(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車の絶対位置および方位を算出する第１の位置・方位算出手段（１３）と、
ジャイロセンサ（２１）により得た、自車の相対位置および方位を算出する第２の位置・方位算出手段（２２）と、
前記第１および第２の位置・方位算出手段（１３，２２）にてそれぞれ算出した各算出結果を入力として、自車の絶対位置および方位を決定する位置・方位決定手段（３１）と、により構成されるナビゲーション装置（１）に設けられ、前記ジャイロセンサ（２１）に固有の感度係数を補正するためのジャイロセンサの感度係数補正装置において、
当該車両が各交差点を曲がる毎に前記第２の位置・方位算出手段（２２）により算出された、該交差点での進入方位と進出方位との間の第２の曲がり角（θGY）から、前記第１の位置・方位算出手段（１３）により算出された、該交差点での進入方位と進出方位との間の第１の曲がり角（θGP）を差し引いた差分角（Δθ）を算出する差分角算出手段（４１）と、
算出された前記差分角（Δθ）を入力として、
該差分角（Δθ）が正の値をとる限り、前記ジャイロセンサ（２１）の感度係数を所定の補正量をもって段階的に増加させ、
該差分角（Δθ）が負の値をとる限り、前記ジャイロセンサ（２１）の感度係数を所定の補正量をもって段階的に減少させて、前記第２の位置・方位算出手段（２２）内の該感度係数を最適感度係数に収束させる感度係数変更手段（４２）とをさらに具備することを特徴とするジャイロセンサの感度係数補正装置。
【請求項２】
前記感度係数変更手段（４２）において、前記段階的に増加させまたは減少させる前記所定の補正量は、予め定めた一定量ずつの補正量である請求項１に記載のジャイロセンサの感度係数補正装置。
【請求項３】
前記感度係数変更手段（４２）において、前記段階的に増加させまたは減少させる前記所定の補正量は、前記差分角（Δθ）が正もしくは負のいずれか一方の値を連続してとる限り、漸次増大する補正量である請求項１に記載のジャイロセンサの感度係数補正装置。
【請求項４】
前記感度係数変更手段（４２）において、前記段階的に増加させまたは減少させる前記所定の補正量は、予め定めた一定量ずつの補正量であり、かつ、その一定量は、前記ジャイロセンサ（２１）の出力を正規化して得た正規化感度係数の１単位である請求項２に記載のジャイロセンサの感度係数補正装置。
【請求項５】
前記感度係数変更手段（４２）において、前記段階的に増加させまたは減少させる前記所定の補正量は、前記差分角（Δθ）が正もしくは負のいずれか一方の値を連続してとる限り、漸次増大する補正量であり、かつ、その増大する補正量は、前記ジャイロセンサ（２１）の出力を正規化して得た正規化感度係数の１単位を単位として設定される請求項３に記載のジャイロセンサの感度係数補正装置。
【請求項６】
前記第１の位置・方位算出手段（１３）にて算出された前記進入方位および進出方位の各精度を算定する方位精度算定手段（５１）をさらに有し、算定された精度が所定の精度以上であるときのみ選択的に前記感度係数補正手段（４２）を動作させる請求項１〜５のいずれか一項に記載のジャイロセンサの感度係数補正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はナビゲーション装置、特に、ＧＰＳや地磁気センサ等を利用して自車の絶対位置および方位を算出する第１の位置・方位算出手段と、ジャイロセンサを利用して自車の相対位置および方位を算出する第２の位置・方位算出手段とを併用する構成のナビゲーション装置に関する。
【０００２】
近年、ナビゲーション装置の急速な普及および発達に伴い、位置および方位に関する測位精度の一層の高度化が要求されている。これに応えて、上記の第１の位置・方位算出手段（ＧＰＳや地磁気センサ、以下単にＧＰＳとも称す）に加えて、上記の第２の位置・方位算出手段（以下ジャイロと称す）を備えたナビゲーション装置が提案され実用にも供されている。さらにまた、マップマッチング機能も加えたナビゲーション装置も提案されている。
【０００３】
【従来の技術】
図９は本発明の前提をなすナビゲーション装置の公知例を示す図である。
従来のナビゲーション装置１は本図に示すとおり構成され、１０番台の参照番号が付されたブロックよりなる第１の位置・方位測位系と、２０番台の参照番号が付されたブロックよりなる第２の位置・方位測位系とが併存する。
【０００４】
第１の位置・方位測位系（絶対系）は、ＧＰＳアンテナ１１と、そのアンテナ出力を入力とするＧＰＳ受信機１２と、その受信出力を受けて、自車の絶対位置および方位を算出する第１の位置・方位算出手段１３とを含む。
一方、第２の位置・方位測位系（相対系）は、ジャイロセンサ２１と、そのセンサ出力や車速パルス入力手段２３（車速の検出）、バックギヤ信号入力手段２４（距離の加算または減算の決定）等の出力を入力として、自車の相対位置および方位を算出する第２の位置・方位算出手段２２とを含む。
【０００５】
そして、第１および第２の位置・方位算出手段１３，２２にてそれぞれ算出した各算出結果（測位情報）を入力として、自車の絶対位置および方位を最終決定する位置・方位決定手段３１を有する。
ここに決定された自車の絶対位置および方位の情報は、表示装置３２を通して、当該車両の搭乗者に提供される。
【０００６】
上述したナビゲーション装置の中で、本発明は主としてジャイロセンサ２１の感度係数について述べるものであり、このジャイロセンサ２１の感度係数についてまず説明しておく。
図１０はジャイロセンサの検出角度について説明するための図である。
ジャイロセンサ２１は各交差点において曲がり角を検出するものであり、図中の“進入方位”および“進出方位”に沿ってそれぞれ一定の距離以上を走行したこと（直進性）と、その“進入方位”と“進出方位”との間の曲がり角が所定角以上（例えば６０°以上）であることの２条件が揃ったときに、進入方位と進出方位との間の曲がり角θGYを出力する。
【０００７】
なお図１０においては、ＧＰＳ系である第１の位置・方位算出手段１３により求められた、進入方位と進出方位との間の曲がり角θGPも併せて描いている。また本図中に示すΔθは、第２の曲がり角θGYから第１の曲がり角θGPを差し引いた差分角であり、Δθが零に近い程、両者の一致性が良く、それだけ信頼性の高いものとなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した第２の曲がり角θGYについてさらに詳しく考察する。
図１１はジャイロセンサの感度係数（ｋ）について説明するグラフである。
本図において、横軸はジャイロセンサ２１からの出力電圧（ＶGY）であり、その電圧値が曲がり角θGYに変換される。例えば、車両の曲がり具合に応じてＶGY1 の出力電圧を得たとき、このときの車両の曲がり角はθGY1 である。
【０００９】
この場合、ＶGYとθGPとの間にはある比例関係がある。その比例関係を表すのが感度係数である。図中、最適感度係数はｋ0 （実線の特性に相当）である。またこのとき上記の差分角Δθは零である。
ところで、一般にジャイロセンサ２１が呈する感度係数は常に最適感度係数（ｋ0 ）にはならないことが分かっている。すなわち、その感度係数が、図１１に示すｋ′あるいはｋ″のように変動してしまう。この結果、上記の差分角Δθは零から外れ、高精度な測位情報が得られないという問題がある。これは、ジャイロセンサ２１の置かれる環境の温度変動に起因し、あるいはその経年変化等に起因する。
【００１０】
したがって本発明は、ジャイロセンサの温度変動や経年変化に起因する感度係数の変動を車両の走行中に常に監視してこれを補正し最適感度係数（ｋ0 ）を常に維持し得る、ジャイロセンサの感度係数補正装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の基本構成を示す図である。
本図において、既述した図９と同一の主要な構成要素は、
ｉ）自車の絶対位置および方位を算出する第１の位置・方位算出手段１３と、
ii）ジャイロセンサ２１により得た、自車の相対位置および方位を算出する第２の位置・方位算出手段２２と、
iii)第１および第２の位置・方位算出手段１３，２２にてそれぞれ算出した各算出結果を入力として、自車の絶対位置および方位を決定する位置・方位決定手段３１である。
【００１２】
したがって、本発明の感度係数補正装置２を特徴づける構成要素は下記▲１▼および▲２▼である。
▲１▼  当該車両が各交差点を曲がる毎に第２の位置・方位算出手段２２により算出された、該交差点での進入方位と進出方位との間の第２の曲がり角θGYから、第１の位置・方位算出手段１３により算出された、該交差点での進入方位と進出方位との間の第１の曲がり角θGPを差し引いた差分角Δθを算出する差分角算出手段４１。
【００１３】
▲２▼  算出された差分角Δθを入力として、
この差分角Δθが正の値をとる限り、ジャイロセンサ２１の感度係数（ｋ）を所定の補正量をもって段階的に増加させ、一方、
その差分角Δθが負の値をとる限り、ジャイロセンサ２１の感度係数（ｋ）を所定の補正量をもって段階的に減少させて、第２の位置・方位算出手段２２内の感度係数を最適感度係数（ｋ0 ）に収束させる感度係数変更手段４２。
【００１４】
このように、差分角Δθが正の範囲にある限りは、段階的に、感度係数を減少し続け、Δθ＝０すなわち最適感度係数（ｋ0 ）に収束させる。
逆に、上記の差分角Δθが負の範囲にある限りは、段階的に、感度係数を増加し続け、Δθ＝０すなわち最適感度係数（ｋ0 ）に収束させる。
段階的に感度係数を変更することにより、１つ１つ最適値をサーチして行くことができる。
【００１５】
一方、その差分角Δθが零のときは、感度係数の補正を停止する。補正の必要がないからである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図２は感度係数変更手段による変更工程の第１実施例を表す図（その１）、図３は同図（その２）である。
図２および図３において、横軸は時間（ｔ）、縦軸は感度係数（ｋ）である。このｋは、さらにｋ0 とｋS で表示される。ｋ0 は既に述べた最適感度係数であり、ｋS は感度係数の変更工程において初期設定される感度係数の初期値である。
【００１７】
またΔθは既に述べた差分角であり、Δθ＝θGY−θGPである。Δθが正のときは（Δθ＞０）、θGYがθGPより大きいので、上記のｋS より段階的に増大させてｋ0 に収束させる。これは図２に相当する。図２では、１０ステップ目で感度係数が最適感度係数ｋ0 に収束した例を示す。
一方、図３はΔθ（＝θGY−θGP）が負のときであり（Δθ＜０）、θGYがθGPより小さいので、上記のｋS より段階的に減少させてｋ0 に収束させる。図３では、７ステップ目で感度係数が最適感度係数ｋ0 に収束した例を示す。
【００１８】
かくのごとく第１実施例は、感度係数変更手段４２において段階的に増加させまたは減少させる所定の補正量が、予め定めた一定量ずつの補正量であるようにしたものである。
図４は感度係数変更手段による変更工程の第２実施例を表す図（その１）、図５は同図（その２）である。なお、図４および図５の見方は、上述した図２および図３の見方と同じである。
【００１９】
まず図４を参照すると、Δθ（＝θGY−θGP）が正のとき、したがって、ｋs ＜ｋ0 のときであり、図２の第１実施例と異なるのは、Δθが正の値をとる限り毎回増大させる補正量が、＋１→＋２→＋３→＋４…のように漸次大きくなることである（第１実施例では、＋１→＋１→＋１→…という変更工程である）。
この場合、５ステップ目で感度係数が、ｋ0 を超えてしまった、つまり、Δθが負になってしまったので図５で示す変更工程に移行することでΔθ＝０に収束させる。
【００２０】
一方、図５はΔθ（＝θGY−θGP）が負のとき、したがってｋs ＞ｋ0 のときであり、θGYがθGPより小さいので、上記のｋS より段階的に減少させてｋ0 に収束させる。
図３の第１実施例と異なるのは、Δθが負の値をとる限り毎回減少させる補正量が、−１→−２→−３…のように漸次大きくなることである（第１実施例では、−１→−１→−１→…という変更工程である）。
【００２１】
かくのごとく第２実施例は、感度係数変更手段４２において段階的に増加させまたは減少させる所定の補正量が、前記差分角（Δθ）が正もしくは負のいずれか一方の値を連続してとる限り、漸次増大する補正量であるようにしたものである。
なお、図２〜図５の各図において、時間方向の刻みが、スタート時および正負が反転した直後（図４の５ステップ目）に２倍になっているのは（図２の“２ｔ”および“ｔ”参照）、ｋの値が、ノイズ等の影響によることなく、確実にその値にあることを見極めるためである。
【００２２】
図６は第１実施例（図２、図３）の動作を表すフローチャート、図７は第２実施例（図４、図５）の動作を表すフローチャートである。
両図を比較して明らかなように、図７のフローチャートの内容は、図６のフローチャートの内容を包含しているので、図７を代表として以下説明する。
ジャイロセンサ２１の感度係数は、単位角速度に対する電圧〔mV／deg ／sec 〕で表される。これをソフトウェアでの処理に適したＬＯＣ単位系に変換して正規化する。
【００２３】
正規化する前の感度係数をｋ〔mV／deg ／sec 〕とすると、
【００２４】
【数１】
0003635145.tif 000002
【００２５】
図７のフローチャートを参照すると、まず、感度係数ｋの標準値ｋTYP を正規化した感度係数ｋTYP をｋS の初期値とする。これと同時にカウンタＡ及びＢも初期化する（▲１▼）。
ＡはΔθ＞０の状態が連続した回数に相当し、ＢはΔθ＜０の状態が連続した回数に相当する。
【００２６】
カウンタＡはΔθ＞０の状態が連続して検出された回数をカウントするものであり、同様にカウンタＢはΔθ＜０の状態が連続して検出された回数をカウントするものである。
車両が交差点を通過したかを判断して、交差点を通過していれば、図１の手段１３および２２にてθGP, θGYを求め、図１の手段４１にてΔθを求める（▲２▼）。
【００２７】
θGP  ←  （ＧＰＳの進出方位）−（ＧＰＳの進入方位）
θGY  ←  （ＧＹＲＯの進出方位）−（ＧＹＲＯの進入方位）
Δθ  ←  θGY−θGP
次に、ΔθがΔθ＞０かあるいはΔθ＜０であるかをまず図１の手段４２にて判断し、Δθ＞０であればカウンタＡをインクリメントしてカウンタＢをクリアした後（▲３▼）、Ａが２以上であるか否かを判定し（▲４▼）、２以上であれば感度係数ｋが最適感度係数ｋ0 より小さいと判断して、ｋを（Ａ−１）だけインクリメントする（▲５▼）。
【００２８】
また、ΔθがΔθ＜０であればカウンタＢをインクリメントしてカウンタＡをクリアした後（▲６▼）、Ｂが２以上であるか否かを判断し（▲７▼）、２以上であれば、ｋがｋ0 より大きいと判断してｋを（Ｂ−１）だけディクリメントする（▲８▼）。
このようにして、感度係数ｋを最適感度係数ｋ0 に速やかに収束させることができる。
【００２９】
図６の方を参照すると、図７のステップ▲３▼，▲４▼，▲６▼および▲７▼は不要である。そして、図７のステップ▲５▼は、図６においてステップ▲５▼′となる（図２の＋１参照）。また図７のステップ▲８▼は、図６においてステップ▲８▼′となる（図３の−１参照）。
かくのごとく、図６のフローチャートおよびその説明によれば、感度係数変更手段４２において段階的に増加させまたは減少させる所定の補正量は、予め定めた一定量ずつの補正量であり、かつ、その一定量は、ジャイロセンサ２１の出力を正規化して得た正規化感度係数の１単位とするようにしている。
【００３０】
また、図７のフローチャートおよびその説明によれば、感度係数変更手段４２において段階的に増加させまたは減少させる所定の補正量は、漸次増大する補正量であり、かつ、その増大する補正量は、ジャイロセンサ２１の出力を正規化して得た正規化感度係数の１単位を単位として設定されるようにしている。
図８は図１の構成に方位精度算定手段を加えた構成例を示す図である。
【００３１】
本図の構成によれば、第１の位置・方位算出手段１３にて算出された進入方位および進出方位の各精度を算定する方位精度算定手段５１をさらに設けることによって、算定された精度が所定の精度以上であるときのみ選択的に感度係数変更手段４２を動作させるようにすることができる。
ＧＰＳ系（参照番号、１１，１２，１３）によって得られた測位情報は絶対測位情報である筈である。ところが現実には種々の要因によってその絶対値は常に真の絶対値である保証はなく、誤差を含むこともある。またそのような状況にあるからこそ、相対系（参照番号２１，２２等）を導入しこれを併用する必然性が生じてくるのである。
【００３２】
そこで、方位精度算定手段５１をさらに導入し、上記の絶対値が真の値に近い蓋然性が高いときのみ、感度係数補正装置２をアクティブにし、その補正の信頼性を一層向上させるようにしている。
上記の絶対値が真の値に近い蓋然性が高いか否かの判断は、例えば初めに述べたマップマッチング機能を組み入れることによって行うことができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、各図に表した構成による効果は、下記のとおりである。
（１）従来の固定の感度係数を与える方法に比べ、ジャイロセンサの個体による感度係数のばらつきや温度による感度係数の変化を吸収でき、より精度の高い方位検出が行える（図１）。
【００３４】
（２）図２および３では常に同一幅の補正を行うため、初期状態ではその収束に多少の時間を要するが、図４および５によれば、補正する幅を可変にしているため、初期状態であっても直ちに収束させることができる。
（３）本発明はＧＰＳにより測定した方位を基準にしており、その方位の精度により効果が左右される。図８によれば、ＧＰＳによる方位が高精度の場合にのみ補正を行うため、より正確に感度係数の補正が行える。
【００３５】
（４）なお基準とする方位の算出手段は、ＧＰＳの他に地磁気センサ等でもよく、システムにより自由に選択することも可能である。
このようにジャイロセンサによる方位検出の精度向上に寄与するところは大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本構成を示す図である。
【図２】感度係数変更手段による変更工程の第１実施例を表す図（その１）である。
【図３】感度係数変更手段による変更工程の第１実施例を表す図（その２）である。
【図４】感度係数変更手段による変更工程の第２実施例を表す図（その１）である。
【図５】感度係数変更手段による変更工程の第２実施例を表す図（その２）である。
【図６】第１実施例（図２、図３）の動作を表すフローチャートである。
【図７】第２実施例（図４、図５）の動作を表すフローチャートである。
【図８】図１の構成に方位精度算定手段を加えた構成例を示す図である。
【図９】発明の前提をなすナビゲーション装置の公知例を示す図である。
【図１０】ジャイロセンサの検出角度について説明するための図である。
【図１１】ジャイロセンサの感度係数（ｋ）について説明するグラフである。
【符号の説明】
１…ナビゲーション装置
２…感度係数補正装置
１１…ＧＰＳアンテナ
１２…ＧＰＳ受信機
１３…第１の位置・方位算出手段
２１…ジャイロセンサ
２２…第２の位置・方位算出手段
３１…位置・方位決定手段
３２…表示装置
４１…差分角算出手段
４２…感度係数変更手段
５１…方位精度算出手段
【図１】
0003635145.tif 000003
【図２】
0003635145.tif 000004
【図３】
0003635145.tif 000005
【図４】
0003635145.tif 000006
【図５】
0003635145.tif 000007
【図６】
0003635145.tif 000008
【図７】
0003635145.tif 000009
【図８】
0003635145.tif 000010
【図９】
0003635145.tif 000011
【図１０】
0003635145.tif 000012
【図１１】
0003635145.tif 000013