JPH0814928A - 速度センサ係数算出装置 - Google Patents

速度センサ係数算出装置

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JPH0814928A
JPH0814928A JP6150269A JP15026994A JPH0814928A JP H0814928 A JPH0814928 A JP H0814928A JP 6150269 A JP6150269 A JP 6150269A JP 15026994 A JP15026994 A JP 15026994A JP H0814928 A JPH0814928 A JP H0814928A
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vehicle
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gps
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田 裕 幸 前
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    • GPHYSICS
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 車種毎に異なる距離算出係数を、装置を車に
取付後に、早急にかつ高精度に各々算出することによ
り、取付直後の自車位置検出精度を向上させる。 【構成】 GPS速度算出手段101で算出したGPS
ドップラー速度と、速度センサ102から出力された速
度信号との比を、車速換算係数算出手段104がGPS
受信有効時に計算し、車速換算係数を算出する。また、
車速換算係数を平均化するフィルタリング手段105〜
108をフィルタ選択手段109により選択して最適な
車速換算係数を求める。また、フィルタ入力前の車速換
算係数が、現在採用している車速換算係数に対して、一
定個数以上連続してある一定比以上かけ離れていた場
合、現在採用している車速換算係数を異常として、算出
処理を初期化する異常検出初期化手段101を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両の位置や方位及び
その周囲の地図情報等を表示する車載用ナビゲーション
装置における車両位置算出技術に関し、特に車両のタイ
ヤの回転から移動距離を求めるための速度センサの車速
換算係数算出手段を備えた速度センサ計数算出装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来の車載用ナビゲーション装置では、
速度センサ(例えば、一定距離走行する毎にパルスを出
力するセンサで、車輪の回転軸に取り付けた磁性体の突
起物を磁気ピックアップ等で拾う形式のもの)及び角度
センサ(例えば、一定時間毎にその間の回転角度を出力
したり、あるいは、ある時刻の角速度を出力するセンサ
で、光ファイバジャイロ、ガスレートジャイロ等があ
る。絶対方位の得られる地磁気センサの出力の差分でも
得られる。)により移動距離及び回転角を得、これらに
より車両の位置と方位を求める。そして、場合により車
両の走行軌跡を地図データと照合して位置を修正し、さ
らにまた絶対的な位置情報を得るためGPS(Global P
ositioning System )における衛星を用いて、GPSで
計測した位置(GPS位置)を得た場合には、車両位置
をGPS位置で修正していた。
【0003】ここで、速度センサは、車両のタイヤの回
転に比例して出力されるパルスの数を検出し、このパル
ス数に、パルス数を距離に変換するための係数すなわち
速度センサ係数を乗じて移動距離を求めていた。
【0004】しかしながら、上記従来のナビゲーション
装置ではGPSによる測位が完全ではなく、都市のビル
街や山岳地帯を走行する場合には、衛星からの電波が建
物や樹木に遮られ、測位に用いることのできる衛星数が
減るため、GPSが利用できない場所があり、また、G
PS測位の民間利用の精度は、一時的に悪くなる場合も
あった。このようなGPS測位ができない場所あるいは
GPS測位精度が悪い場合でも、測位精度が確保できる
ように、速度センサと角速度センサによる推測航法の測
位精度を高くしておく必要があり、そのための必要な条
件のひとつに、速度センサ係数を高精度に維持しておく
ことがあった。この速度センサ係数は、速度センサの種
類によって大きく異なるため、車種毎に速度センサ係数
を調査し、初期値を設定しておく必要がある。また、経
年変化や空気圧の変化によりタイヤの大きさが変化した
りタイヤを交換した際には、測位精度確保のために速度
センサ係数を修正する必要がある。従来、この修正の作
業はナビゲーション装置の利用者が実施しなければなら
ず、測位精度に大きく関わる係数であるため、正確に修
正することは非常に困難であった。
【0005】この問題を解決するため、本願出願人は、
先に、速度センサ係数をGPS測位と推測位置を用いて
自動修正する発明を、特開平5−246837号明細書
において提案した。以下、この先行発明について図2お
よび図3を用いて説明する。
【0006】図2において201は速度センサ、202
は方位センサ、203はGPS位置算出手段であり、2
04は速度センサ201の出力に速度センサ係数を乗じ
た結果の値である速度と、方位センサ202の出力であ
る方位とから車両の推測位置を算出する推測位置算出手
段、205はGPS位置算出手段203で算出した2つ
のGPS位置の間の直線距離を算出するGPS位置間直
線距離算出手段、206はGPS位置間直線距離算出手
段205の算出した直線距離が一定距離以上だった場合
に、2つのGPS位置のうち1つ目のGPS位置を計測
した時刻での推測位置から2つ目のGPS位置を計測し
た時刻での推測位置の間の直線距離を算出する推測位置
間直線距離算出手段、207はGPS位置間直線距離算
出手段205と推測位置間直線距離算出手段206の両
者が直線距離を算出した場合、2つの直線距離の比を求
める直線距離比算出手段、208は直線距離比算出手段
207が算出した直線距離比を記録する複数の直線距離
比記録手段、209はそれぞれの直線距離比記録手段2
08に記録されている距離比個数を記録する距離比個数
記録手段、210はそれぞれの直線距離比記録手段毎の
距離比規定記録個数、211は距離比個数記録手段20
9に記録されている個数が距離比規定記録個数210を
越えた直線距離比記録手段208があった場合に、記録
されている距離比個数が規定数を越えた直線距離比記録
手段208に記録されている直線距離比の平均値を求め
る距離比平均算出手段、212は距離比平均算出手段2
11が距離比平均を求めたときに直線距離比記録手段2
08に記録されている直線距離比の分布状態を示す指数
を求める距離比分布指数算出手段、213は距離比規定
記録個数210に応じて定められたそれぞれの直線距離
比記録手段208の距離比平均誤差範囲、214は距離
比平均算出手段211が直線距離比記録手段208に記
録されている直線距離比の距離比平均を求めた場合、距
離比分布指数算出手段212が求めた分布指数が規定条
件を満たし、かつ、算出された距離比平均が該当する距
離比平均誤差範囲213の範囲外であった場合に、距離
比平均算出手段211が求めた距離比平均をその時点ま
での速度センサ係数に乗じた値を求める速度センサ係数
算出手段、215は速度センサ係数算出手段214が算
出した値を新たな速度センサ係数とする速度センサ係数
修正手段、216はすべての直線距離比記録手段208
とすべての距離比個数記録手段209の記録内容を初期
化する速度センサ係数修正初期化手段、217は速度セ
ンサ201の出力に速度センサ係数を乗じて速度を算出
したときに、算出した結果の車両の走行速度があらかじ
め定めた規定速度よりも大きかった場合には、速度セン
サ係数にあらかじめ定めた規定値を乗じてあらたな速度
センサ係数とする速度センサ係数簡易修正手段である。
【0007】次に上記先行発明の係数算出論理の動作に
ついて、図2および図3を用いて説明する。地点302
は車両301の走行中にGPS位置算出手段203が算
出した1つ目のGPS位置、地点303はその時刻に推
測位置算出手段204が算出した車両の推測位置であ
る。まず、これらの地点302ならびに地点303を記
録しておく。その後、車両は走行軌跡304のように走
行していくとする。GPS位置間直線距離算出手段20
5は、GPS位置が算出される毎に、算出されたGPS
位置と地点302との直線距離を算出する。地点305
はGPS位置間直線距離算出手段205が算出した直線
距離306があらかじめ定めた一定距離307以上とな
ったGPS位置であり、地点308はその時刻の車両の
推測位置である。このように、GPS位置間直線距離3
06が一定距離307以上になったときに、推測位置間
直線距離算出手段206は、地点303と地点308の
推測位置間の直線距離309を算出する。直線距離30
6と直線距離309が算出された時点で、直線距離比算
出手段207は2つの直線距離の比を算出する。算出さ
れた直線距離比は、複数の直線距離比記録手段208の
各々に記録されるとともに、各々の直線距離比記録手段
208に記録されている距離比個数が距離比個数記録手
段209に記録される。ここで、次の直線距離比の算出
に必要な地点302ならびに地点303は、GPS受信
毎に更新する方法でも良いし、直線距離比が算出された
時点で更新する方法でも良い。
【0008】次に、距離比平均算出手段211は、それ
ぞれの直線距離比記録手段208に対応する距離比個数
記録手段209を参照し、距離比個数記録手段209に
記録されている距離比個数が距離比規定記録個数210
を越えている直線距離比記録手段208があった場合
は、この直線距離比記録手段208の記録されている距
離比の平均を求める。距離比分布指数算出手段212
は、距離比平均算出手段211が距離比平均を求めたと
きに、距離比平均を求められた直線距離比記録手段20
8に記録されている距離比の分布指数を算出する。距離
比の分布指数の求め方の例として、直線距離比記録手段
208に記録されている距離比の標準偏差または分散を
求める方法がある。距離比平均と距離比分布指数を算出
した時点で、算出の対象となった直線距離比記録手段2
08と距離比個数記録手段209の記録内容は初期化さ
れる。
【0009】ここで、距離比規定記録個数210には、
少ない数から多い数までの数段階を設定する。例えば、
直線距離比記録手段208が3つあるとすると、1つ目
の直線距離比記録手段208の距離比規定記録個数21
0は10個、2つ目は50個、3つ目は500個という
ように設定する。このように設定することにより、1つ
目の直線距離比記録手段208の距離比平均は短時間間
隔で求められるが、標本数が少ないため、距離比平均と
正しい速度センサ係数との誤差が大きくなり、3つ目の
直線距離比記録手段208の距離比平均の算出間隔は長
時間であるが、標本数が多いため、距離比平均と正しい
速度センサ係数との誤差が小さくなる。このような距離
比規定記録数210に応じて変わる距離比平均と正しい
速度センサ係数との誤差に従って、距離比平均誤差範囲
213を規定する。速度センサ係数が正しく設定されて
いる場合、距離比平均は1.0に近い値が算出されるは
ずであるが、距離比平均自体に誤差があると、1.0か
ら離れた値となる。したがって、例えば、1つ目の直線
距離比記録手段208に対応する距離比平均誤差範囲は
0.5から1.5、2つ目は0.9から1.1、3つ目
は0.99から1.01というような値が設定される。
【0010】次に、距離比平均値と距離比分布指数が距
離比平均算出手段211と距離比分布指数算出手段21
2によって求められると、速度センサ係数算出手段21
4は距離比分布指数により距離比の分布が規定範囲内に
収まっているかどうかの判定を行ない、分布が規定範囲
内であると判定できた場合には、求められた距離比平均
値の精度が高いと判断する。また、距離比を求めた直線
距離比記録手段208に対応する距離比平均誤差範囲2
13と距離比平均を比較し、距離比平均が距離比平均誤
差範囲213の範囲外にある場合は、その時点までの速
度センサ係数を修正する必要があると判断する。速度セ
ンサ係数算出手段214は、距離比平均の精度が高く、
かつ、速度センサ係数修正の必要ありと判定した場合、
距離比平均算出手段211が求めた距離比平均をその時
点までの速度センサ係数に乗じた値を求める。速度セン
サ係数修正手段215は、速度センサ係数算出手段21
4が速度センサ係数を算出した場合に、算出された速度
センサ係数を新たな速度センサ係数とする。速度センサ
係数修正手段215によって速度センサ係数が修正され
た場合、直線距離比記録手段208の記録内容は、速度
センサ係数の修正分の補正が行なわれるか、あるいは、
距離比個数記録手段209の記録内容とともにすべて初
期化される。
【0011】ここで、速度センサ係数算出手段214に
おいて、直線距離比記録手段208と距離比個数記録手
段209の記録内容を初期化する速度センサ係数修正初
期化手段216を設け、距離比平均算出手段211が直
線距離比記録手段208に記録されている直線距離比の
距離比平均を求めた場合、速度センサ係数修正初期化手
段216による初期化が行なわれた時点から今回距離比
平均を求めるまでの間に、今回距離比平均を求めた直線
距離比記録手段208の規定記録個数210よりも多い
規定記録個数210が設定されている直線距離比記録手
段208の距離比平均を求めていたならば、今回求めた
距離比平均が該当する距離比平均誤差範囲213の範囲
外であってもその時点までの速度センサ係数を変えずに
保持するようにすると、精度の高い係数修正が行なわれ
た場合は、精度の低い係数修正は起こらないようにな
る。
【0012】また、速度センサ係数修正初期化手段は、
ナビゲーション装置が車に取り付けられたときやタイヤ
を交換したとき等に、利用者がナビゲーション装置を操
作することにより速度センサ係数修正の初期化を指示し
たときに起動されるが、距離比平均算出手段211が直
線距離比記録手段208に記録されている直線距離比の
距離比平均を求めた場合、速度センサ係数修正初期化2
16が行なわれた時点から今回距離比平均を求めるまで
の間に、今回距離比平均を求めた直線距離比記録手段2
08の規定記録個数210よりも多い規定記録個数21
0が設定されている直線距離比記録手段208の距離比
平均を求めていて、かつ、今回求めた距離比平均が該当
する距離比平均誤差範囲213の範囲外であった回数
が、規定回数を越えたときにも起動するようにすると、
取付時やタイヤ交換時にも、自動的に低精度の係数修正
から行なうようになる。
【0013】また、速度センサ201の出力に速度セン
サ係数を乗じて速度を算出した時点で、速度センサ係数
簡易修正手段217は、算出した結果の車両の走行速度
を参照し、走行速度があらかじめ定めた規定速度よりも
大きかった場合には、速度センサ係数にあらかじめ定め
た規定値を乗じてあらたな速度センサ係数とする。例え
ば、走行速度が300km/h以上であった場合、速度
センサ係数の値を2分の1にしてしまう。
【0014】このように上記先行発明によれば、ナビゲ
ーション装置を、使用者による手動での速度センサ係数
調整無しに複数の車種に容易に取り付けることができ、
かつ、早く現在位置精度を高くし、さらに、現在位置精
度を高く保ち続けることができるという効果を有する。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記先
行発明では、速度センサ係数を算出する過程で、直進の
判定を行なっているが、直進の判定には高精度な相対方
位センサ(光ファイバジャイロ等)が必要であるため、
システム全体の価格等が高くなってしまう等の問題が生
じてくる。低精度な相対方位センサ(振動ジャイロ等)
を用いることは可能だが、この場合はジャイロの補正
(感度・オフセット等)が完了後に距離係数の補正をは
じめなければならない。この場合には、距離係数の補正
が終了するまでに時間がかかりすぎて、検出位置誤差が
大きくなりすぎてしまう。
【0016】本発明は、このような先行発明の問題を解
決するものであり、ジャイロ精度に係わりなく、早急
に、使用車種に適合した距離算出係数を算出することの
できる速度センサ計数算出装置を提供することを目的と
する。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、GPSのドップラー周波数シフトによっ
て自車の走行速度を算出するGPS速度算出手段と、車
両からの速度信号を取得する速度センサと、速度センサ
から得られた速度信号とGPS速度との比を求めること
により、車速換算係数を算出する車速換算係数算出手段
とを備えたものである。
【0018】本発明はまた、上記GPS速度が一定値以
上の時にのみ、車速換算係数の算出を行なうGPS速度
判定手段を備えたものである。
【0019】本発明はまた、一旦算出された車速換算係
数に対して、平均化等のフィルタリングを行ない、新た
な車速換算係数とするフィルタリング手段を備えたもの
である。
【0020】本発明はまた、時定数の異なるフィルタリ
ング手段を複数個備え、複数のフィルタ出力から最適な
出力を選択して新たな車速換算係数とするフィルタ選択
手段を備えたものである。
【0021】本発明はまた、フィルタ入力前の車速換算
係数が、現在採用している車速換算係数に対して、一定
個数以上連続してある一定比以上かけ離れていた場合、
現在採用している車速換算係数を異常として、算出処理
を初期化する異常検出初期化手段を備えたものである。
【0022】
【作用】したがって、本発明によれば、自車のGPSド
ップラー速度を使用するため、方位センサの精度に係わ
らず高速に車速換算係数を求めることができる。
【0023】また本発明によれば、上記GPS速度が一
定値以上の時にのみ、車速換算係数算出を行なうことに
より、低速走行時に誤差の大きなGPSドップラー速度
を用いて誤った車速換算係数の算出を未然に防止するこ
とができる。
【0024】本発明はまた、一旦算出された車速換算係
数に対して、平均化等のフィルタリングを行なう機能を
設けたことにより、車速換算係数を安定させることがで
きる。
【0025】本発明はまた、時定数の異なるフィルタリ
ング手段を複数個備えることにより、初期には追従性の
良い(時定数の小さい)フィルタを使用し、追従後は安
定度の高い(時定数の大きい)フィルタを使用すること
により、追従性と精度の両立を図ることができる。
【0026】本発明はまた、フィルタ入力前の車速換算
係数が、現在採用している車速換算係数に対して、一定
個数以上連続してある一定比以上かけ離れていた場合、
現在採用している車速換算係数を異常として、算出処理
を初期化する機能を備えることにより、例えば、車速セ
ンサが速度パルスセンサの場合のタイヤ交換時、センサ
自体が交換された時、車両自体を替えた時等に速やかな
初期化、追従を行ない、そのセンサに対応した車速換算
係数を算出することができる。
【0027】以上のことから、本発明を用いることによ
り、ナビゲーション装置を取り付け後、ユーザの手動調
整なしに、各車両の速度換算係数を速やかに、かつ高精
度に算出することができ、また現在位置精度を高く保ち
続けることができるという効果を有する。
【0028】
【実施例】図1は本発明の一実施例の構成を示すもので
ある。図1において、101はGPS速度算出手段、1
02は速度センサであり、本実施例では距離パルスセン
サとする。また103はGPS速度判定手段である。1
04は車速換算係数算出手段であり、105〜108は
それぞれ時定数a〜dを有するフィルタリング手段であ
り、車速換算係数の平滑化を行なっている。その時定数
はa<b<c<dである。109はフィルタ選択手段で
あり、110は異常検出初期化手段である。
【0029】次に上記実施例の動作について、図1を用
いて説明する。まず、GPS速度算出手段101で有効
なGPSドップラー速度が得られると、GPS速度判定
手段103によって車速換算係数の精度が得られる速度
以上か否かを判定し、車速換算係数の精度が得られる速
度であれば、GPSドップラー速度をGPS速度とし
て、車速換算係数算出手段104へ渡す。
【0030】車速換算係数算出手段104は、受け取っ
たGPS速度と速度センサ102からの速度信号とし
て、GPS速度算出時のパルス数を受けとり、車速換算
係数の算出を行なう。例として、GPS速度がVg [m/
sec ]、受信の瞬間の1秒間の合計パルス数をVp [パ
ルス/sec ]とすれば、車速換算係数F[m/パルス]
は、 F=Vg /Vp で求めることができる。
【0031】時定数a〜dを有するフィルタリング手段
105〜108は、それぞれ車速換算係数算出手段10
4で算出された車速換算係数を受け取り、以下の計算式
で平滑後係数Fa 〜Fd を更新する。 Fa (新) = αa ×F + (αa −1) × Fa (旧) Fb (新) = αb ×F + (αb −1) × Fb (旧) Fc (新) = αc ×F + (αc −1) × Fc (旧) Fd (新) = αd ×F + (αd −1) × Fd (旧)
【0032】各フィルタ105〜108は異なる時定数
を持つため、αa 〜αd (すべて0<α<1)もそれぞ
れ異なる。これらのフィルタは、平滑化係数が有効にな
るまでの有効データ数(時定数a〜dから算出)をもっ
ており、データ数が有効データ数に到達したところでフ
ィルタ有効フラグを1にする。
【0033】フィルタ選択手段109は、時定数の大き
い順に(dから)各フィルタ105〜108のフィルタ
有効フラグを検索し、有効なものが見つかった時点で検
索をストップし、そのフィルタの係数を最終的な車速換
算係数とする。もし、すべてのフィルタ105〜106
のフィルタ有効フラグが0だった場合には、車速換算係
数算出手段104で算出された車速換算係数をそのまま
最終的な車速換算係数として出力する。
【0034】また、異常検出初期化手段110は、車速
換算係数算出手段104で算出された車速換算係数と最
終的な車速換算係数とを比較し、両者の比の値が、ある
一定範囲(例:90%〜110 %)に入っていなかった場合
は、異常または車種またはセンサが替わったと判断し、
各フィルタ105〜106のデータ数を0にして、フラ
グを0にリセットする。
【0035】
【発明の効果】本発明は、上記実施例から明らかなよう
に、ナビゲーション装置を取り付けた車に適合する速度
センサ係数が、ナビゲーション装置にあらかじめ設定さ
れている速度センサ係数と大きく違っていても、速度換
算係数を自動的に、かつ、短時間でその車に合った値に
修正することができる。
【0036】また、GPS速度がある一定値以上の時に
のみ車速換算係数を算出するため精度も高く、かつフィ
ルタリングを行なうため値を安定させることができる。
さらに、そのフィルタは時定数別に複数個あって、適宜
切り換えを行なうため追従性と精度のバランスが高い。
また、異常検出初期化手段によって、異常のデータを除
外することが可能であり、また、使用車種が替わった時
等にも自動かつ迅速に対応が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における速度センサ係数算出
装置のブロック図
【図2】先行発明における速度センサ係数算出装置のブ
ロック図
【図3】先行発明における速度センサ係数算出装置の動
作を説明するための模式図
【符号の説明】
101 GPS速度算出手段 102 速度センサ 103 GPS速度判定手段 104 車速換算係数算出手段 105 フィルタリング手段a 106 フィルタリング手段b 107 フィルタリング手段c 108 フィルタリング手段d 109 フィルタ選択手段 110 異常検出初期化手段

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 GPSのドップラー周波数シフトによっ
    て自車の走行速度を算出するGPS速度算出手段と、車
    両からの速度信号を取得する速度センサと、速度センサ
    から得られた速度信号とGPS速度との比を求めること
    により、車速換算係数を算出する車速換算係数算出手段
    とを備えた速度センサ係数算出装置。
  2. 【請求項2】 GPS速度が一定値以上の時にのみ、車
    速換算係数の算出を行なうGPS速度判定手段を備えた
    請求項1記載の速度センサ係数算出装置。
  3. 【請求項3】 一旦算出された車速換算係数に対して、
    平均化のためのフィルタリングを行ない、新たな車速換
    算係数とするフィルタリング手段を備えた請求項1また
    は2記載の速度センサ係数算出装置。
  4. 【請求項4】 時定数の異なるフィルタリング手段を複
    数個備え、複数のフィルタ出力から最適な出力を選択し
    て新たな車速換算係数とするフィルタ選択手段を備えた
    請求項3記載の速度センサ係数算出装置。
  5. 【請求項5】フィルタ入力前の車速換算係数が、現在採
    用している車速換算係数に対して、一定個数以上連続し
    てある一定比以上かけ離れていた場合、現在採用してい
    る車速換算係数を異常として、算出処理を初期化する異
    常検出初期化手段を備えた請求項3または4記載の速度
    センサ係数算出装置。
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