JP2008190935A - 車速パルス信号発生装置、その制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】車両のＣＡＮバスなどから得る速度情報を、すべての速度域で高精度な車速パルスに変換する。
【解決手段】車両から受信した前記速度情報（列イ）とその受信間隔から、受信ごとの累積移動距離（列ロ、変数Ａ）を計算して記憶する。速度情報の受信間隔より小さな処理周期で（列ニ、間隔Ｔ）、処理周期ごとの移動差分（列ホ、変数Ｄ）を計算し、この移動差分又はその時点における前記累積移動距離の残りのうち小さな方を、累積移動距離から減算して所定の出力カウンタ（列ヘ、変数Ｅ）に加算し、出力カウンタの積算値が所定値に達すると、車速パルスの出力信号状態（列ト）を変化させるとともに、前記積算値から前記所定値を減算する、という処理を繰り返す。出力カウンタの積算値が前記所定値の半分に達するたびに、車速パルスの信号が採る二値の電位状態をトグル切替制御する（列ト）。
【選択図】図２

Description

本発明は、ナビゲーション技術に関する技術を改良したものである。

自動車では旧来、スピードメーターやカーナビゲーションシステムなどの車載機器に車速を伝えるため、駆動軸などの回転に応じ、１回転あたり２パルスや４パルスの車速パルス（スピードパルス信号とも呼ぶ）を発生する機能を備えていた。その後、電子制御系の実装が進んだ近年の自動車では、ＥＣＵなど車両のコンピュータからＣＡＮバスなどのシリアル通信を経由して、端的に時速などを表すデジタル情報の形で、車両の速度情報を得る仕組みとなってきている。

一方、車両に取り付けるスピードメーターやカーナビゲーションシステムなどの機器では、汎用性や互換性なども考慮し、以前に準じ、車速の情報として車速パルスを必要とするものも多い（例えば、特許文献１参照）。そこで、速度情報を車速パルスに変換する装置が使用されることがあり、そのような装置は車速パルス信号発生装置などと呼ばれる。

その一例は、速度情報の速度に応じた周波数や周期のタイミングに、車速パルス信号の生成タイミングを合わせるもので、このような変換で重要な課題は、車速パルスからもとの速度情報を忠実に再現できるような、速度に正確に見合った高精度な車速パルスを、いかにして発生させるかである。

但し、パルスの出力は、頻度が車速に比例するという特性上、変動の幅が広いため、速度によってはパルスが欠落したり、速度変化に追従できなかったりする場合があり、このような問題を避けるには、出力するパルスの周期が例えば高々１０ｍｓｅｃ程度であるのに対して、１ｍｓｅｃ以下のサンプリングなど、非常に高速な処理を行える能力を持ったマイコンなどの演算能力が必要であった。

すなわち、例えば、従来は動力軸などの回転数から、一定の車速パルス波形を生成し、このパルス信号を元に車両の速度や移動距離を得ていたが、このときのパルスの仕様についてはＪＩＳ Ｄ５６０１などで定義され、例えば、４パルス系と呼ばれる周期でパルスを発生させる場合、０ｋｍ／ｈ〜１８０ｋｍ／ｈを目標とすると、０Ｈｚ〜１２７Ｈｚまでの周期のパルスを全域にわたり安定して出力する必要がある。
特開平７−２６０５０２

しかし、これを上記の従来技術に従い、時速と単純に対応する周期のパルスを生成するような仕組みにすると、例えば低速時に１ｋｍ／ｈではパルスを１つ出力するのに１．４ｓｅｃかかるため、１．４ｓｅｃ以内に発生した速度変化には追従できないことになる。

一方、高速の時速１７９ｋｍ／ｈと１８０ｋｍ／ｈでは、周期がおのおの、７．８９３１ｍｓｅｃ、７．８４９３ｍｓｅｃとなり、この周期の差を正確に出力するには１／１００ｍｓｅｃ単位の制御が必要となる。また、１ｋｍと１８０ｋｍ／ｈの双方の速度域を正確に処理するには、１．４ｓｅｃ（１４００ｍｓｅｃ）〜７．８４ｍｓｅｃと、６桁近い有効桁を扱う必要が生じる点でも、正確な出力が困難となる。

このような問題点に関し、多くの実装例では、低速時か、高速時どちらかの表現精度を落とすことで対応しているが、この場合、速度に対してパルスの周期が一定の比例関係を保っていないこととなり、また、車両の速度によって、表現精度を犠牲にした側の低速側又は高速側であるために、移動距離や速度の測定精度に限界が生じる問題があった。

この点、低速域と高速域で処理を切り替えて精度を保つ提案もあるが、実装が複雑なうえ演算制御部の処理負荷も増大する問題があった。

本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するもので、その目的は、車両のＣＡＮバスなどから得る速度情報を、すべての速度域で高精度な車速パルスに変換する技術を提供することである。

上記の目的をふまえ、本発明の一態様である車速パルス信号発生装置は、車両から所定周期で入力される速度情報に基いて、前記所定周期より小さな周期で継続的に移動差分を計算して積算し、その積算値が所定値に達するごとに車速パルスを発生させる手段を、コンピュータの演算制御部で実現することを特徴とする。

このように、最新の速度情報をもとに、車両の移動量を差分の積算でシミュレートすることにより、速度域を問わず高精度な車速パルスへの変換が実現可能となる。

本発明の他の態様は、車両から速度情報を受信する速度受信処理手段と、前記速度情報をもとに車速パルスを発生する車速パルス発生手段と、をコンピュータの演算制御部により実現する車速パルス発生装置において、前記速度受信処理手段は、車両から速度情報を受信すると共に、受信間隔を判断し、受信した前記速度情報と前記受信間隔から、受信ごとの累積移動距離を計算して記憶し、前記車速パルス発生手段は、前記受信間隔より小さな処理周期で、前記速度情報と前記処理周期から、処理周期ごとの移動差分を計算し、計算した前記移動差分又はその時点における前記累積移動距離の残りのうちいずれか小さな方を、前記累積移動距離から減算して所定の出力カウンタに加算し、前記出力カウンタの積算値が所定値に達すると、車速パルスの出力信号状態を変化させるとともに、前記積算値から前記所定値を減算する処理を繰り返すことを特徴とする。

このように、速度情報から計算した累積移動距離から周期ごとに移動差分を出力カウンタへ移し、その積算値を所定値ごとに車速パルスに変換するとともに、実際の速度変化と処理周期の間で生じるずれを、累積移動距離や出力カウンタの過不足として次のサイクルに反映し吸収する。これにより、どの速度域についても同様の限られた処理量や演算能力で車速パルスへの高精度な変換が実現可能となる。

本発明の他の態様は、さらに、前記車速パルス発生手段は、前記出力カウンタの積算値が前記所定値の半分に達するたびに、車速パルスの信号が採る二値の電位状態をトグル切替制御することを特徴とする。

このように、所定値の半分ごとに車速パルス信号の電位をｈｉ／ｌｏｗ切替することにより、目的とする最大の車速パルス出力周期の２倍程度という限られた最小限の処理周期で正確な処理が実現可能となる。

なお、方法及びプログラムについても上記各態様に準ずる。

以上のように、本発明によれば、最新の速度情報をもとに、車両の移動量を差分の積算でシミュレートすることにより、車両のＣＡＮバスなどから得る速度情報を、すべての速度域で高精度な車速パルスに変換することが可能となる。

次に、本発明を実施するための最良の実施形態について、図に沿って説明する。なお、背景技術や課題での説明と共通の前提事項については適宜省略する。

〔１．構成〕
本実施形態における車速パルス信号発生装置（以下「本装置」と呼ぶ）は、ナビゲーション装置などと組み合わせて車両に搭載するもので、図１の構成図に示すように、車両３から速度情報を受信する速度受信処理手段１０と、前記速度情報をもとに車速パルスを発生する車速パルス発生手段２０と、をコンピュータの演算制御部を所定の制御プログラムで制御することにより実現する。

各手段１０，２０は、以下のような本発明及び本実施形態の機能作用を実現実行する処理手段である。なお、本装置５以外の、例えば経路探索や誘導案内などのナビゲーション処理等については、本発明の要件ではないため省略する。

〔２．作用の概要〕
以上のように構成した本装置では、概要としては、車両から所定周期で入力される速度情報に基いて、前記所定周期より小さな周期で継続的に移動差分を計算して積算し、その積算値が所定値に達するごとに車速パルスを発生させる。

ここで、図２は、本装置における処理タイミングを示すタイミングチャートである。すなわち、速度受信処理手段１０は、車両から速度情報を受信すると共に（図２の列イ、丸数字１）、受信間隔すなわちサンプリング間隔を判断し（図２の列イ、丸数字２）、受信した前記速度情報と前記受信間隔から、受信ごとの累積移動距離（図２の列ロ、変数Ａ）を計算して記憶する。

また、車速パルス発生手段２０は、速度情報の受信間隔より小さな処理周期で（図２の列ニ、間隔Ｔ）、この処理周期と前記速度情報から、処理周期ごとの移動差分（図２の列ホ、変数Ｄ）を計算し、計算した移動差分又はその時点における前記累積移動距離の残りのうちいずれか小さな方を、前記累積移動距離から減算して所定の出力カウンタ（図２の列ヘ、変数Ｅ）に加算し、この出力カウンタの積算値が所定値に達すると、車速パルスの出力信号状態（図２の列ト、アウトプットパルス）を変化させるとともに、前記積算値から前記所定値を減算する、という処理を繰り返す。

また、車速パルス発生手段２０は、出力カウンタの積算値が前記所定値の半分に達するたびに、車速パルスの信号が採る二値の電位状態をトグル切替制御する（図２の列ト）。

〔３．具体的処理内容〕
以下、より具体的な処理手順について、図２に示したタイミングチャートと、図３に示すフローチャートと、に沿って説明する。なお、これらの図や説明は、次のような仕様例に基づく。

すなわち、本装置から出力する車速パルスすなわちスピードパルスについては、周期６０ｋｍ／ｈで６３７×４÷６０≒４２．４６７［Ｈｚ］の割合で、０［Ｖ］（ｌｏｗ）〜５［Ｖ］（ｈｉｇｈ）の方形波とする。デューティ比は、およそ５０％を維持し、タイマイベントの分解能によって多少ずれる場合はあるが、平均周波数と、パルスの個数は仕様を満たすよう保持される。

一方、ＣＡＮバス等から本装置へ入力される速度情報としては、車両速度０．０１ｋｍ／ｈ単位、１００ｍｓｅｃ周期で更新され、処理する速度範囲は０ｋｍ／ｈ〜３００ｋｍ／ｈとする。また、距離係数すなわち１パルスあたりに移動する距離は、［定数Ｎ］に格納し、上記スピードパルス仕様から、３９２．４６ ｍｍ／ｐｕｌｓｅとする。

そして、処理手順としては、図３のフローチャートに示すように、まず、速度受信処理手段１０において、車両側から定期的（約１００ｍｓｅｃ）に速度情報の入力を受け付ける（ステップＳ１）。この情報には時刻と速度（０．０１ｋｍ／ｈ単位）が含まれる。そして、前回と今回の各受信情報の時刻情報から受信間隔時間を求める（ステップＳ２。図２では列イの丸数字２）。受信する速度情報が時刻情報を持たない場合は本装置側で内蔵クロックなどにより受信間隔を計測する。

そして、ステップＳ２で求めた受信間隔と今回の速度情報とをかけて、この間の移動距離を求め、求めた移動距離はその時点の［変数Ａ］に加算して記憶し、今回の速度は［変数Ｂ］で保持する（ステップＳ３）。

一方、車速パルス発生手段２０では、タイマ処理により（ステップＳ４）、十分小さな一定の処理間隔で以下のステップＳ５〜Ｓ８１の処理を実行する。なお、この処理間隔［変数Ｃ］は、処理する最大速度とパルス幅の仕様に依存し、例えば１０ｍｓｅｃ程度以下が適するが、仮に３００ｋｍ／ｈ程度まで処理する場合、１ｍｓｅｃ程度の処理間隔が適当である（ステップＳ４）。

この周期的処理では、まず、移動差分距離［変数Ｄ］を

移動差分距離［変数Ｄ］ ＝ 速度［変数Ｂ］ × 処理間隔［変数Ｃ］

のように求める（ステップＳ５）。

続いて、移動差分［変数Ｄ］と累積移動距離［変数Ａ］の関係を判定し（ステップＳ６）、以下の処理を行う。すなわち、

移動差分［変数Ｄ］ ＞ 累積移動距離［変数Ａ］

のとき（ステップＳ６）、停止時などで［変数Ａ］に端数が残ったときの処理として、出力カウンタ［変数Ｅ］に累積移動距離［変数Ａ］を加え、累積移動距離［変数Ａ］を０にする（ステップＳ６１）。

一方、

移動差分［変数Ｄ］ ≦ 累積移動距離［変数Ａ］

のとき（ステップＳ６）、出力カウンタ［変数Ｅ］に移動差分［変数Ｄ］を加え、累積移動距離［変数Ａ］から移動差分［変数Ｄ］を引く（ステップＳ６２）。

また、出力信号は、以下の条件で制御する（ステップＳ７）。すなわち、

出力カウンタ［変数Ｅ］ ＜ 距離係数［定数Ｎ］／２

のとき（ステップＳ７）、アウトプット→５［Ｖ］（ｈｉｇｈ）とし（ステップＳ７１）、一方、

出力カウンタ［変数Ｅ］ ≧ 距離係数［定数Ｎ］／２

のとき、アウトプット→０［Ｖ］（ｌｏｗ）とする（ステップＳ７２）。

そして、

出力カウンタ［変数Ｅ］ ≧ 距離係数［定数Ｎ］

のとき（ステップＳ８）、出力カウンタ［変数Ｅ］は、出力カウンタ［変数Ｅ］を距離係数［定数Ｎ］で除した剰余に置き換える（ステップＳ８１）。

〔４．例外処理〕
例外処理としては、まず、（場合１：）最初の一回目に前回の速度が得られないときは、処理を一回休み次を待つか、又は、１００ｍｓｅｃ前に０ｋｍ／ｈがあったと仮定する。また、（場合２：）入力情報が途絶えたときは、間隔の上限を決めておき、それ以上かかったときは場合１と同様に０ｋｍ／ｈと仮定する。

また、（場合３：）入力速度が上限速度を超えたときは、実装方針に応じ、上限値と同じにするか、または０ｋｍ／ｈと仮定する。また、（場合４：）電源断の際に各種動作状態を保持するなら変数Ａ，Ｂ，Ｅを記録しておく。

また、（場合５：）累積カウンタ［変数Ａ］のオーバフローについては、対策として、異常状態として定義し、上限を決めて止まり、０戻りしないように実装するか、または実装においては、０ｋｍ／ｈになったときには、次のようにパルスを出力する処理を行う手段を講じることもできる。すなわち、フローチャートのステップＳ５で移動差分［変数Ｄ］を求める際、速度［変数Ｂ］が０のときは、累積距離を清算し移動させるため、０ｋｍ／ｈでない直前の速度、または固定な微小移動速度（０．１ｋｍ／ｈ）して算出に使用する。

また、（場合６：）出力カウンタが距離係数の２倍以上になったときは、移動差分［変数Ｄ］は距離係数［定数Ｎ］を超えることはないことから、異常状態と考えられるため、何らかの処理遅延が起こっていると判断し、任意のエラー処理を行う。

〔５．効果〕
以上のように、本実施形態では、最新の速度情報をもとに、車両の移動量を差分の積算でシミュレートすることにより、速度域を問わず高精度な車速パルスへの変換が実現可能となる。

より具体的には、速度情報から計算した累積移動距離から周期ごとに移動差分を出力カウンタへ移し、その積算値を所定値ごとに車速パルスに変換するとともに、実際の速度変化と処理周期の間で生じるずれを、累積移動距離や出力カウンタの過不足として次のサイクルに反映し吸収する。これにより、どの速度域についても同様の限られた処理量や演算能力で車速パルスへの高精度な変換が実現可能となる。

また、速度変化の移動差分への即時反映により、車速パルスを速度情報へサンプリング間隔で最大限追従させることが可能となる。そのうえ、同じ単一のアルゴリズムで全速度域を処理可能となるため実装も容易となる。

また、本実施形態では、所定値の半分ごとに車速パルス信号の電位をｈｉ／ｌｏｗ切替することにより、目的とする最大の車速パルス出力周期の２倍程度という限られた最小限の処理周期で正確な処理が実現可能となる。

〔６．他の実施形態〕
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するものやそれ以外の他の実施形態も含むものである。例えば、累積移動距離の使用を省略し、速度情報から移動差分を直接計算するだけにしてもよい。

また、上記実施形態では、速度情報について１００ｍｓｅｃ周期でのＣＡＮバスからのシリアル入力を想定したが、速度情報の入力については、メディアや方式は自由で、メモリバスなどのようにパラレル信号でもよいし、光や電波、音などを伝送媒体としたり、その入力周期も含め、自由に決定可能である。また、車速パルスの出力についても、一定の振幅を持った電圧変化を想定したが、この点も方式は自由に変更可能である。

本発明の実施形態の構成を示す図。 本発明の実施形態におけるタイミングチャートを例示する図。 本発明の実施形態における処理手順を例示するフローチャート。

符号の説明

３…車両
５…車速パルス信号発生装置
１０…速度受信処理手段
２０…車速パルス発生手段

Claims (9)

1. 車両から所定周期で入力される速度情報に基いて、前記所定周期より小さな周期で継続的に移動差分を計算して積算し、その積算値が所定値に達するごとに車速パルスを発生させる手段を、コンピュータの演算制御部で実現することを特徴とする車速パルス信号発生装置。
2. 車両から速度情報を受信する速度受信処理手段と、前記速度情報をもとに車速パルスを発生する車速パルス発生手段と、をコンピュータの演算制御部により実現する車速パルス発生装置において、
   前記速度受信処理手段は、
   車両から速度情報を受信すると共に、受信間隔を判断し、受信した前記速度情報と前記受信間隔から、受信ごとの累積移動距離を計算して記憶し、
   前記車速パルス発生手段は、前記受信間隔より小さな処理周期で、
   前記速度情報と前記処理周期から、処理周期ごとの移動差分を計算し、
   計算した前記移動差分又はその時点における前記累積移動距離の残りのうちいずれか小さな方を、前記累積移動距離から減算して所定の出力カウンタに加算し、
   前記出力カウンタの積算値が所定値に達すると、車速パルスの出力信号状態を変化させるとともに、前記積算値から前記所定値を減算する
   処理を繰り返す
   ことを特徴とする車速パルス信号発生装置。
3. 前記車速パルス発生手段は、
   前記出力カウンタの積算値が前記所定値の半分に達するたびに、車速パルスの信号が採る二値の電位状態をトグル切替制御する
   ことを特徴とする請求項２記載の車速パルス信号発生装置。
4. 車両から所定周期で入力される速度情報に基いて、前記所定周期より小さな周期で継続的に移動差分を計算して積算し、その積算値が所定値に達するごとに車速パルスを発生させる処理を、コンピュータの演算制御部で実行することを特徴とする車速パルス信号発生装置の制御方法。
5. 車両から速度情報を受信する速度受信処理手段と、前記速度情報をもとに車速パルスを発生する車速パルス発生手段と、をコンピュータの演算制御部により実現する車速パルス発生装置の制御方法において、
   前記速度受信処理手段に、
   車両から速度情報を受信すると共に、受信間隔を判断し、受信した前記速度情報と前記受信間隔から、受信ごとの累積移動距離を計算して記憶させ、
   前記車速パルス発生手段に、前記受信間隔より小さな処理周期で、
   前記速度情報と前記処理周期から、処理周期ごとの移動差分を計算させ、
   計算した前記移動差分又はその時点における前記累積移動距離の残りのうちいずれか小さな方を、前記累積移動距離から減算して所定の出力カウンタに加算させ、
   前記出力カウンタの積算値が所定値に達すると、車速パルスの出力信号状態を変化させるとともに、前記積算値から前記所定値を減算させる
   処理を繰り返す
   ことを特徴とする車速パルス信号発生装置の制御方法。
6. 前記車速パルス発生手段で、
   前記出力カウンタの積算値が前記所定値の半分に達するたびに、車速パルスの信号が採る二値の電位状態をトグル切替制御する
   ことを特徴とする請求項５記載の車速パルス信号発生装置の制御方法。
7. 車両から所定周期で入力される速度情報に基いて、前記所定周期より小さな周期で継続的に移動差分を計算して積算し、その積算値が所定値に達するごとに車速パルスを発生させる処理を、コンピュータの演算制御部を制御することにより実行させることを特徴とする車速パルス信号発生装置の制御プログラム。
8. 車両から速度情報を受信する速度受信処理手段と、前記速度情報をもとに車速パルスを発生する車速パルス発生手段と、をコンピュータの演算制御部を制御することにより実現させる車速パルス発生装置の制御プログラムにおいて、
   そのプログラムは、
   前記速度受信処理手段に、
   車両から速度情報を受信すると共に、受信間隔を判断し、受信した前記速度情報と前記受信間隔から、受信ごとの累積移動距離を計算して記憶させ、
   前記車速パルス発生手段に、前記受信間隔より小さな処理周期で、
   前記速度情報と前記処理周期から、処理周期ごとの移動差分を計算させ、
   計算した前記移動差分又はその時点における前記累積移動距離の残りのうちいずれか小さな方を、前記累積移動距離から減算して所定の出力カウンタに加算させ、
   前記出力カウンタの積算値が所定値に達すると、車速パルスの出力信号状態を変化させるとともに、前記積算値から前記所定値を減算させる
   処理を繰り返させる
   ことを特徴とする車速パルス信号発生装置の制御プログラム。
9. 前記車速パルス発生手段に、
   前記出力カウンタの積算値が前記所定値の半分に達するたびに、車速パルスの信号が採る二値の電位状態をトグル切替制御させる
   ことを特徴とする請求項８記載の車速パルス信号発生装置の制御プログラム。

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