ナビゲーション装置、傾斜角を用いた角速度補正装置および方法
【課題】車両の傾きが存在する環境でも、簡単なアルゴリズムで感度補正とゼロ点補正を行うことができ、自律航法精度を向上させることができる「ナビゲーション装置、傾斜角を用いた角速度補正装置および方法」を提供する。
【解決手段】加速度傾斜角θaccおよびＧＰＳ傾斜角θgpsからセンサ傾斜角θsensorと車両傾斜角θcarとを算出し、この２つの傾斜角θsensor，θcarに基づいて角速度ωgyroを補正することにより、車両が傾いているときでも、角速度センサ４の感度補正と同時に加速度センサ１のゼロ点補正を行うことができるようにする。また、このように同じ演算の中で角速度センサ４の感度補正と加速度センサ１のゼロ点補正とを行うことにより、簡単なアルゴリズムで感度補正とゼロ点補正を行うことができるようにする。
【解決手段】加速度傾斜角θaccおよびＧＰＳ傾斜角θgpsからセンサ傾斜角θsensorと車両傾斜角θcarとを算出し、この２つの傾斜角θsensor，θcarに基づいて角速度ωgyroを補正することにより、車両が傾いているときでも、角速度センサ４の感度補正と同時に加速度センサ１のゼロ点補正を行うことができるようにする。また、このように同じ演算の中で角速度センサ４の感度補正と加速度センサ１のゼロ点補正とを行うことにより、簡単なアルゴリズムで感度補正とゼロ点補正を行うことができるようにする。
【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、傾斜角を用いた角速度補正装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車載用のナビゲーション装置では、自立航法センサやＧＰＳ（Global Positioning System）受信機などを用いて車両の現在位置を検出し、その近傍の地図データを記録媒体から読み出して画面上に表示する。そして、画面上の所定箇所に自車位置を示す自車位置マークを重ね合わせて表示することにより、車両が現在どこを走行しているのかを一目で分かるようにしている。
【０００３】
自立航法センサは、所定走行距離毎に１個のパルスを出力して車両の移動距離を検出する車速センサ（距離センサ）と、車両の回転角度（移動方位）を検出する振動ジャイロ等の角速度センサとを含んでいる。自立航法センサは、これらの車速センサおよび角速度センサによって車両の相対位置および相対方位を検出するようになっている。
【０００４】
ここで、角速度センサは、角速度を検出しようとする平面が、実際に角速度センサが回転する平面と平行である必要がある。両者の平面が互いに平行でなくなると、角速度センサの出力感度が本来の感度からずれてしまう。これを感度誤差と呼ぶ。
【０００５】
一般的に、角速度センサは、これを水平に設置したときの出力感度で正しく進行方向が判断できるように調整してある。そのため、角速度センサの角度が水平でなくなった場合には、角速度センサに加わる角速度と出力感度との関係が変化して、車両の進行方向を正しく検出することができなくなってしまう。そこで、角速度センサの水平方向に対する傾斜分の感度補正を行うことが必要になる。
【０００６】
従来、この感度補正は、以下のようにして行っていた。すなわち、ＧＰＳ衛星から電波を良好に受信できているときに、ＧＰＳ受信機により絶対方位として得られるＧＰＳ方位と、角速度センサにより得られる角速度から計算されるジャイロ方位とを比較し、角速度がＧＰＳ方位の変化量と一致するように、角速度センサの感度を決定している。
【０００７】
また、簡単な構成で車両の移動状況を認識するものとして、加速度センサを用いた技術も存在する。この加速度センサは、車両が停止している状態（車速センサの出力がゼロである状態）での出力値をオフセット値（基準電圧値）として算出し、加速度センサからの出力値とオフセット値との差分に加速度センサの感度を乗算して、加速度データを求めている（例えば、特許文献１参照）。これは一般的に、ゼロ点補正と呼ばれている。
【特許文献１】特開２００３−３０７５２４号公報
【０００８】
ところが、加速度センサの出力電圧値は、周辺温度の影響によって大きく変動する。そのため、ゼロ点補正を行えない車両の走行中に加速度センサが周辺温度の影響を受けると、前回の停車時に取得したオフセット値がゼロ点の真の電圧値から大きく外れてしまうといった、いわゆるゼロ点誤差を生じる。上記特許文献１では、このゼロ点誤差を補正する手法について開示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の技術では、ＧＰＳ受信機で衛星からの電波を受信できない環境では、角速度センサの感度補正を行うことができない。また、特許文献１に記載の技術では、車両の傾斜角がほぼ０°ときでなければ加速度センサのゼロ点補正を行うことができない。そのため、立体駐車場など、車両の傾きが大きく、ＧＰＳ電波を受信できない環境を走行した場合には、角速度センサの感度補正や加速度センサのゼロ点補正ができないため、２次元平面として描画された地図上の自車位置が正しい位置から徐々にずれてしまうという問題があった。また、従来の技術では、感度補正とゼロ点補正とが別々のアルゴリズムで行われており、処理が極めて煩雑であるという問題もあった。
【００１０】
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、車両が傾いているときでも簡単なアルゴリズムで感度補正とゼロ点補正を行うことができ、それによって自律航法精度を向上させることができるようにすることを目的とする。
また、本発明は、車両の傾きが存在し、ＧＰＳ電波を受信できない環境においても、簡単なアルゴリズムで感度補正とゼロ点補正を行うことができ、それによって自律航法精度を向上させることができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記した課題を解決するために、本発明では、水平方向に対する加速度センサの傾斜角を表した加速度傾斜角を算出するとともに、水平方向に対する車両の傾斜角を表したＧＰＳ傾斜角をＧＰＳ受信機の出力信号を用いて算出する。さらにこれらの加速度傾斜角およびＧＰＳ傾斜角に基づいて、車両の走行方向に対する角速度センサの傾斜角を表したセンサ傾斜角と、水平方向に対する車両の傾斜角を表した車両傾斜角とを算出する。そして、これらのセンサ傾斜角と車両傾斜角とに基づいて、角速度センサより出力される角速度を補正するようにしている。
【００１２】
また、本発明の他の態様では、算出されたセンサ傾斜角を記憶しておくセンサ傾斜角記憶部を備え、算出されるＧＰＳ傾斜角の信頼性を判定し、信頼性がないと判定された場合に、新たにセンサ傾斜角を算出せずに、センサ傾斜角記憶部に記憶されている過去のセンサ傾斜角を使用して、角速度センサより出力される角速度を補正するようにしている。
【発明の効果】
【００１３】
上記のように構成した本発明によれば、加速度センサの出力値を使用して算出される加速度傾斜角には加速度センサのゼロ点誤差が含まれているが、これをそのまま用いるのではなく、加速度センサの傾斜角がセンサ傾斜角と車両傾斜角とに分解して計算される。このときセンサ傾斜角は、ゼロ点誤差や感度誤差とは無関係のＧＰＳ傾斜角を用いて計算されるので、ゼロ点誤差が含まれない正しいセンサ傾斜角と車両傾斜角とが求められる。これにより、車両が傾いているときでも、角速度センサの感度誤差と同時に加速度センサのゼロ点誤差も補正することができ、自律航法精度を向上させることができる。しかも、角速度センサの感度誤差と加速度センサのゼロ点誤差とを別々のアルゴリズムで補正しているのではなく、同じ演算の中で同時に補正することができる。つまり、簡単なアルゴリズムで感度補正とゼロ点補正を行うことができる。
【００１４】
本発明の他の態様によれば、ＧＰＳ電波を受信できない環境になると、算出されるＧＰＳ傾斜角に信頼性がないと判定され、センサ傾斜角記憶部に記憶されている過去のセンサ傾斜角を使用して、角速度の補正が行われる。しかも、この過去のセンサ傾斜角は、ＧＰＳ傾斜角に信頼性があると判定されたときに計算されたものであり、上述のように加速度センサのゼロ点誤差が取り除かれた正しい値である。このため、ＧＰＳ電波を受信できない環境においても、簡単なアルゴリズムで感度補正とゼロ点補正を行うことができ、それによって自律航法精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による角速度補正装置を適用したナビゲーション装置の要部構成例を示すブロック図である。図２は、本実施形態で用いる各傾斜角の説明図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態のナビゲーション装置は、加速度センサ１、車速センサ（距離センサ）２、ＧＰＳ受信機３、角速度センサ（振動ジャイロ）４およびプロセッサ５を備えている。そして、プロセッサ５が加速度センサ１、車速センサ２、ＧＰＳ受信機３および角速度センサ４の出力値を用いて、ナビゲーション装置が搭載される車両の位置および方位を検出するように成されている。ここで、加速度センサ１および角速度センサ４は、例えば図２に示すように同一基板上に搭載され、共に同じ傾斜角で車両内に設置されている。
【００１７】
プロセッサ５は、本発明の傾斜角を用いた角速度補正装置に相当するものであり、以下に説明するような機能構成を備えている。加速度傾斜角算出部１１は、加速度センサ１より出力される加速度Ａacc、車速センサ２より出力される車速Ｖcarの単位時間当たりの変化量から求められる加速度Ａcar、および重力加速度Ｇに基づいて、水平方向（傾斜のない地平線の方向）に対する加速度センサ１の傾斜角を表した加速度傾斜角θaccを算出する。
【００１８】
図２に示すように、加速度センサ１より出力される加速度Ａaccは、加速度センサ１が水平方向に対して傾斜している分だけ重力加速度Ｇの影響を受け、重力加速度Ｇの正弦成分Ｇ・sin(θacc)の分だけ、車速変化による加速度Ａcarよりも値が小さくなる。つまり、Ｇ・sin(θacc)＝Ａcar−Ａaccの関係が成り立つ。これにより、加速度傾斜角θaccは、θacc＝sin-1{(Ａcar−Ａacc)／Ｇ}なる演算によって求めることができる。
【００１９】
ＧＰＳ傾斜角算出部１２は、ＧＰＳ受信機３で複数のＧＰＳ衛星（図示せず）から受信する電波のドップラー効果による周波数の変化に基づいて、水平方向（傾斜のない地平線の方向）に対する車両の傾斜角を表したＧＰＳ傾斜角θgpsを算出する。具体的には、ＧＰＳ傾斜角算出部１２は、図２に示すように、緯度方向（Ｘ方向）、経度方向（Ｙ方向）および高さ方向（Ｚ方向）の３次元測位処理を行って、各方向の速度成分Ｘv，Ｙv，Ｚvに基づいてθgps＝tan-1{Ｚv／√(Ｘv2＋Ｙv2)}なる演算によってＧＰＳ傾斜角gpsを求める。
【００２０】
センサ傾斜角算出部１３は、加速度傾斜角算出部１１により算出された加速度傾斜角θaccおよびＧＰＳ傾斜角算出部１２により算出されたＧＰＳ傾斜角θgpsに基づいて、車両の走行方向に対する角速度センサ４の傾斜角を表したセンサ傾斜角θsensorを算出する。具体的には、センサ傾斜角算出部１３は、θsensor＝θacc−θgpsなる演算によってセンサ傾斜角θsensorを算出する。
【００２１】
車両傾斜角算出部１４は、加速度傾斜角算出部１１により算出された加速度傾斜角θaccおよびセンサ傾斜角算出部１３により算出されたセンサ傾斜角θsensorに基づいて、水平方向（傾斜のない地平線の方向）に対する車両の傾斜角を表した車両傾斜角θcarを算出する。具体的には、車両傾斜角算出部１４は、θcar＝θacc−θsensorなる演算によって車両傾斜角θcarを算出する。
【００２２】
角速度補正部１５は、センサ傾斜角算出部１３により算出されたセンサ傾斜角θsensorおよび車両傾斜角算出部１４により算出された車両傾斜角θcarに基づいて、角速度センサ４より出力される角速度を補正する。具体的には、補正前の角速度をωgyro、補正後の角速度をωgyro’とした場合、角速度補正部１５は、ωgyro’＝ωgyro÷cos(θsensor＋θcar)なる演算によって角速度ωgyroの補正を行う。
【００２３】
なお、演算式上ではθsensor＋θcar＝θaccとなるが、加速度センサ１の出力値から加速度傾斜角算出部１１により求められる加速度傾斜角θaccと、θsensor＋θcarの演算によって求められる傾斜角（以下、加速度傾斜角θaccと区別するためにθacc’と記す）とは、正確には一致しない。加速度傾斜角算出部１１により求められる加速度傾斜角θaccには加速度センサ１のゼロ点誤差が含まれているのに対し、θsensor＋θcarの演算によって求まる傾斜角θacc’からはゼロ点誤差が取り除かれているからである。
【００２４】
すなわち、センサ傾斜角θsensorは、ゼロ点誤差とは無関係のＧＰＳ傾斜角θgpsを用いて計算されるので、ゼロ点誤差が含まれない正しい値となる。また、車両傾斜角θcarは、この正しい値のセンサ傾斜角θsensorを用いて計算されるので、車両傾斜角θcarも正しい値となる。したがって、θsensor＋θcarの演算によって求まる傾斜角θacc’は、加速度センサ１のゼロ点誤差の影響を受けない正しい値となる。
【００２５】
走行距離補正部１６は、車両傾斜角算出部１４により算出された車両傾斜角θcarに基づいて、車速センサ２の出力値から計算される車両の走行距離を補正する。具体的には、補正前の走行距離をＬcar、補正後の走行距離をＬcar’とした場合、走行距離補正部１６は、Ｌcar’＝Ｌcar×cos(θcar)なる演算によって走行距離Ｌcarの補正を行う。
【００２６】
加速度傾斜角信頼性判定部２１は、車速センサ２より出力される車速Ｖcarに基づいて、加速度傾斜角算出部１１により算出される加速度傾斜角θaccの信頼性を判定する。車速Ｖcarが遅い状況では路面の振動の影響を受けやすいので、算出される加速度傾斜角θaccの信頼性が低下する。そこで、加速度傾斜角信頼性判定部２１は、例えば車速Ｖcarが１０ｋｍ／ｈ以上かどうかを判定し、１０ｋｍ／ｈ以上のときは加速度傾斜角θaccの信頼性があると判断し、１０ｋｍ／ｈより遅いときは加速度傾斜角θaccの信頼性がないと判断する。
【００２７】
加速度傾斜角信頼性判定部２１は、加速度傾斜角θaccの信頼性があると判断したときは、内部に持つ加速度傾斜角信頼フラグをオンにする。また、加速度傾斜角θaccの信頼性がないと判断したときは、内部に持つ加速度傾斜角信頼フラグをオフにする。加速度傾斜角算出部１１は、加速度傾斜角信頼性判定部２１により信頼性ありと判定されたときにのみ、加速度傾斜角θaccを算出する。
【００２８】
ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２は、ＧＰＳ受信機３による電波の受信の受信状態に基づいて、ＧＰＳ傾斜角算出部１２により算出されるＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性を判定する。ＧＰＳ傾斜角算出部１２は、４つ以上のＧＰＳ衛星から電波を受信できて、３次元測位処理を行うことが可能なときにのみ、ＸＹＺ方向の速度ベクトルを計算することができる。そこで、ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２は、３次元測位処理を行うことが可能かどうかに応じて、それが可能でないときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性がないと判断する。ＧＰＳ傾斜角算出部１２は、ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２により信頼性ありと判定されたときにのみ、ＧＰＳ傾斜角θgpsを算出する。
【００２９】
ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２は、３次元測位処理を行うことが可能と判断した場合は、更に次の内容を判定する。すなわち、ＧＰＳ受信機３で複数のＧＰＳ衛星から受信する電波のドップラー効果による周波数の変化から計算した車両の速度（以下、ＧＰＳ速度Ｖgpsと称する）に基づいて、ＧＰＳ傾斜角算出部１２により算出されるＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性を判定する。
【００３０】
車速が遅い状況では、算出されるＧＰＳ傾斜角θgpsの精度が上がらない。また、ＧＰＳ傾斜角θgpsを求める演算式から分かるように、ＧＰＳ傾斜角θgpsを求める際には垂直速度Ｚvを水平速度√(Ｘv2＋Ｙv2)により除算する必要があるので、車速がゼロの停車時はＧＰＳ傾斜角θgpsを求めることができない。そこで、ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２は、例えばＧＰＳ速度Ｖgpsが１０ｋｍ／ｈ以上かどうかを判定し、１０ｋｍ／ｈ以上のときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性があると判断し、１０ｋｍ／ｈより遅いときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性がないと判断する。
【００３１】
また、ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２は、ＧＰＳ傾斜角算出部１２により実際に算出されたＧＰＳ傾斜角θgpsを取得し、当該ＧＰＳ傾斜角θgpsの絶対値が所定値以下か否かでＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性を判定する。日本の道路には１０度より大きい傾斜は存在しない。そこで、ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２は、例えばＧＰＳ傾斜角θgpsが１０度以下かどうかを判定し、１０度以下のときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性があると判断し、１０度より大きいときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性がないと判断する。
【００３２】
さらに、ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２は、ＧＰＳ傾斜角算出部１２により実際に算出されたＧＰＳ傾斜角θgpsを取得し、当該ＧＰＳ傾斜角θgpsの標準偏差が所定値以下か否かでＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性を判定する。例えば、ＧＰＳ傾斜角θgpsの標準偏差が３度以下であれば、ＧＰＳ傾斜角算出部１２により算出されるＧＰＳ傾斜角θgpsの値にバラツキは少ないと考えられるので、ＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性があると判断する。一方、標準偏差が３度より大きいときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性がないと判断する。
【００３３】
上述したＧＰＳ速度Ｖgps、ＧＰＳ傾斜角θgpsの絶対値、ＧＰＳ傾斜角θgpsの標準偏差を用いた３つの判定は、何れか１つのみ行っても良いし、何れか２つの組み合わせで行っても良いし、３つ全てを行っても良い。２つ以上の判定を行ったときは、その全ての条件を満たすときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性があると判断し、少なくとも１つの条件を満たさないときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性がないと判断する。
【００３４】
ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２は、ＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性があると判断したときは、内部に持つＧＰＳ傾斜角信頼フラグをオンにする。また、ＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性がないと判断したときは、内部に持つＧＰＳ傾斜角信頼フラグをオフにする。センサ傾斜角算出部１３は、ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２によりＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性があると判断されたとき、すなわち、ＧＰＳ傾斜角信頼フラグがオンとなっているときにのみ、センサ傾斜角θsensorを算出して車両傾斜角算出部１４に出力する。
【００３５】
または、センサ傾斜角算出部１３は、加速度傾斜角信頼性判定部２１により加速度傾斜角θaccの信頼性があると判断され、かつ、ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２によりＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性があると判定されたとき、すなわち、加速度傾斜角信頼フラグおよびＧＰＳ傾斜角信頼フラグの両方がオンとなっているときにのみ、センサ傾斜角θsensorを算出して車両傾斜角算出部１４に出力するようにしても良い。
【００３６】
センサ傾斜角記憶部２３は、センサ傾斜角算出部１３により算出されたセンサ傾斜角θsensorを記憶しておくためのメモリである。センサ傾斜角算出部１３は、算出したセンサ傾斜角θsensorをこのセンサ傾斜角記憶部２３に書き込んだり、必要に応じてセンサ傾斜角記憶部２３からセンサ傾斜角θsensorを読み出したりする制御機能を有している。
【００３７】
センサ傾斜角算出部１３は、センサ傾斜角θsensorを算出する度に、その値をセンサ傾斜角記憶部２３に記憶する。このとき、例えば古いセンサ傾斜角θsensorに新しいセンサ傾斜角θsensorを上書きすることによって、常に最新のセンサ傾斜角θsensorをセンサ傾斜角記憶部２３に記憶しておくようにする。なお、最新のセンサ傾斜角θsensorをセンサ傾斜角記憶部２３から取り出すことができるようにしておけば、必ずしも古いセンサ傾斜角θsensorを上書きにより消去する必要はない。
【００３８】
また、センサ傾斜角算出部１３は、加速度傾斜角信頼性判定部２１およびＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２の少なくとも一方により信頼性なしと判定されたときは、センサ傾斜角記憶部２３にセンサ傾斜角θsensorの過去の算出値が記憶されていれば、当該センサ傾斜角記憶部２３に記憶されているセンサ傾斜角θsensorを読み出して車両傾斜角算出部１４に出力する。なお、ここでは加速度傾斜角θaccの信頼性とＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性とを両方とも判定しているが、ＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性判定のみとしても良い。
【００３９】
センサ傾斜角信頼性判定部２４は、センサ傾斜角算出部１３よりセンサ傾斜角θsensorが出力されたか否かでセンサ傾斜角θsensorの信頼性を判定する。上述のように、センサ傾斜角算出部１３は、加速度傾斜角信頼フラグおよびＧＰＳ傾斜角信頼フラグの両方がオンとなっているときに、センサ傾斜角θsensorを算出して車両傾斜角算出部１４に出力する。また、加速度傾斜角信頼フラグおよびＧＰＳ傾斜角信頼フラグの少なくとも一方がオフとなっていても、センサ傾斜角記憶部２３にセンサ傾斜角θsensorの過去の算出値が記憶されていれば、センサ傾斜角算出部１３は、当該センサ傾斜角記憶部２３に記憶されているセンサ傾斜角θsensorを読み出して車両傾斜角算出部１４に出力する。
【００４０】
そこでセンサ傾斜角信頼性判定部２４は、センサ傾斜角算出部１３からセンサ傾斜角θsensorが出力されたときはセンサ傾斜角θsensorの信頼性があると判断し、センサ傾斜角θsensorが出力されないときはセンサ傾斜角θsensorの信頼性がないと判断する。センサ傾斜角算出部１３からセンサ傾斜角θsensorが出力されると、センサ傾斜角信頼性判定部２４は、内部に持つセンサ傾斜角信頼フラグをオンにする。一方、センサ傾斜角算出部１３からセンサ傾斜角θsensorが出力されないときは、センサ傾斜角信頼性判定部２４は、内部に持つセンサ傾斜角信頼フラグをオフにする。
【００４１】
車両傾斜角算出部１４は、センサ傾斜角信頼性判定部２４によりセンサ傾斜角θsensorの信頼性がある（センサ傾斜角信頼フラグがオン）と判断されたときに、車両傾斜角θcarを算出する。または、車両傾斜角算出部１４は、加速度傾斜角信頼性判定部２１により加速度傾斜角θaccの信頼性がある（加速度傾斜角信頼フラグがオン）と判断され、かつ、センサ傾斜角信頼性判定部２４によりセンサ傾斜角θsensorの信頼性がある（センサ傾斜角信頼フラグがオン）と判断されたときに、車両傾斜角θcarを算出するようにしても良い。
【００４２】
車両傾斜角信頼性判定部２５は、車両傾斜角算出部１４より車両傾斜角θcarが算出されたか否かで車両傾斜角θcarの信頼性を判定する。上述のように、車両傾斜角算出部１４は、加速度傾斜角信頼フラグおよびセンサ傾斜角信頼フラグの両方がオンとなっているときに、車両傾斜角θcarを算出して出力する。車両傾斜角算出部１４から車両傾斜角θcarが出力されると、車両傾斜角信頼性判定部２５は、内部に持つ車両傾斜角信頼フラグをオンにする。一方、車両傾斜角算出部１４から車両傾斜角θcarが出力されないときは、車両傾斜角信頼性判定部２５は、内部に持つ車両傾斜角信頼フラグをオフにする。
【００４３】
角速度補正部１５は、センサ傾斜角信頼性判定部２４によりセンサ傾斜角θsensorの信頼性がある（センサ傾斜角信頼フラグがオン）と判定され、かつ、車両傾斜角信頼性判定部２５により車両傾斜角θcarの信頼性がある（車両傾斜角信頼フラグがオン）と判定されたときに、センサ傾斜角θsensorおよび車両傾斜角θcarに基づいて、ωgyro’＝ωgyro÷cos(θsensor＋θcar)なる演算によって、角速度センサ４より出力される角速度ωgyroを補正する。
【００４４】
また、角速度補正部１５は、センサ傾斜角信頼性判定部２４によりセンサ傾斜角θsensorの信頼性があると判定されているものの、車両傾斜角信頼性判定部２５により車両傾斜角θcarの信頼性がないと判定されたときには、センサ傾斜角θsensorに基づいて、ωgyro’＝ωgyro÷cos(θsensor)なる演算によって、角速度センサ４より出力される角速度ωgyroを補正する。なお、センサ傾斜角θsensorおよび車両傾斜角θcarの両方とも信頼性がないと判定されたときは、角速度補正部１５は、角速度ωgyroを補正せずにそのまま出力する。
【００４５】
走行距離補正部１６は、車両傾斜角信頼性判定部２５により車両傾斜角θcarの信頼性がある（車両傾斜角信頼フラグがオン）と判定されたときに、車両傾斜角θcarに基づいて、Ｌcar’＝Ｌcar×cos(θcar)なる演算によって車両の走行距離Ｌcarの補正を行う。なお、車両傾斜角θcarの信頼性がないと判定されたときは、走行距離補正部１６は、車両の走行距離Ｌcarを補正せずにそのまま出力する。
【００４６】
次に、上記のように構成した本実施形態による角速度補正装置の動作を説明する。図３は、本実施形態による角速度補正装置の全体の動作例を示すフローチャートである。図３において、加速度傾斜角算出部１１は、加速度センサ１より出力される加速度Ａacc、車速センサ２より出力される車速Ｖcarの変化量から求められる加速度Ａcarおよび重力加速度Ｇに基づいて、加速度傾斜角θaccを算出する（ステップＳ１）。
【００４７】
また、ＧＰＳ傾斜角算出部１２は、ＧＰＳ受信機３で複数のＧＰＳ衛星から受信する電波のドップラー効果による周波数の変化に基づいて、ＧＰＳ傾斜角θgpsを算出する（ステップＳ２）。さらに、センサ傾斜角算出部１３は、上記ステップＳ１，Ｓ２で求めた加速度傾斜角θaccおよびＧＰＳ傾斜角θgpsに基づいて、センサ傾斜角θsensorを算出する（ステップＳ３）。
【００４８】
さらに、車両傾斜角算出部１４は、ステップＳ１，Ｓ３で求めた加速度傾斜角θaccおよびセンサ傾斜角θsensorに基づいて、車両傾斜角θcarを算出する（ステップＳ４）。そして、走行距離補正部１６は、ステップＳ４で求めた車両傾斜角θcarに基づいて、車両の走行距離Ｌcarを補正する（ステップＳ５）。また、角速度補正部１５は、ステップＳ３で求めたセンサ傾斜角θsensorおよびステップＳ４で求めた車両傾斜角θcarに基づいて、角速度センサ４より出力される角速度ωgyroを補正する（ステップＳ６）。
【００４９】
図４は、上記ステップＳ１における加速度傾斜角θaccの算出手順を示すフローチャートである。図４において、加速度傾斜角信頼性判定部２１は、車速センサ２より出力される車速Ｖcarが１０ｋｍ／ｈ以上かどうかを判定する（ステップＳ１１）。ここで、車速Ｖcarが１０ｋｍ／ｈ以上のときは、これから算出する加速度傾斜角θaccの信頼性があると判断し、１０ｋｍ／ｈより遅いときは加速度傾斜角θaccの信頼性がないと判断する。
【００５０】
加速度傾斜角θaccの信頼性があると判断されると、加速度傾斜角算出部１１は、θacc＝sin-1{(Ａcar−Ａacc)／Ｇ}なる演算によって加速度傾斜角θaccを算出する（ステップＳ１２）。そして、加速度傾斜角信頼性判定部２１は、内部に持つ加速度傾斜角信頼フラグをオンにする（ステップＳ１３）。一方、上記ステップＳ１１にて加速度傾斜角θaccの信頼性がないと判断されたときは、加速度傾斜角算出部１１による加速度傾斜角θaccの算出は行わない。この場合、加速度傾斜角信頼性判定部２１は、内部に持つ加速度傾斜角信頼フラグをオフにする（ステップＳ１４）。
【００５１】
図５は、図３のステップＳ２におけるＧＰＳ傾斜角θgpsの算出手順を示すフローチャートである。図５において、まずＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２は、ＧＰＳ受信機３による電波の受信の受信状態に基づいて、３次元測位処理を行うことが可能かどうかを判定する（ステップＳ２１）。ここで、３次元測位処理を行うことが可能と判断した場合、ＧＰＳ傾斜角算出部１２は、θgps＝tan-1{Ｚv／√(Ｘv2＋Ｙv2)}なる演算によってＧＰＳ傾斜角θgpsを算出する（ステップＳ２２）。
【００５２】
次に、ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２は、算出したＧＰＳ傾斜角θgpsの履歴がＮ個（例えば、Ｎ＝５）たまったかどうかを判定する（ステップＳ２３）。この判定は、ＧＰＳ傾斜角θgpsの標準偏差を算出するのに必要なサンプル数がたまったかどうかの判定である。ここで、ＧＰＳ傾斜角θgpsの履歴がＮ個たまったと判断した場合、続いてＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２は、次の３つの条件を全て満たすかどうか判定する（ステップＳ２４）。
１．ＧＰＳ速度Ｖgpsが１０ｋｍ／ｈ以上であること
２．算出したＧＰＳ傾斜角θgpsの絶対値が１０度以下であること
３．算出したＧＰＳ傾斜角θgpsの標準偏差が３度以下であること
【００５３】
ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２は、上述の３つの条件を全て満たすと判断した場合に、ＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性があるとして、内部に持つＧＰＳ傾斜角信頼フラグをオンにする（ステップＳ２５）。一方、ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２は、ステップＳ２１で３次元測位処理ができないと判断した場合、ステップＳ２３でＧＰＳ傾斜角θgpsの履歴数がＮ個に満たないと判断した場合、またはステップＳ２４で３つの条件のうち少なくとも１つを満たさないと判断した場合には、内部に持つＧＰＳ傾斜角信頼フラグをオフにする（ステップＳ２６）。
【００５４】
図６は、図３のステップＳ３におけるセンサ傾斜角θsensorの算出手順を示すフローチャートである。図６において、センサ傾斜角算出部１３は、加速度傾斜角信頼フラグとＧＰＳ傾斜角信頼フラグとが共にオンになっているか否かを判定する（ステップＳ３１）。これら２つのフラグが共にオンになっていると判断された場合、センサ傾斜角算出部１３は、θsensor＝θacc−θgpsなる演算によってセンサ傾斜角θsensorを算出する（ステップＳ３２）。
【００５５】
そして、センサ傾斜角算出部１３は、算出したセンサ傾斜角θsensorをセンサ傾斜角記憶部２３に記録する（ステップＳ３３）。また、センサ傾斜角信頼性判定部２４は、センサ傾斜角θsensorの信頼性があるとして、内部に持つセンサ傾斜角信頼フラグをオンにする（ステップＳ３４）。
【００５６】
一方、上記ステップＳ３１で、加速度傾斜角信頼フラグおよびＧＰＳ傾斜角信頼フラグの少なくとも一方がオフになっていると判断された場合、センサ傾斜角算出部１３は、センサ傾斜角記憶部２３にセンサ傾斜角θsensorが格納されているかどうかを見ることによって、過去に一度でもセンサ傾斜角θsensorが算出されたかどうかを判定する（ステップＳ３５）。
【００５７】
ここで、センサ傾斜角記憶部２３にセンサ傾斜角θsensorが記憶されている場合、センサ傾斜角算出部１３は、センサ傾斜角記憶部２３からセンサ傾斜角θsensorを読み出して車両傾斜角算出部１４に出力する（ステップＳ３６）。そして、センサ傾斜角信頼性判定部２４は、センサ傾斜角θsensorの信頼性があるとして、内部に持つセンサ傾斜角信頼フラグをオンにする（ステップＳ３４）。一方、センサ傾斜角記憶部２３にセンサ傾斜角θsensorが記憶されていない場合、センサ傾斜角信頼性判定部２４は、センサ傾斜角θsensorの信頼性がないとして、センサ傾斜角信頼フラグをオフにする（ステップＳ３７）。
【００５８】
図７は、図３のステップＳ４における車両傾斜角θcarの算出手順を示すフローチャートである。図７において、車両傾斜角算出部１４は、加速度傾斜角信頼フラグとセンサ傾斜角信頼フラグとが共にオンになっているか否かを判定する（ステップＳ４１）。これら２つのフラグが共にオンになっていると判断された場合、車両傾斜角算出部１４は、θcar＝θacc−θsensorなる演算によって車両傾斜角θcarを算出する（ステップＳ４２）。
【００５９】
そして、車両傾斜角信頼性判定部２５は、車両傾斜角θcarの信頼性があるとして、内部に持つ車両傾斜角信頼フラグをオンにする（ステップＳ４３）。一方、上記ステップＳ４１で、加速度傾斜角信頼フラグおよびセンサ傾斜角信頼フラグの少なくとも一方がオフになっていると判断された場合、車両傾斜角信頼性判定部２５は、車両傾斜角θcarの信頼性がないとして、車両傾斜角信頼フラグをオフにする（ステップＳ４４）。
【００６０】
図８は、図３のステップＳ５における走行距離Ｌcarの補正手順を示すフローチャートである。図８において、走行距離補正部１６は、車両傾斜角信頼フラグがオンになっているか否かを判定する（ステップＳ５１）。そして、車両傾斜角フラグがオンになっていると判断された場合、走行距離補正部１６は、Ｌcar’＝Ｌcar×cos(θcar)なる演算によって走行距離Ｌcarの補正を行う（ステップＳ５２）。一方、車両傾斜角フラグがオフになっていると判断された場合、走行距離補正部１６は、走行距離Ｌcarの補正は行わず（Ｌcar’＝Ｌcar）、そのまま出力する（ステップＳ５３）。
【００６１】
図９は、図３のステップＳ６における角速度ωgyroの補正手順を示すフローチャートである。図９において、角速度補正部１５は、センサ斜角信頼フラグがオンになっているか否かを判定する（ステップＳ６１）。センサ傾斜角信頼フラグがオンの場合は更に、車両傾斜角フラグがオンになってか否かを判定する（ステップＳ６２）。
【００６２】
そして、センサ斜角信頼フラグと車両傾斜角フラグとの両方がオンになっていると判断された場合、角速度補正部１５は、ωgyro’＝ωgyro÷cos(θsensor＋θcar)なる演算によって角速度ωgyroの補正を行う（ステップＳ６３）。また、センサ斜角信頼フラグがオンであるものの、車両傾斜角フラグがオフになっている判断された場合、角速度補正部１５は、ωgyro’＝ωgyro÷cos(θsensor)なる演算によって角速度ωgyroの補正を行う（ステップＳ６４）。さらに、センサ斜角信頼フラグと車両傾斜角フラグとの両方ともオフになっていると判断された場合、角速度補正部１５は、角速度ωgyroの補正は行わず（ωgyro’＝ωgyro）、そのまま出力する（ステップＳ６５）。
【００６３】
以上詳しく説明したように、本実施形態では、加速度傾斜角θaccおよびＧＰＳ傾斜角θgpsからセンサ傾斜角θsensorと車両傾斜角θcarとを算出し、この２つの傾斜角θsensor，θcarに基づいて、角速度センサ４より出力される角速度ωgyroを補正するようにしている。
【００６４】
また、加速度センサ１の出力値を使用して算出される加速度傾斜角θaccには加速度センサ１のゼロ点誤差が含まれているが、本実施形態ではこれをそのまま用いて角速度ωgyroの補正をしていない。すなわち、センサ傾斜角θsensorと車両傾斜角θcarとに分解して計算し、これら２つの傾斜角θsensor，θcarに基づいて角速度ωgyroの補正を行っている。
【００６５】
このときセンサ傾斜角θsensorは、ゼロ点誤差や感度誤差とは無関係のＧＰＳ傾斜角θgpsを用いて計算されるので、ゼロ点誤差が含まれない正しいセンサ傾斜角θsensorと車両傾斜角θcarとを求めることができる。これにより、車両が傾いているときでも、角速度センサ４の感度誤差と同時に加速度センサ１のゼロ点誤差も補正することができる。
【００６６】
さらに、角速度センサ４の感度誤差と加速度センサ１のゼロ点誤差とを別々のアルゴリズムで補正する必要がなく、同じ演算の中でこれらを同時に補正することができる。しかも、いわゆるカルマンフィルタような逐次計算を行わなくて良いので、簡単なアルゴリズムで感度補正とゼロ点補正を行うことができる。
【００６７】
また、本実施形態では、ＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性を判定し、信頼性がないと判定された場合には、新たにセンサ傾斜角θsensorを算出せずに、センサ傾斜角記憶部２３に記憶されている過去のセンサ傾斜角θsensorを使用して角速度ωgyroを補正するようにしている。これにより、ＧＰＳ電波を受信できない環境においても角速度ωgyroの補正を行うことができる。しかも、この過去のセンサ傾斜角θsensorは、ＧＰＳ傾斜角θgpsに信頼性があると判定されたときに計算されたものであり、上述のように加速度センサ１のゼロ点誤差が取り除かれた正しい値である。よって、ＧＰＳ電波を受信できない環境でも角速度ωgyroを正確に補正することができる。
【００６８】
また、本実施形態では、角速度ωgyroの補正だけでなく、車両傾斜角θcarに基づいて車両の走行距離Ｌcarも補正している。このため、車両の方位のみならず、走行距離も正確に補正することができる。
【００６９】
以上のことから、本実施形態によれば、傾斜が大きく、ＧＰＳ電波を受信できない立体駐車場内においても自律航法精度を向上させることができ、自車位置の精度が格段に向上する。これにより、立体駐車場脱出後の自車位置が正確になり、正しい経路案内を素早く開始することができるようになる。
【００７０】
図１０は、立体駐車場内および立体駐車場脱出後の自車位置を示す図であり、（ａ）は従来技術を適用した場合の例、（ｂ）は本実施形態を適用した場合の例を示している。図１０（ａ）に示す従来例の場合は、ＧＰＳ電波が受信できない駐車場内では角速度ωgyroの補正ができず、車両の走行距離Ｌcarの補正も行っていないため、駐車場内で方位ずれと位置ずれが発生している。そのため、駐車場脱出時にも方位ずれと位置ずれが存在し、車両が実際に存在する道路上に正しくマップマッチングすることができない。その状態で車両が走行を続けるため、マップマッチングミスによる位置ずれがしばらく続き、正しい道路上に自車位置が復帰するまでに多くの時間を要してしまう。
【００７１】
これに対して、図１０（ｂ）に示す本実施形態の場合は、ＧＰＳ電波が受信できない駐車場内でも角速度ωgyroの補正ができ、車両走行距離Ｌcarの補正も行っているため、駐車場内で方位ずれと位置ずれが殆ど発生しない。駐車場内ではセンサ傾斜角記憶部２３に記憶されている過去のセンサ傾斜角θsensorを使用して角速度ωgyroを補正するようにしているが、ここで使用する過去のセンサ傾斜角θsensorは駐車場に入る直前に算出された精度の高い値である。そのため、駐車場脱出時にも方位ずれと位置ずれは殆どなく、車両が実際に存在する道路上に正しくマップマッチングすることができる。よって、正しい道路上に自車位置が復帰するまでの時間が極めて短くなる。
【００７２】
また、上記実施形態によれば、加速度傾斜角θaccとＧＰＳ傾斜角θgpsとが同時に１回でも信頼性があると判定されれば、高精度なセンサ傾斜角θsensorと車両傾斜角θcarとを得ることができる。これにより、市販製品のナビゲーション装置などにおいて、ナビゲーション装置の車両への取付状態（水平方向からどの程度傾いて設置されているか）が分からないときでも、水平方向に対する取付角が正確に求まり、傾斜補正に利用することができる。
【００７３】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本実施形態による角速度補正装置を適用したナビゲーション装置の要部構成例を示すブロック図である。
【図２】本実施形態で用いる各傾斜角の説明図である。
【図３】本実施形態による角速度補正装置の全体の動作例を示すフローチャートである。
【図４】図３のステップＳ１における加速度傾斜角の算出手順を示すフローチャートである。
【図５】図３のステップＳ２におけるＧＰＳ傾斜角の算出手順を示すフローチャートである。
【図６】図３のステップＳ３におけるセンサ傾斜角の算出手順を示すフローチャートである。
【図７】図３のステップＳ４における車両傾斜角の算出手順を示すフローチャートである。
【図８】図３のステップＳ５における車両走行距離の補正手順を示すフローチャートである。
【図９】図３のステップＳ６における角速度の補正手順を示すフローチャートである。
【図１０】本実施形態による角速度補正装置の効果を説明するための図で、立体駐車場内および立体駐車場脱出後の自車位置を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１ 加速度センサ
２ 車速センサ
３ ＧＰＳ受信機
４ 角速度センサ
１１ 加速度傾斜角算出部
１２ ＧＰＳ傾斜角算出部
１３ センサ傾斜角算出部
１４ 車両傾斜角算出部
１５ 角速度補正部
１６ 走行距離補正部
２１ 加速度傾斜角信頼性判定部
２２ ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部
２３ センサ傾斜角記憶部
２４ センサ傾斜角信頼性判定部
２５ 車両傾斜角信頼性判定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナビゲーション装置、傾斜角を用いた角速度補正装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車載用のナビゲーション装置では、自立航法センサやＧＰＳ（Global Positioning System）受信機などを用いて車両の現在位置を検出し、その近傍の地図データを記録媒体から読み出して画面上に表示する。そして、画面上の所定箇所に自車位置を示す自車位置マークを重ね合わせて表示することにより、車両が現在どこを走行しているのかを一目で分かるようにしている。
【０００３】
自立航法センサは、所定走行距離毎に１個のパルスを出力して車両の移動距離を検出する車速センサ（距離センサ）と、車両の回転角度（移動方位）を検出する振動ジャイロ等の角速度センサとを含んでいる。自立航法センサは、これらの車速センサおよび角速度センサによって車両の相対位置および相対方位を検出するようになっている。
【０００４】
ここで、角速度センサは、角速度を検出しようとする平面が、実際に角速度センサが回転する平面と平行である必要がある。両者の平面が互いに平行でなくなると、角速度センサの出力感度が本来の感度からずれてしまう。これを感度誤差と呼ぶ。
【０００５】
一般的に、角速度センサは、これを水平に設置したときの出力感度で正しく進行方向が判断できるように調整してある。そのため、角速度センサの角度が水平でなくなった場合には、角速度センサに加わる角速度と出力感度との関係が変化して、車両の進行方向を正しく検出することができなくなってしまう。そこで、角速度センサの水平方向に対する傾斜分の感度補正を行うことが必要になる。
【０００６】
従来、この感度補正は、以下のようにして行っていた。すなわち、ＧＰＳ衛星から電波を良好に受信できているときに、ＧＰＳ受信機により絶対方位として得られるＧＰＳ方位と、角速度センサにより得られる角速度から計算されるジャイロ方位とを比較し、角速度がＧＰＳ方位の変化量と一致するように、角速度センサの感度を決定している。
【０００７】
また、簡単な構成で車両の移動状況を認識するものとして、加速度センサを用いた技術も存在する。この加速度センサは、車両が停止している状態（車速センサの出力がゼロである状態）での出力値をオフセット値（基準電圧値）として算出し、加速度センサからの出力値とオフセット値との差分に加速度センサの感度を乗算して、加速度データを求めている（例えば、特許文献１参照）。これは一般的に、ゼロ点補正と呼ばれている。
【特許文献１】特開２００３−３０７５２４号公報
【０００８】
ところが、加速度センサの出力電圧値は、周辺温度の影響によって大きく変動する。そのため、ゼロ点補正を行えない車両の走行中に加速度センサが周辺温度の影響を受けると、前回の停車時に取得したオフセット値がゼロ点の真の電圧値から大きく外れてしまうといった、いわゆるゼロ点誤差を生じる。上記特許文献１では、このゼロ点誤差を補正する手法について開示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の技術では、ＧＰＳ受信機で衛星からの電波を受信できない環境では、角速度センサの感度補正を行うことができない。また、特許文献１に記載の技術では、車両の傾斜角がほぼ０°ときでなければ加速度センサのゼロ点補正を行うことができない。そのため、立体駐車場など、車両の傾きが大きく、ＧＰＳ電波を受信できない環境を走行した場合には、角速度センサの感度補正や加速度センサのゼロ点補正ができないため、２次元平面として描画された地図上の自車位置が正しい位置から徐々にずれてしまうという問題があった。また、従来の技術では、感度補正とゼロ点補正とが別々のアルゴリズムで行われており、処理が極めて煩雑であるという問題もあった。
【００１０】
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、車両が傾いているときでも簡単なアルゴリズムで感度補正とゼロ点補正を行うことができ、それによって自律航法精度を向上させることができるようにすることを目的とする。
また、本発明は、車両の傾きが存在し、ＧＰＳ電波を受信できない環境においても、簡単なアルゴリズムで感度補正とゼロ点補正を行うことができ、それによって自律航法精度を向上させることができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記した課題を解決するために、本発明では、水平方向に対する加速度センサの傾斜角を表した加速度傾斜角を算出するとともに、水平方向に対する車両の傾斜角を表したＧＰＳ傾斜角をＧＰＳ受信機の出力信号を用いて算出する。さらにこれらの加速度傾斜角およびＧＰＳ傾斜角に基づいて、車両の走行方向に対する角速度センサの傾斜角を表したセンサ傾斜角と、水平方向に対する車両の傾斜角を表した車両傾斜角とを算出する。そして、これらのセンサ傾斜角と車両傾斜角とに基づいて、角速度センサより出力される角速度を補正するようにしている。
【００１２】
また、本発明の他の態様では、算出されたセンサ傾斜角を記憶しておくセンサ傾斜角記憶部を備え、算出されるＧＰＳ傾斜角の信頼性を判定し、信頼性がないと判定された場合に、新たにセンサ傾斜角を算出せずに、センサ傾斜角記憶部に記憶されている過去のセンサ傾斜角を使用して、角速度センサより出力される角速度を補正するようにしている。
【発明の効果】
【００１３】
上記のように構成した本発明によれば、加速度センサの出力値を使用して算出される加速度傾斜角には加速度センサのゼロ点誤差が含まれているが、これをそのまま用いるのではなく、加速度センサの傾斜角がセンサ傾斜角と車両傾斜角とに分解して計算される。このときセンサ傾斜角は、ゼロ点誤差や感度誤差とは無関係のＧＰＳ傾斜角を用いて計算されるので、ゼロ点誤差が含まれない正しいセンサ傾斜角と車両傾斜角とが求められる。これにより、車両が傾いているときでも、角速度センサの感度誤差と同時に加速度センサのゼロ点誤差も補正することができ、自律航法精度を向上させることができる。しかも、角速度センサの感度誤差と加速度センサのゼロ点誤差とを別々のアルゴリズムで補正しているのではなく、同じ演算の中で同時に補正することができる。つまり、簡単なアルゴリズムで感度補正とゼロ点補正を行うことができる。
【００１４】
本発明の他の態様によれば、ＧＰＳ電波を受信できない環境になると、算出されるＧＰＳ傾斜角に信頼性がないと判定され、センサ傾斜角記憶部に記憶されている過去のセンサ傾斜角を使用して、角速度の補正が行われる。しかも、この過去のセンサ傾斜角は、ＧＰＳ傾斜角に信頼性があると判定されたときに計算されたものであり、上述のように加速度センサのゼロ点誤差が取り除かれた正しい値である。このため、ＧＰＳ電波を受信できない環境においても、簡単なアルゴリズムで感度補正とゼロ点補正を行うことができ、それによって自律航法精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による角速度補正装置を適用したナビゲーション装置の要部構成例を示すブロック図である。図２は、本実施形態で用いる各傾斜角の説明図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態のナビゲーション装置は、加速度センサ１、車速センサ（距離センサ）２、ＧＰＳ受信機３、角速度センサ（振動ジャイロ）４およびプロセッサ５を備えている。そして、プロセッサ５が加速度センサ１、車速センサ２、ＧＰＳ受信機３および角速度センサ４の出力値を用いて、ナビゲーション装置が搭載される車両の位置および方位を検出するように成されている。ここで、加速度センサ１および角速度センサ４は、例えば図２に示すように同一基板上に搭載され、共に同じ傾斜角で車両内に設置されている。
【００１７】
プロセッサ５は、本発明の傾斜角を用いた角速度補正装置に相当するものであり、以下に説明するような機能構成を備えている。加速度傾斜角算出部１１は、加速度センサ１より出力される加速度Ａacc、車速センサ２より出力される車速Ｖcarの単位時間当たりの変化量から求められる加速度Ａcar、および重力加速度Ｇに基づいて、水平方向（傾斜のない地平線の方向）に対する加速度センサ１の傾斜角を表した加速度傾斜角θaccを算出する。
【００１８】
図２に示すように、加速度センサ１より出力される加速度Ａaccは、加速度センサ１が水平方向に対して傾斜している分だけ重力加速度Ｇの影響を受け、重力加速度Ｇの正弦成分Ｇ・sin(θacc)の分だけ、車速変化による加速度Ａcarよりも値が小さくなる。つまり、Ｇ・sin(θacc)＝Ａcar−Ａaccの関係が成り立つ。これにより、加速度傾斜角θaccは、θacc＝sin-1{(Ａcar−Ａacc)／Ｇ}なる演算によって求めることができる。
【００１９】
ＧＰＳ傾斜角算出部１２は、ＧＰＳ受信機３で複数のＧＰＳ衛星（図示せず）から受信する電波のドップラー効果による周波数の変化に基づいて、水平方向（傾斜のない地平線の方向）に対する車両の傾斜角を表したＧＰＳ傾斜角θgpsを算出する。具体的には、ＧＰＳ傾斜角算出部１２は、図２に示すように、緯度方向（Ｘ方向）、経度方向（Ｙ方向）および高さ方向（Ｚ方向）の３次元測位処理を行って、各方向の速度成分Ｘv，Ｙv，Ｚvに基づいてθgps＝tan-1{Ｚv／√(Ｘv2＋Ｙv2)}なる演算によってＧＰＳ傾斜角gpsを求める。
【００２０】
センサ傾斜角算出部１３は、加速度傾斜角算出部１１により算出された加速度傾斜角θaccおよびＧＰＳ傾斜角算出部１２により算出されたＧＰＳ傾斜角θgpsに基づいて、車両の走行方向に対する角速度センサ４の傾斜角を表したセンサ傾斜角θsensorを算出する。具体的には、センサ傾斜角算出部１３は、θsensor＝θacc−θgpsなる演算によってセンサ傾斜角θsensorを算出する。
【００２１】
車両傾斜角算出部１４は、加速度傾斜角算出部１１により算出された加速度傾斜角θaccおよびセンサ傾斜角算出部１３により算出されたセンサ傾斜角θsensorに基づいて、水平方向（傾斜のない地平線の方向）に対する車両の傾斜角を表した車両傾斜角θcarを算出する。具体的には、車両傾斜角算出部１４は、θcar＝θacc−θsensorなる演算によって車両傾斜角θcarを算出する。
【００２２】
角速度補正部１５は、センサ傾斜角算出部１３により算出されたセンサ傾斜角θsensorおよび車両傾斜角算出部１４により算出された車両傾斜角θcarに基づいて、角速度センサ４より出力される角速度を補正する。具体的には、補正前の角速度をωgyro、補正後の角速度をωgyro’とした場合、角速度補正部１５は、ωgyro’＝ωgyro÷cos(θsensor＋θcar)なる演算によって角速度ωgyroの補正を行う。
【００２３】
なお、演算式上ではθsensor＋θcar＝θaccとなるが、加速度センサ１の出力値から加速度傾斜角算出部１１により求められる加速度傾斜角θaccと、θsensor＋θcarの演算によって求められる傾斜角（以下、加速度傾斜角θaccと区別するためにθacc’と記す）とは、正確には一致しない。加速度傾斜角算出部１１により求められる加速度傾斜角θaccには加速度センサ１のゼロ点誤差が含まれているのに対し、θsensor＋θcarの演算によって求まる傾斜角θacc’からはゼロ点誤差が取り除かれているからである。
【００２４】
すなわち、センサ傾斜角θsensorは、ゼロ点誤差とは無関係のＧＰＳ傾斜角θgpsを用いて計算されるので、ゼロ点誤差が含まれない正しい値となる。また、車両傾斜角θcarは、この正しい値のセンサ傾斜角θsensorを用いて計算されるので、車両傾斜角θcarも正しい値となる。したがって、θsensor＋θcarの演算によって求まる傾斜角θacc’は、加速度センサ１のゼロ点誤差の影響を受けない正しい値となる。
【００２５】
走行距離補正部１６は、車両傾斜角算出部１４により算出された車両傾斜角θcarに基づいて、車速センサ２の出力値から計算される車両の走行距離を補正する。具体的には、補正前の走行距離をＬcar、補正後の走行距離をＬcar’とした場合、走行距離補正部１６は、Ｌcar’＝Ｌcar×cos(θcar)なる演算によって走行距離Ｌcarの補正を行う。
【００２６】
加速度傾斜角信頼性判定部２１は、車速センサ２より出力される車速Ｖcarに基づいて、加速度傾斜角算出部１１により算出される加速度傾斜角θaccの信頼性を判定する。車速Ｖcarが遅い状況では路面の振動の影響を受けやすいので、算出される加速度傾斜角θaccの信頼性が低下する。そこで、加速度傾斜角信頼性判定部２１は、例えば車速Ｖcarが１０ｋｍ／ｈ以上かどうかを判定し、１０ｋｍ／ｈ以上のときは加速度傾斜角θaccの信頼性があると判断し、１０ｋｍ／ｈより遅いときは加速度傾斜角θaccの信頼性がないと判断する。
【００２７】
加速度傾斜角信頼性判定部２１は、加速度傾斜角θaccの信頼性があると判断したときは、内部に持つ加速度傾斜角信頼フラグをオンにする。また、加速度傾斜角θaccの信頼性がないと判断したときは、内部に持つ加速度傾斜角信頼フラグをオフにする。加速度傾斜角算出部１１は、加速度傾斜角信頼性判定部２１により信頼性ありと判定されたときにのみ、加速度傾斜角θaccを算出する。
【００２８】
ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２は、ＧＰＳ受信機３による電波の受信の受信状態に基づいて、ＧＰＳ傾斜角算出部１２により算出されるＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性を判定する。ＧＰＳ傾斜角算出部１２は、４つ以上のＧＰＳ衛星から電波を受信できて、３次元測位処理を行うことが可能なときにのみ、ＸＹＺ方向の速度ベクトルを計算することができる。そこで、ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２は、３次元測位処理を行うことが可能かどうかに応じて、それが可能でないときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性がないと判断する。ＧＰＳ傾斜角算出部１２は、ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２により信頼性ありと判定されたときにのみ、ＧＰＳ傾斜角θgpsを算出する。
【００２９】
ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２は、３次元測位処理を行うことが可能と判断した場合は、更に次の内容を判定する。すなわち、ＧＰＳ受信機３で複数のＧＰＳ衛星から受信する電波のドップラー効果による周波数の変化から計算した車両の速度（以下、ＧＰＳ速度Ｖgpsと称する）に基づいて、ＧＰＳ傾斜角算出部１２により算出されるＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性を判定する。
【００３０】
車速が遅い状況では、算出されるＧＰＳ傾斜角θgpsの精度が上がらない。また、ＧＰＳ傾斜角θgpsを求める演算式から分かるように、ＧＰＳ傾斜角θgpsを求める際には垂直速度Ｚvを水平速度√(Ｘv2＋Ｙv2)により除算する必要があるので、車速がゼロの停車時はＧＰＳ傾斜角θgpsを求めることができない。そこで、ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２は、例えばＧＰＳ速度Ｖgpsが１０ｋｍ／ｈ以上かどうかを判定し、１０ｋｍ／ｈ以上のときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性があると判断し、１０ｋｍ／ｈより遅いときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性がないと判断する。
【００３１】
また、ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２は、ＧＰＳ傾斜角算出部１２により実際に算出されたＧＰＳ傾斜角θgpsを取得し、当該ＧＰＳ傾斜角θgpsの絶対値が所定値以下か否かでＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性を判定する。日本の道路には１０度より大きい傾斜は存在しない。そこで、ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２は、例えばＧＰＳ傾斜角θgpsが１０度以下かどうかを判定し、１０度以下のときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性があると判断し、１０度より大きいときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性がないと判断する。
【００３２】
さらに、ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２は、ＧＰＳ傾斜角算出部１２により実際に算出されたＧＰＳ傾斜角θgpsを取得し、当該ＧＰＳ傾斜角θgpsの標準偏差が所定値以下か否かでＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性を判定する。例えば、ＧＰＳ傾斜角θgpsの標準偏差が３度以下であれば、ＧＰＳ傾斜角算出部１２により算出されるＧＰＳ傾斜角θgpsの値にバラツキは少ないと考えられるので、ＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性があると判断する。一方、標準偏差が３度より大きいときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性がないと判断する。
【００３３】
上述したＧＰＳ速度Ｖgps、ＧＰＳ傾斜角θgpsの絶対値、ＧＰＳ傾斜角θgpsの標準偏差を用いた３つの判定は、何れか１つのみ行っても良いし、何れか２つの組み合わせで行っても良いし、３つ全てを行っても良い。２つ以上の判定を行ったときは、その全ての条件を満たすときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性があると判断し、少なくとも１つの条件を満たさないときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性がないと判断する。
【００３４】
ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２は、ＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性があると判断したときは、内部に持つＧＰＳ傾斜角信頼フラグをオンにする。また、ＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性がないと判断したときは、内部に持つＧＰＳ傾斜角信頼フラグをオフにする。センサ傾斜角算出部１３は、ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２によりＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性があると判断されたとき、すなわち、ＧＰＳ傾斜角信頼フラグがオンとなっているときにのみ、センサ傾斜角θsensorを算出して車両傾斜角算出部１４に出力する。
【００３５】
または、センサ傾斜角算出部１３は、加速度傾斜角信頼性判定部２１により加速度傾斜角θaccの信頼性があると判断され、かつ、ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２によりＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性があると判定されたとき、すなわち、加速度傾斜角信頼フラグおよびＧＰＳ傾斜角信頼フラグの両方がオンとなっているときにのみ、センサ傾斜角θsensorを算出して車両傾斜角算出部１４に出力するようにしても良い。
【００３６】
センサ傾斜角記憶部２３は、センサ傾斜角算出部１３により算出されたセンサ傾斜角θsensorを記憶しておくためのメモリである。センサ傾斜角算出部１３は、算出したセンサ傾斜角θsensorをこのセンサ傾斜角記憶部２３に書き込んだり、必要に応じてセンサ傾斜角記憶部２３からセンサ傾斜角θsensorを読み出したりする制御機能を有している。
【００３７】
センサ傾斜角算出部１３は、センサ傾斜角θsensorを算出する度に、その値をセンサ傾斜角記憶部２３に記憶する。このとき、例えば古いセンサ傾斜角θsensorに新しいセンサ傾斜角θsensorを上書きすることによって、常に最新のセンサ傾斜角θsensorをセンサ傾斜角記憶部２３に記憶しておくようにする。なお、最新のセンサ傾斜角θsensorをセンサ傾斜角記憶部２３から取り出すことができるようにしておけば、必ずしも古いセンサ傾斜角θsensorを上書きにより消去する必要はない。
【００３８】
また、センサ傾斜角算出部１３は、加速度傾斜角信頼性判定部２１およびＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２の少なくとも一方により信頼性なしと判定されたときは、センサ傾斜角記憶部２３にセンサ傾斜角θsensorの過去の算出値が記憶されていれば、当該センサ傾斜角記憶部２３に記憶されているセンサ傾斜角θsensorを読み出して車両傾斜角算出部１４に出力する。なお、ここでは加速度傾斜角θaccの信頼性とＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性とを両方とも判定しているが、ＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性判定のみとしても良い。
【００３９】
センサ傾斜角信頼性判定部２４は、センサ傾斜角算出部１３よりセンサ傾斜角θsensorが出力されたか否かでセンサ傾斜角θsensorの信頼性を判定する。上述のように、センサ傾斜角算出部１３は、加速度傾斜角信頼フラグおよびＧＰＳ傾斜角信頼フラグの両方がオンとなっているときに、センサ傾斜角θsensorを算出して車両傾斜角算出部１４に出力する。また、加速度傾斜角信頼フラグおよびＧＰＳ傾斜角信頼フラグの少なくとも一方がオフとなっていても、センサ傾斜角記憶部２３にセンサ傾斜角θsensorの過去の算出値が記憶されていれば、センサ傾斜角算出部１３は、当該センサ傾斜角記憶部２３に記憶されているセンサ傾斜角θsensorを読み出して車両傾斜角算出部１４に出力する。
【００４０】
そこでセンサ傾斜角信頼性判定部２４は、センサ傾斜角算出部１３からセンサ傾斜角θsensorが出力されたときはセンサ傾斜角θsensorの信頼性があると判断し、センサ傾斜角θsensorが出力されないときはセンサ傾斜角θsensorの信頼性がないと判断する。センサ傾斜角算出部１３からセンサ傾斜角θsensorが出力されると、センサ傾斜角信頼性判定部２４は、内部に持つセンサ傾斜角信頼フラグをオンにする。一方、センサ傾斜角算出部１３からセンサ傾斜角θsensorが出力されないときは、センサ傾斜角信頼性判定部２４は、内部に持つセンサ傾斜角信頼フラグをオフにする。
【００４１】
車両傾斜角算出部１４は、センサ傾斜角信頼性判定部２４によりセンサ傾斜角θsensorの信頼性がある（センサ傾斜角信頼フラグがオン）と判断されたときに、車両傾斜角θcarを算出する。または、車両傾斜角算出部１４は、加速度傾斜角信頼性判定部２１により加速度傾斜角θaccの信頼性がある（加速度傾斜角信頼フラグがオン）と判断され、かつ、センサ傾斜角信頼性判定部２４によりセンサ傾斜角θsensorの信頼性がある（センサ傾斜角信頼フラグがオン）と判断されたときに、車両傾斜角θcarを算出するようにしても良い。
【００４２】
車両傾斜角信頼性判定部２５は、車両傾斜角算出部１４より車両傾斜角θcarが算出されたか否かで車両傾斜角θcarの信頼性を判定する。上述のように、車両傾斜角算出部１４は、加速度傾斜角信頼フラグおよびセンサ傾斜角信頼フラグの両方がオンとなっているときに、車両傾斜角θcarを算出して出力する。車両傾斜角算出部１４から車両傾斜角θcarが出力されると、車両傾斜角信頼性判定部２５は、内部に持つ車両傾斜角信頼フラグをオンにする。一方、車両傾斜角算出部１４から車両傾斜角θcarが出力されないときは、車両傾斜角信頼性判定部２５は、内部に持つ車両傾斜角信頼フラグをオフにする。
【００４３】
角速度補正部１５は、センサ傾斜角信頼性判定部２４によりセンサ傾斜角θsensorの信頼性がある（センサ傾斜角信頼フラグがオン）と判定され、かつ、車両傾斜角信頼性判定部２５により車両傾斜角θcarの信頼性がある（車両傾斜角信頼フラグがオン）と判定されたときに、センサ傾斜角θsensorおよび車両傾斜角θcarに基づいて、ωgyro’＝ωgyro÷cos(θsensor＋θcar)なる演算によって、角速度センサ４より出力される角速度ωgyroを補正する。
【００４４】
また、角速度補正部１５は、センサ傾斜角信頼性判定部２４によりセンサ傾斜角θsensorの信頼性があると判定されているものの、車両傾斜角信頼性判定部２５により車両傾斜角θcarの信頼性がないと判定されたときには、センサ傾斜角θsensorに基づいて、ωgyro’＝ωgyro÷cos(θsensor)なる演算によって、角速度センサ４より出力される角速度ωgyroを補正する。なお、センサ傾斜角θsensorおよび車両傾斜角θcarの両方とも信頼性がないと判定されたときは、角速度補正部１５は、角速度ωgyroを補正せずにそのまま出力する。
【００４５】
走行距離補正部１６は、車両傾斜角信頼性判定部２５により車両傾斜角θcarの信頼性がある（車両傾斜角信頼フラグがオン）と判定されたときに、車両傾斜角θcarに基づいて、Ｌcar’＝Ｌcar×cos(θcar)なる演算によって車両の走行距離Ｌcarの補正を行う。なお、車両傾斜角θcarの信頼性がないと判定されたときは、走行距離補正部１６は、車両の走行距離Ｌcarを補正せずにそのまま出力する。
【００４６】
次に、上記のように構成した本実施形態による角速度補正装置の動作を説明する。図３は、本実施形態による角速度補正装置の全体の動作例を示すフローチャートである。図３において、加速度傾斜角算出部１１は、加速度センサ１より出力される加速度Ａacc、車速センサ２より出力される車速Ｖcarの変化量から求められる加速度Ａcarおよび重力加速度Ｇに基づいて、加速度傾斜角θaccを算出する（ステップＳ１）。
【００４７】
また、ＧＰＳ傾斜角算出部１２は、ＧＰＳ受信機３で複数のＧＰＳ衛星から受信する電波のドップラー効果による周波数の変化に基づいて、ＧＰＳ傾斜角θgpsを算出する（ステップＳ２）。さらに、センサ傾斜角算出部１３は、上記ステップＳ１，Ｓ２で求めた加速度傾斜角θaccおよびＧＰＳ傾斜角θgpsに基づいて、センサ傾斜角θsensorを算出する（ステップＳ３）。
【００４８】
さらに、車両傾斜角算出部１４は、ステップＳ１，Ｓ３で求めた加速度傾斜角θaccおよびセンサ傾斜角θsensorに基づいて、車両傾斜角θcarを算出する（ステップＳ４）。そして、走行距離補正部１６は、ステップＳ４で求めた車両傾斜角θcarに基づいて、車両の走行距離Ｌcarを補正する（ステップＳ５）。また、角速度補正部１５は、ステップＳ３で求めたセンサ傾斜角θsensorおよびステップＳ４で求めた車両傾斜角θcarに基づいて、角速度センサ４より出力される角速度ωgyroを補正する（ステップＳ６）。
【００４９】
図４は、上記ステップＳ１における加速度傾斜角θaccの算出手順を示すフローチャートである。図４において、加速度傾斜角信頼性判定部２１は、車速センサ２より出力される車速Ｖcarが１０ｋｍ／ｈ以上かどうかを判定する（ステップＳ１１）。ここで、車速Ｖcarが１０ｋｍ／ｈ以上のときは、これから算出する加速度傾斜角θaccの信頼性があると判断し、１０ｋｍ／ｈより遅いときは加速度傾斜角θaccの信頼性がないと判断する。
【００５０】
加速度傾斜角θaccの信頼性があると判断されると、加速度傾斜角算出部１１は、θacc＝sin-1{(Ａcar−Ａacc)／Ｇ}なる演算によって加速度傾斜角θaccを算出する（ステップＳ１２）。そして、加速度傾斜角信頼性判定部２１は、内部に持つ加速度傾斜角信頼フラグをオンにする（ステップＳ１３）。一方、上記ステップＳ１１にて加速度傾斜角θaccの信頼性がないと判断されたときは、加速度傾斜角算出部１１による加速度傾斜角θaccの算出は行わない。この場合、加速度傾斜角信頼性判定部２１は、内部に持つ加速度傾斜角信頼フラグをオフにする（ステップＳ１４）。
【００５１】
図５は、図３のステップＳ２におけるＧＰＳ傾斜角θgpsの算出手順を示すフローチャートである。図５において、まずＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２は、ＧＰＳ受信機３による電波の受信の受信状態に基づいて、３次元測位処理を行うことが可能かどうかを判定する（ステップＳ２１）。ここで、３次元測位処理を行うことが可能と判断した場合、ＧＰＳ傾斜角算出部１２は、θgps＝tan-1{Ｚv／√(Ｘv2＋Ｙv2)}なる演算によってＧＰＳ傾斜角θgpsを算出する（ステップＳ２２）。
【００５２】
次に、ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２は、算出したＧＰＳ傾斜角θgpsの履歴がＮ個（例えば、Ｎ＝５）たまったかどうかを判定する（ステップＳ２３）。この判定は、ＧＰＳ傾斜角θgpsの標準偏差を算出するのに必要なサンプル数がたまったかどうかの判定である。ここで、ＧＰＳ傾斜角θgpsの履歴がＮ個たまったと判断した場合、続いてＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２は、次の３つの条件を全て満たすかどうか判定する（ステップＳ２４）。
１．ＧＰＳ速度Ｖgpsが１０ｋｍ／ｈ以上であること
２．算出したＧＰＳ傾斜角θgpsの絶対値が１０度以下であること
３．算出したＧＰＳ傾斜角θgpsの標準偏差が３度以下であること
【００５３】
ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２は、上述の３つの条件を全て満たすと判断した場合に、ＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性があるとして、内部に持つＧＰＳ傾斜角信頼フラグをオンにする（ステップＳ２５）。一方、ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部２２は、ステップＳ２１で３次元測位処理ができないと判断した場合、ステップＳ２３でＧＰＳ傾斜角θgpsの履歴数がＮ個に満たないと判断した場合、またはステップＳ２４で３つの条件のうち少なくとも１つを満たさないと判断した場合には、内部に持つＧＰＳ傾斜角信頼フラグをオフにする（ステップＳ２６）。
【００５４】
図６は、図３のステップＳ３におけるセンサ傾斜角θsensorの算出手順を示すフローチャートである。図６において、センサ傾斜角算出部１３は、加速度傾斜角信頼フラグとＧＰＳ傾斜角信頼フラグとが共にオンになっているか否かを判定する（ステップＳ３１）。これら２つのフラグが共にオンになっていると判断された場合、センサ傾斜角算出部１３は、θsensor＝θacc−θgpsなる演算によってセンサ傾斜角θsensorを算出する（ステップＳ３２）。
【００５５】
そして、センサ傾斜角算出部１３は、算出したセンサ傾斜角θsensorをセンサ傾斜角記憶部２３に記録する（ステップＳ３３）。また、センサ傾斜角信頼性判定部２４は、センサ傾斜角θsensorの信頼性があるとして、内部に持つセンサ傾斜角信頼フラグをオンにする（ステップＳ３４）。
【００５６】
一方、上記ステップＳ３１で、加速度傾斜角信頼フラグおよびＧＰＳ傾斜角信頼フラグの少なくとも一方がオフになっていると判断された場合、センサ傾斜角算出部１３は、センサ傾斜角記憶部２３にセンサ傾斜角θsensorが格納されているかどうかを見ることによって、過去に一度でもセンサ傾斜角θsensorが算出されたかどうかを判定する（ステップＳ３５）。
【００５７】
ここで、センサ傾斜角記憶部２３にセンサ傾斜角θsensorが記憶されている場合、センサ傾斜角算出部１３は、センサ傾斜角記憶部２３からセンサ傾斜角θsensorを読み出して車両傾斜角算出部１４に出力する（ステップＳ３６）。そして、センサ傾斜角信頼性判定部２４は、センサ傾斜角θsensorの信頼性があるとして、内部に持つセンサ傾斜角信頼フラグをオンにする（ステップＳ３４）。一方、センサ傾斜角記憶部２３にセンサ傾斜角θsensorが記憶されていない場合、センサ傾斜角信頼性判定部２４は、センサ傾斜角θsensorの信頼性がないとして、センサ傾斜角信頼フラグをオフにする（ステップＳ３７）。
【００５８】
図７は、図３のステップＳ４における車両傾斜角θcarの算出手順を示すフローチャートである。図７において、車両傾斜角算出部１４は、加速度傾斜角信頼フラグとセンサ傾斜角信頼フラグとが共にオンになっているか否かを判定する（ステップＳ４１）。これら２つのフラグが共にオンになっていると判断された場合、車両傾斜角算出部１４は、θcar＝θacc−θsensorなる演算によって車両傾斜角θcarを算出する（ステップＳ４２）。
【００５９】
そして、車両傾斜角信頼性判定部２５は、車両傾斜角θcarの信頼性があるとして、内部に持つ車両傾斜角信頼フラグをオンにする（ステップＳ４３）。一方、上記ステップＳ４１で、加速度傾斜角信頼フラグおよびセンサ傾斜角信頼フラグの少なくとも一方がオフになっていると判断された場合、車両傾斜角信頼性判定部２５は、車両傾斜角θcarの信頼性がないとして、車両傾斜角信頼フラグをオフにする（ステップＳ４４）。
【００６０】
図８は、図３のステップＳ５における走行距離Ｌcarの補正手順を示すフローチャートである。図８において、走行距離補正部１６は、車両傾斜角信頼フラグがオンになっているか否かを判定する（ステップＳ５１）。そして、車両傾斜角フラグがオンになっていると判断された場合、走行距離補正部１６は、Ｌcar’＝Ｌcar×cos(θcar)なる演算によって走行距離Ｌcarの補正を行う（ステップＳ５２）。一方、車両傾斜角フラグがオフになっていると判断された場合、走行距離補正部１６は、走行距離Ｌcarの補正は行わず（Ｌcar’＝Ｌcar）、そのまま出力する（ステップＳ５３）。
【００６１】
図９は、図３のステップＳ６における角速度ωgyroの補正手順を示すフローチャートである。図９において、角速度補正部１５は、センサ斜角信頼フラグがオンになっているか否かを判定する（ステップＳ６１）。センサ傾斜角信頼フラグがオンの場合は更に、車両傾斜角フラグがオンになってか否かを判定する（ステップＳ６２）。
【００６２】
そして、センサ斜角信頼フラグと車両傾斜角フラグとの両方がオンになっていると判断された場合、角速度補正部１５は、ωgyro’＝ωgyro÷cos(θsensor＋θcar)なる演算によって角速度ωgyroの補正を行う（ステップＳ６３）。また、センサ斜角信頼フラグがオンであるものの、車両傾斜角フラグがオフになっている判断された場合、角速度補正部１５は、ωgyro’＝ωgyro÷cos(θsensor)なる演算によって角速度ωgyroの補正を行う（ステップＳ６４）。さらに、センサ斜角信頼フラグと車両傾斜角フラグとの両方ともオフになっていると判断された場合、角速度補正部１５は、角速度ωgyroの補正は行わず（ωgyro’＝ωgyro）、そのまま出力する（ステップＳ６５）。
【００６３】
以上詳しく説明したように、本実施形態では、加速度傾斜角θaccおよびＧＰＳ傾斜角θgpsからセンサ傾斜角θsensorと車両傾斜角θcarとを算出し、この２つの傾斜角θsensor，θcarに基づいて、角速度センサ４より出力される角速度ωgyroを補正するようにしている。
【００６４】
また、加速度センサ１の出力値を使用して算出される加速度傾斜角θaccには加速度センサ１のゼロ点誤差が含まれているが、本実施形態ではこれをそのまま用いて角速度ωgyroの補正をしていない。すなわち、センサ傾斜角θsensorと車両傾斜角θcarとに分解して計算し、これら２つの傾斜角θsensor，θcarに基づいて角速度ωgyroの補正を行っている。
【００６５】
このときセンサ傾斜角θsensorは、ゼロ点誤差や感度誤差とは無関係のＧＰＳ傾斜角θgpsを用いて計算されるので、ゼロ点誤差が含まれない正しいセンサ傾斜角θsensorと車両傾斜角θcarとを求めることができる。これにより、車両が傾いているときでも、角速度センサ４の感度誤差と同時に加速度センサ１のゼロ点誤差も補正することができる。
【００６６】
さらに、角速度センサ４の感度誤差と加速度センサ１のゼロ点誤差とを別々のアルゴリズムで補正する必要がなく、同じ演算の中でこれらを同時に補正することができる。しかも、いわゆるカルマンフィルタような逐次計算を行わなくて良いので、簡単なアルゴリズムで感度補正とゼロ点補正を行うことができる。
【００６７】
また、本実施形態では、ＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性を判定し、信頼性がないと判定された場合には、新たにセンサ傾斜角θsensorを算出せずに、センサ傾斜角記憶部２３に記憶されている過去のセンサ傾斜角θsensorを使用して角速度ωgyroを補正するようにしている。これにより、ＧＰＳ電波を受信できない環境においても角速度ωgyroの補正を行うことができる。しかも、この過去のセンサ傾斜角θsensorは、ＧＰＳ傾斜角θgpsに信頼性があると判定されたときに計算されたものであり、上述のように加速度センサ１のゼロ点誤差が取り除かれた正しい値である。よって、ＧＰＳ電波を受信できない環境でも角速度ωgyroを正確に補正することができる。
【００６８】
また、本実施形態では、角速度ωgyroの補正だけでなく、車両傾斜角θcarに基づいて車両の走行距離Ｌcarも補正している。このため、車両の方位のみならず、走行距離も正確に補正することができる。
【００６９】
以上のことから、本実施形態によれば、傾斜が大きく、ＧＰＳ電波を受信できない立体駐車場内においても自律航法精度を向上させることができ、自車位置の精度が格段に向上する。これにより、立体駐車場脱出後の自車位置が正確になり、正しい経路案内を素早く開始することができるようになる。
【００７０】
図１０は、立体駐車場内および立体駐車場脱出後の自車位置を示す図であり、（ａ）は従来技術を適用した場合の例、（ｂ）は本実施形態を適用した場合の例を示している。図１０（ａ）に示す従来例の場合は、ＧＰＳ電波が受信できない駐車場内では角速度ωgyroの補正ができず、車両の走行距離Ｌcarの補正も行っていないため、駐車場内で方位ずれと位置ずれが発生している。そのため、駐車場脱出時にも方位ずれと位置ずれが存在し、車両が実際に存在する道路上に正しくマップマッチングすることができない。その状態で車両が走行を続けるため、マップマッチングミスによる位置ずれがしばらく続き、正しい道路上に自車位置が復帰するまでに多くの時間を要してしまう。
【００７１】
これに対して、図１０（ｂ）に示す本実施形態の場合は、ＧＰＳ電波が受信できない駐車場内でも角速度ωgyroの補正ができ、車両走行距離Ｌcarの補正も行っているため、駐車場内で方位ずれと位置ずれが殆ど発生しない。駐車場内ではセンサ傾斜角記憶部２３に記憶されている過去のセンサ傾斜角θsensorを使用して角速度ωgyroを補正するようにしているが、ここで使用する過去のセンサ傾斜角θsensorは駐車場に入る直前に算出された精度の高い値である。そのため、駐車場脱出時にも方位ずれと位置ずれは殆どなく、車両が実際に存在する道路上に正しくマップマッチングすることができる。よって、正しい道路上に自車位置が復帰するまでの時間が極めて短くなる。
【００７２】
また、上記実施形態によれば、加速度傾斜角θaccとＧＰＳ傾斜角θgpsとが同時に１回でも信頼性があると判定されれば、高精度なセンサ傾斜角θsensorと車両傾斜角θcarとを得ることができる。これにより、市販製品のナビゲーション装置などにおいて、ナビゲーション装置の車両への取付状態（水平方向からどの程度傾いて設置されているか）が分からないときでも、水平方向に対する取付角が正確に求まり、傾斜補正に利用することができる。
【００７３】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本実施形態による角速度補正装置を適用したナビゲーション装置の要部構成例を示すブロック図である。
【図２】本実施形態で用いる各傾斜角の説明図である。
【図３】本実施形態による角速度補正装置の全体の動作例を示すフローチャートである。
【図４】図３のステップＳ１における加速度傾斜角の算出手順を示すフローチャートである。
【図５】図３のステップＳ２におけるＧＰＳ傾斜角の算出手順を示すフローチャートである。
【図６】図３のステップＳ３におけるセンサ傾斜角の算出手順を示すフローチャートである。
【図７】図３のステップＳ４における車両傾斜角の算出手順を示すフローチャートである。
【図８】図３のステップＳ５における車両走行距離の補正手順を示すフローチャートである。
【図９】図３のステップＳ６における角速度の補正手順を示すフローチャートである。
【図１０】本実施形態による角速度補正装置の効果を説明するための図で、立体駐車場内および立体駐車場脱出後の自車位置を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１ 加速度センサ
２ 車速センサ
３ ＧＰＳ受信機
４ 角速度センサ
１１ 加速度傾斜角算出部
１２ ＧＰＳ傾斜角算出部
１３ センサ傾斜角算出部
１４ 車両傾斜角算出部
１５ 角速度補正部
１６ 走行距離補正部
２１ 加速度傾斜角信頼性判定部
２２ ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部
２３ センサ傾斜角記憶部
２４ センサ傾斜角信頼性判定部
２５ 車両傾斜角信頼性判定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＰＳ受信機と角速度センサと加速度センサと車速センサとを備え、これらの出力値を用いて車両の位置および方位を検出する機能を備えたナビゲーション装置であって、上記角速度センサと上記加速度センサとが同じ傾斜角で車両内に設置されており、
上記加速度センサより出力される加速度、上記車速センサより出力される車速の変化量から求められる加速度および重力加速度に基づいて、水平方向に対する上記加速度センサの傾斜角を表した加速度傾斜角を算出する加速度傾斜角算出部と、
上記ＧＰＳ受信機で複数のＧＰＳ衛星から受信する電波のドップラー効果による周波数の変化に基づいて、水平方向に対する車両の傾斜角を表したＧＰＳ傾斜角を算出するＧＰＳ傾斜角算出部と、
上記加速度傾斜角および上記ＧＰＳ傾斜角に基づいて、上記車両の走行方向に対する上記角速度センサの傾斜角を表したセンサ傾斜角を算出するセンサ傾斜角算出部と、
上記加速度傾斜角および上記センサ傾斜角に基づいて、水平方向に対する上記車両の傾斜角を表した車両傾斜角を算出する車両傾斜角算出部と、
上記センサ傾斜角および上記車両傾斜角に基づいて、上記角速度センサより出力される角速度を補正する角速度補正部とを備えたことを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項２】
上記車両傾斜角に基づいて、上記車速センサの出力値から計算される車両の走行距離を補正する走行距離補正部を更に備えた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】
上記車速センサより出力される車速に基づいて、上記加速度傾斜角算出部により算出される上記加速度傾斜角の信頼性を判定する加速度傾斜角信頼性判定部を備え、
上記加速度傾斜角算出部は、上記加速度傾斜角信頼性判定部により信頼性ありと判定されたときに、上記加速度傾斜角を算出することを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
【請求項４】
上記ＧＰＳ受信機による電波の受信の受信状態に基づいて、上記ＧＰＳ傾斜角算出部により算出される上記ＧＰＳ傾斜角の信頼性を判定するＧＰＳ傾斜角信頼性判定部を備え、
上記ＧＰＳ傾斜角算出部は、上記ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部により信頼性ありと判定されたときに、上記ＧＰＳ傾斜角を算出することを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
【請求項５】
上記ＧＰＳ受信機で複数のＧＰＳ衛星から受信する電波のドップラー効果による周波数の変化から計算した上記車両の速度に基づいて、上記ＧＰＳ傾斜角算出部により算出される上記ＧＰＳ傾斜角の信頼性を判定するＧＰＳ傾斜角信頼性判定部を備え、
上記センサ傾斜角算出部は、上記ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部により信頼性ありと判定されたときに、上記センサ傾斜角を算出することを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
【請求項６】
上記ＧＰＳ傾斜角が所定値以下か否かで上記ＧＰＳ傾斜角の信頼性を判定するＧＰＳ傾斜角信頼性判定部を備え、
上記センサ傾斜角算出部は、上記ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部により信頼性ありと判定されたときに、上記センサ傾斜角を算出することを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
【請求項７】
上記ＧＰＳ傾斜角の標準偏差が所定値以下か否かで上記ＧＰＳ傾斜角の信頼性を判定するＧＰＳ傾斜角信頼性判定部を備え、
上記センサ傾斜角算出部は、上記ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部により信頼性ありと判定されたときに、上記センサ傾斜角を算出することを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
【請求項８】
上記車速センサより出力される車速に基づいて、上記加速度傾斜角算出部により算出される上記加速度傾斜角の信頼性を判定する加速度傾斜角信頼性判定部を備え、
上記センサ傾斜角算出部は、上記加速度傾斜角信頼性判定部により信頼性ありと判定され、かつ、上記ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部により信頼性ありと判定されたときに、上記センサ傾斜角を算出することを特徴とする請求項４〜７の何れか１項に記載のナビゲーション装置。
【請求項９】
上記センサ傾斜角算出部により算出された上記センサ傾斜角を記憶しておくセンサ傾斜角記憶部を備え、
上記センサ傾斜角算出部は、上記ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部により信頼性なしと判定され、かつ、上記センサ傾斜角記憶部に上記センサ傾斜角の過去の算出値が記憶されているときに、上記センサ傾斜角記憶部に記憶されている上記センサ傾斜角を出力することを特徴とする請求項８に記載のナビゲーション装置。
【請求項１０】
上記センサ傾斜角算出部により算出された上記センサ傾斜角を記憶しておくセンサ傾斜角記憶部を備え、
上記センサ傾斜角算出部は、上記加速度傾斜角信頼性判定部および上記ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部の少なくとも一方により信頼性なしと判定され、かつ、上記センサ傾斜角記憶部に上記センサ傾斜角の過去の算出値が記憶されているときに、上記センサ傾斜角記憶部に記憶されている上記センサ傾斜角を出力することを特徴とする請求項８に記載のナビゲーション装置。
【請求項１１】
上記センサ傾斜角算出部より上記センサ傾斜角が出力されたか否かで上記センサ傾斜角の信頼性を判定するセンサ傾斜角信頼性判定部を備え、
上記車両傾斜角算出部は、上記センサ傾斜角信頼性判定部により信頼性ありと判定されたときに、上記車両傾斜角を算出することを特徴とする請求項９または１０に記載のナビゲーション装置。
【請求項１２】
上記車両傾斜角算出部は、上記加速度傾斜角信頼性判定部により信頼性ありと判定され、かつ、上記センサ傾斜角信頼性判定部により信頼性ありと判定されたときに、上記車両傾斜角を算出することを特徴とする請求項１１に記載のナビゲーション装置。
【請求項１３】
上記車両傾斜角算出部より上記車両傾斜角が算出されたか否かで上記車両傾斜角の信頼性を判定する車両傾斜角信頼性判定部を備え、
上記角速度補正部は、上記センサ傾斜角信頼性判定部により信頼性ありと判定され、かつ、上記車両傾斜角信頼性判定部により信頼性ありと判定されたときに、上記センサ傾斜角および上記車両傾斜角に基づいて、上記角速度センサより出力される角速度を補正することを特徴とする請求項１１に記載のナビゲーション装置。
【請求項１４】
上記角速度補正部は、上記センサ傾斜角信頼性判定部により信頼性ありと判定され、かつ、上記車両傾斜角信頼性判定部により信頼性なしと判定されたときに、上記センサ傾斜角に基づいて、上記角速度センサより出力される角速度を補正することを特徴とする請求項１１に記載のナビゲーション装置。
【請求項１５】
加速度センサより出力される加速度、車速センサより出力される車速の変化量から求められる加速度および重力加速度に基づいて、水平方向に対する上記加速度センサの傾斜角を表した加速度傾斜角を算出する加速度傾斜角算出部と、
ＧＰＳ受信機で複数のＧＰＳ衛星から受信する電波のドップラー効果による周波数の変化に基づいて、水平方向に対する車両の傾斜角を表したＧＰＳ傾斜角を算出するＧＰＳ傾斜角算出部と、
上記加速度傾斜角および上記ＧＰＳ傾斜角に基づいて、上記加速度センサと同じ傾斜角で車両内に設置された角速度センサの、上記車両の走行方向に対する傾斜角を表したセンサ傾斜角を算出するセンサ傾斜角算出部と、
上記加速度傾斜角および上記センサ傾斜角に基づいて、水平方向に対する上記車両の傾斜角を表した車両傾斜角を算出する車両傾斜角算出部と、
上記センサ傾斜角および上記車両傾斜角に基づいて、上記角速度センサより出力される角速度を補正する角速度補正部とを備えたことを特徴とする傾斜角を用いた角速度補正装置。
【請求項１６】
上記センサ傾斜角算出部により算出された上記センサ傾斜角を記憶しておくセンサ傾斜角記憶部と、
上記ＧＰＳ傾斜角算出部により算出される上記ＧＰＳ傾斜角の信頼性を判定するＧＰＳ傾斜角信頼性判定部とを備え、
上記センサ傾斜角算出部は、上記ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部により信頼性なしと判定され、かつ、上記センサ傾斜角記憶部に上記センサ傾斜角の過去の算出値が記憶されているときに、上記センサ傾斜角記憶部に記憶されている上記センサ傾斜角を出力することを特徴とする請求項１５に記載の傾斜角を用いた角速度補正装置。
【請求項１７】
上記センサ傾斜角算出部により算出された上記センサ傾斜角を記憶しておくセンサ傾斜角記憶部と、
上記加速度傾斜角算出部により算出される上記加速度傾斜角の信頼性を判定する加速度傾斜角信頼性判定部と、
上記ＧＰＳ傾斜角算出部により算出される上記ＧＰＳ傾斜角の信頼性を判定するＧＰＳ傾斜角信頼性判定部とを備え、
上記センサ傾斜角算出部は、上記加速度傾斜角信頼性判定部および上記ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部の少なくとも一方により信頼性なしと判定され、かつ、上記センサ傾斜角記憶部に上記センサ傾斜角の過去の算出値が記憶されているときに、上記センサ傾斜角記憶部に記憶されている上記センサ傾斜角を出力することを特徴とする請求項１５に記載の傾斜角を用いた角速度補正装置。
【請求項１８】
加速度センサより出力される加速度、車速センサより出力される車速の変化量から求められる加速度および重力加速度に基づいて、水平方向に対する上記加速度センサの傾斜角を表した加速度傾斜角を算出する第１のステップと、
ＧＰＳ受信機で複数のＧＰＳ衛星から受信する電波のドップラー効果による周波数の変化に基づいて、水平方向に対する車両の傾斜角を表したＧＰＳ傾斜角を算出する第２のステップと、
上記加速度傾斜角および上記ＧＰＳ傾斜角に基づいて、上記加速度センサと同じ傾斜角で車両内に設置された角速度センサの、上記車両の走行方向に対する傾斜角を表したセンサ傾斜角を算出する第３のステップと、
上記加速度傾斜角および上記センサ傾斜角に基づいて、水平方向に対する上記車両の傾斜角を表した車両傾斜角を算出する第４のステップと、
上記上記センサ傾斜角および上記車両傾斜角に基づいて、上記角速度センサより出力される角速度を補正する第５のステップとを有することを特徴とする傾斜角を用いた角速度補正方法。
【請求項１９】
上記第３のステップは、上記第１のステップで算出される上記加速度傾斜角の信頼性を判定する第６のステップと、
上記第２のステップで算出される上記ＧＰＳ傾斜角の信頼性を判定する第７のステップと、
上記加速度傾斜角および上記ＧＰＳ傾斜角の双方とも信頼性ありと判定されたときに、上記センサ傾斜角を算出する第８のステップと、
上記第８のステップで計算された上記センサ傾斜角をセンサ傾斜角記憶部に記憶する第９のステップと、
上記加速度傾斜角および上記ＧＰＳ傾斜角の少なくとも一方について信頼性なしと判定され、かつ、上記センサ傾斜角記憶部に上記センサ傾斜角の過去の算出値が記憶されているときに、上記センサ傾斜角記憶部に記憶されている上記センサ傾斜角を出力する第１０のステップとを有することを特徴とする請求項１８に記載の傾斜角を用いた角速度補正方法。
【請求項１】
ＧＰＳ受信機と角速度センサと加速度センサと車速センサとを備え、これらの出力値を用いて車両の位置および方位を検出する機能を備えたナビゲーション装置であって、上記角速度センサと上記加速度センサとが同じ傾斜角で車両内に設置されており、
上記加速度センサより出力される加速度、上記車速センサより出力される車速の変化量から求められる加速度および重力加速度に基づいて、水平方向に対する上記加速度センサの傾斜角を表した加速度傾斜角を算出する加速度傾斜角算出部と、
上記ＧＰＳ受信機で複数のＧＰＳ衛星から受信する電波のドップラー効果による周波数の変化に基づいて、水平方向に対する車両の傾斜角を表したＧＰＳ傾斜角を算出するＧＰＳ傾斜角算出部と、
上記加速度傾斜角および上記ＧＰＳ傾斜角に基づいて、上記車両の走行方向に対する上記角速度センサの傾斜角を表したセンサ傾斜角を算出するセンサ傾斜角算出部と、
上記加速度傾斜角および上記センサ傾斜角に基づいて、水平方向に対する上記車両の傾斜角を表した車両傾斜角を算出する車両傾斜角算出部と、
上記センサ傾斜角および上記車両傾斜角に基づいて、上記角速度センサより出力される角速度を補正する角速度補正部とを備えたことを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項２】
上記車両傾斜角に基づいて、上記車速センサの出力値から計算される車両の走行距離を補正する走行距離補正部を更に備えた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】
上記車速センサより出力される車速に基づいて、上記加速度傾斜角算出部により算出される上記加速度傾斜角の信頼性を判定する加速度傾斜角信頼性判定部を備え、
上記加速度傾斜角算出部は、上記加速度傾斜角信頼性判定部により信頼性ありと判定されたときに、上記加速度傾斜角を算出することを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
【請求項４】
上記ＧＰＳ受信機による電波の受信の受信状態に基づいて、上記ＧＰＳ傾斜角算出部により算出される上記ＧＰＳ傾斜角の信頼性を判定するＧＰＳ傾斜角信頼性判定部を備え、
上記ＧＰＳ傾斜角算出部は、上記ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部により信頼性ありと判定されたときに、上記ＧＰＳ傾斜角を算出することを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
【請求項５】
上記ＧＰＳ受信機で複数のＧＰＳ衛星から受信する電波のドップラー効果による周波数の変化から計算した上記車両の速度に基づいて、上記ＧＰＳ傾斜角算出部により算出される上記ＧＰＳ傾斜角の信頼性を判定するＧＰＳ傾斜角信頼性判定部を備え、
上記センサ傾斜角算出部は、上記ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部により信頼性ありと判定されたときに、上記センサ傾斜角を算出することを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
【請求項６】
上記ＧＰＳ傾斜角が所定値以下か否かで上記ＧＰＳ傾斜角の信頼性を判定するＧＰＳ傾斜角信頼性判定部を備え、
上記センサ傾斜角算出部は、上記ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部により信頼性ありと判定されたときに、上記センサ傾斜角を算出することを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
【請求項７】
上記ＧＰＳ傾斜角の標準偏差が所定値以下か否かで上記ＧＰＳ傾斜角の信頼性を判定するＧＰＳ傾斜角信頼性判定部を備え、
上記センサ傾斜角算出部は、上記ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部により信頼性ありと判定されたときに、上記センサ傾斜角を算出することを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
【請求項８】
上記車速センサより出力される車速に基づいて、上記加速度傾斜角算出部により算出される上記加速度傾斜角の信頼性を判定する加速度傾斜角信頼性判定部を備え、
上記センサ傾斜角算出部は、上記加速度傾斜角信頼性判定部により信頼性ありと判定され、かつ、上記ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部により信頼性ありと判定されたときに、上記センサ傾斜角を算出することを特徴とする請求項４〜７の何れか１項に記載のナビゲーション装置。
【請求項９】
上記センサ傾斜角算出部により算出された上記センサ傾斜角を記憶しておくセンサ傾斜角記憶部を備え、
上記センサ傾斜角算出部は、上記ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部により信頼性なしと判定され、かつ、上記センサ傾斜角記憶部に上記センサ傾斜角の過去の算出値が記憶されているときに、上記センサ傾斜角記憶部に記憶されている上記センサ傾斜角を出力することを特徴とする請求項８に記載のナビゲーション装置。
【請求項１０】
上記センサ傾斜角算出部により算出された上記センサ傾斜角を記憶しておくセンサ傾斜角記憶部を備え、
上記センサ傾斜角算出部は、上記加速度傾斜角信頼性判定部および上記ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部の少なくとも一方により信頼性なしと判定され、かつ、上記センサ傾斜角記憶部に上記センサ傾斜角の過去の算出値が記憶されているときに、上記センサ傾斜角記憶部に記憶されている上記センサ傾斜角を出力することを特徴とする請求項８に記載のナビゲーション装置。
【請求項１１】
上記センサ傾斜角算出部より上記センサ傾斜角が出力されたか否かで上記センサ傾斜角の信頼性を判定するセンサ傾斜角信頼性判定部を備え、
上記車両傾斜角算出部は、上記センサ傾斜角信頼性判定部により信頼性ありと判定されたときに、上記車両傾斜角を算出することを特徴とする請求項９または１０に記載のナビゲーション装置。
【請求項１２】
上記車両傾斜角算出部は、上記加速度傾斜角信頼性判定部により信頼性ありと判定され、かつ、上記センサ傾斜角信頼性判定部により信頼性ありと判定されたときに、上記車両傾斜角を算出することを特徴とする請求項１１に記載のナビゲーション装置。
【請求項１３】
上記車両傾斜角算出部より上記車両傾斜角が算出されたか否かで上記車両傾斜角の信頼性を判定する車両傾斜角信頼性判定部を備え、
上記角速度補正部は、上記センサ傾斜角信頼性判定部により信頼性ありと判定され、かつ、上記車両傾斜角信頼性判定部により信頼性ありと判定されたときに、上記センサ傾斜角および上記車両傾斜角に基づいて、上記角速度センサより出力される角速度を補正することを特徴とする請求項１１に記載のナビゲーション装置。
【請求項１４】
上記角速度補正部は、上記センサ傾斜角信頼性判定部により信頼性ありと判定され、かつ、上記車両傾斜角信頼性判定部により信頼性なしと判定されたときに、上記センサ傾斜角に基づいて、上記角速度センサより出力される角速度を補正することを特徴とする請求項１１に記載のナビゲーション装置。
【請求項１５】
加速度センサより出力される加速度、車速センサより出力される車速の変化量から求められる加速度および重力加速度に基づいて、水平方向に対する上記加速度センサの傾斜角を表した加速度傾斜角を算出する加速度傾斜角算出部と、
ＧＰＳ受信機で複数のＧＰＳ衛星から受信する電波のドップラー効果による周波数の変化に基づいて、水平方向に対する車両の傾斜角を表したＧＰＳ傾斜角を算出するＧＰＳ傾斜角算出部と、
上記加速度傾斜角および上記ＧＰＳ傾斜角に基づいて、上記加速度センサと同じ傾斜角で車両内に設置された角速度センサの、上記車両の走行方向に対する傾斜角を表したセンサ傾斜角を算出するセンサ傾斜角算出部と、
上記加速度傾斜角および上記センサ傾斜角に基づいて、水平方向に対する上記車両の傾斜角を表した車両傾斜角を算出する車両傾斜角算出部と、
上記センサ傾斜角および上記車両傾斜角に基づいて、上記角速度センサより出力される角速度を補正する角速度補正部とを備えたことを特徴とする傾斜角を用いた角速度補正装置。
【請求項１６】
上記センサ傾斜角算出部により算出された上記センサ傾斜角を記憶しておくセンサ傾斜角記憶部と、
上記ＧＰＳ傾斜角算出部により算出される上記ＧＰＳ傾斜角の信頼性を判定するＧＰＳ傾斜角信頼性判定部とを備え、
上記センサ傾斜角算出部は、上記ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部により信頼性なしと判定され、かつ、上記センサ傾斜角記憶部に上記センサ傾斜角の過去の算出値が記憶されているときに、上記センサ傾斜角記憶部に記憶されている上記センサ傾斜角を出力することを特徴とする請求項１５に記載の傾斜角を用いた角速度補正装置。
【請求項１７】
上記センサ傾斜角算出部により算出された上記センサ傾斜角を記憶しておくセンサ傾斜角記憶部と、
上記加速度傾斜角算出部により算出される上記加速度傾斜角の信頼性を判定する加速度傾斜角信頼性判定部と、
上記ＧＰＳ傾斜角算出部により算出される上記ＧＰＳ傾斜角の信頼性を判定するＧＰＳ傾斜角信頼性判定部とを備え、
上記センサ傾斜角算出部は、上記加速度傾斜角信頼性判定部および上記ＧＰＳ傾斜角信頼性判定部の少なくとも一方により信頼性なしと判定され、かつ、上記センサ傾斜角記憶部に上記センサ傾斜角の過去の算出値が記憶されているときに、上記センサ傾斜角記憶部に記憶されている上記センサ傾斜角を出力することを特徴とする請求項１５に記載の傾斜角を用いた角速度補正装置。
【請求項１８】
加速度センサより出力される加速度、車速センサより出力される車速の変化量から求められる加速度および重力加速度に基づいて、水平方向に対する上記加速度センサの傾斜角を表した加速度傾斜角を算出する第１のステップと、
ＧＰＳ受信機で複数のＧＰＳ衛星から受信する電波のドップラー効果による周波数の変化に基づいて、水平方向に対する車両の傾斜角を表したＧＰＳ傾斜角を算出する第２のステップと、
上記加速度傾斜角および上記ＧＰＳ傾斜角に基づいて、上記加速度センサと同じ傾斜角で車両内に設置された角速度センサの、上記車両の走行方向に対する傾斜角を表したセンサ傾斜角を算出する第３のステップと、
上記加速度傾斜角および上記センサ傾斜角に基づいて、水平方向に対する上記車両の傾斜角を表した車両傾斜角を算出する第４のステップと、
上記上記センサ傾斜角および上記車両傾斜角に基づいて、上記角速度センサより出力される角速度を補正する第５のステップとを有することを特徴とする傾斜角を用いた角速度補正方法。
【請求項１９】
上記第３のステップは、上記第１のステップで算出される上記加速度傾斜角の信頼性を判定する第６のステップと、
上記第２のステップで算出される上記ＧＰＳ傾斜角の信頼性を判定する第７のステップと、
上記加速度傾斜角および上記ＧＰＳ傾斜角の双方とも信頼性ありと判定されたときに、上記センサ傾斜角を算出する第８のステップと、
上記第８のステップで計算された上記センサ傾斜角をセンサ傾斜角記憶部に記憶する第９のステップと、
上記加速度傾斜角および上記ＧＰＳ傾斜角の少なくとも一方について信頼性なしと判定され、かつ、上記センサ傾斜角記憶部に上記センサ傾斜角の過去の算出値が記憶されているときに、上記センサ傾斜角記憶部に記憶されている上記センサ傾斜角を出力する第１０のステップとを有することを特徴とする請求項１８に記載の傾斜角を用いた角速度補正方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−２１６２２６（Ｐ２００８−２１６２２６Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５８１３１（Ｐ２００７−５８１３１）
【出願日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【出願人】（０００１０１７３２）アルパイン株式会社 (2,424)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【出願人】（０００１０１７３２）アルパイン株式会社 (2,424)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]