JP5916540B2 - 速度算出装置、速度算出方法、速度算出プログラム、および記録媒体 - Google Patents

Description

この発明は、速度算出装置、速度算出方法、速度算出プログラム、および記録媒体に関する。

従来、車両などの移動体に搭載されるナビゲーション装置は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からのＧＰＳ情報や、トランスミッションの出力軸やタイヤの回転速度に比例した時間間隔にて車両から出力される車速信号のほか、各種センサから出力される各種信号を用いて、速度を算出している。

車速信号は、使用中の状況や、ナビゲーション装置の機種によっては用いることができないことがある。例えば、ＡＢＳ（Ａｎｔｉ Ｌｏｃｋ Ｂｒａｋｅ Ｓｙｓｔｅｍ）を装備した車両では、低速走行時には、ホイールがロックされているのかホイールが回転しているのかを車速センサが判別できず、車速センサから車速信号が出力されない状況がある。そこで、低速走行時に、速度を検出できるようにした技術が提案されている（例えば、下記特許文献１参照。）。

また、ナビゲーション装置には、ＰＮＤ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）と呼ばれる携行可能な簡易型の製品が普及している。ＰＮＤは、例えば、ユーザが車内に持ち込み、所定の位置に設置することにより、車両の速度を算出するものである。ＰＮＤは、ユーザが車内に持ち込むものであるため、車両からの各種情報を取得可能になっておらず、特に、車速信号を取得することができない。そのため、速度の算出にあたっては、例えば内蔵される加速度センサを用いて、速度を算出している。

特開２００３−３２２５３３号公報

しかしながら、上述した従来技術では、常時安定して正確な速度を算出することができないという問題があった。具体的には、上述した特許文献１の技術は、車速信号を取得することが可能な構成を前提としており、車速センサの故障など、何らかの要因により車速信号を用いることができない場合には速度を算出することができないという問題が一例として挙げられる。

また、例えば、ＰＮＤなどの簡易型の製品では、加速度センサのみを用いて速度を算出したとすると、車両の加速度を積算して速度を算出するため、傾斜路を走行した際における傾斜角を累積するときの誤差や、電源電圧の変化にともなって差異が生じる中点電圧の誤差など、算出時に各種誤差が蓄積されてしまう。これによって、精度よく速度を算出することができないという問題が一例として挙げられる。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかる速度算出装置は、垂直成分の垂直速度を検出する垂直速度検出手段と、移動体の前後の傾きを示すピッチ角度を検出する角度検出手段と、前記移動体の進行方向の加速度を用いずに、前記垂直速度と、前記ピッチ角度とに基づいて、傾斜面に沿った方向の前記移動体の移動速度を算出する第１算出手段と、を備えることを特徴とする。

また、請求項４の発明にかかる速度算出方法は、速度を算出する速度算出装置に用いられる速度算出方法であって、前記速度算出装置は、垂直成分の垂直速度を検出する垂直速度検出工程と、移動体の前後の傾きを示すピッチ角度を検出する角度検出工程と、前記移動体の進行方向の加速度を用いずに、前記垂直速度と、前記ピッチ角度とに基づいて、傾斜面に沿った方向の前記移動体の移動速度を算出する算出工程と、を実行することを特徴とする。

また、請求項５の発明にかかる速度算出プログラムは、請求項４に記載の速度算出方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。

また、請求項６の発明にかかる記録媒体は、請求項５に記載の速度算出プログラムをコンピュータが読み取り可能に記録したことを特徴とする。

本実施の形態にかかる速度算出装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。 車両を中心とした座標系を示す説明図である。 本実施の形態にかかる速度算出装置の速度算出処理手順の一例を示すフローチャートである。 本実施例にかかるナビゲーション装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 ナビゲーション装置の速度算出処理手順の一例を示すフローチャートである。 ＧＰＳ情報を受信することが不可能な条件下における車両の移動速度の一例を示す説明図である。 ディスプレイに表示される表示画面の一例を示す説明図である。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる速度算出装置、速度算出方法、速度算出プログラム、および記録媒体の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態）
（速度算出装置の機能的構成）
図１を用いて、この発明の実施の形態にかかる速度算出装置の機能的構成について説明する。図１は、本実施の形態にかかる速度算出装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。速度算出装置１００は、タイヤの回転速度に比例した時間間隔にて検出される車速信号を取得することができない簡易型のナビゲーション装置を対象とし、例えば、ＰＮＤ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）、スマートフォン、携帯電話などの電子機器によって実現される。

速度算出装置１００は、移動体の速度を算出するものである。移動体とは、主に、オート三輪、普通自動車および大型自動車を含む三輪以上の自動車を対象とするが、これに限らず、鉄道車両などレール上を走行する車両を対象としてもよい。

図１において、速度算出装置１００は、垂直速度検出部１０１と、角度検出部１０２と、第１算出部１０３と、出力部１０４と、取得部１０５と、加速度検出部１０６と、第２算出部１０７と、補正部１０８とを有している。垂直速度検出部１０１は、垂直成分のみの垂直速度を検出する機能を有する。水平方向の車両の進行方向をｘ軸、進行方向に対して直角かつ左右方向をｙ軸、鉛直方向をｚ軸とすると、垂直速度検出部１０１は、ｚ軸方向の速度を検出するものである。

垂直速度検出部１０１は、例えば、ｚ軸方向のｚ軸加速度を測定することが可能な加速度センサの検出結果であるｚ軸加速度を積分することにより、ｚ軸方向の速度を検出する。なお、これに限らず、垂直速度検出部１０１は、大気の圧力を測定する気圧センサから出力される情報を用いたり、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機によって受信されるＧＰＳ情報を用いたりして、ｚ軸方向の速度を検出してもよい。

ここで、車両を中心とした座標系について、図２を用いて説明する。図２は、車両を中心とした座標系を示す説明図である。図２において、車両２００を中心にして、水平方向の車両の進行方向をｘ軸、進行方向に対して直角かつ左右方向をｙ軸、鉛直方向をｚ軸としている。

ｘ軸周りの回転運動の角度をロール（Ｒｏｌｌ）角度、ｙ軸周りの上下の振り角度をピッチ（Ｐｉｔｃｈ）角度、ｚ軸周りの左右の振り角度をヨー（Ｙａｗ）角度という。具体的には、ロール角度は、車両２００の左右の傾きを示すものであり、例えば旋回時における車両の傾きを示すものである。ヨー角度は、車両２００が旋回する際の角度を示すものであり、例えばハンドルを回した角度である。ピッチ角度は、車両２００の前後の傾きを示すものである。車両２００の前後とは、車両の前方および後方のことである。ピッチ角度は、車両が前方または後方に傾いた度合いを示すものであり、具体的には、水平方向に対する斜面の傾斜角度に相当するものである。

図１に戻り、角度検出部１０２は、車両の前後の傾きを示すピッチ角度を検出する機能を有している。ピッチ角度は、具体的には、車両が走行する傾斜路の勾配（傾斜角度）に相当する。ピッチ角度は、車両が下り坂を移動する場合と、上り坂を移動する場合とでは、正負が異なる。角度検出部１０２は、ピッチ角度を、例えば、ピッチ角度用のジャイロセンサ（例えば３軸ジャイロセンサ）によって検出するが、これに限らず、ｘ軸の加速度センサ、ｚ軸の加速度センサから出力される情報を用いたり、ＧＰＳ受信機によって受信されるＧＰＳ情報を用いたりして検出することも可能である。

第１算出部１０３は、垂直速度検出部１０１によって検出された垂直速度と、角度検出部１０２によって検出されたピッチ角度とに基づいて、傾斜面に沿った方向の車両の移動速度を算出する。第１算出部１０３は、傾斜路において垂直速度とピッチ角度とに基づいて移動速度を算出するものであり、水平路においては垂直速度とピッチ角度とに基づいて移動速度を算出しない。

出力部１０４は、第１算出部１０３によって算出された移動速度を、車両の路面に対する移動速度として出力する。出力部１０４は、例えば、移動速度を表示出力や音声出力する。

ここで、第１算出部１０３によって算出される傾斜面に沿った方向の移動速度の算出方法について具体的に説明する。垂直速度をα、ピッチ角度をθ、傾斜面に沿った方向の車両の移動速度をβとすると、
ｓｉｎθ＝α／β・・・（１）式
として表すことができる。すなわち、傾斜面に沿った方向の移動速度βは、
β＝α／ｓｉｎθ
として、表すことができる。このように、本実施の形態では、垂直速度αと、ピッチ角度θとを取得することにより、傾斜面に沿った方向の移動速度βを算出することができる。

また、市街地では大部分の傾斜路が、傾斜角度が数度未満といったわずかな傾斜であることや、本実施の形態にかかる第１算出部１０３はわずかな傾斜で実際の速度を算出することができることを考慮すると、傾斜路を走行する車両の移動速度を水平成分のみの速度としてみなすことができる。そのため、第１算出部１０３は、水平成分のみの車両の移動速度を、傾斜面に沿った方向の移動速度としてみなして算出してもよい。

第１算出部１０３によって算出される水平成分のみの車両の移動速度を、傾斜面に沿った方向の移動速度としてみなして算出する場合の算出方法について具体的に説明する。垂直速度をα、斜面の傾斜角であるピッチ角度をθ、水平成分のみの移動速度をγとすると、
ｔａｎθ＝α／γ・・・（２）式
として表すことができる。すなわち、水平成分のみの移動速度γは、
γ＝α／ｔａｎθ
として、表すことができる。このように、本実施の形態では、垂直速度αと、ピッチ角度θとを取得することにより、水平成分のみの移動速度γを算出することができる。出力部１０４は、この移動速度γを斜面に対する移動速度として出力する。

なお、傾斜角が所定の閾値以上の場合には、上述した（１）式を用い、傾斜角が所定の閾値未満の場合には、上述した（２）式を用いるようにしてもよい。つまり、水平成分のみの車両の移動速度を斜面に対する移動速度とみなしても差し支えない場合にのみ、上述した（２）式を用いるようにしてもよい。

また、取得部１０５は、車両の位置情報を取得する。具体的には、取得部１０５は、ＧＰＳ受信機から、所定のタイミングで緯度・経度情報を取得する。第１算出部１０３は、取得部１０５による位置情報の取得が可能な条件下では、位置情報を用いて車両の移動速度を算出する。位置情報を用いた移動速度の算出については、公知の技術を用いればよく、ここでは説明を省略する。

また、第１算出部１０３は、取得部１０５による位置情報の取得が不可能な条件下では、垂直速度とピッチ角度とに基づき、上記の（１）式、または（２）式を用いることにより、車両の移動速度を算出する。位置情報の取得が不可能な条件下とは、具体的には、例えば、トンネル内、立体駐車場内、地下道、高架下など、ＧＰＳ情報の受信が困難な場所に位置している状況である。

また、加速度検出部１０６は、車両の進行方向の加速度を検出する。車両の進行方向の加速度とは、ｘ軸方向の加速度（ｘ軸加速度）である。加速度検出部１０６には、加速度センサを用いてｘ軸加速度を検出する。

第２算出部１０７は、加速度検出部１０６によって検出されたｘ軸加速度に基づいて、車両の進行方向の移動速度（以下「第２算出速度」という）を算出する。第２算出部１０７は、加速度センサの検出結果であるｘ軸加速度を積分することにより、ｘ軸方向の速度を検出する。第２算出部１０７は、傾斜路および水平路において、第２算出速度を算出することが可能なものである。

第２算出部１０７は、ｘ軸加速度を積算して速度を算出するため、車両が傾斜路を走行した際における傾斜角を累積するときの誤差や、電源電圧の変化にともなって差異が生じる中点電圧の誤差など、算出時に各種誤差が蓄積されてしまうことがある。そのため、補正部１０８は、第２算出速度を補正する。

具体的には、補正部１０８は、第２算出速度と、第１算出速度との乖離した量に基づいて第２算出速度を補正する。補正部１０８は、具体的には、第２算出速度を、第１算出速度に近づける補正をおこなう。例えば、第２算出速度が１０ｍ／ｓ、第１算出速度が１２ｍ／ｓであった場合、補正部１０８は、第２算出速度と第１算出速度との差分に相当する２ｍ／ｓを第２算出速度に加算するという補正をおこなう。

出力部１０４は、車両の路面に対する移動速度として、車両が傾斜路を移動している際には第１算出速度を出力する。また、出力部１０４は、車両が水平路を移動している際には補正部１０８によって補正された第２算出速度を出力する。

（速度算出装置の速度算出処理手順）
つぎに、図３を用いて、速度算出装置１００の速度算出処理手順について説明する。図３は、本実施の形態にかかる速度算出装置１００の速度算出処理手順の一例を示すフローチャートである。

図３のフローチャートにおいて、速度算出装置１００は、起動したか否かを判断する（ステップＳ３０１）。速度算出装置１００は、起動するまで待機し（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、起動すると（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、例えばｚ軸加速度を測定することが可能な加速度センサの測定結果を用いて、垂直速度を検出する（ステップＳ３０２）。そして、速度算出装置１００は、例えばピッチ角度用のジャイロセンサを用いて、ピッチ角度を検出する（ステップＳ３０３）。

そして、速度算出装置１００は、上述した（１）式、または（２）式を用いることにより、車両の移動速度を算出する（ステップＳ３０４）。つぎに、速度算出装置１００は、算出した移動速度を、車両の路面に対する移動速度として出力し（ステップＳ３０５）、本フローチャートによる一連の処理を終了する。

以上説明したように、本実施の形態にかかる速度算出装置１００は、垂直速度とピッチ角度とに基づいて、傾斜面に沿った方向の車両の移動速度を算出して出力するようにした。したがって、車速信号を用いることなく、傾斜路走行中に実際の移動速度に近い移動速度を算出することができ、ユーザに正確な速度を提示することができる。

また、本実施の形態において、垂直速度と傾斜角度とに基づいて、水平成分のみの車両の移動速度を、傾斜面に沿った方向の車両の移動速度とみなして算出するようにしたとしても、位置情報を受信できない条件下において、傾斜角の小さい傾斜路では正確な値を提示することができる。

さらに、本実施の形態において、ＧＰＳ受信機による車両の位置情報の取得が可能な条件下では、位置情報を用いて車両の移動速度を算出し、位置情報の取得が不可能な条件下では、垂直速度とピッチ角度とに基づいて、車両の移動速度を算出するようにすれば、位置情報の受信状況に応じた正確な移動速度を提示することができる。

また、本実施の形態において、ｘ軸加速度を用いて算出される第２算出速度と、垂直速度およびピッチ角度を用いて算出される第１算出速度との乖離した量に基づいて第２算出速度を補正するようにし、車両が水平路を移動している際には補正した第２算出速度を出力してもよい。これにより、第２算出部１０７による移動速度の算出時に各種誤差が蓄積された場合、第２算出速度を実際の移動速度に近づけることができ、水平路における移動速度を正確なものとすることができる。

以下に、本発明の実施例について説明する。本実施例では、ナビゲーション装置によって構成される速度算出装置１００を実施した場合の一例について説明する。なお、本実施例に用いるナビゲーション装置は、タイヤの回転速度に比例した時間間隔にて検出される車速信号を取得することができない簡易型のもの（ＰＮＤ）とする。

（ナビゲーション装置のハードウェア構成）
図４を用いて、本実施例にかかるナビゲーション装置４００のハードウェア構成について説明する。図４は、本実施例にかかるナビゲーション装置４００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

図４において、ナビゲーション装置４００は、ＣＰＵ４０１と、ＲＯＭ４０２と、ＲＡＭ４０３と、磁気ディスクドライブ４０４と、磁気ディスク４０５と、光ディスクドライブ４０６と、光ディスク４０７と、音声Ｉ／Ｆ（インターフェース）４０８と、スピーカ４０９と、入力デバイス４１０と、映像Ｉ／Ｆ４１１と、ディスプレイ４１２と、通信Ｉ／Ｆ４１３と、ＧＰＳユニット４１４と、各種センサ４１５とを備えている。また、各構成部４０１〜４１５はバス４２０によってそれぞれ接続されている。

ＣＰＵ４０１は、ナビゲーション装置４００の全体の制御を司る。ＲＯＭ４０２やフラッシュＲＯＭ等の書換え可能な不揮発性メモリは、ブートプログラム、現在地点算出プログラム、経路探索プログラム、経路誘導プログラム、速度算出プログラムなどの各種プログラムを記録している。また、ＲＡＭ４０３は、ＣＰＵ４０１のワークエリアとして使用される。

現在地点算出プログラムは、例えば、ＧＰＳユニット４１４や加速度センサ４２１など各種センサ４１５の出力情報に基づいて、車両の現在地点（ナビゲーション装置４００の現在地点）を算出させるプログラムである。

経路探索プログラムは、磁気ディスク４０５に記録されている地図データや経路計算データなどを利用して、出発地点から目的地点までの最適な経路を探索させるプログラムである。最適な経路とは、目的地点までの最短（または最速）経路やユーザが指定した条件に最も合致する経路などである。また、目的地点のみならず、立ち寄り地点や休憩地点までの経路を探索してもよい。探索された誘導経路は、ＣＰＵ４０１を介して音声Ｉ／Ｆ４０８や映像Ｉ／Ｆ４１１へ出力される。

経路誘導プログラムは、経路探索プログラムを実行することによって探索された誘導経路情報や、現在地点算出プログラムを実行することによって算出された車両の現在地点の情報や、磁気ディスク４０５から読み出された地図データなどに基づいて、リアルタイムの経路誘導情報を生成させるプログラムである。生成された経路誘導情報は、ＣＰＵ４０１を介して音声Ｉ／Ｆ４０８や映像Ｉ／Ｆ４１１へ出力される。

速度算出プログラムは、各種センサ４１５によって検出される垂直速度とピッチ角度とに基づいて傾斜面に沿った方向の車両の移動速度を算出させたり、ＧＰＳユニット４１４によって受信される現在地点を示すＧＰＳ情報に基づいて車両の移動速度を算出させたりするプログラムである。

磁気ディスクドライブ４０４は、ＣＰＵ４０１の制御にしたがって磁気ディスク４０５に対するデータの読み取り／書き込みを制御する。磁気ディスク４０５は、磁気ディスクドライブ４０４の制御で書き込まれたデータを記録する。磁気ディスク４０５としては、例えば、ＨＤ（ハードディスク）やＦＤ（フレキシブルディスク）を用いることができる。磁気ディスク４０５には、地図データや経路計算データなどが記録される。

光ディスクドライブ４０６は、ＣＰＵ４０１の制御にしたがって光ディスク４０７に対するデータの読み取り／書き込みを制御する。光ディスク４０７は、光ディスクドライブ４０６の制御にしたがってデータの読み出される着脱自在な記録媒体である。光ディスク４０７は、書き込み可能な記録媒体を利用することもできる。また、この着脱自在な記録媒体として、光ディスク４０７のほか、ＭＯ、メモリカードなどであってもよい。

音声Ｉ／Ｆ４０８は、スピーカ４０９に接続される。スピーカ４０９からは、音声情報が出力される。入力デバイス４１０は、文字、数値、各種指示などの入力のための複数のキーを備えたリモコン、キーボード、マウス、タッチパネルなどが挙げられる。入力デバイス４１０は、リモコン、キーボード、マウス、タッチパネルのうち、いずれか一つの形態によって実現されてもよいし、複数の形態によって実現されてもよい。

映像Ｉ／Ｆ４１１は、ディスプレイ４１２と接続される。映像Ｉ／Ｆ４１１は、具体的には、例えば、ディスプレイ４１２全体の制御をおこなうグラフィックコントローラと、即時表示可能な画像情報を一時的に記録するＶＲＡＭ（Ｖｉｄｅｏ ＲＡＭ）などのバッファメモリと、グラフィックコントローラから出力される画像データに基づいて、ディスプレイ４１２を表示制御する制御ＩＣなどによって構成される。

ディスプレイ４１２には、アイコン、カーソル、メニュー、ウインドウ、あるいは文字や画像などの各種データが表示される。このディスプレイ４１２は、例えば、ＣＲＴ、ＴＦＴ液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイなどを採用することができる。

通信Ｉ／Ｆ４１３は、無線を介してインターネットなどの通信網に接続され、この通信網とＣＰＵ４０１とのインターフェースとして機能する。ＧＰＳユニット４１４は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信し、車両の現在地点を示すＧＰＳ情報を出力する。ＧＰＳ情報は、例えば緯度・経度、高度などの、地図データ上の１点を特定する情報である。ＧＰＳユニット４１４の出力情報は、ＣＰＵ４０１による車両の現在地点の算出や移動速度の算出に際して利用される。

各種センサ４１５は、加速度センサ４２１、ジャイロセンサ４２２などを有しており、車両の位置や挙動を判断することが可能な情報を出力する。加速度センサ４２１は、車両の進行方向を示すｘ軸方向、進行方向に対して直角かつ水平な方向を示すｙ軸方向、および鉛直方向を示すｚ軸方向、の加速度を計測することが可能な３軸加速度センサである。ナビゲーション装置４００は、各方向の加速度を積分することにより、各方向の速度を算出することができる。なお、加速度センサ４２１は、少なくとも、ｘ軸方向のｘ軸加速度と、ｚ軸方向のｚ軸加速度とを検出することが可能なものであればよい。

ジャイロセンサ４２２は、方位変化量を出力するものであり、特に、ピッチ角度を検出できるものが用いられる。本実施例において、ジャイロセンサ４２２には、ロール角度、ヨー角度、ピッチ角度の角速度を検出することができる３軸ジャイロセンサを用いている。各種センサ４１５の出力値は、ＣＰＵ４０１による車両の現在地点の算出や、速度の算出などに用いられる。なお、ナビゲーション装置４００は、簡易型のＰＮＤとしているため、各種センサ４１５には車両の移動速度を検出する車速センサは含まれないものとする。

図１に示した本実施の形態における速度算出装置１００が備える、垂直速度検出部１０１と、角度検出部１０２と、第１算出部１０３と、出力部１０４と、取得部１０５と、加速度検出部１０６と、第２算出部１０７と、補正部１０８とは、図４に示したナビゲーション装置４００におけるＲＯＭ４０２や磁気ディスク４０５などに記録されたプログラムやデータを用いて、ＣＰＵ４０１に各種プログラムを実行させることにより、その機能を実現する。

（ナビゲーション装置４００の速度算出処理手順）
つぎに、図５を用いて、ナビゲーション装置４００の速度算出処理手順について説明する。図５は、ナビゲーション装置４００の速度算出処理手順の一例を示すフローチャートである。図５のフローチャートにおいて、ナビゲーション装置４００は、起動したか否かを判断する（ステップＳ５０１）。ナビゲーション装置４００は、起動するまで待機し（ステップＳ５０１：Ｎｏ）、起動すると（ステップＳ５０１：Ｙｅｓ）、ＧＰＳ情報を受信しているか否かを判定する（ステップＳ５０２）。

ＧＰＳ情報を受信していない場合（ステップＳ５０２：Ｎｏ）、すなわち、例えば、トンネル内、立体駐車場内、地下道、高架下などを車両が走行している場合、ナビゲーション装置４００は、垂直速度を検出する（ステップＳ５０３）。垂直速度は、加速度センサ４２１によって測定されるｚ軸加速度を、ナビゲーション装置４００が積分することによって検出される。

そして、ナビゲーション装置４００は、ジャイロセンサ４２２を用いてピッチ角度を検出する（ステップＳ５０４）。つぎに、ナビゲーション装置４００は、ピッチ角度が「０」であるか否かを判定する（ステップＳ５０５）。なお、ステップＳ５０５の判定は、具体的には、傾斜路を走行中であるか否かの判定であり、ピッチ角度＝「０」であるか否かの判定に限らず、垂直速度＝「０」であるか否かの判定としてもよい。また、傾斜路を走行中であるか否かをより高精度に判定するために、ステップＳ５０５の判定では、ピッチ角度＝「０」かつ垂直速度＝「０」であるか否かの判定をおこなうようにしてもよい。

ピッチ角度が「０」ではない場合（ステップＳ５０５：Ｎｏ）、すなわち、傾斜路を走行中である場合、ナビゲーション装置４００は、垂直速度とピッチ角度とを用いて、車両の移動速度を算出する（ステップＳ５０６）。車両の移動速度の算出には、上述した（２）式を用いるようにするが、上述した（１）式を用いるようにしてもよい（実施の形態参照）。

そして、ナビゲーション装置４００は、加速度センサ４２１によって検出されたｘ軸加速度を積分することによって算出した移動速度と、ステップＳ５０６において算出した移動速度との誤差を示す補正値をＲＡＭ４０３に格納する（ステップＳ５０７）。なお、ｘ軸加速度を積分することによって移動速度を算出する処理については、不図示であるが、例えば、ステップＳ５０４とステップＳ５０５との間にておこなえばよい。そして、ナビゲーション装置４００は、算出した移動速度を出力し（ステップＳ５０８）、本フローチャートによる一連の処理を終了する。

ステップＳ５０５において、ピッチ角度が「０」である場合（ステップＳ５０５：Ｙｅｓ）、すなわち、水平路を走行している場合、ナビゲーション装置４００は、加速度センサ４２１によって検出されたｘ軸加速度を積分することによって移動速度を算出する（ステップＳ５０９）。そして、ＲＡＭ４０３に補正値が格納されているか否かを判定する（ステップＳ５１０）。補正値が格納されていない場合（ステップＳ５１０：Ｎｏ）、ナビゲーション装置４００は、ステップＳ５０８の処理に移行させる。

補正値が格納されている場合（ステップＳ５１０：Ｙｅｓ）、ナビゲーション装置４００は、補正値を用いて移動速度を補正し（ステップＳ５１１）、ステップＳ５０８の処理に移行させる。ステップＳ５０２において、ＧＰＳ情報を受信している場合（ステップＳ５０２：Ｙｅｓ）、ナビゲーション装置４００は、ＧＰＳ情報を用いて車両の移動速度を算出し（ステップＳ５１２）、ステップＳ５０８の処理に移行させる。

上述した処理により、トンネル内などＧＰＳ情報を受信できない条件下でも、傾斜路を走行することにより実際の移動速度に近い移動速度を算出することができる。また、車速センサからの車速信号を取得することが可能なナビゲーション装置４００の場合には、車速センサが故障した場合など、車速信号を用いることができない条件下でも、高精度に速度を算出することができる。これにより、ユーザに正確な速度を提示することができるとともに、目的地までの正確な到達時間を提示することができる。

なお、車速センサからの車速信号を取得することが可能なナビゲーション装置４００の場合、車速センサを用いることができない緊急時であるか否かを判定するようにし、緊急時には、ロール角度、ヨー角度およびｙ軸加速度に基づいて移動速度を算出するようにしてもよい。このような構成によれば、通常時は車速センサによる正確な移動速度を提示することができるとともに、緊急時には、ロール角度、ヨー角度およびｙ軸加速度に基づく正確な移動速度を提示することができる。

また、上述した処理では、垂直速度と傾斜角度とに基づいて、傾斜面に沿った方向の車両の移動速度を算出するようにしたので、ＧＰＳ情報を受信できない条件下において、傾斜角が小さい斜面を走行中に正確な値を提示することができる。なお、垂直速度とピッチ角度とに基づいて、傾斜面に沿った方向の車両の移動速度を算出するようにすれば、より正確な移動速度を提示することができる。

さらに、上述した処理において、車両のＧＰＳ情報の取得が可能な条件下では、ＧＰＳ情報を用いて車両の移動速度を算出する一方、ＧＰＳ情報の取得が不可能な条件下では、垂直速度とピッチ角度とに基づいて、車両の移動速度を算出するようにした。したがって、ＧＰＳ情報の受信状況に応じて、正確な移動速度を算出することができる。

また、本実施の形態において、補正値を用いて、ｘ軸加速度を用いて算出される移動速度を補正するようにし、車両が水平路を移動している際には補正した移動速度を出力するようにした。これにより、ｘ軸加速度を用いた移動速度の算出時に各種誤差が蓄積された場合、ｘ軸加速度を用いて算出される移動速度を実際の移動速度に近づけることができ、移動速度を正確なものとすることができる。したがって、水平路においても正確な速度を提示することができる。

なお、上述した処理において、補正値は、垂直速度とピッチ角度とに基づく移動速度の算出がおこなわれた場合に、逐次更新されていく。これにより、補正値をより正確なものとすることができ、水平路において正確な速度を提示することができる。

（ＧＰＳ情報を受信することが不可能な条件下における車両の移動速度の一例）
つぎに、図６を用いて、ＧＰＳ情報を受信することが不可能な条件下における車両の移動速度の一例について説明する。図６は、ＧＰＳ情報を受信することが不可能な条件下における車両の移動速度の一例を示す説明図である。図６のグラフ６００において、縦軸は、速度および傾斜角度を示しており、横軸は、時間を示している。

ここでは、１秒毎に、各種センサ４１５の検出結果を取得して速度を算出する場合を例に挙げて説明する。Ａ点に到達する前のＴ点まで、水平路とし、傾斜角度（ピッチ角度）は、０°とする。Ｔ点までは、ｘ軸加速度を用いて移動速度が算出される。Ｔ点までは、例えば、算出された移動速度１３ｍ／ｓが出力される。なお、補足的に記載している実際の速度は１１．５ｍ／ｓであり、出力された移動速度との間には１．５ｍ／ｓの乖離がある。

Ａ点において、ジャイロセンサ４２２によってピッチ角度（傾斜角度）θ＝１°が検出されたとする。また、Ａ点において、垂直速度α＝０．２ｍ／ｓが検出されたとする。

実施の形態で示した（２）式（ｔａｎθ＝α／γ）を用いると、
水平成分のみの移動速度γ（ｍ／ｓ）は、
γ＝α／ｔａｎθ≒１１．５
として算出される。

Ａ点では、この１１．５ｍ／ｓが移動速度として出力される。Ａ点において、ｘ軸加速度を用いて算出された移動速度１３ｍ／ｓと、垂直速度および傾斜角度に基づく移動速度１１．５ｍ／ｓとの間には、１．５ｍ／ｓの乖離があることが判定される。

そのため、傾斜角度が０°となるＢ点以降は垂直速度と傾斜角度とに基づく移動速度の算出はできないものの、乖離した値１．５ｍ／ｓを用いて、ｘ軸加速度に基づいて算出した移動速度を補正することができる。補正の手法は、例えば、ｘ軸加速度を用いて算出された移動速度に差分を加味させるようにしてもよいし、具体的には、１．５ｍ／ｓを減じるようにしてもよいし、これに限らず、他の手法を用いてもよい。

本実施例では、急な傾斜路や、長い傾斜路でなくとも、傾斜角が小さく短い傾斜路を走行した場合にも、傾斜路を走行中の実際の移動速度を算出することができる。つまり、わずかな傾斜角の傾斜路を走行した際に、垂直速度と傾斜角度とに基づいて走行中の実際の移動速度を算出することができる。また、傾斜路を走行した後の水平路では、補正値を用いて移動速度を算出することができる。なお、補正値は、傾斜路を走行する度に更新することができ、水平路においても正確な移動速度を出力することができる。

また、補正値は、例えば、カーブの曲率毎や、右カーブまたは左カーブ毎といった道路態様毎に記憶しておくようにし、水平路においては、道路態様に応じた補正値を用いるようにしてもよい。これにより、道路態様に応じて移動速度を補正することができ、水平路においてより正確な移動速度を出力することができる。

本実施例では、ＧＰＳ情報を受信することが可能な条件下においては、ＧＰＳ情報を用いた速度の算出がおこなわれる。つまり、ＧＰＳ情報を用いた場合、実際の速度との乖離がほとんどない高精度に速度が算出される。このように、本実施例では、速度の算出に際し、ＧＰＳ情報を受信することが可能な条件下ではＧＰＳ情報を用い、ＧＰＳ情報を受信することが不可能な条件下では、傾斜路を走行した際の垂直速度と傾斜角度とを用いるようにした。したがって、ＧＰＳ情報の受信状態にかかわらず、正確な速度を出力することができる。

なお、ＧＰＳ情報を受信することが可能な条件下においても、傾斜路を走行するときには、垂直速度と傾斜角度とを用いて車両の移動速度を算出しておき、ｘ軸加速度を用いて算出された移動速度と比較することにより、乖離した量を補正値として、その都度更新するようにしてもよい。これにより、ＧＰＳ情報を受信することが不可能な条件下において、傾斜路を走行せずとも補正値を取得することができ、例えばトンネル内に進入した直後の水平路の移動速度を補正することができ、正確な速度を出力することができる。具体的には、Ａ点に到達する前段階において、ｘ軸加速度を用いて算出された移動速度を補正することができ、正確な速度を出力することができる。

また、ＧＰＳ情報を用いた移動速度の算出は、所定速度以上の高速走行時に適しているものの所定速度未満の低速走行時には誤差が生じやすいという点を考慮すると、ＧＰＳ情報の受信が可能な条件下においても、低速走行時には、垂直速度と傾斜角度とに基づいて移動速度を算出するようにしてもよい。このような構成にすれば、低速走行時の移動速度の精度を向上させることができる。

なお、図６では、上り坂のときに傾斜角度をプラスとし、傾斜角度がプラスの場合のみを示しているが、下り坂を走行する際には、傾斜角度がマイナスとなる。下り坂を走行する際には、傾斜角度をマイナスとし、上り坂を走行した際の移動速度の算出と同様の処理をおこなえばよい。

（ディスプレイ４１２に表示される表示画面の一例）
つぎに、図７を用いて、ディスプレイ４１２に表示される表示画面の一例を説明する。図７は、ディスプレイ４１２に表示される表示画面の一例を示す説明図である。図７において、表示画面７０１，７０２は、ＧＰＳ情報を受信することが不可能なトンネル内を走行している状態を示している。表示画面７０１は、水平路を走行している際の画面を示しており、表示画面７０２は、傾斜路を走行している際の画面を示している。

表示画面７０１には、走行中の地図画面と、ｘ軸加速度を用いて算出された現在速度（移動速度）と、この現在速度を用いて算出された目的地到着時刻とが表示されている。具体的には、表示画面７０１は、図６に示したＡ点に到達する前の現在速度と、この現在速度を用いて算出された目的地到着時刻とが表示されている。なお、車両の実際の速度は４１ｋｍ／ｈであるものの、表示画面７０１では、４７ｋｍ／ｈとして表示されている。

表示画面７０２には、走行中の地図画面と、垂直速度と傾斜角度とに基づいて算出された現在速度（移動速度）と、この現在速度を用いて算出された目的地到着時刻とが表示されている。具体的には、表示画面７０２は、図６に示したＡ点に到達してからの現在速度と、この現在速度を用いて算出された目的地到着時刻とが表示されている。なお、車両の実際の速度は４１ｋｍ／ｈであり、表示画面７０２においても４１ｋｍ／ｈとして表示されている。

このように、本実施例によれば、車両の移動速度を高精度に算出し、ユーザに提示することができる。なお、垂直速度と傾斜角度とに基づいて移動速度を算出して現在速度を４７ｋｍ／ｈから４１ｋｍ／ｈに表示変更するときには、「現在速度を補正しました」などの通知をおこなうようにしてもよい。これにより、ユーザは、提示される現在速度が変更されたことを知ることができる。また、トンネル内ではＧＰＳ情報を受信できないことを知っているユーザにしてみれば、ＧＰＳ情報を用いずに何らかの処理によって現在速度が補正されたことを知ることができ、ユーザにとって現在速度の信頼性を向上させることができる。

以上説明したように、本発明の速度算出装置、速度算出方法、速度算出プログラム、および記録媒体によれば、車速信号を用いることなく、実際の移動速度に近い移動速度を算出することができる。これにより、ユーザに正確な速度を提示することができ、提示する速度の信頼性を向上させることができる。

なお、本実施例で説明した速度算出方法は、予め用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、メモリカードなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。

１００ 速度算出装置
１０１ 垂直速度検出部
１０２ 角度検出部
１０３ 第１算出部
１０４ 出力部
１０５ 取得部
１０６ 加速度検出部
１０７ 第２算出部
１０８ 補正部
４００ ナビゲーション装置
４１２ ディスプレイ
４１４ ＧＰＳユニット
４１５ 各種センサ
４２１ 加速度センサ
４２２ ジャイロセンサ

Claims (6)

1. 垂直成分の垂直速度を検出する垂直速度検出手段と、
   移動体の前後の傾きを示すピッチ角度を検出する角度検出手段と、
   前記移動体の進行方向の加速度を用いずに、前記垂直速度と、前記ピッチ角度とに基づいて、傾斜面に沿った方向の前記移動体の移動速度を算出する第１算出手段と、
   を備えることを特徴とする速度算出装置。
2. 前記移動体の位置情報を取得する取得手段をさらに備え、
   前記第１算出手段は、前記取得手段による前記位置情報の取得が可能な条件下では、前記位置情報を用いて前記移動体の移動速度を算出し、
   前記取得手段による前記位置情報の取得が不可能な条件下では、前記垂直速度と前記ピッチ角度とに基づいて、前記移動体の移動速度を算出することを特徴とする請求項１に記載の速度算出装置。
3. 前記移動体の進行方向の加速度を検出する加速度検出手段と、
   前記加速度に基づいて、前記移動体の進行方向の移動速度（以下「第２算出速度」という）を算出する第２算出手段と、
   前記移動体が傾斜路を移動している際に前記第２算出手段によって算出された前記第２算出速度と、前記第１算出手段によって算出された前記移動速度（以下「第１算出速度」という）との差に基づいて前記第２算出速度を補正する補正手段と、
   前記移動体が傾斜路を移動している際には前記第１算出速度を出力し、前記移動体が水平路を移動している際には前記補正手段によって補正された前記第２算出速度を出力する出力手段と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の速度算出装置。
4. 速度を算出する速度算出装置に用いられる速度算出方法であって、
   前記速度算出装置は、
   垂直成分の垂直速度を検出する垂直速度検出工程と、
   移動体の前後の傾きを示すピッチ角度を検出する角度検出工程と、
   前記移動体の進行方向の加速度を用いずに、前記垂直速度と、前記ピッチ角度とに基づいて、傾斜面に沿った方向の前記移動体の移動速度を算出する算出工程と、
   を実行することを特徴とする速度算出方法。
5. 請求項４に記載の速度算出方法をコンピュータに実行させることを特徴とする速度算出プログラム。
6. 請求項５に記載の速度算出プログラムを記録したことを特徴とするコンピュータに読み取り可能な記録媒体。

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