JPH07101175B2 - 車両の角度変化量検出装置 - Google Patents

車両の角度変化量検出装置

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JPH07101175B2
JPH07101175B2 JP1352489A JP1352489A JPH07101175B2 JP H07101175 B2 JPH07101175 B2 JP H07101175B2 JP 1352489 A JP1352489 A JP 1352489A JP 1352489 A JP1352489 A JP 1352489A JP H07101175 B2 JPH07101175 B2 JP H07101175B2
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Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この発明は、ジャイロセンサを用いて車両の角度変化量
を検出する装置に関する。
《従来技術》 従来の車両の角度変化量検出装置としては、例えば特開
昭58−31376号公報に記載のものが知られており、この
例にあってはジャイロセンサから出力される角速度情報
を積分加算することにより車両の角度変化量を検出する
ようなされている。
すなわち、今これを第3図〜第10図に基づいて説明する
と、例えば角速度Ωとして−100°/sec〜100°/secの入
力があると、第3図に示す如く、この角速度Ωに比例し
た電圧−5V〜5Vが出力される。したがって、この場合、
入力角速度Ωと出力電圧Vの関係は、 V=kΩ(但し、kは定数) (1) で示される直線K1で表わせることになる。
ところで、ジャイロセンサの場合、アンプ部の温度変化
等の要因により、実際には角度変化量がなく角速度Ω=
0の場合でも、電圧V1が出力される場合がある。したが
って、この場合、見掛け上、 Ω1=V1/k (2) の角度Ω1が実線の角速度Ωに加えられ、直線K1はK2
でオフセットする(以下、この現象をドリフトとい
う)。
一方、第4図に示す如く、このドリフトが時間tに対し
て一定の大きさΩbの大きさで発生する場合、同図に示
す斜線部分N1が角度変化量θに相当するので、本来θ=
0にもかかわらず、第5図に示す如く、 θ=Ωbt (3) で示される直線K3で、時間tの経過に従って角度変化量
θは増加していく。
また、第6図に示す如く、ドリフトが時間tに対して一
次的に増加する場合、角度変化量θ(第6図における斜
線部分N2に相当)は、第7図に示す如く、二次関数的に
増加していく。
そこで、従来においては、第8図において直線K4で表わ
せるドリフトがある場合、車両停止中のA点,B点,C点,D
点の各点においてそれぞれドリフト量Ωa,Ωb,Ωc,Ωd
を測定し、このドリフト量に基づいてセンサ出力を補正
(オフセット)するようなされていた。
したがって、補正後の角速度Ωは第9図に示す如く、A
点,B点,C点,D点においてΩ=0と補正されることにな
る。
《発明が解決しようとする問題点》 しかしながら、上記の如き従来装置にあっては、車両停
止中のA点,B点,C点,D点の各点においてそれぞれドリフ
ト補正がなされているものの、前回補正時から今回補正
時までのドリフトに起因する検出誤差はそのまま残され
(第9図の斜線部分NA,NB,NC,NDに相当)、検出され
る角度変化量θの誤差は第10図に示す如く、時の経過と
ともに増大するという問題点があった。
《発明の目的》 この発明は、上記問題点に鑑み、いったんドリフト補正
されてから次にドリフト補正されるまでの間の角度変化
の誤差量を算出し、この誤差量をそのときの算出角度か
ら減算することにより精度よく車両の角度変化量を検出
することができる車両の角度変化量検出装置を提供する
ことを目的とする。
《問題点を解決するための手段》 上記問題点を解決するためにこの発明は第1図のように
構成され、 ジャイロセンサにより車両の角速度を検出する角速度検
出手段とa、 車両の停止状態を検出する車両停止検出手段bと、 上記車両停止検出手段bにより車両の停止状態が検出さ
れると、そのとき上記角速度検出手段aにより検出され
る角速度よりジャイロセンサのドリフト量を検出するド
リフト量検出手段cと、 車両走行中、上記角速度検出手段aによって検出される
角速度から上記ドリフト量検出手段cによって検出され
る前回停止時のドリフト量を逐次減算する角速度補正手
段dと、 上記角速度補正手段dによって補正された角速度を積分
することにより車両の角度変化量を演算する角度変化量
演算手段eと、 前回車両停止時から今回車両停止時までの経過時間を算
出する経過時間算出手段fと、 前回車両停止時のドリフト量と今回車両停止時のドリフ
ト量の差を算出するドリフト変化量算出手段gと、 上記経過時間算出手段fおよびドリフト変化量算出手段
gによって算出された前回停止時から今回停止時までの
経過時間およびドリフト変化量に基づき、前回停止時か
ら今回停止時までのドリフトに起因する角度変化の誤差
量を演算する誤差量演算手段hと、 上記誤差量演算手段hによって演算された誤差量に基づ
いて角度変化量演算手段eによって演算された現在の角
度変化量を補正する角度変化量補正手段iと、 を備えることを特徴とする。
《実施例の説明》 以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明す
る。
第2図には本発明が車両の走行方位検出装置に適用され
た場合の基本構成が示されており、この実施例では、ジ
ャイロセンサ出力を用いて角度変化量を検出するととも
に、後述するように初期方位を与え、これによって車両
の絶対的な走行方位が検出されるよう構成されている。
同図において、ジャイロセンサ1は車両のヨー軸回りの
回転を検出するよう取付けられ、ヨー軸の角速度に比例
した電圧を出力するよう構成されている。そして、ジャ
イロセンサ1の出力電圧はA/Dコンバータ3を介してCPU
4に入力されるとともに、車速センサ2から出力される
車速情報もCPU4に入力され、CPU4では、これら入力情報
に基づいて各種演算処理が行なわれ、車両の走行方位の
検出が行なわれるよう構成されている。
なお、本実施例では、上記の如くヨー軸回りの回転を検
出するジャイロセンサ1を用いているが、その他コマ回
転ジャイロ,光ファイバジャイロ,振動ジャイロ等、角
速度を検出することのできるものであればいずれも使用
可能である。
以下、第15図および第16図のフローチャートを参照しな
がらCPU4で実行される車両の走行方位θの検出処理手順
について説明する。
第15図にはジャイロセンサ1から出力される角速度情報
を逐次積分加算することにより車両の走行方位θを検出
する場合の処理手順が示されており、単位時間(例えば
1msec)ΔT毎のタイマ割込処理により上記処理手順が
実行されるよう構成されている。
すなわち、まずジャイロセンサ1の出力電圧Vが、A/D
コンバータ3を介してCPU4に入力される(ステップ10
0)。
ところで、このステップ100の処理により入力される角
速度相当電圧にはドリフト分が含まれている。そこで、
続くステップ110では、上記の如くして入力された電圧
Vに1/kに乗じてドリフト分の含まれた角速度V/kを求
め、この値からドリフト量を引く。
なお、この処理において利用されるドリフト量は、後述
する如く、その時点において検出されている最新のドリ
フト量が使用されることになる。
こうして一定のドリフト量を減算された角速度Ωが得ら
れると、検出方位θにΔT間の角度変化量Ω×ΔTを加
え、逐次検出方位θを更新する(ステップ120)。
このように、この実施例では、ドリフト量を含むジャイ
ロセンサ1の出力値からその時点において検出されてい
る最新のドリフト量を減算しつつ方位θの検出を行なう
よう構成されている。
以上が、ΔT毎のタイマ割込により実行される走行方位
検出の処理手順である。
次に、第16図のフローチャートを参照しながら、本実施
例装置の特徴的部分である車両停止時におけるドリフト
補正および該ドリフト補正を利用しての走行方位補正の
処理手順を説明する。
まず、プログラムがスタートすると、初期方位θとその
時点でのドリフト量を初期設定する(ステップ200)。
次いで、車両が停止中であるか否かを車速センサ2の出
力に基づき判別し(ステップ210)、停車中の場合、実
際の角速度Ω=0は明白であるので、ドリフト補正を行
なう(ステップ220)。そしてこの場合、その時点での
見掛け上の角速度Ωがドリフト量であるのでその値を算
出する(ステップ220)。
なお、この場合、角速度Ωは、次式で与えられることに
なる。
Ω=ジャイロセンサの出力電圧(V)/k (4) 一方、こうして車両停止中におけるジャイロセンサ1の
出力電圧から最新のドリフト量が算出されると、このデ
ータは上記ステップ110における処理に利用され、以後
新しいドリフト量が算出されるまでジャイロセンサ1の
出力値の補正に利用されることになる。
一方、上記の如くしてドリフト量が検出されると、前回
ドリフト補正された時点から今回ドリフト補正された時
点までのドリフト変化量およびその間の経過時間に基づ
いて、ドリフトに起因する方位検出の誤差量θMを算出
する(ステップ230)。
すなわち、θMは、 として与えられることになる。
なお、 ドリフト変化分=現在のドリフト量−旧ドリフト量 経過時間=現在時刻−旧時刻 とする。
今、これを第11図に基づいて説明すると、直線K5は角速
度の変化がない場合のドリフト量を示している。なお、
この例では、同図に示す如くドリフト量は時間tに比例
して増大している。
この場合、斜線部分Nが上記(5)式で示される検出方
位の誤差量θMに相当する。
したがって、ドリフト補正されるたびにこの面積分を検
出方位θから引いてやれば、誤差量θMの累積を防ぐこ
とができることになる。
そこで、続くステップ240では、次回の補正処理に備え
て、現在のドリフト量および現在時刻をそれぞれ旧ドリ
フト量,旧時刻として記憶する。
そして、現在の検出方位θから上記算出された誤差量θ
Mを引き、検出方位の補正処理がなされることになる
(ステップ250)。そして、以後ステップ210〜250の処
理が繰り返されることになる。
第12図は、上記補正処理によって検出方位θが補正され
る場合の説明図であるが、旧時刻toから現在時刻tnま
で、二次曲線を描きながら増大する検出方位θ(この場
合、角速度の変化がない場合なので誤差量θM=θであ
る)は、現在時刻tnにおいて、θ=0に補正されてい
る。
第13図は、車両の角速度変化がある状態でのドリフト量
K6の影響を受けた検出角速度Ωを示している。同図に示
す如く、車両走行中はドリフト量K6は徐々に増大してい
る。従って、検出される角速度Ωもドリフト量K6を含ん
だものとなっている。
ところでこの場合、この実施例では、旧時刻toおよび現
在時刻tnにおいてドリフト補正をし、かつその間の検出
方位の誤差量を検出して(第13図で斜線部分No,NNに相
当)検出方位θから引く。
第14図は、上記補正処理の結果を模式的に示したもので
あるが、L1は真の方位,L2は補正されない場合の生のジ
ャイロセンサ出力値に基づく検出方位,L3は本実施例装
置によって補正された場合の検出方位を示している。同
図にも明らかな如く、ドリフト補正されたto,tn時毎
に、補正後の方位L3は真の方位L1に酷似して補正されて
いることがわかる。
なお、本実施例では、ドリフト量は一次的に変化してい
ると仮定して誤差量θMの算出をしてきたが、θMの算出
方法は使用するジャイロセンサのドリフト特性に応じて
変えることができる。
すなわち、再び第4図〜第7図に基づいて説明すると、
本実施例では一次的にドリフト量が変化すると仮定して
いるので、第6図に示す如く、今例えば時刻tb時にΩb
のドリフトがあった場合、時刻tと角速度Ωは次式で示
される。
Ω=Ωb/tbt (6) 従って、tb時の誤差量θMは、 と表わせる(第7図参照)。
一方、例えば第4図に示す如く、ドリフト量を定数Ωb
として近似した方がよい場合、 tb時の誤差量θMは、 θM=∫Ωdt=Ωb・t=Ωbtb (8) と表わせる(第5図参照)。
従って、使用するジャイロセンサのドリフト特性によっ
て適宜誤差量θMの算出方法を変えればよいことにな
る。
なお、本実施例では車両のヨー軸回りの角速度Ωを検出
することにより方位θの検出を行なったが、ピッチ軸,
ロール軸回りの角速度を検出することによっても方位θ
の検出は可能である。
本実施例装置は、上記の如く、車両停止時ドリフト補正
がなされると、前回補正時からのドリフト変化量と、そ
の間の経過時間に基づいて、その間に発生していた検出
方位の誤差量を算出し、この誤差量をそのときの検出方
位から減算することによって検出方位の補正をしてい
る。
このため、長時間ジャイロセンサから出力される角速度
情報に基づいて方位検出を続けても、誤差の累積を防ぐ
ことができ、精度よく方位検出を行なうことができる。
また、本実施例装置は積分航法により現在位置を算出す
るナビゲーションシステム等に利用されるが、方位検出
を正確に行なうことができるので、精度よく現在位置の
算出を行なうことができることになる。
なお、本実施例においては、初期処理によって初期方位
θを設定し、この初期方位θに逐次得られる角速度情報
を積分加算し、これにより絶対方位としての走行方位θ
を算出するよう構成したが、例えば、車両の相対的な方
位変化量を測定できれば十分な場合には、上記の如き初
期処理は必要でない。
例えば、本出願人は先に特願昭63−47189号において、
周囲の磁場環境の影響を全く受けず相対的方位変化量を
正確に検出できるジャイロセンサと、周囲の磁場環境の
影響は受けるが絶対方位の検出ができる地磁気方位セン
サを組み合わせることにより走行方位を検出する車両用
方位計を提案したが、この場合、ジャイロセンサでは相
対方位変化量だけ正確に検出できればよいので、上記の
如き初期処理は必要でない。そして、この種方位計に本
実施例の如き装置を搭載すると、さらに精度よく走行方
位の検出ができることになる。
《発明の効果》 本発明に係る車両の角度変化量検出装置は、上記の如
く、新しくドリフト量が検出されると、前回検出時から
のドリフト変化量および前回検出時からの経過時間に基
づき、前回検出時からのドリフトに起因する角度変化の
誤差量を算出するとともに、この誤差量に基づき現在の
角度変化量を補正するよう構成したので、いったんドリ
フト補正されてから次にドリフト補正されるまでのドリ
フトの影響を完全に排除することができ、精度よく車両
の角度変化量を検出することができる等の効果を有す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のクレーム対応図、第2図は本発明の基
本構成を示すブロック図、第3図はドリフト特性説明
図、第4図はドリフト量が一定の場合のドリフト特性説
明図、第5図は第4図に示すドリフト特性がある場合の
方位誤差量説明図、第6図はドリフト量が時間に比例し
て増大する場合のドリフト特性説明図、第7図は第6図
に示すドリフト特性がある場合の方位誤差量説明図、第
8図および第9図は従来例におけるドリフト補正説明
図、第10図は従来例における方位誤差量説明図、第11図
〜第13図は本実施例におけるドリフト補正作用説明図、
第14図は本実施例によって走行方位が補正される場合の
模式図、第15図および第16図は本実施例の処理手順を示
すフローチャートである。 1……ジャイロセンサ 2……車速センサ 3……A/Dコンバータ 4……CPU

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ジャイロセンサにより車両の角速度を検出
    する角速度検出手段と、 車両の停止状態を検出する車両停止検出手段と、 上記車両停止検出手段により車両の停止状態が検出され
    ると、そのとき上記角速度検出手段により検出される角
    速度よりジャイロセンサのドリフト量を検出するドリフ
    ト量検出手段と、 車両走行中、上記角速度検出手段によって検出される角
    速度から上記ドリフト量検出手段によって検出される前
    回停止時のドリフト量を逐次減算する角速度補正手段
    と、 上記角速度補正手段によって補正された角速度を積分す
    ることにより車両の角度変化量を演算する角度変化量演
    算手段と、 前回車両停止時から今回車両停止時までの経過時間を算
    出する経過時間算出手段と、 前回車両停止時のドリフト量と今回車両停止時のドリフ
    ト量の差を算出するドリフト変化量算出手段と、 上記経過時間算出手段およびドリフト変化量算出手段に
    よって算出された前回停止時から今回停止時までの経過
    時間およびドリフト変化量に基づき、前回停止時から今
    回停止時までのドリフトに起因する角度変化の誤差量を
    演算する誤差量演算手段と、 上記誤差量演算手段によって演算された誤差量に基づい
    て角度変化量演算手段によって演算された現在の角度変
    化量を補正する角度変化量補正手段と、 を備えることを特徴とする車両の角度変化量検出装置。
JP1352489A 1989-01-23 1989-01-23 車両の角度変化量検出装置 Expired - Lifetime JPH07101175B2 (ja)

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