(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に生じる加速度を検出する加速度センサと、
ＧＰＳ測位データに基づくＧＰＳデータを出力するＧＰＳ受信機と、
前記加速度センサにて得られる加速度に基づくセンサデータと、前記ＧＰＳデータとから、観測値を算出する観測値算出手段と、
前記加速度センサのオフセット誤差を状態量とし、前記観測値算出手段にて算出される観測値を用い、前記オフセット誤差をカルマンフィルタにより推定する誤差推定手段と、
前記誤差推定手段にて推定される前記オフセット誤差を用い、車両姿勢を推定する車両姿勢推定手段と、
を備え、
前記誤差推定手段は、車両への電源供給が開始されてからの経過時間に基づき、複数の前記オフセット誤差を記憶装置に記憶し、
前記車両姿勢推定手段は、車両への電源供給が停止された後も、車両への電源供給が停止されてからの経過時間に基づき、前記記憶装置に記憶された、前記複数のオフセット誤差を選択的に用い、車両姿勢を推定すること
を特徴とする車両姿勢推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両姿勢推定装置において、
前記誤差推定手段は、車両停車時の重力加速度及び車両進行時の車両進行方向の加速度を基に、前記加速度センサの取り付け角誤差を算出し、
前記車両姿勢推定手段は、前記取り付け角誤差及び前記オフセット誤差を用い、車両姿勢を推定すること
を特徴とする車両姿勢推定装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の車両姿勢推定装置において、
前記誤差推定手段は、前記ＧＰＳ測位データに基づく車両速度が所定速度を上回る場合に、前記オフセット誤差を推定すること
を特徴とする車両姿勢推定装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の車両姿勢推定装置において、
前記誤差推定手段は、誤差共分散値が所定の閾値を下回る場合に、前記オフセット誤差を前記記憶装置に記憶すること
を特徴とする車両姿勢推定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の車両姿勢推定装置において、
前記誤差推定手段は、前記ＧＰＳデータが取得出来ない場合、又は前記ＧＰＳデータに基づく車両速度が所定速度以下である場合、前回のオフセット誤差の推定から一定時間が経過したときは、誤差共分散値の再計算を行うこと
を特徴とする車両姿勢推定装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の車両姿勢推定装置と、
前記車両姿勢推定装置の前記車両姿勢推定手段にて推定される車両姿勢に基づき、盗難事故の有無を判定し外部へ通知する盗難判定通知手段と、
を備えていることを特徴とする盗難通知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の姿勢を推定する車両姿勢推定装置、及び当該車両姿勢推定装置を用いた盗難通知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される装置において車両の盗難事故を検出し、ＧＰＳ等の測位手段を用いて盗難車両の位置情報を、セキュリティセンタや本人へ通知する盗難車両追跡（Stolen Vehicle Tracking ）サービス（以下「ＳＶＴ」という）が知られている。
【０００３】
このような盗難事故を検出する手法の一つに、車両の姿勢変化を検出するものがある。車両の姿勢変化は、例えば３軸加速度センサを用いて検出する。具体的には、車両停車中においては、加速度センサによって重力加速度が検出される。したがって、この重力加速度の変化から車両の姿勢変化を検出することができ、盗難事故を検出することが可能となる。
【０００４】
しかしながら、加速度センサは測定値に誤差を含むことが知られている。この誤差は、センサの取り付け角誤差と温度変化に依存するオフセット誤差とに大別される。このように加速度センサの測定値に誤差が含まれることから、車両の姿勢変化を正確に検出するためには、加速度センサの誤差を精度よく推定することが必要になる。
【０００５】
従来、３軸の加速度センサの誤差をＣＡＮ経由の車速情報を利用して推定する手法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、２軸及び３軸の加速度センサの取り付け角誤差について、車速やジャイロスコープを利用して推定する手法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。さらにまた、２軸の加速度センサのオフセット誤差を推定する手法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０３１８２５７号明細書
【特許文献２】特開２００５−１４７６９６号公報
【特許文献３】特開２０００−３５６６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び２に記載された発明では、車速情報を例えばＣＡＮ経由で取得するのであるが、当該車速情報の精度や受信周期に誤差の推定精度が依存するという課題がある。また、車速情報をＣＡＮ経由で取得可能にシステムを構成する必要があり、システム構成が複雑になる虞がある。
【０００８】
一方、特許文献３に記載された発明では、オフセット誤差を推定するための前提として取り付け角誤差が「０」に近くなるよう正確に取り付ける必要があり、汎用性に劣る結果となりかねない。
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、よりシンプルな構成で加速度センサのオフセット誤差を補正し、高精度に車両姿勢を推定することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するためになされた本発明の車両姿勢推定装置では、加速度センサが、車両に生じる加速度を検出する。また、ＧＰＳ受信機が、ＧＰＳ測位データに基づくＧＰＳデータを出力する。ＧＰＳデータは、ＧＰＳ測位データそのものであってもよいし、ＧＰＳ測位データから得られる車両の現在位置や車両速度などであってもよい。
【００１１】
ここで特に、観測値算出手段が、加速度センサにて得られる加速度に基づくセンサデータとＧＰＳデータとから観測値を算出する。具体的には、センサデータは、加速度センサにて検出される加速度を積分した車両速度であることが考えられる。
【００１２】
このとき、誤差推定手段は、加速度センサのオフセット誤差を状態量とし、観測値算出手段にて算出される観測値を用い、オフセット誤差をカルマンフィルタにより推定する。そして、車両姿勢推定手段により、推定されたオフセット誤差が用いられ、車両姿勢が推定される。車両姿勢は、例えば車両姿勢ベクトルとして算出される。
【００１３】
つまり、本発明では、ＧＰＳシステムとの複合化を図るため、カルマンフィルタを用いたのである。このようにすれば、車速情報を例えばＣＡＮ経由で取得する必要がなく、よりシンプルな構成で加速度センサのオフセット誤差を補正することができ、高精度に車両姿勢を推定することができる。
【００１４】
ところで、加速度センサの取り付け角誤差については、誤差推定手段が、車両停車時の重力加速度及び車両進行時の車両進行方向の加速度を基に算出することが考えられる。この場合、車両姿勢推定手段は、取り付け角誤差及びオフセット誤差を用い、車両姿勢を推定する。このようにすれば、加速度センサの取り付け角誤差も補正される。
【００１５】
なお、盗難事故の防止のための車両姿勢推定という観点からは、誤差推定手段がオフセット誤差を記憶装置に記憶する構成が考えられる。このとき、車両姿勢推定手段は、車両への電源供給が停止された後も、記憶装置に記憶されたオフセット誤差を用い、車両姿勢を推定する。車両への電源供給が停止された後とは、例えばイグニッションスイッチのオフによって車両への電源供給が停止された状態をいう。このようにすれば、車両走行時に推定されたオフセット誤差を用いての車両姿勢の推定が可能となる。
【００１６】
また、加速度センサのオフセット誤差は、センサ周りの温度に依存する。したがって、車両への電源供給が開始されることで温度上昇が生じると、オフセット誤差が大きくなっていく。ただし、一定時間が経過すると、オフセット誤差はほぼ安定することが知られている。
【００１７】
そこで、誤差推定手段は、車両への電源供給が開始されてからの経過時間に基づき、複数のオフセット誤差を記憶手段に記憶することが考えられる。例えば、一定時間が経過する前のオフセット誤差の変動時にはオフセット誤差を変動時誤差として記憶し、一定時間が経過した後のオフセット誤差の安定時にはオフセット誤差を安定時誤差として記憶するという具合である。この場合、車両姿勢推定手段は、車両への電源供給が停止されてからの経過時間に基づき、複数のオフセット誤差を選択的に用い、車両姿勢を推定する。このようにすれば、車両への電源供給が停止された後も、高精度な車両姿勢の推定が可能となる。
【００１８】
ところで、車両速度が小さいと、ＧＰＳ測位データに基づく車両速度の信頼度が低下する。そこで、誤差推定手段は、ＧＰＳ測位データに基づく車両速度が所定速度を上回る場合に、オフセット誤差を推定することが好ましい。このようにすれば、より精度良くオフセット誤差を推定することができる。
【００１９】
なお、誤差共分散値が大きくなると、推定されるオフセット誤差の信頼度が低下する。そこで、誤差推定手段は、誤差共分散値が所定の閾値を下回る場合に、オフセット誤差を記憶装置に記憶することが考えられる。このようにすれば、記憶装置に記憶されるオフセット誤差の信頼度を上昇させることができる。
【００２０】
また、ＧＰＳ測位データが長時間にわたって出力されない場合、誤差共分散の値と実際の誤差との間に乖離が発生する。つまり、実際の誤差が大きくなっているにもかかわらず、カルマンフィルタで認識される誤差が小さくなるという現象が生じる。
【００２１】
そこで、誤差推定手段は、ＧＰＳ測位データが取得出来ない場合、又はＧＰＳ測位データに基づく車両速度が所定速度以下である場合、前回のオフセット誤差の推定から一定時間が経過したときは、誤差共分散値の再計算を行うことが好ましい。このようにすれば、新たに予測計算された誤差共分散値に基づきオフセット誤差が記憶装置に記憶されるため、オフセット誤差の信頼度を上昇させることができる。
【００２２】
以上は、車両姿勢推定装置の発明として説明してきたが、上記車両姿勢推定装置と、盗難判定通知手段とを備える盗難通知装置として実現することもできる。このとき、盗難判定通知手段は、車両姿勢推定装置の車両姿勢推定手段にて推定される車両姿勢に基づき、盗難事故の有無を判定し外部へ通知する。このようにすれば、車両姿勢推定に基づく盗難事故の防止効果が際だつ。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】盗難通知システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は加速度センサの各軸の定義を示す説明図であり、（ｂ）はヨー方向の加速度センサの取り付け角誤差を示す説明図である。
【図３】（ａ）はピッチ方向の加速度センサの取り付け角誤差を示す説明図であり、（ｂ）はロール方向の加速度センサの取り付け角誤差を示す説明図である。
【図４】姿勢推定部が実行する車両姿勢推定処理を示すフローチャートである。
【図５】加速度センサのオフセット誤差の時間変化を示す模式図である。
【図６】車両姿勢演算処理を示すフローチャートである。
【図７】ＧＰＳとの複合処理を示すフローチャートである。
【図８】ＧＰＳとの複合処理における観測値算出処理を示すフローチャートである。
【図９】（ａ）はＷＧＳ８４のＥＮＵ座標系を示す説明図であり、（ｂ）はＧＷＳ８４のＥＣＥＦ座標系を示す説明図である。
【図１０】誤差記憶処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、実施形態の盗難通知システムの概略構成を示すブロック図である。
盗難通知システムは、盗難通知装置１０と、無線通信サービス事業者（Mobile Network
Operator、以下「ＭＮＯ」をいう）５０と、サービス提供プロバイダ（Telematics Service Provider、以下「ＴＳＰ」という）６０とを備えている。
【００２５】
盗難通知装置１０では、車両の盗難事故が発生したか否かが判定され、盗難事故が発生した場合には、車両の位置がＭＮＯ５０へ無線で通知される。ＭＮＯ５０は、ＴＳＰ６０へ車両の位置を通知し、ＴＳＰ６０から契約者などへ車両の盗難事故が発生した旨、及び、当該車両の位置が通知される。
【００２６】
ここで盗難通知装置１０は、車両姿勢推定装置２０、ＳＶＴ判定部３０、及び、無線部４０を有している。
車両姿勢推定装置２０は、車両姿勢を、車両姿勢ベクトルとして、ＳＶＴ判定部３０へ出力する。これにより、ＳＶＴ判定部３０は、車両姿勢ベクトルの変化から盗難事故が発生したか否かを判定し、盗難事故が発生したと判定した場合、無線部４０に対しＭＮＯ５０への発信を要求する。無線部４０は、例えばＷ−ＣＤＭＡ、ワイヤレスＬＡＮなどを利用する無線装置として具現化される。
【００２７】
より具体的な構成として、車両姿勢推定装置２０は、ＧＰＳアンテナ２１、ＧＰＳ受信機２２、３軸加速度センサ（以下単に「加速度センサ」という）２３、姿勢推定部２４、リアルタイムクロック（以下「ＲＴＣ」という）２５、及び記憶装置２６を有している。
【００２８】
ＧＰＳアンテナ２１は、ＧＰＳ衛星７０から送出される電波を受信するための構成である。
ＧＰＳ受信機２２は、ＧＰＳアンテナ２１を介して受信されるＧＰＳ衛星７０からの電波に基づくＧＰＳ測位データから、車両の位置及び速度ベクトルを求める。なお、車両の位置及び速度ベクトルは姿勢推定部２４へ入力される。また、車両の位置はＳＶＴ判定部３０へも入力される。
【００２９】
加速度センサ２３は、車両の加速度を検出する。加速度センサ２３にて検出される車両の加速度は、姿勢推定部２４へ入力される。
また、ＲＴＣ２５は計時機能を有する構成であり、ＲＴＣ２５から出力される時刻も、姿勢推定部２４へ入力される。
【００３０】
姿勢推定部２４は、加速度センサ２３の誤差を推定し、当該誤差を補正値として記憶装置２６に記憶する。これにより、姿勢推定部２４は、ＧＰＳ受信機２２が機能しない車両停車時にあっても、すなわち、イグニッションスイッチがオフされた状態であっても、記憶装置２６から補正値を読み出し、加速度センサ２３からの加速度を補正して車両姿勢を推定する。このとき、出力されるのが、車両姿勢推定ベクトルである。なお、ＧＰＳ受信機２２が機能しない車両停車時においても、他のブロックはすべて機能するようになっている。
【００３１】
最初に加速度センサ２３にて検出される加速度を数式化する。
図２（ａ）は、加速度センサ２３の各軸の定義を示す説明図である。ここでは、Ｚ軸に対する回転方向をヨー方向、Ｙ軸に対する回転方向をピッチ方向、Ｘ軸に対する回転方向をロール方向とした。
【００３２】
このとき、図２（ｂ）に示すように、ヨー方向への加速度センサ２３の取り付け角誤差をψとする。同様に、図３（ａ）に示すようにピッチ方向への取り付け角誤差をθとし、図３（ｂ）に示すようにロール方向への取り付け角誤差をφとする。
【００３３】
このような取り付け角誤差によって、加速度センサ２３で検出される加速度は変化する。これを回転行列で表すと、ヨー方向の回転行列は次の式１−１で示される。
【００３４】
【数１】
0005810898.tif 000002
【００３５】
また、ピッチ方向の回転行列は次の式１−２で示される。
【００３６】
【数２】
0005810898.tif 000003
【００３７】
さらにまた、ロール方向の回転行列は次の式１−３で示される。
【００３８】
【数３】
0005810898.tif 000004
【００３９】
したがって、車両に発生する真の加速度をαinとし、加速度センサ２３にて検出される加速度をαout とすると、次の式１−４が導出される。
【００４０】
【数４】
0005810898.tif 000005
【００４１】
この式１−４を展開すると、次の式１−５が得られる。
【００４２】
【数５】
0005810898.tif 000006
【００４３】
上述した式１−５を利用して取り付け角誤差を求める。
はじめに停車状態を考える。停車状態では、重力加速度のみが検出される。重力加速度は、次の式２−１で示される。
【００４４】
【数６】
0005810898.tif 000007
【００４５】
これを上記式１−５に代入すると、次の式２−２が得られる。
【００４６】
【数７】
0005810898.tif 000008
【００４７】
この式２−２より、ピッチ方向への取り付け角誤差θ及びロール方向への取り付け角誤差φが求められる。
次に直進状態を考える。直進状態では、直進方向の加速度と重力加速度とが検出される。直進方向の加速度をＶα とすると、車両の加速度αinは、次の式２−３で示される。
【００４８】
【数８】
0005810898.tif 000009
【００４９】
【数９】
0005810898.tif 000010
【００５０】
したがって、検出する加速度は、式２−４として求められる。このとき、取り付け角誤差θ，φは既知であるため、取り付け角誤差ψが求められる。これら取り付け角誤差は、例えば姿勢推定部２４にて求められ、記憶装置２６に記憶される。
【００５１】
なお、Ｘ方向オフセット誤差補正量、Ｙ方向オフセット誤差補正量、Ｚ方向オフセット誤差補正量の算出については後述する。
次に、車両姿勢推定処理を説明する。図４は、車両姿勢推定処理を示すフローチャートである。この車両姿勢推定処理は、図１中の姿勢推定部２４にて、繰り返し実行される。
【００５２】
最初のＳ１０では、加速度を取得する。この処理は、加速度センサ２３にて検出される加速度を取得するものである。
続くＳ２０では、車両姿勢演算処理を実行する。車両姿勢演算処理には、加速度センサ２３のオフセット誤差が選択的に使用される。
【００５３】
ここで、加速度センサ２３のオフセット誤差について説明しておく。図５は、加速度センサ２３のオフセット誤差の時間変化を示す模式図である。オフセット誤差は、温度に依存して変化する。そのため、図５に示すように、イグニッションスイッチのオンにより車両への電源供給が開始されてからの時間経過によって、オフセット誤差は大きくなっていく。そして、所定時間Ｔ１が経過すると、オフセット誤差は、ほぼ安定する。そこで、本実施形態では、時間Ｔ１が経過する前の誤差（以下「変動時誤差」という）及び、時間Ｔ１が経過した後の誤差（以下「安定時誤差」という）の２つの誤差を記憶しておく。そして、車両姿勢演算処理では、イグニッションスイッチのオフにより車両への電源供給が停
止された時点からの経過時間によって、いずれかの誤差をオフセット誤差として選択的に使用する。
【００５４】
Ｓ２０の処理は、具体的には、図６に示すごとくとなる。
最初のＳ２００では、電源供給の停止時点からの経過時間ＴｏｆｆがＴ２を上回っているか否かを判断する。この経過時間Ｔｏｆｆは、図１中のＲＴＣ２５から入力される時刻によって算出される。ここでＴｏｆｆ＞Ｔ２であると判断された場合（Ｓ２００：ＹＥＳ）、時間Ｔ２を上回る時間経過によって車両が冷えているため、Ｓ２１０にて変動時誤差を適用し、Ｓ２３０へ移行する。一方、Ｔｏｆｆ≦Ｔ２であると判断された場合（Ｓ２００：ＮＯ）、Ｓ２２０にて安定時誤差を適用し、Ｓ２３０へ移行する。
【００５５】
Ｓ２３０では、車両姿勢ベクトルを演算する。この処理は、上記式２−４を用い、車両姿勢ベクトルを演算するものである。なお、工場出荷時直後などオフセット誤差が算出されていない状態では、オフセット誤差の初期値「０」が適用される。
【００５６】
図４の説明に戻り、Ｓ３０では、ＧＰＳとの複合処理を実行する。図７は、ＧＰＳとの複合処理を具体的に示すフローチャートである。本実施形態では、ＧＰＳとの複合処理のため、カルマンフィルタを用いている。
【００５７】
最初のＳ３００では、ＧＰＳ測位データがあるか否かを判断する。この処理は、ＧＰＳ受信機２２によって、有効な測位データが得られたか否かを判断するものである。ここでＧＰＳ測位データがあると判断された場合（Ｓ３００：ＹＥＳ）、Ｓ３１０へ移行する。一方、ＧＰＳ測位データがないと判断された場合（Ｓ３００：ＮＯ）、Ｓ３９０へ移行する。なお、有効な測位データが得られない場合とは、例えばトンネル内などでＧＰＳ衛星７０からの電波が受信できない状況にある場合、あるいは、イグニッションスイッチのオフなどによりＧＰＳ受信機２２が機能していない場合が考えられる。
【００５８】
Ｓ３１０では、ＧＰＳ測位データから得られる車両の速度（以下「ＧＰＳ速度」という）が閾値Ｖ１を上回っているか否かを判断する。車両の速度が低い場合（停車状態を含む）には、正確なＧＰＳ速度が得られないため、ＧＰＳ速度が閾値Ｖ１を上回っている場合にオフセット誤差を推定する。ここでＧＰＳ速度＞Ｖ１である場合（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、Ｓ３２０へ移行する。一方、ＧＰＳ速度≦Ｖ１である場合（Ｓ３１０：ＮＯ）、Ｓ３９０へ移行する。
【００５９】
Ｓ３２０では、観測値Ｙを算出する。この処理は、ＧＰＳ速度の速度ベクトルと加速度センサ２３から取得される加速度に基づく速度ベクトルとの差分を算出するものである。観測値算出処理は、図８に示す如くである。
【００６０】
最初のＳ３２１では、車両加速度を抽出する。この処理は、加速度センサ２３にて得られる加速度を取得するものである。ここで得られる加速度をローカル座標系の加速度αlocal とし、このとき各成分を、αlocal ｘ，αlocal ｙ，αlocal ｚで表す。
【００６１】
続くＳ３２２では、積分を実行する。これにより、ローカル座標系の加速度αlocal から、速度ベクトルＶαlocal が得られる。このとき、各成分を、Ｖαlocal ｘ，Ｖαlocal ｙ，Ｖαlocal ｚと表す。
【００６２】
次のＳ３２３では、ＧＰＳ受信機２２のＧＰＳ測位データから得られる絶対方位を使用して、ＥＮＵ座標系の速度ベクトルに変換する。図９（ａ）に、ＷＧＳ８４（World Geodetic System 1984）のＥＮＵ座標系を示す。ＷＧＳ８４はＧＰＳの基準座標系であり、ＥＮＵ座標系では、地表面付近にある点を原点として、天頂方向（垂直線の上方向）をＺ軸の正方向とし、これと直角な東方向をＸ軸とし、北方向をＹ軸とする。つまり、ここでは、車両中心座標系からＥＮＵ座標系への変換を行うのである。ここで得られるＥＮＵ座標系の速度ベクトルをＶαenu とする。
【００６３】
ＧＰＳ測位データから得られる絶対方位をθ（−１８０度＜θ≦１８０度，時計回り）とすると、変換式は、次の式３−１の如くとなる。
【００６４】
【数１０】
0005810898.tif 000011
【００６５】
続くＳ３２４では、ＧＰＳ受信機２２のＧＰＳ測位データから得られる現在位置を使用して、ＥＮＵ座標系の速度ベクトルＶαenu を、ＥＣＥＦ座標系の速度ベクトルに変換する。図１０（ｂ）に、ＷＧＳ８４のＥＣＥＦ座標系を示す。ＥＣＥＦ座標系は、地球中心・地球固定直交座標系と呼ばれるものである。ここで得られるＥＣＥＦ座標系の速度ベクトルをＶαecefとする。各成分は、Ｖαecefｘ，Ｖαecefｙ，Ｖαecefｚと表す。なお、具体的な回転行列は、ＧＰＳ測位データから得られる現在位置の緯度をｌａｔ（ｒａｄ）、経度ｌｏｎ（ｒａｄ）とすると、次の式３−２で示される。
【００６６】
【数１１】
0005810898.tif 000012
【００６７】
したがって、上記式３−２で示される回転行列の逆行列を、ＥＮＵ座標系の速度ベクトルＶαenu に乗じることで、ＥＣＥＦ座標系の速度ベクトルＶαecefが得られる。次の式３−３に示す如くである。
【００６８】
【数１２】
0005810898.tif 000013
【００６９】
続くＳ３２５では、観測値Ｙを算出する。観測値Ｙは、次の式３−４で算出される。
【００７０】
【数１３】
0005810898.tif 000014
【００７１】
なお、ここでは、加速度センサ２３のオフセット誤差をεＧｂとし、各方向のオフセット誤差をεＧｂｘ，εＧｂｙ，εＧｂｚとした。また、εＶｘgps ，εＶｙgps ，εＶｚgps は観測雑音である。
【００７２】
カルマンフィルタでは、ここで求めた観測値Ｙを用いて、下記に示す巡回計算により、オフセット誤差を最小二乗推定する。
図７の説明に戻り、Ｓ３３０ではシステム行列φを計算する。オフセット誤差εＧｂを用いると、状態方程式は、次の式４−１〜式４−３で表される。
εＧｂｘ（ｔ）＝εＧｂｘ（ｔ−１）＋εｘ  …式４−１
εＧｂｙ（ｔ）＝εＧｂｙ（ｔ−１）＋εｙ  …式４−２
εＧｂｚ（ｔ）＝εＧｂｚ（ｔ−１）＋εｚ  …式４−３
ここでεｘ，εｙ，εｚは、システム雑音である。
【００７３】
カルマンフィルタでは、推定したいオフセット誤差を状態量ｘとする。この状態量ｘは、次の状態方程式により更新される。ここで、φがシステム行列、ｖがシステム雑音である。
ｘ（ｔ）＝φｘ（ｔ−１）＋ｖ（ｔ）  …式４−４
一方、上記式４−１〜式４−３より、次の式４−５が得られる。
【００７４】
【数１４】
0005810898.tif 000015
【００７５】
すなわち、システム行列φは、次の式４−６で示される。
【００７６】
【数１５】
0005810898.tif 000016
【００７７】
続くＳ３４０では、誤差共分散Ｐを予測計算する。誤差共分散Ｐは、次の式４−７で予測計算される。
【００７８】
【数１６】
0005810898.tif 000017
【００７９】
なお、ｗは、システム雑音である。
次のＳ３５０では、カルマンゲインＫを計算する。カルマンゲインＫは、次の式４−８で計算される。
【００８０】
【数１７】
0005810898.tif 000018
【００８１】
続くＳ３６０では、誤差共分散Ｐを計算する。誤差共分散Ｐは、次の式４−９で算出される。
【００８２】
【数１８】
0005810898.tif 000019
【００８３】
次のＳ３７０では、状態量ｘを計算する。状態量ｘは、次の式４−１０で算出される。
【００８４】
【数１９】
0005810898.tif 000020
【００８５】
次のＳ３８０では、加速度センサ２３の誤差を更新する。すなわち、次の式４−１１〜式４−１３で示す如くである。
Ｘ方向オフセット誤差補正量（ｔ）＝Ｘ方向オフセット誤差補正量（ｔ−１）−εＧｂｘ（ｔ）  …式４−１１
Ｙ方向オフセット誤差補正量（ｔ）＝Ｙ方向オフセット誤差補正量（ｔ−１）−εＧｂｙ（ｔ）  …式４−１２
Ｚ方向オフセット誤差補正量（ｔ）＝Ｚ方向オフセット誤差補正量（ｔ−１）−εＧｂｚ（ｔ）  …式４−１３
Ｓ３８０の処理終了後、ＧＰＳとの複合処理を終了する。
【００８６】
図７中のＳ３００又はＳ３１０にて否定判断された場合に移行するＳ３９０では、所定時間が経過したか否かを判断する。この処理は、ＧＰＳ測位データが長時間にわたって得られない場合を判断するものである。ＧＰＳ測位データが長期間にわたって得られない状態になると、誤差共分散値と実際の誤差との間に乖離が発生する。つまり、実際の誤差が大きくなっているにもかかわらず、カルマンフィルタで認識する誤差が小さくなるという現象が生じる。そこで、所定時間の経過を判断して、誤差共分散値Ｐの予測計算を実施する。ここで所定時間が経過したと判断された場合（Ｓ３９０：ＹＥＳ）、Ｓ４００にてシステム行列φを計算し、Ｓ４１０にて誤差共分散値Ｐの予測計算を行い、その後、ＧＰＳ
との複合処理を終了する。なお、Ｓ４００及びＳ４１０の処理は、Ｓ３３０及びＳ３４０の処理と同様のものである。一方、所定時間が経過していないうちは（Ｓ３９０：ＮＯ）、Ｓ４００及びＳ４１０の処理を実行せず、ＧＰＳとの複合処理を終了する。
【００８７】
図４の説明に戻り、Ｓ４０では、誤差記憶処理を実行する。図１０は、誤差記憶処理を示すフローチャートである。
最初のＳ４００では、誤差共分散値Ｐが閾値Ｐ１を下回っているか否かを判断する。誤差共分散値ＰがＰ１を下回っている場合は、推定値が信頼できるものと言える。Ｐ＜Ｐ１である場合（Ｓ４００：ＹＥＳ）、Ｓ４１０へ移行する。一方、Ｐ≧Ｐ１である場合（Ｓ４００：ＮＯ）、以降の処理を実行せず、誤差記憶処理を終了する。
【００８８】
Ｓ４１０では、イグニッションスイッチのオンによる電源供給開始時点からの経過時間Ｔｏｎが閾値Ｔ１を下回っているか否かを判断する。電源供給開始時点からの経過時間ＴｏｎがＴ１を下回っている場合は、オフセット誤差が変動期にあると推測される（図５参照）。ここでＴｏｎ＜Ｔ１である場合（Ｓ４１０：ＹＥＳ）、Ｓ４２０にて変動時誤差としてオフセット誤差を記憶し、その後、誤差記憶処理を終了する。一方、Ｔｏｎ≧Ｔ１である場合（Ｓ４１０：ＮＯ）、Ｓ４３０にて安定時誤差としてオフセット誤差を記憶し、その後、誤差記憶処理を終了する。
【００８９】
以上詳述したように、本実施形態の車両姿勢推定装置２０では、加速度センサ２３が車両に生じる加速度を検出し、ＧＰＳ受信機２２がＧＰＳ測位データに基づくＧＰＳデータを出力する。そして、姿勢推定部２４が、観測値Ｙを算出し（図７中のＳ３２０）、システム行列φを計算し（Ｓ３３０）、誤差共分散値Ｐの予測計算を行い（Ｓ３４０）、カルマンゲインＫを計算して（Ｓ３５０）、誤差共分散値Ｐを計算する（Ｓ３６０）。これにより、オフセット誤差が状態量ｘとして推定され（Ｓ３７０）、加速度センサのオフセット誤差が更新される（Ｓ３８０）。姿勢推定部２４は、オフセット誤差を用い、車両姿勢ベクトルを演算する（図６中のＳ２３０）。
【００９０】
つまり、本実施形態では、ＧＰＳシステムとの複合化を図るため、カルマンフィルタを用いたのである。このようにすれば、車速情報を例えばＣＡＮ経由で取得する必要がなく、よりシンプルな構成で加速度センサ２３のオフセット誤差を補正することができ、高精度に車両姿勢を推定することができる。
【００９１】
また、本実施形態では、上記式１−５を用い加速度センサ２３の取り付け角誤差を求め、記憶装置２６に記憶する。これにより、加速度センサ２３の取り付け角誤差も補正される。
【００９２】
さらにまた、本実施形態では、加速度センサ２３のオフセット誤差を記憶装置２６へ記憶し、図６に示した車両姿勢演算処理では、車両への電源供給が停止された後も、記憶したオフセット誤差を読み出して（Ｓ２１０，Ｓ２２０）、車両姿勢ベクトルを演算する（Ｓ２３０）。これにより、車両走行時に推定されたオフセット誤差を用いての車両姿勢の推定が可能となる。
【００９３】
また、本実施形態では、図１０に示した誤差記憶処理において、車両への電源供給が開始されてからの経過時間Ｔｏｎに基づき、複数のオフセット誤差を記憶装置２６に記憶する。具体的には、経過時間Ｔｏｎが所定時間Ｔ１を下回っている場合は変動時誤差としてオフセット誤差を記憶し（Ｓ４１０：ＹＥＳ，Ｓ４２０）、所定時間Ｔ１以上である場合は安定時誤差としてオフセット誤差を記憶する（Ｓ４１０：ＮＯ，Ｓ４２０）。また、図６に示した車両姿勢演算処理において、車両への電源供給が停止されてからの経過時間Ｔｏｆｆに基づき、記憶装置２６に記憶された複数のオフセット誤差を選択的に適用する。
具体的には、電源供給停止時点からの経過時間Ｔｏｆｆが所定時間Ｔ２を上回っている場合は変動時誤差を適用し（Ｓ２００：ＹＥＳ、Ｓ２１０）、経過時間Ｔｏｆｆが所定時間Ｔ２以下である場合は安定時誤差を適用して（Ｓ２００：ＮＯ，Ｓ２２０）、車両姿勢ベクトルを演算する（Ｓ２３０）。これにより、車両への電源供給が停止された後も、高精度な車両姿勢の推定が可能となる。
【００９４】
さらにまた、本実施形態では、ＧＰＳ速度が所定の閾値Ｖ１を上回る場合に（図７中のＳ３１０：ＹＥＳ）、オフセット誤差を推定する。これにより、より精度良くオフセット誤差を推定することができる。
【００９５】
また、本実施形態では、誤差共分散値Ｐが所定の閾値Ｐ１を下回っている場合に（図１０中のＳ４００：ＹＥＳ）、オフセット誤差を記憶する（Ｓ４２０，Ｓ４３０）。これにより、記憶装置２６に記憶されるオフセット誤差の信頼度を上昇させることができる。
【００９６】
なお、ＧＰＳ測位データが長時間にわたって出力されない場合、誤差共分散値と実際の誤差との間に乖離が発生する。つまり、実際の誤差が大きくなっているにもかかわらず、カルマンフィルタで認識される誤差が小さくなるという現象が生じる。
【００９７】
そこで、本実施形態では、ＧＰＳ測位データがない場合（図７中のＳ３００：ＮＯ）あるいは有効な測位データが得られない場合（Ｓ３１０：ＮＯ）、所定時間が経過したときは（Ｓ３９０：ＹＥＳ）、システム行列を計算し（Ｓ４００）、誤差共分散値Ｐの予測計算を行うようにしている（Ｓ４１０）。このようにすれば、新たに計算された誤差共分散値Ｐに基づきオフセット誤差が記憶装置２６に記憶されるため（図１０中のＳ４００：ＹＥＳ，Ｓ４２０，Ｓ４３０）、オフセット誤差の信頼度を上昇させることができる。
【００９８】
また、本実施形態の盗難通知装置１０では、姿勢推定部２４からの車両姿勢ベクトルに基づき、ＳＶＴ判定部３０が、車両姿勢ベクトルの変化から盗難事故が発生したか否かを判定し、盗難事故が発生したと判定した場合、無線部４０に対しＭＮＯ５０への発信を要求する。これにより、車両姿勢推定に基づく盗難事故の防止効果が際だつ。
【００９９】
なお、本実施形態における盗難通知装置１０が特許請求の範囲における「盗難通知装置」に相当し、車両姿勢推定装置２０が「車両姿勢推定装置」に相当する。
また、本実施形態における加速度センサ２３が「加速度センサ」に相当し、ＧＰＳ受信機２２が「ＧＰＳ受信機」に相当し、姿勢推定部２４が「観測値算出手段」、「誤差推定手段」及び「車両姿勢推定手段」に相当し、記憶装置２６が「記憶装置」に相当し、ＳＶＴ判定部３０及び無線部４０が「盗難判定通知手段」に相当する。
【０１００】
さらにまた、図８に示した観測値算出処理が「観測値算出手段」の機能としての処理に相当し、図７に示したＧＰＳとの複合処理が「誤差推定手段」の機能としての処理に相当し、図６に示した車両姿勢演算処理が「車両姿勢推定手段」の機能としての処理に相当する。
【０１０１】
以上、本発明は、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その技術的範囲を逸脱しない限りにおいて、種々なる形態で実施される。
上記実施形態では、変動時誤差及び安定時誤差の２種類のオフセット誤差を記憶するようにしたが、３種類以上のオフセット誤差を記憶するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１０…盗難通知装置
２０…車両姿勢推定装置
２１…ＧＰＳアンテナ
２２…ＧＰＳ受信機
２３…加速度センサ
２４…姿勢推定部
２５…リアルタイムクロック（ＲＴＣ）
２６…記憶装置
３０…ＳＶＴ判定部
４０…無線部
５０…無線通信サービス事業者（ＭＮＯ）
６０…サービス提供プロバイダ（ＴＳＰ）
７０…ＧＰＳ衛星
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１】
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【図２】
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