JP2006064522A - Integration processing apparatus for measurement signal - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、計測信号の積分処理装置に関し、特に、ロールレートセンサからの情報を積分処理し傾斜角度を算出するロールオーバ判定装置等に用いて好適な計測信号の積分処理装置に関するものである。 The present invention relates to a measurement signal integration processing device, and more particularly to a measurement signal integration processing device suitable for use in a rollover determination device or the like that integrates information from a roll rate sensor and calculates a tilt angle.
一般に、ロールオーバ判定装置においては、ロールレート(角速度)センサの出力信号を積分処理して車両の傾斜角度を求めるが、ロールレートセンサの出力信号にセンサ自身のドリフトにより超低周波帯域のオフセット信号が重畳するため、この信号を直接積分処理すると直流信号成分の影響で積分処理結果にオフセット成分が重畳するとともに発散し、正確な傾斜角度が求められないという問題がある。
そこで、従来、ハイパスフィルタを用いて対象信号に含まれる直流オフセット成分を抽出し、その信号を対象信号に加算し、直流成分を除去しているが、この除去処理では直流成分が完全に除去できないため、この信号を長時間、完全積分処理すると発散に至ることが多く、よって、通常は、直流オフセット除去回路と直列に所定の放電時定数を待たせて不完全積分を行う積分回路を配列したものを用いているが、不完全積分を用いると、長期間、傾斜角度に変化がない場合、放電時定数に従い、傾斜角度が実際より小さく計測されるという問題がある。
In general, in a rollover determination device, an output signal of a roll rate (angular velocity) sensor is integrated to obtain a vehicle inclination angle. However, an offset signal in an extremely low frequency band is detected by the drift of the sensor itself in the output signal of the roll rate sensor. Therefore, when this signal is directly integrated, there is a problem that an offset component is superimposed on the integration processing result and diverges due to the influence of the DC signal component, so that an accurate inclination angle cannot be obtained.
Therefore, conventionally, a high-pass filter is used to extract a DC offset component included in the target signal, and the signal is added to the target signal to remove the DC component. However, this removal process cannot completely remove the DC component. Therefore, when this signal is completely integrated for a long time, it often causes divergence. Therefore, normally, an integration circuit that performs incomplete integration by waiting for a predetermined discharge time constant in series with the DC offset elimination circuit is arranged. However, if incomplete integration is used, there is a problem that the tilt angle is measured smaller than the actual time according to the discharge time constant if there is no change in the tilt angle for a long period of time.
この長時間の、傾斜角度に変化がない場合の静的な傾斜角度の計測には、例えば、加速度センサを用いて、重力加速度を基準に傾斜を求めているものがある(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。
また、車両の走行時に生じる衝突の現象を検出した後に短時間の積分処理により、発散現象を回避する方法もある(例えば、特許文献3参照)。
In the measurement of the static tilt angle when there is no change in the tilt angle for a long time, for example, there is one in which the tilt is obtained with reference to the gravitational acceleration using an acceleration sensor (for example, Patent Document 1). And Patent Document 2).
In addition, there is a method of avoiding the divergence phenomenon by detecting a collision phenomenon that occurs when the vehicle travels and then performing a short integration process (see, for example, Patent Document 3).
しかしながら、上記特許文献1および特許文献2の場合は、停車時の計測には有効であるが、衝撃が生じる走行時には計測できない欠点があり、また、重力加速度レベルを計測する高感度加速度センサが必要になるので、コストアップになるという問題点があった。
また、上記特許文献3の場合は、車両の走行時に生じる衝突の判定に有効であるが、ロールオーバ判定ではロールレートが比較的小さい傾斜路を継続走行する時にも積分処理を継続し、車両の傾斜角度を求める必要があるので、利用できない(有効でない)という問題点があった。
However, in the case of
Further, in the case of the above-mentioned
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、高感度加速度センサを要することなく、静的な車両の傾斜角度と動的な車両の傾斜角度を検知できる安価で高精度の計測信号の積分処理装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is inexpensive and highly accurate that can detect a static vehicle inclination angle and a dynamic vehicle inclination angle without requiring a high-sensitivity acceleration sensor. An object of the present invention is to obtain an integration processing apparatus for measurement signals.
この発明に係る計測信号の積分処理装置は、車両のロールレートを検出するロールレートセンサ1と、このロールレートセンサ1の検出出力を積分処理して車両の傾斜角度に重畳する直流オフセット成分または積分処理の発散現象を除去する直流オフセット処理手段2と、この直流オフセット除去手段2の出力に基づき、傾斜路からの車両の発進時に対応して、車両の静的な傾斜角度を補正する傾斜角度補正手段3と備えたものである。
A measurement signal integration processing device according to the present invention includes a
この発明は、直流帯域に近い緩やかに変化する傾斜角度の情報を除去しないので、精度の良い車両の傾斜角度計測が可能になり、また、IG・ON/OFFあるいは車速から車両停車時の傾斜角度を記憶し、車両発進時に積分処理機能に加算することにより、慣用の加速度センサの情報を用いないで静的な傾斜角度を求めることができるので、計測精度の向上、構成の簡略化、コストの低廉化が図れるという効果がある。 Since the present invention does not remove the information of the gently changing inclination angle close to the DC band, it becomes possible to measure the inclination angle of the vehicle with high accuracy, and the inclination angle when the vehicle is stopped from the IG / ON / OFF or the vehicle speed. Is stored and added to the integration processing function when the vehicle is started, so that a static inclination angle can be obtained without using information of a conventional acceleration sensor, so that the measurement accuracy is improved, the configuration is simplified, and the cost is reduced. There is an effect that the cost can be reduced.
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による計測信号の積分処理装置の構成を示すブロック図である。
図1において、本実施の形態による計測信号の積分処理装置は、ロールレート(角速度)Rr(deg/sec)を検出するロールレート検出手段としてのロールレートセンサ1と、ロールレートセンサ1の出力信号すなわちロールレートRrを(完全)積分処理し、車両の傾斜角度検出信号に重畳する直流オフセット成分あるいは積分処理の発散現象を除去して車両の静的な傾斜角度Ra(s)、つまり、長時間の傾斜角度に変化がない場合の傾斜角度Ra(s)を出力する直流オフセット処理手段2と、傾斜路からの発進時に対応して、直流オフセット処理手段2から出力される車両の静的な傾斜角度Ra(s)を補正する傾斜角度補正手段3とを備える。
An embodiment of the present invention will be described below.
1 is a block diagram showing a configuration of a measurement signal integration processing device according to
In FIG. 1, the measurement signal integration processing device according to the present embodiment includes a
直流オフセット処理手段2は、ロールレートセンサ1からのロールレートRrを積分処理する積分処理部21と、この積分処理部21からの出力信号Ra(ロールアングル(deg))に対して重み付け加算平均処理を行ってその超低周波オフセット(以下、直流オフセットと称する)成分を除去する重み付け加算平均処理部22と、ロールレートセンサ1からのロールレートRrまたは破線aで示す積分処理部21からの出力信号Raのレベルを判定し、重み付け加算平均処理部22の作動/休止を制御するロールレート判定部23とを備える。
The DC
また、傾斜角度補正手段3は、車両の車速を監視し一定時間(t1)の停車・走行あるいはイグニッションスイッチのON/OFF(以下、IG・ON/OFFと記す)を判定する車両動作判定部31と、この車両動作判定部31からの出力が停車またはIG・OFFを表す場合にそのときの重み付け加算平均処理部22の出力側に得られる傾斜角度Raを傾斜角度Ra(s)として記憶する記憶部32と、車両動作判定部31の出力に応答してIG・ONまたは車両が走行を開始した時、つまり発進時に、記憶部32で記憶しておいた傾斜角度Ra(s)を積分処理部21に設定する、つまり、積分処理部21における積分処理に記憶部32で記憶しておいた傾斜角度Ra(s)を積分処理部21の処理に加算する傾斜角度設定部33とを備える。
Further, the inclination angle correcting means 3 monitors the vehicle speed of the vehicle and determines whether the vehicle is stopped / running for a certain time (t1) or ON / OFF of the ignition switch (hereinafter referred to as IG / ON / OFF). When the output from the vehicle
なお、記憶部32に記憶される停車時の車両の傾斜角度Ra(s)は、一例として、IG・OFF直後または車速が0km/h後X秒後の傾斜角度Raを記憶するものとする。また、記憶部32に記憶しておいた傾斜角度Ra(s)を積分処理部21に傾斜角度設定部33により設定するタイミングは、例えばIG・ON後3秒後または車両が0km/hを超えたときに行う。
As an example, the vehicle tilt angle Ra (s) stored in the
次に、動作について、図2〜図4を参照して説明する。
先ず、図2は、直流オフセット処理手段2における直流オフセット処理の仕方を示しており、ロールレートセンサ1からのロールレートRrを直流オフセット処理手段2の積分処理部21で積分処理(Ra=∫Rrdt)して重み付け加算平均処理部22に供給する。一方、ロールレートセンサ1からのロールレートRrはロールレート判定部23にも供給され、ロールレート判定部23は、ロールレートRrの値が所定の値nより小さいか否かを判別し、ロールレートRrの値が所定の値nより小さいときに重み付け加算平均処理部22を作動して直流オフセット処理機能を起動させる。
Next, the operation will be described with reference to FIGS.
First, FIG. 2 shows a method of DC offset processing in the DC offset processing means 2, and the roll rate Rr from the
また、図3は、図1の傾斜角度補正手段3における静的な傾斜角度補正の仕方の一例を示しており、ここでは、IG・ON/OFFを監視し、そのIG・ON/OFFを判定する場合であり、車両動作判定部31は一例としてイグニッションスイッチ(図示せず)に接続された入力端子31aからの信号からIG・ON/OFFを判定するIG・ON/OFF判定部31bと、このIG・ON/OFF判定部31bの出力と記憶部32の出力に基づいてそのゲートを開閉するゲート回路例えばAND回路31cで構成した場合である。
FIG. 3 shows an example of a static inclination angle correction method in the inclination angle correction means 3 of FIG. 1. Here, the IG / ON / OFF is monitored and the IG / ON / OFF is determined. As an example, the vehicle
図3において、ロールレートセンサ1からのロールレートRrを積分処理部21で積分処理(Ra=∫Rrdt)して重み付け加算平均処理部22に供給し、重み付け加算平均処理部22で積分処理部21からの出力信号Raに対して重み付け加算平均処理を行ってその直流オフセット成分を除去し、IG・ON/OFF判定部31bの判定がIG−OFFの場合にそのときの重み付け加算平均処理部22の出力側に得られる傾斜角度Raを傾斜角度Ra(s)として記憶する記憶部32に記憶させる。そして、IG・ON/OFF判定部31bの判定がONになると、AND回路31cがそのゲートを開いて記憶部32に記憶されていた傾斜角度Ra(s)が傾斜角度設定部33に供給され、傾斜角度設定部33では、IG・ON時に、記憶部32で記憶しておいた傾斜角度Ra(s)を車両発進時の傾斜角度Ra(s)として積分処理部21に設定する、つまり、積分処理部21における積分処理に記憶部32で記憶しておいた傾斜角度Ra(s)を加算する。
In FIG. 3, the roll rate Rr from the
なお、この場合のIG・ON/OFF判定部31bにおけるIG・ON/OFFのタイミングの検出は、エアバッグECU(図示せず)の電源を監視することで実現できる。
従って、この図3の場合は、IG・ON/OFF時の傾斜角度を記憶し、発進時に積分処理機能に加算することにより、慣用の加速度センサの情報を用いないで、静的な傾斜角度を求めることができる。
In this case, the detection of the IG / ON / OFF timing in the IG / ON /
Therefore, in the case of FIG. 3, the inclination angle at the time of IG · ON / OFF is stored and added to the integration processing function at the start, so that the static inclination angle can be obtained without using the information of the conventional acceleration sensor. Can be sought.
また、図4は、図1の傾斜角度補正手段3における静的な傾斜角度補正の仕方の他の例を示しており、ここでは、車速およびこの車速が0km/hである場合を含むその継続時間を監視し、車両の停止、発進を判定する場合であり、車両動作判定部31はこの場合には入力端子31aに印加される車速センサ(図示せず)の出力から車両の停止、発進を判定する車速検出部31dと、この車速検出部31dの出力と記憶部32の出力に基づいてそのゲートを開閉するゲート回路例えばAND回路31cで構成した場合である。
FIG. 4 shows another example of the static inclination angle correction method in the inclination angle correction means 3 of FIG. 1. Here, the vehicle speed and its continuation including the case where the vehicle speed is 0 km / h are shown. In this case, the vehicle
図4において、ロールレートセンサ1からのロールレートRrを積分処理部21で積分処理(Ra=∫Rrdt)して重み付け加算平均処理部22に供給し、重み付け加算平均処理部22で積分処理部21からの出力信号Raに対して重み付け加算平均処理を行ってその直流オフセット成分を除去し、車速検出部31dの判定が車速0km/hの場合、即ち車両が停止の場合にそのときの重み付け加算平均処理部22の出力側に得られる傾斜角度Raを傾斜角度Ra(s)として記憶部32に記憶させる。そして、車速検出部31dの判定が車速0km/hでない場合、即ち車両が発進の場合になると、AND回路31cがそのゲートを開いて記憶部32に記憶されていた傾斜角度Ra(s)が傾斜角度設定部33に供給され、傾斜角度設定部33では、車両停止時に、記憶部32で記憶しておいた傾斜角度Ra(s)を車両発進時の傾斜角度Ra(s)として積分処理部21に設定する、つまり、積分処理部21における積分処理に記憶部32で記憶しておいた傾斜角度Ra(s)を加算する。
In FIG. 4, the roll rate Rr from the
従って、この図4の場合は、図3の場合と同様に、慣用の加速度センサの情報を用いないで静的な傾斜角度を求めることができると共に、車速およびその継続時間を監視することにより、信号待ち、アイドリング、定速走行などが判断できるので、加算補正の頻度が高まり、傾斜角度の測定精度が向上する。 Therefore, in the case of FIG. 4, as in the case of FIG. 3, the static inclination angle can be obtained without using the information of the conventional acceleration sensor, and the vehicle speed and the duration thereof are monitored, Since signal waiting, idling, constant speed traveling, and the like can be determined, the frequency of addition correction is increased, and the measurement accuracy of the tilt angle is improved.
このようにして、この実施の形態1では、ロールレートRrの小さい時、すなわち傾斜角度の小さい時に直流オフセット除去処理(積分処理の発散現象の除去処理も含む)を行い、ロールレートRrが大きくなると直流除去処理を中止することにより、直流帯域に近い緩やかに変化する傾斜角度の情報を除去しないので精度の良い車両の傾斜角度計測が可能になる。
また、IG・ON/OFFあるいは車速から車両停車時の傾斜角度を記憶し、車両発進時に積分処理機能に加算することにより、慣用の加速度センサの情報を用いないで静的な傾斜角度を求めることができるので、構成の簡略化、コストの低廉化が図れる。
Thus, in the first embodiment, when the roll rate Rr is small, that is, when the tilt angle is small, the DC offset removal process (including the removal process of the divergence phenomenon of the integration process) is performed, and the roll rate Rr becomes large. By canceling the direct current removal processing, information on the inclination angle that gradually changes close to the direct current band is not removed, so that the vehicle inclination angle can be measured with high accuracy.
In addition, the inclination angle when the vehicle is stopped is stored from IG / ON / OFF or vehicle speed, and is added to the integration processing function when starting the vehicle, thereby obtaining the static inclination angle without using information from a conventional acceleration sensor. Therefore, the configuration can be simplified and the cost can be reduced.
実施の形態2.
図5は、この発明の実施の形態2による計測信号の積分処理装置の構成を示すブロック図である。なお、図5において、図1と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
本実施の形態では、上記実施の形態1の図1における重み付け加算平均処理部22の部分を、実質的に積分処理部21の前段に入れ換え配置した場合である。
図5において、直流オフセット処理手段2Aは、ロールレートセンサ1からのロールレートRrに対して重み付け加算平均処理を行ってその超低周波オフセット(以下、直流オフセットと称する)成分を除去する重み付け加算平均処理部22と、重み付け加算平均処理部22からの出力信号Rr1を積分処理する積分処理部21と、ロールレートセンサ1からのロールレートRrまたは破線aで示す積分処理部21からの出力信号Raのレベルを判定し、重み付け加算平均処理部22の作動/休止を制御するロールレート判定部23とを備える。
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the measurement signal integration processing device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 5, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In the present embodiment, the weighted
In FIG. 5, the DC offset processing means 2A performs a weighted averaging process on the roll rate Rr from the
また、傾斜角度補正手段3は、図1と同様の車両動作判定部31、記憶部32と、傾斜角度設定部33とを備え、ここでは、記憶部32が車両動作判定部31からの出力が停車またはIG・OFFを表す場合にそのときの積分処理部21の出力側に得られる傾斜角度Raを傾斜角度Ra(s)として記憶する以外は図1の場合と同様である。従って、全体の動作も、上記の重み付け加算平均処理部22と積分処理部21の動作が前後している以外は、実質的に図1の場合と同様であるので、その説明を省略する。
In addition, the inclination angle correction means 3 includes a vehicle
このようにして、この実施の形態2でも、上記実施の形態1と同様、精度の良い車両の傾斜角度計測が可能になると共に、慣用の加速度センサの情報を用いないで静的な傾斜角度を求めることができ、構成の簡略化、コストの低廉化が図れる。 As described above, in the second embodiment, as in the first embodiment, it is possible to measure the vehicle tilt angle with high accuracy and to obtain a static tilt angle without using information from a conventional acceleration sensor. Therefore, the configuration can be simplified and the cost can be reduced.
実施の形態3.
図6は、この発明の実施の形態3による計測信号の積分処理装置の構成を示すブロック図である。なお、図6において、図1と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
本実施の形態では、ロールレートセンサ1のロールレートRrの直流オフセットドリフトが大きい場合は、このロールレートRrの直流オフセット成分に対しても、直流オフセット除去を行うもので、ロールレートRrの信号から直流オフセット成分を除去し、直流オフセット除去後のロールレートRr1の信号を求め、この直流オフセット除去後のロールレートRr1に対して、上記実施の形態1と同様の処理を行うものである。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a measurement signal integration processing device according to
In the present embodiment, when the DC offset drift of the roll rate Rr of the
図6において、ロールレートセンサ1と第2の直流オフセット処理手段としての直流オフセット処理手段2の間にロールレートセンサ1の出力信号すなわちロールレートRrの直流オフセット成分を除去する第1の直流オフセット処理手段としての直流オフセット処理手段4を設ける。
この直流オフセット処理手段4は、ロールレートセンサ1からのロールレートRrに対して重み付け加算平均処理を行ってその直流オフセット成分を除去する重み付け加算平均処理部41と、ロールレートセンサ1からのロールレートRrのレベルを判定し、重み付け加算平均処理部41の作動/休止を制御するロールレート判定部42とを備える。その他の構成は、図1の場合と同様である。
In FIG. 6, the first DC offset processing for removing the output signal of the
The DC offset processing means 4 performs a weighted averaging process on the roll rate Rr from the
次に、動作について、図7等を参照して説明する。
先ず、図7は、直流オフセット処理手段4および直流オフセット処理手段2における直流オフセット処理の仕方を示しており、ロールレートセンサ1からのロールレートRrを直流オフセット処理手段4の重み付け加算平均処理部41に供給する。一方、ロールレートセンサ1からのロールレートRrはロールレート判定部42にも供給され、ロールレート判定部42は、ロールレートRrの値、つまり走行中の車両のゆれが閾値値mより小さいか否かを判別し、ロールレートRrの値が所定の値mより小さいときに重み付け加算平均処理部41を作動して直流オフセット処理機能を起動させる。
Next, the operation will be described with reference to FIG.
First, FIG. 7 shows a method of direct current offset processing in the direct current offset processing means 4 and direct current offset processing means 2, and the roll rate Rr from the
そして、重み付け加算平均処理部41の出力Rr1は、次段の直流オフセット処理手段2に供給され、その後は、図2の場合と同様に、直流オフセット処理手段2の積分処理部21で積分処理(Ra=∫Rr1dt)して重み付け加算平均処理部22に供給する。一方、重み付け加算平均処理部41の出力Rr1はロールレート判定部23にも供給され、ロールレート判定部23は、重み付け加算平均処理部41の出力Rr1の値、つまり直流オフセット成分に走行中の車両のゆれを加算した値が閾値n1より小さいか否かを判別し、重み付け加算平均処理部41の出力Rr1の値が閾値値n1より小さいときに重み付け加算平均処理部22を作動して直流オフセット処理機能を起動させる。
Then, the output Rr 1 of the weighted
また、傾斜角度補正手段3は、車両の車速を監視し一定時間(t1)の停車・走行あるいはIG・ON/OFFを判定する車両動作判定部31からの出力が停車またはIG・OFFを表す場合にそのときの重み付け加算平均処理部22の出力側に得られる傾斜角度Raを順次傾斜角度Ra(s)として記憶部32に記憶し、傾斜角度設定部33において、車両動作判定部31の出力に応答してIG・ONまたは車両が走行を開始した時つまり発進時に、記憶部32で記憶しておいた傾斜角度Ra(s)を積分処理部21に設定する。つまり、積分処理部21における積分処理に記憶部32で記憶しておいた傾斜角度Ra(s)を積分処理部21の処理に加算する。
Further, the inclination
このようにして、この実施の形態3では、直流オフセット処理した後のロールレートRr1の信号で信号レベルを判定し、積分処理後の直流オフセット除去の作動/休止が判定できるので、直流オフセット除去判定に信号極性による片寄りが解消され、直流オフセット処理の安定度と精度の向上に寄与できる。 Thus, in the third embodiment, the signal level is determined by the signal of the roll rate Rr 1 after the DC offset process, and the operation / pause of the DC offset removal after the integration process can be determined. The deviation due to the signal polarity is eliminated in the determination, which can contribute to improvement in stability and accuracy of the DC offset processing.
実施の形態4.
図8は、この発明の実施の形態4による計測信号の積分処理装置の構成を具体的に示すブロック図である。なお、図8において、図6と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
本実施の形態では、一例として、図6における重み付け加算平均処理部41、積分処理部21および重み付け加算平均処理部22の具体例を示すものである。
図8において、重み付け加算平均処理部41は、ロールレートセンサ1からのロールレートRr、即ちロールレートセンサ1の出力信号Vi(t)から後述の参照信号を減算する減算器41aと、この減算器41aからのロールレートRrが所定の値m(deg/sec)より小さいか否かを判別するロールレート比較判定部41bと、ロールレートRrが閾値mより小さい場合、つまり直流オフセット除去機能の作動時に、重み係数kの値N1に設定し、ロールレートRrが閾値mより大きい場合、つまり直流オフセット除去機能の休止時に、重み係数kの値を0に設定する重み係数設定部41cと、重み係数設定部41cの出力と後述のシフトレジスタ41eの出力Vref(t−1)を加算し、その出力側に参照信号Vref(t)として出力する加算器41dと、加算器41dの出力である参照信号Vref(t)のデータのサンプル数tを1つずつシフトし、参照信号Vref(t−1)として減算器41aおよび加算器41dに入力するシフトレジスタ41eとを備える。
FIG. 8 is a block diagram specifically showing the configuration of the measurement signal integration processing device according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 8, parts corresponding to those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In the present embodiment, as an example, specific examples of the weighted addition
In FIG. 8, the weighted addition
また、積分処理部21は、ロールレートセンサ1からのロールレートRr、即ちロールレートセンサ1の出力信号Vi(t)から重み付け加算平均処理部41の出力、即ち加算器41dからの参照信号Vref(t)を減算してその出力側に出力信号Vo(t)を補正信号として出力する減算器21aと、減算器21aの出力と後述のシフトレジスタ21cの出力を加算する加算器21bと、後述の減算器21dの出力と傾斜角度オフセット設定部34の出力に基づきデータのサンプル数を1つずつシフトして加算器21bに入力するシフトレジスタ21cと、加算器21bの出力から重み付け加算平均処理部22の出力、即ち加算器22dからの参照信号Vref(t)を減算し、その出力側に傾斜角度Raとして出力する減算器21dとを備える。なお、傾斜角度オフセット設定部34は、IG・ON時にRa offsetを設定するもので、このRa offsetは車両が傾いた状態で停車している場合を実質的に表しており、例えばIG・ON時の車両の傾斜角度Raまたは車速0km/h時の車両の傾斜角度Raを表している。
Further, the
また、重み付け加算平均処理部22は、積分処理部21の減算器21dからの傾斜角度Ra、即ち減算器21dからの出力信号Vi(t)から後述の参照信号を減算する減算器22aと、この減算器22aからの傾斜角度Raが閾値n2(deg)より小さいか否かを判別する傾斜角度判定部22bと、傾斜角度Raが閾値n2より小さい場合、つまり直流オフセット除去機能の作動時に、重み係数kの値N2に設定し、傾斜角度Raが閾値n2より大きい場合、つまり直流オフセット除去機能の休止時に、重み係数kの値を0に設定する重み係数設定部22cと、この重み係数設定部22cの出力と後述のシフトレジスタ22eの出力Vref(t−1)を加算し、その出力側に参照信号Vref(t)として出力する加算器22dと、この加算器22dの出力である参照信号Vref(t)のデータのサンプル数tを1つずつシフトし、参照信号Vref(t−1)として減算器22aおよび加算器22dに入力するシフトレジスタ22eとを備える。
Further, the weighted addition
次に、動作についいて説明する。
先ず、重み付け加算平均処理部41においては、減算器41aでロールレートセンサ1からのロールレートRrから加算器41dよりシフトレジスタ41eを介して入力される参照信号が減算されてロールレート比較判定部41bに供給され、ロールレート比較判定部41bで減算器41aからのロールレートRrが閾値m(deg/sec)より小さいか否かを判別し、その判別結果に基づいて重み係数設定部41cでは、ロールレートRrが閾値mより小さい場合、つまり直流オフセット除去機能の作動時に、重み係数kの値N1に設定し、ロールレートRrが閾値mより大きい場合、つまり直流オフセット除去機能の休止時に、重み係数kの値を0に設定する。
Next, the operation will be described.
First, in the weighted addition
そして、加算器41dでは重み係数設定部41cの出力とシフトレジスタ41eの出力Vref(t−1)を加算し、その出力側に参照信号Vref(t)を出力する。この加算器41dからの参照信号Vref(t)は、シフトレジスタ41eへ供給され、シフトレジスタ41eではデータのサンプル数tを1つずつシフトし、参照信号Vref(t−1)として減算器41aおよび加算器41dに入力する。また、加算器41dからの参照信号Vref(t)は、次段の積分処理部21の減算器21aに供給される。つまり、この重み付け加算平均処理部41は、ロールレートRrが閾値mより小さい場合の直流オフセット成分の除去を行うように機能する。
The
次に、積分処理部21においては、減算器21aでロールレートセンサ1の出力信号Vi(t)から重み付け加算平均処理部41の出力、即ち加算器41dからの参照信号Vref(t)を減算してその出力側に出力信号Vo(t)を補正信号として出力する。減算器21aの出力は加算器21bの一方の入力端子に供給され、この加算器21bの他方の入力端子には、後段の減算器21dの出力と傾斜角度オフセット設定部34の出力に基づきデータのサンプル数を1つずつシフトするシフトレジスタ21cの出力が供給されて加算され、その加算出力が減算器21dに供給される。なお、傾斜角度オフセット設定部34は、シフトレジスタ21cに対してIG・ON時にRa offsetを設定する。
減算器21dでは、加算器21bの出力から重み付け加算平均処理部22の出力、即ち加算器22dからの参照信号Vref(t)を減算し、その出力側に傾斜角度Raとして出力する。
Next, in the
The
また、重み付け加算平均処理部22おいては、減算器22aで積分処理部21の出力、即ち減算器21dからの傾斜角度Raから加算器22dよりシフトレジスタ22eを介して入力される参照信号が減算されて傾斜角度判定部22bに供給され、傾斜角度定部22bで減算器22aからの傾斜角度Raが閾値n2(deg)より小さいか否かを判別し、その判別結果に基づいて重み係数設定部22cでは、傾斜角度Raが閾値nより小さい場合、つまり直流オフセット除去機能の作動時に、重み係数kの値をN2に設定し、傾斜角度Raが閾値nより大きい場合、つまり直流オフセット除去機能の休止時に、重み係数kの値を0に設定する。
In addition, in the weighted addition
そして、加算器22dでは重み係数設定部22cの出力とシフトレジスタ22eの出力Vref(t−1)を加算し、その出力側に参照信号Vref(t)を出力する。この加算器22dからの参照信号Vref(t)は、シフトレジスタ22eへ供給され、シフトレジスタ22eではデータのサンプル数tを1つずつシフトし、参照信号Vref(t−1)として減算器22aおよび加算器22dに入力する。また、加算器22dからの参照信号Vref(t)は、前段の積分処理部21の減算器21aに供給される。つまり、この重み付け加算平均処理部22は、傾斜角度Raが閾値nより小さい場合の直流オフセット成分の除去を行うように機能する。
The
ここで、重み付け加算平均処理部41および22における直流オフセット除去機能には、下記の式(1)、(2)の重み付け加算平均処理を用いる。
Vref(t)=(1−k)Vref(t−1)+kVi(t)
=Vref(t−1)+kVi(t)・Vref(t−1)
・・・・(1)
Vo(t)=Vi(t)−Vref ・・・・(2)
Here, the weighted addition averaging process of the following formulas (1) and (2) is used for the DC offset removal function in the weighted addition averaging
Vref (t) = (1-k) Vref (t-1) + kVi (t)
= Vref (t-1) + kVi (t) .Vref (t-1)
(1)
Vo (t) = Vi (t) −Vref (2)
また、重み付け加算平均処理部41の重み係数設定部41cおよび重み付け加算平均処理部22の重み係数設定部22cでは、その重み係数kの値を、直流オフセット除去機能の作動時は、k=N(具体的には、重み係数設定部41cではN1,重み係数設定部22cではN2)、休止時はk=0と設定する。この重み係数kとしては、例えば下記のようなN値を用いる。また、その積算にはビットのシフト命令で実現する。
k=1/2−12=0.00024414
k=1/2−9=0.0019531
k=1/2−6=0.015625
k=1/2−5=0.03125
k=1/2−4=0.0625
k=1/2−3=0.125
従って、重み係数kの値Nを、直流オフセット除去機能の作動時に、上記のように変えることによって、計測信号を0点を中心とした信号波形とすることができ、直流オフセット分が除去されて、計測の精度を向上することができる。
In addition, in the weighting
k = 1/2 −9 = 0.0019531
k = 1/2 −6 = 0.015625
k = 1/2 −5 = 0.03125
k = 1/2 -4 = 0.0625
Therefore, by changing the value N of the weighting factor k as described above when the DC offset removal function is operated, the measurement signal can be made a signal waveform centered on the zero point, and the DC offset is removed. Measurement accuracy can be improved.
このようにして、この実施の形態4では、通常直流オフセット処理は、アナログおよびディジタル式のローパスフィルタで実現でき、その場合には、フィルタの時定数以内の時間間隔で頻繁に作動と休止を繰り返すと信号波形に歪みが生じ、正確な傾斜角度の計測ができないが、上述した本実施の形態の構成では、信号レベルの小さいときに直流オフセット機能が作動するので、計測値への不連続性の影響は小さく、よって、精度よく計測できる。また、積算処理をビットシフト命令で実現する、つまり、シフトレジスタでデータのサンプル数を1つずつシフトすることにより、いわゆるフローティン演算に比べて演算時間を短くできる。 In this manner, in the fourth embodiment, the normal DC offset processing can be realized by analog and digital low-pass filters, and in that case, the operation and the pause are repeated frequently at time intervals within the time constant of the filter. The signal waveform is distorted and accurate tilt angle measurement cannot be performed. However, in the configuration of this embodiment described above, the DC offset function is activated when the signal level is small, and therefore there is a discontinuity in the measured value. The influence is small, and therefore it can be measured accurately. Further, the integration time is realized by a bit shift instruction, that is, by shifting the number of data samples one by one with a shift register, the calculation time can be shortened as compared with a so-called float calculation.
実施の形態5.
本実施の形態では、IG・ON直後でロールレートRrが一定閾値以下の場合のみ、重み係数kの値を大きくし、ロールレートセンサ1からのロールレートRrの直流オフセット成分を早期に除去し、その後は重み係数kの値を小さく設定し緩やかに直流オフセット成分を除去する。なお、その回路構成については、例えば図8と同様のものを用いてよく、従って、ここではその記載を省略している。
In the present embodiment, only when the roll rate Rr is equal to or less than a certain threshold immediately after IG · ON, the value of the weighting factor k is increased, and the DC offset component of the roll rate Rr from the
このようにして、この実施の形態5では、初期処理を高速で終了し、ロールレートRrおよび傾斜角度Raが一定値以下の場合に限り、直流オフセット除去処理を行うので、大きな角度変化や緩やかな傾斜路面の走行での計測誤差を小さくできる。また、ロールレートRrおよび傾斜角度Raが一定閾値以下の場合のみ、重み係数kの値を小さく設定し緩やかに直流オフセット成分を除去するので角度情報に有効な信号レベルが発生した時は除去しない(影響しない)。 In this way, in the fifth embodiment, the initial processing is completed at high speed, and the DC offset removal processing is performed only when the roll rate Rr and the inclination angle Ra are equal to or less than a certain value. Measurement error in running on an inclined road surface can be reduced. Also, only when the roll rate Rr and the inclination angle Ra are equal to or less than a certain threshold value, the weighting factor k is set to a small value and the DC offset component is gently removed, so that it is not removed when an effective signal level is generated in the angle information ( It does not affect).
1 ロールレートセンサ、2,2A 直流オフセット処理手段、3 傾斜角度補正手段、4 直流オフセット処理手段、21 積分処理部、21a,21d 減算器、21b 加算器、21c シフトレジスタ、22 重み付け加算平均処理部、22a 減算器、22b 傾斜角度判定部、22c 重み係数設定部、22d 加算器、22e シフトレジスタ、23 ロールレート判定部、31 車両動作判定部、31b IG・ON/OFF判定部、31c AND回路、31d 車速検出部、32 記憶部、33 傾斜角度設定部、34 傾斜角度オフセット設定部、41 重み付け加算平均処理部、41a 減算器、41b ロールレート比較判定部、41c 重み係数設定部、41d 加算器、41e シフトレジスタ、42 ロールレート判定部。
1 roll rate sensor, 2, 2A DC offset processing means, 3 tilt angle correction means, 4 DC offset processing means, 21 integration processing section, 21a, 21d subtractor, 21b adder, 21c shift register, 22 weighted addition
Claims (6)
該ロールレート検出手段の検出出力を積分処理して車両の傾斜角度に重畳する直流オフセット成分または積分処理の発散現象を除去する直流オフセット処理手段と、
該直流オフセット除去手段の出力に基づき、傾斜路からの車両の発進時に対応して、該車両の静的な傾斜角度を補正する傾斜角度補正手段と
を備えた計測信号の積分処理装置。 Roll rate detecting means for detecting the roll rate of the vehicle;
DC offset processing means for integrating the detection output of the roll rate detection means to remove the divergence phenomenon of the DC offset component or integration processing superimposed on the vehicle tilt angle;
A measurement signal integration processing device comprising: an inclination angle correcting means for correcting a static inclination angle of the vehicle in response to a start of the vehicle from the ramp based on the output of the DC offset removing means.
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