JP2008191910A - ナビゲーション装置、その制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】車両情報のハンドル操舵角と、ナビゲーション装置のジャイロセンサで検出する車両回転角とを比較し、両者が一定の関係を外れたときに警告することにより、従来技術では検出できなかった路面凍結によるスリップなどの異常状態に対処し安全性を改善可能とする。
【解決手段】角度取得手段２３が、車両コンピュータ１３からハンドルの操舵角を取得するとともに、ジャイロセンサ２１により車両の回転角を取得する。そして、それらハンドルの操舵角とジャイロセンサの回転角を、比較検出手段３０が比較し、両者が所定の関係を外れたことを矛盾として検出すると、警告出力手段３１が、画面表示や音などで警告を出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ナビゲーションに関する技術を改良したものである。

近年、急速に普及したいわゆるナビゲーション装置の分野においては、車両本来の機構の動作に関する情報（「車両情報」と呼ぶこととする）を車両から得て、危険を検出し警告などに活かして安全を増進する工夫が提案されている。その一例は、車両のハンドル（ステアリングホイール）の回転角すなわち操舵角により居眠り運転を検出するもので、車両がトンネル内に入ている間はそれを識別して、前記検出の感度を切り替える工夫も提案されていた（例えば特許文献１参照）。
特開２００１−１６３０８１

ところで、ナビゲーション装置は、上記のような車両情報とは別に、航法センサ群などで得られるナビゲーション装置特有の情報を持っている。しかし、従来では、そのような情報と上記のような車両情報を組み合わせて活用する提案はなく、そのような活用による安全の更なる改善が潜在的に希求されていた。

本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するもので、その目的は、車両情報のハンドル操舵角と、ナビゲーション装置のジャイロセンサで検出する車両回転角とを比較し、両者が一定の関係を外れたときに警告することにより、従来技術では検出できなかった路面凍結によるスリップなどの異常状態に対処し安全性を改善可能とすることである。

上記の目的をふまえ、本発明の一態様は、車両の回転角を検出するためのジャイロセンサを備え、車両の制御コンピュータと接続されたナビゲーション装置において、前記制御用コンピュータからハンドルの操舵角を取得するとともに、前記ジャイロセンサにより車両の回転角を取得する、角度取得手段と、ハンドルの前記操舵角とジャイロセンサの前記回転角を比較し両者が所定の関係を外れたことを矛盾として検出する比較検出手段と、前記矛盾が検出された場合に警告を出力する警告出力手段と、をコンピュータの演算制御部で実現することを特徴とする。

このように、車両情報のハンドル操舵角と、ナビゲーション装置のジャイロセンサで検出する車両回転角とを比較し、方向の不一致などの矛盾が発生したときに運転者に警告することにより、従来技術では検出できなかった路面凍結によるスリップなどの異常状態にも効果的に対処し安全性を改善可能となる。

本発明の他の態様は、さらに、前記比較検出手段は、前記操舵角と前記回転角について前記所定の関係を外れた状態が、所定時間以上継続した場合に、前記矛盾として検出することを特徴とする。

このように、角度差が発生している時間にも下限値を予め設定することにより、一時的な外乱や信号ノイズなどによる誤動作を容易かつ確実に防止可能となる。

本発明の他の態様は、さらに、前記所定の関係は、ハンドルの前記操舵角とジャイロセンサの前記回転角が、車速もしくは移動距離及び所定の係数を介して所定範囲の比例関係に有ることであることを特徴とする。

このように、操舵角と回転角の矛盾の判断に、車速や係数を介在させることにより、操舵角として車軸の角度を用いるかステアリングホイールの保持角度を用いるかの別や、回転角として微分的な角速度を用いるか積分的な回転量を用いるかの別、といった実装上の諸元に容易に対応可能となる。

本発明の他の態様は、さらに、前記比較検出手段は、車速がゼロの場合は前記矛盾の検出を停止することを特徴とする。

このように、車速がゼロで停止状態の場合は矛盾の検出を停止することにより、機械式駐車場等のターンテーブルが回転した場合の誤報が効果的に防止可能となる。

なお、方法及びプログラムについても上記各態様に準ずる。

以上のように、本発明によれば、車両情報のハンドル操舵角と、ナビゲーション装置のジャイロセンサで検出する車両回転角とを比較し、両者が一定の関係を外れたときに警告することにより、従来技術では検出できなかった路面凍結によるスリップなどの異常状態に対処し安全性を改善可能となる。

次に、本発明を実施するための最良の実施形態について、図に沿って説明する。なお、背景技術や課題での説明と共通の前提事項については適宜省略する。

〔１．構成〕
本実施形態は、図１の構成図に示すように、車両の回転角を検出するためのジャイロセンサ２１を備え、車両に搭載されたＥＣＵなどの制御コンピュータ（「車両コンピュータ」と呼ぶ）１３と接続されたナビゲーション装置（以下「本装置」と呼ぶ）１５に関する。

〔１−１．操舵角センサと車両コンピュータ〕
まず、車両コンピュータ１３は、本装置には含まれないが、操舵角センサ１１を備え、この操舵角センサ１１と車両コンピュータ１３は情報伝達用の通信線１２で接続されている。操舵角センサ１１は、車両のハンドル（ステアリングホイール）が回転した時、ハンドルの回転角又は車輪操舵軸の回転角を、電気信号などの情報（「操舵角情報」と呼ぶ）に変換し、通信線１２で車両コンピュータ１３へ伝達するものである。但し、通信線１２に関しては、回転角を数値に変換したデジタル信号を伝達する構成でもよいし、角度情報をそのままアナログ信号として伝達する構成でもよい。

また、車両コンピュータ１３と本装置１５は、情報交換用の双方向データ通信手段である通信線１４で接続され、この通信線１４については、通信形態や規格などの詳細は自由であるが、車両メーカー独自の車内ＬＡＮ等、または、汎用的なＵＡＲＴ等を使用出来る。そして、車両コンピュータ１３は、この通信線１４を通じ、予め定められた通信フォーマット、コマンド、タイミングにより操舵角情報を本装置１５に伝達する。

なお、操舵角センサ１１の情報を車両コンピュータ１３へ取り込む処理については、センサ出力の移動積分処理の利用など（例えば、特開平８−２５５６９０号公報参照）、従来公知の技術を適宜選択利用してもよい。

〔１−２．情報取込み部〕
また、本装置は、角度の情報を取り込む情報取込み部２と、取り込んだ情報を利用する比較警告部３と、に分けて把握可能であり、このうち情報取込み部２については、ジャイロセンサ２１と、Ａ／Ｄ変換器２２と、メモリ２４と、バッファ２５を有するほか、図示しないコンピュータの演算制御部（ＣＰＵなど）を予め用意された所定の制御プログラムで制御することにより、操舵角と回転角を取得する角度取得手段２３を実現している。

このうち、ジャイロセンサ２１は、本装置１５が搭載された車両が走行中、カーブや、右折、左折等で回転する時、その回転角に対応する回転加速度（角加速度）を検出しそれを表す回転加速度情報をアナログ信号として出力するもので、その信号をＡ／Ｄ変換器２２でデジタル信号に変換し、角度取得手段２３に伝達するよう構成される。

また、角度取得手段２３は、後述するような本発明及び本実施形態の機能作用を実現実行する処理手段であり、上記のように伝達された情報はリアルタイムに処理することにより、メモリ２４に保存するととともに、積分処理など従来公知の技術を用いて、回転加速度から回転角を計算する。また、バッファ２５は、車両コンピュータ１３がこのバッファ２５を経由して角度取得手段２３と通信し、ハンドル操舵角の受け渡しなどを行うように構成される。

〔１−３．比較警告部〕
また、比較警告部３では、情報取込み部２に準じ、図示しないコンピュータの演算制御部を前記制御プログラムで制御することにより、情報取込み部２で取得した前記操舵角と回転角を比較し異常を検出する比較検出手段３０と、警告を出力する警告出力手段３１と、を実現するが、これら各手段３０，３１も、後述するような本発明及び本実施形態の機能作用を実現実行する処理手段である。

また、比較警告部３は、地図など画面表示用のモニタ３３と、モニタ３３の表示を制御する画像制御部３２と、警告音声データを記憶した不揮発性メモリ３４と、音声出力用のＤ／Ａ変換器３５、アンプ３６ならびにスピーカ３７を有する。

〔２．作用の概要〕
以上のように構成した本装置では、概要としては、角度取得手段２３が、車両コンピュータ１３からハンドルの操舵角を取得するとともに、ジャイロセンサ２１により車両の回転角を取得する。そして、それらハンドルの操舵角とジャイロセンサの回転角を、比較検出手段３０が比較し、両者が所定の関係を外れたことを矛盾として検出すると、警告出力手段３１が、画面表示や音などで警告を出力する。

なお、本実施形態において、ハンドルの「操舵角」は、ハンドルすなわちステアリングホイールの回転角でもよいし、これに所定の係数を乗じた車輪操舵軸の操舵角でもよい。また、比較検出手段３０で矛盾の判断基準とする操舵角と回転角の「関係」は、単純な例としては、前記のような操舵角と、所定移動距離あたりの車両回転角との間に、所定の許容値以上の角度差がある場合である。

〔３．具体的処理内容〕
以下、より具体的な処理手順について、図２のフローチャートに沿って説明するが、このフローチャートの処理手順は、リアルタイムに近い十分短い周期で繰り返し実行するもので処理内容としては、操舵角と回転角について、上記のような所定の関係を外れた状態が、所定時間以上継続した場合に、矛盾として検出する例である。

〔３−１．操舵角情報の取込み〕
すなわち、制御開始（ステップＳ４１）後、角度取得手段２３は、車両のハンドルの操舵角を表す操舵角情報を、車両コンピュータ１３から通信線１４を経て本装置１５へ取り込み（ステップＳ４２）、操舵角をメモリ２４に記憶する（ステップＳ４３）。

続いて、ジャイロセンサ２１から車両の回転角速度を表す回転角速度情報を取り込んで（ステップＳ４４）メモリに記憶し（ステップＳ４５）、この回転角速度から従来同様の積分処理などにより、車両の回転角（「ジャイロ回転角」と呼ぶ）を計算する（ステップＳ４６）。

〔３−２．角度の比較〕
続いて、比較検出手段３０が、メモリ２４に記憶（ステップＳ４３）した操舵角と、計算（ステップＳ４６）したジャイロ回転角を比較し（ステップＳ４７）、両者が所定の関係を外れたか否か、例えば、角度差が予め設定した閾値以上かを判断する（ステップＳ４８）。

ここで、予め設定した閾値とは、実験的に決める値であり、走行時の誤差、車両の走行時の振れ幅等を考慮し決定するが、あまり敏感に反応しないように設定する事が望ましい。そして、この角度差が大きいという事は、実際のハンドルの回転角と車両の回転角に不一致が生じている事となり、路面凍結などで車両のタイヤが滑っている事を示している。

すなわち、閾値以下の場合（ステップＳ４８）、操舵角情報の取込み（ステップＳ４２）に戻るが、閾値以上の場合、状態カウントを１加算する（ステップＳ４９）。すなわち、閾値以上と判断した場合に即座に警告を行うと、わずかな車両の振れなどに過敏に反応する不都合が生じるので、ある程度（例えば数分の一秒）継続して閾値以上になった事を、周期的にインクリメントするカウントの数により判断する。

そして、状態カウントが１０回以上の場合に（ステップＳ５０）、警告を出力する（ステップＳ５１）。ここで、状態カウントの１０回とは、実験的に決める値であり、走行時の誤差、車両の走行時の振れ幅等を考慮し決定すればよく、あまり敏感に反応しないように設定する事が望ましい。

〔３−３．警告の出力〕
警告の出力（ステップＳ５１）において、画面表示か音声かなどの具体的な態様は自由であるが、画面表示と音声出力の併用が典型的と考えられる。この場合、警告出力手段３１は、まず、視覚に訴えるため、警告の画面表示について描画内容を画像制御部３２へ送ると、それを画像制御部３２はビットマップ描画など必要な変換処理を施し、モニタ３３に例えば１０秒間、映像として出力し表示させる。

また、警告出力手段３１は、聴覚に訴えるため、不揮発性メモリ３４に予め保存されたＡＤＰＣＭデータなどの警告音や警告音声のフレーズなどを取り出してデコードし、デコードされた音声をディジタルオーディオ信号フォーマットに従い、Ｄ／Ａ変換器３５へ送信してアナログ信号に変換させ、このアナログ信号をスピーカ出力用アンプ３６で増幅のうえ、スピーカ３７から音声として、所定回数（例えば１回）出力させる。

〔４．効果〕
以上のように、本実施形態では、車両情報のハンドル操舵角と、ナビゲーション装置のジャイロセンサで検出する車両回転角とを比較し、方向の不一致などの矛盾が発生したときに運転者に警告することにより、従来技術では検出できなかった路面凍結によるスリップなどの異常状態にも効果的に対処し安全性を改善可能となる。

また、本実施形態では、図２（フローチャート）のステップＳ４９やＳ５０のように、角度差が発生している時間にも下限値を予め設定することにより、一時的な外乱や信号ノイズなどによる誤動作を容易かつ確実に防止可能となる。

〔５．他の実施形態〕
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するものやそれ以外の他の実施形態も含むものである。例えば、警告表示の１０秒間は一例であり、運転者が認識に十分な適切な時間を任意に設定すればよい。

また、上記実施形態では、操舵角を、所定移動距離あたりのジャイロ回転角と比較したが、矛盾検出における角度間の前記所定の関係は、ハンドルの前記操舵角とジャイロ回転角が、車速もしくは移動距離及び所定の係数を介して所定範囲の比例関係に有るか否かで、例えば、

ジャイロ回転角 ＝ 操舵角 × 時速 × 係数

か否かの様に判断可能である。

このように、操舵角と回転角の矛盾の判断に、車速や係数を介在させることにより、操舵角として車軸の角度を用いるかステアリングホイールの保持角度を用いるかの別や、回転角として微分的な角速度を用いるか積分的な回転量を用いるかの別、といった実装上の諸元に容易に対応可能となる。

また、比較検出手段は、車速パルスやＣＡＮバスからの情報などでナビゲーション装置が得る車速がゼロの場合は、角度矛盾の検出を停止するように構成することが望ましい。このように、車速がゼロで停止状態の場合は矛盾の検出を停止することにより、機械式駐車場等のターンテーブルが回転した場合の誤報が効果的に防止可能となる。

本発明の実施形態の構成を示す図。 本発明の実施形態における処理手順を例示するフローチャート。

符号の説明

３…比較警告部
１１…操舵角センサ
１２…通信線
１３…車両コンピュータ
１４…通信線
１５…ナビゲーション装置
２１…ジャイロセンサ
２２…Ａ／Ｄ変換器
２３…角度取得手段
２４…メモリ
２５…バッファ
３０…比較検出手段
３１…警告出力手段
３２…画像制御部
３３…モニタ
３４…不揮発性メモリ
３５…Ｄ／Ａ変換器
３６…アンプ
３７…スピーカ

Claims (12)

1. 車両の回転角を検出するためのジャイロセンサを備え、車両の制御コンピュータと接続されたナビゲーション装置において、
   前記制御用コンピュータからハンドルの操舵角を取得するとともに、前記ジャイロセンサにより車両の回転角を取得する、角度取得手段と、
   ハンドルの前記操舵角とジャイロセンサの前記回転角を比較し両者が所定の関係を外れたことを矛盾として検出する比較検出手段と、
   前記矛盾が検出された場合に警告を出力する警告出力手段と、
   をコンピュータの演算制御部で実現することを特徴とするナビゲーション装置。
2. 前記比較検出手段は、前記操舵角と前記回転角について前記所定の関係を外れた状態が所定時間以上継続した場合に、前記矛盾として検出することを特徴とする請求項１記載のナビゲーション装置。
3. 前記所定の関係は、ハンドルの前記操舵角とジャイロセンサの前記回転角が、車速もしくは移動距離及び所定の係数を介して所定範囲の比例関係に有ること
   であることを特徴とする請求項１又は２記載のナビゲーション装置。
4. 前記比較検出手段は、車速がゼロの場合は前記矛盾の検出を停止することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のナビゲーション装置。
5. 車両の回転角を検出するためのジャイロセンサを備え、車両の制御コンピュータと接続されたナビゲーション装置の制御方法において、
   コンピュータの演算制御部を制御することにより、操舵角と回転角を取得する角度取得手段と、前記操舵角と回転角を比較し異常を検出する比較検出手段と、警告を出力する警告出力手段と、を実現すると共に、
   前記角度取得手段で、前記制御用コンピュータからハンドルの操舵角を取得するとともに、前記ジャイロセンサにより車両の回転角を取得する、角度取得処理を実行し、
   前記比較検出手段で、ハンドルの前記操舵角とジャイロセンサの前記回転角を比較し両者が所定の関係を外れたことを矛盾として検出する、比較検出処理を実行し、
   前記警告出力手段で、前記矛盾が検出された場合に警告を出力する警告出力処理を実行する
   ことを特徴とするナビゲーション装置の制御方法。
6. 前記比較検出処理において、前記操舵角と前記回転角について前記所定の関係を外れた状態が所定時間以上継続した場合に、前記矛盾として検出することを特徴とする請求項５記載のナビゲーション装置の制御方法。
7. 前記所定の関係は、ハンドルの前記操舵角とジャイロセンサの前記回転角が、車速もしくは移動距離及び所定の係数を介して所定範囲の比例関係に有ること
   であることを特徴とする請求項５又は６記載のナビゲーション装置の制御方法。
8. 前記比較検出処理において、車速がゼロの場合は前記矛盾の検出を停止することを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載のナビゲーション装置の制御方法。
9. 車両の回転角を検出するためのジャイロセンサを備え、車両の制御コンピュータと接続されたナビゲーション装置の制御プログラムにおいて、
   そのプログラムは、コンピュータの演算制御部を制御することにより、操舵角と回転角を取得する角度取得手段と、前記操舵角と回転角を比較し異常を検出する比較検出手段と、警告を出力する警告出力手段と、を実現すると共に、
   前記角度取得手段に、前記制御用コンピュータからハンドルの操舵角を取得させるとともに、前記ジャイロセンサにより車両の回転角を取得させ、
   前記比較検出手段に、ハンドルの前記操舵角とジャイロセンサの前記回転角を比較し両者が所定の関係を外れたことを矛盾として検出させ、
   前記警告出力手段に、前記矛盾が検出された場合に警告を出力させる
   ことを特徴とするナビゲーション装置の制御プログラム。
10. 前記比較検出処理において、前記操舵角と前記回転角について前記所定の関係を外れた状態が所定時間以上継続した場合に、前記矛盾として検出することを特徴とする請求項９記載のナビゲーション装置の制御プログラム。
11. 前記所定の関係は、ハンドルの前記操舵角とジャイロセンサの前記回転角が、車速もしくは移動距離及び所定の係数を介して所定範囲の比例関係に有ること
    であることを特徴とする請求項９又は１０記載のナビゲーション装置の制御プログラム。
12. 前記比較検出処理において、車速がゼロの場合は前記矛盾の検出を停止することを特徴とする請求項９から１１のいずれか一項に記載のナビゲーション装置の制御プログラム。

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