ナビゲーション端末
【課題】車速の情報を簡易に利用することができるとともに、持ち運びにも適したナビゲーション端末を提供し、車速の情報を精度良く算出する。
【解決手段】着磁したタイヤの回転による磁気の変化の他に地磁気等の影響をも含んでいる磁気センサ１２の出力である磁気検出信号から、タイヤの回転に応じた周波数帯域の信号をＢＰＦ２０１で抽出し、該抽出した信号に基づいて車速を算出する。
【解決手段】着磁したタイヤの回転による磁気の変化の他に地磁気等の影響をも含んでいる磁気センサ１２の出力である磁気検出信号から、タイヤの回転に応じた周波数帯域の信号をＢＰＦ２０１で抽出し、該抽出した信号に基づいて車速を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の位置を計測し走行案内を行うナビゲーション端末に関し、特に携帯型のナビゲーション端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の位置を計測し走行案内を行うナビゲーション装置では、ＧＰＳ信号に基づき取得される位置情報の他、ジャイロセンサより得られる方位や車速計より得られる車速の情報も併用することによって、車両の現在位置を高精度に求める機能を搭載したものが実用化されている。このような機能は、特に、ＧＰＳ信号が取得できないか、又はＧＰＳ信号の精度が良くない場合に有用となる。
【０００３】
ところで、ナビゲーション装置には、車内に配線等を行って設置する据え置き型のものと、ＰＮＤ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）と呼ばれる持ち運び自在の携帯型のものとがある。携帯型のナビゲーション装置（以下、ナビゲーション端末という）の場合には、車両の計器盤等の内部に設置された車速計から車速の情報を得るためには、ナビゲーション端末と車速計とを配線で接続する必要があり、配線工事等を行わなければならないので、ナビゲーション端末が携帯型であることのメリットが損なわれてしまうことになる。
【０００４】
なお、この問題に対しては、ナビゲーション端末に加速度センサを搭載して、得られた加速度を積分することにより車速や位置を求めるという方法が考えられるが、加速度センサは車両に加えられた加速度と車両の傾きとを区別できないので、車速や位置の計測に大きな誤差を生じてしまうという欠点を有している。
【０００５】
一方、車両に設置された車速計を用いることなく車速の情報を得る方法として、着磁させたタイヤが回転するときの磁気の変化を磁気センサで計測することによりタイヤの回転数を求め、これから車速を算出するという方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３６１９３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記文献の方法では、タイヤからの磁気を感度良く検出するために磁気センサはタイヤの近くに配置しなければならず、この磁気センサから車内へ配線を引き回す必要がある点は、上述の車速計の場合と同じである。
以上のように、従来は、携帯型のナビゲーション端末では車速の情報を簡易に利用することができなかった。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、車速の情報を簡易に利用することができるとともに、持ち運びにも適したナビゲーション端末を提供することにある。更にまた、上記ナビゲーション端末において、車速の情報を精度良く算出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、車両の位置を表す位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記車両の着磁されたタイヤが発する磁気を検出して磁気検出信号を出力する磁気検出手段と、前記磁気検出手段から出力される磁気検出信号に基づいて車両の車速を算出する車速算出手段と、前記位置情報取得手段により取得された位置情報と前記車速算出手段により算出された車速とを用いて車両の走行案内をする案内手段と、を備えることを特徴とするナビゲーション端末である。
【０００９】
この発明によれば、ナビゲーション端末に位置情報取得手段と磁気検出手段とを設けたので、当該磁気検出手段により着磁したタイヤからの磁気を検出することで車速の情報を簡易に取得しナビゲーションに利用でき、また、このナビゲーション端末の持ち運びも容易となる。
【００１０】
また、本発明は、上記ナビゲーション端末において、前記磁気検出手段から出力される磁気検出信号を入力し、該磁気検出信号から所定の周波数以上の周波数帯域の信号を取り出す第１のフィルタ手段を備え、前記車速算出手段は、前記第１のフィルタ手段の出力信号に基づいて車両の車速を算出することを特徴とする。
【００１１】
この発明において、着磁したタイヤの回転による磁気の変化の他に地磁気等の影響をも含んでいる磁気検出手段の出力である磁気検出信号から、タイヤの回転に応じた周波数帯域の信号がフィルタで取り出されるので、地磁気等の影響を受けることなく車両の車速を精度良く算出することができる。特に、ナビゲーション端末の内部に磁気検出手段を設けた構成では、タイヤから磁気検出手段までの距離が特許文献１のようにタイヤの近くに磁気検出手段を設ける場合と比較して遠いために磁気検出手段により検出されるタイヤからの磁気が弱い場合であっても、車速を精度良く算出可能である。
【００１２】
また、本発明は、上記ナビゲーション端末において、前記第１のフィルタ手段は、前記車速算出手段により算出された現在の車速に対応する周波数帯域の信号を取り出すことを特徴とする。
【００１３】
この発明において、車速算出手段から得られる現在の車速に応じた周波数の信号が取り出されるように、フィルタの周波数帯域が設定される。これにより、どのような車速であってもタイヤの回転による磁気変化を表す信号が取り出されるので、確実に車速算出手段によって車速を算出することができる。
【００１４】
また、本発明は、上記ナビゲーション端末において、前記第１のフィルタ手段は、前記位置情報取得手段により取得された車両の位置情報に基づき推定される現在の車速に対応する周波数帯域の信号を取り出すことを特徴とする。
【００１５】
この発明において、位置情報取得手段から得られる車両の位置情報に基づいて車両の車速を推定し、この推定した車速に応じた周波数の信号が取り出されるようにフィルタの周波数帯域が設定される。これにより、どのような車速であってもタイヤの回転による磁気変化を表す信号が取り出されるので、確実に車速算出手段によって車速を算出することができる。
【００１６】
また、本発明は、上記ナビゲーション端末において、前記磁気検出手段から出力される、地磁気に対応した成分を含んだ磁気検出信号を入力し、該磁気検出信号から所定の周波数以下の低域信号を取り出す第２のフィルタ手段と、前記第２のフィルタ手段の出力信号に基づいて車両の方位を算出する方位算出手段と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
この発明において、フィルタで磁気検出信号から低域信号が取り出され、車両の方位が算出される。車両の方位が変わることによる地磁気の変化はタイヤの回転による磁気変化よりも通常はゆっくりとしているので、取り出した低域信号は車両の方位の変化に対応したものであり、低域信号に基づいて車両の方位を算出することが可能である。
【００１８】
また、本発明は、上記ナビゲーション端末において、少なくとも前記車速算出手段により算出された車速と前記方位算出手段により算出された方位とに基づいて車両の位置を算出することを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、位置情報取得手段により取得される位置情報の精度に問題がある場合でも、車両の位置を正しく求めることができる。
【００２０】
また、本発明は、上記ナビゲーション端末において、前記磁気検出手段は、互いに異なる３軸方向の磁気を検出することを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、車両内にナビゲーション端末を置く向きによらず、３軸のうちいずれか必ず１つは着磁されたタイヤが発する磁気の向きと近い向きを向くので、感度良くタイヤからの磁気を検出することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ナビゲーション端末において、車速の情報を簡易に取得しナビゲーションに利用できるとともに、持ち運びも容易である。また、フィルタを用いてタイヤの回転に応じた周波数帯域の信号を取り出すので、地磁気等の影響を受けることなく車両の車速を精度良く算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるナビゲーション端末１の構成図である。ナビゲーション端末１は、サブＣＰＵ１０と、ＧＰＳ部１１と、磁気センサ１２と、ジャイロセンサ１３と、加速度センサ１４と、ＣＰＵ２０と、メモリ２１と、外部メモリ２２と、通信部２３と、表示装置２４と、音源２５と、スピーカ２６と、を含んで構成され、これら各部は一つの筐体内に収容されてナビゲーション端末１が携帯可能になっている。
【００２４】
ＣＰＵ（中央処理装置）２０は、メモリ２１に格納されたプログラムを読み込み、該読み込んだプログラムに従って、ナビゲーション端末１の各部を統括し制御するとともに、磁気センサ１２によって得られる信号から車速と方位を算出する後述（図４）の信号処理や、ナビゲーション（走行案内）機能を実現する情報処理を実行する。
サブＣＰＵ１０は、ＧＰＳ部１１、磁気センサ１２、ジャイロセンサ１３、および加速度センサ１４の各部における各種計測等の処理を統括、制御し、これら各部により得られたデータをＣＰＵ２０へ適宜供給する。これらのデータに基づいて、ＣＰＵ２０においてナビゲーションのための情報処理が実行される。
【００２５】
ＧＰＳ部１１は、ＧＰＳ（全地球測位システム）方式によって車両の位置を測位し、測位された位置を表す位置情報をサブＣＰＵ１０へ出力する。ＧＰＳ方式では、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信し、該ＧＰＳ信号を受信した受信時刻のデータを用いた演算処理によって、位置を測位する。
【００２６】
磁気センサ１２は、磁気の大きさを検出し、該検出された磁気の大きさを表す磁気検出信号をサブＣＰＵ１０へ出力する。磁気センサ１２によって検出される磁気には、車両の着磁されたタイヤ（図３参照）が発する磁気と、地磁気や周囲の建造物等に含有される磁性材料から発せられる磁気などの環境に起因する磁気と、が含まれている。タイヤからの磁気は、車両の走行中はタイヤの回転に応じて時間的に変動している。
【００２７】
磁気センサ１２としては、特定の一方向の磁気成分のみを検出する１軸磁気センサ、異なる二方向（通常は互いに直角な二方向）の磁気成分を検出する２軸磁気センサ、または異なる三方向（通常は互いに直角な三方向）の磁気成分を検出する３軸磁気センサ、のいずれを用いることもできる。但し、ナビゲーション端末１は携帯可能とされており使用者がナビゲーション端末１を車内に置く場所や向きは不定である関係上、１軸磁気センサを用いると、その置き方によってはタイヤからの磁気の向きと１軸磁気センサの感度方向とがずれ、タイヤからの磁気に対する検出感度が低下するおそれがある。したがって、２軸磁気センサか、より好ましくは３軸磁気センサを用いることが望ましい。また２軸磁気センサまたは３軸磁気センサを用いた場合には、地磁気により方位の算出が可能となる。
【００２８】
ジャイロセンサ１３は、車両の方位の変化を所定の基準方位からのずれとして検出することにより車両の方位を計測し、その結果をサブＣＰＵ１０へ出力する。
加速度センサ１４は、車両の加速度を計測しその結果をサブＣＰＵ１０へ出力する。なお、この加速度センサ１４によってナビゲーション端末１の傾きを求めることもでき、この傾きの情報を、磁気センサ１２やジャイロセンサ１３により得られる方位の精度を向上させるために使用することもできる。
【００２９】
メモリ２１は、ＲＯＭ（読出し専用メモリ）とＲＡＭ（随時書込み読出しメモリ）からなる。ＲＯＭには、ＣＰＵ２０で実行されるプログラムが記憶されている。ＲＡＭは、プログラム実行時に一時データを記憶する記憶領域として使用される。
外部メモリ２２は、例えばハードディスクドライブなどの大容量記憶装置であり、ナビゲーションに必要な地図情報等を記憶している。
通信部２３は、例えば無線通信等によってインターネットと接続し、最新の地図情報等をインターネットを介して取得する。
【００３０】
表示装置２４は、ナビゲーション機能による走行案内を、例えば地図上に車両の現在位置と方位が分かるような形でグラフィカルに表示する。
音源２５は、必要なタイミングで例えば交差点を曲がる等の音声案内用の音声を発生してスピーカ２６へ出力し、スピーカ２６から音声案内を行う。
【００３１】
図２は、ナビゲーション端末１と車両の位置関係を説明する図である。ナビゲーション端末１は、車両２の車内、例えば運転席付近に置かれ、着磁した前輪のタイヤ３から発せられた磁気が、ナビゲーション端末１内の磁気センサ１２を通過するような配置となっている。車両２が走行しタイヤ３が回転すると、タイヤ３の回転に合わせて磁気も変化し、磁気センサ１２が検出する磁気が変化する。上記配置により、磁気センサ１２は、この変動する磁気を検出することが可能である。
【００３２】
図３は、タイヤ３が着磁された様子を示す図である。タイヤ３は、その内部に鉄等の磁化し得る材質でできたワイヤ３１が内蔵されており、タイヤ３表面を磁石で擦ることによって、ワイヤ３１が磁化される。このとき、タイヤ３の半周分３２は磁石のＳ極で擦り、残りの半周分３３は磁石のＮ極で擦ることにより、タイヤ３の外周半分３２がＮ極に着磁され、外周のもう半分３３がＳ極に着磁される。このようにして、タイヤ３は全体として磁気的にはＮ極・Ｓ極を持つ一つの棒磁石となり、タイヤ３が１回転する毎に磁気センサ１２で検出される磁気は周期的に１周期分変化することになる。
【００３３】
なお、着磁させるタイヤは、車両２の４つのタイヤのうち１つだけ（例えば運転席に一番近い右前輪のタイヤ）とする。これは、４つの各タイヤは右左折する際にそれぞれ回転数が異なるので、複数のタイヤを着磁させると、右左折後に各タイヤからの磁気の向きが右左折前の状態から変化してしまい、それらが合成されて磁気センサ１２で検出される結果、タイヤの回転数を正しく求めることが難しくなるからである。
【００３４】
次に、ナビゲーション端末１が車両の車速および方位を算出する信号処理について説明する。図４は、ナビゲーション端末１の当該信号処理にかかる機能ブロックを示す図であり、車速と方位を算出する信号処理は、ＢＰＦ２０１と、車速算出部２０２と、ＬＰＦ２０３と、方位算出部２０４とによって実現される。なお、これら各部の機能は、前述したように、メモリ２１に格納されたプログラムをＣＰＵ２０が読み出して実行することにより実現される。
【００３５】
図４において、磁気センサ１２からの磁気検出信号は、ＢＰＦ２０１およびＬＰＦ２０３へ入力される。上述したとおり、この磁気検出信号には、着磁されたタイヤ３が発する磁気に対応した成分と、地磁気等の環境に起因する磁気に対応した成分とが含まれる。前者の成分は、タイヤ３の回転に応じ、車両の車速に比例する周波数で時間変動している。この周波数は、車速にもよるが、走行開始直後や停止直前のごく低速時を除けば、数Ｈｚ以上の値である（タイヤ３は１秒間に数回転以上の回転数で回転する）。後者の成分は、地磁気に対してどのくらいの速さで車両の方位が変わるか、即ち右左折またはカーブ等で車両の方位がどのくらい速く変わるかや、磁気を発する建造物等の近くをどれくらいの車速で通り過ぎるか、といったことに依存して時間変動する。通常、このような周波数は１Ｈｚより小さい。
【００３６】
ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）２０１は、上記の磁気検出信号から、所定の周波数帯域（帯域の下限の周波数をｆＬ、上限の周波数をｆＨとする）の信号を抽出して、該抽出した信号を車速算出部２０２へ出力する。信号を抽出する周波数帯域は、上記した前者の成分、即ちタイヤの回転に応じた時間変動の成分が抽出されるように、数Ｈｚ以上に設定する。つまり周波数ｆＬを数Ｈｚ以上とする。これにより、車速算出部２０２への入力は、環境に起因する１Ｈｚより小さい時間変動成分即ち地磁気等の成分が除去されて、タイヤの回転に応じて時間変動する成分のみを含んだ信号となる。
【００３７】
周波数ｆＬ（または、周波数ｆＬおよびｆＨ）の値は、簡易的に固定値に設定しておくこともできるし、車速算出部２０２で算出された車速の値に基づいて、実際のタイヤの回転数に合わせてリアルタイムで可変に決定した値をＢＰＦ２０１へフィードバックして設定することもできる。車両の車速が急激に変化しない前提においては、このようなフィードバックにより、ＢＰＦ２０１は設定された周波数帯域に従って確実且つ有効にタイヤの回転に応じて時間変動する磁気に対応した成分を抽出することができる。
【００３８】
車速算出部２０２は、ＢＰＦ２０１からの入力信号に基づいて車両の車速を算出し、該算出した車速の情報をナビゲーション機能部２０５へ出力するとともに、該算出した車速に基づいて決定した周波数帯域の設定値をＢＰＦ２０１へフィードバックする。図５に、ＢＰＦ２０１から車速算出部２０２へ入力される信号の一例を示す。同図の横軸は時間、縦軸は磁界（磁気）の値である。この信号は、図から分かるように、１秒間に数回の周期で振動している。これはタイヤの回転に対応した時間変動であり、例えば、該信号のピークとピークの時間差を求めたり、あるいは、該信号の周波数分析（高速フーリエ変換など）を行ったりする等の手法を用いることにより、該信号の周波数を算出する。この算出した周波数からタイヤの回転数を求め、更にその回転数から車両の車速を求めることができる。なお、図５では磁気センサ１２（３軸磁気センサ）の３軸分の信号（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を示しているが、車速算出部２０２は、例えば、そのうち振幅の一番大きいいずれか１軸分の信号を用いてその周波数を算出し、車速を求めることができる。
【００３９】
ＬＰＦ（ローパスフィルタ）２０３は、磁気センサ１２から出力される上述の磁気検出信号から、所定の周波数以下の低域信号を抽出し、該抽出した低域信号を方位算出部２０４へ出力する。所定の周波数として、磁気検出信号に含まれる上述した後者の成分、即ち地磁気に起因する成分が抽出されるように、例えば１Ｈｚより小さい値を設定する。これにより、方位算出部２０４への入力は、タイヤの回転に応じて数Ｈｚ以上で時間変動する成分が除去されて、車両の方位が変わったことによる地磁気の変化に対応した成分のみを含んだ信号となる。
【００４０】
方位算出部２０４は、ＬＰＦ２０３からの入力信号に基づいて車両の方位を算出し、該算出した方位の情報をナビゲーション機能部２０５へ出力する。前述したように、車両の方位を算出するために、磁気センサ１２は２軸または３軸磁気センサであるとする。方位算出部２０４は、その２軸または３軸の各信号に基づいて、方位を算出する。
【００４１】
ナビゲーション機能部２０５は、ＧＰＳ部１１により得られる位置情報、車速算出部２０２により得られる車速の情報、方位算出部２０４により得られる方位の情報、ジャイロセンサ１３により得られる方位の情報、加速度センサ１４により得られる加速度（または加速度を積分して求められる車速）の情報、を適宜用いることにより車両の現在位置を求め、該求めた現在位置を外部メモリ２２から取得される地図情報と照らし合わせることで走行案内を行う。その結果は、表示装置２４への表示またはスピーカ２６からの音声出力によって、運転者等へ通知される。
【００４２】
車両の現在位置を求めるにあたっては、車速算出部２０２により得られる車速の情報および方位算出部２０４により得られる方位の情報のみを用いてもよい。具体的には、現在の車速と方位に基づいて所定の単位時間経過後の車両の位置を求めることができるので、その処理を繰り返すことによって現在位置を求めることが可能である。その際に、ＧＰＳ部１１からの位置情報を現在位置の補正のために利用してもよい。
【００４３】
次に、上述した車速算出部２０２の詳細な動作を説明する。図６は、車速算出部２０２の動作を示すフローチャートである。
【００４４】
まず、車速算出部２０２は、ステップＳ２以降の処理のための初期設定を行う（ステップＳ１）。この初期設定では、以下のステップＳ４で求まる単位時間当りのタイヤの回転数Ｒから車両の車速Ｖを計算するための変換係数Ｋを０（初回実行時のみ）、または前回使用した値に設定するとともに、ＢＰＦ２０１で信号を抽出する周波数帯域を、下限周波数ｆＬ＝５Ｈｚ，上限周波数ｆＨ＝１０ｋＨｚに設定する。
【００４５】
次に、車速算出部２０２は、磁気センサ１２からの磁気検出信号をＢＰＦ２０１を介して１秒間取得し（ステップＳ２）、ＧＰＳ部１１により得られる位置情報および該位置情報に基づいてナビゲーション機能部２０５で算出される車速参照値Ｖｒｅｆ（ＧＰＳ方式に基づく車速）をナビゲーション機能部２０５から取得（ステップＳ３）し、ステップＳ２で取得した信号から上述した周波数分析等の手法を用いてタイヤの回転数Ｒを算出する（ステップＳ４）。
【００４６】
続いて、車速算出部２０２は、タイヤの回転数Ｒが算出できたか否かを判断する（ステップＳ５）。タイヤの回転数Ｒが算出できない場合として、例えば、ステップＳ１で設定したＢＰＦ２０１の周波数帯域がタイヤの回転に合っていない場合や、ナビゲーション端末１の置き方（置く場所や向き）が適切でないためタイヤからの磁気を感度良く検出できない場合などがある。そのような場合にはタイヤの回転数Ｒが算出できず、車速算出部２０２は、タイヤの回転による磁気変化から求める車速が不定であるとし、車速の算出結果ＶをＶ＝Ｖｒｅｆとするとともに、ＢＰＦ２０１の周波数帯域を下限周波数ｆＬ＝５Ｈｚ，上限周波数ｆＨ＝１０ｋＨｚに設定する（ステップＳ１２）。
【００４７】
タイヤの回転数Ｒが算出できた場合、車速算出部２０２は、ＢＰＦ２０１の周波数帯域をｆＬ＝Ｒ×０．７，ｆＨ＝Ｒ×１．３に設定する（ステップＳ６）。このように周波数帯域を設定することで、次にステップＳ２以降を繰り返して実行する際に、車速が急激に変化しない限りＢＰＦ２０１により確実にタイヤの回転に応じた磁気の成分を抽出することができる。
【００４８】
車速算出部２０２は次に、車速参照値ＶｒｅｆがＧＰＳ方式に基づいて算出される車速として信頼できる下限の値ＶＬより大きいか否かを判断し（ステップＳ７）、ＶｒｅｆがＶＬより大きい場合、車速参照値Ｖｒｅｆをタイヤの回転数Ｒで除した値Ｖｒｅｆ／Ｒが所定の範囲内ＫＬ＜Ｖｒｅｆ／Ｒ＜ＫＨであるか否かを判断する（ステップＳ８）。但し、ＫＬはタイヤの想定される円周の長さの下限値、ＫＨはその上限値である。ＶｒｅｆとＲが正しい値であれば、値Ｖｒｅｆ／Ｒはタイヤの円周の長さに一致するはずである。即ち、ここではステップＳ４で算出したタイヤの回転数Ｒが信頼できる値であるかどうかを判定している。
【００４９】
値Ｖｒｅｆ／Ｒが上記所定の範囲内にある場合、車速算出部２０２は、タイヤの回転数Ｒが信頼できる値であるとみなし、変換係数ＫをＫ＝Ｖｒｅｆ／Ｒに設定する（ステップＳ９）。一方、ステップＳ７でＶｒｅｆがＶＬ以下であった場合、ステップＳ８とステップＳ９を飛ばして次のステップＳ１０へ進む（変換係数ＫはステップＳ１での初期設定のままとなる）。車速算出部２０２は、次いで、変換係数Ｋが０であるか否かを判断する（ステップＳ１０）。Ｋ≠０の場合（即ち初回実行時以外）、車速算出部２０２は、車速の算出結果ＶをＶ＝Ｋ×Ｒとする（ステップＳ１１）。
【００５０】
ステップＳ８で値Ｖｒｅｆ／Ｒが上記所定の範囲内にない場合（算出したタイヤの回転数Ｒが信頼できない値であるとみなされる）と、ステップＳ１０で変換係数が０である場合（即ち初回実行時）は、車速算出部２０２は、上述したステップＳ１２を実行する。
【００５１】
こうして、ステップＳ１１またはステップＳ１２のいずれかにより、車両の車速Ｖが求まる。車速算出部２０２は、得られた車速Ｖをナビゲーション機能部２０５へ出力する（ステップＳ１３）。ナビゲーション機能部２０５は、前述したように、車速算出部２０２からの該車速Ｖの情報や、その他ＧＰＳ部１１、方位算出部２０４、ジャイロセンサ１３、および加速度センサ１４から得られる各種情報を総合的に用いることによって、車両の現在位置を求めて走行案内を行う。ステップＳ１３の後、車速算出部２０２は、ナビゲーション機能を終了するか否かを判断し（ステップＳ１４）、終了しない場合にはステップＳ２からの動作を繰り返す。
【００５２】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、上述したステップＳ６でＢＰＦ２０１の周波数帯域を更新する際に、ＧＰＳ部１１により得られる車速参照値Ｖｒｅｆに応じた周波数帯域に更新するようにしてもよい。
また、上述したステップＳ１の初期設定において、変換係数Ｋの設定は初回のみ行うようにしてもよい。
また、タイヤ３の着磁方法は、図３に示すものに限定されず、例えば永久磁石をタイヤの回転とともに回転するようにタイヤに固定するという方法でもよい。
【００５３】
また、タイヤ３の円周に対する着磁のさせ方は、前述の図３に示すようにタイヤを半周ずつＳ極とＮ極に分けて着磁させる態様に限られることはなく、磁気センサ１２が検出する磁気の周期的変化によってタイヤの回転数を算出できるのであれば、いかなる態様で着磁してもよい。例えば、図７に示すように、タイヤ３の４分の１周分３４をＮ極に着磁させ、それと隣り合った４分の１周分３５，３６をＳ極に着磁させ、残りの４分の１周分３７をＮ極に着磁させるというものでもよい。このようにすると、タイヤ３が１回転する毎に磁気センサ１２で検出される磁気は２周期分変化することになるので、タイヤの回転による磁気の時間変動が速く（図３の場合の２倍）なって、特に車速が低速の時にＢＰＦ２０１による信号抽出が行いやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態によるナビゲーション端末の構成図である。
【図２】ナビゲーション端末と車両の位置関係を説明する図である。
【図３】タイヤが着磁された様子を示す図である。
【図４】車両の車速および方位を算出する信号処理にかかる機能ブロックを示す図である。
【図５】ＢＰＦから車速算出部へ入力される信号の一例を示す図である。
【図６】車速算出部の動作を示すフローチャートである。
【図７】タイヤが着磁された様子を示す図（他の例）である。
【符号の説明】
【００５５】
１…ナビゲーション端末 ２…車両 ３…タイヤ １０…サブＣＰＵ １１…ＧＰＳ部 １２…磁気センサ １３…ジャイロセンサ １４…加速度センサ ２０…ＣＰＵ ２１…メモリ ２２…外部メモリ ２３…通信部 ２４…表示装置 ２５…音源 ２６…スピーカ ３１…ワイヤ ２０１…ＢＰＦ ２０２…車速算出部 ２０３…ＬＰＦ ２０４…方位算出部 ２０５…ナビゲーション機能部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の位置を計測し走行案内を行うナビゲーション端末に関し、特に携帯型のナビゲーション端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の位置を計測し走行案内を行うナビゲーション装置では、ＧＰＳ信号に基づき取得される位置情報の他、ジャイロセンサより得られる方位や車速計より得られる車速の情報も併用することによって、車両の現在位置を高精度に求める機能を搭載したものが実用化されている。このような機能は、特に、ＧＰＳ信号が取得できないか、又はＧＰＳ信号の精度が良くない場合に有用となる。
【０００３】
ところで、ナビゲーション装置には、車内に配線等を行って設置する据え置き型のものと、ＰＮＤ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）と呼ばれる持ち運び自在の携帯型のものとがある。携帯型のナビゲーション装置（以下、ナビゲーション端末という）の場合には、車両の計器盤等の内部に設置された車速計から車速の情報を得るためには、ナビゲーション端末と車速計とを配線で接続する必要があり、配線工事等を行わなければならないので、ナビゲーション端末が携帯型であることのメリットが損なわれてしまうことになる。
【０００４】
なお、この問題に対しては、ナビゲーション端末に加速度センサを搭載して、得られた加速度を積分することにより車速や位置を求めるという方法が考えられるが、加速度センサは車両に加えられた加速度と車両の傾きとを区別できないので、車速や位置の計測に大きな誤差を生じてしまうという欠点を有している。
【０００５】
一方、車両に設置された車速計を用いることなく車速の情報を得る方法として、着磁させたタイヤが回転するときの磁気の変化を磁気センサで計測することによりタイヤの回転数を求め、これから車速を算出するという方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３６１９３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記文献の方法では、タイヤからの磁気を感度良く検出するために磁気センサはタイヤの近くに配置しなければならず、この磁気センサから車内へ配線を引き回す必要がある点は、上述の車速計の場合と同じである。
以上のように、従来は、携帯型のナビゲーション端末では車速の情報を簡易に利用することができなかった。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、車速の情報を簡易に利用することができるとともに、持ち運びにも適したナビゲーション端末を提供することにある。更にまた、上記ナビゲーション端末において、車速の情報を精度良く算出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、車両の位置を表す位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記車両の着磁されたタイヤが発する磁気を検出して磁気検出信号を出力する磁気検出手段と、前記磁気検出手段から出力される磁気検出信号に基づいて車両の車速を算出する車速算出手段と、前記位置情報取得手段により取得された位置情報と前記車速算出手段により算出された車速とを用いて車両の走行案内をする案内手段と、を備えることを特徴とするナビゲーション端末である。
【０００９】
この発明によれば、ナビゲーション端末に位置情報取得手段と磁気検出手段とを設けたので、当該磁気検出手段により着磁したタイヤからの磁気を検出することで車速の情報を簡易に取得しナビゲーションに利用でき、また、このナビゲーション端末の持ち運びも容易となる。
【００１０】
また、本発明は、上記ナビゲーション端末において、前記磁気検出手段から出力される磁気検出信号を入力し、該磁気検出信号から所定の周波数以上の周波数帯域の信号を取り出す第１のフィルタ手段を備え、前記車速算出手段は、前記第１のフィルタ手段の出力信号に基づいて車両の車速を算出することを特徴とする。
【００１１】
この発明において、着磁したタイヤの回転による磁気の変化の他に地磁気等の影響をも含んでいる磁気検出手段の出力である磁気検出信号から、タイヤの回転に応じた周波数帯域の信号がフィルタで取り出されるので、地磁気等の影響を受けることなく車両の車速を精度良く算出することができる。特に、ナビゲーション端末の内部に磁気検出手段を設けた構成では、タイヤから磁気検出手段までの距離が特許文献１のようにタイヤの近くに磁気検出手段を設ける場合と比較して遠いために磁気検出手段により検出されるタイヤからの磁気が弱い場合であっても、車速を精度良く算出可能である。
【００１２】
また、本発明は、上記ナビゲーション端末において、前記第１のフィルタ手段は、前記車速算出手段により算出された現在の車速に対応する周波数帯域の信号を取り出すことを特徴とする。
【００１３】
この発明において、車速算出手段から得られる現在の車速に応じた周波数の信号が取り出されるように、フィルタの周波数帯域が設定される。これにより、どのような車速であってもタイヤの回転による磁気変化を表す信号が取り出されるので、確実に車速算出手段によって車速を算出することができる。
【００１４】
また、本発明は、上記ナビゲーション端末において、前記第１のフィルタ手段は、前記位置情報取得手段により取得された車両の位置情報に基づき推定される現在の車速に対応する周波数帯域の信号を取り出すことを特徴とする。
【００１５】
この発明において、位置情報取得手段から得られる車両の位置情報に基づいて車両の車速を推定し、この推定した車速に応じた周波数の信号が取り出されるようにフィルタの周波数帯域が設定される。これにより、どのような車速であってもタイヤの回転による磁気変化を表す信号が取り出されるので、確実に車速算出手段によって車速を算出することができる。
【００１６】
また、本発明は、上記ナビゲーション端末において、前記磁気検出手段から出力される、地磁気に対応した成分を含んだ磁気検出信号を入力し、該磁気検出信号から所定の周波数以下の低域信号を取り出す第２のフィルタ手段と、前記第２のフィルタ手段の出力信号に基づいて車両の方位を算出する方位算出手段と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
この発明において、フィルタで磁気検出信号から低域信号が取り出され、車両の方位が算出される。車両の方位が変わることによる地磁気の変化はタイヤの回転による磁気変化よりも通常はゆっくりとしているので、取り出した低域信号は車両の方位の変化に対応したものであり、低域信号に基づいて車両の方位を算出することが可能である。
【００１８】
また、本発明は、上記ナビゲーション端末において、少なくとも前記車速算出手段により算出された車速と前記方位算出手段により算出された方位とに基づいて車両の位置を算出することを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、位置情報取得手段により取得される位置情報の精度に問題がある場合でも、車両の位置を正しく求めることができる。
【００２０】
また、本発明は、上記ナビゲーション端末において、前記磁気検出手段は、互いに異なる３軸方向の磁気を検出することを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、車両内にナビゲーション端末を置く向きによらず、３軸のうちいずれか必ず１つは着磁されたタイヤが発する磁気の向きと近い向きを向くので、感度良くタイヤからの磁気を検出することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ナビゲーション端末において、車速の情報を簡易に取得しナビゲーションに利用できるとともに、持ち運びも容易である。また、フィルタを用いてタイヤの回転に応じた周波数帯域の信号を取り出すので、地磁気等の影響を受けることなく車両の車速を精度良く算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるナビゲーション端末１の構成図である。ナビゲーション端末１は、サブＣＰＵ１０と、ＧＰＳ部１１と、磁気センサ１２と、ジャイロセンサ１３と、加速度センサ１４と、ＣＰＵ２０と、メモリ２１と、外部メモリ２２と、通信部２３と、表示装置２４と、音源２５と、スピーカ２６と、を含んで構成され、これら各部は一つの筐体内に収容されてナビゲーション端末１が携帯可能になっている。
【００２４】
ＣＰＵ（中央処理装置）２０は、メモリ２１に格納されたプログラムを読み込み、該読み込んだプログラムに従って、ナビゲーション端末１の各部を統括し制御するとともに、磁気センサ１２によって得られる信号から車速と方位を算出する後述（図４）の信号処理や、ナビゲーション（走行案内）機能を実現する情報処理を実行する。
サブＣＰＵ１０は、ＧＰＳ部１１、磁気センサ１２、ジャイロセンサ１３、および加速度センサ１４の各部における各種計測等の処理を統括、制御し、これら各部により得られたデータをＣＰＵ２０へ適宜供給する。これらのデータに基づいて、ＣＰＵ２０においてナビゲーションのための情報処理が実行される。
【００２５】
ＧＰＳ部１１は、ＧＰＳ（全地球測位システム）方式によって車両の位置を測位し、測位された位置を表す位置情報をサブＣＰＵ１０へ出力する。ＧＰＳ方式では、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信し、該ＧＰＳ信号を受信した受信時刻のデータを用いた演算処理によって、位置を測位する。
【００２６】
磁気センサ１２は、磁気の大きさを検出し、該検出された磁気の大きさを表す磁気検出信号をサブＣＰＵ１０へ出力する。磁気センサ１２によって検出される磁気には、車両の着磁されたタイヤ（図３参照）が発する磁気と、地磁気や周囲の建造物等に含有される磁性材料から発せられる磁気などの環境に起因する磁気と、が含まれている。タイヤからの磁気は、車両の走行中はタイヤの回転に応じて時間的に変動している。
【００２７】
磁気センサ１２としては、特定の一方向の磁気成分のみを検出する１軸磁気センサ、異なる二方向（通常は互いに直角な二方向）の磁気成分を検出する２軸磁気センサ、または異なる三方向（通常は互いに直角な三方向）の磁気成分を検出する３軸磁気センサ、のいずれを用いることもできる。但し、ナビゲーション端末１は携帯可能とされており使用者がナビゲーション端末１を車内に置く場所や向きは不定である関係上、１軸磁気センサを用いると、その置き方によってはタイヤからの磁気の向きと１軸磁気センサの感度方向とがずれ、タイヤからの磁気に対する検出感度が低下するおそれがある。したがって、２軸磁気センサか、より好ましくは３軸磁気センサを用いることが望ましい。また２軸磁気センサまたは３軸磁気センサを用いた場合には、地磁気により方位の算出が可能となる。
【００２８】
ジャイロセンサ１３は、車両の方位の変化を所定の基準方位からのずれとして検出することにより車両の方位を計測し、その結果をサブＣＰＵ１０へ出力する。
加速度センサ１４は、車両の加速度を計測しその結果をサブＣＰＵ１０へ出力する。なお、この加速度センサ１４によってナビゲーション端末１の傾きを求めることもでき、この傾きの情報を、磁気センサ１２やジャイロセンサ１３により得られる方位の精度を向上させるために使用することもできる。
【００２９】
メモリ２１は、ＲＯＭ（読出し専用メモリ）とＲＡＭ（随時書込み読出しメモリ）からなる。ＲＯＭには、ＣＰＵ２０で実行されるプログラムが記憶されている。ＲＡＭは、プログラム実行時に一時データを記憶する記憶領域として使用される。
外部メモリ２２は、例えばハードディスクドライブなどの大容量記憶装置であり、ナビゲーションに必要な地図情報等を記憶している。
通信部２３は、例えば無線通信等によってインターネットと接続し、最新の地図情報等をインターネットを介して取得する。
【００３０】
表示装置２４は、ナビゲーション機能による走行案内を、例えば地図上に車両の現在位置と方位が分かるような形でグラフィカルに表示する。
音源２５は、必要なタイミングで例えば交差点を曲がる等の音声案内用の音声を発生してスピーカ２６へ出力し、スピーカ２６から音声案内を行う。
【００３１】
図２は、ナビゲーション端末１と車両の位置関係を説明する図である。ナビゲーション端末１は、車両２の車内、例えば運転席付近に置かれ、着磁した前輪のタイヤ３から発せられた磁気が、ナビゲーション端末１内の磁気センサ１２を通過するような配置となっている。車両２が走行しタイヤ３が回転すると、タイヤ３の回転に合わせて磁気も変化し、磁気センサ１２が検出する磁気が変化する。上記配置により、磁気センサ１２は、この変動する磁気を検出することが可能である。
【００３２】
図３は、タイヤ３が着磁された様子を示す図である。タイヤ３は、その内部に鉄等の磁化し得る材質でできたワイヤ３１が内蔵されており、タイヤ３表面を磁石で擦ることによって、ワイヤ３１が磁化される。このとき、タイヤ３の半周分３２は磁石のＳ極で擦り、残りの半周分３３は磁石のＮ極で擦ることにより、タイヤ３の外周半分３２がＮ極に着磁され、外周のもう半分３３がＳ極に着磁される。このようにして、タイヤ３は全体として磁気的にはＮ極・Ｓ極を持つ一つの棒磁石となり、タイヤ３が１回転する毎に磁気センサ１２で検出される磁気は周期的に１周期分変化することになる。
【００３３】
なお、着磁させるタイヤは、車両２の４つのタイヤのうち１つだけ（例えば運転席に一番近い右前輪のタイヤ）とする。これは、４つの各タイヤは右左折する際にそれぞれ回転数が異なるので、複数のタイヤを着磁させると、右左折後に各タイヤからの磁気の向きが右左折前の状態から変化してしまい、それらが合成されて磁気センサ１２で検出される結果、タイヤの回転数を正しく求めることが難しくなるからである。
【００３４】
次に、ナビゲーション端末１が車両の車速および方位を算出する信号処理について説明する。図４は、ナビゲーション端末１の当該信号処理にかかる機能ブロックを示す図であり、車速と方位を算出する信号処理は、ＢＰＦ２０１と、車速算出部２０２と、ＬＰＦ２０３と、方位算出部２０４とによって実現される。なお、これら各部の機能は、前述したように、メモリ２１に格納されたプログラムをＣＰＵ２０が読み出して実行することにより実現される。
【００３５】
図４において、磁気センサ１２からの磁気検出信号は、ＢＰＦ２０１およびＬＰＦ２０３へ入力される。上述したとおり、この磁気検出信号には、着磁されたタイヤ３が発する磁気に対応した成分と、地磁気等の環境に起因する磁気に対応した成分とが含まれる。前者の成分は、タイヤ３の回転に応じ、車両の車速に比例する周波数で時間変動している。この周波数は、車速にもよるが、走行開始直後や停止直前のごく低速時を除けば、数Ｈｚ以上の値である（タイヤ３は１秒間に数回転以上の回転数で回転する）。後者の成分は、地磁気に対してどのくらいの速さで車両の方位が変わるか、即ち右左折またはカーブ等で車両の方位がどのくらい速く変わるかや、磁気を発する建造物等の近くをどれくらいの車速で通り過ぎるか、といったことに依存して時間変動する。通常、このような周波数は１Ｈｚより小さい。
【００３６】
ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）２０１は、上記の磁気検出信号から、所定の周波数帯域（帯域の下限の周波数をｆＬ、上限の周波数をｆＨとする）の信号を抽出して、該抽出した信号を車速算出部２０２へ出力する。信号を抽出する周波数帯域は、上記した前者の成分、即ちタイヤの回転に応じた時間変動の成分が抽出されるように、数Ｈｚ以上に設定する。つまり周波数ｆＬを数Ｈｚ以上とする。これにより、車速算出部２０２への入力は、環境に起因する１Ｈｚより小さい時間変動成分即ち地磁気等の成分が除去されて、タイヤの回転に応じて時間変動する成分のみを含んだ信号となる。
【００３７】
周波数ｆＬ（または、周波数ｆＬおよびｆＨ）の値は、簡易的に固定値に設定しておくこともできるし、車速算出部２０２で算出された車速の値に基づいて、実際のタイヤの回転数に合わせてリアルタイムで可変に決定した値をＢＰＦ２０１へフィードバックして設定することもできる。車両の車速が急激に変化しない前提においては、このようなフィードバックにより、ＢＰＦ２０１は設定された周波数帯域に従って確実且つ有効にタイヤの回転に応じて時間変動する磁気に対応した成分を抽出することができる。
【００３８】
車速算出部２０２は、ＢＰＦ２０１からの入力信号に基づいて車両の車速を算出し、該算出した車速の情報をナビゲーション機能部２０５へ出力するとともに、該算出した車速に基づいて決定した周波数帯域の設定値をＢＰＦ２０１へフィードバックする。図５に、ＢＰＦ２０１から車速算出部２０２へ入力される信号の一例を示す。同図の横軸は時間、縦軸は磁界（磁気）の値である。この信号は、図から分かるように、１秒間に数回の周期で振動している。これはタイヤの回転に対応した時間変動であり、例えば、該信号のピークとピークの時間差を求めたり、あるいは、該信号の周波数分析（高速フーリエ変換など）を行ったりする等の手法を用いることにより、該信号の周波数を算出する。この算出した周波数からタイヤの回転数を求め、更にその回転数から車両の車速を求めることができる。なお、図５では磁気センサ１２（３軸磁気センサ）の３軸分の信号（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を示しているが、車速算出部２０２は、例えば、そのうち振幅の一番大きいいずれか１軸分の信号を用いてその周波数を算出し、車速を求めることができる。
【００３９】
ＬＰＦ（ローパスフィルタ）２０３は、磁気センサ１２から出力される上述の磁気検出信号から、所定の周波数以下の低域信号を抽出し、該抽出した低域信号を方位算出部２０４へ出力する。所定の周波数として、磁気検出信号に含まれる上述した後者の成分、即ち地磁気に起因する成分が抽出されるように、例えば１Ｈｚより小さい値を設定する。これにより、方位算出部２０４への入力は、タイヤの回転に応じて数Ｈｚ以上で時間変動する成分が除去されて、車両の方位が変わったことによる地磁気の変化に対応した成分のみを含んだ信号となる。
【００４０】
方位算出部２０４は、ＬＰＦ２０３からの入力信号に基づいて車両の方位を算出し、該算出した方位の情報をナビゲーション機能部２０５へ出力する。前述したように、車両の方位を算出するために、磁気センサ１２は２軸または３軸磁気センサであるとする。方位算出部２０４は、その２軸または３軸の各信号に基づいて、方位を算出する。
【００４１】
ナビゲーション機能部２０５は、ＧＰＳ部１１により得られる位置情報、車速算出部２０２により得られる車速の情報、方位算出部２０４により得られる方位の情報、ジャイロセンサ１３により得られる方位の情報、加速度センサ１４により得られる加速度（または加速度を積分して求められる車速）の情報、を適宜用いることにより車両の現在位置を求め、該求めた現在位置を外部メモリ２２から取得される地図情報と照らし合わせることで走行案内を行う。その結果は、表示装置２４への表示またはスピーカ２６からの音声出力によって、運転者等へ通知される。
【００４２】
車両の現在位置を求めるにあたっては、車速算出部２０２により得られる車速の情報および方位算出部２０４により得られる方位の情報のみを用いてもよい。具体的には、現在の車速と方位に基づいて所定の単位時間経過後の車両の位置を求めることができるので、その処理を繰り返すことによって現在位置を求めることが可能である。その際に、ＧＰＳ部１１からの位置情報を現在位置の補正のために利用してもよい。
【００４３】
次に、上述した車速算出部２０２の詳細な動作を説明する。図６は、車速算出部２０２の動作を示すフローチャートである。
【００４４】
まず、車速算出部２０２は、ステップＳ２以降の処理のための初期設定を行う（ステップＳ１）。この初期設定では、以下のステップＳ４で求まる単位時間当りのタイヤの回転数Ｒから車両の車速Ｖを計算するための変換係数Ｋを０（初回実行時のみ）、または前回使用した値に設定するとともに、ＢＰＦ２０１で信号を抽出する周波数帯域を、下限周波数ｆＬ＝５Ｈｚ，上限周波数ｆＨ＝１０ｋＨｚに設定する。
【００４５】
次に、車速算出部２０２は、磁気センサ１２からの磁気検出信号をＢＰＦ２０１を介して１秒間取得し（ステップＳ２）、ＧＰＳ部１１により得られる位置情報および該位置情報に基づいてナビゲーション機能部２０５で算出される車速参照値Ｖｒｅｆ（ＧＰＳ方式に基づく車速）をナビゲーション機能部２０５から取得（ステップＳ３）し、ステップＳ２で取得した信号から上述した周波数分析等の手法を用いてタイヤの回転数Ｒを算出する（ステップＳ４）。
【００４６】
続いて、車速算出部２０２は、タイヤの回転数Ｒが算出できたか否かを判断する（ステップＳ５）。タイヤの回転数Ｒが算出できない場合として、例えば、ステップＳ１で設定したＢＰＦ２０１の周波数帯域がタイヤの回転に合っていない場合や、ナビゲーション端末１の置き方（置く場所や向き）が適切でないためタイヤからの磁気を感度良く検出できない場合などがある。そのような場合にはタイヤの回転数Ｒが算出できず、車速算出部２０２は、タイヤの回転による磁気変化から求める車速が不定であるとし、車速の算出結果ＶをＶ＝Ｖｒｅｆとするとともに、ＢＰＦ２０１の周波数帯域を下限周波数ｆＬ＝５Ｈｚ，上限周波数ｆＨ＝１０ｋＨｚに設定する（ステップＳ１２）。
【００４７】
タイヤの回転数Ｒが算出できた場合、車速算出部２０２は、ＢＰＦ２０１の周波数帯域をｆＬ＝Ｒ×０．７，ｆＨ＝Ｒ×１．３に設定する（ステップＳ６）。このように周波数帯域を設定することで、次にステップＳ２以降を繰り返して実行する際に、車速が急激に変化しない限りＢＰＦ２０１により確実にタイヤの回転に応じた磁気の成分を抽出することができる。
【００４８】
車速算出部２０２は次に、車速参照値ＶｒｅｆがＧＰＳ方式に基づいて算出される車速として信頼できる下限の値ＶＬより大きいか否かを判断し（ステップＳ７）、ＶｒｅｆがＶＬより大きい場合、車速参照値Ｖｒｅｆをタイヤの回転数Ｒで除した値Ｖｒｅｆ／Ｒが所定の範囲内ＫＬ＜Ｖｒｅｆ／Ｒ＜ＫＨであるか否かを判断する（ステップＳ８）。但し、ＫＬはタイヤの想定される円周の長さの下限値、ＫＨはその上限値である。ＶｒｅｆとＲが正しい値であれば、値Ｖｒｅｆ／Ｒはタイヤの円周の長さに一致するはずである。即ち、ここではステップＳ４で算出したタイヤの回転数Ｒが信頼できる値であるかどうかを判定している。
【００４９】
値Ｖｒｅｆ／Ｒが上記所定の範囲内にある場合、車速算出部２０２は、タイヤの回転数Ｒが信頼できる値であるとみなし、変換係数ＫをＫ＝Ｖｒｅｆ／Ｒに設定する（ステップＳ９）。一方、ステップＳ７でＶｒｅｆがＶＬ以下であった場合、ステップＳ８とステップＳ９を飛ばして次のステップＳ１０へ進む（変換係数ＫはステップＳ１での初期設定のままとなる）。車速算出部２０２は、次いで、変換係数Ｋが０であるか否かを判断する（ステップＳ１０）。Ｋ≠０の場合（即ち初回実行時以外）、車速算出部２０２は、車速の算出結果ＶをＶ＝Ｋ×Ｒとする（ステップＳ１１）。
【００５０】
ステップＳ８で値Ｖｒｅｆ／Ｒが上記所定の範囲内にない場合（算出したタイヤの回転数Ｒが信頼できない値であるとみなされる）と、ステップＳ１０で変換係数が０である場合（即ち初回実行時）は、車速算出部２０２は、上述したステップＳ１２を実行する。
【００５１】
こうして、ステップＳ１１またはステップＳ１２のいずれかにより、車両の車速Ｖが求まる。車速算出部２０２は、得られた車速Ｖをナビゲーション機能部２０５へ出力する（ステップＳ１３）。ナビゲーション機能部２０５は、前述したように、車速算出部２０２からの該車速Ｖの情報や、その他ＧＰＳ部１１、方位算出部２０４、ジャイロセンサ１３、および加速度センサ１４から得られる各種情報を総合的に用いることによって、車両の現在位置を求めて走行案内を行う。ステップＳ１３の後、車速算出部２０２は、ナビゲーション機能を終了するか否かを判断し（ステップＳ１４）、終了しない場合にはステップＳ２からの動作を繰り返す。
【００５２】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、上述したステップＳ６でＢＰＦ２０１の周波数帯域を更新する際に、ＧＰＳ部１１により得られる車速参照値Ｖｒｅｆに応じた周波数帯域に更新するようにしてもよい。
また、上述したステップＳ１の初期設定において、変換係数Ｋの設定は初回のみ行うようにしてもよい。
また、タイヤ３の着磁方法は、図３に示すものに限定されず、例えば永久磁石をタイヤの回転とともに回転するようにタイヤに固定するという方法でもよい。
【００５３】
また、タイヤ３の円周に対する着磁のさせ方は、前述の図３に示すようにタイヤを半周ずつＳ極とＮ極に分けて着磁させる態様に限られることはなく、磁気センサ１２が検出する磁気の周期的変化によってタイヤの回転数を算出できるのであれば、いかなる態様で着磁してもよい。例えば、図７に示すように、タイヤ３の４分の１周分３４をＮ極に着磁させ、それと隣り合った４分の１周分３５，３６をＳ極に着磁させ、残りの４分の１周分３７をＮ極に着磁させるというものでもよい。このようにすると、タイヤ３が１回転する毎に磁気センサ１２で検出される磁気は２周期分変化することになるので、タイヤの回転による磁気の時間変動が速く（図３の場合の２倍）なって、特に車速が低速の時にＢＰＦ２０１による信号抽出が行いやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態によるナビゲーション端末の構成図である。
【図２】ナビゲーション端末と車両の位置関係を説明する図である。
【図３】タイヤが着磁された様子を示す図である。
【図４】車両の車速および方位を算出する信号処理にかかる機能ブロックを示す図である。
【図５】ＢＰＦから車速算出部へ入力される信号の一例を示す図である。
【図６】車速算出部の動作を示すフローチャートである。
【図７】タイヤが着磁された様子を示す図（他の例）である。
【符号の説明】
【００５５】
１…ナビゲーション端末 ２…車両 ３…タイヤ １０…サブＣＰＵ １１…ＧＰＳ部 １２…磁気センサ １３…ジャイロセンサ １４…加速度センサ ２０…ＣＰＵ ２１…メモリ ２２…外部メモリ ２３…通信部 ２４…表示装置 ２５…音源 ２６…スピーカ ３１…ワイヤ ２０１…ＢＰＦ ２０２…車速算出部 ２０３…ＬＰＦ ２０４…方位算出部 ２０５…ナビゲーション機能部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の位置を表す位置情報を取得する位置情報取得手段と、
前記車両の着磁されたタイヤが発する磁気を検出して磁気検出信号を出力する磁気検出手段と、
前記磁気検出手段から出力される磁気検出信号に基づいて車両の車速を算出する車速算出手段と、
前記位置情報取得手段により取得された位置情報と前記車速算出手段により算出された車速とを用いて車両の走行案内をする案内手段と、
を備えることを特徴とするナビゲーション端末。
【請求項２】
前記磁気検出手段から出力される磁気検出信号を入力し、該磁気検出信号から所定の周波数以上の周波数帯域の信号を取り出す第１のフィルタ手段を備え、
前記車速算出手段は、前記第１のフィルタ手段の出力信号に基づいて車両の車速を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション端末。
【請求項３】
前記第１のフィルタ手段は、前記車速算出手段により算出された現在の車速に対応する周波数帯域の信号を取り出すことを特徴とする請求項２に記載のナビゲーション端末。
【請求項４】
前記第１のフィルタ手段は、前記位置情報取得手段により取得された車両の位置情報に基づき推定される現在の車速に対応する周波数帯域の信号を取り出すことを特徴とする請求項２に記載のナビゲーション端末。
【請求項５】
前記磁気検出手段から出力される、地磁気に対応した成分を含んだ磁気検出信号を入力し、該磁気検出信号から所定の周波数以下の低域信号を取り出す第２のフィルタ手段と、
前記第２のフィルタ手段の出力信号に基づいて車両の方位を算出する方位算出手段と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１の項に記載のナビゲーション端末。
【請求項６】
少なくとも前記車速算出手段により算出された車速と前記方位算出手段により算出された方位とに基づいて車両の位置を算出することを特徴とする請求項５に記載のナビゲーション端末。
【請求項７】
前記磁気検出手段は、互いに異なる３軸方向の磁気を検出することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１の項に記載のナビゲーション端末。
【請求項１】
車両の位置を表す位置情報を取得する位置情報取得手段と、
前記車両の着磁されたタイヤが発する磁気を検出して磁気検出信号を出力する磁気検出手段と、
前記磁気検出手段から出力される磁気検出信号に基づいて車両の車速を算出する車速算出手段と、
前記位置情報取得手段により取得された位置情報と前記車速算出手段により算出された車速とを用いて車両の走行案内をする案内手段と、
を備えることを特徴とするナビゲーション端末。
【請求項２】
前記磁気検出手段から出力される磁気検出信号を入力し、該磁気検出信号から所定の周波数以上の周波数帯域の信号を取り出す第１のフィルタ手段を備え、
前記車速算出手段は、前記第１のフィルタ手段の出力信号に基づいて車両の車速を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション端末。
【請求項３】
前記第１のフィルタ手段は、前記車速算出手段により算出された現在の車速に対応する周波数帯域の信号を取り出すことを特徴とする請求項２に記載のナビゲーション端末。
【請求項４】
前記第１のフィルタ手段は、前記位置情報取得手段により取得された車両の位置情報に基づき推定される現在の車速に対応する周波数帯域の信号を取り出すことを特徴とする請求項２に記載のナビゲーション端末。
【請求項５】
前記磁気検出手段から出力される、地磁気に対応した成分を含んだ磁気検出信号を入力し、該磁気検出信号から所定の周波数以下の低域信号を取り出す第２のフィルタ手段と、
前記第２のフィルタ手段の出力信号に基づいて車両の方位を算出する方位算出手段と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１の項に記載のナビゲーション端末。
【請求項６】
少なくとも前記車速算出手段により算出された車速と前記方位算出手段により算出された方位とに基づいて車両の位置を算出することを特徴とする請求項５に記載のナビゲーション端末。
【請求項７】
前記磁気検出手段は、互いに異なる３軸方向の磁気を検出することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１の項に記載のナビゲーション端末。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−４２１９０（Ｐ２００９−４２１９０Ａ）
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１０４７３（Ｐ２００７−２１０４７３）
【出願日】平成１９年８月１０日（２００７．８．１０）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月１０日（２００７．８．１０）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
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