(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の移動面上を移動する移動体に搭載され、上記移動面のうねりに応じて発生する垂直方向の加速度を検出する垂直方向加速度検出部と、
上記移動体に搭載され、上記移動面のうねりに応じて発生する上記移動体の進行方向と直交した水平軸周りの角速度を検出する水平方向角速度検出部と、
上記移動体の上記進行方向への速度を検出し基準速度とする速度検出部と、
所定期間における上記垂直方向の加速度から最大値及び最小値をそれぞれ最大加速度及び最小加速度として抽出し、上記所定期間における上記水平軸周りの角速度から最大値及び最小値をそれぞれ最大角速度及び最小角速度として抽出した後、上記最大加速度と上記最小加速度との差を上記最大角速度と上記最小角速度との差で除算することにより、上記移動体の進行方向の速度を算出する速度算出部と、
上記速度を変数とし所定の定数を用いる関数に上記速度を適用することにより当該速度を補正する速度補正部と
を有し、
上記関数は、上記速度を算出する算出式において上記最大加速度、上記最小加速度、上記最大角速度及び上記最小角速度を、上記移動面のうねりにおける曲率半径と上記基準速度とを用いた変数にそれぞれ置き換え上記基準速度について表した関数でなる
速度算出装置。
【請求項２】
上記速度補正部は、
少なくとも上記最大加速度及び上記最小加速度の符号が同一である場合、又は上記最大角速度及び上記最小角速度の符号が同一である場合に、上記速度を１／２倍する
請求項１に記載の速度算出装置。
【請求項３】
所定の移動面のうねりに応じて当該移動面上を移動する移動体に発生する垂直方向の加速度を検出する垂直方向加速度検出ステップと、
上記移動面のうねりに応じて上記移動体に発生する上記移動体の進行方向と直交した水平軸周りの角速度を検出する水平方向角速度検出ステップと、
上記移動体の上記進行方向への速度を検出し基準速度とする速度検出ステップと、
所定期間における上記垂直方向の加速度から最大値及び最小値をそれぞれ最大加速度及び最小加速度として抽出し、上記所定期間における上記水平軸周りの角速度から最大値及び最小値をそれぞれ最大角速度及び最小角速度として抽出した後、上記最大加速度と上記最小加速度との差を上記最大角速度と上記最小角速度との差で除算することにより、上記移動体の進行方向の速度を算出する速度算出ステップと、
上記速度を変数とし所定の定数を用いる関数に上記速度を適用することにより当該速度を補正する速度補正ステップと
を有し、
上記関数は、上記速度を算出する算出式において上記最大加速度、上記最小加速度、上記最大角速度及び上記最小角速度を、上記移動面のうねりにおける曲率半径と上記基準速度とを用いた変数にそれぞれ置き換え上記基準速度について表した関数でなる
速度算出方法。
【請求項４】
所定の移動面のうねりに応じて当該移動面上を移動する移動体に発生する垂直方向の加速度を検出する垂直方向加速度検出部と、
上記移動面のうねりに応じて上記移動体に発生する上記移動体の進行方向と直交した水平軸周りの角速度を検出する水平方向角速度検出部と、
上記移動体の上記進行方向への速度を検出し基準速度とする速度検出部と、
所定期間における上記垂直方向の加速度から最大値及び最小値をそれぞれ最大加速度及び最小加速度として抽出し、上記所定期間における上記水平軸周りの角速度から最大値及び最小値をそれぞれ最大角速度及び最小角速度として抽出した後、上記最大加速度と上記最小加速度との差を上記最大角速度と上記最小角速度との差で除算することにより、上記移動体の進行方向の速度を算出する速度算出部と、
上記速度を変数とし所定の定数を用いる関数に上記速度を適用することにより当該速度を補正する速度補正部と、
進行方向に垂直な垂直軸周りの角速度を算出する垂直方向角速度検出部と、
上記垂直軸周りの角速度に基づいて上記移動体が旋回した角度を算出する角度算出部と、
上記速度算出部により算出された上記進行方向の速度と、上記角度算出部により算出された上記角度とに基づいて、上記移動体の位置を算出する位置算出部と
を有し、
上記関数は、上記速度を算出する算出式において上記最大加速度、上記最小加速度、上記最大角速度及び上記最小角速度を、上記移動面のうねりにおける曲率半径と上記基準速度とを用いた変数にそれぞれ置き換え上記基準速度について表した関数でなる
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、速度算出装置、速度算出方法及びナビゲーション装置に関し、例えば携帯型ナビゲーション装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ナビゲーション装置においては、複数のＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの測位信号（以下、これをＧＰＳ信号とも呼ぶ）を受信し、当該ＧＰＳ信号に基づいて移動体（例えば車両等）の現在位置を算出するようになされている。
【０００３】
しかしながらこのようなナビゲーション装置では、当該ナビゲーション装置を載置した車両が例えばトンネルや地下駐車場等の中に入った場合、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信できず、従って、当該ＧＰＳ信号に基づいて車両の現在位置を算出することができない。
【０００４】
そこでナビゲーション装置のなかには、ＧＰＳ信号が受信できなくなった場合であっても、コーナリング時において、車両の進行方向に直交した水平方向の加速度と、当該進行方向に直交した垂直軸周りの角速度とを基に進行方向の速度を算出し、当該進行方向の速度に基づいて現在位置を算出するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−７６３８９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで上述したナビゲーション装置では、コーナリング時においては進行方向の速度を算出することができるものの、直進時においては進行方向の速度を算出することができないため、必ずしも全ての移動面（すなわち道路等）の環境下で進行方向の速度を算出することができないという問題があった。
【０００７】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、移動面の環境に関わらず移動体の速度を高精度に算出し得る速度算出装置、速度算出方法及びナビゲーション装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するため本発明の速度算出装置においては、所定の移動面上を移動する移動体に搭載され、移動面のうねりに応じて発生する垂直方向の加速度を検出する垂直方向加速度検出部と、移動体に搭載され、移動面のうねりに応じて発生する移動体の進行方向と直交した水平軸周りの角速度を検出する水平方向角速度検出部と、移動体の進行方向への速度を検出し基準速度とする速度検出部と、所定期間における垂直方向の加速度から最大値及び最小値をそれぞれ最大加速度及び最小加速度として抽出し、所定期間における水平軸周りの角速度から最大値及び最小値をそれぞれ最大角速度及び最小角速度として抽出した後、最大加速度と最小加速度との差を最大角速度と最小角速度との差で除算することにより、移動体の進行方向の速度を算出する速度算出部と、速度を変数とし所定の定数を用いる関数に速度を適用することにより当該速度を補正する速度補正部とを設け、関数は、速度を算出する算出式において最大加速度、最小加速度、最大角速度及び最小角速度を、移動面のうねりにおける曲率半径と基準速度とを用いた変数にそれぞれ置き換え基準速度について表した関数でなるようにした。
【０００９】
また本発明の速度算出方法においては、所定の移動面のうねりに応じて当該移動面上を移動する移動体に発生する垂直方向の加速度を検出する垂直方向加速度検出ステップと、移動面のうねりに応じて移動体に発生する移動体の進行方向と直交した水平軸周りの角速度を検出する水平方向角速度検出ステップと、移動体の進行方向への速度を検出し基準速度とする速度検出ステップと、所定期間における垂直方向の加速度から最大値及び最小値をそれぞれ最大加速度及び最小加速度として抽出し、所定期間における水平軸周りの角速度から最大値及び最小値をそれぞれ最大角速度及び最小角速度として抽出した後、最大加速度と最小加速度との差を最大角速度と最小角速度との差で除算することにより、移動体の進行方向の速度を算出する速度算出ステップと、速度を変数とし所定の定数を用いる関数に速度を適用することにより当該速度を補正する速度補正ステップとを設け、関数は、速度を算出する算出式において最大加速度、最小加速度、最大角速度及び最小角速度を、移動面のうねりにおける曲率半径と基準速度とを用いた変数にそれぞれ置き換え基準速度について表した関数でなるようにした。
【００１０】
さらに本発明のナビゲーション装置においては、所定の移動面のうねりに応じて当該移動面上を移動する移動体に発生する垂直方向の加速度を検出する垂直方向加速度検出部と、移動面のうねりに応じて移動体に発生する移動体の進行方向と直交した水平軸周りの角速度を検出する水平方向角速度検出部と、移動体の進行方向への速度を検出し基準速度とする速度検出部と、所定期間における垂直方向の加速度から最大値及び最小値をそれぞれ最大加速度及び最小加速度として抽出し、所定期間における水平軸周りの角速度から最大値及び最小値をそれぞれ最大角速度及び最小角速度として抽出した後、最大加速度と最小加速度との差を最大角速度と最小角速度との差で除算することにより、移動体の進行方向の速度を算出する速度算出部と、速度を変数とし所定の定数を用いる関数に速度を適用することにより当該速度を補正する速度補正部と、進行方向に垂直な垂直軸周りの角速度を算出する垂直方向角速度検出部と、垂直軸周りの角速度に基づいて移動体が旋回した角度を算出する角度算出部と、速度算出部により算出された進行方向の速度と、角度算出部により算出された角度とに基づいて、移動体の位置を算出する位置算出部とを設け、関数は、速度を算出する算出式において最大加速度、最小加速度、最大角速度及び最小角速度を、移動面のうねりにおける曲率半径と基準速度とを用いた変数にそれぞれ置き換え基準速度について表した関数でなるようにした。
【００１１】
これにより、移動面のうねりに応じて発生する垂直方向の加速度と、進行方向と直交した水平軸周りの角速度とを検出し、当該垂直方向の加速度及び水平軸周りの角速度に基づいて移動体の進行方向の速度を全ての道路環境下で算出することができ、さらに速度に応じて発生し得る誤差を当該速度に応じた補正処理により縮小させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、移動面のうねりに応じて発生する垂直方向の加速度と、進行方向と直交した水平軸周りの角速度とを検出し、当該垂直方向の加速度及び水平軸周りの角速度に基づいて移動体の進行方向の速度を算出し、さらに速度に応じて発生し得る誤差を当該速度に応じた補正処理により縮小させることにより、移動面の環境に関わらず移動体の速度を高精度に算出し得る速度算出装置、速度算出方法及びナビゲーション装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】凹凸路面の走行時の様子を示す略線図である。
【図２】カーブ走行時の様子を示す略線図である。
【図３】速度及び角度を用いた現在位置算出手法を示す略線図である。
【図４】ＰＮＤの全体構成を示す略線図である。
【図５】ＰＮＤの座標系の定義を示す略線図である。
【図６】ＰＮＤにおけるセンサ構成を示す略線図である。
【図７】ＰＮＤの回路構成を示す略線図である。
【図８】速度算出部の構成を示す略線図である。
【図９】高度及び角度の関係を示す略線図である。
【図１０】低速時における路面角度の様子を示す略線図である。
【図１１】高速時における路面角度の様子を示す略線図である。
【図１２】超低速時における路面角度の様子を示す略線図である。
【図１３】クレードルによる振動の様子を示す略線図である。
【図１４】ハイパスフィルタ処理後の加算加速度及び加算角速度を示す略線図である。
【図１５】４０９６データ点ごとにフーリエ変換を施した加算角速度を示す略線図である。
【図１６】４０９６データ点ごとにフーリエ変換を施した加算加速度を示す略線図である。
【図１７】加算加速度に対するローパスフィルタ処理の比較を示す略線図である。
【図１８】加算角速度に対するローパスフィルタ処理の比較を示す略線図である。
【図１９】低速時におけるフロント加速度及びリア加速度の関係を示す略線図である。
【図２０】中速及び高速時におけるフロント加速度及びリア加速度の関係を示す略線図である。
【図２１】３種類の設置位置による加速度、ピッチレート及び速度のシミュレーション例を示す略線図である。
【図２２】最大値及び最小値の関係を示す略線図である。
【図２３】速度とデータ点数との関係を示す略線図である。
【図２４】異なる円弧の長さによる加速度及びピッチレートの様子を示す略線図である。
【図２５】速度算出処理を用いた現在位置算出処理手順の説明に供するフローチャートである。
【図２６】加速度、角速度及び速度の測定結果例を示す略線図である。
【図２７】測定結果とリファレンスとの比較（１）を示す略線図である。
【図２８】測定結果とリファレンスとの比較（２）を示す略線図である。
【図２９】測定結果とリファレンスとの比較（３）を示す略線図である。
【図３０】測定結果とリファレンスとの比較（４）を示す略線図である。
【図３１】測定結果とリファレンスとの比較（５）を示す略線図である。
【図３２】カーブ時における測定結果とリファレンスとの比較（１）を示す略線図である。
【図３３】カーブ時における測定結果とリファレンスとの比較（２）を示す略線図である。
【図３４】カーブ時における測定結果とリファレンスとの比較（３）を示す略線図である。
【図３５】地図上の行路と走行軌跡との比較を示す略線図である。
【図３６】軽車両に載置されたＰＮＤでの測定結果とＧＰＳ信号に基づく速度及び距離との比較を示す略線図である。
【図３７】ミニバンに載置されたＰＮＤでの測定結果とＧＰＳ信号に基づく速度及び距離との比較を示す略線図である。
【図３８】第２の実施の形態によるＰＮＤの回路構成を示す略線図である。
【図３９】ＧＰＳ速度と速度比との関係（１）を示す略線図である。
【図４０】第２の実施の形態による速度算出部の構成を示す略線図である。
【図４１】ＧＰＤ速度と速度比との関係（２）を示す略線図である。
【図４２】第２の実施の形態による速度補正処理手順を示すフローチャートである。
【図４３】第３の実施の形態によるＰＮＤの回路構成を示す略線図である。
【図４４】円弧、速度及び角速度の関係を示す略線図である。
【図４５】定数を変化させたときの速度と速度比との関係を示す略線図である。
【図４６】ＧＰＳ速度と速度比との関係（３）を示す略線図である。
【図４７】曲率半径の変化を示す略線図である。
【図４８】速度の変化を示す略線図である。
【図４９】曲率半径及び速度の変化を示す略線図である。
【図５０】第３の実施の形態による速度算出部の構成を示す略線図である。
【図５１】第３の実施の形態による速度補正処理手順を示すフローチャートである。
【図５２】他の実施の形態による使用例を示す略線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、発明を実施するための形態（以下実施の形態とする）について、図面を用いて説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（ナビゲーション装置・速度Ｖの補正を行わない例）
２．第２の実施の形態（ナビゲーション装置・補正係数により速度Ｖを補正する例）
３．第３の実施の形態（ナビゲーション装置・速度モデルを用いて速度Ｖを補正する例）
４．他の実施の形態
【００１５】
＜１．第１の実施の形態＞
［１−１．基本原理］
本発明においてはナビゲーション装置として携帯型ナビゲーション装置（以下、これをＰＮＤ（Personal Navigation Device）とも呼ぶ）を用い、そのＰＮＤにより移動体としての車両の速度及び現在位置を算出する基本原理について説明する。
【００１６】
［１−１−１．速度算出原理］
実際上、移動面としての道路を走行中の車両は、平らな道路を走行することが殆どなく、図１（Ａ）に示すような全体として凹状の道路、及び図１（Ｂ）に示すような全体として凸状の道路を走行するのが実状である。
【００１７】
ここで車両の座標系は、当該車両の前後方向をＸ軸、当該Ｘ軸に直交した水平方向をＹ軸、上下方向をＺ軸によって表される。
【００１８】
この車両の例えばダッシュボード上に載置されたＰＮＤは、車両が凹状の道路（図１（Ａ））を走行したとき、当該ＰＮＤに設けられた３軸加速度センサによって、Ｚ軸に沿った下方向の加速度αzを例えば５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で検出する。
【００１９】
またＰＮＤは、当該ＰＮＤに設けられたＹ軸ジャイロセンサによって進行方向に直交したＹ軸周りの角速度（以下、これをピッチレートとも呼ぶ）ωyを５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で検出する。
【００２０】
ここでＰＮＤでは、Ｚ軸に沿った下方向の加速度αzを正と定義し、また図１（Ａ）に示すような凹状の路面に沿って形成される仮想上の円を進行方向に対して上向きに縦回転する際のピッチレートωyを正と定義している。
【００２１】
このＰＮＤでは、３軸加速度センサによって検出した加速度αz及びＹ軸ジャイロセンサによって検出したピッチレートωyを用い、次式
【００２２】
【数１】
0005625293.tif 000002
【００２３】
によって進行方向の速度Ｖを１秒間当たり５０回、算出し得るようになされている。
【００２４】
またＰＮＤは、車両が凸状の道路（図１（Ｂ））を走行するとき、当該ＰＮＤに設けられた３軸加速度センサによってＺ軸に沿った上方向の加速度αz’を例えば５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で検出し、また当該ＰＮＤに設けられたＹ軸ジャイロセンサによってＹ軸周りのピッチレートωy’を例えば５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で検出する。
【００２５】
そしてＰＮＤでは、３軸加速度センサによって検出した加速度αz’及びＹ軸ジャイロセンサによって検出したピッチレートωy’を用い、次式
【００２６】
【数２】
0005625293.tif 000003
【００２７】
によって進行方向の速度Ｖ’を１秒間当たり５０回、算出し得るようになされている。
【００２８】
ここでは説明の便宜上、負の加速度αzを加速度αz’として説明しているが、実際には、３軸加速度センサは加速度αz’を加速度αzの負の値として検出している。またピッチレートωy’についても同様に、負のピッチレートωyをピッチレートωy’として説明しているが、実際には、Ｙ軸ジャイロセンサは、ピッチレートωy’をピッチレートωyの負の値として検出している。従って、実際には速度Ｖ’も、速度Ｖとして算出される。
【００２９】
［１−１−２．現在位置算出原理］
次に、上述した速度算出原理により算出した速度Ｖと、Z軸回りの角速度とに基づいて現在位置を算出する現在位置算出原理について説明する。
【００３０】
図２に示すように、ＰＮＤは、車両が例えば左旋回している時のＺ軸回りの角速度（以下、これをヨーレートとも呼ぶ）ωzを当該ＰＮＤに設けられたＺ軸ジャイロセンサによって例えば５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で検出する。
【００３１】
次にＰＮＤは、図３に示すように、前回の位置Ｐ０における速度Ｖと、ジャイロセンサにより検出したヨーレートωzにサンプリング周期（この場合、０．０２［ｓ］）を積算することにより得られる角度θとを基に、前回の位置Ｐ０から現在位置Ｐ１までの変化量を求める。そしてＰＮＤは、この変化量を前回の位置Ｐ０に加えることによって現在位置Ｐ１を算出し得るようになされている。
【００３２】
［１−２．ＰＮＤの構成］
上述した本発明の基本原理を用いて車両の速度及び現在位置を算出するＰＮＤの具体的構成について説明する。
【００３３】
［１−２−１．ＰＮＤの外観構成］
図４に示すように、ＰＮＤ１は、当該ＰＮＤ１における前面に表示部２が設けられており、当該ＰＮＤ１に内蔵された例えば不揮発性メモリ（図示せず）に格納されている地図データに応じた地図画像等を表示部２に対して表示し得るようになされている。
【００３４】
またＰＮＤ１は、車両のダッシュボード上に吸盤３Ａを介して取付けられたクレードル３によって保持されると共に、当該ＰＮＤ１とクレードル３とが機械的かつ電気的に接続される。
【００３５】
これによりＰＮＤ１は、クレードル３を介して車両のバッテリから供給される電源電力により動作すると共に、当該クレードル３から取り外されたときには内蔵のバッテリから供給される電力によって独立した状態でも動作するようになされている。
【００３６】
ここでＰＮＤ１は、その表示部２が車両の進行方向に対してほぼ垂直となるように設置されている。このときＰＮＤ１の座標系は、図５に示すように、当該車両の前後方向（進行方向）をＸ軸、当該Ｘ軸に直交した水平方向をＹ軸、上下方向をＺ軸によって表される。
【００３７】
この座標系では、車両の進行方向をＸ軸の正と定義し、また右方向をＹ軸の正と定義し、さらに下方向をＺ軸の正と定義することとする。
【００３８】
［１−２−２．ＰＮＤのセンサ構成］
図６に示すように、ＰＮＤ１は、その内部に３軸加速度センサ４、Ｙ軸ジャイロセンサ５、Ｚ軸ジャイロセンサ６及び気圧センサ７が設けられている。
【００３９】
３軸加速度センサ４は、Ｘ軸に沿った加速度αx、Ｙ軸に沿った加速度αy、及びＺ軸に沿った加速度αzをそれぞれ電圧値として検出するようになされている。
【００４０】
またＹ軸ジャイロセンサ５、Ｚ軸ジャイロセンサ６及び気圧センサ７は、Ｙ軸周りのピッチレートωy、Ｚ軸周りのヨーレートωz及び周囲の気圧ＰＲをそれぞれ電圧値として検出するようになされている。
【００４１】
［１−２−３．ＰＮＤの回路構成］
図７に示すように、ＰＮＤ１の制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）構成でなり、例えば不揮発性メモリ等でなる記憶部１２から読み出した基本プログラムによって全体を統括制御するようになされている。
【００４２】
またＰＮＤ１は、制御部１１が記憶部１２から読み出した各種アプリケーションプログラムに従って後述する速度算出処理等を実行するようになされている。
【００４３】
この制御部１１は、速度算出処理等を実行する際、ＧＰＳ処理部２１、速度算出部２２、角度算出部２３、高度算出部２４、位置算出部２５及びナビゲーション部２６として機能するようになされている。
【００４４】
このＰＮＤ１では、ＧＰＳアンテナＡＮＴによって受信した複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を制御部１１のＧＰＳ処理部２１へ送出する。
【００４５】
ＧＰＳ処理部２１は、複数のＧＰＳ信号をそれぞれ復調することにより得られる軌道データと、複数のＧＰＳ衛星から車両までの距離データとに基づいて車両の現在位置を正確に測位することにより現在位置データＮＰＤ１を得、これをナビゲーション部２６へ送出する。
【００４６】
ナビゲーション部２６は、現在位置データＮＰＤ１を基に車両の現在位置が含まれる周辺の地図データを記憶部１２から読み出し、その現在位置が含まれる地図画像を生成した後、表示部２へ出力することにより当該地図画像を表示するようになされている。
【００４７】
ところで３軸加速度センサ４は、加速度αx、αy及びαzを例えば５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で検出し、当該加速度αx、αy及びαzのうち、加速度αzが示された加速度データＡＤを制御部１１の速度算出部２２へ送出する。
【００４８】
Ｙ軸ジャイロセンサ５は、ピッチレートωyを例えば５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で検出しており、当該ピッチレートωyが示されたピッチレートデータＰＤを制御部１１の速度算出部２２へ送出する。
【００４９】
速度算出部２２は、３軸加速度センサ４から供給された加速度データＡＤに相当する加速度αzと、Ｙ軸ジャイロセンサ５から供給されたピッチレートデータＰＤに相当するピッチレートωyとを基に、（１）式を用いて１秒当たり５０回、速度Ｖを算出し、当該速度Ｖが示された速度データＶＤを位置算出部２５へ送出する。
【００５０】
またＺ軸ジャイロセンサ６は、ヨーレートωzを例えば５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で検出しており、当該ヨーレートωzが示されたヨーレートデータＹＤを制御部１１の角度算出部２３へ送出する。
【００５１】
角度算出部２３は、Ｚ軸ジャイロセンサ６から供給されたヨーレートデータＹＤに相当するヨーレートωzにサンプリング周期（この場合、０．０２［ｓ］）を積算することにより、車両が右旋回又は左旋回したときの角度θを算出し、その角度θが示された角度データＤＤを位置算出部２５へ送出する。
【００５２】
位置算出部２５は、速度算出部２２から供給された速度データＶＤに相当する速度Ｖ、及び角度算出部２３から供給された角度データＤＤに相当する角度θを基に、図３に示したような前回の位置Ｐ０から現在位置Ｐ１までの変化量を求める。そして位置算出部２５は、この変化量を前回の位置Ｐ０に加えることによって現在位置Ｐ１を算出し、その現在位置Ｐ１が示された現在位置データＮＰＤ２をナビゲーション部２６へ送出する。
【００５３】
一方、気圧センサ７は、周囲の気圧ＰＲを例えば５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で検出しており、当該気圧ＰＲが示された気圧データＰＲＤを高度算出部２４へ送出する。
【００５４】
高度算出部２４は、気圧センサ７から供給された気圧データＰＲＤに相当する気圧ＰＲに基づいて車両の高度を算出し、その高度が示された高度データＨＤをナビゲーション部２６へ送出する。
【００５５】
ナビゲーション部２６は、位置算出部２５から供給された現在位置データＮＰＤ２、及び高度算出部２４から供給された高度データＨＤを基に、車両の現在位置が含まれる周辺の地図データを記憶部１２から読み出し、その現在位置が含まれる地図画像を生成した後、表示部２へ出力することにより当該地図画像を表示するようになされている。
【００５６】
［１−３．速度算出処理］
次に、３軸加速度センサ４から供給された加速度データＡＤに相当する加速度αz、及びＹ軸ジャイロセンサ５から供給されたピッチレートデータＰＤに相当するピッチレートωyに基づいて速度Ｖを速度算出部２２によって算出する速度算出処理について詳しく説明する。
【００５７】
速度算出部２２は、速度算出処理を実行する際、図８に示すように、データ取得部３１、ハイパスフィルタ部３２、ローパスフィルタ部３３、速度計算部３４、平滑化及びノイズ除去部３５及び速度出力部３６として機能する。
【００５８】
速度算出部２２のデータ取得部３１は、３軸加速度センサ４から供給される加速度データＡＤ、及びＹ軸ジャイロセンサ５から供給されるピッチレートデータＰＤをそれぞれ取得し、当該加速度データＡＤ及びピッチレートデータＰＤをハイパスフィルタ部３２へ送出する。
【００５９】
ハイパスフィルタ部３２は、データ取得部３１から供給された加速度データＡＤ及びピッチレートデータＰＤの直流成分をカットし、その結果得られる加速度データＡＤ１及びピッチレートデータＰＤ１をローパスフィルタ部３３へ送出する。
【００６０】
ローパスフィルタ部３３は、ハイパスフィルタ部３２から供給された加速度データＡＤ１及びピッチレートデータＰＤ１に対して後述するローパスフィルタ処理を施し、その結果得られる加速度データＡＤ２及びピッチレートデータＰＤ２を速度計算部３４へ送出する。
【００６１】
速度計算部３４は、ローパスフィルタ部３３から供給された加速度データＡＤ２及びピッチレートデータＰＤ２に対して後述する速度計算処理を施し、その結果得られる速度データＶＤ１を平滑化及びノイズ除去部３５へ送出する。
【００６２】
平滑化及びノイズ除去部３５は、速度計算部３４から供給された速度データＶＤ１に対して後述する平滑化及びノイズ除去処理を施し、その結果得られる速度データＶＤを速度出力部３６へ送出する。
【００６３】
速度出力部３６は、車両の速度Ｖを表すデータとして、平滑化及びノイズ除去部３５から供給された速度データＶＤを位置算出部２５へ送出する。
【００６４】
このようにして速度算出部２２は、３軸加速度センサ４から供給された加速度データＡＤ、及びＹ軸ジャイロセンサ５から供給されたピッチレートデータＰＤに基づいて車両の速度Ｖを算出するようになされている。
【００６５】
［１−３−１．ローパスフィルタ処理］
次に、ハイパスフィルタ部３２から供給された加速度データＡＤ１及びピッチレートデータＰＤ１に対してローパスフィルタ部３３により施されるローパスフィルタ処理について詳しく説明する。
【００６６】
ところで、気圧センサ７により取得された気圧データＰＲＤに相当する気圧ＰＲに基づく高度Ｈと、Ｙ軸ジャイロセンサ５により取得されたピッチレートデータＰＤに相当するピッチレートωyに基づくＹ軸周りの水平方向に対する角度φとの関係を図９に示す。ここで角度φは、進行方向（Ｘ軸）に対して上方向を正と定義している。
【００６７】
図９における約１２００１データ点（２４０［ｓ］）から高度Ｈが急に低くなるとき、すなわち車両が下り坂を下っているとき、角度φも約０．５［ｄｅｇ］から急に約−２．５［ｄｅｇ］へ下がっていることからも明らかなように、高度Ｈと角度φとの間には相関関係がある。
【００６８】
このように高度Ｈが変化する際、角度φも高度Ｈの変化に伴って変化しており、このことから、ＰＮＤ１は、Ｙ軸ジャイロセンサ５によって車両の進行方向における路面のうねりを検出できることが分かる。
【００６９】
次に、図９における角度φだけを図１０（Ａ）に示す。また図１０（Ｂ）には、図１０（Ａ）における５００１データ点から６００１データ点までの角度φを示し、このとき車両は速度２０［ｋｍ／ｈ］未満の低速で走行している。図１０（Ｂ）からも明らかなように、角度φは、１秒間当たり１〜２回振動していることが分かる。
【００７０】
従って、車両に搭載されたＰＮＤ１では、車両が速度２０［ｋｍ／ｈ］未満の低速で走行している際、Ｙ軸ジャイロセンサ５により取得されたピッチレートデータＰＤに相当するピッチレートωyに基づく角度φを１〜２［Ｈｚ］の振動として検出している。
【００７１】
また図１１（Ａ）には、図１０（Ａ）と同様に、図９における角度φだけを示す。図１１（Ｂ）には、図１１（Ａ）における２２００１データ点から２３００１データ点までの角度φを示し、このとき車両は速度６０［ｋｍ／ｈ］以上の高速で走行している。
【００７２】
これによると、ＰＮＤ１では、車両が速度６０［ｋｍ／ｈ］以上の高速で走行している際、Ｙ軸ジャイロセンサ５により取得されたピッチレートデータＰＤに相当するピッチレートωyに基づく角度φも１〜２［Ｈｚ］の振動として検出している。
【００７３】
さらにＰＮＤ１では、図１２に示すように、車両が速度１０［ｋｍ／ｈ］未満の超低速で走行している際のＹ軸ジャイロセンサ５により取得されたピッチレートデータＰＤに相当するピッチレートωyに基づく角度φも１〜２［Ｈｚ］の振動として検出している。
【００７４】
従ってＰＮＤ１では、Ｙ軸ジャイロセンサ５によりピッチレートωyを検出する際、車両の走行速度に関わらず、当該ピッチレートωyを１〜２［Ｈｚ］の振動として検出している。
【００７５】
ところでＰＮＤ１は、車両のダッシュボード上に吸盤３Ａを介して取付けられたクレードル３によって保持されている。図１３に示すように、クレードル３は、吸盤３Ａの上方に本体部３Ｂが設けられており、当該本体部３Ｂの所定高さの位置に設けられた支持点３Ｃによって一端が支持され、他端によりＰＮＤ１を支持するＰＮＤ支持部３Ｄが設けられている。
【００７６】
従ってＰＮＤ１は、車両が路面のうねりに応じて振動する際、ＰＮＤ支持部３Ｄの支持点３Ｃを中心に上下方向に例えば加速度αc及び角速度ωcで振動する。
【００７７】
従って、実際上、３軸加速度センサ４は、車両が路面のうねりに応じて振動することにより発生するＺ軸方向の加速度αz（図１）に対して、ＰＮＤ支持部３Ｄの支持点３Ｃを中心とした振動に伴う加速度αcが加算された加速度（以下、これを加算加速度と呼ぶ）αczを検出していることになる。
【００７８】
またＹ軸ジャイロセンサ５は、車両が路面のうねりに応じて振動することにより発生するＹ軸周りのピッチレートωy（図１）に対して、ＰＮＤ支持部３Ｄの支持点３Ｃを中心とした振動に伴う角速度ωcが加算された角速度（以下、これを加算角速度と呼ぶ）ωcyを検出していることになる。
【００７９】
従ってローパスフィルタ部３３は、加算加速度αczが示された加速度データＡＤ１と、加算角速度ωcyが示されたピッチレートデータＰＤ１とをデータ取得部３１及びハイパスフィルタ部３２を介して取得することになる。
【００８０】
ここでハイパスフィルタ部３２によってハイパスフィルタ処理が施された後の加速度データＡＤ１に相当する加算加速度αcz及びピッチレートデータＰＤ１に相当する加算角速度ωcyを図１４に示す。そして図１５には、図１４に示した加算角速度ωcyを４０９６データ点ごとにフーリエ変換したグラフを示す。
【００８１】
具体的に図１５（Ａ）は、図１４における１〜４０９６データ点までの加算角速度ωcyに対してフーリエ変換したグラフである。以下同様に、図１５（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、図１４における４０９７〜８１９２データ点、８１９３〜１２２８８データ点及び１２２８９〜１６３８４データ点までの加算角速度ωcyに対してそれぞれフーリエ変換したグラフである。
【００８２】
また図１５（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｇ）及び（Ｈ）は、図１４における１６３８５〜２０４８０データ点、２０４８１〜２４５７６データ点、２４５７７〜２８６７２データ点及び２８６７３〜３２７６８データ点までの加算角速度ωcyに対してそれぞれフーリエ変換したグラフである。
【００８３】
図１５（Ａ）〜（Ｈ）のうち、特に図１５（Ｃ）〜（Ｈ）に顕著に表れているように、１〜２［Ｈｚ］の周波数成分と、約１５［Ｈｚ］の周波数成分とが、大きな値を示している。
【００８４】
すなわちＰＮＤ１は、Y軸ジャイロセンサ５によって、上述したような路面のうねりによって１〜２［Ｈｚ］で振動するピッチレートωyと、ＰＮＤ１を保持するクレードル３によって約１５［Ｈｚ］で振動する角速度ωcと合成された加算角速度ωcyを検出している。
【００８５】
一方、図１６には、図１４に示した加算加速度αczを４０９６データ点ごとにフーリエ変換したグラフを示す。
【００８６】
具体的に図１６（Ａ）は、図１４における１〜４０９６データ点までの加算加速度αｃｚに対してフーリエ変換したグラフである。以下同様に、図１６（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、図１４における４０９７〜８１９２データ点、８１９３〜１２２８８データ点及び１２２８９〜１６３８４データ点までの加算加速度αczに対してそれぞれフーリエ変換したグラフである。
【００８７】
また図１６（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｇ）及び（Ｈ）は、図１４における１６３８５〜２０４８０データ点、２０４８１〜２４５７６データ点、２４５７７〜２８６７２データ点及び２８６７３〜３２７６８データ点までの加算加速度αczに対してそれぞれフーリエ変換したグラフである。
【００８８】
ここで加算角速度ωcy（図１５（Ｃ）〜（Ｈ））に１〜２［Ｈｚ］の周波数成分と約１５［Ｈｚ］の周波数成分とが発生している以上、加算加速度αczにも１〜２［Ｈｚ］の周波数成分と、約１５［Ｈｚ］の周波数成分とが発生していることが予想される。
【００８９】
すなわちＰＮＤ１は、３軸加速度センサ４によって、上述したような路面のうねりによって１〜２［Ｈｚ］で振動する加速度αzと、ＰＮＤ１を保持するクレードル３によって約１５［Ｈｚ］で振動する加速度αcとが合成された加算加速度αczを検出している。
【００９０】
そこでローパスフィルタ部３３は、ハイパスフィルタ部３２から供給された加速度データＡＤ１及びピッチレートデータＰＤ１に対してローパスフィルタ処理を施し、約１５［Ｈｚ］の周波数成分、すなわちクレードル３にＰＮＤ１が保持されることによって発生する加速度αc及び角速度ωcをそれぞれ取り除くようになされている。
【００９１】
ここで図１６（Ｈ）の縦軸を対数軸に変換したグラフを図１７（Ａ）に示し、２８６７３〜３２７６８データ点までの加算加速度αczに対してカットオフ周波数２［Ｈｚ］のＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタを２回、４回及び６回施した後にフーリエ変換したグラフをそれぞれ図１７（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）に示す。
【００９２】
また図１８（Ａ）に図１５（Ｈ）の縦軸を対数軸に変換したグラフを示し、２８６７３〜３２７６８データ点までの加算角速度ωcyに対して、加算加速度αczと同様に、カットオフ周波数２［Ｈｚ］のＩＩＲフィルタを２回、４回及び６回施した後にフーリエ変換したグラフをそれぞれ図１８（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）に示す。
【００９３】
図１７（Ｂ）〜（Ｄ）及び図１８（Ｂ）〜（Ｄ）に示したように、このＰＮＤ１では、ハイパスフィルタ部３２から供給された加速度データＡＤ１及びピッチレートデータＰＤ１に対して、カットオフ周波数２［Ｈｚ］のＩＩＲフィルタを４回以上施すことにより、約１５［Ｈｚ］の周波数成分を取り除くことができる。
【００９４】
従って本実施の形態によるローパスフィルタ部３３は、ハイパスフィルタ部３２から供給された加速度データＡＤ１及びピッチレートデータＰＤ１に対して、カットオフ周波数２［Ｈｚ］のＩＩＲフィルタを４回施し、その結果得られる加速度データＡＤ２及びピッチレートデータＰＤ２を速度計算部３４へ送出する。
【００９５】
従ってローパスフィルタ部３３は、加算加速度αczからクレードル３におけるＰＮＤ支持部３Ｄの支持点３Ｃを中心とした振動に伴う加速度αcを取り除くことによって、路面のうねりによって発生する加速度αzだけを抽出することができる。
【００９６】
また従ってローパスフィルタ部３３は、加算角速度ωcyからクレードル３におけるＰＮＤ支持部３Ｄの支持点３Ｃを中心とした振動に伴う角速度ωcを取り除くことによって、路面のうねりによって発生するピッチレートωyだけを抽出することができる。
【００９７】
［１−３−２．速度計算処理］
次に、ローパスフィルタ部３３から供給された加速度データＡＤ２及びピッチレートデータＰＤ２を基に、速度計算部３４によって速度Ｖを算出する速度計算処理について詳しく説明する。
【００９８】
まず始めに、車両の前方側であるダッシュボードの上と、当該車両の後方側であるリアガラス付近にそれぞれＰＮＤ１が載置された状態で、当該車両が速度２０［ｋｍ／ｈ］未満の低速、速度６０［ｋｍ／ｈ］未満の中速、及び速度６０［ｋｍ／ｈ］以上の高速で走行した際の前方側及び後方側の加速度データＡＤ２に相当する加速度αzをそれぞれ図１９、図２０（Ａ）及び（Ｂ）に示す。
【００９９】
ここで、図１９、図２０（Ａ）及び（Ｂ）においては、前方側に載置されたＰＮＤ１で検出された加速度αzをフロント加速度と呼び、後方側に載置されたＰＮＤ１で検出された加速度αzをリア加速度と呼ぶ。
【０１００】
図１９、図２０（Ａ）及び（Ｂ）からも明らかなように、車両の走行速度に関わらず、フロント加速度に対してリア加速度の位相が遅れていることが分かる。この位相遅れは、車両の前輪軸と後輪軸との距離であるホイールベースを走行速度により除算した値とほぼ等しい。
【０１０１】
次に、図２１（Ａ）〜（Ｃ）には、車両のダッシュボード上（前輪軸からホイールベールの３０％に相当）、中央及び後輪軸上にそれぞれＰＮＤ１を載置した際の加速度データＡＤ２に相当する加速度αzとピッチレートデータＰＤ２に相当するピッチレートωyとの関係を表すシミュレーション結果の一例を示す。また図２１（Ｄ）〜（Ｆ）には、図２１（Ａ）〜（Ｃ）により示すシミュレーション結果により得られた加速度αz及びピッチレートωyとに基づいて、（１）式に従って速度Ｖを算出した結果を示す。
【０１０２】
ここで、このシミュレーションでは、振幅０．１［ｍ］及び波長２０［ｍ］の正弦波でうねる路面上を、ホイールベールが２．５［ｍ］でなる車両が速度５［ｍ／ｓ］で走行する場合を仮定した。
【０１０３】
図２１（Ａ）〜（Ｃ）からも明らかなように、この加速度αzは、車両におけるＰＮＤ１の搭載位置が後方へ移動するに連れて位相が遅れる。一方、ピッチレートωyは、車両におけるＰＮＤ１の搭載位置に関わらず、位相のずれを生じることはない。
【０１０４】
従って図２１（Ｂ）に示したように、ＰＮＤ１を車両の中央に搭載した場合、加速度αzとピッチレートωyとの位相のずれがほとんどなく、そのため図２１（Ｅ）に示したように、（１）式を用いて算出した速度Ｖは、ほぼ一定となる。
【０１０５】
しかしながら、図２１（Ａ）及び（Ｃ）に示したように、ＰＮＤ１を搭載した位置が車両の中央に対して前後に移動すると、加速度αzとピッチレートωyとの位相のずれが大きくなる。そのため図２１（Ｄ）及び（Ｆ）に示したように、（１）式を用いて算出した速度Ｖは、加速度αzとピッチレートωyとの位相のずれにより、ＰＮＤ１を車両の中央に搭載した場合（図２１（Ｅ））の速度Ｖと比して、誤差が大きくなる。
【０１０６】
特に、車両の速度Ｖが速度２０［ｋｍ／ｈ］未満の低速時に、加速度αzとピッチレートωyとの位相のずれが大きくなるので、速度Ｖの算出誤差が大きくなる。
【０１０７】
そこで速度計算部３４は、図２２に示すように、ローパスフィルタ部３３から供給された加速度データＡＤ２に相当する加速度αzの前回の位置Ｐ０（図３）に対応するデータ点Ｐｍを中心とした２５データ点又は７５データ点分の範囲から、最大値及び最小値をそれぞれ最大加速度αz,max及び最小加速度αz,minとして抽出する。
【０１０８】
また速度計算部３４は、ローパスフィルタ部３３から供給されたピッチレートデータＰＤ２に相当するピッチレートωyのデータ点Ｐｍを中心とした２５データ点又は７５データ点分の範囲から、最大値及び最小値をそれぞれ最大ピッチレートωy,max及び最小ピッチレートωy,minとして抽出する。
【０１０９】
すなわち速度計算部３４は、加速度αz及びピッチレートωyに発生し得る位相のずれよりも広い範囲のなかから、最大加速度αz,max及び最小加速度αz,minと、最大ピッチレートωy,max及び最小ピッチレートωy,minとをそれぞれ抽出する。
【０１１０】
そして速度計算部３４は、加速度データＡＤ２から抽出した最大加速度αz,max及び最小加速度αz,minと、ピッチレートデータＰＤ２から抽出した最大ピッチレートωy,max及び最小ピッチレートωy,minとを用い、上述した（１）式を変形した
【０１１１】
【数３】
0005625293.tif 000004
【０１１２】
によって前回の位置Ｐ０（図３）での進行方向の速度Ｖを算出し、その結果得られる速度データＶＤ１を平滑化及びノイズ除去部３５へ送出する。
【０１１３】
すなわち速度計算部３４は、（３）式を用いることにより、加速度αz及びピッチレートωyに位相のずれが発生している場合であっても、当該位相のずれの影響を取り除いた速度Ｖを算出することができる。
【０１１４】
ところで図２３に示すように、速度計算部３４は、前回の位置Ｐ０での進行方向の速度Ｖを算出する際、加速中であれば、前々回の位置（図示せず）の速度（以下、これを前値速度とも呼ぶ）Ｖn-1が速度０［ｋｍ／ｈ］から速度３５［ｋｍ／ｈ］までのとき２５データ点分の範囲を用い、前値速度Ｖn-1が速度３５［ｋｍ／ｈ］を超えると、７５データ点分の範囲を用いるようにする。
【０１１５】
また速度計算部３４は、前回の位置Ｐ０での進行方向の速度Ｖを算出する際、減速中であれば、前値速度Ｖn-1が速度２５［ｋｍ／ｈ］以上のとき７５データ点分の範囲を用い、前値速度Ｖn-1が速度２５［ｋｍ／ｈ］未満になると、２５データ点分の範囲を用いるようにする。
【０１１６】
従って速度計算部３４は、速度Ｖに応じて、最大加速度αz,max及び最小加速度αz,minと、最大ピッチレートωy,max及び最小ピッチレートωy,minとを抽出する際、データ範囲を２５データ点又は７５データ点に切り替える。
【０１１７】
このとき速度計算部３４は、車両の速度Ｖが例えば速度２５［ｋｍ／ｈ］以下の低速である場合には路面の微妙な変化により急激に加速度αz及びピッチレートωyが変化するので、その急激な変化に対応するためにデータ範囲を狭く設定する。
【０１１８】
また速度計算部３４は、車両の速度Ｖが速度３５［ｋｍ／ｈ］以上である場合には車両のサスペンションの影響も大きく、加速度αz及びピッチレートωyがゆっくり変化するので、そのゆっくりとした変化に対応するためにデータ範囲を広く設定する。
【０１１９】
このように速度計算部３４は、最大加速度αz,max及び最小加速度αz,minと、最大ピッチレートωy,max及び最小ピッチレートωy,minと抽出する際のデータ範囲を車両の速度Ｖに応じて切り替えることにより、当該速度Ｖに応じた路面や車両の状況を反映することができ、速度Ｖの算出精度を向上させることができる。
【０１２０】
また速度計算部３４は、最大加速度αz,max及び最小加速度αz,minと、最大ピッチレートωy,max及び最小ピッチレートωy,minとを抽出する際、加速時と減速時とでデータ範囲を変更するようなヒステリシス性を持たすようになされている。
【０１２１】
これにより速度計算部３４は、速度Ｖを算出する際のデータ範囲にヒステリシス性を持たせなかった場合に生じるデータ範囲の切り替え速度付近での頻繁なデータ範囲の切り替えを行う必要がなくなる。この結果速度計算部３４は、このような頻繁な切り替えにより生じる速度Ｖの算出誤差を無くすことができ、その分、速度Ｖの算出精度をより向上させることができる。
【０１２２】
［１−３−３．平滑化及びノイズ除去処理］
次に、速度計算部３４により算出された速度データＶＤ１に対して、平滑化及びノイズ除去部３５により施される平滑化及びノイズ除去処理について詳しく説明する。
【０１２３】
まず始めに、平滑化及びノイズ除去部３５は、速度計算部３４から供給された速度データＶＤ１に対して、カットオフ周波数を可変にした１次ＩＩＲのローパスフィルタ処理を施すようになされている。
【０１２４】
具体的に、平滑化及びノイズ除去部３５は、前回の位置Ｐ０での進行方向の速度Ｖを算出する際、前値速度Ｖn-1に基づいてカットオフ周波数を決定する。
【０１２５】
ここで、ＰＮＤ１では、車両の走行速度が例えば速度６０［ｋｍ／ｈ］以上の高速時、速度計算部３４により算出された速度Ｖにノイズが大きく含まれており、当該速度Ｖのばらつきが大きくなる。そこで平滑化及びノイズ除去部３５は、前値速度Ｖn-1が速度６０［ｋｍ／ｈ］以上であった場合、カットオフ周波数を小さく設定したローパスフィルタを用いる。
【０１２６】
これに対して平滑化及びノイズ除去部３５は、前値速度Ｖn-1が速度６０［ｋｍ／ｈ］未満であった場合、カットオフ周波数を大きく設定したローパスフィルタを用いる。
【０１２７】
ところで、速度計算部３４により算出された速度Ｖが例えば速度１０［ｋｍ／ｈ］未満の超低速であった場合、例えば（１）式又は（３）式の分母の値であるピッチレートωyが小さくなり、その結果、（１）式又は（３）式を用いて算出される速度Ｖが実際値より非常に大きくなってしまうことが考えられる。
【０１２８】
そこで平滑化及びノイズ除去部３５は、ローパスフィルタ部３３からローパスフィルタ処理が施された加速度データＡＤ２及びピッチレートデータＰＤ２を取得し、当該ピッチレートデータＰＤ２に相当するピッチレートωyが所定の閾値未満であった場合、速度Ｖが過大であると判断し、ローパスフィルタ処理を施した後の速度Ｖを０とする。
【０１２９】
一方、図２４（Ａ）に示すように、ＰＮＤ１は、路面のうねりの円弧Ｂ１が車両のホイールベースＷより大きい場合、上述したような基本原理を用いて正確に速度Ｖを算出することができる。
【０１３０】
しかしながら図２４（Ｂ）に示すように、例えば路面のうねりの円弧Ｂ２が車両のホイールベースＷより小さい場合、車両の前輪がうねりを乗り越える際、車両に対して垂直方向の加速度αb及び車両の後輪を中心としたＹ軸周りの角速度ωbが発生する。
【０１３１】
このときＰＮＤ１は、路面のうねりに応じた１〜２［Ｈｚ］の振動により発生する加速度αz及びピッチレートωy（図２４（Ａ））を検出することなく、加速度αb及び角速度ωb（図２４（Ｂ））を３軸加速度センサ４及びＹ軸ジャイロセンサ５によって検出することになる。
【０１３２】
ここで加速度αbは、路面のうねりの円弧Ｂ１が車両のホイールベースＷより大きい場合に発生する加速度αzよりも大きな値を取り、また角速度ωbも路面のうねりの円弧Ｂ１が車両のホイールベースＷより大きい場合に発生するピッチレートωyよりも大きな値を取る。
【０１３３】
また、路面のうねりの円弧Ｂ２が車両のホイールベースＷより小さい場合に発生する加速度αb及び角速度ωbを基に（１）式又は（３）式を用いて算出した速度（以下、これを小円弧速度とも呼ぶ。）を速度Ｖbとする。
【０１３４】
上述した加速度αbが角速度ωbより大きく変化することから、速度Ｖbは、路面のうねりの円弧Ｂ１が車両のホイールベースＷより大きい場合に発生する加速度αz及びピッチレートωyを基に（１）式又は（３）式を用いて算出した速度Ｖよりも、非常に大きな値を取る。
【０１３５】
このためＰＮＤ１の速度算出部１１は、路面のうねりの円弧Ｂ２が車両のホイールベースＷより小さい場合、加速度αb及び角速度ωbを用いた小円弧速度Ｖbを算出することにより、速度Ｖを過大な値として算出してしまうことになる。
【０１３６】
そこで平滑化及びノイズ除去部３５は、ローパスフィルタ部３３からローパスフィルタ処理が施された加速度データＡＤ２及びピッチレートデータＰＤ２を取得し、当該加速度データＡＤ２に相当する加速度αz及びピッチレートデータＰＤ２に相当するピッチレートωyが所定の閾値より大きいか否かを判断する。
【０１３７】
そして平滑化及びノイズ除去部３５は、加速度データＡＤ２に相当する加速度αz及びピッチレートデータＰＤ２に相当するピッチレートωyが所定の閾値より大きい場合、速度Ｖが過大であると判断し、ローパスフィルタ処理を施した後の速度Ｖを用いるのではなく前値速度Ｖn-1を用いるようにする。すなわち、平滑化及びノイズ除去部３５は、超低速時以外で速度Ｖが過大な値をとったとき、速度Ｖが誤っている可能性が高いので前値速度Ｖn-1を用いるようになされている。
【０１３８】
このように平滑化及びノイズ除去部３５は、ローパスフィルタ処理を施した後の速度Ｖが過大な値であった場合、超低速時であったときは速度Ｖを０とし、それ以外のときは前値速度Ｖn-1を速度Ｖとすることにより、当該速度Ｖを一段と正確に算出することができる。
【０１３９】
［１−４．速度算出処理を用いた位置算出処理手順］
次に、ＰＮＤ１の制御部１１が、上述したような速度算出処理を用いて現在位置を算出する位置算出処理手順について、図２５のフローチャートを用いて説明する。
【０１４０】
実際上、制御部１１は、ルーチンＲＴ１の開始ステップから入ってステップＳＰ１へ移り、３軸加速度センサ４により検出された加速度データＡＤと、Ｙ軸ジャイロセンサ５により検出されたピッチレートデータＰＤとを速度算出処理部２２のデータ取得部３１によって取得した後、次のステップＳＰ２へ移る。
【０１４１】
ステップＳＰ２において制御部１１は、加速度データＡＤ及びピッチレートデータＰＤに対してハイパスフィルタ処理を速度算出部２２のハイパスフィルタ部３２により施し、次のステップＳＰ３へ移る。
【０１４２】
ステップＳＰ３において制御部１１は、ハイパスフィルタ処理が施された加速度データＡＤ１及びピッチレートデータＰＤ１に対して、例えばカットオフ周波数１［Ｈｚ］の４次ＩＩＲフィルタであるローパスフィルタ処理を速度算出部２２のローパスフィルタ部３３によって施し、次のステップＳＰ４へ移る。
【０１４３】
ステップＳＰ４において制御部１１は、ローパスフィルタ処理が施された加速度データＡＤ２に相当する加速度αz及びピッチレートデータＰＤ２に相当するピッチレートωyを基に、（３）式を用いて速度算出部２２の速度計算部３４によって速度Ｖを算出し、次のステップＳＰ５へ移る。
【０１４４】
ステップＳＰ５において制御部１１は、ステップＳＰ４において算出された速度Ｖが示された速度データＶＤに対して平滑化及びノイズ除去処理を施す。
【０１４５】
具体的に、制御部１１は、ステップＳＰ４において算出された速度Ｖが示された速度データＶＤ１に対してカットオフ周波数を可変にしたローパスフィルタ処理を施す。
【０１４６】
そして制御部１１は、ローパスフィルタ処理を施した後の速度Ｖが過大な値であると判断した場合、例えば速度１０［ｋｍ／ｈ］未満の超低速時であったときは速度Ｖを０とし、それ以外のときは前値速度Ｖn-1を速度Ｖとし、次のステップＳＰ６へ移る。
【０１４７】
ステップＳＰ６において制御部１１は、Ｚ軸ジャイロセンサ６により検出されたヨーレートデータＹＤを角度算出部２３によって取得し、次のステップＳＰ７へ移る。
【０１４８】
ステップＳＰ７において制御部１１は、ヨーレートデータＹＤに相当するヨーレートωzにサンプリング周期である０．０２［秒］を積算することにより角度θが示された角度データＤＤを角度算出部２３によって算出し、次のステップＳＰ８へ移る。
【０１４９】
ステップＳＰ８において制御部１１は、ステップＳＰ５において平滑化及びノイズ除去処理を施された速度データＶＤ、及びステップＳＰ７において算出された角度データＤＤに基づいて現在位置データＮＰＤ２を算出し、次のステップＳＰ９へ移る。
【０１５０】
ステップＳＰ９において制御部１１は、位置算出部２５から供給された現在位置データＮＰＤ２を基に、車両の現在位置が含まれる周辺の地図データを記憶部１２から読み出し、その現在位置が含まれる地図画像を生成した後、表示部２へ出力し、次のステップＳＰ１０へ移って処理を終了する。
【０１５１】
［１−５．測定結果］
上述した速度算出処理によって算出された測定結果を図２６〜図３７に示す。なお図２６〜図３５は、セダンタイプの乗用車に載置されたＰＮＤ１による測定結果を示し、図３６及び図３７では、それぞれ軽自動車及びミニバンタイプの車両に載置されたＰＮＤ１による測定結果を示す。
【０１５２】
図２６（Ａ）には、３軸加速度センサ４及びＹ軸ジャイロセンサ５により検出された加速度データＡＤ及びピッチレートデータＰＤに相当する加速度αz及びピッチレートωyを示し、図２６（Ｂ）には、当該加速度αz及びピッチレートωyを用いて（３）式によって算出された速度Ｖを示す。
【０１５３】
図２６（Ａ）及び（Ｂ）からも明らかなように、ＰＮＤ１では、車両の速度Ｖが大きくなるに連れて加速度αzが大きくなる一方、ピッチレートωyはほぼ一定の値をとることが分かる。
【０１５４】
次に、ＰＮＤ１により速度算出処理を行うことによって算出された速度Ｖ及び当該速度Ｖを用いて算出された距離Ｄのグラフと、当該速度Ｖ及び距離Ｄの比較のためにＰＮＤ１が搭載された車両の車速パルスから算出した速度Ｖref及び当該速度Ｖrefを用いて算出された距離Ｄrefのグラフとを図２７〜図３１に示す。因みに図２７〜図３１は、ＰＮＤ１を搭載した車両がそれぞれ異なる道路を走行した場合でのグラフを示すものである。
【０１５５】
なお、ここでは、車両の車速パルスから算出された速度をリファレンス速度とも呼び、またリファレンス速度を用いて算出された距離をリファレンス距離とも呼ぶ。
【０１５６】
図２７（Ａ）は、本発明の速度算出処理を用いて算出された速度Ｖ及び当該速度Ｖを用いて算出された距離Ｄを示し、図２７（Ｂ）は、当該図２７（Ａ）に示された速度Ｖ及び距離Ｄと比較するためのリファレンス速度Ｖref及びリファレンス距離Ｄrefを示す。
【０１５７】
図２７（Ａ）及び（Ｂ）に示したように、速度Ｖはリファレンス速度Ｖrefとほぼ相似関係にあり、当該速度Ｖに基づいて算出される距離Ｄもリファレンス距離Ｄrefに対して１０％未満の誤差しか生じていない。
【０１５８】
また図２８（Ａ）は、本発明の速度算出処理を用いて算出された速度Ｖ及び当該速度Ｖを用いて算出された距離Ｄを示し、図２８（Ｂ）は、当該図２８（Ａ）に示された速度Ｖ及び距離Ｄと比較するためのリファレンス速度Ｖref及びリファレンス距離Ｄrefを示す。
【０１５９】
さらに図２９（Ａ）は、本発明の速度算出処理を用いて算出された速度Ｖ及び当該速度Ｖを用いて算出された距離Ｄを示し、図２９（Ｂ）は、当該図２９（Ａ）に示された速度Ｖ及び距離Ｄと比較するためのリファレンス速度Ｖref及びリファレンス距離Ｄrefを示す。
【０１６０】
さらに図３０（Ａ）は、本発明の速度算出処理を用いて算出された速度Ｖ及び当該速度Ｖを用いて算出された距離Ｄを示し、図３０（Ｂ）は、当該図３０（Ａ）に示された速度Ｖ及び距離Ｄと比較するためのリファレンス速度Ｖref及びリファレンス距離Ｄrefを示す。
【０１６１】
さらに図３１（Ａ）は、本発明の速度算出処理を用いて算出された速度Ｖ及び当該速度Ｖを用いて算出された距離Ｄを示し、図３１（Ｂ）は、当該図３１（Ａ）に示された速度Ｖ及び距離Ｄと比較するためのリファレンス速度Ｖref及びリファレンス距離Ｄrefを示す。
【０１６２】
図２７（Ａ）〜図３１（Ａ）に示した速度Ｖは、車両が異なる道路を走行した場合においても、図２６（Ａ）に示した速度Ｖと同様に、図２７（Ｂ）〜図３１（Ｂ）に示したリファレンス速度Ｖrefとほぼ相似関係にあり、当該速度Ｖに基づいて算出される距離Ｄもリファレンス距離Ｄrefに対して１０％未満の誤差しか生じていない。
【０１６３】
次に、図３２（Ａ）には、ＰＮＤ１によって速度算出処理を用いて算出された速度Ｖ及び距離Ｄのグラフを示し、図３２（Ｂ）には、リファレンス速度Ｖref及びリファレンス速度Ｖrefから算出されたリファレンス距離Ｄrefのグラフを示す。さらに図３２（Ｃ）には、ＰＮＤ１のＺ軸ジャイロセンサ６によって検出されたヨーレートωzのグラフを示す。
【０１６４】
ここで図３２（Ｃ）に示したヨーレートωzは、その値が約２０［ｄｅｇ／ｓ］を超えるとき車両が右折したことを表しており、またその値が約−２０［ｄｅｇ／ｓ］を下回ったとき左折したことを表している。
【０１６５】
従って図３２（Ｃ）に示したように、右折及び左折を複数回連続で繰り返した場合においても、ＰＮＤ１によって算出された速度Ｖ（図３２（Ａ））は、リファレンス速度Ｖref（図３２（Ｂ））とほぼ相似関係にあり、当該速度Ｖに基づいて算出される距離Ｄもリファレンス距離Ｄrefに対して１０％未満の誤差しか生じていない。
【０１６６】
また図３３（Ａ）には、図３２（Ａ）とは異なる道路を走行した場合でのＰＮＤ１によって速度算出処理を用いて算出された速度Ｖ及び距離Ｄのグラフを示し、図３３（Ｂ）には、リファレンス速度Ｖref及びリファレンス速度Ｖrefから算出されたリファレンス距離Ｄrefのグラフを示す。さらに図３３（Ｃ）には、Ｚ軸ジャイロセンサ６によって検出されたヨーレートωzのグラフを示す。
【０１６７】
さらに図３４（Ａ）には、図３２（Ａ）及び図３３（Ａ）とは異なる道路を走行した場合でのＰＮＤ１によって速度算出処理を用いて算出された速度Ｖ及び距離Ｄのグラフを示し、図３４（Ｂ）には、リファレンス速度Ｖref及びリファレンス速度Ｖrefから算出されたリファレンス距離Ｄrefのグラフを示す。さらに図３４（Ｃ）には、Ｚ軸ジャイロセンサ６によって検出されたヨーレートωzのグラフを示す。
【０１６８】
これら結果からも、車両が多数のカーブを走行しても、ＰＮＤ１によって算出された速度Ｖは、リファレンス速度Ｖrefとほぼ相似関係にあり、当該速度Ｖに基づいて算出される距離Ｄもリファレンス距離Ｄrefに対して１０％未満の誤差しか生じていないことが分かる。
【０１６９】
次に、図３５（Ａ）に示す地図のスタートＳから行路Ｋに沿ってゴールＧまで車両が走行した際、当該車両に搭載されたＰＮＤ１によって算出された現在位置をプロットした走行軌跡Ｔを図３５（Ｂ）に示す。
【０１７０】
このように走行軌跡Ｔ（図３５（Ｂ））は、車両が走行した行路Ｋ（図３５（Ａ））とほぼ同じ大きさで、かつ相似関係にあり、従ってＰＮＤ１が現在位置をほぼ正確に算出し得ることが分かる。
【０１７１】
次に、図３６には、軽自動車に載置されたＰＮＤ１によって算出された速度Ｖ及び距離Ｄと、当該速度Ｖ及び距離Ｄの比較のためにＧＰＳアンテナＡＮＴを介して受信したＧＰＳ信号を基に算出した速度Ｖg及び当該速度Ｖgから算出された距離Ｄgとを重ねて示す。
【０１７２】
なお、以下、ＧＰＳアンテナＡＮＴを介して受信したＧＰＳ信号を基に算出した速度をＧＰＳ速度とも呼び、ＧＰＳ速度から算出された距離をＧＰＳ距離とも呼ぶ。
【０１７３】
また図３７には、ミニバンタイプの車両に載置されたＰＮＤ１によって算出された速度Ｖ及び距離Ｄと、当該速度Ｖ及び距離Ｄの比較のためにＧＰＳ信号を基に算出したＧＰＳ速度Ｖg及びＧＰＳ速度Ｖgから算出されたＧＰＳ距離Ｄgとを重ねて示す。
【０１７４】
図３６及び図３７に示したように、車両の大きさ、すなわちホイールベースが異なる複数の車両において、本発明におけるＰＮＤ１によって算出された速度Ｖは、ＧＰＳ速度Ｖgとほぼ相似関係にあり、当該速度Ｖに基づいて算出される距離ＤもＧＰＳ距離Ｄgに対して１０％未満の誤差しか生じていないことが分かる。
【０１７５】
因みに、図３６及び図３７において、ＧＰＳ速度Ｖgは、車両が例えばトンネル等に入ってＧＰＳ信号が受信できなかった場合、０として算出している。
【０１７６】
［１−６．動作及び効果］
以上の構成において、ＰＮＤ１は、路面のうねりによって発生する車両の進行方向に垂直なＺ軸方向の加速度αzを３軸加速度センサ４により検出し、路面のうねりによって発生する当該進行方向と直交したＹ軸周りのピッチレートωyをＹ軸ジャイロセンサ５により検出する。
【０１７７】
そしてＰＮＤ１は、３軸加速度センサ４によって検出された加速度αz及びＹ軸ジャイロセンサ５によって検出されたピッチレートωyを基に、（１）式又は（３）式に従って速度Ｖを算出するようにした。
【０１７８】
従ってＰＮＤ１は、３軸加速度センサ４及びＹ軸ジャイロセンサ５だけを用いた簡易な構成により、ＧＰＳ信号が受信することができない場合であっても、全ての道路環境下で車両の速度Ｖを正確に算出することができる。
【０１７９】
またＰＮＤ１は、車両と着脱自在な構成において、当該車両から車速パルス信号を転送するためのケーブルをわざわざユーザに接続させるという煩雑な操作を強いることない分、使い勝手を向上することができる。
【０１８０】
またＰＮＤ１は、車両の進行方向に垂直なＺ軸周りのヨーレートωzをＺ軸ジャイロセンサ６によって検出し、速度Ｖ及び当該ヨーレートωzに基づいて現在位置を算出するようにした。
【０１８１】
これによりＰＮＤ１は、ＧＰＳ信号が受信することができない場合であっても、３軸加速度センサ４、Ｙ軸ジャイロセンサ５及びＺ軸ジャイロセンサ６を設けるだけの簡易な構成により、全ての道路環境下で車両の現在位置を正確に算出することができる。
【０１８２】
さらにＰＮＤ１は、速度Ｖを算出する際、加速度データＡＤ１及びピッチレートデータＰＤ１に対してローパスフィルタ処理を施すようにした。従ってＰＮＤ１は、路面のうねりによって発生する１〜２［Ｈｚ］で振動する加速度αz及びピッチレートωyに対して十分に大きな周波数でなるクレードル３によって発生する例えば約１５［Ｈｚ］で振動する加速度αc及び角速度ωcの成分を除去することができる。
【０１８３】
これによりＰＮＤ１は、クレードル３によって発生する振動成分が取り除かれた加速度αz及びピッチレートωyを用いて、一段と正確な速度Ｖを算出することができる。
【０１８４】
またＰＮＤ１は、加速度αzのデータ点Ｐｍを中心とした２５データ点又は７５データ点分の範囲から、最大加速度αz,max及び最小加速度αz,minを抽出し、ピッチレートωyのデータ点Ｐｍを中心とした２５データ点又は７５データ点分の範囲から、最大ピッチレートωy,max及び最小ピッチレートωy,minを抽出する。
【０１８５】
そしてＰＮＤ１は、最大加速度αz,max及び最小加速度αz,minと、最大ピッチレートωy,max及び最小ピッチレートωy,minとを用いて（３）式により速度Ｖを算出する。
【０１８６】
これによりＰＮＤ１は、車両内におけるＰＮＤ１の搭載位置により変化する加速度αzとピッチレートωyとの位相のずれよりも広い範囲のデータ点を用いることになり、上述した加速度αzとピッチレートωyとの位相のずれの影響を除去することができる。
【０１８７】
またＰＮＤ１は、加速度αzとピッチレートωyを基に（３）式によって算出された速度Ｖが過大な値であった場合、超低速時であったときは速度Ｖを０とし、それ以外のときは速度Ｖを前値速度Ｖn-1とすることにより、速度Ｖをより正確に算出することができる。
【０１８８】
以上の構成によれば、第１の実施の形態によるＰＮＤ１は、路面のうねりによって発生するＺ軸方向の加速度αz、及び路面のうねりによって発生するＹ軸周りのピッチレートωyを検出し、当該加速度αz及びピッチレートωyを用いて速度Ｖを算出することにより、全ての道路環境下で速度Ｖを正確に算出することができる。
【０１８９】
＜２．第２の実施の形態＞
［２−１．ＰＮＤの構成］
第２の実施の形態によるＰＮＤ５０（図４〜図７）は、第１の実施の形態によるＰＮＤ１と比較して、制御部１１に代わる制御部５１を有している点において相違するものの、他の点については同様に構成されている。
【０１９０】
制御部５１は、図７との対応部分に同一符号を付した図３８に示すように、速度算出部２２に代わる速度算出部５２を有する点と、ＧＰＳ処理部２１からのＧＰＳ速度ＶＧ及び角度算出部２３からの角度データＤＤをそれぞれ速度算出部５２へ供給する点とにおいて相違するものの、他の点については制御部１１（図７）と同様に構成されている。
【０１９１】
［２−２．速度算出処理］
［２−２−１．速度の補正原理］
ところで第１の実施の形態によるＰＮＤ１では、速度算出部２２（図８）により算出する速度Ｖ（速度データＶＤ）について、車両の真の速度と必ずしも一致しない可能性、すなわち誤差を含む可能性がある。この誤差は、例えばクレードル３の車両に対する取付が不完全な場合に車両に生じる加速度や角速度等をＰＮＤ１が正しく検出できないこと等により生じ得る。
【０１９２】
一方、ＰＮＤ１は、複数のＧＰＳ信号を受信でき現在位置データＮＰＤ１を生成できる場合、当該現在位置データＮＰＤ１を基に速度（以下これをＧＰＳ速度ＶＧと呼ぶ）を算出することができる。このＧＰＳ速度ＶＧは、高精度な測位データを基に算出されるものであるため、車両の真の速度と見なすことができる。
【０１９３】
そこで、速度算出部２２により生成された速度Ｖに対するＧＰＳ速度ＶＧの比率（以下これを速度比ＲＶと呼ぶ）を、ＧＰＳ速度ＶＧごとにプロットしたところ、図３９のようなグラフが得られた。
【０１９４】
速度算出部２２により算出した速度Ｖは、理想的にはＧＰＳ速度ＶＧと常に一致することが望ましい。すなわち速度比ＲＶは、理想的には、図中直線Ｌ０として示したように、ＧＰＳ速度ＶＧに関わらず常に値「１」となることが望ましい。
【０１９５】
しかしながら実際の速度比ＲＶは、図３９に示したように、約１０［ｍ／ｓ］以下の比較的低速の領域では直線Ｌ０から大きく離れて離散的に分布している。また速度比ＲＶは、約１０［ｍ／ｓ］以上の中速から高速にかけて、直線Ｌ０に比較的近い箇所に集中して分布している。
【０１９６】
この図３９から、速度比ＲＶは、一定の傾向が現れること、及びある程度の速度の範囲（以下これを速度域と呼ぶ）ごとに傾向が異なることがわかる。
【０１９７】
このことから、速度Ｖについては、速度域ごとに補正係数を算出しておけば、当該補正係数を用いて補正することにより、誤差を縮小して真の速度に近づけることが可能となる。
【０１９８】
［２−２−２．速度算出部の構成］
上述した速度の補正原理に従い、第２の実施の形態による速度算出部５２では、補正係数を用いて速度Ｖを補正するようになされている。
【０１９９】
速度算出部５２は、図８との対応部分に同一符号を付した図４０に示すように、速度算出部２２の構成に加えて係数算出部６１が設けられ、また平滑化及びノイズ除去部３５及び速度出力部３６の間に速度補正部６３が設けられている。
【０２００】
係数算出部６１は、ＧＰＳ処理部２１からＧＰＳ速度ＶＧを取得すると共に、平滑化及びノイズ除去部３５から速度データＶＤを取得する。続いて係数算出部６１は、ＧＰＳ速度ＶＧを取得できたときに、係数算出処理として、次の（４）式に従って当該ＧＰＳ速度ＶＧを速度Ｖで除算することにより補正係数Ｃを算出する。
【０２０１】
【数４】
0005625293.tif 000005
【０２０２】
この補正係数Ｃは、速度Ｖに乗じることにより、当該速度ＶをＧＰＳ速度ＶＧに近づけるよう補正し得るような係数となる。
【０２０３】
また係数算出部６１は、速度Ｖが属するおおよその速度の範囲、すなわち速度域に応じて、補正係数Ｃを低速補正係数Ｃ１又は高速補正係数Ｃ２とするようになされている。
【０２０４】
具体的に係数算出部６１は、前値速度Ｖn-1が速度０［ｋｍ／ｈ］から速度３０［ｋｍ／ｈ］までのとき補正係数Ｃを低速補正係数Ｃ１とし、前値速度Ｖn-1が速度３０［ｋｍ／ｈ］を超えると、補正係数Ｃを高速補正係数Ｃ２とする。
【０２０５】
因みに係数算出部６１は、車両の加速中及び減速中には、その算出原理上、速度ＶとＧＰＳ速度ＶＧとの間に時間的なずれが生じてしまうため、補正係数Ｃを正しく算出できない。そこで係数算出部６１は、加減速中には補正係数Ｃを算出しないようになされている。これに伴い係数算出部６１は、加速中及び減速中で閾値を速度３５又は２５［ｋｍ／ｈ］のように相違させた速度計算部３４と異なり、両値の中間値である速度３０［ｋｍ／ｈ］を単一の閾値としている。
【０２０６】
また車両の方位が変化しているとき、３軸加速度センサ４から供給される加速度データＡＤには、方位の変化に伴う加速度成分が含まれる。これに伴い、速度計算部３４により算出される速度Ｖにも方位の変化に伴う誤差が含まれる。そこで係数算出部６１は、角度算出部２３により算出される角度データＤＤを基に、車両の方位が変化中であると判断したときにも、補正係数Ｃを算出しないようになされている。
【０２０７】
さらに係数算出部６１は、直前の低速補正係数Ｃ１及び高速補正係数Ｃ２（以下これらをそれぞれ直前低速補正係数Ｃ１n-1及び直前高速補正係数Ｃ２n-1とする）をそれぞれ記憶している。係数算出部６１は、新たに得られた低速補正係数Ｃ１又は高速補正係数Ｃ２（以下これらをそれぞれ最新低速補正係数Ｃ１n及び最新高速補正係数Ｃ２nとする）を用いて低速補正係数Ｃ１及び高速補正係数Ｃ２をそれぞれ平準化しながら更新するようになされている。
【０２０８】
具体的に係数算出部６１は、低速補正係数Ｃ１を算出したときには次の（５）式に従い、高速補正係数Ｃ２を算出したときには次の（６）式に従って、新たな低速補正係数Ｃ１又は高速補正係数Ｃ２を算出する。
【０２０９】
【数５】
0005625293.tif 000006
【数６】
0005625293.tif 000007
【０２１０】
因みに（５）式及び（６）式の定数Ｍは、１よりも大きな値であり、時定数に相当する定数である。
【０２１１】
その後係数算出部６１は、（５）式又は（６）式により更新した最新の低速補正係数Ｃ１又は高速補正係数Ｃ２をそれぞれ記憶する。
【０２１２】
このように係数算出部６１は、ＧＰＳ速度ＶＧを取得できる間、速度Ｖに応じた補正係数Ｃを算出してその平均値を随時更新することにより、いわば補正係数Ｃの学習処理を行うようになされている。
【０２１３】
速度補正部６３は、平滑化及びノイズ除去部３５から速度データＶＤを取得すると共にＧＰＳ処理部２１からＧＰＳ速度ＶＧを取得し、さらに係数算出部６１から最新の補正係数Ｃ、すなわち低速補正係数Ｃ１又は高速補正係数Ｃ２を取得し得るようになされている。
【０２１４】
速度補正部６３は、ＧＰＳ処理部２１からＧＰＳ速度ＶＧを取得できる場合、速度データＶＤをそのまま速度出力部３６へ供給する。
【０２１５】
一方速度補正部６３は、ＧＰＳ処理部２１からＧＰＳ速度ＶＧを取得できない場合、そのときの速度Ｖに応じた最新の補正係数Ｃ、すなわち低速補正係数Ｃ１又は高速補正係数Ｃ２のいずれかを読み出し、次に示す（７）式に従い補正速度ＶＣを算出する。
【０２１６】
【数７】
0005625293.tif 000008
【０２１７】
このとき速度補正部６３は、係数算出部６１と同様、速度計算部３４においてデータ点の範囲を切り替えることに対応して、補正係数Ｃとして低速補正係数Ｃ１又は高速補正係数Ｃ２のいずれかを選択するようになされている。
【０２１８】
すなわち速度補正部６３は、加速中であれば、前値速度Ｖn-1が速度０［ｋｍ／ｈ］から速度３５［ｋｍ／ｈ］までのとき低速補正係数Ｃ１を選択し、前値速度Ｖn-1が速度３５［ｋｍ／ｈ］を超えると、高速補正係数Ｃ２を選択する。
【０２１９】
また速度補正部６３は、減速中であれば、前値速度Ｖn-1が速度２５［ｋｍ／ｈ］以上のとき高速補正係数Ｃ２を選択し、前値速度Ｖn-1が速度２５［ｋｍ／ｈ］未満になると低速補正係数Ｃ１を選択する。
【０２２０】
その後速度補正部６３は、補正速度ＶＣを速度データＶＤとして速度出力部３６へ供給する。これに応じて速度出力部３６は、当該速度データＶＤを位置算出部２５（図３８）へ出力する。
【０２２１】
このように速度算出部５２は、ＧＰＳ速度ＶＧを取得できるときには速度Ｖに応じた補正係数Ｃを随時更新する学習処理を行い、当該ＧＰＳ速度ＶＧを取得できないときには速度Ｖに応じた補正係数Ｃを用いて当該速度Ｖを補正する補正処理を行うようになされている。
【０２２２】
ここで、補正後の速度Ｖ（すなわち補正速度ＶＣ）を用いた速度比ＲＶをＧＰＳ速度ＶＧごとにプロットしたところ、図３９と対応する図４１のようなグラフが得られた。
【０２２３】
この図４１からわかるように、速度Ｖを補正することにより、補正前（図３９）と比較して、いずれの速度域においても速度比ＲＶが値「１」に近づいていることがわかる。すなわち、速度算出部５２において補正係数Ｃを用いて速度Ｖを補正することにより、当該速度ＶをＧＰＳ速度ＶＧに近づけることができ、当該速度Ｖの誤差を縮小し得ることが示された。
【０２２４】
［２−２−３．速度補正処理手順］
次に、ＰＮＤ５０の制御部５１が、速度算出部５２により速度補正処理を行う際の速度補正処理手順ＲＴ２について、図４２のフローチャートを用いて説明する。
【０２２５】
制御部５１は、ルーチンＲＴ２の開始ステップから入ってステップＳＰ２１へ移り、ＧＰＳ処理部２１からＧＰＳ速度ＶＧを取得したか否かを判定する。ここで肯定結果が得られると、このことは補正係数Ｃの学習処理を行うべきであることを表しており、このとき制御部５１は次のステップＳＰ２２へ移る。
【０２２６】
ステップＳＰ２２において制御部５１は、前値速度Ｖn-1及び速度Ｖ等を比較することにより、加減速中であるか否かを判定する。ここで否定結果が得られると、このことは加速中又は減速中のいずれでもないことを表しており、このとき制御部５１は次のステップＳＰ２３へ移る。
【０２２７】
ステップＳＰ２３において制御部５１は、角度算出部２３からの角度データＤＤを基に、方位変化中であるか否かを判定する。ここで否定結果が得られると、このことは方位変化中ではなく補正係数Ｃの学習処理を行い得ることを表しており、このとき制御部５１は次のステップＳＰ２４へ移る。
【０２２８】
ステップＳＰ２４において制御部５１は、係数算出部６１により（４）式に従い速度Ｖ及びＧＰＳ速度ＶＧを基に補正係数Ｃを算出し、次のステップＳＰ２５へ移る。
【０２２９】
ステップＳＰ２５において制御部５１は、補正係数Ｃが所定の正常範囲内にあるか否かを判定する。ここで肯定結果が得られると、このことは当該補正係数Ｃを速度Ｖの補正に利用し得ることを表しており、このとき制御部５１は次のステップＳＰ２６へ移る。
【０２３０】
ステップＳＰ２６において制御部５１は、速度Ｖが速度３０［ｋｍ／ｈ］以上であるか否かに応じて、補正係数Ｃを高速補正係数Ｃ２又は低速補正係数Ｃ１とする。
【０２３１】
続いて制御部５１は、（５）式又は（６）式により高速補正係数Ｃ２又は低速補正係数Ｃ１を平準化しながら更新し、更新後の高速補正係数Ｃ２又は低速補正係数Ｃ１を最新の高速補正係数Ｃ２又は低速補正係数Ｃ１として記憶する。その後制御部５１は、ステップＳＰ２８へ移って一連の処理を終了する。
【０２３２】
一方、ステップＳＰ２２又はステップＳＰ２３において肯定結果が得られた場合、このことはこのときの速度Ｖが補正係数Ｃの算出に適さないことを表している。このため制御部５１は、補正係数Ｃを更新することなくステップＳＰ２８へ移って一連の処理を終了する。
【０２３３】
またステップＳＰ２５において否定結果が得られると、このことは例えばユーザによりタッチパネルが操作された際の加速度成分等が速度Ｖに含まれている等、算出した補正係数Ｃが異常値であることを表している。このため制御部５１は、算出した補正係数Ｃを用いることなくステップＳＰ２８へ移って一連の処理を終了する。
【０２３４】
これに対し、ステップＳＰ２１において否定結果が得られると、このことはＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信できないため速度算出部５２により算出した速度Ｖを基に車両の現在位置等を算出すべきことを表しており、このとき制御部５１は次のステップＳＰ２７へ移る。
【０２３５】
ステップＳＰ２７において制御部５１は、速度補正部６３により、速度Ｖに応じた最新の補正係数Ｃ（すなわち低速補正係数Ｃ１又は高速補正係数Ｃ２）を係数算出部６１から取得し、（７）式に従って当該補正係数Ｃを速度Ｖに乗じることにより補正速度ＶＣを算出する。続いて制御部５１は、補正速度ＶＣを新たな速度Ｖとして速度出力部３６へ供給した後、次のステップＳＰ２８へ移って一連の処理を終了する。
【０２３６】
［２−３．動作及び効果］
以上の構成において、第２の実施の形態によるＰＮＤ５０は、路面のうねりによって発生する車両の進行方向に垂直なＺ軸方向の加速度αzを３軸加速度センサ４により検出し、路面のうねりによって発生する当該進行方向と直交したＹ軸周りのピッチレートωyをＹ軸ジャイロセンサ５により検出する。
【０２３７】
そしてＰＮＤ５０は、３軸加速度センサ４によって検出された加速度αz及びＹ軸ジャイロセンサ５によって検出されたピッチレートωyを基に、（１）式又は（３）式に従って速度Ｖを算出するようにした。
【０２３８】
さらにＰＮＤ５０は、ＧＰＳ速度ＶＧを取得できるときには、係数算出部６１により（４）式に従って速度Ｖに応じた補正係数Ｃを算出し、ＧＰＳ速度ＶＧを取得できないときには、速度補正部６３により（７）式に従って補正係数Ｃを用いて速度Ｖを補正するようにした。
【０２３９】
従ってＰＮＤ５０は、第１の実施の形態と同様、３軸加速度センサ４及びＹ軸ジャイロセンサ５だけを用いた簡易な構成により、ＧＰＳ信号が受信することができない場合であっても、全ての道路環境下で車両の速度Ｖを正確に算出することができる。
【０２４０】
これに加えてＰＮＤ５０は、ＧＰＳ速度ＶＧが比較的正確であることを利用して適切な補正係数Ｃを算出することができるので、速度Ｖに含まれる誤差を小さく抑えることができる。
【０２４１】
さらにＰＮＤ５０は、速度Ｖを２の速度域に分割すると共に当該速度域ごとの補正係数Ｃとして低速補正係数Ｃ１及び高速補正係数Ｃ２をそれぞれ算出するようにした。これによりＰＮＤ５０は、速度Ｖの誤差の傾向が速度域ごとに異なることに応じて、速度域ごとに適切な補正を行うことができるので、速度Ｖに含まれる誤差を極めて小さく抑えることができる。
【０２４２】
その他の点について、第２の実施の形態によるＰＮＤ５０は、第１の実施の形態によるＰＮＤ１と同様の作用効果を奏し得る。
【０２４３】
以上の構成によれば、ＰＮＤ５０は、路面のうねりによって発生するＺ軸方向の加速度αz、及び路面のうねりによって発生するＹ軸周りのピッチレートωyを検出し、当該加速度αz及びピッチレートωyを用いて速度Ｖを算出することにより、全ての道路環境下で速度Ｖを正確に算出することができる。さらにＰＮＤ５０は、速度Ｖに応じて、当該速度Ｖが属する速度域ごとの補正係数Ｃを用いて当該速度Ｖを補正することにより、当該速度Ｖに含まれる誤差を極めて小さく抑えることができる。
【０２４４】
＜３．第３の実施の形態＞
［３−１．ＰＮＤの構成］
第３の実施の形態によるＰＮＤ７０（図４〜図７）は、第１の実施の形態によるＰＮＤ１と比較して、制御部１１に代わる制御部７１を有している点において相違するものの、他の点については同様に構成されている。
【０２４５】
制御部７１は、図７との対応部分に同一符号を付した図４３に示すように、速度算出部２２に代わる速度算出部７２を有する点と、ＧＰＳ処理部２１からのＧＰＳ速度ＶＧを速度算出部７２へ供給する点とが相違するものの、他の点については制御部１１（図７）と同様に構成されている。
【０２４６】
［３−２．速度算出処理］
ところで第３の実施の形態によるＰＮＤ７０では、第２の実施の形態によるＰＮＤ５０と同様に速度Ｖを補正するようになされているものの、その補正の手法が第２の実施の形態と相違している。
【０２４７】
［３−２−１．速度モデルを用いた速度の補正原理］
第３の実施の形態では、加速度αz及びピッチレートωyを基に生成した速度ＶとＧＰＳ速度ＶＧとの関係を表す速度モデルを構築し、当該速度モデルを用いて速度Ｖの補正を行うようになされている。
【０２４８】
まずピッチレートωyについて、オフセット等による誤差を含んでいると仮定し、Ｙ軸ジャイロセンサ５から得られる測定値としてのピッチレートωyを、真のピッチレートωyＴと測定誤差Δωyとの加算値であると見なす。
【０２４９】
また加速度αzについても、同様にオフセット等による誤差を含んでいると仮定し、３軸加速度センサ４から得られる測定値としての加速度αzを、真の加速度αzＴと測定誤差Δαzとの加算値であると見なす。
【０２５０】
ここで図４４（Ａ）に示すように、車両が曲率半径Ｒ［ｍ］の略円弧状の路面を真の速度ＶＴ［ｍ／ｓ］、真のピッチレート（すなわち角速度）ωyＴ［ｄｅｇｒｅｅ／ｓ］で走行している場合を想定する。因みに、図中の点Ｐが車両の位置を表している。
【０２５１】
このとき真のピッチレートωyＴ、誤差を含むピッチレートωy、真の加速度αzＴ、及び誤差を含む加速度αzについては、それぞれ次の（８）〜（１１）式のように表すことができる。
【０２５２】
【数８】
0005625293.tif 000009
【数９】
0005625293.tif 000010
【数１０】
0005625293.tif 000011
【数１１】
0005625293.tif 000012
【０２５３】
ところで上述したように、速度計算部３４では（３）式により速度Ｖを算出している。そこで速度Ｖをモデル化するに際し、速度Ｖと同様に最大加速度αz,max及び最小加速度αz,minと、最大ピッチレートωy,max及び最小ピッチレートωy,minとを用いることを検討する。
【０２５４】
実際の路面では、一定の曲率半径でなる略円弧状の路面が続くことは希であり、実質的には異なる曲率半径の略円弧状の路面が順次連結されていると見なし得る。そこで、図４４（Ｂ）に示すように、路面の曲率半径がＲ１［ｍ］からＲ２［ｍ］に切り替わった場合を想定する。
【０２５５】
ここで曲率半径Ｒ２＞Ｒ１と仮定すると、上述した（３）式における最大加速度αz,max及び最大ピッチレートωy,maxが曲率半径Ｒ１の路面において得られ、最小加速度αz,min及び最小ピッチレートωy,minが曲率半径Ｒ２の路面で得られると考えられる。
【０２５６】
そこで（３）式については、（８）〜（１１）式を用いることにより、次の（１２）式のように表すことができる。
【０２５７】
【数１２】
0005625293.tif 000013
【０２５８】
ここで次の（１３）式に示す定数Ｋを用いると、（１２）式は次の（１４）式のように表すことができる。
【０２５９】
【数１３】
0005625293.tif 000014
【数１４】
0005625293.tif 000015
【０２６０】
この（１４）式は、速度Ｖが、真の速度ＶＴ、加速度の測定誤差Δαz、ピッチレートの測定誤差Δωy及び定数Ｋにより求め得ることを示している。この（１４）式により表される速度Ｖが、上述した速度モデルとなる。
【０２６１】
さらに（１４）式を速度ＶＴについて整理すると、次の（１５）式のように表すことができる。
【０２６２】
【数１５】
0005625293.tif 000016
【０２６３】
この（１５）式は、真の速度ＶＴが、速度Ｖ、加速度の測定誤差Δαz、ピッチレートの測定誤差Δωy及び定数Ｋにより求め得ることを示している。
【０２６４】
ところで車両が停車しているとき、真の加速度αzＴ及び真のピッチレートωyＴはいずれも値「０」になる。そこで車両の停車中、すなわちＧＰＳ速度ＶＧを取得でき且つその値がほぼ速度０［ｋｍ／ｈ］であれば、このときの加速度αz及びピッチレートωyを、それぞれ加速度の測定誤差Δαz及びピッチレートの測定誤差Δωyとみなすことができる。
【０２６５】
また車両の速度がほぼ０［ｋｍ／ｈ］のとき加速度αz及びピッチレートωyは、本来一定の値「０」となるべきものであるが、実際にはいずれも一定の値とはならず、「０」付近にある程度のばらつきを有する値となる。ここで加速度αz及びピッチレートωyそれぞれについて標準偏差を算出すると、各標準偏差は値「０」からの広がりの大きさを表すことになる。
【０２６６】
一方、加速度の測定誤差Δαz及びピッチレートの測定誤差Δωyは、いずれも「０」近傍の値をとるべきものである。そこで、各標準偏差に所定の定数をそれぞれ乗じると、各標準偏差を近似的に加速度の測定誤差Δαz及びピッチレートの測定誤差Δωyとみなすことができる。
【０２６７】
また、（１４）式を定数Ｋについて整理すると、次に示す（１６）式のように表すことができる。
【０２６８】
【数１６】
0005625293.tif 000017
【０２６９】
この（１６）式は、定数Ｋが、速度Ｖ、真の速度ＶＴ、加速度の測定誤差Δαz及びピッチレートの測定誤差Δωyにより算出し得ることを示している。ここで加速度の測定誤差Δαz、及びピッチレートの測定誤差Δωyについては、上述したように停車中に求めることができる。また真の速度ＶＴとしては、ＧＰＳ速度ＶＧを用いることができる。
【０２７０】
従って定数Ｋは、ＧＰＳ速度ＶＧを取得できるときであれば、最新の加速度の測定誤差Δαz及びピッチレートの測定誤差Δωyを用いて最新の値に更新することが可能となる。
【０２７１】
因みに速度Ｖと速度比ＲＶとの関係は、図４５に示すように、定数Ｋを変化させることにより大きく異なる特性曲線を描く。因みにこの関係は、定数Ｋをおおむね１．００×１０−６〜３．００×１０−６としたときに、良好な補正結果が得られるような特性曲線となった。
【０２７２】
このようにＰＮＤ７０は、ＧＰＳ信号を受信できＧＰＳ速度ＶＧを生成できるとき、（１６）式に従って最新の定数Ｋを算出しておく、すなわち定数Ｋを学習しておくことができる。
【０２７３】
またＰＮＤ７０は、ＧＰＳ信号を受信できずＧＰＳ速度ＶＧを生成できないとき、（１５）式に従い最新の定数Ｋを用いて真の速度ＶＴを算出すること、すなわち速度Ｖを補正することができる。
【０２７４】
［３−２−２．加減速時における速度の補正原理］
ところで、車両が加速中又は減速中であるときを含めて、ＧＰＳ速度ＶＧと速度比ＲＶとの関係をプロットすると、図３９と対応する図４６に示すように、直線Ｌ１の近傍に加えて、直線Ｌ２の近傍にも分布が出現した。
【０２７５】
以下、直線Ｌ２の近傍に出現した分布について検討する。上述したようにＰＮＤ７０は、（１）式を変形した（３）式に従い、加速度αz及びピッチレートωyについて、それぞれデータ点の範囲内における最大値と最小値との差分値を用いて速度Ｖを算出する。
【０２７６】
ここで、まずデータ点の範囲内における最大値及び最小値が、当該範囲内における曲率半径Ｒの変化によって生じ、且つ当該区間内で速度Ｖが変化しない場合について検討する。
【０２７７】
例えば図４７（Ａ）に示すように、路面が凹状又は凸状のまま、接続点Ｑ１において曲率半径Ｒ１からＲ２へ、又は曲率半径Ｒ２からＲ１へ変化する場合を想定する。因みに曲率半径Ｒ２＞Ｒ１とする。この場合、（３）式は次の（１７）式のように変形することができる。
【０２７８】
【数１７】
0005625293.tif 000018
【０２７９】
また図４７（Ｂ）に示すように、路面の凹凸が切り替わりながら、接続点Ｑ２において曲率半径Ｒ１からＲ２へ、又は曲率半径Ｒ２からＲ１へ変化する場合を想定する。この場合、（３）式は次の（１８）式のように変形することができる。
【０２８０】
【数１８】
0005625293.tif 000019
【０２８１】
（１７）式及び（１８）式から、データ点の範囲内で曲率半径が変化したとしても、路面の凹凸が変化するか否かにかかわらず、（３）式により速度Ｖを正しく算出できることがわかる。
【０２８２】
次に、データ点の範囲内における曲率半径Ｒが変化せず、車両の速度Ｖが変化する場合について検討する。
【０２８３】
例えば図４８に示すように、曲率半径Ｒの路面上の変速点Ｑ３において速度Ｖ１から速度Ｖ２へ、又は速度Ｖ２から速度Ｖ１へ変化する場合について検討する。因みに速度Ｖ２＞Ｖ１とする。この場合、（３）式は次の（１９）式のように変形することができる。
【０２８４】
【数１９】
0005625293.tif 000020
【０２８５】
この（１９）式から、図４８に示したような場合、（３）式では速度Ｖを正しく算出できないことがわかる。
【０２８６】
さらに、データ点の範囲内で曲率半径Ｒが変化し、且つ速度Ｖも変化する場合について検討する。例えば図４９（Ａ）に示すように、路面が凹状又は凸状のまま、接続点Ｑ４において曲率半径Ｒ１からＲ２へ、又は曲率半径Ｒ２からＲ１へ変化し、さらに車両の速度Ｖが速度Ｖ１からＶ２へ、又は速度Ｖ２からＶ１へ変化する場合を想定する。
【０２８７】
因みに曲率半径Ｒ２＞Ｒ１とし、且つ速度Ｖ２＞Ｖ１とする。また計算の都合上、Ｒ１＝Ｒ、Ｒ２＝Ｒ＋ΔＲ、Ｖ１＝Ｖ、Ｖ２＝Ｖ＋ΔＶとする。
【０２８８】
この場合、（３）式は次の（２０）式のように変形することができる。
【０２８９】
【数２０】
0005625293.tif 000021
【０２９０】
（２０）式において、Ｒ・ΔＶ＝Ｖ・ΔＲのとき、すなわち（ΔＲ／Ｒ）＝（ΔＶ／Ｖ）のとき、誤差は無限大となる。
【０２９１】
また、定数Ｋについての（１３）式を変形すると、次に示す（２１）式のように表すことができる。
【０２９２】
【数２１】
0005625293.tif 000022
【０２９３】
この（２１）式から、（ΔＲ／Ｒ）も１．０×１０−６のオーダーとなる。このことを踏まえると、速度Ｖについては、（２０）式を変形することにより、次の（２２）式のように近似することができる。
【０２９４】
【数２２】
0005625293.tif 000023
【０２９５】
この（２２）式から、図４９（Ａ）に示したような場合、すなわち加速度αz及びピッチレートωyのいずれもについて、最大値及び最小値の符号が同一の場合には、速度Ｖが約２倍となってしまい、当該速度Ｖを正しく算出できないことがわかる。
【０２９６】
また（２２）式は、図４６において、直線Ｌ２の傾きが直線Ｌ１の傾きの約半分となっていることを裏付けている。
【０２９７】
一方、例えば図４９（Ｂ）に示すように、路面の凹凸が切り替わりながら、接続点Ｑ５において曲率半径Ｒ１からＲ２へ、又は曲率半径Ｒ２からＲ１へ変化し、さらに車両の速度Ｖが速度Ｖ１からＶ２へ、又は速度Ｖ２からＶ１へ変化する場合を想定する。この場合、（３）式は次の（２３）式のように変形することができる。
【０２９８】
【数２３】
0005625293.tif 000024
【０２９９】
（２３）式において、Ｒ・ΔＶ＝Ｖ・ΔＲのとき、すなわち（ΔＲ／Ｒ）＝（ΔＶ／Ｖ）のとき、誤差がほぼ値「０」となる。この場合、速度Ｖを精度良く算出することが可能となる。
【０３００】
また（２１）式から、（ΔＲ／Ｒ）が１．０×１０−６のオーダーとなり（ΔＶ／Ｖ）よりも極めて小さいため、速度Ｖについては、（２３）式を変形することにより次の（２４）式のように近似することができる。
【０３０１】
【数２４】
0005625293.tif 000025
【０３０２】
この（２４）式から、図４９（Ｂ）に示したような場合、速度Ｖが小さく車両が低速であるほど、また速度変化（すなわちΔＶの値）が大きいほど、速度Ｖの誤差が大きくなることがわかる。
【０３０３】
このように、（３）式により速度Ｖを算出するＰＮＤ７０は、データ点の範囲内で速度Ｖが変化する場合、加速度αz及びピッチレートωyのいずれもについて、最大値及び最小値の符号が相違する場合には正しい速度Ｖを得られるものの、最大値及び最小値の符号が同一の場合には、速度Ｖが約２倍の値になってしまうことが判明した。
【０３０４】
［３−２−３．速度算出部の構成］
上述した速度の補正原理に従い、第３の実施の形態による速度算出部７２では、速度モデルを用いて速度Ｖを補正すると共に、加速度αz及びピッチレートωyにおける最大値及び最小値の符号に応じて当該速度Ｖを補正するようになされている。
【０３０５】
速度算出部７２は、図８との対応部分に同一符号を付した図５０に示すように、速度算出部２２の構成に加えて測定誤差算出部８１及び定数算出部８２が設けられ、さらに平滑化及びノイズ除去部３５及び速度出力部３６の間に速度補正部８３が設けられている。
【０３０６】
測定誤差算出部８１は、ローパスフィルタ部３３から加速度データＡＤ２及びピッチレートデータＰＤ２を取得すると共に、ＧＰＳ処理部２１（図４３）からＧＰＳ速度ＶＧを取得するようになされている。
【０３０７】
測定誤差算出部８１は、ＧＰＳ速度ＶＧが値「０」と見なし得る範囲（例えば０．１［ｍ／ｓ］未満等）にあれば、過去１秒間に加速度データＡＤ２及びピッチレートデータＰＤ２として得られた加速度αz及びピッチレートωyそれぞれについて標準偏差を算出する。
【０３０８】
さらに測定誤差算出部８１は、加速度αzの標準偏差及びピッチレートωyの標準偏差にそれぞれ所定の係数を乗じた値を加速度の測定誤差Δαz及びピッチレートの測定誤差Δωyとし、定数算出部８２及び速度補正部８３へ供給する。
【０３０９】
定数算出部８２は、ＧＰＳ処理部２１からＧＰＳ速度ＶＧを取得し、平滑化及びノイズ除去部３５から速度データＶＤを取得すると共に、測定誤差算出部８１から加速度の測定誤差Δαz及びピッチレートの測定誤差Δωyを取得する。
【０３１０】
続いて定数算出部８２は、ＧＰＳ速度ＶＧを取得でき且つ停車中でないとき（例えば例えば速度が０．１［ｍ／ｓ］以上等）であれば、定数算出処理として、上述した（１６）式に従って定数Ｋを算出する。
【０３１１】
さらに定数算出部８２は、第２の実施の形態における補正係数Ｃと同様に、直前の定数Ｋ（以下これを直前定数Ｋn-1とする）を記憶しており、新たに得られた定数Ｋ（以下これを最新定数Ｋnとする）を用いて当該定数Ｋを平準化しながら更新するようになされている。
【０３１２】
具体的に定数算出部８２は、時定数を表す定数Ｍを用い、次の（２５）式に従って新たな定数Ｋを算出し、これを速度補正部８３へ供給するようになされている。
【０３１３】
【数２５】
0005625293.tif 000026
【０３１４】
速度補正部８３は、速度計算部３４から最大加速度αz,max、最小加速度αz,min、最大ピッチレートωy,max及び最小ピッチレートωy,minを取得し、平滑化及びノイズ除去部３５から速度データＶＤを取得する。また速度補正部８３は、測定誤差算出部８１から加速度の測定誤差Δαz及びピッチレートの測定誤差Δωyを取得し、定数算出部８２から定数Ｋを取得し、さらにＧＰＳ処理部２１からＧＰＳ速度ＶＧを取得する。
【０３１５】
速度補正部８３は、少なくとも最大加速度αz,max及び最小加速度αz,minの符号が同一である場合、又は最大ピッチレートωy,max及び最小ピッチレートωy,minの符号が同一である場合に、速度Ｖを１／２倍する。
【０３１６】
続いて速度補正部８３は、ＧＰＳ処理部２１からＧＰＳ速度ＶＧを取得できる場合、速度データＶＤをそのまま速度出力部３６へ供給する。
【０３１７】
一方ＧＰＳ処理部２１からＧＰＳ速度ＶＧを取得できない場合、速度補正部８３は、速度Ｖ、加速度の測定誤差Δαz、ピッチレートの測定誤差Δωy及び定数Ｋを用い、（１５）式に従って真の速度ＶＴを算出する。このとき速度補正部８３は、（１５）式により速度Ｖを補正したことになる。
【０３１８】
その後速度補正部８３は、真の速度ＶＴ、すなわち補正後の速度Ｖを速度データＶＤとして速度出力部３６へ供給することにより、当該速度データＶＤを位置算出部２５（図４３）へ出力させる。
【０３１９】
このように速度算出部７２は、ＧＰＳ速度ＶＧを取得した場合、停車中であれば加速度の測定誤差Δαz及びピッチレートの測定誤差Δωyを更新し、移動中であれば定数Ｋを更新し、またＧＰＳ速度ＶＧを取得できない場合、定数Ｋを用いて速度Ｖを補正するようになされている。
【０３２０】
［３−２−４．速度補正処理手順］
次に、ＰＮＤ７０の制御部７１が、速度算出部７２により速度補正処理を行う際の速度補正処理手順ＲＴ３について、図５１のフローチャートを用いて説明する。
【０３２１】
制御部７１は、ルーチンＲＴ３の開始ステップから入ってステップＳＰ３１へ移り、速度補正部８３により少なくとも最大加速度αz,max及び最小加速度αz,minの符号が同一であるか、又は最大ピッチレートωy,max及び最小ピッチレートωy,minの符号が同一であるかを判定する。ここで肯定結果が得られると、このことは算出された速度Ｖが本来の速度Ｖの約２倍の値となっていることを表しており、このとき制御部７１は次のステップＳＰ３２へ移る。
【０３２２】
ステップＳＰ３２において制御部７１は、速度補正部８３により速度Ｖを１／２倍し、次のステップＳＰ３３へ移る。
【０３２３】
一方、ステップＳＰ３１において否定結果が得られると、このことは速度Ｖが正しい速度を表しており１／２倍する必要がないことを表しており、このとき制御部７１は次のステップＳＰ３３へ移る。
【０３２４】
ステップＳＰ３３において制御部７１は、平滑化及びノイズ除去部３５によって所定の平滑化処理及びノイズ除去処理を行うと共に、ＧＰＳ処理部２１からＧＰＳ速度ＶＧを取得したか否かを判定する。ここで肯定結果が得られると、このことは加速度の測定誤差Δαz及びピッチレートの測定誤差Δωy又は定数Ｋの学習処理を行うべきであることを表しており、このとき制御部７１は次のステップＳＰ３４へ移る。
【０３２５】
ステップＳＰ３４において制御部７１は、ＧＰＳ速度ＶＧが所定の閾値と比較することにより、車両が停車中であるか否かを判定する。ここで肯定結果が得られると、このことは加速度の測定誤差Δαz及びピッチレートの測定誤差Δωyを算出すべきであることを表しており、このとき制御部７１は次のステップＳＰ３５へ移る。
【０３２６】
ステップＳＰ３５において制御部７１は、測定誤差算出部８１により、過去１秒間に得られた加速度αz及びピッチレートωyそれぞれについて標準偏差を算出する。さらに測定誤差算出部８１は、加速度αzの標準偏差及びピッチレートωyの標準偏差にそれぞれ所定の係数を乗じた値を加速度の測定誤差Δαz及びピッチレートの測定誤差Δωyとし、ステップＳＰ４０へ移って一連の処理を終了する。
【０３２７】
一方、ステップＳＰ３４において否定結果が得られると、このことは車両が走行中であり定数Ｋを算出すべきであることを表しており、このとき制御部７１は次のステップＳＰ３６へ移る。
【０３２８】
ステップＳＰ３６において制御部７１は、定数算出部８２により、速度Ｖ、ＧＰＳ速度ＶＧ、加速度の測定誤差Δαz及びピッチレートの測定誤差Δωyを用い、（１６）式に従って定数Ｋを算出し、次のステップＳＰ３７へ移る。
【０３２９】
ステップＳＰ３７において制御部７１は、定数Ｋが所定の正常範囲内にあるか否か判定する。ここで肯定結果が得られると、このことは当該定数Ｋを速度Ｖの補正に利用し得ることを表しており、このとき制御部７１は次のステップＳＰ３８へ移る。
【０３３０】
ステップＳＰ３８において制御部７１は、（２５）式により定数Ｋを平準化しながら更新し、更新後の定数Ｋを最新の定数Ｋとして記憶する。その後制御部７１は、ステップＳＰ４０へ移って一連の処理を終了する。
【０３３１】
一方、ステップＳＰ３７において否定結果が得られると、このことは例えばユーザによりタッチパネルが操作された際の加速度成分等が速度Ｖに含まれている等、算出した定数Ｋが異常値であることを表している。このため制御部７１は、算出した定数Ｋを用いることなくステップＳＰ４０へ移って一連の処理を終了する。
【０３３２】
これに対し、ステップＳＰ３３において否定結果が得られると、このことはＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信できないため速度算出部７２により算出した速度Ｖを基に車両の現在位置等を算出すべきことを表しており、このとき制御部７１は次のステップＳＰ３９へ移る。
【０３３３】
ステップＳＰ３９において制御部７１は、速度補正部８３により、速度Ｖ、最新の定数Ｋ、最新の加速度の測定誤差Δαz及びピッチレートの測定誤差Δωyを用い、（１５）式に従って真の速度ＶＴを算出することにより速度Ｖを補正する。続いて制御部７１は、真の速度ＶＴを新たな速度Ｖとして速度出力部３６へ供給した後、次のステップＳＰ４０へ移って一連の処理を終了する。
【０３３４】
［３−３．動作及び効果］
以上の構成において、第３の実施の形態によるＰＮＤ７０は、路面のうねりによって発生する車両の進行方向に垂直なＺ軸方向の加速度αzを３軸加速度センサ４により検出し、路面のうねりによって発生する当該進行方向と直交したＹ軸周りのピッチレートωyをＹ軸ジャイロセンサ５により検出する。
【０３３５】
そしてＰＮＤ７０は、３軸加速度センサ４によって検出された加速度αz及びＹ軸ジャイロセンサ５によって検出されたピッチレートωyを基に、（１）式又は（３）式に従って速度Ｖを算出するようにした。
【０３３６】
さらにＰＮＤ７０は、ＧＰＳ速度ＶＧを取得できないときには、速度補正部８３により（１５）式に従い定数Ｋを用いて真の速度ＶＴを算出し、これを補正後の速度Ｖとするようにした。
【０３３７】
従ってＰＮＤ７０は、第１の実施の形態と同様、３軸加速度センサ４及びＹ軸ジャイロセンサ５だけを用いた簡易な構成により、ＧＰＳ信号が受信することができない場合であっても、全ての道路環境下で車両の速度Ｖを正確に算出することができる。
【０３３８】
これに加えてＰＮＤ７０は、ＧＰＳ速度ＶＧを受信できない場合、速度モデルを用いることにより速度Ｖに応じて当該速度Ｖを適切に補正することができるので、補正後の速度Ｖに含まれる誤差を極めて小さく抑えることができる。
【０３３９】
またＰＮＤ７０は、ＧＰＳ速度ＶＧを取得できるときには、移動中であれば、定数算出部８２により速度Ｖに応じた定数Ｋを算出するようにした。これによりＰＮＤ７０は、ＧＰＳ速度ＶＧが比較的正確であることを利用して適切な定数Ｋを算出することができ、ＧＰＳ速度ＶＧを取得できなくなったときに最新の定数Ｋを用いて速度Ｖを補正することができる。
【０３４０】
さらにＰＮＤ７０は、ＧＰＳ速度ＶＧを取得できるときには、停車中に測定誤差算出部８１により加速度の測定誤差Δαz及びピッチレートの測定誤差Δωyを算出するようにした。これによりＰＮＤ７０は、随時変化し得る加速度の測定誤差Δαz及びピッチレートの測定誤差Δωyを適宜更新することができる。
【０３４１】
そのうえＰＮＤ７０は、加速度αz及びピッチレートωyの最大値及び最小値が同一符号である場合、速度Ｖを１／２倍することにより、速度Ｖの算出原理上発生し得る誤差を適切に補正することができる。
【０３４２】
その他の点について、第３の実施の形態によるＰＮＤ７０は、第１の実施の形態によるＰＮＤ１と同様の作用効果を奏し得る。
【０３４３】
以上の構成によれば、ＰＮＤ７０は、路面のうねりによって発生するＺ軸方向の加速度αz、及び路面のうねりによって発生するＹ軸周りのピッチレートωyを検出し、当該加速度αz及びピッチレートωyを用いて速度Ｖを算出することにより、全ての道路環境下で速度Ｖを正確に算出することができる。さらにＰＮＤ７０は、速度モデルを利用し速度Ｖに応じて当該速度Ｖを補正することにより、当該速度Ｖに含まれる誤差を極めて小さく抑えることができる。
【０３４４】
＜４．他の実施の形態＞
なお上述した第２の実施の形態においては、速度Ｖの速度域を高速及び低速の２段階に分割し、速度域ごとに低速補正係数Ｃ１及び高速補正係数Ｃ２といった２種類の補正係数Ｃを用いる場合について述べた。
【０３４５】
しかしながら本発明はこれに限らず、例えば全ての速度域で共通の補正係数Ｃを用いて速度Ｖを補正しても良く、或いは速度Ｖの速度域を３段階以上に分割し、当該速度域ごとに補正係数を用いるようにしても良い。さらには、一部の速度域において速度Ｖを補正しないようにしても良い。各速度域の境界値については、速度Ｖに含まれる誤差と当該速度Ｖとの関係の傾向等に応じて適宜定めれば良い。
【０３４６】
また上述した第２の実施の形態においては、（７）式に従い速度域ごとに速度Ｖに補正係数Ｃを乗じることにより当該速度Ｖを補正するようにした場合について述べた。
【０３４７】
しかしながら本発明はこれに限らず、例えば定数項を有する１次関数や２次以上の関数又は指数関数等、種々の演算手法を用いて速度Ｖを補正するようにしても良い。この場合、速度域ごとに種々の係数や定数を相違させても良く、或いは速度域ごとに関数そのものを相違させても良い。
【０３４８】
さらに上述した第２の実施の形態においては、ＧＰＳ速度ＶＧを取得できる場合であっても、車両の加減速中及び方位変化中には補正係数Ｃの算出処理及び更新処理を行わないようにした場合について述べた。
【０３４９】
しかしながら本発明はこれに限らず、ＧＰＳ速度ＶＧを取得できる場合に、他の条件により補正係数Ｃの算出処理及び更新処理を行わないようにしても良い。或いは、例えば加減速や方位変化に起因して生じる誤差が極めて小さく実質的に無視できることが予め判明している場合等に、車両の加減速中や方位変化中であっても、補正係数Ｃの算出処理や更新処理を行うようにしても良い。
【０３５０】
さらに上述した第２の実施の形態においては、低速補正係数Ｃ１及び高速補正係数Ｃ２を（５）式及び（６）式によりそれぞれ平準化して更新するようにした場合について述べた。
【０３５１】
しかしながら本発明はこれに限らず、低速補正係数Ｃ１及び高速補正係数Ｃ２について、例えば過去５分以内に算出した値の平均値を更新後の値として用いる等、他の演算手法によりそれぞれ更新するようにしても良い。或いは低速補正係数Ｃ１及び高速補正係数Ｃ２について、それぞれ予め定めた値に固定し更新しないようにしても良い。
【０３５２】
さらに上述した第３の実施の形態においては、速度Ｖを（１４）式により表される速度モデルによりモデル化し、（１５）式により当該速度Ｖを補正するようにした場合について述べた。
【０３５３】
本発明はこれに限らず、真の速度（すなわちＧＰＳ速度ＶＧ）を用いた他の種々の数式により表される速度モデルにより当該速度Ｖをモデル化し、真の速度について表すよう当該数式を変形して当該真の速度（すなわち補正後の速度Ｖ）を算出するようにしても良い。
【０３５４】
さらに上述した第３の実施の形態においては、ＧＰＳ速度ＶＧを取得できるときに（１６）式により定数Ｋを算出し、当該定数Ｋを（２５）式により平準化して更新するようにした場合について述べた。
【０３５５】
しかしながら本発明はこれに限らず、例えば過去１０分以内に算出した定数Ｋの平均値を更新後の定数Ｋとして用いる等、他の演算手法により任意の期間に算出した定数Ｋを用いて更新するようにしても良い。或いは、最適な定数Ｋを予め算出しておき、当該定数Ｋを更新せず固定したままとしても良い。
【０３５６】
さらに上述した第３の実施の形態においては、過去１秒間に得られた加速度αz及びピッチレートωyそれぞれの標準偏差に所定の係数を乗じた値を加速度の測定誤差Δαz及びピッチレートの測定誤差Δωyとする場合について述べた。
【０３５７】
しかしながら本発明はこれに限らず、例えば過去５秒以内に算出した加速度αz及びピッチレートωyそれぞれの平均値を更新後の加速度の測定誤差Δαz及びピッチレートの測定誤差Δωyとして用いる等、他の演算手法によりそれぞれ更新するようにしても良い。或いは、正確な測定誤差Δαz及びピッチレートの測定誤差Δωyを予め計測しておき、更新せず固定したままとしても良い。
【０３５８】
さらに上述した第３の実施の形態では、速度Ｖの値にかかわらず、（１５）式に従い定数Ｋを用いて一様に速度Ｖを補正する場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、例えば速度Ｖが所定の速度域に含まれる場合にのみ当該速度Ｖを補正するようにしても良い。
【０３５９】
さらに上述した第３の実施の形態では、加速度αz及びピッチレートωyの最大値及び最小値が同一符号である場合、速度Ｖを１／２倍するようにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、例えば加速度αz及びピッチレートωyの最大値及び最小値が同一符号となる可能性が極めて低い場合に、速度Ｖを１／２倍せず（１５）式による補正のみを行うようにしても良い。或いは、第２の実施の形態において、加速度αz及びピッチレートωyの最大値及び最小値が同一符号である場合に速度Ｖを１／２倍しても良い。
【０３６０】
さらに上述した実施の形態においては、速度Ｖを計算する際、加速度データＡＤ２に相当する加速度αzから抽出した最大加速度αz,max及び最小加速度αz,minと、角速度データＤＤ２に相当するピッチレートωyから抽出した最大角速度ωy,max及び最小角速度ωy,minとを基に、（３）式を用いて速度Ｖを算出するようにした。
【０３６１】
しかしながら本発明はこれに限らず、速度計算部３４は、ローパスフィルタ部３３から供給された加速度データＡＤ２に相当する加速度αz、及びピッチレートデータＰＤ２に相当するピッチレートωyの例えば前回の位置Ｐ０に対応するデータ点Ｐｍを中心とした２５データ点又は７５データ点分の分散をそれぞれ求める。そして速度算出部３４は、加速度αzの分散をピッチレートωyの分散で除算することにより速度Ｖを算出するようにしても良い。
【０３６２】
或いは、速度計算部３４は、ローパスフィルタ部３３から供給された加速度データＡＤ２に相当する加速度αz、及びピッチレートデータＰＤ２に相当するピッチレートωyの例えば前回の位置Ｐ０に対応するデータ点Ｐｍを中心とした２５データ点又は７５データ点分の範囲の偏差をそれぞれ求める。そして速度算出部３４は、加速度αzの偏差をピッチレートωyの偏差で除算することにより速度Ｖを算出するようにしても良い。これらの場合、第３の実施の形態における速度モデルを当該速度Ｖと対応する数式によりモデル化すれば良い。
【０３６３】
また上述した実施の形態においては、３軸加速度センサ４、Ｙ軸ジャイロセンサ５及びＺ軸ジャイロセンサ６により５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で加速度αx、αy、αz、ピッチレートωy及びヨーレートωzを測定するようにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、３軸加速度センサ４、Ｙ軸ジャイロセンサ５及びＺ軸ジャイロセンサ６は、５０［Ｈｚ］以外にも例えば１０［Ｈｚ］等の所定のサンプリング周波数により加速度αx、αy、αz、角速度ωy及び角速度ωzを検出するようにしても良い。
【０３６４】
さらに上述した実施の形態においては、５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で検出した加速度αz及びピッチレートωyを用いて速度Ｖを算出するようにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、速度算出部２２、５２及び７２は、５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で検出した加速度αz及びピッチレートωyの例えば２５データ点毎の平均値を取り、当該加速度αz及びピッチレートωyの平均値を用いて速度Ｖを算出するようにしても良い。
【０３６５】
この場合、速度算出部２２、５２及び７２は、５０［Ｈｚ］のサンプリング周波数で検出した加速度αz及びピッチレートωyの例えば２５データ点毎の平均値を取ることにより、速度Ｖを１秒当たり２回だけ算出することになる。これにより制御部１１、５１及び７１は、速度算出処理に対する処理負荷を軽減することができる。
【０３６６】
さらに上述した実施の形態においては、３軸加速度センサ４及びＹ軸ジャイロセンサ５によりそれぞれ検出した加速度データＡＤ及びピッチレートデータＰＤに対して、ハイパスフィルタ部３２によりハイパスフィルタ処理を施すようにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、ＰＮＤ１、５０及び７０は、３軸加速度センサ４及びＹ軸ジャイロセンサ５によりそれぞれ検出した加速度データＡＤ及びピッチレートデータＰＤに対して、ハイパスフィルタ処理を施さないようにしてもよい。
【０３６７】
さらに上述した実施の形態においては、３軸加速度センサ４及びＹ軸ジャイロセンサ５によりそれぞれ検出した加速度データＡＤ及びピッチレートデータＰＤに対して、ハイパスフィルタ部３２及びローパスフィルタ部３３によりハイパスフィルタ処理及びローパスフィルタ処理を施すようにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、ＰＮＤ１、５０及び７０は、加速度データＡＤ及びピッチレートデータＰＤに対して、ハイパスフィルタ処理及びローパスフィルタ処理に加えて、移動平均フィルタ処理を施すようにしてもよい。またＰＮＤ１、５０及び７０は、加速度データＡＤ及びピッチレートデータＰＤに対して、ハイパスフィルタ処理、ローパスフィルタ処理及び移動平均フィルタ処理を任意に組み合わせた処理を施すようにしても良い。
【０３６８】
さらに上述した実施の形態においては、ＰＮＤ１、５０及び７０が、電源電力の供給を受けている間、現在位置算出処理手順に従ってナビゲーションを行うにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、ＰＮＤ１、５０及び７０は、電源ボタン（図示せず）がユーザによって押下操作されることによってオフされた場合、当該電源ボタンが押下された時点での現在位置及び高度等を記憶部１２へ記憶する。そしてＰＮＤ１、５０及び７０は、再び電源ボタンがユーザによって押下操作されることによってオンされた場合、記憶部１２から現在位置及び高度等を読み出し、当該現在位置及び高度等から再び現在位置算出処理手順に従ってナビゲーションを行うようにしても良い。
【０３６９】
さらに上述した実施の形態においては、ＰＮＤ１、５０及び７０が、車両のダッシュボード上に載置されたクレードル３によって保持されている状態で、速度Ｖを算出するようにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、ＰＮＤ１、５０及び７０が、クレードル３から機械的或いは電気的に取り外されたことを認識すると、速度Ｖを０とする、或いは前値速度Vn-1のまま継続するようにしても良い。
【０３７０】
さらに上述した実施の形態においては、ＰＮＤ１、５０及び７０が左右方向に長い横置きの状態で使用されるようにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、図５２に示すように、ＰＮＤ１、５０及び７０は、縦方向に長い縦置きの状態で使用されるようにしてもよい。この場合ＰＮＤ１、５０及び７０は、Ｙ軸ジャイロセンサ５によりＺ軸回りのヨーレートωｚを検出し、またＺ軸ジャイロセンサ６によりＹ軸周りのピッチレートωｙを検出するようにすればよい。
【０３７１】
さらに上述した実施の形態においては、３軸加速度センサ４、Ｙ軸ジャイロセンサ５、Ｚ軸ジャイロセンサ６及び気圧センサ７がＰＮＤ１、５０及び７０の内部に設けられているようにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、３軸加速度センサ４、Ｙ軸ジャイロセンサ５、Ｚ軸ジャイロセンサ６及び気圧センサ７が、ＰＮＤ１、５０及び７０の外部に設けられているようにしてもよい。
【０３７２】
またＰＮＤ１、５０及び７０は、３軸加速度センサ４、Ｙ軸ジャイロセンサ５、Ｚ軸ジャイロセンサ６及び気圧センサ７の取り付け角度を調節できるような調節機構を例えば筐体の側面に設けるようにしても良い。
【０３７３】
これによりＰＮＤ１、５０及び７０は、その表示部２が車両の進行方向に対してほぼ垂直となるように設置されていない場合であっても、調節機構をユーザに調節させることによって、例えばＹ軸ジャイロセンサ５の回転軸を車両の垂直方向と揃えることができる。
【０３７４】
さらに上述した実施の形態においては、ピッチレートデータＰＤ２に相当するピッチレートωyが所定の閾値未満であった場合、及び加速度データＡＤ２に相当する加速度αz及びピッチレートデータＰＤ２に相当するピッチレートωyがそれぞれ所定の閾値より大きい場合、速度Ｖが過大であると判断するようにした。しかしながら本発明はこれに限らず、制御部１１、５１及び７１は、速度計算部３４によって算出された速度Ｖが前値速度Ｖn-1より所定速度以上の大きな値を取ったとき、速度Ｖが過大であると判断するようにしても良い。
【０３７５】
この場合、平滑化及びノイズ除去部３５は、速度計算部３４によって算出された速度Ｖが前値速度Ｖn-1より所定速度以上の大きな値を取ったときで、かつ前値速度が例えば速度１０［ｋｍ／ｈ］未満の超低速時であった場合、速度Vを０とする。また平滑化及びノイズ除去部３５は、速度計算部３４によって算出された速度Ｖが前値速度Ｖn-1より所定速度以上の大きな値を取ったときで、かつ前値速度が例えば速度１０［ｋｍ／ｈ］以上であった場合、前値速度Ｖn-1を速度Vとするようにすればよい。
【０３７６】
さらに上述した実施の形態においては、ＰＮＤ１、５０及び７０を自動車でなる車両に搭載する場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、例えばＰＮＤ１、５０及び７０を水面に沿って進行する船舶に搭載するようにしても良い。
【０３７７】
さらに上述した実施の形態においては、ＰＮＤ１、５０及び７０の制御部１１、５１及び７１が、予め記憶部１２に格納されているアプリケーションプログラムに従い、上述したルーチンＲＴ１、ＲＴ２及びＲＴ３の各処理手順を行うようにした場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、ＰＮＤ１、５０及び７０の制御部１１、５１及び７１が、記憶媒体からインストールしたアプリケーションプログラムや、インターネットからダウンロードしたアプリケーションプログラム、その他種々のルートによってインストールしたアプリケーションプログラムに従って上述した各処理手順を行うようにしても良い。
【０３７８】
さらに上述した第２の実施の形態においては、垂直方向加速度検出部としての３軸加速度センサ４と、水平方向角速度検出部としてのＹ軸ジャイロセンサ５と、速度算出部としての速度算出部５２と、速度補正部としての速度補正部６３とによって速度算出装置としてのＰＮＤ５０を構成する場合について述べた。
【０３７９】
本発明はこれに限らず、この他種々の構成でなる垂直方向加速度検出部と、水平方向角速度検出部と、速度算出部と、速度補正部とによって速度算出装置を構成するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【０３８０】
本発明の速度算出装置、速度算出方法及びナビゲーション装置は、例えば車両以外にも、バイク、電車等のその他種々に実装されたＰＮＤや据置型のナビゲーション装置等に適用することができる。
【符号の説明】
【０３８１】
１、５０、７０……ＰＮＤ、２……表示部、３……クレードル、４……３軸加速度センサ、５……Ｙ軸ジャイロセンサ、６……Ｚ軸ジャイロセンサ、７……気圧センサ、１１、５１、７１……制御部、１２……記憶部、２１……ＧＰＳ処理部、２２、５２、７２……速度算出部、２３……角度算出部、２４……高度算出部、２５……位置算出部、２６……ナビゲーション部、３１……データ取得部、３２……ハイパスフィルタ部、３３……ローパスフィルタ部、３４……速度計算部、３５……平滑化及びノイズ除去部、３６……速度出力部、６１……係数算出部、６３、８３……速度補正部、８１……測定誤差算出部、８２……定数算出部。
【図１】
0005625293.tif 000027
【図２】
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【図３】
0005625293.tif 000029
【図４】
0005625293.tif 000030
【図５】
0005625293.tif 000031
【図６】
0005625293.tif 000032
【図７】
0005625293.tif 000033
【図８】
0005625293.tif 000034
【図９】
0005625293.tif 000035
【図１０】
0005625293.tif 000036
【図１１】
0005625293.tif 000037
【図１２】
0005625293.tif 000038
【図１３】
0005625293.tif 000039
【図１４】
0005625293.tif 000040
【図１５】
0005625293.tif 000041
【図１６】
0005625293.tif 000042
【図１７】
0005625293.tif 000043
【図１８】
0005625293.tif 000044
【図１９】
0005625293.tif 000045
【図２０】
0005625293.tif 000046
【図２１】
0005625293.tif 000047
【図２２】
0005625293.tif 000048
【図２３】
0005625293.tif 000049
【図２４】
0005625293.tif 000050
【図２５】
0005625293.tif 000051
【図２６】
0005625293.tif 000052
【図２７】
0005625293.tif 000053
【図２８】
0005625293.tif 000054
【図２９】
0005625293.tif 000055
【図３０】
0005625293.tif 000056
【図３１】
0005625293.tif 000057
【図３２】
0005625293.tif 000058
【図３３】
0005625293.tif 000059
【図３４】
0005625293.tif 000060
【図３５】
0005625293.tif 000061
【図３６】
0005625293.tif 000062
【図３７】
0005625293.tif 000063
【図３８】
0005625293.tif 000064
【図３９】
0005625293.tif 000065
【図４０】
0005625293.tif 000066
【図４１】
0005625293.tif 000067
【図４２】
0005625293.tif 000068
【図４３】
0005625293.tif 000069
【図４４】
0005625293.tif 000070
【図４５】
0005625293.tif 000071
【図４６】
0005625293.tif 000072
【図４７】
0005625293.tif 000073
【図４８】
0005625293.tif 000074
【図４９】
0005625293.tif 000075
【図５０】
0005625293.tif 000076
【図５１】
0005625293.tif 000077
【図５２】
0005625293.tif 000078