JP2009281799A - ナビゲーション装置、ナビゲーション方法及びナビゲーションプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】移動体が傾斜のある場所を移動している際にも、加速度センサの出力に含まれるセンサ固有の誤差の補正が可能で精度よく移動体の現在位置を算出することが可能なナビゲーション装置を提供する。
【解決手段】所定時刻ｔａのＧＰＳ速度Ｖｇ（ｔａ）と時刻ｔａから算出間隔経過後の時刻ｔｂのＧＰＳ速度Ｖｇ（ｔｂ）の差分が許容値より小さいことにより移動体が等速度であると判定し、前回等速度と判定した時刻ｔ１の加速度センサの出力値である加速度Ａｘの平均値Ａｘ１と、今回等速度と判定した時刻ｔ２の加速度Ａｘの平均値Ａｘ２が一致することにより、時刻ｔ１と時刻ｔ２に移動体が移動する斜面の傾斜角θが同一として前記傾斜角θを求め、前記傾斜角θを用いて加速度センサの誤差αを補正値として算出し、加速度センサの出力を前記補正値により補正した値を用いて、移動体の現在位置を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明はナビゲーション装置、ナビゲーション方法及びナビゲーションプログラムに関し、特に、角速度センサ及び加速度センサなどの自立センサやＧＮＳＳ受信機（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）を用いて、移動体の位置を算出するナビゲーション装置、ナビゲーション方法及びナビゲーションプログラムに関するものである。

近年、車両に搭載され、出発地から目的地までの推奨経路に従って案内を行うナビゲーション装置が広く普及している。このナビゲーション装置では、トンネル、市街地、高架下等においてＧＰＳ受信機が衛星からの電波を受信できない場合、加速度センサ、角速度センサ及び速度センサを含む自立センサにより位置を算出するのが一般的である。その際、車両の移動距離は走行速度に応じてパルス周期が変化する車速パルス信号のパルス数を計測することで算出する。

しかしながら、ＰＮＤ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ／Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）のようなポータブル型のナビゲーション装置の場合、車両と電気的に接続する必要のある車速パルス信号を簡易に接続することができない。そのため、例えば、車両に加わる進行方向の加速度を加速度センサにより検出し、時間積分することで移動距離を算出する。

ところが、加速度センサの出力には装置固有のバイアス（一定値の部分）あるいはドリフト（温度変化等で出力に余分なオフセットが印加される現象）による誤差が含まれる。そのため、加速度センサより検出される加速度を時間積分することで算出する速度及び移動距離は、時間の経過とともにそれらの誤差が増大していく問題がある。

そこで、ＧＰＳ受信機等により検出される移動速度を用いて移動体が一定速度で走行している状態（以下、等速度状態と称する）を判定し、等速度状態であれば加速度センサの車両進行方向の出力はゼロであることを利用し、加速度センサの出力を誤差成分を求める。そして、誤差成分を補正した加速度センサの出力を用いて、速度及び移動距離の算出を行うことで、誤差が増大していくのを防ぐことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−３０７０３２号公報

しかしながら、従来の構成では、移動体が傾斜のある場所を移動している際には、加速度センサの出力の重力加速度成分の影響により、加速度センサの誤差成分の補正が行われず、移動体の速度や移動距離の算出精度が悪くなる問題がある。

以下に詳しく説明する。図８に示すように、傾斜角度θの斜面を移動中の加速度センサの出力Ａｘは、移動体の加速度Ａｃｃとセンサ固有の誤差αと重力加速度成分（Ｇｓｉｎθ）である。図９は、移動体が移動している時間を横軸に、加速度センサの出力である加速度Ａｘを縦軸としたグラフである。時間ｔ１、ｔ２、ｔ３の時、加速度Ａｘが一定の状態、つまり等速度状態であることを示している。つまり、移動体の加速度Ａｃｃが０であり加速度センサの出力Ａｘは、センサ固有の誤差αと重力加速度成分（Ｇｓｉｎθ）である。しかし、時間ｔ１、ｔ２、ｔ３の時に移動体が移動する斜面の傾斜角度がそれぞれθ１、θ２、θ３と異なるため、重力加速度成分が異なり、加速度Ａｘの絶対値が違う値となる。したがって、斜面の傾斜角度が大きいときには、加速度Ａｘにおける重力加速度成分の影響を無視することができない。

従来の構成では、車両の加速度Ａｘの絶対値が０．３（ｍ／ｓ^２）を越える場合には、移動体が等速度走行状態にあるとは言えないとして、加速度センサの誤差成分の補正を行わない。つまり、移動体が傾斜角度の大きい斜面を移動しているときに、重力加速度成分を含む加速度Ａｘが０．３（ｍ／ｓ^２）より大きい場合には、加速度センサの誤差成分の補正が行われず、速度や移動距離の算出誤差が積算される問題がある。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、移動体が傾斜のある場所を移動している際にも加速度センサの出力に含まれるセンサ固有の誤差を補正すると共に、精度良く移動体の速度及び移動距離を求めることができるナビゲーション装置、ナビゲーション方法及びナビゲーションプログラムを提供することを目的とする。

本発明の第１の局面は、自立センサやＧＮＳＳ受信機を用いて、移動体の現在位置を算出するナビゲーション装置に向けられている。本発明は、所定時刻ｔａのＧＰＳ速度Ｖｇ（ｔａ）と時刻ｔａから算出間隔経過後の時刻ｔｂのＧＰＳ速度Ｖｇ（ｔｂ）の差分が許容値より小さいことにより移動体が等速度であると判定する等速度判定部と、等速度判定部が前回等速度と判定した時刻ｔ１の加速度センサの出力値である加速度Ａｘの平均値Ａｘ１と、今回等速度と判定した時刻ｔ２の加速度Ａｘの平均値Ａｘ２が一致することにより、時刻ｔ１と時刻ｔ２に移動体が移動する斜面の傾斜角θが同一として前記傾斜角θを求め、前記傾斜角θを用いて加速度センサの誤差αを補正値として算出する加速度センサ補正部と、加速度センサの出力を前記補正値により補正した値を用いて、移動体の現在位置を算出する現在位置算出部とを有する。

また、加速度センサ補正部は、時刻ｔ１から時刻ｔ２のＧＰＳ相対速度Ｖｇ（ｔ２−ｔ１）の積算と、時刻ｔ１から時刻ｔ２の加速度センサの出力から求める相対速度Ｖｓ（ｔ２−ｔ１）の積算との差分から前記傾斜角θを求めることを特徴とする。

また、等速度判定部は、さらに時刻ｔａと時刻ｔｂの間に蓄積した加速度のデータ系列にランダム性が成り立つとき、移動体が等速度であると判定することを特徴とする。

また、加速度センサ補正部は、ＧＰＳ受信機が求めた時刻ｔ１と時刻ｔ２の絶対位置の差が所定距離以内または所定距離以上であることにより、時刻ｔ２の加速度Ａｘの平均値Ａｘ２を新たな時刻ｔ１の平均値Ａｘ１として、処理をやり直すことを特徴とする。

本発明の第２の局面は、自立センサやＧＮＳＳ受信機を用いて、移動体の現在位置を算出するナビゲーション方法に向けられている。本発明は、所定時刻ｔａのＧＰＳ速度Ｖｇ（ｔａ）と時刻ｔａから算出間隔経過後の時刻ｔｂのＧＰＳ速度Ｖｇ（ｔｂ）の差分が許容値より小さいことにより移動体が等速度であると判定する等速度判定ステップと、等速度判定ステップが前回等速度と判定した時刻ｔ１の加速度センサの出力値である加速度Ａｘの平均値Ａｘ１と、今回等速度と判定した時刻ｔ２の加速度Ａｘの平均値Ａｘ２が一致することにより、時刻ｔ１と時刻ｔ２に移動体が移動する斜面の傾斜角θが同一として前記傾斜角θを求め、前記傾斜角θを用いて加速度センサの誤差αを補正値として算出する加速度センサ補正ステップと、加速度センサの出力を前記補正値により補正した値を用いて、移動体の現在位置を算出する現在位置算出ステップとを有する。

本発明の第３の局面は、自立センサやＧＮＳＳ受信機を用いて、移動体の現在位置を算出するナビゲーション装置のコンピュータで実行されるナビゲーションプログラムに向けられている。本発明は、所定時刻ｔａのＧＰＳ速度Ｖｇ（ｔａ）と時刻ｔａから算出間隔経過後の時刻ｔｂのＧＰＳ速度Ｖｇ（ｔｂ）の差分が許容値より小さいことにより移動体が等速度であると判定する等速度判定ステップと、等速度判定ステップが前回等速度と判定した時刻ｔ１の加速度センサの出力値である加速度Ａｘの平均値Ａｘ１と、今回等速度と判定した時刻ｔ２の加速度Ａｘの平均値Ａｘ２が一致することにより、時刻ｔ１と時刻ｔ２に移動体が移動する斜面の傾斜角θが同一として前記傾斜角θを求め、前記傾斜角θを用いて加速度センサの誤差αを補正値として算出する加速度センサ補正ステップと、加速度センサの出力を前記補正値により補正した値を用いて、移動体の現在位置を算出する現在位置算出ステップとを有する。

本発明のナビゲーション装置、ナビゲーション方法及びナビゲーションプログラムは、移動体が傾斜のある場所を移動している際にも、加速度センサの出力に含まれるセンサ固有の誤差を補正することができる。そのため、移動体の速度及び移動距離の算出に際し、加速度センサの出力に含まれる誤差の影響を少なくすることができ、精度よく移動体の位置を求めることができる。

以下、本発明の実施の形態によるナビゲーション装置１００について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、本実施の形態によるナビゲーション装置１００は、自動車などの車両に搭載される場合を例に挙げる。
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態によるナビゲーション装置１００の構成を示すブロック図である。図１において、ナビゲーション装置１００は、センサ部１と、インタフェース部２と、ナビゲーション制御部３と、道路地図情報データベース４とを備えて構成される。センサ部１は、加速度センサ１１と角速度センサ１２とＧＰＳ受信機１３とで構成され、インタフェース部２は、ディスプレイ２１と入力部２２とで構成され、ナビゲーション制御部３は、センサ処理部３１と現在位置算出部３３とで構成される。また、センサ処理部３１は、加速度センサ補正部３２を備え、加速度センサ補正部３２内には、等速度判定部３２ａとデータメモリ３２ｂを備える。

加速度センサ１１は、例えば，直線運動を検出する圧電型もしくは、サーボ型の加速度検出装置によって構成される。ここで、図６に示すように、車両の進行方向をＸｂ軸、車両の進行方向に対して右方向をＹｂ軸、車両の進行方向に対して鉛直下方向をＺｂ軸とする。これらＸｂ軸、Ｙｂ軸、Ｚｂ軸からなる座標系を車両座標系とする。添え字ｂは車両座標系（Ｂｏｄｙ ｆｒａｍｅ）を表す。加速度センサ１１は、車両座標系における加速度を検出してナビゲーション制御部３に出力する。

角速度センサ１２は、例えば、回転運動を検出する振動ジャイロや光ファイバジャイロを用いたジャイロ装置によって構成され、加速度センサ１１と同様に予め定められた座標系における角速度を検出してナビゲーション制御部３に出力する。

ＧＰＳ受信機１３は、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機の一例であり、複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信することによって、地球上における緯度、経度及び高度を含む車両の絶対位置を算出する。また、算出された絶対位置におけるドップラーシフトから車両の移動速度をＧＰＳ速度Ｖｇとして算出する。そして、これら算出した車両の絶対位置とＧＰＳ速度Ｖｇをナビゲーション制御部３に出力する。

道路地図情報データベース４は、例えば書き換え可能なハードディスクドライブ等の記憶媒体であって、地図データ、道路上に所定間隔で設定された複数のノード座標、ノード間を接続する道路リンクの方位及び道路幅等の道路地図情報が予め格納されている。

ディスプレイ２１は、案内、問い合わせ、地図等の情報を提示するための画像を表示する、例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、又は有機ＥＬディスプレイである。

入力部２２は、ユーザからの応答指示を受け付ける、押圧式のスイッチ、タッチパネル、リモコン、利用者の声を認識して入力情報に変換するマイクロフォン、又は音声認識エンジンである。

ナビゲーション制御部３は、ナビゲーション装置１００全体の動作を制御する。特に、センサ処理部３１、及び現在位置算出部３３の各処理は、一般的なコンピュータシステム等の情報処理装置で実現可能である。この場合、上述の各処理をコンピュータに実行させるプログラムと各種センサの出力データを所定の情報記録媒体に格納し、当該情報記録媒体に格納されたプログラムと各種センサの出力データをコンピュータが読み出して実行することによって、これらの処理が実現される。また、上記プログラムを格納する情報記録媒体は、例えば、ＲＯＭまたはフラッシュメモリのような不揮発性半導体メモリやＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、あるいはそれらに類する光学式ディスク状記録媒体である。本実施の形態のデータメモリ３２ｂは、情報記録媒体で構成される。また、プログラムを他の媒体や通信回線を通じて上記情報処理装置に供給してもかまわない。

センサ処理部３１は、加速度センサ１１及び角速度センサ１２によりそれぞれ検出された車両の加速度及び角速度に含まれるセンサ固有の誤差を、ＧＰＳ受信機１３により検出された車両の絶対位置及びＧＰＳ速度Ｖｇを用いて補正する。センサに固有の誤差は、一定値の部分であるバイアスと、温度変化等で出力に余分なオフセットが印加されることに起因するドリフトが存在する。補正手順の詳細は後述する。

現在位置算出部３３は、センサ処理部３１によりそれぞれ補正された加速度及び角速度を用いて推測航法により算出した車両の位置及び速度と、ＧＰＳ受信機１３により検出された車両の絶対位置及びＧＰＳ速度Ｖｇとを複合利用して車両の現在位置を算出する。現在位置算出部３３により算出された車両の現在位置は、道路地図情報データベース４に記憶されている地図データとマップマッチング処理し、自車位置を算出する。

次に、加速度センサ補正部３２が行う、加速度センサ１１の出力に含まれるセンサ固有の誤差の補正値の算出手順について説明する。

加速度センサ１１から出力される加速度Ａｘは、車両の移動に伴う加速度Ａｃｃと、傾斜角度θに伴う重力加速度のＸｂ軸成分（Ｇｓｉｎθ）と、センサ固有の誤差αとからなることは既に図８を用いて説明した。

図２は、車両が通常走行している場合に加速度センサ１１から出力される加速度Ａｘの一例を示す図である。

ここで、本発明者は、一般的な道路を走行している場合、図２の時間ｔ１とｔ２のように車両が等速度状態、すなわち加速度Ａｘが一定値となる状態が繰り返し計測されるとき、車両が走行する道路の傾斜角度θが大幅に変わらないことを新たに発見した。繰り返し計測されるとは、例えば、時間ｔ１からｔ２の間に車両が移動する距離が数１０ｍの距離のことを言う。なお、車両が数Ｋｍを移動した時に、加速度Ａｘが同じ値となったとしても、温度変化等で出力に余分なオフセットが印加されることに起因するドリフト等の影響により車両が走行する道路の傾斜角度θが同じとは限らない。実際の処理では、この様な場合を除くことが好ましい。

加速度センサ補正部３２による、センサ固有の誤差の補正値算出処理は、これらの発見に基づいて構築されたものである。

次に、具体的な加速度センサ１１の補正値算出処理を説明する前に、図３と図４を用いて車両の等速度状態の判定手順について説明する。

まず、図３について説明する。図３は、加速度センサ１１の出力である加速度Ａｘのサンプリング間隔と、ＧＰＳ受信機１３が算出するＧＰＳ速度Ｖｇの算出間隔の一例を示している。加速度Ａｘのサンプリング間隔Δｎは１０ｍ秒程度、ＧＰＳ速度Ｖｇの算出間隔Δｍは１から２秒程度である。
（等速度判定処理）
次に、図４のフローチャートを用いて、等速度判定部３２ａが車両の等速度状態を検出する等速度判定処理について説明する。なお、等速度判定処理は、ナビゲーション装置１００の電源がＯＮの時は常に実施されている。

まず、図３で説明したように、加速度Ａｘの値をΔｎの間隔で抽出し、データメモリ３２ｂに蓄積する（ステップＳ４０１）。次に、等速度判定部３２ａは、ＧＰＳ速度Ｖｇの算出間隔Δｍを経過したか否かを判定し、算出間隔Δｍを経過していないときはステップＳ１０１に戻り（ステップＳ４０２：Ｎｏ）、算出間隔Δｍを経過するとステップＳ４０３へ進む（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）。

次に、所定の時刻ｔａに算出したＧＰＳ速度Ｖｇ（ｔａ）と時刻ｔａから算出間隔Δｍ経過後の時刻ｔｂに算出したＧＰＳ速度Ｖｇ（ｔｂ）の差分Ａｇが許容値γより小さい場合は、ステップＳ４０４へ進む（ステップＳ４０３：Ｙｅｓ）。許容値γは、例えば、０．５ｍ／ｓ^２である。一方、差分Ａｇが許容値γより大きい場合は、車両が等速度状態ではないと判定し、ステップＳ４０６へ進みデータメモリ３２ｂに蓄積した加速度Ａｘのデータを消去後、等速度判定処理を繰り返す。

ステップＳ４０４では、ＧＰＳ速度Ｖｇの算出間隔Δｍの間に蓄積した加速度Ａｘのデータ系列にランダム性が成り立つかを確認する。ランダム性の判定は、例えば連の検定を用いることができる。ここで、ステップＳ４０４の技術的な意義について説明する。ステップＳ４０３において、差分Ａｇが許容値γより小さい時には以下のような等速度状態ではない車両状態も含まれる。車両が極低速で走行している時のＧＰＳ速度Ｖｇが不安定になることに起因し、例えば、車両が停止している状態から加速し始めた時、車両は加速しているにも関わらず、ＧＰＳ速度Ｖｇ（ｔｂ−ｔａ）の差分Ａｇが許容値γより小さくなる場合がある。そこで、蓄積した加速度Ａｘのデータ系列にランダム性が成り立つかを確認することにより、上記のような車両の状態を等速度状態であると誤って判定することを防ぐことができる。

次に、ステップＳ４０４でランダム性が成り立つと判定されると、ステップＳ４０５へ進み、時刻ｔａからｔｂの間は等速度状態であるとのフラグを立て、ステップＳ４０１へ戻る。ステップＳ４０４でランダム性が成り立たないときは、ステップＳ４０６へ進みデータメモリ３２ｂに蓄積した加速度Ａｘのデータを消去後、等速度判定処理を繰り返す。
（加速度センサの補正値算出処理）
次に、加速度センサ１１のセンサ固有の誤差の補正値算出処理を図５を用いて説明する
まず、加速度センサ１１の出力からサンプリングした加速度Ａｘと、データメモリ３２ｂに記憶されている車両が前回等速度状態（図２の時刻ｔ１が対応する）である場合に算出した加速度Ａｘの平均値Ａｘ１の差分を積分し、車両の相対速度Ｖｓを算出する（ステップＳ５０１）。

ここで、相対速度ＶｓとＧＰＳ速度Ｖｇとに関して説明する。図７は、加速度Ａｘの出力を積分することで得られる相対速度ＶｓとＧＰＳ速度Ｖｇの関係を示している。図中の時刻ｔ１は、車両が前回等速度状態であったときであり、その後、車両が加減速を繰り返し、再び等速度状態になったときが時刻ｔ２である。時刻ｔ１、ｔ２は、図２の時刻ｔ１、ｔ２に対応する。相対速度Ｖｓは、例えば、時刻ｔ１に算出した加速度Ａｘの平均値Ａｘ１と加速度センサ１１の出力からサンプリングした加速度Ａｘとの差分を積分することで算出する。なお、時刻ｔ１に算出した加速度Ａｘの平均値Ａｘ１は、例えば、車両が等速度状態であるか否か判定するために用いた加速度Ａｘの平均値である。

図５のフローチャートに戻り、加速度センサ１１のセンサ固有の誤差の補正値算出処理の説明を続ける。

次に、等速度状態を示すフラグが存在するか確認する（ステップＳ５０２）。フラグが存在するときはステップＳ５０３へ進み、フラグが存在しないときはステップＳ５０１へ戻る。なお、時刻ｔ１の位置から車両が長い距離移動した後に等速度状態を示すフラグが確認されたときは、精度良く加速度センサ１１の補正値を算出できない可能性があるので、ステップＳ５０６へ進む処理を追加してもよい。この場合、車両が長い距離移動したかどうかは、ＧＰＳ受信機１３が求めた車両の絶対位置から判断すればよい。

次に、等速度状態を示すフラグが存在するとき、等速度状態を示すフラグを立てる等速度判定に用いた加速度Ａｘの平均値Ａｘ２を求める（ステップＳ５０３）。本等速度状態は、図２、図７の時刻ｔ２に対応する。

次のステップＳ５０４では、時刻ｔ１の加速度Ａｘの平均値Ａｘ１と時刻ｔ２の加速度Ａｘの平均値Ａｘ２が一致するかを確認する。一致するとき（ステップＳ５０４：Ｙｅｓ）、時刻ｔ２を加速度センサ１１の補正値を算出するタイミングＫとし、ＧＰＳ速度Ｖｇと相対速度Ｖｓを用いて加速度センサ１１の補正値を算出する（ステップＳ５０５）。

ここで、加速度センサ１１の補正値の算出について詳しく説明する。図７において時刻ｔ１から加速度Ａｘの出力を積分することで得られる相対速度Ｖｓは、加速度センサ１１に固有の誤差を含まない状態で算出された値である。また、ＧＰＳ速度Ｖｇを積分することで得られるＧＰＳ相対速度Ｖｇ（ｔ２−ｔ１）は、傾斜のない道路を走行した時の速度差である。したがって、前述したように加速度Ａｘが一定値となる状態が繰り返し計測されるとき、車両が走行する道路の傾斜角度θが大幅に変わらないことを利用すると、相対速度ＶｓとＧＰＳ相対速度Ｖｇ（ｔ２−ｔ１）には、Ｖｓ×ｃｏｓθ＝Ｖｇ（ｔ２−ｔ１）の関係が成り立つ。これにより、時刻ｔ１からｔ２の間に走行した道路の傾斜角度θを求めることが可能となる。このように、車両の走行する道路の傾斜が求まれば、加速度センサ１１の固有の誤差αを求めることができる。

つまり、加速度センサ１１の出力は、図８に示すように移動体の加速度Ａｃｃとセンサ固有の誤差αと重力加速度成分（Ｇｓｉｎθ）である。そして、時刻ｔ１とｔ２のとき等速度であるので加速度Ａｃｃは０なので、センサ固有の誤差α（補正値）を算出することができる。

図５のフローチャートに戻り説明を続ける。ステップＳ５０５の処理が終わると、時刻ｔ２のデータを新たな時刻ｔ１のデータとして、ステップＳ５０１の処理に戻る。

ステップＳ５０４でＮｏのときは、ステップＳ５０６へ進み、加速度Ａｘの平均値Ａｘ２を新たな前回等速度時の加速度Ａｘの平均値Ａｘ１としてデータメモリ３２ｂに格納し、相対速度Ｖｓを０に初期化後（ステップＳ５０７）、ステップＳ５０１の処理に戻る。

以上説明したように、本実施の形態に係るナビゲーション装置１００よれば、ＧＰＳ速度Ｖｇと加速度のデータ系列のランダム性から移動体が等速度状態であるか否か判定し、移動体が等速度状態になった時刻ｔ１と、その後、移動体が加減速を繰り返し、再び等速度状態になった時刻ｔ２のＧＰＳ相対速度Ｖｇ（ｔ２−ｔ１）と相対速度Ｖｓを比較することにより、時刻ｔ１とｔ２において車両が走行する道路の傾斜角θを求め、傾斜のある道路を走行している際にも加速度センサ１１の補正値αを算出することができる。このように、傾斜のある道路を走行している際にも加速度センサ１１の補正値αを算出することができれば、移動体の速度及び移動距離の算出に際し、加速度センサの出力に含まれる誤差の影響を少なくすることができ、精度よく移動体の位置を求めることができる。

なお、移動体が等速度状態になった時刻ｔ１と、その後、移動体が加減速を繰り返し、再び等速度状態になった時刻ｔ２の間に移動体が移動した距離が１０ｍ程度より短い場合には、相対速度Ｖｓの値とＧＰＳ相対速度Ｖｇ（ｔ２−ｔ１）との差が少なく、正確な傾斜角度θが算出できないことも考えられる。従い、移動距離が１０ｍ程度以下の時には、加速度センサ１１の補正値αの算出処理を行わないようにしても良い。

また、本実施の形態において、ナビゲーション装置１００は地図データ及び道路に関する詳細情報等を格納する道路地図情報データベース４を備えたが、本発明はこれに限らず、携帯電話、ＰＨＳ等の無線通信装置によって、道路地図情報をセンター設備からその都度ダウンロードする構成であってもよい。

また、ナビゲーション装置１００はディスプレイ２１を備え、地図データと自車位置とを表示することによりユーザに自車位置を報知したが、本発明はこれに限らず、音声によりユーザに自車位置を報知する構成であってもよい。

また、本実施の形態に係るナビゲーション装置１００は、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機の一例としてのＧＰＳ衛星からの信号を受信して車両の現在位置を測定したが、本発明はこれに限らず、ロシアが運用するＧＬＯＮＡＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）や欧州が計画しているガリレオ（Ｇａｌｉｌｅｏ）システム等のＧＰＳ以外の衛星測位システムからの信号を受信してもよい。

本発明は、上述した実施の形態を実現するソフトウェアのプログラム（実施の形態では図に示すフロー図に対応したプログラム）が装置に供給され、その装置のコンピュータが、供給されたプログラムを読出して、実行することによっても達成させる場合を含む。したがって、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現させるためのプログラムも含む。

また、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。

本発明に係るナビゲーション装置は、ＧＰＳ速度と加速度センサの出力からの速度情報を利用して加速度センサの固有の誤差を求めることが可能であり、移動体に搭載されるナビゲーション装置等に適用される。

本発明の実施の形態におけるナビゲーション装置１００の構成を示すブロック図 加速度が一定値となる状態が繰り返し計測される状態を示す図 加速度センサ１１の出力である加速度Ａｘのサンプリング間隔と、ＧＰＳ受信機１３が算出するＧＰＳ速度Ｖｇの算出間隔の一例を示す図 等速度判定処理を示すフローチャート 加速度センサ補正値算出処理を示すフローチャート 車両座標系を示す図 相対速度ＶｓとＧＰＳ相対速度Ｖｇの関係を示す図 傾斜角度θの斜面を移動中の加速度センサの出力Ａｘを説明する図 移動体が移動している時間を横軸に、加速度Ａｘを縦軸としたグラフ

符号の説明

１００ ナビゲーション装置
１ センサ部
１１ 加速度センサ
１２ 角速度センサ
１３ ＧＰＳ受信機
２ インターフェース部
２１ ディスプレイ
２２ 入力部
３ ナビゲーション制御部
３１ センサ処理部
３２ 加速度センサ補正部
３２ａ 等速度判定部
３２ｂ データメモリ
３３ 現在位置算出部
４ 道路地図情報データベース

Claims (6)

1. 自立センサやＧＮＳＳ受信機を用いて、移動体の現在位置を算出するナビゲーション装置であって、
   所定時刻ｔａのＧＰＳ速度Ｖｇ（ｔａ）と時刻ｔａから算出間隔経過後の時刻ｔｂのＧＰＳ速度Ｖｇ（ｔｂ）の差分が許容値より小さいことにより移動体が等速度であると判定する等速度判定部と、
   前記等速度判定部が前回等速度と判定した時刻ｔ１の加速度センサの出力値である加速度Ａｘの平均値Ａｘ１と、今回等速度と判定した時刻ｔ２の加速度Ａｘの平均値Ａｘ２が一致することにより、時刻ｔ１と時刻ｔ２に移動体が移動する斜面の傾斜角θが同一として前記傾斜角θを求め、前記傾斜角θを用いて加速度センサの誤差αを補正値として算出する加速度センサ補正部と、
   加速度センサの出力を前記補正値により補正した値を用いて、移動体の現在位置を算出する現在位置算出部と、
   を有するナビゲーション装置。
2. 前記加速度センサ補正部は、時刻ｔ１から時刻ｔ２のＧＰＳ相対速度Ｖｇ（ｔ２−ｔ１）の積算と、時刻ｔ１から時刻ｔ２の加速度センサの出力から求める相対速度Ｖｓ（ｔ２−ｔ１）の積算との差分から前記傾斜角θを求めることを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
3. 前記等速度判定部は、さらに時刻ｔａと時刻ｔｂの間に蓄積した加速度のデータ系列にランダム性が成り立つとき、移動体が等速度であると判定することを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
4. 前記加速度センサ補正部は、ＧＰＳ受信機が求めた時刻ｔ１と時刻ｔ２の絶対位置の差が所定距離以内または所定距離以上であることにより、時刻ｔ２の加速度Ａｘの平均値Ａｘ２を新たな時刻ｔ１の平均値Ａｘ１として、処理をやり直すことを特徴とする請求項１に記載のナビゲーション装置。
5. 自立センサやＧＮＳＳ受信機を用いて、移動体の現在位置を算出するナビゲーション方法であって、
   所定時刻ｔａのＧＰＳ速度Ｖｇ（ｔａ）と時刻ｔａから算出間隔経過後の時刻ｔｂのＧＰＳ速度Ｖｇ（ｔｂ）の差分が許容値より小さいことにより移動体が等速度であると判定する等速度判定ステップと、
   前記等速度判定ステップが前回等速度と判定した時刻ｔ１の加速度センサの出力値である加速度Ａｘの平均値Ａｘ１と、今回等速度と判定した時刻ｔ２の加速度Ａｘの平均値Ａｘ２が一致することにより、時刻ｔ１と時刻ｔ２に移動体が移動する斜面の傾斜角θが同一として前記傾斜角θを求め、前記傾斜角θを用いて加速度センサの誤差αを補正値として算出する加速度センサ補正ステップと、
   加速度センサの出力を前記補正値により補正した値を用いて、移動体の現在位置を算出する現在位置算出ステップと、
   を有するナビゲーション方法。
6. 自立センサやＧＮＳＳ受信機を用いて、移動体の現在位置を算出するナビゲーション装置のコンピュータで実行されるナビゲーションプログラムであって、
   所定時刻ｔａのＧＰＳ速度Ｖｇ（ｔａ）と時刻ｔａから算出間隔経過後の時刻ｔｂのＧＰＳ速度Ｖｇ（ｔｂ）の差分が許容値より小さいことにより移動体が等速度であると判定する等速度判定ステップと、
   前記等速度判定ステップが前回等速度と判定した時刻ｔ１の加速度センサの出力値である加速度Ａｘの平均値Ａｘ１と、今回等速度と判定した時刻ｔ２の加速度Ａｘの平均値Ａｘ２が一致することにより、時刻ｔ１と時刻ｔ２に移動体が移動する斜面の傾斜角θが同一として前記傾斜角θを求め、前記傾斜角θを用いて加速度センサの誤差αを補正値として算出する加速度センサ補正ステップと、
   加速度センサの出力を前記補正値により補正した値を用いて、移動体の現在位置を算出する現在位置算出ステップと、
   を有するナビゲーションプログラム。

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