JP3871273B2

JP3871273B2 - Sensor unit

Info

Publication number: JP3871273B2
Application number: JP2003341741A
Authority: JP
Inventors: 富幸光永; 隆司松岡; 久幸市場; 弘治馬郡
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2023-09-30
Also published as: JP2004144740A

Description

本発明は、センサユニットに関し、より特定的には、移動体の自律航法に必要なセンサを含むセンサユニットに関する。 The present invention relates to a sensor unit, and more particularly to a sensor unit including a sensor necessary for autonomous navigation of a moving object.

ナビゲーションシステムは、例えば車両のような移動体に搭載され、移動体の現在位置を検出する位置検出装置を備える。具体的には、位置検出装置は、例えばＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）のような測位システムからの高周波信号を受信可能な場所を移動体が移動している最中には、測位システムから送出される高周波信号を、アンテナユニットを介して受信し、受信高周波信号を使って移動体の現在位置を導出する。それに対して、例えばトンネル内の道路のように、高周波信号を受信不可能な場所を移動体が移動している最中には、位置検出装置は、加速度センサ及びジャイロセンサに代表される自律航法センサの出力信号を使って、移動体の現在位置を導出する。 The navigation system includes a position detection device that is mounted on a moving body such as a vehicle and detects the current position of the moving body. Specifically, the position detection device is transmitted from the positioning system while the moving body is moving in a place where a high-frequency signal from a positioning system such as GPS (Global Positioning System) can be received. A high-frequency signal is received via the antenna unit, and the current position of the moving body is derived using the received high-frequency signal. On the other hand, while the moving body is moving in a place where a high frequency signal cannot be received, such as a road in a tunnel, the position detection device is an autonomous navigation represented by an acceleration sensor and a gyro sensor. The current position of the moving body is derived using the output signal of the sensor.

ここで、図５は、従来のナビゲーションシステムの構成を示すブロック図である。また、図６Ａは、図５に示すナビゲーションシステムの外観を示す斜視図である。さらに、図６Ｂは、同図Ａに示すセンサユニット８０の内部構成を示す斜視図である。図５、図６Ａ及び図６Ｂにおいて、ナビゲーションシステムは、アンテナユニット７０と、センサユニット８０と、位置検出装置９０とを備える。 Here, FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional navigation system. FIG. 6A is a perspective view showing an appearance of the navigation system shown in FIG. Further, FIG. 6B is a perspective view showing an internal configuration of the sensor unit 80 shown in FIG. 5, 6 </ b> A, and 6 </ b> B, the navigation system includes an antenna unit 70, a sensor unit 80, and a position detection device 90.

アンテナユニット７０は、横の長さがＬ１で、縦の長さがＬ２で、厚みがｔ１である略直方体の外形を有しており（図６Ａ参照）、第１の信号ケーブル７１により位置検出装置９０と接続される。ここで、例えば、Ｌ１及びＬ２はそれぞれ３０ｍｍ程度であり、さらに、ｔ１は１０ｍｍ程度である。また、アンテナユニット７０は、アンテナエレメント７２と、ローノイズアンプ（以下、ＬＮＡ（ＬｏｗＮｏｉｓｅＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）と称する）７３とを収容する。なお、アンテナユニット７０については、様々な構造が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。 The antenna unit 70 has a substantially rectangular parallelepiped outer shape with a horizontal length L1, a vertical length L2, and a thickness t1 (see FIG. 6A), and the position is detected by the first signal cable 71. Connected to the device 90. Here, for example, L1 and L2 are each about 30 mm, and t1 is about 10 mm. The antenna unit 70 also houses an antenna element 72 and a low noise amplifier (hereinafter referred to as LNA (Low Noise Amplifier)) 73. Various structures have been proposed for the antenna unit 70 (see, for example, Patent Document 1).

アンテナエレメント７２は、測位システムから送られてくる高周波信号を受信して、ＬＮＡ７３に出力する。ＬＮＡ７３は、入力高周波信号を増幅して、第１の信号ケーブル７１に送出する。このような出力高周波信号は、第１の信号ケーブル７１を伝送され、位置検出装置９０に入力される。 The antenna element 72 receives a high-frequency signal sent from the positioning system and outputs it to the LNA 73. The LNA 73 amplifies the input high-frequency signal and sends it to the first signal cable 71. Such an output high-frequency signal is transmitted through the first signal cable 71 and input to the position detection device 90.

センサユニット８０は、横の長さがＬ３で、縦の長さがＬ４で、厚みがｔ２である略直方体の外形を有しており（図６Ａを参照）、第２の信号ケーブル８１により位置検出装置９０と接続される。ここで、例えば、Ｌ３は６０ｍｍ程度であり、Ｌ４は６０ｍｍ程度であり、さらに、ｔ２は３５ｍｍ程度である。また、センサユニット８０は、自律航法センサとして、ジャイロセンサ８２及び加速度センサ８３を少なくとも収容する（図５及び図６Ｂを参照）。ジャイロセンサ８２は、１軸（つまりＺ軸）回りの角速度を検出して、第２の信号ケーブル８１を通じて、角速度信号を位置検出装置９０に送信する。また、加速度センサ８３は、２軸（つまりＸ軸及びＹ軸）方向の加速度を検出して、第２の信号ケーブル８１を通じて、加速度信号を位置検出装置９０に出力する。 The sensor unit 80 has a substantially rectangular parallelepiped outer shape having a horizontal length of L3, a vertical length of L4, and a thickness of t2 (see FIG. 6A). The sensor unit 80 is positioned by the second signal cable 81. Connected to the detection device 90. Here, for example, L3 is about 60 mm, L4 is about 60 mm, and t2 is about 35 mm. Moreover, the sensor unit 80 accommodates at least the gyro sensor 82 and the acceleration sensor 83 as an autonomous navigation sensor (refer FIG.5 and FIG.6B). The gyro sensor 82 detects an angular velocity around one axis (that is, the Z axis) and transmits an angular velocity signal to the position detection device 90 through the second signal cable 81. The acceleration sensor 83 detects acceleration in two directions (that is, the X axis and the Y axis), and outputs an acceleration signal to the position detection device 90 through the second signal cable 81.

位置検出装置９０は、受信器９１とＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）９２とを少なくとも含む。受信器９１は、第１の信号ケーブル７１を伝送されてくる信号を受信し、受信信号を使って移動体の現在位置を導出して、ＣＰＵ９２に出力する。ＣＰＵ９２は、第２の信号ケーブル８１を伝送されてくる角速度信号及び加速度信号を使って、移動体の現在位置を導出する。ＣＰＵ９２はさらに、受信器９１から受け取った現在位置及び／又は自身が導出した現在位置を使って、移動体のナビゲーションに必要な処理を行う。
特開平４−３２６２０２号公報 The position detection device 90 includes at least a receiver 91 and a CPU (Central Processing Unit) 92. The receiver 91 receives a signal transmitted through the first signal cable 71, derives the current position of the moving body using the received signal, and outputs the current position to the CPU 92. The CPU 92 derives the current position of the moving body using the angular velocity signal and the acceleration signal transmitted through the second signal cable 81. The CPU 92 further performs processing necessary for navigation of the mobile object using the current position received from the receiver 91 and / or the current position derived by itself.
JP-A-4-326202

しかしながら、以上のナビゲーションシステムでは、アンテナユニット７０が第１の信号ケーブル７１により、さらにセンサユニット８０が第２の信号ケーブル８１により、位置検出装置９０に接続されるため、ナビゲーションシステム全体の容積が大きくなったり、ナビゲーションシステムの設置又は配線が煩雑になったりするという問題点がある。 However, in the above navigation system, the antenna unit 70 is connected to the position detection device 90 by the first signal cable 71 and the sensor unit 80 is connected by the second signal cable 81, so that the volume of the entire navigation system is large. Or the installation or wiring of the navigation system becomes complicated.

それ故に、本発明は、ナビゲーションシステムの小型化に、若しくはナビゲーションシステムの設置又は配線の簡素化に寄与するセンサユニットを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a sensor unit that contributes to downsizing of a navigation system or simplification of installation or wiring of the navigation system.

上記目的を達成するために、本発明の一局面は、移動体に設置されるセンサユニットであって、外部の測位システムからの高周波信号を受信するアンテナエレメントを少なくとも含むアンテナ部と、移動体の角速度を検出するジャイロセンサ、及び移動体の加速度を検出する加速度センサを少なくとも含むセンサ部と、アンテナ部の出力高周波信号を伝送する第１の信号線、センサ部の出力信号を伝送する第２の信号線、並びに第１の信号線及び第２の信号線の接続点であり、少なくとも前記アンテナ部の出力高周波信号と前記センサ部の出力信号とをそれぞれの占有帯域幅が互いに干渉し合わないよう周波数を有するように合成して合成信号を生成するノードとを少なくとも含む合成回路と、アンテナ部、センサ部及び合成回路を収容するケーシングとを備える。 In order to achieve the above object, one aspect of the present invention is a sensor unit installed in a moving body, the antenna unit including at least an antenna element that receives a high-frequency signal from an external positioning system; A sensor unit including at least an gyro sensor for detecting angular velocity and an acceleration sensor for detecting acceleration of a moving body, a first signal line for transmitting an output high-frequency signal of an antenna unit, and a second for transmitting an output signal of the sensor unit signal lines, and Ri connection point der of the first signal line and second signal lines, each of the occupied bandwidth of the output signal of the output RF signal of at least the antenna portion and the sensor portion do not interfere with each other to Yo accommodating the combining circuit combining to at least a node that generates a combined signal to have a frequency, an antenna unit, a sensor unit and a combining circuit And a pacing.

また、好ましくは、センサ部はさらに、少なくともジャイロセンサにより検出された角速度及び加速度センサにより検出された加速度を、デジタルの角速度データ及び加速度データにそれぞれ変換するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器で変換された角速度データ及び加速度データを少なくとも含むデータユニットを作成するプロセッサと、プロセッサにより作成されたデータユニットで、入力された搬送波をデジタル変調して、デジタル変調信号を生成するデジタル変調器とを含む。ここで、センサユニットは、ノードにおいて、少なくともアンテナ部の出力高周波信号と、デジタル変調器で生成されたデジタル変調信号とを合成して、合成信号を生成する。 Preferably, the sensor unit further includes an A / D converter that converts at least the angular velocity detected by the gyro sensor and the acceleration detected by the acceleration sensor into digital angular velocity data and acceleration data, and A / D conversion. A processor for generating a data unit including at least angular velocity data and acceleration data converted by the transmitter, and a digital modulator for digitally modulating an input carrier wave by the data unit generated by the processor to generate a digital modulation signal; including. Here, the sensor unit combines at least the output high-frequency signal of the antenna unit and the digital modulation signal generated by the digital modulator at the node to generate a combined signal.

また、好ましくは、搬送波の周波数は、高周波信号の占有帯域幅の下限値よりも低い。高周波信号は具体的には、測位システムとしてのＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）から送出され、１．５７５ＧＨｚの中心周波数を有し、また、デジタル変調信号は具体的には、５００ｋＨｚの周波数を有する搬送波の振幅をデータユニットでデジタル変調することで生成される。 Preferably, the frequency of the carrier wave is lower than the lower limit value of the occupied bandwidth of the high frequency signal. Specifically, the high-frequency signal is transmitted from a GPS (Global Positioning System) as a positioning system and has a center frequency of 1.575 GHz, and the digital modulation signal is specifically a carrier wave having a frequency of 500 kHz. It is generated by digitally modulating the amplitude with a data unit.

また、好ましくは、センサ部はさらに、移動体周辺の気圧を検出する気圧センサと、自身周辺の温度を検出する温度センサとを含む。ここで、Ａ／Ｄ変換器はさらに、気圧センサにより検出された気圧、及び温度センサにより検出された温度を、デジタルの気圧データ及び温度データにそれぞれ変換する。また、プロセッサは、Ａ／Ｄ変換器で変換された気圧データ及び温度データをさらに含むデータユニットを作成する。 Preferably, the sensor unit further includes an atmospheric pressure sensor for detecting an atmospheric pressure around the moving body and a temperature sensor for detecting a temperature around itself. Here, the A / D converter further converts the atmospheric pressure detected by the atmospheric pressure sensor and the temperature detected by the temperature sensor into digital atmospheric pressure data and temperature data, respectively. Further, the processor creates a data unit further including the atmospheric pressure data and the temperature data converted by the A / D converter.

また、好ましくは、合成回路はさらに、アンテナ部と第１の信号線との間に配置され、高周波信号が占有する周波数帯域幅の下限値以上の周波数を有する信号を通過させる高域通過フィルタと、デジタル変調器と接続されており、デジタル変調信号が占有する周波数帯域幅を有する信号を通過させる帯域通過フィルタと、第２の信号線と帯域通過フィルタとの間に配置され、高周波信号が占有する周波数帯域幅以外の周波数を有する信号を通過させる帯域除去フィルタとを含む。 Preferably, the synthesis circuit is further disposed between the antenna unit and the first signal line, and a high-pass filter that passes a signal having a frequency equal to or higher than a lower limit value of a frequency bandwidth occupied by the high-frequency signal; , Which is connected to the digital modulator and disposed between the band-pass filter that passes the signal having the frequency bandwidth occupied by the digital modulation signal and the second signal line and the band-pass filter, and is occupied by the high-frequency signal. And a band elimination filter that passes a signal having a frequency other than the frequency bandwidth to be transmitted.

また、センサユニットは、センサ部及び合成回路が少なくとも配置されており、かつケーシングに収容される基板と、センサ部及び合成回路の全て又は一部を収容し、ケーシングの底面に対して傾いている上面を有し、さらに基板上に形成される収容ボックスとをさらに備える。ここで、収容ボックスの上面には、アンテナエレメントが少なくとも配置される。 The sensor unit includes at least the sensor unit and the synthesis circuit, and accommodates all or part of the substrate and the sensor unit and the synthesis circuit accommodated in the casing, and is inclined with respect to the bottom surface of the casing. And a storage box formed on the substrate. Here, at least an antenna element is disposed on the upper surface of the accommodation box.

また、本発明の他の局面は、センサユニットと接続されており、移動体に設置される位置検出装置であって、センサユニットは、外部の測位システムから送信されてくる高周波信号と、移動体の角速度及び加速度をデジタル形式で示す角速度データ及び加速度データを少なくとも含むデータユニットで搬送波が変調されたデジタル変調信号とが合成された合成信号を送出する。位置検出装置は、センサユニットから送出された合成信号の受信に応答して、受信合成信号を高周波信号とデジタル変調信号とに分離する分離回路と、分離回路により分離された高周波信号の受信に応答して、受信高周波信号に所定の処理を行って、移動体の現在位置を算出する受信器と、分離回路により分離されたデジタル変調信号を復調して、データユニット再生するデジタル復調器と、デジタル復調器により再生されたデータユニットに含まれる角速度データ及び加速度データから移動体の方位角及び移動距離を導出し、導出された方位角及び移動距離を使って移動体の現在位置を算出するプロセッサとを備える。 Another aspect of the present invention is a position detection device that is connected to a sensor unit and is installed on a moving body, the sensor unit including a high-frequency signal transmitted from an external positioning system, and the moving body. A synthesized signal obtained by synthesizing a digital modulation signal in which a carrier wave is modulated by a data unit including at least angular velocity data and acceleration data indicating the angular velocity and acceleration in a digital format is transmitted. The position detection device responds to reception of the synthesized signal sent from the sensor unit, and separates the received synthesized signal into a high frequency signal and a digital modulation signal, and responds to reception of the high frequency signal separated by the separating circuit. A receiver that performs predetermined processing on the received high-frequency signal to calculate the current position of the moving body, a digital demodulator that demodulates the digital modulation signal separated by the separation circuit, and reproduces the data unit; A processor for deriving the azimuth and moving distance of the moving body from the angular velocity data and acceleration data included in the data unit reproduced by the demodulator, and calculating the current position of the moving body using the derived azimuth and moving distance; Is provided.

また、好ましくは、データユニットにはさらに、移動体内の気圧及び温度をデジタル形式で示す気圧データ及び温度データをさらに含む。また、プロセッサは、デジタル復調器により再生されたデータユニットに含まれる気圧データに基づいて、移動体の高度変化を導出し、導出された高度変化をさらに使って、移動体の現在位置を算出し、デジタル復調器により再生されたデータユニットに含まれる温度データから移動体内の気温を導出する。 Preferably, the data unit further includes atmospheric pressure data and temperature data indicating the atmospheric pressure and temperature in the moving body in a digital format. Further, the processor derives the altitude change of the moving body based on the atmospheric pressure data included in the data unit reproduced by the digital demodulator, and further uses the derived altitude change to calculate the current position of the moving body. The temperature inside the moving body is derived from the temperature data contained in the data unit reproduced by the digital demodulator.

また、好ましくは、プロセッサはさらに、導出された気温を使って、導出された方位角、移動距離及び高度変化を補正する。 Also preferably, the processor further uses the derived temperature to correct the derived azimuth, travel distance and altitude change.

以上の本発明の一局面によれば、センサユニットは、アンテナ部の出力高周波信号と、センサ部から出力デジタル変調信号とを少なくとも合成する合成回路を備えることにより、アンテナ部及びセンサ部を、センサユニットのケーシング内にまとめて収容することが可能となる。これによって、センサユニット自体の外形寸法を小さくすることができ、その結果、ナビゲーションシステム全体の小型化に寄与するセンサユニットを提供することが可能となる。また、センサユニットを小型化することにより、従来よりも狭い場所にセンサユニットを設置することが可能となる。その結果、センサユニットは、ナビゲーションシステムの設置の簡素化に寄与することとなる。 According to the above one aspect of the present invention, the sensor unit includes the synthesis circuit that synthesizes at least the output high-frequency signal of the antenna unit and the output digital modulation signal from the sensor unit. It is possible to house them together in the casing of the unit. As a result, the outer dimensions of the sensor unit itself can be reduced, and as a result, it is possible to provide a sensor unit that contributes to downsizing of the entire navigation system. Further, by downsizing the sensor unit, the sensor unit can be installed in a narrower place than before. As a result, the sensor unit contributes to simplification of installation of the navigation system.

また、センサユニットによれば、デジタル変調信号の搬送波周波数を適切に選んだり、合成回路に適切な複数のフィルタを組み込んだりすることにより、合成信号に含まれる高周波信号及びデジタル変調信号が互いに干渉するがなくなる。その結果、センサユニット及び位置検出装置を１本の伝送路を使って接続することが可能となる。これによって、ナビゲーションシステムの設置又は配線の簡素化に寄与するセンサユニットを提供することが可能となる。 Further, according to the sensor unit, the high frequency signal and the digital modulation signal included in the synthesized signal interfere with each other by appropriately selecting the carrier frequency of the digital modulated signal or incorporating a plurality of appropriate filters in the synthesis circuit. Disappears. As a result, the sensor unit and the position detection device can be connected using a single transmission line. This makes it possible to provide a sensor unit that contributes to the installation of the navigation system or the simplification of wiring.

図１は、本発明の一実施形態に係るセンサユニット１及び位置検出装置２のブロック構成を示す模式図である。図１において、センサユニット１は、例えば車両のような移動体において予め定められた場所（例えば、ダッシュボード上）に設置され、例えば同軸ケーブル３により位置検出装置２と接続される。
以上のようなセンサユニット１は、アンテナ部１１と、センサ部１２と、合成回路１３とを少なくとも備える。また、センサユニット１は好ましくは、レギュレータ１４を備える。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a block configuration of a sensor unit 1 and a position detection device 2 according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a sensor unit 1 is installed at a predetermined location (for example, on a dashboard) in a moving body such as a vehicle, and is connected to the position detection device 2 by, for example, a coaxial cable 3.
The sensor unit 1 as described above includes at least the antenna unit 11, the sensor unit 12, and the synthesis circuit 13. The sensor unit 1 preferably includes a regulator 14.

アンテナ部１１は、アンテナエレメント１１１と、ローノイズアンプ（以下、ＬＮＡ（ＬｏｗＮｏｉｓｅＡｍｐｌｉｆｉｅｒ））１１２とを含む。アンテナエレメント１１１は、測位システムから送られてくる高周波信号を受信して、ＬＮＡ１１２に出力する。ここで、測位システムがＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）の場合、高周波信号は１．５７５ＧＨｚ帯を占有する。また、ＬＮＡ１１２は、入力高周波信号を増幅して、合成回路１３に出力する。 The antenna unit 11 includes an antenna element 111 and a low noise amplifier (hereinafter referred to as LNA (Low Noise Amplifier)) 112. The antenna element 111 receives a high-frequency signal sent from the positioning system and outputs it to the LNA 112. Here, when the positioning system is a GPS (Global Positioning System), the high frequency signal occupies the 1.575 GHz band. Further, the LNA 112 amplifies the input high frequency signal and outputs it to the synthesis circuit 13.

また、センサ部１２は、ジャイロセンサ１２１、加速度センサ１２２、気圧センサ１２３及び温度センサ１２４と、３個のアンプ１２５−１２７と、Ａ／Ｄ変換器１２８と、メモリ１２９と、ＣＰＵ１２１０と、デジタル変調器１２１１とを備える。
ジャイロセンサ１２１は、少なくとも１軸（つまりＺ軸）回りの角速度を検出して、検出結果を示すアナログ信号（以下、角速度信号と称する）を、Ａ／Ｄ変換器１２８に出力する。 The sensor unit 12 includes a gyro sensor 121, an acceleration sensor 122, an atmospheric pressure sensor 123, a temperature sensor 124, three amplifiers 125-127, an A / D converter 128, a memory 129, a CPU 1210, and digital modulation. A container 1211.
The gyro sensor 121 detects an angular velocity around at least one axis (that is, the Z axis), and outputs an analog signal indicating the detection result (hereinafter referred to as an angular velocity signal) to the A / D converter 128.

加速度センサ１２２は、少なくとも２軸（つまりＸ軸及びＹ軸）方向に対する加速度を検出して、各軸方向の検出結果を示すアナログ信号（以下、加速度信号と称する）をアンプ１２５に出力する。
気圧センサ１２３は、センサユニット１の設置場所周辺の気圧を検出して、検出結果を示すアナログ信号（以下、気圧信号と称する）をアンプ１２６に出力する。
温度センサ１２４は、自身周辺の温度を検出して、検出結果を示すアナログ信号（以下、温度信号と称する）をアンプ１２７に出力する。ここで、温度信号は、ジャイロセンサ１２１、加速度センサ１２２及び気圧センサ１２３の検出結果の変動を補正するために使われるので、温度センサ１２４は、これらセンサ１２１、１２２及び１２３の近傍に設置されることが好ましい。
アンプ１２５、１２６及び１２７はそれぞれ、入力された加速度信号、気圧信号及び温度信号を増幅する。増幅された加速度信号、気圧信号及び温度信号はいずれも、Ａ／Ｄ変換器１２８に出力される。 The acceleration sensor 122 detects acceleration in at least two axes (that is, the X-axis and Y-axis) directions, and outputs an analog signal (hereinafter referred to as an acceleration signal) indicating a detection result in each axis direction to the amplifier 125.
The atmospheric pressure sensor 123 detects the atmospheric pressure around the place where the sensor unit 1 is installed, and outputs an analog signal indicating the detection result (hereinafter referred to as an atmospheric pressure signal) to the amplifier 126.
The temperature sensor 124 detects the temperature around itself and outputs an analog signal indicating the detection result (hereinafter referred to as a temperature signal) to the amplifier 127. Here, since the temperature signal is used to correct fluctuations in detection results of the gyro sensor 121, the acceleration sensor 122, and the atmospheric pressure sensor 123, the temperature sensor 124 is installed in the vicinity of these sensors 121, 122, and 123. It is preferable.
The amplifiers 125, 126, and 127 amplify the input acceleration signal, atmospheric pressure signal, and temperature signal, respectively. The amplified acceleration signal, atmospheric pressure signal, and temperature signal are all output to the A / D converter 128.

Ａ／Ｄ変換器１２８は、入力された角速度信号、加速度信号、気圧信号及び温度信号をデジタルデータに変換し、その結果得られる角速度データ、加速度データ、気圧データ及び温度データをそれぞれＣＰＵ１２１０に出力する。
メモリ１２９は、例えばＥＥＰＲＯＭ（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＥｒａｓａｂｌｅＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄ−ＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）であり、ＣＰＵ１２１０の動作を規定するコンピュータプログラムを少なくとも格納する。 The A / D converter 128 converts the input angular velocity signal, acceleration signal, atmospheric pressure signal, and temperature signal into digital data, and outputs the resulting angular velocity data, acceleration data, atmospheric pressure data, and temperature data to the CPU 1210. .
The memory 129 is, for example, an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), and stores at least a computer program that defines the operation of the CPU 1210.

ＣＰＵ１２１０は、メモリ１２９に格納されたコンピュータプログラムに従って動作し、センサユニット１を構成する各部を制御する。ＣＰＵ１２１０の典型的な処理の一つに、入力された角速度データ、加速度データ、気圧データ及び温度データを含み、さらに予め定められたフォーマットを有するデータユニットを作成する処理がある。ここで、データユニットとは、ひとまとまりとして位置検出装置２に送信されるデータの最小構成単位である。作成されたデータユニットは、デジタル変調器１２１１に出力される。 The CPU 1210 operates according to a computer program stored in the memory 129 and controls each part constituting the sensor unit 1. One of typical processes of the CPU 1210 is a process of creating a data unit that includes input angular velocity data, acceleration data, atmospheric pressure data, and temperature data, and has a predetermined format. Here, the data unit is a minimum unit of data to be transmitted to the position detection device 2 as a group. The created data unit is output to the digital modulator 1211.

デジタル変調器１２１１は、入力搬送波（図示せず）を入力データユニットでデジタル変調し、それによって生成されるデジタル変調信号を合成回路１３に出力する。ここで、搬送波は少なくとも、デジタル変調信号及び前述の高周波信号の占有帯域幅が互いに干渉合わない周波数を有する。好ましくは、搬送波周波数は、両信号が干渉を起こさず、かつ高周波信号の占有帯域幅の下限値よりも小さい値に選ばれる。以上の観点から、本実施形態では、搬送波周波数は、例えば５００ｋＨｚに選ばれる。このような値が選ばれることにより、例えば、車両内で受信可能なラジオ放送で使われる中波と、高周波信号及びデジタル変調信号との干渉を避けることができる。また、デジタル変調方式の典型例としては、ＡＳＫ（ＡｍｐｌｉｔｕｄｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）、ＦＳＫ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）及びＰＳＫ（ＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）があるが、その他の周知のデジタル変調方式が採用されても構わない。 The digital modulator 1211 digitally modulates an input carrier wave (not shown) with an input data unit, and outputs a digital modulation signal generated thereby to the synthesis circuit 13. Here, the carrier wave has a frequency at which the occupied bandwidths of the digital modulation signal and the high-frequency signal do not interfere with each other. Preferably, the carrier frequency is selected to be a value smaller than the lower limit value of the occupied bandwidth of the high-frequency signal without causing interference between both signals. From the above viewpoint, in this embodiment, the carrier frequency is selected to be 500 kHz, for example. By selecting such a value, for example, interference between a medium wave used in radio broadcasting that can be received in a vehicle, a high-frequency signal, and a digital modulation signal can be avoided. As typical examples of the digital modulation scheme, there are ASK (Amplitude Shift Keying), FSK (Frequency Shift Keying), and PSK (Phase Shift Keying), but other well-known digital modulation schemes may be adopted.

ここで、図２は、図１に示す合成回路１３の詳細な回路構成を示す模式図である。以下、図２を参照して、合成回路１３について説明する。合成回路１３は、アンテナ部１１の出力高周波信号と、センサ部１２の出力デジタル変調信号とを合成する。そのために、合成回路１３は、アンプ１３１と、高域通過フィルタ（以下、ＨＰＦと略記する）１３２と、帯域通過フィルタ（以下、ＢＰＦと略記する）１３３と、帯域除去フィルタ（以下、ＢＥＦと略記する）１３４と、ノード１３５とを含む。合成回路１３はさらに、好ましい構成として、低域通過フィルタ（以下、ＬＰＦと略記する）１３６を含む。 Here, FIG. 2 is a schematic diagram showing a detailed circuit configuration of the synthesis circuit 13 shown in FIG. Hereinafter, the synthesis circuit 13 will be described with reference to FIG. The synthesis circuit 13 synthesizes the output high frequency signal of the antenna unit 11 and the output digital modulation signal of the sensor unit 12. Therefore, the synthesis circuit 13 includes an amplifier 131, a high-pass filter (hereinafter abbreviated as HPF) 132, a band-pass filter (hereinafter abbreviated as BPF) 133, and a band elimination filter (hereinafter abbreviated as BEF). 134) and a node 135. The synthesis circuit 13 further includes a low-pass filter (hereinafter abbreviated as LPF) 136 as a preferred configuration.

アンプ１３１は、ＬＮＡ１１２（図１参照）と信号線により接続されており、ＬＮＡ１１２の出力高周波信号を増幅し出力する。
ＨＰＦ１３２は、アンプ１３１と信号線により接続されており、高周波信号が占有する周波数帯域幅の下限値以上の周波数を有する信号を通過させる。また、ＨＰＦ１３２は、第１の信号線１３７により同軸ケーブル３と接続される。 The amplifier 131 is connected to the LNA 112 (see FIG. 1) through a signal line, and amplifies and outputs an output high-frequency signal from the LNA 112.
The HPF 132 is connected to the amplifier 131 by a signal line, and allows a signal having a frequency equal to or higher than the lower limit value of the frequency bandwidth occupied by the high-frequency signal to pass therethrough. The HPF 132 is connected to the coaxial cable 3 through the first signal line 137.

ＢＰＦ１３３は、デジタル変調器１２１１（図１参照）と信号線により接続されており、デジタル変調信号が占有する周波数帯域幅に含まれる信号を通過させる。なお、合成回路１３は、ＢＰＦ１３３の代わりに、デジタル変調信号が占有する周波数帯域幅の上限値以下の信号だけを通過させる低域通過フィルタを含んでいても構わない。ただし、この場合、位置検出装置２からセンサユニット１へと直流電圧を、同軸ケーブル３を介して供給すると、直流電圧とデジタル変調信号とが干渉し合う。それゆえ、ＢＰＦ１３３の代わりに低域通過フィルタを用いる場合には、直流電圧は別の経路から供給される必要がある。 The BPF 133 is connected to the digital modulator 1211 (see FIG. 1) through a signal line, and passes a signal included in the frequency bandwidth occupied by the digital modulation signal. Note that the synthesis circuit 13 may include a low-pass filter that passes only a signal that is equal to or lower than the upper limit value of the frequency bandwidth occupied by the digital modulation signal, instead of the BPF 133. However, in this case, when a DC voltage is supplied from the position detection device 2 to the sensor unit 1 via the coaxial cable 3, the DC voltage and the digital modulation signal interfere with each other. Therefore, when a low-pass filter is used instead of the BPF 133, the DC voltage needs to be supplied from another path.

ＢＥＦ１３４は少なくとも、ＢＰＦ１３３と信号線により接続されており、高周波信号が占有する周波数帯域幅以外の信号を通過させる。また、ＢＥＦ１３４の出力端には第２の信号線１３８が結線されており、第２の信号線１３８は、第１の信号線１３７と結線される。 The BEF 134 is at least connected to the BPF 133 by a signal line, and allows signals other than the frequency bandwidth occupied by the high-frequency signal to pass therethrough. A second signal line 138 is connected to the output end of the BEF 134, and the second signal line 138 is connected to the first signal line 137.

ノード１３５は、第１の信号線１３７及び第２の信号線１３８の接続点である。このようなノード１３５には、ＨＰＦ１３２の出力高周波信号と、ＢＥＦ１３４の出力デジタル変調信号とが入力され、これら両信号は、ノード１３５において合成され、その結果、合成信号が生成される。このような合成信号は、同軸ケーブル３に出力され、さらに同軸ケーブル３を伝送され、位置検出装置２により受信される。
また、ＬＰＦ１３６は少なくとも、ＢＰＦ１３３及びＢＥＦ１３４を接続する信号線に接続されており、実質的に直流成分だけを通過させる。 The node 135 is a connection point between the first signal line 137 and the second signal line 138. The node 135 receives the high-frequency signal output from the HPF 132 and the output digital modulation signal output from the BEF 134. These two signals are combined at the node 135, and as a result, a combined signal is generated. Such a combined signal is output to the coaxial cable 3, further transmitted through the coaxial cable 3, and received by the position detection device 2.
The LPF 136 is connected to at least a signal line connecting the BPF 133 and the BEF 134, and substantially allows only a DC component to pass.

さて、ここで、再度図１を参照する。図１において、レギュレータ１４は、位置検出装置２から供給される直流電圧から、予め定められた値を有する駆動電圧を生成して、センサユニット１を構成する各部に配電する。この駆動電圧により、センサユニット１の構成各部は動作する。 Now, referring again to FIG. In FIG. 1, the regulator 14 generates a drive voltage having a predetermined value from the DC voltage supplied from the position detection device 2, and distributes the drive voltage to each part constituting the sensor unit 1. Each component of the sensor unit 1 operates by this driving voltage.

また、図１において、位置検出装置２は、ナビゲーションシステムに備わっており、移動体（例えば車両）に設置され、少なくとも移動体の現在位置を算出する。そのために、位置検出装置２は、分離回路２１と、受信器２２と、デジタル復調器２３と、ＣＰＵ２４とを備える。また、位置検出装置２は好ましくは電源２５を備える。 In FIG. 1, the position detection device 2 is provided in a navigation system, is installed in a moving body (for example, a vehicle), and calculates at least the current position of the moving body. For this purpose, the position detection device 2 includes a separation circuit 21, a receiver 22, a digital demodulator 23, and a CPU 24. The position detection device 2 preferably includes a power source 25.

分離回路２１には、前述の同軸ケーブル３が接続されており、これによって、センサユニット１から送出された合成信号が入力される。分離回路２１は、合成回路１３とは逆の処理、つまり、入力合成信号を高周波信号とデジタル変調信号とに分離して、分離した高周波信号及びデジタル変調信号を受信器２２及びデジタル復調器２３にそれぞれ出力する。
受信器２２は、分離回路２１の出力高周波信号に所定の処理を行って、本位置検出装置２が設置される移動体の現在位置を導出し、ＣＰＵ２４に送信する。
デジタル復調器２３は、分離回路２１の出力デジタル変調信号を復調して、データユニットを再生する。デジタル復調器２３はさらに、再生したデータユニットをＣＰＵ２４に出力する。 The above-described coaxial cable 3 is connected to the separation circuit 21, and thereby, the combined signal sent from the sensor unit 1 is input. The separation circuit 21 performs processing reverse to that of the synthesis circuit 13, that is, separates the input synthesis signal into a high frequency signal and a digital modulation signal, and sends the separated high frequency signal and digital modulation signal to the receiver 22 and digital demodulator 23. Output each.
The receiver 22 performs a predetermined process on the output high-frequency signal of the separation circuit 21 to derive the current position of the moving object in which the position detection device 2 is installed, and transmits it to the CPU 24.
The digital demodulator 23 demodulates the output digital modulation signal of the separation circuit 21 to reproduce the data unit. The digital demodulator 23 further outputs the reproduced data unit to the CPU 24.

ＣＰＵ２４は、図示しないコンピュータプログラムに従って動作して、位置検出装置２を構成する各部を制御する。ＣＰＵ２４は、入力データユニットから、角速度データ、加速度データ、気圧データ及び温度データを取り出す。その後、ＣＰＵ２４は、取り出した角速度データから移動体の方位角を算出し、取り出した加速度データから移動体の走行距離を算出し、今回及び過去に取り出した気圧データから移動体の高度変化を算出し、さらに、取り出した温度データからセンサユニット１の設置場所周辺の気温を算出する。その後、ＣＰＵ２４は、今回算出した移動体の方位角、走行距離及び高度変化から、移動体の現在位置を算出する。また、センサユニット１周辺の気温に起因して、算出された方位角、走行距離及び高度変化には誤差が重畳される場合がある。そのため、ＣＰＵ２４は好ましくは、現在の気温に基づいて、これら移動体の方位角、走行距離及び高度変化を補正する。このように補正された方位角、走行距離及び高度変化を使って、ＣＰＵ２４は、移動体の正確な現在位置を算出することが可能となる。ＣＰＵ２４はさらに、受信器２２から受け取った現在位置及び／又は自身が算出した現在位置を使って、移動体のナビゲーションに必要な処理を行う。 The CPU 24 operates in accordance with a computer program (not shown) and controls each part constituting the position detection device 2. The CPU 24 extracts angular velocity data, acceleration data, atmospheric pressure data, and temperature data from the input data unit. Thereafter, the CPU 24 calculates the azimuth angle of the moving object from the extracted angular velocity data, calculates the travel distance of the moving object from the extracted acceleration data, and calculates the altitude change of the moving object from the current and past atmospheric pressure data. Furthermore, the temperature around the installation location of the sensor unit 1 is calculated from the extracted temperature data. Thereafter, the CPU 24 calculates the current position of the mobile body from the azimuth angle, travel distance, and altitude change of the mobile body calculated this time. Further, an error may be superimposed on the calculated azimuth angle, travel distance, and altitude change due to the temperature around the sensor unit 1. For this reason, the CPU 24 preferably corrects the azimuth angle, travel distance, and altitude change of these moving bodies based on the current temperature. Using the corrected azimuth angle, travel distance, and altitude change, the CPU 24 can calculate the accurate current position of the moving object. Further, the CPU 24 performs processing necessary for navigation of the moving object using the current position received from the receiver 22 and / or the current position calculated by itself.

また、電源２５は、直流電圧を生成する。生成された直流電圧は、分離回路２１及び同軸ケーブル３を通じて、センサユニット１が備える合成回路１３に与えられる。
また、同軸ケーブル３は、芯線と、外部導体（編組）とを有しており、上述のように、センサユニット１及び位置検出装置２を接続する。具体的には、芯線により、センサユニット１及び位置検出装置２が接続され、外部導体は接地される。 The power supply 25 generates a DC voltage. The generated DC voltage is supplied to the synthesis circuit 13 included in the sensor unit 1 through the separation circuit 21 and the coaxial cable 3.
The coaxial cable 3 has a core wire and an external conductor (braid), and connects the sensor unit 1 and the position detection device 2 as described above. Specifically, the sensor unit 1 and the position detection device 2 are connected by a core wire, and the external conductor is grounded.

ここで、図３は、センサユニット１における要部ａ−ｃにおける各信号の波形を示す模式図である。具体的には、図３の上段には、要部ａ、つまりアンテナ部１１の出力端における高周波信号の時間波形が示される。図３の中段には、要部ｂ、つまりデジタル変調器１２１１の出力端におけるデジタル変調信号の時間波形が示される。さらに、図３の下段には、要部ｃ、つまりノード１３５における合成信号の時間波形が示されている。ここで、図３には、測位システムがＧＰＳの場合における高周波信号の時間波形と、デジタル変調方式がＡＳＫの場合におけるデジタル変調信号の時間波形が示されている。以下、図３を参照して、図１及び図２に示すセンサユニット１の動作を説明する。まず、アンテナ部１１から出力される高周波信号（図３の上段参照）は、アンプ１３１、ＨＰＦ１３２及び第１の信号線１３７を通じて、同軸ケーブル３に出力される。また、デジタル変調器１２１１の出力デジタル変調信号（図３の中段参照）は、ＢＰＦ１３３、ＢＥＦ１３４、第２の信号線１３８及び第１の信号線１３７を通じて同軸ケーブル３に出力される。 Here, FIG. 3 is a schematic diagram showing waveforms of signals in the main part a-c in the sensor unit 1. Specifically, the upper part of FIG. 3 shows the time waveform of the high-frequency signal at the main part a, that is, at the output end of the antenna part 11. The middle part of FIG. 3 shows the time waveform of the digital modulation signal at the main part b, that is, at the output terminal of the digital modulator 1211. Further, the lower part of FIG. 3 shows the time waveform of the synthesized signal at the main part c, that is, at the node 135. Here, FIG. 3 shows a time waveform of a high-frequency signal when the positioning system is GPS, and a time waveform of a digital modulation signal when the digital modulation method is ASK. The operation of the sensor unit 1 shown in FIGS. 1 and 2 will be described below with reference to FIG. First, a high-frequency signal (see the upper part of FIG. 3) output from the antenna unit 11 is output to the coaxial cable 3 through the amplifier 131, the HPF 132, and the first signal line 137. Further, the output digital modulation signal (see the middle stage in FIG. 3) of the digital modulator 1211 is output to the coaxial cable 3 through the BPF 133, the BEF 134, the second signal line 138, and the first signal line 137.

また、本実施形態では好ましい構成として、同軸ケーブル３を通じて、位置検出装置２の電源２５で生成された直流電圧が第１の信号線１３７に与えられ、この直流電圧（ＤＣＶ）は、第２の信号線１３８，ＢＥＦ１３４、ＬＰＦ１３６を通じてレギュレータ１４に与えられる。
従って、本実施形態において、ノード１３５には、高周波信号及びデジタル変調信号に加え、直流電圧が重畳された合成信号（図３の下段参照）が現れる。
In the present embodiment, as a preferable configuration, a DC voltage generated by the power source 25 of the position detection device 2 is applied to the first signal line 137 through the coaxial cable 3, and this DC voltage (DCV) is the second voltage. The signal is supplied to the regulator 14 through the signal line 138, BE F 134, and LPF 136.
Therefore, in this embodiment, a combined signal (see the lower part of FIG. 3) in which a DC voltage is superimposed appears at the node 135 in addition to the high-frequency signal and the digital modulation signal.

ここで、ＨＰＦ１３２は、高周波信号を通過させ、高周波信号よりも低周波数のデジタル変調信号及び直流電圧を通過させない。つまり、ＨＰＦ１３２は、デジタル変調信号及び直流電圧に対しては、入力インピーダンスが高い高インピーダンス回路となる。また、ＢＥＦ１３４は、高周波信号を通過させないので、高周波信号に対して入力インピーダンスが高い高インピーダンス回路となる。また、ＬＰＦ１３６は、デジタル変調信号を通過させないので、デジタル変調信号に対して入力インピーダンスが高い高インピーダンス回路となる。その結果、位置検出装置２からの直流電圧は、ノード１３５及びＢＥＦ１３４を介して、ＬＰＦ１３６に与えられる。ＬＰＦ１３６は、周波数が実質的に０の信号のみを通過させるので、入力された直流電圧（ＤＣＶ）を通過させ、レギュレータ１４に出力する。また、高周波信号及びデジタル変調信号は、第１の信号線１３７から同軸ケーブル３へと出力される。以上から明らかなように、合成回路１３を図２のように構成することで、高周波信号、デジタル変調信号及び直流電圧が互いに干渉し合わないようにすることができる。 Here, the HPF 132 passes a high-frequency signal and does not pass a digital modulation signal and a DC voltage having a frequency lower than that of the high-frequency signal. That is, the HPF 132 is a high impedance circuit having a high input impedance with respect to the digital modulation signal and the DC voltage. Further, since the BEF 134 does not pass a high frequency signal, it becomes a high impedance circuit having a high input impedance with respect to the high frequency signal. Further, since the LPF 136 does not pass the digital modulation signal, it becomes a high impedance circuit having a high input impedance with respect to the digital modulation signal. As a result, the DC voltage from the position detection device 2 is given to the LPF 136 via the node 135 and the BEF 134. Since the LPF 136 passes only a signal having a frequency of substantially 0, it passes the input direct-current voltage (DCV) and outputs it to the regulator 14. The high frequency signal and the digital modulation signal are output from the first signal line 137 to the coaxial cable 3. As is apparent from the above, by configuring the synthesis circuit 13 as shown in FIG. 2, it is possible to prevent the high-frequency signal, digital modulation signal, and DC voltage from interfering with each other.

ここで、図４Ａは、図１に示すセンサユニット１の外観を示す斜視図である。また、図４Ｂは、図４Ａに示す上部ケーシング１５を外した状態におけるセンサユニット１の斜視図である。図４Ａ及び図４Ｂにおいて、センサユニット１は、図１に示す構成の他に、上部ケーシング１５、下部ケーシング１６、基板１７及び収容ボックス１８を備える。センサユニット１の外形は、図１に示す構成を収容するためのスペースが形成された上部ケーシング１５及び下部ケーシング１６の組み合わせにより規定される。具体的には、図４Ａから明らかなように、センサユニット１の底面は、縦の長さがＬ５で、横の長さがＬ６である略長方形の形状を有する。また、センサユニット１の上面は、略長方形の形状を有しており、好ましくは底面に対して斜めに傾いている。このような傾斜面において、最上端の辺は高さｔ３に形成され、最下端の辺は高さｔ４に形成される。ここで、典型的には、Ｌ５及びＬ６はそれぞれ６０ｍｍ及び４５ｍｍ程度であり、さらに、ｔ３及びｔ４はそれぞれ３０ｍｍ及び２０ｍｍ程度である。なお、上部ケーシング１５及び下部ケーシング１６は例えば、いくつかのねじで止められる。 Here, FIG. 4A is a perspective view showing an appearance of the sensor unit 1 shown in FIG. 4B is a perspective view of the sensor unit 1 with the upper casing 15 shown in FIG. 4A removed. 4A and 4B, the sensor unit 1 includes an upper casing 15, a lower casing 16, a substrate 17, and a storage box 18 in addition to the configuration shown in FIG. The outer shape of the sensor unit 1 is defined by a combination of the upper casing 15 and the lower casing 16 in which a space for accommodating the configuration shown in FIG. 1 is formed. Specifically, as is apparent from FIG. 4A, the bottom surface of the sensor unit 1 has a substantially rectangular shape with a vertical length of L5 and a horizontal length of L6. The upper surface of the sensor unit 1 has a substantially rectangular shape, and is preferably inclined obliquely with respect to the bottom surface. In such an inclined surface, the uppermost side is formed at a height t3, and the lowermost side is formed at a height t4. Here, typically, L5 and L6 are about 60 mm and 45 mm, respectively, and t3 and t4 are about 30 mm and 20 mm, respectively. The upper casing 15 and the lower casing 16 are fixed with, for example, several screws.

また、下部ケーシング１６の収容スペースには、センサ部１２、合成回路１３及びレギュレータ１４が配置された基板１７の主面が、センサユニット１の底面に実質的に平行な状態で収容される。さらに、基板１７において、センサ部１２、合成回路１３及びレギュレータ１４の内、ジャイロセンサ１２１を除く全てを覆うように収容ボックス１８が形成される。ここで、収容ボックス１８の上面（傾斜面）１９は、基板１７の主面に対して斜めに傾いている。ここで、傾斜面１９は、上部ケーシング１５の上面と略平行であることが、センサユニット１の小型化の観点から好ましい。このような収容ボックス１８の上面１９には、アンテナエレメント１１１及びＬＮＡ１１２が配置される。 Further, the main surface of the substrate 17 on which the sensor unit 12, the synthesis circuit 13, and the regulator 14 are disposed is accommodated in the accommodation space of the lower casing 16 in a state substantially parallel to the bottom surface of the sensor unit 1. Further, a storage box 18 is formed on the substrate 17 so as to cover all of the sensor unit 12, the synthesis circuit 13, and the regulator 14 except for the gyro sensor 121. Here, the upper surface (inclined surface) 19 of the storage box 18 is inclined with respect to the main surface of the substrate 17. Here, it is preferable from the viewpoint of miniaturization of the sensor unit 1 that the inclined surface 19 is substantially parallel to the upper surface of the upper casing 15. An antenna element 111 and an LNA 112 are arranged on the upper surface 19 of the accommodation box 18.

このように、アンテナエレメント１１１を傾斜面１９に設置することにより、センサユニット１を例えば車両のダッシュボードに設置した場合に、測位システムに収容される人工衛星の方向にアンテナエレメント１１１を向け易くなる。また、ジャイロセンサ１２１の外形寸法は相対的に大きく、さらに、ジャイロセンサ１２１がアンテナエレメント１１１の近くに配置されるとアンテナエレメント１１１の受信感度が悪くなることから、ジャイロセンサ１２１はアンテナエレメント１１１からできるだけ遠くの位置に配置されることが好ましい。以上のことから、本実施形態では、ジャイロセンサ１２１は、収容ボックス１８外に設置される。ただし、ジャイロセンサ１２１がアンテナエレメント１１１の受信感度に影響を与えない程度の小さな外形寸法を有するのであれば、ジャイロセンサ１２１は、収容ボックス１８に収容されても構わない。 As described above, by installing the antenna element 111 on the inclined surface 19, when the sensor unit 1 is installed on a dashboard of a vehicle, for example, the antenna element 111 can be easily directed toward the artificial satellite accommodated in the positioning system. . Further, the gyro sensor 121 has a relatively large external dimension, and further, if the gyro sensor 121 is disposed near the antenna element 111, the reception sensitivity of the antenna element 111 is deteriorated. It is preferable to dispose as far as possible. From the above, in this embodiment, the gyro sensor 121 is installed outside the storage box 18. However, the gyro sensor 121 may be housed in the housing box 18 as long as the gyro sensor 121 has a small outer dimension that does not affect the reception sensitivity of the antenna element 111.

以上のように、本実施形態によれば、センサユニット１は、アンテナ部１１の出力高周波信号と、センサ部１２から出力デジタル変調信号とを少なくとも合成する合成回路１３を備えることにより、アンテナ部１１及びセンサ部１２を、センサユニット１の筐体内にまとめて収容することが可能となる。これによって、センサユニット１自体の外形寸法を小さくすることができ、その結果、ナビゲーションシステム全体の小型化に寄与するセンサユニット１を提供することが可能となる。さらに、センサユニット１を小型化することにより、従来よりも狭い場所にセンサユニット１を設置することが可能となる。その結果、センサユニット１は、ナビゲーションシステムの設置の簡素化に寄与することとなる。 As described above, according to the present embodiment, the sensor unit 1 includes the synthesis circuit 13 that synthesizes at least the output high-frequency signal of the antenna unit 11 and the output digital modulation signal from the sensor unit 12, thereby providing the antenna unit 11. And it becomes possible to accommodate the sensor part 12 in the housing | casing of the sensor unit 1 collectively. As a result, the outer dimensions of the sensor unit 1 itself can be reduced, and as a result, it is possible to provide the sensor unit 1 that contributes to downsizing of the entire navigation system. Further, by downsizing the sensor unit 1, the sensor unit 1 can be installed in a narrower place than before. As a result, the sensor unit 1 contributes to simplification of installation of the navigation system.

また、本センサユニット１によれば、合成回路１３を図２に示すように構成することにより、少なくとも高周波信号及びデジタル変調信号が互いに干渉することなく、同軸ケーブル３の芯線を使って、これら両信号を位置検出装置２に送ることが可能となる。さらに、上述のような構成の合成回路１３により、位置検出装置２からセンサユニット１に直流電圧を供給することが可能となる。これによって、ナビゲーションシステムの設置又は配線の簡素化に寄与するセンサユニット１を提供することが可能となる。 Further, according to the present sensor unit 1, the composition circuit 13 is configured as shown in FIG. 2, so that at least the high frequency signal and the digital modulation signal do not interfere with each other, and the core cable of the coaxial cable 3 is used. A signal can be sent to the position detection device 2. Furthermore, it is possible to supply a DC voltage from the position detection device 2 to the sensor unit 1 by the combining circuit 13 having the above-described configuration. This makes it possible to provide the sensor unit 1 that contributes to the installation of the navigation system or the simplification of the wiring.

また、本センサユニット１によれば、デジタル変調信号の搬送波周波数を５００ｋＨｚに選ぶことにより、例えばラジオ放送に使われる中波帯の信号と干渉を起こさないようにすることができる。
なお、以上の実施形態では、センサユニット１及び位置検出装置２は、同軸ケーブル３により接続されるとして説明したが、これに限らず、例えばバスラインのような有線の伝送路、又は無線伝送路により、両者は接続されても構わない。 Further, according to the present sensor unit 1, by selecting the carrier frequency of the digital modulation signal as 500 kHz, it is possible to prevent interference with a medium wave band signal used for radio broadcasting, for example.
In the above embodiment, the sensor unit 1 and the position detection device 2 have been described as being connected by the coaxial cable 3. However, the present invention is not limited to this. For example, a wired transmission line such as a bus line or a wireless transmission line is used. Thus, both may be connected.

本発明に係るセンサユニットは、小型化、若しくは設置又は配線の容易さという技術的効果が要求されるナビゲーションシステム等の用途に適用できる。 The sensor unit according to the present invention can be applied to uses such as a navigation system that requires a technical effect of downsizing or ease of installation or wiring.

本発明の一実施形態に係るセンサユニット１及び位置検出装置２のブロック構成を示す模式図The schematic diagram which shows the block configuration of the sensor unit 1 and the position detection apparatus 2 which concern on one Embodiment of this invention. 図１に示す合成回路１３の詳細な回路構成を示す模式図Schematic diagram showing a detailed circuit configuration of the synthesis circuit 13 shown in FIG. 図１に示すセンサユニット１における要部ａ−ｃにおける各信号の波形を示す模式図The schematic diagram which shows the waveform of each signal in the principal part ac in the sensor unit 1 shown in FIG. 図１に示すセンサユニット１の外観を示す斜視図The perspective view which shows the external appearance of the sensor unit 1 shown in FIG. 図４Ａに示す上部ケーシング１５を外した状態におけるセンサユニット１の斜視図FIG. 4A is a perspective view of the sensor unit 1 with the upper casing 15 removed. 一般的なナビゲーションシステムの構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of a general navigation system 図５に示すナビゲーションシステムの外観を示す斜視図The perspective view which shows the external appearance of the navigation system shown in FIG. 図６Ａに示すセンサユニット８０の内部構成を示す斜視図The perspective view which shows the internal structure of the sensor unit 80 shown to FIG. 6A.

Explanation of symbols

１センサユニット
１１アンテナ部
１１１アンテナエレメント
１２センサ部
１２１ジャイロセンサ
１２２加速度センサ
１２３気圧センサ
１２４温度センサ
１２８Ａ／Ｄ変換器
１２１０ＣＰＵ
１２１１デジタル変調器
１３合成回路
１３２高域通過フィルタ（ＨＰＦ）
１３３帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）
１３４帯域除去フィルタ（ＢＥＦ）
１３５ノード
１３６低域通過フィルタ（ＬＰＦ）
１３７第１の信号線
１３８第２の信号線
２位置検出装置
２１分離回路
２２受信器
２３デジタル復調器
２４ＣＰＵ
２５電源
３同軸ケーブル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sensor unit 11 Antenna part 111 Antenna element 12 Sensor part 121 Gyro sensor 122 Acceleration sensor 123 Air pressure sensor 124 Temperature sensor 128 A / D converter 1210 CPU
1211 Digital modulator 13 Synthesis circuit 132 High pass filter (HPF)
133 Band pass filter (BPF)
134 Band elimination filter (BEF)
135 Node 136 Low-pass filter (LPF)
137 First signal line 138 Second signal line 2 Position detection device 21 Separation circuit 22 Receiver 23 Digital demodulator 24 CPU
25 Power supply 3 Coaxial cable

Claims

A sensor unit installed on a moving body,
An antenna unit including at least an antenna element for receiving a high-frequency signal from an external positioning system;
A sensor unit including at least a gyro sensor that detects an angular velocity of the moving body, and an acceleration sensor that detects an acceleration of the moving body;
A first signal line for transmitting the output RF signal of the antenna portion, a second signal line for transmitting the output signal of the sensor unit, and Ri connection point der of the first signal line and second signal line , at least the antenna portion of the output RF signal and at least including synthesizing circuit synthesizes the node that generates the synthesized signal as an output signal and a respective occupied bandwidth with a frequency that do not interfere with each other of the sensor unit When,
A sensor unit comprising: the antenna unit, the sensor unit, and a casing for housing the combined circuit.

The sensor unit further includes
An A / D converter that converts at least the angular velocity detected by the gyro sensor and the acceleration detected by the acceleration sensor into digital angular velocity data and acceleration data, respectively;
A processor for creating a data unit including at least angular velocity data and acceleration data converted by the A / D converter;
A digital modulator that digitally modulates an input carrier with a data unit created by the processor to generate a digitally modulated signal;
The sensor unit according to claim 1, wherein at the node, at least an output high-frequency signal of the antenna unit and a digital modulation signal generated by the digital modulator are combined to generate a combined signal.

The sensor unit according to claim 2 , wherein a frequency of the carrier wave is lower than a lower limit value of an occupied bandwidth of the high-frequency signal.

The high-frequency signal is transmitted from GPS (Global Positioning System) as the positioning system, and has a center frequency of 1.575 GHz,
The sensor unit according to claim 3 , wherein the digital modulation signal is generated by digitally modulating the amplitude of a carrier wave having a frequency of 500 kHz with the data unit.

The sensor unit further includes
An atmospheric pressure sensor for detecting atmospheric pressure around the moving body;
Including a temperature sensor for detecting the temperature around itself,
The A / D converter further converts the atmospheric pressure detected by the atmospheric pressure sensor and the temperature detected by the temperature sensor into digital atmospheric pressure data and temperature data, respectively.
The sensor unit according to claim 2 , wherein the processor creates a data unit further including pressure data and temperature data converted by the A / D converter.

The synthesis circuit further includes:
A high-pass filter that is disposed between the antenna unit and the first signal line and passes a signal having a frequency equal to or higher than a lower limit value of a frequency bandwidth occupied by the high-frequency signal;
A bandpass filter connected to the digital modulator and passing a signal having a frequency bandwidth occupied by the digital modulation signal;
3. The sensor according to claim 2 , further comprising: a band elimination filter that is disposed between the second signal line and the band pass filter and passes a signal having a frequency other than a frequency bandwidth occupied by the high frequency signal. unit.

A substrate in which at least the sensor unit and the synthesis circuit are arranged and accommodated in the casing;
Containing all or part of the sensor unit and the combined circuit, having a top surface inclined with respect to the bottom surface of the casing, and further comprising a housing box formed on the substrate;
The sensor unit according to claim 1, wherein at least the antenna element is disposed on an upper surface of the housing box.

A position detection device connected to the sensor unit and installed on the moving body,
The sensor unit includes a high-frequency signal transmitted from an external positioning system, and a digital modulation signal in which a carrier wave is modulated by a data unit including at least angular velocity data and acceleration data indicating the angular velocity and acceleration of the moving body in digital form. Sends out the combined signal,
The position detection device includes:
In response to reception of the combined signal sent from the sensor unit, a separation circuit that separates the received combined signal into a high frequency signal and a digital modulation signal;
In response to reception of the high-frequency signal separated by the separation circuit, a receiver that performs a predetermined process on the received high-frequency signal and calculates a current position of the moving body;
A digital demodulator that demodulates the digital modulation signal separated by the separation circuit and reproduces the data unit;
Deriving the azimuth angle and movement distance of the moving body from the angular velocity data and acceleration data included in the data unit reproduced by the digital demodulator, and using the derived azimuth angle and movement distance, the current position of the moving body is determined. A position detection device comprising a processor for calculation.

The data unit further includes atmospheric pressure data and temperature data indicating the atmospheric pressure and temperature in the mobile body in digital form,
The processor is
Based on the atmospheric pressure data included in the data unit reproduced by the digital demodulator, the altitude change of the moving body is derived, and the derived altitude change is further used to calculate the current position of the moving body,
The position detection device according to claim 8 , wherein an air temperature in the moving body is derived from temperature data included in a data unit reproduced by the digital demodulator.

The position detection device according to claim 9 , wherein the processor further corrects the derived azimuth, travel distance, and altitude change using the derived temperature.