JP6233127B2 - ジャイロセンサのオフセット補正装置、車両用ナビゲーション装置及びジャイロセンサのオフセット補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、車速パルス出力部からの車速パルスに基づいて車両が停止したことを判定した場合にジャイロセンサのオフセット補正を実行するジャイロセンサのオフセット補正装置、車両用ナビゲーション装置及びジャイロセンサのオフセット補正方法に関する。

例えばＧＰＳアンテナからのＧＰＳ信号、ジャイロセンサからのジャイロ出力、車速パルス出力部からの車速パルスを入力して車両の現在位置を検出する車両用ナビゲーション装置では、車速パルスが入力しない停車判定（車両が停止していると判定）時にジャイロ出力をジャイロセンサのオフセット誤差としてオフセット補正する処理を実行している。これは、停車判定時には車両は移動も回転しないことから、ジャイロ出力として静止時に出力される基準電圧が出力されるはずであるという前提の下に行われる。

特開２００９−２８２６号公報

ところで、停車判定する際に、車速パルスが一定時間検出されないことを判定条件とした場合、車両が極めて低速で移動している場合に車速パルスを検出できないことがあり、このような場合は、停車判定した場合であっても、実際には車両が極めて低速で移動していることになる。このため、車両が極めて低速で旋回(方位変化)している場合に停車判定時のジャイロセンサのオフセット補正処理を実行した場合には、停車判定中（車両が停止していると判定している期間）に検出されているジャイロ出力(実際に方位変化しているため、出力自体は正しい)をジャイロセンサのオフセット誤差としてみなし、ジャイロオフセット補正を誤って実行してしまうという問題がある。
要するに、閾値時間以上車速パルスが出ていない場合に停車判定し、その間のジャイロ出力の平均値を用いてジャイロオフセット補正を実行するもので、車輪の回転の検知漏れ(低速移動中に車速パルスが検知されない)が起きた状況等において、誤ったオフセット学習処理を行ってしまう場合がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、車速パルスが入力しなくなることにより車両が停止したと誤って判定してしまった場合であっても、ジャイロセンサのオフセット補正を誤って実行してしまうことを防止できるジャイロセンサのオフセット補正装置、車両用ナビゲーション装置及びジャイロセンサのオフセット補正方法を提供することにある。

請求項１の発明によれば、車速パルス出力部からの車速パルスが入力しなくなることにより車両が停止したと判定した場合であっても、車速パルスに基づいて車速が所定値以下となってから車速パルスに基づいて車両が停止したと判定するまでの間に、ステアリングセンサ値が所定の閾値以上であると判定した場合において、車速パルスに基づいて車両が停止したと判定してから車速が所定値まで上昇したと判定するまでの補正除外期間はジャイロセンサのオフセット補正を実行しないので、車両が極めて低速度で方位変化しているために車速パルスが入力しないことにより車両が停止していると誤って判定した場合であっても、ジャイロセンサのオフセット補正を誤って実行してしまうことを防止できる。

参考実施形態における車両用ナビゲーション装置を示した機能ブロック図 ジャイロセンサのオフセット補正動作を示すフローチャート 一実施形態におけるジャイロセンサのオフセット補正動作を示すフローチャート

（参考形態）
以下、本発明を車両用ナビゲーション装置に適用した参考形態について図１及び図２を参照して説明する。
図１に示すように、車両用ナビゲーション装置１は、ＧＰＳ（Global Positioning System）測位部２、推測航法部３（方位変化推測手段、補正手段に相当）、マップマッチング部４、地図データ格納部５、演算表示部６などの各機能部を備えている。これらの機能部は、図示しないＣＰＵが不揮発性メモリに記憶されたプログラムを実行することで実現されるものである。尚、図１では本発明に関連した機能部のみを示した。

ＧＰＳ測位部２は、ＧＰＳアンテナ７によって受信したＧＰＳ信号に基づいて車両の現在位置（座標）を算出する。
ジャイロセンサ８は、車両の進行方向に対する角速度（方位変化）を検出する。このジャイロセンサ８は、例えば振動体を所定の駆動軸方向に振動させた状態で、当該駆動軸方向に直交する検知軸方向にコリオリの力により生じる振動体の変位を検知してジャイロ出力を出力する。ジャイロセンサ８は、静止時においてはジャイロ出力として基準電圧を出力する。つまり、ジャイロ出力として、静止時においては基準電圧が出力され、車両の旋回時においては基準電圧と角速度に対する電圧との差を増幅したものが出力される。従って、ジャイロ出力として基準電圧が出力されている場合には、車両は直進していると判定することができる。

車速パルス出力部９は車輪の回転を検出するもので、例えば車輪が１回転する間に４つの車速パルスを出力する。
ステアリングセンサ１０は、ステアリングのセンター値からの操舵角の大きさを示すステアリングセンサ値を出力する。
推測航法部３は、ＧＰＳ測位部２からの現在位置、ジャイロセンサ８からのジャイロ出力、車速パルス出力部９からの車速パルスを入力し、これらに基づいて車両の速度、車両の方位及び車両の走行軌跡等の情報を作成して記憶する。

マップマッチング部４は、地図データ格納部５の地図データと、推測航法部３からの車両の速度及び車両の方位の情報と、ＧＰＳ測位部２からの現在位置とに基づいて、地図の道路上における車両の現在位置を特定する。
演算表示部６は、地図データ格納部５の地図データと、マップマッチング部４で特定された地図の道路上における車両の現在位置情報と、推測航法部３からの車両の速度及び車両の方位情報とに基づいて、地図データから車両の現在位置の周辺の道路情報を作成して表示装置１１に表示する。

ところで、上述したようにジャイロセンサ８からのジャイロ出力は、静止時の基準電圧と角速度に対応した電圧との差を増幅したものであるから、車両が停止したと判定（以下、停車判定）時にはジャイロ出力として基準電圧が出力され、ジャイロ出力に基づいて求めた角速度は０ｄｅｇ／ｓとなるはずである。

しかしながら、ジャイロセンサ８の信号特性は、振動体の個体差、温度環境等により変動することからジャイロセンサが静止時のジャイロ出力にオフセット誤差（ジャイロセンサ８が静止時の本来の基準電圧との差）を生じる。静止時の基準電圧にオフセット誤差を生じると、基準電圧に基づいて求めた角速度が０ｄｅｇ／ｓとならないことから、ジャイロ出力に基づいて求めた車両の方位変化が不正確となる。

そこで、推測航法部３は、停車判定時にジャイロセンサ８のオフセット補正を実行する。
具体的には、図２に示すように、推測航法部３は、閾値時間（例えば３秒）以上車速パルスを非検知かを判定する（Ｓ１０１）。例えば信号停止により車両が停止した状態では車速パルスが出力されなくなるので、閾値時間以上車速パルスを非検知となり（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、停車判定することができる。

次に、ジャイロ出力値が閾値（例えば３ｄｅｇ／ｓｅｃ）以下で安定しているかを判定する（Ｓ１０２）。これは、車両がターンテーブル等の上に停車した状態でターンテーブルの回転に伴って車両が方位変化してしまう可能性を考慮したもので、数秒間一定して角速度が検出された場合にジャイロオフセット補正を誤って実行してしまうことを防止するためである。

以上のようにして車速パルスに基づいて車両が停止し、且つジャイロ出力に基づいて車両が方位変化していないと判定した場合は（Ｓ１０１：ＹＥＳ、Ｓ１０２：ＹＥＳ）、本来ならジャイロオフセット補正を実行するのが通常であるが、停車判定した場合であっても、実際には車両が極めて低速度で移動している場合がある。このような場合には、車速パルスの出力間隔が極めて長くなることから、停車判定を誤ってしまうことがある。このため、車両が極めて低速度で方位変化していることによりジャイロ出力が本来の基準電圧からずれているにも拘わらず停車判定時の基準電圧に基づいてジャイロオフセット補正を誤って実行してしまうことが考えられる。

このようにジャイロオフセット補正を誤って実行した場合には、以後のジャイロ出力が本来のジャイロ出力からずれてしまうので、ジャイロ出力に基づいて求めた車両の方位変化が不正確となってしまう。
このような事情から、本参考形態では、車速パルスに基づいて停車判定し、且つジャイロ出力に基づいて車両が方位変化していないと判定した場合は（Ｓ１０１：ＹＥＳ、Ｓ１０２：ＹＥＳ）、ステアリングセンサから出力されるステアリングセンサ値に基づいてジャイロオフセット補正の実行を制御するようになっている。

即ち、ステアリングセンサ値が閾値（例えば３ｄｅｇ）以下で安定している場合には（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、ジャイロオフセット補正を実行する（Ｓ１０４）。この場合、車両が極めて低速で移動している場合であっても、車両が方位変化することはない。つまり、車両が極めて低速度でほぼ直進しており、ジャイロセンサ８からは正規の基準信号が出力されているとみなすことができるので、ジャイロオフセット補正を実行するにしても問題を生じることはない。
以後、推測航法部３は、ジャイロオフセット補正されたジャイロ出力に基づいて車両の方位変化を正確に求めることができる。

一方、車両が極めて低速度で移動しながら方位変化している場合には、ステアリングセンサ値が閾値を上回るので（Ｓ１０３：ＮＯ）、停車判定を誤った場合であっても、ジャイロオフセット補正を実行することはない。
尚、推測航法部３は、図２に示す処理を１００ｍｓ周期で繰返して実行している。

このような参考形態によれば、次のような効果を奏することができる。
車速パルスに基づいて停車判定し、且つジャイロ出力に基づいて車両が方位変化していないと判定した場合であっても、ステアリングセンサ値が閾値を上回っている期間（補正除外期間に相当）は、車両が極めて低速で方位変化している可能性があるとしてジャイロオフセット補正を実行しないようにしたので、車両が極めて低速度で方位変化している場合に停車判定を誤った場合であっても、ジャイロオフセット補正を誤って実行してしまうことを防止できる。

（一実施形態）
次に、本発明の一実施形態について図３を参照して説明する。本実施形態は、車両が発進する際のステアリングの操舵角に基づいて停車判定時のジャイロオフセット補正の実行の有無を制御することを特徴とする。
上記参考形態では、車両が極めて低速度で方位変化している場合に停車判定を誤ってしまう場合を想定したが、ステアリングが操舵された状態で車両が停止した場合は、再び車両が動き出す際にステアリングが操舵された状態が継続されている可能性が高い。このような状態で車両が極めて低速度で発進すると、車速パルスが検出される前に車両が方位変化することにより停車判定を誤ってしまい、停車判定時のジャイロオフセット補正を誤って実行してしまうことが想定される。

このような事情から、本実施形態では、ステアリングが操舵された状態で停車判定した場合には、車両が発進してから車速が所定値まで上昇するまでの間はオフセット補正を実行しないようにした。
具体的には、推測航法部３は、車速パルスに基づいて判定した車速が閾値（この場合は、厳密に停車直前の必要はなく、例えば５ｋｍ／ｈ)以下になったかを判定している。車速が閾値以下となった場合は（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、閾値時間以上車速パルスを非検知か（Ｓ２０２）、つまり停車判定したかを判定し、停車判定していない場合は（Ｓ２０２：ＮＯ）、ステアリングセンサ値が閾値（例えば５度）以上かどうか（ステアリングが操舵されているかどうか）を判定し（Ｓ２０７）、閾値を上回る場合は（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、そのまま停車することを考慮し、停車判定時のジャイロオフセット補正を実行しないようジャイロオフセット非補正フラグをＯＮする（Ｓ２０８）。

車両が例えば信号停止により実際に停止すると、閾値時間以上車速パルスが非検知となり停車判定する（Ｓ２０２：ＹＥＳ）。このような場合、本来ならジャイロオフセット補正を実行するのが通常であるが、ジャイロオフセット補正を実行しないことを示すジャイロオフセット非補正フラグがＯＮしているため（Ｓ２０３：ＮＯ）、ジャイロオフセット補正を実行することはない。

推測航法部３は、上述のような判定を車速が閾値（例えば５ｋｍ／ｈ）以上になるまで継続して実行する。そして、信号が青となり車両が発進して車速が上昇し、５ｋｍを上回ると（Ｓ２０１：ＮＯ）、ジャイロオフセット非補正フラグをＯＦＦする（Ｓ２０６）。
尚、ジャイロオフセット非補正フラグはイグニッションスイッチがオフされても記憶されている。従って、ユーザがイグニッションスイッチをスタート操作することにより図３に示すプログラムが動作した場合は、ステアリングが操舵された状態で車両が極めて低速度で発進した場合であっても、ジャイロオフセット非補正フラグがＯＮしているので（Ｓ２０３：ＮＯ）、車両の発進時にジャイロオフセット補正が行われることはない。

このような実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
ステアリングが操舵された状態で停車判定してから車速が所定の閾値を上回るまでの期間（補正除外期間に相当）は、車両が極めて低速度で方位変化している可能性があるとしてジャイロオフセット補正を実行しないようにしたので、車両が極めて低速度で方位変化しながら発進した場合であっても、ジャイロオフセット補正を誤まって実行してしまうことを防止することができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記参考形態や実施形態に限定されることなく、次のように変形または拡張したり、各変形例を上記参考形態や実施形態と組合せたり、各変形例を組合せるようにしてもよい。
参考形態において、ジャイロオフセット補正を実行しない条件として、ジャイロ出力値が閾値以下で安定かを判定するステップＳ１０２を実行しないようにしてもよい。つまり、停車判定時に、ステアリングが操舵されていることのみを条件としてジャイロオフセット補正を実行しないようにしてもよい。

ジャイロセンサとしては、振動型に限定されることなく、流体式や光学式であってもよい。
図２に示すオフセット補正動作と図３に示すオフセット補正動作を同時に実行するようにしてもよい。この場合、停車判定した場合であっても、車両が極めて低速度で方位変化している状態と、車両が方位変化しながら極めて低速度で発進する状態の何れの場合に停車判定を誤った場合であっても、ジャイロオフセット補正を誤って実行してしまうことを防止できる。

図面中、１は車両用ナビゲーション装置、３は推測航法部（方位変化推測手段、補正手段）、８はジャイロセンサ、９は車速パルス出力部、１０はステアリングセンサである。

Claims (3)

1. ジャイロセンサ（８）からのジャイロ出力に基づいて車両の方位変化を推測する方位変化推測手段（３）と、
   車速パルス出力部（９）からの車速パルスに基づいて車両が停止したと判定した場合は、前記ジャイロセンサのオフセット補正を実行する補正手段（３）と、を備えたジャイロセンサのオフセット補正装置において、
   前記補正手段は、前記車速パルスに基づいて車速が所定値以下となってから前記車速パルスに基づいて車両が停止したと判定するまでの間に、前記ステアリングセンサ値が所定の閾値以上であると判定した場合において、前記車速パルスに基づいて車両が停止したと判定してから車速が所定値まで上昇したと判定するまでの補正除外期間は前記オフセット補正を実行しないことを特徴とするジャイロセンサのオフセット補正装置。
2. 請求項１に記載のジャイロセンサのオフセット補正装置を備えたことを特徴とする車両用ナビゲーション装置。
3. 車速パルス出力部からの車速パルスに基づいて車両が停止したと判定した場合はジャイロセンサのオフセット補正を実行するジャイロセンサのオフセット補正方法において、
   前記車速パルスに基づいて車速が所定値以下となってから前記車速パルスに基づいて車両が停止したと判定するまでの間に、前記ステアリングセンサ値が所定の閾値以上であると判定した場合において、前記車速パルスに基づいて車両が停止したと判定してから車速が所定値まで上昇したと判定するまでの補正除外期間はオフセット補正を実行しないことを特徴とするジャイロセンサのオフセット補正方法。

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