JP2010091396A - Device and method for detecting decrease in tire air pressure, and program for detecting decrease in tire air pressure - Google Patents

Device and method for detecting decrease in tire air pressure, and program for detecting decrease in tire air pressure Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for detecting decrease in air pressure of tire for stably determining the decrease in pressure, even under an environment of small pressure decrease sensitivity. <P>SOLUTION: The device for detecting decrease in tire air pressure includes: a means for detecting information on the rotational speed of each wheel tire of a vehicle; a means for estimating the frequency characteristics of the information on the rotational speed from the information on rotary speed; and a means for determining the decrease in tire air pressure, based on the estimated frequency characteristics. The frequency characteristic estimation means includes a means for estimating parameters of a linear model to a time series signal, including the information on rotary speed. The determination means includes: a means for matching the scale of a gain by minimizing the gain at the first frequency selected appropriately and normalizing the entire frequency characteristics, in a band including a resonance peak; a means for calculating the area of a region created between the first frequency of the band and a reference frequency by reference frequency characteristics, obtained at the time of initialization and those estimated at current time; and a means for scaling the calculated area between -1 and 1. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、走行中の車両のタイヤの共振周波数に基づき、当該タイヤの空気圧低下を検出するタイヤ空気圧低下検出装置および方法、ならびにタイヤの空気圧低下検出プログラムに関するものである。   The present invention relates to a tire pressure drop detection apparatus and method for detecting a tire pressure drop based on a resonance frequency of a tire of a running vehicle, and a tire pressure drop detection program.

自動車が安全に走行できるための要素の1つとして、タイヤの空気圧をあげることができる。空気圧が適正値よりも低下すると、操縦安定性や燃費が悪くなり、タイヤバーストの原因となる場合がある。このため、タイヤ空気圧の低下を検出し、運転者に警報を出して適切な処置を促すタイヤ空気圧警報装置(Tire Pressure Monitoring System;TPMS)は、環境保全および運転者の安全性確保という見地から重要な技術である。   One of the factors that enable a car to travel safely is the tire air pressure. If the air pressure falls below an appropriate value, the steering stability and fuel consumption are deteriorated, which may cause tire bursts. For this reason, a tire pressure monitoring system (TPMS) that detects a decrease in tire pressure and issues an alarm to the driver to prompt appropriate measures is important from the standpoint of environmental conservation and ensuring driver safety. Technology.

従来の警報装置は、直接検知型と間接検知型の2つに分類することができる。直接検知型は、タイヤホイール内部に圧力センサを組み込むことでタイヤの空気圧を直接計測するものである。空気圧の低下を高精度に検出することができる一方で、専用のホイールが必要となることや実環境での耐故障性能に問題があることなど、技術的、コスト的な課題を残している。   Conventional alarm devices can be classified into two types, a direct detection type and an indirect detection type. The direct detection type directly measures tire air pressure by incorporating a pressure sensor inside the tire wheel. While it is possible to detect a decrease in air pressure with high accuracy, there are technical and cost issues such as the need for a dedicated wheel and the problem of fault-tolerant performance in the actual environment.

一方、間接検知型はタイヤの回転情報から空気圧を推定する方法であり、動荷重半径(Dynamic Loaded Radius;DLR)方式と、共振周波数(Resonance Frequency Mechanism;RFM)方式(例えば、特許文献1参照)に細分類することができる。DLR方式は、減圧したタイヤが走行時につぶれることで動荷重半径が小さくなり、その結果正常圧のタイヤよりも速く回転する現象を利用し、4つのタイヤの回転速度を比較することで圧力低下を検出する方式である。車輪速センサから得られる車輪の回転速度信号だけを用いて比較的簡単に演算処理できることから、主に一輪のパンクを検出することを目的として広く研究が進められてきた。しかし、車輪の回転速度を相対比較しているに過ぎないため、4輪が同時に減圧する場合(自然漏れ)は検知することができない。また、車両の旋回、加減速や荷重の偏りなどの走行条件によっても車輪速差が生じるため、全ての走行状態を通じて精度良く減圧を検知できないという問題がある。   On the other hand, the indirect detection type is a method of estimating air pressure from tire rotation information, and is a dynamic load radius (DLR) method and a resonance frequency (RFM) method (for example, see Patent Document 1). Can be subdivided. The DLR method uses a phenomenon in which the dynamic load radius becomes smaller due to the crushed tire being crushed during driving, and as a result, it rotates faster than a normal pressure tire, and the pressure drop is reduced by comparing the rotation speeds of the four tires. This is a detection method. Since calculation processing can be performed relatively easily using only the wheel rotation speed signal obtained from the wheel speed sensor, research has been extensively conducted mainly for the purpose of detecting puncture of one wheel. However, since the rotational speeds of the wheels are merely compared, it is impossible to detect the case where the four wheels are depressurized simultaneously (natural leakage). In addition, since wheel speed differences also occur depending on traveling conditions such as turning of the vehicle, acceleration / deceleration, and load bias, there is a problem that pressure reduction cannot be detected accurately through all traveling states.

他方、RFM方式は、減圧によって車輪速信号の周波数特性が変化することを利用して正常圧との差異を検出する方式である。DLR方式と異なり、あらかじめ保持しておいた各輪の正常値との絶対比較であるため、4輪同時減圧にも対応でき、より良い間接検知方式として注目されている。しかし、走行条件によっては強いノイズなどが原因で、目的とする領域の周波数の推定値が車両速度や路面状況に頑健でないなどの課題がある。本発明は、RFM方式に基づくタイヤの状態検知装置に関するものである。以下、RFM方式の基本原理についてより詳しく述べる。   On the other hand, the RFM method is a method for detecting a difference from the normal pressure by utilizing the change in the frequency characteristics of the wheel speed signal due to the reduced pressure. Unlike the DLR method, since it is an absolute comparison with the normal value of each wheel that has been held in advance, it can be used for simultaneous depressurization of four wheels, and is attracting attention as a better indirect detection method. However, depending on the driving conditions, there is a problem that the estimated value of the frequency in the target region is not robust to the vehicle speed and the road surface condition due to strong noise or the like. The present invention relates to a tire state detection device based on an RFM system. Hereinafter, the basic principle of the RFM method will be described in more detail.

車両が走行すると、タイヤが路面から力を受けることで現れる前後方向のねじれ運動と、サスペンションの前後の運動とが連成共振を起こす。この共振現象は、車輪の回転運動にも影響を及ぼすため、アンチロックブレーキングシステム(Anti−Lock Braking System;ABS)に搭載された車輪センサから取得される車輪速信号にも共振現象に関する情報が含まれる。また、連成共振はタイヤのねじれ剛性に起因した固有の振動モードであるため、その励起状態はタイヤの物理特性を構成する空気圧の変化にのみ依存して変化し、車両速度や路面の変化に依存することはほとんどない。すなわち、空気圧が低下するとタイヤのねじれ運動のダイナミクスが変化するため、車輪速信号を周波数解析すると、連成共振が作るピーク(共振ピーク)は減圧時では正常圧時よりも低周波数側に現れる。   When the vehicle travels, the torsional motion in the front-rear direction that appears when the tire receives a force from the road surface and the motion in the front-rear direction of the suspension cause a coupled resonance. Since this resonance phenomenon also affects the rotational movement of the wheel, information on the resonance phenomenon is also present in the wheel speed signal acquired from the wheel sensor mounted on the anti-lock braking system (ABS). included. In addition, since coupled resonance is an inherent vibration mode due to the torsional rigidity of the tire, its excited state changes only depending on changes in the air pressure that constitutes the physical characteristics of the tire, and changes in vehicle speed and road surface There is almost no dependence. That is, since the dynamics of the torsional motion of the tire changes as the air pressure decreases, when the wheel speed signal is analyzed by frequency, the peak created by the coupled resonance (resonance peak) appears on the lower frequency side during normal pressure than during normal pressure.

図8は、空気圧が正常であるタイヤと正常圧から25%減圧したタイヤを車両に装着し、一定時間の間に得られたそれぞれの車輪加速度信号(車輪速信号の時間階差を計算して得られる)に対して高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform;FFT)を適用することで得られるパワースペクトルを表わしている。   FIG. 8 shows a case where tires with normal air pressure and tires with a pressure reduced by 25% from normal pressure are mounted on a vehicle, and the respective wheel acceleration signals (time difference of wheel speed signals) obtained during a certain period of time are calculated. It represents a power spectrum obtained by applying a Fast Fourier Transform (FFT) to (obtained).

40〜50Hz付近の成分がタイヤの前後方向の振動と車両のサスペンションとが共振することによって起こる振動であり、内圧の変化によってピーク値をもつ周波数(共振周波数)がより低周波側に移動していることが分かる。この現象は、前述の特性からタイヤや車両の種類、走行速度や路面の状況などから独立して現れるため、RFM方式ではこの共振周波数に着目し、初期化時に推定した基準周波数よりも相対的に低いと判断される場合に警報を出す。ここで、ABSから取得される車輪速信号から共振周波数を推定する必要があるが、計算資源が限られる車載の計算機では必要な時系列データを記憶させておくことが難しいため、FFTによる周波数分析を行うことは困難である。このため、従来の手法においては、以下に述べるオンライン手法を用いて共振周波数を推定している。   The component in the vicinity of 40 to 50 Hz is the vibration that occurs when the vibration in the longitudinal direction of the tire and the suspension of the vehicle resonate, and the frequency having the peak value (resonance frequency) moves to the lower frequency side due to the change in internal pressure. I understand that. Because this phenomenon appears independently from the above-mentioned characteristics, such as the type of tire or vehicle, traveling speed, road surface condition, etc., the RFM method focuses on this resonance frequency and is relatively in comparison to the reference frequency estimated at initialization. An alarm is issued when it is judged to be low. Here, it is necessary to estimate the resonance frequency from the wheel speed signal acquired from the ABS, but it is difficult to store the necessary time series data in an in-vehicle computer with limited calculation resources, so frequency analysis by FFT Is difficult to do. For this reason, in the conventional method, the resonance frequency is estimated using an online method described below.

振動は2次モデルで記述できることから、車輪速信号を2次の自己回帰(Antoregressive;AR)モデルに基づいて時系列解析を行う。具体的には、次の式(1)で示されるモデルにおけるパラメータθ={a1、・・・、aK}をカルマンフィルタ(逐次最小二乗法)で推定する。 Since vibration can be described by a quadratic model, a time series analysis is performed on the wheel speed signal based on a quadratic autoregressive (AR) model. Specifically, parameters θ = {a 1 ,..., A K } in the model represented by the following equation (1) are estimated by a Kalman filter (sequential least square method).

Figure 2010091396
Figure 2010091396

ここで、y(t)は時刻tにおける車輪速、εは白色ノイズを表しており、Kはモデルの次数である(ここでは、2次モデルを仮定しているため、K=2となる)。ARモデルを表わす伝達関数の極に対応する周波数が共振周波数として推定されるため、前記モデルにより共振ピークが正しく抽出されていれば、正確に共振周波数を得ることができる。 Here, y (t) represents the wheel speed at time t, ε represents white noise, and K represents the order of the model (here, since a quadratic model is assumed, K = 2). . Since the frequency corresponding to the pole of the transfer function representing the AR model is estimated as the resonance frequency, the resonance frequency can be accurately obtained if the resonance peak is correctly extracted by the model.

特開平5−133831号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-133831

しかし、タイヤや車両の種類によっては、正常圧時と減圧時の共振周波数の差(以下、「減圧感度」という)が小さい場合がある。路面が滑らかな道路を走行した場合など、目的とする信号とは独立に混入するノイズの影響が相対的に大きくなるときは共振周波数を安定して推定することが困難となるが、減圧感度が共振周波数の推定分散よりも小さい場合は正確に減圧判定を行うことが難しい。このような場合に、共振周波数以外に、タイヤ空気圧に依存して変化する他の指標を補助的に用いることが考えられる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、共振周波数に加えて、正常圧時と減圧時の2つの周波数特性が作る領域の面積を補助指標として用いることで、減圧感度の小さい環境下においても安定した減圧判定を行うことができるタイヤ空気圧低下検出装置および方法、ならびにタイヤの空気圧低下検出プログラムを提供することを目的としている。
However, depending on the type of tire or vehicle, the difference in resonance frequency between normal pressure and reduced pressure (hereinafter referred to as “decompression sensitivity”) may be small. When the influence of noise mixed independently of the target signal becomes relatively large, such as when driving on a smooth road, it is difficult to stably estimate the resonance frequency. When the resonance frequency is smaller than the estimated variance, it is difficult to accurately determine the pressure reduction. In such a case, in addition to the resonance frequency, another index that changes depending on the tire pressure may be used as an auxiliary.
The present invention has been made in view of such circumstances, and in addition to the resonance frequency, the area of the region created by the two frequency characteristics at normal pressure and at the time of pressure reduction is used as an auxiliary index, thereby reducing the pressure reduction sensitivity. It is an object of the present invention to provide a tire air pressure drop detection device and method capable of performing stable decompression determination even in a small environment, and a tire air pressure drop detection program.

本発明の第1の観点に係るタイヤ空気圧低下検出装置(以下、単に「検出装置」ともいう)は、車両の各輪のタイヤの回転速度情報を定期的に検出する回転速度情報検出手段と、
この回転速度情報検出手段により得られる回転速度情報から、当該回転速度情報の周波数特性を推定する周波数特性推定手段と、
推定された周波数特性に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する判定手段と
を備えており、
前記周波数特性推定手段は、前記回転速度情報を含む時系列信号に対し、線形モデルのパラメータを推定するパラメータ推定手段を含んでおり、且つ、
前記判定手段は、
第1の工程として、適宜に選定された第1周波数におけるゲインを最小値とし、共振ピークを含む帯域における周波数特性全体を正規化することによりゲインのスケールを合わせるスケール合わせ手段、
第2の工程として、初期化時に得た基準となる周波数特性と現時点で推定された周波数特性が、前記帯域の第1周波数から基準周波数までの間に作る領域の面積を算出する面積算出手段、および
第3の工程として、前記面積算出手段により算出された面積を−1から1までの間にスケーリングするスケーリング手段
を含んでいることを特徴としている。
A tire pressure drop detecting device according to a first aspect of the present invention (hereinafter also simply referred to as “detecting device”) includes a rotational speed information detecting means for periodically detecting rotational speed information of tires of each wheel of a vehicle,
From the rotational speed information obtained by the rotational speed information detecting means, a frequency characteristic estimating means for estimating the frequency characteristics of the rotational speed information,
Determining means for determining a decrease in the tire air pressure based on the estimated frequency characteristics,
The frequency characteristic estimation means includes parameter estimation means for estimating a linear model parameter for a time-series signal including the rotation speed information, and
The determination means includes
As a first step, a scaling unit that adjusts a gain scale by minimizing a gain at an appropriately selected first frequency and normalizing an entire frequency characteristic in a band including a resonance peak;
As a second step, an area calculating means for calculating an area of a region created between the first frequency of the band and the reference frequency based on the reference frequency characteristic obtained at the time of initialization and the currently estimated frequency characteristic; The third step is characterized by including scaling means for scaling the area calculated by the area calculating means between −1 and 1.

本発明の第1の観点に係る検出装置では、共振周波数に加えて、正常圧時の周波数特性と減圧時の周波数特性が作る所定領域の面積を減圧判定の補助指標として用いるので、減圧感度を改善することができ、共振周波数を用いるだけでは推定分散に埋もれる場合であっても前記補助指標を加えて2次元で減圧判定することにより、より頑健に正確な減圧判定を行うことができる。   In the detection apparatus according to the first aspect of the present invention, in addition to the resonance frequency, the area of the predetermined region created by the frequency characteristic at the normal pressure and the frequency characteristic at the time of pressure reduction is used as an auxiliary indicator for pressure reduction determination. Even if only the resonance frequency is used, even if it is buried in the estimated variance, it is possible to make a more robust and accurate decompression determination by adding the auxiliary index and performing the decompression determination in two dimensions.

本発明の第2の観点に係る検出装置は、車両の各輪のタイヤの回転速度情報を定期的に検出する回転速度情報検出手段と、
この回転速度情報検出手段により得られる回転速度情報から、タイヤの回転加速度情報を演算する回転加速度情報演算手段と、
この回転加速度情報から、当該回転加速度情報の周波数特性を推定する周波数特性推定手段と、
推定された周波数特性に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する判定手段と
を備えており、
前記周波数特性推定手段は、前記回転加速度情報を含む時系列信号に対し、線形モデルのパラメータを推定するパラメータ推定手段を含んでおり、且つ、
前記判定手段は、
第1の工程として、適宜に選定された第1周波数におけるゲインを最小値とし、共振ピークを含む帯域における周波数特性全体を正規化することによりゲインのスケールを合わせるスケール合わせ手段、
第2の工程として、初期化時に得た基準となる周波数特性と現時点で推定された周波数特性が、前記帯域の第1周波数から基準周波数までの間に作る領域の面積を算出する面積算出手段、および
第3の工程として、前記面積算出手段により算出された面積を−1から1までの間にスケーリングするスケーリング手段
を含んでいることを特徴としている。
A detection device according to a second aspect of the present invention includes a rotation speed information detection unit that periodically detects rotation speed information of a tire of each wheel of a vehicle,
From the rotational speed information obtained by this rotational speed information detecting means, rotational acceleration information calculating means for calculating tire rotational acceleration information;
From this rotational acceleration information, frequency characteristic estimation means for estimating the frequency characteristic of the rotational acceleration information,
Determining means for determining a decrease in the tire air pressure based on the estimated frequency characteristics,
The frequency characteristic estimation unit includes a parameter estimation unit that estimates a parameter of a linear model with respect to a time-series signal including the rotational acceleration information, and
The determination means includes
As a first step, a scaling unit that adjusts a gain scale by minimizing a gain at an appropriately selected first frequency and normalizing an entire frequency characteristic in a band including a resonance peak;
As a second step, an area calculating means for calculating an area of a region created between the first frequency of the band and the reference frequency based on the reference frequency characteristic obtained at the time of initialization and the currently estimated frequency characteristic; The third step is characterized by including scaling means for scaling the area calculated by the area calculating means between −1 and 1.

本発明の第2の観点に係る検出装置においても、第1の観点に係る検出装置と同様、頑健に正確な減圧判定を行うことができる。また、第2の観点に係る検出装置では、車輪加速度データを用いているが、この車輪加速度データは車輪速度データよりも変化が少ないことから、演算精度を上げることができる。   Also in the detection device according to the second aspect of the present invention, it is possible to make a robust and accurate pressure reduction determination as in the detection device according to the first aspect. Moreover, in the detection apparatus which concerns on a 2nd viewpoint, although wheel acceleration data are used, since this wheel acceleration data changes less than wheel speed data, it can raise calculation precision.

なお、前記パラメータ推定手段を、最小二乗法により線形モデルのパラメータを推定するように構成することができる。最小二乗法によりパラメータを推定するので、与えられたデータに対する最適解を求めることができる。 The parameter estimation means can be configured to estimate the parameters of the linear model by the least square method. Since the parameter is estimated by the method of least squares, an optimum solution for given data can be obtained.

本発明の第3の観点に係るタイヤ空気圧低下検出方法(以下、単に「検出方法」ともいう)は、車両の各輪のタイヤの回転速度情報を定期的に検出する検出工程と、
この検出工程において得られる回転速度情報から、当該回転速度情報の周波数特性を推定する推定工程と、
推定された周波数特性に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する判定工程と
を含んでおり、
前記推定工程は、前記回転速度情報を含む時系列信号に対し、線形モデルのパラメータを推定するように構成されており、且つ、
前記判定工程は、
適宜に選定された第1周波数におけるゲインを最小値とし、共振ピークを含む帯域における周波数特性全体を正規化することによりゲインのスケールを合わせる第1の工程、
初期化時に得た基準となる周波数特性と現時点で推定された周波数特性が、前記帯域の第1周波数から基準周波数までの間に作る領域の面積を算出する第2の工程、および
第2の工程において算出された面積を−1から1までの間にスケーリングする第3の工程
を含んでいることを特徴としている。
A tire air pressure drop detection method (hereinafter also simply referred to as “detection method”) according to a third aspect of the present invention includes a detection step of periodically detecting tire rotation speed information of each wheel of a vehicle,
From the rotation speed information obtained in this detection step, an estimation process for estimating the frequency characteristics of the rotation speed information;
A determination step of determining a decrease in air pressure of the tire based on the estimated frequency characteristic,
The estimating step is configured to estimate a parameter of a linear model with respect to a time-series signal including the rotation speed information; and
The determination step includes
A first step of adjusting a gain scale by minimizing a gain at an appropriately selected first frequency and normalizing an entire frequency characteristic in a band including a resonance peak;
A second step of calculating an area of a region formed between the first frequency of the band and the reference frequency by the reference frequency characteristic obtained at the time of initialization and the currently estimated frequency characteristic; and a second step And a third step of scaling the area calculated in step −1 to −1.

本発明の第3の観点に係る検出方法では、共振周波数に加えて、正常圧時の周波数特性と減圧時の周波数特性が作る所定領域の面積を減圧判定の補助指標として用いるので、減圧感度を改善することができ、共振周波数を用いるだけでは推定分散に埋もれる場合であっても前記補助指標を加えて2次元で減圧判定することにより、より頑健に正確な減圧判定を行うことができる。 In the detection method according to the third aspect of the present invention, in addition to the resonance frequency, the area of the predetermined region created by the frequency characteristic at normal pressure and the frequency characteristic at the time of pressure reduction is used as an auxiliary indicator for pressure reduction determination. Even if only the resonance frequency is used, even if it is buried in the estimated variance, it is possible to make a more robust and accurate decompression determination by adding the auxiliary index and performing the decompression determination in two dimensions.

本発明の第4の観点に係る検出方法は、車両の各輪のタイヤの回転速度情報を定期的に検出する検出工程と、
この検出工程において得られる回転速度情報から、タイヤの回転加速度情報を演算する演算工程と、
この演算工程において得られる回転加速度情報から、当該回転加速度情報の周波数特性を推定する推定工程と、
推定された周波数特性に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する判定工程と
を備えており、
前記推定工程は、前記回転加速度情報を含む時系列信号に対し、線形モデルのパラメータを推定するように構成されており、且つ、
前記判定工程は、
適宜に選定された第1周波数におけるゲインを最小値とし、共振ピークを含む帯域における周波数特性全体を正規化することによりゲインのスケールを合わせる第1の工程、
初期化時に得た基準となる周波数特性と現時点で推定された周波数特性が、前記帯域の第1周波数から基準周波数までの間に作る領域の面積を算出する第2の工程、および
第2の工程において算出された面積を−1から1までの間にスケーリングする第3の工程
を含んでいることを特徴としている。
A detection method according to a fourth aspect of the present invention includes a detection step of periodically detecting rotation speed information of a tire of each wheel of a vehicle;
From the rotation speed information obtained in this detection step, a calculation step of calculating the rotational acceleration information of the tire,
From the rotational acceleration information obtained in this calculation step, an estimation step for estimating the frequency characteristics of the rotational acceleration information,
A determination step of determining a decrease in the tire air pressure based on the estimated frequency characteristics, and
The estimation step is configured to estimate a parameter of a linear model for a time series signal including the rotational acceleration information, and
The determination step includes
A first step of adjusting a gain scale by minimizing a gain at an appropriately selected first frequency and normalizing an entire frequency characteristic in a band including a resonance peak;
A second step of calculating an area of a region formed between the first frequency of the band and the reference frequency by the reference frequency characteristic obtained at the time of initialization and the currently estimated frequency characteristic; and a second step And a third step of scaling the area calculated in step −1 to −1.

本発明の第4の観点に係る検出方法においても、第3の観点に係る検出方法と同様、頑健に正確な減圧判定を行うことができる。また、第4の観点に係る検出方法では、車輪加速度データを用いているが、この車輪加速度データは車輪速度データよりも変化が少ないことから、演算精度を上げることができる。 Also in the detection method according to the fourth aspect of the present invention, as in the detection method according to the third aspect, robust and accurate pressure reduction determination can be performed. In the detection method according to the fourth aspect, the wheel acceleration data is used. However, since the wheel acceleration data is less changed than the wheel speed data, the calculation accuracy can be improved.

なお、前記パラメータを推定する工程において、最小二乗法により線形モデルのパラメータを推定するように構成することができる。最小二乗法によりパラメータを推定するので、与えられたデータに対する最適解を求めることができる。 In the step of estimating the parameter, the linear model parameter can be estimated by a least square method. Since the parameter is estimated by the method of least squares, an optimum solution for given data can be obtained.

本発明の第5の観点に係るタイヤの空気圧低下検出プログラムは、走行中の車両のタイヤの共振周波数に基づいて当該タイヤの空気圧低下を検出するためにコンピュータを、車両の各輪のタイヤの回転速度情報を定期的に検出する回転速度情報検出手段により得られる回転速度情報から、当該回転速度情報の周波数特性を推定する周波数特性推定手段、および、推定された周波数特性に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する判定手段として機能させ、
前記周波数特性推定手段は、前記回転速度情報を含む時系列信号に対し、線形モデルのパラメータを推定するパラメータ推定手段を含んでおり、且つ、
前記判定手段は、
第1の工程として、適宜に選定された第1周波数におけるゲインを最小値とし、共振ピークを含む帯域における周波数特性全体を正規化することによりゲインのスケールを合わせるスケール合わせ手段、
第2の工程として、初期化時に得た基準となる周波数特性と現時点で推定された周波数特性が、前記帯域の第1周波数から基準周波数までの間に作る領域の面積を算出する面積算出手段、および
第3の工程として、前記面積算出手段により算出された面積を−1から1までの間にスケーリングするスケーリング手段を含んでいることを特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a program for detecting a decrease in tire air pressure, a computer for detecting a decrease in tire pressure based on a resonance frequency of a tire in a running vehicle, and a rotation of a tire in each wheel of the vehicle. From the rotational speed information obtained by the rotational speed information detecting means for periodically detecting the speed information, the frequency characteristic estimating means for estimating the frequency characteristics of the rotational speed information, and the air pressure of the tire based on the estimated frequency characteristics Function as a determination means for determining a decrease in
The frequency characteristic estimation means includes parameter estimation means for estimating a linear model parameter for a time-series signal including the rotation speed information, and
The determination means includes
As a first step, a scaling unit that adjusts a gain scale by minimizing a gain at an appropriately selected first frequency and normalizing an entire frequency characteristic in a band including a resonance peak;
As a second step, an area calculating means for calculating an area of a region created between the first frequency of the band and the reference frequency based on the reference frequency characteristic obtained at the time of initialization and the currently estimated frequency characteristic; The third step is characterized by including scaling means for scaling the area calculated by the area calculating means between −1 and 1.

本発明の第6の観点に係るタイヤの空気圧低下検出プログラムは、走行中の車両のタイヤの共振周波数に基づいて当該タイヤの空気圧低下を検出するためにコンピュータを、車両の各輪のタイヤの回転速度情報を定期的に検出する回転速度情報検出手段により得られる回転速度情報から、タイヤの回転加速度情報を演算する回転加速度情報演算手段、この回転加速度情報から、当該回転加速度情報の周波数特性を推定する周波数特性推定手段、および、推定された周波数特性に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する判定手段として機能させ、
前記周波数特性推定手段は、前記回転速度情報を含む時系列信号に対し、線形モデルのパラメータを推定するパラメータ推定手段を含んでおり、且つ、
前記判定手段は、
第1の工程として、適宜に選定された第1周波数におけるゲインを最小値とし、共振ピークを含む帯域における周波数特性全体を正規化することによりゲインのスケールを合わせるスケール合わせ手段、
第2の工程として、初期化時に得た基準となる周波数特性と現時点で推定された周波数特性が、前記帯域の第1周波数から基準周波数までの間に作る領域の面積を算出する面積算出手段、および
第3の工程として、前記面積算出手段により算出された面積を−1から1までの間にスケーリングするスケーリング手段を含んでいることを特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a program for detecting a decrease in tire air pressure, a computer for detecting a decrease in tire pressure based on a resonance frequency of a tire in a running vehicle, and a rotation of a tire in each wheel of the vehicle. Rotational acceleration information calculating means for calculating tire rotational acceleration information from rotational speed information obtained by rotational speed information detecting means for periodically detecting speed information, and estimating frequency characteristics of the rotational acceleration information from the rotational acceleration information Functioning as frequency characteristic estimating means for determining, and determining means for determining a decrease in air pressure of the tire based on the estimated frequency characteristics;
The frequency characteristic estimation means includes parameter estimation means for estimating a linear model parameter for a time-series signal including the rotation speed information, and
The determination means includes
As a first step, a scaling unit that adjusts a gain scale by minimizing a gain at an appropriately selected first frequency and normalizing an entire frequency characteristic in a band including a resonance peak;
As a second step, an area calculating means for calculating an area of a region created between the first frequency of the band and the reference frequency based on the reference frequency characteristic obtained at the time of initialization and the currently estimated frequency characteristic; The third step is characterized by including scaling means for scaling the area calculated by the area calculating means between −1 and 1.

本発明の検出装置および方法、ならびにタイヤの空気圧低下検出プログラムによれば、減圧感度の小さい環境下でも安定して減圧判定を行える。   According to the detection apparatus and method and the tire pressure drop detection program of the present invention, it is possible to make a pressure reduction determination stably even in an environment with a low pressure reduction sensitivity.

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の検出装置および方法、ならびにタイヤの空気圧低下検出プログラムの実施の形態を詳細に説明する。
図1に示されるように、本発明の一実施の形態に係る検出装置は、4輪車両に備えられた4つのタイヤの左前輪(FL)、右前輪(FR)、左後輪(RL)および右後輪(RR)の回転速度情報を検出するため、各タイヤに関連して設けられた通常の車輪速度検出手段(回転速度情報検出手段)1を備えている。
Hereinafter, embodiments of a detection apparatus and method and a tire pressure drop detection program according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1, the detection device according to an embodiment of the present invention includes a left front wheel (FL), a right front wheel (FR), and a left rear wheel (RL) of four tires provided in a four-wheel vehicle. In order to detect the rotational speed information of the right rear wheel (RR), a normal wheel speed detecting means (rotational speed information detecting means) 1 provided in association with each tire is provided.

前記車輪速度検出手段1としては、電磁ピックアップなどを用いて回転パルスを発生させてパルスの数から回転角速度および車輪速度を測定するための車輪速センサまたはダイナモのように回転を利用して発電を行い、この電圧から回転角速度及び車輪速度を測定するためのものを含む角速度センサなどを用いることができる。前記車輪速度検出手段1の出力は、ABSなどのコンピュータである制御ユニット2に与えられる。この制御ユニット2には、例えばタイヤが減圧していることを表示するための液晶表示素子、プラズマ表示素子またはCRTなどで構成された表示器3、ドライバーによって操作することができる初期化ボタン4、タイヤの減圧をドライバーに知らせる警報器5が接続されている。   The wheel speed detection means 1 generates power using rotation like a wheel speed sensor or dynamo for generating a rotation pulse using an electromagnetic pickup or the like and measuring the rotation angular speed and wheel speed from the number of pulses. It is possible to use an angular velocity sensor including that for measuring the rotational angular velocity and the wheel speed from this voltage. The output of the wheel speed detecting means 1 is given to a control unit 2 which is a computer such as ABS. The control unit 2 includes, for example, a liquid crystal display element for displaying that the tire is depressurized, a display 3 composed of a plasma display element or a CRT, an initialization button 4 that can be operated by a driver, An alarm device 5 is connected to notify the driver of tire decompression.

制御ユニット2は、図2に示されるように、外部装置との信号の受け渡しに必要なI/Oインターフェース2aと、演算処理の中枢として機能するCPU2bと、このCPU2bの制御動作プログラムが格納されたROM2cと、前記CPU2bが制御動作を行う際にデータなどが一時的に書き込まれたり、その書き込まれたデータが読み出されたりするRAM2dとから構成されている。   As shown in FIG. 2, the control unit 2 stores an I / O interface 2a necessary for passing signals to and from an external device, a CPU 2b that functions as a center of arithmetic processing, and a control operation program for the CPU 2b. The ROM 2c and the RAM 2d from which data is temporarily written or the written data is read when the CPU 2b performs a control operation.

前記車輪速度検出手段1では、タイヤの回転数に対応したパルス信号(以下、「車輪速パルス」ともいう)が出力される。そして、この車輪速パルスを所定のサンプリング周期ΔT(秒)、例えばΔT=0.005秒毎にサンプリングすることで、車輪速信号の時系列データを得ることができる。ここで、サンプリング周期は着目しているタイヤの共振周波数が現れる帯域を観察するために十分な周期とする必要がある。   The wheel speed detection means 1 outputs a pulse signal corresponding to the number of rotations of the tire (hereinafter also referred to as “wheel speed pulse”). Then, by sampling this wheel speed pulse every predetermined sampling period ΔT (seconds), for example, ΔT = 0.005 seconds, time-series data of the wheel speed signal can be obtained. Here, it is necessary to set the sampling period to a period sufficient to observe the band in which the resonance frequency of the tire of interest appears.

本実施の形態に係る検出装置は、車輪速度検出手段(回転速度情報検出手段)1、この車輪速度検出手段により得られる回転速度情報から当該情報の周波数特性を推定する周波数特性推定手段、および推定された周波数特性に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する判定手段とで主に構成されている。そして、タイヤの空気圧低下検出プログラムは、前記制御ユニット2を周波数特性推定手段、および判定手段として機能させる。前記周波数特性推定手段は、前記回転速度情報を含む時系列信号に対し、線形モデルのパラメータを推定するパラメータ推定手段を含んでいる。また、前記判定手段は、第1の工程として、適宜に選定された第1周波数におけるゲインを最小値とし、共振ピークを含む帯域における周波数特性全体を正規化することによりゲインのスケールを合わせるスケール合わせ手段、第2の工程として、初期化時に得た基準となる周波数特性と現時点で推定された周波数特性が、前記帯域の第1周波数から基準周波数までの間に作る領域の面積を算出する面積算出手段、および第3の工程として、前記面積算出手段により算出された面積を−1から1までの間にスケーリングするスケーリング手段を含んでいる。   The detection apparatus according to the present embodiment includes wheel speed detection means (rotation speed information detection means) 1, frequency characteristic estimation means for estimating frequency characteristics of the information from rotation speed information obtained by the wheel speed detection means, and estimation. And determining means for determining a decrease in the air pressure of the tire based on the frequency characteristics. The tire pressure drop detection program causes the control unit 2 to function as a frequency characteristic estimation unit and a determination unit. The frequency characteristic estimation means includes parameter estimation means for estimating a linear model parameter for a time-series signal including the rotation speed information. Further, as a first step, the determination means adjusts the gain scale by minimizing the gain at an appropriately selected first frequency and normalizing the entire frequency characteristic in a band including the resonance peak. Means, as a second step, an area calculation for calculating an area of a region formed between the first frequency of the band and the reference frequency based on the reference frequency characteristic obtained at the initialization and the currently estimated frequency characteristic. Means and scaling means for scaling the area calculated by the area calculating means between −1 and 1 as a third step.

本発明では、前述した問題を解決するために、共振周波数とともに、以下の方法で算出される値を減圧判定のための補助指標として用いる。
(1)まず、図3に示されるように、適当に選定された周波数におけるゲインを最小値とし、共振ピークを含む適当な帯域における周波数特性全体を正規化することによりゲインのスケールを合わせる。図3の例では25Hz(第1周波数)におけるゲインを最小値とし、共振ピークを含む帯域である25〜44Hzの周波数特性を0〜100のスケールで正規化している。実線は正常圧時、破線は25%減圧時の特性を表わす。
In the present invention, in order to solve the above-described problem, a value calculated by the following method is used as an auxiliary index for pressure reduction determination together with the resonance frequency.
(1) First, as shown in FIG. 3, the gain scale is adjusted by minimizing the gain at an appropriately selected frequency and normalizing the entire frequency characteristic in an appropriate band including the resonance peak. In the example of FIG. 3, the gain at 25 Hz (first frequency) is set to the minimum value, and the frequency characteristics of 25 to 44 Hz, which is the band including the resonance peak, are normalized on a scale of 0 to 100. The solid line represents the characteristic at normal pressure, and the broken line represents the characteristic at 25% reduced pressure.

なお、本発明では共振周波数を含むある範囲の周波数(bHz〜cHz)のゲインを正規化するが、この範囲の下限値である「bHz」は、小さすぎると20Hz付近に存在するバネ下共振によるピークの影響をうけるため望ましくない。一方、大きすぎると共振周波数に接近するため、後述する面積を求める効果が薄れる。したがって、概ね25〜35Hzの間で設定するのが望ましい(実施例参照)。
また、補助指標となる面積は、「bHz」から初期化時に取得した基準となる共振周波数(dHz)までを範囲として求めるため、c>dの条件を満たす限り、範囲の上限値である「cHz」はどのように設定してもよい。
In the present invention, the gain in a certain range of frequencies (bHz to cHz) including the resonance frequency is normalized, but the lower limit value of this range, “bHz”, is caused by unsprung resonance present in the vicinity of 20 Hz. Undesirably affected by peaks. On the other hand, if it is too large, the resonance frequency is approached, and the effect of obtaining the area described later is reduced. Therefore, it is desirable to set between approximately 25 to 35 Hz (see the examples).
Further, since the area serving as the auxiliary index is obtained as a range from “bHz” to the reference resonance frequency (dHz) acquired at the time of initialization, as long as the condition of c> d is satisfied, “cHz” is the upper limit value of the range. "May be set in any way.

(2)ついで、初期化時に得た基準となる周波数特性と現時点で推定された周波数特性が、前記帯域の最小周波数から基準周波数までの間に作る領域の面積を算出する(図4参照)。図4において、実線は初期化時に得た基準となる周波数特性、破線は現時点で推定された周波数特性を表わす。
(3)最後に、前項で算出された面積を−1から1までの間にスケーリングする。
なお、減圧判定時は、推定した共振周波数も同様にスケーリングし、前記の補助指標と合わせて2次元のデータを用いる。すなわち、事前の実験などで収集された正常圧時と減圧時のデータを用いて、2次元平面上にあらかじめ最適な判別直線を決定しておき、実際の減圧判定時において、走行時に得られた2次元データがこの判別直線のどちら側に分類されるかを計算することで減圧判定を行う。後述する実施例で示すように、各指標を独立に用いた場合と比べて減圧感度が大きくなるため、より頑健な異常検出を行うことが可能である。
(2) Next, the area of a region formed between the minimum frequency of the band and the reference frequency is calculated based on the reference frequency characteristic obtained at the initialization and the frequency characteristic estimated at the present time (see FIG. 4). In FIG. 4, the solid line represents the reference frequency characteristic obtained at the time of initialization, and the broken line represents the frequency characteristic estimated at the present time.
(3) Finally, the area calculated in the previous section is scaled between −1 and 1.
At the time of pressure reduction determination, the estimated resonance frequency is similarly scaled and two-dimensional data is used together with the auxiliary index. That is, using the normal pressure and decompression data collected in a prior experiment or the like, an optimal discrimination line is determined in advance on a two-dimensional plane, and the actual decompression judgment was obtained during travel. The decompression judgment is performed by calculating to which side of the discrimination line the two-dimensional data is classified. As shown in the examples described later, since the pressure reduction sensitivity is higher than when each index is used independently, it is possible to perform more robust abnormality detection.

[実施例]
本発明の検出方法の有効性を確認するために、クラス分散比(Class Variance Ratio;CVR)を用いた判別性能を評価した。CVRρとは、手書き文字認識や遺伝子判別など、特徴量を入力としてある種の分類を行うシステムの良さを評価するための指標であり、クラス間分散Shとクラス内分散Swを用いて以下の式(2)で定義される。
[Example]
In order to confirm the effectiveness of the detection method of the present invention, the discrimination performance using the class variance ratio (CVR) was evaluated. The CVRro, such as handwriting recognition and genetic discrimination is an index for evaluating the goodness of the system to perform certain classification feature quantity as an input, the following using the inter-class variance S h and within-class variance S w (2).

Figure 2010091396
Figure 2010091396

式(2)より、共振周波数の推定分散Swが小さいほど、また、減圧感度Shが大きいほどCVRは大きい値を取ることが分かる。
図5〜7は本発明を適用した場合の評価結果を示す。フィッシャー判別分析(Fisher Discriminant Analysis;FDA )を用いて2つの指標から構成される2次元平面上からCVRが最大となる最適な1次元の特徴軸(図5〜7において点線で描かれる斜めの線)を取り出して各データをこの特徴軸へ射影したとき、共振周波数のみで計算される場合と比較してCVRが改善されていることが分かる。本発明における補助指標は共振周波数と相関が強いが、判別するための独立した情報が含まれていると考えられ、このことが判別性能を改善していると考えられる。
From equation (2), as the estimated variance S w of the resonance frequency is low, also, CVR as decreased pressure sensitivity S h is large, it is seen to take a large value.
5 to 7 show the evaluation results when the present invention is applied. Optimal one-dimensional feature axis (diagonal line drawn in dotted lines in FIGS. 5 to 7) that maximizes the CVR from a two-dimensional plane composed of two indices using Fisher Discriminant Analysis (FDA). ) And each data is projected onto this feature axis, it can be seen that the CVR is improved as compared to the case where only the resonance frequency is calculated. The auxiliary index in the present invention has a strong correlation with the resonance frequency, but is considered to contain independent information for discrimination, which is considered to improve discrimination performance.

図5における中央の散布図の「○」印は正常圧条件、「×」印は減圧条件を示す。また、縦軸は前述した本発明の3つのステップ(1)〜(3)において算出された補助指標、横軸は初期化時に記憶した基準となる共振周波数と各時点で推定された共振周波数との差を−1から1までの間で正規化した指標を表わす。散布図において、点線で描かれる斜めの線はCVRが最大となる最適な1次元の特徴軸である。散布図の左方および下方にあるグラフは、各軸に対する1次元の散布図と、ガウシアンカーネルを用いたカーネル密度推定による共振周波数の推定値の分布を表わす。また、各グラフ中の数字は各指標を用いて評価したクラス分散比を表わす。なお、前述した本発明の3つのステップ(1)〜(3)において、第1のステップ(1)で周波数特性を正規化するときは25〜44Hzを対象領域とし、25Hzのゲインを最小値として採用した。本発明を適用することでCVRは8.14から9.59へと改善された。   In the scatter diagram at the center in FIG. 5, “◯” marks indicate normal pressure conditions, and “X” marks indicate pressure reduction conditions. Further, the vertical axis represents the auxiliary index calculated in the above-described three steps (1) to (3) of the present invention, and the horizontal axis represents the reference resonance frequency stored at the time of initialization and the resonance frequency estimated at each time point. Represents an index obtained by normalizing the difference between -1 and 1. In the scatter diagram, an oblique line drawn with a dotted line is an optimal one-dimensional feature axis that maximizes the CVR. The graphs on the left and lower sides of the scatter diagram represent a one-dimensional scatter diagram for each axis and the distribution of estimated resonance frequencies by kernel density estimation using a Gaussian kernel. The numbers in each graph represent the class dispersion ratio evaluated using each index. In the above-described three steps (1) to (3) of the present invention, when the frequency characteristic is normalized in the first step (1), the target region is 25 to 44 Hz, and the gain of 25 Hz is the minimum value. Adopted. By applying the present invention, the CVR was improved from 8.14 to 9.59.

図6は本発明を適用した場合の評価結果の他の例を示しており、グラフの仕様は図5と同じである。図6では、前述した本発明の3つのステップ(1)〜(3)において、第1のステップ(1)で周波数特性を正規化するときは30〜44Hzを対象領域とし、30Hzのゲインを最小値として採用した。本発明を適用することでCVRは8.23から8.98へと改善された。   FIG. 6 shows another example of the evaluation result when the present invention is applied, and the specification of the graph is the same as FIG. In FIG. 6, in the above-described three steps (1) to (3) of the present invention, when normalizing the frequency characteristics in the first step (1), the target region is 30 to 44 Hz, and the gain of 30 Hz is minimized. Adopted as value. By applying the present invention, the CVR was improved from 8.23 to 8.98.

図7は本発明を適用した場合の評価結果のさらに他の例を示しており、グラフの仕様は図5と同じである。図7では、前述した本発明の3つのステップ(1)〜(3)において、第1のステップ(1)で周波数特性を正規化するときは35〜44Hzを対象領域とし、35Hzのゲインを最小値として採用した。本発明を適用することでCVRは8.55から9.66へと改善された。   FIG. 7 shows still another example of the evaluation result when the present invention is applied, and the specification of the graph is the same as FIG. In FIG. 7, in the above-described three steps (1) to (3) of the present invention, when the frequency characteristic is normalized in the first step (1), the target region is 35 to 44 Hz, and the gain of 35 Hz is minimized. Adopted as value. By applying the present invention, the CVR was improved from 8.55 to 9.66.

本発明の検出装置の一実施の形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one Embodiment of the detection apparatus of this invention. 図1に示される検出装置の電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electrical structure of the detection apparatus shown by FIG. 本発明におけるゲインのスケール合わせを説明する図である。It is a figure explaining the scale adjustment of the gain in this invention. 本発明において算出される最小周波数から基準周波数までの間に作られる領域の面積を説明する図である。It is a figure explaining the area of the area | region created between the minimum frequency calculated in this invention and a reference frequency. 本発明を適用した場合の評価結果の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the evaluation result at the time of applying this invention. 本発明を適用した場合の評価結果の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the evaluation result at the time of applying this invention. 本発明を適用した場合の評価結果のさらに他の例を示す図である。It is a figure which shows the further another example of the evaluation result at the time of applying this invention. 2分間の車輪加速度信号に対してFFTを適用したときのパワースペクトル密度の分布を表す図である。It is a figure showing distribution of power spectral density when FFT is applied to a 2-minute wheel acceleration signal.

符号の説明Explanation of symbols

1 車輪速度検出手段
2 制御ユニット
2a インターフェース
2b CPU
2c ROM
2d RAM
3 表示器
4 初期化ボタン
5 警報器
1 Wheel speed detection means 2 Control unit 2a Interface 2b CPU
2c ROM
2d RAM
3 Display 4 Initialization button 5 Alarm

Claims (8)

車両の各輪のタイヤの回転速度情報を定期的に検出する回転速度情報検出手段と、
この回転速度情報検出手段により得られる回転速度情報から、当該回転速度情報の周波数特性を推定する周波数特性推定手段と、
推定された周波数特性に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する判定手段と
を備えており、
前記周波数特性推定手段は、前記回転速度情報を含む時系列信号に対し、線形モデルのパラメータを推定するパラメータ推定手段を含んでおり、且つ、
前記判定手段は、
第1の工程として、適宜に選定された第1周波数におけるゲインを最小値とし、共振ピークを含む帯域における周波数特性全体を正規化することによりゲインのスケールを合わせるスケール合わせ手段、
第2の工程として、初期化時に得た基準となる周波数特性と現時点で推定された周波数特性が、前記帯域の第1周波数から基準周波数までの間に作る領域の面積を算出する面積算出手段、および
第3の工程として、前記面積算出手段により算出された面積を−1から1までの間にスケーリングするスケーリング手段
を含んでいることを特徴とするタイヤ空気圧低下検出装置。
Rotational speed information detecting means for periodically detecting rotational speed information of tires of each wheel of the vehicle;
From the rotational speed information obtained by the rotational speed information detecting means, a frequency characteristic estimating means for estimating the frequency characteristics of the rotational speed information,
Determining means for determining a decrease in the tire air pressure based on the estimated frequency characteristics,
The frequency characteristic estimation means includes parameter estimation means for estimating a linear model parameter for a time-series signal including the rotation speed information, and
The determination means includes
As a first step, a scaling unit that adjusts a gain scale by minimizing a gain at an appropriately selected first frequency and normalizing an entire frequency characteristic in a band including a resonance peak;
As a second step, an area calculating means for calculating an area of a region created between the first frequency of the band and the reference frequency based on the reference frequency characteristic obtained at the time of initialization and the currently estimated frequency characteristic; And a third step, a scaling means for scaling the area calculated by the area calculating means to between -1 and 1, including a tire air pressure drop detecting device.
車両の各輪のタイヤの回転速度情報を定期的に検出する回転速度情報検出手段と、
この回転速度情報検出手段により得られる回転速度情報から、タイヤの回転加速度情報を演算する回転加速度情報演算手段と、
この回転加速度情報から、当該回転加速度情報の周波数特性を推定する周波数特性推定手段と、
推定された周波数特性に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する判定手段と
を備えており、
前記周波数特性推定手段は、前記回転加速度情報を含む時系列信号に対し、線形モデルのパラメータを推定するパラメータ推定手段を含んでおり、且つ、
前記判定手段は、
第1の工程として、適宜に選定された第1周波数におけるゲインを最小値とし、共振ピークを含む帯域における周波数特性全体を正規化することによりゲインのスケールを合わせるスケール合わせ手段、
第2の工程として、初期化時に得た基準となる周波数特性と現時点で推定された周波数特性が、前記帯域の第1周波数から基準周波数までの間に作る領域の面積を算出する面積算出手段、および
第3の工程として、前記面積算出手段により算出された面積を−1から1までの間にスケーリングするスケーリング手段
を含んでいることを特徴とするタイヤ空気圧低下検出装置。
Rotational speed information detecting means for periodically detecting rotational speed information of tires of each wheel of the vehicle;
From the rotational speed information obtained by this rotational speed information detecting means, rotational acceleration information calculating means for calculating tire rotational acceleration information;
From this rotational acceleration information, frequency characteristic estimation means for estimating the frequency characteristic of the rotational acceleration information,
Determining means for determining a decrease in the tire air pressure based on the estimated frequency characteristics,
The frequency characteristic estimation unit includes a parameter estimation unit that estimates a parameter of a linear model with respect to a time-series signal including the rotational acceleration information, and
The determination means includes
As a first step, a scaling unit that adjusts a gain scale by minimizing a gain at an appropriately selected first frequency and normalizing an entire frequency characteristic in a band including a resonance peak;
As a second step, an area calculating means for calculating an area of a region created between the first frequency of the band and the reference frequency based on the reference frequency characteristic obtained at the time of initialization and the currently estimated frequency characteristic; And a third step, a scaling means for scaling the area calculated by the area calculating means to between -1 and 1, including a tire air pressure drop detecting device.
前記パラメータ推定手段が、最小二乗法により線形モデルのパラメータを推定するように構成されている請求項1または2に記載のタイヤ空気圧低下検出装置。   The tire pressure drop detecting device according to claim 1 or 2, wherein the parameter estimating means is configured to estimate a parameter of a linear model by a least square method. 車両の各輪のタイヤの回転速度情報を定期的に検出する検出工程と、
この検出工程において得られる回転速度情報から、当該回転速度情報の周波数特性を推定する推定工程と、
推定された周波数特性に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する判定工程と
を含んでおり、
前記推定工程は、前記回転速度情報を含む時系列信号に対し、線形モデルのパラメータを推定するように構成されており、且つ、
前記判定工程は、
適宜に選定された第1周波数におけるゲインを最小値とし、共振ピークを含む帯域における周波数特性全体を正規化することによりゲインのスケールを合わせる第1の工程、
初期化時に得た基準となる周波数特性と現時点で推定された周波数特性が、前記帯域の第1周波数から基準周波数までの間に作る領域の面積を算出する第2の工程、および
第2の工程において算出された面積を−1から1までの間にスケーリングする第3の工程
を含んでいることを特徴とするタイヤ空気圧低下検出方法。
A detection step of periodically detecting rotation speed information of tires of each wheel of the vehicle;
From the rotation speed information obtained in this detection step, an estimation process for estimating the frequency characteristics of the rotation speed information;
A determination step of determining a decrease in air pressure of the tire based on the estimated frequency characteristic,
The estimating step is configured to estimate a parameter of a linear model with respect to a time-series signal including the rotation speed information; and
The determination step includes
A first step of adjusting a gain scale by minimizing a gain at an appropriately selected first frequency and normalizing an entire frequency characteristic in a band including a resonance peak;
A second step of calculating an area of a region formed between the first frequency of the band and the reference frequency by the reference frequency characteristic obtained at the time of initialization and the currently estimated frequency characteristic; and a second step A method for detecting a decrease in tire air pressure, comprising a third step of scaling the area calculated in step -1 to -1.
車両の各輪のタイヤの回転速度情報を定期的に検出する検出工程と、
この検出工程において得られる回転速度情報から、タイヤの回転加速度情報を演算する演算工程と、
この演算工程において得られる回転加速度情報から、当該回転加速度情報の周波数特性を推定する推定工程と、
推定された周波数特性に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する判定工程と
を備えており、
前記推定工程は、前記回転加速度情報を含む時系列信号に対し、線形モデルのパラメータを推定するように構成されており、且つ、
前記判定工程は、
適宜に選定された第1周波数におけるゲインを最小値とし、共振ピークを含む帯域における周波数特性全体を正規化することによりゲインのスケールを合わせる第1の工程、
初期化時に得た基準となる周波数特性と現時点で推定された周波数特性が、前記帯域の第1周波数から基準周波数までの間に作る領域の面積を算出する第2の工程、および
第2の工程において算出された面積を−1から1までの間にスケーリングする第3の工程
を含んでいることを特徴とするタイヤ空気圧低下検出方法。
A detection step of periodically detecting rotation speed information of tires of each wheel of the vehicle;
From the rotation speed information obtained in this detection step, a calculation step of calculating the rotational acceleration information of the tire,
From the rotational acceleration information obtained in this calculation step, an estimation step for estimating the frequency characteristics of the rotational acceleration information,
A determination step of determining a decrease in the tire air pressure based on the estimated frequency characteristics, and
The estimation step is configured to estimate a parameter of a linear model for a time series signal including the rotational acceleration information, and
The determination step includes
A first step of adjusting a gain scale by minimizing a gain at an appropriately selected first frequency and normalizing an entire frequency characteristic in a band including a resonance peak;
A second step of calculating an area of a region formed between the first frequency of the band and the reference frequency by the reference frequency characteristic obtained at the time of initialization and the currently estimated frequency characteristic; and a second step A method for detecting a decrease in tire air pressure, comprising a third step of scaling the area calculated in step -1 to -1.
前記パラメータを推定する工程において、最小二乗法により線形モデルのパラメータを推定するように構成されている請求項4または5に記載のタイヤ空気圧低下検出方法。   The tire pressure drop detection method according to claim 4 or 5, wherein in the step of estimating the parameter, the parameter of the linear model is estimated by a least square method. 走行中の車両のタイヤの共振周波数に基づいて当該タイヤの空気圧低下を検出するためにコンピュータを、車両の各輪のタイヤの回転速度情報を定期的に検出する回転速度情報検出手段により得られる回転速度情報から、当該回転速度情報の周波数特性を推定する周波数特性推定手段、および、推定された周波数特性に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する判定手段として機能させ、
前記周波数特性推定手段は、前記回転速度情報を含む時系列信号に対し、線形モデルのパラメータを推定するパラメータ推定手段を含んでおり、且つ、
前記判定手段は、
第1の工程として、適宜に選定された第1周波数におけるゲインを最小値とし、共振ピークを含む帯域における周波数特性全体を正規化することによりゲインのスケールを合わせるスケール合わせ手段、
第2の工程として、初期化時に得た基準となる周波数特性と現時点で推定された周波数特性が、前記帯域の第1周波数から基準周波数までの間に作る領域の面積を算出する面積算出手段、および
第3の工程として、前記面積算出手段により算出された面積を−1から1までの間にスケーリングするスケーリング手段を含んでいることを特徴とするタイヤの空気圧低下検出プログラム。
Rotation obtained by rotation speed information detecting means for periodically detecting the rotation speed information of the tires of each wheel of the vehicle based on the resonance frequency of the tires of the running vehicle based on the resonance frequency of the tires. From the speed information, function as frequency characteristic estimation means for estimating the frequency characteristics of the rotational speed information, and determination means for determining a decrease in the tire air pressure based on the estimated frequency characteristics,
The frequency characteristic estimation means includes parameter estimation means for estimating a linear model parameter for a time-series signal including the rotation speed information, and
The determination means includes
As a first step, a scaling unit that adjusts a gain scale by minimizing a gain at an appropriately selected first frequency and normalizing an entire frequency characteristic in a band including a resonance peak;
As a second step, an area calculating means for calculating an area of a region created between the first frequency of the band and the reference frequency based on the reference frequency characteristic obtained at the time of initialization and the currently estimated frequency characteristic; And as a third step, a tire pressure drop detection program characterized by including a scaling means for scaling the area calculated by the area calculating means between -1 and 1.
走行中の車両のタイヤの共振周波数に基づいて当該タイヤの空気圧低下を検出するためにコンピュータを、車両の各輪のタイヤの回転速度情報を定期的に検出する回転速度情報検出手段により得られる回転速度情報から、タイヤの回転加速度情報を演算する回転加速度情報演算手段、この回転加速度情報から、当該回転加速度情報の周波数特性を推定する周波数特性推定手段、および、推定された周波数特性に基づいて前記タイヤの空気圧の低下を判定する判定手段として機能させ、
前記周波数特性推定手段は、前記回転速度情報を含む時系列信号に対し、線形モデルのパラメータを推定するパラメータ推定手段を含んでおり、且つ、
前記判定手段は、
第1の工程として、適宜に選定された第1周波数におけるゲインを最小値とし、共振ピークを含む帯域における周波数特性全体を正規化することによりゲインのスケールを合わせるスケール合わせ手段、
第2の工程として、初期化時に得た基準となる周波数特性と現時点で推定された周波数特性が、前記帯域の第1周波数から基準周波数までの間に作る領域の面積を算出する面積算出手段、および
第3の工程として、前記面積算出手段により算出された面積を−1から1までの間にスケーリングするスケーリング手段を含んでいることを特徴とするタイヤの空気圧低下検出プログラム。
Rotation obtained by rotation speed information detecting means for periodically detecting the rotation speed information of the tires of each wheel of the vehicle based on the resonance frequency of the tires of the running vehicle based on the resonance frequency of the tires. Rotational acceleration information calculating means for calculating the rotational acceleration information of the tire from the speed information, frequency characteristic estimating means for estimating the frequency characteristic of the rotational acceleration information from the rotational acceleration information, and based on the estimated frequency characteristics It functions as a determination means for determining a decrease in tire air pressure,
The frequency characteristic estimation means includes parameter estimation means for estimating a linear model parameter for a time-series signal including the rotation speed information, and
The determination means includes
As a first step, a scaling unit that adjusts a gain scale by minimizing a gain at an appropriately selected first frequency and normalizing an entire frequency characteristic in a band including a resonance peak;
As a second step, an area calculating means for calculating an area of a region created between the first frequency of the band and the reference frequency based on the reference frequency characteristic obtained at the time of initialization and the currently estimated frequency characteristic; And as a third step, a tire pressure drop detection program characterized by including a scaling means for scaling the area calculated by the area calculating means between -1 and 1.
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