JP2003021556A - 資源効率化システムのためのオンライン振動数解析 - Google Patents
資源効率化システムのためのオンライン振動数解析Info
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- JP2003021556A JP2003021556A JP2002098817A JP2002098817A JP2003021556A JP 2003021556 A JP2003021556 A JP 2003021556A JP 2002098817 A JP2002098817 A JP 2002098817A JP 2002098817 A JP2002098817 A JP 2002098817A JP 2003021556 A JP2003021556 A JP 2003021556A
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- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
- B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
- B60R16/023—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for transmission of signals between vehicle parts or subsystems
- B60R16/0231—Circuits relating to the driving or the functioning of the vehicle
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Vehicle Body Suspensions (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】車両の動作信号を評価して、車両の性能を改良
する。 【解決手段】車両内に配置したセンサーからの、道路状
態に応じた車両動作信号をサンプル抽出して、全振動数
スペクトラムを得、そのうちの特定の振動数に対する重
みフィルタ行列を計算し、記憶して、その振動数に関係
する振幅を確認する。このデータは、車両制御システム
の修正や改良に用いられる。
する。 【解決手段】車両内に配置したセンサーからの、道路状
態に応じた車両動作信号をサンプル抽出して、全振動数
スペクトラムを得、そのうちの特定の振動数に対する重
みフィルタ行列を計算し、記憶して、その振動数に関係
する振幅を確認する。このデータは、車両制御システム
の修正や改良に用いられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、車両の動作（mo
tion）信号を評価して、車両の性能を改良するためのシ
ステムおよび方法に関する。
tion）信号を評価して、車両の性能を改良するためのシ
ステムおよび方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車の開発を通して、その車両が設計
仕様通りに動作しているか否かを測定するために、テス
トが、要求される。例えば、車両のフレームやサスペン
ションの性能は、過酷な道路条件で試験され、車両の乗
員のための最低水準の快適性と安全性とを提供するのと
同様に、その車両が、その道路条件に耐えられることを
保証する。
仕様通りに動作しているか否かを測定するために、テス
トが、要求される。例えば、車両のフレームやサスペン
ションの性能は、過酷な道路条件で試験され、車両の乗
員のための最低水準の快適性と安全性とを提供するのと
同様に、その車両が、その道路条件に耐えられることを
保証する。
【０００３】一般に、センサーが車両の種々の場所に配
置されて、その車両の動作を測定する。そして、そのセ
ンサー信号は、車両内の制御および処理システムによっ
て処理される。さらに特別には、その信号は、その与え
られた車両動作信号の振動数スペクトラムを得るため
に、高速フーリエ変換（FFT）法を用いて、時間領域（t
ime domain）から振動数領域（frequency domain）に
移送（transfer）される。そして、この振動数スペクト
ラムは、その車両が固有振動数で振動しているかどうか
を測定するために解析される。もし、その車両の固有振
動数における振動の振幅が、車両の耐久性や乗員の快適
性および安全性の理由で受容できないならば、そのとき
は、その車両のフレーム、車体およびまたはサスペンシ
ョンが変更される。
置されて、その車両の動作を測定する。そして、そのセ
ンサー信号は、車両内の制御および処理システムによっ
て処理される。さらに特別には、その信号は、その与え
られた車両動作信号の振動数スペクトラムを得るため
に、高速フーリエ変換（FFT）法を用いて、時間領域（t
ime domain）から振動数領域（frequency domain）に
移送（transfer）される。そして、この振動数スペクト
ラムは、その車両が固有振動数で振動しているかどうか
を測定するために解析される。もし、その車両の固有振
動数における振動の振幅が、車両の耐久性や乗員の快適
性および安全性の理由で受容できないならば、そのとき
は、その車両のフレーム、車体およびまたはサスペンシ
ョンが変更される。
【０００４】一方、それらの意図した目的に達した信号
の振動数の内容成分を測定するために、FFTを用いて車
両動作信号を捉えて、解析することによって、車両の性
能を評価するための通常の方法およびシステムは、なお
多くの問題がある。例えば、現行のシステムおよび方法
は、大規模な処理能力とメモリー資源が必要である。現
行の方法（すなわちFFT）は、生産車両の制御および安
定システムのような製品埋め込みまたは組み込みシステ
ムにおける使用のためには、実用的でない。このように
車両動作信号の振動数解析は、試験段階および生産前の
車両に関する開発段階に限定されている。
の振動数の内容成分を測定するために、FFTを用いて車
両動作信号を捉えて、解析することによって、車両の性
能を評価するための通常の方法およびシステムは、なお
多くの問題がある。例えば、現行のシステムおよび方法
は、大規模な処理能力とメモリー資源が必要である。現
行の方法（すなわちFFT）は、生産車両の制御および安
定システムのような製品埋め込みまたは組み込みシステ
ムにおける使用のためには、実用的でない。このように
車両動作信号の振動数解析は、試験段階および生産前の
車両に関する開発段階に限定されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって、生産車両
制御および安定システムのような、生産車両への組み込
みシステムによるその後の使用のための車両動作信号を
解析するための、新規かつ改良されたシステムおよび方
法が必要なのである。その新規な改良されたシステムお
よび方法は、制限された計算資源および蓄積装置を有す
る組み込みシステムのために適しているに相違ない。
制御および安定システムのような、生産車両への組み込
みシステムによるその後の使用のための車両動作信号を
解析するための、新規かつ改良されたシステムおよび方
法が必要なのである。その新規な改良されたシステムお
よび方法は、制限された計算資源および蓄積装置を有す
る組み込みシステムのために適しているに相違ない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明の概念にしたが
って、車両動作信号を捉えて解析し、車両の性能を改良
するための方法およびシステムが提供される。このサン
プル抽出した車両動作信号は、オンライン振動数解析を
用いて時間領域から振動数領域に移送される。一旦、そ
のサンプル抽出した車両動作データのための振動数スペ
クトラムが得られると、対象の振動数と関連した振幅と
が確認される。実行されるテストの種類や解析されるべ
き車両部品に依存して、対象の固有振動数が、振動数ス
ペクトラム中に知られ、そして認識ないし確認される。
例えば、過酷な道路テストの間、フレーム、車体および
車両のサスペンションの性能を測定するための偏揺れ率
（yaw rate）または度合の信号における対象の固有振
動数は、それぞれ２Ｈｚおよび１０Ｈｚである。この発
明は、リアルタイムに、対象の振動数スペクトラムを計
算するために、重みフィルタ行列を提供する。この行列
は、与えられたサンプリング（sampling）時間、サンプ
リング率（sampling rate）、対象の振動数にしたがっ
て、予め計算される。さらに特別には、過酷な道路条件
のために、偏揺れ度合信号における２Hz、４Hz、６Hz、
８Hzおよび１０Hzの振動数が最も興味深い。このよう
に、この発明は、車両動作信号に表われる全ての可能性
ある振動数を得るために、高速フーリエ変換（FFT）を
実行する公知のシステムや方法に比較して、振動数スペ
クトラムを得るのに必要な計算回数を大幅に減少する。
リアルタイムで、その車両動作信号は、重みフィルタ行
列における対応ベクトルを乗じて、時間領域から振動数
領域に移送される。
って、車両動作信号を捉えて解析し、車両の性能を改良
するための方法およびシステムが提供される。このサン
プル抽出した車両動作信号は、オンライン振動数解析を
用いて時間領域から振動数領域に移送される。一旦、そ
のサンプル抽出した車両動作データのための振動数スペ
クトラムが得られると、対象の振動数と関連した振幅と
が確認される。実行されるテストの種類や解析されるべ
き車両部品に依存して、対象の固有振動数が、振動数ス
ペクトラム中に知られ、そして認識ないし確認される。
例えば、過酷な道路テストの間、フレーム、車体および
車両のサスペンションの性能を測定するための偏揺れ率
（yaw rate）または度合の信号における対象の固有振
動数は、それぞれ２Ｈｚおよび１０Ｈｚである。この発
明は、リアルタイムに、対象の振動数スペクトラムを計
算するために、重みフィルタ行列を提供する。この行列
は、与えられたサンプリング（sampling）時間、サンプ
リング率（sampling rate）、対象の振動数にしたがっ
て、予め計算される。さらに特別には、過酷な道路条件
のために、偏揺れ度合信号における２Hz、４Hz、６Hz、
８Hzおよび１０Hzの振動数が最も興味深い。このよう
に、この発明は、車両動作信号に表われる全ての可能性
ある振動数を得るために、高速フーリエ変換（FFT）を
実行する公知のシステムや方法に比較して、振動数スペ
クトラムを得るのに必要な計算回数を大幅に減少する。
リアルタイムで、その車両動作信号は、重みフィルタ行
列における対応ベクトルを乗じて、時間領域から振動数
領域に移送される。
【０００７】この発明のさらなる目的、特徴および利点
は、付属の図面に関連して引用されると、以下に続く記
述や付属の請求項を考慮することから明らかになる。
は、付属の図面に関連して引用されると、以下に続く記
述や付属の請求項を考慮することから明らかになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】まず、図１に関して、組込みすな
わち組み込みシステム（embedded system）１２を搭載
した車両１０が図示されている。組み込まれたシステム
１２は、車両動作信号を得るために複数のセンサー１４
と通信する。
わち組み込みシステム（embedded system）１２を搭載
した車両１０が図示されている。組み込まれたシステム
１２は、車両動作信号を得るために複数のセンサー１４
と通信する。
【０００９】一般に、組め込みシステム１２は、リード
オンリーメモリー（ROM）、ランダムアクセスメモリー
（RAM）、不揮発性メモリー（NVM）、または同様の素子
のような記憶媒体と通信するマイクロプロセッサを有す
る。
オンリーメモリー（ROM）、ランダムアクセスメモリー
（RAM）、不揮発性メモリー（NVM）、または同様の素子
のような記憶媒体と通信するマイクロプロセッサを有す
る。
【００１０】運転中に、組み込みシステム１２は、所定
のサンプリング時間（T）にセンサー１４が発生した車
両動作信号をサンプル抽出するシステム１２は、所定の
サンプリング率（rate）（Δｔ）でサンプルを得る。サ
ンプル抽出されたデータ（Ｎ）の全数は、等式Ｎ＝Ｔ／
Δｔで定められる。個別のサンプル抽出した信号は、項
ｒ（ｎΔｔ）で表わされ、ここで、ｎ＝０，１，・・・，
Ｎ−１であり、Hzで与えられた振動数（ｍΔｆ）のため
に振動の振幅と初期位相は、この開示における図示の目
的のために、項ｓ（ｍΔｆ）で表わされ、０≦ｍ＜NT／
２である。
のサンプリング時間（T）にセンサー１４が発生した車
両動作信号をサンプル抽出するシステム１２は、所定の
サンプリング率（rate）（Δｔ）でサンプルを得る。サ
ンプル抽出されたデータ（Ｎ）の全数は、等式Ｎ＝Ｔ／
Δｔで定められる。個別のサンプル抽出した信号は、項
ｒ（ｎΔｔ）で表わされ、ここで、ｎ＝０，１，・・・，
Ｎ−１であり、Hzで与えられた振動数（ｍΔｆ）のため
に振動の振幅と初期位相は、この開示における図示の目
的のために、項ｓ（ｍΔｆ）で表わされ、０≦ｍ＜NT／
２である。
【００１１】車両の動的な性能を測定するために、一般
的には車体動作信号のような、サンプル信号の最終ポイ
ントの離散有限フーリエ変換（DFFT）が実行される。こ
のような離散有限フーリエ変換は（DFFT）は、この発明
のよりよい理解を得るために以下のように表わされる。
時間領域から振動数領域への車体動作信号の移送は、次
の等式で記述される。
的には車体動作信号のような、サンプル信号の最終ポイ
ントの離散有限フーリエ変換（DFFT）が実行される。こ
のような離散有限フーリエ変換は（DFFT）は、この発明
のよりよい理解を得るために以下のように表わされる。
時間領域から振動数領域への車体動作信号の移送は、次
の等式で記述される。
【００１２】
【数７】
振幅は、次の等式で定義される。
【００１３】
【数８】
しかしながら、このフーリエ変換シリーズにおいて同一
の振動数を有する多項があるので、与えられた振動数の
実際の振幅は、次の等式を用いて計算される。
の振動数を有する多項があるので、与えられた振動数の
実際の振幅は、次の等式を用いて計算される。
【００１４】
【数９】
路面特性は、次の等式を用いて決定される。
【００１５】
【数１０】
ここで、Ｅは検出された振動数における車両の動きまた
は振動を起こすパワースペクトラムとして知られる。路
面特性を検出するために等式（２−６）を用いる主な利
点は、ルート関数を呼び出すことを避けることである。
このルート関数の使用を回避することは、組み込みシス
テムに特に限定され、増加している計算資源の必要性を
取り除くものである。
は振動を起こすパワースペクトラムとして知られる。路
面特性を検出するために等式（２−６）を用いる主な利
点は、ルート関数を呼び出すことを避けることである。
このルート関数の使用を回避することは、組み込みシス
テムに特に限定され、増加している計算資源の必要性を
取り除くものである。
【００１６】上記に示した等式（２−２）は、次の行列
式を用いて計算される。
式を用いて計算される。
【００１７】
【数１１】
ここに振動数ベクトルは次の等式で記述される。
【００１８】
【数１２】
そして、サンプル抽出された信号ベクトルは、この等式
で記述される。
で記述される。
【００１９】
【数１３】
そして重みフィルタ行列は、次の等式で記述される。
【００２０】
【数１４】
この発明の好ましい実施例において、計算時間および行
列式（３−３）を演算するために要求される計算資源を
減少するために、一つの方法が与えられる。この方法
は、特に組み込みシステムにおける使用に好適である。
これは次のようにサンプル抽出された信号のベクトルを
書き換えることによって、最初に達成される。
列式（３−３）を演算するために要求される計算資源を
減少するために、一つの方法が与えられる。この方法
は、特に組み込みシステムにおける使用に好適である。
これは次のようにサンプル抽出された信号のベクトルを
書き換えることによって、最初に達成される。
【００２１】
【数１５】
このように等式（３−１）は、
【数１６】
となる。
【００２２】等式（４−２）は、サンプル抽出信号にお
ける対象の振動数の存在と振幅とを確認する改良された
方法を提供する。この等式は、振動数スペクトラムＳ
Ｍｘ１が、サンプル抽出された信号ベクトル
ける対象の振動数の存在と振幅とを確認する改良された
方法を提供する。この等式は、振動数スペクトラムＳ
Ｍｘ１が、サンプル抽出された信号ベクトル
【数１７】
がｎ番目のサンプル抽出された信号ｒ（ｎΔｔ）（ｎ＝
０，１，・・・，Ｎ−１）を表わし、ＷＭｘＮが予め計算
された一定の重みフィルタ行列である場合に、
０，１，・・・，Ｎ−１）を表わし、ＷＭｘＮが予め計算
された一定の重みフィルタ行列である場合に、
【数１８】
のリニアな総和によって計算できることを表わす。
【００２３】項
【数１９】
は、振動数スペクトラムに対してｎ番目のサンプル信号
ｒ（ｎΔｔ）の寄与（contribution）である。連続する
信号の流れが、システムが生の信号（サンプルインター
バル）を受けるのと同一の割合で処理されなければなら
ない組み込みシステムにおいて、このシステムは遅すぎ
た信号にアクセスすることを許さない。これは、そのシ
ステムが、振動数スペクトラムを分析するために、あま
り大きくない大きさのFFT計算（データポイントにおけ
る多数の浮動作用（floating operation）を有するも
の）でさえも与える余裕がないとの理由からである。等
式（４−２）において、振動数スペクトラムを計算する
タスクが、N個のサンプルインターバルにおいて実行さ
れた現在の入力信号に依存するだけのN個のサブタスク
ｒ（ｎΔｔ）の寄与（contribution）である。連続する
信号の流れが、システムが生の信号（サンプルインター
バル）を受けるのと同一の割合で処理されなければなら
ない組み込みシステムにおいて、このシステムは遅すぎ
た信号にアクセスすることを許さない。これは、そのシ
ステムが、振動数スペクトラムを分析するために、あま
り大きくない大きさのFFT計算（データポイントにおけ
る多数の浮動作用（floating operation）を有するも
の）でさえも与える余裕がないとの理由からである。等
式（４−２）において、振動数スペクトラムを計算する
タスクが、N個のサンプルインターバルにおいて実行さ
れた現在の入力信号に依存するだけのN個のサブタスク
【数１７】
に分割される。組み込まれたシステムにおいて、この計
算はステップマシンループ内で完了する。第N番目のサ
ンプル抽出された信号が受信された後、振動数スペクト
ラムは完全に立ち上がる。等式４−２は、組み込まれた
システムにおけるオンライン振動数解析を提供する。
算はステップマシンループ内で完了する。第N番目のサ
ンプル抽出された信号が受信された後、振動数スペクト
ラムは完全に立ち上がる。等式４−２は、組み込まれた
システムにおけるオンライン振動数解析を提供する。
【００２４】この発明は、等式（５−３）の行列Wの各
エレメントを予め計算し、メモリーに記憶することによ
って等式（３−４）の金のかかるコサインおよびサイン
計算の資源を回避する。行列Wの各エレメントWｍｎは、
サンプリング数N、サンプリング時間Tおよび振動数領域
Mを含む所定のパラメータを用いて予め計算される。
エレメントを予め計算し、メモリーに記憶することによ
って等式（３−４）の金のかかるコサインおよびサイン
計算の資源を回避する。行列Wの各エレメントWｍｎは、
サンプリング数N、サンプリング時間Tおよび振動数領域
Mを含む所定のパラメータを用いて予め計算される。
【００２５】図２になされている参照は、上述した重み
フィルタ行列を予め計算することによって車両動作信号
を解析するための、本件発明の方法を図示するものであ
る。このプロセスは、実施されるテストの種類が決定す
るブロック５０で始まる。一般的車両テストは、これに
限定されないが、未舗装（でこぼこ）道路テストのよう
な、車両耐久性テストを含む。ブロック５１では、全振
動数スペクトラム解析が、FFTまたはその他のような、
通常の方法を用いて実行される。特別な対象である振動
数が、ブロック５２で表わされるように、この解析から
決定される。ブロック５４では、サンプリング時間およ
びサンプリング率が識別される。最終的に、ブロック５
６で表わされるように、上述した重みフィルタ行列が計
算される。
フィルタ行列を予め計算することによって車両動作信号
を解析するための、本件発明の方法を図示するものであ
る。このプロセスは、実施されるテストの種類が決定す
るブロック５０で始まる。一般的車両テストは、これに
限定されないが、未舗装（でこぼこ）道路テストのよう
な、車両耐久性テストを含む。ブロック５１では、全振
動数スペクトラム解析が、FFTまたはその他のような、
通常の方法を用いて実行される。特別な対象である振動
数が、ブロック５２で表わされるように、この解析から
決定される。ブロック５４では、サンプリング時間およ
びサンプリング率が識別される。最終的に、ブロック５
６で表わされるように、上述した重みフィルタ行列が計
算される。
【００２６】一旦重みフィルタ行列が特定のテストまた
は車両運転条件のために決定されると、その行列は、ブ
ロック５８で表わされるように、車両制御および安定シ
ステムのような生産車両組み込みシステムのメモリー装
置に記憶される。その行列は、サンプル抽出した車両動
作信号が時間領域から振動数領域に移送されるオンライ
ン振動数解析を実行することに利用される。この移送
は、リアルタイムに発生し、サンプル抽出された車両動
作データを記憶する中間ステップを要求しない。
は車両運転条件のために決定されると、その行列は、ブ
ロック５８で表わされるように、車両制御および安定シ
ステムのような生産車両組み込みシステムのメモリー装
置に記憶される。その行列は、サンプル抽出した車両動
作信号が時間領域から振動数領域に移送されるオンライ
ン振動数解析を実行することに利用される。この移送
は、リアルタイムに発生し、サンプル抽出された車両動
作データを記憶する中間ステップを要求しない。
【００２７】この発明について、第３図を参照して、得
られた車両動作信号を時間領域から振動数領域に移送す
るために重みフィルタ行列を用いてオンライン振動数解
析を行うための方法が図示されている。ブロック８０で
は、上述したシステム１２のようなそれに記憶された重
みフィルタ行列を有する組み込みシステムが、車両動作
信号を送ることを開始する。この車両動作信号は、偏揺
れ度合センサーまたは他の車両動作信号によって発生す
る偏揺れ度合信号である。それぞれ得られたデータサン
プルベクトルは、上に示したように、行列の対応する列
ベクトルによって乗ぜられ、ブロック８４で表わされる
ように対応する振動数成分に到達する。最終的に結果と
して得られる振動数データは、ブロック８６に表わされ
るように、車両ブレーキシステム、車両牽引制御システ
ム、車両安定システム等のような他の車両システムによ
る使用のために、システム１２のメモリー装置に記憶さ
れる。例えば、ブロック８８では、車両システムは、重
みフィルタ行列を用いて発生した振動数データを使用し
て、そのシステムの運転動作を修正したり効率化したり
する。
られた車両動作信号を時間領域から振動数領域に移送す
るために重みフィルタ行列を用いてオンライン振動数解
析を行うための方法が図示されている。ブロック８０で
は、上述したシステム１２のようなそれに記憶された重
みフィルタ行列を有する組み込みシステムが、車両動作
信号を送ることを開始する。この車両動作信号は、偏揺
れ度合センサーまたは他の車両動作信号によって発生す
る偏揺れ度合信号である。それぞれ得られたデータサン
プルベクトルは、上に示したように、行列の対応する列
ベクトルによって乗ぜられ、ブロック８４で表わされる
ように対応する振動数成分に到達する。最終的に結果と
して得られる振動数データは、ブロック８６に表わされ
るように、車両ブレーキシステム、車両牽引制御システ
ム、車両安定システム等のような他の車両システムによ
る使用のために、システム１２のメモリー装置に記憶さ
れる。例えば、ブロック８８では、車両システムは、重
みフィルタ行列を用いて発生した振動数データを使用し
て、そのシステムの運転動作を修正したり効率化したり
する。
【００２８】図４は、この発明において、期間中に偏揺
れ度合センサーから得られた車両偏揺れ度合信号１００
は、玉石道路上で車両を走行することによって発生され
る。図示されたように、偏揺れ度合信号１００は、多く
の振動数要素を含んでいる。車両の寿命、車両乗員の快
適性および車両の安定性に関して、これらの振動数成分
を解析するために、偏揺れ度合信号は、時間領域から振
動数領域に移送されなければならない。対象の各振動数
成分の振幅が、その時に決定される。
れ度合センサーから得られた車両偏揺れ度合信号１００
は、玉石道路上で車両を走行することによって発生され
る。図示されたように、偏揺れ度合信号１００は、多く
の振動数要素を含んでいる。車両の寿命、車両乗員の快
適性および車両の安定性に関して、これらの振動数成分
を解析するために、偏揺れ度合信号は、時間領域から振
動数領域に移送されなければならない。対象の各振動数
成分の振幅が、その時に決定される。
【００２９】図５には、重みフィルタ行列を用いて決定
される偏揺れ度合信号１００の振動数スペクトラムが示
されている。そしてその振動数の振幅が、分析され、受
容できる限界と比較される。図示されるように、その最
大振幅の振動数成分は、１０Ｈｚである。車両のサスペ
ンションの固有振動数は１０Ｈｚで生じることが知られ
ているので、車両のサスペンションの性能は決定され、
例えば、車両安定性制御システムは、この振動数データ
を使用して、システムの性能を効率化することができ
る。この発明の方法は、対象の振動数のみを計算するの
で、計算時間および計算資産の莫大な減少を実現でき
る。
される偏揺れ度合信号１００の振動数スペクトラムが示
されている。そしてその振動数の振幅が、分析され、受
容できる限界と比較される。図示されるように、その最
大振幅の振動数成分は、１０Ｈｚである。車両のサスペ
ンションの固有振動数は１０Ｈｚで生じることが知られ
ているので、車両のサスペンションの性能は決定され、
例えば、車両安定性制御システムは、この振動数データ
を使用して、システムの性能を効率化することができ
る。この発明の方法は、対象の振動数のみを計算するの
で、計算時間および計算資産の莫大な減少を実現でき
る。
【００３０】図６は、この発明において、一定期間にお
ける偏揺れ度合センサーから得られた車両の偏揺れ度合
信号１００’を表わすグラフである。
ける偏揺れ度合センサーから得られた車両の偏揺れ度合
信号１００’を表わすグラフである。
【００３１】この事例において、偏揺れ度合信号１０
０’は、うねり道路上に車両を走行することによって発
生された。同様に、偏揺れ度合信号１００に関して上記
に見られるように、偏揺れ度合信号１００’は、多くの
振動数部分を含んでいる。しかしながら、偏揺れ度合信
号１００’は、２Ｈｚで顕著に大きい振動数部分を有す
る。もちろん、このことは、この振動数における振幅
が、車両の寿命、安定性および車両乗員の快適性に関し
て、重大な影響を有することを見出すのにきわめて高い
重要性を有する。対象の振動数を含む偏揺れ度合信号１
００’の振動数スペクトラムが、図７に示されている。
図示されているように、２Ｈｚ部分を除いて、そのすべ
ての振動数の振幅は、比較的に小さい。この２Ｈｚ部分
は、車体またはフレームの固有振動数であることが判
る。車体またはフレームの固有振動数は、１０Ｈｚで生
じることが知られているから、車体またはフレームの性
能が測定ないし決定される。この発明を利用することに
よって、対象の振動数だけが計算され、計算時間および
計算資源の顕著な減少が実現できる。
０’は、うねり道路上に車両を走行することによって発
生された。同様に、偏揺れ度合信号１００に関して上記
に見られるように、偏揺れ度合信号１００’は、多くの
振動数部分を含んでいる。しかしながら、偏揺れ度合信
号１００’は、２Ｈｚで顕著に大きい振動数部分を有す
る。もちろん、このことは、この振動数における振幅
が、車両の寿命、安定性および車両乗員の快適性に関し
て、重大な影響を有することを見出すのにきわめて高い
重要性を有する。対象の振動数を含む偏揺れ度合信号１
００’の振動数スペクトラムが、図７に示されている。
図示されているように、２Ｈｚ部分を除いて、そのすべ
ての振動数の振幅は、比較的に小さい。この２Ｈｚ部分
は、車体またはフレームの固有振動数であることが判
る。車体またはフレームの固有振動数は、１０Ｈｚで生
じることが知られているから、車体またはフレームの性
能が測定ないし決定される。この発明を利用することに
よって、対象の振動数だけが計算され、計算時間および
計算資源の顕著な減少が実現できる。
【００３２】
【発明の効果】したがって、この発明は、公知技術のシ
ステムや方法を超えて、多くの利点および利益を有す
る。例えば、この発明は、車両動作信号における対象
の、ある振動数の存在や振幅を決定するための方法を提
供する。この車両動作信号は、車両安定制御システムの
ような組み込み車両システムによって得られる。この得
られた信号は、時間領域から振動数領域にリアルタイム
に移送される。この最終の振動数および振幅のデータ
は、種々の車両制御システムの運用操作を修正したり、
効率化したりするのに用いられる。例えば、もし、対象
の特別の振動数の振幅が、組み込みシステムのメモリー
に記憶されている規定の閾値を超えるならば、そのシス
テムは、異なる状態またはモードで運転操作することを
決定する。
ステムや方法を超えて、多くの利点および利益を有す
る。例えば、この発明は、車両動作信号における対象
の、ある振動数の存在や振幅を決定するための方法を提
供する。この車両動作信号は、車両安定制御システムの
ような組み込み車両システムによって得られる。この得
られた信号は、時間領域から振動数領域にリアルタイム
に移送される。この最終の振動数および振幅のデータ
は、種々の車両制御システムの運用操作を修正したり、
効率化したりするのに用いられる。例えば、もし、対象
の特別の振動数の振幅が、組み込みシステムのメモリー
に記憶されている規定の閾値を超えるならば、そのシス
テムは、異なる状態またはモードで運転操作することを
決定する。
【００３３】上述の説明は、この発明の好ましい実施例
を開示し、記述した。当業者は、このような記述から、
さらには、付属の図および請求項から、以下の請求項に
規定された発明の真の精神および正当な範囲を逸脱しな
いで、変更や修正をすることができることを容易に認識
できるものである。
を開示し、記述した。当業者は、このような記述から、
さらには、付属の図および請求項から、以下の請求項に
規定された発明の真の精神および正当な範囲を逸脱しな
いで、変更や修正をすることができることを容易に認識
できるものである。
【図１】この発明のシステムを有する車両の斜視図
【図２】この発明に関し、車両動作信号を解析する方法
を示すフロー図
を示すフロー図
【図３】この発明に関し、車両を試験し、限定された振
動数スペクトラムを用いて車両動作信号を解析するフロ
ー図
動数スペクトラムを用いて車両動作信号を解析するフロ
ー図
【図４】この発明に関し、玉石道路（cobble stone r
oad）テストの間に、偏揺れ度合によって得られる車両
偏揺れ度合信号を表わすグラフ
oad）テストの間に、偏揺れ度合によって得られる車両
偏揺れ度合信号を表わすグラフ
【図５】この発明に関し、玉石道路テストの間に、偏揺
れ度合センサーによって得られる偏揺れ度合信号の振動
数スペクトラム
れ度合センサーによって得られる偏揺れ度合信号の振動
数スペクトラム
【図６】この発明に関し、うねった道路（undulating
road）テストの間に、偏揺れ度合センサーによって得ら
れる車両偏揺れ度合信号を表わすグラフ
road）テストの間に、偏揺れ度合センサーによって得ら
れる車両偏揺れ度合信号を表わすグラフ
【図７】この発明に関し、うねった道路テストの間に、
偏揺れ度合センサーによって得られる偏揺れ度合信号の
振動数スペクトラム
偏揺れ度合センサーによって得られる偏揺れ度合信号の
振動数スペクトラム
１０……車両
１２……埋め込みすなわち組み込みシステム
１４……センサー
５０、５１、５２、５４、５６、５８、８０、８４、８
６、８８……ブロック １００、１００’……偏揺れ度合
６、８８……ブロック １００、１００’……偏揺れ度合
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ヨングル・ロウ
アメリカ合衆国、ミシガン州 48316、シ
ェルビー・ティーダブリュピー、カークリ
ッジ・ティーアールエル 56851
(72)発明者 フリッツ・ポール−エミル・ディルガー
アメリカ合衆国、ミシガン州 48073、ロ
イヤル・オーク、イースト・ラサル・アベ
ニュー 132
(72)発明者 ジェフリー・トーマス・ムッソン
アメリカ合衆国、ミシガン州 48239、ウ
ォーターフォード、ノッティンガム 2854
Ｆターム(参考） 2G064 AA14 AB16 CC42 CC43 CC53
3D001 AA02 CA01 DA17 EA44 EC06
ED04 ED16
Claims (15)
- 【請求項１】 車両動作信号の振動数の内容を測定する
車両用の方法であって、 車両動作信号をサンプリングすること、 そのサンプル抽出した車両動作信号を時間領域から振動
数領域に移送して全振動数スペクトラムを得ること、 その全振動数スペクトラムにおける対象の少なくとも１
つの振動数を確認すること、 その対象の少なくとも１つの振動数について重みフィル
タ行列を計算すること、 その重みフィルタ行列を組み込まれた車両制御システム
に記憶すること、 その組み込まれた車両制御システムを用いて車両動作信
号をサンプリングすること、 その組み込まれた車両制御システムは、対象の少なくと
も１つの振動数を用いて車両の性能を制御し、これによ
ってサンプル抽出された車両動作信号に現れる対象の少
なくとも１つの振動数の振幅を規定すること、を有する
ことを特徴とする方法。 - 【請求項２】 前記動作信号を得るためのサンプリング
時間を決定することをさらに有することを特徴とする請
求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記動作信号を得るためのサンプリング
率を決定することをさらに有することを特徴とする請求
項１記載の方法。 - 【請求項４】 前記対象の少なくとも１つの振動数が、
前記車両動作信号に関する高速フーリエ変換を実行する
ことによって確認されることを特徴とする請求項１記載
の方法。 - 【請求項５】 前記重みフィルタ行列は、次の式によっ
て定まることを特徴とする請求項１記載の方法。 【数１】 - 【請求項６】 前記対象の少なくとも１つの振動数は、
次の式を用いることによって定められることを特徴とす
る請求項１記載の方法。 【数２】 - 【請求項７】 車両動作信号の振動数の内容を測定する
方法であって、 組み込み車両制御システムを用いて車両動作信号をサン
プリングすること、 重みフィルタ行列を用いて車両動作信号に現れる少なく
とも１つの振動数の振幅を決定すること、 前記対象の少なくとも１つの振動数の振幅を用いて組み
込まれた車両制御システムの動作を制御すること、を有
することを特徴とする方法。 - 【請求項８】 前記動作信号を得るためのサンプリング
時間を決定することをさらに有することを特徴とする請
求項７記載の方法。 - 【請求項９】 前記動作信号を得るためにサンプリング
率を決定することをさらに有することを特徴とする請求
項７記載の方法。 - 【請求項１０】 前記対象の少なくとも１つの振動数の
振幅は、前記動作信号に関する高速フーリエ変換を実行
することによって確認されることをさらに有することを
特徴とする請求項７記載の方法。 - 【請求項１１】 前記重みフィルタ行列は、以下の式に
よって定められることを特徴とする請求項７記載の方
法。 【数３】 - 【請求項１２】 前記対象の少なくとも１つの振動数
は、次の式を用いて定められることを特徴とする請求項
１１記載の方法。 【数４】 - 【請求項１３】 車両動作信号の振動数の内容を測定す
るためのシステムであって、そのシステムは、 車両動作信号をサンプリングするための組み込み車両制
御システムと、 この組み込み車両制御システムのメモリーに記憶され、
車両動作信号に存在する対象の少なくとも１つの振動数
の振幅を測定するための重みフィルタ行列とからなり、 前記組み込み車両制御システムは、対象の少なくとも１
つの振動数の振幅を用いて、前記車両制御システムの動
作を制御することを特徴とするシステム。 - 【請求項１４】 前記重みフィルタ行列は、次の数式に
よって定められることを特徴とする請求項１３記載のシ
ステム。 【数５】 - 【請求項１５】 前記対象の少なくとも１つの振動数
が、次式を用いて測定されることを特徴とする請求項１
１記載のシステム。 【数６】
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US09/822954 | 2001-03-30 | ||
| US09/822,954 US6374163B1 (en) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | Online frequency analysis for resource optimized systems |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003021556A true JP2003021556A (ja) | 2003-01-24 |
Family
ID=25237404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002098817A Ceased JP2003021556A (ja) | 2001-03-30 | 2002-04-01 | 資源効率化システムのためのオンライン振動数解析 |
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|---|---|
| US (1) | US6374163B1 (ja) |
| JP (1) | JP2003021556A (ja) |
| DE (1) | DE10213761A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US6993449B2 (en) | 2004-01-31 | 2006-01-31 | Continental Teves, Inc. | Tire pressure loss detection |
| US7831354B2 (en) * | 2004-03-23 | 2010-11-09 | Continental Teves, Inc. | Body state estimation of a vehicle |
| US7031816B2 (en) * | 2004-03-23 | 2006-04-18 | Continental Teves, Inc. | Active rollover protection |
| US7369927B2 (en) * | 2004-04-02 | 2008-05-06 | Continental Teves, Inc. | Active rollover protection utilizing steering angle rate map |
| US7239952B2 (en) * | 2004-12-08 | 2007-07-03 | Continental Teves, Inc. | Reduced order parameter identification for vehicle rollover control system |
| US7557697B2 (en) * | 2005-02-22 | 2009-07-07 | Continental Teves, Inc. | System to measure wheel liftoff |
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| CN102519582B (zh) * | 2011-12-22 | 2013-11-06 | 南京航空航天大学 | 航空发动机振动信号的盲源分离方法 |
| CN112880813B (zh) * | 2021-01-20 | 2023-06-02 | 长沙理工大学 | 一种混凝土泵车臂架固有频率计算方法及装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0526917A (ja) * | 1991-07-17 | 1993-02-05 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用周波数スペクトル分析装置 |
| JPH05213195A (ja) * | 1991-03-27 | 1993-08-24 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 鉄道車両のアクティブ制御による振動抑制方法 |
| JPH06135214A (ja) * | 1992-10-28 | 1994-05-17 | Mazda Motor Corp | 路面状態判定装置 |
| JPH09203680A (ja) * | 1996-01-26 | 1997-08-05 | Nippon Soken Inc | タイヤ空気圧検知装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5736923A (en) * | 1995-07-11 | 1998-04-07 | Union Switch & Signal Inc. | Apparatus and method for sensing motionlessness in a vehicle |
| US5991692A (en) * | 1995-12-28 | 1999-11-23 | Magellan Dis, Inc. | Zero motion detection system for improved vehicle navigation system |
-
2001
- 2001-03-30 US US09/822,954 patent/US6374163B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-03-26 DE DE10213761A patent/DE10213761A1/de not_active Withdrawn
- 2002-04-01 JP JP2002098817A patent/JP2003021556A/ja not_active Ceased
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05213195A (ja) * | 1991-03-27 | 1993-08-24 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 鉄道車両のアクティブ制御による振動抑制方法 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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