(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用現在位置検出装置に用いられる加速度センサのゲイン誤差補正装置であって、
ＧＰＳ衛星からの衛星電波を受信し、車両の絶対的な速度であるＧＰＳ速度を出力するＧＰＳ受信機と、
前記加速度センサの出力に基づいて算出した加速度の差分に対する、前記ＧＰＳ受信機から出力されたＧＰＳ速度を用いて算出した加速度の差分の比をゲイン補正係数として算出する補正係数算出手段と、
前記補正係数算出手段によって算出されたゲイン補正係数を用いて前記加速度センサの出力を補正する補正手段と
を備え、
前記補正係数算出手段は、前記ゲイン補正係数の算出に際して、ＧＰＳ衛星からの受信を開始してから所定回数は下記の式Ａを用い、それ以降は下記の式Ｂを用いることを特徴とする加速度センサのゲイン誤差補正装置。
Ｋ＝[Ｔ2(Ｖn−Ｖn-1)−Ｔ1(Ｖn-1−Ｖn-2)｝／(αn−αn-1)・Ｔ1・Ｔ2  …［式Ａ］
Ｋ＝（Ｖn＋Ｖn-2−２・Ｖn-1)／(αn−αn-1)・Ｔ                    …［式Ｂ］
但し、
Ｋ：加速度センサのゲイン補正係数
Ｖn：ｎ番目に測位したＧＰＳ速度
αn：ＧＰＳ速度をｎ−１番目に測位した時刻からｎ番目を測位した時刻まで        の間に加速度センサ出力から得た平均加速度
Ｔ1：ＧＰＳ速度をｎ−１番目に測位した時刻からｎ番目を測位した時刻まで の時間間隔
Ｔ2：ＧＰＳ速度をｎ−２番目に測位した時刻からｎ−１番目を測位した時刻 までの時間間隔
Ｔ：ＧＰＳ電波の受信間隔
【請求項２】
請求項１記載の加速度センサのゲイン誤差補正装置において、
前記補正係数算出手段は、ＧＰＳ速度が一定値以上、ＧＰＳ速度の変化量であるＧＰＳ加速度が一定値以上、ＧＰＳ加速度の変化量が一定値以上、という３条件の少なくとも一つを満たす場合に限って、前記ゲイン補正係数の算出を行うこと
を特徴とする加速度センサのゲイン誤差補正装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の加速度センサのゲイン誤差補正装置において、
さらに、車両の回転各速度に応じた信号を出力する角速度センサを備え、
前記補正係数算出手段は、前記角速度センサにて検出した角速度が一定値以下の場合に限って、前記ゲイン補正係数の算出を行うこと
を特徴とする加速度センサのゲイン誤差補正装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか記載の加速度センサのゲイン誤差補正装置において、
前記補正係数算出手段は、算出した最新の所定個数のゲイン補正係数の平均値を算出可能であり、
前記補正手段は、そのゲイン補正係数の平均値を用いて前記加速度センサの出力を補正すること
を特徴とする加速度センサのゲイン誤差補正装置。
【請求項５】
車両の方位変化量に応じた信号を出力する方位センサと、
車両に加わる加速度に応じた信号を出力する加速度センサと、
前記方位センサの出力値に基づいて算出される方位変化量及び前記加速度センサの出力値に基づいて算出される移動距離を用いて自立航法演算を行い、車両の相対的な現在位置を算出する相対位置算出手段と、
を備える車両用現在位置検出装置において、
さらに、
前記請求項１〜４のいずれか記載のゲイン誤差補正装置を備え、
前記相対位置算出手段は、そのゲイン誤差補正装置にて補正された加速度センサの出力値に基づき算出した移動距離を用いて前記自立航法演算を行うこと
を特徴とする車両用現在位置検出装置。
【請求項６】
請求項５記載の車両用現在位置検出装置において、
さらに、
前記相対位置算出手段によって算出した相対的な現在位置を、前記ＧＰＳ受信信機からの出力値に基づいて補正する現在位置補正手段と
を備えることを特徴とする車両用現在位置検出装置。
【請求項７】
請求項５又は６記載の車両用現在位置検出装置と、
道路地図データを含む地図データが記憶された地図データ記憶手段と、
前記車両用現在位置検出装置にて検出された車両の現在位置周辺の道路地図データを前記地図データ記憶手段から読み出して道路地図として表示すると共に、その道路地図上に車両の現在位置を識別可能に表示する地図表示手段と
を備えることを特徴とするナビゲーション装置。
【請求項８】
請求項７に記載のナビゲーション装置において、
さらに、前記地図表示手段に表示した道路地図上に、予め設定された目的地までの経路及び前記車両用現在位置検出装置によって検出された車両の現在位置を識別可能に表示し、前記目的地までの経路と車両の現在位置との関係を考慮して、所定の経路案内を行う経路案内手段を備えることを特徴とするナビゲーション装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用現在位置検出装置に用いられる加速度センサのゲイン誤差を補正する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の走行に伴って移動していく現在位置をディスプレイ上に道路地図と共に表示したり、現在地から目的地までの適切な経路を設定し、経路案内を行うナビゲーション装置が知られており、より円滑なドライブに寄与している。
【０００３】
このような車両の現在地位置の表示や経路案内に際しては、車両の現在位置を検出することが基本である。そして、その車両用の現在位置検出においては、例えばジャイロスコープからの出力値に基づいて算出される方位変化量及び車速センサからの出力値に基づいて算出される移動距離を用いて推測航法演算を行うものが基本技術として知られている。
【０００４】
車速センサは、車速パルスのような速度信号を取り出しており、車両にナビゲーション装置を後付けする場合には、配線工事が必要となってユーザへの負担がかかる。また、車両の種類によっては設計上の問題からは配線できない場合も考えられる、さらには、ＥＣＵ（電子制御装置）に対して配線工事をすることとなるため、ＥＣＵが誤動作する危険も拭いきれない。
【０００５】
そのため、ＥＣＵへの配線を必要とせずに移動距離を算出する手段として、車両進行方向における加速度を検出する加速度センサを用い、その加速度センサからの出力（つまり加速度）を２重積分して距離を求める手法が考えられる。但し、加速度センサの感度面が常に進行方向に対して垂直に取り付けられるとは限らないため、加速度センサが垂直な面に対し角度θを持って取り付けられた場合には、ｃｏｓθの倍数だけ検出する加速度が小さくなってしまう。これをゲイン誤差と呼ぶ。つまり、取り付けられた角度の違いによりゲイン誤差が生じると、加速度センサの出力に基づいて求めた距離に誤差が生じてしまう。
【０００６】
このように加速度センサからの出力にずれが生じた場合であっても、速度及び距離を高い精度で算出できるようにするため、車両が停止状態または等速走行状態の場合に得た加速度センサの出力の平均によってオフセットを補正し、加速度センサの出力から求めた速度データとＧＰＳ測位によって求めた速度データとの比によりゲイン誤差を補正する技術が、特開平１０−３０７０３２号に開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この先行技術に開示された方法の場合には、加速度センサの出力から求めた（具体的には出力である加速度を積分した）速度データを用いるため、オフセットを補正した後でないとゲイン誤差の補正ができなかった。すなわち、前提としてオフセット誤差を求める構成が必要となってくると共に、オフセット補正がなされないとゲイン補正ができないため、補正できるタイミングが遅くなってしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、加速度センサのオフセット誤差の補正に関係なく、ゲイン誤差の補正を適切に行える技術を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のゲイン誤差補正装置は、車両用現在位置検出装置に用いられる加速度センサのゲイン誤差を補正する装置であって、ＧＰＳ衛星からの衛星電波を受信し、車両の絶対的な速度であるＧＰＳ速度を出力するＧＰＳ受信機と、加速度センサの出力に基づいて算出した加速度の差分に対する、ＧＰＳ速度を用いて算出した加速度の差分の比をゲイン補正係数として算出する補正係数算出手段と、前記補正係数算出手段によって算出されたゲイン補正係数を用いて前記加速度センサの出力を補正する補正手段とを備え、前記補正係数算出手段は、前記ゲイン補正係数の算出に際して、ＧＰＳ衛星からの受信を開始してから所定回数は下記の式Ａを用い、それ以降は下記の式Ｂを用いることを特徴とする。
Ｋ＝[Ｔ2(Ｖn−Ｖn-1)−Ｔ1(Ｖn-1−Ｖn-2)｝／(αn−αn-1)・Ｔ1・Ｔ2…［式Ａ］
Ｋ＝（Ｖn＋Ｖn-2−２・Ｖn-1)／(αn−αn-1)・Ｔ…［式Ｂ］
【００１０】
上述した従来公報記載の手法は、加速度センサの出力から求めた速度データとＧＰＳ測位によって求めた速度データとの比によってゲイン誤差を補正するため、オフセットを補正した後でないとゲイン誤差の補正ができず、補正できるタイミングが遅くなってしまっていた。それに対して本発明のゲイン誤差補正装置では、加速度の差分（加速度変化量）の比によってゲイン補正係数を求めるようにした。たとえ加速度にオフセット誤差が含まれていても、その加速度の差分を取るため、オフセット誤差はうち消されてしまう。したがって、オフセット誤差の有無を考慮することなく、補正係数を得られる。そのため、オフセット誤差を求める構成は不要であり、当然ながら、オフセット補正の実行を待たなくてもよく、補正タイミングが遅くならない。
【００１１】
そして、上述のように、ゲイン補正係数の算出に際して、ＧＰＳ衛星からの受信を開始してから所定回数は式Ａを用い請求項２に示す発明は、請求項１に示したゲイン誤差補正方法を実現するための装置としての一例であり、このゲイン誤差補正装置においても、上述の効果を発揮できる。
ところで、補正係数算出手段がゲイン補正係数を算出する際の具体的な手法については、例えば請求項３，４に示すものが考えられる。
【００１２】
そして、上述のように、ゲイン補正係数の算出に際して、ＧＰＳ衛星からの受信を開始してから所定回数は、補正係数算出手段が以下の式Ａによってゲイン補正係数Ｋを算出する。
Ｋ＝[Ｔ2(Ｖn−Ｖn-1)−Ｔ1(Ｖn-1−Ｖn-2)｝／(αn−αn-1)・Ｔ1・Ｔ2…［式Ａ］
この場合には、ＧＰＳ速度Ｖn の差分(Ｖn−Ｖn-1)，(Ｖn-1−Ｖn-2)に対して対応する時間間隔Ｔ1，Ｔ2を用いているので、ＧＰＳ衛星からの衛星電波の受信間隔が一定でない場合も補正することができる。
【００１３】
また、ゲイン補正係数の算出に際して、ＧＰＳ衛星からの受信を開始してから所定回数以降は、補正係数算出手段が以下の式Ｂによってゲイン補正係数Ｋを算出する。
Ｋ＝（Ｖn＋Ｖn-2−２・Ｖn-1)／(αn−αn-1)・Ｔ…［式Ｂ］
この場合には、ＧＰＳ電波の受信間隔Ｔが一定であることを前提としているため、実際には、受信間隔が一定であることを判定した上で使用することが好ましい。
【００１４】
なお、これら式Ａ及び式Ｂによるゲイン補正係数Ｋの算出に関して検討すると、式Ｂによるゲイン補正係数Ｋの算出の方が精度が高いが、受信間隔が一定でないと使用できないので、ゲイン補正係数Ｋ自体が存在しない状態が長く続いてしまう可能性がある。一方、式Ａによるゲイン補正係数Ｋの算出の方は、精度が低い場合も許容してしまうが、受信間隔が一定でなくても使用できるので、ゲイン補正係数が早期に設定できるという利点がある。
【００１５】
したがって、それぞれを固定的に用いるのではなく、本発明の加速度センサのゲイン誤差補正装置では、両者の長所を生かした構成を採用した。すなわち、ＧＰＳ衛星からの受信を開始してから所定回数は式Ａを用い、それ以降は式Ｂを用いるのである。この意図は、次の通りである。最初の所定回数は式Ａを使うことで、たとえ精度が低いものであってもとりあえずゲイン補正係数を設定することができる。これによってゲイン補正係数自体が存在しない状態が生じるのを防止する。但し、その後は、精度の高いものに更新していった方がよいので、所定回数以降については式Ｂを用いて精度の高いゲイン補正係数のみを演算する。これにより、全体としてより適切なゲイン誤差の補正ができると考えられる。
【００１６】
一方、ゲイン補正係数を算出する際には、理論的には算出できても、請求項２に示す条件を満たす場合に限り算出するようにしてもよい。この条件としては、（１）ＧＰＳ速度が一定値以上、（２）ＧＰＳ速度の変化量であるＧＰＳ加速度が一定値以上、（３）ＧＰＳ加速度の変化量が一定値以上、という３条件の少なくとも一つを満たすことである。（１）については、ＧＰＳ測位によって求めたＧＰＳ速度は、その速度自体が遅くなると相対的に精度が悪くなるため、一定値以上のＧＰＳ速度のみを用いるようにして精度向上を図る意図である。（２）については、ＧＰＳ速度の変化量が少ないと相対的に誤差が大きくなるため、一定値以上の速度変化量の場合のみ用いるようにして誤差による影響を少なくする意図である。また、（３）については、加速度変化量が少ないとやはり相対的に誤差が大きくなるため、この場合も一定値以上の加速度変化量の場合のみ用いるようにして誤差による影響を少なくする意図である。
【００１７】
なお、これらについては、（１）〜（３）の条件の一つを採用してもそれなりの効果があるが、複数の条件を併用すればより効果が増す。
請求項２に示した条件は、ＧＰＳ測位によって得たＧＰＳ速度を用いることが原因で生じる精度の悪さや誤差の影響を勘案したものであったが、加速度センサ自体の取付誤差に起因する影響を勘案して、請求項３に示す条件を満たす場合に限り算出するようにしてもよい。つまり、角速度センサにて検出した角速度が一定値以下の場合に限ってゲイン補正係数の算出を行うのである。
【００１８】
この条件を採用する意図は次の通りである。本来ならば、加速度センサの取付角度が車両のヨー方向に誤差θがあると、真の加速度に対してｃｏｓθ倍に小さくなるはずだが、車両が旋回状態にあると横方向加速度成分が生じてしまい、その成分を加えた値を加速度センサが出力してしまうので、正確な補正係数が演算できなくなる。したがって、車両が直進している状況において補正した方がよく、理想的には横方向加速度が０の場合、つまり完全な直進状態の場合にのみ演算するのが好ましい。しかし、実際には横方向加速度が完全に０という状況は生じにくい。そこで、通常の運転で直進走行をしているような場合に生じる微小の横方向加速度は許容できるような閾値を考慮して、角速度が一定値以下の場合に限ってゲイン補正係数の算出を行うようにするのである。
【００１９】
なお、補正手段が補正に用いるゲイン補正係数に関しては、例えば請求項４に示すように、算出した最新の所定個数のゲイン補正係数の平均値を用いることも考えられる。このようにすれば、安定したゲイン補正が行える。
一方、請求項５に記載の車両用現在位置検出装置は、車両の方位変化量に応じた信号を出力する方位センサと、車両に加わる加速度に応じた信号を出力する加速度センサとを備えており、相対位置算出手段が、方位センサの出力値に基づいて算出される方位変化量及び加速度センサの出力値に基づいて算出される移動距離を用いて自立航法演算を行い、車両の相対的な現在位置を算出することを前提としている。さらに、上述した請求項１〜４のいずれか記載のゲイン誤差補正装置を備えており、相対位置算出手段が、ゲイン誤差補正装置にて補正された加速度センサの出力値に基づき算出した移動距離を用いて自立航法演算を行うのである。
【００２０】
なお、本発明の車両用現在位置検出装置の場合には、ゲイン誤差補正装置がＧＰＳ受信機を備えているため、請求項６に示すように、相対位置算出手段によって算出した相対的な現在位置を、ＧＰＳ受信機にて受信した絶対位置情報に基づいて補正するようにすることも当然できる。但し、ＧＰＳ衛星からの電波による絶対位置情報は１００ｍ程度の誤差の発生を想定しておく必要がある。そのため、位置検出の精度向上のためには、自立航法演算によって算出した相対的な現在位置自体の精度を上げてく必要があるため、上述した加速度センサのゲイン誤差による影響を排除しておくことが、車両の現在位置検出にとって非常に有益であることには違いない。
【００２１】
また、このように車両用現在位置検出装置によって検出した車両用現在位置を用いて種々の処理を行うことが考えられる。例えば、車両用現在位置検出装置と、道路地図データを含む地図データが記憶された地図データ記憶手段と、車両用現在位置検出装置にて検出された車両の現在位置周辺の道路地図データを地図データ記憶手段から読み出して道路地図として表示すると共に、その道路地図上に車両の現在位置を識別可能に表示する地図表示手段とを備えるナビゲーション装置として実現することもできる（請求項７）。さらに、地図表示手段に表示した道路地図上に、予め設定された目的地までの経路及び車両用現在位置検出装置によって検出された車両の現在位置を識別可能に表示し、目的地までの経路と車両の現在位置との関係を考慮して、所定の経路案内を行う経路案内手段を備えるナビゲーション装置として実現することもできる（請求項８）。
【００２２】
そしてまた、上述した加速度センサのゲイン誤差を補正する方法、現在位置検出装置における相対位置検出手段や現在位置補正手段などをコンピュータシステムにて実現する機能は、例えば、コンピュータシステム側で起動するプログラムとして備えることができる。このようなプログラムの場合、例えば、ＦＤ、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、必要に応じてコンピュータシステムにロードして起動することにより用いることができる。この他、ＲＯＭやバックアップＲＡＭをコンピュータ読み取り可能な記録媒体として前記プログラムを記録しておき、このＲＯＭあるいはバックアップＲＡＭをコンピュータシステムに組み込んで用いても良い。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用された実施例について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施例に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
【００２４】
［第１実施例］
図１は実施例のナビゲーション装置１の全体構成を示すブロック図である。本実施例のナビゲーション装置１は車両に搭載されたいわゆるカーナビゲーションシステムとして構成されており、車両の現在位置を検出するための位置検出器１２と、各種道路交通情報を収集するため、無線電話回線を介して情報配信センタ４との間でデータ通信を行う通信装置１８と、外部情報入出力装置１９と、当該装置へ各種指令を入力するための操作スイッチ群２０と、その操作スイッチ群２０と同様の各種指令を入力可能な図示しないリモートコントロール端末（以下、リモコンと称す）からの信号を入力するリモコンセンサ２１と、地図データ入力器２２と、外部メモリ２４と、計器板（インパネ）に表示画面が埋め込まれ、スピードメータやタコメータ等の表示の他、地図表示画面やＴＶ画面等の各種表示を行うための表示装置２６と、位置検出器１２、操作スイッチ群２０、データ入力器２２及び図示しないリモコンからの入力に応じて各種処理を実行し、通信装置１８、外部情報入出力装置１９、外部メモリ２４、表示装置２６を制御するナビ制御回路３０とを備えている。
【００２５】
ここで、位置検出器１２は、ＧＰＳ（Global Positioning System） 用の人工衛星からの送信電波をＧＰＳアンテナを介して受信し、車両の位置，方位，速度等を検出するＧＰＳ受信機１２ａと、車両に加わる回転運動の角速度に応じた検出信号を出力するものであって、「角速度センサ」及び「方位センサ」に相当するジャイロスコープ１２ｂと、車両の前後方向における加速度を検出するための加速度センサ１２ｃとを備えている。
【００２６】
この内、加速度センサ１２ｃは、いわゆる１軸の加速度センサであり、その感度方向が、車両の進行方向（前進方向）にプラスとなるように設定されている。通信装置１８は、公衆電話網との接続が可能な携帯電話又は自動車電話からなる無線電話装置１８ａと、ナビ制御回路３０からの指令に従って、無線電話装置１８ａを介して決められた手順で外部情報源である情報配信センタとの接続を行うと共に、ナビ制御回路３０からのデータを無線電話装置１８ａを介して送信可能な形態に符号化し、また無線電話装置１８ａを介して入力されるデータを制御回路３０にて処理可能な形態に復号化するモデム１８ｂとを備えている。
【００２７】
一方、外部情報入出力装置１９は、図示しないラジオアンテナを介してＦＭ放送信号を受信したり、道路近傍に配置されたＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System：道路交通情報システム）サービス用の固定局から、電波ビーコン信号及び光ビーコン信号を受信する。この受信した情報はナビ制御回路３０へ送られて処理される。また、外部へ情報を発信できるようにもされている。
【００２８】
次に、操作スイッチ群２０としては、表示装置２６と一体に構成され表示画面上に設定されるタッチスイッチもしくは表示装置２６の周囲に設けられたメカニカルなキースイッチ等が用いられる。
また、地図データ入力器２２は、位置検出の精度向上のためのいわゆるマップマッチング用データ、地図データ及び目印データを含む各種データを入力するための装置である。記憶媒体としては、そのデータ量からＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤを用いるのが一般的であるが、例えばメモリカード等の他の媒体を用いても良い。
【００２９】
表示装置２６は、カラー表示装置であり、その表示画面には、位置検出器１２から入力された車両現在位置マークと、地図データ入力器２２より入力された地図データと、更に地図上に表示する誘導経路などとを重ねて表示することができる。なお、表示装置２６としては、例えばＣＲＴや液晶ディスプレイあるいはプラズマディスプレイ等を用いることが考えられる。
【００３０】
ナビ制御回路３０は通常のコンピュータとして構成されており、内部には、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ及びこれらの構成を接続するバスラインが備えられている。そして、ＧＰＳ受信機１２ａ、ジャイロスコープ１２ｂ、加速度センサ１２ｃからの出力に基づいて車両の現在位置や進行方向等、推測航法を行うためのデータを算出する。
【００３１】
また、本ナビゲーション装置１は、図示しないリモートコントロール端末（以下、リモコンと称する。）を介してリモコンセンサ２１から、あるいは操作スイッチ群２０により目的地の位置を入力すると、現在位置からその目的地までの最適な経路を自動的に選択して誘導経路を形成し表示する、いわゆる経路案内機能も備えている。このような自動的に最適な経路を設定する手法は、ダイクストラ法等の手法が知られている。なお、このような目的地までの経路の案内ではなく、単に車両の現在位置を地図上に重ねて表示する処理も常時行っている。つまり、不案内な地域においては、自車両が現在走行している位置が判るだけでも一種のナビゲート機能を発揮することとなるからである。
【００３２】
したがって、図２に示す現在位置検出部５０及びナビゲーション実行部７０は、ナビ制御回路３０の処理として実現されるものである。
この内、現在位置検出部５０は、加速度センサ１２ｃからの検出信号及びＧＰＳ受信機１２ａから得たＧＰＳ速度に基づいて、加速度センサ１２ｃのゲイン誤差を補正するためのゲイン補正係数を演算するゲイン補正係数演算部４１、及びその演算されたゲイン補正係数を記憶しておくためのゲイン補正係数記憶部４２を備えている。また、それ以外にも、加速度センサ１２ｃからの検出信号に基づいて加速度センサ１２ｃのオフセット誤差（εＳ）を計測するためのオフセット誤差計測部５１及びそのオフセット誤差計測部５１にて計測されたオフセット誤差（εＳ）を記憶しておくためのオフセット誤差記憶部５２と、停止判定部５３と、車速演算部５５と、移動距離演算部５６と、相対位置演算部５７と、位置演算部５８と、ジャイロスコープ１２ｂからの検出信号に基づいて方位変化量を算出する方位変化量演算部６５と、ＧＰＳ受信機１２ａから得たＧＰＳ測位データに基づいて絶対位置を算出する絶対位置演算部６７とを備えている。
【００３３】
この内、停止判定部５３は、加速度センサ１２ｃからの検出信号に基づいて車両が停止しているか否かを判定し、その判定結果をゲイン補正係数演算部４１とオフセット誤差計測部５１と車速演算部５５とに出力する。
そして、オフセット誤差計測部５１は、停止判定部５３からの停止判定結果も参照して、加速度センサ１２ｃのオフセット誤差（εＳ）を計測する。このオフセット誤差（εＳ）はオフセット誤差記憶部５２に記憶され、次のように用いられる。つまり、加速度センサ１２ｃからの出力値は、路面に平行な車両の進行方向加速度α及び加速度センサ１２ｃのオフセット誤差εＳを用いてＳ＝α＋εＳと表されるため、加速度センサ１２ｃからの出力値Ｓからオフセット誤差εＳを減算することで、Ｓ−εＳ＝αとなる。
【００３４】
一方、ゲイン補正係数演算部４１で演算され、ゲイン補正係数記憶部４２に記憶されたゲイン補正係数Ｋは、次のように用いられる。つまり、上述の進行方向加速度α（＝Ｓ−εＳ）にこのゲイン補正係数Ｋを乗算してα×Ｋとする。そして、この補正された値が、上述の停止判定部５３及び車速演算部５５に出力されることとなる。なお、ゲイン誤差の補正の詳細は後述する。
【００３５】
車速演算部５５は、加速度センサ１２ｃからの出力Ｓに対してオフセット誤差及びゲイン誤差の補正を施した値（Ｓ−εＳ）×Ｋに基づくと共に、停止判定部５３からの停止判定結果も参照して、車速Ｖを算出する。そして、移動距離演算部５６は、車速演算部５５にて算出された車速Ｖに基づいて移動距離を算出する。なお、停止判定部５３からの判定結果が車速演算部５５にも入力されているのは、停止している際には車速が０であるため、あえて車速演算を行う必要がないからである。つまり、余分な演算を行わないようにしている。
【００３６】
相対位置演算部５７は、「相対位置算出手段」に相当し、移動距離演算部５６にて算出された移動距離及び方位変化量演算部６５にて算出された方位変化量に基づいて、車両の相対位置を算出する。
そして、位置演算部５８は、「現在位置補正手段」に相当し、相対位置演算部５７にて算出された車両の相対位置を、絶対位置演算部６７にて算出された車両の絶対位置に基づいて補正し、最終的な車両の現在位置としてナビゲーション実行部７０へ出力する。
【００３７】
続いて、加速度センサ１２ｃのゲイン誤差を補正するための処理について説明する。
図３には、加速度センサ１２ｃのゲイン誤差を補正するためのゲイン補正係数を演算する際に実行される処理手順を示すフローチャートである。この処理は、ゲイン補正係数演算部４１にて実行される。
【００３８】
図３の最初のステップＳ１１０では、走行中か否かを判断する。この判断は、停止判定部５１による判定結果に基づいて行う。そして、走行中の場合には（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、Ｓ１２０へ移行するが、走行中でない場合には（Ｓ１１０：ＮＯ）、本処理をそのまま終了する。このように停止判定部５３からの判定結果に基づくのは、停止している際には車速が０であるため、あえてゲイン補正演算を行う必要がないからである。
【００３９】
続くＳ１２０〜Ｓ１６０では、Ｓ１７０におけるゲイン補正係数Ｋの算出が可能か、あるいは可能であったとしても実行してよいかどうかを条件判定する。この判定内容の実質的意味を理解するためには、Ｓ１７０でのゲイン補正係数Ｋの算出内容が判った方がよいので、先にＳ１７０での処理を説明する。
【００４０】
Ｓ１７０においては、ゲイン補正係数Ｋを下記の式１に基づいて算出する。
Ｋ＝[Ｔ2(Ｖn−Ｖn-1)−Ｔ1(Ｖn-1−Ｖn-2)｝／(αn−αn-1)・Ｔ1・Ｔ2…［式１］
但し、
Ｋ：加速度センサのゲイン補正係数
Ｖn：ｎ番目に測位したＧＰＳ速度
αn：ＧＰＳ速度をｎ−１番目に測位した時刻からｎ番目を測位した時刻までの間に加速度センサ出力から得た平均加速度
Ｔ1：ＧＰＳ速度をｎ−１番目に測位した時刻からｎ番目を測位した時刻までの時間間隔
Ｔ2：ＧＰＳ速度をｎ−２番目に測位した時刻からｎ−１番目を測位した時刻までの時間間隔
この式１は、次の式２，３の成立を前提として（式２×Ｔ2）−（式３×Ｔ1）からＫを求めることで得ている。
Ｖn＝Ｋ（αn−εα)・Ｔ1＋Ｖn-1                   …［式２］
Ｖn-1＝Ｋ（αn-1−εα)・Ｔ2＋Ｖn-2                 …［式３］
なお、この式２，３中のεαは加速度センサ１２ｃのオフセット誤差である。
【００４１】
ここで、式１の持つ意味について考える。式１は、下記の式４のように変形できる。
0003733830.tif 000002
但し、
Ｋ：加速度センサのゲイン補正係数
Ｖn：ｎ番目に測位したＧＰＳ速度
αn：ＧＰＳ速度をｎ−１番目に測位した時刻からｎ番目を測位した時刻までの間に加速度センサ出力から得た平均加速度
βn：ＧＰＳ速度をｎ−１番目に測位した時刻からｎ番目を測位した時刻までの間にＧＰＳ速度から得た平均加速度
Ｔ1：ＧＰＳ速度をｎ−１番目に測位した時刻からｎ番目を測位した時刻までの時間間隔
Ｔ2：ＧＰＳ速度をｎ−２番目に測位した時刻からｎ−１番目を測位した時刻までの時間間隔
この式４からも判るように、加速度の差分（加速度変化量）の比をゲイン補正係数Ｋとしていることとなる。
【００４２】
それでは、Ｓ１２０〜Ｓ１６０での条件判定について説明する。
まず、Ｓ１２０では、ＧＰＳ受信機１２ａにおける測位状態を判定する。具体的には、過去３回分の測位データ（この場合はＧＰＳ速度）が得られているかどうかを判定する。これは、上述した式１に示すゲイン補正係数Ｋの算出式において、過去３回分のＧＰＳ速度が得られていないと算出できないからである。したがって、過去３回分のＧＰＳ速度が得られていれば（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、Ｓ１３０へ移行するが、得られていない場合は（Ｓ１２０：ＮＯ）、本処理をそのまま終了する。
【００４３】
このＳ１２０は、ゲイン補正係数Ｋを算出するための前提条件、すなわちこの条件が成立しないと算出自体ができないというものである。つまり、ゲイン補正係数の算出が可能な状態かどうかを判定している。これに対して、続くＳ１３０〜Ｓ１５０では、ゲイン補正係数の算出が可能であったとしても、ＧＰＳ速度を用いることが原因で生じる精度の悪さや誤差の影響を排除するため、ゲイン補正係数の算出を実行してよい許可条件を判定している。
【００４４】
まずＳ１３０では、ＧＰＳ速度が一定値（例えば３ｍ／ｓ）以上であるか否かを判断し、ＧＰＳ速度が一定値以上であれば（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、Ｓ１４０へ移行し、一定値未満であれば（Ｓ１３０：ＮＯ）、本処理をそのまま終了する。この条件の意味は、次の通りである。ＧＰＳ測位によって求めたＧＰＳ速度Ｖn は、その速度自体が遅くなると相対的に精度が悪くなるため、一定値以上のＧＰＳ速度Ｖn のみを用いるようにして精度向上を図る意図である。
【００４５】
Ｓ１４０では、ＧＰＳ速度Ｖn の変化量であるＧＰＳ加速度が一定値（例えば１ｍ／ｓ2 ）以上であるか否かを判断し、ＧＰＳ加速度が一定値以上であれば（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、Ｓ１５０へ移行し、一定値未満であれば（Ｓ１４０：ＮＯ）、本処理をそのまま終了する。この条件の意味は次の通りである。ＧＰＳ速度Ｖn の変化量が少ないと相対的に誤差が大きくなるため、一定値以上の速度変化量の場合のみ用いるようにして誤差による影響を少なくする意図である。
【００４６】
Ｓ１５０では、ＧＰＳ加速度の変化量が一定値以上（例えば１ｍ／ｓ2 ）以上であるか否かを判断し、ＧＰＳ加速度の変化量が一定値以上であれば（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、Ｓ１６０へ移行し、一定値未満であれば（Ｓ１５０：ＮＯ）、本処理をそのまま終了する。この条件の意味は次の通りである。加速度変化量は、上記式４で言えば、分子の（βn−βn-1) に相当するが、この加速度変化量が少ないとやはり相対的に誤差が大きくなるため、この場合も一定値以上の加速度変化量の場合のみ用いるようにして誤差による影響を少なくする意図である。
【００４７】
なお、これらＳ１４０，Ｓ１５０での「変化量」とは正負は関係なく、その絶対値で判断する。
これらＳ１３０〜Ｓ１５０は、ＧＰＳ速度を用いることが原因で生じる精度の悪さや誤差の影響を排除するための条件であったが、これに対して、続くＳ１６０では、加速度センサ１２ｃ自体の取付誤差に起因する影響を勘案した条件である。具体的には、ジャイロスコープ１２ｂにて検出した角速度が一定値（例えば１ｒａｄ／ｓ）以下であるか否かを判断し、角速度が一定値以上であれば（Ｓ１６０：ＹＥＳ）、Ｓ１７０へ移行し、一定値未満であれば（Ｓ１６０：ＮＯ）、本処理をそのまま終了する。
【００４８】
この条件判定の意図は次の通りである。本来ならば、加速度センサ１２ｃの取付角度が車両のヨー方向に誤差θがあると、真の加速度に対してｃｏｓθ倍に小さくなるはずである。つまり、真の加速度をαとすると、αｃｏｓθを出力することとなる。しかし、車両が旋回状態にあると横方向加速度成分が生じてしまい、その成分を加えた値を加速度センサ１２ｃが出力してしまうので、正確なゲイン補正係数Ｋを演算できなくなる。したがって、車両が直進している状況において補正した方がよく、理想的には横方向加速度が０の場合、つまり完全な直進状態の場合にのみ演算するのが好ましい。しかし、実際には横方向加速度が完全に０という状況は生じにくい。そこで、通常の運転で直進走行をしているような場合に生じる微小の横方向加速度は許容できるような閾値を考慮し、角速度が一定値以下の場合（Ｓ１６０：ＹＥＳ）に限って、Ｓ１７０でのゲイン補正係数Ｋの算出を行うようにする。
【００４９】
そして、Ｓ１７０にてゲイン補正係数Ｋが算出できたら、一時的に記憶しておき、続くＳ１８０にて、最新のｎ個以上のゲイン補正係数Ｋが算出・記憶できているか否かを判断する。そして、ｎ個未満のゲイン補正係数Ｋしか算出・記憶できていない場合には（Ｓ１８０：ＮＯ）、本処理をそのまま終了する。一方、ｎ個以上のゲイン補正係数Ｋが算出・記憶できていれば（Ｓ１８０：ＹＥＳ）、その最新のｎ個のゲイン補正係数Ｋの平均値を最終的なゲイン補正係数Ｋとする（Ｓ１９０）。この最終的なゲイン補正係数Ｋは、ゲイン補正係数記憶部４２に記憶され、加速度センサ１２ｃの出力に対する補正に用いられる。
【００５０】
このように、本実施例のナビゲーション装置１においては、現在位置検出のために用いる加速度センサ１２ｃはＥＣＵへの配線を必要としないため、車速パルスのような速度信号を取り出す車速センサと比べて、車両に後付けする場合であっても配線工事が不要となりユーザへの負担がない。また、車両の種類によっては設計上の問題からは配線できない場合も考えられ、さらには、ＥＣＵ（電子制御装置）に対して配線工事をすることとなるため、ＥＣＵが誤動作する危険も拭いきれないので、このようなＥＣＵへの配線を必要としない加速度センサ１２ｃを用いるメリットはある。
【００５１】
そして、加速度センサを用いた先行技術にあっては、加速度センサの出力から求めた速度データとＧＰＳ測位によって求めた速度データとの比によってゲイン誤差を補正するため、オフセットを補正した後でないとゲイン誤差の補正ができず、補正できるタイミングが遅くなってしまっていたが、本実施例の場合には、そのような不都合が生じない。つまり、加速度の差分（加速度変化量）の比によってゲイン補正係数Ｋを求めるようにしているので、たとえ加速度センサ１２ｃからの出力値にオフセット誤差εが含まれていても、その加速度の差分を取るため、オフセット誤差εＳはうち消される。上述したように、図３のＳ１７０のゲイン補正係数Ｋの算出のために用いた式１は（式２×Ｔ2）−（式３×Ｔ1）から求めた。式２，３には、オフセット誤差εＳが含まれている。しかし、加速度の差分を取ることで、このオフセット誤差εＳはうち消される。したがって、オフセット誤差εＳの有無を考慮することなくゲイン補正係数Ｋを得られる。つまり、オフセット補正の実行を待たなくてもよく、補正タイミングが遅くならないのである。
【００５２】
そしてさらに、このように補正された出力値を用いれば、その出力値を用いて行われる車速演算、移動距離演算、そして相対位置の演算を適切に行うことができる。
［第２実施例］
第２実施例は、上述した図３のＳ１７０にてゲイン補正係数Ｋの算出に用いる式を下記の式５に変えたものである。
Ｋ＝（Ｖn＋Ｖn-2−２・Ｖn-1)／(αn−αn-1)・Ｔ          …［式５］
この式１は、次の式６，７の成立を前提として式６−式７からＫを求めることで得ている。
Ｖn＝Ｋ（αn−εα)・Ｔ＋Ｖn-1                   …［式６］
Ｖn-1＝Ｋ（αn-1−εα)・Ｔ＋Ｖn-2                 …［式７］
なお、この式６，７中のεαは加速度センサ１２ｃのオフセット誤差である。
【００５３】
ここで、式５の持つ意味について考える。式５は、下記の式８のように変形できる。
0003733830.tif 000003
但し、
Ｋ：加速度センサのゲイン補正係数
Ｖn：ｎ番目に測位したＧＰＳ速度
αn：ＧＰＳ速度をｎ−１番目に測位した時刻からｎ番目を測位した時刻までの間に加速度センサ出力から得た平均加速度
βn：ＧＰＳ速度をｎ−１番目に測位した時刻からｎ番目を測位した時刻までの間にＧＰＳ速度から得た平均加速度
Ｔ：ＧＰＳ速度の測位間隔
この式８からも判るように、本第２実施例の場合も、加速度の差分（加速度変化量）の比をゲイン補正係数Ｋとしていることとなる。但し、式５を用いる場合には、測位間隔Ｔが一定であることが必要である。したがって、図３のＳ１２０において、過去３回分のＧＰＳ速度が得られているかどうかに加え、測位間隔Ｔが一定がどうかも判定する。この判定は具体的には次のようにする。すなわち、今回（ｎ）・前回（ｎ−１）・前々回（ｎ−２）にそれぞれ受信したＧＰＳ時刻Ｔn，Ｔn-1，Ｔn-2について、ΔＴ１＝Ｔn−Ｔn-1，ΔＴ２＝Ｔn-1−Ｔn-2 として、ΔＴ１＝ΔＴ２かどうかを判定する。
【００５４】
なお、本第２実施例で用いた式５の場合には、測位間隔Ｔが一定であるため、ゲイン補正係数Ｋを精度良く得ることができると考えられる。
［第３実施例］
ゲイン補正係数Ｋの算出に関し、第１実施例では式１を用い、第２実施例では式５を用いた。これらの式について検討すると、式５の方が精度が高いが、測位間隔が一定でないと使用できないので、ゲイン補正係数Ｋ自体が存在しない状態が長く続いてしまう可能性がある。一方、式１の方は、相対的には精度が低い場合も許容してしまうが、測位間隔が一定でなくても使用できるので、ゲイン補正係数Ｋが早期に設定できるという利点がある。
【００５５】
したがって、第３実施例では、これらゲイン補正係数Ｋの算出のための２つの式を固定的に用いるのではなく、両者の長所を生かす手法を提案する。
具体的には、図３のフローチャートのＳ１２０とＳ１３０の間に、図４に示すＳ１２１，Ｓ１２３，Ｓ１２５，Ｓ１２７の４つのステップを挿入する。順番に説明する。
【００５６】
Ｓ１２０にて肯定判断された場合に移行するＳ１２１では、ＧＰＳ測位が開始してから最初のＹ回以内であるかどうかを判定する。そして、Ｙ回以内であれば（Ｓ１２１：ＹＥＳ）、無条件に上述した式１を採用する（Ｓ１２３）。これによって、図３のＳ１７０にてゲイン補正係数Ｋの算出は、測位間隔が一定でなくて実行できることとなり、たとえ相対的に精度が低い場合があったとしても、とりあえずゲイン補正係数Ｋを設定でき、ゲイン補正係数自体が存在しない状態が生じるのを防止できる。
【００５７】
一方、測位が最初のＹ回を超えた場合には（Ｓ１２１：ＮＯ）、Ｓ１２５へ移行して、測位間隔が一定がどうかを判断する。これは、上記第２実施例にて説明したように、最新の３回、つまり今回（ｎ）・前回（ｎ−１）・前々回（ｎ−２）に受信したＧＰＳ時刻Ｔn，Ｔn-1，Ｔn-2について、ΔＴ１＝Ｔn−Ｔn-1，ΔＴ２＝Ｔn-1−Ｔn-2として、ΔＴ１＝ΔＴ２かどうかで判断する。そして、ΔＴ１＝ΔＴ２であれば（Ｓ１２５：ＹＥＳ）、式５を採用する（Ｓ１２７）。これによって、図３のＳ１７０にて算出されるゲイン補正係数Ｋは、より精度が高いものが得られる。
【００５８】
なお、ΔＴ１＝ΔＴ２でない場合は（Ｓ１２５：ＮＯ）、そのまま本処理を終了する。この場合、式１を用いて算出したゲイン補正係数Ｋか、あるいはΔＴ１＝ΔＴ２の場合に式５を用いて算出したゲイン補正係数Ｋがゲイン補正係数記憶部４２（図２参照）に記憶されているので、補正に関しては特段問題がない。つまり、ΔＴ１＝ΔＴ２という条件が成立して精度よいゲイン補正係数Ｋが新たに算出できた場合に更新していけばよい。
【００５９】
［その他］
（１）上記実施例では図３のフローチャートのＳ１３０〜Ｓ１６０に示すように、ゲイン補正係数の算出許可条件として４つの条件を全て満たす場合にのみ算出を許可するようにした。これらの条件は、それぞれ一つのみを満たす場合に許可してもそれなりの効果があるが、４つの内の２つ以上の条件を併用すればより効果が増す。
【００６０】
（２）上記実施例はナビゲーション装置１として実現したが、検出した現在位置を用いてナビゲーション以外の処理を実行する装置に適用することもできる。
（３）上記実施例では、図２に示すように、現在位置検出部５０が、オフセット誤差計測部５１とその記憶部５２を備えている。ゲイン誤差を補正するためにはオフセット誤差の補正は必要ないが、ここでは現在位置検出への適用を想定しており、距離を求めるためには加速度センサ出力のオフセット誤差を補正して積分する必要がある。したがって、ゲイン誤差の補正装置という単位で考えれば、オフセット誤差の補正のための構成は必要ない。また、実施例のように現在位置検出部５０という単位で考えれば、それらの構成（５１，５２）は必要だが、上述した「オフセット誤差の補正を待たなくてはゲイン誤差補正ができない」という不都合は本実施例の場合には生じない、という効果は奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例としてのナビゲーション装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】  現在位置検出部の機能ブロック図である。
【図３】  ゲイン補正係数の算出処理手順を示すフローチャートである。
【図４】  第３実施例の場合のゲイン補正係数の算出処理手順の一部を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…ナビゲーション装置            ４…情報配信センタ
１２…位置検出器                １２ａ…ＧＰＳ受信機
１２ｂ…ジャイロスコープ          １２ｃ…加速度センサ
１８…通信装置                    １８ａ…無線電話装置
１８ｂ…モデム                      １９…外部情報入出力装置
２０…操作スイッチ群              ２１…リモコンセンサ
２２…地図データ入力器            ２４…外部メモリ
２６…表示装置                    ３０…ナビ制御回路
４１…ゲイン補正係数演算部        ４２…ゲイン補正係数記憶部
５０…現在位置検出部              ５１…オフセット誤差計測部
５２…オフセット誤差記憶部        ５３…停止判定部
５５…車速演算部                ５６…移動距離演算部
５７…相対位置演算部            ５８…位置演算部
６５…方位変化量演算部          ６７…絶対位置演算部
７０…ナビゲーション実行部
【図１】
0003733830.tif 000004
【図２】
0003733830.tif 000005
【図３】
0003733830.tif 000006
【図４】
0003733830.tif 000007