Velocity operating equipment

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は速度演算装置に関し、特に、たとえば自動車のナビゲーションシステムに用いられ、加速度センサの出力信号から速度を演算する速度演算装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車のナビゲーションシステムにおいて、ＧＰＳ信号より自動車の位置情報を得ていた。

【０００３】しかしながら、トンネル，ビルの陰，高架下などＧＰＳ信号のとどかない場所では、自動車の位置情報は得られなかった。

【０００４】そこで、ＧＰＳ信号のとどかない場所でも自動車の位置情報を得るために、自動車の加速度を検出する加速度センサの出力信号を時間で積分して自動車の速度を演算する速度演算装置が考え出された。 このような速度演算装置を用いれば、ＧＰＳ信号のとどかない場所でも、自動車の速度を演算することができ、その演算した速度を時間で積分することによって自動車の走行距離を求めることができる。 そのため、そのような速度演算装置などを用いれば、ＧＰＳ信号がとどかなくなってからの自動車の走行距離を求めることができ、それによって、自動車の位置情報を得ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、そのような速度演算装置では、加速度センサの温度ドリフトおよび感度温度特性や坂道などの傾斜における重力加速度の影響が、加速度センサの出力信号を積分して速度を演算する際に、大きな誤差となっていた。

【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、加速度センサによる誤差を抑制することができる速度演算装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる速度演算装置は、進行方向における加速度を検出するための加速度センサの出力信号からその進行方向における速度を演算する速度演算装置において、加速度センサの出力信号をＧＰＳ信号に基づいて補正するようにしたことを特徴とする、速度演算装置である。

【０００８】また、この発明にかかる速度演算装置は、
進行方向における加速度を検出するための加速度センサと、加速度センサの出力信号を補正するための基準電圧を設定する手段と、加速度センサの出力信号を基準電圧で補正する手段と、基準電圧で補正した出力信号を時間で積分して第１の速度情報を得る手段と、第１の速度情報を時間で微分して第１の加速度情報を得る手段と、Ｇ
ＰＳ信号を受信するための手段と、ＧＰＳ信号から第２
の速度情報を得る手段と、第２の速度情報を時間で微分して第２の加速度情報を得る手段と、第１の加速度情報と第２の加速度情報とを比較する手段と、第１の加速度情報と第２の加速度情報との比較に基づいて第１の速度情報を変更する手段とを含む、速度演算装置である。

【０００９】この発明にかかる速度演算装置において、
第１の速度情報を変更する手段は、たとえば、第１の加速度情報と第２の加速度情報との比較に基づいて基準電圧を変更する手段、あるいは、第１の加速度情報と第２
の加速度情報との比較に基づいて、第１の速度情報を得る手段の積分定数を変更する手段を含む。

【００１０】さらに、この発明にかかる速度演算装置は、たとえば、その入力端が加速度センサの出力端に接続され、加速度センサの出力信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄコンバータと、ＧＰＳ信号をデジタル信号に変換するためのデジタル変換器と、その入力端がデジタル変換器の出力端に接続され、ＧＰＳ信号を変換したデジタル信号のシリアルデータをパラレルデータに変換するためのシリアルインターフェースと、Ａ／Ｄコンバータの出力端およびシリアルインターフェースの出力端が接続され、加速度センサの出力信号を変換したデジタル信号およびＧＰＳ信号を変換したデジタル信号を処理するためのＣＰＵと、ＣＰＵに接続され、ＣＰＵを動作するための動作プログラムが書き込まれたメモリと、ＣＰＵに接続される計時用のクロックとを含む。

【００１１】

【作用】この発明にかかる速度演算装置では、加速度センサの出力信号がＧＰＳ信号に基づいて補正される。 そのため、加速度センサによる誤差が抑制される。

【００１２】また、この発明にかかる速度演算装置では、加速度センサの出力信号などから得られる第１の加速度情報とＧＰＳ信号から得られる第２の加速度情報との比較に基づいて、加速度センサの出力信号などから得られる第１の速度情報が変更される。 なお、第１の速度情報を変更する際には、たとえば、第１の加速度情報と第２の加速度情報との比較に基づいて基準電圧が変更され、あるいは、第１の加速度情報と第２の加速度情報との比較に基づいて、第１の速度情報を得る手段の積分定数が変更される。 このように変更された第１の速度情報は、進行方向における速度情報として用いられる。 そのため、加速度センサによる誤差が抑制される。

【００１３】

【発明の効果】この発明によれば、加速度センサによる誤差を抑制することができる速度演算装置が得られる。

【００１４】この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の実施の形態の一例を示すブロック図である。 図１に示す速度演算装置１
０は加速度センサ１２を含む。 加速度センサ１２は、自動車の進行方向における加速度を検出してその加速度に対応したアナログ信号を出力するためのものであり、その加速度を検出するために適当な位置たとえば自動車の車体などに取り付けられる。 この加速度センサ１２としては、たとえば、振動ジャイロなどが用いられる。

【００１６】加速度センサ１２の出力端は、Ａ／Ｄコンバータ１４の入力端に接続される。 Ａ／Ｄコンバータ１
４は、加速度センサ１２から出力されるアナログ信号を、デジタル信号に変換するためのものである。

【００１７】Ａ／Ｄコンバータ１４の出力端は、ＣＰＵ
１６に接続される。 ＣＰＵ１６は、加速度センサ１２の出力信号から速度を演算するとともに、加速度センサ１
２の出力信号をＧＰＳ信号に基づいて補正するためのものである。

【００１８】また、この速度演算装置１０はＧＰＳアンテナ１８を含む。 ＧＰＳアンテナ１８は、ＧＰＳ信号を受信するために適当な位置たとえば自動車のボディーなどに取り付けられる。 ＧＰＳアンテナ１８は、ＧＰＳ信号受信機２０の入力端に接続される。 ＧＰＳアンテナ１
８およびＧＰＳ信号受信機２０は、ＧＰＳ信号を受信するためのものである。

【００１９】ＧＰＳ信号受信機２０の出力端は、デジタル変換器２２の入力端に接続される。 デジタル変換器２
２は、ＧＰＳ信号受信機２０から出力されるＧＰＳ信号をデジタル信号に変換するためのものである。

【００２０】デジタル変換器２２の出力端は、シリアルインターフェース２４を介して、ＣＰＵ１６に接続される。 シリアルインターフェース２４は、デジタル変換器２２から出力されるデジタル信号のシリアルデータを、
ＣＰＵ１６に取り込むためのパラレルデータに変換するためのものである。

【００２１】また、ＣＰＵ１６には、メモリ２６およびクロック２８が接続される。 メモリ２６には、ＣＰＵ１
６を動作するための動作プログラムなどが書き込まれている。 また、クロック２８は、計時用のものである。

【００２２】さらに、ＣＰＵ１６には、出力インターフェース３０を介して、出力端子３２が接続される。 出力インターフェース３０および出力端子３２は、自動車の進行方向における速度に対応した信号を出力するためのものである。

【００２３】次に、図２に示すフロー図などを参照して、この速度検出装置１０の動作の一例について説明する。

【００２４】まず、ステップＳ１では、加速度センサ１
２によって、自動車の進行方向における加速度が検出され、加速度センサ１２の出力端からアナログ信号である出力信号Ｖｇが得られる。 この場合、加速度センサ１２
の出力信号Ｖｇは、自動車の進行方向における加速度に対応した必要成分を有するが、それ以外にドリフト成分や重力加速度成分などの不要成分を有する場合がある。

【００２５】また、ステップＳ３では、加速度センサ１
２の出力信号Ｖｇを補正するための基準電圧Ｖｓが設定される。 この基準電圧Ｖｓは、初期的には加速度センサ１２が加速度を受けていないときに出力する電圧（ほぼ０Ｖ）に設定されるが、後述のステップＳ１７において比較される加速度センサ１２の出力信号Ｖｇなどから演算される加速度に対応した信号ＶａとＧＰＳ信号から演算される加速度に対応した信号ＶＡとの差に追随して変更される。

【００２６】そして、ステップＳ５では、加速度センサ１２の出力信号Ｖｇから基準電圧Ｖｓが除去され、出力信号Ｖｇを基準電圧Ｖｓで補正した信号Ｖｇ−Ｖｓが演算される。

【００２７】それから、ステップＳ７では、信号Ｖｇ−
Ｖｓが時間で積分され、第１の速度情報として自動車の進行方向における速度に対応した信号Ｖｖが演算される。 この信号Ｖｖは、出力インターフェース３０を介して、出力端子３２から出力される。

【００２８】そして、ステップＳ９では、信号Ｖｖが時間で微分され、第１の加速度情報として自動車の進行方向における加速度に対応した信号Ｖａが演算される。

【００２９】一方、ステップＳ１１では、ＧＰＳアンテナ１８およびＧＰＳ信号受信機２０でＧＰＳ信号が受信される。

【００３０】そして、ステップＳ１３では、ＧＰＳ信号を処理して、第２の速度情報として自動車の進行方向における速度に対応した信号ＶＶが演算される。 ＧＰＳ信号から信号ＶＶを得るためには、ＧＰＳ信号の位置情報を時間で微分するか、あるいは、ＧＰＳ信号に含まれる速度情報を取り出すことによって行われる。

【００３１】それから、ステップＳ１５では、信号ＶＶ
が時間で微分され、第２の加速度情報として自動車の進行方向における加速度に対応した信号ＶＡが演算される。

【００３２】そして、ステップＳ１７では、加速度センサ１２の出力信号Ｖｇなどから演算される加速度に対応した信号ＶａとＧＰＳ信号から演算される加速度に対応した信号ＶＡとが比較され、これらの差に追随して、上述のステップＳ３における基準電圧Ｖｓが変更される。

【００３３】上述のように、この速度演算装置１０では、図２に示すフロー図に基づいて動作する場合には、
加速度センサ１２の出力信号Ｖｇなどから得られる第１
の加速度情報（信号Ｖａ）とＧＰＳ信号から得られる第２の加速度情報（信号ＶＡ）との比較に基づいて、加速度センサ１２の出力信号Ｖｇを補正するための基準電圧Ｖｓが変更され、加速度センサの出力信号Ｖｇなどから得られる第１の速度情報（信号Ｖｖ）が変更されるので、加速度センサ１２の温度ドリフトおよび温度感度特性や坂道などの傾斜による重力加速度の影響を補正することができ、加速度センサ１２による誤差を抑制することができる。

【００３４】次に、図３に示すフロー図などを参照して、この速度検出装置１０の動作の他の例について説明する。

【００３５】図３に示すフロー図に示す動作では、図２
に示すフロー図に示す動作と比べて、特に、ステップＳ
３において、基準電圧Ｖｓが加速度センサ１２が加速度を受けていないときに出力する電圧（ほぼ０Ｖ）に設定され、新たなステップＳ６において、ステップＳ７において信号Ｖｇ−Ｖｓを時間で積分する際の積分定数が設定され、さらに、ステップＳ１７において、ステップＳ
６における積分定数が速度センサ１２の出力信号Ｖｇなどから演算される加速度に対応した信号ＶａとＧＰＳ信号から演算される加速度に対応した信号ＶＡとの差に追随して変更される。

【００３６】この速度演算装置１０では、図３に示すフロー図に基づいて動作する場合には、加速度センサ１２
の出力信号Ｖｇなどから得られる第１の加速度情報（信号Ｖａ）とＧＰＳ信号から得られる第２の加速度情報（信号ＶＡ）との比較に基づいて、信号Ｖｇ−Ｖｓを時間で積分する際の積分定数が変更され、加速度センサの出力信号Ｖｇなどから得られる第１の速度情報（信号Ｖ
ｖ）が変更されるので、加速度センサ１２の温度ドリフトおよび温度感度特性や坂道などの傾斜による重力加速度の影響を補正することができ、加速度センサ１２による誤差を抑制することができる。

【００３７】なお、上述の発明の実施の形態では、加速度センサ１２の出力信号およびＧＰＳ信号を処理するためにＣＰＵ１６およびメモリ２６などが用いられているが、ＣＰＵ１６およびメモリ２６などの代わりにこれらに相当する機能を有する多数の手段が用いられてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態の一例を示すブロック図である。

【図２】図１に示す速度演算装置の動作の一例を示すフロー図である。

【図３】図１に示す速度演算装置の動作の他の例を示すフロー図である。

【符号の説明】

１０ 速度演算装置 １２ 加速度センサ １４ Ａ／Ｄコンバータ １６ ＣＰＵ １８ ＧＰＳアンテナ ２０ ＧＰＳ信号受信機 ２２ デジタル変換器 ２４ シリアルインターフェース ２６ メモリ ２８ クロック ３０ 出力インターフェース ３２ 出力端子