(57)【要約】【課題】煩雑な調整作業が不要であり、誤設定を防止することができ、装置コストを低減することが可能なナビゲーション装置を提供すること。【解決手段】車両に備わった制御装置１００から方位算出処理部２０に車種コードが入力されると、補正係数設定部２１０は、補正角度格納部２１２に格納されているテーブルを参照してこの車種コードに対応する補正角度φを読み出す。この補正角度は、この車種コードによって特定される車両における角速度センサ６の取付角度に対応しており、補正係数設定部２１０は、この補正角度φを用いて１／ｃｏｓφを計算して補正係数Ｓ２を設定する。補正係数調整部２０４は、この補正係数Ｓ２等を用いて角速度データに対する補正を行い、積算計算部２０６は、補正後の角速度データを積算して車両の方位を計算する。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
角速度センサで検出した車両の角速度に基づいて前記車両の方位を算出して所定のナビゲーション動作を行うナビゲーション装置において、
前記角速度センサによって検出された角速度に対して、前記角速度センサの取付角度に応じた補正係数を用いて補正する取付角度補正手段と、
前記取付角度補正手段によって補正された後の角速度に基づいて、前記車両の方位を積算する積算手段と、
車種毎に異なる前記角速度センサの取付角度を特定するために必要な特定情報が入力され、この特定情報に基づいて前記補正係数を設定する補正係数設定手段と、
を備えることを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記特定情報は、前記車両の車種を特定する車種コードであり、
前記車種コードに対応する車種について前記角速度センサの取付角度に対応する補正角度を格納する補正角度格納手段をさらに備え、
前記補正係数設定手段は、前記車種コードに対応する前記補正角度を前記補正角度格納手段から読み出して、この補正角度に基づいて前記補正係数を設定することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記特定情報は、前記車両の車種毎にあらかじめ決められた前記補正角度であり、
前記補正係数設定手段は、前記補正角度に基づいて前記補正係数を設定することを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記特定情報は、前記車両に備わった制御装置から送られてくることを特徴とするナビゲーション装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、角速度センサを用いて車両の方位を算出するナビゲーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ナビゲーション装置においては各種の方式を用いて車両位置を検出する処理が行われている。代表的なものとしては、ＧＰＳを使って車両位置を算出する方式と、角速度センサ（ジャイロ）と車速センサを用いて車両の方位と走行距離に基づいて車両位置を検出する方式が知られている。ＧＰＳを使った方式のみでは、長いトンネルや地下駐車場等で車両位置の検出を行うことができなくなるため、最近のナビゲーション装置の多くは、これら２種類の方式を併用して車両位置を検出して検出精度の向上を図っている。
【０００３】
一般に、上述した角速度センサは取付角度が水平のときに最大の感度が得られるように設計されているため、この角速度センサが内蔵されたナビゲーション装置の筐体を車両に取り付ける際に、この筐体内で角速度センサの取付角度が水平になるように設定する必要がある。しかし、一般的なナビゲーション装置は、複数の車種に取り付け可能であるため、その筐体の取付位置や取付角度が車種毎に異なる場合がある。このため、何らかの方法で、角速度センサの取付角度を水平に調整する必要がある。例えば、最も簡単には、ナビゲーション装置を車両に取り付ける際に、筐体の取付状態を考慮して角速度センサの取付角度を調整する方法が考えられる。また、この調整を自動化する従来技術として、特開２００１−１５３６５８号公報に開示された「ジャイロセンサの取付角度調整装置」が知られている。この調整装置では、ジャイロセンサ（角速度センサ）の検出面が水平基準とずれているときにその角度差を検出し、この検出結果に基づいてジャイロセンサの取付角度を変更している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、角速度センサの検出面の角度が水平基準からずれている場合に手作業で角速度センサの取付角度を調整する従来方式では、作業者の不注意等によって誤って角速度センサの取付角度を設定してしまうおそれがあるとともに、ナビゲーション装置を取り付けるたびに角速度センサの調整が必要になって作業が煩雑になるという問題がある。
【０００５】
また、特開２００１−１５３６５８号公報に開示された従来方式では、角速度センサの取付角度を検出するセンサが必要になるとともに、この取付角度を機械的に調整する機構が必要になるため、装置全外が複雑化して装置コストがかかるという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、煩雑な調整作業が不要であり、誤設定を防止することができ、装置コストを低減することが可能なナビゲーション装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明のナビゲーション装置は、角速度センサで検出した車両の角速度に基づいて車両の方位を算出して所定のナビゲーション動作を行うために、角速度センサによって検出された角速度に対して、角速度センサの取付角度に応じた補正係数を用いて補正する取付角度補正手段と、取付角度補正手段によって補正された後の角速度に基づいて、車両の方位を算出する積算手段と、車種毎に異なる角速度センサの取付角度を特定するために必要な特定情報が入力され、この特定情報に基づいて補正係数を設定する補正係数設定手段とを備えている。角速度センサの取付角度を特定するために必要な特定情報が入力されたときに、この特定情報に基づいて補正係数が設定され、角速度センサの検出出力に対する補正が行われる。したがって、作業者等が角速度センサの取付角度を調整するといった煩雑な作業が不要であり、この作業に伴う取付角度の誤設定も防止することができる。また、計算によって角速度センサの検出出力に対する補正を行うだけであるため、角速度センサの取付角度を検出するための別のセンサやこの取付角度を機械的に調整する機構が不要になり、装置構成の簡略化による装置コストの低減が可能になる。
【０００８】
また、上述した特定情報は、車両の車種を特定する車種コードであり、車種コードに対応する車種について角速度センサの取付角度データに対応する補正角度を格納する補正角度格納手段をさらに備え、補正係数設定手段は、車種コードに対応する補正角度を補正角度格納手段から読み出して、この補正角度に基づいて補正係数を設定することが望ましい。これにより、入力される車種コードに基づいた車種と、その車種に対応する角速度センサの取付角度（補正角度）がわかるため、角速度センサの検出出力の補正を行うために必要な補正係数を容易に設定することができる。
【０００９】
また、上述した特定情報は、車両の車種毎にあらかじめ決められた補正角度であり、補正係数設定手段は、この補正角度に基づいて補正係数を設定することが望ましい。補正角度が直接入力される場合には、補正係数を設定するために行われる処理の簡略化が可能になる。また、車種が増えたり、角速度センサの取付状態に関する仕様が変更になった場合などにおいても、外部から入力する補正角度の内容を変更するだけでよいため、設計変更等に柔軟に対応することができる。
【００１０】
また、車両に備わった制御装置から送られてくる特定情報を用いることが望ましい。最近の車両には、エンジン制御装置等の各種の制御装置が備わっている場合が多いため、これらの制御装置において管理している車種情報を特定情報として用いることにより、車種の正確な把握が可能になる。これにより、角速度センサの検出出力に対する正確な補正が可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態のナビゲーション装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は、一実施形態のナビゲーション装置の構成を示す図である。図１に示すナビゲーション装置は、ナビゲーションコントローラ１、ＤＶＤ２、ディスク読取装置３、リモートコントロール（リモコン）ユニット４、ＧＰＳ受信機５、角速度センサ６、車速センサ７、ディスプレイ装置８、オーディオ部９を含んで構成されている。また、このナビゲーション装置には、制御装置１００が接続されている。制御装置１００は、例えば、車種毎に最適なエンジン制御を行うためのものであり、この制御装置１００からナビゲーションコントローラ１にこのナビゲーション装置が搭載された車両の車種コードが入力される。
【００１２】
ナビゲーションコントローラ１は、ナビゲーション装置の全体を制御するものである。このナビゲーションコントローラ１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を用いて所定の動作プログラムを実行することによりその機能が実現される。ナビゲーションコントローラ１の詳細構成については後述する。
【００１３】
ＤＶＤ２は、地図表示、施設検索および経路探索などに必要な地図データが格納されている情報記録媒体である。このＤＶＤ２には、経度および緯度で適当な大きさに区切られた矩形形状の図葉を単位とした地図データが格納されている。各図葉の地図データは、図葉番号を指定することにより特定され、読み出すことが可能となる。
【００１４】
ディスク読取装置３は、１枚あるいは複数枚のＤＶＤ２が装填可能であり、ナビゲーションコントローラ１の制御によっていずれかのＤＶＤ２から地図データの読み出しを行う。なお、装填されるディスクは必ずしもＤＶＤでなくてもよく、ＣＤでもよい。また、ＤＶＤとＣＤの双方を選択的に装填可能としてもよい。
【００１５】
リモコンユニット４は、上下左右等の方向を指定するジョイスティックと、数字を入力するテンキーや各種の設定などを確定する「決定キー」などの各種の操作キーとを備えており、操作内容に応じた信号をナビゲーションコントローラ１に出力する。
【００１６】
ＧＰＳ受信機５は、複数のＧＰＳ衛星から送られてくる電波を受信して、３次元測位処理あるいは２次元測位処理を行って車両の絶対位置や方位を計算し、これらを測位時刻とともに出力する。
角速度センサ６は、車両の角速度を検出するためのものであり、本実施形態では音叉型の振動ジャイロが用いられている。この角速度センサ６は、検出面が水平のときに感度が最大となり、取付角が傾斜するにしたがって感度が低下して検出結果としての電圧値がその分だけ低くなる特性を有する。本実施形態では、この感度の低下分を計算によって補正することにより、角速度センサ６を水平以外の取付角で取り付けた場合の弊害を除去している。車速センサ７は、所定距離を走行する毎にパルスを生成することにより、車速に応じた時間間隔でパルスを出力する。
【００１７】
ディスプレイ装置８は、ナビゲーションコントローラ１から出力される描画データに基づいて、自車位置周辺の地図画像や、周辺施設の検索結果などの各種画像を表示する。オーディオ部９は、ナビゲーションコントローラ１から入力される音声信号に基づいて生成した案内音声等を車室内に出力する。
【００１８】
次に、ナビゲーションコントローラ１の詳細構成について説明する。図１に示すナビゲーションコントローラ１は、地図バッファ１０、地図読出制御部１２、地図描画部１４、方位算出処理部２０、距離算出処理部２２、車両位置計算部２４、経路探索処理部３０、誘導経路描画部３２、音声案内部３４、施設検索部３６、入力処理部４０、表示処理部５０を含んで構成されている。
【００１９】
地図バッファ１０は、ディスク読取装置３によってＤＶＤ２から読み出された地図データを一時的に格納する。地図読出制御部１２は、車両位置計算部２０により算出される車両位置や入力処理部４０からの指示に応じて、所定範囲の地図データの読み出し要求をディスク読取装置３に出力する。地図描画部１４は、地図バッファ１０に格納された地図データに基づいて、地図画像を表示するために必要な描画処理を行って地図画像描画データを作成する。
【００２０】
方位算出処理部２０は、角速度センサ６の検出結果に対して所定の補正処理を行った後に積算処理を行って車両の方位を算出する。この方位算出処理部２０の詳細構成については後述する。距離算出処理部２２は、車速センサ７から出力されるパルスをカウントすることにより、車両の移動距離を算出する。
【００２１】
車両位置計算部２４は、ＧＰＳ受信機５によって計算された車両位置や、方位算出処理部２０および距離算出処理部２２によって算出された車両方位、移動距離等に基づいて、車両の正確な位置を計算する。また、計算した車両位置が道路上にない場合には、車両位置計算部２４は、地図の道路形状と走行軌跡とに基づいて自車位置を修正するマップマッチング処理を行う。
【００２２】
経路探索処理部３０は、出発地と目的地との間を所定の探索条件にしたがって結ぶ走行経路を誘導経路としてを探索する。誘導経路描画部３２は、経路探索処理部２２による探索処理によって得られた誘導経路を地図上に重ねて表示するための誘導経路描画データを生成する。音声案内部３４は、経路探索処理部３０による探索処理によって得られた誘導経路に沿って車両を誘導するために必要な交差点案内等の音声信号を生成する。施設検索部３６は、利用者によって指定される検索条件を満足する施設を検索する。
【００２３】
入力処理部４０は、リモコンユニット４から入力される各種の操作指示に対応する動作を行うための命令をナビゲーションコントローラ１内の各部に向けて出力する。表示処理部５０は、地図描画部１４によって生成される地図画像描画データが入力されており、この描画データに基づいて所定範囲の地図画像をディスプレイ装置８の画面に表示する。また、施設検索部３６によって生成される検索結果画像データや、誘導経路描画部３２によって生成される誘導経路描画データが入力されると、表示処理部５０は、これらの描画データを地図画像に重ねてディスプレイ装置８の画面に表示する。
【００２４】
図２は、方位算出処理部２０の詳細構成を示す図である。図２に示すように、方位算出処理部２０は、Ａ／Ｄ変換部２００、零点調整部２０２、補正係数調整部２０４、積算計算部２０６、補正係数設定部２１０、補正角度格納部２１２を含んで構成されている。
【００２５】
Ａ／Ｄ変換部２００は、角度センサ６からアナログ電圧の形式で出力される角速度信号を所定ビット数の角速度データに変換する。例えば、角速度センサ６は、０Ｖ〜５Ｖの範囲の角速度信号を出力しており、その中央値である２．５Ｖからの偏差電圧が時計回り方向あるいは反時計回り方向の角速度を示している。したがって、理論上は、角速度が全く生じていないとき（車両が直進しているとき）には、角速度センサ６からは２．５Ｖの角速度信号が出力される。
【００２６】
零点調整部２０２は、角速度の零点を調整する。上述した例では、角速度信号が２．５Ｖのときが角速度の零点であり、この零点は温度等によってドリフトするため、零点調整部２０２は、角速度の零点に対応して生じる温度等によるドリフト分を打ち消す処理を行う。
【００２７】
補正係数調整部２０４は、角速度センサ６の水平状態を維持しながら１回転させた結果が３６０°からずれているときに、角速度データに対して所定の補正係数Ｓ１を乗算する補正処理を行う。この補正係数Ｓ１は、角速度センサ６毎に異なっており、個々の角速度センサ６を実際に回転させて角度を算出した結果に基づいて決定される。
【００２８】
また、角度センサ６は、検出面が傾斜した状態で取り付けられると感度が低下して角速度信号が小さくなる特性を有しており、補正係数調整部２０４は、この取付状態に応じて生じる感度の低下分を補償するために、角速度データに対して所定の補正係数Ｓ２を乗算する補正処理を行う。
【００２９】
積算計算部２０６は、零点調整部２０２による零点の調整と補正係数調整部２０４による補正係数Ｓ１、Ｓ２を用いた補正処理が終了した角速度データを積算する積和演算を行い、角速度センサ６が取り付けられた車両の方位θを求める。補正係数設定部２１０は、制御装置１００から入力される車種コードに基づいて、補正係数調整部２０４における補正処理で用いる補正係数Ｓ２を設定する。具体的には、補正係数設定部２１０は、車種コードに基づいてこの車両における角度センサ６の取付角度（検出面の傾斜角）を補正角度φとして求め、
Ｓ２＝１／ｃｏｓφ
の関係式を用いた計算によって補正係数Ｓ２を設定する。
【００３０】
補正角度格納部２１２は、車種コードと補正角度φとの関係を示すテーブルを格納する。
図３は、補正角度格納部２１２に格納されているテーブルの内容を示す図である。図３に示すテーブルには、車種コードと、この車種コードによって特定される車種の車両における角速度センサ６の補正角度φとが関連づけられて格納されている。補正係数設定部２１０は、制御装置１００から車種コードが入力されたときに、補正角度格納部２１２に格納されているテーブルを参照し、この車種コードに対応する補正角度φを読み出して、補正係数Ｓ２の計算を行う。
【００３１】
上述した補正係数調整部２０４が取付角度補正手段に、積算計算部２０６が積算手段に、補正係数設定部２１０が補正係数設定手段に、補正角度格納部２１２が補正角度格納手段にそれぞれ対応する。
本実施形態のナビゲーション装置はこのような構成を有しており、次に、その動作を説明する。
【００３２】
図４は、本実施形態のナビゲーション装置に含まれる方位算出処理部２０の動作手順を示す流れ図である。イグニッションキーが投入されてナビゲーション装置や制御装置１００の動作が開始すると、まず補正係数設定部２１０は、制御装置１００から送られてくる車種コードを受信する（ステップ１００）。実際にこの車種コードを受信するためには、制御装置１００が動作を開始した後に、制御装置１００からナビゲーション装置に向けて車種コードを送信するように設定しておくか、補正係数設定部２１０から制御装置１００に対して車種コードの送信を要求する必要があるが、いずれの方法をとるようにしてもよい。
【００３３】
次に、補正係数設定部２１０は、補正角度格納部２１２に格納されているテーブルを参照し、受信した車種コードに対応する補正角度φを取得する（ステップ１０１）。また、補正係数設定部２１０は、この取得した補正角度φを用いて補正係数Ｓ２を、Ｓ２＝１／ｃｏｓφの関係式を用いて計算する（ステップ１０２）。このようにして補正係数Ｓ２を用いて補正処理を行うための準備が終了する。
【００３４】
次に、角速度センサ６から角速度信号が方位算出処理部２０に入力されてＡ／Ｄ変換部２００によって角速度データに変換されると（ステップ１０３）、零点調整部２０２は、温度等によって生じるドリフト分を取り消す零点調整を行う（ステップ１０４）。また、補正係数調整部２０４は、あらかじめ設定された補正係数Ｓ１およびステップ１０２において計算された補正係数Ｓ２を、零点調整部２０２から出力される角速度データに乗算する補正処理を行う（ステップ１０５）。積算計算部２０６は、この補正係数調整部２０４によって補正処理が行われた後の角速度データとこの角速度データの取得間隔時間とを積和演算して積算する計算を行い、車両の方位θを出力する（ステップ１０６）。イグニッションキーが再び切られるまで、上述したステップ１０３〜１０６に示した角速度データの入力から車両の方位算出までの角処理が繰り返される。
【００３５】
このように、本実施形態のナビゲーション装置では、制御装置１００から受信した車種コードに基づいて補正係数設定部２１０によって補正係数Ｓ２が設定され、補正係数調整部２０４によって角速度データに対する補正が行われる。したがって、作業者等が角速度センサ６の取付角度を調整するといった煩雑な作業が不要であり、この作業に伴う取付角度の誤設定も防止することができる。また、計算によって角速度センサ６の検出出力に対する補正を行うだけであるため、角速度センサ６の取付角度を検出するための別のセンサやこの取付角度を機械的に調整する機構が不要になり、装置構成の簡略化による装置コストの低減が可能になる。
【００３６】
ところで、上述した方位算出処理部２０では、角速度センサ６によって得られた角速度データに対して補正を行って、角速度センサ６の取付角度が傾斜している影響を取り除いているが、取付角度が水平からずれる程度が大きくなるに従って、Ａ／Ｄ変換部２００から出力される角速度データの可変範囲が狭くなって分解能が低下するため、角速度センサ６の取付角度は水平に近い方が望ましい。
【００３７】
図５は、ナビゲーション装置の筐体に対する角速度センサ６の取付角度の設定方法を示す図である。例えば、本実施形態のナビゲーション装置が２つの車種に搭載されるものとし、それぞれの車種における筐体６０の取付角度をα１、α２とする（図５（Ａ）、（Ｂ））。このような場合には、筐体６０に対する角速度センサ６の取付角度をその中間値である（α１＋α２）／２に設定する。このようにすることで、図５（Ａ）に示したように筐体６０を角度α１の傾斜で取り付けたときの角速度センサ６の取付角度β１と、図５（Ｂ）に示したように筐体６０に取り付けたときの角速度センサ６の取付角度β２のそれぞれの絶対値を同じにすることができるため、補正する角度β１、β２を角速度センサ６を取り付ける２つの車種において比較的小さな値に設定することが可能になり、方位算出処理部２０から出力される方位θの分解能を高めることができる。
【００３８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、制御装置１００から車種コードを受信して、補正係数設定部２１０によってこの車種コードに対応する補正角度φの値を補正角度格納部２１２から読み出すようにしたが、制御装置１００からこの補正角度φのデータを直接取得するようにしてもよい。この場合には、補正係数設定部２１０は、この取得した補正角度φを用いて、補正係数Ｓ２（＝１／ｃｏｓφ）の値を直接計算することが可能になる。特に、車種が増えたり、角速度センサ６の取付状態に関する仕様が変更になった場合などにおいても、外部の制御装置１００から入力する補正角度φの値を変更するだけでよいため、設計変更等に柔軟に対応することができる。
【００３９】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、角速度センサの取付角度を特定するために必要な特定情報が入力されたときに、この特定情報に基づいて補正係数が設定され、角速度センサの検出出力に対する補正が行われる。したがって、作業者等が角速度センサの取付角度を調整するといった煩雑な作業が不要であり、この作業に伴う取付角度の誤設定も防止することができる。また、計算によって角速度センサの検出出力に対する補正を行うだけであるため、角速度センサの取付角度を検出するための別のセンサやこの取付角度を機械的に調整する機構が不要になり、装置構成の簡略化による装置コストの低減が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態のナビゲーション装置の構成を示す図である。
【図２】方位算出処理部の詳細構成を示す図である。
【図３】補正角度格納部に格納されているテーブルの内容を示す図である。
【図４】本実施形態のナビゲーション装置に含まれる方位算出処理部の動作手順を示す流れ図である。
【図５】ナビゲーション装置の筐体に対する角速度センサの取付角度の設定方法を示す図である。
【符号の説明】
１　ナビゲーションコントローラ
５　ＧＰＳ受信機
６　角速度センサ
７　車速センサ
２０　方位算出処理部
１００　制御装置
２００　Ａ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換部
２０２　零点調整部
２０４　補正係数調整部
２０６　積算計算部
２１０　補正係数設定部
２１２　補正角度格納部
【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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