(57)【要約】距離センサ２と、筐体の垂直方向をセンサ検知軸とする角速度を検出する角速度センサ１と、筐体の水平面前後方向をセンサ検知軸とする加速度を検出する加速度センサ３と、距離センサからの信号に基づき車体進行方向の速度・加速度を計測する車体速度・加速度計測手段４２と、角速度センサからの信号に基づき角速度を計測する角速度計測手段４１と、車体進行方向速度と角速度に基づき車体ロール角を推定する車体ロール角推定手段４３と、筐体がヨー方向に回転されて車体に取り付けられた場合の加速度センサの出力信号の所定角度毎の推定値を出力する加速度センサ出力推定手段４５と、加速度センサからの信号からオフセット成分を差し引いた値に最も一致する推定値が得られた場合の角度をヨー方向車体取付角とするヨー方向車体取付角検出手段４６を備えている。
2008087778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の移動距離に応じたパルス信号を出力する距離センサと、
筐体の垂直方向をセンサ検知軸とする角速度に応じた信号を出力する角速度センサと、
前記筐体の水平面前後方向をセンサ検知軸とする加速度に応じた信号を出力する加速度センサと、
前記距離センサから送られてくるパルス信号に基づき車体進行方向速度および車体進行方向加速度を計測する車体速度・加速度計測手段と、
前記角速度センサから出力される信号に基づき角速度を計測する角速度計測手段と、
前記車体速度・加速度計測手段で計測された車体進行方向速度と前記角速度計測手段で計測された角速度とに基づき車体ロール角を推定する車体ロール角推定手段と、
前記筐体がヨー方向に回転されて車体に取り付けられた場合の前記加速度センサの出力信号をヨー方向の所定角度毎に推定する加速度センサ出力推定手段と、
前記加速度センサ出力推定手段で推定された推定値の中で、前記加速度センサから出力される信号から該信号のオフセット成分を差し引くことにより得られた値に最も一致する推定値が得られた場合の角度を筐体のヨー方向車体取付角として特定するヨー方向車体取付角検出手段
とを備えたカーナビゲーション装置。
【請求項２】
車両の移動距離に応じたパルス信号を出力する距離センサと、
筐体の垂直方向をセンサ検知軸とする角速度に応じた信号を出力する角速度センサと、
前記筐体の水平面前後方向をセンサ検知軸とする加速度に応じた信号を出力する加速度センサと、
前記距離センサから送られてくるパルス信号に基づき車体進行方向速度および車体進行方向加速度を計測する車体速度・加速度計測手段と、
前記角速度センサから出力される信号に基づき角速度を計測する角速度計測手段と、
前記車体速度・加速度計測手段で計測された車体進行方向速度と前記角速度計測手段で計測された角速度に基づき車体ロール角を推定する車体ロール角推定手段と、
車体速度・加速度計測手段で計測された車体進行方向加速度の加速度センサ信号成分と車体ロール角推定手段で推定された車体ロール角の加速度センサ信号成分とを合成した加速度センサ信号成分を推定する加速度センサ出力推定手段と、
加速度センサから出力される信号から前記加速度センサ出力推定手段で推定された加速度センサ信号成分を差し引いた値である仮オフセットが所定の範囲内に収まる状態が所定距離以上または所定角度以上継続する場合に、オフセット基準値と仮オフセットの差異から、筐体のピッチ方向車体取付角を特定するピッチ方向車体取付角検出手段
とを備えたことを特徴とするカーナビゲーション装置。
【請求項３】
ヨー方向車体取付角検出手段によって特定されたヨー方向車体取付角に基づいて、車体速度・加速度計測手段で計測された車体進行方向加速度の加速度センサ信号成分と車体ロール角推定手段で推定された車体ロール角の加速度センサ信号成分とを合成し、加速度センサから出力される信号から該合成により得られた信号成分を引去った残りの信号から車体ピッチ角を推定する車体ピッチ角推定手段と、
前記車体ピッチ角推定手段で推定された車体ピッチ角と前記車体ロール角推定手段で推定された車体ロール角とを用いて、筐体の垂直方向をセンサ検知軸とする角速度と車体進行方向の加速度、速度および距離とを、鉛直軸周りの角速度と水平面進行方向における加速度、速度および距離とにそれぞれ変換する車体姿勢補正手段
とを備えたことを特徴する請求項１記載のカーナビゲーション装置。
【請求項４】
車体速度・加速度計測手段で計測された車体進行方向加速度の加速度センサ信号成分と車体ロール角推定手段で推定された車体ロール角の加速度センサ信号成分とを合成し、加速度センサから出力される信号から該合成により得られた信号成分を引去った残りの信号から車体ピッチ角を算出し、さらにピッチ方向車体取付角検出手段によって特定されたピッチ方向車体取付角を用いて算出した車体ピッチ角を補正する車体ピッチ角推定手段と、
前記車体ピッチ角推定手段で推定された車体ピッチ角と前記車体ロール角推定手段で推定された車体ロール角とを用いて、筐体の垂直方向をセンサ検知軸とする角速度と車体進行方向の加速度、速度および距離を、鉛直軸周りの角速度と水平面進行方向における加速度、速度および距離とにそれぞれ変換する車体姿勢補正手段
とを備えたことを特徴する請求項２記載のカーナビゲーション装置。
【請求項５】
車体ロール角推定手段で推定された車体ロール角と角速度計測手段で計測された角速度とを用いて、加速度センサの車体ローリング加速度信号成分を計算する車体ローリング加速度信号成分推定手段を備え、
車体ピッチ角推定手段は、前記車体ローリング加速度信号成分推定手段で計算された車体ローリング加速度信号成分をさらに用いて車体ピッチ角を算出する
ことを特徴する請求項３記載のカーナビゲーション装置。
【請求項６】
加速度センサ出力推定手段は、さらに、車体速度・加速度計測手段で計測された車体進行方向加速度の加速度センサ信号成分と車体ロール角推定手段で推定された車体ロール角の加速度センサ信号成分とを合成した加速度センサ信号成分を推定し、
加速度センサから出力される信号から前記加速度センサ出力推定手段で推定された加速度センサ信号成分を差し引いた値である仮オフセットが所定の範囲内に収まる状態が所定距離以上または所定角度以上継続する場合に、オフセット基準値と仮オフセットの差異から、筐体のピッチ方向車体取付角を特定するピッチ方向車体取付角検出手段と、
ヨー方向車体取付角検出手段によって特定されたヨー方向車体取付角および前記ピッチ方向車体取付角検出手段によって特定されたピッチ方向車体取付角が測位精度に作用する影響を評価する車体取付角影響評価手段と、
前記ヨー方向車体取付角または前記ピッチ方向車体取付角の少なくとも１つと、前記車体取付角影響評価手段による評価結果を報知する報知手段
とを備えたことを特徴する請求項１記載のカーナビゲーション装置。
【請求項７】
ヨー方向車体取付角検出手段によって特定されたヨー方向車体取付角に基づいて、車体速度・加速度計測手段で計測された車体進行方向加速度の加速度センサ信号成分と車体ロール角推定手段で推定された車体ロール角の加速度センサ信号成分とを合成し、加速度センサから出力される信号から該合成により得られた信号成分を引去った残りの信号から車体ピッチ角を推定し、または、車体速度・加速度計測手段で計測された車体進行方向加速度の加速度センサ信号成分と車体ロール角推定手段で推定された車体ロール角の加速度センサ信号成分とを合成し、加速度センサから出力される信号から該合成により得られた信号成分を引去った残りの信号から車体ピッチ角を算出し、さらにピッチ方向車体取付角検出手段によって特定されたピッチ方向車体取付角を用いて算出した車体ピッチ角を補正する車体ピッチ角推定手段と、
前記車体ピッチ角推定手段で推定された車体ピッチ角と前記車体ロール角推定手段で推定された車体ロール角とを用いて、筐体の垂直方向をセンサ検知軸とする角速度と車体進行方向の加速度、速度および距離とを、鉛直軸周りの角速度と水平面進行方向における加速度、速度および距離とにそれぞれ変換する車体姿勢補正手段
とを備えたことを特徴する請求項６記載のカーナビゲーション装置。
【請求項８】
報知手段により報知された内容に対する応答を入力する操作入力手段を備え、
車体姿勢補正手段は、前記操作入力手段からの入力に応じた変換を実行する
ことを特徴とする請求項７記載のカーナビゲーション装置。
【請求項９】
加速度センサから出力される信号から車体ピッチ角推定手段から出力される信号の推定値を差し引いた値が所定の範囲内に収まる状態が所定距離以上または所定角度以上継続する場合には、該値を用いて加速度センサのオフセットを補正する加速度センサオフセット補正手段
を備えたことを特徴する請求項３記載のカーナビゲーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、坂道を含む道路上を車両が走行した際の傾斜角、角速度、速度または加速度などの車体姿勢に関する運動量を計測するカーナビゲーション装置に関し、特にカーナビゲーション装置の筐体が、センサ検知軸が斜めになるように車体に取り付けられた場合であっても、センサの出力に作用する他軸の影響を補正して車体姿勢を高精度に計測する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カーナビゲーション装置では、車両の現在位置および方位の検出精度を高めるために、水平面上の方位変化量および移動距離（速度）を、より正確に求める工夫がなされている。【０００３】
例えば、特許文献１に開示された車両位置検出装置は、車両の旋回走行時に、左右方向の車体傾斜または横方向の道路傾斜がある場合には、角速度センサで検知されるヨーレートに誤差が生じるという問題を解消するために、ロール角を用いてヨーレートの誤差を推定し、それに伴う方位誤差を修正して車両の位置計算または方位誤差を考慮したマップマッチングを行う。この場合、ロール角は、角速度センサと距離センサを用いて所定の計算式で算出される。【０００４】
また、特許文献２に開示された回転面保存型角速度センサは、車両の坂道走行時における車体進行方向の車体傾斜（ピッチ角）または道路傾斜がある場合には、角速度センサが検知するヨーレートが低下するという問題を解消するために、道路傾斜角を用いてヨーレートを補正する。この場合、道路傾斜角は、角速度センサと距離センサを用いて算出される。【０００５】
また、特許文献３に開示された車載用ナビゲーション装置は、距離センサが車両の車輪回転数に応じたパルス信号を出力するので、坂道走行時のパルス信号から算出した移動距離（速度）は、水平面に投影した距離（速度）より長くなり、誤差が発生するという問題を解消するために、道路傾斜角を用いて水平面における移動距離（速度）を補正する。また、特許文献２に開示された技術と同様に、道路傾斜角を用いてヨーレートを補正する。この場合、道路傾斜角は、３軸加速度センサによって検知された各軸方向の加速度および距離センサで計測された車両の加速度から算出される。【０００６】
また、特許文献４に開示された角速度補正装置は、車両が旋回しながら坂道を走行した場合には、加速度センサで検知された車体進行方向の加速度に車体左右方向の加速度成分が重畳されるという問題を解消するために、加速度センサで検知された加速度から車体左右方向の加速度成分を減算してピッチ角を演算し、そのピッチ角に基づいてヨーレートを補正する。この場合、車体左右方向の加速度成分は、速度とヨーレートとを用いて算出される。【０００７】
さらに、特許文献５に開示された道路形状計測装置は、特許文献４に開示された技術と同様に、加速度センサで検知された車体進行方向の加速度に車体左右方向の加速度成分が重畳されるという問題を解消するために、加速度センサで検知された加速度から車体左右方向の加速度成分を除去して道路傾斜角および道路バンク角（道路横方向の傾斜角）を演算する。また、車体進行方向の加減速または車体左右方向の加速度の影響を受けて車体が進行方向または左右方向に傾斜する角度（ピッチ角、ロール角）を車高センサで検出し、純粋な道路傾斜角および車体バンク角を抽出する。この場合、遠心力は、距離センサで計測された速度、角速度センサで検知されたヨーレートおよび車体の回転中心と加速度センサの設置位置の間の距離を用いて算出される。【０００８】
【特許文献１】特開平０５−０１８７６５号公報
【特許文献２】特開平０６−３２４０６６号公報
【特許文献３】特開平０９−４２９７９号公報
【特許文献４】特開２００５−１４０６２７号公報
【特許文献５】特許３５７６７８９号公報
【０００９】
図１は、車体の進行方向（ＸB軸）、左右方向（ＹB軸）およびＸB−ＹB平面の垂直方向（ＺB軸）の右手系直交３軸による車体に固定された座標系（Body Frame；Ｂ座標系）を表す。センサ検知軸がＸB軸、ＹB軸およびＺB軸のいずれかに一致するようにカーナビゲーション装置の筐体に取り付けられた角速度センサおよび加速度センサは、センサ検知軸周りの角速度（ロールレートωB-roll、ピッチレートωB-pitchおよびヨーレートωB-yaw）とセンサ検知軸方向の加速度（ＡBX、ＡBYおよびＡBZ）を検知する。なお、センサ検知軸周りの角速度は、右回転が正方向であり、単位は「ｒａｄ／ｓ」である。【００１０】
図２は、水平面を基準にした座標系（Computer Frame；Ｃ座標系）を表す。例えば、車両が坂道を走行すると、水平面に対して車体が傾斜し、車体の姿勢角（特に車体ピッチ角θC-pitchと車体ロール角θC-roll）と呼ばれる角度だけセンサ検知軸が傾くので、センサが他軸の影響を受ける。特に、加速度センサについては、信号処理において、重力の影響だけでなく、運転操作（アクセル、ブレーキおよびハンドル操作）および遠心力の影響を考慮する必要がある。【００１１】
図３は、ヨー方向のセンサ取付角δθyawおよびピッチ方向のセンサ取付角δθpitchと水平面基準の姿勢角の関係を説明するための図である。ヨー方向またはピッチ方向のセンサ取付角がゼロでない場合は、センサ検知軸が固定的に傾斜するので、他軸の影響を常に受ける。なお、添え字の「Ｂ」は、Ｂ座標系のパラメータを表し、同様に、添え字の「Ｃ」は、Ｃ座標系のパラメータを表す。【００１２】
上述したことを考慮すると、車両の位置および方位の検出精度は、次の（１）〜（３）に対するセンサ信号処理能力によって決定される。
（１）水平面に対するセンサ検知軸の傾きの検出方法（特に加速度センサを用いる場合）
（２）水平面に対するセンサ検知軸の傾きがセンサ検知軸周りの角速度および加速度に作用する影響
（３）センサに生じるドリフト誤差の補正【００１３】
これに対して、特許文献１から特許文献３に開示された技術では、上述した（１）および（２）に対して、道路傾斜に起因するセンサ検知軸の傾斜が及ぼす一面的なセンサ出力の影響に限定して、距離および角速度の補正ならびに測位計算を行うだけであり、車体左右方向の加速度の影響が考慮されていない。例えば、車両が旋回しながら坂道を走行した場合または水平面を高速旋回した場合は、車体左右方向の加速度の影響で変動した加速度センサの出力信号を道路傾斜角の影響として検出するため、車両の姿勢角（特にピッチ角）の計測誤差が大きくなる。このため、角速度センサによって検知されたヨーレートまたは距離センサによって検知された移動距離（速度）を誤修正する事態が発生し、車両の位置および方位の検出精度低下につながる可能性が高い。【００１４】
また、特許文献４と特許文献５に開示された技術では、上述した（２）に対して、車体左右方向の加速度を考慮した傾斜角検出および角速度補正が行われ、特許文献１から特許文献３に開示された技術より多面的なセンサ出力の影響が考慮されている。しかしながら、上述した（１）が未考慮と思われるため、Ｂ座標系のいずれかの軸に対して、カーナビゲーション装置の筐体が回転するように車体に取り付けられた場合には、水平面を走行中であっても常にセンサ検知軸が傾斜した状態となる。例えば、ヨー方向に回転するようにカーナビゲーション装置の筐体が取り付けられると、ＸB軸の加速度センサは、ＸB軸加速度とＹB軸加速度の合成加速度を出力するが、特許文献４および特許文献５に開示された技術ではこのことが考慮されていないため、旋回時にＹB軸加速度によるＸB軸加速度の変動分を道路傾斜角であると誤検出し、また、角速度センサが検知するヨーレートの誤補正が発生し、車両の位置および方位の検出精度低下につながる可能性が高い。【００１５】
また、特許文献１から特許文献５のいずれについても、上述した（３）に対しては、特に加速度センサのドリフト補正が的確に行われていないので、ドリフト発生時には、車両の姿勢角（特に、ピッチ角とロール角）の検出誤差が大きくなり、車両の位置および方位の検出精度低下につながる可能性が高い。【００１６】
この発明は、上述した問題を解消するためになされたものであり、その課題は、車両の位置および方位を高精度で測定できるカーナビゲーション装置を提供することにある。
【発明の開示】
【００１７】
上記目的を達成するために、この発明に係るカーナビゲーション装置は、車両の移動距離に応じたパルス信号を出力する距離センサと、筐体の垂直方向をセンサ検知軸とする角速度に応じた信号を出力する角速度センサと、筐体の水平面前後方向をセンサ検知軸とする加速度に応じた信号を出力する加速度センサと、距離センサから送られてくるパルス信号に基づき車体進行方向速度および車体進行方向加速度を計測する車体速度・加速度計測手段と、角速度センサから出力される信号に基づき角速度を計測する角速度計測手段と、車体速度・加速度計測手段で計測された車体進行方向速度と角速度計測手段で計測された角速度とに基づき車体ロール角を推定する車体ロール角推定手段と、筐体がヨー方向に回転されて車体に取り付けられた場合の加速度センサの出力信号をヨー方向の所定角度毎に推定する加速度センサ出力推定手段と、加速度センサ出力推定手段で推定された推定値の中で、加速度センサから出力される信号から該信号のオフセット成分を差し引くことにより得られた値に最も一致する推定値が得られた場合の角度を筐体のヨー方向車体取付角として特定するヨー方向車体取付角検出手段とを備えている。
【００１８】
この発明に係るカーナビゲーション装置によれば、筐体のヨー方向車体取付角を特定することができるので、このヨー方向車体取付角を用いて車体姿勢を補正することが可能になり、車両の位置および方位を高精度で測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】車体の右手系直交３軸に生じる角速度を説明するための図である。
【図２】水平面を基準にした各軸の角速度と姿勢角を説明するための図である。
【図３】ヨー方向とピッチ方向の取付角と水平面基準の姿勢角の関係を説明するための図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るカーナビゲーション装置の構成を、車体姿勢計測に係る部分を中心に示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係るカーナビゲーション装置の動作を、車体姿勢計測処理を中心に示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態２に係るカーナビゲーション装置の構成を、車体姿勢計測に係る部分を中心に示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係るカーナビゲーション装置の動作を、車体姿勢計測処理を中心に示すフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態３に係るカーナビゲーション装置の構成を、車体姿勢計測に係る部分を中心に示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係るカーナビゲーション装置の車体取付角を自動検出した結果および自動補正状況を画面にテロップ表示する例を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態３に係るカーナビゲーション装置の車体取付角を自動検出した結果および車体取付角が位置精度に及ぼす影響を画面にテロップ表示する例を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係るカーナビゲーション装置の車体取付角の自動検出結果と自動補正状況に関する画面のテロップ表示および取付角の処置方法を選択するためのソフトボタンの表示例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図４は、この発明の実施の形態１に係るカーナビゲーション装置の構成を、車体姿勢計測に係る部分を中心に示すブロック図である。このカーナビゲーション装置は、角速度センサ１、距離センサ２、加速度センサ３および信号処理器４から構成されており、これらはカーナビゲーションの筐体に収容されている。【００２１】
角速度センサ１は、例えばジャイロから構成されており、筐体の垂直方向をセンサ検知軸とする角速度であるヨーレートを所定周期毎に検出する。この角速度センサ１から出力される角速度（ヨーレート）に応じた信号は、信号処理器４に送られる。距離センサ２は、車両の移動距離に応じたパルス信号を出力する。この距離センサ２から出力されたパルス信号は、信号処理器４に送られる。加速度センサ３は、筐体の水平面前後方向をセンサ検知軸とする加速度を検出する。この加速度センサ３から出力される加速度に応じた信号は、信号処理器４に送られる。【００２２】
信号処理器４は、例えばコンピュータから構成されており、予めメモリ（図示省略）に記憶された制御プログラムに従ってカーナビゲーションに必要な機能（位置検出、経路探索、経路案内など）を実現するための処理を実行する。この信号処理器４は、制御プログラムによって構成された角速度計測手段４１、車体速度・加速度計測手段４２、車体ロール角推定手段４３、車体ローリング加速度信号成分推定手段４４、加速度センサ出力推定手段４５、ヨー方向車体取付角検出手段４６、車体ピッチ角推定手段４７、車体姿勢補正手段４８および加速度センサオフセット補正手段４９を備えている。【００２３】
角速度計測手段４１は、角速度センサ１から送られてくる信号に基づいて角速度を計測する。この角速度計測手段４１で計測された角速度は、車体ロール角推定手段４３、車体ローリング加速度信号成分推定手段４４および車体姿勢補正手段４８に送られる。【００２４】
車体速度・加速度計測手段４２は、距離センサ２から送られてくるパルス信号に基づき車体進行方向速度および車体進行方向加速度を計測する。この車体速度・加速度計測手段４２で計測された車体進行方向速度は、車体ロール角推定手段４３に送られ、車体進行方向加速度は、加速度センサ出力推定手段４５、車体ピッチ角推定手段４７および車体姿勢補正手段４８に送られる。【００２５】
車体ロール角推定手段４３は、車体速度・加速度計測手段４２から送られてくる車体進行方向速度と角速度計測手段４１から送られてくる角速度（ヨーレート）とから車体ロール角を推定する。この車体ロール角推定手段４３で推定された車体ロール角は、車体ローリング加速度信号成分推定手段４４、加速度センサ出力推定手段４５および車体ピッチ角推定手段４７に送られる。【００２６】
車体ローリング加速度信号成分推定手段４４は、角速度計測手段４１から送られてくる角速度と車体ロール角推定手段４３から送られてくる車体ロール角とから、車体左右方向の加速度の影響で車体がローリングした際にセンサ検知軸が傾くことによって生じたピッチ角成分による加速度信号成分を推定する。この車体ローリング加速度信号成分推定手段４４で推定された加速度信号成分は、車体ローリング加速度信号成分として車体ピッチ角推定手段４７に送られる。【００２７】
加速度センサ出力推定手段４５は、車体速度・加速度計測手段４２から送られてくる車体進行方向加速度と車体ロール角推定手段４３から送られてくる車体ロール角および車体ローリング加速度信号成分推定手段４４から送られてくる車体ローリングの影響で生じる車体ピッチ角とから、筐体がヨー方向に回転されて車体に取り付けられている場合の加速度センサ３の出力信号を所定角度毎に推定する。この加速度センサ出力推定手段４５で推定された加速度センサ３の出力信号の推定値は、ヨー方向車体取付角検出手段４６に送られる。【００２８】
ヨー方向車体取付角検出手段４６は、加速度センサ３から送られてくる信号からその信号のオフセット成分を差し引いた実測値と加速度センサ出力推定手段４５から出力される推定値が最も一致するヨー方向の回転角を筐体のヨー方向車体取付角として特定する。このヨー方向車体取付角検出手段４６で特定されたヨー方向車体取付角は、車体ピッチ角推定手段４７に送られる。【００２９】
車体ピッチ角推定手段４７は、ヨー方向車体取付角検出手段４６から送られてくるヨー方向車体取付角に基づいて、車体速度・加速度計測手段４２から送られてくる車体進行方向加速度の加速度センサ信号成分と、車体ロール角推定手段４３から送られてくる車体ロール角の加速度センサ信号成分とを合成し、加速度センサ３の出力信号から合成成分を引去った残りの信号から車体ピッチ角を算出する。この車体ピッチ角推定手段４７で算出された車体ピッチ角は、車体姿勢補正手段４８に送られる。【００３０】
車体姿勢補正手段４８は、車体ピッチ角推定手段４７から送られてくる車体ピッチ角と車体ロール角推定手段４３から送られてくる車体ロール角を用いて、センサ検知軸の角速度（ヨーレート）と車体進行方向の加速度、速度および距離を、鉛直軸周りの角速度（ヨーレート）と水平面進行方向における加速度、速度および距離とにそれぞれ変換する。【００３１】
加速度センサオフセット補正手段４９は、加速度センサ３の出力信号から車体ピッチ角推定手段４７の出力信号推定値を差し引いた値（仮オフセット）が所定の範囲内に収まる状態が所定距離以上または所定角度以上継続する場合には、仮オフセットを用いて加速度センサ３のオフセットを補正する。【００３２】
なお、加速度センサ出力推定手段４５とヨー方向車体取付角検出手段４６は、ヨー方向の車体取付角が未検出の場合に動作し、車体ピッチ角推定手段４７、車体姿勢補正手段４８および加速度センサオフセット補正手段４９は、ヨー方向の車体取付角が検出済みである場合に動作する。【００３３】
次に、上記のように構成される、この発明の実施の形態１に係るカーナビゲーション装置の動作を、車体姿勢計測処理を中心に、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。この車体姿勢計測処理は、所定周期で起動される。【００３４】
車体姿勢計測処理では、まず、信号処理器４に組み込まれている制御プログラムを初期化する必要があるかどうかが調べられる（ステップＳＴ５０１）。車両のエンジンの始動によって電力がカーナビゲーション装置に供給され始めたときに初期化が必要になる。このステップＳＴ５０１において、初期化が必要であることが判断されると、初期化処理が行われる（ステップＳＴ５０２）。すなわち、信号処理器４に組み込まれている各制御プログラムが初期化される。上記ステップＳＴ５０１において、初期化が必要でないことが判断されると、ステップＳＴ５０２の処理はスキップされる。【００３５】
次いで、角速度計測処理が行われる（ステップＳＴ５０３）。すなわち、角速度計測手段４１は、角速度センサ１から所定周期毎に送られてくる角速度（ヨーレート）に応じた信号に基づきセンサ検知軸周りの角速度ωB-yawを計測し、車体ロール角推定手段４３、車体ローリング加速度信号成分推定手段４４および車体姿勢補正手段４８に送る。【００３６】
次いで、車体速度・加速度計測処理が行われる（ステップＳＴ５０４）。すなわち、車体速度・加速度計測手段４２は、所定周期間に距離センサ２から送られてくるパルス信号に基づき車体進行方向速度ＶBXと車体進行方向加速度ＡBXを計測する。この車体速度・加速度計測手段４２で計測された車体進行方向速度ＶBXは、車体ロール角推定手段４３に送られ、車体進行方向加速度ＡBXは、加速度センサ出力推定手段４５、車体ピッチ角推定手段４７および車体姿勢補正手段４８に送られる。【００３７】
次いで、車体ロール角推定処理が行われる（ステップＳＴ５０５）。すなわち、車体ロール角推定手段４３は、車体速度・加速度計測手段４２から送られてくる車体進行方向速度ＶBXと角速度計測手段４１から送られてくる角速度（ヨーレート）ωB-yawとを用いて、下記式（１）〜（３）を順次に実行することにより、車両の旋回半径Ｒ［ｍ］、車体左右方向の加速度ＡBY［ｍ／ｓ2］および車体ロール角θC-roll［ｒａｄ］を順次に算出する。この車体ロール角推定手段４３で算出された車体ロール角θC-rollは、車体ローリング加速度信号成分推定手段４４、加速度センサ出力推定手段４５および車体ピッチ角推定手段４７に送られる。
Ｒ＝ＶBX／|ωB-yaw|…（１）
ＡBY＝ωB-yaw2Ｒ  ；（ωB-yaw≧０）
＝−ωB-yaw2Ｒ；（ωB-yaw＜０）…（２）
θC-roll＝ｓｉｎ-1（ＡBY／Ｇ）…（３）
ここで、Ｇは重力加速度［ｍ／ｓ2］である。【００３８】
次いで、車体ローリング加速度信号成分推定処理が行われる（ステップＳＴ５０６）。すなわち、車体ローリング加速度信号成分推定手段４４は、角速度計測手段４１から送られてくる角速度（ヨーレート）ωB-yawと車体ロール角推定手段４３から送られてくる車体ロール角θC-rollとを用い、下記式（４）にしたがって、車体ローリングの影響で生じる車体ピッチ角ΔθC-roll->pitch［ｒａｄ］を計算し、車体ピッチ角推定手段４７に送る。
ΔθC-roll->pitch＝−２ωB-yawｓｉｎ（θC-roll）…（４）【００３９】
次いで、ヨー方向の車体取付角が未検出であるかどうかが調べられる（ステップＳＴ５０７）。このステップＳＴ５０７において、ヨー方向の車体取付角が未検出であることが判断されると、次いで、加速度センサ出力推定処理が行われる（ステップＳＴ５０８）。すなわち、加速度センサ出力推定手段４５は、下記式（５）から式（７）を用いて、車体進行方向加速度ＡBXにより生じる加速度センサ出力信号成分ΔＳC-drive［ｍＶ］、車体ローリングの影響で生じる車体ピッチ角ΔθC-roll->pitchにより生じる加速度センサ出力信号成分ΔＳC-roll->pitch［ｍＶ］、加速度センサ３が９０度回転されて車体ロール角を車体ピッチ角として検出した場合の加速度センサ３の出力信号ΔＳC-roll［ｍＶ］を順に算出する。その後、筐体がヨー方向に回転されて車体に取り付けられている場合の加速度センサ３の出力信号の推定値ΔＳprs-est［ｍＶ］を所定角度毎に、下記式（８）を用いて計算し、ヨー方向車体取付角検出手段４６に送る。なお、上記のΔθC-roll->pitchとΔＳC-roll->pitchは、車体ローリングの影響で生じる車体ピッチ角［ｄｅｇ］と加速度センサ出力信号成分［ｍＶ］であり、単位は異なるが同じ成分である。
ΔＳC-drive＝（ＡBX／Ｇ）ＳＦprs…（５）
ΔＳC-roll->pitch＝−Ｇｓｉｎ（ΔθC-roll->pitch）ＳＦprs…（６）
ΔＳC-roll＝Ｇｓｉｎ（θC-roll）ＳＦprs…（７）
ΔＳprs-est＝（ΔＳC-drive＋ΔＳpitch->roll）ｃｏｓ（δθC-yaw）＋ΔＳC-rollｓｉｎ（δθC-yaw）…（８）
ここで、ＳＦprsは、加速度センサ３のスケールファクタ［ｍＶ／Ｇ］である。【００４０】
次いで、ヨー方向車体取付角検出処理が行われる（ステップＳＴ５０９）。すなわち、ヨー方向車体取付角検出手段４６は、加速度センサ３から送られてくる信号からそのオフセット成分を差し引いた実測値ΔＳprs-mes［ｍＶ］と、加速度センサ出力推定手段４５において、式（８）を用いて計算された所定角度毎の推定値ΔＳprs-est［ｍＶ］とを比較し、所定区間分の比較結果を所定角度毎に記録する。そして、所定区間分の比較結果が揃った場合は、実測値ΔＳprs-mesと最も一致する推定値ΔＳprs-estを算出した際に用いたヨー方向車体取付角δθC-yaw［ｒａｄ］を特定し、その推定値ΔＳprs-estとともに車体ピッチ角推定手段４７に送る。そして、車体取付角は検出済みである旨を記憶した後に、車体姿勢計測処理を終了する。また、所定区間分の比較結果が揃っていない場合は、次回の比較のために、車体取付角は未検出である旨を記憶し、車体姿勢計測処理を終了する。【００４１】
上記ステップＳＴ５０７において、ヨー方向の車体取付角を検出済みであることが判断されると、次いで、車体ピッチ角推定処理が行われる（ステップＳＴ５１０）。すなわち、車体ピッチ角推定手段４７は、ヨー方向車体取付角検出手段４６から送られてくる、上述した式（８）を用いて計算された加速度センサ３の出力信号の推定値ΔＳprs-estと実測値ΔＳprs-mesとを用い、下記式（９）によって車体ピッチ角θC-pitch［ｒａｄ］を計算し、車体姿勢補正手段４８に送る。
θC-pitch＝ｓｉｎ-1｛（ΔＳprs-mes−ΔＳprs-est）／ＳＦprs｝…（９）【００４２】
次いで、車体姿勢補正処理が行われる（ステップＳＴ５１１）。すなわち、車体姿勢補正手段４８は、角速度計測手段４１から送られてくるセンサ検知軸の角速度（ヨーレート）ωB-yaw、車体ロール角推定手段４３から送られてくる車体ロール角θC-rollおよび車体ピッチ角推定手段４７から送られてくる車体ピッチ角θC-pitchを用いて、式（１０）により鉛直軸周りの角速度ωC-yaw［ｒａｄ］に変換し、式（１１）により車体進行方向の速度ＶBXを水平面上の速度ＶCxに変換した後に外部に出力する。なお、式（１０）において、Δｔは所定周期［ｓ］である。車体進行方向の距離または加速度を水平面上の距離または加速度に変換する場合は、式（１１）と同様の式が用いられる。
ωC-yaw＝｛（θC-pitch／Δt）ｓｉｎθC-roll＋ωB-yawｃｏｓθC-roll｝／ｃｏｓθC-pitch…（１０）
ＶCx＝ＶBXｃｏｓθC-pitch…（１１）【００４３】
次いで、加速度センサオフセット補正処理が行われる（ステップＳＴ５１２）。すなわち、加速度センサオフセット補正手段４９は、加速度センサ３の出力信号から、車体ピッチ角推定手段４７において式（８）を用いて計算された出力信号推定値を差し引いた値（仮オフセット）が所定の範囲内に収まる状態が所定距離以上または所定角度以上継続する場合には、坂道上の車体ピッチ角の影響は小さいとして、仮オフセットを用いて加速度センサのオフセットを補正した後で、車体姿勢計測処理を終了する。仮オフセットが所定の範囲内に収まらない場合、または所定範囲内に収まっている状態が所定距離未満または所定角度未満の場合には、加速度センサのオフセットを補正できないと判断して、車体姿勢計測処理を終了する。【００４４】
以上説明したように、この発明の実施の形態１に係るカーナビゲーション装置によれば、その筐体がヨー方向に回転されて車体に取り付けられた場合の車体進行方向の加速度センサの出力信号を既存のセンサ構成（距離センサ、角速度センサおよび加速度センサの組合せ）で推定できることから、加速度センサの出力信号について実測値と最も一致する推定値を探すことにより、ヨー方向車体取付角を自動的に特定できる。これにより、カーナビゲーション装置がヨー方向に回転されて車体に取り付けられた場合に、他軸の影響を受けたセンサ信号を用いて、角速度や加速度などの車体姿勢を誤計測するという従来の問題を解消できる。【００４５】
また、筐体がヨー方向に回転されて車体に取り付けられることで、車体進行方向の加速度センサの出力信号に車体左右方向加速度成分が重畳し、または車体進行方向加速度成分が減衰しても、加速度センサの出力信号からピッチ角を適切に検出し、鉛直軸周りの角速度（ヨーレート）、ならびに、水平面進行方向の加速度、速度および距離を正確に検出できる。すなわち、カーナビゲーション装置のヨー方向車体取付角を自動検出した結果に基づいて、センサ検知軸の傾斜が車体姿勢に作用する影響を自動補正することができるので、カーナビゲーション装置がヨー方向に回転して車体に取り付けられた場合に、他軸の影響を受けたセンサ信号を用いて、角速度や加速度などの車体姿勢を誤計測するという従来の問題を解消できる。【００４６】
また、遠心力により車体が横方向に傾斜しても、車体ローリングによる加速度信号成分を推定して車体ピッチ角を算出するので、車両が旋回しながら坂道を走行した場合、または水平面を高速旋回した場合に、車体ピッチ角を誤検出することがなくなり、車両の位置および方位の検出精度低下を防止できる。すなわち、加速度センサに作用する慣性力を原理に基づいて補正計算することで、車体姿勢をより正確に計測できるので、カーナビゲーション装置の車体取付角の影響を補正した上で、さらに車両が旋回しながら坂道を走行した場合、または水平面を高速旋回した場合に、車両の位置および方位の検出精度低下を起こす従来の問題を解消できる。【００４７】
また、筐体の車体取付角の検出を完了した後は、加速度センサ出力信号から出力信号推定値を差し引いた値（仮オフセット）が所定の範囲内に収まる状態が所定距離以上または所定角度以上継続する場合に、仮オフセットを用いて加速度センサのオフセットを補正するので、加速度センサに生じたドリフトを常時検出および補正することが可能となり、車体の姿勢角、水平面上の移動距離および速度を精度良く計測できる。すなわち、水平面に対するセンサ検知軸の傾き状況をより的確に判断して、車両が走行中であっても、角速度センサまたは加速度センサの信号に重畳した慣性力の成分を除去することで、ドリフト誤差をより適切に抽出および補正し、車体姿勢の計測精度を向上するので、カーナビゲーション装置で使用する角速度センサまたは加速度センサに生じたドリフト誤差を十分に補正できない場合に、車体姿勢の計測精度の低下につながるという従来の問題を解消できる。【００４８】
実施の形態２．
上述した実施の形態１に係るカーナビゲーション装置では、筐体がヨー方向に回転されて車体に取り付けられた場合の車体取付角の検出および車体姿勢補正を行うように構成したが、この実施の形態２に係るカーナビゲーション装置では、筐体がピッチ方向に傾斜されて車体に取り付けられた場合の車体取付角の検出および車体姿勢補正を行うようにしたものである。なお、以下では、実施の形態１と同一部分については説明を省略または簡略化し、異なる部分を中心に説明する。【００４９】
図６は、この発明の実施の形態２に係るカーナビゲーション装置の構成を、車体姿勢計測に係る部分を中心に示すブロック図である。このカーナビゲーション装置は、実施の形態１に係るカーナビゲーション装置のヨー方向車体取付角検出手段４６がピッチ方向車体取付角検出手段５０に置き換えられて構成されている。【００５０】
加速度センサ出力推定手段４５とピッチ方向車体取付角検出手段５０は、ピッチ方向の車体取付角が未検出の場合に動作する。車体ピッチ角推定手段４７、車体姿勢補正手段４８および加速度センサオフセット補正手段４９は、ピッチ方向の車体取付角が検出済みの場合に動作する。【００５１】
次に、上記のように構成される、この発明の実施の形態２に係るカーナビゲーション装置の動作を、車体姿勢計測処理を中心に、図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。この車体姿勢計測処理は、所定周期で起動される。【００５２】
車体姿勢計測処理では、まず、信号処理器４に組み込まれている制御プログラムを初期化する必要があるかどうかが調べられる（ステップＳＴ７０１）。このステップＳＴ７０１において、初期化が必要であることが判断されると、初期化処理が行われる（ステップＳＴ７０２）。上記ステップＳＴ７０１において、初期化が必要でないことが判断されると、ステップＳＴ７０２の処理はスキップされる。これらステップＳＴ７０１およびステップＳＴ７０２の処理は、図５に示したフローチャートのステップＳＴ５０１およびステップＳＴ５０２の処理と同じである。【００５３】
次いで、角速度計測処理が行われる（ステップＳＴ７０３）。すなわち、角速度計測手段４１は、角速度センサ１から所定周期毎に送られてくる角速度（ヨーレート）に応じた信号に基づきセンサ検知軸周りの角速度ωB-yawを計測し、さらに、角速度ωB-yawを時間積分して車体方位角θB-yawを計算する。【００５４】
次いで、車体速度・加速度計測処理が行われる（ステップＳＴ７０４）。すなわち、車体速度・加速度計測手段４２は、所定周期間に距離センサ２から送られてくるパルス信号に基づき、車体進行方向移動距離ＬBX、車体進行方向速度ＶBXおよび車体進行方向加速度ＡBXを計測する。【００５５】
次いで、車体ロール角推定処理が行われる（ステップＳＴ７０５）。このステップＳＴ７０５の処理は、図５に示したフローチャートのステップＳＴ５０５の処理と同じである。次いで、車体ローリング加速度信号成分推定処理が行われる（ステップＳＴ７０６）。このステップＳＴ７０６の処理は、図５に示したフローチャートのステップＳＴ５０６の処理と同じである。【００５６】
次いで、ピッチ方向の車体取付角が未検出であるかどうかが調べられる（ステップＳＴ７０７）。このステップＳＴ７０７において、ピッチ方向の車体取付角が未検出であることが判断されると、次いで、加速度センサ出力推定処理が行われる（ステップＳＴ７０８）。すなわち、加速度センサ出力推定手段４５は、上記式（５）および式（６）を用いて、車体進行方向加速度ＡBXにより生じる加速度センサ出力信号成分ΔＳC-drive［ｍＶ］および車体ローリングの影響で生じる車体ピッチ角ΔθC-roll->pitchにより生じる加速度センサ出力信号成分ΔＳC-roll->pitch［ｍＶ］を順に算出した後に、筐体がピッチ方向に回転されて車体に取り付けられている場合の加速度センサ３の出力信号の推定値ΔＳprs-est［ｍＶ］を所定角度毎に、下記式（１２）を用いて計算し、ピッチ方向車体取付角検出手段５０に送る。なお、上記のΔθC-roll->pitchとΔＳC-roll->pitchは、車体ローリングの影響で生じる車体ピッチ角［ｄｅｇ］と加速度センサ出力信号成分［ｍＶ］であり、単位は異なるが同じ成分である。
ΔＳprs-est＝ΔＳC-drive＋ΔＳpitch->roll…（１２）【００５７】
次いで、ピッチ方向車体取付角検出処理が行われる（ステップＳＴ７０９）。すなわち、ピッチ方向車体取付角検出手段５０は、加速度センサ３から送られてくる信号からオフセット成分を差し引いた実測値ΔＳprs-mes［ｍＶ］と、加速度センサ出力推定手段４５において、式（１２）を用いて計算された推定値ΔＳprs-est［ｍＶ］の差異が所定の範囲に収まる場合は、次のデータ（加速度センサ３の出力信号、式（１２）で計算された推定値ΔＳprs-est、車体方位角θB-yaw、車体進行方向移動距離ＬBX、時間など）を１レコードとして履歴に保存する。【００５８】
そして、履歴の複数レコードにおいて、所定距離以上または所定角度以上の車両移動があったことを確認でき、かつ、複数レコードにおける加速度センサ３の出力信号から、式（１２）で計算された推定値ΔＳprs-estの差（仮オフセット）が規定値以内である場合には、水平面を車両が走行し、ピッチ方向車体取付角を検出できると判断して、複数レコードにおけるオフセット基準値ΔＳprs-of-typと仮オフセットΔＳprs-of-kariの差異の平均から、筐体のピッチ方向車体取付角δθC-pitchを、下記式（１３）にしたがって計算し、車体ピッチ角推定手段４７に送った後に、車体姿勢計測処理を終了する。
δθC-pitch＝ａｓｉｎ-1{（ΔＳprs-of-kari−ΔＳprs-of-typ）／ＳＦprs}…（１３）【００５９】
一方、実測値ΔＳprs-mesと推定値ΔＳprs-estの差異が所定の範囲内に収まらなかった場合は、履歴の複数レコードにおいて、所定距離以上または所定角度以上の車両移動があったことを確認できなかった場合、および、複数レコードにおける加速度センサ３の出力信号から推定値ΔＳprs-estの差（仮オフセット）の範囲が規定値を超えた場合は、水平面を車両が走行したと判断できないので、車体姿勢計測処理を終了する。【００６０】
上記ステップＳＴ７０７において、ピッチ方向の車体取付角が検出済みであることが判断されると、次いで、車体ピッチ角推定処理が行われる（ステップＳＴ７１０）。すなわち、車体ピッチ角推定手段４７は、ピッチ方向車体取付角検出手段５０から送られてくる、上述した式（８）を用いて計算された加速度センサ３の出力信号の推定値ΔＳprs-estと、実測値ΔＳprs-mesとを用い、下記式（１４）によって車体ピッチ角θC-pitch［ｒａｄ］を計算し、車体姿勢補正手段４８に送る。
θC-pitch＝ｓｉｎ-1{（ΔＳprs-mes−ΔＳprs-est）／ＳＦprs}−δθC-pitch…（１４）【００６１】
次いで、車体姿勢補正処理が行われる（ステップＳＴ７１１）。このステップＳＴ７１１の処理は、図５に示したフローチャートのステップＳＴ５１１の処理と同じである。次いで、加速度センサオフセット補正処理が行われる（ステップＳＴ７１２）。このステップＳＴ７１２の処理は、図５に示したフローチャートのステップＳＴ５１２の処理と同じである。以上により、車体姿勢計測処理を終了する。【００６２】
以上説明したように、この発明の実施の形態２に係るカーナビゲーション装置によれば、その筐体がピッチ方向に傾斜されて車体に取り付けられた場合の車体進行方向の加速度センサの出力信号を既存のセンサ構成（距離センサ、角速度センサおよび加速度センサの組合せ）で抽出できるので、オフセット基準値と加速度センサの出力信号の差異から、ピッチ方向車体取付角を自動的に特定できる。これにより、カーナビゲーション装置がピッチ方向に傾斜して取り付けられた場合に、他軸の影響を受けたセンサ信号を用いて、角速度または加速度などの車体姿勢を誤計測するという従来の問題を解消できる。【００６３】
また、筐体がピッチ方向に傾斜されて車体に取り付けられることで、加速度センサの出力信号に固定の誤差成分が重畳しても、車体進行方向加速度の加速度センサ信号成分と車体ロール角の加速度センサ信号成分を合成し、加速度センサの出力信号から合成加速度を引去った残りの成分から車体ピッチ角を算出し、鉛直軸周りの角速度（ヨーレート）、ならびに水平面進行方向の加速度、速度および距離を正確に検出できる。すなわち、カーナビゲーション装置のピッチ方向車体取付角を自動検出した結果に基づいて、センサ検知軸の傾斜が車体姿勢に作用する影響を自動補正することができるので、カーナビゲーション装置がピッチ方向に傾斜して車体に取り付けられた場合に、他軸の影響を受けたセンサ信号を用いて、角速度や加速度などの車体姿勢を誤計測するという従来の問題を解消できる。【００６４】
また、遠心力により車体が横方向に傾斜しても、車体ローリングによる加速度信号成分を推定して車体ピッチ角を算出するので、車両が旋回しながら坂道を走行した場合、または水平面を高速旋回した場合に、車体ピッチ角を誤検出することがなくなり、車両の位置および方位の精度低下を防止できる。すなわち、加速度センサに作用する慣性力を原理に基づいて補正計算することで、車体姿勢をより正確に計測できるので、カーナビゲーション装置の車体取付角の影響を補正した上で、さらに車両が旋回しながら坂道を走行した場合、または水平面を高速旋回した場合に、車両の位置および方位の検出精度低下を起こす従来の問題を解消できる。【００６５】
また、筐体の車体取付角の検出を完了した後は、加速度センサ出力信号から出力信号推定値を差し引いた値（仮オフセット）が所定の範囲内に収まる状態が所定距離以上または所定角度以上継続する場合に、仮オフセットを用いて加速度センサのオフセットを補正するので、加速度センサに生じたドリフトを常時検出および補正することが可能となり、車体の姿勢角、水平面上の移動距離および速度を精度良く計測できる。すなわち、水平面に対するセンサ検知軸の傾き状況をより的確に判断して、車両が走行中であっても、角速度センサまたは加速度センサの信号に重畳した慣性力の成分を除去することで、ドリフト誤差をより適切に抽出および補正し、車体姿勢の計測精度を向上するので、カーナビゲーション装置で使用する角速度センサまたは加速度センサに生じたドリフト誤差を十分に補正できない場合に、車体姿勢の計測精度の低下につながるという従来の問題を解消できる。【００６６】
実施の形態３．
上述した実施の形態１に係るカーナビゲーション装置では、筐体がヨー方向に回転されて車体に取り付けられた場合の車体取付角の検出および車体姿勢補正を行い、実施の形態２に係るカーナビゲーション装置では、筐体がピッチ方向に傾斜されて車体に取り付けられた場合の車体取付角の検出および車体姿勢補正を行うように構成したが、この実施の形態３に係るカーナビゲーション装置では、筐体がヨー方向に回転されるとともにピッチ方向に傾斜されて車体に取り付けられた場合の車体取付角の検出および車体姿勢補正を行うようにしたものである。以下では、実施の形態１および実施の形態２と同一部分については説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。【００６７】
図８は、この発明の実施の形態３に係るカーナビゲーション装置の構成を、車体姿勢計測に係る部分を中心に示すブロック図である。このカーナビゲーション装置は、実施の形態１に係るカーナビゲーション装置に報知手段５および操作入力手段６が追加されるとともに、実施の形態１に係るカーナビゲーション装置の信号処理器４に、ピッチ方向車体取付角検出手段５０、車体取付角影響評価手段５１および報知制御手段５２が追加されて構成されている。【００６８】
報知手段５は、例えばカーナビゲージョン装置のモニタから構成することができる。この報知手段５は、信号処理器４からの制御によりテロップおよびソフトボタンを表示する。操作入力手段６は、例えばカーナビゲーション装置のモニタの画面上に載置されたタッチパネルから構成することができ、モニタの画面上に形成されたソフトボタンにタッチすることにより入力が行われる。この操作入力手段６から入力されたデータは、信号処理器４に送られる。ピッチ方向車体取付角検出手段５０は、実施の形態２に係るカーナビゲーション装置のそれと同じである。【００６９】
車体取付角影響評価手段５１は、ヨー方向車体取付角検出手段４６からのヨー方向車体取付角δθC-yawおよびピッチ方向車体取付角検出手段５０からのピッチ方向車体取付角δθC-pitchに基づいて車体取付角の影響を評価し、その評価結果を報知制御手段５２に送る。報知制御手段５２は、ヨー方向車体取付角検出手段４６からのヨー方向車体取付角δθC-yaw、ピッチ方向車体取付角検出手段５０からのピッチ方向車体取付角δθC-pitchおよび車体取付角影響評価手段５１からの評価結果に基づいて、後述するテロップを生成し、報知手段５に送る。【００７０】
次に、上記のように構成される、この発明の実施の形態３に係るカーナビゲーション装置の動作を、車体姿勢計測処理を中心に説明する。【００７１】
実施の形態１または実施の形態２で説明したように、ヨー方向車体取付角検出手段４６またはピッチ方向車体取付角検出手段５０において、筐体の車体取付角が検出された場合には、車体取付角影響評価手段５１は、車体ピッチ角推定手段４７において、車体取付角の補正の有無による車体ピッチ角の差異および車体ピッチが及ぼす方位誤差の影響（右左折時、円周回走行、坂道走行など）を評価し、評価結果を報知制御手段５２に送る。【００７２】
この評価結果を受け取った報知制御手段５２は、ヨー方向車体取付角検出手段４６またはピッチ方向車体取付角検出手段５０において、車体取付角の検出を開始してから検出が完了するまでの間に、図９から図１１に示すいずれかのテロップ表示を報知手段５に要求し、報知手段５は所定時間だけ報知する。【００７３】
図９は、カーナビゲーション装置の車体取付角を自動検出した結果および自動補正状況をモニタの画面にテロップ表示する例を示す図である。図１０は、カーナビゲーション装置の車体取付角を自動検出した結果および車体取付角が位置精度に及ぼす影響をモニタの画面にテロップ表示する例を示す図である。図１１は、カーナビゲーション装置の車体取付角を自動検出した結果および自動補正状況をモニタの画面にテロップ表示するとともに、取付角の処置方法を選択するためのソフトボタンの表示例を示す図である。【００７４】
図１１に示す画面において、いずれかのソフトボタンが押されると、操作入力手段６は、指定された処置方法を信号処理器４に送る。信号処理器４では、指定された処置方法が「すぐに補正」であれば、検出した車体取付角をそのまま用いて車体ピッチ角を算出する。指定された処置方法が「取消し」であれば、検出した車体取付角を用いずに、それまでに検出した車体取付角を用いて車体ピッチ角を算出する。指定された処置方法が「自動補正」であれば、検出した車体取付角を所定割合で用いて車体ピッチ角を算出する。【００７５】
以上説明したように、この発明の実施の形態１に係るカーナビゲーション装置によれば、筐体が車体に取り付けられた際の車体取付角とその影響について、カーナビゲーション装置が自動検出した結果と影響を報知するので、カーナビゲーション装置の車体取付に関する問題の有無、およびカーナビゲーション装置の処理状態を認識できる。また、カーナビゲーション装置の車体への取付を人の手によって変更することにより、カーナビゲーション装置の車体取付に起因する測位精度の低下を改善できる効果も期待できる。すなわち、カーナビゲーション装置の車体取付角を自動検出した結果、またはカーナビゲーション装置の車体取付角が及ぼすカーナビゲーション装置の位置精度などへの影響が報知されるので、カーナビゲーション装置が車体に傾斜して取り付けられた場合に、他軸の影響を受けたセンサ信号を用いて、角速度や加速度などの車体姿勢を誤計測するという従来の問題を解消できる。【００７６】
また、ユーザがボタン操作または音声によって指定した処置方法に従って、ヨー方向車体取付角とピッチ方向車体取付角の使い方が決められるので、ユーザの意思で、車体取付の補正速度と精度を調整できる。これにより、ユーザは、車体取付角の検出精度が高いと判断したときは早く補正できるとともに、車体取付角の検出精度が低いと判断したときは補正をゆっくり行ったり、キャンセルしたりすることもできる。すなわち、カーナビゲーション装置の車体取付角を自動検出した結果または処置方法の選択肢がユーザに報知され、この報知に応答してユーザが指定した処置方法に基づいて、センサ検知軸の傾斜が車体姿勢に作用する影響を補正するように構成したので、カーナビゲーション装置が車体に傾斜して取り付けられ、水平面を基準にした車体の姿勢角がゼロでない場合に、他軸の影響を受けたセンサ信号を用いて、角速度や加速度などの車体姿勢を誤計測するという従来の問題を解消できる。【００７７】
なお、上述した実施の形態３において、報知手段５として、カーナビゲージョン装置のモニタを採用してテロップ表示させるように構成した、音声合成装置を採用して発話させるように構成することもできる。この構成によってもテロップ表示させる場合と同様の効果を奏する。また、操作入力手段６として、モニタの画面上に載置されたタッチパネルを採用し、モニタの画面上に形成されたソフトボタンを用いて入力を行うように構成したが、音声認識装置を採用し、音声により入力するように構成することもできる。この構成によってもソフトボタンで入力する場合と同様の効果を奏する。【００７８】
上述した実施の形態１から実施の形態３においては、角速度センサと加速度センサをそれぞれ１つずつ用いて車体姿勢角を計測するように構成したが、上述した各実施の形態で未設置の他軸にも角速度センサと加速度センサを取り付ければ、上述した各実施の形態において、推定した他軸の加速度または角速度の実測値が得られるので、車体姿勢をより高精度に計測できる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上のように、この発明に係るカーナビゲーション装置は、筐体の車体取付角を用いて車体姿勢を補正することで、車両の位置および方位を高精度で測定することのできるカーナビゲーション装置としたので、取付角を制限しないカーナビゲーション装置などに用いるのに適している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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