加速度傳感器的偏移檢測和導航系統技術方案

本發明專利技術提供了加速度傳感器的偏移檢測和導航系統。本發明專利技術的目的在于準確地檢測加速度傳感器中的零重力偏移。作為本發明專利技術的一個實施例，在能夠從ＧＰＳ處理部分獲得位置信息ＰＳ的情況下，速度檢測單元通過利用從加速度傳感器實際獲得的真實的檢測到的加速度αＧｒ、基于位置信息ＰＳ的車輛加速度αＰ、距離Ｄｍ、基于壓力ＰＲ的高度變化量Ｄｈ和重力加速度ｇ，執行根據表達式（１５）的運算。從而，可以準確地計算偏移加速度αＯ，并且可以基于用來轉換上述偏移加速度αｏ的零重力偏移值Ｖｚｇｏ將加速度檢測信號十分準確地轉換到檢測到的加速度αＧ。

【技術實現步驟摘要】
?加速度傳感器的偏移檢測和導航系統
本專利技術涉及加速度傳感器的偏移檢測系統、加速度傳感器的偏移檢測方法和加速度傳感器的偏移檢測程序，以及導航系統，并且適用于例如要安裝在車輛中的導航系統。
技術介紹
迄今為止，下面這種要安裝在運動的移動體等中的導航系統已經廣泛普及：在這種導航系統中，基于從全球定位系統(GPS)衛星發送的GPS信號計算當前位置，并且將上述移動體的位置和前進方向顯示在地圖屏幕上。在這種導航系統中，移動體的速度和前進方向是用加速度傳感器和陀螺儀(gyro)傳感器(偏航率傳感器)來計算的，所述加速度傳感器用于檢測移動體在前進方向上的加速度，所述陀螺儀傳感器用于檢測上述移動體在水平方向上的旋轉角速度。從而，即使在例如在建筑物陰影或隧道中無法接收到GPS信號的情況下，也能估計移動體的當前位置。但是，此加速度傳感器有這樣的問題：在未檢測到加速度時的輸出電壓，即所謂的零重力偏移，由于其溫度特性，因而在周圍溫度、導航系統本身生成的熱量等的影響下而發生變化。于是，已經提出了一些導航系統，在這些導航系統中，利用當車輛行駛在斜坡上時重力加速度的前進方向分量被包括在加速度傳感器的檢測值中這一事實來計算高度變化量(高度差異)，并且基于存儲在地圖信息等中的高度數據，通過將計算出的高度變化量與已知的高度變化量相比較來計算零重力偏移(加速度誤差)(例如參見日本專利早期公開No.2004-233306)。-->
技術實現思路
但是，在具有上述配置的導航系統中，存在這樣的問題：當不知道正確的高度變化量時，例如當車輛行駛在其高度數據未被包括在地圖信息中的地方時，無法計算零重力偏移。鑒于上述情況，需要提供一種能夠準確地檢測加速度傳感器中的零重力偏移的加速度傳感器的偏移檢測系統、一種加速度傳感器的偏移檢測方法、一種加速度傳感器的偏移檢測程序以及能夠顯示關于移動體的位置的準確信息的導航系統。根據本專利技術的一個實施例，在一種加速度傳感器的偏移檢測系統、一種加速度傳感器的偏移檢測方法以及一種加速度傳感器的偏移檢測程序中，通過加速度傳感器獲得真實的檢測到的加速度，所述真實的檢測到的加速度與偏移變動與預定移動體中前進方向上的加速度相加的結果相對應。計算加速度傳感器本應正確檢測到的待檢測加速度。并且基于真實的檢測到的加速度和待檢測加速度之間的差異，計算偏移變動，偏移變動是由于加速度傳感器的特性而引起的真實的檢測到的加速度偏離待檢測加速度的變化。從而，可以僅基于真實的檢測到的加速度和待檢測加速度之間的差異計算偏移變動，并且可以獲得其中反映了上述偏移變動的準確的加速度。此外，根據本專利技術的導航系統的一個實施例，提供了：當前位置計算部分，用于接收來自預定的衛星定位系統的定位信號，并且計算預定的移動體的當前位置；加速度傳感器，用于獲得真實的檢測到的加速度，真實的檢測到的加速度與偏移變動與預定移動體中前進方向上的加速度相加的結果相對應；待檢測加速度計算部分，用于計算加速度傳感器本應正確檢測到的待檢測加速度；偏移計算部分，用于基于真實的檢測到的加速度和待檢測加速度之間的差異，計算偏移變動，偏移變動是由于加速度傳感器的特性而引起的真實的檢測到的加速度偏離待檢測加速度的變化；以及信息顯示部分，用于用由偏移計算部分計算出的偏移變動計算加速度，并且基于用加速度計算出的移動體的速度顯示關于移動體的位置的信息。從而，可以僅基于真實的檢測到的加速度和待檢測加速度之間的差異-->計算偏移變動，并且可以通過獲得其中反映了上述偏移變動的準確的加速度來顯示關于移動體的位置的準確信息。當結合附圖理解下面的詳細描述時，本專利技術的性質、原理和用途將會變得更清楚，附圖中類似的部件由類似的標號或標記字符指定。附圖說明在附圖中：圖1是示出根據第一實施例的導航系統的電路配置的框圖；圖2A至2C是用于說明高度變化量的計算原理的示意圖；圖3A和3B是用于說明零重力偏移的變化和轉換后參考電勢的更新的示意圖；圖4是示出根據第一實施例的速度輸出處理過程的流程圖；圖5是示出偏移加速度計算處理過程的流程圖；圖6是示出高度變化量校正處理過程的流程圖；圖7是示出速度計算處理過程的流程圖；圖8是示出根據第二實施例的導航系統的電路配置的框圖；圖9A和9B是用于說明角速度校正的示意圖；圖10是示出根據第二實施例的速度輸出處理過程的流程圖；以及圖11是示出壓力和高度之間的關系的示意圖。具體實施方式現將參考附圖描述本專利技術的優選實施例。(1)第一實施例(1-1)導航系統的配置參考圖1，導航系統1被安裝在充當移動體的車輛100(圖2A)中。車輛100的當前位置是由全球定位系統(GPS)處理部分4基于接收自GPS衛星的GPS信號計算的，顯示屏幕數據是由導航單元3通過將指示車輛100的當前位置之類的標記疊加在預定地圖數據上來生成的，并且這被發送到顯示部分5并且顯示屏幕被顯示。從而，用戶可以在地圖上看到車-->輛100的位置。GPS處理部分4經由GPS天線6接收來自多個GPS衛星(未示出)的GPS信號，通過基于GPS信號執行預定的位置計算處理來生成位置信息PS，并且將其提供到速度檢測單元2中的運算處理塊10和導航單元3。速度檢測單元2是以運算處理塊10為中心形成的。用于檢測作用在車輛100的前進方向上的加速度的加速度傳感器11、用于檢測周圍壓力的壓力傳感器12以及用于檢測車輛100在垂直方向上的旋轉角速度的偏航率傳感器19被連接到上述運算處理塊10。加速度傳感器11生成加速度檢測信號SA，并將其提供到運算處理塊10，在該加速度檢測信號SA中，電勢相應于作用在車輛100的前進方向上的加速度在0V到5V的范圍內變化。就此而言，加速度傳感器11被設置為當加速度不作用在車輛100的前進方向上時，加速度檢測信號SA的電勢變為2.5V(以下將此時加速度檢測信號SA的電勢稱為零重力偏移值Vzgo)。壓力傳感器12生成壓力檢測信號SR，并將其提供到運算處理塊10，在該壓力檢測信號SR中，電勢相應于周圍壓力在預定范圍內變化。偏航率傳感器19檢測車輛100的垂直方向上(即偏航旋轉軸轉動)的角速度ф，并將其提供到運算處理塊10。運算處理塊10基于與零重力偏移值Vzgo(即2.5V)相同的轉換后參考電勢Vsc將提供自加速度傳感器11的加速度檢測信號SA轉換成作用在車輛100的前進方向上的檢測到的加速度αG，并將提供自壓力傳感器12的壓力檢測信號SR轉換成代表周圍壓力的壓力值PR。然后，運算處理塊10基于提供自GPS處理部分4的位置信息PS和上述檢測到的加速度αG和壓力PR計算上述車輛100的速度V，并將其發送到導航單元3。運算處理塊10具有未示出的中央處理單元(CPU)配置，并且從未示出的只讀存儲器(ROM)讀取諸如速度計算程序之類的各種應用程序，并且執行該程序。從而，分別實現了諸如以下處理功能：用于計算預定測量時間中車輛100的移動距離的距離計算部分13、用于基于壓力PR計算在-->上述測量時間中上述車輛100的高度變化量的高度變化量計算部分14(后面將描述其細節)、用于確定車輛100是停止還是在行駛的車輛停止確定部分15、用于計算上述車輛100的速度V的速度計算部分16(后面將描述其細節)，以及用于計算包括在提供自加速度傳感器11的檢測到的加本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種加速度傳感器的偏移檢測系統，包括：加速度傳感器，用于獲得真實的檢測到的加速度，所述真實的檢測到的加速度與偏移變動與預定移動體中前進方向上的加速度相加的結果相對應；待檢測加速度計算裝置，用于計算所述加速度傳感器本應正確檢測到的待檢測加速度；以及偏移計算裝置，用于基于所述真實的檢測到的加速度和所述待檢測加速度之間的差異，計算所述偏移變動，所述偏移變動是由于所述加速度傳感器的特性而引起的所述真實的檢測到的加速度偏離所述待檢測加速度的變化。

【技術特征摘要】
JP 2005-9-6 2005-258169;JP 2006-7-26 2006-2035551.一種加速度傳感器的偏移檢測系統，包括：加速度傳感器，用于獲得真實的檢測到的加速度，所述真實的檢測到的加速度與偏移變動與預定移動體中前進方向上的加速度相加的結果相對應；待檢測加速度計算裝置，用于計算所述加速度傳感器本應正確檢測到的待檢測加速度；以及偏移計算裝置，用于基于所述真實的檢測到的加速度和所述待檢測加速度之間的差異，計算所述偏移變動，所述偏移變動是由于所述加速度傳感器的特性而引起的所述真實的檢測到的加速度偏離所述待檢測加速度的變化。2.根據權利要求1所述的加速度傳感器的偏移檢測系統，其中：所述待檢測加速度計算裝置通過分別計算示出所述移動體本身的加速度的移動體加速度和作用在所述移動體上的重力加速度的所述前進方向的分量并把它們相加，來計算所述待檢測加速度。3.根據權利要求2所述的加速度傳感器的偏移檢測系統，包括：壓力傳感器，用于檢測壓力；以及移動距離計算裝置，用于計算預定的測量時間中所述移動體的移動距離；其中所述待檢測加速度計算裝置基于所述壓力傳感器檢測到的壓力計算在所述測量時間中所述移動體的高度變化量，并且使用所述移動距離與所述高度變化量之比以及重力加速度常數計算所述重力加速度的所述前進方向的分量。4.根據權利要求3所述的加速度傳感器的偏移檢測系統，其中：當所述高度變化量不處于預定的高度變化范圍內時，所述待檢測加速度計算裝置將所述高度變化量校正到處于所述高度變化范圍內。5.根據權利要求3所述的加速度傳感器的偏移檢測系統，其中：所述待檢測加速度計算裝置基于最大斜坡角確定所述高度變化量是否處于所述高度變化范圍內，所述最大斜坡角是從所述高度變化量獲得的斜坡角的最大值。6.根據權利要求3所述的加速度傳感器的偏移檢測系統，其中：所述待檢測加速度計算裝置基于最大斜坡變化率確定所述高度變化量是否處于所述高度變化范圍內，所述最大斜坡變化率是從所述高度變化量獲得的斜坡角的每單位時間斜坡變化率的最大值。7.根據權利要求2所述的加速度傳感器的偏移檢測系統，其中：所述移動距離計算裝置使用由預定的衛星定位信號接收和定位裝置所獲得的位置信息或速度信息來計算所述移動距離。8.一種加速度傳感器的偏移檢測方法，包括以下步驟：通過加速度傳感器獲得真實的檢測到的加速度，所述真實的檢測到的加速度與偏移變動與預定移動體中前進方向上的加速度相加的結果相對應；計算所述加速度傳感器本應正確檢測到的待檢測加速度；以及基于所述真實的檢測到的加速度和所述待檢測加速度之間的差異，計算所述偏移變動，所述偏移變動是由于所述加速度傳感器的特性而引起的所述真實的檢測到的加速度偏離所述待檢測加速度的變化。9.一種加速度傳感器的偏移檢測程序，用于使加速度傳感器的偏移檢測系統執行以下步驟：通過加速度傳感器獲得真實的檢測到的加速度，所述真實的檢測到的加速度與偏移變動與預定移動體中前進方向上的加速度相加的結果相對應；計算所述加速度傳感器本應正確檢測到的待檢測加速度；以及基于所述真實的檢測到的加速度和所述待檢測加速度之間的差異，計算所述偏移變動，所述偏移變動是由于所述加速度傳感器的特性而引起的所述真實的檢測到的加速度偏離所述待檢測加速度的變化。10.一種導航系統，包括：當前位置計算裝置，用于接收...

【專利技術屬性】
技術研發人員：大久保仁，高岡呂尚，
申請(專利權)人：索尼株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]