角速度计算装置5技术领域本发明涉及角速度计算装置及其偏移量决定方法、以及车辆停车 检测装置，特别涉及将停车中的陀螺的角速度信号平均化而计算偏移 量、从行驶中的角速度信号将偏移值消除而输出角速度的角速度计算 装置及其偏移量决定方法、以及车辆停车检测装置。10背景技术有一种角速度计算装置，利用对应于从安装在车辆中的陀螺输出 的角速度的信号，计算车辆的旋转角度。在该角速度计算装置中，如图12 (a)所示，即使在车辆正在停车时从陀螺输出的信号也不为O，15 而包括偏移电压（Q。ff)。因此，即使停车旋转角度也不为零，而是 如图12 (b)所示那样增大。因此，提出了将停车中的陀螺的角速度 信号平均来计算偏移值、从行驶中的角速度信号中将偏移值消除而输 出角速度的角速度计算装置（专利文献1)。在该角速度计算装置中， 在停车时需要正确地测量偏移值。另外，车辆是否处于停车中，通常20是在车辆中安装每规定行驶距离发出脉冲的车速传感器、并根据该车 速脉冲的发出间隔来检测。但是，现有技术中，在停车时有不能正确地测量偏移值的情况。 例如在打了方向盘的状态下开始行驶的情况。如果在打了方向盘的状 态下开始行驶，则如图13 (a)所示，到发出最初的车速脉冲P而检25 测到行驶开始为止，行驶了约40〜80cm。在此期间，如图13 (b) 所示那样输出微小的角速度Q，现有技术会根据该角速度将错误的偏 移值作为零点取入。所以，提出了在停车时以规定时间间隔将陀螺输 出信号平均而计算偏移值（参照黑点），在检测到车速行驶时，不使 用紧挨着该时刻之前的偏移量A，而将比该时刻早规定时间Ta的偏30移量B作为偏移量取入的方法（专利文献2)。根据该第2现有方法，

能够得到精度较高的偏移值。但是，第2现有技术有不能防止在车辆低速行驶时的错误偏移值 的取入、以及在转台（turntable)旋转中的错误偏移值的取入的问题。如果车辆以低速缓慢地旋转，则陀螺输出微小的角速度信号。但 5 是，在使用低速度区域中有不灵敏区的车速传感器的车辆中，在1〜 2km/h的低速行驶时车速传感器不发出车速脉冲，所以角速度计算装 置判断为停车中，利用该微小的角速度信号来计算偏移值。因此，角速度计算装置在车辆行驶时利用错误的偏移值进行本车方位的测量， 所以不能进行正确的方位测量。例如，在行驶开始时，有如图14所io示那样，速度暂时提高一些而发出车速脉冲后、低速行驶的情况。在 这种情况下，在第2现有技术中不能进行正确的方位测量。此外，在带转台的停车场中，如果如图15中所示那样转台平滑 地旋转，则以一定的角速度稳定几秒钟，所以判断为停车状态而计算 错误的偏移值，不能进行正确的方位测量。15 此外，第2现有技术是使用车速传感器检测车辆的停车、行驶的方法，有不能应用到不具有车速传感器的车辆、或在低速区域中不发 出车速脉冲的车辆的问题。在欧洲车中不能将车速脉冲物理地取出的 车辆并不少。此外，能够取出车速脉冲的车辆也在ABS (防抱死制 动系统）下使用的情况较多，存在如果在时速4〜5km以下的低速区20域中行驶，则不能检测车速脉冲的车辆。所以，考虑根据陀螺的输出 信号的噪音水平检测车辆的停车、行驶（专利文献3)、来应用第2 现有技术的方法。但是，第3现有技术有不能检测正确的车辆的停车、 行驶、不能取得精度较高的偏移值的问题。以下说明其理由。在停车时，作为叠加在陀螺输出信号中的噪音，有（1)陀螺单25 体噪音、（2)从车辆侧的发动机或变速器、车体的组合发出的噪音、 (3)从导航装置发出的噪音。（1)的噪音如图14 (a)、图14 (b) 所示，陀螺的个体差较大，此外，（2)的噪音根据车种类不同产生 状况不同，根据齿轮是空档的状态还是驱动的状态而产生状况不同。 根据以上，在第3现有技术中，如图15所示，对照噪音水平较大的30个体及最差噪音状态，将视为停车中的偏差幅度、即停车范围TH1、

TH2较大地设定。但是，在该停车范围设定方法中，不能检测正确的 行驶开始，在行驶开始时的车辆的微小旋转中取入错误的偏移量A 或B，结果在行驶中发生本车方位的测量误差，会发生在导航控制的 地图匹配时进行错误匹配、或车辆标志从道路偏离的情况。另外，在 5 偏移量误差为5mV时，相当于0.2[deg/s]，所以在5分钟内成为0.2 X5X60-60[deg]的角度误差。【专利文献1】日本特开平5—306936号公报 【专利文献2】日本特开平5—52578号公报 【专利文献3】日本特开2000—65849号公报10发明内容根据以上，本发明的目的是，在使用低速区域中有不灵敏区的车 速传感器的车辆的低速行驶时防止错误的偏移值的取入。本发明的另一个目的是在转台旋转中防止错误的偏移量的取入。15 本发明的另一个目的是即使在不具有车速传感器的情况下也能 够根据陀螺的输出信号正确地检测停车、行驶开始，并且计算正确的 偏移值。•角速度计算装置本发明是将停车中的陀螺的角速度信号平均化而计算偏移值，并 20 从行驶中的角速度信号中将偏移值消除来输出角速度的角速度计算 装置。作为本发明的第l技术方案的角速度计算装置具备：停车范围决 定部，检测停车时、规定时间（Tl)中的角速度信号的最小值与最大 值，决定视为停车的角速度信号的范围；停车行驶判断部，在陀螺的25角速度信号超过该范围时判断为行驶开始，在该范围内时判断为停车 中；角速度平均化部，以规定时间间隔计算陀螺的角速度信号的平均 值；角速度保存部，保存从角速度平均化部输出的平均角速度；以及 偏移值决定部，将比由上述停车行驶判断部检测到的行驶开始检测时 刻早设定时间的上述保存的角速度决定为偏移值。30 作为第1技术方案的角速度计算装置具备角速度信号输出部，该

角速度信号输出部每规定时间对从陀螺输出的电压信号进行取样而 求出旋转角度，并将规定取样次数的旋转角度合计来输出角速度信 号。作为第l技术方案的角速度计算装置的上述停车范围决定部以比5 上述规定时间（Tl)短的时间（T2)的间隔，决定并更新上述视为 停车的角速度信号的范围。在此情况下，停车范围决定部，使上述视 为停车的范围幅度，比由上述最小值、最大值决定的范围幅度增大规定比例。作为本发明的第2技术方案的角速度计算装置具备:停车判断部， 10 根据从车速传感器产生的车速脉冲判断是否是停车中；角速度平均化 部，以规定时间间隔计算根据陀螺的输出信号求出的角速度信号的平 均值；以及偏移量取入部，在平均角速度的偏差在设定范围内、且为 停车中、而且距离上次取入的偏移值的变动量存在于容许范围内时， 将从上述角速度平均化部输出的角速度作为偏移值取入并输出。 15 作为第2技术方案的角速度计算装置具备角速度信号输出部，该角速度信号输出部每规定时间对从陀螺输出的电压信号进行取样而 求出旋转角度，并将规定取样次数的旋转角度合计来输出上述角速度 信号。作为第2技术方案的角速度计算装置还具备：对应表保持部，存20 储从上次的偏移量取入时刻起的经过时间与上述容许范围的对应关系；经过时间监视部，监视上述经过时间；以及容许范围决定部，将 对应于上述经过时间的容许范围输入到上述偏移量取入部。 •车辆停车检测装置本发明是检测车辆的停车的车辆停车检测装置，具备：陀螺，输 25出车辆的角速度信号；停车范围决定部，检测停车时、规定时间（Tl) 中的角速度信号的最小值与最大值，决定视为停车的角速度信号的范 围；停车行驶判断部，在陀螺的角速度信号超过该范围时判断为行驶 开始，在该范围内时判断为停车中。本发明的车辆停车检测装置还具备角速度信号输出部，该角速度 30 信号输出部每规定时间对从陀螺输出的电压信号进行取样而求出旋

转角度，并将规定取样次数的旋转角度合计来输出角速度信号。上述停车范围决定部以比上述规定时间（Tl)短的时间（T2)的 间隔，决定并更新上述视为停车的角速度信号的范围。在此情况下， 停车范围决定部，使上述视为停车的范围幅度，比由上述最小值、最 5大值决定的范围幅度增大规定比例。 •偏移量决定方法本发明是将停车中的陀螺的角速度信号平均化而计算偏移值、从 行驶中的角速度信号中将偏移值消除来输出角速度的角速度计算装 置的偏移量决定方法。10 作为本发明的第l技术方案的偏移量决定方法具有:检测停车时、规定时间（Tl)中的角速度信号的最小值与最大值，决定视为停车的 角速度信号的范围的步骤；在陀螺的角速度信号超过该范围时判断为 行驶开始，在该范围内时判断为停车中的步骤；以规定时间间隔计算 陀螺的角速度信号的平均值并保存的步骤；以及将比行驶开始检测时15刻早设定时间的上述保存的角速度决定为偏移值的步骤。作为本发明的第1技术方案的偏移量决定方法还具有每规定时间 对从陀螺输出的电压信号进行取样而求出旋转角度，并将规定取样次 数的旋转角度合计来输出角速度信号的步骤。作为本发明的第2技术方案的偏移量决定方法具有：根据从车速20传感器产生的车速脉冲判断是否是停车中的步骤；以规定时间间隔计 算根据陀螺的输出信号求出的角速度信号的平均值的步骤；以及在平 均角速度的偏差在设定范围内、且为停车中、而且距离上次取入的偏 移值的变动量存在于容许范围内时，将上述平均角速度信号作为偏移 值取入并输出的步骤。25 作为本发明的第2技术方案的偏移量决定方法还具有每规定时间 对从陀螺输出的电压信号进行取样而求出旋转角度，并将规定取样次 数的旋转角度合计来输出上述角速度信号的步骤。作为本发明的第2技术方案的偏移量决定方法还具有保持存储从 上次的偏移量取入时刻起的经过时间与上述容许范围的对应关系的30 对应表、监视上述经过时间、根据上述对应表求出对应于上述经过时 间的容许范围的步骤。根据本发明，检测停车时的陀螺的角速度信号的最小值和最大 值，设定视为停车的角速度信号的范围，在陀螺的角速度信号超过该 范围时判断为行驶开始，将比行驶开始时刻早设定时间计算并保存的 5平均角速度信号作为偏移值输出，所以，即使在不具有车速传感器的 情况下也能够根据陀螺的输出信号正确地检测停车、行驶开始，并且 计算正确的偏移值。根据本发明，在平均角速度的偏差在设定范围内、且为停车中、 而且距离上次取入的偏移值的变动量存在于容许范围内时，计算平均 10角速度而决定为偏移值，所以，在使用低速区域中有不灵敏区的车速 传感器的车辆的低速行驶时上述变动量超过容许范围，所以能够不更 新偏移量，此外，在转台旋转中上述变动量也超过容许范围，所以能 够不更新偏移量，能够防止错误的偏移量的取入。15附图说明图1是本发明的第1实施例的原理说明图。图2是第1实施例的角速度计算装置的结构图。图3是角速度数据变换部的结构图。 图4是偏移量计算部的结构图。20 图5是角速度保存部的角速度数据保存法的说明图。图6是平均角速度计算的结构图。 图7是第2实施例的角速度计算装置的结构图。 图8是第2实施例的偏移量计算部（其一）的结构图。 图9是第2实施例的偏移量计算部（其二）的结构图。 25 图IO是陀螺输出电压与经过时间的关系特性。图ll是经过时间t与容许阈值QraL的对应说明图。 图12是陀螺的偏移电压（Q。ff)说明图。 图13是在停车时不能正确地测量偏移值的情况的说明图。 图14是在低速行驶时将偏移量弄错的情况的说明图。 30 图15是在转台上旋转时弄错偏移量的情况的说明图。

图16是在停车时在陀螺的输出信号中叠加了噪音的情况的波形图17是视为停车中的偏差幅度（停车范围）说明图。 标号说明 5 11陀螺12 A/D变换器 13角速度数据变换部 14偏移量计算部 15角速度计算部 io 21角速度取入部22角速度保存部 23平均角速度计算部 24定时器25平均角速度保存部 15 26角速度偏差范围测量部27停车范围保存部 28停车判断部 29偏移量决定部20具体实施方式(A)第1实施例图1是本发明的第1实施例的原理说明图，是不具有车速传感器 的情况的实施例。在停车时，如图1 (a)所示，检测规定时间Tl (例如3秒钟） 25的陀螺的角速度信号的最小僮Qmin、和最大惶Qmax，决定视为停车 的角速度信号的范围TH1、 TH2。其中，在考虑余量而将最小值QMIN 的减少20%的值设为TH1、将最大值QMAX的增加20%的值设为TH2 时，将范围TH1〜TH2作为视为停车的角速度信号的范围。与以上并 行，以规定时间T2间隔（例如1秒钟）计算陀螺的角速度信号的平 30 均值并保存（图1 (a)、图1 (b)中的黑点）。并且，如图1 (b)

所示，将陀螺的角速度信号超过上述范围TH1〜TH2的时刻ts作为 行驶开始时刻而检测出来，将与该行驶开始检测时刻ts相比在设定时 间Ta以内的偏移量（X标记）舍弃，将在设定时间Ta前保存的平均 角速度信号QcOT作为偏移值取入并输出。 5 根据以上，能够对每个陀螺适当地决定停车范围TH1〜TH2，能够正确地检测行驶开始、停车。此外，将从行驶开始规定时间Ta前 的平均角速度信号QOTF决定为偏移值，因此即使在打了方向盘的状 态下开始行驶、或在以低速一边微小地旋转一边行驶的情况下，由于 不使用该期间的偏移值，所以也能够提高偏移值的可靠度，能够在行io 驶时进行正确的方位检测。另外，以上对根据角速度信号的最小值、最大值决定视为停车的 角速度信号的范围TH1、 TH2的情况进行了说明，但也可以将陀螺输 出电压信号看作角速度信号而进行同样的处理。 图2是第1实施例的角速度计算装置的结构图。15 安装在车辆中的陀螺11输出对应于车辆等的角速度的信号，A/D变换部12将从陀螺11输出的信号从模拟变换为数字，角速度数据变 换部13通过将从A/D变换部12输出的角速度数据多次取样而平均 化，将该平均化后的角速度数据输出给偏移量计算部16及角速度计 算部17。陀螺11每ldeg/sec (度/秒）角速度发出25mv的电压信号，20 零点的电压（偏移电压）在规格中规定为2.5V士300mV。 A/D变换 部12以5msec周期将从陀螺11输出的电压信号（角速度信号）取样 而进行AD变换，将数字值输入到角速度数据变换部13中。图3是角速度数据变换部13的结构图，取入部13a取入AD变 换输入，电压角度变换部13b将电压数据变换为旋转角度，累积部25 13c将n次、例如8次取样的角度累积而输入到角速度计算部13d中， 角速度计算部13d根据输入的40msec (=5X8msec)的旋转角度， 计算角速度Q (deg/sec)，输出给偏移量计算部14及角速度计算部 15。偏移量计算部14在停车时利用从角速度数据变换部13输出的角 30 速度数据求出偏移值（nOFF)，输入到角速度计算部15中。角速度

计算部15在车辆行驶时，将从角速度数据变换部13输出的角速度数 据（n)中消除了偏移值（Q0FF)而得到的角速度输入到角度计算部 16中。角度计算部16通过将从角速度计算部15输入的角速度积分 来计算旋转角度。5 图4是偏移量计算部14的结构图，角速度取入部21将从角速度数据变换部13每40msec输入的角速度数据取入而输入到角速度保存 部22中。角速度保存部22如图5所示，具备保存最新的3秒钟的角 速度数据的区域1〜75，在箭头方向上依次将75个角速度数据循环 地保存。平均角速度计算部23根据来自定时器24的定时信号，以lio秒间隔计算最新的3秒钟的75个角速度数据的平均值并输出。图6 是平均角速度计算的说明图，在时刻to时，计算最新的3秒钟的75 个角速度数据的平均值nu)并输出，在l秒后的时刻（to+l)时，计 算最新的3秒钟的75个角速度数据的平均值Qn并输出，在又1秒 后的时刻（to+2)时，计算最新的3秒钟的75个角速度数据的平均15 值Q。并输出。以后，同样以1秒间隔计算最新的3秒钟的75个角 速度数据的平均值并输出。平均角速度保存部25依次保存由平均角 速度计算部23计算出的最新的m个(在图中为3个)平均角速度Q1()、角速度偏差范围测量部26如图1中说明那样，在停车时每1秒20 分别求出过去3秒的75样本值中的最小值Qmjn和最大惶Qmax,将最小值的减少20%后的值作为TH1，将最大值的增加20%后的值作 为TH2，将TH1〜TH2的范围作为视为停车的角速度范围而保存在 停车范围保存部27中。在停车范围保存部27中作为初始值而设定了 较大的角速度范围，但每当计算了角速度范围TH1〜TH2时进行更 25 新。停车判断部28,如果从角速度数据变换部13取入的角速度信号 在保存于停车范围保存部27中的停车范围内，则输出停车中信号， 如果超过停车范围则发出行驶开始信号。偏移量决定部29，如果发 出了行驶开始信号，贝IJ将在比该发出时刻ts早规定时间Ta (例如2 30秒）计算并保存在平均角速度保存部25中的平均角速度Qo3作为偏

移值QOTF取入并输出（参照图1),并且将该平均角速度保存部的存 储内容清空。根据第1实施例，即使在不具有车速传感器的情况下也能够根据 陀螺的输出信号正确地检测停车、行驶开始，并且能够计算正确的偏 5移值。(B)第2实施例 第2实施例是具有车速传感器的实施例，如果规定时间（例如1.2 秒）以上没有从车速传感器发出车速脉冲，则判断为停车。在第2实施例中，根据从车速传感器51发出的车速脉冲判断是io否是停车中，在平均角速度的偏差在设定范围内并且是停车中、而且 距离上述取入的偏移值的变动量存在于容许范围内时，将最新的平均 角速度作为偏移值采用。图7是第2实施例的角速度计算装置的结构图，对于与图2的第 1实施例相同的部分赋予相同的标号。不同点是设有车速传感器5115这一点以及偏移量计算部52的结构，角速度数据变换部13具有与第 1实施例相同的结构。图8及图9是第2实施例的偏移量计算部52的结构图，对于与 图4的第1实施例的偏移量计算部相同的部分赋予相同的标号。角速 度取入部21将从角速度数据变换部13每40msec输入的角速度数据20 取入而输入到角速度保存部22中。角速度保存部22如图5所示，具 备保存最新的3秒钟的角速度数据的区域1〜75，在箭头方向上依次 将75个角速度数据循环地保存。平均角速度计算部23根据来自定时 器24的定时信号，每1秒钟计算过去3秒钟的75个角速度数据的平 均值并输出（参照图6)。平均角速度保存部25依次保存由平均角25 速度计算部23计算出的最新的m个(在图中为3个)平均角速度Q1()、 Qn、 Qu和平均角速度计算时刻。角速度偏差计算部61求出保存在 平均角速度保存部25中的过去3秒钟的平均角速度Q1Q、 Q„、 Q12 和此次的平均角速度Q13的最大变动，判断该最大变动是否为设定值、 例如0.5deg/sec以下，如果是0.5deg/sec以下则输出角速度稳定信号，30 如果是0.5deg/sec以上则输出角速度不稳定信号。

车速检测部62检测从车速传感器51输入的车速脉冲，车速脉冲 间隔测量部63测量车速脉冲间隔，车辆停止判断部64如果车速脉冲 间隔为设定值、例如1.2秒以上则判断为车辆停止中，输出停止中信 号。5 第1偏移量取入部65在车辆为停车中、且输出了角速度稳定信号时，将由平均角速度计算部23计算出的平均角速度013作为偏移 值的候补输出。第2偏移量取入部66 (图9)，如果从第1偏移量取 入部65输出的平均角速度信号Q13与上次取入的偏移值Qo汗之间的 差（变动量）为容许阈值Qthl以下，则将该平均角速度信号Qb作io为新的偏移值QoFF取入，输入到偏移量保持部67中。偏移量保持部 67保持该新偏移值QOTF并输出。容许阈值Qthl是根据陀螺的规格或陀螺所具有的能力而决定的 值，如果是停车中则变动量不会为该容许阈值以上，如果为容 许阈值qxhl以上则可视为不是停车中。图IO是对几个陀螺测量停车15时的陀螺输出电压与经过时间的关系而得到的特性。由此，将从上次 的偏移量取入时刻起的经过时间t与容许阈值Qthl的对应如图11所示那样设定，设定在t一OmL表保持部68中。在图11的表中，在300 秒以上设为没有限制的理由是因为，即使因温度变动等而偏移量变动 量变大，也能够在下次的车辆停车时可靠地计算新的偏移值而输出。 20 偏移量取入时刻保持部69存储第2偏移量取入部66将平均角速度信号作为偏移值QOFF取入的时刻，经过时间计算部71计算出从上次的偏移量取入时刻到平均角速度信号Q13的计算时刻为止的经过时 间t，容许阈值决定部72从表保持部68求出对应于经过时间t的容 许阈值Qtol，输入到第2偏移量取入部66中。第2偏移量取入部66 25如上所述，如果从第1偏移量取入部65输出的平均角速度信号Q13与上次取入的偏移值QOFF的差（变动量）为容许阈值QxHL以上，则 不将平均角速度信号Q,3作为偏移量取入而将其舍弃。另一方面，如 果与偏移值Q(W之间的差（变动量）为容许阈值QTHL以下，则将该 平均角速度信号Q,3作为新的偏移量noFF取入，输入到偏移量保持部30 67中。

根据第2实施例，即使在图16的行驶开始后的低速状态下不发 出车辆脉冲而视为停车状态、并且平均角度速的最大变动为设定值 (例如0.5deg/sec)以下、稳定的情况下，此时的偏移值Q13与上次 的偏移值Q(OT之间的差会超过容许阈值Qthl，将该偏移值013舍弃， 5 不会输出错误的偏移值。此外，根据第2实施例，在图17的转台上的旋转状态下，即使 在不发出车辆脉冲而视为停车状态、并且平均角度速的最大变动为设 定值（例如0.5deg/sec)以下、稳定的情况下，此时的偏移值Q13与 在转台上旋转之前计算出的偏移值noFF之间的差会超过容许阈值 io Qt^，将该偏移值n,3舍弃，不会输出错误的偏移值。根据第2实施例，在使用在低速区域中有不灵敏区的车速传感器 的车辆的低速行驶时能够不更新偏移值，此外，在转台旋转中能够不 更新偏移值，能够防止错误的偏移值的产生。