(57)【要約】【課題】加速度センサの周囲温度に応じて精度よく加速度センサのオフセット値を補正できる「加速度センサオフセット補正装置および方法」を提供する。【解決手段】加速度センサ１のオフセット値と周囲温度との関係を表した標準的な基準温度特性データを特性データ記憶部１３にあらかじめ記憶しておき、その後オフセット値測定部１１および温度測定部１２により測定されるオフセット値と周囲温度の実測値を用いて温度特性データを逐次校正する。そして、例えばＧＰＳ測位環境が悪いときは、温度測定部１２により測定された周囲温度に対応するオフセット値を温度特性データから取得して加速度センサ１のオフセット値に設定することにより、加速度センサ１のオフセット値を長時間にわたって測定できない場合でも、周囲温度に応じて補正されたオフセット値を適切に設定することができるようにする。【選択図】        図１
2009025012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速度センサのオフセット値と上記加速度センサの周囲温度との関係を表した温度特性データを記憶する特性データ記憶部と、
上記加速度センサのオフセット値を測定するオフセット値測定部と、
上記加速度センサの周囲温度を測定する温度測定部と、
上記オフセット値測定部により上記オフセット値が測定されたときに、当該測定されたオフセット値と上記温度測定部により測定された周囲温度とを用いて、上記特性データ記憶部に記憶されている温度特性データを校正し、校正後の温度特性データを上記特性データ記憶部に更新記憶する特性データ校正部と、
上記温度測定部により測定された周囲温度を用いて上記特性データ記憶部に記憶されている温度特性データを参照し、上記周囲温度に対応するオフセット値を上記温度特性データから取得して上記加速度センサのオフセット値に設定するオフセット値取得部とを備えたことを特徴とする加速度センサオフセット補正装置。
【請求項２】
上記オフセット値測定部により測定される上記オフセット値の信頼性の有無を判定する信頼性判定部を更に備え、
上記特性データ校正部は、上記オフセット値測定部により測定される上記オフセット値の信頼性があると上記信頼性判定部により判断されたときに、上記オフセット値測定部により測定されたオフセット値と上記温度測定部により測定された周囲温度とを用いて、上記特性データ記憶部に記憶されている温度特性データを校正し、校正後の温度特性データを上記特性データ記憶部に更新記憶することを特徴とする請求項１に記載の加速度センサオフセット補正装置。
【請求項３】
上記オフセット値測定部により測定される上記オフセット値の信頼性の有無を判定する信頼性判定部を更に備え、
上記オフセット値取得部は、上記オフセット値測定部により測定される上記オフセット値の信頼性がないと上記信頼性判定部により判断されたときに、上記温度測定部により測定された周囲温度を用いて上記特性データ記憶部に記憶されている温度特性データを参照し、上記周囲温度に対応するオフセット値を取得して上記加速度センサのオフセット値に設定することを特徴とする請求項１に記載の加速度センサオフセット補正装置。
【請求項４】
上記車両のイグニッションがオンにされたことを検出するイグニッション検出部を更に備え、
上記オフセット値取得部は、上記イグニッション検出部により上記イグニッションがオンにされたことが検出されたときに、上記温度測定部により測定された周囲温度を用いて上記特性データ記憶部に記憶されている温度特性データを参照し、上記周囲温度に対応するオフセット値を取得して上記加速度センサのオフセット値に設定することを特徴とする請求項１に記載の加速度センサオフセット補正装置。
【請求項５】
加速度センサのオフセット値をオフセット値測定部により測定する第１のステップと、
上記オフセット値測定部により上記オフセット値が測定されたときに、当該測定されたオフセット値と温度測定部により測定された上記加速度センサの周囲温度とを用いて、上記加速度センサのオフセット値と周囲温度との関係を表すデータとして特性データ記憶部に記憶されている温度特性データを校正し、校正後の温度特性データを上記特性データ記憶部に更新記憶する第２のステップと、
上記温度測定部により測定された周囲温度を用いて上記特性データ記憶部に記憶されている温度特性データを参照し、上記周囲温度に対応するオフセット値を上記温度特性データから取得して上記加速度センサのオフセット値に設定する第３のステップとを有することを特徴とする加速度センサオフセット補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加速度センサオフセット補正装置および方法に関し、例えば、車両に搭載されるナビゲーション装置などに用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車載用のナビゲーション装置では、自律航法センサやＧＰＳ（Global Positioning System）受信機などを用いて車両の現在位置を検出し、その近傍の地図データを記録媒体から読み出して画面上に表示する。そして、画面上の所定箇所に自車位置を示す自車位置マークを重ね合わせて表示することにより、車両が現在どこを走行しているのかを一目で分かるようにしている。
【０００３】
自律航法センサは、所定走行距離毎に１個のパルスを出力して車両の移動距離を検出する車速センサ（距離センサ）と、車両の回転角度（移動方位）を検出する振動ジャイロ等の角速度センサとを含んでいる。自律航法センサは、これらの車速センサおよび角速度センサによって車両の相対位置および相対方位を検出するようになっている。
【０００４】
なお、加速度センサを利用して移動体の移動速度や移動距離を計測する技術も存在する（例えば、特許文献１，２参照）。一般に、加速度センサは、車両が停止している状態（車速センサの出力がゼロである状態）での出力値をオフセット値（基準電圧値）として算出し、加速度センサからの出力値とオフセット値との差分に基づき所定の演算を行うことによって加速度を求めている。
【特許文献１】特開平１１−１４８８３２号公報
【特許文献２】特開２００４−１４４７４０号公報
【０００５】
なお、特許文献１では、加速度センサに加わる加速度のうち、移動体の加速度と移動体が水平方向に対する傾斜面を移動する際の移動体に対する重力加速度成分とを分離し、加速度センサに加わる加速度から移動体の傾きによる重力加速度成分を削除する。すなわち、移動体の傾きによる重力加速度成分を削除して加速度を求めることにより、当該加速度から移動体の速度を正確に計算することができるようにしている。
【０００６】
また、特許文献２では、加速度センサの他に温度センサを備え、加速度センサにより検出された加速度信号から計算される移動体の走行距離の変動を、温度センサにより検出される温度信号を用いて補正する。すなわち、加速度センサ周辺の気温に起因して、算出された走行距離には誤差が重畳される場合があるため、現在の気温に基づいて走行距離を補正するようにしている。
【０００７】
ところで本出願人は、加速度センサ、車速センサおよびＧＰＳ受信機のそれぞれの出力値を利用して自律航法（車速センサの出力値を利用した車両の移動距離、角速度センサの出力感度）の補正を行う技術について考案し、特許出願をしている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献３】特願２００６−５８１３１号
【０００８】
この特許文献３に記載の技術では、加速度センサのオフセット値は、以下の演算によって求められる。
Ａoff＝Ａacc−｛Ａcar＋Ｇ×ｓｉｎθcar｝／Ｓ
なお、Ａoffは加速度センサのオフセット値、Ａaccは加速度センサの出力値、Ａcarは車速変化による加速度、Ｇは重力加速度、θcarは車両の水平方向に対するピッチ傾斜角、Ｓはセンサ感度である。車両のピッチ傾斜角θcarは、ＧＰＳ受信機の３次元測位処理により検出される緯度方向、経度方向および高さ方向の速度成分を用いて計算される。
【０００９】
また、加速度センサのオフセット値を利用して加速度を求める従来技術において、車両のイグニッションＯＦＦ時に加速度センサのオフセット値をメモリにバックアップしておき、次回のイグニッションＯＮ時に当該バックアップしておいたオフセット値を利用するようにした技術も存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一般に、加速度センサの出力値は、周囲温度の影響によって大きく変動する。そのため、上記特許文献３に記載の技術において、ＧＰＳ電波を受信できない場合や、測位環境が悪くマルチパスの影響がある場合などで、加速度センサのオフセット値を計算できない時間が長時間に及ぶと、周囲温度の変化によりオフセット値の誤差が大きくなってしまうという問題がある。
【００１１】
また、メモリに記憶しておいた過去のオフセット値を利用して自律航法の補正を行う場合も、メモリにオフセット値を記憶した時点と補正を行う現時点との時間差が大きくなると、周囲温度の変化によりオフセット値の誤差が大きくなってしまうという問題がある。例えば、イグニッションをＯＦＦにしたときのオフセット値をメモリにバックアップしておき、次回イグニッションをＯＮにしたときに当該バックアップしておいたオフセット値を利用する場合、寒冷地などでは、メモリにオフセット値を記憶した時点と現時点とで加速度センサの周囲温度が大きく変化し、オフセット値の誤差が大きくなってしまう。
【００１２】
さらに、加速度センサには個体差があり、周囲温度に対するオフセット値のずれ方は個々の加速度センサ毎に異なる。そのため、使用している加速度センサによっては、オフセット値の誤差がかなり大きくなってしまうことがあるという問題もある。以上のように、加速度センサのオフセット誤差が大きくなると、自律航法の誤差が累積し、自律航法により計測される自車位置が本来の正しい自車位置から大きくずれてしまうことになる。
【００１３】
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、ＧＰＳ測位環境、加速度センサの周囲環境、加速度センサの個体差に関係なく、加速度センサの周囲温度に応じて精度よく加速度センサのオフセット値を補正できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記した課題を解決するために、本発明では、加速度センサのオフセット値と周囲温度との関係を表した標準的な温度特性データを特性データ記憶部にあらかじめ記憶しておく。その後、オフセット値測定部により加速度センサのオフセット値を測定するとともに、温度測定部により加速度センサの周囲温度を測定し、これらの実測値を用いて温度特性データを校正し、校正後の温度特性データを特性データ記憶部に更新記憶する。そして、温度測定部により測定された周囲温度を用いて特性データ記憶部に記憶されている温度特性データを参照し、周囲温度に対応するオフセット値を取得して加速度センサのオフセット値に設定するようにしている。
【発明の効果】
【００１５】
上記のように構成した本発明によれば、例えばＧＰＳ測位環境が悪く、加速度センサのオフセット値を長時間にわたって測定できない場合や、車両のイグニッションＯＮ時でその前のイグニッションＯＦＦ時と比べて周囲温度が変わっている場合など、加速度センサのオフセット誤差が大きくなるケースでも、現時点の加速度センサの周囲温度を測定して、特性データ記憶部に記憶されている温度特性データと照合することにより、周囲温度に応じて補正されたオフセット値を設定することが可能となる。このとき参照される温度特性データはオフセット値および周囲温度の実測値に基づいて校正されているため、加速度センサの個体差の影響がなく、実際に使用している加速度センサに合った温度特性データとなっている。このため、その加速度センサにとって適切なオフセット値に精度よく補正することができ、自律航法の測位精度ひいては自車位置の測位精度を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】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による加速度センサオフセット補正装置１００の構成例を示すブロック図である。図２は、加速度センサのオフセット値を求める際に使う各傾斜角の説明図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態の加速度センサオフセット補正装置１００には、加速度センサ１、車速センサ（距離センサ）２、ＧＰＳ受信機３および温度センサ４が接続されている。加速度センサオフセット補正装置１００は、加速度センサ１、車速センサ２、ＧＰＳ受信機３および温度センサ４の出力値を用いて、加速度センサ１のオフセット値を設定するように成されている。加速度センサ１と温度センサ４は、例えば図２に示すように車両内の互いに近傍する位置に設置されている。
【００１８】
本実施形態の加速度センサオフセット補正装置１００は、オフセット値測定部１１、温度測定部１２、特性データ記憶部１３、特性データ校正部１４、オフセット値取得部１５、信頼性判定部１６およびイグニッション検出部１７を備えている。また、オフセット値測定部１１は、加速度傾斜角算出部２１、ＧＰＳ傾斜角算出部２２、センサ傾斜角算出部２３、車両傾斜角算出部２４およびオフセット値算出部２５を備えている。
【００１９】
オフセット値測定部１１は、加速度センサ１の搭載された車両が停止している状態での加速度センサ１の出力値を示すオフセット値（オフセット電圧）Ａoffを以下の演算によって求める。
Ａoff＝Ａacc−｛Ａcar＋Ｇ×ｓｉｎθcar｝／Ｓ
なお、Ａaccは加速度センサ１の出力値、Ａcarは車速センサ２の出力値から求められる車速変化による加速度、Ｇは重力加速度、θcarは車両の水平方向（傾斜のない地平線の方向）に対するピッチ傾斜角（車両傾斜角）、Ｓはセンサ感度である。
【００２０】
ここで、オフセット値測定部１１の加速度傾斜角算出部２１は、加速度センサ１より出力される加速度Ａacc、車速センサ２より出力される車速Ｖcarの単位時間当たりの変化量から求められる加速度Ａcar、および重力加速度Ｇに基づいて、水平方向に対する加速度センサ１の傾斜角を示す加速度傾斜角θaccを算出する。
【００２１】
図２に示すように、加速度センサ１より出力される加速度Ａaccは、加速度センサ１が水平方向に対して傾斜している分だけ重力加速度Ｇの影響を受け、重力加速度Ｇの正弦成分Ｇ・sin(θacc)の分だけ、車速変化による加速度Ａcarよりも値が小さくなる。つまり、Ｇ・sin(θacc)＝Ａcar−Ａaccの関係が成り立つ。これにより、加速度傾斜角θaccは、θacc＝sin-1{(Ａcar−Ａacc)／Ｇ}なる演算によって求めることができる。
【００２２】
ＧＰＳ傾斜角算出部２２は、ＧＰＳ受信機３で複数のＧＰＳ衛星（図示せず）から受信する電波のドップラー効果による周波数の変化に基づいて、水平方向に対する車両の傾斜角を表したＧＰＳ傾斜角θgpsを算出する。具体的には、ＧＰＳ傾斜角算出部２２は、図２に示すように、緯度方向（Ｘ方向）、経度方向（Ｙ方向）および高さ方向（Ｚ方向）の３次元測位処理を行って、各方向の速度成分Ｘv，Ｙv，Ｚvに基づいてθgps＝tan-1{Ｚv／√(Ｘv2＋Ｙv2)}なる演算によってＧＰＳ傾斜角gpsを求める。
【００２３】
センサ傾斜角算出部２３は、加速度傾斜角算出部２１により算出された加速度傾斜角θaccおよびＧＰＳ傾斜角算出部２２により算出されたＧＰＳ傾斜角θgpsに基づいて、車両の走行方向に対する加速度センサ１の傾斜角を表したセンサ傾斜角θsensorを算出する。具体的には、センサ傾斜角算出部２３は、θsensor＝θacc−θgpsなる演算によってセンサ傾斜角θsensorを算出する。
【００２４】
車両傾斜角算出部２４は、加速度傾斜角算出部２１により算出された加速度傾斜角θaccおよびセンサ傾斜角算出部２３により算出されたセンサ傾斜角θsensorに基づいて、水平方向に対する車両の傾斜角を表した車両傾斜角θcarを算出する。具体的には、車両傾斜角算出部２４は、θcar＝θacc−θsensorなる演算によって車両傾斜角θcarを算出する。
【００２５】
なお、センサ傾斜角θsensorは、加速度センサ１のオフセット誤差とは無関係のＧＰＳ傾斜角θgpsを用いて計算されるので、オフセット誤差が含まれない正しい値となる。また、車両傾斜角θcarは、この正しい値のセンサ傾斜角θsensorを用いて計算されるので、車両傾斜角θcarも正しい値となる。
【００２６】
オフセット値算出部２５は、車両傾斜角算出部２４により算出された車両傾斜角θcar、加速度センサ１の出力値Ａacc、車速センサ２の出力値から求められる車速変化による加速度Ａcarに基づいて、加速度センサ１のオフセット値Ａoffを以下の演算によって算出する。
Ａoff＝Ａacc−｛Ａcar＋Ｇ×ｓｉｎθcar｝／Ｓ
【００２７】
温度測定部１２は、温度センサ４の出力値に基づいて、加速度センサ１の周囲温度を測定する。特性データ記憶部１３は、加速度センサ１のオフセット値と周囲温度との関係を表した温度特性データを記憶する。この特性データ記憶部１３は、初期状態では、加速度センサ１のオフセット値と周囲温度との標準的な関係を表した基準温度特性データを記憶している。基準温度特性データは、例えば、加速度センサ１のメーカが作成したスペックシートに記載されている温度特性をデータ化したものであっても良いし、シミュレーションにより測定したものであっても良い。
【００２８】
特性データ校正部１４は、オフセット値測定部１１により加速度センサ１のオフセット値が測定されたときに、当該測定されたオフセット値と温度測定部１２により測定された周囲温度とを用いて、特性データ記憶部１３に記憶されている温度特性データを校正する。そして、校正後の温度特性データを特性データ記憶部１３に更新記憶する。
【００２９】
ここで、温度特性データの校正方法の一例を説明する。図３は、温度特性データの校正方法の一例を説明するための図である。図３において、実線Ａで示す特性が基準温度特性である。基準温度特性データは、実線Ａ上の離散的なサンプル点（◆マークで示す）毎に、各サンプル点におけるオフセット値と周囲温度とを対応付けて記憶したものである。なお、図３では温度特性が分かりやすいように、サンプル点間を直線にて表記している。
【００３０】
また、図３において、実線Ｂで示す特性が校正後の温度特性である。この例では、特性データ校正部１４は、オフセット値測定部１１により測定されたオフセット値と温度測定部１２により測定された周囲温度とを用いて、特性データ記憶部１３に記憶されている基準温度特性データに関して、オフセット値と周囲温度の実測値に該当する箇所だけを校正するようにしている。すなわち、温度測定部１２により測定された周囲温度のオフセット値を、基準温度特性として記憶されているものから実測値（▲マーク３１で示す）に変更する。
【００３１】
なお、温度測定部１２により測定された周囲温度が、特性データ記憶部１３に温度特性データとして記憶されている温度と一致しない場合がある。その場合には、温度測定部１２により測定された周囲温度とオフセット値測定部１１により測定されたオフセット値との組を温度特性データの一部として新たに追加して記憶するようにしても良い。または、温度特性データとして記憶されている複数の温度のうち、温度測定部１２により測定された周囲温度に最も近い温度に対応するオフセット値を、オフセット値測定部１１により測定されたオフセット値（実測値）に書き換えるようにしても良い。
【００３２】
図４Ａおよび図４Ｂは、温度特性データの校正方法に関する別の例を説明するための図である。図４Ａ，図４Ｂの例は、オフセット値測定部１１により測定されたオフセット値と温度測定部１２により測定された周囲温度の実測値に該当する箇所だけでなく、温度特性データの全体を校正するものである。
【００３３】
図４Ａは、基準温度特性データが記憶されている初期状態から、オフセット値および周囲温度の１つ目の実測値が得られた場合の校正方法を示している。ここでは、特性データ校正部１４は、温度測定部１２により測定された周囲温度に対応して特性データ記憶部１３に記憶されているオフセット値を、オフセット値測定部１１により測定された実測値（▲マーク３１で示す）に変更するとともに、その変更量と同じ量だけ、特性データ記憶部１３に記憶されている他の温度に対応するオフセット値も変更している。すなわち、温度測定部１２により測定された周囲温度に対応して特性データ記憶部１３に記憶されているオフセット値と、オフセット値測定部１１により実際に測定されたオフセット値との差分だけ、実線Ａで示す基準温度特性を平行移動して、実線Ｂ’で示す校正後の温度特性を得るようにしている。
【００３４】
なお、この段階において、温度測定部１２により測定された周囲温度が、特性データ記憶部１３に基準温度特性データとして記憶されている温度と一致しない場合がある。その場合には、例えば、基準温度特性データとして記憶されている複数の温度のうち、温度測定部１２により測定された周囲温度に最も近い温度に対応するオフセット値を抽出し、このオフセット値とオフセット値測定部１１により測定されたオフセット値（実測値）との差分だけ基準温度特性を平行移動するようにしても良い。または、温度測定部１２により測定された周囲温度に対応するオフセット値を基準温度特性データから補間演算により求め、この補間演算により求めたオフセット値とオフセット値測定部１１により測定されたオフセット値（実測値）との差分だけ基準温度特性を平行移動するようにしても良い。
【００３５】
図４Ｂは、図４Ａのように校正された温度特性データが記憶されている状態から、オフセット値および周囲温度の２つ目の実測値が得られた場合の校正方法を示している。ここでは、まず、温度測定部１２により測定された周囲温度に対応して特性データ記憶部１３に記憶されているオフセット値（◆マーク３２で示す）を、オフセット値測定部１１により測定された実測値（▲マーク４２で示す）に変更する。なお、▲マーク３１は１つ目の実測値が得られたときに校正されたオフセット値（１つ目のオフセット実測値に基づき校正された温度特性データのオフセット値）である。
【００３６】
なお、この段階においても、温度測定部１２により測定された周囲温度が、特性データ記憶部１３に温度特性データとして記憶されている温度と一致しない場合がある。その場合には、例えば、温度特性データとして記憶されている複数の温度のうち、温度測定部１２により測定された周囲温度に最も近い温度を抽出し、その温度に対応するオフセット値を２つ目のオフセット実測値に変更するようにしても良い。または、温度測定部１２により測定された周囲温度とオフセット値測定部１１により測定されたオフセット値との組を温度特性データの一部として新たに追加して記憶するようにしても良い。
【００３７】
次に、特性データ校正部１４は、オフセット値の１つ目の実測値と２つ目の実測値（▲マーク３１，４２で示す）との間の温度区間を結ぶ直線の傾斜角（以下、校正後傾斜角という）を求めるとともに、これら２つの実測値に対応する温度特性データ上の２つのオフセット値（▲マーク３１，◆マーク３２で示す）を結ぶ温度区間における直線の傾斜角（以下、校正前傾斜角という）を求める。さらに、特性データ校正部１４は、校正後傾斜角と校正前傾斜角との差分を求める。
【００３８】
そして、特性データ校正部１４は、その求めた差分の角度だけ、実線Ｂ’のように１回目に校正された温度特性データの他の温度区間（▲マーク３１，◆マーク３２で示す温度区間以外の温度区間）の直線の傾きをそれぞれ▲マーク３１，◆マーク３２に近い方から順に回転させた位置に相当するオフセット値を求め、当該オフセット値を新たな温度特性データとして更新記憶する。これにより、２回目の校正後の温度特性は実線Ｃで示すようになる。
【００３９】
実線Ｃのように校正された温度特性データが記憶されている状態から、オフセット値および周囲温度の３つ目の実測値が得られた場合も、図４Ｂと同様の手順で温度特性データの全体を校正する。このとき、特性データ校正部１４は、オフセット値の３つ目の実測値と、１つ目または２つ目の実測値（▲マーク３１，４２で示す）の何れか近い方との間の温度区間を結ぶ直線の傾斜角を校正後傾斜角として求める。また、オフセット値を校正する際には、既に実測値として得られている部分はそのまま残し、他の温度区間のオフセット値だけを校正する。このために、温度特性データの中のどのオフセット値が実測値でどれが校正値であるかをフラグ等により識別可能にしておく必要がある。
【００４０】
なお、温度特性データの校正方法として以上の２通りを示したが、これは単なる例示であって、これに限定されるものではない。
【００４１】
オフセット値取得部１５は、温度測定部１２により測定された周囲温度を用いて特性データ記憶部１３に記憶されている温度特性データを参照し、周囲温度に対応するオフセット値を取得して加速度センサ１のオフセット値に設定する。
【００４２】
信頼性判定部１６は、オフセット値測定部１１により測定されるオフセット値の信頼性の有無を判定する。上述のように、オフセット値測定部１１はＧＰＳ受信機３の出力値を用いてオフセット値を算出する。そこで信頼性判定部１６は、例えば、ＧＰＳ受信機３による測位の信頼性を判定することによって、オフセット値測定部１１により測定されるオフセット値の信頼性の有無を判定する。
【００４３】
具体的には、信頼性判定部１６は、ＧＰＳ受信機３による電波の受信状態に基づいて、ＧＰＳ傾斜角算出部２２により算出されるＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性を判定する。ＧＰＳ傾斜角算出部２２は、ＧＰＳ受信機３が４つ以上のＧＰＳ衛星から電波を受信できて、３次元測位処理を行うことが可能なときにのみ、ＸＹＺ方向の速度ベクトルを計算することができる。そこで、信頼性判定部１６は、ＧＰＳ受信機３が３次元測位処理を行うことが可能かどうかに応じて、それが可能でないときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性がないと判断する。
【００４４】
信頼性判定部１６は、ＧＰＳ受信機３が３次元測位処理を行うことが可能と判断した場合は、更に次の内容を判定する。すなわち、ＧＰＳ受信機３で複数のＧＰＳ衛星から受信する電波のドップラー効果による周波数の変化から計算した車両の速度（以下、ＧＰＳ速度Ｖgpsと称する）に基づいて、ＧＰＳ傾斜角算出部２２により算出されるＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性を判定する。
【００４５】
車速が遅い状況では、算出されるＧＰＳ傾斜角θgpsの精度が上がらない。また、ＧＰＳ傾斜角θgpsを求める際には垂直速度Ｚvを水平速度√(Ｘv2＋Ｙv2)により除算する必要があるので、車速がゼロの停車時はＧＰＳ傾斜角θgpsを求めることができない。そこで、信頼性判定部１６は、例えばＧＰＳ速度Ｖgpsが１０ｋｍ／ｈ以上かどうかを判定し、１０ｋｍ／ｈ以上のときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性があると判断し、１０ｋｍ／ｈより遅いときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性がないと判断する。
【００４６】
また、信頼性判定部１６は、ＧＰＳ傾斜角算出部２２により実際に算出されたＧＰＳ傾斜角θgpsを取得し、当該ＧＰＳ傾斜角θgpsの絶対値が所定値以下か否かでＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性を判定する。日本の道路には１０度より大きい傾斜は存在しない。そこで、信頼性判定部１６は、例えばＧＰＳ傾斜角θgpsが１０度以下かどうかを判定し、１０度以下のときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性があると判断し、１０度より大きいときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性がないと判断する。
【００４７】
さらに、信頼性判定部１６は、ＧＰＳ傾斜角算出部２２により実際に算出されたＧＰＳ傾斜角θgpsを取得し、当該ＧＰＳ傾斜角θgpsの標準偏差が所定値以下か否かでＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性を判定する。例えば、ＧＰＳ傾斜角θgpsの標準偏差が３度以下であれば、ＧＰＳ傾斜角算出部２２により算出されるＧＰＳ傾斜角θgpsの値にバラツキは少ないと考えられるので、ＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性があると判断する。一方、標準偏差が３度より大きいときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性がないと判断する。
【００４８】
上述したＧＰＳ速度Ｖgps、ＧＰＳ傾斜角θgpsの絶対値、ＧＰＳ傾斜角θgpsの標準偏差を用いた３つの判定は、何れか１つのみ行っても良いし、何れか２つの組み合わせで行っても良いし、３つ全てを行っても良い。２つ以上の判定を行ったときは、その全ての条件を満たすときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性があると判断し、少なくとも１つの条件を満たさないときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性がないと判断する。信頼性判定部１６は、ＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性がなければ、これに基づいて算出されるオフセット値にも信頼性がないと判断する。
【００４９】
なお、オフセット値測定部１１がオフセット値を算出する際には、車速センサ２の出力値も用いる。そこで信頼性判定部１６は、車速センサ２の信頼性を判定することによって、オフセット値測定部１１により測定されるオフセット値の信頼性の有無を判定するようにしてもよい。
【００５０】
例えば、信頼性判定部１６は、車速センサ２より出力される車速Ｖcarに基づいて、加速度傾斜角算出部２１により算出される加速度傾斜角θaccの信頼性を判定する。車速Ｖcarが遅い状況では路面の振動の影響を受けやすいので、算出される加速度傾斜角θaccの信頼性が低下する。そこで、信頼性判定部１６は、例えば車速Ｖcarが１０ｋｍ／ｈ以上かどうかを判定し、１０ｋｍ／ｈ以上のときは加速度傾斜角θaccの信頼性があると判断し、１０ｋｍ／ｈより遅いときは加速度傾斜角θaccの信頼性がないと判断する。信頼性判定部１６は、加速度傾斜角θaccの信頼性がなければ、これに基づいて算出されるオフセット値にも信頼性がないと判断する。
【００５１】
オフセット値測定部１１により測定されたオフセット値を用いて特性データ記憶部１３に記憶されている温度特性データを校正する場合、信頼性のあるオフセット値のみを用いて校正するのが好ましい。逆に言えば、測定されたオフセット値に信頼性がないと信頼性判定部１６により判定された場合には、特性データ記憶部１３の温度特性データは校正しない方が好ましい。
【００５２】
そこで、特性データ校正部１４は、オフセット値測定部１１により測定されたオフセット値の信頼性があると信頼性判定部１６により判断されたときにのみ、オフセット値測定部１１により測定されたオフセット値と温度測定部１２により測定された周囲温度とを用いて、特性データ記憶部１３に記憶されている温度特性データを校正し、校正後の温度特性データを特性データ記憶部１３に更新記憶する。
【００５３】
また、オフセット値取得部１５は、加速度センサ１のオフセット値を常に特性データ記憶部１３に記憶されている温度特性データから求めるようにしても良いが、信頼性判定部１６によるオフセット値の信頼性の判定結果に応じてオフセット値の取得方法を変えるようにしてもよい。すなわち、オフセット値取得部１５は、オフセット値測定部１１により測定されたオフセット値の信頼性があると信頼性判定部１６により判断されたときは、そのオフセット実測値を加速度センサ１のオフセット値に設定する。
【００５４】
一方、オフセット値取得部１５は、オフセット値測定部１１により測定されたオフセット値の信頼性がないと信頼性判定部１６により判断されたときは、温度測定部１２により測定された周囲温度を用いて特性データ記憶部１３に記憶されている温度特性データを参照し、測定された周囲温度に対応するオフセット値を温度特性データから取得して加速度センサ１のオフセット値に設定する。
【００５５】
イグニッション検出部１７は、車両のイグニッションがＯＮにされたことを検出する。オフセット値取得部１５は、イグニッション検出部１７によりイグニッションがＯＮにされたことが検出されたときに、温度測定部１２により測定された周囲温度を用いて特性データ記憶部１３に記憶されている温度特性データを参照し、測定された周囲温度に対応するオフセット値を温度特性データから取得して加速度センサ１のオフセット値に設定する。
【００５６】
イグニッションをＯＮにしたときは、前回イグニッションをＯＦＦにしたときから長い時間が経過している可能性があり、加速度センサ１の周囲温度も大きく変化している可能性がある。このような場合に、従来のようにイグニッションＯＦＦ時にメモリにバックアップしておいたオフセット値を用いると、オフセット誤差が大きくなってしまう可能性がある。そこで本実施形態では、上述のように、イグニッション検出部１７によりイグニッションがＯＮにされたことが検出されたときは、特性データ記憶部１３に記憶されている温度特性データからオフセット値を取得して加速度センサ１のオフセット値に設定する。
【００５７】
次に、上記のように構成した本実施形態による加速度センサオフセット補正装置１００の動作を説明する。図５は、本実施形態による加速度センサオフセット補正装置１００の動作例を示すフローチャートである。なお、このフローチャートの開始時点において、特性データ記憶部１３には基準温度特性データが既に記憶されているものとする。また、車両のイグニッションは既にＯＮになっているものとする。
【００５８】
図５において、まず、温度測定部１２は、温度センサ４の出力値に基づいて、加速度センサ１の周囲温度を測定する（ステップＳ１）。また、オフセット値測定部１１は、加速度センサ１、車速センサ２およびＧＰＳ受信機３の出力値を用いて、加速度センサ１のオフセット値を算出する（ステップＳ２）。次に、信頼性判定部１６は、オフセット値測定部１１により測定されたオフセット値に信頼性があるか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００５９】
ここで、オフセット値測定部１１により測定されたオフセット値に信頼性があると信頼性判定部１６にて判定された場合、特性データ校正部１４は、当該オフセット値測定部１１により測定されたオフセット値と、温度測定部１２により測定された周囲温度とを用いて、特性データ記憶部１３に記憶されている温度特性データを校正し、校正後の温度特性データを特性データ記憶部１３に更新記憶する（ステップＳ４）。また、オフセット値取得部１５は、オフセット値測定部１１により測定されたオフセット値をそのまま加速度センサ１のオフセット値に設定する（ステップＳ５）。
【００６０】
一方、オフセット値測定部１１により測定されたオフセット値の信頼性がないと信頼性判定部１６にて判定されたときは、オフセット値取得部１５は、ステップＳ１で温度測定部１２により測定された周囲温度を用いて特性データ記憶部１３に記憶されている温度特性データを参照し、周囲温度に対応するオフセット値を取得して加速度センサ１のオフセット値に設定する（ステップＳ６）。以上のようにして加速度センサ１のオフセット値を設定することにより、加速度センサオフセット補正装置１００の１回のループ動作が終了する。その後再びステップＳ１から処理を開始する。
【００６１】
なお、本フローチャートでは、オフセット値測定部１１によりオフセット値を算出してから（ステップＳ１）、そのオフセット値に信頼性があるか否かを信頼性判定部１６により判定する（ステップＳ２）ようにしているが、これに限定されない。例えば、オフセット値を算出する際に必要なＧＰＳ傾斜角θgpsまたは加速度傾斜角θaccの信頼性を信頼性判定部１６により判定し、これらに信頼性があると信頼性判定部１６にて判定されたときにのみオフセット値を算出するようにしても良い。
【００６２】
また、本フローチャートでは、車両のイグニッションがＯＮにされたときの動作は示していないが、例えば以下のように動作する。すなわち、イグニッション検出部１７によりイグニッションがＯＮにされたことが検出されたときは、温度測定部１２により加速度センサ１の周囲温度を測定した後、オフセット値取得部１５が、特性データ記憶部１３に記憶されている温度特性データからオフセット値を取得して加速度センサ１のオフセット値に設定する。その後、図５のステップＳ１の処理に移行する。
【００６３】
以上詳しく説明したように、本実施形態では、加速度センサ１のオフセット値と周囲温度との関係を表した標準的な基準温度特性データを特性データ記憶部１３にあらかじめ記憶しておく。その後、オフセット値測定部１１により加速度センサ１のオフセット値を測定するとともに、温度測定部１２により加速度センサ１の周囲温度を測定し、これらの実測値を用いて温度特性データを校正し、校正後の温度特性データを特性データ記憶部１３に更新記憶する。
【００６４】
そして、例えばオフセット値測定部１１により測定されたオフセット値の信頼性がないと信頼性判定部１６にて判定されたとき、または、車両のイグニッションがＯＮにされたことがイグニッション検出部１７により検出されたときに、温度測定部１２により測定された周囲温度を用いて特性データ記憶部１３に記憶されている温度特性データを参照し、周囲温度に対応するオフセット値を温度特性データから取得して加速度センサ１のオフセット値に設定するようにしている。
【００６５】
これにより、例えばＧＰＳ測位環境が悪く、加速度センサ１のオフセット値を長時間にわたって測定できない場合や、車両のイグニッションＯＮ時でその前のイグニッションＯＦＦ時と比べて周囲温度が変わっている場合など、加速度センサ１のオフセット誤差が大きくなるケースでも、現時点の加速度センサ１の周囲温度を測定して、特性データ記憶部１３に記憶されている温度特性データと照合することにより、周囲温度に応じて補正されたオフセット値を加速度センサ１のオフセット値に設定することが可能となる。
【００６６】
このとき参照される温度特性データはオフセット値および周囲温度の実測値に基づいて校正されているため、加速度センサ１の個体差の影響がなく、実際に使用している加速度センサ１に合った温度特性データとなっている。このため、その加速度センサ１にとって適切なオフセット値に精度よく補正することができる。また、１つのオフセット実測値が得られたときに温度特性データの全体を校正するようにした場合には、温度特性データ上でオフセット実測値が存在しない温度が加速度センサ１の周囲温度として測定された場合でも、校正済みの温度特性データからオフセット補正を行うことができる。これにより、自律航法の測位精度ひいては自車位置の測位精度を向上させることができる。
【００６７】
なお、上記実施形態では、車両のイグニッションがＯＮにされたときは、特性データ記憶部１３に記憶されている温度特性データから加速度センサ１のオフセット値を求めるものとして説明したが、これに限定されない。例えば、車両のイグニッションがＯＮにされたときにも信頼性判定部１６によりオフセット値の信頼性を判定し、信頼性があると判定された場合にはその実測値をそのまま加速度センサ１のオフセット値に設定し、信頼性がないと判定された場合に温度特性データから加速度センサ１のオフセット値を求めるようにしても良い。
【００６８】
その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本実施形態による加速度センサオフセット補正装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】加速度センサのオフセット値を求める際に使う各傾斜角の説明図である。
【図３】温度特性データの校正方法の一例を説明するための図である。
【図４Ａ】温度特性データの校正方法の別の例を説明するための図である。
【図４Ｂ】温度特性データの校正方法の別の例を説明するための図である。
【図５】本実施形態による加速度センサオフセット補正装置の動作例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
１  加速度センサ
２  車速センサ
３  ＧＰＳ受信機
４  温度センサ
１１  オフセット値測定部
１２  温度測定部
１３  特性データ記憶部
１４  特性データ校正部
１５  オフセット値取得部
１６  信頼性判定部
１７  イグニッション検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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