JPH0642976A

JPH0642976A - ジャイロのオフセット補正装置

Info

Publication number: JPH0642976A
Application number: JP2406292A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Matsuzaki; 伸一松崎
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1992-02-10
Filing date: 1992-02-10
Publication date: 1994-02-18
Anticipated expiration: 2010-10-09
Also published as: JPH0792389B2

Abstract

(57)【要約】【構成】地図マッチング状態と判定した時点における車
両の現在位置に対応するリンクの方位と、ジャイロ１の
積算方位との方位差に基づいて、方位の補正を行うとと
もに、方位補正値Δθと前回の方位補正値Δθとの極性
が一致しているかどうかを調べ、一致している場合のみ
ジャイロ１のオフセット補正を行う。【効果】車両が長時間にわたって連続走行している場合
であっても、地図上のリンク方位を利用してジャイロ１
の出力に含まれるオフセットの変動を適宜検出して、従
前のオフセット値を正しいオフセット値に補正すること
ができる。また、方位補正値Δθと前回の方位補正値Δ
θとの極性が一致を調べることにより、方位誤差がオフ
セットに基づくものであるかそれ以外の原因（例えばノ
イズ）に基づくものかを判断し、オフセットに基づくも
のである場合のみオフセット補正を行うので、方位検出
精度を格段に向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば光ファイバジャ
イロ、機械式ジャイロ、振動ジャイロ、ガスレートジャ
イロなどのジャイロの出力に基づいて車両の方位を検出
する装置に用いられるオフセット補正装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来から、車両において、その進行方向
などの所定の方位を検出するために、ジャイロが広く適
用されている。このジャイロからの出力信号には適当な
処理が施され、車両の走行に伴って生じる方位変化量Δ
θが所定のサンプリング周期ごとに求められて、この方
位変化量Δθの積算によって、車両の現在方位データが
作成される。すなわち、車両の現在方位θは、１回前の
サンプリング時点で求められた方位θ₀と、今回の方位
変化量Δθとを用いて、 θ＝θ₀＋Δθ として得られる。

【０００３】このようにして得られた現在方位θは、車
両の現在位置の算出などのために用いられる。例えば車
両において車速センサの出力などから求めた所定時間ご
との走行距離ΔＬと、前記の現在方位θとによって、車
両の走行量の東西方向成分Δｘ（＝ΔＬ× cosθ）と南
北方向成分Δｙ（＝ΔＬ× sinθ）とが求められる。こ
の車両の走行量の各成分を、従前の車両位置データ（Ｐ
ｘ′，Ｐｙ′）の各成分に加算することによって、現在
の車両位置データ（Ｐｘ，Ｐｙ）が得られる。このよう
な車両の位置検出技術は、推測航法などと呼ばれてい
る。

【０００４】ところが、ジャイロでは、停止中や直線走
行中のように、センサ出力が零であるべきときでも、温
度や湿度の影響のために幾らかのオフセット出力が発生
するという傾向がある。このオフセット出力が累積され
たときには、検出された現在方位θには大きな誤差が含
まれることになって、車両の現在位置の検出が不正確に
なる。

【０００５】この不具合を解消するために、オフセット
出力をセンサ出力から差し引いて現在方位θを検出する
ことが従来から提案されている。例えば特公昭５８−３
９３６０号公報には、車両が信号などで停止している期
間のジャイロの出力がオフセットそのものであることを
利用した技術が開示されている。すなわち、車両が停止
している期間中のジャイロの出力からオフセットを検出
し、この検出されたオフセットを走行中のジャイロ出力
から差し引くことによりオフセット補正を実現してい
る。

【０００６】しかしながら、ジャイロのオフセットは、
車両が停止しているか走行しているかにかかわらず、温
度や湿度の変動によってドリフトするという性質を有し
ている。このため、停止中に求めた一定のオフセット値
により、走行中のジャイロ出力の補正を行っても、前記
のドリフトのためにオフセット補正後の方位には誤差が
含まれることになる。

【０００７】車両が頻繁に停止する場合や、ドリフトが
小さいうちはオフセットが小さいうちに補正できるか
ら、前記の問題は比較的少ないが、信号の少ない道路や
高速道路を長距離走行する場合のように、車両が発進し
てから停止するまでの時間が長い場合などには、ドリフ
トが大きくなってしまい、方位検出の精度が極めて劣化
し、ひいては車両の現在位置の検出が不正確になってし
まう。

【０００８】そこで、例えば特開昭６３−１８２５１９
号公報には、直線走行中のジャイロの出力を利用して、
同様なオフセット補正を行う技術が開示されている。こ
の開示技術では、車両が走行中の道路が直線道路である
ことを道路地図データから識別して、この直線道路走行
中のジャイロ出力に基づいて、オフセットの検出が行わ
れている。したがって、長時間停車なしでも走行状態で
ドリフトの値を演算し補正できるので、位置検出誤差を
減少させることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記の特開昭６３−１
８２５１９号公報の技術では、地図情報を読出して現在
走行中の道路を特定し、その道路が一定距離以上の直線
路であるか否かを判別し直線路であると判定すると、オ
フセットの補正を許可する信号を出していた。しかし、
山道など曲がりの多い道路を長時間走行している場合に
は、走行中ジャイロのオフセット補正を行うことができ
ないという欠点があった。

【００１０】さらに、現実には走行中のジャイロ出力の
誤差が果たしてオフセットのみに起因するものであるか
どうかは疑わしく例えばノイズの混入によりジャイロ出
力の誤差が生じている可能性がある。この場合にオフセ
ットの補正を行うとかえって方位誤差が増加する。そこ
で、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、ジャ
イロのオフセット補正を良好に行って、正確な方位検出
を可能にするオフセット補正装置を提供することであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段及び作用】請求項１記載の
オフセット補正装置の構成及び作用を、図１を用いて説
明する。このオフセット補正装置は、方位検出装置に搭
載されるものであり、車両の旋回角速度を検出するジャ
イロ１と、このジャイロ１の出力に含まれているオフセ
ットを補正するオフセット補正手段２とを備えており、
このオフセット補正手段２の出力を累積（Σ）したもの
に基づいて車両の推定方位の検出が行われる。

【００１２】地図マッチング及びオフセット値の補正の
ために、各リンクに沿って車両が走行するときの当該リ
ンクに固有の方位であるリンク方位を各リンクごとに記
憶した地図メモリ３が備えられている。地図マッチング
手段４は、検出位置の軌跡が地図メモリ３に記憶された
いずれかのリンクと所定の相関関係にある場合に、マッ
チング状態であると判定する。すなわち、検出された現
在位置と、地図データ中のリンクとが良好に整合してい
るときにマッチング状態と判定する。

【００１３】なお、地図マッチング手段４における車両
の現在位置の検出は任意の方法で行われ、例えばジャイ
ロ１の出力をオフセット補正手段２でオフセット補正し
た値と、車両の速さを検出する速度センサなどの出力と
に基づき、いわゆる推測航法により行われてもよい。ま
た、ＧＰＳ（Grobal Positioning System ）衛星からの
電波の伝搬遅延時間を計測することにより車両の現在位
置を検出する構成であってもよい。

【００１４】そして、地図マッチング手段４で検出され
た現在位置情報に基づいてマッチング状態と判定した時
点における現在位置に対応するリンクのリンク方位と、
ジャイロ積算方位（オフセット補正がされていればオフ
セット補正後のもの）との差がとられ、方位差データと
して収集記憶される（５）。その後、収集された方位差
データに基づいて、方位の補正値Δθが決定され、この
補正値Δθに基づいて車両の方位が補正される（６）。

【００１５】さらに方位補正値Δθは、前回の方位補正
値Δθとの極性が一致しているか相違しているかが調べ
られる（７）。一致していれば、方位補正値Δθは、ジ
ャイロのオフセットに基づいて発生したものとみなし
て、ジャイロオフセットの補正を行う（８）。一致して
いなければ、ジャイロオフセットの補正は行わない。

【００１６】

【実施例】以下実施例を示す添付図面によって詳細に説
明する。図２はオフセット補正装置を含むナビゲーショ
ン装置の基本的な構成を示すブロック図である。このナ
ビゲーション装置は車両に搭載されて用いられ、車両の
旋回角速度を検出するジャイロ２１と、車輪の回転速度
などの検出により車両の速さを検出する車速センサ２２
とを有し、これらの出力が与えられる位置検出部２３で
は、いわゆる推測航法などによって車両の現在位置が推
定される。この位置検出部２３には、ジャイロ２１の出
力中に含まれるオフセット値を記憶するオフセットメモ
リ３１が接続されており、現在位置の推定には、ジャイ
ロ２１の出力からオフセット値を差し引いて補正した値
が用いられる。位置検出部２３は、ＣＰＵなど（図示せ
ず）から構成されており、ワークエリアとして機能する
メモリ２３ａ（方位差データ、方位補正値Δθなどを記
憶している）や、車両の連続走行時間を計測するための
連続走行カウンタ２３ｂを内部に有している。ジャイロ
２１には、光ファイバジャイロ、機械式ジャイロ、振動
ジャイロ及びガスレートジャイロなどの各種のものを用
いることができる。

【００１７】位置検出部２３で検出された現在位置を表
す推定位置データは、ＣＰＵ（中央処理装置）などで構
成された制御部２４に与えられる。制御部２４は、ＣＤ
−ＲＯＭなどで構成された道路地図メモリ２５から前記
推定位置データに対応する地域の道路地図をメモリドラ
イブ２６を介して読み出し、この道路地図とともに前記
推定位置をＣＲＴなどの表示部２７に表示する。この表
示部２７に関連してキー入力部などを備えたコンソール
２８が設けられており、各種の指示入力操作を行うこと
ができる。位置検出部２３からは、推定位置データとと
もに、車両の進行方位（以下「車両の方位」という）を
表す方位データも、制御部２４に与えられ、表示部２７
では車両の方位も同時に表示される。

【００１８】位置検出部２３における位置検出は、前記
の推測航法と、この推測航法により得た推定位置とメモ
リドライブ２６を介して道路地図メモリ２５から読み出
された道路地図とのマッチングをとる地図マッチング法
とを併用して行われる（特開昭63−148115号，特開昭64
−53112 号公報参照）。この地図マッチング法は、車両
の現在位置は必ず道路上の一点であることを利用して、
推定位置を道路地図上の位置に補正する技術である。

【００１９】道路地図メモリ２５には、ノードとリンク
との組合せからなる道路データなどが記憶されている。
ノードとは、道路地図上の所定の座標位置であり、分岐
点や道路の屈曲点などに設定されている。また、リンク
は、ノード間を連結した道路に対応しており、原則とし
て車両はこのリンク上の座標位置のみをとることができ
る。道路データは、ノードデータとリンクデータとから
なる。ノードデータはノード番号及びノードに接続され
るリンクのアドレスなどからなり、リンクデータはリン
ク番号、リンクの始点ノード及び終点ノードのアドレ
ス、リンクの距離、車両がリンクを通過するときの方位
であるリンク方位、ならびに道路種別などからなる。本
実施例では、前記のリンク方位を用いて、ジャイロ２１
のオフセット補正のためのオフセット値が適宜決定され
る。

【００２０】以下では、位置検出部２３における車両の
方位の検出について詳述する。車両の方位の検出は、上
述のように専らジャイロ２１の出力に基づいて行われ
る。ジャイロ２１の出力には、車両の旋回角速度が零の
ときの出力であるオフセットが含まれている。このオフ
セット値はオフセットメモリ３１に記憶されており、位
置検出部２３は、ジャイロ２１の出力からオフセットメ
モリ３１に記憶されたオフセットを差し引くことにより
オフセット補正を行い、このオフセット補正の結果得ら
れた値を累積することによって、車両の方位変化量を検
出する。したがって、初期方位をコンソール２８などか
ら与えることにより、車両の方位が検出されることにな
る。

【００２１】一方、オフセット値は温度や湿度の変化に
よりドリフトするという性質を有しているため、オフセ
ットメモリ３１に記憶された一定のオフセット値を常時
使用することとすると、前記ドリフトによる誤差が累積
されて検出方位に大きな誤差を生じさせてしまう。この
ため、ドリフト量を補正した正しいオフセット値を適宜
検出して、この新しいオフセット値によりオフセット補
正を行うことが必要である。このようなオフセット値の
補正は、できる限り短い時間間隔で行われることが好ま
しく、長時間にわたって一定のオフセット値を用いる
と、検出方位に大きな誤差を生じさせることになりかね
ない。

【００２２】車両が信号などで停止した場合には、この
停止中の真の旋回角速度は零であるから、この停止中の
ジャイロ２１の出力を従前のオフセット値で補正した値
は、オフセットドリフト量そのものとなる。このため、
位置検出部２３は車両が停止するたびにオフセット補正
されたジャイロ２１の出力に基づいて、オフセットドリ
フト量を検出し、このオフセットドリフト量を補正した
新たなオフセット値を求め、オフセットメモリ３１の記
憶値を新たなオフセット値に補正する。

【００２３】一方、高速道路や山間部などを走行してい
るときには、車両の連続走行時間が長くなるから、車両
の走行中でもオフセット値を新たな値に補正することが
必要となる。そこで、オフセット値の補正は次のソフト
ウェア処理により実現される。図３〜図５は、オフセッ
ト値の補正のための処理を説明するためのフローチャー
トである。この処理は、所定時間（例えば０．１秒）ご
とに割り込みにより行われる。ステップＳ１〜４では、
ジャイロ２１のデータと車速センサ２２のデータを取り
込み、それぞれ積算して方位及び走行距離を求める。

【００２４】ステップＳ５では走行距離が２ｍ進んだか
どうかを判断し、２ｍ進んだらそのたびに位置検出処理
（ステップＳ６）、方位差収集処理（ステップＳ７）及
び方位補正処理（ステップＳ８）を行う。位置検出処理
（ステップＳ６）では、推測航法などにより検出された
車両の推定位置の軌跡と、この推定位置の近傍のリンク
との相関度が演算される。そして、所定の相関関係を有
するリンクが存在しており、したがって、当該リンクと
推定位置の軌跡とが良好に整合しているマッチング状態
であるかどうかが判断される。

【００２５】ステップＳ７の方位差収集処理では、図４
を参照して、マッチング状態であると判断されたかどう
か判断し（ステップＳ７１）、マッチング状態であれば
ステップＳ７２において、その割り込みの時の地図上の
リンクの方位θ^l _iと、ジャイロ２１積算方位θ_iとの
差異が上限値θ₁未満かどうか調べ、上限値θ₁未満の
場合のみ方位差データとして収集し、ステップＳ７３に
おいて過去の方位差データ（θ_i−θ^l _i）の平均をと
りそれをΔθ_iとして登録する。このようにリンクの方
位θ^l _iと、ジャイロ積算方位θ_iとを比較し平均をと
るのは、地図上のリンクの方位θ^l _iが大雑把で誤差が
ある場合があるからである。すなわち、リンクの方位θ
^l _iとジャイロ２１積算方位θ_iとの差異が大きすぎる
場合は、データとして採用しないようにし、データとし
て採用された場合であってもバラツキをできるだけ押さ
えるために平均値を求めたのである。

【００２６】なお、ステップＳ７１でマッチング状態で
ないと判定されたにも、方位差データの平均値の計算と
登録は行わない。マッチング状態でなければリンク方位
を求める意味はないからである。ステップＳ８の方位補
正処理では、図５、図６に示すように、方位差データの
登録が行われたかどうか調べ（ステップＳ８１）、ＹＥ
Ｓならば登録されている方位差データの平均値Δθ_i，
Δθ_jどうしの差が上限値θ２未満かどうか判定する
（ステップＳ８２）。このような判定をするのは、方位
差そのものにばらつきがないかどうかをチェックするた
めである。ばらつきが少なければステップＳ８３におい
て方位差データの平均値Δθ_iのさらに平均をとる。そ
してこの新しい平均値Δθを用いてジャイロ積算方位の
補正をする（ステップＳ８４）。

【００２７】ステップＳ８５では、方位補正値Δθと前
回の方位補正値Δθとの極性が同じかどうか調べる。図
７(a) は方位補正値Δθ_iと前回の方位補正値Δθ_i-1
とが同符号の場合、図７(b) は方位補正値Δθ_iと前回
の方位補正値Δθ_i-1とが異符号の場合をそれぞれ示し
ている。同符号であれば、ジャイロ積算方位の誤差は同
じ傾向を示していることになり、オフセットに基づくも
のと推測できるし、異符号であればジャイロ積算方位の
誤差はそれ以外のノイズに基づくものであると推測でき
る。

【００２８】したがって、ステップＳ８６では方位補正
値Δθ_iと前回の方位補正値Δθ_i- ₁との差が同符号の
場合のみオフセット補正値Δωを求める（ステップＳ８
６）。補正値Δωは、方位補正値Δθを補正の時間間隔
で割ることにより求める。そして、この補正値Δωをジ
ャイロ２１の角速度出力ωに加える（ステップＳ８
７）。そして、リターンする。

【００２９】以上のように本実施例によれば、地図マッ
チング状態と判定した時点における車両の現在位置に対
応するリンクの方位と、ジャイロの積算方位との方位差
データに基づいて、方位の補正を行うとともに、方位補
正値Δθと、前回の方位補正値Δθとの極性が一致して
いるかどうかを調べ、一致している場合のみジャイロオ
フセットの補正を行うようにしているので、単にノイズ
によるジャイロの積算方位の変動を、オフセットの変動
と誤認することはなくなる。

【００３０】また、ジャイロ方位とリンク方位との差で
ある方位差データを利用する場合、過去に収集された複
数の方位差データの過大なものを排除したり平均操作を
施しているので、地図上のリンク方位が十分に正確でな
い場合でも、ジャイロのオフセット補正を良好に行うこ
とができる。なお、前記実施例では、方位補正値Δθと
前回の方位補正値Δθとの極性が一致しているかどうか
を調べたが、さらに前前回の方位補正値Δθとの極性の
一致を調べて両者一致した場合に基づいてオフセットの
変動を適宜検出して、従前のオフセット値を正しいオフ
セット値に補正してもよい。一般に過去ｎ回の方位補正
値Δθとの極性の一致を調べてオフセットの変動を検出
してオフセットの補正を行ってもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上のように請求項１記載のオフセット
補正装置によれば、地図マッチング状態と判定した時点
における車両の現在位置に対応するリンクの方位と、ジ
ャイロの積算方位との方位差データに基づいて、方位の
補正を行うとともに、方位補正値Δθと、前回の方位補
正値Δθとの極性が一致しているかどうかを調べ、一致
している場合のみジャイロオフセットの補正を行うよう
にした。

【００３２】したがって、車両が長時間にわたって連続
走行し続けている場合であっても、リンク方位を利用し
てジャイロの出力に含まれるオフセットの変動を適宜検
出して、従前のオフセット値を正しいオフセット値に補
正することができる。また、方位補正値Δθと、前回の
方位補正値Δθとの極性が一致しているかどうかを調べ
ることにより、方位誤差がオフセットのずれに基づくも
のであるかどうかを判断し、オフセットのずれに基づく
ものである場合のみ、ジャイロのオフセット補正を良好
に行うので、方位検出精度を格段に向上させることがで
きる。

【００３３】さらに、請求項２記載のオフセット補正装
置によれば、ジャイロ方位とリンク方位との差である方
位差データを利用する場合、過去に収集された複数の方
位差データのうち、それぞれ上限値θ₁以下であるもの
のみを集め、それらの平均値を求めてジャイロの出力に
含まれるオフセットの変動を検出することとしたので、
地図上のリンク方位が十分に正確でない場合でも、ジャ
イロのオフセット補正を良好に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のオフセット補正装置の原理的な構成を
示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施例のオフセット補正方法が適用
されるナビゲーション装置の基本的な構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】オフセット値の補正のための動作を説明するた
めの基本的なフローチャートである。

【図４】オフセット値の補正のための動作を説明するた
めのフローチャート（図４の一部）である。

【図５】オフセット値の補正のための動作を説明するた
めのフローチャート（図４の一部）である。

【図６】オフセット値の補正のための動作を説明するた
めのフローチャート（図５の続き）である。

【図７】本発明のオフセット補正処理における極性判定
の意味を説明する図であり、(a) はオフセットにより誤
差が生じている場合、(b) はオフセット以外の原因によ
り誤差が生じている場合を示す。

【符号の説明】

２１ジャイロ（ジャイロ）２２車速センサ２３位置検出部２３ａメモリ２３ｂ連続走行カウンタ２４制御部２５道路地図メモリ３１オフセットメモリ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の旋回角速度を検出するジャイロ(1)
の出力に基づいて車両の方位を検出するために用いら
れ、車両が走行可能な経路を、経路上の所定の座標位置であ
るノード及びノード間を連結したリンクにより記憶し、
リンクに沿って車両が走行するときの方位であるリンク
方位を各リンクごとに記憶した地図メモリ(3) と、車両の現在位置を検出し、検出された位置の軌跡と前記
地図メモリに記憶されたいずれかのリンクのつなぎ合わ
せとが所定の相関関係にあるときに、マッチング状態で
あると判定する手段(4) と、マッチング状態であると判定された場合に、車両の現在
位置に対応する前記リンク方位とジャイロ積算方位との
差である方位差データを収集記憶する手段(5)と、記憶された方位差データに基づいて、車両の方位を補正
する手段(6) と、前記方位差データの極性と前回求められた方位差データ
の極性とが等しいかどうかを判定する手段(7) と、前記極性が等しい場合この方位差データに基づいてジャ
イロ(1) のオフセット値を補正する手段(2) とを含むこ
とを特徴とするオフセット補正装置。
【請求項２】前記方位差データとして、過去に収集され
た複数の方位差データであって、それぞれ上限値θ₁以
下であるものの平均値が記憶されるものである請求項１
記載のオフセット補正装置。