JP2013140072A - 車両傾斜検知装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】送信信号を電波として放射する送信手段1と、路面で反射した電波を2箇所で受信して第1,2の受信信号を取得し、当該各受信信号を送信信号で直交検波して第1,2の振幅値及び第1,2の位相値を算出する受信手段2と、第1,2の位相値の位相差から車両の傾斜角度を算出する傾斜角度演算器302と、第1,2の振幅値の標準偏差及び第1,2の位相値の標準偏差から車両状態を判定する車両状態判定器306と、第1,2の振幅値の標準偏差及び傾斜角度の標準偏差から路面状態を判定する路面状態判定器307と、傾斜角度、車両状態及び路面状態に基づいて、最終的な傾斜角度を算出する出力信号演算器308とを備えた。
【選択図】図1
Description
また、車両状態として走行及び停止しか判定できず、例えば、高速道路走行中における道路の繋ぎ目や、踏み切り等、局所的に生じる路面の急激な凹凸の変化を検出できないため、平均値処理しても傾斜角度を精度よく検知できないという課題もあった。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る車両傾斜検知装置の構成を示すブロック図である。
車両傾斜検知装置は、図1に示すように、送信手段1、受信手段2及び傾斜角度演算手段3から構成されている。
第2の増幅器204は、第2の受信アンテナ202からの第2の受信信号を所定のレベルまで電力増幅するものである。この第2の増幅器204により電力増幅された第2の受信信号は第2の直交検波器206へ出力される。
第2の直交検波器206は、第2の増幅器204からの第2の受信信号と発振器101からの発振信号(送信信号)とで直交検波を行い、第2の振幅値及び第2の位相値を算出するものである。この第2の直交検波器206により算出された第2の振幅値及び第2の位相値を示す信号は傾斜角度演算手段3へ出力される。
車両傾斜検知装置の動作では、図2に示すように、まず、送信手段1は、所定の送信信号を電波として放射する(ステップST1)。すなわち、まず、発振器101は、予め設定した周波数、振幅及び位相をもつ信号を送信信号として発振し、増幅器102は、この送信信号を所定のレベルまで電力増幅する。そして、送信アンテナ103は、この送信信号を電波として路面へ放射する。なお、送信信号の周波数帯としては、24GHz帯域、及び、24GHzから29GHzの帯域がある。
次いで、傾斜角度演算器302は、振幅位相演算器301からの位相差を示す信号に基づいて、車両の路面に対する傾斜角度を算出する(ステップST4)。
図3は車両傾斜検知装置による電波の伝播経路を説明する図である。具体的には、送信アンテナ103から放射された電波が路面で反射し第1の受信アンテナ201と第2の受信アンテナ202へ伝播する経路を示した説明図である。
なお、図3では、送信アンテナ103、第1の受信アンテナ201及び第2の受信アンテナ202が同一平面上に直線配置され、かつ、第1の受信アンテナ201と第2の受信アンテナ202が送信アンテナ103を中心として等間隔に配置されている。
そして、経路差(L1−L2)、波長λ、及び、IQ信号から得られた位相差φには、以下の関係式(1)が成り立つ。
φ=2π×(L1―L2)/λ (1)
この図4に示すように、傾斜角度と位相差には一対一の関係があり、位相差から傾斜角度を算出することができる。
ここで、周波数が高くなると波長が短くなり上式(1)のλが小さくなる。そのため、図5に示すように、経路差が一定でも周波数が高くなると位相差は大きくなり、周波数と位相差には図中の直線に示した関係が成り立つ。
図6,7は、車両状態判定器306において車両状態を判定する際に用いる閾値の一例を示した図である。横軸は時間を表し、縦軸は、図6では振幅標準偏差、図7では位相標準偏差をそれぞれ表している。
車両が振動し車両と路面間の距離が変化すると第1,2の受信信号の電波伝搬経路長が変化し振幅や位相の絶対値が変化する。この変化により、車両状態(例えば、車両の走行・停止や、道路の繋ぎ目や踏み切り等の局所的な凹凸面の走行等)を判定する。
なお、図6,7に示す第2の領域はその他の路面を車両が走行していることを示す領域である。
そして、振幅や傾斜角度の変化により、路面状態(例えば、道路の繋ぎ目や踏み切り等の局所的な凹凸面の有無等)を判定する。
一方、振幅標準偏差が比較的大きい場合には車両が走行中であると判定できる。この際、位相標準偏差及び角度標準偏差が比較的小さい場合には、平坦な路面を走行中であると判定できる。また、位相標準偏差及び角度標準偏差が比較的大きい場合には、局所的な凹凸面を走行中であると判定できる。また、位相標準偏差が比較的小さく角度標準偏差が比較的大きい場合には、比較的緩やかな凹凸面を走行中であると判定できる。
ここで、出力信号演算器308は、車両走行中と判定されているときに計測された過去複数点の傾斜角度の平均値を傾斜角度として出力する。なお、踏み切り等を走行しているときに計測された傾斜角度は除外する。また、領域ごとに重み係数を割り振り、過去複数点の傾斜角度の重み付け平均値を傾斜角度として出力するようにしてもよい。
また、路面の凹凸によって変化する車両の傾斜角度を受信信号の振幅及び傾斜角度の時間変化として高精度に検出し、振幅及び傾斜角度の標準偏差を所定の閾値で区切られた領域に割り当てることで路面状態を判定し、この路面状態を傾斜角度算出に利用しているため、精度よく傾斜角度を求めることができる。
図9はこの発明の実施の形態2に係る車両傾斜検知装置の構成を示すブロック図である。図9に示す実施の形態2に係る車両傾斜検知装置は、図1に示す実施の形態1における送信手段1の発振器101と増幅器102との間に移相器104及び可変減衰器105を追加し、傾斜角度演算手段3に診断信号制御器(診断信号制御手段)309及び診断校正演算器(正常性判定手段、校正値取得手段)310を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
なお、振幅位相演算器301は、抽出した第1,2の受信信号の第1,2の振幅値及び第1,2の位相値を示す信号を診断校正演算器310へも出力する。また、出力信号演算器308は、算出した傾斜角度を示す信号を診断校正演算器310を介して外部へ出力する。
また、診断校正演算器310は、変化量が予め設定した範囲内にある場合、装置の経時変化等によって生じる微小な変化を再校正するための校正値を取得する。校正値としては、第1,2の直交検波器205,206から出力されるIQ信号のI信号及びQ信号のオフセット補正値、IQ信号の振幅補正値、IQ信号の位相補正値がある。この診断校正演算器310により取得された較正値を示す信号は傾斜角度演算器302へ出力される。
そして、傾斜角度演算器302は、診断校正演算器310からの校正値を示す信号を考慮して車両の傾斜角度を算出する。
Claims (3)
- 車両に設けられ、所定の送信信号を電波として放射する送信手段と、
前記車両に設けられ、前記送信手段により放射され路面で反射した電波を2箇所で受信して第1,2の受信信号を取得し、当該第1,2の受信信号を前記送信信号で直交検波して第1,2の振幅値及び第1,2の位相値を算出する受信手段と、
前記受信手段により算出された第1,2の位相値の位相差から、前記車両の前記路面に対する傾斜角度を算出する傾斜角度演算手段と、
前記受信手段により算出された第1,2の振幅値の標準偏差、及び、前記受信手段により算出された第1,2の位相値の標準偏差から、車両状態を判定する車両状態判定手段と、
前記受信手段により算出された第1,2の振幅値の標準偏差、及び、前記傾斜角度演算手段により算出された傾斜角度の標準偏差から、路面状態を判定する路面状態判定手段と、
前記傾斜角度演算手段により算出された傾斜角度、前記車両状態判定手段による判定結果及び前記路面状態判定手段による判定結果に基づいて、最終的な傾斜角度を演算する出力信号演算手段と
を備えた車両傾斜検知装置。 - 前記車両状態判定手段は、前記第1,2の振幅値の標準偏差及び前記第1,2の位相値の標準偏差が、所定の閾値で区切られた複数の領域のうち、いずれの領域に位置するかを判定することで、車両状態を判定し、
前記路面状態判定手段は、前記第1,2の振幅値の標準偏差及び前記傾斜角度の標準偏差が、所定の閾値で区切られた複数の領域のうち、いずれの領域に位置するかを判定することで、路面状態を判定する
ことを特徴とする請求項1記載の車両傾斜検知装置。 - 前記送信手段による送信信号の振幅及び位相を制御する診断信号制御手段と、
前記受信手段により算出された第1,2の振幅値及び第1,2の位相値、及び、前記診断信号制御手段による振幅及び位相の制御信号に基づいて、前記出力信号演算手段により演算された傾斜角度の正常性を判定する正常性判定手段と、
前記正常性判定手段により傾斜角度が正常であると判定された場合に、当該傾斜角度に対する校正値を取得する校正値取得手段とを備え、
前記傾斜角度演算手段は、前記校正値取得手段により取得された校正値を考慮して前記傾斜角度を算出する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の車両傾斜検知装置。
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