移動体の水平走行判定装置及び方法
【課題】移動体が走行している路面の状態を正確に判定することのできる移動体の水平走行判定装置を提供する。
【解決手段】移動体に搭載される機器の取付け角度を算出及び検証することにより、移動体が走行している路面の状態を判定することが可能となる。具体的には、移動体が直進している場合に加速度センサ１２で検出される値から筐体が取付けられている角度の候補を算出する。そして、ある程度のデータ量の取付け角度の候補を蓄積させ、正規性の検定を行うことにより、取付け角度の範囲を設定する。次に、角速度センサ１０で検出される値から筐体が取付けられている角度の候補を算出し、その値が設定した範囲内にある程度のデータ量蓄積されたとき設定した取付け角度の信頼性は高く、その後に算出した取付け角度の候補から移動体が走行している路面の状況を判定することができる。
【解決手段】移動体に搭載される機器の取付け角度を算出及び検証することにより、移動体が走行している路面の状態を判定することが可能となる。具体的には、移動体が直進している場合に加速度センサ１２で検出される値から筐体が取付けられている角度の候補を算出する。そして、ある程度のデータ量の取付け角度の候補を蓄積させ、正規性の検定を行うことにより、取付け角度の範囲を設定する。次に、角速度センサ１０で検出される値から筐体が取付けられている角度の候補を算出し、その値が設定した範囲内にある程度のデータ量蓄積されたとき設定した取付け角度の信頼性は高く、その後に算出した取付け角度の候補から移動体が走行している路面の状況を判定することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体が走行している路面の状態を判定する移動体の水平走行判定装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの移動体に設置されるナビゲーションシステムは、GPS（Global Positioning System）受信機、加速度センサ及び角速度センサを含む自立センサ、速度センサにより自車位置を算出し、地図上に車両の現在位置を示す位置マークを表示し、目的地まで経路誘導を行うものが一般的である。GPS受信機は、米国が管理している軍事用衛星であるが民生用にも開放されており、地球上における車両の絶対位置を算出することができる。また、地図上に自車位置を表示するときに、自立センサと車速センサにより求めた速度ベクトルを時間積分することで相対的な位置（移動距離）関係を求めることができる。しかしながら、自車位置を表示する地図は通常、水平面を基準とした平面（２次元）であるため、車両が傾斜面を走行した場合、自立センサや車速センサで求めた移動距離は２次元平面上の移動距離よりも長くなる。そのため、車両の傾斜面の影響を除去し、移動距離を補正することで地図上に正確な自車位置を表示するには、進行方向の傾斜角度を求める必要がある。そこで、一般的には、車両の傾斜角度を検出する手段としては加速度センサや速度センサを用いて以下のように算出する。まず、加速度センサは車両の加速度と重力加速度の合成を検出して出力する。すなわち、車両が傾斜角度θを走行している場合に加速度センサが検出する車両の進行方向の加速度は重力加速度ｇの車両進行方向成分ｇ×sinθと車両の進行方向への速度の時間微分aを加算したa＋g×sinθとなる。この加速度センサの出力値から、速度センサで得られた速度の時間微分を減算し、重力加速度で除算することで車両の傾斜角度を算出することができる。
【０００３】
ところがこの方法では、ナビゲーションシステムの筐体が車両に対して大きく傾けられて取付けられた場合に算出される車両の傾斜角度が変化してしまうことや、加速度センサの出力値に個体間でばらつきがあることなどから、筐体の取付け角度と車両の絶対的な傾斜角度を正確に算出することが難しい。そのため、車両が走行している路面状態を判定することで、自立センサの各出力値を補正し、ナビゲーションシステムの筐体の取付け角度と車両の絶対的な傾斜角度を算出する装置が提案されている。例えば、ＧＰＳ受信機によって特定した車両の鉛直方向への移動速度と、移動体の走行速度を検出する車速センサの検出結果との比較に基づいて、Ｇセンサの車両に対する絶対傾斜角αを算出する。具体的には、車両の進行方向の加速度をG、筐体の取付け角度をα、車両の絶対的な傾斜角度をθ、加速度センサの単体オフセット誤差をδとすると、G＝g×sin（θ＋α）＋acosα＋δとして表すことができる。αを-30°〜＋5°、θを-5°〜＋5°の範囲内にある場合に、G=g×sinθ＋a＋（g×sinα＋δ）と近似することは十分精度のよいものである。（g×sinα＋δ）は筐体の取付け角度と車両の絶対傾斜角度により生じる値でg_offset値とする。また、GPS受信機から車両の鉛直方向の速度変化量を算出し、この速度が所定の値以下の時に車両は水平面を走行しているか否かを判定する。前記判定により、車両が水平面を走行している場合、sinθ＝0が成り立つので上記近似式より、G-a＝g_offset値とする。したがって、Ｇセンサの車両に対する絶対傾斜角度αを算出することができ、車両の絶対的な傾斜角度θも算出することができる。（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−３５４１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の移動体角速度検出装置において、筐体の取付け角度や移動体の絶対的な傾斜角度を求めるためには、筐体の取付け角度と移動体の絶対傾斜角度により加速度センサの出力値に生じるg_offset値を正確に求める必要がある。しかしながら、移動体が水平面を走行しているかどうかの判定にGPS受信機により算出した移動体の鉛直方向の速度変化量を用いるため、g_offset値の精度はGPS受信機の精度に依存するという問題があった。また、トンネル、市街地やビルの谷間などGPS受信機が電波を受信できない場合には移動体が水平面を走行しているかどうか判定することができない。
【０００５】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、移動体が走行している路面状態を正確に判定することのできる移動体の水平走行判定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の局面の移動体の水平走行判定装置は、移動体が走行している路面の状態を判定する移動体の水平走行判定装置であって、移動体の前後方向軸、左右方向軸、鉛直方向軸のうち少なくとも２軸の加速度を検出可能な加速度センサと、移動体のヨー方向、ロール方向の２軸の角速度を検出する角速度センサと、移動体の速度を検出する速度センサが接続されており、角速度センサで検出される角速度に基づいて、移動体の走行状況を判定するカーブ直進判定手段と、カーブ直進判定手段で移動体が直進していると判定しているときに加速度センサの出力値から筐体の取付け角度の候補を算出する加速度取付け角度候補算出手段と、カーブ直進判定手段で移動体がカーブを走行していると判定しているときに角速度センサの出力値から筐体の取付け角度の候補を算出する角速度取付け角度候補算出手段と、加速度取付け角度候補算出手段により算出された取付け角度候補を用いて、統計的手法により筐体の取付け角度の範囲を設定する取付け角度範囲設定手段と、加速度センサまたは角速度センサの出力値から算出した取付け角度が、取付け角度範囲設定手段により設定した取付け角度の範囲内であれば移動体が水平面を走行していると判断する走行状況判定手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
この構成により、加速度センサで検出される加速度から筐体の取付けられている角度の候補を算出し、ある程度のデータ量、取付け角度の候補が蓄積されたとき、統計的手法により、筐体の取付け角度の範囲を設定する。その後、取付け角度の候補を算出した走行状況とは別の走行状況で筐体の取付け角度を求めることで自動的に取付け角度を決定し、移動体が水平面を走行していることを判定することができる。
【０００８】
第２の局面は、加速度取付け角度候補算出手段に代えて、角速度取付け角度候補算出手段により算出された取付け角度候補を用いて、統計的手法により筐体の取付け角度の範囲を設定することを特徴とする。
【０００９】
第３の局面は、第１の局面において、角速度取付け角度候補算出手段により算出された取付け角度候補が、前記取付け角度範囲設定手段により設定された取付け角度の範囲内に所定の割合で入るかどうかで設定された取付け角度の範囲が適切かどうかを判定する取付け角度範囲検証手段をさらに有することを特徴とする。この構成により、精度の高い取付け角度の範囲を設定することが可能となり、移動体が水平面を走行しているかどうかの判定精度も向上する。
【００１０】
第４の局面は、第２の局面において、加速度取付け角度候補算出手段により算出された取付け角度候補が、前記取付け角度範囲設定手段により設定された取付け角度の範囲内に所定の割合で入るかどうかで設定された取付け角度の範囲が適切かどうかを判定する取付け角度範囲検証手段をさらに有することを特徴とする。
【００１１】
第５の局面は、取付け角度範囲設定手段の統計的手法として正規分布を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、加速度センサで検出される加速度から算出した電子機器の筐体の取付け角度の候補と、角速度センサで検出される角速度から算出した電子機器の筐体の取付け角度の候補が一致した場合に筐体の取付け角度を自動的に算出し、その値を用いることにより移動体が走行している路面の状況を判定することができる。よって、ＧＰＳ受信機の精度、電波状況、移動体の走行位置等に影響されることのない水平走行判定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態による移動体の水平走行判定装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。本実施の移動体の水平走行判定装置としては、例えば自動車などの車両に設置される電子機器であるナビゲーション装置に適用した場合を例に挙げる。
（実施の形態）
本発明の実施の形態の車両の水平走行判定装置１の構成を図１に示す。図１において、車両の水平走行判定装置１は、移動体に搭載される電子機器の一例としてのナビゲーションシステムに実装されており、車両が走行している路面の状態を判定する。このような路面の状態を判定するために、車両の水平走行判定装置１は、微分器９と、角速度センサ１０と、速度センサ１１と、加速度センサ１２と、車両の水平走行判定手段１３と、カーブ・直進判定手段１４とを備える。
【００１４】
加速度センサ１２は、予め定められた座標系における車両の加速度を検出する。このような加速度センサ１２が車両に対して正しい姿勢で設置された場合、加速度センサ１２によって、車両の進行方向への加速度と、車両の右側方向で車両の進行方向に水平面内で直交する方向への加速度と、車両の水平面に対して下方向に直交する方向への加速度とが検出される。以下、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、車両の進行方向をXB軸方向と称し、車両の右側方向で車両の進行方向に水平面内で直交する方向をYB軸方向と称し、車両の水平面に対して下方向に直交する方向をZB軸方向と称する。以下、これらXB軸、YB軸及びZB軸からなる座標系を車両座標系と称する（下添え字は車両座標系（Body frame）を表す）。なお、本実施形態の車両の水平走行判定装置１は、少なくとも２軸の加速度センサ１２を備えるとして説明する。２軸の加速度センサを備える場合、その軸の組み合わせはどの組み合わせでもよい。
【００１５】
角速度センサ１０は、予め定められた座標系における車両の角速度を検出する。このような角速度センサ１０が車両に対して正しい姿勢で設置されている場合、角速度センサ１０によって、車両座標系におけるそれぞれの軸回りの車両が回転する際の角速度が検出される。車両座標系におけるXB軸回りの角速度をロールレートと称し、その角速度を時間積分して求められる角度をロール角と称し、車両座標系におけるYB軸回りの角速度をピッチレートと称し、その角速度を時間積分して求められる角度をピッチ角と称し、車両座標系におけるZB軸回りの角速度をヨーレートと称し、その角速度を時間積分して求められる角度をヨー角と称する。なお、本実施形態の車両の水平走行判定装置１は、上述のようなXB軸回りとZB軸回りの角速度を検出する２軸の角速度センサ１０を備えるとして説明するが、角速度センサ１０の代わりに、XB軸回り及びZB軸回りの角速度を個々に検出する１軸の角速度センサを２個備えていても構わない。
【００１６】
速度センサ１１は、車両の移動速度を検出する。車両の場合には、速度センサ１１は好ましくは、車両に元々設置されており、車両の走行速度に応じてパルス周期が変化する車速パルスを発生する車速パルス発生装置である。なお、本実施形態の車両の水平走行判定装置１は、上述のような移動速度を微分器９で時間微分して求められる加速度を使用する。
【００１７】
車両の水平走行判定手段１３は、典型的には、CPU、ROM及びRAMを含んでおり、角速度センサ１０、速度センサ１１、加速度センサ１２と電気的に接続される。CPUは、ROMに予め格納されるコンピュータプログラムを、RAMを使って実行する。コンピュータの実行中、車両の水平走行判定手段１３は、角速度センサ１０から得られる各角速度、速度センサ１１から得られる移動速度を微分器９で時間微分して得られる加速度、及び加速度センサ１２から得られる各加速度を少なくとも用いて、車両の走行している路面状態を判定する。
【００１８】
次に、車両の水平走行判定手段１３の詳細を図４に示す。筐体の取付け角度の候補演算手段１５は、車両が直進走行している場合には加速度センサ１２から得られる各加速度を用いて筐体の取付け角度の候補を算出し、車両がカーブを走行している場合には角速度センサ１０から得られる各角速度を用いて筐体の取付け角度の候補を算出する。筐体の取付け角度の候補演算手段１５で算出した取付け角度の候補を用いて筐体の取付け角度の範囲設定手段１６は、統計的性質から筐体の取付け角度の範囲を決定する。また、この筐体の取付け角度の範囲を用いて車両の水平走行決定手段１７は、車両の走行している路面の状態を判定する。
【００１９】
カーブ・直進判定手段１４は、例えばRAMの記憶領域の一部で構成されており、角速度センサ１０で検出された角速度の１秒間積算した値（車両が１秒間に回転した角度）が所定の値、例えば0.2deg未満か以上かで車両の走行状況を判定する。
【００２０】
次に、以上のような構成の車両の水平走行判定装置１の動作の流れについて図２ａ、図２ｂを用いて説明する。具体的な算出方法については、後ほど図３（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
【００２１】
まず、図２ａにおいて、角速度センサ１０から検出される角速度から車両がカーブ・直進していることを判定する（Ｓ００１）。車両が直進していると判断した場合に加速度センサ１２から検出される加速度より、筐体が取付けられた角度の候補を算出し（Ｓ００２）、求められた取付け角度を蓄積させる（Ｓ００３）。ある程度のデータ量が蓄積された時点（Ｓ００４）で、例えば統計的手法の1つとしてデータの正規性の検定を行い、その結果、データが正規分布である場合（Ｓ００５）に筐体の取付け角度の範囲を設定する（Ｓ００６）。なお、取付け角度の範囲を他の統計的手法を用いて設定しても構わない。次に、図２ｂの（Ｙ）へと続く。筐体の取付け角度の範囲が決定後、車両がカーブを走行していると判断した場合（Ｓ００７）に角速度センサ１０から検出される角速度より、筐体の取付け角度の候補を算出、および算出回数を求める（Ｓ００８）。角速度センサ１０から求められた筐体の取付け角度の候補がステップＳ００６で設定した取付け角度の範囲内であれば（Ｓ００９）、その取付け角度の候補を蓄積させる（Ｓ０１０）が、設定した範囲内でなければ（Ｚ）へと戻る。角速度センサ１０による取付け角度の候補の算出回数が設定した回数になるまでＳ００７からＳ０１１のフローを繰り返す。繰り返し処理の終了時点（Ｓ０１１）で十分なデータ量が蓄積されていれば設定した筐体の取付け角度の範囲は信頼性が高いといえる（Ｓ０１２）。したがって、その後に算出した筐体の取付け筐体の取付け角度の候補が設定した範囲内であるか範囲外であるかで車両の走行している路面の状態を判定することができる（Ｓ０１３）。
【００２２】
なお、角速度センサ１０から検出される角速度から筐体の取付け角度の候補を算出し、筐体の取付け角度の範囲を設定、加速度センサ１２から検出される加速度から筐体の取付け角度の候補を算出し、車両の水平走行を決定するというようにしても構わない。さらに、加速度センサ１２、角速度センサ１０を用いて筐体の取付け角度の範囲を設定した後は、車両の水平走行を決定するのに加速度センサ１２、角速度センサ１０のどちらを用いても構わない。
【００２３】
次に、具体的な算出方法について図３（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように車両の進行方向をXB軸、車両の右側をYB軸、XB-YB軸平面に対して垂直下向きをZB軸とし、これらXB軸、YB軸、ZB軸からなる座標系は、前述したように車両座標系とする（下添え字は車両座標系（Body frame）を表す）。それぞれ筐体がY軸回りの回転θ及びZ軸回りの回転φで傾いている状態で取り付けられた場合の座標軸の変化を示している。また、（XS, YS, ZS）（下添え字はセンサ座標系（Sensor frame）を表す。）は筐体に取付けられた加速度センサもしくは角速度センサのセンサ座標系であり、筐体が車両に対して正しい姿勢で設置された場合、車両座標系とセンサ座標系のそれぞれの軸は一致する。
【００２４】
ここで、Y軸を角度θ回転させる回転行列をRY(θ)、Z軸を角度φ回転させる回転行列をRZ(φ)とすると、2軸回転後の座標系（Xαβ, Yαβ, Zαβ）と基準となる座標系（X,Y, Z）には下式（１）の関係が成り立つ。
【００２５】
【数１】
【００２６】
したがって、筐体の取付け角度としてYB軸回りの角度であるピッチ角と、ZB軸回りの角度であるヨー角の２軸の回転がある場合に車両座標系で検出された加速度（AB,X, AB,Y, AB,Z）とセンサの座標系で検出された加速度（AS,X, AS,Y, AS,Z）には下式（２）、（３）、（４）の関係式が成り立つ。なお、AB,Xは車両座標系における進行方向への加速度を意味する（下添え字は車両座標系におけるXB軸方向の意味を表す）。また、AS,Xはセンサ座標系におけるXS軸方向への加速度を意味する。（下添え字はセンサ座標系におけるXS軸方向の意味を表す。）
【００２７】
【数２】
【００２８】
また、角速度センサ１０で検出される角速度についても同様に車両座標系で検出された角速度（WB,X, WB,Y, WB,Z）とセンサ座標系で検出された角速度センサ１０で検出された角速度（WS,X , WS,Y, WS,Z）には下式（５）、（６）、（７）の関係式が成り立つ。
【００２９】
【数３】
【００３０】
以上の関係を用いて、車両が走行している路面状態を判定する方法を図４に示す車両の水平走行判定手段１３の構成で説明する。まず、筐体の取付け角度演算手段１５において角速度センサ１０の出力値からカーブ・直進判定手段１４より車両が直進走行しているかどうかを判断する。車両が直進走行している場合に、車両が水平面上を加速度Aで走行していると仮定すると、車両座標系における加速度のXB軸方向成分はAであり、YB軸方向成分は0であり、ZB軸方向成分はG（重力加速度のみ）であるから（AB,X, AB,Y, AB,Z）=（A, 0, G）となる。AB,Xは速度センサの時間微分から求められる。したがって、（３）式において加速度センサの出力値からAS,Yは検出できるので筐体の取付け角度の候補φ’を求めることができる。また、φ’を（２）式もしくは（４）式に代入することで筐体の取付け角度θ’を求めることができる。これは上述したように車両が水平面を走行していないと成り立たない。
【００３１】
また、車両が水平面を走行していると仮定し、角速度センサの出力値から車両がカーブを走行していると判断した場合、角速度は車両座標系におけるZB軸回りのみと考えられる。すなわち、車両座標系で検出される角速度は（0, 0, WB,Z）となる。
【００３２】
したがって、（５）、（６）、（７）式は下式（８）、（９）、（１０）のように簡単にできる。
【００３３】
【数４】
【００３４】
また、（８）、（１０）式において角速度センサの出力値からWS,X、WS,Zは検出できるので下式（１１）から筐体の取付け角度の候補θ’を求めることができる。
【００３５】
【数５】
【００３６】
上式については車両が水平面を走行していることが仮定されないと成り立たない。以上より、筐体の取付け角度の範囲設定手段１６において筐体の取付け角度の候補演算手段１５で算出した筐体の取付け角度の候補であるθ’をある程度のデータ量になるまで蓄積させ、このθ’が正規分布に従うとき例えばその平均値が最も筐体の取付け角度である確率が高いといえる。したがって、例えばθ’の±２deg程度の範囲を筐体の取付け角度の範囲とする。
【００３７】
次に、車両の水平走行決定手段１７において例えば筐体の取付け角度の範囲を設定する際に加速度センサ１２から検出される加速度を用いて筐体の取付け角度の候補を算出した場合は、角速度センサ１０から検出される角速度を用いて筐体の取付け角度の候補を算出し、その値が設定した筐体の取付け角度の範囲内であれば再び蓄積させる。これを例えば角速度センサ１０による取付け角度の候補の算出回数が５００回になるまで繰り返す。この処理は１００ｍｓで角速度センサの出力値をサンプリングすれば、車両がカーブを５０秒間走行することで行える。そして、繰り返し処理が終了した時点で蓄積された取付け角度の候補のデータ数が例えば算出回数の半分以上（ここでは２５０個）であれば、設定した筐体の取付け角度の範囲の信頼性は高いと判断できる。したがって、その後に算出された筐体の取付け角度が設定した範囲内外で車両が走行している路面の状態を判定することができる。すなわち、範囲内であれば車両は水平走行、範囲外であれば傾斜を走行しているといえる。水平走行の判定は角速度センサ、加速度センサのサンプリング間隔で行うことができ、車両が水平走行していると判定することができれば、高頻度で加速度センサ及び角速度センサのドリフト値を補正することができる。
【００３８】
このような本発明の実施の形態の水平走行判定装置１によれば、車両が直進している場合に加速度センサ１２で検出される値から筐体が取付けられている角度の候補を算出する。そして、ある程度のデータ量の取付け角度の候補を蓄積させ、正規性の検定を行うことにより、取付け角度の範囲を設定する。次に、角速度センサ１０で検出される値から筐体が取付けられている角度の候補を算出し、その値が設定した範囲内にある程度のデータ量蓄積されたとき設定した取付け角度の信頼性は高く、その後に算出した取付け角度の候補から車両が走行している路面の状況を判定することができる。車両が水平走行していることを判定することができれば、加速度センサ及び角速度センサのドリフト値を補正することができ、また筐体の取付け角度を正確に算出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上のように、本発明にかかる移動体の水平走行判定装置は、加速度センサで検出される加速度と、角速度センサで検出される角速度から筐体の取付け角度を自動的に算出し、それらの関係を用いることにより、車両が走行している路面の状況を判定することができ、移動体に搭載される機器等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態における車両の水平走行判定装置のブロック図
【図２ａ】本発明の実施の形態における車両の水平走行判定装置の動作の流れを説明するための前半部分のフロー図
【図２ｂ】本発明の実施の形態における車両の水平走行判定装置の動作の流れを説明するための後半部分のフロー図
【図３】（Ａ）本発明の実施の形態における車両にかかるピッチ方向の加速度とナビゲーションシステムの筐体の取付け角度の関係を示す図（Ｂ）本発明の実施の形態における車両にかかるヨー方向の加速度とナビゲーションシステムの筐体の取付け角度の関係を示す図
【図４】本発明の実施の形態における車両の水平走行判定手段１３のブロック図
【符号の説明】
【００４１】
１ 水平走行判定装置
９ 微分器
１０ 角速度センサ
１１ 速度センサ
１２ 加速度センサ
１３ 車両の水平走行判定手段
１４ カーブ・直進判定手段
１５ 筐体の取付け角度の候補演算手段
１６ 筐体の取付け角度の範囲設定手段
１７ 車両の水平走行決定手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体が走行している路面の状態を判定する移動体の水平走行判定装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの移動体に設置されるナビゲーションシステムは、GPS（Global Positioning System）受信機、加速度センサ及び角速度センサを含む自立センサ、速度センサにより自車位置を算出し、地図上に車両の現在位置を示す位置マークを表示し、目的地まで経路誘導を行うものが一般的である。GPS受信機は、米国が管理している軍事用衛星であるが民生用にも開放されており、地球上における車両の絶対位置を算出することができる。また、地図上に自車位置を表示するときに、自立センサと車速センサにより求めた速度ベクトルを時間積分することで相対的な位置（移動距離）関係を求めることができる。しかしながら、自車位置を表示する地図は通常、水平面を基準とした平面（２次元）であるため、車両が傾斜面を走行した場合、自立センサや車速センサで求めた移動距離は２次元平面上の移動距離よりも長くなる。そのため、車両の傾斜面の影響を除去し、移動距離を補正することで地図上に正確な自車位置を表示するには、進行方向の傾斜角度を求める必要がある。そこで、一般的には、車両の傾斜角度を検出する手段としては加速度センサや速度センサを用いて以下のように算出する。まず、加速度センサは車両の加速度と重力加速度の合成を検出して出力する。すなわち、車両が傾斜角度θを走行している場合に加速度センサが検出する車両の進行方向の加速度は重力加速度ｇの車両進行方向成分ｇ×sinθと車両の進行方向への速度の時間微分aを加算したa＋g×sinθとなる。この加速度センサの出力値から、速度センサで得られた速度の時間微分を減算し、重力加速度で除算することで車両の傾斜角度を算出することができる。
【０００３】
ところがこの方法では、ナビゲーションシステムの筐体が車両に対して大きく傾けられて取付けられた場合に算出される車両の傾斜角度が変化してしまうことや、加速度センサの出力値に個体間でばらつきがあることなどから、筐体の取付け角度と車両の絶対的な傾斜角度を正確に算出することが難しい。そのため、車両が走行している路面状態を判定することで、自立センサの各出力値を補正し、ナビゲーションシステムの筐体の取付け角度と車両の絶対的な傾斜角度を算出する装置が提案されている。例えば、ＧＰＳ受信機によって特定した車両の鉛直方向への移動速度と、移動体の走行速度を検出する車速センサの検出結果との比較に基づいて、Ｇセンサの車両に対する絶対傾斜角αを算出する。具体的には、車両の進行方向の加速度をG、筐体の取付け角度をα、車両の絶対的な傾斜角度をθ、加速度センサの単体オフセット誤差をδとすると、G＝g×sin（θ＋α）＋acosα＋δとして表すことができる。αを-30°〜＋5°、θを-5°〜＋5°の範囲内にある場合に、G=g×sinθ＋a＋（g×sinα＋δ）と近似することは十分精度のよいものである。（g×sinα＋δ）は筐体の取付け角度と車両の絶対傾斜角度により生じる値でg_offset値とする。また、GPS受信機から車両の鉛直方向の速度変化量を算出し、この速度が所定の値以下の時に車両は水平面を走行しているか否かを判定する。前記判定により、車両が水平面を走行している場合、sinθ＝0が成り立つので上記近似式より、G-a＝g_offset値とする。したがって、Ｇセンサの車両に対する絶対傾斜角度αを算出することができ、車両の絶対的な傾斜角度θも算出することができる。（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−３５４１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の移動体角速度検出装置において、筐体の取付け角度や移動体の絶対的な傾斜角度を求めるためには、筐体の取付け角度と移動体の絶対傾斜角度により加速度センサの出力値に生じるg_offset値を正確に求める必要がある。しかしながら、移動体が水平面を走行しているかどうかの判定にGPS受信機により算出した移動体の鉛直方向の速度変化量を用いるため、g_offset値の精度はGPS受信機の精度に依存するという問題があった。また、トンネル、市街地やビルの谷間などGPS受信機が電波を受信できない場合には移動体が水平面を走行しているかどうか判定することができない。
【０００５】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、移動体が走行している路面状態を正確に判定することのできる移動体の水平走行判定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の局面の移動体の水平走行判定装置は、移動体が走行している路面の状態を判定する移動体の水平走行判定装置であって、移動体の前後方向軸、左右方向軸、鉛直方向軸のうち少なくとも２軸の加速度を検出可能な加速度センサと、移動体のヨー方向、ロール方向の２軸の角速度を検出する角速度センサと、移動体の速度を検出する速度センサが接続されており、角速度センサで検出される角速度に基づいて、移動体の走行状況を判定するカーブ直進判定手段と、カーブ直進判定手段で移動体が直進していると判定しているときに加速度センサの出力値から筐体の取付け角度の候補を算出する加速度取付け角度候補算出手段と、カーブ直進判定手段で移動体がカーブを走行していると判定しているときに角速度センサの出力値から筐体の取付け角度の候補を算出する角速度取付け角度候補算出手段と、加速度取付け角度候補算出手段により算出された取付け角度候補を用いて、統計的手法により筐体の取付け角度の範囲を設定する取付け角度範囲設定手段と、加速度センサまたは角速度センサの出力値から算出した取付け角度が、取付け角度範囲設定手段により設定した取付け角度の範囲内であれば移動体が水平面を走行していると判断する走行状況判定手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
この構成により、加速度センサで検出される加速度から筐体の取付けられている角度の候補を算出し、ある程度のデータ量、取付け角度の候補が蓄積されたとき、統計的手法により、筐体の取付け角度の範囲を設定する。その後、取付け角度の候補を算出した走行状況とは別の走行状況で筐体の取付け角度を求めることで自動的に取付け角度を決定し、移動体が水平面を走行していることを判定することができる。
【０００８】
第２の局面は、加速度取付け角度候補算出手段に代えて、角速度取付け角度候補算出手段により算出された取付け角度候補を用いて、統計的手法により筐体の取付け角度の範囲を設定することを特徴とする。
【０００９】
第３の局面は、第１の局面において、角速度取付け角度候補算出手段により算出された取付け角度候補が、前記取付け角度範囲設定手段により設定された取付け角度の範囲内に所定の割合で入るかどうかで設定された取付け角度の範囲が適切かどうかを判定する取付け角度範囲検証手段をさらに有することを特徴とする。この構成により、精度の高い取付け角度の範囲を設定することが可能となり、移動体が水平面を走行しているかどうかの判定精度も向上する。
【００１０】
第４の局面は、第２の局面において、加速度取付け角度候補算出手段により算出された取付け角度候補が、前記取付け角度範囲設定手段により設定された取付け角度の範囲内に所定の割合で入るかどうかで設定された取付け角度の範囲が適切かどうかを判定する取付け角度範囲検証手段をさらに有することを特徴とする。
【００１１】
第５の局面は、取付け角度範囲設定手段の統計的手法として正規分布を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、加速度センサで検出される加速度から算出した電子機器の筐体の取付け角度の候補と、角速度センサで検出される角速度から算出した電子機器の筐体の取付け角度の候補が一致した場合に筐体の取付け角度を自動的に算出し、その値を用いることにより移動体が走行している路面の状況を判定することができる。よって、ＧＰＳ受信機の精度、電波状況、移動体の走行位置等に影響されることのない水平走行判定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態による移動体の水平走行判定装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。本実施の移動体の水平走行判定装置としては、例えば自動車などの車両に設置される電子機器であるナビゲーション装置に適用した場合を例に挙げる。
（実施の形態）
本発明の実施の形態の車両の水平走行判定装置１の構成を図１に示す。図１において、車両の水平走行判定装置１は、移動体に搭載される電子機器の一例としてのナビゲーションシステムに実装されており、車両が走行している路面の状態を判定する。このような路面の状態を判定するために、車両の水平走行判定装置１は、微分器９と、角速度センサ１０と、速度センサ１１と、加速度センサ１２と、車両の水平走行判定手段１３と、カーブ・直進判定手段１４とを備える。
【００１４】
加速度センサ１２は、予め定められた座標系における車両の加速度を検出する。このような加速度センサ１２が車両に対して正しい姿勢で設置された場合、加速度センサ１２によって、車両の進行方向への加速度と、車両の右側方向で車両の進行方向に水平面内で直交する方向への加速度と、車両の水平面に対して下方向に直交する方向への加速度とが検出される。以下、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、車両の進行方向をXB軸方向と称し、車両の右側方向で車両の進行方向に水平面内で直交する方向をYB軸方向と称し、車両の水平面に対して下方向に直交する方向をZB軸方向と称する。以下、これらXB軸、YB軸及びZB軸からなる座標系を車両座標系と称する（下添え字は車両座標系（Body frame）を表す）。なお、本実施形態の車両の水平走行判定装置１は、少なくとも２軸の加速度センサ１２を備えるとして説明する。２軸の加速度センサを備える場合、その軸の組み合わせはどの組み合わせでもよい。
【００１５】
角速度センサ１０は、予め定められた座標系における車両の角速度を検出する。このような角速度センサ１０が車両に対して正しい姿勢で設置されている場合、角速度センサ１０によって、車両座標系におけるそれぞれの軸回りの車両が回転する際の角速度が検出される。車両座標系におけるXB軸回りの角速度をロールレートと称し、その角速度を時間積分して求められる角度をロール角と称し、車両座標系におけるYB軸回りの角速度をピッチレートと称し、その角速度を時間積分して求められる角度をピッチ角と称し、車両座標系におけるZB軸回りの角速度をヨーレートと称し、その角速度を時間積分して求められる角度をヨー角と称する。なお、本実施形態の車両の水平走行判定装置１は、上述のようなXB軸回りとZB軸回りの角速度を検出する２軸の角速度センサ１０を備えるとして説明するが、角速度センサ１０の代わりに、XB軸回り及びZB軸回りの角速度を個々に検出する１軸の角速度センサを２個備えていても構わない。
【００１６】
速度センサ１１は、車両の移動速度を検出する。車両の場合には、速度センサ１１は好ましくは、車両に元々設置されており、車両の走行速度に応じてパルス周期が変化する車速パルスを発生する車速パルス発生装置である。なお、本実施形態の車両の水平走行判定装置１は、上述のような移動速度を微分器９で時間微分して求められる加速度を使用する。
【００１７】
車両の水平走行判定手段１３は、典型的には、CPU、ROM及びRAMを含んでおり、角速度センサ１０、速度センサ１１、加速度センサ１２と電気的に接続される。CPUは、ROMに予め格納されるコンピュータプログラムを、RAMを使って実行する。コンピュータの実行中、車両の水平走行判定手段１３は、角速度センサ１０から得られる各角速度、速度センサ１１から得られる移動速度を微分器９で時間微分して得られる加速度、及び加速度センサ１２から得られる各加速度を少なくとも用いて、車両の走行している路面状態を判定する。
【００１８】
次に、車両の水平走行判定手段１３の詳細を図４に示す。筐体の取付け角度の候補演算手段１５は、車両が直進走行している場合には加速度センサ１２から得られる各加速度を用いて筐体の取付け角度の候補を算出し、車両がカーブを走行している場合には角速度センサ１０から得られる各角速度を用いて筐体の取付け角度の候補を算出する。筐体の取付け角度の候補演算手段１５で算出した取付け角度の候補を用いて筐体の取付け角度の範囲設定手段１６は、統計的性質から筐体の取付け角度の範囲を決定する。また、この筐体の取付け角度の範囲を用いて車両の水平走行決定手段１７は、車両の走行している路面の状態を判定する。
【００１９】
カーブ・直進判定手段１４は、例えばRAMの記憶領域の一部で構成されており、角速度センサ１０で検出された角速度の１秒間積算した値（車両が１秒間に回転した角度）が所定の値、例えば0.2deg未満か以上かで車両の走行状況を判定する。
【００２０】
次に、以上のような構成の車両の水平走行判定装置１の動作の流れについて図２ａ、図２ｂを用いて説明する。具体的な算出方法については、後ほど図３（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
【００２１】
まず、図２ａにおいて、角速度センサ１０から検出される角速度から車両がカーブ・直進していることを判定する（Ｓ００１）。車両が直進していると判断した場合に加速度センサ１２から検出される加速度より、筐体が取付けられた角度の候補を算出し（Ｓ００２）、求められた取付け角度を蓄積させる（Ｓ００３）。ある程度のデータ量が蓄積された時点（Ｓ００４）で、例えば統計的手法の1つとしてデータの正規性の検定を行い、その結果、データが正規分布である場合（Ｓ００５）に筐体の取付け角度の範囲を設定する（Ｓ００６）。なお、取付け角度の範囲を他の統計的手法を用いて設定しても構わない。次に、図２ｂの（Ｙ）へと続く。筐体の取付け角度の範囲が決定後、車両がカーブを走行していると判断した場合（Ｓ００７）に角速度センサ１０から検出される角速度より、筐体の取付け角度の候補を算出、および算出回数を求める（Ｓ００８）。角速度センサ１０から求められた筐体の取付け角度の候補がステップＳ００６で設定した取付け角度の範囲内であれば（Ｓ００９）、その取付け角度の候補を蓄積させる（Ｓ０１０）が、設定した範囲内でなければ（Ｚ）へと戻る。角速度センサ１０による取付け角度の候補の算出回数が設定した回数になるまでＳ００７からＳ０１１のフローを繰り返す。繰り返し処理の終了時点（Ｓ０１１）で十分なデータ量が蓄積されていれば設定した筐体の取付け角度の範囲は信頼性が高いといえる（Ｓ０１２）。したがって、その後に算出した筐体の取付け筐体の取付け角度の候補が設定した範囲内であるか範囲外であるかで車両の走行している路面の状態を判定することができる（Ｓ０１３）。
【００２２】
なお、角速度センサ１０から検出される角速度から筐体の取付け角度の候補を算出し、筐体の取付け角度の範囲を設定、加速度センサ１２から検出される加速度から筐体の取付け角度の候補を算出し、車両の水平走行を決定するというようにしても構わない。さらに、加速度センサ１２、角速度センサ１０を用いて筐体の取付け角度の範囲を設定した後は、車両の水平走行を決定するのに加速度センサ１２、角速度センサ１０のどちらを用いても構わない。
【００２３】
次に、具体的な算出方法について図３（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように車両の進行方向をXB軸、車両の右側をYB軸、XB-YB軸平面に対して垂直下向きをZB軸とし、これらXB軸、YB軸、ZB軸からなる座標系は、前述したように車両座標系とする（下添え字は車両座標系（Body frame）を表す）。それぞれ筐体がY軸回りの回転θ及びZ軸回りの回転φで傾いている状態で取り付けられた場合の座標軸の変化を示している。また、（XS, YS, ZS）（下添え字はセンサ座標系（Sensor frame）を表す。）は筐体に取付けられた加速度センサもしくは角速度センサのセンサ座標系であり、筐体が車両に対して正しい姿勢で設置された場合、車両座標系とセンサ座標系のそれぞれの軸は一致する。
【００２４】
ここで、Y軸を角度θ回転させる回転行列をRY(θ)、Z軸を角度φ回転させる回転行列をRZ(φ)とすると、2軸回転後の座標系（Xαβ, Yαβ, Zαβ）と基準となる座標系（X,Y, Z）には下式（１）の関係が成り立つ。
【００２５】
【数１】
【００２６】
したがって、筐体の取付け角度としてYB軸回りの角度であるピッチ角と、ZB軸回りの角度であるヨー角の２軸の回転がある場合に車両座標系で検出された加速度（AB,X, AB,Y, AB,Z）とセンサの座標系で検出された加速度（AS,X, AS,Y, AS,Z）には下式（２）、（３）、（４）の関係式が成り立つ。なお、AB,Xは車両座標系における進行方向への加速度を意味する（下添え字は車両座標系におけるXB軸方向の意味を表す）。また、AS,Xはセンサ座標系におけるXS軸方向への加速度を意味する。（下添え字はセンサ座標系におけるXS軸方向の意味を表す。）
【００２７】
【数２】
【００２８】
また、角速度センサ１０で検出される角速度についても同様に車両座標系で検出された角速度（WB,X, WB,Y, WB,Z）とセンサ座標系で検出された角速度センサ１０で検出された角速度（WS,X , WS,Y, WS,Z）には下式（５）、（６）、（７）の関係式が成り立つ。
【００２９】
【数３】
【００３０】
以上の関係を用いて、車両が走行している路面状態を判定する方法を図４に示す車両の水平走行判定手段１３の構成で説明する。まず、筐体の取付け角度演算手段１５において角速度センサ１０の出力値からカーブ・直進判定手段１４より車両が直進走行しているかどうかを判断する。車両が直進走行している場合に、車両が水平面上を加速度Aで走行していると仮定すると、車両座標系における加速度のXB軸方向成分はAであり、YB軸方向成分は0であり、ZB軸方向成分はG（重力加速度のみ）であるから（AB,X, AB,Y, AB,Z）=（A, 0, G）となる。AB,Xは速度センサの時間微分から求められる。したがって、（３）式において加速度センサの出力値からAS,Yは検出できるので筐体の取付け角度の候補φ’を求めることができる。また、φ’を（２）式もしくは（４）式に代入することで筐体の取付け角度θ’を求めることができる。これは上述したように車両が水平面を走行していないと成り立たない。
【００３１】
また、車両が水平面を走行していると仮定し、角速度センサの出力値から車両がカーブを走行していると判断した場合、角速度は車両座標系におけるZB軸回りのみと考えられる。すなわち、車両座標系で検出される角速度は（0, 0, WB,Z）となる。
【００３２】
したがって、（５）、（６）、（７）式は下式（８）、（９）、（１０）のように簡単にできる。
【００３３】
【数４】
【００３４】
また、（８）、（１０）式において角速度センサの出力値からWS,X、WS,Zは検出できるので下式（１１）から筐体の取付け角度の候補θ’を求めることができる。
【００３５】
【数５】
【００３６】
上式については車両が水平面を走行していることが仮定されないと成り立たない。以上より、筐体の取付け角度の範囲設定手段１６において筐体の取付け角度の候補演算手段１５で算出した筐体の取付け角度の候補であるθ’をある程度のデータ量になるまで蓄積させ、このθ’が正規分布に従うとき例えばその平均値が最も筐体の取付け角度である確率が高いといえる。したがって、例えばθ’の±２deg程度の範囲を筐体の取付け角度の範囲とする。
【００３７】
次に、車両の水平走行決定手段１７において例えば筐体の取付け角度の範囲を設定する際に加速度センサ１２から検出される加速度を用いて筐体の取付け角度の候補を算出した場合は、角速度センサ１０から検出される角速度を用いて筐体の取付け角度の候補を算出し、その値が設定した筐体の取付け角度の範囲内であれば再び蓄積させる。これを例えば角速度センサ１０による取付け角度の候補の算出回数が５００回になるまで繰り返す。この処理は１００ｍｓで角速度センサの出力値をサンプリングすれば、車両がカーブを５０秒間走行することで行える。そして、繰り返し処理が終了した時点で蓄積された取付け角度の候補のデータ数が例えば算出回数の半分以上（ここでは２５０個）であれば、設定した筐体の取付け角度の範囲の信頼性は高いと判断できる。したがって、その後に算出された筐体の取付け角度が設定した範囲内外で車両が走行している路面の状態を判定することができる。すなわち、範囲内であれば車両は水平走行、範囲外であれば傾斜を走行しているといえる。水平走行の判定は角速度センサ、加速度センサのサンプリング間隔で行うことができ、車両が水平走行していると判定することができれば、高頻度で加速度センサ及び角速度センサのドリフト値を補正することができる。
【００３８】
このような本発明の実施の形態の水平走行判定装置１によれば、車両が直進している場合に加速度センサ１２で検出される値から筐体が取付けられている角度の候補を算出する。そして、ある程度のデータ量の取付け角度の候補を蓄積させ、正規性の検定を行うことにより、取付け角度の範囲を設定する。次に、角速度センサ１０で検出される値から筐体が取付けられている角度の候補を算出し、その値が設定した範囲内にある程度のデータ量蓄積されたとき設定した取付け角度の信頼性は高く、その後に算出した取付け角度の候補から車両が走行している路面の状況を判定することができる。車両が水平走行していることを判定することができれば、加速度センサ及び角速度センサのドリフト値を補正することができ、また筐体の取付け角度を正確に算出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上のように、本発明にかかる移動体の水平走行判定装置は、加速度センサで検出される加速度と、角速度センサで検出される角速度から筐体の取付け角度を自動的に算出し、それらの関係を用いることにより、車両が走行している路面の状況を判定することができ、移動体に搭載される機器等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態における車両の水平走行判定装置のブロック図
【図２ａ】本発明の実施の形態における車両の水平走行判定装置の動作の流れを説明するための前半部分のフロー図
【図２ｂ】本発明の実施の形態における車両の水平走行判定装置の動作の流れを説明するための後半部分のフロー図
【図３】（Ａ）本発明の実施の形態における車両にかかるピッチ方向の加速度とナビゲーションシステムの筐体の取付け角度の関係を示す図（Ｂ）本発明の実施の形態における車両にかかるヨー方向の加速度とナビゲーションシステムの筐体の取付け角度の関係を示す図
【図４】本発明の実施の形態における車両の水平走行判定手段１３のブロック図
【符号の説明】
【００４１】
１ 水平走行判定装置
９ 微分器
１０ 角速度センサ
１１ 速度センサ
１２ 加速度センサ
１３ 車両の水平走行判定手段
１４ カーブ・直進判定手段
１５ 筐体の取付け角度の候補演算手段
１６ 筐体の取付け角度の範囲設定手段
１７ 車両の水平走行決定手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体が走行している路面の状況を判定する移動体の水平走行判定装置であって、
前記移動体の少なくとも２軸の加速度を検出可能な加速度センサと、前記移動体の少なくとも２軸の角速度を検出する角速度センサと、前記移動体の速度を検出する速度センサが接続されており、
移動体が直進しているかカーブを走行しているかを判定するカーブ直進判定手段と、
前記カーブ直進判定手段で移動体が直進していると判定しているときに前記加速度センサの出力値から筐体の取付け角度の候補を算出する加速度取付け角度候補算出手段と、
前記カーブ直進判定手段で移動体がカーブを走行していると判定しているときに前記角速度センサの出力値から筐体の取付け角度の候補を算出する角速度取付け角度候補算出手段と、
前記加速度取付け角度候補算出手段により算出された取付け角度候補を用いて、統計的手法により筐体の取付け角度の範囲を設定する取付け角度範囲設定手段と、
前記加速度センサまたは前記角速度センサの出力値から算出した取付け角度が、前記取付け角度範囲設定手段により設定した取付け角度の範囲内であれば移動体が水平面を走行していると判断する走行状況判定手段とを有することを特徴とする移動体の水平走行判定装置。
【請求項２】
前記取付け角度範囲設定手段は、
前記加速度取付け角度候補算出手段に代えて、前記角速度取付け角度候補算出手段により算出された取付け角度候補を用いて、統計的手法により筐体の取付け角度の範囲を設定することを特徴とする請求項１に記載の移動体の水平走行判定装置。
【請求項３】
前記角速度取付け角度候補算出手段により算出された取付け角度候補が、前記取付け角度範囲設定手段により設定された取付け角度の範囲内に所定の割合で入るかどうかで設定された取付け角度の範囲が適切かどうかを判定する取付け角度範囲検証手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の移動体の水平走行判定装置。
【請求項４】
前記加速度取付け角度候補算出手段により算出された取付け角度候補が、前記取付け角度範囲設定手段により設定された取付け角度の範囲内に所定の割合で入るかどうかで設定された取付け角度の範囲が適切かどうかを判定する取付け角度範囲検証手段をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の移動体の水平走行判定装置。
【請求項５】
前記取付け角度範囲設定手段は、統計的手法として正規分布を用いることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の移動体の水平走行判定装置。
【請求項６】
移動体が走行している路面の状況を判定する移動体の水平走行判定方法であって、
移動体が直進しているかカーブを走行しているかを判定するカーブ直進判定ステップと、
前記カーブ直進判定ステップで移動体が直進していると判定しているときに加速度センサの出力値から筐体の取付け角度の候補を算出する加速度取付け角度候補算出ステップと、
前記カーブ直進判定ステップで移動体がカーブを走行していると判定しているときに前記角速度センサの出力値から筐体の取付け角度の候補を算出する角速度取付け角度候補算出ステップと、
前記加速度取付け角度候補算出ステップにより算出された取付け角度候補を用いて、統計的手法により筐体の取付け角度の範囲を設定する取付け角度範囲設定ステップと、
加速度センサまたは角速度センサの出力値から算出した取付け角度が、前記取付け角度範囲設定ステップにより設定した取付け角度の範囲内であれば移動体が水平面を走行していると判断する走行状況判定ステップとを有することを特徴とする移動体の水平走行判定方法。
【請求項７】
前記角速度取付け角度候補算出ステップにより算出された取付け角度候補が、前記取付け角度範囲設定ステップにより設定された取付け角度の範囲内に所定の割合で入るかどうかで設定された取付け角度の範囲が適切かどうかを判定する取付け角度範囲検証ステップをさらに有することを特徴とする請求項６に記載の移動体の水平走行判定方法。
【請求項１】
移動体が走行している路面の状況を判定する移動体の水平走行判定装置であって、
前記移動体の少なくとも２軸の加速度を検出可能な加速度センサと、前記移動体の少なくとも２軸の角速度を検出する角速度センサと、前記移動体の速度を検出する速度センサが接続されており、
移動体が直進しているかカーブを走行しているかを判定するカーブ直進判定手段と、
前記カーブ直進判定手段で移動体が直進していると判定しているときに前記加速度センサの出力値から筐体の取付け角度の候補を算出する加速度取付け角度候補算出手段と、
前記カーブ直進判定手段で移動体がカーブを走行していると判定しているときに前記角速度センサの出力値から筐体の取付け角度の候補を算出する角速度取付け角度候補算出手段と、
前記加速度取付け角度候補算出手段により算出された取付け角度候補を用いて、統計的手法により筐体の取付け角度の範囲を設定する取付け角度範囲設定手段と、
前記加速度センサまたは前記角速度センサの出力値から算出した取付け角度が、前記取付け角度範囲設定手段により設定した取付け角度の範囲内であれば移動体が水平面を走行していると判断する走行状況判定手段とを有することを特徴とする移動体の水平走行判定装置。
【請求項２】
前記取付け角度範囲設定手段は、
前記加速度取付け角度候補算出手段に代えて、前記角速度取付け角度候補算出手段により算出された取付け角度候補を用いて、統計的手法により筐体の取付け角度の範囲を設定することを特徴とする請求項１に記載の移動体の水平走行判定装置。
【請求項３】
前記角速度取付け角度候補算出手段により算出された取付け角度候補が、前記取付け角度範囲設定手段により設定された取付け角度の範囲内に所定の割合で入るかどうかで設定された取付け角度の範囲が適切かどうかを判定する取付け角度範囲検証手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の移動体の水平走行判定装置。
【請求項４】
前記加速度取付け角度候補算出手段により算出された取付け角度候補が、前記取付け角度範囲設定手段により設定された取付け角度の範囲内に所定の割合で入るかどうかで設定された取付け角度の範囲が適切かどうかを判定する取付け角度範囲検証手段をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の移動体の水平走行判定装置。
【請求項５】
前記取付け角度範囲設定手段は、統計的手法として正規分布を用いることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の移動体の水平走行判定装置。
【請求項６】
移動体が走行している路面の状況を判定する移動体の水平走行判定方法であって、
移動体が直進しているかカーブを走行しているかを判定するカーブ直進判定ステップと、
前記カーブ直進判定ステップで移動体が直進していると判定しているときに加速度センサの出力値から筐体の取付け角度の候補を算出する加速度取付け角度候補算出ステップと、
前記カーブ直進判定ステップで移動体がカーブを走行していると判定しているときに前記角速度センサの出力値から筐体の取付け角度の候補を算出する角速度取付け角度候補算出ステップと、
前記加速度取付け角度候補算出ステップにより算出された取付け角度候補を用いて、統計的手法により筐体の取付け角度の範囲を設定する取付け角度範囲設定ステップと、
加速度センサまたは角速度センサの出力値から算出した取付け角度が、前記取付け角度範囲設定ステップにより設定した取付け角度の範囲内であれば移動体が水平面を走行していると判断する走行状況判定ステップとを有することを特徴とする移動体の水平走行判定方法。
【請求項７】
前記角速度取付け角度候補算出ステップにより算出された取付け角度候補が、前記取付け角度範囲設定ステップにより設定された取付け角度の範囲内に所定の割合で入るかどうかで設定された取付け角度の範囲が適切かどうかを判定する取付け角度範囲検証ステップをさらに有することを特徴とする請求項６に記載の移動体の水平走行判定方法。
【図１】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図３】
【図４】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−１３７３０６（Ｐ２００７−１３７３０６Ａ）
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３３５４９９（Ｐ２００５−３３５４９９）
【出願日】平成１７年１１月２１日（２００５．１１．２１）
【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１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２１日（２００５．１１．２１）
【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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