JP2008128998A - Smoothing filter system and speed detector - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a smoothing filter device and a speed detector using it capable of smoothing exactly time-series data which have a dispersion into a value near the center of data dispersion amplitude. <P>SOLUTION: The smoothing filter device 1 which smoothes and outputs data of physical quantity X input discretely serially comprises an addition fraction decision means 2 to decide addition fraction P, a smoothing means 3 to output calculated value Xout(t), by weighting addition of input value Xin(t) of physical quantity X input this time and output value Xout(t-1) prescribed previous period carrying out with addition fraction P, a time-derivative smoothing value calculation means 4 which calculates smoothing value dXs(t) of the time-derivative of output value through calculating time-derivative dXout(t) of the output value. The addition fraction decision means 2 calculates time-derivative dXin(t) of the input value, and decides addition fraction P based on time-derivative dXin(t) of the calculated input value and smoothing value dXs(t-1) of the time-derivative of output value calculated from the time-derivative smoothing value calculation means 4. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、平滑化フィルタ装置および速度検出装置に係り、特に、入力された物理量のデータを平滑化する平滑化フィルタ装置とそれを用いて物体の速度を検出する速度検出装置に関する。   The present invention relates to a smoothing filter device and a speed detection device, and more particularly to a smoothing filter device that smoothes input physical quantity data and a speed detection device that detects the speed of an object using the same.

近年、乗用車や貨物自動車等の車両では、自車両前方を撮像した画像の解析やレーダ装置による計測等により先行車両との距離や相対速度を検出して、自動的に自車両の加減速制御を行う先行車両追従装置や衝突防止装置の開発が進められている(例えば特許文献1、2参照)。   In recent years, in vehicles such as passenger cars and trucks, the distance and relative speed of the preceding vehicle is detected by analyzing the image captured in front of the host vehicle and measuring with a radar device, etc., and automatically controls acceleration / deceleration of the host vehicle. Development of a preceding vehicle follow-up device and a collision prevention device to be performed is underway (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

このような制御を確実に行うためには、自車両と先行車両との距離や相対速度等を正確にかつ遅れなく検出することが必要となる。しかし、実際には、例えば相対速度を車速センサを用いて検出したり時系列データとして検出した距離の時間的な差分から検出したりする場合、センサ自体が有する誤差や精度或いは検出した距離の精度や誤検出された結果等のために、図23に模式的に示すように、時系列データとして検出された相対速度に、その値が大きく上下するいわゆる暴れが生じる。   In order to reliably perform such control, it is necessary to accurately detect the distance between the host vehicle and the preceding vehicle, the relative speed, and the like without delay. However, in actuality, for example, when the relative speed is detected using a vehicle speed sensor or is detected from a temporal difference in distance detected as time series data, the error or accuracy of the sensor itself or the accuracy of the detected distance As a result of detection or erroneous detection, etc., as shown schematically in FIG. 23, a so-called rampage in which the value greatly increases or decreases occurs in the relative speed detected as time-series data.

このように値が上下に大きく暴れる時系列データをそのまま制御に用いることはできないため、このような時系列データの暴れを抑えることを目的として、データをカルマンフィルタや移動平均フィルタ、時定数フィルタ等の平滑化フィルタで平滑化することが一般的に行われている(例えば特許文献3参照)。
特開平10−69598号公報 特開2006−188155号公報 特開2001−242242号公報
Since time series data whose values greatly fluctuate up and down in this way cannot be used for control as they are, for the purpose of suppressing such time series data fluctuations, data such as Kalman filter, moving average filter, time constant filter, etc. Smoothing with a smoothing filter is generally performed (see, for example, Patent Document 3).
JP-A-10-69598 JP 2006-188155 A JP 2001-242242 A

ところで、図23に例示した暴れを有するデータでは、平滑化フィルタを用いることにより図24に曲線Aで示されるようにデータの暴れの振幅の中心付近を通るようなデータに平滑化されることが望まれる。しかしながら、前記のような平滑化フィルタを用いた平滑化では、通常、そのフィルタの特性によりそれぞれ特徴を持った平滑化がなされる。   By the way, in the data having the fluctuation exemplified in FIG. 23, the smoothing filter may be used to smooth the data to pass through the vicinity of the center of the amplitude of the data fluctuation as shown by the curve A in FIG. desired. However, in the smoothing using the smoothing filter as described above, the smoothing having the respective characteristics is usually performed according to the characteristics of the filter.

例えば前記の3種類の平滑化フィルタのうち、移動平均フィルタや時定数フィルタを用いた場合には、通常、理想的な平滑化曲線Aに比べて時間遅れをもって変化する曲線B、すなわち図24の例では時系列データにあわせて減少していく平滑化曲線Aと比較してΔTだけ時間的に遅れて減少していく曲線Bのようにデータが平滑化される。   For example, when a moving average filter or a time constant filter is used among the above three types of smoothing filters, the curve B that changes with time delay compared to the ideal smoothing curve A, that is, in FIG. In the example, the data is smoothed like a curve B that decreases with a delay of ΔT in comparison with a smoothing curve A that decreases with time series data.

曲線Bのように時間遅れをもって平滑化された結果に基づいて自車両の自動制御が行われると、例えばこの時系列データが相対速度のデータである場合には、ある時刻における相対速度が平滑化曲線Aで表される実際の相対速度よりも大きな相対速度であると判断されて大きな制動が自動的に加わり、ドライバに違和感を与えるとともに、車間をつめるために不必要な加速を強いることとなる。   When the own vehicle is automatically controlled based on the smoothed result with time delay as shown by curve B, for example, when the time-series data is relative speed data, the relative speed at a certain time is smoothed. It is determined that the relative speed is larger than the actual relative speed represented by the curve A, and a large braking is automatically applied, which gives the driver a sense of incongruity and forces unnecessary acceleration to close the distance between the vehicles. .

また、この時系列データが自車両と先行車両との距離のデータである場合には、ある時刻における距離が平滑化曲線Aで表される実際の距離よりも大きな距離であると判断されて、今度は逆に必要な量の制動が加わらないため、ドライバが急ブレーキを踏んだり、最悪の場合には先行車両に追突するという事態を招いてしまう。   Further, when the time series data is data on the distance between the host vehicle and the preceding vehicle, it is determined that the distance at a certain time is a distance larger than the actual distance represented by the smoothing curve A, On the contrary, since the necessary amount of braking is not applied, the driver may suddenly step on the brake or, in the worst case, may collide with the preceding vehicle.

一方、図24の時系列データにカルマンフィルタを適用して平滑化した場合には、通常、理想的な平滑化曲線Aに比べてデータの増減がより強調された曲線Cのようにデータが平滑化される。この場合、曲線Cに基づいて自車両の自動制御が行われると、時系列データが距離や相対速度のデータである場合には、その値が実際よりも大きく急激に変化したと認識されて急制動がかかるなどして、やはりドライバに違和感を与えたり、最悪の場合には先行車両に追突するという事態を招いてしまう。   On the other hand, when the Kalman filter is applied to the time-series data of FIG. 24 and smoothed, the data is usually smoothed like a curve C in which the increase / decrease in data is more emphasized than the ideal smoothing curve A. Is done. In this case, when the own vehicle is automatically controlled based on the curve C, if the time-series data is distance or relative speed data, it is recognized that the value has changed abruptly more rapidly than the actual value. As a result of braking, the driver may feel uncomfortable, or in the worst case, the vehicle may collide with a preceding vehicle.

このように、暴れを有するデータを平滑化し、その平滑化したデータに基づいて自動制御等を行うような場合には、従来のカルマンフィルタや移動平均フィルタ、時定数フィルタ等の平滑化フィルタをそのまま用いることは必ずしも有効とはいえない。図24に示した理想的な平滑化曲線Aのように、暴れを有する時系列データをデータの暴れの振幅の中心付近の値に的確に平滑化することができる平滑化フィルタの開発が望まれる。   As described above, when smooth data is smoothed and automatic control or the like is performed based on the smoothed data, a conventional smoothing filter such as a Kalman filter, a moving average filter, or a time constant filter is used as it is. That is not always effective. As shown in the ideal smoothing curve A shown in FIG. 24, it is desired to develop a smoothing filter capable of accurately smoothing time-series data having a fluctuation to a value near the center of the amplitude of the data fluctuation. .

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、暴れを有する時系列データをデータの暴れの振幅の中心付近の値に的確に平滑化することが可能な平滑化フィルタ装置を提供することを目的とする。また、それを用いて物体の速度を的確に検出可能な速度検出装置を提供することをも目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a smoothing filter device capable of accurately smoothing time-series data having a fluctuation to a value near the center of the amplitude of the data fluctuation. The purpose is to do. It is another object of the present invention to provide a speed detection device that can accurately detect the speed of an object using it.

前記の問題を解決するために、第1の発明は、
時系列的に離散的に入力される物理量のデータを平滑化して出力する平滑化フィルタ装置において、
加算割合を決定する加算割合決定手段と、
今回入力された前記物理量のデータの入力値と所定周期前の出力値とを前記加算割合により重み付け加算して算出した値を平滑化された前記物理量のデータの出力値として出力する平滑化手段と、
前記出力値の時間微分を算出して、前記出力値の時間微分の平滑化値を算出する時間微分平滑化値算出手段と
を備え、
前記加算割合決定手段は、前記入力値の時間微分を算出し、算出した前記入力値の時間微分と前記時間微分平滑化値算出手段が算出した前記出力値の時間微分の平滑化値に基づいて前記加算割合を決定することを特徴とする。
In order to solve the above problem, the first invention provides:
In a smoothing filter device for smoothing and outputting data of physical quantities that are discretely input in time series,
An addition rate determining means for determining an addition rate;
Smoothing means for outputting, as an output value of the smoothed physical quantity data, a value calculated by weighting and adding the input value of the physical quantity data input this time and the output value of a predetermined period before by the addition ratio; ,
A time derivative smoothing value calculating means for calculating a time derivative of the output value and calculating a smoothing value of the time derivative of the output value;
The addition ratio determining means calculates a time derivative of the input value, and based on the calculated time derivative of the input value and the smoothed value of the time derivative of the output value calculated by the time derivative smoothed value calculating means. The addition ratio is determined.

第2の発明は、第1の発明の平滑化フィルタ装置において、前記加算割合決定手段は、前記時間微分平滑化値算出手段が算出した前記出力値の時間微分の平滑化値に基づいて前記入力値の変化傾向を判定し、判定した前記入力値の変化傾向と前記入力値の時間微分との関係に基づいて前記加算割合を決定することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the smoothing filter device according to the first aspect of the invention, the addition ratio determining unit is configured to input the input based on a smoothed value of a time derivative of the output value calculated by the time derivative smoothed value calculating unit. A change tendency of the value is determined, and the addition ratio is determined based on a relationship between the determined change tendency of the input value and time differentiation of the input value.

第3の発明は、第1の発明の平滑化フィルタ装置において、前記加算割合決定手段は、前記時間微分平滑化値算出手段が算出した前記出力値の時間微分の平滑化値を所定の係数で増幅した値と前記入力値の時間微分との差分を算出し、その差分に基づいて前記加算割合を決定することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the smoothing filter device according to the first aspect of the invention, the addition ratio determining means uses a predetermined coefficient to obtain the smoothed value of the time derivative of the output value calculated by the time derivative smoothed value calculating means. A difference between the amplified value and the time derivative of the input value is calculated, and the addition ratio is determined based on the difference.

第4の発明は、第3の発明の平滑化フィルタ装置において、前記所定の係数は、その所定の係数で前記出力値の時間微分の平滑化値を増幅した値が前記入力値の時間微分の振幅内に収まるように設定されることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the smoothing filter device according to the third aspect, the predetermined coefficient is a value obtained by amplifying the smoothed value of the time derivative of the output value by the predetermined coefficient. It is characterized by being set so as to be within the amplitude.

第5の発明は、第3または第4の発明の平滑化フィルタ装置において、前記所定の係数は、正の値とされ、その所定の係数で前記出力値の時間微分の平滑化値を増幅した値が前記入力値の時間微分の振幅の端部付近の値となるように設定されることを特徴とする。   According to a fifth invention, in the smoothing filter device of the third or fourth invention, the predetermined coefficient is a positive value, and the smoothed value of the time derivative of the output value is amplified by the predetermined coefficient. The value is set so as to be a value near the end of the amplitude of the time derivative of the input value.

第6の発明は、第3から第5のいずれかの発明の平滑化フィルタ装置において、前記加算割合決定手段は、前記入力値に重み付けする前記加算割合を、前記差分の絶対値が小さいほど大きい値となるように決定することを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the smoothing filter device according to any one of the third to fifth aspects, the addition rate determination means increases the addition rate weighted to the input value as the absolute value of the difference decreases. It is determined to be a value.

第7の発明は、第6の発明の平滑化フィルタ装置において、前記加算割合決定手段は、複数の範囲に分割された前記差分の絶対値の範囲ごとに予め加算割合が割り当てられたテーブルを備え、前記テーブルに基づいて前記加算割合を決定することを特徴とする。   According to a seventh aspect, in the smoothing filter device according to the sixth aspect, the addition rate determination means includes a table in which an addition rate is assigned in advance for each absolute value range divided into a plurality of ranges. The addition ratio is determined based on the table.

第8の発明は、第6の発明の平滑化フィルタ装置において、前記加算割合決定手段は、前記差分の絶対値についての単調減少関数を備え、前記単調減少関数に基づいて前記加算割合を決定することを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, in the smoothing filter device according to the sixth aspect of the invention, the addition ratio determining means includes a monotone decreasing function for the absolute value of the difference, and determines the adding ratio based on the monotonic decreasing function. It is characterized by that.

第9の発明は、第1から第8のいずれかの発明の平滑化フィルタ装置において、前記加算割合決定手段は、前記入力値の入力回数が所定回数に満たない間は、前記加算割合を予め設定された一定値に決定することを特徴とする。   According to a ninth aspect of the present invention, in the smoothing filter device according to any one of the first to eighth aspects of the invention, the addition ratio determining means sets the addition ratio in advance while the number of inputs of the input value is less than a predetermined number. It is determined to be a set constant value.

第10の発明は、第1から第9のいずれかの発明の平滑化フィルタ装置において、前記時間微分平滑化値算出手段は、前記出力値の時間微分とその所定周期前の前記出力値の時間微分の平滑化値とを所定の割合で重み付け加算して現在のサイクリング周期の前記出力値の時間微分の平滑化値を算出することを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, in the smoothing filter device according to any one of the first to ninth aspects, the time differential smoothed value calculating means includes the time differential of the output value and the time of the output value before the predetermined period. A differential smoothing value is weighted and added at a predetermined ratio to calculate a time differential smoothing value of the output value of the current cycling period.

第11の発明は、第1から第10のいずれかの発明の平滑化フィルタ装置において、前記物理量のデータは、他の物理量を時間微分して算出される前記他の物理量の変化速度のデータであることを特徴とする。   According to an eleventh aspect of the present invention, in the smoothing filter device according to any one of the first to tenth aspects, the physical quantity data is data of a change rate of the other physical quantity calculated by time-differentiating the other physical quantity. It is characterized by being.

第12の発明は、第3から第10のいずれかの発明の平滑化フィルタ装置において、前記物理量のデータは、他の物理量を時間微分して得られる前記他の物理量の変化速度のデータであり、前記所定の係数は、前記他の物理量の値が小さいほど小さい値となるように可変させることを特徴とする。   According to a twelfth aspect of the present invention, in the smoothing filter device according to any one of the third to tenth aspects of the invention, the physical quantity data is data of a change rate of the other physical quantity obtained by time differentiation of the other physical quantity. The predetermined coefficient is varied so as to be smaller as the value of the other physical quantity is smaller.

第13の発明は、第1から第10のいずれかの発明の平滑化フィルタ装置を用いて物体の速度を検出する速度検出手装置であって、
前記物理量のデータは前記物体の速度を測定する測定手段から入力される速度のデータであり、平滑化された前記速度を出力することを特徴とする。
A thirteenth aspect of the present invention is a velocity detection hand device that detects the velocity of an object using the smoothing filter device of any one of the first to tenth aspects of the invention,
The physical quantity data is speed data input from a measuring unit that measures the speed of the object, and the smoothed speed is output.

第14の発明は、第11または第12の発明の平滑化フィルタ装置を用いて物体の速度を検出する速度検出装置であって、
前記他の物理量は前記物体の距離を測定する測定手段から入力される距離であり、前記物理量のデータは前記距離を時間微分して得られる前記物体の速度のデータであり、平滑化された前記速度を出力することを特徴とする。
A fourteenth aspect of the invention is a speed detection device that detects the speed of an object using the smoothing filter device of the eleventh or twelfth aspect of the invention,
The other physical quantity is a distance input from a measuring unit that measures the distance of the object, and the physical quantity data is data of the speed of the object obtained by time differentiation of the distance, and the smoothed data It is characterized by outputting a speed.

第15の発明は、第13または第14の発明の速度検出装置において、前記速度は、自車両の車速であることを特徴とする。   According to a fifteenth aspect, in the speed detection device according to the thirteenth or fourteenth aspect, the speed is a vehicle speed of the host vehicle.

第16の発明は、第13または第14の発明の速度検出装置において、前記速度は、自車両と先行車両との相対速度であることを特徴とする。   According to a sixteenth aspect, in the speed detection device according to the thirteenth or fourteenth aspect, the speed is a relative speed between the host vehicle and a preceding vehicle.

第17の発明は、第16の発明の速度検出装置において、前記時間微分平滑化値算出手段は、前記出力値の時間微分とその所定周期前の前記出力値の時間微分の平滑化値とを所定の割合で重み付け加算して出力値の時間微分の平滑化値を算出する場合には、前記自車両と先行車両との距離が大きいほど前記所定周期前の前記出力値の時間微分の平滑化値に重み付けする前記所定の割合を大きくすることを特徴とする。   According to a seventeenth aspect, in the speed detection device according to the sixteenth aspect, the time differential smoothed value calculating means calculates the time differential of the output value and the smoothed value of the time differential of the output value before the predetermined period. When calculating the smoothed value of the time derivative of the output value by weighted addition at a predetermined ratio, the smoother of the time derivative of the output value before the predetermined period as the distance between the host vehicle and the preceding vehicle increases. The predetermined ratio for weighting the value is increased.

第18の発明は、第15から第17のいずれかの発明の速度検出装置において、
自車両が高速道路を走行していることを検出する手段を備え、
前記時間微分平滑化値算出手段は、前記手段により自車両が高速道路を走行していることが検出された場合には、前記出力値の時間微分とその所定周期前の前記出力値の時間微分の平滑化値とを所定の割合で重み付け加算して出力値の時間微分の平滑化値を算出する際に、前記所定周期前の前記出力値の時間微分の平滑化値に重み付けする前記所定の割合を大きくすることを特徴とする。
An eighteenth invention is the speed detection device according to any one of the fifteenth to seventeenth inventions,
Means for detecting that the vehicle is traveling on a highway,
The time differential smoothing value calculation means, when the means detects that the host vehicle is traveling on a highway, the time differentiation of the output value and the time differentiation of the output value before the predetermined period. When calculating the smoothed value of the time derivative of the output value by weighting the smoothed value of the output value at a predetermined ratio and weighting the smoothed value of the time derivative of the output value before the predetermined period. It is characterized by increasing the ratio.

第1の発明によれば、平滑化フィルタ装置を、従来の平滑化フィルタのように時間遅れを生じることなく時系列データの暴れの振幅の中心付近の値に的確に平滑化するように構成するためには、データの入力値の変化傾向を的確に捉え、そのデータの変化傾向を平滑化された出力値に的確に反映させることが必要となる。   According to the first invention, the smoothing filter device is configured to accurately smooth the value near the center of the amplitude of the fluctuation of the time-series data without causing a time delay unlike the conventional smoothing filter. Therefore, it is necessary to accurately grasp the change tendency of the input value of the data and accurately reflect the change tendency of the data in the smoothed output value.

本発明では、時間微分平滑化値算出手段で平滑化された出力値の時間微分をさらに平滑化しその平滑化値から入力値の全体的な変化傾向を把握する。そして、加算割合決定手段でこの出力値の時間微分の平滑化値から把握される入力値の全体的な変化傾向と同じ方向、すなわち例えば入力値の変化傾向が減少傾向にあれば物理量のデータを減少させる方向の入力値の加算割合が増大するように加算割合を決定する。そして、最後にその加算割合に基づいて平滑化手段で時定数フィルタ処理を行い、入力値を強調して所定周期前の出力値と重み付け加算する。   In the present invention, the time derivative of the output value smoothed by the time derivative smoothed value calculation means is further smoothed, and the overall change tendency of the input value is grasped from the smoothed value. Then, if the addition ratio determining means is in the same direction as the overall change tendency of the input value ascertained from the smoothed value of the time derivative of the output value, that is, if the change tendency of the input value is decreasing, for example, the physical quantity data The addition ratio is determined so that the addition ratio of the input values in the decreasing direction increases. Finally, time smoothing filtering is performed by the smoothing means based on the addition ratio, the input value is emphasized, and the output value before a predetermined period is weighted and added.

このようにして物理量のデータの入力値の変化傾向を平滑化される出力値に的確に反映させることが可能となり、平滑化される出力値を入力値の変化傾向にあわせて的確に増減させることが可能となる。そのため、従来の移動平均フィルタや時定数フィルタ等の平滑化フィルタのように時間遅れを発生させることなく、また、カルマンフィルタのように必要以上にデータの増減を強調することなく、時系列データの暴れの振幅の中心付近の値に的確に平滑化された理想的な平滑化曲線を得ることが可能となる。   In this way, it becomes possible to accurately reflect the change tendency of the input value of the physical quantity data to the output value to be smoothed, and to increase or decrease the smoothed output value accurately according to the change tendency of the input value. Is possible. For this reason, time series data rampage does not occur without causing a time delay as in the case of conventional smoothing filters such as moving average filters and time constant filters, and without emphasizing the increase or decrease in data more than necessary as in the case of the Kalman filter. It is possible to obtain an ideal smoothing curve that has been accurately smoothed to a value near the center of the amplitude of.

第2の発明によれば、出力値の時間微分の平滑化値から入力値の変化傾向が増加傾向にあるのか、減少傾向にあるのか、或いはあまり変化しない傾向であるのかを判定し、例えばその傾向の分類に対応して予め加算割合が割り当てられたテーブル等に基づいて加算割合を決定する。そのため、前記発明の効果に加え、加算割合を簡単に求めることが可能となり、演算負荷の低減を図ることが可能となる。   According to the second invention, it is determined from the smoothed value of the time derivative of the output value whether the change tendency of the input value tends to increase, decreases or does not change so much. The addition ratio is determined based on a table or the like to which an addition ratio is assigned in advance corresponding to the trend classification. Therefore, in addition to the effects of the present invention, it is possible to easily obtain the addition ratio and to reduce the calculation load.

第3の発明によれば、入力値の全体的な変化傾向を表す出力値の時間微分の平滑化値を所定の係数で増幅した値と、入力値の時間微分との差分に基づいて加算割合を決定することで、出力値を算出するための時定数フィルタ処理において入力値を強調する度合を表す加算割合を差分という具体的な数値に基づいて決定することが可能となり、入力値を出力値に的確に反映させて、前記各発明の効果をより的確に発揮させることが可能となる。   According to the third invention, the addition ratio based on the difference between the value obtained by amplifying the smoothed value of the time derivative of the output value representing the overall change tendency of the input value by the predetermined coefficient and the time derivative of the input value. It is possible to determine the addition ratio representing the degree of emphasizing the input value in the time constant filter processing for calculating the output value based on a specific numerical value called the difference, and the input value is determined as the output value. Therefore, the effects of the above-described inventions can be exhibited more accurately.

第4の発明によれば、出力値の時間微分の平滑化値を増幅させる前記所定の係数は、例えばそれをあまりに大きな値に設定すると、出力値の時間微分の平滑化値自体が有する暴れがより拡大されると同時に、出力値の時間微分の平滑化値を所定の係数で増幅した値と入力値の時間微分の値とが大きく異なる値となり、差分が有する有用性が弱まる。   According to the fourth invention, if the predetermined coefficient for amplifying the smoothed value of the time derivative of the output value is set, for example, to a too large value, the smoothing value itself of the smoothed value of the time derivative of the output value has At the same time, the value obtained by amplifying the smoothed value of the time derivative of the output value by a predetermined coefficient and the value of the time derivative of the input value are greatly different, and the usefulness of the difference is weakened.

そのため、その所定の係数で出力値の時間微分の平滑化値を増幅した値が入力値の時間微分の振幅内に収まるように適切に設定されることで、出力値の時間微分の平滑化値自体が有する暴れの拡大を適切な範囲に収め、差分が有する有用性を維持した状態で差分に基づいて加算割合を決定することが可能となり、前記各発明の効果がより的確に発揮される。   Therefore, the smoothed value of the time derivative of the output value is set appropriately so that the value obtained by amplifying the smoothed value of the time derivative of the output value by the predetermined coefficient falls within the amplitude of the time derivative of the input value. It is possible to determine the addition ratio based on the difference in a state where the expansion of the rampage of the device itself is within an appropriate range and the usefulness of the difference is maintained, and the effects of the above-described inventions are more accurately exhibited.

第5の発明によれば、正の値の所定の係数により出力値の時間微分の平滑化値を増幅した値が入力値の時間微分の振幅の端部付近の値となるように設定される。この場合、出力値の時間微分の平滑化値を所定の係数で増幅した値と入力値の時間微分の差分の絶対値が小さくなるような入力値は、平滑化される出力値を入力値の変化傾向にあわせて的確に増減させるために強調されるべき入力値である。従って、その差分の絶対値と加算割合との対応づけが容易になり、前記第3の発明や第4の発明の効果がより的確に発揮される。   According to the fifth invention, the value obtained by amplifying the smoothed value of the time derivative of the output value by a predetermined positive value coefficient is set to be a value near the end of the amplitude of the time derivative of the input value. . In this case, the input value for which the absolute value of the difference between the time derivative of the input value and the value obtained by amplifying the smoothed value of the time derivative of the output value and the time derivative of the input value becomes small It is an input value that should be emphasized in order to increase or decrease accurately according to the changing tendency. Therefore, it becomes easy to associate the absolute value of the difference with the addition ratio, and the effects of the third invention and the fourth invention are more accurately exhibited.

第6の発明によれば、入力値に重み付けする加算割合を差分の絶対値が小さいほど大きい値となるように決定することで、差分と加算割合を非常に単純な対応づけにより対応づけることが可能となり、前記各発明の効果が的確かつ容易に発揮される。   According to the sixth invention, the difference and the addition ratio can be associated with each other by a very simple association by determining the addition ratio to be weighted to the input value so as to be larger as the absolute value of the difference is smaller. It becomes possible, and the effect of each said invention is exhibited correctly and easily.

第7の発明によれば、加算割合決定手段に、複数の範囲に分割された差分の絶対値の範囲ごとに予め加算割合が割り当てられたテーブルを備えておき、入力値に重み付けする加算割合を差分の絶対値が小さいほど大きい値となるように加算割合を割り当て、そのテーブルに基づいて加算割合を決定するように構成すれば、前記各発明の効果をより的確にかつより容易に発揮することが可能となる。   According to the seventh aspect, the addition ratio determining means includes a table in which an addition ratio is assigned in advance for each absolute value range of the difference divided into a plurality of ranges, and the addition ratio for weighting the input value is determined. By assigning an addition ratio so that the smaller the absolute value of the difference is, the larger the value is, and determining the addition ratio based on the table, the effects of each of the inventions can be exhibited more accurately and easily. Is possible.

第8の発明によれば、加算割合決定手段に、差分の絶対値について単調に減少する関数を備えておき、その単調減少関数に基づいて加算割合を決定するように構成すれば、前記各発明の効果をより的確にかつより容易に発揮することが可能となる。   According to the eighth aspect of the present invention, if the addition rate determining means is provided with a function that monotonously decreases the absolute value of the difference, and the addition rate is determined based on the monotonically decreasing function, each of the above inventions It becomes possible to exhibit the effect of this more accurately and more easily.

第9の発明によれば、第1から第8のいずれかの発明の平滑化フィルタ装置において、 平滑化フィルタ装置の起動時などにはメモリに所定周期前の出力値の時間微分の平滑化値等の情報が保存されていなかったり、記憶されていても出力値の時間微分の平滑化値が安定していない場合がある。そのため、前記各発明の効果に加え、入力値の数が所定回数分に満たない間は加算割合を可変させずに予め設定された一定値に決定することで、平滑化フィルタ装置の起動時などに出力値を安定させて適切な値を出力させることが可能となり、装置の信頼性を向上させることが可能となる。   According to the ninth invention, in the smoothing filter device according to any one of the first to eighth inventions, the smoothed value of the time derivative of the output value before the predetermined period is stored in the memory when the smoothing filter device is activated. In some cases, the smoothing value of the time derivative of the output value is not stable even if the information such as is not stored. Therefore, in addition to the effects of the inventions described above, when the number of input values is less than the predetermined number of times, the addition ratio is determined to be a predetermined constant value without being varied, and the smoothing filter device is activated. Therefore, it is possible to stabilize the output value and output an appropriate value, and it is possible to improve the reliability of the apparatus.

第10の発明によれば、入力値の変化傾向を表す出力値の時間微分の平滑化値を算出する際に、出力値の時間微分とその所定周期前の出力値の時間微分の平滑化値とを所定の割合で重み付け加算する時定数フィルタ処理により算出することで、出力値の時間微分の平滑化値が、入力値や入力値の時間微分の暴れに追随して暴れることなく、滑らかに推移するようになる。そのため、滑らかに推移する出力値により入力値の変化傾向を的確に把握して加算割合を決定することが可能となり、前記各発明の効果をより的確に発揮することが可能となる。   According to the tenth aspect of the invention, when calculating the smoothed value of the time derivative of the output value representing the change tendency of the input value, the smoothed value of the time derivative of the output value and the time derivative of the output value before the predetermined period. Is calculated by time constant filtering that weights and adds at a predetermined ratio, so that the smoothed value of the time derivative of the output value can be smoothed without following the rampage of the input value or the time derivative of the input value. It will change. Therefore, it is possible to accurately grasp the change tendency of the input value from the smoothly changing output value and determine the addition ratio, and it is possible to exhibit the effects of the inventions more accurately.

第11の発明によれば、平滑化フィルタ装置は、前記各発明により、測定手段で測定され入力された物理量のデータを平滑化して出力することが可能であることは言うまでもないが、例えば測定手段が測定した物理量が時間微分されて形成されたその物理量の変化速度のデータを平滑化して出力するように構成することも可能である。そして、そのように構成された場合にも、前記各発明と同様に物理量の変化速度のデータの暴れの振幅の中心付近の値に的確に平滑化された理想的な平滑化曲線を得ることが可能となり、物理量の変化速度のデータに対して前記各発明の効果が的確に発揮される。   According to the eleventh aspect of the invention, it is needless to say that the smoothing filter device can smooth and output the physical quantity data measured and inputted by the measuring means according to the respective inventions. It is also possible to smooth and output the data of the change rate of the physical quantity formed by time-differentiating the measured physical quantity. Even in such a configuration, it is possible to obtain an ideal smoothing curve that is smoothed accurately to a value near the center of the amplitude of the fluctuation of the physical quantity change rate data, as in each of the inventions. It becomes possible, and the effect of each of the above-mentioned inventions is accurately exhibited with respect to the data of the change rate of the physical quantity.

第12の発明によれば、例えば自車両と先行車両との距離の測定値を時間微分して得られる変化速度である自車両と先行車両との相対速度を平滑化する場合、自車両と先行車両との距離が大きい場合には相対速度の暴れが大きくその時間微分である相対加速度の暴れも大きいが、自車両と先行車両との距離が小さくなるにつれて相対速度の暴れが小さくなり相対加速度の暴れも小さくなることがある。そのような場合、相対加速度の暴れの端部に沿うように設定された所定の係数で増幅された出力値の時間微分の平滑化値が、前記距離が小さくなってくると暴れの端部から離れてしまい、前記差分の有用性が弱まってしまう場合がある。   According to the twelfth aspect, for example, when the relative speed between the host vehicle and the preceding vehicle, which is a change speed obtained by time differentiation of the measured value of the distance between the host vehicle and the preceding vehicle, is smoothed, When the distance to the vehicle is large, the relative speed rampage is large and the relative acceleration rampage, which is the time derivative, is also large.However, as the distance between the host vehicle and the preceding vehicle decreases, the relative speed rampage decreases and the relative acceleration Rampage may also be reduced. In such a case, the smoothed value of the time derivative of the output value amplified by a predetermined coefficient set along the end portion of the relative acceleration rampage is increased from the end portion of the rampage as the distance becomes smaller. The usefulness of the difference may be weakened.

そのため、そのような場合には、所定の係数を「他の物理量」である自車両と先行車両との距離の値が小さいほど小さい値となるように可変させるように構成すれば、所定の係数で増幅された出力値の時間微分の平滑化値が相対加速度の暴れの端部から離れてしまうことを防止することができ、差分の有用性を維持することが可能となり、前記各発明の効果がより効果的に発揮される。   Therefore, in such a case, if the predetermined coefficient is made to be variable so as to become smaller as the distance between the host vehicle and the preceding vehicle, which is the “other physical quantity”, is smaller, the predetermined coefficient It is possible to prevent the smoothed value of the time derivative of the output value amplified in step 1 from moving away from the end of the relative acceleration fluctuation, and to maintain the usefulness of the difference. Is more effective.

第13の発明によれば、第1〜第10の発明の平滑化フィルタ装置は、自動車やトラック等の車両や鉄道車両、航空機、船舶等の運輸手段或いはロボットや各種機械・機器等のように自ら移動し、他の物体等を移動し、或いは自己の内部部品を移動させることで観念される物体の速度を検出する速度検出装置に適用することができる。   According to the thirteenth invention, the smoothing filter device according to the first to tenth inventions is a vehicle such as an automobile or a truck, a railway vehicle, an aircraft, a transportation means such as a ship, a robot, various machines or devices, and the like. The present invention can be applied to a speed detection device that detects the speed of an object that is considered by moving itself, moving another object, or moving its own internal components.

そして、速度検出装置を、物体の速度を測定する測定手段から入力される速度のデータに対して演算処理を行い、平滑化された速度を出力するように構成すれば、もともと暴れを有していた速度のデータを、そのデータの暴れの振幅の中心付近の値に的確に平滑化された速度として出力することが可能となり、速度検出装置により物体の速度を的確に検出することが可能となる。   Then, if the speed detection device is configured to perform arithmetic processing on the speed data input from the measuring means for measuring the speed of the object and output the smoothed speed, it originally has a rampage. The speed data can be output as a speed that is smoothed to a value near the center of the amplitude of the fluctuation of the data, and the speed of the object can be accurately detected by the speed detection device. .

第14の発明によれば、第11または第12の発明の平滑化フィルタ装置は、自動車やトラック等の車両や鉄道車両、航空機、船舶等の運輸手段或いはロボットや各種機械・機器等のように他の物体との距離を把握し、その把握された距離を時間微分して物体の速度を検出する速度検出装置に適用することができる。   According to the fourteenth invention, the smoothing filter device of the eleventh or twelfth invention is a vehicle such as an automobile or truck, a railway vehicle, an aircraft, a transportation means such as a ship, a robot, various machines or devices, and the like. The present invention can be applied to a speed detection device that grasps a distance from another object and detects the speed of the object by differentiating the grasped distance with respect to time.

そして、速度検出装置を、他の物理量として測定手段から入力される距離のデータを時間微分して物体の速度を算出し、その速度に対して演算処理を行い、平滑化された速度を出力するように構成すれば、もともと暴れを有していた速度のデータを、そのデータの暴れの振幅の中心付近の値に的確に平滑化された速度として出力することが可能となり、速度検出装置により物体の速度を的確に検出することが可能となる。   Then, the speed detection device calculates the speed of the object by time-differentiating the distance data input from the measuring means as another physical quantity, performs arithmetic processing on the speed, and outputs a smoothed speed. With this configuration, it becomes possible to output the speed data that originally had the rampage as a speed that is accurately smoothed to a value near the center of the amplitude of the rampage of the data. It is possible to accurately detect the speed.

第15の発明によれば、前記の速度検出装置においては、平滑化される速度が自車両の車速である場合にも前記各発明の効果が効果的に発揮される。   According to the fifteenth aspect, in the speed detection device, even when the speed to be smoothed is the vehicle speed of the host vehicle, the effects of the inventions are effectively exhibited.

第16の発明によれば、前記の速度検出装置においては、平滑化される速度が自車両と先行車両との相対速度である場合にも前記各発明の効果が効果的に発揮される。   According to the sixteenth aspect of the invention, in the speed detection device described above, the effects of the inventions are effectively exhibited even when the speed to be smoothed is the relative speed between the host vehicle and the preceding vehicle.

第17の発明によれば、平滑化される速度が自車両と先行車両との相対速度である場合には、自車両と先行車両との距離が大きい場合に距離が小さい場合に比べて相対加速度が比較的大きく暴れることがあり、前記所定の割合を一定に維持したままであると出力値の時間微分の平滑化値も比較的大きく暴れてしまう場合がある。   According to the seventeenth aspect, when the smoothed speed is the relative speed between the host vehicle and the preceding vehicle, the relative acceleration is greater when the distance between the host vehicle and the preceding vehicle is large than when the distance is small. If the predetermined ratio is kept constant, the smoothed value of the time derivative of the output value may be relatively large.

そのため、第17の発明の構成とすれば、所定の割合を一定のままに維持した場合に比べて出力値の時間微分の平滑化値の暴れをより少なくすることが可能となり、出力値の時間微分の平滑化値を滑らかに推移させて、相対速度のデータの変化傾向を的確に把握することが可能となる。そのため、平滑化フィルタ装置の機能が的確に発揮され、それを用いた速度検出装置についての前記各発明の効果がより的確に発揮される。   Therefore, with the configuration of the seventeenth invention, it is possible to reduce the fluctuation of the smoothed value of the time derivative of the output value as compared with the case where the predetermined ratio is kept constant, and the time of the output value It becomes possible to accurately grasp the change tendency of the data of the relative speed by smoothly changing the smoothing value of the differentiation. Therefore, the function of the smoothing filter device is accurately exhibited, and the effects of the respective inventions regarding the speed detection device using the smoothing filter device are more accurately exhibited.

第18の発明によれば、自車両が高速道路を走行している場合には、通常の道路を走行している場合に比べて自車両と先行車両との相対速度の増減の程度がさほど大きくなく、相対加速度が比較的安定して推移する傾向がある。従って、速度検出装置に自車両が高速道路を走行していることを検出する手段を備え、第18の発明の構成とすれば、出力値の時間微分の平滑化値の暴れをより少なくすることが可能となり、出力値の時間微分の平滑化値を滑らかに推移させて、相対速度のデータの変化傾向を的確に把握することが可能となる。そのため、平滑化フィルタ装置の機能が的確に発揮され、それを用いた速度検出装置についての前記各発明の効果がより的確に発揮される。   According to the eighteenth aspect, when the host vehicle is traveling on a highway, the degree of increase or decrease in relative speed between the host vehicle and the preceding vehicle is much greater than when traveling on a normal road. The relative acceleration tends to change relatively stably. Therefore, if the speed detection device is provided with means for detecting that the host vehicle is traveling on the highway, and the configuration of the eighteenth aspect of the invention, the fluctuation of the smoothed value of the time derivative of the output value can be reduced. Thus, the smoothing value of the time derivative of the output value can be changed smoothly, and the change tendency of the relative speed data can be accurately grasped. Therefore, the function of the smoothing filter device is accurately exhibited, and the effects of the respective inventions regarding the speed detection device using the smoothing filter device are more accurately exhibited.

以下、本発明に係る平滑化フィルタ装置およびそれを用いた速度検出装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments of a smoothing filter device and a speed detection device using the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

[第1の実施の形態]
まず、平滑化フィルタ装置について説明する。平滑化フィルタ装置1は、図示しないCPUやROM、RAM等がバスに接続されたマイクロコンピュータより構成されている。
[First Embodiment]
First, the smoothing filter device will be described. The smoothing filter device 1 is composed of a microcomputer in which a CPU, ROM, RAM and the like (not shown) are connected to a bus.

本実施形態に係る平滑化フィルタ装置1は、図1に示すように、主に加算割合決定手段2と、平滑化手段3と、時間微分平滑化値算出手段4と、メモリ5とを備えて構成されている。平滑化フィルタ装置1は、所定のサンプリング周期で時系列的かつ離散的に所定の物理量Xのデータが入力値Xin(t)としてI/Oインターフェース6を介して入力されると、以下に説明する演算処理を行った後、その物理量Xのデータの平滑化された値を出力値Xout(t)として出力するようになっている。   As shown in FIG. 1, the smoothing filter device 1 according to the present embodiment mainly includes an addition ratio determination unit 2, a smoothing unit 3, a time differential smoothed value calculation unit 4, and a memory 5. It is configured. The smoothing filter device 1 will be described below when data of a predetermined physical quantity X is input via the I / O interface 6 as an input value Xin (t) in a time-sequential and discrete manner at a predetermined sampling period. After performing the arithmetic processing, the smoothed value of the physical quantity X data is output as an output value Xout (t).

ここで、本実施形態では、変数tはサンプリングタイミングを表す変数であり、以下では、tは今回すなわち所定の物理量Xの時系列データのうち入力値Xin(t)が入力されたサンプリングタイミングを表し、t−1は前回すなわち今回のサンプリングタイミングtの1周期前のサンプリングタイミングを表すものとする。   Here, in the present embodiment, the variable t is a variable representing the sampling timing, and in the following, t represents the sampling timing at which the input value Xin (t) of the time series data of the predetermined physical quantity X is input this time. , T−1 represents the sampling timing one cycle before the previous sampling timing, that is, the current sampling timing t.

以下、図2に示すフローチャートに従って平滑化フィルタ装置1の加算割合決定手段2、平滑化手段3および時間微分平滑化値算出手段4の構成と演算処理について説明する。   Hereinafter, the configuration and arithmetic processing of the addition ratio determining means 2, the smoothing means 3, and the time differential smoothed value calculating means 4 of the smoothing filter device 1 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

まず、装置全体の演算処理の流れを概説すると、平滑化フィルタ装置1は、加算割合決定手段2で物理量Xのデータの時間微分に基づいて加算割合Pを決定し(ステップS2〜S5)、平滑化手段3で加算割合Pを用いて今回の入力値Xin(t)と前回の出力値Xout(t-1)との重み付け加算により物理量Xのデータを平滑化して今回の出力値Xout(t)を算出するようになっている(ステップS6)。   First, the flow of the arithmetic processing of the entire apparatus will be outlined. The smoothing filter device 1 determines the addition ratio P based on the time differentiation of the data of the physical quantity X by the addition ratio determination means 2 (steps S2 to S5). The data of the physical quantity X is smoothed by weighting addition of the current input value Xin (t) and the previous output value Xout (t-1) using the addition ratio P in the conversion means 3, and the current output value Xout (t). Is calculated (step S6).

つまり、平滑化手段3では後述する(3)式に示すように時定数フィルタの手法を用いて物理量Xのデータの平滑化が行われるが、その際、従来の時定数フィルタのように時定数すなわち加算割合Pを一定の値に固定するのではなく、加算割合Pを加算割合決定手段2で今回入力された物理量Xのデータの時間微分に基づいて可変させ、各サンプリングタイミングtで可変させることで、平滑化を適切に行うようになっている。   That is, the smoothing means 3 smoothes the data of the physical quantity X by using the time constant filter method as shown in the following formula (3). At this time, the time constant is the same as that of the conventional time constant filter. That is, instead of fixing the addition ratio P to a constant value, the addition ratio P is made variable by the addition ratio determination means 2 based on the time differentiation of the data of the physical quantity X input this time, and is made variable at each sampling timing t. Therefore, smoothing is appropriately performed.

また、平滑化フィルタ装置1の時間微分平滑化値算出手段4では、次回の加算割合Pを決定するために前回の出力値Xout(t-1)の時間微分の平滑化値dXs(t-1)を算出するようになっている(ステップS7〜S9)。   Further, the time differential smoothed value calculating means 4 of the smoothing filter device 1 determines the smoothed value dXs (t−1) of the time differential of the previous output value Xout (t−1) in order to determine the next addition ratio P. ) Is calculated (steps S7 to S9).

以下、詳しく説明する。なお、後述するように、メモリ5には、前回の出力値Xout(t-1)と前回の演算処理で算出した出力値の時間微分の平滑化値dXs(t-1)とが保存されている。   This will be described in detail below. As will be described later, the memory 5 stores the previous output value Xout (t-1) and the smoothed value dXs (t-1) of the time derivative of the output value calculated in the previous calculation process. Yes.

加算割合決定手段2は、今回のサンプリングタイミングtで物理量Xのデータの入力値Xin(t)が入力されると(ステップS1:YES)、メモリ5から前回の出力値Xout(t-1)を読み出して、下記(1)式に従って入力値の時間微分dXin(t)を算出するようになっている(ステップS2)。ここで、Δtはサンプリング周期を表す。
dXin(t)=(Xin(t)−Xout(t-1))/Δt …(1)
When the input value Xin (t) of the data of the physical quantity X is input at the current sampling timing t (step S1: YES), the addition ratio determination unit 2 obtains the previous output value Xout (t-1) from the memory 5. After reading, the time derivative dXin (t) of the input value is calculated according to the following equation (1) (step S2). Here, Δt represents a sampling period.
dXin (t) = (Xin (t) −Xout (t−1)) / Δt (1)

入力される物理量Xのデータが例えば図23に示したような時系列的な暴れを有するデータである場合、算出される入力値の時間微分dXin(t)も図3に示すように時系列的な暴れを有する波形となる。   When the input physical quantity X data is data having time-series fluctuation as shown in FIG. 23, for example, the time derivative dXin (t) of the calculated input value is also time-series as shown in FIG. It becomes a waveform with a rough rampage.

加算割合決定手段2は、続いて、メモリ5から前回のサンプリングタイミングで算出された出力値の時間微分の平滑化値dXs(t-1)を読み出して、平滑化値dXs(t-1)を所定の係数Kで増幅するようになっている(図2のステップS3)。ここで、本実施形態では、係数Kは正の値とする。   Subsequently, the addition rate determination means 2 reads the smoothed value dXs (t-1) of the time derivative of the output value calculated at the previous sampling timing from the memory 5, and obtains the smoothed value dXs (t-1). Amplification is performed with a predetermined coefficient K (step S3 in FIG. 2). Here, in the present embodiment, the coefficient K is a positive value.

本実施形態では、前記所定の係数Kは予め設定されるようになっている。平滑化フィルタ装置1に入力される物理量Xのデータの入力値Xin(t)の暴れの具合はその物理量Xのデータを測定するセンサ等の測定装置により種々であり、平滑化フィルタ装置1が適用される測定装置に応じて適宜設定されることが必要となる。   In the present embodiment, the predetermined coefficient K is set in advance. The degree of fluctuation of the input value Xin (t) of the physical quantity X data input to the smoothing filter device 1 varies depending on the measuring device such as a sensor that measures the physical quantity X data, and the smoothing filter device 1 is applied. It is necessary to set appropriately according to the measurement device to be used.

物理量Xのデータとして、ある測定装置から例えば図23に示したような時系列的な暴れを有するデータが入力され、図3に示すような入力値Xin(t)の時間微分dXin(t)が得られるとする。この場合、図4に示すように係数Kで出力値Xout(t-1)の時間微分の平滑化値dXs(t)を増幅した値dXs(t)×Kが入力値の時間微分dXin(t)の暴れの振幅の上端および下端の内側に収まるように係数Kの値が設定されることが好ましい。   As data of the physical quantity X, for example, data having a time series fluctuation as shown in FIG. 23 is input from a certain measuring device, and the time differential dXin (t) of the input value Xin (t) as shown in FIG. 3 is obtained. Suppose that it is obtained. In this case, as shown in FIG. 4, the value dXs (t) × K obtained by amplifying the smoothed value dXs (t) of the time derivative of the output value Xout (t−1) by the coefficient K is the time derivative dXin (t It is preferable that the value of the coefficient K is set so as to be within the upper and lower ends of the fluctuation amplitude of

本実施形態では、特に、係数K倍された平滑化値dXs(t)すなわちdXs(t)×Kが入力値の時間微分dXin(t)の暴れの振幅の下端にほぼ沿う状態になるように係数Kの値が設定されている。   In the present embodiment, in particular, the smoothed value dXs (t) multiplied by the coefficient K, that is, dXs (t) × K is in a state substantially along the lower end of the amplitude of the fluctuation of the time derivative dXin (t) of the input value. The value of the coefficient K is set.

加算割合決定手段2は、続いて、下記(2)式に従って前記(1)式で算出した入力値の時間微分dXin(t)と、前回の出力値の時間微分の平滑化値dXs(t-1)を所定の係数Kで増幅した値dXs(t-1)×Kとの差分D(t)を算出するようになっている(図2のステップS4)。
D(t)=dXin(t)−dXs(t-1)×K …(2)
Subsequently, the addition ratio determining means 2 continuously calculates the time derivative dXin (t) of the input value calculated by the above expression (1) according to the following expression (2) and the smoothed value dXs (t−t) of the time derivative of the previous output value. A difference D (t) from a value dXs (t−1) × K obtained by amplifying 1) by a predetermined coefficient K is calculated (step S4 in FIG. 2).
D (t) = dXin (t) −dXs (t−1) × K (2)

加算割合決定手段2は、続いて、算出した差分D(t)に基づいて後述する平滑化手段3での重み付け加算に用いられる加算割合Pを決定するようになっている(ステップS5)。本実施形態では、加算割合決定手段2は、差分D(t)の絶対値|D(t)|が小さいほど加算割合Pが大きい値となるように決定するように構成されている。   Subsequently, the addition ratio determining means 2 determines an addition ratio P used for weighted addition in the smoothing means 3 described later based on the calculated difference D (t) (step S5). In the present embodiment, the addition rate determination means 2 is configured to determine the addition rate P to be a larger value as the absolute value | D (t) | of the difference D (t) is smaller.

具体的には、例えば差分D(t)が加速度のディメンジョンを有する場合、加算割合決定手段2には、図5に示すような差分の絶対値|D(t)|の複数の範囲に分割して各範囲ごとに加算割合Pが割り当てられたテーブルが備えられていれば、算出した差分D(t)とこのテーブルとに基づいて加算割合Pを決定することが可能となる。本実施形態では、加算割合決定手段2はこのようなテーブルを備えている。   Specifically, for example, when the difference D (t) has an acceleration dimension, the addition rate determination means 2 divides the difference into absolute values | D (t) | as shown in FIG. If the table to which the addition ratio P is assigned for each range is provided, the addition ratio P can be determined based on the calculated difference D (t) and this table. In the present embodiment, the addition rate determination means 2 includes such a table.

なお、図5中、Gは標準重力加速度を表す。また、本実施形態のようにテーブルを準備しておく代わりに、例えば差分の絶対値|D(t)|を変数とする単調減少関数を備えておき、この単調減少関数に基づいて加算割合Pを決定するように構成することも可能である。   In FIG. 5, G represents standard gravity acceleration. Further, instead of preparing a table as in the present embodiment, for example, a monotone decreasing function having the absolute value | D (t) | of the difference as a variable is provided, and the addition rate P is based on the monotonic decreasing function. It can also be configured to determine

加算割合決定手段2は、以上のようにして決定した加算割合Pを平滑化手段3に送信するようになっている。   The addition ratio determination unit 2 transmits the addition ratio P determined as described above to the smoothing unit 3.

平滑化手段3は、加算割合決定手段2で決定された加算割合Pを用いて下記(3)式に従って今回の入力値Xin(t)と前回の出力値Xout(t-1)との重み付け加算により物理量Xのデータを平滑化して今回の出力値Xout(t)を算出するようになっている(図2のステップS6)。
Xout(t)=Xout(t-1)×(1−P)+Xin(t)×P …(3)
The smoothing means 3 uses the addition ratio P determined by the addition ratio determination means 2 to weight and add the current input value Xin (t) and the previous output value Xout (t-1) according to the following equation (3). Thus, the data of the physical quantity X is smoothed to calculate the current output value Xout (t) (step S6 in FIG. 2).
Xout (t) = Xout (t-1) * (1-P) + Xin (t) * P (3)

平滑化手段3は、このようにして算出した今回の出力値Xout(t)を出力するとともに(ステップS6)、時間微分平滑化値算出手段4に送るようになっている。   The smoothing means 3 outputs the current output value Xout (t) calculated in this way (step S6) and sends it to the time differential smoothed value calculating means 4.

時間微分平滑化値算出手段4は、次回の加算割合決定手段2における演算処理で用いるために、平滑化手段3で算出された出力値Xout(t)に基づいて、前述した出力値の時間微分の平滑化値dXs(t-1)を算出するようになっている。   The time differential smoothing value calculation means 4 is used for the next calculation processing in the addition ratio determination means 2, and based on the output value Xout (t) calculated by the smoothing means 3, the time differentiation of the output value described above. The smoothed value dXs (t-1) is calculated.

具体的には、時間微分平滑化値算出手段4は、まず、平滑化手段3から送信されてきた今回の出力値Xout(t)とメモリ5から読み出した前回の出力値Xout(t-1)とを用いて、下記(4)式に従って出力値の時間微分dXout(t)を算出するようになっている(ステップS7)。なお、Δtは前記(1)式の場合と同様にサンプリング周期を表す。
dXout(t)=(Xout(t)−Xout(t-1))/Δt …(4)
Specifically, the time differential smoothed value calculating unit 4 firstly outputs the current output value Xout (t) transmitted from the smoothing unit 3 and the previous output value Xout (t−1) read from the memory 5. Are used to calculate the time derivative dXout (t) of the output value according to the following equation (4) (step S7). Note that Δt represents the sampling period as in the case of the above-described equation (1).
dXout (t) = (Xout (t) −Xout (t−1)) / Δt (4)

時間微分平滑化値算出手段4は、続いて、算出した出力値の時間微分dXout(t)とメモリ5から読み出した前回の出力値の時間微分の平滑化値dXs(t-1)に基づいて、今回の出力値の時間微分の平滑化値dXs(t)を算出するようになっている(ステップS8)。   Subsequently, the time differential smoothed value calculating means 4 is based on the calculated time differential dXout (t) of the output value and the smoothed value dXs (t-1) of the time differential of the previous output value read from the memory 5. The smoothed value dXs (t) of the time differentiation of the current output value is calculated (step S8).

この今回の出力値の時間微分の平滑化値dXs(t)の算出においては、種々の平滑化手法を用いることが可能であり、前述したカルマンフィルタや移動平均フィルタ、時定数フィルタ等の平滑化フィルタを用いることができる。   In this calculation of the smoothed value dXs (t) of the time differentiation of the output value, various smoothing methods can be used. Smoothing filters such as the above-described Kalman filter, moving average filter, time constant filter, etc. Can be used.

本実施形態では、時間微分平滑化値算出手段4は、今回算出した出力値の時間微分dXout(t)と前回の出力値の時間微分の平滑化値dXs(t-1)とに基づいて、下記(5)式に示される時定数が固定された時定数フィルタで重み付け加算して今回の出力値の時間微分の平滑化値dXs(t)を算出するようになっている。
dXs(t)=dXs(t-1)×0.95+dXout(t)×0.05 …(5)
In the present embodiment, the time differential smoothed value calculating means 4 is based on the time differential dXout (t) of the output value calculated this time and the smoothed value dXs (t−1) of the time differential of the previous output value. The smoothing value dXs (t) of the time derivative of the current output value is calculated by weighted addition with a time constant filter in which the time constant shown in the following equation (5) is fixed.
dXs (t) = dXs (t−1) × 0.95 + dXout (t) × 0.05 (5)

時間微分平滑化値算出手段4は、今回の出力値Xout(t)と算出した今回の出力値の時間微分の平滑化値dXs(t)とを、次回の加算割合決定手段2における演算処理のために「前回の出力値Xout(t-1)」および「前回の出力値の時間微分の平滑化値dXs(t-1)」としてそれぞれメモリ5に上書き保存するようになっている(ステップS9)。   The time differential smoothing value calculation means 4 calculates the current output value Xout (t) and the calculated time differential smoothing value dXs (t) of the current output value for the calculation processing in the next addition ratio determination means 2. Therefore, “previous output value Xout (t−1)” and “smooth value dXs (t−1) of time derivative of previous output value” are overwritten and saved in the memory 5 respectively (step S9). ).

なお、上記の本実施形態の平滑化フィルタ装置1の構成から分かるように、平滑化フィルタ装置1の起動時などには、メモリ5に前回の出力値Xout(t-1)や前回の出力値の時間微分の平滑化値dXs(t-1)が保存されていなかったり、前回の出力値の時間微分の平滑化値dXs(t-1)が安定しない場合がある。   As can be seen from the configuration of the smoothing filter device 1 of the present embodiment, the previous output value Xout (t−1) or the previous output value is stored in the memory 5 when the smoothing filter device 1 is started. In some cases, the smoothed value dXs (t-1) of the time derivative is not stored, or the smoothed value dXs (t-1) of the time derivative of the previous output value is not stable.

そのため、本実施形態では、加算割合決定手段2は、入力される物理量Xのデータの入力値Xin(t)の数が予め設定された所定回数分に満たない間は、加算割合Pを例えば0.1等の予め設定された一定値に決定するようになっている。   Therefore, in the present embodiment, the addition rate determination means 2 sets the addition rate P to 0, for example, while the number of input values Xin (t) of the input physical quantity X data is less than a predetermined number of times set in advance. It is determined to be a predetermined constant value such as .1.

次に、本実施形態に係る平滑化フィルタ装置1の作用について説明する。   Next, the operation of the smoothing filter device 1 according to this embodiment will be described.

本実施形態に係る平滑化フィルタ装置1では、平滑化手段3で、前記(3)式に示したように時定数フィルタの手法を用いて物理量Xのデータの平滑化が行われるが(ステップS6)、その際に用いられるフィルタの時定数すなわち加算割合Pを加算割合決定手段2で物理量Xのデータの時間微分に基づいて可変させる(ステップS2〜S5)。また、時間微分平滑化値算出手段4では次回の演算処理のために出力値の時間微分の平滑化値dXs(t)を算出する(ステップS7〜S9)。   In the smoothing filter device 1 according to the present embodiment, the smoothing means 3 smoothes the data of the physical quantity X using the time constant filter technique as shown in the above equation (3) (step S6). ), The time constant of the filter used at that time, that is, the addition ratio P is varied by the addition ratio determination means 2 based on the time differentiation of the data of the physical quantity X (steps S2 to S5). Further, the time differential smoothed value calculating means 4 calculates the time differential smoothed value dXs (t) of the output value for the next calculation process (steps S7 to S9).

前述したように、移動平均フィルタや時定数フィルタ等の従来の平滑化フィルタでは、図24に示したようにデータの暴れの振幅の中心付近を通る理想的な平滑化曲線Aに対して時間遅れΔTをもって物理量Xのデータが平滑化される。そのような時間遅れを解消し、減少傾向や増加傾向を示しているデータを図24の平滑化曲線Aのように理想的に平滑化するためには、(i)データの入力値Xin(t)が減少傾向にあるのか、増加傾向にあるのか、或いはあまり変化しない傾向にあるのか等の入力値Xin(t)の変化傾向を的確に捉え、(ii)そのデータの変化傾向を平滑化された出力値Xout(t)に的確に反映させることが必要となる。   As described above, in the conventional smoothing filter such as the moving average filter and the time constant filter, the time delay with respect to the ideal smoothing curve A passing near the center of the amplitude of the data fluctuation as shown in FIG. Data of physical quantity X is smoothed with ΔT. In order to eliminate such a time delay and ideally smooth the data showing a decreasing tendency or an increasing tendency as shown by the smoothing curve A in FIG. 24, (i) the input value Xin (t ) Is a decreasing trend, an increasing trend, or a tendency that does not change so much, it accurately captures the changing trend of the input value Xin (t), and (ii) the changing trend of the data is smoothed It is necessary to accurately reflect the output value Xout (t).

本実施形態に係る平滑化フィルタ装置1では、まず、(i)の入力値Xin(t)の変化傾向を、前述した時間微分平滑化値算出手段4におけるステップS7、S8の演算処理で装置1から出力された出力値Xout(t)の時間微分dXout(t)を算出し、それをさらに平滑化して平滑化値dXs(t-1)を算出して追跡する。   In the smoothing filter device 1 according to the present embodiment, first, the change tendency of the input value Xin (t) of (i) is determined by the arithmetic processing of steps S7 and S8 in the time differential smoothed value calculation means 4 described above. The time derivative dXout (t) of the output value Xout (t) output from is calculated, and is further smoothed to calculate and track the smoothed value dXs (t-1).

入力値Xin(t)の変化傾向を出力値Xout(t)の時間微分で判定するのは一見矛盾するようだが、図23に示したように入力値Xin(t)が時系列的な暴れを有する場合、その時間微分dXin(t)も図3、図4に示すようにサンプリングタイミングtごとにその値が正になったり負になったり時系列的に暴れるため、入力値Xin(t)の時間微分dXin(t)を入力値Xin(t)の変化傾向の判定にそのまま使用できない。   It seems seemingly contradictory to determine the change tendency of the input value Xin (t) by the time differentiation of the output value Xout (t), but as shown in FIG. 23, the input value Xin (t) shows a time-series rampage. If it has, the time differential dXin (t) also becomes positive or negative at each sampling timing t as shown in FIGS. The time derivative dXin (t) cannot be used as it is for determining the change tendency of the input value Xin (t).

そこで、本実施形態では、入力値Xin(t)の値を平滑化した出力値Xout(t)を用い、その時間微分dXout(t)の平滑化値dXs(t)から入力値Xin(t)の全体的な変化傾向を判定することとしている。   Therefore, in this embodiment, the output value Xout (t) obtained by smoothing the value of the input value Xin (t) is used, and the input value Xin (t) is obtained from the smoothed value dXs (t) of the time differentiation dXout (t). The overall trend of change is determined.

次に、(ii)の前記のようにして判定した入力値Xin(t)の変化傾向を出力値Xout(t)に的確に反映させる手法として、本実施形態に係る平滑化フィルタ装置1では、前記入力値の変化傾向すなわちそれを表す出力値の時間微分の平滑化値dXs(t)を加味して前記(3)式の加算割合Pの値を可変させる手法が用いられている。   Next, as a method of accurately reflecting the change tendency of the input value Xin (t) determined as described above in (ii) on the output value Xout (t), the smoothing filter device 1 according to the present embodiment uses A technique is used in which the value of the addition ratio P in the above equation (3) is varied in consideration of the change tendency of the input value, that is, the smoothed value dXs (t) of the time derivative of the output value representing it.

具体的には、(i)で述べた入力値Xin(t)の全体的な変化傾向を表す平滑化値dXs(t)を所定の係数Kで増幅し、それと現在の入力値Xin(t)の時間的変化を表す時間微分dXin(t)との差分D(t)を算出し、その差分の絶対値|D(t)|に応じて加算割合Pを決定する。   Specifically, the smoothed value dXs (t) representing the overall change tendency of the input value Xin (t) described in (i) is amplified by a predetermined coefficient K, and the current input value Xin (t) The difference D (t) with respect to the time derivative dXin (t) representing the temporal change of the difference is calculated, and the addition ratio P is determined according to the absolute value | D (t) | of the difference.

本実施形態では、特に、図4に示したように平滑化値dXs(t)のK倍が入力値の時間微分dXin(t)の暴れの振幅の下端に沿う状態となるように係数Kの値が設定されており、|D(t)|が小さいほど加算割合Pが大きくなり、|D(t)|が大きいほど加算割合Pが小さくなるように決定される。   In this embodiment, in particular, as shown in FIG. 4, the coefficient K is set so that K times the smoothed value dXs (t) is along the lower end of the amplitude of the fluctuation of the time derivative dXin (t) of the input value. The value is set, and the smaller the | D (t) |, the larger the addition ratio P, and the larger | D (t) |, the smaller the addition ratio P.

つまり、例えば図4の領域R2のように、入力値Xin(t)の全体的な変化傾向を表す平滑化値dXs(t)が負の値となり入力値Xin(t)が全体的に減少傾向を示している場合、現在の入力値の時間微分dXin(t)がdXs(t)×Kに近く、入力値の時間微分dXin(t)の暴れの振幅の下端に近く大きく負側に振れているときに入力値Xin(t)の加算割合Pを大きくして出力値Xout(t)に対する入力値Xin(t)の寄与度を大きくする。   That is, for example, as in the region R2 in FIG. 4, the smoothed value dXs (t) representing the overall change tendency of the input value Xin (t) becomes a negative value, and the input value Xin (t) tends to decrease overall. In this case, the time derivative dXin (t) of the current input value is close to dXs (t) × K, and is largely close to the lower end of the ramping amplitude of the time derivative of the input value dXin (t). When the input value Xin (t) is increased, the contribution ratio P of the input value Xin (t) to the output value Xout (t) is increased.

入力値の時間微分dXin(t)が負の値であれば今回の入力値Xin(t)は前回の出力値Xout(t-1)よりも小さい場合が多いから、この入力値Xin(t) の加算割合Pを大きくして出力値Xout(t)に対する入力値Xin(t)の寄与度を大きくすることで、従来のように加算割合Pを固定した場合よりも大きく今回の出力値Xout(t)を前回の出力値Xout(t-1)に対して減少させることができる。   If the time derivative dXin (t) of the input value is a negative value, the current input value Xin (t) is often smaller than the previous output value Xout (t-1), so this input value Xin (t) To increase the contribution of the input value Xin (t) to the output value Xout (t), thereby increasing the current output value Xout ( t) can be reduced with respect to the previous output value Xout (t-1).

つまり、本実施形態では、入力値Xin(t)の全体的な変化傾向を表す平滑化値dXs(t)が負の値となり入力値Xin(t)が全体的に減少傾向を示している場合に、入力値Xin(t) の加算割合Pをより増大させて出力値Xout(t)に対する入力値Xin(t)の寄与度を大きくすることで、出力値Xout(t)の減少傾向がより強調されるようになる。そのため、図6に示すように、出力値Xout(t)が、加算割合Pを固定した場合に平滑化された出力値Bよりも減少側に押し下げられて、理想的な平滑化曲線Aを描くようになる。   That is, in the present embodiment, the smoothed value dXs (t) representing the overall change tendency of the input value Xin (t) is a negative value, and the input value Xin (t) shows a general decreasing tendency. In addition, by increasing the addition ratio P of the input value Xin (t) to increase the contribution of the input value Xin (t) to the output value Xout (t), the decreasing tendency of the output value Xout (t) is further increased. To be emphasized. Therefore, as shown in FIG. 6, the output value Xout (t) is pushed down to the decreasing side from the output value B smoothed when the addition ratio P is fixed, and an ideal smoothing curve A is drawn. It becomes like this.

一方、例えば図4の領域R1のように、入力値Xin(t)が全体的にあまり変化しない傾向を示している場合、出力値の時間微分の平滑化値dXs(t)は0に近い値であり、dXs(t)×Kも0に近い値となる。そのため、現在の入力値の時間微分dXin(t)が0に近いほど差分の絶対値|D(t)|が小さくなって加算割合Pが大きくなる。つまり、前回の出力値Xout(t-1)とそれほど値が変わらない今回の入力値Xin(t)の出力値Xout(t)に対する寄与度が大きくなる。   On the other hand, when the input value Xin (t) has a tendency not to change as a whole as in the region R1 of FIG. 4, for example, the smoothed value dXs (t) of the time derivative of the output value is a value close to zero. DXs (t) × K is also close to 0. Therefore, as the time differential dXin (t) of the current input value is closer to 0, the absolute value | D (t) | of the difference becomes smaller and the addition ratio P becomes larger. That is, the contribution of the current input value Xin (t), which is not so different from the previous output value Xout (t-1), to the output value Xout (t) is increased.

また、入力値の時間微分dXin(t)が正の方向や負の方向に大きく出ても|D(t)|が大きく出力値Xout(t)に対する入力値Xin(t)の寄与度は小さく、その出現頻度も正負ともに同程度であるから、時間微分dXin(t)が正の方向や負の方向に大きく出るような入力値Xin(t)の出力値Xout(t)に対する影響は小さいものとなる。   Further, even if the time derivative dXin (t) of the input value is greatly increased in the positive or negative direction, | D (t) | is large and the contribution of the input value Xin (t) to the output value Xout (t) is small. Since the appearance frequency is about the same in both positive and negative directions, the influence of the input value Xin (t) on the output value Xout (t) where the time derivative dXin (t) is greatly increased in the positive or negative direction is small. It becomes.

そのため、図4の領域R1のように入力値Xin(t)が全体的にあまり変化しない傾向を示している場合には、入力値Xin(t)が時系列的に暴れても、出力値Xout(t)は暴れが小さく全体的にはあまり変化しない値を取り続けるようになる。   Therefore, when the input value Xin (t) shows a tendency not to change as a whole as in the region R1 in FIG. 4, even if the input value Xin (t) is violent in time series, the output value Xout (t) continues to take on a value that is less rampant and does not change much overall.

他方、例えば図4の領域R3のように、入力値Xin(t)の全体的な変化傾向が減少傾向からあまり変化しない傾向に変わるような場合、時間微分dXin(t)が正の方向に大きく出る入力値Xin(t)の加算割合Pの値自体はそれほど大きくない。   On the other hand, when the overall change tendency of the input value Xin (t) changes from a decreasing tendency to a tendency that does not change so much as in the region R3 of FIG. 4, for example, the time derivative dXin (t) increases in the positive direction. The value of the addition ratio P of the input value Xin (t) that comes out is not so large.

しかし、減少傾向を示していた領域R2に比べて、前回の出力値Xout(t-1)よりも大きな値の入力値Xin(t)が入力される頻度が増大するため、前記(3)式に従って次第に出力値Xout(t)も減少傾向からあまり変化しない傾向に変わっていき、出力値の時間微分の平滑化値dXs(t)も0に近づいていく。   However, since the frequency of inputting the input value Xin (t) having a value larger than the previous output value Xout (t-1) is increased as compared with the region R2 that showed a decreasing tendency, the above equation (3) Accordingly, the output value Xout (t) gradually changes from a decreasing tendency to a tendency that does not change so much, and the smoothed value dXs (t) of the time derivative of the output value approaches zero.

このようにして、本実施形態に係る平滑化フィルタ装置1は、入力値Xin(t)があまり変化しない傾向にあるときは平滑化された出力値Xout(t)もあまり変化しない傾向を示し、入力値Xin(t)が減少傾向にあるときは平滑化された出力値Xout(t)も減少傾向を示し、しかも入力値Xin(t)の減少傾向に理想的に追従して減少する平滑化された出力値Xout(t)を出力することが可能となる。   Thus, the smoothing filter device 1 according to the present embodiment shows a tendency that the smoothed output value Xout (t) does not change so much when the input value Xin (t) does not change so much. When the input value Xin (t) is in a decreasing trend, the smoothed output value Xout (t) also shows a decreasing trend, and the smoothing that decreases following the decreasing trend of the input value Xin (t) ideally It is possible to output the output value Xout (t).

なお、上記の例では、物理量Xのデータの入力値Xin(t)の全体的な変化傾向が図23に示すように減少傾向にある場合について述べたが、例えば、図7に示すように物理量Xのデータの入力値Xin(t)の全体的な変化傾向が増加傾向にある場合も何ら前記構成を変更することなく同様に出力値Xout(t)の理想的な平滑化を行うことができる。   In the above example, the case where the overall change tendency of the input value Xin (t) of the data of the physical quantity X is decreasing as shown in FIG. 23 has been described. For example, as shown in FIG. Even when the overall change tendency of the input value Xin (t) of the X data tends to increase, ideal smoothing of the output value Xout (t) can be similarly performed without changing the configuration. .

すなわち、図7に示すように入力値Xin(t)の全体的な変化傾向が増加傾向にある場合には、図8に示すように出力値の時間微分の平滑化値dXs(t)も正の値をとるようになる。その際、本実施形態のように、入力値Xin(t)が全体的に減少傾向を示し平滑化値dXs(t)が負の値をとるときに図4に示したようにdXs(t)×Kが入力値の時間微分dXin(t)の暴れの振幅の下端にほぼ沿う状態になるように係数Kの値が設定されていれば、平滑化値dXs(t)も正の値をとる場合には、図8に示すように、dXs(t)×Kは入力値の時間微分dXin(t)の暴れの振幅の上端にほぼ沿う状態となる。   That is, when the overall change tendency of the input value Xin (t) is increasing as shown in FIG. 7, the smoothed value dXs (t) of the time derivative of the output value is also positive as shown in FIG. Takes the value of At this time, as shown in FIG. 4, when the input value Xin (t) has a tendency to decrease as a whole and the smoothed value dXs (t) takes a negative value as in the present embodiment, dXs (t). If the value of the coefficient K is set so that xK is substantially along the lower end of the amplitude of the fluctuation of the time derivative dXin (t) of the input value, the smoothed value dXs (t) also takes a positive value. In this case, as shown in FIG. 8, dXs (t) × K is almost in line with the upper end of the amplitude of the fluctuation of the time derivative dXin (t) of the input value.

そして、前記と同様に差分D(t)を算出し、その絶対値|D(t)|と加算割合Pとの関係を設定すれば、入力値Xin(t)が全体的に増加傾向にある場合には、図9に示すように、出力値Xout(t)が、加算割合Pを固定した場合に平滑化された出力値Bよりも増加側に押し上げられて、理想的な平滑化曲線Aを描くようになる。また、入力値Xin(t)があまり変化しない傾向にある場合や、増加傾向にあった入力値Xin(t)があまり変化しない傾向に変化する場合も前記減少傾向の場合と同様に説明され、良好に入力値Xin(t)を平滑化することができる。   If the difference D (t) is calculated in the same manner as described above and the relationship between the absolute value | D (t) | and the addition ratio P is set, the input value Xin (t) tends to increase overall. In this case, as shown in FIG. 9, the output value Xout (t) is pushed upward from the output value B smoothed when the addition ratio P is fixed, and the ideal smoothing curve A To draw. Further, the case where the input value Xin (t) tends to change little or the case where the input value Xin (t) that tends to increase tends to change little is explained in the same manner as in the case of the decreasing tendency. The input value Xin (t) can be smoothly smoothed.

以上のように、本実施形態に係る平滑化フィルタ装置1によれば、出力値の時間微分dXout(t)を平滑化した平滑化値dXs(t)を算出し、それに基づいて物理量Xのデータの入力値Xin(t)の変化傾向を的確に捉えることが可能となる。また、それと同時に、例えば平滑化値dXs(t)を所定の係数Kで増幅した値と入力値の時間微分dXin(t)との差分に基づいて加算割合Pを決定するなどして入力値の時間微分dXin(t)と平滑化値dXs(t)に基づいて出力値Xout(t)の算出に用いる加算割合Pを決定することで、データの入力値Xin(t)の変化傾向を平滑化される出力値Xout(t)に的確に反映させることが可能となる。   As described above, according to the smoothing filter device 1 according to the present embodiment, the smoothed value dXs (t) obtained by smoothing the time derivative dXout (t) of the output value is calculated, and the data of the physical quantity X is based on the calculated value. It is possible to accurately grasp the changing tendency of the input value Xin (t). At the same time, for example, the addition ratio P is determined based on the difference between the value obtained by amplifying the smoothed value dXs (t) by a predetermined coefficient K and the time derivative dXin (t) of the input value. By determining the addition ratio P used to calculate the output value Xout (t) based on the time derivative dXin (t) and the smoothed value dXs (t), the change tendency of the data input value Xin (t) is smoothed. The output value Xout (t) can be accurately reflected.

そのため、平滑化される出力値Xout(t)を入力値Xin(t)の変化傾向にあわせて的確に増減させることが可能となり、従来の移動平均フィルタや時定数フィルタ等の平滑化フィルタのように時間遅れを発生させることなく、図24に示した理想的な平滑化曲線Aのように、暴れを有する時系列データをデータの暴れの振幅の中心付近の値に的確に平滑化することが可能となる。   As a result, the smoothed output value Xout (t) can be accurately increased / decreased in accordance with the changing tendency of the input value Xin (t), which is similar to a smoothing filter such as a conventional moving average filter or time constant filter. As shown in the ideal smoothing curve A shown in FIG. 24, the time-series data having a fluctuation can be accurately smoothed to a value near the center of the amplitude of the data fluctuation without causing a time delay. It becomes possible.

また、前記所定の係数Kを適切に設定したり、差分の絶対値|D(t)|と加算割合Pとの関係を適切に設定すれば、従来のカルマンフィルタのようにデータの増減を必要以上に強調させて出力値Xout(t)が入力値Xin(t)の変化傾向に的確には符合しない平滑化を行うことを防止し、理想的な平滑化曲線Aを出力することが可能な平滑化フィルタ装置とすることが可能となる。   Further, if the predetermined coefficient K is appropriately set or the relationship between the absolute value | D (t) | of the difference and the addition ratio P is appropriately set, the data increase / decrease more than necessary as in the conventional Kalman filter. The smoothing that prevents the smoothing that the output value Xout (t) does not exactly match the changing tendency of the input value Xin (t) and that can output an ideal smoothing curve A It becomes possible to make a filter device.

さらに、移動平均フィルタでは、平均をとるための所定のサンプリング回数分の過去の入力値Xin(t-1)〜Xin(t-n)をメモリ5に保存しておく必要があるが、本実施形態では、メモリ5に保存しておくのは前回の出力値Xout(t-1)と平滑化値dXs(t-1)のみであり、メモリ5の使用効率の低減させることができるという副次的な効果もある。   Further, in the moving average filter, it is necessary to store the past input values Xin (t−1) to Xin (tn) for a predetermined number of samplings for averaging in the memory 5, but in this embodiment, The memory 5 stores only the previous output value Xout (t-1) and the smoothed value dXs (t-1), which is a secondary effect that the usage efficiency of the memory 5 can be reduced. There is also an effect.

なお、加算割合Pの決定手法、すなわち所定の係数Kの設定手法や、その係数Kに基づいて算出される差分D(t)と加算割合Pとの関係の設定手法は、本実施形態の手法に限定されない。   The method for determining the addition ratio P, that is, the method for setting the predetermined coefficient K, and the method for setting the relationship between the difference D (t) calculated based on the coefficient K and the addition ratio P are the methods of this embodiment. It is not limited to.

前述の説明から分かるように、極端に言えば、物理量Xのデータの入力値Xin(t)の変化傾向が増加傾向であるか、減少傾向であるか、或いはあまり変化しない傾向であるかさえ分かれば、それに応じて加算割合Pの可変のさせ方を変えて的確な平滑化を行うことが可能となる。   As can be seen from the above description, in extreme terms, the change of the input value Xin (t) of the data of the physical quantity X is increasing, decreasing, or even not changing so much. For example, it is possible to perform the smoothing accurately by changing the way of changing the addition ratio P accordingly.

そのため、例えば、加算割合決定手段2を、時間微分平滑化値算出手段4が前回算出した出力値の時間微分の平滑化値dXs(t-1)に基づいて入力値Xin(t)の変化傾向を分類して判定し、例えば図10に示すようなテーブルに基づいて加算割合Pの可変のさせ方を変更して加算割合Pを決定するように構成することも可能である。   Therefore, for example, the addition ratio determination means 2 is used to change the input value Xin (t) based on the time differentiation smoothing value dXs (t−1) of the output value previously calculated by the time differentiation smoothing value calculation means 4. It is also possible to make a configuration such that the addition ratio P is determined by changing the method of changing the addition ratio P based on, for example, a table as shown in FIG.

また、本実施形態では、入力された物理量Xのデータ自体を平滑化する平滑化フィルタ装置1について説明した。この平滑化フィルタ装置1は、例えば自車両の速度を測定する測定手段や平滑化フィルタ装置を搭載した装置と他の物体との相対速度を測定する測定手段から入力された速度や相対速度のデータXを平滑化して、平滑化された速度や相対速度を出力値Xout(t)として出力する。   In the present embodiment, the smoothing filter device 1 that smoothes the input physical quantity X data itself has been described. The smoothing filter device 1 includes, for example, speed and relative speed data input from a measuring unit that measures the speed of the host vehicle or a measuring unit that measures a relative speed between a device equipped with the smoothing filter device and another object. X is smoothed, and the smoothed speed and relative speed are output as an output value Xout (t).

しかし、例えば、ある移動可能な装置の移動距離を測定する測定手段から距離Yのデータを入力し、入力された距離Yのデータの入力値Yin(t)を時間微分して速度Xin(t)を求め、算出した速度Xin(t)を平滑化し、平滑化された速度を出力値Xout(t)として出力するような平滑化フィルタ装置として構成することも可能である。   However, for example, distance Y data is input from a measuring unit that measures the movement distance of a certain movable device, and the input value Yin (t) of the input distance Y data is time-differentiated to speed Xin (t). It is also possible to constitute a smoothing filter device that obtains the calculated velocity Xin (t) and outputs the smoothed velocity as the output value Xout (t).

また、例えば、ある装置と他の物体との距離を測定する測定手段から距離Yのデータを入力し、入力された距離Yのデータの入力値Yin(t)を時間微分して相対速度Xin(t)を求め、算出した相対速度Xin(t)を平滑化し、平滑化された相対速度を出力値Xout(t)として出力するような平滑化フィルタ装置として構成することも可能である。   Further, for example, distance Y data is input from a measuring unit that measures the distance between a certain device and another object, and the input value Yin (t) of the input distance Y data is time-differentiated to obtain a relative velocity Xin ( It is also possible to configure as a smoothing filter device that obtains t), smoothes the calculated relative velocity Xin (t), and outputs the smoothed relative velocity as the output value Xout (t).

つまり、平滑化フィルタ装置を、平滑化して出力する物理量Xのデータとは別の物理量Yのデータから平滑化の対象とする物理量Xのデータを形成して、その物理量Xのデータを平滑化するように構成することも可能である。例えば、別の物理量Yのデータが入力されると、そのデータYを時間微分して物理量Yの変化速度である物理量のデータXを算出し、物理量Yの変化速度である物理量Xのデータを平滑化して出力するように構成することも可能である。   That is, the smoothing filter device forms the data of the physical quantity X to be smoothed from the data of the physical quantity Y different from the data of the physical quantity X to be output after being smoothed, and smoothes the data of the physical quantity X It is also possible to configure as described above. For example, when another physical quantity Y data is input, the data Y is time-differentiated to calculate the physical quantity data X that is the changing speed of the physical quantity Y, and the physical quantity X data that is the changing speed of the physical quantity Y is smoothed. It is also possible to configure so as to output in the form.

この場合、図2にフローチャートは図11に示すフローチャートのように修正される。すなわち、メモリ5には、前回の出力値Xout(t-1)や出力値の時間微分の平滑化値dXs(t-1)のほか、前回の入力値Yin(t-1)も保存されており、平滑化フィルタ装置の加算割合決定手段2は、ステップ1に代わるステップS10で今回のサンプリングタイミングtでの物理量Yのデータの入力値Yin(t)が入力されると(ステップS10:YES)、メモリ5から前回の入力値Yin(t-1)を読み出す。   In this case, the flowchart shown in FIG. 2 is modified like the flowchart shown in FIG. That is, the previous input value Yin (t-1) is stored in the memory 5 in addition to the previous output value Xout (t-1) and the smoothed value dXs (t-1) of the time differentiation of the output value. When the input value Yin (t) of the physical quantity Y at the current sampling timing t is input in step S10 instead of step 1 (step S10: YES), the addition ratio determination means 2 of the smoothing filter device. The previous input value Yin (t−1) is read from the memory 5.

そして、下記(6)式に従って入力値Yin(t)を時間微分して物理量Yのデータの変化速度dYin(t)を算出し、その変化速度dYin(t)をそれ以降の処理の対象となる物理量Xin(t)とする(ステップS11)。なお、Δtはサンプリング周期を表す。
Xin(t)=dYin(t)=(Yin(t)−Yin(t-1))/Δt …(6)
Then, the input value Yin (t) is time-differentiated according to the following formula (6) to calculate the change rate dYin (t) of the data of the physical quantity Y, and the change rate dYin (t) is the target of subsequent processing. The physical quantity is Xin (t) (step S11). Note that Δt represents a sampling period.
Xin (t) = dYin (t) = (Yin (t) −Yin (t−1)) / Δt (6)

Xin(t)は、前述した演算処理により加算割合決定手段2、平滑化手段3および時間微分平滑化値算出手段4で演算処理されて平滑化され(ステップS2〜S9)、平滑化された出力値Xout(t)が出力される。   Xin (t) is calculated and smoothed by the addition ratio determining means 2, the smoothing means 3, and the time differential smoothed value calculating means 4 by the above-described arithmetic processing (steps S2 to S9), and the smoothed output. The value Xout (t) is output.

一方、加算割合決定手段2は、今回入力された物理量Yのデータの入力値Yin(t)を「前回の入力値Yin(t-1)」としてメモリ5に上書き保存し(ステップS12)、次回の入力値の時間微分dYin(t)すなわち物理量Xin(t)の算出処理に用いる。   On the other hand, the addition ratio determination means 2 overwrites and saves the input value Yin (t) of the data of the physical quantity Y input this time as “previous input value Yin (t−1)” in the memory 5 (step S12), and next time. Is used for calculating the time derivative dYin (t) of the input value, that is, the physical quantity Xin (t).

このように、物理量XのデータXin(t)が他の物理量Yを時間微分して算出される他の物理量Yの変化速度のデータYin(t)である場合でも、基本的に、前述した実施形態に他の物理量Yを時間微分し、算出した変化速度Yin(t)を処理の対象となる物理量Xin(t)とするという演算処理が加わるだけで、加算割合決定手段2や平滑化手段3、時間微分平滑化値算出手段4における他の演算処理は上記とまったく同様に行われるから、前述した実施形態の効果は本変形例においてもまったく同様に発揮される。   As described above, even when the data Xin (t) of the physical quantity X is the data Yin (t) of the change rate of the other physical quantity Y calculated by time differentiation of the other physical quantity Y, basically, the above-described implementation is performed. The addition ratio determining means 2 and smoothing means 3 are simply added to the form by performing an arithmetic process of differentiating another physical quantity Y with respect to time and using the calculated change rate Yin (t) as the physical quantity Xin (t) to be processed. Since the other calculation processing in the time differential smoothed value calculation means 4 is performed in exactly the same manner as described above, the effect of the above-described embodiment is also exhibited in the present modification.

なお、上記の例では、物理量XのデータXin(t)が入力されるごとに出力値Xout(t)を算出する構成について述べたが、物理量XのデータXin(t)が入力されるサンプリング周期に対して例えば2サンプリング周期ごとに出力値Xout(t)を算出するように構成してもよい。   In the above example, the configuration in which the output value Xout (t) is calculated every time the data Xin (t) of the physical quantity X is input has been described. However, the sampling period in which the data Xin (t) of the physical quantity X is input. However, for example, the output value Xout (t) may be calculated every two sampling periods.

[第2の実施の形態]
本実施形態では、前記第1の実施形態に係る平滑化フィルタ装置を用いた速度検出装置について説明する。
[Second Embodiment]
In the present embodiment, a speed detection device using the smoothing filter device according to the first embodiment will be described.

本実施形態では、前述した第1の実施形態の変形例を用いて、後述する測定手段により測定された自車両と先行車両との距離を時間微分して自車両と先行車両との相対速度を算出し、平滑化フィルタ装置でその相対速度を平滑化して検出し出力する速度検出装置について述べる。   In the present embodiment, the relative speed between the host vehicle and the preceding vehicle is obtained by time-differentiating the distance between the host vehicle and the preceding vehicle, which is measured by the measuring means described later, using the modification of the first embodiment described above. A speed detection device that calculates, smoothes and detects and outputs the relative speed by a smoothing filter device will be described.

本実施形態に係る速度検出装置10は、図12に示すように、主に撮像手段11や変換手段12、画像処理手段15等で構成される測定手段18と、平滑化フィルタ装置22を含む検出手段19とで構成されている。   As shown in FIG. 12, the speed detection apparatus 10 according to the present embodiment includes a measurement unit 18 mainly including an imaging unit 11, a conversion unit 12, an image processing unit 15, and a smoothing filter unit 22. And means 19.

なお、撮像手段11から検出手段19の立体物検出手段20までの構成は本願出願人により先に提出された特開平5−114099号公報、特開平5−265547号公報、特開平6−266828号公報、特開平10−283461号公報、特開平10−283477号公報、特開2006−72495号公報等に詳述されており、詳細な説明はそれらの公報に委ねる。以下、簡単に説明する。   The configuration from the image pickup means 11 to the three-dimensional object detection means 20 of the detection means 19 is disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. H5-114099, H5-265547, and H6-266828 previously filed by the applicant of the present application. Detailed descriptions are given in Japanese Patent Laid-Open No. 10-283461, Japanese Patent Laid-Open No. 10-283477, Japanese Patent Laid-Open No. 2006-72495, and the like, and detailed descriptions thereof are left to those publications. A brief description is given below.

撮像手段11は、本実施形態では、互いに同期が取られたCCDやCMOSセンサ等のイメージセンサがそれぞれ内蔵され例えばルームミラー近傍に車幅方向に所定の間隔をあけて取り付けられた一対のメインカメラ11aおよびサブカメラ11bからなるステレオカメラであり、所定のサンプリング周期で車両前方の道路を含む風景を撮像して一対の画像を出力するように構成されている。一対のカメラのうちメインカメラ11aは、運転者に近い側のカメラであり、図13に示すような基準画像Tを撮像するようになっている。なお、サブカメラ11bで撮像された画像を比較画像という。   In this embodiment, the image pickup means 11 includes a pair of main cameras each including a built-in image sensor such as a CCD or a CMOS sensor that are synchronized with each other, and attached to the vicinity of a room mirror at a predetermined interval in the vehicle width direction, for example. 11a and a sub camera 11b. The stereo camera is configured to capture a landscape including a road ahead of the vehicle at a predetermined sampling period and output a pair of images. Of the pair of cameras, the main camera 11a is a camera closer to the driver, and captures a reference image T as shown in FIG. Note that an image captured by the sub camera 11b is referred to as a comparative image.

メインカメラ11aとサブカメラ11bから出力された画像データは、変換手段12であるA/Dコンバータ12a、12bでアナログ画像から画素ごとに輝度値を有するデジタル画像にそれぞれ変換され、画像補正部13で、ずれやノイズの除去等の画像補正が行われ、画像データメモリ14に格納されると同時に検出手段19に送信されるようになっている。   Image data output from the main camera 11a and the sub camera 11b is converted from analog images into digital images having luminance values for each pixel by the A / D converters 12a and 12b, which are conversion means 12, and the image correction unit 13 Image correction such as displacement and noise removal is performed and stored in the image data memory 14 and transmitted to the detecting means 19 at the same time.

画像処理手段15のイメージプロセッサ16では、基準画像Tと比較画像の各画像データにステレオマッチング処理やフィルタリング処理を施して実空間上の距離に対応する視差dpを算出するようになっている。以下、視差dpが割り当てられた画像を距離画像という。このようにして算出された視差dpの情報すなわち距離画像は、画像処理手段15の距離データメモリ17に格納するようになっている。   The image processor 16 of the image processing means 15 performs a stereo matching process and a filtering process on the image data of the reference image T and the comparison image to calculate the parallax dp corresponding to the distance in the real space. Hereinafter, an image to which the parallax dp is assigned is referred to as a distance image. The parallax dp information thus calculated, that is, the distance image, is stored in the distance data memory 17 of the image processing means 15.

なお、視差dp、距離画像上の点(i,j)と、前記一対のカメラ11a、11bの中央真下の道路面上の点を原点とし、自車両の車幅方向をX軸方向、車高方向をY軸方向、車長方向をZ軸方向とした場合の実空間上の点(X,Y,Z)とは、下記(7)〜(9)式で表される座標変換により一意に対応づけられる。なお、下記各式において、CDは一対のカメラの間隔、PWは1画素当たりの視野角、CHは一対のカメラの取り付け高さ、IVおよびJVは自車両正面の無限遠点の距離画像上のi座標およびj座標、DPは消失点視差を表す。
X=CD/2+Z×PW×(i−IV) …(7)
Y=CH+Z×PW×(j−JV) …(8)
Z=CD/(PW×(dp−DP)) …(9)
Note that the parallax dp, the point (i, j) on the distance image, and the point on the road surface just below the center of the pair of cameras 11a and 11b are the origin, the vehicle width direction of the host vehicle is the X-axis direction, The point (X, Y, Z) in the real space when the direction is the Y-axis direction and the vehicle length direction is the Z-axis direction is uniquely determined by coordinate transformation represented by the following equations (7) to (9) It is matched. In the following equations, CD is the distance between the pair of cameras, PW is the viewing angle per pixel, CH is the height of the pair of cameras, and IV and JV are on the distance image at the infinity point in front of the host vehicle. The i coordinate, j coordinate, and DP represent the vanishing point parallax.
X = CD / 2 + Z * PW * (i-IV) (7)
Y = CH + Z × PW × (j−JV) (8)
Z = CD / (PW × (dp−DP)) (9)

本実施形態では、以上の撮像手段11からイメージプロセッサ16や距離データメモリ17を含む画像処理手段15までで、自車両前方の所定領域内に存在する立体物までの自車両からの距離Zすなわち前記(9)式により距離Zと一意に対応づけられる視差dpを測定する測定手段18が構成されている。   In the present embodiment, the distance Z from the host vehicle to the three-dimensional object existing in the predetermined area ahead of the host vehicle, from the above imaging unit 11 to the image processing unit 15 including the image processor 16 and the distance data memory 17. The measuring means 18 for measuring the parallax dp uniquely associated with the distance Z by the equation (9) is configured.

なお、本実施形態では、測定手段18は自車両前方に存在する立体物までの距離Zを測定できるものであればよく、本実施形態の他にも、例えば自車両前方にレーザ光や赤外線等を照射してその反射光の情報に基づいて立体物までの距離Zを測定するレーダ装置等で構成することも可能であり、検出の手法は特定の手法に限定されない。   In the present embodiment, the measuring means 18 may be any means as long as it can measure the distance Z to the three-dimensional object existing in front of the host vehicle. In addition to the present embodiment, for example, laser light, infrared light, etc. in front of the host vehicle. And a radar device that measures the distance Z to the three-dimensional object based on the information of the reflected light, and the detection method is not limited to a specific method.

検出手段19は、図示しないCPUやROM、RAM、入出力インターフェース等がバスに接続されたマイクロコンピュータより構成されている。また、検出手段19には、車速センサやヨーレートセンサ、ステアリングホイールの操舵角を測定する操舵角センサ等のセンサ類Qが接続されている。なお、ヨーレートセンサの代わりに自車両の車速等からヨーレートを推定する装置等を用いることも可能である。   The detecting means 19 is composed of a microcomputer in which a CPU, ROM, RAM, input / output interface and the like (not shown) are connected to a bus. The detection means 19 is connected to sensors Q such as a vehicle speed sensor, a yaw rate sensor, and a steering angle sensor for measuring the steering angle of the steering wheel. It should be noted that a device for estimating the yaw rate from the vehicle speed of the host vehicle or the like can be used instead of the yaw rate sensor.

検出手段19は、図12に示すように、立体物検出手段20と、先行車両検出手段21と、前述した平滑化フィルタ装置22とを備えており、さらに図示しないメモリを備えている。また、検出手段19の各手段には、センサ類Qから必要なデータが入力されるようになっている。   As shown in FIG. 12, the detection means 19 includes a three-dimensional object detection means 20, a preceding vehicle detection means 21, and the smoothing filter device 22 described above, and further includes a memory (not shown). In addition, necessary data from the sensors Q is input to each means of the detection means 19.

立体物検出手段20は、本実施形態では、前述したように特開平10−283461号公報等に記載された車外監視装置等をベースに構成されている。詳細な説明はそれらの公報に委ねる。以下、簡単にその構成について説明する。   In the present embodiment, the three-dimensional object detection means 20 is configured based on a vehicle exterior monitoring device described in JP-A-10-283461 as described above. Detailed explanations are left to those publications. The configuration will be briefly described below.

立体物検出手段20は、距離データメモリ17から前述した距離画像を読み出して、距離画像を所定の画素幅で垂直方向に延びる短冊状の区分に分割する。そして、短冊状の各区分に属する各視差dpを前記(9)式に従ってそれぞれ距離Zに変換し、各距離Zのうち道路面より上方に存在すると位置付けられる距離に関してヒストグラムを作成して、度数が最大の区間までの距離をその短冊状の区分における立体物までの距離とする。これを全区分について行うようになっている。以下、各区分を代表する距離を距離Zという。   The three-dimensional object detection means 20 reads the distance image described above from the distance data memory 17 and divides the distance image into strip-shaped sections extending in the vertical direction with a predetermined pixel width. Then, each parallax dp belonging to each strip-shaped section is converted into a distance Z according to the equation (9), and a histogram is created with respect to a distance that is positioned above each road Z as being above the road surface. The distance to the maximum section is the distance to the three-dimensional object in the strip-shaped section. This is done for all categories. Hereinafter, a distance representing each section is referred to as a distance Z.

例えば、図13に示した基準画像Tから作成された距離画像に対して前記距離Zの算出を行い、算出された各区分ごとの距離Zを実空間上にプロットすると、図14に示すように自車両前方の立体物の自車両MCに面した部分に対応する部分に多少バラツキを持って各点としてプロットされる。   For example, when the distance Z is calculated for the distance image created from the reference image T shown in FIG. 13 and the calculated distance Z for each section is plotted on the real space, as shown in FIG. The three-dimensional object ahead of the host vehicle is plotted as each point with some variation in the portion corresponding to the portion facing the host vehicle MC.

立体物検出手段20は、このようにプロットされる各点を図15に示すように近接する各点の距離や方向性に基づいて互いに隣接する各点をそれぞれグループG1〜G7にグループ化し、図16に示すようにそれぞれのグループ内の各点が自車両MCの車幅方向すなわちX軸方向に略平行に並ぶサブグループには“物体”O1〜O3とラベルし、各点が自車両MCの進行方向すなわちZ軸方向に略平行な並ぶサブグループには“側壁”S1〜S4とラベルして分類する。また、同一の立体物の“物体”と“側壁”の交点をコーナー点Cとしてラベルするようになっている。   The three-dimensional object detection means 20 groups the points plotted in this way into groups G1 to G7 based on the distance and directionality of the adjacent points as shown in FIG. As shown in FIG. 16, sub-groups in which each point in each group is arranged substantially parallel to the vehicle width direction of the host vehicle MC, that is, the X-axis direction, are labeled “objects” O1 to O3. Subgroups arranged side by side in the traveling direction, that is, substantially parallel to the Z-axis direction, are classified as “sidewalls” S1 to S4. Further, the intersection point of the “object” and “side wall” of the same three-dimensional object is labeled as a corner point C.

立体物検出手段20は、このようにして、[物体O1、コーナー点C、側壁S1]、[側壁S2]、[物体O2]、[物体O3]、[側壁S3]、[側壁S4]をそれぞれ立体物として検出するようになっている。立体物検出手段20は、このようにして検出した立体物の情報や各サブグループの端点の座標等をそれぞれメモリに保存するようになっている。   In this way, the three-dimensional object detection means 20 sets [object O1, corner point C, sidewall S1], [sidewall S2], [object O2], [object O3], [sidewall S3], and [sidewall S4], respectively. It is detected as a three-dimensional object. The three-dimensional object detection means 20 stores information on the three-dimensional object detected in this way, the coordinates of the end points of each subgroup, and the like in a memory.

先行車両検出手段21は、自車両の進行路上や自車両が走行している走行レーン上に存在する立体物の中で、自車両に最も近接する立体物を先行車両として検出するようになっている。本実施形態では、先行車両検出手段21は、自車両の進行路上に先行車両を検出するようになっていて、まず、センサ類Qである車速センサやヨーレートセンサ、舵角センサから入力される自車両の挙動すなわち自車両の車速Vやヨーレートγ、ステアリングホイールの舵角δ等に基づいて自車両の旋回曲率Cuaを算出して、図17に示すように自車両MCの走行軌跡Lestを算出するようになっている。   The preceding vehicle detection means 21 detects the three-dimensional object closest to the own vehicle as the preceding vehicle among the three-dimensional objects existing on the traveling path of the own vehicle or on the traveling lane in which the own vehicle is traveling. Yes. In the present embodiment, the preceding vehicle detection means 21 is configured to detect a preceding vehicle on the traveling path of the own vehicle. First, a vehicle speed sensor, a yaw rate sensor, and a steering angle sensor, which are sensors Q, are input. Based on the behavior of the vehicle, that is, the vehicle speed V and yaw rate γ of the host vehicle, the steering angle δ of the steering wheel, etc., the turning curvature Cua of the host vehicle is calculated, and the travel locus Lest of the host vehicle MC is calculated as shown in FIG. It is like that.

旋回曲率Cuaは、例えば車速Vとヨーレートγとを用いて、
Cua=γ/V …(10)
に従って算出される。また、例えば車速Vと舵角δとを用いて、
Re=(1+Asf・V)・(Lwb/δ) …(11)
Cua=1/Re …(12)
に従って算出することもできる。ここで、Reは旋回半径、Asfは車両のスタビリティファクタ、Lwbはホイールベースである。
The turning curvature Cua is obtained by using, for example, the vehicle speed V and the yaw rate γ.
Cua = γ / V (10)
Is calculated according to Further, for example, using the vehicle speed V and the steering angle δ,
Re = (1 + Asf · V 2 ) · (Lwb / δ) (11)
Cua = 1 / Re (12)
It can also be calculated according to Here, Re is a turning radius, Asf is a vehicle stability factor, and Lwb is a wheelbase.

先行車両検出手段21は、このようにして算出した走行軌跡を中心とする自車両の車幅分の領域を自車両の進行路Restとして把握し、その上に存在する立体物のうち自車両MCに最も近い物体O2を検出するようになっている。   The preceding vehicle detection means 21 grasps a region for the vehicle width of the host vehicle centered on the travel locus calculated in this way as the traveling path Rest of the host vehicle, and the host vehicle MC among the three-dimensional objects existing thereon. The object O2 closest to is detected.

先行車両検出手段21は、さらに、前回検出された先行車両の情報をメモリから読み出し、前回検出した先行車両と今回検出した自車両に最も近接する立体物すなわち物体O2との位置関係や移動速度等に基づいて前回の先行車両と今回検出した立体物とが同一の立体物である確率をそれぞれ算出し、算出された確率が予め設定された閾値以上であれば今回検出した立体物を先行車両とラベル付けして先行車両を検出し、先行車両の情報を今回検出した立体物の情報で更新してメモリに継続登録することで、先行車両の情報を更新しながらそれを追跡するようになっている。   The preceding vehicle detection means 21 further reads out the information of the preceding vehicle detected last time from the memory, the positional relationship between the preceding vehicle detected last time and the three-dimensional object closest to the own vehicle detected this time, that is, the object O2, the moving speed, etc. Based on the above, the probability that the previous preceding vehicle and the detected three-dimensional object are the same three-dimensional object is calculated, and if the calculated probability is greater than or equal to a preset threshold value, the detected three-dimensional object is determined as the preceding vehicle. By labeling, detecting the preceding vehicle, updating the information on the preceding vehicle with the information of the three-dimensional object detected this time and continuously registering it in the memory, the information on the preceding vehicle is updated while tracking it Yes.

なお、前述したように、先行車両検出手段21を、自車両MCが走行している走行レーン上に存在し自車両MCに最も近接する立体物として先行車両を検出するように構成することも可能である。自車両MCの走行レーンを検出するために必要な自車両MCの左右の区画線等の車線の位置を検出するための装置としては、例えば本願出願人により先に提出された特開2001−92970号公報に記載の車線認識装置等を用いることができる。   As described above, the preceding vehicle detection means 21 may be configured to detect the preceding vehicle as a three-dimensional object that exists on the traveling lane in which the host vehicle MC is traveling and is closest to the host vehicle MC. It is. As an apparatus for detecting the position of a lane such as the left and right lane markings of the host vehicle MC necessary for detecting the traveling lane of the host vehicle MC, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-92970 filed earlier by the applicant of the present application. The lane recognition device described in the publication can be used.

平滑化フィルタ装置22には、先行車両検出手段21が検出した先行車両すなわちこの場合は物体O2と自車両MCとの距離Zが入力されるようになっている。この場合の物体O2の距離Zとしては、例えば車幅方向すなわちX軸方向に延在する物体O2の中心位置の自車両MCからのZ軸方向の距離Zが入力される。   The smoothing filter device 22 is inputted with the preceding vehicle detected by the preceding vehicle detection means 21, that is, in this case, the distance Z between the object O2 and the host vehicle MC. As the distance Z of the object O2 in this case, for example, the distance Z in the Z-axis direction from the host vehicle MC at the center position of the object O2 extending in the vehicle width direction, that is, the X-axis direction is input.

平滑化フィルタ装置22は、前記第1の実施形態において詳述した演算処理を行い、算出した自車両MCと先行車両O2との平滑化された相対速度を、最終的に速度検出装置10により検出された相対速度として装置外に出力するようになっている。具体的には、図11に示したフローチャートに従って加算割合決定手段2、平滑化手段3および時間微分平滑化値算出手段4で演算処理を行い、出力値Xout(t)である自車両MCと先行車両O2との相対速度を出力するようになっている。   The smoothing filter device 22 performs the arithmetic processing detailed in the first embodiment, and finally the smoothed relative speed between the host vehicle MC and the preceding vehicle O2 is finally detected by the speed detection device 10. The relative speed is output outside the apparatus. Specifically, according to the flowchart shown in FIG. 11, the addition ratio determining means 2, the smoothing means 3, and the time differential smoothed value calculating means 4 perform arithmetic processing, and the vehicle MC that is the output value Xout (t) and the preceding vehicle MC A relative speed with respect to the vehicle O2 is output.

なお、この場合、物体O2と自車両MCとの距離Zが第1の実施形態における他の物理量Yin(t)に相当し、距離Zの時間微分である相対速度ΔVが他の物理量Yin(t)の時間微分dYin(t)すなわちXin(t)に相当し、出力される平滑化された相対速度ΔVが出力値Xout(t)に相当する。また、本実施形態では、出力値Xout(t)の算出に用いられる入力値の時間微分dXin(t)や出力値の時間微分dXout(t)、出力値の時間微分の平滑化値dXs(t)はそれぞれ加速度[m/s]のディメンジョンを有する。 In this case, the distance Z between the object O2 and the host vehicle MC corresponds to the other physical quantity Yin (t) in the first embodiment, and the relative speed ΔV that is the time derivative of the distance Z is the other physical quantity Yin (t ) Corresponding to the time differential dYin (t), that is, Xin (t), and the output smoothed relative velocity ΔV corresponds to the output value Xout (t). In the present embodiment, the time derivative dXin (t) of the input value used to calculate the output value Xout (t), the time derivative dXout (t) of the output value, and the smoothed value dXs (t) of the time derivative of the output value. ) Each have a dimension of acceleration [m / s 2 ].

次に、本実施形態に係る速度検出装置10の作用について説明する。   Next, the operation of the speed detection device 10 according to the present embodiment will be described.

上記のような本実施形態に係る速度検出装置10の構成では、例えばCCDカメラ等の撮像手段11の解像度等の影響で、自車両と先行車両との距離Zが実際には連続的に滑らかに変化しているにもかかわらず、あるサンプリングタイミングt−1で検出された距離Z=Yin(t-1)と次のサンプリングタイミングtで検出された距離Z=Yin(t)とが比較的大きく変化したように検出されることが多い。このような場合、その時間微分Xin(t)=dYin(t)である相対速度ΔVは比較的大きく変化して、相対速度ΔVのデータが時系列的に暴れを有するデータとなる。   In the configuration of the speed detection apparatus 10 according to the present embodiment as described above, the distance Z between the host vehicle and the preceding vehicle is actually continuously smooth due to the influence of the resolution of the imaging unit 11 such as a CCD camera. Despite the change, the distance Z = Yin (t−1) detected at a certain sampling timing t−1 and the distance Z = Yin (t) detected at the next sampling timing t are relatively large. Often detected as changed. In such a case, the relative speed ΔV at which the time differentiation Xin (t) = dYin (t) changes relatively greatly, and the data of the relative speed ΔV becomes data having a rampage in time series.

実際に、本実施形態の構成を備えた速度検出装置10により自車両と先行車両との距離Z=Yin(t)を測定すると、図18に示すように比較的滑らかに推移するデータが得られるが、その相対速度ΔVである時間微分dYin(t)=Xin(t)を前記(6)式に従って算出すると、図19に示すような比較的暴れの大きい時系列データXin(t)が得られる。   Actually, when the distance Z = Yin (t) between the host vehicle and the preceding vehicle is measured by the speed detection device 10 having the configuration of the present embodiment, data that changes relatively smoothly is obtained as shown in FIG. However, when the time differential dYin (t) = Xin (t), which is the relative velocity ΔV, is calculated according to the above equation (6), time series data Xin (t) having a relatively large fluctuation as shown in FIG. 19 is obtained. .

さらに、平滑化フィルタ装置22の加算割合決定手段2で、自車両と先行車両との相対加速度に相当するXin(t)の時間微分dXin(t)を前記(1)式に従って算出すると、図20に示すような暴れの大きい時系列データdXin(t)が得られる。また、算出される出力値の時間微分の平滑化値dXs(t)のK倍は同図に示すようにXin(t)の時間微分dXin(t)の暴れの振幅の下端にほぼ沿う状態で推移する。   Further, when the addition ratio determining means 2 of the smoothing filter device 22 calculates the time derivative dXin (t) of Xin (t) corresponding to the relative acceleration between the host vehicle and the preceding vehicle according to the above equation (1), FIG. As shown in FIG. 4, time series data dXin (t) having a large fluctuation is obtained. Further, the K times of the smoothed value dXs (t) of the time derivative of the calculated output value is substantially along the lower end of the amplitude of the fluctuation of the time derivative dXin (t) of Xin (t) as shown in FIG. Transition to.

平滑化フィルタ装置22の加算割合決定手段2では、図21に示すようにこのdXin(t)とdXs(t-1)×Kとの差分D(t)の絶対値に応じて激しく増減する加算割合Pが決定される。そして、このように各サンプリングタイミングtごとに変動する加算割合Pすなわち時定数に基づいて、平滑化フィルタ装置22の平滑化手段3で前記(3)式で示される時定数フィルタによって相対速度ΔVに相当し暴れを有する時系列データであるXin(t)が平滑化され、図22に示すようなデータの暴れの振幅の中心付近の値に平滑化された出力値Xout(t)が出力される。   In the addition ratio determining means 2 of the smoothing filter device 22, as shown in FIG. 21, the addition increases or decreases sharply according to the absolute value of the difference D (t) between dXin (t) and dXs (t−1) × K. The ratio P is determined. Then, based on the addition rate P that fluctuates at each sampling timing t, that is, the time constant, the smoothing means 3 of the smoothing filter device 22 sets the relative speed ΔV by the time constant filter expressed by the above equation (3). Xin (t), which is time series data having a corresponding fluctuation, is smoothed, and an output value Xout (t) smoothed to a value near the center of the amplitude of the data fluctuation as shown in FIG. 22 is output. .

なお、図22において、Xcom(t)は、比較例として、前記(3)式の時定数フィルタにおける加算割合Pを0.1に固定した従来の時定数フィルタによる演算結果を表したものである。   In FIG. 22, Xcom (t) represents, as a comparative example, the calculation result of a conventional time constant filter in which the addition ratio P in the time constant filter of equation (3) is fixed to 0.1. .

以上のように、本実施形態に係る速度検出装置10によれば、平滑化フィルタ装置22が前記第1の実施形態における効果を的確に発揮して、自車両と先行車両との距離Zから得られた比較的暴れの大きい相対速度ΔV=Xin(t)の時系列データを有効に平滑化し、しかも、図22に示したように、データの暴れの振幅の中心付近の値に的確に平滑化された相対速度ΔV=Xout(t)を出力することが可能となる。   As described above, according to the speed detection device 10 according to the present embodiment, the smoothing filter device 22 accurately exhibits the effect of the first embodiment, and is obtained from the distance Z between the host vehicle and the preceding vehicle. The time series data of the relatively large relative speed ΔV = Xin (t) thus obtained is effectively smoothed, and as shown in FIG. 22, the smoothness is accurately smoothed to a value near the center of the data fluctuation amplitude. It is possible to output the relative speed ΔV = Xout (t).

そのため、この速度検出装置10の出力値Xout(t)を例えば先行車両追従装置に適用すれば、先行車両と自車両との適切な相対速度ΔVに基づいて適切な先行車両追従制御を行うことが可能となり、例えば図22に示した従来の時定数フィルタの出力値Xcom(t)に基づいて制御を行った場合に必要以上の制動が加わってドライバに違和感を与えたりドライバがそれに反発して車間をつめるために不必要な加速を強いることを有効に防止することが可能となる。   Therefore, if the output value Xout (t) of the speed detection device 10 is applied to, for example, a preceding vehicle following device, appropriate preceding vehicle following control can be performed based on an appropriate relative speed ΔV between the preceding vehicle and the host vehicle. For example, when control is performed on the basis of the output value Xcom (t) of the conventional time constant filter shown in FIG. It is possible to effectively prevent forcing unnecessary acceleration in order to keep up.

なお、上記の第2の実施形態では、平滑化された自車両と先行車両との相対速度ΔVを出力するにあたって、自車両と先行車両との距離Zから相対速度ΔVを求める場合について説明した。しかし、本発明はこの場合に限定されず、例えばドップラーレーダ等の測定手段により自車両と先行車両との相対速度ΔVを直接測定し、測定された相対速度ΔVを平滑化フィルタ装置22により平滑化して検出し出力する場合についても適用される。   In the second embodiment, the case where the relative speed ΔV is obtained from the distance Z between the own vehicle and the preceding vehicle when outputting the smoothed relative speed ΔV between the own vehicle and the preceding vehicle has been described. However, the present invention is not limited to this case. For example, the relative speed ΔV between the host vehicle and the preceding vehicle is directly measured by measurement means such as Doppler radar, and the measured relative speed ΔV is smoothed by the smoothing filter device 22. This also applies to the case of detecting and outputting.

その場合、速度検出装置の平滑化フィルタ装置22における演算処理は、図2に示したフローチャートに従って行われる。そして、図2のフローチャートにおいて入力値Xin(t)は自車両と先行車両との相対速度ΔVであり、出力値Xout(t)は平滑化された自車両と先行車両との相対速度ΔVとなる。   In that case, the arithmetic processing in the smoothing filter device 22 of the speed detection device is performed according to the flowchart shown in FIG. In the flowchart of FIG. 2, the input value Xin (t) is the relative speed ΔV between the host vehicle and the preceding vehicle, and the output value Xout (t) is the relative speed ΔV between the smoothed host vehicle and the preceding vehicle. .

また、本発明は、前述したような自車両と先行車両との相対速度ΔVの平滑化に限定されず、例えば自車両の車速Vの平滑化に適用することも可能である。自車両の車速Vの測定手段としては、例えば本願出願人により先に提出された特開2004−317206号公報に記載された自車両の車輪の回転を検出して車速Vを算出するパルス検出センサを用いることができる。   The present invention is not limited to the smoothing of the relative speed ΔV between the host vehicle and the preceding vehicle as described above, and can be applied to the smoothing of the vehicle speed V of the host vehicle, for example. As a means for measuring the vehicle speed V of the host vehicle, for example, a pulse detection sensor for calculating the vehicle speed V by detecting the rotation of the wheel of the host vehicle described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-317206 previously filed by the present applicant. Can be used.

さらに、上記の第2の実施形態では、速度検出装置を自動車やトラック等の車両に搭載する場合について説明したが、本実施形態に係る速度検出装置は、この他にも、例えば鉄道車両や航空機、船舶等の運輸手段や、ロボット、各種機械・機器等のように自ら移動し或いは他の物体等を移動させることで物体の速度を観念でき、その速度を測定できるものであれば、いずれにも適用可能である。   Further, in the second embodiment, the case where the speed detection device is mounted on a vehicle such as an automobile or a truck has been described. Any means that can measure the speed of an object by moving itself or moving other objects, such as a transportation means such as a ship, a robot, various machines and devices, etc. Is also applicable.

ところで、上記の第2の実施形態のように自車両と先行車両との距離Zから相対速度ΔVを求める構成とすると、自車両と先行車両との距離Zが大きいほど距離画像の1画素あたりの距離差が大きくなり検出された距離Zの検出誤差が大きくなる傾向がある。そのため、図18、図19に示したように、「他の物理量」である距離Zが大きい場合ほど、その時間微分Xin(t)であり平滑化の対象となる「物理量のデータ」すなわち自車両と先行車両との相対速度ΔVは暴れが大きくなり、距離Zが小さいほど相対速度ΔVの暴れが小さくなるという特徴的な傾向を示す。   By the way, when it is set as the structure which calculates | requires relative speed (DELTA) V from the distance Z of the own vehicle and a preceding vehicle like said 2nd Embodiment, the distance per pixel of a distance image is so large that the distance Z of the own vehicle and a preceding vehicle is large. The difference in distance tends to increase and the detection error of the detected distance Z tends to increase. Therefore, as shown in FIG. 18 and FIG. 19, as the distance Z, which is “another physical quantity”, is larger, the “physical quantity data”, that is, the time derivative Xin (t), which is to be smoothed, that is, the host vehicle The relative speed ΔV between the vehicle and the preceding vehicle shows a characteristic tendency that the rampage increases, and that the relative speed ΔV decreases as the distance Z decreases.

その結果、図20に示したように、相対加速度を表すdXin(t)も距離Zが小さくなるほど暴れが小さくなり、同図の場合のように係数Kを一定とした場合には、距離Zが小さくなり相対加速度dXin(t)の暴れの振幅が減少し始めたサンプリングタイミングtでは、相対加速度dXin(t)の振幅の下端に対してdXs(t)×Kが若干離れている。   As a result, as shown in FIG. 20, the dXin (t) representing the relative acceleration also decreases as the distance Z decreases, and when the coefficient K is constant as in the case of FIG. At the sampling timing t when the amplitude of the relative acceleration dXin (t) starts to decrease and the amplitude of the relative acceleration dXin (t) starts to decrease, dXs (t) × K is slightly separated from the lower end of the amplitude of the relative acceleration dXin (t).

このように、「他の物理量」である距離Zが小さいほど相対加速度dXin(t)の振幅も小さくなる場合には、それに適合させるため、前記所定の係数Kを他の物理量の値が小さいほど小さい値となるように可変させることが好ましい。適合の手法としては、上記のように距離Zを所定の範囲ごとに区分して区分ごとに係数Kの値が設定されたテーブルを用意したり、係数Kの値を距離Zの関数として算出するように構成することが可能である。   As described above, when the amplitude of the relative acceleration dXin (t) becomes smaller as the distance Z, which is the “other physical quantity”, is smaller, the predetermined coefficient K is made smaller as the value of the other physical quantity is smaller. It is preferable to make it variable so as to be a small value. As a fitting method, as described above, the distance Z is divided into predetermined ranges, and a table in which the value of the coefficient K is set for each section is prepared, or the value of the coefficient K is calculated as a function of the distance Z. It can be configured as follows.

また、図20に示したように、距離Zが大きい場合に相対加速度dXin(t)が比較的大きく暴れるため、加算割合Pを決定するための基準となる出力値の時間微分の平滑化値dXs(t)が、距離Zが大きい場合には距離Zが小さい場合と比較して比較的大きな暴れを有している場合がある。   Further, as shown in FIG. 20, when the distance Z is large, the relative acceleration dXin (t) becomes relatively large, and therefore the smoothed value dXs of the time derivative of the output value serving as a reference for determining the addition ratio P. As for (t), when the distance Z is large, it may have a relatively large rampage compared with the case where the distance Z is small.

そのため、本実施形態では前記(5)式に示したように出力値の時間微分の平滑化値dXs(t)の算出における時定数を一定としたが、時定数を可変とし、自車両と先行車両との距離Zが大きいほど前記(5)式における右辺第1項すなわちdXs(t-1)の係数をさらに大きくするように修正し、平滑化値dXs(t)の暴れを少なくするようにして平滑化値dXs(t)を算出するように構成することが好ましい。   For this reason, in this embodiment, the time constant in the calculation of the smoothed value dXs (t) of the time differentiation of the output value is constant as shown in the above equation (5), but the time constant is variable and As the distance Z to the vehicle increases, the first term on the right side in the equation (5), that is, the coefficient of dXs (t-1) is further increased to reduce the fluctuation of the smoothed value dXs (t). The smoothing value dXs (t) is preferably calculated.

また、別の観点として、自車両が高速道路を走行している場合には、通常の道路を走行している場合に比べて自車両と先行車両との相対速度の増減の程度がさほど大きくなく、相対加速度dXin(t)が比較的安定して推移する傾向がある。このような場合には、前記と同様に、加算割合Pを決定するための基準となる出力値の時間微分の平滑化値dXs(t)を算出するための前記(5)式において右辺第1項すなわちdXs(t-1)の係数をさらに大きくするように修正して、平滑化値dXs(t)の暴れを少なくするように構成することが可能となる。   Further, as another viewpoint, when the host vehicle is traveling on a highway, the degree of increase or decrease in relative speed between the host vehicle and the preceding vehicle is not so large compared to when traveling on a normal road. The relative acceleration dXin (t) tends to change relatively stably. In such a case, in the same manner as described above, in the above equation (5) for calculating the smoothed value dXs (t) of the time derivative of the output value which is the reference for determining the addition ratio P, the first on the right side The term, that is, the coefficient of dXs (t-1) can be modified to be further increased to reduce the fluctuation of the smoothed value dXs (t).

そこで、速度検出装置10に、自車両が高速道路を走行していることを検出する手段を備えておき、この手段により自車両が高速道路を走行していることが検出された場合には、前記(5)式においてdXs(t-1)の係数をさらに大きくするように修正して平滑化値dXs(t)を算出するように構成することが好ましい。   Therefore, the speed detection device 10 is provided with means for detecting that the host vehicle is traveling on the highway, and when this means detects that the host vehicle is traveling on the highway, It is preferable that the smoothing value dXs (t) is calculated by correcting the coefficient of dXs (t-1) to be larger in the equation (5).

前記手段としては、例えば、GPS(Global Positioning System)受信機等を搭載したナビゲーション装置からの情報に基づいて地図情報から検出したり、或いは自車両の車速が時速80km等の所定の速度以上である状態が所定時間以上継続したことを認識したり、或いは自車両の左右の車線位置の間隔を測定しその間隔が所定間隔以上であることを認識するなどして、自車両が高速道路を走行していることを検出するように構成することが可能である。   Examples of the means include detection from map information based on information from a navigation device equipped with a GPS (Global Positioning System) receiver or the like, or the vehicle speed of the host vehicle is equal to or higher than a predetermined speed such as 80 km / h. The vehicle travels on the highway by recognizing that the condition has continued for a predetermined time or by measuring the distance between the left and right lane positions of the vehicle and recognizing that the distance is greater than the predetermined distance. It can be configured to detect

第1の実施形態に係る平滑化フィルタ装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the smoothing filter apparatus which concerns on 1st Embodiment. 平滑化フィルタ装置における演算処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the arithmetic processing in a smoothing filter apparatus. 算出された入力値の時間微分dXin(t)を表すグラフである。It is a graph showing the time differentiation dXin (t) of the calculated input value. 算出された出力値の時間微分の平滑化値dXs(t)とそのK倍された値を表すグラフである。It is a graph showing the smoothed value dXs (t) of the time differentiation of the calculated output value, and the value multiplied by K times. 差分の絶対値の各範囲に加算割合が割り当てられたテーブルの例を表す図である。It is a figure showing the example of the table by which the addition ratio was allocated to each range of the absolute value of a difference. 加算割合を固定した場合の出力値と理想的な平滑化曲線とを表すグラフである。It is a graph showing the output value at the time of fixing an addition ratio, and an ideal smoothing curve. 増加傾向にある物理量のデータの入力値を表すグラフである。It is a graph showing the input value of the data of the physical quantity which is increasing. 図7の入力値に基づく出力値の時間微分の平滑化値dXs(t)とそのK倍された値を表すグラフである。It is a graph showing the smoothed value dXs (t) of the time differentiation of the output value based on the input value of FIG. 入力値が増加傾向にある場合の加算割合を固定した場合の出力値と理想的な平滑化曲線とを表すグラフである。It is a graph showing the output value and ideal smoothing curve at the time of fixing the addition ratio in case an input value tends to increase. 入力値の変化傾向と加算割合とを対応させるテーブルの例を表す図である。It is a figure showing the example of the table which matches the change tendency of an input value, and an addition rate. 他の物理量の時間微分を平滑化するための演算処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the arithmetic processing for smoothing the time differentiation of another physical quantity. 第2の実施形態に係る速度検出装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the speed detection apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 基準画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a reference | standard image. 区分ごとの距離を実空間上にプロットした各点を表す図である。It is a figure showing each point which plotted the distance for every division on real space. 図14の各点をグループ化した場合の各グループを表す図である。It is a figure showing each group at the time of grouping each point of FIG. 図15の各グループに基づいて検出された物体や側壁を表す図である。It is a figure showing the object and side wall which were detected based on each group of FIG. 自車両の走行軌跡と進行路を説明する図である。It is a figure explaining the driving | running | working locus | trajectory and traveling path of the own vehicle. 測定された距離の例を表すグラフである。It is a graph showing the example of the measured distance. 図18の距離に基づいて算出された相対速度を表すグラフである。It is a graph showing the relative speed calculated based on the distance of FIG. 図19の相対速度に基づいて算出された相対加速度に相当するdXin(t)および出力値の時間微分の平滑化値dXs(t)のK倍を表すグラフである。FIG. 20 is a graph showing dXin (t) corresponding to the relative acceleration calculated based on the relative velocity in FIG. 19 and K times the smoothed value dXs (t) of the time derivative of the output value. 図20に基づいて決定された加算割合を表すグラフである。It is a graph showing the addition ratio determined based on FIG. 図21の加算割合に基づいて算出された出力値を表すグラフである。It is a graph showing the output value calculated based on the addition ratio of FIG. 減少傾向にある相対速度の時系列データを表すグラフである。It is a graph showing the time series data of the relative speed which is in the decreasing tendency. 図23のデータを理想的に平滑化した場合の平滑化曲線と従来の平滑化フィルタにより平滑化した場合の曲線を表すグラフである。FIG. 24 is a graph showing a smoothing curve when the data of FIG. 23 is ideally smoothed and a curve when smoothing by a conventional smoothing filter.

符号の説明Explanation of symbols

1、22 平滑化フィルタ装置
2 加算割合決定手段
3 平滑化手段
4 時間微分平滑化値算出手段
10 速度検出装置
18 測定手段
D(t) 差分
dXin(t) 入力値の時間微分
dXout(t) 出力値の時間微分
dXs(t) 出力値の時間微分の平滑化値
K 係数
MC 自車両
O2 先行車両
P 加算割合
Δt サンプリング周期
V 車速
ΔV 相対速度
X 物理量
Xin(t) 物理量のデータの入力値
Xout(t) 物理量のデータの出力値
Y 他の物理量
Z 距離
1, 22 Smoothing filter device 2 Addition ratio determining means 3 Smoothing means 4 Time differential smoothed value calculating means 10 Speed detecting device 18 Measuring means D (t) Difference dXin (t) Time differential dXout (t) output of input value Time derivative of value dXs (t) Smoothed value K of time derivative of output value K Coefficient MC Own vehicle O2 Preceding vehicle P Addition ratio Δt Sampling period V Vehicle speed ΔV Relative speed X Physical quantity Xin (t) Input value Xout of physical quantity data t) Output value Y of physical quantity data Other physical quantity Z Distance

Claims (18)

時系列的に離散的に入力される物理量のデータを平滑化して出力する平滑化フィルタ装置において、
加算割合を決定する加算割合決定手段と、
今回入力された前記物理量のデータの入力値と所定周期前の出力値とを前記加算割合により重み付け加算して算出した値を平滑化された前記物理量のデータの出力値として出力する平滑化手段と、
前記出力値の時間微分を算出して、前記出力値の時間微分の平滑化値を算出する時間微分平滑化値算出手段と
を備え、
前記加算割合決定手段は、前記入力値の時間微分を算出し、算出した前記入力値の時間微分と前記時間微分平滑化値算出手段が算出した前記出力値の時間微分の平滑化値に基づいて前記加算割合を決定することを特徴とする平滑化フィルタ装置。
In a smoothing filter device for smoothing and outputting data of physical quantities that are discretely input in time series,
An addition rate determining means for determining an addition rate;
Smoothing means for outputting, as an output value of the smoothed physical quantity data, a value calculated by weighting and adding the input value of the physical quantity data input this time and the output value of a predetermined period before by the addition ratio; ,
A time derivative smoothing value calculating means for calculating a time derivative of the output value and calculating a smoothing value of the time derivative of the output value;
The addition ratio determining means calculates a time derivative of the input value, and based on the calculated time derivative of the input value and the smoothed value of the time derivative of the output value calculated by the time derivative smoothed value calculating means. A smoothing filter device that determines the addition ratio.
前記加算割合決定手段は、前記時間微分平滑化値算出手段が算出した前記出力値の時間微分の平滑化値に基づいて前記入力値の変化傾向を判定し、判定した前記入力値の変化傾向と前記入力値の時間微分との関係に基づいて前記加算割合を決定することを特徴とする請求項1に記載の平滑化フィルタ装置。   The addition ratio determining means determines a change tendency of the input value based on the smoothed value of the time derivative of the output value calculated by the time derivative smoothed value calculating means, and the determined change tendency of the input value The smoothing filter device according to claim 1, wherein the addition ratio is determined based on a relationship with time differentiation of the input value. 前記加算割合決定手段は、前記時間微分平滑化値算出手段が算出した前記出力値の時間微分の平滑化値を所定の係数で増幅した値と前記入力値の時間微分との差分を算出し、その差分に基づいて前記加算割合を決定することを特徴とする請求項1に記載の平滑化フィルタ装置。   The addition ratio determining unit calculates a difference between a value obtained by amplifying the smoothed value of the time derivative of the output value calculated by the time derivative smoothed value calculating unit by a predetermined coefficient and the time derivative of the input value, The smoothing filter device according to claim 1, wherein the addition ratio is determined based on the difference. 前記所定の係数は、その所定の係数で前記出力値の時間微分の平滑化値を増幅した値が前記入力値の時間微分の振幅内に収まるように設定されることを特徴とする請求項3に記載の平滑化フィルタ装置。   4. The predetermined coefficient is set so that a value obtained by amplifying a smoothed value of a time derivative of the output value by the predetermined coefficient falls within an amplitude of a time derivative of the input value. The smoothing filter device described in 1. 前記所定の係数は、正の値とされ、その所定の係数で前記出力値の時間微分の平滑化値を増幅した値が前記入力値の時間微分の振幅の端部付近の値となるように設定されることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の平滑化フィルタ装置。   The predetermined coefficient is a positive value, and a value obtained by amplifying the smoothed value of the time derivative of the output value by the predetermined coefficient becomes a value near the end of the amplitude of the time derivative of the input value. The smoothing filter device according to claim 3, wherein the smoothing filter device is set. 前記加算割合決定手段は、前記入力値に重み付けする前記加算割合を、前記差分の絶対値が小さいほど大きい値となるように決定することを特徴とする請求項3から請求項5のいずれか一項に記載の平滑化フィルタ装置。   The said addition ratio determination means determines the said addition ratio weighted to the said input value so that it may become a larger value, so that the absolute value of the said difference is small. The smoothing filter device according to item. 前記加算割合決定手段は、複数の範囲に分割された前記差分の絶対値の範囲ごとに予め加算割合が割り当てられたテーブルを備え、前記テーブルに基づいて前記加算割合を決定することを特徴とする請求項6に記載の平滑化フィルタ装置。   The addition ratio determination means includes a table in which an addition ratio is assigned in advance for each absolute value range of the difference divided into a plurality of ranges, and determines the addition ratio based on the table. The smoothing filter device according to claim 6. 前記加算割合決定手段は、前記差分の絶対値についての単調減少関数を備え、前記単調減少関数に基づいて前記加算割合を決定することを特徴とする請求項6に記載の平滑化フィルタ装置。   The smoothing filter device according to claim 6, wherein the addition ratio determining unit includes a monotone decreasing function for the absolute value of the difference, and determines the adding ratio based on the monotone decreasing function. 前記加算割合決定手段は、前記入力値の入力回数が所定回数に満たない間は、前記加算割合を予め設定された一定値に決定することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の平滑化フィルタ装置。   The said addition ratio determination means determines the said addition ratio to the preset fixed value, while the frequency | count of input of the said input value is less than predetermined number of times, The any one of Claims 1-8 characterized by the above-mentioned. The smoothing filter device according to one item. 前記時間微分平滑化値算出手段は、前記出力値の時間微分とその所定周期前の前記出力値の時間微分の平滑化値とを所定の割合で重み付け加算して現在のサイクリング周期の前記出力値の時間微分の平滑化値を算出することを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の平滑化フィルタ装置。   The time differential smoothed value calculating means weights and adds the time differential of the output value and the smoothed value of the time differential of the output value before the predetermined period by a predetermined ratio, and the output value of the current cycling period The smoothing filter device according to any one of claims 1 to 9, wherein a smoothing value of a time derivative of is calculated. 前記物理量のデータは、他の物理量を時間微分して算出される前記他の物理量の変化速度のデータであることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の平滑化フィルタ装置。   The smoothing according to any one of claims 1 to 10, wherein the physical quantity data is data of a change rate of the other physical quantity calculated by differentiating the other physical quantity with respect to time. Filter device. 前記物理量のデータは、他の物理量を時間微分して得られる前記他の物理量の変化速度のデータであり、
前記所定の係数は、前記他の物理量の値が小さいほど小さい値となるように可変させることを特徴とする請求項3から請求項10のいずれか一項に記載の平滑化フィルタ装置。
The physical quantity data is data of the change rate of the other physical quantity obtained by differentiating the other physical quantity with time,
11. The smoothing filter device according to claim 3, wherein the predetermined coefficient is varied so as to be smaller as the value of the other physical quantity is smaller.
請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の平滑化フィルタ装置を用いて物体の速度を検出する速度検出装置であって、
前記物理量のデータは前記物体の速度を測定する測定手段から入力される速度のデータであり、平滑化された前記速度を出力することを特徴とする速度検出装置。
A speed detection device that detects the speed of an object using the smoothing filter device according to any one of claims 1 to 10,
The physical quantity data is speed data input from a measuring unit that measures the speed of the object, and outputs the smoothed speed.
請求項11または請求項12に記載の平滑化フィルタ装置を用いて物体の速度を検出する速度検出装置であって、
前記他の物理量は前記物体の距離を測定する測定手段から入力される距離であり、前記物理量のデータは前記距離を時間微分して得られる前記物体の速度のデータであり、平滑化された前記速度を出力することを特徴とする速度検出装置。
A speed detection device that detects the speed of an object using the smoothing filter device according to claim 11 or 12,
The other physical quantity is a distance input from a measuring unit that measures the distance of the object, and the physical quantity data is data of the speed of the object obtained by time differentiation of the distance, and the smoothed data A speed detection device that outputs a speed.
前記速度は、自車両の車速であることを特徴とする請求項13または請求項14に記載の速度検出装置。   The speed detection apparatus according to claim 13 or 14, wherein the speed is a vehicle speed of the host vehicle. 前記速度は、自車両と先行車両との相対速度であることを特徴とする請求項13または請求項14に記載の速度検出装置。   The speed detection apparatus according to claim 13 or 14, wherein the speed is a relative speed between the host vehicle and a preceding vehicle. 前記時間微分平滑化値算出手段は、前記出力値の時間微分とその所定周期前の前記出力値の時間微分の平滑化値とを所定の割合で重み付け加算して出力値の時間微分の平滑化値を算出する場合には、前記自車両と先行車両との距離が大きいほど前記所定周期前の前記出力値の時間微分の平滑化値に重み付けする前記所定の割合を大きくすることを特徴とする請求項16に記載の速度検出装置。   The time differential smoothed value calculating means weights and adds the time differential of the output value and the smoothed value of the time differential of the output value before the predetermined period by a predetermined ratio to smooth the time differential of the output value When calculating the value, the larger the distance between the host vehicle and the preceding vehicle, the larger the predetermined ratio weighted to the smoothed value of the time derivative of the output value before the predetermined period. The speed detection device according to claim 16. 自車両が高速道路を走行していることを検出する手段を備え、
前記時間微分平滑化値算出手段は、前記手段により自車両が高速道路を走行していることが検出された場合には、前記出力値の時間微分とその所定周期前の前記出力値の時間微分の平滑化値とを所定の割合で重み付け加算して出力値の時間微分の平滑化値を算出する際に、前記所定周期前の前記出力値の時間微分の平滑化値に重み付けする前記所定の割合を大きくすることを特徴とする請求項15から請求項17のいずれか一項に記載の速度検出装置。
Means for detecting that the vehicle is traveling on a highway,
The time differential smoothing value calculation means, when the means detects that the host vehicle is traveling on a highway, the time differentiation of the output value and the time differentiation of the output value before the predetermined period. When calculating the smoothed value of the time derivative of the output value by weighting the smoothed value of the output value at a predetermined ratio and weighting the smoothed value of the time derivative of the output value before the predetermined period. The speed detection apparatus according to any one of claims 15 to 17, wherein the ratio is increased.
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