(57)【要約】【課題】従来の自動的に移動体が停止していることを判定し、角速度センサの零点誤差を算出する方法では、乗員の動作や外部からの影響を除去できず、精度よく零点誤差を補正することができない。【解決手段】移動体の角速度を検出する角速度センサ１０と、角速度センサ１０の零点誤差を補正する必要があることを判定するセンサ補正タイミング判定手段１１と、速度センサ１３の出力値から移動体が停止していることを判定し、地図情報ＤＢ１４から移動体が停止している場所が一定時間停止可能であることを判定する停止可能判定手段１２と、ユーザに対する注意事項等を表示する出力手段１５を備え、角速度センサの零点誤差を補正する必要があることをユーザに知らせることで、短時間でかつ精度よく角速度センサの零点誤差を算出し、補正することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
角速度センサの零点誤差を補正する角速度センサ補正装置であって、
移動体の角速度を検出する角速度センサが接続されており、
前記角速度センサから得られる角速度の零点誤差を補正する必要があることを判定するセンサ補正タイミング判定手段と、
前記センサ補正タイミング判定手段において前記角速度センサの零点誤差の補正が必要であると判定された場合にユーザに報知を行う出力手段と、
を有する角速度センサ補正装置。
【請求項２】
前記出力手段は、表示画面を有するディスプレイであり、少なくとも前記表示画面上に補正が必要であること、または補正の際に注意する事項を表示することを特徴とする請求項１に記載の角速度センサ補正装置。
【請求項３】
移動体が一定時間停止可能な場所に停止していることを判定する停止可能判定手段をさらに有し、
前記センサ補正タイミング判定手段が前記角速度センサの零点誤差の補正が必要であると判定し、かつ前記停止可能判定手段が移動体が一定時間停止可能な場所に停止していると判定した場合に、前記出力手段によりユーザに報知を行うことを特徴とする請求項１記載の角速度センサ補正装置。
【請求項４】
前記センサ補正タイミング判定手段は、前記角速度センサから得られる角速度を所定の範囲に分割し、分割された範囲のうち出力頻度が高い範囲の角速度の統計値の変化から角速度センサの零点誤差を補正する必要があると判定することを特徴とする請求項１に記載の角速度センサ補正装置。
【請求項５】
ユーザに角速度センサの零点誤差を補正するように報知した後、ユーザから補正開始の指示入力があった時に角速度センサの零点誤差を算出し、補正することを特徴とする請求項１に記載の角速度センサ補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体に設置される角速度センサの零点誤差を補正する角速度センサ補正装置に関し、特にナビゲーションシステムに好適である。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの移動体に設置されるカーナビゲーションシステムなどに代表される航法装置では、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）受信機、加速度センサ及び角速度センサを含む自立センサ、及び速度センサにより移動体の位置や方位を算出するのが一般的である。その際、移動体の方位は角速度センサから得られる角速度を時間積分することで算出する。しかしながら、角速度センサには装置固有の誤差が時間の経過とともに蓄積される問題がある。この誤差を補正しなければ方位角誤差が時間とともに増大し、正確な航法を行うことができない。なお、角速度センサの誤差には主に雑音、感度誤差やドリフトによる誤差等が挙げられるが、特に温度変化による零点の変動が支配的である。そのため、速度センサの出力値等から移動体が停止しているか否か正確に判定し、角速度センサの零点誤差を補正する方法が提案されている。
【０００３】
しかしながら、移動体が停止中であっても、乗員の乗り降りや積載荷物の影響を受ける場合には、角速度センサの出力値はゼロであるとは限らず、角速度センサの零点誤差を正確に算出することができない。そこで、移動体の停止中、少なくとも１つのドアが開かれている状態から全てのドアを閉じて所定時間が経過し、角速度センサの出力値の振動の振幅が小さくなった後、出力値の平均値を角速度センサの零点誤差として算出することが提案されている。（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−１６０４１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の角速度センサ補正装置では、乗員の動作等による角速度センサへの影響を除去することができない。また、移動体をターンテーブルやフェリーなどに搭載した場合や横風、両サイドを走行する移動体による振動や雑音が影響する場合など外部からの角速度センサへの影響が考慮されていない。
【０００５】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、乗員の動作や外部からの影響を受けない、より精度の高い補正を行うことができる角速度センサ補正装置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】
【０００６】
本発明の局面は、角速度センサの零点誤差を補正する角速度センサ補正装置に向けられている。本発明は、移動体の角速度を検出する角速度センサが接続されており、角速度センサから得られる角速度の誤差を補正する必要があることを判定するセンサ補正タイミング判定手段と、センサ補正タイミング判定手段において角速度センサの零点誤差の補正が必要であると判定された場合にユーザに報知を行う出力手段とを備える。
【０００７】
また、出力手段は、表示画面を有するディスプレイであり、少なくとも表示画面上に補正が必要であること、または補正の際に注意する事項を表示することが好ましい。
【０００８】
また、移動体が一定時間停止可能な場所に停止していることを判定する停止可能判定手段をさらに有し、センサ補正タイミング判定手段が角速度センサの零点誤差の補正が必要であると判定し、かつ停止可能判定手段が移動体が一定時間停止可能な場所に停止していると判定した場合に、前記出力手段によりユーザに報知を行うことが好ましい。
【０００９】
また、補正タイミング判定手段は、角速度センサから得られる角速度を所定の範囲に分割し、分割された範囲のうち出力頻度が高い範囲の角速度の統計値の変化から角速度センサの零点誤差を補正する必要があると判定することが好ましい。
【００１０】
また、ユーザに角速度センサの零点誤差を補正するように報知した後、ユーザから補正開始の指示入力があった時に角速度センサの零点誤差を算出し、補正することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、ユーザに角速度センサの補正時期や補正時の注意点等を知らせることで、好ましい環境下で角速度センサの零点誤差を補正することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態による角速度センサ補正装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。本実施の角速度センサ補正装置としては、例えば自動車などの車両に設置される電子機器であるナビゲーション装置に適用した場合を例に挙げる。
（実施の形態）
本発明の実施の形態の角速度センサ補正装置１の構成を図１に示す。図１において、角速度センサ補正装置１は、移動体に搭載される電子機器の一例としてのナビゲーションシステムに実装されており、角速度センサ１０の零点誤差を補正する必要があるタイミングを判定し、またユーザに角速度センサ１０の零点誤差の補正が必要であることを知らせる。
【００１３】
方位角誤差の原因となるこの角速度センサ１０の零点誤差が大きいこと等を警告するために、角速度センサ補正装置１は、角速度センサ１０と、センサ補正タイミング判定手段１１と、停止可能判定手段１２と、車速センサ１３と、地図情報ＤＢ１４と、出力手段１５と、角速度センサ補正部２を備える。
【００１４】
角速度センサ１０は、車両の質量中心を原点とし、車両の鉛直下向きの角速度いわゆるヨー方向の角速度を検出する。得られた角速度を時間積分することで、車両の方位変化量を算出することができる。
【００１５】
車速センサ１３は、車両の移動速度を検出する。車両の場合には、車速センサ１１は好ましくは、車両に設置され、車両の走行速度に応じてパルス周期が変化する車速パルスを発生する車速パルス発生装置である。したがって、車速センサ１３の出力値がゼロの場合（車速パルスが発生しない場合）、車両は停止している可能性が高く、車速センサ１３は、車両の走行状況を判定するのに用いる。
【００１６】
地図情報ＤＢ１４は、例えばＨＤＤもしくはＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に予め格納されており、この地図情報を用いることで一定時間、車両が停止可能な場所かどうかの判定に利用することも可能である。しかしながら、これに限らず、図示しない通信手段（例えば、携帯電話、ＰＨＳ等）によって地図情報ＤＢ１４に格納する情報をセンター設備（非図示）より都度ダウンロードする構成も可能である。
【００１７】
出力手段１５は、例えばＬＣＤなどのディスプレイによって構成されており、地図情報ＤＢ１４を表示するとともに、ユーザに対する注意事項等を表示する。なお、音声により注意事項を伝える構成としてもよい。
【００１８】
センサ補正タイミング判定手段１１や停止可能判定手段１２は、典型的にはＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを含んでおり、角速度センサ１０や車速センサ１３と電気的に接続される。ＣＰＵは、ＲＯＭに予め格納されるコンピュータプログラムを、ＲＡＭを使って実行する。
【００１９】
センサ補正タイミング判定手段１１は、角速度センサ１０から得られる角速度を少なくとも用いて、その角速度の出力頻度が最も高い範囲をある一定の時間間隔で抽出し、その範囲の変動から角速度センサ１０の零点誤差を補正する必要があるタイミングかどうかを判定する。本実施の形態では、当該方法で補正の必要なタイミングかどうかを判定することを後程詳しく説明するが、判定の方法はこれに限らない。例えば、角速度センサ１０の誤差を所定の時間間隔で記憶しておき、一定期間の平均値の差が所定の閾値を超えた場合に補正の必要なタイミングと判定してもよいし、補正をした時期を記憶しておき一定期間経過したとき補正が必要であるとしてもよい。その他、公知の方法を用いることが可能である。
【００２０】
停止可能判定手段１２は、車速センサ１３の出力値から車両が停止しているか否かを判定してもよいし、図示はしない加速度センサの出力値やその他公知の方法を用いてもよい。車両の停止が判定されたら、地図情報ＤＢ１４から車両が停止している場所が一定時間停止可能かどうか判定する。
【００２１】
角速度センサ補正部２は、図２に示すように出力値抽出手段２１、角速度センサ零点誤差算出手段２２及び角速度センサ補正手段２３とを備え、角速度センサ１０の零点誤差を算出し、補正するものであるが、詳しくは全体の流れを説明した後に詳しく説明する。
【００２２】
次に、以上のような構成の角速度センサ補正装置１の動作の流れについて図３を用いて説明する。
【００２３】
まず、図３において、角速度センサ１０から検出される角速度（Ｓ００１）が出力値を所定の間隔（好ましくは、等間隔）に区切った範囲のどの部分に入るか判定し、それぞれの範囲に入った出力値の数をカウントする（Ｓ００２）。ある程度のデータ量が蓄積された時点、例えば１０ｍｓで角速度センサ１０の出力をサンプリングし５秒間のデータ、すなわち５００個のデータを蓄積した時点で最も出力頻度が高い範囲を抽出する（Ｓ００３）。この処理を繰り返し行い、最も出力頻度が高い範囲が大きく変動した時、角速度センサ１０の零点誤差が大きいとして角速度センサ１０の補正が必要であると判定する（Ｓ００４）。この時、角速度センサ１０の補正が必要であることのみを報知してもよい。角速度センサ１０の補正が必要であると判定された場合に車速センサ１３の出力値から車両が停止していることを判定し、地図情報ＤＢ１４からその場所が一定時間停止可能かどうか判定する（Ｓ００５）。車両が一定時間停止可能であると判定された場合に正確なナビゲーションを行うために角速度センサ１０の零点誤差を補正する必要があることをユーザに注意事項として促す（Ｓ００６）。
【００２４】
次に、具体的な処理内容について図４、図７を用いて説明する。図７に示すように車両の質量中心を原点として車両の鉛直下向き（ヨー方向）の角速度センサ１０の出力値を検出する。この角速度センサ１０の出力値が図４に示すように所定の間隔に区切った範囲のどの部分に入るか判定し、それぞれの範囲に入った出力値の個数をカウントする。通常、車両の走行状態は、停止もしくは直進していることが多いことを考慮すれば、角速度センサ１０の出力値はゼロ付近で最も出力頻度が高い。そのため、最も出力頻度が高い範囲に零点が存在し、この範囲の変動が角速度センサ１０の零点誤差の変動であるといえる。したがって、変動が例えば２ｄｅｇ／ｓと大きい場合に角速度センサ１０の補正が必要であると判定する。ここで、角速度センサ１０の出力頻度が高い範囲は、例えば、１０ｍｓで角速度センサ１０の出力をサンプリングし５秒間のデータ、すなわち５００個のデータを蓄積した時点で決定する。この処理を数十分間繰り返し、最も出力頻度が高い範囲を角速度センサ１０の出力頻度が最も高い範囲として決定する。走行条件にかかわらず、角速度センサ１０の出力値をサンプリングする場合にはこのようにデータ数を多くとる必要がある。なお、蛇角センサ等を接続し、車両が直進もしくは停止している時のみ角速度センサ１０の出力値をサンプリングする場合には、短時間で角速度センサ１０の零点誤差の変動の大きさを判定することができる。
【００２５】
次に、注意事項の表示に関して説明する。角速度センサ１０の零点誤差の変動が大きく、補正が必要であると判定された場合（ステップＳ００４でＹＥＳ）に車速センサ１３の出力値がゼロであることから車両が停止していることを判定し、地図情報ＤＢ１４から車両が一定時間停止可能な場所、例えば駐車場や自宅等に停止していると判定された場合（ステップＳ００５でＹＥＳ）に角速度センサ１０の零点誤差を補正する必要があることをユーザに注意事項として促す。なお、ステップＳ００４で角速度センサ１０の補正が必要であると判定された後、図５Ａに示すような、ユーザに角速度センサ１０の補正が必要であることを知らせる表示を所定の回数もしくは、角速度センサ１０が補正されるまで定期的に繰り返し表示してもよい。また、より精度よく角速度センサ１０の補正を行うために、ユーザに注意事項を促した後、さらに角速度センサ１０の零点誤差を算出するため、例えば、図５Ｂに示すように１分間、車両を振動を与えず静かに停車させることをユーザに促す表示を行ってもよい。角速度センサ１０を補正しているタイミングをユーザに認知してもらうことで振動を与えず静かに停車した状態で角速度センサ１０の零点誤差を算出することができ、より正確に角速度センサ１０の誤差を補正することができる。
【００２６】
次に、角速度センサ１０の補正を行う角速度センサ補正部２の構成については図２を用いてさらに詳しく説明する。角速度センサ補正部２は、角速度センサ１０、出力値抽出手段２１、角速度センサ零点誤差算出手段２２及び角速度センサ補正手段２３とを備える。角速度センサ１０については図１に示す角速度センサ補正装置１に示す構成に相当するため、同一の参照符号を付け、説明は省略する。
【００２７】
出力値抽出手段２１は、ある一定の時間間隔ごとに出力頻度が高い範囲の角速度を蓄積させる。そして、角速度センサ零点誤差算出手段２２は、出力値抽出手段２１により蓄積させた角速度から角速度センサ１０の零点誤差を算出する。また、角速度センサ補正手段２３は、角速度センサ零点誤差算出手段２２で算出した零点誤差を角速度センサ１０のそれぞれの出力値に加えることで補正する。角速度センサ補正部２の動作の流れについて図６を用いて説明する。角速度センサ補正装置１において零点が存在する範囲が特定できているため、その範囲をさらに細かく区切り、角速度センサ１０から検出される角速度（ステップＳ１０１）がどの部分に入るか判定し、それぞれの範囲に入った出力値の個数をカウントする（ステップＳ１０２）。ここでは、車両が停車していることが前提条件としてあるため、短時間である程度のデータ量を蓄積させることができる。蓄積されたデータの最も出力頻度が高い範囲に入った角速度を抽出し（ステップＳ１０３）、蓄積させたデータから角速度センサ１０の零点誤差を例えば平均値として算出する。そして、角速度センサ１０の補正を行う（ステップＳ１０５）。角速度センサ１０の零点誤差を算出する際には、精度が要求されるため、角速度センサ１０の零点誤差の変動の大きさを判定する場合と比較して細かな範囲に区切る必要がある。また、出力頻度が高い範囲の角速度を抽出することで振動等の影響を受けた特異な出力値を除去することができ、短時間でより精度良く角速度センサ１０の零点誤差を求められる。したがって、ユーザに不快感を与えることなく、角速度センサ１０の補正を行うことができる。
【００２８】
なお、角速度センサ１０の補正が必要なタイミングを自動的に知らせるだけでなく、角速度センサ１０の零点誤差の変動の大きさの段階やレベルに合わせて図５Ｂの左上の方位磁針を点滅させたり、表示している色を変化させることで角速度センサ１０の零点誤差の大きさをユーザに知らせてもよい。
【００２９】
このような本発明の実施の形態の角速度センサ補正装置１によれば、角速度センサ１０から検出される角速度の最も出力頻度の高い範囲を決定し、その範囲の変動の大きさから角速度センサ１０の零点誤差を補正する必要があるか判定する。角速度センサ１０の零点誤差を補正する必要がある場合に車両が一定時間停止可能な場所で停止していることを判定し、ユーザに角速度センサ１０の誤差を補正する必要があることを注意事項として促す。そして、ユーザが角速度センサ１０の補正のための零点誤差を算出する好適な停車状態を提供することにより、短時間でより精度の高い補正が可能となる。
【００３０】
上記実施の形態で説明した構成は、単に具体例を示すものであり、本願発明の技術的範囲を制限するものではない。本願の効果を奏する範囲において、任意の構成を採用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上のように、本発明にかかる角速度センサ補正装置は、短時間で角速度センサの零点誤差を精度良く補正でき、移動体に搭載される機器等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態における角速度センサ補正装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態における角速度センサ補正部の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態における角速度センサ補正装置の動作の流れを説明するためのフロー図
【図４】車両における鉛直下向き（ヨー方向）の角速度の変化を示す図
【図５Ａ】ユーザに注意を促す表示画面の構成の一例を示す図
【図５Ｂ】ユーザに注意を促す表示画面の構成の一例を示す図
【図６】本発明の実施の形態における角速度センサ補正装置の動作の流れを説明するためのフロー図
【図７】本発明の実施形態における角速度センサの出力軸を示す図
【符号の説明】
【００３３】
１    角速度センサ補正装置
２    角速度センサ補正部
１０    角速度センサ
１１    センサ補正タイミング判定手段
１２    停止可能判定手段
１３    車速センサ
１４    地図情報ＤＢ
１５    出力手段
２１    出力値抽出手段
２２    角速度センサ零点誤差算出手段
２３    角速度センサ補正手段
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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