JP2011242303A - 路面状態推定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】加速度センサー、路面温度計、及び、マイクロフォンにより、タイヤのタイヤ周方向振動、路面温度T、及び、タイヤ発生音をそれぞれ検出するとともに、タイヤの振動のデータから、踏み込み前領域R1の帯域値P11,P12,P13と、踏み込み領域R2の帯域値P21,P22,P23と、蹴り出し前領域R3の帯域値P31,P32,P33と、蹴り出し領域R4の帯域値P41,P42と、蹴り出し後領域R5の帯域値P51,P52,P53とを算出し、タイヤ発生音のデータから低周波帯域のバンドパワー値PAと高周波帯域のバンドパワー値PBとの比である音圧レベル比Q=(PA/PB)を演算し、帯域値Pijと、路面温度Tのデータと、音圧レベル比Qと、車輪速のデータとを用いて、路面状態を推定する。
【選択図】図6
Description
これにより、路面が新雪が積もっている積雪路であることを推定することができるので、加速度センサーで検出されるタイヤ周方向の加速度もしくはタイヤ幅方向の加速度の出力のみを用いた簡単な方法で、雪路の状態を更に細かく推定できる。
また、本発明で判定に用いられる識別関数は、2つ以上の集合を識別するための関数で、図18に示すように、ある条件A(ここでは、水や雪などの路面上の介在物とタイヤとが衝突するという条件)を満たす場合には、P11≧P12であり、条件Aを満たさない場合には、P11<P12であるとすると、条件Aを満たす帯域値(P11,P12)の集合と、条件Aを満たさない帯域値(P11,P12)の集合との境界線は、P11=P12である。このとき、識別関数はF1=P11−P12(w11=1,w12=−1,K1=0)で、境界線はF1=0となる。すなわち、F1に(P11,P12)を代入したときに、F1≧0のときには、P11≧P12で、F1<0のときには、P11<P12である。
一般的な識別関数は、F1=w11・P11+w12・P12−K1で、w11,w12,K1は、条件Aについて実際に求めた帯域値(P11,P12)の集合のデータから、最小二乗法、マハラノビス距離、あるいは、SVMなどの周知の手法を用いて算出できる。
二変数の識別関数F2だけでなく、多変数の識別関数F3,F4,F7,F8についても同様に求めることができる。
なお、関数F’1=P12−P11も、識別関数F1=P11−P12と同様の識別を行うことのできる識別関数である。この識別関数F’1を用いた場合には、判定の符号が逆転する。また、一般の識別関数F=w1・P1+w2・P2+……+wn・Pn−Kも、識別関数F’=w’1・P1+w’2・P2+……+w’n・Pn−K’(w’k=−wk,K’=−K)も同様の識別を行うことができ、識別関数F’を用いた場合には、判定の符号が逆転する。
これにより、路面がシャーベット状の雪路であることを推定することができるので、加速度センサーで検出されるタイヤ周方向の加速度もしくはタイヤ幅方向の加速度の出力のみを用いた簡単な方法で、雪路の状態を更に細かく推定できる。
これにより、路面が凍結路であることを推定することができるので、加速度センサーで検出されるタイヤ周方向の加速度もしくはタイヤ幅方向の加速度の出力のみを用いた簡単な方法で、雪路の状態を更に細かく推定できる。
これにより、路面が圧雪路であることを推定することができるので、加速度センサーで検出されるタイヤ周方向の加速度もしくはタイヤ幅方向の加速度の出力のみを用いた簡単な方法で、雪路の状態を更に細かく推定できる。
これにより、加速度センサーで検出されるタイヤ周方向の加速度もしくはタイヤ幅方向の加速度の出力のみを用いた簡単な方法で、路面状態を、「積雪路」、「シャーベット状の雪路」、「WET路」、「圧雪路」、「凍結路」、「乾燥路」の6つの状態に細分化して推定できる。
これにより、「シャーベット状の雪路」と「WET路」についても、それぞれ、「浅いシャーベット状の雪路」と「深いシャーベット状の雪路」、「浅いWET路」と「深いWET路」とに細分化して推定できるので、路面状態の推定精度を更に向上させることができる。
これにより、タイヤに、突起や縁石を乗り越えたときのような、過度な入力があった場合に、その間の路面状態の推定データを削除することができるので、誤った路面推定を避けることができ、推定精度を向上させることができる。
これにより、路面状態の推定と実際の走行中の路面の状態とを同期させて運転者に視認させることができるので、車両の走行安全性を向上させることができる。
路面状態推定システム1の各構成要素は、車両に搭載されるタイヤ10と、車体20及び車内20Mと、推定された路面状態などのデータを集積して管理する管理センター40とに分散されて設置される。
タイヤ10には、加速度センサー11と、増幅器12と、A/D変換器13と、タイヤ側送信装置14と、受電装置15と、電力供給装置16とが配置される。
車体20及び車内20Mには、路面温度計21と、マイクロフォン22と、車輪速センサー23と、監視用加速度センサー24と、カメラ25と、GPS26と、演算装置27と、路面情報収録手段28と、モニター29と、受信装置30と、車両側送信装置31と、給電装置32と、警報装置33とが設置されている。
管理センター40には、データサーバー41と表示装置42とが設置されている。
増幅器12はローパスフィルタを備え、加速度センサー11で検出したタイヤ周方向の振動の時系列波形(加速度波形)から高周波ノイズ成分を除去して、A/D変換器13に出力する。
A/D変換器13は、A/D変換された加速度波形をタイヤ側送信装置14に出力する。
タイヤ側送信装置14は、A/D変換された加速度波形を、無線にて、車体20側に設けられた受信装置30に送信する。
受電装置15は、給電装置32から送信された電力供給用のRF信号を受信してこれを電力供給装置16に出力する。本例では、受電装置15を受信用コイルで構成するとともに、複数の受信用コイルをタイヤ10の周上に等間隔に配列することで、タイヤ10の回転時には、ほぼ連続してRF信号を受信できるようにしている。
電力供給装置16は、受電装置15で受信したRF信号を電力に変換してコンデンサーに充電し、電力を増幅器12、A/D変換器13、タイヤ側送信装置14に供給する。
タイヤ側送信装置14と受電装置15とは、加速度センサー11と一体にインナーライナー部10aに配置してもよいが、タイヤ10のバルブ10vに取付ける構成としてもよい。
マイクロフォン22は、車体20の、後輪20R前方のフレーム20bの下部に取付けられて、タイヤ発生音の音圧信号を検出する。タイヤ発生音は車両の走行時に後輪20Rのタイヤ10が路面Rに接地する際にタイヤ接地面付近に発生する。マイクロフォン22で検出したタイヤ発生音の音圧信号は、演算装置27に出力される。
車輪速センサー23は車輪の回転速度(以下、車輪速という)を検出するもので、本例では、外周部に歯車が形成され車輪とともに回転するローターと、このローターと磁気回路を構成するヨークと、磁気回路の磁束変化を検出するコイルとを備え、車輪(ここでは、前輪20F)の回転角度を検出する周知の電磁誘導型の車輪速センサーを用いている。ヨークとコイルとは、車軸51に回転自在に取付けられたナックル52に装着される。車輪速センサー23で検出された車輪速のデータは、演算装置27と路面情報収録手段28とに出力される。
監視用加速度センサー24はナックル52に取付けられて、タイヤ10からホイール53を介して車両バネ下部に伝播されたトレッド振動(サスペンション部の加速度)を検出する。監視用加速度センサー24で検出された車両バネ下部の振動のデータは、演算装置27に出力される。
また、GPS26は、車内20Mの運転席に設置されて、車両の地上での絶対位置を測定する。
カメラ25で撮影された映像の画像データと、GPS26で測定された車両の位置データとは、路面情報収録手段28に出力される。
演算装置27は、加速度センサー11で検出したタイヤ振動のデータと、路面温度計21で検出した路面温度のデータと、マイクロフォン22で検出したタイヤ発生音のデータと、車輪速センサー23で検出した車輪速のデータとから走行中の路面状態を推定する。タイヤ振動のデータは、タイヤ側送信装置14から受信装置30に送信され、受信装置30から演算装置27に出力される。
演算装置27の詳細については後述する。
路面情報収録手段28は、演算装置27で推定した走行中の路面の状態と、カメラ25で撮影された映像の画像データと、GPS26で測定された車両の位置データと、路面温度計21で計測された温度のデータと、車輪速センサー23で検出された車輪速のデータとを合成した表示用画像データを作成し、これをモニター29と車輌側送信装置31とに出力する。
モニター29は、路面情報収録手段28から入力された表示用画像データを表示画面に表示する。
演算装置27と路面情報収録手段28とは、それぞれ、マイクロコンピュータのソフトウェアにより構成され、モニター29とともに、運転席近傍に設置される。
車両側送信装置31は、路面情報収録手段28に入力された当該車両の情報(推定された路面状態の情報、路面Rの画像データ、車両の位置データ、路面Rの温度のデータ、及び、車輪速のデータ)を管理センター40のデータサーバー41に送信する。
給電装置32は、高周波発生手段と電力供給用コイルとを備え、高周波発生手段で発生させた高周波を、電力供給用コイルから電力供給用のRF信号として受電装置15に送信する。給電装置32は、車体20のタイヤハウス20dに、タイヤ10に設けられた受電装置15の図示しない受信コイルに対向する位置に設置される。
警報装置33は運転席近傍に設置されて、路面が深いWET状態もしくは凍結路であると推定された場合に、警報用のLEDを点灯もしくは点滅させるなどしてドライバーに慎重な運転をするように警告する。
なお、警報用のブザーを駆動し、警報音により、ドライバーにハイドロプレーニング現象の発生が予測されることを認識させるようにしてもよいし、警報用のブザーとLEDとを併用してもよい。
表示装置42は、統計データもしくは特定車両の車両データを表示画面に表示する。
なお、管理センター40と各車両とを相互通信可能にし、データサーバー41で作成した統計データを、各車両にフィードバックすることで、所定の領域の路面を通過する車両に対しての警告や注意を促すようにすれば、車両の走行安全性を更に向上させることができる。
タイヤ振動データ処理部27Aは、振動波形検出手段27aと領域信号抽出手段27bと帯域値算出手段27cとを備え、加速度センサー11で検出したタイヤ振動のデータを帯域値Pijに変換して路面状態推定手段27Cに出力する。
振動波形検出手段27aは、図4(a)に示すような、加速度センサー11の出力信号である加速度信号の踏み込み側のピーク位置もしくは蹴り出し側のピーク位置から、タイヤが一回転する時間を算出するとともに、車輪速センサー23で検出した車輪速度を用いて、タイヤ一回転分の加速度波形を検出する。
領域信号抽出手段27bは、図4(b)に示すように、タイヤ一回転分の加速度波形を、踏み込み端に出現する踏み込み側のピークよりも前の踏み込み前領域R1と、前記踏み込み側のピークを形成する踏み込み領域R2と、前記踏み込み側のピークと蹴り出し端に出現する蹴り出し側のピークとの間の蹴り出し前領域R3と、前記蹴り出し側のピークを形成する蹴り出し領域R4と、前記蹴り出し側のピークよりも後の蹴り出し後領域R5とに分割し、各領域R1〜R5における振動レベルの時系列波形を抽出する。
バンドパスフィルターは周波数領域毎に設ける。
P11;踏み込み前領域R1の2kHz〜8kHz帯域から選択される帯域値
P12;踏み込み前領域R1の0.5kHz〜1.5kHz帯域から選択される帯域値
P13;踏み込み前領域R1の1kHz以下の帯域から選択される帯域値
P21;踏み込み領域R2の1kHz〜3kHz帯域から選択される帯域値
P22;踏み込み領域R2の2kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値
P23;踏み込み領域R2の4kHz〜10kHz帯域から選択される帯域値
P31;蹴り出し前領域R3の7kHz〜10kHz帯域から選択される帯域値
P32;蹴り出し前領域R3の2kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値
P33;蹴り出し前領域R3の4kHz〜10kHz帯域から選択される帯域値
P41;蹴り出し領域R4の7kHz〜10kHz帯域から選択される帯域値
P42;蹴り出し領域R4の1kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値
P51;蹴り出し後領域R5の1kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値
P52;蹴り出し後領域R5の2kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値
P53;蹴り出し後領域R5の7kHz〜10kHz帯域から選択される帯域値
周波数分析手段27dは、タイヤ発生音の音圧信号をN分の1オクターブ分析して、図5に示すような、音圧信号の分布波形(オクターブ分布波形)を求める。オクターブ分布波形は、N分の1オクターブの帯域に区切ったオクターブバンド毎に音圧レベル(バンドパワー)を測定して求めるもので、本例では、N=3とした。
音圧レベル算出手段27eは、オクターブ分布波形から、低周波帯域(例えば、500Hz)でのバンドパワー値PAと高周波帯域(例えば、9000Hz)でのバンドパワー値PBとを算出する。
音圧レベル比演算手段27fは、低周波帯域のバンドパワー値PAと高周波帯域のバンドパワー値PBとから音圧レベル演算値を算出する。本例では、音圧レベル演算値を、低周波帯域のバンドパワー値PAに対する高周波帯域のバンドパワー値PBとの比である音圧レベル比Qとした。Q=(PB/PA)である。
また、深いWET状態もしくは凍結路であると判定したときには、この判定結果を警報装置33に出力する。
なお、監視用の加速度センサー24で検出したサスペンション部の加速度の値が予め設定した閾値を超えた場合には、路面状態推定手段27Cは路面の判定を中止する。
以下に、路面状態の推定方法について、図6のフローチャートを参照して説明する。
始めに、路面上に水や雪などの介在物があるか否かを判定する(ステップS1)。
路面上に水や雪などの介在物がある場合には、踏み込み時において、水膜や雪とタイヤとが衝突するので、図7の踏み込み前領域R1の時系列波形をFFTにより周波数分析して得られた周波数スペクトルに示すように、踏み込み前領域R1の2kHz〜8kHz帯域から選択される帯域値P11は、WET路やシャーベット状の雪路での値が乾燥路(dry)での値よりも大きくなる。しかし、踏み込み前領域R1の0.5kHz〜1.5kHz帯域から選択される帯域値P12は路面状態による差が小さい。そこで、帯域値P12を基準値として、帯域値P11と帯域値P12との差(dBの差)P11−P12を求めるとともに、この差P11−P12の大きさに対して閾値K1を設定し、差P11−P12の大きさが閾値K1以上である場合には、路面上に水や雪などの介在物があると判定する。また、差P11−P12の大きさが閾値K1よりも小さい場合には、路面上に水や雪などの介在物がないか、あってもその水膜もしくはシャーベット状の雪の層が薄いと判定する。
本例では、様々な路面状態における帯域値P11と帯域値P12との関係を予め実験的に求めて識別関数F1=w11・P11+w12・P12−K1を設定し、実際に算出した帯域値P11と帯域値P12とを識別関数F1に代入して得られた関数値f1が、f1≧0を満たしているか否かにより、路面上に水や雪などの介在物があるか否かを判定した。なお、識別関数の係数w11は約+1で、係数w12は約−1である。
介在物が新雪である場合には、踏み込み時の衝撃が雪により緩和されるとともに、路面が滑り易くなる。したがって、図8の踏み込み領域R2の周波数スペクトルに示すように、積雪路における踏み込み領域R2の1kHz〜3kHz帯域から選択される帯域値P21の値は、WET路や乾燥路での値よりも小さくなるとともに、図9の蹴り出し後領域R5の周波数スペクトルに示すように、蹴り出し後領域R5の1kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P51も小さくなる。
したがって、帯域値P21、帯域値P51、あるいは、帯域値P21と帯域値P51との和P2151に対して閾値を設定し、P21,P51、あるいは、和P2151が閾値よりも小さい場合に、路面が新雪が積もった積雪路であると判定することができる。
本例では、様々な路面状態における帯域値P21と帯域値P51との関係を予め実験的に求めて識別関数F2=w21・P21+w22・P51−K2を設定し、実際に算出した帯域値P21と帯域値P51とを識別関数F2に代入して得られた関数値f2が、f2<0を満たしているか否かにより、路面が積雪路であるか否かを判定した。なお、識別関数の係数w21及び係数w22は約+1である。
介在物がシャーベット状の雪である場合には、介在物が水である場合に比べて蹴り出しの振動のうち周波数の高い領域での振動成分が大きくなる一方、路面が滑り易くなるため、周波数の低い領域での振動成分が大きくなる。したがって、図10の蹴り出し後領域R5の周波数スペクトルに示すように、蹴り出し後領域R5の2kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P52の値はシャーベット状の雪路の方が小さく、7kHz〜10kHz帯域から選択される帯域値P53の値はシャーベット状の雪路の方が大きくなる。一方、図11の蹴り出し前領域R3の周波数スペクトルに示すように、蹴り出し前領域R3の7kHz〜10kHz帯域から選択される帯域値P31の値はシャーベット状の雪路の方が大きくなる。また、蹴り出し領域R4の7kHz〜10kHz帯域から選択される帯域値P41の値も大きくなる。
したがって、帯域値P52,P31,P41,P53、もしくは、帯域値P52と帯域値P31,P41,P53との差から、介在物が水であるかシャーベット状の雪であるかを判定することができる。なお、このように、パラメータが多くなった場合には、様々な路面状態における帯域値P52,P31,P41,P53に対して予め識別関数F’3=w’31・P52+w’32・P31+w’33・P41+w’34・P53−K’3を設定して路面がシャーベット状の雪路であるか否かを判定することが好ましい。すなわち、識別関数F’3に帯域値P52,P31,P41,P53を代入して得られた関数値f’3が、f’3≧0である場合には深いWET路であると判定し、f’3<0である場合には路面がシャーベット状の雪路であると判定する。これにより、帯域値P52,P31,P41,P53、もしくは、帯域値P52と帯域値P31,P41,P53との差を判定に用いる場合よりも高い精度を得ることができる。
また、帯域値P31,P41,P53に代えて、蹴り出し前領域R3と前記蹴り出し領域R4と前記蹴り出し後領域R5に跨る領域R345の7kHz〜10kHz帯域から選択される帯域値P345を求め、帯域値P345と帯域値P52とを予め求めておいた識別関数F3=w31・P52+w32・P345−K3に代入して得られた関数値f3が、f3<0である場合に、走行中の路面がシャーベット状の雪路であると判定するようにしてもよい。
路面が滑り易い場合には、特に、蹴り出し領域R4の1kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P42と、図12の蹴り出し後領域R5の周波数スペクトルに示すように、蹴り出し後領域R5の1kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P51とが小さくなる。そこで、前記帯域値P42,P51を予め求めておいた識別関数F’4=w’41・P42+w’42・P51−K’4に代入して得られた関数値f’4が、f’4<0である場合には、走行中の路面が凍結路であると判定し、f’4≧0である場合にはステップS5に進む。
また、帯域値P42,P51に代えて、前記蹴り出し領域R4と前記蹴り出し後領域R5に跨る領域R450の1kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P450を予め求めておいた識別関数F4=w41・P450−K4に代入して得られた関数値f4が、f4<0である場合走行中の路面が凍結路であると判定するようにしてもよい。
具体的には、路面温度Tのデータと予め設定された基準温度T0とを比較し、計測された路面温度Tが基準温度T0以上である場合には、路面上の水が液体状態を取り得るか否かを判定する。路面温度Tが基準温度T0よりも低い場合には、路面上の水が液体状態を取り得るか否かの判定を行わずに、直ちにステップS7に進む。本例では、基準温度T0をT0=−3℃とした。
路面上の水が液体状態を取り得るか否かの判定は、音圧レベル比Q=(PB/PA)を用いて行う。低周波帯域(例えば、500Hz)でのバンドパワー値PAは、路面上の水が液体状態であるか否かにかかわらず、速度により変化する。一方、高周波帯域(例えば、9000Hz)でのバンドパワー値PBも速度により変化するが、タイヤが水を跳ねる音を検出したときに大きくなる。したがって、算出された音圧レベル比Q=(PB/PA)が1以上であったときには路面上の水が液体状態を取り得る。
すなわち、路面温度Tが基準温度T0よりも低いか、または、音圧レベル比Q=(PB/PA)が1未満である場合には、路面上に介在物(水または雪)がないと判定してステップS7に進み、路面温度Tが基準温度T0以上で、かつ、音圧レベル比Q=(PB/PA)が1以上である場合には、路面上に介在物があると判定してステップS6に進む。
ステップS6では、路面上の介在物が水か雪か、すなわち、路面が浅いWET路か、浅いシャーベット状の雪路であるかどうかを判定する。この判定は、ステップS3における判定と同一で、識別関数F’3に帯域値P52,P31,P41,P53を代入して得られた関数値f’3が、f’3≧0である場合には浅いWET路であると判定し、f’3<0である場合には、路面が浅いシャーベット状の雪路であると判定する。なお、識別関数F3に帯域値P52,P345を代入して得られた関数値f3を用いて判定してもよい。
最後に、ステップS7及びステップS8において、路面が圧雪路か乾燥路(DRY)かを判定する。
図13の踏み込み前領域R1の周波数スペクトルに示すように、踏み込み前領域R1の2kHz〜8kHz帯域から選択される帯域値P11と1kHz以下の周波数帯域から選択される帯域値P13とは、路面の粗さが粗いと大きくなる。すなわち、圧雪路では、平滑な乾燥路よりも、帯域値P11と帯域値P13とが大きくなる。なお、図示していないが、粗い乾燥路でも、帯域値P11と帯域値P13とが平滑な乾燥路よりも大きくなる。
また、圧雪路では、雪により、踏み込み時の衝撃が緩和されるので、図14の踏み込み領域R2の周波数スペクトルと、図15の蹴り出し前領域R3の周波数スペクトルに示すように、踏み込み領域R2の2kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P22と、蹴り出し前領域R3の2kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P32とは、圧雪路のほうが乾燥路よりも小さくなる。しかしながら、圧雪路では、雪による踏面内の微小な滑りが生じるので、踏み込み領域R2の4kHz〜10kHz帯域から選択される帯域値P23と、蹴り出し前領域R3の4kHz〜10kHz帯域から選択される帯域値P33とは、圧雪路のほうが乾燥路よりも大きくなる。
更に、滑り易い場合には蹴り出し時の剪断力が低下するので、図16の蹴り出し領域R4の周波数スペクトルと、図17の蹴り出し後領域R5の周波数スペクトルに示すように、蹴り出し領域R4の1kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P42と、蹴り出し後領域R5の1kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P51とが小さくなるので、これによっても、圧雪路か乾燥路とを判別することができる。
また、帯域値P42,P51に代えて、蹴り出し領域R4と前記蹴り出し後領域R5に跨る領域R450の1kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P450を求め、帯域値P11,P13,P22,P23,P32,P33,P450を予め求めておいた識別関数F7=w71・P11+w72・P13+w73・P22+w74・P23+w75・P32+w76・P33+w77・P450−K7に代入して得られた関数値f7が、f7≧0である場合に、走行中の路面が平滑な乾燥路であると推定するようにしてもよい。
ステップS8では、路面が圧雪路か粗い乾燥路かを識別する識別関数F8=w81・P11+w82・P13+w83・P22+w84・P23+w85・P32+w86・P33+w87・P42+w88・P51−K8を設定し、帯域値P11,P13,P22,P23,P32,P33,P42,P51を予め求めておいた識別関数F8に代入して得られた関数値f8が、f8≧0である場合に、走行中の路面が粗い乾燥路であると推定し、f8<0である場合に、走行中の路面が圧雪路であると判定する。
なお、識別関数F7と識別関数F8は、実際に車両を平滑な乾燥路と粗い乾燥路と圧雪路とで走行させて求めた帯域値(P11,P13,P22,P23,P32,P33,P42,P51)の集合のデータから、最小二乗法、マハラノビス距離、あるいは、SVMなどの周知の手法を用いて算出したもので、識別関数F7の係数wmnと識別関数F8の係数 wmnは当然異なる。
また、判定用の識別関数Fkを予め求めておき、このFkに帯域値Pijを代入して得られた関数値fkの正負によって、路面状態を判定するようにしたので、路面状態の推定精度を著しく高めることができる。
また、前記例では、帯域値Pijをタイヤ周方向振動の帯域値Pijとしたが、加速度センサー11の検出方向をタイヤ幅方向に変更し、タイヤ幅方向振動の帯域値P’ijを求め、この帯域値P’ijを用いて路面状態を推定するようにしてもよい。但し、タイヤ幅方向の振動はタイヤ周方向の振動に比べて振幅が小さいので、本例のように、タイヤ周方向の振動を用いる方が推定精度を高める上では好ましい。
また、前記例では、車体側の給電装置32から電力供給装置16に電力を供給したが、タイヤ内発電により電力供給装置16に電力を供給するようにしてもよい。タイヤ内発電を行う装置としては、例えば、タイヤ10の転動により回転する着磁されたローターと、このローターに隣接する高透磁率材から成るステータと、ローター及びステータを含む磁気回路内に設けられた発電コイルとを備えた発電装置などが挙げられる。
すなわち、路面が積雪路であるか否かを推定するには、加速度センサー11で検出したタイヤ周方向振動の帯域値P11,P12を、予め求めておいた識別関数F1=w11・P11+w12・P12−K1に代入して得られた関数値f1と、前記帯域値P21,P51を予め求めておいた識別関数F2=w21・P21+w22・P51−K2に代入して得られた関数値f2とが、f1≧0かつf2<0を満たしているか否かを判定し、f1≧0かつf2<0である場合に、走行中の路面が積雪路であると判定すればよい。なお、f1<0もしくはf2≧0の場合には、路面が積雪路以外であるので、以下の雪路状態の推定を続けて行えばよい。
また、路面がシャーベット状の雪路であるか否かを推定するには、帯域値P52,P31,P41,P53を予め求めておいた識別関数F’3=w’31・P52+w’32・P31+w’33・P41+w’34・P53−K’3に代入して得られた関数値f’3が、f’3<0を満たしているか否かを判定し、f’3<0である場合に、走行中の路面がシャーベット状の雪路であると判定すればよい。
また、路面が圧雪路であるか否かを推定するには、帯域値P11,P13,P22,P23,P32,P33,P42,P51を予め求めておいた識別関数F’7=w’71・P11+w’72・P13+w’73・P22+w’74・P23+w’75・P32+w’76・P33+w’77・P42+w’78・P51−K’7に代入して得られた関数値f’7と、帯域値P11,P13,P22,P23,P32,P33,P42,P51を予め求めておいた識別関数F8=w81・P11+w82・P13+w83・P22+w84・P23+w85・P32+w86・P33+w87・P42+w88・P51−K8に代入して得られた関数値f8とが、f’7<0かつf8<0を満たしているか否かを判定し、f’7<0かつf8<0である場合に、走行中の路面が圧雪路であると判定すればよい。
[実施例]
走行中の車内において目視で判別した路面状態を「正」としたときの推定結果の正答率を表1に示す。なお、タイヤサイズは、265/65R17で、走行速度は60km/hである。
13 A/D変換器、14 タイヤ側送信装置、15 受電装置、
16 電力供給装置、20 車体、20M 車内、21 路面温度計、
22 マイクロフォン、23 車輪速センサー、24 監視用加速度センサー、
25 カメラ、26 GPS、27 演算装置、28 路面情報収録手段、
29 モニター、30 受信装置、31 車両側送信装置、32 給電装置、
33 警報装置、40 管理センター、41 データサーバー、42 表示装置。
Claims (8)
- タイヤ内に設置された加速度センサーで検出した走行中のタイヤのタイヤ周方向の振動もしくはタイヤ幅方向の振動の時系列波形を、踏み込み端に出現する踏み込み側のピークよりも前の踏み込み前領域R1と、前記踏み込み側のピークを形成する踏み込み領域R2と、前記踏み込み側のピークと蹴り出し端に出現する蹴り出し側のピークとの間の蹴り出し前領域R3と、前記蹴り出し側のピークを形成する蹴り出し領域R4と、前記蹴り出し側のピークよりも後の蹴り出し後領域R5とに分けるステップ(a)と、
前記時系列波形から、
前記踏み込み前領域R1の2kHz〜8kHz帯域から選択される帯域値P11と、
前記踏み込み前領域R1の0.5kHz〜1.5kHz帯域から選択される帯域値P12と、
前記踏み込み領域R2の1kHz〜3kHz帯域から選択される帯域値P21と、
前記蹴り出し後領域R5の1kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P51とを求めるステップ(b)と、
前記帯域値P11,P12,P21,P51の大きさに基づいて、走行中の路面が積雪路であるか否かを推定するステップ(c)とを有し、
前記ステップ(c)では、前記帯域値P11,P12を予め求めておいた識別関数F1=w11・P11+w12・P12−K1に代入して得られた関数値f1と、前記帯域値P21,P51を予め求めておいた識別関数F2=w21・P21+w22・P51−K2に代入して得られた関数値f2とが、f1≧0かつf2<0である場合に、走行中の路面が積雪路であると判定することを特徴とする路面状態推定方法。 - タイヤ内に設置された加速度センサーで検出した走行中のタイヤのタイヤ周方向の振動もしくはタイヤ幅方向の振動の時系列波形を、踏み込み端に出現する踏み込み側のピークよりも前の踏み込み前領域R1と、前記踏み込み側のピークを形成する踏み込み領域R2と、前記踏み込み側のピークと蹴り出し端に出現する蹴り出し側のピークとの間の蹴り出し前領域R3と、前記蹴り出し側のピークを形成する蹴り出し領域R4と、前記蹴り出し側のピークよりも後の蹴り出し後領域R5とに分けるステップ(a)と、
前記時系列波形から、
前記蹴り出し後領域R5の2kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P52と、前記蹴り出し前領域R3と前記蹴り出し領域R4と前記蹴り出し後領域R5に跨る領域R345の7kHz〜10kHz帯域から選択される帯域値P345とを求めるか、
または、前記蹴り出し後領域R5の2kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P52と前記蹴り出し前領域R3の7kHz〜10kHz帯域から選択される帯域値P31と前記蹴り出し領域R4の7kHz〜10kHz帯域から選択される帯域値P41と前記蹴り出し後領域R5の7kHz〜10kHz帯域から選択される帯域値P53とを求めるステップ(d)と、
前記帯域値P52,P345の大きさ、または、前記帯域値P52,P31,P41,P53の大きさに基づいて、走行中の路面がシャーベット状の雪路であるか否かを推定するステップ(e)とを有し、
前記ステップ(e)では、前記帯域値P52,P345を予め求めておいた識別関数F3=w31・P52+w32・P345−K3に代入して得られた関数値f3が、f3<0である場合、または、前記帯域値P52,P31,P41,P53を予め求めておいた識別関数F’3=w’31・P52+w’32・P31+w’33・P41+w’34・P53−K’3に代入して得られた関数値f’3が、f’3<0である場合に、走行中の路面がシャーベット状の雪路であると判定することを特徴とする路面状態推定方法。 - タイヤ内に設置された加速度センサーで検出した走行中のタイヤのタイヤ周方向の振動もしくはタイヤ幅方向の振動の時系列波形を、踏み込み端に出現する踏み込み側のピークよりも前の踏み込み前領域R1と、前記踏み込み側のピークを形成する踏み込み領域R2と、前記踏み込み側のピークと蹴り出し端に出現する蹴り出し側のピークとの間の蹴り出し前領域R3と、前記蹴り出し側のピークを形成する蹴り出し領域R4と、前記蹴り出し側のピークよりも後の蹴り出し後領域R5とに分けるステップ(a)と、
前記時系列波形から、
前記蹴り出し領域R4と前記蹴り出し後領域R5に跨る領域R450の1kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P450を求めるか、
または、前記蹴り出し領域R4の1kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P42と前記蹴り出し後領域R5の1kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P51とを求めるステップ(f)と、
前記帯域値P450の大きさ、または、前記帯域値P42,P51の大きさに基づいて、走行中の路面が凍結路であるか否かを推定するステップ(g)とを有し、
前記ステップ(g)では、前記帯域値P450を予め求めておいた識別関数F4=w41・P450−K4に代入して得られた関数値f4が、f4<0である場合、または、前記帯域値P42,P51を予め求めておいた識別関数F’4=w’41・P42+w’42・P51−K’4に代入して得られた関数値f’4が、f’4<0である場合に、走行中の路面が凍結路であると判定することを特徴とする路面状態推定方法。 - タイヤ内に設置された加速度センサーで検出した走行中のタイヤのタイヤ周方向の振動もしくはタイヤ幅方向の振動の時系列波形を、踏み込み端に出現する踏み込み側のピークよりも前の踏み込み前領域R1と、前記踏み込み側のピークを形成する踏み込み領域R2と、前記踏み込み側のピークと蹴り出し端に出現する蹴り出し側のピークとの間の蹴り出し前領域R3と、前記蹴り出し側のピークを形成する蹴り出し領域R4と、前記蹴り出し側のピークよりも後の蹴り出し後領域R5とに分けるステップ(a)と、
前記時系列波形から、
前記踏み込み前領域R1の2kHz〜8kHz帯域から選択される帯域値P11と、
前記踏み込み前領域R1の1kHz以下の帯域から選択される帯域値P13と、
前記踏み込み領域R2の2kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P22と、
前記踏み込み領域R2の4kHz〜10kHz帯域から選択される帯域値P23と、
前記蹴り出し前領域R3の2kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P32と、
前記蹴り出し前領域R3の4kHz〜10kHz帯域から選択される帯域値P33と、
前記蹴り出し領域R4の1kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P42と、
前記蹴り出し後領域R5の1kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P51とを求めるステップ(h)と、
前記帯域値P11,P13,P22,P23,P32,P33,P42,P51の大きさに基づいて、走行中の路面が圧雪路であるか否かを推定するステップ(i)とを有し、
前記ステップ(i)では、前記帯域値P11,P13,P22,P23,P32,P33,P42,P51を予め求めておいた識別関数F’7=w’71・P11+w’72・P13+w’73・P22+w’74・P23+w’75・P32+w’76・P33+w’77・P42+w’78・P51−K’7に代入して得られた関数値f’7と、前記帯域値P11,P13,P22,P23,P32,P33,P42,P51を予め求めておいた識別関数F8=w81・P11+w82・P13+w83・P22+w84・P23+w85・P32+w86・P33+w87・P42+w88・P51−K8に代入して得られた関数値f8とが、f’7<0かつ、f8<0である場合に、走行中の路面が圧雪路であると判定することを特徴とする路面状態推定方法。 - タイヤ内に設置された加速度センサーで検出した走行中のタイヤのタイヤ周方向の振動もしくはタイヤ幅方向の振動の時系列波形を、踏み込み端に出現する踏み込み側のピークよりも前の踏み込み前領域R1と、前記踏み込み側のピークを形成する踏み込み領域R2と、前記踏み込み側のピークと蹴り出し端に出現する蹴り出し側のピークとの間の蹴り出し前領域R3と、前記蹴り出し側のピークを形成する蹴り出し領域R4と、前記蹴り出し側のピークよりも後の蹴り出し後領域R5とに分けるステップ(A)と、
前記時系列波形から、前記踏み込み前領域R1の2kHz〜8kHz帯域から選択される帯域値P11と前記踏み込み前領域R1の0.5kHz〜1.5kHz帯域から選択される帯域値P12とを求め、前記帯域値P11,P12を予め求めておいた識別関数F1=w11・P11+w12・P12−K1に代入して得られた関数値f1が、f1≧0を満たしているか否かを判定するステップ(B)と、
前記ステップ(B)においてf1≧0である場合に、前記踏み込み領域R2の1kHz〜3kHz帯域から選択される帯域値P21と前記蹴り出し後領域R5の1kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P51とを求め、前記帯域値P21,P51を予め求めておいた識別関数F2=w21・P21+w22・P51−K2に代入して得られた関数値f2が、f2<0を満たしているか否か判定し、f2<0である場合に走行中の路面が積雪路であると判定するステップ(C)と、
前記ステップ(C)においてf2≧0である場合に、
前記蹴り出し後領域R5の2kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P52と、前記蹴り出し前領域R3と前記蹴り出し領域R4と前記蹴り出し後領域R5に跨る領域R345の7kHz〜10kHz帯域から選択される帯域値P345とを求めるか、
または、前記蹴り出し後領域R5の2kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P52と前記蹴り出し前領域R3の7kHz〜10kHz帯域から選択される帯域値P31と前記蹴り出し領域R4の7kHz〜10kHz帯域から選択される帯域値P41と前記蹴り出し後領域R5の7kHz〜10kHz帯域から選択される帯域値P53とを求め、
前記帯域値P52,P345を予め求めておいた識別関数F3=w31・P52+w32・P345−K3に代入して得られた関数値f3が、f3<0を満たしているか否か、または、前記帯域値P52,P31,P41,P53を予め求めておいた識別関数F’3=w’31・P52+w’32・P31+w’33・P41+w’34・P53−K’3に代入して得られた関数値f’3が、f’3<0を満たしているか否かを判定し、前記関数値f3がf3<0または前記関数値f’3がf’3<0である場合には走行中の路面がシャーベット状の雪路であると判定し、前記関数値f3がf3≧0または前記関数値f’3がf’3≧0である場合にはWET路であると判定するステップ(D)と、
前記ステップ(B)においてf1<0である場合に、
前記蹴り出し領域R4と前記蹴り出し後領域R5に跨る領域R450の1kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P450を求めるか、
または、前記蹴り出し領域R4の1kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P42と前記蹴り出し後領域R5の1kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P51とを求め、
前記帯域値P450を予め求めておいた識別関数F4=w41・P450−K4に代入して得られた関数値f4が、f4<0である場合、または、前記帯域値P42,P51を予め求めておいた識別関数F’4=w’41・P42+w’42・P51−K’4に代入して得られた関数値f’4が、f’4<0である場合に、走行中の路面が凍結路であると判定するステップ(E)と、
前記ステップ(E)においてf4≧0である場合に、
前記踏み込み前領域R1の2kHz〜8kHz帯域から選択される帯域値P11と前記踏み込み前領域R1の1kHz以下の帯域から選択される帯域値P13と前記踏み込み領域R2の2kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P22と前記踏み込み領域R2の4kHz〜10kHz帯域から選択される帯域値P23と前記蹴り出し前領域R3の2kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P32と前記蹴り出し前領域R3の4kHz〜10kHz帯域から選択される帯域値P33と、前記蹴り出し領域R4と前記蹴り出し後領域R5に跨る領域R450の1kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P450とを求めるか、
または、前記踏み込み前領域R1の2kHz〜8kHz帯域から選択される帯域値P11と前記踏み込み前領域R1の1kHz以下の帯域から選択される帯域値P13と前記踏み込み領域R2の2kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P22と前記踏み込み領域R2の4kHz〜10kHz帯域から選択される帯域値P23と前記蹴り出し前領域R3の2kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P32と前記蹴り出し前領域R3の4kHz〜10kHz帯域から選択される帯域値P33と前記蹴り出し領域R4の1kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P42と前記蹴り出し後領域R5の1kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P51とを求め、
前記帯域値P11,P13,P22,P23,P32,P33,P450を予め求めておいた識別関数F7=w71・P11+w72・P13+w73・P22+w74・P23+w75・P32+w76・P33+w77・P450−K7に代入して得られた関数値f7が、f7≧0である場合、または、前記帯域値P11,P13,P22,P23,P32,P33,P42,P51を予め求めておいた識別関数F’7=w’71・P11+w’72・P13+w’73・P22+w’74・P23+w’75・P32+w’76・P33+w’77・P42+w’78・P51−K’7に代入して得られた関数値f’7が、f’7≧0である場合に、走行中の路面が平滑な乾燥路であると判定するステップ(F)と、
前記ステップ(F)においてf7<0またはf’7<0である場合に、前記帯域値P11,P13,P22,P23,P32,P33,P42,P51を予め求めておいた識別関数F8=w81・P11+w82・P13+w83・P22+w84・P23+w85・P32+w86・P33+w87・P42+w88・P51−K8に代入して得られた関数値f8が、f8<0である場合に、走行中の路面が圧雪路であると判定し、f8≧0である場合に、走行中の路面が粗い乾燥路であると判定するステップ(G)とを有することを特徴とする路面状態推定方法。 - 前記ステップ(E)と前記ステップ(F)との間に、
走行中の路面温度とタイヤ発生音とを検出するステップ(H)と、
タイヤ発生音の10Hz〜10kHzのオクターブ分布波形から算出される低周波帯域でのバンドパワー値PAと高周波帯域でのバンドパワー値PBとを求めるステップ(I)と、
前記路面温度とバンドパワー値PA,PBとから、路面上に介在物があるか否かを判定するステップ(J)とを設け、
前記ステップ(I)では、前記路面温度が予め設定された基準温度よりも低いか、または低周波帯域のバンドパワー値PAに対する高周波帯域のバンドパワー値PBとの比である音圧レベル比Q=(PB/PA)が1未満である場合には、路面上に介在物がないと判定して前記ステップ(F)に進み、
前記ステップ(I)において路面上に介在物があると判定された場合には、
前記蹴り出し後領域R5の2kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P52と、前記蹴り出し前領域R3と前記蹴り出し領域R4と前記蹴り出し後領域R5に跨る領域R345の7kHz〜10kHz帯域から選択される帯域値P345とを求めるか、
または、前記蹴り出し後領域R5の2kHz〜4kHz帯域から選択される帯域値P52と前記蹴り出し前領域R3の7kHz〜10kHz帯域から選択される帯域値P31と前記蹴り出し領域R4の7kHz〜10kHz帯域から選択される帯域値P41と前記蹴り出し後領域R5の7kHz〜10kHz帯域から選択される帯域値P53とを求め、
前記帯域値P52,P345を予め求めておいた識別関数F3=w31・P52+w32・P345−K3に代入して得られた関数値f3、または、前記帯域値P52,P31,P41,P53を予め求めておいた識別関数F’3=w’31・P52+w’32・P31+w’33・P41+w’34・P53−K’3に代入して得られた関数値f’3が、f3≧0またはf’3≧0であるか否かを判定し、前記関数値f3または関数値f’3が、f3<0またはf’3<0である場合には走行中の路面が浅いシャーベット状の雪路であると判定し、前記関数値f3または関数値f’3が、f3≧0またはf’3≧0である場合には浅いWET路であると判定することを特徴とする請求項5に記載の路面状態推定方法。 - サスペンションに監視用の加速度センサーを設置するとともに、前記監視用の加速度センサーで検出した加速度の値が予め設定した閾値を超えた場合には路面の判定を中止することを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の路面状態推定方法。
- 路面状態を撮影し、この撮影された路面状態の映像を表示画面に表示するとともに、前記表示画面に前記推定された路面状態を表示することを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の路面状態推定方法。
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