JP2009281737A - Position detecting device for moving body, and vehicle control apparatus using position detecting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移動体の位置検出装置、および位置検出装置を利用した車両制御装置に関する。 The present invention relates to a position detection device for a moving body and a vehicle control device using the position detection device.
従来文献(特許文献1)には、移動体の運動状態を計測するための位置検出装置が示されている。この従来技術の位置検出装置では、GPS衛星からのGPS信号を受信して、当該GPS信号の搬送波の位相変化に基づいて移動体の移動速度を所定周期で演算する。そして、所定周期ごとの移動体の移動速度を積分することにより相対位置を演算する。 A conventional document (Patent Document 1) discloses a position detection device for measuring the motion state of a moving body. In this conventional position detecting device, a GPS signal from a GPS satellite is received, and the moving speed of the moving body is calculated in a predetermined cycle based on the phase change of the carrier wave of the GPS signal. And a relative position is calculated by integrating the moving speed of the moving body for every predetermined period.
また、他のGPS位置検出方式として、単独測位方式、ドップラー周波数計測方式、RTK‐GPS方式などがある。単独測位方式やドップラー周波数計測方式などでは、計測された位置の誤差が大きく、車両運動制御に必要な精度を確保できない。また、RTK‐GPS方式などでは、2周波受信機を利用するため、位置検出装置の価格が高価となってしまう。
上述した従来技術(特許文献1)の位置検出装置では、所定周期ごとの移動体の移動速度を積分することにより相対位置を演算するため、演算された相対位置には、移動速度の積分演算に伴う誤差が含まれることとなる。特に、従来技術の位置検出装置を用いて相対位置の演算を長時間継続した場合には、移動速度の積分演算が多数回繰り返されるため、相対位置には移動速度の積分演算に伴う誤差が蓄積してしまう。このようにして演算された相対位置は誤差が大きいため、例えば車両の運動制御などには適していない。 In the above-described position detection device of the prior art (Patent Document 1), since the relative position is calculated by integrating the moving speed of the moving body for each predetermined period, the calculated relative position is calculated by integrating the moving speed. The accompanying error will be included. In particular, when the relative position calculation is continued for a long time using the position detection device of the prior art, the integral calculation of the moving speed is repeated many times, so that an error accompanying the integral calculation of the moving speed accumulates at the relative position. Resulting in. Since the relative position calculated in this way has a large error, it is not suitable for, for example, vehicle motion control.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、高精度で相対位置を測定すると共に相対位置に誤差が積算されることを防止することが可能な位置検出装置、および当該位置検出装置を利用した車両制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and is capable of measuring a relative position with high accuracy and preventing an error from being accumulated in the relative position, and the position detection. An object is to provide a vehicle control device using the device.
上述した目的を達成するために、本発明に係る移動体の位置検出装置は、複数のGPS衛星からのGPS信号を受信する受信アンテナと、各GPS信号の搬送波の位相を検出開始時刻から所定時間ごとに検出し、当該所定時間ごとの位相差を積算することにより、検出開始時刻からの位相変化量を演算する位相差積算部と、位相差積算部により演算された位相変化量に基づいて、検出開始時刻の基準位置に対する相対位置を演算する相対位置演算部と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, a moving body position detection device according to the present invention includes a receiving antenna that receives GPS signals from a plurality of GPS satellites, and a phase of a carrier wave of each GPS signal for a predetermined time from a detection start time. By detecting each time and integrating the phase difference for each predetermined time, based on the phase difference integration unit that calculates the phase change amount from the detection start time, and the phase change amount calculated by the phase difference integration unit, A relative position calculation unit that calculates a relative position of the detection start time with respect to a reference position.
本発明の位置検出装置によれば、複数のGPS衛星からのGPS信号の各々について、GPS信号の搬送波の位相が検出開始時刻から所定時間ごとに検出され、当該所定時間ごとの位相差を積算することにより、検出開始時刻からの位相変化量が演算される。そして、検出開始時刻からの位相変化量に基づいて、検出開始時刻の基準位置に対する相対位置が演算される。よって、演算された相対位置には、相対位置の演算に伴う誤差が蓄積されることなく、誤差の小さな相対位置を演算することができる。 According to the position detection device of the present invention, for each of GPS signals from a plurality of GPS satellites, the phase of the carrier wave of the GPS signal is detected every predetermined time from the detection start time, and the phase difference for each predetermined time is integrated. Thus, the phase change amount from the detection start time is calculated. Then, based on the phase change amount from the detection start time, the relative position with respect to the reference position of the detection start time is calculated. Therefore, a relative position with a small error can be calculated without accumulating errors due to the calculation of the relative position in the calculated relative position.
また、本発明に係る移動体の位置検出装置において、位相差積算部は、GPS信号の搬送波の位相を検出開始時刻から所定時間ごとに検出し、当該所定時間ごとの位相差を積算して得た位相差積算値が2πを上回った場合に、搬送波の波数を表す整数値バイアスに1を加算すると共に、位相差積算値から2πを減算することが好ましい。この構成によれば、GPS信号の搬送波の位相が検出開始時刻から所定時間ごとに検出され、当該所定時間ごとの位相差を積算して得た位相差積算値が2πを上回った場合に、搬送波の波数を表す整数値バイアスに1が加算されると共に、位相差積算値から2πが減算される。よって、検出開始時刻からの位相変化量を、整数値バイアスおよび位相差積算値を用いて好適に演算することができる。
In the mobile body position detection apparatus according to the present invention, the phase difference integration unit obtains the phase of the carrier wave of the GPS signal at predetermined intervals from the detection start time and integrates the phase difference at each predetermined time. When the phase difference integrated value exceeds 2π, it is preferable to add 1 to the integer value bias representing the wave number of the carrier wave and subtract 2π from the phase difference integrated value. According to this configuration, when the phase of the carrier wave of the GPS signal is detected every predetermined time from the detection start time, and the phase difference integrated value obtained by integrating the phase difference every predetermined time exceeds 2π, the
また、本発明に係る車両制御装置は、上記の位置検出装置と、車輪回転速度を検出して当該車輪回転速度に基づいて車速を演算する車輪速センサと、スリップ状態を抑制するように車両運動を制御する車両運動制御部と、を備え、位置検出装置は、GPS信号の搬送波の所定時間ごとの位相差に基づいて速度を演算し、位置検出装置により演算される車両速度と車輪速センサにより演算される車両速度とが略一致する場合に車両が路面をグリップするグリップ状態であることを判定し、当該グリップ状態における車両位置を基準位置として設定するものであり、車両運動制御部は、位置検出装置により検出された基準位置に対する相対位置を利用して、車両のスリップ状態を抑制するように車両運動を制御することを特徴とする。 Further, the vehicle control device according to the present invention includes the above-described position detection device, a wheel speed sensor that detects the wheel rotation speed and calculates the vehicle speed based on the wheel rotation speed, and the vehicle motion so as to suppress the slip state. A position control device that calculates a speed based on a phase difference of a GPS signal carrier every predetermined time, and a vehicle speed and a wheel speed sensor calculated by the position detection device. When the calculated vehicle speed is substantially the same, it is determined that the vehicle is in a grip state where the vehicle grips the road surface, and the vehicle position in the grip state is set as a reference position. The vehicle movement is controlled so as to suppress the slip state of the vehicle by using the relative position with respect to the reference position detected by the detection device.
本発明に係る車両制御装置によれば、GPS信号の搬送波の所定時間ごとの位相差に基づいて演算される車両速度と車輪回転速度に基づいて演算される車両速度とが略一致する場合に、車両が路面をグリップするグリップ状態であることを判定し、当該グリップ状態における車両位置を基準位置として設定する。このように設定した基準位置に対する相対位置を利用することにより、車両のスリップ状態を抑制するように車両運動を制御することができる。例えば、車両が路面に対して比較的低速でスリップしているスリップ状態(比較的低速の横すべり状態、比較的低速のスピン状態などのヨーレートが小さいスリップ状態)を検出し、スリップ状態を抑制するように車両運動を制御することができる。 According to the vehicle control device according to the present invention, when the vehicle speed calculated based on the phase difference of the GPS signal carrier every predetermined time and the vehicle speed calculated based on the wheel rotation speed substantially match, It is determined that the vehicle is in the grip state where the road surface is gripped, and the vehicle position in the grip state is set as the reference position. By using the relative position with respect to the reference position set in this way, the vehicle motion can be controlled so as to suppress the slip state of the vehicle. For example, a slip state where the vehicle is slipping with respect to the road surface at a relatively low speed (a slip state with a relatively low yaw rate such as a relatively low speed side slip state or a relatively low speed spin state) is detected and the slip state is suppressed. The vehicle motion can be controlled.
また、本発明に係る車両制御装置において、車両運動制御部は、基準位置を基準として車両の目標走行軌跡を演算し、位置検出装置により検出された相対位置が当該目標走行軌跡から乖離した場合に、車両が路面に対してスリップするスリップ状態であることを判定し、当該スリップ状態を抑制するように車両運動を制御することが好ましい。この構成によれば、車両運動制御部は、基準位置を基準として車両の目標走行軌跡を演算し、位置検出装置により検出された相対位置が当該目標走行軌跡から乖離した場合に、車両が路面に対してスリップするスリップ状態であることを判定し、当該スリップ状態を抑制するように車両運動を制御する。よって、車両が路面に対して比較的低速でスリップしているスリップ状態(比較的低速の横すべり状態、比較的低速のスピン状態など)を検出して、当該スリップ状態を抑制することができる。 Further, in the vehicle control device according to the present invention, the vehicle motion control unit calculates a target travel locus of the vehicle based on the reference position, and the relative position detected by the position detection device deviates from the target travel locus. It is preferable to determine that the vehicle is in a slip state in which the vehicle slips on the road surface, and to control the vehicle motion so as to suppress the slip state. According to this configuration, the vehicle motion control unit calculates the target travel locus of the vehicle based on the reference position, and when the relative position detected by the position detection device deviates from the target travel locus, the vehicle moves on the road surface. On the other hand, it is determined that the vehicle is slipping and the vehicle motion is controlled so as to suppress the slipping state. Therefore, it is possible to detect a slip state in which the vehicle is slipping with respect to the road surface at a relatively low speed (such as a relatively low-speed side slip state, a relatively low-speed spin state), and to suppress the slip state.
また、本発明に係る車両制御装置において、車両運動制御部は、基準位置を基準として車両の目標走行軌跡を演算し、位置検出装置により検出された相対位置が当該目標走行軌跡から乖離した場合に、車両が路面に対してスリップするスリップ状態であることを判定し、当該スリップ状態を抑制するように車両運動を制御し、さらに、車両がスリップ状態からグリップ状態に移行した後に、目標走行軌跡に復帰するように車両運動を制御することが好ましい。この構成によれば、車両運動制御部は、基準位置を基準として車両の目標走行軌跡を演算し、位置検出装置により検出された相対位置が当該目標走行軌跡から乖離した場合に、車両が路面に対してスリップするスリップ状態であることを判定し、当該スリップ状態を抑制するように車両運動を制御する。そして、車両運動制御部は、車両がスリップ状態からグリップ状態に移行した後に、目標走行軌跡に復帰するように車両運動を制御する。よって、車両が路面に対して比較的低速でスリップしているスリップ状態(比較的低速の横すべり状態、比較的低速のスピン状態など)を検出して、車両のスリップ状態を抑制してから、車両を目標復帰軌跡に復帰させることができる。 Further, in the vehicle control device according to the present invention, the vehicle motion control unit calculates a target travel locus of the vehicle based on the reference position, and the relative position detected by the position detection device deviates from the target travel locus. Determining that the vehicle is slipping with respect to the road surface, controlling the vehicle movement so as to suppress the slipping state, and further, after the vehicle transitions from the slipping state to the gripping state, It is preferable to control the vehicle motion to return. According to this configuration, the vehicle motion control unit calculates the target travel locus of the vehicle based on the reference position, and when the relative position detected by the position detection device deviates from the target travel locus, the vehicle moves on the road surface. On the other hand, it is determined that the vehicle is slipping and the vehicle motion is controlled so as to suppress the slipping state. The vehicle motion control unit controls the vehicle motion so that the vehicle returns to the target travel locus after the vehicle transitions from the slip state to the grip state. Therefore, after detecting a slip state (such as a relatively low-speed side slip state or a relatively low-speed spin state) in which the vehicle is slipping at a relatively low speed with respect to the road surface, Can be returned to the target return trajectory.
また、本発明に係る車両制御装置において、位置検出装置は、GPS信号を受信する受信アンテナを少なくとも2つ有し、基準位置に対する各受信アンテナの相対位置を演算するものであり、車両運動制御部は、少なくとも2つの受信アンテナの相対位置に基づいて車両進行方向を演算し、当該車両進行方向に基づいて車両がスリップ状態であるか否かを判定することが好ましい。この構成によれば、車両運動制御部は、少なくとも2つの受信アンテナの相対位置に基づいて車両進行方向を演算し、当該車両進行方向に基づいて車両がスリップ状態であるか否かを判定する。よって、車両が目標走行軌跡から乖離せずに目標走行軌跡上でスピンをしている場合でも、車両のスピン状態を検出することができる。 Further, in the vehicle control device according to the present invention, the position detection device has at least two reception antennas for receiving GPS signals, and calculates a relative position of each reception antenna with respect to a reference position. Preferably calculates the vehicle traveling direction based on the relative positions of at least two receiving antennas, and determines whether or not the vehicle is in a slip state based on the vehicle traveling direction. According to this configuration, the vehicle motion control unit calculates the vehicle traveling direction based on the relative positions of the at least two receiving antennas, and determines whether the vehicle is in a slip state based on the vehicle traveling direction. Therefore, even when the vehicle is spinning on the target travel locus without deviating from the target travel locus, the spin state of the vehicle can be detected.
本発明によれば、高精度で相対位置を測定すると共に相対位置に誤差が積算されることを防止することが可能な位置検出装置、および当該位置検出装置を利用した車両制御装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a position detection device capable of measuring a relative position with high accuracy and preventing an error from being accumulated in the relative position, and a vehicle control device using the position detection device. Can do.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素または同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and redundant description is omitted.
(位置検出装置の構成)
図1は、本実施形態の位置検出装置であるGPS速度計10の構成を示すブロック図である。GPS速度計10は、GPSアンテナ11と、絶対位置検出部12と、移動速度検出部13と、基準位置設定部14と、位相差積算部15と、相対位置演算部16と、を含んで構成されている。
(Configuration of position detection device)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a
GPSアンテナ11は、GPS衛星から送信されるGPS信号を受信する。このGPS信号は、波長λが約19cmの搬送波にGPS衛星に搭載された原子時計の時刻情報やGPS衛星の軌道情報などを変調して乗せた信号である。絶対位置検出部12は、GPS信号に含まれる時刻情報に基づいてGPS速度計10の絶対位置を演算する処理部である。移動速度検出部13は、所定時間ごとにGPS信号の搬送波の位相を検出し、所定時間当たりの搬送波の位相変化に基づいてGPS速度計10の移動速度を演算する処理部である。
The
基準位置設定部14は、GPS速度計10の演算処理に利用される基準位置を決定して設定する処理部である。基準位置とは、位置検出開始時刻にGPS速度計10が存在する位置である。なお、基準位置設定部14は、外部装置(例えば車両運動制御部30、図5参照)からの指令に応じて、基準位置を設定できるように構成されている。位相差積算部15は、位置検出開始時刻からGPS信号の搬送波の位相変化量を演算する処理部である。すなわち、位相差積算部15は、GPS信号の搬送波の位相を検出開始時刻から所定時間ごとに検出し、当該所定時間ごとの位相差を積算することにより、検出開始時刻からの位相変化量を演算する。相対位置演算部16は、位相差積算部15により演算された位相変化量に基づいて、基準位置に対する相対位置を演算する処理部である。
The reference
(相対位置検出原理)
図2は、GPS速度計における相対位置検出原理を示す図である。図2には、GPS衛星101と、移動前のGPS速度計10BEFOREと、移動後のGPS速度計10AFTERとが示されている。破線Sは、GPS衛星101からの等距離面を示している。
(Relative position detection principle)
FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of relative position detection in the GPS speedometer. FIG. 2 shows a
移動前のGPS速度計10BEFOREが移動後のGPS速度計10AFTERの位置まで移動した場合には、GPS衛星101とGPS速度計10までの距離は変化する。このため、移動前のGPS速度計10BEFOREが受信する搬送波の位相と、移動後のGPS速度計10AFTERが受信する搬送波の位相との間には、GPS速度計10の移動距離に応じた位相差(位相変化量)が生じることとなる。
When the
GPS信号の搬送波の位相変化量は、2πの倍数分Nと、位相差から2πの倍数分を除いた端数分θとからなる。移動前後におけるGPS衛星101からGPS速度計10までの距離差Dは、次の数式(1)により求められる。
D = (N+θ)× λ ・・・(1)
ここで、
N:位相差のうち2πの倍数分
θ:位相差のうち2πより小さい端数分
λ:搬送波の波長(19cm)
The phase change amount of the carrier wave of the GPS signal consists of a multiple N of 2π and a fraction θ obtained by subtracting a multiple of 2π from the phase difference. A distance difference D from the
D = (N + θ) × λ (1)
here,
N: multiple of 2π of phase difference θ: fraction of phase difference smaller than 2π λ: wavelength of carrier wave (19 cm)
複数のGPS衛星の夫々について各GPS衛星からGPS速度計10までの距離差Dを演算して、これらの複数の距離差Dを公知の演算式に適用すると、GPS速度計10の移動ベクトル(移動方向および移動距離からなるベクトル)を算出することができる。この移動ベクトルが、移動前の基準位置に対する相対位置を表している。
When a distance difference D from each GPS satellite to the
本実施形態のGPS速度計10では、位相差積算部15は、位相差のうち2πの倍数分Nを整数値バイアスのパラメータnに格納し、位相差のうち端数分θを位相差積算値のパラメータθsumに格納する。そして、相対位置演算部15は、整数値バイアスnおよび位相差積算値θsumを上記の数式(1)に適用することにより、相対位置を演算する。なお、整数値バイアスとは、一般的にはGPS衛星101からGPS速度計10までの間の波数を意味するが、本実施形態では移動前後におけるGPS衛星101からGPS速度計10までの間の波数の変化量として定義している。
In the
(位置検出装置の相対位置検出処理)
図3は、GPS速度計10の相対位置検出処理を示すフローチャートである。この相対位置検出処理において、GPS速度計10は、複数のGPS衛星から受信するGPS信号の夫々について位相変化量を検出し、これらの位相変化量に基づいて相対位置を算出する。
(Relative position detection processing of position detection device)
FIG. 3 is a flowchart showing the relative position detection process of the
GPS速度計10は、複数のGPS衛星から受信するGPS信号の夫々について、整数値バイアスのパラメータnと、搬送波の位相を示すパラメータθ0,θ1,θ2と、検出開始時刻から搬送波の位相を積算して得られる位相差積算値を示すパラメータθsumとを用意している。そして、GPS速度計10は、複数のGPS信号の夫々について、以下に説明する処理を行う。
For each GPS signal received from a plurality of GPS satellites, the
相対位置の測定開始時に、GPS速度計10は、整数値バイアスnに0をセットして、整数値バイアスnを初期化する(S301)。次に、GPS速度計10は、GPS信号の搬送波の位相を検出し、検出された搬送波の位相をパラメータθ0にセットする(S302、図4(a)参照)。ここで、搬送波の位相を検出した時刻が検出開始時刻であり、搬送波の位相を検出した位置が計測基準位置である。なお、初期的に検出される搬送波の位相は、0から2πまでの範囲内の値である。
At the start of relative position measurement, the
次に、GPS速度計10は、微小時間(例えば100ms)の経過後に、GPS信号の搬送波の位相を検出し、検出された搬送波の位相をパラメータθ1にセットする(S303〜S304、図4(a)参照)。ここで、ステップ302の位相検出からステップ304の位相検出までの微小時間とは、θ0からθ1までの位相差が確実に0からπまでの範囲内の値となる短い時間である。
Next, the
次に、GPS速度計10は、次の数式(2)に従って、位相差積算値θsumを演算する(S305)。
θsum=(θ1−θ0+2π)mod2π ・・・(2)
ここで、modは、割算した場合の余りを演算するための関数である。AmodBは、AをBで割った場合に生じる余りを意味している。よって、上記の数式(1)によれば、θ0とθ1の位相差が、0から2πまでの範囲内の値として算出され、位相差積算値θsumにセットされる。
Next, the
θsum = (θ1−θ0 + 2π) mod 2π (2)
Here, mod is a function for calculating the remainder when dividing. AmodB means the remainder generated when A is divided by B. Therefore, according to the above formula (1), the phase difference between θ0 and θ1 is calculated as a value within the range from 0 to 2π, and is set to the phase difference integrated value θsum.
次に、GPS速度計10は、さらに上記の微小時間(例えば100ms)の経過後に、GPS衛星からの搬送波の位相を検出し、検出された搬送波の位相をパラメータθ2にセットする(S306〜S307、図4(a)参照)。ステップ302からステップ304までの位相変化と同様に、ステップ305からステップ307までの位相差は、確実に0からπまでの範囲内の値となる。
Next, the
次に、GPS速度計10は、次の数式(3)に従って、位相差積算値θsumに位相増加分を加算する(S308)。
θsum=θsum+(θ2−θ1) ・・・(3)
ここで、位相差積算値θsumは、1回目のステップ308の演算では0から2πまでの範囲内の値となるが、2回目以降のステップ308の演算では0から2πまでの範囲内の値となる場合もあるし2πを越える値となる場合もある。
Next, the
θsum = θsum + (θ2−θ1) (3)
Here, the phase difference integrated value θsum is a value in the range from 0 to 2π in the first calculation of step 308, but is a value in the range from 0 to 2π in the second and subsequent calculations in step 308. In some cases, the value may exceed 2π.
次に、GPS速度計10は、位相差積算値θsumの絶対値が2πより小さいか否かを判定する(S309)。ここで、GPS速度計10は、位相差積算値θsumの絶対値が2π以上であると判定した場合には、ステップ310の処理に進む。一方、GPS速度計10は、位相差積算値θsumの絶対値が2πより小さいと判定した場合には、ステップ311の処理に進む。
Next, the
ステップ309からステップ310に進んだ場合には、GPS速度計10は、次の数式(4),(5)の演算を実行し、パラメータn,θsumを更新する(図4(b),(c)参照)。
n=n+int(θsum/2π) ・・・(4)
θsum=((θ2−θ0+2π+π)mod2π)−π ・・・(5)
When the process proceeds from step 309 to step 310, the
n = n + int (θsum / 2π) (4)
θsum = ((θ2−θ0 + 2π + π) mod2π) −π (5)
数式(3)において、intは、指定した実数の小数点以下の値を切り捨てて、指定した実数をこの実数よりも0に近い整数に丸めた値にするための関数である。数式(4)および数式(5)によれば、θ0からθ2までの位相差が2π以上となったことに対応して、整数値バイアスnに1が加算されると共に、位相差積算値θsumから2πが減算されて位相差積算値θsumが−π〜+πの範囲内の値に調整される。 In Expression (3), int is a function for rounding down the value of the specified real number below the decimal point to round the specified real number to an integer closer to 0 than this real number. According to the equations (4) and (5), in response to the phase difference from θ0 to θ2 being 2π or more, 1 is added to the integer value bias n, and from the phase difference integrated value θsum. 2π is subtracted to adjust the phase difference integrated value θsum to a value within the range of −π to + π.
ステップ309からステップ311に進んだ場合には、GPS速度計10は、整数値バイアスnおよび位相差積算値θsumに基づいて、ステップ302の処理を実行した地点からステップ307の処理を実行した地点までの移動距離(相対位置)を算出する。ここで、GPS速度計10が採用する移動距離算出法は、上記の数式(1)を用いた算出処理である。
When the process proceeds from step 309 to step 311, the
次に、GPS速度計10は、上記の処理で得られた位相θ2を位相θ1にセットする(S312、図4(c)参照)。このように位相θ2を位相θ1にセットすることにより、パラメータθ2が空きとなるため、次に検出される搬送波の位相をパラメータθ2にセットすることが可能となる。最後に、GPS速度計10は、相対位置の算出を継続する場合にはステップ306の処理に戻り、相対位置の算出を終了する場合には位置測定処理を終了する(S313)。
Next, the
本実施形態の位置検出処理によれば、複数のGPS衛星からのGPS信号の各々について、GPS信号の搬送波の位相が検出開始時刻から所定時間ごとに検出され、当該所定時間ごとの位相差を積算することにより、検出開始時刻からの位相変化量が演算される。そして、検出開始時刻からの位相変化量に基づいて、検出開始時刻の基準位置に対する相対位置が演算される。よって、演算された相対位置には、相対位置の演算に伴う誤差が蓄積されることなく、誤差の小さな相対位置を演算することができる。 According to the position detection process of the present embodiment, for each of GPS signals from a plurality of GPS satellites, the phase of the GPS signal carrier is detected every predetermined time from the detection start time, and the phase difference for each predetermined time is integrated. By doing this, the amount of phase change from the detection start time is calculated. Then, based on the phase change amount from the detection start time, the relative position with respect to the reference position of the detection start time is calculated. Therefore, a relative position with a small error can be calculated without accumulating errors due to the calculation of the relative position in the calculated relative position.
従来技術の位置検出処理では、所定時間ごとに搬送波の位相差を検出して、この搬送波の位相差に基づいて所定時間ごとの速度ベクトルを演算し、演算された速度ベクトルを積分することにより相対位置を演算していた。しかし、この位置検出処理では、演算された相対位置には、速度ベクトルの演算に伴う誤差が蓄積される。このため、従来技術の位置検出処理では、長時間に渡り相対位置を演算すると、相対位置の誤差が無視できない程度(例えば、3分の位置計測で2m以上の誤差)に大きくなってしまい、演算された相対位置を車両運動制御に利用することは困難であった。 In the position detection processing of the prior art, the phase difference of the carrier wave is detected every predetermined time, the velocity vector for every predetermined time is calculated based on the phase difference of the carrier wave, and the calculated velocity vector is integrated to make the relative The position was calculated. However, in this position detection process, an error associated with the calculation of the velocity vector is accumulated at the calculated relative position. For this reason, in the conventional position detection processing, if the relative position is calculated for a long time, the error of the relative position becomes so large that it cannot be ignored (for example, an error of 2 m or more in the position measurement for 3 minutes). It was difficult to use the relative position for vehicle motion control.
これに対して、本実施形態の位置検出処理では、微小時間ごとの位相差に基づいて速度ベクトルを演算するのではなく、微小時間ごとに搬送波の位相を検出して検出開始時刻からの位相変化量(整数値バイアスnおよび位相差積算値θsum)を演算し、この位相変化量に基づいて1回の演算処理で移動ベクトルを演算する。そして、検出開始時刻における基準位置を起点として移動ベクトルが指し示す先を、相対位置として演算する。よって、本実施形態の位置検出処理によれば、相対位置に速度ベクトルの演算に伴う誤差が蓄積されることがないため、相対位置を高精度に求めることができる。 On the other hand, in the position detection process of this embodiment, the velocity vector is not calculated based on the phase difference every minute time, but the phase change from the detection start time is detected by detecting the phase of the carrier wave every minute time. An amount (integer value bias n and phase difference integrated value θsum) is calculated, and a movement vector is calculated in one calculation process based on the phase change amount. Then, the point indicated by the movement vector starting from the reference position at the detection start time is calculated as a relative position. Therefore, according to the position detection process of the present embodiment, the error due to the calculation of the velocity vector is not accumulated at the relative position, so that the relative position can be obtained with high accuracy.
特に、本実施形態の位置検出処理により演算された相対位置は、車両運動制御に利用できる程度に精度が高められている。走行中における車両のスリップ状態に対応するために、車両のスリップを抑制するだけでなく、車両を安全な方向に誘導するように車両制御技術が進化している。このような車両制御技術では、正常な走行状態(例えば、車輪が路面をグリップした状態)における車両の基準位置に対して、スリップ中の車両の相対位置を数cm以下の精度で正確に検出する必要がある。本実施形態の位置検出処理によれば、車両の相対位置を数cm以下の精度で検出することが可能であり、進化した車両制御技術にも対応することができる。 In particular, the accuracy of the relative position calculated by the position detection process of the present embodiment is enhanced to such an extent that it can be used for vehicle motion control. In order to respond to the slip state of the vehicle during traveling, vehicle control technology has evolved not only to suppress vehicle slip but also to guide the vehicle in a safe direction. In such a vehicle control technology, the relative position of the vehicle during slipping is accurately detected with an accuracy of several centimeters or less with respect to the vehicle reference position in a normal driving state (for example, a state where the wheels grip the road surface). There is a need. According to the position detection process of this embodiment, it is possible to detect the relative position of the vehicle with an accuracy of several centimeters or less, and it is possible to cope with an advanced vehicle control technology.
(車両制御装置の構成)
図5は、本実施形態の車両制御装置1の構成を示すブロック図である。車両制御装置1は、自動車などの車両に搭載され、車両の走行を支援する制御を行うものである。車両制御装置1には、前述したGPS速度計(位置検出装置)10を含んで構成されている。また、車両制御装置1は、ハンドルセンサ21と、ブレーキセンサ22と、アクセルセンサ23と、ヨーレートセンサ24と、車輪速センサ25と、ナビゲーションシステム27と、車両運動制御装置30と、操舵制御装置32と、操舵アクチュエータ33と、加減速制御装置35と、エンジン36と、ブレーキアクチュエータ37と、を含んで構成されている。
(Configuration of vehicle control device)
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the
ハンドルセンサ21は、車輪を転舵させるために運転者が操作するハンドルの操作量を検出するためのセンサである。ブレーキセンサ22は、運転者が車両を減速させるために用いるブレーキペダルの踏込み量を検出するためのセンサである。アクセルセンサ23は、運転者が車両を加速させるために用いるアクセルペダルの踏込み量を検出するためのセンサである。ヨーレートセンサ24は、車両に作用するヨーレートを検出するためのセンサである。車輪速センサ25は、車輪の回転速度を検出して、車輪の回転速度に基づいて車速を演算するためのセンサである。
The
ナビゲーションシステム27は、運転者に目的地までの経路を知らせるために車両に搭載された装置である。ナビゲーションシステム27は、車両位置の周囲のマップデータを有しており、運転者により目的地が指定されると車室内に設置されたモニタに目的地までの経路を表示する。なお、ナビゲーションシステム27のマップデータには、道路形状のデータが含まれており、この道路形状のデータが車両運動制御に利用される。
The
GPS速度計10は、車両の絶対位置、移動速度および相対位置を検出し、これらの検出値を車両運動制御部30に出力する。前述したとおり、GPS速度計10は、基準位置を設定し、この基準位置に対する相対位置を設定する。ここで、GPS速度計10が基準位置を設定するタイミングは、車両運動制御部30により決定される。すなわち、車両運動制御部30がタイミング信号をGPS速度計10に与えると、GPS速度計10がこのタイミング信号に応じて基準位置を設定し、相対位置の演算を開始する。
The
車両運動制御装置30は、複数のセンサ21〜25、ナビゲーションシステム27およびGPS速度計10からの出力を取り込んで、これらの出力に基づいて車両の運動状態を制御する。特に、本実施形態では、車両運動制御装置30は、車両のスリップ状態を抑制したり、車両が目標走行軌跡に復帰するように、車両の運動状態を制御する。車両運動制御装置30は、車両の運動状態を制御するために、操舵制御装置32に操舵量指令値を与えると共に、加減速制御装置35に加減速指令値を与える。
The vehicle
操舵制御装置32は、車両運動制御装置30からの操舵量指令値に応じて操舵アクチュエータ33を制御する。操舵アクチュエータ33は、車輪の転舵角を調節するためのアクチュエータであり、運転者のハンドル操作を補助するように車輪に転舵トルクを与える。操舵アクチュエータ33は、車輪に与える転舵トルクの大きさおよび方向を調節自在に構成されている。よって、操舵制御装置32は、車両運動制御装置30からの操舵量指令値に応じて、操舵アクチュエータ33が車輪に与える転舵トルクの大きさおよび方向を調節する。
The
加減速制御装置35は、車両運動制御装置30からの加減速指令値に応じて、車両の駆動源であるエンジン(内燃機関)36およびブレーキアクチュエータ37を制御する。加減速制御装置35は、車両運動制御装置30からの加減速指令値が車両の加速を指令するものである場合には、車両運動制御装置30からの加減速指令値に応じて、車両に作用する駆動力を調節するためのエンジン36を制御する。一方、加減速制御装置35は、車両運動制御装置30からの加減速指令値が車両の減速を指令するものである場合には、車両運動制御装置30からの加減速指令値に応じて、車両に作用する制動力を調節するためのブレーキアクチュエータ37を制御する。
The acceleration /
(車両制御装置の第1対応処理)
図6は、車両運動制御部30による車両挙動異常(スリップ状態)に対する第1対応処理を示すフローチャートである。図7は、車両運動制御部30により第1対応処理が実行される際の車両挙動を示す図である。図6および図7を参照して、車両運動制御部30による第1対応処理を説明する。
(First response processing of vehicle control device)
FIG. 6 is a flowchart showing a first response process for a vehicle behavior abnormality (slip state) by the vehicle
車両運動制御部30は、ハンドルセンサ21により検出された操舵角に基づいて、車両が直進状態であるか否かを判定する(S601)。車両運動制御部30は、操舵角の絶対値が予め設定された閾値(例えば1deg)以下である場合には、車両が直進状態であることを判定し、ステップ602の処理に進む。一方、車両運動制御部30は、操舵角の絶対値が上記閾値より大きい場合には、車両が直進状態でないことを判定し、ステップ601の処理を繰り返す。
The vehicle
次に、車両運動制御部30は、ヨーレートセンサ24により検出されたヨーレートに基づいて、車両が直進状態であるか否かを判定する(S602)。車両運動制御部30は、ヨーレートの絶対値が予め設定された閾値(例えば1deg/sec)以下である場合には、車両が直進状態であり車両に殆どヨーレートが作用していないことを判定し、ステップ603の処理に進む。一方、車両運動制御部30は、ヨーレートの絶対値が上記閾値より大きい場合には、車両が直進状態でなく車両に大きなヨーレートが作用していることを判定し、ステップ601の処理に戻る。
Next, the vehicle
次に、車両運動制御部30は、車輪速に基づき演算した車両の対地速度とGPS速度計10により演算された車両の対地速度との差分に基づいて、車輪が路面をグリップした状態であるか否かを判定する(S603)。車両運動制御部30は、2つの対地速度が略一致しており、2つの対地速度の差分の絶対値が予め設定された閾値(例えば0.01km/h)以下である場合には、車両が路面をグリップした状態であることを判定し、ステップ604の処理に進む。一方、車両運動制御部30は、2つの対地速度が略一致しておらず、2つの対地速度の差分の絶対値が上記閾値より大きい場合には、車両が路面をグリップした状態でないことを判定し、ステップ601の処理に戻る。
Next, the vehicle
次に、車両運動制御部30は、ステップ601〜ステップ603の全ての条件が満たされている場合には、車輪が路面をグリップしており車両の走行状態が安定していることが判断できるため、その時点での車両位置を基準位置として設定する(S604)。ここで、車両運動制御部30は、GPS速度計10が基準位置を設定するためのタイミング信号を、GPS速度計10に与える。GPS速度計10は、基準位置を設定した時点から、基準位置に対する相対位置の演算を開始する。図7において、カーブ路に進入する直前の車両A1の位置が、基準位置として設定される。
Next, when all the conditions of Step 601 to Step 603 are satisfied, the vehicle
次に、車両運動制御部30は、ハンドルセンサ21、ブレーキセンサ22およびアクセルセンサ23の検出出力を継続的に監視し、ハンドルセンサ21、ブレーキセンサ22およびアクセルセンサ23の検出値に基づいて、その後の数秒間において車両が走行することが予想される軌跡(目標軌跡)を生成する(S605)。ここで、車両運動制御部30は、基準位置を基準として車両の目標走行軌跡を演算する。なお、車両運動制御部30は、目標軌跡を生成するために、道路形状のデータも利用する。図7において、曲線Tが目標軌跡である。
Next, the vehicle
次に、車両運動制御部30は、GPS速度計10により演算された相対位置を取り込む(S606)。図7において、カーブ路に走行している車両A2の位置が、相対位置として取り込まれる。
Next, the vehicle
次に、車両運動制御部30は、車両がスリップ状態であるか否かを判定する(S607)。言い換えれば、車両運動制御部30は、目標軌跡に対する相対位置の乖離が予め設定された閾値(例えば1m)よりも小さいか否かを判定する(S607)。ここで、車両運動制御部30は、目標軌跡に対する相対位置の乖離が上記閾値よりも小さい場合には、車両がスリップ状態でないことを判定し、処理を終了する。一方、目標軌跡に対する相対位置の乖離が上記閾値よりも大きい場合には、車両がスリップ状態であることを判定し、車両の挙動を安定させるためにVSC(Vehicle Stability Control)制御や減速制御などのスリップ抑制制御を実行する(S608)。
Next, the vehicle
上述した第1対応処理によれば、GPS信号の搬送波の所定時間ごとの位相差に基づいて演算される車両速度と車輪回転速度に基づいて演算される車両速度とが略一致する場合に、車両が路面をグリップするグリップ状態であることを判定し、当該グリップ状態における車両位置を基準位置として設定する。このように設定した基準位置に対して相対位置を検出することにより、高精度な位置検出が可能となるため、車両が路面に対して比較的低速でスリップしているスリップ状態(比較的低速の横すべり状態、比較的低速のスピン状態などのヨーレートが小さいスリップ状態)を検出することができる。 According to the first handling process described above, when the vehicle speed calculated based on the phase difference of the carrier wave of the GPS signal every predetermined time and the vehicle speed calculated based on the wheel rotation speed substantially match, Is determined to be in a grip state for gripping the road surface, and the vehicle position in the grip state is set as a reference position. By detecting the relative position with respect to the reference position set in this way, it becomes possible to detect the position with high accuracy. Therefore, the slip state in which the vehicle slips on the road surface at a relatively low speed (relatively low speed). A slip state with a small yaw rate such as a side-slip state or a relatively low-speed spin state) can be detected.
そして、上述した第1対応処理では、比較的低速のスリップ状態を検出するため、比較的低速のスリップ状態を抑制するためのスリップ抑制制御を実行することができる。なお、従来技術に係るスリップ検出技術では、操舵角、車速、ヨーレートの関係から車両のスリップ状態を判定するため、センサ誤差よりも速度の小さい横滑り状態や、センサ誤差よりも速度の小さいスピン状態を検出できない。 And in the 1st response | compatibility mentioned above, in order to detect a comparatively low-speed slip state, the slip suppression control for suppressing a comparatively low-speed slip state can be performed. In the slip detection technology according to the prior art, since the slip state of the vehicle is determined from the relationship between the steering angle, the vehicle speed, and the yaw rate, a skid state where the speed is lower than the sensor error or a spin state where the speed is lower than the sensor error is detected. It cannot be detected.
(車両制御装置の第2対応処理)
図8は、車両運動制御部30による車両挙動異常(スリップ状態)に対する第2対応処理を示すフローチャートである。図9は、車両運動制御部30により第2対応処理が実行される際の車両挙動を示す図である。図8および図9を参照して、車両運動制御部30による第2対応処理を説明する。
(Second response processing of vehicle control device)
FIG. 8 is a flowchart showing a second response process for a vehicle behavior abnormality (slip state) by the vehicle
車両運動制御部30は、前述した第1対応処理(S601〜S606)と同様な手順で、車両がグリップ状態である場合に基準位置を設定し、基準位置を基準として目標軌跡を生成し、さらに基準位置に対する相対位置を検出する(S801、S802、S803)。次に、車両運動制御部30は、前述した第1対応処理(S607)と同様な方法で、車両がスリップ状態であるか否かを判定する(S804)。ここで、車両運動制御部30は、スリップ状態であることを判定した場合には、VSC制御や減速制御などのスリップ抑制制御を実行する(S805)。一方、車両運動制御部30は、スリップ状態でないことを判定した場合には、処理を終了する。
The vehicle
次に、車両運動制御部30は、スリップ抑制制御を実行している最中に、車両がスリップ状態からグリップ状態に移行したか否かを判定する(S806)。ここで、車両運動制御部30は、車両がグリップ状態に移行した場合には、ステップ807の処理に進む。一方、車両運動制御部30は、車両がスリップ状態のままである場合には、スリップ抑制制御を継続する(S805)。図9では、車両運動制御部30は、車両が目標軌跡Tから乖離してから位置A2に至るまでの間、スリップ抑制制御を継続する。
Next, the vehicle
次に、車両運動制御部30は、車両がグリップ状態に移行した直後に、VSC等のスピン防止機能で一般的に用いられているヨーレートの積分値を用いたスリップ角推定技術を用いて、車両進行方向を推定する(S807)。ここで、車両進行方向とは、車両の前後方向に延びる車両中心線に沿った方向である。図9では、車両は位置A2でグリップ状態に移行し、車両運動制御部30は車両進行方向Cを推定する。
Next, immediately after the vehicle shifts to the grip state, the vehicle
次に、車両運動制御部30は、車両進行方向が目標軌跡との乖離を減少させる方向であるか否かを判定する(S808)。ここで、車両運動制御部30は、車両進行方向が目標軌跡との乖離を減少させる方向である場合には、ステップ809の処理に進む。一方、車両運動制御部30は、車両進行方向が目標軌跡との乖離を減少させる方向でない場合には、ステップ811の処理に進む。図9では、車両進行方向が目標軌跡との乖離を減少させる方向でないため、車両運動制御部30はステップ811の処理に進む。
Next, the vehicle
ステップ809では、車両運動制御部30は、車両位置や車両進行方向などの情報に基づいて、車両位置から目標軌跡まで延びる復帰軌跡を生成する(S809)。図9では、車両運動制御部30は、復帰軌跡O1を生成する。そして、車両運動制御部30は、車両を復帰軌跡方向に誘導するための指令を操舵制御部32に与える(S810)。操舵制御部32は、車両運動制御部30からの指令を受けると、弱いトルクで車輪を転舵して車両を復帰軌跡方向に誘導するように操舵アクチュエータ33を制御する。
In step 809, the vehicle
次に、車両運動制御部30は、車両がグリップ状態に移行してから予め設定された距離(例えば数メートル程度の距離)を走行したか否かを判定する(S808)。ここで、予め設定された距離とは、ヨーレートを積分して求めた車両スリップ角の精度が十分に高まる距離である。図9では、車両が位置A3に到達した時に、位置A2から数メートル走行している。ここで、車両運動制御部30は、車両が予め設定された距離を走行した場合には、ステップ812の処理に進む。一方、車両運動制御部30は、車両が予め設定された距離を走行していない場合には、弱めの操舵誘導制御を継続する(S807〜S810)。図9では、ステップ812の処理に進む時には、車両は位置A3の位置にある。
Next, the vehicle
ステップ812では、車両運動制御部30は、車両進行方向を再演算して、GPS速度計10の検出位置に基づいて車両進行方向を補正する(S812)。詳しくは、車両運動制御部30は、車両がグリップ状態に移行した位置からGPS速度計10の検出位置へ向かう方向(図9において位置A2から位置A3への方向D)と、車両がグリップ状態に移行した位置から復帰軌跡が延びる方向(図9において位置A2から復帰軌跡O1が延びる方向)との成す角度αを演算し、この角度αを補正角とする。そして、車両運動制御部30は、車両進行方向を再演算し、この車両進行方向に補正角αを加算して補正する。このようにして、GPS速度計10の検出位置に基づいて車両進行方向を補正することができる。
In step 812, the vehicle
車両運動制御部30は、補正済みの車両進行方向の情報に基づいて、復帰軌跡を再生成する(S813)。図9では、再生成される復帰軌跡は、位置A3から目標軌跡Tまで延びる軌跡O2である。車両運動制御部30は、車両を復帰軌跡方向に誘導するための指令を操舵制御部32に与える(S814)。操舵制御部32は、車両運動制御部30からの指令を受けると、強いトルクで車輪を転舵して車両を復帰軌跡方向に誘導するように操舵アクチュエータ33を制御する。
The vehicle
上述した第2対応処理によれば、GPS信号の搬送波の所定時間ごとの位相差に基づいて演算される車両速度と車輪回転速度に基づいて演算される車両速度とが略一致する場合に、車両が路面をグリップするグリップ状態であることを判定し、当該グリップ状態における車両位置を基準位置として設定する。このように設定した基準位置に対して相対位置を検出することにより、高精度な位置検出が可能となるため、車両が路面に対して比較的低速でスリップしているスリップ状態(比較的低速の横すべり状態、比較的低速のスピン状態などのヨーレートが小さいスリップ状態)を検出することができる。 According to the second response process described above, when the vehicle speed calculated based on the phase difference of the carrier wave of the GPS signal for each predetermined time and the vehicle speed calculated based on the wheel rotation speed substantially match, Is determined to be in a grip state for gripping the road surface, and the vehicle position in the grip state is set as a reference position. By detecting the relative position with respect to the reference position set in this way, it becomes possible to detect the position with high accuracy. Therefore, the slip state in which the vehicle slips on the road surface at a relatively low speed (relatively low speed). A slip state with a small yaw rate such as a side-slip state or a relatively low-speed spin state) can be detected.
そして、上述した第2対応処理では、比較的低速のスリップ状態を検出するため、比較的低速のスリップ状態を抑制するためのスリップ抑制制御を実行することができ、さらに、車両がスリップ状態からグリップ状態に移行した後に、車両を目標軌跡に復帰させるための操舵誘導制御を実行することができる。よって、車両のスリップ状態を抑制してから、車両を目標軌跡に復帰させることができる。 In the second response process described above, since a relatively low-speed slip state is detected, slip suppression control for suppressing a relatively low-speed slip state can be executed, and further, the vehicle is gripped from the slip state. After the transition to the state, steering guidance control for returning the vehicle to the target locus can be executed. Therefore, after suppressing the slip state of the vehicle, the vehicle can be returned to the target locus.
(車両制御装置の第3対応処理)
図10は、車両運動制御部30による車両挙動異常(スリップ状態)に対する第3対応処理を示すフローチャートである。図11は、車両運動制御部30により第3対応処理が実行される際の車両挙動を示す図である。図10および図11を参照して、車両運動制御部30による第3対応処理を説明する。
(Third response processing of vehicle control device)
FIG. 10 is a flowchart showing a third response process for a vehicle behavior abnormality (slip state) by the vehicle
第3対応処理を実行するために、車両には2つのGPSアンテナ11A,11Bが搭載されている。一方のGPSアンテナ11Aは、車両中心線上において車両前側に配置されている。他方のGPSアンテナ11Bは、車両中心線上において車両後側に配置されている。車両運動制御部30は、車両後側のGPSアンテナ11Bの位置から車両前側のGPSアンテナ11Aの位置への方向を、車両進行方向として検出することができる。
In order to execute the third handling process, the vehicle is equipped with two
車両運動制御部30は、前述した第1対応処理(S601〜S606)および第2対応処理(S1001〜S1003)と同様な手順で、車両がグリップ状態である場合に基準位置を設定し、基準位置を基準として目標軌跡を生成し、さらに基準位置に対する相対位置を検出する(S1001、S1002、S1003)。次に、車両運動制御部30は、前述した第1対応処理(S607)および第2対応処理(S804)と同様な方法で、車両がスリップ状態であるか否かを判定する(S1004)。ここで、車両運動制御部30は、スリップ状態であることを判定した場合には、第2対応処理のステップ805以降の処理に進む。
The vehicle
一方、ステップ1004において車両運動制御部30がスリップ状態でないことを判定した場合であっても、実際には車両が路面に対してスリップしている場合がある。すなわち、車両が目標軌跡に沿って移動しながらスピンしているような状況では、ステップ1004でスリップ状態でないと判定されるにも拘らず、実際には車両は路面に対してスリップしている。第3対応処理では、このような状況に対処するために、車両運動制御部30はステップ1005以降の処理に進む。
On the other hand, even when it is determined in step 1004 that the vehicle
ステップ1005において、車両運動制御部30は、基準位置に対するGPSアンテナ11Bの相対位置から基準位置に対するGPSアンテナ11Aの相対位置への方向を、車両進行方向として検出する。図11では、車両運動制御部30は車両進行方向として直線Cに沿った方向を検出する。
In step 1005, the vehicle
次に、車両運動制御部30は、車両重心の移動方向を検出する(S1006)。例えば、車両運動制御部30は、2つのGPSアンテナ11A,11Bの中央位置の移動方向を、車両重心の移動方向として検出すればよい。図11では、車両運動制御部30は車両重心の移動方向として直線Eに沿った方向を検出する。
Next, the vehicle
次に、車両運動制御部30は、車両進行方向および重心移動方向に基づいて、車両スリップ角を算出する(S1007)。ここで、車両スリップ角とは、車両進行方向と重心移動方向との角度差である。図11では、車両運動制御部30は車両スリップ角として角度βを検出する。
Next, the vehicle
次に、車両運動制御部30は、車両スリップ角が最大スリップ角よりも大きいか否かを判定する(S1008)。ここで、最大スリップ角とは、車輪の発生する横力が最大となる車輪スリップ角のことであり、例えば25度程度の角度である。最大スリップ角はタイヤ試験機を用いて事前に測定可能であり、車両運動制御部30は事前に測定された最大スリップ角のデータを保持している。
Next, the vehicle
車両がスピンをしておらず、且つ、車両スリップ角が最大スリップ角よりも大きくなることは、現実にはあり得ない。よって、ステップ1008において、車両運動制御部30は、車両スリップ角が最大スリップ角よりも大きいことを判定した場合には、車両が目標軌跡に沿って移動しながらスピンしていることを判定し、VSC制御や減速制御などのスリップ抑制制御を実行し、車両がグリップ状態となるまでスリップ抑制制御を継続する(S1009、S1010)。
It is impossible in reality that the vehicle is not spinning and the vehicle slip angle is larger than the maximum slip angle. Therefore, in step 1008, when it is determined that the vehicle slip angle is larger than the maximum slip angle, the vehicle
そして、車両運動制御部30は、車両がグリップ状態となってから直ちに、車両を目標軌跡に復帰させるための復帰軌跡を生成し、車両を復帰軌跡方向に誘導するための指令を操舵制御部32に与える(S1011、S1012)。操舵制御部32は、車両運動制御部30からの指令を受けると、強いトルクで車輪を転舵して車両を復帰軌跡方向に誘導するように操舵アクチュエータ33を制御する。なお、第3対応処理では、2つのGPSアンテナの相対位置に基づいて演算された車両進行方向は高精度であるため、第2対応処理とは異なり車両進行方向の精度が高まるまで強い操舵誘導制御の実行を待つ必要はなく、車両がグリップ状態となってから直ちに強い操舵誘導制御の実行することができる。
Then, immediately after the vehicle enters the grip state, the vehicle
一方、車両スリップ角が最大スリップ角よりも小さくなることは、現実にあり得る車両の走行状態である。よって、ステップ1008において、車両運動制御部30は、車両スリップ角が最大スリップ角よりも小さいことを判定した場合には、車両がスピンしていないことを判定し、第3対応処理を終了する。
On the other hand, the fact that the vehicle slip angle is smaller than the maximum slip angle is a possible running state of the vehicle. Therefore, in Step 1008, when it is determined that the vehicle slip angle is smaller than the maximum slip angle, the vehicle
上述した第3対応処理によれば、車両運動制御部は、2つのGPSアンテナの相対位置に基づいて車両進行方向を演算し、当該車両進行方向に基づいて車両がスリップ状態であるか否かを判定する。少なくとも2つのGPSアンテナの相対位置は高精度であるため、これらの相対位置に基づいて演算された車両進行方向も高精度である。よって、車両運動制御部は、車両進行方向に基づいて、車両の比較的低速のスピン状態を検出することができる。 According to the third response process described above, the vehicle motion control unit calculates the vehicle traveling direction based on the relative positions of the two GPS antennas, and determines whether the vehicle is in a slip state based on the vehicle traveling direction. judge. Since the relative positions of at least two GPS antennas are highly accurate, the vehicle traveling direction calculated based on these relative positions is also highly accurate. Therefore, the vehicle motion control unit can detect a relatively low-speed spin state of the vehicle based on the vehicle traveling direction.
1…車両制御装置、10…GPS速度計(位置検出装置)、11…GPSアンテナ、12…絶対位置検出部、13…移動速度検出部、14…基準位置設定部、15…位相差積算部、16…相対位置演算部、21…ハンドルセンサ、22…ブレーキセンサ、23…アクセルセンサ、24…ヨーレートセンサ、25…車輪速センサ、27…ナビゲーションシステム、30…車両運動制御部、32…操舵制御部、33…加減速制御部、35…操舵アクチュエータ、36…エンジン、37…ブレーキアクチュエータ。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
各GPS信号の搬送波の位相を検出開始時刻から所定時間ごとに検出し、当該所定時間ごとの位相差を積算することにより、前記検出開始時刻からの位相変化量を演算する位相差積算部と、
前記位相差積算部により演算された前記位相変化量に基づいて、前記検出開始時刻の基準位置に対する相対位置を演算する相対位置演算部と、
を備えることを特徴とする移動体の位置検出装置。 A receiving antenna for receiving GPS signals from a plurality of GPS satellites;
A phase difference integrating unit that calculates a phase change amount from the detection start time by detecting the phase of the carrier wave of each GPS signal every predetermined time from the detection start time and integrating the phase difference for each predetermined time;
A relative position calculation unit that calculates a relative position of the detection start time with respect to a reference position based on the phase change amount calculated by the phase difference integration unit;
A position detection apparatus for a moving body, comprising:
車輪回転速度を検出して当該車輪回転速度に基づいて車速を演算する車輪速センサと、
スリップ状態を抑制するように車両運動を制御する車両運動制御部と、
を備え、
前記位置検出装置は、GPS信号の搬送波の所定時間ごとの位相差に基づいて速度を演算し、前記位置検出装置により演算される車両速度と前記車輪速センサにより演算される車両速度とが略一致する場合に車両が路面をグリップするグリップ状態であることを判定し、当該グリップ状態における車両位置を前記基準位置として設定するものであり、
前記車両運動制御部は、前記位置検出装置により検出された前記基準位置に対する前記相対位置を利用して、車両のスリップ状態を抑制するように車両運動を制御することを特徴とする車両制御装置。 A position detecting device according to claim 1;
A wheel speed sensor that detects a wheel rotation speed and calculates a vehicle speed based on the wheel rotation speed;
A vehicle motion control unit for controlling the vehicle motion to suppress the slip state;
With
The position detection device calculates a speed based on a phase difference of a GPS signal carrier every predetermined time, and the vehicle speed calculated by the position detection device substantially matches the vehicle speed calculated by the wheel speed sensor. It is determined that the vehicle is in a grip state where the vehicle grips the road surface, and the vehicle position in the grip state is set as the reference position.
The vehicle control device controls the vehicle motion so as to suppress the slip state of the vehicle by using the relative position with respect to the reference position detected by the position detection device.
前記車両運動制御部は、前記少なくとも2つの受信アンテナの相対位置に基づいて車両進行方向を演算し、当該車両進行方向に基づいて車両がスリップ状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項に記載の車両制御装置。 The position detecting device has at least two receiving antennas for receiving GPS signals, and calculates a relative position of each receiving antenna with respect to the reference position.
The vehicle motion control unit calculates a vehicle traveling direction based on a relative position of the at least two receiving antennas, and determines whether the vehicle is in a slip state based on the vehicle traveling direction. The vehicle control device according to any one of claims 3 to 5.
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