JP2680900B2 - ジヤイロのオフセツト除去法 - Google Patents
ジヤイロのオフセツト除去法Info
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- JP2680900B2 JP2680900B2 JP22775589A JP22775589A JP2680900B2 JP 2680900 B2 JP2680900 B2 JP 2680900B2 JP 22775589 A JP22775589 A JP 22775589A JP 22775589 A JP22775589 A JP 22775589A JP 2680900 B2 JP2680900 B2 JP 2680900B2
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Description
本発明は光フアイバジヤイロ、振動ジヤイロ、機械式
ジヤイロなどの旋回角速度検出センサを用いて、自動車
の旋回角速度を検出しようとする際に問題となる出力オ
フセツト除去の問題に関する。
ジヤイロなどの旋回角速度検出センサを用いて、自動車
の旋回角速度を検出しようとする際に問題となる出力オ
フセツト除去の問題に関する。
第１図に、自動車の旋回角をジヤイロを用いて検出
し、自動車の進行する方位を求めるシステムの構成を示
す。 車輪の回転角速度を求める車輪速センサと、自動車の
車体の回転角速度を検出するジヤイロがある。ジヤイロ
は光フアイバジヤイロ、振動ジヤイロ、機械式ジヤイロ
のいずれでもよい。一次元でも二次元でもよいが、ある
車体に固定された軸のまわりに車体が回転する角速度を
検出する。 角速度に応じたデータが出力されるので、これを積分
する事により車体の方位が求められる。 進行距離は、車輪速センサが一定距離走行する毎に生
ずるパルスを積算することによつて求められる。 時刻ごとの微分進行距離と方位とが分ると、ある基準
点を原点とし直交座標系を想定した場合、この座標系で
の自動車の位置が計算されることになる。これがこのシ
ステムの出力で、ある座標系での位置と、自動車の方位
が与えられる。 このシステムの出力は、たとえばメモリ装置に記録さ
れている地図データと照合し、地図上に自身の位置を求
めて表示するナビゲーシヨンシステムや、自身の位置を
中央管理システムに無線などで連絡するようなロケーシ
ヨンシステムに利用される。 実際には、ジヤイロの出力は回転角速度に比例する電
圧出力となる。その電圧出力をAD変換器によつてデジタ
ル値に変換し、コンピユータシステムに一定時間間隔で
入力する。コンピユータシステムではそれを積算して方
位値とする。
し、自動車の進行する方位を求めるシステムの構成を示
す。 車輪の回転角速度を求める車輪速センサと、自動車の
車体の回転角速度を検出するジヤイロがある。ジヤイロ
は光フアイバジヤイロ、振動ジヤイロ、機械式ジヤイロ
のいずれでもよい。一次元でも二次元でもよいが、ある
車体に固定された軸のまわりに車体が回転する角速度を
検出する。 角速度に応じたデータが出力されるので、これを積分
する事により車体の方位が求められる。 進行距離は、車輪速センサが一定距離走行する毎に生
ずるパルスを積算することによつて求められる。 時刻ごとの微分進行距離と方位とが分ると、ある基準
点を原点とし直交座標系を想定した場合、この座標系で
の自動車の位置が計算されることになる。これがこのシ
ステムの出力で、ある座標系での位置と、自動車の方位
が与えられる。 このシステムの出力は、たとえばメモリ装置に記録さ
れている地図データと照合し、地図上に自身の位置を求
めて表示するナビゲーシヨンシステムや、自身の位置を
中央管理システムに無線などで連絡するようなロケーシ
ヨンシステムに利用される。 実際には、ジヤイロの出力は回転角速度に比例する電
圧出力となる。その電圧出力をAD変換器によつてデジタ
ル値に変換し、コンピユータシステムに一定時間間隔で
入力する。コンピユータシステムではそれを積算して方
位値とする。
ここで問題とするのは、ジヤイロの出力値に含まれる
オフセツトとそのドリフトである。 回転角速度が０であれば、ジヤイロの出力値が０であ
るべきである。しかし、実際にはそうでない。回転角速
度が０である時の、ジヤイロ出力値の０からのずれをオ
フセツトという。オフセツトは不変ではなく時間的に変
動する。時間的な変動をドリフトという。 ジヤイロの出力値から、オフセツトを除去しておく必
要がある。オフセツトを除去したものが回転角速度を示
す真の値である。 ジヤイロの出力値からオフセツトを除去しておかない
と、コンピユータ内での積算誤差として増大し、計算さ
れた方位は、本来の正しい方位から外れてゆく事にな
る。積分によつて方位を求めるから、オフセツトが存在
すればその影響が累積してゆく。正確なオフセツトを除
去しなければならない。 オフセツト値を求めるために、自動車が信号などで停
車している時のジヤイロ出力を平均してこれをオフセツ
ト値とする。そして、走行中はジヤイロ出力からオフセ
ツト値を差し引いて真の値を求めるようにする。 自動車が停車している時は、車体の回転角速度が０で
あるはずである。この時のジヤイロの出力はオフセツト
分だけを含むはずである。 しかし実際は第２図に示すように、停車中であつて
も、ジヤイロの出力は一定でなく微少変動する。ある一
定値のまわりに微少変動することもあるが、これから外
れた値のまわりで微少変動する事もある。微少変動分は
振幅も周期も小さいがこれは短周期ノイズという事がで
きる。これに反して一定値から外れるように変動するこ
ともあり、これは振幅も周期も比較的大きいので長周期
ノイズという。 このように停車中といつてもジヤイロの出力は一定で
なくノイズを含んだ波形となる。 しかし、停車中のジヤイロ出力がオフセツトを与える
事は確かであろう。停車中のジヤイロ出力の平均値をも
つてオフセツト値とするのは妥当である。 平均値といつてもいろいろなとり方がある。たとえ
ば、停車中のある時期について、ある短い時間で平均す
るという事が考えられる。この場合は長周期ノイズの影
響を除去することが難しい。 やはり最も正確なのは、停車中の時間全体にわたつて
ジヤイロ出力を時間平均することであろう。 そうすると問題となるのは、自動車が停止した時刻t1
と、走行し始めた時刻t2とを正確に知ることである。 自動車の走行速度は、通常タイヤの回転をパルスに変
換する機構を設け、これより得ている（車輪速セン
サ）。自動車が走行しているか停車しているのかという
判断はそのパルスの有無によつて行なう。すなわち車輪
速センサのパルスが存在すれば走行中とし、パルスがな
ければ停車中と判断するのである。 しかし厳密にいえば、車輪速センサのパルスの有無に
よつて走行、停車を判定するのは正しくない。 停車しようとする時、及び再び走行しようとする時に
は、車輪速パルスの分解能に応じ、自動車が動いている
のに車輪速パルスが出力されない時間が必ず存在する。 第２図に於て自動車が速度を緩め停車し、再び走行し
始める場合のジヤイロ出力（ａ）と、車輪速パルス
（ｂ）とを示している。 停止した時間t1より先に（t3）、車輪速パルスが発生
しなくなる。最後の車輪速パルスの発生時刻t3と、停止
時t1の間の時間は実際には走行しているが、車輪速セ
ンサによれば停止しているようにみえる期間である。 反対に、発車した瞬間は、走行開始時t2より後に車輪
速パルスが発生する（t4）。発車時t3とパルス発生時刻
t4の間の時間も、実際には走行しているが、車輪速セ
ンサによれば停止しているようにみえる期間である。 車輪速パルスにより停車中であることを判断し、t3〜
t4の間で時間平均すると、実際の停車時であるt1〜t2の
間での時間平均とは違つた値が得られる。 欲しいオフセツト値Δは、ジヤイロ出力をΩ（ｔ）と
して、 であるが、車輪速パルスを停車の判断に用いると、 が得られる事になる。 とΔとは積分範囲が違うので異なる値を与える。期間
、は短いので平均値 に与える影響が無視できるように思えるがそうではな
い。 第２図（ａ）に示すように、ジヤイロ出力は走行中と
停車中で著しく違う。たとえ速度が小さくてもジヤイロ
出力の変動の振幅は大きく周期も長い。停車中はジヤイ
ロ出力が極めて小さくなる。このため、t3〜t4でジヤイ
ロ出力Ω（ｔ）を積分すると、、の期間の影響が優
越する。これを（t4−t3）で割るのであるから、t1〜t2
の期間での平均値Δと全く異なる値となつてしまう。 走行中のジヤイロ出力が積分中に入ると、そのような
大きい誤差を引きおこすのであるから、これを排除すれ
ばよいと考えられる。 そこで例えば、停車中の短い期間、で平均操作し
てオフセツトを求めるという事も考えられる。しかしこ
のようにすると長周期ノイズの影響を受けやすくなり、
やはり誤差を伴う。 停車中であつてしかも十分に長い時間ジヤイロ出力を
平均してオフセツトを求めるのが望ましい。 自動車が停車中であつてしかもできるだけ長い時間ジ
ヤイロ出力を積算し平均値を求める事のできる方法を提
供することが本発明の目的である。
オフセツトとそのドリフトである。 回転角速度が０であれば、ジヤイロの出力値が０であ
るべきである。しかし、実際にはそうでない。回転角速
度が０である時の、ジヤイロ出力値の０からのずれをオ
フセツトという。オフセツトは不変ではなく時間的に変
動する。時間的な変動をドリフトという。 ジヤイロの出力値から、オフセツトを除去しておく必
要がある。オフセツトを除去したものが回転角速度を示
す真の値である。 ジヤイロの出力値からオフセツトを除去しておかない
と、コンピユータ内での積算誤差として増大し、計算さ
れた方位は、本来の正しい方位から外れてゆく事にな
る。積分によつて方位を求めるから、オフセツトが存在
すればその影響が累積してゆく。正確なオフセツトを除
去しなければならない。 オフセツト値を求めるために、自動車が信号などで停
車している時のジヤイロ出力を平均してこれをオフセツ
ト値とする。そして、走行中はジヤイロ出力からオフセ
ツト値を差し引いて真の値を求めるようにする。 自動車が停車している時は、車体の回転角速度が０で
あるはずである。この時のジヤイロの出力はオフセツト
分だけを含むはずである。 しかし実際は第２図に示すように、停車中であつて
も、ジヤイロの出力は一定でなく微少変動する。ある一
定値のまわりに微少変動することもあるが、これから外
れた値のまわりで微少変動する事もある。微少変動分は
振幅も周期も小さいがこれは短周期ノイズという事がで
きる。これに反して一定値から外れるように変動するこ
ともあり、これは振幅も周期も比較的大きいので長周期
ノイズという。 このように停車中といつてもジヤイロの出力は一定で
なくノイズを含んだ波形となる。 しかし、停車中のジヤイロ出力がオフセツトを与える
事は確かであろう。停車中のジヤイロ出力の平均値をも
つてオフセツト値とするのは妥当である。 平均値といつてもいろいろなとり方がある。たとえ
ば、停車中のある時期について、ある短い時間で平均す
るという事が考えられる。この場合は長周期ノイズの影
響を除去することが難しい。 やはり最も正確なのは、停車中の時間全体にわたつて
ジヤイロ出力を時間平均することであろう。 そうすると問題となるのは、自動車が停止した時刻t1
と、走行し始めた時刻t2とを正確に知ることである。 自動車の走行速度は、通常タイヤの回転をパルスに変
換する機構を設け、これより得ている（車輪速セン
サ）。自動車が走行しているか停車しているのかという
判断はそのパルスの有無によつて行なう。すなわち車輪
速センサのパルスが存在すれば走行中とし、パルスがな
ければ停車中と判断するのである。 しかし厳密にいえば、車輪速センサのパルスの有無に
よつて走行、停車を判定するのは正しくない。 停車しようとする時、及び再び走行しようとする時に
は、車輪速パルスの分解能に応じ、自動車が動いている
のに車輪速パルスが出力されない時間が必ず存在する。 第２図に於て自動車が速度を緩め停車し、再び走行し
始める場合のジヤイロ出力（ａ）と、車輪速パルス
（ｂ）とを示している。 停止した時間t1より先に（t3）、車輪速パルスが発生
しなくなる。最後の車輪速パルスの発生時刻t3と、停止
時t1の間の時間は実際には走行しているが、車輪速セ
ンサによれば停止しているようにみえる期間である。 反対に、発車した瞬間は、走行開始時t2より後に車輪
速パルスが発生する（t4）。発車時t3とパルス発生時刻
t4の間の時間も、実際には走行しているが、車輪速セ
ンサによれば停止しているようにみえる期間である。 車輪速パルスにより停車中であることを判断し、t3〜
t4の間で時間平均すると、実際の停車時であるt1〜t2の
間での時間平均とは違つた値が得られる。 欲しいオフセツト値Δは、ジヤイロ出力をΩ（ｔ）と
して、 であるが、車輪速パルスを停車の判断に用いると、 が得られる事になる。 とΔとは積分範囲が違うので異なる値を与える。期間
、は短いので平均値 に与える影響が無視できるように思えるがそうではな
い。 第２図（ａ）に示すように、ジヤイロ出力は走行中と
停車中で著しく違う。たとえ速度が小さくてもジヤイロ
出力の変動の振幅は大きく周期も長い。停車中はジヤイ
ロ出力が極めて小さくなる。このため、t3〜t4でジヤイ
ロ出力Ω（ｔ）を積分すると、、の期間の影響が優
越する。これを（t4−t3）で割るのであるから、t1〜t2
の期間での平均値Δと全く異なる値となつてしまう。 走行中のジヤイロ出力が積分中に入ると、そのような
大きい誤差を引きおこすのであるから、これを排除すれ
ばよいと考えられる。 そこで例えば、停車中の短い期間、で平均操作し
てオフセツトを求めるという事も考えられる。しかしこ
のようにすると長周期ノイズの影響を受けやすくなり、
やはり誤差を伴う。 停車中であつてしかも十分に長い時間ジヤイロ出力を
平均してオフセツトを求めるのが望ましい。 自動車が停車中であつてしかもできるだけ長い時間ジ
ヤイロ出力を積算し平均値を求める事のできる方法を提
供することが本発明の目的である。
前期の目的を達成するため、本発明のジヤイロオフセ
ツト除去法は、 車輪の回転角速度を検出する車輪速センサにより走
行距離を求め、 移動体の角速度を求めるジヤイロ出力を積分し移動
体の方位を演算する移動体搭載システムにおいて、 移動体の停車中のジヤイロ出力からオフセツト値を
求めその後オフセツト値を差引くことでジヤイロ出力を
補正する方法であつて、 ジヤイロ出力をサンプリングしたデータを一時格納
するバツフアメモリと、 バツフアメモリからあふれ出るデータを積算するブ
ロツクと、 積数したデータ個数をカウントするカウンタブロツ
クと、 積算したデータをデータ個数で割つて平均値を求め
る演算装置とからなり、 走行距離センサが停止を示した後一定時間後からバ
ツフアメモリにデータを格納し始め、 バツフアメモリからあふれるデータを前記積算ブロ
ツクによつて積算し、 同時に積算されたデータの数を前記カウンタブロツ
クにより計数し、 続いて走行を開始した時点に前記積算データをデー
タの数で割ることによつて平均値を求め、 バツフアメモリの内容を捨て去り 前記平均値をオフセツト値とする、 ようにしたものである。 第３図は本発明のジヤイロオフセツト除去法の概略構
成を示す。最上段の波形列は車輪速パルスである。２段
目の打点はジヤイロデータのサンプリング点を示してい
る。D1、D2、…というようにサンプリング時刻ごとにデ
ータが出力され、バツフアメモリ１に入力される。 バツフアメモリ１はジヤイロ出力データを一時期たく
わえておくために用いる。ただし通常のメモリ構成では
なく、メモリが一杯になると、いちばん最初に入れたデ
ータから順にあふれ出るような構成となつている。 つまり先入れ、先出しのメモリである。これはジヤイ
ロデータ出力の平均操作に遅延を与え、前述第２図の
、のような期間のデータを平均操作から排除する事
が目的である。 バツフアメモリからあふれ出たデータは、積分ブロツ
ク２によつて積算される。また同時に積算されたデータ
個数もカウンタブロツク３によりカウントされる。デー
タ個数ｎにより、データの積算値を割る事により、あふ
れたデータについて平均値 を求める。 ここで注意すべきことは２つある。 ひとつはの「走行距離センサが停止を示した後一定
時間後からバツフアメモリにデータを格納し始め」とい
う事である。これは第２図の期間を平均操作から除く
ためである。 もうひとつはバツフアメモリ１を使い、あふれ出たデ
ータを平均操作するということである。平均をとつた時
刻においてバツフアメモリ１内に記憶されているデータ
は平均操作に含まれない。これは第２図の期間を平均
操作から除くためである。
ツト除去法は、 車輪の回転角速度を検出する車輪速センサにより走
行距離を求め、 移動体の角速度を求めるジヤイロ出力を積分し移動
体の方位を演算する移動体搭載システムにおいて、 移動体の停車中のジヤイロ出力からオフセツト値を
求めその後オフセツト値を差引くことでジヤイロ出力を
補正する方法であつて、 ジヤイロ出力をサンプリングしたデータを一時格納
するバツフアメモリと、 バツフアメモリからあふれ出るデータを積算するブ
ロツクと、 積数したデータ個数をカウントするカウンタブロツ
クと、 積算したデータをデータ個数で割つて平均値を求め
る演算装置とからなり、 走行距離センサが停止を示した後一定時間後からバ
ツフアメモリにデータを格納し始め、 バツフアメモリからあふれるデータを前記積算ブロ
ツクによつて積算し、 同時に積算されたデータの数を前記カウンタブロツ
クにより計数し、 続いて走行を開始した時点に前記積算データをデー
タの数で割ることによつて平均値を求め、 バツフアメモリの内容を捨て去り 前記平均値をオフセツト値とする、 ようにしたものである。 第３図は本発明のジヤイロオフセツト除去法の概略構
成を示す。最上段の波形列は車輪速パルスである。２段
目の打点はジヤイロデータのサンプリング点を示してい
る。D1、D2、…というようにサンプリング時刻ごとにデ
ータが出力され、バツフアメモリ１に入力される。 バツフアメモリ１はジヤイロ出力データを一時期たく
わえておくために用いる。ただし通常のメモリ構成では
なく、メモリが一杯になると、いちばん最初に入れたデ
ータから順にあふれ出るような構成となつている。 つまり先入れ、先出しのメモリである。これはジヤイ
ロデータ出力の平均操作に遅延を与え、前述第２図の
、のような期間のデータを平均操作から排除する事
が目的である。 バツフアメモリからあふれ出たデータは、積分ブロツ
ク２によつて積算される。また同時に積算されたデータ
個数もカウンタブロツク３によりカウントされる。デー
タ個数ｎにより、データの積算値を割る事により、あふ
れたデータについて平均値 を求める。 ここで注意すべきことは２つある。 ひとつはの「走行距離センサが停止を示した後一定
時間後からバツフアメモリにデータを格納し始め」とい
う事である。これは第２図の期間を平均操作から除く
ためである。 もうひとつはバツフアメモリ１を使い、あふれ出たデ
ータを平均操作するということである。平均をとつた時
刻においてバツフアメモリ１内に記憶されているデータ
は平均操作に含まれない。これは第２図の期間を平均
操作から除くためである。
自動車が停車すると車輪速パルスが途切れる（第２図
のt3）。しかし、車輪速パルスが途切れても、その後、
t1時刻まで自動車が動いているので、それを見込んで一
定時間Taだけ待つ。これをここでは前待ち時間Taという
ことにする。Taだけ待つた時刻をt5とする。 t3＋Ta＝t5 （３） である。t5はt1より後になるようにする。つまり、車輪
速パルスが途切れて（t3）から、自動車が停止する
（t1）までの時間（t1−t3）の最大値または最大値より
大きい値として、前待ち時間Taを予め決定しておく。 Ta≧max｛t1−t3｝ （４） である。max｛…｝というのは群｛…｝の最大値という
ことである。 車輪速パルスが途断えて（t3）から、Ta時間後にバツ
フアメモリ１にジヤイロデータを入力してゆく。つまり
時刻t3〜t5のジヤイロデータははじめからバツフアメモ
リ１に入力されない。t5からデータD1、D2、…が入力さ
れてゆく。これは完全に停車した後のジヤイロデータ出
力である。 バツフアメモリの容量をｍとする。データはバツフア
メモリ１に順時格納されてゆく。ｍ番目のデータが格納
されるまで、バツフアメモリからデータはあふれ出さな
い。しかし、ｍ番目のデータが入ると、メモリセルが一
杯になるので、さらにデータが入ると、最初のデータD1
から順にメモリからあふれ出てゆく。 あふれ出たデータの個数をｎとする。この数ｎをカウ
ンタブロツク３がカウントする。あふれ出たデータD1、
…の積算値を積算ブロツク２が演算する。 カウンタブロツクの出力をＳ、積算ブロツクの出力を
Ｑとする。 Ｓ＝ｎ （５） である。このままでは、時刻ｔとｎとの対応が分りにく
い。そこで、時刻ｔでのジヤイロ出力Ω（ｔ）との関係
について説明する。サンプリング間隔をτとする。 Ta＝τｈ （７） Tb＝τｍ （８） とおく。Taは先に述べたように車輪速パルスがなくなつ
てから、バツフアメモリへデータを入力し始めるまでの
時間である。 Tbというのはバツフアメモリのメモリセルの数ｍによ
つてもたらされる遅延時間である。Ta、Tbは期間、
を平均操作から外すために設けられる遅延時間である。 （５）、（６）式は、t5以降の任意の時刻ｔと、次の
ように関連づけられる。 Ｓ＝（ｔ−t5−Tb）／τ （９） データの数ｎの計数はt5から直ちに開始されるのでは
なく、データがバツフアメモリを通過するのに要する時
間Tbを経た後に開始される。であるから、時刻ｔまでの
時間は（ｔ−t5−Tb）である。τごとにデータがひとつ
出力されるので、データ数ｎは、これをτで割つた値と
して（９）で与えられる。 データのあふれ出る時刻は（t5＋Tb）からであり、時
刻ｔまでこれを積算するので、Ｑの積分範囲は（t5＋
Tb）からτまでである。しかし、バツフアメモリを通る
のにTbだけの時間がかかるので、時刻ｔに出力されたデ
ータは実はｔ−Tbの値である。そこで被積分函数はΩ
（ｔ−Tb）となる。 ただし、DkとΩ（ｔ）とは同じジヤイロデータであ
る。独立変数、サフイツクスの与えかたが違うのでノー
テーシヨンを変えている。Dkは時刻t5からτごとにサン
プリングした値であるので、ｔとｎに ｔ＝t5＋（ｎ−１）τ （11） という関係があり、このとき Dn＝Ω（ｔ） （12） である。ただし、これは時刻ｔにバツフアメモリの出力
に与えられるものではない。（12）の値は時刻ｔ＋Tbに
バツフアメモリ出力に現われる。Tbだけ遅れるのであ
る。 Q/Sを計算すれば平均値が与えられることになる。た
だし、任意の時刻でQ/Sを求めるというのではない。 そうではなくて、車輪速パルスが再び入力された時点
（第２図のt4）で積算データの平均値を求める。これを
オフセツト値とする。オフセツト値 が求まるから、次に走行を開始した時はみかけのジヤイ
ロ出力からオフセツト値 を差引いたものを真のジヤイロ出力とする。これから自
動車の角速度を演算する。 時刻t4でQ/Sを求めて平均操作するという事は、
（５）、（６）式できまる値をｔ＝t4まで計算し、Q/S
を計算するという事である。ｎについていえば、これは
時刻t5からTbだけ遅れて計数を開始しt4で停止するので
あるから、 である。これは時刻t4よりTb時間だけ以前のt6時刻まで
の、パルス数として考えることができる。 新しく定義した時刻t6は、実際に自動車が発進した時
刻t2より以前でなければならない。つまり、自動車が発
進して（t2）から、車輪速パルスが出る時刻（t4）まで
の最大値よりTbが長いものでなければならない。（t4−
t2）は自動車の車輪の停止位置により、発進の工合いに
より変わるが、この最大値は確定できる値である。 Tb≧max｛t4−t2｝ （16） さて積算ブロツクで積算した値はD1からDnまでの和で
あるが（14）式からｎというのは、時刻t6のサンプル番
号である事が分る。つまり、データはt5〜t6の間のもの
が積算されているのである。 t5〜t6のサンプル数がｎで、この間のデータの積算値
がＱであるので、Q/Sがt5〜t6のジヤイロ出力の平均値
を与えている事になる。 同じ事は（９）、（10）の式を用いても説明する事が
できる。ｔ＝t4（車輪速パルスが生じた時刻）に於て、
Q/Sを演算するのであるから、その結果は となる。ただし、（17）から（18）への式の変換におい
て、ｔ−Tbをｔと置きかえている。（18）から、Q/Sがt
5〜t6のデータ出力の時間平均であることが明白に分
る。 このようにして、自動車が停止した時刻より後の時刻
t5から、自動車が発進する直前の時刻t6までのジヤイロ
出力の平均値が求められる。自動車が動いている時のジ
ヤイロ出力データが平均操作の中に含まれる事はない。 ただし、本発明の場合、実質的な停車時間が短い場合
にも自動的にオフセツト値が計算されてしまう。この場
合、長周期ノイズの影響を全く含まない値によりオフセ
ツト補正がなされてしまう可能性がある。このような可
能性を考えて、平均する時間が短い場合にはその値を採
用しないで捨てる。もしくは前回のオフセツト計算値と
荷重平均を行なうといつた処理もあわせて行う事が考え
られる。
のt3）。しかし、車輪速パルスが途切れても、その後、
t1時刻まで自動車が動いているので、それを見込んで一
定時間Taだけ待つ。これをここでは前待ち時間Taという
ことにする。Taだけ待つた時刻をt5とする。 t3＋Ta＝t5 （３） である。t5はt1より後になるようにする。つまり、車輪
速パルスが途切れて（t3）から、自動車が停止する
（t1）までの時間（t1−t3）の最大値または最大値より
大きい値として、前待ち時間Taを予め決定しておく。 Ta≧max｛t1−t3｝ （４） である。max｛…｝というのは群｛…｝の最大値という
ことである。 車輪速パルスが途断えて（t3）から、Ta時間後にバツ
フアメモリ１にジヤイロデータを入力してゆく。つまり
時刻t3〜t5のジヤイロデータははじめからバツフアメモ
リ１に入力されない。t5からデータD1、D2、…が入力さ
れてゆく。これは完全に停車した後のジヤイロデータ出
力である。 バツフアメモリの容量をｍとする。データはバツフア
メモリ１に順時格納されてゆく。ｍ番目のデータが格納
されるまで、バツフアメモリからデータはあふれ出さな
い。しかし、ｍ番目のデータが入ると、メモリセルが一
杯になるので、さらにデータが入ると、最初のデータD1
から順にメモリからあふれ出てゆく。 あふれ出たデータの個数をｎとする。この数ｎをカウ
ンタブロツク３がカウントする。あふれ出たデータD1、
…の積算値を積算ブロツク２が演算する。 カウンタブロツクの出力をＳ、積算ブロツクの出力を
Ｑとする。 Ｓ＝ｎ （５） である。このままでは、時刻ｔとｎとの対応が分りにく
い。そこで、時刻ｔでのジヤイロ出力Ω（ｔ）との関係
について説明する。サンプリング間隔をτとする。 Ta＝τｈ （７） Tb＝τｍ （８） とおく。Taは先に述べたように車輪速パルスがなくなつ
てから、バツフアメモリへデータを入力し始めるまでの
時間である。 Tbというのはバツフアメモリのメモリセルの数ｍによ
つてもたらされる遅延時間である。Ta、Tbは期間、
を平均操作から外すために設けられる遅延時間である。 （５）、（６）式は、t5以降の任意の時刻ｔと、次の
ように関連づけられる。 Ｓ＝（ｔ−t5−Tb）／τ （９） データの数ｎの計数はt5から直ちに開始されるのでは
なく、データがバツフアメモリを通過するのに要する時
間Tbを経た後に開始される。であるから、時刻ｔまでの
時間は（ｔ−t5−Tb）である。τごとにデータがひとつ
出力されるので、データ数ｎは、これをτで割つた値と
して（９）で与えられる。 データのあふれ出る時刻は（t5＋Tb）からであり、時
刻ｔまでこれを積算するので、Ｑの積分範囲は（t5＋
Tb）からτまでである。しかし、バツフアメモリを通る
のにTbだけの時間がかかるので、時刻ｔに出力されたデ
ータは実はｔ−Tbの値である。そこで被積分函数はΩ
（ｔ−Tb）となる。 ただし、DkとΩ（ｔ）とは同じジヤイロデータであ
る。独立変数、サフイツクスの与えかたが違うのでノー
テーシヨンを変えている。Dkは時刻t5からτごとにサン
プリングした値であるので、ｔとｎに ｔ＝t5＋（ｎ−１）τ （11） という関係があり、このとき Dn＝Ω（ｔ） （12） である。ただし、これは時刻ｔにバツフアメモリの出力
に与えられるものではない。（12）の値は時刻ｔ＋Tbに
バツフアメモリ出力に現われる。Tbだけ遅れるのであ
る。 Q/Sを計算すれば平均値が与えられることになる。た
だし、任意の時刻でQ/Sを求めるというのではない。 そうではなくて、車輪速パルスが再び入力された時点
（第２図のt4）で積算データの平均値を求める。これを
オフセツト値とする。オフセツト値 が求まるから、次に走行を開始した時はみかけのジヤイ
ロ出力からオフセツト値 を差引いたものを真のジヤイロ出力とする。これから自
動車の角速度を演算する。 時刻t4でQ/Sを求めて平均操作するという事は、
（５）、（６）式できまる値をｔ＝t4まで計算し、Q/S
を計算するという事である。ｎについていえば、これは
時刻t5からTbだけ遅れて計数を開始しt4で停止するので
あるから、 である。これは時刻t4よりTb時間だけ以前のt6時刻まで
の、パルス数として考えることができる。 新しく定義した時刻t6は、実際に自動車が発進した時
刻t2より以前でなければならない。つまり、自動車が発
進して（t2）から、車輪速パルスが出る時刻（t4）まで
の最大値よりTbが長いものでなければならない。（t4−
t2）は自動車の車輪の停止位置により、発進の工合いに
より変わるが、この最大値は確定できる値である。 Tb≧max｛t4−t2｝ （16） さて積算ブロツクで積算した値はD1からDnまでの和で
あるが（14）式からｎというのは、時刻t6のサンプル番
号である事が分る。つまり、データはt5〜t6の間のもの
が積算されているのである。 t5〜t6のサンプル数がｎで、この間のデータの積算値
がＱであるので、Q/Sがt5〜t6のジヤイロ出力の平均値
を与えている事になる。 同じ事は（９）、（10）の式を用いても説明する事が
できる。ｔ＝t4（車輪速パルスが生じた時刻）に於て、
Q/Sを演算するのであるから、その結果は となる。ただし、（17）から（18）への式の変換におい
て、ｔ−Tbをｔと置きかえている。（18）から、Q/Sがt
5〜t6のデータ出力の時間平均であることが明白に分
る。 このようにして、自動車が停止した時刻より後の時刻
t5から、自動車が発進する直前の時刻t6までのジヤイロ
出力の平均値が求められる。自動車が動いている時のジ
ヤイロ出力データが平均操作の中に含まれる事はない。 ただし、本発明の場合、実質的な停車時間が短い場合
にも自動的にオフセツト値が計算されてしまう。この場
合、長周期ノイズの影響を全く含まない値によりオフセ
ツト補正がなされてしまう可能性がある。このような可
能性を考えて、平均する時間が短い場合にはその値を採
用しないで捨てる。もしくは前回のオフセツト計算値と
荷重平均を行なうといつた処理もあわせて行う事が考え
られる。
本発明の利点は次のとおりである。 停車中のオフセツト値としてサンプリングするジヤ
イロ出力のデータ数を限定しないため、ほとんど全停車
時間にわたつてサンプリングして、これを平均操作する
事ができる。長周期ノイズの影響などがない。より正確
な平均値を求めることができる。 バツフアメモリを用いて、ジヤイロデータの列がバ
ツフアメモリを通過し、あふれ出たものについて平均演
算をしている。車輪速パルスが出た時のバツフアメモリ
内部のデータを平均値を求めるデータとしては使用せ
ず、捨て去つている。これによつて、自動車が動きはじ
めてから車輪速パルスが入るまでの期間のジヤイロ出
力データをオフセツト値の計算から外すことができる。
従つてバツフアメモリのサイズｍは、停車状態から発進
し車輪速パルスがでるまでの時間分のデータを格納でき
るより少し大きいものとする必要がある。 停止しようとする時は車輪速パルスが出なくなつて
Ta時間、バツフアメモリへジヤイロデータを格納しな
い。このため車輪速パルスが出なくなつてから自動車が
停車するまでのジヤイロ出力が平均値計算の中に含まれ
ないようになる。 停車時間の大小に拘わらず正確なオフセツト値が求
まる。 オフセツトドリフトの含まれるナビゲーシヨンシス
テム、ロケーシヨンシステムに組込んで使用すると効果
的である。
イロ出力のデータ数を限定しないため、ほとんど全停車
時間にわたつてサンプリングして、これを平均操作する
事ができる。長周期ノイズの影響などがない。より正確
な平均値を求めることができる。 バツフアメモリを用いて、ジヤイロデータの列がバ
ツフアメモリを通過し、あふれ出たものについて平均演
算をしている。車輪速パルスが出た時のバツフアメモリ
内部のデータを平均値を求めるデータとしては使用せ
ず、捨て去つている。これによつて、自動車が動きはじ
めてから車輪速パルスが入るまでの期間のジヤイロ出
力データをオフセツト値の計算から外すことができる。
従つてバツフアメモリのサイズｍは、停車状態から発進
し車輪速パルスがでるまでの時間分のデータを格納でき
るより少し大きいものとする必要がある。 停止しようとする時は車輪速パルスが出なくなつて
Ta時間、バツフアメモリへジヤイロデータを格納しな
い。このため車輪速パルスが出なくなつてから自動車が
停車するまでのジヤイロ出力が平均値計算の中に含まれ
ないようになる。 停車時間の大小に拘わらず正確なオフセツト値が求
まる。 オフセツトドリフトの含まれるナビゲーシヨンシス
テム、ロケーシヨンシステムに組込んで使用すると効果
的である。
【図面の簡単な説明】 第１図は車輪速センサとジヤイロとから自動車の方位、
位置を求めるシステムの概略構成図。 第２図は自動車が走行、停止、走行という動作をする時
のジヤイロ出力と車輪速パルスの波形図。 第３図は自動車が走行、停止、走行する時の本発明によ
る平均演算を説明するための図。 １……バツフアメモリ ２……積算ブロツク ３……カウンタブロツク t1……自動車が停止した時刻 t2……自動車が発進した時刻 t3……停止する直前であつて車輪速パルスが出なくなつ
た時刻 t4……発進した直後であつて最初の車輪速パルスが生じ
た時刻 t5……本発明においてジヤイロデータの積算を開始する
時刻 t6……本発明においてジヤイロデータの積算値をデータ
数で割つて平均値を求める時刻
位置を求めるシステムの概略構成図。 第２図は自動車が走行、停止、走行という動作をする時
のジヤイロ出力と車輪速パルスの波形図。 第３図は自動車が走行、停止、走行する時の本発明によ
る平均演算を説明するための図。 １……バツフアメモリ ２……積算ブロツク ３……カウンタブロツク t1……自動車が停止した時刻 t2……自動車が発進した時刻 t3……停止する直前であつて車輪速パルスが出なくなつ
た時刻 t4……発進した直後であつて最初の車輪速パルスが生じ
た時刻 t5……本発明においてジヤイロデータの積算を開始する
時刻 t6……本発明においてジヤイロデータの積算値をデータ
数で割つて平均値を求める時刻
Claims (1)
- 【請求項１】車輪の回転角速度を検出する車輪速センサ
により走行距離を求め、移動体の角速度を求めるジヤイ
ロ出力を積分し移動体の方位を演算する移動体搭載シス
テムにおいて、移動体の停車中のジヤイロ出力からオフ
セツト値を求めその後オフセツト値を差引くことでジヤ
イロ出力を補正する方法であつて、ジヤイロ出力をサン
プリングしたデータを一時格納するバツフアメモリと、
バツフアメモリからあふれ出るデータを積算するブロツ
クと、積算したデータ個数をカウントするカウンタブロ
ツクと、積算したデータをデータ個数で割つて平均値を
求める演算装置とからなり、走行距離センサが停止を示
した後一定時間後からバツフアメモリにデータを格納し
始め、バツフアメモリからあふれるデータを前記積算ブ
ロツクによつて積算し、同時に積算されたデータの数を
前記カウンタブロツクにより計数し、続いて走行を開始
した時点に、前記積算データをデータの数で割ることに
よつて平均値を求め、バツフアメモリの内容を捨て去
り、前記平均値をオフセツト値とする事を特徴とするジ
ヤイロのオフセツト除去法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22775589A JP2680900B2 (ja) | 1989-09-01 | 1989-09-01 | ジヤイロのオフセツト除去法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22775589A JP2680900B2 (ja) | 1989-09-01 | 1989-09-01 | ジヤイロのオフセツト除去法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0390812A JPH0390812A (ja) | 1991-04-16 |
| JP2680900B2 true JP2680900B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=16865869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22775589A Expired - Lifetime JP2680900B2 (ja) | 1989-09-01 | 1989-09-01 | ジヤイロのオフセツト除去法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2680900B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007040765A (ja) * | 2005-08-01 | 2007-02-15 | Toyota Motor Corp | 角速度センサの零点補正装置 |
| JP2010260430A (ja) * | 2009-05-01 | 2010-11-18 | Honda Motor Co Ltd | センサの基準点補正方法 |
| CN110709302B (zh) * | 2017-06-13 | 2022-11-25 | 日立安斯泰莫株式会社 | 车辆控制装置 |
-
1989
- 1989-09-01 JP JP22775589A patent/JP2680900B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0390812A (ja) | 1991-04-16 |
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