JP2012141218A

JP2012141218A - 進行方向判定装置、方法、プログラムおよび記録媒体

Info

Publication number: JP2012141218A
Application number: JP2010294342A
Authority: JP
Inventors: Yoshiko Kato; 淑子加藤; Kazutoshi Tanaka; 一聡田中; Masahide Hashimoto; 真秀橋本; Yoshiki Kutsuwa; 良樹轡
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2012-07-26

Abstract

【課題】装置に内蔵するセンサ類のみによって進行方向を判定することができる進行方向判定装置、方法、プログラムおよび記録媒体を提供する。
【解決手段】車速センサ１１１に検出された車両の速さＶと、ヨージャイロ１１３に検出された角速度ωと、の積により加速度理論値ａｔ＝ωＶを算出し、算出した加速度理論値ａｔの方向と、加速度センサ１１２に検出された加速度実測値ａｙの方向と、を比較し、同一方向であれば前進と判定し、同一方向でなければ後進と判定するので、外部からシフトポジションや操舵角等の情報を取得せずに、進行方向を判定することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両等の進行方向を判定する進行方向判定装置、方法、プログラムおよび記録媒体に関する。

車両等の運転制御を行う場合、車両等が前進している状態と、後進している状態とでは、制御方法が異なり、車両等の進行方向を判定することは重要である。
例えば、このような車両の進行方向の判定方法として、自動変速機のシフトポジションを検出して、前進しているのか、後進しているのかを判定するものがある。

また、このようなシフトポジションの検出を用いずに、ヨーレートを検出して、前後進の判定を行うものが提案されている。例えば、このヨーレートを用いた前進判定装置では、ステアリングハンドの操舵角に基づいて演算された舵角基準ヨーレートと、ヨーレートセンサで検出されたヨーレートとが、同一方向で第１の設定値よりも大きな値であることをもって車両が前進走行状態にあると判定している（特許文献１参照）。

特開平１１−８３５３３号公報

しかしながら、上述した従来の進行方向を判定する装置においては、車両等からシフトポジションや操舵角等の情報を取得しなければ進行方向を判定することができないといった問題があった。

本発明は、このような従来の問題を一例とする課題を解決するためになされたもので、外部から車両等の情報を取得すること無しに、装置に内蔵するセンサ類のみによって進行方向を判定することができる進行方向判定装置、方法、プログラムおよび記録媒体を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の進行方向判定装置は、Ｘ軸方向を推定移動方向として移動する速さを検出するスピード検出手段と、前記Ｘ軸に直交するＹ軸方向の加速度実測値を検出するＹ軸加速度検出手段と、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸の双方に直交するＺ軸回りの角速度を検出するＺ軸角速度検出手段と、前記スピード検出手段に検出された速さと、前記Ｚ軸角速度検出手段に検出された角速度と、前記Ｙ軸加速度検出手段に検出された加速度実測値と、に基づいて、進行方向を判定する進行方向判定手段と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項４に記載の進行方向判定方法は、Ｘ軸方向を推定移動方向として移動する速さを検出するスピード検出ステップと、前記Ｘ軸に直交するＹ軸方向の加速度実測値を検出するＹ軸加速度検出ステップと、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸の双方に直交するＺ軸回りの角速度を検出するＺ軸角速度検出ステップと、前記スピード検出ステップで検出された速さと、前記Ｚ軸角速度検出ステップで検出された角速度と、前記Ｙ軸加速度検出ステップで検出された加速度実測値と、に基づいて、進行方向を判定する進行方向判定ステップと、を備えたことを特徴とする。

さらに、請求項５に記載の進行方向判定プログラムは、Ｘ軸方向を推定移動方向として移動する速さを取得するスピード取得ステップと、前記Ｘ軸に直交するＹ軸方向の加速度実測値を取得するＹ軸加速度取得ステップと、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸の双方に直交するＺ軸回りの角速度を取得するＺ軸角速度取得ステップと、取得した前記速さと、前記角速度と、前記加速度実測値と、に基づいて、進行方向を判定する進行方向判定ステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする。

さらに、請求項６に記載の記録媒体は、請求項５に記載の進行方向判定プログラムを記録したことを特徴とする。

本実施の形態における進行方向判定装置の概略構成を示すブロック図である。本実施の形態における座標系の定義を示す図である。本実施の形態における動作原理を説明する図である。本実施の形態における進行方向判定処理を示すフローチャートである。本実施の形態における駆動輪センサプレートの正面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施の形態における進行方向判定装置の概略構成を示すブロック図であり、図２は、本実施の形態における座標系の定義を示すものである。なお、図２に示すように、本進行方向判定装置は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸が、それぞれ車両のロール軸、ピッチ軸およびヨー軸と一致するように車両に取り付けられている。

図１に示すように、進行方向判定装置１００は、車両１０の速さＶを検出する車速センサ１１１と、ピッチ軸方向の加速度実測値ａｙを検出する加速度センサ１１２と、ヨー軸回りの角速度ωを検出するヨージャイロ１１３と、進行方向を判定する進行方向判定部１２０と、判定した進行方向を運転制御装置に出力する進行方向出力部１３０と、を備えている。

車速センサ１１１は、車両１０のロール軸、すなわち、Ｘ軸方向の速さＶを検出するスピード検出手段である。ここで、車速センサ１１１は、車両１０の速さＶ、すなわち、速度の大きさは測定することができるものの、方向は測定することができず、車両１０が前進しているのか後進しているのかは、判定することができない。

例えば、車速センサ１１１がＧＰＳ受信装置である場合、車両１０の位置の変化から車両１０の速さＶを求めることはできるが、車両１０が前進しているのか後進しているのかは、判断することができない。また、車両１０に取り付けられた車速センサ１１１については、後述する。

加速度センサ１１２は、車両１０のピッチ軸方向、すなわち、Ｙ軸方向の加速度実測値ａｙを検出するＹ軸加速度検出手段である。加速度センサ１１２は、車両１０の左右方向に実際にかかる加速度実測値ａｙを、実測するものである。ヨージャイロ１１３は、車両１０のヨー軸、すなわち、Ｚ軸回りの角速度ωを検出するＺ軸角速度検出手段である。

進行方向判定部１２０は、車速センサ１１１に検出された速さＶと、加速度センサ１１２に検出された加速度実測値ａｙと、ヨージャイロ１１３に検出された角速度ωと、に基づいて、車両１０の進行方向を判定する進行方向判定手段である。
また、進行方向判定部１２０は、ピッチ軸方向の加速度理論値ａｔを算出する加速度理論値算出部１２１と、加速度理論値ａｔの方向と加速度実測値ａｙの方向とを比較する理論値実測値比較部１２２と、を有している。

加速度理論値算出部１２１は、車速センサ１１１に検出された速さＶと、ヨージャイロ１１３に検出された角速度ωと、の積ωＶを算出し、車両１０のピッチ軸方向の加速度理論値ａｔを算出する加速度理論値算出手段である。
理論値実測値比較部１２２は、加速度理論値算出部１２１に算出された加速度理論値ａｔの方向と、加速度センサ１１２に検出された加速度実測値ａｙの方向と、を比較することにより、車両１０の進行方向を判定する理論値実測値比較手段である。具体的には、上記加速度理論値ａｔの方向と、上記加速度実測値ａｙの方向と、が同一方向であれば前進と判定し、逆方向であれば後進と判定する。

これにより、進行方向判定部１２０は、速さＶと、角速度ωと、の積により加速度理論値ａｔ＝ωＶを算出し、算出した加速度理論値ａｔの方向と、加速度センサに検出された加速度実測値ａｙの方向と、を比較し、同一方向であれば前進と判定し、同一方向でなければ後進と判定するので、本進行方向判定装置１００の外部からの情報を用いずに進行方向を判定することができる。

進行方向出力部１３０は、進行方向判定部１２０が判定した進行方向を、車両１０の運転制御を行う運転制御装置に出力する進行方向出力手段である。
これにより、進行方向判定装置１００は、進行方向の判定結果を有効に活用させることができる。

次に、本実施の形態における車両１０の進行方向を判定するための動作原理について、説明する。
図３は、本実施の形態の進行方向判定装置１００における進行方向を判定する原理を説明する図である。

図３（ａ）に示すように、走行旋回中の車両１０には、旋回平面で移動方向と垂直な方向に移動速度に比例した大きさで慣性力が働く。具体的には、車両１０が、Ｘ軸方向に車速Ｖで走行し、ヨー軸の回りに角速度ωで旋回していると、Ｙ軸方向に、車速Ｖ＊角速度ωに比例した横Ｇ理論値ａｔが働く。

実際に、車両１０が、右カーブを車速Ｖ、角速度ωで旋回しながら、前進走行すると、左方向に横Ｇ実測値ａｙが検出される。このように、車両１０が前進走行している場合には、横Ｇ理論値ａｔと横Ｇ実測値ａｙとの方向が一致する。

また、図３（ｂ）に示すように、車両１０が、右カーブを車速Ｖ、角速度ωで旋回しながら、後進走行すると、移動方向が前進走行の場合と逆になり、角速度ωの符号（プラスマイナス）が反転するため、前進走行の場合と同様に、左方向に横Ｇ実測値ａｙが検出される。実際には、車両１０の移動方向はわからないため、計測された車速Ｖを前進と仮定して横Ｇ理論値ａｔを検出し、右方向に横Ｇ理論値ａｔが検出される。
したがって、本実施の形態の進行方向判定装置１００では、計測された車速Ｖを前進と仮定して検出した横Ｇ理論値ａｔと、加速度センサ１１２に検出された横Ｇ実測値ａｙと、の方向を比較することにより、車両１０の進行方向を検出するようにしている。

図４に、本進行方向判定装置１００における進行方向判定処理のフローチャートを示し、説明する。
なお、本進行方向判定装置１００は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有し、進行方向判定処理が記録された進行方向判定プログラムをＲＯＭに記憶し、ＣＰＵが、ＲＡＭをワーク領域として、進行方向判定プログラムを実行するようになっている。

図４に示すように、進行方向判定装置１００は、進行方向判定処理が開始されると、車速センサ１１１が検出した車両１０のロール軸方向の速さＶを取得する（ステップＳ１１）。次いで、進行方向判定装置１００は、ヨージャイロ１１３が検出した車両１０のヨー軸回りの角速度ωを取得する（ステップＳ１２）。

次に、進行方向判定装置１００は、車両１０のピッチ軸方向の加速度理論値ａｔを算出する（ステップＳ１３）。具体的には、進行方向判定装置１００は、車速センサ１１１に検出された速さＶと、ヨージャイロ１１３に検出された角速度ωと、の積を算出することにより、車両１０のピッチ軸方向の加速度理論値ａｔを算出する。

次いで、進行方向判定装置１００は、加速度センサ１１２が検出した車両１０のピッチ軸方向の加速度実測値ａｙを取得する（ステップＳ１４）。
次いで、進行方向判定装置１００は、算出した加速度理論値ａｔの符号と、加速度センサ１１２に検出された加速度実測値ａｙの符号と、が一致しているか否かを判定する（ステップＳ１５）。

進行方向判定装置１００は、加速度理論値ａｔの符号と加速度実測値ａｙの符号とが一致している場合には（ステップＳ１５でＹＥＳと判定）、車両１０は前進していると判定し（ステップＳ１６）、加速度理論値ａｔの符号と加速度実測値ａｙの符号とが一致していない場合には（ステップＳ１５でＮＯと判定）、車両１０は後進していると判定する（ステップＳ１７）。

次いで、進行方向判定装置１００は、上記判定結果を車両１０の運転制御装置に出力して（ステップＳ１８）、本進行方向判定処理を終了する。

次に、車両１０に取り付けられた車速センサ１１１の一例について、詳細に説明する。
図５は、車両１０の駆動輪に取り付けられた駆動輪センサプレートの正面図および車速センサが検出する検出信号を示す図である。

車速センサ１１１は、駆動軸センサプレート２１を検出することにより、駆動軸の回転速度Ｎｄを検出し、車両１０の車速Ｖを検出するものである。以下、車速センサ１１１の車速Ｖの検出処理について、具体的に説明する。
なお、上記回転速度Ｎｄとは、一般に自動車等を扱う場合に用いられる回転数、すなわち、１分間当たりの回転数［ｒｐｍ］を示すものである。

駆動軸センサプレート２１は、車両１０の駆動軸に取り付けられ、駆動軸と一体回転するようになっている。また、図５に示すように、駆動軸センサプレート２１は、外周に１０°ごとに信号歯が設けられ、１回転ごとの検出用に２歯欠歯した部分が１箇所あり、全周で３４歯の信号歯が設けられている。

車速センサ１１１は、電磁ピックを有し、駆動軸センサプレート２１の信号歯の突起により、駆動軸が回転すると、コイル部を通過する磁束が増減し、起電力が発生される。この発生電圧は、駆動軸センサプレート２１の突起部が車速センサ１１１に近づくときと離れるときとでは逆向きになるため、交流電流として現れる。また、車速センサ１１１は、この信号を矩形波に整形するようになっている。

したがって、車速センサ１１１は、駆動軸センサプレート２１を検出することにより、駆動軸の回転速度Ｎｄを検出することができ、この駆動軸の回転速度Ｎｄから車両１０の車速Ｖを検出することができる。

ところで、上記のように、駆動軸センサプレート２１は、外周の信号歯が等間隔に設けられ、欠歯個所が１箇所である。したがって、駆動軸の回転の速さは検出することができるものの、どちらの方向に回転しているのかは、検出することができない。このため、一般的には、シフトレバーの位置等を検出することにより、車両１０が前進しているか後進しているかを判断する。しかしながら、このように別の信号を入力できない場合には、前後進の判断ができないため、本実施の形態の車速センサ１１１では、速さＶ、すなわち、車両１０の速度の大きさのみの検出となっている。

以上のように、本実施の形態における進行方向判定装置１００は、車両１０の速さＶを検出する車速センサ１１１と、ピッチ軸方向の加速度実測値ａｙを検出する加速度センサ１１２と、ヨー軸回りの角速度ωを検出するヨージャイロ１１３と、進行方向を判定する進行方向判定部１２０と、を備え、上記検出された速さＶと、角速度ωと、加速度実測値ａｙと、に基づいて、進行方向を判定することができ、外部からシフトポジションや操舵角等の情報を取得せずに、進行方向を判定することができる。

また、本進行方向判定方法、進行方向判定プログラムおよび進行方向判定プログラムを記録した記録媒体においても同様に、車両１０の速さＶ、加速度実測値ａｙ、角速度ωを検出し、これらにより進行方向を判定することができ、外部からシフトポジションや操舵角等の情報を取得せずに、進行方向を判定することができる。

１０車両
１００進行方向判定装置
１１１車速センサ
１１２加速度センサ
１１３ヨージャイロ
１２０進行方向判定部
１２１加速度理論値算出部
１２２理論値実測値比較部
１３０進行方向出力部

Claims

Ｘ軸方向を推定移動方向として移動する速さを検出するスピード検出手段と、
前記Ｘ軸に直交するＹ軸方向の加速度実測値を検出するＹ軸加速度検出手段と、
前記Ｘ軸および前記Ｙ軸の双方に直交するＺ軸回りの角速度を検出するＺ軸角速度検出手段と、
前記スピード検出手段に検出された速さと、前記Ｚ軸角速度検出手段に検出された角速度と、前記Ｙ軸加速度検出手段に検出された加速度実測値と、に基づいて、進行方向を判定する進行方向判定手段と、
を備えたことを特徴とする進行方向判定装置。
前記進行方向判定手段は、
前記スピード検出手段に検出された速さと、前記Ｚ軸角速度検出手段に検出された角速度と、の積により前記Ｙ軸方向の加速度理論値を算出する加速度理論値算出手段と、
前記加速度理論値算出手段に算出された加速度理論値の方向と、前記Ｙ軸加速度検出手段に検出された加速度実測値の方向と、を比較することにより、前記進行方向を判定する理論値実測値比較手段と、
を有していることを特徴とする請求項１に記載の進行方向判定装置。
前記進行方向判定手段が判定した進行方向を、車両の運転制御を行う運転制御装置に出力する進行方向出力手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の進行方向判定装置。
Ｘ軸方向を推定移動方向として移動する速さを検出するスピード検出ステップと、
前記Ｘ軸に直交するＹ軸方向の加速度実測値を検出するＹ軸加速度検出ステップと、
前記Ｘ軸および前記Ｙ軸の双方に直交するＺ軸回りの角速度を検出するＺ軸角速度検出ステップと、
前記スピード検出ステップで検出された速さと、前記Ｚ軸角速度検出ステップで検出された角速度と、前記Ｙ軸加速度検出ステップで検出された加速度実測値と、に基づいて、進行方向を判定する進行方向判定ステップと、
を備えたことを特徴とする進行方向判定方法。
Ｘ軸方向を推定移動方向として移動する速さを取得するスピード取得ステップと、
前記Ｘ軸に直交するＹ軸方向の加速度実測値を取得するＹ軸加速度取得ステップと、
前記Ｘ軸および前記Ｙ軸の双方に直交するＺ軸回りの角速度を取得するＺ軸角速度取得ステップと、
取得した前記速さと、前記角速度と、前記加速度実測値と、に基づいて、進行方向を判定する進行方向判定ステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とする進行方向判定プログラム。
請求項５に記載の進行方向判定プログラムを記録したことを特徴とする記録媒体。