(57)【要約】【課題】  横滑角の精度を高めた移動局の横滑角測定装置を提供する。【解決手段】  移動局に搭載した角速度センサ１０およびＧＰＳ演算装置１２と、移動局の重心に搭載した加速度センサ１４と、角速度センサ１０から得られるヨー角速度（ｒ）と横滑角速度（ｄβ／ｄｔ）とを加算した値と、加速度センサ１４から得られる公転加速度（ｄ2ｙ／ｄｔ2）をＧＰＳ演算装置１２から得られる前進速度（ｖ）で除した値とに基づいて積分を行うことで積分値（Ｉ）を求め、当該積分値（Ｉ）を横滑角（β）として算出する横滑角算出手段２０とを有する。加速度センサ１４を重心に搭載するので、横滑角速度（ｄβ／ｄｔ）に起因する加速度の混入が防止され、公転加速度（ｄ2ｙ／ｄｔ2）のみを検出できる。このように加速度センサ１４へ横滑角速度（ｄβ／ｄｔ）に起因する加速度の混入を防止した点で、横滑角（β）の精度が高められる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局に搭載した角速度センサおよびＧＰＳ演算装置と、
前記移動局の重心に搭載した加速度センサと、
前記角速度センサから得られるヨー角速度（ｒ）と横滑角速度（ｄβ／ｄｔ）とを加算した値と、前記加速度センサから得られる公転加速度（ｄ2ｙ／ｄｔ2）を前記ＧＰＳ演算装置から得られる前進速度（ｖ）で除した値とに基づいて積分を行うことで積分値（Ｉ）を求め、当該積分値（Ｉ）を横滑角（β）として算出する横滑角算出手段とを有することを特徴とする移動局の横滑角計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載した移動局の横滑角計測装置であって、
重心と車軸の前方または後方とにそれぞれ一つ搭載したＧＰＳアンテナを有し、
横滑角算出手段は、前記重心および前記車軸の前方または後方に搭載したＧＰＳアンテナから求められる方位ベクトル（ψ）と、前記重心に搭載したＧＰＳアンテナから求められる速度ベクトル（ψTRK）との差分値（βGPS）を求め、積分値（Ｉ）を前記差分値（βGPS）で補正することによって横滑角（β）を算出することを特徴とする移動局の横滑角計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動局の横滑角計測装置に関し、横滑角の精度の向上を図る。
【背景技術】
【０００２】
移動局の横滑角測定方法として、車速センサ、加速度センサおよび角速度センサの計測値から積分計算によって横滑角を精度よく求める必要である。しかし加速度センサを用いると路面の外乱やドリフト等に伴って誤差が生じ、これらの値を累積する積分値は大きな誤差となる。そこで、このような誤差を低減する方法として、ＧＰＳアンテナによる測位値から相対方位角を求め、上記加速度積分値は使用せず、角速度積分値のみから相対方位角を減ずることで誤差を減らし、横滑角の精度を向上させた（例えば特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００５−０１７１９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、加速度センサを移動局の重心以外に搭載すると、特許文献１の式１で示した第１項は公転加速度（ｄ2ｙ／ｄｔ2）に加えて横滑角速度（ｄβ／ｄｔ）に起因する加速度の影響を受けてしまう。また、特許文献１に記載された式１の第１項と第２項の差で算出しようとする横滑角速度（ｄβ／ｄｔ）の成分が減少し、誤差として現れていた。
【０００４】
本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、加速度センサへの横滑角速度による影響を無くし、横滑角の精度を従来よりも向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）請求項１に記載した移動局の横滑角計測装置は、図１に模式的に表すように、移動局に搭載した角速度センサ１０およびＧＰＳ演算装置１２と、前記移動局の重心に搭載した加速度センサ１４と、前記角速度センサ１０から得られるヨー角速度（ｒ）と横滑角速度（ｄβ／ｄｔ）とを加算した値と、前記加速度センサ１４から得られる公転加速度（ｄ2ｙ／ｄｔ2）を前記ＧＰＳ演算装置１２から得られる前進速度（ｖ）で除した値とに基づいて積分を行うことで積分値（Ｉ）を求め、当該積分値（Ｉ）を横滑角（β）として算出する横滑角算出手段２０とを有することを特徴とする。
【０００６】
請求項１の発明によれば、加速度センサ１４を重心に搭載するので、横滑角速度（ｄβ／ｄｔ）に起因する加速度の混入が防止され、公転加速度（ｄ2ｙ／ｄｔ2）のみを検出できる。また、角速度センサ１０からは横滑角速度（ｄβ／ｄｔ）とヨー角速度（ｒ）を加算した値｛ｒ＋（ｄβ／ｄｔ）｝しか得られないものの、ヨー角速度（ｒ）は公転加速度（ｄ2ｙ／ｄｔ2）を前進速度（ｖ）で除した値と等価である。よって式全体では横滑角速度（ｄβ／ｄｔ）を積分することになり、この積分値を横滑角（β）とできる。このように横滑角速度（ｄβ／ｄｔ）の混入を防止した点で、横滑角（β）の精度を従来よりも向上させることができる。
【０００７】
（２）請求項２に記載した移動局の横滑角計測装置は、請求項１に記載した移動局の横滑角計測装置であって、重心と車軸の前方または後方とにそれぞれ一つ搭載したＧＰＳアンテナ１８，１６を有し、横滑角算出手段２０は、前記重心および前記車軸の前方または後方に搭載したＧＰＳアンテナ１８，１６から求められる方位ベクトル（ψ）と、前記重心に搭載したＧＰＳアンテナ１８から求められる速度ベクトル（ψTRK）との差分値（βGPS＝ψ−ψTRK）を求め、積分値（Ｉ）を前記差分値（βGPS）で補正することによって横滑角（β）を算出することを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明によれば、積分値（Ｉ）を差分値（βGPS）で補正するので、積分値（Ｉ）の積分誤差をなくすことができる。こうして積分誤差がなくなるので、横滑角（β）の精度を従来よりも向上させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、加速度センサを移動局の重心に搭載して横滑角速度による影響を無くし、特許文献１に記載された式１の第１項と第２項の差で算出しようとする横滑角速度（ｄβ／ｄｔ）の成分が減少を防止できる。
さらに、横滑角速度の積分値（Ｉ）を差分値（βGPS）で補正するので、積分値（Ｉ）の積分誤差をなくすことができる。こうして積分誤差がなくなるので、横滑角の精度を従来よりも向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
まず図２には、ＧＰＳシステムの概念図を表す。このＧＰＳシステムは移動局２６および基地局２４からなり、複数の人工衛星（具体的にはＧＰＳ衛星）から発信された搬送波コード信号（例えばＣ／Ａ、Ｐコード等）を受信して処理する。同図には、４つのＧＰＳ衛星２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄからそれぞれ発信された搬送波コード信号を受信して処理する例を表している。移動局２６での位置測定は、単独ＧＰＳよりも精度の向上を図るために、基地局２４と組み合わせたキネマティックＤＧＰＳを採用するのが望ましい。キネマティックＤＧＰＳを採用する場合には、移動局２６と基地局２４との間は無線通信（または有線通信）によるデータリンク機構でデータの送受信が可能な構成にする。
【００１２】
基地局２４は地球座標系における位置（Ｘｋ，Ｙｋ，Ｚｋ）が特定されており、ＧＰＳ衛星２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄから発信された搬送波コード信号を受信可能な構成、すなわちＧＰＳアンテナや演算装置などを有する。演算装置（例えばパソコン等）は、所定の処理プログラムを実行することにより、受信した信号を解読する。
【００１３】
移動局２６は、図１に示した角速度センサ１０、ＧＰＳ演算装置（速度センサ）１２、加速度センサ１４、ＧＰＳアンテナ１６，１８、演算装置（横滑角算出手段２０に相当）などを備える。特に、加速度センサ１４とＧＰＳアンテナ１８は移動局２６の重心Ｇに搭載し（図３を参照）、ＧＰＳアンテナ１６は移動局２６における車軸の前方または後方に搭載する。演算装置はＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，入出力回路等を備えており、ＧＰＳ衛星２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄから発信された搬送波コード信号を受信して記憶し、データリンク機構を通じて基地局２４との送受信を行って位置データの補正処理を行う。
【００１４】
キネマティックＤＧＰＳは、位置（Ｘｋ，Ｙｋ，Ｚｋ）が正確に判っている基地局２４に備えたＧＰＳアンテナと、移動局２６に備えたＧＰＳアンテナ１６，１８とによって、ＧＰＳ衛星２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄから発信された搬送波コード信号によって、測位点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）と時計の誤差（Δｔ）の変数を求める。
そして、正確な位置（Ｘｋ，Ｙｋ，Ｚｋ）が既知である基地局２４の測定結果を比較し、その差が補正データとして移動局２６に送信し、移動局２６はその補正データを移動局２６におけるＧＰＳアンテナ１６，１８によって得られた測定値に対して補正する。
このＤＧＰＳによれば、移動局２６の位置、すなわちＧＰＳアンテナ１６，１８の位置は、所定の時間間隔（例えば０．２秒間）ごとに正確に得ることができ、ＧＰＳアンテナ１６，１８によって移動局２６の車軸方向を表す方位ベクトル（ψ）は求められ、ＧＰＳアンテナ１６，１８の基線長と相対角度から速度ベクトル（ψ）が求められる。
【００１５】
横滑角βは、角速度センサ１０から得られる値（ｒ＋ｄβ/ｄｔ）と、加速度センサ１４から得られる公転加速度（ｄ2ｙ／ｄｔ2）と、ＧＰＳ演算装置１２から得られる前進速度（ｖ）とに基づいて、次の式１で求めることができる。なお、角速度センサ１０から得られる値は、ヨー角速度（ｒ）と横滑角速度（ｄβ／ｄｔ）とを加算した値に等しい。
【００１６】
【数１】
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【００１７】
上記式１において、移動局２６の重心Ｇに加速度センサ１４を搭載しているので（図３を参照）、横滑角速度（ｄβ／ｄｔ）に起因する加速度の混入が防止され、公転加速度（ｄ2ｙ／ｄｔ2）のみを検出できる。また、式１の第１項は角速度センサ１０から得られる値であり、このうちヨー角速度（ｒ）は式１の第２項と等価である。よって式１の全体では横滑角速度（ｄβ／ｄｔ）のみを積分することになり、この積分値が横滑角（β）になる。このように横滑角速度（ｄβ／ｄｔ）の混入を防止した点で、横滑角（β）の精度を従来よりも向上させることができる。
【００１８】
ここでカーブを走行する等のように、移動局２６が曲線的に移動する場合を図３を参照しながら検討する。図３に示すような軌跡２８で移動局２６が曲線的に移動する場合を考える。旋回により縦速度ｕと横速度ｖが発生している現在位置Ｐでは、移動局２６の車軸方向を表す方位ベクトル（ψ）と、当該移動局２６が移動している速度ベクトル（ψTRK）とが生ずる。前者の方位ベクトル（ψ）はＧＰＳアンテナ１６および１８によって求められ、後者の速度ベクトル（ψTRK）はＧＰＳアンテナ１８によって求められる。
【００１９】
ＧＰＳアンテナ１６，１８から各々求められた値（ψ，ψTRK）を用いて、差分値（βGPS＝ψ−ψTRK）を求める。この差分値（βGPS）は横滑角を正確に表し、上記式１で算出した積分値（Ｉ）には積分誤差を含んでいる。よって式１の積分値（Ｉ）から差分値（βGPS）を減ずることで補正を行えば、横滑りによる誤差を除去することができる。
【００２０】
上記式１において、積分値（Ｉ）は時間の経過とともに積み上がってゆくので、差分値（βGPS）による補正は所要の時間間隔ｔd（例えば０．２秒間）ごとに行う必要がある。図４に表すように、差分値（βGPS）による補正を行わない場合には二点鎖線で描いた積分値（Ｉ）のように変化する。時間間隔ｔdごとに積分誤差（Ｉ−βGPS）をβGPSで補正することにより、横滑角βの精度を高めることができる。こうして横滑角βの精度を高めることで、結果的には移動局２６の現在位置Ｐの精度も高めることができる。
なお、本願の発明は、ＤＧＰＳによる測定方法についての適用例の他に、単独ＧＰＳ等、種々の測定方法にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の構成例を模式的に表したブロック図である。
【図２】ＧＰＳシステムの概念図である。
【図３】横滑りによるノイズを補正する方法を説明する図である。
【図４】積分値，差分値および横滑角の関係を説明する図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０  角速度センサ
１２  ＧＰＳ演算装置（速度センサ）
１４  加速度センサ
１６，１８  ＧＰＳアンテナ
２０  横滑角算出手段
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ  ＧＰＳ衛星（人工衛星）
２４  基地局
２６  移動局
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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