JP3645945B2 - ジャイロのドリフト補正方法及び補正回路 - Google Patents
ジャイロのドリフト補正方法及び補正回路 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は移動体のナビゲーション・システム等に用いるジャイロに関し、特に、そのドリフト補正方法及びドリフト補正回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動体、例えば、車のナビゲーション装置は、角度センサにより方位の変化を測定し、その結果を用いて表示装置に表示された地図上に自車位置を表示し、運転者に現在位置を認識させることを目的としている。
【０００３】
図８は上述の車載用ナビゲーション装置１００の主要部分の構成例を示すブロック図であり、ジャイロセンサ（圧電振動ジャイロ（角度センサ））３の出力電圧をＡ／Ｄ変換手段６でＡ／Ｄ変換しこの出力データ（デジタル信号）をデットレコニング手段８に入力する。
そして、距離センサとしてのスピードセンサー２からのデータをインターフェイス５を介してデットレコニング手段８に取込みデットレコニング手段８でデットレコニング処理を行ない、その結果（座標データ）をマップマッチング手段７に与える。マップマッチング手段７はＧＰＳ１からの座標データに基づいて地図データを格納している地図データ検索手段９から取り出し、デットレコニング手段８により得られた座標データを比較し、描画手段１０により地図及び車両位置のイメージデータを合成し、表示手段１１上に表示する（車載用ナビゲーション装置１００はＧＰＳデータを用いるナビゲーション方式を例としているが、ＧＰＳデータを用いないナビゲーション方式であっても、ジャイロセンサ３，Ａ／Ｄ変換手段６，及びデットレコニング手段８間の構成は同様である）。
【０００４】
なお、マップマッチング手段７，デットレコニング手段８，検索手段９，描画手段１０は通常プログラム（以下、ナビゲーションプログラム）によって行われ、これらのナビゲーションプログラムの実行及びナビゲーション装置全体の制御は制御部（図示せず）によって行われる。
【０００５】
上記従来のナビゲーション装置では、位置表示を短い周期（例えば、１〜２秒周期）で行う場合、デットレコニング処理とマップマッチング処理（後述）をその周期で行っており、角度センサとして圧電振動ジャイロを使用する場合、圧電振動ジャイロの出力電圧を一定時間毎にサンプリングし、Ａ／Ｄ変換してマイクロコンピュータに取り込みこれを１秒間周期で積分して積分値を１秒間の角度変化量として求め、次に、この角度変化量と距離センサからの移動距離により移動ベクトルを求めて前回の座標にこれを加算することで新しい座標を求めていた。また、車両の方位も前回の方位に角度変化量を加算することにより新しい方位を求め（デットレコニング処理）ていた。
【０００６】
更に、ナビゲーション装置が持つ地図データと上記車両の座標を比較することにより、表示地図上で車両位置を修正していた（マップマッチング処理）。
しかしながら、圧電振動ジャイロでは停止中や直線走行のようにセンサ出力がゼロであるべきときでも、温度や湿度等の影響によるドリフト（Drift；ぶれ）が生ずるので出力電圧が完全には０（ゼロ）にならず、積分を続けると誤差が大きくなってしまうという問題点があった。
【０００７】
そして、このようなドリフトの補正方法として、
▲１▼ 特公昭５８−３９３６０号公報には、一定時間が経過したら車両が停止している間に圧電振動ジャイロの出力電圧を計測してその直流成分Ｘ（ボルト）を求めておき、車両が走行している間はこのＸを出力電圧から減算してドリフトを除去する技術、すなわち、停止時の電圧を基準電圧として一定時間毎に測定し、補正する方法が開示されており、また、
▲２▼ 特開平６−４２９７６号公報には、マップマッチング処理時に、直線道路を走行している場合にその道路の方位を車両の方位とする技術、すなわち、地図情報による（ジャイロ出力のオフセット補正による方位の修正）方法が開示されている。更に、
▲３▼ 特開平４−３４６０２３号公報には、車両がマップマッチング状態で、自車が走行中であると推定された道路の地図データから第１のリンク情報を記憶し、この値と一定時間経過した時点の第２のリンク方位からリンク方位差を算出し、この期間のジャイロの方位変化量との誤差からオフセット値を推定してジャイロのドリフトを補正する技術が開示されている。なお、この技術ではＧＰＳの方位データが得られている場合はこのデータとジャイロの出力から求めた方位データを比較してオフセット値を求めて補正する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術による圧電振動ジャイロのドリフト補正方法の特徴は、
▲１▼ 車の静止時の圧電振動ジャイロの出力電圧成分を用いて車の走行時の圧電振動ジャイロの出力電圧を補正する、
▲２▼ 車の直進時に、記憶されている地図情報に基づく道路の方位を用いて積分後の角度を補正する、
▲３▼ 車両がマップマッチング状態である場合にジャイロ出力から得られたリンク方位とマップマッチングから得られたリンク方位を比較し、その差を蓄積する事によりドリフト補正値を求める、
点にあり、それぞれ次の（１），（２），（３）に示すような問題点があった。
【０００９】
（１） 上記▲１▼の点に関しては、高速道路や信号機のない道路（例えば、山間の細道）では停車する機会がなく静止時の電圧の計測ができない点。
（２） 上記▲２▼の点に関しては、直線道路がない場合、地図データのない場所では修正ができない。また、修正可能な場合でも修正対象が積分データでありセンサデータ（例えば、圧電振動ジャイロの出力）ではない点。
（３） 上記▲３▼の点に関しては、マップマッチング状態を前提としているため、地図データの無い場所では補正できず、そして現在のナビゲーション装置では車両の通行できる全ての地図データを持っているわけではないので、補正のできる可能性が低い点。
また、車両は常に移動しているためマップマッチング状態にあっても一時的に地図のない場所へ移動してしまう可能性が高く、マップマッチング状態を維持することが困難である点。
さらに、マップマッチング状態にあっても、リンク方位と車両の進行方向が一致しているとは限らない点。例えば、
ａ．車線変更の為にハンドルを操作した場合にはリンク方位と車両の進行方向が不一致となり、また、
ｂ．高速道路等でパーキングエリアに入った場合にはリンク方位と車両の進行方向が一致する可能性が低く、
ｃ．曲り角の場合には、デジタル地図データでは曲り角を２本のリンクで表現し、９０度の曲りに対して１本のリンクを０度、他の１本のリンクを９０度と仮定しているが、実際の車両方位は時刻の経過と共に０度→１度→２度→・・・・→８９度→９０度のように連続的に変化するのに対し、リンク方位は上述したように０度か９０度のどちらかで現されるだけなので、リンク方位と実際の車両方位からオフセット値を推定すると、一時的に大きな誤差が生じてしまいジャイロのドリフト補正に悪い影響があった。
更にまた、ＧＰＳの方位データは、車両の移動速度が遅いと誤差が増大し、停止した場合には計算不能となり、また、ＧＰＳ受信機に人工衛星からの電波が入らない場合にも計算が不可能になる点。
ここで、上記問題の解決課題として、停車できなくてもドリフト補正が実現できればドリフトが発生しないためマップ・マッチング処理の精度が向上する。また、地図データのある場所からない場所へ車が移動した場合でもドリフトの補正を続けることができればナビゲーション装置の現在位置表示性能が向上する。
【００１０】
本発明は上記問題点の解消及び上記課題の解決を目的になされたものであり、
（イ）停車しなくてもドリフトを補正し得る圧電振動ジャイロのドリフト補正方法及びドリフト補正回路の提供、及び、
（ロ）地図データのある場所からない場所へ車が移動した場合でもドリフトの補正を続け得るジャイロのドリフト補正回路の提供、を目的とする。
（ハ）さらに、車両がマップマッチング状態に無く、地図データが無い場合でもジャイロの補正ができるジャイロのドリフト補正方法及びドリフト補正回路の提供、及び、
（ニ）補正値を求めるときに一時的な誤差を生じないジャイロのドリフト補正方法及びドリフト補正回路の提供、及び、
（ホ）ＧＰＳから正確な方位データが得られない場合でもジャイロのオフセット補正ができるジャイロのドリフト補正方法及びドリフト補正回路の提供、を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために第１の発明のジャイロのドリフト補正方法は、角度変化を検出するジャイロセンサとマップマッチング手段を含む移動体のナビゲーション装置において、
（１）ジャイロセンサからの出力信号から一定時間毎にデジタルデータを得て、該デジタルデータから所定時間内の第１の移動平均値を求め、
（２）マップマッチング処理によって得られた車両の方位データを一定時間毎に取り出してその差分値を得て、該差分値に基づいて所定時間内の第２の移動平均値を求め、
（３）上記第１の移動平均値と第２の移動平均値との差を求めてドリフト補正値とし、
（４）デジタルデータと上記ドリフト補正値の差を算出し補正済ジャイロデータを得る、ことを特徴とする。
【００１２】
第２の発明は上記第１の発明のジャイロのドリフト補正方法において、更に、ステップ（３）で求めたドリフト補正値を保存し、ステップ（４）での補正済ジャイロデータの計算時に当該保存されたドリフト補正値を取り出して用いる、ことを特徴とする。
【００１３】
第３の発明は、上記第１または第２の発明のジャイロのドリフト補正方法において、移動体が当該移動体のナビゲーション装置の格納部に格納されている地図データに規定する範囲以外の場所に移動した時にはドリフト補正値の更新を停止して、ドリフト補正を継続することを特徴とする。
【００１４】
第４の発明のジャイロのドリフト補正回路は、角度変化を検出するジャイロセンサと、マップマッチング手段と、を含む移動体のナビゲーション装置において、上記ジャイロセンサからの出力データを入力して一定時間毎の第１の移動平均値を求める第１の演算手段と、前記マップマッチング手段からの移動体の方位データの差分値を入力して一定時間毎の第２の移動平均値を求める第２の演算手段と、第１の移動平均量から第２の移動平均量を減算してドリフト補正量を求める第１の減算手段と、前記ジャイロセンサからの出力データよりドリフト補正量を減算して補正済ジャイロデータを得る第２の減算手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
第５の発明は、第４の発明の回路において、第１の演算手段と第２の演算手段との入力側に、前記ジャイロセンサからの出力データを所定時間遅延させる遅延手段を設けたことを特徴とする。
【００１６】
第６の発明のジャイロのドリフト補正回路は、角度変化を検出するジャイロセンサと、マップマッチング手段と、を含む移動体のナビゲーション装置において、上記ジャイロセンサからの出力データの現在から過去のＮ回分の第１の和データを計算する第１の和演算手段と、前記マップマッチング手段からの移動体の方位データの差分値の現在から過去のＮ回分の第２の和データを計算する第２の和演算手段と、第１の和データから第２の和データを減算して差出力を得る第１の減算手段と、上記差出力を入力データと比較する比較手段と、上記比較手段の出力を積分しその積分出力を上記入力データとして比較手段に戻すと共に該積分出力を時間で除算してドリフト補正値を得る演算手段と、前記ジャイロセンサからの出力データよりドリフト補正値を減算して補正済ジャイロデータを得る第２の減算手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
第７の発明のジャイロのドリフト補正回路は、角度変化を検出するジャイロセンサと、マップマッチング手段と、を含む移動体のナビゲーション装置において、上記ジャイロセンサからの出力データの現在から過去のＮ回分の第１の和データを計算する第１の和演算手段と、前記マップマッチング手段からの移動体の方位データの差分値の現在から過去のＮ回分の第２の和データを計算する第２の和演算手段と、第１の和データから第２の和データを減算して差出力を得る第１の減算手段と、上記差出力を入力データと比較する比較手段と、上記比較手段の出力を積分しその積分出力を上記入力データとして比較手段に戻すと共に該積分出力をＦＩＲフィルタに入力させてドリフト補正値を得る演算手段と、前記ジャイロセンサからの出力データよりドリフト補正値を減算して補正済ジャイロデータを得る第２の減算手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
第８の発明のジャイロのドリフト補正回路は、角度変化を検出するジャイロセンサと、マップマッチング手段と、を含む移動体のナビゲーション装置において、上記ジャイロセンサからの出力データの現在から過去のＮ回分の第１の和データを計算する第１の和演算手段と、前記マップマッチング手段からの移動体の方位データの差分値の現在から過去のＮ回分の第２の和データを計算する第２の和演算手段と、第１の和データから第２の和データを減算して差出力を得る第１の減算手段と、上記差出力を入力データと比較する比較手段と、上記比較手段の出力データの現在から過去のＮ回分の第３の和データを計算し該第３の和データを上記入力データとして比較手段に戻すと共に該第３の和データを所定の定数で除算してドリフト補正値を得る演算手段と、前記ジャイロセンサからの出力データよりドリフト補正値を減算して補正済ジャイロデータを得る第２の減算手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
第９の発明は第４の回路の発明において、第１及び第２の演算手段がＦＩＲフィルタであることを特徴とする。
【００２０】
第１０の発明のジャイロのドリフト補正回路は、角度変化を検出するジャイロセンサと、地図情報を格納した格納部と、ジャイロセンサ出力から電圧変化データを得る変換手段と、該変換手段の出力及び距離センサから得た移動距離量から座標変化量を得て前回の座標に今回の変化量を加算して座標データを得るデットレコニング手段と、デットレコニング手段からの方位データと前記地図情報に基づいて移動体の現在位置を得るマップマッチング手段と、を含む移動体のナビゲーション装置のジャイロのドリフト補正回路であって、変換手段からの電圧変化データを入力して一定時間内の第１の移動平均量を得る第１のフィルタ手段と、マップマッチング手段からの移動体の方位データの差分値に基づいて一定時間内の第２の移動平均量を得る第２のフィルタ手段と、第１の移動平均量と第２の移動平均量との差を得る第１の減算手段と、電圧変化データと第１の減算手段の出力の差を得て前記デットレコニング手段に与える第２の減算手段と、を有することを特徴とする。
【００２１】
第１１の発明は、上記第１０の発明のドリフト補正回路において、更に、第１及び第２のフィルタ手段に時間情報を与えるクロックパルス発生手段と、移動体が当該移動体のナビゲーション装置の格納部に格納されている地図データに規定する範囲以外の場所に移動した時にはドリフト補正値の更新をしないようクロックパルス発生手段からの時間情報を遮断するスイッチ手段と、を有することを特徴とする。
【００２２】
第１２の発明は、上記第１０または第１１の発明のドリフト補正回路において、更に、変換手段と第１のフィルタ手段との間にマップマッチング手段における差分値出力時間相当分の遅延を行わせる遅延手段を設けることを特徴とする。
【００２３】
第１３の発明は、角度変化を検出するジャイロセンサと、地図情報を格納した格納部と、ジャイロセンサ出力から電圧変化データを得る変換手段と、該変換手段の出力及び前記距離センサから得た移動距離量から座標変化量を得て前回の座標に今回の変化量を加算して座標データを得るデットレコニング手段と、デットレコニング手段からの座標データと地図情報に基づいて移動体の現在位置を得るマップマッチング手段と、を含む移動体のナビゲーション装置のジャイロのドリフト補正回路であって、変換手段からの電圧変化データを入力して現在から過去のＮ回分のデータの和を計算する第１のＮ点和演算手段と、前記マップマッチング手段から移動体の方位データを得て方位データの差分値を得る微分手段と、前記微分手段の出力を入力して現在から過去のＮ回分のデータの和を計算する第２のＮ点和演算手段と、第１及び第２のＮ点和演算手段の出力の差を出力する第１の減算手段と、第１の減算手段の出力に基づいてドリフト補正値の応答をマップマッチング手段における差分値出力時間相当分遅延させてドリフト補正値を得る補正値応答遅延手段と、電圧変化データからドリフト補正値を減算する第２の減算手段と、を有することを特徴とする。
【００２４】
第１４の発明のジャイロのドリフト補正方法は、角度変化を検出するジャイロセンサと、デットレコニング手段と、マップマッチング手段と、を含む移動体のナビゲーション装置において、下記（１）乃至（５）のステップを含むことを特徴とする。
（１）表示車両方位を得て時刻と共に記憶し、
（２）ジャイロセンサからの出力を積分してジャイロ方位とし、一定時間経過した場合はステップ（３）を実行し、経過していない場合は上記積分を繰返す。
（３）上記一定時間が経過した時点の表示車両方位を取得し、方位差を得る。
（４）方位差とジャイロ方位の差分を求め、該差分を上記一定時間で除算することによりオフセット補正値を得る、
（５）ジャイロ出力から上記オフセット補正値を減算してジャイロ出力の補正を行う。
【００２５】
第１５の発明は上記第１４の発明のジャイロのドリフト補正方法において、マップマッチング手段で得た座標を自車位置と推定して該推定値により道路上に自車位置が決定された場合に該道路の方向を表示車両方位とし、マップマッチング手段で得た推定値により道路上に自車位置が決定できない場合にはデットレコニング処理で得た推測位置を現在位置として車両方向を表示車両方位とする、ことを特徴とする。
【００２６】
第１６の発明は上記第１４の発明のジャイロのドリフト補正方法において、自律航法で得た座標とＧＰＳから得た座標の差が大きいときはＧＰＳから得た方位を表示車両方位とし、ＧＰＳの受信ができないとき、或いはＧＰＳから得た座標とマップマッチング手段で得た座標の差が少ないときには、マップマッチング手段で得た座標を自車位置と推定して該推定値により道路上に自車位置が決定された場合に該道路の方向を表示車両方位とし、マップマッチング手段で得た推定値により道路上に自車位置が決定できない場合にはデットレコニング処理で得た推測位置を現在位置として車両方向を表示車両方位とする、ことを特徴とする。
【００２７】
第１７の発明のジャイロのドリフト補正装置は、ＧＰＳ受信機と、角度変化を検出するジャイロセンサと、デットレコニング手段と、マップマッチング手段と、とを含む移動体のナビゲーション装置において、自律航法で得た座標とＧＰＳから得た座標の差が大きいときはＧＰＳから得た方位を表示車両方位とし、ＧＰＳの受信ができないとき、或いはＧＰＳから得た座標とマップマッチング手段で得た座標の差が少ないときには、マップマッチング手段で得た座標を自車位置と推定して該推定値により道路上に自車位置が決定された場合に該道路の方向を表示車両方位とし、マップマッチング手段で得た推定値により道路上に自車位置が決定できない場合にはデットレコニング処理で得た推測位置を現在位置として車両方向を表示車両方位とする表示車両方位選択手段と、表示車両方位選択手段から表示車両方位を得て時刻と共に記憶する記憶手段と、ジャイロセンサからの出力を一定時間積分してジャイロ方位データを得る積分手段と、前記一定時間経過後にその時点の表示車両方位を取得し前記記憶された表示車両方位データとの方位差を得る方位差検出手段と、上記方位差とジャイロ方位の差分を求め、該差分を上記一定時間で除算することによりオフセット補正値を得るオフセット補正値算出手段と、前記ジャイロ出力から上記オフセット補正値を減算してジャイロ出力の補正を行うオフセット補正手段と、とを有することを特徴とする。
【００２８】
第１８の発明は上記第１７の発明のジャイロのドリフト補正回路において、更に、地磁気センサを備え、マップマッチング手段で得た推定値により道路上に自車位置が決定できない場合に前記補正されたジャイロ出力に代えて上記地磁気センサからの角度データ値をデットレコニング手段の入力として用いることを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の態様】
第１の発明のジャイロのドリフト補正方法では、ジャイロセンサからの出力信号から一定時間毎にデジタルデータを得て、該デジタルデータから所定時間内の第１の移動平均値を求め、マップマッチング処理によって得られた車両の方位データを一定時間毎に取り出してその差分値を得て、該差分値に基づいて所定時間内の第２の移動平均値を求め、第１の移動平均値と第２の移動平均値との差を求めてドリフト補正値とし、デジタルデータと上記ドリフト補正値の差を算出し補正済ジャイロデータを得るので、車両の（停止又は移動）状態に拘らずドリフト補正値を得ることができる。
【００３０】
第２の発明のドリフト補正方法では、第１の発明において、求めたドリフト補正値を保存し、補正済ジャイロデータの計算時に当該保存されたドリフト補正値を取り出して用いるので、移動体が地図データに規定する範囲以外の場所に位置する場合等、地図データがない場所に移動した時には、保存されている前回の補正値が今回の補正済ジャイロデータの計算データとして用いられる。
【００３１】
第３の発明のジャイロのドリフト補正方法では、上記第１または第２の発明において、移動体が当該移動体のナビゲーション装置の格納部に格納されている地図データに規定する範囲（例えば、地図データに規定する道路）以外の場所に位置する時にはドリフト補正値の更新を停止して、ドリフト補正を継続するので、前回の補正値により補正済ジャイロデータが計算される。
【００３２】
第４の発明では、ジャイロセンサからの出力データ及びマップマッチング手段からの方位データより一定時間毎に第１及び第２の移動平均値を求め、両者を減算することによってドリフト値を得て、補正済ジャイロデータを求める。
【００３３】
第５の発明では第４の発明において、ジャイロセンサからの出力データを所定時間遅延させ、マップマッチング手段での計算時間に対応できるようにする。
【００３４】
第６の発明では、第４の発明での第１及び第２の移動平均量に代えて、現在から過去のＮ回分の第１及び第２の和データを計算すると共にその差出力の比較、積分及び時間除算を行ってドリフト補正値を得る。
【００３５】
第７の発明では、第６の発明での時間除算に代えてＦＩＲフィルタによる演算を行わせる。
【００３６】
第８の発明では、第６の発明での積分及び時間除算に代えて、比較出力データの現在から過去のＮ回分の第３の和データを計算し、該第３の和データを定数で除算してドリフト補正値を得る。
【００３７】
第９の発明では、第６の発明での第１及び第２の移動平均量を、ＦＩＲフィルタで求める。
【００３８】
第１０の発明のジャイロのドリフト補正回路では、第１のフィルタ手段により変換手段からの電圧変化データを入力して一定時間内の第１の移動平均量を得て、第２のフィルタ手段によりマップマッチング手段から移動体の方位データの差分値を基に一定時間内の第２の移動平均量を得て、第１の減算手段により第１の移動平均量と第２の移動平均量との差（ドリフト補正値）を得て、車両の（停止又は移動）状態に拘らずドリフト補正値を得ることができる。また，第２の減算手段により電圧変化データと第１の減算手段の出力の差を得てデットレコニング手段に与えるので、デットレコニング手段によるより正確な方位決定を可能とする。
【００３９】
第１１の発明のジャイロのドリフト補正回路は、第１０の発明において、移動体が当該移動体のナビゲーション装置の格納部に格納されている地図データに規定する範囲以外の場所に位置する時にはドリフト補正値の更新を停止して、ドリフト補正を継続するので、前回の補正値により補正済ジャイロデータが計算される。
【００４０】
第１２の発明のジャイロのドリフト補正回路は、第１０または第１１の発明において、変換手段と第１のフィルタ手段との間にマップマッチング手段における差分値出力時間相当分の遅延を行わせる遅延手段を設けるので、マップマッチング手段による差分出力時間内に生じ得るドリフト補正値の大きな変動が抑制される。
【００４１】
第１３の発明のジャイロのドリフト補正回路は、ドリフト補正値の応答をマップマッチング手段における差分値出力時間相当分遅延させてドリフト補正値を得る補正値応答遅延手段により、マップマッチング手段による差分値出力時間内に生じ得るドリフト補正値の大きな変動が抑制される。
【００４２】
第１４の発明のジャイロのドリフト補正方法は、表示車両方位を得て時刻と共に記憶し、ジャイロセンサからの出力を積分してジャイロ方位とし、一定時間経過した場合は上記一定時間が経過した時点の表示車両方位を取得し、方位差を得る。次に、方位差とジャイロ方位の差分を求め、該差分を上記一定時間で除算することによりオフセット補正値を得てジャイロ出力から上記オフセット補正値を減算してジャイロ出力の補正を行う。
【００４３】
第１５の発明は上記第１４の発明のジャイロのドリフト補正方法において、マップマッチング手段で得た推定値により道路上に自車位置が決定できない場合にはデットレコニング処理で得た推測位置を現在位置として車両方向を表示車両方位として、オフセット補正値を得てジャイロ出力の補正を行う。
【００４４】
第１６の発明は上記第１４の発明のジャイロのドリフト補正方法において、ＧＰＳから得た方位，マップマッチング手段で得た車両方位，デットレコニング処理で得た車両方向のいずれかをその時点のＧＰＳまたはマップマッチングの状態により選択して表示車両方位として、オフセット補正値を得てジャイロ出力の補正を行う。
【００４５】
第１７の発明のジャイロのドリフト補正装置は、表示車両方位選択手段から表示車両方位を得て時刻と共に記憶し、ジャイロセンサからの出力を一定時間積分してジャイロ方位データを得て、表示車両方位と記憶された表示車両方位データとの方位差を得て、方位差とジャイロ方位の差分を求めて時間で除算することによりオフセット補正値を得る。そして、ジャイロ出力から上記オフセット補正値を減算してジャイロ出力の補正を行う。これにより多くの情報からその時点で一番正確と判定された情報をナビゲーション装置が選択して得た表示車両方位を用いることになり、個々の情報の欠点を補った精度の高いジャイロのドリフト補正が実現する。なお、地図データの無い場所では、表示車両方位を求めるために使用できるデータが方位センサからのデータとＧＰＳの方位データだけとなる。よって、表示車両方位は方位センサからの方位データ、またはＧＰＳが受信可能で信頼できる場合にＧＰＳの方位データそのものとなる。そこで、方位センサのデータで表示車両方位が求まるとき、ジャイロの出力を方位センサとして用いると誤差検出手段の出力がゼロとなってしまう。しかし、車両が地図データがない場所に移動する以前に地図データのある場所を走行していた場合にはその間に積分手段にオフセット値が累積している。
これに対し、方位差検出手段ではオフセット値の累積がないため車両が地図データが無い場所に移動してからしばらくの間はオフセット補正が可能となる。そして、オフセット補正量が時間の経過と共に減少していき最終的にゼロとなる。したがって、地図データのある場所を走行したあとなら短時間であれば地図データの無い場所を走行してもオフセットが補正される。
また、その途中でＧＰＳの方位データが得られる場合には、その時点までのマップマッチングに蓄積されたオフセット値が捨てられるため長時間地図データの無い場所を走行していてもオフセットが補正できる。
【００４６】
第１８の発明では、地磁気センサを方位センサとして用いるので地磁気センサの角度のオフセットにジャイロ出力の積分値が追従する。よって積分制御となり、ジャイロのオフセットはゼロに補正される。
【００４７】
【実施例】
本発明に基づくジャイロのドリフト補正方法は、図８のナビゲーション装置１００を例とすれば、ジャイロセンサ３からの出力信号を一定時間毎にＡ／Ｄ変換してデータＡを得て、データＡから所定時間ｔの移動平均値Ｂを求める（但し、地図データがない時には後述の補正値Ｅを計算しない）。
次に、ナビゲーション装置１００のマップマッチング手段７から車両の方位データを一定時間毎に取り出しその差分値Ｃを求め、差分値Ｃから所定時間ｔの移動平均値Ｄを求める。
上記２つの移動平均値Ｂ，Ｄから差（Ｂ−Ｄ）を求め補正値Ｅとする。そして、データＡと補正値Ｅの差（Ｅ−Ａ）を計算し補正済ジャイロデータＦを得る。なお、補正値Ｅは毎回保存され、保存された補正値は補正済ジャイロデータＦの計算時に取り出される。
【００４８】
＜実施例１＞
図２は、本発明に基づくジャイロのドリフト補正方法の一実施例を示すフローチャートであり、コンピュータプログラムにより実現した例である（説明上、本実施例のプログラムを実行するナビゲーション装置の構成として図８のナビゲーション装置１００を例とする）。
なお、ここで、ジャイロのドリフトプログラムはナビゲーション装置１００のナビゲーション動作を実行するナビゲーションプログラムの一部分（サブルーチン）としてＲＯＭ（図示せず）に格納され、ナビゲーション装置１００のナビゲーション動作の実行時に取り出されてナビゲーション装置１００のＣＰＵ（図示せず）により実行制御される。
【００４９】
図１において、ステップＳ１ではジャイロセンサ３からの出力信号を一定時間毎にＡ／Ｄ変換されたデジタルデータを読んでデータＡとし、ステップＳ２に移行する。
ステップＳ２で、マップマッチング手段７を介して地図データ検索手段９から現在位置付近の地図データが得られるか否か（地図データの有無）を判定し、地図データが得られる場合にはステップＳ３に移行し、地図データが得られない場合にはステップＳ７に移行する。
ステップＳ３で、ステップＳ１で得たデータＡから１０分間の移動平均値を計算しその結果をＢとしてステップＳ４に移行する。
ステップＳ４で、ナビゲーション装置１００のマップマッチング手段７から車両の方位データ（ナビゲーション装置１００ではマップマッチング手段７の車両方位データを車両位置の描画に用いているのでこの車両方位データを流用する）を一定時間毎に取りだしメモリ（図示せず）に保存している前回の方位データとの差を求め差分値Ｃとし、ステップＳ５に移行する。
【００５０】
ステップＳ５で、差分値Ｃから１０分間の移動平均値を計算してその結果をＤとし、ステップＳ６に移行する。
ステップＳ６で、補正値Ｅ＝Ｂ−Ｄを算出し、その結果をメモリ（図示せず）に保存してステップＳ７に移行する。
ステップＳ７で、メモリに保存した補正値Ｅを取りだし、データＡと補正値Ｅの差（Ｅ−Ａ）を計算し補正済ジャイロデータＦを得る。
なお、補正値Ｅは毎回保存され、保存された補正値は補正済ジャイロデータＦの計算時に取り出されるので、ステップＳ２の判定で地図データがない場合には、保存されている前回の補正値Ｅが今回の補正済ジャイロデータＦの計算データとして用いられる。そして、得られた補正済ジャイロデータＦをナビゲーション装置１００のデットレコニング手段８にジャイロセンサ出力の補正済みデータとして引き渡す。
【００５１】
＜実施例２＞
図２で（ａ）は本発明に基づくジャイロのドリフト補正回路の一実施例の構成を示すブロック図であり、ドリフト補正回路２０はナビゲーション装置１００のＡ／Ｄ変換手段６，デットレコニング手段８，及びマップマッチング手段７に接続する回路である。なお、本実施例では、説明上、ナビゲーション装置１００の各構成部分１〜１１は図８と同様とする。
ドリフト補正回路２０で、２１は第１のＦＩＲフィルタ、２２，２３は減算器、２４はインターフェイス、２５は微分回路、２６は第２のＦＩＲフィルタ、２７はクロック発生器、２８はスイッチである。
また、図２で（ｂ）はドリフト補正回路２０のＦＩＲフィルタ２１，２６の構成例、（ｃ）はドリフト補正回路２０の微分回路２５の構成例である。
【００５２】
図２で、ジャイロセンサ３の出力をＡ／Ｄ変換手段６で一定時間毎にＡ／Ｄ変換し、デジタルデータＡを得て第１のＦＩＲフィルタ２１に入力してその出力をＢとする。
次に、ナビゲーション装置１００のマップマッチング手段７から車両の方位データを一定時間毎にインターフェイス回路２４を通して微分回路２５に入力しその出力Ｃを得て、出力Ｃを第２のＦＩＲフィルタ２６に入力しその出力をＤとする。これら２つのフィルタ出力を減算器２２に入力してドリフト補正値Ｅ＝Ｂ−Ｄを得る。
そして、Ａ／Ｄ変換手段６からのデータＡと補正値Ｅを減算器２２に加えて出力Ｆ＝Ａ−Ｅを得る。この出力Ｆをジャイロ補正値としてデットレコニング手段８に与える。
【００５３】
なお、ここで、図２（ａ）の例に示すように第１のＦＩＲフィルタ２１及び第２のＦＩＲフィルタ２６にはクロック発生器２７からクロックが供給されるが、地図データがない場合にはスイッチ２８をＯＦＦにしてクロックの供給を停止し、補正値Ｅをホールドする。これにより、地図データがない場合には減算器２３にはデータＡと前回の補正値Ｅが与えられることとなる。
【００５４】
ＦＩＲフィルタ２１，２６は図２（ｂ）のブロック図に示すように、Ｎ個の遅延回路２２１（遅延時間Ｔ）と、Ｎ＋１個の乗算器２２２及びＮ個の加算器２２３を有し、入力信号（ＩＮ）はまず、１次のフィルタ段階で乗算回路２２２−０により係数ｈ０が掛けられ加算器２２３−１に入力される。
また、遅延回路２２１−１で時間Ｔだけ遅延され入力信号（ＩＮ）に乗算回路２２２−１により係数ｈ１が掛けられ加算器２２３−１に入力されこれら２つの信号が加算される。
【００５５】
２次のフィルタ段階では遅延回路２２１−２で時間２Ｔだけ遅延され入力信号（ＩＮ）に乗算回路２２２−２により係数ｈ２が掛けられ加算器２２３−２に入力される。また、加算器２２３−２には加算器２２２ー２の結果が入力されこれら２つの信号が加算される。
【００５６】
同様に、ｉ次のフィルタ段階では遅延回路２２１−ｉで時間ｉ・Ｔだけ遅延され入力信号（ＩＮ）に乗算回路２２２−ｉより係数ｈｉが掛けられ加算器２２３−ｉに入力される。また、加算器２２３−ｉには加算器２２２−（ｉー１）の結果が入力されこれら２つの信号が加算される。
このように、ＦＩＲフィルタを用いることにより係数ｈ０〜Ｈｎを適当に選ぶことにより移動平均値を得ることができる。
【００５７】
微分回路２５は図２（ｃ）の例に示すように遅延回路２５１（遅延時間Ｔ）と減算回路２５２からなり、入力信号（ＩＮ）の一方を減算器２５２の正端子に加え、入力信号（ＩＮ）の他方を遅延回路２５１を通して時間Ｔだけ遅延させ減算器２５２の負端子に加えることにより差分値を得る。
【００５８】
＜実施例３＞
上記実施例１のドリフト補正方法及び実施例２のドリフト補正回路２０では車両が交差点を曲った時にマップマッチング手段７からその曲りに相当する差分値が直ちに得られるものと仮定している。
しかしながら、マップマッチング手段７による計算には１〜５秒程度の時間が必要であり、この期間にはドリフト補正値が大きく変動する可能性がある。
そこで、本実施例では車両が交差点を曲がった時に要するマップマッチング処理による差分値計算時間内のドリフト補正値の変動抑制機能を加えたドリフト補正回路の構成例について、図３のブロック図により説明する。
【００５９】
図３は本発明に基づくジャイロのドリフト補正回路の一実施例の構成を示すブロック図であり、ドリフト補正回路３０はナビゲーション装置１００のＡ／Ｄ変換手段６，デットレコニング手段８，及びマップマッチング手段７に接続する回路である。なお、本実施例では、説明上、ナビゲーション装置１００の各構成部分１〜１１は図８と同様とする。
【００６０】
ドリフト補正回路３０で、２１は第１のＦＩＲフィルタであり第１のフィルタ手段に相当し、２２，２３は減算器、２４はインターフェイス、２５は微分回路、２６は第２のＦＩＲフィルタ、３１は遅延回路であり、第１のＦＩＲフィルタ２１〜第２のＦＩＲフィルタ２６までの構成は図２のドリフト補正回路２０と同様である。なお、本実施例では微分回路２５及び第２のＦＩＲフィルタは第２のフィルタ手段を構成する。
本実施例のドリフト補正回路３０ではＡ／Ｄ変換手段６からのデータＡに遅延回路３１により遅延時間を与えてマップマッチング手段７によるマップマッチング処理の計算時間に相当する時間だけ遅延させる。
これによりマップマッチング手段による差分出力相当時間内に生じ得るドリフト補正値の大きな変動を小さくし、抑制する。他の処理は図２のドリフト補正回路３０と同様であり、説明を省略する。
【００６１】
＜実施例４＞
本実施例は一時的に演算回路４１，５１の出力に誤差が大きく発生した場合に、これにリミッタをかける回路を示す。
図４で、ドリフト補正回路４０はナビゲーション装置１００のＡ／Ｄ変換手段６，デットレコニング手段８，及びマップマッチング手段７に接続する回路である。なお、本実施例では、説明上、ナビゲーション装置１００の各構成部分１〜１１は図８と同様とする。
【００６２】
ドリフト補正回路４０で、４１，５１はＮ点和の演算回路、４２は減算回路、４３はコンパレータ、４４は積分回路、４５はクロックパルス発生回路、４６はカウンタ回路、４７は除算回路、４８は減算器、４９はインターフェイス、５０は微分回路である。なお、本実施例ではコンパレータ４３，積分器４４，クロックパルス発生回路４５，カウンタ回路４６，及び除算回路４７はリミッタを構成する。
ドリフト補正回路４０では図２のＦＩＲフィルタ（第１のＦＩＲフィルタ２１，第２のＦＩＲフィルタ２６）をＮ点和の演算回路４１，５１と乗算回路（実際には除算回路４７）に分割して、その間でコンパレータ４３と積分回路４４を用いることによりドリフト補正値の一時的な変動を抑制する。
ここで、Ｎ点和の演算回路４１，５１は図７（ａ）に示す構成の回路であり、Ｎ点の有限離散時間ｘ（ｎ）に対し、下記式（１）による演算を行う回路である。
【００６３】
【数１】
【００６４】
すなわち、Ｎ個の遅延回路４１１（遅延時間Ｔ）と、Ｎ個の加算器４１２を有し、入力信号（ＩＮ）は、先ず、遅延回路４１１−１で時間Ｔだけ遅延され、加算器４１２−２に入力される。また、加算器４１２−２には入力信号（ＩＮ）が入力されこれら２つの信号が加算される。
次に、入力信号は遅延回路４１１−２で時間２Ｔだけ遅延され加算器４１２−２に入力される。また、加算器４１２−２には加算器４１２−１の結果が入力されこれら２つの信号が加算される。
同様に、入力信号は遅延回路４１１−ｉで時間ｉ・Ｔだけ遅延され加算器４１２−ｉに入力される。また、加算器４１２−ｉには加算器４１２（ｉ−１）の結果が入力されこれら２つの信号が加算される。これにより、時系列データに対し現在から過去のＮ回分のデータの和が計算される。
【００６５】
図４のドリフト補正回路４０では、Ｎ点和の演算回路４１，５１の出力を減算回路４２に加え差出力を得て、コンパレータ４３に入力する。
コンパレータ４３はもう一方の入力データ（積分回路４４の出力）との比較を行い、２つの入力の差が一定範囲ε内（ε≧０）であれば０（ゼロ）を出力し、差出力側が大きければ正の値を、その反対なら負の値を出力する。この値を図７（ｂ）に示すような積分回路４４に入力して積分を行い、その出力をコンパレータ４３に戻す。
このような動作により積分回路４４の出力には差出力に追従した出力が得られる。なお、クロックパルス発生器４５とカウンタ回路４６により時間データが得られる。
上記出力を除算回路４７で時間で除算することにより変動の小さいドリフト補正値が得られる。このドリフト補正値を減算器４８に入力し、データＡからの差Ｆ＝Ａ−Ｅを得る。この出力Ｆをジャイロ補正値としてデットレコニング手段８に与える。
【００６６】
＜実施例５＞
本実施例は一時的に演算回路４１，５１の出力に誤差が大きく発生した場合に、これにリミッタをかける回路を示す。
図５で、ドリフト補正回路５０はナビゲーション装置１００のＡ／Ｄ変換手段６，デットレコニング手段８，及びマップマッチング手段７に接続する回路である。なお、本実施例では、説明上、ナビゲーション装置１００の各構成部分１〜１１は図８と同様とする。
ドリフト補正回路５０は、図４のドリフト補正回路４０において除算回路４７の代りにＦＩＲフィルタ５５を用いるものであり、コンパレータ４３と積分回路４４を用いることによりドリフト補正値の一時的な変動を抑制する。
【００６７】
＜実施例６＞
本実施例は一時的に演算回路４１，５１の出力に誤差が大きく発生した場合に、これにリミッタをかける回路を示す。
図６で、ドリフト補正回路６０はナビゲーション装置１００のＡ／Ｄ変換手段６，デットレコニング手段８，及びマップマッチング手段７に接続する回路である。なお、本実施例では、説明上、ナビゲーション装置１００の各構成部分１〜１１は図８と同様とする。
ドリフト補正回路６０は、図４のドリフト補正回路４０において積分回路４４の代りにＮ点和の演算回路６１を用い、時間による除算を行う除算回路４７を定数により除算を行う除算回路６２としたものであり、コンパレータ４３を用いることによりドリフト補正値の一時的な変動を抑制する。
【００６８】
上記実施例３〜実施例６でドリフト補正値の変動を小さくする回路（図３〜図６のドリフト補正回路３０，４０，５０，６０）を示したが、実施例１の場合と同様にプログラムによりこれらの回路を実現することができる。
【００６９】
＜実施例７＞
図９は本発明のナビゲーション装置の他の実施例の構成を示すブロック図であり、ＧＰＳ受信機２０１，距離センサ２０２，地磁気センサ２０３，ジャイロセンサ２０４，デットレコニング手段２０６，マップマッチング手段２０７，地図データ２１０，表示車両方位選択手段２１１，表示装置２１２は前述の実施例１〜６で説明したナビゲーション装置の構成と同様であり、本実施例でナビゲーション装置２００はそれらに積分手段２２１〜オフセット補正手段２３５からなるオフセット補正部を付加した構成をなす。また、オフセット補正手段は望ましくはナビゲーション装置２００のナビゲーション動作を実行するナビゲーションプログラムの一部分（サブルーチン）としてＲＯＭ（図示せず）に格納され、ナビゲーション装置２００のナビゲーション動作の実行時に取り出されてナビゲーション装置２００のＣＰＵ（図示せず）により実行制御される。
【００７０】
図９に示すように、ナビゲーション装置２００はＧＰＳ受信機２０１，距離センサ２０２，地磁気センサ２０３やジャイロセンサ２０４のような方位センサ等から情報を得てデットレコニング手段２０６及びマップマッチング手段２０７等による処理を経て自車位置を推定して地図データ２１０を検索し、表示データ作成手段２１１によりオフセット補正に用いる表示車両方位をＧＰＳまたはマップマッチングの状態から判定して選択し表示データを作成して、表示装置２１２上に地図を描画し、図１０の例に示すように地図３００上に自車位置マーク３０１を表示する。
【００７１】
デットレコニング手段２０６では距離センサ２０２からの移動距離と方位センサからの方位変化量θを用いて次式により移動ベクトルを求める。
推定車両方位は前回の方位をθ0 とするとθ0 ＋θとなる。
Δｘ＝１ｃｏｓ（θ0 ＋ θ）
Δｙ＝１ｓｉｎ（θ0 ＋ θ）
この（ｘ，ｙ）が推測位置であり、マップマッチング手段２０７の入力データとなる。
マップマッチング手段２０７では上記推測位置と地図データ２０９を用いて地図上の自車位置を推定する。
マップマッチング手段２０７は、まず、車両が直進しているか旋回しているかを判定する。
直進している場合には車両の進行方位に近い道路を選択する。次に、過去にマップマッチングでできた道路に接続される道路を選択する。そして、推測位置から最も近い道路を１本選択し、この選択された道路に推測位置から垂線を下し、道路との交点を自車位置とする。
旋回している場合には、車両の方位変化の過程と道路の方位変化の形状を比較して道路を１本選択し、この選択された道路に推測位置から垂線を下し、道路との交点を自車位置とする。
ただし、進行方向に近い道路がなかったり、接続されている道路がなかったり、道路の形状が一致しなかった場合には自車位置を推測位置とする。
【００７２】
さらに、道路を見付けた場合にはマップマッチングの車両方位を道路の方位とする。自車位置を推測位置とした場合には、マップマッチングの車両方位を道路の方位とする。自車位置を推測位置とした場合にはθ0 ＋θをマップマッチング処理で得た車両方位とする。
ここまででマップマッチング処理が完了するが、ＧＳＰデータが信頼できるときには次の処理を行う。
マップマッチング処理の結果得た自車位置座標とＧＰＳデータの座標が大きくずれている場合には自車位置のデータを捨ててＧＰＳデータを自車位置とし、ＧＰＳデータの方位データを表示車両方位とする。
このようにして、センサとＧＰＳから自車位置と表示車両方位が得られるが、これでも正確に実際の車両方位が得られるとは限らない。例えば駐車場でナビゲーションシステムの電源を切ったままターンテーブルで車両を回転させたり、立体駐車場で旋回を繰返した場合等ではＧＰＳの方位データ、地図データ、ジャイロセンサのデータのいずれもが使えない。これに対しては表示車両方位のマニアル修正が有効となる。ナビゲーションシステムでは一般的に「自車位置修正」、「自車方位修正」の機能が備えられており、これらは地図表示画面で自車位置と表示車両方位を自車マークを使って表示しているとき、実際の位置または方位と表示が一致していないと運転者が認識した場合に情報入力手段により運転者の推定した位置または方位に修正を行う機能であり、この機能を用いることにより前述の様な特殊な状態の場合でも正確な表示車両方位が決められる。
このようにマップマッチング処理により自車位置とマップマッチングの車両方位が決定されると自車位置を中心とした地図データ２１０を読み出しこのデータにより地図描画手段２１１”が表示装置２１２上に地図を描画する。
自車位置マーク３０１は地図上に推定した自車位置を示すと共に、車両の進行する方位（表示方位と呼ぶ）を示している。
この表示方法はナビゲーション装置が動作している間は常時１つの値を保持し、常に新しい情報で更新されているので、マップマッチングできない時でも方位センサ、ＧＰＳ等からのデータにより更新される。
【００７３】
本発明におけるジャイロの補正方法について図１のナビゲーション装置２００のオフセット補正手段および図１１のフローチャートを基に以下説明する。
ステップＳ１０１では、ナビゲーション装置２００から表示車両方位を取得し、記憶手段２３１により記憶しステップＳ１０２に移行する（ここで、記憶した値をＭとする）。
ステップＳ１０２ではジャイロ２０４の出力を積分しジャイロ方位としてステップＳ１０３に移行する（ここでのジャイロ方位をＧとする）。
ステップＳ１０３では一定時間Ｔだけ経過したか否かを調べ経過していない場合はステップＳ１０２に戻りジャイロ出力の積分を繰返す。経過した場合はステップＳ１０４に移行する。
ステップＳ１０４では一定時間が経過した時点の表示車両方位を取得し、値Ｍとの差（方位差）Ｄを方位差検出手段２３２により計算しステップＳ１０５に移行する（Ｄ＝現在車両方位−Ｍ）。
ステップＳ１０５では方位差Ｄとジャイロ方位Ｇの差（誤差）Ｅを誤差検出手段２３３により求めステップＳ１０６に移行する（Ｅ＝Ｄ−Ｇ）。
誤差Ｅからオフセット算出手段２３４によりオフセット補正値を計算してステップＳ１０７に移行する。オフセット算出手段２３４はＥの値をステップＳ２での経過時間Ｔで除算することにより角速度データに変換してオフセット補正値Ｏを得る（Ｏ＝Ｅ／Ｔ）。ここで、ステップＳ２での経過時間Ｔはオフセット算出手段２３４による除算演算で誤差が増加しないように選ばれる。
オフセット補正手段２３５によりジャイロ２０４の出力からオフセット補正値Ｏを減算して補正を行う（補正済ジャイロ出力＝補正前ジャイロ出力−Ｏ）。
【００７４】
＜具体例＞
図１２は上述のジャイロ出力のオフセット補正方法の説明図であり、図では処理や入出力機器を矩形のブロックで示し、データを円で示してある。また、説明上、ナビゲーション装置２００’の各構成部分２０１〜２３５は図９とほぼ同様であり、記号の同じ各構成部分の機能及び構成は図９の場合と同様である（表示データ作成手段２１１は表示車両方位選択手段２１１’および地図描画手段２１１”を含むものとする）。
本発明のジャイロ出力のオフセット補正では、ナビゲーション装置２００’の表示方位のデータを基準方位として使用しオフセット値を制御するため、ナビゲーション装置２００’の内部状態の影響を受ける。よってナビゲーション装置２００’の状態も含めて説明を行う。また、ナビゲーション装置２００’ではその内部状態がＧＰＳ受信機２０１の測位中か否か、マップマッチングが可能か否かでデータの処理方法が異なってくるので、これらを場合分けして説明する。
【００７５】
（１）ＧＰＳ測位中の場合：
表示車両方位選択手段２１１’は自律航法で求めた座標とＧＰＳ受信により求めた座標に大きな誤差がある場合には、ＧＰＳ受信の状態がよければＧＰＳからの座標を現在位置と推定する。ＧＰＳの受信状態が悪ければ自律航法の座標を現在位置とする。
ＧＰＳの座標を現在位置とした場合、ジャイロの補正は以下のように実行される。
（ａ）方位センサ（地磁気センサ２０３，ジャイロ２０４）および距離センサからのデータを捨ててデットレコニング手段２０６及びマップマッチング手段２０７で求めた座標と方位データを捨てる。そして、ＧＰＳ受信により求めた座標と方位データを現在位置のデータとしこれにより地図の表示を行う。
（ｂ）上記表示車両方位データと記憶手段２３１に記憶されているデータから方位差検出手段２３２により差を求め方位差とする。記憶手段２３１にはナビゲーション装置２００’の起動時の表示車両方位データおよびそのときの時刻を記憶しておく。或いは、走行中に停車してジャイロ２０４のキャリブレーションを実施したときの表示車両方位データおよびそのときの時刻を記憶しておいてもよい。
（ｃ）積分手段２２１では、上記記憶手段２３１にデータを記憶した時刻から積分を開始し、ジャイロ２０４の角速度データから角度データを得る。
（ｄ）誤差検出手段２３３では、上記（ｂ）の方位データと（ｃ）の角度データから差を求め、これを角度誤差とする。
（ｅ）オフセット算出手段２３４では（ｄ）の角度誤差を時間データで除算しオフセット誤差を求める。時間データとしては現在時刻から（ｂ）のデータを記憶した時刻を減算した経過時間を用いる。
（ｆ）オフセット補正手段２３４ではジャイロからの角速度データから（ｅ）のオフセット誤差を減算することにより誤差を除去する。
【００７６】
次に、ＧＰＳ測位中の場合について具体的な数値で補正の過程を示す。
（ａ’）ＧＰＳの方位データを北を基準として時計回りに３６０度で表すとき、現在の方位データを４８度と仮定する。
（ｂ’）記憶手段２３１の方位データが４８度で時刻が８時３２分０秒であったと仮定すると、方位差は次式で求められる。
（方位差）＝（表示車両方位データ）−（記憶データ）＝４８−４８＝０
（ｃ’）ジャイロ２０４の角速度データをＥｓｉｎωｔ＋０．０１と仮定する。つまり、振幅Ｅで正弦波で角速度が発生しオフセットが０．０１ｖあるとする。
この角速度データを１０００秒間積分するとωｔ＝２ｎπとなると仮定すれば（ｎ：整数）、ｓｉｎωｔ＝０となり、ｓｉｎωｔの積分値もゼロとなりオフセット分（０．０１ｖ×１０００＝１０ｖ）だけが残る。
このデータを変換感度２０ｍｖ／ｄｅｇで角度に換算すると、
１０ｖ／（２０ｍｖ／ｄｅｇ）＝５００ｄｅｇ
となる。これが角度データとなる。
（ｄ’）角度誤差は（ｂ’）と（ｃ’）から５００度となる。すなわち、
（角度誤差）＝（角度データ）−（方位差）＝５００−０＝５００ｄｅｇ
（ｅ’）現在時刻を８時４８分４０秒と仮定すると、時間データは１６分４０秒＝１０００秒となり、この値で角度誤差を除算する。すなわち、
（ｆ’）ジャイロ２０４の角速度データからオフセット誤差を減算すると、
となり、直流分のオフセットが除去できる。
【００７７】
（２）マップマッチング中の場合：
表示車両方位選択手段２１１’は、ＧＰＳの受信ができない場合、或いはＧＰＳの受信状態が良くてＧＰＳからの座標とマップマッチング手段２０７で求めた座標が近似している場合にはマップマッチング手段２０７で求めた座標を現在位置と推定する。そして、マップマッチング手段２０７は自車位置のある道路を見付けた場合にジャイロ２０４の補正を次のようにして実行する（道路が見付からなかった場合には後述の（３）によりジャイロの補正を行う）。
（ａ）ジャイロ２０４からの角速度データはオフセット補正が行われる。この補正はオフセット誤差データを角速度データに加算することであり、初期値がゼロで時系列に沿って以下の処理により求められるオフセット誤差を用いる。
（ｂ）オフセットの補正された角速度データは積分手段２２１により積分されて角度データとなる。また、地磁気センサ２０３の値が正しいと考えられる場合には地磁気センサ２０３からの角度データを使用する。
（ｃ）距離センサからの距離データと（ｂ）の角度データからデットレコニング手段２０６により推測位置を求める。また、角度データをそのまま推測方位とする。
（ｄ）推測位置と推測方位からマップマッチング手段２０６により自車位置のある道路を探す。道路を見付けた場合にはその道路上で自車位置を決定し、その道路の方向を車両方位として角度データを捨てる。
（ｅ）上記（ｄ）で求められた自車位置を表示車両方位選択手段２１１’でＧＰＳ受信機２０１からの座標と比較する。ＧＰＳの受信状態が良くて２つの座標が遠い場合には前述した（１）の処理を行い、近い場合には上記（ｄ）の自車位置を表示車両位置とし、車両方向を表示車両方位として地図描画手段２１１”により地図の表示を行う。
（ｆ）上記表示車両方位データと記憶手段２３１に記憶されているデータから方位差検出手段２３２により差を求め方位差とする。記憶手段２３１にはナビゲーション装置２００’の起動時の表示車両方位データおよびそのときの時刻を記憶しておく。或いは、走行中に停車してジャイロ２０４のキャリブレーションを実施したときの表示車両方位データおよびそのときの時刻を記憶しておいてもよい。
（ｇ）積分手段２２１では、上記記憶手段２３１にデータを記憶した時刻から積分を開始し、ジャイロ２０４の角速度データから角度データを得る。
（ｈ）誤差検出手段２３３では、（ｆ）の方位データと（ｇ）の角度データから差を求め、これを角度誤差とする。
（ｉ）オフセット算出手段２３４では（ｈ）の角度誤差を時間データで除算しオフセット誤差を求める。時間データとしては現在時刻から（ｆ）のデータを記憶した時刻を減算した経過時間を用いる。
（ｊ）オフセット補正手段２３４ではジャイロからの角速度データから（ｉ）のオフセット誤差を減算することにより誤差を除去する。
【００７８】
次に、マップマッチング中の場合について具体的な数値で補正の過程を示す。
（ａ’）ジャイロ２０４の角速度データをＥｓｉｎωｔ＋０．０１と仮定する。
（ｂ’）この角速度データを１秒間積分した結果を変換感度２０ｍｖ／ｄｅｇで角度に換算すると、１秒間の回転量をθｄｅｇとして、
θ＋０．０１ｖ／（２０ｍｖ／ｄｅｇ）＝θ＋０．５ｄｅｇ
となり、また、θ＝｛∫（Ｅｓｉｎωｔ）ｄｔ｝／０．０２より求められる（但し積分∫はここではΔｔ＝０から１までの積分を意味する）。
すなわち、ジャイロ２０４の回転量とオフセットによる０．５度の誤差が加算されて角度データとなる。
（ｃ’）推測方位データは前回の方位をθ0として、θ0＋θ＋０．５度となる。
（ｄ’）ここでは道路の方向が（θ0＋θ）度であると仮定する。
（ｅ’）このとき表示車両方位は（θ0＋θ）度となる。
（ｆ’）記憶手段２３１の方位データが０度で時刻が８時３２分０秒であったと仮定すると、方位差は次式により求められる。
（ｇ’）積分手段２３１では（ｂ’）と同じ結果（θ＋０．５度）となる。
（ｈ’）角度誤差は（ｆ）と（ｇ）より、
（ｉ’）上記のような角度誤差の発生が１０００秒継続すると、現在時刻が８時４８分４０秒となり角度誤差も１０００倍の５００度となる。この角度誤差からオフセット誤差を求める。すなわち、
（ｊ’）ジャイロ２０４の角速度データからオフセット誤差を減算すると、
となり、直流分のオフセットが除去される。
【００７９】
（３）デットレコニング中の場合：
表示車両方位選択手段２１１’は、ＧＰＳが受信できない場合、或いは、ＧＰＳの受信状態が良くてＧＰＳからの座標とデットレコニング手段２０６で求めた座標が近い場合にデットレコニング手段２０６による推測位置を現在位置と推定する（但し、マップマッチングで道路がみつからない場合）。
（ａ）ジャイロ２０４からの角速度データに対してはオフセット補正が行われる。この補正は、オフセット誤差データを角速度データに加算することであり、初期値がゼロで時系列に沿って以下の処理により求められるオフセット誤差を用いる。
（ｂ）オフセットの補正された角速度データは積分手段２２１により積分されて角度データとなる。また、地磁気センサ２０３の値が正しいと考えられる場合には地磁気センサ２０３からの角度データを使用する。
（ｃ）距離センサからの距離データと（ｂ）の角度データからデットレコニング手段２０６により推測位置を求める。また、角度データをそのまま推測方位とする。そしてマップマッチング手段２０７でこの位置に対する道路がみつからない場合に推測位置と推測方位を自車位置と車両方位とする。
（ｄ）上記（ｃ）で求められた自車位置を表示車両方位選択手段２１１’でＧＰＳ受信機２０１からの座標と比較する。ＧＰＳの受信状態が良くて２つの座標が遠い場合には上述した（１）の処理を行うこととなり、近い場合には上記（ｃ）の自車位置を表示車両位置とし、車両方向を表示車両方位として地図描画手段２１１”により地図の表示を行う。
（ｅ）上記表示車両方位データと記憶手段２３１に記憶されているデータから方位差検出手段２３２により差を求め方位差とする。記憶手段２３１にはナビゲーション装置２００’の起動時の表示車両方位データおよびそのときの時刻を記憶しておく。或いは、走行中に停車してジャイロ２０４のキャリブレーションを実施したときの表示車両方位データおよびそのときの時刻を記憶しておいてもよい。
（ｆ）積分手段２２１では、上記記憶手段２３１にデータを記憶した時刻から積分を開始し、ジャイロ２０４の角速度データから角度データを得る。
（ｇ）誤差検出手段２３３では、（ｅ）の方位データと（ｆ）の角度データから差を求め、これを角度誤差とする。
（ｈ）オフセット算出手段２３４では（ｇ）の角度誤差を時間データで除算しオフセット誤差を求める。時間データとしては現在時刻から（ｅ）のデータを記憶した時刻を減算した経過時間を用いる。
（ｉ）オフセット補正手段２３４ではジャイロからの角速度データから（ｈ）のオフセット誤差を減算することにより誤差を除去する。
【００８０】
次に、マップマッチング中の場合について具体的な数値で補正の過程を示す。
（ａ’）ジャイロ２０４の角速度データをＥｓｉｎωｔ＋０．０１と仮定する。
（ｂ’）この角速度データを１秒間積分した結果を変換感度２０ｍｖ／ｄｅｇで角度に換算すると、１秒間の回転量をθｄｅｇとして、
θ＋０．０１ｖ／（２０ｍｖ／ｄｅｇ）＝θ＋０．５ｄｅｇ
となり、また、θ＝｛∫（Ｅｓｉｎωｔ）ｄｔ｝／０．０２より求められる（但し積分∫はここではΔｔ＝０から１までの積分を意味する）。
すなわち、ジャイロ２０４の回転量とオフセットによる０．５度の誤差が加算されて角度データとなる。
（ｃ’）推測方位データは前回の方位をθ0として、θ0＋θ＋０．５度となる。
（ｄ’）表示車両方位もθ0＋θ＋０．５度となる。
（ｅ’）方位差は次式により求まる。
（ｆ’）積分手段２３１では上記（ｂ’）と同じ結果（θ＋０．５ｄｅｇ）となる。
（ｇ’）角度誤差は（ｅ）と（ｆ）よりゼロとなる。すなわち、
【００８１】
以上のようにデットレコニングによる推測データしか使えない場合には角度誤差がゼロとなり、オフセット誤差もゼロとなって補正ができないこととなる。これは地図データのない場所を走行することに相当し、補正のための基準となるデータが何もないときに起こる。
なお、この場合でも、地磁気センサ２０３からの角度データがあれば（ｂ’）で角度データがθ度となり、（ｇ’）で角度誤差が０．５度となってオフセット補正が可能になる。
さらに、所定時間以上前述の（１）または（２）の状態で積分手段２３１にオフセットを含んだ角速度データが積分された状態で保存されていた場合、一時的に地図データのない場所を走行して方位差の変化分と積分手段２３１の変化分が一致する場合にも、誤差検出手段２３３から角度誤差が生じるのでオフセットの補正が可能である。
【００８２】
この場合の過程を前記（ａ）の各速度データが１０００秒経過した例をもとに説明する。
（ｅ’）初期状態よりジャイロ２０４の回転量が０度とすると、
（ｆ’）積分手段２３１でもオフセット分だけが残る。すなわち、
０．０１ｖ×１０００／（０．０２ｖ／ｄｅｇ）＝５００ｄｅｇ
（ｇ’）角度誤差は（ｅ”）と（ｆ）より、
（ｈ’）経過時間を１０００秒とすると、
（ｉ’）オフセット補正では以下のようにオフセットが除去される。
【００８３】
ここで、地図データのない場所へ入ると次のようになる。
（ｅ”）表示車両方位データがＥｓｉｎωｔ＋０．０１となりオフセット分だけを考えると、
（方位差）＝４８＋（０．０１／０．０２）−４８＝０．５ｄｅｇ
（ｆ”）積分手段２３１の値は、
５００＋（０．０１／０．０２）＝５００．５ｄｅｇ
（ｇ”）角度誤差は、
（角度誤差）＝５００．５−０．５＝５００ｄｅｇ
（ｈ”）オフセット誤差は、
（オフセット誤差）＝（５００／１００１）×０．０２≒０．００９９９ｖ
（ｉ”）オフセット補正は、
となり、徐々に補正値が減少していくが、その期間、積分されたデータにより補正がされる。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、車両が停止状態或いは移動状態のいずれであってもドリフトの補正が可能となるので、高速道路や信号機のない道路での方位検出が正確になり、その結果ナビゲーション装置の表示性能が向上する。
また、直線道路がない場合でも、ドリフトの除去されたデータをナビゲーション装置に入力するので修正自体が不要となる。
更に、事前に地図データのある場所を走行して車両及びジャイロセンサの温度変化がなくなっている場合に補正値が安定してくる。この場合、車が地図データのない場所に移動しても補正値は大きく変化しないため、単純に補正値をホールドするだけでドリフトの補正が可能となり、ナビゲーション装置の現在位置表示性能が向上する。
更にまた、第１２〜第１３の発明ではドリフト補正回路にリミッタを設けることにより一時的な変動を抑制することができる。
また、第１４〜１７の発明では車両がマップマッチング状態かどうかに拘らず、補正が可能である。また、地図のない場所では地磁気センサ，ＧＰＳ受信機からの情報により補正が可能である。更に、リンク方位ではない連続的に変化する表示車両方位を使っているため、一時的な誤差を生じない。
また、第１７の発明では、多くの情報からその時点で一番正確と判定された情報をナビゲーション装置が選択して得た表示車両方位を用いているので個々の情報の欠点を補った精度の高いジャイロのドリフト補正が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づくジャイロのドリフト補正方法の一実施例を示すフローチャートである。
【図２】本発明に基づくジャイロのドリフト補正回路の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に基づくジャイロのドリフト補正回路の他の実施例の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に基づくジャイロのドリフト補正回路の他の実施例の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明に基づくジャイロのドリフト補正回路の他の実施例の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明に基づくジャイロのドリフト補正回路の他の実施例の構成を示すブロック図である。
【図７】Ｎ点和の演算回路及び積分回路の構成例を示すブロック図である。
【図８】従来のナビゲーション装置の構成例を示すブロック図である。
【図９】本発明のナビゲーション装置の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図１０】地図の表示例である。
【図１１】ジャイロの補正方法の一例を示すフローチャートである。
【図１２】ジャイロ出力のオフセット補正方法の説明図である。
【符号の説明】
３，２０４ ジャイロセンサ
６ Ａ／Ｄ変換回路（変換手段）
７，２０８ マップマッチング手段
８，２０７ デットレコニング手段
２０，３０，４０，５０，６０ ドリフト補正回路
２１ ＦＩＲフィルタ（第１のフィルタ手段）
２２，２３ 減算器（減算手段）
２５ 微分回路（第２のフィルタ手段）
２６ ＦＩＲフィルタ（第２のフィルタ手段）
３１ 遅延回路（遅延手段）
４１，５１ Ｎ点和の演算回路
４２，４８ 減算器（減算手段）
４３ コンパレータ（補正値応答遅延手段）
４４ 積分回路（補正値応答遅延手段）
４７ 除算回路（補正値応答遅延手段）
６１ Ｎ点和の演算回路（補正値応答遅延手段）
６２ 定数除算回路（補正値応答遅延手段）
１００，２００，２００’ ナビゲーション装置
２０１ ＧＰＳ受信機
２０３ 距離センサ
２１０ 地図データ
２１１ 表示データ作成手段
２１１’ 表示車両方位選択手段
２１２ 表示装置
２２１，２２２ 積分手段
２３１ 記憶手段
２３２ 方位差検出手段
２３３ 誤差検出手段
２３４ オフセット算出手段
２３５ オフセット補正手段
【発明の属する技術分野】
本発明は移動体のナビゲーション・システム等に用いるジャイロに関し、特に、そのドリフト補正方法及びドリフト補正回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動体、例えば、車のナビゲーション装置は、角度センサにより方位の変化を測定し、その結果を用いて表示装置に表示された地図上に自車位置を表示し、運転者に現在位置を認識させることを目的としている。
【０００３】
図８は上述の車載用ナビゲーション装置１００の主要部分の構成例を示すブロック図であり、ジャイロセンサ（圧電振動ジャイロ（角度センサ））３の出力電圧をＡ／Ｄ変換手段６でＡ／Ｄ変換しこの出力データ（デジタル信号）をデットレコニング手段８に入力する。
そして、距離センサとしてのスピードセンサー２からのデータをインターフェイス５を介してデットレコニング手段８に取込みデットレコニング手段８でデットレコニング処理を行ない、その結果（座標データ）をマップマッチング手段７に与える。マップマッチング手段７はＧＰＳ１からの座標データに基づいて地図データを格納している地図データ検索手段９から取り出し、デットレコニング手段８により得られた座標データを比較し、描画手段１０により地図及び車両位置のイメージデータを合成し、表示手段１１上に表示する（車載用ナビゲーション装置１００はＧＰＳデータを用いるナビゲーション方式を例としているが、ＧＰＳデータを用いないナビゲーション方式であっても、ジャイロセンサ３，Ａ／Ｄ変換手段６，及びデットレコニング手段８間の構成は同様である）。
【０００４】
なお、マップマッチング手段７，デットレコニング手段８，検索手段９，描画手段１０は通常プログラム（以下、ナビゲーションプログラム）によって行われ、これらのナビゲーションプログラムの実行及びナビゲーション装置全体の制御は制御部（図示せず）によって行われる。
【０００５】
上記従来のナビゲーション装置では、位置表示を短い周期（例えば、１〜２秒周期）で行う場合、デットレコニング処理とマップマッチング処理（後述）をその周期で行っており、角度センサとして圧電振動ジャイロを使用する場合、圧電振動ジャイロの出力電圧を一定時間毎にサンプリングし、Ａ／Ｄ変換してマイクロコンピュータに取り込みこれを１秒間周期で積分して積分値を１秒間の角度変化量として求め、次に、この角度変化量と距離センサからの移動距離により移動ベクトルを求めて前回の座標にこれを加算することで新しい座標を求めていた。また、車両の方位も前回の方位に角度変化量を加算することにより新しい方位を求め（デットレコニング処理）ていた。
【０００６】
更に、ナビゲーション装置が持つ地図データと上記車両の座標を比較することにより、表示地図上で車両位置を修正していた（マップマッチング処理）。
しかしながら、圧電振動ジャイロでは停止中や直線走行のようにセンサ出力がゼロであるべきときでも、温度や湿度等の影響によるドリフト（Drift；ぶれ）が生ずるので出力電圧が完全には０（ゼロ）にならず、積分を続けると誤差が大きくなってしまうという問題点があった。
【０００７】
そして、このようなドリフトの補正方法として、
▲１▼ 特公昭５８−３９３６０号公報には、一定時間が経過したら車両が停止している間に圧電振動ジャイロの出力電圧を計測してその直流成分Ｘ（ボルト）を求めておき、車両が走行している間はこのＸを出力電圧から減算してドリフトを除去する技術、すなわち、停止時の電圧を基準電圧として一定時間毎に測定し、補正する方法が開示されており、また、
▲２▼ 特開平６−４２９７６号公報には、マップマッチング処理時に、直線道路を走行している場合にその道路の方位を車両の方位とする技術、すなわち、地図情報による（ジャイロ出力のオフセット補正による方位の修正）方法が開示されている。更に、
▲３▼ 特開平４−３４６０２３号公報には、車両がマップマッチング状態で、自車が走行中であると推定された道路の地図データから第１のリンク情報を記憶し、この値と一定時間経過した時点の第２のリンク方位からリンク方位差を算出し、この期間のジャイロの方位変化量との誤差からオフセット値を推定してジャイロのドリフトを補正する技術が開示されている。なお、この技術ではＧＰＳの方位データが得られている場合はこのデータとジャイロの出力から求めた方位データを比較してオフセット値を求めて補正する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術による圧電振動ジャイロのドリフト補正方法の特徴は、
▲１▼ 車の静止時の圧電振動ジャイロの出力電圧成分を用いて車の走行時の圧電振動ジャイロの出力電圧を補正する、
▲２▼ 車の直進時に、記憶されている地図情報に基づく道路の方位を用いて積分後の角度を補正する、
▲３▼ 車両がマップマッチング状態である場合にジャイロ出力から得られたリンク方位とマップマッチングから得られたリンク方位を比較し、その差を蓄積する事によりドリフト補正値を求める、
点にあり、それぞれ次の（１），（２），（３）に示すような問題点があった。
【０００９】
（１） 上記▲１▼の点に関しては、高速道路や信号機のない道路（例えば、山間の細道）では停車する機会がなく静止時の電圧の計測ができない点。
（２） 上記▲２▼の点に関しては、直線道路がない場合、地図データのない場所では修正ができない。また、修正可能な場合でも修正対象が積分データでありセンサデータ（例えば、圧電振動ジャイロの出力）ではない点。
（３） 上記▲３▼の点に関しては、マップマッチング状態を前提としているため、地図データの無い場所では補正できず、そして現在のナビゲーション装置では車両の通行できる全ての地図データを持っているわけではないので、補正のできる可能性が低い点。
また、車両は常に移動しているためマップマッチング状態にあっても一時的に地図のない場所へ移動してしまう可能性が高く、マップマッチング状態を維持することが困難である点。
さらに、マップマッチング状態にあっても、リンク方位と車両の進行方向が一致しているとは限らない点。例えば、
ａ．車線変更の為にハンドルを操作した場合にはリンク方位と車両の進行方向が不一致となり、また、
ｂ．高速道路等でパーキングエリアに入った場合にはリンク方位と車両の進行方向が一致する可能性が低く、
ｃ．曲り角の場合には、デジタル地図データでは曲り角を２本のリンクで表現し、９０度の曲りに対して１本のリンクを０度、他の１本のリンクを９０度と仮定しているが、実際の車両方位は時刻の経過と共に０度→１度→２度→・・・・→８９度→９０度のように連続的に変化するのに対し、リンク方位は上述したように０度か９０度のどちらかで現されるだけなので、リンク方位と実際の車両方位からオフセット値を推定すると、一時的に大きな誤差が生じてしまいジャイロのドリフト補正に悪い影響があった。
更にまた、ＧＰＳの方位データは、車両の移動速度が遅いと誤差が増大し、停止した場合には計算不能となり、また、ＧＰＳ受信機に人工衛星からの電波が入らない場合にも計算が不可能になる点。
ここで、上記問題の解決課題として、停車できなくてもドリフト補正が実現できればドリフトが発生しないためマップ・マッチング処理の精度が向上する。また、地図データのある場所からない場所へ車が移動した場合でもドリフトの補正を続けることができればナビゲーション装置の現在位置表示性能が向上する。
【００１０】
本発明は上記問題点の解消及び上記課題の解決を目的になされたものであり、
（イ）停車しなくてもドリフトを補正し得る圧電振動ジャイロのドリフト補正方法及びドリフト補正回路の提供、及び、
（ロ）地図データのある場所からない場所へ車が移動した場合でもドリフトの補正を続け得るジャイロのドリフト補正回路の提供、を目的とする。
（ハ）さらに、車両がマップマッチング状態に無く、地図データが無い場合でもジャイロの補正ができるジャイロのドリフト補正方法及びドリフト補正回路の提供、及び、
（ニ）補正値を求めるときに一時的な誤差を生じないジャイロのドリフト補正方法及びドリフト補正回路の提供、及び、
（ホ）ＧＰＳから正確な方位データが得られない場合でもジャイロのオフセット補正ができるジャイロのドリフト補正方法及びドリフト補正回路の提供、を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために第１の発明のジャイロのドリフト補正方法は、角度変化を検出するジャイロセンサとマップマッチング手段を含む移動体のナビゲーション装置において、
（１）ジャイロセンサからの出力信号から一定時間毎にデジタルデータを得て、該デジタルデータから所定時間内の第１の移動平均値を求め、
（２）マップマッチング処理によって得られた車両の方位データを一定時間毎に取り出してその差分値を得て、該差分値に基づいて所定時間内の第２の移動平均値を求め、
（３）上記第１の移動平均値と第２の移動平均値との差を求めてドリフト補正値とし、
（４）デジタルデータと上記ドリフト補正値の差を算出し補正済ジャイロデータを得る、ことを特徴とする。
【００１２】
第２の発明は上記第１の発明のジャイロのドリフト補正方法において、更に、ステップ（３）で求めたドリフト補正値を保存し、ステップ（４）での補正済ジャイロデータの計算時に当該保存されたドリフト補正値を取り出して用いる、ことを特徴とする。
【００１３】
第３の発明は、上記第１または第２の発明のジャイロのドリフト補正方法において、移動体が当該移動体のナビゲーション装置の格納部に格納されている地図データに規定する範囲以外の場所に移動した時にはドリフト補正値の更新を停止して、ドリフト補正を継続することを特徴とする。
【００１４】
第４の発明のジャイロのドリフト補正回路は、角度変化を検出するジャイロセンサと、マップマッチング手段と、を含む移動体のナビゲーション装置において、上記ジャイロセンサからの出力データを入力して一定時間毎の第１の移動平均値を求める第１の演算手段と、前記マップマッチング手段からの移動体の方位データの差分値を入力して一定時間毎の第２の移動平均値を求める第２の演算手段と、第１の移動平均量から第２の移動平均量を減算してドリフト補正量を求める第１の減算手段と、前記ジャイロセンサからの出力データよりドリフト補正量を減算して補正済ジャイロデータを得る第２の減算手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
第５の発明は、第４の発明の回路において、第１の演算手段と第２の演算手段との入力側に、前記ジャイロセンサからの出力データを所定時間遅延させる遅延手段を設けたことを特徴とする。
【００１６】
第６の発明のジャイロのドリフト補正回路は、角度変化を検出するジャイロセンサと、マップマッチング手段と、を含む移動体のナビゲーション装置において、上記ジャイロセンサからの出力データの現在から過去のＮ回分の第１の和データを計算する第１の和演算手段と、前記マップマッチング手段からの移動体の方位データの差分値の現在から過去のＮ回分の第２の和データを計算する第２の和演算手段と、第１の和データから第２の和データを減算して差出力を得る第１の減算手段と、上記差出力を入力データと比較する比較手段と、上記比較手段の出力を積分しその積分出力を上記入力データとして比較手段に戻すと共に該積分出力を時間で除算してドリフト補正値を得る演算手段と、前記ジャイロセンサからの出力データよりドリフト補正値を減算して補正済ジャイロデータを得る第２の減算手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
第７の発明のジャイロのドリフト補正回路は、角度変化を検出するジャイロセンサと、マップマッチング手段と、を含む移動体のナビゲーション装置において、上記ジャイロセンサからの出力データの現在から過去のＮ回分の第１の和データを計算する第１の和演算手段と、前記マップマッチング手段からの移動体の方位データの差分値の現在から過去のＮ回分の第２の和データを計算する第２の和演算手段と、第１の和データから第２の和データを減算して差出力を得る第１の減算手段と、上記差出力を入力データと比較する比較手段と、上記比較手段の出力を積分しその積分出力を上記入力データとして比較手段に戻すと共に該積分出力をＦＩＲフィルタに入力させてドリフト補正値を得る演算手段と、前記ジャイロセンサからの出力データよりドリフト補正値を減算して補正済ジャイロデータを得る第２の減算手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
第８の発明のジャイロのドリフト補正回路は、角度変化を検出するジャイロセンサと、マップマッチング手段と、を含む移動体のナビゲーション装置において、上記ジャイロセンサからの出力データの現在から過去のＮ回分の第１の和データを計算する第１の和演算手段と、前記マップマッチング手段からの移動体の方位データの差分値の現在から過去のＮ回分の第２の和データを計算する第２の和演算手段と、第１の和データから第２の和データを減算して差出力を得る第１の減算手段と、上記差出力を入力データと比較する比較手段と、上記比較手段の出力データの現在から過去のＮ回分の第３の和データを計算し該第３の和データを上記入力データとして比較手段に戻すと共に該第３の和データを所定の定数で除算してドリフト補正値を得る演算手段と、前記ジャイロセンサからの出力データよりドリフト補正値を減算して補正済ジャイロデータを得る第２の減算手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
第９の発明は第４の回路の発明において、第１及び第２の演算手段がＦＩＲフィルタであることを特徴とする。
【００２０】
第１０の発明のジャイロのドリフト補正回路は、角度変化を検出するジャイロセンサと、地図情報を格納した格納部と、ジャイロセンサ出力から電圧変化データを得る変換手段と、該変換手段の出力及び距離センサから得た移動距離量から座標変化量を得て前回の座標に今回の変化量を加算して座標データを得るデットレコニング手段と、デットレコニング手段からの方位データと前記地図情報に基づいて移動体の現在位置を得るマップマッチング手段と、を含む移動体のナビゲーション装置のジャイロのドリフト補正回路であって、変換手段からの電圧変化データを入力して一定時間内の第１の移動平均量を得る第１のフィルタ手段と、マップマッチング手段からの移動体の方位データの差分値に基づいて一定時間内の第２の移動平均量を得る第２のフィルタ手段と、第１の移動平均量と第２の移動平均量との差を得る第１の減算手段と、電圧変化データと第１の減算手段の出力の差を得て前記デットレコニング手段に与える第２の減算手段と、を有することを特徴とする。
【００２１】
第１１の発明は、上記第１０の発明のドリフト補正回路において、更に、第１及び第２のフィルタ手段に時間情報を与えるクロックパルス発生手段と、移動体が当該移動体のナビゲーション装置の格納部に格納されている地図データに規定する範囲以外の場所に移動した時にはドリフト補正値の更新をしないようクロックパルス発生手段からの時間情報を遮断するスイッチ手段と、を有することを特徴とする。
【００２２】
第１２の発明は、上記第１０または第１１の発明のドリフト補正回路において、更に、変換手段と第１のフィルタ手段との間にマップマッチング手段における差分値出力時間相当分の遅延を行わせる遅延手段を設けることを特徴とする。
【００２３】
第１３の発明は、角度変化を検出するジャイロセンサと、地図情報を格納した格納部と、ジャイロセンサ出力から電圧変化データを得る変換手段と、該変換手段の出力及び前記距離センサから得た移動距離量から座標変化量を得て前回の座標に今回の変化量を加算して座標データを得るデットレコニング手段と、デットレコニング手段からの座標データと地図情報に基づいて移動体の現在位置を得るマップマッチング手段と、を含む移動体のナビゲーション装置のジャイロのドリフト補正回路であって、変換手段からの電圧変化データを入力して現在から過去のＮ回分のデータの和を計算する第１のＮ点和演算手段と、前記マップマッチング手段から移動体の方位データを得て方位データの差分値を得る微分手段と、前記微分手段の出力を入力して現在から過去のＮ回分のデータの和を計算する第２のＮ点和演算手段と、第１及び第２のＮ点和演算手段の出力の差を出力する第１の減算手段と、第１の減算手段の出力に基づいてドリフト補正値の応答をマップマッチング手段における差分値出力時間相当分遅延させてドリフト補正値を得る補正値応答遅延手段と、電圧変化データからドリフト補正値を減算する第２の減算手段と、を有することを特徴とする。
【００２４】
第１４の発明のジャイロのドリフト補正方法は、角度変化を検出するジャイロセンサと、デットレコニング手段と、マップマッチング手段と、を含む移動体のナビゲーション装置において、下記（１）乃至（５）のステップを含むことを特徴とする。
（１）表示車両方位を得て時刻と共に記憶し、
（２）ジャイロセンサからの出力を積分してジャイロ方位とし、一定時間経過した場合はステップ（３）を実行し、経過していない場合は上記積分を繰返す。
（３）上記一定時間が経過した時点の表示車両方位を取得し、方位差を得る。
（４）方位差とジャイロ方位の差分を求め、該差分を上記一定時間で除算することによりオフセット補正値を得る、
（５）ジャイロ出力から上記オフセット補正値を減算してジャイロ出力の補正を行う。
【００２５】
第１５の発明は上記第１４の発明のジャイロのドリフト補正方法において、マップマッチング手段で得た座標を自車位置と推定して該推定値により道路上に自車位置が決定された場合に該道路の方向を表示車両方位とし、マップマッチング手段で得た推定値により道路上に自車位置が決定できない場合にはデットレコニング処理で得た推測位置を現在位置として車両方向を表示車両方位とする、ことを特徴とする。
【００２６】
第１６の発明は上記第１４の発明のジャイロのドリフト補正方法において、自律航法で得た座標とＧＰＳから得た座標の差が大きいときはＧＰＳから得た方位を表示車両方位とし、ＧＰＳの受信ができないとき、或いはＧＰＳから得た座標とマップマッチング手段で得た座標の差が少ないときには、マップマッチング手段で得た座標を自車位置と推定して該推定値により道路上に自車位置が決定された場合に該道路の方向を表示車両方位とし、マップマッチング手段で得た推定値により道路上に自車位置が決定できない場合にはデットレコニング処理で得た推測位置を現在位置として車両方向を表示車両方位とする、ことを特徴とする。
【００２７】
第１７の発明のジャイロのドリフト補正装置は、ＧＰＳ受信機と、角度変化を検出するジャイロセンサと、デットレコニング手段と、マップマッチング手段と、とを含む移動体のナビゲーション装置において、自律航法で得た座標とＧＰＳから得た座標の差が大きいときはＧＰＳから得た方位を表示車両方位とし、ＧＰＳの受信ができないとき、或いはＧＰＳから得た座標とマップマッチング手段で得た座標の差が少ないときには、マップマッチング手段で得た座標を自車位置と推定して該推定値により道路上に自車位置が決定された場合に該道路の方向を表示車両方位とし、マップマッチング手段で得た推定値により道路上に自車位置が決定できない場合にはデットレコニング処理で得た推測位置を現在位置として車両方向を表示車両方位とする表示車両方位選択手段と、表示車両方位選択手段から表示車両方位を得て時刻と共に記憶する記憶手段と、ジャイロセンサからの出力を一定時間積分してジャイロ方位データを得る積分手段と、前記一定時間経過後にその時点の表示車両方位を取得し前記記憶された表示車両方位データとの方位差を得る方位差検出手段と、上記方位差とジャイロ方位の差分を求め、該差分を上記一定時間で除算することによりオフセット補正値を得るオフセット補正値算出手段と、前記ジャイロ出力から上記オフセット補正値を減算してジャイロ出力の補正を行うオフセット補正手段と、とを有することを特徴とする。
【００２８】
第１８の発明は上記第１７の発明のジャイロのドリフト補正回路において、更に、地磁気センサを備え、マップマッチング手段で得た推定値により道路上に自車位置が決定できない場合に前記補正されたジャイロ出力に代えて上記地磁気センサからの角度データ値をデットレコニング手段の入力として用いることを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の態様】
第１の発明のジャイロのドリフト補正方法では、ジャイロセンサからの出力信号から一定時間毎にデジタルデータを得て、該デジタルデータから所定時間内の第１の移動平均値を求め、マップマッチング処理によって得られた車両の方位データを一定時間毎に取り出してその差分値を得て、該差分値に基づいて所定時間内の第２の移動平均値を求め、第１の移動平均値と第２の移動平均値との差を求めてドリフト補正値とし、デジタルデータと上記ドリフト補正値の差を算出し補正済ジャイロデータを得るので、車両の（停止又は移動）状態に拘らずドリフト補正値を得ることができる。
【００３０】
第２の発明のドリフト補正方法では、第１の発明において、求めたドリフト補正値を保存し、補正済ジャイロデータの計算時に当該保存されたドリフト補正値を取り出して用いるので、移動体が地図データに規定する範囲以外の場所に位置する場合等、地図データがない場所に移動した時には、保存されている前回の補正値が今回の補正済ジャイロデータの計算データとして用いられる。
【００３１】
第３の発明のジャイロのドリフト補正方法では、上記第１または第２の発明において、移動体が当該移動体のナビゲーション装置の格納部に格納されている地図データに規定する範囲（例えば、地図データに規定する道路）以外の場所に位置する時にはドリフト補正値の更新を停止して、ドリフト補正を継続するので、前回の補正値により補正済ジャイロデータが計算される。
【００３２】
第４の発明では、ジャイロセンサからの出力データ及びマップマッチング手段からの方位データより一定時間毎に第１及び第２の移動平均値を求め、両者を減算することによってドリフト値を得て、補正済ジャイロデータを求める。
【００３３】
第５の発明では第４の発明において、ジャイロセンサからの出力データを所定時間遅延させ、マップマッチング手段での計算時間に対応できるようにする。
【００３４】
第６の発明では、第４の発明での第１及び第２の移動平均量に代えて、現在から過去のＮ回分の第１及び第２の和データを計算すると共にその差出力の比較、積分及び時間除算を行ってドリフト補正値を得る。
【００３５】
第７の発明では、第６の発明での時間除算に代えてＦＩＲフィルタによる演算を行わせる。
【００３６】
第８の発明では、第６の発明での積分及び時間除算に代えて、比較出力データの現在から過去のＮ回分の第３の和データを計算し、該第３の和データを定数で除算してドリフト補正値を得る。
【００３７】
第９の発明では、第６の発明での第１及び第２の移動平均量を、ＦＩＲフィルタで求める。
【００３８】
第１０の発明のジャイロのドリフト補正回路では、第１のフィルタ手段により変換手段からの電圧変化データを入力して一定時間内の第１の移動平均量を得て、第２のフィルタ手段によりマップマッチング手段から移動体の方位データの差分値を基に一定時間内の第２の移動平均量を得て、第１の減算手段により第１の移動平均量と第２の移動平均量との差（ドリフト補正値）を得て、車両の（停止又は移動）状態に拘らずドリフト補正値を得ることができる。また，第２の減算手段により電圧変化データと第１の減算手段の出力の差を得てデットレコニング手段に与えるので、デットレコニング手段によるより正確な方位決定を可能とする。
【００３９】
第１１の発明のジャイロのドリフト補正回路は、第１０の発明において、移動体が当該移動体のナビゲーション装置の格納部に格納されている地図データに規定する範囲以外の場所に位置する時にはドリフト補正値の更新を停止して、ドリフト補正を継続するので、前回の補正値により補正済ジャイロデータが計算される。
【００４０】
第１２の発明のジャイロのドリフト補正回路は、第１０または第１１の発明において、変換手段と第１のフィルタ手段との間にマップマッチング手段における差分値出力時間相当分の遅延を行わせる遅延手段を設けるので、マップマッチング手段による差分出力時間内に生じ得るドリフト補正値の大きな変動が抑制される。
【００４１】
第１３の発明のジャイロのドリフト補正回路は、ドリフト補正値の応答をマップマッチング手段における差分値出力時間相当分遅延させてドリフト補正値を得る補正値応答遅延手段により、マップマッチング手段による差分値出力時間内に生じ得るドリフト補正値の大きな変動が抑制される。
【００４２】
第１４の発明のジャイロのドリフト補正方法は、表示車両方位を得て時刻と共に記憶し、ジャイロセンサからの出力を積分してジャイロ方位とし、一定時間経過した場合は上記一定時間が経過した時点の表示車両方位を取得し、方位差を得る。次に、方位差とジャイロ方位の差分を求め、該差分を上記一定時間で除算することによりオフセット補正値を得てジャイロ出力から上記オフセット補正値を減算してジャイロ出力の補正を行う。
【００４３】
第１５の発明は上記第１４の発明のジャイロのドリフト補正方法において、マップマッチング手段で得た推定値により道路上に自車位置が決定できない場合にはデットレコニング処理で得た推測位置を現在位置として車両方向を表示車両方位として、オフセット補正値を得てジャイロ出力の補正を行う。
【００４４】
第１６の発明は上記第１４の発明のジャイロのドリフト補正方法において、ＧＰＳから得た方位，マップマッチング手段で得た車両方位，デットレコニング処理で得た車両方向のいずれかをその時点のＧＰＳまたはマップマッチングの状態により選択して表示車両方位として、オフセット補正値を得てジャイロ出力の補正を行う。
【００４５】
第１７の発明のジャイロのドリフト補正装置は、表示車両方位選択手段から表示車両方位を得て時刻と共に記憶し、ジャイロセンサからの出力を一定時間積分してジャイロ方位データを得て、表示車両方位と記憶された表示車両方位データとの方位差を得て、方位差とジャイロ方位の差分を求めて時間で除算することによりオフセット補正値を得る。そして、ジャイロ出力から上記オフセット補正値を減算してジャイロ出力の補正を行う。これにより多くの情報からその時点で一番正確と判定された情報をナビゲーション装置が選択して得た表示車両方位を用いることになり、個々の情報の欠点を補った精度の高いジャイロのドリフト補正が実現する。なお、地図データの無い場所では、表示車両方位を求めるために使用できるデータが方位センサからのデータとＧＰＳの方位データだけとなる。よって、表示車両方位は方位センサからの方位データ、またはＧＰＳが受信可能で信頼できる場合にＧＰＳの方位データそのものとなる。そこで、方位センサのデータで表示車両方位が求まるとき、ジャイロの出力を方位センサとして用いると誤差検出手段の出力がゼロとなってしまう。しかし、車両が地図データがない場所に移動する以前に地図データのある場所を走行していた場合にはその間に積分手段にオフセット値が累積している。
これに対し、方位差検出手段ではオフセット値の累積がないため車両が地図データが無い場所に移動してからしばらくの間はオフセット補正が可能となる。そして、オフセット補正量が時間の経過と共に減少していき最終的にゼロとなる。したがって、地図データのある場所を走行したあとなら短時間であれば地図データの無い場所を走行してもオフセットが補正される。
また、その途中でＧＰＳの方位データが得られる場合には、その時点までのマップマッチングに蓄積されたオフセット値が捨てられるため長時間地図データの無い場所を走行していてもオフセットが補正できる。
【００４６】
第１８の発明では、地磁気センサを方位センサとして用いるので地磁気センサの角度のオフセットにジャイロ出力の積分値が追従する。よって積分制御となり、ジャイロのオフセットはゼロに補正される。
【００４７】
【実施例】
本発明に基づくジャイロのドリフト補正方法は、図８のナビゲーション装置１００を例とすれば、ジャイロセンサ３からの出力信号を一定時間毎にＡ／Ｄ変換してデータＡを得て、データＡから所定時間ｔの移動平均値Ｂを求める（但し、地図データがない時には後述の補正値Ｅを計算しない）。
次に、ナビゲーション装置１００のマップマッチング手段７から車両の方位データを一定時間毎に取り出しその差分値Ｃを求め、差分値Ｃから所定時間ｔの移動平均値Ｄを求める。
上記２つの移動平均値Ｂ，Ｄから差（Ｂ−Ｄ）を求め補正値Ｅとする。そして、データＡと補正値Ｅの差（Ｅ−Ａ）を計算し補正済ジャイロデータＦを得る。なお、補正値Ｅは毎回保存され、保存された補正値は補正済ジャイロデータＦの計算時に取り出される。
【００４８】
＜実施例１＞
図２は、本発明に基づくジャイロのドリフト補正方法の一実施例を示すフローチャートであり、コンピュータプログラムにより実現した例である（説明上、本実施例のプログラムを実行するナビゲーション装置の構成として図８のナビゲーション装置１００を例とする）。
なお、ここで、ジャイロのドリフトプログラムはナビゲーション装置１００のナビゲーション動作を実行するナビゲーションプログラムの一部分（サブルーチン）としてＲＯＭ（図示せず）に格納され、ナビゲーション装置１００のナビゲーション動作の実行時に取り出されてナビゲーション装置１００のＣＰＵ（図示せず）により実行制御される。
【００４９】
図１において、ステップＳ１ではジャイロセンサ３からの出力信号を一定時間毎にＡ／Ｄ変換されたデジタルデータを読んでデータＡとし、ステップＳ２に移行する。
ステップＳ２で、マップマッチング手段７を介して地図データ検索手段９から現在位置付近の地図データが得られるか否か（地図データの有無）を判定し、地図データが得られる場合にはステップＳ３に移行し、地図データが得られない場合にはステップＳ７に移行する。
ステップＳ３で、ステップＳ１で得たデータＡから１０分間の移動平均値を計算しその結果をＢとしてステップＳ４に移行する。
ステップＳ４で、ナビゲーション装置１００のマップマッチング手段７から車両の方位データ（ナビゲーション装置１００ではマップマッチング手段７の車両方位データを車両位置の描画に用いているのでこの車両方位データを流用する）を一定時間毎に取りだしメモリ（図示せず）に保存している前回の方位データとの差を求め差分値Ｃとし、ステップＳ５に移行する。
【００５０】
ステップＳ５で、差分値Ｃから１０分間の移動平均値を計算してその結果をＤとし、ステップＳ６に移行する。
ステップＳ６で、補正値Ｅ＝Ｂ−Ｄを算出し、その結果をメモリ（図示せず）に保存してステップＳ７に移行する。
ステップＳ７で、メモリに保存した補正値Ｅを取りだし、データＡと補正値Ｅの差（Ｅ−Ａ）を計算し補正済ジャイロデータＦを得る。
なお、補正値Ｅは毎回保存され、保存された補正値は補正済ジャイロデータＦの計算時に取り出されるので、ステップＳ２の判定で地図データがない場合には、保存されている前回の補正値Ｅが今回の補正済ジャイロデータＦの計算データとして用いられる。そして、得られた補正済ジャイロデータＦをナビゲーション装置１００のデットレコニング手段８にジャイロセンサ出力の補正済みデータとして引き渡す。
【００５１】
＜実施例２＞
図２で（ａ）は本発明に基づくジャイロのドリフト補正回路の一実施例の構成を示すブロック図であり、ドリフト補正回路２０はナビゲーション装置１００のＡ／Ｄ変換手段６，デットレコニング手段８，及びマップマッチング手段７に接続する回路である。なお、本実施例では、説明上、ナビゲーション装置１００の各構成部分１〜１１は図８と同様とする。
ドリフト補正回路２０で、２１は第１のＦＩＲフィルタ、２２，２３は減算器、２４はインターフェイス、２５は微分回路、２６は第２のＦＩＲフィルタ、２７はクロック発生器、２８はスイッチである。
また、図２で（ｂ）はドリフト補正回路２０のＦＩＲフィルタ２１，２６の構成例、（ｃ）はドリフト補正回路２０の微分回路２５の構成例である。
【００５２】
図２で、ジャイロセンサ３の出力をＡ／Ｄ変換手段６で一定時間毎にＡ／Ｄ変換し、デジタルデータＡを得て第１のＦＩＲフィルタ２１に入力してその出力をＢとする。
次に、ナビゲーション装置１００のマップマッチング手段７から車両の方位データを一定時間毎にインターフェイス回路２４を通して微分回路２５に入力しその出力Ｃを得て、出力Ｃを第２のＦＩＲフィルタ２６に入力しその出力をＤとする。これら２つのフィルタ出力を減算器２２に入力してドリフト補正値Ｅ＝Ｂ−Ｄを得る。
そして、Ａ／Ｄ変換手段６からのデータＡと補正値Ｅを減算器２２に加えて出力Ｆ＝Ａ−Ｅを得る。この出力Ｆをジャイロ補正値としてデットレコニング手段８に与える。
【００５３】
なお、ここで、図２（ａ）の例に示すように第１のＦＩＲフィルタ２１及び第２のＦＩＲフィルタ２６にはクロック発生器２７からクロックが供給されるが、地図データがない場合にはスイッチ２８をＯＦＦにしてクロックの供給を停止し、補正値Ｅをホールドする。これにより、地図データがない場合には減算器２３にはデータＡと前回の補正値Ｅが与えられることとなる。
【００５４】
ＦＩＲフィルタ２１，２６は図２（ｂ）のブロック図に示すように、Ｎ個の遅延回路２２１（遅延時間Ｔ）と、Ｎ＋１個の乗算器２２２及びＮ個の加算器２２３を有し、入力信号（ＩＮ）はまず、１次のフィルタ段階で乗算回路２２２−０により係数ｈ０が掛けられ加算器２２３−１に入力される。
また、遅延回路２２１−１で時間Ｔだけ遅延され入力信号（ＩＮ）に乗算回路２２２−１により係数ｈ１が掛けられ加算器２２３−１に入力されこれら２つの信号が加算される。
【００５５】
２次のフィルタ段階では遅延回路２２１−２で時間２Ｔだけ遅延され入力信号（ＩＮ）に乗算回路２２２−２により係数ｈ２が掛けられ加算器２２３−２に入力される。また、加算器２２３−２には加算器２２２ー２の結果が入力されこれら２つの信号が加算される。
【００５６】
同様に、ｉ次のフィルタ段階では遅延回路２２１−ｉで時間ｉ・Ｔだけ遅延され入力信号（ＩＮ）に乗算回路２２２−ｉより係数ｈｉが掛けられ加算器２２３−ｉに入力される。また、加算器２２３−ｉには加算器２２２−（ｉー１）の結果が入力されこれら２つの信号が加算される。
このように、ＦＩＲフィルタを用いることにより係数ｈ０〜Ｈｎを適当に選ぶことにより移動平均値を得ることができる。
【００５７】
微分回路２５は図２（ｃ）の例に示すように遅延回路２５１（遅延時間Ｔ）と減算回路２５２からなり、入力信号（ＩＮ）の一方を減算器２５２の正端子に加え、入力信号（ＩＮ）の他方を遅延回路２５１を通して時間Ｔだけ遅延させ減算器２５２の負端子に加えることにより差分値を得る。
【００５８】
＜実施例３＞
上記実施例１のドリフト補正方法及び実施例２のドリフト補正回路２０では車両が交差点を曲った時にマップマッチング手段７からその曲りに相当する差分値が直ちに得られるものと仮定している。
しかしながら、マップマッチング手段７による計算には１〜５秒程度の時間が必要であり、この期間にはドリフト補正値が大きく変動する可能性がある。
そこで、本実施例では車両が交差点を曲がった時に要するマップマッチング処理による差分値計算時間内のドリフト補正値の変動抑制機能を加えたドリフト補正回路の構成例について、図３のブロック図により説明する。
【００５９】
図３は本発明に基づくジャイロのドリフト補正回路の一実施例の構成を示すブロック図であり、ドリフト補正回路３０はナビゲーション装置１００のＡ／Ｄ変換手段６，デットレコニング手段８，及びマップマッチング手段７に接続する回路である。なお、本実施例では、説明上、ナビゲーション装置１００の各構成部分１〜１１は図８と同様とする。
【００６０】
ドリフト補正回路３０で、２１は第１のＦＩＲフィルタであり第１のフィルタ手段に相当し、２２，２３は減算器、２４はインターフェイス、２５は微分回路、２６は第２のＦＩＲフィルタ、３１は遅延回路であり、第１のＦＩＲフィルタ２１〜第２のＦＩＲフィルタ２６までの構成は図２のドリフト補正回路２０と同様である。なお、本実施例では微分回路２５及び第２のＦＩＲフィルタは第２のフィルタ手段を構成する。
本実施例のドリフト補正回路３０ではＡ／Ｄ変換手段６からのデータＡに遅延回路３１により遅延時間を与えてマップマッチング手段７によるマップマッチング処理の計算時間に相当する時間だけ遅延させる。
これによりマップマッチング手段による差分出力相当時間内に生じ得るドリフト補正値の大きな変動を小さくし、抑制する。他の処理は図２のドリフト補正回路３０と同様であり、説明を省略する。
【００６１】
＜実施例４＞
本実施例は一時的に演算回路４１，５１の出力に誤差が大きく発生した場合に、これにリミッタをかける回路を示す。
図４で、ドリフト補正回路４０はナビゲーション装置１００のＡ／Ｄ変換手段６，デットレコニング手段８，及びマップマッチング手段７に接続する回路である。なお、本実施例では、説明上、ナビゲーション装置１００の各構成部分１〜１１は図８と同様とする。
【００６２】
ドリフト補正回路４０で、４１，５１はＮ点和の演算回路、４２は減算回路、４３はコンパレータ、４４は積分回路、４５はクロックパルス発生回路、４６はカウンタ回路、４７は除算回路、４８は減算器、４９はインターフェイス、５０は微分回路である。なお、本実施例ではコンパレータ４３，積分器４４，クロックパルス発生回路４５，カウンタ回路４６，及び除算回路４７はリミッタを構成する。
ドリフト補正回路４０では図２のＦＩＲフィルタ（第１のＦＩＲフィルタ２１，第２のＦＩＲフィルタ２６）をＮ点和の演算回路４１，５１と乗算回路（実際には除算回路４７）に分割して、その間でコンパレータ４３と積分回路４４を用いることによりドリフト補正値の一時的な変動を抑制する。
ここで、Ｎ点和の演算回路４１，５１は図７（ａ）に示す構成の回路であり、Ｎ点の有限離散時間ｘ（ｎ）に対し、下記式（１）による演算を行う回路である。
【００６３】
【数１】
すなわち、Ｎ個の遅延回路４１１（遅延時間Ｔ）と、Ｎ個の加算器４１２を有し、入力信号（ＩＮ）は、先ず、遅延回路４１１−１で時間Ｔだけ遅延され、加算器４１２−２に入力される。また、加算器４１２−２には入力信号（ＩＮ）が入力されこれら２つの信号が加算される。
次に、入力信号は遅延回路４１１−２で時間２Ｔだけ遅延され加算器４１２−２に入力される。また、加算器４１２−２には加算器４１２−１の結果が入力されこれら２つの信号が加算される。
同様に、入力信号は遅延回路４１１−ｉで時間ｉ・Ｔだけ遅延され加算器４１２−ｉに入力される。また、加算器４１２−ｉには加算器４１２（ｉ−１）の結果が入力されこれら２つの信号が加算される。これにより、時系列データに対し現在から過去のＮ回分のデータの和が計算される。
【００６５】
図４のドリフト補正回路４０では、Ｎ点和の演算回路４１，５１の出力を減算回路４２に加え差出力を得て、コンパレータ４３に入力する。
コンパレータ４３はもう一方の入力データ（積分回路４４の出力）との比較を行い、２つの入力の差が一定範囲ε内（ε≧０）であれば０（ゼロ）を出力し、差出力側が大きければ正の値を、その反対なら負の値を出力する。この値を図７（ｂ）に示すような積分回路４４に入力して積分を行い、その出力をコンパレータ４３に戻す。
このような動作により積分回路４４の出力には差出力に追従した出力が得られる。なお、クロックパルス発生器４５とカウンタ回路４６により時間データが得られる。
上記出力を除算回路４７で時間で除算することにより変動の小さいドリフト補正値が得られる。このドリフト補正値を減算器４８に入力し、データＡからの差Ｆ＝Ａ−Ｅを得る。この出力Ｆをジャイロ補正値としてデットレコニング手段８に与える。
【００６６】
＜実施例５＞
本実施例は一時的に演算回路４１，５１の出力に誤差が大きく発生した場合に、これにリミッタをかける回路を示す。
図５で、ドリフト補正回路５０はナビゲーション装置１００のＡ／Ｄ変換手段６，デットレコニング手段８，及びマップマッチング手段７に接続する回路である。なお、本実施例では、説明上、ナビゲーション装置１００の各構成部分１〜１１は図８と同様とする。
ドリフト補正回路５０は、図４のドリフト補正回路４０において除算回路４７の代りにＦＩＲフィルタ５５を用いるものであり、コンパレータ４３と積分回路４４を用いることによりドリフト補正値の一時的な変動を抑制する。
【００６７】
＜実施例６＞
本実施例は一時的に演算回路４１，５１の出力に誤差が大きく発生した場合に、これにリミッタをかける回路を示す。
図６で、ドリフト補正回路６０はナビゲーション装置１００のＡ／Ｄ変換手段６，デットレコニング手段８，及びマップマッチング手段７に接続する回路である。なお、本実施例では、説明上、ナビゲーション装置１００の各構成部分１〜１１は図８と同様とする。
ドリフト補正回路６０は、図４のドリフト補正回路４０において積分回路４４の代りにＮ点和の演算回路６１を用い、時間による除算を行う除算回路４７を定数により除算を行う除算回路６２としたものであり、コンパレータ４３を用いることによりドリフト補正値の一時的な変動を抑制する。
【００６８】
上記実施例３〜実施例６でドリフト補正値の変動を小さくする回路（図３〜図６のドリフト補正回路３０，４０，５０，６０）を示したが、実施例１の場合と同様にプログラムによりこれらの回路を実現することができる。
【００６９】
＜実施例７＞
図９は本発明のナビゲーション装置の他の実施例の構成を示すブロック図であり、ＧＰＳ受信機２０１，距離センサ２０２，地磁気センサ２０３，ジャイロセンサ２０４，デットレコニング手段２０６，マップマッチング手段２０７，地図データ２１０，表示車両方位選択手段２１１，表示装置２１２は前述の実施例１〜６で説明したナビゲーション装置の構成と同様であり、本実施例でナビゲーション装置２００はそれらに積分手段２２１〜オフセット補正手段２３５からなるオフセット補正部を付加した構成をなす。また、オフセット補正手段は望ましくはナビゲーション装置２００のナビゲーション動作を実行するナビゲーションプログラムの一部分（サブルーチン）としてＲＯＭ（図示せず）に格納され、ナビゲーション装置２００のナビゲーション動作の実行時に取り出されてナビゲーション装置２００のＣＰＵ（図示せず）により実行制御される。
【００７０】
図９に示すように、ナビゲーション装置２００はＧＰＳ受信機２０１，距離センサ２０２，地磁気センサ２０３やジャイロセンサ２０４のような方位センサ等から情報を得てデットレコニング手段２０６及びマップマッチング手段２０７等による処理を経て自車位置を推定して地図データ２１０を検索し、表示データ作成手段２１１によりオフセット補正に用いる表示車両方位をＧＰＳまたはマップマッチングの状態から判定して選択し表示データを作成して、表示装置２１２上に地図を描画し、図１０の例に示すように地図３００上に自車位置マーク３０１を表示する。
【００７１】
デットレコニング手段２０６では距離センサ２０２からの移動距離と方位センサからの方位変化量θを用いて次式により移動ベクトルを求める。
推定車両方位は前回の方位をθ0 とするとθ0 ＋θとなる。
Δｘ＝１ｃｏｓ（θ0 ＋ θ）
Δｙ＝１ｓｉｎ（θ0 ＋ θ）
この（ｘ，ｙ）が推測位置であり、マップマッチング手段２０７の入力データとなる。
マップマッチング手段２０７では上記推測位置と地図データ２０９を用いて地図上の自車位置を推定する。
マップマッチング手段２０７は、まず、車両が直進しているか旋回しているかを判定する。
直進している場合には車両の進行方位に近い道路を選択する。次に、過去にマップマッチングでできた道路に接続される道路を選択する。そして、推測位置から最も近い道路を１本選択し、この選択された道路に推測位置から垂線を下し、道路との交点を自車位置とする。
旋回している場合には、車両の方位変化の過程と道路の方位変化の形状を比較して道路を１本選択し、この選択された道路に推測位置から垂線を下し、道路との交点を自車位置とする。
ただし、進行方向に近い道路がなかったり、接続されている道路がなかったり、道路の形状が一致しなかった場合には自車位置を推測位置とする。
【００７２】
さらに、道路を見付けた場合にはマップマッチングの車両方位を道路の方位とする。自車位置を推測位置とした場合には、マップマッチングの車両方位を道路の方位とする。自車位置を推測位置とした場合にはθ0 ＋θをマップマッチング処理で得た車両方位とする。
ここまででマップマッチング処理が完了するが、ＧＳＰデータが信頼できるときには次の処理を行う。
マップマッチング処理の結果得た自車位置座標とＧＰＳデータの座標が大きくずれている場合には自車位置のデータを捨ててＧＰＳデータを自車位置とし、ＧＰＳデータの方位データを表示車両方位とする。
このようにして、センサとＧＰＳから自車位置と表示車両方位が得られるが、これでも正確に実際の車両方位が得られるとは限らない。例えば駐車場でナビゲーションシステムの電源を切ったままターンテーブルで車両を回転させたり、立体駐車場で旋回を繰返した場合等ではＧＰＳの方位データ、地図データ、ジャイロセンサのデータのいずれもが使えない。これに対しては表示車両方位のマニアル修正が有効となる。ナビゲーションシステムでは一般的に「自車位置修正」、「自車方位修正」の機能が備えられており、これらは地図表示画面で自車位置と表示車両方位を自車マークを使って表示しているとき、実際の位置または方位と表示が一致していないと運転者が認識した場合に情報入力手段により運転者の推定した位置または方位に修正を行う機能であり、この機能を用いることにより前述の様な特殊な状態の場合でも正確な表示車両方位が決められる。
このようにマップマッチング処理により自車位置とマップマッチングの車両方位が決定されると自車位置を中心とした地図データ２１０を読み出しこのデータにより地図描画手段２１１”が表示装置２１２上に地図を描画する。
自車位置マーク３０１は地図上に推定した自車位置を示すと共に、車両の進行する方位（表示方位と呼ぶ）を示している。
この表示方法はナビゲーション装置が動作している間は常時１つの値を保持し、常に新しい情報で更新されているので、マップマッチングできない時でも方位センサ、ＧＰＳ等からのデータにより更新される。
【００７３】
本発明におけるジャイロの補正方法について図１のナビゲーション装置２００のオフセット補正手段および図１１のフローチャートを基に以下説明する。
ステップＳ１０１では、ナビゲーション装置２００から表示車両方位を取得し、記憶手段２３１により記憶しステップＳ１０２に移行する（ここで、記憶した値をＭとする）。
ステップＳ１０２ではジャイロ２０４の出力を積分しジャイロ方位としてステップＳ１０３に移行する（ここでのジャイロ方位をＧとする）。
ステップＳ１０３では一定時間Ｔだけ経過したか否かを調べ経過していない場合はステップＳ１０２に戻りジャイロ出力の積分を繰返す。経過した場合はステップＳ１０４に移行する。
ステップＳ１０４では一定時間が経過した時点の表示車両方位を取得し、値Ｍとの差（方位差）Ｄを方位差検出手段２３２により計算しステップＳ１０５に移行する（Ｄ＝現在車両方位−Ｍ）。
ステップＳ１０５では方位差Ｄとジャイロ方位Ｇの差（誤差）Ｅを誤差検出手段２３３により求めステップＳ１０６に移行する（Ｅ＝Ｄ−Ｇ）。
誤差Ｅからオフセット算出手段２３４によりオフセット補正値を計算してステップＳ１０７に移行する。オフセット算出手段２３４はＥの値をステップＳ２での経過時間Ｔで除算することにより角速度データに変換してオフセット補正値Ｏを得る（Ｏ＝Ｅ／Ｔ）。ここで、ステップＳ２での経過時間Ｔはオフセット算出手段２３４による除算演算で誤差が増加しないように選ばれる。
オフセット補正手段２３５によりジャイロ２０４の出力からオフセット補正値Ｏを減算して補正を行う（補正済ジャイロ出力＝補正前ジャイロ出力−Ｏ）。
【００７４】
＜具体例＞
図１２は上述のジャイロ出力のオフセット補正方法の説明図であり、図では処理や入出力機器を矩形のブロックで示し、データを円で示してある。また、説明上、ナビゲーション装置２００’の各構成部分２０１〜２３５は図９とほぼ同様であり、記号の同じ各構成部分の機能及び構成は図９の場合と同様である（表示データ作成手段２１１は表示車両方位選択手段２１１’および地図描画手段２１１”を含むものとする）。
本発明のジャイロ出力のオフセット補正では、ナビゲーション装置２００’の表示方位のデータを基準方位として使用しオフセット値を制御するため、ナビゲーション装置２００’の内部状態の影響を受ける。よってナビゲーション装置２００’の状態も含めて説明を行う。また、ナビゲーション装置２００’ではその内部状態がＧＰＳ受信機２０１の測位中か否か、マップマッチングが可能か否かでデータの処理方法が異なってくるので、これらを場合分けして説明する。
【００７５】
（１）ＧＰＳ測位中の場合：
表示車両方位選択手段２１１’は自律航法で求めた座標とＧＰＳ受信により求めた座標に大きな誤差がある場合には、ＧＰＳ受信の状態がよければＧＰＳからの座標を現在位置と推定する。ＧＰＳの受信状態が悪ければ自律航法の座標を現在位置とする。
ＧＰＳの座標を現在位置とした場合、ジャイロの補正は以下のように実行される。
（ａ）方位センサ（地磁気センサ２０３，ジャイロ２０４）および距離センサからのデータを捨ててデットレコニング手段２０６及びマップマッチング手段２０７で求めた座標と方位データを捨てる。そして、ＧＰＳ受信により求めた座標と方位データを現在位置のデータとしこれにより地図の表示を行う。
（ｂ）上記表示車両方位データと記憶手段２３１に記憶されているデータから方位差検出手段２３２により差を求め方位差とする。記憶手段２３１にはナビゲーション装置２００’の起動時の表示車両方位データおよびそのときの時刻を記憶しておく。或いは、走行中に停車してジャイロ２０４のキャリブレーションを実施したときの表示車両方位データおよびそのときの時刻を記憶しておいてもよい。
（ｃ）積分手段２２１では、上記記憶手段２３１にデータを記憶した時刻から積分を開始し、ジャイロ２０４の角速度データから角度データを得る。
（ｄ）誤差検出手段２３３では、上記（ｂ）の方位データと（ｃ）の角度データから差を求め、これを角度誤差とする。
（ｅ）オフセット算出手段２３４では（ｄ）の角度誤差を時間データで除算しオフセット誤差を求める。時間データとしては現在時刻から（ｂ）のデータを記憶した時刻を減算した経過時間を用いる。
（ｆ）オフセット補正手段２３４ではジャイロからの角速度データから（ｅ）のオフセット誤差を減算することにより誤差を除去する。
【００７６】
次に、ＧＰＳ測位中の場合について具体的な数値で補正の過程を示す。
（ａ’）ＧＰＳの方位データを北を基準として時計回りに３６０度で表すとき、現在の方位データを４８度と仮定する。
（ｂ’）記憶手段２３１の方位データが４８度で時刻が８時３２分０秒であったと仮定すると、方位差は次式で求められる。
（方位差）＝（表示車両方位データ）−（記憶データ）＝４８−４８＝０
（ｃ’）ジャイロ２０４の角速度データをＥｓｉｎωｔ＋０．０１と仮定する。つまり、振幅Ｅで正弦波で角速度が発生しオフセットが０．０１ｖあるとする。
この角速度データを１０００秒間積分するとωｔ＝２ｎπとなると仮定すれば（ｎ：整数）、ｓｉｎωｔ＝０となり、ｓｉｎωｔの積分値もゼロとなりオフセット分（０．０１ｖ×１０００＝１０ｖ）だけが残る。
このデータを変換感度２０ｍｖ／ｄｅｇで角度に換算すると、
１０ｖ／（２０ｍｖ／ｄｅｇ）＝５００ｄｅｇ
となる。これが角度データとなる。
（ｄ’）角度誤差は（ｂ’）と（ｃ’）から５００度となる。すなわち、
（角度誤差）＝（角度データ）−（方位差）＝５００−０＝５００ｄｅｇ
（ｅ’）現在時刻を８時４８分４０秒と仮定すると、時間データは１６分４０秒＝１０００秒となり、この値で角度誤差を除算する。すなわち、
【００７７】
（２）マップマッチング中の場合：
表示車両方位選択手段２１１’は、ＧＰＳの受信ができない場合、或いはＧＰＳの受信状態が良くてＧＰＳからの座標とマップマッチング手段２０７で求めた座標が近似している場合にはマップマッチング手段２０７で求めた座標を現在位置と推定する。そして、マップマッチング手段２０７は自車位置のある道路を見付けた場合にジャイロ２０４の補正を次のようにして実行する（道路が見付からなかった場合には後述の（３）によりジャイロの補正を行う）。
（ａ）ジャイロ２０４からの角速度データはオフセット補正が行われる。この補正はオフセット誤差データを角速度データに加算することであり、初期値がゼロで時系列に沿って以下の処理により求められるオフセット誤差を用いる。
（ｂ）オフセットの補正された角速度データは積分手段２２１により積分されて角度データとなる。また、地磁気センサ２０３の値が正しいと考えられる場合には地磁気センサ２０３からの角度データを使用する。
（ｃ）距離センサからの距離データと（ｂ）の角度データからデットレコニング手段２０６により推測位置を求める。また、角度データをそのまま推測方位とする。
（ｄ）推測位置と推測方位からマップマッチング手段２０６により自車位置のある道路を探す。道路を見付けた場合にはその道路上で自車位置を決定し、その道路の方向を車両方位として角度データを捨てる。
（ｅ）上記（ｄ）で求められた自車位置を表示車両方位選択手段２１１’でＧＰＳ受信機２０１からの座標と比較する。ＧＰＳの受信状態が良くて２つの座標が遠い場合には前述した（１）の処理を行い、近い場合には上記（ｄ）の自車位置を表示車両位置とし、車両方向を表示車両方位として地図描画手段２１１”により地図の表示を行う。
（ｆ）上記表示車両方位データと記憶手段２３１に記憶されているデータから方位差検出手段２３２により差を求め方位差とする。記憶手段２３１にはナビゲーション装置２００’の起動時の表示車両方位データおよびそのときの時刻を記憶しておく。或いは、走行中に停車してジャイロ２０４のキャリブレーションを実施したときの表示車両方位データおよびそのときの時刻を記憶しておいてもよい。
（ｇ）積分手段２２１では、上記記憶手段２３１にデータを記憶した時刻から積分を開始し、ジャイロ２０４の角速度データから角度データを得る。
（ｈ）誤差検出手段２３３では、（ｆ）の方位データと（ｇ）の角度データから差を求め、これを角度誤差とする。
（ｉ）オフセット算出手段２３４では（ｈ）の角度誤差を時間データで除算しオフセット誤差を求める。時間データとしては現在時刻から（ｆ）のデータを記憶した時刻を減算した経過時間を用いる。
（ｊ）オフセット補正手段２３４ではジャイロからの角速度データから（ｉ）のオフセット誤差を減算することにより誤差を除去する。
【００７８】
次に、マップマッチング中の場合について具体的な数値で補正の過程を示す。
（ａ’）ジャイロ２０４の角速度データをＥｓｉｎωｔ＋０．０１と仮定する。
（ｂ’）この角速度データを１秒間積分した結果を変換感度２０ｍｖ／ｄｅｇで角度に換算すると、１秒間の回転量をθｄｅｇとして、
θ＋０．０１ｖ／（２０ｍｖ／ｄｅｇ）＝θ＋０．５ｄｅｇ
となり、また、θ＝｛∫（Ｅｓｉｎωｔ）ｄｔ｝／０．０２より求められる（但し積分∫はここではΔｔ＝０から１までの積分を意味する）。
すなわち、ジャイロ２０４の回転量とオフセットによる０．５度の誤差が加算されて角度データとなる。
（ｃ’）推測方位データは前回の方位をθ0として、θ0＋θ＋０．５度となる。
（ｄ’）ここでは道路の方向が（θ0＋θ）度であると仮定する。
（ｅ’）このとき表示車両方位は（θ0＋θ）度となる。
（ｆ’）記憶手段２３１の方位データが０度で時刻が８時３２分０秒であったと仮定すると、方位差は次式により求められる。
（ｈ’）角度誤差は（ｆ）と（ｇ）より、
【００７９】
（３）デットレコニング中の場合：
表示車両方位選択手段２１１’は、ＧＰＳが受信できない場合、或いは、ＧＰＳの受信状態が良くてＧＰＳからの座標とデットレコニング手段２０６で求めた座標が近い場合にデットレコニング手段２０６による推測位置を現在位置と推定する（但し、マップマッチングで道路がみつからない場合）。
（ａ）ジャイロ２０４からの角速度データに対してはオフセット補正が行われる。この補正は、オフセット誤差データを角速度データに加算することであり、初期値がゼロで時系列に沿って以下の処理により求められるオフセット誤差を用いる。
（ｂ）オフセットの補正された角速度データは積分手段２２１により積分されて角度データとなる。また、地磁気センサ２０３の値が正しいと考えられる場合には地磁気センサ２０３からの角度データを使用する。
（ｃ）距離センサからの距離データと（ｂ）の角度データからデットレコニング手段２０６により推測位置を求める。また、角度データをそのまま推測方位とする。そしてマップマッチング手段２０７でこの位置に対する道路がみつからない場合に推測位置と推測方位を自車位置と車両方位とする。
（ｄ）上記（ｃ）で求められた自車位置を表示車両方位選択手段２１１’でＧＰＳ受信機２０１からの座標と比較する。ＧＰＳの受信状態が良くて２つの座標が遠い場合には上述した（１）の処理を行うこととなり、近い場合には上記（ｃ）の自車位置を表示車両位置とし、車両方向を表示車両方位として地図描画手段２１１”により地図の表示を行う。
（ｅ）上記表示車両方位データと記憶手段２３１に記憶されているデータから方位差検出手段２３２により差を求め方位差とする。記憶手段２３１にはナビゲーション装置２００’の起動時の表示車両方位データおよびそのときの時刻を記憶しておく。或いは、走行中に停車してジャイロ２０４のキャリブレーションを実施したときの表示車両方位データおよびそのときの時刻を記憶しておいてもよい。
（ｆ）積分手段２２１では、上記記憶手段２３１にデータを記憶した時刻から積分を開始し、ジャイロ２０４の角速度データから角度データを得る。
（ｇ）誤差検出手段２３３では、（ｅ）の方位データと（ｆ）の角度データから差を求め、これを角度誤差とする。
（ｈ）オフセット算出手段２３４では（ｇ）の角度誤差を時間データで除算しオフセット誤差を求める。時間データとしては現在時刻から（ｅ）のデータを記憶した時刻を減算した経過時間を用いる。
（ｉ）オフセット補正手段２３４ではジャイロからの角速度データから（ｈ）のオフセット誤差を減算することにより誤差を除去する。
【００８０】
次に、マップマッチング中の場合について具体的な数値で補正の過程を示す。
（ａ’）ジャイロ２０４の角速度データをＥｓｉｎωｔ＋０．０１と仮定する。
（ｂ’）この角速度データを１秒間積分した結果を変換感度２０ｍｖ／ｄｅｇで角度に換算すると、１秒間の回転量をθｄｅｇとして、
θ＋０．０１ｖ／（２０ｍｖ／ｄｅｇ）＝θ＋０．５ｄｅｇ
となり、また、θ＝｛∫（Ｅｓｉｎωｔ）ｄｔ｝／０．０２より求められる（但し積分∫はここではΔｔ＝０から１までの積分を意味する）。
すなわち、ジャイロ２０４の回転量とオフセットによる０．５度の誤差が加算されて角度データとなる。
（ｃ’）推測方位データは前回の方位をθ0として、θ0＋θ＋０．５度となる。
（ｄ’）表示車両方位もθ0＋θ＋０．５度となる。
（ｅ’）方位差は次式により求まる。
（ｇ’）角度誤差は（ｅ）と（ｆ）よりゼロとなる。すなわち、
以上のようにデットレコニングによる推測データしか使えない場合には角度誤差がゼロとなり、オフセット誤差もゼロとなって補正ができないこととなる。これは地図データのない場所を走行することに相当し、補正のための基準となるデータが何もないときに起こる。
なお、この場合でも、地磁気センサ２０３からの角度データがあれば（ｂ’）で角度データがθ度となり、（ｇ’）で角度誤差が０．５度となってオフセット補正が可能になる。
さらに、所定時間以上前述の（１）または（２）の状態で積分手段２３１にオフセットを含んだ角速度データが積分された状態で保存されていた場合、一時的に地図データのない場所を走行して方位差の変化分と積分手段２３１の変化分が一致する場合にも、誤差検出手段２３３から角度誤差が生じるのでオフセットの補正が可能である。
【００８２】
この場合の過程を前記（ａ）の各速度データが１０００秒経過した例をもとに説明する。
（ｅ’）初期状態よりジャイロ２０４の回転量が０度とすると、
０．０１ｖ×１０００／（０．０２ｖ／ｄｅｇ）＝５００ｄｅｇ
（ｇ’）角度誤差は（ｅ”）と（ｆ）より、
ここで、地図データのない場所へ入ると次のようになる。
（ｅ”）表示車両方位データがＥｓｉｎωｔ＋０．０１となりオフセット分だけを考えると、
（方位差）＝４８＋（０．０１／０．０２）−４８＝０．５ｄｅｇ
（ｆ”）積分手段２３１の値は、
５００＋（０．０１／０．０２）＝５００．５ｄｅｇ
（ｇ”）角度誤差は、
（角度誤差）＝５００．５−０．５＝５００ｄｅｇ
（ｈ”）オフセット誤差は、
（オフセット誤差）＝（５００／１００１）×０．０２≒０．００９９９ｖ
（ｉ”）オフセット補正は、
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、車両が停止状態或いは移動状態のいずれであってもドリフトの補正が可能となるので、高速道路や信号機のない道路での方位検出が正確になり、その結果ナビゲーション装置の表示性能が向上する。
また、直線道路がない場合でも、ドリフトの除去されたデータをナビゲーション装置に入力するので修正自体が不要となる。
更に、事前に地図データのある場所を走行して車両及びジャイロセンサの温度変化がなくなっている場合に補正値が安定してくる。この場合、車が地図データのない場所に移動しても補正値は大きく変化しないため、単純に補正値をホールドするだけでドリフトの補正が可能となり、ナビゲーション装置の現在位置表示性能が向上する。
更にまた、第１２〜第１３の発明ではドリフト補正回路にリミッタを設けることにより一時的な変動を抑制することができる。
また、第１４〜１７の発明では車両がマップマッチング状態かどうかに拘らず、補正が可能である。また、地図のない場所では地磁気センサ，ＧＰＳ受信機からの情報により補正が可能である。更に、リンク方位ではない連続的に変化する表示車両方位を使っているため、一時的な誤差を生じない。
また、第１７の発明では、多くの情報からその時点で一番正確と判定された情報をナビゲーション装置が選択して得た表示車両方位を用いているので個々の情報の欠点を補った精度の高いジャイロのドリフト補正が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づくジャイロのドリフト補正方法の一実施例を示すフローチャートである。
【図２】本発明に基づくジャイロのドリフト補正回路の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に基づくジャイロのドリフト補正回路の他の実施例の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に基づくジャイロのドリフト補正回路の他の実施例の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明に基づくジャイロのドリフト補正回路の他の実施例の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明に基づくジャイロのドリフト補正回路の他の実施例の構成を示すブロック図である。
【図７】Ｎ点和の演算回路及び積分回路の構成例を示すブロック図である。
【図８】従来のナビゲーション装置の構成例を示すブロック図である。
【図９】本発明のナビゲーション装置の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図１０】地図の表示例である。
【図１１】ジャイロの補正方法の一例を示すフローチャートである。
【図１２】ジャイロ出力のオフセット補正方法の説明図である。
【符号の説明】
３，２０４ ジャイロセンサ
６ Ａ／Ｄ変換回路（変換手段）
７，２０８ マップマッチング手段
８，２０７ デットレコニング手段
２０，３０，４０，５０，６０ ドリフト補正回路
２１ ＦＩＲフィルタ（第１のフィルタ手段）
２２，２３ 減算器（減算手段）
２５ 微分回路（第２のフィルタ手段）
２６ ＦＩＲフィルタ（第２のフィルタ手段）
３１ 遅延回路（遅延手段）
４１，５１ Ｎ点和の演算回路
４２，４８ 減算器（減算手段）
４３ コンパレータ（補正値応答遅延手段）
４４ 積分回路（補正値応答遅延手段）
４７ 除算回路（補正値応答遅延手段）
６１ Ｎ点和の演算回路（補正値応答遅延手段）
６２ 定数除算回路（補正値応答遅延手段）
１００，２００，２００’ ナビゲーション装置
２０１ ＧＰＳ受信機
２０３ 距離センサ
２１０ 地図データ
２１１ 表示データ作成手段
２１１’ 表示車両方位選択手段
２１２ 表示装置
２２１，２２２ 積分手段
２３１ 記憶手段
２３２ 方位差検出手段
２３３ 誤差検出手段
２３４ オフセット算出手段
２３５ オフセット補正手段
Claims (18)
- 角度変化を検出するジャイロセンサと、マップマッチング手段を含む移動体のナビゲーション装置において、
（１）ジャイロセンサからの出力信号から一定時間毎にデジタルデータを得て、該デジタルデータから所定時間内の第１の移動平均値を求め、
（２）マップマッチング処理によって得られた車両の方位データを一定時間毎に取り出してその差分値を得て、該差分値に基づいて所定時間内の第２の移動平均値を求め、
（３）上記第１の移動平均値と第２の移動平均値との差を求めてドリフト補正値とし、
（４）前記デジタルデータと上記ドリフト補正値の差を算出し補正済ジャイロデータを得る、
ことを特徴とするジャイロのドリフト補正方法。 - 請求項１記載のジャイロのドリフト補正方法において、更に、ステップ（３）で求めたドリフト補正値を保存し、ステップ（４）での補正済ジャイロデータの計算時に当該保存されたドリフト補正値を取り出して用いる、ことを特徴とするジャイロのドリフト補正方法。
- 請求項１または２記載のジャイロのドリフト補正方法において、移動体が当該移動体のナビゲーション装置の格納部に格納されている地図データに規定する範囲以外の場所に移動した時にはドリフト補正値の更新を停止して、ドリフト補正を継続することを特徴とするジャイロのドリフト補正方法。
- 角度変化を検出するジャイロセンサと、マップマッチング手段と、を含む移動体のナビゲーション装置において、
上記ジャイロセンサからの出力データを入力して一定時間毎の第１の移動平均値を求める第１の演算手段と、
前記マップマッチング手段からの移動体の方位データの差分値を入力して一定時間毎の第２の移動平均値を求める第２の演算手段と、
第１の移動平均量から第２の移動平均量を減算してドリフト補正量を求める第１の減算手段と、
前記ジャイロセンサからの出力データよりドリフト補正量を減算して補正済ジャイロデータを得る第２の減算手段と、
を備えたことを特徴とするジャイロのドリフト補正方法。 - 第１の演算手段と第２の演算手段との入力側に、前記ジャイロセンサからの出力データを所定時間遅延させる遅延手段を設けたことを特徴とする請求項４に記載のジャイロのドリフト補正方法。
- 角度変化を検出するジャイロセンサと、マップマッチング手段と、を含む移動体のナビゲーション装置において、
上記ジャイロセンサからの出力データの現在から過去のＮ回分の第１の和データを計算する第１の和演算手段と、
前記マップマッチング手段からの移動体の方位データの差分値の現在から過去のＮ回分の第２の和データを計算する第２の和演算手段と、
第１の和データから第２の和データを減算して差出力を得る第１の減算手段と、
上記差出力を入力データと比較する比較手段と、
上記比較手段の出力を積分しその積分出力を上記入力データとして比較手段に戻すと共に該積分出力を時間で除算してドリフト補正値を得る演算手段と、
前記ジャイロセンサからの出力データよりドリフト補正値を減算して補正済ジャイロデータを得る第２の減算手段と、を備えたことを特徴とするジャイロのドリフト補正回路。 - 角度変化を検出するジャイロセンサと、マップマッチング手段と、を含む移動体のナビゲーション装置において、
上記ジャイロセンサからの出力データの現在から過去のＮ回分の第１の和データを計算する第１の和演算手段と、
前記マップマッチング手段からの移動体の方位データの差分値の現在から過去のＮ回分の第２の和データを計算する第２の和演算手段と、
第１の和データから第２の和データを減算して差出力を得る第１の減算手段と、
上記差出力を入力データと比較する比較手段と、
上記比較手段の出力を積分しその積分出力を上記入力データとして比較手段に戻すと共に該積分出力をＦＩＲフィルタに入力させてドリフト補正値を得る演算手段と、
前記ジャイロセンサからの出力データよりドリフト補正値を減算して補正済ジャイロデータを得る第２の減算手段と、を備えたことを特徴とするジャイロのドリフト補正回路。 - 角度変化を検出するジャイロセンサと、マップマッチング手段と、を含む移動体のナビゲーション装置において、
上記ジャイロセンサからの出力データの現在から過去のＮ回分の第１の和データを計算する第１の和演算手段と、
前記マップマッチング手段からの移動体の方位データの差分値の現在から過去のＮ回分の第２の和データを計算する第２の和演算手段と、
第１の和データから第２の和データを減算して差出力を得る第１の減算手段と、
上記差出力を入力データと比較する比較手段と、
上記比較手段の出力データの現在から過去のＮ回分の第３の和データを計算し該第３の和データを上記入力データとして比較手段に戻すと共に該第３の和データを所定の定数で除算してドリフト補正値を得る演算手段と、
前記ジャイロセンサからの出力データよりドリフト補正値を減算して補正済ジャイロデータを得る第２の減算手段と、を備えたことを特徴とするジャイロのドリフト補正回路。 - 前記第１及び第２の演算手段がＦＩＲフィルタであることを特徴とする請求項４に記載のジャイロのドリフト補正回路。
- 角度変化を検出するジャイロセンサと、地図情報を格納した格納部と、ジャイロセンサ出力から電圧変化データを得る変換手段と、該変換手段の出力及び距離センサから得た移動距離量から座標変化量を得て前回の座標に今回の変化量を加算して座標データを得るデットレコニング手段と、デットレコニング手段からの座標データと前記地図情報に基づいて移動体の現在位置を得るマップマッチング手段と、を含む移動体のナビゲーション装置において、
前記変換手段からの電圧変化データを入力して一定時間内の第１の移動平均量を得る第１のフィルタ手段と、
前記マップマッチング手段からの移動体の方位データの差分値に基づいて一定時間内の第２の移動平均量を得る第２のフィルタ手段と、
前記第１の移動平均量と第２の移動平均量との差を得る第１の減算手段と、
前記電圧変化データと前記第１の減算手段の出力の差を得て前記デットレコニング手段に与える第２の減算手段と、
を有することを特徴とするジャイロのドリフト補正回路。 - 請求項１０記載のドリフト補正回路において、更に、第１及び第２のフィルタ手段に時間情報を与えるクロックパルス発生手段と、移動体が当該移動体のナビゲーション装置の格納部に格納されている地図データに規定する範囲以外の場所に移動した時にはドリフト補正値の更新をしないよう前記クロックパルス発生手段からの時間情報を遮断するスイッチ手段と、を有することを特徴とするジャイロのドリフト補正回路。
- 請求項１０または１１記載のドリフト補正回路において、更に、変換手段と第１のフィルタ手段との間にマップマッチング手段における差分値出力時間相当分の遅延を行わせる遅延手段を設けることを特徴とするジャイロのドリフト補正回路。
- 角度変化を検出するジャイロセンサと、地図情報を格納した格納部と、ジャイロセンサ出力から電圧変化データを得る変換手段と、該変換手段の出力及び距離センサから得た移動距離量から角度変化量を得て前回の座標に今回の変化量を加算して座標デの和を計算する第１のＮ点和演算手段と、
前記マップマッチング手段から移動体の方位データを得て方位データの差分値を得る微分手段と、
前記微分手段の出力を入力して現在から過去のＮ回分のデータの和を計算する第２のＮ点和演算手段と、
前記第１及び第２のＮ点和演算手段の出力の差を出力する第１の減算手段と、
第１の減算手段の出力に基づいてドリフト補正値の応答をマップマッチング手段における差分値出力時間相当分遅延させてドリフト補正値を得る補正値応答遅延手段と、前記電圧変化データから前記ドリフト補正値を減算する第２の減算手段と、を有することを特徴とするジャイロのドリフト補正回路。 - 角度変化を検出するジャイロセンサと、デットレコニング手段と、マップマッチング手段と、を含む移動体のナビゲーション装置において、下記（１）乃至（５）のステップを含むことを特徴とするジャイロのドリフト補正方法。
（１）表示車両方位を得て時刻と共に記憶し、
（２）ジャイロセンサからの出力を積分してジャイロ方位とし、一定時間経過した場合はステップ（３）を実行し、経過していない場合は上記積分を繰返す。
（３）上記一定時間が経過した時点の表示車両方位を取得し、方位差を得る。
（４）方位差とジャイロ方位の差分を求め、該差分を上記一定時間で除算することによりオフセット補正値を得る、
（５）ジャイロ出力から上記オフセット補正値を減算してジャイロ出力の補正を行う。 - マップマッチング手段で得た座標を自車位置と推定して該推定値により道路上に自車位置が決定された場合に該道路の方向を表示車両方位とし、
マップマッチング手段で得た推定値により道路上に自車位置が決定できない場合にはデットレコニング処理で得た推測位置を現在位置として車両データの差分値を入力して一定時間毎の第２の移動平均値を求める第２の演算手段と、
第１の移動平均量から第２の移動平均量を減算してドリフト補正量を求める第１の減算手段と、
前記ジャイロセンサからの出力データよりドリフト補正量を減算して補正済ジャイロデータを方向を表示車両方位とする、
ことを特徴とする請求項１４に記載のジャイロのドリフト補正方法。 - 自律航法で得た座標とＧＰＳから得た座標の差が大きいときはＧＰＳから得た方位を表示車両方位とし、
ＧＰＳの受信ができないとき、或いはＧＰＳから得た座標とマップマッチング手段で得た座標の差が少ないときには、マップマッチング手段で得た座標を自車位置と推定して該推定値により道路上に自車位置が決定された場合に該道路の方向を表示車両方位とし、
マップマッチング手段で得た推定値により道路上に自車位置が決定できない場合にはデットレコニング処理で得た推測位置を現在位置として車両方向を表示車両方位とする、
ことを特徴とする請求項１４に記載のジャイロのドリフト補正方法。 - ＧＰＳ受信機と、角度変化を検出するジャイロセンサと、デットレコニング手段と、マップマッチング手段と、とを含む移動体のナビゲーション装置において、
自律航法で得た座標とＧＰＳから得た座標の差が大きいときはＧＰＳから得た方位を表示車両方位とし、ＧＰＳの受信ができないとき、或いはＧＰＳから得た座標とマップマッチング手段で得た座標の差が少ないときには、マップマッチング手段で得た座標を自車位置と推定して該推定値により道路上に自車位置が決定された場合に該道路の方向を表示車両方位とし、マップマッチング手段で得た推定値により道路上に自車位置が決定できない場合にはデットレコニング処理で得た推測位置を現在位置として車両方向を表示車両方位とする表示車両方位選択手段と、
表示車両方位選択手段から表示車両方位を得て時刻と共に記憶する記憶手段と、
ジャイロセンサからの出力を一定時間積分してジャイロ方位データを得る積分手段と、
前記一定時間経過後にその時点の表示車両方位を取得し前記記憶された表示車両方位データとの方位差を得る方位差検出手段と、
上記方位差とジャイロ方位の差分を求め、該差分を上記一定時間で除算することによりオフセット補正値を得るオフセット補正値算出手段と、
前記ジャイロ出力から上記オフセット補正値を減算してジャイロ出力の補正を行うオフセット補正手段と、
とを有することを特徴とするジャイロのドリフト補正回路。 - 更に、地磁気センサを備え、マップマッチング手段で得た推定値により道路上に自車位置が決定できない場合に前記補正されたジャイロ出力に代えて上記地磁気センサからの角度データ値をデットレコニング手段の入力として用いることを特徴とするジャイロのドリフト補正回路。
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