ナビゲーション装置
【課題】 装置の取り付けの簡素化、安全性の向上を図ることができるナビゲーション装置を提供する。
【解決手段】 車両の進行方向における加速度を検出する加速度センサ１０１と、車両のヨー動作方向の角速度を検出するジャイロセンサ３とを備え、演算手段１０９は、まず加速度センサ１０１により得た加速度情報より速度および走行距離△Ｄnを計算し、ジャイロセンサ１０２により得た角速度情報より移動方位
θznを計算し、求めた走行距離△Ｄnと移動方位θznと車両の位置を求める。
【解決手段】 車両の進行方向における加速度を検出する加速度センサ１０１と、車両のヨー動作方向の角速度を検出するジャイロセンサ３とを備え、演算手段１０９は、まず加速度センサ１０１により得た加速度情報より速度および走行距離△Ｄnを計算し、ジャイロセンサ１０２により得た角速度情報より移動方位
θznを計算し、求めた走行距離△Ｄnと移動方位θznと車両の位置を求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の位置を求めるナビゲーション装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下に、従来のナビゲーション装置について、図面を参照しながら説明する。
【０００３】
図２６は従来例におけるナビゲーション装置の車載概念図である。図２６において、１は自動車などの車両、２は車両１の角速度を計測するジャイロセンサ、３は車両１のエンジンなどを制御するエンジン・コントロール・ユニット（Engin Control Unit：以下「ＥＣＵ」と称する）、４はジャイロセンサ２及びＥＣＵ３から出力される信号により、車両１の現在位置を演算する演算装置である。
【０００４】
ジャイロセンサ２は、検出方向における回転運動の角速度、すなわち単位時間あたりの回転角度に応じた値を電圧値として出力するセンサである。検知方式の違いにより、コマ式レートジャイロセンサや光ファイバジャイロなどがあり、以下に簡単に説明しておく。
【０００５】
図２７はコマ式レートジャイロセンサの構造を示す図である。図２７に示すよ
うに、一定速度で矢印５ａ方向に回転するロータ５は、ジンバル６により支持され、さらにジンバル６はスプリング７及びピックオフ検出器８により支持されている。このように構成されたコマ式レートジャイロセンサの入力軸９に、矢印５ｂ方向の回転力が生じると、ジャイロ効果により入力軸９と直交する出力軸１０回りに回転力が発生し、これをピックオフ検出器８により検出する。
【０００６】
図２８は光ファイバジャイロの構造を示す図である。図２８に示すように、レーザ１１から出力された光は、ファイバカップラ１２及び１３を通り、光ファイバ１４内に導かれる。光ファイバ１４は数百ｍの長さのものを数十ｍｍの直径に巻いたものであり、この後、光ファイバ１４を出た光は、位相変調器１５を通り、再びファイバカップラ１２、１３を通過し、光検出器１６へと導かれる。このように構成された光ファイバジャイロは、光ファイバ１４の巻き線平面と直交する入力軸回りの回転１７が生じると、Sagnac効果により、光検出器１６に干渉の変化として出力される。
【０００７】
このような車両１の角速度を検出するジャイロセンサ２が、車両１の鉛直軸回りの角速度を検出可能に車両１に配されている。
【０００８】
ＥＣＵ３は、車両１に取り付けられている各種のセンサ（例えば車輪の回転数を検出するセンサなど）から得られた情報を処理し、車両の各種動作をコントロールするものである。ＥＣＵ３は車両１の速度に応じた車速パルスを演算装置４に出力する。
【０００９】
図２９に示すように、演算装置４は時間周期Δｔ毎に変化する移動距離ΔＤn
及び移動方位θnを初期位置（ｘ0，ｙ0）から累積演算して車両１の現在位置（
ｘn，ｙn）を求める。まず、ジャイロセンサ２から検出した角速度ωnを時間軸
で積分して車両１の移動方位θnを求める。ただし、時刻ｎにおける初期方位を
θ0、ジャイロセンサ２からデータを得る時間周期をΔｔとする。
【００１０】
【数１】
【００１１】
次に、ＥＣＵ３から得られる車速パルスより得た車両１の速度ｖnを時間軸で
積分して車両１の移動距離ΔＤnを求める。ただし、初期速度をｖ0とする。
【００１２】
【数２】
【００１３】
演算装置４は車両１の時刻ｎにおける移動距離ΔＤn及び移動方位θnを求めると、図２７に示すように、初期位置（ｘ0，ｙ0）からの累積演算を行なうことにより、車両１の現在位置（ｘn，ｙn）を求めていた。
【００１４】
【数３】
【００１５】
【数４】
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
このナビゲーション装置においては、車両１の移動距離を検出するために車両１のＥＣＵ３から車速パルスのような速度信号を取り出しており、車両１に対してナビゲーション装置を後付けする際には、車両１に配線工事が必要となり使用
者に負担がかかると共に、車両１の種類によっては設計上の問題から配線を接続できないことが有った。また、ＥＣＵ３対して配線工事をすることによって、ＥＣＵ３が誤動作を起こす危険性も有り得るという問題点を有していた。
【００１７】
また、ＥＣＵ３への配線工事を必要とせずに車両１の移動距離を検出するための手段としては車両１の進行方向における加速度を検出する加速度センサなどが考えられるが、この加速度センサやジャイロセンサ２のようなセンサは、バイアス値（検出する加速度または角速度が零の時の出力値）が時間経過や温度変化などの外的要因によって変動するので、センサからの出力値には必然的に誤差が含まれてしまい、精度良く加速度や角速度を検出できないという問題、また、加速度センサは、車両１が坂路走行するような場合など、地球の重力加速度の進行方向成分を加速度センサが検出してしまうので、加速度センサの出力には誤差が含まれ、精度良く加速度を検出できないというような問題があり、加速度センサやジャイロセンサ２の出力値に誤差が含まれるような場合は、演算装置４で求める移動距離及び移動方位にも誤差が含まれる。この誤差はたとえ僅かなものであっても累積演算していくために、車両１の移動時間の長さに伴って誤差も累積されて、無視できないほど大きな誤差になるという問題点を有していた。
【００１８】
本発明は、車両への配線工事を必要とせず、且つ精度良く車両の位置を求めることをのできるナビゲーション装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この課題を解決するために本発明は、車両の位置を求めるナビゲーション装置であって、車両の加速度を検出する加速度検出手段の出力データを基に車両の位置を演算する演算手段を備えた。
【００２０】
これにより、車両から信号を取り出すことなく、自立型の測位を行うことのできるナビゲーション装置が得られる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように本発明によれば、車両の移動距離を算出するために、加速度検出手段を設け、加速度検出手段の出力データを基にして移動距離を求めるように構成しており、車両から信号を取り出すための配線工事を必要とせずに測位を行うことができるので、使用者に負担がかからず、安全性の高いナビゲーション装置を実現できる。
【００２２】
また、Ｘ方向加速度検出手段の出力データから移動距離を、ヨー角速度検出手段の出力データから移動方位を求めるように構成しており、車両から信号を取り出すための配線工事を必要とせずに測位を行うことができるので、使用者に負担がかからず、安全性の高いナビゲーション装置を実現できる。
【００２３】
また、Ｘ方向加速度検出手段の出力データから移動距離を、Ｙ方向加速度検出手段の出力データから移動方位を求めるように構成しており、車両から信号を取り出すための配線工事を必要とせずに測位を行うことができるので、使用者に負担がかからず、安全性の高いナビゲーション装置を実現できる。
【００２４】
また、車両に係る加速度が零となるときのＸ方向加速度検出手段の出力データを基にピッチ角を求め、このピッチ角を用いて、以降のＸ方向加速度検出手段の出力データを補正するように構成しており、Ｘ方向加速度検出手段の出力データに含まれる重力加速度の影響を補正することができるので、精度の良い測位を行うことができるナビゲーション装置を実現できる。
【００２５】
また、ピッチ角速度検出手段を設け、ピッチ角速度検出手段の出力データを基にピッチ角を求め、このピッチ角を用いて、Ｘ方向加速度検出手段の出力データを補正するように構成しており、Ｘ方向加速度検出手段の出力データに含まれる重力加速度の影響を補正することができるので、精度の良い測位を行うことができるナビゲーション装置を実現できる。
【００２６】
また、Ｚ方向加速度検出手段を設け、Ｚ方向加速度検出手段の出力データを基にピッチ角を求め、このピッチ角を用いて、Ｘ方向加速度検出手段の出力データを補正するように構成しており、Ｘ方向加速度検出手段の出力データに含まれる重力加速度の影響を補正することができるので、精度の良い測位を行うことができるナビゲーション装置を実現できる。
【００２７】
また、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向をそれぞれ検出する加速度検出手段を設け、これらを３軸加速度センサ１個により構成したことから、装置を小型化することができると共に、精度の良い測位を行うことができるナビゲーション装置を実現できる。
【００２８】
また、ヨー角速度検出手段とＹ方向加速度検出手段とから、車両の進行方向における補正速度を求め、この補正速度を用いて車両の移動距離を求める構成としたことから、Ｘ方向加速度検出手段の出力データから得られる移動距離の累積誤差を低減でき、精度の良い測位を行うことができるナビゲーション装置を実現できる。
【００２９】
また、ヨー角速度検出手段とＹ方向加速度検出手段とから、車両の進行方向における速度の補正係数を求め、この補正係数を用いてＸ方向加速度検出手段の出力データを補正する構成としたことから、Ｘ方向加速度検出手段の出力データから得られる移動距離の累積誤差を低減でき、精度の良い測位を行うことができるナビゲーション装置を実現できる。
【００３０】
また、加速度検出手段の出力値の変化から車両の停止状態を判定するように構成しており、車両が停止している状態を判断することのできるナビゲーション装置を実現できる。
【００３１】
また、角速度検出手段の出力値の変化から車両の停止状態を判定するように構成しており、車両が停止している状態を判断することのできるナビゲーション装置を実現できる。
【００３２】
また、加速度検出手段の出力値から車両の停止状態を判定すると共に、このときの加速度検出手段の出力値をバイアス値として更新するように構成しており、加速度検出手段の出力値の精度を高めることができ、精度の良い測位を行うことができるナビゲーション装置を実現できる。
【００３３】
また、角速度検出手段の出力値から車両の停止状態を判定すると共に、このときの角速度検出手段の出力値をバイアス値として更新するように構成しており、角速度検出手段の出力値の精度を高めることができ、精度の良い測位を行うことができるナビゲーション装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００３５】
（実施例１）
図１は本発明の第１の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。図１において、１００は自動車などの車両（図２参照）、１０１は車両１００の加速度を検出する加速度センサ、１０２は車両１００の角速度を検出するジャイロセンサ、１０７は加速度センサ１０１の出力データから車両１００の移動距離を算出する移動距離算出手段、１０８はジャイロセンサ１０２の出力データから車両１００の移動方位を算出する移動方位算出手段、１０９は移動距離算出手段１０７及び移動方位算出手段１０８の算出結果から車両１００の位置を演算する演算手段である。
【００３６】
１０４はＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk - Read Only Memory）などの記憶媒体
にディジタル化された地図データを記憶した地図記憶手段、１０５はＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの表示画面を備えた表示手段、１０６は演算手段１０９から車両１００の位置情報が得られると、地図記憶手段１０４から所定の領域の地図データを読み出し、車両１００の位置と共に表示手段１０５に表示させる制御手段である。
【００３７】
図２は本発明の第１の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図を示しており、車両１００を真上から見た状態を想定している。図２に示すように、加速度センサ１０１は、車両１００の進行方向（図３におけるＸ軸方向）の加速度
を、ジャイロセンサ１０２は車両１００の鉛直軸（図３におけるＺ軸）回りの角速度をそれぞれ検出可能に車両１００に配されている。
【００３８】
図３は本発明の第１の実施例における車両の座標系を示す図である。図３に示すように、水平面内で車両１００の進行方向にＸ軸、これと垂直な方向にＹ軸、さらに車両の重力方向にＺ軸をとっている。以下の説明ではＸ軸回りの車両１００の動作をロール動作と称し、ロール動作により車両１００が回転した角度をロール角θxと称する。同様にＹ軸回りの車両１００の動作をピッチ動作と称し、
ピッチ動作により車両１００が回転した角度をピッチ角θy、さらにＺ軸回りの
車両１００の動作をヨー動作と称し、ヨー動作により車両１００が回転した角度をヨー角θzと称する。なお、ヨー角θzは車両１００の進行方向の変化を表すことになるので、移動方位θzとも称する。
【００３９】
以上のように構成されたナビゲーション装置について、加速度センサ１０１及びジャイロセンサ１０２の出力データから、演算手段１０９により車両１００の位置を求める動作について説明する。
【００４０】
図１に示すように、所定の時間周期Δｔ毎に加速度センサ１０１及びジャイロセンサ１０２からデータが演算手段１０９に対して出力される。なお、加速度センサ１０１及びジャイロセンサ１０２からの出力データは、Ａ／Ｄ（Analog to
Digital）変換器（図示せず）を介し、ディジタルデータとして演算手段１０９
に入力される。演算手段１０９は加速度センサ１０１の出力データを加速度ａxnに、ジャイロセンサ１０２の出力データを角速度ωznにそれぞれ換算する。
【００４１】
まず、移動距離算出手段１０７は加速度ａxnを得ると、（数５）によって車両１００の速度ｖxnを演算する。ただし、時刻ｎでの速度をｖxn、加速度をａxn、加速度センサ１０１から出力データを得る時間周期をΔｔとし、ｖx0は初期速度である。
【００４２】
【数５】
【００４３】
この（数５）によって時間周期Δｔにおける車両１００の速度ｖxnが得られると、移動距離算出手段１０７は、（数６）によって時間周期Δｔにおける車両１００の移動距離ΔＤnを求める。
【００４４】
【数６】
【００４５】
また、移動方位算出手段１０８は角速度ωzn得ると、（数７）から時間周期Δｔにおける車両１００の移動方位θznを得る。
【００４６】
【数７】
【００４７】
演算手段１０９は、時刻ｎにおける移動距離ΔＤn及び移動方位θznを、移動
距離算出手段１０７及び移動方位算出手段１０８からそれぞれ得ると、図２９に示すような初期位置（ｘ0，ｙ0）からの累積演算を（数８）及び（数９）を用いて実行することにより、時刻ｎにおける車両１００の位置（ｘn，ｙn）を求める。
【００４８】
【数８】
【００４９】
【数９】
【００５０】
車両１００の位置（ｘn，ｙn）が決まると、制御手段１０６は、演算手段１０９で求められた車両１００の位置を、必要があれば地図記憶手段１０４の地図データ上の座標系に変換し、地図データ上に車両１００の位置をマークして表示手段１０５に出力する。
【００５１】
以上のように本実施例では、加速度センサ１０１の出力データから所定の時間周期Δｔにおける車両１００の移動距離を求めることができるので、車両１００から信号を受けなくとも車両１００の位置を求めることが可能となり、配線工事を必要としないナビゲーション装置を実現できる。
【００５２】
ここで、上記の説明では、車両１００の移動方位をジャイロセンサ１０２の出力データから求めているが、ジャイロセンサ１０２ではなく、加速度センサを用いて移動方位を求める手法について、以下に説明する。
【００５３】
図４は本発明の第１の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。図４において、１１０は車両１００の加速度を検出する加速度センサであり、加速度センサ１０１とは異なる方向の加速度を検出する。１１１は加速度センサ１１０の出力データから車両１００の移動方位を算出する移動方位算出手段、１１２は移動距離算出手段１０７及び移動方位算出手段１１１の算出結果から車両１００の位置を求める演算手段である。なお、図１に示した符号と同じ符号を付しているものは、同じ働きを行うものとする。
【００５４】
図５は本発明の第１の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図を示し
ており、車両１００を真上から見た状態を想定している。図５に示すように、加速度センサ１０１は車両１００の進行方向（図３におけるＸ軸方向）の加速度を、加速度センサ１１０は、水平面内において車両１００の進行方向に対して垂直な方向（図３におけるＹ軸方向）の加速度を検出可能にそれぞれ配されている。
【００５５】
以上のように構成されたナビゲーション装置について、加速度センサ１０１及び加速度センサ１１０の出力データから、演算手段１１２により車両１００の位置を求める動作について説明する。
【００５６】
所定の時間周期Δｔ毎に、加速度センサ１０１及び加速度センサ１１０からデータが演算手段１１２に対して出力される。演算手段１１２は、加速度センサ１０１及び加速度センサ１１０からの出力データを、加速度ａxn及び加速度ａynにそれぞれ換算する。前述のように加速度センサ１０１の出力データから、移動距離算出手段１０７は（数５）により時刻ｎにおける車両１００の速度ｖxnを求め、さらに（数６）から時間周期Δｔにおける移動距離ΔＤnを求める。
【００５７】
また、移動方位算出手段１１１は加速度センサ１１０の出力データから次のように移動方位θznを算出する。車両１００の横方向（図３に示すＹ軸方向）への動作を回転運動と見なすと、車両１００の遠心力と角速度ωznとの間には、以下の（数１０）に示すような関係式が成り立つ。ただし、時刻ｎで加速度センサ１０７の出力データを換算した加速度データである加速度をａyn、時刻ｎにおける角速度をωzn、車両１００の回転運動の回転半径をｒn、車両１００の質量をｍ
とする。
【００５８】
【数１０】
【００５９】
また、車両１００の角速度ωznと速度ｖxnとの間には次の関係式が成り立つ。
【００６０】
【数１１】
【００６１】
（数１０）及び（数１１）から（数１２）が得られる。ここで、加速度センサ１０７の出力データから加速度ａynは既知であり、また、車両１００の速度はｖxn既知であるので、移動方位算出手段１１１は車両１００の角速度ωznを求めることができる。
【００６２】
【数１２】
【００６３】
移動方位算出手段１１１は、（数１２）から角速度ωznを求めると、（数７）から時刻ｎにおける車両１００の移動方位θznを求める。
【００６４】
演算手段１１２は、時刻ｎにおける移動距離ΔＤn及び移動方位θznを、移動
距離算出手段１０７及び移動方位算出手段１１１からそれぞれ得ると、図２９に示すような初期位置（ｘ0，ｙ0）からの累積演算を（数８）及び（数９）を用いて実行することによって時刻ｎにおける車両１００の位置（ｘn，ｙn）を求める。
【００６５】
以上のように、加速度センサ１１０を用いても、移動方位を求めることができ、車両１００に対して配線工事を必要としないナビゲーション装置を実現できる。
【００６６】
以上のように本実施例では、車両１００の移動距離の検出に加速度センサ１０１を設け、この加速度センサ１０１からの出力データを２回積分することにより
車両１００の移動距離を求めること可能となるので、車両１００に対して配線工事を必要とせず、車両１００に対して容易に着脱可能なナビゲーション装置を実現できる。
【００６７】
（実施例２）
図６は本発明の第２の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示す図である。図６において、１１３は車両１００のピッチ動作方向に傾斜した角度（以下「ピッチ角」と称する）を算出するピッチ角算出手段、１１４ピッチ角算出手段１１０で算出されたピッチ角を一時記憶しておくピッチ角記憶手段、１１５は加速度センサ１０１の出力データ及びピッチ角記憶手段１１４に記憶されているピッチ角データから車両１００の移動距離を算出する移動距離算出手段、１１６は移動距離算出手段１１５及び移動方位算出手段１０８の出力結果から車両１００の位置を求める演算手段である。なお、図１に示した符号と同じ符号を付しているものは、同じ働きを行うものとする。
【００６８】
図７は本発明の第２の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図であり、車両１００を真上から見た状態を想定している。図７に示すように、加速度センサ１０１は車両１００の進行方向（図３におけるＸ軸方向）の加速度を、またジャイロセンサ１０２は車両１００のヨー動作方向（図３におけるＺ軸回り）の角速度をそれぞれ検出可能に配されている。
【００６９】
図８は本発明の第２の実施例における車両の坂路走行状態を示す図である。図８に示すように、第１の実施例では車両１００の移動距離を求めるために、車両１００の進行方向の加速度を検出する加速度センサ１０１を使用している。車両１００が水平面上を走行している場合は良いのであるが、車両１００が坂路を走行している場合など、車両１００がピッチ角θynを有すると、重力加速度Ｇの進行方向成分であるＧsinθynを加速度センサ１０１が検出してしまい、車両１０
０の進行方向における実際の加速度ａxnと加速度センサ１０１の検出する加速度Ａxnとが異なるという問題を生じる。
【００７０】
本実施例では、例えば坂路走行時など、車両１００がピッチ角θynを有した場合に生じる加速度センサ１０１の出力誤差を補正し、精度よく車両１００の移動距離ΔＤnを求めることのできるナビゲーション装置について説明する。
【００７１】
図８に示したように、車両１００における実際の加速度ａxnは、（数１３）から得られる。ただし、ａxnは時刻ｎにおける車両１００の実際の加速度、Ａxnは時刻ｎに加速度センサ１０１が検出した加速度、Ｇは地球の重力加速度、θynは時刻ｎにおける車両１００のピッチ角をそれぞれ示している。
【００７２】
【数１３】
【００７３】
この関係式は、ピッチ角θynが得られると、車両１００の実際の加速度ａxnを求めることができるということ、つまり加速度センサ１０１の出力データを補正できることを意味している。ここで、車両１００が停止、もしくは等速走行の状態であると仮定した場合、この状態では車両１００の実際の加速度ａxnは零であるから、上記（数１３）は（数１４）、さらに（数１５）に変形することができる。
【００７４】
【数１４】
【００７５】
【数１５】
【００７６】
加速度センサ１０１は、所定の時間周期Δｔ毎に演算手段１１６にデータを出力する。演算手段１１６は加速度センサ１０１及びジャイロセンサ１０２の出力データを、加速度Ａxn及び角速度ωznに換算する。ピッチ角算出手段１１３は車両１００が停止している、もしくは等速走行を行っていると判断したときに、上記の（数１５）から時刻ｎにおける車両１００のピッチ角θynを算出する。この算出されたピッチ角θynはピッチ角記憶手段１１４に記憶される。
【００７７】
移動距離算出手段１１５は加速度センサ１０１の出力データから加速度Ａxnを得ると、ピッチ角θynをピッチ角記憶手段１１４から読み出し、上記の（数１３）から車両１００の実際の加速度ａxnを得る。加速度ａxnを得ると、第１の実施例と同様に所定の時間周期Δｔにおける移動距離ΔＤnを求める。
【００７８】
また移動方位算出手段１０８は、第１の実施例と同様に、ジャイロセンサ１０２の出力データから所定の時間周期Δｔにおける時刻ｎでの移動方位θznを求める。
【００７９】
演算手段１１６は、移動距離算出手段１１５及び移動方位算出手段１０８から移動距離ΔＤn及び移動方位θznをそれぞれ得ると、図２９に示すような初期位
置（ｘ0，ｙ0）からの累積演算を（数８）及び（数９）を用いて実行し、時刻ｎでの車両の位置（ｘn，ｙn）を求める。
【００８０】
なお、車両１００が停止している、もしくは等速走行を行っているというピッチ角算出手段１１３の判断基準としては、加速度センサ１０１から出力されるデータの値が所定の時間変化しないことなどが挙げられる。
【００８１】
また、図６に示す構成で、ジャイロセンサ１０２の代わりに、図４に示す加速度センサ１１０を用いても良いことは言うまでもない。
【００８２】
以上のように本実施例では、車両１００が停止状態または等速走行状態のとき
にピッチ角を求め、これを用いて加速度センサ１０１の出力データを補正することで、加速度センサ１０１が重力加速度の影響を受ける場合であっても、正確な車両１００の移動距離を求めることが可能となる。
【００８３】
（実施例３）
図９は本発明の第３の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。図９において、１１７は車両１００の角速度を検出するジャイロセンサ、１１８はジャイロセンサ１１７の出力データから車両１００のピッチ角を算出するピッチ角算出手段、１１９は加速度センサ１０１の出力データ及びピッチ角算出手段１１８から出力されるピッチ角データから車両１００の移動距離を算出する移動距離算出手段、１２０は移動距離算出手段１１９及び移動方位算出手段１０８の出力結果から車両１００の位置を求める演算手段である。なお、図１に示した符号と同じ符号を付しているものは、第１の実施例と同じ働きを行うものとする。
【００８４】
図１０及び図１１は本発明の第３の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図である。図１０は車両１００を真上から見た状態を、図１１は車両１００を真横から見た状態をそれぞれ想定している。図１０及び図１１に示すように、加速度センサ１０１は車両１００の進行方向（図３におけるＸ軸）の加速度を、ジャイロセンサ１０２は車両１００のヨー動作方向（図３におけるＺ軸回り）の角速度を、ジャイロセンサ１０２は車両１００のピッチ動作方向（図３におけるＹ軸回り）の角速度をそれぞれ検出可能に配されている。
【００８５】
本実施例が第２の実施例と異なるのは、第２の実施例では車両１００が停止状態、または等速走行状態において車両１００のピッチ角を求めて更新していたので、道路勾配の変化が激しい場合などには正確なピッチ角を得ることが難しかったのに対し、本実施例では、車両１００の走行状態に関わらず所定の時間周期毎にピッチ角を求めることが可能な点においてである。
【００８６】
図９に示すように、所定の時間周期Δｔ毎に加速度センサ１０１、ジャイロセンサ１０２及びジャイロセンサ１１７は、演算手段１２０に対してデータを出力する。演算手段１２０は加速度センサ１０１、ジャイロセンサ１０２及びジャイロセンサ１１７からの出力データを、加速度ａxn、角速度ωzn及び角速度ωynにそれぞれ換算する。ピッチ角算出手段１１８は時刻ｎにおける角速度ωynを得ると、以下に示す（数１６）からピッチ角θynを求める。ただし、θy0は車両１００のピッチ動作方向における初期角度である。
【００８７】
【数１６】
【００８８】
移動距離算出手段１１９は、このピッチ角θynを用い、前述の（数１３）により加速度センサ１０１が検出した加速度Ａxnを補正し、車両１００の実際の加速度ａxnを得る。さらに移動距離算出手段１１９は加速度ａxnが得られると、第１の実施例と同様に（数５）及び（数６）から時刻ｎにおける車両１００の移動距離ΔＤnを求める。
【００８９】
また移動方位算出手段１０８は、第１の実施例と同様に、ジャイロセンサ１０２の出力データから移動方位θznを算出する。
【００９０】
演算手段１２０は、移動距離算出手段１１９及び移動方位算出手段１０８から時刻ｎにおける移動距離ΔＤn及び移動方位θznをそれぞれ得ると、図２９に示
すような初期位置（ｘ0，ｙ0）からの累積演算を（数８）及び（数９）を用いて実行し、時刻ｎでの車両の位置（ｘn，ｙn）を求める。
【００９１】
以上の説明では、車両１００のピッチ動作方向の角速度ωynを検出するジャイロセンサ１１７の出力データから車両１００のピッチ角θynを求める構成としているが、車両１００の鉛直軸方向（図３におけるＺ軸方向）の加速度ａznを検出
する加速度センサ１２１（図１２参照）を用いてもピッチ角θynを求めることが可能であり、以下にその説明を行う。
【００９２】
図１２は本発明の第３の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。図１２において、１２１は車両１００の加速度を検出する加速度センサ、１２２は加速度センサ１２１の出力データから車両１００のピッチ角を算出するピッチ角算出手段、１２３は移動距離算出手段１１９及び移動方位算出手段１０８の出力から車両１００の位置を求める演算手段である。なお、図１に示した符号と同じ符号を付しているものは、第１の実施例と同じ働きを行うものとする。
【００９３】
図１３及び図１４は本発明の第３の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図である。図１３は車両１００を真上から見た状態を、図１４は車両１００を真横から見た状態をそれぞれ想定している。図１０及び図１１に示すように、加速度センサ１０１は車両１００の進行方向（図３におけるＸ軸方向）の加速度を、ジャイロセンサ１０２は車両１００のヨー動作方向（図３におけるＺ軸回り）の角速度を、加速度センサ１２１は車両１００の鉛直軸方向（図３におけるＺ軸方向）の加速度をそれぞれ検出可能に配されている。
【００９４】
ピッチ角算出手段１２２では、次に示すような考え方で車両１００のピッチ角θynを求める。図１５は本発明の第３の実施例における車両の走行状態の概念図であり、図１５に示すように、車両１００が徐々に勾配の増加していく坂道を上っていくと考え、このとき車両１００の遠心力について関係式をたてると（数１７）が得られる。ただし、車両１００の進行方向の速度をｖxn-1、加速度センサ１２１の出力データから得る加速度Ａznの変化量をΔＡzn、Ｙ軸回りの角速度をωynとしている。
【００９５】
【数１７】
【００９６】
この（数１７）により角速度ωynが求まると、時間変化をΔｔとして、ピッチ角θynの増加分であるΔθynは（数１８）から求めることができる。
【００９７】
【数１８】
【００９８】
このようにして時刻ｎにおける車両１００のピッチ角の増加分Δθynを求めることができるので、前回の演算したピッチ角θyn-1に、（数１８）により求めた変化分を加えることで、ピッチ角θynを逐次求めることが可能となる。
【００９９】
上記のように加速度センサ１２１の出力データからピッチ角算出手段１２２においてピッチ角θynが得ると、移動距離算出手段１１９は（数１３）により加速度センサ１０１の検出した加速度Ａxnを補正して、車両１００に係る実際の加速度ａxnを得る。移動距離算出手段１１９は（数５）及び（数６）から車両１００の移動距離ΔＤnを求める。
【０１００】
また移動方位算出手段１０８は、第１の実施例と同様に、ジャイロセンサ１０２の出力データから移動方位θznを算出する。
【０１０１】
演算手段１２３は、移動距離算出手段１１９及び移動方位算出手段１０８から時刻ｎにおける移動距離ΔＤn及び移動方位θznをそれぞれ得ると、図２９に示
すような初期位置（ｘ0，ｙ0）からの累積演算を（数８）及び（数９）を用いて実行し、時刻ｎでの車両の位置（ｘn，ｙn）を求める。
【０１０２】
また、図１２に示す構成の場合、ピッチ角算出手段１２２は次のようにしてもピッチ角θynを求めることが可能である。車両１００の進行方向における実際の加速度ａxn、加速度センサ１０１の検出した加速度Ａxn及び加速度センサ１２１の検出した加速度Ａznは、（数１９）のような関係がある。
【０１０３】
【数１９】
【０１０４】
この（数１９）は（数２０）のように変形をすることができる。
【０１０５】
【数２０】
【０１０６】
ここで、車両１００の進行方向における実際の加速度ａxnと加速度センサ１０１の検出した加速度Ａxnとの間には、（数１３）の関係があるため、加速度センサ１０１の検出した加速度Ａxnが次に示す（数２１）の条件を満たす場合に、車両１００の進行方向における実際の加速度ａxnと加速度センサ１０１の検出した加速度Ａxnとの符号が一致し、車両１００の進行方向における実際の加速度ａxnを算出することができる。
【０１０７】
【数２１】
【０１０８】
つまり、ピッチ角算出手段１２２は、加速度センサ１０１の検出した加速度Ａxnが（数１３）の条件式を満たしているかどうかの判断を行い、条件を満たしていれば、次に示す（数２２）からピッチ角θynを求める。
【０１０９】
【数２２】
【０１１０】
以上のように本実施例では、ジャイロセンサ１１７または加速度センサ１２１を設けることによって車両１００のピッチ角の増分を随時求めることが可能となるので、道路勾配の微小な変化に対応し、車両１００の移動距離を正確に算出することが可能となる。ただし、ジャイロセンサ１１７は加速度センサ１２１に比べて非常に高価なものなので、加速度センサ１２１の方が装置自体の価格を抑えることができる。
【０１１１】
なお、図９及び図１２に示すジャイロセンサ１０２の代わりに、加速度センサ１１０（図４参照）を用いて車両１００の移動方位を算出することが可能であることは言うまでもないことである。特に、図１２におけるジャイロセンサ１０２の代わりに加速度センサ１１０を用いることによって、３軸方向をそれぞれ加速度センサ１０１、１１０及び１１７で検出することになるので、これら３個の加速度センサ１０１、１１０及び１１７を半導体マイクロマシニングにより製作された半導体加速度センサによって構成することにより、加速度センサ３個をＩＣ１個で構成できることになり、安価で小型化を図ることが可能となる。
【０１１２】
また、図１２に示す実施例では、Ｘ軸方向の加速度を検出する加速度センサ１０１の出力データを基に移動距離を、Ｚ軸方向の加速度を検出する加速度センサ１２１の出力データを基にピッチ角θynをそれぞれ算出するようにしているが、ピッチ角θynの値が小さい場合は、加速度センサ１２１の出力変化がほとんど無いため、加速度センサ１０１、１２１の代わり、ピッチ角θynの値が小さい場合であってもセンサの出力変化を出すために、図１６に示すように加速度センサ３０１、３０２を配置しても良い。これは、図１７に示すように、加速度センサ３０１、３０２の各検出軸がＸＺ平面に位置するように加速度センサ３０１、３０
２を配置すると共に、加速度センサ３０１の検出軸（α軸）とＸ軸とのなす角度を４５度に、加速度センサ３０２の検出軸（β軸）と加速度センサ３０１の検出軸とのなす角度を９０度に配した場合について示している。加速度センサ３０１、３０２の出力値について、Ｘ軸方向の成分及びＺ軸方向の成分をそれぞれ算出すれば、前述のように演算手段１２３においてピッチ角θyn及び移動距離ΔＤn
を算出することができる。
【０１１３】
（実施例４）
図１８は本発明の第４の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示すブロック図でる。図１８において、１２４は補正速度を算出する補正速度算出手段、１２５は補正速度算出手段１２４で算出した補正速度を用いて車両１００の移動距離を算出する移動距離算出手段、移動距離算出手段１２５及び移動方位算出手段１０８の出力から車両１００の位置を求める演算手段である。なお、図１に示した符号と同じ符号を付しているものは、第１の実施例と同じ働きを行うものとする。
【０１１４】
図１９は本発明の第４の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図であり、車両１００を真上から見た状態を想定している。図１９に示すように、加速度センサ１０１は車両１００の進行方向（図３におけるＸ軸方向）の加速度を、ジャイロセンサ１０２は車両１００のヨー動作方向（図３におけるＺ軸回り）の角速度を、加速度センサ１１０は水平面内において進行方向と垂直な方向（図３におけるＹ軸方向）の加速度をそれぞれ検出可能に配されている。
【０１１５】
第１の実施例に説明したように、車両１００の移動距離は加速度センサ１０１の出力から求めるのであるが、車両１００のピッチ動作や温度変化などにより、加速度センサ１０１に出力誤差があると、加速度センサ１０１の出力データを基に算出される移動距離にも誤差が含まれてしまう。車両１００の位置は累積演算により求めるので誤差も共に累積されることになる。よって例え僅かな誤差であっても、車両１００の走行距離が長くなると無視できない大きさになるといった
問題点を有していた。
【０１１６】
加速度センサ１０１の検出した加速度に含まれる誤差をキャンセルすることについて以下に説明する。
【０１１７】
補正速度算出手段１２４は、次のような考え方で車両１００の補正速度を求める。時刻ｎにおいて車両１００がＺ軸回りの回転運動を行っているときの遠心力、すなわち加速度センサ１１０の検出する加速度ａynと、ジャイロセンサ１０２の検出する角速度ωznとの間には、（数２３）に示す関係式が成り立つ。ただし、車両１００の質量をｍ、時刻ｎでの車両１００の回転運動の半径をｒnとする
。
【０１１８】
【数２３】
【０１１９】
また、ジャイロセンサ１０２の検出する角速度ωznと、車両１００の時刻ｎにおける周速度（以下「補正速度」と称する）Ｖnとは（数２４）の関係がある。
【０１２０】
【数２４】
【０１２１】
（数２３）及び（数２４）から（数２５）が得られ、この（数２５）により時刻ｎにおける補正速度Ｖnを求めることが可能となる。
【０１２２】
【数２５】
【０１２３】
補正速度算出手段１２４は、加速度センサ１１０及びジャイロセンサ１０２の出力データを基に（数２５）から補正速度Ｖnを求める。
【０１２４】
移動距離算出手段１２５は、加速度センサから時刻ｎにおける加速度ａxnを得ると、第１の実施例に示すように（数５）により時刻ｎにおける速度ｖxnを求める。ここで、車両１００がＺ軸回りの回転運動をし、補正速度算出手段１２４で補正速度Ｖnが得られた場合、（数６）における速度ｖxnの代わりに補正速度Ｖnを用いて車両１００の移動距離ΔＤnを算出する。
【０１２５】
また移動方位算出手段１０８は、第１の実施例と同様に、ジャイロセンサ１０２の出力データから時刻ｎにおける移動方位θznを算出する。なお、移動方位θznは加速度センサ１１０の出力データから求めても良いことは第２の実施例に開示している。
【０１２６】
また、速度ｖxnの代わりに補正速度Ｖnを置き換えるのではなく、速度ｖxnと
補正速度Ｖnとの差は（数５）の右辺第２項における誤差により生じる誤差であ
るから、速度ｖxnと補正速度Ｖnとの関係を表す補正係数を求め、以後加速度セ
ンサ１０１から得る加速度ａxnを補正係数により補正しても良い。
【０１２７】
演算手段１２６は、移動距離算出手段１２５及び移動方位算出手段１０８から時刻ｎにおける移動距離ΔＤn及び移動方位θznをそれぞれ得ると、図２９に示
すような初期位置（ｘ0，ｙ0）からの累積演算を（数８）及び（数９）を用いて実行し、時刻ｎでの車両の位置（ｘn，ｙn）を求める。
【０１２８】
以上のように本実施例では、車両１００がＺ軸回りの回転動作をしたとき、ジャイロセンサ１０２及び加速度センサ１１０の出力データから補正速度を求め、この補正速度から移動距離を算出することにより、それまで累積していた移動距離に含まれる誤差をキャンセルして、精度の良い車両１００の位置を求めることが可能なる。
【０１２９】
なお、従来例に示したように、加速度センサ１０１の出力データの代わりに、車両１００から検出可能な車輪の回転数に応じた信号から移動距離を算出するようにしても本実施例の目的を達成することが可能である。
【０１３０】
（実施例５）
図２０は本発明の第５の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。図２０において、２０４は加速度センサ１０１及びジャイロセンサ１０２のバイアス値（検出する加速度または角速度の大きさが零のときの出力電圧値）を記憶するバイアス値メモリ、２０１はバイアス値メモリ２０４に記憶されたバイアス値を基に、加速度センサ１０１及びジャイロセンサ１０２からの出力データを加速度及び角速度に換算すると共に、移動距離算出手段１０７及び移動方位算出手段１０８の算出結果から車両１００の位置を演算する演算手段、２０２は加速度センサ１０１からの出力データを一時的に記憶する出力値記憶手段、２０３は出力値記憶手段２０２に記憶された加速度センサ１０１の出力データを基に車両１００の停止状態を判定する停止判定手段、２０５は停止判定手段２０３の判定結果からバイアス値メモリ２０４におけるバイアス値の書き換え処理を制御する制御手段である。
【０１３１】
なお、第１の実施例と同様に、制御手段２０５は演算手段２０１から車両１００の位置を得ると、地図記憶手段１０４から地図データを読み出して表示手段１０５に表示させる。また、第１の実施例の符号と同じ符号を付しているものは同じ働きを行うものとする。
【０１３２】
図２１は本発明の第５の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図であり、図２１に示すように、加速度センサ１０１は車両１００の進行方向（図３におけるＸ軸方向）の加速度を検出し、ジャイロセンサ１０２は車両１００のヨー動作方向（図３におけるＺ軸回り）の角速度をそれぞれ検出可能に車両１００に配されている。
【０１３３】
図２２は加速度センサまたはジャイロセンサの出力特性を示す図である。加速度センサ１０１またはジャイロセンサ１０２、検出する加速度または角速度の大きさに比例した電圧を出力するのであるセンサである。このような加速度センサまたはジャイロセンサでは、図２２に示すような出力電圧値が得られる。しかしながら、図２２に示すように全てが正の値であるため、正負の符号を持たせるためにセンサから得られた出力値からバイアス値を差し引く処理が必要となる。
【０１３４】
ところが、バイアス値は時間の経過や温度の変化などの外的要因によって不規則に変動するという特徴がある。例えば図２２において、実線Ｒの出力特性が得られているとする。ここで前述のような外的要因により破線Ｒ’に出力特性が変わってしまう。
【０１３５】
このようなバイアスの誤差は、算出される移動距離及び移動方位の誤差となり、たとえ僅かな誤差であっても累積演算により誤差も累積され、次第に無視できないものとなってしまう。特に車両１００が実際には停止しているにもかかわらず、誤差によって零でない加速度データまたは角速度データが得られ、地図データ上では移動してしまうといった不具合が生じてしまうこともある。
【０１３６】
よって精度の良い車両１００の位置を検出するためには、このバイアス値の変動による誤差を取り除いてやることが必要なのであるが、加速度センサまたはジャイロセンサは、その構成上、加速度または角速度の大きさが零であることを検出することは不可能である。そこで車両１００に係る加速度または角速度の大きさが零の状態、つまり車両１００の停止状態を判定し、このときの加速度センサ１０１またはジャイロセンサ１０２の出力電圧をバイアス値として新たに更新する。
【０１３７】
加速度センサ１０１の出力データを基に移動距離算出手段１０７で移動距離を算出し、ジャイロセンサ１０２の出力データを基に移動方位算出手段１０８で移
動方位を算出し、この移動距離及び移動方位をに基づいて演算手段２０１において車両１００の位置を求める処理は第１の実施例と同様であり説明を省略する。
【０１３８】
図２３は本発明の第５の実施例における停止判定手段の動作を示すフローチャートであり、加速度センサ１０１の出力データの変化から車両１００の停止状態を判定する処理について説明している。
【０１３９】
図２３に示すように、まず、第１加速度センサ２１の出力データを所定の時間ΔＴ毎に出力値記憶手段２０２に一時的に記憶させる（Ｓｔｅｐ５０１）。
【０１４０】
所定の時間ΔＴに達すると、制御手段２０５からの指示により、停止判定手段２０３は出力値記憶手段２０２に記憶された加速度センサ１０１の複数個の出力データｐnの平均値Ｐを求める（Ｓｔｅｐ５０２）。
【０１４１】
【数２６】
【０１４２】
次に、所定の時間ΔＴにおいて出力値記憶手段２０２に記憶された加速度センサ１０１の個々の出力データｐnと、（数２６）で求めた平均値Ｐの差を求めて
２乗し、さらに個々に求めた値の和ｐΔＴを求める（Ｓｔｅｐ５０３）。
【０１４３】
【数２７】
【０１４４】
停止判定手段２０３は、（数２７）により求めたｐΔＴの値と、予め定めておいた閾値ｋ１とを比較し（Ｓｔｅｐ５０４）、ｐΔＴの値が閾値ｋ１以下の値であれば車両１００は停止状態であり（Ｓｔｅｐ５０５）、ｐΔＴの値が閾値ｋ１
より大きい値であれば、車両１００は非停止状態であると判定する（Ｓｔｅｐ５０６）。
【０１４５】
つまり所定の時間ΔＴにおけるジャイロセンサ１０２の出力値を分散処理した値が、閾値ｋ２の示す値以下であれば車両１００が停止状態であると判定する。
【０１４６】
閾値ｋ１を定める基準としては、車両１００が停止している状態と等速走行している状態との境界に設定するのが好ましい。車両１００の停止状態と等速走行状態とを比較すると、車両１００が停止している状態の加速度センサ１０１の出力データは、ほとんど変動が無くバイアス値にほぼ等しい。一方車両１０が等速走行している状態の出力データは、車両１００の微小な加減速を検出してしまうために、バイアス値にほぼ等しくなることはなく、等速走行時における加速度センサ１０１の出力データの変動は、停止時の出力データの変動よりも大きく検出される。よって、この境界に閾値ｋ１を設定することにより、車両１００の停止状態を正確に判定することが可能となる。
【０１４７】
また、上記説明では加速度センサ１０１の出力データの変化から車両１００の停止状態を判定する処理について示したものであるが、ジャイロセンサ１０２の出力データからでも同様にして車両１００の停止状態を判定することが可能であり、以下に説明する。
【０１４８】
図２４は本発明の第５の実施例における停止判定手段の動作を示すフローチャートであり、ジャイロセンサ１０２の出力データの変化から車両１００の停止状態を判定する処理について示している。ただし、図２０に示す出力値記憶手段２０２はジャイロセンサ１０２の出力データを記憶する。
【０１４９】
図２４に示すように、まず、ジャイロセンサ１０２の出力データｑnを所定の
時間ΔＴ毎に出力値記憶手段２０２に記憶させ（Ｓｔｅｐ８０１）、制御手段２０５からの指示により所定の時間ΔＴにおけるジャイロセンサ１０２の出力値ｑ
nの平均値Ｑを求める（Ｓｔｅｐ８０２）。
【０１５０】
【数２８】
【０１５１】
次に、所定の時間ΔＴの間に出力記憶手段２０２に記憶されたジャイロセンサ１０２の個々の出力データｑnと、（数２８）から求めた平均値Ｑとの差を求め
て２乗し、さらに個々に求めた値の和ｑΔＴを求める（Ｓｔｅｐ８０３）。
【０１５２】
【数２９】
【０１５３】
この（数２９）により求めたｑΔＴの値と、予め定めておいた閾値ｋ２とを比較し（Ｓｔｅｐ８０４）、ｑΔＴの値が閾値ｋ２以下のの値であれば車両１００は停止状態（Ｓｔｅｐ８０５）であると判定し、ｑΔＴの値が閾値ｋ２よりも大きい値であれば車両１００は非停止状態であると判定する（Ｓｔｅｐ８０６）。
【０１５４】
つまり所定の時間ΔＴにおけるジャイロセンサ１０２の出力値を分散処理した値が、閾値ｋ２の示す値以下であれば車両１００が停止状態であると判定する。
【０１５５】
閾値ｋ２を定める基準としては、車両１００が停止している場合と直進走行している場合との間に設定することが望ましい。車両１００が停止している場合と直進走行している場合とを比較すると、車両１００が停止している場合のジャイロセンサ１０２の出力データは、ほとんど変動が無くバイアス値にほぼ等しい。一方車両１００が直進走行している場合は、車両１００が微小な蛇行走行を検出してしまい、ジャイロセンサ１０２の出力データはバイアス値とほぼ等しくなることはなく、直進走行時のジャイロセンサ１０２の出力データの変動は、停止時
の出力データの変動よりも大きく検出される。よって、この境界に閾値ｋ２を設定することにより、車両１００の停止状態を正確に判定することが可能となる。
【０１５６】
以上のように、加速度センサ１０１またはジャイロセンサ１０２の出力変化に基づいて停止判定手段２０３が車両１００の停止状態を判定すると、制御手段２０５はこのときの加速度センサ１０１及びジャイロセンサ１０２の出力値をバイアス値としてバイアス値メモリ２０４に記憶させることでバイアス値の更新を行う。
【０１５７】
以上のように本実施例では、加速度センサ１０１またはジャイロセンサ１０２の出力値の変化から車両１００の停止状態を判定することが可能となる。そして車両１００の停止時に加速度センサ１０１及びジャイロセンサ１０２のバイアス値を更新することで、加速度センサ１０１及びジャイロセンサ１０２の出力誤差が累積することを防ぐことができ、精度の良い車両１００の位置を求めることのできるナビゲーション装置を実現できる。
【０１５８】
また、この停止判定手段２０３は、第２の実施例における車両１００の停止状態の判定にも適用可能であることは言うまでもないことである。
【０１５９】
また、本実施例のさらなる使用例としては、次のような場合が考えられる。図２５は本発明の第５の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図であり、ＧＰＳ（Grbal Positioning Systrem）２０６よって車両１００の位置を求める
ナビゲーション装置の例を示している。図２５に示すように、ＧＰＳ２０６による測位では複数のＧＰＳ衛星から電波を同時に受信して車両１００の位置を求めるため、受信環境により絶えず測位誤差が生じる。故にたとえ車両１００が停止している場合であっても、測位誤差から車両１００が地図データ上で移動する、あるいはふらつくことが生じる。これを防ぐためにジャイロセンサ１０２を設け、その出力の変化から車両１００の停止状態を判定し、車両１００が停止状態にあるときは、制御手段２０５により強制的に地図データ上の車両１００の位置を
動かさないように制御することが可能である。
【０１６０】
なお、本実施例では、車両１００の移動方位を求めるためにジャイロセンサ１０２を用いているが、図４に示すように加速度センサ１１０を用いても良いことは第１の実施例から明らかであり、加速度センサ１１０の出力の変化からも車両１００の停止状態を判定することは可能である。
【０１６１】
また、従来例に示したように、加速度センサ１０１の代わりに、車両１００から検出可能な車輪の回転数に応じた信号から移動距離を求める場合でも、ジャイロセンサ１０２の出力の変化から、車両１００の停止状態の判定を行い、ジャイロセンサ１０２のバイアス値を更新することは可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１６２】
【図１】本発明の第１の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の第１の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図
【図３】本発明の第１の実施例における車両の座標系を示す図
【図４】本発明の第１の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示すブロック図
【図５】本発明の第１の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図
【図６】本発明の第２の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示すブロック図
【図７】本発明の第２の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図
【図８】本発明の第２の実施例における車両の坂路走行状態を示す図
【図９】本発明の第３の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示すブロック図
【図１０】本発明の第３の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図
【図１１】本発明の第３の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図
【図１２】本発明の第３の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示すブロック図
【図１３】本発明の第３の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図
【図１４】本発明の第３の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図
【図１５】本発明の第３の実施例における車両の走行状態の概念図
【図１６】本発明の第３の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図
【図１７】本発明の第３の実施例における加速度センサの検出方向の説明図
【図１８】本発明の第４の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示すブロック図
【図１９】本発明の第４の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図
【図２０】本発明の第５の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示すブロック図
【図２１】本発明の第５の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図
【図２２】加速度センサまたはジャイロセンサの出力特性を示す図
【図２３】本発明の第５の実施例における停止判定手段の動作を示すフローチャート
【図２４】本発明の第５の実施例における停止判定手段の動作を示すフローチャート
【図２５】本発明の第５の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図
【図２６】従来例におけるナビゲーション装置の車載概念図
【図２７】コマ式レートジャイロセンサの構造を示す図
【図２８】光ファイバジャイロの構造を示す図
【図２９】車両の位置演算の説明図
【符号の説明】
【０１６３】
１００ 車両
１０１ 加速度センサ（Ｘ方向加速度検出手段）
１０２ ジャイロセンサ（ヨー角速度検出手段）
１０４ 地図記憶手段
１０５ 表示手段
１０６、２０５ 制御手段
１０７、１１５、１１９、１２５ 移動距離算出手段
１０８、１１１ 移動方位算出手段
１０９、１１２、１１６、１２０、１２６、２０１ 演算手段
１１０ 加速度センサ（Ｙ方向加速度検出手段）
１１３、１１８、１２２ ピッチ角算出手段
１１４ ピッチ角記憶手段
１１７ ジャイロセンサ（ピッチ角速度検出手段）
１２１ 加速度センサ（Ｚ方向加速度検出手段）
１２４ 補正速度算出手段
２０２ 出力値記憶手段
２０３ 停止判定手段
２０４ バイアス値メモリ
２０６ ＧＰＳ
３０１、３０２ 加速度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の位置を求めるナビゲーション装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下に、従来のナビゲーション装置について、図面を参照しながら説明する。
【０００３】
図２６は従来例におけるナビゲーション装置の車載概念図である。図２６において、１は自動車などの車両、２は車両１の角速度を計測するジャイロセンサ、３は車両１のエンジンなどを制御するエンジン・コントロール・ユニット（Engin Control Unit：以下「ＥＣＵ」と称する）、４はジャイロセンサ２及びＥＣＵ３から出力される信号により、車両１の現在位置を演算する演算装置である。
【０００４】
ジャイロセンサ２は、検出方向における回転運動の角速度、すなわち単位時間あたりの回転角度に応じた値を電圧値として出力するセンサである。検知方式の違いにより、コマ式レートジャイロセンサや光ファイバジャイロなどがあり、以下に簡単に説明しておく。
【０００５】
図２７はコマ式レートジャイロセンサの構造を示す図である。図２７に示すよ
うに、一定速度で矢印５ａ方向に回転するロータ５は、ジンバル６により支持され、さらにジンバル６はスプリング７及びピックオフ検出器８により支持されている。このように構成されたコマ式レートジャイロセンサの入力軸９に、矢印５ｂ方向の回転力が生じると、ジャイロ効果により入力軸９と直交する出力軸１０回りに回転力が発生し、これをピックオフ検出器８により検出する。
【０００６】
図２８は光ファイバジャイロの構造を示す図である。図２８に示すように、レーザ１１から出力された光は、ファイバカップラ１２及び１３を通り、光ファイバ１４内に導かれる。光ファイバ１４は数百ｍの長さのものを数十ｍｍの直径に巻いたものであり、この後、光ファイバ１４を出た光は、位相変調器１５を通り、再びファイバカップラ１２、１３を通過し、光検出器１６へと導かれる。このように構成された光ファイバジャイロは、光ファイバ１４の巻き線平面と直交する入力軸回りの回転１７が生じると、Sagnac効果により、光検出器１６に干渉の変化として出力される。
【０００７】
このような車両１の角速度を検出するジャイロセンサ２が、車両１の鉛直軸回りの角速度を検出可能に車両１に配されている。
【０００８】
ＥＣＵ３は、車両１に取り付けられている各種のセンサ（例えば車輪の回転数を検出するセンサなど）から得られた情報を処理し、車両の各種動作をコントロールするものである。ＥＣＵ３は車両１の速度に応じた車速パルスを演算装置４に出力する。
【０００９】
図２９に示すように、演算装置４は時間周期Δｔ毎に変化する移動距離ΔＤn
及び移動方位θnを初期位置（ｘ0，ｙ0）から累積演算して車両１の現在位置（
ｘn，ｙn）を求める。まず、ジャイロセンサ２から検出した角速度ωnを時間軸
で積分して車両１の移動方位θnを求める。ただし、時刻ｎにおける初期方位を
θ0、ジャイロセンサ２からデータを得る時間周期をΔｔとする。
【００１０】
【数１】
【００１１】
次に、ＥＣＵ３から得られる車速パルスより得た車両１の速度ｖnを時間軸で
積分して車両１の移動距離ΔＤnを求める。ただし、初期速度をｖ0とする。
【００１２】
【数２】
【００１３】
演算装置４は車両１の時刻ｎにおける移動距離ΔＤn及び移動方位θnを求めると、図２７に示すように、初期位置（ｘ0，ｙ0）からの累積演算を行なうことにより、車両１の現在位置（ｘn，ｙn）を求めていた。
【００１４】
【数３】
【００１５】
【数４】
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
このナビゲーション装置においては、車両１の移動距離を検出するために車両１のＥＣＵ３から車速パルスのような速度信号を取り出しており、車両１に対してナビゲーション装置を後付けする際には、車両１に配線工事が必要となり使用
者に負担がかかると共に、車両１の種類によっては設計上の問題から配線を接続できないことが有った。また、ＥＣＵ３対して配線工事をすることによって、ＥＣＵ３が誤動作を起こす危険性も有り得るという問題点を有していた。
【００１７】
また、ＥＣＵ３への配線工事を必要とせずに車両１の移動距離を検出するための手段としては車両１の進行方向における加速度を検出する加速度センサなどが考えられるが、この加速度センサやジャイロセンサ２のようなセンサは、バイアス値（検出する加速度または角速度が零の時の出力値）が時間経過や温度変化などの外的要因によって変動するので、センサからの出力値には必然的に誤差が含まれてしまい、精度良く加速度や角速度を検出できないという問題、また、加速度センサは、車両１が坂路走行するような場合など、地球の重力加速度の進行方向成分を加速度センサが検出してしまうので、加速度センサの出力には誤差が含まれ、精度良く加速度を検出できないというような問題があり、加速度センサやジャイロセンサ２の出力値に誤差が含まれるような場合は、演算装置４で求める移動距離及び移動方位にも誤差が含まれる。この誤差はたとえ僅かなものであっても累積演算していくために、車両１の移動時間の長さに伴って誤差も累積されて、無視できないほど大きな誤差になるという問題点を有していた。
【００１８】
本発明は、車両への配線工事を必要とせず、且つ精度良く車両の位置を求めることをのできるナビゲーション装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この課題を解決するために本発明は、車両の位置を求めるナビゲーション装置であって、車両の加速度を検出する加速度検出手段の出力データを基に車両の位置を演算する演算手段を備えた。
【００２０】
これにより、車両から信号を取り出すことなく、自立型の測位を行うことのできるナビゲーション装置が得られる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように本発明によれば、車両の移動距離を算出するために、加速度検出手段を設け、加速度検出手段の出力データを基にして移動距離を求めるように構成しており、車両から信号を取り出すための配線工事を必要とせずに測位を行うことができるので、使用者に負担がかからず、安全性の高いナビゲーション装置を実現できる。
【００２２】
また、Ｘ方向加速度検出手段の出力データから移動距離を、ヨー角速度検出手段の出力データから移動方位を求めるように構成しており、車両から信号を取り出すための配線工事を必要とせずに測位を行うことができるので、使用者に負担がかからず、安全性の高いナビゲーション装置を実現できる。
【００２３】
また、Ｘ方向加速度検出手段の出力データから移動距離を、Ｙ方向加速度検出手段の出力データから移動方位を求めるように構成しており、車両から信号を取り出すための配線工事を必要とせずに測位を行うことができるので、使用者に負担がかからず、安全性の高いナビゲーション装置を実現できる。
【００２４】
また、車両に係る加速度が零となるときのＸ方向加速度検出手段の出力データを基にピッチ角を求め、このピッチ角を用いて、以降のＸ方向加速度検出手段の出力データを補正するように構成しており、Ｘ方向加速度検出手段の出力データに含まれる重力加速度の影響を補正することができるので、精度の良い測位を行うことができるナビゲーション装置を実現できる。
【００２５】
また、ピッチ角速度検出手段を設け、ピッチ角速度検出手段の出力データを基にピッチ角を求め、このピッチ角を用いて、Ｘ方向加速度検出手段の出力データを補正するように構成しており、Ｘ方向加速度検出手段の出力データに含まれる重力加速度の影響を補正することができるので、精度の良い測位を行うことができるナビゲーション装置を実現できる。
【００２６】
また、Ｚ方向加速度検出手段を設け、Ｚ方向加速度検出手段の出力データを基にピッチ角を求め、このピッチ角を用いて、Ｘ方向加速度検出手段の出力データを補正するように構成しており、Ｘ方向加速度検出手段の出力データに含まれる重力加速度の影響を補正することができるので、精度の良い測位を行うことができるナビゲーション装置を実現できる。
【００２７】
また、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向をそれぞれ検出する加速度検出手段を設け、これらを３軸加速度センサ１個により構成したことから、装置を小型化することができると共に、精度の良い測位を行うことができるナビゲーション装置を実現できる。
【００２８】
また、ヨー角速度検出手段とＹ方向加速度検出手段とから、車両の進行方向における補正速度を求め、この補正速度を用いて車両の移動距離を求める構成としたことから、Ｘ方向加速度検出手段の出力データから得られる移動距離の累積誤差を低減でき、精度の良い測位を行うことができるナビゲーション装置を実現できる。
【００２９】
また、ヨー角速度検出手段とＹ方向加速度検出手段とから、車両の進行方向における速度の補正係数を求め、この補正係数を用いてＸ方向加速度検出手段の出力データを補正する構成としたことから、Ｘ方向加速度検出手段の出力データから得られる移動距離の累積誤差を低減でき、精度の良い測位を行うことができるナビゲーション装置を実現できる。
【００３０】
また、加速度検出手段の出力値の変化から車両の停止状態を判定するように構成しており、車両が停止している状態を判断することのできるナビゲーション装置を実現できる。
【００３１】
また、角速度検出手段の出力値の変化から車両の停止状態を判定するように構成しており、車両が停止している状態を判断することのできるナビゲーション装置を実現できる。
【００３２】
また、加速度検出手段の出力値から車両の停止状態を判定すると共に、このときの加速度検出手段の出力値をバイアス値として更新するように構成しており、加速度検出手段の出力値の精度を高めることができ、精度の良い測位を行うことができるナビゲーション装置を実現できる。
【００３３】
また、角速度検出手段の出力値から車両の停止状態を判定すると共に、このときの角速度検出手段の出力値をバイアス値として更新するように構成しており、角速度検出手段の出力値の精度を高めることができ、精度の良い測位を行うことができるナビゲーション装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００３５】
（実施例１）
図１は本発明の第１の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。図１において、１００は自動車などの車両（図２参照）、１０１は車両１００の加速度を検出する加速度センサ、１０２は車両１００の角速度を検出するジャイロセンサ、１０７は加速度センサ１０１の出力データから車両１００の移動距離を算出する移動距離算出手段、１０８はジャイロセンサ１０２の出力データから車両１００の移動方位を算出する移動方位算出手段、１０９は移動距離算出手段１０７及び移動方位算出手段１０８の算出結果から車両１００の位置を演算する演算手段である。
【００３６】
１０４はＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk - Read Only Memory）などの記憶媒体
にディジタル化された地図データを記憶した地図記憶手段、１０５はＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの表示画面を備えた表示手段、１０６は演算手段１０９から車両１００の位置情報が得られると、地図記憶手段１０４から所定の領域の地図データを読み出し、車両１００の位置と共に表示手段１０５に表示させる制御手段である。
【００３７】
図２は本発明の第１の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図を示しており、車両１００を真上から見た状態を想定している。図２に示すように、加速度センサ１０１は、車両１００の進行方向（図３におけるＸ軸方向）の加速度
を、ジャイロセンサ１０２は車両１００の鉛直軸（図３におけるＺ軸）回りの角速度をそれぞれ検出可能に車両１００に配されている。
【００３８】
図３は本発明の第１の実施例における車両の座標系を示す図である。図３に示すように、水平面内で車両１００の進行方向にＸ軸、これと垂直な方向にＹ軸、さらに車両の重力方向にＺ軸をとっている。以下の説明ではＸ軸回りの車両１００の動作をロール動作と称し、ロール動作により車両１００が回転した角度をロール角θxと称する。同様にＹ軸回りの車両１００の動作をピッチ動作と称し、
ピッチ動作により車両１００が回転した角度をピッチ角θy、さらにＺ軸回りの
車両１００の動作をヨー動作と称し、ヨー動作により車両１００が回転した角度をヨー角θzと称する。なお、ヨー角θzは車両１００の進行方向の変化を表すことになるので、移動方位θzとも称する。
【００３９】
以上のように構成されたナビゲーション装置について、加速度センサ１０１及びジャイロセンサ１０２の出力データから、演算手段１０９により車両１００の位置を求める動作について説明する。
【００４０】
図１に示すように、所定の時間周期Δｔ毎に加速度センサ１０１及びジャイロセンサ１０２からデータが演算手段１０９に対して出力される。なお、加速度センサ１０１及びジャイロセンサ１０２からの出力データは、Ａ／Ｄ（Analog to
Digital）変換器（図示せず）を介し、ディジタルデータとして演算手段１０９
に入力される。演算手段１０９は加速度センサ１０１の出力データを加速度ａxnに、ジャイロセンサ１０２の出力データを角速度ωznにそれぞれ換算する。
【００４１】
まず、移動距離算出手段１０７は加速度ａxnを得ると、（数５）によって車両１００の速度ｖxnを演算する。ただし、時刻ｎでの速度をｖxn、加速度をａxn、加速度センサ１０１から出力データを得る時間周期をΔｔとし、ｖx0は初期速度である。
【００４２】
【数５】
【００４３】
この（数５）によって時間周期Δｔにおける車両１００の速度ｖxnが得られると、移動距離算出手段１０７は、（数６）によって時間周期Δｔにおける車両１００の移動距離ΔＤnを求める。
【００４４】
【数６】
【００４５】
また、移動方位算出手段１０８は角速度ωzn得ると、（数７）から時間周期Δｔにおける車両１００の移動方位θznを得る。
【００４６】
【数７】
【００４７】
演算手段１０９は、時刻ｎにおける移動距離ΔＤn及び移動方位θznを、移動
距離算出手段１０７及び移動方位算出手段１０８からそれぞれ得ると、図２９に示すような初期位置（ｘ0，ｙ0）からの累積演算を（数８）及び（数９）を用いて実行することにより、時刻ｎにおける車両１００の位置（ｘn，ｙn）を求める。
【００４８】
【数８】
【００４９】
【数９】
【００５０】
車両１００の位置（ｘn，ｙn）が決まると、制御手段１０６は、演算手段１０９で求められた車両１００の位置を、必要があれば地図記憶手段１０４の地図データ上の座標系に変換し、地図データ上に車両１００の位置をマークして表示手段１０５に出力する。
【００５１】
以上のように本実施例では、加速度センサ１０１の出力データから所定の時間周期Δｔにおける車両１００の移動距離を求めることができるので、車両１００から信号を受けなくとも車両１００の位置を求めることが可能となり、配線工事を必要としないナビゲーション装置を実現できる。
【００５２】
ここで、上記の説明では、車両１００の移動方位をジャイロセンサ１０２の出力データから求めているが、ジャイロセンサ１０２ではなく、加速度センサを用いて移動方位を求める手法について、以下に説明する。
【００５３】
図４は本発明の第１の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。図４において、１１０は車両１００の加速度を検出する加速度センサであり、加速度センサ１０１とは異なる方向の加速度を検出する。１１１は加速度センサ１１０の出力データから車両１００の移動方位を算出する移動方位算出手段、１１２は移動距離算出手段１０７及び移動方位算出手段１１１の算出結果から車両１００の位置を求める演算手段である。なお、図１に示した符号と同じ符号を付しているものは、同じ働きを行うものとする。
【００５４】
図５は本発明の第１の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図を示し
ており、車両１００を真上から見た状態を想定している。図５に示すように、加速度センサ１０１は車両１００の進行方向（図３におけるＸ軸方向）の加速度を、加速度センサ１１０は、水平面内において車両１００の進行方向に対して垂直な方向（図３におけるＹ軸方向）の加速度を検出可能にそれぞれ配されている。
【００５５】
以上のように構成されたナビゲーション装置について、加速度センサ１０１及び加速度センサ１１０の出力データから、演算手段１１２により車両１００の位置を求める動作について説明する。
【００５６】
所定の時間周期Δｔ毎に、加速度センサ１０１及び加速度センサ１１０からデータが演算手段１１２に対して出力される。演算手段１１２は、加速度センサ１０１及び加速度センサ１１０からの出力データを、加速度ａxn及び加速度ａynにそれぞれ換算する。前述のように加速度センサ１０１の出力データから、移動距離算出手段１０７は（数５）により時刻ｎにおける車両１００の速度ｖxnを求め、さらに（数６）から時間周期Δｔにおける移動距離ΔＤnを求める。
【００５７】
また、移動方位算出手段１１１は加速度センサ１１０の出力データから次のように移動方位θznを算出する。車両１００の横方向（図３に示すＹ軸方向）への動作を回転運動と見なすと、車両１００の遠心力と角速度ωznとの間には、以下の（数１０）に示すような関係式が成り立つ。ただし、時刻ｎで加速度センサ１０７の出力データを換算した加速度データである加速度をａyn、時刻ｎにおける角速度をωzn、車両１００の回転運動の回転半径をｒn、車両１００の質量をｍ
とする。
【００５８】
【数１０】
【００５９】
また、車両１００の角速度ωznと速度ｖxnとの間には次の関係式が成り立つ。
【００６０】
【数１１】
【００６１】
（数１０）及び（数１１）から（数１２）が得られる。ここで、加速度センサ１０７の出力データから加速度ａynは既知であり、また、車両１００の速度はｖxn既知であるので、移動方位算出手段１１１は車両１００の角速度ωznを求めることができる。
【００６２】
【数１２】
【００６３】
移動方位算出手段１１１は、（数１２）から角速度ωznを求めると、（数７）から時刻ｎにおける車両１００の移動方位θznを求める。
【００６４】
演算手段１１２は、時刻ｎにおける移動距離ΔＤn及び移動方位θznを、移動
距離算出手段１０７及び移動方位算出手段１１１からそれぞれ得ると、図２９に示すような初期位置（ｘ0，ｙ0）からの累積演算を（数８）及び（数９）を用いて実行することによって時刻ｎにおける車両１００の位置（ｘn，ｙn）を求める。
【００６５】
以上のように、加速度センサ１１０を用いても、移動方位を求めることができ、車両１００に対して配線工事を必要としないナビゲーション装置を実現できる。
【００６６】
以上のように本実施例では、車両１００の移動距離の検出に加速度センサ１０１を設け、この加速度センサ１０１からの出力データを２回積分することにより
車両１００の移動距離を求めること可能となるので、車両１００に対して配線工事を必要とせず、車両１００に対して容易に着脱可能なナビゲーション装置を実現できる。
【００６７】
（実施例２）
図６は本発明の第２の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示す図である。図６において、１１３は車両１００のピッチ動作方向に傾斜した角度（以下「ピッチ角」と称する）を算出するピッチ角算出手段、１１４ピッチ角算出手段１１０で算出されたピッチ角を一時記憶しておくピッチ角記憶手段、１１５は加速度センサ１０１の出力データ及びピッチ角記憶手段１１４に記憶されているピッチ角データから車両１００の移動距離を算出する移動距離算出手段、１１６は移動距離算出手段１１５及び移動方位算出手段１０８の出力結果から車両１００の位置を求める演算手段である。なお、図１に示した符号と同じ符号を付しているものは、同じ働きを行うものとする。
【００６８】
図７は本発明の第２の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図であり、車両１００を真上から見た状態を想定している。図７に示すように、加速度センサ１０１は車両１００の進行方向（図３におけるＸ軸方向）の加速度を、またジャイロセンサ１０２は車両１００のヨー動作方向（図３におけるＺ軸回り）の角速度をそれぞれ検出可能に配されている。
【００６９】
図８は本発明の第２の実施例における車両の坂路走行状態を示す図である。図８に示すように、第１の実施例では車両１００の移動距離を求めるために、車両１００の進行方向の加速度を検出する加速度センサ１０１を使用している。車両１００が水平面上を走行している場合は良いのであるが、車両１００が坂路を走行している場合など、車両１００がピッチ角θynを有すると、重力加速度Ｇの進行方向成分であるＧsinθynを加速度センサ１０１が検出してしまい、車両１０
０の進行方向における実際の加速度ａxnと加速度センサ１０１の検出する加速度Ａxnとが異なるという問題を生じる。
【００７０】
本実施例では、例えば坂路走行時など、車両１００がピッチ角θynを有した場合に生じる加速度センサ１０１の出力誤差を補正し、精度よく車両１００の移動距離ΔＤnを求めることのできるナビゲーション装置について説明する。
【００７１】
図８に示したように、車両１００における実際の加速度ａxnは、（数１３）から得られる。ただし、ａxnは時刻ｎにおける車両１００の実際の加速度、Ａxnは時刻ｎに加速度センサ１０１が検出した加速度、Ｇは地球の重力加速度、θynは時刻ｎにおける車両１００のピッチ角をそれぞれ示している。
【００７２】
【数１３】
【００７３】
この関係式は、ピッチ角θynが得られると、車両１００の実際の加速度ａxnを求めることができるということ、つまり加速度センサ１０１の出力データを補正できることを意味している。ここで、車両１００が停止、もしくは等速走行の状態であると仮定した場合、この状態では車両１００の実際の加速度ａxnは零であるから、上記（数１３）は（数１４）、さらに（数１５）に変形することができる。
【００７４】
【数１４】
【００７５】
【数１５】
【００７６】
加速度センサ１０１は、所定の時間周期Δｔ毎に演算手段１１６にデータを出力する。演算手段１１６は加速度センサ１０１及びジャイロセンサ１０２の出力データを、加速度Ａxn及び角速度ωznに換算する。ピッチ角算出手段１１３は車両１００が停止している、もしくは等速走行を行っていると判断したときに、上記の（数１５）から時刻ｎにおける車両１００のピッチ角θynを算出する。この算出されたピッチ角θynはピッチ角記憶手段１１４に記憶される。
【００７７】
移動距離算出手段１１５は加速度センサ１０１の出力データから加速度Ａxnを得ると、ピッチ角θynをピッチ角記憶手段１１４から読み出し、上記の（数１３）から車両１００の実際の加速度ａxnを得る。加速度ａxnを得ると、第１の実施例と同様に所定の時間周期Δｔにおける移動距離ΔＤnを求める。
【００７８】
また移動方位算出手段１０８は、第１の実施例と同様に、ジャイロセンサ１０２の出力データから所定の時間周期Δｔにおける時刻ｎでの移動方位θznを求める。
【００７９】
演算手段１１６は、移動距離算出手段１１５及び移動方位算出手段１０８から移動距離ΔＤn及び移動方位θznをそれぞれ得ると、図２９に示すような初期位
置（ｘ0，ｙ0）からの累積演算を（数８）及び（数９）を用いて実行し、時刻ｎでの車両の位置（ｘn，ｙn）を求める。
【００８０】
なお、車両１００が停止している、もしくは等速走行を行っているというピッチ角算出手段１１３の判断基準としては、加速度センサ１０１から出力されるデータの値が所定の時間変化しないことなどが挙げられる。
【００８１】
また、図６に示す構成で、ジャイロセンサ１０２の代わりに、図４に示す加速度センサ１１０を用いても良いことは言うまでもない。
【００８２】
以上のように本実施例では、車両１００が停止状態または等速走行状態のとき
にピッチ角を求め、これを用いて加速度センサ１０１の出力データを補正することで、加速度センサ１０１が重力加速度の影響を受ける場合であっても、正確な車両１００の移動距離を求めることが可能となる。
【００８３】
（実施例３）
図９は本発明の第３の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。図９において、１１７は車両１００の角速度を検出するジャイロセンサ、１１８はジャイロセンサ１１７の出力データから車両１００のピッチ角を算出するピッチ角算出手段、１１９は加速度センサ１０１の出力データ及びピッチ角算出手段１１８から出力されるピッチ角データから車両１００の移動距離を算出する移動距離算出手段、１２０は移動距離算出手段１１９及び移動方位算出手段１０８の出力結果から車両１００の位置を求める演算手段である。なお、図１に示した符号と同じ符号を付しているものは、第１の実施例と同じ働きを行うものとする。
【００８４】
図１０及び図１１は本発明の第３の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図である。図１０は車両１００を真上から見た状態を、図１１は車両１００を真横から見た状態をそれぞれ想定している。図１０及び図１１に示すように、加速度センサ１０１は車両１００の進行方向（図３におけるＸ軸）の加速度を、ジャイロセンサ１０２は車両１００のヨー動作方向（図３におけるＺ軸回り）の角速度を、ジャイロセンサ１０２は車両１００のピッチ動作方向（図３におけるＹ軸回り）の角速度をそれぞれ検出可能に配されている。
【００８５】
本実施例が第２の実施例と異なるのは、第２の実施例では車両１００が停止状態、または等速走行状態において車両１００のピッチ角を求めて更新していたので、道路勾配の変化が激しい場合などには正確なピッチ角を得ることが難しかったのに対し、本実施例では、車両１００の走行状態に関わらず所定の時間周期毎にピッチ角を求めることが可能な点においてである。
【００８６】
図９に示すように、所定の時間周期Δｔ毎に加速度センサ１０１、ジャイロセンサ１０２及びジャイロセンサ１１７は、演算手段１２０に対してデータを出力する。演算手段１２０は加速度センサ１０１、ジャイロセンサ１０２及びジャイロセンサ１１７からの出力データを、加速度ａxn、角速度ωzn及び角速度ωynにそれぞれ換算する。ピッチ角算出手段１１８は時刻ｎにおける角速度ωynを得ると、以下に示す（数１６）からピッチ角θynを求める。ただし、θy0は車両１００のピッチ動作方向における初期角度である。
【００８７】
【数１６】
【００８８】
移動距離算出手段１１９は、このピッチ角θynを用い、前述の（数１３）により加速度センサ１０１が検出した加速度Ａxnを補正し、車両１００の実際の加速度ａxnを得る。さらに移動距離算出手段１１９は加速度ａxnが得られると、第１の実施例と同様に（数５）及び（数６）から時刻ｎにおける車両１００の移動距離ΔＤnを求める。
【００８９】
また移動方位算出手段１０８は、第１の実施例と同様に、ジャイロセンサ１０２の出力データから移動方位θznを算出する。
【００９０】
演算手段１２０は、移動距離算出手段１１９及び移動方位算出手段１０８から時刻ｎにおける移動距離ΔＤn及び移動方位θznをそれぞれ得ると、図２９に示
すような初期位置（ｘ0，ｙ0）からの累積演算を（数８）及び（数９）を用いて実行し、時刻ｎでの車両の位置（ｘn，ｙn）を求める。
【００９１】
以上の説明では、車両１００のピッチ動作方向の角速度ωynを検出するジャイロセンサ１１７の出力データから車両１００のピッチ角θynを求める構成としているが、車両１００の鉛直軸方向（図３におけるＺ軸方向）の加速度ａznを検出
する加速度センサ１２１（図１２参照）を用いてもピッチ角θynを求めることが可能であり、以下にその説明を行う。
【００９２】
図１２は本発明の第３の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。図１２において、１２１は車両１００の加速度を検出する加速度センサ、１２２は加速度センサ１２１の出力データから車両１００のピッチ角を算出するピッチ角算出手段、１２３は移動距離算出手段１１９及び移動方位算出手段１０８の出力から車両１００の位置を求める演算手段である。なお、図１に示した符号と同じ符号を付しているものは、第１の実施例と同じ働きを行うものとする。
【００９３】
図１３及び図１４は本発明の第３の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図である。図１３は車両１００を真上から見た状態を、図１４は車両１００を真横から見た状態をそれぞれ想定している。図１０及び図１１に示すように、加速度センサ１０１は車両１００の進行方向（図３におけるＸ軸方向）の加速度を、ジャイロセンサ１０２は車両１００のヨー動作方向（図３におけるＺ軸回り）の角速度を、加速度センサ１２１は車両１００の鉛直軸方向（図３におけるＺ軸方向）の加速度をそれぞれ検出可能に配されている。
【００９４】
ピッチ角算出手段１２２では、次に示すような考え方で車両１００のピッチ角θynを求める。図１５は本発明の第３の実施例における車両の走行状態の概念図であり、図１５に示すように、車両１００が徐々に勾配の増加していく坂道を上っていくと考え、このとき車両１００の遠心力について関係式をたてると（数１７）が得られる。ただし、車両１００の進行方向の速度をｖxn-1、加速度センサ１２１の出力データから得る加速度Ａznの変化量をΔＡzn、Ｙ軸回りの角速度をωynとしている。
【００９５】
【数１７】
【００９６】
この（数１７）により角速度ωynが求まると、時間変化をΔｔとして、ピッチ角θynの増加分であるΔθynは（数１８）から求めることができる。
【００９７】
【数１８】
【００９８】
このようにして時刻ｎにおける車両１００のピッチ角の増加分Δθynを求めることができるので、前回の演算したピッチ角θyn-1に、（数１８）により求めた変化分を加えることで、ピッチ角θynを逐次求めることが可能となる。
【００９９】
上記のように加速度センサ１２１の出力データからピッチ角算出手段１２２においてピッチ角θynが得ると、移動距離算出手段１１９は（数１３）により加速度センサ１０１の検出した加速度Ａxnを補正して、車両１００に係る実際の加速度ａxnを得る。移動距離算出手段１１９は（数５）及び（数６）から車両１００の移動距離ΔＤnを求める。
【０１００】
また移動方位算出手段１０８は、第１の実施例と同様に、ジャイロセンサ１０２の出力データから移動方位θznを算出する。
【０１０１】
演算手段１２３は、移動距離算出手段１１９及び移動方位算出手段１０８から時刻ｎにおける移動距離ΔＤn及び移動方位θznをそれぞれ得ると、図２９に示
すような初期位置（ｘ0，ｙ0）からの累積演算を（数８）及び（数９）を用いて実行し、時刻ｎでの車両の位置（ｘn，ｙn）を求める。
【０１０２】
また、図１２に示す構成の場合、ピッチ角算出手段１２２は次のようにしてもピッチ角θynを求めることが可能である。車両１００の進行方向における実際の加速度ａxn、加速度センサ１０１の検出した加速度Ａxn及び加速度センサ１２１の検出した加速度Ａznは、（数１９）のような関係がある。
【０１０３】
【数１９】
【０１０４】
この（数１９）は（数２０）のように変形をすることができる。
【０１０５】
【数２０】
【０１０６】
ここで、車両１００の進行方向における実際の加速度ａxnと加速度センサ１０１の検出した加速度Ａxnとの間には、（数１３）の関係があるため、加速度センサ１０１の検出した加速度Ａxnが次に示す（数２１）の条件を満たす場合に、車両１００の進行方向における実際の加速度ａxnと加速度センサ１０１の検出した加速度Ａxnとの符号が一致し、車両１００の進行方向における実際の加速度ａxnを算出することができる。
【０１０７】
【数２１】
【０１０８】
つまり、ピッチ角算出手段１２２は、加速度センサ１０１の検出した加速度Ａxnが（数１３）の条件式を満たしているかどうかの判断を行い、条件を満たしていれば、次に示す（数２２）からピッチ角θynを求める。
【０１０９】
【数２２】
【０１１０】
以上のように本実施例では、ジャイロセンサ１１７または加速度センサ１２１を設けることによって車両１００のピッチ角の増分を随時求めることが可能となるので、道路勾配の微小な変化に対応し、車両１００の移動距離を正確に算出することが可能となる。ただし、ジャイロセンサ１１７は加速度センサ１２１に比べて非常に高価なものなので、加速度センサ１２１の方が装置自体の価格を抑えることができる。
【０１１１】
なお、図９及び図１２に示すジャイロセンサ１０２の代わりに、加速度センサ１１０（図４参照）を用いて車両１００の移動方位を算出することが可能であることは言うまでもないことである。特に、図１２におけるジャイロセンサ１０２の代わりに加速度センサ１１０を用いることによって、３軸方向をそれぞれ加速度センサ１０１、１１０及び１１７で検出することになるので、これら３個の加速度センサ１０１、１１０及び１１７を半導体マイクロマシニングにより製作された半導体加速度センサによって構成することにより、加速度センサ３個をＩＣ１個で構成できることになり、安価で小型化を図ることが可能となる。
【０１１２】
また、図１２に示す実施例では、Ｘ軸方向の加速度を検出する加速度センサ１０１の出力データを基に移動距離を、Ｚ軸方向の加速度を検出する加速度センサ１２１の出力データを基にピッチ角θynをそれぞれ算出するようにしているが、ピッチ角θynの値が小さい場合は、加速度センサ１２１の出力変化がほとんど無いため、加速度センサ１０１、１２１の代わり、ピッチ角θynの値が小さい場合であってもセンサの出力変化を出すために、図１６に示すように加速度センサ３０１、３０２を配置しても良い。これは、図１７に示すように、加速度センサ３０１、３０２の各検出軸がＸＺ平面に位置するように加速度センサ３０１、３０
２を配置すると共に、加速度センサ３０１の検出軸（α軸）とＸ軸とのなす角度を４５度に、加速度センサ３０２の検出軸（β軸）と加速度センサ３０１の検出軸とのなす角度を９０度に配した場合について示している。加速度センサ３０１、３０２の出力値について、Ｘ軸方向の成分及びＺ軸方向の成分をそれぞれ算出すれば、前述のように演算手段１２３においてピッチ角θyn及び移動距離ΔＤn
を算出することができる。
【０１１３】
（実施例４）
図１８は本発明の第４の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示すブロック図でる。図１８において、１２４は補正速度を算出する補正速度算出手段、１２５は補正速度算出手段１２４で算出した補正速度を用いて車両１００の移動距離を算出する移動距離算出手段、移動距離算出手段１２５及び移動方位算出手段１０８の出力から車両１００の位置を求める演算手段である。なお、図１に示した符号と同じ符号を付しているものは、第１の実施例と同じ働きを行うものとする。
【０１１４】
図１９は本発明の第４の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図であり、車両１００を真上から見た状態を想定している。図１９に示すように、加速度センサ１０１は車両１００の進行方向（図３におけるＸ軸方向）の加速度を、ジャイロセンサ１０２は車両１００のヨー動作方向（図３におけるＺ軸回り）の角速度を、加速度センサ１１０は水平面内において進行方向と垂直な方向（図３におけるＹ軸方向）の加速度をそれぞれ検出可能に配されている。
【０１１５】
第１の実施例に説明したように、車両１００の移動距離は加速度センサ１０１の出力から求めるのであるが、車両１００のピッチ動作や温度変化などにより、加速度センサ１０１に出力誤差があると、加速度センサ１０１の出力データを基に算出される移動距離にも誤差が含まれてしまう。車両１００の位置は累積演算により求めるので誤差も共に累積されることになる。よって例え僅かな誤差であっても、車両１００の走行距離が長くなると無視できない大きさになるといった
問題点を有していた。
【０１１６】
加速度センサ１０１の検出した加速度に含まれる誤差をキャンセルすることについて以下に説明する。
【０１１７】
補正速度算出手段１２４は、次のような考え方で車両１００の補正速度を求める。時刻ｎにおいて車両１００がＺ軸回りの回転運動を行っているときの遠心力、すなわち加速度センサ１１０の検出する加速度ａynと、ジャイロセンサ１０２の検出する角速度ωznとの間には、（数２３）に示す関係式が成り立つ。ただし、車両１００の質量をｍ、時刻ｎでの車両１００の回転運動の半径をｒnとする
。
【０１１８】
【数２３】
【０１１９】
また、ジャイロセンサ１０２の検出する角速度ωznと、車両１００の時刻ｎにおける周速度（以下「補正速度」と称する）Ｖnとは（数２４）の関係がある。
【０１２０】
【数２４】
【０１２１】
（数２３）及び（数２４）から（数２５）が得られ、この（数２５）により時刻ｎにおける補正速度Ｖnを求めることが可能となる。
【０１２２】
【数２５】
【０１２３】
補正速度算出手段１２４は、加速度センサ１１０及びジャイロセンサ１０２の出力データを基に（数２５）から補正速度Ｖnを求める。
【０１２４】
移動距離算出手段１２５は、加速度センサから時刻ｎにおける加速度ａxnを得ると、第１の実施例に示すように（数５）により時刻ｎにおける速度ｖxnを求める。ここで、車両１００がＺ軸回りの回転運動をし、補正速度算出手段１２４で補正速度Ｖnが得られた場合、（数６）における速度ｖxnの代わりに補正速度Ｖnを用いて車両１００の移動距離ΔＤnを算出する。
【０１２５】
また移動方位算出手段１０８は、第１の実施例と同様に、ジャイロセンサ１０２の出力データから時刻ｎにおける移動方位θznを算出する。なお、移動方位θznは加速度センサ１１０の出力データから求めても良いことは第２の実施例に開示している。
【０１２６】
また、速度ｖxnの代わりに補正速度Ｖnを置き換えるのではなく、速度ｖxnと
補正速度Ｖnとの差は（数５）の右辺第２項における誤差により生じる誤差であ
るから、速度ｖxnと補正速度Ｖnとの関係を表す補正係数を求め、以後加速度セ
ンサ１０１から得る加速度ａxnを補正係数により補正しても良い。
【０１２７】
演算手段１２６は、移動距離算出手段１２５及び移動方位算出手段１０８から時刻ｎにおける移動距離ΔＤn及び移動方位θznをそれぞれ得ると、図２９に示
すような初期位置（ｘ0，ｙ0）からの累積演算を（数８）及び（数９）を用いて実行し、時刻ｎでの車両の位置（ｘn，ｙn）を求める。
【０１２８】
以上のように本実施例では、車両１００がＺ軸回りの回転動作をしたとき、ジャイロセンサ１０２及び加速度センサ１１０の出力データから補正速度を求め、この補正速度から移動距離を算出することにより、それまで累積していた移動距離に含まれる誤差をキャンセルして、精度の良い車両１００の位置を求めることが可能なる。
【０１２９】
なお、従来例に示したように、加速度センサ１０１の出力データの代わりに、車両１００から検出可能な車輪の回転数に応じた信号から移動距離を算出するようにしても本実施例の目的を達成することが可能である。
【０１３０】
（実施例５）
図２０は本発明の第５の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。図２０において、２０４は加速度センサ１０１及びジャイロセンサ１０２のバイアス値（検出する加速度または角速度の大きさが零のときの出力電圧値）を記憶するバイアス値メモリ、２０１はバイアス値メモリ２０４に記憶されたバイアス値を基に、加速度センサ１０１及びジャイロセンサ１０２からの出力データを加速度及び角速度に換算すると共に、移動距離算出手段１０７及び移動方位算出手段１０８の算出結果から車両１００の位置を演算する演算手段、２０２は加速度センサ１０１からの出力データを一時的に記憶する出力値記憶手段、２０３は出力値記憶手段２０２に記憶された加速度センサ１０１の出力データを基に車両１００の停止状態を判定する停止判定手段、２０５は停止判定手段２０３の判定結果からバイアス値メモリ２０４におけるバイアス値の書き換え処理を制御する制御手段である。
【０１３１】
なお、第１の実施例と同様に、制御手段２０５は演算手段２０１から車両１００の位置を得ると、地図記憶手段１０４から地図データを読み出して表示手段１０５に表示させる。また、第１の実施例の符号と同じ符号を付しているものは同じ働きを行うものとする。
【０１３２】
図２１は本発明の第５の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図であり、図２１に示すように、加速度センサ１０１は車両１００の進行方向（図３におけるＸ軸方向）の加速度を検出し、ジャイロセンサ１０２は車両１００のヨー動作方向（図３におけるＺ軸回り）の角速度をそれぞれ検出可能に車両１００に配されている。
【０１３３】
図２２は加速度センサまたはジャイロセンサの出力特性を示す図である。加速度センサ１０１またはジャイロセンサ１０２、検出する加速度または角速度の大きさに比例した電圧を出力するのであるセンサである。このような加速度センサまたはジャイロセンサでは、図２２に示すような出力電圧値が得られる。しかしながら、図２２に示すように全てが正の値であるため、正負の符号を持たせるためにセンサから得られた出力値からバイアス値を差し引く処理が必要となる。
【０１３４】
ところが、バイアス値は時間の経過や温度の変化などの外的要因によって不規則に変動するという特徴がある。例えば図２２において、実線Ｒの出力特性が得られているとする。ここで前述のような外的要因により破線Ｒ’に出力特性が変わってしまう。
【０１３５】
このようなバイアスの誤差は、算出される移動距離及び移動方位の誤差となり、たとえ僅かな誤差であっても累積演算により誤差も累積され、次第に無視できないものとなってしまう。特に車両１００が実際には停止しているにもかかわらず、誤差によって零でない加速度データまたは角速度データが得られ、地図データ上では移動してしまうといった不具合が生じてしまうこともある。
【０１３６】
よって精度の良い車両１００の位置を検出するためには、このバイアス値の変動による誤差を取り除いてやることが必要なのであるが、加速度センサまたはジャイロセンサは、その構成上、加速度または角速度の大きさが零であることを検出することは不可能である。そこで車両１００に係る加速度または角速度の大きさが零の状態、つまり車両１００の停止状態を判定し、このときの加速度センサ１０１またはジャイロセンサ１０２の出力電圧をバイアス値として新たに更新する。
【０１３７】
加速度センサ１０１の出力データを基に移動距離算出手段１０７で移動距離を算出し、ジャイロセンサ１０２の出力データを基に移動方位算出手段１０８で移
動方位を算出し、この移動距離及び移動方位をに基づいて演算手段２０１において車両１００の位置を求める処理は第１の実施例と同様であり説明を省略する。
【０１３８】
図２３は本発明の第５の実施例における停止判定手段の動作を示すフローチャートであり、加速度センサ１０１の出力データの変化から車両１００の停止状態を判定する処理について説明している。
【０１３９】
図２３に示すように、まず、第１加速度センサ２１の出力データを所定の時間ΔＴ毎に出力値記憶手段２０２に一時的に記憶させる（Ｓｔｅｐ５０１）。
【０１４０】
所定の時間ΔＴに達すると、制御手段２０５からの指示により、停止判定手段２０３は出力値記憶手段２０２に記憶された加速度センサ１０１の複数個の出力データｐnの平均値Ｐを求める（Ｓｔｅｐ５０２）。
【０１４１】
【数２６】
【０１４２】
次に、所定の時間ΔＴにおいて出力値記憶手段２０２に記憶された加速度センサ１０１の個々の出力データｐnと、（数２６）で求めた平均値Ｐの差を求めて
２乗し、さらに個々に求めた値の和ｐΔＴを求める（Ｓｔｅｐ５０３）。
【０１４３】
【数２７】
【０１４４】
停止判定手段２０３は、（数２７）により求めたｐΔＴの値と、予め定めておいた閾値ｋ１とを比較し（Ｓｔｅｐ５０４）、ｐΔＴの値が閾値ｋ１以下の値であれば車両１００は停止状態であり（Ｓｔｅｐ５０５）、ｐΔＴの値が閾値ｋ１
より大きい値であれば、車両１００は非停止状態であると判定する（Ｓｔｅｐ５０６）。
【０１４５】
つまり所定の時間ΔＴにおけるジャイロセンサ１０２の出力値を分散処理した値が、閾値ｋ２の示す値以下であれば車両１００が停止状態であると判定する。
【０１４６】
閾値ｋ１を定める基準としては、車両１００が停止している状態と等速走行している状態との境界に設定するのが好ましい。車両１００の停止状態と等速走行状態とを比較すると、車両１００が停止している状態の加速度センサ１０１の出力データは、ほとんど変動が無くバイアス値にほぼ等しい。一方車両１０が等速走行している状態の出力データは、車両１００の微小な加減速を検出してしまうために、バイアス値にほぼ等しくなることはなく、等速走行時における加速度センサ１０１の出力データの変動は、停止時の出力データの変動よりも大きく検出される。よって、この境界に閾値ｋ１を設定することにより、車両１００の停止状態を正確に判定することが可能となる。
【０１４７】
また、上記説明では加速度センサ１０１の出力データの変化から車両１００の停止状態を判定する処理について示したものであるが、ジャイロセンサ１０２の出力データからでも同様にして車両１００の停止状態を判定することが可能であり、以下に説明する。
【０１４８】
図２４は本発明の第５の実施例における停止判定手段の動作を示すフローチャートであり、ジャイロセンサ１０２の出力データの変化から車両１００の停止状態を判定する処理について示している。ただし、図２０に示す出力値記憶手段２０２はジャイロセンサ１０２の出力データを記憶する。
【０１４９】
図２４に示すように、まず、ジャイロセンサ１０２の出力データｑnを所定の
時間ΔＴ毎に出力値記憶手段２０２に記憶させ（Ｓｔｅｐ８０１）、制御手段２０５からの指示により所定の時間ΔＴにおけるジャイロセンサ１０２の出力値ｑ
nの平均値Ｑを求める（Ｓｔｅｐ８０２）。
【０１５０】
【数２８】
【０１５１】
次に、所定の時間ΔＴの間に出力記憶手段２０２に記憶されたジャイロセンサ１０２の個々の出力データｑnと、（数２８）から求めた平均値Ｑとの差を求め
て２乗し、さらに個々に求めた値の和ｑΔＴを求める（Ｓｔｅｐ８０３）。
【０１５２】
【数２９】
【０１５３】
この（数２９）により求めたｑΔＴの値と、予め定めておいた閾値ｋ２とを比較し（Ｓｔｅｐ８０４）、ｑΔＴの値が閾値ｋ２以下のの値であれば車両１００は停止状態（Ｓｔｅｐ８０５）であると判定し、ｑΔＴの値が閾値ｋ２よりも大きい値であれば車両１００は非停止状態であると判定する（Ｓｔｅｐ８０６）。
【０１５４】
つまり所定の時間ΔＴにおけるジャイロセンサ１０２の出力値を分散処理した値が、閾値ｋ２の示す値以下であれば車両１００が停止状態であると判定する。
【０１５５】
閾値ｋ２を定める基準としては、車両１００が停止している場合と直進走行している場合との間に設定することが望ましい。車両１００が停止している場合と直進走行している場合とを比較すると、車両１００が停止している場合のジャイロセンサ１０２の出力データは、ほとんど変動が無くバイアス値にほぼ等しい。一方車両１００が直進走行している場合は、車両１００が微小な蛇行走行を検出してしまい、ジャイロセンサ１０２の出力データはバイアス値とほぼ等しくなることはなく、直進走行時のジャイロセンサ１０２の出力データの変動は、停止時
の出力データの変動よりも大きく検出される。よって、この境界に閾値ｋ２を設定することにより、車両１００の停止状態を正確に判定することが可能となる。
【０１５６】
以上のように、加速度センサ１０１またはジャイロセンサ１０２の出力変化に基づいて停止判定手段２０３が車両１００の停止状態を判定すると、制御手段２０５はこのときの加速度センサ１０１及びジャイロセンサ１０２の出力値をバイアス値としてバイアス値メモリ２０４に記憶させることでバイアス値の更新を行う。
【０１５７】
以上のように本実施例では、加速度センサ１０１またはジャイロセンサ１０２の出力値の変化から車両１００の停止状態を判定することが可能となる。そして車両１００の停止時に加速度センサ１０１及びジャイロセンサ１０２のバイアス値を更新することで、加速度センサ１０１及びジャイロセンサ１０２の出力誤差が累積することを防ぐことができ、精度の良い車両１００の位置を求めることのできるナビゲーション装置を実現できる。
【０１５８】
また、この停止判定手段２０３は、第２の実施例における車両１００の停止状態の判定にも適用可能であることは言うまでもないことである。
【０１５９】
また、本実施例のさらなる使用例としては、次のような場合が考えられる。図２５は本発明の第５の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図であり、ＧＰＳ（Grbal Positioning Systrem）２０６よって車両１００の位置を求める
ナビゲーション装置の例を示している。図２５に示すように、ＧＰＳ２０６による測位では複数のＧＰＳ衛星から電波を同時に受信して車両１００の位置を求めるため、受信環境により絶えず測位誤差が生じる。故にたとえ車両１００が停止している場合であっても、測位誤差から車両１００が地図データ上で移動する、あるいはふらつくことが生じる。これを防ぐためにジャイロセンサ１０２を設け、その出力の変化から車両１００の停止状態を判定し、車両１００が停止状態にあるときは、制御手段２０５により強制的に地図データ上の車両１００の位置を
動かさないように制御することが可能である。
【０１６０】
なお、本実施例では、車両１００の移動方位を求めるためにジャイロセンサ１０２を用いているが、図４に示すように加速度センサ１１０を用いても良いことは第１の実施例から明らかであり、加速度センサ１１０の出力の変化からも車両１００の停止状態を判定することは可能である。
【０１６１】
また、従来例に示したように、加速度センサ１０１の代わりに、車両１００から検出可能な車輪の回転数に応じた信号から移動距離を求める場合でも、ジャイロセンサ１０２の出力の変化から、車両１００の停止状態の判定を行い、ジャイロセンサ１０２のバイアス値を更新することは可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１６２】
【図１】本発明の第１の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の第１の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図
【図３】本発明の第１の実施例における車両の座標系を示す図
【図４】本発明の第１の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示すブロック図
【図５】本発明の第１の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図
【図６】本発明の第２の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示すブロック図
【図７】本発明の第２の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図
【図８】本発明の第２の実施例における車両の坂路走行状態を示す図
【図９】本発明の第３の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示すブロック図
【図１０】本発明の第３の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図
【図１１】本発明の第３の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図
【図１２】本発明の第３の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示すブロック図
【図１３】本発明の第３の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図
【図１４】本発明の第３の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図
【図１５】本発明の第３の実施例における車両の走行状態の概念図
【図１６】本発明の第３の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図
【図１７】本発明の第３の実施例における加速度センサの検出方向の説明図
【図１８】本発明の第４の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示すブロック図
【図１９】本発明の第４の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図
【図２０】本発明の第５の実施例におけるナビゲーション装置の構成を示すブロック図
【図２１】本発明の第５の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図
【図２２】加速度センサまたはジャイロセンサの出力特性を示す図
【図２３】本発明の第５の実施例における停止判定手段の動作を示すフローチャート
【図２４】本発明の第５の実施例における停止判定手段の動作を示すフローチャート
【図２５】本発明の第５の実施例におけるナビゲーション装置の車載概念図
【図２６】従来例におけるナビゲーション装置の車載概念図
【図２７】コマ式レートジャイロセンサの構造を示す図
【図２８】光ファイバジャイロの構造を示す図
【図２９】車両の位置演算の説明図
【符号の説明】
【０１６３】
１００ 車両
１０１ 加速度センサ（Ｘ方向加速度検出手段）
１０２ ジャイロセンサ（ヨー角速度検出手段）
１０４ 地図記憶手段
１０５ 表示手段
１０６、２０５ 制御手段
１０７、１１５、１１９、１２５ 移動距離算出手段
１０８、１１１ 移動方位算出手段
１０９、１１２、１１６、１２０、１２６、２０１ 演算手段
１１０ 加速度センサ（Ｙ方向加速度検出手段）
１１３、１１８、１２２ ピッチ角算出手段
１１４ ピッチ角記憶手段
１１７ ジャイロセンサ（ピッチ角速度検出手段）
１２１ 加速度センサ（Ｚ方向加速度検出手段）
１２４ 補正速度算出手段
２０２ 出力値記憶手段
２０３ 停止判定手段
２０４ バイアス値メモリ
２０６ ＧＰＳ
３０１、３０２ 加速度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の位置を求めるナビゲーション装置であって、車両の加速度を検出する少なくとも１つの加速度検出手段と、前記加速度検出手段のバイアス値を記憶するバイアス値記憶手段と、前記加速度検出手段の出力の変化から車両の停止状態を判定する停止判定手段と、前記停止判定手段が車両の停止状態であると判定すると、そのときの前記加速度検出手段の出力データをバイアス値として前記バイアス値記憶手段に記憶させるように制御する制御手段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】
車両の位置を求めるナビゲーション装置であって、車両の角速度を検出する少なくとも１つの角速度検出手段と、前記角速度検出手段のバイアス値を記憶するバイアス値記憶手段と、前記角速度検出手段の出力の変化から車両の停止状態を判定する停止判定手段と、前記停止判定手段が車両の停止状態であると判定すると、そのときの前記角速度検出手段の出力データをバイアス値として前記バイアス値記憶手段に記憶させるように制御する制御手段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３】
車両の進行方向における加速度を検出するＸ方向加速度検出手段と、車両のヨー動作方向における角速度を検出するヨー角速度検出手段と、前記Ｘ方向加速度検出手段の出力データから車両の移動距離を算出する移動距離算出手段と、前記ヨー角速度検出手段の出力データから車両の移動方位を算出する移動方位算出手段と、前記移動距離算出手段及び前記移動方位算出手段により算出された車両の移動距離及び移動方位を前回の車両の位置に累積して車両の位置を演算する演算手段とを備えたナビゲーション装置であって、前記Ｘ方向加速度検出手段及び／または前記ヨー角速度検出手段のバイアス値を記憶するバイアス値記憶手段と、前記Ｘ方向加速度検出手段の出力データの変化から車両の停止状態を判定する停止判定手段と、前記停止判定手段が車両の停止状態であると判定すると、そのときの前記Ｘ方向加速度検出手段及び／または前記ヨー角速度検出手段の出力データをバイアス値として前記バイアス値記憶手段に記憶させるよう
に制御する制御手段とを有することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項４】
車両の進行方向における加速度を検出するＸ方向加速度検出手段と、車両のヨー動作方向における角速度を検出するヨー角速度検出手段と、前記Ｘ方向加速度検出手段の出力データから車両の移動距離を算出する移動距離算出手段と、前記ヨー角速度検出手段の出力データから車両の移動方位を算出する移動方位算出手段と、前記移動距離算出手段及び前記移動方位算出手段により算出された車両の移動距離及び移動方位を前回の車両の位置に累積して車両の位置を演算する演算手段とを備えたナビゲーション装置であって、前記Ｘ方向加速度検出手段及び／または前記ヨー角速度検出手段のバイアス値を記憶するバイアス値記憶手段と、前記ヨー角速度検出手段の出力データの変化から車両の停止状態を判定する停止判定手段と、前記停止判定手段が車両の停止状態であると判定すると、そのときの前記Ｘ方向加速度検出手段及び／または前記ヨー角速度検出手段の出力データをバイアス値として前記バイアス値記憶手段に記憶させるように制御する制御手段とを有することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項５】
車輪の回転数に応じた信号を検出する車輪信号検出手段と、車両のヨー動作方向における角速度を検出するヨー角速度検出手段と、前記車輪信号検出手段の出力データから車両の移動距離を算出する移動距離算出手段と、前記ヨー角速度検出手段の出力データから車両の移動方位を算出する移動方位算出手段と、前記移動距離算出手段及び前記移動方位算出手段により算出された車両の移動距離及び移動方位を前回の車両の位置に累積して車両の位置を演算する演算手段とを備えたナビゲーション装置であって、前記ヨー角速度検出手段のバイアス値を記憶するバイアス値記憶手段と、前記角速度検出手段の出力データの変化から車両の停止状態を判定する停止判定手段と、前記停止判定手段が車両の停止状態であると判定すると、そのときの前記ヨー角速度検出手段の出力データをバイアス値として前記バイアス値記憶手段に記憶させるように制御する制御手段とを有することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項６】
車両の進行方向における加速度を検出するＸ方向加速度検出手段と、水平面上において車両の進行方向と垂直な方向における加速度を検出するＹ方向加速度検出手段と、前記Ｘ方向加速度検出手段の出力データから車両の移
動距離を算出する移動距離算出手段と、前記Ｙ方向加速度検出手段の出力データから車両の移動方位を算出する移動方位算出手段と、前記移動距離算出手段及び前記移動方位算出手段により算出された車両の移動距離及び移動方位を前回の車両の位置に累積して車両の位置を演算する演算手段とを備えたナビゲーション装置であって、前記Ｘ方向加速度検出手段及び／または前記Ｙ方向加速度検出手段のバイアス値を記憶するバイアス値記憶手段と、前記Ｘ方向加速度検出手段の出力データの変化から車両の停止状態を判定する停止判定手段と、前記停止判定手段が車両の停止状態であると判定すると、そのときの前記Ｘ方向加速度検出手段及び／または前記Ｙ方向加速度検出手段の出力データをバイアス値として前記バイアス値記憶手段に記憶させるように制御する制御手段とを有することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項７】
車両の進行方向における加速度を検出するＸ方向加速度検出手段と、水平面上において車両の進行方向と垂直な方向における加速度を検出するＹ方向加速度検出手段と、前記Ｘ方向加速度検出手段の出力データから車両の移動距離を算出する移動距離算出手段と、前記Ｙ方向加速度検出手段の出力データから車両の移動方位を算出する移動方位算出手段と、前記移動距離算出手段及び前記移動方位算出手段により算出された車両の移動距離及び移動方位を前回の車両の位置に累積して車両の位置を演算する演算手段とを備えたナビゲーション装置であって、前記Ｘ方向加速度検出手段及び／または前記Ｙ方向加速度検出手段のバイアス値を記憶するバイアス値記憶手段と、前記Ｙ方向加速度検出手段の出力データの変化から車両の停止状態を判定する停止判定手段と、前記停止判定手段が車両の停止状態であると判定すると、そのときの前記Ｘ方向加速度検出手段及び／または前記Ｙ方向加速度検出手段の出力データをバイアス値として前記バイアス値記憶手段に記憶させるように制御する制御手段とを有することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項８】
車輪の回転数に応じた信号を検出する車輪信号検出手段と、水平面上において車両の進行方向と垂直な方向における加速度を検出するＹ方向加速度検出手段と、前記車輪信号検出手段の出力データから車両の移動距離を算出する移動距離算出手段と、前記Ｙ方向加速度検出手段の出力データから車両の移
動方位を算出する移動方位算出手段と、前記移動距離算出手段及び前記移動方位算出手段により算出された車両の移動距離及び移動方位を前回の車両の位置に累積して車両の位置を演算する演算手段とを備えたナビゲーション装置であって、前記Ｙ方向加速度検出手段のバイアス値を記憶するバイアス値記憶手段と、前記Ｙ方向加速度検出手段の出力データの変化から車両の停止状態を判定する停止判定手段と、前記停止判定手段が車両の停止状態であると判定すると、そのときの前記Ｙ方向加速度検出手段の出力データをバイアス値として前記バイアス値記憶手段に記憶させるように制御する制御手段とを有することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項１】
車両の位置を求めるナビゲーション装置であって、車両の加速度を検出する少なくとも１つの加速度検出手段と、前記加速度検出手段のバイアス値を記憶するバイアス値記憶手段と、前記加速度検出手段の出力の変化から車両の停止状態を判定する停止判定手段と、前記停止判定手段が車両の停止状態であると判定すると、そのときの前記加速度検出手段の出力データをバイアス値として前記バイアス値記憶手段に記憶させるように制御する制御手段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】
車両の位置を求めるナビゲーション装置であって、車両の角速度を検出する少なくとも１つの角速度検出手段と、前記角速度検出手段のバイアス値を記憶するバイアス値記憶手段と、前記角速度検出手段の出力の変化から車両の停止状態を判定する停止判定手段と、前記停止判定手段が車両の停止状態であると判定すると、そのときの前記角速度検出手段の出力データをバイアス値として前記バイアス値記憶手段に記憶させるように制御する制御手段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３】
車両の進行方向における加速度を検出するＸ方向加速度検出手段と、車両のヨー動作方向における角速度を検出するヨー角速度検出手段と、前記Ｘ方向加速度検出手段の出力データから車両の移動距離を算出する移動距離算出手段と、前記ヨー角速度検出手段の出力データから車両の移動方位を算出する移動方位算出手段と、前記移動距離算出手段及び前記移動方位算出手段により算出された車両の移動距離及び移動方位を前回の車両の位置に累積して車両の位置を演算する演算手段とを備えたナビゲーション装置であって、前記Ｘ方向加速度検出手段及び／または前記ヨー角速度検出手段のバイアス値を記憶するバイアス値記憶手段と、前記Ｘ方向加速度検出手段の出力データの変化から車両の停止状態を判定する停止判定手段と、前記停止判定手段が車両の停止状態であると判定すると、そのときの前記Ｘ方向加速度検出手段及び／または前記ヨー角速度検出手段の出力データをバイアス値として前記バイアス値記憶手段に記憶させるよう
に制御する制御手段とを有することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項４】
車両の進行方向における加速度を検出するＸ方向加速度検出手段と、車両のヨー動作方向における角速度を検出するヨー角速度検出手段と、前記Ｘ方向加速度検出手段の出力データから車両の移動距離を算出する移動距離算出手段と、前記ヨー角速度検出手段の出力データから車両の移動方位を算出する移動方位算出手段と、前記移動距離算出手段及び前記移動方位算出手段により算出された車両の移動距離及び移動方位を前回の車両の位置に累積して車両の位置を演算する演算手段とを備えたナビゲーション装置であって、前記Ｘ方向加速度検出手段及び／または前記ヨー角速度検出手段のバイアス値を記憶するバイアス値記憶手段と、前記ヨー角速度検出手段の出力データの変化から車両の停止状態を判定する停止判定手段と、前記停止判定手段が車両の停止状態であると判定すると、そのときの前記Ｘ方向加速度検出手段及び／または前記ヨー角速度検出手段の出力データをバイアス値として前記バイアス値記憶手段に記憶させるように制御する制御手段とを有することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項５】
車輪の回転数に応じた信号を検出する車輪信号検出手段と、車両のヨー動作方向における角速度を検出するヨー角速度検出手段と、前記車輪信号検出手段の出力データから車両の移動距離を算出する移動距離算出手段と、前記ヨー角速度検出手段の出力データから車両の移動方位を算出する移動方位算出手段と、前記移動距離算出手段及び前記移動方位算出手段により算出された車両の移動距離及び移動方位を前回の車両の位置に累積して車両の位置を演算する演算手段とを備えたナビゲーション装置であって、前記ヨー角速度検出手段のバイアス値を記憶するバイアス値記憶手段と、前記角速度検出手段の出力データの変化から車両の停止状態を判定する停止判定手段と、前記停止判定手段が車両の停止状態であると判定すると、そのときの前記ヨー角速度検出手段の出力データをバイアス値として前記バイアス値記憶手段に記憶させるように制御する制御手段とを有することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項６】
車両の進行方向における加速度を検出するＸ方向加速度検出手段と、水平面上において車両の進行方向と垂直な方向における加速度を検出するＹ方向加速度検出手段と、前記Ｘ方向加速度検出手段の出力データから車両の移
動距離を算出する移動距離算出手段と、前記Ｙ方向加速度検出手段の出力データから車両の移動方位を算出する移動方位算出手段と、前記移動距離算出手段及び前記移動方位算出手段により算出された車両の移動距離及び移動方位を前回の車両の位置に累積して車両の位置を演算する演算手段とを備えたナビゲーション装置であって、前記Ｘ方向加速度検出手段及び／または前記Ｙ方向加速度検出手段のバイアス値を記憶するバイアス値記憶手段と、前記Ｘ方向加速度検出手段の出力データの変化から車両の停止状態を判定する停止判定手段と、前記停止判定手段が車両の停止状態であると判定すると、そのときの前記Ｘ方向加速度検出手段及び／または前記Ｙ方向加速度検出手段の出力データをバイアス値として前記バイアス値記憶手段に記憶させるように制御する制御手段とを有することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項７】
車両の進行方向における加速度を検出するＸ方向加速度検出手段と、水平面上において車両の進行方向と垂直な方向における加速度を検出するＹ方向加速度検出手段と、前記Ｘ方向加速度検出手段の出力データから車両の移動距離を算出する移動距離算出手段と、前記Ｙ方向加速度検出手段の出力データから車両の移動方位を算出する移動方位算出手段と、前記移動距離算出手段及び前記移動方位算出手段により算出された車両の移動距離及び移動方位を前回の車両の位置に累積して車両の位置を演算する演算手段とを備えたナビゲーション装置であって、前記Ｘ方向加速度検出手段及び／または前記Ｙ方向加速度検出手段のバイアス値を記憶するバイアス値記憶手段と、前記Ｙ方向加速度検出手段の出力データの変化から車両の停止状態を判定する停止判定手段と、前記停止判定手段が車両の停止状態であると判定すると、そのときの前記Ｘ方向加速度検出手段及び／または前記Ｙ方向加速度検出手段の出力データをバイアス値として前記バイアス値記憶手段に記憶させるように制御する制御手段とを有することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項８】
車輪の回転数に応じた信号を検出する車輪信号検出手段と、水平面上において車両の進行方向と垂直な方向における加速度を検出するＹ方向加速度検出手段と、前記車輪信号検出手段の出力データから車両の移動距離を算出する移動距離算出手段と、前記Ｙ方向加速度検出手段の出力データから車両の移
動方位を算出する移動方位算出手段と、前記移動距離算出手段及び前記移動方位算出手段により算出された車両の移動距離及び移動方位を前回の車両の位置に累積して車両の位置を演算する演算手段とを備えたナビゲーション装置であって、前記Ｙ方向加速度検出手段のバイアス値を記憶するバイアス値記憶手段と、前記Ｙ方向加速度検出手段の出力データの変化から車両の停止状態を判定する停止判定手段と、前記停止判定手段が車両の停止状態であると判定すると、そのときの前記Ｙ方向加速度検出手段の出力データをバイアス値として前記バイアス値記憶手段に記憶させるように制御する制御手段とを有することを特徴とするナビゲーション装置。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【公開番号】特開２００６−１５３８９２（Ｐ２００６−１５３８９２Ａ）
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５９１５（Ｐ２００６−５９１５）
【出願日】平成１８年１月１３日（２００６．１．１３）
【分割の表示】特願平７−２８９６２０の分割
【原出願日】平成７年１１月８日（１９９５．１１．８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月１３日（２００６．１．１３）
【分割の表示】特願平７−２８９６２０の分割
【原出願日】平成７年１１月８日（１９９５．１１．８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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