[go: up one dir, main page]

JPH11190743A - Tri-axial acceleration detector for mobile - Google Patents

Tri-axial acceleration detector for mobile

Info

Publication number
JPH11190743A
JPH11190743A JP9359415A JP35941597A JPH11190743A JP H11190743 A JPH11190743 A JP H11190743A JP 9359415 A JP9359415 A JP 9359415A JP 35941597 A JP35941597 A JP 35941597A JP H11190743 A JPH11190743 A JP H11190743A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
axis
acceleration
axis direction
component
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP9359415A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Fukuhisa
孝治 福久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hokuriku Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Hokuriku Electric Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hokuriku Electric Industry Co Ltd filed Critical Hokuriku Electric Industry Co Ltd
Priority to JP9359415A priority Critical patent/JPH11190743A/en
Publication of JPH11190743A publication Critical patent/JPH11190743A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Navigation (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To to provide a tri-axial acceleration detector for mobile which can produce a corrected X-axis acceleration signal by eliminating the effect of X-axis component of gravitational acceleration. SOLUTION: A tilt detecting means 6 determines the tilt angle and direction of a mobile, based on the output from a tri-axial speed sensor 1, especially a Z-axis acceleration signal. A gravitational acceleration component operating means 5 determines the X-axis component of gravitational acceleration, based on the tilt angle and direction, and produces an X-axis gravitational acceleration signal Vgx corresponding to X-axis component of gravitational acceleration. A correction operating means 8 adds the X-axis gravitational acceleration signal Vgx to an X-axis acceleration signal VX of subtracts the signal Vgx therefrom to produce a corrected X-axis acceleration signal VX' from which an error component caused by a gravitational acceleration component incident to the tilt of the mobile is removed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体に搭載され
る三軸加速度検出装置に関するものであり、特に重力加
速度の影響を補正した補正X軸方向加速度信号を出力す
ることができる三軸加速度検出装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-axis acceleration detector mounted on a moving body, and more particularly to a three-axis acceleration capable of outputting a corrected X-axis direction acceleration signal in which the influence of gravitational acceleration is corrected. The present invention relates to a detection device.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車のカーナビゲーション・システム
では、自動車の位置を特定するために、自動車の走行距
離を演算している。走行距離の演算方式は種々提案され
ている。その中に、三軸加速度検出装置から得られる進
行方向の加速度信号(三軸加速度センサのX軸方向を車
両のX軸方向即ち進行方向と一致させているものとし
て、以下X軸方向加速度信号と言う)を用いて、自動車
の走行距離を演算する演算方法が知られている。このよ
うな演算方法を用いる場合、X軸方向加速度信号の精度
が走行距離の演算精度を決定する。
2. Description of the Related Art In a car navigation system for a car, the travel distance of the car is calculated in order to specify the position of the car. Various methods of calculating the traveling distance have been proposed. Among them, an acceleration signal in the traveling direction obtained from the three-axis acceleration detecting device (assuming that the X-axis direction of the three-axis acceleration sensor is coincident with the X-axis direction of the vehicle, that is, the traveling direction, is referred to as an X-axis acceleration signal hereinafter. ) Is used to calculate the mileage of an automobile. When using such a calculation method, the accuracy of the X-axis direction acceleration signal determines the calculation accuracy of the traveling distance.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら三軸加速
度検出装置に用いる三軸加速度センサとして、重錘を固
定したダイアフラムの変形に応じて重錘に作用する加速
度のX軸方向成分、Y軸方向成分及びZ軸方向成分に対
応するX軸方向加速度信号、Y軸方向加速度信号及びZ
軸方向加速度信号を出力する三軸加速度センサを用いた
場合には、走行距離の演算精度が悪くなることが分かっ
た。
However, as a three-axis acceleration sensor used in a three-axis acceleration detecting device, an X-axis component and a Y-axis component of acceleration acting on the weight in response to deformation of a diaphragm to which the weight is fixed are described. X-axis direction acceleration signal, Y-axis direction acceleration signal,
It has been found that when a three-axis acceleration sensor that outputs an axial acceleration signal is used, the calculation accuracy of the traveling distance deteriorates.

【0004】これは自動車が坂道を走行している場合に
は、重錘に作用する重力加速度のX軸方向成分が、三軸
加速度センサで検出する加速度のX軸方向加速度成分に
加わるためである。すなわち上り坂では、重力加速度の
X軸方向成分の分だけ三軸加速度センサで検出するX軸
方向加速度成分が小さくなり、下り坂では、重力加速度
のX軸方向成分の分だけ三軸加速度センサで検出するX
軸方向加速度成分が大きくなるからである。
This is because, when the vehicle is traveling on a slope, the X-axis direction component of the gravitational acceleration acting on the weight is added to the X-axis direction acceleration component of the acceleration detected by the three-axis acceleration sensor. . That is, on an uphill, the X-axis acceleration component detected by the three-axis acceleration sensor becomes smaller by the X-axis component of the gravitational acceleration, and on a downhill, the three-axis acceleration sensor becomes smaller by the X-axis component of the gravitational acceleration. X to detect
This is because the axial acceleration component increases.

【0005】本発明の目的は、重力加速度のX軸方向成
分の影響を除去した補正X軸方向加速度信号を得ること
ができる移動体搭載用三軸加速度検出装置を提供するこ
とにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a three-axis acceleration detector for mounting on a moving body, which can obtain a corrected X-axis direction acceleration signal in which the influence of the gravitational acceleration component in the X-axis direction is removed.

【0006】本発明の他の目的は、別個に傾斜検出手段
を用意することなく、三軸加速度センサの出力から傾斜
角度及び傾斜方向を検出することができる移動体搭載用
三軸加速度検出装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a three-axis acceleration detecting device for mounting on a moving body, which can detect an inclination angle and an inclination direction from an output of a three-axis acceleration sensor without separately providing an inclination detecting means. To provide.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、このダイアフ
ラムに対して固定された重錘に作用する加速度によるダ
イアフラムの変形に応じて重錘に作用する加速度のX軸
方向成分、Y軸方向成分及びZ軸方向成分に対応するX
軸方向加速度信号、Y軸方向加速度信号及びZ軸方向加
速度信号を出力する三軸加速度センサを具備し、三軸加
速度センサのX軸を移動体の進行方向に沿わせるように
移動体に搭載される移動体搭載用三軸加速度検出装置を
改良の対象とする。ダイアフラムは、一般的には金属製
であるがその材質は任意である。そして一般的にはダイ
アフラムの外周部は、加速度が作用した重錘の変位また
は移動を許容する空間を形成するようにして台座に支持
される。三軸加速度センサは、静電容量の変化を利用す
るものや、応力を受けると自発分極電荷を発生する圧電
セラミックス基板を用いるもの等種々のものを用いるこ
とができる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an X-axis component and a Y-axis component of acceleration acting on a weight in response to deformation of the diaphragm caused by acceleration acting on the weight fixed to the diaphragm. And X corresponding to the Z-axis direction component
A three-axis acceleration sensor that outputs an axial acceleration signal, a Y-axis acceleration signal, and a Z-axis acceleration signal is provided. The three-axis acceleration sensor is mounted on the moving body so that the X axis of the three-axis acceleration sensor is along the traveling direction of the moving body. The object of improvement is a three-axis acceleration detector for mounting on a moving object. The diaphragm is generally made of metal, but its material is arbitrary. In general, the outer peripheral portion of the diaphragm is supported by the pedestal so as to form a space that allows displacement or movement of the weight subjected to the acceleration. As the triaxial acceleration sensor, various sensors such as a sensor utilizing a change in capacitance and a sensor using a piezoelectric ceramic substrate which generates spontaneous polarization charges when subjected to stress can be used.

【0008】そして移動体とは、一般的には、自動車、
オートバイ及び自転車等の車両であり、移動体が無人で
移動するものであってもよいのは勿論である。また移動
体の進行方向とは、自動車であればシャーシが延びる前
後方向であり、三軸加速度センサはシャーシの中心部に
設置するのが好ましい。
[0008] In general, a moving object is an automobile,
It is a vehicle such as a motorcycle and a bicycle, and the moving body may move without driver. In the case of an automobile, the traveling direction of the moving body is the front-back direction in which the chassis extends, and the three-axis acceleration sensor is preferably installed at the center of the chassis.

【0009】本発明においては、移動体の傾斜角度と傾
斜方向を求める傾斜検出手段を用いる。この傾斜検出手
段は、主要部が機械式のものでもよいし、また電気的に
傾斜角度と傾斜方向を検出するものでもよく、その構成
は任意である。但し、三軸加速度センサの出力(X軸方
向加速度信号、Y軸方向加速度信号及びZ軸方向加速度
信号)に基いて、移動体の傾斜角度と傾斜方向を求める
ことができる傾斜検出手段を用いれば、物理的に別個の
傾斜検出手段を用意する必要がなくなるので、構成が簡
単になるだけでなく、全体の寸法もコンパクトにするこ
とができる。
In the present invention, a tilt detecting means for obtaining a tilt angle and a tilt direction of the moving body is used. The tilt detecting means may be of a mechanical type or may be of a type which electrically detects a tilt angle and a tilt direction, and may have any configuration. However, if the inclination detecting means that can determine the inclination angle and the inclination direction of the moving body is used based on the outputs (the X-axis direction acceleration signal, the Y-axis direction acceleration signal, and the Z-axis direction acceleration signal) of the three-axis acceleration sensor. Since it is not necessary to prepare physically separate tilt detecting means, not only the configuration is simplified, but also the overall size can be made compact.

【0010】三軸加速度センサの出力には、移動体の傾
斜角度及び傾斜方向に関する情報が含まれている。移動
体のX軸(移動体の進行方向に延びる仮想の軸)の角度
(X軸が水平軸また水平面に対して傾斜する角度)が変
わる場合について見ると、移動体がそのX軸を傾斜させ
るように移動を開始するかまたは傾斜した状態から水平
な状態に戻ろうとするときに(自動車が坂道を上り始め
るときや、坂道を終了するとき等に)、Z軸方向加速度
信号にはその傾斜に応じた信号の変化が現われる。上り
始めで一方の極性の信号の変化が発生すると、上りの終
了で他方の極性の信号の変化が発生する。これは自動車
でみれば、前輪が坂道に入ってから後輪が坂道に入るま
で、または前輪が坂道を抜けてから後輪が坂道を抜ける
までの間において、Z軸方向の加速度に変化が生じるた
めである。そしてこの変化のピーク値と傾斜角度の変化
分θとの間には、正比例の関係がある。具体的には、移
動体のY軸には傾斜がなく、X軸についてのみ傾斜があ
る場合において、ピーク値=k(θ/2)の関係が生じ
る。ここでkは定数である。
[0010] The output of the triaxial acceleration sensor includes information on the tilt angle and the tilt direction of the moving body. Looking at the case where the angle of the X axis of the moving body (a virtual axis extending in the traveling direction of the moving body) (the angle at which the X axis inclines with respect to the horizontal axis or the horizontal plane) changes, the moving body tilts the X axis. When the vehicle starts moving or returns from the inclined state to the horizontal state (for example, when the car starts climbing a slope or finishes a slope), the Z-axis acceleration signal includes the slope. A corresponding signal change appears. When a change in the signal of one polarity occurs at the beginning of the ascending, a change in the signal of the other polarity occurs at the end of the ascending. This means that when viewed from an automobile, the acceleration in the Z-axis direction changes between the time when the front wheel enters the slope and the time when the rear wheel enters the slope, or the time when the front wheel passes through the slope and the time when the rear wheel passes through the slope. That's why. There is a direct proportional relationship between the peak value of this change and the change amount θ of the inclination angle. Specifically, in a case where the moving body has no inclination on the Y axis and has an inclination only on the X axis, a relationship of peak value = k (θ / 2) occurs. Here, k is a constant.

【0011】Z軸方向加速度信号から傾斜情報を得るた
めには、ノイズを除去する必要がある。ノイズの多く
は、移動体の移動時に加わる振動に基づくノイズであ
る。この種のノイズは周波数が高いことが分かっている
ので、帯域フィルタを用いて所定の周波数(例えば10
Hzまたは5Hz)以上の周波数成分を除去してZ軸方
向低周波信号VLZを得る。そしてこのZ軸方向低周波信
号VLZに現われる信号の変化のピーク値を求め、このピ
ーク値から傾斜角度の変化分と傾斜方向を検出する。圧
電セラミック基板に発生する自発分極電荷に基いてZ軸
方向加速度信号を得る場合には、圧電セラミックス基板
に加わる応力の変化がなくなると、自発分極電荷がなく
なるため、傾斜の開始時、傾斜角度の変更時、傾斜の終
了時にZ軸方向低周波信号VLZにはピークを持ったパル
ス状の信号変化が現われる。したがってピーク値を検出
することが容易である。静電容量の変化を利用して加速
度を検出するタイプの三軸加速度センサの出力を利用す
る場合には、傾斜の開始時、傾斜角度の変更時、傾斜の
終了時にZ軸方向低周波信号VLZに変化が現われるの
で、微分回路を用いてZ軸方向低周波信号VLZを微分
し、微分信号からピーク値を得るようにすればよい。但
し実際には、移動体のY軸も傾斜するのが一般的である
から、このY軸の傾斜も考慮して傾斜角度を求める必要
がある。
To obtain tilt information from the Z-axis direction acceleration signal, it is necessary to remove noise. Most of the noise is noise based on vibration applied when the moving body moves. Since this kind of noise is known to have a high frequency, a predetermined frequency (for example, 10
Hz or 5 Hz) or more, and a Z-axis direction low frequency signal VLZ is obtained. Then, the peak value of the change in the signal appearing in the Z-axis direction low frequency signal VLZ is obtained, and the change in the tilt angle and the tilt direction are detected from the peak value. When the acceleration signal in the Z-axis direction is obtained based on the spontaneous polarization charge generated in the piezoelectric ceramic substrate, the spontaneous polarization charge disappears when the stress applied to the piezoelectric ceramic substrate stops changing. At the time of the change, at the end of the inclination, a pulse-like signal change having a peak appears in the Z-axis direction low frequency signal VLZ. Therefore, it is easy to detect the peak value. When using the output of a three-axis acceleration sensor that detects acceleration using a change in capacitance, the Z-axis direction low frequency signal VLZ is used at the start of inclination, when the inclination angle is changed, and at the end of inclination. Therefore, the low-frequency signal VLZ in the Z-axis direction may be differentiated using a differentiating circuit to obtain a peak value from the differentiated signal. However, in practice, the Y-axis of the moving body is generally inclined, so it is necessary to determine the inclination angle in consideration of the inclination of the Y-axis.

【0012】圧電セラミックス基板を用いた三軸加速度
センサを用いる場合の傾斜検出手段では、まずX軸方向
加速度信号及びZ軸方向加速度信号から振動等によって
発生する高い周波数成分を除去したX軸方向低周波信号
VLX及びZ軸方向低周波信号VLZを出力する帯域フィル
タを設ける。そしてピーク値検出手段により帯域フィル
タから出力されるZ軸方向低周波信号VLZのピーク値を
検出する。次に、累積ピーク値記憶手段によって、順次
検出されるピーク値をその極性に応じて順次加減算しな
がら累積して累積ピーク値Vipとして記憶する。例え
ば、移動体にX軸の傾斜だけを生じさせるような直線状
の一定傾斜角度の坂道を移動体が上り始めたときに発生
する信号変化のピーク値が+Vp であるとすると、その
坂道が終了したときに発生するピーク値は−Vp であ
り、これを累積するとVp −Vp =0となってその時点
での傾斜角度が0となる。したがって累積ピーク値に基
づいて、移動体の傾斜角度と傾斜方向を検出することが
可能になる。但し、実際には移動体のY軸の傾斜も存在
するため、ピーク値を検出したときのX軸方向低周波信
号VLXと累積ピーク値Vipとから移動体のX軸の傾斜角
度θx と傾斜方向とを求める傾斜方向及び傾斜角度決定
手段を設けている。この傾斜方向及び傾斜角度決定手段
は,arctan(Vip/VLX)により傾斜角度θx を求め、
累積ピーク値Vipの極性により傾斜方向を決定する。
In the case of using a three-axis acceleration sensor using a piezoelectric ceramic substrate, the inclination detecting means firstly removes a high frequency component generated by vibration or the like from the X-axis direction acceleration signal and the Z-axis direction acceleration signal. A band filter for outputting the frequency signal VLX and the Z-axis direction low frequency signal VLZ is provided. Then, the peak value of the low-frequency signal VLZ in the Z-axis direction output from the bandpass filter is detected by the peak value detecting means. Next, the cumulative peak value storage means accumulates the sequentially detected peak values while sequentially adding or subtracting them according to the polarity, and stores the accumulated peak values as a cumulative peak value Vip. For example, if the peak value of a signal change generated when the moving body starts climbing on a straight slope having a constant inclination angle that causes only the X-axis inclination of the moving body is + Vp, the slope ends. The peak value generated at this time is -Vp, and when this value is accumulated, Vp-Vp = 0, and the inclination angle at that time becomes 0. Therefore, it becomes possible to detect the inclination angle and the inclination direction of the moving object based on the accumulated peak value. However, since the moving object actually has a Y-axis inclination, the X-axis inclination angle θx and the inclination direction of the X-axis of the moving object are obtained from the X-axis direction low frequency signal VLX and the accumulated peak value Vip when the peak value is detected. Are determined. The tilt direction and tilt angle determining means obtains a tilt angle θx by arctan (Vip / VLX),
The inclination direction is determined based on the polarity of the accumulated peak value Vip.

【0013】本発明では、重力加速度成分演算手段が、
このように検出した傾斜角度と傾斜方向とに基づいて重
力加速度のX軸方向成分を求めて、重力加速度のX軸方
向成分に対応するX軸方向重力加速度信号を出力する。
そして補正演算手段は、X軸方向加速度信号にX軸方向
重力加速度信号を加減算して、移動体の傾斜により発生
する重力加速度成分が原因となって生じる誤差分を除去
した補正X軸方向加速度信号を出力する。なおこの演算
で用いるX軸方向加速度信号として、前述のX軸方向低
周波信号のように高い周波数成分(ノイズ)を除去した
ものを用いると精度が高くなる。
In the present invention, the gravitational acceleration component calculation means includes:
The X-axis direction component of the gravitational acceleration is obtained based on the tilt angle and the tilt direction detected as described above, and an X-axis direction gravitational acceleration signal corresponding to the X-axis direction component of the gravitational acceleration is output.
The correction calculating means adds or subtracts the X-axis direction gravitational acceleration signal to or from the X-axis direction acceleration signal to remove an error caused by a gravitational acceleration component generated by the inclination of the moving body, and thereby removes an error component. Is output. As the X-axis direction acceleration signal used in this calculation, a signal from which high frequency components (noise) have been removed, such as the above-described X-axis direction low frequency signal, is used to increase accuracy.

【0014】本発明のように、重力加速度のX軸方向成
分を求め、X軸方向加速度信号にX軸方向重力加速度信
号を加減算して、重力加速度成分が原因となって生じる
誤差分を除去した補正X軸方向加速度信号を出力できる
ようにすると、速度や移動距離の演算精度が高くなる利
点がある。
As in the present invention, the X-axis direction component of the gravitational acceleration is obtained, and the X-axis direction gravitational acceleration signal is added to or subtracted from the X-axis direction acceleration signal to remove an error caused by the gravitational acceleration component. When the corrected X-axis direction acceleration signal can be output, there is an advantage that the calculation accuracy of the speed and the moving distance is increased.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態の一例を詳細に説明する。図1は、本発明の移動
体搭載用三軸加速度検出装置を自動車のナビゲーション
・システムに使用する場合の実施の形態の一例のブロッ
ク図である。同図において、1は三軸加速度センサであ
る。この三軸加速度センサの基本構成は図2に示す通り
である。図において11は、センサ本体であり、このセ
ンサ本体はX軸方向加速度を検出するX軸方向加速度検
出用電極、Y軸方向加速度を検出するY軸方向加速度検
出用電極及びZ軸方向加速度を検出するZ軸方向加速度
検出用電極を含む電極パターン12が表面に形成され且
つ裏面にこの電極パターン12と対向する対向電極パタ
ーン13が形成され、X軸方向加速度検出用電極と、Y
軸方向加速度検出用電極及びZ軸方向加速度検出用電極
と対向電極パターン13との間の部分が分極処理されて
いる圧電セラミックス基板14とを備えている。圧電セ
ラミックス基板14は、金属製またはガラス製等のダイ
アフラム15にエポキシ系の接着剤を介して接合されて
いる。ダイアフラム15の中央部には、接着剤等の適宜
の接合手段を介して重錘16が固定されている。そして
ダイアフラム15の外周部は重錘16の変位(移動)を
許容するように構成された台座17によって支持されて
いる。なお図示していないが、重錘16に作用する加速
度のX軸方向成分、Y軸方向成分及びZ軸方向成分に対
応するX軸方向加速度信号、Y軸方向加速度信号及びZ
軸方向加速度信号を出力する処理回路が設けられて三軸
加速度センサが構成されている。なおこのタイプの三軸
加速度センサの基本原理については、国際公開WO93
/02342(PCT/JP92/00882号)に示
されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an example of an embodiment in a case where the three-axis acceleration detecting device for mounting on a moving body of the present invention is used for a navigation system of an automobile. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a three-axis acceleration sensor. The basic configuration of the three-axis acceleration sensor is as shown in FIG. In the figure, reference numeral 11 denotes a sensor body, which is an X-axis acceleration detection electrode for detecting X-axis acceleration, a Y-axis acceleration detection electrode for detecting Y-axis acceleration, and a Z-axis acceleration. An electrode pattern 12 including a Z-axis direction acceleration detecting electrode is formed on the front surface, and a counter electrode pattern 13 facing the electrode pattern 12 is formed on the back surface.
The piezoelectric ceramic substrate 14 includes a portion between the electrode for detecting the axial acceleration and the electrode for detecting the Z-axis acceleration and the counter electrode pattern 13 which is polarized. The piezoelectric ceramic substrate 14 is joined to a diaphragm 15 made of metal or glass via an epoxy-based adhesive. A weight 16 is fixed to the center of the diaphragm 15 via an appropriate bonding means such as an adhesive. An outer peripheral portion of the diaphragm 15 is supported by a pedestal 17 configured to allow displacement (movement) of the weight 16. Although not shown, an X-axis direction acceleration signal, a Y-axis direction acceleration signal, and a Z-axis acceleration signal corresponding to the X-axis direction component, the Y-axis direction component, and the Z-axis direction component of the acceleration acting on the weight 16 are shown.
A processing circuit that outputs an axial acceleration signal is provided to constitute a three-axis acceleration sensor. The basic principle of this type of three-axis acceleration sensor is described in International Publication WO93.
/ 02342 (PCT / JP92 / 00882).

【0016】なお図1の三軸加速度センサ1は、そのX
軸方向(2つのX軸方向加速度検出用電極が並ぶ方向に
沿って延びる仮想の軸)が自動車の進行方向(自動車の
シャーシの前後方向)となるように自動車のシャーシの
中央に配置される。三軸加速度センサ1の出力には、自
動車の傾斜角度及び傾斜方向に関する情報が含まれてい
る。自動車のX軸の角度(X軸が水平軸また水平面に対
して傾斜する角度)が変わる場合について見ると、自動
車が坂道を上り始めるときや、坂道を終了するとき等
に、Z軸方向加速度信号VZ にはその傾斜に応じた信号
の変化が現われる。Z軸方向加速度信号VZ から傾斜情
報を得るためには、ノイズを除去する必要がある。ノイ
ズの多くは、自動車の走行時に発生する振動が原因とな
って発生するノイズである。この種のノイズは周波数が
高いことが分かっているので、帯域フィルタ2を用いて
所定の周波数(10Hzまたは5Hz)以上の周波数成
分を除去したZ軸方向低周波信号VLZを得ている。この
例では、後の信号処理の関係からX軸方向加速度信号V
X も帯域フィルタ2によりノイズを除去している。
The three-axis acceleration sensor 1 shown in FIG.
It is arranged at the center of the vehicle chassis such that the axial direction (a virtual axis extending along the direction in which the two X-axis direction acceleration detection electrodes are arranged) is the traveling direction of the vehicle (the front-rear direction of the vehicle chassis). The output of the triaxial acceleration sensor 1 includes information on the inclination angle and the inclination direction of the vehicle. Looking at the case where the angle of the X axis of the automobile (the angle at which the X axis is inclined with respect to the horizontal axis or the horizontal plane) changes, when the automobile starts climbing a hill or finishes a hill, the acceleration signal in the Z-axis direction is obtained. A change in the signal corresponding to the inclination appears in VZ. In order to obtain inclination information from the Z-axis direction acceleration signal VZ, it is necessary to remove noise. Most of the noise is noise generated due to vibration generated when the automobile is running. Since it is known that this type of noise has a high frequency, the band-pass filter 2 is used to obtain a low-frequency signal VLZ in the Z-axis direction from which frequency components higher than a predetermined frequency (10 Hz or 5 Hz) have been removed. In this example, the X-axis direction acceleration signal V
X also removes noise by the bandpass filter 2.

【0017】ノイズを含まないZ軸方向低周波信号VLZ
に現われる信号の変化は、自動車の傾斜角度と傾斜方向
とを示している。図3(A)及び(B)に示すように、
自動車が坂を上り始めると、Z軸方向低周波信号VLZに
は一方の極性の信号P1の変化が発生する。そして自動
車が上り坂を終了する時点でZ軸方向低周波信号VLZに
は他方の極性の信号P2の変化が発生する。これは自動
車と坂との関係で見れば、自動車の前輪が坂道に入って
から後輪が坂道に入るまで、または前輪が坂道を抜けて
から後輪が坂道を抜けるまでの間において、Z軸方向
(上下方向)の加速度に変化が生じるためである。そし
てこの信号P1及びP2の変化のピーク値と傾斜角度の
変化分Δθとの間には、正比例の関係がある。具体的に
は、自動車のY軸(シャーシの前後方向をX軸方向とし
たときにこのX軸方向と横方向で直交する方向)には傾
斜がなく、X軸についてのみ傾斜がある(自動車のX軸
と水平軸または水平面HLとの間にのみ傾斜がある)場
合において、信号P1及びP2のピーク値Vpと傾斜角
度θとの間にはVp=k(θ/2)の関係が生じる。こ
こでkは定数である。但し実際には、坂道はY軸方向に
も傾斜して、自動車はX軸方向だけでなくY軸方向にも
傾斜しているのが一般的であるから、このY軸の傾斜も
考慮して傾斜角度を求める必要がある。
Low-frequency signal VLZ in the Z-axis direction without noise
The change in the signal appearing in the above indicates the inclination angle and the inclination direction of the vehicle. As shown in FIGS. 3A and 3B,
When the vehicle starts climbing the slope, a change in the signal P1 of one polarity occurs in the Z-axis low frequency signal VLZ. Then, at the time when the vehicle finishes the uphill, a change in the signal P2 of the other polarity occurs in the Z-axis low frequency signal VLZ. In terms of the relationship between the car and the slope, this is the Z-axis between the time the front wheel of the car enters the slope and the rear wheel enters the slope, or the time the front wheel passes the slope and the rear wheel passes the slope. This is because a change occurs in the acceleration in the direction (vertical direction). There is a direct proportional relationship between the peak value of the change of the signals P1 and P2 and the change Δθ of the inclination angle. Specifically, there is no inclination in the Y-axis of the automobile (the direction orthogonal to the X-axis direction and the horizontal direction when the front-rear direction of the chassis is the X-axis direction), and there is an inclination only in the X-axis. In the case where there is an inclination only between the X axis and the horizontal axis or the horizontal plane HL), a relationship of Vp = k (θ / 2) occurs between the peak value Vp of the signals P1 and P2 and the inclination angle θ. Here, k is a constant. However, actually, the slope is also inclined in the Y-axis direction, and the automobile is generally inclined not only in the X-axis direction but also in the Y-axis direction. It is necessary to determine the inclination angle.

【0018】この例のように圧電セラミック基板に発生
する自発分極電荷に基づいてZ軸方向加速度信号を得る
場合には、圧電セラミックス基板に加わる応力の変化が
なくなると、自発分極電荷がなくなるため、図3(B)
及び(D)に示すように傾斜の開始時、傾斜角度の変更
時、傾斜の終了時にZ軸方向低周波信号VLZにはピーク
を持ったパルス状の信号P1〜P4,P11〜P16の変化
が現われる。したがって特に微分回路等の信号処理回路
を用いることなくピーク値を持った信号を検出すること
ができる。
When the acceleration signal in the Z-axis direction is obtained based on the spontaneous polarization charge generated in the piezoelectric ceramic substrate as in this example, the spontaneous polarization charge disappears when the stress applied to the piezoelectric ceramic substrate stops changing. FIG. 3 (B)
As shown in (D), when the inclination starts, when the inclination angle is changed, and when the inclination ends, the Z-axis direction low frequency signal VLZ has changes in pulsed signals P1 to P4 and P11 to P16 having peaks. Appear. Therefore, a signal having a peak value can be detected without using a signal processing circuit such as a differentiating circuit.

【0019】圧電セラミックス基板を用いた三軸加速度
センサ1を用いるには、図1に示すように帯域フィルタ
2から出力されたZ軸方向低周波信号VLZをピーク値検
出手段3に入力してピーク値を検出する。ピーク値検出
手段3は、公知の電圧サンプリングホールド回路により
構成することができ、帯域フィルタ2から出力されたZ
軸方向低周波信号VLZに含まれる信号P1等のピーク値
Vp とその極性を検出する。例えば、サンプリング周期
は1〜5msec であり、1つの信号P1の周期は例えば
50msec 程度である。したがってほぼ正確なピーク値
を検出することが可能である。
In order to use the three-axis acceleration sensor 1 using a piezoelectric ceramic substrate, as shown in FIG. 1, the Z-axis direction low frequency signal VLZ output from the bandpass filter 2 is input to the peak value detecting means 3 for peak value detection. Find the value. The peak value detecting means 3 can be constituted by a known voltage sampling and holding circuit, and the Z value output from the bandpass filter 2 can be used.
The peak value Vp of the signal P1 and the like included in the axial low frequency signal VLZ and the polarity thereof are detected. For example, the sampling period is 1 to 5 msec, and the period of one signal P1 is, for example, about 50 msec. Therefore, it is possible to detect an almost accurate peak value.

【0020】次に、累積ピーク値記憶手段4によって、
順次検出されるピーク値Vp をその極性に応じて順次加
減算しながら累積して累積ピーク値Vipとして記憶す
る。例えば、図3(A)に示すように自動車にX軸の傾
斜だけを生じさせるような直線状の一定傾斜角度の坂道
を自動車が上り始めたときに発生する信号P1の変化の
ピーク値が+Vp であるとすると、その坂道が終了した
ときに発生するピーク値は−Vp となり、これを累積す
るとVp −Vp =0となってその時点での傾斜角度は0
となる。また図3(C)に示すように、坂の途中で角度
の変更がある場合には、最初の信号P11のピーク値Vp1
1 と、2番目の信号P12のピーク値Vp12と、3番目の
信号P13のピーク値−Vp13 とが加算されて、Vp11 +
Vp12 −Vp13 =0となる。坂道を降りる場合には、4
番目の信号P14のピーク値−Vp14と、5番目の信号P1
5のピーク値Vp15 と6番目の信号P16のピーク値VP16
とが加算されて−Vp14 +Vp15 +VP16 =0とな
る。したがって累積ピーク値Vipとその極性に基づい
て、自動車の傾斜角度と傾斜方向とを検出することが可
能になる。累積ピーク値記憶手段4は、例えばピーク値
検出手段3の出力をデジタル信号に変換するA/D変換
回路と、このデジタル信号を加減算するカウンタ回路を
構成するマイクロコンピュータ等を用いて構成すること
ができる。カウンタ回路のカウント値はマイクロコンピ
ュータのメモリに記憶される。
Next, the accumulated peak value storage means 4
The sequentially detected peak values Vp are accumulated while sequentially adding or subtracting according to the polarity, and stored as the accumulated peak values Vip. For example, as shown in FIG. 3A, the peak value of the change in the signal P1 generated when the vehicle starts climbing on a straight slope having a constant inclination angle that causes only the X-axis inclination of the vehicle is + Vp. , The peak value generated when the slope ends is -Vp, and when this is accumulated, Vp-Vp = 0, and the inclination angle at that time is 0.
Becomes Further, as shown in FIG. 3C, when the angle is changed in the middle of the slope, the peak value Vp1 of the first signal P11 is obtained.
1 and the peak value Vp12 of the second signal P12 and the peak value -Vp13 of the third signal P13 are added to obtain Vp11 +
Vp12-Vp13 = 0. When going down a hill, 4
The peak value -Vp14 of the fifth signal P14 and the fifth signal P1
The peak value VP15 of the fifth signal and the peak value VP16 of the sixth signal P16
Are added to make -Vp14 + Vp15 + VP16 = 0. Therefore, it is possible to detect the inclination angle and the inclination direction of the vehicle based on the accumulated peak value Vip and its polarity. The accumulated peak value storage means 4 can be constituted by using, for example, an A / D conversion circuit for converting the output of the peak value detection means 3 into a digital signal, and a microcomputer constituting a counter circuit for adding and subtracting the digital signal. it can. The count value of the counter circuit is stored in the memory of the microcomputer.

【0021】また、ピーク値Vp を検出したときのX軸
方向低周波信号VLXと累積ピーク値Vipとから自動車の
X軸の傾斜角度θx と傾斜方向を求める傾斜方向及び傾
斜角度決定手段5を設けている。この傾斜方向及び傾斜
角度決定手段5では,θx =arctan(Vip/VLX)の式
により傾斜角度θx を求め、累積ピーク値Vipの極性に
より傾斜方向を決定する。傾斜方向及び傾斜角度決定手
段5は、前述の累積ピーク値記憶手段4を構成するマイ
クロコンピュータを用いて簡単に構成することができ
る。
Further, there is provided a tilt direction and tilt angle determining means 5 for obtaining a tilt angle θx and a tilt direction of the X axis of the vehicle from the low frequency signal VLX in the X-axis direction when the peak value Vp is detected and the cumulative peak value Vip. ing. The tilt direction and tilt angle determining means 5 determines the tilt angle θx by the equation θx = arctan (Vip / VLX), and determines the tilt direction by the polarity of the accumulated peak value Vip. The tilt direction and tilt angle determining means 5 can be easily configured by using a microcomputer constituting the above-described cumulative peak value storing means 4.

【0022】この例では、帯域フィルタ2、ピーク値検
出手段3、累積ピーク値記憶手段4、傾斜方向及び傾斜
角度決定手段5によって、自動車の傾斜角度と傾斜方向
を検出する傾斜検出手段6が構成されている。なお図示
していないが、累積ピーク値記憶手段4の記憶内容を0
にする即ちリセットするリセット回路が設けられてい
る。したがってこの装置を始動する場合には、平地にお
いてリセット回路を動作させて累積ピーク値記憶手段4
をリセットすればよい。
In this example, the bandpass filter 2, the peak value detecting means 3, the accumulated peak value storing means 4, the inclination direction and the inclination angle determining means 5 constitute an inclination detecting means 6 for detecting the inclination angle and the inclination direction of the vehicle. Have been. Although not shown, the storage content of the accumulated peak value storage means 4 is set to 0.
A reset circuit is provided for resetting. Therefore, when this apparatus is started, the reset circuit is operated on level ground to store the accumulated peak value storage means 4.
Should be reset.

【0023】そしてこの例では、重力加速度成分演算手
段7において、このように検出した傾斜角度θx に基づ
いて重力加速度GのX軸方向成分Gx =Gsin θx を求
めて、重力加速度のX軸方向成分Gx に対応するX軸方
向重力加速度信号Vgxを出力する。このX軸方向重力加
速度信号Vgxには、傾斜方向に応じて極性が付与されて
いる。重力加速度成分演算手段7も、前述の累積ピーク
値記憶手段4を構成するマイクロコンピュータを用いて
構成される。
In this example, the gravitational acceleration component calculation means 7 calculates the X-axis direction component Gx = Gsin θx of the gravitational acceleration G based on the tilt angle θx detected in this manner, and calculates the X-axis direction component of the gravitational acceleration. An X-axis direction gravitational acceleration signal Vgx corresponding to Gx is output. The X-axis direction gravitational acceleration signal Vgx is given a polarity according to the tilt direction. The gravitational acceleration component calculation means 7 is also configured by using a microcomputer constituting the above-described cumulative peak value storage means 4.

【0024】補正演算手段8は、X軸方向加速度信号V
X またはX軸方向低周波信号VLXにX軸方向重力加速度
信号Vgxを加減算して、自動車の傾斜により発生する重
力加速度成分Gx が原因となって生じる誤差分を除去し
た補正X軸方向加速度信号VX'を出力する。この例では
演算精度を高めるためにX軸方向低周波信号VLXを用い
ている。具体的には、上り坂であれば、補正X軸方向加
速度信号VX'はVX'=VX +VgxまたはVX'=VLX+V
gxとなり、下り坂であれば補正X軸方向加速度信号VX'
はVX'=VX −VgxまたはVX'=VLX−Vgxと演算され
る。三軸加速度センサ1の処理回路が帯域フィルタを含
んでいる場合には、帯域フィルタ2は不要であり、X軸
方向加速度信号はX軸方向低周波信号そのものとなる。
The correction calculating means 8 calculates the acceleration signal V in the X-axis direction.
A corrected X-axis direction acceleration signal VX obtained by adding or subtracting the X-axis direction gravitational acceleration signal Vgx to X or the X-axis direction low frequency signal VLX to remove an error caused by the gravitational acceleration component Gx generated by the inclination of the vehicle. 'Is output. In this example, the X-axis direction low frequency signal VLX is used to increase the calculation accuracy. Specifically, if the vehicle is on an uphill, the corrected X-axis direction acceleration signal VX 'is VX' = VX + Vgx or VX '= VLX + V
gx, and if it is downhill, the corrected X-axis direction acceleration signal VX '
Is calculated as VX '= VX-Vgx or VX' = VLX-Vgx. When the processing circuit of the three-axis acceleration sensor 1 includes a bandpass filter, the bandpass filter 2 is unnecessary, and the X-axis direction acceleration signal becomes the X-axis direction low frequency signal itself.

【0025】補正X軸方向加速度信号VX'を用いて自動
車の速度や走行距離を演算すると、従来よりも正確な速
度や走行距離を得ることができる。したがってこの例の
移動体搭載用三軸加速度検出装置を搭載したナビゲーシ
ョン・システムの位置検出精度は従来よりも大幅に向上
する。
When the speed and mileage of the automobile are calculated using the corrected X-axis direction acceleration signal VX ', a more accurate speed and mileage can be obtained as compared with the prior art. Therefore, the position detection accuracy of the navigation system equipped with the three-axis acceleration detecting device for mounting a moving body of this example is greatly improved as compared with the related art.

【0026】なお自動車のY軸方向の傾斜角度及び傾斜
方向も検出することが可能であり、自動車の傾斜により
発生する重力加速度成分GY が原因となって生じる誤差
分を除去した補正Y軸方向加速度信号VY'を得ることも
可能である。その場合には、帯域フィルタ2にX軸方向
加速度信号に代えてY軸方向加速度信号を入力し、Y軸
方向低周波信号VLYを得て、このY軸方向低周波信号V
LYを傾斜方向及び傾斜角度決定手段5に入力する。傾斜
方向及び傾斜角度決定手段5では、θY =arctan(Vip
/VLY)の式により傾斜角度θY を求め、累積ピーク値
Vipの極性により傾斜方向を決定する。そして重力加速
度成分演算手段7では、重力加速度GのY軸方向成分G
Y =Gsin θY を求め、また傾斜方向を考慮してY軸方
向重力加速度信号Vgyを得る。最後に、補正演算手段8
でY軸方向加速度信号VY またはY軸方向低周波信号V
LYにY軸方向重力加速度信号Vgyを加減算して、自動車
の傾斜により発生する重力加速度成分GY が原因となっ
て生じる誤差分を除去した補正Y軸方向加速度信号VY'
を得ることができる。
The inclination angle and the inclination direction of the vehicle in the Y-axis direction can also be detected, and the corrected acceleration in the Y-axis direction in which the error caused by the gravitational acceleration component GY caused by the inclination of the vehicle is removed. It is also possible to obtain the signal VY '. In that case, the Y-axis direction acceleration signal is input to the bandpass filter 2 instead of the X-axis direction acceleration signal, and the Y-axis direction low frequency signal VLY is obtained.
LY is input to the tilt direction and tilt angle determining means 5. In the inclination direction and inclination angle determining means 5, θY = arctan (Vip
/ VLY) to determine the inclination angle θY, and determine the inclination direction based on the polarity of the accumulated peak value Vip. The gravitational acceleration component calculating means 7 calculates the gravitational acceleration G component G in the Y-axis direction.
Y = Gsin θY is obtained, and the Y-axis direction gravitational acceleration signal Vgy is obtained in consideration of the inclination direction. Finally, the correction operation means 8
Is the Y-axis direction acceleration signal VY or the Y-axis direction low frequency signal V
A corrected Y-axis direction acceleration signal VY 'obtained by adding or subtracting the Y-axis direction gravitational acceleration signal Vgy to or from LY to remove an error caused by the gravitational acceleration component GY caused by the inclination of the vehicle.
Can be obtained.

【0027】上記例では、傾斜検出手段6として三軸加
速度センサ1の出力信号を用いて、自動車の傾斜角度と
傾斜方向を検出するものを用いている。しかしながら本
発明は、三軸加速度センサ1の出力信号を用いて自動車
の傾斜角度と傾斜方向を検出する傾斜検出手段6を用い
る場合に限定されるものではなく、機械式のジャイロの
ように機械的に自動車の傾斜角度と傾斜方向とを検出し
て信号を出力する傾斜検出手段を用いてもよい。またそ
の他の構成の傾斜検出手段を用いて自動車の傾斜角度及
び傾斜方向のデータを得てもよい。
In the above example, the inclination detecting means 6 detects the inclination angle and the inclination direction of the vehicle by using the output signal of the triaxial acceleration sensor 1. However, the present invention is not limited to the case where the inclination detecting means 6 for detecting the inclination angle and the inclination direction of the vehicle using the output signal of the three-axis acceleration sensor 1 is used. Alternatively, a tilt detecting means for detecting a tilt angle and a tilt direction of the automobile and outputting a signal may be used. Further, data of the inclination angle and the inclination direction of the vehicle may be obtained by using the inclination detecting means having another configuration.

【0028】また上記例は、圧電セラミックス基板を用
いた圧電型の三軸加速度センサを用いているが、静電容
量の変化に基づいて加速度を検出するタイプの三軸加速
度センサを用いる場合にも本発明はできるものであり、
三軸加速度センサの構造及び種類には限定されない。
In the above example, a piezoelectric type triaxial acceleration sensor using a piezoelectric ceramic substrate is used. However, even when a type of triaxial acceleration sensor that detects acceleration based on a change in capacitance is used. The present invention is capable of
The structure and type of the triaxial acceleration sensor are not limited.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明のように、重力加速度のX軸方向
成分を求め、X軸方向加速度信号にX軸方向重力加速度
信号を加減算して、重力加速度成分が原因となって生じ
る誤差分を除去した補正X軸方向加速度信号を出力でき
るようにすると、速度や移動距離の演算精度が高くなる
利点がある。
As in the present invention, the X-axis direction component of the gravitational acceleration is obtained, and the X-axis direction gravitational acceleration signal is added to or subtracted from the X-axis direction acceleration signal, and the error caused by the gravitational acceleration component is calculated. When the corrected corrected X-axis direction acceleration signal can be output, there is an advantage that the calculation accuracy of the speed and the moving distance is increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の移動体搭載用三軸加速度検出装置を自
動車のナビゲーション・システムに使用する場合の実施
の形態の一例のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of an embodiment in a case where a three-axis acceleration detecting device for mounting a moving object according to the present invention is used for a navigation system of an automobile.

【図2】図1の実施例で用いる三軸加速度センサの基本
構造を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a basic structure of a three-axis acceleration sensor used in the embodiment of FIG.

【図3】(A)は自動車と坂との関係の一例を示す図で
あり、(B)は図3(A)の関係において発生するZ軸
方向低周波信号VLZを示しており、また(C)は自動車
と坂との関係の他の例を示す図であり、(D)は図3
(C)の関係にいおいて発生するZ軸方向低周波信号V
LZを示している。
3A is a diagram illustrating an example of a relationship between a car and a slope, FIG. 3B is a diagram illustrating a Z-axis direction low frequency signal VLZ generated in the relationship of FIG. 3A, and FIG. FIG. 3C is a diagram showing another example of the relationship between the car and the slope, and FIG.
(C) The Z-axis direction low frequency signal V generated in the relationship
LZ is shown.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 三軸加速度センサ 2 帯域フィルタ 3 ピーク値検出手段 4 累積ピーク値記憶手段 5 傾斜方向及び傾斜角度決定手段 6 傾斜検出手段 7 重力加速度成分演算手段 8 補正演算手段 REFERENCE SIGNS LIST 1 triaxial acceleration sensor 2 bandpass filter 3 peak value detecting means 4 accumulated peak value storing means 5 tilt direction and tilt angle determining means 6 tilt detecting means 7 gravity acceleration component calculating means 8 correction calculating means

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ダイアフラムに対して固定された重錘に
作用する加速度による前記ダイアフラムの変形に応じて
前記重錘に作用する加速度のX軸方向成分、Y軸方向成
分及びZ軸方向成分に対応するX軸方向加速度信号、Y
軸方向加速度信号及びZ軸方向加速度信号を出力する三
軸加速度センサを具備し、前記三軸加速度センサのX軸
が移動体の進行方向に沿うように移動体に搭載される移
動体搭載用三軸加速度検出装置であって、 前記移動体の傾斜角度と傾斜方向を求める傾斜検出手段
と、 前記傾斜角度と前記傾斜方向とに基づいて前記重力加速
度のX軸方向成分を求めて、前記重力加速度のX軸方向
成分に対応するX軸方向重力加速度信号を出力する重力
加速度成分演算手段と、 前記X軸方向加速度信号に前記X軸方向重力加速度信号
を加減算して、前記移動体の傾斜により発生する重力加
速度成分が原因となって生じる誤差分を除去した補正X
軸方向加速度信号を出力する補正演算手段とを備えてな
る移動体搭載用三軸加速度検出装置。
1. An X-axis component, a Y-axis component, and a Z-axis component of acceleration acting on the weight in response to deformation of the diaphragm caused by acceleration acting on the weight fixed to the diaphragm. X-axis acceleration signal, Y
A three-axis acceleration sensor that outputs an axial acceleration signal and a Z-axis acceleration signal, wherein the three-axis acceleration sensor has a three-axis acceleration sensor mounted on the moving body such that the X axis is along the traveling direction of the moving body. An axial acceleration detecting device, an inclination detecting means for obtaining an inclination angle and an inclination direction of the moving object; and an X-axis direction component of the gravitational acceleration based on the inclination angle and the inclination direction. A gravity acceleration component calculating means for outputting an X-axis direction gravitational acceleration signal corresponding to the X-axis direction component, and adding / subtracting the X-axis direction gravitational acceleration signal to / from the X-axis direction acceleration signal to generate the inclination of the moving body. X that eliminates the error caused by the gravitational acceleration component
A three-axis acceleration detecting device for mounting on a moving object, comprising: a correction calculating means for outputting an axial acceleration signal.
【請求項2】 ダイアフラムに対して固定された重錘に
作用する加速度による前記ダイアフラムの変形に応じて
前記重錘に作用する加速度のX軸方向成分、Y軸方向成
分及びZ軸方向成分に対応するX軸方向加速度信号、Y
軸方向加速度信号及びZ軸方向加速度信号を出力する三
軸加速度センサを具備し、前記三軸加速度センサのX軸
が移動体の進行方向に沿うように移動体に搭載される移
動体搭載用加速度検出装置であって、 前記三軸加速度センサの出力に基づいて前記移動体の傾
斜角度と傾斜方向とを求める傾斜検出手段と、 前記傾斜角度と前記傾斜方向とに基づいて前記重力加速
度のX軸方向成分を求めて、前記重力加速度のX軸方向
成分に対応するX軸方向重力加速度信号を出力する重力
加速度成分演算手段と、 前記X軸方向加速度信号に前記X軸方向重力加速度信号
を加減算して、前記移動体の傾斜により発生する重力加
速度成分が原因となって生じる誤差分を除去した補正X
軸方向加速度信号を出力する補正演算手段とを備えてな
る移動体搭載用三軸加速度検出装置。
2. An X-axis component, a Y-axis component, and a Z-axis component of acceleration acting on the weight in response to deformation of the diaphragm caused by acceleration acting on the weight fixed to the diaphragm. X-axis acceleration signal, Y
A moving object mounting acceleration, comprising: a three-axis acceleration sensor that outputs an axial acceleration signal and a Z-axis direction acceleration signal, wherein the three-axis acceleration sensor is mounted on the moving object so that the X axis of the three-axis acceleration sensor is along the traveling direction of the moving object. A detection device for obtaining an inclination angle and an inclination direction of the moving body based on an output of the three-axis acceleration sensor; and an X-axis of the gravitational acceleration based on the inclination angle and the inclination direction. A gravitational acceleration component calculating means for obtaining a directional component and outputting an X-axis direction gravitational acceleration signal corresponding to the X-axis direction component of the gravitational acceleration; and adding and subtracting the X-axis direction gravitational acceleration signal to and from the X-axis direction acceleration signal. And a correction X that eliminates an error caused by a gravitational acceleration component generated by the inclination of the moving body.
A three-axis acceleration detecting device for mounting on a moving object, comprising: a correction calculating means for outputting an axial acceleration signal.
【請求項3】 X軸方向加速度を検出するX軸方向加速
度検出用電極、Y軸方向加速度を検出するY軸方向加速
度検出用電極及びZ軸方向加速度を検出するZ軸方向加
速度検出用電極を含む電極パターンが表面に形成され且
つ裏面に前記電極パターンと対向する対向電極パターン
が形成され、前記X軸方向加速度検出用電極、前記Y軸
方向加速度検出用電極及び前記Z軸方向加速度検出用電
極と前記対向電極パターンとの間の部分が分極処理され
ている圧電セラミックス基板と、 前記圧電セラミックス基板が接合されるダイアフラム
と、 前記ダイアフラムに対して固定された重錘と、 前記重錘に作用する加速度のX軸方向成分、Y軸方向成
分及びZ軸方向成分に対応するX軸方向加速度信号、Y
軸方向加速度信号及びZ軸方向加速度信号を出力する処
理回路とを備えた三軸加速度センサを具備し、移動体の
進行方向に前記三軸加速度センサのX軸を沿わせるよう
にして前記移動体に搭載される移動体搭載用加速度検出
装置であって、 前記三軸加速度センサから出力されるX軸方向加速度信
号及びZ軸方向加速度信号に基づいて前記移動体の傾斜
角度と傾斜方向とを求める傾斜検出手段と、 前記傾斜角度と前記傾斜方向とに基づいて前記重力加速
度のX軸方向成分を求めて、前記重力加速度のX軸方向
成分に対応するX軸方向重力加速度信号を出力する重力
加速度成分演算手段と、 前記X軸方向加速度信号に前記X軸方向重力加速度信号
を加減算して、前記移動体の傾斜により発生する重力加
速度成分が原因となって生じる誤差分を除去した補正X
軸方向加速度信号を出力する補正演算手段とを備えてな
る移動体搭載用三軸加速度検出装置。
3. An X-axis acceleration detection electrode for detecting X-axis acceleration, a Y-axis acceleration detection electrode for detecting Y-axis acceleration, and a Z-axis acceleration detection electrode for detecting Z-axis acceleration. An electrode pattern including the electrode pattern is formed on the front surface, and a counter electrode pattern facing the electrode pattern is formed on the back surface, the X-axis direction acceleration detecting electrode, the Y-axis direction acceleration detecting electrode, and the Z-axis direction acceleration detecting electrode. A piezoelectric ceramic substrate in which a portion between the piezoelectric ceramic substrate and the counter electrode pattern is polarized; a diaphragm to which the piezoelectric ceramic substrate is joined; a weight fixed to the diaphragm; and a weight acting on the weight. An X-axis direction acceleration signal corresponding to an X-axis direction component, a Y-axis direction component, and a Z-axis direction component of acceleration, Y
And a processing circuit for outputting an axial acceleration signal and a Z-axis acceleration signal. The moving body is arranged so that the X-axis of the triaxial acceleration sensor extends along the traveling direction of the moving body. An acceleration detection device for mounting on a moving object, wherein the inclination angle and the inclination direction of the moving object are obtained based on an X-axis acceleration signal and a Z-axis acceleration signal output from the three-axis acceleration sensor. A gravitational acceleration for obtaining an X-axis direction component of the gravitational acceleration based on the inclination angle and the inclination direction, and outputting an X-axis gravitational acceleration signal corresponding to the X-axis direction component of the gravitational acceleration; A component calculating means for adding and subtracting the X-axis direction gravitational acceleration signal to and from the X-axis direction acceleration signal to remove an error caused by a gravitational acceleration component caused by the tilt of the moving body; Correction X
A three-axis acceleration detecting device for mounting on a moving object, comprising: a correction calculating means for outputting an axial acceleration signal.
【請求項4】 前記傾斜検出手段は、前記X軸方向加速
度信号及び前記Z軸方向加速度信号から振動等によって
発生する高い周波数成分を除去したX軸方向低周波信号
VLX及びZ軸方向低周波信号VLZを出力する帯域フィル
タと、 前記帯域フィルタから出力される前記Z軸方向低周波信
号VLZのピーク値を検出するピーク値検出手段と、 順次検出されるピーク値をその極性に応じて順次加減算
しながら累積して累積ピーク値Vipとして記憶する累積
ピーク値記憶手段と、 前記ピーク値を検出したときの前記X軸方向低周波信号
VLXと前記累積ピーク値Vipとから前記移動体のX軸の
傾斜角度θx と傾斜方向を求める傾斜方向及び傾斜角度
決定手段とを具備してなる請求項3に記載の三軸加速度
検出装置。
4. The X-axis direction low frequency signal VLX and the Z-axis direction low frequency signal obtained by removing a high frequency component generated by vibration or the like from the X-axis direction acceleration signal and the Z-axis direction acceleration signal. A band-pass filter that outputs VLZ; peak-value detecting means that detects a peak value of the Z-axis direction low-frequency signal VLZ output from the band-pass filter; and sequentially adds and subtracts sequentially detected peak values according to their polarities. An accumulative peak value storage means for accumulating and storing as an accumulative peak value Vip; and an X-axis tilt of the moving body from the X-axis direction low frequency signal VLX and the accumulative peak value Vip when the peak value is detected. 4. The three-axis acceleration detecting device according to claim 3, further comprising a tilt direction and a tilt angle determining means for obtaining the angle θx and the tilt direction.
【請求項5】 前記傾斜方向及び傾斜角度決定手段は,
arctan(Vip/VLX)により前記傾斜角度θx を求め、
前記累積ピーク値Vipの極性により前記傾斜方向を決定
することを特徴とする請求項3に記載の三軸加速度検出
装置。
5. The tilt direction and tilt angle determining means,
The inclination angle θx is obtained by arctan (Vip / VLX),
The three-axis acceleration detecting device according to claim 3, wherein the inclination direction is determined based on the polarity of the accumulated peak value Vip.
JP9359415A 1997-12-26 1997-12-26 Tri-axial acceleration detector for mobile Withdrawn JPH11190743A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9359415A JPH11190743A (en) 1997-12-26 1997-12-26 Tri-axial acceleration detector for mobile

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9359415A JPH11190743A (en) 1997-12-26 1997-12-26 Tri-axial acceleration detector for mobile

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11190743A true JPH11190743A (en) 1999-07-13

Family

ID=18464391

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9359415A Withdrawn JPH11190743A (en) 1997-12-26 1997-12-26 Tri-axial acceleration detector for mobile

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11190743A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008145151A (en) * 2006-12-07 2008-06-26 Nissan Motor Co Ltd Acceleration detector and method of compensating drift error of acceleration sensor, as well as neutral controller using the same
JP2008151655A (en) * 2006-12-18 2008-07-03 Yokohama Rubber Co Ltd:The Acceleration analysis device, acceleration analysis method, and software program
JP2010123040A (en) * 2008-11-21 2010-06-03 Oki Semiconductor Co Ltd Gravity axis determination appartaus and mobile terminal apparatus using the same
WO2010134411A1 (en) * 2009-05-19 2010-11-25 古野電気株式会社 Movement condition detection device
JP2014228471A (en) * 2013-05-24 2014-12-08 能美防災株式会社 Structure degradation diagnostic system
JP2014228472A (en) * 2013-05-24 2014-12-08 能美防災株式会社 Structure degradation diagnostic system
JP2014238716A (en) * 2013-06-07 2014-12-18 能美防災株式会社 Structure deterioration diagnosis system

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008145151A (en) * 2006-12-07 2008-06-26 Nissan Motor Co Ltd Acceleration detector and method of compensating drift error of acceleration sensor, as well as neutral controller using the same
JP4556945B2 (en) * 2006-12-07 2010-10-06 日産自動車株式会社 Acceleration detecting device, drift error correcting method for acceleration sensor, and neutral control device using the same
JP2008151655A (en) * 2006-12-18 2008-07-03 Yokohama Rubber Co Ltd:The Acceleration analysis device, acceleration analysis method, and software program
JP2010123040A (en) * 2008-11-21 2010-06-03 Oki Semiconductor Co Ltd Gravity axis determination appartaus and mobile terminal apparatus using the same
US8412277B2 (en) 2008-11-21 2013-04-02 Oki Semiconductor Co., Ltd. Gravity axis determination apparatus and mobile terminal apparatus using the same
US8606332B2 (en) 2008-11-21 2013-12-10 Lapis Semiconductor Co., Ltd. Gravity axis determination apparatus and mobile terminal apparatus using the same
WO2010134411A1 (en) * 2009-05-19 2010-11-25 古野電気株式会社 Movement condition detection device
JP2010271086A (en) * 2009-05-19 2010-12-02 Furuno Electric Co Ltd Moving state detection device
US10012672B2 (en) 2009-05-19 2018-07-03 Furuno Electric Company Limited Moving state detecting device
JP2014228471A (en) * 2013-05-24 2014-12-08 能美防災株式会社 Structure degradation diagnostic system
JP2014228472A (en) * 2013-05-24 2014-12-08 能美防災株式会社 Structure degradation diagnostic system
JP2014238716A (en) * 2013-06-07 2014-12-18 能美防災株式会社 Structure deterioration diagnosis system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6588769B2 (en) Vehicle roll control
KR101741234B1 (en) System and method for inertial sensor offset compensation
JP2003517151A (en) Method and apparatus for determining an absolute angle of rotation of an object rotating about a substantially horizontal axis of rotation
US7281406B2 (en) Sensor system
JP2009522169A (en) Method for determining at least one motion state of a vehicle body
JP2001501315A (en) Method and apparatus for determining the inertial state of a vehicle
CA2105240A1 (en) Grade angle and acceleration sensor
WO2007017606A1 (en) System and method for estimating at least one characteristic of a motor vehicle suspension
JP3937334B2 (en) Abnormality detection device for vibration type angular velocity sensor, abnormality detection method, abnormality detection program, and vehicle control system
JPH11190743A (en) Tri-axial acceleration detector for mobile
JP5067620B2 (en) Suspension control device
JP4779423B2 (en) Vibration type piezoelectric acceleration sensor element and vibration type piezoelectric acceleration sensor using the same
JPWO2007091723A1 (en) Vehicle operation measuring device, vehicle abnormal operation preventing device, and drive recorder
JPH08327378A (en) Vehicle position calculating device
EP2453203A1 (en) Orientation sensor
Weinberg MEMS Sensors are driving the automotive industry.(Putting Sensors to Work)
JP2843905B2 (en) Inertial navigation system for vehicles
JP2000006805A (en) Curve detection method for track travelling vehicle and car body inclination control device
JPH05272974A (en) Surface grade detector for automobile
JPS61159105A (en) Non-contact road profile measurement device
JPH04204059A (en) Angular acceleration and angular velocity detection device
JP3036858B2 (en) Angular velocity / acceleration detection device and vehicle control device
JPH06324070A (en) Yaw rate detector
JP3385611B2 (en) Yaw rate detector
JPH067135B2 (en) Lateral acceleration detector

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20050301