。前記車速センサの検知速度が基準速度未満のときは前記ヨーレートセンサが検知したヨーレートに基づき前記車両方位を検出する。前記車速センサの検知速度が前記基準速度以上のときはドリフト判定を行、ドリフト状態が判定されない場合には前記ＧＰＳ受信機の受信信号に基づいて前記車両方位を検出し、ドリフト状態が判定された場合には前記ヨーレートセンサが検知したヨーレートに基づき前記車両方位を検出する。
　前記車両方位検出方法では、車速が基準速度以上のときでもドリフト状態が判定されている場合にはヨーレートセンサの検知したヨーレートに基づいて車両方位を検出する。これにより、ＧＰＳ受信機の受信信号に基づいて検出した車両方位がずれている場合でも、誤差を少なくして実際の状態により近い車両方位を検出することができる。
　本開示の別の態様に係る車両方位検出装置は、車速判定部と、ドリフト判定部と、車両方位検出部とを備え、ＧＰＳ受信機がＧＰＳ衛星から所定時間毎に受信したＧＰＳ信号と、ヨーレートセンサが所定時間毎に検出したヨーレートと、横方向加速度センサが所定時間毎に検出した横方向加速度と、車速センサが所定時間毎に検出した車速とに基づいて車両の車両方位を検出する。
　前記車速判定部は、所定時間毎の各データについて前記車速センサにより検出された前記車速が基準速度以上であるか否かを判定する。前記ドリフト判定部は、前記車速判定部によって前記車速が前記基準速度以上であると判定された場合、ドリフト状態であるか否かを判定する。前記車両方位検出部は、前記車速判定部によって前記車速が前記基準速度未満であると判定された場合および前記ドリフト判定部によって前記ドリフト状態が判定された場合に前記ヨーレートセンサの検知したヨーレートに基づいて前記車両方位を検出し、前記車速判定部によって前記車速が前記基準速度以上であると判定され、かつ前記ドリフト判定部によって前記ドリフト状態が判定されない場合に前記ＧＰＳ受信機の受信信号に基づいて前記車両方位を検出する。
　前記車両方位検出装置は、前記車速が前記基準速度以上のときでもドリフト状態が判定されている場合には前記ヨーレートセンサの検知したヨーレート値に基づいて車両方位を検出する。これにより、前記ＧＰＳ受信機の受信信号に基づいて検出した車両方位がずれている場合でも、誤差を少なくして実際の状態により近い車両方位を検出することができる。
　本開示における上記あるいは他の目的、構成、利点は、下記の図面を参照しながら、以下の詳細説明から、より明白となる。図面において、
図１は、本開示の一実施形態における車両データから車両方位を算出する処理を示すフローチャートである。 図２は、走行中の車両の状態を示す車両情報を取得するための構成を示す図である。 図３Ａは、グリップ時の車両の軌跡と方位との関係を示す図である。 図３Ｂは、ドリフト時の車両の軌跡と方位との関係を示す図である。 図３Ｃは、誤差発生時の車両の軌跡と方位との関係を示す図である。 図４は、車両のＧＰＳ方位とＤＲ絶対方位との時間的推移を示す図である。 図５Ａは図４のＶＡ部におけるドリフト期間前のＧＰＳ方位とＤＲ絶対方位とのずれを示す図である。 図５Ｂは図４のＶＢ部におけるドリフト期間後のＧＰＳ方位とＤＲ絶対方位とのずれを示す図である。 図６Ａは、ＧＰＳ方位とＤＲ絶対方位との誤差を説明する図である。 図６Ｂは、図６ＡのＶＩＢ部の拡大図である。 図７は、ドリフト期間の前に発生するずれと相対方位で発生する誤差を説明する図である。 図８は、検出値とフィルタ出力の時間推移を示す図である。
　以下、本開示の一実施形態について図１から図８を参照して説明する。なお、この実施形態では、車両の走行時に検出した車両走行情報に基づいて、演算処理を行うことで車両方位を検出するもので、車両走行情報の取得および演算処理について以下に説明するものである。
　図２は、車両走行情報を取得するための構成を示している。車両には、推測航法（ＤＲ）による走行軌跡および車両方位を計算するための制御装置１が備えられている。制御装置１は、ＣＰＵを中心としてメモリや入出力インターフェースなどが設けられる。この制御装置１には、ＧＰＳ受信機２、ジャイロ３、加速度センサ４、車速センサ５などが接続され、各種のデータが入力される。制御装置１は、車速判定部、ドリフト判定部、車両方位検出部の一例である。
　ＧＰＳ受信機２は、ＧＰＳアンテナ２ａにより複数個のＧＰＳ衛星からの電波を受信して位置情報や速度情報を検出するためのＧＰＳ信号を得る。ジャイロ３は、車両の垂直方向での旋回の情報を角速度のヨーレート値ｙｒ＿ｇｙとして取得する。加速度センサ４は、車両の横方向加速度ＧＹを検出する。車速センサ５は、車両の走行速度ｖのデータを取得する。
　上記した各種データは、例えば１００ｍｓ(ミリ秒)間隔でサンプリングされ、これを車両走行情報として不揮発性メモリなどに記憶をする。この場合、データをサンプリングする時間間隔は、１００ｍｓよりも短くても良いし、長くても良い。時間間隔を短くすれば車両方位の検出を精度良く行うことができ、時間間隔を長くすれば演算処理を短時間で行うことができる。
　このようにして取得された車両走行情報に基づいて制御装置１により車両の車両方位（ヘディング方位）を検出する。なお、図２の構成では、車両方位を制御装置１により検出する構成としている。この実施形態では前述のようにして車両走行情報を取得した後に、その車両走行情報に基づいて車両方位を検出するものであり、車両走行情報の検出タイミング毎に車両方位を検出する処理を行うのではない。したがって、前述の不揮発性メモリなどに一旦車両走行情報を蓄積して記憶させたものを、制御装置１ではなく、別途にマイコンやパソコンなどの演算手段を用いて検出処理をすることもできる。
　走行情報を取得した後に車両方位の演算をするケースでは、車両が通常の走行をしている時には、車両が道路の路面にグリップされていて、直進走行では、図３Ａに示すように、車両の走行軌跡と車両方位とが一致している。つまり、車両が路面にグリップされている状態では、車両方位はＧＰＳ信号から検出する車両方位と実際の車両方位とが一致している。しかし、車両を極限走行させるなどしてドリフト状態となっているときには、図３Ｂに示すように、車両のＧＰＳ方位と実際の車両方位とが一致しなくなる。また、このようなずれによる誤差をそのままにすると、図３Ｃに示すように、直進状態では違和感を生ずることとなる。
　このような点から、推測航法出力だけで車両方位を算出しようとすると、推測航法の方位精度は一般的に角度にして数度／秒程度有るため、上記したようにその誤差によって違和感が大きくなってしまう。そこで、車速が大きいときにはＧＰＳ信号により算出する車両方位を用いることで、誤差を１[°／ｓ]（[度／秒]）以下に抑えることができる。これによって誤差が大きくなる欠点を補うようにして車両方位を検出することができる。さらに、ドリフト状態が発生した場合でも、その期間中には推測航法による車両方位を採用することで誤差が発生するのを抑制する。
　また、図４に示すように、車両が進行する場合の測定で、推測航法（ＤＲ）による絶対方位とＧＰＳ信号による方位とがズレを生じている場合には、次のような不自然な軌跡を生ずることがある。図４で示す例えばカーブなどでドリフトが発生している期間（例えば時刻２４０～３４０の期間）で、車両方位の検出をＧＰＳ方位とＤＲ方位とを切り換えるとする。この場合、カーブでドリフト状態となる前の図５Ａと、カーブ後でドリフト状態から脱する図５Ｂとでは、それぞれＧＰＳ方位とＤＲ絶対方位とが誤差を生じている。このため、車両方位の検出方法を切り換えると、図６Ａに示すドリフト状態の期間の終了時に、図６Ｂに示すような誤差分εが発生して不自然な軌跡を算出してしまうことになる。
　この実施形態においては、図１に示す手順に従って車両方位を演算して求めることで、上記した不一致の状態や違和感を生じないものとすることができる。制御装置１は、まず各タイミングで取得された車両走行情報について、車速がαｋｍ／ｈ以上であるかどうかを判定する（Ｓ１）。これは、走行速度がある程度以上である場合にＧＰＳ受信情報による車両方位の判定が正確に行えることに起因し、αｋｍ／ｈがその境界となる。速度αは１８、２０など適宜の速度を設定でき、例えば、１５～２５の範囲のいずれかの値に設定することができる。
　走行速度がαｋｍ／ｈ以上である場合（Ｓ１：ＹＥＳ）は、制御装置１は、ドリフト判定処理を実施する（Ｓ２）。ドリフト判定処理については後述する。制御装置１は、ドリフト判定処理（Ｓ２）においてドリフト状態が判定されない場合（Ｓ３：ＮＯ）、ＧＰＳ信号から車両方位を算出する（Ｓ４）。
　制御装置１は、ＧＰＳ信号から車両方位を検出する場合には、前回の位置からの相対的な移動を算出し、これに基づいて車両の方位を算出する。この場合、ドリフト状態が発生していないので、車両はほぼ走行軌跡に沿った方位を向いていると推定できるからである。
　一方、車速がαｋｍ／ｈ以上であり、かつドリフト判定処理においてドリフト状態が判定された場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、制御装置１は、ジャイロ３により検出されるヨーレート値に基づいて車両方位を算出する（Ｓ５）。ここでは、ドリフト状態が発生していることから、車両の方位はＧＰＳ信号により求める車両方位とずれているため、そのズレに対応する角度を算出している。この処理では、制御装置１は、さらに後述する方位誤差を補正処理し（Ｓ６）、補正後の車両方位を算出する（Ｓ７）。
　方位誤差の補正処理（Ｓ６）では、制御装置１は、ＧＰＳ受信機２のＧＰＳ信号による車両方位とジャイロ３による車両方位の算出との切り替え時点で、両者に差が発生している場合に、これをスムーズに接続するための補正処理を行う。
　実際の車両におけるドリフト状態は、カーブに進入した時点で発生することが予想される。しかし、ドリフト判定の処理では、ジャイロ３のヨーレート値と横方向加速度との差から得られる加速度の差の値が設定された閾値以上となった時点で判定される。したがって、図７に示すように、ドリフト状態の判定をした時点ではＧＰＳ信号による車両方位とジャイロ３のヨーレート値による車両方位の間にズレが生じている場合が想定される。また、このような現象は、ドリフト状態の終了が判定された時点でも発生する。
　このような誤差が発生している場合に、ＧＰＳ信号による方位の算出とヨーレート値による方位の算出とをドリフト状態の判定のタイミングで切り替えると、その時発生している誤差分のため急激に変化することになり、違和感を生ずることとなる。そこで、ドリフト状態に移行した時点ではＧＰＳ信号による車両方位に一致させ、その後ドリフト状態の期間中ではヨーレートデータから得られる相対的な車両方位の変化分を加算することでスムーズにつなぐようにする。
　そして、ドリフト状態の終了判定時点でＧＰＳ信号による車両方位に切り替える際に発生している誤差分については、ドリフト状態の期間内の車両方位のデータに遡って均等に分配することでドリフト状態の終了判定時点では誤差が解消されるように補正をする処理をしている。
　また、制御装置１は、車速がαｋｍ／ｈ以上でない場合（Ｓ１：ＮＯ）には、上記のドリフト状態の場合と同様に、ジャイロ３により検出されるヨーレート値に基づいて車両方位を算出する（Ｓ５～Ｓ７）。この場合には、ドリフト状態の発生は判定していないが、車速が小さいことからドリフト状態の発生は殆ど無いものと考えられ、実質的な方位誤差の補正処理は発生しない。
　以上のようにして一連の処理を実行すると、制御装置１は、Ｓ１に戻り、上記した処理を繰り返し実行する。これにより、すべての車両走行情報に対応した車両方位の算出を行うことができる。
　次に、上記した図１のステップＳ２におけるドリフト判定処理について説明する。ここでは、ドリフト走行のような極限走行をする場合は、車両方位がＧＰＳ信号から算出した方位に対して、ジャイロ３から出力されるヨーレート値の信号に基づいて算出した方位が正しいということに着目している。そして、通常のグリップ走行に対してドリフト走行では横方向加速度、ジャイロ３によるヨーレート値、および車速の関係が崩れることに着目している。
　すなわち、横方向加速度ｇｙ[ｍ／ｓ２]、ヨーレート値ｙｒ_ｇｙ[°／ｓ]、車速ｖ[ｍ／ｓ]の関係を示す算出式に各時点でのデータを代入し、その関係式を満たさないときにドリフト状態を判定する。具体的には、ドリフト判定式を設定し、算出値が基準値以上である場合は車両方位をＧＰＳ方位からジャイロ３により算出する方位へ変更することで上記問題を解決する。
　ドリフト判定式は、次式で示す関係を基準としている。ドリフトが発生していないグリップ状態では、ジャイロ３により検出されるヨーレート値は横方向加速度ｇｙを車速ｖで除した値に等しくなるから、次式（１）の関係が成立している。
　ｙｒ＿ｇｙ＝ｇｙ／ｖ　　　（１）
　　　ｙｒ＿ｇｙ：ヨーレート値（［°／ｓ］、［ｄｐｓ］）
　　　ｖ：車速［ｍ／ｓ］
　　　ｇｙ：横方向加速度センサ値［ｍ／ｓ２］
　一方、ドリフト状態では式（１）の関係が崩れるので、両者の差を算出してドリフト判定値以上となるときにドリフト状態を判定することができる。この場合、ヨーレート値ｙｒ＿ｇｙをラジアン値ｙｒに変換してから両者の差の値ωを式（２）で求める。加速度の差の値ωを、式（３）に示すような重力加速度Ｇ（＝９．８［ｍ／ｓ２］）を基準とした値ω＿ｇｙに変換する。
　ｙｒ＝（ｙｒ＿ｇｙ）×２π／３６０［ｒａｄ／ｓ］
　ω＝ｇｙ－（ｙｒ×ｖ）　　（２）
　ω＿ｇｙ＝ω／９．８　　　（３）
　この場合、算出したω＿ｇｙの値は、検出出力を直接変換したものなので、ばらつきが大きい。そこで、ω＿ｇｙの値をバタワースフィルタなどのローパスフィルタを介して高周波成分をカットするように変換した値Ｔ（式（４））によって判定を行う。
　Ｔ＝（ｂ０＋ｂ１ｚ－１＋ｂ２ｚ－２＋ｂ３ｚ－３＋ｂ４ｚ－４）／
（１＋ａ１ｚ－１＋ａ２ｚ－２＋ａ３ｚ－３＋ａ４ｚ－４）　　　　（４）
　上記のようにして得られた値Ｔをドリフト判定基準値（例えば０．２）と比較してこれを超える差が発生している場合にドリフト状態を判定する。図８は時間の経過と共に検出される検出値ω＿ｇｙとフィルタ出力Ｔの変化の様子を示している。検出値ω＿ｇｙが時間と共に細かく変動しているのに対して、フィルタ出力Ｔはその高い周波数成分を除去した少ない変動で得ることができ、これによって正および負のドリフト判定値以上となる状態を判定する。
　そして、上記のようにしてドリフト状態を判定すると、車両方位をＧＰＳ方位からジャイロ３のヨーレート値ｙｒ＿ｇｙにより算出する方位へ変更する。この場合、ドリフト判定をする際のドリフト判定値の近傍で判定の切り替わりが不安定にならないようにするため、いわゆるヒステリシスを持たせる処理として、後述するように、ドリフト状態の検出開始時点と検出終了時点とでドリフト判定値を異ならせるようにすると良い。
　さらに、実際の車両運動ではヨーレート値ｙｒ＿ｇｙと横方向加速度ｇｙと車速ｖからなる上記関係式でドリフト状態を判定する時点よりも早い段階で１０[°／ｓ]以下の誤差が算出されてしまうことがある。そこで、ヨーレート値ｙｒ＿ｇｙそのものがある閾値レベルに達した場合も、ドリフト判定をすることによりその誤差を低減する。
　具体的には、次のようにして判定する。なお、ここではドリフト判定が判定レベル近傍で不安定にならないようにするため、ドリフト状態の検出開始時点と検出終了時点とで判定条件を異ならせるようにしている。また、ドリフト状態の終了判定については、判定条件を満たす状態が一定時間（例えば１秒）継続する状態を判定し、これによりドリフト状態の終了を判定するようにしている。
　ドリフト状態の検出開始時点の判定条件は、前述した式（４）に示すバタワースフィルタを介して高周波成分をカットするように変換した値Ｔの絶対値が０．２以上となる時点を式（５）に示す第１条件とする。また、時刻ｔでジャイロ３により検出される車両方位の相対車両方位ＤＲrelＤ（ｔ）の値が、前回の時刻ｔ－１の時点での相対車両方位ＤＲrelＤ（ｔ－１）の値と角度にして１０度以上ずれているかどうかを式（６）に示す第２条件としている。そして、第１条件あるいは第２条件のいずれかが検出された時点でドリフト状態を判定する。
　｜Ｔ（ｎ）｜≧０．２　　　（５）
　｜ＤＲrelＤ（ｔ）－ＤＲrelＤ（ｔ－１）｜≧１０［ｄｐｓ］　　　（６）
　また、同様にして、ドリフト状態の検出終了時点の判定条件は、前述した式（４）に示すバタワースフィルタを介して高周波成分をカットするように変換した値Ｔの絶対値が０．１以下となる時点を式（７）に示す第１条件とする。また、時刻ｔでヨーレート値ｙｒ＿ｇｙにより検出される車両方位の相対車両方位ＤＲｒｅｌＤ（ｔ）の値が、前回の時刻ｔ－１の時点での相対車両方位ＤＲrelＤ（ｔ－１）の値と角度にして１０度以内になることを式（８）に示す第２条件としている。前述のように、ドリフト状態の終了判定は、第１条件および第２条件のいずれも満たす状態が１秒継続したことを条件としている。
　｜Ｔ（ｎ）｜≦０．１　　　（７）
　｜ＤＲrelＤ（ｔ）－ＤＲrelＤ（ｔ－１）｜≦１０［ｄｐｓ］　　　（８）
　上記した式（５）と式（７）では、ドリフト判定基準値が異なり、次式（９）で示す範囲では、ヒステリシス領域として判定結果が不安定になることを防止している。
　０．１＜｜Ｔ（ｎ）｜＜０．２　　　（９）
　以上のようにして、式（５）～（９）の第１条件および第２条件を用いてドリフト判定を行うことで、車両のドリフト状態の開始時点の判定および終了時点の判定を確実にし、且つ車両方位を正確に検出することができる。
　上記のようにしてドリフト状態の判定を確実に行うことができるのに対して、実際の車両方位の算出に際しては、ドリフト判定の時点の前後で次のような誤差が発生することがある。すなわち、ジャイロ３のヨーレート値ｙｒ＿ｇｙに基づく車両方位を用いて、ドリフト期間をＧＰＳ信号による方位と置き換える場合、２つの異なった方法で算出された車両方位情報を置き換えることになる。しかし、ドリフト判定時点で両者に誤差分が生じている場合に、急に車両方位が変化することになり、結果として不自然な軌跡となる。
　そこで、このような不自然な変化が発生するのを抑制するため、次のようにしてドリフト期間への移行を滑らかに接続する処理を行う。すなわち、例えばジャイロ３が検出するヨーレート値に基づいて車両方位の変化分としてＤＲ相対方位を使用することで、ＧＰＳ信号による車両方位を基準として変化分を加算することで切り替える方式を採用する。これにより、ドリフト判定がなされた場合でも車両方位をスムーズに移行させることができ、さらに精度を上げることができる。
　この場合、ドリフト判定後のジャイロ３による車両方位を変化分により算出する期間中はスムーズにつながるが、今度はカーブ後のドリフト状態が終了されたときにＧＰＳ信号に基づいた車両方位に切り替える際に、蓄積された誤差が発生する。そこで、ドリフト判定が終了した時点で発生している誤差分をドリフト期間中の車両方位として算出した各データに対して分散させて補正をすることで誤差分をドリフト判定期間中に徐々に解消させることができる。
　なお、ドリフト判定期間においてＳ字等でカーブが連続し且つその車両方位が一旦逆方向へ変化する場合は、数秒の単位で直線方位を向くことがある。この場合には、車両方位の検出精度が直線時と同様の精度が要求されるため、ＧＰＳ信号による車両方位がある閾値を超えてプラスとマイナスを反転する場合、そこで直線判定を加えて一次的にドリフト状態が解消したとみなしてその時点で発生している誤差分εを上記方法により補正する。
　具体的には、次のようにして補正処理を行う。
　ＧＰＳ速度ｖｋの時系列データは次のように期間を設定する。
　　ｖa-15～ｖa，ｖa+1～ｖa+x，ｖt1～ｖtd，ｖb-y～ｖb-1，ｖb～ｖb+15
　　　　ｖa-15～ｖa ≧１８ｋｍ／ｈ　　：固定期間（Ａ）：データ個数　１６
　　　　ｖa+1～ｖa+x ＜１８ｋｍ／ｈ　　：変動期間（Ｘ）：データ個数　ｘ
　　　　ｖt1～ｖtd　　　　　　　　　　：ドリフト検出期間：データ個数ｄ
　　　　ｖb-y～ｖb-1 ＜１８ｋｍ／ｈ　　：変動期間（Ｙ）：データ個数　ｙ
　　　　ｖb～ｖb+15 ≧１８ｋｍ／ｈ　　：固定期間（Ｂ）：データ個数　１６
　上記の場合で、変動期間（Ｘ）、（Ｙ）でのデータ個数ｘ、ｙがｘ＜ｙの関係にある場合には、ドリフト検出期間に時間的に近い側の固定期間（Ａ）のデータ１６個を用いて次のようにしてＤＲ絶対方位（ＤＲabs（ｎ））を算出する。
　まず、次式（１０）により固定期間（Ａ）でのＧＰＳ信号に基づいた各速度ｖkの方位θGPSをその北向きの速度成分ｖnと東向きの速度成分ｖeから算出し、さらにその平均値θGPS・aveを算出する。同様に、次式（１１）により固定期間（Ａ）でのＤＲ相対方位ＤＲrelDirectionの平均値θDR・rel・aveを算出する。
　θGPS・ave＝average（[arctan（ｖn／ｖe）]a-15～a）　　（１０）
　　　ｖn：ｖkの北向きの速度成分
　　　ｖe：ｖkの東向きの速度成分
　θDR・rel・ave＝average（ＤＲrelDirectiona-15～a）　　（１１）
　式（１０）、（１１）で得られた値により、式（１２）、（１３）を用いて各時点ｎでのＤＲ絶対方位ＤＲabs（ｎ）を算出する。
　θDR・abs（ｎ）＝θDR・rel（ｎ）＋（θGPS・ave－θDR・rel・ave）　（１２）
　ＤＲabs（ｎ）＝Ｖ（ｎ）×θDR・abs（ｎ）　　（１３）
　　　θGPS・ave（ｎ）：車速［ｍ／ｓ］
　また、ｘ＞ｙの場合には、ドリフト検出期間に時間的に近い側の固定期間（Ｂ）のデータ１６個を用いて上記同様にして式（１２）、（１３）によってＤＲ絶対方位（ＤＲａｂｓ（ｎ））を算出する。なお、この場合には、式（１０）で示したＧＰＳ方位による平均値θGPS・aveおよび式（１２）で示したＤＲ相対方位ＤＲrelDirectionの平均値θDR・rel・aveは式（１４）、（１５）に示す値と置き換える。
　θGPS・ave＝average（arctan[（ｖn／ｖe）b～b+15]）　　（１４）
　θDR・rel・ave＝average（ＤＲrelDirectionb～b+15）　　（１５）
　次に、ドリフト検出期間終了時の相対ＤＲ積分方位とＧＰＳ方位との誤差εの補正を次のようにして行う。誤差εの値は次式（１６）で得られる。このようにして得られる誤差εを用いて、補間を行う期間内で、式（１７）に示すように、各ＤＲ絶対方位の値に補正量を加算することで補間期間での補正量を得る。
　誤差ε＝Σ（ＤＲabsθ（ｔk）－ＧＰＳθ（ｔk））　ｋ＝１～ｅ（１６）
　補間期間ＤＲabsθcomp（ｔｋ）＝ＤＲrelθ（ｔｋ）＋ε／ｔｅ　　（１７）
　車両方位は
　　補間期間車両方位情報＝ΣＤＲabsθcomp（ｔｋ）　　ｋ＝１～ｅ
　上記のようにして補間期間内のＤＲ絶対方位の値に補正量を加算することでドリフト期間の前後においてもＧＰＳ信号による車両方位の値と切り換える場合に、スムーズに接続することができ、違和感が発生するのを抑制できる。
　上記実施形態によれば次のような効果を得ることができる。
　車両走行情報に基づいて車両方位を検出する場合に、車速センサ５の検知速度が基準速度α［ｋｍ／ｈ］以上では、ドリフト判定処理を行って、ドリフト状態が判定された場合にはジャイロ３により車両方位を検出するようにした。これにより、車速が基準速度以上のときでもドリフト状態が判定されている場合には、ＧＰＳ信号による車両方位からずれている場合でも、誤差を少なくして実際の状態により近い車両方位を検出することができる。
　ドリフト判定の処理では、加速度センサ４により検出した横方向加速度値と、ジャイロ３により検出したヨーレート値および車速センサ５により検出した車速値から得られる横方向の加速度値との差の値がドリフト判定値以上となることを条件として判定するようにした。これにより、車両がドリフト状態にあることを確実に判定して違和感の無い車両方位の検出を行うことができる。
　ドリフト判定の処理では、ドリフト状態の終了を判定する場合に、ドリフト判定値よりも小さいドリフト終了判定値を設定した。これにより、上記した判定を行うための差の値がドリフト判定値の近傍で変動する場合でも、ドリフト判定の状態が頻繁に変動するのを防止することができる。
　ドリフト判定の処理では、上記したドリフト判定を行う他に、ジャイロ３により検出されるヨーレート値がドリフト判定角速度以上になるときにもドリフト状態として判定するようにした。これにより、横方向加速度の差によるドリフト判定で、ドリフト判定値に達する前に発生しているドリフト状態を検出することができ、車両方位の検出結果に違和感が発生するのを抑制できる。
　ドリフト状態の判定時にＧＰＳによる車両方位からジャイロ３による車両方位に切り換える際に両者に方位差が生じている場合に、補間処理を実施してドリフト状態の期間中に方位差の成分を分散して調整するようにしたので、切り換えに際してスムーズに車両方位をつなぐことができる。
　補間処理では、ＧＰＳによる車両方位からジャイロ３による車両方位に切り換える際に両者に方位差が生じている場合に、補間処理を実施してドリフト状態の期間中の各車両方位の情報に方位差の成分を均等に配分して調整するようにしたので、簡単な処理で切り換えに際してスムーズに車両方位をつなぐことができる。
　ドリフト判定を行う場合に、横方向加速度の差の値を直接判定するのではなく、低域通過フィルタを介した後の信号に基づいて判定するので、より安定したドリフト状態の判定処理を行うことができる。
　（他の実施形態）
　なお、本開示は、上述した一実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、以下のように変形または拡張することができる。
　ドリフト状態を判定するドリフト判定レベルは、車両の走行状況や道路のパターンあるいは検出信号の状態などのさまざまな要因に応じて適宜のレベルを設定することができる。同様に、ドリフト終了判定レベルについても適宜のレベルを設定することができる。これにより、ドリフト状態の判定の感度を高めたり、ノイズのレベルに応じて誤判定を回避したりするなどの調整を行うことができる。
　横方向加速度の差の信号ω＿ｇｙの値をバタワースフィルタにより高周波信号成分をカットするようにしたが、バタワースフィルタ以外のフィルタでも低域通過フィルタとして機能するものであれば適用できる。
　実施形態においては、図１のフローチャートに従ってドリフト判定処理Ｓ２を行なっているが、車速を判定する処理Ｓ１を行う前にドリフト判定処理を行うようにしても良い。この場合には、Ｓ２、Ｓ３を先に実行し、Ｓ３でＮＯの場合に、Ｓ１を実行することで同様の結果を得ることができる。
　また、ドリフト状態が発生している条件で、ドリフト期間中の補間処理Ｓ６を行う場合には、実施形態における誤差量をドリフト期間中の各車両方位データに均等に配分する場合以外に、種々の変形を採用できる。例えば、全ての測定データに均等に分散させる方式以外に、所定データ毎に加算するように分散させたり、ドリフト期間中のデータの変動量の大きさに応じて重み付けをして分散させたりすることができる。さらには、その他の適宜の方法により誤差分を分配することができる。

Claims (8)

  1. 　ＧＰＳ衛星の信号を受信するＧＰＳ受信機と、ヨーレートを検出するヨーレートセンサと、横加速度を検出する横加速度センサと、車両の速度を検出する車速センサとを備えた車両が走行する際に、所定時間毎に測定したデータに基づいて車両方位を検出する車両方位検出方法において、
    　前記車速センサの検知速度が基準速度未満のときは前記ヨーレートセンサの検知したヨーレートに基づいて前記車両方位を検出し、
    　前記車速センサの検知速度が前記基準速度以上のときはドリフト判定を行い、ドリフト状態が判定されない場合には前記ＧＰＳ受信機の受信信号に基づいて前記車両方位を検出し、ドリフト状態が判定された場合には前記ヨーレートセンサの検知したヨーレートに基づいて前記車両方位を検出する車両方位検出方法。
  2. 　前記ドリフト判定では、前記横方向加速度センサにより検出した横方向加速度と、前記ヨーレートセンサにより検出したヨーレートおよび前記車速センサにより検出した車速から得られる横方向の加速度との差の値がドリフト判定値以上となるときに前記ドリフト状態を判定する請求項１に記載の車両方位検出方法。
  3. 　前記ドリフト判定において前記ドリフト状態を判定したときには、前記差の値が前記ドリフト判定値よりも小さいドリフト終了判定値以下になるときにドリフト状態の終了を判定する請求項２に記載の車両方位検出方法。
  4. 　前記ドリフト判定では、前記ヨーレートセンサの検出したヨーレートがドリフト判定角速度以上になるときにも前記ドリフト状態を判定する請求項２または３に記載の車両方位検出方法。
  5. 　前記ドリフト状態が終了した時点で、前記ヨーレートに基づいた前記車両方位から前記ＧＰＳ受信機の受信信号に基づいた前記車両方位に切り替える場合に、前記車両方位に方位差が生じているときには、その方位差を前記ドリフト期間中の前記ヨーレートに基づいた前記車両の各方位データに分散して加算する補間処理を行う請求項１から４のいずれか一項に記載の車両方位検出方法。
  6. 　前記補間処理では、前記方位差の値を前記ドリフト期間中の前記ヨーレートに基づく前記車両の各方位データに均等に分散して加算する請求項５に記載の車両方位検出方法。
  7. 　前記ドリフト判定では、前記横加速度センサにより検出した横方向加速度と、前記ヨーレートセンサにより検出したヨーレートおよび前記車速センサにより検出した車速から得られる加速度との差の値を低域通過フィルタを介して得られる信号がドリフト判定値以上となるときに前記ドリフト状態を判定する請求項１から６のいずれか一項に記載の車両方位検出方法。
  8. 　ＧＰＳ受信機がＧＰＳ衛星から所定時間毎に受信したＧＰＳ信号と、ヨーレートセンサが所定時間毎に検出したヨーレートと、横方向加速度センサが所定時間毎に検出した横方向加速度と、車速センサが所定時間毎に検出した車速とに基づいて車両の車両方位を検出する車両方位検出装置において、
    　所定時間毎の各データについて前記車速センサにより検出された前記車速が基準速度以上であるか否かを判定する車速判定部と、
    　前記車速判定部によって前記車速が前記基準速度以上であると判定された場合、ドリフト状態であるか否かを判定するドリフト判定部と、
    　前記車速判定部によって前記車速が前記基準速度未満であると判定された場合および前記ドリフト判定部によって前記ドリフト状態が判定された場合に前記ヨーレートセンサのヨーレートに基づいて前記車両方位を検出し、前記車速判定部によって前記車速が前記基準速度以上であると判定され、かつ前記ドリフト判定部によって前記ドリフト状態が判定されない場合に前記ＧＰＳ受信機の受信信号に基づいて前記車両方位を検出する車両方位検出部と
    を備える車両方位検出装置。
PCT/JP2014/000301 2013-02-18 2014-01-22 車両方位検出方法および車両方位検出装置 WO2014125769A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/767,869 US9638529B2 (en) 2013-02-18 2014-01-22 Vehicle orientation detection method and vehicle orientation detection apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013029032A JP6008124B2 (ja) 2013-02-18 2013-02-18 車両方位検出方法および車両方位検出装置
JP2013-029032 2013-02-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014125769A1 true WO2014125769A1 (ja) 2014-08-21

Family

ID=51353786

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/000301 WO2014125769A1 (ja) 2013-02-18 2014-01-22 車両方位検出方法および車両方位検出装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9638529B2 (ja)
JP (1) JP6008124B2 (ja)
WO (1) WO2014125769A1 (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10354332B2 (en) * 2015-09-30 2019-07-16 Sensormatic Electronics, LLC Sensor based system and method for drift analysis to predict equipment failure
US10552914B2 (en) 2016-05-05 2020-02-04 Sensormatic Electronics, LLC Method and apparatus for evaluating risk based on sensor monitoring
CN110779522A (zh) * 2019-10-10 2020-02-11 深圳市宏电技术股份有限公司 一种定位漂移处理方法及车载定位终端
CN111267910A (zh) * 2020-02-10 2020-06-12 西南交通大学 基于速度加权滤波的列车实时定位方法
US10810676B2 (en) 2016-06-06 2020-10-20 Sensormatic Electronics, LLC Method and apparatus for increasing the density of data surrounding an event
US10902524B2 (en) 2015-09-30 2021-01-26 Sensormatic Electronics, LLC Sensor based system and method for augmenting underwriting of insurance policies
US11151654B2 (en) 2015-09-30 2021-10-19 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP System and method for determining risk profile, adjusting insurance premiums and automatically collecting premiums based on sensor data
US11436911B2 (en) 2015-09-30 2022-09-06 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP Sensor based system and method for premises safety and operational profiling based on drift analysis

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6008124B2 (ja) * 2013-02-18 2016-10-19 株式会社デンソー 車両方位検出方法および車両方位検出装置
JP6493140B2 (ja) * 2015-10-13 2019-04-03 株式会社デンソー 方位推定装置
CN109459773B (zh) * 2018-12-07 2020-09-08 成都路行通信息技术有限公司 一种基于Gsensor的GNSS定位优化方法
CN109871874A (zh) * 2019-01-21 2019-06-11 华南理工大学 地铁换乘公交行为识别方法、系统、计算机设备及存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0814922A (ja) * 1994-06-30 1996-01-19 Aisin Seiki Co Ltd 車載用測位装置
JP2000284830A (ja) * 1999-03-30 2000-10-13 Komatsu Ltd 無人走行制御装置
JP2006071474A (ja) * 2004-09-02 2006-03-16 Alpine Electronics Inc 角速度センサの感度誤差検出装置および方法
JP2011122921A (ja) * 2009-12-10 2011-06-23 Mitsubishi Electric Corp 位置標定装置、位置標定方法、位置標定プログラム、速度ベクトル算出装置、速度ベクトル算出方法および速度ベクトル算出プログラム

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63223338A (ja) 1987-03-12 1988-09-16 Mitsubishi Electric Corp スロツトル制御装置
US5610815A (en) * 1989-12-11 1997-03-11 Caterpillar Inc. Integrated vehicle positioning and navigation system, apparatus and method
US5179519A (en) 1990-02-01 1993-01-12 Pioneer Electronic Corporation Navigation system for vehicle
JPH07104171B2 (ja) 1990-02-01 1995-11-13 パイオニア株式会社 車両用ナビゲーションシステム
JPH07104171A (ja) 1993-10-06 1995-04-21 Canon Inc オートフォーカス装置
US6029111A (en) * 1995-12-28 2000-02-22 Magellan Dis, Inc. Vehicle navigation system and method using GPS velocities
US5862511A (en) 1995-12-28 1999-01-19 Magellan Dis, Inc. Vehicle navigation system and method
US6308134B1 (en) * 1996-12-27 2001-10-23 Magellan Dis, Inc. Vehicle navigation system and method using multiple axes accelerometer
DE10008550A1 (de) * 2000-02-24 2001-09-13 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines Bewegungsparameters eines Kraftfahrzeuges mit einem D-GPS-System
DE10247991A1 (de) * 2002-10-15 2004-04-29 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des Schwimmwinkels eines Kraftfahrzeugs
US6789014B1 (en) * 2003-05-09 2004-09-07 Deere & Company Direct modification of DGPS information with inertial measurement data
US9311676B2 (en) * 2003-09-04 2016-04-12 Hartford Fire Insurance Company Systems and methods for analyzing sensor data
US7579984B2 (en) * 2005-11-23 2009-08-25 The Boeing Company Ultra-tightly coupled GPS and inertial navigation system for agile platforms
CN101563625A (zh) * 2006-11-06 2009-10-21 电子地图有限公司 用于二维和三维精确位置和定向确定的布置和方法
JP5328252B2 (ja) * 2008-07-30 2013-10-30 アルパイン株式会社 ナビゲーションシステムの位置検出装置および位置検出方法
FR2949859B1 (fr) * 2009-09-10 2011-08-26 Michelin Soc Tech Procede de traitement de donnees pour la determination de valeurs de derive d'au moins un pneumatique d'un vehicule de type a deux roues.
US8406996B2 (en) * 2010-08-25 2013-03-26 Trimble Navigation Limited Cordless inertial vehicle navigation
EP2492637A1 (en) * 2011-02-23 2012-08-29 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Measurement device and method for measuring
JP6008124B2 (ja) * 2013-02-18 2016-10-19 株式会社デンソー 車両方位検出方法および車両方位検出装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0814922A (ja) * 1994-06-30 1996-01-19 Aisin Seiki Co Ltd 車載用測位装置
JP2000284830A (ja) * 1999-03-30 2000-10-13 Komatsu Ltd 無人走行制御装置
JP2006071474A (ja) * 2004-09-02 2006-03-16 Alpine Electronics Inc 角速度センサの感度誤差検出装置および方法
JP2011122921A (ja) * 2009-12-10 2011-06-23 Mitsubishi Electric Corp 位置標定装置、位置標定方法、位置標定プログラム、速度ベクトル算出装置、速度ベクトル算出方法および速度ベクトル算出プログラム

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10354332B2 (en) * 2015-09-30 2019-07-16 Sensormatic Electronics, LLC Sensor based system and method for drift analysis to predict equipment failure
US10902524B2 (en) 2015-09-30 2021-01-26 Sensormatic Electronics, LLC Sensor based system and method for augmenting underwriting of insurance policies
US11151654B2 (en) 2015-09-30 2021-10-19 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP System and method for determining risk profile, adjusting insurance premiums and automatically collecting premiums based on sensor data
US11436911B2 (en) 2015-09-30 2022-09-06 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP Sensor based system and method for premises safety and operational profiling based on drift analysis
US10552914B2 (en) 2016-05-05 2020-02-04 Sensormatic Electronics, LLC Method and apparatus for evaluating risk based on sensor monitoring
US11250516B2 (en) 2016-05-05 2022-02-15 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP Method and apparatus for evaluating risk based on sensor monitoring
US10810676B2 (en) 2016-06-06 2020-10-20 Sensormatic Electronics, LLC Method and apparatus for increasing the density of data surrounding an event
CN110779522A (zh) * 2019-10-10 2020-02-11 深圳市宏电技术股份有限公司 一种定位漂移处理方法及车载定位终端
CN110779522B (zh) * 2019-10-10 2022-03-04 深圳市宏电技术股份有限公司 一种定位漂移处理方法及车载定位终端
CN111267910A (zh) * 2020-02-10 2020-06-12 西南交通大学 基于速度加权滤波的列车实时定位方法
CN111267910B (zh) * 2020-02-10 2021-03-26 西南交通大学 基于速度加权滤波的列车实时定位方法

Also Published As

Publication number Publication date
US9638529B2 (en) 2017-05-02
JP6008124B2 (ja) 2016-10-19
US20150369614A1 (en) 2015-12-24
JP2014157113A (ja) 2014-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014125769A1 (ja) 車両方位検出方法および車両方位検出装置
US8234091B2 (en) Angular velocity sensor correcting apparatus for deriving value for correcting output signal from angular velocity sensor, angular velocity calculating apparatus, angular velocity sensor correcting method, and angular velocity calculating method
US8195357B2 (en) In-vehicle sensor-based calibration algorithm for yaw rate sensor calibration
US7414575B2 (en) Position calculating apparatus, position calculating method, and program
EP2023084B1 (en) Position correction apparatus
JP6098211B2 (ja) 車両軌跡算出方法
US9599475B2 (en) Movement state information calculation method and movement state information calculation device
JP2014228495A (ja) 自己位置推定装置及び方法
CN110346824B (zh) 一种车辆导航方法、系统、装置及可读存储介质
CN110133694B (zh) 基于双天线gnss航向和轮速辅助的车辆定位方法及系统
JP5273127B2 (ja) 角速度センサ補正装置および角速度センサ補正方法
CN106526644A (zh) 一种用于计算载具部件之间相对角度变化量的方法
JP6539129B2 (ja) 自車位置推定装置、及びそれを用いた操舵制御装置、並びに自車位置推定方法
US8890747B2 (en) Longitudinal and lateral velocity estimation using single antenna GPS and magnetic compass
JP5365606B2 (ja) 角速度センサ補正装置および角速度センサ補正方法
US20170131107A1 (en) Angular velocity sensor correction device and method for correcting output signal from angular velocity sensor, and direction estimation device and method for estimating direction by correcting output signal from angular velocity sensor
JP6531768B2 (ja) センサ誤差補正装置及び方法
JP6419242B2 (ja) 移動距離測定装置、移動距離測定方法、及び移動距離測定プログラム
JP5352922B2 (ja) 角速度算出装置、ナビゲーション装置
WO2017168588A1 (ja) 測定装置、測定方法、及び、プログラム
KR101428992B1 (ko) 자동차 주행 궤적의 곡률 계산 장치 및 곡률 보정 방법
CN108779986B (zh) 行进方向推测装置
JP6287804B2 (ja) 方位推定装置および方位推定方法
JP6372339B2 (ja) 角速度センサ補正装置および角速度センサ補正方法
JP6369320B2 (ja) 角速度センサ補正装置および角速度センサ補正方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14752241

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14767869

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14752241

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1