JP2016200397A - 路面プロファイル補正プログラムおよび路面プロファイル補正装置 - Google Patents
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Abstract
Description
|H|=√(Py/Px) ・・・(1)
ただし、各記号は以下を表す。
|H|:振幅利得
Px:基準プロファイルを高速フーリエ変換して得られる信号のパワースペクトル密度
Py:測定プロファイルを高速フーリエ変換して得られる信号のパワースペクトル密度
(解析セグメントの先頭のデータ点)=(2n−1×i+1)−2n−1 ・・・(2)
路面測定装置に固有の波長検出特性をキャンセルするには、当該路面測定装置に固有の波長検出特性と逆数の波長応答を有する特殊な補正フィルタが必要である。この補正フィルタの設計に際しては、図2に示すように、空間領域での設計と、空間周波数領域での設計が考えられる。
上述したとおり、本実施形態では、路面測定装置として路面平坦性測定装置を用いている。この路面平坦性測定装置で測定された加速度データは、所定の周波数で取得されるため、走行速度によってサンプリング間隔が異なる。例えば、時速60kmで走行する車両の加速度データが500Hzで取得された場合、サンプリング間隔は約3.3cm(≒6000000(cm)/3600(s)/500)となる。
路面プロファイルは、様々な波長と振幅を有する波の複合体として捉えることができ、図3に示すような波状特性による分類が可能である。すなわち、路面の有する波状特性の波長によって、「ミクロテクスチャ」、「マクロテクスチャ」、「メガテクスチャ」、「平坦性(ラフネス)」および「横断勾配、坂」の五区分に分類される。そして、これら五区分に対して、「乗り心地」、「安全性」、「騒音」および「走行費用」等のような、路面が誘因となって発生する車両や乗員の動的応答特性に関連する尺度が関連付けられる。
高速フーリエ変換を用いるには、2n(n:自然数)個のサンプリングデータが必要であり、サンプリング間隔が固定されている場合、空間周波数分解能はデータ長により決定される。一方、スペクトルの瞬時的な位置変化を見る場合には、距離分解能を上げる(解析セグメント長を短くする)必要があり、より少ないデータ長での高速フーリエ変換を実行する必要があるが、この場合、空間周波数分解能は低下する。すなわち、空間周波数分解能と距離分解能とはトレードオフの関係にある。
(解析セグメントの先頭のデータ点)=(512×i+1)−512 ・・・(2)
すなわち、解析セグメントのデータ点数が2n(n:自然数)個の場合、i番目の解析セグメントの先頭のデータ点は、下記式(2’)により表される。
(解析セグメントの先頭のデータ点)=(2n−1×i+1)−2n−1 ・・・(2’)
高速フーリエ変換は、分割された各解析セグメントの無限繰り返しを仮定し計算を行うものである。このため、無限に拡張された路面プロファイルをそのまま高速フーリエ変換すると、始終点部が不連続となるエッジ効果により、分割位置によって高速フーリエ変換の結果に誤差が生じることとなる。
路面測定装置に固有の波長検出特性を算出するには、まず、測定プロファイルを空間領域の信号から空間周波数領域の信号に変換する。ただし、本実施形態において、当該変換処理に用いる高速フーリエ変換は、その計算結果が複素数である。このため、補正フィルタ算出部31は、路面測定装置の水準測量に対する振幅利得を求めるにあたり、各解析セグメントごとにパワースペクトル密度(PSD:Power Spectral Density)を算出することとした。
|H|=√(Py/Px) ・・・(1)
ただし、各記号は以下を表す。
|H|:振幅利得
Px:基準プロファイルを高速フーリエ変換して得られる信号のパワースペクトル密度
Py:測定プロファイルを高速フーリエ変換して得られる信号のパワースペクトル密度
ゲイン(dB)=10Log10(|H|)
路面測定装置による測定プロファイルから実際の路面プロファイル(基準プロファイル)を推定するためには、上述したとおり、路面測定装置に固有の波長検出特性をキャンセルしうる補正フィルタが必要となる。よって、本実施形態では、補正フィルタ算出部31が、路面測定装置に固有の波長検出特性の逆数を補正フィルタとして算出するようになっている。
本実施形態において、補正プロファイル算出部32は、補正しようとする任意の範囲における測定プロファイルを取得するにあたり、補正フィルタ算出部31と同様の処理を実行する。具体的には、上記(1−2)で上述したとおり、補正プロファイル算出部32は、10cmピッチのサンプリング間隔でデータ点を抽出する。また、上記(1−3)で上述したとおり、補正プロファイル算出部32は、平坦性のモニタリングに必要な0.5〜50mの波長帯域にフィルタリングするようになっている。
補正プロファイル算出部32は、補正フィルタ算出部31と同様、測定プロファイルを1024個のデータ点からなる複数の解析セグメントに分割する。また、その際、各解析セグメントを前後の解析セグメントと50%(512個)ずつ重複させるようになっている。しかしながら、図5に示すように、測定プロファイルの始点から512個のデータ点、および終点から512個のデータ点については、重複させるためのデータ点が存在しない。このため、当該区間については、フィルタ処理における過渡応答区間となる。
補正プロファイル算出部32は、拡張した測定プロファイルに対して、補正フィルタ算出部31と同様の処理を実行する。具体的には、上記(1−4)で上述したとおり、補正プロファイル算出部32は、測定プロファイルを1024個のデータ点からなる複数の解析セグメントに分割する。また、その際、補正プロファイル算出部32は、各解析セグメントを前後の解析セグメントと50%(512個)重複させながら分割するようになっている。
補正プロファイル算出部32は、各解析セグメントを高速フーリエ変換する前に、補正フィルタ算出部31と同様の処理を実行する。具体的には、上記(1−5)で上述したとおり、補正プロファイル算出部32は、始終点に向かって振幅を減衰させる窓関数を各解析セグメントに適用する。これにより、高速フーリエ変換のスペクトル漏れの原因となるエッジ効果が最小化されるとともに、周波数領域の結果のスペクトル分解能が向上する。
補正プロファイル算出部32は、補正フィルタを適用するに際し、補正フィルタ算出部31と同様の処理を実行する。具体的には、上記(1−6)で上述したとおり、補正プロファイル算出部32は、高速フーリエ変換を用いて測定プロファイルを空間領域の信号から空間周波数領域の信号に変換する。
補正プロファイル算出部32は、補正フィルタを適用した各解析セグメントのデータ点に対し、1024点の逆高速フーリエ変換により空間領域の信号へ逆変換する。また、空間領域へ逆変換されたデータ点に対して、窓関数の逆関数を乗じ、当該窓関数によって低減されていた始終点における振幅を復元させる。
1.所定の路面測定装置によって測定された路面プロファイルにおいて、当該路面測定装置に固有の波長検出特性をキャンセルし、路面プロファイルの精度を向上することができる。
2.補正フィルタが空間周波数領域で設計されるため、任意の波長における振幅利得を簡単に線形に変化させることができる。
3.適切なデータ点数の解析セグメントに分割するため、空間周波数分解能と距離分解能とのトレードオフに対処することができる。
4.路面プロファイルの波長帯域を適宜選択することにより、路面の様々な波状特性を解析することができる。
5.解析セグメントを前後の解析セグメントと重複させて分割するため、始終点におけるデータのばらつきを低減することができる。
6.各解析セグメントに窓関数を適用するため、エッジ効果を最小化でき、高速フーリエ変換のスペクトル漏れを抑制するとともに、周波数領域の結果のスペクトル分解能を向上することができる。
7.測定プロファイルの前端部および後端部を拡張することで、フィルタ処理における過渡応答区間を処理することができる。
1a 路面プロファイル補正プログラム
2 記憶手段
3 演算処理手段
21 プログラム記憶部
22 基準プロファイル記憶部
23 測定プロファイル記憶部
24 補正フィルタ記憶部
25 補正プロファイル記憶部
31 補正フィルタ算出部
32 補正プロファイル算出部
Claims (8)
- 所定の路面測定装置によって測定された、路面の上下方向における変位量を示す路面プロファイルを補正する路面プロファイル補正プログラムであって、
前記路面測定装置に固有の波長検出特性と逆数の波長応答を有する補正フィルタを算出する補正フィルタ算出部と、
前記路面測定装置によって測定された路面プロファイルである測定プロファイルを空間周波数領域の信号に変換し、前記補正フィルタを適用してから空間領域の信号に逆変換することにより、補正後の前記測定プロファイルである補正プロファイルを算出する補正プロファイル算出部と
してコンピュータを機能させる、路面プロファイル補正プログラム。 - 前記補正フィルタ算出部は、水準測量によって測定された路面プロファイルである基準プロファイル、および前記基準プロファイルと同一範囲における前記測定プロファイルのそれぞれから所定の波長帯域を抽出し、2n(n:自然数)個のデータ点からなる複数の解析セグメントに分割した後、下記式(1)で得られる各解析セグメントごとの振幅利得を平均化して逆数にすることで前記補正フィルタを算出する、請求項1に記載の路面プロファイル補正プログラム。
|H|=√(Py/Px) ・・・(1)
ただし、各記号は以下を表す。
|H|:振幅利得
Px:基準プロファイルを高速フーリエ変換して得られる信号のパワースペクトル密度
Py:測定プロファイルを高速フーリエ変換して得られる信号のパワースペクトル密度 - 前記補正プロファイル算出部は、任意の範囲における前記測定プロファイルを2n(n:自然数)個のデータ点からなる複数の解析セグメントに分割した後、各解析セグメントを高速フーリエ変換し、前記補正フィルタを適用してから逆高速フーリエ変換することで前記補正プロファイルを算出する、請求項2に記載の路面プロファイル補正プログラム。
- 前記補正フィルタ算出部および前記補正プロファイル算出部は、下記式(2)で表される先頭のデータ点から2n(n:自然数)個のデータ点からなる解析セグメントをi番目の解析セグメントとして分割する、請求項3に記載の路面プロファイル補正プログラム。
(解析セグメントの先頭のデータ点)=(2n−1×i+1)−2n−1 ・・・(2) - 前記補正フィルタ算出部および前記補正プロファイル算出部は、前記解析セグメントを高速フーリエ変換する前に、始終点に向かって振幅を減衰させる窓関数を適用する、請求項3または請求項4に記載の路面プロファイル補正プログラム。
- 前記補正プロファイル算出部は、前記測定プロファイルを前記解析セグメントに分割する前に、前記測定プロファイルの前端部に、始点から2n−1個のデータ点を反転させて連結するとともに、前記測定プロファイルの後端部に、終点から2n−1個のデータ点を反転させて連結する、請求項3から請求項5のいずれかに記載の路面プロファイル補正プログラム。
- 前記補正プロファイル算出部は、前記補正フィルタが適用された前記解析セグメントを逆高速フーリエ変換した後、前端部および後端部に連結された2n−1個のデータ点をカットする、請求項6に記載の路面プロファイル補正プログラム。
- 所定の路面測定装置によって測定された、路面の上下方向における変位量を示す路面プロファイルを補正する路面プロファイル補正装置であって、
前記路面測定装置に固有の波長検出特性と逆数の波長応答を有する補正フィルタを算出する補正フィルタ算出部と、
前記路面測定装置によって測定された路面プロファイルである測定プロファイルを空間周波数領域の信号に変換し、前記補正フィルタを適用してから空間領域の信号に逆変換することにより、補正後の前記測定プロファイルである補正プロファイルを算出する補正プロファイル算出部と
を有する、路面プロファイル補正装置。
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CN113722798A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-11-30 | 山东省交通科学研究院 | 一种低噪音微表处级配设计方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03221807A (ja) * | 1990-01-26 | 1991-09-30 | Mitsubishi Motors Corp | 路面計測方法 |
US5065618A (en) * | 1990-11-14 | 1991-11-19 | Hodges Transportation Inc. | Method and apparatus for determining terrain surface profiles |
JP2001336927A (ja) * | 2000-05-30 | 2001-12-07 | Tokimec Inc | 縦断形状測定装置 |
JP2009139325A (ja) * | 2007-12-10 | 2009-06-25 | Mazda Motor Corp | 車両用走行路面検出装置 |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03221807A (ja) * | 1990-01-26 | 1991-09-30 | Mitsubishi Motors Corp | 路面計測方法 |
US5065618A (en) * | 1990-11-14 | 1991-11-19 | Hodges Transportation Inc. | Method and apparatus for determining terrain surface profiles |
JP2001336927A (ja) * | 2000-05-30 | 2001-12-07 | Tokimec Inc | 縦断形状測定装置 |
JP2009139325A (ja) * | 2007-12-10 | 2009-06-25 | Mazda Motor Corp | 車両用走行路面検出装置 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021056245A (ja) * | 2020-12-25 | 2021-04-08 | 株式会社共和電業 | 路面平坦性計測装置、路面平坦性計測システム、方法、および、プログラム |
JP7422065B2 (ja) | 2020-12-25 | 2024-01-25 | 株式会社共和電業 | 路面平坦性計測装置、路面平坦性計測システム、方法、および、プログラム |
CN113722798A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-11-30 | 山东省交通科学研究院 | 一种低噪音微表处级配设计方法 |
CN113722798B (zh) * | 2021-08-31 | 2024-05-07 | 山东省交通科学研究院 | 一种低噪音微表处级配设计方法 |
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