JP4246652B2 - 車両の状態量推定装置 - Google Patents
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Description
図1〜図6は本発明の実施の形態を示し、図1は路面を走行する状態量推定装置を備えた車両の構成説明図、図2は状態量推定プログラムのフローチャート、図3は前後方向、横方向の並進速度、ヨー角検出の説明図、図4はロール角、ピッチ角検出の説明図、図5は旋回半径の演算の説明図、図6は横傾斜による各力の釣り合いの説明図である。
vx=(x02−x01)/Δt …(1)
vy=(y02−y01)/Δt …(2)
ここで、Δtはサンプリングタイムである。
(dθP/dt)=(cos−1(a2/a1))/Δt …(3)
但し、
((dFzfl/dt)+(dFzfr/dt))/2
>((dFzrl/dt)+(dFzrr/dt))/2ならば符号は正とし、
((dFzfl/dt)+(dFzfr/dt))/2
<((dFzrl/dt)+(dFzrr/dt))/2ならば符号は負とする。
θP=∫(dθP/dt)dt …(4)
により演算する。
(dθR/dt)=(cos−1(b2/b1))/Δt …(5)
但し、
((dFzfl/dt)+(dFzrl/dt))/2
<((dFzfr/dt)+(dFzrr/dt))/2ならば符号は正とし、
((dFzfl/dt)+(dFzrl/dt))/2
>((dFzfr/dt)+(dFzrr/dt))/2ならば符号は負とする。
θR=∫(dθR/dt)dt …(6)
により演算する。
θY/Δt …(7)
により演算する。
Fz=Fzfl+Fzfr+Fzrl+Fzrr …(8)
m=Fz/g …(9)
r=(A+B+C)/(4・Sa) …(10)
Sa=(λ・(λ−A)・(λ−B)・(λ−C))1/2 …(11)
但し、λ=(A+B+C)/2
A=((y2−y1)2+(x2−x1)2)1/2 …(12)
B=((y3−y2)2+(x3−x2)2)1/2 …(13)
C=((y1−y3)2+(x1−x3)2)1/2 …(14)
ΔθKz=((Fz/m)−g・cosθKn-1−ω・vx・sinθKn-1)
/(ω・vx・cosθKn-1−g・sinθKn-1) …(15)
また、第2の路面横傾斜増加分ΔθKyは以下の(16)式により演算する。
ΔθKy=−((Fy/m)+g・sinθKn-1−ω・vx・cosθKn-1)
/(ω・vx・sinθKn-1+g・cosθKn-1) …(16)
ここで、ωは角速度であり、ω=vx/rである。
Fy=−m・g・sinθKn+(m・vx2/r)・cosθKn …(18)
ここで、急激な路面の横傾斜の変動がないものとすると、前回演算した路面の横傾斜θKn-1と路面横傾斜増加分ΔθKを用いて以下の(19)、(20)式が得られる。
cosθKn=cos(θKn-1+ΔθK)≒cosθKn-1−ΔθK・sinθKn-1 …(19)
sinθKn=sin(θKn-1+ΔθK)≒sinθKn-1+ΔθK・cosθKn-1 …(20)
SK=ΔθKz−ΔθKy …(21)
ΔθK=(ΔθKz+ΔθKy)/2 …(22)
θKn=θKn-1+ΔθK …(23)
尚、上述の(22)式では、第1の路面横傾斜増加分ΔθKzと第2の路面横傾斜増加分ΔθKyとは、1:1の重み付けで最終的な路面横傾斜増加分ΔθKを演算しているが、センサの特性によっては1:1ではなく、どちらかの値を重視する重み付けを行って演算するようにしても良い。
θKnz=θKn-1+ΔθKz …(24)
θKny=θKn-1+ΔθKy …(25)
2 状態量推定装置
3 路面
4 マーカ(マーカ手段)
5 カメラ
6 制御部(認識手段、並進速度演算手段、垂直方向加速度検出手段、旋回半径演算手段、路面横傾斜演算手段、ヨー角演算手段、ピッチ角演算手段、ロール角演算手段)
7fl、7fr、7rl、7rr 車輪
8fl、8fr、8rl、8rr 力検出センサ
9 横加速度センサ(横方向加速度検出手段)
代理人 弁理士 伊 藤 進
Claims (13)
- 自車両の移動に伴う該自車両に対する相対位置の変化が判別自在な路面上のマーカ手段を認識する認識手段と、
上記マーカ手段の位置の認識結果に基づいて自車両の並進速度を演算する並進速度演算手段と、
自車両に作用する垂直方向の加速度を検出する垂直方向加速度検出手段と、
自車両に作用する横方向の加速度を検出する横方向加速度検出手段と、
自車両の旋回半径を演算する旋回半径演算手段と、
上記垂直方向加速度と上記並進速度と上記旋回半径と前回演算した自車両に対する路面の横傾斜の関係を基に上記前回演算した自車両に対する路面の横傾斜の増加分を第1の路面横傾斜増加分として演算し、上記横方向加速度と上記並進速度と上記旋回半径と上記前回演算した自車両に対する路面の横傾斜の関係を基に上記前回演算した自車両に対する路面の横傾斜の増加分を第2の路面横傾斜増加分として演算し、上記第1の路面横傾斜増加分と上記第2の路面横傾斜増加分との差の絶対値に基づいて今回の自車両に対する路面の横傾斜を演算する路面横傾斜演算手段と、
を備えたことを特徴とする車両の状態量推定装置。 - 上記認識手段は、上記マーカ手段の自車両の移動に伴う該自車両に対する前後方向の前回検出した位置からの相対位置の変化が検出自在であって、
上記並進速度演算手段は、上記マーカ手段の自車両の移動に伴う該自車両に対する前後方向の前回検出した位置からの相対位置の変化を基に自車両の前後方向の並進速度を演算することを特徴とする請求項1記載の車両の状態量推定装置。 - 上記認識手段は、上記マーカ手段の自車両の移動に伴う該自車両に対する横方向の前回検出した位置からの相対位置の変化が検出自在であって、
上記並進速度演算手段は、上記マーカ手段の自車両の移動に伴う該自車両に対する横方向の前回検出した位置からの相対位置の変化を基に自車両の横方向の並進速度を演算することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の車両の状態量推定装置。 - 上記認識手段は、上記マーカ手段の自車両の移動に伴う該自車両に対する回転方向の前回検出した位置からの相対位置の変化が検出自在であって、
上記マーカ手段の自車両の移動に伴う該自車両に対する回転方向の前回検出した位置からの相対位置の変化を基にヨー角とヨー角速度の少なくともどちらかを演算するヨー角演算手段を有することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一つに記載の車両の状態量推定装置。 - 上記認識手段は、上記マーカ手段の路面の進行方向の寸法の前回検出した値からの変化が検出自在であって、
当該変化を基にピッチ角とピッチ角速度の少なくともどちらかを演算するピッチ角演算手段を有することを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一つに記載の車両の状態量推定装置。 - 上記認識手段は、上記マーカ手段の路面の道幅方向の寸法の前回検出した値からの変化が検出自在であって、
当該変化を基にロール角とロール角速度の少なくともどちらかを演算するロール角演算手段を有することを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか一つに記載の車両の状態量推定装置。 - 上記垂直方向加速度検出手段は、自車両の各車輪に作用する垂直方向の力を検出してこれらの総和を求め、この総和を自車両の質量で除して演算することを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか一つに記載の車両の状態量推定装置。
- 上記自車両の質量は、上記演算した自車両に対する路面の横傾斜が予め設定しておいた閾値より小さい場合に、上記自車両の各車輪に作用する垂直方向の力の総和を重力加速度で除して予め演算しておくことを特徴とする請求項7記載の車両の状態量推定装置。
- 上記旋回半径演算手段は、過去の自車両の走行軌跡から上記旋回半径を近似計算することを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか一つに記載の車両の状態量推定装置。
- 上記路面横傾斜演算手段は、上記第1の路面横傾斜増加分と上記第2の路面横傾斜増加分との差の絶対値が予め設定しておいた閾値以内の場合は、上記第1の路面横傾斜増加分と上記第2の路面横傾斜増加分とを予め設定した重み付けで演算処理して最終的な路面横傾斜増加分を演算し、上記前回演算した自車両に対する路面の横傾斜に上記最終的な路面横傾斜増加分を加算して上記今回の自車両に対する路面の横傾斜とすることを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れか一つに記載の車両の状態量推定装置。
- 上記路面横傾斜演算手段は、上記第1の路面横傾斜増加分と上記第2の路面横傾斜増加分との差の絶対値が予め設定しておいた閾値を超える場合は、過去に演算した自車両に対する路面の横傾斜から補外値を演算し、該補外値と上記前回演算した自車両に対する路面の横傾斜に上記第1の路面横傾斜増加分を加算した第1の路面の横傾斜と上記前回演算した自車両に対する路面の横傾斜に上記第2の路面横傾斜増加分を加算した第2の路面の横傾斜とを比較して上記今回の自車両に対する路面の横傾斜を決定することを特徴とする請求項1乃至請求項10の何れか一つに記載の車両の状態量推定装置。
- 上記路面横傾斜演算手段は、上記第1の路面の横傾斜と上記第2の路面の横傾斜が共に上記補外値から設定値以上離れている場合は、上記補外値を上記今回の自車両に対する路面の横傾斜として決定することを特徴とする請求項11記載の車両の状態量推定装置。
- 上記路面横傾斜演算手段は、上記第1の路面の横傾斜と上記第2の路面の横傾斜の少なくともどちらかが上記補外値から設定値の範囲内にある場合には、上記補外値に近い方の値を上記今回の自車両に対する路面の横傾斜として決定することを特徴とする請求項11記載の車両の状態量推定装置。
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