JPH112644A - Method for processing output signal of acceleration sensor - Google Patents
Method for processing output signal of acceleration sensorInfo
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- JPH112644A JPH112644A JP9173101A JP17310197A JPH112644A JP H112644 A JPH112644 A JP H112644A JP 9173101 A JP9173101 A JP 9173101A JP 17310197 A JP17310197 A JP 17310197A JP H112644 A JPH112644 A JP H112644A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は加速度センサの出
力信号の処理方法に関し、特に、たとえばカーナビゲー
ションシステムなどにおいて自動車の進行方向における
加速度を検出するための加速度センサの出力信号の処理
方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of processing an output signal of an acceleration sensor, and more particularly to a method of processing an output signal of an acceleration sensor for detecting an acceleration in a traveling direction of an automobile in, for example, a car navigation system.
【０００２】[0002]
【従来の技術】カーナビゲーションシステムなどに用い
られる加速度センサとしては、たとえば図１に示すよう
に、片持ち梁構造の加速度センサがある。この加速度セ
ンサ１０は、たとえば板状の振動体１２を含む。振動体
１２の両面には、圧電素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１
４ｄが形成される。圧電素子１４ａと圧電素子１４ｂと
は、振動体１２の長手方向の一方側において、互いに対
向するように形成される。同様に、圧電素子１４ｃと圧
電素子１４ｄとは、振動体１２の長手方向の他方側にお
いて、互いに対向するように形成される。2. Description of the Related Art As an acceleration sensor used in a car navigation system, there is an acceleration sensor having a cantilever structure as shown in FIG. The acceleration sensor 10 includes, for example, a plate-shaped vibrating body 12. The piezoelectric elements 14a, 14b, 14c, 1
4d is formed. The piezoelectric element 14a and the piezoelectric element 14b are formed on one side in the longitudinal direction of the vibrating body 12 so as to face each other. Similarly, the piezoelectric element 14c and the piezoelectric element 14d are formed to face each other on the other side in the longitudinal direction of the vibrating body 12.
【０００３】圧電素子１４ａは、図２に示すように、た
とえば圧電セラミックなどの圧電層１６ａを含み、圧電
層１６ａの両面に電極１８ａ，２０ａが形成される。そ
して、一方の電極２０ａが、振動体１２に接着される。
同様に、圧電素子１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、圧電層１
６ｂ，１６ｃ，１６ｄを含み、それらの両面に電極１８
ｂ，２０ｂ、電極１８ｃ，２０ｃおよび電極１８ｄ，２
０ｄが形成される。そして、これらの圧電素子１４ｂ，
１４ｃ，１４ｄの電極２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが、振動
体１２に接着される。As shown in FIG. 2, the piezoelectric element 14a includes a piezoelectric layer 16a of, for example, piezoelectric ceramic, and electrodes 18a and 20a are formed on both surfaces of the piezoelectric layer 16a. Then, one electrode 20 a is bonded to the vibrating body 12.
Similarly, the piezoelectric elements 14b, 14c, and 14d include the piezoelectric layer 1
6b, 16c, 16d, and electrodes 18 on both sides thereof.
b, 20b, electrodes 18c, 20c and electrodes 18d, 2
0d is formed. Then, these piezoelectric elements 14b,
The electrodes 20b, 20c, 20d of 14c, 14d are adhered to the vibrating body 12.
【０００４】この加速度センサ１０では、対向する２つ
の圧電素子１４ａ，１４ｂの圧電層１６ａ，１６ｂが、
たとえば外側から振動体１２側に向かって分極される。
また、別の対向する２つの圧電素子１４ｃ，１４ｄの圧
電層１６ｃ，１６ｄは、振動体１２側から外側に向かっ
て分極される。また、振動体１２の長手方向の一端は固
定され、他端に重り２２が取り付けられる。In this acceleration sensor 10, the piezoelectric layers 16a and 16b of two opposing piezoelectric elements 14a and 14b are
For example, it is polarized from the outside toward the vibrating body 12.
Further, the piezoelectric layers 16c and 16d of another two opposing piezoelectric elements 14c and 14d are polarized outward from the vibrating body 12 side. Further, one end in the longitudinal direction of the vibrating body 12 is fixed, and a weight 22 is attached to the other end.
【０００５】この加速度センサ１０の４つの圧電素子１
４ａ〜１４ｄには、同レベルで同位相の駆動信号が与え
られる。このとき、振動体１２の長手方向の両側に存在
する圧電素子１４ａ，１４ｂと圧電素子１４ｃ，１４ｄ
とは、互いに逆向きに分極されているため、同じ駆動信
号によって圧電素子１４ａ，１４ｂと圧電素子１４ｃ，
１４ｄとは逆の変位をする。つまり、図２の実線の矢印
で示すように、たとえば圧電素子１４ａ，１４ｂが伸び
たとき、圧電素子１４ｃ，１４ｄは縮む。逆に、図２の
１点鎖線の矢印で示すように、圧電素子１４ａ，１４ｂ
が縮んだとき、圧電素子１４ｃ，１４ｄは伸びる。それ
に対応して振動体１２も変位するため、圧電素子１４
ａ，１４ｂ形成部分と圧電素子１４ｃ，１４ｄ形成部分
において、振動体１２は伸びと縮みとが同時に発生する
ような振動をする。したがって、振動体１２の全長は変
わらずに、振動体１２が縦振動をすることになる。[0005] The four piezoelectric elements 1 of this acceleration sensor 10
4a to 14d are supplied with drive signals having the same level and the same phase. At this time, the piezoelectric elements 14a and 14b and the piezoelectric elements 14c and 14d existing on both sides in the longitudinal direction of the vibrating body 12 are provided.
Are polarized in directions opposite to each other, the piezoelectric elements 14a, 14b and the piezoelectric elements 14c, 14c,
The displacement is opposite to that of 14d. That is, as shown by solid arrows in FIG. 2, when the piezoelectric elements 14a and 14b expand, for example, the piezoelectric elements 14c and 14d contract. Conversely, as indicated by the dashed line arrow in FIG. 2, the piezoelectric elements 14a, 14b
When contracts, the piezoelectric elements 14c and 14d expand. Since the vibrating body 12 is also displaced correspondingly, the piezoelectric element 14
The vibrating body 12 oscillates in such a manner that elongation and contraction occur simultaneously at the portions where the piezoelectric elements 14c and 14d are formed. Therefore, the vibrating body 12 longitudinally vibrates without changing the overall length of the vibrating body 12.
【０００６】加速度センサ１０に加速度が加わっていな
いとき、振動体１２は縦振動をしているため、圧電素子
１４ａ〜１４ｄから一定の電圧の信号が出力される。こ
の状態で、振動体１２の主面に直交する向きに加速度が
加わると、振動体１２に撓みが生じる。振動体１２に撓
みが生じると、撓みの量に応じて、圧電素子１４ａ〜１
４ｄに電圧が発生する。したがって、加速度が加わって
いないときの出力信号を基準電圧としたとき、加速度が
加わったときの出力信号と基準電圧との差により、加速
度を検出することができる。たとえば、進行方向から加
速度が加わったときの出力信号が基準電圧より高くなる
ように設計されていると、後方向から加速度が加わった
ときの出力信号は基準電圧より低くなる。したがって、
基準電圧に対して、出力信号が高いか低いかによって、
加速度が前進か後退かの方向を知ることができる。When no acceleration is applied to the acceleration sensor 10, since the vibrating body 12 is longitudinally vibrating, a signal of a constant voltage is output from the piezoelectric elements 14a to 14d. In this state, when acceleration is applied in a direction perpendicular to the main surface of the vibrating body 12, the vibrating body 12 bends. When the vibrating body 12 bends, the piezoelectric elements 14a to 14a to 1
A voltage is generated at 4d. Therefore, when the output signal when no acceleration is applied is used as the reference voltage, the acceleration can be detected from the difference between the output signal when the acceleration is applied and the reference voltage. For example, if the output signal when the acceleration is applied from the traveling direction is designed to be higher than the reference voltage, the output signal when the acceleration is applied from the backward direction becomes lower than the reference voltage. Therefore,
Depending on whether the output signal is high or low with respect to the reference voltage,
It is possible to know the direction of acceleration forward or backward.
【０００７】このような加速度センサ１０を自動車に搭
載し、自動車の加速度を検出すれば、それを時間で積分
することにより速度を算出することができ、さらに速度
を時間で積分することにより走行距離を算出することが
できる。If such an acceleration sensor 10 is mounted on a vehicle and the acceleration of the vehicle is detected, the speed can be calculated by integrating the acceleration with time, and the traveling distance can be calculated by integrating the speed with time. Can be calculated.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示すように、たとえば自動車が坂道で停止した場合など
を考えると、加速度センサの先端部の重りは、重力加速
度の方向に変位する。つまり、重力加速度を１Ｇとし、
坂道の傾斜角をθとすると、加速度センサには１Ｇ・ｓ
ｉｎθの加速度が加わる。そのため、加速度センサから
は基準電圧よりシフトした電圧の信号が出力され、自動
車が加速しているかのように認識される。However, as shown in FIG. 3, for example, when a car stops on a slope, the weight of the tip of the acceleration sensor is displaced in the direction of gravitational acceleration. In other words, the gravitational acceleration is 1G,
Assuming that the inclination angle of the slope is θ, the acceleration sensor has 1 G · s
An acceleration of inθ is applied. Therefore, a signal of a voltage shifted from the reference voltage is output from the acceleration sensor, and it is recognized that the vehicle is accelerating.
【０００９】また、雰囲気温度の変化などにより、加速
度センサの出力信号が変化することもある。このような
温度ドリフトによっても、加速度センサの基準電圧が変
化することがあり、誤差の原因となる。Also, the output signal of the acceleration sensor may change due to a change in the ambient temperature or the like. Such a temperature drift may change the reference voltage of the acceleration sensor, which causes an error.
【００１０】そこで、本願発明者は、たとえば特願平９
−７０５３６号に開示されているように、自動車の傾き
や温度ドリフトの影響が少なく、正確に加速度を検出す
ることができる、加速度センサの出力信号の処理方法を
考え出した。このような加速度センサの出力信号の処理
方法は、特に、自動車の進行方向における加速度を検出
するための加速度センサの出力信号とその自動車の前後
の傾きを検出するための角速度センサの出力信号とを多
数回ずつ読み込み、加速度センサの多数の出力信号およ
び角速度センサの多数の出力信号から共分散を求め、そ
の共分散が閾値以下のときの加速度センサの出力信号を
基準電圧に設定し、その基準電圧で加速度センサの出力
信号を補正するという方法である。この方法では、加速
度センサの多数の出力信号および角速度センサの多数の
出力信号から求めた共分散が閾値以下のとき、加速度が
０とみなし、加速度センサの出力信号が基準電圧に設定
される。そして、その基準電圧でそれ以後の加速度セン
サの出力信号が補正される。また、共分散が新たに閾値
以下になったときには、新たに基準電圧が設定され、そ
の新たな基準電圧でそれ以後の加速度センサの出力信号
が補正される。そのため、この方法では、自動車の傾き
や温度ドリフトの影響が少なく、正確に加速度を検出す
ることができる。Therefore, the inventor of the present application has disclosed, for example, Japanese Patent Application No.
As disclosed in Japanese Patent No. -70536, a method of processing an output signal of an acceleration sensor has been devised which is less affected by the inclination and temperature drift of a vehicle and can accurately detect acceleration. Such a method of processing the output signal of the acceleration sensor is, in particular, the output signal of the acceleration sensor for detecting the acceleration in the traveling direction of the vehicle and the output signal of the angular velocity sensor for detecting the front and rear inclination of the vehicle. The covariance is obtained from a large number of output signals of the acceleration sensor and a large number of output signals of the angular velocity sensor, and the output signal of the acceleration sensor when the covariance is equal to or less than a threshold is set as a reference voltage, and the reference voltage is set. Is to correct the output signal of the acceleration sensor. In this method, when the covariance obtained from a large number of output signals of the acceleration sensor and a large number of output signals of the angular velocity sensor is equal to or smaller than a threshold, the acceleration is regarded as 0, and the output signal of the acceleration sensor is set to the reference voltage. Then, the output signal of the acceleration sensor thereafter is corrected by the reference voltage. Further, when the covariance is newly lower than the threshold, a new reference voltage is set, and the output signal of the acceleration sensor thereafter is corrected with the new reference voltage. Therefore, according to this method, the acceleration can be accurately detected with little influence of the inclination or temperature drift of the vehicle.
【００１１】ところが、上述のような加速度センサの出
力信号の処理方法では、加速度センサの多数の出力信号
および角速度センサの多数の出力信号という多数のデー
タを記憶するために多量のメモリが必要であるだけでな
く、データを処理するためのプログラムが冗長になる。However, in the method of processing the output signal of the acceleration sensor as described above, a large amount of memory is required to store a large number of data such as a large number of output signals of the acceleration sensor and a large number of output signals of the angular velocity sensor. In addition, a program for processing data becomes redundant.
【００１２】それゆえに、この発明の主たる目的は、自
動車の傾きや温度ドリフトの影響が少なく、多量のメモ
リを用いることなく、正確に加速度を検出することがで
きる、加速度センサの出力信号の処理方法を提供するこ
とである。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, a main object of the present invention is to provide a method of processing an output signal of an acceleration sensor, which is capable of accurately detecting acceleration without using a large amount of memory, with little influence of inclination or temperature drift of an automobile. It is to provide.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】この発明にかかる加速度
センサの出力信号の処理方法は、自動車の進行方向にお
ける加速度を検出するための加速度センサの出力信号を
処理する方法であって、加速度センサの出力信号および
自動車の前後の傾きを検出するための角速度センサの出
力信号の共分散を漸化式で求めるステップと、共分散が
閾値以下のときの加速度センサの出力信号を基準電圧に
設定するステップと、基準電圧で加速度センサの出力信
号を補正するステップとを含む、加速度センサの出力信
号の処理方法である。A method of processing an output signal of an acceleration sensor according to the present invention is a method of processing an output signal of an acceleration sensor for detecting an acceleration in a traveling direction of an automobile. Obtaining the covariance of the output signal and the output signal of the angular velocity sensor for detecting the inclination of the front and rear of the vehicle by a recurrence formula, and setting the output signal of the acceleration sensor when the covariance is equal to or less than a threshold to a reference voltage And a step of correcting the output signal of the acceleration sensor with a reference voltage.
【００１４】この発明にかかる加速度センサの出力信号
の処理方法では、自動車の進行方向における加速度を検
出するための加速度センサの出力信号および自動車の前
後の傾きを検出するための角速度センサの出力信号の共
分散が、たとえば次のような漸化式で求められる。According to the method for processing the output signal of the acceleration sensor according to the present invention, the output signal of the acceleration sensor for detecting the acceleration in the traveling direction of the vehicle and the output signal of the angular velocity sensor for detecting the front and rear inclination of the vehicle are provided. The covariance is obtained by the following recurrence formula, for example.
【００１５】時刻ｋにおける信号行列をＸk とすると、
時刻ｋ＋１における信号行列Ｘk+1は差分形式で次式
（１）で表現できる。If the signal matrix at time k is X k ,
The signal matrix X k + 1 at the time k + 1 can be expressed by the following equation (1) in a difference format.
【００１６】[0016]
【数１】 (Equation 1)
【００１７】式（１）でＱk はノイズであり、Ａk は状
態遷移行列であり、Ｂk は駆動行列である。時刻０にお
けるＸ0 の共分散行列Ｍ0 は次式（２）のようになる。In equation (1), Q k is noise, A k is a state transition matrix, and B k is a driving matrix. Time covariance matrices M 0 of X 0 in 0 is expressed by the following equation (2).
【００１８】[0018]
【数２】 (Equation 2)
【００１９】式（２）でＥは期待値演算子であり、
（ ）′は転置行列を表す。一般に共分散の漸化式は次
式（３）となり、初期値Ｍ0 が与えられれば、ｋ＝０，
１，２，・・・の共分散が求まる。In equation (2), E is an expected value operator,
() ′ Represents a transposed matrix. In general, the recurrence formula of the covariance is given by the following formula (3). If an initial value M 0 is given, k = 0,
The covariance of 1, 2,... Is obtained.
【００２０】[0020]
【数３】 (Equation 3)
【００２１】このように共分散を漸化式で求める方法で
は、共分散行列Ｍk+1 は１ステップ前の状態のみ記憶し
ておけば計算できるので、多量の記憶領域を占有するこ
となく、短いアルゴリズムで計算できる。In the method for obtaining the covariance by the recurrence formula, the covariance matrix M k + 1 can be calculated by storing only the state one step before, so that the covariance matrix M k + 1 does not occupy a large storage area. Can be calculated with a short algorithm.
【００２２】また、この発明にかかる加速度センサの出
力信号の処理方法では、漸化式で求めた共分散が閾値以
下のときの加速度センサの出力信号が、加速度が０であ
るときの基準電圧として設定される。そして、その基準
電圧でそれ以後の加速度センサの出力信号が補正され
る。この場合、たとえば、加速度センサの出力信号から
基準電圧を差し引くことによって、加速度センサの出力
信号が補正される。なお、共分散が新たに閾値以下にな
ったときには、新たに基準電圧が設定され、その新たな
基準電圧でそれ以後の加速度センサの出力信号が補正さ
れる。そのため、この方法では、自動車の傾きや温度ド
リフトの影響が少なく、正確に加速度を検出することが
できる。In the method for processing an output signal of an acceleration sensor according to the present invention, the output signal of the acceleration sensor when the covariance obtained by the recurrence formula is equal to or smaller than a threshold value is set as a reference voltage when the acceleration is zero. Is set. Then, the output signal of the acceleration sensor thereafter is corrected by the reference voltage. In this case, for example, the output signal of the acceleration sensor is corrected by subtracting the reference voltage from the output signal of the acceleration sensor. When the covariance falls below the threshold value, a new reference voltage is set, and the output signal of the acceleration sensor thereafter is corrected with the new reference voltage. Therefore, according to this method, the acceleration can be accurately detected with little influence of the inclination or temperature drift of the vehicle.
【００２３】この発明の上述の目的、その他の目的、特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】この発明にかかる加速度センサの
出力信号の処理方法では、たとえば図１および図２に示
す加速度センサ１０の出力信号が処理される。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a method of processing an output signal of an acceleration sensor according to the present invention, for example, an output signal of an acceleration sensor 10 shown in FIGS. 1 and 2 is processed.
【００２５】この場合、加速度センサ１０は、振動体１
２の主面が、自動車の前後方向と直交するように配置さ
れる。そして、圧電素子１４ａ〜１４ｄのいずれかの出
力信号が、加速度センサ１０の出力信号として測定され
る。In this case, the acceleration sensor 10 is
2 are arranged such that the main surface is orthogonal to the front-rear direction of the vehicle. Then, the output signal of one of the piezoelectric elements 14 a to 14 d is measured as the output signal of the acceleration sensor 10.
【００２６】さらに、この発明にかかる加速度センサの
出力信号の処理方法では、自動車の前後の傾きを検出す
るための角速度センサが用いられる。角速度センサとし
ては、たとえば３角柱状の振動体の３つの側面に圧電素
子がそれぞれ形成された振動子を有する振動ジャイロが
用いられ、自動車の幅方向に平行する軸を中心軸とする
回転角速度を検出するために、振動子の長軸が自動車の
幅方向に平行に配置される。そのため、この角速度セン
サでは、自動車の進行方向における加速度を検出せず
に、自動車の前後の傾斜角に依存する角速度のみを検出
することができる。そして、その角速度センサの出力信
号が測定される。Further, in the method for processing the output signal of the acceleration sensor according to the present invention, an angular velocity sensor for detecting the front and rear inclination of the vehicle is used. As the angular velocity sensor, for example, a vibration gyro having a vibrator in which a piezoelectric element is formed on each of three side surfaces of a triangular prism-shaped vibrator is used. For detection, the long axis of the transducer is arranged parallel to the width direction of the vehicle. Therefore, this angular velocity sensor can detect only the angular velocity depending on the front and rear inclination angles of the vehicle without detecting the acceleration in the traveling direction of the vehicle. Then, the output signal of the angular velocity sensor is measured.
【００２７】角速度センサの出力電圧をＷｍとし、角速
度が０であるときの角速度センサの基準電圧をＷｓと
し、角速度センサにおける電圧から角速度への変換定数
をＶωとすれば、角速度ωは次式（４）から求まる。If the output voltage of the angular velocity sensor is Wm, the reference voltage of the angular velocity sensor when the angular velocity is 0 is Ws, and the conversion constant from the voltage to the angular velocity at the angular velocity sensor is Vω, the angular velocity ω is given by Obtained from 4).
【００２８】[0028]
【数４】 (Equation 4)
【００２９】そして、角速度ωを時間で積分すれば、次
式（５）に示すように傾斜角θが求まる。Then, by integrating the angular velocity ω with time, the inclination angle θ is obtained as shown in the following equation (5).
【００３０】[0030]
【数５】 (Equation 5)
【００３１】また、加速度センサの出力電圧をＡｍと
し、加速度が０であるときの加速度センサの基準電圧を
Ａｓとし、加速度センサにおける電圧から角速度への変
換定数をＶａとすれば、角速度センサから求めた傾斜角
θを考慮して、加速度Ａｃは次式（６）から求まる。If the output voltage of the acceleration sensor is Am, the reference voltage of the acceleration sensor when the acceleration is 0 is As, and the conversion constant from the voltage of the acceleration sensor to the angular velocity is Va, the value obtained from the angular velocity sensor is obtained. In consideration of the inclination angle θ, the acceleration Ac is obtained from the following equation (6).
【００３２】[0032]
【数６】 (Equation 6)
【００３３】求めた加速度Ａｃを時間で積分すると、次
式（７）に示すように速度Ｖk+1 が求まる。When the obtained acceleration Ac is integrated with respect to time, the velocity V k + 1 is obtained as shown in the following equation (7).
【００３４】[0034]
【数７】 (Equation 7)
【００３５】さらに速度Ｖk+1 を時間で積分すると、次
式（８）に示すように移動距離ｄk+1 が求まる。Further, when the velocity V k + 1 is integrated with respect to time, a moving distance d k + 1 is obtained as shown in the following equation (8).
【００３６】[0036]
【数８】 (Equation 8)
【００３７】次に、移動距離ｄおよび傾斜角θから、次
式（９）に示すように水平距離Ｘk+1 と次式（１０）に
示すように高さＹk+1 とに変換する。Next, from the moving distance d and the inclination angle θ, a horizontal distance X k + 1 is converted into a height Y k + 1 as shown in the following equation (10) and a height Y k + 1 as shown in the following equation (10). .
【００３８】[0038]
【数９】 (Equation 9)
【００３９】[0039]
【数１０】 (Equation 10)
【００４０】ここで水平距離Ｘk+1 と高さＹk+1 とを行
列Ｘk で表示し、Ａk+1 とＢk+1 とを次の行列式（１
１）および（１２）で表現してカルマンフィルタを構成
する。Here, the horizontal distance X k + 1 and the height Y k + 1 are represented by a matrix X k , and A k + 1 and B k + 1 are represented by the following determinant (1)
A Kalman filter is constructed by expressing the expressions (1) and (12).
【００４１】[0041]
【数１１】 [Equation 11]
【００４２】[0042]
【数１２】 (Equation 12)
【００４３】時刻ｋにおける入力信号をＸk とすると、
時刻ｋ＋１の信号の状態方程式は次式（１３）で表され
る。If the input signal at time k is X k ,
The state equation of the signal at time k + 1 is represented by the following equation (13).
【００４４】[0044]
【数１３】 (Equation 13)
【００４５】測定値Ｚk を得たときの信号Ｘk の観測方
程式は次式（１４）で表される。The observation equation of the signal X k when the measured value Z k is obtained is expressed by the following equation (14).
【００４６】[0046]
【数１４】 [Equation 14]
【００４７】式（１４）でＣ＝１とし、Ｎk はノイズで
ある。In the equation (14), C = 1, and N k is noise.
【００４８】測定値Ｚk を得たときの信号Ｘk+1 （ここ
では座標）の最尤推定量は、次式（１５）で表される。The maximum likelihood estimation amount of the signal X k + 1 (here, coordinates) when the measured value Z k is obtained is expressed by the following equation (15).
【００４９】[0049]
【数１５】 (Equation 15)
【００５０】式（１５）でＰk は次式（１６）で表され
る誤差の分散で、Ｍk は次式（１７）で表される共分散
である。In equation (15), P k is the variance of the error represented by the following equation (16), and M k is the covariance represented by the following equation (17).
【００５１】[0051]
【数１６】 (Equation 16)
【００５２】[0052]
【数１７】 [Equation 17]
【００５３】なお、式（１５）、（１６）および（１
７）で( 行列 )T は転置行列である。The equations (15), (16) and (1)
In (7), (matrix) T is a transposed matrix.
【００５４】ここで初期値を次のように設定する。 出発点 Ｘ0 は０とした。 誤差の分散 Ｐ0 は１０ｍとした。 計測誤差 Ｒ0 はＸ軸１０ｍ、Ｙ軸０．１ｍとし
た。 また、測定時間に比例して計測誤差は大きくなると考え
られるが、今回は考慮していない。Here, the initial values are set as follows. The starting point X 0 was 0. The variance P 0 of the error was set to 10 m. The measurement error R 0 was 10 m on the X axis and 0.1 m on the Y axis. In addition, the measurement error is considered to increase in proportion to the measurement time, but is not taken into account this time.
【００５５】そして、式（３）から加速度センサの出力
信号および角速度センサの出力信号の共分散を計算し
た。この共分散は、漸化式で表現した共分散に他ならな
い。なお、加速度センサの出力信号の時間変化を図４に
示し、角速度センサの出力信号の時間変化を図５に示
し、加速度センサの出力信号および加速度センサの出力
信号から得られる共分散の時間変化を図６に示す。加速
度センサの出力信号の時間推移と比較すれば、共分散が
０に近い区間は自動車が停止していることを示す。ま
た、自動車の停止を判定するために共分散に閾値を設定
する必要があるが、共分散のＳＮ比が高いため閾値の設
定は容易である。ここでは加速度センサの基準電圧を共
分散Ｍk が０．００１以下ならば更新することにした。
そして、加速度センサの出力信号を基準電圧で補正する
ことなどによって、加速度などを求めた。以上から自動
車の移動の軌跡を正確に求めることができた。なお、求
めた自動車の走行軌跡を図７に示す。Then, the covariance of the output signal of the acceleration sensor and the output signal of the angular velocity sensor was calculated from equation (3). This covariance is nothing but the covariance expressed by the recurrence formula. FIG. 4 shows the change over time of the output signal of the acceleration sensor, and FIG. 5 shows the change over time of the output signal of the angular velocity sensor. As shown in FIG. When compared with the time transition of the output signal of the acceleration sensor, a section where the covariance is close to 0 indicates that the vehicle is stopped. Also, it is necessary to set a threshold value for covariance in order to determine whether the vehicle has stopped, but the threshold value is easy to set because the SN ratio of covariance is high. Here, the reference voltage of the acceleration sensor is updated if the covariance M k is 0.001 or less.
Then, the acceleration and the like were obtained by correcting the output signal of the acceleration sensor with the reference voltage. From the above, the trajectory of the movement of the car could be obtained accurately. FIG. 7 shows the obtained travel locus of the automobile.
【００５６】上述の例では板状の振動体が長手方向に振
動する加速度センサが用いられているが、この発明では
他の種類の加速度センサが用いられてもよい。つまり、
この発明にかかる加速度センサの出力信号の処理方法
は、加速度センサの出力信号を基準信号で補正する他の
種類の加速度センサの出力信号の処理方法にも適用可能
である。In the above example, an acceleration sensor in which a plate-shaped vibrator vibrates in the longitudinal direction is used. However, in the present invention, another type of acceleration sensor may be used. That is,
The method for processing the output signal of the acceleration sensor according to the present invention is also applicable to the method for processing the output signal of another type of acceleration sensor that corrects the output signal of the acceleration sensor with the reference signal.
【００５７】また、上述の例では角速度センサとして３
角柱状の振動体の３つの側面に圧電素子がそれぞれ形成
された振動子を有する振動ジャイロが用いられている
が、この発明では他の種類の角速度センサが用いられて
もよい。In the above example, 3 is used as the angular velocity sensor.
Although a vibrating gyroscope having vibrators in which piezoelectric elements are respectively formed on three side surfaces of a prismatic vibrating body is used, other types of angular velocity sensors may be used in the present invention.
【００５８】[0058]
【発明の効果】この発明によれば、自動車の傾きや温度
ドリフトの影響が少なく、多量のメモリを用いることな
く、正確に加速度を検出することができる。そのため、
検出した加速度を時間で積分することによって、正確な
速度を知ることができ、その速度を時間で積分すること
によって正確な走行距離を知ることができる。According to the present invention, the acceleration can be accurately detected without the influence of the inclination or temperature drift of the vehicle and without using a large amount of memory. for that reason,
By integrating the detected acceleration with time, an accurate speed can be known, and by integrating the speed with time, an accurate traveling distance can be known.
【図１】この発明およびその背景となる従来技術におい
て使用される加速度センサを自動車に取り付けた状態を
示す図解図である。FIG. 1 is an illustrative view showing a state in which an acceleration sensor used in the present invention and a background art thereof is mounted on an automobile.
【図２】図１に示す加速度センサの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the acceleration sensor shown in FIG.
【図３】自動車が傾斜したときの重力加速度と加速度セ
ンサの状態とを示す図解図である。FIG. 3 is an illustrative view showing a gravitational acceleration and a state of an acceleration sensor when the vehicle is tilted;
【図４】加速度センサの出力信号の時間変化を示すグラ
フである。FIG. 4 is a graph showing a time change of an output signal of the acceleration sensor.
【図５】角速度センサの出力信号の時間変化を示すグラ
フである。FIG. 5 is a graph showing a time change of an output signal of the angular velocity sensor.
【図６】加速度センサの出力信号および加速度センサの
出力信号から得られる共分散の時間変化を示すグラフで
ある。FIG. 6 is a graph showing an output signal of the acceleration sensor and a temporal change of a covariance obtained from the output signal of the acceleration sensor.
【図７】自動車の走行軌跡を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing a running locus of an automobile.
１０ 加速度センサ １２ 振動体 １４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ 圧電素子 ２２ 重り DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Acceleration sensor 12 Vibration body 14a, 14b, 14c, 14d Piezoelectric element 22 Weight
Claims (2)
するための加速度センサの出力信号を処理する方法であ
って、 前記加速度センサの出力信号および前記自動車の前後の
傾きを検出するための角速度センサの出力信号の共分散
を漸化式で求めるステップ、 前記共分散が閾値以下のときの前記加速度センサの出力
信号を基準電圧に設定するステップ、および前記基準電
圧で前記加速度センサの出力信号を補正するステップを
含む、加速度センサの出力信号の処理方法。1. A method for processing an output signal of an acceleration sensor for detecting an acceleration in a traveling direction of an automobile, comprising: an output signal of the acceleration sensor and an angular velocity sensor for detecting a front-back inclination of the automobile. Obtaining the covariance of the output signal by a recurrence formula; setting the output signal of the acceleration sensor to a reference voltage when the covariance is equal to or less than a threshold value; and correcting the output signal of the acceleration sensor with the reference voltage. A method for processing an output signal of an acceleration sensor, including a step.
準電圧を差し引くことによって、前記加速度センサの出
力信号が補正される、請求項１に記載の加速度センサの
出力信号の処理方法。2. The method according to claim 1, wherein the output signal of the acceleration sensor is corrected by subtracting the reference voltage from the output signal of the acceleration sensor.
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| JPH112644A true JPH112644A (en) | 1999-01-06 |
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| JP (1) | JP3264216B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2004020951A1 (en) * | 2002-08-27 | 2005-12-15 | 株式会社バイテック | Mobile terminal device |
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- 1997-06-12 JP JP17310197A patent/JP3264216B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP3264216B2 (en) | 2002-03-11 |
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