JP3346189B2 - 車両運動量検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両運動量検出装置
に関し、車両の各種運動量を検出する車両運動量検出装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より光学的に車両運動量を検出する
装置が提案されている。例えば、特開昭５２−１０３３
５６号公報には、地上側にオプティカルガイドを設け、
車両側に光源と２つの受光器を設け、受光器の受光時間
及び受光地点に基づき車両の速度及び位置を検出するこ
とが記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来装置では地上側に
オプティカルガイドを設けなければならないためコスト
が高い。また得られる情報が車両の速度と位置に限られ
るため、実用性に欠けるという問題があった。

【０００４】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
車両に搭載する装置だけで車両の各種の運動量を正確に
検出できる車両運動量検出装置を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、図１に示すように車両に搭載され、路面に少なくと
も２つのマークを形成するマーク形成手段Ｍ１と、上記
路面に形成されたマークを所定時間間隔で撮像する撮像
手段Ｍ２と、複数の撮像画像から上記マークの所定時間
の位置変化を検出して上記車両の運動量として車高情報
とピッチング情報とローリング情報とを算出する演算手
段Ｍ３とを有する。

【０００６】

【０００７】

【０００８】

【０００９】このように、３つのマークの時間変化から
車高情報とピッチング情報とローリング情報のように車
両の３次元運動の運動量を得ることができる。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
車両運動量検出装置において、前記マーク形成手段は、
車速が大なるほど短かい時間間隔でマークを形成する。

【００１１】このように車速が大なるほど短かい時間間
隔でマークを形成するため、マークの間隔を車速に拘ら
ず略一定とすることができ、複数のマークを撮像範囲内
に形成することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図２は本発明の一実施例の概略構
成図である。同図中、マーク形成手段Ｍ１としてのレー
ザ光源１０は例えば赤外レーザ光を出射するレーザダイ
オードであり、電子制御回路（ＥＣＵ）１２の駆動制御
によってパルス状のレーザ光を出射する。レーザ光源１
０から出射されたレーザ光はビームスプリッタ１４を透
過し、レンズ１６を通して路面に照射される。また、路
面の映像はレンズ１６を通し、ビームスプリッタ１４で
反射され、レンズ１８でＩＲ−ＣＣＤ等の撮像手段Ｍ２
としての赤外線撮像素子２０上に結像される。この赤外
線撮像素子２０の出力する路面の画像データは演算手段
Ｍ３としてのＥＣＵ１２に供給される。上記のレーザ光
源１０から撮像素子２０までの全ては車両に搭載され
る。

【００１３】電子制御装置１２は図３に示すようにマイ
クロコンピュータで構成され、中央処理ユニット（ＣＰ
Ｕ）２２と、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）２４と、ラ
ンダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２６と、ビテオランダ
ムメモリ（ビテオＲＡＭ）２８と、入力ホート回路３０
と、出力ポート回路３２とを有し、これらの間はコモン
バス３４で相互に接続されている。

【００１４】入力ポート回路３０には赤外線撮像素子２
０から画像データが供給され、この画像データはビデオ
ＲＡＭ２８に格納される。ＣＰＵ２２はＲＡＭ２４に格
納されている制御プログラムに基づいて後述する種々の
演算を行い、その際にＲＡＭ２６が作業領域として使用
される。またＣＰＵ２２は出力ポート３２を介して駆動
回路３６に制御信号を供給し、駆動回路３６からレーザ
光源１０に駆動電流を流させる。

【００１５】ここで、レーザ光源１０から路面に赤外レ
ーザ光を照射すると、路面の照射点の温度が上昇し、こ
の路面の赤外線撮像画像上では上記の照射点が熱点とし
てマークされる。このため、車両が運動しているときに
パルス状の赤外レーザ光を路面に照射すると、図４
（Ａ），（Ｂ）に示すように、路面上に車両４０の運動
に従って周囲よりも温度の高い点のマークが形成され、
図５に示すような熱点Ｐ０〜Ｐ３の赤外線撮像画像が得
られる。

【００１６】次に、単一の熱点について時間間隔Δｔで
撮像した２つの画像から車両運動情報を得る場合につい
て説明する。図６に示す２つの画像の合成画像におい
て、点Ｐ₀ ’は時刻ｔ₀ における画面上の熱点位置、点
Ｐ₀ は時刻ｔ₀ から時間Δｔ経過後の時刻ｔ₁ における
画面上の熱点位置である。点Ｐ₀ ’，Ｐ₀ 夫々の画面上
でのＸＹ座標をＰ₀'＝（Ｐ₀'_x ，Ｐ₀'_y ），Ｐ₀ ＝（Ｐ
_0x，Ｐ_0y）とすると対地速度情報としての車速Ｖ，移動
方向情報である移動方向θは次のように表わされる。

【００１７】

【数１】

【００１８】Ｙ軸がθ＝０のときの車両移動方向であ
り、一般に車両では（Ｐ_0y−Ｐ₀'_y ）≫（Ｐ_0x−
Ｐ₀'_x ）であるため、次式が得られる。

【００１９】

【数２】

【００２０】時刻ｔ₀ における車速をＶ₀ とすると加速
度αは次式で表わされる。 α＝（Ｖ−Ｖ₀ ）／Δｔ …（３） また、走行距離ＬはＶ・Δｔを積算して求めることがで
きる。図７は単一の熱点から車両運動量を算出する際の
ＥＣＵ１２が実行する処理のフローチャートを示す。同
図中、ステップＳ１０でレーザ光源１０にパルス状の電
流を供給して熱点Ｐ₀ を形成する。次にステップＳ１２
で赤外線撮像素子２０からの画像データを読み込んで、
その画面上での熱点Ｐ₀ のＸＹ座標を熱点Ｐ₀'として保
存する。また、タイマｔをゼロにリセットする。

【００２１】次にステップＳ１４でタイマｔが単位時間
Δｔとなるまで計時を行い、ｔ＝Δｔとなった時点でス
テップＳ１６に進む。ステップＳ１６では赤外線撮像素
子２０からの画像データを読み込んで、その画面上での
熱点のＸＹ座標を熱点Ｐ₀ とする。ステップＳ１８では
（１）式，（２）式，（３）式の演算を行って移動方向
θ，車速Ｖ，加速度α夫々を求める。更にステップＳ２
０で車両走行距離Ｘを次式により積算する。なお、Δ
ｔ’はステップＳ１０及びＳ１２の実行時間である。

【００２２】Ｘ＝Ｘ＋Ｖ×（Δｔ＋Δｔ’） また車速Ｖを前回の車速Ｖ₀ に設定してステップＳ１０
に進む。このように、路面に形成された熱点の時間変化
から車両の運動量を検出するため、路面に対する車両の
運動量を正確に検出でき、路側等に地上側設備を設ける
必要がなく、またコストを低くでき、１つの熱点の時間
変化から対地速度情報と移動方向情報とを算出すること
ができ、また対地速度情報から加速度及び走行距離を得
ることができる。また、赤外レーザ光で路面に熱点をマ
ークとして形成し、これを赤外線画像により検出するた
め、路面を汚染することなくマークを形成できる。

【００２３】なお、上記実施例では熱点Ｐ₀'，Ｐ₀ の位
置からθ，Ｖ，αの演算を行っているが、図５における
隣接する２つの熱点Ｐ０，Ｐ１等によってθ，Ｖ，αを
求めても良い。ところで、ステップＳ２０におけるＶ・
Δｔを単位時間当りの移動距離ｘ（＝Ｖ・Δｔ）とす
る。この距離ｘは図８（Ａ）に×印で示すように時間変
化し、この時間変化はピッチング及びローリングでレー
ザ光及び撮像素子の光軸の路面に対する角度が変化する
ために生じたものである。車両は４輪のサスペンション
機構のスプリングの定数をバネ上重量によって固有振動
数が決まり、ピッチング及びローリングはこの固有振動
数で大きく振動する。バネ上重量は乗車人員及び荷物の
量によって変化し、その値は１Ｈｚ程度である。

【００２４】ここで、一定の時間間隔τで標本化した信
号ｘ（ｎ）に対し離散的フーリエ変換（ＤＦＴ）した信
号をＸ（ｋ）とする。但し、ω＝（２π／τ）・ｋであ
る。サンプル数をＮ、（０≦ｋ≦Ｎ−１）とするとＸ
（ｋ）は次式で表わされ、ω_s＝２π／τ間隔で表わさ
れる図８（Ｂ）に示すようなスペクトルとなる。

【００２５】

【数３】

【００２６】今、求める周波数範囲が既知である場合、
求めるＸ（ｋ）はその周波数範囲にある。Ｘ（ｋ）の最
大値及びｋを求めれば周波数成分の振幅及び固有振動数
が求まる。 ｆ_min ＜ｆ＜ｆ_max ∵ω＝２πｆ ｋ＝（ω・τ）／２π ｋ_min ＝Ｒound Ｄown （ｆ_min ・τ） ｆ_min ・τの切り捨てた整数 ｋ_max ＝Ｒound Ｕｐ （ｆ_max ・τ） ｆ_max ・τの切り上げた整数 ここで、サンプル数ＮはＫ_max ≠１以上必要であり、計
測時間はτ・（Ｎ−１）必要である。そしてＸ
（Ｋ_min ）〜Ｘ（Ｋ_max ）を計算し、その範囲のＸ
（ｋ）の最大値Ｍａｘ〔Ｘ（ｋ）〕が振幅（ローリング
量，ピッチング量）となり、その時のｋから固有周波数
ｆ（＝ｋ／τ）が得られる。

【００２７】図６に基づいてＶ_y ＝（Ｐ_0y−Ｐ₀'_y ）、
Ｖ_x ＝（Ｐ_0x−Ｐ₀'_x ）、τ＝Δｔとする。そしてＮ個
のＶ_y （ｎ），Ｖ_x （ｎ）からＰ（ｋ），Ｒ（ｋ）を求
める。

【００２８】

【数４】

【００２９】上記の各式においてｋ＝ｋ_min 〜ｋ_max の
中の下式で示すＰ（ｋ），Ｒ（ｋ）の最大値がピッチン
グ量Ｐ，ローリング量Ｒである。

【００３０】

【数５】

【００３１】Ｐ，Ｒ夫々が得られたときのＫをＫ_P ，Ｋ
_R とすると、ピッチング，ローリング夫々の固有振動周
波数ｆ_P ，ｆ_R はｆ_P ＝ｋ_P ／τ，ｆ_R ＝ｋ_R ／τで求
められる。図９はＥＣＵ１２で実行するピッチング量及
びローリング量を求める処理のフローチャートを示す。
同図中、ステップＳ５０で連続するＮ個のＶ_y ，Ｖ_x を
求める。次にステップＳ５２でｋ_min からｋ_max の間の
Ｐ（ｋ）を求める。そして、ステップＳ５４でＰ（ｋ）
の最大値をピッチング量Ｐとし、そのときのｋ_P からピ
ッチング固有振動周波数ｆ_P を求める。次に同様にして
ステップＳ５６でｋ _min からｋ_max の間のＲ（ｋ）を求
め、ステップＳ５８でＲ（ｋ）の最大値をローリング量
Ｒとし、そのときのＫ_R からローリング固有振動数ｆ_R
を求める。

【００３２】また、図６の移動方向θは撮像素子２０の
取り付け精度によって車両の直進時に必ずしもθ＝０と
はならない。このため、ハンドル操舵角が０で直進走行
している期間に上記移動方向θの値を平均し、その平均
値を０とするうに補正すれば良い。

【００３３】更に上記の移動方向θの微分値θ／ｄｔは
ヨーレートとして使用することができる。また、タイヤ
の操舵角θ_H から移動方向θを減算してタイヤ滑り角
（θ_H−θ）を得ることができる。車速センサで検出し
た車速Ｖ_S と、（２）式で得た車速Ｖとに差がある場
合、車速センサは車輪又は車軸の回転量から車速を推定
しているため、タイヤ径つまりタイヤ空気圧の変化が原
因の１つと考えられ、また、坂の傾斜によって前後輪の
タイヤへの重量配分が変化して車両が路面に対して傾い
ていることが原因の１つと考えられる。

【００３４】そこで、ＥＣＵ１２において次の図１０に
示す処理によってタイヤ空気圧及び路面傾斜角を判定す
ることができる。図９において、ステップＳ６０で車速
Ｖ_Sと車速Ｖとの差の絶対値が所定の閾値を越えたか否
かを判別し、越えてなければ処理を終了する。越えた場
合にはステップＳ６２で坂道判別を行う。ここではアク
セル開度と車速Ｖ_S 及びＶとの関係から登坂路又は下り
坂の坂道か否かを判別する。坂道ではない場合はステッ
プＳ６４のタイヤ空気圧判定ルーチンに進み、略一定ア
クセルかつ略一定車速時の車速Ｖ_S ，Ｖ夫々を得て比較
し、Ｖ_S −Ｖの値からタイヤ空気圧を判定する。また坂
道の場合はステップＳ６６の傾斜角演算ルーチンに進
み、車速Ｖ_S ，Ｖ夫々を得てＶ_S −Ｖの値から傾斜角を
演算する。

【００３５】また、ナビゲーションシステムでは車両の
進行方向を正確に検出する必要がある。コンパスにより
検出される方位は外乱ノイズのため常時正確に検出する
ことが困難であり、ＧＰＳによる方法は数百メートルの
位置誤差があるため、狭い範囲で進行方向を正確に検出
できない。従って現状ではハンドル操舵角と車速とから
得られる走行距離と、上記コンパス及びＧＰＳにより得
られる情報とを組み合わせて車両の進行方向を算出し、
地図データとのマッチング（マップマッチング）を行っ
ている。しかるに上記実施例で得られる車両移動方向θ
をハンドル操舵角の代りに用いれば移動方向θは実際の
移動方向であるため、より正確なナビゲーションを行う
ことができる。

【００３６】図１１（Ａ）に示すように曲率半径Ｒのカ
ーブを車両４０が走行してカーブを９０度公転する場
合、車両４０は矢印で示す進行方向を９０度自転させる
ことになる。車両４０の自転と公転とは別々の運動であ
るが、従来のヨーレートセンサはコリオリの力を利用し
てヨーレートを検出するため、自転と公転とを同時に検
出することになり、これらを独立して検出することはで
きなかった。

【００３７】２つの熱点について時間間隔Δｔで撮像し
た２つの画像を用いれば上記の自転と公転とを別々に検
出できる。図１１（Ｂ）に示す２つの画像の合成画像に
おいて、点Ｐ₀ ’，Ｐ₁ ’は時刻ｔ₀ での画面上の熱点
位置、点Ｐ₀ ，Ｐ₁ は時刻ｔ ₀ から単位時間Δｔ後の時
刻ｔ₁ での画面上の熱点位置である。公転では車両の移
動方向が変化しないため、時刻ｔ₁ での移動方向θ
₂ と、時刻ｔ₀ での移動方向θ'₂とが異なることは車両
の自転（スピン）によるものである。従って、自転情報
としてのスピン角θ_s 及びスピンレートβは次式で表わ
される。

【００３８】

【数６】

【００３９】ところで、図１２（Ａ）の示す自転角θ_s
と同図（Ｂ）に示す公転による回転角θ_k があった場
合、スピン角θ_s と公転情報としての公転による回転角
θ_k の回転の向きは逆である。図１１（Ｂ）の画像にお
いて、時刻ｔ₀ の２点Ｐ₀'，Ｐ ₁'の中点（Ｐ₀'＋Ｐ₁'）
／２と、時刻ｔ₁ の２点Ｐ₀ ，Ｐ₁ の中点（Ｐ₀ ＋
Ｐ₁）／２との成す角θはθ＝θ_k −θ_s …（５）と表
わされると共に次式で表わされる。

【００４０】

【数７】

【００４１】公転角２・θ_k による２点Ｐ₀'，Ｐ₀ 間距
離はＶ・Δｔであるので曲率半径Ｒは次式で与えられ
る。

【００４２】

【数８】

【００４３】図１３は２つの熱点から車両運動量を算出
する際のＥＣＵ１２が実行する処理のフローチャートを
示す。同図中、ステップＳ３０でレーザ光源１０にパル
ス状の電流を供給して熱点Ｐ₀ ，Ｐ₁ を形成する。次に
ステップＳ３２で赤外線撮像素子２０からの画像データ
を読み込んで、その画面上での熱点Ｐ₀ ，Ｐ₁ のＸＹ座
標を熱点Ｐ₀ ’，Ｐ₁ ’として保存する。また、タイマ
ｔをゼロにリセットする。

【００４４】次にステップＳ３４でタイマｔが単位時間
Δｔとなるまで計時を行い、ｔ＝Δｔとなった時点でス
テップＳ３６に進む。ステップＳ３６では赤外線撮像素
子２０からの画像データを読み込んで、その画面上での
熱点Ｐ₀ ，Ｐ₁ のＸＹ座標を熱点Ｐ₀ ，Ｐ₁ とする。ス
テップＳ３８では（４）式の演算を行ってスピン量θ _s
及びスピンレートθ_s ／Δｔ夫々を求める。更にステッ
プＳ４０で（６）式の演算を行って中点の成す角θを求
める。更にステップＳ４２で（５）式を用いて公転角２
・θ_k を求め、（７）式の演算で曲率半径Ｒを求めた
後、ステップＳ３０に進む。

【００４５】このように、２つのマークの時間変化か
ら、従来のヨーレートセンサで分離して検出できなかっ
た車両の自転情報と公転情報とを分離して検出でき、こ
れらの情報から横風等の外乱の大きさを推定できる。こ
のようにして、従来のヨーレートセンサでは分離できな
かった車両の自転角θ_s と交換角２・θ_k とを分離して
検出できると共に、カーブの曲率半径Ｒを求めることも
可能となる。ここで、直進時に車両に横風が当り、図１
４に示すように車両４０がＰ₀ ’からＰ₀ に変化する
と、図１０（Ａ），（Ｂ）と比較して明らかなように、
車両４０には回転角θ_s ＝０で、公転角２・θ_k が加わ
ることになる。つまり、横風力Ｆは次式のように角度２
・θ_k −θ_s に比例する。Ｆ＝ｋ ₁ （２・θ_k −θ_s ）
但しｋ₁ は定数である。このように、横風の力を推定す
ることも可能となる。

【００４６】ところで、図６における角度θ、又は
（６）式で表わされる角度θは車両の実際の移動方向で
ある。このため、タイヤの操舵角θ_T を検出することに
より、タイヤ滑り角θ_HSを次式により求めることができ
る。 θ_HS＝θ_T −θ なお、タイヤ操舵角θ_T はハンドル角θ_H と比例関係
（θ_T ＝ｋ₂ ・θ_H 但し、ｋ₂ は定数）にある。

【００４７】次に、熱点間、（例えば、Ｐ₀ ，Ｐ₁ 間）
距離を変化させる要因としては車高変化、ローリング，
ピッチングがある。まず、車高変化については、図１５
に示す、車高ｈにおいて長さｌの線分が撮像面上では長
さｌ₁ となって結像する。車高変化Δｈがあると、焦点
距離ｈ₁ は一定であるので、このときの撮像面上での長
さｌ₂ は次式で表わされる。

【００４８】

【数９】

【００４９】ここで、ｈ≫ｈとすると、 ｌ₂ ＝ｌ₁ ×（１＋Δｈ／ｈ） つまり、Δｈ／ｈに比例して撮像された画像上での線分
の長さが変化する。次に、ピッチングについて考える
と、ピッチングは車両重心を中心とする前後方向の回転
である。このピッチングによる変化は、図１６に示すよ
うに画像上では路面が傾いたと考えられる。この運動に
よって地上の長さｌのものはピッチングによる回転角θ
_P と重心からの距離によって高さΔｈ_P だけ変化する。

【００５０】図１７（Ａ）に示すように長さｌ₃ の熱点
Ｐ'₀，Ｐ'₁がピッチング角θ_P によりＰ₀ ，Ｐ₁ に移動
したものとする。これは高さの変化と回転による写像で
ある。高さの変化は長さｌ₃ の線分が熱点Ｐ₀ ，Ｐ₁ の
中点位置まで移動したとみなす。そのときの画像の変化
はｌ₃ ・（１＋Δｈ／ｈ）である。図１７（Ｂ）に示す
ようにΔｈは回転中心からの距離ａ（既知の値）によっ
てａtan θ_P であるため、長さｌ₃ がｌ₄ ＝ｌ₃ ×〔１
＋（ａ・tan θ）／ｈ〕に変化する。また、ピッチング
角θ_P によって長さｌ₄ のものが、図１７（Ｃ）に示す
ように長さｌ₅＝ｌ₄ ×cos θ_P に見える。つまり次式
のように表わされる。

【００５１】

【数１０】

【００５２】同様にして、ローリング角θ_r 、ロール中
心からの距離ｂを用いると、ローリングにより長さｌ₆
の線分が長さｌ₇ に変化する。

【００５３】

【数１１】

【００５４】一般的に車高，ピッチング，ローリングは
車両運動において同時に起こる。車高，ピッチング，ロ
ーリング夫々の変化の係数ｄ_h 、ｄ_p 、ｄ_r を次式のよ
うに置く。

【００５５】

【数１２】

【００５６】つまり、ａ，ｂ，ｈは既知であり、ｄ_h ，
ｄ_p ，ｄ_r が解ければΔｈ，θ_P ，θ _r が次式により一
義的に決定される。

【００５７】

【数１３】

【００５８】同様にして

【００５９】

【数１４】

【００６０】３つの熱点Ｐ₀ ，Ｐ₁ ，Ｐ₂ について時間
間隔Δｔで撮像した２つの画像を用いれば上記の車高，
ピッチング，ローリング夫々を検出できる。図１８に示
す２つの画像の合成画像において、点Ｐ₀ ’，Ｐ₁ ’，
Ｐ₂ ’は時刻ｔ₀ での画面上の熱点位置、点Ｐ₀ ，
Ｐ₁ ，Ｐ₂ は時刻ｔ₀ から単位時間Δｔ後の時刻ｔ₁ で
の画面上の熱点位置である。

【００６１】ここで、ピッチング情報としてのピッチン
グ角θ_P 検出のため、次のようにｌ ₀ ’，ｌ₁ ’，
ｌ₀ ，ｌ₁ を決める。 ｌ₀ ’＝Ｐ₁'_y −Ｐ₀'_y ｌ₁ ’＝Ｐ₂'_y −Ｐ₁'_y ｌ₀ ＝Ｐ_1y−Ｐ_0y ｌ₁ ＝Ｐ_2y−Ｐ_1y このとき、ｌ₀ ’，ｌ₁ ’からｌ₀ ，ｌ₁ への移動時に
車高，ローリングの変化は、ｌ₀ ’からｌ₀ ，ｌ₁ ’か
らｌ₁ 夫々の変化に対して共通である。しかし、ピッチ
ングはｌ₀ ’からｌ₀ ，ｌ₁ ’からｌ₁ 夫々の変化に対
してピッチング量は共通だが重心点からの距離が異なる
ため、ｄ_p が異なる。このため、

【００６２】

【数１５】

【００６３】但し、ａ₀ はＰ_0yとＰ_1yの中点での重心点
からの距離（既知）であり、ａ₁ はＰ _1yとＰ_2yの中点で
の重心点からの距離（既知）である。

【００６４】

【数１６】

【００６５】とおくと、

【００６６】

【数１７】

【００６７】となり、−９０°＜θ＜９０とする次式が
得られる。

【００６８】

【数１８】

【００６９】ローリング情報としてのローリング角θ_r
の検出もピッチングと同様の手順で行う。ローリングは
Ｘ方向であるので次のように定義する。 ｌ₀ ’＝Ｐ₁'_x −Ｐ₀'_x ｌ₁ ’＝Ｐ₂'_x −Ｐ₁'_x ｌ₀ ＝Ｐ_1x−Ｐ_0x ｌ₁ ＝Ｐ_2x−Ｐ_1x これによって同様にして次式が得られる。

【００７０】

【数１９】

【００７１】但し、ｂ₀ はＰ_0x，，Ｐ_1xの中点での重心
点からの距離（既知）、ｂ₁ はＰ_1xとＰ_2xの中点での重
心点からの距離（既知）である。車高情報としての車高
変化量ｄ_h については、ｌ₀ ’・ｄ_h ・ｄ_r ・ｄ_p0＝ｌ
₀ 又はｌ₁ ’・ｄ_h ・ｄ_r ・ｄ_p1＝ｌ₁ のいずれかを用
いてｄ_h を求める。

【００７２】

【数２０】

【００７３】車速Ｖ及び移動方向θにも車高，ピッチン
グ，ローリングの変化による影響が現われ、この影響を
除去する必要がある。３点Ｐ₀ ’，Ｐ₁ ’，Ｐ₂ ’の重
心をＰ’＝（Ｐ_x ’，Ｐ_y ’）とし、３点Ｐ₀ ，Ｐ₁ ，
Ｐ₂ の重心ＰをＰ＝（Ｐ_x ，Ｐ_y ）とする。

【００７４】

【数２１】

【００７５】ここで、Ｌ_x ，Ｌ_y をｌ_x ，ｌ_y の車高，
ピッチング，ローリングの影響を除去したものとして定
義する。 ｌ_X ・ｄ_h ・ｄ_r ・ｄ_p ＝ｌ_x ｌ_y ・ｄ_h ・ｄ_r ・ｄ_p ＝ｌ_y 従って、

【００７６】

【数２２】

【００７７】これから補正した車速Ｖ及び移動方向θが
次式で表される。

【００７８】

【数２３】

【００７９】図１９は３つの熱点から車両運動量を算出
するためのＥＣＵ１２が実行する処理のフローチャート
を示す。同図中、ステップＳ７０でレーザ光源１０にパ
ルス状の電流を供給して熱点Ｐ₀ ，Ｐ₁ ，Ｐ₂ を形成す
る。次にステップＳ７２で赤外線撮像素子２０からの画
像データを読み込んで、その画面上での熱点Ｐ₀ ，
Ｐ ₁ ，Ｐ₂ のＸＹ座標を熱点Ｐ₀'，Ｐ₁'，Ｐ₂'として保
存する。また、タイマｔをゼロにリセットする。

【００８０】次にステップＳ７４でタイマｔが単位時間
Δｔとなるまで計時を行い、ｔ＝Δｔとなった時点でス
テップＳ７６に進む。ステップＳ７６では赤外線撮像素
子２０からの画像データを読み込んで、その画面上での
熱点Ｐ₀ ，Ｐ₁ ，Ｐ₂ のＸＹ座標を熱点Ｐ₀ ，Ｐ₁ ，Ｐ
₂ とする。ステップＳ７８では（１４）式、（１５）
式、（１６）式の演算を行って、ピッチング角θ_P 、ロ
ーリング角θ_r 、車高変化量ｄ_h 夫々を算出する。更に
ステップＳ８０で（１７）式、（１８）式の演算を行っ
て上記ｄ_h ，θ_P ，θ_r の影響を除去した車速Ｖ及び移
動方向θを算出しステップＳ７０に進む。

【００８１】このようにして、３つのマークの時間変化
から車高情報とピッチング情報とローリング情報のよう
に車両の３次元運動の運動量を得ることができる。な
お、レーザ光源１０を駆動するパルス間隔は一定であっ
ても良いが、パルス間隔を車速と反比例させ隣接する熱
点Ｐ₀ ，Ｐ₁ ，Ｐ₂ 夫々の間隔が略一定となるようにし
ても良い。このように車速が大なるほど短かい時間間隔
でマークを形成するため、マークの間隔を車速に拘らず
略一定とすることができ、複数のマークを撮像範囲内に
形成することができる。

【００８２】また、上記実施例では赤外レーザ光によっ
て路面に熱点を形成し、赤外線撮像素子で上記熱点を検
出しているが、これは可視レーザ光を用いて熱点を形成
しても良く、赤外線フィルタを設けた可視光の撮像素子
により熱点を検出しても良い。更にはインクジェット装
置等を用いて路面に染料を噴射してマークを形成し、こ
のマークを可視光の撮像素子により検出しても良く、こ
の他にも水等を噴射して路面に反射率又は温度で区別さ
れるマークを形成しても良い。

【００８３】

【発明の効果】上述の如く、請求項１に記載の発明によ
れば、３つのマークの時間変化から車高情報とピッチン
グ情報とローリング情報のように車両の３次元運動の運
動量を得ることができる。

【００８４】

【００８５】

【００８６】

【００８７】

【００８８】

【００８９】また、請求項２に記載の発明によれば、車
速が大なるほど短かい時間間隔でマークを形成するた
め、マークの間隔を車速に拘らず略一定とすることがで
き、複数のマークを撮像範囲内に形成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明装置の概略構成図である。

【図３】本発明装置のブロック図である。

【図４】本発明を説明するための図である。

【図５】本発明を説明するための図である。

【図６】本発明を説明するための図である。

【図７】本発明のフローチャートである。

【図８】本発明を説明するための図である。

【図９】本発明のフローチャートである。

【図１０】本発明のフローチャートである。

【図１１】本発明を説明するための図である。

【図１２】本発明を説明するための図である。

【図１３】本発明のフローチャートである。

【図１４】本発明を説明するための図である。

【図１５】本発明を説明するための図である。

【図１６】本発明を説明するための図である。

【図１７】本発明を説明するための図である。

【図１８】本発明を説明するための図である。

【図１９】本発明のフローチャートである。

【符号の説明】

１０ レーザ光源 １２ ＥＣＵ １４ ビームスプリッタ １６，１８ レンズ ２０ 赤外線撮像素子 ２２ ＣＰＵ ２４ ＲＯＭ ２６ ＲＡＭ ２８ ビデオＲＡＭ ３０ 入力ポート ３２ 出力ポート ３４ バス ３６ 駆動回路 ４０ 車両 Ｍ１ マーク形成手段 Ｍ２ 撮像手段 Ｍ３ 演算手段

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両に搭載され、路面に少なくとも３つ
   のマークを形成するマーク形成手段と、 上記路面に形成されたマークを所定時間間隔で撮像する
   撮像手段と、 複数の撮像画像から上記マークの所定時間の位置変化を
   検出して上記車両の運動量として車高情報とピッチング
   情報とローリング情報とを算出する演算手段とを有する
   ことを特徴とする車両運動量検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の車両運動量検出装置にお
   いて、 前記マーク形成手段は、車速が大なるほど短かい時間間
   隔でマークを形成する ことを特徴とする車両運動量検出
   装置。