(57)【要約】【課題】車両が旋回走行をしている場合に、算出したピッチ傾斜角の信頼性が低いため、自車位置精度が劣化する。【解決手段】車両の方位を検出する方位検出手段と、車両の前後方向の加速度を検出する加速度検出手段と、車両の移動距離を検出する移動距離検出手段と、移動距離検出手段の出力に基づいて車両の速度を算出する速度算出手段と、速度算出手段の出力に基づいて車両の加速度を算出する加速度算出手段と、加速度算出手段から出力された車両の加速度と加速度検出手段の出力に基づいて車両のピッチ傾斜角を算出するピッチ傾斜角算出手段と、方位検出手段の出力および速度算出手段で算出された車両の速度に基づいて車両の求心加速度を算出する求心加速度算出手段と、求心加速度算出手段の出力に基づいてピッチ傾斜角算出手段によって算出された車両のピッチ傾斜角の信頼性を判定するピッチ傾斜角信頼性判定手段を備える。【選択図】図１
2009047522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の方位を検出する方位検出手段と、前記車両の前後方向の加速度を検出する加速度検出手段と、前記車両の移動距離を検出する移動距離検出手段と、前記移動距離検出手段の出力に基づいて前記車両の速度を算出する速度算出手段と、前記速度算出手段の出力に基づいて前記車両の加速度を算出する加速度算出手段と、前記加速度算出手段から出力された前記車両の加速度と前記加速度検出手段の出力に基づいて前記車両のピッチ傾斜角を算出するピッチ傾斜角算出手段と、前記方位検出手段の出力および前記速度算出手段で算出された前記車両の速度に基づいて前記車両の求心加速度を算出する求心加速度算出手段と、前記求心加速度算出手段の出力に基づいて前記ピッチ傾斜角算出手段によって算出された前記車両のピッチ傾斜角の信頼性を判定するピッチ傾斜角信頼性判定手段を備えたことを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項２】
前記ピッチ傾斜角信頼性判定手段は、前記求心加速度算出手段の出力が所定値以上である場合に、前記ピッチ傾斜角算出手段によって算出された前記車両のピッチ傾斜角を信頼性がないと判定することを特徴とする請求項１記載のナビゲーション装置。
【請求項３】
前記ピッチ傾斜角算出手段がピッチ傾斜角を算出するために平均化処理をする場合、前記ピッチ傾斜角信頼性判定手段は、前記求心加速度算出手段の出力が前記所定値以上になる時間より所定時間遅れた時間から前記ピッチ傾斜角を信頼性がないとして無効とすることを特徴とする請求項２記載のナビゲーション装置。
【請求項４】
前記ピッチ傾斜角算出手段がピッチ傾斜角を算出するために平均化処理をする場合、前記ピッチ傾斜角信頼性判定手段は、前記求心加速度算出手段の出力が前記所定値以上を維持する時間間隔より長い所定時間の間前記ピッチ傾斜角を信頼性がないとして無効とすることを特徴とする請求項３記載のナビゲーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等の移動体に搭載され、移動体の目的地までの移動を支援するナビゲーション装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の移動距離を算出するための車速センサと、車両の前後方向の加速度を検出するための加速度センサを備えたナビゲーション装置を車両に設置し、移動距離を時間で２回微分して算出した車両の加速度と、加速度センサ出力から求めた車両の加速度との差分から、車両のピッチ傾斜角を算出する技術があった(例えば、特許文献１参照)。
【特許文献１】特開平１０−２５３３５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の従来技術においては、車両が停止あるいは直進走行していれば、センサ誤差等の問題がない限り正確な車両のピッチ傾斜角が算出される。しかしながら、車両が旋回走行をした場合、車両には旋回運動の中心点に向かう加速度（以下、求心加速度aと呼ぶ）が発生する。車両の重心上に加速度センサがあると仮定すれば、求心加速度と車両前後方向の加速度は完全に直交するため、求心加速度が発生しても加速度センサの出力には影響がない。しかしながら、ナビゲーション装置が車内の任意の場所に設置されるため、上記の仮定はまず成り立たず、求心加速度と車両前後方向の加速度は直交でなくなる。よって、車両が旋回走行をした場合、求心加速度の車両前後方向成分が加速度センサの出力に重畳される。
【０００４】
この状態で例えば平坦なカーブ路を走行した場合、車両のピッチ傾斜角は本来0degであるにもかかわらず、例えば3degなどという誤った値を出力してしまう。ピッチ傾斜角は、都市高速道路の進入・脱出を判定したり、傾斜路走行時に発生する地図上の距離と車速センサから求めた実際の走行距離との誤差を補正したりする際に用いられるが、ピッチ傾斜角の信頼性が不明なままでは、ナビゲーション装置の基本機能である自車位置検出精度の劣化につながってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明によるナビゲーション装置は、車両の方位を検出する方位検出手段と、車両の前後方向の加速度を検出する加速度検出手段と、車両の移動距離を検出する移動距離検出手段と、移動距離検出手段の出力に基づいて車両の速度を算出する速度算出手段と、速度算出手段の出力に基づいて車両の加速度を算出する加速度算出手段と、加速度算出手段から出力された車両の加速度と加速度検出手段の出力に基づいて車両のピッチ傾斜角を算出するピッチ傾斜角算出手段と、方位検出手段の出力および速度算出手段で算出された車両の速度に基づいて車両の求心加速度を算出する求心加速度算出手段と、求心加速度算出手段の出力に基づいてピッチ傾斜角算出手段によって算出された車両のピッチ傾斜角の信頼性を判定するピッチ傾斜角信頼性判定手段を備える。
【０００６】
また、ピッチ傾斜角信頼性判定手段は、求心加速度算出手段の出力が所定値以上である場合に、ピッチ傾斜角算出手段によって算出された車両のピッチ傾斜角を信頼性がないと判定する。
【０００７】
また、ピッチ傾斜角算出手段がピッチ傾斜角を算出するために平均化処理をする場合、ピッチ傾斜角信頼性判定手段は、求心加速度算出手段の出力が所定値以上になる時間より所定時間遅れた時間からピッチ傾斜角を信頼性がないとして無効とする。
【０００８】
また、ピッチ傾斜角算出手段がピッチ傾斜角を算出するために平均化処理をする場合、ピッチ傾斜角信頼性判定手段は、求心加速度算出手段の出力が所定値以上を維持する時間間隔より長い所定時間の間ピッチ傾斜角を信頼性がないとして無効とする
【発明の効果】
【０００９】
本発明のナビゲーション装置によれば、車両が旋回走行をしている場合には、算出したピッチ傾斜角の信頼性が低いと判定してその値を無効とする。よって、誤ったピッチ傾斜角を用いて都市高速道路の進入・脱出判定や傾斜路走行時の距離誤差補正を行い、かえって自車位置精度を劣化させてしまうことを回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態における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。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態におけるナビゲーション装置の基本構成を示すブロック構成図である。図１において、ナビゲーション装置１は、車両の走行状態を検知するセンサ部１０と、ナビゲーションに必要な情報を記憶する記億部２０と、ユーザーと本システム間の入出力を行うインタフェース部３０と、システムの制御をつかさどるナビゲーション制御部４０から構成されている。
【００１２】
センサ部１０は加速度検出手段１１と、移動距離検出手段１２と、方位検出手段１３を含む。加速度検出手段１１には、例えば加速度センサが用いられ、車両の加速度を算出する。本実施形態においては、加速度検出手段１１に加速度センサを用い、以下、加速度検出手段１１によって得られた加速度をセンサ加速度と呼ぶことにする。
【００１３】
移動距離検出手段１２は、例えばGPS(Global Positioning System)や車速センサなどが用いられ、車両の移動距離を検出する。本実施形態においては、移動距離検出手段１２に車速パルスを用いる。方位検出手段１３は、例えば振動ジャイロセンサ、加速度センサ等の自立型センサやGPSなどが用いられ、車両の方位を検出する。本実施形態においては、方位検出手段１３はジャイロセンサとし、車両の角速度を出力するものとする。
【００１４】
記億部２０は、地図記憶手段２１を含む。地図記憶手段２１は、道路データを含む地図データが記憶されているＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ、ハードディスク等のメディアから構成されている。
【００１５】
インタフェース部３０は、表示手段３１と、音声再生手段３２と、入力手段３３を含む。表示手段３１は、LCD等のディスプレイから構成され、地図記憶手段２１から読み出した地図や自車位置、その他ナビゲーションに必要な情報を表示する。音声再生手段３２はスピーカから構成され、ナビゲーションに必要な情報を再生する。入力手段３３は、例えばリモコンや音声入力などが用いられ、ユーザーからの動作要求を入力する。
【００１６】
ナビゲーション制御部４０は、速度算出手段４１と、加速度算出手段４２と、ピッチ傾斜角算出手段４３と、求心加速度算出手段４４と、ピッチ傾斜角信頼性判定手段４５を含む。ナビゲーション制御部４０はCPU、メモリ、制御プログラム等により構成されるが、図１においては本発明の特徴的な部分だけを説明してある。
【００１７】
速度算出手段４１は、移動距離検出手段１２の出力に基づいて車両の速度を算出する。具体的には、移動距離検出手段１２からの移動距離の出力を時間で１回微分することにより、車両の速度が算出される。本実施形態においては、移動距離検出手段１２に車速パルスを用いているため、以下、速度算出手段４１により算出された速度をパルス速度と呼ぶことにする。
【００１８】
加速度算出手段４２は、速度算出手段４１の出力に基づいて車両の加速度を算出する。具体的には、速度算出手段４１により算出されたパルス速度を時間で１回微分することにより、車両の加速度が算出される。本実施形態においては、移動距離検出手段１２に車速パルスを用いているため、以下、加速度算出手段４２により算出された加速度をパルス加速度と呼ぶことにする。
【００１９】
ピッチ傾斜角算出手段４３は、パルス加速度とセンサ加速度を用いて車両のピッチ傾斜角を算出する。求心加速度算出手段４４は、方位検出手段１３の出力および速度算出手段４１の出力にもとづいて車両の求心加速度を算出する。ピッチ傾斜角信頼性判定手段４５は、求心加速度算出手段４４の出力にもとづいてピッチ傾斜角の信頼性を判定する。
【００２０】
以上説明したような構成のナビゲーション装置１の動作を図２のフローチャートを用いて説明する。
【００２１】
ステップ２０１では、方位検出手段１３のジャイロセンサにより、車両のヨー方向の角速度を検出する。ステップ２０２では、移動距離検出手段１２が車両の移動距離を検出し、速度算出手段４１が検出された走行距離を時間で１回微分することにより、車両のパルス速度を算出する。ステップ２０３では、ステップ２０２で算出したパルス速度を加速度算出手段４２が、さらに１回時間微分することによって車両のパルス加速度を算出する。
【００２２】
ステップ２０４では、加速度検出手段１１の加速度センサ出力にもとづいて車両の前後方向のセンサ加速度を算出する。ステップ２０５では、ピッチ傾斜角算出手段４３は、ステップ２０３で得たパルス加速度ＡＣＣｐおよびステップ２０４で得たセンサ加速度ＡＣＣｓから、以下の式により車両のピッチ傾斜角θを算出する。
【００２３】
θ＝ａｒｃｓｉｎ（｜ＡＣＣｓ−ＡＣＣｐ｜ ／｜ｇ｜）      ・・・（式１）
ここで、ｇは重力加速度である。
【００２４】
ステップ２０６では、求心加速度算出手段４４が車両の求心加速度ａを算出する。図３は、車両が旋回走行をした場合に発生する求心加速度aを説明するための図である。車両が旋回走行する際、旋回運動の半径ｒ、車両の旋回円の接線方向の速度ｖ、車両の角速度ω、求心加速度ａの間には以下の関係が成り立つ。
【００２５】
ω＝ｖ／ｒ
ａ＝ｖ×ｖ／ｒ＝ｖ×ω                                  ・・・（式２）
よって、ステップ２０１で得た車両のヨー方向の角速度を上記ωに代入し、ステップ２０２で得たパルス速度を上記ｖに代入することで、求心加速度ａを算出することができる。
【００２６】
ステップ２０７では、ピッチ傾斜角信頼性判定手段４５が、ステップ２０６で算出した求心加速度にもとづいて、ステップ２０５で算出したピッチ傾斜角の信頼性を判定する。求心加速度が所定値（本実施形態においては０．１５［Ｇ］とする）以下であれば、ピッチ傾斜角は信頼できるとしてステップ２０８に進み、ピッチ傾斜角を有効とする。そうでなければ（ステップ２０７でＮｏ）車両は旋回走行しているためピッチ傾斜角は信頼できないとしてステップ２０９に進み、ピッチ傾斜角を無効とする。ステップ２１０では、都市高速道路の進入・脱出判定や傾斜路走行時の距離誤差補正などの自車位置算出を行う。ステップ２１１ではナビゲーションを終了するかどうかの判定を行う。ナビゲーションを終了する場合は本フローを終了する。終了しない場合はステップ２０１に戻って処理を継続する。
【００２７】
以上の動作を実機で検証した結果を、図４のグラフを用いて説明する。図４は、本発明によるナビゲーション装置を設置した車両が平坦な道路を左折するときのデータであり、横軸は時間、左縦軸はピッチ傾斜角θ[deg]、右縦軸は求心加速度[Ｇ]を表す。走行した道路は平坦であるためピッチ傾斜角もほぼ０[deg]付近の値をとるはずだが、求心加速度の車両前後方向成分が加速度センサの出力に重畳されるため、算出されたピッチ傾斜角は最大で２．５[deg]を超えているのが分かる。しかし、算出された求心加速度が所定値の０．１５[Ｇ]を超えると、ピッチ傾斜角を所定の時間だけ無効と判定している（カーブ判定フラグＦが０であればピッチ傾斜角は有効、１であれば無効を意味する）。
【００２８】
なお、求心加速度のピーク値とピッチ傾斜角のピーク値は時間的にずれているが、これはピッチ傾斜角を算出するためのセンサ加速度およびパルス加速度のＳ／Ｎを向上させるために平均化処理を施したため、ピッチ傾斜角の応答性が劣化したことによる。これに対応するため、カーブ判定フラグFの応答性も遅らせて整合をとってある。図４では、算出された求心加速度が所定値の０．１５[Ｇ]を超える時間Ｔ１に対して、実際にカーブ判定フラグＦが０から１に変わるのは、時間間隔Ｔｃだけ遅れた時間Ｔ２になっている。
【００２９】
また、求心加速度が所定値の０．１５[Ｇ]を超え（時間Ｔ１）、無効と判定される時間間隔を、所定値を下回る時間（時間Ｔ３）までの時間間隔Ｔａではなく、所定の時間間隔（時間間隔Ｔｂ）にしているのは、同じくピッチ傾斜角を算出するための平均化処理の影響による。図４において、求心加速度のカーブと、ピッチ傾斜角のカーブを見比べると、ピッチ傾斜角のカーブは求心加速度のカーブから少し時間遅れし、かつ時間軸方向に間延びした様になっている。平均化するための時間が長いほど間延びするため、例えば、無効と判定される時間間隔を、求心加速度が所定値の０．１５[Ｇ]を超えている時間間隔Ｔａの間だけに限ってしまうと、ピッチ傾斜角はまだ大きな値を示しているため、誤判定や距離誤差を発生してしまう。ピッチ傾斜角が十分小さくなるまでの所定の時間間隔Ｔｂ（＞Ｔａ）を設定して、その間無効と判定する必要がある。
【００３０】
このように、求心加速度によるピッチ傾斜角信頼性判定処理を施すことにより、信頼性のないピッチ傾斜角を無効とすることが可能である。
【００３１】
例えば、ピッチ傾斜角を都市高速道路の進入・脱出判定に用いる場合には、車両がランプを上り下りする際のピッチ傾斜角を検出することで判定できるが、求心加速度が所定値より大きい場合にはピッチ傾斜角は信頼性がないとして無効とされ、カーブ判定フラグＦが０になるまでピッチ傾斜角による判定はしない。
【００３２】
また、ピッチ傾斜角θを傾斜路走行時の距離誤差補正に用いる場合には、移動距離検出手段１２で検出された車両の移動距離にｃｏｓθを掛けることで、地図上での距離を算出して距離誤差補正をすることができるが、求心加速度が所定値より大きい場合にはピッチ傾斜角は信頼性がないとして無効とされ、カーブ判定フラグＦが０になるまでピッチ傾斜角による距離誤差補正は行われない。
【００３３】
以上、本発明のナビゲーション装置によれば、車両が旋回走行をしている場合には、算出したピッチ傾斜角の信頼性が低いと判定してその値を無効とする。よって、誤ったピッチ傾斜角を用いて都市高速道路の進入・脱出判定や傾斜路走行時の距離誤差補正を行い、かえって自車位置精度を劣化させてしまうことを回避できる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明にかかるナビゲーション装置は、車両が旋回走行をしている場合には、誤ったピッチ傾斜角を用いて都市高速道路の進入・脱出判定や傾斜路走行時の距離誤差補正を行うことはないので、自車位置精度を劣化させてしまうことを回避できるという効果を有し、車載用のナビゲーション装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態におけるナビゲーション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ナビゲーション装置の動作を示すフローチャート
【図３】車両が旋回走行をする様子を示した図
【図４】本発明の実施の形態におけるピッチ傾斜角信頼性判定動作を説明するための実測データを示す図
【符号の説明】
【００３６】
１    ナビゲーション装置
１０    センサ部
１１    加速度検出手段
１２    移動距離検出手段
１３    方位検出手段
２０    記億部
２１    地図記憶手段
３０    インタフェース部
３１    表示手段
３２    音声再生手段
３３    入力手段
４０    ナビゲーション制御部
４１    速度算出手段
４２    加速度算出手段
４３    ピッチ傾斜角算出手段
４４    求心加速度算出手段
４５    ピッチ傾斜角信頼性判定手段
３００    車両
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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