移动体的姿态传感器装置制造方法及图纸

本发明专利技术实现一种可以在移动体的行驶中执行源于角速度传感器的角度偏移误差的修正、能够检测高精度的移动体的姿态的移动体的姿态传感器装置。本发明专利技术可以仅使用GNSS传感器(103)的方位角来执行角速度传感器(101)的零点漂移造成的角度偏移误差的修正。从GNSS传感器(103)获得的方位角在汽车的行驶中也能获取。因而，即便是对于汽车这样的难以准确地测量姿态角的测定对象，也能利用角速度传感器(101)来高精度地获得姿态角而无须停下汽车，因此能利用定位用MCU(105)来高精度地执行二维地图上的位置计算。可以在移动体的行驶中执行源于角速度传感器(101)的角度偏移误差的修正，能够高精度地检测移动体的姿态。

Attitude sensor device of mobile body

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】移动体的姿态传感器装置
本专利技术涉及一种检测汽车等移动体的姿态的移动体的姿态传感器装置。
技术介绍
在作为移动体的一例的汽车的导航、安全辅助及自动驾驶等应用当中，高精度地检测汽车的姿态对于汽车的位置、行驶状态的识别是比较重要的。此处，所谓汽车的姿态，是指汽车的方位角(横摆)和姿态角(纵倾及侧倾)。在利用GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem(全球导航卫星系统))来检测移动体的姿态的情况下，方位角是根据至少1个天线的地图平面上定位结果的变化来算出，姿态角是根据多个天线的高度差来算出。因而，例如在船舶这样大的移动体中，方位角和姿态角都可以利用GNSS来获得(专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2002-54946号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，在将专利文献1记载的利用多个GNSS天线来获得姿态角的方法运用于相对较小的例如汽车而非船舶这样的较大的移动体的情况下，由于汽车的全长、全宽的制约，无法将多个天线间相互的距离取得像船舶那样长。因此，纵倾角、侧倾角变化带来的天线间的高度差相对较小，从而难以高精度地获得姿态角。也考虑使用角速度传感器和加速度传感器来检测汽车等的姿态的方法。但是，角速度传感器存在零点的漂移，因此，存在用于获得角度的时间积分产生角度偏移误差这一问题。因此，考虑监视移动体的静止，在移动体静止时利用加速度传感器来检测绝对汽车姿态，从而进行源于角速度传感器的偏移误差的修正。然而，采用进行源于角速度传感器的偏移误差的修正的方法的话，则在汽车长时间连续处于行驶状态的情况下，将无法实施角度偏移误差的修正。因此，考虑利用摄像机，根据摄像机获取的图像的特征点的变化来计算汽车的方位角变动(横摆转动)，由此来进行横摆率传感器的角度偏移误差的修正。然而，在使用摄像机来检测汽车的姿态角的情况下，汽车的姿态角(纵倾角和侧倾角)变动也就±15度左右这么大，因此，伴随姿态角的变化而产生的摄像机图像中的特征量变化较小，从而无法高精度地获取姿态角。本专利技术是鉴于上述问题而成，其目的在于实现一种可以在移动体的行驶中执行源于角速度传感器的角度偏移误差的修正、能够检测高精度的移动体的姿态的移动体的姿态传感器装置。解决问题的技术手段为了达成上述目的，本专利技术以如下方式构成。一种移动体的姿态传感器装置，具备：角速度传感器，其检测移动体的3轴的角速度；方位角传感器，其检测上述移动体的方位角；以及控制器，其根据上述角速度传感器检测到的角速度来计算方位角的变化，并计算该计算出的方位角的变化与上述方位角传感器检测到的方位角的变化的变化差，以计算出的上述变化差达到阈值以下或最小的方式计算上述角速度传感器检测到的至少1轴的偏移误差，并根据计算出的上述偏移误差来修正上述移动体的姿态角。专利技术的效果根据本专利技术，能够实现一种可以在移动体的行驶中执行源于角速度传感器的角度偏移误差的修正、能够检测高精度的移动体的姿态的移动体的姿态传感器装置。附图说明图1为实施例1中的运用姿态传感器装置的、包含角速度传感器的汽车的定位系统及驾驶辅助系统的概略构成图。图2为表示角速度传感器及加速度传感器安装在汽车上的形态例的图。图3为将三维空间上的汽车的姿态投影成二维地图上的姿态的图。图4为表示实施例1中的根据欧拉角的横摆角来计算二维地图上的汽车的位置的信号处理的框图的图。图5为实施例1中的、由定位用MCU执行的对角速度传感器的零点漂移造成的角度偏移误差进行修正的流程图。图6为更具体地表示实施例1中的数值探索步骤的步骤S53的流程图。图7为表示实施例1中的、以将3轴角速度传感器的横摆轴、纵倾轴、侧倾轴各轴相对于汽车的横摆轴、纵倾轴、侧倾轴错开10度以上的状态搭载的角速度传感器的状态的图。图8为表示实施例1中的汽车上搭载有多个3轴角速度传感器的状态的图。图9为表示在实施例1中由定位用MCU执行的、选择性地利用汽车的位置计算和基于GNSS的汽车的位置测量结果的步骤的例子的流程图。图10为实施例1中的地图匹配的说明用的图。图11为表示实施例1中的由定位用MCU执行的根据GNSS的可靠度来改变借助GNSS获得的方位角的权重和借助角速度传感器获得的方位角的权重的处理步骤的流程图。图12为构成实施例2的包含角速度传感器的汽车的定位系统及驾驶辅助系统的构成图。图13为表示实施例2中的借助作为方位角传感器的摄像机来获得汽车的方位角的步骤的一例的图。图14为表示实施例2中的借助雷达设备来获得汽车的方位角的步骤的一例的图。图15为表示实施例2中的借助设置在汽车外的摄像机来获得汽车的方位角的步骤的一例的图。图16为表示实施例2中的借助设置在不同于测定对象汽车的别的汽车上的摄像机来获得测定对象汽车的方位角的步骤的一例的图。具体实施方式在以下的实施方式中，为方便起见，在有必要时会分割为多个部分或实施方式来进行说明，但除了特别明示的情况以外，它们并非相互无关，而是处于一方为另一方的一部分或全部的变形例、详情、补充说明等关系。此外，在以下的实施方式中，在提到要素的数量等(包括个数、数值、量、范围等)的情况下，除了特别明示的情况以及原理上明确限定在特定数量的情况等以外，便不限定在该特定数量，也可为特定数量以上或以下。进而，在以下的实施方式中，关于其构成要素(也包括要素步骤等)，除了特别明示的情况以及原理上明确认为是必需的情况等以外，并非一定是必需的。同样地，在以下的实施方式中，在提到构成要素等的形状、位置关系等的时候，除了特别明示的情况以及原理上明确认为并非如此的情况等以外，要包括实质上与该形状等近似或类似的形状等。这一点对于上述数值及范围而言也是一样的。实施例(实施例1)以下展示的实施例是将本专利技术运用于作为移动体的一例的汽车的情况下的例子。图1为本专利技术的实施例1中的运用姿态传感器装置的、包含角速度传感器的汽车的定位(位置测定)系统及驾驶辅助系统的概略构成图。图1中，在定位系统中，检测3轴(横摆、纵倾、侧倾)的角速度的角速度传感器101、3轴加速度传感器102、作为检测方位角的方位角传感器的GNSS传感器(全球导航卫星系统的传感器)103、以及检测移动体的速度的速度传感器104连接于定位用MCU(控制器(MicroControllerUnit))105。此外，地图数据存储部106也连接于定位用MCU105。此处，角速度传感器101及加速度传感器102使用所谓的MEMS(MicroelectroMechanicalSystems(微机电系统))型传感器，由此获得成本和设置空间上的优点。从定位用MCU105输出的汽车的位置信息被送至驾驶辅助系统用MCU107，例如用于传动系制动系统108、操舵设备109的控制。此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移动体的姿态传感器装置，其特征在于，具备：/n角速度传感器，其检测移动体的相互正交的3轴的角速度；/n方位角传感器，其检测所述移动体的方位角；以及/n控制器，其根据所述角速度传感器检测到的角速度来计算方位角的变化，并计算该计算出的方位角的变化与所述方位角传感器检测到的方位角的变化的变化差，以计算出的所述变化差达到阈值以下或最小的方式来计算所述角速度传感器检测到的至少1轴的偏移误差，根据计算出的所述偏移误差来修正所述移动体的姿态角。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171101 JP 2017-2122351.一种移动体的姿态传感器装置，其特征在于，具备：
角速度传感器，其检测移动体的相互正交的3轴的角速度；
方位角传感器，其检测所述移动体的方位角；以及
控制器，其根据所述角速度传感器检测到的角速度来计算方位角的变化，并计算该计算出的方位角的变化与所述方位角传感器检测到的方位角的变化的变化差，以计算出的所述变化差达到阈值以下或最小的方式来计算所述角速度传感器检测到的至少1轴的偏移误差，根据计算出的所述偏移误差来修正所述移动体的姿态角。


2.根据权利要求1所述的移动体的姿态传感器装置，其特征在于，
所述控制器对根据所述角速度传感器检测到的角速度计算的方位角设定制约条件来计算所述偏移误差。


3.根据权利要求1所述的移动体的姿态传感器装置，其特征在于，
具备速度传感器，所述速度传感器检测所述移动体的速度，
所述控制器利用修正所述偏移误差后的所述移动体的方位角的变化和根据所述速度传感器检测到的速度的时间积分获得的移动距离来计算所述移动体的位移。


4.根据权利要求3所述的移动体的姿态传感器装置，其特征在于，
所述控制器根据修正所述偏移误差后的上移动体的纵倾角来修正所述速度传感器检测到的速度，计算所述移动体的位移。


5.根据权利要求3所述的移动体的姿态传感器装置，其特征在于，
所述控制器根据所述方位角传感器的可靠度对所述角速度传感器检测到的角速度以及所述方位角传感器检测到的方位角进行加权，...

【专利技术属性】
技术研发人员：前田大辅，松村隆史，林雅秀，
申请(专利权)人：日立汽车系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP