(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に設置され、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ搬送波を受信するＧＰＳ受信機と、前記移動体に設置され、３次元の角速度と加速度とを求めるためのデータを出力するＩＭＵとを備え、前記移動体が移動したときの回転半径を計測する移動体回転半径計測装置であって、
前記ＧＰＳ受信機が受信したＧＰＳ搬送波と、前記ＩＭＵが出力したデータとをカルマンフィルタにより処理することで速度を算出する移動体高精度速度算出手段と、
前記移動体高精度速度算出手段により算出された南北方向の速度を積算し、南北方向の移動距離を算出する南北方向距離算出手段と、
前記移動体高精度速度算出手段により算出された東西方向の速度を積算し、東西方向の移動距離を算出する東西方向距離算出手段と、
前記南北方向距離算出手段及び前記東西方向距離算出手段によって算出された移動距離に基づいて算出される移動軌跡から、回転半径を算出する回転半径算出手段と、を備え、
前記移動体高精度速度算出手段は、
前記ＩＭＵからデータを受信して、前記移動体の加速度及び角速度を計測する加速度計測手段と、
前記加速度計測手段によって計測された前記移動体の加速度及び角速度からストラップダウン演算により速度を算出し、算出した速度に基づいてリアルタイム補間速度を算出するストラップダウンナビゲータ手段と、
前記ＧＰＳ受信機が受信したＧＰＳ搬送波のドップラーシフト量から前記移動体のドップラー速度を測定する速度測定手段と、
前記速度測定手段によって測定された前記ドップラー速度から算出した加速度と、前記加速度計測手段によって計測された加速度との差分を算出し、算出した差分に基づいて係数を算出する良否係数算出手段と、
前記良否係数算出手段によって前記係数が算出されるための時間だけ、前記速度測定手段によって測定された前記ドップラー速度を演算に用いる時間を遅延させる遅延処理手段と、
前記遅延処理手段によって遅延させた前記ドップラー速度と、前記ストラップダウンナビゲータ手段からフィードバックさせた前記リアルタイム補間速度との同期化を行い、同期化された前記ドップラー速度と前記リアルタイム補間速度との誤差量を算出する同期化処理手段と、
前記同期化処理手段によって算出された前記誤差量に、前記良否係数算出手段によって算出された前記係数を乗算する良否係数乗算手段と、
前記良否係数乗算手段によって前記係数が乗算された誤差量から前記リアルタイム補間速度に対する調整量を、カルマンフィルタによって推定演算するカルマンフィルタ手段と、を備え、
前記ストラップダウンナビゲータ手段は、前記ストラップダウン演算により算出された速度に、前記カルマンフィルタ手段によって推定演算された前記調整量を融合して前記リアルタイム補間速度を算出する、
移動体回転半径計測装置。
【請求項２】
前記ＧＰＳ受信機及び前記ＩＭＵは、前記移動体である自動車のタイヤの中心点の鉛直上方に設置される、請求項１に記載の移動体回転半径計測装置。
【請求項３】
請求項１に記載の移動体回転半径計測装置が実行する方法であって、
前記移動体高精度速度算出手段が、前記ＧＰＳ受信機が受信したＧＰＳ搬送波と、前記ＩＭＵが出力したデータとをカルマンフィルタにより処理することで速度を算出する移動体高精度速度算出ステップと、
前記南北方向距離算出手段が、前記移動体高精度速度算出ステップにより算出された南北方向の速度を積算し、南北方向の移動距離を算出する南北方向距離算出ステップと、
前記東西方向距離算出手段が、前記移動体高精度速度算出ステップにより算出された東西方向の速度を積算し、東西方向の移動距離を算出する東西方向距離算出ステップと、
前記回転半径算出手段が、前記南北方向距離算出ステップ及び前記東西方向距離算出ステップによって算出された移動距離に基づいて算出される移動軌跡から、回転半径を算出する回転半径算出ステップと、を備え、
前記移動体高精度速度算出ステップは、
前記加速度計測手段が、前記ＩＭＵからデータを受信して、前記移動体の加速度及び角速度を計測する加速度計測ステップと、
前記ストラップダウンナビゲータ手段が、前記加速度計測ステップによって計測された前記移動体の加速度及び角速度からストラップダウン演算により速度を算出し、算出した速度に基づいてリアルタイム補間速度を算出するストラップダウンナビゲータステップと、
前記速度測定手段が、前記ＧＰＳ受信機が受信したＧＰＳ搬送波のドップラーシフト量から前記移動体のドップラー速度を測定する速度測定ステップと、
前記良否係数算出手段が、前記速度測定ステップによって測定された前記ドップラー速度から算出した加速度と、前記加速度計測ステップによって計測された加速度との差分を算出し、算出した差分に基づいて係数を算出する良否係数算出ステップと、
前記遅延処理手段が、前記良否係数算出ステップによって前記係数が算出されるための時間だけ、前記速度測定ステップによって測定された前記ドップラー速度を演算に用いる時間を遅延させる遅延処理ステップと、
前記同期化処理手段が、前記遅延処理ステップによって遅延させた前記ドップラー速度と、前記ストラップダウンナビゲータステップからフィードバックさせた前記リアルタイム補間速度との同期化を行い、同期化された前記ドップラー速度と前記リアルタイム補間速度との誤差量を算出する同期化処理ステップと、
前記良否係数乗算手段が、前記同期化処理ステップによって算出された前記誤差量に、前記良否係数算出ステップによって算出された前記係数を乗算する良否係数乗算ステップと、
前記カルマンフィルタ手段が、前記良否係数乗算ステップによって前記係数が乗算された誤差量から前記リアルタイム補間速度に対する調整量を、カルマンフィルタによって推定演算するカルマンフィルタステップと、を備え、前記ストラップダウンナビゲータステップは、前記ストラップダウン演算により算出された速度に、前記カルマンフィルタステップによって推定演算された前記調整量を融合して前記リアルタイム補間速度を算出する、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体回転半径測定装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車の性能の改良や評価目的で自動車の性能評価試験が多々実施されている。このような自動車の性能評価試験を効率よく行う技術を開示する特許文献１が知られている。この技術は、車両の車速計及びブレーキの検査のついでに、後輪のトー角及びキャンバー角測定と、自動車差動ギヤ周辺部の異常検出までも短時間で容易かつ安価に実行するように構成されている。
【０００３】
自動車の性能評価試験には、上述の試験以外に、自動車の最小回転半径を測定する試験がある。この測定は、自動車を最大かじ取りで徐行させ、最も外側となるタイヤの中心点が通る軌跡の直径を、右回り及び左回りで測定するように規定されている。従来では、この測定は、タイヤにチョーク等で印をつける方法や、タイヤの脇に水の入ったボトルを取り付け、徐行しながら水をまく方式で行われていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３４０７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の方式では、自動車が実際に描いた軌跡を測定するので測定の精度が低く、また、チョーク等で印をつけた後に運転者と測定者との２人以上がメジャーで測定するので労力や時間がかかるという問題があった。
【０００６】
そこで、移動体（例えば、自動車）の回転半径を、精度が高く、かつ、労力や時間がかからずに測定する装置及び方法が求められている。
【０００７】
本発明は、移動体の回転半径を、精度が高く、かつ、労力や時間がかからずに測定する移動体回転半径測定装置及び方法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】
【０００８】
本発明では、以下のような解決手段を提供する。
（１）  移動体に設置され、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ搬送波を受信するＧＰＳ受信機と、前記移動体に設置され、３次元の角速度と加速度とを求めるためのデータを出力するＩＭＵとを備え、前記移動体が移動したときの回転半径を計測する移動体回転半径計測装置であって、前記ＧＰＳ受信機が受信したＧＰＳ搬送波と、前記ＩＭＵが出力したデータとをカルマンフィルタにより処理することで速度を算出する移動体高精度速度算出手段と、前記移動体高精度速度算出手段により算出された南北方向の速度を積算し、南北方向の移動距離を算出する南北方向距離算出手段と、前記移動体高精度速度算出手段により算出された東西方向の速度を積算し、東西方向の移動距離を算出する東西方向距離算出手段と、前記南北方向距離算出手段及び前記東西方向距離算出手段によって算出された移動距離に基づいて算出される移動軌跡から、回転半径を算出する回転半径算出手段と、を備える移動体回転半径計測装置。
【０００９】
（１）の構成のよれば、本発明に係る移動体回転半径計測装置は、ＧＰＳ受信機が受信したＧＰＳ搬送波と、ＩＭＵが出力したデータとをカルマンフィルタにより処理することで速度を算出し、算出した南北方向の速度を積算して南北方向の移動距離を算出し、算出された東西方向の速度を積算して東西方向の移動距離を算出し、算出した移動距離に基づいて算出される移動軌跡から、回転半径を算出する。
【００１０】
したがって、本発明に係る移動体回転半径計測装置は、移動体（例えば、自動車）の回転半径を、精度が高く、かつ、労力や時間がかからずに測定することができる。
【００１１】
（２）  前記ＧＰＳ受信機及び前記ＩＭＵは、前記移動体である自動車のタイヤの中心点の鉛直上方に設置される、（１）に記載の移動体回転半径計測装置。
【００１２】
したがって、（２）に係る移動体回転半径計測装置は、移動体（例えば、自動車）の回転半径を、精度が高く、測定することができる。
【００１３】
（３）  前記移動体高精度速度算出手段は、前記ＩＭＵからデータを受信して、前記移動体の加速度及び角速度を計測する加速度計測手段と、前記加速度計測手段によって計測された前記移動体の加速度及び角速度からストラップダウン演算により速度を算出し、算出した速度に基づいてリアルタイム補間速度を算出するストラップダウンナビゲータ手段と、前記ＧＰＳ受信機が受信したＧＰＳ搬送波のドップラーシフト量から前記移動体のドップラー速度を測定する速度測定手段と、前記速度測定手段によって測定された前記ドップラー速度から算出した加速度と、前記加速度計測手段によって計測された加速度との差分を算出し、算出した差分に基づいて係数を算出する良否係数算出手段と、前記良否係数算出手段によって前記係数が算出されるための時間だけ、前記速度測定手段によって測定された前記ドップラー速度を演算に用いる時間を遅延させる遅延処理手段と、前記遅延処理手段によって遅延させた前記ドップラー速度と、前記ストラップダウンナビゲータ手段からフィードバックさせた前記リアルタイム補間速度との同期化を行い、同期化された前記ドップラー速度と前記リアルタイム補間速度との誤差量を算出する同期化処理手段と、前記同期化処理手段によって算出された前記誤差量に、前記良否係数算出手段によって算出された前記係数を乗算する良否係数乗算手段と、前記良否係数乗算手段によって前記係数が乗算された誤差量から前記リアルタイム補間速度に対する調整量を、カルマンフィルタによって推定演算するカルマンフィルタ手段と、を備え、前記ストラップダウンナビゲータ手段は、前記ストラップダウン演算により算出された速度に、前記カルマンフィルタ手段によって推定演算された前記調整量を融合して前記リアルタイム補間速度を算出する、（１）又は（２）に記載の移動体回転半径計測装置。
【００１４】
したがって、（３）に係る移動体回転半径計測装置は、移動体（例えば、自動車）の回転半径を、さらに精度が高く、測定することができる。
【００１５】
（４）  移動体に設置され、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ搬送波を受信するＧＰＳ受信機と、前記移動体に設置され、３次元の角速度と加速度とを求めるためのデータを出力するＩＭＵとを備え、前記移動体が移動したときの回転半径を計測する移動体回転半径計測装置が実行する方法であって、前記ＧＰＳ受信機が受信したＧＰＳ搬送波と、前記ＩＭＵが出力したデータとをカルマンフィルタにより処理することで速度を算出する移動体高精度速度算出ステップと、前記移動体高精度速度算出ステップにより算出された南北方向の速度を積算し、南北方向の移動距離を算出する南北方向距離算出ステップと、前記移動体高精度速度算出ステップにより算出された東西方向の速度を積算し、東西方向の移動距離を算出する東西方向距離算出ステップと、前記南北方向距離算出ステップ及び前記東西方向距離算出ステップによって算出された移動距離に基づいて算出される移動軌跡から、回転半径を算出する回転半径算出ステップと、を備える方法。
【００１６】
したがって、（４）に係る方法は、（１）と同様に、移動体（例えば、自動車）の回転半径を、精度が高く、かつ、労力や時間がかからずに測定することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、移動体（例えば、自動車）の回転半径を、精度が高く、かつ、労力や時間がかからずに測定することができる。すなわち、本発明によれば、運転者１人で車両を１周させるだけで、回転半径の高精度な測定が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る移動体回転半径計測装置の設置状態を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態である移動体回転半径計測装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態である移動体回転半径計測装置の移動体高精度速度算出部の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る移動体回転半径計測装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る移動体回転半径計測装置の処理内容を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態に係る移動体回転半径計測装置の移動体高精度速度算出処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態に係る移動体回転半径計測装置が回転半径を算出していることを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る移動体回転半径計測装置１０の設置状態を示す図である。図１（ａ）は、移動体５１（例えば、自動車等）が円を描くように走行する場合に外側となるタイヤ５１１の中心点５１２の鉛直上に、ＧＰＳ受信機１０１とＩＭＵ１０２とが設置されていることを示す図である。図１（ｂ）の図は、移動体回転半径計測装置１０が、移動体５１に設置されたＧＰＳ受信機１０１とＩＭＵ１０２とに接続されていることを示す図である。ＧＰＳ受信機１０１は、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ搬送波を受信する。ＩＭＵ１０２は、３次元の角速度と加速度とを求めるためのデータを出力する。移動体５１は、図１（ｂ）が示す様に、回転半径２１１の移動軌跡２１２を描いて一周し、最大かじ取りの場合に、最小回転半径で一周する。
【００２０】
図２は、本発明の一実施形態である移動体回転半径計測装置１０の構成を示すブロック図である。移動体回転半径計測装置１０は、移動体高精度速度算出手段としての移動体高精度速度算出部１１と、南北方向距離算出手段としての南北方向距離算出部１２と、東西方向距離算出手段としての東西方向距離算出部１３と、回転半径算出手段としての回転半径算出部１４とを備えている。
【００２１】
移動体高精度速度算出部１１は、ＧＰＳ受信機１０１が受信したＧＰＳ搬送波と、ＩＭＵ１０２が出力したデータとをカルマンフィルタにより処理することで速度を算出する。移動体高精度速度算出部１１は、ＧＰＳ受信機１０１及びＩＭＵ１０２のデータを処理して得られるドップラー速度、３軸加速度、３軸角速度を用いて、ＮＥＤ（Ｎｏｒｔｈ−Ｅａｓｔ−Ｄｏｗｎ）座標系における高精度な移動体速度を算出する。
【００２２】
南北方向距離算出部１２は、移動体高精度速度算出部１１により算出された南北方向の速度を積算し、南北方向の移動距離を算出する。具体的には、南北方向距離算出部１２は、移動体高精度速度算出部１１より得られるＮＥＤ（北、東、下方向）座標系の南北方向の速度情報を積算することで、南北方向の移動距離を算出し、測定開始点を原点とする南北方向の座標値として、算出ごとに記憶部（例えば、メモリ１０５０）に記憶させる。
【００２３】
東西方向距離算出部１３は、移動体高精度速度算出部１１により算出された東西方向の速度を積算し、東西方向の移動距離を算出する。具体的には、東西方向距離算出部１３は、移動体高精度速度算出部１１より得られるＮＥＤ（北、東、下方向）座標系の東西方向の速度情報を積算することで、東西方向の移動距離を算出し、測定開始点を原点とする東西方向の座標値として、算出ごとに記憶部（例えば、メモリ１０５０）に記憶させる。
【００２４】
回転半径算出部１４は、南北方向距離算出部１２及び東西方向距離算出部１３によって算出された移動距離に基づいて算出される移動軌跡から、回転半径を算出する。具体的には、回転半径算出部１４は、南北方向距離算出部１２及び東西方向距離算出部１３によって算出され、記憶された座標値によって算出される移動軌跡を円の軌跡として解析し、移動軌跡の回転半径を算出する。
【００２５】
図３は、本発明の一実施形態である移動体回転半径計測装置１０の移動体高精度速度算出部１１の構成を示すブロック図である。移動体高精度速度算出部１１は、加速度計測部１１１と、ストラップダウンナビゲータ部１１２と、速度測定部１１３と、良否係数算出部１１４と、遅延処理部１１５と、同期化処理部１１６と、良否係数乗算部１１７と、カルマンフィルタ部１１８とを備える。
【００２６】
加速度計測部１１１は、ＩＭＵ１０２を使用して移動体の加速度及び角速度を計測する。ＩＭＵ１０２は、３軸のジャイロと３方向の加速度計から構成され、３次元の角速度と加速度とを求める。なお、ＩＭＵ１０２は、計測の信頼性向上のために、さらに複数のセンサを搭載してもよい。
【００２７】
ストラップダウンナビゲータ部１１２（自律航法アルゴリズム）は、加速度計測部１１１によって計測された移動体の加速度及び角速度からストラップダウン演算により速度を算出し、算出した速度に、後述するカルマンフィルタ部１１８によって推定演算された調整量を融合してリアルタイム補間速度を算出し、算出したリアルタイム補間速度を出力すると共に、カルマンフィルタ部１１８へフィードバックさせる。
【００２８】
速度測定部１１３は、ＧＰＳ受信機１０１を使用してＧＰＳ搬送波のドップラーシフト量から移動体のドップラー速度を測定する。例えば、ＧＰＳ受信機１０１とＧＰＳ衛星との距離が、遠ざかる又は近づくと、ＧＰＳ受信機１０１が受信する搬送波の位相は、連続的に変化し、周波数が低くなったり高くなったりする。速度測定部１１３は、この周波数の変化量からＧＰＳ受信機１０１が出力するドップラー速度を取得する。
【００２９】
良否係数算出部１１４は、速度測定部１１３によって測定されたドップラー速度から算出した加速度と、加速度計測部１１１によって計測された加速度との差分を算出し、算出した差分に基づいて係数（図３におけるβ）を算出する。例えば、良否係数算出部１１４は、座標変換処理部（図示せず）によって、ＩＭＵ１０２によって計測された加速度を、ストラップダウンナビゲータ部１１２により演算された現在の姿勢角に基づき座標変換し、ＧＰＳ受信機１０１が出力したドップラー速度と同座標系の加速度に変換する。そして、良否係数算出部１１４は、ドップラー速度を微分した加速度と、座標変換した加速度との差分を算出し、算出した差分を二乗し、二乗した差分についてエンベロープ処理を行う。次に、良否係数算出部１１４は、エンベロープ処理を行った後の差分を示す関数の逆関数を求め、求めた逆関数に基づいて、係数を算出する。すなわち、良否係数算出部１１４は、求めた逆関数に基づいて、ドップラー速度がノイズを含んでいないと判断した場合に良判定を行い、ノイズを含んでいると判断した場合に否判定を行い、判定を数値化した良否係数を算出する。例えば、良否係数＝１−速度変動判定−α×ドップラー精度指標、により良否係数を算出してもよい。ここで、速度変動判定はドップラー速度がノイズを含むと判定された割合、αは所定の値、ドップラー速度精度指標はＧＰＳ衛星の配置に関する指標や、観測衛星数等のＧＰＳ受信機から得られる情報に基づいて統計的に算出した指標である。このように算出された良否係数は、カルマンフィルタ部１１８に入力する誤差量を調整する係数である。
【００３０】
遅延処理部１１５は、良否係数算出部１１４によって係数が算出されるための時間だけ、速度測定部１１３によって測定されたドップラー速度を演算に用いる時間を遅延させる。すなわち、遅延処理部１１５は、後述する、ドップラー速度による誤差量を算出するための演算を、良否係数算出部１１４によって係数が算出される時間だけ遅延させる。
【００３１】
同期化処理部１１６は、遅延処理部１１５によって遅延させたドップラー速度と、ストラップダウンナビゲータ部１１２からフィードバックさせたリアルタイム補間速度との同期化を行い、同期化されたドップラー速度とリアルタイム補間速度との誤差量（図３におけるδｘ）を算出する。
【００３２】
良否係数乗算部１１７は、同期化処理部１１６によって算出された誤差量に、良否係数算出部１１４によって算出された係数を乗算する。
【００３３】
カルマンフィルタ部１１８は、良否係数乗算部１１７によって係数が乗算された誤差量からリアルタイム補間速度に対する調整量を、カルマンフィルタによって推定演算する。例えば、カルマンフィルタ部１１８は、入力された誤差量と、１ステップ前の推定演算し記憶した調整量とから、今回の調整量（ろ波推定値）を算出する反復推定器（反復推定型フィルタ）である。
【００３４】
このように、移動体高精度速度算出部１１は、速度測定部１１３によって測定されたドップラー速度とフィードバックされたリアルタイム補間速度とを同期させて算出した誤差量にドップラー速度の良否係数を乗算し、乗算して調整した誤差量からカルマンフィルタ部１１８によって推定演算された調整量と、加速度計測部１１１によって計測された加速度及び角速度からストラップダウン演算により算出された速度と、を融合してリアルタイム補間速度を算出し、算出したリアルタイム補間速度を出力すると共にフィードバックさせる。
【００３５】
図４は、本発明の一実施形態に係る移動体回転半径計測装置１０のハードウェア構成の一例を示す図である。移動体回転半径計測装置１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０１０、バスライン１００５、通信Ｉ／Ｆ１０４０、メモリ１０５０、表示器１０２２、入力装置１１００、ＧＰＳ受信機１０１及びＩＭＵ１０２を備える。
【００３６】
ＣＰＵ１０１０は、移動体回転半径計測装置１０を統括的に制御する部分であり、メモリ１０５０に記憶された各種プログラムを適宜読み出して実行することにより、上述したハードウェアと協働し、本発明に係る各種機能を実現している。
【００３７】
メモリ１０５０は、適宜読み出して実行されるプログラムを記憶し、プログラムの実行によって作成される種々の情報を記憶する。例えば、メモリ１０５０は、移動体（例えば、自動車）の移動軌跡を構成する座標値や、ストラップダウンナビゲータ部１１２によってフィードバックされるリアルタイム補間速度や、カルマンフィルタ部１１８によって推定演算される調整量等を記憶する。
【００３８】
ここで、表示器１０２２は、移動体回転半径計測装置１０による演算処理結果、例えば、移動軌跡及び回転半径や、算出したリアルタイム補間速度や、算出過程のドップラー速度等を表示したりするものであり、液晶表示装置（ＬＣＤ）等のディスプレイ装置を含む。
【００３９】
また、通信Ｉ／Ｆ１０４０は、移動体回転半径計測装置１０を専用ネットワークを介してホストコンピュータ等と接続できるようにするためのネットワーク・アダプタである。通信Ｉ／Ｆ１０４０は、ホストコンピュータ等に、算出された移動軌跡の座標値や回転半径等を出力するための接続インターフェースである。
【００４０】
入力装置１１００は、移動体回転半径計測装置１０の利用者による入力の受け付けを行うものであり、キーボード及びマウス等で構成される。
【００４１】
ＧＰＳ受信機１０１は、無線通信に必要なアンテナ及びアンテナ信号処理回路等を含んで構成される。ＧＰＳ受信機１０１は、複数のＧＰＳ衛星から電波を受信し、受信したＧＰＳ搬送波のドップラーシフト量からドップラー速度を算出し、出力する。
【００４２】
ＩＭＵ１０２は、移動体の加速度及び角速度を計測するためのデータを出力する。ＩＭＵ１０２は、慣性計測装置（ＩＭＵ：Ｉｎｅｒｔｉａｌ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｕｎｉｔ）であって、３軸のジャイロと３方向の加速度計によって、運動を司る３軸の角度（又は角速度）と加速度とを検出する。
【００４３】
図５は、本発明の一実施形態に係る移動体回転半径計測装置１０の処理内容を示すフローチャートである。なお、本処理は、例えば、プログラム開始指令を受け付けて開始し、プログラム終了指令により終了する。
【００４４】
ステップＳ１０１において、ＣＰＵ１０１０は、ストラップダウンナビゲータ部１１２の初期設定（初期速度、初期位置、初期姿勢角）、カルマンフィルタ部１１８の初期設定（誤差共分散行列の初期化）を行う。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ１０２に移す。
【００４５】
ステップＳ１０２において、ＣＰＵ１０１０（移動体高精度速度算出部１１）は、移動体高精度速度算出処理を行う。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ１０３に移す。
【００４６】
ステップＳ１０３において、ＣＰＵ１０１０は、計測開始か否かを判断する。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、回転半径測定を開始する開始指令を受け付けた直後か否かを判断する。この判断がＹＥＳの場合、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ１０４に移し、この判断がＮＯの場合、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ１０５に移す。
【００４７】
ステップＳ１０４において、ＣＰＵ１０１０は、計測開始点を記憶する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ１０５に移す。
【００４８】
ステップＳ１０５において、ＣＰＵ１０１０（南北方向距離算出部１２）は、南北方向の速度を積算する。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、ステップＳ１０２において算出された速度のうちＮ値を積算し、南北方向の相対距離を算出し、算出ごとに移動軌跡の座標値としてメモリ１０５０に記憶する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ１０６に移す。
【００４９】
ステップＳ１０６において、ＣＰＵ１０１０（東西方向距離算出部１３）は、東西方向の速度を積算する。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、ステップＳ１０２において算出された速度のうちＥ値を積算し、東西方向の相対距離を算出し、算出ごとに移動軌跡の座標値としてメモリ１０５０に記憶する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ１０７に移す。
【００５０】
ステップＳ１０７において、ＣＰＵ１０１０は、計測終了か否かを判断する。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、回転半径測定を終了する終了指令を受け付けたか否かを判断する。また、ＣＰＵ１０１０は、ステップＳ１０４で記憶した計測開始点の座標値と、ステップＳ１０５及びステップＳ１０６で算出した最新の座標値とを比較し、差が閾値以内である場合に計測終了と判断してもよい。この判断がＹＥＳの場合、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ１０８に移し、この判断がＮＯの場合、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ１０２に移す。
【００５１】
ステップＳ１０８において、ＣＰＵ１０１０（回転半径算出部１４）は、回転半径を算出する。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、ステップＳ１０５及びステップＳ１０６において記憶した移動軌跡の座標値に基づいて、移動軌跡の回転半径を算出する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理を終了する。
【００５２】
図６は、本発明の一実施形態に係る移動体回転半径計測装置１０の移動体高精度速度算出処理の処理内容を示すフローチャートである。
【００５３】
ステップＳ２０１において、ＣＰＵ１０１０（加速度計測部１１１）は、ＩＭＵ１０２によって加速度及び角速度を計測する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ２０２に移す。
【００５４】
ステップＳ２０２において、ＣＰＵ１０１０（ストラップダウンナビゲータ部１１２）は、ステップＳ２０１において計測された加速度及び角速度からストラップダウン演算により速度を算出し、カルマンフィルタ部１１８からの調整量を融合させて、リアルタイム補間速度を算出し、出力すると共にフィードバックさせる。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ２０３に移す。
【００５５】
ステップＳ２０３において、ＣＰＵ１０１０（速度測定部１１３）は、ＧＰＳ受信機１０１によって移動体のドップラー速度を取得する。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、ＧＰＳ受信機１０１が受信したＧＰＳ搬送波のドップラーシフト量から算出したドップラー速度を取得する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ２０４に移す。
【００５６】
ステップＳ２０４において、ＣＰＵ１０１０（良否係数算出部１１４）は、ドップラー速度から良否係数を算出する。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、ステップＳ２０２において算出したドップラー速度を微分した加速度と、ＩＭＵ１０２が計測した加速度との差分を算出し、算出した差分を二乗し、二乗した差分についてエンベロープ処理を行う。そして、ＣＰＵ１０１０は、エンベロープ処理を行った後の差分を示す関数の逆関数を求め、求めた逆関数に基づいて、ドップラー速度の信頼性（ドップラー速度がノイズを含んでいないと判定した場合に良、ノイズを含んでいると判定した場合に否）に対する判定の結果を示す良否係数（β）を算出する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ２０５に移す。
【００５７】
ステップＳ２０５において、ＣＰＵ１０１０（遅延処理部１１５、同期化処理部１１６）は、フィードバックされたリアルタイム補間速度と、ドップラー速度とを同期させ、誤差量を算出する。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、ステップＳ２０３において算出されたドップラー速度による誤差量を算出するための演算を、ステップＳ２０４において良否係数が算出される時間だけ遅延させ、遅延させたドップラー速度とフィードバックされたリアルタイム補間速度とを同期させて誤差量（δｘ）を算出する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ２０６に移す。
【００５８】
ステップＳ２０６において、ＣＰＵ１０１０（良否係数乗算部１１７）は、誤差量に良否係数を乗算する。より具体的には、ＣＰＵ１０１０は、ステップＳ２０５において算出した誤差量（δｘ）に、ステップＳ２０４において算出した良否係数（β）を乗算して、調整された誤差量（βδｘ）を算出する。その後、ＣＰＵ１０１０は、処理をステップＳ２０７に移す。
【００５９】
ステップＳ２０７において、ＣＰＵ１０１０（カルマンフィルタ部１１８）は、調整された誤差量（βδｘ）からリアルタイム補間速度に対する調整量を、カルマンフィルタによって推定演算する。その後、ＣＰＵ１０１０は、移動体高精度速度算出処理に移行したステップの次のステップに、処理を戻す。
【００６０】
図７は、本発明の一実施形態に係る移動体回転半径計測装置１０が回転半径を算出していることを示す図である。移動体５１が一周すると、移動体回転半径計測装置１０は、ＧＰＳ受信機１０１とＩＭＵ１０２とに基づいて算出した高精度の速度を積算して、移動体５１の位置２０４を開始位置２０３からの相対的な座標値として記憶し、記憶した座標値に基づいて、移動軌跡２１２の回転半径２１１を算出する。図７の例は、移動体回転半径計測装置１０が、算出した回転半径２１１と共に、移動軌跡２１２を、表示器１０２２に表示している例である。
【００６１】
本実施形態によれば、移動体回転半径計測装置１０は、ＧＰＳ受信機１０１が受信したＧＰＳ搬送波と、ＩＭＵ１０２が出力したデータとをカルマンフィルタにより処理することで速度を算出し、算出した南北方向の速度を積算して南北方向の移動距離を算出し、算出された東西方向の速度を積算して東西方向の移動距離を算出し、算出した移動距離に基づいて算出される移動軌跡から、回転半径を算出する。ＧＰＳ受信機１０１及びＩＭＵ１０２は、移動体５１である自動車のタイヤの中心点の鉛直上方に設置される。
したがって、移動体回転半径計測装置１０は、移動体５１（例えば、自動車）の回転半径を、精度が高く、かつ、労力や時間がかからずに測定することができる。
【００６２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限るものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６３】
１０    移動体回転半径計測装置
１１    移動体高精度速度算出部
１１１  加速度計測部
１１２  ストラップダウンナビゲータ部
１１３  速度測定部
１１４  良否係数算出部
１１５  遅延処理部
１１６  同期化処理部
１１７  良否係数乗算部
１１８  カルマンフィルタ部
１２    南北方向距離算出部
１３    東西方向距離算出部
１４    回転半径算出部
５１    移動体
１０１  ＧＰＳ受信機
１０２  ＩＭＵ
【図１】
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【図２】
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【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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