測位方法、プログラム及び測位装置
【課題】ＧＰＳによる測位と慣性航法による測位とを行う測位装置において、消費電力の
削減を図ること。
【解決手段】カーナビゲーション装置１において、ＧＰＳ衛星信号の受信状況を示す指標
値が、予め定められた第１低レベル条件を満足するか否かが判定され、満足すると判定さ
れた場合には、慣性航法用センサを起動状態（ＯＮ）とし、満足しないと判定された場合
には、慣性航法用センサを停止状態（ＯＦＦ）とする制御が行われる。また、第１低レベ
ル条件を満足すると判定された場合には、上述した指標値が、第１低レベル条件よりもレ
ベルの低い第２低レベル条件を満足するか否かが判定され、満足すると判定された場合に
は、慣性航法演算処理が行われて慣性航法演算位置が出力位置に決定され、第２低レベル
条件を満足しないと判定された場合には、ＧＰＳ受信部２０により測位されたＧＰＳ測位
位置が出力位置に決定される。
削減を図ること。
【解決手段】カーナビゲーション装置１において、ＧＰＳ衛星信号の受信状況を示す指標
値が、予め定められた第１低レベル条件を満足するか否かが判定され、満足すると判定さ
れた場合には、慣性航法用センサを起動状態（ＯＮ）とし、満足しないと判定された場合
には、慣性航法用センサを停止状態（ＯＦＦ）とする制御が行われる。また、第１低レベ
ル条件を満足すると判定された場合には、上述した指標値が、第１低レベル条件よりもレ
ベルの低い第２低レベル条件を満足するか否かが判定され、満足すると判定された場合に
は、慣性航法演算処理が行われて慣性航法演算位置が出力位置に決定され、第２低レベル
条件を満足しないと判定された場合には、ＧＰＳ受信部２０により測位されたＧＰＳ測位
位置が出力位置に決定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体に搭載されて、該移動体の現在位置を測位する測位装置が行う測位方
法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星を利用した測位システムとしては、ＧＰＳ（Global Positioning System）が
広く知られており、携帯型電話機やカーナビゲーション装置等に内蔵された測位装置に利
用されている。ＧＰＳでは、自機の位置を示す３次元の座標値と、時計誤差との４つのパ
ラメータの値を、複数のＧＰＳ衛星の位置や各ＧＰＳ衛星から自機までの擬似距離等の情
報に基づいて求める測位演算を行うことで、自機の現在位置を測位する。
【０００３】
しかし、トンネル内や屋内等、ＧＰＳ衛星信号を受信することができない環境では、Ｇ
ＰＳによる測位を行うことができないため、ジャイロセンサや加速度センサ等の慣性航法
用センサを用いた慣性航法演算処理を行って、現在位置を測位する技術が広く用いられて
いる（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平６−３４１８４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の技術では、ＧＰＳによる測位システムと、慣性航法用センサを用いた測
位システムとの両方のシステムを常に動作させておく必要があるため、測位装置における
消費電力が増大するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述した課題に鑑みて為されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するための第１の発明は、移動体に搭載されて、測位用衛星から受信
した測位用信号に基づく所定の測位演算を行って現在位置を測位する第１測位モードと、
所定の慣性航法用センサを用いた所定の慣性航法演算処理を行って現在位置を測位する第
２測位モードとを有する測位装置が行う測位方法であって、前記測位用信号の受信状況を
示す指標値が、予め定められた第１低レベル条件を満足するか否かを判定することと、前
記第１低レベル条件を満足すると判定された場合には、前記慣性航法用センサを起動状態
とし、前記第１低レベル条件を満足しないと判定された場合には、前記慣性航法用センサ
を停止状態とする制御を行うことと、前記第１低レベル条件を満足すると判定された場合
に、前記第１低レベル条件よりもレベルの低い第２低レベル条件を前記指標値が満足する
か否かを判定することと、前記第２低レベル条件を満足すると判定された場合には、前記
第２測位モードによる測位を行い、前記第２低レベル条件を満足しないと判定された場合
には、前記第１測位モードによる測位を行うことと、を含む測位方法である。
【０００７】
また、他の発明として、移動体に搭載されて、測位用衛星から受信した測位用信号に基
づく所定の測位演算を行って現在位置を測位する第１測位モードと、所定の慣性航法用セ
ンサを用いた所定の慣性航法演算処理を行って現在位置を測位する第２測位モードとを有
する測位装置であって、前記測位用信号の受信状況を示す指標値が、予め定められた第１
低レベル条件を満足するか否かを判定する第１低レベル条件判定部と、前記第１低レベル
条件を満足すると判定された場合には、前記慣性航法用センサを起動状態とし、前記第１
低レベル条件を満足しないと判定された場合には、前記慣性航法用センサを停止状態とす
る制御を行う制御部と、前記第１低レベル条件を満足すると判定された場合に、前記第１
低レベル条件よりもレベルの低い第２低レベル条件を前記指標値が満足するか否かを判定
する第２低レベル条件判定部と、前記第２低レベル条件を満足すると判定された場合には
、前記第２測位モードによる測位を行い、前記第２低レベル条件を満足しないと判定され
た場合には、前記第１測位モードによる測位を行う測位部と、を備えた測位装置を構成し
てもよい。
【０００８】
この第１の発明等によれば、測位用信号の受信状況を示す指標値が、予め定められた第
１低レベル条件を満足するか否かが判定され、満足すると判定された場合には、慣性航法
用センサを起動状態とし、満足しないと判定された場合には、慣性航法用センサを停止状
態とする制御が行われる。すなわち、測位用信号の受信状況が良い場合は、慣性航法用セ
ンサを停止状態とするため、常に慣性航法用センサを起動させておく必要がなく、消費電
力の削減が図られる。
【０００９】
また、第１低レベル条件を満足すると判定された場合には、測位用信号の受信状況を示
す指標値が、第１低レベル条件よりもレベルの低い第２低レベル条件を満足するか否かが
判定され、満足すると判定された場合には、第２測位モードによる測位が行われ、満足し
ないと判定された場合には、第１測位モードによる測位が行われる、従って、測位用信号
の受信状況が第２低レベル条件を満たす場合には、慣性航法用センサを用いた慣性航法演
算処理を行って現在位置を測位することとなり、測位精度を向上させることができる。
【００１０】
また、第２の発明として、第１の発明の測位方法であって、前記第１及び第２低レベル
条件は、（１）前記第１測位モードによる測位に用いた測位用衛星の天空配置を表す指標
値、（２）前記第１測位モードによる測位結果の精度を表す指標値、（３）前記第１測位
モードによる測位に用いた測位用衛星の個数を表す指標値、（４）前記第１測位モードに
よる測位に用いた測位用信号の信号強度を表す指標値、のうちの少なくとも１つに基づい
て定められた条件である測位方法を構成してもよい。
【００１１】
この第２の発明によれば、第１の発明と相俟って、測位用信号の受信状況を示す指標値
が、第１の測位モードによる測位に用いた測位用衛星や測位用信号等に関する指標値に基
づいて定められた第１及び第２低レベル条件を満足するか否かが判定される。
【００１２】
また、第３の発明として、第１又は第２の発明の測位方法であって、前記移動体の停止
を検出することと、前記移動体の停止時に、気温を検出する温度センサの検出温度と前記
慣性航法用センサの検出結果とを対応付けて記憶することと、前記記憶された前記温度セ
ンサの検出温度と前記慣性航法用センサの検出結果とから、任意の気温に対する前記慣性
航法用センサの検出誤差を補償する温度補償モデル式を算出することと、前記温度センサ
の現在の検出温度に対応する前記慣性航法用センサの検出誤差の補償値を前記温度補償モ
デル式から算出して、検出誤差を補償することと、を更に含む測位方法を構成してもよい
。
【００１３】
慣性航法用センサの出力値には、ゼロ点バイアスと呼ばれる温度依存性のあるバイアス
が含まれるが、第３の発明によれば、いわゆるフィールドキャリブレーションの手法を用
いて慣性航法用センサの検出誤差を補償する温度補償モデル式を算出することで、慣性航
法用センサのゼロ点バイアスの補償を適切に行うことが可能となる。
【００１４】
また、第４の発明として、第３の発明の測位方法であって、前記移動体の停止時に、前
記慣性航法用センサが停止状態であれば、所定の安定動作時間の起動をした後に、前記温
度センサの検出温度と前記慣性航法用センサの検出結果とを対応付けて記憶することを更
に含む測位方法を構成してもよい。
【００１５】
この第４の発明によれば、慣性航法用センサを起動状態にしてから暫くの間は出力が安
定しないことを考慮して、所定の安定動作時間の起動をした後に、温度センサの検出温度
と慣性航法用センサの検出結果とを対応付けて記憶するようにしたことで、信頼性の高い
温度補償モデル式の算出を実現し得る。
【００１６】
また、第５の発明として、第３又は第４の発明の測位方法であって、前記慣性航法用セ
ンサは加速度センサを有して構成され、前記移動体の姿勢を検出することと、前記移動体
の停止時の姿勢と前記加速度センサの検出結果とに基づいて、当該検出結果に含まれる重
力加速度の成分を算出することと、を更に含み、前記温度補償モデル式を算出することは
、前記加速度センサの検出結果に含まれる前記重力加速度の成分による影響を考慮して、
前記温度補償モデル式を算出することである測位方法を構成してもよい。
【００１７】
この第５の発明によれば、重力加速度の影響を考慮した加速度センサの検出誤差を補償
する温度補償モデル式を算出するため、加速度センサのゼロ点バイアスの補償をより正確
に行うことが可能となる。
【００１８】
また、第６の発明として、第１〜第５の何れかの発明の測位方法を、移動体に搭載され
る測位装置に内蔵されたコンピュータに実行させるためのプログラムを構成してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明に好適な実施形態の一例を説明する。尚、以下では、測
位装置として、移動体の一種である自動車に搭載されるカーナビゲーション装置を例に挙
げ、測位システムとしてＧＰＳ（Global Positioning System）を用いた場合について説
明するが、本発明を適用可能な実施形態がこれらに限定されるわけではない。
【００２０】
１．機能構成
図１は、本実施形態におけるカーナビゲーション装置１の機能構成を示すブロック図で
ある。カーナビゲーション装置１は、ＧＰＳアンテナ１０と、ＧＰＳ受信部２０と、ホス
トＣＰＵ（Central Processing Unit）３０と、操作部４０と、表示部５０と、ジャイロ
センサ６０と、加速度センサ７０と、温度センサ９０と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１
００と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１０とを備えて構成される。
【００２１】
ＧＰＳアンテナ１０は、ＧＰＳ衛星から発信されているＧＰＳ衛星信号を含むＲＦ（Ra
dio Frequency）信号を受信するアンテナであり、受信した信号をＧＰＳ受信部２０に出
力する。尚、ＧＰＳ衛星信号は、衛星毎に異なる拡散符号の一種であるＰＲＮ（Pseudo R
andom Noise）コードで直接スペクトラム拡散方式により変調された１．５７５４２［Ｇ
Ｈｚ］の通信信号である。ＰＲＮコードは、コード長１０２３チップを１ＰＮフレームと
する繰返し周期１ｍｓの擬似ランダム雑音符号である。
【００２２】
ＧＰＳ受信部２０は、ＧＰＳアンテナ１０から出力された信号に基づいてカーナビゲー
ション装置１の現在位置を測位する測位回路であり、いわゆるＧＰＳ受信機に相当する機
能ブロックである。ＧＰＳ受信部２０は、ＲＦ（Radio Frequency）受信回路部２１と、
ベースバンド処理回路部２３とを備えて構成される。尚、ＲＦ受信回路部２１と、ベース
バンド処理回路部２３とは、それぞれ別のＬＳＩ（Large Scale Integration）として製
造することも、１チップとして製造することも可能である。
【００２３】
ＲＦ受信回路部２１は、ＲＦ信号の処理回路ブロックであり、所定の局部発振信号を分
周或いは逓倍することで、ＲＦ信号乗算用の発振信号を生成する。そして、生成した発振
信号を、ＧＰＳアンテナ１０から出力されたＲＦ信号に乗算することで、ＲＦ信号を中間
周波数の信号（以下、「ＩＦ（Intermediate Frequency）信号」と称す。）にダウンコン
バートし、ＩＦ信号を増幅等した後、Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換して、ベースバ
ンド処理回路部２３に出力する。
【００２４】
ベースバンド処理回路部２３は、ＲＦ受信回路部２１から出力されたＩＦ信号に対して
相関処理等を行ってＧＰＳ衛星信号を捕捉・抽出し、データを復号して航法メッセージや
時刻情報等を取り出して測位演算を行う回路部である。ベースバンド処理回路部２３は、
プロセッサとしてのＣＰＵと、メモリとしてのＲＯＭ及びＲＡＭを備えて構成される。尚
、測位演算としては、例えば最小二乗法を用いた測位演算等の公知の手法を適用すること
ができる。
【００２５】
ホストＣＰＵ３０は、ＲＯＭ１００に記憶されているシステムプログラム等の各種プロ
グラムに従ってカーナビゲーション装置１の各部を統括的に制御するプロセッサである。
ホストＣＰＵ３０は、測位プログラム１０３に従って、ナビゲーション画面に表示させる
位置である出力位置を決定する。そして、ナビゲーションプログラム１０１に従って、出
力位置をプロットしたナビゲーション画面を生成して、表示部５０に表示させる。
【００２６】
操作部４０は、例えばタッチパネルやボタンスイッチ等により構成される入力装置であ
り、押下されたアイコンやボタンの信号をホストＣＰＵ３０に出力する。この操作部４０
の操作により、目的地の入力や、ナビゲーション画面の表示要求等の各種指示入力がなさ
れる。
【００２７】
表示部５０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、ホストＣＰＵ３
０から入力される表示信号に基づいた各種表示を行う表示装置である。表示部５０には、
ナビゲーション画面等が表示される。
【００２８】
ジャイロセンサ６０は、角速度を検出して自動車の回転を検出する３軸のセンサ（角速
度センサ）であり、検出した３軸の角速度をホストＣＰＵ３０に出力する。ジャイロセン
サ６０は、慣性航法用センサの一種である。
【００２９】
加速度センサ７０は、加速度を検出して自動車の移動状態を検出する３軸のセンサであ
り、検出した３軸の加速度をホストＣＰＵ３０に出力する。加速度センサ７０も、慣性航
法用センサの一種である。
【００３０】
ジャイロセンサ６０の出力及び加速度センサ７０の出力には、いわゆるゼロ点バイアス
が含まれている。ゼロ点バイアスは、角速度及び加速度が何れも無い状態（例えば自動車
の完全停止時（静止時））におけるセンサの出力値であり、温度変化によって変動する温
度依存性がある。温度「Ｔ」におけるゼロ点バイアス「ＢT」は、例えば次式（１）に示
すような２次の温度補償モデル式で表すことができる。
【数１】
但し、「Ｔ0」は基準温度、「ＢT0」は基準温度Ｔ0におけるゼロ点バイアス、「ｋ1」
は１次の温度係数、「ｋ2」は２次の温度係数をそれぞれ示している。
【００３１】
ホストＣＰＵ３０は、測位処理において、自動車が停止していると判定した場合に、フ
ィールドキャリブレーションを行って、ジャイロセンサ６０及び加速度センサ７０それぞ
れについて、上述した２次の温度補償モデル式を算出・更新する。そして、自動車が走行
している場合に、最新の温度補償モデル式を用いて、ジャイロセンサ６０及び加速度セン
サ７０のゼロ点バイアス（検出誤差）を補償する。
【００３２】
但し、加速度センサ７０の原出力値には、自動車の姿勢による重力加速度の影響が含ま
れていることに注意が必要である。従って、加速度センサ７０について温度補償モデル式
を算出する場合は、加速度センサ７０の原出力値に対して、自動車の姿勢による重力加速
度の影響を補正する処理を行って出力補正値を求め、当該出力補正値を用いて温度補償モ
デル式を算出する必要がある。
【００３３】
具体的には、例えば図２に示すように、自動車の進行方向を「ｘ軸」（直進方向を正方
向）、ｘ軸正方向に向かって左右方向を「ｙ軸」（右方向を正方向）、ｘ軸に対する高さ
方向を「ｚ軸」（下方向を正方向）とする直交３軸の移動体座標系を考える。この場合、
重力加速度の影響を考慮した加速度センサ７０の出力補正値は、次式（２）に従って算出
される。
【数２】
【００３４】
但し、「ａｘ」、「ａy」及び「ａz」は、それぞれｘ軸、ｙ軸及びｚ軸に対する加速度
センサ７０の原出力値、「Ｂｘ」、「Ｂy」及び「Ｂz」は、それぞれｘ軸、ｙ軸及びｚ軸
に対する加速度センサ７０の出力補正値、「ｇ」は重力加速度、「θ」及び「φ」は、そ
れぞれジャイロセンサ６０の検出結果に基づいて算出される自動車の姿勢角であるピッチ
角（ｙ軸回りの回転角）及びロール角（ｘ軸回りの回転角）を示している。
【００３５】
温度センサ９０は、外界の気温を検出する接触式又は非接触式のセンサであり、その検
出結果をホストＣＰＵ３０に出力する。
【００３６】
ＲＯＭ１００は、読み出し専用の記憶装置であり、ホストＣＰＵ３０がカーナビゲーシ
ョン装置１を制御するためのシステムプログラムや、ナビゲーション機能を実現するため
の各種プログラムやデータ等を記憶している。
【００３７】
ＲＡＭ１１０は、読み書き可能な記憶装置であり、ホストＣＰＵ３０により実行される
システムプログラム、各種処理プログラム、各種処理の処理中データ、処理結果などを一
時的に記憶するワークエリアを形成している。
【００３８】
図３は、ＲＯＭ１００に格納されたデータの一例を示す図である。ＲＯＭ１００には、
ホストＣＰＵ３０により読み出され、ナビゲーション処理として実行されるナビゲーショ
ンプログラム１０１と、測位処理（図８〜図１０参照）として実行される測位プログラム
１０３と、ナビゲーション画面を生成するための地図情報のデータである地図データ１０
５とが記憶されている。
【００３９】
ナビゲーション処理とは、ホストＣＰＵ３０が、地図データ１０５に記憶されている地
図情報を用いて、測位処理により決定した出力位置を道路上に補正するマップマッチング
処理を行うとともに、補正後の位置をプロットしたナビゲーション画面を生成して、表示
部５０に表示させる処理である。尚、マップマッチング処理については公知であるため、
詳細な説明を省略する。
【００４０】
測位処理とは、ホストＣＰＵ３０が、自動車が停止していると判定した場合に、フィー
ルドキャリブレーションを行って、慣性航法用センサであるジャイロセンサ６０及び加速
度センサ７０それぞれについて、その検出誤差であるゼロ点バイアスを補償する温度補償
モデル式を算出・更新する処理である。そして、自動車が走行している場合に、最新の温
度補償モデル式に従って、ジャイロセンサ６０及び加速度センサ７０のゼロ点バイアスを
補償する。
【００４１】
また、ホストＣＰＵ３０は、ＧＰＳ衛星信号の受信状況を示す指標値が、予め定められ
た第１低レベル条件を満足するか否かを判定し、その判定結果に応じて、慣性航法用セン
サのＯＮ／ＯＦＦを切り換えて現在位置を測位する。そして、上述した指標値が、第１低
レベル状況よりもレベルの低い第２低レベル条件を満足するか否かを判定し、その判定結
果に応じて、ＧＰＳ受信部２０により測位された測位位置（以下、「ＧＰＳ測位位置」と
称す。）と、慣性航法演算処理により求めた測位位置（以下、「慣性航法演算位置」と称
す。）との何れの位置を出力位置とするかを決定する。測位処理については、フローチャ
ートを用いて詳細に後述する。
【００４２】
図４は、ＲＡＭ１１０に格納されるデータの一例を示す図である。ＲＡＭ１１０には、
計測履歴データ１１１と、ジャイロセンサゼロ点バイアス参照データ１１３と、加速度セ
ンサゼロ点バイアス参照データ１１５と、ジャイロセンサ温度補償モデル式データ１１７
と、加速度センサ温度補償モデル式データ１１９とが記憶される。
【００４３】
図５は、計測履歴データ１１１のデータ構成の一例を示す図である。計測履歴データ１
１１には、各時刻１１１１毎に、ジャイロセンサ６０により検出された３軸の角速度１１
１２と、加速度センサ７０により検出された３軸の加速度１１１３と、温度センサ９０に
より検出された温度１１１４と、ＧＰＳ測位位置１１１５と、慣性航法演算位置１１１６
とが対応付けて記憶される。計測履歴データ１１１は、測位処理においてホストＣＰＵ３
０により更新される。
【００４４】
図６は、ジャイロセンサゼロ点バイアス参照データ１１３のデータ構成の一例を示す図
である。ジャイロセンサゼロ点バイアス参照データ１１３には、自動車の停止時に温度セ
ンサ９０により検出された温度の平均値である温度平均値１１３１と、ジャイロセンサ６
０の原出力値の平均値である原出力値平均値１１３３とが対応付けて記憶される。ジャイ
ロセンサゼロ点バイアス参照データ１１３は、測位処理においてホストＣＰＵ３０により
更新される。
【００４５】
図７は、加速度センサゼロ点バイアス参照データ１１５のデータ構成の一例を示す図で
ある。加速度センサゼロ点バイアス参照データ１１５には、自動車の停止時に温度センサ
９０により検出された温度の平均値である温度平均値１１５１と、式（２）に従って重力
加速度の影響が補正された出力補正値１１５３とが対応付けて記憶される。加速度センサ
ゼロ点バイアス参照データ１１５は、測位処理においてホストＣＰＵ３０により更新され
る。
【００４６】
ジャイロセンサ温度補償モデル式データ１１７は、ジャイロセンサ６０の温度補償モデ
ル式が記憶されたデータである。測位処理において、ホストＣＰＵ３０は、ジャイロセン
サゼロ点バイアス参照データ１１３に記憶されている複数の温度平均値１１３１及び原出
力値平均値１１３３のデータを基に、例えば最小二乗法を用いて１次の温度係数「ｋ1」
及び２次の温度係数「ｋ2」を求めることで、式（１）で表わされる２次の温度補償モデ
ル式を算出する。そして、算出した温度補償モデル式で、ジャイロセンサ温度補償モデル
式データ１１７を更新する。
【００４７】
同様に、加速度センサ温度補償モデル式データ１１９は、加速度センサ７０の温度補償
モデル式が記憶されたデータである。測位処理において、ホストＣＰＵ３０は、加速度セ
ンサゼロ点バイアス参照データ１１５に記憶された複数の温度平均値１１５１及び出力補
正値１１５３のデータを基に、例えば最小二乗法を用いて１次の温度係数「ｋ1」及び２
次の温度係数「ｋ2」を求めることで、式（１）で表わされる２次の温度補償モデル式を
算出する。そして、算出した温度補償モデル式で、加速度センサ温度補償モデル式データ
１１９を更新する。
【００４８】
２．処理の流れ
図８〜図１０は、ホストＣＰＵ３０によりＲＯＭ１００に記憶されている測位プログラ
ム１０３が読み出されて実行されることで、カーナビゲーション装置１において実行され
る測位処理の流れを示すフローチャートである。
【００４９】
測位処理は、ＲＦ受信回路部２１によるＧＰＳ衛星信号の受信と併せて、ホストＣＰＵ
３０が、操作部４０に測位開始指示の操作がなされたことを検出した場合に実行を開始す
る処理である。尚、カーナビゲーション装置１の電源のＯＮ／ＯＦＦとＧＰＳの起動／停
止とを連動させ、カーナビゲーション装置１の電源投入操作を検出した場合に測位処理の
実行を開始させることにしてもよい。
【００５０】
また、特に説明しないが、以下の測位処理の実行中は、ＧＰＳアンテナ１０によるＲＦ
信号の受信や、ＲＦ受信回路部２１によるＩＦ信号へのダウンコンバート、ベースバンド
処理回路部２３によるＧＰＳ衛星信号の捕捉・追尾、疑似距離の演算や測位演算等が随時
行われている状態にあるものとする。また、ジャイロセンサ６０、加速度センサ７０及び
温度センサ９０の検出結果に従って、ホストＣＰＵ３０により、ＲＡＭ１１０の計測履歴
データ１１１は随時更新されるものとする。
【００５１】
先ず、ホストＣＰＵ３０は、自動車が停止（静止）しているか否かを判定する（ステッ
プＡ１）。この判定は、例えば自動車に備えられた車速センサの検出結果に基づいて自動
車の速度が“０”であるか否かを判定したり、過去数時刻分（例えば“３秒分”）の測位
位置が互いに近距離（例えば“５ｍ以内”）に位置しているか否かを判定することによっ
て行うことができる。尚、ジャイロセンサ６０や加速度センサ７０の検出結果に基づいて
自動車の停止判定を行うことも可能である。
【００５２】
ステップＡ１において自動車が停止していると判定した場合は（ステップＡ１；Ｙｅｓ
）、ホストＣＰＵ３０は、慣性航法用センサの電源が“ＯＦＦ”であるか否かを判定する
（ステップＡ３）。そして、慣性航法用センサの電源が“ＯＮ”であると判定した場合は
（ステップＡ３；Ｎｏ）、温度センサ９０から現在の温度を取得する（ステップＡ５）。
【００５３】
また、ホストＣＰＵ３０は、ジャイロセンサ６０からオリジナルの出力値である原出力
値を取得するとともに（ステップＡ７）、加速度センサ７０からオリジナルの出力値であ
る原出力値を取得する（ステップＡ９）。そして、ホストＣＰＵ３０は、所定時間（例え
ば“２０秒”）が経過したか否かを判定し（ステップＡ１１）、まだ経過していないと判
定した場合は（ステップＡ１１；Ｎｏ）、ステップＡ５に戻る。
【００５４】
また、ステップＡ１１において所定時間が経過したと判定した場合は（ステップＡ１１
；Ｙｅｓ）、ホストＣＰＵ３０は、所定時間の間に取得した温度の平均値を算出するとと
もに（ステップＡ１３）、取得したジャイロセンサ６０の原出力値の平均値を算出する（
ステップＡ１５）。そして、算出した温度の平均値１１３１とジャイロセンサ６０の原出
力値の平均値１１３３とを対応付けて、ＲＡＭ１１０のジャイロセンサゼロ点バイアス参
照データ１１３に記憶させる（ステップＡ１７）。
【００５５】
次いで、ホストＣＰＵ３０は、所定時間の間に取得した加速度センサ７０の原出力値の
平均値を算出する（ステップＡ１９）。また、ホストＣＰＵ３０は、ゼロ点バイアス補償
された自動車の停止直前におけるジャイロセンサ６０の検出結果に基づいて、自動車の姿
勢角（ピッチ角度「θ」及びロール角「φ」）を算出する（ステップＡ２１）。
【００５６】
そして、ホストＣＰＵ３０は、ステップＡ１９で算出した加速度センサ７０の原出力値
の平均値と、ステップＡ２１で算出した自動車の姿勢角とを用いて、式（２）に従って重
力加速度の成分の影響を考慮した出力補正値を算出する（ステップＡ２３）。そして、ス
テップＡ１３で算出した温度の平均値１１５１と、ステップＡ２３で算出した出力補正値
１１５３とを対応付けて、ＲＡＭ１１０の加速度センサゼロ点バイアス参照データ１１５
に記憶させる（ステップＡ２５）。
【００５７】
次いで、ホストＣＰＵ３０は、温度補償モデル式を前回更新してから所定の経過時間（
例えば“１時間”）が経過したか否かを判定し（ステップＡ２７）、まだ経過していない
と判定した場合は（ステップＡ２７；Ｎｏ）、ステップＡ３７へと処理を移行する。
【００５８】
また、ステップＡ２７において所定の経過時間が経過したと判定した場合は（ステップ
Ａ２７；Ｙｅｓ）、ホストＣＰＵ３０は、ジャイロセンサゼロ点バイアス参照データ１１
３に記憶されている複数の温度平均値１１３１及び原出力値平均値１１３３のデータを基
に、例えば最小二乗法を用いて１次の温度係数「ｋ1」及び２次の温度係数「ｋ2」を求め
、式（１）で表わされる２次の温度補償モデル式を算出する（ステップＡ２９）。そして
、算出した温度補償モデル式で、ＲＡＭ１１０のジャイロセンサ温度補償モデル式データ
１１７を更新する（ステップＡ３１）。
【００５９】
同様に、ホストＣＰＵ３０は、加速度センサゼロ点バイアス参照データ１１５に記憶さ
れている複数の温度平均値１１５１及び出力補正値１１５３のデータを基に、例えば最小
二乗法を用いて１次の温度係数「ｋ1」及び２次の温度係数「ｋ2」を求め、式（１）で表
わされる２次の温度補償モデル式を算出する（ステップＡ３３）。そして、算出した温度
補償モデル式で、ＲＡＭ１１０の加速度センサ温度補償モデル式データ１１９を更新する
（ステップＡ３５）。
【００６０】
次いで、ホストＣＰＵ３０は、操作部４０を介してユーザにより測位終了指示がなされ
たか否かを判定し（ステップＡ３７）、なされなかったと判定した場合は（ステップＡ３
７；Ｎｏ）、ステップＡ１に戻る。また、測位終了指示がなされたと判定した場合は（ス
テップＡ３７；Ｙｅｓ）、測位処理を終了する。
【００６１】
一方、ステップＡ３において慣性航法用センサの電源が“ＯＦＦ”であると判定した場
合は（ステップＡ３；Ｙｅｓ）、ホストＣＰＵ３０は、ジャイロセンサ６０の電源を“Ｏ
Ｎ”にする（ステップＡ３９）。そして、所定のウォーミングアップ時間（例えば“１０
秒”）が経過したか否かを判定し（ステップＡ４１）、まだ経過していないと判定した場
合は（ステップＡ４１；Ｎｏ）、そのまま待機する。電源投入直後は、ジャイロセンサ６
０の出力が安定しないため、出力が安定するまでの間は、データの取得を開始しないこと
にしたものである。
【００６２】
また、所定のウォーミングアップ時間が経過したと判定した場合は（ステップＡ４１；
Ｙｅｓ）、ホストＣＰＵ３０は、温度センサ９０から現在の温度を取得するとともに（ス
テップＡ４３）、ジャイロセンサ６０からオリジナルの出力値である原出力値を取得する
（ステップＡ４５）。
【００６３】
次いで、ホストＣＰＵ３０は、所定時間（例えば“２０秒”）が経過したか否かを判定
し（ステップＡ４７）、まだ経過していないと判定した場合は（ステップＡ４７；Ｎｏ）
、ステップＡ４３に戻る。また、所定時間が経過したと判定した場合は（ステップＡ４７
；Ｙｅｓ）、ジャイロセンサ６０の電源を“ＯＦＦ”にする（ステップＡ４９）。
【００６４】
次いで、ホストＣＰＵ３０は、所定時間の間に取得した温度の平均値を算出するととも
に（ステップＡ５１）、取得したジャイロセンサ６０の原出力値の平均値を算出する（ス
テップＡ５３）。そして、算出した温度の平均値１１３１とジャイロセンサの原出力値の
平均値１１３３とを対応付けて、ＲＡＭ１１０のジャイロセンサゼロ点バイアス参照デー
タ１１３に記憶させる（ステップＡ５５）。そして、ホストＣＰＵ３０は、ステップＡ２
７へと処理を移行する。
【００６５】
また、ステップＡ１において自動車が停止していない、すなわち移動していると判定し
た場合は（ステップＡ１；Ｎｏ）、ホストＣＰＵ３０は、ＲＡＭ１１０のジャイロセンサ
温度補償モデル式データ１１７に記憶されている最新の温度補償モデル式に従って、温度
センサ９０により検出された現在の温度におけるゼロ点バイアスを算出し、算出したゼロ
点バイアスを用いて、ジャイロセンサ６０のゼロ点バイアスを補償する（ステップＡ５７
）。
【００６６】
同様に、ホストＣＰＵ３０は、ＲＡＭ１１０の加速度センサ温度補償モデル式データ１
１９に記憶されている最新の温度補償モデル式に従って、温度センサ９０により検出され
た現在の温度におけるゼロ点バイアスを算出し、算出したゼロ点バイアスを用いて、加速
度センサ７０のゼロ点バイアスを補償する（ステップＡ５９）。
【００６７】
次いで、ホストＣＰＵ３０は、ＧＰＳ衛星信号の受信状況を示す指標値が、第１低レベ
ル条件を満足するか否かを判定する（ステップＡ６１）。第１低レベル条件は、例えば（
１）ＧＰＳ受信部２０が測位に用いたＧＰＳ衛星の天空配置を表す指標値であるＰＤＯＰ
（Position Dilution of Precision）値が“３”を超えている、（２）ＧＰＳ受信部２０
が測位したＧＰＳ測位位置の標準偏差（以下、「位置σ値」と称す。）が“１０ｍ”を超
えている、（３）ＧＰＳ受信部２０が測位に用いたＧＰＳ衛星の個数（以下、「測位使用
衛星数」と称す。）が“５個”未満である、（４）ＧＰＳ受信部２０が測位に用いたＧＰ
Ｓ衛星信号の信号強度の平均値（以下、「信号強度平均値」と称す。）が“−１３５ｄＢ
ｍ”未満である、のうちの少なくとも１つに基づいて定められた条件である。
【００６８】
ここで、ＰＤＯＰ値は、次式（３）に示すように、観測点からＧＰＳ衛星への視線方向
ベクトルによる観測行列の対角要素のトレースの平方根として定義される。
【数３】
【００６９】
また、位置σ値は、次式（４）に従って算出される。
【数４】
但し、「Ｃｏｖ（δｘ）」は位置σ値、「Ｈ」は観測点から衛星への視線方向ベクトル
による観測行列、「Ｃｏｖ（Ｒ）」は疑似距離の分散共分散行列、添え字の「Ｔ」は転置
行列をそれぞれ示している。
【００７０】
そして、第１低レベル条件を満足すると判定した場合は（ステップＡ６１；Ｙｅｓ）、
ホストＣＰＵ３０は、慣性航法用センサの電源を“ＯＮ”にする（ステップＡ６３）。第
１低レベル条件を満足するということは、ＧＰＳ衛星信号の受信状況が悪くなりかけてい
ることを意味している。そこで、この場合は、慣性航法による測位に備え、慣性航法用セ
ンサの電源を“ＯＮ”にして、慣性航法用センサをウォーミングアップさせることにして
いる。
【００７１】
その後、ホストＣＰＵ３０は、ＧＰＳ衛星信号の受信状況を示す指標値が、第１低レベ
ル条件よりもレベルの低い第２低レベル条件を満足するか否かを判定する（ステップＡ６
５）。第２低レベル条件は、例えば（１）ＰＤＯＰ値が“４”を超えている、（２）位置
σ値が“２０ｍ”を超えている、（３）測位使用衛星数が“４個”未満である、（４）信
号強度平均値が“−１４０ｄＢｍ”未満である、のうちの少なくとも１つに基づいて定め
られた条件である。尚、第１及び第２低レベル条件における各指標値の閾値はあくまでも
一例であり、適宜変更してよい。
【００７２】
そして、第２低レベル条件を満足すると判定した場合は（ステップＡ６５；Ｙｅｓ）、
ホストＣＰＵ３０は、慣性航法用センサの検出結果を用いて公知の慣性航法演算処理を行
って自装置の位置を演算し（ステップＡ６７）、演算した慣性航法演算位置を出力位置に
決定する（ステップＡ６９）。第２低レベル条件を満足するということは、ＧＰＳ衛星信
号の受信状況が極めて悪いか、そもそもＧＰＳによる測位が不可能であることを意味して
いる。そこで、この場合は、慣性航法演算処理を行って現在位置を測位し、その測位位置
を出力位置に決定することにしている。
【００７３】
また、ステップＡ６１において第１低レベル条件を満足しないと判定した場合は（ステ
ップＡ６１；Ｎｏ）、ホストＣＰＵ３０は、慣性航法用センサの電源を“ＯＦＦ”にする
（ステップＡ７１）。そして、ＧＰＳ受信部２０から取得したＧＰＳ測位位置を出力位置
に決定した後（ステップＡ７３）、ステップＡ３７へと処理を移行する。第１低レベル条
件を満足しないということは、ＧＰＳ衛星信号の受信状況が良好であることを意味してい
るため、慣性航法用センサの電源を“ＯＦＦ”にすることで、消費電力の削減を図ってい
る。
【００７４】
また、ステップＡ６５において第２低レベル条件を満足しないと判定した場合は（ステ
ップＡ６５；Ｎｏ）、ホストＣＰＵ３０は、ステップＡ７３へと処理を移行して、ＧＰＳ
測位位置を出力位置に決定する。第１低レベル条件を満足する場合であっても、第２低レ
ベル条件を満足しない場合は、ＧＰＳによる測位結果はある程度信頼できるものであろう
と推定し、ＧＰＳ測位位置を出力位置とすることにしている。
【００７５】
３．作用効果
本実施形態によれば、カーナビゲーション装置１において、ＧＰＳ衛星信号の受信状況
を示す指標値が、予め定められた第１低レベル条件を満足するか否かが判定され、満足す
ると判定された場合には、慣性航法用センサを起動状態（ＯＮ）とし、満足しないと判定
された場合には、慣性航法用センサを停止状態（ＯＦＦ）とする制御が行われる。すなわ
ち、ＧＰＳ衛星信号の受信状況が良い場合は、慣性航法用センサを停止状態とするため、
常に慣性航法用センサを起動させておく必要がなく、消費電力の削減が図られる。
【００７６】
また、第１低レベル条件を満足すると判定された場合には、上述した指標値が、第１低
レベル条件よりもレベルの低い第２低レベル条件を満足するか否かが判定され、満足する
と判定された場合には、慣性航法演算処理が行われて慣性航法演算位置が出力位置に決定
され、第２低レベル条件を満足しないと判定された場合には、ＧＰＳ受信部２０により測
位されたＧＰＳ測位位置が出力位置に決定される。従って、ＧＰＳ衛星信号の受信状況が
第２低レベル条件を満足する程の状況にある場合には、慣性航法用センサを用いた慣性航
法演算処理を行って現在位置を測位することで、測位精度を向上させることができる。
【００７７】
４．変形例
４−１．電子機器
本発明は、測位装置を備えた電子機器であれば何れの電子機器にも適用可能である。例
えば、ノート型パソコンやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等についても同様に適
用可能である。但し、移動体に設置される際には、移動体に対する電子機器の相対的な姿
勢を固定する必要がある。すなわち、電子機器の慣性航法用センサが検出する座標系と移
動体座標系との相対的関係を常に一定とし、移動体座標系の３軸の値を検出する必要があ
る。換言すれば、移動体座標系の３軸の値を検出できれば、移動体に対する電子機器の相
対的な姿勢は任意である。
【００７８】
４−２．移動体
また、移動体は必ずしも自動車に限られるわけではなく、バスや電車等の移動体や歩行
者についても同様に適用可能である。
【００７９】
４−３．衛星測位システム
上述した実施形態では、衛星測位システムとしてＧＰＳを例に挙げて説明したが、ＷＡ
ＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）
、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ等の他の衛
星測位システムであってもよい。
【００８０】
４−４．処理の分化
ホストＣＰＵ３０が行う処理の一部又は全部を、ベースバンド処理回路部２３のＣＰＵ
が行うことにしてもよい。具体的には、例えばベースバンド処理回路部のＣＰＵが測位処
理を行う。そして、ホストＣＰＵ３０が、測位処理により求められた出力位置に対してマ
ップマッチング処理等を行ってナビゲーション画面を生成し、生成したナビゲーション画
面を表示部５０に表示させるナビゲーション処理を行うようにする。また、ナビゲーショ
ン処理も含めてホストＣＰＵ３０が行う処理の全部をＣＰＵが行うこととしてもよい。
【００８１】
４−５．センサのＯＮ／ＯＦＦの制御
上述した実施形態では、慣性航法用センサについてのみ電源のＯＮ／ＯＦＦの切替を行
うものとして説明したが、温度センサ９０についても、必要に応じて電源のＯＮ／ＯＦＦ
の切替を行うこととしてもよい。
【００８２】
具体的には、ＧＰＳ衛星信号の受信状況が第１低レベル条件を満足する場合には、温度
センサ９０を含む全てのセンサの電源を“ＯＮ”とし、第１低レベル条件を満足しない場
合には、全てのセンサの電源を“ＯＦＦ”とする制御を行う。また、自動車の停止時にフ
ィールドキャリブレーションを行う際に、全てのセンサの電源が“ＯＦＦ”である場合は
、少なくともジャイロセンサ６０と温度センサ９０の電源を“ＯＮ”としてフィールドキ
ャリブレーションを行った後、全てのセンサの電源を再び“ＯＦＦ”とする制御を行う。
これにより、消費電力の一層の削減を図ることができる。
【００８３】
４−６．温度補償モデル式
また、２次の温度補償モデル式を用いて慣性航法用センサのゼロ点バイアスの補正を行
うのではなく、３次以上の温度補償モデル式を用いてゼロ点バイアスの補正を行うことと
してもよい。この場合は、図９の測位処理のステップＡ２９においてジャイロセンサ温度
補償モデル式を算出する場合と、ステップＡ３３において加速度センサ温度補償モデル式
を算出する場合とのそれぞれにおいて、例えば最小二乗法を用いて、１次及び２次の温度
係数「ｋ1」及び「ｋ2」に加えて、３次以上の温度係数「ｋ3，・・・」も求めるように
すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】カーナビゲーション装置の機能構成を示すブロック図。
【図２】移動体座標系の一例を示す図。
【図３】ＲＯＭに格納されたデータの一例を示す図。
【図４】ＲＡＭに格納されたデータの一例を示す図。
【図５】計測履歴データのデータ構成の一例を示す図。
【図６】ジャイロセンサゼロ点バイアス参照データのデータ構成の一例を示す図。
【図７】加速度センサゼロ点バイアス参照データのデータ構成の一例を示す図。
【図８】測位処理の流れを示すフローチャート。
【図９】測位処理の流れを示すフローチャート。
【図１０】測位処理の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００８５】
１ カーナビゲーション装置、 １０ ＧＰＳアンテナ、 ２０ ＧＰＳ受信部、
２１ ＲＦ受信回路部、 ２３ ベースバンド処理回路部、 ３０ ホストＣＰＵ、
４０ 操作部、 ５０ 表示部、 ６０ ジャイロセンサ、 ７０ 加速度センサ、
９０ 温度センサ、 １００ ＲＯＭ、 １１０ ＲＡＭ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体に搭載されて、該移動体の現在位置を測位する測位装置が行う測位方
法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星を利用した測位システムとしては、ＧＰＳ（Global Positioning System）が
広く知られており、携帯型電話機やカーナビゲーション装置等に内蔵された測位装置に利
用されている。ＧＰＳでは、自機の位置を示す３次元の座標値と、時計誤差との４つのパ
ラメータの値を、複数のＧＰＳ衛星の位置や各ＧＰＳ衛星から自機までの擬似距離等の情
報に基づいて求める測位演算を行うことで、自機の現在位置を測位する。
【０００３】
しかし、トンネル内や屋内等、ＧＰＳ衛星信号を受信することができない環境では、Ｇ
ＰＳによる測位を行うことができないため、ジャイロセンサや加速度センサ等の慣性航法
用センサを用いた慣性航法演算処理を行って、現在位置を測位する技術が広く用いられて
いる（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平６−３４１８４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の技術では、ＧＰＳによる測位システムと、慣性航法用センサを用いた測
位システムとの両方のシステムを常に動作させておく必要があるため、測位装置における
消費電力が増大するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述した課題に鑑みて為されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するための第１の発明は、移動体に搭載されて、測位用衛星から受信
した測位用信号に基づく所定の測位演算を行って現在位置を測位する第１測位モードと、
所定の慣性航法用センサを用いた所定の慣性航法演算処理を行って現在位置を測位する第
２測位モードとを有する測位装置が行う測位方法であって、前記測位用信号の受信状況を
示す指標値が、予め定められた第１低レベル条件を満足するか否かを判定することと、前
記第１低レベル条件を満足すると判定された場合には、前記慣性航法用センサを起動状態
とし、前記第１低レベル条件を満足しないと判定された場合には、前記慣性航法用センサ
を停止状態とする制御を行うことと、前記第１低レベル条件を満足すると判定された場合
に、前記第１低レベル条件よりもレベルの低い第２低レベル条件を前記指標値が満足する
か否かを判定することと、前記第２低レベル条件を満足すると判定された場合には、前記
第２測位モードによる測位を行い、前記第２低レベル条件を満足しないと判定された場合
には、前記第１測位モードによる測位を行うことと、を含む測位方法である。
【０００７】
また、他の発明として、移動体に搭載されて、測位用衛星から受信した測位用信号に基
づく所定の測位演算を行って現在位置を測位する第１測位モードと、所定の慣性航法用セ
ンサを用いた所定の慣性航法演算処理を行って現在位置を測位する第２測位モードとを有
する測位装置であって、前記測位用信号の受信状況を示す指標値が、予め定められた第１
低レベル条件を満足するか否かを判定する第１低レベル条件判定部と、前記第１低レベル
条件を満足すると判定された場合には、前記慣性航法用センサを起動状態とし、前記第１
低レベル条件を満足しないと判定された場合には、前記慣性航法用センサを停止状態とす
る制御を行う制御部と、前記第１低レベル条件を満足すると判定された場合に、前記第１
低レベル条件よりもレベルの低い第２低レベル条件を前記指標値が満足するか否かを判定
する第２低レベル条件判定部と、前記第２低レベル条件を満足すると判定された場合には
、前記第２測位モードによる測位を行い、前記第２低レベル条件を満足しないと判定され
た場合には、前記第１測位モードによる測位を行う測位部と、を備えた測位装置を構成し
てもよい。
【０００８】
この第１の発明等によれば、測位用信号の受信状況を示す指標値が、予め定められた第
１低レベル条件を満足するか否かが判定され、満足すると判定された場合には、慣性航法
用センサを起動状態とし、満足しないと判定された場合には、慣性航法用センサを停止状
態とする制御が行われる。すなわち、測位用信号の受信状況が良い場合は、慣性航法用セ
ンサを停止状態とするため、常に慣性航法用センサを起動させておく必要がなく、消費電
力の削減が図られる。
【０００９】
また、第１低レベル条件を満足すると判定された場合には、測位用信号の受信状況を示
す指標値が、第１低レベル条件よりもレベルの低い第２低レベル条件を満足するか否かが
判定され、満足すると判定された場合には、第２測位モードによる測位が行われ、満足し
ないと判定された場合には、第１測位モードによる測位が行われる、従って、測位用信号
の受信状況が第２低レベル条件を満たす場合には、慣性航法用センサを用いた慣性航法演
算処理を行って現在位置を測位することとなり、測位精度を向上させることができる。
【００１０】
また、第２の発明として、第１の発明の測位方法であって、前記第１及び第２低レベル
条件は、（１）前記第１測位モードによる測位に用いた測位用衛星の天空配置を表す指標
値、（２）前記第１測位モードによる測位結果の精度を表す指標値、（３）前記第１測位
モードによる測位に用いた測位用衛星の個数を表す指標値、（４）前記第１測位モードに
よる測位に用いた測位用信号の信号強度を表す指標値、のうちの少なくとも１つに基づい
て定められた条件である測位方法を構成してもよい。
【００１１】
この第２の発明によれば、第１の発明と相俟って、測位用信号の受信状況を示す指標値
が、第１の測位モードによる測位に用いた測位用衛星や測位用信号等に関する指標値に基
づいて定められた第１及び第２低レベル条件を満足するか否かが判定される。
【００１２】
また、第３の発明として、第１又は第２の発明の測位方法であって、前記移動体の停止
を検出することと、前記移動体の停止時に、気温を検出する温度センサの検出温度と前記
慣性航法用センサの検出結果とを対応付けて記憶することと、前記記憶された前記温度セ
ンサの検出温度と前記慣性航法用センサの検出結果とから、任意の気温に対する前記慣性
航法用センサの検出誤差を補償する温度補償モデル式を算出することと、前記温度センサ
の現在の検出温度に対応する前記慣性航法用センサの検出誤差の補償値を前記温度補償モ
デル式から算出して、検出誤差を補償することと、を更に含む測位方法を構成してもよい
。
【００１３】
慣性航法用センサの出力値には、ゼロ点バイアスと呼ばれる温度依存性のあるバイアス
が含まれるが、第３の発明によれば、いわゆるフィールドキャリブレーションの手法を用
いて慣性航法用センサの検出誤差を補償する温度補償モデル式を算出することで、慣性航
法用センサのゼロ点バイアスの補償を適切に行うことが可能となる。
【００１４】
また、第４の発明として、第３の発明の測位方法であって、前記移動体の停止時に、前
記慣性航法用センサが停止状態であれば、所定の安定動作時間の起動をした後に、前記温
度センサの検出温度と前記慣性航法用センサの検出結果とを対応付けて記憶することを更
に含む測位方法を構成してもよい。
【００１５】
この第４の発明によれば、慣性航法用センサを起動状態にしてから暫くの間は出力が安
定しないことを考慮して、所定の安定動作時間の起動をした後に、温度センサの検出温度
と慣性航法用センサの検出結果とを対応付けて記憶するようにしたことで、信頼性の高い
温度補償モデル式の算出を実現し得る。
【００１６】
また、第５の発明として、第３又は第４の発明の測位方法であって、前記慣性航法用セ
ンサは加速度センサを有して構成され、前記移動体の姿勢を検出することと、前記移動体
の停止時の姿勢と前記加速度センサの検出結果とに基づいて、当該検出結果に含まれる重
力加速度の成分を算出することと、を更に含み、前記温度補償モデル式を算出することは
、前記加速度センサの検出結果に含まれる前記重力加速度の成分による影響を考慮して、
前記温度補償モデル式を算出することである測位方法を構成してもよい。
【００１７】
この第５の発明によれば、重力加速度の影響を考慮した加速度センサの検出誤差を補償
する温度補償モデル式を算出するため、加速度センサのゼロ点バイアスの補償をより正確
に行うことが可能となる。
【００１８】
また、第６の発明として、第１〜第５の何れかの発明の測位方法を、移動体に搭載され
る測位装置に内蔵されたコンピュータに実行させるためのプログラムを構成してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明に好適な実施形態の一例を説明する。尚、以下では、測
位装置として、移動体の一種である自動車に搭載されるカーナビゲーション装置を例に挙
げ、測位システムとしてＧＰＳ（Global Positioning System）を用いた場合について説
明するが、本発明を適用可能な実施形態がこれらに限定されるわけではない。
【００２０】
１．機能構成
図１は、本実施形態におけるカーナビゲーション装置１の機能構成を示すブロック図で
ある。カーナビゲーション装置１は、ＧＰＳアンテナ１０と、ＧＰＳ受信部２０と、ホス
トＣＰＵ（Central Processing Unit）３０と、操作部４０と、表示部５０と、ジャイロ
センサ６０と、加速度センサ７０と、温度センサ９０と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１
００と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１０とを備えて構成される。
【００２１】
ＧＰＳアンテナ１０は、ＧＰＳ衛星から発信されているＧＰＳ衛星信号を含むＲＦ（Ra
dio Frequency）信号を受信するアンテナであり、受信した信号をＧＰＳ受信部２０に出
力する。尚、ＧＰＳ衛星信号は、衛星毎に異なる拡散符号の一種であるＰＲＮ（Pseudo R
andom Noise）コードで直接スペクトラム拡散方式により変調された１．５７５４２［Ｇ
Ｈｚ］の通信信号である。ＰＲＮコードは、コード長１０２３チップを１ＰＮフレームと
する繰返し周期１ｍｓの擬似ランダム雑音符号である。
【００２２】
ＧＰＳ受信部２０は、ＧＰＳアンテナ１０から出力された信号に基づいてカーナビゲー
ション装置１の現在位置を測位する測位回路であり、いわゆるＧＰＳ受信機に相当する機
能ブロックである。ＧＰＳ受信部２０は、ＲＦ（Radio Frequency）受信回路部２１と、
ベースバンド処理回路部２３とを備えて構成される。尚、ＲＦ受信回路部２１と、ベース
バンド処理回路部２３とは、それぞれ別のＬＳＩ（Large Scale Integration）として製
造することも、１チップとして製造することも可能である。
【００２３】
ＲＦ受信回路部２１は、ＲＦ信号の処理回路ブロックであり、所定の局部発振信号を分
周或いは逓倍することで、ＲＦ信号乗算用の発振信号を生成する。そして、生成した発振
信号を、ＧＰＳアンテナ１０から出力されたＲＦ信号に乗算することで、ＲＦ信号を中間
周波数の信号（以下、「ＩＦ（Intermediate Frequency）信号」と称す。）にダウンコン
バートし、ＩＦ信号を増幅等した後、Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換して、ベースバ
ンド処理回路部２３に出力する。
【００２４】
ベースバンド処理回路部２３は、ＲＦ受信回路部２１から出力されたＩＦ信号に対して
相関処理等を行ってＧＰＳ衛星信号を捕捉・抽出し、データを復号して航法メッセージや
時刻情報等を取り出して測位演算を行う回路部である。ベースバンド処理回路部２３は、
プロセッサとしてのＣＰＵと、メモリとしてのＲＯＭ及びＲＡＭを備えて構成される。尚
、測位演算としては、例えば最小二乗法を用いた測位演算等の公知の手法を適用すること
ができる。
【００２５】
ホストＣＰＵ３０は、ＲＯＭ１００に記憶されているシステムプログラム等の各種プロ
グラムに従ってカーナビゲーション装置１の各部を統括的に制御するプロセッサである。
ホストＣＰＵ３０は、測位プログラム１０３に従って、ナビゲーション画面に表示させる
位置である出力位置を決定する。そして、ナビゲーションプログラム１０１に従って、出
力位置をプロットしたナビゲーション画面を生成して、表示部５０に表示させる。
【００２６】
操作部４０は、例えばタッチパネルやボタンスイッチ等により構成される入力装置であ
り、押下されたアイコンやボタンの信号をホストＣＰＵ３０に出力する。この操作部４０
の操作により、目的地の入力や、ナビゲーション画面の表示要求等の各種指示入力がなさ
れる。
【００２７】
表示部５０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、ホストＣＰＵ３
０から入力される表示信号に基づいた各種表示を行う表示装置である。表示部５０には、
ナビゲーション画面等が表示される。
【００２８】
ジャイロセンサ６０は、角速度を検出して自動車の回転を検出する３軸のセンサ（角速
度センサ）であり、検出した３軸の角速度をホストＣＰＵ３０に出力する。ジャイロセン
サ６０は、慣性航法用センサの一種である。
【００２９】
加速度センサ７０は、加速度を検出して自動車の移動状態を検出する３軸のセンサであ
り、検出した３軸の加速度をホストＣＰＵ３０に出力する。加速度センサ７０も、慣性航
法用センサの一種である。
【００３０】
ジャイロセンサ６０の出力及び加速度センサ７０の出力には、いわゆるゼロ点バイアス
が含まれている。ゼロ点バイアスは、角速度及び加速度が何れも無い状態（例えば自動車
の完全停止時（静止時））におけるセンサの出力値であり、温度変化によって変動する温
度依存性がある。温度「Ｔ」におけるゼロ点バイアス「ＢT」は、例えば次式（１）に示
すような２次の温度補償モデル式で表すことができる。
【数１】
但し、「Ｔ0」は基準温度、「ＢT0」は基準温度Ｔ0におけるゼロ点バイアス、「ｋ1」
は１次の温度係数、「ｋ2」は２次の温度係数をそれぞれ示している。
【００３１】
ホストＣＰＵ３０は、測位処理において、自動車が停止していると判定した場合に、フ
ィールドキャリブレーションを行って、ジャイロセンサ６０及び加速度センサ７０それぞ
れについて、上述した２次の温度補償モデル式を算出・更新する。そして、自動車が走行
している場合に、最新の温度補償モデル式を用いて、ジャイロセンサ６０及び加速度セン
サ７０のゼロ点バイアス（検出誤差）を補償する。
【００３２】
但し、加速度センサ７０の原出力値には、自動車の姿勢による重力加速度の影響が含ま
れていることに注意が必要である。従って、加速度センサ７０について温度補償モデル式
を算出する場合は、加速度センサ７０の原出力値に対して、自動車の姿勢による重力加速
度の影響を補正する処理を行って出力補正値を求め、当該出力補正値を用いて温度補償モ
デル式を算出する必要がある。
【００３３】
具体的には、例えば図２に示すように、自動車の進行方向を「ｘ軸」（直進方向を正方
向）、ｘ軸正方向に向かって左右方向を「ｙ軸」（右方向を正方向）、ｘ軸に対する高さ
方向を「ｚ軸」（下方向を正方向）とする直交３軸の移動体座標系を考える。この場合、
重力加速度の影響を考慮した加速度センサ７０の出力補正値は、次式（２）に従って算出
される。
【数２】
【００３４】
但し、「ａｘ」、「ａy」及び「ａz」は、それぞれｘ軸、ｙ軸及びｚ軸に対する加速度
センサ７０の原出力値、「Ｂｘ」、「Ｂy」及び「Ｂz」は、それぞれｘ軸、ｙ軸及びｚ軸
に対する加速度センサ７０の出力補正値、「ｇ」は重力加速度、「θ」及び「φ」は、そ
れぞれジャイロセンサ６０の検出結果に基づいて算出される自動車の姿勢角であるピッチ
角（ｙ軸回りの回転角）及びロール角（ｘ軸回りの回転角）を示している。
【００３５】
温度センサ９０は、外界の気温を検出する接触式又は非接触式のセンサであり、その検
出結果をホストＣＰＵ３０に出力する。
【００３６】
ＲＯＭ１００は、読み出し専用の記憶装置であり、ホストＣＰＵ３０がカーナビゲーシ
ョン装置１を制御するためのシステムプログラムや、ナビゲーション機能を実現するため
の各種プログラムやデータ等を記憶している。
【００３７】
ＲＡＭ１１０は、読み書き可能な記憶装置であり、ホストＣＰＵ３０により実行される
システムプログラム、各種処理プログラム、各種処理の処理中データ、処理結果などを一
時的に記憶するワークエリアを形成している。
【００３８】
図３は、ＲＯＭ１００に格納されたデータの一例を示す図である。ＲＯＭ１００には、
ホストＣＰＵ３０により読み出され、ナビゲーション処理として実行されるナビゲーショ
ンプログラム１０１と、測位処理（図８〜図１０参照）として実行される測位プログラム
１０３と、ナビゲーション画面を生成するための地図情報のデータである地図データ１０
５とが記憶されている。
【００３９】
ナビゲーション処理とは、ホストＣＰＵ３０が、地図データ１０５に記憶されている地
図情報を用いて、測位処理により決定した出力位置を道路上に補正するマップマッチング
処理を行うとともに、補正後の位置をプロットしたナビゲーション画面を生成して、表示
部５０に表示させる処理である。尚、マップマッチング処理については公知であるため、
詳細な説明を省略する。
【００４０】
測位処理とは、ホストＣＰＵ３０が、自動車が停止していると判定した場合に、フィー
ルドキャリブレーションを行って、慣性航法用センサであるジャイロセンサ６０及び加速
度センサ７０それぞれについて、その検出誤差であるゼロ点バイアスを補償する温度補償
モデル式を算出・更新する処理である。そして、自動車が走行している場合に、最新の温
度補償モデル式に従って、ジャイロセンサ６０及び加速度センサ７０のゼロ点バイアスを
補償する。
【００４１】
また、ホストＣＰＵ３０は、ＧＰＳ衛星信号の受信状況を示す指標値が、予め定められ
た第１低レベル条件を満足するか否かを判定し、その判定結果に応じて、慣性航法用セン
サのＯＮ／ＯＦＦを切り換えて現在位置を測位する。そして、上述した指標値が、第１低
レベル状況よりもレベルの低い第２低レベル条件を満足するか否かを判定し、その判定結
果に応じて、ＧＰＳ受信部２０により測位された測位位置（以下、「ＧＰＳ測位位置」と
称す。）と、慣性航法演算処理により求めた測位位置（以下、「慣性航法演算位置」と称
す。）との何れの位置を出力位置とするかを決定する。測位処理については、フローチャ
ートを用いて詳細に後述する。
【００４２】
図４は、ＲＡＭ１１０に格納されるデータの一例を示す図である。ＲＡＭ１１０には、
計測履歴データ１１１と、ジャイロセンサゼロ点バイアス参照データ１１３と、加速度セ
ンサゼロ点バイアス参照データ１１５と、ジャイロセンサ温度補償モデル式データ１１７
と、加速度センサ温度補償モデル式データ１１９とが記憶される。
【００４３】
図５は、計測履歴データ１１１のデータ構成の一例を示す図である。計測履歴データ１
１１には、各時刻１１１１毎に、ジャイロセンサ６０により検出された３軸の角速度１１
１２と、加速度センサ７０により検出された３軸の加速度１１１３と、温度センサ９０に
より検出された温度１１１４と、ＧＰＳ測位位置１１１５と、慣性航法演算位置１１１６
とが対応付けて記憶される。計測履歴データ１１１は、測位処理においてホストＣＰＵ３
０により更新される。
【００４４】
図６は、ジャイロセンサゼロ点バイアス参照データ１１３のデータ構成の一例を示す図
である。ジャイロセンサゼロ点バイアス参照データ１１３には、自動車の停止時に温度セ
ンサ９０により検出された温度の平均値である温度平均値１１３１と、ジャイロセンサ６
０の原出力値の平均値である原出力値平均値１１３３とが対応付けて記憶される。ジャイ
ロセンサゼロ点バイアス参照データ１１３は、測位処理においてホストＣＰＵ３０により
更新される。
【００４５】
図７は、加速度センサゼロ点バイアス参照データ１１５のデータ構成の一例を示す図で
ある。加速度センサゼロ点バイアス参照データ１１５には、自動車の停止時に温度センサ
９０により検出された温度の平均値である温度平均値１１５１と、式（２）に従って重力
加速度の影響が補正された出力補正値１１５３とが対応付けて記憶される。加速度センサ
ゼロ点バイアス参照データ１１５は、測位処理においてホストＣＰＵ３０により更新され
る。
【００４６】
ジャイロセンサ温度補償モデル式データ１１７は、ジャイロセンサ６０の温度補償モデ
ル式が記憶されたデータである。測位処理において、ホストＣＰＵ３０は、ジャイロセン
サゼロ点バイアス参照データ１１３に記憶されている複数の温度平均値１１３１及び原出
力値平均値１１３３のデータを基に、例えば最小二乗法を用いて１次の温度係数「ｋ1」
及び２次の温度係数「ｋ2」を求めることで、式（１）で表わされる２次の温度補償モデ
ル式を算出する。そして、算出した温度補償モデル式で、ジャイロセンサ温度補償モデル
式データ１１７を更新する。
【００４７】
同様に、加速度センサ温度補償モデル式データ１１９は、加速度センサ７０の温度補償
モデル式が記憶されたデータである。測位処理において、ホストＣＰＵ３０は、加速度セ
ンサゼロ点バイアス参照データ１１５に記憶された複数の温度平均値１１５１及び出力補
正値１１５３のデータを基に、例えば最小二乗法を用いて１次の温度係数「ｋ1」及び２
次の温度係数「ｋ2」を求めることで、式（１）で表わされる２次の温度補償モデル式を
算出する。そして、算出した温度補償モデル式で、加速度センサ温度補償モデル式データ
１１９を更新する。
【００４８】
２．処理の流れ
図８〜図１０は、ホストＣＰＵ３０によりＲＯＭ１００に記憶されている測位プログラ
ム１０３が読み出されて実行されることで、カーナビゲーション装置１において実行され
る測位処理の流れを示すフローチャートである。
【００４９】
測位処理は、ＲＦ受信回路部２１によるＧＰＳ衛星信号の受信と併せて、ホストＣＰＵ
３０が、操作部４０に測位開始指示の操作がなされたことを検出した場合に実行を開始す
る処理である。尚、カーナビゲーション装置１の電源のＯＮ／ＯＦＦとＧＰＳの起動／停
止とを連動させ、カーナビゲーション装置１の電源投入操作を検出した場合に測位処理の
実行を開始させることにしてもよい。
【００５０】
また、特に説明しないが、以下の測位処理の実行中は、ＧＰＳアンテナ１０によるＲＦ
信号の受信や、ＲＦ受信回路部２１によるＩＦ信号へのダウンコンバート、ベースバンド
処理回路部２３によるＧＰＳ衛星信号の捕捉・追尾、疑似距離の演算や測位演算等が随時
行われている状態にあるものとする。また、ジャイロセンサ６０、加速度センサ７０及び
温度センサ９０の検出結果に従って、ホストＣＰＵ３０により、ＲＡＭ１１０の計測履歴
データ１１１は随時更新されるものとする。
【００５１】
先ず、ホストＣＰＵ３０は、自動車が停止（静止）しているか否かを判定する（ステッ
プＡ１）。この判定は、例えば自動車に備えられた車速センサの検出結果に基づいて自動
車の速度が“０”であるか否かを判定したり、過去数時刻分（例えば“３秒分”）の測位
位置が互いに近距離（例えば“５ｍ以内”）に位置しているか否かを判定することによっ
て行うことができる。尚、ジャイロセンサ６０や加速度センサ７０の検出結果に基づいて
自動車の停止判定を行うことも可能である。
【００５２】
ステップＡ１において自動車が停止していると判定した場合は（ステップＡ１；Ｙｅｓ
）、ホストＣＰＵ３０は、慣性航法用センサの電源が“ＯＦＦ”であるか否かを判定する
（ステップＡ３）。そして、慣性航法用センサの電源が“ＯＮ”であると判定した場合は
（ステップＡ３；Ｎｏ）、温度センサ９０から現在の温度を取得する（ステップＡ５）。
【００５３】
また、ホストＣＰＵ３０は、ジャイロセンサ６０からオリジナルの出力値である原出力
値を取得するとともに（ステップＡ７）、加速度センサ７０からオリジナルの出力値であ
る原出力値を取得する（ステップＡ９）。そして、ホストＣＰＵ３０は、所定時間（例え
ば“２０秒”）が経過したか否かを判定し（ステップＡ１１）、まだ経過していないと判
定した場合は（ステップＡ１１；Ｎｏ）、ステップＡ５に戻る。
【００５４】
また、ステップＡ１１において所定時間が経過したと判定した場合は（ステップＡ１１
；Ｙｅｓ）、ホストＣＰＵ３０は、所定時間の間に取得した温度の平均値を算出するとと
もに（ステップＡ１３）、取得したジャイロセンサ６０の原出力値の平均値を算出する（
ステップＡ１５）。そして、算出した温度の平均値１１３１とジャイロセンサ６０の原出
力値の平均値１１３３とを対応付けて、ＲＡＭ１１０のジャイロセンサゼロ点バイアス参
照データ１１３に記憶させる（ステップＡ１７）。
【００５５】
次いで、ホストＣＰＵ３０は、所定時間の間に取得した加速度センサ７０の原出力値の
平均値を算出する（ステップＡ１９）。また、ホストＣＰＵ３０は、ゼロ点バイアス補償
された自動車の停止直前におけるジャイロセンサ６０の検出結果に基づいて、自動車の姿
勢角（ピッチ角度「θ」及びロール角「φ」）を算出する（ステップＡ２１）。
【００５６】
そして、ホストＣＰＵ３０は、ステップＡ１９で算出した加速度センサ７０の原出力値
の平均値と、ステップＡ２１で算出した自動車の姿勢角とを用いて、式（２）に従って重
力加速度の成分の影響を考慮した出力補正値を算出する（ステップＡ２３）。そして、ス
テップＡ１３で算出した温度の平均値１１５１と、ステップＡ２３で算出した出力補正値
１１５３とを対応付けて、ＲＡＭ１１０の加速度センサゼロ点バイアス参照データ１１５
に記憶させる（ステップＡ２５）。
【００５７】
次いで、ホストＣＰＵ３０は、温度補償モデル式を前回更新してから所定の経過時間（
例えば“１時間”）が経過したか否かを判定し（ステップＡ２７）、まだ経過していない
と判定した場合は（ステップＡ２７；Ｎｏ）、ステップＡ３７へと処理を移行する。
【００５８】
また、ステップＡ２７において所定の経過時間が経過したと判定した場合は（ステップ
Ａ２７；Ｙｅｓ）、ホストＣＰＵ３０は、ジャイロセンサゼロ点バイアス参照データ１１
３に記憶されている複数の温度平均値１１３１及び原出力値平均値１１３３のデータを基
に、例えば最小二乗法を用いて１次の温度係数「ｋ1」及び２次の温度係数「ｋ2」を求め
、式（１）で表わされる２次の温度補償モデル式を算出する（ステップＡ２９）。そして
、算出した温度補償モデル式で、ＲＡＭ１１０のジャイロセンサ温度補償モデル式データ
１１７を更新する（ステップＡ３１）。
【００５９】
同様に、ホストＣＰＵ３０は、加速度センサゼロ点バイアス参照データ１１５に記憶さ
れている複数の温度平均値１１５１及び出力補正値１１５３のデータを基に、例えば最小
二乗法を用いて１次の温度係数「ｋ1」及び２次の温度係数「ｋ2」を求め、式（１）で表
わされる２次の温度補償モデル式を算出する（ステップＡ３３）。そして、算出した温度
補償モデル式で、ＲＡＭ１１０の加速度センサ温度補償モデル式データ１１９を更新する
（ステップＡ３５）。
【００６０】
次いで、ホストＣＰＵ３０は、操作部４０を介してユーザにより測位終了指示がなされ
たか否かを判定し（ステップＡ３７）、なされなかったと判定した場合は（ステップＡ３
７；Ｎｏ）、ステップＡ１に戻る。また、測位終了指示がなされたと判定した場合は（ス
テップＡ３７；Ｙｅｓ）、測位処理を終了する。
【００６１】
一方、ステップＡ３において慣性航法用センサの電源が“ＯＦＦ”であると判定した場
合は（ステップＡ３；Ｙｅｓ）、ホストＣＰＵ３０は、ジャイロセンサ６０の電源を“Ｏ
Ｎ”にする（ステップＡ３９）。そして、所定のウォーミングアップ時間（例えば“１０
秒”）が経過したか否かを判定し（ステップＡ４１）、まだ経過していないと判定した場
合は（ステップＡ４１；Ｎｏ）、そのまま待機する。電源投入直後は、ジャイロセンサ６
０の出力が安定しないため、出力が安定するまでの間は、データの取得を開始しないこと
にしたものである。
【００６２】
また、所定のウォーミングアップ時間が経過したと判定した場合は（ステップＡ４１；
Ｙｅｓ）、ホストＣＰＵ３０は、温度センサ９０から現在の温度を取得するとともに（ス
テップＡ４３）、ジャイロセンサ６０からオリジナルの出力値である原出力値を取得する
（ステップＡ４５）。
【００６３】
次いで、ホストＣＰＵ３０は、所定時間（例えば“２０秒”）が経過したか否かを判定
し（ステップＡ４７）、まだ経過していないと判定した場合は（ステップＡ４７；Ｎｏ）
、ステップＡ４３に戻る。また、所定時間が経過したと判定した場合は（ステップＡ４７
；Ｙｅｓ）、ジャイロセンサ６０の電源を“ＯＦＦ”にする（ステップＡ４９）。
【００６４】
次いで、ホストＣＰＵ３０は、所定時間の間に取得した温度の平均値を算出するととも
に（ステップＡ５１）、取得したジャイロセンサ６０の原出力値の平均値を算出する（ス
テップＡ５３）。そして、算出した温度の平均値１１３１とジャイロセンサの原出力値の
平均値１１３３とを対応付けて、ＲＡＭ１１０のジャイロセンサゼロ点バイアス参照デー
タ１１３に記憶させる（ステップＡ５５）。そして、ホストＣＰＵ３０は、ステップＡ２
７へと処理を移行する。
【００６５】
また、ステップＡ１において自動車が停止していない、すなわち移動していると判定し
た場合は（ステップＡ１；Ｎｏ）、ホストＣＰＵ３０は、ＲＡＭ１１０のジャイロセンサ
温度補償モデル式データ１１７に記憶されている最新の温度補償モデル式に従って、温度
センサ９０により検出された現在の温度におけるゼロ点バイアスを算出し、算出したゼロ
点バイアスを用いて、ジャイロセンサ６０のゼロ点バイアスを補償する（ステップＡ５７
）。
【００６６】
同様に、ホストＣＰＵ３０は、ＲＡＭ１１０の加速度センサ温度補償モデル式データ１
１９に記憶されている最新の温度補償モデル式に従って、温度センサ９０により検出され
た現在の温度におけるゼロ点バイアスを算出し、算出したゼロ点バイアスを用いて、加速
度センサ７０のゼロ点バイアスを補償する（ステップＡ５９）。
【００６７】
次いで、ホストＣＰＵ３０は、ＧＰＳ衛星信号の受信状況を示す指標値が、第１低レベ
ル条件を満足するか否かを判定する（ステップＡ６１）。第１低レベル条件は、例えば（
１）ＧＰＳ受信部２０が測位に用いたＧＰＳ衛星の天空配置を表す指標値であるＰＤＯＰ
（Position Dilution of Precision）値が“３”を超えている、（２）ＧＰＳ受信部２０
が測位したＧＰＳ測位位置の標準偏差（以下、「位置σ値」と称す。）が“１０ｍ”を超
えている、（３）ＧＰＳ受信部２０が測位に用いたＧＰＳ衛星の個数（以下、「測位使用
衛星数」と称す。）が“５個”未満である、（４）ＧＰＳ受信部２０が測位に用いたＧＰ
Ｓ衛星信号の信号強度の平均値（以下、「信号強度平均値」と称す。）が“−１３５ｄＢ
ｍ”未満である、のうちの少なくとも１つに基づいて定められた条件である。
【００６８】
ここで、ＰＤＯＰ値は、次式（３）に示すように、観測点からＧＰＳ衛星への視線方向
ベクトルによる観測行列の対角要素のトレースの平方根として定義される。
【数３】
【００６９】
また、位置σ値は、次式（４）に従って算出される。
【数４】
但し、「Ｃｏｖ（δｘ）」は位置σ値、「Ｈ」は観測点から衛星への視線方向ベクトル
による観測行列、「Ｃｏｖ（Ｒ）」は疑似距離の分散共分散行列、添え字の「Ｔ」は転置
行列をそれぞれ示している。
【００７０】
そして、第１低レベル条件を満足すると判定した場合は（ステップＡ６１；Ｙｅｓ）、
ホストＣＰＵ３０は、慣性航法用センサの電源を“ＯＮ”にする（ステップＡ６３）。第
１低レベル条件を満足するということは、ＧＰＳ衛星信号の受信状況が悪くなりかけてい
ることを意味している。そこで、この場合は、慣性航法による測位に備え、慣性航法用セ
ンサの電源を“ＯＮ”にして、慣性航法用センサをウォーミングアップさせることにして
いる。
【００７１】
その後、ホストＣＰＵ３０は、ＧＰＳ衛星信号の受信状況を示す指標値が、第１低レベ
ル条件よりもレベルの低い第２低レベル条件を満足するか否かを判定する（ステップＡ６
５）。第２低レベル条件は、例えば（１）ＰＤＯＰ値が“４”を超えている、（２）位置
σ値が“２０ｍ”を超えている、（３）測位使用衛星数が“４個”未満である、（４）信
号強度平均値が“−１４０ｄＢｍ”未満である、のうちの少なくとも１つに基づいて定め
られた条件である。尚、第１及び第２低レベル条件における各指標値の閾値はあくまでも
一例であり、適宜変更してよい。
【００７２】
そして、第２低レベル条件を満足すると判定した場合は（ステップＡ６５；Ｙｅｓ）、
ホストＣＰＵ３０は、慣性航法用センサの検出結果を用いて公知の慣性航法演算処理を行
って自装置の位置を演算し（ステップＡ６７）、演算した慣性航法演算位置を出力位置に
決定する（ステップＡ６９）。第２低レベル条件を満足するということは、ＧＰＳ衛星信
号の受信状況が極めて悪いか、そもそもＧＰＳによる測位が不可能であることを意味して
いる。そこで、この場合は、慣性航法演算処理を行って現在位置を測位し、その測位位置
を出力位置に決定することにしている。
【００７３】
また、ステップＡ６１において第１低レベル条件を満足しないと判定した場合は（ステ
ップＡ６１；Ｎｏ）、ホストＣＰＵ３０は、慣性航法用センサの電源を“ＯＦＦ”にする
（ステップＡ７１）。そして、ＧＰＳ受信部２０から取得したＧＰＳ測位位置を出力位置
に決定した後（ステップＡ７３）、ステップＡ３７へと処理を移行する。第１低レベル条
件を満足しないということは、ＧＰＳ衛星信号の受信状況が良好であることを意味してい
るため、慣性航法用センサの電源を“ＯＦＦ”にすることで、消費電力の削減を図ってい
る。
【００７４】
また、ステップＡ６５において第２低レベル条件を満足しないと判定した場合は（ステ
ップＡ６５；Ｎｏ）、ホストＣＰＵ３０は、ステップＡ７３へと処理を移行して、ＧＰＳ
測位位置を出力位置に決定する。第１低レベル条件を満足する場合であっても、第２低レ
ベル条件を満足しない場合は、ＧＰＳによる測位結果はある程度信頼できるものであろう
と推定し、ＧＰＳ測位位置を出力位置とすることにしている。
【００７５】
３．作用効果
本実施形態によれば、カーナビゲーション装置１において、ＧＰＳ衛星信号の受信状況
を示す指標値が、予め定められた第１低レベル条件を満足するか否かが判定され、満足す
ると判定された場合には、慣性航法用センサを起動状態（ＯＮ）とし、満足しないと判定
された場合には、慣性航法用センサを停止状態（ＯＦＦ）とする制御が行われる。すなわ
ち、ＧＰＳ衛星信号の受信状況が良い場合は、慣性航法用センサを停止状態とするため、
常に慣性航法用センサを起動させておく必要がなく、消費電力の削減が図られる。
【００７６】
また、第１低レベル条件を満足すると判定された場合には、上述した指標値が、第１低
レベル条件よりもレベルの低い第２低レベル条件を満足するか否かが判定され、満足する
と判定された場合には、慣性航法演算処理が行われて慣性航法演算位置が出力位置に決定
され、第２低レベル条件を満足しないと判定された場合には、ＧＰＳ受信部２０により測
位されたＧＰＳ測位位置が出力位置に決定される。従って、ＧＰＳ衛星信号の受信状況が
第２低レベル条件を満足する程の状況にある場合には、慣性航法用センサを用いた慣性航
法演算処理を行って現在位置を測位することで、測位精度を向上させることができる。
【００７７】
４．変形例
４−１．電子機器
本発明は、測位装置を備えた電子機器であれば何れの電子機器にも適用可能である。例
えば、ノート型パソコンやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等についても同様に適
用可能である。但し、移動体に設置される際には、移動体に対する電子機器の相対的な姿
勢を固定する必要がある。すなわち、電子機器の慣性航法用センサが検出する座標系と移
動体座標系との相対的関係を常に一定とし、移動体座標系の３軸の値を検出する必要があ
る。換言すれば、移動体座標系の３軸の値を検出できれば、移動体に対する電子機器の相
対的な姿勢は任意である。
【００７８】
４−２．移動体
また、移動体は必ずしも自動車に限られるわけではなく、バスや電車等の移動体や歩行
者についても同様に適用可能である。
【００７９】
４−３．衛星測位システム
上述した実施形態では、衛星測位システムとしてＧＰＳを例に挙げて説明したが、ＷＡ
ＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）
、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ等の他の衛
星測位システムであってもよい。
【００８０】
４−４．処理の分化
ホストＣＰＵ３０が行う処理の一部又は全部を、ベースバンド処理回路部２３のＣＰＵ
が行うことにしてもよい。具体的には、例えばベースバンド処理回路部のＣＰＵが測位処
理を行う。そして、ホストＣＰＵ３０が、測位処理により求められた出力位置に対してマ
ップマッチング処理等を行ってナビゲーション画面を生成し、生成したナビゲーション画
面を表示部５０に表示させるナビゲーション処理を行うようにする。また、ナビゲーショ
ン処理も含めてホストＣＰＵ３０が行う処理の全部をＣＰＵが行うこととしてもよい。
【００８１】
４−５．センサのＯＮ／ＯＦＦの制御
上述した実施形態では、慣性航法用センサについてのみ電源のＯＮ／ＯＦＦの切替を行
うものとして説明したが、温度センサ９０についても、必要に応じて電源のＯＮ／ＯＦＦ
の切替を行うこととしてもよい。
【００８２】
具体的には、ＧＰＳ衛星信号の受信状況が第１低レベル条件を満足する場合には、温度
センサ９０を含む全てのセンサの電源を“ＯＮ”とし、第１低レベル条件を満足しない場
合には、全てのセンサの電源を“ＯＦＦ”とする制御を行う。また、自動車の停止時にフ
ィールドキャリブレーションを行う際に、全てのセンサの電源が“ＯＦＦ”である場合は
、少なくともジャイロセンサ６０と温度センサ９０の電源を“ＯＮ”としてフィールドキ
ャリブレーションを行った後、全てのセンサの電源を再び“ＯＦＦ”とする制御を行う。
これにより、消費電力の一層の削減を図ることができる。
【００８３】
４−６．温度補償モデル式
また、２次の温度補償モデル式を用いて慣性航法用センサのゼロ点バイアスの補正を行
うのではなく、３次以上の温度補償モデル式を用いてゼロ点バイアスの補正を行うことと
してもよい。この場合は、図９の測位処理のステップＡ２９においてジャイロセンサ温度
補償モデル式を算出する場合と、ステップＡ３３において加速度センサ温度補償モデル式
を算出する場合とのそれぞれにおいて、例えば最小二乗法を用いて、１次及び２次の温度
係数「ｋ1」及び「ｋ2」に加えて、３次以上の温度係数「ｋ3，・・・」も求めるように
すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】カーナビゲーション装置の機能構成を示すブロック図。
【図２】移動体座標系の一例を示す図。
【図３】ＲＯＭに格納されたデータの一例を示す図。
【図４】ＲＡＭに格納されたデータの一例を示す図。
【図５】計測履歴データのデータ構成の一例を示す図。
【図６】ジャイロセンサゼロ点バイアス参照データのデータ構成の一例を示す図。
【図７】加速度センサゼロ点バイアス参照データのデータ構成の一例を示す図。
【図８】測位処理の流れを示すフローチャート。
【図９】測位処理の流れを示すフローチャート。
【図１０】測位処理の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００８５】
１ カーナビゲーション装置、 １０ ＧＰＳアンテナ、 ２０ ＧＰＳ受信部、
２１ ＲＦ受信回路部、 ２３ ベースバンド処理回路部、 ３０ ホストＣＰＵ、
４０ 操作部、 ５０ 表示部、 ６０ ジャイロセンサ、 ７０ 加速度センサ、
９０ 温度センサ、 １００ ＲＯＭ、 １１０ ＲＡＭ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載されて、測位用衛星から受信した測位用信号に基づく所定の測位演算を行
って現在位置を測位する第１測位モードと、所定の慣性航法用センサを用いた所定の慣性
航法演算処理を行って現在位置を測位する第２測位モードとを有する測位装置が行う測位
方法であって、
前記測位用信号の受信状況を示す指標値が、予め定められた第１低レベル条件を満足す
るか否かを判定することと、
前記第１低レベル条件を満足すると判定された場合には、前記慣性航法用センサを起動
状態とし、前記第１低レベル条件を満足しないと判定された場合には、前記慣性航法用セ
ンサを停止状態とする制御を行うことと、
前記第１低レベル条件を満足すると判定された場合に、前記第１低レベル条件よりもレ
ベルの低い第２低レベル条件を前記指標値が満足するか否かを判定することと、
前記第２低レベル条件を満足すると判定された場合には、前記第２測位モードによる測
位を行い、前記第２低レベル条件を満足しないと判定された場合には、前記第１測位モー
ドによる測位を行うことと、
を含む測位方法。
【請求項２】
前記第１及び第２低レベル条件は、（１）前記第１測位モードによる測位に用いた測位
用衛星の天空配置を表す指標値、（２）前記第１測位モードによる測位結果の精度を表す
指標値、（３）前記第１測位モードによる測位に用いた測位用衛星の個数を表す指標値、
（４）前記第１測位モードによる測位に用いた測位用信号の信号強度を表す指標値、のう
ちの少なくとも１つに基づいて定められた条件である請求項１に記載の測位方法。
【請求項３】
前記移動体の停止を検出することと、
前記移動体の停止時に、気温を検出する温度センサの検出温度と前記慣性航法用センサ
の検出結果とを対応付けて記憶することと、
前記記憶された前記温度センサの検出温度と前記慣性航法用センサの検出結果とから、
任意の気温に対する前記慣性航法用センサの検出誤差を補償する温度補償モデル式を算出
することと、
前記温度センサの現在の検出温度に対応する前記慣性航法用センサの検出誤差の補償値
を前記温度補償モデル式から算出して、検出誤差を補償することと、
を更に含む請求項１又は２に記載の測位方法。
【請求項４】
前記移動体の停止時に、前記慣性航法用センサが停止状態であれば、所定の安定動作時
間の起動をした後に、前記温度センサの検出温度と前記慣性航法用センサの検出結果とを
対応付けて記憶することを更に含む請求項３に記載の測位方法。
【請求項５】
前記慣性航法用センサは加速度センサを有して構成され、
前記移動体の姿勢を検出することと、
前記移動体の停止時の姿勢と前記加速度センサの検出結果とに基づいて、当該検出結果
に含まれる重力加速度の成分を算出することと、
を更に含み、
前記温度補償モデル式を算出することは、前記加速度センサの検出結果に含まれる前記
重力加速度の成分による影響を考慮して、前記温度補償モデル式を算出することである、
請求項３又は４に記載の測位方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の測位方法を、移動体に搭載される測位装置に内蔵さ
れたコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項７】
移動体に搭載されて、測位用衛星から受信した測位用信号に基づく所定の測位演算を行
って現在位置を測位する第１測位モードと、所定の慣性航法用センサを用いた所定の慣性
航法演算処理を行って現在位置を測位する第２測位モードとを有する測位装置であって、
前記測位用信号の受信状況を示す指標値が、予め定められた第１低レベル条件を満足す
るか否かを判定する第１低レベル条件判定部と、
前記第１低レベル条件を満足すると判定された場合には、前記慣性航法用センサを起動
状態とし、前記第１低レベル条件を満足しないと判定された場合には、前記慣性航法用セ
ンサを停止状態とする制御を行う制御部と、
前記第１低レベル条件を満足すると判定された場合に、前記第１低レベル条件よりもレ
ベルの低い第２低レベル条件を前記指標値が満足するか否かを判定する第２低レベル条件
判定部と、
前記第２低レベル条件を満足すると判定された場合には、前記第２測位モードによる測
位を行い、前記第２低レベル条件を満足しないと判定された場合には、前記第１測位モー
ドによる測位を行う測位部と、
を備えた測位装置。
【請求項１】
移動体に搭載されて、測位用衛星から受信した測位用信号に基づく所定の測位演算を行
って現在位置を測位する第１測位モードと、所定の慣性航法用センサを用いた所定の慣性
航法演算処理を行って現在位置を測位する第２測位モードとを有する測位装置が行う測位
方法であって、
前記測位用信号の受信状況を示す指標値が、予め定められた第１低レベル条件を満足す
るか否かを判定することと、
前記第１低レベル条件を満足すると判定された場合には、前記慣性航法用センサを起動
状態とし、前記第１低レベル条件を満足しないと判定された場合には、前記慣性航法用セ
ンサを停止状態とする制御を行うことと、
前記第１低レベル条件を満足すると判定された場合に、前記第１低レベル条件よりもレ
ベルの低い第２低レベル条件を前記指標値が満足するか否かを判定することと、
前記第２低レベル条件を満足すると判定された場合には、前記第２測位モードによる測
位を行い、前記第２低レベル条件を満足しないと判定された場合には、前記第１測位モー
ドによる測位を行うことと、
を含む測位方法。
【請求項２】
前記第１及び第２低レベル条件は、（１）前記第１測位モードによる測位に用いた測位
用衛星の天空配置を表す指標値、（２）前記第１測位モードによる測位結果の精度を表す
指標値、（３）前記第１測位モードによる測位に用いた測位用衛星の個数を表す指標値、
（４）前記第１測位モードによる測位に用いた測位用信号の信号強度を表す指標値、のう
ちの少なくとも１つに基づいて定められた条件である請求項１に記載の測位方法。
【請求項３】
前記移動体の停止を検出することと、
前記移動体の停止時に、気温を検出する温度センサの検出温度と前記慣性航法用センサ
の検出結果とを対応付けて記憶することと、
前記記憶された前記温度センサの検出温度と前記慣性航法用センサの検出結果とから、
任意の気温に対する前記慣性航法用センサの検出誤差を補償する温度補償モデル式を算出
することと、
前記温度センサの現在の検出温度に対応する前記慣性航法用センサの検出誤差の補償値
を前記温度補償モデル式から算出して、検出誤差を補償することと、
を更に含む請求項１又は２に記載の測位方法。
【請求項４】
前記移動体の停止時に、前記慣性航法用センサが停止状態であれば、所定の安定動作時
間の起動をした後に、前記温度センサの検出温度と前記慣性航法用センサの検出結果とを
対応付けて記憶することを更に含む請求項３に記載の測位方法。
【請求項５】
前記慣性航法用センサは加速度センサを有して構成され、
前記移動体の姿勢を検出することと、
前記移動体の停止時の姿勢と前記加速度センサの検出結果とに基づいて、当該検出結果
に含まれる重力加速度の成分を算出することと、
を更に含み、
前記温度補償モデル式を算出することは、前記加速度センサの検出結果に含まれる前記
重力加速度の成分による影響を考慮して、前記温度補償モデル式を算出することである、
請求項３又は４に記載の測位方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の測位方法を、移動体に搭載される測位装置に内蔵さ
れたコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項７】
移動体に搭載されて、測位用衛星から受信した測位用信号に基づく所定の測位演算を行
って現在位置を測位する第１測位モードと、所定の慣性航法用センサを用いた所定の慣性
航法演算処理を行って現在位置を測位する第２測位モードとを有する測位装置であって、
前記測位用信号の受信状況を示す指標値が、予め定められた第１低レベル条件を満足す
るか否かを判定する第１低レベル条件判定部と、
前記第１低レベル条件を満足すると判定された場合には、前記慣性航法用センサを起動
状態とし、前記第１低レベル条件を満足しないと判定された場合には、前記慣性航法用セ
ンサを停止状態とする制御を行う制御部と、
前記第１低レベル条件を満足すると判定された場合に、前記第１低レベル条件よりもレ
ベルの低い第２低レベル条件を前記指標値が満足するか否かを判定する第２低レベル条件
判定部と、
前記第２低レベル条件を満足すると判定された場合には、前記第２測位モードによる測
位を行い、前記第２低レベル条件を満足しないと判定された場合には、前記第１測位モー
ドによる測位を行う測位部と、
を備えた測位装置。
【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２００９−２１６４８４（Ｐ２００９−２１６４８４Ａ）
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５９０８８（Ｐ２００８−５９０８８）
【出願日】平成２０年３月１０日（２００８．３．１０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１０日（２００８．３．１０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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