(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の走行距離に応じたパルス信号を出力する距離センサと、その車両のヨーレイトに応じた信号を出力する角速度センサと、上記車両の前後方向の加速度に応じた信号を出力する加速度センサとを有して上記車両の走行速度，走行距離および進行方位を検出するロケータ装置において、上記車両が発車して走行速度が所定値以上になるまでは、上記加速度センサの出力信号と停車時の出力信号との差に応じて上記車両の前進または後退の状態を判定し、走行速度が所定値以上になった場合は、直前の前進または後退の状態値を上記車両が停車するまで保持する走行状態判定手段を備え、上記走行状態判定手段は、上記車両の走行速度が所定値以下で、かつ上記加速度センサの出力信号の微分値の絶対値が所定値以下である状態が所定時間以上継続した場合には、上記車両が停車したと判断することを特徴とするロケータ装置。
【請求項２】
車両の走行距離に応じたパルス信号を出力する距離センサと、その車両のヨーレイトに応じた信号を出力する角速度センサと、上記車両の前後方向の加速度に応じた信号を出力する加速度センサとを有して上記車両の走行速度，走行距離および進行方位を検出するロケータ装置において、上記車両が発車して走行速度が所定値以上になるまでは、上記加速度センサの出力信号と停車時の出力信号との差に応じて上記車両の前進または後退の状態を判定し、走行速度が所定値以上になった場合は、直前の前進または後退の状態値を上記車両が停車するまで保持する走行状態判定手段と、上記車両が停車状態である場合において、上記加速度センサの出力信号の微分値が所定値以下で、かつ上記角速度センサの出力信号からオフセット値を差し引いた残りの値が所定値以下になった場合には、その角速度センサの出力信号レベルを新たにオフセット値として設定する角速度センサ補正手段とを備えたことを特徴とするロケータ装置。
【請求項３】
車両のヨーレイトに応じた信号を出力する角速度センサと、その車両の前後方向の加速度に応じた信号を出力する加速度センサと、上記車両が存在する座標位置を出力するＧＰＳ受信機とを有して上記車両の現在位置および進行方位を検出するロケータ装置において、上記車両が発車して走行速度が所定値以上になるまでは、上記加速度センサの出力信号と停車時の出力信号との差に応じて上記車両の前進または後退の状態を判定し、走行速度が所定値以上になった場合は、直前の前進または後退の状態値を上記車両が停車するまで保持する走行状態判定手段を備え、上記走行状態判定手段は、上記車両の走行速度が所定値以下で、かつ上記加速度センサの出力信号の微分値の絶対値が所定値以下である状態が所定時間以上継続した場合には、上記車両が停車したと判断することを特徴とするロケータ装置。
【請求項４】
車両のヨーレイトに応じた信号を出力する角速度センサと、その車両の前後方向の加速度に応じた信号を出力する加速度センサと、上記車両が存在する座標位置を出力するＧＰＳ受信機とを有して上記車両の現在位置および進行方位を検出するロケータ装置において、上記車両が発車して走行速度が所定値以上になるまでは、上記加速度センサの出力信号と停車時の出力信号との差に応じて上記車両の前進または後退の状態を判定し、走行速度が所定値以上になった場合は、直前の前進または後退の状態値を上記車両が停車するまで保持する走行状態判定手段と、上記車両が停車状態である場合において、上記加速度センサの出力信号の微分値が所定値以下で、かつ上記角速度センサの出力信号からオフセット値を差し引いた残りの値が所定値以下になった場合には、その角速度センサの出力信号レベルを新たにオフセット値として設定する角速度センサ補正手段とを備えたことを特徴とするロケータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両の進行方位と現在位置等を検出するロケータ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は、例えば特公平３−１８１２４号公報に示された従来のロケータ装置を示すブロック図であり、図において、１は車両の単位走行距離毎にパルス信号を出力する距離センサ、２は予めメモリに記憶した制御プログラムに従って車両の進行方位と現在位置を演算するコンピュータを含む演算手段２２からなる信号処理器、２０は車両のヨーレイトに応じた信号を出力する角速度センサ、３は例えばトランスミッションのセレクトレバーがＲレンジにあるか否かの状態を示すＲポジション信号またはバックライト信号などで車両が後退状態にあることを検出する後退状態検出センサである。
【０００３】
次に動作について説明する。
図１６において、信号処理器２は、角速度センサ２０の出力信号から進行方位変化角を求め、出発時の進行方位に積算して進行方位を検出する。また、距離センサ１のパルス信号から走行距離を演算しておき、後退状態検出センサ３の出力信号により前進していると判断した場合には走行距離を正の値とし、後退していると判断した場合には走行距離を負の値とする。そして、進行方位と走行距離を用いて車両の現在位置を更新して出力するものである。
【０００４】
また、従来のロケータ装置において、車両の進行方位変化角および加速度を検出するものとして、例えば、特開平７−２８０５８４号公報に示されたものがある。図１７はその構成を示すブロック図であり、図において、４は車両の走行速度に応じた速度信号を出力する速度センサ、２は信号処理器である。信号処理器２は、車両のヨーレイトに応じた信号を出力する角速度センサ２０、車両の横方向の加速度に応じた信号を出力する加速度センサ２１、および予めメモリに記憶されたプログラムに従って車両の進行方位変化角と加速度を演算するコンピュータを含む演算手段２２から構成されている。
【０００５】
次に動作について説明する。
図１７において、まず、角速度センサ２０の出力信号ωi （ｉ＝１〜３）、車両の横方向の加速度を検出する加速度センサ２１の出力信号ａi （ｉ＝１〜３）、および速度センサ４の速度信号ｖi （ｉ＝１〜３）を所定時間以内に３回読み込む。この読み込んだ各信号には、式（１）に示すように、未知数である角速度センサ２０の感度Ａとオフセット値ω0f、および加速度センサ２１のオフセット値ａ0fが含まれているので、測定回数３回分の方程式から３つの未知数を解き、式（２）により角速度信号ωsiを得る。そして、所定時間毎に角速度信号ωsiを積分して進行方位変化角を求めるものである。
【０００６】
ωi （ｉ＝１〜３）＝Ａ×ωsi（ｉ＝１〜３）＋ω0f
ａi （ｉ＝１〜３）＝ａsi（ｉ＝１〜３）＋ａ0f
ｖi （ｉ＝１〜３）＝ａsi（ｉ＝１〜３）／ωsi（ｉ＝１〜３）  （１）
ωsi（ｉ＝１〜３）＝｛ωi （ｉ＝３）−ω0f｝／Ａ            （２）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のロケータ装置は以上のように構成されているので、図１６に示したロケータ装置では、Ｒポジション信号線をロケータ装置本体に接続しないままで車両を後退させた場合には、車両が前進していると誤判断して現在位置の特定を誤ってしまう。従って、後退状態検出センサ３からＲポジション信号線をロケータ装置本体に接続する必要があり、その配線工事はカーナビを扱えるカー用品専門店などで行う必要があるという課題があった。
【０００８】
また、図１７に示したロケータ装置では、加速度センサ２１から車両の前後方向の加速度を測定できず、車両の後退または前進の走行状態を判別することができなかった。また、車両走行中には車両の横方向の加速度，角速度および速度の３種の信号を測定して、角速度センサ２０のオフセット値と感度の算出を可能としているが、路面の傾斜等により誤差が発生する課題があった。さらには、停車時に角速度センサ２０のオフセット値を検出する手段を備えていないので、角速度センサ２０のオフセット値を的確に補正する機会を逸するという課題があった。
【０００９】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、Ｒポジション信号線をロケータ装置本体に接続しなくても、車両の前進または後退の走行状態を判別できるロケータ装置を得ることを目的とする。
【００１０】
また、この発明は、距離センサからのパルス信号の発生が不正になった場合に、走行速度と走行距難の計算をパルス信号以外の情報で代行し、走行速度と走行距離の誤差を小さくすることができるロケータ装置を得ることを目的とする。
【００１１】
さらに、この発明は、Ｒポジション信号線と距離センサの出力信号線をロケータ装置に配線しなくても、車両の走行状態，走行速度および走行距離を検出できるロケータ装置を得ることを目的とする。
【００１２】
さらに、この発明は、車両の停車時に行われる角速度センサのオフセット値の補正頻度を上げるとともに、ハンドルを切ったままの状態で発車した時にオフセット値を誤補正しないようにすることができるロケータ装置を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明に係るロケータ装置は、距離センサ，角速度センサおよび加速度センサを有して車両の走行速度，走行距離および進行方位を検出するロケータ装置において、車両が発車して走行速度が所定値以上になるまでは、加速度センサの出力信号と停車時の出力信号との差に応じて車両の前進または後退の状態を判定し、走行速度が所定値以上になった場合は、直前の前進または後退の状態値を車両が停車するまで保持する走行状態判定手段を備え、また、走行状態判定手段を、車両の走行速度が所定値以下で、かつ加速度センサの出力信号の微分値の絶対値が所定値以下である状態が所定時間以上継続した場合には、車両が停車したと判断するようにしたものである。
【００１４】
請求項２記載の発明に係るロケータ装置は、距離センサ，角速度センサおよび加速度センサを有して車両の走行速度，走行距離および進行方位を検出するロケータ装置において、車両が発車して走行速度が所定値以上になるまでは、加速度センサの出力信号と停車時の出力信号との差に応じて車両の前進または後退の状態を判定し、走行速度が所定値以上になった場合は、直前の前進または後退の状態値を車両が停車するまで保持する走行状態判定手段と、車両が停車状態である場合において、加速度センサの出力信号の微分値が所定値以下で、かつ角速度センサの出力信号からオフセット値を差し引いた残りの値が所定値以下になった場合には、その角速度センサの出力信号レベルを新たにオフセット値として設定する角速度センサ補正手段とを備えたものである。
【００１５】
請求項３記載の発明に係るロケータ装置は、角速度センサ，加速度センサおよびＧＰＳ受信機を有して車両の現在位置および進行方位を検出するロケータ装置において、車両が発車して走行速度が所定値以上になるまでは、加速度センサの出力信号と停車時の出力信号との差に応じて車両の前進または後退の状態を判定し、走行速度が所定値以上になった場合は、直前の前進または後退の状態値を車両が停車するまで保持する走行状態判定手段を備え、また、走行状態判定手段を、車両の走行速度が所定値以下で、かつ加速度センサの出力信号の微分値の絶対値が所定値以下である状態が所定時間以上継続した場合には、車両が停車したと判断するようにしたものである。
【００１６】
請求項４記載の発明に係るロケータ装置は、角速度センサ，加速度センサおよびＧＰＳ受信機を有して車両の現在位置および進行方位を検出するロケータ装置において、車両が発車して走行速度が所定値以上になるまでは、加速度センサの出力信号と停車時の出力信号との差に応じて車両の前進または後退の状態を判定し、走行速度が所定値以上になった場合は、直前の前進または後退の状態値を車両が停車するまで保持する走行状態判定手段と、車両が停車状態である場合において、加速度センサの出力信号の微分値が所定値以下で、かつ角速度センサの出力信号からオフセット値を差し引いた残りの値が所定値以下になった場合には、その角速度センサの出力信号レベルを新たにオフセット値として設定する角速度センサ補正手段とを備えたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるロケータ装置を示すブロック図であり、図において、１は車両の単位走行距離毎にパルス信号を出力する距離センサ、２は信号処理器である。信号処理器２は、車両のヨーレイトに応じた信号を出力する角速度センサ２０、車両の前後方向の加速度に応じた正，負の信号を出力する加速度センサ２１、予めメモリに記憶した制御プログラムに従って車両の進行方位と現在位置を演算するコンピュータを含む演算手段２３から構成されている。
【００１８】
次に動作について説明する。
図２は距離センサ１から距離パルスが出力されたときに行う割り込み処理１の内容を示す流れ図、図３は所定時間△ｔ毎に行う割り込み処理２の内容を示す流れ図、図４はメインルーチンの処理内容を示す流れ図、図５はメインルーチン中の走行状態判定（ステップＳＴ４０５）の処理内容を詳細に示す流れ図、図６は走行速度と加速度センサ２１の出力信号を示す説明図であり、走行状態判定の処理にて用いるものである。
【００１９】
図２において、割り込み処理１は、ステップＳＴ２０１で距離パルスカウンタｎに１を加算し、割り込み処理を終了する。
【００２０】
図３において、割り込み処理２は、ステップＳＴ３０１で現在位置検出タイミングを示す処理開始フラグをセツトし、割り込み処理を終了する。
【００２１】
図４において、メインルーチンは、各センサの信号から所定時間△ｔ毎に最新の進行方位θi と所定時間△ｔ毎の走行距離△Ｌi を検出して出力するために、まず、ステップＳＴ４０１で処理開始フラグのクリア等の演算手段２３の初期化を行い、続いて、ステップＳＴ４０２で処理開始フラグがセットされているか否かを判定して、走行軌跡情報である走行距離△Ｌi と進行方位θi を検出する所定時間△ｔ毎のタイミングをとる。ステップＳＴ４０３では次回の割り込みに備えて処理開始フラグをクリアする。ステップＳＴ４０４は式（３）により所定時間△ｔ毎の走行距離△Ｌi と走行速度ｖi を演算するもので、演算後は、次の所定時間△ｔの距離パルスをカウントするために距離パルスカウンタ値ｎをクリアする。
【００２２】
△Ｌi ＝ｎ×Ｃ
ｖi ＝｜△Ｌi ｜／△ｔ                                      （３）
但し、Ｃは単位走行距離である。
【００２３】
ステップＳＴ４０５では図５の流れ図を用いて処理の詳細を後述するが、車両の走行状態を前進，後退または停車の３つの状態で表すように判定する。ステップＳＴ４０６は角速度センサ２０のオフセット値を補正する処理で、走行状態が停車のときに角速度センサ２０の出力信号ωsgをオフセット値ω0fとして設定する。ステップＳＴ４０７は車両の最新の進行方位θi を演算するもので、式（４）により角速度センサ２０の出力信号ωsgから求めた進行方位変化角△θi を前回求めた進行方位θi-1 に積算して進行方位θi を更新する。
【００２４】
ωi ＝（ωsg−ω0f）×ＳＦ
△θi ＝ωi ×△ｔ
θi ＝θi-1 ＋△θi                                         （４）
但し、ＳＦは、角速度センサ２０の出力信号ωsgを角速度信号ωi に変換するスケールファクタである。
【００２５】
そして、ステップＳＴ４０８では、最新の進行方位θi と所定時間△ｔ毎の走行距離△Ｌi を用いて車両の現在位置を更新して、ステップＳＴ４０９で現在位置と進行方位θi を出力するものである。
【００２６】
図５は走行状態判定ステップＳＴ４０５の処理の詳細を示した流れ図であり、走行状態判定の処理は、車両の走行状態を前進，後退または停車の３つの状態で判別するもので、車両が走行している場合には停車開始を判断し、また、停車している場合には発車開始とその時に前進しているか、あるいは後退しているかを判断するものである（走行状態判定手段）。
【００２７】
まず、車両の走行状態に応じた処理を行うために、ステップＳＴ５０１で走行速度が０以外か否かを判定し、０以外であれば、車両が走行しているとしてステップＳＴ５０２を次に行い、０であれば、車両が停車しているとしてステップＳＴ５０８を次に行う。ステップＳＴ５０２では、車両の発車時に確定した走行状態を、次に停車するまで保持するために、走行状態判定フラグがセットされているか否かを判定して、走行状態が未確定であれば、ステップＳＴ５０３を次に行い、既に走行状態が確定していれば、ステップＳＴ５１１を次に行う。ステップＳＴ５０３では走行状態がまだ停車となったままか、あるいは走行速度が予め定められた所定値未満の発車時であるか否かを判定する。走行状態が停車、もしくは、その所定値未満の走行速度であれば、発車の状態を判定するためにステップＳＴ５０４を次に行い、走行状態が停車以外で、かつ、予め定められ所定値以上の走行速度であれば、走行状態が確定したとしてステップＳＴ５１１を次に行う。ステップＳＴ５０４では加速度センサ２１の最新の出力信号ａi と停車時の出力信号ａSTP の差の絶対値が予め定められた所定値より大か否かを判定し、その所定値より大であれば、走行状態を判定できるとしてステップＳＴ５０５を次に行い、その所定値以下であれば、走行状態を判定できないとして走行状態判定処理を終える。
【００２８】
ステップＳＴ５０５では加速度センサ２１の最新の出力信号ａi から停車時の出力信号ａSTP を差し引いた残りの値が正ならば、ステップＳＴ５０６で走行状態を前進としてから走行状態判定処理を終了し、負ならば、ステップＳＴ５０７で走行状態を後退としてから走行状態判定処理を終了する。ステップＳＴ５０８では走行状態判定フラグをセットして次に発車する時に前進または後退を判定できるようにする。ステップＳＴ５０９では加速度センサ２１の出力信号ａi を停車時の出力信号ａSTP として保持し、ステップＳＴ５１０で走行状態を停車として走行状態判定処理を終了する。またステップＳＴ５１１では発車時の走行状態を確定したとして走行状態判定フラグをクリアしてから走行状態判定処理を終了する。
【００２９】
図６は、図５における走行状態の判定結果を示す説明図であり、図において、（ａ）は前進，停車および後退時の走行速度パターン、（ｂ）は加速度センサ２１の出力信号パターン、（ｃ）はこの実施の形態１における走行状態の判定結果を示す図である。
【００３０】
ロケータ装置に用いられる距離センサ１は、一般的に、前進または後退の極性を持たず、移動した距離しか得られない。従って、距離センサ１のパルス信号の発生レートから計算される走行速度も前進または後退によらず、正の値となる。車両が前進方向に発車した場合には、走行速度が上昇し、かつ、正の加速度が検出される。この時、走行状態を前進と判定し、走行速度が予め定められた所定値を越えた以降は、走行状態として前進を保持する。そして、減速して停車した時に走行状態を停車とする。また、車両が後退方向に発車した場合には、走行速度は上昇するが、負の加速度が検出されるため、この時、走行状態を後退と判定する。
【００３１】
以上のように、この実施の形態１によれば、ロケータ装置に内蔵した加速度センサ２１の出力信号を用いることにより、発車直後の加速度センサ２１の出力信号の極性により車両が前進したのか後退したのか走行状態を判別できるように構成したので、Ｒポジション信号線をロケータ装置に接続する必要を無くし、ロケータ装置の車体への取り付けが容易になる効果がある。
【００３２】
実施の形態２．
この実施の形態は、上記実施の形態１において、図４に示した流れ図中のステップＳＴ４０４の走行距離・速度演算だけが異なるものであり、図７の距離パルスの発生レートから計算する走行速度と、加速度センサ２１の出力信号により推定される走行速度の関係を示す説明図を用いて説明する。
【００３３】
図７に示すように、車両が普通に走行している場合には、式（３）のパルス信号の発生レートから計算される走行速度ｖi と、式（５）により加速度センサ２１の出力信号ａi から推定される走行速度ｖaiはほぼ同一であり、このときには、実際の走行速度ｖSiは走行速度ｖi と走行速度ｖaiを平均したものとして求められる。ところが、車輪がスピンまたはスリップするとパルス信号に増減が生じる。スリップした場合を例にとると、車輪の回転数が実際の加速度に応じたものより、パルス信号に欠けが生じるので、パルス信号の発生レートから計算される走行速度ｖi はパルス信号が欠けた分だけ実際の走行速度ｖSiから小さくなってしまう。しかしながら、車体の慣性運動による速度はそれと比べて大きく、加速度センサ２１の出力信号ａi から推定される走行速度ｖi は実際の走行速度ｖSiと同一であると期待できる。そこで、このときには走行速度ｖaiを実際の走行速度ｖSiとして設定するもので、走行距離△Ｌi も式（５）のように求めるものである（走行速度演算手段）。
【００３４】
ｖai＝ｖSi-1＋ａi ×△ｔ
ｖSi＝（ｖai＋ｖi ）／２
△Ｌi ＝ｖSi×△ｔ                                          （５）
【００３５】
以上のように、この実施の形態２によれば、距離センサのパルス信号の発生レートと加速度センサの出力信号を用いて走行速度を演算するように構成したので、車輪にスピンやスリップを生じても走行速度と走行距離の誤差を小さくすることができる効果がある。
【００３６】
実施の形態３．
この実施の形態は、上記実施の形態１において、図４に示した流れ図中のステップＳＴ４０５の走行状態判定だけが異なるものであり、図８の走行状態判定の処理内容を示す流れ図を用いて説明する。
【００３７】
図８は、車両の走行状態を発車または停車の２つの状態とし、車両が走行している場合には停車開始を判断し、また、停車している場合には発車開始を判断するものである。まず、ステップＳＴ８０１にて走行状態が停車か否かを判定し、停車ならば、ステップＳＴ８０２を次に行い、発車ならば、ステップＳＴ８０４を次に行う。ステップＳＴ８０２では、発車時に生じる加速度の有無を判定するために、加速度センサ２１の出力信号ａi の微分値の絶対値が予め定められた所定値より大か否かを判定する。大であれば、ステップＳＴ８０３で走行状態を発車としてから走行状態判定処理を終了し、小が所定時間以上継続した場合には、このまま走行状態判定処理を終了する。ステップＳＴ８０４では、停車開始を判定する必要性があるか否かを判定するために、走行速度ｖi が予め定められた所定値未満か否かを判定する。その所定値未満であれば、ステップＳＴ８０５を次に行い、その所定値以上であれば、このまま走行状態判定処理を終了する。ステップＳＴ８０５では加速度センサ２１の出力信号ａi の微分値の絶対値が予め定められた所定値未満か否かを判定し、その所定値未満が所定時間以上継続した場合には、ステップＳＴ８０６で走行状態を停車としてから走行状態判定処理を終了し、その所定値以上であれば、このまま走行状態判定処理を終了する（走行状態判定手段）。
【００３８】
以上のように、この実施の形態３によれば、車両の走行速度が所定値以下で、かつ加速度センサの出力信号の微分値の絶対値が所定値以下である状態が所定時間以上継続した場合には、車両が停車したと判断するように構成したので、車両が停車したことを即座に検知することができ、停車時に行う角速度センサ２０のオフセットの補正頻度を上げることができ、角速度センサ２０から演算した方位情報の精度がより良好になる他、進行方位を更新する必要性の有無を明確に判断できるようになる効果がある。また、車両が停車状態である場合において、加速度センサの出力信号の微分値の絶対値が所定値以上になった時点で、その車両が発車したと判断するように構成したので、車両が発車したことを即座に検知することができ、ハンドルを切った状態で車両が発車した場合においても、発車時に旋回した角度を進行方向に反映させることができる効果がある。
【００３９】
実施の形態４．
この実施の形態は、上記実施の形態１において、図４に示した流れ図中のステップＳＴ４０６の角速度センサ２０のオフセット補正の処理だけが異なるものであり、図９の角速度センサ２０のオフセット補正の処理内容を示す流れ図を用いて説明する。
【００４０】
図９において、ステップＳＴ９０１にて走行状態が停車か否かを判定し、停車であればステップＳＴ９０２を次に行い、発車であればオフセット補正はできないとして角速度センサ補正処理を終了する。ステップＳＴ９０２では角速度センサ２０の出力信号ωsgからオフセット値ω0fを差し引いた残りの値の絶対値が予め定められた所定値未満か否かを判定し、その所定値未満であれば、ステップＳＴ９０３を行い、その所定値以上であれば、オフセット補正はできないとして角速度センサ補正処理を終了する。ステップＳＴ９０３では加速度センサ２１の出力信号ａi の微分値の絶対値が予め定められた所定値未満か否かを判定し、その所定値未満であれば、ステップＳＴ９０４を行い、その所定値以上であれば、オフセット補正はできないとして角速度センサ補正処理を終了する。ステップＳＴ９０４では角速度センサ２０の出力信号ωsgをオフセット値ω0fとして設定してから角速度センサ補正処理を終了する（角速度センサ補正手段）。
【００４１】
以上のように、この実施の形態４によれば、車両が停車状態である場合において、加速度センサの出力信号の微分値が所定値以下で、かつ角速度センサの出力信号からオフセット値を差し引いた残りの値が所定値以下になった場合には、その角速度センサの出力信号レベルを新たにオフセット値として設定する角速度センサ補正手段を備えるように構成したので、ハンドルを切った状態で車両が発車した場合には、角速度信号を発生した角速度センサの出力信号を用いてオフセット値を補正することがなくなり、発車直後の進行方位の精度を向上できる効果がある。
【００４２】
実施の形態５．
図１０はこの発明の実施の形態５によるロケータ装置を示すブロック図であり、２は信号処理器で、車両のヨーレイトに応じた信号を出力する角速度センサ２０、車両の前後方向の加速度に応じた信号を出力する加速度センサ２１、予めメモリに記憶した制御プログラムに従って現在位置と進行方位を演算するコンピュータを含む演算手段２４、車両が存在する絶対座標上の位置情報等の測位データを出力するＧＰＳ受信機２５から構成されている。また、２６は衛星からの電波を受信するＧＰＳアンテナで、ＧＰＳ受信機２５に接続されている。
【００４３】
次に動作について説明する。
図１１はＧＰＳ受信機２５がＧＰＳアンテナ２６を通じて衛星からの電波を受信したときに行う割り込み処理１の内容を示す流れ図である。また、図１２はメインルーチンの処理内容を示す流れ図、図１３はＧＰＳ受信機２５の測位データを用いて走行速度ｖaiを修正して走行距離ΔＬi を演算する処理を示す流れ図、図１４は車両の現在位置Ｐi を演算する処理を示す流れ図、図１５は現在位置Ｐi の決定状況を示す説明図である。尚、所定時間△ｔ毎の割り込み処理２と走行状態判定の処理、および角速度センサ２０のオフセット補正の処理については実施の形態１と同一であるので説明を省略する。
【００４４】
図１１において、割り込み処理１は、ステップＳＴ１１０１でＧＰＳ受信機２５の測位周期である所定時間Δｔg 毎に車両の現在位置等を測位できているか否かを判定し、測位できていれば、次にステップＳＴ１１０２を行い、測位できていなければ、割り込み処理１を終了する。ステップＳＴ１１０２では測位ステータスやＧＰＳ測位位置Ｐgi，測位方位θgi，測位速度ｖgi等を保持する。そしてステップＳＴ１１０３でＧＰＳ受信フラグをセツトし、処理を終了する。
【００４５】
図１２において、メインルーチンは、角速度センサ２０と加速度センサ２１の両出力信号から所定時間△ｔ毎に最新の進行方位θi と走行速度ｖaiを推定するとともに、また、所定時間△ｔg 毎にはＧＰＳ受信機２５の測位データを用いて走行速度ｖaiと進行方位θi の修正、ならびに走行距離△Ｌi と現在位置Ｐi の検出を行い、そして進行方位θi と現在位置Ｐi を出力するものである。
【００４６】
まず、ステップＳＴ１２０１で処理開始フラグやＧＰＳ受信フラグのクリア等の演算手段２４の初期化を行い、続いて、ステップＳＴ１２０２で処理開始フラグをセットしているか否かを判定して、走行軌跡情報である進行方位θi と走行速度ｖaiを推定する所定時間△ｔ毎のタイミングをとる。ステップＳＴ１２０３では次回の割り込みに備えて処理開始フラグをクリアする。ステップＳＴ１２０４では式（５）に示すように、加速度センサ２１の出力信号ａi を用いて走行速度ｖaiを推定する。ステップＳＴ１２０５では実施の形態１において説明したように、車両の走行状態を前進，後退または停車の３つの状態で表すように判別する（走行状態判定手段）。ステップＳＴ１２０６では走行状態が停車のときに角速度センサ２０の出力信号をオフセット値として設定する。ステップＳＴ１２０７では式（４）により演算した進行方位変化角△θi を前回求めた進行方位θi-1 に積算して、最新の進行方位θi を更新する。ステップＳＴ１２０８ではＧＰＳ受信機２５の測位データの受信有無を確認するためにＧＰＳ受信フラグがセットされているか否かを判定し、セットされていれば、ステップＳＴ１２０９を実行し、クリアされていれば、ステップＳＴ１２０２に戻る。ステップＳＴ１２０９では次回の割り込みに備えてＧＰＳ受信フラグをクリアする。
【００４７】
ステップＳＴ１２１０では詳細は図１３を用いて後述するが、加速度センサ２１により推定した走行速度ｖaiとＧＰＳ受信機２５の測位データを用いて走行速度ｖSiを演算する。ステップＳＴ１２１１では走行速度ｖSiに基づいて再度走行状態を判定する。ステップＳＴ１２１２では走行状態が停車以外の場合に限って、角速度センサ２０により推定した進行方位θi とＧＰＳ受信機２５の測位方位θgiを重み付け平均して進行方位θi を修正する。ステップＳＴ１２１３では詳細は図１４と図１５を用いて後述するが、角速度センサ２０と加速度センサ２１により推定した車両の現在位置ＰdiとＧＰＳの測位位置Ｐgiを用いて車両の現在位置Ｐi を修正する。ステップＳＴ１２１４では車両の現在位置Ｐi と進行方位θi を出力してステップＳＴ１２０２に戻る。
【００４８】
図１３は、ＧＰＳ受信機２５の測位データを用いて加速度センサ２１により推定した走行速度ｖaiを修正し、さらに走行距離△Ｌi を演算する処理の流れを示したものである。まず、ＧＰＳ受信機２５の測位精度が低下しているか否かを判定するために、ステップＳＴ１３０１でＧＰＳ受信機２５の測位速度ｖgiが予め定められた所定値より大か否かを判定する。その所定値より大であれば、ステップＳＴ１３０２を次に行い、その所定値以下であれば、ステップＳＴ１３０７を次に行う。ステップＳＴ１３０２ではＧＰＳ受信機２５の測位精度が良好であるとして、式（６）によりＧＰＳ受信機２５の測位位置Ｐgi（Ｘgi，Ｙgi）の移動量（△Ｘgi，△Ｙgi）から推定速度ｖpiを求める。そして、ステップＳＴ１３０３では加速度センサ２１により推定した走行速度ｖaiと近い方の速度との差を比較して、測位速度ｖgiの方が近ければ、ステップＳＴ１３０４にて走行速度ｖaiと測位速度ｖgiを重み付け平均して走行速度ｖSiを設定する。また、推定速度ｖpiの方が近ければ、ステップＳＴ１３０６にて走行速度ｖaiと推定速度ｖpiを重みづけ平均して走行速度ｖSiを設定する。ステップＳＴ１３０５では走行速度ｖSiに測位周期の所定時間△ｔg を掛けて所定時間△ｔg 毎の走行距離△Ｌi を演算する。ステップＳＴ１３０７では式（５）により加速度センサ２１の出力信号ａi を用いて求めた走行速度ｖaiを走行速度ｖSiと設定してから、ステップＳＴ１３０５を次に行う（走行速度演算手段）。
【００４９】
ｖpi＝（△Ｘgi2 ＋△Ｙgi2 ）1/2 ／△ｔg                     （６）
【００５０】
図１４の現在位置の演算の処理においては、ステップＳＴ１４０１で前回求めた現在位置Ｐi-1 に所定時間△ｔg 毎の走行距離△Ｌi と進行方位θi によるベクトル分だけ加算した位置を自律航法測位位置Ｐdiとする。また、ステップＳＴ１４０２ではＧＰＳ受信機２５の測位精度が低下しているか否かを判定するために、走行速度ｖsiが予め定められた所定値より大か否かを判定する。その所定値より大であれば、ＧＰＳ受信機２５の測位精度が良好であるとしてステップＳＴ１４０３を次に行い、その所定値以下であれば、ＧＰＳ受信機２５の測位精度が低下したとしてステップＳＴ１４０４を次に行う。ステップＳＴ１４０３では自律航法測位位置ＰdiとＧＰＳ測位位置Ｐgiを重み付け平均した位置を現在位置Ｐi とする。また、ステップＳＴ１４０４では自律航法測位位置Ｐdiを現在位置Ｐi とする。
【００５１】
図１５は、車両の現在位置Ｐi を決定する様子を示す説明図であり、図において、（ａ）は低速走行時の自律航法測位位置ＰdiとＧＰＳ測位位置Ｐgi及び車両の現在位置Ｐi の位置関係、（ｂ）は中高速走行時の位置関係を示す例である。ＧＰＳ受信機２５は低速走行していることが判断できないため、ＧＰＳ測位位置Ｐgiの位置精度は低下していく。従って、この時には、ＧＰＳ測位位置Ｐgiより信頼できる自律航法測位位置Ｐdiを車両の現在位置Ｐi とするものである。一方、自律航法測位位置Ｐdiは時間の経過とともに位置の誤差が拡大するので、中高速走行時ではＧＰＳ測位位置Ｐgiの方に向かって徐々に車両の現在位置Ｐi を寄せていくものである。
【００５２】
以上のように、この実施の形態５によれば、ロケータ装置本体に内蔵した加速度センサ２１の出力信号とＧＰＳ受信機２５の測位速度を用いて車両の走行速度と走行距離を演算するように構成したので、Ｒポジション信号線と距離センサ１の出力信号線の両方ともロケータ装置本体に接続する必要が無くなり、ロケータ装置の車体への着脱が極めて容易になる効果がある。また、ＧＰＳ受信機２５の測位精度が低下する低速走行時においては、ロケータ装置本体に内蔵した加速度センサ２１の出力信号を用いて走行速度と走行距離を推定するように構成したので、低速走行時における走行速度と走行距離の信頼性を向上できる効果がある。
【００５３】
実施の形態６．
上記実施の形態１と実施の形態２及び実施の形態５において、加速度センサ２１は、前進方向は正、後退方向は負の出力特性を持つものとして説明したが、むろん逆の出力特性を持つものであっても良い。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の発明によれば、距離センサ，角速度センサおよび加速度センサを有して車両の走行速度，走行距離および進行方位を検出するロケータ装置において、車両が発車して走行速度が所定値以上になるまでは、加速度センサの出力信号と停車時の出力信号との差に応じて車両の前進または後退の状態を判定し、走行速度が所定値以上になった場合は、直前の前進または後退の状態値を車両が停車するまで保持する走行状態判定手段を備え、また、走行状態判定手段を、車両の走行速度が所定値以下で、かつ加速度センサの出力信号の微分値の絶対値が所定値以下である状態が所定時間以上継続した場合には、車両が停車したと判断するように構成したので、ロケータ装置に内蔵した加速度センサの出力信号を用いることにより、発車直後の加速度センサの出力信号の極性により車両が前進したか後退したかの走行状態を判別できるので、Ｒポジション信号線をロケータ装置に接続する必要が無くなり、ロケータ装置の車体への取り付けが容易になる効果がある。
また、ロケータ装置に内蔵した加速度センサの出力信号を用いることにより、走行速度が徐々に下がって停車する場合において、車両が停車したことを即座に検知することができ、それにより、停車時に行う角速度センサのオフセットの補正頻度を上げることができ、角速度センサから計算した方位情報の精度がより良好になる他、進行方位を更新する必要性の有無を明確に判断できるようになる効果がある。
【００５５】
請求項２記載の発明によれば、距離センサ，角速度センサおよび加速度センサを有して車両の走行速度，走行距離および進行方位を検出するロケータ装置において、車両が発車して走行速度が所定値以上になるまでは、加速度センサの出力信号と停車時の出力信号との差に応じて車両の前進または後退の状態を判定し、走行速度が所定値以上になった場合は、直前の前進または後退の状態値を車両が停車するまで保持する走行状態判定手段と、車両が停車状態である場合において、加速度センサの出力信号の微分値が所定値以下で、かつ角速度センサの出力信号からオフセット値を差し引いた残りの値が所定値以下になった場合には、その角速度センサの出力信号レベルを新たにオフセット値として設定する角速度センサ補正手段とを備えるように構成したので、ロケータ装置に内蔵した加速度センサの出力信号を用いることにより、発車直後の加速度センサの出力信号の極性により車両が前進したか後退したかの走行状態を判別できるので、Ｒポジション信号線をロケータ装置に接続する必要が無くなり、ロケータ装置の車体への取り付けが容易になる効果がある。
また、ロケータ装置に内蔵した加速度センサと角速度センサの両出力信号を用いることにより、例えば、ハンドルを切った状態で車両を発車した場合には、角速度信号が発生した角速度センサの出力信号を用いてオフセットを補正することがなくなるので、発車直後の進行方位の精度を向上できる効果がある。
【００５６】
請求項３記載の発明によれば、角速度センサ，加速度センサおよびＧＰＳ受信機を有して車両の現在位置および進行方位を検出するロケータ装置において、車両が発車して走行速度が所定値以上になるまでは、加速度センサの出力信号と停車時の出力信号との差に応じて車両の前進または後退の状態を判定し、走行速度が所定値以上になった場合は、直前の前進または後退の状態値を車両が停車するまで保持する走行状態判定手段を備え、また、走行状態判定手段を、車両の走行速度が所定値以下で、かつ加速度センサの出力信号の微分値の絶対値が所定値以下である状態が所定時間以上継続した場合には、車両が停車したと判断するように構成したので、ロケータ装置に内蔵した加速度センサの出力信号とＧＰＳ受信機の測位速度を用いることにより、発車直後の加速度センサの出力信号の極性により車両が前進したのか後退したのか走行状態を判別できるので、Ｒポジション信号線と距離センサの出力信号線の両方ともロケータ装置に接続する必要が無くなり、ロケータ装置の車体への着脱が極めて容易になる効果がある。
また、ロケータ装置に内蔵した加速度センサの出力信号を用いることにより、走行速度が徐々に下がって停車する場合において、車両が停車したことを即座に検知することができ、それにより、停車時に行う角速度センサのオフセットの補正頻度を上げることができ、角速度センサから計算した方位情報の精度がより良好になる他、進行方位を更新する必要性の有無を明確に判断できるようになる効果がある。
【００５７】
請求項４記載の発明によれば、角速度センサ，加速度センサおよびＧＰＳ受信機を有して車両の現在位置および進行方位を検出するロケータ装置において、車両が発車して走行速度が所定値以上になるまでは、加速度センサの出力信号と停車時の出力信号との差に応じて車両の前進または後退の状態を判定し、走行速度が所定値以上になった場合は、直前の前進または後退の状態値を車両が停車するまで保持する走行状態判定手段と、車両が停車状態である場合において、加速度センサの出力信号の微分値が所定値以下で、かつ角速度センサの出力信号からオフセット値を差し引いた残りの値が所定値以下になった場合には、その角速度センサの出力信号レベルを新たにオフセット値として設定する角速度センサ補正手段とを備えるように構成したので、ロケータ装置に内蔵した加速度センサの出力信号とＧＰＳ受信機の測位速度を用いることにより、発車直後の加速度センサの出力信号の極性により車両が前進したのか後退したのか走行状態を判別できるので、Ｒポジション信号線と距離センサの出力信号線の両方ともロケータ装置に接続する必要が無くなり、ロケータ装置の車体への着脱が極めて容易になる効果がある。
また、ロケータ装置に内蔵した加速度センサと角速度センサの両出力信号を用いることにより、例えば、ハンドルを切った状態で車両を発車した場合には、角速度信号が発生した角速度センサの出力信号を用いてオフセットを補正することがなくなるので、発車直後の進行方位の精度を向上できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるロケータ装置を示すブロック図である。
【図２】距離センサからパルス信号が出力されたときに行う割り込み処理の内容を示す流れ図である。
【図３】所定時間毎に行う割り込み処理の内容を示す流れ図である。
【図４】メインルーチンの処理内容を示す流れ図である。
【図５】メインルーチン中の走行状態判定の処理内容を示す流れ図である。
【図６】メインルーチン中の走行状態判定の処理において用いる走行速度と加速度センサの出力信号を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態２による距離パルスの発生レートから計算する走行速度と、加速度センサの出力信号により推定される走行速度の関係を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態３によるメインルーチン中の走行状態判定の処理内容を示す流れ図である。
【図９】この発明の実施の形態４によるメインルーチン中の角速度センサのオフセット補正の処理内容を示す流れ図である。
【図１０】この発明の実施の形態５によるロケータ装置を示すブロック図である。
【図１１】ＧＰＳ受信機が測位データを受信したときに行う割り込み処理の内容を示す流れ図である。
【図１２】メインルーチンの処理内容を示す流れ図である。
【図１３】メインルーチン中の走行速度の修正と走行距離の演算を行う処理の内容を示す流れ図である。
【図１４】現在位置を演算する処理を示す流れ図である。
【図１５】現在位置の修正例の様子を示す説明図である。
【図１６】従来のロケータ装置を示すブロック図である。
【図１７】従来のロケータ装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  距離センサ、２０  角速度センサ、２１  加速度センサ、２５  ＧＰＳ受信機。
【図１】
0003589786.tif 000002
【図２】
0003589786.tif 000003
【図３】
0003589786.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0003589786.tif 000007
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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