(57)【要約】【課題】移動体の角速度を精度良く検出する。【解決手段】移動体の角速度に応じた第１の検出出力ωｇｙｒｏを出力する角速度検出手段１０１と、ＧＰＳ測位手段１０２の出力φｇｐｓとに基づいて感度係数Ｋを学習する学習手段１０５と、移動体の加速度に応じた第２の検出出力ａを出力する加速度検出手段１０３と、感度係数Ｋと第２の検出出力ａとに基づいて補正感度係数Ｋｃを求める感度係数補正手段１０６と、補正感度係数Ｋｃを第１の検出出力ωｇｙｒｏに乗じることで、動体の実際の角速度を算出する角速度換算手段１０４とを備え、補正感度係数Ｋｃを適応して移動体の実際の角速度を夫々角速度換算手段１０４にて算出させる。【選択図】    図３
2004239881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載され、当該移動体の角速度を検出する角速度検出装置であって、
前記移動体の角速度に応じた第１の検出出力を出力する角速度検出手段と、
前記第１の検出出力とＧＰＳ電波の情報とに基づいて、前記第１の検出出力を前記移動体の実際の角速度に換算するための感度係数を学習する学習手段と、
前記移動体の加速度に応じた第２の検出出力を出力する加速度検出手段と、
前記感度係数と第２の検出出力とに基づいて補正感度係数を求める感度係数補正手段と、
前記学習手段の前記感度係数又は前記補正感度係数を前記第１の検出出力に乗じることで、前記移動体の実際の角速度を算出する角速度換算手段とを備え、
前記感度係数補正手段は、前記角速度検出手段の検出軸が鉛直方向に向けられた場合に検出される角速度に応じた検出出力から前記移動体の実際の角速度に換算するための感度係数と、前記学習手段の前記感度係数との比から前記移動体に対する前記角速度検出手段の取付角を算出し、
前記第２の検出出力と前記移動体の実際の加速度との差分に対する重力加速度との比から前記移動体の傾斜角を算出し、
前記取付角と傾斜角との比と前記演算器の前記感度係数の乗算値を前記補正感度係数として算出し、
前記補正感度係数を適応して前記移動体の実際の角速度を前記角速度換算手段にて算出させることを特徴とする角速度検出装置。
【請求項２】
移動体に搭載され、当該移動体の角速度を検出する角速度検出装置であって、
前記移動体の角速度に応じた第１の検出出力を出力する角速度検出手段と、
前記第１の検出出力とＧＰＳ電波の情報とに基づいて、前記第１の検出出力を前記移動体の実際の角速度に換算するための感度係数を学習する学習手段と、
前記移動体の加速度に応じた第２の検出出力を出力する加速度検出手段と、
前記第２の検出出力に基づいて補正感度係数を求める感度係数補正手段と、
前記学習手段の前記感度係数又は前記補正感度係数を前記第１の検出出力に乗じることで、前記移動体の実際の角速度を算出する角速度換算手段とを備え、
前記感度係数補正手段は、前記第２の検出出力を学習することにより、前記加速度検出手段の中点学習値を求めると共に、前記加速度検出手段の検出軸が水平方向に向けられた場合に検出される加速度に応じた検出出力を学習することにより得られる水平時中点学習値と前記中点学習値との差分に、前記第２の検出出力を乗じて重力加速度で除算することにより求めた値から、前記移動体に対する前記角速度検出手段の取付角を算出し、
前記第２の検出出力と前記移動体の実際の加速度との差分に対する重力加速度との比から前記移動体の傾斜角を算出して、前記取付角と傾斜角との比と前記演算器の前記感度係数の乗算値を前記補正感度係数として算出し、
前記第２の検出出力と前記移動体の実際の加速度との差分に対する重力加速度との比から前記移動体の傾斜角を算出し、
前記取付角と傾斜角との比と前記演算器の前記感度係数の乗算値を前記補正感度係数として算出し、
前記補正感度係数を適応して前記移動体の実際の角速度を前記角速度換算手段にて算出させることを特徴とする角速度検出装置。
【請求項３】
移動体に搭載され、当該移動体の角速度を検出する角速度検出装置であって、
前記移動体の角速度に応じた第１の検出出力を出力する角速度検出手段と、
前記第１の検出出力とＧＰＳ電波の情報とに基づいて、前記第１の検出出力を前記移動体の実際の角速度に換算するための感度係数を学習する学習手段と、
前記移動体の加速度に応じた第２の検出出力を出力する加速度検出手段と、
前記感度係数と第２の検出出力とに基づいて補正感度係数を求める感度係数補正手段と、
前記学習手段の前記感度係数又は前記補正感度係数を前記第１の検出出力に乗じることで、前記移動体の実際の角速度を算出する角速度換算手段とを備え、
前記感度係数補正手段は、前記角速度検出手段の検出軸が鉛直方向に向けられた場合に検出される角速度に応じた検出出力から前記移動体の実際の角速度に換算するための感度係数と、前記学習手段の前記感度係数との比から前記移動体に対する前記角速度検出手段の第１の取付角を算出し、
前記第２の検出出力を学習することにより、前記加速度検出手段の中点学習値を求めると共に、前記加速度検出手段の検出軸が水平方向に向けられた場合に検出される加速度に応じた検出出力を学習することにより得られる水平時中点学習値と前記中点学習値との差分に、前記第２の検出出力を乗じて重力加速度で除算することにより求めた値から、前記移動体に対する前記角速度検出手段の第２の取付角を算出し、
前記第２の検出出力と前記移動体の実際の加速度との差分に対する重力加速度との比から前記移動体の傾斜角を算出し、
前記第１の取付角と第２の取付角の一方を所定の条件に基づいて選択し、
前記選択した取付角と前記傾斜角との比と前記演算器の前記感度係数の乗算値を前記補正感度係数として算出し、
前記取付角と傾斜角との比と前記演算器の前記感度係数の乗算値を前記補正感度係数として算出し、
前記補正感度係数を適応して前記移動体の実際の角速度を前記角速度換算手段にて算出させることを特徴とする角速度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両等の移動体の角速度を検出するための角速度検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車載用ナビゲーション装置では、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）を利用したＧＰＳ測位と、角速度検出装置を用いた自立航法とを組み合わせ、ＧＰＳ測位と自立航法との欠点を補うようにハイブリッド測位して、その測位結果を地図データとマップマッチングすることによって車両の現在位置を求めている。
【０００３】
図１を参照して上述の角速度検出装置の構成を述べると、当該角速度検出装置１は、車両の走行方向（具体的には、ヨー方向）の角速度ωｙを検出するため、車載用ナビゲーション装置内に設けられている。そして、角速度換算部３が、角速度センサ２の検出出力（すなわち、角速度センサ２によって検出された角速度）ωｇｙｒｏに感度係数Ｋを乗じることで、車両の実際の角速度ωｙを算出し、更に角速度検出装置１に接続された積分器４が角速度ωｙを時間積分することによって、車両の方位角φを求めるようになっている。
【０００４】
つまり、車載用ナビゲーション装置が車室内に取り付けられた場合、図２（ａ）に模式的に示すように、角速度センサ２の検出軸が鉛直方向（重力方向）Ｐに沿った方向に向くことを前提として、角速度センサ２は車載用ナビゲーション装置内に固定されている。
【０００５】
したがって、この前提条件に従って車載用ナビゲーション装置が車室内に取り付けられると、角速度センサ２の検出軸が鉛直方向（別言すれば、水平面に対する法線方向）Ｐに沿った方向に向くこととなり、車両の実際の角速度ωｙを精度良く検出できるようになっている。つまり、上述の前提条件を満足して角速度センサ２の検出軸が鉛直方向Ｐに沿った方向に向くこととなると、図１中に示す角速度センサ２の検出出力ωｇｙｒｏは、図２（ａ）中に示す検出出力ωｐとなり、角速度換算部３がこの検出出力ωｇｙｒｏ（つまり、ωｐ）に感度係数Ｋを乗じることで、車両の実際の角速度ωｙを精度良く検出することができる。
【０００６】
ところが、現実には、車載用ナビゲーション装置は、搭乗者の視認性や操作性、車室内のレイアウト等を考慮して車室内に取り付けられる際、上述の前提条件に反し、車両の進行方向に対してピッチ角（以下「取付角」という）θｓｅｔを有して取り付けられる場合が多い。
【０００７】
こうした場合、角速度センサ２の検出軸も、鉛直方向Ｐから取付角θｓｅｔの分傾いた方向Ｑに傾いてしまい、その結果、図１中に示す角速度センサ２の検出出力ωｇｙｒｏは、図２（ａ）中に示す検出出力ωｑとなる。このため、検出出力ωｇｙｒｏに対し上述の感度係数Ｋが誤差を有することとなり、角速度センサの検出出力ωｇｙｒｏ（つまり、ωｑ）に感度係数Ｋを乗算しても、車両の実際の角速度ωｙを精度良く検出できなくなる。
【０００８】
こうした取付角θｓｅｔに基づく感度係数Ｋの誤差を補正するため、図１に示すように、従来の角速度検出装置１には、角速度センサ２の検出出力ωｇｙｒｏから相対方位変化量Δφｇｙｒｏを算出する相対方位変化量演算部６と、ＧＰＳ測位部５の測位結果φｇｐｓから相対方位変化量Δφｇｐｓを算出する相対方位変化量演算部７と、相対方位変化量ΔφｇｐｓとΔφｇｙｒｏの差分（Δφｇｐｓ−Δφｇｙｒｏ）を求めて、差分（Δφｇｐｓ−Δφｇｙｒｏ）で感度係数Ｋを学習することにより、感度係数Ｋの誤差を補正する学習器８が備えられている。
【０００９】
また、図２（ｂ）に模式的に示すように、車両が上り坂や下り坂等の傾斜した路面を走行する場合にも、角速度センサ２が水平面に対して例えば傾斜角θｉｎｃで傾くこととなり、角速度センサ２の検出軸も鉛直方向Ｐに対して傾斜角θｉｎｃの分傾いた方向Ｒに向くこととなる。
【００１０】
よって、車両が傾斜路面を走行すると、図１中に示す角速度センサ２の検出出力ωｇｙｒｏは、図２（ｂ）中に示す検出出力ωｒとなり、検出出力ωｇｙｒｏ（つまり、ωｒ）に対し上述の学習した感度係数Ｋが誤差を有することとなるため、角速度センサの検出出力ωｇｙｒｏ（つまり、ωｑ）に感度係数Ｋを乗算しても、車両の実際の角速度ωｙを精度良く検出できなくなる。
【００１１】
更に、角速度センサ２が取付角θｓｅｔで傾けられたまま、車両が傾斜角θｉｎｃを有する傾斜路面を走行すると、検出軸の方向が、鉛直方向Ｐに対して取付角θｓｅｔと傾斜角θｉｎｃとの和の角度（θｓｅｔ＋θｉｎｃ）で傾くこととなるため、検出出力ωｇｙｒｏに対する感度係数Ｋの誤差が益々顕著となり、角速度センサの検出出力ωｇｙｒｏに感度係数Ｋを乗算しても、車両の実際の角速度ωｙを精度良く検出できなくなる（特許文献１。）。
【００１２】
【特許文献１】
特開平５−１８７８８０号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の学習器８で感度係数Ｋを補正する方法は、実際には誤差成分を含んでいるが、車両がＧＰＳ衛星から到来するＧＰＳ電波を受信できる場所を走行中のときには角速度を積分した方位に対して、ＧＰＳ測位結果からの絶対方位や測位地点から適宜補正を行うことが可能な為、車両の実際の方位精度が保たれ正確な現在位置の測定が可能となる。
【００１４】
ＧＰＳ電波を受信できない場所を走行中のときには、ＧＰＳ測位結果からの絶対方位や測位地点から補正を行うことができない。この場合は地図データを参照しマップマッチングを行うことで適宜補正を行うことで方位精度を確保し正確な現在位置の測定が可能となる。
【００１５】
しかし、上記のような既知の方位や測位地点等のデータを利用できない状況では、角速度を積分した方位に誤差が累積する為、方位精度が低下し、現在位置の測定精度が低下する。
【００１６】
例えば、車両がトンネル内や、地下駐車場内や、高速道路の入り口（ランプ）等のＧＰＳ電波を受信できない場所を走行中のときには、車両の実際の角速度ωｙの誤差が累積する為、方位精度が低下し、現在位置の測定精度も低下する。
【００１７】
また、車両が、坂道となっているトンネル内や、高速道路の入り口（ランプ）での旋回路や、多階層の地下駐車場内に螺旋状に設けられている昇降通路を旋回しながら走行中のとき等、ＧＰＳ電波を受信できない場所であって、傾斜路面を走行中での旋回路のときには、更に車両の実際の角速度ωｙの誤差が大きくなる為、方位精度が低下し、現在位置の測定精度も低下する。
【００１８】
つまり、車両がＧＰＳ電波を受信できない場所であって傾斜路面を走行中のときでの旋回路においては、時々刻々と変化する傾斜角θｉｎｃと取付角θｓｅｔとの影響を受けた検出出力ωｇｙｒｏが角速度センサ２から出力されることとなるため、その検出出力ωｇｙｒｏと学習（補正）された感度係数Ｋとの対応が付かなくなり、車両の実際の角速度ωｙを精度良く検出することが困難となり、角速度を積分した方位に誤差が累積する為、方位精度が低下し、現在位置の測定精度が低下する。
【００１９】
つまり、上述したように感度係数Ｋが用いて、車両が傾斜路面を走行すると、時々刻々と変化する傾斜角θｉｎｃと取付角θｓｅｔとの影響を受けた検出出力ωｇｙｒｏが角速度センサ２から出力されることとなるため、感度係数Ｋはその検出出力ωｇｙｒｏに対し誤差を有することとなってしまう。そのため、角速度換算部３が感度係数Ｋを角速度センサ２の検出出力ωｇｙｒｏに乗じることとしたとても、車両の実際の角速度ωｙを精度良く検出することが困難となり、角速度を積分した方位に誤差が累積する為、方位精度が低下し、現在位置の測定精度が低下する。
【００２０】
本発明は、こうした従来の課題に鑑みて成されたものであり、例えばＧＰＳなどの既知の方位、測位地点等のデータが利用できない場合でも、角速度センサの検出軸の傾きによる検出精度の低下を抑制し、精度の良い角速度検出が可能な角速度検出装置を提供し、角速度の積分値である方位精度を向上させ、正確な現在地を算出することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、移動体に搭載され、当該移動体の角速度を検出する角速度検出装置であって、前記移動体の角速度に応じた第１の検出出力を出力する角速度検出手段と、前記第１の検出出力とＧＰＳ電波の情報とに基づいて、前記第１の検出出力を前記移動体の実際の角速度に換算するための感度係数を学習する学習手段と、前記移動体の加速度に応じた第２の検出出力を出力する加速度検出手段と、前記感度係数と第２の検出出力とに基づいて補正感度係数を求める感度係数補正手段と、前記学習手段の前記感度係数又は前記補正感度係数を前記第１の検出出力に乗じることで、前記移動体の実際の角速度を算出する角速度換算手段とを備え、前記感度係数補正手段は、前記角速度検出手段の検出軸が鉛直方向に向けられた場合に検出される加速度に応じた検出出力から前記移動体の実際の角速度に換算するための感度係数と、前記学習手段の前記感度係数との比から前記移動体に対する前記角速度検出手段の取付角を算出し、前記第２の検出出力と前記移動体の実際の加速度との差分に対する重力加速度との比から前記移動体の傾斜角を算出し、前記取付角と傾斜角との比と前記演算器の前記感度係数の乗算値を前記補正感度係数として算出し、前記補正感度係数を適応して前記移動体の実際の角速度を前記角速度換算手段にて算出させることを特徴とする。
【００２２】
請求項２に記載の発明は、移動体に搭載され、当該移動体の角速度を検出する角速度検出装置であって、前記移動体の角速度に応じた第１の検出出力を出力する角速度検出手段と、前記第１の検出出力とＧＰＳ電波の情報とに基づいて、前記第１の検出出力を前記移動体の実際の角速度に換算するための感度係数を学習する学習手段と、前記移動体の加速度に応じた第２の検出出力を出力する加速度検出手段と、前記第２の検出出力に基づいて補正感度係数を求める感度係数補正手段と、前記学習手段の前記感度係数又は前記補正感度係数を前記第１の検出出力に乗じることで、前記移動体の実際の角速度を算出する角速度換算手段とを備え、前記感度係数補正手段は、前記第２の検出出力を学習することにより、前記加速度検出手段の中点学習値を求めると共に、前記加速度検出手段の検出軸が水平方向に向けられた場合に検出される加速度に応じた検出出力を学習することにより得られる水平時中点学習値と前記中点学習値との差分に、前記第２の検出出力を乗じて重力加速度で除算することにより求めた値から、前記移動体に対する前記角速度検出手段の取付角を算出し、前記第２の検出出力と前記移動体の実際の加速度との差分に対する重力加速度との比から前記移動体の傾斜角を算出して、前記取付角と傾斜角との比と前記演算器の前記感度係数の乗算値を前記補正感度係数として算出し、前記補正感度係数を適応して前記移動体の実際の角速度を前記角速度換算手段にて算出させることを特徴とする。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、移動体に搭載され、当該移動体の角速度を検出する角速度検出装置であって、前記移動体の角速度に応じた第１の検出出力を出力する角速度検出手段と、前記第１の検出出力とＧＰＳ電波の情報とに基づいて、前記第１の検出出力を前記移動体の実際の角速度に換算するための感度係数を学習する学習手段と、前記移動体の加速度に応じた第２の検出出力を出力する加速度検出手段と、前記感度係数と第２の検出出力とに基づいて補正感度係数を求める感度係数補正手段と、前記学習手段の前記感度係数又は前記補正感度係数を前記第１の検出出力に乗じることで、前記移動体の実際の角速度を算出する角速度換算手段とを備え、前記感度係数補正手段は、前記角速度検出手段の検出軸が鉛直方向に向けられた場合に検出される加速度に応じた検出出力から前記移動体の実際の角速度に換算するための感度係数と、前記学習手段の前記感度係数との比から前記移動体に対する前記角速度検出手段の第１の取付角を算出し、前記第２の検出出力を学習することにより、前記加速度検出手段の中点学習値を求めると共に、前記加速度検出手段の検出軸が水平方向に向けられた場合に検出される加速度に応じた検出出力を学習することにより得られる水平時中点学習値と前記中点学習値との差分に、前記第２の検出出力を乗じて重力加速度で除算することにより求めた値から、前記移動体に対する前記角速度検出手段の第２の取付角を算出し、前記第２の検出出力と前記移動体の実際の加速度との差分に対する重力加速度との比から前記移動体の傾斜角を算出し、前記第１の取付角と第２の取付角の一方を所定の条件に基づいて選択し、前記選択した取付角と前記傾斜角との比と前記演算器の前記感度係数の乗算値を前記補正感度係数として算出し、前記補正感度係数を適応して前記移動体の実際の角速度を前記角速度換算手段にて算出させることを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態として、例えば車載用ナビゲーション装置等に設けられる角速度検出装置を説明する。
【００２５】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る角速度検出装置を、図３及び図４を参照して説明する。
【００２６】
尚、図３は、本実施形態の角速度検出装置の構成を表したブロック図である。
【００２７】
同図において、この角速度検出装置１００は、角速度検出手段１０１、ＧＰＳ測位手段１０２、加速度検出手段１０３、角速度換算手段１０４、学習手段１０５及び感度係数補正手段１０６を備えて構成されている。
【００２８】
角速度検出手段１０１は、移動体としての車両のヨー方向の角速度を検出する角速度センサ（ジャイロセンサ）を備え、設計の際に決められた前提条件に従って、車載用ナビゲーション装置が水平に保たれた車両の室内に取り付けられると、角速度センサの検出軸が鉛直方向に沿った方向に向くようになっている。そして、上述の角速度センサで検出された検出出力ωｇｙｒｏを出力する。
【００２９】
ＧＰＳ測位手段１０２は、ＧＰＳ衛星から到来するＧＰＳ電波を受信し、車両の現在位置を測位すると共に、相対方位変化量Δφｇｐｓを算出して出力する。
【００３０】
尚、相対方位変化量とは、車両が単位時間Ｔに或る位置Ｙ１から次の或る位置Ｙ２まで移動したときの、位置Ｙ１における方位角φｙ１と位置Ｙ２における方位角φｙ２との相対的な変化量である。
【００３１】
加速度検出手段１０３は、走行中の車両の加速度を検出する加速度センサを備え、当該加速度センサから出力される検出出力ａを出力する。
【００３２】
角速度換算部１０４は、角速度検出手段１０１から出力される検出出力ωｇｙｒｏに、後述の感度係数Ｋ又は補正感度係数Ｋｃを乗じることによって、車両の実際の角速度ωｙを求めて出力する。
【００３３】
学習手段１０５は、角速度検出手段１０１から出力される検出出力ωｇｙｒｏの単位時間Ｔ毎の変化量を演算することによって、車両の相対方位変化量Δφｇｙｒｏを求めると共に、その相対方位変化量ΔφｇｙｒｏとＧＰＳ測位手段１０２から出力される相対方位変化量Δφｇｐｓとの差分（Δφｇｙｒｏ−Δφｇｐｓ）に基づいて、検出出力ωｇｙｒｏを車両の実際の角速度ωｙに換算するための感度係数Ｋを学習する。
【００３４】
感度係数補正手段１０６は、ＧＰＳ測位手段１０２がＧＰＳ電波を受信可能なときには、学習手段１０５で学習された感度係数Ｋを角速度換手段１０４に供給し、次式（１）の演算によって、車両の実際の角速度ωｙを算出させる。
【００３５】
【数１】
2004239881.tif 000003
一方、例えば車両がトンネル内や地下駐車場内等を走行し、ＧＰＳ測位手段１０２がＧＰＳ電波を受信できないときには、感度係数補正手段１０６は、学習手段１０５が学習した感度係数Ｋに対して補正処理を行い、その補正した補正感度係数Ｋｃを角速度換手段１０４に供給し、次式（２）の演算によって、車両の角速度ωｙを算出させる。
【００３６】
【数２】
2004239881.tif 000004
次に、感度係数補正手段１０６において行われる上述の補正処理について説明する。
感度係数補正手段１０６は、補正処理を開始し、順次に算出する補正感度係数Ｋｃを角速度換算手段１０４へ供給する。
【００３７】
ここで、感度係数補正手段１０６は、補正処理を開始すると、次式（３）の演算を行うことによって、角速度検出手段１０１の取付角θｓｅｔを算出する。
【００３８】
【数３】
2004239881.tif 000005
すなわち、図２（ａ）を参照して説明したように、車載用ナビゲーション装置が所定の前提条件に反して、取付角θｓｅｔをもって車室内に取り付けられ、その結果、角速度検出手段１０１に設けられている角速度センサの検出軸の方向が鉛直方向Ｐから取付角θｓｅｔの分傾いているか否かを、上記式（３）に基づいて定量的に算出する。
【００３９】
ここで、上記式（３）中の係数Ｋ０は、車両が水平に保たれた状態で、且つ車載用ナビゲーション装置が前提条件に従って車室内に取り付けられた場合の理想的な感度係数である。つまり、係数Ｋ０は、角速度検出手段１０１に設けられている角速度センサの検出軸が鉛直方向Ｐに沿った方向に向いている場合の感度係数であり、角速度センサの特性を示した仕様書等に基づいて、予め設計段階において既知となっている感度係数である。
【００４０】
そこで、車載用ナビゲーション装置を製品出荷する前に、予め感度係数Ｋ０のデータが感度係数補正手段１０６に記憶されており、感度係数補正手段１０６はこの感度係数Ｋ０のデータを用いて、上記式（３）の演算を行う。
【００４１】
また、上述の設計段階に、角速度センサの特性を実測するための実験を行い、その実験結果から得られる感度係数Ｋ０のデータを予め感度係数補正手段１０６に記憶させておいてもよい。
【００４２】
更に、上述の収束した感度係数Ｋと感度係数Ｋ０は、次式（４）の関係にある。
【００４３】
【数４】
2004239881.tif 000006
つまり、図２（ａ）を参照して説明したように、角速度検出手段１０１に設けられている角速度センサの検出軸の方向が、鉛直方向Ｐに対して取付角θｓｅｔの分傾いた方向Ｑと同じになると、角速度センサの検出出力ωｇｙｒｏはωｑとなる。
【００４４】
そして、演算手段１０５が、この検出出力ωｇｙｒｏ（すなわちωｑ）から求めた相対方位変化量Δφｇｙｒｏと、ＧＰＳ測位手段１０２からの相対方位変化量Δφｇｐｓとの差分（Δφｇｙｒｏ−Δφｇｐｓ）に基づいて上述の学習を行うと、感度係数Ｋを求めるように動作する。
【００４５】
そこで、上記式（３）にて表したように、感度係数補正手段１０６は、感度係数Ｋ，Ｋ０の比（Ｋ０／Ｋ）の逆三角関数ｃｏｓ−１（Ｋ０／Ｋ）を演算することによって、取付角θｓｅｔを算出する。
【００４６】
更に、感度係数補正手段１０６は、加速度検出手段１０３から供給される検出出力ａと、車両に設けられている車速センサ（図示略）から出力される車速パルスＳとを用いて、車両が走行中の傾斜路面の傾斜角θｉｎｃを算出する。
【００４７】
図４は、この傾斜角θｉｎｃの算出原理を示した図である。
【００４８】
同図において、車両が傾斜角０ｉｎｃを有する坂道等の傾斜路面を走行した場合、加速度検出手段１０３に設けられている加速度センサの検出出力ａは、重力加速度Ｇの影響による加速度Ｇｃｃと、車両の実際の加速度Ａｃｃとの和（Ｇｃｃ＋Ａｃｃ）になる。
【００４９】
ここで、加速度Ｇｃｃは、次式（５）の関係に従って生じることとなり、上り坂の傾斜角θｉｎｃを０°から９０°の範囲、下り坂の傾斜角θｉｎｃを０°から−９０°の範囲とすると、車両が上り坂を走行中のときには、加速度Ｇｃｃは負値、車両が下り坂を走行中のときには、加速度Ｇｃｃは正値となる。
【００５０】
【数５】
2004239881.tif 000007
したがって、上述の加速度センサの検出出力ａは、次式（６）で表され、車両の実際の加速度Ａｃｃとはならない。
【００５１】
【数６】
2004239881.tif 000008
そこで、感度係数補正手段１０６は、車両に設けられている車輪の所定単位時間当たりの回転角に相当する車速パルスＳから車両の速度Ｖを求め、その速度Ｖを時間微分することで、上述の車両の実際の加速度Ａｃｃを推定演算する。
【００５２】
そして、上記式（６）を変形することで得られる次式（７）に上述の推定演算した加速度Ａｃｃを適用することにより、正弦値（ｓｉｎθｉｎｃ）、すなわち（ａ−Ａｃｃ）／Ｇを演算し、更に、次式（８）の逆三角関数ｓｉｎ−１｛（ａ−Ａｃｃ）／Ｇ｝を演算することによって、傾斜角θｉｎｃを求める。
【００５３】
【数７】
2004239881.tif 000009
【数８】
2004239881.tif 000010
次に、上記式（３）と（８）から求めた取付角θｓｅｔと傾斜角θｉｎｃを次式（９）に適用することで、補正感度係数Ｋｃを求める。
【００５４】
【数９】
2004239881.tif 000011
尚、上記式（９）は、次のようにして求められている。
【００５５】
まず、感度係数Ｋ，Ｋ０の関係は、上記式（４）を参照して説明した通りである。また、車載用ナビゲーション装置が取付角θｓｅｔで傾けて取り付けられた車両が、傾斜角θｉｎｃの傾斜路面を走行しているときに、角速度換算手段１０４が車両の実際の角速度ωｙを精度良く求めるためには、補正感度係数Ｋｃが次式（１０）の条件を満足する必要がある。
【００５６】
つまり、角速度検出手段１０１に設けられている角速度センサの水平面に対する傾きは、取付角θｓｅｔと傾斜角θｉｎｃの差（θｓｅｔ−θｉｎｃ）となるから、この角度の差（θｓｅｔ−θｉｎｃ）が生じたときには、上記式（４）は、次式（１０）となる。
【００５７】
【数１０】
2004239881.tif 000012
そして、上記式（４）と（１０）を纏めて、補正感度係数Ｋｃと感度係数Ｋとの関係を導出すると、上記式（９）が得られる。
【００５８】
このように、取付角θｓｅｔと傾斜角θｉｎｃを上記式（９）に適用することで、適切な補正感度係数Ｋｃが求まることとなり、更に、角速度換算手段１０４において、角速度検出手段１０１から出力される検出出力ωｇｙｒｏにこの補正感度係数Ｋｃを乗じることにより、車両の実際の角速度ωｙを精度良く求めることができる。
【００５９】
以上説明したように本実施形態の角速度検出装置１００によれば、学習手段１０５が感度係数Ｋを学習し、感度係数補正手段１０６が補正処理を開始し、学習手段１０５によって学習された感度係数Ｋを基礎にして、補正感度係数Ｋｃを求めて行くので、車両の実際の角速度ωｙを精度良く検出するための適切な補正感度係数Ｋｃを迅速に求めることが可能である。
【００６０】
このため、本実施形態の角速度検出装置１００は、ＧＰＳなどの既知の方位等を用いることなく、精度よく角速度ωｙを算出可能となる為、角速度の積分値である方位を精度よく算出することが可能となる為、連続性をもったナビゲーションを実現することができる。
【００６１】
尚、以上に述べた第１の実施形態に係る角速度検出装置１００では、学習手段１０５によって学習された感度係数Ｋを基礎にして、感度係数補正手段１０６で生成される補正感度係数Ｋｃを求めて行くので、補正感度係数Ｋｃを角速度検出手段１０１の検出出力ωｇｙｒｏに乗じることで、車両の実際の角速度ωｙを求めることとしている。
【００６２】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態に係る角速度検出装置を説明する。尚、本実施形態の角速度検出装置も、基本的に、図３に示した構成となっているため、図３を参照して本実施形態の角速度検出装置の構成を説明する。
【００６３】
図３において、本実施形態の角速度検出装置１００と第１の実施形態との相違点を述べると、本実施形態の角速度検出装置１００では、感度係数補正手段１０６は、学習手段１０５の学習した感度係数Ｋに基づいて取付角θｓｅｔを求めるのではなく、加速度検出手段１０３に設けられている加速度センサから出力される検出出力ａを利用して、取付角θｓｅｔを求める。そして、残余の角度検出手段１０１、ＧＳＰ測位手段１０２、加速度検出手段１０３、角速度換算手段１０４及び学習手段１０５は、第１の実施形態と同じ構成を有している。
【００６４】
そこで、主として、本感度係数補正手段１０６と、第１の実施形態との差異を明確にすることで、以下、本実施形態の角速度検出装置１００を説明する。
【００６５】
まず、感度補正手段１０６は、上記式（３）（４）を参照して説明した補正処理、すなわち、学習手段１０５によって学習された感度係数Ｋを用いて取付角θｓｅｔを求めるという手法に依らず、次の述べる別の手法によって、取付角θｓｅｔを求める。
【００６６】
まず、本感度係数補正手段１０６は、加速度検出手段１０３に設けられている加速度センサから出力される検出出力ａを学習することにより、加速度センサの中点学習値Ｍを求める。すなわち、順次出力される検出出力ａを学習し、その学習した結果が収束したときの値を中点学習値Ｍを求める。
【００６７】
そして、次式（１１）の演算を行うことにより、傾斜角θｉｎｃに関する正弦（ｓｉｎθｉｎｃ）を求めた後、次式（１２）の逆三角関数を演算することにより、傾斜角θｉｎｃを求める。
【００６８】
【数１１】
2004239881.tif 000013
【数１２】
2004239881.tif 000014
なお、係数αは加速度センサの感度係数、Ｇは重力加速度であり、予め感度係数補正手段１０６に記憶されている。
【００６９】
また、係数Ｍ０は、加速度センサの検出軸が水平面に対して平行に保たれているときに、加速度センサから出力される検出出力ａを学習することによって得られる中点学習値（水平時中点学習値という）であり、この水平時中点学習値Ｍ０も、加速度センサの特性を示した仕様書等によって既知となっている。
【００７０】
そこで、設計段階で、予めこの水平時中点学習値Ｍ０のデータを、重力加速度Ｇのデータ及び加速度センサのゲインαのデータと共に感度係数補正手段１０６に記憶させておき、感度係数補正手段１０６が、中点学習値Ｍと共に水平時中点学習値Ｍ０と重力加速度Ｇとゲインαのデータを上記式（１１）（１２）に適用することで、取付角θｓｅｔを求める。
【００７１】
更に、図５を参照して、この取付角θｓｅｔの算出原理を説明する。
【００７２】
加速度検出手段１０３が水平面に対し取付角θｓｅｔの傾きをもって車室内に取り付けられると、加速度検出手段１０３に設けられている加速度センサの検出軸の方向も取付角θｓｅｔの分傾くこととなる。
【００７３】
このため、加速度センサの検出出力ａに重力加速度Ｇの成分（Ｇ×ｓｉｎθｓｅｔ）が影響することとなる。
【００７４】
ここで、上述した検出出力ａを学習することによって中点学習値Ｍを求め、中点学習値Ｍと水平時中点学習値Ｍ０との差分（Ｍ−Ｍ０）にゲインαを乗算した値｛（Ｍ−Ｍ０）×α｝を求めることとすると、次式（１３）で表されるように、値｛（Ｍ−Ｍ０）×α｝は上述の重力加速度Ｇの成分（Ｇ×ｓｉｎθｓｅｔ）に相当した値となる。
【００７５】
【数１３】
2004239881.tif 000015
したがって、式（１３）を変形することで得られる上記式（１１）（１２）に基づいて、感度係数補正手段１０６が演算を行うことにより、取付角θｓｅｔが得られる。
【００７６】
次に、感度係数補正手段１０６は、上記式（５）〜（８）を参照して説明した補正処理を行うことにより、加速度検出手段１０３から出力される検出出力ａと車速パルスＳを利用して、傾斜角θｉｎｃを算出する。
【００７７】
そして、その傾斜角θｉｎｃと上述の取付角θｓｅｔとを、上記式（９）に適用することにより、適切な補正感度係数Ｋｃを算出し、更に角速度換算手段１０４に供給することによって、補正感度係数Ｋｃを角速度検出手段１０１から出力される検出出力ωｇｙｒｏに乗算させる。これにより、車両の実際の角速度ωｙを精度良く検出することを可能にする。
【００７８】
以上説明したように、本実施形態の角速度検出装置１００によれば、第１の実施形態とは異なり、加速度検出手段１０３から出力される検出出力ａを利用して取付角θｓｅｔを算出する。
【００７９】
つまり、感度係数補正手段１０６が、加速度検出手段１０３から出力される検出出力ａを利用して取付角θｓｅｔを算出するので車両の実際の角速度ωｙを精度良く検出することができる。
【００８０】
このため、本実施形態の角速度検出装置１００は、ＧＰＳなどの既知の方位等を用いることなく、精度よく角速度ωｙを算出可能となる為、角速度の積分値である方位を精度よく算出することが可能となる為、連続性をもったナビゲーションを実現することができる。
【００８１】
【実施例】
次に、より具体的な実施例を図６及び図７を参照して説明する。図６は、本実施例に係る角速度検出装置１００の構成を表したブロック図、図８は、本実施例に係る角速度検出装置１００の動作を説明するためのフローチャートである。
【００８２】
尚、図６において、図３に示した第１，第２の実施形態の角速度検出装置１００と同一又は相当する構成要素を同一符号で示している。
【００８３】
図６において、本角速度検出装置１００は、図３に示した角速度検出手段１０１とＧＰＳ測位手段１０２と加速度検出手段１０３と加速度換算手段１０４及び学習手段１０５に相当する角速度検出部１０１とＧＰＳ測位部１０２と加速度検出部１０３と角速度換算部１０４及び演算器１０５が備えられている。
【００８４】
更に、図３に示した感度係数補正手段１０６に相当する部分が、第１の取付角演算部１０６ａ、加速度学習器１０６ｂ、第２の取付角演算部１０６ｃ、傾斜角演算部１０６ｄ、切替部１０６ｅ、補正感度係数演算部１０６ｆによって構成されている。
【００８５】
そして、上述の学習器１０５と、角速度換算部１０４と、第１の取付角演算部１０６ａ、加速度学習器１０６ｂ、第２の取付角演算部１０６ｃ、傾斜角演算部１０６ｄ、切替部１０６ｅ、補正感度係数演算部１０６ｆは、角速度検出装置１００に設けられているマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）が所定のオブジェクトプログラムを実行することにより実現されている。
【００８６】
更に、第１の取付角演算部１０６ａは、上記式（３）を参照して説明した第１の実施形態と同様に、学習器１０５の感度係数Ｋに基づいて取付角θｓｅｔ１を算出して、補正感度係数演算部１０６ｆへ供給する。
【００８７】
加速度学習器１０６ｂは、上記式（１１）〜（１３）を参照して説明した第２の実施形態と同様に、加速度検出部１０３に設けられている加速度センサから出力される検出出力ａを学習することにより、中点学習値Ｍを求めて出力する。
【００８８】
第２の取付角演算部１０６ｃは、上記式（１２）を参照して説明した第２の実施形態と同様に、中点学習値Ｍを適用した演算を行うことにより、取付角θｓｅｔ２を算出して補正感度係数演算部１０６ｆへ供給する。
【００８９】
傾斜角演算部１０６ｄは、上記式（８）を参照して説明した第１の実施形態と同様に、加速度検出部１０３から出力される検出出力ａと車速パルスＳに基づいて、傾斜角θｉｎｃを算出し、補正感度係数演算部１０６ｆへ供給する。
【００９０】
補正感度係数演算部１０６ｆは、第１，第２の取付角演算部１０６ａ，１０６ｃから供給される取付角θｓｅｔ１，θｓｅｔ２と傾斜角演算部１０６ｄから供給される傾斜角θｉｎｃを、上記式（９）に適用することにより、補正感度係数Ｋｃを算出し、切替部１０６ｅに供給する。
【００９１】
切替部１０６ｅは、算出した補正感度係数Ｋｃが信頼性のあるものかどうか判断する部分であり、学習器１０５から出力される感度係数Ｋまたは補正感度係数Ｋｃのどちらを使用するか判断をおこない角速度換算部１０４に供給しする。
また、補正感度係数演算部１０６ｆは、ユーザ等が車載用ナビゲーション装置に設けられている操作パネル（図示略）を操作すると、ユーザ等からの指示ＩＮに従って処理を行うようになっている。
【００９２】
次に、図７のフローチャートを参照して、本実施例の角速度検出装置１００の動作例を説明する。
【００９３】
ＧＰＳ測位部１０２がＧＰＳ電波を受信できる場所を、車両が走行中のときには、学習器１０５が感度係数Ｋを学習する。加速度学習部１０６ｂは、加速度検出部１０３から出力される検出出力ａを学習し、中点学習値Ｍを出力する。
【００９４】
切替部１０６ｅが補正感度係数演算部１０６ｆと角速度換算部１０４との間を接続すると共に、学習部１０５ｂと角速度換算部１０４との間を遮断する。更に、第１の取付角度演算部１０６ａと第２の取付角度演算部１０６ｃと傾斜角演算部１０６ｄ及び補正感度係数演算部１０６ｆが、補正処理を開始する。
【００９５】
こうして補正処理を開始すると、ステップＳ１において、第１の取付角演算部１０６ａが、学習器１０５から出力される感度係数Ｋを入力し、上記式（３）の演算を行うことで、取付角θｓｅｔ１を算出する。
【００９６】
更にステップＳ２において、第２の取付角演算部１０６ｃが、加速度学習器１０６ｂから出力される中点学習値Ｍを利用して、上記式（１２）の演算を行うことにより、取付角θｓｅｔ２を算出する。
【００９７】
次にステップＳ３において、補正感度係数演算部１０６ｆが、上述の取付角θｓｅｔ１，θｓｅｔ２の値が予め決められている許容範囲内にあるか否か判断をする。
【００９８】
そして、取付角θｓｅｔ１，θｓｅｔ２のうち、許容範囲内にある方の取付角を補正感度係数を求めるための候補とし、ステップＳ４へ移行する。
ユーザ等から取付角のデータＩＮが入力されると、その取付角を候補にして、ステップＳ４へ移行する。ユーザ等から取付角のデータＩＮが入力されないと、ステップＳ５へ移行して、予め決められている標準の取付角を候補として、ステップＳ４へ移行する。
【００９９】
ステップＳ４では、上述の候補となった取付角を確定する。
【０１００】
次に、ステップＳ６において、補正感度係数演算部１０６ｆが、加速度学習器１０６ｂから出力される中点学習値Ｍと所定の基準値とを比較し、中点学習値Ｍが既に収束しているか判断する。
【０１０１】
更に、補正感度係数演算部１０６ｆは、傾斜角演算部１０６ｄから出力される傾斜角θｉｎｃを調べ、適切な傾斜角θｉｎｃが算出されているか判断する。尚、車両が上り坂を走行しているときは傾斜角θｉｎｃが正値、下り坂を走行しているときは傾斜角θｉｎｃが負値となることから、正値の場合か負値の場合かを考慮して、適切な傾斜角θｉｎｃが算出されているか判断する。
【０１０２】
そして、適切な傾斜角θｉｎｃが算出されていないと判断すると、補正感度係数Ｋｃを算出することなく、ステップＳ１に戻り処理を繰り返す。
【０１０３】
一方、適切な傾斜角θｉｎｃが算出されていると判断すると、補正感度係数演算部１０６ｆは、ステップＳ７へ移行して、上述の確定した取付角と傾斜角演算部１０６ｄから出力される傾斜角θｉｎｃを上記式（９）に適用することで、補正感度係数Ｋｃを算出し、切替部１０６ｅを介して角速度換算部１０４へ供給し、車両の実際の角速度ωｙを精度良く算出させる。
【０１０４】
そして、ステップＳ１に移行して処理を繰り返す。
【０１０５】
このように本実施例の角速度検出装置１００によれば、第１，第２の取付角演算部１０６ａ，１０６ｃが取付角θｓｅｔ１，θｓｅｔ２を算出し、補正感度係数演算部１０６ｆが、取付角θｓｅｔ１，θｓｅｔ２を適切か否か判断した後、補正感度係数Ｋｃの算出処理に移行するので、車両の実際の角速度ωｙを精度良く算出するための補正感度係数Ｋｃを算出することができる。
【０１０６】
また、傾斜角度演算部１０６ｄで算出された傾斜角θｉｎｃについても、車両の実際の角速度ωｙを精度良く算出するために適した傾斜角となっているか判断し、適していた場合に補正感度係数Ｋｃを算出するので、車両の実際の角速度ωｙを精度良く算出することができる。
【０１０７】
尚、本実施例では、第１，第２の取付角演算部１０６ａ，１０６ｃで算出された取付角θｓｅｔ１，θｓｅｔ２から、１つの取付角を選択することとしているが、これらの取付角θｓｅｔ１，θｓｅｔ２を加算平均することで得られる取付角を上記式（９）に適用することで、補正感度係数Ｋｃを算出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の角速度検出装置の構成を表したブロック図である。
【図２】従来の角速度検出装置の機能を説明するための図である。
【図３】第１の実施の形態と第２の実施の形態に係る角速度検出装置の構成を表したブロック図である。
【図４】第１の実施の形態に係る角速度検出装置において傾斜角を算出する原理を説明するための図である。
【図５】第２の実施の形態に係る角速度検出装置において取付角を算出する原理を説明するための図である。
【図６】実施例に係る角速度検出装置の構成を表したブロック図である。
【図７】実施例に係る角速度検出装置の動作例を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１００…角速度検出装置
１０１…角速度検出手段
１０２…ＧＰＳ測位手段
１０３…加速度検出手段
１０４…加速度換算手段
１０５…学習手段
１０６…感度係数補正手段
【図１】
2004239881.tif 000016
【図２】
2004239881.tif 000017
【図３】
2004239881.tif 000018
【図４】
2004239881.tif 000019
【図５】
2004239881.tif 000020
【図６】
2004239881.tif 000021
【図７】
2004239881.tif 000022