移動体搭載用機器
【課題】加速度センサの取り付け角度に関係なく、正確に移動体搭載用機器の取り付け角度を算出することが可能な移動体搭載用機器を提供する。
【解決手段】移動体の３軸方向への加速度を検出する加速度センサ１３１と、移動体が停止状態にある際に加速度センサ１３１から出力される出力信号に基づいて、重力加速度を算出する重力加速度算出部１８１と、移動体が加減速移動状態にある際に加速度センサ１３１から出力される出力信号に基づいて、移動体の移動体加速度を算出する移動体加速度算出部１８２と、算出された重力加速度と算出された移動体加速度とに基づいて、前記移動体に対する移動体搭載用機器の取り付け角度を算出する取り付け角度算出部１８３と、を備えるように構成する。
【解決手段】移動体の３軸方向への加速度を検出する加速度センサ１３１と、移動体が停止状態にある際に加速度センサ１３１から出力される出力信号に基づいて、重力加速度を算出する重力加速度算出部１８１と、移動体が加減速移動状態にある際に加速度センサ１３１から出力される出力信号に基づいて、移動体の移動体加速度を算出する移動体加速度算出部１８２と、算出された重力加速度と算出された移動体加速度とに基づいて、前記移動体に対する移動体搭載用機器の取り付け角度を算出する取り付け角度算出部１８３と、を備えるように構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体に取り外し可能に搭載される移動体搭載用機器に関するものであり、特に、車両などに設置してナビゲーション装置として使用する移動体搭載用機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、据付型のナビゲーション装置よりも機能を簡略化し、本体を小型軽量化することで携帯可能なＰＮＤ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）と呼ばれる簡易型のナビゲーション装置が普及している。
【０００３】
また、ＰＮＤは、ＧＰＳ信号を受信して自らの現在位置を検出するほか、ＧＰＳ信号が取得できない場合のための補助的手段として、加速度センサやジャイロセンサを内蔵することでＧＰＳよりも正確な現在位置を検出することが可能である。
【０００４】
この種のセンサを用いて車両の現在位置を推測する自立航法式の従来技術としては、例えば、下記の特許文献１（特開平９−１０１１４１号公報）に開示されている。この特許文献１には、移動体の進行方向に平行に取り付けられた加速度センサで検出された第１の加速度と移動体の進行方向に対して所定角度傾斜して取り付けられた加速度センサで検出された第２の加速度とに基づいて移動体が斜面を進行する場合の傾斜角度を正確に算出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１０１１４１号公報（段落［００１９］〜段落［００２６］、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ＰＮＤは、車内のダッシュボードへの取り付け、取り外しが容易に行えるため、その取り付け作業はユーザ自らによって行われている。しかしながら、自立航法式に用いられる加速度センサやジャイロセンサ等は、所定の方向を向くように正しい姿勢で取り付けなければ、それぞれの取り付け角度に起因する誤差によって現在位置が正確に検出することができないという問題点があった。
【０００７】
そこで、上記特許文献１に示すように、２つの加速度センサを用いて傾斜角を検出することも考えられるが、一つの加速度センサを車両進行方向に対して平行に載置しなければならないという制限があるため、ユーザがどのような姿勢に取り付けるかが不明なＰＮＤのような車載用機器には適用が難しいという問題点があった。
【０００８】
したがって、本発明は、上記の問題点を解消することを課題とし、加速度センサの取り付け角度に関係なく、正確に移動体搭載用機器の取り付け角度を算出することが可能な移動体搭載用機器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本願の請求項１に係る発明は、
移動体に搭載される移動体搭載用機器であって、
前記移動体の３軸方向への加速度を検出する加速度検出手段（例えば下記実施例では、加速度センサ１３１）と、
前記移動体が停止状態にある際に前記加速度検出手段から出力される出力信号に基づいて、重力加速度を算出する重力加速度算出手段（例えば下記実施例では、重力加速度算出部１８１）と、
前記移動体が加減速移動状態にある際に前記加速度検出手段から出力される出力信号に基づいて、前記移動体の移動体加速度を算出する移動体加速度算出手段（例えば下記実施例では、車体加速度算出部１８２）と、
前記重力加速度算出手段により算出された重力加速度と前記移動体加速度算出手段により算出された移動体加速度とに基づいて、前記移動体に対する前記移動体搭載用機器の取り付け角度を算出する取り付け角度算出手段（例えば下記実施例では、取り付け角度算出部１８３）と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る移動体搭載用機器において、
前記移動体の方位を検出する方位検出手段（例えば下記実施例では、ジャイロセンサ１３２）と、
前記取り付け角度算出手段により算出された前記移動体搭載用機器の取り付け角度に基づいて、前記方位検出手段から出力される出力信号を補正する補正手段（例えば下記実施例では、補正手段１３３）と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本願の請求項３に係る発明は、請求項１に係る移動体搭載用機器において、
前記重力加速度算出手段により算出された重力加速度と前記移動体加速度算出手段により算出された移動体加速度とに基づいて、前記移動体が現在位置する路面の傾斜角度を算出する路面角度算出手段（例えば下記実施例では、路面角度算出部１８４）を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、本願の請求項４に係る発明は、請求項１に係る移動体搭載用機器において、
前記移動体が停止状態にある際に前記加速度検出手段から出力される出力信号を重力加速度のサンプルとして記憶可能な重力加速度記憶手段（例えば下記実施例では、バッファ１８１ａ）を備え、
前記重力加速度算出手段は、前記加速度検出手段から出力される出力信号をサンプルとして前記重力加速度記憶手段に複数回記憶し、記憶した重力加速度の平均値を算出することを特徴とする。
【００１３】
また、本願の請求項５に係る発明は、請求項１に係る移動体搭載用機器において、
前記移動体が加減速移動状態にある際に前記加速度検出手段から出力される出力信号を移動体加速度のサンプルとして記憶可能な移動体加速度記憶手段（例えば下記実施例では、バッファ１８２ａ）を備え、
前記移動体加速度算出手段は、前記加速度検出手段から出力される出力信号をサンプルとして前記移動体加速度記憶手段に複数回記憶し、記憶した移動体加速度の平均値を算出することを特徴とする。
【００１４】
また、本願の請求項６に係る発明は、請求項５に係る移動体搭載用機器において、
前記移動体加速度算出手段は、前記移動体が加減速移動状態にある際に前記加速度検出手段から出力される出力信号と前記重力加速度算出手段により算出された重力加速度とに基づいて、前記移動体の動的加速度を算出し、
前記動的加速度が所定の大きさの加速度の条件を満たした場合に、前記加速度検出手段から出力される出力信号をサンプルとして前記移動体加速度記憶手段に記憶することを特徴とする。
【００１５】
また、本願の請求項７に係る発明は、請求項１に係る移動体搭載用機器において、
前記重力加速度算出手段により算出された重力加速度と前記移動体加速度算出手段により算出された移動体加速度とに基づいて、前記取り付け角度算出手段が算出した前記移動体搭載用機器の取り付け角度をサンプルとして記憶可能な取り付け角度記憶手段（例えば下記実施例では、バッファ１８３ａ）を備え、
前記取り付け角度算出手段は、算出した前記移動体搭載用機器の取り付け角度をサンプルとして前記取り付け角度記憶手段に複数回記憶し、記憶した取り付け角度の平均値を算出することを特徴とする。
【００１６】
また、本願の請求項８に係る発明は、請求項７に係る移動体搭載用機器において、
前記取り付け角度算出手段は、前記重力加速度算出手段により算出された重力加速度と前記移動体加速度算出手段により算出された移動体加速度とに基づいて算出した前記移動体搭載用機器の取り付け角度が、所定の取り付け角度の条件を満たした場合に、当該算出した前記移動体搭載用機器の取り付け角度をサンプルとして前記取り付け角度記憶手段に記憶することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
上記の構成により、本発明は下記に示すような優れた効果を奏する。すなわち、請求項１に係る発明においては、移動体搭載用機器は、移動体が停止状態にある際に加速度検出手段から出力される出力信号に基づいて算出された重力加速度と、移動体が加減速移動状態にある際に加速度検出手段から出力される出力信号に基づいて算出された移動体加速度と、に基づいて、前記移動体に対する移動体搭載用機器の取り付け角度を算出する。
【００１８】
このような構成によれば、移動体に対する加速度検出手段の取り付け角度に関係なく、正確に移動体搭載用機器の取り付け角度を算出することが可能となり、移動体搭載用機器を取り付けた移動体の加速度などを正確に算出することができる移動体搭載用機器を提供できる。
【００１９】
また、請求項２に係る発明においては、請求項１に係る移動体搭載用機器において、前記移動体搭載用機器の取り付け角度に基づいて、移動体の方位を検出する方位検出手段から出力される出力信号を補正するようにしている。
【００２０】
このような構成によれば、移動体に対する方位検出手段の取り付け角度に関係なく、移動体の方位を正確に算出することが可能となり、移動体搭載用機器を取り付けた移動体の加速度などをさらに正確に算出することができる移動体搭載用機器を提供できる。
【００２１】
また、請求項３に係る発明においては、請求項１に係る移動体搭載用機器において、算出された重力加速度と移動体加速度とに基づいて、前記移動体が現在位置する路面の傾斜角度を算出するようにしている。
【００２２】
このような構成によれば、移動体に対する加速度検出手段の取り付け角度に関係なく、移動体が現在位置する路面の傾斜角度を正確に算出することが可能となり、移動体搭載用機器を取り付けた移動体の傾斜した路面における移動距離を正確に算出することができる移動体搭載用機器を提供できる。
【００２３】
また、請求項４に係る発明においては、請求項１に係る移動体搭載用機器において、移動体が停止状態にある際に加速度検出手段から出力される出力信号をサンプルとして複数回記憶し、記憶した重力加速度の平均値を算出するようにしている。
【００２４】
このような構成によれば、加速度検出手段から出力される重力加速度のばらつきを抑えることができるため、より正確に移動体搭載用機器の取り付け角度を算出することが可能となり、移動体搭載用機器を取り付けた移動体の加速度などを正確に算出することができる移動体搭載用機器を提供できる。
【００２５】
また、請求項５に係る発明においては、請求項１に係る移動体搭載用機器において、移動体が加減速移動状態にある際に加速度検出手段から出力される出力信号をサンプルとして複数回記憶し、記憶した移動体加速度の平均値を算出するようにしている。
【００２６】
このような構成によれば、加速度検出手段から出力される移動体加速度のばらつきを抑えることができるため、より正確に移動体搭載用機器の取り付け角度を算出することが可能となり、移動体搭載用機器を取り付けた移動体の加速度などを正確に算出することができる移動体搭載用機器を提供できる。
【００２７】
また、請求項６に係る発明においては、請求項５に係る移動体搭載用機器において、移動体が加減速移動状態にある際に加速度検出手段から出力される出力信号をサンプルとして複数回記憶する場合、当該出力信号と移動体が停止状態にある際の重力加速度とに基づいて算出された移動体の動的加速度が所定の大きさの加速度の条件を満たした場合に、記憶するようにしている。
【００２８】
このような構成によれば、移動体が停止状態にある際に加速度検出手段から出力される出力信号と加減速移動状態にある際に加速度検出手段から出力される出力信号によって表わされるベクトルの方向の精度が向上するため、加速度検出手段から出力される移動体加速度のばらつきを抑えることができる、より正確に移動体搭載用機器の取り付け角度を算出することが可能となり、移動体搭載用機器を取り付けた移動体の加速度などを正確に算出することができる移動体搭載用機器を提供できる。
【００２９】
また、請求項７に係る発明においては、請求項１に係る移動体搭載用機器において、取り付け角度算出手段が算出した前記移動体搭載用機器の取り付け角度をサンプルとして複数回記憶し、記憶した取り付け角度の平均値を算出するようにしている。
【００３０】
このような構成によれば、取り付け角度算出手段が算出した移動体搭載用機器の取り付け角度のばらつきを抑えることができるため、より正確に移動体搭載用機器の取り付け角度を算出することが可能となり、移動体搭載用機器を取り付けた移動体の加速度などを正確に算出することができる移動体搭載用機器を提供できる。
【００３１】
また、請求項８に係る発明においては、請求項７に係る移動体搭載用機器において、取り付け角度算出手段が算出した前記移動体搭載用機器の取り付け角度をサンプルとして複数回記憶する場合、所定の取り付け角度の条件を満たした場合に、記憶するようにしている。
【００３２】
このような構成によれば、一般の取り付けでは考え難い角度を超える角度であれば、その値を採用しないことでばらつきを抑えることができるため、より正確に移動体搭載用機器の取り付け角度を算出することが可能となり、移動体搭載用機器を取り付けた移動体の加速度などを正確に算出することができる移動体搭載用機器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明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２】本発明の実施例におけるナビゲーション装置の処理手順を示すフローチャートであり、重力加速度の算出処理を示している。
【図３】本発明の実施例におけるナビゲーション装置の処理手順を示すフローチャートであり、車体加速度の算出処理を示している。
【図４】本発明の実施例におけるナビゲーション装置の処理手順を示すフローチャートであり、取り付け角度の算出処理を示している。
【図５】本発明の実施例におけるナビゲーション装置の処理手順を示すフローチャートであり、路面角度の算出処理を示している。
【図６】本発明の実施例におけるナビゲーション装置の車体に対する取り付け状態を示す一例である。
【図７】車体の横軸と垂直軸を説明する図である。
【図８】車体のＸ軸と加速度センサの３軸との関係を説明する図である。
【図９】車体と路面角との関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の具体例を実施例及び図面を用いて詳細に説明する。但し、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための移動体搭載用機器として車体に搭載されるナビゲーション装置を例示するものであって、本発明をこのナビゲーション装置に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に示した技術思想に含まれるその他の実施形態の移動体搭載用機器にも等しく適用し得るものである。
【実施例】
【００３５】
まず、図１を参照して、本発明の実施例に係るナビゲーション装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施例に係るナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。ナビゲーション装置１０は、制御手段１００、通信手段１１０、ＧＰＳ測位手段１２０、自立航法測位手段１３０、経路探索手段１４０、経路案内手段１５０、表示手段１６０、入力手段１７０、算出手段１８０、記憶手段１９０を備えて構成される。
【００３６】
制御手段１００は、ＣＰＵ１００ａ、ＲＡＭ１００ｂ、ＲＯＭ１００ｃからなるプロセッサで構成され、ＲＡＭ１００ｂ又はＲＯＭ１００ｃに記憶されているプログラムをＣＰＵ１００ａにおいて実行することによってナビゲーション装置１０の各部の動作を制御統括する。また、制御手段１００は、後述する加速度センサ１３１とジャイロセンサ１３２からの信号に基づき、ナビゲーション装置１０を搭載した車体２０が停車中であること、或いは加減速直進走行中であることを判断する。
【００３７】
通信手段１１０は、制御手段１００の制御により、このナビゲーション装置１０と通信可能な情報提供サーバ（図示せず）との間で地図データといった各種情報の送受信を行う。
【００３８】
ＧＰＳ測位手段１２０は、地球上空を周回している複数のＧＰＳ衛星からの時刻情報を含む電波を受信し、それをもとにナビゲーション装置１０を搭載した車体の現在位置情報を算出するものである。
【００３９】
自立航法測位手段１３０は、加速度センサ１３１とジャイロセンサ１３２を備えて構成される。加速度センサ１３１は、予め定められた３軸方向への車体（車両）の加速度を検出し、ジャイロセンサ１３２は、移動体のＹ軸回り及びＺ軸回りの角速度を検出する。加速度センサ１３１とジャイロセンサ１３２は、それぞれ検出した加速度や角速度を制御手段１００に出力する。
【００４０】
加速度センサ１３１が車体に対して正しい姿勢で設置された場合、加速度センサ１３１によって、車体の進行方向（本実施例ではＸ軸方向とする）への加速度と、車体の進行方向に水平面内で直交する方向（本実施例ではＹ軸方向とする）への加速度と、車体の進行方向（Ｘ軸方向）及びこの進行方向に水平面内で直交する方向（Ｙ軸方向）に直交する方向（本実施例ではＺ軸方向とする）への加速度とが検出される。
【００４１】
ジャイロセンサ１３２が車体に対して正しい姿勢で設置されている場合、ジャイロセンサ１３２によって、Ｙ軸回りに車体が回転する際の角速度（Ｐｉｔｃｈ角）と、Ｚ軸回りに車体が回転する際の角速度（Ｙａｗ角）が検出される。
【００４２】
また、自立航法測位手段１３０は、車体に対して正しい姿勢でナビゲーション装置１０が設置されていない場合に生じる車体２０と加速度センサ１３１の各軸のずれを補正したり、ジャイロセンサ１３２からの出力誤差を補正したりするための補正手段１３３を備えている。補正手段１３３による補正方法については後で詳細に説明する。
【００４３】
経路探索手段１４０は、入力手段１７０の操作により出発地点や目的地点が指定されると、記憶手段１９０の地図記憶部１９３に記憶されている道路データを参照し、出発地点から目的地点に至るまでの最適経路を探索し、案内経路データを作成するものである。経路探索手段１４０によって探索された案内経路は、制御手段１００によって、表示手段１６０に現在位置周辺の地図画像と共に表示され、目的地点までの案内に用いられる。
【００４４】
経路案内手段１５０は、経路探索手段１４０によって探索された案内経路データと、ＧＰＳ測位手段１２０によって検出された現在位置とを比較し、現在位置において必要とされるガイダンスを図示しないスピーカなどから音声出力する。
【００４５】
表示手段１６０は、ＬＣＤなどのディスプレイパネルから構成される表示画面を備えた表示ユニットであり、地図画像や案内経路、現在位置などを表示する。
【００４６】
入力手段１７０は、操作ボタンやタッチパネルなどにより構成され、ナビゲーション装置１０の各種機能を操作したり、所要の数値や文字を入力したりするものである。
【００４７】
算出手段１８０は、重力加速度算出部１８１、車体加速度算出部１８２、取り付け角度算出部１８３、路面角度算出部１８４を備えて構成される。
【００４８】
重力加速度算出部１８１は、データを一時的にバッファリングするバッファ１８１ａを備え、制御手段１００がナビゲーション装置１０を搭載した車両が停止中であると判断した場合に、加速度センサ１３１から所定のタイミング（例えば、０．１ｓ）毎に検出される重力加速度値をバッファ１８１ａにサンプルとしてバッファリングしていき、１ｓ経過毎にバッファリングした１０個のサンプルを相加平均することにより、重力加速度平均値ＡG*Ａｖｅを算出する。
【００４９】
重力加速度算出部１８１は、算出された重力加速度平均値ＡG*Ａｖｅを、バッファ１８１ａにバッファリングし、この重力加速度平均値ＡG*Ａｖｅを算出する１ｓ前に算出してバッファ１８１ａにバッファリングされている前回の重力加速度平均値ＡG*Ａｖｅ０を読み出し、算出された重力加速度ＡG*（ＡGX，ＡGY，ＡGZ）として出力する。
【００５０】
なお、車両停止解除前の１ｓのサンプルデータは、加速度センサ出力に動的加速度値を含んでいる可能性があるため、精度のよい重力加速度が得られるよう、平均値として考慮しないようにすることが好ましい。
【００５１】
車体加速度算出部１８２は、データを一時的にバッファリングするバッファ１８２ａを備え、制御手段１００がナビゲーション装置１０を搭載した車両が加速直進走行中であると判断した場合に、加速度センサ１３１から所定のタイミング（例えば、０．１ｓ）毎に検出される加速度Ａ* Ａｖｅ（ＡX Ａｖｅ，ＡY Ａｖｅ，ＡZ Ａｖｅ）と重力加速度算出部１８１から出力される重力加速度ＡG*（ＡGX，ＡGY，ＡGZ）とに基づいて、動的加速度ＡD*＝（ＡDX，ＡDY，ＡDZ）を算出する。
【００５２】
ここで、動的加速度ＡD*＝（ＡDX，ＡDY，ＡDZ）は下式（１）のように表わされる。
【００５３】
ＡD*＝Ａ* Ａｖｅ−ＡG* ・・・（１）
そして、各軸合力の動的加速度値ＡD は
ＡD ＝√（ＡDX2 ＋ＡDY2 ＋ＡDZ2 ） ・・・（２）
と表わされる。
【００５４】
車体加速度算出部１８２は、算出された動的加速度値ＡD が所定の一定値（例えば、＋７０ｍＧ）以上あるか否か判断し、所定値（＋７０ｍＧ）以上の動的加速度値ＡD が算出された際の加速度Ａ* Ａｖｅをバッファ１８２ａにサンプルとしてバッファリングしていき、１０個のサンプルがバッファリングされる毎にバッファリングした１０個のサンプルを相加平均し、車体加速度ＡGD* （ＡGDX ，ＡGDY ，ＡGDZ ）として出力する。この車体加速度ＡGD* は、重力加速度込みの車両の加速度を表している。
【００５５】
なお、車体加速度算出部１８２は、バッファ１８２ａにバッファリングされる加速度Ａ* Ａｖｅのサンプルが１０個になるまで、動的加速度ＡD*の算出処理を繰り返す。また、制御手段１００は、車体加速度算出部１８２がサンプルをバッファリング中に、ナビゲーション装置１０を搭載した車両が加速直進走行をしていないと判断した場合には、ナビゲーション装置１０の取り付け角や路面角を記憶する取り付け角度記憶部１９１や路面傾斜角記憶部１９２に予め決められたデフォルト値を設定し、後から説明する取り付け角度算出処理などを終了させる。
【００５６】
このように、加速度センサ１３１からの出力における２点の記録に関し、「車両停止時」と「直線加速時（７０ｍＧ）」の２点とすることで、ベクトル方向の精度向上を図っている。また、上記２点のサンプルは、１００ｍｓ×α（上記の説明では、αは１回とする）の平均値を採用することでばらつきを抑えている。
【００５７】
取り付け角度算出部１８３は、データを一時的にバッファリングするバッファ１８３ａを備え、重力加速度算出部１８１から出力される重力加速度ＡG*（ＡGX，ＡGY，ＡGZ）と車体加速度算出部１８２から出力される車体加速度ＡGD* （ＡGDX ，ＡGDY ，ＡGDZ ）とに基づいて、車体に対するナビゲーション装置１０の取り付け角度を算出する。
【００５８】
すなわち、図６で示すように、車体２０の互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（ここで、Ｘ軸は車体の進行方向と同じ軸、Ｙ軸は車体の横軸、Ｚ軸は車体の垂直軸）とし、加速度センサ１３１が、ナビゲーション装置１０の互いに直交するＸａ軸、Ｙａ軸、Ｚａ 軸に配置されているとすると、取り付け角度算出部１８３は、車体２０の３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）と加速度センサ１３１の３軸（Ｘａ軸、Ｙａ軸、Ｚａ軸）との間の各軸のズレ（角度θ* ）を算出する。
【００５９】
ここで、図６で示すように、
Ｘ軸とＸａ軸のなす角をθｘａｘ、
Ｘ軸とＹａ軸のなす角をθｙａｘ、
Ｘ軸とＺａ軸のなす角をθｚａｘ 、
とする。同様に、
Ｙ軸とＸａ軸のなす角をθｘａｙ、
Ｙ軸とＹａ軸のなす角をθｙａｙ、
Ｙ軸とＺａ軸のなす角をθｚａｙ、
とし、
Ｚ軸とＸａ軸のなす角をθｘａｚ、
Ｚ軸とＹａ軸のなす角をθｙａｚ、
Ｚ軸とＺａ軸のなす角をθｚａｚ、
とする。そして以下に説明する手順によって各θ* を算出する。
【００６０】
まず、車体２０の３軸のうちのＸ軸は、図６で示すように、車体の進行方向と同じ軸であるため、このＸ軸の方向ベクトルＸは、車両が加速しているときの動的加速度ＡD*と平行となる。このため、Ｘ軸の方向ベクトルＸは、車両が停止しているときに加速度センサ１３１が検出している重力加速度ＡG*と、車両が加減速直線走行しているときに加速度センサ１３１が検出している車体加速度ＡGD* とに基づいて、下式（３）のように表わされる。
【００６１】
Ｘ＝ＡD*＝ＡGD* −ＡG* ・・・（３）
ここで、
ＡG*＝（ＡGX，ＡGY，ＡGZ）
ＡGD* ＝（ＡGDX ，ＡGDY ，ＡGDZ ）
であるので、Ｘ＝（Ｘｘ，Ｘｙ，Ｘｚ）とすれば、
Ｘｘ＝ＡGDX −ＡGX
Ｘｙ＝ＡGDY −ＡGY
Ｘｚ＝ＡGDZ −ＡGZ
となる。
【００６２】
次に、車体２０のＹ軸（横軸）は、図７（ａ）で示すように、車体加速度ＡGD* と重力加速度ＡG*の２つのベクトルを含む平面に垂直なベクトルとなるため、この法線ベクトルＹは、ベクトルの外積として下式（４）のように表わされる。
【００６３】
Ｙ＝ＡG*×ＡGD* ・・・（４）
ここで、Ｙ＝（Ｙｘ，Ｙｙ，Ｙｚ）とすれば、
Ｙｘ＝ＡGY・ＡGDZ −ＡGDY ・ＡGZ
Ｙｙ＝ＡGZ・ＡGDX −ＡGDZ ・ＡGX
Ｙｚ＝ＡGX・ＡGDY −ＡGDX ・ＡGY
となる。
【００６４】
さらに、車体２０のＺ軸（垂直軸）は、図７（ｂ）で示すように、上記で求めた車体のＸ軸とＹ軸の２つのベクトルを含む平面に垂直なベクトルとなるため、この法線ベクトルＺは、ベクトルの外積として下式（５）のように表わされる。
【００６５】
Ｚ＝Ｘ×Ｙ ・・・（５）
ここで、Ｚ＝（Ｚｘ，Ｚｙ，Ｚｚ）とすれば、
Ｚｘ＝Ｘｙ・Ｙｚ−Ｙｙ・Ｘｚ
Ｚｙ＝Ｘｚ・Ｙｘ−Ｙｚ・Ｘｘ
Ｚｚ＝Ｘｘ・Ｙｙ−Ｙｘ・Ｘｙ
となる。
【００６６】
このように、車体２０の３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）が算出されると、加速度センサ１３１の３軸（Ｘａ軸、Ｙａ軸、Ｚａ軸）とのなす角を求める。ここで、Ａ＝（Ａｘ，Ａｙ，Ａｚ）、Ｂ＝（Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚ）の２つのベクトルのなす角は、余弦定理を用いて、
Ａ・Ｂ＝｜Ａ｜｜Ｂ｜ｃｏｓθ
より、
θ＝ｃｏｓ-1｛Ａ・Ｂ／（｜Ａ｜｜Ｂ｜）｝
として求めることができる。ただし、
Ａ・Ｂ＝ＡｘＢｘ＋ＡｙＢｙ＋ＡｚＢｚ
｜Ａ｜＝√（Ａｘ2 ＋Ａｙ2 ＋Ａｚ2 ）
｜Ｂ｜＝√（Ｂｘ2 ＋Ｂｙ2 ＋Ｂｚ2 ）
が成立する。
【００６７】
したがって、例えば、車体２０のＸ軸と加速度センサ１３１のＸａ軸とのなす角θｘａｘは、下式（６）のように表わされる。
【００６８】
θｘａｘ＝ｃｏｓ-1｛Ｘ・Ｘａ／（｜Ｘ｜｜Ｘａ｜）｝ ・・・（６）
ここで、
Ｘ＝（Ｘｘ，Ｘｙ，Ｘｚ）、 Ｘａ＝（ａ，０，０） ただし、ａは任意の定数
となるので、式（６）は、
θｘａｘ＝ｃｏｓ-1｛Ｘｘ／√（Ｘｘ2 ＋Ｘｙ2 ＋Ｘｚ2 ）｝ ・・・（７）
となる。ただし、
Ｘｘ＝ＡGDX −ＡGX
Ｘｙ＝ＡGDY −ＡGY
Ｘｚ＝ＡGDZ −ＡGZ
したがって、車体２０のＹ軸およびＺ軸と加速度センサ１３１のＸａ軸とのなす角θｘａｙ、θｘａｚは、それぞれ、
θｘａｙ＝ｃｏｓ-1｛Ｙｘ／√（Ｙｘ2 ＋Ｙｙ2 ＋Ｙｚ2 ）｝ ・・・（８）
θｘａｚ＝ｃｏｓ-1｛Ｚｘ／√（Ｚｘ2 ＋Ｚｙ2 ＋Ｚｚ2 ）｝ ・・・（９）
となる。
【００６９】
また、車体２０のＹ軸と加速度センサ１３１のＹａ軸とのなす角θｙａｙは、
Ｙ＝（Ｙｘ，Ｙｙ，Ｙｚ）、Ｙａ＝（０，ｂ，０） ただし、ｂは任意の定数
となるので、下式（１０）のように表わされる。
【００７０】
θｙａｙ＝ｃｏｓ-1｛Ｙｙ／√（Ｙｘ2 ＋Ｙｙ2 ＋Ｙｚ2 ）｝ ・・・（１０）
同様に、車体２０のＺ軸およびＸ軸と加速度センサ１３１のＹａ軸とのなす角θｙａｚ、θｙａｘは、それぞれ、
θｙａｚ＝ｃｏｓ-1｛Ｙｚ／√（Ｙｘ2 ＋Ｙｙ2 ＋Ｙｚ2 ）｝ ・・・（１１）
θｙａｘ＝ｃｏｓ-1｛Ｙｘ／√（Ｙｘ2 ＋Ｙｙ2 ＋Ｙｚ2 ）｝ ・・・（１２）
となる。ただし、
Ｙｘ＝ＡGY・ＡGDZ −ＡGDY ・ＡGZ
Ｙｙ＝ＡGZ・ＡGDX −ＡGDZ ・ＡGX
Ｙｚ＝ＡGX・ＡGDY −ＡGDX ・ＡGY
さらに、車体２０のＺ軸と加速度センサ１３１のＺａ軸とのなす角θｙａｙは、
Ｚ＝（Ｚｘ，Ｚｙ，Ｚｚ）、Ｙａ＝（０，０，ｃ） ただし、ｃは任意の定数
となるので、下式（１３）のように表わされる。
【００７１】
θｚａｚ＝ｃｏｓ-1｛Ｚｚ／√（Ｚｘ2 ＋Ｚｙ2 ＋Ｚｚ2 ）｝ ・・・（１３）
同様に、車体２０のＸ軸およびＹ軸と加速度センサ１３１のＺａ軸とのなす角θｚａｘ、θｚａｙは、それぞれ、
θｚａｘ＝ｃｏｓ-1｛Ｚｘ／√（Ｚｘ2 ＋Ｚｙ2 ＋Ｚｚ2 ）｝ ・・・（１４）
θｚａｙ＝ｃｏｓ-1｛Ｚｙ／√（Ｚｘ2 ＋Ｚｙ2 ＋Ｚｚ2 ）｝ ・・・（１５）
となる。ただし、
Ｚｘ＝Ｘｙ・Ｙｚ−Ｙｙ・Ｘｚ
＝（ＡGDY −ＡGY）・（ＡGX・ＡGDY −ＡGDX ・ＡGY）
−（ＡGZ・ＡGDX −ＡGDZ ・ＡGX）・（ＡGDZ −ＡGZ）
Ｚｙ＝Ｘｚ・Ｙｘ−Ｙｚ・Ｘｘ
＝（ＡGDZ −ＡGZ）・（ＡGY・ＡGDZ −ＡGDY ・ＡGZ）
−（ＡGX・ＡGDY −ＡGDX ・ＡGY）・（ＡGDX −ＡGX）
Ｚｚ＝Ｘｘ・Ｙｙ−Ｙｘ・Ｘｙ
＝（ＡGDX −ＡGX）・（ＡGZ・ＡGDX −ＡGDZ ・ＡGX）
−（ＡGY・ＡGDZ −ＡGDY ・ＡGZ）・（ＡGDY −ＡGY）
このように、車体２０の３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）と加速度センサ１３１の３軸（Ｘａ軸、Ｙａ軸、Ｚａ軸）との間の各軸のなす角（ズレ角度）θ* は、取り付け角度算出部１８３によって、加速度センサ１３１が検出する重力加速度ＡG*＝（ＡGX，ＡGY，ＡGZ）と、車体加速度ＡGD* ＝（ＡGDX ，ＡGDY ，ＡGDZ ）とから算出される。
【００７２】
取り付け角度算出部１８３は、算出された各軸のなす角度θ* が所定の角度（例えば、６０°）以下であるか否か判断し、所定値（６０°）以下のズレ角度が算出された際の値をバッファ１８３ａにサンプルとしてバッファリングしていき、４組のサンプルがバッファリングされると、その４組のサンプルを相加平均し、取り付け角度θとして取り付け角度記憶部１９１に記憶させる。
【００７３】
なお、所定値（６０°）を超えるズレ角度が算出された場合には、ナビゲーション装置１０の取り付け角や路面角を記憶する取り付け角度記憶部１９１や路面傾斜角記憶部１９２に予め決められたデフォルト値を設定し、後から説明する路面角度算出処理を終了させる。
【００７４】
このように、算出された取り付け角度は、複数回、例えば４回の算出結果の平均値を採用することでばらつきを抑えている。また、算出結果の値が、一般の取り付けでは考え難い角度、例えば６０°を超える角度であれば、取得した２点記録サンプル（ＡG*とＡGD* ）の不良による算出エラーとして、その値を採用しないことでばらつきを抑えている。
【００７５】
補正手段１３３は、取り付け角度算出部１８３によって算出された取り付け角度に基づいて、加速度センサ１３１の３軸の出力を車体２０の３軸に変換する補正を行う。例えば、図８で示すように、加速度センサ１３１のＸａ軸にのみＸａなる加速度があると仮定すると、車体の３軸では、
Ｘ＝Ｘａ・ｃｏｓθｘａｘ、Ｙ＝Ｘａ・ｃｏｓθｘａｙ、Ｚ＝Ｘａ・ｃｏｓθｘａｚ
と表わすことができる。
【００７６】
同様に、Ｙａ軸にのみＹａ、Ｚａ軸にのみＺａなる加速度があるときは、それぞれ、
Ｘ＝Ｙａ・ｃｏｓθｙａｘ、Ｙ＝Ｙａ・ｃｏｓθｙａｙ、Ｚ＝Ｙａ・ｃｏｓθｙａｚ
Ｘ＝Ｚａ・ｃｏｓθｚａｘ、Ｙ＝Ｚａ・ｃｏｓθｚａｙ、Ｚ＝Ｚａ・ｃｏｓθｚａｚ
したがって、取り付け角度記憶部１９１に記憶された車体２０の３軸と加速度センサ１３１の３軸のそれぞれのなす角θ* に基づいて、Ａ＝（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）なる加速度を加速度センサ１３１により検出したとすると、車体の３軸方向では加速度値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は
Ｘ＝Ｘａ・ｃｏｓθｘａｘ＋Ｙａ・ｃｏｓθｙａｘ＋Ｚａ・ｃｏｓθｚａｘ
Ｙ＝Ｘａ・ｃｏｓθｘａｙ＋Ｙａ・ｃｏｓθｙａｙ＋Ｚａ・ｃｏｓθｚａｙ
Ｚ＝Ｘａ・ｃｏｓθｘａｚ＋Ｙａ・ｃｏｓθｙａｚ＋Ｚａ・ｃｏｓθｚａｚ
と表わされる。
【００７７】
これは下式（１６）のように整理することができ、加速度センサの３軸から車体の３軸への変換を行うことができるため、取り付け角度のずれを補正することができる。
【００７８】
【００７９】
また、補正手段１３３は、車体に対して正しい姿勢でナビゲーション装置１０が設置されていない場合に生じるジャイロセンサ１３２からの出力誤差を補正する。これは、ジャイロセンサの回転軸がθだけ傾くと、その出力がｃｏｓθ倍になるため、所定の補正定数を乗算して補正する。
【００８０】
ここで、Ｙ方向に対するＹ軸のずれをθｙＡａｖｅ、Ｚ方向に対するＺ軸のずれをθｚＡｖｅとすると、Ｐｉｔｃｈ角検出用ジャイロセンサの補正定数Ｊｐ、Ｙａｗ角検出用ジャイロセンサの補正定数Ｊｙは、それぞれ、
Ｊｐ＝１／ｃｏｓ｜θｙＡａｖｅ｜
Ｊｙ＝１／ｃｏｓ｜θｚＡｖｅ｜
と表わされるので、補正手段１３３は、ジャイロセンサ１３２からの出力を、この定数ＪｐまたはＪｙで乗算することにより補正することができる。
【００８１】
路面角度算出部１８４は、重力加速度算出部１８１から出力される重力加速度値ＡG*（ＡGX，ＡGY，ＡGZ）と車体加速度算出部１８２から出力される車体加速度値ＡGD* （ＡGDX ，ＡGDY ，ＡGDZ ）とに基づいて、路面の傾斜角度θR を算出する。
【００８２】
まず、図９で示すように、動的加速度ＡD*＝（ＡDX，ＡDY，ＡDZ）と重力加速度ＡG*＝（ＡGX，ＡGY，ＡGZ）の２つのベクトルのなす角θGD と求める。この角θGD は、余弦定理を用いて、下式（１７）のように表わされる。
【００８３】
θGD＝ｃｏｓ-1｛ＡD*・ＡG*／（｜ＡD*｜｜ＡG*｜）｝ ・・・（１７）
ただし、
ＡD*・ＡG*＝ＡDXＡGX＋ＡDYＡGY＋ＡDZＡGZ
｜ＡD*｜＝√（ＡDX2 ＋ＡDY2 ＋ＡDZ2 ）
｜ＡG*｜＝√（ＡGX2 ＋ＡGY2 ＋ＡGZ2 ）
なお、動的加速度ＡD*＝（ＡDX，ＡDY，ＡDZ）は、重力加速度ＡG*と、車体加速度ＡGD* とに基づいて、上記（３）のように表わされるので、路面角度算出部１８４が、重力加速度算出部１８１から出力される重力加速度値ＡG*（ＡGX，ＡGY，ＡGZ）と車体加速度算出部１８２から出力される車体加速度値ＡGD* （ＡGDX ，ＡGDY ，ＡGDZ ）とに基づいて算出してもよいし、取り付け角度算出部１８３において算出された結果を用いてもよい。
【００８４】
路面角度算出部１８４は、算出された２つのベクトルＡD*，ＡG*のなす角θGDから路面傾斜角θR を算出する。路面傾斜角θR は、図９で示すように、下式（１８）のように表わされる。
【００８５】
θR ＝９０°−θGD ・・・（１８）
路面角度演算部１８４は、算出された路面傾斜角θR が所定の角度（例えば、５°）以下であるか否か判断し、所定値（５°）以下の路面傾斜角が算出された際の値を路面傾斜角θR として路面傾斜角記憶部１９２に記憶させる。なお、所定値（５°）より大きな路面傾斜角が算出された場合には異常と判断し、ナビゲーション装置１０の取り付け角や路面角を記憶する取り付け角度記憶部１９１や路面傾斜角記憶部１９２に予め決められたデフォルト値を設定して、路面角度算出処理を終了させる。
【００８６】
記憶手段１９０は、取り付け角度記憶部１９１、路面傾斜角記憶部１９２、地図記憶部１９３を備えて構成される。取り付け角度記憶部１９１は、ＦＲＡＭ（登録商標）などの不揮発性メモリによって構成されており、取り付け角度算出部１８３によって算出された車体の３軸と加速度センサの３軸のそれぞれのなす角θ* を記憶する。また、路面傾斜角記憶部１９２は、ＦＲＡＭ（登録商標）などの不揮発性メモリによって構成されており、路面角度算出部１８４によって算出された路面の傾斜角度θR を記憶する。
【００８７】
地図記憶部１９３には、各道路の交差点や分岐点などの結節点をノードとし、それぞれのノード間を結ぶ経路をリンクとした道路ノードデータと道路リンクデータを含む道路データが記憶されている。道路ノードデータには、道路ノードの番号、位置座標、接続リンク本数、交差点名称などが含まれる。また、道路リンクデータには起点および終点となる道路ノードの番号、道路種別、リンク長（リンクコスト）、所要時間、車線数、車道幅などが含まれる。道路リンクデータにはさらに、リンク属性として橋、トンネル、踏切、料金所などのデータが付与される。道路種別は、高速道路や有料道路の別および国道や都道府県道などの別を含む情報である。
【００８８】
また、地図記憶部１９３には、道路データの他、地図画像を見やすく表示するためにベクター形式で記憶された背景画像データを含んでいてもよい。道路データと背景画像データを含む地図画像データは、制御手段１００により、ナビゲーション装置１０を使用する際に、ナビゲーション装置１０の現在位置を含む所定範囲が地図記憶部１９３から抽出され、現在位置を示す現在位置マークや案内経路の画像と重ね合わされて表示手段１６０に表示される。
【００８９】
次に、図２〜図５を参照して、本発明の実施例におけるナビゲーション装置１０の姿勢角検出処理の手順を説明する。図２〜図５に示す処理は、制御手段１００がＲＡＭ１００ｂ又はＲＯＭ１００ｃに記憶されているプログラムを実行することで実現される。
【００９０】
図２は、本発明の実施例におけるナビゲーション装置の処理手順を示すフローチャートであり、重力加速度の算出処理を示している。まず、ステップＳ２０１の処理において、制御手段１００により加速度センサ１３１とジャイロセンサ１３２からの信号に基づき、ナビゲーション装置１０を搭載した車両が停止中であるか否かの判定が行われ、車両が停止中でない場合には（ステップＳ２０１のＮｏ）、車両が停止するまでステップＳ２０１の処理が繰り返される。
【００９１】
車両が停止中である判定されると（ステップＳ２０１のＹｅｓ）、ステップＳ２０２の処理において、制御手段１００の制御により、重力加速度算出部１８１が、加速度センサ１３１から０．１ｓ毎に検出される重力加速度Ａ* Ａｖｅをバッファ１８１ａにバッファリングする。
【００９２】
そして、ステップＳ２０３の処理において、制御手段１００の制御により、重力加速度算出部１８１が、バッファ１８１ａに重力加速度のバッファリングを開始してから１ｓ経過してバッファリングされた重力加速度のサンプル数が所定の１０個になったか否かの判定を行い、所定数になっていない場合には（ステップＳ２０３のＮｏ）、ステップＳ２０２の処理に戻り、一方、所定数になっている場合には（ステップＳ２０３のＹｅｓ）、ステップＳ２０４の処理に進む。
【００９３】
ステップＳ２０４の処理では、制御手段１００の制御により、重力加速度算出部１８１が、バッファ１８１ａにバッファリングされている１０個の重力加速度を相加平均することにより、重力加速度平均値ＡG*Ａｖｅを算出する。
【００９４】
次に、ステップＳ２０５の処理において、制御手段１００の制御により、重力加速度算出部１８１が、１ｓ前に算出されてバッファ１８１ａにバッファリングされている前回の重力加速度平均値ＡG*Ａｖｅ０があるか否かの判定を行い、前回の重力加速度平均値がバッファリングされていると判定された場合（ステップＳ２０５のＹｅｓ）、ステップＳ２０６の処理において、重力加速度算出部１８１は、バッファ１８１ａにバッファリングされている前回の重力加速度平均値を重力加速度算出部１８１において算出された重力加速度ＡG*として出力し、処理を終了する。
【００９５】
一方、前回の重力加速度平均値がバッファリングされていないと判定された場合（ステップＳ２０５のＮｏ）、ステップＳ２０７の処理において、今回算出された重力加速度平均値をバッファ１８１ａにバッファリングし、ステップＳ２０２の処理に戻る。
【００９６】
図３は、本発明の実施例におけるナビゲーション装置の処理手順を示すフローチャートであり、車体加速度の算出処理を示している。まず、ステップＳ３０１の処理において、制御手段１００により加速度センサ１３１とジャイロセンサ１３２からの信号に基づき、ナビゲーション装置１０を搭載した車両が加減速直進走行中であるか否かの判定が行われ、車両が加減速直進走行中である判定された場合には（ステップＳ３０１のＹｅｓ）、ステップＳ３０２の処理に進み、一方、車両が加減速直進走行中でないと判定された場合には（ステップＳ３０１のＮｏ）、ステップＳ３１０の処理に進む。
【００９７】
ステップＳ３０２の処理では、制御手段１００により加速度センサ１３１とジャイロセンサ１３２からの信号に基づき、ナビゲーション装置１０を搭載した車両が加速中であるか否かの判定が行われ、車両が加速中であると判定された場合には（ステップＳ３０２のＹｅｓ）、ステップＳ３０３の処理に進み、一方、車両が加速中でないと判定された場合には（ステップＳ３０２のＮｏ）、ステップＳ３１１の処理に進む。
【００９８】
そして、制御手段１００の制御により、車体加速度算出部１８２が、ステップＳ３０３の処理において、加速度センサ１３１から０．１ｓ毎に検出された加速度Ａ* Ａｖｅの入力を受け付け、ステップＳ３０４の処理において、重力加速度算出部１８１から出力された重力加速度ＡG*の入力を受け付け、ステップＳ３０５の処理において、入力された加速度Ａ* Ａｖｅと重力加速度ＡG*とに基づいて、動的加速度ＡD*および動的加速度値ＡD を算出する。
【００９９】
次に、ステップＳ３０６の処理において、制御手段１００の制御により、車体加速度算出部１８２は、算出された動的加速度値ＡD が所定値の７０ｍＧ以上であるか否かを判定する。算出された動的加速度値ＡD が７０ｍＧ以上である場合には（ステップＳ３０６のＹｅｓ）、ステップＳ３０７の処理に進み、一方、算出された動的加速度値ＡD が所定値の７０ｍＧ未満である場合には（ステップＳ３０６のＮｏ）、ステップＳ３１０の処理に進む。
【０１００】
ステップＳ３０７の処理では、制御手段１００の制御により、車体加速度算出部１８２が、ステップＳ３０３の処理において入力を受け付けた加速度Ａ* Ａｖｅをバッファ１８２ａにバッファリングする。
【０１０１】
そして、ステップＳ３０８の処理において、制御手段１００の制御により、車体加速度算出部１８２が、バッファ１８２ａにバッファリングされた加速度のサンプル数が所定の１０個になったか否かの判定を行い、所定数になっていない場合には（ステップＳ３０８のＮｏ）、ステップＳ３０１の処理に戻り、一方、所定数になっている場合には（ステップＳ３０８のＹｅｓ）、ステップＳ３０９の処理に進む。
【０１０２】
ステップＳ３０９の処理では、制御手段１００の制御により、車体加速度算出部１８２が、バッファ１８２ａにバッファリングされている１０個の加速度を相加平均することにより、車体加速度ＡGD* として出力し、処理を終了する。
【０１０３】
一方、ステップＳ３０１の処理において車両が加減速直進走行中でないと判定された場合（ステップＳ３０１のＮｏ）、あるいは、ステップＳ３０６の処理において算出された動的加速度値ＡD が所定値の７０ｍＧ未満であると判定された場合（ステップＳ３０６のＮｏ）、ステップＳ３１０の処理において、制御手段１００の制御により、車体加速度算出部１８２が、ステップＳ３０３の処理において入力を受け付けた加速度Ａ* Ａｖｅをバッファ１８２ａにバッファリング中であるか否か判定する。
【０１０４】
そして、加速度Ａ* Ａｖｅをバッファ１８２ａにバッファリング中でないと判定した場合には（ステップＳ３１０のＮｏ）、ステップＳ３０１の処理に戻り、一方、加速度Ａ* Ａｖｅをバッファ１８２ａにバッファリング中であると判定した場合（ステップＳ３１０のＹｅｓ）、あるいは、車両が加速中でないと判定された場合には（ステップＳ３０２のＮｏ）、ステップＳ３１１の処理に進む。
【０１０５】
ステップＳ３１１の処理では、制御手段１００の制御により、ナビゲーション装置１０の取り付け角や路面角として予め決められたデフォルト値が取り付け角度記憶部１９１や路面傾斜角記憶部１９２に設定され、ステップＳ３１２の処理において、制御手段１００の制御により、車体加速度算出部１８２が、バッファ１８２ａの内容をクリアし、処理を終了する。
【０１０６】
図４は、本発明の実施例におけるナビゲーション装置の処理手順を示すフローチャートであり、取り付け角度の算出処理を示している。まず、制御手段１００の制御により、取り付け角度算出部１８３が、ステップＳ４０１の処理において、重力加速度算出部１８１から出力された重力加速度ＡG*の入力を受け付け、ステップＳ４０２の処理において、車体加速度算出部１８２から出力された車体加速度ＡGD* の入力を受け付ける。
【０１０７】
そして、ステップＳ４０３の処理において、制御手段１００の制御により、取り付け角度算出部１８３が、入力された重力加速度ＡG*と車体加速度ＡGD* とに基づいて、車両の進行方向と平行な車体のＸ軸となるベクトルＸを算出し、ステップＳ４０４の処理において、車体加速度ＡGD* と重力加速度ＡG*とに基づいて、この２つのベクトルを含む平面に垂直な車体のＹ軸となる法線ベクトルＹを算出する。
【０１０８】
さらに、ステップＳ４０５の処理において、制御手段１００の制御により、取り付け角度算出部１８３が、ステップＳ４０３の処理において算出したＸベクトルと、ステップＳ４０４の処理において算出したＹベクトルと、に基づいて、この２つのベクトルを含む平面に垂直な車体のＺ軸となる法線ベクトルＺを算出する。
【０１０９】
次に、ステップＳ４０６の処理において、制御手段１００の制御により、取り付け角度算出部１８３が、車体の３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）と加速度センサ１３１の３軸（Ｘａ軸、Ｙａ軸、Ｚａ軸）との間の各軸のなす角（ズレ角度）θ* を算出する。
【０１１０】
そして、ステップＳ４０７の処理において、制御手段１００の制御により、取り付け角度算出部１８３は、算出された各軸のなす角θ* が所定値の６０°以下であるか否かを判定する。算出された各軸のなす角θ* が６０°以下である場合には（ステップＳ４０７のＹｅｓ）、ステップＳ４０８の処理に進み、一方、算出された各軸のなす角θ* が所定値の６０°を超える場合には（ステップＳ４０７のＮｏ）、ステップＳ４１１の処理に進む。
【０１１１】
ステップＳ４０８の処理では、制御手段１００の制御により、取り付け角度算出部１８３が、ステップＳ４０６の処理において算出された各軸のなす角θ* をバッファ１８３ａにバッファリングする。
【０１１２】
そして、ステップＳ４０９の処理において、制御手段１００の制御により、取り付け角度算出部１８３が、バッファ１８３ａにバッファリングされた各軸のなす角θ* のサンプル数が所定の４組になったか否かの判定を行い、所定数になっていない場合には（ステップＳ４０９のＮｏ）、ステップＳ４０１の処理に戻り、一方、所定数になっている場合には（ステップＳ４０９のＹｅｓ）、ステップＳ４１０の処理に進む。
【０１１３】
ステップＳ４１０の処理では、制御手段１００の制御により、取り付け角度算出部１８３が、バッファ１８３ａにバッファリングされている４組の各軸のなす角θ* を相加平均することにより、各軸のなす角（ズレ角度）θ* として出力し、処理を終了する。
【０１１４】
なお、取り付け角度算出部１８３から出力された各軸のなす角（ズレ角度）θ* は、制御手段１００の制御により、取り付け角度記憶部１９１に記憶される。そして、補正手段１３３によって加速度センサの３軸からの出力を車体の３軸への出力へと変換を行う際の補正に用いられる。
【０１１５】
一方、ステップＳ４０７の処理において算出された各軸のなす角θ* が所定値の６０°を超えていると判定された場合（ステップＳ４０７のＮｏ）、ステップＳ４１１の処理において、制御手段１００の制御により、ナビゲーション装置１０の取り付け角や路面角として予め決められたデフォルト値が取り付け角度記憶部１９１や路面傾斜角記憶部１９２に設定され、ステップＳ４１２の処理において、制御手段１００の制御により、取り付け角度算出部１８３が、バッファ１８３ａの内容をクリアし、処理を終了する。
【０１１６】
図５は、本発明の実施例におけるナビゲーション装置の処理手順を示すフローチャートであり、路面角度の算出処理を示している。まず、制御手段１００の制御により、路面角度算出部１８４が、ステップＳ５０１の処理において、重力加速度算出部１８１から出力された重力加速度ＡG*の入力を受け付け、ステップＳ５０２の処理において、車体加速度算出部１８２から出力された車体加速度ＡGD* の入力を受け付ける。
【０１１７】
そして、ステップＳ５０３の処理において、制御手段１００の制御により、路面角度算出部１８４が、入力された重力加速度ＡG*と車体加速度ＡGD* とに基づいて、車両の進行方向と平行な車体のＸ軸となるベクトルＸを算出し、ステップＳ４０４の処理において、車体加速度ＡGD* と重力加速度ＡG*とに基づいて、動的加速度ＡD*を算出する。
【０１１８】
なお、動的加速度ＡD*は、図４の取り付け角度の算出処理を示すフローチャートのステップＳ４０３の処理において、ベクトルＸとして算出しているので、この算出結果を利用する場合には、上記ステップＳ５０３の処理は省略してもよい。
【０１１９】
さらに、ステップＳ５０４の処理において、制御手段１００の制御により、路面角度算出部１８４が、ステップＳ５０１の処理において入力された重力加速度ＡG*と、ステップＳ５０３の処理において算出した動的加速度ＡD*と、に基づいて、この２つのベクトルのなす角θGD を算出する。
【０１２０】
次に、ステップＳ５０５の処理において、制御手段１００の制御により、路面角度算出部１８４が、算出された２つのベクトルＡD*，ＡG*のなす角θGDから路面傾斜角θR を算出する。
【０１２１】
そして、ステップＳ５０６の処理において、制御手段１００の制御により、路面角度算出部１８４は、算出された路面傾斜角θR が所定値の５°以下であるか否かを判定する。算出された路面傾斜角θR が５°以下である場合には（ステップＳ５０６のＹｅｓ）、ステップＳ５０７の処理に進み、一方、算出された路面傾斜角θR が所定値の５°を超える場合には（ステップＳ５０６のＮｏ）、ステップＳ５０８の処理に進む。
【０１２２】
ステップＳ５０７の処理では、制御手段１００の制御により、路面角度算出部１８４が、路面傾斜角θR として出力し、処理を終了する。なお、路面角度算出部１８４から出力された路面傾斜角θR は、制御手段１００の制御により、路面傾斜角記憶部１９２に記憶される。そして、補正手段１３３によってジャイロセンサ１３２からの出力の補正に用いられる。
【０１２３】
一方、ステップＳ５０６の処理において算出された路面傾斜角θR が所定値の５°を超えていると判定された場合（ステップＳ５０６のＮｏ）、ステップＳ５０８の処理において、制御手段１００の制御により、路面角として予め決められたデフォルト値が路面傾斜角記憶部１９２に設定され、処理を終了する。
【０１２４】
以上説明したように、本発明に係るナビゲーション装置によれば、車体に対する加速度センサの取り付け角度に関係なく、正確にナビゲーション装置の取り付け角度を算出することが可能となり、ナビゲーション装置を取り付けた車両の加速度や路面傾斜角などを正確に算出することができる。
【０１２５】
なお、上記実施例においては、移動体搭載用機器としてナビゲーション装置１０を用いて説明したが、本発明はこれに限定されることなく、移動体の加速度から移動体の移動距離を算出する各種電子機器などにも適用できる。
【符号の説明】
【０１２６】
１０・・・・ナビゲーション装置
１００・・・制御手段
１１０・・・通信手段
１２０・・・ＧＰＳ測位手段
１３０・・・自立航法測位手段
１３１・・・加速度センサ
１３２・・・ジャイロセンサ
１３３・・・補正手段
１４０・・・経路探索手段
１５０・・・経路案内手段
１６０・・・表示手段
１７０・・・入力手段
１８０・・・算出手段
１８１・・・重力加速度算出部
１８２・・・車体加速度算出部
１８３・・・取り付け角度算出部
１８４・・・路面角度算出部
１８１ａ、１８２ａ、１８３ａ・・・バッファ
１９０・・・記憶手段
１９１・・・取り付け角度記憶部
１９２・・・路面傾斜角記憶部
１９３・・・地図記憶部
２０・・・・車体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体に取り外し可能に搭載される移動体搭載用機器に関するものであり、特に、車両などに設置してナビゲーション装置として使用する移動体搭載用機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、据付型のナビゲーション装置よりも機能を簡略化し、本体を小型軽量化することで携帯可能なＰＮＤ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）と呼ばれる簡易型のナビゲーション装置が普及している。
【０００３】
また、ＰＮＤは、ＧＰＳ信号を受信して自らの現在位置を検出するほか、ＧＰＳ信号が取得できない場合のための補助的手段として、加速度センサやジャイロセンサを内蔵することでＧＰＳよりも正確な現在位置を検出することが可能である。
【０００４】
この種のセンサを用いて車両の現在位置を推測する自立航法式の従来技術としては、例えば、下記の特許文献１（特開平９−１０１１４１号公報）に開示されている。この特許文献１には、移動体の進行方向に平行に取り付けられた加速度センサで検出された第１の加速度と移動体の進行方向に対して所定角度傾斜して取り付けられた加速度センサで検出された第２の加速度とに基づいて移動体が斜面を進行する場合の傾斜角度を正確に算出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１０１１４１号公報（段落［００１９］〜段落［００２６］、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ＰＮＤは、車内のダッシュボードへの取り付け、取り外しが容易に行えるため、その取り付け作業はユーザ自らによって行われている。しかしながら、自立航法式に用いられる加速度センサやジャイロセンサ等は、所定の方向を向くように正しい姿勢で取り付けなければ、それぞれの取り付け角度に起因する誤差によって現在位置が正確に検出することができないという問題点があった。
【０００７】
そこで、上記特許文献１に示すように、２つの加速度センサを用いて傾斜角を検出することも考えられるが、一つの加速度センサを車両進行方向に対して平行に載置しなければならないという制限があるため、ユーザがどのような姿勢に取り付けるかが不明なＰＮＤのような車載用機器には適用が難しいという問題点があった。
【０００８】
したがって、本発明は、上記の問題点を解消することを課題とし、加速度センサの取り付け角度に関係なく、正確に移動体搭載用機器の取り付け角度を算出することが可能な移動体搭載用機器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本願の請求項１に係る発明は、
移動体に搭載される移動体搭載用機器であって、
前記移動体の３軸方向への加速度を検出する加速度検出手段（例えば下記実施例では、加速度センサ１３１）と、
前記移動体が停止状態にある際に前記加速度検出手段から出力される出力信号に基づいて、重力加速度を算出する重力加速度算出手段（例えば下記実施例では、重力加速度算出部１８１）と、
前記移動体が加減速移動状態にある際に前記加速度検出手段から出力される出力信号に基づいて、前記移動体の移動体加速度を算出する移動体加速度算出手段（例えば下記実施例では、車体加速度算出部１８２）と、
前記重力加速度算出手段により算出された重力加速度と前記移動体加速度算出手段により算出された移動体加速度とに基づいて、前記移動体に対する前記移動体搭載用機器の取り付け角度を算出する取り付け角度算出手段（例えば下記実施例では、取り付け角度算出部１８３）と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る移動体搭載用機器において、
前記移動体の方位を検出する方位検出手段（例えば下記実施例では、ジャイロセンサ１３２）と、
前記取り付け角度算出手段により算出された前記移動体搭載用機器の取り付け角度に基づいて、前記方位検出手段から出力される出力信号を補正する補正手段（例えば下記実施例では、補正手段１３３）と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本願の請求項３に係る発明は、請求項１に係る移動体搭載用機器において、
前記重力加速度算出手段により算出された重力加速度と前記移動体加速度算出手段により算出された移動体加速度とに基づいて、前記移動体が現在位置する路面の傾斜角度を算出する路面角度算出手段（例えば下記実施例では、路面角度算出部１８４）を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、本願の請求項４に係る発明は、請求項１に係る移動体搭載用機器において、
前記移動体が停止状態にある際に前記加速度検出手段から出力される出力信号を重力加速度のサンプルとして記憶可能な重力加速度記憶手段（例えば下記実施例では、バッファ１８１ａ）を備え、
前記重力加速度算出手段は、前記加速度検出手段から出力される出力信号をサンプルとして前記重力加速度記憶手段に複数回記憶し、記憶した重力加速度の平均値を算出することを特徴とする。
【００１３】
また、本願の請求項５に係る発明は、請求項１に係る移動体搭載用機器において、
前記移動体が加減速移動状態にある際に前記加速度検出手段から出力される出力信号を移動体加速度のサンプルとして記憶可能な移動体加速度記憶手段（例えば下記実施例では、バッファ１８２ａ）を備え、
前記移動体加速度算出手段は、前記加速度検出手段から出力される出力信号をサンプルとして前記移動体加速度記憶手段に複数回記憶し、記憶した移動体加速度の平均値を算出することを特徴とする。
【００１４】
また、本願の請求項６に係る発明は、請求項５に係る移動体搭載用機器において、
前記移動体加速度算出手段は、前記移動体が加減速移動状態にある際に前記加速度検出手段から出力される出力信号と前記重力加速度算出手段により算出された重力加速度とに基づいて、前記移動体の動的加速度を算出し、
前記動的加速度が所定の大きさの加速度の条件を満たした場合に、前記加速度検出手段から出力される出力信号をサンプルとして前記移動体加速度記憶手段に記憶することを特徴とする。
【００１５】
また、本願の請求項７に係る発明は、請求項１に係る移動体搭載用機器において、
前記重力加速度算出手段により算出された重力加速度と前記移動体加速度算出手段により算出された移動体加速度とに基づいて、前記取り付け角度算出手段が算出した前記移動体搭載用機器の取り付け角度をサンプルとして記憶可能な取り付け角度記憶手段（例えば下記実施例では、バッファ１８３ａ）を備え、
前記取り付け角度算出手段は、算出した前記移動体搭載用機器の取り付け角度をサンプルとして前記取り付け角度記憶手段に複数回記憶し、記憶した取り付け角度の平均値を算出することを特徴とする。
【００１６】
また、本願の請求項８に係る発明は、請求項７に係る移動体搭載用機器において、
前記取り付け角度算出手段は、前記重力加速度算出手段により算出された重力加速度と前記移動体加速度算出手段により算出された移動体加速度とに基づいて算出した前記移動体搭載用機器の取り付け角度が、所定の取り付け角度の条件を満たした場合に、当該算出した前記移動体搭載用機器の取り付け角度をサンプルとして前記取り付け角度記憶手段に記憶することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
上記の構成により、本発明は下記に示すような優れた効果を奏する。すなわち、請求項１に係る発明においては、移動体搭載用機器は、移動体が停止状態にある際に加速度検出手段から出力される出力信号に基づいて算出された重力加速度と、移動体が加減速移動状態にある際に加速度検出手段から出力される出力信号に基づいて算出された移動体加速度と、に基づいて、前記移動体に対する移動体搭載用機器の取り付け角度を算出する。
【００１８】
このような構成によれば、移動体に対する加速度検出手段の取り付け角度に関係なく、正確に移動体搭載用機器の取り付け角度を算出することが可能となり、移動体搭載用機器を取り付けた移動体の加速度などを正確に算出することができる移動体搭載用機器を提供できる。
【００１９】
また、請求項２に係る発明においては、請求項１に係る移動体搭載用機器において、前記移動体搭載用機器の取り付け角度に基づいて、移動体の方位を検出する方位検出手段から出力される出力信号を補正するようにしている。
【００２０】
このような構成によれば、移動体に対する方位検出手段の取り付け角度に関係なく、移動体の方位を正確に算出することが可能となり、移動体搭載用機器を取り付けた移動体の加速度などをさらに正確に算出することができる移動体搭載用機器を提供できる。
【００２１】
また、請求項３に係る発明においては、請求項１に係る移動体搭載用機器において、算出された重力加速度と移動体加速度とに基づいて、前記移動体が現在位置する路面の傾斜角度を算出するようにしている。
【００２２】
このような構成によれば、移動体に対する加速度検出手段の取り付け角度に関係なく、移動体が現在位置する路面の傾斜角度を正確に算出することが可能となり、移動体搭載用機器を取り付けた移動体の傾斜した路面における移動距離を正確に算出することができる移動体搭載用機器を提供できる。
【００２３】
また、請求項４に係る発明においては、請求項１に係る移動体搭載用機器において、移動体が停止状態にある際に加速度検出手段から出力される出力信号をサンプルとして複数回記憶し、記憶した重力加速度の平均値を算出するようにしている。
【００２４】
このような構成によれば、加速度検出手段から出力される重力加速度のばらつきを抑えることができるため、より正確に移動体搭載用機器の取り付け角度を算出することが可能となり、移動体搭載用機器を取り付けた移動体の加速度などを正確に算出することができる移動体搭載用機器を提供できる。
【００２５】
また、請求項５に係る発明においては、請求項１に係る移動体搭載用機器において、移動体が加減速移動状態にある際に加速度検出手段から出力される出力信号をサンプルとして複数回記憶し、記憶した移動体加速度の平均値を算出するようにしている。
【００２６】
このような構成によれば、加速度検出手段から出力される移動体加速度のばらつきを抑えることができるため、より正確に移動体搭載用機器の取り付け角度を算出することが可能となり、移動体搭載用機器を取り付けた移動体の加速度などを正確に算出することができる移動体搭載用機器を提供できる。
【００２７】
また、請求項６に係る発明においては、請求項５に係る移動体搭載用機器において、移動体が加減速移動状態にある際に加速度検出手段から出力される出力信号をサンプルとして複数回記憶する場合、当該出力信号と移動体が停止状態にある際の重力加速度とに基づいて算出された移動体の動的加速度が所定の大きさの加速度の条件を満たした場合に、記憶するようにしている。
【００２８】
このような構成によれば、移動体が停止状態にある際に加速度検出手段から出力される出力信号と加減速移動状態にある際に加速度検出手段から出力される出力信号によって表わされるベクトルの方向の精度が向上するため、加速度検出手段から出力される移動体加速度のばらつきを抑えることができる、より正確に移動体搭載用機器の取り付け角度を算出することが可能となり、移動体搭載用機器を取り付けた移動体の加速度などを正確に算出することができる移動体搭載用機器を提供できる。
【００２９】
また、請求項７に係る発明においては、請求項１に係る移動体搭載用機器において、取り付け角度算出手段が算出した前記移動体搭載用機器の取り付け角度をサンプルとして複数回記憶し、記憶した取り付け角度の平均値を算出するようにしている。
【００３０】
このような構成によれば、取り付け角度算出手段が算出した移動体搭載用機器の取り付け角度のばらつきを抑えることができるため、より正確に移動体搭載用機器の取り付け角度を算出することが可能となり、移動体搭載用機器を取り付けた移動体の加速度などを正確に算出することができる移動体搭載用機器を提供できる。
【００３１】
また、請求項８に係る発明においては、請求項７に係る移動体搭載用機器において、取り付け角度算出手段が算出した前記移動体搭載用機器の取り付け角度をサンプルとして複数回記憶する場合、所定の取り付け角度の条件を満たした場合に、記憶するようにしている。
【００３２】
このような構成によれば、一般の取り付けでは考え難い角度を超える角度であれば、その値を採用しないことでばらつきを抑えることができるため、より正確に移動体搭載用機器の取り付け角度を算出することが可能となり、移動体搭載用機器を取り付けた移動体の加速度などを正確に算出することができる移動体搭載用機器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明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２】本発明の実施例におけるナビゲーション装置の処理手順を示すフローチャートであり、重力加速度の算出処理を示している。
【図３】本発明の実施例におけるナビゲーション装置の処理手順を示すフローチャートであり、車体加速度の算出処理を示している。
【図４】本発明の実施例におけるナビゲーション装置の処理手順を示すフローチャートであり、取り付け角度の算出処理を示している。
【図５】本発明の実施例におけるナビゲーション装置の処理手順を示すフローチャートであり、路面角度の算出処理を示している。
【図６】本発明の実施例におけるナビゲーション装置の車体に対する取り付け状態を示す一例である。
【図７】車体の横軸と垂直軸を説明する図である。
【図８】車体のＸ軸と加速度センサの３軸との関係を説明する図である。
【図９】車体と路面角との関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の具体例を実施例及び図面を用いて詳細に説明する。但し、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための移動体搭載用機器として車体に搭載されるナビゲーション装置を例示するものであって、本発明をこのナビゲーション装置に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に示した技術思想に含まれるその他の実施形態の移動体搭載用機器にも等しく適用し得るものである。
【実施例】
【００３５】
まず、図１を参照して、本発明の実施例に係るナビゲーション装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施例に係るナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。ナビゲーション装置１０は、制御手段１００、通信手段１１０、ＧＰＳ測位手段１２０、自立航法測位手段１３０、経路探索手段１４０、経路案内手段１５０、表示手段１６０、入力手段１７０、算出手段１８０、記憶手段１９０を備えて構成される。
【００３６】
制御手段１００は、ＣＰＵ１００ａ、ＲＡＭ１００ｂ、ＲＯＭ１００ｃからなるプロセッサで構成され、ＲＡＭ１００ｂ又はＲＯＭ１００ｃに記憶されているプログラムをＣＰＵ１００ａにおいて実行することによってナビゲーション装置１０の各部の動作を制御統括する。また、制御手段１００は、後述する加速度センサ１３１とジャイロセンサ１３２からの信号に基づき、ナビゲーション装置１０を搭載した車体２０が停車中であること、或いは加減速直進走行中であることを判断する。
【００３７】
通信手段１１０は、制御手段１００の制御により、このナビゲーション装置１０と通信可能な情報提供サーバ（図示せず）との間で地図データといった各種情報の送受信を行う。
【００３８】
ＧＰＳ測位手段１２０は、地球上空を周回している複数のＧＰＳ衛星からの時刻情報を含む電波を受信し、それをもとにナビゲーション装置１０を搭載した車体の現在位置情報を算出するものである。
【００３９】
自立航法測位手段１３０は、加速度センサ１３１とジャイロセンサ１３２を備えて構成される。加速度センサ１３１は、予め定められた３軸方向への車体（車両）の加速度を検出し、ジャイロセンサ１３２は、移動体のＹ軸回り及びＺ軸回りの角速度を検出する。加速度センサ１３１とジャイロセンサ１３２は、それぞれ検出した加速度や角速度を制御手段１００に出力する。
【００４０】
加速度センサ１３１が車体に対して正しい姿勢で設置された場合、加速度センサ１３１によって、車体の進行方向（本実施例ではＸ軸方向とする）への加速度と、車体の進行方向に水平面内で直交する方向（本実施例ではＹ軸方向とする）への加速度と、車体の進行方向（Ｘ軸方向）及びこの進行方向に水平面内で直交する方向（Ｙ軸方向）に直交する方向（本実施例ではＺ軸方向とする）への加速度とが検出される。
【００４１】
ジャイロセンサ１３２が車体に対して正しい姿勢で設置されている場合、ジャイロセンサ１３２によって、Ｙ軸回りに車体が回転する際の角速度（Ｐｉｔｃｈ角）と、Ｚ軸回りに車体が回転する際の角速度（Ｙａｗ角）が検出される。
【００４２】
また、自立航法測位手段１３０は、車体に対して正しい姿勢でナビゲーション装置１０が設置されていない場合に生じる車体２０と加速度センサ１３１の各軸のずれを補正したり、ジャイロセンサ１３２からの出力誤差を補正したりするための補正手段１３３を備えている。補正手段１３３による補正方法については後で詳細に説明する。
【００４３】
経路探索手段１４０は、入力手段１７０の操作により出発地点や目的地点が指定されると、記憶手段１９０の地図記憶部１９３に記憶されている道路データを参照し、出発地点から目的地点に至るまでの最適経路を探索し、案内経路データを作成するものである。経路探索手段１４０によって探索された案内経路は、制御手段１００によって、表示手段１６０に現在位置周辺の地図画像と共に表示され、目的地点までの案内に用いられる。
【００４４】
経路案内手段１５０は、経路探索手段１４０によって探索された案内経路データと、ＧＰＳ測位手段１２０によって検出された現在位置とを比較し、現在位置において必要とされるガイダンスを図示しないスピーカなどから音声出力する。
【００４５】
表示手段１６０は、ＬＣＤなどのディスプレイパネルから構成される表示画面を備えた表示ユニットであり、地図画像や案内経路、現在位置などを表示する。
【００４６】
入力手段１７０は、操作ボタンやタッチパネルなどにより構成され、ナビゲーション装置１０の各種機能を操作したり、所要の数値や文字を入力したりするものである。
【００４７】
算出手段１８０は、重力加速度算出部１８１、車体加速度算出部１８２、取り付け角度算出部１８３、路面角度算出部１８４を備えて構成される。
【００４８】
重力加速度算出部１８１は、データを一時的にバッファリングするバッファ１８１ａを備え、制御手段１００がナビゲーション装置１０を搭載した車両が停止中であると判断した場合に、加速度センサ１３１から所定のタイミング（例えば、０．１ｓ）毎に検出される重力加速度値をバッファ１８１ａにサンプルとしてバッファリングしていき、１ｓ経過毎にバッファリングした１０個のサンプルを相加平均することにより、重力加速度平均値ＡG*Ａｖｅを算出する。
【００４９】
重力加速度算出部１８１は、算出された重力加速度平均値ＡG*Ａｖｅを、バッファ１８１ａにバッファリングし、この重力加速度平均値ＡG*Ａｖｅを算出する１ｓ前に算出してバッファ１８１ａにバッファリングされている前回の重力加速度平均値ＡG*Ａｖｅ０を読み出し、算出された重力加速度ＡG*（ＡGX，ＡGY，ＡGZ）として出力する。
【００５０】
なお、車両停止解除前の１ｓのサンプルデータは、加速度センサ出力に動的加速度値を含んでいる可能性があるため、精度のよい重力加速度が得られるよう、平均値として考慮しないようにすることが好ましい。
【００５１】
車体加速度算出部１８２は、データを一時的にバッファリングするバッファ１８２ａを備え、制御手段１００がナビゲーション装置１０を搭載した車両が加速直進走行中であると判断した場合に、加速度センサ１３１から所定のタイミング（例えば、０．１ｓ）毎に検出される加速度Ａ* Ａｖｅ（ＡX Ａｖｅ，ＡY Ａｖｅ，ＡZ Ａｖｅ）と重力加速度算出部１８１から出力される重力加速度ＡG*（ＡGX，ＡGY，ＡGZ）とに基づいて、動的加速度ＡD*＝（ＡDX，ＡDY，ＡDZ）を算出する。
【００５２】
ここで、動的加速度ＡD*＝（ＡDX，ＡDY，ＡDZ）は下式（１）のように表わされる。
【００５３】
ＡD*＝Ａ* Ａｖｅ−ＡG* ・・・（１）
そして、各軸合力の動的加速度値ＡD は
ＡD ＝√（ＡDX2 ＋ＡDY2 ＋ＡDZ2 ） ・・・（２）
と表わされる。
【００５４】
車体加速度算出部１８２は、算出された動的加速度値ＡD が所定の一定値（例えば、＋７０ｍＧ）以上あるか否か判断し、所定値（＋７０ｍＧ）以上の動的加速度値ＡD が算出された際の加速度Ａ* Ａｖｅをバッファ１８２ａにサンプルとしてバッファリングしていき、１０個のサンプルがバッファリングされる毎にバッファリングした１０個のサンプルを相加平均し、車体加速度ＡGD* （ＡGDX ，ＡGDY ，ＡGDZ ）として出力する。この車体加速度ＡGD* は、重力加速度込みの車両の加速度を表している。
【００５５】
なお、車体加速度算出部１８２は、バッファ１８２ａにバッファリングされる加速度Ａ* Ａｖｅのサンプルが１０個になるまで、動的加速度ＡD*の算出処理を繰り返す。また、制御手段１００は、車体加速度算出部１８２がサンプルをバッファリング中に、ナビゲーション装置１０を搭載した車両が加速直進走行をしていないと判断した場合には、ナビゲーション装置１０の取り付け角や路面角を記憶する取り付け角度記憶部１９１や路面傾斜角記憶部１９２に予め決められたデフォルト値を設定し、後から説明する取り付け角度算出処理などを終了させる。
【００５６】
このように、加速度センサ１３１からの出力における２点の記録に関し、「車両停止時」と「直線加速時（７０ｍＧ）」の２点とすることで、ベクトル方向の精度向上を図っている。また、上記２点のサンプルは、１００ｍｓ×α（上記の説明では、αは１回とする）の平均値を採用することでばらつきを抑えている。
【００５７】
取り付け角度算出部１８３は、データを一時的にバッファリングするバッファ１８３ａを備え、重力加速度算出部１８１から出力される重力加速度ＡG*（ＡGX，ＡGY，ＡGZ）と車体加速度算出部１８２から出力される車体加速度ＡGD* （ＡGDX ，ＡGDY ，ＡGDZ ）とに基づいて、車体に対するナビゲーション装置１０の取り付け角度を算出する。
【００５８】
すなわち、図６で示すように、車体２０の互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（ここで、Ｘ軸は車体の進行方向と同じ軸、Ｙ軸は車体の横軸、Ｚ軸は車体の垂直軸）とし、加速度センサ１３１が、ナビゲーション装置１０の互いに直交するＸａ軸、Ｙａ軸、Ｚａ 軸に配置されているとすると、取り付け角度算出部１８３は、車体２０の３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）と加速度センサ１３１の３軸（Ｘａ軸、Ｙａ軸、Ｚａ軸）との間の各軸のズレ（角度θ* ）を算出する。
【００５９】
ここで、図６で示すように、
Ｘ軸とＸａ軸のなす角をθｘａｘ、
Ｘ軸とＹａ軸のなす角をθｙａｘ、
Ｘ軸とＺａ軸のなす角をθｚａｘ 、
とする。同様に、
Ｙ軸とＸａ軸のなす角をθｘａｙ、
Ｙ軸とＹａ軸のなす角をθｙａｙ、
Ｙ軸とＺａ軸のなす角をθｚａｙ、
とし、
Ｚ軸とＸａ軸のなす角をθｘａｚ、
Ｚ軸とＹａ軸のなす角をθｙａｚ、
Ｚ軸とＺａ軸のなす角をθｚａｚ、
とする。そして以下に説明する手順によって各θ* を算出する。
【００６０】
まず、車体２０の３軸のうちのＸ軸は、図６で示すように、車体の進行方向と同じ軸であるため、このＸ軸の方向ベクトルＸは、車両が加速しているときの動的加速度ＡD*と平行となる。このため、Ｘ軸の方向ベクトルＸは、車両が停止しているときに加速度センサ１３１が検出している重力加速度ＡG*と、車両が加減速直線走行しているときに加速度センサ１３１が検出している車体加速度ＡGD* とに基づいて、下式（３）のように表わされる。
【００６１】
Ｘ＝ＡD*＝ＡGD* −ＡG* ・・・（３）
ここで、
ＡG*＝（ＡGX，ＡGY，ＡGZ）
ＡGD* ＝（ＡGDX ，ＡGDY ，ＡGDZ ）
であるので、Ｘ＝（Ｘｘ，Ｘｙ，Ｘｚ）とすれば、
Ｘｘ＝ＡGDX −ＡGX
Ｘｙ＝ＡGDY −ＡGY
Ｘｚ＝ＡGDZ −ＡGZ
となる。
【００６２】
次に、車体２０のＹ軸（横軸）は、図７（ａ）で示すように、車体加速度ＡGD* と重力加速度ＡG*の２つのベクトルを含む平面に垂直なベクトルとなるため、この法線ベクトルＹは、ベクトルの外積として下式（４）のように表わされる。
【００６３】
Ｙ＝ＡG*×ＡGD* ・・・（４）
ここで、Ｙ＝（Ｙｘ，Ｙｙ，Ｙｚ）とすれば、
Ｙｘ＝ＡGY・ＡGDZ −ＡGDY ・ＡGZ
Ｙｙ＝ＡGZ・ＡGDX −ＡGDZ ・ＡGX
Ｙｚ＝ＡGX・ＡGDY −ＡGDX ・ＡGY
となる。
【００６４】
さらに、車体２０のＺ軸（垂直軸）は、図７（ｂ）で示すように、上記で求めた車体のＸ軸とＹ軸の２つのベクトルを含む平面に垂直なベクトルとなるため、この法線ベクトルＺは、ベクトルの外積として下式（５）のように表わされる。
【００６５】
Ｚ＝Ｘ×Ｙ ・・・（５）
ここで、Ｚ＝（Ｚｘ，Ｚｙ，Ｚｚ）とすれば、
Ｚｘ＝Ｘｙ・Ｙｚ−Ｙｙ・Ｘｚ
Ｚｙ＝Ｘｚ・Ｙｘ−Ｙｚ・Ｘｘ
Ｚｚ＝Ｘｘ・Ｙｙ−Ｙｘ・Ｘｙ
となる。
【００６６】
このように、車体２０の３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）が算出されると、加速度センサ１３１の３軸（Ｘａ軸、Ｙａ軸、Ｚａ軸）とのなす角を求める。ここで、Ａ＝（Ａｘ，Ａｙ，Ａｚ）、Ｂ＝（Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚ）の２つのベクトルのなす角は、余弦定理を用いて、
Ａ・Ｂ＝｜Ａ｜｜Ｂ｜ｃｏｓθ
より、
θ＝ｃｏｓ-1｛Ａ・Ｂ／（｜Ａ｜｜Ｂ｜）｝
として求めることができる。ただし、
Ａ・Ｂ＝ＡｘＢｘ＋ＡｙＢｙ＋ＡｚＢｚ
｜Ａ｜＝√（Ａｘ2 ＋Ａｙ2 ＋Ａｚ2 ）
｜Ｂ｜＝√（Ｂｘ2 ＋Ｂｙ2 ＋Ｂｚ2 ）
が成立する。
【００６７】
したがって、例えば、車体２０のＸ軸と加速度センサ１３１のＸａ軸とのなす角θｘａｘは、下式（６）のように表わされる。
【００６８】
θｘａｘ＝ｃｏｓ-1｛Ｘ・Ｘａ／（｜Ｘ｜｜Ｘａ｜）｝ ・・・（６）
ここで、
Ｘ＝（Ｘｘ，Ｘｙ，Ｘｚ）、 Ｘａ＝（ａ，０，０） ただし、ａは任意の定数
となるので、式（６）は、
θｘａｘ＝ｃｏｓ-1｛Ｘｘ／√（Ｘｘ2 ＋Ｘｙ2 ＋Ｘｚ2 ）｝ ・・・（７）
となる。ただし、
Ｘｘ＝ＡGDX −ＡGX
Ｘｙ＝ＡGDY −ＡGY
Ｘｚ＝ＡGDZ −ＡGZ
したがって、車体２０のＹ軸およびＺ軸と加速度センサ１３１のＸａ軸とのなす角θｘａｙ、θｘａｚは、それぞれ、
θｘａｙ＝ｃｏｓ-1｛Ｙｘ／√（Ｙｘ2 ＋Ｙｙ2 ＋Ｙｚ2 ）｝ ・・・（８）
θｘａｚ＝ｃｏｓ-1｛Ｚｘ／√（Ｚｘ2 ＋Ｚｙ2 ＋Ｚｚ2 ）｝ ・・・（９）
となる。
【００６９】
また、車体２０のＹ軸と加速度センサ１３１のＹａ軸とのなす角θｙａｙは、
Ｙ＝（Ｙｘ，Ｙｙ，Ｙｚ）、Ｙａ＝（０，ｂ，０） ただし、ｂは任意の定数
となるので、下式（１０）のように表わされる。
【００７０】
θｙａｙ＝ｃｏｓ-1｛Ｙｙ／√（Ｙｘ2 ＋Ｙｙ2 ＋Ｙｚ2 ）｝ ・・・（１０）
同様に、車体２０のＺ軸およびＸ軸と加速度センサ１３１のＹａ軸とのなす角θｙａｚ、θｙａｘは、それぞれ、
θｙａｚ＝ｃｏｓ-1｛Ｙｚ／√（Ｙｘ2 ＋Ｙｙ2 ＋Ｙｚ2 ）｝ ・・・（１１）
θｙａｘ＝ｃｏｓ-1｛Ｙｘ／√（Ｙｘ2 ＋Ｙｙ2 ＋Ｙｚ2 ）｝ ・・・（１２）
となる。ただし、
Ｙｘ＝ＡGY・ＡGDZ −ＡGDY ・ＡGZ
Ｙｙ＝ＡGZ・ＡGDX −ＡGDZ ・ＡGX
Ｙｚ＝ＡGX・ＡGDY −ＡGDX ・ＡGY
さらに、車体２０のＺ軸と加速度センサ１３１のＺａ軸とのなす角θｙａｙは、
Ｚ＝（Ｚｘ，Ｚｙ，Ｚｚ）、Ｙａ＝（０，０，ｃ） ただし、ｃは任意の定数
となるので、下式（１３）のように表わされる。
【００７１】
θｚａｚ＝ｃｏｓ-1｛Ｚｚ／√（Ｚｘ2 ＋Ｚｙ2 ＋Ｚｚ2 ）｝ ・・・（１３）
同様に、車体２０のＸ軸およびＹ軸と加速度センサ１３１のＺａ軸とのなす角θｚａｘ、θｚａｙは、それぞれ、
θｚａｘ＝ｃｏｓ-1｛Ｚｘ／√（Ｚｘ2 ＋Ｚｙ2 ＋Ｚｚ2 ）｝ ・・・（１４）
θｚａｙ＝ｃｏｓ-1｛Ｚｙ／√（Ｚｘ2 ＋Ｚｙ2 ＋Ｚｚ2 ）｝ ・・・（１５）
となる。ただし、
Ｚｘ＝Ｘｙ・Ｙｚ−Ｙｙ・Ｘｚ
＝（ＡGDY −ＡGY）・（ＡGX・ＡGDY −ＡGDX ・ＡGY）
−（ＡGZ・ＡGDX −ＡGDZ ・ＡGX）・（ＡGDZ −ＡGZ）
Ｚｙ＝Ｘｚ・Ｙｘ−Ｙｚ・Ｘｘ
＝（ＡGDZ −ＡGZ）・（ＡGY・ＡGDZ −ＡGDY ・ＡGZ）
−（ＡGX・ＡGDY −ＡGDX ・ＡGY）・（ＡGDX −ＡGX）
Ｚｚ＝Ｘｘ・Ｙｙ−Ｙｘ・Ｘｙ
＝（ＡGDX −ＡGX）・（ＡGZ・ＡGDX −ＡGDZ ・ＡGX）
−（ＡGY・ＡGDZ −ＡGDY ・ＡGZ）・（ＡGDY −ＡGY）
このように、車体２０の３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）と加速度センサ１３１の３軸（Ｘａ軸、Ｙａ軸、Ｚａ軸）との間の各軸のなす角（ズレ角度）θ* は、取り付け角度算出部１８３によって、加速度センサ１３１が検出する重力加速度ＡG*＝（ＡGX，ＡGY，ＡGZ）と、車体加速度ＡGD* ＝（ＡGDX ，ＡGDY ，ＡGDZ ）とから算出される。
【００７２】
取り付け角度算出部１８３は、算出された各軸のなす角度θ* が所定の角度（例えば、６０°）以下であるか否か判断し、所定値（６０°）以下のズレ角度が算出された際の値をバッファ１８３ａにサンプルとしてバッファリングしていき、４組のサンプルがバッファリングされると、その４組のサンプルを相加平均し、取り付け角度θとして取り付け角度記憶部１９１に記憶させる。
【００７３】
なお、所定値（６０°）を超えるズレ角度が算出された場合には、ナビゲーション装置１０の取り付け角や路面角を記憶する取り付け角度記憶部１９１や路面傾斜角記憶部１９２に予め決められたデフォルト値を設定し、後から説明する路面角度算出処理を終了させる。
【００７４】
このように、算出された取り付け角度は、複数回、例えば４回の算出結果の平均値を採用することでばらつきを抑えている。また、算出結果の値が、一般の取り付けでは考え難い角度、例えば６０°を超える角度であれば、取得した２点記録サンプル（ＡG*とＡGD* ）の不良による算出エラーとして、その値を採用しないことでばらつきを抑えている。
【００７５】
補正手段１３３は、取り付け角度算出部１８３によって算出された取り付け角度に基づいて、加速度センサ１３１の３軸の出力を車体２０の３軸に変換する補正を行う。例えば、図８で示すように、加速度センサ１３１のＸａ軸にのみＸａなる加速度があると仮定すると、車体の３軸では、
Ｘ＝Ｘａ・ｃｏｓθｘａｘ、Ｙ＝Ｘａ・ｃｏｓθｘａｙ、Ｚ＝Ｘａ・ｃｏｓθｘａｚ
と表わすことができる。
【００７６】
同様に、Ｙａ軸にのみＹａ、Ｚａ軸にのみＺａなる加速度があるときは、それぞれ、
Ｘ＝Ｙａ・ｃｏｓθｙａｘ、Ｙ＝Ｙａ・ｃｏｓθｙａｙ、Ｚ＝Ｙａ・ｃｏｓθｙａｚ
Ｘ＝Ｚａ・ｃｏｓθｚａｘ、Ｙ＝Ｚａ・ｃｏｓθｚａｙ、Ｚ＝Ｚａ・ｃｏｓθｚａｚ
したがって、取り付け角度記憶部１９１に記憶された車体２０の３軸と加速度センサ１３１の３軸のそれぞれのなす角θ* に基づいて、Ａ＝（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）なる加速度を加速度センサ１３１により検出したとすると、車体の３軸方向では加速度値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は
Ｘ＝Ｘａ・ｃｏｓθｘａｘ＋Ｙａ・ｃｏｓθｙａｘ＋Ｚａ・ｃｏｓθｚａｘ
Ｙ＝Ｘａ・ｃｏｓθｘａｙ＋Ｙａ・ｃｏｓθｙａｙ＋Ｚａ・ｃｏｓθｚａｙ
Ｚ＝Ｘａ・ｃｏｓθｘａｚ＋Ｙａ・ｃｏｓθｙａｚ＋Ｚａ・ｃｏｓθｚａｚ
と表わされる。
【００７７】
これは下式（１６）のように整理することができ、加速度センサの３軸から車体の３軸への変換を行うことができるため、取り付け角度のずれを補正することができる。
【００７８】
【００７９】
また、補正手段１３３は、車体に対して正しい姿勢でナビゲーション装置１０が設置されていない場合に生じるジャイロセンサ１３２からの出力誤差を補正する。これは、ジャイロセンサの回転軸がθだけ傾くと、その出力がｃｏｓθ倍になるため、所定の補正定数を乗算して補正する。
【００８０】
ここで、Ｙ方向に対するＹ軸のずれをθｙＡａｖｅ、Ｚ方向に対するＺ軸のずれをθｚＡｖｅとすると、Ｐｉｔｃｈ角検出用ジャイロセンサの補正定数Ｊｐ、Ｙａｗ角検出用ジャイロセンサの補正定数Ｊｙは、それぞれ、
Ｊｐ＝１／ｃｏｓ｜θｙＡａｖｅ｜
Ｊｙ＝１／ｃｏｓ｜θｚＡｖｅ｜
と表わされるので、補正手段１３３は、ジャイロセンサ１３２からの出力を、この定数ＪｐまたはＪｙで乗算することにより補正することができる。
【００８１】
路面角度算出部１８４は、重力加速度算出部１８１から出力される重力加速度値ＡG*（ＡGX，ＡGY，ＡGZ）と車体加速度算出部１８２から出力される車体加速度値ＡGD* （ＡGDX ，ＡGDY ，ＡGDZ ）とに基づいて、路面の傾斜角度θR を算出する。
【００８２】
まず、図９で示すように、動的加速度ＡD*＝（ＡDX，ＡDY，ＡDZ）と重力加速度ＡG*＝（ＡGX，ＡGY，ＡGZ）の２つのベクトルのなす角θGD と求める。この角θGD は、余弦定理を用いて、下式（１７）のように表わされる。
【００８３】
θGD＝ｃｏｓ-1｛ＡD*・ＡG*／（｜ＡD*｜｜ＡG*｜）｝ ・・・（１７）
ただし、
ＡD*・ＡG*＝ＡDXＡGX＋ＡDYＡGY＋ＡDZＡGZ
｜ＡD*｜＝√（ＡDX2 ＋ＡDY2 ＋ＡDZ2 ）
｜ＡG*｜＝√（ＡGX2 ＋ＡGY2 ＋ＡGZ2 ）
なお、動的加速度ＡD*＝（ＡDX，ＡDY，ＡDZ）は、重力加速度ＡG*と、車体加速度ＡGD* とに基づいて、上記（３）のように表わされるので、路面角度算出部１８４が、重力加速度算出部１８１から出力される重力加速度値ＡG*（ＡGX，ＡGY，ＡGZ）と車体加速度算出部１８２から出力される車体加速度値ＡGD* （ＡGDX ，ＡGDY ，ＡGDZ ）とに基づいて算出してもよいし、取り付け角度算出部１８３において算出された結果を用いてもよい。
【００８４】
路面角度算出部１８４は、算出された２つのベクトルＡD*，ＡG*のなす角θGDから路面傾斜角θR を算出する。路面傾斜角θR は、図９で示すように、下式（１８）のように表わされる。
【００８５】
θR ＝９０°−θGD ・・・（１８）
路面角度演算部１８４は、算出された路面傾斜角θR が所定の角度（例えば、５°）以下であるか否か判断し、所定値（５°）以下の路面傾斜角が算出された際の値を路面傾斜角θR として路面傾斜角記憶部１９２に記憶させる。なお、所定値（５°）より大きな路面傾斜角が算出された場合には異常と判断し、ナビゲーション装置１０の取り付け角や路面角を記憶する取り付け角度記憶部１９１や路面傾斜角記憶部１９２に予め決められたデフォルト値を設定して、路面角度算出処理を終了させる。
【００８６】
記憶手段１９０は、取り付け角度記憶部１９１、路面傾斜角記憶部１９２、地図記憶部１９３を備えて構成される。取り付け角度記憶部１９１は、ＦＲＡＭ（登録商標）などの不揮発性メモリによって構成されており、取り付け角度算出部１８３によって算出された車体の３軸と加速度センサの３軸のそれぞれのなす角θ* を記憶する。また、路面傾斜角記憶部１９２は、ＦＲＡＭ（登録商標）などの不揮発性メモリによって構成されており、路面角度算出部１８４によって算出された路面の傾斜角度θR を記憶する。
【００８７】
地図記憶部１９３には、各道路の交差点や分岐点などの結節点をノードとし、それぞれのノード間を結ぶ経路をリンクとした道路ノードデータと道路リンクデータを含む道路データが記憶されている。道路ノードデータには、道路ノードの番号、位置座標、接続リンク本数、交差点名称などが含まれる。また、道路リンクデータには起点および終点となる道路ノードの番号、道路種別、リンク長（リンクコスト）、所要時間、車線数、車道幅などが含まれる。道路リンクデータにはさらに、リンク属性として橋、トンネル、踏切、料金所などのデータが付与される。道路種別は、高速道路や有料道路の別および国道や都道府県道などの別を含む情報である。
【００８８】
また、地図記憶部１９３には、道路データの他、地図画像を見やすく表示するためにベクター形式で記憶された背景画像データを含んでいてもよい。道路データと背景画像データを含む地図画像データは、制御手段１００により、ナビゲーション装置１０を使用する際に、ナビゲーション装置１０の現在位置を含む所定範囲が地図記憶部１９３から抽出され、現在位置を示す現在位置マークや案内経路の画像と重ね合わされて表示手段１６０に表示される。
【００８９】
次に、図２〜図５を参照して、本発明の実施例におけるナビゲーション装置１０の姿勢角検出処理の手順を説明する。図２〜図５に示す処理は、制御手段１００がＲＡＭ１００ｂ又はＲＯＭ１００ｃに記憶されているプログラムを実行することで実現される。
【００９０】
図２は、本発明の実施例におけるナビゲーション装置の処理手順を示すフローチャートであり、重力加速度の算出処理を示している。まず、ステップＳ２０１の処理において、制御手段１００により加速度センサ１３１とジャイロセンサ１３２からの信号に基づき、ナビゲーション装置１０を搭載した車両が停止中であるか否かの判定が行われ、車両が停止中でない場合には（ステップＳ２０１のＮｏ）、車両が停止するまでステップＳ２０１の処理が繰り返される。
【００９１】
車両が停止中である判定されると（ステップＳ２０１のＹｅｓ）、ステップＳ２０２の処理において、制御手段１００の制御により、重力加速度算出部１８１が、加速度センサ１３１から０．１ｓ毎に検出される重力加速度Ａ* Ａｖｅをバッファ１８１ａにバッファリングする。
【００９２】
そして、ステップＳ２０３の処理において、制御手段１００の制御により、重力加速度算出部１８１が、バッファ１８１ａに重力加速度のバッファリングを開始してから１ｓ経過してバッファリングされた重力加速度のサンプル数が所定の１０個になったか否かの判定を行い、所定数になっていない場合には（ステップＳ２０３のＮｏ）、ステップＳ２０２の処理に戻り、一方、所定数になっている場合には（ステップＳ２０３のＹｅｓ）、ステップＳ２０４の処理に進む。
【００９３】
ステップＳ２０４の処理では、制御手段１００の制御により、重力加速度算出部１８１が、バッファ１８１ａにバッファリングされている１０個の重力加速度を相加平均することにより、重力加速度平均値ＡG*Ａｖｅを算出する。
【００９４】
次に、ステップＳ２０５の処理において、制御手段１００の制御により、重力加速度算出部１８１が、１ｓ前に算出されてバッファ１８１ａにバッファリングされている前回の重力加速度平均値ＡG*Ａｖｅ０があるか否かの判定を行い、前回の重力加速度平均値がバッファリングされていると判定された場合（ステップＳ２０５のＹｅｓ）、ステップＳ２０６の処理において、重力加速度算出部１８１は、バッファ１８１ａにバッファリングされている前回の重力加速度平均値を重力加速度算出部１８１において算出された重力加速度ＡG*として出力し、処理を終了する。
【００９５】
一方、前回の重力加速度平均値がバッファリングされていないと判定された場合（ステップＳ２０５のＮｏ）、ステップＳ２０７の処理において、今回算出された重力加速度平均値をバッファ１８１ａにバッファリングし、ステップＳ２０２の処理に戻る。
【００９６】
図３は、本発明の実施例におけるナビゲーション装置の処理手順を示すフローチャートであり、車体加速度の算出処理を示している。まず、ステップＳ３０１の処理において、制御手段１００により加速度センサ１３１とジャイロセンサ１３２からの信号に基づき、ナビゲーション装置１０を搭載した車両が加減速直進走行中であるか否かの判定が行われ、車両が加減速直進走行中である判定された場合には（ステップＳ３０１のＹｅｓ）、ステップＳ３０２の処理に進み、一方、車両が加減速直進走行中でないと判定された場合には（ステップＳ３０１のＮｏ）、ステップＳ３１０の処理に進む。
【００９７】
ステップＳ３０２の処理では、制御手段１００により加速度センサ１３１とジャイロセンサ１３２からの信号に基づき、ナビゲーション装置１０を搭載した車両が加速中であるか否かの判定が行われ、車両が加速中であると判定された場合には（ステップＳ３０２のＹｅｓ）、ステップＳ３０３の処理に進み、一方、車両が加速中でないと判定された場合には（ステップＳ３０２のＮｏ）、ステップＳ３１１の処理に進む。
【００９８】
そして、制御手段１００の制御により、車体加速度算出部１８２が、ステップＳ３０３の処理において、加速度センサ１３１から０．１ｓ毎に検出された加速度Ａ* Ａｖｅの入力を受け付け、ステップＳ３０４の処理において、重力加速度算出部１８１から出力された重力加速度ＡG*の入力を受け付け、ステップＳ３０５の処理において、入力された加速度Ａ* Ａｖｅと重力加速度ＡG*とに基づいて、動的加速度ＡD*および動的加速度値ＡD を算出する。
【００９９】
次に、ステップＳ３０６の処理において、制御手段１００の制御により、車体加速度算出部１８２は、算出された動的加速度値ＡD が所定値の７０ｍＧ以上であるか否かを判定する。算出された動的加速度値ＡD が７０ｍＧ以上である場合には（ステップＳ３０６のＹｅｓ）、ステップＳ３０７の処理に進み、一方、算出された動的加速度値ＡD が所定値の７０ｍＧ未満である場合には（ステップＳ３０６のＮｏ）、ステップＳ３１０の処理に進む。
【０１００】
ステップＳ３０７の処理では、制御手段１００の制御により、車体加速度算出部１８２が、ステップＳ３０３の処理において入力を受け付けた加速度Ａ* Ａｖｅをバッファ１８２ａにバッファリングする。
【０１０１】
そして、ステップＳ３０８の処理において、制御手段１００の制御により、車体加速度算出部１８２が、バッファ１８２ａにバッファリングされた加速度のサンプル数が所定の１０個になったか否かの判定を行い、所定数になっていない場合には（ステップＳ３０８のＮｏ）、ステップＳ３０１の処理に戻り、一方、所定数になっている場合には（ステップＳ３０８のＹｅｓ）、ステップＳ３０９の処理に進む。
【０１０２】
ステップＳ３０９の処理では、制御手段１００の制御により、車体加速度算出部１８２が、バッファ１８２ａにバッファリングされている１０個の加速度を相加平均することにより、車体加速度ＡGD* として出力し、処理を終了する。
【０１０３】
一方、ステップＳ３０１の処理において車両が加減速直進走行中でないと判定された場合（ステップＳ３０１のＮｏ）、あるいは、ステップＳ３０６の処理において算出された動的加速度値ＡD が所定値の７０ｍＧ未満であると判定された場合（ステップＳ３０６のＮｏ）、ステップＳ３１０の処理において、制御手段１００の制御により、車体加速度算出部１８２が、ステップＳ３０３の処理において入力を受け付けた加速度Ａ* Ａｖｅをバッファ１８２ａにバッファリング中であるか否か判定する。
【０１０４】
そして、加速度Ａ* Ａｖｅをバッファ１８２ａにバッファリング中でないと判定した場合には（ステップＳ３１０のＮｏ）、ステップＳ３０１の処理に戻り、一方、加速度Ａ* Ａｖｅをバッファ１８２ａにバッファリング中であると判定した場合（ステップＳ３１０のＹｅｓ）、あるいは、車両が加速中でないと判定された場合には（ステップＳ３０２のＮｏ）、ステップＳ３１１の処理に進む。
【０１０５】
ステップＳ３１１の処理では、制御手段１００の制御により、ナビゲーション装置１０の取り付け角や路面角として予め決められたデフォルト値が取り付け角度記憶部１９１や路面傾斜角記憶部１９２に設定され、ステップＳ３１２の処理において、制御手段１００の制御により、車体加速度算出部１８２が、バッファ１８２ａの内容をクリアし、処理を終了する。
【０１０６】
図４は、本発明の実施例におけるナビゲーション装置の処理手順を示すフローチャートであり、取り付け角度の算出処理を示している。まず、制御手段１００の制御により、取り付け角度算出部１８３が、ステップＳ４０１の処理において、重力加速度算出部１８１から出力された重力加速度ＡG*の入力を受け付け、ステップＳ４０２の処理において、車体加速度算出部１８２から出力された車体加速度ＡGD* の入力を受け付ける。
【０１０７】
そして、ステップＳ４０３の処理において、制御手段１００の制御により、取り付け角度算出部１８３が、入力された重力加速度ＡG*と車体加速度ＡGD* とに基づいて、車両の進行方向と平行な車体のＸ軸となるベクトルＸを算出し、ステップＳ４０４の処理において、車体加速度ＡGD* と重力加速度ＡG*とに基づいて、この２つのベクトルを含む平面に垂直な車体のＹ軸となる法線ベクトルＹを算出する。
【０１０８】
さらに、ステップＳ４０５の処理において、制御手段１００の制御により、取り付け角度算出部１８３が、ステップＳ４０３の処理において算出したＸベクトルと、ステップＳ４０４の処理において算出したＹベクトルと、に基づいて、この２つのベクトルを含む平面に垂直な車体のＺ軸となる法線ベクトルＺを算出する。
【０１０９】
次に、ステップＳ４０６の処理において、制御手段１００の制御により、取り付け角度算出部１８３が、車体の３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）と加速度センサ１３１の３軸（Ｘａ軸、Ｙａ軸、Ｚａ軸）との間の各軸のなす角（ズレ角度）θ* を算出する。
【０１１０】
そして、ステップＳ４０７の処理において、制御手段１００の制御により、取り付け角度算出部１８３は、算出された各軸のなす角θ* が所定値の６０°以下であるか否かを判定する。算出された各軸のなす角θ* が６０°以下である場合には（ステップＳ４０７のＹｅｓ）、ステップＳ４０８の処理に進み、一方、算出された各軸のなす角θ* が所定値の６０°を超える場合には（ステップＳ４０７のＮｏ）、ステップＳ４１１の処理に進む。
【０１１１】
ステップＳ４０８の処理では、制御手段１００の制御により、取り付け角度算出部１８３が、ステップＳ４０６の処理において算出された各軸のなす角θ* をバッファ１８３ａにバッファリングする。
【０１１２】
そして、ステップＳ４０９の処理において、制御手段１００の制御により、取り付け角度算出部１８３が、バッファ１８３ａにバッファリングされた各軸のなす角θ* のサンプル数が所定の４組になったか否かの判定を行い、所定数になっていない場合には（ステップＳ４０９のＮｏ）、ステップＳ４０１の処理に戻り、一方、所定数になっている場合には（ステップＳ４０９のＹｅｓ）、ステップＳ４１０の処理に進む。
【０１１３】
ステップＳ４１０の処理では、制御手段１００の制御により、取り付け角度算出部１８３が、バッファ１８３ａにバッファリングされている４組の各軸のなす角θ* を相加平均することにより、各軸のなす角（ズレ角度）θ* として出力し、処理を終了する。
【０１１４】
なお、取り付け角度算出部１８３から出力された各軸のなす角（ズレ角度）θ* は、制御手段１００の制御により、取り付け角度記憶部１９１に記憶される。そして、補正手段１３３によって加速度センサの３軸からの出力を車体の３軸への出力へと変換を行う際の補正に用いられる。
【０１１５】
一方、ステップＳ４０７の処理において算出された各軸のなす角θ* が所定値の６０°を超えていると判定された場合（ステップＳ４０７のＮｏ）、ステップＳ４１１の処理において、制御手段１００の制御により、ナビゲーション装置１０の取り付け角や路面角として予め決められたデフォルト値が取り付け角度記憶部１９１や路面傾斜角記憶部１９２に設定され、ステップＳ４１２の処理において、制御手段１００の制御により、取り付け角度算出部１８３が、バッファ１８３ａの内容をクリアし、処理を終了する。
【０１１６】
図５は、本発明の実施例におけるナビゲーション装置の処理手順を示すフローチャートであり、路面角度の算出処理を示している。まず、制御手段１００の制御により、路面角度算出部１８４が、ステップＳ５０１の処理において、重力加速度算出部１８１から出力された重力加速度ＡG*の入力を受け付け、ステップＳ５０２の処理において、車体加速度算出部１８２から出力された車体加速度ＡGD* の入力を受け付ける。
【０１１７】
そして、ステップＳ５０３の処理において、制御手段１００の制御により、路面角度算出部１８４が、入力された重力加速度ＡG*と車体加速度ＡGD* とに基づいて、車両の進行方向と平行な車体のＸ軸となるベクトルＸを算出し、ステップＳ４０４の処理において、車体加速度ＡGD* と重力加速度ＡG*とに基づいて、動的加速度ＡD*を算出する。
【０１１８】
なお、動的加速度ＡD*は、図４の取り付け角度の算出処理を示すフローチャートのステップＳ４０３の処理において、ベクトルＸとして算出しているので、この算出結果を利用する場合には、上記ステップＳ５０３の処理は省略してもよい。
【０１１９】
さらに、ステップＳ５０４の処理において、制御手段１００の制御により、路面角度算出部１８４が、ステップＳ５０１の処理において入力された重力加速度ＡG*と、ステップＳ５０３の処理において算出した動的加速度ＡD*と、に基づいて、この２つのベクトルのなす角θGD を算出する。
【０１２０】
次に、ステップＳ５０５の処理において、制御手段１００の制御により、路面角度算出部１８４が、算出された２つのベクトルＡD*，ＡG*のなす角θGDから路面傾斜角θR を算出する。
【０１２１】
そして、ステップＳ５０６の処理において、制御手段１００の制御により、路面角度算出部１８４は、算出された路面傾斜角θR が所定値の５°以下であるか否かを判定する。算出された路面傾斜角θR が５°以下である場合には（ステップＳ５０６のＹｅｓ）、ステップＳ５０７の処理に進み、一方、算出された路面傾斜角θR が所定値の５°を超える場合には（ステップＳ５０６のＮｏ）、ステップＳ５０８の処理に進む。
【０１２２】
ステップＳ５０７の処理では、制御手段１００の制御により、路面角度算出部１８４が、路面傾斜角θR として出力し、処理を終了する。なお、路面角度算出部１８４から出力された路面傾斜角θR は、制御手段１００の制御により、路面傾斜角記憶部１９２に記憶される。そして、補正手段１３３によってジャイロセンサ１３２からの出力の補正に用いられる。
【０１２３】
一方、ステップＳ５０６の処理において算出された路面傾斜角θR が所定値の５°を超えていると判定された場合（ステップＳ５０６のＮｏ）、ステップＳ５０８の処理において、制御手段１００の制御により、路面角として予め決められたデフォルト値が路面傾斜角記憶部１９２に設定され、処理を終了する。
【０１２４】
以上説明したように、本発明に係るナビゲーション装置によれば、車体に対する加速度センサの取り付け角度に関係なく、正確にナビゲーション装置の取り付け角度を算出することが可能となり、ナビゲーション装置を取り付けた車両の加速度や路面傾斜角などを正確に算出することができる。
【０１２５】
なお、上記実施例においては、移動体搭載用機器としてナビゲーション装置１０を用いて説明したが、本発明はこれに限定されることなく、移動体の加速度から移動体の移動距離を算出する各種電子機器などにも適用できる。
【符号の説明】
【０１２６】
１０・・・・ナビゲーション装置
１００・・・制御手段
１１０・・・通信手段
１２０・・・ＧＰＳ測位手段
１３０・・・自立航法測位手段
１３１・・・加速度センサ
１３２・・・ジャイロセンサ
１３３・・・補正手段
１４０・・・経路探索手段
１５０・・・経路案内手段
１６０・・・表示手段
１７０・・・入力手段
１８０・・・算出手段
１８１・・・重力加速度算出部
１８２・・・車体加速度算出部
１８３・・・取り付け角度算出部
１８４・・・路面角度算出部
１８１ａ、１８２ａ、１８３ａ・・・バッファ
１９０・・・記憶手段
１９１・・・取り付け角度記憶部
１９２・・・路面傾斜角記憶部
１９３・・・地図記憶部
２０・・・・車体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載される移動体搭載用機器であって、
前記移動体の３軸方向への加速度を検出する加速度検出手段と、
前記移動体が停止状態にある際に前記加速度検出手段から出力される出力信号に基づいて、重力加速度を算出する重力加速度算出手段と、
前記移動体が加減速移動状態にある際に前記加速度検出手段から出力される出力信号に基づいて、前記移動体の移動体加速度を算出する移動体加速度算出手段と、
前記重力加速度算出手段により算出された重力加速度と前記移動体加速度算出手段により算出された移動体加速度とに基づいて、前記移動体に対する前記移動体搭載用機器の取り付け角度を算出する取り付け角度算出手段と、
を備えたことを特徴とする移動体搭載用機器。
【請求項２】
前記移動体の方位を検出する方位検出手段と、
前記取り付け角度算出手段により算出された前記移動体搭載用機器の取り付け角度に基づいて、前記方位検出手段から出力される出力信号を補正する補正手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の移動体搭載用機器。
【請求項３】
前記重力加速度算出手段により算出された重力加速度と前記移動体加速度算出手段により算出された移動体加速度とに基づいて、前記移動体が現在位置する路面の傾斜角度を算出する路面角度算出手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の移動体搭載用機器。
【請求項４】
前記移動体が停止状態にある際に前記加速度検出手段から出力される出力信号を重力加速度のサンプルとして記憶可能な重力加速度記憶手段を備え、
前記重力加速度算出手段は、前記加速度検出手段から出力される出力信号をサンプルとして前記重力加速度記憶手段に複数回記憶し、記憶した重力加速度の平均値を算出することを特徴とする請求項１に記載の移動体搭載用機器。
【請求項５】
前記移動体が加減速移動状態にある際に前記加速度検出手段から出力される出力信号を移動体加速度のサンプルとして記憶可能な移動体加速度記憶手段を備え、
前記移動体加速度算出手段は、前記加速度検出手段から出力される出力信号をサンプルとして前記移動体加速度記憶手段に複数回記憶し、記憶した移動体加速度の平均値を算出することを特徴とする請求項１に記載の移動体搭載用機器。
【請求項６】
前記移動体加速度算出手段は、前記移動体が加減速移動状態にある際に前記加速度検出手段から出力される出力信号と前記重力加速度算出手段により算出された重力加速度とに基づいて、前記移動体の動的加速度を算出し、
前記動的加速度が所定の大きさの加速度の条件を満たした場合に、前記加速度検出手段から出力される出力信号をサンプルとして前記移動体加速度記憶手段に記憶することを特徴とする請求項５に記載の移動体搭載用機器。
【請求項７】
前記重力加速度算出手段により算出された重力加速度と前記移動体加速度算出手段により算出された移動体加速度とに基づいて、前記取り付け角度算出手段が算出した前記移動体搭載用機器の取り付け角度をサンプルとして記憶可能な取り付け角度記憶手段を備え、
前記取り付け角度算出手段は、算出した前記移動体搭載用機器の取り付け角度をサンプルとして前記取り付け角度記憶手段に複数回記憶し、記憶した取り付け角度の平均値を算出することを特徴とする請求項１に記載の移動体搭載用機器。
【請求項８】
前記取り付け角度算出手段は、前記重力加速度算出手段により算出された重力加速度と前記移動体加速度算出手段により算出された移動体加速度とに基づいて算出した前記移動体搭載用機器の取り付け角度が、所定の取り付け角度の条件を満たした場合に、当該算出した前記移動体搭載用機器の取り付け角度をサンプルとして前記取り付け角度記憶手段に記憶することを特徴とする請求項７に記載の移動体搭載用機器。
【請求項１】
移動体に搭載される移動体搭載用機器であって、
前記移動体の３軸方向への加速度を検出する加速度検出手段と、
前記移動体が停止状態にある際に前記加速度検出手段から出力される出力信号に基づいて、重力加速度を算出する重力加速度算出手段と、
前記移動体が加減速移動状態にある際に前記加速度検出手段から出力される出力信号に基づいて、前記移動体の移動体加速度を算出する移動体加速度算出手段と、
前記重力加速度算出手段により算出された重力加速度と前記移動体加速度算出手段により算出された移動体加速度とに基づいて、前記移動体に対する前記移動体搭載用機器の取り付け角度を算出する取り付け角度算出手段と、
を備えたことを特徴とする移動体搭載用機器。
【請求項２】
前記移動体の方位を検出する方位検出手段と、
前記取り付け角度算出手段により算出された前記移動体搭載用機器の取り付け角度に基づいて、前記方位検出手段から出力される出力信号を補正する補正手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の移動体搭載用機器。
【請求項３】
前記重力加速度算出手段により算出された重力加速度と前記移動体加速度算出手段により算出された移動体加速度とに基づいて、前記移動体が現在位置する路面の傾斜角度を算出する路面角度算出手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の移動体搭載用機器。
【請求項４】
前記移動体が停止状態にある際に前記加速度検出手段から出力される出力信号を重力加速度のサンプルとして記憶可能な重力加速度記憶手段を備え、
前記重力加速度算出手段は、前記加速度検出手段から出力される出力信号をサンプルとして前記重力加速度記憶手段に複数回記憶し、記憶した重力加速度の平均値を算出することを特徴とする請求項１に記載の移動体搭載用機器。
【請求項５】
前記移動体が加減速移動状態にある際に前記加速度検出手段から出力される出力信号を移動体加速度のサンプルとして記憶可能な移動体加速度記憶手段を備え、
前記移動体加速度算出手段は、前記加速度検出手段から出力される出力信号をサンプルとして前記移動体加速度記憶手段に複数回記憶し、記憶した移動体加速度の平均値を算出することを特徴とする請求項１に記載の移動体搭載用機器。
【請求項６】
前記移動体加速度算出手段は、前記移動体が加減速移動状態にある際に前記加速度検出手段から出力される出力信号と前記重力加速度算出手段により算出された重力加速度とに基づいて、前記移動体の動的加速度を算出し、
前記動的加速度が所定の大きさの加速度の条件を満たした場合に、前記加速度検出手段から出力される出力信号をサンプルとして前記移動体加速度記憶手段に記憶することを特徴とする請求項５に記載の移動体搭載用機器。
【請求項７】
前記重力加速度算出手段により算出された重力加速度と前記移動体加速度算出手段により算出された移動体加速度とに基づいて、前記取り付け角度算出手段が算出した前記移動体搭載用機器の取り付け角度をサンプルとして記憶可能な取り付け角度記憶手段を備え、
前記取り付け角度算出手段は、算出した前記移動体搭載用機器の取り付け角度をサンプルとして前記取り付け角度記憶手段に複数回記憶し、記憶した取り付け角度の平均値を算出することを特徴とする請求項１に記載の移動体搭載用機器。
【請求項８】
前記取り付け角度算出手段は、前記重力加速度算出手段により算出された重力加速度と前記移動体加速度算出手段により算出された移動体加速度とに基づいて算出した前記移動体搭載用機器の取り付け角度が、所定の取り付け角度の条件を満たした場合に、当該算出した前記移動体搭載用機器の取り付け角度をサンプルとして前記取り付け角度記憶手段に記憶することを特徴とする請求項７に記載の移動体搭載用機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−４３３４２（Ｐ２０１１−４３３４２Ａ）
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８９８８４（Ｐ２００９−１８９８８４）
【出願日】平成２１年８月１９日（２００９．８．１９）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（０００２１４８９２）三洋電機コンシューマエレクトロニクス株式会社 (1,582)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１９日（２００９．８．１９）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（０００２１４８９２）三洋電機コンシューマエレクトロニクス株式会社 (1,582)
【Ｆターム（参考）】
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