JP2009025012A - Acceleration sensor offset correction apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は加速度センサオフセット補正装置および方法に関し、例えば、車両に搭載されるナビゲーション装置などに用いて好適なものである。 The present invention relates to an acceleration sensor offset correction apparatus and method, and is suitable for use in, for example, a navigation apparatus mounted on a vehicle.
一般に、車載用のナビゲーション装置では、自律航法センサやＧＰＳ（Global Positioning System）受信機などを用いて車両の現在位置を検出し、その近傍の地図データを記録媒体から読み出して画面上に表示する。そして、画面上の所定箇所に自車位置を示す自車位置マークを重ね合わせて表示することにより、車両が現在どこを走行しているのかを一目で分かるようにしている。 In general, an in-vehicle navigation device detects the current position of a vehicle using an autonomous navigation sensor, a GPS (Global Positioning System) receiver, or the like, reads out map data in the vicinity thereof from a recording medium, and displays it on a screen. Then, the vehicle position mark indicating the vehicle position is superimposed and displayed at a predetermined location on the screen, so that it can be seen at a glance where the vehicle is currently traveling.
自律航法センサは、所定走行距離毎に１個のパルスを出力して車両の移動距離を検出する車速センサ（距離センサ）と、車両の回転角度（移動方位）を検出する振動ジャイロ等の角速度センサとを含んでいる。自律航法センサは、これらの車速センサおよび角速度センサによって車両の相対位置および相対方位を検出するようになっている。 The autonomous navigation sensor is a vehicle speed sensor (distance sensor) that outputs a single pulse for each predetermined travel distance to detect the moving distance of the vehicle, and an angular velocity sensor such as a vibration gyro that detects the rotation angle (moving direction) of the vehicle. Including. The autonomous navigation sensor detects the relative position and relative direction of the vehicle by using these vehicle speed sensor and angular velocity sensor.
なお、加速度センサを利用して移動体の移動速度や移動距離を計測する技術も存在する（例えば、特許文献１，２参照）。一般に、加速度センサは、車両が停止している状態（車速センサの出力がゼロである状態）での出力値をオフセット値（基準電圧値）として算出し、加速度センサからの出力値とオフセット値との差分に基づき所定の演算を行うことによって加速度を求めている。
なお、特許文献１では、加速度センサに加わる加速度のうち、移動体の加速度と移動体が水平方向に対する傾斜面を移動する際の移動体に対する重力加速度成分とを分離し、加速度センサに加わる加速度から移動体の傾きによる重力加速度成分を削除する。すなわち、移動体の傾きによる重力加速度成分を削除して加速度を求めることにより、当該加速度から移動体の速度を正確に計算することができるようにしている。 In Patent Document 1, out of the acceleration applied to the acceleration sensor, the acceleration of the moving body and the gravitational acceleration component for the moving body when the moving body moves on the inclined surface with respect to the horizontal direction are separated, and the acceleration applied to the acceleration sensor is determined. Remove the gravitational acceleration component due to the tilt of the moving object. That is, by removing the gravitational acceleration component due to the inclination of the moving body and obtaining the acceleration, the speed of the moving body can be accurately calculated from the acceleration.
また、特許文献２では、加速度センサの他に温度センサを備え、加速度センサにより検出された加速度信号から計算される移動体の走行距離の変動を、温度センサにより検出される温度信号を用いて補正する。すなわち、加速度センサ周辺の気温に起因して、算出された走行距離には誤差が重畳される場合があるため、現在の気温に基づいて走行距離を補正するようにしている。 In Patent Document 2, a temperature sensor is provided in addition to the acceleration sensor, and fluctuations in the travel distance of the moving object calculated from the acceleration signal detected by the acceleration sensor are corrected using the temperature signal detected by the temperature sensor. To do. In other words, because the error may be superimposed on the calculated travel distance due to the temperature around the acceleration sensor, the travel distance is corrected based on the current temperature.
ところで本出願人は、加速度センサ、車速センサおよびＧＰＳ受信機のそれぞれの出力値を利用して自律航法（車速センサの出力値を利用した車両の移動距離、角速度センサの出力感度）の補正を行う技術について考案し、特許出願をしている（例えば、特許文献３参照）。
この特許文献３に記載の技術では、加速度センサのオフセット値は、以下の演算によって求められる。
Ａoff＝Ａacc−｛Ａcar＋Ｇ×ｓｉｎθcar｝／Ｓ
なお、Ａoffは加速度センサのオフセット値、Ａaccは加速度センサの出力値、Ａcarは車速変化による加速度、Ｇは重力加速度、θcarは車両の水平方向に対するピッチ傾斜角、Ｓはセンサ感度である。車両のピッチ傾斜角θcarは、ＧＰＳ受信機の３次元測位処理により検出される緯度方向、経度方向および高さ方向の速度成分を用いて計算される。
In the technique described in Patent Document 3, the offset value of the acceleration sensor is obtained by the following calculation.
Aoff = Aacc− {Acar + G × sin θcar} / S
Aoff is the offset value of the acceleration sensor, Aacc is the output value of the acceleration sensor, Acar is the acceleration due to the change in vehicle speed, G is the gravitational acceleration, θcar is the pitch inclination angle with respect to the horizontal direction of the vehicle, and S is the sensor sensitivity. The pitch inclination angle θcar of the vehicle is calculated using velocity components in the latitude direction, the longitude direction, and the height direction detected by the three-dimensional positioning process of the GPS receiver.
また、加速度センサのオフセット値を利用して加速度を求める従来技術において、車両のイグニッションＯＦＦ時に加速度センサのオフセット値をメモリにバックアップしておき、次回のイグニッションＯＮ時に当該バックアップしておいたオフセット値を利用するようにした技術も存在する。 Further, in the conventional technology for obtaining acceleration using the offset value of the acceleration sensor, the offset value of the acceleration sensor is backed up in the memory when the vehicle ignition is turned off, and the backed up offset value is stored when the ignition is turned on next time. There are also technologies that are used.
一般に、加速度センサの出力値は、周囲温度の影響によって大きく変動する。そのため、上記特許文献３に記載の技術において、ＧＰＳ電波を受信できない場合や、測位環境が悪くマルチパスの影響がある場合などで、加速度センサのオフセット値を計算できない時間が長時間に及ぶと、周囲温度の変化によりオフセット値の誤差が大きくなってしまうという問題がある。 In general, the output value of the acceleration sensor varies greatly due to the influence of the ambient temperature. Therefore, in the technique described in Patent Document 3, when the GPS radio wave cannot be received or the positioning environment is bad and there is a multipath effect, the time when the offset value of the acceleration sensor cannot be calculated for a long time, There is a problem that an error in the offset value becomes large due to a change in the ambient temperature.
また、メモリに記憶しておいた過去のオフセット値を利用して自律航法の補正を行う場合も、メモリにオフセット値を記憶した時点と補正を行う現時点との時間差が大きくなると、周囲温度の変化によりオフセット値の誤差が大きくなってしまうという問題がある。例えば、イグニッションをＯＦＦにしたときのオフセット値をメモリにバックアップしておき、次回イグニッションをＯＮにしたときに当該バックアップしておいたオフセット値を利用する場合、寒冷地などでは、メモリにオフセット値を記憶した時点と現時点とで加速度センサの周囲温度が大きく変化し、オフセット値の誤差が大きくなってしまう。 Also, when correcting autonomous navigation using past offset values stored in the memory, if the time difference between the time when the offset value is stored in the memory and the time when the correction is performed increases, the ambient temperature changes. Therefore, there is a problem that the error of the offset value becomes large. For example, when the offset value when the ignition is turned off is backed up in the memory, and the offset value that was backed up when the ignition is turned on next time is used, the offset value is stored in the memory in cold regions. The ambient temperature of the acceleration sensor changes greatly between the stored time and the current time, and the offset value error increases.
さらに、加速度センサには個体差があり、周囲温度に対するオフセット値のずれ方は個々の加速度センサ毎に異なる。そのため、使用している加速度センサによっては、オフセット値の誤差がかなり大きくなってしまうことがあるという問題もある。以上のように、加速度センサのオフセット誤差が大きくなると、自律航法の誤差が累積し、自律航法により計測される自車位置が本来の正しい自車位置から大きくずれてしまうことになる。 Furthermore, there are individual differences in the acceleration sensor, and how the offset value shifts with respect to the ambient temperature differs for each acceleration sensor. Therefore, depending on the acceleration sensor used, there is also a problem that the error of the offset value may become considerably large. As described above, when the offset error of the acceleration sensor increases, the error of the autonomous navigation accumulates, and the own vehicle position measured by the autonomous navigation greatly deviates from the original correct own vehicle position.
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、ＧＰＳ測位環境、加速度センサの周囲環境、加速度センサの個体差に関係なく、加速度センサの周囲温度に応じて精度よく加速度センサのオフセット値を補正できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and the acceleration is accurately performed according to the ambient temperature of the acceleration sensor regardless of the GPS positioning environment, the ambient environment of the acceleration sensor, and the individual differences of the acceleration sensor. An object is to enable correction of an offset value of a sensor.
上記した課題を解決するために、本発明では、加速度センサのオフセット値と周囲温度との関係を表した標準的な温度特性データを特性データ記憶部にあらかじめ記憶しておく。その後、オフセット値測定部により加速度センサのオフセット値を測定するとともに、温度測定部により加速度センサの周囲温度を測定し、これらの実測値を用いて温度特性データを校正し、校正後の温度特性データを特性データ記憶部に更新記憶する。そして、温度測定部により測定された周囲温度を用いて特性データ記憶部に記憶されている温度特性データを参照し、周囲温度に対応するオフセット値を取得して加速度センサのオフセット値に設定するようにしている。 In order to solve the above-described problem, in the present invention, standard temperature characteristic data representing the relationship between the offset value of the acceleration sensor and the ambient temperature is stored in advance in the characteristic data storage unit. After that, the offset value measurement unit measures the offset value of the acceleration sensor, the temperature measurement unit measures the ambient temperature of the acceleration sensor, calibrates the temperature characteristic data using these measured values, and the temperature characteristic data after calibration Is updated and stored in the characteristic data storage unit. Then, referring to the temperature characteristic data stored in the characteristic data storage unit using the ambient temperature measured by the temperature measurement unit, an offset value corresponding to the ambient temperature is obtained and set as the offset value of the acceleration sensor. I have to.
上記のように構成した本発明によれば、例えばＧＰＳ測位環境が悪く、加速度センサのオフセット値を長時間にわたって測定できない場合や、車両のイグニッションＯＮ時でその前のイグニッションＯＦＦ時と比べて周囲温度が変わっている場合など、加速度センサのオフセット誤差が大きくなるケースでも、現時点の加速度センサの周囲温度を測定して、特性データ記憶部に記憶されている温度特性データと照合することにより、周囲温度に応じて補正されたオフセット値を設定することが可能となる。このとき参照される温度特性データはオフセット値および周囲温度の実測値に基づいて校正されているため、加速度センサの個体差の影響がなく、実際に使用している加速度センサに合った温度特性データとなっている。このため、その加速度センサにとって適切なオフセット値に精度よく補正することができ、自律航法の測位精度ひいては自車位置の測位精度を向上させることができる。 According to the present invention configured as described above, for example, when the GPS positioning environment is bad and the offset value of the acceleration sensor cannot be measured over a long period of time, or when the ignition of the vehicle is on, the ambient temperature is higher than that of the previous ignition off. Even when the offset error of the acceleration sensor becomes large, such as when the ambient temperature has changed, the ambient temperature of the current acceleration sensor is measured and collated with the temperature characteristic data stored in the characteristic data storage unit. It is possible to set an offset value corrected according to the above. The temperature characteristic data referenced at this time is calibrated based on the offset value and the actual measured value of the ambient temperature, so there is no influence of individual differences in the acceleration sensor, and the temperature characteristic data that matches the actual acceleration sensor being used. It has become. For this reason, it is possible to accurately correct the offset value appropriate for the acceleration sensor, and it is possible to improve the positioning accuracy of the autonomous navigation and the positioning accuracy of the own vehicle position.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による加速度センサオフセット補正装置１００の構成例を示すブロック図である。図２は、加速度センサのオフセット値を求める際に使う各傾斜角の説明図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an acceleration sensor offset correction apparatus 100 according to the present embodiment. FIG. 2 is an explanatory diagram of each inclination angle used when obtaining the offset value of the acceleration sensor.
図１に示すように、本実施形態の加速度センサオフセット補正装置１００には、加速度センサ１、車速センサ（距離センサ）２、ＧＰＳ受信機３および温度センサ４が接続されている。加速度センサオフセット補正装置１００は、加速度センサ１、車速センサ２、ＧＰＳ受信機３および温度センサ４の出力値を用いて、加速度センサ１のオフセット値を設定するように成されている。加速度センサ１と温度センサ４は、例えば図２に示すように車両内の互いに近傍する位置に設置されている。 As shown in FIG. 1, an acceleration sensor 1, a vehicle speed sensor (distance sensor) 2, a GPS receiver 3, and a temperature sensor 4 are connected to the acceleration sensor offset correction apparatus 100 of the present embodiment. The acceleration sensor offset correction apparatus 100 is configured to set an offset value of the acceleration sensor 1 using output values of the acceleration sensor 1, the vehicle speed sensor 2, the GPS receiver 3, and the temperature sensor 4. The acceleration sensor 1 and the temperature sensor 4 are installed at positions close to each other in the vehicle, for example, as shown in FIG.
本実施形態の加速度センサオフセット補正装置１００は、オフセット値測定部１１、温度測定部１２、特性データ記憶部１３、特性データ校正部１４、オフセット値取得部１５、信頼性判定部１６およびイグニッション検出部１７を備えている。また、オフセット値測定部１１は、加速度傾斜角算出部２１、ＧＰＳ傾斜角算出部２２、センサ傾斜角算出部２３、車両傾斜角算出部２４およびオフセット値算出部２５を備えている。 The acceleration sensor offset correction apparatus 100 according to the present embodiment includes an offset value measurement unit 11, a temperature measurement unit 12, a characteristic data storage unit 13, a characteristic data calibration unit 14, an offset value acquisition unit 15, a reliability determination unit 16, and an ignition detection unit. 17 is provided. The offset value measurement unit 11 includes an acceleration tilt angle calculation unit 21, a GPS tilt angle calculation unit 22, a sensor tilt angle calculation unit 23, a vehicle tilt angle calculation unit 24, and an offset value calculation unit 25.
オフセット値測定部１１は、加速度センサ１の搭載された車両が停止している状態での加速度センサ１の出力値を示すオフセット値（オフセット電圧）Ａoffを以下の演算によって求める。
Ａoff＝Ａacc−｛Ａcar＋Ｇ×ｓｉｎθcar｝／Ｓ
なお、Ａaccは加速度センサ１の出力値、Ａcarは車速センサ２の出力値から求められる車速変化による加速度、Ｇは重力加速度、θcarは車両の水平方向（傾斜のない地平線の方向）に対するピッチ傾斜角（車両傾斜角）、Ｓはセンサ感度である。
The offset value measurement unit 11 obtains an offset value (offset voltage) Aoff indicating the output value of the acceleration sensor 1 in a state where the vehicle on which the acceleration sensor 1 is mounted is stopped by the following calculation.
Aoff = Aacc− {Acar + G × sin θcar} / S
Aacc is an output value of the acceleration sensor 1, Acar is an acceleration due to a change in vehicle speed obtained from the output value of the vehicle speed sensor 2, G is a gravitational acceleration, θcar is a pitch inclination angle with respect to the horizontal direction of the vehicle (the direction of the horizon without inclination). (Vehicle tilt angle), S is sensor sensitivity.
ここで、オフセット値測定部１１の加速度傾斜角算出部２１は、加速度センサ１より出力される加速度Ａacc、車速センサ２より出力される車速Ｖcarの単位時間当たりの変化量から求められる加速度Ａcar、および重力加速度Ｇに基づいて、水平方向に対する加速度センサ１の傾斜角を示す加速度傾斜角θaccを算出する。 Here, the acceleration inclination angle calculation unit 21 of the offset value measurement unit 11 includes the acceleration Aacc output from the acceleration sensor 1, the acceleration Acar obtained from the amount of change per unit time of the vehicle speed Vcar output from the vehicle speed sensor 2, and Based on the gravitational acceleration G, an acceleration inclination angle θacc indicating the inclination angle of the acceleration sensor 1 with respect to the horizontal direction is calculated.
図２に示すように、加速度センサ１より出力される加速度Ａaccは、加速度センサ１が水平方向に対して傾斜している分だけ重力加速度Ｇの影響を受け、重力加速度Ｇの正弦成分Ｇ・sin(θacc)の分だけ、車速変化による加速度Ａcarよりも値が小さくなる。つまり、Ｇ・sin(θacc)＝Ａcar−Ａaccの関係が成り立つ。これにより、加速度傾斜角θaccは、θacc＝sin-1{(Ａcar−Ａacc)／Ｇ}なる演算によって求めることができる。 As shown in FIG. 2, the acceleration Aacc output from the acceleration sensor 1 is affected by the gravitational acceleration G as much as the acceleration sensor 1 is inclined with respect to the horizontal direction, and the sine component G · sin of the gravitational acceleration G The value is smaller than the acceleration Acar due to the change in vehicle speed by the amount of (θacc). That is, the relationship G · sin (θacc) = Acar−Aacc holds. Thereby, the acceleration inclination angle θacc can be obtained by calculation of θacc = sin −1 {(Acar−Aacc) / G}.
ＧＰＳ傾斜角算出部２２は、ＧＰＳ受信機３で複数のＧＰＳ衛星（図示せず）から受信する電波のドップラー効果による周波数の変化に基づいて、水平方向に対する車両の傾斜角を表したＧＰＳ傾斜角θgpsを算出する。具体的には、ＧＰＳ傾斜角算出部２２は、図２に示すように、緯度方向（Ｘ方向）、経度方向（Ｙ方向）および高さ方向（Ｚ方向）の３次元測位処理を行って、各方向の速度成分Ｘv，Ｙv，Ｚvに基づいてθgps＝tan-1{Ｚv／√(Ｘv2＋Ｙv2)}なる演算によってＧＰＳ傾斜角gpsを求める。 The GPS tilt angle calculation unit 22 is a GPS tilt angle that represents the tilt angle of the vehicle with respect to the horizontal direction based on a change in frequency due to the Doppler effect of radio waves received from a plurality of GPS satellites (not shown) by the GPS receiver 3. θgps is calculated. Specifically, as shown in FIG. 2, the GPS tilt angle calculation unit 22 performs a three-dimensional positioning process in the latitude direction (X direction), the longitude direction (Y direction), and the height direction (Z direction), Based on the velocity components Xv, Yv, and Zv in each direction, the GPS tilt angle gps is obtained by calculation of θgps = tan −1 {Zv / √ (Xv 2 + Yv 2 )}.
センサ傾斜角算出部２３は、加速度傾斜角算出部２１により算出された加速度傾斜角θaccおよびＧＰＳ傾斜角算出部２２により算出されたＧＰＳ傾斜角θgpsに基づいて、車両の走行方向に対する加速度センサ１の傾斜角を表したセンサ傾斜角θsensorを算出する。具体的には、センサ傾斜角算出部２３は、θsensor＝θacc−θgpsなる演算によってセンサ傾斜角θsensorを算出する。 The sensor inclination angle calculation unit 23 is based on the acceleration inclination angle θacc calculated by the acceleration inclination angle calculation unit 21 and the GPS inclination angle θgps calculated by the GPS inclination angle calculation unit 22. A sensor inclination angle θsensor representing the inclination angle is calculated. Specifically, the sensor inclination angle calculation unit 23 calculates the sensor inclination angle θsensor by an operation of θsensor = θacc−θgps.
車両傾斜角算出部２４は、加速度傾斜角算出部２１により算出された加速度傾斜角θaccおよびセンサ傾斜角算出部２３により算出されたセンサ傾斜角θsensorに基づいて、水平方向に対する車両の傾斜角を表した車両傾斜角θcarを算出する。具体的には、車両傾斜角算出部２４は、θcar＝θacc−θsensorなる演算によって車両傾斜角θcarを算出する。 The vehicle inclination angle calculation unit 24 represents the inclination angle of the vehicle with respect to the horizontal direction based on the acceleration inclination angle θacc calculated by the acceleration inclination angle calculation unit 21 and the sensor inclination angle θsensor calculated by the sensor inclination angle calculation unit 23. The calculated vehicle inclination angle θcar is calculated. Specifically, the vehicle inclination angle calculation unit 24 calculates the vehicle inclination angle θcar by calculation of θcar = θacc−θsensor.
なお、センサ傾斜角θsensorは、加速度センサ１のオフセット誤差とは無関係のＧＰＳ傾斜角θgpsを用いて計算されるので、オフセット誤差が含まれない正しい値となる。また、車両傾斜角θcarは、この正しい値のセンサ傾斜角θsensorを用いて計算されるので、車両傾斜角θcarも正しい値となる。 Note that the sensor tilt angle θsensor is calculated using the GPS tilt angle θgps that is unrelated to the offset error of the acceleration sensor 1, and thus is a correct value that does not include the offset error. Further, since the vehicle inclination angle θcar is calculated using this correct value of the sensor inclination angle θsensor, the vehicle inclination angle θcar is also a correct value.
オフセット値算出部２５は、車両傾斜角算出部２４により算出された車両傾斜角θcar、加速度センサ１の出力値Ａacc、車速センサ２の出力値から求められる車速変化による加速度Ａcarに基づいて、加速度センサ１のオフセット値Ａoffを以下の演算によって算出する。
Ａoff＝Ａacc−｛Ａcar＋Ｇ×ｓｉｎθcar｝／Ｓ
The offset value calculation unit 25 is an acceleration sensor based on the vehicle inclination angle θcar calculated by the vehicle inclination angle calculation unit 24, the output value Aacc of the acceleration sensor 1, and the acceleration Acar resulting from the change in vehicle speed obtained from the output value of the vehicle speed sensor 2. An offset value Aoff of 1 is calculated by the following calculation.
Aoff = Aacc− {Acar + G × sin θcar} / S
温度測定部１２は、温度センサ４の出力値に基づいて、加速度センサ１の周囲温度を測定する。特性データ記憶部１３は、加速度センサ１のオフセット値と周囲温度との関係を表した温度特性データを記憶する。この特性データ記憶部１３は、初期状態では、加速度センサ１のオフセット値と周囲温度との標準的な関係を表した基準温度特性データを記憶している。基準温度特性データは、例えば、加速度センサ１のメーカが作成したスペックシートに記載されている温度特性をデータ化したものであっても良いし、シミュレーションにより測定したものであっても良い。 The temperature measurement unit 12 measures the ambient temperature of the acceleration sensor 1 based on the output value of the temperature sensor 4. The characteristic data storage unit 13 stores temperature characteristic data representing the relationship between the offset value of the acceleration sensor 1 and the ambient temperature. In the initial state, the characteristic data storage unit 13 stores reference temperature characteristic data that represents a standard relationship between the offset value of the acceleration sensor 1 and the ambient temperature. The reference temperature characteristic data may be, for example, data obtained by converting temperature characteristics described in a spec sheet created by the manufacturer of the acceleration sensor 1 or may be measured by simulation.
特性データ校正部１４は、オフセット値測定部１１により加速度センサ１のオフセット値が測定されたときに、当該測定されたオフセット値と温度測定部１２により測定された周囲温度とを用いて、特性データ記憶部１３に記憶されている温度特性データを校正する。そして、校正後の温度特性データを特性データ記憶部１３に更新記憶する。 When the offset value of the acceleration sensor 1 is measured by the offset value measuring unit 11, the characteristic data calibrating unit 14 uses the measured offset value and the ambient temperature measured by the temperature measuring unit 12 to perform the characteristic data. The temperature characteristic data stored in the storage unit 13 is calibrated. Then, the temperature characteristic data after calibration is updated and stored in the characteristic data storage unit 13.
ここで、温度特性データの校正方法の一例を説明する。図３は、温度特性データの校正方法の一例を説明するための図である。図３において、実線Ａで示す特性が基準温度特性である。基準温度特性データは、実線Ａ上の離散的なサンプル点（◆マークで示す）毎に、各サンプル点におけるオフセット値と周囲温度とを対応付けて記憶したものである。なお、図３では温度特性が分かりやすいように、サンプル点間を直線にて表記している。 Here, an example of a temperature characteristic data calibration method will be described. FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a temperature characteristic data calibration method. In FIG. 3, the characteristic indicated by the solid line A is the reference temperature characteristic. The reference temperature characteristic data is obtained by associating and storing the offset value and the ambient temperature at each sample point for each discrete sample point (indicated by a ♦ mark) on the solid line A. In FIG. 3, the sample points are represented by straight lines so that the temperature characteristics can be easily understood.
また、図３において、実線Ｂで示す特性が校正後の温度特性である。この例では、特性データ校正部１４は、オフセット値測定部１１により測定されたオフセット値と温度測定部１２により測定された周囲温度とを用いて、特性データ記憶部１３に記憶されている基準温度特性データに関して、オフセット値と周囲温度の実測値に該当する箇所だけを校正するようにしている。すなわち、温度測定部１２により測定された周囲温度のオフセット値を、基準温度特性として記憶されているものから実測値（▲マーク３１で示す）に変更する。 In FIG. 3, the characteristic indicated by the solid line B is the temperature characteristic after calibration. In this example, the characteristic data calibration unit 14 uses the offset value measured by the offset value measurement unit 11 and the ambient temperature measured by the temperature measurement unit 12 to store the reference temperature stored in the characteristic data storage unit 13. Regarding the characteristic data, only the portions corresponding to the offset value and the actually measured value of the ambient temperature are calibrated. That is, the offset value of the ambient temperature measured by the temperature measuring unit 12 is changed from the value stored as the reference temperature characteristic to the actually measured value (indicated by the ▲ mark 31).
なお、温度測定部１２により測定された周囲温度が、特性データ記憶部１３に温度特性データとして記憶されている温度と一致しない場合がある。その場合には、温度測定部１２により測定された周囲温度とオフセット値測定部１１により測定されたオフセット値との組を温度特性データの一部として新たに追加して記憶するようにしても良い。または、温度特性データとして記憶されている複数の温度のうち、温度測定部１２により測定された周囲温度に最も近い温度に対応するオフセット値を、オフセット値測定部１１により測定されたオフセット値（実測値）に書き換えるようにしても良い。 Note that the ambient temperature measured by the temperature measurement unit 12 may not match the temperature stored as temperature characteristic data in the characteristic data storage unit 13. In that case, a set of the ambient temperature measured by the temperature measurement unit 12 and the offset value measured by the offset value measurement unit 11 may be newly added and stored as part of the temperature characteristic data. . Alternatively, the offset value corresponding to the temperature closest to the ambient temperature measured by the temperature measurement unit 12 among the plurality of temperatures stored as the temperature characteristic data is the offset value measured by the offset value measurement unit 11 (actual measurement). (Value) may be rewritten.
図４Ａおよび図４Ｂは、温度特性データの校正方法に関する別の例を説明するための図である。図４Ａ，図４Ｂの例は、オフセット値測定部１１により測定されたオフセット値と温度測定部１２により測定された周囲温度の実測値に該当する箇所だけでなく、温度特性データの全体を校正するものである。 FIG. 4A and FIG. 4B are diagrams for explaining another example related to a calibration method of temperature characteristic data. The example of FIGS. 4A and 4B calibrates not only the location corresponding to the offset value measured by the offset value measuring unit 11 and the actual measured value of the ambient temperature measured by the temperature measuring unit 12, but also the entire temperature characteristic data. Is.
図４Ａは、基準温度特性データが記憶されている初期状態から、オフセット値および周囲温度の１つ目の実測値が得られた場合の校正方法を示している。ここでは、特性データ校正部１４は、温度測定部１２により測定された周囲温度に対応して特性データ記憶部１３に記憶されているオフセット値を、オフセット値測定部１１により測定された実測値（▲マーク３１で示す）に変更するとともに、その変更量と同じ量だけ、特性データ記憶部１３に記憶されている他の温度に対応するオフセット値も変更している。すなわち、温度測定部１２により測定された周囲温度に対応して特性データ記憶部１３に記憶されているオフセット値と、オフセット値測定部１１により実際に測定されたオフセット値との差分だけ、実線Ａで示す基準温度特性を平行移動して、実線Ｂ’で示す校正後の温度特性を得るようにしている。 FIG. 4A shows a calibration method when the first actually measured value of the offset value and the ambient temperature is obtained from the initial state in which the reference temperature characteristic data is stored. Here, the characteristic data calibrating unit 14 uses an actual value (measured by measuring the offset value stored in the characteristic data storage unit 13 corresponding to the ambient temperature measured by the temperature measuring unit 12). The offset value corresponding to another temperature stored in the characteristic data storage unit 13 is also changed by the same amount as the change amount. That is, only the difference between the offset value stored in the characteristic data storage unit 13 corresponding to the ambient temperature measured by the temperature measurement unit 12 and the offset value actually measured by the offset value measurement unit 11 is the solid line A. The temperature characteristics after calibration are indicated by a solid line B ′.
なお、この段階において、温度測定部１２により測定された周囲温度が、特性データ記憶部１３に基準温度特性データとして記憶されている温度と一致しない場合がある。その場合には、例えば、基準温度特性データとして記憶されている複数の温度のうち、温度測定部１２により測定された周囲温度に最も近い温度に対応するオフセット値を抽出し、このオフセット値とオフセット値測定部１１により測定されたオフセット値（実測値）との差分だけ基準温度特性を平行移動するようにしても良い。または、温度測定部１２により測定された周囲温度に対応するオフセット値を基準温度特性データから補間演算により求め、この補間演算により求めたオフセット値とオフセット値測定部１１により測定されたオフセット値（実測値）との差分だけ基準温度特性を平行移動するようにしても良い。 At this stage, the ambient temperature measured by the temperature measurement unit 12 may not match the temperature stored as the reference temperature characteristic data in the characteristic data storage unit 13. In that case, for example, an offset value corresponding to the temperature closest to the ambient temperature measured by the temperature measurement unit 12 among a plurality of temperatures stored as the reference temperature characteristic data is extracted, and the offset value and the offset are extracted. The reference temperature characteristic may be translated by the difference from the offset value (actual measurement value) measured by the value measuring unit 11. Alternatively, an offset value corresponding to the ambient temperature measured by the temperature measurement unit 12 is obtained from the reference temperature characteristic data by interpolation calculation, and the offset value obtained by this interpolation calculation and the offset value measured by the offset value measurement unit 11 (actual measurement) The reference temperature characteristic may be moved in parallel by the difference from the value.
図４Ｂは、図４Ａのように校正された温度特性データが記憶されている状態から、オフセット値および周囲温度の２つ目の実測値が得られた場合の校正方法を示している。ここでは、まず、温度測定部１２により測定された周囲温度に対応して特性データ記憶部１３に記憶されているオフセット値（◆マーク３２で示す）を、オフセット値測定部１１により測定された実測値（▲マーク４２で示す）に変更する。なお、▲マーク３１は１つ目の実測値が得られたときに校正されたオフセット値（１つ目のオフセット実測値に基づき校正された温度特性データのオフセット値）である。 FIG. 4B shows a calibration method when the second actually measured value of the offset value and the ambient temperature is obtained from the state in which the temperature characteristic data calibrated as shown in FIG. 4A is stored. Here, first, an offset value (indicated by a mark 32) stored in the characteristic data storage unit 13 corresponding to the ambient temperature measured by the temperature measurement unit 12 is measured by the offset value measurement unit 11. Change to a value (indicated by a ▲ mark 42). The mark 31 is an offset value calibrated when the first actual measurement value is obtained (the offset value of the temperature characteristic data calibrated based on the first actual offset value).
なお、この段階においても、温度測定部１２により測定された周囲温度が、特性データ記憶部１３に温度特性データとして記憶されている温度と一致しない場合がある。その場合には、例えば、温度特性データとして記憶されている複数の温度のうち、温度測定部１２により測定された周囲温度に最も近い温度を抽出し、その温度に対応するオフセット値を２つ目のオフセット実測値に変更するようにしても良い。または、温度測定部１２により測定された周囲温度とオフセット値測定部１１により測定されたオフセット値との組を温度特性データの一部として新たに追加して記憶するようにしても良い。 Even at this stage, the ambient temperature measured by the temperature measurement unit 12 may not match the temperature stored as the temperature characteristic data in the characteristic data storage unit 13. In that case, for example, a temperature closest to the ambient temperature measured by the temperature measurement unit 12 is extracted from a plurality of temperatures stored as temperature characteristic data, and the second offset value corresponding to the temperature is extracted. The actual offset value may be changed. Alternatively, a set of the ambient temperature measured by the temperature measurement unit 12 and the offset value measured by the offset value measurement unit 11 may be newly added and stored as part of the temperature characteristic data.
次に、特性データ校正部１４は、オフセット値の１つ目の実測値と２つ目の実測値（▲マーク３１，４２で示す）との間の温度区間を結ぶ直線の傾斜角（以下、校正後傾斜角という）を求めるとともに、これら２つの実測値に対応する温度特性データ上の２つのオフセット値（▲マーク３１，◆マーク３２で示す）を結ぶ温度区間における直線の傾斜角（以下、校正前傾斜角という）を求める。さらに、特性データ校正部１４は、校正後傾斜角と校正前傾斜角との差分を求める。 Next, the characteristic data calibrating unit 14 includes an inclination angle of a straight line (hereinafter, referred to as a straight line) connecting a temperature section between the first measured value of the offset value and the second measured value (indicated by ▲ marks 31 and 42). (Referred to as a tilt angle after calibration) and a slope angle of a straight line in a temperature section connecting two offset values (indicated by a mark 31 and a mark 32) on the temperature characteristic data corresponding to these two actually measured values (hereinafter, (Referred to as tilt angle before calibration). Furthermore, the characteristic data calibration unit 14 calculates a difference between the post-calibration tilt angle and the pre-calibration tilt angle.
そして、特性データ校正部１４は、その求めた差分の角度だけ、実線Ｂ’のように１回目に校正された温度特性データの他の温度区間（▲マーク３１，◆マーク３２で示す温度区間以外の温度区間）の直線の傾きをそれぞれ▲マーク３１，◆マーク３２に近い方から順に回転させた位置に相当するオフセット値を求め、当該オフセット値を新たな温度特性データとして更新記憶する。これにより、２回目の校正後の温度特性は実線Ｃで示すようになる。 Then, the characteristic data calibrating unit 14 sets the other difference between the temperature characteristic data calibrated for the first time as indicated by the solid line B ′ by the difference angle thus obtained (other than the temperature intervals indicated by the ▲ mark 31 and the ◆ mark 32). The offset value corresponding to the position obtained by rotating the slope of the straight line in the temperature section) in order from the closest to the mark 31 and the mark 32 is obtained, and the offset value is updated and stored as new temperature characteristic data. As a result, the temperature characteristic after the second calibration is shown by a solid line C.
実線Ｃのように校正された温度特性データが記憶されている状態から、オフセット値および周囲温度の３つ目の実測値が得られた場合も、図４Ｂと同様の手順で温度特性データの全体を校正する。このとき、特性データ校正部１４は、オフセット値の３つ目の実測値と、１つ目または２つ目の実測値（▲マーク３１，４２で示す）の何れか近い方との間の温度区間を結ぶ直線の傾斜角を校正後傾斜角として求める。また、オフセット値を校正する際には、既に実測値として得られている部分はそのまま残し、他の温度区間のオフセット値だけを校正する。このために、温度特性データの中のどのオフセット値が実測値でどれが校正値であるかをフラグ等により識別可能にしておく必要がある。 Even when the third actually measured value of the offset value and the ambient temperature is obtained from the state where the calibrated temperature characteristic data is stored as indicated by the solid line C, the entire temperature characteristic data is obtained in the same procedure as in FIG. 4B. Calibrate. At this time, the characteristic data calibration unit 14 determines the temperature between the third measured value of the offset value and the first measured value or the second measured value (indicated by the marks 31, 42), whichever is closer. The inclination angle of the straight line connecting the sections is obtained as the inclination angle after calibration. Further, when calibrating the offset value, the part already obtained as the actual measurement value is left as it is, and only the offset value in the other temperature section is calibrated. For this purpose, it is necessary to be able to identify which offset value in the temperature characteristic data is an actual measurement value and which is a calibration value by a flag or the like.
なお、温度特性データの校正方法として以上の２通りを示したが、これは単なる例示であって、これに限定されるものではない。 In addition, although the above two types were shown as a calibration method of temperature characteristic data, this is a mere illustration and is not limited to this.
オフセット値取得部１５は、温度測定部１２により測定された周囲温度を用いて特性データ記憶部１３に記憶されている温度特性データを参照し、周囲温度に対応するオフセット値を取得して加速度センサ１のオフセット値に設定する。 The offset value acquisition unit 15 refers to the temperature characteristic data stored in the characteristic data storage unit 13 using the ambient temperature measured by the temperature measurement unit 12 and acquires an offset value corresponding to the ambient temperature to obtain an acceleration sensor. Set to an offset value of 1.
信頼性判定部１６は、オフセット値測定部１１により測定されるオフセット値の信頼性の有無を判定する。上述のように、オフセット値測定部１１はＧＰＳ受信機３の出力値を用いてオフセット値を算出する。そこで信頼性判定部１６は、例えば、ＧＰＳ受信機３による測位の信頼性を判定することによって、オフセット値測定部１１により測定されるオフセット値の信頼性の有無を判定する。 The reliability determination unit 16 determines whether or not the offset value measured by the offset value measurement unit 11 is reliable. As described above, the offset value measurement unit 11 calculates the offset value using the output value of the GPS receiver 3. Therefore, the reliability determination unit 16 determines the reliability of the offset value measured by the offset value measurement unit 11 by determining the reliability of positioning by the GPS receiver 3, for example.
具体的には、信頼性判定部１６は、ＧＰＳ受信機３による電波の受信状態に基づいて、ＧＰＳ傾斜角算出部２２により算出されるＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性を判定する。ＧＰＳ傾斜角算出部２２は、ＧＰＳ受信機３が４つ以上のＧＰＳ衛星から電波を受信できて、３次元測位処理を行うことが可能なときにのみ、ＸＹＺ方向の速度ベクトルを計算することができる。そこで、信頼性判定部１６は、ＧＰＳ受信機３が３次元測位処理を行うことが可能かどうかに応じて、それが可能でないときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性がないと判断する。 Specifically, the reliability determination unit 16 determines the reliability of the GPS tilt angle θgps calculated by the GPS tilt angle calculation unit 22 based on the reception state of the radio wave by the GPS receiver 3. The GPS tilt angle calculation unit 22 can calculate the velocity vector in the XYZ directions only when the GPS receiver 3 can receive radio waves from four or more GPS satellites and can perform three-dimensional positioning processing. it can. Therefore, the reliability determination unit 16 determines that the GPS tilt angle θgps is not reliable when the GPS receiver 3 is not capable of performing the three-dimensional positioning process.
信頼性判定部１６は、ＧＰＳ受信機３が３次元測位処理を行うことが可能と判断した場合は、更に次の内容を判定する。すなわち、ＧＰＳ受信機３で複数のＧＰＳ衛星から受信する電波のドップラー効果による周波数の変化から計算した車両の速度（以下、ＧＰＳ速度Ｖgpsと称する）に基づいて、ＧＰＳ傾斜角算出部２２により算出されるＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性を判定する。 When it is determined that the GPS receiver 3 can perform the three-dimensional positioning process, the reliability determination unit 16 further determines the following content. That is, it is calculated by the GPS tilt angle calculation unit 22 based on the vehicle speed (hereinafter referred to as GPS speed Vgps) calculated from the change in frequency due to the Doppler effect of radio waves received from a plurality of GPS satellites by the GPS receiver 3. The reliability of the GPS tilt angle θgps is determined.
車速が遅い状況では、算出されるＧＰＳ傾斜角θgpsの精度が上がらない。また、ＧＰＳ傾斜角θgpsを求める際には垂直速度Ｚvを水平速度√(Ｘv2＋Ｙv2)により除算する必要があるので、車速がゼロの停車時はＧＰＳ傾斜角θgpsを求めることができない。そこで、信頼性判定部１６は、例えばＧＰＳ速度Ｖgpsが１０ｋｍ／ｈ以上かどうかを判定し、１０ｋｍ／ｈ以上のときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性があると判断し、１０ｋｍ／ｈより遅いときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性がないと判断する。 In a situation where the vehicle speed is low, the accuracy of the calculated GPS tilt angle θgps does not increase. Further, since the vertical speed Zv needs to be divided by the horizontal speed √ (Xv 2 + Yv 2 ) when determining the GPS tilt angle θgps, the GPS tilt angle θgps cannot be determined when the vehicle speed is zero. Therefore, the reliability determination unit 16 determines, for example, whether or not the GPS speed Vgps is 10 km / h or more, and determines that the GPS inclination angle θgps is reliable when it is 10 km / h or more, and is slower than 10 km / h. Determines that the GPS tilt angle θgps is not reliable.
また、信頼性判定部１６は、ＧＰＳ傾斜角算出部２２により実際に算出されたＧＰＳ傾斜角θgpsを取得し、当該ＧＰＳ傾斜角θgpsの絶対値が所定値以下か否かでＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性を判定する。日本の道路には１０度より大きい傾斜は存在しない。そこで、信頼性判定部１６は、例えばＧＰＳ傾斜角θgpsが１０度以下かどうかを判定し、１０度以下のときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性があると判断し、１０度より大きいときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性がないと判断する。 Further, the reliability determination unit 16 acquires the GPS tilt angle θgps actually calculated by the GPS tilt angle calculation unit 22, and determines whether the GPS tilt angle θgps is equal to or less than a predetermined value depending on whether the absolute value of the GPS tilt angle θgps is equal to or less than a predetermined value. Judge reliability. There is no slope greater than 10 degrees on Japanese roads. Therefore, for example, the reliability determination unit 16 determines whether or not the GPS tilt angle θgps is 10 degrees or less. When the GPS tilt angle θgps is 10 degrees or less, the reliability determination unit 16 determines that the GPS tilt angle θgps is reliable. It is determined that the inclination angle θgps is not reliable.
さらに、信頼性判定部１６は、ＧＰＳ傾斜角算出部２２により実際に算出されたＧＰＳ傾斜角θgpsを取得し、当該ＧＰＳ傾斜角θgpsの標準偏差が所定値以下か否かでＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性を判定する。例えば、ＧＰＳ傾斜角θgpsの標準偏差が３度以下であれば、ＧＰＳ傾斜角算出部２２により算出されるＧＰＳ傾斜角θgpsの値にバラツキは少ないと考えられるので、ＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性があると判断する。一方、標準偏差が３度より大きいときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性がないと判断する。 Further, the reliability determination unit 16 acquires the GPS tilt angle θgps actually calculated by the GPS tilt angle calculation unit 22, and determines whether the GPS tilt angle θgps is based on whether the standard deviation of the GPS tilt angle θgps is equal to or less than a predetermined value. Judge reliability. For example, if the standard deviation of the GPS tilt angle θgps is 3 degrees or less, the GPS tilt angle θgps calculated by the GPS tilt angle calculation unit 22 is considered to have little variation, and therefore the reliability of the GPS tilt angle θgps is reliable. Judge that there is. On the other hand, when the standard deviation is larger than 3 degrees, it is determined that the GPS tilt angle θgps is not reliable.
上述したＧＰＳ速度Ｖgps、ＧＰＳ傾斜角θgpsの絶対値、ＧＰＳ傾斜角θgpsの標準偏差を用いた３つの判定は、何れか１つのみ行っても良いし、何れか２つの組み合わせで行っても良いし、３つ全てを行っても良い。２つ以上の判定を行ったときは、その全ての条件を満たすときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性があると判断し、少なくとも１つの条件を満たさないときはＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性がないと判断する。信頼性判定部１６は、ＧＰＳ傾斜角θgpsの信頼性がなければ、これに基づいて算出されるオフセット値にも信頼性がないと判断する。 The above-described three determinations using the GPS speed Vgps, the absolute value of the GPS tilt angle θgps, and the standard deviation of the GPS tilt angle θgps may be performed in any one or in combination of any two. And you may do all three. When two or more determinations are made, it is determined that the GPS inclination angle θgps is reliable when all the conditions are satisfied, and the GPS inclination angle θgps is not reliable when at least one condition is not satisfied. Judge. If there is no reliability of the GPS tilt angle θgps, the reliability determination unit 16 determines that the offset value calculated based on this is not reliable.
なお、オフセット値測定部１１がオフセット値を算出する際には、車速センサ２の出力値も用いる。そこで信頼性判定部１６は、車速センサ２の信頼性を判定することによって、オフセット値測定部１１により測定されるオフセット値の信頼性の有無を判定するようにしてもよい。 When the offset value measurement unit 11 calculates the offset value, the output value of the vehicle speed sensor 2 is also used. Therefore, the reliability determination unit 16 may determine the reliability of the offset value measured by the offset value measurement unit 11 by determining the reliability of the vehicle speed sensor 2.
例えば、信頼性判定部１６は、車速センサ２より出力される車速Ｖcarに基づいて、加速度傾斜角算出部２１により算出される加速度傾斜角θaccの信頼性を判定する。車速Ｖcarが遅い状況では路面の振動の影響を受けやすいので、算出される加速度傾斜角θaccの信頼性が低下する。そこで、信頼性判定部１６は、例えば車速Ｖcarが１０ｋｍ／ｈ以上かどうかを判定し、１０ｋｍ／ｈ以上のときは加速度傾斜角θaccの信頼性があると判断し、１０ｋｍ／ｈより遅いときは加速度傾斜角θaccの信頼性がないと判断する。信頼性判定部１６は、加速度傾斜角θaccの信頼性がなければ、これに基づいて算出されるオフセット値にも信頼性がないと判断する。 For example, the reliability determination unit 16 determines the reliability of the acceleration tilt angle θacc calculated by the acceleration tilt angle calculation unit 21 based on the vehicle speed Vcar output from the vehicle speed sensor 2. In a situation where the vehicle speed Vcar is slow, it is easily affected by road surface vibration, so that the reliability of the calculated acceleration inclination angle θacc decreases. Therefore, for example, the reliability determination unit 16 determines whether or not the vehicle speed Vcar is 10 km / h or more. When the vehicle speed Vcar is 10 km / h or more, the reliability determination unit 16 determines that the acceleration inclination angle θacc is reliable, and when the vehicle speed Vcar is slower than 10 km / h. It is determined that the acceleration inclination angle θacc is not reliable. If there is no reliability of the acceleration inclination angle θacc, the reliability determination unit 16 determines that the offset value calculated based on this is not reliable.
オフセット値測定部１１により測定されたオフセット値を用いて特性データ記憶部１３に記憶されている温度特性データを校正する場合、信頼性のあるオフセット値のみを用いて校正するのが好ましい。逆に言えば、測定されたオフセット値に信頼性がないと信頼性判定部１６により判定された場合には、特性データ記憶部１３の温度特性データは校正しない方が好ましい。 When calibrating the temperature characteristic data stored in the characteristic data storage unit 13 using the offset value measured by the offset value measuring unit 11, it is preferable to calibrate using only the reliable offset value. Conversely, if the reliability determination unit 16 determines that the measured offset value is not reliable, it is preferable not to calibrate the temperature characteristic data in the characteristic data storage unit 13.
そこで、特性データ校正部１４は、オフセット値測定部１１により測定されたオフセット値の信頼性があると信頼性判定部１６により判断されたときにのみ、オフセット値測定部１１により測定されたオフセット値と温度測定部１２により測定された周囲温度とを用いて、特性データ記憶部１３に記憶されている温度特性データを校正し、校正後の温度特性データを特性データ記憶部１３に更新記憶する。 Therefore, the characteristic data calibration unit 14 determines the offset value measured by the offset value measurement unit 11 only when the reliability determination unit 16 determines that the offset value measured by the offset value measurement unit 11 is reliable. And the ambient temperature measured by the temperature measuring unit 12 are used to calibrate the temperature characteristic data stored in the characteristic data storage unit 13, and the temperature characteristic data after calibration is updated and stored in the characteristic data storage unit 13.
また、オフセット値取得部１５は、加速度センサ１のオフセット値を常に特性データ記憶部１３に記憶されている温度特性データから求めるようにしても良いが、信頼性判定部１６によるオフセット値の信頼性の判定結果に応じてオフセット値の取得方法を変えるようにしてもよい。すなわち、オフセット値取得部１５は、オフセット値測定部１１により測定されたオフセット値の信頼性があると信頼性判定部１６により判断されたときは、そのオフセット実測値を加速度センサ１のオフセット値に設定する。 Further, the offset value acquisition unit 15 may always obtain the offset value of the acceleration sensor 1 from the temperature characteristic data stored in the characteristic data storage unit 13, but the reliability of the offset value by the reliability determination unit 16. The offset value acquisition method may be changed according to the determination result. In other words, when the reliability determination unit 16 determines that the offset value measured by the offset value measurement unit 11 is reliable, the offset value acquisition unit 15 converts the actually measured offset value into the offset value of the acceleration sensor 1. Set.
一方、オフセット値取得部１５は、オフセット値測定部１１により測定されたオフセット値の信頼性がないと信頼性判定部１６により判断されたときは、温度測定部１２により測定された周囲温度を用いて特性データ記憶部１３に記憶されている温度特性データを参照し、測定された周囲温度に対応するオフセット値を温度特性データから取得して加速度センサ１のオフセット値に設定する。 On the other hand, the offset value acquisition unit 15 uses the ambient temperature measured by the temperature measurement unit 12 when the reliability determination unit 16 determines that the offset value measured by the offset value measurement unit 11 is not reliable. By referring to the temperature characteristic data stored in the characteristic data storage unit 13, an offset value corresponding to the measured ambient temperature is acquired from the temperature characteristic data and set as the offset value of the acceleration sensor 1.
イグニッション検出部１７は、車両のイグニッションがＯＮにされたことを検出する。オフセット値取得部１５は、イグニッション検出部１７によりイグニッションがＯＮにされたことが検出されたときに、温度測定部１２により測定された周囲温度を用いて特性データ記憶部１３に記憶されている温度特性データを参照し、測定された周囲温度に対応するオフセット値を温度特性データから取得して加速度センサ１のオフセット値に設定する。 The ignition detection unit 17 detects that the ignition of the vehicle is turned on. The offset value acquisition unit 15 uses the ambient temperature measured by the temperature measurement unit 12 when the ignition detection unit 17 detects that the ignition is turned on, and the temperature stored in the characteristic data storage unit 13 With reference to the characteristic data, an offset value corresponding to the measured ambient temperature is acquired from the temperature characteristic data and set as the offset value of the acceleration sensor 1.
イグニッションをＯＮにしたときは、前回イグニッションをＯＦＦにしたときから長い時間が経過している可能性があり、加速度センサ１の周囲温度も大きく変化している可能性がある。このような場合に、従来のようにイグニッションＯＦＦ時にメモリにバックアップしておいたオフセット値を用いると、オフセット誤差が大きくなってしまう可能性がある。そこで本実施形態では、上述のように、イグニッション検出部１７によりイグニッションがＯＮにされたことが検出されたときは、特性データ記憶部１３に記憶されている温度特性データからオフセット値を取得して加速度センサ１のオフセット値に設定する。 When the ignition is turned on, a long time may have passed since the ignition was turned off last time, and the ambient temperature of the acceleration sensor 1 may have changed greatly. In such a case, if an offset value backed up in the memory when the ignition is turned off as in the prior art is used, there is a possibility that the offset error becomes large. Therefore, in the present embodiment, as described above, when the ignition detection unit 17 detects that the ignition is turned on, the offset value is acquired from the temperature characteristic data stored in the characteristic data storage unit 13. The offset value of the acceleration sensor 1 is set.
次に、上記のように構成した本実施形態による加速度センサオフセット補正装置１００の動作を説明する。図５は、本実施形態による加速度センサオフセット補正装置１００の動作例を示すフローチャートである。なお、このフローチャートの開始時点において、特性データ記憶部１３には基準温度特性データが既に記憶されているものとする。また、車両のイグニッションは既にＯＮになっているものとする。 Next, the operation of the acceleration sensor offset correction apparatus 100 according to the present embodiment configured as described above will be described. FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation example of the acceleration sensor offset correction apparatus 100 according to the present embodiment. It is assumed that reference temperature characteristic data is already stored in the characteristic data storage unit 13 at the start of this flowchart. Further, it is assumed that the ignition of the vehicle is already turned on.
図５において、まず、温度測定部１２は、温度センサ４の出力値に基づいて、加速度センサ１の周囲温度を測定する（ステップＳ１）。また、オフセット値測定部１１は、加速度センサ１、車速センサ２およびＧＰＳ受信機３の出力値を用いて、加速度センサ１のオフセット値を算出する（ステップＳ２）。次に、信頼性判定部１６は、オフセット値測定部１１により測定されたオフセット値に信頼性があるか否かを判定する（ステップＳ３）。 In FIG. 5, first, the temperature measurement unit 12 measures the ambient temperature of the acceleration sensor 1 based on the output value of the temperature sensor 4 (step S1). Moreover, the offset value measurement part 11 calculates the offset value of the acceleration sensor 1 using the output value of the acceleration sensor 1, the vehicle speed sensor 2, and the GPS receiver 3 (step S2). Next, the reliability determination unit 16 determines whether or not the offset value measured by the offset value measurement unit 11 is reliable (step S3).
ここで、オフセット値測定部１１により測定されたオフセット値に信頼性があると信頼性判定部１６にて判定された場合、特性データ校正部１４は、当該オフセット値測定部１１により測定されたオフセット値と、温度測定部１２により測定された周囲温度とを用いて、特性データ記憶部１３に記憶されている温度特性データを校正し、校正後の温度特性データを特性データ記憶部１３に更新記憶する（ステップＳ４）。また、オフセット値取得部１５は、オフセット値測定部１１により測定されたオフセット値をそのまま加速度センサ１のオフセット値に設定する（ステップＳ５）。 Here, when the reliability determination unit 16 determines that the offset value measured by the offset value measurement unit 11 is reliable, the characteristic data calibration unit 14 determines the offset measured by the offset value measurement unit 11. The temperature characteristic data stored in the characteristic data storage unit 13 is calibrated using the value and the ambient temperature measured by the temperature measurement unit 12, and the temperature characteristic data after calibration is updated and stored in the characteristic data storage unit 13. (Step S4). Further, the offset value acquisition unit 15 sets the offset value measured by the offset value measurement unit 11 as it is as the offset value of the acceleration sensor 1 (step S5).
一方、オフセット値測定部１１により測定されたオフセット値の信頼性がないと信頼性判定部１６にて判定されたときは、オフセット値取得部１５は、ステップＳ１で温度測定部１２により測定された周囲温度を用いて特性データ記憶部１３に記憶されている温度特性データを参照し、周囲温度に対応するオフセット値を取得して加速度センサ１のオフセット値に設定する（ステップＳ６）。以上のようにして加速度センサ１のオフセット値を設定することにより、加速度センサオフセット補正装置１００の１回のループ動作が終了する。その後再びステップＳ１から処理を開始する。 On the other hand, when the reliability determination unit 16 determines that the offset value measured by the offset value measurement unit 11 is not reliable, the offset value acquisition unit 15 is measured by the temperature measurement unit 12 in step S1. With reference to the temperature characteristic data stored in the characteristic data storage unit 13 using the ambient temperature, an offset value corresponding to the ambient temperature is acquired and set as the offset value of the acceleration sensor 1 (step S6). By setting the offset value of the acceleration sensor 1 as described above, one loop operation of the acceleration sensor offset correction apparatus 100 is completed. Thereafter, the process starts again from step S1.
なお、本フローチャートでは、オフセット値測定部１１によりオフセット値を算出してから（ステップＳ１）、そのオフセット値に信頼性があるか否かを信頼性判定部１６により判定する（ステップＳ２）ようにしているが、これに限定されない。例えば、オフセット値を算出する際に必要なＧＰＳ傾斜角θgpsまたは加速度傾斜角θaccの信頼性を信頼性判定部１６により判定し、これらに信頼性があると信頼性判定部１６にて判定されたときにのみオフセット値を算出するようにしても良い。 In this flowchart, after the offset value is calculated by the offset value measuring unit 11 (step S1), the reliability determining unit 16 determines whether or not the offset value is reliable (step S2). However, it is not limited to this. For example, the reliability determination unit 16 determines the reliability of the GPS tilt angle θgps or the acceleration tilt angle θacc necessary for calculating the offset value, and the reliability determination unit 16 determines that these are reliable. Only when the offset value may be calculated.
また、本フローチャートでは、車両のイグニッションがＯＮにされたときの動作は示していないが、例えば以下のように動作する。すなわち、イグニッション検出部１７によりイグニッションがＯＮにされたことが検出されたときは、温度測定部１２により加速度センサ１の周囲温度を測定した後、オフセット値取得部１５が、特性データ記憶部１３に記憶されている温度特性データからオフセット値を取得して加速度センサ１のオフセット値に設定する。その後、図５のステップＳ１の処理に移行する。 In addition, in this flowchart, the operation when the ignition of the vehicle is turned on is not shown, but the operation is as follows, for example. That is, when the ignition detection unit 17 detects that the ignition is turned on, the temperature measurement unit 12 measures the ambient temperature of the acceleration sensor 1, and then the offset value acquisition unit 15 stores the characteristic data in the characteristic data storage unit 13. An offset value is acquired from the stored temperature characteristic data and set to the offset value of the acceleration sensor 1. Thereafter, the process proceeds to step S1 in FIG.
以上詳しく説明したように、本実施形態では、加速度センサ１のオフセット値と周囲温度との関係を表した標準的な基準温度特性データを特性データ記憶部１３にあらかじめ記憶しておく。その後、オフセット値測定部１１により加速度センサ１のオフセット値を測定するとともに、温度測定部１２により加速度センサ１の周囲温度を測定し、これらの実測値を用いて温度特性データを校正し、校正後の温度特性データを特性データ記憶部１３に更新記憶する。 As described above in detail, in this embodiment, standard reference temperature characteristic data representing the relationship between the offset value of the acceleration sensor 1 and the ambient temperature is stored in the characteristic data storage unit 13 in advance. Thereafter, the offset value of the acceleration sensor 1 is measured by the offset value measuring unit 11, the ambient temperature of the acceleration sensor 1 is measured by the temperature measuring unit 12, and the temperature characteristic data is calibrated using these actually measured values. The temperature characteristic data is updated and stored in the characteristic data storage unit 13.
そして、例えばオフセット値測定部１１により測定されたオフセット値の信頼性がないと信頼性判定部１６にて判定されたとき、または、車両のイグニッションがＯＮにされたことがイグニッション検出部１７により検出されたときに、温度測定部１２により測定された周囲温度を用いて特性データ記憶部１３に記憶されている温度特性データを参照し、周囲温度に対応するオフセット値を温度特性データから取得して加速度センサ１のオフセット値に設定するようにしている。 For example, when the reliability determination unit 16 determines that the offset value measured by the offset value measurement unit 11 is not reliable, or the ignition detection unit 17 detects that the vehicle ignition is turned on. The temperature characteristic data stored in the characteristic data storage unit 13 using the ambient temperature measured by the temperature measurement unit 12 to obtain an offset value corresponding to the ambient temperature from the temperature characteristic data. The offset value of the acceleration sensor 1 is set.
これにより、例えばＧＰＳ測位環境が悪く、加速度センサ１のオフセット値を長時間にわたって測定できない場合や、車両のイグニッションＯＮ時でその前のイグニッションＯＦＦ時と比べて周囲温度が変わっている場合など、加速度センサ１のオフセット誤差が大きくなるケースでも、現時点の加速度センサ１の周囲温度を測定して、特性データ記憶部１３に記憶されている温度特性データと照合することにより、周囲温度に応じて補正されたオフセット値を加速度センサ１のオフセット値に設定することが可能となる。 As a result, for example, when the GPS positioning environment is poor and the offset value of the acceleration sensor 1 cannot be measured for a long time, or when the ambient temperature changes when the vehicle ignition is on compared to the previous ignition off, Even in the case where the offset error of the sensor 1 becomes large, the ambient temperature of the acceleration sensor 1 at the present time is measured, and it is corrected according to the ambient temperature by checking with the temperature characteristic data stored in the characteristic data storage unit 13. It is possible to set the offset value as the offset value of the acceleration sensor 1.
このとき参照される温度特性データはオフセット値および周囲温度の実測値に基づいて校正されているため、加速度センサ１の個体差の影響がなく、実際に使用している加速度センサ１に合った温度特性データとなっている。このため、その加速度センサ１にとって適切なオフセット値に精度よく補正することができる。また、１つのオフセット実測値が得られたときに温度特性データの全体を校正するようにした場合には、温度特性データ上でオフセット実測値が存在しない温度が加速度センサ１の周囲温度として測定された場合でも、校正済みの温度特性データからオフセット補正を行うことができる。これにより、自律航法の測位精度ひいては自車位置の測位精度を向上させることができる。 Since the temperature characteristic data referred to at this time is calibrated based on the offset value and the measured value of the ambient temperature, there is no influence of individual differences of the acceleration sensor 1 and the temperature suitable for the acceleration sensor 1 actually used. It is characteristic data. For this reason, it is possible to accurately correct the offset value appropriate for the acceleration sensor 1. Further, when the entire temperature characteristic data is calibrated when one actual offset value is obtained, the temperature at which no actual offset value exists on the temperature characteristic data is measured as the ambient temperature of the acceleration sensor 1. Even in such a case, offset correction can be performed from the calibrated temperature characteristic data. Thereby, the positioning accuracy of autonomous navigation, and thus the positioning accuracy of the vehicle position can be improved.
なお、上記実施形態では、車両のイグニッションがＯＮにされたときは、特性データ記憶部１３に記憶されている温度特性データから加速度センサ１のオフセット値を求めるものとして説明したが、これに限定されない。例えば、車両のイグニッションがＯＮにされたときにも信頼性判定部１６によりオフセット値の信頼性を判定し、信頼性があると判定された場合にはその実測値をそのまま加速度センサ１のオフセット値に設定し、信頼性がないと判定された場合に温度特性データから加速度センサ１のオフセット値を求めるようにしても良い。 In the above-described embodiment, it has been described that the offset value of the acceleration sensor 1 is obtained from the temperature characteristic data stored in the characteristic data storage unit 13 when the ignition of the vehicle is turned on. However, the present invention is not limited to this. . For example, even when the ignition of the vehicle is turned on, the reliability determination unit 16 determines the reliability of the offset value. If it is determined that the vehicle is reliable, the actual measurement value is used as it is as the offset value of the acceleration sensor 1. If it is determined that there is no reliability, the offset value of the acceleration sensor 1 may be obtained from the temperature characteristic data.
その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 In addition, each of the above-described embodiments is merely an example of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner. In other words, the present invention can be implemented in various forms without departing from the spirit or main features thereof.
１ 加速度センサ
２ 車速センサ
３ ＧＰＳ受信機
４ 温度センサ
１１ オフセット値測定部
１２ 温度測定部
１３ 特性データ記憶部
１４ 特性データ校正部
１５ オフセット値取得部
１６ 信頼性判定部
１７ イグニッション検出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Acceleration sensor 2 Vehicle speed sensor 3 GPS receiver 4 Temperature sensor 11 Offset value measurement part 12 Temperature measurement part 13 Characteristic data memory | storage part 14 Characteristic data calibration part 15 Offset value acquisition part 16 Reliability determination part 17 Ignition detection part
Claims (5)
上記加速度センサのオフセット値を測定するオフセット値測定部と、
上記加速度センサの周囲温度を測定する温度測定部と、
上記オフセット値測定部により上記オフセット値が測定されたときに、当該測定されたオフセット値と上記温度測定部により測定された周囲温度とを用いて、上記特性データ記憶部に記憶されている温度特性データを校正し、校正後の温度特性データを上記特性データ記憶部に更新記憶する特性データ校正部と、
上記温度測定部により測定された周囲温度を用いて上記特性データ記憶部に記憶されている温度特性データを参照し、上記周囲温度に対応するオフセット値を上記温度特性データから取得して上記加速度センサのオフセット値に設定するオフセット値取得部とを備えたことを特徴とする加速度センサオフセット補正装置。 A characteristic data storage unit for storing temperature characteristic data representing the relationship between the offset value of the acceleration sensor and the ambient temperature of the acceleration sensor;
An offset value measuring unit for measuring the offset value of the acceleration sensor;
A temperature measuring unit for measuring the ambient temperature of the acceleration sensor;
When the offset value is measured by the offset value measuring unit, the temperature characteristic stored in the characteristic data storage unit using the measured offset value and the ambient temperature measured by the temperature measuring unit. A characteristic data calibration unit that calibrates the data and updates and stores the temperature characteristic data after calibration in the characteristic data storage unit;
The acceleration sensor refers to the temperature characteristic data stored in the characteristic data storage unit using the ambient temperature measured by the temperature measurement unit, and obtains an offset value corresponding to the ambient temperature from the temperature characteristic data. An acceleration sensor offset correction apparatus, comprising: an offset value acquisition unit that sets the offset value of the acceleration sensor.
上記特性データ校正部は、上記オフセット値測定部により測定される上記オフセット値の信頼性があると上記信頼性判定部により判断されたときに、上記オフセット値測定部により測定されたオフセット値と上記温度測定部により測定された周囲温度とを用いて、上記特性データ記憶部に記憶されている温度特性データを校正し、校正後の温度特性データを上記特性データ記憶部に更新記憶することを特徴とする請求項１に記載の加速度センサオフセット補正装置。 A reliability determination unit for determining whether or not the offset value measured by the offset value measurement unit is reliable,
The characteristic data calibration unit, when the reliability determination unit determines that the offset value measured by the offset value measurement unit is reliable, and the offset value measured by the offset value measurement unit and the The temperature characteristic data stored in the characteristic data storage unit is calibrated using the ambient temperature measured by the temperature measurement unit, and the temperature characteristic data after calibration is updated and stored in the characteristic data storage unit. The acceleration sensor offset correction apparatus according to claim 1.
上記オフセット値取得部は、上記オフセット値測定部により測定される上記オフセット値の信頼性がないと上記信頼性判定部により判断されたときに、上記温度測定部により測定された周囲温度を用いて上記特性データ記憶部に記憶されている温度特性データを参照し、上記周囲温度に対応するオフセット値を取得して上記加速度センサのオフセット値に設定することを特徴とする請求項１に記載の加速度センサオフセット補正装置。 A reliability determination unit for determining whether or not the offset value measured by the offset value measurement unit is reliable,
The offset value acquisition unit uses the ambient temperature measured by the temperature measurement unit when the reliability determination unit determines that the offset value measured by the offset value measurement unit is not reliable. 2. The acceleration according to claim 1, wherein the temperature characteristic data stored in the characteristic data storage unit is referred to obtain an offset value corresponding to the ambient temperature and set the offset value of the acceleration sensor. Sensor offset correction device.
上記オフセット値取得部は、上記イグニッション検出部により上記イグニッションがオンにされたことが検出されたときに、上記温度測定部により測定された周囲温度を用いて上記特性データ記憶部に記憶されている温度特性データを参照し、上記周囲温度に対応するオフセット値を取得して上記加速度センサのオフセット値に設定することを特徴とする請求項１に記載の加速度センサオフセット補正装置。 An ignition detection unit for detecting that the ignition of the vehicle is turned on;
The offset value acquisition unit is stored in the characteristic data storage unit using the ambient temperature measured by the temperature measurement unit when the ignition detection unit detects that the ignition is turned on. 2. The acceleration sensor offset correction apparatus according to claim 1, wherein an offset value corresponding to the ambient temperature is obtained by referring to temperature characteristic data and set to the offset value of the acceleration sensor.
上記オフセット値測定部により上記オフセット値が測定されたときに、当該測定されたオフセット値と温度測定部により測定された上記加速度センサの周囲温度とを用いて、上記加速度センサのオフセット値と周囲温度との関係を表すデータとして特性データ記憶部に記憶されている温度特性データを校正し、校正後の温度特性データを上記特性データ記憶部に更新記憶する第２のステップと、
上記温度測定部により測定された周囲温度を用いて上記特性データ記憶部に記憶されている温度特性データを参照し、上記周囲温度に対応するオフセット値を上記温度特性データから取得して上記加速度センサのオフセット値に設定する第３のステップとを有することを特徴とする加速度センサオフセット補正方法。 A first step of measuring an offset value of the acceleration sensor by an offset value measuring unit;
When the offset value is measured by the offset value measuring unit, the offset value and the ambient temperature of the acceleration sensor are calculated using the measured offset value and the ambient temperature of the acceleration sensor measured by the temperature measuring unit. A second step of calibrating the temperature characteristic data stored in the characteristic data storage unit as data representing the relationship between and the temperature data after calibration is updated and stored in the characteristic data storage unit;
The acceleration sensor refers to the temperature characteristic data stored in the characteristic data storage unit using the ambient temperature measured by the temperature measurement unit, and obtains an offset value corresponding to the ambient temperature from the temperature characteristic data. And a third step of setting the offset value to an acceleration sensor offset correction method.
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