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JP2011209162A - Navigation system - Google Patents

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JP2011209162A
JP2011209162A JP2010078400A JP2010078400A JP2011209162A JP 2011209162 A JP2011209162 A JP 2011209162A JP 2010078400 A JP2010078400 A JP 2010078400A JP 2010078400 A JP2010078400 A JP 2010078400A JP 2011209162 A JP2011209162 A JP 2011209162A
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vehicle
angle
mounting angle
acceleration
navigation device
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JP2010078400A
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Takamasa Aoki
孝将 青木
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Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a navigation system capable of determining a mount angle accurately by eliminating any influence of road inclination.SOLUTION: A navigation system 1, which can be mounted at an arbitrary angle on a mounting pedestal attached to a vehicle, includes a triaxial acceleration sensor 4 to detect the acceleration in each direction of three axes that are perpendicular to each other, and a control section 2 to calculate a mount angle of the navigation system 1. The control section 2 obtains first and second accelerations that are accelerations in each direction of two axes for the acceleration detected by the triaxial acceleration sensor 4 during driving of a vehicle, calculating the mount angle in accordance with the ratio of absolute values for the first and second accelerations and the acceleration polarity.

Description

本発明は、車両に取付をした取付台に任意の角度で設置することができ、3軸加速度センサを備えたナビゲーション装置に関する。   The present invention relates to a navigation device that can be installed at an arbitrary angle on a mounting base attached to a vehicle and includes a three-axis acceleration sensor.

現在使用されているナビゲーション装置の多くは加速度センサおよびジャイロセンサを備える。   Many of the currently used navigation devices include an acceleration sensor and a gyro sensor.

加速度センサおよびジャイロセンサは、ナビゲーション装置の取付角度の大きさに応じてその出力感度が低下する。なぜならば、これらのセンサは、センサの検出軸方向に沿った物理量しか検知できないためである。つまり、センサの検出軸が、本来検出したい方向からずれていれば、その分検出されるはずの物理量が出力されなくなり、感度低下を招くことになる。   The output sensitivity of the acceleration sensor and the gyro sensor decreases depending on the size of the navigation device mounting angle. This is because these sensors can only detect physical quantities along the detection axis direction of the sensors. That is, if the detection axis of the sensor is deviated from the direction to be originally detected, the physical quantity that should be detected by that amount is not output, resulting in a reduction in sensitivity.

これらの取付角度による出力感度の低下を補正しない場合、車両の位置や方位を正しく算出することができなくなってしまう。そこで、従来のナビゲーション装置は、取付角度を算出してこの角度に基づいてジャイロセンサまたは加速度センサの出力を補正している。   If the decrease in output sensitivity due to these mounting angles is not corrected, the position and direction of the vehicle cannot be calculated correctly. Therefore, the conventional navigation apparatus calculates the mounting angle and corrects the output of the gyro sensor or the acceleration sensor based on this angle.

一方、据え置き型のナビゲーション装置に替わり、近年、PND(Portable Navigation Device)と呼ばれるが携帯型ナビゲーション装置が車両に設置されつつある。この携帯型ナビゲーション装置は、据え置き型のナビゲーション装置と異なり、吸盤などにより車両のダッシュボード上に取付られた取付台を介して車両に設置されるものである。携帯型ナビゲーション装置はこの取付台から取り外して車両外でも使用可能(携帯可能)であるナビゲーション装置である。   On the other hand, instead of a stationary navigation device, a portable navigation device called PND (Portable Navigation Device) has recently been installed in a vehicle. Unlike the stationary navigation device, the portable navigation device is installed in the vehicle via a mounting base that is mounted on the dashboard of the vehicle by a sucker or the like. The portable navigation device is a navigation device that can be removed from the mounting base and used (portable) outside the vehicle.

携帯型ナビゲーション装置は携帯可能であるため、頻繁に取外しと設置が繰り返される。ナビゲーション装置の取付台への設置は利用者によって行われるため、その取付角度は毎回異なり一意に定まらない。   Since the portable navigation device is portable, removal and installation are frequently repeated. Since the installation of the navigation device on the mounting base is performed by the user, the mounting angle is different every time and is not uniquely determined.

そこで、従来の取付角度を算出するナビゲーション装置としては、加速度センサが出力する前後方向を検知軸とする加速度の絶対値およびその極性からその取付角度を算出するものがある。   Therefore, some conventional navigation devices that calculate the mounting angle calculate the mounting angle from the absolute value and the polarity of the acceleration with the front-rear direction output from the acceleration sensor as the detection axis.

取付角度に応じて、加速度センサの前後方向検知軸に出力される加速度の絶対値が変化するため、出力された加速度の絶対値から取付角度を算出することが可能である。   Since the absolute value of the acceleration output to the longitudinal detection axis of the acceleration sensor changes according to the mounting angle, the mounting angle can be calculated from the absolute value of the output acceleration.

なお、この出願の発明に関する先行技術文献としては、例えば、特許文献1が知られている。   For example, Patent Document 1 is known as a prior art document relating to the invention of this application.

特開2009−14732号公報JP 2009-14732 A

しかしながら、取付角度を算出するナビゲーション装置は、加速度センサが検出する前
後方向を検知軸とする加速度の絶対値から取付角度を算出している。この算出は車両が水平な道路にある場合を前提としている。例えば、車両が傾斜のある道路上にある場合に、このような従来の取付角度の算出を行うと、道路の傾斜の角度だけ誤って取付角度を算出してしまう。
However, the navigation device that calculates the mounting angle calculates the mounting angle from the absolute value of acceleration with the front-rear direction detected by the acceleration sensor as the detection axis. This calculation is based on the assumption that the vehicle is on a horizontal road. For example, when the conventional attachment angle is calculated when the vehicle is on a sloped road, the attachment angle is erroneously calculated by the inclination angle of the road.

以上のように、従来のナビゲーション装置は、道路に傾斜が存在する場合に道路の傾斜角が誤差として含まれ正しく取付角度の算出ができないという問題があった。   As described above, the conventional navigation device has a problem in that when the road has an inclination, the inclination angle of the road is included as an error and the attachment angle cannot be calculated correctly.

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、道路傾斜による影響を排除し取付角度を正確に求めることができるナビゲーション装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the conventional problems, and an object of the present invention is to provide a navigation device that can eliminate the influence of road inclination and can accurately determine the mounting angle.

上記目的を達成するために本発明のナビゲーション装置は、3軸加速度センサが車両走行中に検出した加速度の2つの軸についてそれぞれの方向の加速度である第1および第2加速度を取得し、この第1および第2加速度の絶対値の比率および加速度の極性により取付角度を算出するものである。   In order to achieve the above object, the navigation device of the present invention acquires first and second accelerations that are accelerations in the respective directions for the two axes of acceleration detected by the three-axis acceleration sensor during traveling of the vehicle. The mounting angle is calculated from the ratio between the absolute values of the first and second accelerations and the polarity of the acceleration.

本発明のナビゲーション装置は、第1および第2加速度の絶対値の比率および加速度の極性により取付角度を算出する。第1および第2加速度の比率は道路の傾斜の角度に依存せず一定であるため、車両が傾斜のある道路上にある場合でもナビゲーション装置の取付角度を正確に求めることができるという効果を奏する。   The navigation device of the present invention calculates the attachment angle from the ratio of the absolute values of the first and second accelerations and the polarity of the acceleration. Since the ratio between the first acceleration and the second acceleration is constant without depending on the inclination angle of the road, there is an effect that the attachment angle of the navigation device can be accurately obtained even when the vehicle is on an inclined road. .

本発明の一実施の形態におけるナビゲーション装置のブロック図The block diagram of the navigation apparatus in one embodiment of this invention 同装置の車室内への設置を説明するための図Diagram for explaining installation of the device in the passenger compartment 同装置の車両発進時における加速度について説明するための図The figure for demonstrating the acceleration at the time of vehicle start of the apparatus 同装置の動作を説明するためのフロー図Flow chart for explaining the operation of the apparatus 同装置の動作を説明するためのフロー図Flow chart for explaining the operation of the apparatus 同装置の動作を説明するためのフロー図Flow chart for explaining the operation of the apparatus 同装置の動作を説明するためのフロー図Flow chart for explaining the operation of the apparatus 同装置の動作を説明するためのフロー図Flow chart for explaining the operation of the apparatus

以下、本発明の一実施の形態におけるナビゲーション装置について図1〜図3を参照しながら説明する。図1は本発明の一実施の形態におけるナビゲーション装置のブロック図である。また、図2は本発明の一実施の形態におけるナビゲーション装置の車室内への設置を説明するための図であり、図3は車両発進時における加速度について説明するための図である。   Hereinafter, a navigation device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram of a navigation apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view for explaining installation of the navigation device in the vehicle interior according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a view for explaining acceleration at the time of vehicle start.

図1に示すナビゲーション装置1は、制御部2、ジャイロセンサ3、3軸加速度センサ4、GPS受信機5、記憶部6、スピーカ7、および、表示部8を備える。   A navigation device 1 shown in FIG. 1 includes a control unit 2, a gyro sensor 3, a triaxial acceleration sensor 4, a GPS receiver 5, a storage unit 6, a speaker 7, and a display unit 8.

制御部2は、ジャイロセンサ3、3軸加速度センサ4、およびGPS受信機5の出力に基づきナビゲーション装置1の現在位置を算出し、この算出した現在地周辺の地図情報を記憶部6から読み出す。続いて、制御部2は、この現在地周辺の地図情報に現在地を示すマークを重畳して表示部8に表示する。ナビゲーション装置1の利用者が目的地を設定している場合は、現在位置から目的地までの経路も地図情報に重畳する。また、制御部2は必要に応じてスピーカ7から音声にて目的地までの経路を案内する。   The control unit 2 calculates the current position of the navigation device 1 based on the outputs of the gyro sensor 3, the triaxial acceleration sensor 4, and the GPS receiver 5, and reads out the calculated map information around the current location from the storage unit 6. Subsequently, the control unit 2 superimposes a mark indicating the current location on the map information around the current location and displays it on the display unit 8. When the user of the navigation device 1 has set a destination, the route from the current position to the destination is also superimposed on the map information. Further, the control unit 2 guides the route from the speaker 7 to the destination by voice as necessary.

ナビゲーション装置1は、図2および図3に示すように車両と取付台9を介して設置される。取付台9は吸盤などにより車両のダッシュボード上に取付られる。ナビゲーション装置1は、取付台9のホルダに固定される。   The navigation device 1 is installed via a vehicle and a mounting base 9 as shown in FIGS. The mounting base 9 is mounted on the dashboard of the vehicle by a sucker or the like. The navigation device 1 is fixed to the holder of the mount 9.

最初に本発明の一実施の形態におけるナビゲーション装置について説明する際に用いる位置関係を説明する。図2のX軸は、車両が直進する方向を正方向とする軸である。このX軸を前後方向軸と呼ぶ。また、X軸の正方向を車両前方向と呼び、X軸の負方向を車両後方向と呼ぶ。   First, the positional relationship used when describing the navigation device according to one embodiment of the present invention will be described. The X axis in FIG. 2 is an axis whose forward direction is the direction in which the vehicle goes straight. This X-axis is called the front-rear direction axis. Further, the positive direction of the X axis is referred to as the vehicle front direction, and the negative direction of the X axis is referred to as the vehicle rear direction.

また、図2のY軸は、X軸と垂直であって、正方向を車両を正面から見て左へ向かう方向を正方向とする軸である。このY軸を左右方向軸と呼ぶ。また、Y軸の正方向を車両左方向と呼び、Y軸の負方向を車両右方向と呼ぶ。   The Y axis in FIG. 2 is an axis that is perpendicular to the X axis and that has the positive direction as the positive direction when viewed from the front of the vehicle. This Y-axis is called the left-right direction axis. Further, the positive direction of the Y axis is called the vehicle left direction, and the negative direction of the Y axis is called the vehicle right direction.

また、図2のZ軸は、X軸と垂直であって、かつ、車両を正面から見て上へ向かう方向を正方向とする軸である。このZ軸を鉛直方向軸と呼ぶ。また、Z軸の正方向を車両上方向と呼び、Z軸の負方向を車両下方向と呼ぶ。   Further, the Z axis in FIG. 2 is an axis that is perpendicular to the X axis and that has a positive direction when viewed from the front of the vehicle. This Z axis is referred to as the vertical axis. Further, the positive direction of the Z axis is referred to as the vehicle upward direction, and the negative direction of the Z axis is referred to as the vehicle downward direction.

前後方向軸、左右方向軸、および、鉛直方向軸はいずれも、地表面や車両の設置面を基準としたものではなく車両を基準とした軸である。   The front-rear direction axis, the left-right direction axis, and the vertical direction axis are all axes based on the vehicle, not based on the ground surface or the installation surface of the vehicle.

次にナビゲーション装置1からみた各軸について説明する。以下説明するX’軸、Y’軸、およびZ’軸はそれぞれ3軸加速度センサ4が加速度を検知する軸である。   Next, each axis viewed from the navigation device 1 will be described. The X ′ axis, Y ′ axis, and Z ′ axis described below are axes by which the triaxial acceleration sensor 4 detects acceleration.

図2のX’軸は、正方向をナビゲーション装置1の背面から表示部8へ向かう方向とする軸である。このX’軸を「前後方向検知軸」と呼ぶ。また、X’軸の正方向を「前検知方向」と呼び、X’軸の負方向を「後検知方向」と呼ぶ。   The X ′ axis in FIG. 2 is an axis whose forward direction is the direction from the back surface of the navigation device 1 toward the display unit 8. This X ′ axis is referred to as a “front-rear direction detection axis”. The positive direction of the X ′ axis is referred to as “front detection direction”, and the negative direction of the X ′ axis is referred to as “rear detection direction”.

また、図2のY’軸は、X’軸と垂直であって、かつ、正方向をナビゲーション装置1の表示部8を正面から見て左へ向かう方向を正方向とする軸である。このY’軸を「左右方向検知軸」と呼ぶ。また、Y’軸の正方向を「左検知方向」と呼び、Y’軸の負方向を「右検知方向」と呼ぶ。   2 is an axis that is perpendicular to the X ′ axis and has a positive direction as a positive direction when viewed from the front of the display unit 8 of the navigation device 1. This Y ′ axis is referred to as a “left / right direction detection axis”. The positive direction of the Y ′ axis is referred to as “left detection direction”, and the negative direction of the Y ′ axis is referred to as “right detection direction”.

また、図2のZ’軸は、X’軸と垂直であって、かつ、正方向をナビゲーション装置1の表示部8を正面から見て上へ向かう方向を正方向とする軸である。このZ’軸を「上下方向検知軸」と呼ぶ。また、Z’軸の正方向を「上検知方向」と呼び、Z’軸の負方向を「下検知方向」と呼ぶ。   2 is an axis that is perpendicular to the X ′ axis and that has a positive direction as a positive direction when the display unit 8 of the navigation device 1 is viewed from the front. This Z′-axis is referred to as “vertical direction detection axis”. The positive direction of the Z ′ axis is referred to as “upper detection direction”, and the negative direction of the Z ′ axis is referred to as “lower detection direction”.

図2の「ピッチ取付角度θ」は、前後方向軸に対する加速度センサの前後方向検知軸の差であり、ナビゲーション装置1のピッチ方向の取付角度である。同様に、車両左右方向軸と加速度センサの左右方向検知軸との角度の差をヨー取付角度φと、車両鉛直方向軸と加速度センサの鉛直方向検知軸との角度の差をロール取付角度ψと呼ぶ。   “Pitch attachment angle θ” in FIG. 2 is the difference between the longitudinal detection axis of the acceleration sensor and the longitudinal axis, and is the attachment angle of the navigation device 1 in the pitch direction. Similarly, the difference in angle between the vehicle left-right direction axis and the left-right direction detection axis of the acceleration sensor is the yaw attachment angle φ, and the angle difference between the vehicle vertical direction axis and the acceleration sensor vertical direction detection axis is the roll attachment angle ψ. Call.

図3は車両発進時における加速度出力の概略図である。道路の傾斜角度がαの所で車両が発進した際の3軸加速度センサ4の出力を表している。   FIG. 3 is a schematic diagram of acceleration output when the vehicle starts. The output of the triaxial acceleration sensor 4 when the vehicle starts when the road inclination angle is α is shown.

車両発進時の進行方向の加速度をAccxとすれば、3軸加速度センサ4の各軸に、取付角度に応じた加速度が出力される。前後方向検知軸に出力される加速度をΔAxと、左右方向検知軸に出力される加速度をΔAyと、鉛直方向検知軸に出力される加速度をΔAzと呼ぶ。   If the acceleration in the traveling direction at the start of the vehicle is Accx, acceleration corresponding to the mounting angle is output to each axis of the triaxial acceleration sensor 4. The acceleration output to the front-rear direction detection axis is referred to as ΔAx, the acceleration output to the left-right direction detection axis is referred to as ΔAy, and the acceleration output to the vertical direction detection axis is referred to as ΔAz.

なお、加速度の「絶対値」とは、ΔAx、ΔAy、ΔAzのそれぞれの出力における、ΔAxの出力量の大きさ、ΔAyの出力量の大きさ、ΔAzの出力量の大きさを指す。   The “absolute value” of acceleration indicates the magnitude of the output amount of ΔAx, the magnitude of the output amount of ΔAy, and the magnitude of the output amount of ΔAz in each output of ΔAx, ΔAy, and ΔAz.

また、加速度の「極性」とは、ΔAx、ΔAy、ΔAzのそれぞれの出力におけるプラスおよびマイナスの符号のことであり、前後方向検知軸、左右方向検知軸、鉛直方向検知軸に対する出力の方向で定義される。   The “polarity” of acceleration is a plus or minus sign in each output of ΔAx, ΔAy, ΔAz, and is defined by the output direction with respect to the front-rear direction detection axis, the left-right direction detection axis, and the vertical direction detection axis. Is done.

制御部2は、ナビゲーション装置1の各部を制御するものである。制御部2は、図示しないCPU或いはMPUと、ROM(Read Only Memory)と、RAM(Random Access Memory)等とから構成されている。   The control unit 2 controls each unit of the navigation device 1. The controller 2 includes a CPU or MPU (not shown), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like.

CPU或いはMPUが、図示しないROMに格納されるプログラムを実行することによって、図1に示される各機能ブロックの動作が制御される。また、CPU及びMPUは、プログラムの実行中、RAMを作業領域として使用する。   The CPU or MPU executes a program stored in a ROM (not shown) to control the operation of each functional block shown in FIG. The CPU and MPU use the RAM as a work area during execution of the program.

記憶部6は、DRAM(Dynamic Random Access Memory)やSRAM(Static Random Access Memory)等の記憶装置からなり、制御部2の演算結果など、ナビゲーション装置1の演算結果が格納される。   The storage unit 6 includes a storage device such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory) or SRAM (Static Random Access Memory), and stores the calculation results of the navigation device 1 such as the calculation results of the control unit 2.

制御部2は、3軸加速度センサ4の出力を用いて、ナビゲーション装置1の車両に対する取付角度を算出する処理部である。この算出した取付角度情報は、3軸加速度センサ4およびジャイロセンサ3の出力の補正に用いられる。   The control unit 2 is a processing unit that calculates the mounting angle of the navigation device 1 with respect to the vehicle using the output of the triaxial acceleration sensor 4. The calculated mounting angle information is used for correcting the outputs of the triaxial acceleration sensor 4 and the gyro sensor 3.

ジャイロセンサ3は、車両の鉛直方向軸を中心とする回転の角速度を検出するものである。この出力から自車の進行方向の相対的な方位変化量を算出することが可能である。また、車両の前後方向軸を中心とする回転(ロール回転方向)の角速度、および車両の左右方向軸を中心とする回転(ピッチ回転方向)の角速度を検出するジャイロセンサ3を併用することで、自車位置の補正などに応用することができる。   The gyro sensor 3 detects an angular velocity of rotation about the vertical axis of the vehicle. From this output, it is possible to calculate a relative azimuth change amount in the traveling direction of the host vehicle. In addition, by using together the gyro sensor 3 that detects the angular velocity of rotation about the vehicle longitudinal axis (roll rotation direction) and the angular velocity of rotation about the vehicle horizontal axis (pitch rotation direction), This can be applied to the correction of the vehicle position.

3軸加速度センサ4は、前後方向検知軸の加速度、左右方向検知軸の加速度、鉛直方向検知軸の加速度を検知するものである。車両に対するナビゲーション装置の取付角度を算出するだけではなく、GPS(Global Positioning System)衛星からの電波が受信できない場合などにおいて、車両の加速度を算出することもできる。   The triaxial acceleration sensor 4 detects the acceleration of the longitudinal detection axis, the acceleration of the lateral detection axis, and the acceleration of the vertical detection axis. In addition to calculating the mounting angle of the navigation device with respect to the vehicle, it is also possible to calculate the acceleration of the vehicle when radio waves from a GPS (Global Positioning System) satellite cannot be received.

GPS受信機5は、複数のGPS衛星からの電波を受信し、それを復調することで受信機の絶対位置を計測するものである。なお、車両の現在位置、マップマッチング後の現在位置、速度、進行方向の測定は、GPS受信機5や後述の各種センサを単独で利用、または、複合して利用することができる。   The GPS receiver 5 receives radio waves from a plurality of GPS satellites and demodulates them to measure the absolute position of the receiver. The current position of the vehicle, the current position after map matching, the speed, and the direction of travel can be measured by using the GPS receiver 5 and various sensors described later alone or in combination.

記憶部6は、道路データ、施設データ、背景データ等の地図情報を記憶するものである。
例えば、ハードディスク、または、フラッシュメモリ等の不揮発性の記憶素子である。なお、記憶部6は予め地図情報を記憶したものでなくてもよく、携帯電話等の図示しない通信手段によって、センターから地図情報をダウンロードするものであってもよい。制御部2は記憶部6から地図情報を読み出す。
The storage unit 6 stores map information such as road data, facility data, and background data.
For example, it is a non-volatile storage element such as a hard disk or a flash memory. In addition, the memory | storage part 6 does not need to memorize | store map information beforehand, and may download map information from a center by communication means (not shown), such as a mobile phone. The control unit 2 reads map information from the storage unit 6.

スピーカ8は、制御部2の制御により音声にてナビゲーション装置2の利用者に目的地への経路等を案内するものである。   The speaker 8 guides the route to the destination to the user of the navigation device 2 by voice under the control of the control unit 2.

表示部8は、液晶ディスプレイなどの画面を備え、制御部2の制御により車両の現在位置を示すマーク、目的地までの経路などの案内情報と共に、自車位置周辺の地図画像を画面に表示するものである。また、利用者が入力が可能なタッチパネルを備えることができる。   The display unit 8 includes a screen such as a liquid crystal display, and displays a map image around the vehicle position along with guidance information such as a mark indicating the current position of the vehicle and a route to the destination under the control of the control unit 2. Is. Moreover, the touch panel which a user can input can be provided.

取付台9は、吸盤などにより車両のダッシュボード上に取付られた台であり、ナビゲーション装置1を車両に固定するためのものである。ナビゲーション装置1は、取付台9のホルダに固定される。   The mounting base 9 is a base that is mounted on the dashboard of the vehicle by a sucker or the like, and is used for fixing the navigation device 1 to the vehicle. The navigation device 1 is fixed to the holder of the mount 9.

ナビゲーション装置1の利用者は、ナビゲーション装置1をこのホルダから取り外して車両の外部で使用することができる。また、利用者は再度、このホルダにナビゲーション装置1を取付して車両内で使用することも可能である。   The user of the navigation device 1 can remove the navigation device 1 from the holder and use it outside the vehicle. Further, the user can attach the navigation device 1 to the holder again and use it in the vehicle.

以上のように構成されたナビゲーション装置1について、図4〜図8を用いてその処理動作を説明する。図4〜図8は本発明の一実施の形態におけるナビゲーション装置1の動作を説明する図である。   The processing operation of the navigation device 1 configured as described above will be described with reference to FIGS. 4-8 is a figure explaining operation | movement of the navigation apparatus 1 in one embodiment of this invention.

制御部2は、車両が走行中であるか判定を行う(S1)。制御部2は、この判定にGPS受信機5、および、3軸加速度センサ4の出力を用いる。車両が走行中であるかは、GPS受信機5から得られる速度情報から判定することが可能であるが、GPSは常時測位可能ではないため、3軸加速度センサの出力から判断することが望ましい。   The control unit 2 determines whether the vehicle is traveling (S1). The controller 2 uses the outputs of the GPS receiver 5 and the triaxial acceleration sensor 4 for this determination. Whether the vehicle is traveling can be determined from speed information obtained from the GPS receiver 5, but since GPS is not always capable of positioning, it is desirable to determine from the output of the three-axis acceleration sensor.

ナビゲーション装置1が起動されたら、制御部2は、3軸加速度センサ4の前後方向軸に出力される加速度、もしくは3軸全ての加速度を一定時間単位で取得し続ける。   When the navigation device 1 is activated, the control unit 2 continues to acquire the acceleration output to the front-rear direction axis of the triaxial acceleration sensor 4 or the acceleration of all three axes in a fixed time unit.

制御部2は、取得した加速度のバラつき幅を算出し、そのバラつき幅が一定時間の間(例えば3秒)、任意のバラつき幅に収まった場合、車両が停止していると判定し、処理をS2へ進める。制御部2は、任意のバラつき幅に収まらない場合は走行中であると判定し、処理をS3へ進める。   The control unit 2 calculates the variation width of the acquired acceleration, and when the variation width falls within an arbitrary variation width for a certain time (for example, 3 seconds), the control unit 2 determines that the vehicle is stopped and performs processing. Proceed to S2. The control unit 2 determines that the vehicle is running when the width does not fall within an arbitrary variation width, and advances the process to S3.

任意のバラつき幅は、予め適切な値を設定しておくか、GPS受信機5から得られる速度情報がほぼ0を示す時の3軸加速度センサ4の出力幅に設定することができる。停止中であると判断した場合、制御部2は、GPS受信機5および3軸加速度センサ4から算出された自車位置情報を用いて停止した位置を記憶する。   The arbitrary variation width can be set to an appropriate value in advance, or can be set to the output width of the triaxial acceleration sensor 4 when the speed information obtained from the GPS receiver 5 indicates almost zero. If it is determined that the vehicle is stopped, the control unit 2 stores the position where the vehicle is stopped using the vehicle position information calculated from the GPS receiver 5 and the triaxial acceleration sensor 4.

S1でNOのとき、制御部2は、車両停止時の3軸加速度センサ4の出力を取得する。3軸加速度センサ4から得られる出力データは、車両が走行していると判断されるまで、平均化処理を行う。   When NO in S1, the control unit 2 acquires the output of the triaxial acceleration sensor 4 when the vehicle is stopped. The output data obtained from the triaxial acceleration sensor 4 is averaged until it is determined that the vehicle is traveling.

平均化処理は、前後方向検知軸の出力、左右方向検知軸の出力、鉛直方向検知軸の出力に分けてそれぞれ実行する。平均化処理は、例えば、区間平均や移動平均などである。これら車両停止時に平均化処理された3軸加速度センサ4の出力は、停止時加速度センサ出力として記憶する。この値は、S1で停止位置が変更されるまで保持し続ける。停止位置が変更された場合は、停止時加速度センサ出力を再度算出し直して値を更新する。   The averaging process is executed separately for the output of the front-rear direction detection axis, the output of the left-right direction detection axis, and the output of the vertical direction detection axis. The averaging process is, for example, a section average or a moving average. The output of the triaxial acceleration sensor 4 averaged when the vehicle is stopped is stored as the acceleration sensor output at the time of stop. This value is held until the stop position is changed in S1. When the stop position is changed, the acceleration sensor output at the time of stop is recalculated and the value is updated.

なお、停止時加速度センサ出力は、道路傾斜による重力加速度成分やデバイスが固有に持つ誤差が出力された誤差成分であり、車両の加速度とは異なる出力成分である。停止時加速度センサ出力を算出することで、これらの誤差成分を加速度センサ出力から除去することが可能となる。   The stop acceleration sensor output is an error component in which a gravity acceleration component due to road inclination or an error inherent in the device is output, and is an output component different from the vehicle acceleration. By calculating the acceleration sensor output at the time of stopping, these error components can be removed from the acceleration sensor output.

S1でYESのとき、制御部2によって、走行時の加速度センサ出力を算出する(S3)。3軸加速度センサ4より、前後方向検知軸の出力、左右方向検知軸の出力、鉛直方向検知軸の出力を取得し、それぞれに対して、S2と同様に平均化処理を実行する。これら走行時に平均化処理された加速度センサ出力は、走行時加速度センサ出力として記憶する。S1で停止位置が更新された場合は、走行時加速度センサ出力値をクリアする。   When YES in S1, the control unit 2 calculates the acceleration sensor output during travel (S3). The output of the longitudinal detection axis, the output of the horizontal direction detection axis, and the output of the vertical direction detection axis are acquired from the triaxial acceleration sensor 4, and the averaging process is executed on each of them in the same manner as in S2. The acceleration sensor output averaged during traveling is stored as the traveling acceleration sensor output. When the stop position is updated in S1, the traveling acceleration sensor output value is cleared.

S3の次に、制御部2は、3軸加速度センサ4の各検知軸に出力される車両の加速度を算出する(S4)。制御部2の処理動作の詳細を図5を用いて説明する。   After S3, the control unit 2 calculates the vehicle acceleration output to each detection axis of the triaxial acceleration sensor 4 (S4). Details of the processing operation of the control unit 2 will be described with reference to FIG.

制御部2は、停止時加速度センサ出力を参照(S41)し、続いて、走行時加速度センサ出力を参照(S42)する。続いて、制御部2は、走行時加速度センサ出力と停止時加速度センサ出力の差分を算出する(S43)。走行時加速度センサ出力の、前後方向検知軸の出力、左右方向検知軸の出力、鉛直方向検知軸の出力をAx(走行)、Ay(走行)、Az(走行)、と定義し、停止時加速度センサ出力の、前後方向検知軸の出力、左右方向検知軸の出力、鉛直方向検知軸の出力をAx(停止)、 Ay(停止),Az(停止)と定義すれば、図4のΔAx、ΔAy、ΔAz、は以下の演算で算出される。
ΔAx=Ax(走行)−Ax(停止) ・・・式(1)
ΔAy=Ay(走行)−Ay(停止) ・・・式(2)
ΔAz=Az(走行)−Az(停止) ・・・式(3)
3軸加速度センサ4はデバイスに起因する一定量の固有の誤差を持っており、この誤差を「デバイス起因オフセット誤差」と呼ぶ。なお、デバイス起因オフセット誤差は温度によって変化する。
The control unit 2 refers to the stop acceleration sensor output (S41), and then refers to the travel acceleration sensor output (S42). Subsequently, the control unit 2 calculates the difference between the traveling acceleration sensor output and the stopping acceleration sensor output (S43). The acceleration sensor output at the time of running is defined as Ax (running), Ay (running), Az (running) as the output of the longitudinal detection axis, the output of the left and right direction detection axis, and the acceleration of the stop direction If the sensor output of the front / rear direction detection axis, the left / right direction detection axis, and the vertical direction detection axis are defined as Ax (stop), Ay (stop), and Az (stop), ΔAx and ΔAy in FIG. , ΔAz, is calculated by the following calculation.
ΔAx = Ax (travel) −Ax (stop) (1)
ΔAy = Ay (running) −Ay (stop) (2)
ΔAz = Az (running) −Az (stop) (3)
The triaxial acceleration sensor 4 has a certain amount of inherent error due to the device, and this error is referred to as “device-induced offset error”. Note that the device-induced offset error varies with temperature.

走行時加速度センサ出力および停止時加速度センサ出力には、どちらにも等量のデバイス起因オフセット誤差が含まれている。ただし、長時間経過すると温度の影響により、デバイス起因オフセット誤差が変動するため等量とはならない。   Both the travel acceleration sensor output and the stop acceleration sensor output include an equal amount of device-induced offset error. However, when the device passes for a long time, the offset error due to the device fluctuates due to the influence of temperature.

また、停止時加速度センサ出力の更新間隔が短い限り、どちらの出力にも等量の重力加速度成分が含まれる。ただし、停止時加速度センサ出力の更新間隔が長くなると、道路傾斜変化の影響により、出力に含まれる重力加速度成分の大きさが等量とはならない。   In addition, as long as the update interval of the acceleration sensor output at the time of stop is short, both outputs include an equal amount of gravitational acceleration components. However, when the update interval of the acceleration sensor output at the time of the stop becomes longer, the magnitude of the gravitational acceleration component included in the output does not become equal due to the influence of the road inclination change.

従って、両者の差分を取ることで、これらの影響を除去することが可能となり、ΔAx、ΔAy、ΔAzには車両の加速度のみが出力される。   Therefore, by taking the difference between them, it is possible to remove these influences, and only the acceleration of the vehicle is output to ΔAx, ΔAy, ΔAz.

制御部2は、ここで得られたΔAx、ΔAy、ΔAzを電圧値から加速度単位系に変換を行う(S44)。なお、このΔAx、ΔAy、およびΔAzのうちいずれか2つの加速度が第1および第2加速度に相当する。   The control unit 2 converts ΔAx, ΔAy, and ΔAz obtained here from a voltage value to an acceleration unit system (S44). Note that any two of ΔAx, ΔAy, and ΔAz correspond to the first and second accelerations.

S3の次に、制御部2は、現在の走行位置が、前回停止した位置から何メートル進んでいるか判定し、その結果に応じて取付角度の算出を制御する。現在の走行位置はGPS受信機5および3軸加速度センサ4の出力から算出する(S5)。   Next to S3, the control unit 2 determines how many meters the current traveling position has advanced from the previously stopped position, and controls the calculation of the attachment angle according to the result. The current traveling position is calculated from the outputs of the GPS receiver 5 and the triaxial acceleration sensor 4 (S5).

前回停止した位置は、S1で記憶した停止位置を用いる。両者の差分をとり、走行距離が閾値メートル以内(例えば、10メートル)であれば、制御部2は処理をS6へ進める。走行距離が閾値メートル以上であればS8へ進める。   As the previously stopped position, the stop position stored in S1 is used. If the difference between the two is taken and the travel distance is within a threshold meter (for example, 10 meters), the control unit 2 advances the process to S6. If the travel distance is greater than or equal to the threshold meter, the process proceeds to S8.

S5でYESのとき、制御部2は、ピッチ取付角度を算出する(S6)。S6の詳細を図6のフロー図を用いて説明する。   When YES in S5, the control unit 2 calculates the pitch attachment angle (S6). Details of S6 will be described with reference to the flowchart of FIG.

制御部2は、S44で算出した、加速度センサの前後方向検知軸に出力される車両加速
度ΔAxを取得する(S61)。続いて、制御部2は、S44で算出した、加速度センサの鉛直方向検知軸に出力された車両加速度ΔAzを取得する(S62)。
The controller 2 acquires the vehicle acceleration ΔAx output to the longitudinal detection axis of the acceleration sensor calculated in S44 (S61). Subsequently, the control unit 2 acquires the vehicle acceleration ΔAz output in the vertical direction detection axis of the acceleration sensor calculated in S44 (S62).

これらΔAx、ΔAzは、車両の進行方向の加速度Accxに対して、次のような関係を持つ。なお、以下の式(4)および(5)は、ピッチ取付角度に対して、ヨー取付角度およびロール取付角度が小さい場合の簡略式である。厳密式は複雑な上、取付角度が複合しない限り簡略式と等価である。取付角度が複合する場合は後に説明するS11にて補正を行う。
ΔAx=Accx・cosθ・・・式(4)
ΔAz=Accx・sinθ・・・式(5)
この式(4)、式(5)をピッチ取付角度θで解くと式(6)で表される。
θ=arctan(ΔAx/ΔAz) ・・式(6)
式(6)で得られたピッチ取付角度θは、制御部2によって、オフセット起因誤差および道路傾斜の影響が取り除かれているため、精度の良い結果が得られる。
These ΔAx and ΔAz have the following relationship with the acceleration Accx in the traveling direction of the vehicle. The following formulas (4) and (5) are simplified formulas when the yaw mounting angle and the roll mounting angle are smaller than the pitch mounting angle. The exact formula is complex and is equivalent to the simplified formula unless the mounting angles are combined. When the mounting angles are combined, correction is performed in S11 described later.
ΔAx = Accx · cos θ Formula (4)
ΔAz = Accx · sin θ (5)
When Equation (4) and Equation (5) are solved by the pitch mounting angle θ, they are expressed by Equation (6).
θ = arctan (ΔAx / ΔAz) Equation (6)
The pitch attachment angle θ obtained by the equation (6) is obtained by the control unit 2 because the influence of the offset-induced error and the road inclination has been removed.

S6の次に、制御部2は、ヨー取付角度φを算出する(S7)。S7の詳細を図7のフロー図を用いて説明する。   After S6, the control unit 2 calculates the yaw attachment angle φ (S7). Details of S7 will be described with reference to the flowchart of FIG.

制御部2は、S44で算出した加速度センサの前後方向検知軸に出力された車両加速度ΔAxを取得する(S71)。S71に続いて、制御部2は、S44で算出した加速度センサの左右方向検知軸に出力された車両加速度ΔAyを取得する。これらΔAx、ΔAyは、車両の進行方向加速度Accxに対して、次のような関係を持つ。なお、以下の式は、ヨー取付角度φに対して、ピッチ取付角度θおよびロール取付角度ψが小さい場合の簡略式である。
ΔAx=Accx・cosφ・・・式(7)
ΔAy=−Accx・sinφ・・・式(8)
この式(7)、式(8)をヨー取付角度φで解くと式(9)で表される。
φ=arctan(ΔAy/ΔAz) ・・式(9)
S5でNOのとき、または、S7の終了後、制御部2は車両にかかる遠心力加速度を算出し、この結果に応じて取付角度の算出を制御する(S8)。
The control unit 2 acquires the vehicle acceleration ΔAx output to the longitudinal detection axis of the acceleration sensor calculated in S44 (S71). Subsequent to S71, the control unit 2 acquires the vehicle acceleration ΔAy output to the left-right direction detection axis of the acceleration sensor calculated in S44. These ΔAx and ΔAy have the following relationship with the vehicle traveling direction acceleration Accx. The following formula is a simplified formula when the pitch mounting angle θ and the roll mounting angle ψ are smaller than the yaw mounting angle φ.
ΔAx = Accx · cosφ Equation (7)
ΔAy = −Accx · sinφ (8)
When Equation (7) and Equation (8) are solved by the yaw attachment angle φ, they are expressed by Equation (9).
φ = arctan (ΔAy / ΔAz) Equation (9)
When NO in S5 or after the end of S7, the control unit 2 calculates the centrifugal force acceleration applied to the vehicle, and controls the calculation of the mounting angle according to the result (S8).

ここで、遠心力加速度は、GPS受信機5およびジャイロセンサ3の出力を使用する。遠心力加速度は、GPS受信機5から得られた速度と、ジャイロセンサ3から得られたヨー方向の角速度の積より求める。遠心力加速度が一定値以上を出力された場合、制御部2は処理をS9へ進める。遠心力加速度が一定値以内に収まる場合、制御部2は処理をS10へ進める。   Here, the centrifugal force acceleration uses the outputs of the GPS receiver 5 and the gyro sensor 3. The centrifugal force acceleration is obtained from the product of the velocity obtained from the GPS receiver 5 and the angular velocity in the yaw direction obtained from the gyro sensor 3. When the centrifugal force acceleration is output above a certain value, the control unit 2 advances the process to S9. When the centrifugal force acceleration falls within a certain value, the control unit 2 advances the process to S10.

S8でYESのとき、制御部2は、ロール取付角度ψを算出する(S9)。   When YES in S8, the controller 2 calculates the roll mounting angle ψ (S9).

ナビゲーション装置1にロール取付角度ψのみが存在する場合、ロール取付角度ψの大きさにかかわらず、3軸加速度センサ4の各軸に出力される車両の進行方向加速度Accxの比率は一定となる。従って、制御部2は、3軸加速度センサ4の各軸に出力されるAccxの比率からロール取付角度ψを算出できない。   When only the roll mounting angle ψ exists in the navigation device 1, the ratio of the vehicle traveling direction acceleration Accx output to each axis of the triaxial acceleration sensor 4 is constant regardless of the size of the roll mounting angle ψ. Therefore, the control unit 2 cannot calculate the roll attachment angle ψ from the ratio of Accx output to each axis of the triaxial acceleration sensor 4.

そこで、ロール取付角度ψの場合は、3軸加速度センサ4の各軸に出力される車両の左右方向加速度Accyの比率より算出を行う。車両の左右方向加速度Accyは、通常の走行状態ではほぼ0であるが、交差点右左折時や大きなカーブ等で遠心力が発生した場合に大きく出力される。   Therefore, in the case of the roll mounting angle ψ, the calculation is performed based on the ratio of the lateral acceleration Accy of the vehicle output to each axis of the triaxial acceleration sensor 4. The lateral acceleration Accy of the vehicle is substantially 0 in a normal running state, but is greatly output when a centrifugal force is generated at the time of turning right or left at an intersection or a large curve.

車両の左右方向加速度Accyが車両の進行方向加速度Accxに比べて十分大きいと
判断される場合、3軸加速度センサ4の各軸に出力される加速度は、車両の左右方向加速度Accyによるものとみなすことができる。ロール取付角度ψと加速度センサの各軸に出力されるAccyの比率との間には依存関係が認められるので、ロール取付角度ψの算出が可能となる。
When it is determined that the lateral acceleration Accy of the vehicle is sufficiently larger than the traveling acceleration Accelx of the vehicle, the acceleration output to each axis of the triaxial acceleration sensor 4 is assumed to be due to the lateral acceleration Accy of the vehicle. Can do. Since a dependency relationship is recognized between the roll mounting angle ψ and the ratio of Accy output to each axis of the acceleration sensor, the roll mounting angle ψ can be calculated.

S9の詳細について図8のフロー図を用いて説明する。制御部2は、まず、S44で算出した加速度センサの左右方向検知軸に出力された車両加速度ΔAyを取得する(S91)。続いて、制御部2は、S44で算出した加速度センサの鉛直方向検知軸に出力された車両加速度ΔAzを取得する(S92)。   Details of S9 will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the controller 2 acquires the vehicle acceleration ΔAy output to the left / right direction detection axis of the acceleration sensor calculated in S44 (S91). Subsequently, the control unit 2 acquires the vehicle acceleration ΔAz output to the vertical direction detection axis of the acceleration sensor calculated in S44 (S92).

これらΔAy、ΔAzは、車両の左右方向加速度Accyに対して、次のような関係を持つ。なお、以下の式は、ロール取付角度ψに対して、ピッチ取付角度θおよびヨー取付角度φが小さい場合の簡略式である。
ΔAy=Accy・cosψ・・・式(10)
ΔAz=−Accy・sinψ・・・式(11)
この式(10)、式(11)をロール取付角度ψで解くと式(12)で表される。
ψ=arctan(ΔAz/ΔAy) ・・式(12)
S8でNOのとき、または、S9の終了後、制御部2は、ピッチ取付角度θ、ヨー取付角度φ、ロール取付角度ψのうち、いずれか2つ以上の取付角度がナビゲーション装置1に存在しているか否かを判定する(S10)。
These ΔAy and ΔAz have the following relationship with the lateral acceleration Accy of the vehicle. The following formula is a simplified formula when the pitch mounting angle θ and the yaw mounting angle φ are smaller than the roll mounting angle ψ.
ΔAy = Accy · cos ψ (10)
ΔAz = −Accy · sinψ Equation (11)
When Equation (10) and Equation (11) are solved by the roll mounting angle ψ, they are expressed by Equation (12).
ψ = arctan (ΔAz / ΔAy) (12)
When NO in S8 or after the end of S9, the control unit 2 has any two or more mounting angles among the pitch mounting angle θ, the yaw mounting angle φ, and the roll mounting angle ψ in the navigation device 1. It is determined whether or not (S10).

具体的には、制御部2は、ピッチ取付角度θ、ヨー取付角度φ、および、ロール取付角度ψのいずれか2つの角度がそれぞれについて閾値角度以上(例えば、5度)であるかを判断する。いずれか2つの角度がそれぞれについて閾値角度以上である場合を「複合している」という。   Specifically, the control unit 2 determines whether any two of the pitch attachment angle θ, the yaw attachment angle φ, and the roll attachment angle ψ are equal to or larger than a threshold angle (for example, 5 degrees). . A case where any two angles are equal to or greater than the threshold angle for each is referred to as “composite”.

閾値角度を越えた取付角度の数が2つ以上の場合は、制御部2は処理をS11へ進める。閾値角度を越えた取付角度の数が2つ以下の場合は、制御部2は処理をS12へ進める。   If the number of attachment angles exceeding the threshold angle is two or more, the control unit 2 advances the process to S11. If the number of attachment angles exceeding the threshold angle is two or less, the control unit 2 advances the process to S12.

S10でYESのとき、制御部2は、閾値角度を越えたと判断された取付角度の組合せに応じて、ピッチ取付角度θ、ヨー取付角度φ、および、ロール取付角度ψの補正を行う(S11)。   When YES in S10, the control unit 2 corrects the pitch mounting angle θ, the yaw mounting angle φ, and the roll mounting angle ψ according to the combination of mounting angles determined to exceed the threshold angle (S11). .

式(4)、(5)、(7)、(8)、(10)、(11)は厳密な式ではないため、取付角度のいずれか2つ以上が大きな角度を持つ場合、算出精度が低下する。そのため、必要に応じて取付角度を補正する必要がある。   Since formulas (4), (5), (7), (8), (10), and (11) are not strict formulas, if any two or more of the mounting angles have a large angle, the calculation accuracy is descend. Therefore, it is necessary to correct the mounting angle as necessary.

取付角度の表現は、角度算出に使用する座標系によって異なるが、本実施の形態では、z−y−xの回転座標系を採用する。厳密な式を用いると、ヨー取付角度φ、ピッチ取付角度θ、ロール取付角度ψと、ΔAx、ΔAy、ΔAzの間には以下の関係式が成り立つ。遠心力加速度が発生している場合は、これに車両の左右方向加速度Accyが加わり、更に複雑な式となるが、ここではAccy=0とする以下の式を厳密式とする。
ΔAx=Accx(cosφ・cosθ)・・・式(13)
ΔAy=Accx(cosφ・sinθ・sinψ−sinφ・cosψ)・・・式(14)
ΔAz=Accx(cosφ・sinθ・cosψ+sinφ・sinψ)・・・式(15)
制御部2は、式(13)、式(14)、式(15)の関係を利用して取付角を補正する。補正の対象となる取付角度は、ヨー取付角度φ、ピッチ取付角度θ、ロール取付角度ψのうち
、取付角が閾値角以上となるものの組合せによって決定する。
The expression of the mounting angle varies depending on the coordinate system used for angle calculation, but in the present embodiment, a z-yx rotational coordinate system is adopted. When a strict expression is used, the following relational expression is established among the yaw attachment angle φ, the pitch attachment angle θ, the roll attachment angle ψ, and ΔAx, ΔAy, ΔAz. In the case where centrifugal force acceleration is generated, the lateral acceleration Accy of the vehicle is added to this and becomes a more complicated expression. Here, the following expression with Accy = 0 is an exact expression.
ΔAx = Accx (cosφ · cosθ) (13)
ΔAy = Accx (cosφ · sinθ · sinψ−sinφ · cosψ) (14)
ΔAz = Accx (cosφ · sinθ · cosψ + sinφ · sinψ) Equation (15)
The control unit 2 corrects the mounting angle using the relationship of Expression (13), Expression (14), and Expression (15). The attachment angle to be corrected is determined by a combination of the yaw attachment angle φ, the pitch attachment angle θ, and the roll attachment angle ψ whose attachment angle is equal to or greater than the threshold angle.

例えば、ロール取付角度ψが0で、ヨー取付角度φ、ピッチ取付角度θが閾値角以上の場合は、ヨー取付角度φのみが補正の対象となる。ピッチ取付角度θが補正の対象とならない理由は、ロール取付角度ψが0の場合、簡略式と厳密式のどちらを用いても算出結果が同じとなるためである。   For example, when the roll mounting angle ψ is 0, and the yaw mounting angle φ and the pitch mounting angle θ are greater than or equal to the threshold angle, only the yaw mounting angle φ is subject to correction. The reason why the pitch mounting angle θ is not subject to correction is that when the roll mounting angle ψ is 0, the calculation result is the same regardless of whether the simplified formula or the exact formula is used.

上記の場合、厳密式を用いてヨー取付角度φの補正を行うと、その補正式は式(16)のように表される。この式は、ロール取付角度ψを0とした上で、式(13)、式(14)をヨー取付角度φで解くと式(16)で表される。
φ=−arctan(ΔAy/ΔAx・cosθ) ・・式(16)
簡略式によるヨー取付角度の算出式(9)と比べて、cosθに依存する点が異なる。ピッチ取付角度θが小さい場合は影響が小さいが、θが大きい場合は、厳密式を用いることで正しい取付角度に補正される。
In the above case, when the yaw attachment angle φ is corrected using a strict formula, the correction formula is expressed as shown in formula (16). This equation is expressed by equation (16) when equation (13) and equation (14) are solved by yaw attachment angle φ after setting the roll attachment angle ψ to zero.
φ = −arctan (ΔAy / ΔAx · cos θ) (16)
Compared with the calculation formula (9) of the yaw attachment angle by the simplified formula, the difference depends on cos θ. When the pitch mounting angle θ is small, the influence is small, but when θ is large, the correct mounting angle is corrected by using a strict formula.

制御部2は、閾値角以上となる取付角度の組合せが上記の例と異なる場合も、同様な考え方で取付角度の補正を実行する。   The control unit 2 executes the correction of the attachment angle based on the same concept even when the combination of the attachment angles that are equal to or larger than the threshold angle is different from the above example.

S11の次に、制御部2は、S11で補正されたヨー取付角度φ、ピッチ取付角度θ、ロール取付角度ψを記憶部6に記憶する(S12)。   After S11, the control unit 2 stores the yaw mounting angle φ, pitch mounting angle θ, and roll mounting angle ψ corrected in S11 in the storage unit 6 (S12).

ヨー取付角度φ、ピッチ取付角度θ、および、ロール取付角度ψが新たに算出された場合は、記憶部6に格納された取付角度を用いて平均化処理を施し、記憶部6の取付角情報を更新する。   When the yaw mounting angle φ, the pitch mounting angle θ, and the roll mounting angle ψ are newly calculated, an averaging process is performed using the mounting angle stored in the storage unit 6, and the mounting angle information in the storage unit 6 is obtained. Update.

記憶部6に格納された取付角度は、3軸加速度センサ4、および、ジャイロセンサ3の少なくとも1つの感度補正に使用される。また、他軸の感度誤差の補正に利用することもできる。ここで、他軸の感度誤差とは、3軸加速度センサ4の出力に含まれる、本来検知したい方向の加速度と異なる方向の加速度成分である。例えば、3軸加速度センサ4の前後方向検知軸に、車両左右方向の加速度が出力される場合等である。   The mounting angle stored in the storage unit 6 is used for at least one sensitivity correction of the triaxial acceleration sensor 4 and the gyro sensor 3. It can also be used to correct sensitivity errors on other axes. Here, the sensitivity error in the other axis is an acceleration component in a direction different from the acceleration in the direction desired to be detected, which is included in the output of the triaxial acceleration sensor 4. For example, there is a case where acceleration in the vehicle left-right direction is output to the longitudinal detection axis of the triaxial acceleration sensor 4.

以上のように本発明の一実施の形態におけるナビゲーション装置は、2つの軸における加速度の絶対値の比率および加速度の極性により取付角度を算出する。2つの軸における加速度の比率は道路の傾斜の角度に依存せず一定であるため、車両が傾斜のある道路上にある場合でもナビゲーション装置1の取付角度を正確に求めることができるという効果を奏する。   As described above, the navigation device according to the embodiment of the present invention calculates the attachment angle based on the ratio of the absolute values of acceleration and the polarity of acceleration on the two axes. Since the ratio of the accelerations on the two axes is constant without depending on the inclination angle of the road, there is an effect that the attachment angle of the navigation device 1 can be obtained accurately even when the vehicle is on an inclined road. .

なお、本実施の形態において、取付角度を算出に用いる2つ軸の加速度として、車両が停止している状態から走行を開始した際の加速度を用いることは、とりわけ以下のような効果がある。   In the present embodiment, using the acceleration when the vehicle starts running from the state where the vehicle is stopped as the two-axis acceleration used for calculating the mounting angle has the following effects.

長時間走行すると3軸加速度センサ4の出力は温度の影響によりオフセットが発生するため、取付角度を算出に用いる2つ軸の加速度に誤差があらわれる。しかし、車両が停止している状態から走行を開始した際の加速度を用いることでこの誤差の影響を除外できるという効果を奏する。なぜならば、発進直前と発進直後で時間的な差異がないため、温度に起因するオフセット誤差の変動による影響を無視できるからである。   If the vehicle travels for a long time, the output of the triaxial acceleration sensor 4 is offset due to the temperature, and an error appears in the biaxial acceleration used to calculate the mounting angle. However, there is an effect that the influence of this error can be eliminated by using the acceleration when the vehicle starts running from the state where the vehicle is stopped. This is because there is no time difference between immediately before starting and immediately after starting, and therefore the influence of fluctuations in offset error due to temperature can be ignored.

また、走行中に道路傾斜αが変化する場合、取付角度を算出に用いる2つ軸の加速度による誤差があらわれるが、取付角の算出を発進直後に限定することで、道路傾斜の変化の影響も除外することができるという効果を奏する。なぜならば、車両の停止時と発進時の
道路傾斜角度は同じであるためである。
In addition, when the road inclination α changes during traveling, an error due to the acceleration of the two axes used to calculate the attachment angle appears. However, by limiting the calculation of the attachment angle immediately after starting, the influence of the change in road inclination is also affected. There is an effect that it can be excluded. This is because the road inclination angle is the same when the vehicle stops and when the vehicle starts.

本発明は、車両に取付をした取付台に任意の角度で設置することができ、3軸加速度センサを備えたナビゲーション装置等として有用である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be installed at an arbitrary angle on a mounting base attached to a vehicle, and is useful as a navigation device provided with a triaxial acceleration sensor.

1 ナビゲーション装置
2 制御部
3 ジャイロセンサ
4 3軸加速度センサ
5 GPS受信機
6 記憶部
7 スピーカ
8 表示部
9 取付台
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Navigation apparatus 2 Control part 3 Gyro sensor 4 Triaxial acceleration sensor 5 GPS receiver 6 Memory | storage part 7 Speaker 8 Display part 9 Mounting stand

Claims (7)

車両に取付をした取付台に任意の角度で設置することができるナビゲーション装置であって、
互いに直交する3つの軸の各方向の加速度を検出する3軸加速度センサと、
前記ナビゲーション装置の取付角度を算出する制御部とを備え、
前記制御部は、前記3軸加速度センサが車両走行中に検出した加速度の2つの軸についてそれぞれの方向の加速度である第1および第2加速度を取得し、この第1および第2加速度の絶対値の比率および加速度の極性により取付角度を算出することを特徴とするナビゲーション装置。
A navigation device that can be installed at an arbitrary angle on a mounting base attached to a vehicle,
A three-axis acceleration sensor that detects acceleration in each direction of three axes orthogonal to each other;
A control unit for calculating the mounting angle of the navigation device,
The control unit obtains first and second accelerations that are accelerations in respective directions with respect to two axes of acceleration detected by the three-axis acceleration sensor during traveling of the vehicle, and absolute values of the first and second accelerations. A navigation device characterized in that the mounting angle is calculated from the ratio and acceleration polarity.
前記制御部は、第1および第2加速度として、車両が停止している状態から走行を開始した際の加速度を用いることを特徴とする請求項1に記載のナビゲーション装置。 The navigation device according to claim 1, wherein the control unit uses, as the first and second accelerations, accelerations when the vehicle starts running from a state where the vehicle is stopped. 前記制御部は、第1および第2加速度の絶対値の比率についてアークタンジェントの演算を行うことで取付角度を算出することを特徴とする請求項1に記載のナビゲーション装置。 The navigation device according to claim 1, wherein the control unit calculates an attachment angle by calculating an arc tangent with respect to a ratio of absolute values of the first and second accelerations. 前記制御部は、さらに車両停止中に3軸加速度センサの出力を所定時間平均してオフセット値を算出し、第1および第2加速度の値からこのオフセット値を減算してから取付角度を算出することを特徴とする請求項1に記載のナビゲーション装置。 The controller further calculates an offset value by averaging the outputs of the three-axis acceleration sensor for a predetermined time while the vehicle is stopped, and calculates the mounting angle after subtracting the offset value from the first and second acceleration values. The navigation device according to claim 1. 前記制御部は、取付角度として、車両の上下方向を軸とした前記ナビゲーション装置の回転角度をヨー取付角度と、車両を正面から見て左右方向を軸とした前記ナビゲーション装置の回転角度をピッチ取付角度と、車両の前後方向を軸とした前記ナビゲーション装置の回転角度をロール取付角度とし、このヨー取付角度、ピッチ取付角度、およびロール取付角度の少なくとも1つを算出することを特徴とする請求項1に記載のナビゲーション装置。 The control unit pitch-mounts the rotation angle of the navigation device about the vertical direction of the vehicle as a mounting angle and the rotation angle of the navigation device about the horizontal direction when the vehicle is viewed from the front. The rotation angle of the navigation device with the angle and the longitudinal direction of the vehicle as an axis is defined as a roll mounting angle, and at least one of the yaw mounting angle, the pitch mounting angle, and the roll mounting angle is calculated. The navigation device according to 1. 車両の上下方向を軸とした前記ナビゲーション装置の回転であるヨー回転方向についての角速度を算出するジャイロセンサと、
車両の進行方向の速度を検出する速度検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記速度検出部が検出した車両の進行方向の速度と、前記ジャイロセンサが算出した角速度との積である遠心力加速度を算出し、この遠心力加速度の絶対値が
所定の値以上であるときに、ロール取付角度の算出を行うことを特徴とする請求項5に記載のナビゲーション装置。
A gyro sensor that calculates an angular velocity with respect to a yaw rotation direction that is a rotation of the navigation device about the vertical direction of the vehicle;
A speed detector for detecting the speed of the vehicle in the traveling direction;
The control unit calculates a centrifugal force acceleration that is a product of the speed in the traveling direction of the vehicle detected by the speed detection unit and the angular velocity calculated by the gyro sensor, and the absolute value of the centrifugal force acceleration is a predetermined value. 6. The navigation apparatus according to claim 5, wherein a roll mounting angle is calculated when the above is true.
前記制御部は、算出したヨー取付角度、ピッチ取付角度、およびロール取付角度のうち少なくとも2つが所定の閾値以上の角度を満たす場合に、
所定の閾値以上の角度を満した2つの角度の演算結果の比率から、ヨー取付角度、ピッチ取付角度、およびロール取付角度に対する補正量を算出し、その補正量を用いて各々の取付角度を再計算することを特徴とする請求項5に記載のナビゲーション装置。
The control unit, when at least two of the calculated yaw mounting angle, pitch mounting angle, and roll mounting angle satisfy an angle equal to or greater than a predetermined threshold,
The correction amount for the yaw mounting angle, pitch mounting angle, and roll mounting angle is calculated from the ratio of the calculation results of the two angles that satisfy the angle equal to or greater than the predetermined threshold, and each mounting angle is re-applied using the correction amount. The navigation apparatus according to claim 5, wherein calculation is performed.
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