加速度传感器的偏移检测和导航系统技术方案

本发明专利技术提供了加速度传感器的偏移检测和导航系统。本发明专利技术的目的在于准确地检测加速度传感器中的零重力偏移。作为本发明专利技术的一个实施例，在能够从ＧＰＳ处理部分获得位置信息ＰＳ的情况下，速度检测单元通过利用从加速度传感器实际获得的真实的检测到的加速度αＧｒ、基于位置信息ＰＳ的车辆加速度αＰ、距离Ｄｍ、基于压力ＰＲ的高度变化量Ｄｈ和重力加速度ｇ，执行根据表达式（１５）的运算。从而，可以准确地计算偏移加速度αＯ，并且可以基于用来转换上述偏移加速度αｏ的零重力偏移值Ｖｚｇｏ将加速度检测信号十分准确地转换到检测到的加速度αＧ。

【技术实现步骤摘要】
加速度传感器的偏移检测和导航系统
本专利技术涉及加速度传感器的偏移检测系统、加速度传感器的偏移检测方法和加速度传感器的偏移检测程序，以及导航系统，并且适用于例如要安装在车辆中的导航系统。
技术介绍
迄今为止，下面这种要安装在运动的移动体等中的导航系统已经广泛普及：在这种导航系统中，基于从全球定位系统(GPS)卫星发送的GPS信号计算当前位置，并且将上述移动体的位置和前进方向显示在地图屏幕上。在这种导航系统中，移动体的速度和前进方向是用加速度传感器和陀螺仪(gyro)传感器(偏航率传感器)来计算的，所述加速度传感器用于检测移动体在前进方向上的加速度，所述陀螺仪传感器用于检测上述移动体在水平方向上的旋转角速度。从而，即使在例如在建筑物阴影或隧道中无法接收到GPS信号的情况下，也能估计移动体的当前位置。但是，此加速度传感器有这样的问题：在未检测到加速度时的输出电压，即所谓的零重力偏移，由于其温度特性，因而在周围温度、导航系统本身生成的热量等的影响下而发生变化。于是，已经提出了一些导航系统，在这些导航系统中，利用当车辆行驶在斜坡上时重力加速度的前进方向分量被包括在加速度传感器的检测值中这一事实来计算高度变化量(高度差异)，并且基于存储在地图信息等中的高度数据，通过将计算出的高度变化量与已知的高度变化量相比较来计算零重力偏移(加速度误差)(例如参见日本专利早期公开No.2004-233306)。-->
技术实现思路
但是，在具有上述配置的导航系统中，存在这样的问题：当不知道正确的高度变化量时，例如当车辆行驶在其高度数据未被包括在地图信息中的地方时，无法计算零重力偏移。鉴于上述情况，需要提供一种能够准确地检测加速度传感器中的零重力偏移的加速度传感器的偏移检测系统、一种加速度传感器的偏移检测方法、一种加速度传感器的偏移检测程序以及能够显示关于移动体的位置的准确信息的导航系统。根据本专利技术的一个实施例，在一种加速度传感器的偏移检测系统、一种加速度传感器的偏移检测方法以及一种加速度传感器的偏移检测程序中，通过加速度传感器获得真实的检测到的加速度，所述真实的检测到的加速度与偏移变动与预定移动体中前进方向上的加速度相加的结果相对应。计算加速度传感器本应正确检测到的待检测加速度。并且基于真实的检测到的加速度和待检测加速度之间的差异，计算偏移变动，偏移变动是由于加速度传感器的特性而引起的真实的检测到的加速度偏离待检测加速度的变化。从而，可以仅基于真实的检测到的加速度和待检测加速度之间的差异计算偏移变动，并且可以获得其中反映了上述偏移变动的准确的加速度。此外，根据本专利技术的导航系统的一个实施例，提供了：当前位置计算部分，用于接收来自预定的卫星定位系统的定位信号，并且计算预定的移动体的当前位置；加速度传感器，用于获得真实的检测到的加速度，真实的检测到的加速度与偏移变动与预定移动体中前进方向上的加速度相加的结果相对应；待检测加速度计算部分，用于计算加速度传感器本应正确检测到的待检测加速度；偏移计算部分，用于基于真实的检测到的加速度和待检测加速度之间的差异，计算偏移变动，偏移变动是由于加速度传感器的特性而引起的真实的检测到的加速度偏离待检测加速度的变化；以及信息显示部分，用于用由偏移计算部分计算出的偏移变动计算加速度，并且基于用加速度计算出的移动体的速度显示关于移动体的位置的信息。从而，可以仅基于真实的检测到的加速度和待检测加速度之间的差异-->计算偏移变动，并且可以通过获得其中反映了上述偏移变动的准确的加速度来显示关于移动体的位置的准确信息。当结合附图理解下面的详细描述时，本专利技术的性质、原理和用途将会变得更清楚，附图中类似的部件由类似的标号或标记字符指定。附图说明在附图中：图1是示出根据第一实施例的导航系统的电路配置的框图；图2A至2C是用于说明高度变化量的计算原理的示意图；图3A和3B是用于说明零重力偏移的变化和转换后参考电势的更新的示意图；图4是示出根据第一实施例的速度输出处理过程的流程图；图5是示出偏移加速度计算处理过程的流程图；图6是示出高度变化量校正处理过程的流程图；图7是示出速度计算处理过程的流程图；图8是示出根据第二实施例的导航系统的电路配置的框图；图9A和9B是用于说明角速度校正的示意图；图10是示出根据第二实施例的速度输出处理过程的流程图；以及图11是示出压力和高度之间的关系的示意图。具体实施方式现将参考附图描述本专利技术的优选实施例。(1)第一实施例(1-1)导航系统的配置参考图1，导航系统1被安装在充当移动体的车辆100(图2A)中。车辆100的当前位置是由全球定位系统(GPS)处理部分4基于接收自GPS卫星的GPS信号计算的，显示屏幕数据是由导航单元3通过将指示车辆100的当前位置之类的标记叠加在预定地图数据上来生成的，并且这被发送到显示部分5并且显示屏幕被显示。从而，用户可以在地图上看到车-->辆100的位置。GPS处理部分4经由GPS天线6接收来自多个GPS卫星(未示出)的GPS信号，通过基于GPS信号执行预定的位置计算处理来生成位置信息PS，并且将其提供到速度检测单元2中的运算处理块10和导航单元3。速度检测单元2是以运算处理块10为中心形成的。用于检测作用在车辆100的前进方向上的加速度的加速度传感器11、用于检测周围压力的压力传感器12以及用于检测车辆100在垂直方向上的旋转角速度的偏航率传感器19被连接到上述运算处理块10。加速度传感器11生成加速度检测信号SA，并将其提供到运算处理块10，在该加速度检测信号SA中，电势相应于作用在车辆100的前进方向上的加速度在0V到5V的范围内变化。就此而言，加速度传感器11被设置为当加速度不作用在车辆100的前进方向上时，加速度检测信号SA的电势变为2.5V(以下将此时加速度检测信号SA的电势称为零重力偏移值Vzgo)。压力传感器12生成压力检测信号SR，并将其提供到运算处理块10，在该压力检测信号SR中，电势相应于周围压力在预定范围内变化。偏航率传感器19检测车辆100的垂直方向上(即偏航旋转轴转动)的角速度ф，并将其提供到运算处理块10。运算处理块10基于与零重力偏移值Vzgo(即2.5V)相同的转换后参考电势Vsc将提供自加速度传感器11的加速度检测信号SA转换成作用在车辆100的前进方向上的检测到的加速度αG，并将提供自压力传感器12的压力检测信号SR转换成代表周围压力的压力值PR。然后，运算处理块10基于提供自GPS处理部分4的位置信息PS和上述检测到的加速度αG和压力PR计算上述车辆100的速度V，并将其发送到导航单元3。运算处理块10具有未示出的中央处理单元(CPU)配置，并且从未示出的只读存储器(ROM)读取诸如速度计算程序之类的各种应用程序，并且执行该程序。从而，分别实现了诸如以下处理功能：用于计算预定测量时间中车辆100的移动距离的距离计算部分13、用于基于压力PR计算在-->上述测量时间中上述车辆100的高度变化量的高度变化量计算部分14(后面将描述其细节)、用于确定车辆100是停止还是在行驶的车辆停止确定部分15、用于计算上述车辆100的速度V的速度计算部分16(后面将描述其细节)，以及用于计算包括在提供自加速度传感器11的检测到的加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加速度传感器的偏移检测系统，包括：加速度传感器，用于获得真实的检测到的加速度，所述真实的检测到的加速度与偏移变动与预定移动体中前进方向上的加速度相加的结果相对应；待检测加速度计算装置，用于计算所述加速度传感器本应正确检测到的待检测加速度；以及偏移计算装置，用于基于所述真实的检测到的加速度和所述待检测加速度之间的差异，计算所述偏移变动，所述偏移变动是由于所述加速度传感器的特性而引起的所述真实的检测到的加速度偏离所述待检测加速度的变化。

【技术特征摘要】
JP 2005-9-6 2005-258169;JP 2006-7-26 2006-2035551.一种加速度传感器的偏移检测系统，包括：加速度传感器，用于获得真实的检测到的加速度，所述真实的检测到的加速度与偏移变动与预定移动体中前进方向上的加速度相加的结果相对应；待检测加速度计算装置，用于计算所述加速度传感器本应正确检测到的待检测加速度；以及偏移计算装置，用于基于所述真实的检测到的加速度和所述待检测加速度之间的差异，计算所述偏移变动，所述偏移变动是由于所述加速度传感器的特性而引起的所述真实的检测到的加速度偏离所述待检测加速度的变化。2.根据权利要求1所述的加速度传感器的偏移检测系统，其中：所述待检测加速度计算装置通过分别计算示出所述移动体本身的加速度的移动体加速度和作用在所述移动体上的重力加速度的所述前进方向的分量并把它们相加，来计算所述待检测加速度。3.根据权利要求2所述的加速度传感器的偏移检测系统，包括：压力传感器，用于检测压力；以及移动距离计算装置，用于计算预定的测量时间中所述移动体的移动距离；其中所述待检测加速度计算装置基于所述压力传感器检测到的压力计算在所述测量时间中所述移动体的高度变化量，并且使用所述移动距离与所述高度变化量之比以及重力加速度常数计算所述重力加速度的所述前进方向的分量。4.根据权利要求3所述的加速度传感器的偏移检测系统，其中：当所述高度变化量不处于预定的高度变化范围内时，所述待检测加速度计算装置将所述高度变化量校正到处于所述高度变化范围内。5.根据权利要求3所述的加速度传感器的偏移检测系统，其中：所述待检测加速度计算装置基于最大斜坡角确定所述高度变化量是否处于所述高度变化范围内，所述最大斜坡角是从所述高度变化量获得的斜坡角的最大值。6.根据权利要求3所述的加速度传感器的偏移检测系统，其中：所述待检测加速度计算装置基于最大斜坡变化率确定所述高度变化量是否处于所述高度变化范围内，所述最大斜坡变化率是从所述高度变化量获得的斜坡角的每单位时间斜坡变化率的最大值。7.根据权利要求2所述的加速度传感器的偏移检测系统，其中：所述移动距离计算装置使用由预定的卫星定位信号接收和定位装置所获得的位置信息或速度信息来计算所述移动距离。8.一种加速度传感器的偏移检测方法，包括以下步骤：通过加速度传感器获得真实的检测到的加速度，所述真实的检测到的加速度与偏移变动与预定移动体中前进方向上的加速度相加的结果相对应；计算所述加速度传感器本应正确检测到的待检测加速度；以及基于所述真实的检测到的加速度和所述待检测加速度之间的差异，计算所述偏移变动，所述偏移变动是由于所述加速度传感器的特性而引起的所述真实的检测到的加速度偏离所述待检测加速度的变化。9.一种加速度传感器的偏移检测程序，用于使加速度传感器的偏移检测系统执行以下步骤：通过加速度传感器获得真实的检测到的加速度，所述真实的检测到的加速度与偏移变动与预定移动体中前进方向上的加速度相加的结果相对应；计算所述加速度传感器本应正确检测到的待检测加速度；以及基于所述真实的检测到的加速度和所述待检测加速度之间的差异，计算所述偏移变动，所述偏移变动是由于所述加速度传感器的特性而引起的所述真实的检测到的加速度偏离所述待检测加速度的变化。10.一种导航系统，包括：当前位置计算装置，用于接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：大久保仁，高冈吕尚，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]