(57)【要約】【課題】移動体への取り付け状態によらず、移動体の移動により移動体の或る軸回りに角速度が発生した場合に、その軸とは異なる軸回りの角速度を精度良く得ることが可能となる移動体搭載用機器を提供する。【解決手段】重力加速度算出部１８１が出力する重力加速度と、車体加速度算出部１８２が出力する車体加速度とに基づき、ジャイロセンサ１３２のピッチ軸と車体の鉛直軸とのなす角度を算出する取り付け角度算出部１８３と、ジャイロセンサ１３２が検出するヨー軸回りの角速度と、取り付け角度算出部１８３が算出した角度とに基づき、ジャイロセンサ１３２が検出するピッチ軸回りの角速度に含まれる不要成分を算出し、ジャイロセンサ１３２が検出するピッチ軸回りの角速度から、算出された不要成分を減算する補正部１３３と、を備える構成とした。【選択図】図１
2011112591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載される移動体搭載用機器であって、
３軸方向の加速度を検出する加速度検出部と、
第１の軸および第２の軸回りの角速度を検出する角速度検出部と、
前記移動体が停止状態にある際に前記加速度検出部から出力される出力信号と、前記移動体が加速または減速で直進移動している状態にある際に前記加速度検出部から出力される出力信号とに基づき、前記第１の軸と前記移動体の前記第２の軸に対応する軸とのなす角度を算出する角度算出部と、
前記角速度検出部が検出する前記第２の軸回りの角速度と、前記角度算出部が算出した角度とに基づき、前記角速度検出部が検出する前記第１の軸回りの角速度に含まれる不要成分を算出する不要成分算出部と、
前記角速度検出部が検出する前記第１の軸回りの角速度から、前記不要成分算出部が算出した不要成分を減算する不要成分除去部と、
を備えたことを特徴とする移動体搭載用機器。
【請求項２】
前記第１の軸は、水平軸（ピッチ軸）であり、前記第２の軸は、鉛直軸（ヨー軸）であることを特徴とする請求項１に記載の移動体搭載用機器。
【請求項３】
前記移動体が停止状態にある際に前記加速度検出部から出力される出力信号と、前記移動体が加速または減速で直進移動している状態にある際に前記加速度検出部から出力される出力信号とに基づき、前記第２の軸と前記移動体の前記第２の軸に対応する軸とのなす角度を算出する第２の角度算出部を備え、
前記不要成分算出部は、前記第２の角度算出部が算出した角度に基づき、前記角速度検出部が検出する前記第２の軸回りの角速度を補正し、補正結果と前記角度算出部が算出した角度とに基づき不要成分を算出する、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の移動体搭載用機器。
【請求項４】
前記移動体搭載用機器は、携帯型の車載用ナビゲーション装置であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の移動体搭載用機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体に搭載可能な移動体搭載用機器に関するものであり、特に、車両などに設置してナビゲーション装置として使用する移動体搭載用機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、据付型のナビゲーション装置よりも機能を簡略化し、本体を小型軽量化することで携帯可能なＰＮＤ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ）と呼ばれる簡易型のナビゲーション装置が普及している。
【０００３】
また、ＰＮＤは、ＧＰＳ信号を受信して自らの現在位置を検出するほか、ＧＰＳ信号が取得できない場合のための補助的手段として、加速度センサやジャイロセンサを内蔵することでＧＰＳよりも正確な現在位置を検出することが可能である。
【０００４】
この種のセンサを用いて車両の現在位置を推測する自立航法式の従来技術としては、例えば、特許文献１に開示されている。この特許文献１には、移動体の進行方向に平行に取り付けられた加速度センサで検出された第１の速度と移動体の進行方向に対して所定角度傾斜して取り付けられた加速度センサで検出された第２の加速度とに基づいて移動体が斜面を進行する場合の傾斜角度を正確に算出することができる。
【０００５】
ところで、ＰＮＤは、車内のダッシュボードへの取り付け、取り外しが容易に行えるため、その取り付け作業はユーザ自らによって行われている。しかしながら、自立航法式に用いられる加速度センサやジャイロセンサ等は、所定の方向を向くように正しい姿勢で取り付けなければ、それぞれの取り付け角度に起因する誤差によって現在位置が正確に検出することができないという問題点があった。
【０００６】
そこで、本願出願人は、特願２００９−１８９８８４号の特許出願において次のようなナビゲーション装置を提案している。
【０００７】
このナビゲーション装置では、車両が停車中に加速度センサから出力される出力信号に基づき重力加速度を算出し、車両が加速直進中に加速度センサから出力される出力信号に基づき車体加速度を算出し、算出された重力加速度および車体加速度に基づき車両に対するナビゲーション装置の取り付け角度を算出する。これにより、加速度センサの取り付け角度に関係なく、正確にナビゲーション装置の取り付け角度を算出することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−１０１１４１号公報（段落００１９〜段落００２６、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そして、上記特願２００９−１８９８８４号では、車両のＹ軸（水平方向軸）とナビゲーション装置のＹ軸（水平方向軸）とのなす角度が算出できるので、この算出された角度から求められる補正定数を用いてジャイロセンサのピッチ軸出力を補正することができる。
【００１０】
しかし、車両がカーブ路面を走行する際、車両のヨー軸（鉛直方向軸）回りに角速度が発生し、ナビゲーション装置の取り付け状態により車両のＺ軸（鉛直方向軸）とナビゲーション装置のＹ軸（水平方向軸）とが直交していない場合は、車両のヨー軸回りの角速度による不要成分がジャイロセンサのピッチ軸出力に含まれてしまう。上記特願２００９−１８９８８４号では、この不要成分については考慮されていなかったので、上記補正を行っても精度が悪化する場合があった。
【００１１】
本発明は、移動体への取り付け状態によらず、移動体の移動により移動体の或る軸回りに角速度が発生した場合に、その軸とは異なる軸回りの角速度を精度良く得ることが可能となる移動体搭載用機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明は、
移動体に搭載される移動体搭載用機器であって、
３軸方向の加速度を検出する加速度検出部と、
第１の軸および第２の軸回りの角速度を検出する角速度検出部と、
前記移動体が停止状態にある際に前記加速度検出部から出力される出力信号と、前記移動体が加速または減速で直進移動している状態にある際に前記加速度検出部から出力される出力信号とに基づき、前記第１の軸と前記移動体の前記第２の軸に対応する軸とのなす角度を算出する角度算出部と、
前記角速度検出部が検出する前記第２の軸回りの角速度と、前記角度算出部が算出した角度とに基づき、前記角速度検出部が検出する前記第１の軸回りの角速度に含まれる不要成分を算出する不要成分算出部と、
前記角速度検出部が検出する前記第１の軸回りの角速度から、前記不要成分算出部が算出した不要成分を減算する不要成分除去部と、
を備えた構成とする。
【００１３】
このような構成によれば、移動体搭載用機器の移動体への取り付け状態によらず、移動体の移動により移動体の第２軸に対応する軸回りに角速度が発生した場合に、角速度検出部が検出する第１の軸回りの角速度に含まれる不要成分を算出し、角速度検出部が検出する第１の軸回りの角速度から算出された不要成分を除去するので、移動体の第１の軸に対応する軸回りの角速度を精度良く得ることが可能となる。
【００１４】
また、上記構成において、例えば、前記第１の軸は、水平軸（ピッチ軸）であり、前記第２の軸は、鉛直軸（ヨー軸）であるようにすればよい。
【００１５】
これにより、移動体搭載用機器の移動体への取り付け状態によらず、移動体の移動により移動体の鉛直軸回りに角速度が発生した場合に、移動体の水平軸回りの角速度を精度良く得ることが可能となる。
【００１６】
また、上記いずれかの構成において、前記移動体が停止状態にある際に前記加速度検出部から出力される出力信号と、前記移動体が加速または減速で直進移動している状態にある際に前記加速度検出部から出力される出力信号とに基づき、前記第２の軸と前記移動体の前記第２の軸に対応する軸とのなす角度を算出する第２の角度算出部を備え、
前記不要成分算出部は、前記第２の角度算出部が算出した角度に基づき、前記角速度検出部が検出する前記第２の軸回りの角速度を補正し、補正結果と前記角度算出部が算出した角度とに基づき不要成分を算出する構成としてもよい。
【００１７】
このような構成によれば、補正により、移動体の第２軸に対応する軸回りの角速度を精度良く得ることができ、結果、算出される不要成分の精度を向上させることが可能となる。
【００１８】
また、上記いずれかの構成の移動体搭載用機器は、例えば、携帯型の車載用ナビゲーション装置とすると好適である。携帯型の車載用ナビゲーション装置は、ユーザ自身が車両に取り付けるので取り付けが不正確になりやすい。しかし、本発明であれば、車両への取り付け状態によらず、車両の移動により車両の第２軸に対応する軸回りに角速度が発生した場合に、車両の第１の軸に対応する軸回りの角速度を精度良く得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の移動体搭載用機器によれば、移動体への取り付け状態によらず、移動体の移動により移動体の或る軸回りに角速度が発生した場合に、その軸とは異なる軸回りの角速度を精度良く得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係るナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る重力加速度算出処理に関するフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態に係る車体加速度算出処理に関するフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態に係る取り付け角度算出処理に関するフローチャートである。
【図５】ナビゲーション装置の車体への取り付け状態の一例を示す図である。
【図６】車体のＹ軸（水平軸）とＺ軸（鉛直軸）を説明する図である。
【図７】加速度センサのＸａ軸と車体の３軸との関係を説明する図である。
【図８】本発明の実施形態に係る車体のヨー軸およびピッチ軸回りの角速度を算出する処理に関するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための移動体搭載用機器として車両に搭載されるナビゲーション装置を例示するものであって、本発明をこのナビゲーション装置に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に示した技術思想に含まれるその他の実施形態の移動体搭載用機器にも等しく適用し得るものである。なお、ナビゲーション装置としては、携帯型であるＰＮＤが好適である。
【００２２】
まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係るナビゲーション装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。
【００２３】
ナビゲーション装置１０は、制御部１００、通信部１１０、ＧＰＳ測位部１２０、自立航法測位部１３０、経路探索部１４０、経路案内部１５０、表示部１６０、入力部１７０、算出部１８０、記憶部１９０を備えて構成される。
【００２４】
制御部１００は、ＣＰＵ１００ａ、ＲＡＭ１００ｂ、ＲＯＭ１００ｃからなるプロセッサで構成され、ＲＡＭ１００ｂまたはＲＯＭ１００ｃに記憶されているプログラムをＣＰＵ１００ａにおいて実行することによってナビゲーション装置１０の各部の動作を制御統括する。また、制御部１００は、後述する加速度センサ１３１とジャイロセンサ１３２からの信号に基づき、ナビゲーション装置１０を搭載した車体が停車中であること、あるいは加速直進走行中であることを判断する。
【００２５】
通信部１１０は、制御部１００の制御により、このナビゲーション装置１０と通信可能な情報提供サーバ（図示せず）との間で地図データといった各種情報の送受信を行う。
【００２６】
ＧＰＳ測位部１２０は、地球上空を周回している複数のＧＰＳ衛星からの時刻情報を含む電波を受信し、それをもとにナビゲーション装置１０を搭載した車体の現在位置情報を算出するものである。
【００２７】
自立航法測位部１３０は、加速度センサ１３１とジャイロセンサ１３２を備えて構成される。
【００２８】
加速度センサ１３１が車体に対して正しい姿勢で設置された場合、加速度センサ１３１によって、車体の進行方向（Ｘ軸方向とする）への加速度と、車体の水平方向（Ｙ軸方向とする）への加速度と、車体の鉛直方向（Ｚ軸方向とする）への加速度とが検出される。
【００２９】
ジャイロセンサ１３２が車体に対して正しい姿勢で設置されている場合、ジャイロセンサ１３２によって、Ｙ軸（ピッチ軸）回りに車体が回転する際の角速度と、Ｚ軸（ヨー軸）回りに車体が回転する際の角速度が検出される。
【００３０】
また、自立航法測位部１３０は、車体に対して正しい姿勢でナビゲーション装置１０が設置されていない場合に生じる車体と加速度センサ１３１の各軸のずれを補正したり、ジャイロセンサ１３２からの出力を補正したりするための補正部１３３を備えている。補正部１３３による補正処理については後で詳細に説明する。
【００３１】
経路探索部１４０は、入力部１７０の操作により出発地点や目的地点が指定されると、記憶部１９０の地図記憶部１９２に記憶されている道路データを参照し、出発地点から目的地点に至るまでの案内経路を探索し、案内経路データを作成するものである。経路探索部１４０によって探索された案内経路は、制御部１００によって、表示部１６０に現在位置周辺の地図画像と共に表示され、目的地点までの案内に用いられる。
【００３２】
経路案内部１５０は、経路探索部１４０によって探索された案内経路データと、ＧＰＳ測位部１２０によって検出された現在位置とを比較し、現在位置において必要とされるガイダンスを図示しないスピーカなどから音声出力する。
【００３３】
表示部１６０は、ＬＣＤなどのディスプレイパネルから構成される表示画面を備えた表示ユニットであり、地図画像や案内経路、現在位置などを表示する。
【００３４】
入力部１７０は、操作ボタンやタッチパネルなどにより構成され、ナビゲーション装置１０の各種機能を操作したり、所要の数値や文字を入力したりするものである。
【００３５】
算出部１８０は、重力加速度算出部１８１、車体加速度算出部１８２、取り付け角度算出部１８３を備えて構成される。各部による算出処理については後で詳細に説明する。
【００３６】
記憶部１９０は、取り付け角度記憶部１９１、地図記憶部１９２を備えて構成される。取り付け角度記憶部１９１は、取り付け角度算出部１８３によって算出された車体の３軸と加速度センサの３軸のそれぞれのなす角度を記憶する。
【００３７】
地図記憶部１９２には、各道路の交差点や分岐点などの結節点をノードとし、それぞれのノード間を結ぶ経路をリンクとした道路ノードデータと道路リンクデータを含む道路データが記憶されている。道路ノードデータには、道路ノードの番号、位置座標、接続リンク本数、交差点名称などが含まれる。また、道路リンクデータには起点および終点となる道路ノードの番号、道路種別、リンク長（リンクコスト）、所要時間、車線数、車道幅などが含まれる。道路リンクデータにはさらに、リンク属性として橋、トンネル、踏切、料金所などのデータが付与される。道路種別は、高速道路や有料道路の別および国道や都道府県道などの別を含む情報である。
【００３８】
また、地図記憶部１９２には、道路データの他、地図画像を見やすく表示するためにベクター形式で記憶された背景画像データを含んでいてもよい。道路データと背景画像データを含む地図画像データは、制御部１００により、ナビゲーション装置１０を使用する際に、ナビゲーション装置１０の現在位置を含む所定範囲が地図記憶部１９２から抽出され、現在位置を示す現在位置マークや案内経路の画像と重ね合わされて表示部１６０に表示される。
【００３９】
次に、本発明に係るナビゲーション装置１０における重力加速度および車体加速度の算出処理に関して図２および図３に示すフローチャートを用いて説明する。なお、車体加速度とは、重力加速度込みでの車両の加速度である。
【００４０】
まず、ステップＳ２１で、制御部１００は、加速度センサ１３１とジャイロセンサ１３２からの信号に基づき、ナビゲーション装置１０を搭載した車両が停車中であるか否かの判定を行い、停車中でない場合には（ステップＳ２１のＮ）、停車するまでステップＳ２１の処理が繰り返される。
【００４１】
車両が停車中であると判定されると（ステップＳ２１のＹ）、ステップＳ２２に進み、制御部１００の制御により、重力加速度算出部１８１が、加速度センサ１３１から０．１ｓ毎に検出される加速度（即ち、重力加速度）をバッファ１８１ａにバッファリングする。
【００４２】
そして、ステップＳ２３で、重力加速度算出部１８１は、バッファリングされた加速度のサンプル数が所定の１０個になったか否かを判定し、所定数になっていない場合は（ステップＳ２３のＮ）、ステップＳ２２に戻り、一方、所定数になっている場合は（ステップＳ２３のＹ）、ステップＳ２４に進む。なお、サンプル数の所定数は特に１０個に限定されることはない。
【００４３】
ステップＳ２４で、重力加速度算出部１８１は、バッファ１８１ａにバッファリングされた１０個の加速度を相加平均することにより、重力加速度平均値を算出し、算出された重力加速度平均値を重力加速度算出部１８１において算出された重力加速度として取り付け角度算出部１８３に出力し、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２５で、重力加速度算出部１８１は、バッファ１８１ａをクリアし、処理はステップＳ３１（図３）に進む。
【００４４】
ステップＳ３１で、制御部１００は、加速度センサ１３１とジャイロセンサ１３２からの信号に基づき、ナビゲーション装置１０を搭載した車両が加速直進走行中であるか否かの判定を行い、車両が加速直進走行中であると判定された場合は（ステップＳ３１のＹ）、ステップＳ３２に進む。
【００４５】
ステップＳ３２で、制御部１００の制御により、車体加速度算出部１８２が、加速度センサ１３１から０．１ｓ毎に検出される加速度をバッファ１８２ａにバッファリングする。
【００４６】
そして、ステップＳ３３で、車体加速度算出部１８２は、バッファリングされた加速度のサンプル数が所定の１０個になったか否かを判定し、所定数になっていない場合は（ステップＳ３３のＮ）、ステップＳ３１に戻り、一方、所定数になっている場合は（ステップＳ３３のＹ）、ステップＳ３４に進む。
【００４７】
ステップＳ３４で、車体加速度算出部１８２は、バッファ１８２ａにバッファリングされた１０個の加速度を相加平均することにより、車体加速度平均値を算出し、算出された車体加速度平均値を車体加速度算出部１８２において算出された車体加速度として取り付け角度算出部１８３に出力し、処理は完了となる（エンド）。
【００４８】
また、ステップＳ３１で、車両は加速直進走行中ではないと判定されると（ステップＳ３１のＮ）、ステップＳ３５に進み、車体加速度算出部１８２は、バッファリング中であるか否かを判定する。そして、バッファリング中であれば（ステップＳ３５のＹ）、ステップＳ３６に進み、車体角速度算出部１８２は、バッファ１８２ａをクリアし、ステップＳ２１（図２）に戻る。一方、バッファリング中でなければ（ステップＳ３５のＮ）、ステップＳ２１（図２）に戻る。
【００４９】
なお、加速直進走行中ではなく、減速直進走行中の加速度をバッファリングして平均値を算出してもよい。
【００５０】
次に、車体に対するナビゲーション装置１０の取り付け角度算出処理について説明する。
【００５１】
取り付け角度算出部１８３は、重力加速度算出部１８１から出力される重力加速度ＡG*（ＡGX，ＡGY，ＡGZ）と車体加速度算出部１８２から出力される車体加速度ＡGD* （ＡGDX ，ＡGDY ，ＡGDZ ）とに基づいて、車体に対するナビゲーション装置１０の取り付け角度を算出する。
【００５２】
即ち、図５で示すように、車体２０の互いに直交する３軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（ここで、Ｘ軸は車体の進行方向と同じ軸、Ｙ軸は車体の水平軸、Ｚ軸は車体の鉛直軸）とし、加速度センサ１３１が、ナビゲーション装置１０の互いに直交するＸａ軸、Ｙａ軸、Ｚａ軸に配置されているとすると、取り付け角度算出部１８３は、車体２０の３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）と加速度センサ１３１の３軸（Ｘａ軸、Ｙａ軸、Ｚａ軸）との間の各軸のズレ（角度θ* ）を算出する。
【００５３】
ここで、図５で示すように、
Ｘ軸とＸａ軸のなす角をθｘａｘ、
Ｘ軸とＹａ軸のなす角をθｙａｘ、
Ｘ軸とＺａ軸のなす角をθｚａｘ 、
とする。同様に、
Ｙ軸とＸａ軸のなす角をθｘａｙ、
Ｙ軸とＹａ軸のなす角をθｙａｙ、
Ｙ軸とＺａ軸のなす角をθｚａｙ、
とし、
Ｚ軸とＸａ軸のなす角をθｘａｚ、
Ｚ軸とＹａ軸のなす角をθｙａｚ、
Ｚ軸とＺａ軸のなす角をθｚａｚ、
とする。そして以下に説明する手順によって各θ*を算出する。
【００５４】
まず、車体２０の３軸のうちのＸ軸は、図５で示すように、車体の進行方向と同じ軸であるため、このＸ軸の方向ベクトルＸは、車両が加速しているときの動的加速度ＡD*と平行となる。このため、Ｘ軸の方向ベクトルＸは、車両が停止しているときに加速度センサ１３１が検出している重力加速度ＡG*と、車両が加速直進走行しているときに加速度センサ１３１が検出している車体加速度ＡGD* とに基づいて、下式（３）のように表わされる。
【００５５】
Ｘ＝ＡD*＝ＡGD* −ＡG*  ・・・（３）
ここで、
ＡG*＝（ＡGX，ＡGY，ＡGZ）
ＡGD* ＝（ＡGDX ，ＡGDY ，ＡGDZ ）
であるので、Ｘ＝（Ｘｘ，Ｘｙ，Ｘｚ）とすれば、
Ｘｘ＝ＡGDX −ＡGX
Ｘｙ＝ＡGDY −ＡGY
Ｘｚ＝ＡGDZ −ＡGZ
となる。
【００５６】
次に、車体２０のＹ軸は、図６（ａ）で示すように、車体加速度ＡGD* と重力加速度ＡG*の２つのベクトルを含む平面に垂直なベクトルとなるため、この法線ベクトルＹは、ベクトルの外積として下式（４）のように表わされる。
【００５７】
Ｙ＝ＡG*×ＡGD*   ・・・（４）
ここで、Ｙ＝（Ｙｘ，Ｙｙ，Ｙｚ）とすれば、
Ｙｘ＝ＡGY・ＡGDZ −ＡGDY ・ＡGZ
Ｙｙ＝ＡGZ・ＡGDX −ＡGDZ ・ＡGX
Ｙｚ＝ＡGX・ＡGDY −ＡGDX ・ＡGY
となる。
【００５８】
さらに、車体２０のＺ軸は、図６（ｂ）で示すように、上記で求めた車体のＸ軸とＹ軸の２つのベクトルを含む平面に垂直なベクトルとなるため、この法線ベクトルＺは、ベクトルの外積として下式（５）のように表わされる。
【００５９】
Ｚ＝Ｘ×Ｙ  ・・・（５）
ここで、Ｚ＝（Ｚｘ，Ｚｙ，Ｚｚ）とすれば、
Ｚｘ＝Ｘｙ・Ｙｚ−Ｙｙ・Ｘｚ
Ｚｙ＝Ｘｚ・Ｙｘ−Ｙｚ・Ｘｘ
Ｚｚ＝Ｘｘ・Ｙｙ−Ｙｘ・Ｘｙ
となる。
【００６０】
このように、車体２０の３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）が算出されると、加速度センサ１３１の３軸（Ｘａ軸、Ｙａ軸、Ｚａ軸）とのなす角を求める。ここで、Ａ＝（Ａｘ，Ａｙ，Ａｚ）、Ｂ＝（Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚ）の２つのベクトルのなす角は、余弦定理を用いて、
Ａ・Ｂ＝｜Ａ｜｜Ｂ｜ｃｏｓθ
より、
θ＝ｃｏｓ-1｛Ａ・Ｂ／（｜Ａ｜｜Ｂ｜）｝
として求めることができる。ただし、
Ａ・Ｂ＝ＡｘＢｘ＋ＡｙＢｙ＋ＡｚＢｚ
｜Ａ｜＝√（Ａｘ2 ＋Ａｙ2 ＋Ａｚ2 ）
｜Ｂ｜＝√（Ｂｘ2 ＋Ｂｙ2 ＋Ｂｚ2 ）
が成立する。
【００６１】
したがって、例えば、車体２０のＸ軸と加速度センサ１３１のＸａ軸とのなす角θｘａｘは、下式（６）のように表わされる。
【００６２】
θｘａｘ＝ｃｏｓ-1｛Ｘ・Ｘａ／（｜Ｘ｜｜Ｘａ｜）｝  ・・・（６）
ここで、
Ｘ＝（Ｘｘ，Ｘｙ，Ｘｚ）、  Ｘａ＝（ａ，０，０）  ただし、ａは任意の定数
となるので、式（６）は、
θｘａｘ＝ｃｏｓ-1｛Ｘｘ／√（Ｘｘ2 ＋Ｘｙ2 ＋Ｘｚ2 ）｝  ・・・（７）
となる。ただし、
Ｘｘ＝ＡGDX −ＡGX
Ｘｙ＝ＡGDY −ＡGY
Ｘｚ＝ＡGDZ −ＡGZ
したがって、車体２０のＹ軸およびＺ軸と加速度センサ１３１のＸａ軸とのなす角θｘ
ａｙ、θｘａｚは、それぞれ、
θｘａｙ＝ｃｏｓ-1｛Ｙｘ／√（Ｙｘ2 ＋Ｙｙ2 ＋Ｙｚ2 ）｝  ・・・（８）
θｘａｚ＝ｃｏｓ-1｛Ｚｘ／√（Ｚｘ2 ＋Ｚｙ2 ＋Ｚｚ2 ）｝  ・・・（９）
となる。
【００６３】
また、車体２０のＹ軸と加速度センサ１３１のＹａ軸とのなす角θｙａｙは、
Ｙ＝（Ｙｘ，Ｙｙ，Ｙｚ）、Ｙａ＝（０，ｂ，０）  ただし、ｂは任意の定数
となるので、下式（１０）のように表わされる。
【００６４】
θｙａｙ＝ｃｏｓ-1｛Ｙｙ／√（Ｙｘ2 ＋Ｙｙ2 ＋Ｙｚ2 ）｝  ・・・（１０）
同様に、車体２０のＺ軸およびＸ軸と加速度センサ１３１のＹａ軸とのなす角θｙａｚ、θｙａｘは、それぞれ、
θｙａｚ＝ｃｏｓ-1｛Ｙｚ／√（Ｙｘ2 ＋Ｙｙ2 ＋Ｙｚ2 ）｝  ・・・（１１）
θｙａｘ＝ｃｏｓ-1｛Ｙｘ／√（Ｙｘ2 ＋Ｙｙ2 ＋Ｙｚ2 ）｝  ・・・（１２）
となる。ただし、
Ｙｘ＝ＡGY・ＡGDZ −ＡGDY ・ＡGZ
Ｙｙ＝ＡGZ・ＡGDX −ＡGDZ ・ＡGX
Ｙｚ＝ＡGX・ＡGDY −ＡGDX ・ＡGY
さらに、車体２０のＺ軸と加速度センサ１３１のＺａ軸とのなす角θｚａｚは、
Ｚ＝（Ｚｘ，Ｚｙ，Ｚｚ）、Ｙａ＝（０，０，ｃ）  ただし、ｃは任意の定数
となるので、下式（１３）のように表わされる。
【００６５】
θｚａｚ＝ｃｏｓ-1｛Ｚｚ／√（Ｚｘ2 ＋Ｚｙ2 ＋Ｚｚ2 ）｝  ・・・（１３）
同様に、車体２０のＸ軸およびＹ軸と加速度センサ１３１のＺａ軸とのなす角θｚａｘ、θｚａｙは、それぞれ、
θｚａｘ＝ｃｏｓ-1｛Ｚｘ／√（Ｚｘ2 ＋Ｚｙ2 ＋Ｚｚ2 ）｝  ・・・（１４）
θｚａｙ＝ｃｏｓ-1｛Ｚｙ／√（Ｚｘ2 ＋Ｚｙ2 ＋Ｚｚ2 ）｝  ・・・（１５）
となる。ただし、
Ｚｘ＝Ｘｙ・Ｙｚ−Ｙｙ・Ｘｚ
＝（ＡGDY −ＡGY）・（ＡGX・ＡGDY −ＡGDX ・ＡGY）
−（ＡGZ・ＡGDX −ＡGDZ ・ＡGX）・（ＡGDZ −ＡGZ）
Ｚｙ＝Ｘｚ・Ｙｘ−Ｙｚ・Ｘｘ
＝（ＡGDZ −ＡGZ）・（ＡGY・ＡGDZ −ＡGDY ・ＡGZ）
−（ＡGX・ＡGDY −ＡGDX ・ＡGY）・（ＡGDX −ＡGX）
Ｚｚ＝Ｘｘ・Ｙｙ−Ｙｘ・Ｘｙ
＝（ＡGDX −ＡGX）・（ＡGZ・ＡGDX −ＡGDZ ・ＡGX）
−（ＡGY・ＡGDZ −ＡGDY ・ＡGZ）・（ＡGDY −ＡGY）
このように、車体２０の３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）と加速度センサ１３１の３軸（Ｘａ軸、Ｙａ軸、Ｚａ軸）との間の各軸のなす角（ズレ角度）θ* は、取り付け角度算出部１８３によって、重力加速度算出部１８１から出力される重力加速度ＡG*＝（ＡGX，ＡGY，ＡGZ）と、車体加速度算出部１８２から出力される車体加速度ＡGD* ＝（ＡGDX ，ＡGDY ，ＡGDZ ）とから算出される。
【００６６】
図４に、取り付け角度算出部１８３によるナビゲーション装置１０の車体に対する取り付け角度算出処理に関するフローチャートを示す。
【００６７】
まず、ステップＳ４１で、取り付け角度算出部１８３は、重力加速度算出部１８１から算出された重力加速度が入力され、かつ、車体加速度算出部１８２から算出された車体加速度が入力されたか否かを判定し、両者が入力されるまでステップＳ４１を繰り返す。
【００６８】
そして、重力加速度および車体加速度が入力されると（ステップＳ４１のＹ）、ステップＳ４２で、取り付け角度算出部１８３は、入力された重力加速度ＡG*および車体加速度ＡGD*に基づき、車両の進行方向と平行な車体のＸ軸となるベクトルＸを算出する。
【００６９】
それから、ステップＳ４３に進み、取り付け角度算出部１８３は、入力された重力加速度ＡG*および車体加速度ＡGD*に基づき、この２つのベクトルを含む平面に垂直な車体のＹ軸となる法線ベクトルＹを算出する。
【００７０】
さらに、ステップＳ４４で、取り付け角度算出部１８３は、算出されたベクトルＸとベクトルＹに基づき、この２つのベクトルを含む平面に垂直な車体のＺ軸となる法線ベクトルＺを算出する。
【００７１】
そして、ステップＳ４５で、取り付け角度算出部１８３は、車体の３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）と加速度センサ１３１の３軸（Ｘａ軸、Ｙａ軸、Ｚａ軸）との間の各軸のなす角（ズレ角度）θ*を算出し、算出されたズレ角度θ*を取り付け角度記憶部１９１に記憶させる。取り付け角度記憶部１９１に記憶されたズレ角度θ*は、補正部１３３によって加速度センサ１３１の３軸からの出力を車体の３軸の出力へと変換を行う際の補正に用いられる。
【００７２】
ここで、加速度センサ１３１の３軸の出力を車体２０の３軸に変換する補正について説明する。例えば、図７で示すように、加速度センサ１３１のＸａ軸にのみＸａなる加速度があると仮定すると、車体の３軸では、
Ｘ＝Ｘａ・ｃｏｓθｘａｘ、Ｙ＝Ｘａ・ｃｏｓθｘａｙ、Ｚ＝Ｘａ・ｃｏｓθｘａｚ
と表わすことができる。
【００７３】
同様に、Ｙａ軸にのみＹａ、Ｚａ軸にのみＺａなる加速度があるときは、それぞれ、
Ｘ＝Ｙａ・ｃｏｓθｙａｘ、Ｙ＝Ｙａ・ｃｏｓθｙａｙ、Ｚ＝Ｙａ・ｃｏｓθｙａｚ
Ｘ＝Ｚａ・ｃｏｓθｚａｘ、Ｙ＝Ｚａ・ｃｏｓθｚａｙ、Ｚ＝Ｚａ・ｃｏｓθｚａｚ
したがって、取り付け角度記憶部１９１に記憶された車体２０の３軸と加速度センサ１３１の３軸のそれぞれのなす角θ* に基づいて、Ａ＝（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）なる加速度を加速度センサ１３１により検出したとすると、車体の３軸方向では加速度（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は
Ｘ＝Ｘａ・ｃｏｓθｘａｘ＋Ｙａ・ｃｏｓθｙａｘ＋Ｚａ・ｃｏｓθｚａｘ
Ｙ＝Ｘａ・ｃｏｓθｘａｙ＋Ｙａ・ｃｏｓθｙａｙ＋Ｚａ・ｃｏｓθｚａｙ
Ｚ＝Ｘａ・ｃｏｓθｘａｚ＋Ｙａ・ｃｏｓθｙａｚ＋Ｚａ・ｃｏｓθｚａｚ
と表わされる。
【００７４】
これは下式（１６）のように整理することができ、加速度センサ１３１の３軸から車体の３軸への変換を行うことができるため、取り付け角度のずれを補正することができる。
【数１】
2011112591.tif 000003
【００７５】
また、補正部１３３は、車体に対して正しい姿勢でナビゲーション装置１０が設置されていない場合に生じるジャイロセンサ１３２からの出力誤差を補正する。これについて、図８に示すフローチャートも用いて説明する。
【００７６】
ここで、車体のＺ軸とジャイロセンサ１３２の鉛直軸（ヨー軸）とのなす角度をθｚＡｖｅとすると、ジャイロセンサ１３２のヨー軸出力の補正定数Ｊｙは、
Ｊｙ＝１／ｃｏｓ｜θｚＡｖｅ｜
と表わされる。ここで、θｚＡｖｅは、即ち、θｚａｚであると言えるので、補正部１３３は、取り付け角度算出部１９１に記憶されたθｚａｚに基づき補正定数Ｊｙを算出する（ステップＳ８１）。そして、補正部１３３は、ジャイロセンサ１３２のヨー軸出力に補正定数Ｊｙを乗じて、車体のヨー軸回りの角速度ωｙを算出する（ステップＳ８２）。
【００７７】
また、車体のＺ軸とジャイロセンサ１３２の水平軸（ピッチ軸）とのなす角度をθｚｐとすると、車体のヨー軸回りの角速度ωｙにより、ωｙ×ｃｏｓθｚｐで表される不要成分がジャイロセンサ１３２のピッチ軸出力に含まれてしまう。θｚｐは、即ち、θｙａｚと言えるので、補正部１３３は、上記算出されたωｙと、取り付け角度算出部１９１に記憶されたθｙａｚに基づき、不要成分を算出する（ステップＳ８３）。そして、補正部１３３は、ジャイロセンサ１３２のピッチ軸出力から算出された不要成分を減算して、不要成分を取り除く（ステップＳ８４）。
【００７８】
ここで、車体のＹ軸とジャイロセンサ１３２の水平軸（ピッチ軸）とのなす角度をθｙＡｖｅとすると、ジャイロセンサ１３２のピッチ軸出力の補正定数Ｊｐは、
Ｊｐ＝１／ｃｏｓ｜θｙＡｖｅ｜
と表わされる。ここで、θｙＡｖｅは、即ち、θｙａｙであると言えるので、補正部１３３は、取り付け角度算出部１９１に記憶されたθｙａｙに基づき補正定数Ｊｐを算出する（ステップＳ８５）。そして、補正部１３３は、上記不要成分の減算結果に算出された補正定数Ｊｐを乗じて、車体のピッチ軸回りの角速度ωｐを算出する（ステップＳ８６）。
【００７９】
このように算出される車体のピッチ軸回りの角速度ωｐは、車体のＺ軸とジャイロセンサ１３２の水平軸（ピッチ軸）とのなす角θｚｐが９０度とならない場合に、車両がカーブ路面を走行するなどして車体のヨー軸回りの角速度が発生することにより現れる不要成分を考慮して算出されるので、高精度なものとなる。
【００８０】
これにより、例えば、制御部１００が、補正部１３３が出力する車体のピッチ軸回りの角速度ωｐに基づき、車両が上方の高速道路を走行しているか下方の一般道路を走行しているか判定する場合に、判定精度を向上させることができる。
【００８１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は様々に変更が可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１０  ナビゲーション装置
１００  制御部
１１０  通信部
１２０  ＧＰＳ測位部
１３０  自立航法測位部
１３１  加速度センサ
１３２  ジャイロセンサ
１３３  補正部
１４０  経路探索部
１５０  経路案内部
１６０  表示部
１７０  入力部
１８０  算出部
１８１  重力加速度算出部
１８２  車体加速度算出部
１８３  取り付け角度算出部
１８１ａ、１８２ａ  バッファ
１９０  記憶部
１９１  取り付け角度記憶部
１９２  地図記憶部
２０  車体
【図１】
2011112591.tif 000004
【図２】
2011112591.tif 000005
【図３】
2011112591.tif 000006
【図４】
2011112591.tif 000007
【図５】
2011112591.tif 000008
【図６】
2011112591.tif 000009
【図７】
2011112591.tif 000010
【図８】
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