ナビゲーション装置、ナビゲーション制御方法及びナビゲーション制御プログラム
【課題】本発明は、衛星からの信号を受信できないときであっても、信頼性の高い高精度な移動体の現在位置を提示できるようにする。
【解決手段】本発明は、衛星からの信号を受信していたときに予め学習しておいた加速度センサの移動体に対する取付角度の学習程度が高ければ、その学習結果を用いた推定した自律速度の信頼性が高いと考え、その自律速度をナビゲーション動作に用い、学習程度が低ければ自律速度の信頼性が低いと考え、その自律速度を用いるのではなく、衛星からの受信情報に基づいて算出された移動体の走行速度をナビゲーション動作に用いるように切り換えることができるので、ナビゲーション動作の信頼性を一段と向上させることができる。
【解決手段】本発明は、衛星からの信号を受信していたときに予め学習しておいた加速度センサの移動体に対する取付角度の学習程度が高ければ、その学習結果を用いた推定した自律速度の信頼性が高いと考え、その自律速度をナビゲーション動作に用い、学習程度が低ければ自律速度の信頼性が低いと考え、その自律速度を用いるのではなく、衛星からの受信情報に基づいて算出された移動体の走行速度をナビゲーション動作に用いるように切り換えることができるので、ナビゲーション動作の信頼性を一段と向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナビゲーション装置、ナビゲーション制御方法及びナビゲーション制御プログラムに関し、例えば車両に搭載されるカーナビゲーション装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、カーナビゲーション装置においては、ＧＰＳ(Global Positioning System)衛星から受信したＧＰＳ信号に基づいて車両の現在位置を算出して表示するが、例えばトンネル等の中に入って当該ＧＰＳ信号を受信できなくなったときは、受信できなくなる直前の移動速度を算出し、その移動速度で案内経路上を仮想的に現在位置が移動するように地図、現在位置を表示することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開2001-272237公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところでかかる構成のカーナビゲーション装置においては、ＧＰＳ信号が受信できなくなる直前の走行速度で案内経路上を仮想的に現在位置が移動するように地図、現在位置を表示するだけであって、精度の点では走行速度の信頼性が不足しており、実際の走行速度と仮想の走行速度とでは誤差が大きくなりかねないという問題があった。
【０００４】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、衛星からの信号を受信できないときであっても、信頼性の高い高精度な移動体の現在位置を提示し得るナビゲーション装置、ナビゲーション制御方法及びナビゲーション制御プログラムを提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる課題を解決するため本発明においては、衛星からの受信情報に基づいて算出された移動体の走行速度に応じて当該移動体の進行方向加速度を算出し、衛星からの受信情報に基づいて算出された移動体の走行速度及び方位に応じて進行方向加速度とは直交した横方向加速度を算出し、移動体の運動加速度及び重力加速度を所定の加速度センサにより観測し、所定の気圧センサからの気圧値に応じた路面の高度差を算出し、路面の高度差と、移動体の走行速度に応じた進行距離とに基づいて路面の進行方向に対する傾斜角度を算出し、進行方向加速度と、横方向加速度と、加速度センサによる運動加速度及び重力加速度を含む観測値と、傾斜角度とにより表される多次元の関数式に基づいて、加速度センサの移動体に対する取付角度及び零点オフセットを複数回算出し、それらを平滑化または平均化することにより取付角度の学習結果を求め、衛星からの受信情報を得ることができない場合、加速度センサによる運動加速度及び重力加速度を含む観測値と、傾斜角度と、学習結果とを基に移動体の自律速度を推定し、取付角度の学習結果に対する学習程度に応じて、自律速度又は走行速度の何れかをナビゲーション動作に用いるように切り換える。
【０００６】
これにより、加速度センサの移動体に対する取付角度の学習程度が高ければ信頼性が高いと考えられる自律速度をナビゲーション動作に用い、学習程度が低ければ自律速度を用いるのではなく、衛星からの受信情報に基づいて算出された移動体の走行速度をナビゲーション動作に用いるように切り換えることができるので、ナビゲーション動作の信頼性を一段と向上させることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、加速度センサの移動体に対する取付角度の学習程度が高ければ信頼性が高いと考えられる自律速度をナビゲーション動作に用い、学習程度が低ければ自律速度を用いるのではなく、衛星からの受信情報に基づいて算出された移動体の走行速度をナビゲーション動作に用いるように切り換えることができるので、ナビゲーション動作の信頼性を一段と向上させることができ、かくして信頼性の高い高精度な移動体の現在位置を提示し得るナビゲーション装置、ナビゲーション制御方法及びナビゲーション制御プログラムを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【０００９】
（１）本発明の基本的考え方
本発明では、ポータブルタイプのカーナビゲーション装置が移動体としての車両に設置された際、モニタ一体形筐体部に搭載された加速度センサの加速度検出軸が車両の進行方向と一致していない状態にあると、重力加速度ｇや方位変化に伴う横Ｇが加速度センサの観測値に混入したり、加速度センサによる進行方向加速度のゲインが変化する等によって当該進行方向加速度の精度に大きな悪影響を及ぼしてしまう。
【００１０】
そこで、本発明のカーナビゲーション装置では、モニタ一体形筐体部に搭載された加速度センサの加速度検出軸が車両の進行方向と一致していない取付状態であっても、上述のような悪影響を取り除いた高精度な進行方向加速度を算出し得るようにすることにより、ＧＰＳ信号を一時的に受信できなくなったとき、加速度センサの検出結果に基づき自律的に推定された車両の進行方向加速度を用いて車両の速度を算出し、当該車両の速度に基づいて推定した高精度な現在位置を表示し得るようになされている。
【００１１】
これに加えて本発明のカーナビゲーション装置では、ＧＰＳ信号を受信できなくなったときに推定した車両の現在位置の信頼性が高い場合にのみ、その現在位置を表示するようになされており、以下、そのための説明を行う。
【００１２】
（１−１）２つの座標軸間の関係
図１に示すように、ｘｙ座標系からｘ′ｙ′座標系への変換行列Ｔを次式、
【００１３】
【数１】
【００１４】
で表し、ｘｙ座標系からみた位置ｐ（cosθ，sinθ）が、ｘ′ｙ′座標系からみた位置ｐ′（１，０）であるとした場合、次式の関係が成立し、これが、２つの座標系の関係を表す最も基本的な関係式となる。
【００１５】
【数２】
【００１６】
（１−２）角度を表す用語の定義
次に、カーナビゲーション装置のモニタ一体形筐体部を車内空間のセンターコンソールに取り付ける際の３種類の角度について定義する。
【００１７】
図２に示すように、前後・左右・上下が定義できる物体において、前後方向をｘ軸、左右方向をｙ軸、上下方向をｚ軸とし、ｘ軸周りの回転角度φを「ティルト」と呼び（以下、これをティルト角度φと呼ぶ）、ｙ軸周りの回転角度θを「スイング」と呼び（以下、これをスイング角度θと呼ぶ）、ｚ軸周りの回転角度ψを「パン」と呼ぶ（以下、これをパン角度ψと呼ぶ）。
【００１８】
（１−３）道路傾斜が存在するときの地表面と車両との関係
次に、道路傾斜が存在するときの地表面と車両との関係について説明する。因みに、道路傾斜が存在しない地表面（路面）は、車両の進行方向に沿ったｘ軸、車両の進行方向とは直交した横方向（水平方向）に沿ったｙ軸、及び重力加速度方向に沿った鉛直方向のｚ軸によって表される。
【００１９】
（１−３−１）地表面の地表座標系と道路傾斜の車両座標系
図３に示すように、道路傾斜上に位置している車両の車両座標系は、道路傾斜上で車両の進行方向に沿ったｘ′軸、道路傾斜上で車両の進行方向とは直交した横方向（水平方向）に沿ったｙ′軸、及び車両の高さ方向に沿ったｚ′軸によって表される。
【００２０】
この道路傾斜上に位置している車両の車両座標系（ｘ′軸、ｙ′軸、ｚ′軸）では、車両がｘ′軸方向に沿って太矢印方向へ進行する際の後ろ向きに働く加速度成分の符号を正と定義し、車両が右折する際の左側方向に働く加速度成分の符号を正と定義し、車両の上向き方向に働く重力加速度成分の符号を正と定義している。但し、符号の正負については、これに限るものではなく、上述の条件と逆であっても良い。
【００２１】
この場合、地表面の地表座標系（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）と、道路傾斜上に位置している車両の車両座標系（ｘ′軸、ｙ′軸、ｚ′軸）とを関係付けるオイラー角で考えると、道路の進行方向における上り坂や下り坂を表す前後傾斜はｙ′軸周りのスイング角度θで示され、道路の進行方向と直交した横方向（水平方向）の右下下がりや左下下がりを表す左右傾斜は、ｘ′軸周りのティルト角度φで示される。なお、ｚ′軸周りの回転はパン角度ψで示されるが、当該パン角度ψによって表される道路の傾斜は存在しない。
【００２２】
因みに、道路の進行方向における上り坂の前後傾斜におけるスイング角度θは、次式
【００２３】
【数３】
【００２４】
で表され、道路の進行方向と直交した横方向（水平方向）における右下下がりの左右傾斜におけるティルト角度φは、次式で表される。
【００２５】
【数４】
【００２６】
（１−３−２）地表面と車両との関係を示す座標変換式
ここで、地表面の地表座標系（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）に対する道路傾斜上に位置した車両の車両座標系（ｘ′軸、ｙ′軸、ｚ′軸）の変換行列Ａを、次式で定義する。
【００２７】
【数５】
【００２８】
この場合、変換行列Ａは、道路の前後傾斜が先で、道路の左右傾斜が後なので、前後傾斜の項に対して左右傾斜の項を右側から乗算するようになされている。
【００２９】
従って、地表座標系（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）は、次式で表される。
【００３０】
【数６】
【００３１】
これにより、道路傾斜上に位置する車両の車両座標系（ｘ′軸、ｙ′軸、ｚ′軸）では、重力加速度ｇは、次式のように観測される。
【００３２】
【数７】
【００３３】
（１−４）車両と３軸加速度センサとの関係
続いて、車両と、当該車両に取り付けられるモニタ一体形筐体部に搭載された３軸加速度センサとの関係について説明する。
【００３４】
（１−４−１）車両の車両座標系及び３軸加速度センサのセンサ座標系
図３に示したように、道路傾斜上に位置している車両の車両座標系（ｘ′軸、ｙ′軸、ｚ′軸）に対して、当該車両に対して任意の角度で取り付けられるモニタ一体形筐体部に搭載された３軸加速度センサのセンサ座標系については、図４に示すようにｘ″軸、ｙ″軸及びｚ″軸で表される。
【００３５】
この場合、カーナビゲーション装置のモニタ一体形筐体部が車両に取り付けられたときの３軸加速度センサに対するセンサ座標系（ｘ″軸、ｙ″軸、ｚ″軸）としては、当該モニタ一体形筐体部がユーザからみて上向き又は下向きに取り付けられた場合にｙ″軸周りのスイング角度θ′で示され、当該モニタ一体形筐体部がユーザからみて左下下がり又は右下下がりに取り付けられた場合にｘ″軸周りのティルト角度φ′で示され、当該モニタ一体形筐体部がユーザからみて右側運転席のドライバー向き又は左側助手席側のパッセンジャー向きに取り付けられた場合にｚ″軸周りのパン角度ψ′によって示される。
【００３６】
因みに、カーナビゲーション装置のモニタ一体形筐体部がユーザからみて上向きに取り付けられた場合にｙ″軸周りのスイング角度θ′は、次式
【００３７】
【数８】
【００３８】
で表され、モニタ一体形筐体部がユーザからみて左下下がりに取り付けられた場合に、ｘ″軸周りのティルト角度φ′は、次式、
【００３９】
【数９】
【００４０】
で表され、モニタ一体形筐体部がユーザからみて右側運転席のドライバー向きに取り付けられた場合にｚ″軸周りのパン角度ψ′は、次式で表される。
【００４１】
【数１０】
【００４２】
（１−４−２）車両座標系とセンサ座標系との関係を示す座標変換式
ここで、道路傾斜上に位置している車両の車両座標系（ｘ′軸、ｙ′軸、ｚ′軸）に対する３軸加速度センサのセンサ座標系（ｘ″軸、ｙ″軸、ｚ″軸）の変換行列Ｂを、次式で定義する。
【００４３】
【数１１】
【００４４】
この（１１）式で表される変換行列Ｂでは、パン角度ψ′、スイング角度θ′、ティルト角度φ′の順に右側から乗算されるように選定されており、以降の計算過程においては一度選定された乗算順序を崩さないようにしなければならない。
【００４５】
但し、変換行列Ｂとしては、パン角度ψ′、スイング角度θ′、ティルト角度φ′の順に限られるものではなく、例えば、道路の左右傾斜が３軸加速度センサの取付角度の３軸（ｘ″軸、ｙ″軸、ｚ″軸）に分配されて観測される場合、ティルト角度φ′、スイング角度θ′、パン角度ψ′の順番に右側から乗算されるように選定されてもよく、一度選定された乗算順序を崩さなければ、その他種々の乗算順序であってもよい。
【００４６】
ここで、道路傾斜上に位置している車両の車両座標系（ｘ′軸、ｙ′軸、ｚ′軸）は、３軸加速度センサのセンサ座標系（ｘ″軸、ｙ″軸、ｚ″軸）との関係で、次式のように表される。
【００４７】
【数１２】
【００４８】
従って、（１２）式を変形すれば、３軸加速度センサのセンサ座標系（ｘ″軸、ｙ″軸、ｚ″軸）は、次式のように表される。
【００４９】
【数１３】
【００５０】
ここで３軸加速度センサのセンサ座標系（ｘ″軸、ｙ″軸、ｚ″軸）は、道路傾斜上に位置している車両の車両座標系（ｘ′軸、ｙ′軸、ｚ′軸）が、上述したように（６）式の関係を有することから、（１３）式は、次式で表される。
【００５１】
【数１４】
【００５２】
従って、３軸加速度センサのセンサ座標系（ｘ″軸、ｙ″軸、ｚ″軸）では、重力加速度ｇは、次式のように観測される。
【００５３】
【数１５】
【００５４】
この重力加速度ｇを表す（１５）式では、変換行列Ｂの逆行列Ｂ−１に相当する部分が車両に対する３軸加速度センサの傾きを表し、かつ変換行列Ａの逆行列Ａ−１に相当する部分が地表面に対する車両の傾きを表している。
【００５５】
実際上、３軸加速度センサが車両に対して所定方向の傾きを持って取り付けられ、かつ道路傾斜上に車両が位置することにより当該車両が地表面に対して所定角度の傾きを持って存在している場合、重力加速度ｇは、次式のように観測される。
【００５６】
【数１６】
【００５７】
これに対して、３軸加速度センサのセンサ座標系（ｘ″軸、ｙ″軸、ｚ″軸）では、当該３軸加速度センサが車両に対して一切傾きがない状態で取り付けられているが、道路の前後傾斜及び左右傾斜が存在することにより、地表面に対しては所定角度の傾きを持って取り付けられている状態の場合、重力加速度ｇは、次式のように観測される。
【００５８】
【数１７】
【００５９】
同様に、３軸加速度センサのセンサ座標系（ｘ″軸、ｙ″軸、ｚ″軸）では、道路の前後傾斜及び左右傾斜が存在せず、地表面に対して車両が所定角度の傾きを一切持っていない状態で位置しているものの、３軸加速度センサが車両に対して所定角度の傾きを持って取り付けられている場合、重力加速度ｇは、次式のように観測される。
【００６０】
【数１８】
【００６１】
さらに、３軸加速度センサのセンサ座標系（ｘ″軸、ｙ″軸、ｚ″軸）では、道路の前後傾斜については存在するが、道路の左右傾斜が存在せず、かつ３軸加速度センサが車両に対して一切傾きがない状態で取り付けられている場合、重力加速度ｇは、次式のように観測される。
【００６２】
【数１９】
【００６３】
（１−４−３）３軸加速度センサに対する運動加速度（進行方向加速度及び横Ｇ）
また、３軸加速度センサのセンサ座標系（ｘ″軸、ｙ″軸及びｚ″軸）では、車両の進行方向加速度αｘ及び横Ｇ（横方向加速度）αｙを定義し、道路に前後傾斜及び左右傾斜が存在せず、車両に対して３軸加速度センサの取付け傾きだけが生じている場合、３軸加速度センサからみたときの進行方向加速度αｘ及び横Ｇ（横方向加速度）αｙを表す運動加速度αについては、変換行列Ｂの逆行列Ｂ−１を用いて、次式
【００６４】
【数２０】
【００６５】
で表されるため、これを変換行列Ｂの逆行列Ｂ−１を用いて展開すると、次式のように観測される。
【００６６】
【数２１】
【００６７】
因みに、車両の加速時には後ろ向きのＧがかかること、及び右カーブでは左向きの遠心力が発生することに留意して、３軸加速度センサのティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′に対する正負の符号が定められる。
【００６８】
なお、（２０）式で示された運動加速度αは、上述したような車両に対する３軸加速度センサの取付け傾きが一切生じていない場合、（２０）式において変換行列Ｂの逆行列Ｂ−１を用いる必要がないため、次式で表される。
【００６９】
【数２２】
【００７０】
（１−５）３軸加速度センサ観測値
３軸加速度センサに対するセンサ座標系（ｘ″軸、ｙ″軸及びｚ″軸）の重力加速度ｇと運動加速度αとを合成したものを、当該３軸加速度センサによって観測される３軸加速度センサ観測値ＡＳと定義した場合、当該３軸加速度センサ観測値ＡＳは、（１５）式及び（２０）式に基づいて、次式で表される。
【００７１】
【数２３】
【００７２】
これを展開した場合、３軸加速度センサ観測値ＡＳは、次式のように表される。
【００７３】
【数２４】
【００７４】
但し、３軸加速度センサ観測値ＡＳは、道路の前後傾斜が存在したとしても左右傾斜が存在しなければ、（２４）式のティルト角度φが「０」となるため、次式
【００７５】
【数２５】
【００７６】
で表され、道路の前後傾斜があるものの、３軸加速度センサが車両に対して一切取付け傾きがない状態で取り付けられている場合、次式で表される。
【００７７】
【数２６】
【００７８】
同様に、３軸加速度センサ観測値ＡＳは、３軸加速度センサが車両に対して取付け傾きがある状態で取付けられているものの、道路の前後傾斜が存在しなければ、次式
【００７９】
【数２７】
【００８０】
で表され、道路に前後傾斜があるものの、３軸加速度センサが車両に対して一切取付け傾きがない場合、次式、
【００８１】
【数２８】
【００８２】
で表され、道路の前後傾斜及び３軸加速度センサの取付け傾きが存在するものの、進行方向加速度αｘ及び横Ｇ（横方向加速度）αｙの双方ともに存在しない場合、次式で表される。
【００８３】
【数２９】
【００８４】
（１−５−１）３軸加速度センサのオフセットとゲイン
ところで、電圧値として表される３軸加速度センサ観測値ＡＳとしては、３軸加速度センサの零点オフセットＯＦとゲインＧＥのことを考慮する必要がある。
【００８５】
ここで３軸加速度センサの零点オフセットＯＦとは、３軸加速度センサに対して加速度成分が全く働いていないときのｘ″軸、ｙ″軸及びｚ″軸にそれぞれ発生する電圧値（[mV]）を示す。
【００８６】
また３軸加速度センサのゲインＧＥとは、３軸加速度センサに対して例えば１ｇの負荷がかかったときのｘ″軸、ｙ″軸及びｚ″軸にそれぞれ発生する電圧値（がどの程度変化するか（[V／(m/sec2)]）を示す。
【００８７】
この零点オフセットＯＦ及びゲインＧＥを考慮したときの３軸加速度センサ観測値ＡＤは、（２３）式に基づいて、次式で表される。
【００８８】
【数３０】
【００８９】
なお、この（３０）式中に含まれる３軸加速度センサ観測値ＡＳの単位は、m/sec2であり、３軸加速度センサ観測値ＡＤの単位としては、[mV]となる。
【００９０】
ここで零点オフセットＯＦは、次式
【００９１】
【数３１】
【００９２】
で表され、ゲインＧＥは、次式で表される。
【００９３】
【数３２】
【００９４】
従って、零点オフセットＯＦ及びゲインＧＥを考慮したときの３軸加速度センサ観測値ＡＤは、次式で表されることになる。
【００９５】
【数３３】
【００９６】
ここで、（３３）式を構成する各要素のうち、ゲインＧＥｘ、ＧＥｙ、ＧＥｚ、零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ、車両に対する３軸加速度センサの取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′、３軸加速度センサ観測値ＡＳにおける道路の前後傾斜を示すスイング角度θ、道路の左右傾斜を示すティルト角度φがそれぞれ未知数であるが、ゲインＧＥｘ、ＧＥｙ、ＧＥｚに関しては３軸加速度センサの仕様書に記載されている値もしくは実際に検出された値を用い、道路の前後傾斜を示すスイング角度θについては、カーナビゲーション装置のモニタ一体形筐体部に内蔵された気圧センサの出力結果（気圧値）と対応付けられた高度情報を基に算出し、誤差は若干出るが道路の左右傾斜を示すティルト角度φはないものとして扱う。
【００９７】
但し、これら以外の例えば重力加速度ｇについては、ＧＰＳ衛星から得られるＧＰＳ信号に基づいて算出した現在位置から緯度を取得し、緯度と重力加速度とが対応付けられた緯度−重力加速度変換テーブルから当該緯度に対応した重力加速度ｇを取得すればよい。
【００９８】
また、車両の進行方向加速度αｘについては、ＧＰＳ信号に基づく車両の走行速度に基づいてリファレンスとして算出することが可能であり、車両の横Ｇ（横方向加速度）αｙについても、ＧＰＳ信号に基づく車両の方位変化及び走行速度に基づきリファレンスとして算出することが可能である。
【００９９】
これにより（３３）式では、そのうち未知数が３軸加速度センサの零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ、車両に対する３軸加速度センサの取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′の６個になり、これらを求める必要がある。
【０１００】
（１−６）３軸加速度センサの取付角度及び零点オフセットの学習
ところで、３軸加速度センサの零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ及びゲインＧＥｘ、ＧＥｙ、ＧＥｚを考慮した３軸加速度センサ観測値ＡＤ＝Ｉと定義し、（３０）式中に含まれる次式
【０１０１】
【数３４】
【０１０２】
と定義した場合、上述のＩ（３軸加速度センサ観測値ＡＤ）は、次式で表される。なお、式中のＳθ、Ｃθについては、それぞれsinθ、cosθを意味するものとする。
【０１０３】
【数３５】
【０１０４】
ここで、（３４）式中における変換行列Ａの逆行列Ａ−１は、地表面に対する道路の前後傾斜を表しており、これは気圧センサの出力結果（気圧値）に対応付けられている高度情報を基に導くことが可能であり、重力加速度ｇ、進行方向加速度αｘ及び横Ｇ（横方向加速度）αｙについても、上述したようにリファレンスとして算出可能であるため、（３５）式中のＥは既知数である。
【０１０５】
この既知数Ｅは、（５）式に示したように変換行列Ａの逆行列Ａ−１を用いれば、次式のように変形することができる。
【０１０６】
【数３６】
【０１０７】
従って、（３５）式では、車両に対する３軸加速度センサの取付け傾き（ティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′）と、３軸加速度センサの零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚとが未知であり、３軸加速度センサ観測値ＡＤは、次式のように変形することができる。
【０１０８】
【数３７】
【０１０９】
この（３７）式を更にニュートンラプソン法で用いられる形態に変形し、次式
【０１１０】
【数３８】
【０１１１】
【数３９】
【０１１２】
【数４０】
【０１１３】
のような３つの関数式ｆｘ、ｆｙ、ｆｚに表す。
【０１１４】
ここで、（３８）式〜（４０）式では未知数が零点オフセットＯｘ、Ｏｙ、Ｏｚ、ティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′の計６個あるのに対し、３つの関数式ｆｘ、ｆｙ、ｆｚしか存在しないので、このままでは解くことができない。
【０１１５】
但し、（３８）式〜（４０）式中の既知数Ｅの値は、毎秒得られるＧＰＳ信号に基づいて変化するため、少なくとも２秒間待てば、既知数Ｅの値が変化したそれぞれ異なる６種類の関数式ｆｘ１、ｆｙ１、ｆｚ１、ｆｘ２、ｆｙ２、ｆｚ２を得られるが、車両に加減速の変化がなければ、複数種類の関数式ｆｘ、ｆｙ、ｆｚを得ることはできないので、あくまで加減速の変化が生じそうな１０数秒分に相当する複数種類の関数式ｆｘ１〜ｆｘｔ、ｆｙ１〜ｆｙｔ、ｆｚ１〜ｆｚｔを得るようになされている。
【０１１６】
この場合、未知数の数（６個）よりも関数式ｆｘ１〜ｆｘｔ、ｆｙ１〜ｆｙｔ、ｆｚ１〜ｆｚｔの数が遥かに多くなったので、その中から関数式ｆｘ１〜ｆｘｔ、ｆｙ１〜ｆｙｔ、ｆｚ１〜ｆｚｔを満たすような尤もらしい未知数の値を得るべく最小二乗法を用いるようになされている。
【０１１７】
これより多次元のニュートンラプソン法の適用を考える。基本的な１次元のニュートンラプソン法における変化量δは、次式
【０１１８】
【数４１】
【０１１９】
で表される。ニュートンラプソン法では、この変化量δが所定の収束判定閾値以下になったとき、未知数の値の真解が得られたと認識するようになされている。
【０１２０】
この（４１）式は、次式
【０１２１】
【数４２】
【０１２２】
のように変形され、これがＮ次元では、次式によって表される。
【０１２３】
【数４３】
【０１２４】
従って、この場合、具体的には次式
【０１２５】
【数４４】
【０１２６】
で表される左辺左側の偏導関数値と、右辺の関数値を計算することにより、左辺右側の最小二乗解（変化量δ）を求める。
【０１２７】
このようにして求められた最小二乗解（変化量δ）を用いて、未知数の解を次式
【０１２８】
【数４５】
【０１２９】
によって算出し、この（４５）式の左辺に示された未知数の解を用いて、再度（４４）式により最小二乗解（変化量δ）を求め、この最小二乗解（変化量δ）を用いて（４５）式の未知数の解を求めるといった繰返し計算を所定の回数分だけ行うようになされている。
【０１３０】
ところで、（４５）式で用いられる右辺第１項の初期値としては、次式によって与えられる。
【０１３１】
【数４６】
【０１３２】
この（４６）式の初期値としては、ティルト角度(φ′)0、スイング角度(θ′) 0及びパン角度(ψ′) 0 が０[deg]であり、零点オフセット(ＯＦｘ) 0、(ＯＦｙ) 0、(ＯＦｚ0 )が、３軸加速度センサに対して作用する加速度に応じてそれぞれ０[V]〜５[V]の範囲で電位が変動する場合の、当該加速度が一切作用していない状態を示す電圧値２．５（[V]）となる。
【０１３３】
この（４５）式では、左辺が最終的な解であり、右辺第１項が（４５）式により前回求められた未知数の解（学習結果）を示し、右辺第２項が上述した（４４）式の変化量δを示している。この（４５）式の左辺により、零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ、車両に対する３軸加速度センサの取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′の６個の未知数が全て判明する。
【０１３４】
このようにカーナビゲーション装置では、ＧＰＳ信号の受信時に、零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ、ティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′の計６個の未知数を解として求めることにより、ＧＰＳ信号を受信できていた走行環境下からＧＰＳ信号を受信出来ない走行環境下になったとき、３軸加速度センサの零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ、３軸加速度センサの取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′を用いると共に、３軸加速度センサの運動加速度α及び重力加速度ｇを含む観測結果や路面の高度差に基づいて進行方向加速度を推定し得、これを基に積分計算することにより車両の速度や現在位置を算出(推定)し得るようになされている。
【０１３５】
因みに、（４４）式〜（４６）式中における添え字のｉは、ニュートンラプソン法による繰り返し計算時の繰返回数を表しており、例えば、（４４）式の右辺に含まれる(ｆｘ１)ｉは、次式
【０１３６】
【数４７】
【０１３７】
を意味し、（４４）式の左辺左側の行列に含まれる例えば∂(ｆｘ１)ｉ／∂(ψ′)ｉは、∂ｆｘ１／∂ψ′に対して、((ψ′)ｉ，(θ′)ｉ，(φ′)ｉ，(ＯＦｘ)ｉ，(ＯＦｙ)ｉ，(ＯＦｚ)ｉ)を代入したものを意味している。
【０１３８】
また、ｆｘ１の添え字が示す数字は、例えば１０数秒間分まとめて処理する際の秒数を示す。従って、例えば１０秒間分まとめて処理するのであれば、（４４）式の左辺左側では、ｆｘ１〜ｆｘ１０、ｆｙ１〜ｆｙ１０、ｆｚ１〜ｆｚ１０まで存在し、そのときの行列サイズは３０（＝３×１０）行６列になる。
【０１３９】
なお、（４５）式の左辺で得られた未知数の解としては、真値を中心にばらつきがある可能性が高く、また時間の経過と共に真値が変動する可能性もあるため、本発明では（４５）式で得られる未知数の解を現時点までの例えば過去数秒〜過去数分間に渡って算出し、それを平均化又は平滑化することにより、そのときに応じた最終的な未知数の解を学習結果として求め得るようになされている。
【０１４０】
（１−７）３軸加速度センサを用いた自律動作
ところで、３軸加速度センサ観測値ＡＤは、（３０）式と同様、次式のように表される。
【０１４１】
【数４８】
【０１４２】
この（４８）式を進行方向加速度αｘ及び横Ｇ（横方向加速度）αｙについて整理したとすると、次式
【０１４３】
【数４９】
【０１４４】
のように変形され、この（４９）式中の変換行列Ｂは、次式
【０１４５】
【数５０】
【０１４６】
で表され、この（４９）式中の右辺第２項は、次式で表される。
【０１４７】
【数５１】
【０１４８】
従って、上述の（４９）式に対して（５０）式及び（５１）式を代入することにより、次式を得ることができる。
【０１４９】
【数５２】
【０１５０】
【数５３】
【０１５１】
【数５４】
【０１５２】
この（５２）式によって、進行方向加速度αｘを求めるには、道路の前後傾斜を表すｙ′軸周りのスイング角度θが必要である。このスイング角度θは、次式
【０１５３】
【数５５】
【０１５４】
により、高度差ΔＨと、速度Ｖｔとによって表される。
【０１５５】
この時点での未知数は、速度Ｖｔ、進行方向加速度αｘ、及び道路の前後傾斜を表すスイング角度θであるが、これらを一つ一つ解くのではなく、最終的に求めたい速度Ｖｔを一気に求めることを考える。
【０１５６】
ここで、速度Ｖｔ−１は、これから最終的に求めたい速度Ｖｔの一つ前の時点で判明した速度データである。従って、ＧＰＳ信号を受信できていた状態からＧＰＳ信号を受信できなくなった最初の時点における速度Ｖｔ−１としては、ＧＰＳ信号に基づいて最後に算出された速度Ｖ０があてはまる。
【０１５７】
この場合、（５２）式のうち、既知の部分をβ（以下、これを既知部分βと呼ぶ）としてまとめると、既知部分βは、次式
【０１５８】
【数５６】
【０１５９】
で表され、これを用いて（５２）式を、次式
【０１６０】
【数５７】
【０１６１】
のように変形することができる。
【０１６２】
ここで速度Ｖｔと進行方向加速度αｘとの関係は、次式
【０１６３】
【数５８】
【０１６４】
のように表すことができ、上述の（５５）式、（５７）式を代入することにより、（５８）式は、次式のように変形することができる。
【０１６５】
【数５９】
【０１６６】
この（５９）式を速度Ｖｔについて整理すると、次式
【０１６７】
【数６０】
【０１６８】
によって表され、これを速度Ｖｔについて解くと、当該速度Ｖｔは、次式によって表される。
【０１６９】
【数６１】
【０１７０】
このようにカーナビゲーション装置では、ＧＰＳ信号の受信時に、車両に対する３軸加速度センサの取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、３軸加速度センサの零点オフセットＯｘ、Ｏｙ、Ｏｚを予め学習して記憶しておいた後、ビル等の陰に隠れる等してＧＰＳ信号を受信できなくなった場合、予め学習しておいた３軸加速度センサの取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、３軸加速度センサの零点オフセットＯｘ、Ｏｙ、Ｏｚを用い、３軸加速度センサ観測値ＡＤｘ″、ＡＤｙ″、ＡＤｚ″及び高度差ΔＨに基づいて進行方向加速度αｘを自律的に算出（推定）することができるので、その自律的に算出した進行方向加速度αｘを基に車両の速度Ｖｔ（以下、これを自律速度Ｖｔと呼ぶ）を求めることができる。
【０１７１】
なおカーナビゲーション装置では、このようにして求めた車両の自律速度Ｖｔを積分すれば、ＧＰＳ信号を受信できない走行環境下であっても、当該車両の現在位置を正確に算出し、表示部の地図上に現在位置を継続して表示し得るようになされている。
【０１７２】
（１−８）２軸加速度センサ観測値
上述したようにカーナビゲーション装置では、３軸加速度センサを用いてＧＰＳ信号が受信できない場合であっても車両の自律速度Ｖｔ及び現在位置を高精度に算出（推定）するようにした場合について述べたが、３軸加速度センサを用いるのではなく２軸加速度センサを用いても車両の自律速度Ｖｔ及び現在位置を高精度に算出（推定）することができる。なお、この場合、２軸加速度センサについても、前後方向及び左右方向の加速度を検出できるように配置する。
【０１７３】
具体的には、上述の３軸加速度センサ観測値ＡＤと同様の考え方によれば、ＧＰＳ信号を受信できている場合、零点オフセットＯＦＢ及びゲインＧＥＢを考慮したときの２軸加速度センサ観測値ＡＤＢは、（３０）式と同様に、次式によって表される。
【０１７４】
【数６２】
【０１７５】
ここで上述したように、変換行列Ａは（５）式で表され、変換行列Ｂは（１１）式で表されることから、変換行列Ａの逆行列Ａ−１は、次式
【０１７６】
【数６３】
【０１７７】
で表され、変換行列Ｂの逆行列Ｂ−１は、次式で表される。
【０１７８】
【数６４】
【０１７９】
また、２軸加速度センサのゲインＧＥＢは、次式
【０１８０】
【数６５】
【０１８１】
で表され、２軸加速度センサの零点オフセットＯＦＢは、次式で表される。
【０１８２】
【数６６】
【０１８３】
ここで、（６２）式を構成する各要素のうち、ゲインＧＥＢｘ、ＧＥＢｙ、零点オフセットＯＦＢｘ、ＯＦＢｙ、車両に対する２軸加速度センサの取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′、道路の前後傾斜を示すスイング角度θ、道路の左右傾斜を示すティルト角度φがそれぞれ未知数であるが、ゲインＧＥＢｘ、ＧＥＢｙに関しては２軸加速度センサの仕様書に記載されている値もしくは実際に検出された値を用い、道路の前後傾斜を示すスイング角度θについては、カーナビゲーション装置のモニタ一体形筐体部に内蔵された気圧センサの出力結果（気圧値）と対応付けられた高度情報を基に算出し、誤差は若干出るが道路の左右傾斜を示すティルト角度φはないものとして扱う。
【０１８４】
但し、これら以外の例えば重力加速度ｇについては、ＧＰＳ信号に基づいて算出した現在位置から緯度を取得し、緯度と重力加速度とが対応付けられた緯度−重力加速度変換テーブルから当該緯度に対応した重力加速度ｇを取得すればよい。
【０１８５】
また、車両の進行方向加速度αｘについては、ＧＰＳ信号に基づく車両の走行速度に基づいてリファレンスとして算出することが可能であり、車両の横Ｇ（横方向加速度）αｙについても、ＧＰＳ信号に基づく車両の方位変化及び走行速度に基づきリファレンスとして算出することが可能である。
【０１８６】
これにより（６２）式では、未知数が２軸加速度センサの零点オフセットＯＦＢｘ、ＯＦＢｙ、車両に対する２軸加速度センサの取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′の５個になり、これらを求める必要がある。
【０１８７】
（１−９）２軸加速度センサの取付角度及び零点オフセットの学習
ところで、２軸加速度センサの零点オフセットＯＦＢ及びゲインＧＥＢを考慮した２軸加速度センサ観測値ＡＤＢ＝ＩＢと定義し、上述した（６２）式中の（３４）式部分を用いれば、上述のＩＢ（２軸加速度センサ観測値ＡＤＢ）は、次式で表される。
【０１８８】
【数６７】
【０１８９】
ここで、（３４）式中における変換行列Ａの逆行列Ａ−１は、地表面の対する道路の前後傾斜を表しており、これは気圧センサの出力結果（気圧値）に対応付けられている高度情報を基に導くことが可能であり、重力加速度ｇ、進行方向加速度αｘ及び横Ｇ（横方向加速度）αｙについても、上述したようにリファレンスとして算出可能であるため、（６７）式中のＥも既知数となる。
【０１９０】
この既知数Ｅは、（６３）式に示したように変換行列Ａの逆行列Ａ−１を用いれば、次式のように変形することができる。
【０１９１】
【数６８】
【０１９２】
（６７）式では、車両に対する２軸加速度センサの取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、２軸加速度センサの零点オフセットＯＦＢとが未知であり、ＩＢと定義した２軸加速度センサ観測値ＡＤＢは、次式
【０１９３】
【数６９】
【０１９４】
のように変形することができる。
【０１９５】
この（６９）式を更にニュートンラプソン法で用いられる形態に変形し、次式のような２つの関数式ｆｘ、ｆｙに表す。
【０１９６】
【数７０】
【０１９７】
【数７１】
【０１９８】
ここで、（７０）式及び（７１）式では未知数が２軸加速度センサの零点オフセットＯＦＢｘ、ＯＦＢｙ、２軸加速度センサの車両に対する取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′計５個あるのに対し、毎秒２つの関数式ｆｘ、ｆｙしか得られないので解くことができない。そこで、少なくとも３秒間以上待つことにより、未知数よりも多く、それぞれ異なる６種類の関数式ｆｘ１〜ｆｘ３、ｆｙ１〜ｆｙ３を得る。
【０１９９】
但し、（７０）式及び（７１）式中に含まれる既知数の値は、毎秒得られるＧＰＳ信号に基づいて変化するため、少なくとも３秒間待てば、既知数の値が変化したそれぞれ異なる６種類の関数式ｆｘ１〜ｆｘ３、ｆｙ１〜ｆｙ３を得られるが、車両に加減速の変化がなければ、複数種類の関数式ｆｘ、ｆｙを得ることはできないので、あくまで加減速の変化が生じそうな１０数秒分に相当する複数種類の関数式ｆｘ１〜ｆｘｔ、ｆｙ１〜ｆｙｔを得るようになされている。
【０２００】
この場合、未知数の数（５個）よりも関数式ｆｘ１〜ｆｘｔ、ｆｙ１〜ｆｙｔの数が遥かに多くなったので、その中から関数式ｆｘ１〜ｆｘｔ、ｆｙ１〜ｆｙｔを満たすような尤もらしい未知数の値を得るべく最小二乗法を用いるようになされている。
【０２０１】
これより多次元のニュートンラプソン法の適用を考える。１次元のニュートンラプソン法における変化量δは、上述したように（４１）式で表される。ニュートンラプソン法では、この変化量δが所定判定閾値以下になったとき、未知数の解が得られたと認識するようになされている。
【０２０２】
この（４１）式は、上述したように（４２）式のように変形され、これがＮ次元では、（４３）式によって表される。
【０２０３】
従って、この場合、次式
【０２０４】
【数７２】
【０２０５】
を繰り返し解けばよく、この（７２）式中における左辺左側の偏導関数値と、右辺の関数値を計算することにより、左辺右側の最小二乗解（変化量δ）を求める。
【０２０６】
このようにして求められた最小二乗解（変化量δ）を用いて、最終解を次式によって算出するようになされている。
【０２０７】
【数７３】
【０２０８】
ところで、（７３）式で用いられる右辺第１項の初期値としては、次式
【０２０９】
【数７４】
【０２１０】
によって与えられる。この（７３）式における右辺第１項の初期値としては、ティルト角度(φ′)0、スイング角度(θ′) 0及びパン角度(ψ′) 0 が０[deg]であり、零点オフセット(ＯＦＢｘ) 0、(ＯＦＢｙ) 0 が、２軸加速度センサに対して作用する加速度に応じてそれぞれ０[V]〜５[V]の範囲で電位が変動する場合の、当該加速度が一切作用していない状態を示す電圧値２．５（[V]）となる。
【０２１１】
この（７３）式では、左辺が最終的な解であり、右辺第１項が（７３）式により前回求められた解を示し、右辺第２項が上述した最小二乗解（変化量δ）を示している。この（７３）式の左辺により、２軸加速度センサの零点オフセットＯＦＢｘ、ＯＦＢｙ、車両に対する２軸加速度センサの取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′の計５個の未知数が判明する。
【０２１２】
このように２軸加速度センサの零点オフセットＯＦＢｘ、ＯＦＢｙ、２軸加速度センサの取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′の計５個の未知数を求めることにより、カーナビゲーション装置では、ＧＰＳ信号を受信できていた走行環境下からＧＰＳ信号を受信出来ない走行環境下になったとき、２軸加速度センサの観測値に基づいて進行方向加速度αｘを推定し得、これを基に積分計算することにより車両の走行速度や現在位置を算出（推定）し得るようになされている。
【０２１３】
因みに、（７２）式〜（７４）式中における添え字のｉは、繰り返し計算時の繰返回数を表しており、例えば、（７２）式の右辺に含まれる(ｆｘ１)ｉは、上述の（４７）式を意味し、（７２）式の左辺左側の行列に含まれる例えば∂(ｆｘ１)ｉ／∂(ψ′)ｉは、∂ｆｘ１／∂ψ′に対して、((ψ′)ｉ，(θ′)ｉ，(φ′)ｉ，(ＯＦｘ)ｉ，(ＯＦｙ)ｉ，(ＯＦｚ)ｉ)を代入したものを意味している。
【０２１４】
また、ｆｘ１の添え字が示す数字は、例えば１０数秒間分だけまとめて処理する際の秒数を示す。従って、例えば１０秒間分まとめて処理するのであれば、（７２）式の左辺第１項では、ｆｘ１〜ｆｘ１０、ｆｙ１〜ｆｙ１０まで存在する。
【０２１５】
なお、（７３）式の左辺で得られた未知数の解としては、真値を中心にばらつきがある可能性が高く、また時間の経過と共に真値が変動する可能性もあるため、本発明では（７３）式で得られる未知数の解を現時点までの例えば過去数秒〜過去数分間に渡って算出し、それを平均化又は平滑化することにより、そのときに応じた最終的な解を学習結果として求め得るようになされている。
【０２１６】
（１−１０）２軸加速度センサを用いた自律動作
ところで、２軸加速度センサ観測値ＡＤＢは、（６２）式に基づいて、次式
【０２１７】
【数７５】
【０２１８】
のように表され、これを進行方向加速度αｘについて解くために、（７５）式を変形することにより、次式が得られる。
【０２１９】
【数７６】
【０２２０】
ここで、２軸加速度センサでは、足りないｚ軸入力に相当する項をｚとした場合、（７６）式は、次式によって表される。
【０２２１】
【数７７】
【０２２２】
この（７７）式では、変換行列Ａの逆行列Ａ−１、２軸加速度センサのゲインＧＥＢｘ及びＧＥＢｙ、変換行列Ｂの逆行列Ｂ−１、２軸加速度センサの零点オフセットＯＦＢｘ及びＯＦＢｙ、２軸加速度センサ観測値ＡＤＢｘ″及びＡＤＢｙ″、重力加速度ｇは全て既知であり、進行方向加速度αｘ及び横Ｇ（横方向加速度）αｙだけが未知数であるため、（７７）式を変形すると、次式のように表される。
【０２２３】
【数７８】
【０２２４】
この（７８）式に対して、上述した（５０）式及び（５１）式を代入することにより展開すると、次式
【０２２５】
【数７９】
【０２２６】
【数８０】
【０２２７】
【数８１】
【０２２８】
を得ることができ、このうちの（８１）式により、ｚは次式で表される。
【０２２９】
【数８２】
【０２３０】
上述の（７９）式によって、進行方向加速度αｘを推定するには、道路の前後傾斜を表すｙ′軸周りのスイング角度θが必要である。このスイング角度θは、上述した（５５）式で表される関係式により高度差ΔＨと、速度Ｖｔとによって表される。
【０２３１】
この時点での未知数は、速度Ｖｔ、進行方向加速度αｘ、及び道路の前後傾斜を表すスイング角度θであるが、これらを一つ一つ解くのではなく、最終的に求めたい自律速度Ｖｔを一気に求めることを考える。
【０２３２】
ここでも、速度Ｖｔ−１は、これから最終的に求めたい自律速度Ｖｔの一つ前の時点で判明した速度データである。従って、ＧＰＳ信号を受信できていた状態からＧＰＳ信号を受信できなくなった最初の時点における速度Ｖｔ−１としては、ＧＰＳ信号に基づいて最後に算出された速度Ｖ０があてはまる。
【０２３３】
この場合、（７９）式のうち、既知の部分をβ（以下、これを既知部分βと呼ぶ）としてまとめると、既知部分βは、上述したように（５６）式で表され、これを用いて（７９）式を、上述した（５７）式のように変形することができる。
【０２３４】
ここで自律速度Ｖｔと進行方向加速度αｘとの関係は、上述した（５８）式のように表すことができ、上述の（５５）式、（５７）式を代入することにより、（５８）式は、上述した（５９）式のように変形することができる。
【０２３５】
この（５９）式を自律速度Ｖｔについて整理すると、上述した（６０）式によって表され、これを自律速度Ｖｔについて解くと、当該自律速度Ｖｔは、上述した（６１）式によって表される。
【０２３６】
このようにカーナビゲーション装置では、ＧＰＳ信号の受信時に、車両に対する２軸加速度センサの取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、２軸加速度センサの零点オフセットＯＦＢｘ、ＯＦＢｙを予め学習し記憶しておいた後、ビル等の陰に隠れる等してＧＰＳ信号を受信できなくなった場合、予め学習しておいた２軸加速度センサの取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、２軸加速度センサの零点オフセットＯＦＢｘ、ＯＦＢｙを用い、２軸加速度センサ観測値ＡＤＢｘ″、ＡＤＢｙ″及び高度差ΔＨに基づいて進行方向加速度αｘを自律的に算出（推定）することができるので、その進行方向加速度αｘを基に車両の自律速度Ｖｔを求めることができる。
【０２３７】
なおカーナビゲーション装置では、このようにして求めた車両の自律速度Ｖｔを積分すれば、ＧＰＳ信号を受信できない走行環境下であっても、当該車両の現在位置を正確に算出し、表示部の地図上に現在位置を継続して表示し得るようになされている。
【０２３８】
（２）本発明におけるカーナビゲーション装置の具体的構成
次に、（１）で上述した本発明の基本的考え方を用いたカーナビゲーション装置の具体的構成について、ＧＰＳ測位時（学習時）とＧＰＳ非測位時（自律時）とに分けてそれぞれ説明する。
【０２３９】
（２−１）ＧＰＳ測位時（学習時）におけるカーナビゲーション装置の構成
図５に示すように、カーナビゲーション装置１は、移動体としての車両に搭載され、ＧＰＳ処理部３、気圧センサ４、２軸又は３軸の加速度センサ５、ＣＰＵ(Central Processing Unit)構成でなる演算処理ブロック６によって構成されている。
【０２４０】
この演算処理ブロック６は、図示しないＲＯＭ(Read Only Memory)から基本プログラム及びナビゲーション情報算出プログラム等の各種アプリケーションプログラムを読み出してＲＡＭ(Random Access Memory)上に展開することにより、道路傾斜計算部１０、学習処理部１１及び自律計算部１２といった各処理機能をソフトウェア的に実現し得るようになされている。
【０２４１】
但し、カーナビゲーション装置１としては、これに限るものではなく、演算処理ブロック６における道路傾斜計算部１０、学習処理部１１及び自律計算部１２をハードウェア的に構成するようにしても良い。
【０２４２】
カーナビゲーション装置１では、ＧＰＳアンテナ２を介して複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信し、これら複数のＧＰＳ信号に基づきＧＰＳ処理部３により車両の速度Ｖを算出すると共に車両の方位データＤを算出し、これらを演算処理ブロック６の道路傾斜計算部１０及び学習処理部１１へ送出する。
【０２４３】
またカーナビゲーション装置１では、気圧センサ４によって検出された気圧値ＰＲを演算処理ブロック６の道路傾斜計算部１０へ送出すると共に、加速度センサ５によって観測される３軸加速度センサ観測値ＡＤ又は２軸加速度センサ観測値ＡＤＢを演算処理ブロック６の学習処理部１１へ送出する。
【０２４４】
道路傾斜計算部１０の進行距離算出部２１は、ＧＰＳ処理部３から供給される速度Ｖに基づいて車両の進行距離Ｌｍを算出し、その進行距離Ｌｍを前後傾斜算出部２３へ送出する。
【０２４５】
また、道路傾斜計算部１０の高度差算出部２２は、一般的な気圧と高度との対応関係が予めテーブル化された気圧高度対応テーブルＴＢＬを内部に記憶しており、時刻ｔ０における気圧値ＰＲ０及び時刻ｔ１における気圧値ＰＲ１を基に、気圧高度対応テーブルＴＢＬから気圧値ＰＲ０及びＰＲ１にそれぞれ対応した高度情報ｈ０及びｈ１を読み出す。
【０２４６】
そして高度差算出部２２は、気圧値ＰＲ０に対応した車両の高度情報ｈ０と、気圧値ＰＲ１に対応した車両の高度情報ｈ１との差分である高度差ΔＨを算出し、これを前後傾斜算出部２３へ送出するようになされている。
【０２４７】
前後傾斜算出部２３は、進行距離算出部２１から供給される進行距離Ｌｍと、高度差算出部２２から供給される高度差ΔＨとに基づいて、車両座標系（ｘ′軸、ｙ′軸、ｚ′軸）において道路の前後傾斜を示すスイング角度θを算出し、これを学習処理部１１の取付角度及びオフセット学習処理部３３へ送出する。
【０２４８】
学習処理部１１の加速度算出部３１は、ＧＰＳ処理部３から供給される速度Ｖを微分することにより車両の進行方向加速度αｘをリファレンスとして算出し、これを取付角度及びオフセット学習処理部３３へ送出する。
【０２４９】
また学習処理部１１の横Ｇ算出部３２は、ＧＰＳ処理部３から供給される方位データＤを角速度算出部３２Ａによって微分することにより方位変化を表した角速度ｄＤを算出し、同じくＧＰＳ処理部３から供給される速度Ｖ及び角速度ｄＤに基づいて横Ｇ（横方向加速度）αｙをリファレンスとして算出し、これを取付角度及びオフセット学習処理部３３へ送出する。
【０２５０】
取付角度及びオフセット学習処理部３３は、加速度センサ５から供給される３軸加速度センサ観測値ＡＤ又は２軸加速度センサ観測値ＡＤＢと、加速度算出部３１から供給される進行方向加速度αｘと、横Ｇ算出部３２から供給される横Ｇ（横方向加速度）αｙとを基に、（１−６）で示した３軸加速度センサの取付角度及び零点オフセットの学習及び（１−９）で示した２軸加速度センサの取付角度及び零点オフセットの学習における説明に従って、加速度センサ５の零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ又はＯＦＢｘ、ＯＦＢｙ、車両に対する加速度センサ５の取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′を学習し得るようになされている。
【０２５１】
このようなＧＰＳ測位時におけるカーナビゲーション装置１の学習処理手順をまとめてみれば、図６に示すようにカーナビゲーション装置１は、ルーチンＲＴ１の開始ステップから入って次のステップＳＰ１へ移り、複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に基づいて算出された車両の速度Ｖ及び方位データＤをＧＰＳデータとしてＧＰＳ処理部３から学習処理部１１で受け取ることにより取得し、次のステップＳＰ２へ移る。
【０２５２】
ステップＳＰ２においてカーナビゲーション装置１では、加速度センサ５の出力である３軸加速度センサ観測値ＡＤ又は２軸加速度センサ観測値ＡＤＢを学習処理部１１の取付角度及びオフセット学習処理部３３で受け取ることにより取得し、次のステップＳＰ３へ移る。
【０２５３】
ステップＳＰ３においてカーナビゲーション装置１では、道路傾斜計算部１０の進行距離算出部２１で算出された進行距離Ｌｍ、及び高度差算出部２２で算出された高度差ΔＨに基づいて、前後傾斜算出部２３により車両座標系（ｘ′軸、ｙ′軸、ｚ′軸）において道路の前後傾斜を示すスイング角度θを算出し、次のステップＳＰ４へ移る。
【０２５４】
ステップＳＰ４においてカーナビゲーション装置１では、ステップＳＰ１で取得した車両の速度Ｖが速度情報として信頼たり得るデータであるか否かを当該速度Ｖに付加されているフラグに基づいて判断し、否定結果が得られたときは、速度Ｖが信頼できない速度情報に過ぎないため、次のステップＳＰ１６へ移って処理を終了する。
【０２５５】
これに対してステップＳＰ４で肯定結果が得られると、カーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ５へ移り、ＧＰＳ処理部３から受け取った速度Ｖを基に加速度算出部３１により進行方向加速度αｘをリファレンスとして算出すると共に、ＧＰＳ処理部３から受け取った速度Ｖ及び角速度ｄＤを基に横Ｇ算出部３２により横Ｇ（横方向加速度）αｙをリファレンスとして算出し、次のステップＳＰ６へ移る。
【０２５６】
ステップＳＰ６においてカーナビゲーション装置１は、３軸加速度センサ観測値ＡＤ及び上述の（３６）式で示された既知数Ｅ、又は２軸加速度センサ観測値ＡＤＢ及び上述の（６８）式で示された既知数Ｅを学習用入力データとして設定し、次のステップＳＰ７へ移る。
【０２５７】
ステップＳＰ７においてカーナビゲーション装置１は、加速度センサ５の零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ、又はＯＦＢｘ、ＯＦＢｙ、加速度センサ５の取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′を求めるために必要な関数式が未知数よりも多いか否かを判定する。
【０２５８】
ここで否定結果が得られると、このことは関数式が未知数よりも多くないため、これら未知数を求めることが出来ないことを表しており、このときカーナビゲーション装置１はステップＳＰ１６へ移って処理を終了する。
【０２５９】
これに対してステップＳＰ７で肯定結果が得られると、このことは関数式が未知数よりも多いため、これら未知数を求めることが可能であることを表しており、このときカーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ８へ移る。
【０２６０】
ステップＳＰ８においてカーナビゲーション装置１は、このルーチンＲＴ１における学習処理手順によって求められた前回の学習結果（加速度センサ５の零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ、又はＯＦＢｘ、ＯＦＢｙ、加速度センサ５の取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′）の値を上述した（４４）式又は（７２）式の左辺左側の行列の値として初期値設定し、次のステップＳＰ９へ移る。
【０２６１】
ステップＳＰ９においてカーナビゲーション装置１は、上述した（４４）式又は（７２）式中における左辺左側の偏導関数値と、右辺の関数値を計算し、次のステップＳＰ１０へ移る。
【０２６２】
ステップＳＰ１０においてカーナビゲーション装置１は、上述した（４４）式又は（７２）式中における右辺の各要素（関数値）の合計が所定の収束判定閾値よりも小さくなったか否かを判定し、肯定結果が得られると次のステップＳＰ１５へ移り、否定結果が得られると次のステップＳＰ１１へ移る。
【０２６３】
ステップＳＰ１１においてカーナビゲーション装置１は、上述した（４４）式又は（７２）式中の右辺における関数値の各要素の合計が、ニュートンラプソン法における所定の収束判定閾値よりも小さくなっていないので、ステップＳＰ９で計算した偏導関数値及び関数値により、（４４）式又は（７２）式における左辺右側の最小二乗解（変化量δ）を求め、次のステップＳＰ１２へ移る。
【０２６４】
ステップＳＰ１２においてカーナビゲーション装置１は、ステップＳＰ１１で求めた最小二乗解（変化量δ）を用いて（４５）式又は（７３）式の左辺に相当する最終解（加速度センサ５の零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ、又はＯＦＢｘ、ＯＦＢｙ、加速度センサ５の取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′）を求め、次のステップＳＰ１３へ移る。
【０２６５】
ステップＳＰ１３においてカーナビゲーション装置１は、（４４）式又は（７２）式の左辺右側で示される最小二乗解（変化量δ）の各要素の合計が所定の収束判定閾値よりも小さいか否かを判定し、否定結果が得られると次のステップＳＰ１４へ移るのに対し、肯定結果が得られると次のステップＳＰ１５へ移る。
【０２６６】
ステップＳＰ１４においてカーナビゲーション装置１は、ステップＳＰ９〜ステップＳＰ１４までの処理を繰返し行うニュートンラプソン法のループ回数が所定のループ回数閾値よりも少ないか否かを判定し、肯定結果が得られると、ステップＳＰ９へ戻って、以降の処理を繰り返す。この場合、ステップＳＰ９においてカーナビゲーション装置１は、直前に求められた加速度センサ５の零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ、又はＯＦＢｘ、ＯＦＢｙ、加速度センサ５の取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′を用いて、上述した（４４）式又は（７２）式中における左辺左側の偏導関数値と、右辺の関数値を計算する。
【０２６７】
これに対し、ステップＳＰ１４で否定結果が得られると、繰返し計算のループ回数が所定のループ回数閾値よりも多いにも拘わらず、ステップＳＰ１０又はステップＳＰ１３で関数値の各要素の合計又は最小二乗解（変化量δ）の各要素の合計が収束しなかったことを表しており、このとき次のステップＳＰ１６へ移って未知数の解を求めることなく終了する。
【０２６８】
ステップＳＰ１５においてカーナビゲーション装置１は、（４５）式又は（７０）式の左辺で求められた未知数の最終解を現時点まで過去数秒〜過去数分間に渡って算出し、その結果得られる複数個の最終解を用いて平滑化処理することにより、最も真値に近い最終解を学習結果として得、次のステップＳＰ１６へ移って処理を終了する。
【０２６９】
なおカーナビゲーション装置１では、ステップＳＰ１５において平滑化処理に限るものではなく、処理量を減少させたいのであれば、単純な平均化処理することにより学習結果を得るようにしても良い。
【０２７０】
（２−２）ＧＰＳ非測位時（自律時）におけるカーナビゲーション装置の構成
図７に示すように、カーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ信号を受信できていた走行環境下からＧＰＳ信号を受信できない走行環境下になったので、ＧＰＳ受信部３から速度Ｖ及び方位データＤを受け取ることができなくなり、気圧センサ４からの気圧値ＰＲを道路傾斜計算部１０の高度差算出部２２へ供給すると共に、加速度センサ５からの３軸加速度センサ観測値ＡＤ又は２軸加速度センサ観測値ＡＤＢを自律計算部１２の速度算出部４１へ供給する。
【０２７１】
道路傾斜計算部１０の高度差算出部２２は、気圧高度対応テーブルＴＢＬに基づいて、時刻ｔ０における気圧値ＰＲ０に対応した高度情報と時刻ｔ１における気圧値ＰＲ１に対応した高度情報との差分である高度差ΔＨを算出し、これを自律計算部１２の速度算出部４１へ送出する。
【０２７２】
また、学習処理部１１の取付角度及びオフセット学習処理部３３は、ＧＰＳ信号を受信できているときに予め学習し記憶しておいた加速度センサ５の零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ、又はＯＦＢｘ、ＯＦＢｙ、車両に対する加速度センサ５の取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′を自律計算部１２の速度算出部４１へ送出する。
【０２７３】
自律計算部１２の速度算出部４１は、高度差算出部２２から供給される高度差ΔＨと、加速度センサ５から供給される３軸加速度センサ観測値ＡＤ又は２軸加速度センサ観測値ＡＤＢと、取付角度及びオフセット学習処理部３３から供給される加速度センサ５の零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ、又はＯＦＢｘ、ＯＦＢｙと、加速度センサ５の取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′とを基に、（１−７）で示した３軸加速度センサを用いた自律動作又は（１−１０）で示した２軸加速度センサを用いた自律動作の説明に従って、進行方向加速度αｘを自律的に算出（推定）し、その進行方向加速度αｘを基に車両の自律速度Ｖｔを算出（推定）し得るようになされている。
【０２７４】
従ってカーナビゲーション装置１では、このようにして求めた車両の自律速度Ｖｔを積分することにより、ＧＰＳ信号を受信できない走行環境下であっても、当該車両の現在位置を正確に算出し、表示部の地図上に現在位置を継続して表示し得るようになされている。
【０２７５】
このようなＧＰＳ非測位時におけるカーナビゲーション装置１の自律速度算出処理手順をまとめてみれば、図８に示すようにカーナビゲーション装置１は、ルーチンＲＴ２の開始ステップから入って次のステップＳＰ２１へ移り、複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に基づいて算出された車両の速度Ｖ及び方位データＤをＧＰＳデータとしてＧＰＳ処理部３から学習処理部１１で受け取ることにより取得し、次のステップＳＰ２２へ移る。
【０２７６】
ステップＳＰ２２においてカーナビゲーション装置１は、気圧センサ４から供給される気圧値ＰＲを道路傾斜計算部１０の高度差算出部２２で受け取ることにより取得し、次のステップＳＰ２３へ移る。
【０２７７】
ステップＳＰ２３においてカーナビゲーション装置１は、高度差算出部２２により気圧高度対応テーブルＴＢＬを用いて高度差ΔＨを算出し、次のステップＳＰ２４へ移る。
【０２７８】
ステップＳＰ２４においてカーナビゲーション装置１は、ステップＳＰ２１で取得した車両の速度Ｖが速度情報として信頼たり得るデータであるか否かを当該速度Ｖに付加されているフラグに基づいて判断し、肯定結果が得られたときは、速度Ｖが信頼できる速度情報であって、ＧＰＳ信号を受信できている走行環境下にあるため、自律速度算出処理を行う必要がなく、次のステップＳＰ２７へ移って処理を終了する。
【０２７９】
これに対してステップＳＰ２４で否定結果が得られると、このことはＧＰＳ信号を受信できない走行環境下であって、速度Ｖが信頼できない速度情報に過ぎないことを表しており、このときカーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ２５へ移る。
【０２８０】
ステップＳＰ２５においてカーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ信号を受信できない走行環境下にあるので、予めＧＰＳ信号の受信時に学習しておいた加速度センサ５の取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、零点オフセットＯＦｘ（ＯＦＢｘ）、ＯＦｙ（ＯＦＢｙ）、ＯＦｚを用いて、上述の（１−７）３軸加速度センサを用いた自律動作や、（１−１０）２軸加速度センサを用いた自律動作で説明した計算方法により進行方向加速度αｘを推定し、これを積分計算することにより車両の自律速度Ｖｔを求め、次のステップＳＰ２６へ移る。
【０２８１】
ステップＳＰ２６においてカーナビゲーション装置１は、このようにして求めた車両の自律速度Ｖｔを出力し、ＧＰＳ信号を受信できない走行環境下であっても、自律速度Ｖｔに基づいて当該車両の現在位置を一段と正確に推定して表示部の地図上に現在位置を継続表示し、次のステップＳＰ２７へ移って処理を終了する。
【０２８２】
（２−３）学習結果収束判断処理
次に、カーナビゲーション装置１において、ＧＰＳ信号の受信時に予め求めた加速度センサ５の取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′及び零点オフセットＯＦｘ（ＯＦＢｘ）、ＯＦｙ（ＯＦＢｙ）、ＯＦｚの学習結果の信頼性に応じて、ＧＰＳ非測位時に自律的に求めた車両の自律速度Ｖｔを用いたナビゲーション動作により現在位置を表示するか、あるいはＧＰＳ測位時の最後に算出されたＧＰＳ速度Ｖを用いたナビゲーション動作により現在位置を表示するかを判断する学習結果収束判断処理手順について例えば４通り説明する。
【０２８３】
（２−３−１）学習回数による学習結果収束判断処理手順
図９に示すようにカーナビゲーション装置１は、ルーチンＲＴ３の開始ステップから入って次のステップＳＰ３１へ移り、複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に基づいて車両のＧＰＳ速度Ｖを測位できたか否かを判断する。
【０２８４】
ここで、肯定結果が得られると、このことはＧＰＳ信号を受信できている走行環境下にありＧＰＳ速度Ｖを測位できたことを表しており、このときナビゲーション装置１は次のステップＳＰ３２へ移る。
【０２８５】
ステップＳＰ３２においてカーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ処理部３によって算出されたＧＰＳ速度Ｖを学習処理部１１の加速度算出部３１で保持し、その保持したＧＰＳ速度Ｖをナビゲーション動作に用いるべく出力した後、次のステップＳＰ３８へ移って処理を終了する。
【０２８６】
これに対してステップＳＰ３１で否定結果が得られると、このことはＧＰＳ信号を受信できなくなったのでＧＰＳ速度Ｖを測位できなかったことを表しており、このときカーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ３３へ移る。
【０２８７】
ステップＳＰ３３においてカーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ信号を受信できていた走行環境下からＧＰＳ信号を受信できていない走行環境下になったので、ＧＰＳ信号の受信時に、加速度センサ５の取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、零点オフセットＯＦｘ（ＯＦＢｘ）、ＯＦｙ（ＯＦＢｙ）、ＯＦｚを学習結果として求めた際の、平滑化処理又は平均化処理の回数（以下、これを学習回数と呼ぶ）が所定の学習回数閾値よりも多かった否かを判定する。
【０２８８】
ここで肯定結果が得られると、このことは、学習回数が学習回数閾値よりも多いので、学習結果が収束しており、その学習結果の信頼性が高いことを表しており、このときカーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ３４へ移る。
【０２８９】
ステップＳＰ３４においてカーナビゲーション装置１は、学習結果の信頼性が高いと判断したので、ＧＰＳ信号受信時に予め学習した加速度センサ５の取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、零点オフセットＯＦｘ（ＯＦＢｘ）、ＯＦｙ（ＯＦＢｙ）、ＯＦｚを用いて推定した車両の自律速度Ｖｔをナビゲーション動作に用いるべく出力した後、次のステップＳＰ３８へ移って処理を終了する。
【０２９０】
これに対してステップＳＰ３３で否定結果が得られると、このことは学習回数が学習回数閾値よりも少なく、学習結果の信頼性が低いことを表しており、このときカーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ３５へ移る。
【０２９１】
ステップＳＰ３５においてカーナビゲーション装置１は、ステップＳＰ３２で保持したＧＰＳ速度Ｖに付加されているフラグに基づいて当該ＧＰＳ速度Ｖが信頼できる有効な速度情報であることを認識し、かつＧＰＳ信号を受信できなくなってから現時点までのＧＰＳ非受信時間が、所定のＧＰＳ速度有効時間閾値よりも少ないか否かを判定する。
【０２９２】
ここで肯定結果が得られると、このことはＧＰＳ非受信時間がＧＰＳ速度有効時間閾値よりも短いので、ステップＳＰ３２で保持したＧＰＳ速度Ｖが現時点であっても信頼たり得る速度情報としての鮮度を保っていることを表しており、このときナビゲーション装置１は次のステップＳＰ３６へ移る。
【０２９３】
ステップＳＰ３６においてカーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ速度Ｖをナビゲーション動作に用いるべく出力した後、ＧＰＳ非受信時間を１秒間分カウントしてインクリメントし、次のステップＳＰ３８へ移って処理を終了する。
【０２９４】
これに対してステップＳＰ３５で否定結果が得られると、このことはＧＰＳ非受信時間がＧＰＳ速度有効時間閾値よりも長いので、ステップＳＰ３２で保持したＧＰＳ速度が信頼たり得る速度情報ではないことを表しており、このときナビゲーション装置１は次のステップＳＰ３７へ移る。
【０２９５】
ステップＳＰ３７においてカーナビゲーション装置１は、ステップＳＰ３２で保持したＧＰＳ速度を無効にして、ナビゲーション動作に用いられることを予め防止し、次のステップＳＰ３８へ移って処理を終了する。
【０２９６】
このようにナビゲーション装置１では、ＧＰＳ速度Ｖを測位できているときは、そのＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を実行し、車両がビルの陰等に隠れる等によりＧＰＳ速度Ｖを測位できなくなった場合、ＧＰＳ信号の受信時に予め求めておいた加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が信頼性高いものであれば、その加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦを用いて推定した自律速度Ｖｔによりナビゲーション動作を実行する。
【０２９７】
このときナビゲーション装置１は、図１０（Ａ）に示すように、ＧＰＳ信号の受信時に測位したＧＰＳ速度Ｖに従ってナビゲーション動作を実行している場合、車両の現在位置を示すアイコンＡＣを例えば赤色で表示し、最も信頼性の高いＧＰＳ速度Ｖに基づく位置表示であることをユーザに対して直感的に認識させ得るようになされている。
【０２９８】
またナビゲーション装置１は、図１０（Ｂ）に示すように、ＧＰＳ信号を受信している状態（ＧＰＳ速度測位状態）から、ＧＰＳ信号を受信できなくなる状態（ＧＰＳ非測位状態）へ遷移したとき、加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が信頼性高いのであれば、自律速度Ｖｔに従ってナビゲーション動作を実行し、そのときの車両の現在位置を示すアイコンＡＣを例えば橙色で表示し、自律速度Ｖｔに基づく位置表示であることをユーザに対して直感的に認識させ得るようになされている。
【０２９９】
しかしながらナビゲーション装置１は、ＧＰＳ信号の受信時に予め求めておいた加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が信頼性の低いものであっても、ＧＰＳ受信時に測位したＧＰＳ速度Ｖが現時点であっても信頼たり得る速度情報としての鮮度を保っているときには、そのＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を実行するが、そうでない場合は誤ったナビゲーション動作を実行しかねないため、そのＧＰＳ速度Ｖを無効にすることにより、誤動作を予め防止して信頼性の高い高精度な現在位置を提示し得るようになされている。
【０３００】
このときナビゲーション装置１は、図１０（Ｃ）に示すように、加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が信頼性の低いものであっても、ＧＰＳ受信時に測位したＧＰＳ速度Ｖが現時点であっても信頼たり得る速度情報としての鮮度を保っているときには、そのＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を実行し、そのときの車両の現在位置を示すアイコンＡＣを例えば灰色で表示し、ＧＰＳ非測位状態のときのＧＰＳ速度Ｖに基づく位置表示であることをユーザに対して直感的に認識させ得るようになされている。
【０３０１】
（２−３−２）学習結果変化量による学習結果収束判断処理手順
図１１に示すようにカーナビゲーション装置１は、ルーチンＲＴ４の開始ステップから入って次のステップＳＰ４１へ移り、複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に基づいて車両のＧＰＳ速度Ｖを測位できたか否かを判断する。
【０３０２】
ここで、肯定結果が得られると、このことはＧＰＳ信号を受信できている走行環境下にありＧＰＳ速度Ｖを測位できたことを表しており、このときナビゲーション装置１は次のステップＳＰ４２へ移る。
【０３０３】
ステップＳＰ４２においてカーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ処理部３によって算出されたＧＰＳ速度Ｖを学習処理部１１の加速度算出部３１で保持し、その保持したＧＰＳ速度Ｖをナビゲーション動作に用いるべく出力した後、次のステップＳＰ４８へ移って処理を終了する。
【０３０４】
これに対してステップＳＰ４１で否定結果が得られると、このことはＧＰＳ信号を受信できなくなったのでＧＰＳ速度Ｖを測位できなかったことを表しており、このときカーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ４３へ移る。
【０３０５】
ステップＳＰ４３においてカーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ信号を受信できていた走行環境下からＧＰＳ信号を受信できていない走行環境下になったので、ＧＰＳ信号の受信時に、加速度センサ５の取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、零点オフセットＯＦｘ（ＯＦＢｘ）、ＯＦｙ（ＯＦＢｙ）、ＯＦｚを学習結果として求めた際の、最後の学習対象値とその一つ前の学習対象値との差分すなわち学習結果変化量が所定の学習結果変化量閾値よりも小さいか否かを判定する。
【０３０６】
ここで肯定結果が得られると、このことは、最後の学習対象値とその一つ前の学習対象値との学習結果変化量が学習結果変化量閾値よりも小さいので、最終的に求められた学習結果が収束しており、その学習結果の信頼性が高いことを表しており、このときカーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ４４へ移る。
【０３０７】
ステップＳＰ４４においてカーナビゲーション装置１は、学習結果の信頼性が高いと判断したので、最終的な学習結果である加速度センサ５の取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、零点オフセットＯＦｘ（ＯＦＢｘ）、ＯＦｙ（ＯＦＢｙ）、ＯＦｚを用いて推定した車両の自律速度Ｖｔをナビゲーション動作に用いるべく出力した後、次のステップＳＰ４８へ移って処理を終了する。
【０３０８】
これに対してステップＳＰ４３で否定結果が得られると、このことは最後の学習対象値とその一つ前の学習対象値との学習結果変化量が学習結果変化量閾値よりも大きく、学習結果の信頼性が低いことを表しており、このときカーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ４５へ移る。
【０３０９】
ステップＳＰ４５においてカーナビゲーション装置１は、ステップＳＰ４２で保持したＧＰＳ速度Ｖに付加されているフラグに基づいて当該ＧＰＳ速度Ｖが信頼できる有効な速度情報であることを認識し、かつＧＰＳ信号を受信できなくなってから現時点までのＧＰＳ非受信時間が、所定のＧＰＳ速度有効時間閾値よりも少ないか否かを判定する。
【０３１０】
ここで肯定結果が得られると、このことはＧＰＳ非受信時間がＧＰＳ速度有効時間閾値よりも少ないので、ステップＳＰ４２で保持したＧＰＳ速度Ｖが現時点であっても信頼たり得る速度情報としての鮮度を保っていることを表しており、このときナビゲーション装置１は次のステップＳＰ４６へ移る。
【０３１１】
ステップＳＰ４６においてカーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ速度Ｖをナビゲーション動作に用いるべく出力した後、ＧＰＳ非受信時間を１秒間分カウントしてインクリメントし、次のステップＳＰ４８へ移って処理を終了する。
【０３１２】
これに対してステップＳＰ４５で否定結果が得られると、このことはＧＰＳ非受信時間がＧＰＳ速度有効時間閾値よりも多いので、ステップＳＰ４２で保持したＧＰＳ速度が信頼たり得る速度情報ではないことを表しており、このときナビゲーション装置１は次のステップＳＰ４７へ移る。
【０３１３】
ステップＳＰ４７においてカーナビゲーション装置１は、ステップＳＰ４２で保持したＧＰＳ速度を無効にして、ナビゲーション動作に用いられることを予め防止し、次のステップＳＰ４８へ移って処理を終了する。
【０３１４】
このようにナビゲーション装置１では、ＧＰＳ速度Ｖを測位できているときは、そのＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を実行し、車両がビルの陰等に隠れる等によりＧＰＳ速度Ｖを測位できなくなった場合、ＧＰＳ信号の受信時に予め求めておいた加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が信頼性高いものであれば、その加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦを用いて推定した自律速度Ｖｔによりナビゲーション動作を実行する。
【０３１５】
この場合もナビゲーション装置１は、図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示したように、ＧＰＳ信号の受信時に測位したＧＰＳ速度Ｖに従ってナビゲーション動作を実行している場合、車両の現在位置を示すアイコンＡＣを例えば赤色で表示し、ＧＰＳ非測位状態で加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が信頼性高いのであれば、自律速度Ｖｔに従ってナビゲーション動作を実行し、そのときの車両の現在位置を示すアイコンＡＣを例えば橙色で表示するようになされている。
【０３１６】
しかしながらナビゲーション装置１は、ＧＰＳ信号の受信時に予め求めておいた加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が信頼性の低いものである場合、ＧＰＳ受信時に測位したＧＰＳ速度Ｖが現時点であっても信頼たり得る速度情報としての鮮度を保っているときには、そのＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を実行するが、そうでない場合は誤ったナビゲーション動作を実行しかねないため、そのＧＰＳ速度Ｖを無効にすることにより、誤動作を予め防止して信頼性の高い高精度な現在位置を提示し得るようになされている。
【０３１７】
このときもナビゲーション装置１は、図１０（Ｃ）に示したように、加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が信頼性の低いものであっても、ＧＰＳ受信時に測位したＧＰＳ速度Ｖが現時点であっても信頼たり得る速度情報としての鮮度を保っているときには、そのＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を実行し、そのときの車両の現在位置を示すアイコンＡＣを例えば灰色で表示するようになされている。
【０３１８】
（２−３−３）進行方向加速度のダイナミックレンジによる学習結果収束判断処理手順
図１２に示すようにカーナビゲーション装置１は、ルーチンＲＴ５の開始ステップから入って次のステップＳＰ５１へ移り、複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に基づいて車両のＧＰＳ速度Ｖを測位できたか否かを判断する。
【０３１９】
ここで、肯定結果が得られると、このことはＧＰＳ信号を受信できている走行環境下にありＧＰＳ速度Ｖを測位できたことを表しており、このときナビゲーション装置１は次のステップＳＰ５２へ移る。
【０３２０】
ステップＳＰ５２においてカーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ処理部３によって算出されたＧＰＳ速度Ｖを学習処理部１１の加速度算出部３１で保持し、その保持したＧＰＳ速度Ｖをナビゲーション動作に用いるべく出力した後、次のステップＳＰ５８へ移って処理を終了する。
【０３２１】
これに対してステップＳＰ５１で否定結果が得られると、このことはＧＰＳ信号を受信できなくなったのでＧＰＳ速度Ｖを測位できなかったことを表しており、このときカーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ５３へ移る。
【０３２２】
ステップＳＰ５３においてカーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ信号を受信できていた走行環境下からＧＰＳ信号を受信できていない走行環境下になったので、ＧＰＳ信号の受信時に、学習処理部１１の取付角度及びオフセット学習処理部３３により、加速度センサ５の取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、零点オフセットＯＦｘ（ＯＦＢｘ）、ＯＦｙ（ＯＦＢｙ）、ＯＦｚを学習結果として求める際の、加速度算出部３１から供給される進行方向加速度αｘが車両の加速区間及び減速区間を含む広いダイナミックレンジ（以下、これを進行方向加速度範囲と呼ぶ）を持ち、その進行方向加速度範囲が所定の進行方向加速度範囲閾値よりも大きいか否かを判定する。
【０３２３】
ここで肯定結果が得られると、このことは、進行方向加速度範囲が所定の進行方向加速度範囲閾値よりも大きい、すなわち加速度算出部３１から供給される進行方向加速度αｘが車両の加速区間及び減速区間を含む広いダイナミックレンジを有することにより学習結果の精度が高いことを表しており、このときカーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ５４へ移る。
【０３２４】
ステップＳＰ５４においてカーナビゲーション装置１は、学習結果の精度が高いと判断したので、最終的な学習結果である加速度センサ５の取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、零点オフセットＯＦｘ（ＯＦＢｘ）、ＯＦｙ（ＯＦＢｙ）、ＯＦｚを用いて推定した車両の自律速度Ｖｔをナビゲーション動作に用いるべく出力した後、次のステップＳＰ５８へ移って処理を終了する。
【０３２５】
これに対してステップＳＰ５３で否定結果が得られると、このことは進行方向加速度範囲が所定の進行方向加速度範囲閾値よりも小さい、すなわち学習結果の精度が低いことを表しており、このときカーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ５５へ移る。
【０３２６】
ステップＳＰ５５においてカーナビゲーション装置１は、ステップＳＰ５２で保持したＧＰＳ速度Ｖに付加されているフラグに基づいて当該ＧＰＳ速度Ｖが信頼できる有効な速度情報であることを認識し、かつＧＰＳ信号を受信できなくなってから現時点までのＧＰＳ非受信時間が、所定のＧＰＳ速度有効時間閾値よりも少ないか否かを判定する。
【０３２７】
ここで肯定結果が得られると、このことはＧＰＳ非受信時間がＧＰＳ速度有効時間閾値よりも少ないので、ステップＳＰ５２で保持したＧＰＳ速度Ｖが現時点であっても信頼たり得る速度情報としての鮮度を保っていることを表しており、このときナビゲーション装置１は次のステップＳＰ５６へ移る。
【０３２８】
ステップＳＰ５６においてカーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ速度Ｖをナビゲーション動作に用いるべく出力した後、ＧＰＳ非受信時間を１秒間分カウントしてインクリメントし、次のステップＳＰ５８へ移って処理を終了する。
【０３２９】
これに対してステップＳＰ５５で否定結果が得られると、このことはＧＰＳ非受信時間がＧＰＳ速度有効時間閾値よりも多いので、ステップＳＰ５２で保持したＧＰＳ速度が信頼たり得る速度情報ではないことを表しており、このときナビゲーション装置１は次のステップＳＰ５７へ移る。
【０３３０】
ステップＳＰ５７においてカーナビゲーション装置１は、ステップＳＰ５２で保持したＧＰＳ速度を無効にして、ナビゲーション動作に用いられることを予め防止し、次のステップＳＰ５８へ移って処理を終了する。
【０３３１】
このようにナビゲーション装置１では、ＧＰＳ速度Ｖを測位できているときは、そのＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を実行し、車両がビルの陰等に隠れる等によりＧＰＳ速度Ｖを測位できなくなった場合、ＧＰＳ信号の受信時に予め求めておいた加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が精度の高いものであれば、その加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦを用いて推定した自律速度Ｖｔを用いてナビゲーション動作を実行する。
【０３３２】
この場合もナビゲーション装置１は、図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示したように、ＧＰＳ信号の受信時に測位したＧＰＳ速度Ｖに従ってナビゲーション動作を実行している場合、車両の現在位置を示すアイコンＡＣを例えば赤色で表示し、ＧＰＳ非測位状態で加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が精度が高いのであれば、自律速度Ｖｔに従ってナビゲーション動作を実行し、そのときの車両の現在位置を示すアイコンＡＣを例えば橙色で表示するようになされている。
【０３３３】
しかしながらナビゲーション装置１は、ＧＰＳ信号の受信時に予め求めておいた加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が精度の低いものである場合、ＧＰＳ受信時に測位したＧＰＳ速度Ｖが現時点であっても信頼たり得る速度情報としての鮮度を保っているときには、そのＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を実行するが、そうでない場合は誤ったナビゲーション動作を実行しかねないため、そのＧＰＳ速度Ｖを無効にすることにより、誤動作を予め防止して信頼性の高い高精度な現在位置を提示し得るようになされている。
【０３３４】
このときもナビゲーション装置１は、図１０（Ｃ）に示したように、加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が精度の低いものであっても、ＧＰＳ受信時に測位したＧＰＳ速度Ｖが現時点であっても信頼たり得る速度情報としての鮮度を保っているときには、そのＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を実行し、そのときの車両の現在位置を示すアイコンＡＣを例えば灰色で表示するようになされている。
【０３３５】
（２−３−４）学習結果変化量及び進行方向加速度のダイナミックレンジの組み合わせによる学習結果収束判断処理手順
図１３に示すようにカーナビゲーション装置１は、ルーチンＲＴ６の開始ステップから入って次のステップＳＰ６１へ移り、複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に基づいて車両のＧＰＳ速度Ｖを測位できたか否かを判断する。
【０３３６】
ここで、肯定結果が得られると、このことはＧＰＳ信号を受信できている走行環境下にありＧＰＳ速度Ｖを測位できたことを表しており、このときナビゲーション装置１は次のステップＳＰ６２へ移る。
【０３３７】
ステップＳＰ６２においてカーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ処理部３によって算出されたＧＰＳ速度Ｖを学習処理部１１の加速度算出部３１で保持し、その保持したＧＰＳ速度Ｖをナビゲーション動作に用いるべく出力した後、次のステップＳＰ６８へ移って処理を終了する。
【０３３８】
これに対してステップＳＰ６１で否定結果が得られると、このことはＧＰＳ信号を受信できなくなったのでＧＰＳ速度Ｖを測位できなかったことを表しており、このときカーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ６３へ移る。
【０３３９】
ステップＳＰ６３においてカーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ信号を受信できていた走行環境下からＧＰＳ信号を受信できていない走行環境下になったので、ＧＰＳ信号の受信時に、加速度センサ５の取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、零点オフセットＯＦｘ（ＯＦＢｘ）、ＯＦｙ（ＯＦＢｙ）、ＯＦｚを学習結果として求めた際の、最後の学習対象値とその一つ前の学習対象値との差分すなわち学習結果変化量が所定の学習結果変化量閾値よりも小さかった否かを判定すると共に、学習処理部１１の取付角度及びオフセット学習処理部３３により、加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦを学習結果として求める際の、加速度算出部３１から供給される進行方向加速度αｘの進行方向加速度範囲が所定の進行方向加速度範囲閾値よりも大きいか否かを判定する。
【０３４０】
ここで２つの判定条件を全て満たすことにより肯定結果が得られると、このことは、学習結果の信頼性が高いと共に精度が高いことを表しており、このときカーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ６４へ移る。
【０３４１】
ステップＳＰ６４においてカーナビゲーション装置１は、学習結果の信頼性及び精度が高いと判断したので、最終的な学習結果である加速度センサ５の取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、零点オフセットＯＦｘ（ＯＦＢｘ）、ＯＦｙ（ＯＦＢｙ）、ＯＦｚを用いて推定した車両の自律速度Ｖｔをナビゲーション動作に用いるべく出力した後、次のステップＳＰ６８へ移って処理を終了する。
【０３４２】
これに対してステップＳＰ６３で否定結果が得られると、このことは学習結果の信頼性だけが高く精度が低いこと、学習結果の精度は高いが信頼性が低いこと、もしくは学習結果の信頼性及び精度の双方共に低いことを表しており、このときカーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ６５へ移る。
【０３４３】
ステップＳＰ６５においてカーナビゲーション装置１は、ステップＳＰ６２で保持したＧＰＳ速度Ｖに付加されているフラグに基づいて当該ＧＰＳ速度Ｖが信頼できる有効な速度情報であることを認識し、かつＧＰＳ信号を受信できなくなってから現時点までのＧＰＳ非受信時間が、所定のＧＰＳ速度有効時間閾値よりも少ないか否かを判定する。
【０３４４】
ここで肯定結果が得られると、このことはＧＰＳ非受信時間がＧＰＳ速度有効時間閾値よりも少ないので、ステップＳＰ６２で保持したＧＰＳ速度Ｖが現時点であっても信頼たり得る速度情報としての鮮度を保っていることを表しており、このときナビゲーション装置１は次のステップＳＰ６６へ移る。
【０３４５】
ステップＳＰ６６においてカーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ速度Ｖをナビゲーション動作に用いるべく出力した後、ＧＰＳ非受信時間を１秒間分カウントしてインクリメントし、次のステップＳＰ６８へ移って処理を終了する。
【０３４６】
これに対してステップＳＰ６５で否定結果が得られると、このことはＧＰＳ非受信時間がＧＰＳ速度有効時間閾値よりも多いので、ステップＳＰ６２で保持したＧＰＳ速度が信頼たり得る速度情報ではないことを表しており、このときナビゲーション装置１は次のステップＳＰ６７へ移る。
【０３４７】
ステップＳＰ６７においてカーナビゲーション装置１は、ステップＳＰ６２で保持したＧＰＳ速度を無効にして、ナビゲーション動作に用いられることを予め防止し、次のステップＳＰ６８へ移って処理を終了する。
【０３４８】
このようにナビゲーション装置１では、ＧＰＳ速度Ｖを測位できているときは、そのＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を実行し、車両がビルの陰等に隠れる等によりＧＰＳ速度Ｖを測位できなくなった場合、ＧＰＳ信号の受信時に予め求めておいた加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が信頼性及び精度の高いものであれば、その加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦを用いて推定した自律速度Ｖｔによりナビゲーション動作を実行する。
【０３４９】
この場合もナビゲーション装置１は、図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示したように、ＧＰＳ信号の受信時に測位したＧＰＳ速度Ｖに従ってナビゲーション動作を実行している場合、車両の現在位置を示すアイコンＡＣを例えば赤色で表示し、ＧＰＳ非測位状態で加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が信頼性及び精度共に高いのであれば、自律速度Ｖｔに従ってナビゲーション動作を実行し、そのときの車両の現在位置を示すアイコンＡＣを例えば橙色で表示するようになされている。
【０３５０】
しかしながらナビゲーション装置１は、ＧＰＳ信号の受信時に予め求めておいた加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が信頼性又は精度の何れか一つだけでも低い場合、ＧＰＳ受信時に測位したＧＰＳ速度Ｖが現時点であっても信頼たり得る速度情報としての鮮度を保っているときには、そのＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を実行するが、そうでない場合は誤ったナビゲーション動作を実行しかねないため、そのＧＰＳ速度Ｖを無効にすることにより、誤動作を予め防止して信頼性の高い高精度な現在位置を提示し得るようになされている。
【０３５１】
このときもナビゲーション装置１は、図１０（Ｃ）に示したように、加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が信頼性又は精度の何れか一つでも低い場合であって、ＧＰＳ受信時に測位したＧＰＳ速度Ｖが現時点であっても信頼たり得る速度情報としての鮮度を保っているときには、そのＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を実行し、そのときの車両の現在位置を示すアイコンＡＣを例えば灰色で表示するようになされている。
【０３５２】
（３）動作及び効果
以上の構成において、カーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信できる走行環境下で、モニタ一体形筐体部に搭載されている加速度センサ５の加速度検出軸が車両の進行方向と一致していない場合の取付角度を示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、加速度センサ５の零点オフセットＯＦｘ（ＯＦＢｘ）、ＯＦｙ（ＯＦＢｙ）、ＯＦｚを予め学習し記憶しておくことにより、ＧＰＳ信号が受信できなくなったときに備える。
【０３５３】
このときカーナビゲーション装置１は、加速度センサ５の車両に対する取付角度を示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、加速度センサ５の零点オフセットＯＦｘ（ＯＦＢｘ）、ＯＦｙ（ＯＦＢｙ）、ＯＦｚを学習処理の現時点まで過去数秒〜過去数分間に渡って算出し、それらを平滑化又は平均化することにより求めた学習結果を記憶しておくようにしたことにより、加速度センサ５の取付角度及び零点オフセットＯＦの値を一段と真値に近付けることができ、値としての確からしさを向上させることができる。
【０３５４】
また、加速度センサ５から供給される３軸加速度センサ観測値ＡＤ又は２軸加速度センサ観測値ＡＤＢの観測値としては、上述した（２４）式〜（２９）式及び（３３）式等のように、センサ座標系（ｘ″軸、ｙ″軸及びｚ″軸）の各軸にそれぞれ振り分けられている重力加速度ｇ分が予め考慮されているため、加速度センサ５の取付角度を示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、加速度センサ５の零点オフセットＯＦｘ（ＯＦＢｘ）、ＯＦｙ（ＯＦＢｙ）、ＯＦｚとが重力加速度ｇによる誤差の影響がない状態で高精度に求められることになる。
【０３５５】
そしてカーナビゲーション装置１は、その後、ＧＰＳ信号を受信できなくなったとき、予め学習しておいた加速度センサ５の取付角度を示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、加速度センサ５の零点オフセットＯＦｘ（ＯＦＢｘ）、ＯＦｙ（ＯＦＢｙ）、ＯＦｚと、当該加速度センサ５によって観測される３軸加速度センサ観測値ＡＤ又は２軸加速度センサ観測値ＡＤＢと、高度差ΔＨとを用いて車両の進行方向加速度αｘを高精度に推定することができるので、その進行方向加速度αｘを基に車両の速度Ｖｔや現在位置を正確に算出し、表示部の地図上に現在位置を継続表示することができる。
【０３５６】
このように本発明のカーナビゲーション装置１では、車両に設置するだけで、モニタ一体形筐体部の加速度センサ５の車両に対する取付角度及び零点オフセットＯＦを自動的に算出するようになされているので、車速パルスを用いる従来のカーナビゲーション装置に比べて取付け及び取り外しの煩雑な手間をユーザに強いることなく、かつ、他の車両に設置される度に改めて加速度センサ５の車両に対する取付角度及び零点オフセットＯＦを自動的に算出することができる。
【０３５７】
すなわち本発明のカーナビゲーション装置１では、車両に設置するだけの簡単な手間だけで、加速度センサ５の車両に対する取付角度及び零点オフセットＯＦを自動的に算出し、ＧＰＳ信号を受信できない走行環境下になったときでも、加速度センサ５の観測値を基に車両の走行速度及び現在位置を高精度に算出し、ナビゲーション動作を高精度に継続することができる。
【０３５８】
さらに本発明のカーナビゲーション装置１では、ＧＰＳ速度Ｖを測位できているときは、そのＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を実行するものの、車両がビルの陰等に隠れる等によりＧＰＳ速度Ｖを測位できなくなった場合、ＧＰＳ信号の受信時に予め求めておいた加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が信頼性高いものであれば、その加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦを用いて推定した自律速度Ｖｔによりナビゲーション動作を実行することにより、ＧＰＳ速度Ｖを測位できなくなったとき以降であっても、車両の現在位置を示すアイコンＡＣの位置精度を保持したままナビゲーション動作を継続することができる。
【０３５９】
一方、カーナビゲーション装置１では、ＧＰＳ速度Ｖを測位できなくなったときに、学習結果が信頼性の低いものであっても、ＧＰＳ受信時に測位したＧＰＳ速度Ｖが現時点であっても信頼たり得る速度情報としての鮮度を保っているときには、そのＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を実行することにより、ＧＰＳ速度Ｖを測位できなくなった瞬間から僅かな時間であれば、最後のＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を継続し、車両の現在位置を示すアイコンＡＣの位置精度を大きく劣化させることなく提示し続けることができる。
【０３６０】
ところで、カーナビゲーション装置１では、ＧＰＳ速度Ｖを測位できなくなったときに、学習結果が信頼性の低いものであり、かつＧＰＳ受信時に測位したＧＰＳ速度Ｖが現時点であっても信頼たり得る速度情報としての鮮度を保っていない場合、そのＧＰＳ速度Ｖを無効にすることにより、アイコンＡＣをそのままの位置で停止させた状態で表示し、誤ったナビゲーション動作が行われることを予め防止することができる。
【０３６１】
以上の構成によれば、カーナビゲーション装置１では、ＧＰＳ速度Ｖを測位できなくなったときの加速度センサ５の取付角度及び零点オフセットＯＦに対する学習結果の信頼性に応じて自律速度Ｖｔをナビゲーション動作に用いるべく出力するか否かを決定し、学習結果の信頼性が低い場合でも、ＧＰＳ速度Ｖを測位できなくなる前のＧＰＳ速度Ｖの鮮度に応じてＧＰＳ速度Ｖをナビゲーション動作に用いるべく出力するか否かを決定することにより、車両の走行中にＧＰＳ信号を受信できなくなったときでも、ナビゲーション動作の信頼性を低下させることなく、表示部の地図上に車両の現在位置を高精度に継続表示することができる。
【０３６２】
（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、３軸又は２軸の加速度センサ５がモニタ一体形筐体部に搭載されているようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、３軸又は２軸の加速度センサ５が、モニタとは別体型の筐体部や、筐体部とは別体のモニタに搭載されているようにしても良い。
【０３６３】
また上述の実施の形態においては、本発明のカーナビゲーション装置１を移動体としての車両に搭載するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、船舶、電車、その他種々の移動体に搭載するようにしても良い。
【０３６４】
さらに上述の実施の形態においては、加速度センサ５の零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ、又はＯＦＢｘ、ＯＦＢｙ、加速度センサ５の取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′を得るために、ニュートンラプソン法という計算手法を用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、加速度センサ５の零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ、又はＯＦＢｘ、ＯＦＢｙ、加速度センサ５の取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′を得ることができれば、ニュートンラプソン法以外のその他種々の計算手法を用いるようにしても良い。
【０３６５】
さらに上述の実施の形態においては、気圧センサ４により検出される気圧値ＰＲを用いて高度差ΔＨを算出し、その高度差ΔＨを基に道路の前後傾斜を表すｙ′軸周りのスイング角度θを求めるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、傾斜角度の変化量を角速度として求めることが可能なピッチレイトセンサを用いて道路の前後傾斜を表すｙ′軸周りのスイング角度θを求めるようにしても良い。
【０３６６】
さらに上述の実施の形態においては、ルーチンＲＴ６により学習結果量及び進行方向加速度のダイナミックレンジの組み合わせによる判断基準を用いた学習結果収束判断処理手順を実行するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ルーチンＲＴ３の学習回数とルーチンＲＴ４の学習結果変化量との組み合わせによる判断基準を用いた学習結果収束判断処理手順を実行するようにしたり、ルーチンＲＴ３の学習回数とルーチンＲＴ５の進行方向加速度範囲との組み合わせによる判断基準を用いた学習結果収束判断処理手順を実行するようにしたり、或いは、ルーチンＲＴ３の学習回数とルーチンＲＴ４の学習結果変化量と、ルーチンＲＴ５の進行方向加速度範囲との組み合わせによる判断基準を用いた学習結果収束判断処理手順を実行するようにしても良い。
【０３６７】
さらに上述の実施の形態においては、演算処理ブロック６がＲＯＭから読み出して展開したナビゲーション制御プログラムに従って上述したルーチンＲＴ３における学習回数による学習結果収束判断処理手順〜ルーチンＲＴ６の学習結果変化量及び進行方向加速度のダイナミックレンジの組み合わせによる学習結果収束判断処理手順を実行するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、記録媒体からインストールしたナビゲーション制御プログラムや、インターネットからダウンロードしたナビゲーション制御プログラムに従ってルーチンＲＴ３における学習回数による学習結果収束判断処理手順〜ルーチンＲＴ６の学習結果変化量及び進行方向加速度のダイナミックレンジの組み合わせによる学習結果収束判断処理手順を学習処理手順を実行するようにしても良い。
【０３６８】
さらに上述の実施の形態においては、加速度センサ５の取付角度と零点オフセットＯＦを同時に求めるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、取付角度だけを求めた後、オフセットＯＦを求めるようにしても良い。
【０３６９】
さらに上述の実施の形態においては、進行方向加速度算出手段としての加速度算出部３１、横方向加速度算出手段としての横Ｇ算出部３２、加速度センサとしての加速度センサ５、高度差算出手段としての高度差算出部２２、傾斜算出手段としての前後傾斜算出部２３、取付角度算出手段としての取付角度及びオフセット学習処理部３３によってナビゲーション装置をソフトウェア的に構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、進行方向加速度算出手段、横方向加速度算出手段、加速度センサ、高度差算出手段、傾斜算出手段及び取付角度算出手段をハードウェア的に構成するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【０３７０】
本発明のナビゲーション装置、ナビゲーション制御方法及びナビゲーション制御プログラムは、例えば車両に対して着脱自在のポータブルタイプのナビゲーション装置以外にも、船舶、電車、その他種々の移動体に対して着脱自在のポータブルタイプのナビゲーション装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０３７１】
【図１】２つの座標軸間の関係を示す略線的斜視図である。
【図２】角度の定義の説明に供する略線図である。
【図３】道路傾斜がある地表面上に位置している車両の車両座標系の説明に供する略線図である。
【図４】車両に取り付けられた加速度センサのセンサ座標系の説明に供する略線図である。
【図５】ＧＰＳ測位時（学習時）におけるカーナビゲーション装置の構成を示す略線的ブロック図である。
【図６】ＧＰＳ受信時における学習処理手順を示す略線的フローチャートである。
【図７】ＧＰＳ非測位時（自律時）におけるカーナビゲーション装置の構成を示す略線的ブロック図である。
【図８】自律速度算出処理手順を示す略線的フローチャートである。
【図９】学習回数による学習結果収束判断処理手順を示す略線的フローチャートである。
【図１０】表示結果の一例を示す略線図である。
【図１１】学習結果変化量による学習結果収束判断処理手順を示す略線的フローチャートである。
【図１２】進行方向加速度のダイナミックレンジによる学習結果収束判断処理手順を示す略線的フローチャートである。
【図１３】学習結果変化量及び進行方向加速度のダイナミックレンジの組み合わせによる学習結果収束判断処理手順を示す略線的フローチャートである。
【符号の説明】
【０３７２】
１……カーナビゲーション装置、２……ＧＰＳアンテナ、３……ＧＰＳ処理部、４……気圧センサ、５……加速度センサ、６……演算処理ブロック、１０……道路傾斜計算部、１１……学習処理部、１２……自律計算部、２１……進行距離算出部、２２……高度差算出部、２３……前後傾斜算出部、３１……加速度算出部、３２……横Ｇ算出部、３３……取付角度及びオフセット学習処理部、４１……速度算出部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナビゲーション装置、ナビゲーション制御方法及びナビゲーション制御プログラムに関し、例えば車両に搭載されるカーナビゲーション装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、カーナビゲーション装置においては、ＧＰＳ(Global Positioning System)衛星から受信したＧＰＳ信号に基づいて車両の現在位置を算出して表示するが、例えばトンネル等の中に入って当該ＧＰＳ信号を受信できなくなったときは、受信できなくなる直前の移動速度を算出し、その移動速度で案内経路上を仮想的に現在位置が移動するように地図、現在位置を表示することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開2001-272237公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところでかかる構成のカーナビゲーション装置においては、ＧＰＳ信号が受信できなくなる直前の走行速度で案内経路上を仮想的に現在位置が移動するように地図、現在位置を表示するだけであって、精度の点では走行速度の信頼性が不足しており、実際の走行速度と仮想の走行速度とでは誤差が大きくなりかねないという問題があった。
【０００４】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、衛星からの信号を受信できないときであっても、信頼性の高い高精度な移動体の現在位置を提示し得るナビゲーション装置、ナビゲーション制御方法及びナビゲーション制御プログラムを提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる課題を解決するため本発明においては、衛星からの受信情報に基づいて算出された移動体の走行速度に応じて当該移動体の進行方向加速度を算出し、衛星からの受信情報に基づいて算出された移動体の走行速度及び方位に応じて進行方向加速度とは直交した横方向加速度を算出し、移動体の運動加速度及び重力加速度を所定の加速度センサにより観測し、所定の気圧センサからの気圧値に応じた路面の高度差を算出し、路面の高度差と、移動体の走行速度に応じた進行距離とに基づいて路面の進行方向に対する傾斜角度を算出し、進行方向加速度と、横方向加速度と、加速度センサによる運動加速度及び重力加速度を含む観測値と、傾斜角度とにより表される多次元の関数式に基づいて、加速度センサの移動体に対する取付角度及び零点オフセットを複数回算出し、それらを平滑化または平均化することにより取付角度の学習結果を求め、衛星からの受信情報を得ることができない場合、加速度センサによる運動加速度及び重力加速度を含む観測値と、傾斜角度と、学習結果とを基に移動体の自律速度を推定し、取付角度の学習結果に対する学習程度に応じて、自律速度又は走行速度の何れかをナビゲーション動作に用いるように切り換える。
【０００６】
これにより、加速度センサの移動体に対する取付角度の学習程度が高ければ信頼性が高いと考えられる自律速度をナビゲーション動作に用い、学習程度が低ければ自律速度を用いるのではなく、衛星からの受信情報に基づいて算出された移動体の走行速度をナビゲーション動作に用いるように切り換えることができるので、ナビゲーション動作の信頼性を一段と向上させることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、加速度センサの移動体に対する取付角度の学習程度が高ければ信頼性が高いと考えられる自律速度をナビゲーション動作に用い、学習程度が低ければ自律速度を用いるのではなく、衛星からの受信情報に基づいて算出された移動体の走行速度をナビゲーション動作に用いるように切り換えることができるので、ナビゲーション動作の信頼性を一段と向上させることができ、かくして信頼性の高い高精度な移動体の現在位置を提示し得るナビゲーション装置、ナビゲーション制御方法及びナビゲーション制御プログラムを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【０００９】
（１）本発明の基本的考え方
本発明では、ポータブルタイプのカーナビゲーション装置が移動体としての車両に設置された際、モニタ一体形筐体部に搭載された加速度センサの加速度検出軸が車両の進行方向と一致していない状態にあると、重力加速度ｇや方位変化に伴う横Ｇが加速度センサの観測値に混入したり、加速度センサによる進行方向加速度のゲインが変化する等によって当該進行方向加速度の精度に大きな悪影響を及ぼしてしまう。
【００１０】
そこで、本発明のカーナビゲーション装置では、モニタ一体形筐体部に搭載された加速度センサの加速度検出軸が車両の進行方向と一致していない取付状態であっても、上述のような悪影響を取り除いた高精度な進行方向加速度を算出し得るようにすることにより、ＧＰＳ信号を一時的に受信できなくなったとき、加速度センサの検出結果に基づき自律的に推定された車両の進行方向加速度を用いて車両の速度を算出し、当該車両の速度に基づいて推定した高精度な現在位置を表示し得るようになされている。
【００１１】
これに加えて本発明のカーナビゲーション装置では、ＧＰＳ信号を受信できなくなったときに推定した車両の現在位置の信頼性が高い場合にのみ、その現在位置を表示するようになされており、以下、そのための説明を行う。
【００１２】
（１−１）２つの座標軸間の関係
図１に示すように、ｘｙ座標系からｘ′ｙ′座標系への変換行列Ｔを次式、
【００１３】
【数１】
【００１４】
で表し、ｘｙ座標系からみた位置ｐ（cosθ，sinθ）が、ｘ′ｙ′座標系からみた位置ｐ′（１，０）であるとした場合、次式の関係が成立し、これが、２つの座標系の関係を表す最も基本的な関係式となる。
【００１５】
【数２】
【００１６】
（１−２）角度を表す用語の定義
次に、カーナビゲーション装置のモニタ一体形筐体部を車内空間のセンターコンソールに取り付ける際の３種類の角度について定義する。
【００１７】
図２に示すように、前後・左右・上下が定義できる物体において、前後方向をｘ軸、左右方向をｙ軸、上下方向をｚ軸とし、ｘ軸周りの回転角度φを「ティルト」と呼び（以下、これをティルト角度φと呼ぶ）、ｙ軸周りの回転角度θを「スイング」と呼び（以下、これをスイング角度θと呼ぶ）、ｚ軸周りの回転角度ψを「パン」と呼ぶ（以下、これをパン角度ψと呼ぶ）。
【００１８】
（１−３）道路傾斜が存在するときの地表面と車両との関係
次に、道路傾斜が存在するときの地表面と車両との関係について説明する。因みに、道路傾斜が存在しない地表面（路面）は、車両の進行方向に沿ったｘ軸、車両の進行方向とは直交した横方向（水平方向）に沿ったｙ軸、及び重力加速度方向に沿った鉛直方向のｚ軸によって表される。
【００１９】
（１−３−１）地表面の地表座標系と道路傾斜の車両座標系
図３に示すように、道路傾斜上に位置している車両の車両座標系は、道路傾斜上で車両の進行方向に沿ったｘ′軸、道路傾斜上で車両の進行方向とは直交した横方向（水平方向）に沿ったｙ′軸、及び車両の高さ方向に沿ったｚ′軸によって表される。
【００２０】
この道路傾斜上に位置している車両の車両座標系（ｘ′軸、ｙ′軸、ｚ′軸）では、車両がｘ′軸方向に沿って太矢印方向へ進行する際の後ろ向きに働く加速度成分の符号を正と定義し、車両が右折する際の左側方向に働く加速度成分の符号を正と定義し、車両の上向き方向に働く重力加速度成分の符号を正と定義している。但し、符号の正負については、これに限るものではなく、上述の条件と逆であっても良い。
【００２１】
この場合、地表面の地表座標系（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）と、道路傾斜上に位置している車両の車両座標系（ｘ′軸、ｙ′軸、ｚ′軸）とを関係付けるオイラー角で考えると、道路の進行方向における上り坂や下り坂を表す前後傾斜はｙ′軸周りのスイング角度θで示され、道路の進行方向と直交した横方向（水平方向）の右下下がりや左下下がりを表す左右傾斜は、ｘ′軸周りのティルト角度φで示される。なお、ｚ′軸周りの回転はパン角度ψで示されるが、当該パン角度ψによって表される道路の傾斜は存在しない。
【００２２】
因みに、道路の進行方向における上り坂の前後傾斜におけるスイング角度θは、次式
【００２３】
【数３】
【００２４】
で表され、道路の進行方向と直交した横方向（水平方向）における右下下がりの左右傾斜におけるティルト角度φは、次式で表される。
【００２５】
【数４】
【００２６】
（１−３−２）地表面と車両との関係を示す座標変換式
ここで、地表面の地表座標系（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）に対する道路傾斜上に位置した車両の車両座標系（ｘ′軸、ｙ′軸、ｚ′軸）の変換行列Ａを、次式で定義する。
【００２７】
【数５】
【００２８】
この場合、変換行列Ａは、道路の前後傾斜が先で、道路の左右傾斜が後なので、前後傾斜の項に対して左右傾斜の項を右側から乗算するようになされている。
【００２９】
従って、地表座標系（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）は、次式で表される。
【００３０】
【数６】
【００３１】
これにより、道路傾斜上に位置する車両の車両座標系（ｘ′軸、ｙ′軸、ｚ′軸）では、重力加速度ｇは、次式のように観測される。
【００３２】
【数７】
【００３３】
（１−４）車両と３軸加速度センサとの関係
続いて、車両と、当該車両に取り付けられるモニタ一体形筐体部に搭載された３軸加速度センサとの関係について説明する。
【００３４】
（１−４−１）車両の車両座標系及び３軸加速度センサのセンサ座標系
図３に示したように、道路傾斜上に位置している車両の車両座標系（ｘ′軸、ｙ′軸、ｚ′軸）に対して、当該車両に対して任意の角度で取り付けられるモニタ一体形筐体部に搭載された３軸加速度センサのセンサ座標系については、図４に示すようにｘ″軸、ｙ″軸及びｚ″軸で表される。
【００３５】
この場合、カーナビゲーション装置のモニタ一体形筐体部が車両に取り付けられたときの３軸加速度センサに対するセンサ座標系（ｘ″軸、ｙ″軸、ｚ″軸）としては、当該モニタ一体形筐体部がユーザからみて上向き又は下向きに取り付けられた場合にｙ″軸周りのスイング角度θ′で示され、当該モニタ一体形筐体部がユーザからみて左下下がり又は右下下がりに取り付けられた場合にｘ″軸周りのティルト角度φ′で示され、当該モニタ一体形筐体部がユーザからみて右側運転席のドライバー向き又は左側助手席側のパッセンジャー向きに取り付けられた場合にｚ″軸周りのパン角度ψ′によって示される。
【００３６】
因みに、カーナビゲーション装置のモニタ一体形筐体部がユーザからみて上向きに取り付けられた場合にｙ″軸周りのスイング角度θ′は、次式
【００３７】
【数８】
【００３８】
で表され、モニタ一体形筐体部がユーザからみて左下下がりに取り付けられた場合に、ｘ″軸周りのティルト角度φ′は、次式、
【００３９】
【数９】
【００４０】
で表され、モニタ一体形筐体部がユーザからみて右側運転席のドライバー向きに取り付けられた場合にｚ″軸周りのパン角度ψ′は、次式で表される。
【００４１】
【数１０】
【００４２】
（１−４−２）車両座標系とセンサ座標系との関係を示す座標変換式
ここで、道路傾斜上に位置している車両の車両座標系（ｘ′軸、ｙ′軸、ｚ′軸）に対する３軸加速度センサのセンサ座標系（ｘ″軸、ｙ″軸、ｚ″軸）の変換行列Ｂを、次式で定義する。
【００４３】
【数１１】
【００４４】
この（１１）式で表される変換行列Ｂでは、パン角度ψ′、スイング角度θ′、ティルト角度φ′の順に右側から乗算されるように選定されており、以降の計算過程においては一度選定された乗算順序を崩さないようにしなければならない。
【００４５】
但し、変換行列Ｂとしては、パン角度ψ′、スイング角度θ′、ティルト角度φ′の順に限られるものではなく、例えば、道路の左右傾斜が３軸加速度センサの取付角度の３軸（ｘ″軸、ｙ″軸、ｚ″軸）に分配されて観測される場合、ティルト角度φ′、スイング角度θ′、パン角度ψ′の順番に右側から乗算されるように選定されてもよく、一度選定された乗算順序を崩さなければ、その他種々の乗算順序であってもよい。
【００４６】
ここで、道路傾斜上に位置している車両の車両座標系（ｘ′軸、ｙ′軸、ｚ′軸）は、３軸加速度センサのセンサ座標系（ｘ″軸、ｙ″軸、ｚ″軸）との関係で、次式のように表される。
【００４７】
【数１２】
【００４８】
従って、（１２）式を変形すれば、３軸加速度センサのセンサ座標系（ｘ″軸、ｙ″軸、ｚ″軸）は、次式のように表される。
【００４９】
【数１３】
【００５０】
ここで３軸加速度センサのセンサ座標系（ｘ″軸、ｙ″軸、ｚ″軸）は、道路傾斜上に位置している車両の車両座標系（ｘ′軸、ｙ′軸、ｚ′軸）が、上述したように（６）式の関係を有することから、（１３）式は、次式で表される。
【００５１】
【数１４】
【００５２】
従って、３軸加速度センサのセンサ座標系（ｘ″軸、ｙ″軸、ｚ″軸）では、重力加速度ｇは、次式のように観測される。
【００５３】
【数１５】
【００５４】
この重力加速度ｇを表す（１５）式では、変換行列Ｂの逆行列Ｂ−１に相当する部分が車両に対する３軸加速度センサの傾きを表し、かつ変換行列Ａの逆行列Ａ−１に相当する部分が地表面に対する車両の傾きを表している。
【００５５】
実際上、３軸加速度センサが車両に対して所定方向の傾きを持って取り付けられ、かつ道路傾斜上に車両が位置することにより当該車両が地表面に対して所定角度の傾きを持って存在している場合、重力加速度ｇは、次式のように観測される。
【００５６】
【数１６】
【００５７】
これに対して、３軸加速度センサのセンサ座標系（ｘ″軸、ｙ″軸、ｚ″軸）では、当該３軸加速度センサが車両に対して一切傾きがない状態で取り付けられているが、道路の前後傾斜及び左右傾斜が存在することにより、地表面に対しては所定角度の傾きを持って取り付けられている状態の場合、重力加速度ｇは、次式のように観測される。
【００５８】
【数１７】
【００５９】
同様に、３軸加速度センサのセンサ座標系（ｘ″軸、ｙ″軸、ｚ″軸）では、道路の前後傾斜及び左右傾斜が存在せず、地表面に対して車両が所定角度の傾きを一切持っていない状態で位置しているものの、３軸加速度センサが車両に対して所定角度の傾きを持って取り付けられている場合、重力加速度ｇは、次式のように観測される。
【００６０】
【数１８】
【００６１】
さらに、３軸加速度センサのセンサ座標系（ｘ″軸、ｙ″軸、ｚ″軸）では、道路の前後傾斜については存在するが、道路の左右傾斜が存在せず、かつ３軸加速度センサが車両に対して一切傾きがない状態で取り付けられている場合、重力加速度ｇは、次式のように観測される。
【００６２】
【数１９】
【００６３】
（１−４−３）３軸加速度センサに対する運動加速度（進行方向加速度及び横Ｇ）
また、３軸加速度センサのセンサ座標系（ｘ″軸、ｙ″軸及びｚ″軸）では、車両の進行方向加速度αｘ及び横Ｇ（横方向加速度）αｙを定義し、道路に前後傾斜及び左右傾斜が存在せず、車両に対して３軸加速度センサの取付け傾きだけが生じている場合、３軸加速度センサからみたときの進行方向加速度αｘ及び横Ｇ（横方向加速度）αｙを表す運動加速度αについては、変換行列Ｂの逆行列Ｂ−１を用いて、次式
【００６４】
【数２０】
【００６５】
で表されるため、これを変換行列Ｂの逆行列Ｂ−１を用いて展開すると、次式のように観測される。
【００６６】
【数２１】
【００６７】
因みに、車両の加速時には後ろ向きのＧがかかること、及び右カーブでは左向きの遠心力が発生することに留意して、３軸加速度センサのティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′に対する正負の符号が定められる。
【００６８】
なお、（２０）式で示された運動加速度αは、上述したような車両に対する３軸加速度センサの取付け傾きが一切生じていない場合、（２０）式において変換行列Ｂの逆行列Ｂ−１を用いる必要がないため、次式で表される。
【００６９】
【数２２】
【００７０】
（１−５）３軸加速度センサ観測値
３軸加速度センサに対するセンサ座標系（ｘ″軸、ｙ″軸及びｚ″軸）の重力加速度ｇと運動加速度αとを合成したものを、当該３軸加速度センサによって観測される３軸加速度センサ観測値ＡＳと定義した場合、当該３軸加速度センサ観測値ＡＳは、（１５）式及び（２０）式に基づいて、次式で表される。
【００７１】
【数２３】
【００７２】
これを展開した場合、３軸加速度センサ観測値ＡＳは、次式のように表される。
【００７３】
【数２４】
【００７４】
但し、３軸加速度センサ観測値ＡＳは、道路の前後傾斜が存在したとしても左右傾斜が存在しなければ、（２４）式のティルト角度φが「０」となるため、次式
【００７５】
【数２５】
【００７６】
で表され、道路の前後傾斜があるものの、３軸加速度センサが車両に対して一切取付け傾きがない状態で取り付けられている場合、次式で表される。
【００７７】
【数２６】
【００７８】
同様に、３軸加速度センサ観測値ＡＳは、３軸加速度センサが車両に対して取付け傾きがある状態で取付けられているものの、道路の前後傾斜が存在しなければ、次式
【００７９】
【数２７】
【００８０】
で表され、道路に前後傾斜があるものの、３軸加速度センサが車両に対して一切取付け傾きがない場合、次式、
【００８１】
【数２８】
【００８２】
で表され、道路の前後傾斜及び３軸加速度センサの取付け傾きが存在するものの、進行方向加速度αｘ及び横Ｇ（横方向加速度）αｙの双方ともに存在しない場合、次式で表される。
【００８３】
【数２９】
【００８４】
（１−５−１）３軸加速度センサのオフセットとゲイン
ところで、電圧値として表される３軸加速度センサ観測値ＡＳとしては、３軸加速度センサの零点オフセットＯＦとゲインＧＥのことを考慮する必要がある。
【００８５】
ここで３軸加速度センサの零点オフセットＯＦとは、３軸加速度センサに対して加速度成分が全く働いていないときのｘ″軸、ｙ″軸及びｚ″軸にそれぞれ発生する電圧値（[mV]）を示す。
【００８６】
また３軸加速度センサのゲインＧＥとは、３軸加速度センサに対して例えば１ｇの負荷がかかったときのｘ″軸、ｙ″軸及びｚ″軸にそれぞれ発生する電圧値（がどの程度変化するか（[V／(m/sec2)]）を示す。
【００８７】
この零点オフセットＯＦ及びゲインＧＥを考慮したときの３軸加速度センサ観測値ＡＤは、（２３）式に基づいて、次式で表される。
【００８８】
【数３０】
【００８９】
なお、この（３０）式中に含まれる３軸加速度センサ観測値ＡＳの単位は、m/sec2であり、３軸加速度センサ観測値ＡＤの単位としては、[mV]となる。
【００９０】
ここで零点オフセットＯＦは、次式
【００９１】
【数３１】
【００９２】
で表され、ゲインＧＥは、次式で表される。
【００９３】
【数３２】
【００９４】
従って、零点オフセットＯＦ及びゲインＧＥを考慮したときの３軸加速度センサ観測値ＡＤは、次式で表されることになる。
【００９５】
【数３３】
【００９６】
ここで、（３３）式を構成する各要素のうち、ゲインＧＥｘ、ＧＥｙ、ＧＥｚ、零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ、車両に対する３軸加速度センサの取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′、３軸加速度センサ観測値ＡＳにおける道路の前後傾斜を示すスイング角度θ、道路の左右傾斜を示すティルト角度φがそれぞれ未知数であるが、ゲインＧＥｘ、ＧＥｙ、ＧＥｚに関しては３軸加速度センサの仕様書に記載されている値もしくは実際に検出された値を用い、道路の前後傾斜を示すスイング角度θについては、カーナビゲーション装置のモニタ一体形筐体部に内蔵された気圧センサの出力結果（気圧値）と対応付けられた高度情報を基に算出し、誤差は若干出るが道路の左右傾斜を示すティルト角度φはないものとして扱う。
【００９７】
但し、これら以外の例えば重力加速度ｇについては、ＧＰＳ衛星から得られるＧＰＳ信号に基づいて算出した現在位置から緯度を取得し、緯度と重力加速度とが対応付けられた緯度−重力加速度変換テーブルから当該緯度に対応した重力加速度ｇを取得すればよい。
【００９８】
また、車両の進行方向加速度αｘについては、ＧＰＳ信号に基づく車両の走行速度に基づいてリファレンスとして算出することが可能であり、車両の横Ｇ（横方向加速度）αｙについても、ＧＰＳ信号に基づく車両の方位変化及び走行速度に基づきリファレンスとして算出することが可能である。
【００９９】
これにより（３３）式では、そのうち未知数が３軸加速度センサの零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ、車両に対する３軸加速度センサの取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′の６個になり、これらを求める必要がある。
【０１００】
（１−６）３軸加速度センサの取付角度及び零点オフセットの学習
ところで、３軸加速度センサの零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ及びゲインＧＥｘ、ＧＥｙ、ＧＥｚを考慮した３軸加速度センサ観測値ＡＤ＝Ｉと定義し、（３０）式中に含まれる次式
【０１０１】
【数３４】
【０１０２】
と定義した場合、上述のＩ（３軸加速度センサ観測値ＡＤ）は、次式で表される。なお、式中のＳθ、Ｃθについては、それぞれsinθ、cosθを意味するものとする。
【０１０３】
【数３５】
【０１０４】
ここで、（３４）式中における変換行列Ａの逆行列Ａ−１は、地表面に対する道路の前後傾斜を表しており、これは気圧センサの出力結果（気圧値）に対応付けられている高度情報を基に導くことが可能であり、重力加速度ｇ、進行方向加速度αｘ及び横Ｇ（横方向加速度）αｙについても、上述したようにリファレンスとして算出可能であるため、（３５）式中のＥは既知数である。
【０１０５】
この既知数Ｅは、（５）式に示したように変換行列Ａの逆行列Ａ−１を用いれば、次式のように変形することができる。
【０１０６】
【数３６】
【０１０７】
従って、（３５）式では、車両に対する３軸加速度センサの取付け傾き（ティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′）と、３軸加速度センサの零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚとが未知であり、３軸加速度センサ観測値ＡＤは、次式のように変形することができる。
【０１０８】
【数３７】
【０１０９】
この（３７）式を更にニュートンラプソン法で用いられる形態に変形し、次式
【０１１０】
【数３８】
【０１１１】
【数３９】
【０１１２】
【数４０】
【０１１３】
のような３つの関数式ｆｘ、ｆｙ、ｆｚに表す。
【０１１４】
ここで、（３８）式〜（４０）式では未知数が零点オフセットＯｘ、Ｏｙ、Ｏｚ、ティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′の計６個あるのに対し、３つの関数式ｆｘ、ｆｙ、ｆｚしか存在しないので、このままでは解くことができない。
【０１１５】
但し、（３８）式〜（４０）式中の既知数Ｅの値は、毎秒得られるＧＰＳ信号に基づいて変化するため、少なくとも２秒間待てば、既知数Ｅの値が変化したそれぞれ異なる６種類の関数式ｆｘ１、ｆｙ１、ｆｚ１、ｆｘ２、ｆｙ２、ｆｚ２を得られるが、車両に加減速の変化がなければ、複数種類の関数式ｆｘ、ｆｙ、ｆｚを得ることはできないので、あくまで加減速の変化が生じそうな１０数秒分に相当する複数種類の関数式ｆｘ１〜ｆｘｔ、ｆｙ１〜ｆｙｔ、ｆｚ１〜ｆｚｔを得るようになされている。
【０１１６】
この場合、未知数の数（６個）よりも関数式ｆｘ１〜ｆｘｔ、ｆｙ１〜ｆｙｔ、ｆｚ１〜ｆｚｔの数が遥かに多くなったので、その中から関数式ｆｘ１〜ｆｘｔ、ｆｙ１〜ｆｙｔ、ｆｚ１〜ｆｚｔを満たすような尤もらしい未知数の値を得るべく最小二乗法を用いるようになされている。
【０１１７】
これより多次元のニュートンラプソン法の適用を考える。基本的な１次元のニュートンラプソン法における変化量δは、次式
【０１１８】
【数４１】
【０１１９】
で表される。ニュートンラプソン法では、この変化量δが所定の収束判定閾値以下になったとき、未知数の値の真解が得られたと認識するようになされている。
【０１２０】
この（４１）式は、次式
【０１２１】
【数４２】
【０１２２】
のように変形され、これがＮ次元では、次式によって表される。
【０１２３】
【数４３】
【０１２４】
従って、この場合、具体的には次式
【０１２５】
【数４４】
【０１２６】
で表される左辺左側の偏導関数値と、右辺の関数値を計算することにより、左辺右側の最小二乗解（変化量δ）を求める。
【０１２７】
このようにして求められた最小二乗解（変化量δ）を用いて、未知数の解を次式
【０１２８】
【数４５】
【０１２９】
によって算出し、この（４５）式の左辺に示された未知数の解を用いて、再度（４４）式により最小二乗解（変化量δ）を求め、この最小二乗解（変化量δ）を用いて（４５）式の未知数の解を求めるといった繰返し計算を所定の回数分だけ行うようになされている。
【０１３０】
ところで、（４５）式で用いられる右辺第１項の初期値としては、次式によって与えられる。
【０１３１】
【数４６】
【０１３２】
この（４６）式の初期値としては、ティルト角度(φ′)0、スイング角度(θ′) 0及びパン角度(ψ′) 0 が０[deg]であり、零点オフセット(ＯＦｘ) 0、(ＯＦｙ) 0、(ＯＦｚ0 )が、３軸加速度センサに対して作用する加速度に応じてそれぞれ０[V]〜５[V]の範囲で電位が変動する場合の、当該加速度が一切作用していない状態を示す電圧値２．５（[V]）となる。
【０１３３】
この（４５）式では、左辺が最終的な解であり、右辺第１項が（４５）式により前回求められた未知数の解（学習結果）を示し、右辺第２項が上述した（４４）式の変化量δを示している。この（４５）式の左辺により、零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ、車両に対する３軸加速度センサの取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′の６個の未知数が全て判明する。
【０１３４】
このようにカーナビゲーション装置では、ＧＰＳ信号の受信時に、零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ、ティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′の計６個の未知数を解として求めることにより、ＧＰＳ信号を受信できていた走行環境下からＧＰＳ信号を受信出来ない走行環境下になったとき、３軸加速度センサの零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ、３軸加速度センサの取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′を用いると共に、３軸加速度センサの運動加速度α及び重力加速度ｇを含む観測結果や路面の高度差に基づいて進行方向加速度を推定し得、これを基に積分計算することにより車両の速度や現在位置を算出(推定)し得るようになされている。
【０１３５】
因みに、（４４）式〜（４６）式中における添え字のｉは、ニュートンラプソン法による繰り返し計算時の繰返回数を表しており、例えば、（４４）式の右辺に含まれる(ｆｘ１)ｉは、次式
【０１３６】
【数４７】
【０１３７】
を意味し、（４４）式の左辺左側の行列に含まれる例えば∂(ｆｘ１)ｉ／∂(ψ′)ｉは、∂ｆｘ１／∂ψ′に対して、((ψ′)ｉ，(θ′)ｉ，(φ′)ｉ，(ＯＦｘ)ｉ，(ＯＦｙ)ｉ，(ＯＦｚ)ｉ)を代入したものを意味している。
【０１３８】
また、ｆｘ１の添え字が示す数字は、例えば１０数秒間分まとめて処理する際の秒数を示す。従って、例えば１０秒間分まとめて処理するのであれば、（４４）式の左辺左側では、ｆｘ１〜ｆｘ１０、ｆｙ１〜ｆｙ１０、ｆｚ１〜ｆｚ１０まで存在し、そのときの行列サイズは３０（＝３×１０）行６列になる。
【０１３９】
なお、（４５）式の左辺で得られた未知数の解としては、真値を中心にばらつきがある可能性が高く、また時間の経過と共に真値が変動する可能性もあるため、本発明では（４５）式で得られる未知数の解を現時点までの例えば過去数秒〜過去数分間に渡って算出し、それを平均化又は平滑化することにより、そのときに応じた最終的な未知数の解を学習結果として求め得るようになされている。
【０１４０】
（１−７）３軸加速度センサを用いた自律動作
ところで、３軸加速度センサ観測値ＡＤは、（３０）式と同様、次式のように表される。
【０１４１】
【数４８】
【０１４２】
この（４８）式を進行方向加速度αｘ及び横Ｇ（横方向加速度）αｙについて整理したとすると、次式
【０１４３】
【数４９】
【０１４４】
のように変形され、この（４９）式中の変換行列Ｂは、次式
【０１４５】
【数５０】
【０１４６】
で表され、この（４９）式中の右辺第２項は、次式で表される。
【０１４７】
【数５１】
【０１４８】
従って、上述の（４９）式に対して（５０）式及び（５１）式を代入することにより、次式を得ることができる。
【０１４９】
【数５２】
【０１５０】
【数５３】
【０１５１】
【数５４】
【０１５２】
この（５２）式によって、進行方向加速度αｘを求めるには、道路の前後傾斜を表すｙ′軸周りのスイング角度θが必要である。このスイング角度θは、次式
【０１５３】
【数５５】
【０１５４】
により、高度差ΔＨと、速度Ｖｔとによって表される。
【０１５５】
この時点での未知数は、速度Ｖｔ、進行方向加速度αｘ、及び道路の前後傾斜を表すスイング角度θであるが、これらを一つ一つ解くのではなく、最終的に求めたい速度Ｖｔを一気に求めることを考える。
【０１５６】
ここで、速度Ｖｔ−１は、これから最終的に求めたい速度Ｖｔの一つ前の時点で判明した速度データである。従って、ＧＰＳ信号を受信できていた状態からＧＰＳ信号を受信できなくなった最初の時点における速度Ｖｔ−１としては、ＧＰＳ信号に基づいて最後に算出された速度Ｖ０があてはまる。
【０１５７】
この場合、（５２）式のうち、既知の部分をβ（以下、これを既知部分βと呼ぶ）としてまとめると、既知部分βは、次式
【０１５８】
【数５６】
【０１５９】
で表され、これを用いて（５２）式を、次式
【０１６０】
【数５７】
【０１６１】
のように変形することができる。
【０１６２】
ここで速度Ｖｔと進行方向加速度αｘとの関係は、次式
【０１６３】
【数５８】
【０１６４】
のように表すことができ、上述の（５５）式、（５７）式を代入することにより、（５８）式は、次式のように変形することができる。
【０１６５】
【数５９】
【０１６６】
この（５９）式を速度Ｖｔについて整理すると、次式
【０１６７】
【数６０】
【０１６８】
によって表され、これを速度Ｖｔについて解くと、当該速度Ｖｔは、次式によって表される。
【０１６９】
【数６１】
【０１７０】
このようにカーナビゲーション装置では、ＧＰＳ信号の受信時に、車両に対する３軸加速度センサの取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、３軸加速度センサの零点オフセットＯｘ、Ｏｙ、Ｏｚを予め学習して記憶しておいた後、ビル等の陰に隠れる等してＧＰＳ信号を受信できなくなった場合、予め学習しておいた３軸加速度センサの取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、３軸加速度センサの零点オフセットＯｘ、Ｏｙ、Ｏｚを用い、３軸加速度センサ観測値ＡＤｘ″、ＡＤｙ″、ＡＤｚ″及び高度差ΔＨに基づいて進行方向加速度αｘを自律的に算出（推定）することができるので、その自律的に算出した進行方向加速度αｘを基に車両の速度Ｖｔ（以下、これを自律速度Ｖｔと呼ぶ）を求めることができる。
【０１７１】
なおカーナビゲーション装置では、このようにして求めた車両の自律速度Ｖｔを積分すれば、ＧＰＳ信号を受信できない走行環境下であっても、当該車両の現在位置を正確に算出し、表示部の地図上に現在位置を継続して表示し得るようになされている。
【０１７２】
（１−８）２軸加速度センサ観測値
上述したようにカーナビゲーション装置では、３軸加速度センサを用いてＧＰＳ信号が受信できない場合であっても車両の自律速度Ｖｔ及び現在位置を高精度に算出（推定）するようにした場合について述べたが、３軸加速度センサを用いるのではなく２軸加速度センサを用いても車両の自律速度Ｖｔ及び現在位置を高精度に算出（推定）することができる。なお、この場合、２軸加速度センサについても、前後方向及び左右方向の加速度を検出できるように配置する。
【０１７３】
具体的には、上述の３軸加速度センサ観測値ＡＤと同様の考え方によれば、ＧＰＳ信号を受信できている場合、零点オフセットＯＦＢ及びゲインＧＥＢを考慮したときの２軸加速度センサ観測値ＡＤＢは、（３０）式と同様に、次式によって表される。
【０１７４】
【数６２】
【０１７５】
ここで上述したように、変換行列Ａは（５）式で表され、変換行列Ｂは（１１）式で表されることから、変換行列Ａの逆行列Ａ−１は、次式
【０１７６】
【数６３】
【０１７７】
で表され、変換行列Ｂの逆行列Ｂ−１は、次式で表される。
【０１７８】
【数６４】
【０１７９】
また、２軸加速度センサのゲインＧＥＢは、次式
【０１８０】
【数６５】
【０１８１】
で表され、２軸加速度センサの零点オフセットＯＦＢは、次式で表される。
【０１８２】
【数６６】
【０１８３】
ここで、（６２）式を構成する各要素のうち、ゲインＧＥＢｘ、ＧＥＢｙ、零点オフセットＯＦＢｘ、ＯＦＢｙ、車両に対する２軸加速度センサの取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′、道路の前後傾斜を示すスイング角度θ、道路の左右傾斜を示すティルト角度φがそれぞれ未知数であるが、ゲインＧＥＢｘ、ＧＥＢｙに関しては２軸加速度センサの仕様書に記載されている値もしくは実際に検出された値を用い、道路の前後傾斜を示すスイング角度θについては、カーナビゲーション装置のモニタ一体形筐体部に内蔵された気圧センサの出力結果（気圧値）と対応付けられた高度情報を基に算出し、誤差は若干出るが道路の左右傾斜を示すティルト角度φはないものとして扱う。
【０１８４】
但し、これら以外の例えば重力加速度ｇについては、ＧＰＳ信号に基づいて算出した現在位置から緯度を取得し、緯度と重力加速度とが対応付けられた緯度−重力加速度変換テーブルから当該緯度に対応した重力加速度ｇを取得すればよい。
【０１８５】
また、車両の進行方向加速度αｘについては、ＧＰＳ信号に基づく車両の走行速度に基づいてリファレンスとして算出することが可能であり、車両の横Ｇ（横方向加速度）αｙについても、ＧＰＳ信号に基づく車両の方位変化及び走行速度に基づきリファレンスとして算出することが可能である。
【０１８６】
これにより（６２）式では、未知数が２軸加速度センサの零点オフセットＯＦＢｘ、ＯＦＢｙ、車両に対する２軸加速度センサの取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′の５個になり、これらを求める必要がある。
【０１８７】
（１−９）２軸加速度センサの取付角度及び零点オフセットの学習
ところで、２軸加速度センサの零点オフセットＯＦＢ及びゲインＧＥＢを考慮した２軸加速度センサ観測値ＡＤＢ＝ＩＢと定義し、上述した（６２）式中の（３４）式部分を用いれば、上述のＩＢ（２軸加速度センサ観測値ＡＤＢ）は、次式で表される。
【０１８８】
【数６７】
【０１８９】
ここで、（３４）式中における変換行列Ａの逆行列Ａ−１は、地表面の対する道路の前後傾斜を表しており、これは気圧センサの出力結果（気圧値）に対応付けられている高度情報を基に導くことが可能であり、重力加速度ｇ、進行方向加速度αｘ及び横Ｇ（横方向加速度）αｙについても、上述したようにリファレンスとして算出可能であるため、（６７）式中のＥも既知数となる。
【０１９０】
この既知数Ｅは、（６３）式に示したように変換行列Ａの逆行列Ａ−１を用いれば、次式のように変形することができる。
【０１９１】
【数６８】
【０１９２】
（６７）式では、車両に対する２軸加速度センサの取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、２軸加速度センサの零点オフセットＯＦＢとが未知であり、ＩＢと定義した２軸加速度センサ観測値ＡＤＢは、次式
【０１９３】
【数６９】
【０１９４】
のように変形することができる。
【０１９５】
この（６９）式を更にニュートンラプソン法で用いられる形態に変形し、次式のような２つの関数式ｆｘ、ｆｙに表す。
【０１９６】
【数７０】
【０１９７】
【数７１】
【０１９８】
ここで、（７０）式及び（７１）式では未知数が２軸加速度センサの零点オフセットＯＦＢｘ、ＯＦＢｙ、２軸加速度センサの車両に対する取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′計５個あるのに対し、毎秒２つの関数式ｆｘ、ｆｙしか得られないので解くことができない。そこで、少なくとも３秒間以上待つことにより、未知数よりも多く、それぞれ異なる６種類の関数式ｆｘ１〜ｆｘ３、ｆｙ１〜ｆｙ３を得る。
【０１９９】
但し、（７０）式及び（７１）式中に含まれる既知数の値は、毎秒得られるＧＰＳ信号に基づいて変化するため、少なくとも３秒間待てば、既知数の値が変化したそれぞれ異なる６種類の関数式ｆｘ１〜ｆｘ３、ｆｙ１〜ｆｙ３を得られるが、車両に加減速の変化がなければ、複数種類の関数式ｆｘ、ｆｙを得ることはできないので、あくまで加減速の変化が生じそうな１０数秒分に相当する複数種類の関数式ｆｘ１〜ｆｘｔ、ｆｙ１〜ｆｙｔを得るようになされている。
【０２００】
この場合、未知数の数（５個）よりも関数式ｆｘ１〜ｆｘｔ、ｆｙ１〜ｆｙｔの数が遥かに多くなったので、その中から関数式ｆｘ１〜ｆｘｔ、ｆｙ１〜ｆｙｔを満たすような尤もらしい未知数の値を得るべく最小二乗法を用いるようになされている。
【０２０１】
これより多次元のニュートンラプソン法の適用を考える。１次元のニュートンラプソン法における変化量δは、上述したように（４１）式で表される。ニュートンラプソン法では、この変化量δが所定判定閾値以下になったとき、未知数の解が得られたと認識するようになされている。
【０２０２】
この（４１）式は、上述したように（４２）式のように変形され、これがＮ次元では、（４３）式によって表される。
【０２０３】
従って、この場合、次式
【０２０４】
【数７２】
【０２０５】
を繰り返し解けばよく、この（７２）式中における左辺左側の偏導関数値と、右辺の関数値を計算することにより、左辺右側の最小二乗解（変化量δ）を求める。
【０２０６】
このようにして求められた最小二乗解（変化量δ）を用いて、最終解を次式によって算出するようになされている。
【０２０７】
【数７３】
【０２０８】
ところで、（７３）式で用いられる右辺第１項の初期値としては、次式
【０２０９】
【数７４】
【０２１０】
によって与えられる。この（７３）式における右辺第１項の初期値としては、ティルト角度(φ′)0、スイング角度(θ′) 0及びパン角度(ψ′) 0 が０[deg]であり、零点オフセット(ＯＦＢｘ) 0、(ＯＦＢｙ) 0 が、２軸加速度センサに対して作用する加速度に応じてそれぞれ０[V]〜５[V]の範囲で電位が変動する場合の、当該加速度が一切作用していない状態を示す電圧値２．５（[V]）となる。
【０２１１】
この（７３）式では、左辺が最終的な解であり、右辺第１項が（７３）式により前回求められた解を示し、右辺第２項が上述した最小二乗解（変化量δ）を示している。この（７３）式の左辺により、２軸加速度センサの零点オフセットＯＦＢｘ、ＯＦＢｙ、車両に対する２軸加速度センサの取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′の計５個の未知数が判明する。
【０２１２】
このように２軸加速度センサの零点オフセットＯＦＢｘ、ＯＦＢｙ、２軸加速度センサの取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′の計５個の未知数を求めることにより、カーナビゲーション装置では、ＧＰＳ信号を受信できていた走行環境下からＧＰＳ信号を受信出来ない走行環境下になったとき、２軸加速度センサの観測値に基づいて進行方向加速度αｘを推定し得、これを基に積分計算することにより車両の走行速度や現在位置を算出（推定）し得るようになされている。
【０２１３】
因みに、（７２）式〜（７４）式中における添え字のｉは、繰り返し計算時の繰返回数を表しており、例えば、（７２）式の右辺に含まれる(ｆｘ１)ｉは、上述の（４７）式を意味し、（７２）式の左辺左側の行列に含まれる例えば∂(ｆｘ１)ｉ／∂(ψ′)ｉは、∂ｆｘ１／∂ψ′に対して、((ψ′)ｉ，(θ′)ｉ，(φ′)ｉ，(ＯＦｘ)ｉ，(ＯＦｙ)ｉ，(ＯＦｚ)ｉ)を代入したものを意味している。
【０２１４】
また、ｆｘ１の添え字が示す数字は、例えば１０数秒間分だけまとめて処理する際の秒数を示す。従って、例えば１０秒間分まとめて処理するのであれば、（７２）式の左辺第１項では、ｆｘ１〜ｆｘ１０、ｆｙ１〜ｆｙ１０まで存在する。
【０２１５】
なお、（７３）式の左辺で得られた未知数の解としては、真値を中心にばらつきがある可能性が高く、また時間の経過と共に真値が変動する可能性もあるため、本発明では（７３）式で得られる未知数の解を現時点までの例えば過去数秒〜過去数分間に渡って算出し、それを平均化又は平滑化することにより、そのときに応じた最終的な解を学習結果として求め得るようになされている。
【０２１６】
（１−１０）２軸加速度センサを用いた自律動作
ところで、２軸加速度センサ観測値ＡＤＢは、（６２）式に基づいて、次式
【０２１７】
【数７５】
【０２１８】
のように表され、これを進行方向加速度αｘについて解くために、（７５）式を変形することにより、次式が得られる。
【０２１９】
【数７６】
【０２２０】
ここで、２軸加速度センサでは、足りないｚ軸入力に相当する項をｚとした場合、（７６）式は、次式によって表される。
【０２２１】
【数７７】
【０２２２】
この（７７）式では、変換行列Ａの逆行列Ａ−１、２軸加速度センサのゲインＧＥＢｘ及びＧＥＢｙ、変換行列Ｂの逆行列Ｂ−１、２軸加速度センサの零点オフセットＯＦＢｘ及びＯＦＢｙ、２軸加速度センサ観測値ＡＤＢｘ″及びＡＤＢｙ″、重力加速度ｇは全て既知であり、進行方向加速度αｘ及び横Ｇ（横方向加速度）αｙだけが未知数であるため、（７７）式を変形すると、次式のように表される。
【０２２３】
【数７８】
【０２２４】
この（７８）式に対して、上述した（５０）式及び（５１）式を代入することにより展開すると、次式
【０２２５】
【数７９】
【０２２６】
【数８０】
【０２２７】
【数８１】
【０２２８】
を得ることができ、このうちの（８１）式により、ｚは次式で表される。
【０２２９】
【数８２】
【０２３０】
上述の（７９）式によって、進行方向加速度αｘを推定するには、道路の前後傾斜を表すｙ′軸周りのスイング角度θが必要である。このスイング角度θは、上述した（５５）式で表される関係式により高度差ΔＨと、速度Ｖｔとによって表される。
【０２３１】
この時点での未知数は、速度Ｖｔ、進行方向加速度αｘ、及び道路の前後傾斜を表すスイング角度θであるが、これらを一つ一つ解くのではなく、最終的に求めたい自律速度Ｖｔを一気に求めることを考える。
【０２３２】
ここでも、速度Ｖｔ−１は、これから最終的に求めたい自律速度Ｖｔの一つ前の時点で判明した速度データである。従って、ＧＰＳ信号を受信できていた状態からＧＰＳ信号を受信できなくなった最初の時点における速度Ｖｔ−１としては、ＧＰＳ信号に基づいて最後に算出された速度Ｖ０があてはまる。
【０２３３】
この場合、（７９）式のうち、既知の部分をβ（以下、これを既知部分βと呼ぶ）としてまとめると、既知部分βは、上述したように（５６）式で表され、これを用いて（７９）式を、上述した（５７）式のように変形することができる。
【０２３４】
ここで自律速度Ｖｔと進行方向加速度αｘとの関係は、上述した（５８）式のように表すことができ、上述の（５５）式、（５７）式を代入することにより、（５８）式は、上述した（５９）式のように変形することができる。
【０２３５】
この（５９）式を自律速度Ｖｔについて整理すると、上述した（６０）式によって表され、これを自律速度Ｖｔについて解くと、当該自律速度Ｖｔは、上述した（６１）式によって表される。
【０２３６】
このようにカーナビゲーション装置では、ＧＰＳ信号の受信時に、車両に対する２軸加速度センサの取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、２軸加速度センサの零点オフセットＯＦＢｘ、ＯＦＢｙを予め学習し記憶しておいた後、ビル等の陰に隠れる等してＧＰＳ信号を受信できなくなった場合、予め学習しておいた２軸加速度センサの取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、２軸加速度センサの零点オフセットＯＦＢｘ、ＯＦＢｙを用い、２軸加速度センサ観測値ＡＤＢｘ″、ＡＤＢｙ″及び高度差ΔＨに基づいて進行方向加速度αｘを自律的に算出（推定）することができるので、その進行方向加速度αｘを基に車両の自律速度Ｖｔを求めることができる。
【０２３７】
なおカーナビゲーション装置では、このようにして求めた車両の自律速度Ｖｔを積分すれば、ＧＰＳ信号を受信できない走行環境下であっても、当該車両の現在位置を正確に算出し、表示部の地図上に現在位置を継続して表示し得るようになされている。
【０２３８】
（２）本発明におけるカーナビゲーション装置の具体的構成
次に、（１）で上述した本発明の基本的考え方を用いたカーナビゲーション装置の具体的構成について、ＧＰＳ測位時（学習時）とＧＰＳ非測位時（自律時）とに分けてそれぞれ説明する。
【０２３９】
（２−１）ＧＰＳ測位時（学習時）におけるカーナビゲーション装置の構成
図５に示すように、カーナビゲーション装置１は、移動体としての車両に搭載され、ＧＰＳ処理部３、気圧センサ４、２軸又は３軸の加速度センサ５、ＣＰＵ(Central Processing Unit)構成でなる演算処理ブロック６によって構成されている。
【０２４０】
この演算処理ブロック６は、図示しないＲＯＭ(Read Only Memory)から基本プログラム及びナビゲーション情報算出プログラム等の各種アプリケーションプログラムを読み出してＲＡＭ(Random Access Memory)上に展開することにより、道路傾斜計算部１０、学習処理部１１及び自律計算部１２といった各処理機能をソフトウェア的に実現し得るようになされている。
【０２４１】
但し、カーナビゲーション装置１としては、これに限るものではなく、演算処理ブロック６における道路傾斜計算部１０、学習処理部１１及び自律計算部１２をハードウェア的に構成するようにしても良い。
【０２４２】
カーナビゲーション装置１では、ＧＰＳアンテナ２を介して複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信し、これら複数のＧＰＳ信号に基づきＧＰＳ処理部３により車両の速度Ｖを算出すると共に車両の方位データＤを算出し、これらを演算処理ブロック６の道路傾斜計算部１０及び学習処理部１１へ送出する。
【０２４３】
またカーナビゲーション装置１では、気圧センサ４によって検出された気圧値ＰＲを演算処理ブロック６の道路傾斜計算部１０へ送出すると共に、加速度センサ５によって観測される３軸加速度センサ観測値ＡＤ又は２軸加速度センサ観測値ＡＤＢを演算処理ブロック６の学習処理部１１へ送出する。
【０２４４】
道路傾斜計算部１０の進行距離算出部２１は、ＧＰＳ処理部３から供給される速度Ｖに基づいて車両の進行距離Ｌｍを算出し、その進行距離Ｌｍを前後傾斜算出部２３へ送出する。
【０２４５】
また、道路傾斜計算部１０の高度差算出部２２は、一般的な気圧と高度との対応関係が予めテーブル化された気圧高度対応テーブルＴＢＬを内部に記憶しており、時刻ｔ０における気圧値ＰＲ０及び時刻ｔ１における気圧値ＰＲ１を基に、気圧高度対応テーブルＴＢＬから気圧値ＰＲ０及びＰＲ１にそれぞれ対応した高度情報ｈ０及びｈ１を読み出す。
【０２４６】
そして高度差算出部２２は、気圧値ＰＲ０に対応した車両の高度情報ｈ０と、気圧値ＰＲ１に対応した車両の高度情報ｈ１との差分である高度差ΔＨを算出し、これを前後傾斜算出部２３へ送出するようになされている。
【０２４７】
前後傾斜算出部２３は、進行距離算出部２１から供給される進行距離Ｌｍと、高度差算出部２２から供給される高度差ΔＨとに基づいて、車両座標系（ｘ′軸、ｙ′軸、ｚ′軸）において道路の前後傾斜を示すスイング角度θを算出し、これを学習処理部１１の取付角度及びオフセット学習処理部３３へ送出する。
【０２４８】
学習処理部１１の加速度算出部３１は、ＧＰＳ処理部３から供給される速度Ｖを微分することにより車両の進行方向加速度αｘをリファレンスとして算出し、これを取付角度及びオフセット学習処理部３３へ送出する。
【０２４９】
また学習処理部１１の横Ｇ算出部３２は、ＧＰＳ処理部３から供給される方位データＤを角速度算出部３２Ａによって微分することにより方位変化を表した角速度ｄＤを算出し、同じくＧＰＳ処理部３から供給される速度Ｖ及び角速度ｄＤに基づいて横Ｇ（横方向加速度）αｙをリファレンスとして算出し、これを取付角度及びオフセット学習処理部３３へ送出する。
【０２５０】
取付角度及びオフセット学習処理部３３は、加速度センサ５から供給される３軸加速度センサ観測値ＡＤ又は２軸加速度センサ観測値ＡＤＢと、加速度算出部３１から供給される進行方向加速度αｘと、横Ｇ算出部３２から供給される横Ｇ（横方向加速度）αｙとを基に、（１−６）で示した３軸加速度センサの取付角度及び零点オフセットの学習及び（１−９）で示した２軸加速度センサの取付角度及び零点オフセットの学習における説明に従って、加速度センサ５の零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ又はＯＦＢｘ、ＯＦＢｙ、車両に対する加速度センサ５の取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′を学習し得るようになされている。
【０２５１】
このようなＧＰＳ測位時におけるカーナビゲーション装置１の学習処理手順をまとめてみれば、図６に示すようにカーナビゲーション装置１は、ルーチンＲＴ１の開始ステップから入って次のステップＳＰ１へ移り、複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に基づいて算出された車両の速度Ｖ及び方位データＤをＧＰＳデータとしてＧＰＳ処理部３から学習処理部１１で受け取ることにより取得し、次のステップＳＰ２へ移る。
【０２５２】
ステップＳＰ２においてカーナビゲーション装置１では、加速度センサ５の出力である３軸加速度センサ観測値ＡＤ又は２軸加速度センサ観測値ＡＤＢを学習処理部１１の取付角度及びオフセット学習処理部３３で受け取ることにより取得し、次のステップＳＰ３へ移る。
【０２５３】
ステップＳＰ３においてカーナビゲーション装置１では、道路傾斜計算部１０の進行距離算出部２１で算出された進行距離Ｌｍ、及び高度差算出部２２で算出された高度差ΔＨに基づいて、前後傾斜算出部２３により車両座標系（ｘ′軸、ｙ′軸、ｚ′軸）において道路の前後傾斜を示すスイング角度θを算出し、次のステップＳＰ４へ移る。
【０２５４】
ステップＳＰ４においてカーナビゲーション装置１では、ステップＳＰ１で取得した車両の速度Ｖが速度情報として信頼たり得るデータであるか否かを当該速度Ｖに付加されているフラグに基づいて判断し、否定結果が得られたときは、速度Ｖが信頼できない速度情報に過ぎないため、次のステップＳＰ１６へ移って処理を終了する。
【０２５５】
これに対してステップＳＰ４で肯定結果が得られると、カーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ５へ移り、ＧＰＳ処理部３から受け取った速度Ｖを基に加速度算出部３１により進行方向加速度αｘをリファレンスとして算出すると共に、ＧＰＳ処理部３から受け取った速度Ｖ及び角速度ｄＤを基に横Ｇ算出部３２により横Ｇ（横方向加速度）αｙをリファレンスとして算出し、次のステップＳＰ６へ移る。
【０２５６】
ステップＳＰ６においてカーナビゲーション装置１は、３軸加速度センサ観測値ＡＤ及び上述の（３６）式で示された既知数Ｅ、又は２軸加速度センサ観測値ＡＤＢ及び上述の（６８）式で示された既知数Ｅを学習用入力データとして設定し、次のステップＳＰ７へ移る。
【０２５７】
ステップＳＰ７においてカーナビゲーション装置１は、加速度センサ５の零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ、又はＯＦＢｘ、ＯＦＢｙ、加速度センサ５の取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′を求めるために必要な関数式が未知数よりも多いか否かを判定する。
【０２５８】
ここで否定結果が得られると、このことは関数式が未知数よりも多くないため、これら未知数を求めることが出来ないことを表しており、このときカーナビゲーション装置１はステップＳＰ１６へ移って処理を終了する。
【０２５９】
これに対してステップＳＰ７で肯定結果が得られると、このことは関数式が未知数よりも多いため、これら未知数を求めることが可能であることを表しており、このときカーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ８へ移る。
【０２６０】
ステップＳＰ８においてカーナビゲーション装置１は、このルーチンＲＴ１における学習処理手順によって求められた前回の学習結果（加速度センサ５の零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ、又はＯＦＢｘ、ＯＦＢｙ、加速度センサ５の取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′）の値を上述した（４４）式又は（７２）式の左辺左側の行列の値として初期値設定し、次のステップＳＰ９へ移る。
【０２６１】
ステップＳＰ９においてカーナビゲーション装置１は、上述した（４４）式又は（７２）式中における左辺左側の偏導関数値と、右辺の関数値を計算し、次のステップＳＰ１０へ移る。
【０２６２】
ステップＳＰ１０においてカーナビゲーション装置１は、上述した（４４）式又は（７２）式中における右辺の各要素（関数値）の合計が所定の収束判定閾値よりも小さくなったか否かを判定し、肯定結果が得られると次のステップＳＰ１５へ移り、否定結果が得られると次のステップＳＰ１１へ移る。
【０２６３】
ステップＳＰ１１においてカーナビゲーション装置１は、上述した（４４）式又は（７２）式中の右辺における関数値の各要素の合計が、ニュートンラプソン法における所定の収束判定閾値よりも小さくなっていないので、ステップＳＰ９で計算した偏導関数値及び関数値により、（４４）式又は（７２）式における左辺右側の最小二乗解（変化量δ）を求め、次のステップＳＰ１２へ移る。
【０２６４】
ステップＳＰ１２においてカーナビゲーション装置１は、ステップＳＰ１１で求めた最小二乗解（変化量δ）を用いて（４５）式又は（７３）式の左辺に相当する最終解（加速度センサ５の零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ、又はＯＦＢｘ、ＯＦＢｙ、加速度センサ５の取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′）を求め、次のステップＳＰ１３へ移る。
【０２６５】
ステップＳＰ１３においてカーナビゲーション装置１は、（４４）式又は（７２）式の左辺右側で示される最小二乗解（変化量δ）の各要素の合計が所定の収束判定閾値よりも小さいか否かを判定し、否定結果が得られると次のステップＳＰ１４へ移るのに対し、肯定結果が得られると次のステップＳＰ１５へ移る。
【０２６６】
ステップＳＰ１４においてカーナビゲーション装置１は、ステップＳＰ９〜ステップＳＰ１４までの処理を繰返し行うニュートンラプソン法のループ回数が所定のループ回数閾値よりも少ないか否かを判定し、肯定結果が得られると、ステップＳＰ９へ戻って、以降の処理を繰り返す。この場合、ステップＳＰ９においてカーナビゲーション装置１は、直前に求められた加速度センサ５の零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ、又はＯＦＢｘ、ＯＦＢｙ、加速度センサ５の取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′を用いて、上述した（４４）式又は（７２）式中における左辺左側の偏導関数値と、右辺の関数値を計算する。
【０２６７】
これに対し、ステップＳＰ１４で否定結果が得られると、繰返し計算のループ回数が所定のループ回数閾値よりも多いにも拘わらず、ステップＳＰ１０又はステップＳＰ１３で関数値の各要素の合計又は最小二乗解（変化量δ）の各要素の合計が収束しなかったことを表しており、このとき次のステップＳＰ１６へ移って未知数の解を求めることなく終了する。
【０２６８】
ステップＳＰ１５においてカーナビゲーション装置１は、（４５）式又は（７０）式の左辺で求められた未知数の最終解を現時点まで過去数秒〜過去数分間に渡って算出し、その結果得られる複数個の最終解を用いて平滑化処理することにより、最も真値に近い最終解を学習結果として得、次のステップＳＰ１６へ移って処理を終了する。
【０２６９】
なおカーナビゲーション装置１では、ステップＳＰ１５において平滑化処理に限るものではなく、処理量を減少させたいのであれば、単純な平均化処理することにより学習結果を得るようにしても良い。
【０２７０】
（２−２）ＧＰＳ非測位時（自律時）におけるカーナビゲーション装置の構成
図７に示すように、カーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ信号を受信できていた走行環境下からＧＰＳ信号を受信できない走行環境下になったので、ＧＰＳ受信部３から速度Ｖ及び方位データＤを受け取ることができなくなり、気圧センサ４からの気圧値ＰＲを道路傾斜計算部１０の高度差算出部２２へ供給すると共に、加速度センサ５からの３軸加速度センサ観測値ＡＤ又は２軸加速度センサ観測値ＡＤＢを自律計算部１２の速度算出部４１へ供給する。
【０２７１】
道路傾斜計算部１０の高度差算出部２２は、気圧高度対応テーブルＴＢＬに基づいて、時刻ｔ０における気圧値ＰＲ０に対応した高度情報と時刻ｔ１における気圧値ＰＲ１に対応した高度情報との差分である高度差ΔＨを算出し、これを自律計算部１２の速度算出部４１へ送出する。
【０２７２】
また、学習処理部１１の取付角度及びオフセット学習処理部３３は、ＧＰＳ信号を受信できているときに予め学習し記憶しておいた加速度センサ５の零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ、又はＯＦＢｘ、ＯＦＢｙ、車両に対する加速度センサ５の取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′を自律計算部１２の速度算出部４１へ送出する。
【０２７３】
自律計算部１２の速度算出部４１は、高度差算出部２２から供給される高度差ΔＨと、加速度センサ５から供給される３軸加速度センサ観測値ＡＤ又は２軸加速度センサ観測値ＡＤＢと、取付角度及びオフセット学習処理部３３から供給される加速度センサ５の零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ、又はＯＦＢｘ、ＯＦＢｙと、加速度センサ５の取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′とを基に、（１−７）で示した３軸加速度センサを用いた自律動作又は（１−１０）で示した２軸加速度センサを用いた自律動作の説明に従って、進行方向加速度αｘを自律的に算出（推定）し、その進行方向加速度αｘを基に車両の自律速度Ｖｔを算出（推定）し得るようになされている。
【０２７４】
従ってカーナビゲーション装置１では、このようにして求めた車両の自律速度Ｖｔを積分することにより、ＧＰＳ信号を受信できない走行環境下であっても、当該車両の現在位置を正確に算出し、表示部の地図上に現在位置を継続して表示し得るようになされている。
【０２７５】
このようなＧＰＳ非測位時におけるカーナビゲーション装置１の自律速度算出処理手順をまとめてみれば、図８に示すようにカーナビゲーション装置１は、ルーチンＲＴ２の開始ステップから入って次のステップＳＰ２１へ移り、複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に基づいて算出された車両の速度Ｖ及び方位データＤをＧＰＳデータとしてＧＰＳ処理部３から学習処理部１１で受け取ることにより取得し、次のステップＳＰ２２へ移る。
【０２７６】
ステップＳＰ２２においてカーナビゲーション装置１は、気圧センサ４から供給される気圧値ＰＲを道路傾斜計算部１０の高度差算出部２２で受け取ることにより取得し、次のステップＳＰ２３へ移る。
【０２７７】
ステップＳＰ２３においてカーナビゲーション装置１は、高度差算出部２２により気圧高度対応テーブルＴＢＬを用いて高度差ΔＨを算出し、次のステップＳＰ２４へ移る。
【０２７８】
ステップＳＰ２４においてカーナビゲーション装置１は、ステップＳＰ２１で取得した車両の速度Ｖが速度情報として信頼たり得るデータであるか否かを当該速度Ｖに付加されているフラグに基づいて判断し、肯定結果が得られたときは、速度Ｖが信頼できる速度情報であって、ＧＰＳ信号を受信できている走行環境下にあるため、自律速度算出処理を行う必要がなく、次のステップＳＰ２７へ移って処理を終了する。
【０２７９】
これに対してステップＳＰ２４で否定結果が得られると、このことはＧＰＳ信号を受信できない走行環境下であって、速度Ｖが信頼できない速度情報に過ぎないことを表しており、このときカーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ２５へ移る。
【０２８０】
ステップＳＰ２５においてカーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ信号を受信できない走行環境下にあるので、予めＧＰＳ信号の受信時に学習しておいた加速度センサ５の取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、零点オフセットＯＦｘ（ＯＦＢｘ）、ＯＦｙ（ＯＦＢｙ）、ＯＦｚを用いて、上述の（１−７）３軸加速度センサを用いた自律動作や、（１−１０）２軸加速度センサを用いた自律動作で説明した計算方法により進行方向加速度αｘを推定し、これを積分計算することにより車両の自律速度Ｖｔを求め、次のステップＳＰ２６へ移る。
【０２８１】
ステップＳＰ２６においてカーナビゲーション装置１は、このようにして求めた車両の自律速度Ｖｔを出力し、ＧＰＳ信号を受信できない走行環境下であっても、自律速度Ｖｔに基づいて当該車両の現在位置を一段と正確に推定して表示部の地図上に現在位置を継続表示し、次のステップＳＰ２７へ移って処理を終了する。
【０２８２】
（２−３）学習結果収束判断処理
次に、カーナビゲーション装置１において、ＧＰＳ信号の受信時に予め求めた加速度センサ５の取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′及び零点オフセットＯＦｘ（ＯＦＢｘ）、ＯＦｙ（ＯＦＢｙ）、ＯＦｚの学習結果の信頼性に応じて、ＧＰＳ非測位時に自律的に求めた車両の自律速度Ｖｔを用いたナビゲーション動作により現在位置を表示するか、あるいはＧＰＳ測位時の最後に算出されたＧＰＳ速度Ｖを用いたナビゲーション動作により現在位置を表示するかを判断する学習結果収束判断処理手順について例えば４通り説明する。
【０２８３】
（２−３−１）学習回数による学習結果収束判断処理手順
図９に示すようにカーナビゲーション装置１は、ルーチンＲＴ３の開始ステップから入って次のステップＳＰ３１へ移り、複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に基づいて車両のＧＰＳ速度Ｖを測位できたか否かを判断する。
【０２８４】
ここで、肯定結果が得られると、このことはＧＰＳ信号を受信できている走行環境下にありＧＰＳ速度Ｖを測位できたことを表しており、このときナビゲーション装置１は次のステップＳＰ３２へ移る。
【０２８５】
ステップＳＰ３２においてカーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ処理部３によって算出されたＧＰＳ速度Ｖを学習処理部１１の加速度算出部３１で保持し、その保持したＧＰＳ速度Ｖをナビゲーション動作に用いるべく出力した後、次のステップＳＰ３８へ移って処理を終了する。
【０２８６】
これに対してステップＳＰ３１で否定結果が得られると、このことはＧＰＳ信号を受信できなくなったのでＧＰＳ速度Ｖを測位できなかったことを表しており、このときカーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ３３へ移る。
【０２８７】
ステップＳＰ３３においてカーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ信号を受信できていた走行環境下からＧＰＳ信号を受信できていない走行環境下になったので、ＧＰＳ信号の受信時に、加速度センサ５の取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、零点オフセットＯＦｘ（ＯＦＢｘ）、ＯＦｙ（ＯＦＢｙ）、ＯＦｚを学習結果として求めた際の、平滑化処理又は平均化処理の回数（以下、これを学習回数と呼ぶ）が所定の学習回数閾値よりも多かった否かを判定する。
【０２８８】
ここで肯定結果が得られると、このことは、学習回数が学習回数閾値よりも多いので、学習結果が収束しており、その学習結果の信頼性が高いことを表しており、このときカーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ３４へ移る。
【０２８９】
ステップＳＰ３４においてカーナビゲーション装置１は、学習結果の信頼性が高いと判断したので、ＧＰＳ信号受信時に予め学習した加速度センサ５の取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、零点オフセットＯＦｘ（ＯＦＢｘ）、ＯＦｙ（ＯＦＢｙ）、ＯＦｚを用いて推定した車両の自律速度Ｖｔをナビゲーション動作に用いるべく出力した後、次のステップＳＰ３８へ移って処理を終了する。
【０２９０】
これに対してステップＳＰ３３で否定結果が得られると、このことは学習回数が学習回数閾値よりも少なく、学習結果の信頼性が低いことを表しており、このときカーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ３５へ移る。
【０２９１】
ステップＳＰ３５においてカーナビゲーション装置１は、ステップＳＰ３２で保持したＧＰＳ速度Ｖに付加されているフラグに基づいて当該ＧＰＳ速度Ｖが信頼できる有効な速度情報であることを認識し、かつＧＰＳ信号を受信できなくなってから現時点までのＧＰＳ非受信時間が、所定のＧＰＳ速度有効時間閾値よりも少ないか否かを判定する。
【０２９２】
ここで肯定結果が得られると、このことはＧＰＳ非受信時間がＧＰＳ速度有効時間閾値よりも短いので、ステップＳＰ３２で保持したＧＰＳ速度Ｖが現時点であっても信頼たり得る速度情報としての鮮度を保っていることを表しており、このときナビゲーション装置１は次のステップＳＰ３６へ移る。
【０２９３】
ステップＳＰ３６においてカーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ速度Ｖをナビゲーション動作に用いるべく出力した後、ＧＰＳ非受信時間を１秒間分カウントしてインクリメントし、次のステップＳＰ３８へ移って処理を終了する。
【０２９４】
これに対してステップＳＰ３５で否定結果が得られると、このことはＧＰＳ非受信時間がＧＰＳ速度有効時間閾値よりも長いので、ステップＳＰ３２で保持したＧＰＳ速度が信頼たり得る速度情報ではないことを表しており、このときナビゲーション装置１は次のステップＳＰ３７へ移る。
【０２９５】
ステップＳＰ３７においてカーナビゲーション装置１は、ステップＳＰ３２で保持したＧＰＳ速度を無効にして、ナビゲーション動作に用いられることを予め防止し、次のステップＳＰ３８へ移って処理を終了する。
【０２９６】
このようにナビゲーション装置１では、ＧＰＳ速度Ｖを測位できているときは、そのＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を実行し、車両がビルの陰等に隠れる等によりＧＰＳ速度Ｖを測位できなくなった場合、ＧＰＳ信号の受信時に予め求めておいた加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が信頼性高いものであれば、その加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦを用いて推定した自律速度Ｖｔによりナビゲーション動作を実行する。
【０２９７】
このときナビゲーション装置１は、図１０（Ａ）に示すように、ＧＰＳ信号の受信時に測位したＧＰＳ速度Ｖに従ってナビゲーション動作を実行している場合、車両の現在位置を示すアイコンＡＣを例えば赤色で表示し、最も信頼性の高いＧＰＳ速度Ｖに基づく位置表示であることをユーザに対して直感的に認識させ得るようになされている。
【０２９８】
またナビゲーション装置１は、図１０（Ｂ）に示すように、ＧＰＳ信号を受信している状態（ＧＰＳ速度測位状態）から、ＧＰＳ信号を受信できなくなる状態（ＧＰＳ非測位状態）へ遷移したとき、加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が信頼性高いのであれば、自律速度Ｖｔに従ってナビゲーション動作を実行し、そのときの車両の現在位置を示すアイコンＡＣを例えば橙色で表示し、自律速度Ｖｔに基づく位置表示であることをユーザに対して直感的に認識させ得るようになされている。
【０２９９】
しかしながらナビゲーション装置１は、ＧＰＳ信号の受信時に予め求めておいた加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が信頼性の低いものであっても、ＧＰＳ受信時に測位したＧＰＳ速度Ｖが現時点であっても信頼たり得る速度情報としての鮮度を保っているときには、そのＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を実行するが、そうでない場合は誤ったナビゲーション動作を実行しかねないため、そのＧＰＳ速度Ｖを無効にすることにより、誤動作を予め防止して信頼性の高い高精度な現在位置を提示し得るようになされている。
【０３００】
このときナビゲーション装置１は、図１０（Ｃ）に示すように、加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が信頼性の低いものであっても、ＧＰＳ受信時に測位したＧＰＳ速度Ｖが現時点であっても信頼たり得る速度情報としての鮮度を保っているときには、そのＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を実行し、そのときの車両の現在位置を示すアイコンＡＣを例えば灰色で表示し、ＧＰＳ非測位状態のときのＧＰＳ速度Ｖに基づく位置表示であることをユーザに対して直感的に認識させ得るようになされている。
【０３０１】
（２−３−２）学習結果変化量による学習結果収束判断処理手順
図１１に示すようにカーナビゲーション装置１は、ルーチンＲＴ４の開始ステップから入って次のステップＳＰ４１へ移り、複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に基づいて車両のＧＰＳ速度Ｖを測位できたか否かを判断する。
【０３０２】
ここで、肯定結果が得られると、このことはＧＰＳ信号を受信できている走行環境下にありＧＰＳ速度Ｖを測位できたことを表しており、このときナビゲーション装置１は次のステップＳＰ４２へ移る。
【０３０３】
ステップＳＰ４２においてカーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ処理部３によって算出されたＧＰＳ速度Ｖを学習処理部１１の加速度算出部３１で保持し、その保持したＧＰＳ速度Ｖをナビゲーション動作に用いるべく出力した後、次のステップＳＰ４８へ移って処理を終了する。
【０３０４】
これに対してステップＳＰ４１で否定結果が得られると、このことはＧＰＳ信号を受信できなくなったのでＧＰＳ速度Ｖを測位できなかったことを表しており、このときカーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ４３へ移る。
【０３０５】
ステップＳＰ４３においてカーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ信号を受信できていた走行環境下からＧＰＳ信号を受信できていない走行環境下になったので、ＧＰＳ信号の受信時に、加速度センサ５の取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、零点オフセットＯＦｘ（ＯＦＢｘ）、ＯＦｙ（ＯＦＢｙ）、ＯＦｚを学習結果として求めた際の、最後の学習対象値とその一つ前の学習対象値との差分すなわち学習結果変化量が所定の学習結果変化量閾値よりも小さいか否かを判定する。
【０３０６】
ここで肯定結果が得られると、このことは、最後の学習対象値とその一つ前の学習対象値との学習結果変化量が学習結果変化量閾値よりも小さいので、最終的に求められた学習結果が収束しており、その学習結果の信頼性が高いことを表しており、このときカーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ４４へ移る。
【０３０７】
ステップＳＰ４４においてカーナビゲーション装置１は、学習結果の信頼性が高いと判断したので、最終的な学習結果である加速度センサ５の取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、零点オフセットＯＦｘ（ＯＦＢｘ）、ＯＦｙ（ＯＦＢｙ）、ＯＦｚを用いて推定した車両の自律速度Ｖｔをナビゲーション動作に用いるべく出力した後、次のステップＳＰ４８へ移って処理を終了する。
【０３０８】
これに対してステップＳＰ４３で否定結果が得られると、このことは最後の学習対象値とその一つ前の学習対象値との学習結果変化量が学習結果変化量閾値よりも大きく、学習結果の信頼性が低いことを表しており、このときカーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ４５へ移る。
【０３０９】
ステップＳＰ４５においてカーナビゲーション装置１は、ステップＳＰ４２で保持したＧＰＳ速度Ｖに付加されているフラグに基づいて当該ＧＰＳ速度Ｖが信頼できる有効な速度情報であることを認識し、かつＧＰＳ信号を受信できなくなってから現時点までのＧＰＳ非受信時間が、所定のＧＰＳ速度有効時間閾値よりも少ないか否かを判定する。
【０３１０】
ここで肯定結果が得られると、このことはＧＰＳ非受信時間がＧＰＳ速度有効時間閾値よりも少ないので、ステップＳＰ４２で保持したＧＰＳ速度Ｖが現時点であっても信頼たり得る速度情報としての鮮度を保っていることを表しており、このときナビゲーション装置１は次のステップＳＰ４６へ移る。
【０３１１】
ステップＳＰ４６においてカーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ速度Ｖをナビゲーション動作に用いるべく出力した後、ＧＰＳ非受信時間を１秒間分カウントしてインクリメントし、次のステップＳＰ４８へ移って処理を終了する。
【０３１２】
これに対してステップＳＰ４５で否定結果が得られると、このことはＧＰＳ非受信時間がＧＰＳ速度有効時間閾値よりも多いので、ステップＳＰ４２で保持したＧＰＳ速度が信頼たり得る速度情報ではないことを表しており、このときナビゲーション装置１は次のステップＳＰ４７へ移る。
【０３１３】
ステップＳＰ４７においてカーナビゲーション装置１は、ステップＳＰ４２で保持したＧＰＳ速度を無効にして、ナビゲーション動作に用いられることを予め防止し、次のステップＳＰ４８へ移って処理を終了する。
【０３１４】
このようにナビゲーション装置１では、ＧＰＳ速度Ｖを測位できているときは、そのＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を実行し、車両がビルの陰等に隠れる等によりＧＰＳ速度Ｖを測位できなくなった場合、ＧＰＳ信号の受信時に予め求めておいた加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が信頼性高いものであれば、その加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦを用いて推定した自律速度Ｖｔによりナビゲーション動作を実行する。
【０３１５】
この場合もナビゲーション装置１は、図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示したように、ＧＰＳ信号の受信時に測位したＧＰＳ速度Ｖに従ってナビゲーション動作を実行している場合、車両の現在位置を示すアイコンＡＣを例えば赤色で表示し、ＧＰＳ非測位状態で加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が信頼性高いのであれば、自律速度Ｖｔに従ってナビゲーション動作を実行し、そのときの車両の現在位置を示すアイコンＡＣを例えば橙色で表示するようになされている。
【０３１６】
しかしながらナビゲーション装置１は、ＧＰＳ信号の受信時に予め求めておいた加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が信頼性の低いものである場合、ＧＰＳ受信時に測位したＧＰＳ速度Ｖが現時点であっても信頼たり得る速度情報としての鮮度を保っているときには、そのＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を実行するが、そうでない場合は誤ったナビゲーション動作を実行しかねないため、そのＧＰＳ速度Ｖを無効にすることにより、誤動作を予め防止して信頼性の高い高精度な現在位置を提示し得るようになされている。
【０３１７】
このときもナビゲーション装置１は、図１０（Ｃ）に示したように、加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が信頼性の低いものであっても、ＧＰＳ受信時に測位したＧＰＳ速度Ｖが現時点であっても信頼たり得る速度情報としての鮮度を保っているときには、そのＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を実行し、そのときの車両の現在位置を示すアイコンＡＣを例えば灰色で表示するようになされている。
【０３１８】
（２−３−３）進行方向加速度のダイナミックレンジによる学習結果収束判断処理手順
図１２に示すようにカーナビゲーション装置１は、ルーチンＲＴ５の開始ステップから入って次のステップＳＰ５１へ移り、複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に基づいて車両のＧＰＳ速度Ｖを測位できたか否かを判断する。
【０３１９】
ここで、肯定結果が得られると、このことはＧＰＳ信号を受信できている走行環境下にありＧＰＳ速度Ｖを測位できたことを表しており、このときナビゲーション装置１は次のステップＳＰ５２へ移る。
【０３２０】
ステップＳＰ５２においてカーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ処理部３によって算出されたＧＰＳ速度Ｖを学習処理部１１の加速度算出部３１で保持し、その保持したＧＰＳ速度Ｖをナビゲーション動作に用いるべく出力した後、次のステップＳＰ５８へ移って処理を終了する。
【０３２１】
これに対してステップＳＰ５１で否定結果が得られると、このことはＧＰＳ信号を受信できなくなったのでＧＰＳ速度Ｖを測位できなかったことを表しており、このときカーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ５３へ移る。
【０３２２】
ステップＳＰ５３においてカーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ信号を受信できていた走行環境下からＧＰＳ信号を受信できていない走行環境下になったので、ＧＰＳ信号の受信時に、学習処理部１１の取付角度及びオフセット学習処理部３３により、加速度センサ５の取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、零点オフセットＯＦｘ（ＯＦＢｘ）、ＯＦｙ（ＯＦＢｙ）、ＯＦｚを学習結果として求める際の、加速度算出部３１から供給される進行方向加速度αｘが車両の加速区間及び減速区間を含む広いダイナミックレンジ（以下、これを進行方向加速度範囲と呼ぶ）を持ち、その進行方向加速度範囲が所定の進行方向加速度範囲閾値よりも大きいか否かを判定する。
【０３２３】
ここで肯定結果が得られると、このことは、進行方向加速度範囲が所定の進行方向加速度範囲閾値よりも大きい、すなわち加速度算出部３１から供給される進行方向加速度αｘが車両の加速区間及び減速区間を含む広いダイナミックレンジを有することにより学習結果の精度が高いことを表しており、このときカーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ５４へ移る。
【０３２４】
ステップＳＰ５４においてカーナビゲーション装置１は、学習結果の精度が高いと判断したので、最終的な学習結果である加速度センサ５の取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、零点オフセットＯＦｘ（ＯＦＢｘ）、ＯＦｙ（ＯＦＢｙ）、ＯＦｚを用いて推定した車両の自律速度Ｖｔをナビゲーション動作に用いるべく出力した後、次のステップＳＰ５８へ移って処理を終了する。
【０３２５】
これに対してステップＳＰ５３で否定結果が得られると、このことは進行方向加速度範囲が所定の進行方向加速度範囲閾値よりも小さい、すなわち学習結果の精度が低いことを表しており、このときカーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ５５へ移る。
【０３２６】
ステップＳＰ５５においてカーナビゲーション装置１は、ステップＳＰ５２で保持したＧＰＳ速度Ｖに付加されているフラグに基づいて当該ＧＰＳ速度Ｖが信頼できる有効な速度情報であることを認識し、かつＧＰＳ信号を受信できなくなってから現時点までのＧＰＳ非受信時間が、所定のＧＰＳ速度有効時間閾値よりも少ないか否かを判定する。
【０３２７】
ここで肯定結果が得られると、このことはＧＰＳ非受信時間がＧＰＳ速度有効時間閾値よりも少ないので、ステップＳＰ５２で保持したＧＰＳ速度Ｖが現時点であっても信頼たり得る速度情報としての鮮度を保っていることを表しており、このときナビゲーション装置１は次のステップＳＰ５６へ移る。
【０３２８】
ステップＳＰ５６においてカーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ速度Ｖをナビゲーション動作に用いるべく出力した後、ＧＰＳ非受信時間を１秒間分カウントしてインクリメントし、次のステップＳＰ５８へ移って処理を終了する。
【０３２９】
これに対してステップＳＰ５５で否定結果が得られると、このことはＧＰＳ非受信時間がＧＰＳ速度有効時間閾値よりも多いので、ステップＳＰ５２で保持したＧＰＳ速度が信頼たり得る速度情報ではないことを表しており、このときナビゲーション装置１は次のステップＳＰ５７へ移る。
【０３３０】
ステップＳＰ５７においてカーナビゲーション装置１は、ステップＳＰ５２で保持したＧＰＳ速度を無効にして、ナビゲーション動作に用いられることを予め防止し、次のステップＳＰ５８へ移って処理を終了する。
【０３３１】
このようにナビゲーション装置１では、ＧＰＳ速度Ｖを測位できているときは、そのＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を実行し、車両がビルの陰等に隠れる等によりＧＰＳ速度Ｖを測位できなくなった場合、ＧＰＳ信号の受信時に予め求めておいた加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が精度の高いものであれば、その加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦを用いて推定した自律速度Ｖｔを用いてナビゲーション動作を実行する。
【０３３２】
この場合もナビゲーション装置１は、図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示したように、ＧＰＳ信号の受信時に測位したＧＰＳ速度Ｖに従ってナビゲーション動作を実行している場合、車両の現在位置を示すアイコンＡＣを例えば赤色で表示し、ＧＰＳ非測位状態で加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が精度が高いのであれば、自律速度Ｖｔに従ってナビゲーション動作を実行し、そのときの車両の現在位置を示すアイコンＡＣを例えば橙色で表示するようになされている。
【０３３３】
しかしながらナビゲーション装置１は、ＧＰＳ信号の受信時に予め求めておいた加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が精度の低いものである場合、ＧＰＳ受信時に測位したＧＰＳ速度Ｖが現時点であっても信頼たり得る速度情報としての鮮度を保っているときには、そのＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を実行するが、そうでない場合は誤ったナビゲーション動作を実行しかねないため、そのＧＰＳ速度Ｖを無効にすることにより、誤動作を予め防止して信頼性の高い高精度な現在位置を提示し得るようになされている。
【０３３４】
このときもナビゲーション装置１は、図１０（Ｃ）に示したように、加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が精度の低いものであっても、ＧＰＳ受信時に測位したＧＰＳ速度Ｖが現時点であっても信頼たり得る速度情報としての鮮度を保っているときには、そのＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を実行し、そのときの車両の現在位置を示すアイコンＡＣを例えば灰色で表示するようになされている。
【０３３５】
（２−３−４）学習結果変化量及び進行方向加速度のダイナミックレンジの組み合わせによる学習結果収束判断処理手順
図１３に示すようにカーナビゲーション装置１は、ルーチンＲＴ６の開始ステップから入って次のステップＳＰ６１へ移り、複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に基づいて車両のＧＰＳ速度Ｖを測位できたか否かを判断する。
【０３３６】
ここで、肯定結果が得られると、このことはＧＰＳ信号を受信できている走行環境下にありＧＰＳ速度Ｖを測位できたことを表しており、このときナビゲーション装置１は次のステップＳＰ６２へ移る。
【０３３７】
ステップＳＰ６２においてカーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ処理部３によって算出されたＧＰＳ速度Ｖを学習処理部１１の加速度算出部３１で保持し、その保持したＧＰＳ速度Ｖをナビゲーション動作に用いるべく出力した後、次のステップＳＰ６８へ移って処理を終了する。
【０３３８】
これに対してステップＳＰ６１で否定結果が得られると、このことはＧＰＳ信号を受信できなくなったのでＧＰＳ速度Ｖを測位できなかったことを表しており、このときカーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ６３へ移る。
【０３３９】
ステップＳＰ６３においてカーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ信号を受信できていた走行環境下からＧＰＳ信号を受信できていない走行環境下になったので、ＧＰＳ信号の受信時に、加速度センサ５の取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、零点オフセットＯＦｘ（ＯＦＢｘ）、ＯＦｙ（ＯＦＢｙ）、ＯＦｚを学習結果として求めた際の、最後の学習対象値とその一つ前の学習対象値との差分すなわち学習結果変化量が所定の学習結果変化量閾値よりも小さかった否かを判定すると共に、学習処理部１１の取付角度及びオフセット学習処理部３３により、加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦを学習結果として求める際の、加速度算出部３１から供給される進行方向加速度αｘの進行方向加速度範囲が所定の進行方向加速度範囲閾値よりも大きいか否かを判定する。
【０３４０】
ここで２つの判定条件を全て満たすことにより肯定結果が得られると、このことは、学習結果の信頼性が高いと共に精度が高いことを表しており、このときカーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ６４へ移る。
【０３４１】
ステップＳＰ６４においてカーナビゲーション装置１は、学習結果の信頼性及び精度が高いと判断したので、最終的な学習結果である加速度センサ５の取付け傾きを示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、零点オフセットＯＦｘ（ＯＦＢｘ）、ＯＦｙ（ＯＦＢｙ）、ＯＦｚを用いて推定した車両の自律速度Ｖｔをナビゲーション動作に用いるべく出力した後、次のステップＳＰ６８へ移って処理を終了する。
【０３４２】
これに対してステップＳＰ６３で否定結果が得られると、このことは学習結果の信頼性だけが高く精度が低いこと、学習結果の精度は高いが信頼性が低いこと、もしくは学習結果の信頼性及び精度の双方共に低いことを表しており、このときカーナビゲーション装置１は次のステップＳＰ６５へ移る。
【０３４３】
ステップＳＰ６５においてカーナビゲーション装置１は、ステップＳＰ６２で保持したＧＰＳ速度Ｖに付加されているフラグに基づいて当該ＧＰＳ速度Ｖが信頼できる有効な速度情報であることを認識し、かつＧＰＳ信号を受信できなくなってから現時点までのＧＰＳ非受信時間が、所定のＧＰＳ速度有効時間閾値よりも少ないか否かを判定する。
【０３４４】
ここで肯定結果が得られると、このことはＧＰＳ非受信時間がＧＰＳ速度有効時間閾値よりも少ないので、ステップＳＰ６２で保持したＧＰＳ速度Ｖが現時点であっても信頼たり得る速度情報としての鮮度を保っていることを表しており、このときナビゲーション装置１は次のステップＳＰ６６へ移る。
【０３４５】
ステップＳＰ６６においてカーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ速度Ｖをナビゲーション動作に用いるべく出力した後、ＧＰＳ非受信時間を１秒間分カウントしてインクリメントし、次のステップＳＰ６８へ移って処理を終了する。
【０３４６】
これに対してステップＳＰ６５で否定結果が得られると、このことはＧＰＳ非受信時間がＧＰＳ速度有効時間閾値よりも多いので、ステップＳＰ６２で保持したＧＰＳ速度が信頼たり得る速度情報ではないことを表しており、このときナビゲーション装置１は次のステップＳＰ６７へ移る。
【０３４７】
ステップＳＰ６７においてカーナビゲーション装置１は、ステップＳＰ６２で保持したＧＰＳ速度を無効にして、ナビゲーション動作に用いられることを予め防止し、次のステップＳＰ６８へ移って処理を終了する。
【０３４８】
このようにナビゲーション装置１では、ＧＰＳ速度Ｖを測位できているときは、そのＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を実行し、車両がビルの陰等に隠れる等によりＧＰＳ速度Ｖを測位できなくなった場合、ＧＰＳ信号の受信時に予め求めておいた加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が信頼性及び精度の高いものであれば、その加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦを用いて推定した自律速度Ｖｔによりナビゲーション動作を実行する。
【０３４９】
この場合もナビゲーション装置１は、図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示したように、ＧＰＳ信号の受信時に測位したＧＰＳ速度Ｖに従ってナビゲーション動作を実行している場合、車両の現在位置を示すアイコンＡＣを例えば赤色で表示し、ＧＰＳ非測位状態で加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が信頼性及び精度共に高いのであれば、自律速度Ｖｔに従ってナビゲーション動作を実行し、そのときの車両の現在位置を示すアイコンＡＣを例えば橙色で表示するようになされている。
【０３５０】
しかしながらナビゲーション装置１は、ＧＰＳ信号の受信時に予め求めておいた加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が信頼性又は精度の何れか一つだけでも低い場合、ＧＰＳ受信時に測位したＧＰＳ速度Ｖが現時点であっても信頼たり得る速度情報としての鮮度を保っているときには、そのＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を実行するが、そうでない場合は誤ったナビゲーション動作を実行しかねないため、そのＧＰＳ速度Ｖを無効にすることにより、誤動作を予め防止して信頼性の高い高精度な現在位置を提示し得るようになされている。
【０３５１】
このときもナビゲーション装置１は、図１０（Ｃ）に示したように、加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が信頼性又は精度の何れか一つでも低い場合であって、ＧＰＳ受信時に測位したＧＰＳ速度Ｖが現時点であっても信頼たり得る速度情報としての鮮度を保っているときには、そのＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を実行し、そのときの車両の現在位置を示すアイコンＡＣを例えば灰色で表示するようになされている。
【０３５２】
（３）動作及び効果
以上の構成において、カーナビゲーション装置１は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信できる走行環境下で、モニタ一体形筐体部に搭載されている加速度センサ５の加速度検出軸が車両の進行方向と一致していない場合の取付角度を示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、加速度センサ５の零点オフセットＯＦｘ（ＯＦＢｘ）、ＯＦｙ（ＯＦＢｙ）、ＯＦｚを予め学習し記憶しておくことにより、ＧＰＳ信号が受信できなくなったときに備える。
【０３５３】
このときカーナビゲーション装置１は、加速度センサ５の車両に対する取付角度を示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、加速度センサ５の零点オフセットＯＦｘ（ＯＦＢｘ）、ＯＦｙ（ＯＦＢｙ）、ＯＦｚを学習処理の現時点まで過去数秒〜過去数分間に渡って算出し、それらを平滑化又は平均化することにより求めた学習結果を記憶しておくようにしたことにより、加速度センサ５の取付角度及び零点オフセットＯＦの値を一段と真値に近付けることができ、値としての確からしさを向上させることができる。
【０３５４】
また、加速度センサ５から供給される３軸加速度センサ観測値ＡＤ又は２軸加速度センサ観測値ＡＤＢの観測値としては、上述した（２４）式〜（２９）式及び（３３）式等のように、センサ座標系（ｘ″軸、ｙ″軸及びｚ″軸）の各軸にそれぞれ振り分けられている重力加速度ｇ分が予め考慮されているため、加速度センサ５の取付角度を示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、加速度センサ５の零点オフセットＯＦｘ（ＯＦＢｘ）、ＯＦｙ（ＯＦＢｙ）、ＯＦｚとが重力加速度ｇによる誤差の影響がない状態で高精度に求められることになる。
【０３５５】
そしてカーナビゲーション装置１は、その後、ＧＰＳ信号を受信できなくなったとき、予め学習しておいた加速度センサ５の取付角度を示すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′と、加速度センサ５の零点オフセットＯＦｘ（ＯＦＢｘ）、ＯＦｙ（ＯＦＢｙ）、ＯＦｚと、当該加速度センサ５によって観測される３軸加速度センサ観測値ＡＤ又は２軸加速度センサ観測値ＡＤＢと、高度差ΔＨとを用いて車両の進行方向加速度αｘを高精度に推定することができるので、その進行方向加速度αｘを基に車両の速度Ｖｔや現在位置を正確に算出し、表示部の地図上に現在位置を継続表示することができる。
【０３５６】
このように本発明のカーナビゲーション装置１では、車両に設置するだけで、モニタ一体形筐体部の加速度センサ５の車両に対する取付角度及び零点オフセットＯＦを自動的に算出するようになされているので、車速パルスを用いる従来のカーナビゲーション装置に比べて取付け及び取り外しの煩雑な手間をユーザに強いることなく、かつ、他の車両に設置される度に改めて加速度センサ５の車両に対する取付角度及び零点オフセットＯＦを自動的に算出することができる。
【０３５７】
すなわち本発明のカーナビゲーション装置１では、車両に設置するだけの簡単な手間だけで、加速度センサ５の車両に対する取付角度及び零点オフセットＯＦを自動的に算出し、ＧＰＳ信号を受信できない走行環境下になったときでも、加速度センサ５の観測値を基に車両の走行速度及び現在位置を高精度に算出し、ナビゲーション動作を高精度に継続することができる。
【０３５８】
さらに本発明のカーナビゲーション装置１では、ＧＰＳ速度Ｖを測位できているときは、そのＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を実行するものの、車両がビルの陰等に隠れる等によりＧＰＳ速度Ｖを測位できなくなった場合、ＧＰＳ信号の受信時に予め求めておいた加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦの学習結果が信頼性高いものであれば、その加速度センサ５の取付け傾き及び零点オフセットＯＦを用いて推定した自律速度Ｖｔによりナビゲーション動作を実行することにより、ＧＰＳ速度Ｖを測位できなくなったとき以降であっても、車両の現在位置を示すアイコンＡＣの位置精度を保持したままナビゲーション動作を継続することができる。
【０３５９】
一方、カーナビゲーション装置１では、ＧＰＳ速度Ｖを測位できなくなったときに、学習結果が信頼性の低いものであっても、ＧＰＳ受信時に測位したＧＰＳ速度Ｖが現時点であっても信頼たり得る速度情報としての鮮度を保っているときには、そのＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を実行することにより、ＧＰＳ速度Ｖを測位できなくなった瞬間から僅かな時間であれば、最後のＧＰＳ速度Ｖを用いてナビゲーション動作を継続し、車両の現在位置を示すアイコンＡＣの位置精度を大きく劣化させることなく提示し続けることができる。
【０３６０】
ところで、カーナビゲーション装置１では、ＧＰＳ速度Ｖを測位できなくなったときに、学習結果が信頼性の低いものであり、かつＧＰＳ受信時に測位したＧＰＳ速度Ｖが現時点であっても信頼たり得る速度情報としての鮮度を保っていない場合、そのＧＰＳ速度Ｖを無効にすることにより、アイコンＡＣをそのままの位置で停止させた状態で表示し、誤ったナビゲーション動作が行われることを予め防止することができる。
【０３６１】
以上の構成によれば、カーナビゲーション装置１では、ＧＰＳ速度Ｖを測位できなくなったときの加速度センサ５の取付角度及び零点オフセットＯＦに対する学習結果の信頼性に応じて自律速度Ｖｔをナビゲーション動作に用いるべく出力するか否かを決定し、学習結果の信頼性が低い場合でも、ＧＰＳ速度Ｖを測位できなくなる前のＧＰＳ速度Ｖの鮮度に応じてＧＰＳ速度Ｖをナビゲーション動作に用いるべく出力するか否かを決定することにより、車両の走行中にＧＰＳ信号を受信できなくなったときでも、ナビゲーション動作の信頼性を低下させることなく、表示部の地図上に車両の現在位置を高精度に継続表示することができる。
【０３６２】
（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、３軸又は２軸の加速度センサ５がモニタ一体形筐体部に搭載されているようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、３軸又は２軸の加速度センサ５が、モニタとは別体型の筐体部や、筐体部とは別体のモニタに搭載されているようにしても良い。
【０３６３】
また上述の実施の形態においては、本発明のカーナビゲーション装置１を移動体としての車両に搭載するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、船舶、電車、その他種々の移動体に搭載するようにしても良い。
【０３６４】
さらに上述の実施の形態においては、加速度センサ５の零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ、又はＯＦＢｘ、ＯＦＢｙ、加速度センサ５の取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′を得るために、ニュートンラプソン法という計算手法を用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、加速度センサ５の零点オフセットＯＦｘ、ＯＦｙ、ＯＦｚ、又はＯＦＢｘ、ＯＦＢｙ、加速度センサ５の取付け傾きを表すティルト角度φ′、スイング角度θ′及びパン角度ψ′を得ることができれば、ニュートンラプソン法以外のその他種々の計算手法を用いるようにしても良い。
【０３６５】
さらに上述の実施の形態においては、気圧センサ４により検出される気圧値ＰＲを用いて高度差ΔＨを算出し、その高度差ΔＨを基に道路の前後傾斜を表すｙ′軸周りのスイング角度θを求めるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、傾斜角度の変化量を角速度として求めることが可能なピッチレイトセンサを用いて道路の前後傾斜を表すｙ′軸周りのスイング角度θを求めるようにしても良い。
【０３６６】
さらに上述の実施の形態においては、ルーチンＲＴ６により学習結果量及び進行方向加速度のダイナミックレンジの組み合わせによる判断基準を用いた学習結果収束判断処理手順を実行するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ルーチンＲＴ３の学習回数とルーチンＲＴ４の学習結果変化量との組み合わせによる判断基準を用いた学習結果収束判断処理手順を実行するようにしたり、ルーチンＲＴ３の学習回数とルーチンＲＴ５の進行方向加速度範囲との組み合わせによる判断基準を用いた学習結果収束判断処理手順を実行するようにしたり、或いは、ルーチンＲＴ３の学習回数とルーチンＲＴ４の学習結果変化量と、ルーチンＲＴ５の進行方向加速度範囲との組み合わせによる判断基準を用いた学習結果収束判断処理手順を実行するようにしても良い。
【０３６７】
さらに上述の実施の形態においては、演算処理ブロック６がＲＯＭから読み出して展開したナビゲーション制御プログラムに従って上述したルーチンＲＴ３における学習回数による学習結果収束判断処理手順〜ルーチンＲＴ６の学習結果変化量及び進行方向加速度のダイナミックレンジの組み合わせによる学習結果収束判断処理手順を実行するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、記録媒体からインストールしたナビゲーション制御プログラムや、インターネットからダウンロードしたナビゲーション制御プログラムに従ってルーチンＲＴ３における学習回数による学習結果収束判断処理手順〜ルーチンＲＴ６の学習結果変化量及び進行方向加速度のダイナミックレンジの組み合わせによる学習結果収束判断処理手順を学習処理手順を実行するようにしても良い。
【０３６８】
さらに上述の実施の形態においては、加速度センサ５の取付角度と零点オフセットＯＦを同時に求めるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、取付角度だけを求めた後、オフセットＯＦを求めるようにしても良い。
【０３６９】
さらに上述の実施の形態においては、進行方向加速度算出手段としての加速度算出部３１、横方向加速度算出手段としての横Ｇ算出部３２、加速度センサとしての加速度センサ５、高度差算出手段としての高度差算出部２２、傾斜算出手段としての前後傾斜算出部２３、取付角度算出手段としての取付角度及びオフセット学習処理部３３によってナビゲーション装置をソフトウェア的に構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、進行方向加速度算出手段、横方向加速度算出手段、加速度センサ、高度差算出手段、傾斜算出手段及び取付角度算出手段をハードウェア的に構成するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【０３７０】
本発明のナビゲーション装置、ナビゲーション制御方法及びナビゲーション制御プログラムは、例えば車両に対して着脱自在のポータブルタイプのナビゲーション装置以外にも、船舶、電車、その他種々の移動体に対して着脱自在のポータブルタイプのナビゲーション装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０３７１】
【図１】２つの座標軸間の関係を示す略線的斜視図である。
【図２】角度の定義の説明に供する略線図である。
【図３】道路傾斜がある地表面上に位置している車両の車両座標系の説明に供する略線図である。
【図４】車両に取り付けられた加速度センサのセンサ座標系の説明に供する略線図である。
【図５】ＧＰＳ測位時（学習時）におけるカーナビゲーション装置の構成を示す略線的ブロック図である。
【図６】ＧＰＳ受信時における学習処理手順を示す略線的フローチャートである。
【図７】ＧＰＳ非測位時（自律時）におけるカーナビゲーション装置の構成を示す略線的ブロック図である。
【図８】自律速度算出処理手順を示す略線的フローチャートである。
【図９】学習回数による学習結果収束判断処理手順を示す略線的フローチャートである。
【図１０】表示結果の一例を示す略線図である。
【図１１】学習結果変化量による学習結果収束判断処理手順を示す略線的フローチャートである。
【図１２】進行方向加速度のダイナミックレンジによる学習結果収束判断処理手順を示す略線的フローチャートである。
【図１３】学習結果変化量及び進行方向加速度のダイナミックレンジの組み合わせによる学習結果収束判断処理手順を示す略線的フローチャートである。
【符号の説明】
【０３７２】
１……カーナビゲーション装置、２……ＧＰＳアンテナ、３……ＧＰＳ処理部、４……気圧センサ、５……加速度センサ、６……演算処理ブロック、１０……道路傾斜計算部、１１……学習処理部、１２……自律計算部、２１……進行距離算出部、２２……高度差算出部、２３……前後傾斜算出部、３１……加速度算出部、３２……横Ｇ算出部、３３……取付角度及びオフセット学習処理部、４１……速度算出部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星からの受信情報に基づいて算出された移動体の走行速度に応じて当該移動体の進行方向加速度を算出する進行方向加速度算出手段と、
上記衛星からの受信情報に基づいて算出された上記移動体の走行速度及び方位に応じて上記進行方向加速度とは直交した横方向加速度を算出する横方向加速度算出手段と、
上記移動体の運動加速度および重力加速度を観測する加速度センサと、
所定の気圧センサからの気圧値に応じた路面の高度差を算出する高度差算出手段と、
上記路面の高度差と、上記移動体の走行速度に応じた進行距離とに基づいて上記路面の上記進行方向に対する傾斜角度を算出する傾斜算出手段と、
上記進行方向加速度と、上記横方向加速度と、上記加速度センサによる上記運動加速度及び上記重力加速度を含む観測値と、上記傾斜角度とにより表される多次元の関数式に基づいて、上記加速度センサの上記移動体に対する取付角度を複数回算出し、それらを平滑化または平均化することにより上記取付角度の学習結果を求める取付角度算出学習手段と、
上記衛星からの受信情報を得ることができない場合、上記加速度センサによる上記運動加速度及び上記重力加速度を含む観測値と、上記傾斜角度と、上記学習結果とを基に上記移動体の自律速度を推定する自律速度推定手段と、
上記取付角度の学習結果に対する学習程度に応じて、上記自律速度又は上記走行速度の何れかをナビゲーション動作に用いるように切り換える切換手段と
を具えることを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項２】
上記取付角度算出手段は、上記取付角度に加えて上記加速度センサの零点オフセットについても複数回算出し、そられを平滑化または平均化することにより上記学習結果として求める
ことを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
【請求項３】
上記切換手段は、上記学習程度が所定レベル以上であれば、上記自律速度を上記ナビゲーション動作に用い、上記学習程度が上記所定レベル未満であれば、上記走行速度を上記ナビゲーション動作に用いる
ことを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
【請求項４】
上記切換手段は、上記衛星からの受信情報を得ることができなくなってから所定時間以上経過していない場合にのみ上記走行速度を上記ナビゲーション動作に用いる
ことを特徴とする請求項３に記載のナビゲーション装置。
【請求項５】
衛星からの受信情報に基づいて算出された移動体の走行速度に応じて当該移動体の進行方向加速度を算出する進行方向加速度算出ステップと、
上記衛星からの受信情報に基づいて算出された上記移動体の走行速度及び方位に応じて上記進行方向加速度とは直交した横方向加速度を算出する横方向加速度算出ステップと、
上記移動体の運動加速度及び重力加速度を所定の加速度センサにより観測する観測ステップと、
所定の気圧センサからの気圧値に応じた路面の高度差を算出する高度差算出ステップと、
上記路面の高度差と、上記移動体の走行速度に応じた進行距離とに基づいて上記路面の上記進行方向に対する傾斜角度を算出する傾斜算出ステップと、
上記進行方向加速度と、上記横方向加速度と、上記加速度センサによる上記運動加速度及び上記重力加速度を含む観測値と、上記傾斜角度とにより表される多次元の関数式に基づいて、上記加速度センサの上記移動体に対する取付角度を複数回算出し、それらを平滑化または平均化することにより上記取付角度の学習結果を求める取付角度算出学習ステップと、
上記衛星からの受信情報を得ることができない場合、上記加速度センサによる上記運動加速度及び上記重力加速度を含む観測値と、上記傾斜角度と、上記学習結果とを基に上記移動体の自律速度を推定する自律速度推定ステップと、
上記取付角度の学習結果に対する学習程度に応じて、上記自律速度又は上記走行速度の何れかをナビゲーション動作に用いるように切り換える切換ステップと
を具えることを特徴とするナビゲーション制御方法。
【請求項６】
ナビゲーション装置に対して、
衛星からの受信情報に基づいて算出された移動体の走行速度に応じて当該移動体の進行方向加速度を算出する進行方向加速度算出ステップと、
上記衛星からの受信情報に基づいて算出された上記移動体の走行速度及び方位に応じて上記進行方向加速度とは直交した横方向加速度を算出する横方向加速度算出ステップと、
上記移動体の運動加速度及び重力加速度を所定の加速度センサにより観測する観測ステップと、
所定の気圧センサからの気圧値に応じた路面の高度差を算出する高度差算出ステップと、
上記路面の高度差と、上記移動体の走行速度に応じた進行距離とに基づいて上記路面の上記進行方向に対する傾斜角度を算出する傾斜算出ステップと、
上記進行方向加速度と、上記横方向加速度と、上記加速度センサによる上記運動加速度及び上記重力加速度を含む観測値と、上記傾斜角度とにより表される多次元の関数式に基づいて、上記加速度センサの上記移動体に対する取付角度を複数回算出し、それらを平滑化または平均化することにより上記取付角度の学習結果を求める取付角度算出学習ステップと、
上記衛星からの受信情報を得ることができない場合、上記加速度センサによる上記運動加速度及び上記重力加速度を含む観測値と、上記傾斜角度と、上記学習結果とを基に上記移動体の自律速度を推定する自律速度推定ステップと、
上記取付角度の学習結果に対する学習程度に応じて、上記自律速度又は上記走行速度の何れかをナビゲーション動作に用いるように切り換える切換ステップと
を実行させることを特徴とするナビゲーション制御プログラム。
【請求項１】
衛星からの受信情報に基づいて算出された移動体の走行速度に応じて当該移動体の進行方向加速度を算出する進行方向加速度算出手段と、
上記衛星からの受信情報に基づいて算出された上記移動体の走行速度及び方位に応じて上記進行方向加速度とは直交した横方向加速度を算出する横方向加速度算出手段と、
上記移動体の運動加速度および重力加速度を観測する加速度センサと、
所定の気圧センサからの気圧値に応じた路面の高度差を算出する高度差算出手段と、
上記路面の高度差と、上記移動体の走行速度に応じた進行距離とに基づいて上記路面の上記進行方向に対する傾斜角度を算出する傾斜算出手段と、
上記進行方向加速度と、上記横方向加速度と、上記加速度センサによる上記運動加速度及び上記重力加速度を含む観測値と、上記傾斜角度とにより表される多次元の関数式に基づいて、上記加速度センサの上記移動体に対する取付角度を複数回算出し、それらを平滑化または平均化することにより上記取付角度の学習結果を求める取付角度算出学習手段と、
上記衛星からの受信情報を得ることができない場合、上記加速度センサによる上記運動加速度及び上記重力加速度を含む観測値と、上記傾斜角度と、上記学習結果とを基に上記移動体の自律速度を推定する自律速度推定手段と、
上記取付角度の学習結果に対する学習程度に応じて、上記自律速度又は上記走行速度の何れかをナビゲーション動作に用いるように切り換える切換手段と
を具えることを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項２】
上記取付角度算出手段は、上記取付角度に加えて上記加速度センサの零点オフセットについても複数回算出し、そられを平滑化または平均化することにより上記学習結果として求める
ことを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
【請求項３】
上記切換手段は、上記学習程度が所定レベル以上であれば、上記自律速度を上記ナビゲーション動作に用い、上記学習程度が上記所定レベル未満であれば、上記走行速度を上記ナビゲーション動作に用いる
ことを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
【請求項４】
上記切換手段は、上記衛星からの受信情報を得ることができなくなってから所定時間以上経過していない場合にのみ上記走行速度を上記ナビゲーション動作に用いる
ことを特徴とする請求項３に記載のナビゲーション装置。
【請求項５】
衛星からの受信情報に基づいて算出された移動体の走行速度に応じて当該移動体の進行方向加速度を算出する進行方向加速度算出ステップと、
上記衛星からの受信情報に基づいて算出された上記移動体の走行速度及び方位に応じて上記進行方向加速度とは直交した横方向加速度を算出する横方向加速度算出ステップと、
上記移動体の運動加速度及び重力加速度を所定の加速度センサにより観測する観測ステップと、
所定の気圧センサからの気圧値に応じた路面の高度差を算出する高度差算出ステップと、
上記路面の高度差と、上記移動体の走行速度に応じた進行距離とに基づいて上記路面の上記進行方向に対する傾斜角度を算出する傾斜算出ステップと、
上記進行方向加速度と、上記横方向加速度と、上記加速度センサによる上記運動加速度及び上記重力加速度を含む観測値と、上記傾斜角度とにより表される多次元の関数式に基づいて、上記加速度センサの上記移動体に対する取付角度を複数回算出し、それらを平滑化または平均化することにより上記取付角度の学習結果を求める取付角度算出学習ステップと、
上記衛星からの受信情報を得ることができない場合、上記加速度センサによる上記運動加速度及び上記重力加速度を含む観測値と、上記傾斜角度と、上記学習結果とを基に上記移動体の自律速度を推定する自律速度推定ステップと、
上記取付角度の学習結果に対する学習程度に応じて、上記自律速度又は上記走行速度の何れかをナビゲーション動作に用いるように切り換える切換ステップと
を具えることを特徴とするナビゲーション制御方法。
【請求項６】
ナビゲーション装置に対して、
衛星からの受信情報に基づいて算出された移動体の走行速度に応じて当該移動体の進行方向加速度を算出する進行方向加速度算出ステップと、
上記衛星からの受信情報に基づいて算出された上記移動体の走行速度及び方位に応じて上記進行方向加速度とは直交した横方向加速度を算出する横方向加速度算出ステップと、
上記移動体の運動加速度及び重力加速度を所定の加速度センサにより観測する観測ステップと、
所定の気圧センサからの気圧値に応じた路面の高度差を算出する高度差算出ステップと、
上記路面の高度差と、上記移動体の走行速度に応じた進行距離とに基づいて上記路面の上記進行方向に対する傾斜角度を算出する傾斜算出ステップと、
上記進行方向加速度と、上記横方向加速度と、上記加速度センサによる上記運動加速度及び上記重力加速度を含む観測値と、上記傾斜角度とにより表される多次元の関数式に基づいて、上記加速度センサの上記移動体に対する取付角度を複数回算出し、それらを平滑化または平均化することにより上記取付角度の学習結果を求める取付角度算出学習ステップと、
上記衛星からの受信情報を得ることができない場合、上記加速度センサによる上記運動加速度及び上記重力加速度を含む観測値と、上記傾斜角度と、上記学習結果とを基に上記移動体の自律速度を推定する自律速度推定ステップと、
上記取付角度の学習結果に対する学習程度に応じて、上記自律速度又は上記走行速度の何れかをナビゲーション動作に用いるように切り換える切換ステップと
を実行させることを特徴とするナビゲーション制御プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−５８１８５（Ｐ２００８−５８１８５Ａ）
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３６４８６（Ｐ２００６−２３６４８６）
【出願日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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