JP4085463B2 - Speed measuring method and speed measuring device - Google Patents
Speed measuring method and speed measuring device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4085463B2 JP4085463B2 JP9803398A JP9803398A JP4085463B2 JP 4085463 B2 JP4085463 B2 JP 4085463B2 JP 9803398 A JP9803398 A JP 9803398A JP 9803398 A JP9803398 A JP 9803398A JP 4085463 B2 JP4085463 B2 JP 4085463B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- speed
- acceleration sensor
- gps receiver
- acceleration
- offset
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Navigation (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は移動体、例えば自動車の速度計測に適用される速度計測装置および速度計測方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、移動体の速度を計測する装置としては、例えば加速度センサを利用して移動体の速度を計測する速度計測速度があった。この速度計測装置では、移動体に加速度センサを設け、加速度センサの出力である加速度に移動時間をかけて移動体の移動速度を計測していた。
【0003】
また衛星からの衛星電波を受信して移動体の方位、位置、速度に関する情報を得るグローバルポジショニングシステム(以下、GPSと称する)による計測装置や、該GPSと前記加速度センサを組み合わせた計測装置があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の加速度センサを利用した速度計測装置では、振動や温度変化などの外乱、傾きによる重力加速度の影響など誤差要因が多く、加速度センサだけで速度を算出するのは難しかった。
【0005】
また、GPSの情報により速度を算出することができるが、低速時や、GPSが受信できない時などは速度が算出できなく、装置としては成り立たなかった。
【0006】
さらに、加速度センサとGPSを組み合わせた速度計測装置においても、GPSを補間するため常に傾き(装置の設置方法による傾き、前述装置の搭載される移動体の傾き、前述移動体の進む路面の傾き等)による重力加速度の影響を計算しておく必要があり、角度センサや角速度センサなどの傾きを検出できるセンサでは、温度変化によるドリフトや振動などの外乱により誤差が大きくなってしまう問題点があった。
【0007】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものでその目的は、GPSの情報を利用するとともに、GPSの情報が利用できないときであっても、重力加速度の影響をキャンセルし、精度の高い速度を計測することができる速度計測方法および速度計測装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明の速度計測方法は、移動体に設けられた加速度センサとGPS受信機を用いて前記移動体の速度を計測する速度計測方法において、前記加速度センサのオフセットを、前記GPS受信機の受信状況が良好であり、且つGPS受信機の情報から得られる速度が信頼下限X[km/h]以上であるという第1の条件を満たすときはGPSの速度情報を用いて前記移動体の傾きによる重力加速度成分について補正し、前記第1の条件を満たさないときは前記移動体の傾き変化を検出する角速度センサの検出出力を用いて前記移動体の傾きによる重力加速度成分について補正し、前記GPS受信機の受信状況が良好であるという第2の条件を満たすときは、前記GPS受信機で得られた速度情報に基づく速度を速度計測値とし、前記第2の条件を満たさないときは、前記加速度センサの出力値に基づいて計測された速度を速度計測値とすることを特徴とし、
また、移動体に設けられた加速度センサとGPS受信機を用いて前記移動体の速度を計測する速度計測方法において、前記GPS受信機の受信状況が良好であり、且つGPS受信機の情報から得られる速度が信頼下限X[km/h]以上であという条件を満たすときは、前記加速度センサのオフセットを、GPSの速度情報を用いて前記移動体の傾きによる重力加速度成分について補正し、移動体の速度を算出し、前記条件を満たさないときは、前記加速度センサのオフセットを、傾き変化を検出するセンサの検出出力を用いて前記移動体の傾きによる重力加速度成分について補正し、移動体の速度を算出することを特徴とし、
前記GPS受信機を用いた加速度センサのオフセットの補正は、前記GPS受信機により計測された速度情報と、前記加速度センサにより計測される加速度情報のそれぞれの平均値に基づいて行うことを特徴としている。
【0009】
(2)本発明の速度計測装置は、移動体に設けられた加速度センサとGPS受信機を用いて前記移動体の速度を計測する速度計測装置において、前記GPS受信機の受信状況が良好であり、且つGPS受信機の情報から得られる速度が信頼下限X[km/h]以上であるという第1の条件を満たすときに、加速度センサとGPS受信機で得られた速度情報に基づいて加速度センサの傾きによる重力加速度成分を補正したオフセットを算出する第1の補正手段と、前記第1の条件を満たさないときに、傾き変化を検出する角速度センサにより得られた情報に基づいて加速度センサの傾きによる重力加速度成分を補正したオフセットを算出する第2の補正手段と、前記GPS受信機の受信状況が良好であるという第2の条件を満たすときは、前記第1の補正手段で算出された加速度センサのオフセットを用いて速度を算出し、前記GPS受信機の速度情報が前記第2の条件を満たさないときは、前記第2の補正手段で算出された加速度センサのオフセットを用いて速度を算出する速度算出手段とを備えたことを特徴とし、
前記GPS受信機を用いた加速度センサのオフセットの補正は、GPS受信機により計測された速度情報と、前記加速度センサにより計測される加速度情報のそれぞれの平均値に基づいて行うことを特徴としている。
【0010】
(3)本発明の速度計測方法および速度計測装置において、加速度センサのオフセットは、GPS受信機が利用できる場合も、利用できない場合も、装置の設置方法による傾き、前述装置の搭載される移動体の傾き、前述移動体の進む路面の傾き等による重力加速度成分が補正される。このため常に精度の高い速度を計測することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態例を説明する。図1は本発明の実施形態の基本構成例として、速度計測装置10をナビゲーションシステム19と接続した場合のブロック図を示している。
【0012】
図1において、速度計測装置10は、GPSアンテナ11と、GPSアンテナ11から受信した信号をデコードする周知のGPS用のGPS受信機12と、移動体の加速度を静電容量方式により計測する加速度センサ13と、移動体の進行方向の傾き変化の角速度を検出する角速度センサ14と、加速度センサ13および角速度センサ14からのアナログ出力の加速度値及び角速度値をディジタル値に変換するA/Dコンバータ15と、GPS受信機12からの情報及び加速度センサ13および角速度センサ14からのディジタルの加速度値、角速度値に基づいて加速度センサのオフセット等を演算するマイクロプロセッサユニットから成る演算処理部16と、演算処理部16の演算処理のためにGPS受信機12からの情報及び加速度センサ13及び角速度センサ14からのディジタルの加速度値、角速度値のデータを一時的に格納するメモリ17と、演算処理部16で演算された速度データや位置データを外部のナビゲーションシステム19に出力するためのインターフェースを行う通信部18とを備えて構成される。
【0013】
ここで、GPS受信機12は接続したアンテナ11によって衛星から4波のGPS電波Wa,Wb,Wc,Wdを受信し、この受信位置の経度、緯度、高度の絶対座標および時刻の情報と、対地絶対速度情報を出力するように構成されている。また、加速度センサ13は、加速度=力/質量の関係を利用して加速度を計測するものであり、力を計測する変換器として、例えば板バネで支持された質量の変位をコンデンサに蓄積される静電容量の変化として計測する静電容量方式を用いたものである。
【0014】
ナビゲーションシステム19は、速度計測装置10から供給された移動体の速度データとGPSデータをもとに移動体の現在位置を地図データ上に表示すると共に、経度、緯度、高度、日時の表示、目的地までの方位、距離、推定到着時刻、推定到着所要時間等のGPSデータの表示を行う。
【0015】
前記演算処理部16は、GPS受信機12からの絶対的な速度情報を用いて、加速度センサ13、角速度センサ14の出力値を考慮に入れながら加速度センサ13の適切なオフセットを算出し、そのオフセットを用いて移動体の速度を算出するものである。
【0016】
例えば、移動体が上り坂道等を移動する場合に加速度センサの出力値が重力加速度の影響で大きくなっても、GPS受信機12からの絶対的な速度情報を用いることにより、適切なオフセットを算出することができる。また同様にして、温度変化によるオフセット変動も演算することができる。
【0017】
尚、演算処理部16の機能は、ナビゲーションシステム19の中にある演算処理部で行ってもかまわない。また速度計測装置10はナビゲーションシステム19の中に取り込まれてもかまわない。
【0018】
図2に速度計測装置10に搭載される加速度センサ13と角速度センサ14の検出する運動方向を示す。加速度センサ13は移動体20の進行方向(22)の加速度を検出する。角速度センサ14は移動体20の進行方向の傾き変化(21)の角速度を検出する。
【0019】
本発明では、移動体の移動速度を算出するにあたって、主にGPSからの情報を利用して速度を算出し、GPS情報が得られない時や、GPS情報から求まる速度精度が取れない時などは、加速度センサ情報を利用して速度を算出する。この際、加速度センサのオフセットは重力加速度を考慮に入れた適切な値であり、移動体の進んでいる路面等の状況によって、逐次、算出される必要がある。
【0020】
以下に、重力加速度を考慮に入れた加速度センサのオフセット算出方法を記す。
【0021】
[GPS情報が利用できる時:GPS情報を利用する速度算出方法]
まず図3に、本実施の形態の坂道での移動体の状態を示す。図3において、移動体20が水平面に対して角度θ[rad]だけ傾斜した坂道23上を移動するときに、移動体20の移動による坂道23の上方向の加速度の他に重力加速度gによる坂道23の下方向の重力加速度成分g*sinθが生じる。このように、移動体20が水平面に対してθだけ傾斜した坂道23を移動する場合には、加速度センサ13に加わる加速度のうち、移動体20の加速度と移動体20の傾きθによる重力加速度成分をオフセットとして分離することが必要となる。
【0022】
加速度センサ13からの出力に基づいて演算処理部16において、移動体の速度vを算出するには、次の(1)式により演算される。
【0023】
v=as*t…(1)
ここでv[m/s]は速度、as[m/s2]は重力加速度成分g*sinθ[m/s 2 ]を除いた加速度、t[s]は時間である。
【0024】
また、重力加速度成分g*sinθを除いた加速度asは、次の(2)式により演算される。
【0025】
as=As−g*sinθ=(Vout−Voffset)/S*g…(2)
ここで、Voutは加速度センサの出力[mV]、Voffsetは重力加速度成分を考慮した加速度センサのオフセット[mV]、Sは加速度センサの感度[mV/G]、gは1G当たりの重力加速度[m/s2]、Asは重力加速度成分を含む加速度[m/s2]、θは傾き角度[rad]である。尚加速度センサのオフセットVoffsetは、路面の状況に応じて変わる値である。
【0026】
例えば移動体が斜面を上昇するときはオフセットVoffsetは重力加速度成分だけ上昇し、移動体が斜面を下降するときはオフセットVoffsetは重力加速度成分だけ下降する。
【0027】
ここで、加速度センサ13で算出した加速度asがGPS受信機12の速度情報から算出した加速度ag[m/s2]に等しいから、次の(3)式が成立する。
【0028】
as=ag…(3)
前記(2)、(3)式から次の(4)式が求められる。
【0029】
ag=(Vout−Voffset)/S*g…(4)
したがって(4)式から次の(5)式が求められる。
【0030】
Voffset=Vout−ag*S/g…(5)
また、GPS受信機12からの速度vg[m/s]はGPS受信機12からの加速度agから次の(6)式により求められる。
【0031】
vg=ag*t…(6)
したがって(5)式、(6)式から次の(7)式が求められる。
【0032】
Voffset=Vout−vg*S/g/t…(7)
このようにして、(7)式から移動体20の加速度と移動体20の傾きθによる重力加速度成分の速度をオフセットVoffsetとして分離することができる。
【0033】
更に(5)式および(7)式に示すオフセットは、GPSデータから求められる速度、加速度に数パーセントの範囲で誤差があるので、数秒間だけ演算処理部16において平均化して次の(8)式及び(9)式を求めることにより、一層、速度計測精度、安定性を向上させることができる。また、GPS受信機12において衛星からのGPSデータの受信状況が良いときにGPS受信機12からの加速度agのデータを取り入れるようにする。
【0034】
”Voffset”=”Vout”−”ag”*S/g…(8)
”Voffset”=”Vout”−”vg”*S/g/t…(9)
ただし、S,gは一定であり、”Voffset”はある時間での加速度センサのオフセットVoffsetの平均値、”Vout”はある時間での加速度センサの出力Voutの平均値、”vg”はある時間でのGPS受信機12からの速度vgの平均値である。”ag”はある時間でのGPS受信機12からの加速度agの平均値である(”vg”=”ag”×t)。
【0035】
上述したように(5)式および(7)式から加速度センサの理論上の速度のオフセットは求められるが、(8)式および(9)式からある時間での加速度センサのオフセットの平均値”Voffset”を利用したほうが、ノイズ等の影響が少なくなり、誤差の少ない良好な速度計測値が得られる。このようにしてえらえた加速度センサのオフセットの平均値”Voffset”を起動時のデータから順次バッファリングして、(1)式および(2)式に順次代入して演算することにより、速度が求められる。
【0036】
[GPS情報が利用できない時]
図3において坂道23で移動体20が受ける重力加速度は坂道の斜度をθ[rad]、1G当たりの重力加速度をg[m/s2]とすると
g*sinθ[m/s2] …………(10)
である。
【0037】
この重力加速度を考慮に入れた加速度センサオフセットをVoffsetθ[mV]とすると、加速度センサに加わる傾き変化による重力加速度の変化を示す図4においては、斜面24の斜度がθ1[rad]、θ2[rad]にある時の加速度センサオフセットはそれぞれVoffsetθ1[mV]、Voffsetθ2[mV]となる。
【0038】
ここで、斜面24が斜度θ1からθ2に変化した(移動した)とすると、斜度θ2で加速度センサ13に加わる重力加速度は斜度θ1の時に比べ、
g*sinθ3[m/s2] …………(11)
だけ、増加している。但し、θ3=θ2−θ1[rad],cosθ1≒1,cosθ3≒1。
よって、斜度θ2の時、計測される加速度より前記(11)式分の加速度を引かなければならない。従って、斜度θ2の時の加速度は、
(Vout−Voffsetθ1)/S*g−g*sinθ3[m/s2] …………(12)
で表せる。ここでVoutは加速度センサ出力[mV]、Sは加速度センサ感度[mV/G]を各々表している。
【0039】
前記(12)式を変形すると、
(Vout−(Voffsetθ1+S*sinθ3))/S*g[m/s2] …………(13)
よって、斜度θ2の時、加速度センサオフセットVoffsetθ2は
Voffsetθ2=Voffsetθ1+S*sinθ3[mV]…………(14)
となる。実際に、Voffsetθ1は、加速度センサの初期値(システム起動時の加速度センサ出力)や、移動体が停止している時の加速度センサ出力や、GPS情報と加速度センサ出力で求められた加速度センサオフセット([前記GPS情報を利用する速度算出方法])を用いる。またθ3は角速度センサ情報によって求める。
【0040】
求まった加速度センサオフセットVoffsetθ2を用いて、速度を算出すると、
v=a*t=(Vout−Voffsetθ2)/S*g*t[m/s]
…………(15)
となる。ただしvは速度[m/s]、aは加速度[m/s2]、tは時間(秒)[s]である。
【0041】
以上のように、加速度センサの重力加速度を考慮したオフセットは、GPSを補間するために、常に、計算し更新しておかなければならない。
【0042】
この加速度センサオフセット補正は、例えば、図5(a)に示すように移動体20が道路25をA4からF4までを走行したとすると、補正される加速度センサオフセットのグラフは図5(b)のようになる。
【0043】
すなわちA4〜B4区間での加速度センサオフセット電圧はV1、B4〜C4区間での加速度センサオフセット電圧はV2、C4〜D4区間での加速度センサオフセット電圧はV1、D4〜E4区間での加速度センサオフセット電圧はV0、E4〜F4区間での加速度センサオフセット電圧はV1、のそれぞれの値となる。
【0044】
ここでA4〜B4区間を移動体20が走行中の加速度センサオフセット電圧V1と、B4〜C4区間を移動体20が走行中の加速度センサオフセット電圧V2との差は、A4〜B4区間とB4〜C4区間との角度差θ4分の重力加速度成分g*sinθ4の影響によるものである。
【0045】
次に図6に速度計測装置10の機能ブロック図を示す。図6(a)において、移動体20の進行方向(22)に加わる加速度に応じてアナログ電圧が出力される加速度センサ13からの加速度センサ出力データと、移動体20の進行方向の傾き変化(21)の角速度に応じてアナログ電圧が出力される角速度センサ14からの角速度センサ出力データと、GPS受信機12の情報から得られる速度情報を各データ取得手段30によって取得し、その各データを記憶手段(メモリ)17で、一時、記憶する。
【0046】
記憶された各データを用いて、重力加速度の影響を考慮に入れた加速度センサのオフセットを計算する。GPS情報による速度が有効に使用できる場合(場合1)は、GPSと加速度センサによる加速度センサオフセット算出手段31で、重力加速度の影響を考慮に入れた加速度センサオフセットを算出する(前述した[GPS情報が利用できる時:GPS情報を利用する速度算出方法]の項で述べた方法による)。
【0047】
またGPS情報による速度が有効に使用できない場合(場合2)は、角速度センサによる加速度センサオフセット算出手段32で、重力加速度の影響を考慮に入れた加速度センサオフセットを算出する(前述した[GPS情報が利用できない時]の項で述べた方法による)。速度算出手段33では、GPS情報による速度が有効に使用できる場合(場合3)、その速度を速度計測装置10が計測する速度とし、GPS情報による速度が有効に使用できない場合(場合4)、GPSと加速度センサによる加速度センサオフセット算出手段31、あるいは、角速度センサによる加速度センサオフセット算出手段32で求めた加速度センサオフセットを用いて速度を算出し、その速度を速度計測装置10が計測する速度とする。
【0048】
また、上述の場合1と場合2の条件と、場合3と場合4の条件は異なってもかまわない。
【0049】
例えば、
場合1:GPSの受信良好、かつ、GPS情報から求まる速度が10km/h以上
場合2:場合1以外
場合3:GPSの受信良好
場合4:場合3以外
という、異なる条件でもかまわない。
【0050】
尚GPSと加速度センサによる加速度センサオフセット算出手段31は図6(b)のように構成されている。すなわち、記憶手段17に記憶されたGPS受信機12からの速度情報を基に平均値を算出するGPS加速度(速度)平均算出手段34と、記憶手段17に記憶された加速度センサ出力値を基に平均を算出する加速度センサ出力平均算出手段35とGPS加速度(速度)平均値と加速度センサ出力平均値とを用いて、加速度センサオフセットを算出する加速度センサオフセット算出手段36とから成る。
【0051】
例えば、各データ取得手段30における加速度センサ13からの加速度センサ出力値データおよびGPS受信機12からの速度情報の各データのサンプリング時間をt、サンプリング時間tの期間に取得できるデータの数をx、加速度センサの出力値をsvd1,svd2,・・・svdx、GPS受信機12からの速度データをgvd1,gvd2,・・・gvdx、加速度センサ出力平均算出手段35における加速度センサの出力平均値を”svd”、GPS加速度(速度)平均算出手段34におけるGPS受信機12からの速度データ平均値を”gvd”、GPS加速度(速度)平均算出手段34におけるGPS受信機12からの加速度データ平均値を”gad”とすると、加速度センサの出力平均値”svd”は以下の(16)式、GPS受信機12からの速度データ平均値”gvd”は以下の(17)式、GPS受信機12からの加速度データ平均値”gad”は以下の(18)式により、それぞれ求められる。
【0052】
”svd”=(svd1+svd2+・・・+svdx)/x…(16)
”gvd”=(gvd1+gvd2+・・・+gvdx)/x…(17)
”gad”=(gvdx−gvd1)/t/x…(18)
また、加速度センサオフセット算出手段36における加速度センサオフセットをSDoffsetとすると、(8)式、(16)式および(18)式より、加速度センサオフセットSDoffsetは以下の(19)式により求められる。
【0053】
SDoffset=”svd”−”gad”*S/g…(19)
また(9)式、(16)式および(17)式より、加速度センサオフセットSDoffsetは以下の(20)式により求められる。
【0054】
SDoffset=”svd”−”gvd”*S/g/t…(20)
従って、(1)式および(2)式から速度算出手段33における速度velocityは、加速度センサの出力をSDoutとすると、以下の(21)式により求められる。
【0055】
velocity=(SDout−SDoffset)/S*g*t…(21)
このようにして、(19)式または(20)式から重力加速度成分や温度ドリフトの影響を削除するような加速度センサのオフセットを逐次算出し、更新することによって精度の高い速度を算出することができる。
【0056】
次に図7に速度計測装置10が速度を算出するフローチャートを示す。
【0057】
このフローチャートは、上述の場合1と場合2の条件と場合3と場合4の条件が同じ場合である。
【0058】
まずステップS1で、加速度センサオフセットと速度の初期値を代入する。加速度センサオフセット初期値はシステム起動時の加速度センサ出力値を、速度は0km/hを代入する。
【0059】
次にステップS2で、加速度センサ、角速度センサ、GPSデータの取込(メモリ17への格納)を行う。
【0060】
ステップS3では、GPS情報から求まる速度の信頼性を検査する。GPSは良好に測位していて、かつ、GPS情報から求まる速度がある一定の速度以上であることが信頼性ありの条件になっている。
【0061】
これは、GPS情報から求まる速度は、良好にGPSデータを受信していても低速度においては誤差が大きいからである。
【0062】
ステップS4では、ステップS3でGPS情報から求まる速度の信頼性があると判断した場合、GPSデータと加速度センサデータを用いて加速度センサのオフセットを算出する(後述の図8のフローに沿って実行する)。
【0063】
次にステップS5では、ステップS3でGPS情報から求まる速度の信頼性があると判断したので、GPSデータを用いて速度を算出する。
【0064】
またステップS6では、ステップS3でGPS情報から求まる速度の信頼性がないと判断した場合、速度計測装置10(または、速度計測装置10を搭載した移動体)が移動中か停止中か判断する。
【0065】
その結果ステップS7では、ステップS6で速度計測装置10(または、速度計測装置10を搭載した移動体)が停止していると判断した場合、その時の加速度センサと角速度センサの出力値をそれぞれ加速度センサと角速度センサのオフセットとして更新する。
【0066】
次にステップS8では、ステップS6で速度計測装置10(または、速度計測装置10を搭載した移動体)が停止していると判断したので、速度を0km/hとする。
【0067】
またステップS9では、ステップS3でGPS情報から求まる速度の信頼性がないと判断し、かつ、ステップS6で速度計測装置10(または、速度計測装置10を搭載した移動体)が移動していると判断した場合、角速度センサデータを用いて加速度センサのオフセットを更新する。
【0068】
ステップS10では、ステップS3でGPS情報から求まる速度の信頼性がないと判断し、かつ、ステップS6で速度計測装置10(または、速度計測装置10を搭載した移動体)が移動していると判断したので、加速度センサの出力値と重力加速度の影響を考慮した加速度センサのオフセットを利用して速度を算出する。
【0069】
ステップS11では、ステップS5、または、ステップS8、または、ステップS10で算出した速度をカーナビゲーションシステム19へ出力する。
【0070】
またGPS情報が信頼できるとき(ステップS4,S5)に、図6のGPSと加速度センサによる加速度センサオフセット算出手段31を用いてオフセットを算出する場合の動作を図8のフローチャートに示す。図8において、ステップS21で加速度センサオフセットの初期値算出を行う。具体的には、演算処理部16の加速度センサオフセット算出手段36が加速度センサ出力平均算出手段35からの数秒間の平均値を採用して加速度センサオフセットの初期値を算出する。
【0071】
ステップS22でカウンタiに0を代入する。具体的には、演算処理部16の加速度センサオフセット算出手段36において加速度センサオフセットを算出する際に用いる加速度センサ出力平均算出手段35およびGPS加速度(速度)平均算出手段34における平均値の基となるデータ個数をカウントするカウンタをリセットする。
【0072】
ステップS23で加速度センサデータとGPS速度データの取り込みを行う。具体的には、各データ取得手段30において加速度センサ13からの加速度センサ出力値データおよびGPS受信機12からの速度情報を取得して記憶手段としてのメモリ17に記憶する。
【0073】
ステップS24でGPS受信機12の受信状況が適性であるかとGPS速度データの信頼下限X[km/h]以上であるか否かを判断する。具体的には、各データ取得手段30がGPS受信の受信状況とGPS速度データの信頼下限Xを条件として、データを採用するか否かを決定する。これは、GPS受信機12がGPSデータを受信していないときやGPSの速度データが低速時には、誤差が大きくなってしまうため補正データとして使用しないようにするためである。
【0074】
ステップS24でGPS受信機12の受信状況が適性、かつ、GPS速度データの信頼下限X以上のときは、ステップS25でi番目のデータバッファに信頼できるGPS速度データとそのときの加速度センサデータとを格納する。具体的には、信頼できるGPS加速度(速度)平均算出手段34およびそのときの加速度センサ出力平均算出手段35における平均値の基となるデータ個数をカウントするカウンタバッファに加速度センサデータとGPS速度データを格納する。
【0075】
ステップS26でカウンタiをカウントアップする。具体的には、カウンタiを格納したデータの数だけ順次インクリメントする。また、ステップS24でGPS受信機12の受信状況が適性、かつ、GPS速度データの信頼下限X以上でないときは、ステップS27でGPS速度データが信頼できないので、カウンタiに0を代入する。具体的にはカウンタiをリセットする。
【0076】
ステップS28でカウンタiはサンプルデータ個数Yと同じ値であるか否かを判断する。具体的には、加速度センサ出力平均算出手段35およびGPS加速度(速度)平均算出手段34のカウンタiが、予め設定したサンプル個数Y(データ個数)だけ、データがカウンタiに格納されたか否かを判断する。格納されていないときはステップS23に戻り、ステップS23からステップS28までの処理および判断を繰り返す。
【0077】
ステップS29でGPS加速度(速度)平均算出を行う。具体的には、GPS加速度(速度)平均算出手段34において、データが予め設定されたサンプル回数Y(データ個数)だけ、データがカウンタバッファiに格納された場合、それらのデータを基に、(17)式または(18)式に基づいてGPS加速度(速度)平均を算出する。
【0078】
ステップS30で加速度センサ出力平均算出を行う。具体的には、カウンタバッファiに格納されたデータを基に、加速度センサ出力平均算出手段35が(16)式に基づいて加速度センサ出力平均を算出する。
【0079】
ステップS31で加速度センサオフセット算出を行う。具体的には、ステップS29およびステップS30で算出されたGPS加速度(速度)平均値および加速度センサ出力平均値を基に、加速度センサオフセット算出手段36が(19)式または(20)式に基づいて加速度センサオフセットを算出する。
【0080】
ステップS32でカウンタiにサンプルデータ個数Y−1を代入する。そしてステップS23に戻り、ステップS23からステップS32までの処理および判断を繰り返す。
【0081】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば次のような優れた効果が得られる。
(1)主にGPSの情報から求まる高精度な速度を利用し、GPSが受信できない時などは加速度センサから求まる速度を利用することにより、常に、速度を計測でき、また、加速度センサのみの速度計測装置やGPSのみの速度計測装置と比べて速度精度が高精度になる。
【0082】
(2)GPSの情報や加速度センサの情報を用いて、重力加速度の影響や、加速度センサの温度変化等によるドリフトの影響をキャンセルした加速度センサのオフセットを算出することができ、GPSが受信できない時にも、角速度センサなどの角度変化を検出できるセンサによって重力加速度の影響をキャンセルした加速度センサのオフセットを算出することができる。よって、常に、最適な加速度センサのオフセットを用いることにより、速度精度が向上する。
【0083】
(3)従来まで、カーナビゲーションシステムにおいて自律航法をするにあたっては車両側からの車速パルスを接続する必要があったが、本発明によれば車速パルスの接続は不要である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態例のシステム基本構成を示すブロック図。
【図2】本発明の実施形態例の加速度センサ、角速度センサの検出する運動方向を示す説明図。
【図3】本発明の実施形態例の坂道での移動体の状態を示す説明図。
【図4】本発明の実施形態例の加速度センサに加わる傾き変化による重力加速度の変化を示す説明図。
【図5】本発明の実施形態例の加速度センサオフセットと傾きとの関係を表し、(a)は移動体の状態を示す説明図、(b)は傾きに対応するオフセットの様子を示す特性図。
【図6】本発明の実施形態例の機能ブロック図。
【図7】本発明の実施形態例の速度計測の動作を示すフローチャート。
【図8】本発明の実施形態例の加速度センサオフセットの算出の動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
11…GPSアンテナ、12…GPS受信機、13…加速度センサ、14…角速度センサ、15…A/Dコンバータ、16…演算処理部、17…メモリ、18…通信部、19…ナビゲーションシステム、20…移動体、21…角度センサの検出する運動方向、22…加速度センサの検出する運動方向、23…坂道、24…斜面、25…道路、30…各データ取得手段、31…GPSと加速度センサによる加速度センサオフセット算出手段、32…角速度センサによる加速度センサオフセット算出手段、33…速度算出手段、34…GPS加速度平均算出手段、35…加速度センサ出力平均算出手段、36…加速度センサオフセット算出手段。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a speed measuring device and a speed measuring method applied to speed measurement of a moving body, for example, an automobile.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a device for measuring the speed of a moving body, for example, there is a speed measurement speed for measuring the speed of the moving body using an acceleration sensor. In this speed measuring device, an acceleration sensor is provided on the moving body, and the moving speed of the moving body is measured by taking a moving time over the acceleration that is the output of the acceleration sensor.
[0003]
In addition, there are measurement devices using a global positioning system (hereinafter referred to as GPS) that receives satellite radio waves from satellites and obtains information on the direction, position, and speed of a moving object, and a measurement device that combines the GPS and the acceleration sensor. It was.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In a conventional speed measurement device using an acceleration sensor, there are many error factors such as disturbances such as vibration and temperature change, and the influence of gravitational acceleration due to tilt, and it is difficult to calculate the speed using only the acceleration sensor.
[0005]
Further, although the speed can be calculated based on GPS information, the speed cannot be calculated at low speed or when the GPS cannot be received, and the apparatus cannot be realized.
[0006]
Furthermore, even in a speed measurement device combining an acceleration sensor and GPS, an inclination is always used to interpolate GPS (an inclination due to the installation method of the apparatus, an inclination of a moving body on which the apparatus is mounted, an inclination of a road surface on which the moving body travels, etc. ), It is necessary to calculate the influence of gravitational acceleration, and sensors that can detect the inclination of angle sensors, angular velocity sensors, etc. have a problem that errors increase due to disturbances such as drift and vibration due to temperature changes. .
[0007]
The present invention has been made in view of the above points. The purpose of the present invention is to use GPS information and cancel the influence of gravitational acceleration even when GPS information is unavailable. An object of the present invention is to provide a speed measuring method and a speed measuring apparatus that can measure.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
(1) The speed measurement method of the present invention is the speed measurement method for measuring the speed of the moving body using an acceleration sensor and a GPS receiver provided on the moving body.The reception status of the GPS receiver is good, and the speed obtained from the GPS receiver information is equal to or higher than the lower reliability limit X [km / h].When the first condition is satisfied, the gravitational acceleration component due to the inclination of the moving body is corrected using GPS speed information, and when the first condition is not satisfied, an angular velocity sensor that detects the inclination change of the moving body is corrected. Correct the gravitational acceleration component due to the inclination of the moving body using the detection output,The reception status of the GPS receiver is goodWhen satisfying the second condition, the speed based on the speed information obtained by the GPS receiver as a speed measurement value,The secondWhen the condition is not satisfied, a speed measured based on the output value of the acceleration sensor is used as a speed measurement value.age,
Also,In a speed measurement method for measuring the speed of the moving body using an acceleration sensor and a GPS receiver provided on the moving body, the reception status of the GPS receiver is good and the speed obtained from information of the GPS receiver Is equal to or more than the reliability lower limit X [km / h], the acceleration sensor offset is corrected for the gravitational acceleration component due to the inclination of the moving body using GPS speed information, and the speed of the moving body is corrected. When the above condition is not satisfied, the acceleration sensor offset is corrected for the gravitational acceleration component due to the tilt of the moving body using the detection output of the sensor that detects the tilt change, and the speed of the moving body is calculated. It is characterized by
The correction of the offset of the acceleration sensor using the GPS receiver is performed based on average values of the speed information measured by the GPS receiver and the acceleration information measured by the acceleration sensor. .
[0009]
(2) The speed measuring device of the present invention is a speed measuring device that measures the speed of the moving body using an acceleration sensor and a GPS receiver provided on the moving body.The reception status of the GPS receiver is good, and the speed obtained from the GPS receiver information is equal to or higher than the lower reliability limit X [km / h].First correction means for calculating an offset obtained by correcting a gravitational acceleration component due to an inclination of the acceleration sensor based on speed information obtained by the acceleration sensor and the GPS receiver when the first condition is satisfied; Second correction means for calculating an offset obtained by correcting the gravitational acceleration component due to the inclination of the acceleration sensor based on information obtained by the angular velocity sensor for detecting a change in inclination when the condition is not satisfied;The reception status of the GPS receiver is goodWhen the second condition is satisfied, the speed is calculated using the acceleration sensor offset calculated by the first correction means, and when the GPS receiver speed information does not satisfy the second condition, And a speed calculating means for calculating a speed using the offset of the acceleration sensor calculated by the second correcting means.age,
SaidThe correction of the offset of the acceleration sensor using the GPS receiver is performed based on the respective average values of the speed information measured by the GPS receiver and the acceleration information measured by the acceleration sensor.
[0010]
(3) In the speed measuring method and speed measuring device of the present invention, the offset of the acceleration sensor isGPS receiverWhether or not can be used, the gravitational acceleration component due to the inclination of the apparatus installation method, the inclination of the moving body on which the apparatus is mounted, the inclination of the road surface along which the moving body travels, etc. is corrected. For this reason, a highly accurate speed can always be measured.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a block diagram when a
[0012]
In FIG. 1, a
[0013]
Here, the
[0014]
The navigation system 19 displays the current position of the moving body on the map data based on the speed data and GPS data of the moving body supplied from the
[0015]
The
[0016]
For example, even if the output value of the acceleration sensor becomes large due to the influence of gravitational acceleration when the moving body moves uphill, an appropriate offset is calculated by using absolute speed information from the
[0017]
Note that the function of the
[0018]
FIG. 2 shows the movement directions detected by the
[0019]
In the present invention, when calculating the moving speed of the moving body, the speed is calculated mainly using information from GPS, and when the GPS information cannot be obtained or the speed accuracy obtained from the GPS information cannot be obtained. Then, the speed is calculated using the acceleration sensor information. At this time, the offset of the acceleration sensor is an appropriate value taking the gravitational acceleration into consideration, and needs to be sequentially calculated according to the road surface where the moving body is traveling.
[0020]
In the following, an offset calculation method for an acceleration sensor taking gravity acceleration into consideration will be described.
[0021]
[When GPS information is available: Speed calculation method using GPS information]
First, FIG. 3 shows the state of the moving body on the slope of this embodiment. In FIG. 3, when the moving body 20 moves on a
[0022]
In order to calculate the velocity v of the moving body in the
[0023]
v = as * t (1)
Where v [m / s] is the velocity, as [m / s2] Is the gravitational acceleration component g * sinθ [m / s 2 ], And t [s] is time.
[0024]
Further, the acceleration as excluding the gravitational acceleration component g * sin θ is calculated by the following equation (2).
[0025]
as = As−g * sin θ = (Vout−Voffset) / S * g (2)
Here, Vout is the output [mV] of the acceleration sensor, Voffset is the offset [mV] of the acceleration sensor considering the gravitational acceleration component, S is the sensitivity [mV / G] of the acceleration sensor, and g is the gravitational acceleration per 1 G [m. / S2], As is the acceleration including the gravitational acceleration component [m / s2] And θ are inclination angles [rad]. stillaccelerationThe offset Voffset of the sensor is a value that changes according to the road surface condition.
[0026]
For example, when the moving body moves up the slope, the offset Voffset increases by the gravitational acceleration component, and when the moving body moves down the slope, the offset Voffset decreases by the gravitational acceleration component.
[0027]
Here, the acceleration as calculated by the
[0028]
as = ag (3)
The following equation (4) is obtained from the equations (2) and (3).
[0029]
ag = (Vout−Voffset) / S * g (4)
Therefore, the following equation (5) is obtained from equation (4).
[0030]
Voffset = Vout−ag * S / g (5)
Further, the speed vg [m / s] from the
[0031]
vg = ag * t (6)
Therefore, the following equation (7) is obtained from equations (5) and (6).
[0032]
Voffset = Vout−vg * S / g / t (7)
In this manner, the acceleration of the moving body 20 and the velocity of the gravitational acceleration component due to the inclination θ of the moving body 20 can be separated from the equation (7) as the offset Voffset.
[0033]
Further, since the offsets shown in the equations (5) and (7) have an error in the range of several percent in the speed and acceleration obtained from the GPS data, they are averaged in the
[0034]
“Voffset” = “Vout” − “ag” * S / g (8)
“Voffset” = “Vout” − “vg” * S / g / t (9)
However, S and g are constant, “Voffset” is an average value of the offset Voffset of the acceleration sensor at a certain time, “Vout” is an average value of the output Vout of the acceleration sensor at a certain time, and “vg” is a certain time. This is the average value of the speed vg from the GPS receiver 12.“Ag” is an average value of acceleration ag from the
[0035]
As described above, the theoretical velocity offset of the acceleration sensor can be obtained from the equations (5) and (7), but the average value of the offset of the acceleration sensor at a certain time from the equations (8) and (9). By using “Voffset”, the influence of noise and the like is reduced, and a good speed measurement value with less error can be obtained. The average value “Voffset” of the acceleration sensor offset thus obtained is sequentially buffered from the data at the time of start-up, and is calculated by substituting sequentially into equations (1) and (2). It is done.
[0036]
[When GPS information is not available]
In FIG. 3, the gravitational acceleration received by the moving body 20 on the
g * sin θ [m / s2] ............ (10)
It is.
[0037]
When the acceleration sensor offset taking this gravitational acceleration into consideration is Voffset θ [mV], in FIG. 4 showing the change in gravitational acceleration due to the change in inclination applied to the acceleration sensor, the inclination of the slope 24 is θ1 [rad], θ2 [ rad] are acceleration sensor offsets Voffset θ1 [mV] and Voffset θ2 [mV], respectively.
[0038]
Here, if the slope 24 changes (moves) from the inclination θ1 to θ2, the gravitational acceleration applied to the
g * sin θ3 [m / s2] ............ (11)
Only has increased. However, θ3 = θ2−θ1 [rad], Cos θ1≈1, cos θ3≈1.
Therefore, when the inclination is θ2, the acceleration corresponding to the equation (11) must be subtracted from the measured acceleration. Therefore, the acceleration at the inclination θ2 is
(Vout−Voffset θ1) / S * g−g * sin θ3 [m / s2] ............ (12)
It can be expressed as Here, Vout represents acceleration sensor output [mV], and S represents acceleration sensor sensitivity [mV / G].
[0039]
When the equation (12) is transformed,
(Vout− (Voffset θ1 + S * sin θ3)) / S * g [m / s2] ............ (13)
Therefore, when the inclination is θ2, the acceleration sensor offset Voffsetθ2 is
Voffset θ2 = Voffset θ1 + S * sin θ3 [mV] (14)
It becomes. Actually, Voffset θ1 is an acceleration sensor initial value (acceleration sensor output at the time of system activation), an acceleration sensor output when the moving body is stopped, an acceleration sensor offset obtained from GPS information and an acceleration sensor output ( [Speed calculation method using the GPS information]). Θ3 is obtained from the angular velocity sensor information.
[0040]
Using the calculated acceleration sensor offset Voffsetθ2, the speed is calculated as follows:
v = a * t = (Vout−Voffset θ2) / S * g * t [m / s]
………… (15)
It becomes. Where v is velocity [m / s], a is acceleration [m / s2] And t are time (seconds) [s].
[0041]
As described above, the offset considering the gravitational acceleration of the acceleration sensor must always be calculated and updated in order to interpolate GPS.
[0042]
In this acceleration sensor offset correction, for example, if the moving body 20 travels on the road 25 from A4 to F4 as shown in FIG. 5A, the corrected acceleration sensor offset graph is shown in FIG. 5B. It becomes like this.
[0043]
That is, the acceleration sensor offset voltage in section A4 to B4 is V1, the acceleration sensor offset voltage in section B4 to C4 is V2, the acceleration sensor offset voltage in section C4 to D4 is V1, and the acceleration sensor offset voltage in section D4 to E4. Is V0, and the acceleration sensor offset voltage in the E4 to F4 interval is V1, respectively.
[0044]
Here, the difference between the acceleration sensor offset voltage V1 when the moving body 20 is traveling in the A4 to B4 section and the acceleration sensor offset voltage V2 when the moving body 20 is traveling in the B4 to C4 section is the difference between the A4 to B4 section and the B4 to B4. This is due to the influence of the gravity acceleration component g * sin θ4 corresponding to the angle difference θ4 with respect to the C4 section.
[0045]
Next, FIG. 6 shows a functional block diagram of the
[0046]
Using each stored data, the offset of the acceleration sensor taking into account the influence of gravitational acceleration is calculated. When the speed based on the GPS information can be used effectively (case 1), the acceleration sensor offset calculation means 31 using the GPS and the acceleration sensor calculates the acceleration sensor offset taking into account the influence of the gravitational acceleration (the above-mentioned [GPS information Can be used: According to the method described in the section “Speed calculation method using GPS information”).
[0047]
If the speed based on the GPS information cannot be used effectively (case 2), the acceleration sensor offset calculation means 32 using the angular velocity sensor calculates the acceleration sensor offset taking into account the influence of gravitational acceleration.(According to the method described in the above section [When GPS information is not available]). In the speed calculation means 33, when the speed based on GPS information can be used effectively (case 3), the speed is set as the speed measured by the
[0048]
In addition, the conditions in the above-described
[0049]
For example,
Case 1: GPS reception is good and the speed obtained from GPS information is10km / hmore than
Case 2:
Case 3: Good GPS reception
Case 4:
Different conditions may be used.
[0050]
The acceleration sensor offset calculating means 31 using the GPS and the acceleration sensor is configured as shown in FIG. That is, based on the GPS acceleration (speed) average calculating means 34 for calculating the average value based on the speed information from the
[0051]
For example, the sampling time of each data of the acceleration sensor output value data from the
[0052]
“Svd” = (svd1 + svd2 +... + Svdx) / x (16)
“Gvd” = (gvd1 + gvd2 +... + Gvdx) / x (17)
“Gad” = (gvdx−gvd1) / t / x (18)
If the acceleration sensor offset in the acceleration sensor offset calculating means 36 is SDoffset, the acceleration sensor offset SDoffset is obtained from the following equation (19) from the equations (8), (16), and (18).
[0053]
SDoffset = “svd” − “gad” * S / g (19)
Further, from the equations (9), (16) and (17), the acceleration sensor offset SDoffset is obtained by the following equation (20).
[0054]
SDoffset = "svd"-"gvd" * S / g / t (20)
Accordingly, the velocity velocity in the velocity calculating means 33 is obtained from the following equation (21) when the output of the acceleration sensor is SDout from the equations (1) and (2).
[0055]
velocity = (SDout−SDoffset) / S * g * t (21)
In this way, it is possible to calculate the speed with high accuracy by sequentially calculating and updating the offset of the acceleration sensor that eliminates the influence of the gravitational acceleration component and the temperature drift from the equation (19) or the equation (20). it can.
[0056]
Next, FIG. 7 shows a flowchart in which the
[0057]
This flowchart is a case where the conditions of the
[0058]
First, in step S1, the initial values of the acceleration sensor offset and speed are substituted. The acceleration sensor offset initial value is substituted with the output value of the acceleration sensor when the system is started, and the speed is substituted with 0 km / h.
[0059]
Next, in step S2, an acceleration sensor, an angular velocity sensor, and GPS data are captured (stored in the memory 17).
[0060]
In step S3, the reliability of the speed obtained from the GPS information is checked. It is a reliable condition that the GPS is positioned well and the speed obtained from the GPS information is equal to or higher than a certain speed.
[0061]
This is because the speed obtained from the GPS information has a large error at a low speed even if the GPS data is well received.
[0062]
In step S4, if it is determined in step S3 that the speed obtained from the GPS information is reliable, the offset of the acceleration sensor is calculated using the GPS data and the acceleration sensor data (executed according to the flow of FIG. 8 described later). ).
[0063]
Next, in step S5, since it is determined that there is reliability of the speed obtained from the GPS information in step S3, the speed is calculated using GPS data.
[0064]
In step S6, if it is determined in step S3 that the speed obtained from the GPS information is not reliable, it is determined whether the speed measuring device 10 (or the moving body equipped with the speed measuring device 10) is moving or stopped.
[0065]
As a result, in step S7, when it is determined in step S6 that the speed measuring device 10 (or the moving body on which the
[0066]
Next, in step S8, since it is determined in step S6 that the speed measuring device 10 (or the moving body equipped with the speed measuring device 10) is stopped, the speed is set to 0 km / h.
[0067]
In step S9, it is determined that the speed obtained from the GPS information is not reliable in step S3, and in step S6, the speed measuring device 10 (or a mobile body equipped with the speed measuring device 10) is moving. If it is determined, the offset of the acceleration sensor is updated using the angular velocity sensor data.
[0068]
In step S10, it is determined in step S3 that the speed obtained from the GPS information is not reliable, and in step S6, it is determined that the speed measuring device 10 (or a mobile body equipped with the speed measuring device 10) is moving. Therefore, the speed is calculated using the acceleration sensor offset considering the output value of the acceleration sensor and the gravitational acceleration.
[0069]
In step S11, the speed calculated in step S5, step S8, or step S10 is output to the car navigation system 19.
[0070]
FIG. 8 is a flowchart showing an operation when the GPS information is reliable (steps S4 and S5) and the offset is calculated using the acceleration sensor offset calculation means 31 using the GPS and the acceleration sensor of FIG. In FIG. 8, the initial value of the acceleration sensor offset is calculated in step S21. Specifically, the acceleration sensor offset
[0071]
In step S22, 0 is assigned to the counter i. Specifically, it becomes the basis of the average value in the acceleration sensor output average calculation means 35 and the GPS acceleration (speed) average calculation means 34 used when the acceleration sensor offset calculation means 36 of the
[0072]
In step S23, acceleration sensor data and GPS speed data are acquired. Specifically, each data acquisition means 30 acquires acceleration sensor output value data from the
[0073]
In step S24, it is determined whether the reception status of the
[0074]
If the reception status of the
[0075]
In step S26, the counter i is counted up. Specifically, the counter i is sequentially incremented by the number of stored data. If the reception status of the
[0076]
In step S28, it is determined whether the counter i is the same value as the number Y of sample data. Specifically, whether the counter i of the acceleration sensor output average calculating means 35 and the GPS acceleration (speed) average calculating means 34 has stored data in the counter i by a preset number of samples Y (data number) or not. to decide. If not stored, the process returns to step S23, and the processes and determinations from step S23 to step S28 are repeated.
[0077]
In step S29, GPS acceleration (speed) average calculation is performed. Specifically, in the GPS acceleration (velocity) average calculation means 34, when data is stored in the counter buffer i for a preset number of times Y (the number of data), based on those data ( The GPS acceleration (speed) average is calculated based on the equation (17) or (18).
[0078]
In step S30, average acceleration sensor output is calculated. Specifically, based on the data stored in the counter buffer i, the acceleration sensor output average calculating means 35 calculates the acceleration sensor output average based on the equation (16).
[0079]
In step S31, acceleration sensor offset calculation is performed. Specifically, based on the GPS acceleration (velocity) average value and acceleration sensor output average value calculated in steps S29 and S30, the acceleration sensor offset calculating means 36 is based on the equation (19) or (20). Acceleration sensor offset is calculated.
[0080]
In step S32, the number of sample data Y-1 is substituted into the counter i. And it returns to step S23 and repeats the process and determination from step S23 to step S32.
[0081]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following excellent effects can be obtained.
(1) It is possible to always measure the speed by using the high-accuracy speed mainly obtained from GPS information and using the speed obtained from the acceleration sensor when the GPS cannot be received. The speed accuracy is higher than that of a measuring device or a speed measuring device using only GPS.
[0082]
(2) Using GPS information and acceleration sensor information, it is possible to calculate the offset of an acceleration sensor that cancels the effects of gravity acceleration and drift due to temperature changes of the acceleration sensor. In addition, the offset of the acceleration sensor in which the influence of the gravitational acceleration is canceled can be calculated by a sensor that can detect an angular change such as an angular velocity sensor. Therefore, the speed accuracy is improved by always using the optimum acceleration sensor offset.
[0083]
(3) Conventionally, in order to perform autonomous navigation in a car navigation system, it has been necessary to connect vehicle speed pulses from the vehicle side, but according to the present invention, connection of vehicle speed pulses is unnecessary.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a basic system configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a movement direction detected by an acceleration sensor and an angular velocity sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state of a moving body on a slope according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a change in gravitational acceleration due to a change in inclination applied to the acceleration sensor according to the embodiment of the present invention.
5A and 5B show a relationship between an acceleration sensor offset and a tilt according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 5A is an explanatory diagram illustrating a state of a moving body, and FIG. 5B is a characteristic diagram illustrating an offset state corresponding to the tilt. .
FIG. 6 is a functional block diagram of an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart showing a speed measurement operation according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart showing an operation of calculating an acceleration sensor offset according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記加速度センサのオフセットを、前記GPS受信機の受信状況が良好であり、且つGPS受信機の情報から得られる速度が信頼下限X[km/h]以上であるという第1の条件を満たすときはGPSの速度情報を用いて前記移動体の傾きによる重力加速度成分について補正し、前記第1の条件を満たさないときは前記移動体の傾き変化を検出する角速度センサの検出出力を用いて前記移動体の傾きによる重力加速度成分について補正し、
前記GPS受信機の受信状況が良好であるという第2の条件を満たすときは、前記GPS受信機で得られた速度情報に基づく速度を速度計測値とし、
前記第2の条件を満たさないときは、前記加速度センサの出力値に基づいて計測された速度を速度計測値とする
ことを特徴とする速度計測方法。In a speed measurement method for measuring the speed of the mobile body using an acceleration sensor and a GPS receiver provided in the mobile body,
When the acceleration sensor offset satisfies the first condition that the reception status of the GPS receiver is good and the speed obtained from the GPS receiver information is equal to or higher than the reliability lower limit X [km / h]. The gravitational acceleration component due to the inclination of the moving body is corrected using GPS speed information, and the moving body is detected using the detection output of the angular velocity sensor that detects a change in the inclination of the moving body when the first condition is not satisfied. Correct the gravitational acceleration component due to the tilt of
When satisfying the second condition that the reception status of the GPS receiver is good, the speed based on the speed information obtained by the GPS receiver as a speed measurement value,
When the second condition is not satisfied, a speed measured based on an output value of the acceleration sensor is used as a speed measurement value.
前記GPS受信機の受信状況が良好であり、且つGPS受信機の情報から得られる速度が信頼下限X[km/h]以上であるという条件を満たすときは、前記加速度センサのオフセットを、GPSの速度情報を用いて前記移動体の傾きによる重力加速度成分について補正し、移動体の速度を算出し、
前記条件を満たさないときは、前記加速度センサのオフセットを、傾き変化を検出するセンサの検出出力を用いて前記移動体の傾きによる重力加速度成分について補正し、移動体の速度を算出することを特徴とする速度計測方法。 In a speed measurement method for measuring the speed of the mobile body using an acceleration sensor and a GPS receiver provided in the mobile body,
When the reception condition of the GPS receiver is good and the condition that the speed obtained from the GPS receiver information is equal to or higher than the lower reliability limit X [km / h], the acceleration sensor offset is Using the speed information, correct for the gravitational acceleration component due to the inclination of the moving body, calculate the speed of the moving body,
When the condition is not satisfied, the acceleration sensor offset is corrected for the gravitational acceleration component due to the inclination of the moving body using the detection output of the sensor that detects a change in inclination, and the speed of the moving body is calculated. speed measurement method to.
前記GPS受信機の受信状況が良好であり、且つGPS受信機の情報から得られる速度が信頼下限X[km/h]以上であるという第1の条件を満たすときに、加速度センサとGPS受信機で得られた速度情報に基づいて加速度センサの傾きによる重力加速度成分を補正したオフセットを算出する第1の補正手段と、 The acceleration sensor and the GPS receiver satisfy the first condition that the reception status of the GPS receiver is good and the speed obtained from the information of the GPS receiver is equal to or higher than the lower reliability limit X [km / h]. First correction means for calculating an offset obtained by correcting the gravitational acceleration component due to the inclination of the acceleration sensor based on the speed information obtained in step (i),
前記第1の条件を満たさないときに、傾き変化を検出する角速度センサにより得られた情報に基づいて加速度センサの傾きによる重力加速度成分を補正したオフセットを算出する第2の補正手段と、 Second correction means for calculating an offset obtained by correcting the gravitational acceleration component due to the inclination of the acceleration sensor based on information obtained by the angular velocity sensor for detecting a change in inclination when the first condition is not satisfied;
前記GPS受信機の受信状況が良好であるという第2の条件を満たすときは、前記第1の補正手段で算出された加速度センサのオフセットを用いて速度を算出し、前記GPS受信機の速度情報が前記第2の条件を満たさないときは、前記第2の補正手段で算出された加速度センサのオフセットを用いて速度を算出する速度算出手段と When the second condition that the reception status of the GPS receiver is satisfactory is satisfied, the speed is calculated using the offset of the acceleration sensor calculated by the first correction means, and the speed information of the GPS receiver is calculated. When the second condition is not satisfied, speed calculation means for calculating the speed using the offset of the acceleration sensor calculated by the second correction means;
を備えたことを特徴とする速度計測装置。 A speed measuring device comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9803398A JP4085463B2 (en) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | Speed measuring method and speed measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9803398A JP4085463B2 (en) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | Speed measuring method and speed measuring device |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11295089A JPH11295089A (en) | 1999-10-29 |
| JPH11295089A5 JPH11295089A5 (en) | 2005-09-08 |
| JP4085463B2 true JP4085463B2 (en) | 2008-05-14 |
Family
ID=14208720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9803398A Expired - Lifetime JP4085463B2 (en) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | Speed measuring method and speed measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4085463B2 (en) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4595215B2 (en) * | 2001-03-01 | 2010-12-08 | ソニー株式会社 | POSITION INFORMATION DETECTING DEVICE, Acceleration Sensor Output Correction Method, and Acceleration Sensor Output Correction Program |
| JP4597423B2 (en) * | 2001-05-30 | 2010-12-15 | 本田技研工業株式会社 | Position correction device |
| JP4593341B2 (en) * | 2005-03-30 | 2010-12-08 | クラリオン株式会社 | Navigation system, control method thereof, and control program |
| JP4816302B2 (en) * | 2005-09-06 | 2011-11-16 | ソニー株式会社 | Acceleration sensor offset detection apparatus, acceleration sensor offset detection method, acceleration sensor offset detection program, and navigation apparatus |
| JP4784447B2 (en) * | 2006-08-31 | 2011-10-05 | ソニー株式会社 | Navigation device, navigation control method, and navigation control program |
| JP4944137B2 (en) * | 2007-02-14 | 2012-05-30 | パイオニア株式会社 | NAVIGATION DEVICE, NAVIGATION METHOD, AND NAVIGATION PROGRAM |
| WO2008099476A1 (en) * | 2007-02-14 | 2008-08-21 | Pioneer Corporation | Navigation device, navigation method, and navigation program |
| WO2008099474A1 (en) * | 2007-02-14 | 2008-08-21 | Pioneer Corporation | Navigation device, navigation method, and navigation program |
| US8108140B2 (en) | 2007-09-25 | 2012-01-31 | Yamaha Corporation | Navigation device |
| JP4941199B2 (en) * | 2007-09-25 | 2012-05-30 | ヤマハ株式会社 | Navigation device |
| JP5482047B2 (en) * | 2009-09-15 | 2014-04-23 | ソニー株式会社 | Speed calculation device, speed calculation method, and navigation device |
| DE102010007309A1 (en) * | 2010-02-08 | 2011-08-11 | MSO Messtechnik und Ortung GmbH, 53902 | Method for determining momentary speed of movable object e.g. tractor in agricultural region, involves calibrating certain longitudinal speed using global positioning satellite-system at constant longitudinal speed of object |
| JP6201762B2 (en) * | 2014-01-08 | 2017-09-27 | 株式会社デンソー | Speed estimation device |
| JP2016191970A (en) * | 2015-03-30 | 2016-11-10 | Necソリューションイノベータ株式会社 | Barrier-free degree determination device, and method and program for determining barrier-free degree |
-
1998
- 1998-04-10 JP JP9803398A patent/JP4085463B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11295089A (en) | 1999-10-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4085463B2 (en) | Speed measuring method and speed measuring device | |
| US10761218B2 (en) | System for land vehicle navigation and corresponding method | |
| EP1818682B1 (en) | Position calculating apparatus | |
| US7945384B2 (en) | Navigation apparatus and position detection method | |
| JPH08285621A (en) | Navigation device | |
| US10527426B2 (en) | System for and method of determining angular position of a vehicle | |
| US8401788B2 (en) | Angular velocity sensor correcting apparatus and method | |
| US5999890A (en) | Velocity calculating apparatus | |
| JPH10332415A (en) | Navigation device | |
| EP0844463B1 (en) | Vehicle heading calculating apparatus | |
| JP3727489B2 (en) | Locator device | |
| US7711483B2 (en) | Dead reckoning system | |
| EP0870172B1 (en) | Improved vehicle navigation system and method using a multiple axes accelerometer | |
| JP2004138553A (en) | Moving object position detecting device, moving object position detecting method, program, and recording medium | |
| JPH0926328A (en) | Position determination apparatus | |
| JP2018112520A (en) | Sensor error correction apparatus and method | |
| JP2001522986A (en) | Vehicle navigation equipment | |
| US11713967B2 (en) | Angular speed derivation device and angular speed derivation method for deriving angular speed based on output value of triaxial gyro sensor | |
| CN113063441B (en) | Data source correction method and device for accumulated calculation error of odometer | |
| JP2012103024A (en) | Apparatus and method for correcting angular velocity sensor | |
| JPH11295089A5 (en) | ||
| JP3367461B2 (en) | Moving body attitude angle detection device | |
| US7124026B2 (en) | Method and apparatus for estimating time delay of GPS receiver in hybrid navigation system | |
| JPH08327378A (en) | Vehicle position calculation device | |
| JP3516126B2 (en) | Speed measuring device, navigation device, speed measuring method, speed measuring system, and automobile |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050314 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050314 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070129 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070206 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070409 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070731 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071001 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080129 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080211 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110228 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120229 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130228 Year of fee payment: 5 |