JP2010143379A - Vehicle attitude angle estimation device and program - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To estimate an attitude angle with high precision even in the case of a road surface the vertical acceleration of which changes. <P>SOLUTION: An acceleration state quantity saturating characteristic correction means 30 corrects vertical acceleration state quantity obtained by using the estimation value of a roll angle and the estimation value of a pitch angle so that the vertical acceleration state quantity is provided with saturating characteristics. A state quantity deviation low pass filter value calculation means 26 calculates the deviation of longitudinal acceleration state quantity, the deviation of lateral acceleration state quantity, and the deviation of vertical acceleration state quantity to which low pass filter processing has been performed based on: the low pass filter processing values of the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity, and the vertical acceleration state quantity, calculated by an attitude angle observer; and the longitudinal acceleration state quantity and the lateral acceleration state quantity obtained by using a sensor signal and the estimation value of the longitudinal body speed and the estimation value of the lateral body speed. An attitude angle estimation means 28 estimates a roll angle and a pitch angle by feeding back the deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the deviation of the lateral acceleration state quantity, and the deviation of the vertical acceleration state quantity. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両姿勢角推定装置及びプログラムにかかり、特に、ピッチ角速度の推定値を利用してオブザーバによって車両物理量としての鉛直軸に対する車両の姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定する車両姿勢角推定装置及びプログラムに関する。   The present invention relates to a vehicle attitude angle estimation device and program, and in particular, a vehicle attitude for estimating a roll angle and a pitch angle, which are vehicle attitude angles with respect to a vertical axis as a vehicle physical quantity, by an observer using an estimated value of a pitch angular velocity. The present invention relates to an angle estimation device and a program.

剛体運動の加速度及び角速度とオイラー角で記述される車両の姿勢角との関係は、非特許文献1等で知られており、この関係に基づいて積分演算を行うことによって、車両の姿勢角を導出することができる。しかしながら、単純な積分演算ではセンサドリフト誤差が蓄積されて正確な姿勢角を導出することはできない。このような積分演算での誤差の蓄積を回避するためには、他のセンサ信号の出力と比較し、略一致するように出力を補正するオブザーバを構成する必要がある。   The relationship between the acceleration and angular velocity of the rigid body motion and the posture angle of the vehicle described by the Euler angle is known in Non-Patent Document 1, etc., and by performing an integral operation based on this relationship, the posture angle of the vehicle is determined. Can be derived. However, a simple integration operation accumulates sensor drift errors, and an accurate posture angle cannot be derived. In order to avoid such accumulation of errors in the integration calculation, it is necessary to configure an observer that corrects the output so that it substantially matches the output of other sensor signals.

また、車体の鉛直軸に対するロール角を推定する従来技術として、スピン等の影響を受けない低周波数領域の車両運動の横方向の成分と車両の姿勢角の影響との関係からロール角を推定する技術が知られている(特許文献1)。
航空機力学入門(p12、加藤、大屋、柄沢:東京大学出版会、1982) 特開2008−94375号公報
Also, as a conventional technique for estimating the roll angle with respect to the vertical axis of the vehicle body, the roll angle is estimated from the relationship between the lateral component of the vehicle motion in the low-frequency region that is not affected by spin or the like and the effect of the vehicle attitude angle. A technique is known (Patent Document 1).
Introduction to aircraft mechanics (p12, Kato, Oya, Karasawa: University of Tokyo Press, 1982) JP 2008-94375 A

しかしながら、上記の特許文献1に記載の技術では、姿勢角オブザーバにおいて、「時定数の長いフィルタ処理した鉛直方向加速度は重力加速度に等しい」という条件を利用しており、この条件は、路面勾配変化などによる短時間の鉛直方向加速度変化をフィルタによって除去できることを仮定して設定された条件であり、下り坂から上り坂に変化する路面勾配の最下点で、鉛直方向加速度が増大する場合には、フィルタ処理によって、鉛直方向加速度が変化することによる影響を十分に除去できないため、推定精度が劣化してしまう、という問題がある。   However, in the technique described in Patent Document 1 described above, the posture angle observer uses a condition that “the vertical acceleration with a long time constant is equal to the gravitational acceleration”. If the vertical acceleration increases at the lowest point of the road gradient that changes from downhill to uphill, the condition is set assuming that the filter can remove short-term vertical acceleration changes due to The filter processing cannot sufficiently remove the influence due to the change in vertical acceleration, and thus there is a problem that the estimation accuracy is deteriorated.

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、鉛直方向加速度が変化する路面であっても、精度よく姿勢角を推定することができる車両姿勢角推定装置及びプログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and provides a vehicle attitude angle estimation device and program capable of accurately estimating an attitude angle even on a road surface in which vertical acceleration changes. For the purpose.

上記目的を達成するために第1の発明の車両姿勢角推定装置は、各輪の車輪速度に基づいて車両前後方向の車体速度である前後車体速度を推定する前後速度推定手段と、車両横方向の車体速度である横車体速度を推定する横速度推定手段と、ピッチ角速度を推定するピッチ角速度推定手段と、車両運動の前後加速度、横加速度、上下加速度、ロール角速度、及びヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号、前記前後車体速度の推定値、並びに前記ピッチ角速度の推定値に基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定する姿勢角推定手段と、を含む車両姿勢角推定装置であって、前記姿勢角推定手段は、前記ロール角の推定値及び前記ピッチ角の推定値を用いて得られる前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量の少なくとも1つを、飽和特性を持たせるように補正する補正手段と、前記前後加速度状態量、前記横加速度状態量、及び前記鉛直加速度状態量と、前記センサ信号、前記前後車体速度の推定値、及び前記横車体速度の推定値を用いて得られる前後加速度状態量及び横加速度状態量とに基づいて、ローパスフィルタ処理が行われた、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差を演算する状態量偏差演算手段とを備え、前記演算された前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差をフィードバックして、前記ロール角及びピッチ角を推定するようにしたものである。   In order to achieve the above object, a vehicle attitude angle estimation device according to a first aspect of the present invention includes a longitudinal speed estimation means for estimating a longitudinal vehicle body speed, which is a vehicle body speed in the vehicle longitudinal direction, based on the wheel speed of each wheel; The lateral velocity estimation means for estimating the lateral vehicle body speed, the pitch angular velocity estimation means for estimating the pitch angular velocity, and the detected values of longitudinal acceleration, lateral acceleration, vertical acceleration, roll angular velocity, and yaw angular velocity of the vehicle motion Attitude angle estimation means for estimating a roll angle and a pitch angle, which are attitude angles with respect to a vertical axis of the vehicle body, based on a sensor signal corresponding to the vehicle body, an estimated value of the front and rear vehicle body speed, and an estimated value of the pitch angular velocity. A vehicle attitude angle estimation device, wherein the attitude angle estimation means includes a longitudinal acceleration state quantity, a lateral acceleration state quantity obtained using the roll angle estimation value and the pitch angle estimation value, and Correction means for correcting at least one of the linear acceleration state quantities so as to have saturation characteristics, the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity, the vertical acceleration state quantity, the sensor signal, and the front and rear vehicle bodies Based on the estimated value of speed, the longitudinal acceleration state quantity and the lateral acceleration state quantity obtained by using the estimated value of the lateral vehicle body speed, the deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state, which has been subjected to low-pass filter processing A state quantity deviation calculating means for calculating a quantity deviation and a vertical acceleration state quantity deviation, and feeding back the calculated longitudinal acceleration state quantity deviation, lateral acceleration state quantity deviation, and vertical acceleration state quantity deviation. Thus, the roll angle and pitch angle are estimated.

第2の発明のプログラムは、コンピュータを、各輪の車輪速度に基づいて車両前後方向の車体速度である前後車体速度を推定する前後速度推定手段、車両横方向の車体速度である横車体速度を推定する横速度推定手段、ピッチ角速度を推定するピッチ角速度推定手段、及び車両運動の前後加速度、横加速度、上下加速度、ロール角速度、及びヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号、前記前後車体速度の推定値、並びに前記ピッチ角速度の推定値に基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定する姿勢角推定手段として機能させるためのプログラムであって、前記姿勢角推定手段は、前記ロール角の推定値及び前記ピッチ角の推定値を用いて得られる前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量の少なくとも1つを、飽和特性を持たせるように補正する補正手段と、前記前後加速度状態量、前記横加速度状態量、及び前記鉛直加速度状態量と、前記センサ信号、前記前後車体速度の推定値、及び前記横車体速度の推定値を用いて得られる前後加速度状態量及び横加速度状態量とに基づいて、ローパスフィルタ処理が行われた、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差を演算する状態量偏差演算手段とを備え、前記演算された前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差をフィードバックして、前記ロール角及びピッチ角を推定するようにしたものである。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a program for estimating a longitudinal vehicle body speed that is a vehicle body speed in the vehicle longitudinal direction based on a wheel speed of each wheel, and a lateral vehicle body speed that is a vehicle body speed in the vehicle lateral direction. Lateral velocity estimating means for estimating, pitch angular velocity estimating means for estimating pitch angular velocity, and sensor signals corresponding to detected values of longitudinal acceleration, lateral acceleration, vertical acceleration, roll angular velocity, and yaw angular velocity of vehicle motion, and the longitudinal vehicle body velocity And a posture angle estimating means for estimating a roll angle and a pitch angle, which are posture angles with respect to a vertical axis of a vehicle body, based on the estimated value of the pitch angular velocity and the estimated value of the pitch angular velocity, The means includes a longitudinal acceleration state quantity, a lateral acceleration state quantity, and a vertical acceleration state obtained using the roll angle estimation value and the pitch angle estimation value. Correction means for correcting at least one of the characteristics to have saturation characteristics, the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity, the vertical acceleration state quantity, the sensor signal, and an estimated value of the longitudinal vehicle body speed And the longitudinal acceleration state quantity and the lateral acceleration state quantity obtained using the estimated value of the lateral vehicle body speed, the low-pass filter processing is performed, the longitudinal acceleration state quantity deviation, the lateral acceleration state quantity deviation, And a state quantity deviation calculating means for calculating a deviation of the vertical acceleration state quantity, and feeding back the calculated longitudinal acceleration state quantity deviation, lateral acceleration state quantity deviation, and vertical acceleration state quantity deviation, The roll angle and pitch angle are estimated.

第1の発明及び第2の発明では、ロール角の推定値及びピッチ角の推定値を用いて得られる前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量の少なくとも1つを、飽和特性を持たせるように補正する。また、前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量と、センサ信号、前後車体速度の推定値、及び横車体速度の推定値を用いて得られる前後加速度状態量及び横加速度状態量とに基づいて、ローパスフィルタ処理が行われた、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差を演算する。そして、演算された前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差をフィードバックして、ロール角及びピッチ角を推定する。   In the first invention and the second invention, at least one of the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity, and the vertical acceleration state quantity obtained by using the roll angle estimation value and the pitch angle estimation value is obtained as a saturation characteristic. Correct so that Also, the longitudinal acceleration state quantity and the lateral acceleration state quantity obtained by using the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity, and the vertical acceleration state quantity, the sensor signal, the estimated value of the longitudinal vehicle body speed, and the estimated value of the lateral vehicle body speed. Based on the above, the deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the deviation of the lateral acceleration state quantity, and the deviation of the vertical acceleration state quantity subjected to the low-pass filter processing are calculated. Then, the roll angle and the pitch angle are estimated by feeding back the calculated deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the deviation of the lateral acceleration state quantity, and the deviation of the vertical acceleration state quantity.

第1の発明及び第2の発明では、ロール角の推定値及びピッチ角の推定値を用いて得られる前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量の少なくとも1つを、飽和特性を持たせるように補正して、ローパスフィルタ処理が行われた、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差を演算し、フィードバックしているので、鉛直方向加速度が変化する路面であっても、精度よく姿勢角を推定することができる。   In the first invention and the second invention, at least one of the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity, and the vertical acceleration state quantity obtained by using the roll angle estimation value and the pitch angle estimation value is obtained as a saturation characteristic. The deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the deviation of the lateral acceleration state quantity, and the deviation of the vertical acceleration state quantity, which have been subjected to low-pass filter processing, are calculated and fed back, so that the vertical direction Even on a road surface where the acceleration changes, the posture angle can be accurately estimated.

第3の発明に係る車両姿勢角推定装置は、各輪の車輪速度に基づいて車両前後方向の車体速度である前後車体速度を推定する前後速度推定手段と、車両横方向の車体速度である横車体速度を推定する横速度推定手段と、ピッチ角速度を推定するピッチ角速度推定手段と、車両運動の前後加速度、横加速度、上下加速度、ロール角速度、及びヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号、前記前後車体速度の推定値、並びに前記ピッチ角速度の推定値に基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定する姿勢角推定手段と、を含む車両姿勢角推定装置であって、前記姿勢角推定手段は、前記ロール角の推定値及び前記ピッチ角の推定値を用いて得られる前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量と、前記センサ信号、前記前後車体速度の推定値、及び前記横車体速度の推定値を用いて得られる前後加速度状態量及び横加速度状態量とに基づいて、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差を演算すると共に、前記前後加速度状態量の偏差、前記横加速度状態量の偏差、及び前記鉛直加速度状態量の偏差の少なくとも1つを、飽和特性を持たせるように補正する補正手段と、前記前後加速度状態量の偏差、前記横加速度状態量の偏差、及び前記鉛直加速度状態量の偏差に対して、ローパスフィルタ処理が行うローパスフィルタ処理手段とを備え、前記ローパスフィルタ処理が行われた、前記前後加速度状態量の偏差、前記横加速度状態量の偏差、及び前記鉛直加速度状態量の偏差をフィードバックして、前記ロール角及びピッチ角を推定するようにしたものである。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a vehicle attitude angle estimation device, a longitudinal speed estimation means for estimating a longitudinal vehicle body speed, which is a vehicle body speed in the vehicle longitudinal direction, based on a wheel speed of each wheel, and a lateral vehicle body speed, in a lateral direction of the vehicle. Lateral velocity estimation means for estimating the vehicle body speed, pitch angular velocity estimation means for estimating the pitch angular velocity, and sensor signals corresponding to the detected values of longitudinal acceleration, lateral acceleration, vertical acceleration, roll angular velocity, and yaw angular velocity of the vehicle motion, A posture angle estimating means for estimating a roll angle and a pitch angle, which are posture angles with respect to a vertical axis of the vehicle body, based on the estimated value of the front and rear vehicle body speeds and the estimated value of the pitch angular velocity; The posture angle estimating means includes a longitudinal acceleration state quantity, a lateral acceleration state quantity, and a vertical acceleration state quantity obtained using the roll angle estimation value and the pitch angle estimation value, and Based on the sensor signal, the estimated value of the longitudinal vehicle body speed, and the longitudinal acceleration state quantity and the lateral acceleration state quantity obtained using the estimated value of the lateral vehicle body speed, the deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity And a vertical acceleration state quantity deviation, and at least one of the longitudinal acceleration state quantity deviation, the lateral acceleration state quantity deviation, and the vertical acceleration state quantity deviation has saturation characteristics. And a low-pass filter processing unit that performs a low-pass filter process on the deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the deviation of the lateral acceleration state quantity, and the deviation of the vertical acceleration state quantity, Feedback of the deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the deviation of the lateral acceleration state quantity, and the deviation of the vertical acceleration state quantity subjected to low-pass filter processing, Serial is obtained so as to estimate the roll angle and the pitch angle.

第4の発明のプログラムは、コンピュータを、各輪の車輪速度に基づいて車両前後方向の車体速度である前後車体速度を推定する前後速度推定手段、車両横方向の車体速度である横車体速度を推定する横速度推定手段、ピッチ角速度を推定するピッチ角速度推定手段、及び車両運動の前後加速度、横加速度、上下加速度、ロール角速度、及びヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号、前記前後車体速度の推定値、並びに前記ピッチ角速度の推定値に基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定する姿勢角推定手段として機能させるためのプログラムであって、前記姿勢角推定手段は、前記ロール角の推定値及び前記ピッチ角の推定値を用いて得られる前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量と、前記センサ信号、前記前後車体速度の推定値、及び前記横車体速度の推定値を用いて得られる前後加速度状態量及び横加速度状態量とに基づいて、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差を演算すると共に、前記前後加速度状態量の偏差、前記横加速度状態量の偏差、及び前記鉛直加速度状態量の偏差の少なくとも1つを、飽和特性を持たせるように補正する補正手段と、前記前後加速度状態量の偏差、前記横加速度状態量の偏差、及び前記鉛直加速度状態量の偏差に対して、ローパスフィルタ処理が行うローパスフィルタ処理手段とを備え、前記ローパスフィルタ処理が行われた、前記前後加速度状態量の偏差、前記横加速度状態量の偏差、及び前記鉛直加速度状態量の偏差をフィードバックして、前記ロール角及びピッチ角を推定するようにしたものである。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a program for estimating a longitudinal vehicle body speed that is a vehicle body speed in a vehicle longitudinal direction based on a wheel speed of each wheel, and a vehicle body speed that is a vehicle body speed in a vehicle lateral direction. Lateral velocity estimating means for estimating, pitch angular velocity estimating means for estimating pitch angular velocity, and sensor signals corresponding to detected values of longitudinal acceleration, lateral acceleration, vertical acceleration, roll angular velocity, and yaw angular velocity of vehicle motion, and the longitudinal vehicle body velocity And a posture angle estimating means for estimating a roll angle and a pitch angle, which are posture angles with respect to a vertical axis of a vehicle body, based on the estimated value of the pitch angular velocity and the estimated value of the pitch angular velocity, The means includes a longitudinal acceleration state quantity, a lateral acceleration state quantity, and a vertical acceleration state obtained using the roll angle estimation value and the pitch angle estimation value. And a longitudinal acceleration state quantity deviation and a lateral acceleration based on the sensor signal, the estimated value of the longitudinal vehicle body speed, and the longitudinal acceleration state quantity and the lateral acceleration state quantity obtained using the estimated value of the lateral vehicle body speed. The deviation of the state quantity and the deviation of the vertical acceleration state quantity are calculated, and at least one of the deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the deviation of the lateral acceleration state quantity, and the deviation of the vertical acceleration state quantity is calculated with a saturation characteristic. Correction means for correcting to have, and low-pass filter processing means for performing low-pass filter processing on the deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the deviation of the lateral acceleration state quantity, and the deviation of the vertical acceleration state quantity. The feedback of the deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the deviation of the lateral acceleration state quantity, and the deviation of the vertical acceleration state quantity subjected to the low-pass filter processing is performed. Te, in which so as to estimate the roll angle and the pitch angle.

第3の発明及び第4の発明では、ロール角の推定値及びピッチ角の推定値を用いて得られる前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量と、センサ信号、前後車体速度の推定値、及び横車体速度の推定値を用いて得られる前後加速度状態量及び横加速度状態量とに基づいて、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差を演算する。そして、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差の少なくとも1つを、飽和特性を持たせるように補正し、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差に対して、ローパスフィルタ処理が行う。そして、ローパスフィルタ処理が行われた、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差をフィードバックして、ロール角及びピッチ角を推定する。   In the third and fourth aspects of the invention, the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity, the vertical acceleration state quantity, the sensor signal, and the longitudinal vehicle body speed obtained using the estimated roll angle value and the estimated pitch angle value. Of the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity deviation, and the vertical acceleration state quantity of the vertical acceleration state quantity, Calculate the deviation. Then, at least one of the deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the deviation of the lateral acceleration state quantity, and the deviation of the vertical acceleration state quantity is corrected so as to have saturation characteristics, and the deviation of the longitudinal acceleration state quantity and the lateral acceleration state quantity are corrected. The low-pass filter process is performed on the deviation and the vertical acceleration state quantity deviation. Then, the roll angle and the pitch angle are estimated by feeding back the deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the deviation of the lateral acceleration state quantity, and the deviation of the vertical acceleration state quantity subjected to the low-pass filter processing.

第3の発明及び第4の発明では、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差の少なくとも1つを、飽和特性を持たせるように補正して、ローパスフィルタ処理が行われた、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差を演算し、フィードバックしているので、鉛直方向加速度が変化する路面であっても、精度よく姿勢角を推定することができる。   In the third and fourth inventions, at least one of the deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the deviation of the lateral acceleration state quantity, and the deviation of the vertical acceleration state quantity is corrected so as to have a saturation characteristic, and the low-pass Since the filter processing is performed and the deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the deviation of the lateral acceleration state quantity, and the deviation of the vertical acceleration state quantity are calculated and fed back, even on the road surface where the vertical acceleration changes, The posture angle can be estimated with high accuracy.

上記の車両姿勢角推定装置には、車両運動の前後加速度、横加速度、上下加速度、ヨー角速度、及びロール角速度の各々を検出して検出値に応じたセンサ信号を出力するセンサを設けることができる。   The vehicle posture angle estimation device may include a sensor that detects each of the longitudinal acceleration, lateral acceleration, vertical acceleration, yaw angular velocity, and roll angular velocity of the vehicle motion and outputs a sensor signal corresponding to the detected value. .

また、ピッチ角速度は、前後車体速度の推定値、横車体速度の推定値、上下加速度の検出値、ロール角速度の検出値、姿勢角推定手段で推定されたロール角の前回推定値、及び姿勢角推定手段で推定されたピッチ角の前回推定値に基づいて、推定することができる。これによって、車体の上下方向運動の釣り合いからピッチ角速度を推定し、ピッチ角速度の推定値を利用して車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定しているので、上下加速度が増加するバンク走行時においても精度良くロール角及びピッチ角を推定することができる。   Further, the pitch angular velocity includes an estimated value of the longitudinal vehicle body speed, an estimated value of the lateral vehicle body speed, a detected value of vertical acceleration, a detected value of the roll angular velocity, a previous estimated value of the roll angle estimated by the attitude angle estimating means, and an attitude angle. The pitch angle estimated by the estimating means can be estimated based on the previous estimated value. As a result, the pitch angular velocity is estimated from the balance of the vertical movement of the vehicle body, and the roll angle and the pitch angle, which are posture angles with respect to the vertical axis of the vehicle body, are estimated using the estimated value of the pitch angular velocity. The roll angle and pitch angle can be estimated with high accuracy even when the bank is running.

また、上記の各発明のプログラムを、記憶媒体に格納して提供することもできる。   Further, the program of each invention described above can be provided by being stored in a storage medium.

以上説明したように本発明によれば、ロール角の推定値及びピッチ角の推定値を用いて得られる前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量の少なくとも1つを、飽和特性を持たせるように補正し、又は、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差の少なくとも1つを、飽和特性を持たせるように補正して、ローパスフィルタ処理が行われた、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差を演算し、フィードバックしているので、鉛直方向加速度が変化する路面であっても、精度よく姿勢角を推定することができる、という効果が得られる。   As described above, according to the present invention, at least one of the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity, and the vertical acceleration state quantity obtained by using the roll angle estimation value and the pitch angle estimation value is determined as a saturation characteristic. Or a low-pass filter by correcting at least one of the deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the deviation of the lateral acceleration state quantity, and the deviation of the vertical acceleration state quantity so as to have a saturation characteristic. Since the deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the deviation of the lateral acceleration state quantity, and the deviation of the vertical acceleration state quantity are processed and fed back, the accuracy is obtained even on the road surface where the vertical acceleration changes. The effect that the posture angle can be estimated well is obtained.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態は、鉛直軸に対する車両の姿勢角であるピッチ角及びロール角を推定する車両姿勢角推定装置に本発明を適用したものである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, the present invention is applied to a vehicle attitude angle estimation device that estimates a pitch angle and a roll angle, which are attitude angles of a vehicle with respect to a vertical axis.

図1に示すように、第1の実施の形態の車両姿勢角推定装置には、車両横方向の車体速度である横車体速度Vを推定する横速度推定手段10、及び各輪の車輪速度に基づいて車両前後方向の車体速度である前後車体速度Uを推定する前後速度推定手段12が設けられている。   As shown in FIG. 1, the vehicle attitude angle estimation device of the first embodiment includes a lateral speed estimation means 10 that estimates a lateral vehicle body speed V that is a vehicle body speed in the lateral direction of the vehicle, and a wheel speed of each wheel. A longitudinal speed estimation means 12 for estimating a longitudinal vehicle body speed U, which is a vehicle body speed in the longitudinal direction of the vehicle, is provided.

横車体速度Vは、カルマンフィルタ等を用いて推定したり、横加速度センサの検出値から推定したりすることができる。   The lateral vehicle body speed V can be estimated using a Kalman filter or the like, or can be estimated from the detection value of the lateral acceleration sensor.

各輪の車輪速度は、各輪に対応して設けられた車輪速センサにより検出することができ、前後車体速度Uは各輪の車輪速度、または各輪の車輪速度及び車輪速度の微分値から推定することができる。例えば、制動時には、4輪の車輪速度の最大値を前後車体速度Uとして出力し、駆動時には、従動輪の車輪速度の平均値を前後車体速度Uとして出力することができる。   The wheel speed of each wheel can be detected by a wheel speed sensor provided corresponding to each wheel, and the front and rear vehicle body speed U is determined from the wheel speed of each wheel or the wheel speed of each wheel and the differential value of the wheel speed. Can be estimated. For example, the maximum value of the wheel speeds of four wheels can be output as the front and rear vehicle body speed U during braking, and the average value of the wheel speeds of the driven wheels can be output as the front and rear vehicle body speed U during driving.

また、本実施の形態の車両姿勢角推定装置には、車両運動のxyz3軸の加速度である上下加速度Gz、横加速度Gy、前後加速度Gxの各々を検出する上下加速度センサ14、横加速度センサ16、及び前後加速度センサ18が設けられている。図2に示すように、x軸は車両前後方向、y軸は車両幅方向(横方向)、z軸は車両上下方向に対応している。   In addition, the vehicle attitude angle estimation device according to the present embodiment includes a vertical acceleration sensor 14, a lateral acceleration sensor 16, and a vertical acceleration sensor 16 that detect vertical acceleration Gz, lateral acceleration Gy, and longitudinal acceleration Gx, which are xyz 3-axis accelerations of vehicle motion. A longitudinal acceleration sensor 18 is also provided. As shown in FIG. 2, the x axis corresponds to the vehicle longitudinal direction, the y axis corresponds to the vehicle width direction (lateral direction), and the z axis corresponds to the vehicle vertical direction.

また、本実施の形態の車両姿勢角推定装置には、ロール角速度Pを検出するロール角速度センサ20、及びヨー角速度Rを検出するヨー角速度センサ22が設けられている。   Further, the vehicle attitude angle estimation device of the present embodiment is provided with a roll angular velocity sensor 20 that detects the roll angular velocity P and a yaw angular velocity sensor 22 that detects the yaw angular velocity R.

横速度推定手段10、前後速度推定手段12、上下加速度センサ14、及びロール角速度センサ20は、ピッチ角速度Qを推定するピッチ角速度推定手段24に接続されている。   The lateral speed estimation means 10, the longitudinal speed estimation means 12, the vertical acceleration sensor 14, and the roll angular speed sensor 20 are connected to a pitch angular speed estimation means 24 that estimates the pitch angular speed Q.

横速度推定手段10、前後速度推定手段12、横加速度センサ16、前後加速度センサ18、及びヨー角速度センサ22は、着目すべき運動のみを通過させるローパスフィルタ処理が施された、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差の各々のローパスフィルタ処理値を演算する状態量偏差ローパスフィルタ値演算手段26に接続されている。   The lateral velocity estimation means 10, the longitudinal velocity estimation means 12, the lateral acceleration sensor 16, the longitudinal acceleration sensor 18, and the yaw angular velocity sensor 22 are subjected to a low-pass filter process for passing only a motion to be noticed. It is connected to state quantity deviation low-pass filter value calculation means 26 for calculating the low-pass filter processing values of the deviation, the deviation of the lateral acceleration state quantity, and the deviation of the vertical acceleration state quantity.

状態量偏差ローパスフィルタ値演算手段26は、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角φ及びピッチ角θを推定する姿勢角推定手段28に接続されている。姿勢角推定手段28には、更に、上下加速度センサ14、横加速度センサ16、前後加速度センサ18、ロール角速度センサ20、ヨー角速度センサ22、及びピッチ角速度推定手段24が接続されている。   The state quantity deviation low-pass filter value calculation means 26 is connected to a posture angle estimation means 28 for estimating a roll angle φ and a pitch angle θ, which are posture angles with respect to the vertical axis of the vehicle body. The posture angle estimating means 28 is further connected with a vertical acceleration sensor 14, a lateral acceleration sensor 16, a longitudinal acceleration sensor 18, a roll angular velocity sensor 20, a yaw angular velocity sensor 22, and a pitch angular velocity estimating means 24.

また、姿勢角推定手段28には、更に、鉛直加速度状態量を算出すると共に、鉛直加速度状態量に対して飽和特性を持たせるように補正する加速度状態量飽和特性補正手段30と、前後、横、鉛直加速度状態量の偏差のローパスフィルタ処理値のフィードバックゲインを設定するフィードバックゲイン設定手段32と、が接続されている。   Further, the posture angle estimating means 28 further includes acceleration state quantity saturation characteristic correcting means 30 for calculating a vertical acceleration state quantity and correcting the vertical acceleration state quantity so as to have a saturation characteristic, and longitudinal, lateral and lateral directions. The feedback gain setting means 32 for setting the feedback gain of the low-pass filter processing value of the deviation of the vertical acceleration state quantity is connected.

姿勢角推定手段28は、ローパスフィルタ処理された前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差を、フィードバックゲインを用いてフィードバックすると共に、車両運動の前後加速度Gx、横加速度Gy、上下加速度Gz、ロール角速度P、及びヨー角速度Rの各検出値に応じたセンサ信号と、ピッチ角速度Qの推定値とに基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角φ及びピッチ角θを推定する。また、姿勢角推定手段28は、ロール角φ及びピッチ角θの推定値を前回値として、ピッチ角速度推定手段24、加速度状態量飽和特性補正手段30、及びフィードバックゲイン設定手段32に入力するように、ピッチ角速度推定手段24、加速度状態量飽和特性補正手段30、及びフィードバックゲイン設定手段32に接続されている。また、姿勢角推定手段28は、オブザーバから出力される、ローパスフィルタ処理された前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量を、状態量偏差ローパスフィルタ値演算手段26に入力するように、状態量偏差ローパスフィルタ値演算手段26に接続されている。   The posture angle estimating means 28 feeds back the deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the deviation of the lateral acceleration state quantity, and the deviation of the vertical acceleration state quantity subjected to the low-pass filter using a feedback gain, and the longitudinal acceleration Gx of the vehicle motion. Roll angle, which is a posture angle with respect to the vertical axis of the vehicle body, based on sensor signals corresponding to the detected values of lateral acceleration Gy, vertical acceleration Gz, roll angular velocity P, and yaw angular velocity R, and an estimated value of pitch angular velocity Q Estimate φ and pitch angle θ. Further, the posture angle estimation unit 28 inputs the estimated values of the roll angle φ and the pitch angle θ to the pitch angular velocity estimation unit 24, the acceleration state quantity saturation characteristic correction unit 30, and the feedback gain setting unit 32 as previous values. The pitch angular velocity estimating means 24, the acceleration state quantity saturation characteristic correcting means 30, and the feedback gain setting means 32 are connected. Further, the posture angle estimation means 28 inputs the low-pass filter processed longitudinal acceleration state quantity, lateral acceleration state quantity, and vertical acceleration state quantity output from the observer to the state quantity deviation low-pass filter value calculation means 26. In addition, the state quantity deviation low-pass filter value calculation means 26 is connected.

なお、本実施の形態における、状態量偏差ローパスフィルタ値演算手段26、姿勢角推定手段28、加速度状態量飽和特性補正手段30、及びフィードバックゲイン設定手段32は、本発明の姿勢角推定手段に対応し、状態量偏差ローパスフィルタ値演算手段26は、本発明の状態量偏差演算手段に対応し、加速度状態量飽和特性補正手段30は、本発明の補正手段に対応している。   In the present embodiment, the state quantity deviation low-pass filter value calculation means 26, the attitude angle estimation means 28, the acceleration state quantity saturation characteristic correction means 30, and the feedback gain setting means 32 correspond to the attitude angle estimation means of the present invention. The state quantity deviation low-pass filter value calculation means 26 corresponds to the state quantity deviation calculation means of the present invention, and the acceleration state quantity saturation characteristic correction means 30 corresponds to the correction means of the present invention.

横速度推定手段10、前後速度推定手段12、ピッチ角速度推定手段24、状態量偏差ローパスフィルタ値演算手段26、姿勢角推定手段28、加速度状態量飽和特性補正手段30、フィードバックゲイン設定手段32は、各手段の機能を実現する1つまたは複数のコンピュータ、または1つまたは複数の電子回路で構成することができる。   The lateral speed estimating means 10, the longitudinal speed estimating means 12, the pitch angular speed estimating means 24, the state quantity deviation low pass filter value calculating means 26, the attitude angle estimating means 28, the acceleration state quantity saturation characteristic correcting means 30, and the feedback gain setting means 32 are: It can be composed of one or a plurality of computers or one or a plurality of electronic circuits for realizing the function of each means.

次に、ピッチ角速度の推定について説明する。剛体に固定された3軸加速度及び3軸角速度を検出する3軸センサから出力されるセンサ信号と運動状態量との関係を表す剛体の運動方程式は、以下のように記述することができる。   Next, estimation of the pitch angular velocity will be described. The equation of motion of the rigid body that expresses the relationship between the sensor signal output from the three-axis sensor that detects the three-axis acceleration and the three-axis angular velocity fixed to the rigid body and the motion state quantity can be described as follows.

ただし、 Gx:前後加速度、Gy:横加速度、Gz:上下加速度、P:ロール角速度、Q:ピッチ角速度、R:ヨー角速度、U:前後速度、V:横速度、W:上下速度、φ:ロール角、θ:ピッチ角、g:重力加速度である。   However, Gx: longitudinal acceleration, Gy: lateral acceleration, Gz: vertical acceleration, P: roll angular velocity, Q: pitch angular velocity, R: yaw angular velocity, U: longitudinal velocity, V: lateral velocity, W: vertical velocity, φ: roll Angle, θ: Pitch angle, g: Gravitational acceleration.

本実施の形態において車両を剛体とした場合、前後加速度Gx、横加速度Gy、上下加速度Gz、ロール角速度P、及びヨー角速度Rの各々は、前後加速度センサ18、横加速度センサ16、上下加速度センサ14、ロール角速度センサ20、及びヨー角速度センサ22によって検出される。横速度Vは、上記で説明したように横速度推定手段10で推定することができ、前後速度Uは、各輪の車輪速に基づいて上記で説明したように前後速度推定手段12で推定することができる。   When the vehicle is a rigid body in the present embodiment, the longitudinal acceleration Gx, the lateral acceleration Gy, the vertical acceleration Gz, the roll angular velocity P, and the yaw angular velocity R are respectively the longitudinal acceleration sensor 18, the lateral acceleration sensor 16, and the vertical acceleration sensor 14. , And a roll angular velocity sensor 20 and a yaw angular velocity sensor 22. The lateral speed V can be estimated by the lateral speed estimating means 10 as described above, and the longitudinal speed U is estimated by the longitudinal speed estimating means 12 as described above based on the wheel speed of each wheel. be able to.

なお、本実施の形態では、図2に示すように車体の上向きをz軸の正方向とする右手系で座標を記述すると共に角度はオイラー角で表現している。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the coordinates are described in a right-hand system with the upward direction of the vehicle body as the positive direction of the z axis, and the angles are expressed by Euler angles.

バンク走行中は、遠心力によって上下加速度Gzが増加する。上下加速度Gzの増加は、上記(3)式において左辺の−QUが大きくなることと対応しており、この性質を利用し、(3)式において上下速度Wの変化を無視(W=0とする)すると共に、ロール角及びピッチ角の各々の前回値、及び横速度の推定値、前後速度Uとして前後車体速度の推定値Vs0を用いることによりことにより、ピッチ角速度の推定値を以下の式から求めることができる。ピッチ角速度推定手段24は、下記(6)式の演算を実行することによりピッチ角速度の推定値を求める。 While the bank is running, the vertical acceleration Gz increases due to centrifugal force. The increase in the vertical acceleration Gz corresponds to an increase in -QU on the left side in the above equation (3). By utilizing this property, the change in the vertical velocity W is ignored in the equation (3) (W = 0) while) to the previous value of a roll angle and a pitch angle, and the estimated value of the lateral speed, by the use of the estimated value V s0 of the longitudinal vehicle body speed as longitudinal speed U, the following estimates of the pitch angular velocity It can be obtained from the formula. The pitch angular velocity estimating means 24 obtains an estimated value of the pitch angular velocity by executing the calculation of the following equation (6).

ピッチ角速度が上記のように推定されると、ピッチ角もロール角と同時に姿勢角オブザーバによって推定することができる。姿勢角オブザーバを用いた場合の自動車固有の運動の拘束条件について説明する。上記の運動方程式を利用して、姿勢角オブザーバを構成する場合、積分演算によって推定される速度及び角度の状態量が発散しないように、測定できる物理量のフィードバックが必要となる。本実施の形態では、自動車運動固有の特徴を以下のようにフィードバックする物理量に利用する。なお、以下の式では、ロール角及びピッチ角として各々の前回推定値、横速度として横車体速度の推定値、前後速度Uとして前後車体速度の推定値Vs0を各々用いている。 When the pitch angular velocity is estimated as described above, the pitch angle can be estimated simultaneously with the roll angle by the attitude angle observer. A description will be given of the constraint condition of the motion unique to the automobile when the attitude angle observer is used. When a posture angle observer is configured using the above equation of motion, feedback of a physical quantity that can be measured is required so that the state quantities of the speed and angle estimated by the integral calculation do not diverge. In the present embodiment, characteristics unique to automobile motion are used as physical quantities to be fed back as follows. In the following formulas, each of the previous estimate the roll angle and pitch angle, estimated value of the lateral vehicle body speed as the horizontal velocity is used respectively estimate V s0 of the longitudinal vehicle body speed as longitudinal speed U.

前後車体速度の推定値Vs0を微分して上記(1)式に代入し、自動車運動固有の特徴として、車体の前後方向に関しては「車輪のスリップは長時間増加し続けない」という性質を利用すると、上記(1)式から、上下速度の変化を無視したフィードバックに利用する以下の(7)式に示す条件が得られる。 The estimated value V s0 of the longitudinal vehicle body is differentiated and substituted into the above equation (1), and the characteristic that “the wheel slip does not continue to increase for a long time” is used in the longitudinal direction of the vehicle body as a characteristic characteristic of the vehicle motion. Then, from the above equation (1), the condition shown in the following equation (7) used for feedback ignoring the change in the vertical speed is obtained.

上記(7)式は、車輪速度から推定される加速度(前後車体速度の推定値Vs0の微分値)と前後加速度Gxとの差と、ピッチ角θとの関係を記述している。 The above equation (7) describes the relationship between the pitch angle θ and the difference between the acceleration estimated from the wheel speed (the differential value of the estimated value Vs0 of the longitudinal vehicle body speed) and the longitudinal acceleration Gx.

また、車体の横方向に関しては、「スリップ角は長時間増加し続けない」という性質からロール角速度及び横加速度が無視できることから、上記(2)式から、フィードバックに利用する以下の(8)式に示す条件が得られる。   Further, regarding the lateral direction of the vehicle body, the roll angular velocity and the lateral acceleration can be ignored due to the property that “the slip angle does not continue to increase for a long time”. From the above equation (2), the following equation (8) used for feedback: The following conditions are obtained.

さらに、一般的な道路勾配を考慮すると、「鉛直方向の加速度は、重力加速度に略一致している」とみなすことができる。この条件は前後加速度Gx、横加速度Gy、上下加速度Gz、ピッチ角θ、及びロール角φを用いて、以下の(9)式に示す代数方程式によって記述することができる。   Furthermore, in consideration of a general road gradient, it can be regarded that “the acceleration in the vertical direction substantially matches the acceleration of gravity”. This condition can be described by the algebraic equation shown in the following equation (9) using the longitudinal acceleration Gx, the lateral acceleration Gy, the vertical acceleration Gz, the pitch angle θ, and the roll angle φ.

次に、基本的な非線形オブザーバの構成について説明する。ここでは、センサから出力されるセンサ信号、及びピッチ角速度の推定値を含む値uを下記(10)式のように表現している。   Next, the configuration of a basic nonlinear observer will be described. Here, the value u including the sensor signal output from the sensor and the estimated value of the pitch angular velocity is expressed as the following equation (10).

また、対象となる車両運動を下記(11)式のように表現し、オブザーバを構成するために測定できる物理量を(12)式のように表現すると、非線形オブザーバは、以下の(13)式及び(14)式の非線形運動方程式によって記述することができる。   Further, if the target vehicle motion is expressed as the following equation (11) and the physical quantity that can be measured to constitute the observer is expressed as the equation (12), the nonlinear observer is expressed by the following equation (13) and It can be described by the nonlinear equation of motion of equation (14).

ただし、xのチルダ、yのチルダは、それぞれx、yの推定値を表わし、k(xのチルダ、u)は設計するオブザーバゲインを表わしている。   However, the tilde of x and the tilde of y represent the estimated values of x and y, respectively, and k (tilde of x, u) represents the observer gain to be designed.

上記(7)式〜(9)式は、何れもある程度長い時間を考慮したときに満足する条件であることから、オブザーバの測定量のフィードバックには、上記(7)〜(9)式の両辺の各々をローパスフィルタでローパスフィルタ処理した値を利用する。   Since the above equations (7) to (9) are all satisfied when a certain amount of time is taken into consideration, both sides of the above equations (7) to (9) are used for feedback of the measured amount of the observer. A value obtained by low-pass filtering each of the above is used.

以下の(15)〜(17)式に示す微分方程式を解くことにより、上記(7)〜(9)式の右辺、すなわち、ロール角の推定値及びピッチ角の推定値を用いて得られる前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量を、ローパスフィルタでローパスフィルタ処理した値が演算される。   By solving the differential equations shown in the following equations (15) to (17), the right side of the above equations (7) to (9), that is, before and after obtained using the estimated value of the roll angle and the estimated value of the pitch angle A value obtained by subjecting the acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity, and the vertical acceleration state quantity to low-pass filter processing is calculated.

ただし、τx、 τy、 τgは各々(7)〜(9)式で考慮するローパスフィルタの数秒から数十秒以上の時定数を表している。 However, τ x , τ y , and τ g represent time constants of several seconds to several tens of seconds or more of the low-pass filter considered in the equations (7) to (9).

上記(4)式、(5)式の角度に関する状態方程式には、速度の状態量が含まれていないことから、速度の推定と分離して、角度としてロール角φ及びピッチ角θを推定することができる。   Since the state equation regarding the angle in the above equations (4) and (5) does not include the speed state quantity, the roll angle φ and the pitch angle θ are estimated as angles separately from the speed estimation. be able to.

このため、まず、上記のローパスフィルタによって得られる前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量を含め、ロール角及びピッチ角を推定するためのオブザーバを構成する。本実施の形態では、オブザーバの状態量を下記(18)式で表す。   For this reason, first, an observer for estimating the roll angle and the pitch angle is configured including the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity, and the vertical acceleration state quantity obtained by the low-pass filter. In the present embodiment, the state quantity of the observer is expressed by the following equation (18).

なお、上記の各変数のチルダは、推定値であることを意味している。   Note that the tilde of each of the above variables means an estimated value.

また、フィードバックに用いるオブザーバ出力としての状態量は、下記(19)式で表わされる。   The state quantity as the observer output used for feedback is expressed by the following equation (19).

さらに、センサ信号等から演算される、車両出力としての前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量からなる状態量yは、以下の(20)式で表わされる。   Further, a state quantity y calculated from the sensor signal or the like and comprising the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity, and the vertical acceleration state quantity as the vehicle output is expressed by the following equation (20).

ただし、   However,

なお、上記(21)式の右辺第2項の分子は、上記(7)式の左辺、すなわち、前後車体速度の推定値Vs0の微分値から、3軸センサで検出されたヨー角速度値Rと横車体速度の推定値との積と、3軸センサで検出された前後加速度値Gxとの和を減算した前後加速度状態量である。また、上記(22)式の右辺第2項の分子は、上記(7)式の左辺、すなわち、3軸センサで検出されたヨー角速度値Rと前後車体速度の推定値Vs0との積から3軸センサで検出された横加速度値Gyを減算した横加速度状態量である。 The numerator of the second term on the right side of the equation (21) is the left side of the equation (7), that is, the yaw angular velocity value R detected by the three-axis sensor from the differential value of the estimated value Vs0 of the front and rear vehicle body speed. This is a longitudinal acceleration state quantity obtained by subtracting the sum of the product of the estimated value of the lateral vehicle body speed and the longitudinal acceleration value Gx detected by the three-axis sensor. The numerator of the second term on the right side of the equation (22) is the product of the left side of the equation (7), that is, the yaw angular velocity value R detected by the three-axis sensor and the estimated value V s0 of the front and rear vehicle speeds. This is a lateral acceleration state quantity obtained by subtracting the lateral acceleration value Gy detected by the three-axis sensor.

上記(21)式、(22)式に示す微分方程式を解くことにより、センサ信号、前後車体速度の推定値、及び横車体速度の推定値を用いて得られる前後加速度状態量及び横加速度状態量を、ローパスフィルタでローパスフィルタ処理した値が演算される。また、上記(20)式におけるgは、鉛直加速度状態量である。   The longitudinal acceleration state quantity and the lateral acceleration state quantity obtained using the sensor signal, the estimated value of the longitudinal vehicle body speed, and the estimated value of the lateral vehicle body speed by solving the differential equations shown in the above equations (21) and (22). Is subjected to low-pass filter processing with a low-pass filter. Further, g in the above equation (20) is a vertical acceleration state quantity.

上記(15)式〜(17)式から演算される前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量の各々のローパスフィルタ処理値と、上記(20)式が表わす前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量の各々のローパスフィルタ処理値とに基づいて、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差の各々のローパスフィルタ処理値を演算する。   The low-pass filter processing values of the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity, and the vertical acceleration state quantity calculated from the expressions (15) to (17), and the longitudinal acceleration state quantity represented by the expression (20), Based on the low-pass filter processing values of the lateral acceleration state quantity and the vertical acceleration state quantity, the low-pass filter processing values of the longitudinal acceleration state quantity deviation, the lateral acceleration state quantity deviation, and the vertical acceleration state quantity deviation, respectively. Is calculated.

また、本実施の形態では、適切なオブザーバゲインk(xのチルダ,u)を設定することによって、ロール角及びピッチ角を推定する姿勢角オブザーバを構成している。   In the present embodiment, an appropriate observer gain k (x tilde, u) is set to constitute a posture angle observer that estimates a roll angle and a pitch angle.

次に、ロール角φ及びピッチ角θを推定する姿勢角オブザーバについて説明する。   Next, a posture angle observer for estimating the roll angle φ and the pitch angle θ will be described.

まず、オブザーバゲインの一例として、オブザーバの安定性を確保するため、線形化を行ったときの対角成分が負の係数を持つように、下記(23)式のように表されるオブザーバゲインを設定した場合について説明する。   First, as an example of the observer gain, the observer gain expressed by the following equation (23) is set so that the diagonal component when linearized has a negative coefficient in order to ensure the stability of the observer. The case where it is set will be described.

ただし、Kφy、 Kφg、 Kθx、 Kθg、 Kx、 Ky、 Kgは適切な正の定数である。 However, a K φy, K φg, K θx , K θg, K x, K y, K g is proper positive constant.

この場合には、ロール角及びピッチ角を推定する非線形オブザーバとなる姿勢角オブザーバは、以下の(24)式に示す運動方程式で記述される。   In this case, the posture angle observer serving as a nonlinear observer for estimating the roll angle and the pitch angle is described by the equation of motion shown in the following equation (24).

ただし、xのチルダは、以下の(25)式で表される。   However, the tilde of x is represented by the following formula (25).

ここで、上記(24)式に示す非線形オブザーバを利用して、山岳サーキットコース走行時の姿勢角を推定した結果について、図3(A)、(B)を参照して説明する。図3(A)に示すように、12〜15s付近で、実際のバンク角などの路面状況からは想定できない大きなロール角が推定されている。   Here, the result of estimating the attitude angle when traveling on a mountain circuit course using the nonlinear observer shown in the above equation (24) will be described with reference to FIGS. 3 (A) and 3 (B). As shown in FIG. 3A, in the vicinity of 12 to 15 s, a large roll angle that cannot be assumed from road surface conditions such as an actual bank angle is estimated.

このようなロール角推定値の異常は、下り坂から上り坂に変化する路面勾配の最下点で発生しており、鉛直方向加速度が増大することと関係あると推測できる。ここでの姿勢角オブザーバでは、「時定数の長いフィルタ処理した鉛直方向加速度は重力加速度に等しい」という条件を利用している。この条件は、路面勾配変化などによる短時間の鉛直方向加速度の変化は、フィルタによって除去できることを仮定して設定された条件であるが、上記の山岳サーキットコース走行のような限界走行では、鉛直方向加速度の変化の影響を十分に除去できなかったことが予想される。   Such an abnormality in the estimated roll angle value occurs at the lowest point of the road surface gradient changing from the downhill to the uphill, and it can be assumed that it is related to the increase in the vertical acceleration. The posture angle observer here uses the condition that “the vertical acceleration subjected to filtering with a long time constant is equal to the gravitational acceleration”. This condition is set under the assumption that a short-term change in vertical acceleration due to a change in road surface gradient can be eliminated by a filter. It is expected that the influence of the change in acceleration could not be removed sufficiently.

図4(A)〜(C)に示すように、ローパスフィルタ処理後の鉛直加速度、横加速度、及びロール角推定値の時間変化が得られ、図4(A)に示すように、12〜15s付近で、フィルタ処理後の鉛直加速度が増加しているため、路面勾配変化などによる鉛直方向加速度の変化を、フィルタによって除去できなかったことがわかる。   As shown in FIGS. 4A to 4C, the temporal change of the vertical acceleration, the lateral acceleration, and the roll angle estimated value after the low-pass filter processing is obtained. As shown in FIG. Since the vertical acceleration after filtering increases in the vicinity, it can be seen that the change in vertical acceleration due to a change in road surface gradient or the like could not be removed by the filter.

また、上記(24)式からわかるように、上記(17)式で演算されるフィルタ処理後の鉛直加速度状態量が増加すると、ロール角推定値を演算する上記(24)式の1行目が増減(増減は、横加速度の符号に依存)する。例えば、上記図4(A)、(B)に示すように、鉛直方向加速度が増大している時(オブザーバへのフィードバック量g−gのチルダが負になる時)に、負の横加速度が生じた場合には、上記(24)式の1行目は増加方向に修正され、図4(C)に示すように、ロール角が、大きく正の値として推定演算される。 Further, as can be seen from the above equation (24), when the vertical acceleration state quantity after filtering calculated by the above equation (17) increases, the first line of the above equation (24) for calculating the roll angle estimated value is Increase / decrease (the increase / decrease depends on the sign of the lateral acceleration). For example, as shown in FIGS. 4A and 4B, when the vertical acceleration increases (when the tilde of the feedback amount g-g f to the observer becomes negative), the negative lateral acceleration When this occurs, the first line of the above equation (24) is corrected in the increasing direction, and the roll angle is estimated and calculated as a large positive value as shown in FIG.

上述したように、下り坂から上り坂に変化する路面勾配の最下点で発生するロール角推定値の発散現象(絶対値の増加)は、鉛直加速度に関する条件のフィードバックに起因すると推測される。   As described above, it is presumed that the divergence phenomenon (increase in absolute value) of the roll angle estimation value occurring at the lowest point of the road surface gradient changing from the downhill to the uphill is caused by the feedback of the condition regarding the vertical acceleration.

そこで、下り坂から上り坂に変化する路面勾配の最下点で、鉛直加速度に関する条件のフィードバックを緩和するような補正を行うことにより、ロール角推定値の発散現象(絶対値の増加)の抑制を図ることが考えられる。   Therefore, the divergence phenomenon (increase in absolute value) of the roll angle estimation value is suppressed by performing a correction that relaxes the feedback of the condition related to vertical acceleration at the lowest point of the road gradient that changes from downhill to uphill. It is possible to plan.

本実施の形態では、路面勾配変化などによる短時間の鉛直方向加速度の変化を除去するために、ローパスフィルタへの入力信号に飽和特性を追加する。すなわち、上記(17)式の代わりに、以下の(26)式で得られる、鉛直加速度状態量のローパスフィルタ処理値を、フィードバックに利用する。   In the present embodiment, a saturation characteristic is added to the input signal to the low-pass filter in order to remove a short-term change in vertical acceleration due to a change in road surface gradient or the like. That is, instead of the above equation (17), the low-pass filter processing value of the vertical acceleration state quantity obtained by the following equation (26) is used for feedback.

ここで、gは、上記(26)式のローパスフィルタに入力される鉛直加速度状態量gを制限するための定数である。 Here, g m is a constant for limiting the vertical acceleration state quantity g v input to the low pass filter of the above equation (26).

上記(27)式に示すように、鉛直加速度状態量に対して飽和特性を持たせることにより、鉛直加速度状態量が上限値以上であれば、鉛直加速度状態量を上限値に補正し、鉛直加速度状態量が下限値以下であれば、鉛直加速度状態量を下限値に補正する。   As shown in the above equation (27), by giving saturation characteristics to the vertical acceleration state quantity, if the vertical acceleration state quantity is greater than or equal to the upper limit value, the vertical acceleration state quantity is corrected to the upper limit value and the vertical acceleration state quantity is corrected. If the state quantity is less than or equal to the lower limit value, the vertical acceleration state quantity is corrected to the lower limit value.

加速度状態量飽和特性補正手段30は、上記(28)式に従って、鉛直加速度状態量を演算すると共に、上記(27)式に従って、鉛直加速度状態量に対して飽和特性を持たせるように、演算した鉛直加速度状態量を補正する。また、後述するように、姿勢角推定手段28の姿勢角オブザーバにおいて、上記(26)式に従って、補正した鉛直加速度状態量のローパスフィルタ処理値を演算する。   The acceleration state quantity saturation characteristic correcting means 30 calculates the vertical acceleration state quantity according to the above equation (28), and calculates so as to give the vertical acceleration state quantity a saturation characteristic according to the above expression (27). The vertical acceleration state quantity is corrected. Further, as will be described later, the posture angle observer of the posture angle estimating means 28 calculates a low-pass filter processing value of the corrected vertical acceleration state quantity according to the above equation (26).

状態量偏差ローパスフィルタ値演算手段26は、横加速度センサ16、前後加速度センサ18、及びヨー角速度センサ22の各々の検出値、横車体速度の推定値、並びに前後車体速度の推定値に基づいて、上記(20)式に示すローパスフィルタ処理が行われた前後加速度状態量、及び横加速度状態量を演算し、演算した前後加速度状態量、及び横加速度状態量と、姿勢角オブザーバにおいて上記(15)式、(16)式に従って演算された、ローパスフィルタ処理が行われた前後加速度状態量及び横加速度状態量と、姿勢角オブザーバにおいて上記(26)式に従って演算された、ローパスフィルタ処理が行われた鉛直加速度状態量とに基づいて、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差の各々のローパスフィルタ処理値を演算する。   The state quantity deviation low-pass filter value calculation means 26 is based on the detected values of the lateral acceleration sensor 16, the longitudinal acceleration sensor 18, and the yaw angular velocity sensor 22, the estimated value of the lateral vehicle body speed, and the estimated value of the longitudinal vehicle body speed. The longitudinal acceleration state quantity and the lateral acceleration state quantity subjected to the low-pass filter processing expressed by the above equation (20) are calculated, and the calculated longitudinal acceleration state quantity and lateral acceleration state quantity and the attitude angle observer (15) The longitudinal acceleration state quantity and the lateral acceleration state quantity subjected to the low-pass filter processing calculated according to the formula (16) and the low-pass filter processing calculated according to the formula (26) in the attitude angle observer were performed. Based on the vertical acceleration state quantity, each of the longitudinal acceleration state quantity deviation, lateral acceleration state quantity deviation, and vertical acceleration state quantity deviation Calculating a pass filtered value.

次に、本実施の形態におけるオブザーバゲインを設定する原理について説明する。   Next, the principle of setting the observer gain in this embodiment will be described.

まず、上記(24)式に示す非線形オブザーバを動作点周りで線形化し、線形化されたシステムの安定性を解析する。上記(24)式を線形化した(dxのチルダ/dt=Ax+Buと表わした)ときのA行列は、以下の(29)式で表される。   First, the nonlinear observer shown in the above equation (24) is linearized around the operating point, and the stability of the linearized system is analyzed. The A matrix when the above equation (24) is linearized (represented as tilde of dx / dt = Ax + Bu) is represented by the following equation (29).

上記(29)式で、各変数の添え字の0は、動作点での値を表現している。   In the above equation (29), the subscript 0 of each variable represents a value at the operating point.

また、ロール角、ピッチ角、ピッチ角速度、ヨー角速度、前後加速度、横加速度に関して、車両運動の想定されうる領域を設定し、この領域内の任意の点での安定性を調査した結果について説明する。   In addition, regarding a roll angle, a pitch angle, a pitch angular velocity, a yaw angular velocity, a longitudinal acceleration, and a lateral acceleration, a region in which vehicle motion can be assumed is set, and the results of examining the stability at an arbitrary point in this region will be described. .

図5に、この安定性の解析結果を示す。図5では、ピッチ角を横軸に、ロール角を縦軸に表示しており、その他のすべてのパラメータを想定範囲内で探索し、1点でも不安定な動作点が存在した場合に+の記号を表示している。また、図5には、不安定極の最大実部の値を等高線で示している。上記(23)式に示すオブザーバゲインを用いた場合には、姿勢角の増大に伴い、オブザーバの不安定化の可能性のある領域が生じていることがわかる。   FIG. 5 shows the analysis result of this stability. In FIG. 5, the pitch angle is displayed on the horizontal axis and the roll angle is displayed on the vertical axis, and all other parameters are searched within the assumed range. The symbol is displayed. Further, in FIG. 5, the value of the maximum real part of the unstable pole is indicated by contour lines. When the observer gain shown in the above equation (23) is used, it can be seen that an area in which the observer may become unstable is generated as the posture angle increases.

鉛直加速度状態量の偏差のフィードバックゲインに相当する上記(23)式の1行3列、2行3列における前後加速度及び横加速度は、それぞれのセンサ信号の符号に応じたゲイン設定を目的としているが、これに対し、本実施の形態では、不安定領域を安定化するため、以下の(30)式に示すように、オブザーバゲインを設定する。   The longitudinal acceleration and lateral acceleration in the first row, third column, and second row, third column in the above equation (23) corresponding to the feedback gain of the deviation of the vertical acceleration state quantity are intended to set the gain according to the sign of each sensor signal. On the other hand, in this embodiment, in order to stabilize the unstable region, the observer gain is set as shown in the following equation (30).

ただし、鉛直加速度状態量の偏差のフィードバックゲインに相当する上記(30)式の1行3列、2行3列におけるKφg(G)、Kθg(G)について、以下の(31)式、(32)式に示すように、並進加速度(前後加速度、横加速度)に対する飽和特性を持たせて、オブザーバゲインが過大となることを防止する。 However, with regard to K φg (G y ) and K θg (G x ) in the first row and the third column and the second row and the third column of the above equation (30) corresponding to the feedback gain of the deviation of the vertical acceleration state quantity, As shown in equations (32) and (32), saturation characteristics with respect to translational acceleration (longitudinal acceleration and lateral acceleration) are provided to prevent the observer gain from becoming excessive.

なお、Kφg0、Kθg0は定数ゲインであり、Gym、Gxmは、ゲインの増大を抑制するための前後加速度の上限値、横加速度の上限値であり、−Gym、−Gxmは、ゲインの増大を抑制するための前後加速度の下限値、横加速度の下限値である。 K φg0 and K θg0 are constant gains, G ym and G xm are upper limit values of longitudinal acceleration and lateral acceleration for suppressing increase in gain, and −G ym and −G xm are These are the lower limit value of the longitudinal acceleration and the lower limit value of the lateral acceleration for suppressing an increase in gain.

上記(24)式の1行目における鉛直加速度状態量の偏差のフィードバックゲインは、Kφgであり、横加速度Gの値に比例する構成となっているが、本実施の形態では、上記(30)式のように、鉛直加速度状態量の偏差のフィードバックゲインに対して、横加速度に応じた飽和特性を持たせることによって、ロール角推定値の発散現象(絶対値の増加)を抑制することができる。また、上記(31)式、(32)式は、鉛直加速度状態量偏差のフィードバックゲインであり、ゲイン増大を抑制することにより、鉛直加速度状態量の偏差の増大時における姿勢角誤差の増大を抑制することができる。 The feedback gain of the deviation of the vertical acceleration state quantity in the first row of the above equation (24) is K φg G y, which is proportional to the value of the lateral acceleration G y , but in this embodiment, As shown in equation (30) above, the divergence phenomenon (increase in absolute value) of the roll angle estimation value is suppressed by giving saturation characteristics corresponding to the lateral acceleration to the feedback gain of the deviation of the vertical acceleration state quantity. can do. The above equations (31) and (32) are feedback gains for the vertical acceleration state quantity deviation, and by suppressing the gain increase, the increase in the posture angle error when the vertical acceleration state quantity deviation is increased is suppressed. can do.

さらに、前後、横加速度状態量の偏差のフィードバックゲインを、姿勢角に応じて変化させることによって、姿勢角の大きな領域のオブザーバ安定性が確保できることに着目し、図6に示すように、ピッチ角の推定値の絶対値、ロール角の推定値の絶対値が大きいほど、前後、横加速度状態量の偏差のフィードバックゲインに相当する上記(30)式の2行1列、1行2列におけるKφx、Kθyを増大させて、前後、横加速度状態量偏差信号のフィードバックゲインの絶対値を増加させる。これによって、上記図5の不安定領域でKφx、Kθyの制御ゲインを大きく設定して安定化を図ることができ、図7に示すように、広い範囲で、オブザーバの安定化が可能である。 Further, focusing on the fact that the observer stability in the region with a large posture angle can be secured by changing the feedback gain of the deviation of the longitudinal and lateral acceleration state quantities according to the posture angle, as shown in FIG. The larger the absolute value of the estimated value and the estimated value of the roll angle, the larger the absolute value of the estimated value of the roll angle. .phi.x, it increases the K [theta] y, the front and rear, to increase the absolute value of the feedback gain of the lateral acceleration state variable deviation signal. As a result , the control gains of K φx and K θy can be set large in the unstable region of FIG. 5 to stabilize the observer, and the observer can be stabilized in a wide range as shown in FIG. is there.

フィードバックゲイン設定手段32は、鉛直加速度状態量の偏差のフィードバックゲインにおけるKφg(G)、Kθg(G)について、前後加速度に対する飽和特性及び横加速度に対する飽和特性を持たせるように設定すると共に、ピッチ角の推定値の絶対値、ロール角の推定値の絶対値が大きくなるほど、前後、横加速度状態量の偏差のフィードバックゲインの絶対値を大きくようにKφx、Kθyを設定する。 The feedback gain setting means 32 sets K φg (G y ) and K θg (G x ) in the feedback gain of the deviation of the vertical acceleration state quantity so as to have a saturation characteristic for the longitudinal acceleration and a saturation characteristic for the lateral acceleration. At the same time, K φx and K θy are set so that the absolute value of the feedback gain of the deviation of the lateral acceleration state quantity increases as the absolute value of the estimated value of the pitch angle and the estimated value of the roll angle increases.

次に、本実施の形態で用いるロール角φ及びピッチ角θを推定する非線形オブザーバについて説明する。ロール角及びピッチ角を推定する非線形オブザーバは、以下の(33)式に示す運動方程式で記述される。   Next, a nonlinear observer for estimating the roll angle φ and the pitch angle θ used in the present embodiment will be described. The nonlinear observer for estimating the roll angle and pitch angle is described by the equation of motion shown in the following equation (33).

姿勢角推定手段28は、上記(33)式を用いることにより、車体鉛直方向に対する姿勢角であるロール角の微分量dφのチルダとピッチ角の微分量dθのチルダとを算出し、算出したロール角の微分量dφのチルダ及びピッチ角の微分量dθのチルダの各々を積分することにより、ロール角φのチルダ及びピッチ角θのチルダを算出することができる。また、姿勢角推定手段28は、上記(33)式を用いることにより、ローパスフィルタ処理が行われた前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量を算出する。   The posture angle estimation means 28 calculates the tilde of the roll angle differential amount dφ and the pitch angle differential amount dθ tilde, which is the posture angle with respect to the vehicle body vertical direction, by using the above equation (33), and calculates the calculated roll By integrating the tilde of the angular differential amount dφ and the tilde of the pitch angle differential amount dθ, the tilde of the roll angle φ and the tilde of the pitch angle θ can be calculated. Further, the posture angle estimation means 28 calculates the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity, and the vertical acceleration state quantity subjected to the low-pass filter process by using the above equation (33).

コンピュータを、横速度推定手段10、前後速度推定手段12、ピッチ角速度推定手段24、状態量偏差ローパスフィルタ値演算手段26、姿勢角推定手段28、加速度状態量飽和特性補正手段30、及びフィードバックゲイン設定手段32の各手段として機能させるプログラムによる情報処理は、図8のフローチャートに示す姿勢角推定処理ルーチンで実現することができる。コンピュータは、相互にバスによって接続されたCPU、ROM、及びRAM、並びに必要に応じて接続されたHDDで構成され、これらのプログラムは、コンピュータのCPUに接続されているROMまたはHDD等の記録媒体に記録される。   The computer includes a lateral speed estimating means 10, a longitudinal speed estimating means 12, a pitch angular speed estimating means 24, a state quantity deviation low-pass filter value calculating means 26, an attitude angle estimating means 28, an acceleration state quantity saturation characteristic correcting means 30, and a feedback gain setting. Information processing by a program that functions as each means of the means 32 can be realized by a posture angle estimation processing routine shown in the flowchart of FIG. The computer includes a CPU, a ROM, and a RAM connected to each other by a bus, and an HDD connected as necessary. These programs are recorded on a recording medium such as a ROM or an HDD connected to the CPU of the computer. To be recorded.

この姿勢角推定処理ルーチンを説明すると、ステップ100で、上記で説明したように横車体速度を推定し、ステップ102において各輪の車輪速度に基づいて前後車体速度を推定する。   Explaining this attitude angle estimation processing routine, in step 100, the lateral vehicle body speed is estimated as described above, and in step 102, the front and rear vehicle body speeds are estimated based on the wheel speed of each wheel.

ステップ104において、最初の演算か否かを判断し、最初の演算の場合には、ロール角及びピッチ角の前回推定値、並びに前後、横、鉛直加速度状態量の前回値が存在しないので、ステップ106でロール角及びピッチ角の前回推定値、並びに前後、横、鉛直加速度状態量のローパスフィルタ処理値の前回値として、予め定められた初期値を設定し、ステップ110において、上記で説明したように上記(6)式を用いてピッチ角速度Qの推定値を演算する。   In step 104, it is determined whether or not this is the first calculation. In the case of the first calculation, the previous estimated values of the roll angle and the pitch angle and the previous values of the front and rear, lateral and vertical acceleration state quantities do not exist. A predetermined initial value is set as the previous value of the previous estimated values of the roll angle and pitch angle and the low-pass filter processing values of the front, rear, side, and vertical acceleration state quantities at 106, as described above at step 110. Then, the estimated value of the pitch angular velocity Q is calculated using the above equation (6).

一方、2回目以降の演算の場合には、後述するステップ118でロール角及びピッチ角の推定値と、前後、横、鉛直加速度状態量のローパスフィルタ処理値とが演算されるので、ステップ108においてロール角及びピッチ角の前回推定値、並びに前後、横、鉛直加速度状態量のローパスフィルタ処理値として、前回演算された値を設定し、ステップ110において、上記で説明したように上記(6)式を用いてピッチ角速度Qの推定値を演算する。   On the other hand, in the second and subsequent calculations, the estimated values of the roll angle and pitch angle and the low-pass filter processing values of the front / rear, lateral and vertical acceleration state quantities are calculated in step 118 described later. As the previous estimated values of the roll angle and the pitch angle and the low-pass filter processing values of the longitudinal, lateral, and vertical acceleration state quantities, the previously calculated values are set, and in step 110, as described above, the above expression (6) Is used to calculate the estimated value of the pitch angular velocity Q.

ステップ112において、上記で説明したように、車両運動の前後加速度Gx、横加速度Gy、及びヨー角速度Rの検出値に応じたセンサ信号、前後車体速度Uの推定値Vs0に基づいて、上記(21)、(22)式に従って、前後加速度状態量及び横加速度状態量の各々のローパスフィルタ処理値を演算すると共に、ローパスフィルタ処理された前後、横、鉛直加速度状態量の値として前回演算された前回値を用いて、ローパスフィルタ処理された前後、横、鉛直加速度状態量の偏差を演算する。 In step 112, as described above, based on the sensor signal corresponding to the detected values of the longitudinal acceleration Gx, the lateral acceleration Gy, and the yaw angular velocity R of the vehicle motion, and the estimated value Vs0 of the longitudinal vehicle body velocity U, 21), the low-pass filter processing values of the longitudinal acceleration state quantity and the lateral acceleration state quantity are calculated according to the equations (22) and (22), and the previous calculation is performed as the values of the longitudinal, lateral, and vertical acceleration state quantities subjected to the low-pass filter processing. Using the previous value, the deviation of the front, back, lateral and vertical acceleration state quantities subjected to the low-pass filter processing is calculated.

次のステップ114では、上記で説明したように、前後加速度Gx及び横加速度Gyに対して飽和特性を持たせると共に、ロール角及びピッチ角の前回推定値の絶対値に応じて、フィードバックゲインを設定する。   In the next step 114, as explained above, saturation characteristics are given to the longitudinal acceleration Gx and the lateral acceleration Gy, and the feedback gain is set according to the absolute values of the previous estimated values of the roll angle and the pitch angle. To do.

そして、ステップ116において、車両運動の前後加速度Gx、横加速度Gy、及び上下加速度Gzの検出値に応じたセンサ信号と、ロール角及びピッチ角の前回推定値とに基づいて、上記(28)式に従って、鉛直加速度状態量を演算すると共に、上記(27)式に従って、飽和特性を持たせるように、演算した鉛直加速度状態量を補正する。   In step 116, based on the sensor signal corresponding to the detected values of the longitudinal acceleration Gx, the lateral acceleration Gy, and the vertical acceleration Gz of the vehicle motion and the previous estimated values of the roll angle and the pitch angle, the above equation (28) The vertical acceleration state quantity is calculated according to the above, and the calculated vertical acceleration state quantity is corrected so as to have a saturation characteristic according to the above equation (27).

次のステップ118では、上記ステップ110で演算されたピッチ角速度Qの推定値、上記ステップ112で演算されたローパスフィルタ処理値、上記ステップ114で設定されたフィードバックゲイン、及び上記ステップ116で演算された鉛直加速度状態量を用いて、上記(33)式に従って、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角φ及びピッチ角θを推定し、ロール角φ及びピッチ角θの推定値をコンピュータのメモリに記憶して、上記ステップ100へ戻る。また、上記ステップ118では、上記(33)に従って、前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量の各々のローパスフィルタ処理値を算出して、コンピュータのメモリに記憶する。   In the next step 118, the estimated value of the pitch angular velocity Q calculated in step 110, the low-pass filter processing value calculated in step 112, the feedback gain set in step 114, and the calculation in step 116 are performed. Using the vertical acceleration state quantity, the roll angle φ and the pitch angle θ, which are posture angles with respect to the vertical axis of the vehicle body, are estimated according to the above equation (33), and the estimated values of the roll angle φ and the pitch angle θ are stored in the computer memory. Store and return to step 100 above. In step 118, the low-pass filter processing values of the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity, and the vertical acceleration state quantity are calculated according to (33) and stored in the memory of the computer.

次に、本実施の形態の飽和特性を持たせる方法による推定結果について説明する。なお、飽和特性を持たせる方法の効果を確認するため、山岳サーキットを走行したときの姿勢角推定を行った。本実施の形態で説明したように、鉛直加速度状態量について飽和特性を持たせると共に、鉛直加速度状態量の偏差のフィードバックゲインについて飽和特性を持たせた場合と、従来手法として、これらの飽和特性を除いた場合との各々について、姿勢角の推定を行った。   Next, a description will be given of an estimation result obtained by the method for providing saturation characteristics according to this embodiment. In addition, in order to confirm the effect of the method of giving saturation characteristics, the posture angle when traveling on a mountain circuit was estimated. As explained in the present embodiment, the saturation characteristics are given to the vertical acceleration state quantity, and the saturation characteristics are given to the feedback gain of the deviation of the vertical acceleration state quantity. The posture angle was estimated for each of the cases where it was excluded.

図9(A)、(B)に示すように、飽和特性を除いた従来手法では、12〜15秒付近でのロール角の推定値の誤差が増大してしまっている。これに対し、飽和特定を持たせた場合には、12〜15秒付近でのロール角の推定値の誤差が改善されていることがわかる。   As shown in FIGS. 9A and 9B, in the conventional method excluding the saturation characteristic, the error of the estimated value of the roll angle in the vicinity of 12 to 15 seconds has increased. On the other hand, when the saturation specification is given, it can be seen that the error of the estimated value of the roll angle in the vicinity of 12 to 15 seconds is improved.

以上説明したように、第1の実施の形態に係る車両姿勢角推定装置によれば、ロール角の推定値及びピッチ角の推定値を用いて得られる鉛直加速度状態量を、飽和特性を持たせるように補正して、ローパスフィルタ処理が行われた鉛直加速度状態量の偏差を演算し、フィードバックしているので、鉛直方向加速度が変化する路面であっても、精度よく姿勢角を推定することができる。   As described above, according to the vehicle attitude angle estimation device according to the first embodiment, the vertical acceleration state quantity obtained using the estimated roll angle value and the estimated pitch angle value is given saturation characteristics. Since the deviation of the vertical acceleration state quantity subjected to the low-pass filter processing is calculated and fed back, the posture angle can be accurately estimated even on the road surface where the vertical acceleration changes. it can.

また、ロール角の推定値の絶対値及びピッチ角の推定値の絶対値が大きいほど、前後加速度状態量の偏差及び横加速度状態量の偏差のフィードバックゲインの絶対値を大きく設定しているので、姿勢角が大きくなる急坂路であっても、精度よくロール角及びピッチ角を推定することができる。   Also, as the absolute value of the estimated value of the roll angle and the estimated value of the pitch angle are larger, the absolute value of the feedback gain of the deviation of the longitudinal acceleration state quantity and the deviation of the lateral acceleration state quantity is set larger. Even on a steep slope where the posture angle increases, the roll angle and pitch angle can be estimated with high accuracy.

また、車体の上下方向運動の釣り合いからピッチ角速度を推定し、ピッチ角速度の推定値を利用してロール角及びピッチ角を推定しているので、上下加速度が増加するバンク走行時においても精度良くロール角及びピッチ角を推定することができる。   In addition, since the pitch angular velocity is estimated from the balance of the vertical movement of the vehicle body and the roll angle and pitch angle are estimated using the estimated value of the pitch angular velocity, the roll can be accurately rolled even during banking where the vertical acceleration increases. The angle and pitch angle can be estimated.

次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、第2の実施の形態に係る車両姿勢角推定装置の構成は、第1の実施の形態と同様の構成であるため、同一符号を付して説明を省略する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, since the structure of the vehicle attitude angle estimation apparatus which concerns on 2nd Embodiment is the structure similar to 1st Embodiment, it attaches | subjects the same code | symbol and abbreviate | omits description.

第2の実施の形態では、鉛直加速度状態量に対してだけでなく、前後加速度状態量及び横加速度状態量に対しても、飽和特性を持たせて、ローパスフィルタ処理を行っている点が、第1の実施の形態と主に異なっている。   In the second embodiment, not only the vertical acceleration state quantity but also the longitudinal acceleration state quantity and the lateral acceleration state quantity are subjected to low-pass filter processing with saturation characteristics. This is mainly different from the first embodiment.

第2の実施の形態では、加速度状態量飽和特性補正手段30において、上記(28)式に従って、鉛直加速度状態量を演算すると共に、上記(27)式に従って、飽和特性を持たせるように、演算した鉛直加速度状態量を補正する。また、加速度状態量飽和特性補正手段30は、上記(21)式の右辺の第2項の分子で表される前後加速度状態量、及び上記(22)式の右辺の第2項の分子で表される横加速度状態量を演算すると共に、鉛直加速度状態量と同様に、飽和特性を持たせるように、演算した前後加速度状態量及び横加速度状態量を補正する。   In the second embodiment, the acceleration state quantity saturation characteristic correcting means 30 calculates the vertical acceleration state quantity according to the above equation (28) and calculates the saturation characteristic according to the above expression (27). The vertical acceleration state quantity is corrected. The acceleration state quantity saturation characteristic correcting means 30 is represented by the longitudinal acceleration state quantity represented by the second term numerator on the right side of the equation (21) and the second term numerator on the right side of the equation (22). The calculated lateral acceleration state quantity is corrected, and the calculated longitudinal acceleration state quantity and lateral acceleration state quantity are corrected so as to have saturation characteristics as in the case of the vertical acceleration state quantity.

また、姿勢角推定手段28の姿勢角オブザーバにおいて、補正した、前後、横、鉛直加速度状態量を用いて、前後、横、鉛直加速度状態量のローパスフィルタ処理値を演算する。   Further, the posture angle observer of the posture angle estimating means 28 calculates the low-pass filter processing values of the front / rear, lateral and vertical acceleration state quantities using the corrected front / rear, lateral and vertical acceleration state quantities.

状態量偏差ローパスフィルタ値演算手段26は、上記(19)式に示すローパスフィルタ処理が行われた前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量を演算し、演算した前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量と、姿勢角オブザーバにおいて上記のように演算された、ローパスフィルタ処理が行われた前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量とに基づいて、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差の各々のローパスフィルタ処理値を演算する。   The state quantity deviation low-pass filter value calculation means 26 calculates the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity, and the vertical acceleration state quantity subjected to the low-pass filter processing shown in the above equation (19), and the computed longitudinal acceleration state quantity. Based on the lateral acceleration state quantity, the vertical acceleration state quantity and the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity, and the vertical acceleration state quantity that have been subjected to the low-pass filter processing calculated as described above in the attitude angle observer. Thus, the low-pass filter processing values of the deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the deviation of the lateral acceleration state quantity, and the deviation of the vertical acceleration state quantity are calculated.

なお、第2の実施の形態に係る車両姿勢角推定装置の他の構成及び作用については、第1の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。   In addition, about the other structure and effect | action of the vehicle attitude angle estimation apparatus which concern on 2nd Embodiment, since it is the same as that of 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted.

このように、ロール角の推定値及びピッチ角の推定値を用いて得られる、前後、横、鉛直加速度状態量を、飽和特性を持たせるように補正して、ローパスフィルタ処理が行われた、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差を演算し、フィードバックしているので、鉛直方向加速度が変化する路面であっても、精度よく姿勢角を推定することができる。   Thus, the front-rear, lateral, and vertical acceleration state quantities obtained using the estimated roll angle value and the estimated pitch angle value are corrected so as to have saturation characteristics, and low-pass filter processing has been performed. Since the deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the deviation of the lateral acceleration state quantity, and the deviation of the vertical acceleration state quantity are calculated and fed back, the posture angle is accurately estimated even on a road surface where the vertical acceleration changes. be able to.

なお、上記の実施の形態では、前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量の各々を、飽和特性を持たせるように補正する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量の少なくとも1つを、飽和特性を持たせるように補正するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the case where each of the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity, and the vertical acceleration state quantity is corrected so as to have saturation characteristics has been described as an example, but the present invention is not limited thereto. Instead of this, at least one of the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity, and the vertical acceleration state quantity may be corrected so as to have saturation characteristics.

次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。   Next, a third embodiment of the present invention will be described. In addition, about the part which becomes the structure similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

第3の実施の形態では、鉛直加速度状態量の偏差を演算した後に、飽和特性を持たせるように補正している点が、第1の実施の形態と主に異なっている。   The third embodiment is mainly different from the first embodiment in that after calculating the deviation of the vertical acceleration state quantity, the correction is performed so as to have a saturation characteristic.

図10に示すように、第3の実施の形態では、横速度推定手段10、前後速度推定手段12、横加速度センサ16、前後加速度センサ18、及びヨー角速度センサ22は、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差の各々を演算する状態量偏差演算手段326に接続されている。   As shown in FIG. 10, in the third embodiment, the lateral velocity estimating means 10, the longitudinal velocity estimating means 12, the lateral acceleration sensor 16, the longitudinal acceleration sensor 18, and the yaw angular velocity sensor 22 are different in the longitudinal acceleration state quantity. And a state quantity deviation calculating means 326 for calculating each of the deviation of the lateral acceleration state quantity and the deviation of the vertical acceleration state quantity.

状態量偏差演算手段326は、鉛直加速度状態量の偏差に対して飽和特性を持たせるように補正する状態量偏差飽和特性補正手段328に接続されている。   The state quantity deviation calculating means 326 is connected to state quantity deviation saturation characteristic correcting means 328 for correcting the deviation of the vertical acceleration state quantity so as to have a saturation characteristic.

状態量偏差演算手段326及び状態量偏差飽和特性補正手段328は、着目すべき運動のみを通過させるローパスフィルタ処理が施された、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差の各々のローパスフィルタ処理値を演算するローパスフィルタ値演算手段330に接続されている。   The state quantity deviation calculating means 326 and the state quantity deviation saturation characteristic correcting means 328 are subjected to low-pass filter processing for passing only the motion to be noticed, the longitudinal acceleration state quantity deviation, the lateral acceleration state quantity deviation, and the vertical acceleration. It is connected to low-pass filter value calculation means 330 for calculating each low-pass filter processing value of the state quantity deviation.

ローパスフィルタ値演算手段330は、姿勢角推定手段28に接続されている。姿勢角推定手段28は、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角φ及びピッチ角θを推定すると共に、フィードバックに用いる状態量として、上記(7)式〜(9)式の右辺で表わされる、前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量を算出する。   The low pass filter value calculation means 330 is connected to the attitude angle estimation means 28. The posture angle estimating means 28 estimates the roll angle φ and the pitch angle θ, which are posture angles with respect to the vertical axis of the vehicle body, and is represented by the right side of the above equations (7) to (9) as state quantities used for feedback. The longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity, and the vertical acceleration state quantity are calculated.

また、姿勢角推定手段28は、ロール角φ及びピッチ角θの推定値を前回値として、ピッチ角速度推定手段24、及びフィードバックゲイン設定手段32に入力するように、ピッチ角速度推定手段24、及びフィードバックゲイン設定手段32に接続されている。また、姿勢角推定手段28は、オブザーバから出力される、前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量を、状態量偏差演算手段326に入力するように、状態量偏差演算手段326に接続されている。   In addition, the posture angle estimation unit 28 inputs the estimated values of the roll angle φ and the pitch angle θ to the pitch angular velocity estimation unit 24 and the feedback gain setting unit 32 as previous values, and inputs the pitch angular velocity estimation unit 24 and the feedback. The gain setting means 32 is connected. In addition, the posture angle estimation unit 28 inputs the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity, and the vertical acceleration state quantity output from the observer to the state quantity deviation calculation unit 326 so as to input the state quantity deviation calculation unit 326. It is connected to the.

なお、本実施の形態における、状態量偏差演算手段326、状態量偏差飽和特性補正手段328、ローパスフィルタ値演算手段330、姿勢角推定手段28、及びフィードバックゲイン設定手段32は、本発明の姿勢角推定手段に対応し、状態量偏差演算手段326及び状態量偏差飽和特性補正手段328は、本発明の補正手段に対応し、ローパスフィルタ値演算手段330は、本発明のローパスフィルタ処理手段に対応している。   In this embodiment, the state quantity deviation calculating means 326, the state quantity deviation saturation characteristic correcting means 328, the low-pass filter value calculating means 330, the attitude angle estimating means 28, and the feedback gain setting means 32 are the attitude angles of the present invention. Corresponding to the estimating means, the state quantity deviation calculating means 326 and the state quantity deviation saturation characteristic correcting means 328 correspond to the correcting means of the present invention, and the low-pass filter value calculating means 330 corresponds to the low-pass filter processing means of the present invention. ing.

状態量偏差演算手段326は、横加速度センサ16、前後加速度センサ18、及びヨー角速度センサ22の各々の検出値、横車体速度の推定値、並びに前後車体速度の推定値に基づいて、上記(7)式〜(8)式の左辺で表わされる、前後加速度状態量及び横加速度状態量を演算すると共に、姿勢角推定手段28によって算出された前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量を用いて、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差を演算する。   The state quantity deviation calculating means 326 is based on the detected values of the lateral acceleration sensor 16, the longitudinal acceleration sensor 18, and the yaw angular velocity sensor 22, the estimated value of the lateral vehicle body speed, and the estimated value of the longitudinal vehicle body speed (7). ) Formulas to (8), the longitudinal acceleration state quantity and the lateral acceleration state quantity are calculated, and the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity, and the vertical acceleration state calculated by the attitude angle estimation means 28 are calculated. Using the amount, the deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the deviation of the lateral acceleration state quantity, and the deviation of the vertical acceleration state quantity are calculated.

状態量偏差飽和特性補正手段328は、以下の(34)式に従って、鉛直加速度状態量の偏差に対して飽和特性を持たせるように、鉛直加速度状態量の偏差を補正する。   The state quantity deviation saturation characteristic correcting unit 328 corrects the deviation of the vertical acceleration state quantity so as to have a saturation characteristic with respect to the deviation of the vertical acceleration state quantity in accordance with the following equation (34).

ここで、ugfは、補正後の鉛直加速度状態量の偏差であり、gは、鉛直加速度状態量の偏差g−gを制限するための定数である。 Here, u gf is a deviation of the corrected vertical acceleration state quantity, and g m is a constant for limiting the deviation g−g v of the vertical acceleration state quantity.

上記(34)式に示すように、鉛直加速度状態量の偏差に対して飽和特性を持たせることにより、鉛直加速度状態量の偏差が上限値以上であれば、鉛直加速度状態量の偏差を上限値に補正し、鉛直加速度状態量の偏差が下限値以下であれば、鉛直加速度状態量の偏差を下限値に補正する。   As shown in the above equation (34), by giving saturation characteristics to the deviation of the vertical acceleration state quantity, if the deviation of the vertical acceleration state quantity is not less than the upper limit value, the deviation of the vertical acceleration state quantity is set to the upper limit value. If the deviation of the vertical acceleration state quantity is not more than the lower limit value, the deviation of the vertical acceleration state quantity is corrected to the lower limit value.

また、ローパスフィルタ値演算手段330は、以下の(36)式〜(38)式に従って、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差に対してローパスフィルタ処理を行い、前後加速度状態量の偏差のローパスフィルタ処理値gxdf−gxdfのチルダ、横加速度状態量の偏差のローパスフィルタ処理値gydf−gydfのチルダ、及び鉛直加速度状態量の偏差のローパスフィルタ処理値gzdf−gzdfのチルダを演算する。 The low-pass filter value calculation means 330 performs low-pass filter processing on the deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the deviation of the lateral acceleration state quantity, and the deviation of the vertical acceleration state quantity according to the following formulas (36) to (38). was carried out, tilde low-pass filtered value g xdf -g xdf deviation of the longitudinal acceleration state quantity, lateral acceleration state amount of the deviation of the low-pass filtered value g YDF -g YDF tilde, and vertical acceleration state quantity of deviation lowpass The tilde of the filter processing value g zdf -g zdf is calculated.

なお、第3の実施の形態に係る車両姿勢角推定装置の他の構成は、第1の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。   In addition, since the other structure of the vehicle attitude angle estimation apparatus which concerns on 3rd Embodiment is the same as that of 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted.

コンピュータを、横速度推定手段10、前後速度推定手段12、ピッチ角速度推定手段24、状態量偏差演算手段326、状態量偏差飽和特性補正手段328、ローパスフィルタ値演算手段330、姿勢角推定手段28、及びフィードバックゲイン設定手段32の各手段として機能させるプログラムによる情報処理は、図11のフローチャートに示す姿勢角推定処理ルーチンで実現することができる。コンピュータは、相互にバスによって接続されたCPU、ROM、及びRAM、並びに必要に応じて接続されたHDDで構成され、これらのプログラムは、コンピュータのCPUに接続されているROMまたはHDD等の記録媒体に記録される。   The computer includes a lateral speed estimating means 10, a longitudinal speed estimating means 12, a pitch angular speed estimating means 24, a state quantity deviation calculating means 326, a state quantity deviation saturation characteristic correcting means 328, a low-pass filter value calculating means 330, an attitude angle estimating means 28, Information processing by a program that functions as each means of the feedback gain setting means 32 can be realized by a posture angle estimation processing routine shown in the flowchart of FIG. The computer includes a CPU, a ROM, and a RAM connected to each other by a bus, and an HDD connected as necessary. These programs are recorded on a recording medium such as a ROM or an HDD connected to the CPU of the computer. To be recorded.

この姿勢角推定処理ルーチンを以下に説明する。なお、第1の実施の形態と同様の処理については同一符号を付して詳細な説明を省略する。   This posture angle estimation processing routine will be described below. Note that the same processes as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

まず、ステップ100で、上記で説明したように横車体速度を推定し、ステップ102において各輪の車輪速度に基づいて前後車体速度を推定する。   First, in step 100, the lateral vehicle body speed is estimated as described above, and in step 102, the longitudinal vehicle body speed is estimated based on the wheel speed of each wheel.

ステップ104において、最初の演算か否かを判断し、最初の演算の場合には、ステップ346でロール角及びピッチ角の前回推定値、並びに前後、横、鉛直加速度状態量の前回値として予め定められた初期値を設定し、ステップ110において、ピッチ角速度Qの推定値を演算する。   In step 104, it is determined whether or not this is the first calculation. In the case of the first calculation, in step 346, the previous estimated values of the roll angle and the pitch angle and the previous values of the front, rear, horizontal and vertical acceleration state quantities are determined in advance. In step 110, an estimated value of the pitch angular velocity Q is calculated.

一方、2回目以降の演算の場合には、後述するステップ356で、ロール角及びピッチ角の推定値、並びに、前後、横、鉛直加速度状態量が演算されるので、ステップ348においてロール角及びピッチ角の前回推定値、並びに前後、横、鉛直加速度状態量の前回値として前回演算された値を設定し、ステップ110において、ピッチ角速度Qの推定値を演算する。   On the other hand, in the second and subsequent calculations, the estimated values of the roll angle and pitch angle and the front / rear, lateral, and vertical acceleration state quantities are calculated in step 356, which will be described later. In step 348, the roll angle and pitch are calculated. The previous calculated value of the angle and the previous calculated value of the front, rear, side, and vertical acceleration state quantities are set, and in step 110, the estimated value of the pitch angular velocity Q is calculated.

ステップ350において、上記で説明したように、車両運動の前後加速度Gx、横加速度Gy、及びヨー角速度Rの検出値に応じたセンサ信号、並びに前後車体速度Uの推定値Vs0に基づいて、上記(7)式の左辺及び上記(8)式の左辺に従って、前後加速度状態量及び横加速度状態量を演算すると共に、前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量の前回値を用いて、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差を演算する。 In step 350, as described above, based on the sensor signal corresponding to the detected values of the longitudinal acceleration Gx, the lateral acceleration Gy, and the yaw angular velocity R of the vehicle motion, and the estimated value Vs0 of the longitudinal vehicle body speed U, According to the left side of equation (7) and the left side of equation (8) above, the longitudinal acceleration state quantity and the lateral acceleration state quantity are calculated, and the previous values of the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity, and the vertical acceleration state quantity are used. The deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity deviation, and the vertical acceleration state quantity deviation are calculated.

そして、ステップ352において、上記(34)式に従って、上記ステップ350で演算された鉛直加速度状態量の偏差を、飽和特性を持たせるように補正する。次のステップ354では、上記(36)〜(38)式に従って、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差の各々のローパスフィルタ処理値を演算する。   In step 352, the deviation of the vertical acceleration state quantity calculated in step 350 is corrected so as to have a saturation characteristic according to the above equation (34). In the next step 354, the low-pass filter processing values of the deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the deviation of the lateral acceleration state quantity, and the deviation of the vertical acceleration state quantity are calculated according to the above equations (36) to (38).

そして、ステップ114では、上記で説明したように、前後加速度Gx及び横加速度Gyに対して飽和特性を持たせると共に、ロール角及びピッチ角の前回推定値の絶対値に応じて、フィードバックゲインを設定する。   In step 114, as described above, saturation characteristics are given to the longitudinal acceleration Gx and the lateral acceleration Gy, and a feedback gain is set according to the absolute values of the previous estimated values of the roll angle and the pitch angle. To do.

次のステップ356では、上記ステップ110で演算されたピッチ角速度Qの推定値、上記ステップ354で演算されたローパスフィルタ処理値、及び上記ステップ114で設定されたフィードバックゲインを用いて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角φ及びピッチ角θを推定し、ロール角φ及びピッチ角θの推定値をコンピュータのメモリに記憶して、上記ステップ100へ戻る。また、上記ステップ356では、前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量の各々を算出して、コンピュータのメモリに記憶する。   In the next step 356, the vertical axis of the vehicle body is estimated using the estimated value of the pitch angular velocity Q calculated in step 110, the low-pass filter processing value calculated in step 354, and the feedback gain set in step 114. The roll angle φ and the pitch angle θ, which are the posture angles with respect to, are estimated, the estimated values of the roll angle φ and the pitch angle θ are stored in the memory of the computer, and the process returns to step 100. In step 356, each of the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity, and the vertical acceleration state quantity is calculated and stored in the memory of the computer.

以上説明したように、第3の実施の形態に係る車両姿勢角推定装置によれば、鉛直加速度状態量の偏差を、飽和特性を持たせるように補正して、ローパスフィルタ処理が行われた鉛直加速度状態量の偏差を演算し、フィードバックしているので、鉛直方向加速度が変化する路面であっても、精度よく姿勢角を推定することができる。   As described above, according to the vehicle attitude angle estimation device according to the third embodiment, the vertical acceleration state variable is corrected by correcting the deviation of the vertical acceleration state quantity so as to have the saturation characteristic, and is subjected to the low-pass filter processing. Since the deviation of the acceleration state quantity is calculated and fed back, the posture angle can be accurately estimated even on a road surface where the vertical acceleration changes.

次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。なお、第4の実施の形態に係る車両姿勢角推定装置の構成は、第3の実施の形態と同様の構成であるため、同一符号を付して説明を省略する。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In addition, since the structure of the vehicle attitude angle estimation apparatus which concerns on 4th Embodiment is a structure similar to 3rd Embodiment, it attaches | subjects the same code | symbol and abbreviate | omits description.

第4の実施の形態では、鉛直加速度状態量の偏差に対してだけでなく、前後加速度状態量の偏差及び横加速度状態量の偏差に対しても、飽和特性を持たせるように補正した後に、ローパスフィルタ処理を行っている点が、第1の実施の形態と主に異なっている。   In the fourth embodiment, not only the deviation of the vertical acceleration state quantity but also the deviation of the longitudinal acceleration state quantity and the deviation of the lateral acceleration state quantity are corrected so as to have saturation characteristics, The main difference from the first embodiment is that low-pass filter processing is performed.

第4の実施の形態では、状態量偏差飽和特性補正手段328において、上記(34)式に従って、鉛直加速度状態量の偏差に対して飽和特性を持たせるように、鉛直加速度状態量の偏差を補正する。また、状態量偏差飽和特性補正手段328は、鉛直加速度状態量の偏差と同様に、前後加速度状態量の偏差及び横加速度状態量の偏差に対して飽和特性を持たせるように、前後加速度状態量の偏差及び横加速度状態量の偏差を補正する。   In the fourth embodiment, the state quantity deviation saturation characteristic correction unit 328 corrects the deviation of the vertical acceleration state quantity so as to have a saturation characteristic with respect to the deviation of the vertical acceleration state quantity according to the above equation (34). To do. In addition, the state quantity deviation saturation characteristic correcting means 328, like the vertical acceleration state quantity deviation, has a longitudinal acceleration state quantity so as to have saturation characteristics with respect to the longitudinal acceleration state quantity deviation and the lateral acceleration state quantity deviation. And deviation of lateral acceleration state quantity are corrected.

また、ローパスフィルタ値演算手段330において、補正した、前後、横、鉛直加速度状態量の偏差のローパスフィルタ処理値を演算する。   Further, the low-pass filter value calculation means 330 calculates the corrected low-pass filter processing value of the deviation of the front / rear, lateral and vertical acceleration state quantities.

なお、第4の実施の形態に係る車両姿勢角推定装置の他の構成及び作用については、第3の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。   In addition, since it is the same as that of 3rd Embodiment about the other structure and effect | action of the vehicle attitude angle estimation apparatus which concerns on 4th Embodiment, description is abbreviate | omitted.

このように、前後、横、鉛直加速度状態量の偏差を、飽和特性を持たせるように補正して、ローパスフィルタ処理が行われた、前後、横、鉛直加速度状態量の偏差を演算し、フィードバックしているので、鉛直方向加速度が変化する路面であっても、精度よく姿勢角を推定することができる。   In this way, the deviation of the longitudinal, lateral, and vertical acceleration state quantities is corrected so as to have saturation characteristics, and the deviation of the longitudinal, lateral, and vertical acceleration state quantities that have undergone the low-pass filter processing is calculated and fed back. Therefore, the posture angle can be accurately estimated even on a road surface in which the vertical acceleration changes.

なお、上記の実施の形態では、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差の各々を、飽和特性を持たせるように補正する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差の少なくとも1つを、飽和特性を持たせるように補正するようにしてもよい。   In the above embodiment, the case where the deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the deviation of the lateral acceleration state quantity, and the deviation of the vertical acceleration state quantity are corrected so as to have saturation characteristics has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and at least one of the deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the deviation of the lateral acceleration state quantity, and the deviation of the vertical acceleration state quantity may be corrected so as to have saturation characteristics. Good.

なお、上記の実施の形態では、各推定値の前回値を用いて、ピッチ角速度やロール角及びピッチ角を推定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、各推定値の前々回値を用いて、ピッチ角速度やロール角及びピッチ角を推定するようにしてもよい。   In the above embodiment, the case where the pitch angular velocity, the roll angle, and the pitch angle are estimated using the previous value of each estimated value has been described as an example. The pitch angular velocity, the roll angle, and the pitch angle may be estimated by using the previous value.

本発明の第1の実施の形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 1st Embodiment of this invention. 本実施の形態の座標系を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the coordinate system of this Embodiment. 山岳サーキットコース走行時の姿勢角を推定した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having estimated the posture angle at the time of mountain circuit course driving. (A)ローパスフィルタ処理後の鉛直加速度の時間変化を示すグラフ、(B)ローパスフィルタ処理後の横加速度の時間変化を示すグラフ、及び(C)ロール角推定値の時間変化を示すグラフである。(A) The graph which shows the time change of the vertical acceleration after a low-pass filter process, (B) The graph which shows the time change of the lateral acceleration after a low-pass filter process, and (C) The graph which shows the time change of a roll angle estimated value. . 姿勢角オブザーバの安定性の解析結果を示す図である。It is a figure which shows the analysis result of stability of a posture angle observer. (A)ピッチ角及びロール角と、前後加速度状態量の偏差のフィードバックゲインにおけるKθxとの関係を示すグラフ、及び(B)ピッチ角及びロール角と、横加速度状態量の偏差のフィードバックゲインにおけるKθxとの関係を示すグラフである。(A) A graph showing the relationship between the pitch angle and roll angle and K θx in the feedback gain of the deviation of the longitudinal acceleration state quantity, and (B) in the feedback gain of the deviation of the pitch angle and roll angle and the lateral acceleration state quantity. It is a graph which shows the relationship with Kθx . 本発明の第1の実施の形態で用いる姿勢角オブザーバの安定性の解析結果を示す図である。It is a figure which shows the analysis result of stability of the attitude | position angle observer used in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態の処理を示す流れ図である。It is a flowchart which shows the process of the 1st Embodiment of this invention. 第1の実施の形態におけるロール角及びピッチ角の推定結果を示す線図である。It is a diagram which shows the estimation result of the roll angle and pitch angle in 1st Embodiment. 本発明の第3の実施の形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態の処理を示す流れ図である。It is a flowchart which shows the process of the 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 横速度推定手段
12 前後速度推定手段
14 上下加速度センサ
16 横加速度センサ
18 前後加速度センサ
20 ロール角速度センサ
22 ヨー角速度センサ
24 ピッチ角速度推定手段
26 状態量偏差ローパスフィルタ値演算手段
28 姿勢角推定手段
30 加速度状態量飽和特性補正手段
32 フィードバックゲイン設定手段
326 状態量偏差演算手段
328 状態量偏差飽和特性補正手段
330 ローパスフィルタ値演算手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Lateral velocity estimation means 12 Longitudinal speed estimation means 14 Vertical acceleration sensor 16 Lateral acceleration sensor 18 Longitudinal acceleration sensor 20 Roll angular velocity sensor 22 Yaw angular velocity sensor 24 Pitch angular velocity estimation means 26 State quantity deviation low-pass filter value calculation means 28 Attitude angle estimation means 30 Acceleration state quantity saturation characteristic correction means 32 Feedback gain setting means 326 State quantity deviation calculation means 328 State quantity deviation saturation characteristic correction means 330 Low-pass filter value calculation means

Claims (6)

各輪の車輪速度に基づいて車両前後方向の車体速度である前後車体速度を推定する前後速度推定手段と、
車両横方向の車体速度である横車体速度を推定する横速度推定手段と、
ピッチ角速度を推定するピッチ角速度推定手段と、
車両運動の前後加速度、横加速度、上下加速度、ロール角速度、及びヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号、前記前後車体速度の推定値、並びに前記ピッチ角速度の推定値に基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定する姿勢角推定手段と、
を含む車両姿勢角推定装置であって、
前記姿勢角推定手段は、前記ロール角の推定値及び前記ピッチ角の推定値を用いて得られる前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量の少なくとも1つを、飽和特性を持たせるように補正する補正手段と、前記前後加速度状態量、前記横加速度状態量、及び前記鉛直加速度状態量と、前記センサ信号、前記前後車体速度の推定値、及び前記横車体速度の推定値を用いて得られる前後加速度状態量及び横加速度状態量とに基づいて、ローパスフィルタ処理が行われた、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差を演算する状態量偏差演算手段とを備え、前記演算された前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差をフィードバックして、前記ロール角及びピッチ角を推定することを特徴とする車両姿勢角推定装置。
Front-rear speed estimation means for estimating front-rear vehicle body speed, which is a vehicle body speed in the vehicle front-rear direction, based on the wheel speed of each wheel;
Lateral speed estimation means for estimating a lateral vehicle body speed which is a vehicle body speed in the lateral direction of the vehicle;
Pitch angular velocity estimation means for estimating the pitch angular velocity;
Based on the sensor signals corresponding to the detected values of longitudinal acceleration, lateral acceleration, vertical acceleration, roll angular velocity, and yaw angular velocity of the vehicle motion, the estimated value of the longitudinal vehicle body velocity, and the estimated value of the pitch angular velocity, Posture angle estimating means for estimating a roll angle and a pitch angle, which are posture angles with respect to an axis;
A vehicle attitude angle estimation device including:
The posture angle estimation means has at least one of a longitudinal acceleration state quantity, a lateral acceleration state quantity, and a vertical acceleration state quantity obtained by using the roll angle estimation value and the pitch angle estimation value, and has saturation characteristics. Correction means for correcting the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity, the vertical acceleration state quantity, the vertical acceleration state quantity, the sensor signal, the estimated value of the longitudinal vehicle body speed, and the estimated value of the lateral vehicle body speed. Based on the longitudinal acceleration state quantity and lateral acceleration state quantity obtained by using the low-pass filter processing, the longitudinal acceleration state quantity deviation, lateral acceleration state quantity deviation, and vertical acceleration state quantity deviation are calculated. A state quantity deviation calculating means, which feeds back the calculated deviation in the longitudinal acceleration state quantity, deviation in the lateral acceleration state quantity, and deviation in the vertical acceleration state quantity, Vehicle attitude angle estimation apparatus and estimates the pitch angle.
各輪の車輪速度に基づいて車両前後方向の車体速度である前後車体速度を推定する前後速度推定手段と、
車両横方向の車体速度である横車体速度を推定する横速度推定手段と、
ピッチ角速度を推定するピッチ角速度推定手段と、
車両運動の前後加速度、横加速度、上下加速度、ロール角速度、及びヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号、前記前後車体速度の推定値、並びに前記ピッチ角速度の推定値に基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定する姿勢角推定手段と、
を含む車両姿勢角推定装置であって、
前記姿勢角推定手段は、前記ロール角の推定値及び前記ピッチ角の推定値を用いて得られる前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量と、前記センサ信号、前記前後車体速度の推定値、及び前記横車体速度の推定値を用いて得られる前後加速度状態量及び横加速度状態量とに基づいて、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差を演算すると共に、前記前後加速度状態量の偏差、前記横加速度状態量の偏差、及び前記鉛直加速度状態量の偏差の少なくとも1つを、飽和特性を持たせるように補正する補正手段と、前記前後加速度状態量の偏差、前記横加速度状態量の偏差、及び前記鉛直加速度状態量の偏差に対して、ローパスフィルタ処理が行うローパスフィルタ処理手段とを備え、前記ローパスフィルタ処理が行われた、前記前後加速度状態量の偏差、前記横加速度状態量の偏差、及び前記鉛直加速度状態量の偏差をフィードバックして、前記ロール角及びピッチ角を推定することを特徴とする車両姿勢角推定装置。
Front-rear speed estimation means for estimating front-rear vehicle body speed, which is a vehicle body speed in the vehicle front-rear direction, based on the wheel speed of each wheel;
Lateral speed estimation means for estimating a lateral vehicle body speed which is a vehicle body speed in the lateral direction of the vehicle;
Pitch angular velocity estimation means for estimating the pitch angular velocity;
Based on the sensor signals corresponding to the detected values of longitudinal acceleration, lateral acceleration, vertical acceleration, roll angular velocity, and yaw angular velocity of the vehicle motion, the estimated value of the longitudinal vehicle body velocity, and the estimated value of the pitch angular velocity, Posture angle estimating means for estimating a roll angle and a pitch angle, which are posture angles with respect to an axis;
A vehicle attitude angle estimation device including:
The posture angle estimation means includes a longitudinal acceleration state quantity, a lateral acceleration state quantity, a vertical acceleration state quantity obtained using the roll angle estimation value and the pitch angle estimation value, the sensor signal, and the front and rear vehicle body speeds. And the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity deviation, the vertical acceleration state quantity, and the vertical acceleration state quantity, Correcting means for correcting at least one of the deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the deviation of the lateral acceleration state quantity, and the deviation of the vertical acceleration state quantity so as to have a saturation characteristic; Low-pass filter processing means for performing low-pass filter processing on the deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the deviation of the lateral acceleration state quantity, and the deviation of the vertical acceleration state quantity, The roll angle and the pitch angle are estimated by feeding back the deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the deviation of the lateral acceleration state quantity, and the deviation of the vertical acceleration state quantity subjected to low-pass filter processing. A vehicle attitude angle estimation device.
前記ピッチ角速度推定手段が、前記前後車体速度の推定値、前記横車体速度の推定値、前記上下加速度の検出値、前記ロール角速度の検出値、前記姿勢角推定手段で推定された前記ロール角の前回推定値、及び前記姿勢角推定手段で推定された前記ピッチ角の前回推定値に基づいて、前記ピッチ角速度を推定する請求項1又は2記載の車両姿勢角推定装置。   The pitch angular velocity estimation means includes an estimated value of the longitudinal vehicle body speed, an estimated value of the lateral vehicle body speed, a detected value of the vertical acceleration, a detected value of the roll angular speed, and the roll angle estimated by the posture angle estimating means. The vehicle attitude angle estimation device according to claim 1 or 2, wherein the pitch angular velocity is estimated based on a previous estimated value and a previous estimated value of the pitch angle estimated by the attitude angle estimating means. 車両運動の前後加速度、横加速度、上下加速度、ヨー角速度、及びロール角速度の各々を検出して検出値に応じたセンサ信号を出力するセンサを更に含む請求項1〜請求項3の何れか1項記載の車両姿勢角推定装置。     The sensor according to any one of claims 1 to 3, further comprising a sensor that detects each of longitudinal acceleration, lateral acceleration, vertical acceleration, yaw angular velocity, and roll angular velocity of the vehicle motion and outputs a sensor signal corresponding to the detected value. The vehicle attitude angle estimation device described. コンピュータを、
各輪の車輪速度に基づいて車両前後方向の車体速度である前後車体速度を推定する前後速度推定手段、
車両横方向の車体速度である横車体速度を推定する横速度推定手段、
ピッチ角速度を推定するピッチ角速度推定手段、及び
車両運動の前後加速度、横加速度、上下加速度、ロール角速度、及びヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号、前記前後車体速度の推定値、並びに前記ピッチ角速度の推定値に基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定する姿勢角推定手段
として機能させるためのプログラムであって、
前記姿勢角推定手段は、前記ロール角の推定値及び前記ピッチ角の推定値を用いて得られる前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量の少なくとも1つを、飽和特性を持たせるように補正する補正手段と、前記前後加速度状態量、前記横加速度状態量、及び前記鉛直加速度状態量と、前記センサ信号、前記前後車体速度の推定値、及び前記横車体速度の推定値を用いて得られる前後加速度状態量及び横加速度状態量とに基づいて、ローパスフィルタ処理が行われた、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差を演算する状態量偏差演算手段とを備え、前記演算された前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差をフィードバックして、前記ロール角及びピッチ角を推定するプログラム。
Computer
Front-rear speed estimating means for estimating front-rear vehicle body speed, which is a vehicle body speed in the vehicle front-rear direction, based on the wheel speed of each wheel;
Lateral speed estimation means for estimating a lateral vehicle body speed which is a vehicle body speed in the lateral direction of the vehicle,
Pitch angular velocity estimating means for estimating the pitch angular velocity, sensor signals corresponding to detected values of longitudinal acceleration, lateral acceleration, vertical acceleration, roll angular velocity, and yaw angular velocity of vehicle motion, estimated values of the front and rear vehicle body speeds, and the pitch A program for functioning as a posture angle estimating means for estimating a roll angle and a pitch angle, which are posture angles with respect to a vertical axis of a vehicle body, based on an estimated value of angular velocity,
The posture angle estimation means has at least one of a longitudinal acceleration state quantity, a lateral acceleration state quantity, and a vertical acceleration state quantity obtained by using the roll angle estimation value and the pitch angle estimation value, and has saturation characteristics. Correction means for correcting the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity, the vertical acceleration state quantity, the vertical acceleration state quantity, the sensor signal, the estimated value of the longitudinal vehicle body speed, and the estimated value of the lateral vehicle body speed. Based on the longitudinal acceleration state quantity and lateral acceleration state quantity obtained by using the low-pass filter processing, the longitudinal acceleration state quantity deviation, lateral acceleration state quantity deviation, and vertical acceleration state quantity deviation are calculated. A state quantity deviation calculating means, which feeds back the calculated deviation in the longitudinal acceleration state quantity, deviation in the lateral acceleration state quantity, and deviation in the vertical acceleration state quantity, Program to estimate the pitch angle.
コンピュータを、
各輪の車輪速度に基づいて車両前後方向の車体速度である前後車体速度を推定する前後速度推定手段、
車両横方向の車体速度である横車体速度を推定する横速度推定手段、
ピッチ角速度を推定するピッチ角速度推定手段、及び
車両運動の前後加速度、横加速度、上下加速度、ロール角速度、及びヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号、前記前後車体速度の推定値、並びに前記ピッチ角速度の推定値に基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定する姿勢角推定手段
として機能させるためのプログラムであって、
前記姿勢角推定手段は、前記ロール角の推定値及び前記ピッチ角の推定値を用いて得られる前後加速度状態量、横加速度状態量、及び鉛直加速度状態量と、前記センサ信号、前記前後車体速度の推定値、及び前記横車体速度の推定値を用いて得られる前後加速度状態量及び横加速度状態量とに基づいて、前後加速度状態量の偏差、横加速度状態量の偏差、及び鉛直加速度状態量の偏差を演算すると共に、前記前後加速度状態量の偏差、前記横加速度状態量の偏差、及び前記鉛直加速度状態量の偏差の少なくとも1つを、飽和特性を持たせるように補正する補正手段と、前記前後加速度状態量の偏差、前記横加速度状態量の偏差、及び前記鉛直加速度状態量の偏差に対して、ローパスフィルタ処理が行うローパスフィルタ処理手段とを備え、前記ローパスフィルタ処理が行われた、前記前後加速度状態量の偏差、前記横加速度状態量の偏差、及び前記鉛直加速度状態量の偏差をフィードバックして、前記ロール角及びピッチ角を推定するプログラム。
Computer
Front-rear speed estimating means for estimating front-rear vehicle body speed, which is a vehicle body speed in the vehicle front-rear direction, based on the wheel speed of each wheel;
Lateral speed estimation means for estimating a lateral vehicle body speed which is a vehicle body speed in the lateral direction of the vehicle,
Pitch angular velocity estimating means for estimating the pitch angular velocity, sensor signals corresponding to detected values of longitudinal acceleration, lateral acceleration, vertical acceleration, roll angular velocity, and yaw angular velocity of vehicle motion, estimated values of the front and rear vehicle body speeds, and the pitch A program for functioning as a posture angle estimating means for estimating a roll angle and a pitch angle, which are posture angles with respect to a vertical axis of a vehicle body, based on an estimated value of angular velocity,
The posture angle estimation means includes a longitudinal acceleration state quantity, a lateral acceleration state quantity, a vertical acceleration state quantity obtained using the roll angle estimation value and the pitch angle estimation value, the sensor signal, and the front and rear vehicle body speeds. And the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state quantity deviation, the vertical acceleration state quantity, and the vertical acceleration state quantity, Correcting means for correcting at least one of the deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the deviation of the lateral acceleration state quantity, and the deviation of the vertical acceleration state quantity so as to have a saturation characteristic; Low-pass filter processing means for performing low-pass filter processing on the deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the deviation of the lateral acceleration state quantity, and the deviation of the vertical acceleration state quantity, Low-pass filtering is performed, deviation of the longitudinal acceleration state quantity, the lateral acceleration state amount of the deviation, and by feeding back the deviation of the vertical acceleration state quantity, a program for estimating the roll angle and the pitch angle.
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