JPH07280827A - 速度検出装置及びナビゲーシヨン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、速度検出装置及びナビゲーシヨン装
置において、移動体への取り付けが容易であり、坂道に
よる重力加速度の影響やＧＰＳ電波の受信状態の影響を
受けることなく移動体の速度を検出できるようにする。 【構成】移動体に着脱自在に取り付けらる加速度センサ
によつて移動体の振動を検出すし、速度検出手段では加
速度センサによつて検出される移動体の振動スペクトラ
ム成分のうち、低周波成分に基づいて移動体の速度を検
出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（図１、図８及び図９） 作用（図１、図８及び図９） 実施例（図１〜図９） 発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は速度検出装置及びナビゲ
ーシヨン装置に関し、例えばカーナビゲーシヨン装置に
適用し得る。

【０００３】

【従来の技術】従来、ＧＰＳ（Global Positioning Sys
tem ）衛星からの電波を利用して自動車等の移動体の位
置を測定する装置としてＧＰＳ受信機がある。このＧＰ
Ｓ受信機を移動体に搭載して移動体の現在位置や進行方
向をデイスプレイ上にリアルタイムで表示するシステム
がいわゆるナビゲーシヨン装置と呼ばれるものである。

【０００４】ナビゲーシヨン装置は、ＧＰＳ受信機より
得られる移動体の絶対速度、絶対位置（緯度及び経度）
及び進行方向に基づいて移動体の現在位置及び進行方向
を求め、これをＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体から読み出し
た地図上に重なつて表示するようになされている。

【０００５】またＧＰＳ受信機より速度を得ることがで
きる。さらに他の速度検出方法として自動車等の車輪や
変速機等の回転部からの電気信号を用いて検出する方法
や、自動車等の移動体の進行方向（前後方向）の加速度
を加速度センサによつて検出し、この加速度を積分する
ことで速度を求める検出方法、音波又は電波のドツプラ
ー効果を用いて速度を求める検出方法等がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、車輪や変速
機等の回転部から移動体の速度を検出する方法では、検
出する際に使用する信号線の出力方法及び信号線のケー
ブル配線の配設位置等が車種により異なるため、信号線
の取り出し及び信号処理に手間がかかるという問題があ
る。

【０００７】また進行方向の加速度を積分することで移
動体の速度を検出する方法では、積分演算を行なうため
時間経過とともに大きな累積誤差が発生するという問題
がある。又、坂道等では坂道の傾斜角度 sinθ分の重力
加速度の誤差が生じるため、より大きな累積誤差が発生
するという問題がある。

【０００８】さらに音波又は電波のドツプラー効果を利
用して移動体の速度を得るという検出方法では、検出装
置の取り付け位置が移動体の外部でなければならないた
め、取り付けメンテナンスが困難であるという問題があ
る。

【０００９】また電波を利用して移動体の速度を得る検
出方法の１つであるナビゲーシヨン装置において、ＧＰ
Ｓ電波を受信することで速度を得ることができるが、例
えばビル等の高層建築物の影やトンネル内等の場所では
ＧＰＳ電波を受信できないため速度を得ることができな
いという問題がある。また、ＧＰＳ電波が受信されてい
ても例えば移動体が時速１０〜２０〔km／ｈ〕のように
低速度である場合、又はＧＰＳ衛星の状態が悪い場合、
高精度で信頼性のある速度を得ることができないという
問題がある。

【００１０】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、移動体への取り付けが容易であり、坂道による重力
加速度の影響やＧＰＳ電波の受信状態の影響を受けるこ
となく移動体の速度を検出できる速度検出装置及びナビ
ゲーシヨン装置を提案しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、移動体に着脱自在に取り付けら
れ、移動体の振動を検出する加速度センサ（２）と、加
速度センサ（２）によつて検出される移動体の振動スペ
クトラム成分のうち、低周波成分に基づいて移動体の速
度を検出する速度検出手段（３、１０、１４）とを設け
るようにする。

【００１２】またＧＰＳ受信手段を有するナビゲーシヨ
ン装置において、ＧＰＳ受信手段から得られる受信信号
に基づいて移動体の速度を検出する第１の速度検出手段
と、移動体の振動スペクトラム成分を検出し、振動スペ
クトラム成分のうち低周波成分に基づいて移動体の速度
を検出する第２の速度検出手段（３、１０、１４）とを
設けるようにする。

【００１３】さらにＧＰＳ受信手段を有するナビゲーシ
ヨン装置において、ＧＰＳ受信手段から得られる受信信
号に基づいて移動体の速度を検出する第１の速度検出手
段と、移動体の振動スペクトラム成分を検出し、振動ス
ペクトラム成分のうち低周波成分に基づいて移動体の速
度を検出する第２の速度検出手段（３、１０、１４）
と、第１の速度検出手段で検出された速度及び又は第２
の検出手段で検出された速度に基づいて再生手段、表示
手段又は他の機器を制御する制御手段を設けるようにす
る。

【００１４】

【作用】移動体に着脱自在に取り付けらる加速度センサ
（２）によつて移動体の振動を検出し、速度検出手段
（３、１０、１４）では加速度センサ（２）によつて検
出される移動体の振動スペクトラム成分のうち、低周波
成分に基づいて移動体の速度を検出する。またＧＰＳ受
信手段を有するナビゲーシヨン装置において、ＧＰＳ受
信手段から得られる受信信号に基づいて移動体の速度を
第１の速度検出手段で検出し、移動体の振動スペクトラ
ム成分を検出し、第２の速度検出手段（３、１０、１
４）によつて振動スペクトラム成分のうち低周波成分に
基づいて移動体の速度を検出する。これらのことから移
動体への取り付けが容易であり、坂道による重力加速度
の影響やＧＰＳ電波の受信状態の影響を受けることなく
移動体の速度を検出することができる。

【００１５】

【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。

【００１６】速度検出装置の全体構成を図１に示す。こ
の速度検出装置１は自動車の加速度を検出する加速度セ
ンサ２と、振動センサ２によつて検出された振動により
速度を検出する演算装置３とからなつている。この演算
装置３は、加速度センサ２からの信号を増幅するアンプ
４、特定の低周波帯域を抽出するフイルタ５、フイルタ
５から入力される信号を検波する検波回路６、検波され
た後の信号を累積加算する平滑回路７、信号レベル検出
器８とからなつている。

【００１７】加速度センサ２は、自動車にかかる加速度
を抽出するため自動車に固定されていれば良い。この加
速度センサ２は自動車の加速度を検出することで自動車
が走行によつて発生する振動を検出し、この検出結果で
あるセンサ出力信号Ｓ１をアンプ４に出力する。またア
ンプ４は、加速度センサ２で検出される振動が小さいた
め、加速度センサ２から送出されるセンサ出力信号Ｓ１
を入力した後、加速度センサ２の出力感度に応じた増幅
度でセンサ出力信号Ｓ１を増幅するようになされてい
る。

【００１８】ここで加速度センサ２を自動車のトランク
に固定し、走行時に加速度センサ２で検出された振動を
ＦＦＴ（fast Fourier transform）解析したものを図２
〜図７に示す。図２はガソリン車のアイドリング（すな
わちエンジンをかけて停止している状態、時速０〔km／
ｈ〕）時、５〔km／ｈ〕走行時、１０〔km／ｈ〕走行時
それぞれにおける前後方向の振動のスペクトラムを示
す。また図３及び図４はガソリン車のアイドリング時、
５〔km／ｈ〕走行時、１０〔km／ｈ〕走行時それぞれに
おける上下方向及び左右方向の振動のスペクトラムを示
す。同様に、図５、図６及び図７はデイーゼル車のアイ
ドリング時、５〔km／ｈ〕走行時、１０〔km／ｈ〕走行
時それぞれにおける前後方向、上下方向及び左右方向の
振動のスペクトラムを示す。

【００１９】ここで図２〜図７からわかるように、前
後、上下、左右のどの方向でもアイドリング状態と走行
状態（すなわち５〔km／ｈ〕時、１０〔km／ｈ〕時）と
の差が生じ、この差は５〔Hz〕以下の帯域で10〜20〔d
B〕となる。また図３及び図６から、アイドリング時の
振動は１０〔Hz〕以上の帯域で高くなるのがわかる。し
かし、これはエンジンの回転の振動によるものであり、
この時の振動はデイーゼル車がガソリン車に比して高く
なる。またこのエンジンによる振動は車種により大小の
違いはあるが、エンジンの回転数からして８〔Hz〕以上
である。よつて、アイドリング状態と走行状態との差が
出るのは５〔Hz〕以下である。この差は自動車の動きに
対して出てくるものであり、どのような方向の振動でも
生じるため、速度を検出することが可能である。このよ
うなことからフイルタ５は 0.5〜５〔Hz〕の低周波帯域
のみを抽出するバンドパスフイルタとする。

【００２０】以上の構成において、加速度センサ２は自
動車のトランクに固定され、自動車の加速度を検出する
ことで自動車の走行によつて発生する振動を検出する。
この検出結果であるセンサ出力信号Ｓ１は振動が小さい
ため、アンプ４に入力され、増幅される。アンプ４で増
幅されたアナログ信号Ｓ２はフイルタ５に入力される。
このフイルタ５のフイルタ特性は 0.5〜５〔Hz〕の帯域
を抽出するように設定されているため、アンプ４から出
力されたアナログ信号Ｓ２のうち 0.5〜５〔Hz〕の帯域
のみ抽出される。フイルタ５によつて抽出されたアナロ
グ信号Ｓ３は検波回路６と累積加算する平滑回路７とか
らなる電気回路に入力される。この後、アナログ信号Ｓ
４がレベルコンパレータ又はＡ／Ｄ変換器等からなつて
いる信号レベル検出器８に入力されることで自動車の速
度を検出する。

【００２１】以上の構成によれば、自動車の振動を加速
度センサ２にて検出し、検出された振動のうち低周波帯
域のみをフイルタ５にて抽出し、演算処理することによ
り、坂道における重力加速度等の影響を受けることなく
自動車の速度を検出することができる。また加速度セン
サ２は着脱自在であるため、容易な取り付けで自動車の
速度を検出できる。

【００２２】なお上述の実施例においては、フイルタ５
として 0.5〜５〔Hz〕の低周波帯域のみを抽出するバン
ドパスフイルタを用いるものについて述べたが、本発明
はこれに限らず、５〜８〔Hz〕の帯域を抽出するローパ
スフイルタを用いても良い。ここで５〔Hz〕以上の帯域
ではエンジンの影響がでてくるので、急峻なローパスフ
イルタとする。

【００２３】また上述の実施例において、自動車の加速
度を検出する加速度センサ２、加速度センサ２からの信
号を増幅するアンプ４、アンプ４により増幅された帯域
のうち特定の低周波帯域のみを抽出するフイルタ５、検
波回路６と累積加算する平滑回路７、信号レベル検出器
８とからなつているものについて述べたが、本発明はこ
れに限らず、フイルタ５と検波回路６との間にアンプを
１つ追加する構成にしても同様の効果を得ることができ
る。

【００２４】また図１と同一符号を付して示す図８に他
の速度検出装置を示す。この速度検出装置９は加速度セ
ンサ２と演算装置１０とからなつている。演算装置１０
内の平滑回路７からの出力信号Ｓ４をＡ／Ｄ変換器１１
に入力することでデジタル化される。この後デジタル信
号Ｓ５はデジタル信号処理部１２に入力され、入力され
たデジタル値とデジタル信号処理部１２が有するデジタ
ル値とを照合することで自動車の速度を検出するように
しても良い。

【００２５】さらに図８と同一符号を付して示す図９に
その他の速度検出装置を示す。この速度検出回路１３
は、加速度センサ２と演算装置１４とからなつている。
加速度センサ２から出力されるセンサ出力信号Ｓ１をア
ンプ４、フイルタ５、Ａ／Ｄ変換器１１の順に介し、Ａ
／Ｄ変換器１１でデジタル化された信号Ｓ６をデジタル
信号処理部１５に入力する。このデジタル信号処理部１
５では、まず入力されたデジタル信号Ｓ６のＡＣ成分を
絶対値化し、累積加算する。このとき得られた演算結果
とデジタル信号処理部１５が有するデジタル値とを照合
することで自動車の速度を検出するようにしても良い。
このときのＡＣ成分の絶対値化の方法として、アナログ
増幅器のリフアレンス電圧と出力信号との差を計算する
方法や、出力信号に低い周波数（例えば 0.1〔Hz〕以
下）のハイパスフイルタの演算をすることでＡＣ成分を
出す方法等がある。

【００２６】また上述の実施例においては、速度検出装
置１の振動センサ２を自動車のトランクに固定するもの
について述べたが、本発明はこれに限らず、自動車内外
の任意の部分に固定するようにしても同様の効果を得る
ことができる。またこのとき粘着テープ等で振動センサ
を自動車に軽く固定しても良い。

【００２７】さらに上述の実施例においては、速度検出
装置１を自動車に取り付けることで速度を検出するもの
について述べたが、本発明はこれに限らず、車両、飛行
機、船等のような移動体に速度検出装置１を取り付ける
ようにしても同様の効果を得ることができる。

【００２８】さらに上述の実施例においては、速度検出
装置１のみを移動体に固定するものについて述べたが、
本発明はこれに限らず、速度検出装置１、９又は１３と
他の速度検出装置を併用するようにしても良い。例え
ば、速度検出装置１、９又は１３とＧＰＳとを併用する
ことにより、ビル等の高層建築物の影やトンネル内等の
ＧＰＳ電波を受信できない場所においても速度を検出す
ることができる。また従来、正確な検出が困難であつた
時速１０〜２０〔km／ｈ〕位の低速度についても検出で
きる。

【００２９】また速度検出装置９又は１３とＧＰＳとを
併用するナビゲーシヨン装置では、検出された速度から
アイドリング状態であると判断されたとき、停車してい
ることを利用してＴＶモニタをオン状態にすることや、
ＦＭ多重等の文字情報をデイスプレイに表示させること
ができる。また、停車時ではオルタネータの発電力が低
下するため、電気系の消費電力を調整することや、走行
速度に応じて音量等を調整することができる。この音量
等の調整は、停止したときに音量等のレベルを下げるだ
けでなく、低域、高域のレベルダウンをおさえるように
なる。例えばナビゲーシヨン装置の音声誘導等のように
声等によるインフオメーシヨン等の音が出るものは、停
止時と走行中とのレベルを変えるようになる。

【００３０】この他に、例えばスピーカ等のイルミネー
シヨン等の表示を停止時と走行時とでかえることや、走
行中における複雑なキー操作等のプロテクト、さらに停
止中は他のセンサが安定し、ＤＣ成分が出力されるため
オフセツト電圧等のキヤリブレーシヨンを行う。また地
震等のような外部からの振動を検出した際、フアンヒー
タ等を自動的に停止させるなど様々なものに利用するこ
とができる。

【００３１】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、移動体の
振動を検出し、検出された出力レベルから移動体の速度
を検出することにより、坂道による重力加速度等による
誤差の影響を受けることなく移動体の速度を検出するこ
とができる。またＧＳＰ等の速度検出装置と併用する
際、移動体を加工することなく速度検出装置を接続で
き、高精度の速度を検出することができる。また、移動
体の停止、動作を自動的に検知でき、娯楽機器等の操作
の許可／禁止を検知することができ、容易に安全の確認
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における速度検出装置を示す
ブロツク図である。

【図２】ガソリン車の前後方向の振動から得たセンサ出
力信号のスペクトラムを示すグラフである。

【図３】ガソリン車の上下方向の振動から得たセンサ出
力信号のスペクトラムを示すグラフである。

【図４】ガソリン車の左右方向の振動から得たセンサ出
力信号のスペクトラムを示すグラフである。

【図５】デイーゼル車の前後方向の振動から得たセンサ
出力信号のスペクトラムを示すグラフである。

【図６】デイーゼル車の上下方向の振動から得たセンサ
出力信号のスペクトラムを示すグラフである。

【図７】デイーゼル車の左右方向の振動から得たセンサ
出力信号のスペクトラムを示すグラフである。

【図８】他の速度検出装置を示すブロツク図である。

【図９】その他の速度検出装置を示すブロツク図であ
る。

【符号の説明】

１、９、１３……速度検出装置、２……加速度センサ、
３、１０、１４……演算装置、４……アンプ、５……フ
イルタ、６……検波回路、７……平滑回路、８……信号
レベル検出器、１１……Ａ／Ｄ変換器、１２、１５……
デジタル信号処理部。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動体に着脱自在に取り付けられ、上記移
   動体の振動を検出する加速度センサと、 上記加速度センサによつて検出される上記移動体の振動
   スペクトラム成分のうち、低周波成分に基づいて上記移
   動体の速度を検出する速度検出手段とを具えることを特
   徴とする速度検出装置。
2. 【請求項２】上記速度検出手段は、上記低周波成分のう
   ち所定帯域の成分のみを抜き出し、上記移動体の速度を
   検出することを特徴とする請求項１に記載の速度検出装
   置。
3. 【請求項３】上記速度検出手段は、上記低周波成分のう
   ち５〔Hz〕以下の帯域の成分のみを抜き出し、上記移動
   体の速度を検出することを特徴とする請求項１又は請求
   項２に記載の速度検出装置。
4. 【請求項４】ＧＰＳ電波を受信して移動体の位置情報を
   検出するＧＰＳ受信手段と、地図情報を記憶する記録媒
   体と、上記ＧＰＳ受信手段より得られる上記移動体の位
   置に応じた地図情報を上記記録媒体から再生する再生手
   段と、上記地図情報を表示する表示手段とを有するナビ
   ゲーシヨン装置において、 上記ＧＰＳ受信手段から得られる受信信号に基づいて上
   記移動体の速度を検出する第１の速度検出手段と、 上記移動体の振動スペクトラム成分を検出し、上記振動
   スペクトラム成分のうち低周波成分に基づいて上記移動
   体の速度を検出する第２の速度検出手段とを具えること
   を特徴とするナビゲーシヨン装置。
5. 【請求項５】上記第２の速度検出手段は、上記低周波成
   分のうち所定帯域の成分のみを抜き出し、上記移動体の
   速度を検出することを特徴とする請求項４に記載のナビ
   ゲーシヨン装置。
6. 【請求項６】上記第２の速度検出手段は、上記低周波成
   分のうち５〔Hz〕以下の帯域の成分のみを抜き出し、上
   記移動体の速度を検出することを特徴とする請求項４又
   は請求項５に記載のナビゲーシヨン装置。
7. 【請求項７】上記ＧＰＳ電波の受信状態が良い場合、 上記第１の速度検出手段が上記ＧＰＳ電波の受信に基づ
   いて上記移動体の速度を検出し、 上記ＧＰＳ電波の受信状態が良くない場合、 上記第２の速度検出手段が上記移動体の振動スペクトラ
   ム成分のうち低周波成分に基づいて上記移動体の速度を
   検出することを特徴とする請求項４、請求項５又は請求
   項６に記載のナビゲーシヨン装置。
8. 【請求項８】上記ＧＰＳ電波の受信状態が良くない場
   合、 上記第１の速度検出手段は、上記ＧＰＳ電波の受信に基
   づいて上記移動体の速度を検出し、 上記第１の速度検出手段で検出されない速度を、上記第
   ２の速度検出手段で検出された速度で補うことを特徴と
   する請求項４、請求項５、請求項６又は請求項７に記載
   のナビゲーシヨン装置。
9. 【請求項９】ＧＰＳ電波を受信して移動体の位置情報を
   検出するＧＰＳ受信手段と、地図情報を記憶する記録媒
   体と、上記ＧＰＳ受信手段より得られる上記移動体の位
   置に応じた地図情報を上記記録媒体から再生する再生手
   段と、上記地図情報を表示する表示手段とを有するナビ
   ゲーシヨン装置において、 上記ＧＰＳ受信手段から得られる受信信号に基づいて上
   記移動体の速度を検出する第１の速度検出手段と、 上記移動体の振動スペクトラム成分を検出し、上記振動
   スペクトラム成分のうち低周波成分に基づいて上記移動
   体の速度を検出する第２の速度検出手段と、 上記第１の速度検出手段で検出された速度及び又は上記
   第２の検出手段で検出された速度に基づいて上記再生手
   段、上記表示手段又は他の機器を制御する制御手段とを
   具えることを特徴とするナビゲーシヨン装置。
10. 【請求項１０】上記第２の速度検出手段は、上記低周波
    成分のうち所定帯域の成分のみを抜き出し、上記移動体
    の速度を検出することを特徴とする請求項９に記載のナ
    ビゲーシヨン装置。
11. 【請求項１１】上記制御手段は、上記機器の操作可能な
    機能を制御することを特徴とする請求項９に記載のナビ
    ゲーシヨン装置。
12. 【請求項１２】上記制御手段は、上記表示手段に情報を
    表示するか否かの切り換えを制御し、上記移動体が走行
    の際、上記表示手段に情報を表示しないようにすること
    を特徴とする請求項９又は請求項１１に記載のナビゲー
    シヨン装置。