JPH102748A - 自律航法装置 - Google Patents
自律航法装置Info
- Publication number
- JPH102748A JPH102748A JP8157855A JP15785596A JPH102748A JP H102748 A JPH102748 A JP H102748A JP 8157855 A JP8157855 A JP 8157855A JP 15785596 A JP15785596 A JP 15785596A JP H102748 A JPH102748 A JP H102748A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- speed
- detecting means
- autonomous navigation
- vehicle
- traveling direction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Instructional Devices (AREA)
- Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
- Navigation (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 安価でかつ特殊工事を必要としない自律航法
装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 路面に対して超音波を射出し反射波のド
ップラーシフト周波数から対地速度を検出する速度検知
手段A,Bを2個有し、それらを車のヨー方向にある一
定の角度をもって設置し、それぞれの速度検知手段A,
Bの出力をベクトル合成し、ベクトルの大きさから進行
方向に対する速度を算出し、ベクトルの方向から車の進
行方向を算出する演算手段11aを備えた。これによ超
音波センサという安価なセンサで、速度と進行方向を同
時に算出することができる。
装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 路面に対して超音波を射出し反射波のド
ップラーシフト周波数から対地速度を検出する速度検知
手段A,Bを2個有し、それらを車のヨー方向にある一
定の角度をもって設置し、それぞれの速度検知手段A,
Bの出力をベクトル合成し、ベクトルの大きさから進行
方向に対する速度を算出し、ベクトルの方向から車の進
行方向を算出する演算手段11aを備えた。これによ超
音波センサという安価なセンサで、速度と進行方向を同
時に算出することができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カーナビゲーショ
ン等において、速度・進行方向を検知し地図と照合する
ことにより自車位置を特定する自律航法装置に関するも
のである。
ン等において、速度・進行方向を検知し地図と照合する
ことにより自車位置を特定する自律航法装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】図6は、従来の自律航法装置のブロック
図である。1は方向変化を検知するためのジャイロセン
サ、2はジャイロセンサ1の出力をA/D変換するため
のA/Dコンバータ、3は速度・方位を算出し外部と通
信可能なマイクロプロセッサである。3aは、ECU
(エンジンコントロールユニット)から出力される車輪
速パルス信号をもとに、自車速度を検知する速度検知手
段、3bはA/D変換されたジャイロセンサ出力より車
の進行方向を検知する方向検知手段、3cは速度検知手
段3a、方向検知手段3bにより求められた速度・進行
方向を外部に出力するための通信手段である。この速度
・方向を地図と照合して自車位置を特定する。
図である。1は方向変化を検知するためのジャイロセン
サ、2はジャイロセンサ1の出力をA/D変換するため
のA/Dコンバータ、3は速度・方位を算出し外部と通
信可能なマイクロプロセッサである。3aは、ECU
(エンジンコントロールユニット)から出力される車輪
速パルス信号をもとに、自車速度を検知する速度検知手
段、3bはA/D変換されたジャイロセンサ出力より車
の進行方向を検知する方向検知手段、3cは速度検知手
段3a、方向検知手段3bにより求められた速度・進行
方向を外部に出力するための通信手段である。この速度
・方向を地図と照合して自車位置を特定する。
【0003】ここで、ECUとの接続方法は、車種/年
式によって異なるため、専門業者しか取扱ができず、特
殊な工事が必要でそれに伴い費用も発生する。また、ジ
ャイロセンサ1は通常自律航法装置内で最も高価な部品
で、装置の価格低下を阻む最大要因となっている。
式によって異なるため、専門業者しか取扱ができず、特
殊な工事が必要でそれに伴い費用も発生する。また、ジ
ャイロセンサ1は通常自律航法装置内で最も高価な部品
で、装置の価格低下を阻む最大要因となっている。
【0004】一方、車輪速パルス信号以外で車速を検知
する方法として、ドップラーレーダー方式が知られてい
る。図7は従来の速度検知手段の概念図であって、電磁
波あるいは超音波を路面に対して射出し、反射波のドッ
プラー周波数が速度の関数であることを利用して車速を
検知する方法である。一般に電磁波を利用する場合は、
周波数帯がギガヘルツ帯で扱いにくい上、使用する部品
も高価なものになるため、本発明では超音波を用いたド
ップラーレーダー方式について限定して考える。このド
ップラーレーダー方式を用いれば精度良く速度が算出で
きる上、特殊工事も必要なく、路面に超音波を射出でき
る位置に、例えば磁石等で送信/受信センサを取り付け
るだけでよい。
する方法として、ドップラーレーダー方式が知られてい
る。図7は従来の速度検知手段の概念図であって、電磁
波あるいは超音波を路面に対して射出し、反射波のドッ
プラー周波数が速度の関数であることを利用して車速を
検知する方法である。一般に電磁波を利用する場合は、
周波数帯がギガヘルツ帯で扱いにくい上、使用する部品
も高価なものになるため、本発明では超音波を用いたド
ップラーレーダー方式について限定して考える。このド
ップラーレーダー方式を用いれば精度良く速度が算出で
きる上、特殊工事も必要なく、路面に超音波を射出でき
る位置に、例えば磁石等で送信/受信センサを取り付け
るだけでよい。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の車
輪速パルスを用いた自律航法装置においては、特殊工事
やそれに伴う多大な費用を要するという問題点があっ
た。また方向変化を検知するためのジャイロセンサも高
価であり、コストアップになるという問題点があった。
輪速パルスを用いた自律航法装置においては、特殊工事
やそれに伴う多大な費用を要するという問題点があっ
た。また方向変化を検知するためのジャイロセンサも高
価であり、コストアップになるという問題点があった。
【0006】本発明は上記課題を解決するもので、安価
でかつ特殊工事を必要としない自律航法装置を提供する
ことを目的とする。
でかつ特殊工事を必要としない自律航法装置を提供する
ことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、路面
に対して超音波を射出し反射波のドップラーシフト周波
数から対地速度を検出する速度検知手段を2個備え、こ
れらの速度検知手段を車のヨー方向にある一定の角度を
もって設置し、それぞれの速度検知手段の出力をベクト
ル合成し、合成ベクトルの大きさから進行方向に対する
速度を算出し、合成ベクトルの方向から車の進行方向を
算出する演算手段を備えたものである。
に対して超音波を射出し反射波のドップラーシフト周波
数から対地速度を検出する速度検知手段を2個備え、こ
れらの速度検知手段を車のヨー方向にある一定の角度を
もって設置し、それぞれの速度検知手段の出力をベクト
ル合成し、合成ベクトルの大きさから進行方向に対する
速度を算出し、合成ベクトルの方向から車の進行方向を
算出する演算手段を備えたものである。
【0008】請求項2の発明は、前記2個の速度検知手
段において、射出する超音波の中心周波数を、予想され
る最大のドップラーシフト周波数以上離した値に設定し
たものである。
段において、射出する超音波の中心周波数を、予想され
る最大のドップラーシフト周波数以上離した値に設定し
たものである。
【0009】請求項3の発明は、前記2個の速度検知手
段の間に、仕切板を設けたものである。
段の間に、仕切板を設けたものである。
【0010】請求項4の発明は、バックアップ可能なメ
モリと、自車位置を地図と照合するマップマッチング手
段と、前記演算手段を備え、前記演算手段において、前
記マップマッチング手段により算出された距離誤差およ
び方向誤差をもとに、前記速度検知手段の取り付け角度
誤差を求めその結果を前記メモリに書き込むとともに、
速度・進行方向を算出する際に前記メモリに書き込まれ
た取り付け角度誤差をもとに補正を行うようにした。
モリと、自車位置を地図と照合するマップマッチング手
段と、前記演算手段を備え、前記演算手段において、前
記マップマッチング手段により算出された距離誤差およ
び方向誤差をもとに、前記速度検知手段の取り付け角度
誤差を求めその結果を前記メモリに書き込むとともに、
速度・進行方向を算出する際に前記メモリに書き込まれ
た取り付け角度誤差をもとに補正を行うようにした。
【0011】
【発明の実施の形態】請求項1の発明によれば、2個の
速度検知手段が車のヨー方向にある一定の角度をもって
設置されているので、速度変化はそれぞれの速度検知手
段の出力の大きさの変化に、進行方向変化は2つの速度
検知手段の出力比の変化に現われるので、これらの合成
ベクトルの大きさと方向を求めることにより、車の速度
と進行方向を同時に求めることができる。
速度検知手段が車のヨー方向にある一定の角度をもって
設置されているので、速度変化はそれぞれの速度検知手
段の出力の大きさの変化に、進行方向変化は2つの速度
検知手段の出力比の変化に現われるので、これらの合成
ベクトルの大きさと方向を求めることにより、車の速度
と進行方向を同時に求めることができる。
【0012】請求項2の発明によれば、2個の速度検知
手段間の干渉を防ぐことができる。請求項3の発明によ
れば、2個の速度検知手段間の干渉を防ぐことができ
る。
手段間の干渉を防ぐことができる。請求項3の発明によ
れば、2個の速度検知手段間の干渉を防ぐことができ
る。
【0013】請求項4の発明によれば、速度検知手段の
取り付け誤差に起因する速度誤差および進行方向誤差を
補正できる。
取り付け誤差に起因する速度誤差および進行方向誤差を
補正できる。
【0014】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照して説明する。 (実施の形態1)図1は本発明の実施の形態1による自
律航法装置のブロック図、図2は同概念図である。図1
においてA,Bは速度検知手段であり、内部は同様の構
成となっている。4は超音波を射出するための送信セン
サ、5は反射波を受信するための受信センサ、6は射出
する超音波の基本波を発生させる発振手段、7は受信セ
ンサ5の出力を増幅する増幅手段、8は増幅された受信
信号と射出した基本波を混合しビートを発生させるため
の混合手段、9は混合手段の出力から高周波成分を取り
除き、差の成分すなわちドップラーシフト周波数成分を
取り出すためのローパスフィルタ、10はドップラーシ
フト周波数をカウントするための周波数検出手段、11
はマイクロプロセッサであり、速度検知手段A,Bの出
力から車の速度および進行方向を算出する演算手段11
aと、算出された速度・進行方向を外部に出力するため
の通信手段11bから構成されている。
を参照して説明する。 (実施の形態1)図1は本発明の実施の形態1による自
律航法装置のブロック図、図2は同概念図である。図1
においてA,Bは速度検知手段であり、内部は同様の構
成となっている。4は超音波を射出するための送信セン
サ、5は反射波を受信するための受信センサ、6は射出
する超音波の基本波を発生させる発振手段、7は受信セ
ンサ5の出力を増幅する増幅手段、8は増幅された受信
信号と射出した基本波を混合しビートを発生させるため
の混合手段、9は混合手段の出力から高周波成分を取り
除き、差の成分すなわちドップラーシフト周波数成分を
取り出すためのローパスフィルタ、10はドップラーシ
フト周波数をカウントするための周波数検出手段、11
はマイクロプロセッサであり、速度検知手段A,Bの出
力から車の速度および進行方向を算出する演算手段11
aと、算出された速度・進行方向を外部に出力するため
の通信手段11bから構成されている。
【0015】図2において、車の前部に取り付けた2つ
の速度検知手段の出力から車の速度・進行方向が算出で
きる様子を示している。
の速度検知手段の出力から車の速度・進行方向が算出で
きる様子を示している。
【0016】このように安価な超音波センサを用いた速
度検知手段を2個組み合わせるだけで、特殊な配線工事
も高価なジャイロセンサも必要なく、速度と進行方向を
同時に求めることができる。なお、ここでは速度検知手
段A,Bを直角に取り付けているが、0゜または180
゜でなければ速度・進行方向の算出は可能である。また
速度検知手段の構成についても、ダイオードによる直線
検波など他の方法も可能である。
度検知手段を2個組み合わせるだけで、特殊な配線工事
も高価なジャイロセンサも必要なく、速度と進行方向を
同時に求めることができる。なお、ここでは速度検知手
段A,Bを直角に取り付けているが、0゜または180
゜でなければ速度・進行方向の算出は可能である。また
速度検知手段の構成についても、ダイオードによる直線
検波など他の方法も可能である。
【0017】この自律航法装置は、次のように構成する
こともできる。すなわち、発振手段6の発振周波数を速
度検知手段A,Bで異ならせる。例えば、想定している
最大のドップラーシフト周波数を3kHzとすると、速
度検知手段Aからは40kHzの超音波を射出し、速度
検知手段Bからは45kHzの超音波を射出するという
具合に、中心周波数を最大のドップラーシフト周波数以
上離した値に設定する。これにより2個の速度検知手段
間の干渉を防ぐことができ、精度良く速度を検知するこ
とができる。
こともできる。すなわち、発振手段6の発振周波数を速
度検知手段A,Bで異ならせる。例えば、想定している
最大のドップラーシフト周波数を3kHzとすると、速
度検知手段Aからは40kHzの超音波を射出し、速度
検知手段Bからは45kHzの超音波を射出するという
具合に、中心周波数を最大のドップラーシフト周波数以
上離した値に設定する。これにより2個の速度検知手段
間の干渉を防ぐことができ、精度良く速度を検知するこ
とができる。
【0018】(実施の形態2)図3は本発明の実施の形
態2による自律航法装置の概念図であり、速度検知手段
A,Bの間に仕切板12を設けている。実施の形態1に
おいて発振手段6の発振周波数を速度検知手段A,Bで
異らせた場合と同様に、これにより2つの速度検知手段
間の干渉を防ぐことができ、精度良く速度を検知するこ
とができる。
態2による自律航法装置の概念図であり、速度検知手段
A,Bの間に仕切板12を設けている。実施の形態1に
おいて発振手段6の発振周波数を速度検知手段A,Bで
異らせた場合と同様に、これにより2つの速度検知手段
間の干渉を防ぐことができ、精度良く速度を検知するこ
とができる。
【0019】(実施の形態3)図4は本発明の実施の形
態3による自律航法装置のブロック図、図5は同概念図
である。図4において、13はEEPROMなどのバッ
クアップ可能なメモリ、14は自車位置を地図と照合す
るマップマッチング手段、15はCD−ROMなどに格
納された地図である。
態3による自律航法装置のブロック図、図5は同概念図
である。図4において、13はEEPROMなどのバッ
クアップ可能なメモリ、14は自車位置を地図と照合す
るマップマッチング手段、15はCD−ROMなどに格
納された地図である。
【0020】図5は、図4における速度検知手段A,B
の中心線が車の正面からΔφずれて取り付けられた状態
を示しており、この場合車が直進していても速度検知手
段A,Bの出力に差が生じ、演算手段11aにおいて直
進からΔφずれた方向に進んでいると判断されてしま
う。そこでマップマッチング手段14において、自車位
置と地図15の照合を行い、その結果求められた進行方
向のずれ、マイクロプロセッサ11にフィードバックす
る。マイクロプロセッサ11では、それからヨー方向の
取り付け角度誤差を逆算しメモリ13に格納する。次に
速度検知手段A,Bの出力から進行方向を求める際にメ
モリ13の内容を読み出し、その分進行方向補正を行う
ことにより、このヨー方向の取り付け角度誤差をキャン
セルし、精度良く進行方向を算出することができる。
の中心線が車の正面からΔφずれて取り付けられた状態
を示しており、この場合車が直進していても速度検知手
段A,Bの出力に差が生じ、演算手段11aにおいて直
進からΔφずれた方向に進んでいると判断されてしま
う。そこでマップマッチング手段14において、自車位
置と地図15の照合を行い、その結果求められた進行方
向のずれ、マイクロプロセッサ11にフィードバックす
る。マイクロプロセッサ11では、それからヨー方向の
取り付け角度誤差を逆算しメモリ13に格納する。次に
速度検知手段A,Bの出力から進行方向を求める際にメ
モリ13の内容を読み出し、その分進行方向補正を行う
ことにより、このヨー方向の取り付け角度誤差をキャン
セルし、精度良く進行方向を算出することができる。
【0021】また、図2に示すようにピッチ方向の取り
付け角度誤差は速度に影響を及ぼす。そこで同様に、マ
ップマッチング手段14において地図15との照合を行
い速度誤差を求めマイクロプロセッサ11にフィードバ
ックする。マイクロプロセッサ11では、それからピッ
チ方向の取り付け角度誤差を逆算しメモリ13に格納す
る。次に速度検知手段A,Bの出力から速度を求める際
にメモリ13の内容を読み出し、その分速度補正を行う
ことにより、このピッチ方向の取り付け角度誤差をキャ
ンセルし、精度良く速度を算出することができる。
付け角度誤差は速度に影響を及ぼす。そこで同様に、マ
ップマッチング手段14において地図15との照合を行
い速度誤差を求めマイクロプロセッサ11にフィードバ
ックする。マイクロプロセッサ11では、それからピッ
チ方向の取り付け角度誤差を逆算しメモリ13に格納す
る。次に速度検知手段A,Bの出力から速度を求める際
にメモリ13の内容を読み出し、その分速度補正を行う
ことにより、このピッチ方向の取り付け角度誤差をキャ
ンセルし、精度良く速度を算出することができる。
【0022】
【発明の効果】本発明は、従来の車輪速パルス信号の取
り出しに伴う特殊工事や高価なジャイロセンサを必要と
しない安価な自律航法装置を実現できる。
り出しに伴う特殊工事や高価なジャイロセンサを必要と
しない安価な自律航法装置を実現できる。
【図1】本発明の実施の形態1による自律航法装置のブ
ロック図
ロック図
【図2】本発明の実施の形態1による自律航法装置の概
念図
念図
【図3】本発明の実施の形態2による自律航法装置の概
念図
念図
【図4】本発明の実施の形態3による自律航法装置のブ
ロック図
ロック図
【図5】本発明の実施の形態3による自律航法装置の概
念図
念図
【図6】従来の自律航法装置のブロック図
【図7】従来の速度検知手段の概念図
1 ジャイロセンサ 2 A/Dコンバータ 3 マイクロプロセッサ 3a 速度検知手段 3b 方向検知手段 3c 通信手段 4 送信センサ 5 受信センサ 6 発振手段 7 増幅手段 8 混合手段 9 ローパスフィルタ(LPF) 10 周波数検出手段 11 マイクロプロセッサ 11a 演算手段 11b 通信手段 12 仕切板 13 メモリ 14 マップマッチング手段 15 地図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G09B 29/10 G01S 7/52 B
Claims (4)
- 【請求項1】路面に対して超音波を射出し反射波のドッ
プラーシフト周波数から対地速度を検出する速度検知手
段を2個備え、これらの速度検知手段を車のヨー方向に
ある一定の角度をもって設置し、それぞれの速度検知手
段の出力をベクトル合成し、合成ベクトルの大きさから
進行方向に対する速度を算出し、合成ベクトルの方向か
ら車の進行方向を算出する演算手段を備えたことを特徴
とする自律航法装置。 - 【請求項2】前記2個の速度検知手段において、射出す
る超音波の中心周波数を、予想される最大のドップラー
シフト周波数以上離した値に設定したことを特徴とする
請求項1記載の自律航法置。 - 【請求項3】前記2つの速度検知手段の間に、仕切板を
設けたことを特徴とする請求項1記載の自律航法置。 - 【請求項4】バックアップ可能なメモリと、自車位置を
地図と照合するマップマッチング手段と、前記演算手段
を備え、前記演算手段において、前記マップマッチング
手段により算出された距離誤差および方向誤差をもと
に、前記速度検知手段の取り付け角度誤差を求めその結
果を前記メモリに書き込むとともに、速度・進行方向を
算出する際に前記メモリに書き込まれた取り付け角度誤
差をもとに補正を行うことを特徴とする請求項1記載の
自律航法装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8157855A JPH102748A (ja) | 1996-06-19 | 1996-06-19 | 自律航法装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8157855A JPH102748A (ja) | 1996-06-19 | 1996-06-19 | 自律航法装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH102748A true JPH102748A (ja) | 1998-01-06 |
Family
ID=15658854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8157855A Pending JPH102748A (ja) | 1996-06-19 | 1996-06-19 | 自律航法装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH102748A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4789186A (en) * | 1985-09-23 | 1988-12-06 | Ab Volvo | Belt guide fitting |
| US10473752B2 (en) | 2015-02-03 | 2019-11-12 | SZ DJI Technology Co., Ltd. | System and method for detecting aerial vehicle position and velocity via sound |
-
1996
- 1996-06-19 JP JP8157855A patent/JPH102748A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4789186A (en) * | 1985-09-23 | 1988-12-06 | Ab Volvo | Belt guide fitting |
| US10473752B2 (en) | 2015-02-03 | 2019-11-12 | SZ DJI Technology Co., Ltd. | System and method for detecting aerial vehicle position and velocity via sound |
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