JP3503022B2 - 方位計 - Google Patents
方位計Info
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- JP3503022B2 JP3503022B2 JP36477098A JP36477098A JP3503022B2 JP 3503022 B2 JP3503022 B2 JP 3503022B2 JP 36477098 A JP36477098 A JP 36477098A JP 36477098 A JP36477098 A JP 36477098A JP 3503022 B2 JP3503022 B2 JP 3503022B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は移動体に搭載し
て、その移動方向（方位角）を計測する方位計に関し、
特にジャイロスコープ出力の角速度を積分して方位角を
求め、その方位角をＧＰＳ受信機より出力される方位角
で較正するようにしたハイブッド型の方位計に関する。
て、その移動方向（方位角）を計測する方位計に関し、
特にジャイロスコープ出力の角速度を積分して方位角を
求め、その方位角をＧＰＳ受信機より出力される方位角
で較正するようにしたハイブッド型の方位計に関する。
【０００２】
【従来の技術】 従来の方位計１
ＧＰＳ受信機により時々刻々（通常は１秒ごと）得られ
る位置データから前回位置データとの差分を求めて方位
を求める。この方位計は絶対方位（真北に対する方位
角）が得られるメリットがある。
る位置データから前回位置データとの差分を求めて方位
を求める。この方位計は絶対方位（真北に対する方位
角）が得られるメリットがある。
【０００３】 従来の方位計２
ジャイロスコープ（以下ジャイロと言う）を用いて回転
角速度ωまたは回転角度θを計測する。この方位計はリ
アルタイムで角度変位が得られるメリットがある。
角速度ωまたは回転角度θを計測する。この方位計はリ
アルタイムで角度変位が得られるメリットがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】 従来の方位計１
（ＧＰＳ）は、前記のとおり１秒前の位置情報と現在の
位置情報の差分から角度を算出するため、移動速度が低
速の場合または旋回中の場合、位置の差分が小さくなる
ため方位角誤差が大きくなる。原理的に速度がゼロの場
合は方位角を計測できない。
（ＧＰＳ）は、前記のとおり１秒前の位置情報と現在の
位置情報の差分から角度を算出するため、移動速度が低
速の場合または旋回中の場合、位置の差分が小さくなる
ため方位角誤差が大きくなる。原理的に速度がゼロの場
合は方位角を計測できない。
【０００５】 角度の出力のために１秒要するため、
リアルタイムの方位測定に限度がある。 またＧＰＳ
電波の受信状態が悪い場合には、測定誤差が大きくな
り、遂には測定不能となる問題があった。 従来の方
位計２（ジャイロ方式）は、その原理から相対方位しか
得られない。また、ジャイロの角速度出力にゼロ点ドリ
フトが存在するため積分誤差が時間と共に増大する問題
があった。
リアルタイムの方位測定に限度がある。 またＧＰＳ
電波の受信状態が悪い場合には、測定誤差が大きくな
り、遂には測定不能となる問題があった。 従来の方
位計２（ジャイロ方式）は、その原理から相対方位しか
得られない。また、ジャイロの角速度出力にゼロ点ドリ
フトが存在するため積分誤差が時間と共に増大する問題
があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】以上の問題点解決のた
め、ＧＰＳ信号とジャイロ信号を組み合わせて両者の利
点を融合するようにしたのが本願発明の趣旨である。即
ち、本願発明の大きな骨子は以下の通りである。 移
動体が高速かつ直線移動時にジャイロ方位をＧＰＳ方位
に合わせ、ジャイロ方位をＧＰＳが出力する絶対方位に
整合させる。
め、ＧＰＳ信号とジャイロ信号を組み合わせて両者の利
点を融合するようにしたのが本願発明の趣旨である。即
ち、本願発明の大きな骨子は以下の通りである。 移
動体が高速かつ直線移動時にジャイロ方位をＧＰＳ方位
に合わせ、ジャイロ方位をＧＰＳが出力する絶対方位に
整合させる。
【０００７】 移動体低速移動時、または旋回時はジ
ャイロ方位（少なくとも一回上記がなされていればジ
ャイロ方位は絶対方位となっている）を出力する。
移動体が停止時は原理的に方位は動かないのでジャイロ
のゼロ点ドリフトの影響を除去するためにジャイロの後
段に不感帯手段を設け、微少な角速度に対して反応しな
いものとする。
ャイロ方位（少なくとも一回上記がなされていればジ
ャイロ方位は絶対方位となっている）を出力する。
移動体が停止時は原理的に方位は動かないのでジャイロ
のゼロ点ドリフトの影響を除去するためにジャイロの後
段に不感帯手段を設け、微少な角速度に対して反応しな
いものとする。
【０００８】不感帯の大きさは移動体の現実に計測対象
となる回転角速度より十分小さいレベルに設定する。こ
の点から静止時は角速度はゼロだから不感帯レベルを大
きくして不感帯手段の出力をゼロにし、移動時は不感帯
レベルを小さくする（移動時は微少な角速度が加わる可
能性があるため）。
となる回転角速度より十分小さいレベルに設定する。こ
の点から静止時は角速度はゼロだから不感帯レベルを大
きくして不感帯手段の出力をゼロにし、移動時は不感帯
レベルを小さくする（移動時は微少な角速度が加わる可
能性があるため）。
【０００９】あるいは、静止時には強制的に角度が変化
しないように数値を固定してしまう。 前記ジャイロ
のゼロ点ドリフトは一般的に温度の影響で生じる。温度
が大きく変化するような場合は温度センサの出力に対し
て不感帯のレベルを変化させることも可能である。
しないように数値を固定してしまう。 前記ジャイロ
のゼロ点ドリフトは一般的に温度の影響で生じる。温度
が大きく変化するような場合は温度センサの出力に対し
て不感帯のレベルを変化させることも可能である。
【００１０】 ジャイロ方位角はゼロ点ドリフト及び
回転時のスケールファクタ誤差（例えば９０°回転した
のに９０．１°と出力する）の影響で時間とともに方位
誤差が累積する。ＧＰＳとジャイロ信号の整合行為はジ
ャイロ信号をＧＰＳが出力する絶対方位に合わせること
であるから方位誤差の累積を防止する効果がある。ＧＰ
Ｓ方位に対するジャイロ方位の整合が一定時間以上なさ
れない場合はこの累積誤差が大きくなり計測値の信頼性
が低下することに対してユーザに警告信号を出力する。
回転時のスケールファクタ誤差（例えば９０°回転した
のに９０．１°と出力する）の影響で時間とともに方位
誤差が累積する。ＧＰＳとジャイロ信号の整合行為はジ
ャイロ信号をＧＰＳが出力する絶対方位に合わせること
であるから方位誤差の累積を防止する効果がある。ＧＰ
Ｓ方位に対するジャイロ方位の整合が一定時間以上なさ
れない場合はこの累積誤差が大きくなり計測値の信頼性
が低下することに対してユーザに警告信号を出力する。
【００１１】 ＧＰＳ方位にジャイロ方位を合わせる
際に両者の差分が大きい場合は急速に方位の整合を完了
させ、小さい場合はゆっくり整合させる。特に差分が一
定値以上の場合は直接差分を零とする。起動直後は原理
的に差分が大きいためこのような処置が必要である。一
回整合がとれれば、ジャイロ誤差の累積による差分を零
とすれば良いので急速に差分を零とすることは不要で、
急速に差分を零とする行為が頻繁に行われると方位の出
力がなめらかに変化せず、運用し難いものとなる。
際に両者の差分が大きい場合は急速に方位の整合を完了
させ、小さい場合はゆっくり整合させる。特に差分が一
定値以上の場合は直接差分を零とする。起動直後は原理
的に差分が大きいためこのような処置が必要である。一
回整合がとれれば、ジャイロ誤差の累積による差分を零
とすれば良いので急速に差分を零とすることは不要で、
急速に差分を零とする行為が頻繁に行われると方位の出
力がなめらかに変化せず、運用し難いものとなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】（１）この発明の方位計は図１に
示すように、ジャイロ１と、ＧＰＳ受信機２と、処理回
路３により構成される。ジャイロ１は、移動体の角速度
ωを計測するもので、光ファイバジャイロ（ＦＯＧ），
振動ジャイロがよく知られている。昨今ではシリコン微
細加工を用いて作製されたジャイロが提案されている。
ＧＰＳ受信機２は、ＧＰＳ電波を受信して、移動体の真
北に対する方位角（ＧＰＳ方位角と言う）θ１及びＧＰ
Ｓ電波受信状態の良／不良を示すＧＰＳ受信状態信号Ｓ
を出力する。
示すように、ジャイロ１と、ＧＰＳ受信機２と、処理回
路３により構成される。ジャイロ１は、移動体の角速度
ωを計測するもので、光ファイバジャイロ（ＦＯＧ），
振動ジャイロがよく知られている。昨今ではシリコン微
細加工を用いて作製されたジャイロが提案されている。
ＧＰＳ受信機２は、ＧＰＳ電波を受信して、移動体の真
北に対する方位角（ＧＰＳ方位角と言う）θ１及びＧＰ
Ｓ電波受信状態の良／不良を示すＧＰＳ受信状態信号Ｓ
を出力する。
【００１３】処理回路３は、ジャイロ１より入力される
角速度ωを積分して方位角（ジャイロ方位角と言う）θ
２を求め、ＧＰＳ受信状態信号Ｓが良好を示すときは、
ジャイロ方位角θ２をＧＰＳ方位角θ１により較正し、
そして得られた方位角θ２′≒θ１を測定値として出力
し、ＧＰＳ受信状態信号Ｓが不良を示すときは、ＧＰＳ
電波受信状態が良好なときに較正されたジャイロ方位角
θ２′を測定値として出力する。
角速度ωを積分して方位角（ジャイロ方位角と言う）θ
２を求め、ＧＰＳ受信状態信号Ｓが良好を示すときは、
ジャイロ方位角θ２をＧＰＳ方位角θ１により較正し、
そして得られた方位角θ２′≒θ１を測定値として出力
し、ＧＰＳ受信状態信号Ｓが不良を示すときは、ＧＰＳ
電波受信状態が良好なときに較正されたジャイロ方位角
θ２′を測定値として出力する。
【００１４】処理回路３は、角速度ωより帰還信号Ｆを
減算する第１減算手段４と、その第１減算手段４の出力
を積分する積分手段５と、その積分手段出力のジャイロ
方位角θ２よりＧＰＳ方位角θ１を減算する第２減算手
段６と、その減算手段６の出力を増幅して、その増幅し
た信号を帰還信号Ｆとして第１減算手段４に与え、積分
手段５の出力θ２をＧＰＳ方位角θ１に一致させる帰還
増幅手段７と、前記の各手段の動作を制御する制御手段
８とを具備している。
減算する第１減算手段４と、その第１減算手段４の出力
を積分する積分手段５と、その積分手段出力のジャイロ
方位角θ２よりＧＰＳ方位角θ１を減算する第２減算手
段６と、その減算手段６の出力を増幅して、その増幅し
た信号を帰還信号Ｆとして第１減算手段４に与え、積分
手段５の出力θ２をＧＰＳ方位角θ１に一致させる帰還
増幅手段７と、前記の各手段の動作を制御する制御手段
８とを具備している。
【００１５】なお、積分手段５の入力側または出力側
（図１の例では入力側）に増幅手段５ａを必要に応じ設
けてもよい。 （２）処理回路３の帰還増幅手段７の入力側または出力
側（図１では入力側）にスッイッチ手段９を設けて、制
御手段８が所定の期間においてのみスイッチ手段９をオ
ンに制御するようにしてもよい。
（図１の例では入力側）に増幅手段５ａを必要に応じ設
けてもよい。 （２）処理回路３の帰還増幅手段７の入力側または出力
側（図１では入力側）にスッイッチ手段９を設けて、制
御手段８が所定の期間においてのみスイッチ手段９をオ
ンに制御するようにしてもよい。
【００１６】（３）（２）項の第１の例は、制御手段８
がＧＰＳ電波受信状態が良好で、かつ移動体の速度を示
す信号Ｖがしきい値Ｖth以上であることを比較手段８ａ
で識別し、このとき移動体の１秒ごとの位置の変化は比
較的大きく、ＧＰＳ方位角θ１の誤差は小さいのでスイ
ッチ手段９をオンに制御し、ＧＰＳ電波受信状態が不良
のとき、または移動体の速度信号Ｖがしきい値Ｖth以下
であるとき、ＧＰＳ方位角θ１の誤差が大きいのでスイ
ッチ手段９をオフに制御し、ＧＰＳ方位角θ１によって
ジャイロ方位角θ２を較正する動作をストップし、それ
以前に少なくとも１度は較正されたジャイロ方位角θ
２′を外部に出力する。速度信号ＶとしてＧＰＳ受信機
２より出力される速度信号または移動体の速度センサの
出力、例えば車輪の回転数に対応した信号を用いること
ができる。
がＧＰＳ電波受信状態が良好で、かつ移動体の速度を示
す信号Ｖがしきい値Ｖth以上であることを比較手段８ａ
で識別し、このとき移動体の１秒ごとの位置の変化は比
較的大きく、ＧＰＳ方位角θ１の誤差は小さいのでスイ
ッチ手段９をオンに制御し、ＧＰＳ電波受信状態が不良
のとき、または移動体の速度信号Ｖがしきい値Ｖth以下
であるとき、ＧＰＳ方位角θ１の誤差が大きいのでスイ
ッチ手段９をオフに制御し、ＧＰＳ方位角θ１によって
ジャイロ方位角θ２を較正する動作をストップし、それ
以前に少なくとも１度は較正されたジャイロ方位角θ
２′を外部に出力する。速度信号ＶとしてＧＰＳ受信機
２より出力される速度信号または移動体の速度センサの
出力、例えば車輪の回転数に対応した信号を用いること
ができる。
【００１７】（４）（２）項の第２の例は、制御手段８
がＧＰＳ電波受信状態が良好で、かつ移動体の角速度ω
が比較角速度ωｒ（例えば２°／秒）以下であることを
比較手段８ｂで識別し、このとき移動体はほぼ直進して
いるので、一般に１秒ごとの位置の変化が比較的大き
く、ＧＰＳ方位角θ１の誤差は小さいので、スイッチ手
段９をオンに制御し、ＧＰＳ電波受信状態が不良のと
き、または移動体の角速度ωが比較角速度ωｒ以上であ
るとき、移動体は旋回中で、１秒ごとの位置の変化が小
さいため、ＧＰＳ方位角θ１の誤差が大きいので、スイ
ッチ手段９をオフに制御する。
がＧＰＳ電波受信状態が良好で、かつ移動体の角速度ω
が比較角速度ωｒ（例えば２°／秒）以下であることを
比較手段８ｂで識別し、このとき移動体はほぼ直進して
いるので、一般に１秒ごとの位置の変化が比較的大き
く、ＧＰＳ方位角θ１の誤差は小さいので、スイッチ手
段９をオンに制御し、ＧＰＳ電波受信状態が不良のと
き、または移動体の角速度ωが比較角速度ωｒ以上であ
るとき、移動体は旋回中で、１秒ごとの位置の変化が小
さいため、ＧＰＳ方位角θ１の誤差が大きいので、スイ
ッチ手段９をオフに制御する。
【００１８】（５）上述において制御手段８は、スイッ
チ手段９をオンにして（その時刻をｔａとする）からオ
フにする（その時刻をｔｂとする）までの時間Δｔ＝ｔ
ｂ−ｔａをタイマ８ｃで計測して、その計測値がしきい
値Δtr（例えば３秒）以下の場合は、ＧＰＳ電波受信状
態が不良であるか、移動体の速度Ｖが小さいか、または
角速度が大きく、ＧＰＳ方位角θ１の信頼性が低く、或
いは誤差が大きくなっており、θ１による較正には問題
があるので、積分手段５の出力θ２′を、スイッチ手段
９をオンにする直前の値θ２′（ｔａ-0）に戻すように
積分手段５を制御する（請求項１、２）。
チ手段９をオンにして（その時刻をｔａとする）からオ
フにする（その時刻をｔｂとする）までの時間Δｔ＝ｔ
ｂ−ｔａをタイマ８ｃで計測して、その計測値がしきい
値Δtr（例えば３秒）以下の場合は、ＧＰＳ電波受信状
態が不良であるか、移動体の速度Ｖが小さいか、または
角速度が大きく、ＧＰＳ方位角θ１の信頼性が低く、或
いは誤差が大きくなっており、θ１による較正には問題
があるので、積分手段５の出力θ２′を、スイッチ手段
９をオンにする直前の値θ２′（ｔａ-0）に戻すように
積分手段５を制御する（請求項１、２）。
【００１９】（６）図１に示すように、処理回路３の角
速度ωの入力側に不感帯手段１０を設けるのが望まし
い。不感帯手段１０は、ジャイロスコープ１より入力さ
れる角速度ωをしきい値と比較し、しきい値以上の場合
は角速度ωをそのまま出力し、しきい値以下の場合は出
力をゼロとするように動作する（請求項３）。このよう
な不感帯手段１０を設けると、積分手段５において時間
と共に増大する積分誤差を軽減することができる。
速度ωの入力側に不感帯手段１０を設けるのが望まし
い。不感帯手段１０は、ジャイロスコープ１より入力さ
れる角速度ωをしきい値と比較し、しきい値以上の場合
は角速度ωをそのまま出力し、しきい値以下の場合は出
力をゼロとするように動作する（請求項３）。このよう
な不感帯手段１０を設けると、積分手段５において時間
と共に増大する積分誤差を軽減することができる。
【００２０】（７）制御手段８が、移動体の速度を示す
信号Ｖをしきい値Ｖthと比較し、しきい値Ｖth以下のと
きはＧＰＳ方位角θ１の誤差が大きく、これによる較正
は好ましくないので、積分手段５を制御してその出力θ
２′を変化しないようにフリーズさせるようにすること
もできる（請求項４）。 （８）制御手段８が、移動体の停止を示す信号（例えば
ブレーキ信号）を外部より入力して、積分手段５を制御
してその出力を変化しないようにフリーズさせるように
してもよい（請求項５）。
信号Ｖをしきい値Ｖthと比較し、しきい値Ｖth以下のと
きはＧＰＳ方位角θ１の誤差が大きく、これによる較正
は好ましくないので、積分手段５を制御してその出力θ
２′を変化しないようにフリーズさせるようにすること
もできる（請求項４）。 （８）制御手段８が、移動体の停止を示す信号（例えば
ブレーキ信号）を外部より入力して、積分手段５を制御
してその出力を変化しないようにフリーズさせるように
してもよい（請求項５）。
【００２１】（９）制御手段８が、移動体の速度を示す
信号Ｖを比較手段８ｄで基準値Ｖrと比較し、図２Ａに
示すように、速度がゼロに近い基準値Ｖr 以下であると
き、つまり移動体が停止時には角度の変化はないので、
不感帯手段１０のしきい値ωth２を、移動体の速度が基
準値Ｖr 以上であるときのしきい値ωth１より大きくな
るように制御して、不感帯手段１０の出力を確実にゼロ
にして積分誤差を小さくするようにしてもよい（請求項
６）。
信号Ｖを比較手段８ｄで基準値Ｖrと比較し、図２Ａに
示すように、速度がゼロに近い基準値Ｖr 以下であると
き、つまり移動体が停止時には角度の変化はないので、
不感帯手段１０のしきい値ωth２を、移動体の速度が基
準値Ｖr 以上であるときのしきい値ωth１より大きくな
るように制御して、不感帯手段１０の出力を確実にゼロ
にして積分誤差を小さくするようにしてもよい（請求項
６）。
【００２２】（１０）他の方法として図２Ｂに示すよう
に、制御手段８が、移動体の速度Ｖに応じて不感帯手段
１０のしきい値（ωth）が小さくなるように制御するこ
ともできる（請求項７）。 （１１）ジャイロスコープ１の温度を検出する温度セン
サを設け、制御手段８は、図３Ａに示すように温度セン
サの出力が所定温度範囲Ｔ１〜Ｔ２の外側にあるときの
不感帯手段１０のしきい値ωth′を、所定温度範囲Ｔ１
〜Ｔ２内にあるときのしきい値ωthより大きくなるよう
に制御するのが望ましい（請求項８）。即ち、所定温度
範囲内では一般にジャイロの精度はよいが、所定温度範
囲外では精度が低下し、ゼロ点ドリフトなども増大する
恐れがあるのでしきい値ωth′を大きく設定する。
に、制御手段８が、移動体の速度Ｖに応じて不感帯手段
１０のしきい値（ωth）が小さくなるように制御するこ
ともできる（請求項７）。 （１１）ジャイロスコープ１の温度を検出する温度セン
サを設け、制御手段８は、図３Ａに示すように温度セン
サの出力が所定温度範囲Ｔ１〜Ｔ２の外側にあるときの
不感帯手段１０のしきい値ωth′を、所定温度範囲Ｔ１
〜Ｔ２内にあるときのしきい値ωthより大きくなるよう
に制御するのが望ましい（請求項８）。即ち、所定温度
範囲内では一般にジャイロの精度はよいが、所定温度範
囲外では精度が低下し、ゼロ点ドリフトなども増大する
恐れがあるのでしきい値ωth′を大きく設定する。
【００２３】（１２）他の方法として、ジャイロスコー
プの温度を検出する温度センサを設け、制御手段８は、
図３Ｂに示すように温度センサの出力に応じて不感帯手
段１０のしきい値ωthが大きくなるように制御するよう
にしてもよい（請求項９）。 （１３）制御手段８が、スイッチ手段９をオンからオフ
に制御してからの経過時間Δｔ offをタイマ８ｃで計測
して、その計測値が許容時間Δｔ maxを越えた場合に、
その間、方位計はＧＰＳ方位角θ１による較正を行って
いないので、ジャイロ方位角θ２′の積分誤差が増大し
ているので、方位角出力に信頼性が無いことを示すアラ
ーム信号ＡＬＭを出力するようにしてもよい（請求項１
０）。
プの温度を検出する温度センサを設け、制御手段８は、
図３Ｂに示すように温度センサの出力に応じて不感帯手
段１０のしきい値ωthが大きくなるように制御するよう
にしてもよい（請求項９）。 （１３）制御手段８が、スイッチ手段９をオンからオフ
に制御してからの経過時間Δｔ offをタイマ８ｃで計測
して、その計測値が許容時間Δｔ maxを越えた場合に、
その間、方位計はＧＰＳ方位角θ１による較正を行って
いないので、ジャイロ方位角θ２′の積分誤差が増大し
ているので、方位角出力に信頼性が無いことを示すアラ
ーム信号ＡＬＭを出力するようにしてもよい（請求項１
０）。
【００２４】（１４）上述の（７）または（８）におい
て、移動体速度がゼロの場合は、積分手段５の方位出力
はフリーズされ、その間の累積誤差はないので、上述の
経過時間Δｔ offとして移動体速度Ｖがゼロの期間を除
いて計測し、その計測値が許容時間Δｔ maxを越えた場
合に、アラーム信号ＡＬＭを出力するようにしてもよい
（請求項１１）。
て、移動体速度がゼロの場合は、積分手段５の方位出力
はフリーズされ、その間の累積誤差はないので、上述の
経過時間Δｔ offとして移動体速度Ｖがゼロの期間を除
いて計測し、その計測値が許容時間Δｔ maxを越えた場
合に、アラーム信号ＡＬＭを出力するようにしてもよい
（請求項１１）。
【００２５】（１５）ＧＰＳ方位角θ１にジャイロ方位
角θ２を合わせる際に、両者の差が大きい場合は急速に
方位の整合を完了させ、小さい場合はゆっくり整合させ
るのが望ましい。そこで、制御手段８は、図４に示すよ
うに第２減算手段６の出力Δθ＝θ２−θ１の大きさに
応じて、帰還増幅手段７の利得が変化するように制御す
る（請求項１２）。
角θ２を合わせる際に、両者の差が大きい場合は急速に
方位の整合を完了させ、小さい場合はゆっくり整合させ
るのが望ましい。そこで、制御手段８は、図４に示すよ
うに第２減算手段６の出力Δθ＝θ２−θ１の大きさに
応じて、帰還増幅手段７の利得が変化するように制御す
る（請求項１２）。
【００２６】（１６）方位計を起動した直後は原理的に
上記のΔθはかなり大きく、負帰還制御によって差分を
ゼロにするのに時間が掛かるので、強制的に直にゼロに
するのが望ましい。そこで、制御手段８は比較手段（図
示せず）で第２減算手段６の出力Δθ＝θ２−θ１の大
きさを基準値Δθr と比較し、基準値を越えた場合、直
ちに積分手段の出力θ２がＧＰＳ方位θ１に一致するよ
うに積分手段５を制御することもできる（請求項１
３）。
上記のΔθはかなり大きく、負帰還制御によって差分を
ゼロにするのに時間が掛かるので、強制的に直にゼロに
するのが望ましい。そこで、制御手段８は比較手段（図
示せず）で第２減算手段６の出力Δθ＝θ２−θ１の大
きさを基準値Δθr と比較し、基準値を越えた場合、直
ちに積分手段の出力θ２がＧＰＳ方位θ１に一致するよ
うに積分手段５を制御することもできる（請求項１
３）。
【００２７】（１７）処理回路３の積分手段５の入力側
または出力側に増幅手段５ａを設けて、制御手段８が増
幅手段５ａの利得を第２減算手段の出力Δθ＝θ２−θ
１の大きさに応じて変化するように制御することによっ
て、上述の（１５）項と同様の効果を得ることができる
（請求項１４）。 （１８）請求項１及び２を実施した方位計で計測した方
位角の真方位（誤差が無視できるほど小さく、特別の方
位計で計測した測定基準となる方位角）からのずれ（誤
差）角の時間による変化特性を図５Ａにで示す。図５
Ａには比較のため従来のＧＰＳのみによる方位計で測定
した特性と、従来のＦＯＧのみによる方位計で測定し
た特性とを示してある。この発明の特性では、移動
体が静止時及び旋回時のＧＰＳ方位角θ１の誤差や、Ｆ
ＯＧ方位角の時間とともに増大する積分誤差の影響はか
なり低減されている。図５Ｂ及びＣに基準となる高精度
測定器で計測した移動体の速度と、ＧＰＳ電波の受信状
態の変化を示してある。図５のＡ，Ｂ及びＣは共通の時
間軸をもち、互いに対応している。
または出力側に増幅手段５ａを設けて、制御手段８が増
幅手段５ａの利得を第２減算手段の出力Δθ＝θ２−θ
１の大きさに応じて変化するように制御することによっ
て、上述の（１５）項と同様の効果を得ることができる
（請求項１４）。 （１８）請求項１及び２を実施した方位計で計測した方
位角の真方位（誤差が無視できるほど小さく、特別の方
位計で計測した測定基準となる方位角）からのずれ（誤
差）角の時間による変化特性を図５Ａにで示す。図５
Ａには比較のため従来のＧＰＳのみによる方位計で測定
した特性と、従来のＦＯＧのみによる方位計で測定し
た特性とを示してある。この発明の特性では、移動
体が静止時及び旋回時のＧＰＳ方位角θ１の誤差や、Ｆ
ＯＧ方位角の時間とともに増大する積分誤差の影響はか
なり低減されている。図５Ｂ及びＣに基準となる高精度
測定器で計測した移動体の速度と、ＧＰＳ電波の受信状
態の変化を示してある。図５のＡ，Ｂ及びＣは共通の時
間軸をもち、互いに対応している。
【００２８】
【発明の効果】 この発明ではジャイロ方位角θ２を
ＧＰＳ電波受信状態が良好で、移動体の速度がしきい以
上であるか、または角速度が所定値以下の場合、つまり
直進に近く、ある程度速度を維持している場合の精度の
よいＧＰＳ方位角θ１で較正し、そうでない場合は、Ｇ
ＰＳ方位角θ１の誤差が大きいのでそれによる較正を止
め、ジャイロ方位θ２′（少なくとも１度はＧＰＳ方位
角θ１で較正されている）を測定出力としている。従っ
て、低速の場合や旋回中はジャイロ方位角θ２′を用い
るので、従来のＧＰＳのみを用いる方位計と比較し、測
定誤差は大幅に低減される。
ＧＰＳ電波受信状態が良好で、移動体の速度がしきい以
上であるか、または角速度が所定値以下の場合、つまり
直進に近く、ある程度速度を維持している場合の精度の
よいＧＰＳ方位角θ１で較正し、そうでない場合は、Ｇ
ＰＳ方位角θ１の誤差が大きいのでそれによる較正を止
め、ジャイロ方位θ２′（少なくとも１度はＧＰＳ方位
角θ１で較正されている）を測定出力としている。従っ
て、低速の場合や旋回中はジャイロ方位角θ２′を用い
るので、従来のＧＰＳのみを用いる方位計と比較し、測
定誤差は大幅に低減される。
【００２９】 ＧＰＳ方位角θ１で較正されたジャイ
ロ方位角θ２′を測定出力とするので、ＧＰＳのみを用
いる方位計と異なり、リアルタイムの測定が可能であ
る。 この発明では、ＧＰＳ電波の受信状態が不良の
場合には、ＧＰＳ方位角θ１による較正を行わず、少な
くとも１度は較正されたジャイロ方位角θ２′を出力す
るので、ＧＰＳ電波の受信状態が悪くても測定誤差が大
幅に増大したり、測定が不能になることはない。
ロ方位角θ２′を測定出力とするので、ＧＰＳのみを用
いる方位計と異なり、リアルタイムの測定が可能であ
る。 この発明では、ＧＰＳ電波の受信状態が不良の
場合には、ＧＰＳ方位角θ１による較正を行わず、少な
くとも１度は較正されたジャイロ方位角θ２′を出力す
るので、ＧＰＳ電波の受信状態が悪くても測定誤差が大
幅に増大したり、測定が不能になることはない。
【００３０】 この発明では、ジャイロ方位角θ２を
ＧＰＳ方位角θ１で較正しているので、従来のジャイロ
のみを用いる方位計のような相対方位でなく、絶対方位
（真北に対する方位）を得ることができる。またＧＰＳ
方位角θ１で較正しているので積分誤差が時間と共に増
大する恐れはない。
ＧＰＳ方位角θ１で較正しているので、従来のジャイロ
のみを用いる方位計のような相対方位でなく、絶対方位
（真北に対する方位）を得ることができる。またＧＰＳ
方位角θ１で較正しているので積分誤差が時間と共に増
大する恐れはない。
【図１】この発明の実施例を示すブロック図。
【図２】不感帯手段のしきい値の移動速度による相違を
示す図。
示す図。
【図３】不感帯手段のしきい値のジャイロ温度による相
違を示す図。
違を示す図。
【図４】帰還増幅手段の利得の第２減算手段出力の方位
角偏差による変化を示す図。
角偏差による変化を示す図。
【図５】Ａはこの発明の方位計の真方位からのずれの時
間による変化を従来の方位計と比較して示した波形図、
Ｂ及びＣは移動体の速度及びＧＰＳ電波受信状態の時間
による変化を示す波形図。
間による変化を従来の方位計と比較して示した波形図、
Ｂ及びＣは移動体の速度及びＧＰＳ電波受信状態の時間
による変化を示す波形図。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 臼井 竜治
東京都渋谷区道玄坂１丁目21番２号 日
本航空電子工業株式会社内
(72)発明者 吉岡 和範
東京都渋谷区道玄坂１丁目21番２号 日
本航空電子工業株式会社内
(56)参考文献 特開 平10−221098（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−126795（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−288559（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−77428（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−253328（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01C 21/00 - 21/36
G01C 19/00 - 19/72
Claims (14)
- 【請求項１】 移動体の角速度ωを計測するジャイロス
コープと、 ＧＰＳ電波を受信して、前記移動体の真北に対する方位
角（ＧＰＳ方位角と言う）θ１及びＧＰＳ電波受信状態
の良／不良を示すＧＰＳ受信状態信号（Ｓ）を出力する
ＧＰＳ受信機と、 前記ジャイロスコープより入力される前記角速度ωを積
分して方位角（ジャイロ方位角と言う）θ２を求め、前
記ＧＰＳ受信状態信号が良好を示すときは、前記ジャイ
ロ方位角θ２を前記ＧＰＳ方位角θ１により較正し、そ
して得られた方位角θ２′≒θ１を測定値として出力
し、前記ＧＰＳ受信状態信号が不良を示すときは、ＧＰ
Ｓ電波受信状態が良好なときに較正された前記ジャイロ
方位角θ２′を測定値として出力する処理回路と、によ
り構成され、前記移動体に搭載される方位計であって、 前記処理回路が、前記角速度ωより帰還信号を減算する
第１減算手段と、 その第１減算手段の出力を積分する積分手段と、 その積分手段出力のジャイロ方位角θ２より、前記ＧＰ
Ｓ方位角θ１を減算する第２減算手段と、 その第２減算手段の出力を増幅して、その増幅した信号
を前記帰還信号として前記第１減算手段に与え、前記積
分手段の出力θ２を前記ＧＰＳ方位角θ１に一致させる
帰還増幅手段と、 前記各手段の動作を制御する制御手段と、 前記処理回路の前記帰還増幅手段の入力側または出力側
にスッイッチ手段とを具備し、 前記制御手段は、前記ＧＰＳ電波受信状態が良好で、か
つ前記移動体の速度を示す信号が基準速度以上であるこ
とを識別して前記スイッチ手段をオンに制御し、前記Ｇ
ＰＳ電波受信状態が不良のとき、または前記移動体の速
度が基準速度以下であるとき、前記スイッチ手段をオフ
に制御すると共に、前記スイッチ手段をオンにした時刻
ｔａからオフにする時刻ｔｂまでの時間Δｔ＝ｔｂ−ｔ
ａをタイ マで計測して、その計測値がしきい値以下の場
合は、前記積分手段の出力θ２′を、前記スイッチ手段
をオンにする直前の値θ２′（ｔａ -0 ）に戻すように積
分手段を制御 することを特徴とする方位計。 - 【請求項２】 移動体の角速度ωを計測するジャイロス
コープと、 ＧＰＳ電波を受信して、前記移動体の真北に対する方位
角（ＧＰＳ方位角と言う）θ１及びＧＰＳ電波受信状態
の良／不良を示すＧＰＳ受信状態信号（Ｓ）を出力する
ＧＰＳ受信機と、 前記ジャイロスコープより入力される前記角速度ωを積
分して方位角（ジャイロ方位角と言う）θ２を求め、前
記ＧＰＳ受信状態信号が良好を示すときは、前記ジャイ
ロ方位角θ２を前記ＧＰＳ方位角θ１により較正し、そ
して得られた方位角θ２′≒θ１を測定値として出力
し、前記ＧＰＳ受信状態信号が不良を示すときは、ＧＰ
Ｓ電波受信状態が良好なときに較正された前記ジャイロ
方位角θ２′を測定値として出力する処理回路と、によ
り構成され、前記移動体に搭載される方位計であって、 前記処理回路が、前記角速度ωより帰還信号を減算する
第１減算手段と、 その第１減算手段の出力を積分する積分手段と、 その積分手段出力のジャイロ方位角θ２より、前記ＧＰ
Ｓ方位角θ１を減算する第２減算手段と、 その第２減算手段の出力を増幅して、その増幅した信号
を前記帰還信号として前記第１減算手段に与え、前記積
分手段の出力θ２を前記ＧＰＳ方位角θ１に一致させる
帰還増幅手段と、 前記各手段の動作を制御する制御手段と、 前記処理回路の前記帰還増幅手段の入力側または出力側
にスッイッチ手段とを具備し、 前記制御手段は、前記ＧＰＳ電波受信状態が良好で、か
つ前記移動体の角速度ωが基準角速度以下であることを
識別して前記スイッチ手段をオンに制御し、前記ＧＰＳ
電波受信状態が不良のとき、または前記移動体の角速度
が基準角速度以上であるとき、前記スイッチ手段をオフ
に制御すると共に、前記スイッチ手段をオンにした時刻
ｔａからオフにする時刻ｔｂまでの時間Δｔ＝ｔｂ−ｔ
ａをタイ マで計測して、その計測値がしきい値以下の場
合は、前記積分手段の出力θ２′を、前記スイッチ手段
をオンにする直前の値θ２′（ｔａ -0 ）に戻すように積
分手段を 制御することを特徴とする方位計。 - 【請求項３】 請求項１または２において、前記ジャイ
ロスコープより入力される前記角速度ωをしきい値と比
較し、しきい値以上の場合は角速度ωをそのまま出力
し、しきい値以下の場合は出力をゼロとする不感帯手段
を前記処理回路の角速度入力側に設けたことを特徴とす
る方位計。 - 【請求項４】 請求項１または２において、前記制御手
段は、前記移動体の速度を示す信号をしきい値と比較
し、しきい値以下のとき前記積分手段を制御してその出
力θ２′を変化しないようにフリーズさせることを特徴
とする方位計。 - 【請求項５】 請求項１または２において、前記制御手
段は、前記移動体の停止を示す信号を外部より入力し
て、前記積分手段を制御してその出力を変化しないよう
にフリーズさせることを特徴とする方位計。 - 【請求項６】 請求項３において、前記制御手段は、前
記移動体の速度を示す信号Ｖを基準値Ｖｒと比較し、速
度信号Ｖが基準値Ｖｒ以下であるときの前記不感帯手段
のしきい値ωth２を、速度信号Ｖが基準値Ｖｒ以上であ
るときのしきい値ωth１より大きくなるように制御する
ことを特徴とする方位計。 - 【請求項７】 請求項３において、前記制御手段は、前
記移動体の速度に応じて前記不感帯手段のしきい値（ω
th）が小さくなるように制御することを特徴とする方位
計。 - 【請求項８】 請求項３において、前記ジャイロスコー
プの温度を検出する温度センサを設け、 前記制御手段は、前記温度センサの出力が所定範囲外に
あるときの前記不感帯手段のしきい値ωth′を、所定範
囲内にあるときのしきい値ωthより大きくなるように制
御することを特徴とする方位計。 - 【請求項９】 請求項３において、前記ジャイロスコー
プの温度を検出する温度センサを設け、 前記制御手段は、前記温度センサの出力に応じて前記不
感帯手段のしきい値が大きくなるように制御することを
特徴とする方位計。 - 【請求項１０】 請求項１または２において、前記制御
手段は、前記スイッチ手段をオンからオフに制御してか
らの経過時間をタイマで計測して、その計測値が許容時
間を越えた場合に、方位角出力に信頼性が無いことを示
すアラーム信号を出力することを特徴とする方位計。 - 【請求項１１】 請求項４または５において、前記制御
手段は、前記スイッチ手段をオンからオフに制御してか
らの経過時間（ただし移動体速度がゼロの期間を除く）
をタイマで計測して、その計測値が許容時間を越えた場
合に、方位角出力に信頼性が無いことを示すアラーム信
号を出力することを特徴とする方位計。 - 【請求項１２】 請求項１または２において、前記制御
手段は、前記第２減算手段の出力Δθ＝θ２−θ１の大
きさに応じて、前記帰還増幅手段の利得が変化するよう
に制御することを特徴とする方位計。 - 【請求項１３】 請求項１または２において、前記制御
手段は、前記第２減算手段の出力Δθ＝θ２−θ１の大
きさを基準値Δθr と比較し、基準値を越えた場合、前
記積分手段の出力θ２が直ちに前記ＧＰＳ方位θ１に一
致するように、前記積分手段を制御することを特徴とす
る方位計。 - 【請求項１４】 請求項１または２において、前記処理
回路の前記積分手段の入力側または出力側に増幅手段を
設けて、前記制御手段が前記増幅手段の利得を、前記第
２減算手段の出力Δθ＝θ２−θ１の大きさに応じて変
化するように制御することを特徴とする方位計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36477098A JP3503022B2 (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | 方位計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36477098A JP3503022B2 (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | 方位計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000186937A JP2000186937A (ja) | 2000-07-04 |
| JP3503022B2 true JP3503022B2 (ja) | 2004-03-02 |
Family
ID=18482625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36477098A Expired - Fee Related JP3503022B2 (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | 方位計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3503022B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3835104A4 (en) * | 2018-08-09 | 2021-10-20 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | DISPLAY SYSTEM |
Families Citing this family (5)
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|---|---|---|---|---|
| JP2002031536A (ja) * | 2000-07-17 | 2002-01-31 | Xanavi Informatics Corp | Ｇｐｓ位置情報を使用した進行方位検出装置、進行方位検出方法および記録媒体 |
| JP4597855B2 (ja) * | 2005-12-26 | 2010-12-15 | 横河電子機器株式会社 | 方位測定装置及び方位測定方法 |
| JP5533525B2 (ja) * | 2010-10-04 | 2014-06-25 | セイコーエプソン株式会社 | 角速度検出装置及び電子機器 |
| JP6217504B2 (ja) * | 2014-04-18 | 2017-10-25 | 井関農機株式会社 | 作業情報記録装置 |
| JP7418318B2 (ja) | 2020-12-08 | 2024-01-19 | 本田技研工業株式会社 | センサバイアス推定装置及びバイアス推定方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05288559A (ja) * | 1992-04-06 | 1993-11-02 | Tokimec Inc | ジャイロ装置 |
| JP2921355B2 (ja) * | 1993-09-09 | 1999-07-19 | 日産自動車株式会社 | 車載用ナビゲーション装置 |
| JPH07253328A (ja) * | 1994-03-16 | 1995-10-03 | Nissan Motor Co Ltd | 車載用ナビゲーション装置 |
| JP3380404B2 (ja) * | 1995-08-28 | 2003-02-24 | 日本政策投資銀行 | 移動検出装置 |
| JPH10221098A (ja) * | 1997-02-03 | 1998-08-21 | Tokimec Inc | 位置測定装置 |
-
1998
- 1998-12-22 JP JP36477098A patent/JP3503022B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3835104A4 (en) * | 2018-08-09 | 2021-10-20 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | DISPLAY SYSTEM |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000186937A (ja) | 2000-07-04 |
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