JP2002365085A - Estimation apparatus for actual speed - Google Patents
Estimation apparatus for actual speedInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は実車速推定装置に関
し、特に検出した車両加速度を積分することにより車両
の実車速を推定する装置に関するものである。The present invention relates to an actual vehicle speed estimating apparatus, and more particularly to an apparatus for estimating an actual vehicle speed of a vehicle by integrating detected vehicle acceleration.
【0002】[0002]
【従来の技術】このような実車速推定装置としては、本
出願人により特開平6−107155号や特開平8−1
27329号が既に提案されている。この内、特開平6
−107155号は、車両の前後・横方向実車速とヨー
レートにより各車輪速を求め、これと実際の車輪速との
差に基づいて4輪駆動車両のスリップ率を算出し、以て
トラクション制御を行うものであるが、該車速を求める
ため、車両上で計測される前後・横加速度を積分してい
る。2. Description of the Related Art Such an actual vehicle speed estimating apparatus is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos.
No. 27329 has already been proposed. Of these,
No. -107155 obtains each wheel speed based on the actual vehicle speed in the front-rear and lateral directions of the vehicle and the yaw rate, and calculates the slip ratio of the four-wheel drive vehicle based on the difference between the actual wheel speed and the actual wheel speed. In order to determine the vehicle speed, the longitudinal and lateral accelerations measured on the vehicle are integrated.
【0003】また、特開平8−127329号では、車
両が直進時であるか旋回時であるかを判別し、直進時に
は前後加速度を積分して前後方向の実車速を求め、旋回
時には横加速度をヨーレートで割った値を前後方向の実
車速として求めている。In Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-127329, it is determined whether the vehicle is traveling straight or turning. When the vehicle is traveling straight, the longitudinal acceleration is integrated to determine the actual vehicle speed in the longitudinal direction. The value divided by the yaw rate is determined as the actual vehicle speed in the front-rear direction.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術の問題
点を以下に説明する。車両が図6に示すようにX-Y平面上
を、ヨーレート(角速度)rで回転しながら移動している
ものとすると、車両の重心位置Oの位置ベクトルを とおけば、その速度 は次式のように表わせる。The problems of the above prior art will be described below. Assuming that the vehicle is moving while rotating at the yaw rate (angular velocity) r on the XY plane as shown in FIG. 6, the position vector of the center of gravity position O of the vehicle is If so, its speed Can be expressed as the following equation.
【0005】[0005]
【数1】 (Equation 1)
【0006】この式(1)の両辺を微分すると次式が得ら
れる。The following equation is obtained by differentiating both sides of the equation (1).
【0007】[0007]
【数2】 (Equation 2)
【0008】 のΔt秒間の変化を とし、Δtが十分小さいとすれば、図7より次式が求めら
れる。[0008] Change for Δt seconds If Δt is sufficiently small, the following equation is obtained from FIG.
【0009】[0009]
【数3】 (Equation 3)
【0010】[0010]
【数4】 (Equation 4)
【0011】従って、 を微分すると次式のようになる。Therefore, Is differentiated into the following equation.
【0012】[0012]
【数5】 (Equation 5)
【0013】[0013]
【数6】 (Equation 6)
【0014】これらの式(5)及び(6)を式(2)に代入して
変形すれば、重心位置Oの加速度ベクトルは次式で表わ
される。By substituting these equations (5) and (6) into equation (2) and deforming, the acceleration vector at the center of gravity position O is represented by the following equation.
【0015】[0015]
【数7】 (Equation 7)
【0016】車両の前後方向及び横方向の加速度をそれ
ぞれax,ayと置けばその大きさは式(7)における の係数であることが分かるので、各々次式が得られる。If the longitudinal and lateral accelerations of the vehicle are set as a x and a y , respectively, their magnitudes are given by the following equations (7). , The following equations are obtained.
【0017】[0017]
【数8】 (Equation 8)
【0018】[0018]
【数9】 [Equation 9]
【0019】これは、車両上で計測される加速度が、純
粋な車両の前後方向及び横方向の速度変化だけではな
く、ヨーレート分vr,urの影響も誤差として受けている
ことを示している。すなわち、特開平6−107155
号に示すように、車両上に前後・横加速度センサにより
検出された値を積分して車速を求める場合、車両旋回時
にはヨーレートによる上記の誤差分が含まれてしまい、
正確に実車速を推定できないことになる。This indicates that the acceleration measured on the vehicle is affected not only by pure speed changes in the longitudinal and lateral directions of the vehicle but also by the yaw rate components vr and ur as errors. That is, JP-A-6-107155
As shown in the figure, when the vehicle speed is obtained by integrating the values detected by the longitudinal and lateral acceleration sensors on the vehicle, the above error due to the yaw rate is included when the vehicle turns,
The actual vehicle speed cannot be estimated accurately.
【0020】一方、特開平8−127329号では、基
本的に車両が一定車速で旋回している仮定の下 で上記の式(9)から変形して、旋回時の車両前後方向実
車速を次式により求めている。On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-127329 basically assumes that a vehicle is turning at a constant vehicle speed. The actual vehicle speed in the front-rear direction of the vehicle at the time of turning is obtained by the following expression by transforming the above expression (9).
【0021】[0021]
【数10】 [Equation 10]
【0022】この式では過渡特性を考慮に入れていない
為、車両が定常状態と見なされ得る状態 から異常に逸脱した場合、例えば旋回中に急加速または
急減速した場合には誤差が生じることになる。また、上
記何れの場合でも、加速度センサから得られる加速度信
号を積分する過程があるが、加速度センサは車両の旋回
時、または加減速時に生じる加速度を感知するばかりで
なく、重力加速度も感知してしまう。Since this equation does not take into account the transient characteristics, the state in which the vehicle can be regarded as a steady state If the vehicle abnormally deviates from, for example, if the vehicle suddenly accelerates or decelerates during a turn, an error occurs. In any of the above cases, there is a process of integrating the acceleration signal obtained from the acceleration sensor, but the acceleration sensor not only senses the acceleration generated when the vehicle turns or accelerates or decelerates, but also senses the gravitational acceleration. I will.
【0023】すなわち、通常、加速度センサは車両が水
平面に停車している状態に於いて重力加速度の影響をキ
ャンセルし出力が“0”になるよう設定されているが、
図8に示すような下り坂を車両10が走行した場合に、車
両が風などの抵抗により加減速状態に無く定速走行をし
ており、加速度センサが“0”を出力すべき状況でも、
加速度センサは、車両加速度検出軸方向の重力加速度
gの分力g1を検出し、その大きさに応じた出力信号を発
生してしまうことになる。That is, normally, the acceleration sensor is set so that the effect of the gravitational acceleration is canceled and the output becomes "0" when the vehicle is stopped on the horizontal plane.
When the vehicle 10 travels on a downhill as shown in FIG. 8, even if the vehicle is traveling at a constant speed without acceleration / deceleration due to resistance such as wind, and the acceleration sensor should output “0”,
The acceleration sensor calculates the gravitational acceleration in the vehicle acceleration detection axis direction.
detecting a force component g 1 of g, so that occurs the output signal corresponding to the magnitude.
【0024】つまり、加速度の“0”点がオフセットし
てしまうことになる。この信号出力に基づいて積分処理
を行い速度を計算すると、実状に反し、推定される実車
速値は漸次増加または減少することになる。このような
推定手段とは別に、レーザー対地速度センサ、電波対地
速度センサ等により直接実車速を検出することも考えら
れるが、これらを車載したものは、高価になり過ぎる
(数百万円)という問題がある。That is, the "0" point of the acceleration is offset. If the speed is calculated by performing an integration process based on this signal output, the estimated actual vehicle speed value gradually increases or decreases contrary to the actual situation. Apart from such estimating means, it is conceivable to directly detect the actual vehicle speed by a laser ground speed sensor, a radio wave ground speed sensor, or the like, but it is said that a vehicle equipped with these would be too expensive (million yen). There's a problem.
【0025】また、近年車両搭載率が増大しつつあるGP
S(Global Positioning System)によっても実車速を求め
ることができるが、このGPSだけで実車速を推定するこ
とは、精度が悪く且つサンプリングレートが低い(1Hz
程度)為車両制御には適当ではない。In addition, GPs whose vehicle mounting rate is increasing in recent years
Although the actual vehicle speed can be obtained also by S (Global Positioning System), estimating the actual vehicle speed only with this GPS is inferior in accuracy and low in sampling rate (1 Hz
It is not suitable for vehicle control.
【0026】従って、本発明は、検出した車両加速度を
積分することにより車両の実車速を推定する装置におい
て、加速度センサ出力における重力加速度及びヨーレー
トの影響を排除しかつ過渡領域も含めて正確に実車速を
推定することを目的とする。Accordingly, the present invention is an apparatus for estimating the actual vehicle speed of a vehicle by integrating the detected vehicle acceleration, eliminating the effects of gravitational acceleration and yaw rate on the output of the acceleration sensor and accurately including the transient region. The purpose is to estimate the speed.
【0027】[0027]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る実車速推定装置は前後加速度センサ
と、横加速度センサと、ヨーレートセンサと、磁気方位
センサが組み込まれたGPSと、該GPSの出力情報から車両
座標軸上の車速を求め、各センサから車両座標軸上の推
定車速を求めるとともに両車速の平均値を求め、両平均
値の差分に基づいて該前後加速度及び横加速度を補正す
ることにより横方向実車速及び前後方向実車速を算出す
る演算手段と、を備えたことを特徴としている。In order to achieve the above object, an actual vehicle speed estimating apparatus according to the present invention includes a longitudinal acceleration sensor, a lateral acceleration sensor, a yaw rate sensor, a GPS incorporating a magnetic direction sensor, and The vehicle speed on the vehicle coordinate axis is obtained from the output information of the GPS, the estimated vehicle speed on the vehicle coordinate axis is obtained from each sensor, the average value of both vehicle speeds is obtained, and the longitudinal acceleration and the lateral acceleration are corrected based on the difference between both average values. Computing means for calculating the actual vehicle speed in the lateral direction and the actual vehicle speed in the front-rear direction.
【0028】すなわち、本発明は、端的に言えば、推定
した車両実車速の平均値と、GPSの出力情報に基づいて
計算される車両実車速の平均値との差を使って補正を加
えることにより精度、レスポンスが良く、比較的廉価に
実車速の推定を可能とするものである。That is, the present invention, in short, performs correction using the difference between the estimated average value of the actual vehicle speed and the average value of the actual vehicle speed calculated based on the output information of the GPS. Thus, the accuracy and response are good, and the actual vehicle speed can be estimated relatively inexpensively.
【0029】なお、該平均値の算出を該GPSの出力情報
のタイミングで求めてもよく、また、該平均値として移
動平均値を用いてもよい。以下に、本発明の原理を説明
する。ある時点での前後・横実車速をそれぞれvxn+1,v
yn+1 とし、この時点よりΔt以前の時点で前後加速度セ
ンサ及び横加速度センサによりそれぞれ検出された前後
・横加速度の値およびヨーレートセンサによって検出さ
れた車両のヨーレートをそれぞれ、axn, ayn, rnとする
と共に、推定する前後・横実車速をvxn, vynとすると、
上記の式(8)及び(9)はそれぞれ次式のように書くことが
できる。The average value may be calculated at the timing of the GPS output information, or a moving average value may be used as the average value. Hereinafter, the principle of the present invention will be described. V xn + 1 , v
yn + 1, and the value of the longitudinal / lateral acceleration detected by the longitudinal acceleration sensor and the lateral acceleration sensor and the yaw rate of the vehicle detected by the yaw rate sensor at a time before Δt from this time, respectively, are a xn , a yn , r n and the estimated front / rear and side actual vehicle speeds are v xn and v yn ,
Equations (8) and (9) above can each be written as:
【0030】[0030]
【数11】 [Equation 11]
【0031】[0031]
【数12】 (Equation 12)
【0032】従って、ある時点での実車速は、式(11)及
び(12)を変形した次式により求めることができる。Accordingly, the actual vehicle speed at a certain time can be obtained by the following equation obtained by modifying equations (11) and (12).
【0033】[0033]
【数13】 (Equation 13)
【0034】[0034]
【数14】 [Equation 14]
【0035】一方、GPSは衛星から発射された電波が受
信点(車載されていれば車両)に届くまでどの位の時間
がかかったかを測定することによって軌道からの距離を
元に受信点の現在位置を求めるシステムである。市販さ
れているGPSは、この時間から演算される緯度・経度情
報を出力するのが一般的である。On the other hand, GPS measures the time required for a radio wave emitted from a satellite to reach a receiving point (vehicle, if mounted), and determines the current position of the receiving point based on the distance from the orbit. It is a system that determines the position. Generally, commercially available GPS outputs latitude / longitude information calculated from this time.
【0036】従って、時点mでのGPSから出力される緯度
・経度情報をそれぞれLAm,LOm[rad]とし、地球の半径をR
dとすると、車両の対地座標Xm,Ym(地球のX,Y軸に対す
る座標)は次式で与えられる。Accordingly, the latitude / longitude information output from the GPS at the time point m is L Am and L Om [rad], and the radius of the earth is R
Assuming d, the ground coordinates X m and Y m (coordinates with respect to the X and Y axes of the earth) of the vehicle are given by the following equations.
【0037】[0037]
【数15】 (Equation 15)
【0038】[0038]
【数16】 (Equation 16)
【0039】なお、上記の例は緯度・経度情報からの対
地座標計算例を示すが、対地座標出力を得るために必ず
しも上記の式(15)及び(16)を使う必要はなく、3次元情
報から演算しても良い。この時点よりk・Δt以前の対地
座標の出力をXm-1,Y m-1と置くと、GPSからの出力情報
を用いて求められる対地実車速VXm,VYmは次式で表わす
ことができる。Although the above example shows an example of calculating the ground coordinates from the latitude / longitude information, it is not always necessary to use the above equations (15) and (16) in order to obtain the ground coordinate output. May be calculated from Assuming that the output of the ground coordinates before k · Δt before this point is X m-1 and Y m-1 , the actual ground speeds V Xm and V Ym obtained using the output information from the GPS are expressed by the following equations. Can be.
【0040】[0040]
【数17】 [Equation 17]
【0041】[0041]
【数18】 (Equation 18)
【0042】なお、 及び を直接出力可能なGPSも存在するので、このようなGPSを
用いて直接求めてもよい。これらの実車速値を車両前後
・横方向の座標に変換する。一般的に車両に搭載されて
いるGPSでは方位角も検出できる。Note that as well as There is also a GPS which can directly output the data, and thus the GPS may be directly obtained using such a GPS. These actual vehicle speed values are converted into coordinates in the front-rear and lateral directions of the vehicle. Generally, the azimuth angle can be detected by the GPS mounted on the vehicle.
【0043】なお、ここで言う「方位角」とは、車両の
進行方向ではなく、車両の向き、つまり車両の鼻先がど
こを向いているかということである。(旋回時には、進
行方向と車両の向きは異なる。)一般的に車両に搭載さ
れるナビゲーションシステムのGPSでは車両の向きを検
出する機能は付いていないので、車両の向きを検出する
ためには、磁気方位センサが組み込まれたGPSである必
要がある。The "azimuth angle" mentioned here is not the traveling direction of the vehicle but the direction of the vehicle, that is, the direction of the nose of the vehicle. (At the time of turning, the traveling direction and the direction of the vehicle are different.) Generally, the GPS of the navigation system mounted on the vehicle does not have a function to detect the direction of the vehicle, so to detect the direction of the vehicle, It must be a GPS with a built-in magnetic direction sensor.
【0044】この方位角をψと置くと地表絶対座標を車
両上の座標に変換する行列は次式で与えられる。If this azimuth is represented by ψ, a matrix for converting the absolute coordinates of the ground surface into coordinates on the vehicle is given by the following equation.
【0045】[0045]
【数19】 (Equation 19)
【0046】GPSの出力情報に基づいて計算された車両
座標系での速度を と置き、 とすれば次式が得られる。The speed in the vehicle coordinate system calculated based on the output information of the GPS is And put Then, the following equation is obtained.
【0047】[0047]
【数20】 (Equation 20)
【0048】ここで、車載のヨーレートセンサ、前後・
横方向加速度センサから推定される車両上座標系の車速
を Here, the in-vehicle yaw rate sensor,
The vehicle speed in the on-vehicle coordinate system estimated from the lateral acceleration sensor
【0049】と置き、センサの方が通常計測レートは速
いので、GPSとの誤差を調整するために、GPSの出力サン
プリングタイミングに合わせて計算された In addition, since the measurement rate of the sensor is usually higher than that of the sensor, it is calculated in accordance with the output sampling timing of the GPS in order to adjust the error with the GPS.
【0050】それぞれの移動平均を求めることを考えて
みる。GPSの出力情報が検出された或る時点mでの計算値
をそれぞれ Let us consider obtaining each moving average. The calculated value at a certain point in time m when the GPS output information is detected
【0051】とし、平均にかけるサンプリング数をpと
置くと、各々の平均値は次式で求められる。Assuming that the number of samplings to be averaged is p, the average value of each is obtained by the following equation.
【0052】[0052]
【数21】 [Equation 21]
【0053】[0053]
【数22】 [Equation 22]
【0054】推定車速 のサンプリングタイムをΔt,GPSによる車速 Estimated vehicle speed Sampling time Δt, vehicle speed by GPS
【0055】のサンプリングタイムをk・Δtとすれば、
平均に要する時間はk・p・Δtである。この間に と との間に偏差 が生じたことになる。この偏差 の要因は車載の加速度センサの“0”点オフセットに起
因するものであると考えられる。従って補正すべきゼロ
・オフセット量は次式で計算される。Assuming that the sampling time is k · Δt,
The time required for the averaging is k · p · Δt. During this time When Deviation between Has occurred. This deviation It is considered that the factor is caused by the “0” point offset of the vehicle-mounted acceleration sensor. Therefore, the zero offset amount to be corrected is calculated by the following equation.
【0056】[0056]
【数23】 [Equation 23]
【0057】従って、補正後の車両実車速推定値は次式
で表わされる。Therefore, the corrected actual vehicle speed estimated value is expressed by the following equation.
【0058】[0058]
【数24】 [Equation 24]
【0059】[0059]
【数25】 [Equation 25]
【0060】このようにして、GPSにより検出した車速
と各センサの出力から推定した車速との平均誤差を求め
て定期的に、センサ検出した加速度を補正するように構
成したので、加速度センサ出力に含まれる重力加速度及
びヨーレートの影響を排除することが可能となる。In this way, the average error between the vehicle speed detected by the GPS and the vehicle speed estimated from the output of each sensor is determined to periodically correct the acceleration detected by the sensor. It is possible to eliminate the effects of the included gravitational acceleration and yaw rate.
【0061】[0061]
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係る実車速推定
装置の一実施例を示したもので、この実施例では、イグ
ニッションスイッチ(SW)1と前後加速度センサ2と横加
速度センサ3とヨーレートセンサ4とGPS5と演算手段6と
で構成されている。FIG. 1 shows an embodiment of an actual vehicle speed estimating apparatus according to the present invention. In this embodiment, an ignition switch (SW) 1, a longitudinal acceleration sensor 2, and a lateral acceleration sensor 3 are shown. And a yaw rate sensor 4, a GPS 5, and a calculation means 6.
【0062】この内、演算手段6は、各センサ2〜4の検
出信号を入力して低域成分のみを取り出すローパスフィ
ルタ(LPF)61と、このローパスフィルタ61のアナログ出
力信号をデジタル信号に変換するA/D変換部62と、このA
/D変換部62から出力された各デジタル信号と、イグニッ
ションスイッチ1の出力信号と、GPS5から出力される緯
度情報LA、経度情報LO、及び方位情報ψとを入力して実
車速を推定する実車速演算部63と、この実車速推定演算
部63から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換
して車両の前後方向(X軸方向)の実車速vx2及び横方向
(Y軸方向)の実車速vy2を出力するD/A変換部64とで構成
されている。The arithmetic means 6 includes a low-pass filter (LPF) 61 which receives detection signals from the sensors 2 to 4 and extracts only low-frequency components, and converts an analog output signal of the low-pass filter 61 into a digital signal. A / D conversion unit 62
Estimate the actual vehicle speed by inputting each digital signal output from the / D conversion unit 62, the output signal of the ignition switch 1, the latitude information L A , the longitude information L O , and the direction information 出力 output from the GPS 5 The actual vehicle speed calculating unit 63 converts the digital signal output from the actual vehicle speed estimating calculating unit 63 into an analog signal and converts the actual vehicle speed v x2 in the front-rear direction (X-axis direction) and the lateral direction of the vehicle.
The D / A converter 64 outputs the actual vehicle speed v y2 (in the Y-axis direction).
【0063】上記の実車速推定演算部63による実車速推
定演算を、図2〜図5に示したフローチャートを参照して
以下に詳細に説明する。図2は、実車速推定演算部63に
おいて実行されるプログラムのメインルーチンを示した
ものであり、まずイグニッションスイッチ1の出力から
イグニッションスイッチがONになっているか否かを判定
し、ONになっていなければSWフラグをOFFとし(ステップ
S5)、このルーチンを出るが、イグニッションスイッチ
がONになっている時は、SWフラグがOFFか否かを判定し
(ステップS2)、SWフラグがOFFの時のみ初期化を実行す
る(ステップS3)。これは、車両発進時などに前回処理時
に残っている数値をクリアするためである。The actual vehicle speed estimation calculation by the actual vehicle speed estimation calculation unit 63 will be described in detail below with reference to the flowcharts shown in FIGS. FIG. 2 shows a main routine of a program executed in the actual vehicle speed estimation calculating section 63. First, it is determined whether or not the ignition switch is turned on from the output of the ignition switch 1, and the ignition switch is turned on. If not, set the SW flag to OFF (step
S5) Exit this routine.If the ignition switch is ON, it is determined whether the SW flag is OFF.
(Step S2) Initialization is executed only when the SW flag is OFF (Step S3). This is to clear the numerical values remaining at the time of the previous processing, such as when the vehicle starts.
【0064】この初期化ステップにおいては、前後方向
の推定実車速vx1(式(11)及び(12)のvxnに相当)及び横方
向の推定実車速vy1(同vynに相当)を共に“0”とし、GPS
5によって検出される座標値X1及びY1を共に“0”に設定
する。また、前後方向の加速度補正量axoff及び横方向
の加速度補正量ayoffを共に“0”とし、さらにサンプリ
ングパラメータN1及び移動平均パラメータM1を共に
“0”に設定する。In this initialization step, the estimated actual vehicle speed v x1 in the front-rear direction (corresponding to v xn in equations (11) and (12)) and the estimated actual vehicle speed v y1 in the lateral direction (corresponding to v yn ) are calculated. Set to “0” for both, GPS
The coordinate values X 1 and Y 1 detected by 5 are both set to “0”. In addition, the longitudinal acceleration correction amount a xoff and the lateral acceleration correction amount a yoff are both set to “0”, and the sampling parameter N 1 and the moving average parameter M 1 are both set to “0”.
【0065】さらに、後述するGPS5の演算過程で用いる
速度パラメータvGTTx及びvGTTyを共に“0”に設定し、
推定用の速度パラメータvETTx及びvETTyを共に“0”に
設定する。この後、実車速演算ルーチンが実行される
(ステップS4)。Further, the speed parameters v GTTx and v GTTy used in the GPS5 calculation process described later are both set to “0”,
The speed parameters v ETTx and v ETTy for estimation are both set to “0”. Thereafter, the actual vehicle speed calculation routine is executed.
(Step S4).
【0066】図3は、図2に示した実車速演算ルーチン
(ステップS4)の詳細を示したものである。このルーチン
においては、まず、ローパスフィルタ61及びA/D変換部6
2を経由して入力されるセンサ2〜4からの前後方向加速
度axと横方向加速度ayとヨーレートrを入力する(ステッ
プS11)。FIG. 3 shows the actual vehicle speed calculation routine shown in FIG.
9 shows details of (Step S4). In this routine, first, the low-pass filter 61 and the A / D converter 6
The longitudinal acceleration a x , the lateral acceleration a y and the yaw rate r from the sensors 2 to 4 which are input via the input 2 are input (step S11).
【0067】そして、パラメータN1を“1”だけインク
リメントして、N2とする(ステップS12)。そして、この
パラメータN2が定数k以上になったか否かを判定する(ス
テップS13)。これは、GPS5よりセンサ2〜4の方がサンプ
リングレートが高いので、後述するGPS5のサンプリング
レートに合った時にサンプリングを実行するように定数
kを用いて調整するためである。[0067] Then, the parameter N 1 "1" is incremented by, and N 2 (step S12). Then, a decision is made as to whether the parameter N 2 is equal to or greater than the constant k (step S13). This is because the sampling rate of sensors 2 to 4 is higher than that of GPS5.
This is to adjust using k.
【0068】従って、N2=kになった時点で、今度はGPS
5から緯度情報LAと経度情報LOと方位情報ψを読み込む
(ステップS14)。そして、ここで図示のように初回の実
車速推定演算を実行する(ステップS15)。なお、これら
の式は、上記の式(24)及び(25)に相当している。Therefore, when N 2 = k, the GPS
Read latitude information L A , longitude information L O and azimuth information か ら from 5
(Step S14). Then, the first actual vehicle speed estimation calculation is executed as shown in the figure (step S15). These equations correspond to the above equations (24) and (25).
【0069】ただし、現時点ではパラメータaxoff,
vx1,ayoff,vy1は共に“0”に初期設定された状態であ
るので、実質的な実車速推定演算は行われない形となる
が、形式的に第1回目の推定実車速vx2及びvy2が求めら
れることになる。この後、再びパラメータN2がk以上で
あるか否かをチェックし(ステップS16)、N2=k以上の時
のみ平均車速演算ルーチンに進む(ステップS17)。However, at present, the parameters a xoff ,
Since v x1 , a yoff , and v y1 are all initially set to “0”, the actual actual vehicle speed estimation calculation is not performed, but formally the first estimated actual vehicle speed v x2 and v y2 will be determined. Thereafter, it is checked whether a re-parameter N 2 is k or more (step S16), and proceeds to the average vehicle speed calculating routine only when at least N 2 = k (step S17).
【0070】この平均車速演算ルーチンを実行した後、
パラメータN2を“0”に戻す(ステップS18)と共に、ステ
ップS15で新たに求めた今回の推定実車速vx2,vy2をそ
れぞれ前回の推定実車速vx1,vy1に設定すると共に、今
回のパラメータN2も前回のパラメータN1に設定して次回
の演算に使用する基準値に変更する(ステップS19)。After executing the average vehicle speed calculation routine,
The parameter N 2 is returned to "0" with (step S18), and with the newly obtained this time estimated actual vehicle speed in step S15 v x2, v y2 respectively set to the estimated vehicle speed v x1, v y1 previous, current parameter N 2 is also changed to a reference value to be used for subsequent calculation by setting the previous parameters N 1 of (step S19).
【0071】図4は、図3に示した平均車速演算ルーチン
(ステップS17)の詳細を示したものである。このルーチ
ンにおいては、まず、平均用のパラメータM1を“1”だ
けインクリメントして、パラメータM2とする(ステップS
21)。FIG. 4 shows an average vehicle speed calculation routine shown in FIG.
9 shows details of (Step S17). In this routine, first, the parameters M 1 for the average is incremented by "1", and the parameter M 2 (step S
twenty one).
【0072】そして、図3におけるステップS14で読み込
んだGPS5からの緯度情報LAと経度情報LOをX,Y座標値X2,
Y2に換算する(ステップS22)。これは、上記の式(15)及
び(16)に相当している。そして、このような今回の座標
値X2,Y2と、前回の座標値X1,Y1を用いてGPS5から見た
時の車両の対地実車速VX,VYに換算する(ステップS23)。
これは、上記の式(17)及び(18)に相当している。ただ
し、初回は図2におけるステップS3に示したようにX1,Y
1は共に“0”である。[0072] Then, the latitude information L A and longitude information L O from GPS5 read in step S14 in the FIG. 3 X, Y-coordinate values X 2,
It converted into Y 2 (step S22). This corresponds to the above equations (15) and (16). Then, using the present coordinate values X 2 , Y 2 and the previous coordinate values X 1 , Y 1 , the vehicle is converted into actual vehicle ground speeds V X , V Y as viewed from the GPS 5 (step S23). ).
This corresponds to the above equations (17) and (18). However, X 1, as the first time shown in step S3 in FIG. 2 Y
1 is both "0".
【0073】さらに、このようにして求めた車速VX,VY
(地表絶対座標系)を、車両上の車速 (車両座標系)に変換する(ステップS24)。これは上記の式
(19)及び(20)に相当している。このようにして求めた車
速 Further, the vehicle speeds V X and V Y obtained in this manner are obtained.
(Absolute coordinate system on the ground) (Vehicle coordinate system) (step S24). This is the above equation
They correspond to (19) and (20). Vehicle speed obtained in this way
【0074】の前後方向成分vGx及び横方向成分vGyを前
回の値vGTTx,vGTTyにそれぞれ加算して今回の累積した
値vGTx,vGTyを求める(ステップS25)。ただし、初回は、
図2におけるステップS3に示したようにvGTTx,vGTTyは
共に“0”であるので、今回の車速vGTx,vGTyはvGx,v
Gyと等しい。The forward / backward component v Gx and the lateral component v Gy are added to the previous values v GTTx and v GTTy , respectively, to obtain the current accumulated values v GTx and v GTy (step S25). However, for the first time,
Since both v GTTx and v GTTy are “0” as shown in step S3 in FIG. 2, the current vehicle speeds v GTx and v GTy are v Gx and v
Equivalent to Gy .
【0075】また、このステップS25においては、図3に
おけるステップS15で演算して求めた推定実車速vx2,v
y2をその前回の値vETTx,vETTyに加算した値vETx,vETy
を求める。この場合も、初回はvETTx,vETTyが“0”で
あるので、今回の値vETx,vET yは推定実車速vx2,vy2に
等しい。In step S25, the estimated actual vehicle speeds v x2 , v x calculated in step S15 in FIG.
Values v ETx , v ETy obtained by adding y2 to the previous values v ETTx , v ETTy
Ask for. Also in this case, since v ETTx and v ETTy are “0” for the first time, the current values v ETx and v ET y are equal to the estimated actual vehicle speeds v x2 and v y2 .
【0076】この後、ステップS21で求めたパラメータM
2が平均のためのパラメータpに等しいか否かを判定し
(ステップS26)、M2=p以上の時のみステップS27〜29の
演算を実行し、そうでなければ、これらのステップをス
キップする。すなわち、ステップS27においては、ステ
ップS25で求めたvGTx,vGTy,vETx,vETyをそれぞれサ
ンプリング数pで割った平均値vGAx,vGAy,vEAx,vEAy
を求める。これらの式は上記の式(21)及び(22)に相当し
ている。Thereafter, the parameter M obtained in step S21
Judge whether 2 is equal to the parameter p for averaging
(Step S26) The operations of steps S27 to S29 are executed only when M 2 = p or more, and otherwise, these steps are skipped. That is, in step S27, the average values v GAx , v GAy , v EAx , and v EAy obtained by dividing the v GTx , v GTy , v ETx , and v ETy obtained in step S25 by the sampling number p, respectively.
Ask for. These equations correspond to the above equations (21) and (22).
【0077】この後、加速度補正量演算ルーチンを実行
する(ステップS28)。この加速度補正量演算ルーチンの詳
細が図5に示されており、車両の前後方向及び横方向に
関して、それぞれステップS27で求めたvEAからvGAを減
算した値を平均に要する時間k・p・Δtで割った値を前回
の加速度補正量パラメータaxoffから減算することによ
り、現在の加速度補正量axoffc,ayoffcを求めるもので
ある。これは、上記の式(23)に沿ったものである。Thereafter, an acceleration correction amount calculation routine is executed (step S28). The details of the acceleration correction amount calculation routine are shown in FIG. 5, and the time required for averaging the value obtained by subtracting v GA from v EA obtained in step S27 for the front-rear direction and the lateral direction of the vehicle is k · p · The current acceleration correction amounts a xoffc and a yoffc are obtained by subtracting the value obtained by dividing by Δt from the previous acceleration correction amount parameter a xoff . This is in accordance with the above equation (23).
【0078】ただし、最初は、図2におけるステップS3
に示したように、パラメータaxoff,ayoffは共に“0”
であるので、上記の式(23)に示した値のみが前後方向に
おける加速度補正量axoffc及び横方向における加速度補
正量ayoffcとして算出されることになる(ステップS41)。However, first, in step S3 in FIG.
As shown in the above, both the parameters a xoff and a yoff are “0”
Since it is, only the values shown in the above equation (23) is calculated as an acceleration correction amount a Yoffc in acceleration correction amount a Xoffc and laterally in the longitudinal direction (step S41).
【0079】そして、このようにして求めた今回の補正
量axoffc,ayoffcを前回の補正量ax off,ayoffに設定し
てこのルーチンを終了し、図4のステップS29に進む(ス
テップS42)。図4におけるステップS29においては、ステ
ップS28によって加速度補正量演算が平均用のサンプリ
ング数pの時点で一旦終了しているので、上記のパラメ
ータM 2,vGTX,vGTy,vETx,vETyをそれぞれ“0”にリセ
ットする。The current correction obtained in this manner is
Quantity axoffc, AyoffcIs the previous correction amount ax off, AyoffSet to
The lever routine ends, and the process proceeds to step S29 in FIG.
Step S42). In step S29 in FIG.
The sample for acceleration correction amount calculation is averaged by S28.
Since the processing has already been completed at the point of time p,
Data M Two, VGTX, VGTy, VETx, vETyReset to “0”
Cut.
【0080】そしてさらに、ステップS25で求めた今回
の車速値vGTX,vGTy,vETx,vETyを前回の車速vGTTX,v
GTTy,vETTx,vETTyに設定し(ステップS30)、さらに今回
の座標値X2,Y2を前回の値X1,Y1に設定すると共に、パ
ラメータM2を前回の値M1に設定してこのルーチンを終了
し、図3のステップS18に戻る(ステップS31)。Further, the current vehicle speed values v GTX , v GTy , v ETx , v ETy obtained in step S25 are compared with the previous vehicle speeds v GTTX , v
GTTy , v ETTx , and v ETTy are set (step S30), and the current coordinate values X 2 and Y 2 are set to the previous values X 1 and Y 1 , and the parameter M 2 is set to the previous value M 1 Then, the routine ends, and the process returns to step S18 in FIG. 3 (step S31).
【0081】上記の実施例においては、車速の単純平均
値を求めたが、この代わりに移動平均値を求め、以て、
加速度補正サイクルを速くすることも可能であり、以
下、図9及び図10を参照して説明する。まず、図2に代わ
る図9のメインルーチンにおいては、ステップS3の代わ
りにステップS3’が実行され、ここでは、パラメータM1
は用いられず、また、vGTTX,v GTTy,vETTx,vETTyの代
わりに、vGTX1,2,…p, vGTy1,2,…p,vETx1,2,…p, v
ETy 1,2,…pを用いてそれぞれ“0”に初期化しておく。In the above embodiment, the simple average of the vehicle speed
Values, but instead a moving average is calculated,
It is also possible to speed up the acceleration correction cycle.
This will be described below with reference to FIGS. 9 and 10. First, substitute for Figure 2
In the main routine of FIG. 9, step S3 is replaced.
In step S3 ', the parameter M1
Is not used and vGTTX, V GTTy, VETTx, vETTyOf
Instead, vGTX1,2,… p, vGTy1,2,… p, VETx1,2,… p, v
ETy 1,2,… pAre initialized to “0” by using.
【0082】図4に代わる図10の車速移動平均演算ルー
チンにおいては、ステップS25〜S27及びS30の代わり
に、ステップS32〜S34が実行される。すなわち、ステッ
プS25,S26,及びS30の代わりにステップS32及びS33で
は、演算部63に用意したp個のメモリスタッフ(図示せ
ず)を4組使用して最古のデータを捨て最新のデータを取
り込んでいる。従って、ステップS21,S29及びS30が必要
なくなる。そしてステップS27の代わりに、ステップS34
でp個の移動平均値を求めている。In the vehicle speed moving average calculation routine of FIG. 10 instead of FIG. 4, steps S32 to S34 are executed instead of steps S25 to S27 and S30. That is, in steps S32 and S33 instead of steps S25, S26, and S30, the oldest data is discarded using four sets of p memory stuffs (not shown) prepared in the arithmetic unit 63, and the latest data is discarded. I'm taking it in. Therefore, steps S21, S29 and S30 become unnecessary. Then, instead of step S27, step S34
Is used to obtain p moving average values.
【0083】[0083]
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る実車速
推定装置によれば、磁気方位センサが組み込まれたGPS
の出力情報から車両座標軸上の車速を求め、各前後・横
加速度センサ及びヨーレートセンサから座標軸上の推定
車速を求めると共に両車速の平均値を求め両平均値の差
分に基づいて各加速度センサの出力を補正することによ
り横方向実車速及び前後方向実車速を推定演算するよう
に構成したので、加速度センサよる重力加速度及びヨー
レートの影響を除去することができ、かつ過渡状態にも
対応できるので正確で応答がよく、比較的廉価な装置を
実現することが可能となる。As described above, according to the actual vehicle speed estimating apparatus according to the present invention, a GPS incorporating a magnetic azimuth sensor is provided.
From the output information, the vehicle speed on the vehicle coordinate axis is obtained, the estimated vehicle speed on the coordinate axis is obtained from each longitudinal / lateral acceleration sensor and the yaw rate sensor, the average value of both vehicle speeds is obtained, and the output of each acceleration sensor is obtained based on the difference between both average values. Is corrected to estimate and calculate the actual vehicle speed in the lateral direction and the actual vehicle speed in the front-rear direction, so that the influence of the gravitational acceleration and the yaw rate by the acceleration sensor can be removed, and it is possible to cope with a transient state. It is possible to realize a device that is responsive and relatively inexpensive.
【図1】本発明に係る実車速推定装置の一実施例を示し
たブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of an actual vehicle speed estimation device according to the present invention.
【図2】本発明に係る実車速推定装置で実行されるプロ
グラムのメインルーチンを示したフローチャート図であ
る。FIG. 2 is a flowchart illustrating a main routine of a program executed by the actual vehicle speed estimation device according to the present invention.
【図3】図2に示した実車速演算ルーチンの詳細を示した
フローチャート図である。FIG. 3 is a flowchart showing details of an actual vehicle speed calculation routine shown in FIG. 2;
【図4】図3に示した車速平均演算ルーチンの詳細を示し
たフローチャート図である。FIG. 4 is a flowchart illustrating details of a vehicle speed average calculation routine illustrated in FIG. 3;
【図5】図4に示した加速度補正量演算ルーチンの詳細を
示したフローチャート図である。FIG. 5 is a flowchart showing details of an acceleration correction amount calculation routine shown in FIG. 4;
【図6】車両がX−Y平面上をヨーレートrで回転しながら
移動している様子を示した図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which the vehicle is moving on the XY plane while rotating at a yaw rate r.
【図7】図6における車両の微少変化を説明するためのグ
ラフ図である。FIG. 7 is a graph for explaining a slight change of the vehicle in FIG. 6;
【図8】車速を求める場合に重力加速度の影響を説明す
るための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining the effect of gravitational acceleration when obtaining a vehicle speed.
【図9】図2の代わりに平均車速として移動平均値を用い
るときのプログラムのメインルーチンを示したフローチ
ャート図である。FIG. 9 is a flowchart illustrating a main routine of a program when a moving average value is used as an average vehicle speed instead of FIG. 2;
【図10】図4の代わりに車速移動平均演算を行うときの
詳細を示したフローチャート図である。FIG. 10 is a flowchart showing details when performing a vehicle speed moving average calculation instead of FIG. 4;
1 イグニッションスイッチ(SW) 2 前後加速度センサ 3 横加速度センサ 4 ヨーレートセンサ 5 GPS 6 演算手段 61 ローパスフィルタ(LPF) 62 A/D変換部 63 実車速推定演算部 64 D/A変換部 図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。 1 Ignition switch (SW) 2 Longitudinal acceleration sensor 3 Lateral acceleration sensor 4 Yaw rate sensor 5 GPS 6 Calculation means 61 Low-pass filter (LPF) 62 A / D conversion section 63 Actual vehicle speed estimation calculation section 64 D / A conversion section Same in the figure Symbols indicate the same or corresponding parts.
フロントページの続き Fターム(参考) 2F029 AA02 AB07 3D044 AA01 AA31 AB01 AC00 AC26 AC28 AC55 AD14 AE01 AE04 AE18 3G093 BA23 BA27 CB10 DB00 DB05 DB18 FA02 FA11 Continued on the front page F term (reference) 2F029 AA02 AB07 3D044 AA01 AA31 AB01 AC00 AC26 AC28 AC55 AD14 AE01 AE04 AE18 3G093 BA23 BA27 CB10 DB00 DB05 DB18 FA02 FA11
Claims (3)
ヨーレートセンサと、磁気方位センサが組み込まれたGP
Sと、該GPSの出力情報から車両座標軸上の車速を求め、
各センサの出力から車両座標軸上の推定車速を求めると
ともに両車速の平均値を求め、両平均値の差分に基づい
て該前後加速度及び横加速度を補正することにより横方
向実車速及び前後方向実車速を算出する演算手段と、 を備えたことを特徴とする実車速推定装置。1. A longitudinal acceleration sensor, a lateral acceleration sensor,
GP with built-in yaw rate sensor and magnetic direction sensor
S and the vehicle speed on the vehicle coordinate axis from the output information of the GPS,
The estimated vehicle speed on the vehicle coordinate axis is obtained from the output of each sensor, the average value of the two vehicle speeds is obtained, and the longitudinal acceleration and the lateral acceleration are corrected based on the difference between the average values to obtain the actual lateral vehicle speed and the actual longitudinal vehicle speed. An actual vehicle speed estimating device, comprising: calculating means for calculating the vehicle speed.
イミングで求めることを特徴としたを特徴とした実車速
推定装置。2. The actual vehicle speed estimating device according to claim 1, wherein said calculating means calculates the average value at the timing of the GPS output information.
定装置。3. The actual vehicle speed estimation device according to claim 1, wherein the average value is a moving average value.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001175813A JP2002365085A (en) | 2001-06-11 | 2001-06-11 | Estimation apparatus for actual speed |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP (1) | JP2002365085A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008038775A (en) * | 2006-08-07 | 2008-02-21 | Manabu Suzuki | Idling stop device for motorcycle |
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JP2015520057A (en) * | 2012-03-27 | 2015-07-16 | オートリブ エー・エス・ピー・インク | Improvement of inertial sensor |
-
2001
- 2001-06-11 JP JP2001175813A patent/JP2002365085A/en not_active Withdrawn
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