JP2013132968A - Vehicle attitude estimating device and theft informing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の姿勢を推定する車両姿勢推定装置、及び当該車両姿勢推定装置を用いた盗難通知装置に関する。 The present invention relates to a vehicle posture estimation device that estimates the posture of a vehicle, and a theft notification device that uses the vehicle posture estimation device.
車両に搭載される装置において車両の盗難事故を検出し、GPS等の測位手段を用いて盗難車両の位置情報を、セキュリティセンタや本人へ通知する盗難車両追跡(Stolen Vehicle Tracking )サービス(以下「SVT」という)が知られている。 A stolen vehicle tracking service (hereinafter referred to as “SVT”) that detects a vehicle theft accident in a device mounted on a vehicle and notifies the security center and the person of the location information of the stolen vehicle using positioning means such as GPS. ") Is known.
このような盗難事故を検出する手法の一つに、車両の姿勢変化を検出するものがある。車両の姿勢変化は、例えば3軸加速度センサを用いて検出する。具体的には、車両停車中においては、加速度センサによって重力加速度が検出される。したがって、この重力加速度の変化から車両の姿勢変化を検出することができ、盗難事故を検出することが可能となる。 One technique for detecting such a theft accident is to detect a change in the attitude of the vehicle. The change in the posture of the vehicle is detected using, for example, a three-axis acceleration sensor. Specifically, when the vehicle is stopped, the acceleration of gravity is detected by the acceleration sensor. Therefore, it is possible to detect a change in the attitude of the vehicle from this change in gravitational acceleration, and to detect a theft accident.
しかしながら、加速度センサは測定値に誤差を含むことが知られている。この誤差は、センサの取り付け角誤差と温度変化に依存するオフセット誤差とに大別される。このように加速度センサの測定値に誤差が含まれることから、車両の姿勢変化を正確に検出するためには、加速度センサの誤差を精度よく推定することが必要になる。 However, it is known that the acceleration sensor includes an error in the measurement value. This error is roughly classified into a sensor mounting angle error and an offset error depending on a temperature change. Since the measurement value of the acceleration sensor includes an error in this way, it is necessary to accurately estimate the error of the acceleration sensor in order to accurately detect the change in the posture of the vehicle.
従来、3軸の加速度センサの誤差をCAN経由の車速情報を利用して推定する手法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。また、2軸及び3軸の加速度センサの取り付け角誤差について、車速やジャイロスコープを利用して推定する手法が開示されている(例えば、特許文献2参照)。さらにまた、2軸の加速度センサのオフセット誤差を推定する手法が開示されている(例えば、特許文献3参照)。 Conventionally, a method of estimating an error of a triaxial acceleration sensor using vehicle speed information via CAN has been disclosed (for example, see Patent Document 1). In addition, a method for estimating the mounting angle error of the biaxial and triaxial acceleration sensors using a vehicle speed or a gyroscope is disclosed (for example, see Patent Document 2). Furthermore, a technique for estimating an offset error of a biaxial acceleration sensor has been disclosed (see, for example, Patent Document 3).
しかしながら、特許文献1及び2に記載された発明では、車速情報を例えばCAN経由で取得するのであるが、当該車速情報の精度や受信周期に誤差の推定精度が依存するという課題がある。また、車速情報をCAN経由で取得可能にシステムを構成する必要があり、システム構成が複雑になる虞がある。 However, in the inventions described in Patent Documents 1 and 2, vehicle speed information is acquired via, for example, CAN, but there is a problem that the accuracy of error estimation depends on the accuracy of the vehicle speed information and the reception cycle. In addition, it is necessary to configure the system so that vehicle speed information can be acquired via CAN, and the system configuration may be complicated.
一方、特許文献3に記載された発明では、オフセット誤差を推定するための前提として取り付け角誤差が「0」に近くなるよう正確に取り付ける必要があり、汎用性に劣る結果となりかねない。 On the other hand, in the invention described in Patent Document 3, it is necessary to accurately attach the attachment angle error to be close to “0” as a premise for estimating the offset error, which may result in poor versatility.
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、よりシンプルな構成で加速度センサのオフセット誤差を補正し、高精度に車両姿勢を推定することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to correct the offset error of the acceleration sensor with a simpler configuration and estimate the vehicle posture with high accuracy.
上記目的を達成するためになされた請求項1に記載の車両姿勢推定装置では、加速度センサが、車両に生じる加速度を検出する。また、GPS受信機が、GPS測位データに基づくGPSデータを出力する。GPSデータは、GPS測位データそのものであってもよいし、GPS測位データから得られる車両の現在位置や車両速度などであってもよい。 In the vehicle posture estimation apparatus according to claim 1, which is made to achieve the above object, the acceleration sensor detects acceleration generated in the vehicle. The GPS receiver outputs GPS data based on the GPS positioning data. The GPS data may be the GPS positioning data itself, or the current position of the vehicle and the vehicle speed obtained from the GPS positioning data.
ここで特に、観測値算出手段が、加速度センサにて得られる加速度に基づくセンサデータとGPSデータとから観測値を算出する。具体的には、センサデータは、加速度センサにて検出される加速度を積分した車両速度であることが考えられる。 Here, in particular, the observation value calculation means calculates the observation value from the sensor data based on the acceleration obtained by the acceleration sensor and the GPS data. Specifically, the sensor data may be a vehicle speed obtained by integrating acceleration detected by the acceleration sensor.
このとき、誤差推定手段は、加速度センサのオフセット誤差を状態量とし、観測値算出手段にて算出される観測値を用い、オフセット誤差をカルマンフィルタにより推定する。そして、車両姿勢推定手段により、推定されたオフセット誤差が用いられ、車両姿勢が推定される。車両姿勢は、例えば車両姿勢ベクトルとして算出される。 At this time, the error estimation means uses the offset value of the acceleration sensor as a state quantity, uses the observation value calculated by the observation value calculation means, and estimates the offset error by the Kalman filter. Then, the vehicle posture is estimated by the vehicle posture estimation means using the estimated offset error. The vehicle posture is calculated as a vehicle posture vector, for example.
つまり、本発明では、GPSシステムとの複合化を図るため、カルマンフィルタを用いたのである。このようにすれば、車速情報を例えばCAN経由で取得する必要がなく、よりシンプルな構成で加速度センサのオフセット誤差を補正することができ、高精度に車両姿勢を推定することができる。 That is, in the present invention, the Kalman filter is used in order to combine with the GPS system. In this way, it is not necessary to acquire vehicle speed information via, for example, CAN, the offset error of the acceleration sensor can be corrected with a simpler configuration, and the vehicle attitude can be estimated with high accuracy.
ところで、加速度センサの取り付け角誤差については、請求項2に示すように、誤差推定手段が、車両停車時の重力加速度及び車両進行時の車両進行方向の加速度を基に算出することが考えられる。この場合、車両姿勢推定手段は、取り付け角誤差及びオフセット誤差を用い、車両姿勢を推定する。このようにすれば、加速度センサの取り付け角誤差も補正される。 By the way, as shown in claim 2, it is conceivable that the error estimation means calculates the acceleration sensor mounting angle error based on the gravitational acceleration when the vehicle is stopped and the acceleration in the vehicle traveling direction when the vehicle is traveling. In this case, the vehicle posture estimation means estimates the vehicle posture using the attachment angle error and the offset error. In this way, the mounting angle error of the acceleration sensor is also corrected.
なお、盗難事故の防止のための車両姿勢推定という観点からは、請求項3に示すように、誤差推定手段がオフセット誤差を記憶装置に記憶する構成が考えられる。このとき、車両姿勢推定手段は、車両への電源供給が停止された後も、記憶装置に記憶されたオフセット誤差を用い、車両姿勢を推定する。車両への電源供給が停止された後とは、例えばイグニッションスイッチのオフによって車両への電源供給が停止された状態をいう。このようにすれば、車両走行時に推定されたオフセット誤差を用いての車両姿勢の推定が可能となる。 From the viewpoint of vehicle attitude estimation for the prevention of theft accidents, as shown in claim 3, a configuration in which the error estimation means stores the offset error in a storage device is conceivable. At this time, the vehicle posture estimation means estimates the vehicle posture using the offset error stored in the storage device even after the power supply to the vehicle is stopped. After the power supply to the vehicle is stopped refers to a state in which the power supply to the vehicle is stopped by turning off the ignition switch, for example. In this way, it is possible to estimate the vehicle posture using the offset error estimated during vehicle travel.
また、加速度センサのオフセット誤差は、センサ周りの温度に依存する。したがって、車両への電源供給が開始されることで温度上昇が生じると、オフセット誤差が大きくなっていく。ただし、一定時間が経過すると、オフセット誤差はほぼ安定することが知られている。 The offset error of the acceleration sensor depends on the temperature around the sensor. Therefore, when the temperature rises due to the start of power supply to the vehicle, the offset error increases. However, it is known that the offset error becomes almost stable after a certain period of time.
そこで、請求項4に示すように、誤差推定手段は、車両への電源供給が開始されてからの経過時間に基づき、複数のオフセット誤差を記憶手段に記憶することが考えられる。例えば、一定時間が経過する前のオフセット誤差の変動時にはオフセット誤差を変動時誤差として記憶し、一定時間が経過した後のオフセット誤差の安定時にはオフセット誤差を安定時誤差として記憶するという具合である。この場合、車両姿勢推定手段は、車両への電源供給が停止されてからの経過時間に基づき、複数のオフセット誤差を選択的に用い、車両姿勢を推定する。このようにすれば、車両への電源供給が停止された後も、高精度な車両姿勢の推定が可能となる。 Therefore, as shown in claim 4, it is conceivable that the error estimation means stores a plurality of offset errors in the storage means based on the elapsed time from the start of power supply to the vehicle. For example, when the offset error fluctuates before a certain time elapses, the offset error is stored as a fluctuating error, and when the offset error stabilizes after a certain time elapses, the offset error is stored as a stable error. In this case, the vehicle posture estimation means estimates the vehicle posture by selectively using a plurality of offset errors based on the elapsed time since the power supply to the vehicle is stopped. This makes it possible to estimate the vehicle posture with high accuracy even after the power supply to the vehicle is stopped.
ところで、車両速度が小さいと、GPS測位データに基づく車両速度の信頼度が低下する。そこで、請求項5に示すように、誤差推定手段は、GPS測位データに基づく車両速
度が所定速度を上回る場合に、オフセット誤差を推定することが好ましい。このようにすれば、より精度良くオフセット誤差を推定することができる。
By the way, if the vehicle speed is low, the reliability of the vehicle speed based on the GPS positioning data is lowered. Therefore, as shown in claim 5, it is preferable that the error estimation means estimates the offset error when the vehicle speed based on the GPS positioning data exceeds a predetermined speed. In this way, it is possible to estimate the offset error with higher accuracy.
なお、誤差共分散値が大きくなると、推定されるオフセット誤差の信頼度が低下する。そこで、請求項6に示すように、誤差推定手段は、誤差共分散値が所定の閾値を下回る場合に、オフセット誤差を記憶装置に記憶することが考えられる。このようにすれば、記憶装置に記憶されるオフセット誤差の信頼度を上昇させることができる。 Note that as the error covariance value increases, the reliability of the estimated offset error decreases. Therefore, as shown in claim 6, it is conceivable that the error estimation means stores the offset error in the storage device when the error covariance value is below a predetermined threshold value. In this way, the reliability of the offset error stored in the storage device can be increased.
また、GPS測位データが長時間にわたって出力されない場合、誤差共分散の値と実際の誤差との間に乖離が発生する。つまり、実際の誤差が大きくなっているにもかかわらず、カルマンフィルタで認識される誤差が小さくなるという現象が生じる。 Further, when the GPS positioning data is not output for a long time, a divergence occurs between the error covariance value and the actual error. That is, there is a phenomenon in which the error recognized by the Kalman filter is reduced even though the actual error is increased.
そこで、請求項7に示すように、誤差推定手段は、GPS測位データが取得出来ない場合、又はGPS測位データに基づく車両速度が所定速度以下である場合、前回のオフセット誤差の推定から一定時間が経過したときは、誤差共分散値の再計算を行うことが好ましい。このようにすれば、新たに予測計算された誤差共分散値に基づきオフセット誤差が記憶装置に記憶されるため、オフセット誤差の信頼度を上昇させることができる。 Therefore, as shown in claim 7, the error estimation means is configured such that when the GPS positioning data cannot be obtained, or when the vehicle speed based on the GPS positioning data is equal to or lower than the predetermined speed, a predetermined time has elapsed from the previous estimation of the offset error. When the time has elapsed, it is preferable to recalculate the error covariance value. In this way, since the offset error is stored in the storage device based on the newly calculated error covariance value, the reliability of the offset error can be increased.
以上は、車両姿勢推定装置の発明として説明してきたが、請求項8に示すように、上記車両姿勢推定装置と、盗難判定通知手段とを備える盗難通知装置として実現することもできる。このとき、盗難判定通知手段は、車両姿勢推定装置の車両姿勢推定手段にて推定される車両姿勢に基づき、盗難事故の有無を判定し外部へ通知する。このようにすれば、車両姿勢推定に基づく盗難事故の防止効果が際だつ。 Although the above has been described as the invention of the vehicle posture estimation device, as shown in claim 8, it can also be realized as a theft notification device comprising the vehicle posture estimation device and a theft determination notification means. At this time, the theft determination notification means determines the presence / absence of a theft accident based on the vehicle posture estimated by the vehicle posture estimation means of the vehicle posture estimation device and notifies the outside. In this way, the effect of preventing a theft accident based on the vehicle posture estimation is conspicuous.
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、実施形態の盗難通知システムの概略構成を示すブロック図である。
盗難通知システムは、盗難通知装置10と、無線通信サービス事業者(Mobile Network
Operator、以下「MNO」をいう)50と、サービス提供プロバイダ(Telematics Service Provider、以下「TSP」という)60とを備えている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a theft notification system according to the embodiment.
The theft notification system includes a theft notification device 10 and a wireless communication service provider (Mobile Network
Operator (hereinafter referred to as “MNO”) 50 and a service providing provider (Telematics Service Provider, hereinafter referred to as “TSP”) 60.
盗難通知装置10では、車両の盗難事故が発生したか否かが判定され、盗難事故が発生した場合には、車両の位置がMNO50へ無線で通知される。MNO50は、TSP60へ車両の位置を通知し、TSP60から契約者などへ車両の盗難事故が発生した旨、及び、当該車両の位置が通知される。 The theft notification device 10 determines whether or not a vehicle theft accident has occurred, and if a theft accident has occurred, notifies the MNO 50 of the position of the vehicle wirelessly. The MNO 50 notifies the TSP 60 of the position of the vehicle, and the TSP 60 notifies the contractor and the like that a vehicle theft accident has occurred and the position of the vehicle.
ここで盗難通知装置10は、車両姿勢推定装置20、SVT判定部30、及び、無線部40を有している。
車両姿勢推定装置20は、車両姿勢を、車両姿勢ベクトルとして、SVT判定部30へ出力する。これにより、SVT判定部30は、車両姿勢ベクトルの変化から盗難事故が発生したか否かを判定し、盗難事故が発生したと判定した場合、無線部40に対しMNO50への発信を要求する。無線部40は、例えばW−CDMA、ワイヤレスLANなどを利用する無線装置として具現化される。
Here, the theft notification device 10 includes a vehicle attitude estimation device 20, an SVT determination unit 30, and a radio unit 40.
The vehicle posture estimation device 20 outputs the vehicle posture to the SVT determination unit 30 as a vehicle posture vector. Thereby, the SVT determination unit 30 determines whether or not a theft accident has occurred from the change in the vehicle attitude vector, and if it is determined that the theft accident has occurred, the SVT determination unit 30 requests the radio unit 40 to make a call to the MNO 50. The wireless unit 40 is embodied as a wireless device using, for example, W-CDMA, wireless LAN, or the like.
より具体的な構成として、車両姿勢推定装置20は、GPSアンテナ21、GPS受信機22、3軸加速度センサ(以下単に「加速度センサ」という)23、姿勢推定部24、リアルタイムクロック(以下「RTC」という)25、及び記憶装置26を有している。 As a more specific configuration, the vehicle attitude estimation device 20 includes a GPS antenna 21, a GPS receiver 22, a triaxial acceleration sensor (hereinafter simply referred to as “acceleration sensor”) 23, an attitude estimation unit 24, a real-time clock (hereinafter “RTC”). 25) and a storage device 26.
GPSアンテナ21は、GPS衛星70から送出される電波を受信するための構成である。
GPS受信機22は、GPSアンテナ21を介して受信されるGPS衛星70からの電波に基づくGPS測位データから、車両の位置及び速度ベクトルを求める。なお、車両の位置及び速度ベクトルは姿勢推定部24へ入力される。また、車両の位置はSVT判定部30へも入力される。
The GPS antenna 21 is configured to receive radio waves transmitted from the GPS satellite 70.
The GPS receiver 22 obtains a vehicle position and velocity vector from GPS positioning data based on radio waves from the GPS satellite 70 received via the GPS antenna 21. The vehicle position and speed vector are input to the posture estimation unit 24. The vehicle position is also input to the SVT determination unit 30.
加速度センサ23は、車両の加速度を検出する。加速度センサ23にて検出される車両の加速度は、姿勢推定部24へ入力される。
また、RTC25は計時機能を有する構成であり、RTC25から出力される時刻も、姿勢推定部24へ入力される。
The acceleration sensor 23 detects the acceleration of the vehicle. The vehicle acceleration detected by the acceleration sensor 23 is input to the posture estimation unit 24.
In addition, the RTC 25 has a timekeeping function, and the time output from the RTC 25 is also input to the attitude estimation unit 24.
姿勢推定部24は、加速度センサ23の誤差を推定し、当該誤差を補正値として記憶装置26に記憶する。これにより、姿勢推定部24は、GPS受信機22が機能しない車両停車時にあっても、すなわち、イグニッションスイッチがオフされた状態であっても、記憶装置26から補正値を読み出し、加速度センサ23からの加速度を補正して車両姿勢を推定する。このとき、出力されるのが、車両姿勢推定ベクトルである。なお、GPS受信機22が機能しない車両停車時においても、他のブロックはすべて機能するようになっている。 The posture estimation unit 24 estimates an error of the acceleration sensor 23 and stores the error in the storage device 26 as a correction value. As a result, the posture estimation unit 24 reads the correction value from the storage device 26 even when the vehicle is stopped when the GPS receiver 22 is not functioning, that is, when the ignition switch is turned off. The vehicle posture is estimated by correcting the acceleration. At this time, a vehicle posture estimation vector is output. All the other blocks function even when the vehicle stops when the GPS receiver 22 does not function.
最初に加速度センサ23にて検出される加速度を数式化する。
図2(a)は、加速度センサ23の各軸の定義を示す説明図である。ここでは、Z軸に対する回転方向をヨー方向、Y軸に対する回転方向をピッチ方向、X軸に対する回転方向をロール方向とした。
First, the acceleration detected by the acceleration sensor 23 is mathematically expressed.
FIG. 2A is an explanatory diagram showing the definition of each axis of the acceleration sensor 23. Here, the rotation direction with respect to the Z axis is the yaw direction, the rotation direction with respect to the Y axis is the pitch direction, and the rotation direction with respect to the X axis is the roll direction.
このとき、図2(b)に示すように、ヨー方向への加速度センサ23の取り付け角誤差をψとする。同様に、図3(a)に示すようにピッチ方向への取り付け角誤差をθとし、図3(b)に示すようにロール方向への取り付け角誤差をφとする。 At this time, as shown in FIG. 2B, the mounting angle error of the acceleration sensor 23 in the yaw direction is ψ. Similarly, θ is an attachment angle error in the pitch direction as shown in FIG. 3A, and φ is an attachment angle error in the roll direction as shown in FIG.
このような取り付け角誤差によって、加速度センサ23で検出される加速度は変化する。これを回転行列で表すと、ヨー方向の回転行列は次の式1−1で示される。 Due to such an attachment angle error, the acceleration detected by the acceleration sensor 23 changes. When this is represented by a rotation matrix, the rotation matrix in the yaw direction is expressed by the following equation 1-1.
また、ピッチ方向の回転行列は次の式1−2で示される。 The rotation matrix in the pitch direction is expressed by the following expression 1-2.
さらにまた、ロール方向の回転行列は次の式1−3で示される。 Furthermore, the rotation matrix in the roll direction is expressed by the following Expression 1-3.
したがって、車両に発生する真の加速度をαinとし、加速度センサ23にて検出される加速度をαout とすると、次の式1−4が導出される。 Therefore, when the true acceleration generated in the vehicle is α in and the acceleration detected by the acceleration sensor 23 is α out , the following equations 1-4 are derived.
この式1−4を展開すると、次の式1−5が得られる。 When the expression 1-4 is expanded, the following expression 1-5 is obtained.
上述した式1−5を利用して取り付け角誤差を求める。
はじめに停車状態を考える。停車状態では、重力加速度のみが検出される。重力加速度は、次の式2−1で示される。
The mounting angle error is obtained using the above-described expression 1-5.
First, consider the stopping condition. In the stopped state, only gravitational acceleration is detected. The gravitational acceleration is expressed by the following equation 2-1.
これを上記式1−5に代入すると、次の式2−2が得られる。 Substituting this into the above expression 1-5 yields the following expression 2-2.
この式2−2より、ピッチ方向への取り付け角誤差θ及びロール方向への取り付け角誤差φが求められる。
次に直進状態を考える。直進状態では、直進方向の加速度と重力加速度とが検出される。直進方向の加速度をVα とすると、車両の加速度αinは、次の式2−3で示される。
From this equation 2-2, the mounting angle error θ in the pitch direction and the mounting angle error φ in the roll direction are obtained.
Next, consider a straight-ahead state. In the straight traveling state, acceleration in the straight traveling direction and gravitational acceleration are detected. The acceleration in the straight direction is Vα Then, the acceleration α in of the vehicle is expressed by the following formula 2-3.
したがって、検出する加速度は、式2−4として求められる。このとき、取り付け角誤差θ,φは既知であるため、取り付け角誤差ψが求められる。これら取り付け角誤差は、例えば姿勢推定部24にて求められ、記憶装置26に記憶される。 Therefore, the acceleration to be detected is obtained as Equation 2-4. At this time, since the mounting angle errors θ and φ are known, the mounting angle error ψ is obtained. These attachment angle errors are obtained, for example, by the posture estimation unit 24 and stored in the storage device 26.
なお、X方向オフセット誤差補正量、Y方向オフセット誤差補正量、Z方向オフセット誤差補正量の算出については後述する。
次に、車両姿勢推定処理を説明する。図4は、車両姿勢推定処理を示すフローチャートである。この車両姿勢推定処理は、図1中の姿勢推定部24にて、繰り返し実行される。
The calculation of the X direction offset error correction amount, the Y direction offset error correction amount, and the Z direction offset error correction amount will be described later.
Next, vehicle posture estimation processing will be described. FIG. 4 is a flowchart showing a vehicle posture estimation process. This vehicle posture estimation process is repeatedly executed by the posture estimation unit 24 in FIG.
最初のS10では、加速度を取得する。この処理は、加速度センサ23にて検出される加速度を取得するものである。
続くS20では、車両姿勢演算処理を実行する。車両姿勢演算処理には、加速度センサ23のオフセット誤差が選択的に使用される。
In the first S10, acceleration is acquired. In this process, the acceleration detected by the acceleration sensor 23 is acquired.
In subsequent S20, vehicle posture calculation processing is executed. In the vehicle attitude calculation process, the offset error of the acceleration sensor 23 is selectively used.
ここで、加速度センサ23のオフセット誤差について説明しておく。図5は、加速度センサ23のオフセット誤差の時間変化を示す模式図である。オフセット誤差は、温度に依存して変化する。そのため、図5に示すように、イグニッションスイッチのオンにより車両への電源供給が開始されてからの時間経過によって、オフセット誤差は大きくなっていく。そして、所定時間T1が経過すると、オフセット誤差は、ほぼ安定する。そこで、本実施形態では、時間T1が経過する前の誤差(以下「変動時誤差」という)及び、時間T1が経過した後の誤差(以下「安定時誤差」という)の2つの誤差を記憶しておく。そして、車両姿勢演算処理では、イグニッションスイッチのオフにより車両への電源供給が停
止された時点からの経過時間によって、いずれかの誤差をオフセット誤差として選択的に使用する。
Here, the offset error of the acceleration sensor 23 will be described. FIG. 5 is a schematic diagram showing a change over time in the offset error of the acceleration sensor 23. The offset error varies depending on the temperature. Therefore, as shown in FIG. 5, the offset error increases with the passage of time since the supply of power to the vehicle is started by turning on the ignition switch. When the predetermined time T1 elapses, the offset error is almost stabilized. Therefore, in the present embodiment, two errors are stored: an error before the time T1 elapses (hereinafter referred to as “error at fluctuation”) and an error after the time T1 elapses (hereinafter referred to as “error at stability”). Keep it. In the vehicle attitude calculation process, one of the errors is selectively used as an offset error depending on the elapsed time from when the power supply to the vehicle is stopped by turning off the ignition switch.
S20の処理は、具体的には、図6に示すごとくとなる。
最初のS200では、電源供給の停止時点からの経過時間ToffがT2を上回っているか否かを判断する。この経過時間Toffは、図1中のRTC25から入力される時刻によって算出される。ここでToff>T2であると判断された場合(S200:YES)、時間T2を上回る時間経過によって車両が冷えているため、S210にて変動時誤差を適用し、S230へ移行する。一方、Toff≦T2であると判断された場合(S200:NO)、S220にて安定時誤差を適用し、S230へ移行する。
Specifically, the process of S20 is as shown in FIG.
In the first S200, it is determined whether or not an elapsed time Toff from the time of stopping the power supply exceeds T2. This elapsed time Toff is calculated from the time inputted from the RTC 25 in FIG. If it is determined that Toff> T2 is satisfied (S200: YES), the vehicle is cooled as time elapses exceeding the time T2, so the error at the time of variation is applied in S210, and the process proceeds to S230. On the other hand, when it is determined that Toff ≦ T2 (S200: NO), an error at the time of stabilization is applied in S220, and the process proceeds to S230.
S230では、車両姿勢ベクトルを演算する。この処理は、上記式2−4を用い、車両姿勢ベクトルを演算するものである。なお、工場出荷時直後などオフセット誤差が算出されていない状態では、オフセット誤差の初期値「0」が適用される。 In S230, a vehicle attitude vector is calculated. In this process, the vehicle attitude vector is calculated using the above equation 2-4. In the state where the offset error is not calculated, such as immediately after shipment from the factory, the initial value “0” of the offset error is applied.
図4の説明に戻り、S30では、GPSとの複合処理を実行する。図7は、GPSとの複合処理を具体的に示すフローチャートである。本実施形態では、GPSとの複合処理のため、カルマンフィルタを用いている。 Returning to the description of FIG. 4, in S30, the combined processing with GPS is executed. FIG. 7 is a flowchart specifically showing the combined processing with GPS. In this embodiment, a Kalman filter is used for the combined processing with GPS.
最初のS300では、GPS測位データがあるか否かを判断する。この処理は、GPS受信機22によって、有効な測位データが得られたか否かを判断するものである。ここでGPS測位データがあると判断された場合(S300:YES)、S310へ移行する。一方、GPS測位データがないと判断された場合(S300:NO)、S390へ移行する。なお、有効な測位データが得られない場合とは、例えばトンネル内などでGPS衛星70からの電波が受信できない状況にある場合、あるいは、イグニッションスイッチのオフなどによりGPS受信機22が機能していない場合が考えられる。 In first S300, it is determined whether there is GPS positioning data. This process determines whether or not valid positioning data has been obtained by the GPS receiver 22. If it is determined that there is GPS positioning data (S300: YES), the process proceeds to S310. On the other hand, when it is determined that there is no GPS positioning data (S300: NO), the process proceeds to S390. The case where valid positioning data cannot be obtained means that the GPS receiver 22 is not functioning, for example, when the radio wave from the GPS satellite 70 cannot be received in a tunnel or the like, or the ignition switch is turned off. There are cases.
S310では、GPS測位データから得られる車両の速度(以下「GPS速度」という)が閾値V1を上回っているか否かを判断する。車両の速度が低い場合(停車状態を含む)には、正確なGPS速度が得られないため、GPS速度が閾値V1を上回っている場合にオフセット誤差を推定する。ここでGPS速度>V1である場合(S310:YES)、S320へ移行する。一方、GPS速度≦V1である場合(S310:NO)、S390へ移行する。 In S310, it is determined whether or not the vehicle speed obtained from the GPS positioning data (hereinafter referred to as “GPS speed”) exceeds a threshold value V1. When the vehicle speed is low (including a stop state), an accurate GPS speed cannot be obtained. Therefore, an offset error is estimated when the GPS speed exceeds the threshold value V1. Here, when GPS speed> V1 (S310: YES), the process proceeds to S320. On the other hand, when GPS speed ≦ V1 (S310: NO), the process proceeds to S390.
S320では、観測値Yを算出する。この処理は、GPS速度の速度ベクトルと加速度センサ23から取得される加速度に基づく速度ベクトルとの差分を算出するものである。観測値算出処理は、図8に示す如くである。 In S320, the observed value Y is calculated. In this process, the difference between the velocity vector of the GPS velocity and the velocity vector based on the acceleration acquired from the acceleration sensor 23 is calculated. The observation value calculation process is as shown in FIG.
最初のS321では、車両加速度を抽出する。この処理は、加速度センサ23にて得られる加速度を取得するものである。ここで得られる加速度をローカル座標系の加速度αlocal とし、このとき各成分を、αlocal x,αlocal y,αlocal zで表す。 In first S321, vehicle acceleration is extracted. This process acquires the acceleration obtained by the acceleration sensor 23. The acceleration obtained here is the acceleration α local in the local coordinate system, and at this time, each component is represented by α local x, α local y, and α local z.
続くS322では、積分を実行する。これにより、ローカル座標系の加速度αlocal から、速度ベクトルVαlocal が得られる。このとき、各成分を、Vαlocal x,Vαlocal y,Vαlocal zと表す。 In subsequent S322, integration is executed. Thereby, the velocity vector Vα local is obtained from the acceleration α local of the local coordinate system. At this time, each component is expressed as Vα local x, Vα local y, and Vα local z.
次のS323では、GPS受信機22のGPS測位データから得られる絶対方位を使用して、ENU座標系の速度ベクトルに変換する。図9(a)に、WGS84(World Geodetic System 1984)のENU座標系を示す。WGS84はGPSの基準座標系であり、ENU座標系では、地表面付近にある点を原点として、天頂方向(垂直線の上方向)をZ軸の正方向とし、これと直角な東方向をX軸とし、北方向をY軸とする。つまり、ここでは、車両中心座標系からENU座標系への変換を行うのである。ここで得られるENU座標系の速度ベクトルをVαenu とする。 In the next step S323, the absolute azimuth obtained from the GPS positioning data of the GPS receiver 22 is used to convert the velocity vector into the ENU coordinate system. FIG. 9A shows an ENU coordinate system of WGS84 (World Geodetic System 1984). WGS84 is a GPS reference coordinate system. In the ENU coordinate system, a point near the ground surface is the origin, the zenith direction (upward on the vertical line) is the positive direction of the Z axis, and the east direction perpendicular thereto is X Let the axis be the north direction. That is, here, conversion from the vehicle center coordinate system to the ENU coordinate system is performed. Let Vα enu be the velocity vector of the ENU coordinate system obtained here.
GPS測位データから得られる絶対方位をθ(−180度<θ≦180度,時計回り)とすると、変換式は、次の式3−1の如くとなる。 If the absolute azimuth obtained from the GPS positioning data is θ (−180 degrees <θ ≦ 180 degrees, clockwise), the conversion equation is as shown in the following equation 3-1.
続くS324では、GPS受信機22のGPS測位データから得られる現在位置を使用して、ENU座標系の速度ベクトルVαenu を、ECEF座標系の速度ベクトルに変換する。図10(b)に、WGS84のECEF座標系を示す。ECEF座標系は、地球中心・地球固定直交座標系と呼ばれるものである。ここで得られるECEF座標系の速度ベクトルをVαecefとする。各成分は、Vαecefx,Vαecefy,Vαecefzと表す。なお、具体的な回転行列は、GPS測位データから得られる現在位置の緯度をlat(rad)、経度lon(rad)とすると、次の式3−2で示される。 In subsequent S324, the current position obtained from the GPS positioning data of the GPS receiver 22 is used to convert the velocity vector Vα enu in the ENU coordinate system into a velocity vector in the ECEF coordinate system. FIG. 10B shows an ECEF coordinate system of WGS84. The ECEF coordinate system is called the earth center / earth fixed rectangular coordinate system. Let Vα ecef be the velocity vector of the ECEF coordinate system obtained here. Each component is expressed as Vα ecef x, Vα ecef y, Vα ecef z. A specific rotation matrix is represented by the following expression 3-2, where the latitude of the current position obtained from GPS positioning data is lat (rad) and longitude lon (rad).
したがって、上記式3−2で示される回転行列の逆行列を、ENU座標系の速度ベクトルVαenu に乗じることで、ECEF座標系の速度ベクトルVαecefが得られる。次の式3−3に示す如くである。 Accordingly, the inverse matrix of the rotation matrix of the above formula 3-2, by multiplying the velocity vector V.alpha enu of ENU coordinate system, the velocity vector V.alpha ECEF the ECEF coordinate system is obtained. It is as shown in the following Expression 3-3.
続くS325では、観測値Yを算出する。観測値Yは、次の式3−4で算出される。 In subsequent S325, the observed value Y is calculated. The observed value Y is calculated by the following equation 3-4.
なお、ここでは、加速度センサ23のオフセット誤差をεGbとし、各方向のオフセット誤差をεGbx,εGby,εGbzとした。また、εVxgps ,εVygps ,εVzgps は観測雑音である。 Here, the offset error of the acceleration sensor 23 is εGb, and the offset error in each direction is εGbx, εGby, εGbz. ΕVx gps , εVy gps , and εVz gps are observation noises.
カルマンフィルタでは、ここで求めた観測値Yを用いて、下記に示す巡回計算により、オフセット誤差を最小二乗推定する。
図7の説明に戻り、S330ではシステム行列φを計算する。オフセット誤差εGbを用いると、状態方程式は、次の式4−1〜式4−3で表される。
εGbx(t)=εGbx(t−1)+εx …式4−1
εGby(t)=εGby(t−1)+εy …式4−2
εGbz(t)=εGbz(t−1)+εz …式4−3
ここでεx,εy,εzは、システム雑音である。
In the Kalman filter, the offset error is estimated by the least squares by the following cyclic calculation using the observed value Y obtained here.
Returning to the description of FIG. 7, in S330, the system matrix φ is calculated. When the offset error εGb is used, the state equation is expressed by the following equations 4-1 to 4-3.
εGbx (t) = εGbx (t−1) + εx Equation 4-1
εGby (t) = εGby (t−1) + εy Equation 4-2
εGbz (t) = εGbz (t−1) + εz Equation 4-3
Here, εx, εy, and εz are system noises.
カルマンフィルタでは、推定したいオフセット誤差を状態量xとする。この状態量xは、次の状態方程式により更新される。ここで、φがシステム行列、vがシステム雑音である。
x(t)=φx(t−1)+v(t) …式4−4
一方、上記式4−1〜式4−3より、次の式4−5が得られる。
In the Kalman filter, an offset error to be estimated is a state quantity x. This state quantity x is updated by the following state equation. Here, φ is the system matrix and v is the system noise.
x (t) = φx (t−1) + v (t) Equation 4-4
On the other hand, the following expression 4-5 is obtained from the above expressions 4-1 to 4-3.
すなわち、システム行列φは、次の式4−6で示される。 That is, the system matrix φ is expressed by the following expression 4-6.
続くS340では、誤差共分散Pを予測計算する。誤差共分散Pは、次の式4−7で予測計算される。 In subsequent S340, an error covariance P is predicted and calculated. The error covariance P is predicted and calculated by the following equation 4-7.
なお、wは、システム雑音である。
次のS350では、カルマンゲインKを計算する。カルマンゲインKは、次の式4−8で計算される。
W is system noise.
In the next S350, a Kalman gain K is calculated. The Kalman gain K is calculated by the following equation 4-8.
続くS360では、誤差共分散Pを計算する。誤差共分散Pは、次の式4−9で算出される。 In subsequent S360, the error covariance P is calculated. The error covariance P is calculated by the following equation 4-9.
次のS370では、状態量xを計算する。状態量xは、次の式4−10で算出される。 In the next S370, the state quantity x is calculated. The state quantity x is calculated by the following expression 4-10.
次のS380では、加速度センサ23の誤差を更新する。すなわち、次の式4−11〜式4−13で示す如くである。
X方向オフセット誤差補正量(t)=X方向オフセット誤差補正量(t−1)−εGbx(t) …式4−11
Y方向オフセット誤差補正量(t)=Y方向オフセット誤差補正量(t−1)−εGby(t) …式4−12
Z方向オフセット誤差補正量(t)=Z方向オフセット誤差補正量(t−1)−εGbz(t) …式4−13
S380の処理終了後、GPSとの複合処理を終了する。
In the next S380, the error of the acceleration sensor 23 is updated. That is, it is as shown by the following equations 4-11 to 4-13.
X direction offset error correction amount (t) = X direction offset error correction amount (t−1) −εGbx (t) Equation 4-11
Y-direction offset error correction amount (t) = Y-direction offset error correction amount (t−1) −εGby (t) Equation 4-12
Z-direction offset error correction amount (t) = Z-direction offset error correction amount (t−1) −εGbz (t) Equation 4-13
After the process of S380 is completed, the combined process with GPS is terminated.
図7中のS300又はS310にて否定判断された場合に移行するS390では、所定時間が経過したか否かを判断する。この処理は、GPS測位データが長時間にわたって得られない場合を判断するものである。GPS測位データが長期間にわたって得られない状態になると、誤差共分散値と実際の誤差との間に乖離が発生する。つまり、実際の誤差が大きくなっているにもかかわらず、カルマンフィルタで認識する誤差が小さくなるという現象が生じる。そこで、所定時間の経過を判断して、誤差共分散値Pの予測計算を実施する。ここで所定時間が経過したと判断された場合(S390:YES)、S400にてシステム行列φを計算し、S410にて誤差共分散値Pの予測計算を行い、その後、GPS
との複合処理を終了する。なお、S400及びS410の処理は、S330及びS340の処理と同様のものである。一方、所定時間が経過していないうちは(S390:NO)、S400及びS410の処理を実行せず、GPSとの複合処理を終了する。
In S390, which is shifted when a negative determination is made in S300 or S310 in FIG. 7, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed. This process determines a case where GPS positioning data cannot be obtained for a long time. When the GPS positioning data cannot be obtained for a long period of time, a divergence occurs between the error covariance value and the actual error. That is, there is a phenomenon in which the error recognized by the Kalman filter is reduced even though the actual error is increased. Therefore, a prediction calculation of the error covariance value P is performed by determining the passage of a predetermined time. If it is determined that the predetermined time has passed (S390: YES), the system matrix φ is calculated in S400, the error covariance value P is calculated in S410, and then GPS
The combined processing with is terminated. Note that the processing of S400 and S410 is the same as the processing of S330 and S340. On the other hand, as long as the predetermined time has not elapsed (S390: NO), the processing of S400 and S410 is not executed, and the combined processing with GPS is terminated.
図4の説明に戻り、S40では、誤差記憶処理を実行する。図10は、誤差記憶処理を示すフローチャートである。
最初のS400では、誤差共分散値Pが閾値P1を下回っているか否かを判断する。誤差共分散値PがP1を下回っている場合は、推定値が信頼できるものと言える。P<P1である場合(S400:YES)、S410へ移行する。一方、P≧P1である場合(S400:NO)、以降の処理を実行せず、誤差記憶処理を終了する。
Returning to the description of FIG. 4, in S40, an error storing process is executed. FIG. 10 is a flowchart showing the error storing process.
In the first S400, it is determined whether or not the error covariance value P is below the threshold value P1. If the error covariance value P is less than P1, it can be said that the estimated value is reliable. When P <P1 (S400: YES), the process proceeds to S410. On the other hand, when P ≧ P1 (S400: NO), the subsequent process is not executed and the error storing process is terminated.
S410では、イグニッションスイッチのオンによる電源供給開始時点からの経過時間Tonが閾値T1を下回っているか否かを判断する。電源供給開始時点からの経過時間TonがT1を下回っている場合は、オフセット誤差が変動期にあると推測される(図5参照)。ここでTon<T1である場合(S410:YES)、S420にて変動時誤差としてオフセット誤差を記憶し、その後、誤差記憶処理を終了する。一方、Ton≧T1である場合(S410:NO)、S430にて安定時誤差としてオフセット誤差を記憶し、その後、誤差記憶処理を終了する。 In S410, it is determined whether or not an elapsed time Ton from the start of power supply by turning on the ignition switch is less than a threshold value T1. When the elapsed time Ton from the power supply start time is less than T1, it is estimated that the offset error is in the fluctuation period (see FIG. 5). If Ton <T1 (S410: YES), the offset error is stored as a variation error in S420, and then the error storage process is terminated. On the other hand, if Ton ≧ T1 (S410: NO), an offset error is stored as an error at the time of stabilization in S430, and then the error storage process is terminated.
以上詳述したように、本実施形態の車両姿勢推定装置20では、加速度センサ23が車両に生じる加速度を検出し、GPS受信機22がGPS測位データに基づくGPSデータを出力する。そして、姿勢推定部24が、観測値Yを算出し(図7中のS320)、システム行列φを計算し(S330)、誤差共分散値Pの予測計算を行い(S340)、カルマンゲインKを計算して(S350)、誤差共分散値Pを計算する(S360)。これにより、オフセット誤差が状態量xとして推定され(S370)、加速度センサのオフセット誤差が更新される(S380)。姿勢推定部24は、オフセット誤差を用い、車両姿勢ベクトルを演算する(図6中のS230)。 As described above in detail, in the vehicle attitude estimation device 20 of the present embodiment, the acceleration sensor 23 detects the acceleration generated in the vehicle, and the GPS receiver 22 outputs GPS data based on the GPS positioning data. Then, the posture estimation unit 24 calculates the observed value Y (S320 in FIG. 7), calculates the system matrix φ (S330), performs prediction calculation of the error covariance value P (S340), and sets the Kalman gain K to The error covariance value P is calculated (S360). Thereby, the offset error is estimated as the state quantity x (S370), and the offset error of the acceleration sensor is updated (S380). The posture estimation unit 24 calculates a vehicle posture vector using the offset error (S230 in FIG. 6).
つまり、本実施形態では、GPSシステムとの複合化を図るため、カルマンフィルタを用いたのである。このようにすれば、車速情報を例えばCAN経由で取得する必要がなく、よりシンプルな構成で加速度センサ23のオフセット誤差を補正することができ、高精度に車両姿勢を推定することができる。 That is, in this embodiment, a Kalman filter is used in order to combine with the GPS system. In this way, it is not necessary to acquire vehicle speed information via, for example, CAN, the offset error of the acceleration sensor 23 can be corrected with a simpler configuration, and the vehicle attitude can be estimated with high accuracy.
また、本実施形態では、上記式1−5を用い加速度センサ23の取り付け角誤差を求め、記憶装置26に記憶する。これにより、加速度センサ23の取り付け角誤差も補正される。 Further, in the present embodiment, the mounting angle error of the acceleration sensor 23 is obtained using the above expression 1-5 and stored in the storage device 26. Thereby, the mounting angle error of the acceleration sensor 23 is also corrected.
さらにまた、本実施形態では、加速度センサ23のオフセット誤差を記憶装置26へ記憶し、図6に示した車両姿勢演算処理では、車両への電源供給が停止された後も、記憶したオフセット誤差を読み出して(S210,S220)、車両姿勢ベクトルを演算する(S230)。これにより、車両走行時に推定されたオフセット誤差を用いての車両姿勢の推定が可能となる。 Furthermore, in this embodiment, the offset error of the acceleration sensor 23 is stored in the storage device 26, and the stored offset error is stored even after the power supply to the vehicle is stopped in the vehicle attitude calculation process shown in FIG. Read (S210, S220) and calculate the vehicle attitude vector (S230). As a result, the vehicle posture can be estimated using the offset error estimated when the vehicle travels.
また、本実施形態では、図10に示した誤差記憶処理において、車両への電源供給が開始されてからの経過時間Tonに基づき、複数のオフセット誤差を記憶装置26に記憶する。具体的には、経過時間Tonが所定時間T1を下回っている場合は変動時誤差としてオフセット誤差を記憶し(S410:YES,S420)、所定時間T1以上である場合は安定時誤差としてオフセット誤差を記憶する(S410:NO,S420)。また、図6に示した車両姿勢演算処理において、車両への電源供給が停止されてからの経過時間Toffに基づき、記憶装置26に記憶された複数のオフセット誤差を選択的に適用する。
具体的には、電源供給停止時点からの経過時間Toffが所定時間T2を上回っている場合は変動時誤差を適用し(S200:YES、S210)、経過時間Toffが所定時間T2以下である場合は安定時誤差を適用して(S200:NO,S220)、車両姿勢ベクトルを演算する(S230)。これにより、車両への電源供給が停止された後も、高精度な車両姿勢の推定が可能となる。
Further, in the present embodiment, in the error storing process shown in FIG. 10, a plurality of offset errors are stored in the storage device 26 based on the elapsed time Ton after the power supply to the vehicle is started. Specifically, when the elapsed time Ton is less than the predetermined time T1, the offset error is stored as a variation error (S410: YES, S420), and when the elapsed time Ton is equal to or longer than the predetermined time T1, the offset error is stored as a stable error. Store (S410: NO, S420). In the vehicle attitude calculation process shown in FIG. 6, a plurality of offset errors stored in the storage device 26 are selectively applied based on the elapsed time Toff after the power supply to the vehicle is stopped.
Specifically, when the elapsed time Toff from the power supply stop point exceeds the predetermined time T2, a fluctuation error is applied (S200: YES, S210), and when the elapsed time Toff is equal to or shorter than the predetermined time T2. An error at the time of stability is applied (S200: NO, S220), and a vehicle attitude vector is calculated (S230). Thereby, even after the power supply to the vehicle is stopped, the vehicle posture can be estimated with high accuracy.
さらにまた、本実施形態では、GPS速度が所定の閾値V1を上回る場合に(図7中のS310:YES)、オフセット誤差を推定する。これにより、より精度良くオフセット誤差を推定することができる。 Furthermore, in this embodiment, when the GPS speed exceeds a predetermined threshold value V1 (S310 in FIG. 7: YES), an offset error is estimated. Thereby, the offset error can be estimated with higher accuracy.
また、本実施形態では、誤差共分散値Pが所定の閾値P1を下回っている場合に(図10中のS400:YES)、オフセット誤差を記憶する(S420,S430)。これにより、記憶装置26に記憶されるオフセット誤差の信頼度を上昇させることができる。 In the present embodiment, when the error covariance value P is below the predetermined threshold value P1 (S400: YES in FIG. 10), the offset error is stored (S420, S430). Thereby, the reliability of the offset error stored in the storage device 26 can be increased.
なお、GPS測位データが長時間にわたって出力されない場合、誤差共分散値と実際の誤差との間に乖離が発生する。つまり、実際の誤差が大きくなっているにもかかわらず、カルマンフィルタで認識される誤差が小さくなるという現象が生じる。 Note that if the GPS positioning data is not output for a long time, a deviation occurs between the error covariance value and the actual error. That is, there is a phenomenon in which the error recognized by the Kalman filter is reduced even though the actual error is increased.
そこで、本実施形態では、GPS測位データがない場合(図7中のS300:NO)あるいは有効な測位データが得られない場合(S310:NO)、所定時間が経過したときは(S390:YES)、システム行列を計算し(S400)、誤差共分散値Pの予測計算を行うようにしている(S410)。このようにすれば、新たに計算された誤差共分散値Pに基づきオフセット誤差が記憶装置26に記憶されるため(図10中のS400:YES,S420,S430)、オフセット誤差の信頼度を上昇させることができる。 Therefore, in this embodiment, when there is no GPS positioning data (S300: NO in FIG. 7) or when valid positioning data cannot be obtained (S310: NO), when a predetermined time has elapsed (S390: YES). The system matrix is calculated (S400), and the prediction calculation of the error covariance value P is performed (S410). In this way, since the offset error is stored in the storage device 26 based on the newly calculated error covariance value P (S400: YES, S420, S430 in FIG. 10), the reliability of the offset error is increased. Can be made.
また、本実施形態の盗難通知装置10では、姿勢推定部24からの車両姿勢ベクトルに基づき、SVT判定部30が、車両姿勢ベクトルの変化から盗難事故が発生したか否かを判定し、盗難事故が発生したと判定した場合、無線部40に対しMNO50への発信を要求する。これにより、車両姿勢推定に基づく盗難事故の防止効果が際だつ。 Further, in the theft notification device 10 of the present embodiment, based on the vehicle attitude vector from the attitude estimation unit 24, the SVT determination unit 30 determines whether a theft accident has occurred from the change in the vehicle attitude vector, and the theft accident. Is determined to have occurred, the wireless unit 40 is requested to make a call to the MNO 50. As a result, the effect of preventing a theft accident based on the vehicle posture estimation is conspicuous.
なお、本実施形態における盗難通知装置10が特許請求の範囲における「盗難通知装置」に相当し、車両姿勢推定装置20が「車両姿勢推定装置」に相当する。
また、本実施形態における加速度センサ23が「加速度センサ」に相当し、GPS受信機22が「GPS受信機」に相当し、姿勢推定部24が「観測値算出手段」、「誤差推定手段」及び「車両姿勢推定手段」に相当し、記憶装置26が「記憶装置」に相当し、SVT判定部30及び無線部40が「盗難判定通知手段」に相当する。
Note that the theft notification device 10 in this embodiment corresponds to a “theft notification device” in the claims, and the vehicle posture estimation device 20 corresponds to a “vehicle posture estimation device”.
The acceleration sensor 23 in the present embodiment corresponds to an “acceleration sensor”, the GPS receiver 22 corresponds to a “GPS receiver”, and the posture estimation unit 24 includes “observation value calculation means”, “error estimation means”, and The storage device 26 corresponds to a “storage device”, and the SVT determination unit 30 and the wireless unit 40 correspond to a “theft determination notification unit”.
さらにまた、図8に示した観測値算出処理が「観測値算出手段」の機能としての処理に相当し、図7に示したGPSとの複合処理が「誤差推定手段」の機能としての処理に相当し、図6に示した車両姿勢演算処理が「車両姿勢推定手段」の機能としての処理に相当する。 Furthermore, the observation value calculation process shown in FIG. 8 corresponds to the process as the function of the “observation value calculation means”, and the combined process with the GPS shown in FIG. 7 corresponds to the process as the function of the “error estimation means”. The vehicle attitude calculation process shown in FIG. 6 corresponds to a process as a function of “vehicle attitude estimation means”.
以上、本発明は、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その技術的範囲を逸脱しない限りにおいて、種々なる形態で実施される。
上記実施形態では、変動時誤差及び安定時誤差の2種類のオフセット誤差を記憶するようにしたが、3種類以上のオフセット誤差を記憶するようにしてもよい。
As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various forms without departing from the technical scope thereof.
In the above embodiment, two types of offset errors, that is, a fluctuation error and a stable error, are stored. However, three or more types of offset errors may be stored.
10…盗難通知装置
20…車両姿勢推定装置
21…GPSアンテナ
22…GPS受信機
23…加速度センサ
24…姿勢推定部
25…リアルタイムクロック(RTC)
26…記憶装置
30…SVT判定部
40…無線部
50…無線通信サービス事業者(MNO)
60…サービス提供プロバイダ(TSP)
70…GPS衛星
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Theft notification apparatus 20 ... Vehicle posture estimation apparatus 21 ... GPS antenna 22 ... GPS receiver 23 ... Acceleration sensor 24 ... Posture estimation part 25 ... Real time clock (RTC)
26 ... Storage device 30 ... SVT determination unit 40 ... Wireless unit 50 ... Wireless communication service provider (MNO)
60 ... Service Provider (TSP)
70 ... GPS satellite
Claims (8)
GPS測位データに基づくGPSデータを出力するGPS受信機と、
前記加速度センサにて得られる加速度に基づくセンサデータと、前記GPSデータとから、観測値を算出する観測値算出手段と、
前記加速度センサのオフセット誤差を状態量とし、前記観測値算出手段にて算出される観測値を用い、前記オフセット誤差をカルマンフィルタにより推定する誤差推定手段と、
前記誤差推定手段にて推定される前記オフセット誤差を用い、車両姿勢を推定する車両姿勢推定手段と、
を備えていることを特徴とする車両姿勢推定装置。 An acceleration sensor for detecting acceleration generated in the vehicle;
A GPS receiver that outputs GPS data based on GPS positioning data;
An observation value calculating means for calculating an observation value from sensor data based on acceleration obtained by the acceleration sensor and the GPS data;
An error estimation unit that estimates an offset error by a Kalman filter using an observation value calculated by the observation value calculation unit, using an offset error of the acceleration sensor as a state quantity;
Vehicle attitude estimation means for estimating a vehicle attitude using the offset error estimated by the error estimation means;
A vehicle attitude estimation device comprising:
前記誤差推定手段は、車両停車時の重力加速度及び車両進行時の車両進行方向の加速度を基に、前記加速度センサの取り付け角誤差を算出し、
前記車両姿勢推定手段は、前記取り付け角誤差及び前記オフセット誤差を用い、車両姿勢を推定すること
を特徴とする車両姿勢推定装置。 The vehicle posture estimation apparatus according to claim 1,
The error estimation means calculates a mounting angle error of the acceleration sensor based on the gravitational acceleration when the vehicle is stopped and the acceleration in the vehicle traveling direction when the vehicle is traveling,
The vehicle attitude estimation device estimates the vehicle attitude using the attachment angle error and the offset error.
前記誤差推定手段は、前記オフセット誤差を記憶装置に記憶し、
前記車両姿勢推定手段は、車両への電源供給が停止された後も、前記記憶装置に記憶された前記オフセット誤差を用い、車両姿勢を推定すること
を特徴とする車両姿勢推定装置。 The vehicle posture estimation apparatus according to claim 1 or 2,
The error estimation means stores the offset error in a storage device,
The vehicle attitude estimation device estimates the vehicle attitude using the offset error stored in the storage device even after power supply to the vehicle is stopped.
前記誤差推定手段は、車両への電源供給が開始されてからの経過時間に基づき、複数のオフセット誤差を前記記憶手段に記憶し、
前記車両姿勢推定手段は、車両への電源供給が停止されてからの経過時間に基づき、前記複数のオフセット誤差を選択的に用い、車両姿勢を推定すること
を特徴とする車両姿勢推定装置。 In the vehicle posture estimation device according to claim 3,
The error estimation means stores a plurality of offset errors in the storage means based on an elapsed time since the start of power supply to the vehicle.
The vehicle posture estimation unit is configured to estimate the vehicle posture selectively using the plurality of offset errors based on an elapsed time after power supply to the vehicle is stopped.
前記誤差推定手段は、前記GPS測位データに基づく車両速度が所定速度を上回る場合に、前記オフセット誤差を推定すること
を特徴とする車両姿勢推定装置。 In the vehicle posture estimation device according to any one of claims 1 to 4,
The vehicle posture estimation device, wherein the error estimation means estimates the offset error when a vehicle speed based on the GPS positioning data exceeds a predetermined speed.
前記誤差推定手段は、誤差共分散値が所定の閾値を下回る場合に、前記オフセット誤差を前記記憶装置に記憶すること
を特徴とする車両姿勢推定装置。 In the vehicle posture estimation device according to any one of claims 3 to 5,
The error estimation means stores the offset error in the storage device when an error covariance value falls below a predetermined threshold value.
前記誤差推定手段は、前記GPSデータが取得出来ない場合、又は前記GPSデータに基づく車両速度が所定速度以下である場合、前回のオフセット誤差の推定から一定時間が経過したときは、誤差共分散値の再計算を行うこと
を特徴とする車両姿勢推定装置。 The vehicle posture estimation device according to claim 6,
When the GPS data cannot be acquired, or when the vehicle speed based on the GPS data is equal to or lower than a predetermined speed, the error estimation unit determines an error covariance value when a certain time has elapsed since the previous estimation of the offset error. A vehicle attitude estimation device characterized by performing recalculation.
前記車両姿勢推定装置の前記車両姿勢推定手段にて推定される車両姿勢に基づき、盗難
事故の有無を判定し外部へ通知する盗難判定通知手段と、
を備えていることを特徴とする盗難通知装置。 The vehicle posture estimation device according to any one of claims 1 to 7,
A theft determination notification means for determining the presence or absence of a theft accident and notifying the outside based on the vehicle posture estimated by the vehicle posture estimation means of the vehicle posture estimation device;
A theft notification device comprising:
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015094690A (en) * | 2013-11-13 | 2015-05-18 | 株式会社デンソー | Vehicle travelling track calculation device |
JP2015094689A (en) * | 2013-11-13 | 2015-05-18 | 株式会社デンソー | Vehicle travelling track calculation apparatus |
JP5950425B1 (en) * | 2015-03-13 | 2016-07-13 | Vbox Japan株式会社 | MOBILE POSITIONING DEVICE AND MOBILE POSITIONING METHOD |
CN107014386A (en) * | 2017-06-02 | 2017-08-04 | 武汉云衡智能科技有限公司 | The disturbing acceleration measuring method that a kind of attitude of flight vehicle is resolved |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000346661A (en) * | 1999-06-01 | 2000-12-15 | Mitsubishi Electric Corp | Locator apparatus |
JP2004286724A (en) * | 2003-01-27 | 2004-10-14 | Denso Corp | Vehicle behavior detector, on-vehicle processing system, detection information calibrator and on-vehicle processor |
JP2007161226A (en) * | 2005-11-18 | 2007-06-28 | Denso Corp | Antitheft system for vehicle |
JP2009019992A (en) * | 2007-07-12 | 2009-01-29 | Alpine Electronics Inc | Position detection device and position detection method |
JP2009098127A (en) * | 2007-09-25 | 2009-05-07 | Yamaha Corp | Navigator |
-
2011
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000346661A (en) * | 1999-06-01 | 2000-12-15 | Mitsubishi Electric Corp | Locator apparatus |
JP2004286724A (en) * | 2003-01-27 | 2004-10-14 | Denso Corp | Vehicle behavior detector, on-vehicle processing system, detection information calibrator and on-vehicle processor |
JP2007161226A (en) * | 2005-11-18 | 2007-06-28 | Denso Corp | Antitheft system for vehicle |
JP2009019992A (en) * | 2007-07-12 | 2009-01-29 | Alpine Electronics Inc | Position detection device and position detection method |
JP2009098127A (en) * | 2007-09-25 | 2009-05-07 | Yamaha Corp | Navigator |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015094690A (en) * | 2013-11-13 | 2015-05-18 | 株式会社デンソー | Vehicle travelling track calculation device |
JP2015094689A (en) * | 2013-11-13 | 2015-05-18 | 株式会社デンソー | Vehicle travelling track calculation apparatus |
JP5950425B1 (en) * | 2015-03-13 | 2016-07-13 | Vbox Japan株式会社 | MOBILE POSITIONING DEVICE AND MOBILE POSITIONING METHOD |
JP2016170124A (en) * | 2015-03-13 | 2016-09-23 | Vbox Japan株式会社 | Moving body positioning device and moving body positioning method |
CN107014386A (en) * | 2017-06-02 | 2017-08-04 | 武汉云衡智能科技有限公司 | The disturbing acceleration measuring method that a kind of attitude of flight vehicle is resolved |
CN107014386B (en) * | 2017-06-02 | 2019-08-30 | 武汉云衡智能科技有限公司 | A kind of disturbing acceleration measurement method that attitude of flight vehicle resolves |
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