專利名稱：速度檢測、位置檢測和導(dǎo)航系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及速度檢測系統(tǒng)、速度檢測方法、速度檢測程序、位置檢測系統(tǒng)、位置檢測方法和位置檢測程序以及導(dǎo)航系統(tǒng)，并且適用于例如要安裝在移動體中的導(dǎo)航系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
迄今為止，下面這種要安裝在運動的移動體等中的導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)廣泛普及在這種導(dǎo)航系統(tǒng)中，基于從全球定位系統(tǒng)(GPS)衛(wèi)星發(fā)送的GPS信號計算當(dāng)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(dǎo)航系統(tǒng)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(zhuǎn)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(dāng)前位置。
但是，此加速度傳感器有這樣的問題當(dāng)移動體位于斜坡上時，它檢測包括作用在移動體上的重力加速度的前進方向分量(以下將其稱為重力加速度分量)在內(nèi)的加速度。
于是，已經(jīng)提出了一些考慮到上述重力加速度分量的導(dǎo)航系統(tǒng)，在這些導(dǎo)航系統(tǒng)中，當(dāng)能夠接收到GPS信號時，重力加速度分量是從用基于上述GPS信號計算出的位置和加速度傳感器的檢測值計算出的加速度值預(yù)先計算的，而當(dāng)無法接收到GPS信號時，移動體的速度是在加速度傳感器的檢測值被校正之后計算的(例如參見日本專利早期公開No.3516126)。

發(fā)明內(nèi)容
但是，在具有上述配置的導(dǎo)航系統(tǒng)中，原則上，只有在能夠接收到GPS信號時才能計算重力加速度分量。
因此，在導(dǎo)航系統(tǒng)中，存在這樣的問題當(dāng)無法接收到GPS信號時，在重力加速度分量變化的情況下，例如在隧道中斜坡傾度變化的情況下，無法正確校正加速度傳感器的檢測值，因此，無法正確計算移動體的速度。
鑒于上述情況，需要提供一種能夠使用加速度傳感器十分準確地計算速度的速度檢測系統(tǒng)、速度檢測方法和速度檢測程序，以及能夠使用加速度傳感器十分準確地計算位置信息的位置檢測系統(tǒng)、位置檢測方法和位置檢測程序以及導(dǎo)航系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，通過加速度傳感器獲得檢測到的加速度，所述檢測到的加速度與預(yù)定移動體的前進方向上的移動體加速度與作用在移動體上的重力加速度的前進方向的分量相加的結(jié)果相對應(yīng)?；谟深A(yù)定的壓力傳感器檢測到的移動體的周圍壓力，計算預(yù)定的測量時間中移動體的高度變化量。通過利用重力加速度的前進方向分量與重力加速度之比對應(yīng)于高度變化量與測量時間中移動體的移動距離之比，基于高度變化量抵消包括在檢測到的加速度中的前進方向分量，來獲得移動體加速度，并且基于測量開始點處移動體的已知速度，通過使用移動體加速度來計算測量結(jié)束點處移動體的速度。
通過如上所述使用基于壓力計算出的高度變化量，可以抵消當(dāng)移動體在非水平方向上移動時必然會包括在檢測到的加速度中的重力加速度的前進方向分量，并且可以準確地獲得移動體加速度。從而，可以十分準確地計算出移動體的速度。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，通過加速度傳感器獲得檢測到的加速度，所述檢測到的加速度包括預(yù)定移動體的前進方向上的移動體加速度和作用在移動體上的重力加速度的前進方向的分量。通過角速度傳感器檢測移動體中與水平方向垂直的軸轉(zhuǎn)動的角速度?；谟深A(yù)定的壓力傳感器檢測到的移動體的周圍壓力，計算預(yù)定的測量時間中移動體的高度變化量。通過利用重力加速度的前進方向分量與重力加速度之比等于高度變化量與測量時間中移動體的移動距離之比，通過高度變化量抵消包括在檢測到的加速度中的前進方向分量，并且基于測量時間的開始點處移動體的速度，計算測量時間的結(jié)束點處移動體的速度?；跍y量時間的開始點處移動體的位置信息，以及移動體的計算出的速度和角速度，來計算測量時間的結(jié)束點處移動體的位置信息。
通過如上所述使用基于壓力計算出的高度變化量，可以抵消當(dāng)移動體在非水平方向上移動時必然會包括在檢測到的加速度中的重力加速度的前進方向分量，并且可以準確地獲得移動體加速度。從而，可以十分準確地計算出移動體的速度，并且可以基于上述移動體的速度和角速度計算出移動體的位置信息的估計值。
此外，根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)航系統(tǒng)的一個實施例，提供了當(dāng)前位置計算部分，用于接收來自預(yù)定的衛(wèi)星定位系統(tǒng)的定位信號，并且計算預(yù)定移動體的當(dāng)前位置；加速度傳感器，用于獲得檢測到的加速度，檢測到的加速度與移動體的前進方向上的移動體加速度與作用在移動體上的重力加速度的前進方向的分量相加的結(jié)果相對應(yīng)；高度變化量計算部分，用于基于由預(yù)定的壓力傳感器檢測到的移動體的周圍壓力，計算預(yù)定的測量時間中移動體的高度變化量；速度計算部分，用于通過利用重力加速度的前進方向分量與重力加速度之比對應(yīng)于高度變化量與測量時間中移動體的移動距離之比，基于高度變化量抵消包括在檢測到的加速度中的前進方向分量，來獲得移動體加速度，并且基于測量開始點處移動體的已知速度，通過使用移動體加速度來計算測量結(jié)束點處移動體的速度；以及信息顯示部分，用于基于由速度計算部分計算出的移動體的速度，顯示關(guān)于移動體的位置的信息。
通過如上所述使用基于壓力計算出的高度變化量，可以抵消當(dāng)移動體在非水平方向上移動時必然會包括在檢測到的加速度中的重力加速度的前進方向分量，并且可以準確地獲得移動體加速度。從而，可以十分準確地計算出移動體的速度。
當(dāng)結(jié)合附圖理解下面的詳細描述時，本發(fā)明的性質(zhì)、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。


在附圖中圖1是示出根據(jù)第一實施例的導(dǎo)航系統(tǒng)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(zhuǎn)換后參考電勢的更新的示意圖；圖4是示出根據(jù)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是示出速度計算的實驗結(jié)果的示意圖；圖9是示出根據(jù)第二實施例的導(dǎo)航系統(tǒng)的電路配置的框圖；圖10A和10B是用于說明角速度校正的示意圖；圖11是示出根據(jù)第二實施例的速度輸出處理過程的流程圖；以及圖12是示出壓力和高度之間的關(guān)系的示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)將參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
(1)第一實施例(1-1)導(dǎo)航系統(tǒng)的配置參考圖1，導(dǎo)航系統(tǒng)1被安裝在充當(dāng)移動體的車輛100(圖2A)中。車輛100的當(dāng)前位置是由全球定位系統(tǒng)(GPS)處理部分4基于接收自GPS衛(wèi)星的GPS信號計算的，顯示屏幕數(shù)據(jù)是由導(dǎo)航單元3通過將指示車輛100的當(dāng)前位置之類的標記疊加在預(yù)定地圖數(shù)據(jù)上來生成的，并且這被發(fā)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(jīng)由GPS天線6接收來自多個GPS衛(wèi)星(未示出)的GPS信號，通過基于GPS信號執(zhí)行預(yù)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(dǎo)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(zhuǎn)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(yīng)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(nèi)變化。就此而言，加速度傳感器11被設(shè)置為當(dāng)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?yōu)?.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(yīng)于周圍壓力在預(yù)定范圍內(nèi)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(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(fā)送到導(dǎo)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(yīng)用程序，并且執(zhí)行該程序。從而，分別實現(xiàn)了諸如以下處理功能用于計算預(yù)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(jié))、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(jié))，以及用于計算包括在提供自加速度傳感器11的檢測到的加速度αG中的零重力偏移ZGO的偏移計算部分17(后面將描述其細節(jié))。
此外，運算處理塊10將計算出的速度V和零重力偏移ZGO等存儲在作為非易失性存儲器的存儲器部分18中，或在需要時讀取它們。
就此而言，導(dǎo)航系統(tǒng)1不使用在車輛100中生成的并且周期相應(yīng)于上述車輛100的速度而變化的脈沖形式的車輛速度脈沖信號。從而，將上述導(dǎo)航系統(tǒng)1安裝在上述車輛100時的布線處理可以得到簡化。
以這種方式，導(dǎo)航系統(tǒng)1的速度檢測單元2計算車輛100的速度V，并且還計算包括在提供自加速度傳感器11的檢測到的加速度αG中的零重力偏移ZGO。
(1-2)本發(fā)明的基本原理現(xiàn)將描述本發(fā)明的基本原理。如圖2A所示，在這里假定車輛100行駛在斜坡SL上，該斜坡SL具有相對于水平面HZ的斜坡角θ。在這種情況下，由加速度傳感器11(圖1)檢測到的檢測到的加速度αG對應(yīng)于由車輛100的移動引起的主加速度(以下將其稱為車輛加速度αP)加上作用在上述車輛100上的重力加速度g的前進方向分量(以下將其稱為重力加速度分量gf)的值。即，重力加速度分量gf可以通過檢測到的加速度αG和車輛加速度αP之間的差按以下表達式來計算gf＝αG-αP...(1)導(dǎo)航系統(tǒng)1的速度檢測單元2(圖1)可以在基于多段時間的多個位置信息PS計算距離和速度時計算上述車輛加速度αP。
順便說一下，如圖2B和2C所示，在從作為測量開始點的某個時間t0到作為測量結(jié)束點的時間t1的測量時間mt(例如一秒)中車輛100在斜坡SL上移動的距離Dm與上述測量時間mt中上述車輛100的高度變化量Dh之比(即sinθ)等于重力加速度分量gf與重力加速度g之比(即sinθ)。因此，滿足以下表達式的關(guān)系gfg=DhDm---(2)]]>順便說一下，根據(jù)使用速度和加速度的關(guān)于距離的一般表達式，上述距離Dm可用時間t0處車輛100的速度V0和車輛加速度αP來表示，如以下表達式所示Dm=V0·mt+12aP·mt2---(3)]]>在這里，如果通過代入表達式(1)和(3)來變換表達式(2)，則得出下面的表達式αP-αGg·(V0·mt+12αP·mt2)=Dh---(4)]]>(1-2-1)速度的計算順便說一下，當(dāng)在建筑物陰影中、隧道等中GPS天線6無法接收到來自GPS衛(wèi)星的GPS信號時，導(dǎo)航單元3無法基于來自GPS處理部分4的位置信息PS來計算車輛100的當(dāng)前位置。因此，導(dǎo)航系統(tǒng)1的速度檢測單元2(圖1)基于車輛100的水平方向上的角速度ф和速度V估計上述當(dāng)前位置，并且基于此的地圖屏幕被顯示在顯示部分5中。
但是，由于在GPS天線6中無法接收到GPS信號，因此導(dǎo)航系統(tǒng)1的速度檢測單元2(圖1)無法使用基于提供自GPS處理部分4的位置信息PS隨時間的變化來計算速度V的簡單技術(shù)。
于是，速度檢測單元2的速度計算部分16在不使用位置信息PS的情況下基于時間t0處的速度V0計算時間t1處的速度V1。下面將描述該原理。
首先，如果關(guān)于車輛加速度αP重新寫上述表達式(4)，則獲得下面的表達式。
αP=αG2-V0mt+(αG2+V0mt)2-2Dh·gmt2---(5)]]>在這里，對于時間t1處的速度V1，根據(jù)關(guān)于速度V的一般物理表達式，滿足以下表達式的關(guān)系。
V1＝V0+αP·mt...(6)這意味著可以基于速度V0計算速度V1。在這里，通過將表達式(5)代入表達式(6)中，可以獲得以下表達式V1=αG·mt2+(αG·mt2+V0)2-2Dh·g---(7)]]>即，如果可以獲得高度變化量Dh，則速度檢測單元2可以通過用檢測到的加速度αG、測量時間mt、時間t0處的速度V0、重力加速度g以及上述高度變化量Dh來計算時間t1處的速度V1。
在這種情況下，速度檢測單元2直接執(zhí)行表達式(7)的運算。但是，上述表達式(7)是將表達式(5)代入到表達式(6)中得到的表達式。因此，這意味著速度檢測單元2間接獲得車輛加速度αP，并通過用它從時間t0處的速度V0獲取時間t1處的速度V1。
(1-2-2)車輛停止狀態(tài)的確定順便說一下，如表達式(6)所示，速度檢測單元2利用時間t0處的速度V0(剛才的速度V0)計算時間t1處的速度V1(即當(dāng)前的速度V1)。因此，如果速度V錯誤，則速度V1也會成為錯誤的值。從而，速度檢測單元2有必要穩(wěn)妥地檢測車輛100中的第一速度V，即將車輛停止狀態(tài)的速度V檢測為“零”。
在這里，一般來說，當(dāng)車輛100在行駛時，速度V根據(jù)道路形式和交通狀況等而連續(xù)變化。因此，上述速度V連續(xù)為恒定值的概率是極低的。上述速度V的值具有一定程度的變動。另一方面，當(dāng)車輛100停止時，速度V并不偏離零而變化，而是恒定的值。從而，即使考慮到檢測誤差，上述速度V的變動也處于預(yù)定范圍內(nèi)。
于是，速度檢測單元2通過車輛停止確定部分15計算預(yù)定時間范圍(例如五秒)中速度V的變動Vvar。如果變動Vvar處于預(yù)定范圍內(nèi)，則速度檢測單元2確定車輛100停止，并且此時的速度V被校正到零。
從而，速度檢測單元2可以正確地確定車輛100是處于行駛狀態(tài)還是停止狀態(tài)。當(dāng)車輛100處于停止狀態(tài)時，速度V被校正到零，從而之后的速度V可以被正確地計算。
(1-2-3)高度變化量的計算現(xiàn)將描述速度檢測單元2(圖1)中對高度變化量的計算處理。如上述表達式(2)中所示，速度檢測單元2可以通過用距離Dm、重力加速度分量gf(即檢測到的加速度αG-車輛加速度αP)和重力加速度g來計算高度變化量Dh。
在這里，當(dāng)GPS天線6能夠接收到GPS信號時，在速度檢測單元2中，車輛100在測量時間mt中移動的距離Dm可以在距離計算部分13中被計算。從而，可以基于上述距離Dm計算車輛100的速度V。此外，可以基于此計算車輛加速度αP。
但是，當(dāng)GPS天線6無法接收到來自GPS衛(wèi)星的GPS信號并且在GPS處理部分4中無法生成位置信息PS時，速度檢測單元2無法計算距離Dm和車輛加速度αP。因此，無法從表達式(2)中的關(guān)系計算高度變化量Dh。
于是，當(dāng)在GPS處理部分4中無法生成位置信息PS時，速度檢測單元2通過利用在壓力PR和高度h之間一般存在對應(yīng)關(guān)系這一事實將從壓力傳感器12獲得的壓力PR轉(zhuǎn)換為高度h。
實際上，被用來預(yù)先將一般壓力和高度之間的對應(yīng)關(guān)系制成表格的壓力/高度對應(yīng)表TBL已被存儲在存儲器部分18中，并且速度檢測單元2基于時間t0處的壓力PR0和時間t1處的壓力PR1從上述壓力/高度對應(yīng)表TBL讀取分別與壓力PR0和PR1相對應(yīng)的高度h0和h1。
接下來，速度檢測單元2根據(jù)以下表達式計算高度變化量Dh，該高度變化量Dh是時間t0處車輛100的高度h0和時間t1處車輛100的高度h1之間的差Dh＝h1-h0...(8)在這里，對于高度變化量Dh，如果考慮到一般道路中的斜坡范圍和車輛100的行駛性能(即每單位時間的移動距離)等，則可以認為實際上可以取的范圍的上限值和下限值是存在的(以下將其稱為高度變化范圍)。
另一方面，在車輛100實際行駛在道路上的情況下，存在這樣的可能例如，當(dāng)上述車輛100的窗打開或關(guān)閉時，當(dāng)車輛100進入隧道時，或者當(dāng)車輛100經(jīng)過相鄰的交通線時，車輛空間中的壓力受這些因素而不是高度變化的影響(以下將這些因素稱為非高度因素)。
在這種情況下，速度檢測單元2基于受到非高度因素影響的壓力PR計算出錯誤的高度h。從而，高度變化量Dh也變成錯誤的值。
順便說一下，當(dāng)車輛100受到這種非高度因素的影響時，認為車輛空間中的壓力PR與僅由高度引起的情況相比會突然變化。即，此時高度變化量Dh處于高度變化范圍之外的概率較高。
于是，在通過表達式(8)計算的高度變化量Dh處于高度變化范圍之外的情況下，認為車輛100受到了非高度因素的影響，并且速度檢測單元2校正上述高度變化量Dh。
具體而言，實際上可取的斜坡角θ(圖2)的最大值被定義為最大斜坡角θmax(例如0.05πrad之類的)，并且速度檢測單元2確定是否滿足下面的使用計算出的高度變化量Dh和剛才的速度V0的表達式。
|Dh|≤V0·sinθmax...(9)就此而言，表達式(9)的右側(cè)通過用sin(θmax)乘以剛才的速度V0，從整體上代表了“從剛才的速度V0假定的最大高度差”。
在這里，當(dāng)滿足表達式(9)時，認為通過表達式(8)計算出的高度變化量Dh不受非高度因素的影響，是正確的值，并且速度檢測單元2執(zhí)行下面的處理，而不特別執(zhí)行校正。
另一方面，如果未滿足表達式(9)，則認為通過表達式(8)計算出的高度變化量Dh受到了非高度因素的影響，并且速度檢測單元2根據(jù)以下表達式計算校正后高度變化量DhcDhc=V0·sin(θmax)·|Dh|Dh---(10)]]>然后，速度檢測單元2通過將此校正后高度變化量Dhc設(shè)置為新的高度變化量Dh來執(zhí)行下面的處理。
在這種情況下，速度檢測單元2無法從車輛空間中的壓力PR計算正確的高度變化量Dh。因此，作為次優(yōu)方案，速度檢測單元2計算校正后高度變化量Dhc作為可取的最大高度變化量Dh，并用此作為高度變化量Dh。
另一方面，壓力一般相應(yīng)于高度變?yōu)椴煌闹?。即使處于相同高度，壓力也會由于諸如低壓和高壓之類的天氣影響而緩慢變化。但是，作為速度檢測單元2檢測壓力PR0和PR1的時間差的測量時間mt(約一秒)比起由于天氣影響而發(fā)生較大壓力變化的時間來足夠地短。因此，可以認為作為高度h之間的相對差異的高度變化量Dh不受到由天氣之類的引起的壓力變化的影響。
因此，速度檢測單元2可以通過壓力/高度對應(yīng)表TBL和表達式(8)獲得十分可靠的高度變化量Dh。從而，計算出的高度變化量Dh可被應(yīng)用到表達式(7)。
在這種情況下，由于速度檢測單元2無法計算正確的車輛加速度αP，因此它無法直接通過表達式(1)中的關(guān)系計算包括在檢測到的加速度αG中的重力加速度分量gf。但是，通過利用表達式(2)所示的關(guān)系，上述重力加速度分量gf可通過高度變化量Dh抵消。因此，不論上述重力加速度分量gf如何，都可以通過表達式(7)十分準確地計算速度V。
(1-2-4)零重力偏移的計算順便說一下，在加速度傳感器11(圖1)中，當(dāng)在車輛100停止在水平面HZ(圖2)上加速度不作用在車輛100的前進方向上時，如圖3A所示，從上述加速度傳感器11輸出的加速度檢測信號SA的電勢，即零重力偏移值Vzgo，變?yōu)?.5V。
但是，在加速度傳感器11中，作為其特性，由于周圍溫度變化之類的影響，零重力偏移值Vzgo有時從2.5V變到2.6V或2.7V之類的(由圖3A中的虛線示出)。
此時，在速度檢測單元2中，雖然零重力偏移值Vzgo偏離2.5V變化，如圖3B所示，但當(dāng)其在運算處理塊10中被從加速度檢測信號SA轉(zhuǎn)換到檢測到的加速度αG時，轉(zhuǎn)換后參考電勢Vsc被設(shè)置為變動前的零重力偏移值Vzgo(即2.5V)，因此它被轉(zhuǎn)換成錯誤的檢測到的加速度αG。從而，通過上述表達式(7)計算出的速度V也變成錯誤值。
因此，希望在檢測到變動之后的上述零重力偏移值Vzgo時，通過基于零重力偏移值Vzgo更新轉(zhuǎn)換后參考電勢Vsc，速度檢測單元2將來自加速度傳感器11的加速度檢測信號SA轉(zhuǎn)換成正確的檢測到的加速度αG，。
在這里，對于用來轉(zhuǎn)換輸出自加速度傳感器11的加速度檢測信號SA的實際的檢測到的加速度αG(以下將其稱為真實的檢測到的加速度αGr)，滿足以下表達式的關(guān)系，該表達式使用應(yīng)當(dāng)被加速度傳感器11首先檢測到的檢測到的加速度αG(以下將其稱為要檢測的加速度αGi)和與零重力偏移值Vzgo的變動相對應(yīng)的加速度(以下將其稱為偏移加速度αo)。
αGr＝αGi+αo...(11)通過變換此式，獲得以下表達式。
αo＝αGr-αGi...(12)即，可以得知，偏移加速度αo可以按真實的檢測到的加速度αGr和要檢測的加速度αGi之間的差來計算。
在這里，對于要檢測的加速度αGi，可以應(yīng)用上述表達式(1)中的關(guān)系。從而，可以用以下表達式取代表達式(12)αo＝αGr-(αP+gf)...(13)此外，通過變換上述表達式(2)可以獲得以下表達式gf=DhDm·g---(14)]]>在這里，在速度檢測單元2中，如表達式(8)所示，可以基于從壓力傳感器12(圖1)獲得的壓力PR計算高度變化量Dh。對于測量時間mt中的距離Dm和車輛加速度αP，如上所述，在GPS天線6(圖1)能夠接收到GPS信號的情況下，上述距離Dm是在距離計算部分13中基于位置信息PS獲得的。此外，上述車輛加速度αP可以用此來計算。
即，在GPS天線6能夠接收到GPS信號的情況下，速度檢測單元2可以通過將真實的檢測到的加速度αGr、車輛加速度αP、高度變化量Dh、距離Dm和重力加速度g代入到以下表達式中來計算偏移加速度αo，以下表達式是通過將表達式(14)應(yīng)用到上述表達式(13)而獲得的。
αo=αGr-(αP+DhDm·g)---(15)]]>此時，速度檢測單元2可以通過轉(zhuǎn)換偏移加速度αo來獲得最新的零重力偏移值Vzgo。此外，通過將存儲在存儲器部分18(圖1)中的轉(zhuǎn)換后參考電勢Vsc更新到與上述零重力偏移值Vzgo相同的值，來自加速度傳感器11的加速度檢測信號SA可在運算處理塊10中被轉(zhuǎn)換成考慮到了零重力偏移值Vzgo的變動的正確的檢測到的加速度αG。
就此而言，在GPS天線6能夠接收到GPS信號，并且能夠從GPS處理部分4獲得位置信息PS的情況下，速度檢測單元2不時根據(jù)表達式(15)計算偏移加速度αo，不時更新轉(zhuǎn)換后參考電勢Vsc。在無法接收到上述GPS信號的情況下，速度檢測單元2利用基于最新的轉(zhuǎn)換后參考電勢Vsc的正確的檢測到的加速度αG，即考慮到了零重力偏移值Vzgo的變動的正確的檢測到的加速度αG，來根據(jù)表達式(7)計算速度V。
(1-3)速度輸出處理接下來，將參考圖4的流程圖描述當(dāng)速度檢測單元2計算車輛100的速度V并將其輸出到導(dǎo)航單元3時的速度輸出處理過程。
如果導(dǎo)航系統(tǒng)1的電源被接通，則速度檢測單元2的運算處理塊10開始速度輸出處理過程RT1，并進行到步驟SP1。在步驟SP1，運算處理塊10通過車輛停止確定部分15計算為過去的15秒計算的速度V的變動Vvar，以確定車輛100是否處于停止狀態(tài)，并進行到下一步驟SP2。
在步驟SP2，運算處理塊10確定在步驟SP1中通過車輛停止確定部分15計算的速度V的變動Vvar是否處于預(yù)定的閾值內(nèi)。如果在這里獲得肯定結(jié)果，則意味著由于變動Vvar比較小，因此車輛100處于停止狀態(tài)的概率非常高。此時，運算處理塊10進行到下一步驟SP3。
在步驟SP3，運算處理塊10將存儲在存儲器部分18中的剛才的速度V0校正為零，并進行到下一步驟SP4。
另一方面，如果在步驟SP2中獲得否定結(jié)果，則意味著由于速度V的變動Vvar在一定程度上較大，因此車輛100處于行駛狀態(tài)的概率較高。此時，運算處理塊10進行到下一步驟SP4，而不特別校正剛才的速度V0。
在步驟SP4，運算處理塊10確定是否從GPS處理部分4獲得位置信息PS。如果在這里獲得肯定結(jié)果，這意味著可以基于可從GPS處理部分4獲得的位置信息PS計算車輛100的速度。此時，運算處理塊10進行到下一子例程SRT1。
在子例程SRT1，運算處理塊10通過偏移計算部分17根據(jù)上述表達式(15)計算偏移加速度αo，并更新轉(zhuǎn)換后參考電勢Vsc(后面將描述其細節(jié))，并進行到下一步驟SP5。
就此而言，在子例程SRT1中的用于計算偏移加速度αo的過程中，運算處理塊10基于位置信息PS計算當(dāng)前速度V。
另一方面，如果在步驟SP4中獲得否定結(jié)果，則這意味著由于無法從GPS處理部分4獲得位置信息PS，因而有必要在不使用位置信息PS的情況下計算速度V。此時，運算處理塊10進行到下一子例程SRT2。
在子例程SRT2，運算處理塊10根據(jù)上述表達式(7)通過速度計算部分16計算當(dāng)前速度V(速度V1)(后面將描述其細節(jié))，并進行到下一步驟SP6。
在步驟SP6，運算處理塊10將速度V發(fā)送到導(dǎo)航單元3，并進行到下一步驟SP6。
在步驟SP6，運算處理塊10等待，直到測量時間mt過去，然后再次返回步驟SP1以重復(fù)一系列處理。
(1-3-1)偏移加速度計算處理接下來，將參考圖5的流程圖描述當(dāng)運算處理塊10通過偏移計算部分17計算偏移加速度αo時的偏移加速度計算處理。注意，在這里，當(dāng)前時間被假定為時間t1，在上述時間t1之前距離測量時間mt處的時間被假定為時間t0。
運算處理塊10響應(yīng)于來自速度輸出處理過程RT1(圖4)的調(diào)用開始圖5所示的偏移加速度計算子例程SRT1，并進行到步驟SP11。在步驟SP11，運算處理塊10從加速度傳感器11獲取當(dāng)前時間t1處的檢測到的加速度αG，從壓力傳感器12獲取壓力PR1，并且還從GPS處理部分4獲取位置信息PS1，并進行到下一步驟SP12。
在步驟SP12，運算處理塊10讀取已被預(yù)先存儲在存儲器部分18中的時間t0處的檢測到的加速度αG、壓力PR0和位置信息PS0，并進行到下一步驟SP13。
在步驟SP13，運算處理塊10利用存儲在存儲器部分18中的壓力/高度對應(yīng)表TBL讀取與壓力PR0和PR1相對應(yīng)的高度h0和h1，并根據(jù)表達式(8)計算高度變化量Dh，然后進行到接下來的高度變化量校正子例程SRT3(圖6)。
運算處理塊10進行到步驟SP51以確定高度變化量Dh是否滿足表達式(9)，即，高度變化量Dh是否受到非高度因素的影響。如果在這里獲得肯定的結(jié)果，則意味著高度變化量Dh未受非高度因素的影響的概率較高，因而不必要對上述高度變化量Dh進行校正。此時，運算處理塊10進行到步驟SP54以結(jié)束子例程SRT3，并返回到前一子例程SRT1(圖5)。
另一方面，如果在步驟SP51中獲得否定結(jié)果，則意味著高度變化量Dh受到非高度因素的影響的概率較高，因而應(yīng)當(dāng)對上述高度變化量Dh執(zhí)行校正。此時，運算處理塊10進行到下一步驟SP52。
在步驟SP52，運算處理塊10根據(jù)表達式(10)計算校正后高度變化量Dhc，進行到下一步驟SP53以將上述校正后高度變化量Dhc設(shè)置為新的高度變化量Dh，并且進行到下一步驟SP54。
在步驟SP54，運算處理塊10完成例程RT3，返回前一子例程SRT1(圖5)，并且進行到步驟SP14。
在步驟SP14，運算處理塊10通過距離計算部分13基于位置信息PS0和PS1計算在測量時間mt中車輛100移動的距離Dm，并且還基于上述距離Dm計算速度V，然后計算車輛加速度αP，并且進行到下一步驟SP15。
在步驟SP15，運算處理塊10利用真實的檢測到的加速度αGr(在這種情況下是檢測到的加速度αG0)、車輛加速度αP、高度變化量Dh、距離Dm和重力加速度g，根據(jù)表達式(15)計算偏移加速度αo，并且進行到下一步驟SP16。
在步驟SP16，運算處理塊10通過將偏移加速度αo轉(zhuǎn)換為電勢來計算零重力偏移值Vzgo，并且將存儲在存儲器部分18中的轉(zhuǎn)換后參考電勢Vsc更新到與上述零重力偏移值Vzgo相同的值，并且進行到下一步驟SP17。
在步驟SP17，運算處理塊10將當(dāng)前時間t1處的檢測到的加速度αG1、壓力PR1和位置信息PS1存儲在存儲器部分18中，直到下一次計算偏移加速度αo，進行到下一步驟SP18以結(jié)束此偏移加速度計算子例程SRT1，并且返回前面的速度輸出處理過程RT1(圖4)。
(1-3-2)速度計算處理接下來，將參考圖7的流程圖描述在無法從GPS處理部分4獲得位置信息PS時，運算處理塊10通過速度計算部分16計算速度V時的速度計算處理。注意，在這里，當(dāng)前時間被假定為時間t1，在上述時間t1之前距離測量時間mt處的時間被假定為時間t0。
運算處理塊10響應(yīng)于來自速度輸出處理過程RT1(圖4)的調(diào)用開始圖7所示的速度計算子例程SRT2，并進行到步驟SP21。在步驟SP21，運算處理塊10從加速度傳感器11獲取當(dāng)前時間t1處的檢測到的加速度αG，并且還從壓力傳感器12獲取壓力PR1，并進行到下一步驟SP22。
在步驟SP22，運算處理塊10讀取已被預(yù)先存儲在存儲器部分18中的時間t0處的檢測到的加速度αG、壓力PR0和速度V0，并進行到下一步驟SP23。
在步驟SP23，與偏移加速度計算子例程SRT1(圖4)中的步驟SP13類似，運算處理塊10利用存儲在存儲器部分18中的壓力/高度對應(yīng)表TBL讀取與壓力PR0和PR1相對應(yīng)的高度h0和h1，并根據(jù)表達式(8)計算高度變化量Dh，然后進行到子例程SRT3(圖6)。
在子例程SRT3中，與子例程SRT1的情況類似，運算處理塊10利用表達式(9)確定高度變化量Dh是否受到非高度因素的影響。如果受影響，則運算處理塊10根據(jù)表達式(10)計算校正后高度變化量Dhc，將此設(shè)置為新的高度變化量Dh以便校正上述高度變化量Dh，然后返回前一子例程SRT2(圖7)，并進行到下一步驟SP24。
在步驟SP24，運算處理塊10利用檢測到的加速度αG0、時間t0處的速度V0、高度變化量Dh、測量時間mt和重力加速度g，根據(jù)表達式(7)計算當(dāng)前時間t1處的速度V1，并且進行到下一步驟SP25。
在步驟SP25，運算處理塊10將當(dāng)前時間t1的檢測到的加速度αG1、壓力PR1和速度V1存儲在存儲器部分18中，直到下一次計算速度V，進行到下一步驟SP26以結(jié)束此速度計算子例程SRT2，并且返回前面的速度輸出處理過程RT1(圖4)。
(1-4)運算和效果根據(jù)上述配置，當(dāng)能夠從GPS處理部分4獲得位置信息PS時，速度檢測單元2基于上述位置信息PS計算速度V，而當(dāng)無法從GPS處理部分4獲得位置信息PS時，速度檢測單元2利用檢測到的加速度αG、測量時間mt、時間t0處的速度V0、重力加速度g和高度變化量Dh，根據(jù)表達式(7)，通過速度計算部分16計算速度V(速度V1)。
此表達式(7)是將表達式(5)代入到作為關(guān)于速度V的一般表達式的表達式(6)中得到的表達式，其中，通過將作為關(guān)于距離Dm的一般表達式的表達式(3)應(yīng)用到示出重力加速度分量gf、重力加速度g、高度變化量Dh和距離Dm之間的關(guān)系的表達式(2)，表達式(5)被重新排列。
因此，在無法從GPS處理部分4獲得位置信息PS的情況下，由于重力加速度分量gf的影響，無法直接獲得準確的車輛加速度αP。但是，速度檢測單元2可以通過根據(jù)表達式(7)抵消上述重力加速度分量gf來十分準確地計算速度V。
此時，包括在檢測到的加速度αG中的重力加速度分量gf無法直接檢測到。但是，速度檢測單元2可以通過利用表達式(2)示出的重力加速度分量gf、重力加速度g、高度變化量Dh和距離Dm之間的關(guān)系來通過高度變化量Dh抵消上述重力加速度分量gf。
在這種情況下，在速度檢測單元2中，表達式(7)被直接運算。但是，由于上述表達式(7)是表達式(5)代入表達式(6)得到的表達式，因此意味著車輛加速度αP是間接獲得的，并且時間t1處的速度V1(即速度V)是利用它從時間t0處的速度V0獲得的。
但是，在速度檢測單元2中，可以僅通過運算表達式(7)直接計算速度V。因此，沒有必要計算上述車輛加速度αP和斜坡角θ。從而，運算處理量可以被限制到所需的最小值。
此時，在速度檢測單元2中，可以用預(yù)先存儲在存儲器部分18中的壓力/高度對應(yīng)表TBL將壓力PR轉(zhuǎn)換成高度h。從而，與根據(jù)使用上述壓力PR的預(yù)定運算處理計算上述高度h的情況相比，可以減少運算處理量。
此外，如果通過使用表達式(9)的確定認為高度變化量Dh受到非高度因素的影響，則速度檢測單元2根據(jù)表達式(10)計算校正后高度變化量Dhc。從而，速度檢測單元2可以將只通過表達式(8)計算出的很可能由于非高度因素而在很大程度上是錯誤的值的高度變化量Dh校正為校正后高度變化量Dhc，此值事實上是次優(yōu)值。因此，可以減小上述高度變化量Dh和利用上述高度變化量Dh計算出的速度V的值的錯誤范圍。
在這里，當(dāng)安裝導(dǎo)航系統(tǒng)1的車輛100行駛在實際道路上時速度V的檢測結(jié)果在圖8中示出。在此圖8中，除了速度V(由粗實線示出)外，為了比較還示出了作為基于車輛100的速度計的準確速度的測量速度Vm(由粗虛線示出)、基于由加速度傳感器11檢測到的檢測到的加速度αG(即尚未執(zhí)行對重力加速度分量gf的校正)計算出的檢測到的速度Vg(由細實線示出)，以及用來轉(zhuǎn)換由壓力傳感器12檢測到的壓力PR的高度h(由單點鏈線示出)。
根據(jù)此圖8，如約480s到約840s處明顯示出的，當(dāng)高度h變化時，測量速度Vm和檢測到的速度Vg很不相同，即，由于高度h的變化而引起的重力加速度分量gf很大程度地作用在作為檢測到的速度Vg的基礎(chǔ)的檢測到的加速度αG上，因而不能從上述檢測到的加速度αG計算車輛100的準確速度。
另一方面，其中重力加速度分量gf基于表達式(7)通過高度變化量Dh被抵消的速度V一般是接近測量速度Vm的值，并且示出了車輛100的速度被十分準確地計算出。
此外，速度檢測單元2可以通過諸如以下簡單處理來直接計算速度V(即速度V1)這種簡單處理例如是通過將由加速度傳感器11檢測到的檢測到的加速度αG、從與壓力傳感器12所檢測到的壓力PR相對應(yīng)的高度h計算出的高度變化量Dh、測量時間mt、時間t0處的速度V0和重力加速度g代入表達式(9)中來執(zhí)行運算。因此，例如計算斜坡角θ(圖2)、基于上述斜坡角θ計算重力加速度分量gf，然后計算速度V，以及復(fù)雜的運算處理變得不必要。
據(jù)此，即使GPS天線6無法接收到來自GPS衛(wèi)星的GPS信號，導(dǎo)航單元3也可以基于速度檢測單元2中計算出的速度V和偏航率傳感器19所檢測到的水平方向上的角速度ф來估計車輛100的當(dāng)前位置，并且基于此的地圖屏幕可以被顯示在顯示部分5中。
因此，在導(dǎo)航系統(tǒng)1中，在無法接收到GPS信號時，也能在不受斜坡角θ的影響的情況下十分準確地計算速度V。從而，沒有必要獲得一般導(dǎo)航系統(tǒng)中需要的、周期與車輛100的速度V相對應(yīng)的車輛速度脈沖信號，并且沒有必要連接用于車輛速度脈沖信號的信號線。
從而，例如，希望將導(dǎo)航系統(tǒng)1安裝在車輛100中的用戶可以很容易地完成安裝工作，而無需委托安裝工作的專家。此外，由于不必要由專家進行安裝工作，因此除了僅針對汽車制造商的商店(其中有擁有汽車知識的工程師)外，導(dǎo)航系統(tǒng)1也可以在針對一般家電設(shè)備等的商店中出售。
根據(jù)上述配置，在速度檢測單元2中，當(dāng)能夠從GPS處理部分4獲得位置信息PS時，速度V是基于上述位置信息PS計算的，而當(dāng)無法從GPS處理部分4獲得位置信息PS時，可以利用檢測到的加速度αG、測量時間mt、時間t0處的速度V0、重力加速度g和高度變化量Dh，根據(jù)表達式(7)，在不受重力加速度分量gf的影響的情況下，通過速度計算部分16十分精確地計算速度V。
(2)第二實施例(2-1)導(dǎo)航系統(tǒng)的配置如圖9所示(其中相同的標號被添加到圖1的相應(yīng)部件)，第二實施例中的導(dǎo)航系統(tǒng)20具有與導(dǎo)航系統(tǒng)1(圖1)類似的配置，只不過提供了速度檢測單元21來取代速度檢測單元2。
速度檢測單元21具有取代速度檢測單元2(圖1)中的運算處理塊10的運算處理塊22。在運算處理塊22中，除了運算處理塊10的配置之外，還提供了用于執(zhí)行對提供自偏航率傳感器19的角速度ф的校正處理的角速度校正部分23。
如與圖2A相對應(yīng)的圖10A所示，假定車輛100在前進方向FW上行駛在具有相對于水平面HZ的斜坡角θ的斜坡SL上。
在這里，如圖10B所示，偏航率傳感器19檢測到的角速度ф代表上述車輛100在斜坡SL上的旋轉(zhuǎn)角速度，該旋轉(zhuǎn)角速度以垂直偏航旋轉(zhuǎn)軸YA為中心。
在這種情況下，由于車輛100行駛在斜坡SL上，因此偏航率傳感器19檢測到的角速度ф是通過用cosθ乘以車輛100的實際旋轉(zhuǎn)角速度而獲得的值。
于是，作為預(yù)先準備，運算處理塊22的角速度校正部分23(圖9)通過用根據(jù)表達式(8)計算出的高度變化量Dh和基于根據(jù)表達式(7)計算的速度V而獲得的移動距離Dm，利用圖2C所示的以下表達式的關(guān)系，計算sinθ。
Dh＝Dm·sinθ...(16)角速度校正部分23通過以下的基于三角函數(shù)的一般特性的表達式用它來計算cosθ。
cosθ=1-sin2θ---(17)]]>接下來，通過用此cosθ，角速度校正部分23通過以下表達式計算如圖10B所示的校正后角速度фc，并將其與基于表達式(7)計算出的速度V一起發(fā)送到導(dǎo)航單元3。
φc=φcosθ---(18)]]>據(jù)此，在GPS天線6無法接收到GPS信號，并且無法從GPS處理部分4獲得位置信息PS的情況下，導(dǎo)航單元3執(zhí)行所謂的航位推測(deadreckoning)(航位推測導(dǎo)航)，所述航位推測基于GPS信號速度V和校正后角速度фc從剛才車輛100的位置計算車輛100的當(dāng)前估計位置。
此時，即使車輛100行駛在斜坡SL上并且偏航率傳感器19所檢測到的角速度ф不同于上述車輛100的正確角速度，導(dǎo)航單元3也可以通過用根據(jù)上述斜坡SL的斜坡角θ校正的校正后角速度фc而不是上述角速度ф來十分準確地計算上述車輛100的估計位置。
從而，即使無法識別基于位置信息PS的準確當(dāng)前位置，導(dǎo)航系統(tǒng)1也可以基于GPS信號速度V和校正后角速度фc將十分準確的估計位置顯示在顯示屏幕的地圖上；用戶可以看到車輛100的估計位置。
(2-2)位置輸出處理過程接下來，將參考圖11的流程圖描述當(dāng)速度檢測單元21計算車輛100的速度V并將其發(fā)送到導(dǎo)航單元3時的速度輸出處理過程，在圖11中，相同的標號被添加到圖4中的相應(yīng)部件。
如果導(dǎo)航系統(tǒng)20的電源被接通，則速度檢測單元21的運算處理塊22開始速度輸出處理過程RT2，并進行到步驟SP1。注意，由于在此速度輸出處理過程RT2中，步驟SP1、SP2、SP3、SP4、子例程SRT1、SRT2和SR3與速度輸出處理過程RT1(圖4)的情況類似，因此省略對它們的描述。
在完成子例程SRT2之后，運算處理塊22進行到下一步驟SP31。在步驟SP31，運算處理塊22利用根據(jù)表達式(8)計算出的高度變化量Dh和基于根據(jù)表達式(7)計算出的速度V而獲得的移動距離Dm，根據(jù)表達式(16)計算sinθ，根據(jù)表達式(17)基于此計算cosθ，并且進行到下一步驟SP32。
在步驟SP32，運算處理塊22根據(jù)表達式(18)計算用來校正角速度ф的校正后角速度фc，并進行到下一步驟SP33。
另一方面，如果運算處理塊22結(jié)束了子例程SRT1，則它進行到下一步驟SP33。
在步驟SP33，運算處理塊22將速度V和校正后角速度фc發(fā)送到導(dǎo)航單元3，并進行到下一步驟SP6。
在運算處理塊10在步驟SP6中等待直到測量時間mt過去之后，與速度輸出處理過程RT1(圖4)的情況類似，它再次返回步驟SP1，以重復(fù)一系列處理。
(2-3)運算和效果根據(jù)上述配置，與第一實施例中的速度檢測單元2類似，當(dāng)能夠從GPS處理部分4獲得位置信息PS時，速度檢測單元21基于上述位置信息PS計算速度V，當(dāng)無法從GPS處理部分4獲得位置信息PS時，速度檢測單元21通過利用檢測到的加速度αG、測量時間mt、時間t0處的速度V0、重力加速度g和高度變化量Dh，根據(jù)表達式(7)，通過速度計算部分16計算速度V(速度V1)。
因此，在速度檢測單元21中，與速度檢測單元2類似，在無法從GPS處理部分4獲得位置信息PS的情況下，雖然無法計算準確的車輛加速度αP并且無法直接計算包括在檢測到的加速度αG中的重力加速度分量gf，但是可以通過利用表達式(2)中示出的重力加速度分量gf、重力加速度g、高度變化量Dh和距離Dm之間的關(guān)系來通過高度變化量Dh抵消上述重力加速度分量gf。因此，速度檢測單元21可以通過表達式(7)十分準確地計算速度V，而不受重力加速度分量gf的影響。
此外，在速度檢測單元21中，在無法從GPS處理部分4獲得位置信息PS的情況下，在不受斜坡角θ的影響的情況下根據(jù)表達式(7)計算速度V，并且根據(jù)斜坡角θ，根據(jù)表達式(18)將角速度ф校正到校正后角速度фc。從而，可以去除由上述斜坡角θ引起的誤差。
據(jù)此，即使車輛100無法獲得GPS處理部分4中的GPS信號，導(dǎo)航單元3也可以基于速度V和其中由斜坡角θ引起的誤差分量已被去除的校正后角速度фc來十分準確地計算上述車輛100的當(dāng)前估計位置。
根據(jù)上述配置，當(dāng)能夠從GPS處理部分4獲得位置信息PS時，速度檢測單元21基于上述位置信息PS計算速度V，當(dāng)無法從GPS處理部分4獲得位置信息PS時，速度檢測單元21通過利用檢測到的加速度αG、測量時間mt、時間t0處的速度V0、重力加速度g和高度變化量Dh，根據(jù)表達式(7)，在不受重力加速度分量gf的影響的情況下，通過速度計算部分16十分準確地計算速度V，并且還根據(jù)表達式(18)計算其中由斜坡角θ引起的誤差得以校正的校正后角速度фc。
(3)其他實施例在上述實施例中，涉及了基于速度V的變動Vvar確定車輛100的停止狀態(tài)的情況。但是，本發(fā)明并不局限于此，而是，例如，可以計算角速度ф的變動фvar，并且可以基于上述變動фvar確定上述車輛100的停止狀態(tài)。
在上述實施例中，涉及了利用表達式(7)計算速度V的情況，其中表達式(7)是通過將作為表達式(4)的變換的表達式(5)代入表達式(6)中而獲得的。但是，本發(fā)明并不局限于此，而是也可以用以下表達式來計算速度V(速度V1)V1=V0+αG·mt-DhV0·g---(19)]]>該表達式是通過例如將以下通過省略表達式(4)中的第二項而獲得的表達式代入表達式(6)中而獲得的。
αP-αGg·(V0·mt)=Dh---(20)]]>從而，在表達式(4)中的第二項被認為相當(dāng)小并且可以省略的情況下，運算處理塊10和22中的運算處理可以通過使用表達式(20)而不是表達式(7)而得以簡化。
此外，在上述實施例中，涉及了基于周圍壓力PR的變化量計算高度變化量Dh的情況。但是，本發(fā)明并不局限于此，而是，例如，可以提供用于檢測垂直方向上的加速度的垂直加速度傳感器，并且可以將上述垂直加速度傳感器的檢測值轉(zhuǎn)換成高度變化量。
此外，在上述實施例中，涉及了根據(jù)預(yù)先存儲在存儲器部分18中的壓力/高度對應(yīng)表TBL從壓力PR轉(zhuǎn)換到高度h的情況。但是，本發(fā)明并不局限于此，而是也可以基于壓力PR根據(jù)以下表達式來計算高度h。
h=153.8×(tz+273.2)×(1-(PRPRz)0.1902)---(21)]]>在這里，tz代表高度h＝0m處的溫度，PRz代表高度h＝0m處的壓力。
從而，雖然運算處理量增大了，但是高度h的計算準確度可以得到提高。
此外，在這種情況下，如圖示出表達式(21)的圖12所示，在高度比較低的部分AR，特性曲線Q可被近似為近似線AL。因此，在已知車輛100的當(dāng)前位置處的高度比較低的情況下，可以根據(jù)以下代表近似線AL的表達式來近似計算高度變化量Dh。
Dh＝-8.73×(PR1-PR0)...(22)從而，與執(zhí)行表達式(21)的運算的情況相比，運算處理塊10和22中的運算處理可以得以簡化。
此外，在上述實施例中，涉及了當(dāng)確定不滿足表達式(9)并且高度變化量Dh受非高度因素影響時通過表達式(10)計算的校正后高度變化量Dhc被設(shè)置為新的高度變化量Dh的情況。但是，本發(fā)明并不局限于此，而是可以通過其他技術(shù)計算新的高度變化量Dh，例如將最近的高度變化量Dh按其本來的樣子設(shè)置為新的高度變化量Dh的技術(shù)，或者基于倒數(shù)第二近的高度變化量Dh和最近的高度變化量Dh計算此時的高度變化量Dh的預(yù)測值并將此設(shè)置為新的高度變化量Dh的技術(shù)。
此外，在上述實施例中，涉及了利用最大斜坡角θmax通過表達式(9)確定通過表達式(8)計算的高度變化量Dh是否受非高度因素影響的情況。但是，本發(fā)明并不局限于此，而是例如可以規(guī)定最大高度變化量Dhmax作為高度變化量Dh可以取的最大值，并且可以基于高度變化量Dh的絕對值和最大高度變化量Dhmax之間的比較結(jié)果來確定高度變化量Dh是否受非高度因素的影響。
在這里，如果確定高度變化量Dh受到非高度因素的影響，則通過將最大高度變化量Dhmax設(shè)置為新的高度變化量Dh來執(zhí)行下面的處理，將會是有益的。
此外，可以規(guī)定斜坡變化率λ作為每單位時間斜坡角θ的變化量，并且可以利用上述斜坡變化率λ來確定高度變化量Dh是否受非高度因素的影響。
例如，作為車輛100正常行駛時斜坡變化率λ可以取的最大值，最大斜坡變化率λ被預(yù)先設(shè)置。速度檢測單元2可以通過利用緊挨t0之前的時間的高度變化量Dh和距離Dm，根據(jù)從圖2C所示的關(guān)系獲得的以下表達式計算剛才的斜坡角θ0。
θ=sin-1(DhDm)---(23)]]>并且速度檢測單元2可以基于是否滿足以下表達式來確定高度變化量Dh是否受到非高度因素的影響。
Dh＞V0·sin(-λmax+θ)...(24a)Dh＜V0·sin(λmax+θ)...(24b)在這里，如果不滿足表達式(24a)和(24b)，并且確定高度變化量Dh受到非高度因素的影響，則根據(jù)以下表達式計算校正后高度變化量Dhc2并將此設(shè)置為高度變化量Dh將會是有益的。
Dhc2=V0·sin(λmax+θ)·|Dh|Dh---(25)]]>此外，可以用在垂直方向施加到車輛100的加速度分量(所謂的垂直G，以下將其稱為垂直加速度av)確定高度變化量Dh是否受到非高度因素的影響。
根據(jù)一般物理原理，在垂直加速度av和斜坡變化率λ之間滿足以下表達式的關(guān)系。
λ=αvV0---(26)]]>然后，最大垂直加速度avmax可被預(yù)先設(shè)置為車輛100正常行駛時垂直加速度av可以取的最大值，并且在速度檢測單元2中，可以基于是否滿足以下的通過將表達式(26)應(yīng)用到表達式(24)而獲得的表達式來確定高度變化量Dh是否受非高度因素的影響。
Dh>V0·sin(-avmaxV0+θ)---(27a)]]>Dh<V0·sin(avmaxV0+θ)---(27b)]]>在這里，如果不滿足表達式(27a)和(27b)并且確定高度變化量Dh受到非高度因素的影響，則根據(jù)以下表達式計算校正后高度變化量Dhc3并將其設(shè)置為新的高度變化量Dh將會是有益的。
Dhc3=V0·sin(avmaxV0+θ)·|Dh|Dh---(28)]]>此外，在上述實施例中，涉及了由GPS處理部分4基于GPS天線6接收到的GPS信號生成位置信息PS的情況。但是，本發(fā)明并不局限于此，而是也可以使用諸如準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)(QZSS)、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GLONASS)和Galileo之類的各種衛(wèi)星定位系統(tǒng)，接收它們各自的定位信號并執(zhí)行定位處理，來生成位置信息PS。
此外，在上述實施例中，涉及了本發(fā)明被應(yīng)用到安裝在車輛100中的導(dǎo)航系統(tǒng)1和20的情況。但是，本發(fā)明并不局限于此，而是可以應(yīng)用到在不使用車輛速度脈沖信號或與之類似的信號的情況下實現(xiàn)導(dǎo)航功能的各種電子設(shè)備，例如便攜式導(dǎo)航系統(tǒng)、具有GPS接收功能的PDA、蜂窩電話和個人計算機。在這種情況下，上述電子設(shè)備并不局限于車輛100，而是可以安裝在船只和飛行器等中，或者它可以單獨使用。
此外，在上述實施例中，涉及了充當(dāng)速度檢測系統(tǒng)的速度檢測單元2和21具有充當(dāng)加速度傳感器的加速度傳感器11、充當(dāng)高度變化量計算裝置的高度變化量計算部分14和充當(dāng)速度計算裝置的速度計算部分16的情況。但是，本發(fā)明并不局限于此，速度檢測系統(tǒng)也可以包括具有除此之外的各種電路配置的加速度傳感器、高度變化量計算部分和速度計算部分。
此外，在上述實施例中，涉及了充當(dāng)位置檢測系統(tǒng)的導(dǎo)航系統(tǒng)1和20具有充當(dāng)加速度傳感器的加速度傳感器11、充當(dāng)角速度傳感器的偏航率傳感器19、充當(dāng)高度變化量計算裝置的高度變化量計算部分14、充當(dāng)速度計算裝置的速度計算部分16和充當(dāng)位置信息計算裝置的導(dǎo)航單元3的情況下。但是，本發(fā)明并不局限于此，位置檢測系統(tǒng)也可以包括具有除此之外的各種電路配置的加速度傳感器、角速度傳感器、高度變化量計算部分、速度計算部分和位置信息計算部分。
注意，根據(jù)本發(fā)明的實施例也可以用于不接收速度信號(例如車輛速度脈沖信號)供應(yīng)的各種導(dǎo)航系統(tǒng)中。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，通過使用基于壓力計算出的高度變化量，可以抵消當(dāng)移動體在非水平面上移動時必然會包括在檢測到的加速度中的重力加速度的前進方向分量，可以準確地獲得移動體加速度，并且可以十分準確地計算出移動體的速度。從而，可以實現(xiàn)能夠用加速度傳感器準確計算速度的速度檢測系統(tǒng)、速度檢測方法和速度檢測程序。
此外，根據(jù)本發(fā)明的實施例，通過使用基于壓力計算出的高度變化量，可以抵消當(dāng)移動體在非水平面上移動時必然會包括在檢測到的加速度中的重力加速度的前進方向分量，并且可以準確地獲得移動體加速度。從而，可以十分準確地計算出移動體的速度，并且可以基于速度和上述移動體的角速度計算出移動體的位置信息的估計值。因此，可以實現(xiàn)能夠用加速度傳感器準確地計算位置信息的位置檢測系統(tǒng)、位置檢測方法和位置檢測程序。
此外，根據(jù)本發(fā)明的實施例，通過使用基于壓力計算出的高度變化量，可以抵消當(dāng)移動體在非水平面上移動時必然會包括在檢測到的加速度中的重力加速度的前進方向分量，并且可以準確地獲得移動體加速度。從而，可以十分準確地計算出移動體的速度。因此，可以實現(xiàn)能夠用加速度傳感器準確地計算位置信息的導(dǎo)航系統(tǒng)。
雖然已經(jīng)結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但是對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的是，可以進行所附權(quán)利要求中所覆蓋的各種變化、修改、組合、子組合和更改，并且所有這種變化和修改都處于本發(fā)明的真正精神和范圍之內(nèi)。
本發(fā)明包含與分別于2005年9月6日和2006年7月26日向日本專利局遞交的日本專利申請JP2005-258168和2006-203554相關(guān)的主題，這里通過引用將這些申請的全部內(nèi)容包含進來。
權(quán)利要求
1.一種速度檢測系統(tǒng)，包括加速度傳感器，用于獲得檢測到的加速度，所述檢測到的加速度與預(yù)定移動體的前進方向上的移動體加速度與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相加的結(jié)果相對應(yīng)；高度變化量計算裝置，用于基于由預(yù)定的壓力傳感器檢測到的所述移動體的周圍壓力，計算預(yù)定的測量時間中所述移動體的高度變化量；以及速度計算裝置，用于通過利用所述重力加速度的所述前進方向分量與所述重力加速度之比對應(yīng)于所述高度變化量與所述測量時間中所述移動體的移動距離之比，基于所述高度變化量抵消包括在所述檢測到的加速度中的所述前進方向分量，來獲得所述移動體加速度，并且基于測量開始點處所述移動體的已知速度，通過使用所述移動體加速度來計算測量結(jié)束點處所述移動體的速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的速度檢測系統(tǒng)，其中所述速度計算裝置根據(jù)以下表達式計算所述測量結(jié)束點處所述移動體的速度V1=αG·mt2+(αG·mt2+V0)2-2Dh·g]]>其中，V1測量時間的結(jié)束點處的速度aG檢測到的加速度mt測量時間V0測量時間的結(jié)束點處的速度Dh高度變化量g重力加速度
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的速度檢測系統(tǒng)，其中所述高度變化量計算裝置通過用于從壓力轉(zhuǎn)換到高度的高度轉(zhuǎn)換裝置將所述測量開始點和所述測量結(jié)束點處的壓力分別轉(zhuǎn)換為所述移動體的高度，并且將它們之間的差異值設(shè)置為所述高度變化量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的速度檢測系統(tǒng)，其中所述高度轉(zhuǎn)換裝置基于預(yù)先制作的壓力和高度之間的對應(yīng)表來從所述壓力轉(zhuǎn)換到所述高度。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的速度檢測系統(tǒng)，其中所述高度轉(zhuǎn)換裝置根據(jù)以下表達式從所述壓力轉(zhuǎn)換到所述高度h=153.8×(tz+273.2)×(1-(PRPRz)0.1902)]]>其中，h高度tzh＝0m處的溫度PR壓力PRzh＝0m處的壓力
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的速度檢測系統(tǒng)，其中所述速度計算裝置使用所述測量時間的開始點處所述移動體的速度，以及所述測量開始點處所述檢測到的加速度和所述高度變化量，來計算所述測量結(jié)束點處所述移動體的速度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的速度檢測系統(tǒng)，其中所述速度計算裝置使用所述測量開始點處所述移動體的速度，所述測量開始點和所述測量結(jié)束點處所述檢測到的加速度的平均值，以及所述高度變化量，來計算所述測量結(jié)束點處所述移動體的速度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的速度檢測系統(tǒng)，其中當(dāng)由所述加速度傳感器所獲得的檢測到的加速度的變動等于或小于預(yù)定的閾值時，所述速度計算裝置將所述測量時間的開始點處所述移動體的速度設(shè)置為零。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的速度檢測系統(tǒng)，包括角速度傳感器，用于檢測所述移動體中與水平方向垂直的軸轉(zhuǎn)動的角速度；其中，當(dāng)由所述角速度傳感器所獲得的角速度的變動等于或小于預(yù)定的閾值時，所述速度計算裝置將所述測量時間的開始點處所述移動體的速度設(shè)置為零。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的速度檢測系統(tǒng)，其中所述速度計算裝置通過預(yù)定的衛(wèi)星定位信號接收和定位裝置獲得所述測量時間的開始點處所述移動體的速度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的速度檢測系統(tǒng)，其中當(dāng)所述高度變化量未處于預(yù)定的高度變化范圍內(nèi)時，所述高度變化量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(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的速度檢測系統(tǒng)，其中所述高度變化量計算裝置基于最大斜坡角來確定所述高度變化量是否處于所述高度變化范圍內(nèi)，所述最大斜坡角是要從所述高度變化量獲得的斜坡角的最大值。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的速度檢測系統(tǒng)，其中高度變化量計算裝置基于最大斜坡變化率來確定所述高度變化量是否處于所述高度變化范圍內(nèi)，所述最大斜坡變化率是要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。
14.一種用于檢測速度的方法，包括以下步驟通過加速度傳感器獲得檢測到的加速度，所述檢測到的加速度與預(yù)定移動體的前進方向上的移動體加速度與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相加的結(jié)果相對應(yīng)；基于由預(yù)定的壓力傳感器檢測到的所述移動體的周圍壓力，計算預(yù)定的測量時間中所述移動體的高度變化量；以及通過利用所述重力加速度的所述前進方向分量與所述重力加速度之比對應(yīng)于所述高度變化量與所述測量時間中所述移動體的移動距離之比，基于所述高度變化量抵消包括在所述檢測到的加速度中的所述前進方向分量，來獲得所述移動體加速度，并且基于測量開始點處所述移動體的已知速度，通過使用所述移動體加速度來計算測量結(jié)束點處所述移動體的速度。
15.一種用于使速度檢測系統(tǒng)執(zhí)行以下步驟的速度檢測程序通過加速度傳感器獲得檢測到的加速度，所述檢測到的加速度與預(yù)定移動體的前進方向上的移動體加速度與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相加的結(jié)果相對應(yīng)；基于由預(yù)定的壓力傳感器檢測到的所述移動體的周圍壓力，計算預(yù)定的測量時間中所述移動體的高度變化量；以及通過利用所述重力加速度的所述前進方向分量與所述重力加速度之比對應(yīng)于所述高度變化量與所述測量時間中所述移動體的移動距離之比，基于所述高度變化量抵消包括在所述檢測到的加速度中的所述前進方向分量，來獲得所述移動體加速度，并且基于測量開始點處所述移動體的已知速度，通過使用所述移動體加速度來計算測量結(jié)束點處所述移動體的速度。
16.一種位置檢測系統(tǒng)，包括加速度傳感器，用于獲得檢測到的加速度，所述檢測到的加速度包括預(yù)定移動體的前進方向上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；角速度傳感器，用于檢測所述移動體中與水平方向垂直的軸轉(zhuǎn)動的角速度；高度變化量計算裝置，用于基于由預(yù)定的壓力傳感器檢測到的所述移動體的周圍壓力，計算預(yù)定的測量時間中所述移動體的高度變化量；速度計算裝置，用于通過利用所述重力加速度的所述前進方向分量與所述重力加速度之比等于所述高度變化量與所述測量時間中所述移動體的移動距離之比，通過所述高度變化量抵消包括在所述檢測到的加速度中的所述前進方向分量，并且基于所述測量時間的開始點處所述移動體的速度，計算所述測量時間的結(jié)束點處所述移動體的速度；以及位置信息計算裝置，用于基于所述測量時間的開始點處所述移動體的位置信息，以及所述移動體的所述計算出的速度和角速度，來計算所述測量時間的結(jié)束點處所述移動體的位置信息。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的位置檢測系統(tǒng)，包括角速度校正裝置，用于基于所述高度變化量與所述測量時間中所述移動體的移動距離之比來校正所述角速度，其中所述位置信息計算裝置使用所述校正之后的所述角速度計算所述測量時間的結(jié)束點處所述移動體的位置信息。
18.一種用于檢測位置的方法，包括以下步驟通過加速度傳感器獲得檢測到的加速度，所述檢測到的加速度包括預(yù)定移動體的前進方向上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；通過角速度傳感器檢測所述移動體中與水平方向垂直的軸轉(zhuǎn)動的角速度；基于由預(yù)定的壓力傳感器檢測到的所述移動體的周圍壓力，計算預(yù)定的測量時間中所述移動體的高度變化量；通過利用所述重力加速度的所述前進方向分量與所述重力加速度之比等于所述高度變化量與所述測量時間中所述移動體的移動距離之比，通過所述高度變化量抵消包括在所述檢測到的加速度中的所述前進方向分量，并且基于所述測量時間的開始點處所述移動體的速度，計算所述測量時間的結(jié)束點處所述移動體的速度；以及基于所述測量時間的開始點處所述移動體的位置信息，以及所述移動體的所述計算出的速度和角速度，來計算所述測量時間的結(jié)束點處所述移動體的位置信息。
19.一種用于使位置檢測系統(tǒng)執(zhí)行以下步驟的位置檢測程序通過加速度傳感器獲得檢測到的加速度，所述檢測到的加速度包括預(yù)定移動體的前進方向上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；通過角速度傳感器檢測所述移動體中與水平方向垂直的軸轉(zhuǎn)動的角速度；基于由預(yù)定的壓力傳感器檢測到的所述移動體的周圍壓力，計算預(yù)定的測量時間中所述移動體的高度變化量；通過利用所述重力加速度的所述前進方向分量與所述重力加速度之比等于所述高度變化量與所述測量時間中所述移動體的移動距離之比，通過所述高度變化量抵消包括在所述檢測到的加速度中的所述前進方向分量，并且基于所述測量時間的開始點處所述移動體的速度，計算所述測量時間的結(jié)束點處所述移動體的速度；以及基于所述測量時間的開始點處所述移動體的位置信息，以及所述移動體的所述計算出的速度和角速度，來計算所述測量時間的結(jié)束點處所述移動體的位置信息。
20.一種導(dǎo)航系統(tǒng)，包括當(dāng)前位置計算裝置，用于接收來自預(yù)定的衛(wèi)星定位系統(tǒng)的定位信號，并且計算預(yù)定移動體的當(dāng)前位置；加速度傳感器，用于獲得檢測到的加速度，所述檢測到的加速度與所述移動體的前進方向上的移動體加速度與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相加的結(jié)果相對應(yīng)；高度變化量計算裝置，用于基于由預(yù)定的壓力傳感器檢測到的所述移動體的周圍壓力，計算預(yù)定的測量時間中所述移動體的高度變化量；速度計算裝置，用于通過利用所述重力加速度的所述前進方向分量與所述重力加速度之比對應(yīng)于所述高度變化量與所述測量時間中所述移動體的移動距離之比，基于所述高度變化量抵消包括在所述檢測到的加速度中的所述前進方向分量，來獲得所述移動體加速度，并且基于測量開始點處所述移動體的已知速度，通過使用所述移動體加速度來計算測量結(jié)束點處所述移動體的速度；以及信息顯示裝置，用于基于由所述速度計算裝置計算出的所述移動體的速度，顯示關(guān)于所述移動體的位置的信息。
21.一種速度檢測系統(tǒng)，包括加速度傳感器，用于獲得檢測到的加速度，所述檢測到的加速度與預(yù)定移動體的前進方向上的移動體加速度與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相加的結(jié)果相對應(yīng)；執(zhí)行以下操作的機構(gòu)基于由預(yù)定的壓力傳感器檢測到的所述移動體的周圍壓力，計算預(yù)定的測量時間中所述移動體的高度變化量；以及執(zhí)行以下操作的機構(gòu)通過利用所述重力加速度的所述前進方向分量與所述重力加速度之比對應(yīng)于所述高度變化量與所述測量時間中所述移動體的移動距離之比，基于所述高度變化量抵消包括在所述檢測到的加速度中的所述前進方向分量，來獲得所述移動體加速度，并且基于測量開始點處所述移動體的已知速度，通過使用所述移動體加速度來計算測量結(jié)束點處所述移動體的速度。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的速度檢測系統(tǒng)，其中所述速度計算機構(gòu)根據(jù)以下表達式計算所述測量結(jié)束點處所述移動體的速度V1=αG·mt2+(αG·mt2+V0)2-2Dh·g]]>其中，V1測量時間的結(jié)束點處的速度aG檢測到的加速度mt測量時間V0測量時間的結(jié)束點處的速度Dh高度變化量g重力加速度
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的速度檢測系統(tǒng)，其中所述高度變化量計算機構(gòu)通過從壓力轉(zhuǎn)換到高度的機構(gòu)將所述測量開始點和所述測量結(jié)束點處的壓力分別轉(zhuǎn)換為所述移動體的高度，并且將它們之間的差異值設(shè)置為所述高度變化量。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的速度檢測系統(tǒng)，其中所述高度轉(zhuǎn)換機構(gòu)基于預(yù)先制作的壓力和高度之間的對應(yīng)表來從所述壓力轉(zhuǎn)換到所述高度。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的速度檢測系統(tǒng)，其中所述高度轉(zhuǎn)換機構(gòu)根據(jù)以下表達式從所述壓力轉(zhuǎn)換到所述高度h=153.8×(tz+273.2)×(1-(PRPRz)0.1902)]]>其中，h高度tzh＝0m處的溫度PR壓力PRzh＝0m處的壓力
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的速度檢測系統(tǒng)，其中所述速度計算機構(gòu)使用所述測量時間的開始點處所述移動體的速度，以及所述測量開始點處所述檢測到的加速度和所述高度變化量，來計算所述測量結(jié)束點處所述移動體的速度。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的速度檢測系統(tǒng)，其中所述速度計算機構(gòu)使用所述測量開始點處所述移動體的速度，所述測量開始點和所述測量結(jié)束點處所述檢測到的加速度的平均值，以及所述高度變化量，來計算所述測量結(jié)束點處所述移動體的速度。
28.根據(jù)權(quán)利要求21所述的速度檢測系統(tǒng)，其中當(dāng)由所述加速度傳感器所獲得的檢測到的加速度的變動等于或小于預(yù)定的閾值時，所述速度計算機構(gòu)將所述測量時間的開始點處所述移動體的速度設(shè)置為零。
29.根據(jù)權(quán)利要求21所述的速度檢測系統(tǒng)，包括角速度傳感器，用于檢測所述移動體中與水平方向垂直的軸轉(zhuǎn)動的角速度；其中，當(dāng)由所述角速度傳感器所獲得的角速度的變動等于或小于預(yù)定的閾值時，所述速度計算機構(gòu)將所述測量時間的開始點處所述移動體的速度設(shè)置為零。
30.根據(jù)權(quán)利要求21所述的速度檢測系統(tǒng)，其中所述速度計算機構(gòu)通過預(yù)定的衛(wèi)星定位信號接收和定位機構(gòu)獲得所述測量時間的開始點處所述移動體的速度。
31.根據(jù)權(quán)利要求21所述的速度檢測系統(tǒng)，其中當(dāng)所述高度變化量未處于預(yù)定的高度變化范圍內(nèi)時，所述高度變化量計算機構(gòu)將所述高度變化量校正到處于所述高度變化范圍內(nèi)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的速度檢測系統(tǒng)，其中所述高度變化量計算機構(gòu)基于最大斜坡角來確定所述高度變化量是否處于所述高度變化范圍內(nèi)，所述最大斜坡角是要從所述高度變化量獲得的斜坡角的最大值。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的速度檢測系統(tǒng)，其中高度變化量計算機構(gòu)基于最大斜坡變化率來確定所述高度變化量是否處于所述高度變化范圍內(nèi)，所述最大斜坡變化率是要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。
34.一種位置檢測系統(tǒng)，包括加速度傳感器，用于獲得檢測到的加速度，所述檢測到的加速度包括預(yù)定移動體的前進方向上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；角速度傳感器，用于檢測所述移動體中與水平方向垂直的軸轉(zhuǎn)動的角速度；執(zhí)行以下操作的機構(gòu)基于由預(yù)定的壓力傳感器檢測到的所述移動體的周圍壓力，計算預(yù)定的測量時間中所述移動體的高度變化量；執(zhí)行以下操作的機構(gòu)通過利用所述重力加速度的所述前進方向分量與所述重力加速度之比等于所述高度變化量與所述測量時間中所述移動體的移動距離之比，通過所述高度變化量抵消包括在所述檢測到的加速度中的所述前進方向分量，并且基于所述測量時間的開始點處所述移動體的速度，計算所述測量時間的結(jié)束點處所述移動體的速度；以及執(zhí)行以下操作的機構(gòu)基于所述測量時間的開始點處所述移動體的位置信息，以及所述移動體的所述計算出的速度和角速度，來計算所述測量時間的結(jié)束點處所述移動體的位置信息。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的位置檢測系統(tǒng)，包括執(zhí)行以下操作的機構(gòu)基于所述高度變化量與所述測量時間中所述移動體的移動距離之比來校正所述角速度，其中所述位置信息計算機構(gòu)使用所述校正之后的所述角速度計算所述測量時間的結(jié)束點處所述移動體的位置信息。
36.一種導(dǎo)航系統(tǒng)，包括執(zhí)行以下操作的機構(gòu)接收來自預(yù)定的衛(wèi)星定位系統(tǒng)的定位信號，并且計算預(yù)定移動體的當(dāng)前位置；加速度傳感器，用于獲得檢測到的加速度，所述檢測到的加速度與所述移動體的前進方向上的移動體加速度與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相加的結(jié)果相對應(yīng)；執(zhí)行以下操作的機構(gòu)基于由預(yù)定的壓力傳感器檢測到的所述移動體的周圍壓力，計算預(yù)定的測量時間中所述移動體的高度變化量；執(zhí)行以下操作的機構(gòu)通過利用所述重力加速度的所述前進方向分量與所述重力加速度之比對應(yīng)于所述高度變化量與所述測量時間中所述移動體的移動距離之比，基于所述高度變化量抵消包括在所述檢測到的加速度中的所述前進方向分量，來獲得所述移動體加速度，并且基于測量開始點處所述移動體的已知速度，通過使用所述移動體加速度來計算測量結(jié)束點處所述移動體的速度；以及執(zhí)行以下操作的機構(gòu)基于由所述速度計算機構(gòu)計算出的所述移動體的速度，顯示關(guān)于所述移動體的位置的信息。
全文摘要
本發(fā)明提供了速度檢測、位置檢測和導(dǎo)航系統(tǒng)。在本發(fā)明的一個實施例中，在使用加速度傳感器的導(dǎo)航系統(tǒng)中，當(dāng)無法從GPS處理部分獲得位置信息時，速度檢測單元根據(jù)表達式(11)使用檢測到的加速度αG、測量時間mt、時間t0處的速度V0、重力加速度g和高度變化量Dh來執(zhí)行運算。通過利用表達式(4)中示出的重力加速度分量gf、重力加速度g、高度變化量Dh和距離Dm之間的關(guān)系，可以通過高度變化量Dh抵消重力加速度分量gf。因此，可以十分準確地計算速度V，而不受重力加速度分量gf的影響。
文檔編號G09B29/00GK1928567SQ20061012695
公開日2007年3月14日 申請日期2006年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月6日
發(fā)明者大久保仁, 高岡呂尚 申請人:索尼株式會社