JP5040237B2

JP5040237B2 - 車両走行判定装置

Info

Publication number: JP5040237B2
Application number: JP2006266755A
Authority: JP
Inventors: 英樹斉藤; 明広田口; 宣哉渡部
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2026-09-29
Also published as: DE102007044925B4; JP2008081085A; DE102007044925B8; DE102007044925A1; US7826936B2; US20080082220A1

Description

本発明は、車両が走行していることを無線信号に基づいて判定する車両走行判定装置に関する。

従来、車両が走行しているか否かを判定するための技術が種々用いられている。例えば、エンジンＥＣＵ、メータ、ＡＢＳ（Anti-lock Brake System）等から出力される車速パルス信号に基づいて車両が走行していると判定する技術がある。また、車両の車輪に取り付けられたセンサから車輪の加速度情報を受信し、その加速度情報に基づいて車両が走行していると判定する技術がある。

本発明は、従来にない新たな方法で車両が走行していることを判定するための技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る車両走行判定装置は、車両が走行すると、当該車両の車体以外の物（例えば車輪、車両外部の構造物等）が当該車体に対して移動することを利用する。すなわち、車両走行判定装置は、車体に搭載されると共に無線信号を受信するアンテナを備え、当該車体以外の位置に取り付けられた無線送信装置から当該アンテナが受信した無線信号の強度の変化が基準変化量以上であることに基づいて、車両が走行していると判定することを特徴とする。

このように、移動によって発生する受信強度の変化が基準変化量以上であることを、車両が走行していると判定することのトリガとすることで、従来にない新たな方法で車両が走行していることを判定することができる。

また、無線送信装置は、当該車体の車輪に取り付けられていてもよい。この場合、無線送信装置から受信する無線信号の強度は、車輪の回転と共に変化する。またこの場合、車輪と車体との距離が近く、また、無線送信装置とアンテナとの間に介在する物体の変化が少ない。したがって、無線送信装置からアンテナが受ける無線信号の強度変化が、他の物の影響を受ける可能性が低く、それゆえ安定する。結果として、車両走行判定装置は、車両が走行していることをより正しく判定することができる。

また、車両走行判定装置は、当該強度の変化の態様に基づいて、前記車両の走行速度を特定するようになっていてもよい。

具体的には、車両走行判定装置は、無線送信装置から受信する無線信号の強度の車輪の回転角度に応じた変化を示す強度−角度対応関係の情報を記憶しており、さらに、当該無線送信装置から受信した無線信号の基準期間中の強度の時間変化の態様と、当該強度−角度対応関係とを照合することで、当該期間中における当該車輪の回転角度の変化量に対応する当該車両の走行速度を特定するようになっていてもよい。

このように、あらかじめ記憶している回転角度と強度との対応関係を用いて、基準期間中の強度変化から、当該基準期間中に車輪がどの程度回転したか、ひいては、車両がどの程度移動したかを、特定することができる。

以下、本発明の一実施形態について説明する。図１に、本実施形態に係るタイヤ空気圧検出システムが搭載される車両の概略図を示す。このタイヤ空気圧検出システムは、車両の左前方車輪１に搭載される左前方無線送信装置１１、右前方車輪２に搭載される右前方無線送信装置１２、左後方車輪３に搭載される左後方無線送信装置１３、右後方車輪４に搭載される右後方無線送信装置１４、および車体（すなわち車両の車輪１〜４以外の部分）１０に搭載される無線受信装置５を有している。

無線送信装置１１〜１４のそれぞれは、それぞれに対応する車輪１〜４のうち、ホイールディスク部分に取り付けられている。より具体的には、ホイールディスクの回転中心以外、例えば、ホイールリムに取り付けられている。

この無線送信装置１１〜１４のそれぞれは、対応する車輪１〜４のタイヤ内の空気圧、タイヤの温度、当該無線送信装置１１〜１４の電池電圧、当該無線送信装置１１〜１４のステータス等の情報を繰り返し検出する。そして無線送信装置１１〜１４のそれぞれは、検出した情報に自らの固有のＩＤコードを含めた送信データを、無線信号として、無線受信装置５に届くように、例えば定期的に、無線送信する。

無線受信装置５は、車体１０に搭載される。図２に、この無線受信装置５のハードウェア構成をブロック図で示す。無線受信装置５は、アンテナ５１、無線部５２、および制御部５３を有している。

アンテナ５１は、無線送信装置１１〜１４から送信される無線信号を受信することができるような車体１０内の位置（例えば車体１０の中央部）に搭載され、受信した無線信号を電気信号として無線部５２に出力する。

無線部５２は、アンテナ５１から受けた電気信号に対して所定の増幅、周波数変換、復調等の処理を行い、その結果のデータを制御部５３に出力する。また無線部５２は、アンテナ５１から受けた電気信号（または当該電気信号が増幅された結果の信号）の強度が大きくなるほど大きくなるＲＳＳＩ電圧を制御部５３に印加する。ＲＳＳＩ電圧の生成は、無線部５２内の図示しないＲＳＳＩ回路によって行う。

制御部５３は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、Ｉ／Ｏを備えたマイコンである。また制御部５３は、車内の各種機器と通信可能に接続されている。このＣＰＵは、ＲＯＭから読み出したプログラム、無線部５２からのデータ、および無線部５２からのＲＳＳＩ電圧等に基づいて作動し、その作動内容に従って、ＲＡＭ、ＲＯＭからデータを読み出し、ＲＡＭ、フラッシュメモリにデータを書き込み、また図示しない各種機器を制御する。このようなＣＰＵの処理により、制御部５３の作動が実現する。

例えば、制御部５３は、無線部５２からデータを受信する度に、そのデータ中のＩＤコードがあらかじめ各車輪に対応付けられてＲＯＭまたはフラッシュメモリに記録された無線送信装置１１〜１４のＩＤコードのいずれかである場合、当該データ内の空気圧、温度、電池電圧、ステータス等が、所定の通常基準（例えば所定気圧範囲内、所定温度以下、所定電圧以下等）を逸脱しているか否かを判定し、逸脱している場合に、図示しない車内の警告ランプを点等させることで、対応する車輪に異常が発生していることを車両の乗員に通知する。

また、制御部５３は、車両走行判定の作動を定期的に実行する。車両走行判定において、制御部５３は、無線部５２から受けたＲＳＳＩ電圧に基づいて、車両が走行中であるか否かを判定し、さらに、走行中であれば走行速度を特定する。

この車両走行判定のためのデータとして、制御部５３のＲＯＭまたはフラッシュメモリには、アンテナ５１が受ける無線信号の受信強度（単位は例えばｄＢμＶｅｍｆ）と、その無線信号に基づいて無線部５２が印加するＲＳＳＩ電圧（単位は例えばｍＶ）との対応関係のデータ（以下、電圧―強度対応関係データという）を記憶している。図３に、電圧―強度対応関係データが示す対応関係の一例をグラフで示す。この図３に示すように、電圧と強度とは、ほぼ線形な関係にある。
なお、これら電圧―強度対応関係データは、タイヤ空気圧検出システムの車両への搭載時に、実験によって作成されるようになっていてもよい。

また、制御部５３のＲＯＭまたはフラッシュメモリは、車両走行判定のための別のデータとして、車輪１〜４のそれぞれ毎に、当該車輪に対応する４つの強度―角度対応関係のデータを有している。１つの強度―角度対応関係データは、対応する車輪の複数の回転角度と、当該複数の回転角度のそれぞれにおいて当該車輪に搭載された無線送信装置から受信する無線信号の強度との、対応関係のデータである。すなわち、強度―角度対応関係は、受信する無線信号の強度の、当該車輪の回転角度に応じた変化を示すものである。

ここで定義される車輪の回転角度は、図４に示すように、車輪１〜４の回転中心から鉛直下方向と、当該回転中心から当該無線送信装置１１〜１４までの方向との成す角θである。ここで、角θの正方向は、車両が前進する時の当該車輪１〜４の回転方向であり、角θの取りうる範囲は、０°〜３６０°である。

図５、図６、図７、図８に、それぞれ左前方車輪１、右前方車輪２、左後方車輪３、右後方車輪４に対応する強度―角度対応関係データの示す対応関係をグラフで示す。なお、記憶する複数の回転角度は、例えば、０°〜３５９°までの１°間隔の３６０個の回転角度でもよいし、０°〜３５５°までの５°間隔の７２個の回転角度でもよい。なお、これら強度―角度対応関係データは、タイヤ空気圧検出システムの車両への搭載時に、実験によって作成されるようになっていてもよい。

また、制御部５３は、車両走行判定のために、無線部５２から印加されるＲＳＳＩ電圧を、くり返し定期的（例えば１ミリ秒毎）にＲＡＭに追加記録する。データの記録形式としては、例えば０〜５ボルトまでの等間隔の電圧値を１０ビットで表現する形式であってもよい。この場合、１の違い（すなわち、１ＬＳＢビットにおける１の違い）が４．９ミリボルトの違いに相当する。なお、記録した受信ＲＳＳＩ電圧のデータのうち、所定期間（例えば０．１秒）以上前に記録されたデータについては、ＲＡＭから消去するようになっていてもよい。

さらに、制御部５３は、車両走行判定のために、上述した処理と並列的に、図９にフローチャートで示す処理を、信号の受信が終了する度に実行する。

このフローチャートに示す処理において、制御部５３は、まずステップ１１０で、直前に受信し終えた信号が、自車両の車輪１〜４に搭載された無線送信装置１１〜１４のいずれかからのものであるか否かを、受信した信号中のＩＤコードとＲＯＭ中の無線送信装置１１〜１４のＩＤコードとを比較することで判定する。この判定結果が肯定の場合、続いてステップ１２０を実行し、否定の場合、図９の処理の１回分を終了する。

ステップ１２０では、受信した信号の受信開始時から受信終了時までの受信期間（基準期間の一例に相当する）において制御部５３が記録したＲＳＳＩ電圧の変化のデータをＲＡＭから読み出す。

続いてステップ１３０では、読み出したＲＳＳＩ電圧のデータ中の最大電圧値および最小電圧値を抽出し、その最大電圧値と最小電圧値との差が、基準閾値以上であるか否かを判定する。ここで、基準閾値は１０進表現で３（１０ビットの２進表現で００００００００１１）であるとする。

例えば、制御部５３が、左後方車輪３の回転角度が１８０°となったタイミングにおいて左後方車輪３の左後方無線送信装置１３からの無線信号を受信し始め、そのタイミングの１４．２ミリ秒後の時点で左後方車輪３がちょうど３５．５°分さらに回転し終たときに、無線信号の受信を終了したとする。この場合、図１０の左後方車輪３用の強度―角度対応関係データに示すように、１８０°から２１５．５°までの範囲において、受信強度は、３８ｄＢμＶｅｍｆから３５ｄＢμＶｅｍｆまで落ちる。そして、図３に従えば、この変化は、ＲＳＳＩ電圧に換算すると、１４６５ミリボルトから１３８０ミリボルトまで落ちることに相当する。１４６５ミリボルトおよび１３８０ミリボルトは、１０ビットを用いて記録された場合、その値が１０進表現で２９９および２８２となり、その差が１０進表現で１７となる。したがって、この例においては、ステップ１３０の判定結果は肯定となる。

ステップ１３０の判定結果が肯定の場合、続いてステップ１４０で、車両が走行していると判定する。ステップ１３０の判定結果が否定の場合、図９の処理の１回分を終了する。

ステップ１４０に続いては、ステップ１５０で、読み出した受信期間におけるＲＳＳＩ電圧の変化の態様と、その当該無線信号の送信元である無線送信装置についての強度―角度対応関係データとを比較する。この判定のために、強度―角度対応関係データ中の強度を、図３に示した電圧―強度対応関係データを用いてＲＳＳＩ電圧に変換する。これによって、ＲＳＳＩ電圧の車輪の回転角に応じた変化を示す対応関係、すなわち、電圧―角度対応関係の情報（以下、規定パターンと記す）を得ることができる。そして、規定パターン中に、実際に受信したＲＳＳＩ電圧の時間変化パターン（以下、受信パターン）と類似する強度の変化を有する角度範囲が含まれているか否かを、これら２つのパターンを照合することで判定する。

規定パターン中の、受信パターンと類似する強度の変化を有する角度範囲とは、受信パターンと同じ変化特徴を有するものとする。変化特徴とは、
（１）角度範囲または期間の最初における電圧
（２）角度範囲または期間の最後における電圧
（３）角度範囲または期間における最大電圧
（４）角度範囲または期間における最小電圧
である。規定パターン中のある範囲が、これらすべてにおいて受信パターンと一致すれば、当該範囲は、受信パターンと類似する範囲であると判定する。

例えば、上述したＲＳＳＩ電圧の変化値が１０進表現で１７である例においては、
（１）角度範囲または期間の最初における電圧および（３）最大電圧が１４６５ミリボルトであり、（２）角度範囲または期間の最後における電圧および（４）最小電圧が１３８０ミリボルトである。このような変化特徴を有する左後方無線送信装置１３の規定パターンは、図１０に示すように、１８０°から２１５．５°の範囲しかない。

ステップ１５０で、規定パターン中に、受信パターンと類似する強度の変化を有する角度範囲が含まれていると判定すると、続いてステップ１６０を実行し、含まれていないと判定すると、図９の処理の１回分を終了する。

ステップ１６０では、規定パターン中の受信パターンと類似する強度の変化を有する角度範囲から、車速を特定する。例えば、タイヤの外周が２メートル、無線信号の送信持続期間が１４．２ミリ秒である場合、車速と角度範囲との関係は、図１１のグラフのようになる。制御部５３は、ＲＯＭまたはフラッシュメモリにあらかじめ車速と角度範囲との対応関係のデータを記憶し、そのデータに基づいて角度範囲から車速を特定するようになっていてもよい。上述の例においては、角度範囲３５．５°は、時速５０キロメートルに相当する。ステップ１６０の後、図９の処理の１回分が終了する。

以上のように、図９の処理を制御部５３に実行させることで、無線受信装置５は、自車両の車輪１〜４に搭載される無線送信装置１１〜１４の１つから無線信号を受信したことに基づいて（ステップ１１０参照）、その無線信号の強度とほぼリニアな関係にあるＲＳＳＩ電圧の、当該無線信号の受信期間における変化を特定し（ステップ１２０参照）、その変化の最大量が基準閾値を超えたこと（受信信号の強度が基準変化量を超えたことの一例に相当する）に基づいて（ステップ１３０参照）、自車両が走行していると判定する（ステップ１４０参照）。

このように、車両の走行によって発生する受信強度の変化が基準変化量以上であることを、車両が走行していると判定することのトリガとすることで、従来にない新たな方法で車両が走行していることを判定することができる。

そして、判定に用いる無線信号の送信元は車両の車輪１〜４に搭載されている。車輪と車体との距離が近く、また、無線送信装置とアンテナとの間に介在する物体の変化が少ない。したがって、無線送信装置からアンテナが受ける無線信号の強度変化が、他の物の影響を受ける可能性が低く、それゆえ安定する。結果として、無線受信装置５は、車両が走行していることを正しく判定することができる。

また、このようになっていることで、無線送信装置１１〜１４が加速度センサ等を有さずとも、車両が走行しているか否かを無線受信装置５が検出することができる。

また、無線受信装置５は、自車両が走行していると判定したことに基づいて、当該受信期間中の当該ＲＳＳＩ電圧の時間変化と、強度―角度対応関係データおよび電圧―強度対応関係データによって特定可能なＲＳＳＩ電圧―角度対応関係とを、照合する。そして、その照合によって、ＲＳＳＩ電圧―角度対応関係中に、当該ＲＳＳＩ電圧の時間変化パターンに類似する部分があれば（ステップ１５０参照）、その部分の角度範囲を、当該受信期間中に当該車輪が回転した角度とし、その角度範囲の大きさから自車両の走行速度を特定する（ステップ１６０参照）。

なお、ステップ１５０において、規定パターン中の複数の範囲が受信パターンと類似すると判定された場合、さらに詳細な類似判定（例えば最小二乗法を用いた照合）を行うことで、それらのうちの１つを絞り込むようになっていてもよいし、複数の類似範囲を検出した場合は、車速の特定を行わずに図９の処理を終了してもよい。

このような車速特定の処理を複数の無線信号について行い、それらについて特定された複数の車速の平均等を採用することで、より精度のよい車速を特定するようになっていてもよい。

ここで、走行していると判定した旨のデータおよび特定した走行速度のデータは、フラッシュメモリに現在時刻と共に記録するようになっていてもよい。

また、走行している旨のデータおよび走行速度のデータは、車両内の他のマイコン等の他の装置に、車内ＬＡＮ等を介して送信するようになっていてもよい。

また、当該他の装置は、走行している旨のデータを受信したときに、車両の車速パルス信号がハイまたはローのいずれかの値で一定となっていることを検出したとき、車速パルス信号が断線していると判定し、断線している旨の警告を、ユーザに伝えるようになっていてもよい。なお、制御部５３が車速パルス信号を検出することができる場合、この車速パルス信号が断線していることを検出して警告する処理を、制御部５３自体が行うようになっていてもよい。

また、当該他の装置は、走行している旨のデータを受信したときに、車両イグニッションがオフとなっていることを検出したとき（すなわち、車両の主電源がオフになっているとき）、車両が何らかの牽引物に牽引されている状態、すなわち、車両が盗難に遭っている状態であると判定し、盗難に遭っている旨のデータを、不揮発性記憶媒体に記録するようになっていてもよい。なお、制御部５３がイグニッションの状態を検出することができる場合、この盗難に遭っていることを検出して記録する処理を、制御部５３自体が行うようになっていてもよい。

なお、上記の実施形態において、無線受信装置が車両走行判定装置の一例に相当し、左前方無線送信装置１１、右前方無線送信装置１２、左後方無線送信装置１３、右後方無線送信装置１４のそれぞれが、無線送信装置の一例に相当する。また、制御部５３が判定手段の一例に相当する。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の各発明特定事項の機能を実現し得る種々の形態を包含するものである。

例えば、アンテナ５１は、１本である必要はなく、各車輪の近くに１本ずつ計４本あってもよい。

また、タイヤの交換時に、再度実験によって強度―角度対応関係データをフラッシュメモリに記憶させるようになっていてもよい。このようになっていることで、取り付けられるタイヤによって変化する場合がある強度―角度対応関係を、適宜修正することができる。

また、制御部５３は、強度―角度対応関係データおよび電圧―強度対応関係データを用いて車輪回転角度とＲＳＳＩ電圧の対応関係を特定するのではなく、最初から車輪回転角度とＲＳＳＩ電圧の対応関係のデータを記憶しており、このデータと実際に印加されたＲＳＳＩ電圧との比較に基づいて、基準期間中の車輪の回転角度幅を特定するようになっていてもよい。

また、無線送信装置１１〜１４のそれぞれは、それぞれに対応する車輪１〜４のうち、タイヤ部分に取り付けられていてもよい。

また、無線送信装置１１〜１４における無線送信のタイミングは、無線受信装置５から送信要求の無線信号を受信したタイミングであってもよい。この場合、制御部５３は、必要時に無線部５２を制御して送信要求信号をアンテナ５１から送信させるようになっていてもよい。

また、車両が走行しているか否かの判定、および車速の特定に用いる無線信号は、必ずしも車輪内の無線送信装置１１〜１４でなくともよい。例えば、ＧＰＳ衛星からの無線信号でもよいし、テレビ放送アンテナからの放送信号でもよい。

すなわち、本発明に係る車両走行判定装置は、車両が走行すると、当該車両の車体以外の物（例えば車輪、車両外部の構造物等）が当該車体に対して移動することを利用していれば足りる。つまり、車両走行判定装置は、車体に搭載されると共に無線信号を受信するアンテナを備え、当該車体以外の位置に取り付けられた無線送信装置から当該アンテナが受信した無線信号の強度の変化が基準変化量以上であることに基づいて、車両が走行していると判定するようになっていれば足りる。ただし、送信される無線信号の時間的な強度変化が少ない方が、車両が走行しているか否かの判定、および車速の特定の正確性が増す。

また、上記の実施形態において、制御部５３がプログラムを実行することで実現している各機能は、それらの機能を有するハードウェア（例えば回路構成をプログラムすることが可能なＦＰＧＡ）を用いて実現するようになっていてもよい。

本発明の実施形態に係るタイヤ空気圧検出システムが搭載される車両の概略図である。タイヤ空気圧検出システムが有する無線受信装置５のハードウェア構成図である。無線受信装置５のアンテナ５１の受信強度と、無線受信装置５の無線部５２が印加するＲＳＳＩ電圧との対応関係を示す図である。車輪１〜４の回転角度と無線送信装置１〜４の位置との対応関係を示す図である。左前方車輪１の回転角度と、当該回転角度において左前方無線送信装置１１からアンテナ５１が受信する無線信号の強度との対応関係を示す図である。右前方車輪２の回転角度と、当該回転角度において右前方無線送信装置１２からアンテナ５１が受信する無線信号の強度との対応関係を示す図である。左後方車輪３の回転角度と、当該回転角度において左後方無線送信装置１３からアンテナ５１が受信する無線信号の強度との対応関係を示す図である。右後方車輪４の回転角度と、当該回転角度において右後方無線送信装置１４からアンテナ５１が受信する無線信号の強度との対応関係を示す図である。無線受信装置５の制御部５３が実行する処理のフローチャートである。基準期間中に左後方無線送信装置１３から受信した無線信号の強度変化と、受信左後方無線送信装置１３用の対応関係との比較の方法を示すための図である。車輪の回転角度の変化幅と車両の走行速度との対応関係を示す図である。

符号の説明

１…左前方車輪、２…右前方車輪、３…左後方車輪、４…右後方車輪、
５…無線受信装置、１０…車体、１１…左前方無線送信装置、
１２…右前方無線送信装置、１３…左後方無線送信装置、１４…右後方無線送信装置、
５１…アンテナ、５２…無線部、５３…制御部。

Claims

車両の車体に搭載されると共に無線信号を受信するアンテナと、
前記車両の車輪に取り付けられた無線送信装置から前記アンテナが受信した無線信号の強度の変化が基準変化量以上であることに基づいて、前記車両が走行していると判定する判定手段と、を備え、
前記判定手段は、前記無線送信装置から受信する無線信号の強度の前記車輪の回転角度に応じた変化を示す強度−角度対応関係の情報を記憶しており、
さらに前記判定手段は、前記無線送信装置から受信した無線信号の基準期間中の強度の
時間変化の態様と、前記強度−角度対応関係とを照合することで、前記基準期間中におけ
る前記車輪の回転角度の変化量に対応する前記車両の走行速度を特定することを特徴とする車両走行判定装置。