JP2000097968A - Speedometer and method for measuring speed - Google Patents
Speedometer and method for measuring speedInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は速度計および速度測
定方法に関し、特に自動車および鉄道車両等の車両速度
を、車輪スリップなどの影響を受けることなく測定する
ことのできる速度計および速度測定方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a speedometer and a speed measurement method, and more particularly, to a speedometer and a speed measurement method capable of measuring the speed of a vehicle such as an automobile and a railway vehicle without being affected by wheel slip or the like. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、自動車および鉄道車両等（以下、
一括して車両と略称する）において用いられている速度
計および速度測定方法としては、大別して、これらの
車両の駆動車輪回転数を検出することにより速度を測定
する方法、車両に速度検出専用車輪を設けて、その車
輪回転数を検出することにより速度を測定する方法、お
よび車両に設けられる空間フィルタを用いた光学的な
方法により速度を測定する方法などが一般に用いられて
いる。2. Description of the Related Art Conventionally, automobiles, railway vehicles, etc.
The speedometer and the speed measuring method used in the vehicle are roughly classified into a method of measuring the speed by detecting the rotational speed of the driving wheels of these vehicles, And a method of measuring the speed by detecting the wheel rotation speed, and a method of measuring the speed by an optical method using a spatial filter provided in the vehicle.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の速度計
および速度測定方法においては、駆動車輪回転数を検出
することにより速度を測定する方法には、車輪のスリッ
プによる測定誤差、および車輪半径の変動による測定誤
差が存在するという欠点があり、速度検出専用車輪の回
転数を検出することにより速度を測定する方法には、速
度計の形態が大型化せざるを得ないという欠点があり、
そして更に、空間フィルタを用いた光学的な方法による
場合には、走行する路面状態としては、アスファルト舗
装の路面にしか適用することができないという欠点があ
る。In the conventional speedometer and the speed measuring method described above, the method of measuring the speed by detecting the rotational speed of the driving wheel includes a measurement error due to wheel slip and a wheel radius. There is a drawback that there is a measurement error due to fluctuation, and the method of measuring the speed by detecting the rotation speed of the speed detection dedicated wheel has a drawback that the form of the speedometer has to be enlarged,
Further, in the case of using an optical method using a spatial filter, there is a disadvantage that the traveling road surface state can be applied only to an asphalt pavement road surface.
【０００４】本発明の目的は、車両等において用いられ
る速度計および速度測定方法に適用して、車輪のスリッ
プおよび車輪半径変動等に起因する速度測定誤差を除去
するとともに、速度計自体の小型化を図り、且つ路面状
態により速度測定に影響されることのない速度計および
速度測定方法を提供することにある。An object of the present invention is to apply a speedometer and a speed measurement method used in a vehicle or the like to eliminate a speed measurement error caused by wheel slip, wheel radius variation, and the like, and to reduce the size of the speedometer itself. It is an object of the present invention to provide a speedometer and a speed measurement method which are not affected by the speed measurement by the road surface condition.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】第１の発明の速度計は、
車両の前後方向に沿って所定の設置間隔距離にて該車両
に設置され、共に地表面上の地表模様を撮像するように
機能する第１および第２の画像撮像手段と、前記車両の
前後方向に入力軸を有し、該車両の加速度を測定する加
速度測定手段と、前記第１および第２の画像撮像手段に
より個別に撮像される前記特定模様の画像データ、およ
び前記加速度測定手段により測定される加速度データの
入力を受けて、前記地表模様の画像データの撮像時間差
と前記第１および第２の画像撮像手段の設置間隔距離と
を参照して、前記加速度データを介して得られる慣性速
度データに介在する慣性速度誤差を補正し、前記車両の
走行時における慣性速度データとして演算出力する速度
演算手段とを備えて構成されることを特徴としている。Means for Solving the Problems A speedometer according to the first invention comprises:
First and second image capturing means installed on the vehicle at a predetermined installation distance along the front-rear direction of the vehicle and both functioning to capture a ground pattern on the ground surface; Having an input shaft, an acceleration measuring means for measuring the acceleration of the vehicle, image data of the specific pattern individually imaged by the first and second image imaging means, and measurement by the acceleration measuring means. In response to the input of the acceleration data, the inertial velocity data obtained through the acceleration data with reference to the imaging time difference of the ground pattern image data and the installation interval distance of the first and second image capturing means. And a speed calculating means for calculating and outputting inertial speed data when the vehicle travels, by correcting an inertial speed error present in the vehicle.
【０００６】なお、前記速度演算手段は、前記第１およ
び第２の画像撮像手段により撮像される前記地表模様の
二つの画像信号と前記慣性速度データの入力を受けて、
該地表模様の二つの画像が同一画像となるまでの撮像時
間差を抽出する画像マッチング手段を含むようにして構
成してもよく、また、前記画像マッチング手段により抽
出される撮像時間差の入力を受けて、該撮像時間差と前
記第１および第２の画像撮像手段の設置間隔距離とを参
照して、車両の写真速度データを算出する写真速度デー
タ演算手段を含むようにして構成してもよい。更に、前
記速度演算手段は、前記加速度測定手段により測定され
る加速度と、前記写真速度データ演算手段より出力され
る写真速度データとを参照して、前記慣性速度データを
算出する慣性速度データ演算手段を含むように構成して
もよい。The speed calculating means receives the two image signals of the ground pattern and the inertial speed data which are picked up by the first and second image pickup means,
It may be configured to include an image matching unit that extracts an imaging time difference until the two images of the ground pattern become the same image, and also receives an input of the imaging time difference extracted by the image matching unit, and It may be configured to include a photograph speed data calculation unit that calculates photograph speed data of the vehicle with reference to the difference between the image pickup time and the installation interval distance of the first and second image pickup units. Further, the speed calculating means refers to the acceleration measured by the acceleration measuring means and the photographic speed data output from the photographic speed data calculating means to calculate the inertial speed data. May be included.
【０００７】また、前記慣性速度データ演算手段として
は、前記加速度測定手段より入力される加速度データよ
り、所定の帰還信号を減算処理して出力する第１の減算
手段と、前記第１の減算手段の減算出力を積分処理して
出力する積分演算手段と、前記積分演算手段の積分出力
より、前記写真速度データを減算処理して出力する第２
の減算手段と、前記第２の減算手段の減算出力に対応す
る信号伝達線路を開閉制御するスイッチ手段と、前記ス
イッチ手段が閉路されている時に、該閉路を介して入力
される前記第２の減算手段の減算出力を受けて、該減算
出力に所定定数を乗算し前記帰還信号として前記第１の
減算器に出力する乗算手段とを備え、前記積分演算手段
の積分出力を、車両の慣性速度データとして出力するよ
うにしてもよく、或はまた、前記加速度測定手段より入
力される加速度データより、所定の第１および第２の帰
還信号をそれぞれ減算処理して出力する第１の減算手段
と、前記第１の減算手段の減算出力を積分処理して出力
する第１の積分演算手段と、前記第１の積分演算手段の
積分出力より、前記写真速度データを減算処理して出力
する第２の減算手段と、前記第２の減算手段の減算出力
に対応する信号伝達線路を開閉制御するスイッチ手段
と、前記スイッチ手段が閉路されている時に、該閉路を
介して入力される前記第２の減算手段の減算出力を受け
て、該減算出力に所定定数を乗算し、前記第１の帰還信
号として前記第１の減算手段に出力する乗算手段と、前
記スイッチ手段が閉路されている時に、該閉路を介して
入力される前記第２の減算手段の減算出力を受けて、該
減算出力を積分処理し、前記第２の帰還信号として前記
第１の減算手段に出力する第２の積分演算手段とを備
え、前記第１の積分演算手段の積分出力を、車両の慣性
速度データとして出力するようにしてもよい。The inertial velocity data calculating means includes a first subtracting means for subtracting a predetermined feedback signal from acceleration data input from the acceleration measuring means and outputting the result, and a first subtracting means. An integration operation means for integrating and outputting the subtraction output of the above, and a second operation for subtracting the photographic speed data from the integration output of the integration operation means and outputting the result.
Subtraction means, switch means for controlling the opening / closing of a signal transmission line corresponding to the subtraction output of the second subtraction means, and the second signal inputted via the closed circuit when the switch means is closed. Multiplying means for receiving the subtracted output of the subtracting means, multiplying the subtracted output by a predetermined constant, and outputting the result as the feedback signal to the first subtractor; The first and second feedback signals may be output by subtracting predetermined first and second feedback signals from the acceleration data input from the acceleration measuring means. A first integration operation means for integrating and outputting the subtraction output of the first subtraction means, and a second integration processing for subtracting the photographic speed data from the integration output of the first integration operation means and outputting the result. Subtraction hand And switch means for controlling the opening and closing of a signal transmission line corresponding to the subtraction output of the second subtraction means; and when the switch means is closed, the second subtraction means input via the closed circuit. Upon receiving the subtraction output, the subtraction output is multiplied by a predetermined constant, and the multiplication means outputs the first feedback signal to the first subtraction means. A second integration operation means for receiving the subtraction output of the second subtraction means input thereto, integrating the subtraction output, and outputting the result as the second feedback signal to the first subtraction means. The integrated output of the first integration calculating means may be output as inertial speed data of the vehicle.
【０００８】なお、前記第１および第２の画像撮像手段
は、前記車両の前後方向に直交するライン走査線を介し
て、前記地表模様の画像データを撮像するように機能す
るライン走査カメラにより構成してもよい。また、前記
加速度測定手段は、一般に使用されている車両用の加速
度計により構成してもよく、或はまた、ストラップダウ
ン型慣性装置により構成するようにしてもよい。[0008] The first and second image pickup means are constituted by a line scan camera functioning to pick up image data of the ground pattern via a line scan line orthogonal to the longitudinal direction of the vehicle. May be. Further, the acceleration measuring means may be constituted by a commonly used vehicle accelerometer, or may be constituted by a strap-down type inertial device.
【０００９】また、第２の発明の速度測定方法は、地表
面上を走行する車両の速度測定方法において、車両走行
時に、該車両の前後方向に沿って所定の設置間隔距離に
て該車両に設置される第１および第２の画像撮像手段に
より、走行地表面上の地表模様を撮像する第１のステッ
プと、車両走行方向の加速度データを積分して出力する
とともに、当該積分出力と前記第１および第２の画像撮
像手段の設置間隔距離とを参照して、該第１および第２
の画像撮像手段により、それぞれ個別に撮像される前記
地表模様の画像データが、同一画像となる時点に至るま
での撮像時間差を予測する第２のステップと、前記第１
および第２の画像撮像手段の設置間隔距離と前記第２の
ステップにおいて予測される撮像時間差とを参照して、
該撮像時間差の前後において限定された時間範囲内に存
在する画像データのみを用いて、車両の写真速度データ
を算出して出力する第３のステップと、車両走行方向の
前記加速度データの積分出力と前記写真速度データとの
差分に相当する慣性速度誤差を、所定の帰還回路を介し
て、前記加速度データ入力に対し負帰還することにより
前記積分出力に対する補正を行うとともに、当該積分出
力を慣性速度データ信号として補正出力する第４のステ
ップとを有することを特徴としている。A second aspect of the present invention is a method for measuring the speed of a vehicle traveling on the ground surface, the method comprising the steps of: The first and second image capturing means installed are configured to capture a ground pattern on a traveling ground surface in a first step, and to integrate and output acceleration data in a vehicle traveling direction. With reference to the installation interval distance of the first and second image pickup means, the first and second
A second step of estimating an imaging time difference until image data of the ground pattern which is individually imaged by the image imaging means reaches an identical image; and
And the installation interval distance of the second image capturing means and the imaging time difference predicted in the second step,
A third step of calculating and outputting photographic speed data of the vehicle using only image data existing within a limited time range before and after the imaging time difference, and integrating and outputting the acceleration data in the vehicle traveling direction. The inertial speed error corresponding to the difference from the photograph speed data is corrected through a predetermined feedback circuit to the integral output by negatively feeding back the acceleration data input, and the integral output is corrected by the inertial speed data. And a fourth step of correcting and outputting as a signal.
【００１０】[0010]
【作用】上記の構成または方法によれば、車両に設置さ
れる設置間隔距離がＬの第１および第２の画像撮像手段
により、予測された限られた時間帯において撮像される
地表模様の二つの画像に対応して、画像マッチングを介
して得られる両画像の撮像時間差をｔとすると、車輪の
スリップによる測定誤差および車輪半径変動による測定
誤差などの影響を受けない写真速度データはＬ／ｔとな
る。この写真速度データを用い、所定の補正帰還ループ
を介して、加速度計より得られる慣性速度データの速度
誤差を補正することにより、地表走行面の如何に関せ
ず、上記の車輪のスリップによる測定誤差、車輪半径変
動による測定誤差などに影響されない高精度の速度計ま
たは速度測定方法が実現される。According to the above configuration or method, the first and second image pickup means having the installation interval distance L installed in the vehicle have two different ground surface patterns which are imaged in a limited time period predicted. Assuming that the imaging time difference between the two images obtained through the image matching is t for each of the two images, the photograph speed data which is not affected by the measurement error due to wheel slip and the measurement error due to wheel radius fluctuation is L / t. Becomes By using this photograph speed data and correcting the speed error of the inertial speed data obtained from the accelerometer through a predetermined correction feedback loop, the above-mentioned measurement by the slip of the wheel is performed regardless of the ground running surface. A high-precision speedometer or speed measurement method that is not affected by errors, measurement errors due to wheel radius variations, and the like is realized.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。Next, the present invention will be described with reference to the drawings.
【００１２】図１は本発明の一実施形態を示すブロック
図である。図１に示されるように、本実施形態は、車両
の前方位置に配置されて、カメラの走査ラインが車両の
進行方向に対して直交する向きになるように取り付けら
れた第１カメラ１と、該第１カメラ１より設置間隔距離
Ｌの後方位置に配置されて、カメラの走査ラインが、第
１カメラ１と同様に、車両の進行方向に対して直交する
向きになるように取り付けられた第２カメラ２と、これ
らの第１および第２のカメラにより撮像される地表模様
の画像データ、および車両の速度データ（以下、慣性速
度データと云う）の入力を受けて、第１カメラ１と第２
カメラ２の両画像データ出力の画像マッチング（註：第
１カメラおよび第２カメラにより撮像される画像が、所
定時間後に同一画像として取得される状態を画像マッチ
ングと云う）をとり、両画像の画像時間差情報を抽出す
る画像マッチング部３と、該画像時間差情報の入力を受
けて、車両の写真速度データを演算出力する写真速度デ
ータ演算部４と、車両の加速度を測定する加速度計５
と、加速度計５の加速度データ出力の入力を受けて、前
記写真速度データを介して該加速度データを積分し、車
両の前記慣性速度データを演算出力する慣性速度データ
演算部６とを備えて構成される。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the present embodiment includes a first camera 1 that is disposed at a position in front of a vehicle and is attached so that a scan line of the camera is orthogonal to a traveling direction of the vehicle. The second camera is disposed at a position behind the first camera 1 at an installation distance L, and attached such that the scanning line of the camera is orthogonal to the traveling direction of the vehicle similarly to the first camera 1. The first camera 1 and the second camera 2 receive input of ground image data and vehicle speed data (hereinafter referred to as inertial speed data) captured by the two cameras 2 and the first and second cameras. 2
Image matching of both image data outputs of the camera 2 (note: a state in which images taken by the first camera and the second camera are acquired as the same image after a predetermined time is called image matching), and an image of both images is obtained. An image matching unit 3 for extracting time difference information, a photograph speed data calculating unit 4 for receiving and outputting the image time difference information and calculating and outputting photograph speed data of the vehicle, and an accelerometer 5 for measuring acceleration of the vehicle
And an inertial speed data calculating unit 6 that receives the input of the acceleration data output of the accelerometer 5, integrates the acceleration data via the photograph speed data, and calculates and outputs the inertial speed data of the vehicle. Is done.
【００１３】また、図２は、車両７が、道路８に沿って
走行中の状態を、上方より概念的に示した鳥瞰図であ
り、車両７には、第１カメラ１と、該第１カメラ１より
設置間隔距離Ｌの後方位置に第２カメラ２が配置されて
おり、道路８には特定の地表模様９の所在が示されてい
る。図２において、車両７が速度Ｖにて走行する際に
は、第１カメラ１と第２カメラ２により撮像される地表
模様９の画像には、図３の第１カメラ１による画像(1)
１０と、第２カメラ２による画像(2) １１により示され
るように、第１カメラ１による画像(1) １０と、第２カ
メラ２による画像(2) １１との間には、ｔ＝Ｌ／Ｖの時
間差が生じる。また、これらのカメラは、その走査ライ
ンが車両走行方向に対して直交するラインカメラであ
り、該ラインカメラの１走査ごとに地表模様９が撮像さ
れて、画像データとして出力される。図４は、車両進行
に伴なうラインカメラの走査と、該ラインカメラにより
撮像される地表模様９の画像との対応関係を模式的に示
した図であり、このようなライン走査により、図２およ
び図４に示される地表模様９に対応して、第１カメラ１
からは、図５（ａ）に示されるようなライン画像(1) の
画像データが時系列信号として出力され、また第２カメ
ラ２からは、図５（ｂ）に示されるようなライン画像
(2) の画像データが時系列信号として出力される。FIG. 2 is a bird's-eye view conceptually showing a state in which the vehicle 7 is traveling along the road 8 from above. The vehicle 7 includes the first camera 1 and the first camera. The second camera 2 is arranged at a position behind the installation interval distance L from 1, and the location of a specific ground pattern 9 is shown on the road 8. In FIG. 2, when the vehicle 7 travels at the speed V, the image of the ground surface pattern 9 captured by the first camera 1 and the second camera 2 includes the image (1) of the first camera 1 in FIG.
10 and the image (2) 11 from the second camera 2, t = L between the image (1) 10 from the first camera 1 and the image (2) 11 from the second camera 2. / V occurs. These cameras are line cameras whose scanning lines are orthogonal to the traveling direction of the vehicle. The ground pattern 9 is imaged for each scan of the line cameras, and is output as image data. FIG. 4 is a diagram schematically showing the correspondence between the scanning of the line camera as the vehicle travels and the image of the ground pattern 9 captured by the line camera. 2 and the first camera 1 corresponding to the ground pattern 9 shown in FIG.
, The image data of the line image (1) as shown in FIG. 5A is output as a time-series signal, and the second camera 2 outputs the line image as shown in FIG.
The image data of (2) is output as a time-series signal.
【００１４】図１において、第１カメラ１と第２カメラ
２より、それぞれ出力されるライン画像(1) およびライ
ン画像(2) は画像マッチング部３に入力される。画像マ
ッチング部３においては、これらの両ライン画像に対す
る減算処理が行われて差分が生成され、両ライン画像が
一致して同一画像となって該差分が零となるように、ラ
イン画像(1) に対する時間シフト操作が行われる。この
様子が図６に模式的に示される。図６（ａ）には、ライ
ン画像(1) とライン画像(2) の時間ずれが小さい状態が
示されており、図６（ｂ）には、その状態における両ラ
イン画像の差分が示されている。同様に、図６（ｃ）に
は、ライン画像(1) とライン画像(2) の時間ずれが大き
い状態が示されており、図６（ｄ）には、その状態にお
ける両ライン画像の差分が示されている。図６より明ら
かなように、両ライン画像の時間ずれが小さくなる程、
両ライン画像の差分の絶対値は小さい値となって、両ラ
イン画像は同一のライン画像に移行してゆき、該絶対値
が零となる時点において、両ライン画像は一致する。そ
の時のライン画像(1) の時間シフト量が、前述の撮像時
間差ｔである。この撮像時間差ｔは、写真速度データ演
算部４に入力されて、車両に設置される設置間隔距離Ｌ
と撮像時間差ｔとの除算処理が行われ、Ｌ／ｔより写真
速度データが算出されて、慣性速度データ演算部６に伝
達される。In FIG. 1, a line image (1) and a line image (2) output from a first camera 1 and a second camera 2, respectively, are input to an image matching unit 3. The image matching unit 3 performs a subtraction process on these two line images to generate a difference, and sets the line image (1) so that the two line images match and become the same image and the difference becomes zero. Is performed a time shift operation. This is schematically illustrated in FIG. FIG. 6A shows a state in which the time lag between the line image (1) and the line image (2) is small, and FIG. 6B shows the difference between the two line images in that state. ing. Similarly, FIG. 6 (c) shows a state where the time lag between the line image (1) and the line image (2) is large, and FIG. 6 (d) shows the difference between the two line images in that state. It is shown. As is clear from FIG. 6, as the time lag between the two line images becomes smaller,
The absolute value of the difference between the two line images becomes a small value, the two line images shift to the same line image, and when the absolute value becomes zero, the two line images match. The time shift amount of the line image (1) at that time is the above-described imaging time difference t. This imaging time difference t is input to the photograph speed data calculation unit 4 and the installation interval distance L installed in the vehicle is set.
Is divided by L / t, and photographic speed data is calculated from L / t, and transmitted to the inertial speed data calculation unit 6.
【００１５】一方において、加速度計５により測定され
る車両の加速度データａも、慣性速度データ演算部６に
入力される。慣性速度データ演算部６は、図７に示され
るように、加速度データａおよび前記写真速度データの
入力に対応して、減算器１２および１７と、積分器１３
および１５と、乗算器１４と、スイッチ１６とを含む帰
還ループにより構成されており、加速度データａは減算
器１２に入力され、写真速度データは減算器１７に入力
される。減算器１２に対しては、スイッチ１６が閉路さ
れている時には、減算器１７による慣性速度データと写
真速度データとの差分が、乗算器１４および積分器１５
により形成される帰還回路を介して当該減算器１２に負
帰還されており、減算器１２における加速度データａと
帰還信号との差分は、積分器１３において積分され、慣
性速度データとして出力される。On the other hand, the acceleration data a of the vehicle measured by the accelerometer 5 is also input to the inertial velocity data calculation unit 6. As shown in FIG. 7, the inertial speed data calculation unit 6 includes subtractors 12 and 17 and an integrator 13 corresponding to the input of the acceleration data a and the photograph speed data.
And a feedback loop including a multiplier 14, and a switch 16, the acceleration data a is input to the subtractor 12, and the photographic speed data is input to the subtractor 17. When the switch 16 is closed, the difference between the inertial speed data and the photographic speed data by the subtractor 17 is output to the subtractor 12 by the multiplier 14 and the integrator 15.
Are fed back to the subtractor 12 via a feedback circuit formed by the following equation. The difference between the acceleration data a and the feedback signal in the subtractor 12 is integrated in the integrator 13 and output as inertial velocity data.
【００１６】このような負帰還作用により、慣性速度デ
ータの値は、次第に写真速度データの値に近づいてゆ
き、該帰還ループの安定状態においては、積分器１３よ
り積分出力される慣性速度データの値は、写真速度デー
タの値に極めて近接した値となり、大きな速度誤差を生
じることはない。なお、帰還回路として、図７に示され
るように、乗算器１４に対して積分器１５を付加してい
るのは、加速度計５におけるバイアス誤差による速度誤
差を削減することを意図していることによる。勿論、加
速度計５にバイアス誤差が存在しない場合には、その必
要はないが、加速度計５にバイアス誤差が存在し、帰還
回路に乗算器１４のみが使用されている場合には、この
帰還ループは、加速度データａの入力に対して低域フィ
ルタとして機能しており、該帰還ループを介して積分器
１３より出力される慣性速度データには、加速度計５の
バイアス誤差に比例した速度誤差が生じる状態となる、
これに対して、帰還回路の乗算器１４に積分器１５を付
加する場合には、帰還ループが安定した状態において、
積分器１５に対する入力が零となり、即ち慣性速度デー
タと写真速度データとの差分が零となって、積分器１５
の積分出力は加速度バイアスの値に等しい状態となる。
従って、慣性速度データ演算部６より出力される慣性速
度データは写真速度データと同じ精度を持ち、極めて高
精度の慣性速度データとして出力される。しかも撮像時
間差ｔのずれ方向が慣性速度により予め分るために、画
像マッチング動作の実施が極めて容易となる。Due to such a negative feedback action, the value of the inertial speed data gradually approaches the value of the photographic speed data. In a stable state of the feedback loop, the value of the inertial speed data integrated and output from the integrator 13 is output. The value is very close to the value of the photographic speed data, and does not cause a large speed error. As shown in FIG. 7, the addition of the integrator 15 to the multiplier 14 as a feedback circuit is intended to reduce a speed error due to a bias error in the accelerometer 5. by. Needless to say, if there is no bias error in the accelerometer 5, this is not necessary. However, if there is a bias error in the accelerometer 5 and only the multiplier 14 is used in the feedback circuit, this feedback loop Functions as a low-pass filter for the input of the acceleration data a. In the inertial velocity data output from the integrator 13 via the feedback loop, a velocity error proportional to the bias error of the accelerometer 5 is included. A state that arises,
On the other hand, when the integrator 15 is added to the multiplier 14 of the feedback circuit, in a state where the feedback loop is stable,
The input to the integrator 15 becomes zero, that is, the difference between the inertial speed data and the photographic speed data becomes zero, and the integrator 15
Is in a state equal to the value of the acceleration bias.
Therefore, the inertial speed data output from the inertial speed data calculating section 6 has the same precision as the photograph speed data and is output as extremely high-precision inertial speed data. In addition, since the direction of the shift of the imaging time difference t is determined in advance by the inertial speed, the execution of the image matching operation becomes extremely easy.
【００１７】この慣性速度データは、図１に示されるよ
うに、画像マッチング部３に入力されるが、これは画像
マッチング部３において、第１カメラ１と第２カメラ２
のライン画像(1) およびライン画像(2) の入力を受け
て、画像マッチングを行う際に該マッチング画像を見失
うという事態を回避するためである。次に、この点につ
いて説明する。前記撮像時間差ｔの値は、急激に変化す
ることがないので、画像マッチング操作ごとに、撮像時
間差ｔの値を僅かに前後させるだけで画像マッチング操
作を行うことが可能であり、画像マッチングする際にラ
イン画像を見失うようなことはない。このような操作を
トラッキングと云う。しかしながら、地表模様９の状態
によっては、撮像時間差ｔの値を特定することができな
い場合もあり、また車両が横滑りを起したりバンウンド
したりする場合などには、このライン画像を見失う場合
も生じる。このようにライン画像を一旦見失うと、撮像
時間差ｔの値を０から順送りに変化させて、画像マッチ
ングがとれる点を捜索することが必要となる。このこと
をサーチと云う。一旦サーチによる動作状態に入ると、
前述のトラッキング状態に至るまでの間は、車両の速度
データを出力することができないという事態となる。し
かしながら、前述のように慣性速度データ演算部６より
出力される高精度の慣性速度データの入力を受けること
により、撮像時間差ｔを求めるサーチ時においては、極
めて狭い範囲内の時間帯のみを対象としてサーチするの
みでよいため、速かにトラッキング状態に入ることがで
き、これにより、車両の慣性速度データを遅滞なく出力
することができる。更に、サーチ時においては、スイッ
チ１６を開路することにより、仮に写真速度データが無
効となっても、慣性速度データは、積分器１３の積分出
力として出力することができる。The inertial velocity data is input to an image matching unit 3 as shown in FIG.
This is for avoiding a situation in which the matching image is lost when performing image matching in response to the input of the line image (1) and the line image (2). Next, this point will be described. Since the value of the imaging time difference t does not change rapidly, it is possible to perform the image matching operation by slightly changing the value of the imaging time difference t for each image matching operation. You will not lose track of the line image. Such an operation is called tracking. However, depending on the state of the ground pattern 9, the value of the imaging time difference t may not be specified in some cases, and when the vehicle skids or bounces, the line image may be lost. . As described above, once the line image is lost, it is necessary to change the value of the imaging time difference t from 0 to forward to search for a point where image matching can be achieved. This is called a search. Once in the operating state by search,
Until the above-mentioned tracking state is reached, the vehicle cannot output speed data. However, as described above, by receiving the high-precision inertial velocity data output from the inertial velocity data calculation unit 6, at the time of searching for the imaging time difference t, only the time zone within an extremely narrow range is targeted. Since it is only necessary to perform a search, it is possible to quickly enter the tracking state, whereby the inertial speed data of the vehicle can be output without delay. Further, at the time of the search, by opening the switch 16, even if the photograph speed data becomes invalid, the inertial speed data can be output as the integral output of the integrator 13.
【００１８】なお、本発明において、車両前後方向に沿
って設置される加速度計を用いる場合に、車両が坂道を
走行する際には、地球重力加速度成分が加速度計に混入
するが、この対策としては、車両のピッチ角を測定する
レートセンサなどの手段を備えて、前記地球重力加速度
成分の混入を補正するようにしてもよい。或はまた、ス
トラップダウン型の慣性装置を使用することにより、水
平面上の加速度に変換して、本発明を適用するようにし
てもよい。In the present invention, when using an accelerometer installed along the longitudinal direction of the vehicle, when the vehicle runs on a slope, the earth's gravitational acceleration component is mixed into the accelerometer. May include means such as a rate sensor for measuring the pitch angle of the vehicle to correct the mixing of the earth gravitational acceleration component. Alternatively, the present invention may be applied by converting into acceleration on a horizontal plane by using a strap-down type inertial device.
【００１９】また、上記の説明においては、画像撮像手
段として、ラインカメラを使用する場合について説明を
行っているが、本発明は、これに限定されるものではな
く、通常の２次元カメラを用いることによっても、本発
明が有効に適用できることは云うまでもない。In the above description, the case where a line camera is used as the image pickup means has been described. However, the present invention is not limited to this, and a normal two-dimensional camera is used. Even in this case, it goes without saying that the present invention can be effectively applied.
【００２０】[0020]
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、カメラ
の走査ラインが車両の進行方向に対して直交する向きに
取り付けられ、所定の前後関係位置に所定間隔にて配置
された二つのカメラにより特定の地表模様を撮像し、該
地表模様の画像データの画像マッチングをとることによ
り両画像の画像時間差を算出し、該画像時間差と両カメ
ラの設置間隔とを参照して写真速度データを算出して、
加速度計により得られる慣性速度データを、該写真速度
データを介して補正することにより、車輪のスリップお
よび車輪半径変動等に起因する速度測定誤差を除去する
とともに、速度計自体の小型化を図り、且つ路面状態に
より速度測定に影響されることのない速度計および速度
測定方法を実現することができるという効果がある。As described above, according to the present invention, there are provided two cameras in which the scanning lines of the cameras are mounted in a direction orthogonal to the traveling direction of the vehicle, and which are arranged at predetermined intervals in predetermined front-rear positions. The image time difference between the two images is calculated by taking an image matching of the image data of the ground pattern, and the photograph speed data is calculated by referring to the image time difference and the installation interval between the two cameras. do it,
By correcting the inertial speed data obtained by the accelerometer through the photographic speed data, the speed measurement error caused by wheel slip and wheel radius variation is removed, and the speedometer itself is reduced in size. In addition, there is an effect that a speedometer and a speed measurement method which are not affected by the speed measurement by the road surface condition can be realized.
【図１】本発明の一実施形態例を示すブロック図であ
る。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
【図２】車両が、道路に沿って走行中の状態を概念的に
示した鳥瞰図である。FIG. 2 is a bird's-eye view conceptually showing a state in which the vehicle is traveling along a road.
【図３】第１カメラと第２カメラによる画像(1) と画像
(2) の時間的相対位置関係を示す図である。FIG. 3 is an image (1) and an image obtained by a first camera and a second camera.
It is a figure which shows the temporal relative positional relationship of (2).
【図４】地表模様に対するカメラの走査ラインの関係を
示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a scanning line of a camera and a ground pattern.
【図５】第１カメラと第２カメラによるライン画像(1)
、ライン画像(2) の時系列信号を示す図である。FIG. 5 is a line image by a first camera and a second camera (1)
FIG. 7 is a diagram showing a time-series signal of a line image (2).
【図６】ライン画像(1) とライン画像(2) の差分の状況
を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a state of a difference between a line image (1) and a line image (2).
【図７】慣性速度データ演算部の帰還ループを示すブロ
ック図である。FIG. 7 is a block diagram illustrating a feedback loop of an inertial velocity data calculation unit.
１ 第１カメラ ２ 第２カメラ ３ 画像マッチング部 ４ 写真速度データ演算部 ５ 加速度計 ６ 慣性速度データ演算部 ７ 車両 ８ 道路 ９ 地表模様 １０ 画像(1) １１ 画像(2) １２、１７ 減算器 １３、１５ 積分器 １４ 乗算器 １６ スイッチ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st camera 2 2nd camera 3 Image matching part 4 Photo speed data calculation part 5 Accelerometer 6 Inertial velocity data calculation part 7 Vehicle 8 Road 9 Ground pattern 10 Image (1) 11 Image (2) 12, 17 Subtractor 13 , 15 integrator 14 multiplier 16 switch
Claims (10)
距離にて該車両に設置され、共に地表面上の地表模様を
撮像するように機能する第１および第２の画像撮像手段
と、 前記車両の前後方向に入力軸を有し、該車両の加速度を
測定する加速度測定手段と、 前記第１および第２の画像撮像手段により個別に撮像さ
れる前記地表模様の画像データ、および前記加速度測定
手段により測定される加速度データの入力を受けて、前
記地表模様の画像データの撮像時間差と前記第１および
第２の画像撮像手段の設置間隔距離とを参照して、前記
加速度データを介して得られる慣性速度データに介在す
る慣性速度誤差を補正し、前記車両の走行時における慣
性速度データとして演算出力する速度演算手段と、 を備えて構成されることを特徴とする速度計。1. first and second image capturing means installed on a vehicle at a predetermined installation distance along a front-rear direction of the vehicle and both functioning to capture an image of a ground pattern on the ground surface; An acceleration measuring unit having an input shaft in the front-rear direction of the vehicle and measuring an acceleration of the vehicle; image data of the ground pattern separately captured by the first and second image capturing units; and the acceleration Upon receiving the input of the acceleration data measured by the measuring means, referring to the imaging time difference of the image data of the ground surface pattern and the installation interval distance of the first and second image capturing means, via the acceleration data A speed calculating means for correcting an inertial speed error existing in the obtained inertial speed data and calculating and outputting as inertial speed data when the vehicle is running. .
２の画像撮像手段により撮像される前記地表模様の二つ
の画像信号と前記慣性速度データの入力を受けて、該地
表模様の二つの画像が同一画像となるまでの撮像時間差
を抽出する画像マッチング手段を含むことを特徴とする
請求項１記載の速度計。2. The speed calculating means receives two image signals of the ground pattern captured by the first and second image capturing means and the inertial speed data, and receives two signals of the ground pattern. 2. The speedometer according to claim 1, further comprising image matching means for extracting a difference in imaging time until the images become the same image.
グ手段により抽出される撮像時間差の入力を受けて、該
撮像時間差と前記第１および第２の画像撮像手段の設置
間隔距離とを参照して、車両の写真速度データを算出す
る写真速度データ演算手段を含むことを特徴とする請求
項２記載の速度計。3. The speed calculation means receives an input of an imaging time difference extracted by the image matching means, and refers to the imaging time difference and an installation interval distance of the first and second image imaging means. 3. The speedometer according to claim 2, further comprising photograph speed data calculating means for calculating photograph speed data of the vehicle.
段により測定される加速度と、前記写真速度データ演算
手段より出力される写真速度データとを参照して、前記
慣性速度データを算出する慣性速度データ演算手段を含
むことを特徴とする請求項３記載の速度計。4. An inertial speed for calculating the inertial speed data by referring to the acceleration measured by the acceleration measuring device and the photographic speed data output from the photographic speed data calculating device. 4. The speedometer according to claim 3, further comprising data calculation means.
速度測定手段より入力される加速度データより、所定の
帰還信号を減算処理して出力する第１の減算手段と、 前記第１の減算手段の減算出力を積分処理して出力する
積分演算手段と、 前記積分演算手段の積分出力より、前記写真速度データ
を減算処理して出力する第２の減算手段と、 前記第２の減算手段の減算出力に対応する信号伝達線路
を開閉制御するスイッチ手段と、 前記スイッチ手段が閉路されている時に、該閉路を介し
て入力される前記第２の減算手段の減算出力を受けて、
該減算出力に所定定数を乗算し前記帰還信号として前記
第１の減算器に出力する乗算手段と、 を備え、前記積分演算手段の積分出力を、車両の慣性速
度データとして出力することを特徴とする請求項４記載
の速度計。5. The first inertial velocity data calculating means subtracts a predetermined feedback signal from the acceleration data input from the acceleration measuring means and outputs the result. An integration operation means for integrating and outputting the subtraction output; a second subtraction means for performing subtraction processing of the photographic speed data from the integration output of the integration operation means; and a subtraction output of the second subtraction means. Switch means for controlling the opening and closing of the signal transmission line corresponding to, when the switch means is closed, receiving the subtraction output of the second subtraction means input through the closed circuit,
Multiplying means for multiplying the subtraction output by a predetermined constant and outputting the multiplied result as the feedback signal to the first subtractor, wherein the integrated output of the integration operation means is output as inertial velocity data of the vehicle. The speedometer according to claim 4, wherein
速度測定手段より入力される加速度データより、所定の
第１および第２の帰還信号をそれぞれ減算処理して出力
する第１の減算手段と、 前記第１の減算手段の減算出力を積分処理して出力する
第１の積分演算手段と、 前記第１の積分演算手段の積分出力より、前記写真速度
データを減算処理して出力する第２の減算手段と、 前記第２の減算手段の減算出力に対応する信号伝達線路
を開閉制御するスイッチ手段と、 前記スイッチ手段が閉路されている時に、該閉路を介し
て入力される前記第２の減算手段の減算出力を受けて、
該減算出力に所定定数を乗算し、前記第１の帰還信号と
して前記第１の減算手段に出力する乗算手段と、 前記スイッチ手段が閉路されている時に、該閉路を介し
て入力される前記第２の減算手段の減算出力を受けて、
該減算出力を積分処理し、前記第２の帰還信号として前
記第１の減算手段に出力する第２の積分演算手段と、 を備え、前記第１の積分演算手段の積分出力を、車両の
慣性速度データとして出力することを特徴とする請求項
４記載の速度計。6. A first subtraction means for subtracting predetermined first and second feedback signals from acceleration data input from the acceleration measurement means, and outputting the result, respectively; A first integration operation means for integrating and outputting the subtraction output of the first subtraction means; and a second integration processing means for subtracting and outputting the photographic speed data from the integration output of the first integration operation means. Subtraction means; switch means for controlling the opening and closing of a signal transmission line corresponding to the subtraction output of the second subtraction means; and the second subtraction input via the closed circuit when the switch means is closed. Receiving the subtraction output of the means,
Multiplying means for multiplying the subtraction output by a predetermined constant and outputting the result as the first feedback signal to the first subtracting means; and when the switch means is closed, the second signal input via the closed circuit. Receiving the subtraction output of the subtraction means 2
A second integration operation means for integrating the subtraction output and outputting the result as the second feedback signal to the first subtraction means, wherein the integration output of the first integration operation means is determined by the inertia of the vehicle. 5. The speedometer according to claim 4, wherein the speedometer outputs the data as speed data.
前記車両の前後方向に直交するライン走査線を介して、
前記地表模様の画像データを撮像するように機能するラ
イン走査カメラにより構成されることを特徴とする請求
項１乃至６の何れか一つに記載の速度計。7. The first and second image pickup means,
Via a line scanning line orthogonal to the front-back direction of the vehicle,
The speedometer according to any one of claims 1 to 6, further comprising a line scanning camera that functions to capture the image data of the ground pattern.
ている車両用の加速度計により構成されることを特徴と
する請求項１乃至７の何れか一つに記載の速度計。8. A speedometer according to claim 1, wherein said acceleration measuring means comprises a commonly used vehicle accelerometer.
ン型慣性装置により構成されることを特徴とする請求項
１乃至７の何れか一つに記載の速度計。9. A speedometer according to claim 1, wherein said acceleration measuring means is constituted by a strap-down type inertial device.
法において、車両走行時に、該車両の前後方向に沿って
所定の設置間隔距離にて該車両に設置される第１および
第２の画像撮像手段により、走行地表面上の地表模様を
撮像する第１のステップと、 車両走行方向の加速度データを積分して出力するととも
に、当該積分出力と前記第１および第２の撮像手段の設
置間隔距離とを参照して、該第１および第２の画像撮像
手段により、それぞれ個別に撮像される前記地表模様の
画像データが、同一画像となる時点に至るまでの撮像時
間差を予測する第２のステップと、 前記第１および第２の撮像手段の設置間隔距離と前記第
２のステップにおいて予測される撮像時間差とを参照し
て、該撮像時間差の前後において限定された時間範囲内
に存在する画像データのみを用いて、車両の写真速度デ
ータを算出して出力する第３のステップと、 車両走行方向の前記加速度データの積分出力と前記写真
速度データとの差分に相当する慣性速度誤差を、所定の
帰還回路を介して、前記加速度データ入力に対し負帰還
することにより前記積分出力に対する補正を行うととも
に、当該積分出力を慣性速度データ信号として補正出力
する第４のステップと、 を有することを特徴とする速度測定方法。10. A method for measuring a speed of a vehicle traveling on the ground surface, wherein the first and second images installed on the vehicle at a predetermined installation interval along the front-rear direction of the vehicle when the vehicle travels. A first step of imaging a ground pattern on a running ground surface by an imaging means; integrating and outputting acceleration data in a vehicle traveling direction; and an integration output and an installation interval of the first and second imaging means. A second imaging unit that estimates an imaging time difference until the image data of the ground pattern that is individually captured by the first and second image capturing units reaches the same image with reference to the distance. Referring to the installation interval distance between the first and second imaging means and the imaging time difference predicted in the second step, and existing in a limited time range before and after the imaging time difference. A third step of calculating and outputting photographic speed data of the vehicle using only the image data, and an inertial speed error corresponding to a difference between the integrated output of the acceleration data in the vehicle traveling direction and the photographic speed data, And a fourth step of correcting the integrated output by negatively feeding back the acceleration data input via a predetermined feedback circuit, and correcting and outputting the integrated output as an inertial velocity data signal. Characteristic speed measurement method.
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|---|---|---|---|
| JP10270985A JP2000097968A (en) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | Speedometer and method for measuring speed |
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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: 20060110 |