速度算出装置及び速度算出方法並びにナビゲーション装置及びナビゲーション機能付携帯電話機
【課題】車両の速度を高精度に算出できるようにする。
【解決手段】ＰＮＤ１の制御部１２は、自律速度算出部２２により、加速度αz及びピッチレートωyの相互相関ρα,ωを用いて当該加速度αz及びピッチレートωyの相関が最も高くなるような時間差ΔＴを算出し、設置距離Ｄを当該時間差ΔＴで除算することにより時間差速度ＶＴを算出する。この結果ＰＮＤ１は、ＧＰＳ信号を受信することができない場合であっても、車両９の速度として当該時間差速度ＶＴを用いることができる。さらにＰＮＤ１は、時間差速度ＶＴを基に車両９の現在位置を高精度に算出することができ、適切な範囲の地図画面を表示部２に表示できると共に正しい経路案内を行うことができる。
【解決手段】ＰＮＤ１の制御部１２は、自律速度算出部２２により、加速度αz及びピッチレートωyの相互相関ρα,ωを用いて当該加速度αz及びピッチレートωyの相関が最も高くなるような時間差ΔＴを算出し、設置距離Ｄを当該時間差ΔＴで除算することにより時間差速度ＶＴを算出する。この結果ＰＮＤ１は、ＧＰＳ信号を受信することができない場合であっても、車両９の速度として当該時間差速度ＶＴを用いることができる。さらにＰＮＤ１は、時間差速度ＶＴを基に車両９の現在位置を高精度に算出することができ、適切な範囲の地図画面を表示部２に表示できると共に正しい経路案内を行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は速度算出装置及び速度算出方法並びにナビゲーション装置及びナビゲーション機能付携帯電話機に関し、例えば携帯型ナビゲーション装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ナビゲーション装置においては、複数のＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの測位信号（以下、これをＧＰＳ信号とも呼ぶ）を受信し、当該ＧＰＳ信号に基づいて移動体（例えば車両等）の現在位置を算出するようになされている。
【０００３】
しかしながらこのようなナビゲーション装置では、当該ナビゲーション装置を載置した車両が例えばトンネルや地下駐車場等の中に入った場合、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信できず、当該ＧＰＳ信号に基づいて車両の現在位置を算出することができない。
【０００４】
そこでナビゲーション装置のなかには、ＧＰＳ信号が受信できなくなった場合であっても、コーナリング時において、車両の進行方向に直交した水平方向の加速度と、当該進行方向に直交した垂直軸周りの角速度とを基に進行方向の速度を算出し、当該進行方向の速度に基づいて現在位置を算出するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−７６３８９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、かかる構成のナビゲーション装置においては、水平方向の加速度及び垂直軸周りの角速度とを基に算出する進行方向の速度の精度が必ずしも高くないため、当該速度を基に算出する現在位置にもある程度の誤差が含まれてしまう。
【０００７】
この結果ナビゲーション装置は、地図表示や経路案内等における位置精度が低下してしまい、適切な地図や経路を提示できない恐れがある、という問題があった。
【０００８】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、車両の速度を高精度に算出し得る速度算出装置及び速度算出方法、並びに車両の位置を高精度に算出し得るナビゲーション装置及びナビゲーション機能付携帯電話機を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる課題を解決するため本発明の速度算出装置及び速度算出方法においては、移動面に沿って移動する移動体に取り付けられた本体部に搭載された水平角速度検出部により、移動面の傾斜角度に応じて発生する移動体の進行方向と直交した水平軸周りの角速度でなる水平軸角速度を検出し、本体部に搭載された垂直加速度検出部により、移動面の形状に応じて発生する垂直方向の加速度でなる垂直加速度を検出し、所定の時間差算出部により、移動面の所定箇所に起因して水平軸角速度に表れる特徴成分と垂直加速度に表れる特徴成分との時間差を算出し、所定の速度算出部により、移動体全体として水平角速度が作用すると見なしうる位置から本体部の設置位置までの距離を表す設置距離と時間差との比率を基に、移動体の進行方向の速度を表す時間差速度を算出するようにした。
【００１０】
移動体には、移動面の形状に応じて当該移動体内の箇所毎に垂直加速度が発生する一方、移動体全体として水平角速度が変化し当該水平角速度が所定の箇所に作用すると見なし得る。このため本発明では、水平角速度が作用すると見なし得る箇所から設置位置までの距離と、垂直加速度及び水平角速度の時間差との比率から、当該移動体の速度を精度良く算出することができる。
【００１１】
また本発明のナビゲーション装置においては、移動面に沿って移動する移動体に取り付けられた本体部に搭載され、移動面の傾斜角度に応じて発生する移動体の進行方向と直交した水平軸周りの角速度でなる水平軸角速度を検出する水平角速度検出部と、本体部に搭載され、移動面の形状に応じて発生する垂直方向の加速度でなる垂直加速度を検出する垂直加速度検出部と、移動面の所定箇所に起因して水平軸角速度に表れる特徴成分と垂直加速度に表れる特徴成分との時間差を算出する時間差算出部と、移動体全体として水平角速度が作用すると見なしうる位置から本体部の設置位置までの距離を表す設置距離と時間差との比率を基に、移動体の進行方向の速度を表す時間差速度を算出する速度算出部と、移動体の進行方向に垂直な垂直軸周りの角速度を算出する垂直方向角速度検出部と、垂直軸周りの角速度に基づいて移動体が旋回した角度を算出する角度算出部と、速度算出部により算出された進行方向の速度と、角度算出部により算出された角度とに基づいて、移動体の位置を算出する位置算出部とを設けるようにした。
【００１２】
移動体には、移動面の形状に応じて当該移動体内の箇所毎に垂直加速度が発生する一方、移動体全体として水平角速度が変化し当該水平角速度が所定の箇所に作用すると見なし得る。このため本発明では、水平角速度が作用すると見なし得る箇所から設置位置までの距離と、垂直加速度及び水平角速度の時間差との比率から、当該移動体の速度を精度良く算出することができ、当該移動体の速度及び算出された角度を基に、当該移動体の位置を精度良く算出することができる。
【００１３】
さらに本発明のナビゲーション機能付携帯電話機においては、移動面に沿って移動する移動体に取り付けられた本体部に搭載され、移動面の傾斜角度に応じて発生する移動体の進行方向と直交した水平軸周りの角速度でなる水平軸角速度を検出する水平角速度検出部と、本体部に搭載され、移動面の形状に応じて発生する垂直方向の加速度でなる垂直加速度を検出する垂直加速度検出部と、移動面の所定箇所に起因して水平軸角速度に表れる特徴成分と垂直加速度に表れる特徴成分との時間差を算出する時間差算出部と、移動体全体として水平角速度が作用すると見なしうる位置から本体部の設置位置までの距離を表す設置距離と時間差との比率を基に、移動体の進行方向の速度を表す時間差速度を算出する速度算出部と、移動体の進行方向に垂直な垂直軸周りの角速度を算出する垂直方向角速度検出部と、垂直軸周りの角速度に基づいて移動体が旋回した角度を算出する角度算出部と、速度算出部により算出された進行方向の速度と、角度算出部により算出された角度とに基づいて、移動体の位置を算出する位置算出部と、所定の基地局との間で無線通信を行うことにより通話処理を行う携帯電話部とを設けるようにした。
【００１４】
移動体には、移動面の形状に応じて当該移動体内の箇所毎に垂直加速度が発生する一方、移動体全体として水平角速度が変化し当該水平角速度が所定の箇所に作用すると見なし得る。このため本発明では、水平角速度が作用すると見なし得る箇所から設置位置までの距離と、垂直加速度及び水平角速度の時間差との比率から、当該移動体の速度を精度良く算出することができ、当該移動体の速度及び算出された角度を基に、当該移動体の位置を精度良く算出することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、水平角速度が作用すると見なし得る箇所から設置位置までの距離と、垂直加速度及び水平角速度の時間差との比率から、当該移動体の速度を精度良く算出することができる。かくして本発明は、移動体の速度を高精度に算出し得る速度算出装置及び速度算出方法を実現できる。
【００１６】
また本発明によれば、水平角速度が作用すると見なし得る箇所から設置位置までの距離と、垂直加速度及び水平角速度の時間差との比率から、当該移動体の速度を精度良く算出することができ、当該移動体の速度及び算出された角度を基に、当該移動体の位置を精度良く算出することができる。かくして本発明は、移動体の位置を高精度に算出し得るナビゲーション装置及びナビゲーション機能付携帯電話機を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ＰＮＤの全体構成を示す略線図である。
【図２】車両に対するＰＮＤの取付位置を示す略線図である。
【図３】ＰＮＤにおけるセンサ構成及び座標径の定義を示す略線図である。
【図４】車両前方における加速度及びピッチレートの測定結果を示す略線図である。
【図５】車両中央における加速度及びピッチレートの測定結果を示す略線図である。
【図６】車両後方における加速度及びピッチレートの測定結果を示す略線図である。
【図７】車両の進行方向を示す略線図である。
【図８】前進時における加速度及びピッチレートの測定結果を示す略線図である。
【図９】後退時における加速度及びピッチレートの測定結果を示す略線図である。
【図１０】カーブ走行時の様子を示す略線図である。
【図１１】自律速度及び角度を用いた現在位置の算出を示す略線図である。
【図１２】第１の実施の形態によるＰＮＤの回路構成を示す略線図である。
【図１３】第１の実施の形態による自律速度算出部の構成を示す略線図である。
【図１４】離散的なずれ量と加速度及びピッチレートの波形との関係を示す略線図である。
【図１５】ずれ量と相互相関値との関係を示す略線図である。
【図１６】現在位置算出処理手順を示すフローチャートである。
【図１７】速度算出処理手順を示すフローチャートである。
【図１８】時間差算出処理手順を示す略線図である。
【図１９】時間差速度の算出結果を示す略線図である。
【図２０】ＧＰＳ速度の算出結果を示す略線図である。
【図２１】第２の実施の形態によるＰＮＤの回路構成を示す略線図である。
【図２２】第２の実施の形態による自律速度算出部の構成を示す略線図である。
【図２３】凹凸路面の走行時の様子を示す略線図である。
【図２４】離散的な時間差と時間差速度との関係を示す略線図である。
【図２５】携帯電話機の全体構成を示す略線図である。
【図２６】携帯電話機の回路構成を示す略線図である。
【図２７】他の実施の形態による使用例を示す略線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、発明を実施するための形態（以下実施の形態とする）について、図面を用いて説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（ナビゲーション装置・時間差速度を用いる例）
２．第２の実施の形態（ナビゲーション装置・時間差速度及びうねり速度を切り替えて用いる例）
３．第３の実施の形態（携帯電話装置）
４．他の実施の形態
【００１９】
＜１．第１の実施の形態＞
［１−１．ＰＮＤの構成］
本発明においては、ナビゲーション装置として、図１に示すような携帯型ナビゲーション装置（以下、これをＰＮＤ（Personal Navigation Device）１とも呼ぶ）を用いる。
【００２０】
ＰＮＤ１は、その前面に表示部２が設けられており、内蔵された不揮発性メモリ等（後述する）に格納されている地図データに応じた地図画像等を表示部２に表示し、その内容をユーザに提示し得るようになされている。
【００２１】
またＰＮＤ１は、クレードル１０に装着されると、当該クレードル１０に対し機械的かつ電気的に接続される。このクレードル１０は、吸盤１０Ａを介して、図２に示す車両９のダッシュボード上等に取付けられるようになされている。
【００２２】
これによりＰＮＤ１は、クレードル１０を介して車両９のバッテリから供給される電源電力により動作すると共に、当該クレードル１０から取り外されたときには内蔵のバッテリから供給される電力によって独立した状態でも動作するようになされている。
【００２３】
因みに車両９に対するクレードル１０及びＰＮＤ１の取付箇所としては、車両９の車室内における比較的前方の設置位置Ｎ１の他、当該車室内におけるほぼ中央の設置位置Ｎ２や当該車室内の比較的後方の設置位置Ｎ３等とすることもできる。
【００２４】
ここでＰＮＤ１は、その表示部２が車両９の進行方向に対してほぼ垂直となるように設置されている。このときＰＮＤ１の座標系は、図３に示すように、車両９の前後方向（進行方向）をＸ軸、当該Ｘ軸に直交した水平方向をＹ軸、上下方向をＺ軸によって表される。
【００２５】
この座標系では、車両９の進行方向をＸ軸の正と定義し、また右方向をＹ軸の正と定義し、さらに下方向をＺ軸の正と定義することとする。
【００２６】
またＰＮＤ１は、その内部に３軸加速度センサ４、Ｙ軸ジャイロセンサ５及びＺ軸ジャイロセンサ６が設けられている。
【００２７】
３軸加速度センサ４は、所定のサンプリング周期で、Ｘ軸に沿った加速度αx、Ｙ軸に沿った加速度αy、及びＺ軸に沿った加速度αzをそれぞれ電圧値として検出するようになされている。
【００２８】
またＹ軸ジャイロセンサ５及びＺ軸ジャイロセンサ６は、所定のサンプリング周期で、Ｙ軸周りのピッチレートωy及びＺ軸周りのヨーレートωzをそれぞれ電圧値として検出するようになされている。
【００２９】
［１−２．基本原理］
ところで本発明のＰＮＤ１は、３軸加速度センサ４及びＹ軸ジャイロセンサ５等により検出した加速度及びピッチレート等に基づき、路面上を移動する車両９の速度（以下これを自律速度Ｖと呼ぶ）を算出した上で現在位置を算出する自律測位処理を行い得るようにもなされている。ここでは、当該速度及び現在位置を算出する基本原理について説明する。
【００３０】
因みに移動体としての車両９は、車軸を２軸有し、一般的な乗用車と同様、前側の車軸を中心に回転する前輪及び後ろ側の車軸を中心に回転する後輪をそれぞれ２輪ずつ有する４輪自動車とする。
【００３１】
［１−２−１．速度算出の基本原理］
一般に、移動面としての路面は完全に平坦であることは殆ど無く、ある程度の凹凸を有していることが多い。車両９は、路面上を走行する際、重力の作用により各車輪を路面に当接させながら当該車輪を回転させることにより、当該路面に沿って移動する。
【００３２】
ここで、例えば車両９が段差に乗り上げた瞬間を想定すると、垂直方向の加速度は、車両の前方では大きな値となる一方、車両の後方では小さな値となる。すなわち車両９では、当該車両９内の各箇所ごとに、当該箇所に応じて垂直方向の加速度が生じる。
【００３３】
このため車両９に取り付けられたＰＮＤ１は、３軸加速度センサ４により、その取付位置における加速度αzを検出することができる。
【００３４】
一方、車両９では、各車輪が路面に当接した状態を維持しながら移動するため、ボディ全体が傾きを変化させ、Ｙ軸（図３）周りの角速度（すなわちピッチレートωy）が生じる。この角速度は、前後の各車輪が路面の形状に追従することに起因して生じるため、前後の車軸の中点ＷＭ（図２）に作用すると見なすことができる。
【００３５】
すなわち、例えば車両９において前方の設置位置Ｎ１（図２）にＰＮＤ１が設置されている場合、加速度αzは設置位置Ｎ１における検出値となり、ピッチレートωyは車軸の中点ＷＭにおける検出値となる。
【００３６】
例えば一部が隆起した路面上を車両９が前進走行している場合、所定の時点Ｔαで加速度αzの検出値に当該隆起箇所に応じた特徴成分が表れた後、ある程度の時間差ΔＴを経て、所定の時点Ｔωでピッチレートωyの検出値に当該隆起箇所に応じた特徴成分が表れることになる。
【００３７】
ここで、車両９の設置位置Ｎ１（前方）、Ｎ２（中央）及びＮ３（後方）にそれぞれＰＮＤ１を設置して実際の道路を走行し、このとき得られた加速度αz及びピッチレートωyの測定結果を図４、図５及び図６にグラフとして示す。
【００３８】
図４から、車両９における前方の設置位置Ｎ１にＰＮＤ１を設置した場合、加速度αzがピッチレートωyよりも約０．０８［ｓ］先行することがわかる。
【００３９】
また図５から、車両９におけるほぼ中央の設置位置Ｎ２にＰＮＤ１を設置した場合、加速度αzとピッチレートωyとはほぼ同時に変化することがわかる。
【００４０】
さらに図６から、車両９における後方の設置位置Ｎ３にＰＮＤ１を設置した場合、加速度αzがピッチレートωyよりも約０．２［ｓ］遅延することがわかる。
【００４１】
このように、車両９におけるＰＮＤ１の設置位置に応じて、加速度αz及びピッチレートωyに表れる特徴成分の前後関係や時間差ΔＴが異なることが確認された。
【００４２】
ここで時間差ΔＴは、時間、距離及び速度の一般的な関係から、ＰＮＤ１が設置された設置位置Ｎ１から車軸の中点ＷＭまでの距離（以下これを設置距離Ｄと呼ぶ）と、このときの車両９の速度とに応じた値となる。
【００４３】
すなわちＰＮＤ１は、設置距離Ｄ及び時間差ΔＴを得ることができれば、次に示す（１）式に従った演算処理を行うことにより、車両９の速度（以下このように算出した速度を時間差速度ＶＴと呼ぶ）を算出することができる。
【００４４】
【数１】
【００４５】
ところで車両９は、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、前進するのみでなく後退する場合もある。
【００４６】
ここで、車両９における前方の設置位置Ｎ１にＰＮＤ１を設置して実際の道路を前進及び後退させ、このとき得られた加速度αz及びピッチレートωyの測定結果を図８及び図９にグラフとして示す。
【００４７】
図８から、前方の設置位置Ｎ１にＰＮＤ１を設置した車両９が前進する場合には、図４の場合と同様、加速度αzがピッチレートωyよりも先行することが分かる。
【００４８】
一方、図９から前方の設置位置Ｎ１にＰＮＤ１を設置した車両９が後退する場合には、図６の場合と同様、すなわち車両９における後方の設置位置Ｎ３にＰＮＤ１を取り付けた場合と同様、加速度αzがピッチレートωyよりも遅延することが分かる。
【００４９】
このような関係から、ＰＮＤ１は、車両９における設置位置が判明していれば、加速度αz及びピッチレートωyの前後関係、すなわちいずれが先行又は遅延しているかを判別することにより、当該車両９の進行方向（前進又は後退）を認識することも可能となる。
【００５０】
このように本発明では、設置距離Ｄ及び時間差ΔＴを基に車両９の自律速度Ｖとして時間差速度ＶＴを算出し、また加速度αz及びピッチレートωyの前後関係を基に当該車両９の進行方向を認識し得るようになされている。
【００５１】
［１−２−２．現在位置の算出原理］
次に、上述した速度算出原理により算出した自律速度Ｖと、Ｚ軸回りの角速度とに基づいて現在位置を算出する現在位置算出原理について説明する。
【００５２】
図１０に示すように、ＰＮＤ１は、車両９が例えば左旋回している時のＺ軸回りの角速度（以下、これをヨーレートとも呼ぶ）ωzをＺ軸ジャイロセンサ６（図３）によって所定のサンプリング周期（例えば０．０２［ｓ］）で検出する。
【００５３】
次にＰＮＤ１は、図１１に示すように、前回の位置Ｐ０における自律速度Ｖ（時間差速度ＶＴ）と、ヨーレートωzにサンプリング周期を積算することにより得られる角度θとを基に、前回の位置Ｐ０から現在位置Ｐ１までの変化量を求める。そしてＰＮＤ１は、この変化量を前回の位置Ｐ０に加えることによって現在位置Ｐ１を算出し得るようになされている。
【００５４】
［１−３．ＰＮＤの回路構成］
図１２に示すように、ＰＮＤ１は、制御部１２及び各種センサが設けられナビゲーション機能を実現するナビゲーションユニット１１を中心に構成されている。
【００５５】
制御部１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）構成でなり、例えば不揮発性メモリ等でなる記憶部１３から読み出した基本プログラムによって全体を統括制御するようになされている。
【００５６】
また制御部１２は、記憶部１３から読み出した各種アプリケーションプログラムに従い、後述する速度算出処理や現在位置算出処理等を実行するようになされている。
【００５７】
さらにＰＮＤ１は、表示部２と一体化したタッチパネル等でなる操作部３を有している。操作部３は、タッチパネル等を介してユーザによる操作指示を受け付けると、その操作内容を制御部１２に通知する。
【００５８】
制御部１２は、操作部３から通知される操作内容に応じて、目的地の設定等といったユーザの操作内容に応じた処理を行うようになされている。
【００５９】
ナビゲーション処理を行う場合、制御部１２は、ＧＰＳ処理部２１、自律速度算出部２２、角度算出部２３、位置算出部２５及びナビゲーション部２６として機能するようになされている。
【００６０】
制御部１２は、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信できる場合には、ＧＰＳ処理部２１により、当該ＧＰＳ信号に基づいて測位するＧＰＳ測位処理を行い得るようになされている。
【００６１】
すなわちＰＮＤ１は、ＧＰＳアンテナＡＮＴ１によって受信した複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を制御部１２のＧＰＳ処理部２１へ送出する。
【００６２】
ＧＰＳ処理部２１は、複数のＧＰＳ信号をそれぞれ復調することにより得られる軌道データと、複数のＧＰＳ衛星から車両９までの距離データとに基づいて車両９の現在位置を正確に測位することにより現在位置データＮＰＤ１を得、これをナビゲーション部２６へ送出する。
【００６３】
またＧＰＳ処理部２１は、過去及び現在の現在位置データＮＰＤ１を基に車両９の速度（以下これをＧＰＳ速度ＶＧと呼ぶ）を算出し、これを自律速度算出部２２へ送出する。
【００６４】
ところでＰＮＤ１は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信できないときにＧＰＳ測位処理を行うことができない。そこでＰＮＤ１は、主にＧＰＳ信号を受信できないときに、各種センサの検出値を基に自律速度Ｖを算出した上で現在位置を算出する自律測位処理を行い得るようにもなされている。
【００６５】
具体的にＰＮＤ１は、この自律速度Ｖとして、上述した算出原理に基づく時間差速度ＶＴを算出するようになされている。
【００６６】
すなわち３軸加速度センサ４は、加速度αx、αy及びαzを例えば５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で検出し、当該加速度αx、αy及びαzのうち、加速度αzが示された加速度データＡＤを制御部１２の自律速度算出部２２へ送出する。
【００６７】
Ｙ軸ジャイロセンサ５は、ピッチレートωyを例えば５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で検出しており、当該ピッチレートωyが示されたピッチレートデータＰＤを制御部１２の自律速度算出部２２へ送出する。
【００６８】
自律速度算出部２２は、３軸加速度センサ４から供給された加速度データＡＤに相当する加速度αzと、Ｙ軸ジャイロセンサ５から供給されたピッチレートデータＰＤに相当するピッチレートωyとを基に、（１）式を用いて１秒当たり５０回、時間差速度ＶＴを算出する（詳しくは後述する）。
【００６９】
続いて自律速度算出部２２は、時間差速度ＶＴを自律速度Ｖとし、当該自律速度Ｖを表す自律速度データＶＤを位置算出部２５へ送出する。
【００７０】
またＺ軸ジャイロセンサ６は、ヨーレートωzを例えば５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で検出しており、当該ヨーレートωzが示されたヨーレートデータＹＤを制御部１２の角度算出部２３へ送出する。
【００７１】
角度算出部２３は、Ｚ軸ジャイロセンサ６から供給されたヨーレートデータＹＤに相当するヨーレートωzにサンプリング周期（０．０２［ｓ］）を積算することにより、車両９が右旋回又は左旋回したときの角度θを算出し、その角度θが示された角度データＤＤを位置算出部２５へ送出する。
【００７２】
位置算出部２５は、自律速度算出部２２から供給された自律速度データＶＤに相当する自律速度Ｖ、及び角度算出部２３から供給された角度データＤＤに相当する角度θを基に、図１１に示したような前回の位置Ｐ０から現在位置Ｐ１までの変化量を求める。
【００７３】
そして位置算出部２５は、この変化量を前回の位置Ｐ０に加えることによって現在位置Ｐ１を算出し、その現在位置Ｐ１が示された現在位置データＮＰＤ２をナビゲーション部２６へ送出する。
【００７４】
ナビゲーション部２６は、ＧＰＳ処理部２１から供給された現在位置データＮＰＤ１又は位置算出部２５から供給された現在位置データＮＰＤ２を基に、車両９の現在位置が含まれる周辺の地図データを記憶部１３から読み出す。
【００７５】
そしてナビゲーション部２６は、その現在位置が含まれる地図画像を生成した後、表示部２へ出力することにより当該地図画像を表示するようになされている。
【００７６】
このようにＰＮＤ１は、ＧＰＳ信号に基づいた現在位置データＮＰＤ１又は各種センサの検出値を基に生成された現在位置データＮＰＤ２を基に、車両９の現在位置が含まれる周辺の地図画像を生成して表示部２に表示させるようになされている。
【００７７】
［１−４．速度算出処理］
次に、３軸加速度センサ４から供給された加速度データＡＤに相当する加速度αz及びＹ軸ジャイロセンサ５から供給されたピッチレートデータＰＤに相当するピッチレートωyに基づき、自律速度算出部２２によって時間差速度ＶＴを算出する速度算出処理について説明する。
【００７８】
自律速度算出部２２は、速度算出処理を実行する際、図１３に示すように、アンチエイリアシングフィルタ３１、アナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器３２、ローパスフィルタ・ハイパスフィルタ（ＬＰＦ／ＨＰＦ）処理部３３、時間差算出部３４、時間差速度算出部３５、平滑化フィルタ３６、自律速度出力部３７及び設置距離設定部３８として機能する。
【００７９】
自律速度算出部２２は、３軸加速度センサ４から供給される加速度データＡＤ及びＹ軸ジャイロセンサ５から供給されるピッチレートデータＰＤをそれぞれアンチエイリアシングフィルタ３２へ供給する。
【００８０】
アンチエイリアシングフィルタ３１は、加速度データＡＤ及びピッチレートデータＰＤについて、Ａ／Ｄ変換器３３におけるサンプリング周波数（５０［Ｈｚ］）の半分を超える周波数成分をそれぞれ除去し、これらをＡ／Ｄ変換器３２へ送出する。
【００８１】
Ａ／Ｄ変換器３２は、５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で加速度データＡＤ及びピッチレートデータＰＤをそれぞれアナログ信号からディジタル信号へ変換し、その結果生成される加速度データＡＤ１及びピッチレートデータＰＤ１をＬＰＦ／ＨＰＦ処理部３３へ供給する。
【００８２】
ＬＰＦ／ＨＰＦ処理部３３は、加速度データＡＤ１及びピッチレートデータＰＤ１の直流成分及び高域成分をそれぞれ除去し、その結果得られる加速度データＡＤ２及びピッチレートデータＰＤ２を時間差算出部３４へ供給する。
【００８３】
時間差算出部３４は、加速度データＡＤ２及びピッチレートデータＰＤ２を基に、互いに対応する特徴成分同士が出現する時間差ΔＴを算出する。
【００８４】
ここで時間差算出部３４は、加速度データＡＤ２が表す加速度αz及びピッチレートデータＰＤ２が表すピッチレートωyの相関を利用して時間差ΔＴを算出し、これを時間差速度算出部３５へ送出するようになされている（詳しくは後述する）。
【００８５】
また時間差算出部３４は、加速度αz又はピッチレートωyのいずれが先行しているかを表す先行情報ＩＡを生成し、これを時間差速度算出部３５へ送出するようになされている。
【００８６】
時間差速度算出部３５は、時間差算出部３４から供給された時間差ΔＴ及び設置距離Ｄ（算出処理については後述する）を上述した（１）式に代入することにより時間差速度ＶＴを算出する。また時間差速度算出部３５は、先行情報ＩＡを基に、車両９の進行方向が前方又は後方のいずれであるかを判断し、その判断結果に応じて時間差速度ＶＴの符号を正（前進）又は負（後退）に設定する。その上で時間差速度算出部３５は、時間差速度ＶＴを表す時間差速度データＶＴＤ０を平滑化及びノイズ除去部３６へ送出する。
【００８７】
平滑化及びノイズ除去部３６は、時間差速度計算部３５から供給された時間差速度データＶＴＤ０に対して所定の平滑化及びノイズ除去処理を施すことにより、時間差速度ＶＴに含まれる誤差を縮小し、その結果得られる時間差速度データＶＴＤを自律速度出力部３７へ送出する。
【００８８】
自律速度出力部３７は、平滑化及びノイズ除去部３６から供給された時間差速度データＶＴＤを所定の最低出力閾値ＴＨＬと比較する。
【００８９】
ここで最低出力閾値ＴＨＬは、例えば３［ｋｍ／ｈ］に設定されている。時間差速度データＶＴが最低出力閾値ＴＨＬ未満である場合、実際には車両９が移動しておらず静止しており、加速度センサ４等の誤検出等に基づく値である可能性が高いと考えられる。
【００９０】
そこで自律速度出力部３７は、時間差速度データＶＴＤが最低出力閾値ＴＨＬ未満であれば時間差速度データＶＴＤを値「０」に置き換え、当該時間差速度データＶＴＤを自律速度データＶＤとして位置算出部２５（図１２）へ送出する。
【００９１】
このように自律速度算出部２２は、加速度αz及びピッチレートωyの相関を用いて時間差ΔＴを算出した上で、（１）式に従って時間差速度ＶＴを算出するようになされている。
【００９２】
［１−４−１．時間差の算出処理］
次に、時間差算出部３４による時間差ΔＴの算出処理について説明する。時間差算出部３４は、ＬＰＦ／ＨＰＦ処理部３３からサンプリング周期毎に供給される加速度αz（加速度データＡＤ２）及びピッチレートωy（ピッチレートデータＰＤ２）を、記憶部１３（図１２）に順次記憶させるようになされている。
【００９３】
続いて時間差算出部３４は、現時点から過去の算出期間ＣＰ内（例えば過去１［ｓ］内）に得られた加速度αzを記憶部１３から読み出し、これらの加速度αzについて次の（２）式に従い標準偏差σαを算出する。
【００９４】
【数２】
【００９５】
因みに（２）式では、算出期間ＣＰ内に得られた加速度αzの個数をｎとし、また算出期間内に得られた各加速度αzを便宜的にαz1、αz2、…、αznと表記している。
【００９６】
また時間差算出部３４は、現時点から算出期間ＣＰ内に得られたピッチレートωyを記憶部１３から読み出し、これらのピッチレートωyについて次の（３）式に従い標準偏差σωを算出する。
【００９７】
【数３】
【００９８】
因みに（３）式では、（２）式の場合と同様、算出期間ＣＰ内に得られたピッチレートωyの個数をｎとし、また算出期間内に得られた各ピッチレートωyを便宜的にωy1、ωy2、…、ωynと表記している。
【００９９】
さらに時間差算出部３４は、記憶部１３から読み出した加速度αz及びピッチレートωyそれぞれについて、平均値μα及びμωをそれぞれ算出する。
【０１００】
続いて時間差算出部３４は、加速度αz及びピッチレートωyそれぞれの標準偏差σα及びσω並びにそれぞれの平均値μα及びμωを用いて、次の（４）式に従い加速度αz及びピッチレートωyの共分散ｃｏｖ（αz，ωy）を算出する。
【０１０１】
【数４】
【０１０２】
その後時間差算出部３４は、共分散ｃｏｖ（αz，ωy）並びに標準偏差σα及びσωを用いて、次の（５）式に従い加速度αz及びピッチレートωyの相互相関ρα,ωを算出する。
【０１０３】
【数５】
【０１０４】
ここで相互相関ρα,ωは、そのときの算出期間ＣＰにおける加速度αz及びピッチレートωyの相関性の高さに応じて高い値となる。
【０１０５】
これを換言すれば、加速度αz又はピッチレートωyの波形を時間軸方向に適宜移動させることにより、相互相関ρα,ωの値を高めることができる。
【０１０６】
ここで、一般には、ＰＮＤ１が車両９の車室内における前方に設置され、且つ当該車両９が前進する場合が多い、すなわち加速度αzがピッチレートωyよりも先行している可能性が高いと考えられる。
【０１０７】
そこで時間差算出部３４は、加速度αzの波形を所定の移動範囲（例えば０．４［ｓ］）に渡って１サンプリング期間（例えば０．０２［ｓ］）ずつ過去にずらしながら相互相関ρα,ωを順次算出し、当該相互相関ρα,ωとこのときのずれ量Ｈとを対応付けて記憶部１３（図１２）に記憶させる。
【０１０８】
ところで、実際には、車両９が後退する場合や、ＰＮＤ１が当該車両９の車室内における後方に設置される場合も考えられる。すなわちピッチレートωyが加速度αzよりも先行する場合もあり得る。
【０１０９】
そこで時間差算出部３４は、加速度αzを過去へずらしながら算出した相互相関ρα,ωの最大値が所定の閾値未満であった場合、車両９が後退している、又はＰＮＤ１が車両９の車室内における後方に設置されていると判断する。
【０１１０】
そして時間差算出部３４は、加速度αzの波形を初期状態に戻し、ピッチレートωyの波形を移動範囲に渡って１サンプリング期間ずつ過去にずらしながら相互相関ρα,ωを順次算出し、当該相互相関ρα,ωとこのときのずれ量Ｈとを対応付けて記憶部１３に記憶させる。
【０１１１】
次に時間差算出部３４は、記憶部１３に記憶している相互相関ρα,ωが最も大きくなるときのずれ量Ｈを選択する。
【０１１２】
ここで、相互相関ρα,ωの算出時におけるずれ量Ｈは、サンプリング間隔毎の離散的な値となっている。しかしながら、相互相関ρα,ωを最も高め得るずれ量Ｈは、サンプリング間隔毎の離散的な値とは限らず、むしろその中間の値である可能性が高い。
【０１１３】
例えば図１４に示すように、ずれ量Ｈが所定のずれ量Ｈ２及びＨ３のときの加速度αz2及びαz3の中間に、ピッチレートωyが位置している場合が考えられる。
【０１１４】
そこで時間差算出部３４は、相互相関ρα,ωの値を関数として表し、この関数を基に、当該相互相関ρα,ωの値が最大となるようなずれ量Ｈを、サンプリング間隔よりも細かい精度で算出するようになされている。
【０１１５】
具体的に時間差算出部３４は、相互相関ρα,ωの値が、次の（６）式に示すように、係数ａ及びｂ並びに定数ｃを用いた２次関数として変化するものとする。
【０１１６】
【数６】
【０１１７】
そして時間差算出部３４は、相互相関ρα,ωの値が最大となるとき及びその前後の３点について、相互相関ρα,ωの値及びずれ量Ｈの値を（６）式に代入した連立方程式を立て、これを解くことにより（６）式の２次関数における各係数及び定数を特定する。
【０１１８】
続いて時間差算出部３４は、２次関数の傾きが「０」となるとき、すなわち（６）式をずれ量Ｈについて微分することにより得られる（７）式が値「０」となるときに、相互相関ρα,ωの値が最大になるものとする。
【０１１９】
【数７】
【０１２０】
具体的に時間差算出部３４は、（７）式の値を「０」として変形することにより得られる（８）式に係数ａ及びｂの値を代入することより、ずれ量Ｈを算出する。
【０１２１】
【数８】
【０１２２】
このように算出されたずれ量Ｈは、（７）式の値を「０」とする、すなわち（６）式の相互相関ρα,ωの値を最大とするような値となる。そこで時間差算出部３４は、算出されたずれ量Ｈを時間差ΔＴとし、時間差速度算出部３５（図１３）へ送出する。
【０１２３】
例えば図１５に示すように、ずれ量Ｈが０．０２、０．０４、０．０６、…、０．１４［ｓ］であるときにおける相互相関ρα,ωの値が０．９２６、０．９５０、０．９５４、０．９４３、…、０．８２９であった場合を仮定する。
【０１２４】
この場合、ずれ量Ｈが０．０６［ｓ］のときに相互相関ρα,ωの値が最大となるため、時間差算出部３４は、ずれ量Ｈが０．０４、０．０６及び０．０８［ｓ］のときの各値を（６）式に代入することにより連立方程式を立て、これを解いて係数ａ及びｂ並びに定数ｃを求める。
【０１２５】
続いて時間差算出部３４は、求めた係数ａ及びｂを（８）式に代入することにより、ずれ量Ｈ＝０．０５５３［ｓ］を算出し、これを時間差ΔＴとする。
【０１２６】
また時間差算出部３４は、相互相関ρα,ωの値が最大となったときに過去へずらしていた方の波形、すなわち先行していた方の波形が加速度αz又はピッチレートωyのいずれであったかを表す先行情報ＩＡを生成する。
【０１２７】
このように時間差算出部３４は、加速度αz及びピッチレートωyの相互相関ρα,ωを最大とするようなずれ量Ｈを算出し、これを時間差ΔＴとするようになされている。
【０１２８】
［１−４−２．設置距離の設定］
ところでＰＮＤ１では、（１）式について上述したように、設置距離Ｄを時間差ΔＴで除算することにより、車両９の速度（すなわち時間差速度ＶＴ）を算出することができる。
【０１２９】
このような関係から、ＰＮＤ１は、車両９の速度及び時間差ΔＴが判明している場合、これらを用いて設置距離Ｄを逆算することができる。また車両９の速度については、ＧＰＳ処理部２１（図１２）がＧＰＳ信号を受信できる場合には、ＧＰＳ速度ＶＧを当該車両９の速度とすることができる。
【０１３０】
そこで自律速度算出部２２の設置距離設定部３８は、ＧＰＳ処理部２１からＧＰＳ速度ＶＧが供給される場合、当該ＧＰＳ速度ＶＧ及び時間差算出部３４から供給される時間差ΔＴを基に、次の（９）式に従って設置距離Ｄを算出する。
【０１３１】
【数９】
【０１３２】
また設置距離設定部３８は、ＧＰＳ速度ＶＧの符号（正又は負）と先行情報ＩＡとを比較することにより、ＰＮＤ１が車両９の前方又は後方のいずれに設置されているかを判断することもできる。
【０１３３】
すなわち設置距離設定部３８は、ＧＰＳ速度ＶＧが正であり且つ先行情報ＩＡが加速度αzの先行を表している場合（車両９が前進中）、又はＧＰＳ速度ＶＧが負であり且つ先行情報ＩＡがピッチレートωyの先行を表している場合（車両９が後退中）、ＰＮＤ１が車両９の前方に設置されていると判断する。
【０１３４】
また設置距離設定部３８は、ＧＰＳ速度ＶＧが正であり且つ先行情報ＩＡがピッチレートωyの先行を表している場合（車両９が前進中）、又はＧＰＳ速度ＶＧが負であり且つ先行情報ＩＡが加速度αzの先行を表している場合（車両９が後退中）、ＰＮＤ１が車両９の後方に設置されていると判断する。
【０１３５】
その上で設置距離設定部３８は、ＰＮＤ１が車両９の前方に設置されていると判断した場合には設置距離Ｄの符号を正とし、当該ＰＮＤ１が当該車両９の後方に設置されていると判断した場合には設置距離Ｄの符号を負とする。
【０１３６】
さらに設置距離設定部３８は、設置距離Ｄを随時算出すると共に記憶部１３（図１２）に記憶させておくようになされている。そして設置距離設定部３８は、ＧＰＳ処理部２１からＧＰＳ速度ＶＧが供給されない場合、記憶部１３から読み出した最新の設置距離Ｄを時間差速度算出部３５へ供給するようになされている。
【０１３７】
また設置距離設定部３８は、ユーザの操作により設置距離Ｄの値が入力された場合には、この値を記憶部１３に記憶させると共に時間差速度算出部３５へ供給するようになされている。
【０１３８】
［１−４−３．進行方向の判断処理］
時間差速度算出部３５は、先行情報ＩＡにより、加速度αz又はピッチレートωyのいずれが先行しているかを認識することができる。
【０１３９】
また時間差速度算出部３５は、設置距離Ｄの符号から、ＰＮＤ１が車両９の前方又は後方のいずれに設置されているかを認識することができる。
【０１４０】
ここで、加速度αzが先行し且つＰＮＤ１が車両９の前方に設置されている場合（図８）、及びピッチレートωyが先行し且つＰＮＤ１が車両９の後方に設置されている場合、上述した基本原理に基づき、当該車両９は前進していることになる。
【０１４１】
一方、ピッチレートωyが先行し且つＰＮＤ１が車両９の前方に設置されている場合（図９）、及び加速度αzが先行し且つＰＮＤ１が車両９の後方に設置されている場合、上述した基本原理に基づき、当該車両９は後退していることになる。
【０１４２】
そこで時間差速度算出部３５は、先行情報ＩＡ及び設置距離Ｄの符号を基に、車両９の進行方向を判断する。そして時間差速度算出部３５は、（１）式に従って算出した時間差速度ＶＴの符号を、当該車両９の進行方向に基づき、前進であれば正とし、後退であれば負とするようになされている。
【０１４３】
［１−５．位置算出処理手順及び速度算出処理手順］
次に、位置算出処理手順及び速度算出処理手順について、図１６、図１７及び図１８のフローチャートを用いて説明する。
【０１４４】
ＰＮＤ１の制御部１２は、電源が投入されると位置算出処理ルーチンＲＴ１（図１６）を開始してステップＳＰ１へ移る。ステップＳＰ１において制御部１２は、自律速度算出部２２により時間差速度ＶＴを算出する。
【０１４５】
このとき制御部１２は、速度算出処理ルーチンＲＴ２（図１７）を開始し、ステップＳＰ１１へ移る。ステップＳＰ１１において制御部１２は、自律速度算出部２２のアンチエイリアシングフィルタ３１により、３軸加速度センサ４により検出された加速度データＡＤ及びＹ軸ジャイロセンサ５により検出されたピッチレートデータＰＤそれぞれに対してアンチエイリアス処理を施し、次のステップＳＰ１２へ移る。
【０１４６】
ステップＳＰ１２において制御部１２は、Ａ／Ｄ変換器３２により、加速度データＡＤ及びピッチレートデータＰＤそれぞれに対してＡ／Ｄ変換処理を施して加速度データＡＤ１及びピッチレートデータＰＤ１を生成し、次のステップＳＰ１３へ移る。
【０１４７】
ステップＳＰ１３において制御部１２は、ＬＰＦ／ＨＰＦ処理部３３により、加速度データＡＤ１及びピッチレートデータＰＤ１それぞれについて直流成分及び高域成分をそれぞれ除去して加速度データＡＤ２及びピッチレートデータＰＤ２とし、次のステップＳＰ１４へ移る。
【０１４８】
ステップＳＰ１４において制御部１２は、時間差算出部３４により、加速度データＡＤ２及びピッチレートデータＰＤ２を基に時間差ΔＴを算出する。
【０１４９】
このとき制御部１２は、時間差算出処理ルーチンＲＴ３（図１８）を開始し、ステップＳＰ２１へ移る。ステップＳＰ２１において制御部１２は、以降の処理においてずらす波形を加速度αzに設定し、次のステップＳＰ２２へ移る。
【０１５０】
ステップＳＰ２２において制御部１２は、ずれ量Ｈ及び当該ずれ量Ｈに基づいた算出期間ＣＰを設定し、次のステップＳＰ２３へ移る。
【０１５１】
ステップＳＰ２３において制御部１２は、記憶部１３から算出期間ＣＰ内の加速度αzを読み出し、（２）式に従い標準偏差σαを算出すると共に平均値μαを算出し、次のステップＳＰ２４へ移る。
【０１５２】
ステップＳＰ２４において制御部１２は、記憶部１３から算出期間ＣＰ内のピッチレートωyを読み出し、（３）式に従い標準偏差σωを算出すると共に平均値平均値μωを算出し、次のステップＳＰ２５へ移る。
【０１５３】
ステップＳＰ２５において制御部１２は、（４）式に従い加速度αz及びピッチレートωyの共分散ｃｏｖ（αz，ωy）を算出した上で、（５）式に従い加速度αz及びピッチレートωyの相互相関ρα,ωを算出し、次のステップＳＰ２６へ移る。
【０１５４】
ステップＳＰ２６において制御部１２は、相互相関ρα,ωとこのときのずれ量Ｈとを対応付けて記憶部１３に記憶させ、次のステップＳＰ２７へ移る。
【０１５５】
ステップＳＰ２７において制御部１２は、移動範囲内の全ずれ量Ｈについて相互相関ρα,ωを算出したか否かを判定する。ここで否定結果が得られると、制御部１２は再度ステップＳＰ２２へ戻り、残りのずれ量Ｈについて相互相関ρα,ωを算出する。
【０１５６】
一方ステップＳＰ２７において肯定結果が得られると、制御部１２は次のステップＳＰ２８へ移る。
【０１５７】
ステップＳＰ２８において制御部１２は、相互相関ρα,ωの最大値が閾値以上か否かを判定する。ここで否定結果が得られると、このことはピッチレートωyの波形が加速度αzの波形よりも先行している可能性が高いことを表しており、このとき制御部１２は次のステップＳＰ２９へ移る。
【０１５８】
ステップＳＰ２９において制御部１２は、ずらす波形をピッチレートωyに設定し、再度ステップＳＰ２２へ戻ってピッチレートωyの波形をずらしながら相互相関ρα,ωを算出する。
【０１５９】
一方ステップＳＰ２８において肯定結果が得られると、このことは時間差ΔＴの算出に必要な相互相関ρα,ωを全て算出したことを表しており、このとき制御部１２は次のステップＳＰ３０へ移る。
【０１６０】
ステップＳＰ３０において制御部１２は、相互相関ρα,ωが最大となるとき及びその前後におけるずれ量Ｈの値を（６）に代入した連立方程式を立て、これを解くことにより係数ａ及びｂを算出し、次のステップＳＰ３１へ移る。
【０１６１】
ステップＳＰ３１において制御部１２は、算出した係数ａ及びｂを（８）式に代入することによりずれ量Ｈを算出し、これを時間差ΔＴとして次のステップＳＰ３２へ移る。ステップＳＰ３２において制御部１２は、時間差算出処理ルーチンＲＴ３を終了することにより元の速度算出処理手順ＲＴ２（図１７）へ戻り、ステップＳＰ１５へ移る。
【０１６２】
ステップＳＰ１５において制御部１２は、速度算出部３５により、時間差ΔＴ及び設置距離Ｄを基に時間差速度ＶＴを算出してこれを速度データＶＴＤ０とし、次のステップＳＰ１６へ移る。
【０１６３】
ステップＳＰ１６において制御部１２は、平滑化及びノイズ除去部３６により、速度データＶＴＤ０に平滑化及びノイズ除去処理を施して速度データＶＴＤとし、次のステップＳＰ１７へ移る。
【０１６４】
ステップＳＰ１７において制御部１２は、速度出力部３７により、時間差速度ＶＴが３［ｋｍ／ｈ］未満であれば速度データＶＴＤを値０に補正した上で、当該速度データＶＴＤを自律速度データＶＤとして出力し、次のステップＳＰ１８へ移る。
【０１６５】
ステップＳＰ１８において制御部１２は、速度算出処理ルーチンＲＴ２を終了することにより元の位置算出処理ルーチンＲＴ１（図１６）へ戻り、ステップＳＰ２へ移る。
【０１６６】
ステップＳＰ２において制御部１２は、角度算出部２３により、ヨーレートデータＹＤに相当するヨーレートωzにサンプリング周期を積算することにより角度θを算出して角速度データＤＤとし、次のステップＳＰ３へ移る。
【０１６７】
ステップＳＰ３において制御部１２は、位置算出部２５により、自律速度データＶＤ及び角度データＤＤに基づいて現在位置データＮＰＤ２を算出し、これをナビゲーション部２６（図１２）へ供給した後、次のステップＳＰ４へ移って位置算出処理ルーチンＲＴ１を終了する。
【０１６８】
［１−６．速度算出結果］
次に、車両９にＰＮＤ１を設置して実際の道路を走行した際の、自律速度算出部２２による時間差速度ＶＴの算出結果を図１９に示す。また、これと比較するために、このときＧＰＳ処理部２１により得られたＧＰＳ速度ＶＧの算出結果を図２０に示す。
【０１６９】
因みに図１９及び図２０では、車両９が速度０の状態から走行を開始して約１１０秒後に停車した場合を表しており、また参考のために累積距離を破線で示している。
【０１７０】
図１９及び図２０を対比すると、ある程度の誤差を含むものの、時間差速度ＶＴがＧＰＳ速度ＶＧに近い値であること、すなわち当該時間差速度ＶＴが車両９の速度を精度良く表していることがわかる。
【０１７１】
このように、ＰＮＤ１では、加速度αz及びピッチレートωyを基に得られた時間差速度ＶＴにより、車両９の速度を良好な精度で算出できることが示された。
【０１７２】
［１−７．動作及び効果］
以上の構成において、ＰＮＤ１は、３軸加速度センサ４により車両９に発生する垂直方向の加速度αzを検出すると共に、Ｙ軸ジャイロセンサ５により当該車両９に発生する進行方向と直交するＹ軸周りのピッチレートωyを検出する。
【０１７３】
そしてＰＮＤ１は、加速度αz及びピッチレートωyを基に時間差ΔＴを算出した上で、当該時間差ΔＴ及び設置距離Ｄを用いて（１）式により時間差速度ＶＴを算出する。
【０１７４】
従ってＰＮＤ１は、センサとして３軸加速度センサ４及びＹ軸ジャイロセンサ５のみを用いた簡易な構成により、ＧＰＳ信号を受信することができない場合であっても、車両９の速度を精度良く算出することができる。その上でＰＮＤ１は、車両９の現在位置を高精度に算出することができ、適切な範囲の地図画面を表示部２に表示させると共に正しい経路案内を行うことができる。
【０１７５】
すなわちＰＮＤ１は、路面の凹凸等に起因して車両９が垂直方向に変位し、また傾きを変化させる際に、垂直方向の加速度αzとＹ軸周りのピッチレートωyとの間に時間差が生じることを利用することにより、車両９の速度として時間差速度ＶＴを容易に算出することができる。
【０１７６】
これを換言すれば、ＰＮＤ１は、車両９内における設置位置ごとに垂直方向の加速度αzの発生タイミングが異なる一方、ピッチレートωyが当該車両９全体に発生する単一の値となり且つ車軸の中点に作用すると見なし得ることを利用することにより、時間差ΔＴ及び設置距離Ｄを用いて時間差速度ＶＴを算出することができる。
【０１７７】
この結果ＰＮＤ１は、一般的な据置型のナビゲーション装置において必要な車速パルス信号を車両９から取得する必要無く、車両９に固定されるだけで、時間差速度ＶＴを算出して現在位置を得ることができる。このためＰＮＤ１は、吸盤１０Ａ（図１）を介した極めて容易な取付作業によりクレードル１０を車両９に固定し、当該クレードル１０に当該ＰＮＤ１を装着させるだけで良いため、ユーザの使い勝手を格段に向上させることができる。
【０１７８】
またＰＮＤ１の制御部１２は、自律速度算出部２２の時間差算出部３４によって、（２）〜（５）式に従って加速度αz及びピッチレートωyの相互相関ρα,ωを算出することにより、当該加速度αz及びピッチレートωyの相関が最も高くなるような時間差ΔＴを確実に得ることができる。これによりＰＮＤ１は、加速度αz及びピッチレートωyにおける特徴成分同士の時間差ΔＴを高い精度で得ることができる。
【０１７９】
これを別の観点から見れば、ＰＮＤ１は、３軸加速度センサ４及びＹ軸ジャイロセンサ５によりそれぞれ生成される検出信号の信号レベルに関する誤差にとらわれることなく、各信号波形に変化が表れる時間差ΔＴを用いて時間差速度ＶＴを算出することができる。
【０１８０】
このためＰＮＤ１は、３軸加速度センサ４及びＹ軸ジャイロセンサ５による検出信号の精度が低い場合や、検出信号にノイズ等が含まれてしまう場合であっても、各波形に特徴成分が表れる時点さえ認識できれば、時間差ΔＴ及び時間差速度ＶＴを高精度に算出することができる。
【０１８１】
さらにＰＮＤ１の制御部１２は、加速度αz及びピッチレートωyの相互相関ρα,ωの値を（６）式のようなずれ量Ｈの２次関数と見なすことにより、（８）式を用いて当該ずれ量Ｈをサンプリング周期よりも高い精度で算出することができ、これを時間差ΔＴとすることができる。
【０１８２】
そのうえＰＮＤ１の制御部１２は、ＧＰＳ速度ＶＧを取得できるときに、時間差ΔＴを用いて（９）式の演算を行うことにより、設置距離Ｄを算出することができる。これによりＰＮＤ１は、一般的なユーザによる測定が困難な設置距離Ｄを容易に且つ精度良く得ることができ、結果的にユーザの手間を省略できると共に時間差速度ＶＴの算出精度を高めることができる。
【０１８３】
またＰＮＤ１の制御部１２は、加速度αz及びピッチレートωyのいずれが先行しているかを判断することにより、車両９の進行方向についても精度良く認識することができる。
【０１８４】
以上の構成によれば、ＰＮＤ１の制御部１２は、自律速度算出部２２により、加速度αz及びピッチレートωyの相互相関ρα,ωを用いて当該加速度αz及びピッチレートωyの相関が最も高くなるような時間差ΔＴを算出し、設置距離Ｄを当該時間差ΔＴで除算することにより時間差速度ＶＴを算出する。この結果ＰＮＤ１は、ＧＰＳ信号を受信することができない場合であっても、車両９の速度として当該時間差速度ＶＴを用いることができる。さらにＰＮＤ１は、時間差速度ＶＴを基に車両９の現在位置を高精度に算出することができ、適切な範囲の地図画面を表示部２に表示できると共に正しい経路案内を行うことができる。
【０１８５】
＜２．第２の実施の形態＞
［２−１．ＰＮＤ及び自律速度算出部の構成］
第２の実施の形態によるＰＮＤ５０は、第１の実施の形態によるＰＮＤ１と比較して、制御部１２に代えて制御部５２を有している点が相違するものの、他の部分は同様に構成されている。
【０１８６】
制御部５２は、図１２との対応部分に同一符号を付した図２１に示すように、制御部１２と比較して、自律速度算出部２２に代えて自律速度算出部５３を有し、また気圧センサ７及び高度算出部２４を有している点が相違するものの、他の部分は同様に構成されている。
【０１８７】
気圧センサ７は、周囲の気圧ＰＲを例えば５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で検出しており、当該気圧ＰＲが示された気圧データＰＲＤを高度算出部２４へ送出する。
【０１８８】
高度算出部２４は、気圧センサ７から供給された気圧データＰＲＤに相当する気圧ＰＲに基づいて車両９の高度を算出し、その高度が示された高度データＨＤをナビゲーション部２６へ送出する。
【０１８９】
ナビゲーション部２６は、ＧＰＳ処理部２１から供給された現在位置データＮＰＤ１又は位置算出部２５から供給された現在位置データＮＰＤ２、及び高度算出部２４から供給された高度データＨＤを基に、車両９の現在位置が含まれる周辺の地図データを記憶部１３から読み出す。
【０１９０】
そしてナビゲーション部２６は、その現在位置が含まれる地図画像を生成した後、表示部２へ出力することにより当該地図画像を表示するようになされている。
【０１９１】
自律速度算出部５３は、時間差速度ＶＴを算出する時間差速度生成部５４と、路面のうねりを利用して車両９の速度（以下これをうねり速度ＶＵと呼ぶ）を算出するうねり速度生成部５５と、当該時間差速度ＶＴ又は当該うねり速度ＶＵを切り替えて自律速度データＶＤとして出力する出力切替部５６とを有している。
【０１９２】
［２−２．時間差速度算出部の構成］
時間差速度生成部５４は、図１３との対応部分に同一符号を付した図２２に示すように、第１の実施の形態における自律速度算出部２２と比較して、時間差算出部３４及び速度出力部３７に代わる時間差算出部６１及び速度出力部６２を有している点が相違するものの、他は同様に構成されている。
【０１９３】
時間差算出部６１は、相互相関ρα,ωを用いた第１の実施の形態と異なり、加速度αz及びピッチレートωyの極大値又は極小値を用いて時間差ΔＴを算出するようになされている。
【０１９４】
すなわち時間差算出部６１は、記憶部１３に記憶されている加速度αzのうち、現時点から過去の算出期間ＣＰ内（例えば過去１［ｓ］内）に得られた加速度αzを読み出し、これらの加速度αzについて極大値である極大加速度αzmaxを求めると共に、当該極大加速度αzmaxが得られた時点Ｔαzmaxを認識する。
【０１９５】
また時間差算出部６１は、記憶部１３に記憶されているピッチレートωyのうち、現時点から過去の算出期間ＣＰ内に得られたピッチレートωyを読み出し、これらのピッチレートωyについて極大値である極大ピッチレートωymaxを求めると共に、当該極大ピッチレートωymaxが得られた時点Ｔωymaxを認識する。
【０１９６】
因みに時間差算出部６１は、算出期間ＣＰ内に得られた加速度αzの極大値である極大加速度αzmaxを得られなかった場合には、当該極大加速度αzmaxに代えて加速度αzの極小値である極小加速度αzminを求めると共に、当該極小加速度αzminが得られた時点Ｔαzminを認識する。この場合時間差算出部６１は、ピッチレートωyについても極小ピッチレートωyminを求めると共に、当該極小ピッチレートωyminが得られた時点Ｔωyminを認識する。
【０１９７】
その後時間差算出部６１は、時点Ｔαzmaxと時点Ｔωymaxとの差分又は時点Ｔαzminと時点Ｔωyminとの差分を時間差ΔＴとし、これを時間差速度算出部３５及び設置距離設定部３８へ供給するようになされている。
【０１９８】
また時間差速度出力部６２は、時間差速度データＶＴＤにより示される時間差速度ＶＴが３［ｋｍ／ｈ］未満であれば値０に補正した上で、当該時間差速度データＶＴＤを出力切替部５６へ出力するようになされている。
【０１９９】
ところで、加速度αz及びピッチレートωyについては、算出期間ＣＰ内に複数の極大値又は極小値が含まれる場合が考えられる。
【０２００】
そこで時間差速度算出部５４では、直前の時間差速度ＶＴを記憶部１３に記憶させると共に、新たに算出した時間差速度ＶＴが直前の時間差速度ＶＴに最も近くなるような極大値又は極小値を採用して当該時間差速度ＶＴを算出するようになされている。
【０２０１】
このように時間差速度生成部５４は、加速度αz及びピッチレートωyの極大値又は極小値を用いて時間差ΔＴを算出した上で時間差速度ＶＴを算出するようになされている。
【０２０２】
［２−３．うねり速度算出部の構成］
次に、うねり速度生成部５５によるうねり速度ＶＵの算出について説明する。
【０２０３】
［２−３−１．うねり速度の算出原理］
まず、うねり速度ＶＵの算出原理について説明する。実際上、移動面としての道路を走行中の車両９は、平らな道路を走行することが殆どなく、図２３（Ａ）に示すような全体として凹状の道路、及び図２３（Ｂ）に示すような全体として凸状の道路を走行するのが実状である。
【０２０４】
この車両９の例えばダッシュボード上（すなわち設置位置Ｎ１）に載置されたＰＮＤ５０は、車両９が凹状の道路（図２３（Ａ））を走行したとき、３軸加速度センサ４（図２１）によって、Ｚ軸に沿った下方向の加速度αzを例えば５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で検出する。
【０２０５】
またＰＮＤ５０は、Ｙ軸ジャイロセンサ５（図２１）によってＹ軸周りの角速度、すなわちピッチレートωyを５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で検出する。
【０２０６】
因みにここでは、Ｚ軸に沿った下方向の加速度αzを正と定義し、また図２３（Ａ）に示すような凹状の路面に沿って形成される仮想上の円を進行方向に対して上向きに縦回転する際のピッチレートωyを正と定義している。
【０２０７】
続いてＰＮＤ５０は、加速度αz及びピッチレートωyを用い、次の（１０）式によって進行方向の速度Ｖを１秒間当たり５０回算出する。
【０２０８】
【数１０】
【０２０９】
またＰＮＤ５０は、車両９が凸状の道路（図２３（Ｂ））を走行するとき、３軸加速度センサ４によってＺ軸に沿った上方向の加速度αz’を例えば５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で検出し、またＹ軸ジャイロセンサ５によってＹ軸周りのピッチレートωy’を例えば５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で検出する。
【０２１０】
そしてＰＮＤ５０は、加速度αz’及びピッチレートωy’を用い、次の（１１）式によって進行方向の速度Ｖ’を１秒間当たり５０回算出する。
【０２１１】
【数１１】
【０２１２】
ここでは説明の便宜上、負の加速度αzを加速度αz’として説明しているが、実際には、３軸加速度センサは加速度αz’を加速度αzの負の値として検出している。またピッチレートωy’についても同様に、負のピッチレートωyをピッチレートωy’として説明しているが、実際には、Ｙ軸ジャイロセンサは、ピッチレートωy’をピッチレートωyの負の値として検出している。従って、実際には速度Ｖ’も、速度Ｖとして算出される。
【０２１３】
このようにＰＮＤ５０は、加速度αz及びピッチレートωyを用いて（１０）式により速度Ｖ、すなわちうねり速度ＶＵを算出するようになされている。
【０２１４】
［２−３−２．うねり速度の算出処理］
速度算出部５３は、うねり速度算出処理を実行する際、図２２に示したように、ＬＰＦ／ＨＰＦ処理部６３、うねり速度算出部６５、平滑化及びノイズ除去部６６及びうねり速度出力部６７として機能する。
【０２１５】
ＬＰＦ／ＨＰＦ処理部６３は、加速度データＡＤ１及びピッチレートデータＰＤ１の直流成分及び高域成分をそれぞれ除去し、その結果得られる加速度データＡＤ３及びピッチレートデータＰＤ３をうねり速度算出部６５へ供給する。
【０２１６】
因みにうねり速度生成部５５では、うねり速度算出部６５において加速度データＡＤ３及びピッチレートデータＰＤ３に必要な周波数範囲が、時間差速度生成部５４の時間差算出部６１において加速度データＡＤ２及びピッチレートデータＰＤ２に必要な周波数範囲とは相違している。
【０２１７】
そこでＬＰＦ／ＨＰＦ処理部６３では、時間差速度生成部５４のＬＰＦ／ＨＰＦ処理部３３とは異なるカットオフ周波数により、加速度データＡＤ１及びピッチレートデータＰＤ１の直流成分及び高域成分をそれぞれ除去している。
【０２１８】
ところで加速度αz及びピッチレートωyは、図４〜６等に示したように、互いに対応する特徴成分が出現する際に時間差（すなわち位相差）が生じる。
【０２１９】
そこでうねり速度算出部６５は、加速度αz及びピッチレートωyそれぞれについて、最大値及び最小値の差分を用いることにより、その位相差による影響を排除するようになされている。
【０２２０】
具体的にうねり速度算出部６５は、所定の算出期間における加速度データＡＤ３に相当する加速度αzのうち最大値及び最小値をそれぞれ最大加速度αz,max及び最小加速度αz,minとして抽出する。
【０２２１】
またうねり速度算出部６５は、所定の算出期間におけるピッチレートデータＰＤ３に相当するピッチレートωyのうち最大値及び最小値をそれぞれ最大ピッチレートωy,max及び最小ピッチレートωy,minとして抽出する。
【０２２２】
続いてうねり速度算出部６５は、次の（１２）式に従った演算を行うことにより、うねり速度ＶＵを算出し、当該うねり速度ＶＵを表すうねり速度データＶＵＤ０を平滑化及びノイズ除去部６６へ送出する。
【０２２３】
【数１２】
【０２２４】
平滑化及びノイズ除去部６６は、うねり速度データＶＵＤ０に対して所定の平滑化及びノイズ除去処理を施すことにより、うねり速度ＶＵに含まれる誤差を縮小し、その結果得られるうねり速度データＶＵＤをうねり速度出力部６７へ送出する。
【０２２５】
うねり速度出力部６７は、平滑化及びノイズ除去部６６から供給されたうねり速度データＶＵＤを出力切替部５６へ送出する。
【０２２６】
このようにして速度算出部２２は、３軸加速度センサ４から供給された加速度データＡＤ、及びＹ軸ジャイロセンサ５から供給されたピッチレートデータＰＤに基づいて車両９のうねり速度ＶＵを算出するようになされている。
【０２２７】
［２−４．速度の切替］
ところでうねり速度ＶＵは、その算出原理上、車両９の速度が比較的大きい場合には高精度に算出され得るものの、当該車両９の速度が比較的小さい場合には精度が低下して誤差が大きくなってしまう。
【０２２８】
一方、時間差速度ＶＴは、（１）式に示したように、設置距離Ｄを時間差ΔＴで除算することにより算出される。ここで、設置距離Ｄが１［ｍ］又は０．５［ｍ］の場合について、時間差ΔＴが０．０２〜０．２０［ｓ］であった場合の時間差速度ＶＴをそれぞれ算出した結果を図２４（Ａ）及び（Ｂ）にそれぞれ示す。
【０２２９】
因みに時間差ΔＴが０．０２［ｓ］単位の離散値となっているのは、上述したように加速度αz及びピッチレートωyのサンプリング周期が０．０２［ｓ］であるため、当該時間差ΔＴの算出結果が０．０２［ｓ］刻みの離散値となるからである。
【０２３０】
また図２４（Ａ）及び（Ｂ）には、サンプリング周期（０．０２［ｓ］）を単位として時間差ΔＴを表したステップ数も併記している。
【０２３１】
例えば設置距離Ｄが１［ｍ］の場合（図２４（Ａ））、時間差ΔＴが比較的小さい場合、例えば０．０２〜０．０８［ｓ］の範囲において、算出される時間差速度ＶＴ同士の間隔は比較的大きくなっている。このことは、算出される時間差速度ＶＴの精度が低く、当該時間差速度ＶＴに含まれる誤差が大きいことを意味している。
【０２３２】
また時間差ΔＴが比較的大きい場合、例えば０．１０〜０．２０［ｓ］の範囲において、算出される時間差速度ＶＴ同士の間隔は比較的小さくなっている。このことは、算出される時間差速度ＶＴの精度が高く、当該時間差速度ＶＴに含まれる誤差が小さいことを意味している。
【０２３３】
すなわち時間差速度ＶＴは、うねり速度ＶＵの場合とは反対に、車両９の速度が比較的小さい場合には高精度に算出され得るものの、当該車両９の速度が比較的大きい場合には精度が低下して誤差が大きくなってしまう。
【０２３４】
そこで自律速度算出部５３の出力切替部５６（図２１）は、車両９の速度が比較的小さい場合には時間差速度ＶＴに切り替え、当該車両９の速度が比較的大きい場合にはうねり速度ＶＵに切り替えるようになされている。
【０２３５】
具体的に出力切替部５６は、車両９が一定速度で走行した場合に算出される時間差速度ＶＴの誤差が１０％以下となるよう閾値ＴＨを定め、時間差速度ＶＴが当該閾値ＴＨを超える場合にはうねり速度ＶＵに切り替えるようになされている。
【０２３６】
ここで、時間差速度ＶＴの誤差が１０％を超える場合について説明する。例えば設置距離Ｄ＝１［ｍ］のときに、車両９の速度が４０［ｋｍ／ｈ］であったとすると、時間差速度ＶＴは３６［ｋｍ／ｈ］又は４５［ｋｍ／ｈ］のいずれかとなるため、誤差が１０％を超える可能性がある。
【０２３７】
一方、例えば車両９の速度が３３［ｋｍ／ｈ］であったとすると、時間差速度ＶＴは３０［ｋｍ／ｈ］又は３６［ｋｍ／ｈ］のいずれかとなり、誤差が１０％以下に収まる可能性が極めて高い。
【０２３８】
そこで出力切替部５６は、設置距離Ｄ＝１［ｍ］の場合については、閾値ＴＨを３６［ｋｍ／ｈ］と定めている。
【０２３９】
さらに出力切替部５６は、設置距離Ｄが種々の値となる場合についても、それぞれ閾値ＴＨを定めている。この場合の閾値ＴＨは、離散的な値となる時間差速度ＶＴのうち、互いに隣接する値それぞれの誤差１０％の範囲が重なる最大の値となっている。
【０２４０】
例えば設置距離Ｄが０．５［ｍ］の場合（図２４（Ｂ））、時間差ΔＴが０．１２［ｓ］のとき、時間差速度ＶＴは１５［ｋｍ／ｈ］となり、誤差１０％を加算すると１６．５［ｋｍ／ｈ］となる。また時間差ΔＴが０．１０［ｓ］のとき、時間差速度ＶＴは１８［ｋｍ／ｈ］となり、誤差１０％を減算すると１６．２［ｋｍ／ｈ］となる。すなわち時間差ΔＴが０．１２及び０．１０［ｓ］の間では、誤差１０％の範囲が重なることになる。
【０２４１】
一方、図２４（Ｂ）において、時間差ΔＴが０．１０［ｓ］のとき、時間差速度ＶＴは１８［ｋｍ／ｈ］であり、誤差１０％を加算すると１９．８［ｋｍ／ｈ］となる。また時間差ΔＴが０．０８［ｓ］のとき、時間差速度ＶＴは２２．５［ｋｍ／ｈ］となり、誤差１０％を減算すると２０．２５［ｋｍ／ｈ］となる。すなわち時間差ΔＴが０．１０及び０．０８［ｓ］の間では、誤差１０％の範囲が重ならないことになる。
【０２４２】
そこで出力切替部５６は、設置距離Ｄが０．５［ｍ］の場合における閾値ＴＨを、誤差１０％の範囲が重なる最大の値である１８［ｋｍ／ｈ］に設定する。
【０２４３】
因みに出力切替部５６は、設置距離Ｄごとに閾値ＴＨを対応付け、予め記憶部１３に記憶させている。
【０２４４】
かくして出力切替部５６は、時間差速度ＶＴが当該閾値ＴＨ以下の場合には、当該時間差速度ＶＴを自律速度データＤＴとして出力し、時間差速度ＶＴが当該閾値ＴＨ以下の場合には、うねり速度ＶＵに切り替えて、すなわちうねり速度ＶＵを自律速度データＤＴとして出力する。
【０２４５】
［２−５．動作及び効果］
以上の構成において、第２の実施の形態によるＰＮＤ５０は、３軸加速度センサ４により車両９に発生する垂直方向の加速度αzを検出すると共に、Ｙ軸ジャイロセンサ５により当該車両９に発生する進行方向と直交するＹ軸周りのピッチレートωyを検出する。
【０２４６】
そしてＰＮＤ５０は、第１の実施の形態と同様、加速度αz及びピッチレートωyを基に時間差ΔＴを算出した上で、当該時間差ΔＴ及び設置距離Ｄを用いて（１）式により時間差速度ＶＴを算出する。
【０２４７】
従ってＰＮＤ５０は、センサとして３軸加速度センサ４及びＹ軸ジャイロセンサ５のみを用いた簡易な構成により、ＧＰＳ信号を受信することができない場合であっても、車両９の速度を精度良く算出することができる。その上でＰＮＤ５０は、車両９の現在位置を高精度に算出することができ、適切な範囲の地図画面を表示部２に表示させると共に正しい経路案内を行うことができる。
【０２４８】
すなわちＰＮＤ５０は、路面の凹凸等に起因して車両９が垂直方向に変位し、また傾きを変化させる際に、垂直方向の加速度αzとＹ軸周りのピッチレートωyとの間に時間差が生じることを利用することにより、車両９の速度として時間差速度ＶＴを容易に算出することができる。
【０２４９】
またＰＮＤ５０の制御部５２は、自律速度算出部５３の時間差速度算出部５４において、加速度αz及びピッチレートωyの極大値又は極小値を用いて時間差ΔＴを算出することができる。このため制御部５２は、相互相関ρα,ωを算出する第１の実施の形態と比較して、演算に要する処理負荷を大幅に軽減することができる。
【０２５０】
さらにＰＮＤ５０の制御部５２は、自律速度算出部５３の出力切替部５６により、２種類の算出手法により算出された時間差速度ＶＴ又はうねり速度ＶＵのいずれかに切り替えて自律速度データＤＴとすることができる。
【０２５１】
特に出力切替部５６は、速度が比較的小さいときに時間差速度ＶＴの精度が高まり、反対に速度が比較的大きいときにうねり速度ＶＵの精度が高まることを踏まえ、閾値ＴＨ以下の場合には時間差速度ＶＴを、それ以外の場合にはうねり速度ＶＵを、自律速度データＤＴとする。このため出力切替部５６は、時間差速度ＶＴのみを用いる第１の実施の形態と比較して、自律速度データＤＴの精度を格段に高めることができる。
【０２５２】
またＰＮＤ５０は、その他の点についても、第１の実施の形態によるＰＮＤ１と同様の作用効果を奏し得る。
【０２５３】
以上の構成によれば、ＰＮＤ５０の制御部５２は、時間差速度算出部５４によって、加速度αz及びピッチレートωyの極大値及び極小値を用いて時間差ΔＴを算出し、設置距離Ｄを当該時間差ΔＴで除算することにより時間差速度ＶＴを算出する。また制御部５２は、うねり速度算出部５５によって、加速度αを角速度ωにより除算することによりうねり速度ＶＵを算出する。さらに制御部５２は、出力切替部５６によって、時間差速度ＶＴが閾値ＴＨ以下のときは当該時間差速度ＶＴを、それ以外のときはうねり速度ＶＵを、自律速度データＤＴとする。この結果ＰＮＤ５０は、ＧＰＳ信号を受信することができない場合であっても、車両９の自律速度として時間差速度ＶＴ又はうねり速度ＶＵを用いることができる。さらにＰＮＤ５０は、自律速度を基に車両９の現在位置を高精度に算出することができ、適切な範囲の地図画面を表示部２に表示できると共に正しい経路案内を行うことができる。
【０２５４】
＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態による携帯電話機１０１は、図２５に示すように、ＬＣＤ(Liquid Crystal Device)でなり各種表示を行う表示部１０２、マイク１０４、スピーカ１０５及び入力釦等でなる操作部１０６を有している。
【０２５５】
また携帯電話機１０１は、第１の実施の形態によるＰＮＤ１と同様、クレードル１０３を介して車両９（図２）に取り付けられるようになされている。
【０２５６】
図２６に示すように、携帯電話機１０１は、ＣＰＵ構成の統括制御部１０９が、携帯電話機としての機能を司る携帯電話ユニット１１０と、上述した第１の実施の形態と同様のナビゲーション処理を行うナビゲーションユニット１１とを制御するようになされている。
【０２５７】
携帯電話ユニット１１０は、表示部１０２及び操作部１０６に加えて、半導体メモリ等でなり各種データの保存等に用いられる記憶部１０８と接続されている。因みに図２６では表示を簡略化しているが、表示部１０２、操作部１０６及び記憶部１０８はナビゲーションユニット１１にもそれぞれ接続されている。
【０２５８】
携帯電話機１０１は、通話機能を実行する場合、通話機能や電子メール機能を実現すべく携帯電話ユニット１１０を用いる。実際上、携帯電話機１０１の携帯電話ユニット１１０は、図示しない基地局からアンテナＡＮＴ２を介して受信した受信信号を送受信部１１１へ送出する。
【０２５９】
送受信部１１１は、送信部及び受信部によって構成されており、受信信号を所定の方式に従って復調等することにより受信データに変換し、これをデコーダ１１２へ送出する。デコーダ１１２はマイクロコンピュータ構成でなる携帯電話制御部１１４の制御に従って受信データをデコードすることにより相手方の通話音声データを復元し、スピーカ１０５へ出力する。スピーカ１０５は通話音声データを基に相手方の通話音声を出力する。
【０２６０】
一方、携帯電話ユニット１１０は、マイクロフォン１０４から集音した音声信号をエンコーダ１１５へ送出する。エンコーダ１１５は、携帯電話制御部１１４の制御に従って音声信号をディジタル変換した後に所定の方式でエンコードすることにより得た音声データを送受信部１１１へ送出する。
【０２６１】
送受信部１１１は、音声データを所定の方式に従って変調した後、アンテナＡＮＴ２を介して基地局（図示せず）へ無線送信する。
【０２６２】
このとき携帯電話ユニット１１０の携帯電話制御部１１４は、操作部１０６からの操作命令に応じて表示部１０２に相手方の電話番号や電波受信状況等を表示する。
【０２６３】
また携帯電話ユニット１１０の携帯電話制御部１１４は、通信機能により電子メールを受信する場合、送受信部１１１からデコーダ１１２へ受信データを供給し、当該受信データをデコードすることにより復元した電子メールデータを表示部１０２へ送出し、当該表示部１０２に電子メールの内容を表示すると共に、記憶部１０８に記憶する。
【０２６４】
さらに携帯電話ユニット１１０の携帯電話制御部１１４は、通信機能により電子メールを送信する場合、操作部１０６を介して入力された電子メールデータをエンコーダ１１５によってエンコードした後、送受信部１１１及びアンテナＡＮＴ２を経由して無線送信するようになされている。
【０２６５】
一方、携帯電話機１０１は、ナビゲーション機能を実行する場合、統括制御部１０９がナビゲーションユニット１１を制御してナビゲーション処理を実行させるようになされている。
【０２６６】
ナビゲーションユニット１１は、第１の実施の形態と同様、ＧＰＳ信号を基に得られる現在位置データＮＰＤ１、或いは加速度αz及びピッチレートωyを基に得られる現在位置データＮＰＤ２を基に、車両９の現在位置が含まれる周辺の地図画像を生成して表示部１０２に表示させる。
【０２６７】
このとき自律速度算出部２２（図１２、図１３）は、第１の実施の形態と同様、加速度αz及びピッチレートωyの相関を用いて時間差ΔＴを算出し、（１）式に従って時間差速度ＶＴを算出するようになされている。
【０２６８】
従って第３の実施の形態による携帯電話機１０１は、ナビゲーションユニット１１によって、第１の実施の形態と同様、センサとして３軸加速度センサ４及びＹ軸ジャイロセンサ５のみを用いた簡易な構成により、ＧＰＳ信号を受信することができない場合であっても、車両９の速度を精度良く算出することができる。
【０２６９】
その上で携帯電話機１０１は、車両９の現在位置を高精度に算出することができ、適切な範囲の地図画面を表示部１０２に表示させると共に正しい経路案内を行うことができる。
【０２７０】
すなわち携帯電話機１０１は、路面の凹凸等に起因して車両９が垂直方向に変位し、また傾きを変化させる際に、垂直方向の加速度αzとＹ軸周りのピッチレートωyとの間に時間差が生じることを利用することにより、車両９の速度として時間差速度ＶＴを容易に算出することができる。
【０２７１】
また携帯電話機１０１は、その他の点についても、第１の実施の形態によるＰＮＤ１と同様の作用効果を奏し得る。
【０２７２】
以上の構成によれば、第３の実施の形態による携帯電話機１０１は、ナビゲーションユニット１１の制御部１２における自律速度算出部２２により、加速度αz及びピッチレートωyの相互相関ρα,ωを用いて当該加速度αz及びピッチレートωyの相関が最も高くなるような時間差ΔＴを算出し、設置距離Ｄを当該時間差ΔＴで除算することにより時間差速度ＶＴを算出する。この結果携帯電話機１０１は、ＧＰＳ信号を受信することができない場合であっても、車両９の速度として当該時間差速度ＶＴを用いることができる。さらに携帯電話機１０１は、時間差速度ＶＴを基に車両９の現在位置を高精度に算出することができ、適切な範囲の地図画面を表示部１０２に表示できると共に正しい経路案内を行うことができる。
【０２７３】
＜４．他の実施の形態＞
なお上述した第１の実施の形態においては、自律速度算出部２２の時間差算出部３４によって相互相関ρα,ωを基に時間差ΔＴを算出するようにした場合について述べた。
【０２７４】
本発明はこれに限らず、例えば（５）式により算出した共分散ｃｏｖ（αz，ωy）をそのまま用いて時間差ΔＴを算出する等、加速度αz及びピッチレートωyの相関の高さを表す種々の指標を用い、当該相関が最も高くなるような時間差ΔＴを求めるようにしても良い。
【０２７５】
また上述した第２の実施の形態においては、加速度αz及びピッチレートωyの極大値同士又は極小値同士を用いて時間差ΔＴを算出するようにした場合について述べた。
【０２７６】
本発明はこれに限らず、例えば加速度αz及びピッチレートωyをそれぞれ表す加速度データＡＤ３及びピッチレートデータＰＤ３の極性が互いに逆であるような場合に、加速度αz及びピッチレートωyにおけるいずれか一方の極大値と他方の極小値とを用いて時間差ΔＴを算出するようにしても良い。
【０２７７】
さらに本発明では、相関の高さを表す種々の指標を用いる手法や極値を用いる手法に代えて、他の種々の手法を用いるようにしても良い。要は、加速度αzの波形及びピッチレートωyの波形それぞれの互いに対応する特徴的な箇所同士の時間的なずれ量（すなわち特徴成分同士の時間差）を時間差ΔＴとして算出することができれば良い。
【０２７８】
さらに上述した第１の実施の形態においては、相互相関ρα,ωの値を（６）式の２次関数と見なし、（８）式によりサンプリング間隔よりも細かい精度でずれ量Ｈを算出するようにした場合について述べた。
【０２７９】
本発明はこれに限らず、例えばサンプリング周波数が高くサンプリング間隔の離散値であっても十分な精度でずれ量Ｈ（すなわち時間差ΔＴ）が得られるような場合に、相互相関ρα,ωの値が最大となるようなずれ量Ｈをそのまま時間差ΔＴとするようにしても良い。
【０２８０】
さらに上述した第２の実施の形態においては、時間差算出部６１によって複数の極大値又は極小値が検出された場合、新たに算出した時間差速度ＶＴが直前の時間差速度ＶＴに最も近くなるような極大値又は極小値を採用して当該時間差速度ＶＴを算出するようにした場合について述べた。
【０２８１】
本発明はこれに限らず、例えば加速度αz及びピッチレートωyそれぞれの複数の極大値同士の差分をそれぞれ算出し、このときの差分値の分散が最も小さくなるような差分を時間差ΔＴとする等、種々の手法により時間差ΔＴを算出するようにしても良い。
【０２８２】
さらに上述した第１の実施の形態においては、ＧＰＳ信号を受信できず自律速度Ｖを算出する場合にのみ、加速度αz及びピッチレートωyから車両９の進行方向を判断して当該自律速度Ｖ（時間差速度ＶＴ）に反映させる場合について述べた。
【０２８３】
本発明はこれに限らず、時間差速度ＶＴを算出する場合以外にも、例えば加速度αz及びピッチレートωyから車両９の進行方向を判断し、その判断結果を位置算出部２５やナビゲーション部２６へ供給して測位処理やナビゲーション処理等に利用するようにしても良い。
【０２８４】
さらに上述した第１の実施の形態においては、車両９の角速度が中点ＷＭ（図２）に作用すると見なした上で、ＰＮＤ１の設置位置から車軸の中点ＷＭまでの距離を設置距離Ｄとする場合について述べた。
【０２８５】
本発明はこれに限らず、車両９における重心等の任意の箇所に角速度が作用すると見なした上で、当該箇所からＰＮＤ１の設置位置までの距離を設置距離Ｄとするようにしても良い。第２及び第３の実施の形態についても同様である。
【０２８６】
さらに上述した実施の形態においては、３軸加速度センサ４、Ｙ軸ジャイロセンサ５及びＺ軸ジャイロセンサ６におけるサンプリング周期を５０［Ｈｚ］とするようにした場合について述べた。
【０２８７】
本発明はこれに限らず、各サンプリング周期を例えば１００［Ｈｚ］や２００［Ｈｚ］等のような種々の値としても良く、またセンサごとにサンプリング周期を相違させても良い。この場合、特に第２の実施の形態における閾値ＴＨの設定を、当該サンプリング周期に対応するよう設定すれば良い。
【０２８８】
さらに上述した第１の実施の形態においては、ＰＮＤ１が車両９の車室内における前方に設置され、且つ当該車両９が前進する可能性が高いことから、まず加速度αzの波形を過去へずらしながら時間差ΔＴを算出するようにした場合について述べた。
【０２８９】
本発明はこれに限らず、例えばユーザの操作入力や設置距離設定部３８による判断結果等によりＰＮＤ１の設置位置が車室内の後方であることが判明している場合、まずピッチレートωyの波形を過去へずらしながら時間差ΔＴを算出するようにしても良い。
【０２９０】
さらに上述した第１の実施の形態においては、設置距離設定部３８により、ＧＰＳ速度ＶＧの符号及び先行情報ＩＡを基に、車両９におけるＰＮＤ１の設置位置（前方又は後方）を判断して設置距離Ｄの符号を変化させるようにした場合について述べた。
【０２９１】
本発明はこれに限らず、例えば車両９におけるＰＮＤ１の設置位置（前方又は後方）についてはユーザに設定させ、設置距離設定部３８により生成する設置距離Ｄを常に正の値とするようにしても良い。第２及び第３の実施の形態についても同様である。
【０２９２】
さらには、設置距離Ｄに関し、設置距離設定部３８により生成した値とユーザの操作により入力された値とが大きくかけ離れた場合に、設置距離設定部３８により生成した値を優先させるようにし、或いはユーザの操作により入力された値を優先させるようにする等、いずれか一方の値を優先的に用いるようにしても良い。第２及び第３の実施の形態についても同様である。
【０２９３】
さらに上述した第１の実施の形態においては、自律速度出力部３７により、時間差速度データＶＴＤが最低出力閾値ＴＨＬ未満であれば時間差速度データＶＴＤを値「０」に置き換えて自律速度データＶＤとするようにした場合について述べた。
【０２９４】
本発明はこれに限らず、自律速度出力部３７により、例えば時間差速度データＶＴＤが最低出力閾値ＴＨＬ未満であれば直前の時間差速度データＶＴＤに置き換えて自律速度データＶＤとしても良く、或いは時間差速度データＶＴＤの値にかかわらずそのまま自律速度データＶＤとする等、種々の補正処理を行うようにしても良い。またこの処理を時間差速度算出部３５や平滑化及びノイズ除去部３６により行うようにしても良い。第２及び第３の実施の形態についても同様である。
【０２９５】
さらに上述した実施の形態においては、ＬＰＦ／ＨＰＦ処理部３３により、３軸加速度センサ４及びＹ軸ジャイロセンサ５によりそれぞれ検出した加速度データＡＤ及びピッチレートデータＰＤに対し、ＬＰＦ／ＨＰＦ処理部３３によりハイパスフィルタ処理及びローパスフィルタ処理を施すようにした場合について述べた。
【０２９６】
本発明はこれに限らず、ＬＰＦ／ＨＰＦ処理部３３により、加速度データＡＤ及びピッチレートデータＰＤに対して、ハイパスフィルタ処理及びローパスフィルタ処理に加えて、移動平均フィルタ処理を施すようにしても良い。また、ＬＰＦ／ＨＰＦ処理部３３により、加速度データＡＤ及びピッチレートデータＰＤに対して、ハイパスフィルタ処理、ローパスフィルタ処理及び移動平均フィルタ処理を任意に組み合わせた処理を施すようにしても良い。第２及び第３の実施の形態についても同様である。
【０２９７】
さらに上述した第１の実施の形態においては、ＰＮＤ１が車両９のダッシュボード上に載置されたクレードル１０によって保持されている状態で、時間差速度ＶＴを算出するようにした場合について述べた。
【０２９８】
本発明はこれに限らず、例えばＰＮＤ１がクレードル１０から機械的或いは電気的に取り外されたことを認識すると、時間差速度ＶＴを０とする、或いは直前の時間差速度ＶＴのまま継続するようにしても良い。第２及び第３の実施の形態についても同様である。
【０２９９】
さらに上述した第１実施の形態においては、ＰＮＤ１が左右方向に長い横置きの状態で使用されるようにした場合について述べた。
【０３００】
本発明はこれに限らず、例えば図２７に示すように、ＰＮＤ１が縦方向に長い縦置きの状態で使用されるようにしても良い。この場合ＰＮＤ１は、Ｙ軸ジャイロセンサ５によりＺ軸回りのヨーレートωzを検出し、またＺ軸ジャイロセンサ６によりＹ軸周りのピッチレートωyを検出すれば良い。第２及び第３の実施の形態についても同様である。
【０３０１】
さらに上述した第１の実施の形態においては、３軸加速度センサ４、Ｙ軸ジャイロセンサ５及びＺ軸ジャイロセンサ６がＰＮＤ１の内部に設けられているようにした場合について述べた。
【０３０２】
本発明はこれに限らず、３軸加速度センサ４、Ｙ軸ジャイロセンサ５及びＺ軸ジャイロセンサ６が、ＰＮＤ１の外部に設けられているようにしても良い。第２及び第３の実施の形態についても同様である。
【０３０３】
またＰＮＤ１は、３軸加速度センサ４、Ｙ軸ジャイロセンサ５及びＺ軸ジャイロセンサ６の取付角度を調節できるような調節機構を例えば筐体の側面に設けるようにしても良い。これによりＰＮＤ１は、その表示部２が車両９の進行方向に対してほぼ垂直となるように設置されていない場合であっても、調節機構をユーザに調節させることによって、例えばＹ軸ジャイロセンサ５の回転軸を車両９の垂直方向と揃えることができる。第２及び第３の実施の形態についても同様である。
【０３０４】
さらに上述した第１の実施の形態においては、ＰＮＤ１の制御部１２が、予め記憶部１３に格納されているアプリケーションプログラムに従い、上述したルーチンＲＴ１、ＲＴ２及びＲＴ３の各処理手順を行うようにした場合について述べた。
【０３０５】
本発明はこれに限らず、ＰＮＤ１の制御部１２が、記憶媒体からインストールしたアプリケーションプログラムや、インターネットからダウンロードしたアプリケーションプログラム、その他種々のルートによってインストールしたアプリケーションプログラムに従って上述した各処理手順を行うようにしても良い。第２及び第３の実施の形態についても同様である。
【０３０６】
さらに上述した実施の形態においては、水平角速度検出部としてのＹ軸ジャイロセンサ５と、垂直加速度検出部３軸加速度センサ４と、時間差算出部としての時間差算出部３４と、速度算出部としての時間差速度算出部３５とによって速度算出部としてのナビゲーションユニット１１を構成する場合について述べた。
【０３０７】
しかしながら本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる水平角速度検出部と、垂直加速度検出部と、時間差算出部と、速度算出部とによって速度算出部を構成するようにしても良い。
【０３０８】
さらに上述した実施の形態においては、水平角速度検出部としてのＹ軸ジャイロセンサ５と、垂直加速度検出部３軸加速度センサ４と、時間差算出部としての時間差算出部３４と、速度算出部としての時間差速度算出部３５と、垂直角速度検出部としてのＺ軸ジャイロセンサ６と、角度算出部としての角度算出部２３と、位置算出部としての位置算出部２５とによってナビゲーション装置としてのナビゲーションユニット１１を構成する場合について述べた。
【０３０９】
しかしながら本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる水平角速度検出部と、垂直加速度検出部と、時間差算出部と、速度算出部と、垂直角速度検出部と、角度算出部と、位置算出部とによってナビゲーション装置を構成するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【０３１０】
本発明は、携帯型や据え置き型等のナビゲーション装置や、ナビゲーション機能を搭載した携帯電話機やコンピュータ装置等の種々の電子機器でも利用できる。
【符号の説明】
【０３１１】
１、５０……ＰＮＤ、２、１０２……表示部、３……操作部、４……３軸加速度センサ、５……Ｙ軸ジャイロセンサ、６……Ｚ軸ジャイロセンサ、７……気圧センサ、９……車両、１０……クレードル、１１、５１……ナビゲーションユニット、１２、５２……制御部、１３、１０８……記憶部、２１……ＧＰＳ処理部、２２、５３……自律速度算出部、２３……角度算出部、２４……高度算出部、２５……位置算出部、２６……ナビゲーション部、３４、６１……時間差算出部、３５……時間差速度算出部、３６……平滑化及びノイズ除去部、３７……自律速度出力部、３８……設置距離設定部、５４……時間差速度生成部、５５……うねり速度生成部、５６……出力切替部、６２……時間差速度出力部、１０１……携帯電話機、１０４……マイク、１０５……スピーカ、１０９……統括制御部、１１０……携帯電話ユニット、１１１……送受信部、１１４……携帯電話制御部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は速度算出装置及び速度算出方法並びにナビゲーション装置及びナビゲーション機能付携帯電話機に関し、例えば携帯型ナビゲーション装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ナビゲーション装置においては、複数のＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの測位信号（以下、これをＧＰＳ信号とも呼ぶ）を受信し、当該ＧＰＳ信号に基づいて移動体（例えば車両等）の現在位置を算出するようになされている。
【０００３】
しかしながらこのようなナビゲーション装置では、当該ナビゲーション装置を載置した車両が例えばトンネルや地下駐車場等の中に入った場合、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信できず、当該ＧＰＳ信号に基づいて車両の現在位置を算出することができない。
【０００４】
そこでナビゲーション装置のなかには、ＧＰＳ信号が受信できなくなった場合であっても、コーナリング時において、車両の進行方向に直交した水平方向の加速度と、当該進行方向に直交した垂直軸周りの角速度とを基に進行方向の速度を算出し、当該進行方向の速度に基づいて現在位置を算出するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−７６３８９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、かかる構成のナビゲーション装置においては、水平方向の加速度及び垂直軸周りの角速度とを基に算出する進行方向の速度の精度が必ずしも高くないため、当該速度を基に算出する現在位置にもある程度の誤差が含まれてしまう。
【０００７】
この結果ナビゲーション装置は、地図表示や経路案内等における位置精度が低下してしまい、適切な地図や経路を提示できない恐れがある、という問題があった。
【０００８】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、車両の速度を高精度に算出し得る速度算出装置及び速度算出方法、並びに車両の位置を高精度に算出し得るナビゲーション装置及びナビゲーション機能付携帯電話機を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる課題を解決するため本発明の速度算出装置及び速度算出方法においては、移動面に沿って移動する移動体に取り付けられた本体部に搭載された水平角速度検出部により、移動面の傾斜角度に応じて発生する移動体の進行方向と直交した水平軸周りの角速度でなる水平軸角速度を検出し、本体部に搭載された垂直加速度検出部により、移動面の形状に応じて発生する垂直方向の加速度でなる垂直加速度を検出し、所定の時間差算出部により、移動面の所定箇所に起因して水平軸角速度に表れる特徴成分と垂直加速度に表れる特徴成分との時間差を算出し、所定の速度算出部により、移動体全体として水平角速度が作用すると見なしうる位置から本体部の設置位置までの距離を表す設置距離と時間差との比率を基に、移動体の進行方向の速度を表す時間差速度を算出するようにした。
【００１０】
移動体には、移動面の形状に応じて当該移動体内の箇所毎に垂直加速度が発生する一方、移動体全体として水平角速度が変化し当該水平角速度が所定の箇所に作用すると見なし得る。このため本発明では、水平角速度が作用すると見なし得る箇所から設置位置までの距離と、垂直加速度及び水平角速度の時間差との比率から、当該移動体の速度を精度良く算出することができる。
【００１１】
また本発明のナビゲーション装置においては、移動面に沿って移動する移動体に取り付けられた本体部に搭載され、移動面の傾斜角度に応じて発生する移動体の進行方向と直交した水平軸周りの角速度でなる水平軸角速度を検出する水平角速度検出部と、本体部に搭載され、移動面の形状に応じて発生する垂直方向の加速度でなる垂直加速度を検出する垂直加速度検出部と、移動面の所定箇所に起因して水平軸角速度に表れる特徴成分と垂直加速度に表れる特徴成分との時間差を算出する時間差算出部と、移動体全体として水平角速度が作用すると見なしうる位置から本体部の設置位置までの距離を表す設置距離と時間差との比率を基に、移動体の進行方向の速度を表す時間差速度を算出する速度算出部と、移動体の進行方向に垂直な垂直軸周りの角速度を算出する垂直方向角速度検出部と、垂直軸周りの角速度に基づいて移動体が旋回した角度を算出する角度算出部と、速度算出部により算出された進行方向の速度と、角度算出部により算出された角度とに基づいて、移動体の位置を算出する位置算出部とを設けるようにした。
【００１２】
移動体には、移動面の形状に応じて当該移動体内の箇所毎に垂直加速度が発生する一方、移動体全体として水平角速度が変化し当該水平角速度が所定の箇所に作用すると見なし得る。このため本発明では、水平角速度が作用すると見なし得る箇所から設置位置までの距離と、垂直加速度及び水平角速度の時間差との比率から、当該移動体の速度を精度良く算出することができ、当該移動体の速度及び算出された角度を基に、当該移動体の位置を精度良く算出することができる。
【００１３】
さらに本発明のナビゲーション機能付携帯電話機においては、移動面に沿って移動する移動体に取り付けられた本体部に搭載され、移動面の傾斜角度に応じて発生する移動体の進行方向と直交した水平軸周りの角速度でなる水平軸角速度を検出する水平角速度検出部と、本体部に搭載され、移動面の形状に応じて発生する垂直方向の加速度でなる垂直加速度を検出する垂直加速度検出部と、移動面の所定箇所に起因して水平軸角速度に表れる特徴成分と垂直加速度に表れる特徴成分との時間差を算出する時間差算出部と、移動体全体として水平角速度が作用すると見なしうる位置から本体部の設置位置までの距離を表す設置距離と時間差との比率を基に、移動体の進行方向の速度を表す時間差速度を算出する速度算出部と、移動体の進行方向に垂直な垂直軸周りの角速度を算出する垂直方向角速度検出部と、垂直軸周りの角速度に基づいて移動体が旋回した角度を算出する角度算出部と、速度算出部により算出された進行方向の速度と、角度算出部により算出された角度とに基づいて、移動体の位置を算出する位置算出部と、所定の基地局との間で無線通信を行うことにより通話処理を行う携帯電話部とを設けるようにした。
【００１４】
移動体には、移動面の形状に応じて当該移動体内の箇所毎に垂直加速度が発生する一方、移動体全体として水平角速度が変化し当該水平角速度が所定の箇所に作用すると見なし得る。このため本発明では、水平角速度が作用すると見なし得る箇所から設置位置までの距離と、垂直加速度及び水平角速度の時間差との比率から、当該移動体の速度を精度良く算出することができ、当該移動体の速度及び算出された角度を基に、当該移動体の位置を精度良く算出することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、水平角速度が作用すると見なし得る箇所から設置位置までの距離と、垂直加速度及び水平角速度の時間差との比率から、当該移動体の速度を精度良く算出することができる。かくして本発明は、移動体の速度を高精度に算出し得る速度算出装置及び速度算出方法を実現できる。
【００１６】
また本発明によれば、水平角速度が作用すると見なし得る箇所から設置位置までの距離と、垂直加速度及び水平角速度の時間差との比率から、当該移動体の速度を精度良く算出することができ、当該移動体の速度及び算出された角度を基に、当該移動体の位置を精度良く算出することができる。かくして本発明は、移動体の位置を高精度に算出し得るナビゲーション装置及びナビゲーション機能付携帯電話機を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ＰＮＤの全体構成を示す略線図である。
【図２】車両に対するＰＮＤの取付位置を示す略線図である。
【図３】ＰＮＤにおけるセンサ構成及び座標径の定義を示す略線図である。
【図４】車両前方における加速度及びピッチレートの測定結果を示す略線図である。
【図５】車両中央における加速度及びピッチレートの測定結果を示す略線図である。
【図６】車両後方における加速度及びピッチレートの測定結果を示す略線図である。
【図７】車両の進行方向を示す略線図である。
【図８】前進時における加速度及びピッチレートの測定結果を示す略線図である。
【図９】後退時における加速度及びピッチレートの測定結果を示す略線図である。
【図１０】カーブ走行時の様子を示す略線図である。
【図１１】自律速度及び角度を用いた現在位置の算出を示す略線図である。
【図１２】第１の実施の形態によるＰＮＤの回路構成を示す略線図である。
【図１３】第１の実施の形態による自律速度算出部の構成を示す略線図である。
【図１４】離散的なずれ量と加速度及びピッチレートの波形との関係を示す略線図である。
【図１５】ずれ量と相互相関値との関係を示す略線図である。
【図１６】現在位置算出処理手順を示すフローチャートである。
【図１７】速度算出処理手順を示すフローチャートである。
【図１８】時間差算出処理手順を示す略線図である。
【図１９】時間差速度の算出結果を示す略線図である。
【図２０】ＧＰＳ速度の算出結果を示す略線図である。
【図２１】第２の実施の形態によるＰＮＤの回路構成を示す略線図である。
【図２２】第２の実施の形態による自律速度算出部の構成を示す略線図である。
【図２３】凹凸路面の走行時の様子を示す略線図である。
【図２４】離散的な時間差と時間差速度との関係を示す略線図である。
【図２５】携帯電話機の全体構成を示す略線図である。
【図２６】携帯電話機の回路構成を示す略線図である。
【図２７】他の実施の形態による使用例を示す略線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、発明を実施するための形態（以下実施の形態とする）について、図面を用いて説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（ナビゲーション装置・時間差速度を用いる例）
２．第２の実施の形態（ナビゲーション装置・時間差速度及びうねり速度を切り替えて用いる例）
３．第３の実施の形態（携帯電話装置）
４．他の実施の形態
【００１９】
＜１．第１の実施の形態＞
［１−１．ＰＮＤの構成］
本発明においては、ナビゲーション装置として、図１に示すような携帯型ナビゲーション装置（以下、これをＰＮＤ（Personal Navigation Device）１とも呼ぶ）を用いる。
【００２０】
ＰＮＤ１は、その前面に表示部２が設けられており、内蔵された不揮発性メモリ等（後述する）に格納されている地図データに応じた地図画像等を表示部２に表示し、その内容をユーザに提示し得るようになされている。
【００２１】
またＰＮＤ１は、クレードル１０に装着されると、当該クレードル１０に対し機械的かつ電気的に接続される。このクレードル１０は、吸盤１０Ａを介して、図２に示す車両９のダッシュボード上等に取付けられるようになされている。
【００２２】
これによりＰＮＤ１は、クレードル１０を介して車両９のバッテリから供給される電源電力により動作すると共に、当該クレードル１０から取り外されたときには内蔵のバッテリから供給される電力によって独立した状態でも動作するようになされている。
【００２３】
因みに車両９に対するクレードル１０及びＰＮＤ１の取付箇所としては、車両９の車室内における比較的前方の設置位置Ｎ１の他、当該車室内におけるほぼ中央の設置位置Ｎ２や当該車室内の比較的後方の設置位置Ｎ３等とすることもできる。
【００２４】
ここでＰＮＤ１は、その表示部２が車両９の進行方向に対してほぼ垂直となるように設置されている。このときＰＮＤ１の座標系は、図３に示すように、車両９の前後方向（進行方向）をＸ軸、当該Ｘ軸に直交した水平方向をＹ軸、上下方向をＺ軸によって表される。
【００２５】
この座標系では、車両９の進行方向をＸ軸の正と定義し、また右方向をＹ軸の正と定義し、さらに下方向をＺ軸の正と定義することとする。
【００２６】
またＰＮＤ１は、その内部に３軸加速度センサ４、Ｙ軸ジャイロセンサ５及びＺ軸ジャイロセンサ６が設けられている。
【００２７】
３軸加速度センサ４は、所定のサンプリング周期で、Ｘ軸に沿った加速度αx、Ｙ軸に沿った加速度αy、及びＺ軸に沿った加速度αzをそれぞれ電圧値として検出するようになされている。
【００２８】
またＹ軸ジャイロセンサ５及びＺ軸ジャイロセンサ６は、所定のサンプリング周期で、Ｙ軸周りのピッチレートωy及びＺ軸周りのヨーレートωzをそれぞれ電圧値として検出するようになされている。
【００２９】
［１−２．基本原理］
ところで本発明のＰＮＤ１は、３軸加速度センサ４及びＹ軸ジャイロセンサ５等により検出した加速度及びピッチレート等に基づき、路面上を移動する車両９の速度（以下これを自律速度Ｖと呼ぶ）を算出した上で現在位置を算出する自律測位処理を行い得るようにもなされている。ここでは、当該速度及び現在位置を算出する基本原理について説明する。
【００３０】
因みに移動体としての車両９は、車軸を２軸有し、一般的な乗用車と同様、前側の車軸を中心に回転する前輪及び後ろ側の車軸を中心に回転する後輪をそれぞれ２輪ずつ有する４輪自動車とする。
【００３１】
［１−２−１．速度算出の基本原理］
一般に、移動面としての路面は完全に平坦であることは殆ど無く、ある程度の凹凸を有していることが多い。車両９は、路面上を走行する際、重力の作用により各車輪を路面に当接させながら当該車輪を回転させることにより、当該路面に沿って移動する。
【００３２】
ここで、例えば車両９が段差に乗り上げた瞬間を想定すると、垂直方向の加速度は、車両の前方では大きな値となる一方、車両の後方では小さな値となる。すなわち車両９では、当該車両９内の各箇所ごとに、当該箇所に応じて垂直方向の加速度が生じる。
【００３３】
このため車両９に取り付けられたＰＮＤ１は、３軸加速度センサ４により、その取付位置における加速度αzを検出することができる。
【００３４】
一方、車両９では、各車輪が路面に当接した状態を維持しながら移動するため、ボディ全体が傾きを変化させ、Ｙ軸（図３）周りの角速度（すなわちピッチレートωy）が生じる。この角速度は、前後の各車輪が路面の形状に追従することに起因して生じるため、前後の車軸の中点ＷＭ（図２）に作用すると見なすことができる。
【００３５】
すなわち、例えば車両９において前方の設置位置Ｎ１（図２）にＰＮＤ１が設置されている場合、加速度αzは設置位置Ｎ１における検出値となり、ピッチレートωyは車軸の中点ＷＭにおける検出値となる。
【００３６】
例えば一部が隆起した路面上を車両９が前進走行している場合、所定の時点Ｔαで加速度αzの検出値に当該隆起箇所に応じた特徴成分が表れた後、ある程度の時間差ΔＴを経て、所定の時点Ｔωでピッチレートωyの検出値に当該隆起箇所に応じた特徴成分が表れることになる。
【００３７】
ここで、車両９の設置位置Ｎ１（前方）、Ｎ２（中央）及びＮ３（後方）にそれぞれＰＮＤ１を設置して実際の道路を走行し、このとき得られた加速度αz及びピッチレートωyの測定結果を図４、図５及び図６にグラフとして示す。
【００３８】
図４から、車両９における前方の設置位置Ｎ１にＰＮＤ１を設置した場合、加速度αzがピッチレートωyよりも約０．０８［ｓ］先行することがわかる。
【００３９】
また図５から、車両９におけるほぼ中央の設置位置Ｎ２にＰＮＤ１を設置した場合、加速度αzとピッチレートωyとはほぼ同時に変化することがわかる。
【００４０】
さらに図６から、車両９における後方の設置位置Ｎ３にＰＮＤ１を設置した場合、加速度αzがピッチレートωyよりも約０．２［ｓ］遅延することがわかる。
【００４１】
このように、車両９におけるＰＮＤ１の設置位置に応じて、加速度αz及びピッチレートωyに表れる特徴成分の前後関係や時間差ΔＴが異なることが確認された。
【００４２】
ここで時間差ΔＴは、時間、距離及び速度の一般的な関係から、ＰＮＤ１が設置された設置位置Ｎ１から車軸の中点ＷＭまでの距離（以下これを設置距離Ｄと呼ぶ）と、このときの車両９の速度とに応じた値となる。
【００４３】
すなわちＰＮＤ１は、設置距離Ｄ及び時間差ΔＴを得ることができれば、次に示す（１）式に従った演算処理を行うことにより、車両９の速度（以下このように算出した速度を時間差速度ＶＴと呼ぶ）を算出することができる。
【００４４】
【数１】
【００４５】
ところで車両９は、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、前進するのみでなく後退する場合もある。
【００４６】
ここで、車両９における前方の設置位置Ｎ１にＰＮＤ１を設置して実際の道路を前進及び後退させ、このとき得られた加速度αz及びピッチレートωyの測定結果を図８及び図９にグラフとして示す。
【００４７】
図８から、前方の設置位置Ｎ１にＰＮＤ１を設置した車両９が前進する場合には、図４の場合と同様、加速度αzがピッチレートωyよりも先行することが分かる。
【００４８】
一方、図９から前方の設置位置Ｎ１にＰＮＤ１を設置した車両９が後退する場合には、図６の場合と同様、すなわち車両９における後方の設置位置Ｎ３にＰＮＤ１を取り付けた場合と同様、加速度αzがピッチレートωyよりも遅延することが分かる。
【００４９】
このような関係から、ＰＮＤ１は、車両９における設置位置が判明していれば、加速度αz及びピッチレートωyの前後関係、すなわちいずれが先行又は遅延しているかを判別することにより、当該車両９の進行方向（前進又は後退）を認識することも可能となる。
【００５０】
このように本発明では、設置距離Ｄ及び時間差ΔＴを基に車両９の自律速度Ｖとして時間差速度ＶＴを算出し、また加速度αz及びピッチレートωyの前後関係を基に当該車両９の進行方向を認識し得るようになされている。
【００５１】
［１−２−２．現在位置の算出原理］
次に、上述した速度算出原理により算出した自律速度Ｖと、Ｚ軸回りの角速度とに基づいて現在位置を算出する現在位置算出原理について説明する。
【００５２】
図１０に示すように、ＰＮＤ１は、車両９が例えば左旋回している時のＺ軸回りの角速度（以下、これをヨーレートとも呼ぶ）ωzをＺ軸ジャイロセンサ６（図３）によって所定のサンプリング周期（例えば０．０２［ｓ］）で検出する。
【００５３】
次にＰＮＤ１は、図１１に示すように、前回の位置Ｐ０における自律速度Ｖ（時間差速度ＶＴ）と、ヨーレートωzにサンプリング周期を積算することにより得られる角度θとを基に、前回の位置Ｐ０から現在位置Ｐ１までの変化量を求める。そしてＰＮＤ１は、この変化量を前回の位置Ｐ０に加えることによって現在位置Ｐ１を算出し得るようになされている。
【００５４】
［１−３．ＰＮＤの回路構成］
図１２に示すように、ＰＮＤ１は、制御部１２及び各種センサが設けられナビゲーション機能を実現するナビゲーションユニット１１を中心に構成されている。
【００５５】
制御部１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）構成でなり、例えば不揮発性メモリ等でなる記憶部１３から読み出した基本プログラムによって全体を統括制御するようになされている。
【００５６】
また制御部１２は、記憶部１３から読み出した各種アプリケーションプログラムに従い、後述する速度算出処理や現在位置算出処理等を実行するようになされている。
【００５７】
さらにＰＮＤ１は、表示部２と一体化したタッチパネル等でなる操作部３を有している。操作部３は、タッチパネル等を介してユーザによる操作指示を受け付けると、その操作内容を制御部１２に通知する。
【００５８】
制御部１２は、操作部３から通知される操作内容に応じて、目的地の設定等といったユーザの操作内容に応じた処理を行うようになされている。
【００５９】
ナビゲーション処理を行う場合、制御部１２は、ＧＰＳ処理部２１、自律速度算出部２２、角度算出部２３、位置算出部２５及びナビゲーション部２６として機能するようになされている。
【００６０】
制御部１２は、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信できる場合には、ＧＰＳ処理部２１により、当該ＧＰＳ信号に基づいて測位するＧＰＳ測位処理を行い得るようになされている。
【００６１】
すなわちＰＮＤ１は、ＧＰＳアンテナＡＮＴ１によって受信した複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を制御部１２のＧＰＳ処理部２１へ送出する。
【００６２】
ＧＰＳ処理部２１は、複数のＧＰＳ信号をそれぞれ復調することにより得られる軌道データと、複数のＧＰＳ衛星から車両９までの距離データとに基づいて車両９の現在位置を正確に測位することにより現在位置データＮＰＤ１を得、これをナビゲーション部２６へ送出する。
【００６３】
またＧＰＳ処理部２１は、過去及び現在の現在位置データＮＰＤ１を基に車両９の速度（以下これをＧＰＳ速度ＶＧと呼ぶ）を算出し、これを自律速度算出部２２へ送出する。
【００６４】
ところでＰＮＤ１は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信できないときにＧＰＳ測位処理を行うことができない。そこでＰＮＤ１は、主にＧＰＳ信号を受信できないときに、各種センサの検出値を基に自律速度Ｖを算出した上で現在位置を算出する自律測位処理を行い得るようにもなされている。
【００６５】
具体的にＰＮＤ１は、この自律速度Ｖとして、上述した算出原理に基づく時間差速度ＶＴを算出するようになされている。
【００６６】
すなわち３軸加速度センサ４は、加速度αx、αy及びαzを例えば５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で検出し、当該加速度αx、αy及びαzのうち、加速度αzが示された加速度データＡＤを制御部１２の自律速度算出部２２へ送出する。
【００６７】
Ｙ軸ジャイロセンサ５は、ピッチレートωyを例えば５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で検出しており、当該ピッチレートωyが示されたピッチレートデータＰＤを制御部１２の自律速度算出部２２へ送出する。
【００６８】
自律速度算出部２２は、３軸加速度センサ４から供給された加速度データＡＤに相当する加速度αzと、Ｙ軸ジャイロセンサ５から供給されたピッチレートデータＰＤに相当するピッチレートωyとを基に、（１）式を用いて１秒当たり５０回、時間差速度ＶＴを算出する（詳しくは後述する）。
【００６９】
続いて自律速度算出部２２は、時間差速度ＶＴを自律速度Ｖとし、当該自律速度Ｖを表す自律速度データＶＤを位置算出部２５へ送出する。
【００７０】
またＺ軸ジャイロセンサ６は、ヨーレートωzを例えば５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で検出しており、当該ヨーレートωzが示されたヨーレートデータＹＤを制御部１２の角度算出部２３へ送出する。
【００７１】
角度算出部２３は、Ｚ軸ジャイロセンサ６から供給されたヨーレートデータＹＤに相当するヨーレートωzにサンプリング周期（０．０２［ｓ］）を積算することにより、車両９が右旋回又は左旋回したときの角度θを算出し、その角度θが示された角度データＤＤを位置算出部２５へ送出する。
【００７２】
位置算出部２５は、自律速度算出部２２から供給された自律速度データＶＤに相当する自律速度Ｖ、及び角度算出部２３から供給された角度データＤＤに相当する角度θを基に、図１１に示したような前回の位置Ｐ０から現在位置Ｐ１までの変化量を求める。
【００７３】
そして位置算出部２５は、この変化量を前回の位置Ｐ０に加えることによって現在位置Ｐ１を算出し、その現在位置Ｐ１が示された現在位置データＮＰＤ２をナビゲーション部２６へ送出する。
【００７４】
ナビゲーション部２６は、ＧＰＳ処理部２１から供給された現在位置データＮＰＤ１又は位置算出部２５から供給された現在位置データＮＰＤ２を基に、車両９の現在位置が含まれる周辺の地図データを記憶部１３から読み出す。
【００７５】
そしてナビゲーション部２６は、その現在位置が含まれる地図画像を生成した後、表示部２へ出力することにより当該地図画像を表示するようになされている。
【００７６】
このようにＰＮＤ１は、ＧＰＳ信号に基づいた現在位置データＮＰＤ１又は各種センサの検出値を基に生成された現在位置データＮＰＤ２を基に、車両９の現在位置が含まれる周辺の地図画像を生成して表示部２に表示させるようになされている。
【００７７】
［１−４．速度算出処理］
次に、３軸加速度センサ４から供給された加速度データＡＤに相当する加速度αz及びＹ軸ジャイロセンサ５から供給されたピッチレートデータＰＤに相当するピッチレートωyに基づき、自律速度算出部２２によって時間差速度ＶＴを算出する速度算出処理について説明する。
【００７８】
自律速度算出部２２は、速度算出処理を実行する際、図１３に示すように、アンチエイリアシングフィルタ３１、アナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器３２、ローパスフィルタ・ハイパスフィルタ（ＬＰＦ／ＨＰＦ）処理部３３、時間差算出部３４、時間差速度算出部３５、平滑化フィルタ３６、自律速度出力部３７及び設置距離設定部３８として機能する。
【００７９】
自律速度算出部２２は、３軸加速度センサ４から供給される加速度データＡＤ及びＹ軸ジャイロセンサ５から供給されるピッチレートデータＰＤをそれぞれアンチエイリアシングフィルタ３２へ供給する。
【００８０】
アンチエイリアシングフィルタ３１は、加速度データＡＤ及びピッチレートデータＰＤについて、Ａ／Ｄ変換器３３におけるサンプリング周波数（５０［Ｈｚ］）の半分を超える周波数成分をそれぞれ除去し、これらをＡ／Ｄ変換器３２へ送出する。
【００８１】
Ａ／Ｄ変換器３２は、５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で加速度データＡＤ及びピッチレートデータＰＤをそれぞれアナログ信号からディジタル信号へ変換し、その結果生成される加速度データＡＤ１及びピッチレートデータＰＤ１をＬＰＦ／ＨＰＦ処理部３３へ供給する。
【００８２】
ＬＰＦ／ＨＰＦ処理部３３は、加速度データＡＤ１及びピッチレートデータＰＤ１の直流成分及び高域成分をそれぞれ除去し、その結果得られる加速度データＡＤ２及びピッチレートデータＰＤ２を時間差算出部３４へ供給する。
【００８３】
時間差算出部３４は、加速度データＡＤ２及びピッチレートデータＰＤ２を基に、互いに対応する特徴成分同士が出現する時間差ΔＴを算出する。
【００８４】
ここで時間差算出部３４は、加速度データＡＤ２が表す加速度αz及びピッチレートデータＰＤ２が表すピッチレートωyの相関を利用して時間差ΔＴを算出し、これを時間差速度算出部３５へ送出するようになされている（詳しくは後述する）。
【００８５】
また時間差算出部３４は、加速度αz又はピッチレートωyのいずれが先行しているかを表す先行情報ＩＡを生成し、これを時間差速度算出部３５へ送出するようになされている。
【００８６】
時間差速度算出部３５は、時間差算出部３４から供給された時間差ΔＴ及び設置距離Ｄ（算出処理については後述する）を上述した（１）式に代入することにより時間差速度ＶＴを算出する。また時間差速度算出部３５は、先行情報ＩＡを基に、車両９の進行方向が前方又は後方のいずれであるかを判断し、その判断結果に応じて時間差速度ＶＴの符号を正（前進）又は負（後退）に設定する。その上で時間差速度算出部３５は、時間差速度ＶＴを表す時間差速度データＶＴＤ０を平滑化及びノイズ除去部３６へ送出する。
【００８７】
平滑化及びノイズ除去部３６は、時間差速度計算部３５から供給された時間差速度データＶＴＤ０に対して所定の平滑化及びノイズ除去処理を施すことにより、時間差速度ＶＴに含まれる誤差を縮小し、その結果得られる時間差速度データＶＴＤを自律速度出力部３７へ送出する。
【００８８】
自律速度出力部３７は、平滑化及びノイズ除去部３６から供給された時間差速度データＶＴＤを所定の最低出力閾値ＴＨＬと比較する。
【００８９】
ここで最低出力閾値ＴＨＬは、例えば３［ｋｍ／ｈ］に設定されている。時間差速度データＶＴが最低出力閾値ＴＨＬ未満である場合、実際には車両９が移動しておらず静止しており、加速度センサ４等の誤検出等に基づく値である可能性が高いと考えられる。
【００９０】
そこで自律速度出力部３７は、時間差速度データＶＴＤが最低出力閾値ＴＨＬ未満であれば時間差速度データＶＴＤを値「０」に置き換え、当該時間差速度データＶＴＤを自律速度データＶＤとして位置算出部２５（図１２）へ送出する。
【００９１】
このように自律速度算出部２２は、加速度αz及びピッチレートωyの相関を用いて時間差ΔＴを算出した上で、（１）式に従って時間差速度ＶＴを算出するようになされている。
【００９２】
［１−４−１．時間差の算出処理］
次に、時間差算出部３４による時間差ΔＴの算出処理について説明する。時間差算出部３４は、ＬＰＦ／ＨＰＦ処理部３３からサンプリング周期毎に供給される加速度αz（加速度データＡＤ２）及びピッチレートωy（ピッチレートデータＰＤ２）を、記憶部１３（図１２）に順次記憶させるようになされている。
【００９３】
続いて時間差算出部３４は、現時点から過去の算出期間ＣＰ内（例えば過去１［ｓ］内）に得られた加速度αzを記憶部１３から読み出し、これらの加速度αzについて次の（２）式に従い標準偏差σαを算出する。
【００９４】
【数２】
【００９５】
因みに（２）式では、算出期間ＣＰ内に得られた加速度αzの個数をｎとし、また算出期間内に得られた各加速度αzを便宜的にαz1、αz2、…、αznと表記している。
【００９６】
また時間差算出部３４は、現時点から算出期間ＣＰ内に得られたピッチレートωyを記憶部１３から読み出し、これらのピッチレートωyについて次の（３）式に従い標準偏差σωを算出する。
【００９７】
【数３】
【００９８】
因みに（３）式では、（２）式の場合と同様、算出期間ＣＰ内に得られたピッチレートωyの個数をｎとし、また算出期間内に得られた各ピッチレートωyを便宜的にωy1、ωy2、…、ωynと表記している。
【００９９】
さらに時間差算出部３４は、記憶部１３から読み出した加速度αz及びピッチレートωyそれぞれについて、平均値μα及びμωをそれぞれ算出する。
【０１００】
続いて時間差算出部３４は、加速度αz及びピッチレートωyそれぞれの標準偏差σα及びσω並びにそれぞれの平均値μα及びμωを用いて、次の（４）式に従い加速度αz及びピッチレートωyの共分散ｃｏｖ（αz，ωy）を算出する。
【０１０１】
【数４】
【０１０２】
その後時間差算出部３４は、共分散ｃｏｖ（αz，ωy）並びに標準偏差σα及びσωを用いて、次の（５）式に従い加速度αz及びピッチレートωyの相互相関ρα,ωを算出する。
【０１０３】
【数５】
【０１０４】
ここで相互相関ρα,ωは、そのときの算出期間ＣＰにおける加速度αz及びピッチレートωyの相関性の高さに応じて高い値となる。
【０１０５】
これを換言すれば、加速度αz又はピッチレートωyの波形を時間軸方向に適宜移動させることにより、相互相関ρα,ωの値を高めることができる。
【０１０６】
ここで、一般には、ＰＮＤ１が車両９の車室内における前方に設置され、且つ当該車両９が前進する場合が多い、すなわち加速度αzがピッチレートωyよりも先行している可能性が高いと考えられる。
【０１０７】
そこで時間差算出部３４は、加速度αzの波形を所定の移動範囲（例えば０．４［ｓ］）に渡って１サンプリング期間（例えば０．０２［ｓ］）ずつ過去にずらしながら相互相関ρα,ωを順次算出し、当該相互相関ρα,ωとこのときのずれ量Ｈとを対応付けて記憶部１３（図１２）に記憶させる。
【０１０８】
ところで、実際には、車両９が後退する場合や、ＰＮＤ１が当該車両９の車室内における後方に設置される場合も考えられる。すなわちピッチレートωyが加速度αzよりも先行する場合もあり得る。
【０１０９】
そこで時間差算出部３４は、加速度αzを過去へずらしながら算出した相互相関ρα,ωの最大値が所定の閾値未満であった場合、車両９が後退している、又はＰＮＤ１が車両９の車室内における後方に設置されていると判断する。
【０１１０】
そして時間差算出部３４は、加速度αzの波形を初期状態に戻し、ピッチレートωyの波形を移動範囲に渡って１サンプリング期間ずつ過去にずらしながら相互相関ρα,ωを順次算出し、当該相互相関ρα,ωとこのときのずれ量Ｈとを対応付けて記憶部１３に記憶させる。
【０１１１】
次に時間差算出部３４は、記憶部１３に記憶している相互相関ρα,ωが最も大きくなるときのずれ量Ｈを選択する。
【０１１２】
ここで、相互相関ρα,ωの算出時におけるずれ量Ｈは、サンプリング間隔毎の離散的な値となっている。しかしながら、相互相関ρα,ωを最も高め得るずれ量Ｈは、サンプリング間隔毎の離散的な値とは限らず、むしろその中間の値である可能性が高い。
【０１１３】
例えば図１４に示すように、ずれ量Ｈが所定のずれ量Ｈ２及びＨ３のときの加速度αz2及びαz3の中間に、ピッチレートωyが位置している場合が考えられる。
【０１１４】
そこで時間差算出部３４は、相互相関ρα,ωの値を関数として表し、この関数を基に、当該相互相関ρα,ωの値が最大となるようなずれ量Ｈを、サンプリング間隔よりも細かい精度で算出するようになされている。
【０１１５】
具体的に時間差算出部３４は、相互相関ρα,ωの値が、次の（６）式に示すように、係数ａ及びｂ並びに定数ｃを用いた２次関数として変化するものとする。
【０１１６】
【数６】
【０１１７】
そして時間差算出部３４は、相互相関ρα,ωの値が最大となるとき及びその前後の３点について、相互相関ρα,ωの値及びずれ量Ｈの値を（６）式に代入した連立方程式を立て、これを解くことにより（６）式の２次関数における各係数及び定数を特定する。
【０１１８】
続いて時間差算出部３４は、２次関数の傾きが「０」となるとき、すなわち（６）式をずれ量Ｈについて微分することにより得られる（７）式が値「０」となるときに、相互相関ρα,ωの値が最大になるものとする。
【０１１９】
【数７】
【０１２０】
具体的に時間差算出部３４は、（７）式の値を「０」として変形することにより得られる（８）式に係数ａ及びｂの値を代入することより、ずれ量Ｈを算出する。
【０１２１】
【数８】
【０１２２】
このように算出されたずれ量Ｈは、（７）式の値を「０」とする、すなわち（６）式の相互相関ρα,ωの値を最大とするような値となる。そこで時間差算出部３４は、算出されたずれ量Ｈを時間差ΔＴとし、時間差速度算出部３５（図１３）へ送出する。
【０１２３】
例えば図１５に示すように、ずれ量Ｈが０．０２、０．０４、０．０６、…、０．１４［ｓ］であるときにおける相互相関ρα,ωの値が０．９２６、０．９５０、０．９５４、０．９４３、…、０．８２９であった場合を仮定する。
【０１２４】
この場合、ずれ量Ｈが０．０６［ｓ］のときに相互相関ρα,ωの値が最大となるため、時間差算出部３４は、ずれ量Ｈが０．０４、０．０６及び０．０８［ｓ］のときの各値を（６）式に代入することにより連立方程式を立て、これを解いて係数ａ及びｂ並びに定数ｃを求める。
【０１２５】
続いて時間差算出部３４は、求めた係数ａ及びｂを（８）式に代入することにより、ずれ量Ｈ＝０．０５５３［ｓ］を算出し、これを時間差ΔＴとする。
【０１２６】
また時間差算出部３４は、相互相関ρα,ωの値が最大となったときに過去へずらしていた方の波形、すなわち先行していた方の波形が加速度αz又はピッチレートωyのいずれであったかを表す先行情報ＩＡを生成する。
【０１２７】
このように時間差算出部３４は、加速度αz及びピッチレートωyの相互相関ρα,ωを最大とするようなずれ量Ｈを算出し、これを時間差ΔＴとするようになされている。
【０１２８】
［１−４−２．設置距離の設定］
ところでＰＮＤ１では、（１）式について上述したように、設置距離Ｄを時間差ΔＴで除算することにより、車両９の速度（すなわち時間差速度ＶＴ）を算出することができる。
【０１２９】
このような関係から、ＰＮＤ１は、車両９の速度及び時間差ΔＴが判明している場合、これらを用いて設置距離Ｄを逆算することができる。また車両９の速度については、ＧＰＳ処理部２１（図１２）がＧＰＳ信号を受信できる場合には、ＧＰＳ速度ＶＧを当該車両９の速度とすることができる。
【０１３０】
そこで自律速度算出部２２の設置距離設定部３８は、ＧＰＳ処理部２１からＧＰＳ速度ＶＧが供給される場合、当該ＧＰＳ速度ＶＧ及び時間差算出部３４から供給される時間差ΔＴを基に、次の（９）式に従って設置距離Ｄを算出する。
【０１３１】
【数９】
【０１３２】
また設置距離設定部３８は、ＧＰＳ速度ＶＧの符号（正又は負）と先行情報ＩＡとを比較することにより、ＰＮＤ１が車両９の前方又は後方のいずれに設置されているかを判断することもできる。
【０１３３】
すなわち設置距離設定部３８は、ＧＰＳ速度ＶＧが正であり且つ先行情報ＩＡが加速度αzの先行を表している場合（車両９が前進中）、又はＧＰＳ速度ＶＧが負であり且つ先行情報ＩＡがピッチレートωyの先行を表している場合（車両９が後退中）、ＰＮＤ１が車両９の前方に設置されていると判断する。
【０１３４】
また設置距離設定部３８は、ＧＰＳ速度ＶＧが正であり且つ先行情報ＩＡがピッチレートωyの先行を表している場合（車両９が前進中）、又はＧＰＳ速度ＶＧが負であり且つ先行情報ＩＡが加速度αzの先行を表している場合（車両９が後退中）、ＰＮＤ１が車両９の後方に設置されていると判断する。
【０１３５】
その上で設置距離設定部３８は、ＰＮＤ１が車両９の前方に設置されていると判断した場合には設置距離Ｄの符号を正とし、当該ＰＮＤ１が当該車両９の後方に設置されていると判断した場合には設置距離Ｄの符号を負とする。
【０１３６】
さらに設置距離設定部３８は、設置距離Ｄを随時算出すると共に記憶部１３（図１２）に記憶させておくようになされている。そして設置距離設定部３８は、ＧＰＳ処理部２１からＧＰＳ速度ＶＧが供給されない場合、記憶部１３から読み出した最新の設置距離Ｄを時間差速度算出部３５へ供給するようになされている。
【０１３７】
また設置距離設定部３８は、ユーザの操作により設置距離Ｄの値が入力された場合には、この値を記憶部１３に記憶させると共に時間差速度算出部３５へ供給するようになされている。
【０１３８】
［１−４−３．進行方向の判断処理］
時間差速度算出部３５は、先行情報ＩＡにより、加速度αz又はピッチレートωyのいずれが先行しているかを認識することができる。
【０１３９】
また時間差速度算出部３５は、設置距離Ｄの符号から、ＰＮＤ１が車両９の前方又は後方のいずれに設置されているかを認識することができる。
【０１４０】
ここで、加速度αzが先行し且つＰＮＤ１が車両９の前方に設置されている場合（図８）、及びピッチレートωyが先行し且つＰＮＤ１が車両９の後方に設置されている場合、上述した基本原理に基づき、当該車両９は前進していることになる。
【０１４１】
一方、ピッチレートωyが先行し且つＰＮＤ１が車両９の前方に設置されている場合（図９）、及び加速度αzが先行し且つＰＮＤ１が車両９の後方に設置されている場合、上述した基本原理に基づき、当該車両９は後退していることになる。
【０１４２】
そこで時間差速度算出部３５は、先行情報ＩＡ及び設置距離Ｄの符号を基に、車両９の進行方向を判断する。そして時間差速度算出部３５は、（１）式に従って算出した時間差速度ＶＴの符号を、当該車両９の進行方向に基づき、前進であれば正とし、後退であれば負とするようになされている。
【０１４３】
［１−５．位置算出処理手順及び速度算出処理手順］
次に、位置算出処理手順及び速度算出処理手順について、図１６、図１７及び図１８のフローチャートを用いて説明する。
【０１４４】
ＰＮＤ１の制御部１２は、電源が投入されると位置算出処理ルーチンＲＴ１（図１６）を開始してステップＳＰ１へ移る。ステップＳＰ１において制御部１２は、自律速度算出部２２により時間差速度ＶＴを算出する。
【０１４５】
このとき制御部１２は、速度算出処理ルーチンＲＴ２（図１７）を開始し、ステップＳＰ１１へ移る。ステップＳＰ１１において制御部１２は、自律速度算出部２２のアンチエイリアシングフィルタ３１により、３軸加速度センサ４により検出された加速度データＡＤ及びＹ軸ジャイロセンサ５により検出されたピッチレートデータＰＤそれぞれに対してアンチエイリアス処理を施し、次のステップＳＰ１２へ移る。
【０１４６】
ステップＳＰ１２において制御部１２は、Ａ／Ｄ変換器３２により、加速度データＡＤ及びピッチレートデータＰＤそれぞれに対してＡ／Ｄ変換処理を施して加速度データＡＤ１及びピッチレートデータＰＤ１を生成し、次のステップＳＰ１３へ移る。
【０１４７】
ステップＳＰ１３において制御部１２は、ＬＰＦ／ＨＰＦ処理部３３により、加速度データＡＤ１及びピッチレートデータＰＤ１それぞれについて直流成分及び高域成分をそれぞれ除去して加速度データＡＤ２及びピッチレートデータＰＤ２とし、次のステップＳＰ１４へ移る。
【０１４８】
ステップＳＰ１４において制御部１２は、時間差算出部３４により、加速度データＡＤ２及びピッチレートデータＰＤ２を基に時間差ΔＴを算出する。
【０１４９】
このとき制御部１２は、時間差算出処理ルーチンＲＴ３（図１８）を開始し、ステップＳＰ２１へ移る。ステップＳＰ２１において制御部１２は、以降の処理においてずらす波形を加速度αzに設定し、次のステップＳＰ２２へ移る。
【０１５０】
ステップＳＰ２２において制御部１２は、ずれ量Ｈ及び当該ずれ量Ｈに基づいた算出期間ＣＰを設定し、次のステップＳＰ２３へ移る。
【０１５１】
ステップＳＰ２３において制御部１２は、記憶部１３から算出期間ＣＰ内の加速度αzを読み出し、（２）式に従い標準偏差σαを算出すると共に平均値μαを算出し、次のステップＳＰ２４へ移る。
【０１５２】
ステップＳＰ２４において制御部１２は、記憶部１３から算出期間ＣＰ内のピッチレートωyを読み出し、（３）式に従い標準偏差σωを算出すると共に平均値平均値μωを算出し、次のステップＳＰ２５へ移る。
【０１５３】
ステップＳＰ２５において制御部１２は、（４）式に従い加速度αz及びピッチレートωyの共分散ｃｏｖ（αz，ωy）を算出した上で、（５）式に従い加速度αz及びピッチレートωyの相互相関ρα,ωを算出し、次のステップＳＰ２６へ移る。
【０１５４】
ステップＳＰ２６において制御部１２は、相互相関ρα,ωとこのときのずれ量Ｈとを対応付けて記憶部１３に記憶させ、次のステップＳＰ２７へ移る。
【０１５５】
ステップＳＰ２７において制御部１２は、移動範囲内の全ずれ量Ｈについて相互相関ρα,ωを算出したか否かを判定する。ここで否定結果が得られると、制御部１２は再度ステップＳＰ２２へ戻り、残りのずれ量Ｈについて相互相関ρα,ωを算出する。
【０１５６】
一方ステップＳＰ２７において肯定結果が得られると、制御部１２は次のステップＳＰ２８へ移る。
【０１５７】
ステップＳＰ２８において制御部１２は、相互相関ρα,ωの最大値が閾値以上か否かを判定する。ここで否定結果が得られると、このことはピッチレートωyの波形が加速度αzの波形よりも先行している可能性が高いことを表しており、このとき制御部１２は次のステップＳＰ２９へ移る。
【０１５８】
ステップＳＰ２９において制御部１２は、ずらす波形をピッチレートωyに設定し、再度ステップＳＰ２２へ戻ってピッチレートωyの波形をずらしながら相互相関ρα,ωを算出する。
【０１５９】
一方ステップＳＰ２８において肯定結果が得られると、このことは時間差ΔＴの算出に必要な相互相関ρα,ωを全て算出したことを表しており、このとき制御部１２は次のステップＳＰ３０へ移る。
【０１６０】
ステップＳＰ３０において制御部１２は、相互相関ρα,ωが最大となるとき及びその前後におけるずれ量Ｈの値を（６）に代入した連立方程式を立て、これを解くことにより係数ａ及びｂを算出し、次のステップＳＰ３１へ移る。
【０１６１】
ステップＳＰ３１において制御部１２は、算出した係数ａ及びｂを（８）式に代入することによりずれ量Ｈを算出し、これを時間差ΔＴとして次のステップＳＰ３２へ移る。ステップＳＰ３２において制御部１２は、時間差算出処理ルーチンＲＴ３を終了することにより元の速度算出処理手順ＲＴ２（図１７）へ戻り、ステップＳＰ１５へ移る。
【０１６２】
ステップＳＰ１５において制御部１２は、速度算出部３５により、時間差ΔＴ及び設置距離Ｄを基に時間差速度ＶＴを算出してこれを速度データＶＴＤ０とし、次のステップＳＰ１６へ移る。
【０１６３】
ステップＳＰ１６において制御部１２は、平滑化及びノイズ除去部３６により、速度データＶＴＤ０に平滑化及びノイズ除去処理を施して速度データＶＴＤとし、次のステップＳＰ１７へ移る。
【０１６４】
ステップＳＰ１７において制御部１２は、速度出力部３７により、時間差速度ＶＴが３［ｋｍ／ｈ］未満であれば速度データＶＴＤを値０に補正した上で、当該速度データＶＴＤを自律速度データＶＤとして出力し、次のステップＳＰ１８へ移る。
【０１６５】
ステップＳＰ１８において制御部１２は、速度算出処理ルーチンＲＴ２を終了することにより元の位置算出処理ルーチンＲＴ１（図１６）へ戻り、ステップＳＰ２へ移る。
【０１６６】
ステップＳＰ２において制御部１２は、角度算出部２３により、ヨーレートデータＹＤに相当するヨーレートωzにサンプリング周期を積算することにより角度θを算出して角速度データＤＤとし、次のステップＳＰ３へ移る。
【０１６７】
ステップＳＰ３において制御部１２は、位置算出部２５により、自律速度データＶＤ及び角度データＤＤに基づいて現在位置データＮＰＤ２を算出し、これをナビゲーション部２６（図１２）へ供給した後、次のステップＳＰ４へ移って位置算出処理ルーチンＲＴ１を終了する。
【０１６８】
［１−６．速度算出結果］
次に、車両９にＰＮＤ１を設置して実際の道路を走行した際の、自律速度算出部２２による時間差速度ＶＴの算出結果を図１９に示す。また、これと比較するために、このときＧＰＳ処理部２１により得られたＧＰＳ速度ＶＧの算出結果を図２０に示す。
【０１６９】
因みに図１９及び図２０では、車両９が速度０の状態から走行を開始して約１１０秒後に停車した場合を表しており、また参考のために累積距離を破線で示している。
【０１７０】
図１９及び図２０を対比すると、ある程度の誤差を含むものの、時間差速度ＶＴがＧＰＳ速度ＶＧに近い値であること、すなわち当該時間差速度ＶＴが車両９の速度を精度良く表していることがわかる。
【０１７１】
このように、ＰＮＤ１では、加速度αz及びピッチレートωyを基に得られた時間差速度ＶＴにより、車両９の速度を良好な精度で算出できることが示された。
【０１７２】
［１−７．動作及び効果］
以上の構成において、ＰＮＤ１は、３軸加速度センサ４により車両９に発生する垂直方向の加速度αzを検出すると共に、Ｙ軸ジャイロセンサ５により当該車両９に発生する進行方向と直交するＹ軸周りのピッチレートωyを検出する。
【０１７３】
そしてＰＮＤ１は、加速度αz及びピッチレートωyを基に時間差ΔＴを算出した上で、当該時間差ΔＴ及び設置距離Ｄを用いて（１）式により時間差速度ＶＴを算出する。
【０１７４】
従ってＰＮＤ１は、センサとして３軸加速度センサ４及びＹ軸ジャイロセンサ５のみを用いた簡易な構成により、ＧＰＳ信号を受信することができない場合であっても、車両９の速度を精度良く算出することができる。その上でＰＮＤ１は、車両９の現在位置を高精度に算出することができ、適切な範囲の地図画面を表示部２に表示させると共に正しい経路案内を行うことができる。
【０１７５】
すなわちＰＮＤ１は、路面の凹凸等に起因して車両９が垂直方向に変位し、また傾きを変化させる際に、垂直方向の加速度αzとＹ軸周りのピッチレートωyとの間に時間差が生じることを利用することにより、車両９の速度として時間差速度ＶＴを容易に算出することができる。
【０１７６】
これを換言すれば、ＰＮＤ１は、車両９内における設置位置ごとに垂直方向の加速度αzの発生タイミングが異なる一方、ピッチレートωyが当該車両９全体に発生する単一の値となり且つ車軸の中点に作用すると見なし得ることを利用することにより、時間差ΔＴ及び設置距離Ｄを用いて時間差速度ＶＴを算出することができる。
【０１７７】
この結果ＰＮＤ１は、一般的な据置型のナビゲーション装置において必要な車速パルス信号を車両９から取得する必要無く、車両９に固定されるだけで、時間差速度ＶＴを算出して現在位置を得ることができる。このためＰＮＤ１は、吸盤１０Ａ（図１）を介した極めて容易な取付作業によりクレードル１０を車両９に固定し、当該クレードル１０に当該ＰＮＤ１を装着させるだけで良いため、ユーザの使い勝手を格段に向上させることができる。
【０１７８】
またＰＮＤ１の制御部１２は、自律速度算出部２２の時間差算出部３４によって、（２）〜（５）式に従って加速度αz及びピッチレートωyの相互相関ρα,ωを算出することにより、当該加速度αz及びピッチレートωyの相関が最も高くなるような時間差ΔＴを確実に得ることができる。これによりＰＮＤ１は、加速度αz及びピッチレートωyにおける特徴成分同士の時間差ΔＴを高い精度で得ることができる。
【０１７９】
これを別の観点から見れば、ＰＮＤ１は、３軸加速度センサ４及びＹ軸ジャイロセンサ５によりそれぞれ生成される検出信号の信号レベルに関する誤差にとらわれることなく、各信号波形に変化が表れる時間差ΔＴを用いて時間差速度ＶＴを算出することができる。
【０１８０】
このためＰＮＤ１は、３軸加速度センサ４及びＹ軸ジャイロセンサ５による検出信号の精度が低い場合や、検出信号にノイズ等が含まれてしまう場合であっても、各波形に特徴成分が表れる時点さえ認識できれば、時間差ΔＴ及び時間差速度ＶＴを高精度に算出することができる。
【０１８１】
さらにＰＮＤ１の制御部１２は、加速度αz及びピッチレートωyの相互相関ρα,ωの値を（６）式のようなずれ量Ｈの２次関数と見なすことにより、（８）式を用いて当該ずれ量Ｈをサンプリング周期よりも高い精度で算出することができ、これを時間差ΔＴとすることができる。
【０１８２】
そのうえＰＮＤ１の制御部１２は、ＧＰＳ速度ＶＧを取得できるときに、時間差ΔＴを用いて（９）式の演算を行うことにより、設置距離Ｄを算出することができる。これによりＰＮＤ１は、一般的なユーザによる測定が困難な設置距離Ｄを容易に且つ精度良く得ることができ、結果的にユーザの手間を省略できると共に時間差速度ＶＴの算出精度を高めることができる。
【０１８３】
またＰＮＤ１の制御部１２は、加速度αz及びピッチレートωyのいずれが先行しているかを判断することにより、車両９の進行方向についても精度良く認識することができる。
【０１８４】
以上の構成によれば、ＰＮＤ１の制御部１２は、自律速度算出部２２により、加速度αz及びピッチレートωyの相互相関ρα,ωを用いて当該加速度αz及びピッチレートωyの相関が最も高くなるような時間差ΔＴを算出し、設置距離Ｄを当該時間差ΔＴで除算することにより時間差速度ＶＴを算出する。この結果ＰＮＤ１は、ＧＰＳ信号を受信することができない場合であっても、車両９の速度として当該時間差速度ＶＴを用いることができる。さらにＰＮＤ１は、時間差速度ＶＴを基に車両９の現在位置を高精度に算出することができ、適切な範囲の地図画面を表示部２に表示できると共に正しい経路案内を行うことができる。
【０１８５】
＜２．第２の実施の形態＞
［２−１．ＰＮＤ及び自律速度算出部の構成］
第２の実施の形態によるＰＮＤ５０は、第１の実施の形態によるＰＮＤ１と比較して、制御部１２に代えて制御部５２を有している点が相違するものの、他の部分は同様に構成されている。
【０１８６】
制御部５２は、図１２との対応部分に同一符号を付した図２１に示すように、制御部１２と比較して、自律速度算出部２２に代えて自律速度算出部５３を有し、また気圧センサ７及び高度算出部２４を有している点が相違するものの、他の部分は同様に構成されている。
【０１８７】
気圧センサ７は、周囲の気圧ＰＲを例えば５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で検出しており、当該気圧ＰＲが示された気圧データＰＲＤを高度算出部２４へ送出する。
【０１８８】
高度算出部２４は、気圧センサ７から供給された気圧データＰＲＤに相当する気圧ＰＲに基づいて車両９の高度を算出し、その高度が示された高度データＨＤをナビゲーション部２６へ送出する。
【０１８９】
ナビゲーション部２６は、ＧＰＳ処理部２１から供給された現在位置データＮＰＤ１又は位置算出部２５から供給された現在位置データＮＰＤ２、及び高度算出部２４から供給された高度データＨＤを基に、車両９の現在位置が含まれる周辺の地図データを記憶部１３から読み出す。
【０１９０】
そしてナビゲーション部２６は、その現在位置が含まれる地図画像を生成した後、表示部２へ出力することにより当該地図画像を表示するようになされている。
【０１９１】
自律速度算出部５３は、時間差速度ＶＴを算出する時間差速度生成部５４と、路面のうねりを利用して車両９の速度（以下これをうねり速度ＶＵと呼ぶ）を算出するうねり速度生成部５５と、当該時間差速度ＶＴ又は当該うねり速度ＶＵを切り替えて自律速度データＶＤとして出力する出力切替部５６とを有している。
【０１９２】
［２−２．時間差速度算出部の構成］
時間差速度生成部５４は、図１３との対応部分に同一符号を付した図２２に示すように、第１の実施の形態における自律速度算出部２２と比較して、時間差算出部３４及び速度出力部３７に代わる時間差算出部６１及び速度出力部６２を有している点が相違するものの、他は同様に構成されている。
【０１９３】
時間差算出部６１は、相互相関ρα,ωを用いた第１の実施の形態と異なり、加速度αz及びピッチレートωyの極大値又は極小値を用いて時間差ΔＴを算出するようになされている。
【０１９４】
すなわち時間差算出部６１は、記憶部１３に記憶されている加速度αzのうち、現時点から過去の算出期間ＣＰ内（例えば過去１［ｓ］内）に得られた加速度αzを読み出し、これらの加速度αzについて極大値である極大加速度αzmaxを求めると共に、当該極大加速度αzmaxが得られた時点Ｔαzmaxを認識する。
【０１９５】
また時間差算出部６１は、記憶部１３に記憶されているピッチレートωyのうち、現時点から過去の算出期間ＣＰ内に得られたピッチレートωyを読み出し、これらのピッチレートωyについて極大値である極大ピッチレートωymaxを求めると共に、当該極大ピッチレートωymaxが得られた時点Ｔωymaxを認識する。
【０１９６】
因みに時間差算出部６１は、算出期間ＣＰ内に得られた加速度αzの極大値である極大加速度αzmaxを得られなかった場合には、当該極大加速度αzmaxに代えて加速度αzの極小値である極小加速度αzminを求めると共に、当該極小加速度αzminが得られた時点Ｔαzminを認識する。この場合時間差算出部６１は、ピッチレートωyについても極小ピッチレートωyminを求めると共に、当該極小ピッチレートωyminが得られた時点Ｔωyminを認識する。
【０１９７】
その後時間差算出部６１は、時点Ｔαzmaxと時点Ｔωymaxとの差分又は時点Ｔαzminと時点Ｔωyminとの差分を時間差ΔＴとし、これを時間差速度算出部３５及び設置距離設定部３８へ供給するようになされている。
【０１９８】
また時間差速度出力部６２は、時間差速度データＶＴＤにより示される時間差速度ＶＴが３［ｋｍ／ｈ］未満であれば値０に補正した上で、当該時間差速度データＶＴＤを出力切替部５６へ出力するようになされている。
【０１９９】
ところで、加速度αz及びピッチレートωyについては、算出期間ＣＰ内に複数の極大値又は極小値が含まれる場合が考えられる。
【０２００】
そこで時間差速度算出部５４では、直前の時間差速度ＶＴを記憶部１３に記憶させると共に、新たに算出した時間差速度ＶＴが直前の時間差速度ＶＴに最も近くなるような極大値又は極小値を採用して当該時間差速度ＶＴを算出するようになされている。
【０２０１】
このように時間差速度生成部５４は、加速度αz及びピッチレートωyの極大値又は極小値を用いて時間差ΔＴを算出した上で時間差速度ＶＴを算出するようになされている。
【０２０２】
［２−３．うねり速度算出部の構成］
次に、うねり速度生成部５５によるうねり速度ＶＵの算出について説明する。
【０２０３】
［２−３−１．うねり速度の算出原理］
まず、うねり速度ＶＵの算出原理について説明する。実際上、移動面としての道路を走行中の車両９は、平らな道路を走行することが殆どなく、図２３（Ａ）に示すような全体として凹状の道路、及び図２３（Ｂ）に示すような全体として凸状の道路を走行するのが実状である。
【０２０４】
この車両９の例えばダッシュボード上（すなわち設置位置Ｎ１）に載置されたＰＮＤ５０は、車両９が凹状の道路（図２３（Ａ））を走行したとき、３軸加速度センサ４（図２１）によって、Ｚ軸に沿った下方向の加速度αzを例えば５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で検出する。
【０２０５】
またＰＮＤ５０は、Ｙ軸ジャイロセンサ５（図２１）によってＹ軸周りの角速度、すなわちピッチレートωyを５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で検出する。
【０２０６】
因みにここでは、Ｚ軸に沿った下方向の加速度αzを正と定義し、また図２３（Ａ）に示すような凹状の路面に沿って形成される仮想上の円を進行方向に対して上向きに縦回転する際のピッチレートωyを正と定義している。
【０２０７】
続いてＰＮＤ５０は、加速度αz及びピッチレートωyを用い、次の（１０）式によって進行方向の速度Ｖを１秒間当たり５０回算出する。
【０２０８】
【数１０】
【０２０９】
またＰＮＤ５０は、車両９が凸状の道路（図２３（Ｂ））を走行するとき、３軸加速度センサ４によってＺ軸に沿った上方向の加速度αz’を例えば５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で検出し、またＹ軸ジャイロセンサ５によってＹ軸周りのピッチレートωy’を例えば５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で検出する。
【０２１０】
そしてＰＮＤ５０は、加速度αz’及びピッチレートωy’を用い、次の（１１）式によって進行方向の速度Ｖ’を１秒間当たり５０回算出する。
【０２１１】
【数１１】
【０２１２】
ここでは説明の便宜上、負の加速度αzを加速度αz’として説明しているが、実際には、３軸加速度センサは加速度αz’を加速度αzの負の値として検出している。またピッチレートωy’についても同様に、負のピッチレートωyをピッチレートωy’として説明しているが、実際には、Ｙ軸ジャイロセンサは、ピッチレートωy’をピッチレートωyの負の値として検出している。従って、実際には速度Ｖ’も、速度Ｖとして算出される。
【０２１３】
このようにＰＮＤ５０は、加速度αz及びピッチレートωyを用いて（１０）式により速度Ｖ、すなわちうねり速度ＶＵを算出するようになされている。
【０２１４】
［２−３−２．うねり速度の算出処理］
速度算出部５３は、うねり速度算出処理を実行する際、図２２に示したように、ＬＰＦ／ＨＰＦ処理部６３、うねり速度算出部６５、平滑化及びノイズ除去部６６及びうねり速度出力部６７として機能する。
【０２１５】
ＬＰＦ／ＨＰＦ処理部６３は、加速度データＡＤ１及びピッチレートデータＰＤ１の直流成分及び高域成分をそれぞれ除去し、その結果得られる加速度データＡＤ３及びピッチレートデータＰＤ３をうねり速度算出部６５へ供給する。
【０２１６】
因みにうねり速度生成部５５では、うねり速度算出部６５において加速度データＡＤ３及びピッチレートデータＰＤ３に必要な周波数範囲が、時間差速度生成部５４の時間差算出部６１において加速度データＡＤ２及びピッチレートデータＰＤ２に必要な周波数範囲とは相違している。
【０２１７】
そこでＬＰＦ／ＨＰＦ処理部６３では、時間差速度生成部５４のＬＰＦ／ＨＰＦ処理部３３とは異なるカットオフ周波数により、加速度データＡＤ１及びピッチレートデータＰＤ１の直流成分及び高域成分をそれぞれ除去している。
【０２１８】
ところで加速度αz及びピッチレートωyは、図４〜６等に示したように、互いに対応する特徴成分が出現する際に時間差（すなわち位相差）が生じる。
【０２１９】
そこでうねり速度算出部６５は、加速度αz及びピッチレートωyそれぞれについて、最大値及び最小値の差分を用いることにより、その位相差による影響を排除するようになされている。
【０２２０】
具体的にうねり速度算出部６５は、所定の算出期間における加速度データＡＤ３に相当する加速度αzのうち最大値及び最小値をそれぞれ最大加速度αz,max及び最小加速度αz,minとして抽出する。
【０２２１】
またうねり速度算出部６５は、所定の算出期間におけるピッチレートデータＰＤ３に相当するピッチレートωyのうち最大値及び最小値をそれぞれ最大ピッチレートωy,max及び最小ピッチレートωy,minとして抽出する。
【０２２２】
続いてうねり速度算出部６５は、次の（１２）式に従った演算を行うことにより、うねり速度ＶＵを算出し、当該うねり速度ＶＵを表すうねり速度データＶＵＤ０を平滑化及びノイズ除去部６６へ送出する。
【０２２３】
【数１２】
【０２２４】
平滑化及びノイズ除去部６６は、うねり速度データＶＵＤ０に対して所定の平滑化及びノイズ除去処理を施すことにより、うねり速度ＶＵに含まれる誤差を縮小し、その結果得られるうねり速度データＶＵＤをうねり速度出力部６７へ送出する。
【０２２５】
うねり速度出力部６７は、平滑化及びノイズ除去部６６から供給されたうねり速度データＶＵＤを出力切替部５６へ送出する。
【０２２６】
このようにして速度算出部２２は、３軸加速度センサ４から供給された加速度データＡＤ、及びＹ軸ジャイロセンサ５から供給されたピッチレートデータＰＤに基づいて車両９のうねり速度ＶＵを算出するようになされている。
【０２２７】
［２−４．速度の切替］
ところでうねり速度ＶＵは、その算出原理上、車両９の速度が比較的大きい場合には高精度に算出され得るものの、当該車両９の速度が比較的小さい場合には精度が低下して誤差が大きくなってしまう。
【０２２８】
一方、時間差速度ＶＴは、（１）式に示したように、設置距離Ｄを時間差ΔＴで除算することにより算出される。ここで、設置距離Ｄが１［ｍ］又は０．５［ｍ］の場合について、時間差ΔＴが０．０２〜０．２０［ｓ］であった場合の時間差速度ＶＴをそれぞれ算出した結果を図２４（Ａ）及び（Ｂ）にそれぞれ示す。
【０２２９】
因みに時間差ΔＴが０．０２［ｓ］単位の離散値となっているのは、上述したように加速度αz及びピッチレートωyのサンプリング周期が０．０２［ｓ］であるため、当該時間差ΔＴの算出結果が０．０２［ｓ］刻みの離散値となるからである。
【０２３０】
また図２４（Ａ）及び（Ｂ）には、サンプリング周期（０．０２［ｓ］）を単位として時間差ΔＴを表したステップ数も併記している。
【０２３１】
例えば設置距離Ｄが１［ｍ］の場合（図２４（Ａ））、時間差ΔＴが比較的小さい場合、例えば０．０２〜０．０８［ｓ］の範囲において、算出される時間差速度ＶＴ同士の間隔は比較的大きくなっている。このことは、算出される時間差速度ＶＴの精度が低く、当該時間差速度ＶＴに含まれる誤差が大きいことを意味している。
【０２３２】
また時間差ΔＴが比較的大きい場合、例えば０．１０〜０．２０［ｓ］の範囲において、算出される時間差速度ＶＴ同士の間隔は比較的小さくなっている。このことは、算出される時間差速度ＶＴの精度が高く、当該時間差速度ＶＴに含まれる誤差が小さいことを意味している。
【０２３３】
すなわち時間差速度ＶＴは、うねり速度ＶＵの場合とは反対に、車両９の速度が比較的小さい場合には高精度に算出され得るものの、当該車両９の速度が比較的大きい場合には精度が低下して誤差が大きくなってしまう。
【０２３４】
そこで自律速度算出部５３の出力切替部５６（図２１）は、車両９の速度が比較的小さい場合には時間差速度ＶＴに切り替え、当該車両９の速度が比較的大きい場合にはうねり速度ＶＵに切り替えるようになされている。
【０２３５】
具体的に出力切替部５６は、車両９が一定速度で走行した場合に算出される時間差速度ＶＴの誤差が１０％以下となるよう閾値ＴＨを定め、時間差速度ＶＴが当該閾値ＴＨを超える場合にはうねり速度ＶＵに切り替えるようになされている。
【０２３６】
ここで、時間差速度ＶＴの誤差が１０％を超える場合について説明する。例えば設置距離Ｄ＝１［ｍ］のときに、車両９の速度が４０［ｋｍ／ｈ］であったとすると、時間差速度ＶＴは３６［ｋｍ／ｈ］又は４５［ｋｍ／ｈ］のいずれかとなるため、誤差が１０％を超える可能性がある。
【０２３７】
一方、例えば車両９の速度が３３［ｋｍ／ｈ］であったとすると、時間差速度ＶＴは３０［ｋｍ／ｈ］又は３６［ｋｍ／ｈ］のいずれかとなり、誤差が１０％以下に収まる可能性が極めて高い。
【０２３８】
そこで出力切替部５６は、設置距離Ｄ＝１［ｍ］の場合については、閾値ＴＨを３６［ｋｍ／ｈ］と定めている。
【０２３９】
さらに出力切替部５６は、設置距離Ｄが種々の値となる場合についても、それぞれ閾値ＴＨを定めている。この場合の閾値ＴＨは、離散的な値となる時間差速度ＶＴのうち、互いに隣接する値それぞれの誤差１０％の範囲が重なる最大の値となっている。
【０２４０】
例えば設置距離Ｄが０．５［ｍ］の場合（図２４（Ｂ））、時間差ΔＴが０．１２［ｓ］のとき、時間差速度ＶＴは１５［ｋｍ／ｈ］となり、誤差１０％を加算すると１６．５［ｋｍ／ｈ］となる。また時間差ΔＴが０．１０［ｓ］のとき、時間差速度ＶＴは１８［ｋｍ／ｈ］となり、誤差１０％を減算すると１６．２［ｋｍ／ｈ］となる。すなわち時間差ΔＴが０．１２及び０．１０［ｓ］の間では、誤差１０％の範囲が重なることになる。
【０２４１】
一方、図２４（Ｂ）において、時間差ΔＴが０．１０［ｓ］のとき、時間差速度ＶＴは１８［ｋｍ／ｈ］であり、誤差１０％を加算すると１９．８［ｋｍ／ｈ］となる。また時間差ΔＴが０．０８［ｓ］のとき、時間差速度ＶＴは２２．５［ｋｍ／ｈ］となり、誤差１０％を減算すると２０．２５［ｋｍ／ｈ］となる。すなわち時間差ΔＴが０．１０及び０．０８［ｓ］の間では、誤差１０％の範囲が重ならないことになる。
【０２４２】
そこで出力切替部５６は、設置距離Ｄが０．５［ｍ］の場合における閾値ＴＨを、誤差１０％の範囲が重なる最大の値である１８［ｋｍ／ｈ］に設定する。
【０２４３】
因みに出力切替部５６は、設置距離Ｄごとに閾値ＴＨを対応付け、予め記憶部１３に記憶させている。
【０２４４】
かくして出力切替部５６は、時間差速度ＶＴが当該閾値ＴＨ以下の場合には、当該時間差速度ＶＴを自律速度データＤＴとして出力し、時間差速度ＶＴが当該閾値ＴＨ以下の場合には、うねり速度ＶＵに切り替えて、すなわちうねり速度ＶＵを自律速度データＤＴとして出力する。
【０２４５】
［２−５．動作及び効果］
以上の構成において、第２の実施の形態によるＰＮＤ５０は、３軸加速度センサ４により車両９に発生する垂直方向の加速度αzを検出すると共に、Ｙ軸ジャイロセンサ５により当該車両９に発生する進行方向と直交するＹ軸周りのピッチレートωyを検出する。
【０２４６】
そしてＰＮＤ５０は、第１の実施の形態と同様、加速度αz及びピッチレートωyを基に時間差ΔＴを算出した上で、当該時間差ΔＴ及び設置距離Ｄを用いて（１）式により時間差速度ＶＴを算出する。
【０２４７】
従ってＰＮＤ５０は、センサとして３軸加速度センサ４及びＹ軸ジャイロセンサ５のみを用いた簡易な構成により、ＧＰＳ信号を受信することができない場合であっても、車両９の速度を精度良く算出することができる。その上でＰＮＤ５０は、車両９の現在位置を高精度に算出することができ、適切な範囲の地図画面を表示部２に表示させると共に正しい経路案内を行うことができる。
【０２４８】
すなわちＰＮＤ５０は、路面の凹凸等に起因して車両９が垂直方向に変位し、また傾きを変化させる際に、垂直方向の加速度αzとＹ軸周りのピッチレートωyとの間に時間差が生じることを利用することにより、車両９の速度として時間差速度ＶＴを容易に算出することができる。
【０２４９】
またＰＮＤ５０の制御部５２は、自律速度算出部５３の時間差速度算出部５４において、加速度αz及びピッチレートωyの極大値又は極小値を用いて時間差ΔＴを算出することができる。このため制御部５２は、相互相関ρα,ωを算出する第１の実施の形態と比較して、演算に要する処理負荷を大幅に軽減することができる。
【０２５０】
さらにＰＮＤ５０の制御部５２は、自律速度算出部５３の出力切替部５６により、２種類の算出手法により算出された時間差速度ＶＴ又はうねり速度ＶＵのいずれかに切り替えて自律速度データＤＴとすることができる。
【０２５１】
特に出力切替部５６は、速度が比較的小さいときに時間差速度ＶＴの精度が高まり、反対に速度が比較的大きいときにうねり速度ＶＵの精度が高まることを踏まえ、閾値ＴＨ以下の場合には時間差速度ＶＴを、それ以外の場合にはうねり速度ＶＵを、自律速度データＤＴとする。このため出力切替部５６は、時間差速度ＶＴのみを用いる第１の実施の形態と比較して、自律速度データＤＴの精度を格段に高めることができる。
【０２５２】
またＰＮＤ５０は、その他の点についても、第１の実施の形態によるＰＮＤ１と同様の作用効果を奏し得る。
【０２５３】
以上の構成によれば、ＰＮＤ５０の制御部５２は、時間差速度算出部５４によって、加速度αz及びピッチレートωyの極大値及び極小値を用いて時間差ΔＴを算出し、設置距離Ｄを当該時間差ΔＴで除算することにより時間差速度ＶＴを算出する。また制御部５２は、うねり速度算出部５５によって、加速度αを角速度ωにより除算することによりうねり速度ＶＵを算出する。さらに制御部５２は、出力切替部５６によって、時間差速度ＶＴが閾値ＴＨ以下のときは当該時間差速度ＶＴを、それ以外のときはうねり速度ＶＵを、自律速度データＤＴとする。この結果ＰＮＤ５０は、ＧＰＳ信号を受信することができない場合であっても、車両９の自律速度として時間差速度ＶＴ又はうねり速度ＶＵを用いることができる。さらにＰＮＤ５０は、自律速度を基に車両９の現在位置を高精度に算出することができ、適切な範囲の地図画面を表示部２に表示できると共に正しい経路案内を行うことができる。
【０２５４】
＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態による携帯電話機１０１は、図２５に示すように、ＬＣＤ(Liquid Crystal Device)でなり各種表示を行う表示部１０２、マイク１０４、スピーカ１０５及び入力釦等でなる操作部１０６を有している。
【０２５５】
また携帯電話機１０１は、第１の実施の形態によるＰＮＤ１と同様、クレードル１０３を介して車両９（図２）に取り付けられるようになされている。
【０２５６】
図２６に示すように、携帯電話機１０１は、ＣＰＵ構成の統括制御部１０９が、携帯電話機としての機能を司る携帯電話ユニット１１０と、上述した第１の実施の形態と同様のナビゲーション処理を行うナビゲーションユニット１１とを制御するようになされている。
【０２５７】
携帯電話ユニット１１０は、表示部１０２及び操作部１０６に加えて、半導体メモリ等でなり各種データの保存等に用いられる記憶部１０８と接続されている。因みに図２６では表示を簡略化しているが、表示部１０２、操作部１０６及び記憶部１０８はナビゲーションユニット１１にもそれぞれ接続されている。
【０２５８】
携帯電話機１０１は、通話機能を実行する場合、通話機能や電子メール機能を実現すべく携帯電話ユニット１１０を用いる。実際上、携帯電話機１０１の携帯電話ユニット１１０は、図示しない基地局からアンテナＡＮＴ２を介して受信した受信信号を送受信部１１１へ送出する。
【０２５９】
送受信部１１１は、送信部及び受信部によって構成されており、受信信号を所定の方式に従って復調等することにより受信データに変換し、これをデコーダ１１２へ送出する。デコーダ１１２はマイクロコンピュータ構成でなる携帯電話制御部１１４の制御に従って受信データをデコードすることにより相手方の通話音声データを復元し、スピーカ１０５へ出力する。スピーカ１０５は通話音声データを基に相手方の通話音声を出力する。
【０２６０】
一方、携帯電話ユニット１１０は、マイクロフォン１０４から集音した音声信号をエンコーダ１１５へ送出する。エンコーダ１１５は、携帯電話制御部１１４の制御に従って音声信号をディジタル変換した後に所定の方式でエンコードすることにより得た音声データを送受信部１１１へ送出する。
【０２６１】
送受信部１１１は、音声データを所定の方式に従って変調した後、アンテナＡＮＴ２を介して基地局（図示せず）へ無線送信する。
【０２６２】
このとき携帯電話ユニット１１０の携帯電話制御部１１４は、操作部１０６からの操作命令に応じて表示部１０２に相手方の電話番号や電波受信状況等を表示する。
【０２６３】
また携帯電話ユニット１１０の携帯電話制御部１１４は、通信機能により電子メールを受信する場合、送受信部１１１からデコーダ１１２へ受信データを供給し、当該受信データをデコードすることにより復元した電子メールデータを表示部１０２へ送出し、当該表示部１０２に電子メールの内容を表示すると共に、記憶部１０８に記憶する。
【０２６４】
さらに携帯電話ユニット１１０の携帯電話制御部１１４は、通信機能により電子メールを送信する場合、操作部１０６を介して入力された電子メールデータをエンコーダ１１５によってエンコードした後、送受信部１１１及びアンテナＡＮＴ２を経由して無線送信するようになされている。
【０２６５】
一方、携帯電話機１０１は、ナビゲーション機能を実行する場合、統括制御部１０９がナビゲーションユニット１１を制御してナビゲーション処理を実行させるようになされている。
【０２６６】
ナビゲーションユニット１１は、第１の実施の形態と同様、ＧＰＳ信号を基に得られる現在位置データＮＰＤ１、或いは加速度αz及びピッチレートωyを基に得られる現在位置データＮＰＤ２を基に、車両９の現在位置が含まれる周辺の地図画像を生成して表示部１０２に表示させる。
【０２６７】
このとき自律速度算出部２２（図１２、図１３）は、第１の実施の形態と同様、加速度αz及びピッチレートωyの相関を用いて時間差ΔＴを算出し、（１）式に従って時間差速度ＶＴを算出するようになされている。
【０２６８】
従って第３の実施の形態による携帯電話機１０１は、ナビゲーションユニット１１によって、第１の実施の形態と同様、センサとして３軸加速度センサ４及びＹ軸ジャイロセンサ５のみを用いた簡易な構成により、ＧＰＳ信号を受信することができない場合であっても、車両９の速度を精度良く算出することができる。
【０２６９】
その上で携帯電話機１０１は、車両９の現在位置を高精度に算出することができ、適切な範囲の地図画面を表示部１０２に表示させると共に正しい経路案内を行うことができる。
【０２７０】
すなわち携帯電話機１０１は、路面の凹凸等に起因して車両９が垂直方向に変位し、また傾きを変化させる際に、垂直方向の加速度αzとＹ軸周りのピッチレートωyとの間に時間差が生じることを利用することにより、車両９の速度として時間差速度ＶＴを容易に算出することができる。
【０２７１】
また携帯電話機１０１は、その他の点についても、第１の実施の形態によるＰＮＤ１と同様の作用効果を奏し得る。
【０２７２】
以上の構成によれば、第３の実施の形態による携帯電話機１０１は、ナビゲーションユニット１１の制御部１２における自律速度算出部２２により、加速度αz及びピッチレートωyの相互相関ρα,ωを用いて当該加速度αz及びピッチレートωyの相関が最も高くなるような時間差ΔＴを算出し、設置距離Ｄを当該時間差ΔＴで除算することにより時間差速度ＶＴを算出する。この結果携帯電話機１０１は、ＧＰＳ信号を受信することができない場合であっても、車両９の速度として当該時間差速度ＶＴを用いることができる。さらに携帯電話機１０１は、時間差速度ＶＴを基に車両９の現在位置を高精度に算出することができ、適切な範囲の地図画面を表示部１０２に表示できると共に正しい経路案内を行うことができる。
【０２７３】
＜４．他の実施の形態＞
なお上述した第１の実施の形態においては、自律速度算出部２２の時間差算出部３４によって相互相関ρα,ωを基に時間差ΔＴを算出するようにした場合について述べた。
【０２７４】
本発明はこれに限らず、例えば（５）式により算出した共分散ｃｏｖ（αz，ωy）をそのまま用いて時間差ΔＴを算出する等、加速度αz及びピッチレートωyの相関の高さを表す種々の指標を用い、当該相関が最も高くなるような時間差ΔＴを求めるようにしても良い。
【０２７５】
また上述した第２の実施の形態においては、加速度αz及びピッチレートωyの極大値同士又は極小値同士を用いて時間差ΔＴを算出するようにした場合について述べた。
【０２７６】
本発明はこれに限らず、例えば加速度αz及びピッチレートωyをそれぞれ表す加速度データＡＤ３及びピッチレートデータＰＤ３の極性が互いに逆であるような場合に、加速度αz及びピッチレートωyにおけるいずれか一方の極大値と他方の極小値とを用いて時間差ΔＴを算出するようにしても良い。
【０２７７】
さらに本発明では、相関の高さを表す種々の指標を用いる手法や極値を用いる手法に代えて、他の種々の手法を用いるようにしても良い。要は、加速度αzの波形及びピッチレートωyの波形それぞれの互いに対応する特徴的な箇所同士の時間的なずれ量（すなわち特徴成分同士の時間差）を時間差ΔＴとして算出することができれば良い。
【０２７８】
さらに上述した第１の実施の形態においては、相互相関ρα,ωの値を（６）式の２次関数と見なし、（８）式によりサンプリング間隔よりも細かい精度でずれ量Ｈを算出するようにした場合について述べた。
【０２７９】
本発明はこれに限らず、例えばサンプリング周波数が高くサンプリング間隔の離散値であっても十分な精度でずれ量Ｈ（すなわち時間差ΔＴ）が得られるような場合に、相互相関ρα,ωの値が最大となるようなずれ量Ｈをそのまま時間差ΔＴとするようにしても良い。
【０２８０】
さらに上述した第２の実施の形態においては、時間差算出部６１によって複数の極大値又は極小値が検出された場合、新たに算出した時間差速度ＶＴが直前の時間差速度ＶＴに最も近くなるような極大値又は極小値を採用して当該時間差速度ＶＴを算出するようにした場合について述べた。
【０２８１】
本発明はこれに限らず、例えば加速度αz及びピッチレートωyそれぞれの複数の極大値同士の差分をそれぞれ算出し、このときの差分値の分散が最も小さくなるような差分を時間差ΔＴとする等、種々の手法により時間差ΔＴを算出するようにしても良い。
【０２８２】
さらに上述した第１の実施の形態においては、ＧＰＳ信号を受信できず自律速度Ｖを算出する場合にのみ、加速度αz及びピッチレートωyから車両９の進行方向を判断して当該自律速度Ｖ（時間差速度ＶＴ）に反映させる場合について述べた。
【０２８３】
本発明はこれに限らず、時間差速度ＶＴを算出する場合以外にも、例えば加速度αz及びピッチレートωyから車両９の進行方向を判断し、その判断結果を位置算出部２５やナビゲーション部２６へ供給して測位処理やナビゲーション処理等に利用するようにしても良い。
【０２８４】
さらに上述した第１の実施の形態においては、車両９の角速度が中点ＷＭ（図２）に作用すると見なした上で、ＰＮＤ１の設置位置から車軸の中点ＷＭまでの距離を設置距離Ｄとする場合について述べた。
【０２８５】
本発明はこれに限らず、車両９における重心等の任意の箇所に角速度が作用すると見なした上で、当該箇所からＰＮＤ１の設置位置までの距離を設置距離Ｄとするようにしても良い。第２及び第３の実施の形態についても同様である。
【０２８６】
さらに上述した実施の形態においては、３軸加速度センサ４、Ｙ軸ジャイロセンサ５及びＺ軸ジャイロセンサ６におけるサンプリング周期を５０［Ｈｚ］とするようにした場合について述べた。
【０２８７】
本発明はこれに限らず、各サンプリング周期を例えば１００［Ｈｚ］や２００［Ｈｚ］等のような種々の値としても良く、またセンサごとにサンプリング周期を相違させても良い。この場合、特に第２の実施の形態における閾値ＴＨの設定を、当該サンプリング周期に対応するよう設定すれば良い。
【０２８８】
さらに上述した第１の実施の形態においては、ＰＮＤ１が車両９の車室内における前方に設置され、且つ当該車両９が前進する可能性が高いことから、まず加速度αzの波形を過去へずらしながら時間差ΔＴを算出するようにした場合について述べた。
【０２８９】
本発明はこれに限らず、例えばユーザの操作入力や設置距離設定部３８による判断結果等によりＰＮＤ１の設置位置が車室内の後方であることが判明している場合、まずピッチレートωyの波形を過去へずらしながら時間差ΔＴを算出するようにしても良い。
【０２９０】
さらに上述した第１の実施の形態においては、設置距離設定部３８により、ＧＰＳ速度ＶＧの符号及び先行情報ＩＡを基に、車両９におけるＰＮＤ１の設置位置（前方又は後方）を判断して設置距離Ｄの符号を変化させるようにした場合について述べた。
【０２９１】
本発明はこれに限らず、例えば車両９におけるＰＮＤ１の設置位置（前方又は後方）についてはユーザに設定させ、設置距離設定部３８により生成する設置距離Ｄを常に正の値とするようにしても良い。第２及び第３の実施の形態についても同様である。
【０２９２】
さらには、設置距離Ｄに関し、設置距離設定部３８により生成した値とユーザの操作により入力された値とが大きくかけ離れた場合に、設置距離設定部３８により生成した値を優先させるようにし、或いはユーザの操作により入力された値を優先させるようにする等、いずれか一方の値を優先的に用いるようにしても良い。第２及び第３の実施の形態についても同様である。
【０２９３】
さらに上述した第１の実施の形態においては、自律速度出力部３７により、時間差速度データＶＴＤが最低出力閾値ＴＨＬ未満であれば時間差速度データＶＴＤを値「０」に置き換えて自律速度データＶＤとするようにした場合について述べた。
【０２９４】
本発明はこれに限らず、自律速度出力部３７により、例えば時間差速度データＶＴＤが最低出力閾値ＴＨＬ未満であれば直前の時間差速度データＶＴＤに置き換えて自律速度データＶＤとしても良く、或いは時間差速度データＶＴＤの値にかかわらずそのまま自律速度データＶＤとする等、種々の補正処理を行うようにしても良い。またこの処理を時間差速度算出部３５や平滑化及びノイズ除去部３６により行うようにしても良い。第２及び第３の実施の形態についても同様である。
【０２９５】
さらに上述した実施の形態においては、ＬＰＦ／ＨＰＦ処理部３３により、３軸加速度センサ４及びＹ軸ジャイロセンサ５によりそれぞれ検出した加速度データＡＤ及びピッチレートデータＰＤに対し、ＬＰＦ／ＨＰＦ処理部３３によりハイパスフィルタ処理及びローパスフィルタ処理を施すようにした場合について述べた。
【０２９６】
本発明はこれに限らず、ＬＰＦ／ＨＰＦ処理部３３により、加速度データＡＤ及びピッチレートデータＰＤに対して、ハイパスフィルタ処理及びローパスフィルタ処理に加えて、移動平均フィルタ処理を施すようにしても良い。また、ＬＰＦ／ＨＰＦ処理部３３により、加速度データＡＤ及びピッチレートデータＰＤに対して、ハイパスフィルタ処理、ローパスフィルタ処理及び移動平均フィルタ処理を任意に組み合わせた処理を施すようにしても良い。第２及び第３の実施の形態についても同様である。
【０２９７】
さらに上述した第１の実施の形態においては、ＰＮＤ１が車両９のダッシュボード上に載置されたクレードル１０によって保持されている状態で、時間差速度ＶＴを算出するようにした場合について述べた。
【０２９８】
本発明はこれに限らず、例えばＰＮＤ１がクレードル１０から機械的或いは電気的に取り外されたことを認識すると、時間差速度ＶＴを０とする、或いは直前の時間差速度ＶＴのまま継続するようにしても良い。第２及び第３の実施の形態についても同様である。
【０２９９】
さらに上述した第１実施の形態においては、ＰＮＤ１が左右方向に長い横置きの状態で使用されるようにした場合について述べた。
【０３００】
本発明はこれに限らず、例えば図２７に示すように、ＰＮＤ１が縦方向に長い縦置きの状態で使用されるようにしても良い。この場合ＰＮＤ１は、Ｙ軸ジャイロセンサ５によりＺ軸回りのヨーレートωzを検出し、またＺ軸ジャイロセンサ６によりＹ軸周りのピッチレートωyを検出すれば良い。第２及び第３の実施の形態についても同様である。
【０３０１】
さらに上述した第１の実施の形態においては、３軸加速度センサ４、Ｙ軸ジャイロセンサ５及びＺ軸ジャイロセンサ６がＰＮＤ１の内部に設けられているようにした場合について述べた。
【０３０２】
本発明はこれに限らず、３軸加速度センサ４、Ｙ軸ジャイロセンサ５及びＺ軸ジャイロセンサ６が、ＰＮＤ１の外部に設けられているようにしても良い。第２及び第３の実施の形態についても同様である。
【０３０３】
またＰＮＤ１は、３軸加速度センサ４、Ｙ軸ジャイロセンサ５及びＺ軸ジャイロセンサ６の取付角度を調節できるような調節機構を例えば筐体の側面に設けるようにしても良い。これによりＰＮＤ１は、その表示部２が車両９の進行方向に対してほぼ垂直となるように設置されていない場合であっても、調節機構をユーザに調節させることによって、例えばＹ軸ジャイロセンサ５の回転軸を車両９の垂直方向と揃えることができる。第２及び第３の実施の形態についても同様である。
【０３０４】
さらに上述した第１の実施の形態においては、ＰＮＤ１の制御部１２が、予め記憶部１３に格納されているアプリケーションプログラムに従い、上述したルーチンＲＴ１、ＲＴ２及びＲＴ３の各処理手順を行うようにした場合について述べた。
【０３０５】
本発明はこれに限らず、ＰＮＤ１の制御部１２が、記憶媒体からインストールしたアプリケーションプログラムや、インターネットからダウンロードしたアプリケーションプログラム、その他種々のルートによってインストールしたアプリケーションプログラムに従って上述した各処理手順を行うようにしても良い。第２及び第３の実施の形態についても同様である。
【０３０６】
さらに上述した実施の形態においては、水平角速度検出部としてのＹ軸ジャイロセンサ５と、垂直加速度検出部３軸加速度センサ４と、時間差算出部としての時間差算出部３４と、速度算出部としての時間差速度算出部３５とによって速度算出部としてのナビゲーションユニット１１を構成する場合について述べた。
【０３０７】
しかしながら本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる水平角速度検出部と、垂直加速度検出部と、時間差算出部と、速度算出部とによって速度算出部を構成するようにしても良い。
【０３０８】
さらに上述した実施の形態においては、水平角速度検出部としてのＹ軸ジャイロセンサ５と、垂直加速度検出部３軸加速度センサ４と、時間差算出部としての時間差算出部３４と、速度算出部としての時間差速度算出部３５と、垂直角速度検出部としてのＺ軸ジャイロセンサ６と、角度算出部としての角度算出部２３と、位置算出部としての位置算出部２５とによってナビゲーション装置としてのナビゲーションユニット１１を構成する場合について述べた。
【０３０９】
しかしながら本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる水平角速度検出部と、垂直加速度検出部と、時間差算出部と、速度算出部と、垂直角速度検出部と、角度算出部と、位置算出部とによってナビゲーション装置を構成するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【０３１０】
本発明は、携帯型や据え置き型等のナビゲーション装置や、ナビゲーション機能を搭載した携帯電話機やコンピュータ装置等の種々の電子機器でも利用できる。
【符号の説明】
【０３１１】
１、５０……ＰＮＤ、２、１０２……表示部、３……操作部、４……３軸加速度センサ、５……Ｙ軸ジャイロセンサ、６……Ｚ軸ジャイロセンサ、７……気圧センサ、９……車両、１０……クレードル、１１、５１……ナビゲーションユニット、１２、５２……制御部、１３、１０８……記憶部、２１……ＧＰＳ処理部、２２、５３……自律速度算出部、２３……角度算出部、２４……高度算出部、２５……位置算出部、２６……ナビゲーション部、３４、６１……時間差算出部、３５……時間差速度算出部、３６……平滑化及びノイズ除去部、３７……自律速度出力部、３８……設置距離設定部、５４……時間差速度生成部、５５……うねり速度生成部、５６……出力切替部、６２……時間差速度出力部、１０１……携帯電話機、１０４……マイク、１０５……スピーカ、１０９……統括制御部、１１０……携帯電話ユニット、１１１……送受信部、１１４……携帯電話制御部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動面に沿って移動する移動体に取り付けられた本体部に搭載され、上記移動面の傾斜角度に応じて発生する上記移動体の進行方向と直交した水平軸周りの角速度でなる水平軸角速度を検出する水平角速度検出部と、
上記本体部に搭載され、上記移動面の形状に応じて発生する垂直方向の加速度でなる垂直加速度を検出する垂直加速度検出部と、
上記移動面の所定箇所に起因して上記水平軸角速度に表れる特徴成分と上記垂直加速度に表れる特徴成分との時間差を算出する時間差算出部と、
上記移動体全体として上記水平角速度が作用すると見なしうる位置から上記本体部の設置位置までの距離を表す設置距離と上記時間差との比率を基に、上記移動体の進行方向の速度を表す時間差速度を算出する速度算出部と
を有する速度算出装置。
【請求項２】
上記時間差算出部は、
所定期間における上記水平軸角速度及び上記垂直加速度の相関値を基に上記時間差を算出する
請求項１に記載の速度算出装置。
【請求項３】
上記水平角速度検出部及び上記垂直加速度検出部は、所定の検出周期で上記水平角速度及び垂直加速度をそれぞれ検出し、
上記時間差算出部は、
上記水平軸角速度及び上記垂直加速度の検出結果を上記検出周期単位で時間軸方向にずらし、互いに相違する複数種類の時間ずれ量に応じてそれぞれ得られる上記相関値を基に、上記検出周期以下の時間精度で上記時間差を算出する
請求項２に記載の速度算出装置。
【請求項４】
上記時間差算出部は、
所定期間における上記水平軸角速度及び上記垂直加速度の共分散値を基に上記時間差を算出する
請求項１に記載の速度算出装置。
【請求項５】
上記時間差算出部は、
所定期間において上記水平軸角速度波形が極大値又は極小値になる時点と上記垂直加速度波形が極大値又は極小値になる時点との差分を上記時間差として算出する
請求項１に記載の速度算出装置。
【請求項６】
上記時間差算出部は、
上記水平軸角速度の検出値及び上記垂直角速度の検出値の極性が異なる場合、上記期間において上記水平軸角速度が極大値又は極小値になる時点と上記垂直角速度が極小値又は極大値になる時点との差分を上記時間差として算出する
請求項５に記載の速度算出装置。
【請求項７】
上記速度算出部は、
上記時間差算出部により上記時間差が複数通り算出された場合、算出される上記時間差速度が直前の上記時間差速度に最も近くなる上記時間差を選択して当該時間差速度を算出する
請求項１に記載の速度算出装置。
【請求項８】
上記時間差算出部は、
上記時間差を算出すると共に、上記水平軸角速度又は上記垂直加速度のいずれが先行しているかを表す先行情報を生成し、
上記速度算出部は、
上記移動体の上記時間差速度を算出すると共に、上記先行情報を基に当該移動体の進行方向を判別する
請求項１に記載の速度算出装置。
【請求項９】
上記移動体は、少なくとも２軸以上の車軸を中心にそれぞれ回転する車輪を介して上記移動面に沿って移動し、
上記速度算出部は、
上記移動体の進行方向に関する上記車軸間の中点から上記本体部の設置位置までの距離を上記設置距離として上記時間差速度を算出する
請求項１に記載の速度算出装置。
【請求項１０】
上記移動体の現在位置を測位する測位手段と、
上記現在位置の測位結果を基に上記移動体の速度を表す測位速度を算出する測位速度算出部と、
上記時間差算出部により算出された上記時間差と上記測位速度とを基に、上記設置距離を算出する設置距離算出部と
をさらに有する請求項１に記載の速度算出装置。
【請求項１１】
上記速度算出部により算出された上記時間差速度が所定の下限閾値よりも小さい場合には、当該時間差速度を補正して出力する出力処理部
をさらに有する請求項１に記載の速度算出装置。
【請求項１２】
上記出力処理部は、
上記時間差速度が上記下限閾値よりも小さい場合、上記時間差速度を直前に算出された上記時間差速度に置き換える
請求項１１に記載の速度算出装置。
【請求項１３】
上記出力処理部は、
上記時間差速度が上記下限閾値よりも小さい場合、上記速度を０とする
請求項１１に記載の速度算出装置。
【請求項１４】
所定の速度検出手法により上記移動体の速度を第２速度として検出する第２速度検出部と、
上記時間差速度が所定の上限閾値よりも大きい場合、上記時間差速度に代えて上記第２速度を出力する出力処理部と
をさらに有する請求項１に記載の速度算出装置。
【請求項１５】
上記設置距離に応じて上記上限閾値を設定する上限閾値設定部
をさらに有する請求項１４に記載の速度算出装置。
【請求項１６】
移動面に沿って移動する移動体に取り付けられた本体部に搭載された水平角速度検出部により、上記移動面の傾斜角度に応じて発生する上記移動体の進行方向と直交した水平軸周りの角速度でなる水平軸角速度を検出する水平角速度検出ステップと、
上記本体部に搭載された垂直加速度検出部により、上記移動面の形状に応じて発生する垂直方向の加速度でなる垂直加速度を検出する垂直加速度検出ステップと、
所定の時間差算出部により、上記移動面の所定箇所に起因して上記水平軸角速度に表れる特徴成分と上記垂直加速度に表れる特徴成分との時間差を算出する時間差算出ステップと、
所定の速度算出部により、上記移動体全体として上記水平角速度が作用すると見なしうる位置から上記本体部の設置位置までの距離を表す設置距離と上記時間差との比率を基に、上記移動体の進行方向の速度を表す時間差速度を算出する速度算出ステップと
を有する速度算出方法。
【請求項１７】
移動面に沿って移動する移動体に取り付けられた本体部に搭載され、上記移動面の傾斜角度に応じて発生する上記移動体の進行方向と直交した水平軸周りの角速度でなる水平軸角速度を検出する水平角速度検出部と、
上記本体部に搭載され、上記移動面の形状に応じて発生する垂直方向の加速度でなる垂直加速度を検出する垂直加速度検出部と、
上記移動面の所定箇所に起因して上記水平軸角速度に表れる特徴成分と上記垂直加速度に表れる特徴成分との時間差を算出する時間差算出部と、
上記移動体全体として上記水平角速度が作用すると見なしうる位置から上記本体部の設置位置までの距離を表す設置距離と上記時間差との比率を基に、上記移動体の進行方向の速度を表す時間差速度を算出する速度算出部と、
上記移動体の進行方向に垂直な垂直軸周りの角速度を算出する垂直角速度検出部と、
上記垂直軸周りの角速度に基づいて上記移動体が旋回した角度を算出する角度算出部と、
上記速度算出部により算出された上記進行方向の速度と、上記角度算出部により算出された上記角度とに基づいて、上記移動体の位置を算出する位置算出部と
を有するナビゲーション装置。
【請求項１８】
移動面に沿って移動する移動体に取り付けられた本体部に搭載され、上記移動面の傾斜角度に応じて発生する上記移動体の進行方向と直交した水平軸周りの角速度でなる水平軸角速度を検出する水平角速度検出部と、
上記本体部に搭載され、上記移動面の形状に応じて発生する垂直方向の加速度でなる垂直加速度を検出する垂直加速度検出部と、
上記移動面の所定箇所に起因して上記水平軸角速度に表れる特徴成分と上記垂直加速度に表れる特徴成分との時間差を算出する時間差算出部と、
上記移動体全体として上記水平角速度が作用すると見なしうる位置から上記本体部の設置位置までの距離を表す設置距離と上記時間差との比率を基に、上記移動体の進行方向の速度を表す時間差速度を算出する速度算出部と、
上記移動体の進行方向に垂直な垂直軸周りの角速度を算出する垂直角速度検出部と、
上記垂直軸周りの角速度に基づいて上記移動体が旋回した角度を算出する角度算出部と、
上記速度算出部により算出された上記進行方向の速度と、上記角度算出部により算出された上記角度とに基づいて、上記移動体の位置を算出する位置算出部と、
所定の基地局との間で無線通信を行うことにより通話処理を行う携帯電話部と
を有するナビゲーション機能付携帯電話機。
【請求項１】
移動面に沿って移動する移動体に取り付けられた本体部に搭載され、上記移動面の傾斜角度に応じて発生する上記移動体の進行方向と直交した水平軸周りの角速度でなる水平軸角速度を検出する水平角速度検出部と、
上記本体部に搭載され、上記移動面の形状に応じて発生する垂直方向の加速度でなる垂直加速度を検出する垂直加速度検出部と、
上記移動面の所定箇所に起因して上記水平軸角速度に表れる特徴成分と上記垂直加速度に表れる特徴成分との時間差を算出する時間差算出部と、
上記移動体全体として上記水平角速度が作用すると見なしうる位置から上記本体部の設置位置までの距離を表す設置距離と上記時間差との比率を基に、上記移動体の進行方向の速度を表す時間差速度を算出する速度算出部と
を有する速度算出装置。
【請求項２】
上記時間差算出部は、
所定期間における上記水平軸角速度及び上記垂直加速度の相関値を基に上記時間差を算出する
請求項１に記載の速度算出装置。
【請求項３】
上記水平角速度検出部及び上記垂直加速度検出部は、所定の検出周期で上記水平角速度及び垂直加速度をそれぞれ検出し、
上記時間差算出部は、
上記水平軸角速度及び上記垂直加速度の検出結果を上記検出周期単位で時間軸方向にずらし、互いに相違する複数種類の時間ずれ量に応じてそれぞれ得られる上記相関値を基に、上記検出周期以下の時間精度で上記時間差を算出する
請求項２に記載の速度算出装置。
【請求項４】
上記時間差算出部は、
所定期間における上記水平軸角速度及び上記垂直加速度の共分散値を基に上記時間差を算出する
請求項１に記載の速度算出装置。
【請求項５】
上記時間差算出部は、
所定期間において上記水平軸角速度波形が極大値又は極小値になる時点と上記垂直加速度波形が極大値又は極小値になる時点との差分を上記時間差として算出する
請求項１に記載の速度算出装置。
【請求項６】
上記時間差算出部は、
上記水平軸角速度の検出値及び上記垂直角速度の検出値の極性が異なる場合、上記期間において上記水平軸角速度が極大値又は極小値になる時点と上記垂直角速度が極小値又は極大値になる時点との差分を上記時間差として算出する
請求項５に記載の速度算出装置。
【請求項７】
上記速度算出部は、
上記時間差算出部により上記時間差が複数通り算出された場合、算出される上記時間差速度が直前の上記時間差速度に最も近くなる上記時間差を選択して当該時間差速度を算出する
請求項１に記載の速度算出装置。
【請求項８】
上記時間差算出部は、
上記時間差を算出すると共に、上記水平軸角速度又は上記垂直加速度のいずれが先行しているかを表す先行情報を生成し、
上記速度算出部は、
上記移動体の上記時間差速度を算出すると共に、上記先行情報を基に当該移動体の進行方向を判別する
請求項１に記載の速度算出装置。
【請求項９】
上記移動体は、少なくとも２軸以上の車軸を中心にそれぞれ回転する車輪を介して上記移動面に沿って移動し、
上記速度算出部は、
上記移動体の進行方向に関する上記車軸間の中点から上記本体部の設置位置までの距離を上記設置距離として上記時間差速度を算出する
請求項１に記載の速度算出装置。
【請求項１０】
上記移動体の現在位置を測位する測位手段と、
上記現在位置の測位結果を基に上記移動体の速度を表す測位速度を算出する測位速度算出部と、
上記時間差算出部により算出された上記時間差と上記測位速度とを基に、上記設置距離を算出する設置距離算出部と
をさらに有する請求項１に記載の速度算出装置。
【請求項１１】
上記速度算出部により算出された上記時間差速度が所定の下限閾値よりも小さい場合には、当該時間差速度を補正して出力する出力処理部
をさらに有する請求項１に記載の速度算出装置。
【請求項１２】
上記出力処理部は、
上記時間差速度が上記下限閾値よりも小さい場合、上記時間差速度を直前に算出された上記時間差速度に置き換える
請求項１１に記載の速度算出装置。
【請求項１３】
上記出力処理部は、
上記時間差速度が上記下限閾値よりも小さい場合、上記速度を０とする
請求項１１に記載の速度算出装置。
【請求項１４】
所定の速度検出手法により上記移動体の速度を第２速度として検出する第２速度検出部と、
上記時間差速度が所定の上限閾値よりも大きい場合、上記時間差速度に代えて上記第２速度を出力する出力処理部と
をさらに有する請求項１に記載の速度算出装置。
【請求項１５】
上記設置距離に応じて上記上限閾値を設定する上限閾値設定部
をさらに有する請求項１４に記載の速度算出装置。
【請求項１６】
移動面に沿って移動する移動体に取り付けられた本体部に搭載された水平角速度検出部により、上記移動面の傾斜角度に応じて発生する上記移動体の進行方向と直交した水平軸周りの角速度でなる水平軸角速度を検出する水平角速度検出ステップと、
上記本体部に搭載された垂直加速度検出部により、上記移動面の形状に応じて発生する垂直方向の加速度でなる垂直加速度を検出する垂直加速度検出ステップと、
所定の時間差算出部により、上記移動面の所定箇所に起因して上記水平軸角速度に表れる特徴成分と上記垂直加速度に表れる特徴成分との時間差を算出する時間差算出ステップと、
所定の速度算出部により、上記移動体全体として上記水平角速度が作用すると見なしうる位置から上記本体部の設置位置までの距離を表す設置距離と上記時間差との比率を基に、上記移動体の進行方向の速度を表す時間差速度を算出する速度算出ステップと
を有する速度算出方法。
【請求項１７】
移動面に沿って移動する移動体に取り付けられた本体部に搭載され、上記移動面の傾斜角度に応じて発生する上記移動体の進行方向と直交した水平軸周りの角速度でなる水平軸角速度を検出する水平角速度検出部と、
上記本体部に搭載され、上記移動面の形状に応じて発生する垂直方向の加速度でなる垂直加速度を検出する垂直加速度検出部と、
上記移動面の所定箇所に起因して上記水平軸角速度に表れる特徴成分と上記垂直加速度に表れる特徴成分との時間差を算出する時間差算出部と、
上記移動体全体として上記水平角速度が作用すると見なしうる位置から上記本体部の設置位置までの距離を表す設置距離と上記時間差との比率を基に、上記移動体の進行方向の速度を表す時間差速度を算出する速度算出部と、
上記移動体の進行方向に垂直な垂直軸周りの角速度を算出する垂直角速度検出部と、
上記垂直軸周りの角速度に基づいて上記移動体が旋回した角度を算出する角度算出部と、
上記速度算出部により算出された上記進行方向の速度と、上記角度算出部により算出された上記角度とに基づいて、上記移動体の位置を算出する位置算出部と
を有するナビゲーション装置。
【請求項１８】
移動面に沿って移動する移動体に取り付けられた本体部に搭載され、上記移動面の傾斜角度に応じて発生する上記移動体の進行方向と直交した水平軸周りの角速度でなる水平軸角速度を検出する水平角速度検出部と、
上記本体部に搭載され、上記移動面の形状に応じて発生する垂直方向の加速度でなる垂直加速度を検出する垂直加速度検出部と、
上記移動面の所定箇所に起因して上記水平軸角速度に表れる特徴成分と上記垂直加速度に表れる特徴成分との時間差を算出する時間差算出部と、
上記移動体全体として上記水平角速度が作用すると見なしうる位置から上記本体部の設置位置までの距離を表す設置距離と上記時間差との比率を基に、上記移動体の進行方向の速度を表す時間差速度を算出する速度算出部と、
上記移動体の進行方向に垂直な垂直軸周りの角速度を算出する垂直角速度検出部と、
上記垂直軸周りの角速度に基づいて上記移動体が旋回した角度を算出する角度算出部と、
上記速度算出部により算出された上記進行方向の速度と、上記角度算出部により算出された上記角度とに基づいて、上記移動体の位置を算出する位置算出部と、
所定の基地局との間で無線通信を行うことにより通話処理を行う携帯電話部と
を有するナビゲーション機能付携帯電話機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１１−１１７８４３（Ｐ２０１１−１１７８４３Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７５７５８（Ｐ２００９−２７５７５８）
【出願日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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