JP5091047B2 - Vehicle attitude angle estimation device and sensor drift estimation device - Google Patents

Vehicle attitude angle estimation device and sensor drift estimation device Download PDF

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Description

本発明は、車両姿勢角推定装置及びセンサドリフト推定装置にかかり、特に、オブザーバによって車両物理量としての鉛直軸に対する車両の姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定する車両姿勢角推定装置、及び車両運動の運動状態量の検出値に応じたセンサ信号のセンサドリフト量を推定するセンサドリフト量推定装置に関する。   The present invention relates to a vehicle attitude angle estimation device and a sensor drift estimation device, and in particular, a vehicle attitude angle estimation device that estimates a roll angle and a pitch angle, which are vehicle attitude angles with respect to a vertical axis as a vehicle physical quantity, by an observer, and a vehicle The present invention relates to a sensor drift amount estimation device that estimates a sensor drift amount of a sensor signal according to a detected value of a motion state amount of exercise.

従来より、車載の角速度センサ及び加速度センサを利用して車両の姿勢角を推定する姿勢角推定装置において、車載の角速度センサ及び加速度センサのゼロ点ドリフトは、姿勢角の推定への影響が大きいことから、ゼロ点ドリフトを逐次推定して補償する必要がある。   Conventionally, in an attitude angle estimation device that estimates the attitude angle of a vehicle using an in-vehicle angular velocity sensor and an acceleration sensor, the zero point drift of the in-vehicle angular velocity sensor and acceleration sensor has a large influence on the estimation of the attitude angle. Therefore, it is necessary to compensate by successively estimating the zero point drift.

このようなセンサのゼロ点ドリフトを推定する従来技術として、センサ出力が閾値内に一定時間以上ある場合に、物体が静止していると判定し、このときのセンサ出力値をセンサドリフト量とする手法(例えば、特許文献1)や、車輪速の左右差が小さいときに直進状態と判定し、このときの横加速度を横加速度センサドリフト量とする手法(例えば、特許文献2)などが知られている。
特許第3795498号公報 特開平7−40043号公報
As a conventional technique for estimating the zero point drift of such a sensor, when the sensor output is within a threshold value for a certain time or more, it is determined that the object is stationary, and the sensor output value at this time is used as the sensor drift amount. A method (for example, Patent Document 1), a method for determining a straight traveling state when the left-right difference in wheel speed is small, and using the lateral acceleration at this time as the lateral acceleration sensor drift amount (for example, Patent Document 2) are known. ing.
Japanese Patent No. 3795498 Japanese Patent Laid-Open No. 7-40043

しかしながら、上記の特許文献1、2に記載の技術では、静止又は直進状態を判定し、このときのセンサ出力をドリフト量として演算しているため、センサが搭載された物体が静止していない場合や等速運動していない場合には、センサのドリフト量を推定することができず、精度よく姿勢角を推定することができない、という問題がある。   However, in the techniques described in Patent Documents 1 and 2 described above, since the stationary or straight traveling state is determined and the sensor output at this time is calculated as the drift amount, the object on which the sensor is mounted is not stationary If the motion is not constant, the sensor drift amount cannot be estimated, and the posture angle cannot be estimated accurately.

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、ドリフト誤差による影響を軽減して、精度よく姿勢角を推定することができる姿勢角推定装置及びセンサドリフト量推定装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an attitude angle estimation device and a sensor drift amount estimation device that can reduce the influence of drift error and accurately estimate the attitude angle. For the purpose.

上記目的を達成するために第1の発明の車両姿勢角推定装置は、各輪の車輪速度に基づいて車両前後方向の車体速度である前後車体速度を推定する前後速度推定手段と、車両横方向の車体速度である横車体速度を推定する横速度推定手段と、ピッチ角速度を推定するピッチ角速度推定手段と、車両運動のロール角速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける前記検出値の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、前記検出値の絶対値を小さくするように前記センサ信号を補正する補正手段と、車両運動の前後加速度、横加速度、上下加速度、及びヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号、前記補正手段によって補正された前記ロール角速度の検出値に応じたセンサ信号、前記前後車体速度の推定値、並びに前記ピッチ角速度の推定値に基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定する姿勢角推定手段と、を含む車両姿勢角推定装置であって、前記ピッチ角速度推定手段が、前記前後車体速度の推定値、前記横車体速度の推定値、前記上下加速度の検出値、前記補正された前記ロール角速度の検出値、前記姿勢角推定手段で推定された前記ロール角の前回推定値、及び前記姿勢角推定手段で推定された前記ピッチ角の前回推定値に基づいて、前記ピッチ角速度を推定するようにしたものである。   In order to achieve the above object, a vehicle attitude angle estimation device according to a first aspect of the present invention includes a longitudinal speed estimation means for estimating a longitudinal vehicle body speed, which is a vehicle body speed in the vehicle longitudinal direction, based on the wheel speed of each wheel; The lateral velocity estimating means for estimating the lateral vehicle body speed, the pitch angular velocity estimating means for estimating the pitch angular velocity, and the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity of the vehicle motion, The sensor signal is corrected so as to decrease the absolute value of the detected value by a smaller one of the minimum value of the absolute value of the detected value from the start of estimation of a large amount and the posture angle to the present time. Correction means, sensor signals corresponding to detected values of longitudinal acceleration, lateral acceleration, vertical acceleration, and yaw angular velocity of the vehicle motion, and detection of the roll angular velocity corrected by the correction means. Posture angle estimation means for estimating a roll angle and a pitch angle, which are posture angles with respect to a vertical axis of the vehicle body, based on a sensor signal corresponding to the value, the estimated value of the front and rear vehicle body speed, and the estimated value of the pitch angular velocity. A vehicle attitude angle estimation device including: the pitch angular velocity estimation means includes an estimated value of the longitudinal vehicle body speed, an estimated value of the lateral vehicle body speed, a detected value of the vertical acceleration, and a corrected detected value of the roll angular velocity. The pitch angular velocity is estimated based on the previous estimated value of the roll angle estimated by the posture angle estimating means and the previous estimated value of the pitch angle estimated by the posture angle estimating means. is there.

第1の発明の車両姿勢角推定装置には、車両運動の前後加速度、横加速度、上下加速度、ヨー角速度、及びロール角速度の各々を検出して検出値に応じたセンサ信号を出力するセンサを設けることができる。   The vehicle attitude angle estimation device according to the first aspect of the invention is provided with a sensor that detects each of longitudinal acceleration, lateral acceleration, vertical acceleration, yaw angular velocity, and roll angular velocity of a vehicle motion and outputs a sensor signal corresponding to the detected value. be able to.

第1の発明では、車両運動のロール角速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける前記検出値の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、検出値の絶対値を小さくするようにセンサ信号を補正する。また、車両運動の前後加速度、横加速度、上下加速度、及びヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号、補正手段によって補正されたロール角速度の検出値に応じたセンサ信号、前後車体速度の推定値、並びにピッチ角速度の推定値に基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定する。   In the first invention, with respect to the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity of the vehicle motion, the absolute value of the detected value from the start of estimation of the predetermined sensor drift maximum amount and the attitude angle to the present time. The sensor signal is corrected so as to reduce the absolute value of the detected value by the smaller one of the minimum values. Also, sensor signals corresponding to the detected values of longitudinal acceleration, lateral acceleration, vertical acceleration, and yaw angular velocity of the vehicle motion, sensor signals corresponding to the detected value of the roll angular velocity corrected by the correcting means, estimated values of the longitudinal vehicle body velocity Based on the estimated value of the pitch angular velocity, the roll angle and the pitch angle, which are posture angles with respect to the vertical axis of the vehicle body, are estimated.

ピッチ角速度は、前後車体速度の推定値、横車体速度の推定値、上下加速度の検出値、補正されたロール角速度の検出値、ロール角の前回推定値、及びピッチ角の前回推定値に基づいて、推定される。   The pitch angular velocity is based on the estimated value of front and rear vehicle speed, estimated value of lateral vehicle speed, detected value of vertical acceleration, corrected detected value of roll angular velocity, previous estimated value of roll angle, and previous estimated value of pitch angle. ,Presumed.

第1の発明では、車体の上下方向運動の釣り合いからピッチ角速度を推定し、ピッチ角速度の推定値を利用して車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定しているので、上下加速度が増加するバンク走行時においても精度良くロール角及びピッチ角を推定することができる。また、初期不感帯を設定するように、ロール角速度の検出値の絶対値を小さくするようにセンサ信号を補正しているので、ドリフト誤差による影響を軽減して、精度良くロール角及びピッチ角を推定することができる。   In the first invention, the pitch angular velocity is estimated from the balance of the vertical movement of the vehicle body, and the roll angle and the pitch angle, which are posture angles with respect to the vertical axis of the vehicle body, are estimated using the estimated value of the pitch angular velocity. It is possible to accurately estimate the roll angle and the pitch angle even during bank running where the vertical acceleration increases. In addition, the sensor signal is corrected so as to reduce the absolute value of the detected value of the roll angular velocity so as to set the initial dead zone, so the influence of drift error is reduced and the roll angle and pitch angle are estimated accurately. can do.

第2の発明の車両姿勢角推定装置は、各輪の車輪速度に基づいて車両前後方向の車体速度である前後車体速度を推定する前後速度推定手段と、車両横方向の車体速度である横車体速度を推定する横速度推定手段と、ピッチ角速度を推定するピッチ角速度推定手段と、車両運動の上下加速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける前記検出値と標準値との差の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、前記検出値と前記標準値との差の絶対値を小さくするように前記センサ信号を補正する補正手段と、車両運動の前後加速度、横加速度、ヨー角速度、及びロール角速度の各検出値に応じたセンサ信号、前記補正手段によって補正された前記上下加速度の検出値に応じたセンサ信号、前記前後車体速度の推定値、並びに前記ピッチ角速度の推定値に基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定する姿勢角推定手段と、を含む車両姿勢角推定装置であって、前記ピッチ角速度推定手段が、前記前後車体速度の推定値、前記横車体速度の推定値、前記補正された前記上下加速度の検出値、前記ロール角速度の検出値、前記姿勢角推定手段で推定された前記ロール角の前回推定値、及び前記姿勢角推定手段で推定された前記ピッチ角の前回推定値に基づいて、前記ピッチ角速度を推定するようにしたものである。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a vehicle posture angle estimating device, a longitudinal vehicle speed estimating means for estimating a longitudinal vehicle body speed, which is a vehicle body velocity in a vehicle longitudinal direction, based on a wheel speed of each wheel, and a lateral vehicle body, which is a vehicle body speed in a vehicle lateral direction. A lateral velocity estimation means for estimating speed, a pitch angular speed estimation means for estimating a pitch angular speed, and a sensor signal corresponding to a detected value of vertical acceleration of the vehicle motion, and a predetermined sensor drift maximum amount and posture angle estimation. The absolute value of the difference between the detected value and the standard value is reduced by the smaller of the minimum absolute value of the difference between the detected value and the standard value from the start of Correction means for correcting the sensor signal, sensor signals corresponding to detected values of longitudinal acceleration, lateral acceleration, yaw angular velocity, and roll angular velocity of vehicle motion, and the vertical acceleration corrected by the correcting means A posture angle estimating means for estimating a roll angle and a pitch angle, which are posture angles with respect to a vertical axis of the vehicle body, based on a sensor signal corresponding to the detected value of the vehicle, an estimated value of the front and rear vehicle body speed, and an estimated value of the pitch angular velocity. The pitch angular velocity estimation means includes: an estimated value of the longitudinal vehicle body speed, an estimated value of the lateral vehicle body speed, a corrected detected value of the vertical acceleration, a roll angular velocity The pitch angular velocity is estimated based on a detected value, a previous estimated value of the roll angle estimated by the attitude angle estimating means, and a previous estimated value of the pitch angle estimated by the attitude angle estimating means. Is.

第2の発明の車両姿勢角推定装置には、車両運動の前後加速度、横加速度、上下加速度、ヨー角速度、及びロール角速度の各々を検出して検出値に応じたセンサ信号を出力するセンサを設けることができる。   The vehicle attitude angle estimation device of the second invention is provided with a sensor that detects each of the longitudinal acceleration, lateral acceleration, vertical acceleration, yaw angular velocity, and roll angular velocity of the vehicle motion and outputs a sensor signal corresponding to the detected value. be able to.

第2の発明では、補正手段によって、車両運動の上下加速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける前記検出値と標準値との差の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、検出値と標準値との差の絶対値を小さくするようにセンサ信号を補正する。また、車両運動の前後加速度、横加速度、ロール角速度、及びヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号、補正手段によって補正された上下加速度の検出値に応じたセンサ信号、前後車体速度の推定値、並びにピッチ角速度の推定値に基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定する。   In the second invention, the sensor value corresponding to the detected value of the vertical acceleration of the vehicle motion is detected by the correcting means, and the detected value from the start of the estimation of the predetermined maximum sensor drift amount and the attitude angle to the present time. The sensor signal is corrected so as to reduce the absolute value of the difference between the detected value and the standard value by the smaller of the minimum absolute value of the difference between the detected value and the standard value. Also, sensor signals corresponding to detected values of longitudinal acceleration, lateral acceleration, roll angular velocity, and yaw angular velocity of vehicle motion, sensor signals corresponding to detected values of vertical acceleration corrected by correcting means, and estimated values of longitudinal vehicle body speed Based on the estimated value of the pitch angular velocity, the roll angle and the pitch angle, which are posture angles with respect to the vertical axis of the vehicle body, are estimated.

ピッチ角速度は、前後車体速度の推定値、横車体速度の推定値、ロール角速度の検出値、補正された上下加速度の検出値、ロール角の前回推定値、及びピッチ角の前回推定値に基づいて、推定される。   The pitch angular velocity is based on the estimated value of the front and rear vehicle speed, the estimated value of the horizontal vehicle speed, the detected value of the roll angular velocity, the corrected detected value of the vertical acceleration, the previous estimated value of the roll angle, and the previous estimated value of the pitch angle. ,Presumed.

第2の発明では、車体の上下方向運動の釣り合いからピッチ角速度を推定し、ピッチ角速度の推定値を利用して車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定しているので、上下加速度が増加するバンク走行時においても精度良くロール角及びピッチ角を推定することができる。また、初期不感帯を設定するように、上下加速度の検出値の標準値との差の絶対値を小さくするようにセンサ信号を補正しているので、ドリフト誤差による影響を軽減して、精度良くロール角及びピッチ角を推定することができる。   In the second invention, the pitch angular velocity is estimated from the balance of the vertical movement of the vehicle body, and the roll angle and the pitch angle, which are posture angles with respect to the vertical axis of the vehicle body, are estimated using the estimated value of the pitch angular velocity. It is possible to accurately estimate the roll angle and the pitch angle even during bank running where the vertical acceleration increases. In addition, the sensor signal is corrected so as to reduce the absolute value of the difference between the vertical acceleration detection value and the standard value so that the initial dead band is set. The angle and pitch angle can be estimated.

第3の発明の車両姿勢角推定装置は、各輪の車輪速度に基づいて車両前後方向の車体速度である前後車体速度を推定する前後速度推定手段と、車両横方向の車体速度である横車体速度を推定する横速度推定手段と、車両運動のピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける前記検出値の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、前記検出値の絶対値を小さくするように前記センサ信号を補正する補正手段と、車両運動の前後加速度、横加速度、上下加速度、ヨー角速度、及びロール角速度の各検出値に応じたセンサ信号、前記補正手段によって補正された前記ピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号、並びに前記前後車体速度の推定値に基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定する姿勢角推定手段とを含んで構成されている。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a vehicle attitude angle estimating device comprising: a longitudinal vehicle speed estimating means for estimating a longitudinal vehicle body speed, which is a vehicle body speed in the vehicle longitudinal direction, based on a wheel speed of each wheel; The lateral velocity estimation means for estimating the velocity, and the sensor signal corresponding to the detected value of the pitch angular velocity of the vehicle motion, the predetermined sensor drift maximum amount and the detected value from the start of estimation of the attitude angle to the present time Correction means for correcting the sensor signal so as to reduce the absolute value of the detected value by the smaller one of the absolute values of the absolute value, longitudinal acceleration, lateral acceleration, vertical acceleration, yaw angular velocity of the vehicle motion And a sensor signal corresponding to each detected value of the roll angular velocity, a sensor signal corresponding to the detected value of the pitch angular velocity corrected by the correcting means, and an estimated value of the front and rear vehicle body speed. Zui and is configured to include a posture angle estimating means for estimating a roll angle and a pitch angle that are attitude angles with respect to a vertical axis of a vehicle body.

第3の発明の車両姿勢角推定装置には、車両運動の前後加速度、横加速度、上下加速度、ヨー角速度、ロール角速度、ピッチ角速度の各々を検出して検出値に応じたセンサ信号を出力するセンサを設けることができる。   A vehicle attitude angle estimation device according to a third aspect of the invention is a sensor that detects each of longitudinal acceleration, lateral acceleration, vertical acceleration, yaw angular velocity, roll angular velocity, and pitch angular velocity of a vehicle motion and outputs a sensor signal corresponding to the detected value. Can be provided.

第3の発明では、車両運動のピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける前記検出値の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、検出値の絶対値を小さくするようにセンサ信号を補正する。また、車両運動の前後加速度、横加速度、上下加速度、ロール角速度、及びヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号、補正手段によって補正されたピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号、並びに前後車体速度の推定値に基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定する。   In the third aspect of the invention, the sensor signal corresponding to the detected value of the pitch angular velocity of the vehicle motion is calculated based on the absolute value of the detected value from the start of estimation of the predetermined sensor drift maximum amount and attitude angle to the present time. The sensor signal is corrected so as to reduce the absolute value of the detected value by the smaller one of the minimum values. Further, a sensor signal corresponding to each detected value of the longitudinal acceleration, lateral acceleration, vertical acceleration, roll angular velocity, and yaw angular velocity of the vehicle motion, a sensor signal corresponding to the detected value of the pitch angular velocity corrected by the correcting means, and the front and rear vehicle bodies Based on the estimated value of speed, a roll angle and a pitch angle, which are posture angles with respect to the vertical axis of the vehicle body, are estimated.

第3の発明では、初期不感帯を設定するように、ピッチ角速度の検出値の絶対値を小さくするようにセンサ信号を補正しているので、ドリフト誤差による影響を軽減して、精度良くロール角及びピッチ角を推定することができる。   In the third aspect of the invention, the sensor signal is corrected so as to reduce the absolute value of the detected value of the pitch angular velocity so as to set the initial dead zone. Therefore, the influence of the drift error can be reduced, and the roll angle and the accuracy can be reduced. The pitch angle can be estimated.

第2の発明に係る補正手段は、上下加速度の検出値に応じたセンサ信号を補正すると共に、ロール角速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける検出値の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、検出値の絶対値を小さくするようにセンサ信号を補正し、ピッチ角速度推定手段は、前後車体速度の推定値、横車体速度の推定値、補正された上下加速度の検出値、補正されたロール角速度の検出値、姿勢角推定手段で推定されたロール角の前回推定値、及び姿勢角推定手段で推定されたピッチ角の前回推定値に基づいて、ピッチ角速度を推定し、姿勢角推定手段は、車両運動の前後加速度、横加速度、及びヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号、補正手段によって補正された上下加速度の検出値に応じたセンサ信号、補正手段によって補正されたロール角速度の検出値に応じたセンサ信号、前後車体速度の推定値、並びにピッチ角速度の推定値に基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定することができる。これによって、初期不感帯を設定するように、ロール角速度の検出値の絶対値を小さくするようにセンサ信号を補正すると共に、上下加速度の検出値の標準値との差の絶対値を小さくするようにセンサ信号を補正しているので、ドリフト誤差による影響を軽減して、精度良くロール角及びピッチ角を推定することができる。   The correction means according to the second invention corrects the sensor signal corresponding to the detected value of the vertical acceleration, and also determines a predetermined sensor drift maximum amount and posture angle for the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity. The sensor signal is corrected so as to decrease the absolute value of the detected value by the smaller one of the minimum absolute values of the detected value from the start of estimation to the present time. Estimated value of speed, estimated value of lateral vehicle body speed, corrected detected value of vertical acceleration, corrected detected value of roll angular velocity, previous estimated value of roll angle estimated by attitude angle estimating means, and attitude angle estimating means The pitch angular velocity is estimated based on the previous estimated value of the pitch angle estimated in step (4), and the posture angle estimating means is a sensor signal corresponding to the detected values of the longitudinal acceleration, lateral acceleration, and yaw angular velocity of the vehicle motion. Based on the sensor signal corresponding to the detected value of vertical acceleration corrected by the correcting means, the sensor signal corresponding to the detected value of roll angular velocity corrected by the correcting means, the estimated value of front and rear vehicle body speed, and the estimated value of pitch angular speed The roll angle and the pitch angle, which are attitude angles with respect to the vertical axis of the vehicle body, can be estimated. As a result, the sensor signal is corrected so as to reduce the absolute value of the detected value of the roll angular velocity so as to set the initial dead zone, and the absolute value of the difference from the standard value of the detected value of the vertical acceleration is reduced. Since the sensor signal is corrected, the influence of the drift error can be reduced and the roll angle and pitch angle can be estimated with high accuracy.

第3の発明に係る補正手段は、ピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号を補正すると共に、ロール角速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける検出値の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、検出値の絶対値を小さくするようにセンサ信号を補正し、姿勢角推定手段は、車両運動の前後加速度、横加速度、上下加速度、及びヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号、補正手段によって補正されたピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号、補正手段によって補正されたロール角速度の検出値に応じたセンサ信号、並びに前後車体速度の推定値に基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定することができる。これによって、初期不感帯を設定するように、ロール角速度の検出値の絶対値を小さくするようにセンサ信号を補正すると共に、ピッチ角速度の検出値の絶対値を小さくするようにセンサ信号を補正しているので、ドリフト誤差による影響を軽減して、精度良くロール角及びピッチ角を推定することができる。   The correcting means according to the third invention corrects the sensor signal corresponding to the detected value of the pitch angular velocity, and determines a predetermined sensor drift maximum amount and posture angle for the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity. The sensor signal is corrected so as to reduce the absolute value of the detected value by the smaller of the minimum absolute values of the detected value from the start of the estimation to the present time. Sensor signal corresponding to detected values of longitudinal acceleration, lateral acceleration, vertical acceleration and yaw angular velocity, sensor signal corresponding to detected pitch angular velocity value corrected by correcting means, and detection of roll angular velocity corrected by correcting means The roll angle and the pitch angle, which are the attitude angles with respect to the vertical axis of the vehicle body, can be estimated based on the sensor signal corresponding to the value and the estimated value of the front and rear vehicle body speed.Thus, the sensor signal is corrected so as to reduce the absolute value of the detected value of the roll angular velocity so as to set the initial dead zone, and the sensor signal is corrected so as to reduce the absolute value of the detected value of the pitch angular velocity. Therefore, the influence of the drift error can be reduced and the roll angle and pitch angle can be estimated with high accuracy.

また、上記のピッチ角速度及びロール角速度の各検出値に応じたセンサ信号を補正する補正手段は、ピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号及びロール角速度の検出値に応じたセンサ信号を補正すると共に、上下加速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける検出値と標準値との差の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、検出値と標準値との差の絶対値を小さくするようにセンサ信号を補正し、姿勢角推定手段は、車両運動の前後加速度、横加速度、及びヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号、補正手段によって補正された上下加速度の検出値に応じたセンサ信号、補正手段によって補正されたピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号、補正手段によって補正されたロール角速度の検出値に応じたセンサ信号、並びに前後車体速度の推定値に基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定することができる。これによって、初期不感帯を設定するように、ロール角速度の検出値の絶対値を小さくするようにセンサ信号を補正し、ピッチ角速度の検出値の絶対値を小さくするようにセンサ信号を補正すると共に、上下加速度の検出値の標準値との差の絶対値を小さくするようにセンサ信号を補正しているので、ドリフト誤差による影響を軽減して、精度良くロール角及びピッチ角を推定することができる。   The correction means for correcting the sensor signal corresponding to each detected value of the pitch angular velocity and the roll angular velocity corrects the sensor signal corresponding to the detected value of the pitch angular velocity and the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity. For the sensor signal corresponding to the detected value of the vertical acceleration, a predetermined maximum sensor drift amount and the minimum absolute value of the difference between the detected value and the standard value from the start of the estimation of the posture angle The sensor signal is corrected so as to reduce the absolute value of the difference between the detected value and the standard value by the smaller one, and the attitude angle estimation means is used for each of the vehicle motion longitudinal acceleration, lateral acceleration, and yaw angular velocity. A sensor signal corresponding to the detected value, a sensor signal corresponding to the detected vertical acceleration value corrected by the correcting means, and a sensor signal corresponding to the detected pitch angular velocity value corrected by the correcting means. , The sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity corrected by the correcting means, and based on the estimated value of the longitudinal vehicle body speed, it is possible to estimate the roll angle and the pitch angle that are attitude angles with respect to a vertical axis of a vehicle body. Thereby, the sensor signal is corrected so as to reduce the absolute value of the detected value of the roll angular velocity so as to set the initial dead zone, and the sensor signal is corrected so as to reduce the absolute value of the detected value of the pitch angular velocity, Since the sensor signal is corrected so as to reduce the absolute value of the difference between the vertical acceleration detection value and the standard value, the influence of drift error can be reduced and the roll angle and pitch angle can be estimated accurately. .

第3の発明に係る補正手段は、ピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号を補正すると共に、上下加速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける検出値と標準値との差の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、検出値と標準値との差の絶対値を小さくするようにセンサ信号を補正し、姿勢角推定手段は、車両運動の前後加速度、横加速度、ロール角速度、及びヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号、補正手段によって補正されたピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号、補正手段によって補正された上下加速度の検出値に応じたセンサ信号、並びに前後車体速度の推定値に基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定することができる。これによって、初期不感帯を設定するように、ピッチ角速度の検出値の絶対値を小さくするようにセンサ信号を補正すると共に、上下加速度の検出値の標準値との差の絶対値を小さくするようにセンサ信号を補正しているので、ドリフト誤差による影響を軽減して、精度良くロール角及びピッチ角を推定することができる。   The correction means according to the third invention corrects the sensor signal corresponding to the detected value of the pitch angular velocity, and determines a predetermined sensor drift maximum amount and attitude angle for the sensor signal corresponding to the detected value of vertical acceleration. Sensor signal to decrease the absolute value of the difference between the detected value and the standard value by the smaller of the minimum absolute value of the difference between the detected value and the standard value from the start of estimation The posture angle estimating means is a sensor signal corresponding to each detected value of longitudinal acceleration, lateral acceleration, roll angular velocity, and yaw angular velocity of the vehicle motion, and a sensor corresponding to the detected value of the pitch angular velocity corrected by the correcting means. Based on the signal, the sensor signal corresponding to the detection value of the vertical acceleration corrected by the correction means, and the estimated value of the front-rear vehicle body speed, the roll angle and the pitch, which are the attitude angles with respect to the vertical axis of the vehicle body. It is possible to estimate the corner. As a result, the sensor signal is corrected so as to reduce the absolute value of the detected value of the pitch angular velocity so as to set the initial dead zone, and the absolute value of the difference from the standard value of the detected value of the vertical acceleration is reduced. Since the sensor signal is corrected, the influence of the drift error can be reduced and the roll angle and pitch angle can be estimated with high accuracy.

第4の発明に係るセンサドリフト量推定装置は、車両運動のロール角速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける検出値の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、前記検出値の絶対値を小さくするように前記センサ信号を補正すると共に、上下加速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける検出値と標準値との差の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、前記検出値と前記標準値との差の絶対値を小さくするように前記センサ信号を補正する補正手段と、車両運動のヨー角速度、前後加速度、及び横加速度の各検出値に応じたセンサ信号と、前記補正手段によって補正された前記ロール角速度及び前記上下加速度の各検出値に応じたセンサ信号とに基づいて、車体の鉛直軸に対するロール角及びピッチ角の各々の微分量を算出し、算出した前記ロール角及び前記ピッチ角の各々の微分量を積分して、前記ロール角及び前記ピッチ角を推定する姿勢角推定手段と、前記上下加速度、前記前後加速度、前記横加速度、前記ロール角速度、及び前記ヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号と、前記姿勢角推定手段によって推定された前記ロール角及び前記ピッチ角とに基づいて、車両運動の運動方程式より得られる前記ロール角及び前記ピッチ角の各々の微分量を算出する算出手段と、前記センサ信号のセンサドリフト量を考慮したときに、前記姿勢角推定手段により算出された前記ロール角及び前記ピッチ角の各々の微分量と、前記算出手段により算出された前記ロール角及び前記ピッチ角の各々の微分量に前記センサドリフト量を考慮した値とが等しくなる関係を用いて、前記上下加速度の検出値に応じたセンサ信号及び前記ロール角速度の検出値に応じたセンサ信号の各々のセンサドリフト量を推定するドリフト量推定手段とを含んで構成されている。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a sensor drift amount estimation device that starts a presumption of estimation of a predetermined sensor drift maximum amount and an attitude angle for a sensor signal corresponding to a detected value of a roll angular velocity of vehicle motion. The sensor signal is corrected so as to decrease the absolute value of the detected value by the smaller one of the absolute values of the detected values, and the sensor signal corresponding to the detected value of the vertical acceleration is determined in advance. The detected sensor value and the standard value by the smaller of the absolute value of the absolute value of the difference between the detected value and the standard value from the start of estimation of the attitude angle Correction means for correcting the sensor signal so as to reduce the absolute value of the difference between the sensor signal, a sensor signal corresponding to each detected value of the yaw angular velocity, longitudinal acceleration, and lateral acceleration of the vehicle motion, Based on the sensor signal corresponding to each detected value of the roll angular velocity and the vertical acceleration corrected by the positive means, the respective differential amounts of the roll angle and the pitch angle with respect to the vertical axis of the vehicle body are calculated, and the calculated roll Posture angle estimating means for estimating the roll angle and the pitch angle by integrating the differential amounts of the angle and the pitch angle, the vertical acceleration, the longitudinal acceleration, the lateral acceleration, the roll angular velocity, and the yaw Each of the roll angle and the pitch angle obtained from the motion equation of vehicle motion based on the sensor signal corresponding to each detected value of the angular velocity and the roll angle and the pitch angle estimated by the posture angle estimating means. And a roll calculated by the posture angle estimating means when a sensor drift amount of the sensor signal is taken into account. And the difference between each of the pitch angles and the value obtained by taking the sensor drift amount into consideration for the respective differential amounts of the roll angle and the pitch angle calculated by the calculating means, And a drift amount estimating means for estimating a sensor drift amount of each of the sensor signal corresponding to the detected value of the acceleration and the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity.

第4の発明に係るセンサドリフト量推定装置によれば、補正手段によって、車両運動のロール角速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける検出値の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、検出値の絶対値を小さくするようにセンサ信号を補正すると共に、上下加速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける検出値と標準値との差の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、検出値と標準値との差の絶対値を小さくするようにセンサ信号を補正する。   According to the sensor drift amount estimating apparatus according to the fourth aspect of the invention, the correction means starts estimating a predetermined maximum sensor drift amount and an attitude angle for the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity of the vehicle motion. The sensor signal is corrected so as to reduce the absolute value of the detected value by the smaller of the absolute values of the detected value up to the present time and the sensor signal corresponding to the detected value of the vertical acceleration For the predetermined maximum sensor drift amount and the minimum value of the absolute value of the difference between the detected value and the standard value from the start of the estimation of the posture angle to the detected value, whichever is smaller The sensor signal is corrected so as to reduce the absolute value of the difference from the standard value.

そして、姿勢角推定手段によって、車両運動のヨー角速度、前後加速度、及び横加速度の各検出値に応じたセンサ信号と、補正手段によって補正されたロール角速度及び上下加速度の各検出値に応じたセンサ信号とに基づいて、車体の鉛直軸に対するロール角及びピッチ角の各々の微分量を算出し、算出したロール角及びピッチ角の各々の微分量を積分して、ロール角及びピッチ角を推定する。また、算出手段によって、上下加速度、前後加速度、横加速度、ロール角速度、及びヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号と、姿勢角推定手段によって推定されたロール角及びピッチ角とに基づいて、車両運動の運動方程式より得られるロール角及びピッチ角の各々の微分量を算出する。   A sensor signal corresponding to each detected value of the yaw angular velocity, longitudinal acceleration and lateral acceleration of the vehicle motion by the attitude angle estimating means, and a sensor corresponding to each detected value of the roll angular velocity and the vertical acceleration corrected by the correcting means. Based on the signal, the differential amounts of the roll angle and the pitch angle with respect to the vertical axis of the vehicle body are calculated, and the roll angle and the pitch angle are estimated by integrating the calculated differential amounts of the roll angle and the pitch angle. . Further, based on the sensor signal corresponding to the detected values of vertical acceleration, longitudinal acceleration, lateral acceleration, roll angular velocity, and yaw angular velocity by the calculating means, and the roll angle and pitch angle estimated by the attitude angle estimating means, The differential amounts of the roll angle and the pitch angle obtained from the motion equation of vehicle motion are calculated.

そして、ドリフト量推定手段によって、センサ信号のセンサドリフト量を考慮したときに、姿勢角推定手段により算出されたロール角及びピッチ角の各々の微分量と、算出手段により算出されたロール角及びピッチ角の各々の微分量にセンサドリフト量を考慮した値とが等しくなる関係を用いて、上下加速度の検出値に応じたセンサ信号及びロール角速度の検出値に応じたセンサ信号の各々のセンサドリフト量を推定する。   Then, when the drift amount estimation means considers the sensor drift amount of the sensor signal, the respective differential amounts of the roll angle and the pitch angle calculated by the posture angle estimation means, and the roll angle and pitch calculated by the calculation means The sensor drift amount of each of the sensor signal corresponding to the detected value of the vertical acceleration and the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity using the relationship in which the differential value of each angle becomes equal to the value considering the sensor drift amount. Is estimated.

このように、上下加速度及びロール角速度の各々を検出するセンサのセンサドリフト量を推定することにより、車両運動の状態に関わらず、安定して、上下加速度及びロール角速度の各々を検出するセンサのドリフト量を推定することができ、また、初期不感帯を設定するように、ロール角速度の検出値の絶対値を小さくするようにセンサ信号を補正すると共に、上下加速度の検出値の標準値との差の絶対値を小さくするようにセンサ信号を補正しているので、ドリフト誤差による影響を軽減して、精度良くロール角及びピッチ角を推定することができる。   As described above, by estimating the sensor drift amount of the sensor that detects each of the vertical acceleration and the roll angular velocity, the drift of the sensor that stably detects each of the vertical acceleration and the roll angular velocity regardless of the state of the vehicle motion. The sensor signal is corrected so as to reduce the absolute value of the detected value of the roll angular velocity so as to set the initial dead zone, and the difference between the detected value of the vertical acceleration and the standard value can be estimated. Since the sensor signal is corrected so as to reduce the absolute value, the influence of the drift error can be reduced and the roll angle and pitch angle can be estimated with high accuracy.

第5の発明に係るセンサドリフト量推定装置は、車両運動のロール角速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける検出値の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、前記検出値の絶対値を小さくするように前記センサ信号を補正すると共に、ピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける検出値の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、前記検出値の絶対値を小さくするように前記センサ信号を補正する補正手段と、車両運動の上下加速度、前後加速度、横加速度、及びヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号と、前記補正手段によって補正された前記ロール角速度及び前記ピッチ角速度の各検出値に応じたセンサ信号とに基づいて、車体の鉛直軸に対するロール角及びピッチ角の各々の微分量を算出し、算出した前記ロール角及び前記ピッチ角の各々の微分量を積分して、前記ロール角及び前記ピッチ角を推定する姿勢角推定手段と、前記ロール角速度、前記ヨー角速度、及び前記ピッチ角速度の各検出値に応じたセンサ信号と、前記姿勢角推定手段によって推定された前記ロール角及び前記ピッチ角とに基づいて、車両運動の運動方程式より得られる前記ロール角及び前記ピッチ角の各々の微分量を算出する算出手段と、前記センサ信号のセンサドリフト量を考慮したときに、前記姿勢角推定手段により算出された前記ロール角及び前記ピッチ角の各々の微分量と、前記算出手段により算出された前記ロール角及び前記ピッチ角の各々の微分量に前記センサドリフト量を考慮した値とが等しくなる関係を用いて、前記ピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号及び前記ロール角速度の検出値に応じたセンサ信号の各々のセンサドリフト量を推定するドリフト量推定手段とを含んで構成されている。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a sensor drift amount estimation device that starts a presumption of estimation of a predetermined sensor drift maximum amount and an attitude angle for a sensor signal corresponding to a detected value of a roll angular velocity of vehicle motion. The sensor signal is corrected so as to decrease the absolute value of the detected value by the smaller one of the absolute values of the detected values, and the sensor signal corresponding to the detected value of the pitch angular velocity is determined in advance. The absolute value of the detected value is decreased by the smaller of the maximum sensor drift amount and the minimum value of the absolute value of the detected value from the start of the estimation of the posture angle to the present time. Correction means for correcting the signal, sensor signals corresponding to the detected values of vertical acceleration, longitudinal acceleration, lateral acceleration, and yaw angular velocity of the vehicle motion, and the correction means The roll angular velocity and the pitch angular velocity are calculated on the basis of sensor values corresponding to the detected values of the roll angular velocity and the pitch angular velocity, and the roll angle and the pitch are calculated. Posture angle estimating means for estimating the roll angle and the pitch angle by integrating the differential amount of each angle, and a sensor signal corresponding to each detected value of the roll angular velocity, the yaw angular velocity, and the pitch angular velocity; Calculation means for calculating a differential amount of each of the roll angle and the pitch angle obtained from a motion equation of vehicle motion based on the roll angle and the pitch angle estimated by the posture angle estimation means; and the sensor The differential amount of each of the roll angle and the pitch angle calculated by the posture angle estimating means when the sensor drift amount of the signal is considered, and the calculation A sensor signal corresponding to the detected value of the pitch angular velocity and the roll angular velocity using a relationship in which a differential value of each of the roll angle and the pitch angle calculated by the stage is equal to a value considering the sensor drift amount. Drift amount estimating means for estimating the sensor drift amount of each sensor signal corresponding to the detected value.

第5の発明に係るセンサドリフト量推定装置によれば、補正手段によって、車両運動のロール角速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける検出値の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、検出値の絶対値を小さくするようにセンサ信号を補正すると共に、ピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける検出値の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、検出値の絶対値を小さくするようにセンサ信号を補正する。   According to the sensor drift amount estimating apparatus according to the fifth aspect of the invention, the correction means starts estimating a predetermined maximum sensor drift amount and an attitude angle for the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity of the vehicle motion. The sensor signal is corrected so as to reduce the absolute value of the detected value by the smaller of the absolute values of the detected value up to the present time and the sensor signal corresponding to the detected value of the pitch angular velocity The absolute value of the detected value is reduced by the smaller of the predetermined maximum sensor drift amount and the minimum absolute value of the detected value from the start of the estimation of the posture angle to the present time. Correct the sensor signal.

そして、姿勢角推定手段によって、車両運動の上下加速度、前後加速度、横加速度、及びヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号と、補正手段によって補正されたロール角速度及びピッチ角速度の各検出値に応じたセンサ信号とに基づいて、車体の鉛直軸に対するロール角及びピッチ角の各々の微分量を算出し、算出したロール角及びピッチ角の各々の微分量を積分して、ロール角及びピッチ角を推定する。また、算出手段によって、ロール角速度、ヨー角速度、及びピッチ角速度の各検出値に応じたセンサ信号と、姿勢角推定手段によって推定されたロール角及びピッチ角とに基づいて、車両運動の運動方程式より得られるロール角及びピッチ角の各々の微分量を算出する。   Then, by the attitude angle estimation means, the sensor signal corresponding to the detected values of the vertical acceleration, the longitudinal acceleration, the lateral acceleration, and the yaw angular velocity of the vehicle motion, and the detected values of the roll angular velocity and the pitch angular velocity corrected by the correcting means. Based on the corresponding sensor signal, the differential amounts of the roll angle and the pitch angle with respect to the vertical axis of the vehicle body are calculated, the differential amounts of the calculated roll angle and the pitch angle are integrated, and the roll angle and the pitch angle are integrated. Is estimated. Further, based on the sensor equation corresponding to each detected value of the roll angular velocity, the yaw angular velocity, and the pitch angular velocity by the calculating means and the roll angle and the pitch angle estimated by the posture angle estimating means, The differential amount of each roll angle and pitch angle obtained is calculated.

そして、ドリフト量推定手段によって、センサ信号のセンサドリフト量を考慮したときに、姿勢角推定手段により算出されたロール角及びピッチ角の各々の微分量と、算出手段により算出されたロール角及びピッチ角の各々の微分量にセンサドリフト量を考慮した値とが等しくなる関係を用いて、ピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号及びロール角速度の検出値に応じたセンサ信号の各々のセンサドリフト量を推定する。   Then, when the drift amount estimation means considers the sensor drift amount of the sensor signal, the respective differential amounts of the roll angle and the pitch angle calculated by the posture angle estimation means, and the roll angle and pitch calculated by the calculation means The sensor drift amount of each of the sensor signal corresponding to the detected value of the pitch angular velocity and the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity using the relationship in which the differential value of each angle becomes equal to the value considering the sensor drift amount. Is estimated.

このように、ピッチ角速度及びロール角速度の各々を検出するセンサのセンサドリフト量を推定することにより、車両運動の状態に関わらず、安定して、ピッチ角速度及びロール角速度の各々を検出するセンサのドリフト量を推定することができ、また、初期不感帯を設定するように、ロール角速度の検出値の絶対値を小さくするようにセンサ信号を補正すると共に、ピッチ角速度の検出値の絶対値を小さくするようにセンサ信号を補正しているので、ドリフト誤差による影響を軽減して、精度良くロール角及びピッチ角を推定することができる。   Thus, by estimating the sensor drift amount of the sensor that detects each of the pitch angular velocity and the roll angular velocity, the drift of the sensor that stably detects each of the pitch angular velocity and the roll angular velocity regardless of the state of the vehicle motion. The sensor signal can be corrected to reduce the absolute value of the detected value of the roll angular velocity so as to set the initial dead zone, and the absolute value of the detected value of the pitch angular velocity can be reduced. Since the sensor signal is corrected, the influence of the drift error can be reduced and the roll angle and pitch angle can be estimated with high accuracy.

第4の発明に係るセンサドリフト量推定装置は、ドリフト量推定手段によって推定されたセンサドリフト量に基づいて、上下加速度の検出値に応じたセンサ信号及びロール角速度の検出値に応じたセンサ信号の各々を補正するドリフト補正手段を更に含み、姿勢角推定手段は、ヨー角速度の検出値に応じたセンサ信号と、ドリフト補正手段によって補正され、かつ、補正手段によって補正されたロール角速度及び上下加速度の各検出値に応じたセンサ信号とに基づいて、ロール角及びピッチ角を推定することができる。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a sensor drift amount estimation device, comprising: a sensor signal corresponding to a detected value of vertical acceleration and a sensor signal corresponding to a detected value of roll angular velocity based on a sensor drift amount estimated by a drift amount estimating means. The posture angle estimation unit further includes a drift correction unit that corrects each of the sensor signal corresponding to the detected value of the yaw angular velocity, the roll angular velocity and the vertical acceleration corrected by the drift correction unit and corrected by the correction unit. Based on the sensor signal corresponding to each detection value, the roll angle and the pitch angle can be estimated.

第5の発明に係るセンサドリフト量推定装置は、ドリフト量推定手段によって推定されたセンサドリフト量に基づいて、ピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号及びロール角速度の検出値に応じたセンサ信号の各々を補正するドリフト補正手段を更に含み、姿勢角推定手段は、上下加速度、前後加速度、横加速度、及びヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号と、ドリフト補正手段によって補正され、かつ、補正手段によって補正されたロール角速度及びピッチ角速度の各検出値に応じたセンサ信号とに基づいて、ロール角及びピッチ角を推定することができる。   The sensor drift amount estimation device according to the fifth invention is based on the sensor drift amount estimated by the drift amount estimation means, the sensor signal corresponding to the detected value of the pitch angular velocity and the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity. It further includes a drift correction unit that corrects each, and the attitude angle estimation unit is corrected by the sensor signal corresponding to the detected values of vertical acceleration, longitudinal acceleration, lateral acceleration, and yaw angular velocity, and the drift correction unit. The roll angle and pitch angle can be estimated based on sensor signals corresponding to the detected values of the roll angular velocity and the pitch angular velocity corrected by the means.

本発明は、コンピュータを以下のように機能させるプログラムで構成することができる。   The present invention can be configured by a program that causes a computer to function as follows.

第1のプログラムは、コンピュータを、各輪の車輪速度に基づいて車両前後方向の車体速度である前後車体速度を推定する前後速度推定手段、車両横方向の車体速度である横車体速度を推定する横速度推定手段、ピッチ角速度を推定するピッチ角速度推定手段、車両運動のロール角速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける前記検出値の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、前記検出値の絶対値を小さくするように前記センサ信号を補正する補正手段、及び車両運動の前後加速度、横加速度、上下加速度、及びヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号、前記補正手段によって補正された前記ロール角速度の検出値に応じたセンサ信号、前記前後車体速度の推定値、並びに前記ピッチ角速度の推定値に基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定する姿勢角推定手段として機能させるためのプログラムであって、前記ピッチ角速度推定手段が、前記前後車体速度の推定値、前記横車体速度の推定値、前記上下加速度の検出値、前記補正された前記ロール角速度の検出値、前記姿勢角推定手段で推定された前記ロール角の前回推定値、及び前記姿勢角推定手段で推定された前記ピッチ角の前回推定値に基づいて、前記ピッチ角速度を推定するプログラムである。   The first program uses a computer to estimate a longitudinal vehicle speed that is a longitudinal vehicle speed in the vehicle longitudinal direction based on a wheel speed of each wheel, and a lateral vehicle speed that is a vehicle speed in the vehicle lateral direction. Lateral speed estimation means, pitch angular speed estimation means for estimating pitch angular speed, sensor signal corresponding to the detected value of roll angular speed of vehicle motion, and pre-determined maximum sensor drift and posture angle Correction means for correcting the sensor signal so as to reduce the absolute value of the detected value by the smaller one of the absolute values of the detected value up to and including the longitudinal acceleration, lateral acceleration of the vehicle motion, Sensor signal corresponding to each detected value of vertical acceleration and yaw angular velocity, sensor signal corresponding to the detected value of roll angular velocity corrected by the correcting means, A program for functioning as a posture angle estimating means for estimating a roll angle and a pitch angle, which are posture angles with respect to a vertical axis of a vehicle body, based on an estimated value of front and rear vehicle body speeds and an estimated value of the pitch angular velocity, The pitch angular velocity estimation means is an estimated value of the longitudinal vehicle body speed, an estimated value of the lateral vehicle body speed, a detected value of the vertical acceleration, a corrected detected value of the roll angular velocity, and the posture angle estimating means This is a program for estimating the pitch angular velocity based on the previous estimated value of the roll angle and the previous estimated value of the pitch angle estimated by the posture angle estimating means.

第2のプログラムは、コンピュータを、各輪の車輪速度に基づいて車両前後方向の車体速度である前後車体速度を推定する前後速度推定手段、車両横方向の車体速度である横車体速度を推定する横速度推定手段、ピッチ角速度を推定するピッチ角速度推定手段、車両運動の上下加速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける前記検出値と標準値との差の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、前記検出値と前記標準値との差の絶対値を小さくするように前記センサ信号を補正する補正手段、及び車両運動の前後加速度、横加速度、ヨー角速度、及びロール角速度の各検出値に応じたセンサ信号、前記補正手段によって補正された前記上下加速度の検出値に応じたセンサ信号、前記前後車体速度の推定値、並びに前記ピッチ角速度の推定値に基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定する姿勢角推定手段として機能させるためのプログラムであって、前記ピッチ角速度推定手段が、前記前後車体速度の推定値、前記横車体速度の推定値、前記補正された前記上下加速度の検出値、前記ロール角速度の検出値、前記姿勢角推定手段で推定された前記ロール角の前回推定値、及び前記姿勢角推定手段で推定された前記ピッチ角の前回推定値に基づいて、前記ピッチ角速度を推定するプログラムである。   The second program uses a computer to estimate a longitudinal vehicle speed that is a longitudinal vehicle speed in the vehicle longitudinal direction based on a wheel speed of each wheel, and a lateral vehicle speed that is a vehicle speed in the vehicle lateral direction. Lateral speed estimation means, pitch angular speed estimation means for estimating pitch angular speed, sensor signals corresponding to detected values of vertical acceleration of vehicle motion, and estimation of predetermined sensor drift maximum amount and posture angle The sensor signal is corrected so that the absolute value of the difference between the detected value and the standard value is reduced by the smaller of the minimum absolute value of the difference between the detected value and the standard value. Correction means, sensor signals corresponding to detected values of longitudinal acceleration, lateral acceleration, yaw angular velocity, and roll angular velocity of vehicle motion, and the vertical acceleration corrected by the correcting means Functions as posture angle estimation means for estimating the roll angle and pitch angle, which are posture angles with respect to the vertical axis of the vehicle body, based on the sensor signal corresponding to the detected value, the estimated value of the front and rear vehicle body speed, and the estimated value of the pitch angular velocity The pitch angular velocity estimation means includes: an estimated value of the longitudinal vehicle body speed, an estimated value of the lateral vehicle body speed, the corrected detected value of the vertical acceleration, the detected value of the roll angular velocity, The program estimates the pitch angular velocity based on the previous estimated value of the roll angle estimated by the attitude angle estimating means and the previous estimated value of the pitch angle estimated by the attitude angle estimating means.

第3のプログラムは、コンピュータを、各輪の車輪速度に基づいて車両前後方向の車体速度である前後車体速度を推定する前後速度推定手段、車両横方向の車体速度である横車体速度を推定する横速度推定手段、車両運動のピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける前記検出値の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、前記検出値の絶対値を小さくするように前記センサ信号を補正する補正手段、及び車両運動の前後加速度、横加速度、上下加速度、ヨー角速度、及びロール角速度の各検出値に応じたセンサ信号、前記補正手段によって補正された前記ピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号、並びに前記前後車体速度の推定値に基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定する姿勢角推定手段として機能させるためのプログラムである。   The third program uses a computer to estimate a longitudinal vehicle body speed that is a longitudinal vehicle body speed that is a longitudinal vehicle body speed that estimates a longitudinal vehicle body speed that is a longitudinal vehicle body speed based on a wheel speed of each wheel. For the sensor signal corresponding to the detected value of the lateral velocity estimating means and the pitch angular velocity of the vehicle motion, the predetermined maximum sensor drift amount and the minimum of the absolute value of the detected value from the start of the estimation of the posture angle to the present time Correction means for correcting the sensor signal so as to reduce the absolute value of the detected value by the smaller one of the values, and longitudinal acceleration, lateral acceleration, vertical acceleration, yaw angular velocity, and roll angular velocity of the vehicle motion A sensor signal corresponding to each detected value, a sensor signal corresponding to the detected value of the pitch angular velocity corrected by the correcting means, and an estimated value of the front and rear vehicle body speed Zui and a program for functioning as a posture angle estimating means for estimating a roll angle and a pitch angle that are attitude angles with respect to a vertical axis of a vehicle body.

第4のプログラムは、コンピュータを、車両運動のロール角速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける前記検出値の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、前記検出値の絶対値を小さくするように前記センサ信号を補正すると共に、上下加速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける前記検出値と標準値との差の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、前記検出値と前記標準値との差の絶対値を小さくするように前記センサ信号を補正する補正手段、車両運動のヨー角速度、前後加速度、横加速度の各検出値に応じたセンサ信号と、前記補正手段によって補正された前記ロール角速度及び前記上下加速度の各検出値に応じたセンサ信号とに基づいて、車体の鉛直軸に対するロール角及びピッチ角の各々の微分量を算出し、算出した前記ロール角及び前記ピッチ角の各々の微分量を積分して、前記ロール角及び前記ピッチ角を推定する姿勢角推定手段、前記上下加速度、前記前後加速度、前記横加速度、前記ロール角速度、及び前記ヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号と、前記姿勢角推定手段によって推定された前記ロール角及び前記ピッチ角とに基づいて、車両運動の運動方程式より得られる前記ロール角及び前記ピッチ角の各々の微分量を算出する算出手段、及び前記センサ信号のセンサドリフト量を考慮したときに、前記姿勢角推定手段により算出された前記ロール角及び前記ピッチ角の各々の微分量と、前記算出手段により算出された前記ロール角及び前記ピッチ角の各々の微分量に前記センサドリフト量を考慮した値とが等しくなる関係を用いて、前記上下加速度の検出値に応じたセンサ信号及び前記ロール角速度の検出値に応じたセンサ信号の各々のセンサドリフト量を推定するドリフト量推定手段として機能させるためのプログラムである。   The fourth program causes the computer to detect the detection value for the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity of the vehicle motion and the detected value from the start of estimation of the predetermined sensor drift maximum amount and attitude angle to the present time. The sensor signal is corrected so as to decrease the absolute value of the detected value by the smaller one of the minimum absolute values, and a predetermined sensor is used for the sensor signal corresponding to the detected value of vertical acceleration. The difference between the detected value and the standard value is the smaller of the absolute value of the absolute value of the difference between the detected value and the standard value from the start of estimation of the maximum drift amount and attitude angle. Correction means for correcting the sensor signal so as to reduce the absolute value of the difference, a sensor signal corresponding to each detected value of yaw angular velocity, longitudinal acceleration, and lateral acceleration of the vehicle motion, and the correcting hand Based on the sensor signal corresponding to each detected value of the roll angular velocity and the vertical acceleration corrected by the above, the differential amounts of the roll angle and the pitch angle with respect to the vertical axis of the vehicle body are calculated, and the calculated roll angle and Attitude angle estimation means for estimating the roll angle and the pitch angle by integrating the differential amounts of the pitch angles, the vertical acceleration, the longitudinal acceleration, the lateral acceleration, the roll angular velocity, and the yaw angular velocity. Based on the sensor signal corresponding to the detected value and the roll angle and the pitch angle estimated by the posture angle estimating means, the differential amounts of the roll angle and the pitch angle obtained from the equation of motion of the vehicle motion. And the roll angle calculated by the posture angle estimating means when considering the sensor drift amount of the sensor signal The vertical acceleration is calculated using a relationship in which each differential amount of the pitch angle is equal to a value obtained by taking the sensor drift amount into the differential amount of each of the roll angle and the pitch angle calculated by the calculating unit. It is a program for functioning as drift amount estimation means for estimating the sensor drift amount of each of the sensor signal corresponding to the detected value of the sensor and the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity.

第5のプログラムは、コンピュータを、車両運動のロール角速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける前記検出値の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、前記検出値の絶対値を小さくするように前記センサ信号を補正すると共に、ピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける前記検出値の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、前記検出値の絶対値を小さくするように前記センサ信号を補正する補正手段、車両運動の上下加速度、前後加速度、横加速度、及びヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号と、前記補正手段によって補正された前記ロール角速度及び前記ピッチ角速度の各検出値に応じたセンサ信号とに基づいて、車体の鉛直軸に対するロール角及びピッチ角の各々の微分量を算出し、算出した前記ロール角及び前記ピッチ角の各々の微分量を積分して、前記ロール角及び前記ピッチ角を推定する姿勢角推定手段、前記ロール角速度、前記ヨー角速度、及び前記ピッチ角速度の各検出値に応じたセンサ信号と、前記姿勢角推定手段によって推定された前記ロール角及び前記ピッチ角とに基づいて、車両運動の運動方程式より得られる前記ロール角及び前記ピッチ角の各々の微分量を算出する算出手段、及び前記センサ信号のセンサドリフト量を考慮したときに、前記姿勢角推定手段により算出された前記ロール角及び前記ピッチ角の各々の微分量と、前記算出手段により算出された前記ロール角及び前記ピッチ角の各々の微分量に前記センサドリフト量を考慮した値とが等しくなる関係を用いて、前記ピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号及び前記ロール角速度の検出値に応じたセンサ信号の各々のセンサドリフト量を推定するドリフト量推定手段として機能させるためのプログラムである。   The fifth program causes the computer to detect the detection value for the sensor signal corresponding to the detection value of the roll angular velocity of the vehicle motion and the detection value from the start of estimation of the predetermined sensor drift maximum amount and attitude angle to the present time. The sensor signal is corrected so as to decrease the absolute value of the detected value by the smaller one of the minimum absolute values, and a predetermined sensor is used for the sensor signal corresponding to the detected value of the pitch angular velocity. The sensor signal is set so that the absolute value of the detected value is reduced by the smaller one of the minimum value of the absolute value of the detected value from the start of estimation of the maximum drift amount and posture angle to the present time. Correction means for correcting, sensor signals corresponding to detected values of vertical acceleration, longitudinal acceleration, lateral acceleration, and yaw angular velocity of vehicle motion, and correction by the correction means On the basis of the detected roll angular velocity and the sensor signal corresponding to the detected value of the pitch angular velocity, the respective differential amounts of the roll angle and the pitch angle with respect to the vertical axis of the vehicle body are calculated, and the calculated roll angle and the pitch Attitude angle estimating means for estimating the roll angle and the pitch angle by integrating each differential amount of the angle, a sensor signal corresponding to each detected value of the roll angular velocity, the yaw angular velocity, and the pitch angular velocity, and Calculation means for calculating a differential amount of each of the roll angle and the pitch angle obtained from a motion equation of vehicle motion based on the roll angle and the pitch angle estimated by the posture angle estimation means, and the sensor signal When the sensor drift amount is taken into consideration, the respective differential amounts of the roll angle and the pitch angle calculated by the posture angle estimation means, and the calculation hand The sensor signal corresponding to the detected value of the pitch angular velocity and the roll angular velocity of the roll angular velocity using the relationship that the differential value of each of the roll angle and the pitch angle calculated by It is a program for functioning as drift amount estimation means for estimating the sensor drift amount of each sensor signal corresponding to the detected value.

以上説明したように本発明によれば、初期不感帯を設定するように、ロール角速度、上下加速度、又はピッチ角速度のセンサ信号を補正しているので、ドリフト誤差による影響を軽減して、精度良くロール角及びピッチ角を推定することができる、という効果が得られる。   As described above, according to the present invention, the roll angular velocity, vertical acceleration, or pitch angular velocity sensor signal is corrected so as to set the initial dead zone. The effect that the angle and the pitch angle can be estimated is obtained.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態は、鉛直軸に対する車両の姿勢角であるピッチ角及びロール角を推定する姿勢角推定装置に本発明を適用したものである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, the present invention is applied to an attitude angle estimation device that estimates a pitch angle and a roll angle, which are attitude angles of a vehicle with respect to a vertical axis.

図1に示すように、第1の実施の形態の姿勢角推定装置には、車両横方向の車体速度である横車体速度Vを推定する横速度推定手段10、及び各輪の車輪速度に基づいて車両前後方向の車体速度である前後車体速度Uを推定する前後速度推定手段12が設けられている。   As shown in FIG. 1, the attitude angle estimation device according to the first embodiment is based on lateral speed estimation means 10 that estimates a lateral vehicle body speed V that is a vehicle body speed in the lateral direction of the vehicle, and the wheel speed of each wheel. Thus, a longitudinal speed estimating means 12 for estimating a longitudinal vehicle body speed U which is a vehicle body speed in the longitudinal direction of the vehicle is provided.

横車体速度Vは、カルマンフィルタ等を用いて推定したり、横加速度センサの検出値から推定したりすることができる。   The lateral vehicle body speed V can be estimated using a Kalman filter or the like, or can be estimated from the detection value of the lateral acceleration sensor.

各輪の車輪速度は、各輪に対応して設けられた車輪速センサにより検出することができ、前後車体速度Uは各輪の車輪速度、または各輪の車輪速度及び車輪速度の微分値から推定することができる。例えば、制動時には、4輪の車輪速度の最大値を前後車体速度Uとして出力し、駆動時には、従動輪の車輪速度の平均値を前後車体速度Uとして出力することができる。   The wheel speed of each wheel can be detected by a wheel speed sensor provided corresponding to each wheel, and the front and rear vehicle body speed U is determined from the wheel speed of each wheel or the wheel speed of each wheel and the differential value of the wheel speed. Can be estimated. For example, the maximum value of the wheel speeds of four wheels can be output as the front and rear vehicle body speed U during braking, and the average value of the wheel speeds of the driven wheels can be output as the front and rear vehicle body speed U during driving.

また、本実施の形態の姿勢角推定装置には、車両運動のxyz3軸の加速度である上下加速度Gz、横加速度Gy、前後加速度Gxの各々を検出する上下加速度センサ14、横加速度センサ16、及び前後加速度センサ18が設けられている。図2に示すように、x軸は車両前後方向、y軸は車両幅方向(横方向)、z軸は車両上下方向に対応している。   In addition, the posture angle estimation device of the present embodiment includes a vertical acceleration sensor 14, a lateral acceleration sensor 16 that detects vertical acceleration Gz, lateral acceleration Gy, and longitudinal acceleration Gx, which are xyz 3-axis accelerations of vehicle motion, and A longitudinal acceleration sensor 18 is provided. As shown in FIG. 2, the x axis corresponds to the vehicle longitudinal direction, the y axis corresponds to the vehicle width direction (lateral direction), and the z axis corresponds to the vehicle vertical direction.

また、本実施の形態の姿勢角推定装置には、ロール角速度Pを検出するロール角速度センサ20、及びヨー角速度Rを検出するヨー角速度センサ22が設けられている。   In addition, the posture angle estimation device of the present embodiment is provided with a roll angular velocity sensor 20 that detects a roll angular velocity P and a yaw angular velocity sensor 22 that detects a yaw angular velocity R.

上下加速度センサ14及びロール角速度センサ20は、初期不感帯を設けるように、上下加速度センサ14及びロール角速度センサ20からの各検出値に応じた各センサ信号を補正する初期不感帯補正手段23に接続されている。   The vertical acceleration sensor 14 and the roll angular velocity sensor 20 are connected to an initial dead zone correction unit 23 that corrects each sensor signal corresponding to each detection value from the vertical acceleration sensor 14 and the roll angular velocity sensor 20 so as to provide an initial dead zone. Yes.

横速度推定手段10、前後速度推定手段12、及び初期不感帯補正手段23は、ピッチ角速度Qを推定するピッチ角速度推定手段24に接続されている。   The lateral speed estimation means 10, the longitudinal speed estimation means 12, and the initial dead zone correction means 23 are connected to a pitch angular speed estimation means 24 that estimates the pitch angular speed Q.

ピッチ角速度推定手段24は、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角φ及びピッチ角θを推定する姿勢角オブザーバ26に接続されている。姿勢角オブザーバ26には、更に、前後速度推定手段12、初期不感帯補正手段23、横加速度センサ16、前後加速度センサ18、及びヨー角速度センサ22が接続されている。   The pitch angular velocity estimation means 24 is connected to a posture angle observer 26 that estimates a roll angle φ and a pitch angle θ, which are posture angles with respect to the vertical axis of the vehicle body. The attitude angle observer 26 is further connected with a longitudinal speed estimation means 12, an initial dead zone correction means 23, a lateral acceleration sensor 16, a longitudinal acceleration sensor 18, and a yaw angular speed sensor 22.

姿勢角オブザーバ26は、車両運動の前後加速度Gx、横加速度Gy、及びヨー角速度Rの各検出値に応じたセンサ信号、補正された上下加速度Gzの検出値に応じたセンサ信号、補正されたロール角速度Pの検出値に応じたセンサ信号、前後車体速度Uの推定値Vso、及びピッチ角速度Qの推定値に基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角φ及びピッチ角θを推定し、ロール角φ及びピッチ角θの推定値を前回値としてピッチ角速度推定手段24に入力するように、ピッチ角速度推定手段24に接続されている。   The posture angle observer 26 includes a sensor signal corresponding to each detected value of the longitudinal acceleration Gx, lateral acceleration Gy, and yaw angular velocity R of the vehicle motion, a sensor signal corresponding to the detected value of the corrected vertical acceleration Gz, and a corrected roll. Based on the sensor signal corresponding to the detected value of the angular velocity P, the estimated value Vso of the longitudinal vehicle body speed U, and the estimated value of the pitch angular velocity Q, the roll angle φ and the pitch angle θ, which are attitude angles with respect to the vertical axis of the vehicle body, are estimated. The pitch angular velocity estimating means 24 is connected so that the estimated values of the roll angle φ and the pitch angle θ are input to the pitch angular velocity estimating means 24 as previous values.

横速度推定手段10、前後速度推定手段12、初期不感帯補正手段23、ピッチ角速度推定手段24、及び姿勢角オブザーバ26は、各手段の機能を実現する1つまたは複数のコンピュータ、または1つまたは複数の電子回路で構成することができる。   The lateral speed estimation means 10, the longitudinal speed estimation means 12, the initial dead zone correction means 23, the pitch angular speed estimation means 24, and the attitude angle observer 26 are one or more computers that realize the functions of the respective means, or one or more. The electronic circuit can be configured.

次に、初期不感帯を設けるようにセンサ信号を補正する原理について説明する。   Next, the principle of correcting the sensor signal so as to provide an initial dead zone will be described.

姿勢角は増大し続けないという自動車の性質から、姿勢角推定のベースとなるロール角速度とピッチ角速度とは、「短時間の間に必ずゼロ点に戻る」という特徴を有している。これは、ロール角速度とピッチ角速度とが「ゼロ点に戻らなければ最低、センサ信号の最小値分のドリフトがセンサ信号に印加されている」ことを意味している。本実施の形態では、このようなセンサ信号の特徴に着目し、現在までのセンサ信号値の履歴に応じた初期不感帯を、姿勢角推定の入力信号に対して設定して、センサ信号を補正することにより、推定される姿勢角のドリフト誤差による影響を軽減する。   Due to the nature of automobiles in which the attitude angle does not continue to increase, the roll angular velocity and the pitch angular velocity, which are the basis for estimating the attitude angle, have the characteristic that they always return to the zero point in a short time. This means that the roll angular velocity and the pitch angular velocity are “at least the drift corresponding to the minimum value of the sensor signal is applied to the sensor signal unless returning to the zero point”. In the present embodiment, paying attention to such characteristics of the sensor signal, an initial dead zone corresponding to the sensor signal value history up to now is set for the input signal for posture angle estimation, and the sensor signal is corrected. This reduces the influence of the estimated posture angle drift error.

初期不感帯補正手段23は、車両運動のロール角速度の検出値に応じたセンサ信号について、ロール角速度センサ20について予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までの履歴におけるセンサ信号の絶対値の最小値の何れか小さい方を、初期不感帯の幅として設定し、初期不感帯の幅の分だけ検出値の絶対値を小さくするように、ロール角速度センサ20からのセンサ信号を補正する。   The initial dead zone correction means 23 starts the estimation of the sensor drift maximum amount and the posture angle determined in advance for the roll angular velocity sensor 20 with respect to the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity of the vehicle motion, and the history up to the present time. The sensor signal from the roll angular velocity sensor 20 is set so that the smaller of the absolute value of the absolute value of the sensor signal at the lower limit is set as the width of the initial dead zone, and the absolute value of the detected value is reduced by the width of the initial dead zone. Correct.

初期不感帯補正手段23は、初期不感帯の幅の初期値として、予め求められたセンサ信号のセンサドリフト最大量(ドリフト誤差の絶対値の最大値)を設定する。例えば、センサ信号の符号が正の場合には、誤差上限値を設定し、センサ信号の符号が負の場合には、誤差下限値を設定する。また、初期不感帯補正手段23は、姿勢角推定開始から現在までのセンサ信号の履歴におけるセンサ信号の絶対値の最小値を超えないように、初期不感帯の幅を逐次修正する。この結果、図3に示すように、センサ信号値の絶対値が、センサドリフト最大量より大きい場合には、センサドリフト最大量が初期不感帯の幅として設定される。センサ信号値の絶対値が、センサドリフト最大量より小さい場合には、センサ信号値の絶対値が、初期不感帯の幅として設定される。   The initial dead zone correction means 23 sets the sensor drift maximum amount (the maximum value of the absolute value of the drift error) of the sensor signal obtained in advance as the initial value of the initial dead zone width. For example, when the sign of the sensor signal is positive, an error upper limit value is set, and when the sign of the sensor signal is negative, an error lower limit value is set. Further, the initial dead zone correcting means 23 sequentially corrects the width of the initial dead zone so as not to exceed the minimum value of the absolute value of the sensor signal in the history of sensor signals from the start of posture angle estimation to the present. As a result, as shown in FIG. 3, when the absolute value of the sensor signal value is larger than the sensor drift maximum amount, the sensor drift maximum amount is set as the width of the initial dead zone. When the absolute value of the sensor signal value is smaller than the maximum sensor drift amount, the absolute value of the sensor signal value is set as the width of the initial dead zone.

図4に示すように、設定される初期不感帯の領域の面積が、推定される姿勢角の値の修正値に相当しており、例えば、ロール角速度センサからのセンサ信号が、真値にドリフト誤差の上限値が印加された信号である場合には、ロール角速度の検出値が負の方向に最も大きく補正される。センサ信号が真値であり、本来補正する必要のないドリフト誤差がない信号である場合にも、初期不感帯の設定によりロール角速度の検出値の補正が行われ、真値よりも小さい値が、ロール角速度の検出値として出力されるが、補正幅は、ドリフト誤差の上限値が印加された信号である場合に比べて小さくなる。   As shown in FIG. 4, the area of the initial dead zone that is set corresponds to a correction value of the estimated posture angle value. For example, the sensor signal from the roll angular velocity sensor becomes a true drift error. When the upper limit value is applied, the detected value of the roll angular velocity is corrected most greatly in the negative direction. Even when the sensor signal is a true value and there is no drift error that does not need to be corrected, the detection value of the roll angular velocity is corrected by setting the initial dead band, and a value smaller than the true value is Although it is output as a detected value of angular velocity, the correction width is smaller than that of a signal to which an upper limit value of drift error is applied.

また、センサ信号の符号と印加されるドリフトの符号が異なり、ロール角速度センサのセンサ信号が、真値にドリフト誤差の下限値(上限値と逆符号の誤差)が印加された信号である場合には、本来増加側に補正されるべきロール角速度の検出値が減少側に補正されてしまうが、補正による減少幅は比較的小さい。   Also, when the sign of the sensor signal and the sign of the applied drift are different and the sensor signal of the roll angular velocity sensor is a signal in which the lower limit value of the drift error (the error with the opposite sign to the upper limit value) is applied to the true value. In this case, the detected value of the roll angular velocity that should be corrected to the increase side is corrected to the decrease side, but the range of decrease by the correction is relatively small.

なお、上記のような、ドリフト誤差の下限値がセンサ信号に印加されている状況で、大きなロール角速度が出力される場合には、センサ信号の符号と印加されるドリフト誤差の符号が異なっており、図5に示すように、横転時を除き比較的早いタイミングでロール角速度のセンサ信号の符号は必ず反転する。符号の反転は、初期不感帯補償による補正が終了することを意味しており、時間積分として寄与する姿勢角推定への影響は小さい。   In the situation where the lower limit of drift error is applied to the sensor signal as described above, when a large roll angular velocity is output, the sign of the sensor signal and the sign of the applied drift error are different. As shown in FIG. 5, the sign of the sensor signal of the roll angular velocity is always reversed at a relatively early timing except during rollover. The inversion of the sign means that the correction by the initial dead band compensation is completed, and the influence on the posture angle estimation that contributes as the time integration is small.

一方、ロール角速度の真値がほぼ0となる走行条件では、信号に占めるドリフト誤差の割合が大きく、長時間、ドリフト誤差によりセンサ信号が0にならない状況もある。このような場合、図6に示すように、ロール角速度の信号の符号とドリフト誤差の符号とが一致するため、設定された初期不感帯によって、長時間適切な信号の補正が行われる。   On the other hand, under traveling conditions in which the true value of the roll angular velocity is almost zero, the ratio of the drift error to the signal is large, and there are situations where the sensor signal does not become zero due to drift error for a long time. In such a case, as shown in FIG. 6, since the sign of the roll angular velocity signal matches the sign of the drift error, the signal is appropriately corrected for a long time by the set initial dead band.

また、初期不感帯補正手段23は、車両運動の上下加速度の検出値に応じたセンサ信号について、上下加速度センサ14について予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までの履歴におけるセンサ信号の標準値(9.8m/s2)との差の絶対値の最小値の何れか小さい方を、初期不感帯の幅として設定し、初期不感帯の幅の分だけ、標準値との差の絶対値を小さくするように、上下加速度センサ14からのセンサ信号を補正する。   Further, the initial dead zone correction means 23 starts the estimation of the sensor drift maximum amount and the posture angle predetermined for the vertical acceleration sensor 14 for the sensor signal corresponding to the detected value of the vertical acceleration of the vehicle motion until the current time. The minimum value of the absolute value of the difference from the standard value (9.8 m / s2) of the sensor signal in the history is set as the width of the initial dead band, and the standard value is set by the width of the initial dead band. The sensor signal from the vertical acceleration sensor 14 is corrected so that the absolute value of the difference between them is reduced.

次に、ピッチ角速度の推定について説明する。剛体に固定された3軸加速度及び3軸角速度を検出する3軸センサから出力されるセンサ信号と運動状態量との関係を表す剛体の運動方程式は、以下のように記述することができる。   Next, estimation of the pitch angular velocity will be described. The equation of motion of the rigid body that expresses the relationship between the sensor signal output from the three-axis sensor that detects the three-axis acceleration and the three-axis angular velocity fixed to the rigid body and the motion state quantity can be described as follows.

Figure 0005091047
Figure 0005091047

ただし、 Gx:前後加速度、Gy:横加速度、Gz:上下加速度、P:ロール角速度、Q:ピッチ角速度、R:ヨー角速度、U:前後速度、V:横速度、W:上下速度、φ:ロール角、θ:ピッチ角、g:重力加速度である。   However, Gx: longitudinal acceleration, Gy: lateral acceleration, Gz: vertical acceleration, P: roll angular velocity, Q: pitch angular velocity, R: yaw angular velocity, U: longitudinal velocity, V: lateral velocity, W: vertical velocity, φ: roll Angle, θ: Pitch angle, g: Gravitational acceleration.

本実施の形態において車両を剛体とした場合、前後加速度Gx、横加速度Gy、及びヨー角速度Rの各々は、前後加速度センサ18、横加速度センサ16、及びヨー角速度センサ22によって検出される。また、上下加速度Gz及びロール角速度Pは、上下加速度センサ14及びロール角速度センサ20によって検出された信号を初期不感帯補正手段23によって補正した補正信号である。横速度Vは、上記で説明したように横速度推定手段10で推定することができ、前後速度Uは各輪の車輪速に基づいて上記で説明したように前後速度推定手段12で推定することができる。   When the vehicle is a rigid body in the present embodiment, the longitudinal acceleration Gx, the lateral acceleration Gy, and the yaw angular velocity R are detected by the longitudinal acceleration sensor 18, the lateral acceleration sensor 16, and the yaw angular velocity sensor 22, respectively. The vertical acceleration Gz and the roll angular velocity P are correction signals obtained by correcting the signals detected by the vertical acceleration sensor 14 and the roll angular velocity sensor 20 by the initial dead zone correction means 23. The lateral speed V can be estimated by the lateral speed estimating means 10 as described above, and the longitudinal speed U is estimated by the longitudinal speed estimating means 12 as described above based on the wheel speed of each wheel. Can do.

なお、本実施の形態では、図2に示すように車体の上向きをz軸の正方向とする右手系で座標を記述すると共に角度はオイラー角で表現している。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the coordinates are described in a right-hand system with the upward direction of the vehicle body as the positive direction of the z axis, and the angles are expressed by Euler angles.

バンク走行中は、遠心力によって上下加速度Gzが増加する。上下加速度Gzの増加は、上記(3)式において左辺の−QUが大きくなることと対応しており、この性質を利用し、(3)式において上下速度Wの変化を無視(W=0とする)すると共に、ロール角及びピッチ角の各々の前回値、及び横速度の推定値、前後速度Uとして前後車体速度の推定値Vsoを用いることによりことにより、ピッチ角速度の推定値を以下の式から求めることができる。ピッチ角速度推定手段24は、下記(6)式の演算を実行することによりピッチ角速度の推定値を求める。   While the bank is running, the vertical acceleration Gz increases due to centrifugal force. The increase in the vertical acceleration Gz corresponds to an increase in -QU on the left side in the above equation (3). By utilizing this property, the change in the vertical velocity W is ignored in the equation (3) (W = 0) In addition, the estimated value of the pitch angular velocity is obtained by using the following values of the roll angle and the pitch angle, the estimated value of the lateral velocity, and the estimated value Vso of the longitudinal vehicle body speed as the longitudinal velocity U: Can be obtained from The pitch angular velocity estimating means 24 obtains an estimated value of the pitch angular velocity by executing the calculation of the following equation (6).

Figure 0005091047
Figure 0005091047

なお、上記(6)式において、Pは、ロール角速度センサ20のセンサ信号を、初期不感帯補正手段23によって補正した補正信号を表わし、Gは、上下加速度センサ14のセンサ信号Gを、初期不感帯補正手段23によって補正した補正信号を表わしている。 In the above equation (6), P represents a correction signal obtained by correcting the sensor signal of the roll angular velocity sensor 20 by the initial dead zone correction means 23, and G z represents the sensor signal G z of the vertical acceleration sensor 14 as an initial value. The correction signal corrected by the dead zone correction means 23 is shown.

ピッチ角速度が上記のように推定されると、ピッチ角もロール角と同時に姿勢角オブザーバ26によって推定することができる。姿勢角オブザーバ26を用いた場合の自動車固有の運動の拘束条件について説明する。上記の運動方程式を利用して、姿勢角オブザーバ26を構成する場合、積分演算によって推定される速度及び角度の状態量が発散しないように、測定できる物理量のフィードバックが必要となる。本実施の形態では、自動車運動固有の特徴を以下のようにフィードバックする物理量に利用する。なお、以下の式では、ロール角及びピッチ角として各々の前回推定値、横速度として横車体速度の推定値、前後速度Uとして前後車体速度の推定値Vsoを各々用いている。   When the pitch angular velocity is estimated as described above, the pitch angle can also be estimated by the attitude angle observer 26 simultaneously with the roll angle. A description will be given of a constraint condition of the motion unique to the automobile when the attitude angle observer 26 is used. When the posture angle observer 26 is configured using the above equation of motion, feedback of a physical quantity that can be measured is necessary so that the state quantities of the speed and angle estimated by the integral calculation do not diverge. In the present embodiment, characteristics unique to automobile motion are used as physical quantities to be fed back as follows. In the following formulas, the previous estimated value is used as the roll angle and the pitch angle, the estimated value of the lateral vehicle body speed is used as the lateral speed, and the estimated value Vso of the longitudinal vehicle body speed is used as the longitudinal speed U.

前後車体速度の推定値Vsoを微分して上記(1)式に代入し、自動車運動固有の特徴として、車体の前後方向に関しては「車輪のスリップは長時間増加し続けない」という性質を利用すると、上記(1)式から、上下速度の変化を無視したフィードバックに利用する以下の(7)式に示す条件が得られる。   Differentiating the estimated value Vso of the front and rear vehicle body speed and substituting it into the above equation (1), and utilizing the property that “the wheel slip does not continue to increase for a long time” with respect to the front and rear direction of the vehicle body as a characteristic characteristic of the vehicle motion. From the above equation (1), the conditions shown in the following equation (7) used for feedback ignoring the change in vertical speed are obtained.

Figure 0005091047
Figure 0005091047

上記(7)式は、車輪速度から推定される加速度(前後車体速度の推定値Vsoの微分値)と前後加速度Gxとの差と、ピッチ角θとの関係を記述している。   The above equation (7) describes the relationship between the pitch angle θ and the difference between the acceleration estimated from the wheel speed (the differential value of the estimated value Vso of the longitudinal vehicle body speed) and the longitudinal acceleration Gx.

また、車体の横方向に関しては、「スリップ角は長時間増加し続けない」という性質からロール角速度及び横加速度が無視できることから、フィードバックに利用するための(2)式から、以下の(8)式に示す条件が得られる。   Further, regarding the lateral direction of the vehicle body, the roll angular velocity and the lateral acceleration can be ignored due to the property that “the slip angle does not continue to increase for a long time”. From the equation (2) used for feedback, the following (8) The condition shown in the equation is obtained.

Figure 0005091047
Figure 0005091047

さらに、一般的な道路勾配を考慮すると、「鉛直方向の加速度は、重力加速度に略一致している」とみなすことができる。この条件は前後加速度Gx、横加速度Gy、上下加速度Gz、ピッチ角θ、及びロール角φを用いて、以下の(9)式に示す代数方程式によって記述することができる。   Furthermore, in consideration of a general road gradient, it can be regarded that “the acceleration in the vertical direction substantially matches the acceleration of gravity”. This condition can be described by the algebraic equation shown in the following equation (9) using the longitudinal acceleration Gx, the lateral acceleration Gy, the vertical acceleration Gz, the pitch angle θ, and the roll angle φ.

Figure 0005091047
Figure 0005091047

上記(7)〜(9)式の関係は、いずれもある程度長い時間を考慮したときに満足する条件であることから、オブザーバ測定量のフィードバックには、以下で説明するように上記(7)〜(9)式の両辺をローパスフィルタ処理した値を利用する。   Since the relations of the above equations (7) to (9) are all satisfied when a certain amount of time is taken into consideration, the feedback of the observer measurement amount includes the above (7) to (7) as described below. A value obtained by low-pass filter processing on both sides of the equation (9) is used.

次に、基本的な非線形オブザーバの構成について説明する。ここでは、センサから出力されるセンサ信号、初期不感帯を設定するように補正された補正信号、及びピッチ角速度の推定値を含む値uを下記(10)式のように表現している。   Next, the configuration of a basic nonlinear observer will be described. Here, the sensor signal output from the sensor, the correction signal corrected to set the initial dead zone, and the value u including the estimated value of the pitch angular velocity are expressed as the following equation (10).

Figure 0005091047
Figure 0005091047

また、対象となる車両運動を下記(11)式のように表現し、オブザーバを構成するために測定できる物理量を(12)式のように表現すると、非線形オブザーバは、以下の(13)式及び(14)式の非線形運動方程式によって記述することができる。   Further, if the target vehicle motion is expressed as the following equation (11) and the physical quantity that can be measured to constitute the observer is expressed as the equation (12), the nonlinear observer is expressed by the following equation (13) and It can be described by the nonlinear equation of motion of equation (14).

Figure 0005091047
Figure 0005091047

ただし、xのチルダ、yのチルダは、それぞれx、yの推定値を表わし、k(xのチルダ、u)は設計するオブザーバゲインを表わしている。   However, the tilde of x and the tilde of y represent the estimated values of x and y, respectively, and k (tilde of x, u) represents the observer gain to be designed.

上記(7)〜(9)式は、何れもある程度長い時間を考慮したときに満足する条件であることから、オブザーバの測定量のフィードバックには、下記(15)〜(17)式に示す(7)〜(9)式の両辺をローパスフィルタでローパスフィルタ処理した値を利用する。   Since the above equations (7) to (9) are all satisfied when a certain amount of time is taken into consideration, the following equation (15) to (17) are used for feedback of the measured amount of the observer ( Values obtained by performing low-pass filter processing on both sides of equations 7) to (9) with a low-pass filter are used.

Figure 0005091047
Figure 0005091047

ただし、τx、 τy、 τgは各々(7)〜(9)式で考慮するローパスフィルタの数秒から数十秒以上の時定数を表している。 However, τ x , τ y , and τ g represent time constants of several seconds to several tens of seconds or more of the low-pass filter considered in the equations (7) to (9).

次に、上記の基本的な非線形オブザーバを用いてロール角φ及びピッチ角θを推定する本実施の形態のロール角φ及びピッチ角θの姿勢角オブザーバ26について説明する。上記(4)、(5)式の角度に関する状態方程式には、速度の状態量が含まれていないことから、速度の推定と分離して、角度としてロール角φ及びピッチ角θを推定することができる。   Next, the attitude angle observer 26 for the roll angle φ and the pitch angle θ according to the present embodiment that estimates the roll angle φ and the pitch angle θ using the above-described basic nonlinear observer will be described. Since the state equation regarding the angle in the above equations (4) and (5) does not include the speed state quantity, the roll angle φ and the pitch angle θ are estimated as angles separately from the speed estimation. Can do.

このため、まず、上記のローパスフィルタによって生じる状態量を含め、ロール角及びピッチ角を推定するためのオブザーバを構成する。本実施の形態では、オブザーバの状態量を下記(18)式で表し、   For this reason, first, an observer for estimating the roll angle and the pitch angle is configured including the state quantity generated by the low-pass filter. In the present embodiment, the state quantity of the observer is expressed by the following equation (18):

Figure 0005091047
フィードバックに用いるオブザーバ出力を下記(19)式で表し、
Figure 0005091047
The observer output used for feedback is expressed by the following equation (19):

Figure 0005091047
Figure 0005091047

さらに、センサ信号等から演算される車両出力を以下の(20)式で表わし、適切なオブザーバゲインk(xのチルダ,u)を設定することによって、ロール角及びピッチ角を推定する姿勢角オブザーバ26を構成している。   Further, the vehicle output calculated from the sensor signal and the like is expressed by the following equation (20), and an appropriate observer gain k (x tilde, u) is set to estimate the roll angle and the pitch angle, and the attitude angle observer. 26 is configured.

Figure 0005091047
ただし、
Figure 0005091047
However,

Figure 0005091047
である。
Figure 0005091047
It is.

なお、(21)式右辺第2項の分子は、前後車体速度の推定値Vs0の微分値から、3軸センサで検出されたヨー角速度値Rと横車体速度の推定値との積と、3軸センサで検出された前後加速度値Gxとの和を減算した前後加速度状態量の偏差であり、(22)式右辺第2項の分子は、3軸センサで検出されたヨー角速度値Rと前後車体速度の推定値Vs0との積から3軸センサで検出された横加速度値Gyを減算した横加速度状態量の偏差である。 The numerator of the second term on the right side of the equation (21) is the product of the yaw angular velocity value R detected by the three-axis sensor and the estimated value of the lateral vehicle body velocity from the differential value of the estimated vehicle body velocity value Vs0 . This is the deviation of the longitudinal acceleration state quantity obtained by subtracting the sum of the longitudinal acceleration value Gx detected by the triaxial sensor, and the numerator in the second term on the right side of the equation (22) is the yaw angular velocity value R detected by the triaxial sensor. This is the deviation of the lateral acceleration state quantity obtained by subtracting the lateral acceleration value Gy detected by the three-axis sensor from the product of the estimated value Vs0 of the longitudinal vehicle body speed.

オブザーバゲインの一例として、本実施の形態では、オブザーバの安定性を確保するため、線形化を行ったときの対角成分が負の係数を持つように、下記(23)式のように表す。   As an example of the observer gain, in the present embodiment, in order to ensure the stability of the observer, the following equation (23) is used so that the diagonal component when linearization is performed has a negative coefficient.

Figure 0005091047
Figure 0005091047

ただし、Kφy、 Kφg、 Kθx、 Kθg、 Kx、 Ky、 Kgは適切な正の定数である。したがって、ロール角及びピッチ角を推定する本実施の形態の非線形オブザーバは、以下の(24)式に示す運動方程式で記述される。 However, a K φy, K φg, K θx , K θg, K x, K y, K g is proper positive constant. Therefore, the nonlinear observer of this embodiment for estimating the roll angle and the pitch angle is described by the equation of motion shown in the following equation (24).

Figure 0005091047
ただし、xのチルダは、以下の(25)式で表される。
Figure 0005091047
However, the tilde of x is represented by the following formula (25).

Figure 0005091047
Figure 0005091047

姿勢角オブザーバ26は、上記(24)式を用いることにより、車体鉛直方向に対する姿勢角であるロール角φのチルダの微分量dφのチルダとピッチ角θのチルダの微分量dθのチルダとを算出し、算出したロール角φのチルダの微分量dφのチルダ及びピッチ角θのチルダの微分量dθのチルダの各々を積分することにより、ロール角φのチルダ及びピッチ角θのチルダを算出することができる。   The posture angle observer 26 calculates the tilde of the tilde differential amount dφ of the roll angle φ and the tilde of the tilde differential amount dθ of the pitch angle θ by using the above equation (24). And calculating the tilde of the roll angle φ and the tilde of the pitch angle θ by integrating each of the calculated tilde of the tilde of the roll angle φ and the tilde of the tilde differential amount dθ of the pitch angle θ. Can do.

コンピュータを、横速度推定手段10、前後速度推定手段12、初期不感帯補正手段23、ピッチ角速度推定手段24、及び姿勢角オブザーバ26の各手段として機能させるプログラムによる情報処理は、図7のフローチャートに示す姿勢角推定処理ルーチンで実現することができる。コンピュータは、相互にバスによって接続されたCPU,ROM,及びRAM,並びに必要に応じて接続されたHDDで構成され、これらのプログラムは、コンピュータのCPUに接続されているROMまたはHDD等の記録媒体に記録される。   Information processing by a program that causes the computer to function as each means of the lateral speed estimating means 10, the longitudinal speed estimating means 12, the initial dead zone correcting means 23, the pitch angular speed estimating means 24, and the attitude angle observer 26 is shown in the flowchart of FIG. This can be realized by a posture angle estimation processing routine. The computer is composed of a CPU, a ROM, and a RAM connected to each other by a bus, and an HDD connected as necessary. These programs are a recording medium such as a ROM or an HDD connected to the CPU of the computer. To be recorded.

この姿勢角推定処理ルーチンを説明すると、ステップ100で、上下加速度センサ14、横加速度センサ16、前後加速度センサ18、ロール角速度センサ20、及びヨー角速度センサ22から、各検出値に応じたセンサ信号を取得する。このとき、上下加速度センサ14からのセンサ信号の検出値を、上下加速度センサ14からのセンサ信号の検出値の履歴として記録すると共に、ロール角速度センサ20からのセンサ信号の検出値を、ロール角速度センサ20からのセンサ信号の検出値の履歴として記録する。   This posture angle estimation processing routine will be described. In step 100, sensor signals corresponding to the detected values are obtained from the vertical acceleration sensor 14, the lateral acceleration sensor 16, the longitudinal acceleration sensor 18, the roll angular velocity sensor 20, and the yaw angular velocity sensor 22. get. At this time, the detection value of the sensor signal from the vertical acceleration sensor 14 is recorded as a history of the detection value of the sensor signal from the vertical acceleration sensor 14, and the detection value of the sensor signal from the roll angular velocity sensor 20 is recorded as the roll angular velocity sensor. Recorded as a history of detection values of sensor signals from 20.

そして、ステップ102において、上記ステップ100で取得した上下加速度センサ14の検出値に応じたセンサ信号について、姿勢角推定を開始してから得られた上下加速度センサ14の検出値の履歴のうち、検出値と標準値との差の絶対値が最小となるセンサ信号であるか否かを判定する。上記ステップ100で取得した上下加速度センサ14の検出値に応じたセンサ信号について、検出値と標準値との差の絶対値が最小でない場合には、ステップ106へ移行する。一方、上記ステップ102において、上記ステップ100で取得した上下加速度センサ14の検出値に応じたセンサ信号について、検出値と標準値との差の絶対値が最小となる場合には、ステップ104において、標準値との差の絶対値が最小になるセンサ信号の検出値として、上記ステップ100で取得した上下加速度センサ14の検出値を記憶する。   Then, in step 102, the sensor signal corresponding to the detection value of the vertical acceleration sensor 14 acquired in step 100 is detected from the history of detection values of the vertical acceleration sensor 14 obtained after starting the posture angle estimation. It is determined whether or not the sensor signal has the smallest absolute value of the difference between the value and the standard value. If the absolute value of the difference between the detected value and the standard value is not the minimum for the sensor signal corresponding to the detected value of the vertical acceleration sensor 14 acquired in step 100, the process proceeds to step 106. On the other hand, if the absolute value of the difference between the detected value and the standard value is minimum for the sensor signal corresponding to the detected value of the vertical acceleration sensor 14 acquired in step 100 in step 102, The detection value of the vertical acceleration sensor 14 acquired in step 100 is stored as the detection value of the sensor signal that minimizes the absolute value of the difference from the standard value.

次のステップ108では、上記ステップ100で取得したロール角速度センサ20の検出値に応じたセンサ信号について、姿勢角推定を開始してから得られたロール角速度センサ20の検出値の履歴のうち、検出値の絶対値が最小となるセンサ信号であるか否かを判定する。上記ステップ100で取得したロール角速度センサ20の検出値に応じたセンサ信号について、検出値の絶対値が最小でない場合には、ステップ110へ移行する。一方、上記ステップ106において、上記ステップ100で取得したロール角速度センサ20の検出値に応じたセンサ信号について、検出値の絶対値が最小になる場合には、ステップ108において、検出値の絶対値が最小になるセンサ信号の検出値として、上記ステップ100で取得したロール角速度センサ20の検出値を記憶する。   In the next step 108, detection is performed from the history of detection values of the roll angular velocity sensor 20 obtained after starting the attitude angle estimation for the sensor signal corresponding to the detection value of the roll angular velocity sensor 20 acquired in step 100. It is determined whether or not the sensor signal has a minimum absolute value. If the absolute value of the detected value of the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity sensor 20 acquired in step 100 is not the minimum, the process proceeds to step 110. On the other hand, if the absolute value of the detected value is minimum for the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity sensor 20 acquired in Step 100 in Step 106, the absolute value of the detected value is determined in Step 108. The detection value of the roll angular velocity sensor 20 acquired in step 100 is stored as the detection value of the sensor signal that is minimized.

そして、ステップ110では、上記ステップ100で取得した上下加速度センサ14の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められた上下加速度センサ14のセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までの履歴における標準値との差の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、検出値と標準値との差の絶対値を小さくするようにセンサ信号を補正する。また、上記ステップ100で取得したロール角速度センサ20の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたロール角速度センサ20のセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までの履歴における検出値の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、検出値の絶対値を小さくするようにセンサ信号を補正する。   In step 110, estimation of a predetermined sensor drift maximum amount and posture angle of the vertical acceleration sensor 14 for the sensor signal corresponding to the detection value of the vertical acceleration sensor 14 acquired in step 100 is started. The sensor signal is corrected so as to reduce the absolute value of the difference between the detection value and the standard value by the smaller of the minimum absolute value of the difference from the standard value in the history up to the present time. Further, with respect to the sensor signal corresponding to the detection value of the roll angular velocity sensor 20 acquired in step 100, a history from the start of estimation of the predetermined sensor drift maximum amount of the roll angular velocity sensor 20 and the posture angle to the present time. The sensor signal is corrected so as to decrease the absolute value of the detected value by the smaller one of the minimum absolute values of the detected values.

次のステップ112では、上記で説明したように横車体速度を推定し、ステップ114において各輪の車輪速度に基づいて前後車体速度を推定する。   In the next step 112, the lateral vehicle body speed is estimated as described above, and in step 114, the front and rear vehicle body speed is estimated based on the wheel speed of each wheel.

ステップ116において、最初の演算か否かを判断し、最初の演算の場合には、ロール角及びピッチ角の前回値が存在しないので、ステップ118でロール角及びピッチ角の前回値として予め定められた初期値を設定し、ステップ122において、上記で説明したように上記(6)式を用いてピッチ角速度Qの推定値を演算する。   In step 116, it is determined whether or not this is the first calculation. In the case of the first calculation, since the previous values of the roll angle and the pitch angle do not exist, the previous values of the roll angle and the pitch angle are determined in advance in step 118. In step 122, the estimated value of the pitch angular velocity Q is calculated using the equation (6) as described above.

一方、2回目以降の演算の場合には、後述するステップ126でロール角及びピッチ角の推定値が演算されるので、ステップ120においてロール角及びピッチ角の値として前回演算された前回値を設定し、ステップ122において、上記で説明したように上記(6)式を用いてピッチ角速度Qの推定値を演算する。   On the other hand, in the second and subsequent calculations, the estimated values of the roll angle and pitch angle are calculated in step 126, which will be described later. In step 122, the estimated value of the pitch angular velocity Q is calculated using the above equation (6) as described above.

ステップ124において、上記で説明したように、車両運動の前後加速度Gx、横加速度Gy、及びヨー角速度Rの検出値に応じたセンサ信号、前後車体速度Uの推定値Vsoに基づいて、上記(21)、(22)式で記述されたローパスフィルタ処理を行う。   In step 124, as described above, based on the sensor signal corresponding to the detected values of the longitudinal acceleration Gx, the lateral acceleration Gy, and the yaw angular velocity R of the vehicle motion, and the estimated value Vso of the longitudinal vehicle body speed U (21 ) And low-pass filter processing described by equation (22).

次のステップ126では、ステップ122で演算されたピッチ角速度Qの推定値、ステップ124で演算されたローパスフィルタ処理値を用い、上記(24)式にしたがって車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角φ及びピッチ角θを推定し、ロール角φ及びピッチ角θの推定値をコンピュータのメモリに記憶して、上記ステップ100へ戻る。   In the next step 126, using the estimated value of the pitch angular velocity Q calculated in step 122 and the low-pass filter processing value calculated in step 124, the roll angle which is the attitude angle with respect to the vertical axis of the vehicle body according to the above equation (24). φ and pitch angle θ are estimated, the estimated values of roll angle φ and pitch angle θ are stored in the memory of the computer, and the process returns to step 100.

なお、上記の実施の形態では、ロール角速度センサ及び上下加速度センサからの各センサ信号に対して、初期不感帯を設定するように補正する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、ロール角速度センサ及び上下加速度センサの何れか一方のセンサ信号に対してのみ、初期不感帯を設定するように補正してもよい。   In the above embodiment, the case where correction is performed so as to set the initial dead band for each sensor signal from the roll angular velocity sensor and the vertical acceleration sensor has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. The initial dead band may be corrected only for one of the sensor signals of the roll angular velocity sensor and the vertical acceleration sensor.

次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, about the part which becomes the structure similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

第2の実施の形態では、各種センサに加えて、ピッチ角速度センサを用いて、姿勢角を推定している点が第1の実施の形態と異なっている。   The second embodiment is different from the first embodiment in that a posture angle is estimated using a pitch angular velocity sensor in addition to various sensors.

図8に示すように、第2の実施の形態の姿勢角推定装置には、上下加速度センサ14、横加速度センサ16、前後加速度センサ18、ロール角速度センサ20、ヨー角速度センサ22、及びピッチ角速度を検出するピッチ角速度センサ220が設けられている。   As shown in FIG. 8, the posture angle estimation apparatus according to the second embodiment includes a vertical acceleration sensor 14, a lateral acceleration sensor 16, a longitudinal acceleration sensor 18, a roll angular velocity sensor 20, a yaw angular velocity sensor 22, and a pitch angular velocity. A pitch angular velocity sensor 220 for detection is provided.

上下加速度センサ14、ロール角速度センサ20、及びピッチ角速度センサ220は、初期不感帯を設けるように、上下加速度センサ14、ロール角速度センサ20、及びピッチ角速度センサ220からの各検出値に応じた各センサ信号を補正する初期不感帯補正手段223に接続されている。   The vertical acceleration sensor 14, the roll angular velocity sensor 20, and the pitch angular velocity sensor 220 are sensor signals corresponding to the detection values from the vertical acceleration sensor 14, the roll angular velocity sensor 20, and the pitch angular velocity sensor 220 so as to provide an initial dead zone. It is connected to the initial dead zone correction means 223 for correcting.

姿勢角オブザーバ26には、横速度推定手段10、前後速度推定手段12、初期不感帯補正手段223、横加速度センサ16、前後加速度センサ18、及びヨー角速度センサ22が接続されている。   The attitude angle observer 26 is connected to the lateral velocity estimating means 10, the longitudinal velocity estimating means 12, the initial dead zone correcting means 223, the lateral acceleration sensor 16, the longitudinal acceleration sensor 18, and the yaw angular velocity sensor 22.

初期不感帯補正手段223は、車両運動のロール角速度の検出値に応じたセンサ信号について、第1の実施の形態と同様に、初期不感帯を設定し、初期不感帯の幅の分だけ、絶対値を小さくするように、ロール角速度センサ20からのセンサ信号を補正する。また、初期不感帯補正手段223は、車両運動の上下加速度の検出値に応じたセンサ信号について、第1の実施の形態と同様に、初期不感帯を設定し、初期不感帯の幅の分だけ、標準値との差の絶対値を小さくするように、上下加速度センサ14からのセンサ信号を補正する。   The initial dead zone correction means 223 sets an initial dead zone for the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity of the vehicle motion, as in the first embodiment, and decreases the absolute value by the width of the initial dead zone. Thus, the sensor signal from the roll angular velocity sensor 20 is corrected. Further, the initial dead zone correction means 223 sets an initial dead zone for the sensor signal corresponding to the detected value of the vertical acceleration of the vehicle motion, as in the first embodiment, and sets the standard value by the width of the initial dead zone. The sensor signal from the vertical acceleration sensor 14 is corrected so as to reduce the absolute value of the difference between the vertical acceleration sensor 14 and the vertical acceleration sensor 14.

また、初期不感帯補正手段223は、車両運動のピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号について、ピッチ角速度センサ220について予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおけるセンサ信号の絶対値の最小値の何れか小さい方を、初期不感帯の幅として設定し、初期不感帯の幅の分だけ、絶対値を小さくするように、ピッチ角速度センサ220からのセンサ信号を補正する。   The initial dead zone correction means 223 starts the estimation of the sensor drift maximum amount and the posture angle determined in advance for the pitch angular velocity sensor 220 for the sensor signal corresponding to the detected value of the pitch angular velocity of the vehicle motion until the current time. The sensor signal from the pitch angular velocity sensor 220 is corrected so that the absolute value is reduced by the width of the initial dead zone, whichever is smaller of the minimum absolute value of the sensor signal at To do.

姿勢角オブザーバ26は、上記の第1の実施の形態で説明した(24)式を以下の(26)式に置き換えて、前後加速度センサ18、横加速度センサ16、及びヨー角速度センサ22によって検出される前後加速度Gx、横加速度Gy、及びヨー角速度Rと、初期不感帯補正手段23によって補正された上下加速度Gz、ロール角速度P、ピッチ角速度Qと、横速度推定手段10で推定された横速度Vのチルダと、前後速度推定手段12で推定された前後速度Vs0とを用いて、車体鉛直方向に対する姿勢角であるロール角の微分量dφのチルダとピッチ角の微分量dθのチルダとを算出する。また、姿勢角オブザーバ26は、算出したロール角の微分量dφのチルダ及びピッチ角の微分量dθのチルダの各々を積分することにより、ロール角φのチルダ及びピッチ角θのチルダを算出する。 The posture angle observer 26 is detected by the longitudinal acceleration sensor 18, the lateral acceleration sensor 16, and the yaw angular velocity sensor 22 by replacing the equation (24) described in the first embodiment with the following equation (26). Longitudinal acceleration Gx, lateral acceleration Gy, yaw angular velocity R, vertical acceleration Gz corrected by the initial dead zone correcting means 23, roll angular velocity P, pitch angular velocity Q, and lateral velocity V estimated by the lateral velocity estimating means 10. Using the tilde and the longitudinal speed V s0 estimated by the longitudinal speed estimating means 12, a tilde of the roll angle differential amount dφ and a tilde of the pitch angle differential amount dθ, which are attitude angles with respect to the vehicle body vertical direction, are calculated. . Further, the attitude angle observer 26 calculates the tilde of the roll angle φ and the tilde of the pitch angle θ by integrating the tilde of the calculated roll angle derivative dφ and the tilde of the pitch angle derivative dθ.

Figure 0005091047
Figure 0005091047

なお、上記の実施の形態では、ロール角速度センサ、ピッチ角速度センサ、及び上下加速度センサからの各センサ信号に対して、初期不感帯を設定するように補正する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、ピッチ角速度センサからのセンサ信号に対してのみ、初期不感帯を設定するように補正してもよい。また、ロール角速度センサ、ピッチ角速度センサ、及び上下加速度センサのうちの任意の2つのセンサの組み合わせからの各センサ信号に対して、初期不感帯を設定するように補正してもよい。例えば、ロール角速度センサ及びピッチ角速度センサからの各センサ信号に対して、初期不感帯を設定するように補正してもよく、また、ピッチ角速度センサ及び上下加速度センサからの各センサ信号に対して、初期不感帯を設定するように補正してもよい。   In the above-described embodiment, the case where correction is performed so as to set the initial dead band for each sensor signal from the roll angular velocity sensor, the pitch angular velocity sensor, and the vertical acceleration sensor has been described as an example. However, the initial dead zone may be corrected only for the sensor signal from the pitch angular velocity sensor. Moreover, you may correct | amend so that an initial dead zone may be set with respect to each sensor signal from the combination of arbitrary two sensors among a roll angular velocity sensor, a pitch angular velocity sensor, and a vertical acceleration sensor. For example, each sensor signal from the roll angular velocity sensor and the pitch angular velocity sensor may be corrected so as to set an initial dead band, and each sensor signal from the pitch angular velocity sensor and the vertical acceleration sensor may be corrected to an initial value. You may correct | amend so that a dead zone may be set.

次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。第3の実施の形態では、
第3の実施の形態では、センサドリフト量を補正した後に、初期不感帯を設定するように補正している点が、第1の実施の形態と主に異なっている。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In addition, about the part which becomes the structure similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted. In the third embodiment,
The third embodiment is mainly different from the first embodiment in that the correction is made so as to set the initial dead zone after correcting the sensor drift amount.

図9に示すように、第3の実施の形態に係る姿勢角推定装置310は、上下加速度センサ14、横加速度センサ16、前後加速度センサ18、ロール角速度センサ20、及びヨー角速度センサ22が設けられている。   As shown in FIG. 9, a posture angle estimation apparatus 310 according to the third embodiment includes a vertical acceleration sensor 14, a lateral acceleration sensor 16, a longitudinal acceleration sensor 18, a roll angular velocity sensor 20, and a yaw angular velocity sensor 22. ing.

上下加速度センサ14、及びロール角速度センサ20は、後述するドリフト量推定手段328によって推定されたセンサドリフト量に基づいて、各センサからのセンサ信号を補正するドリフト量補正手段322に接続されている。ドリフト量補正手段322は、ドリフト量推定手段328に接続されている。   The vertical acceleration sensor 14 and the roll angular velocity sensor 20 are connected to a drift amount correcting unit 322 that corrects a sensor signal from each sensor based on a sensor drift amount estimated by a drift amount estimating unit 328 described later. The drift amount correcting means 322 is connected to the drift amount estimating means 328.

ドリフト量補正手段322は、初期不感帯補正手段23に接続されている。初期不感帯補正手段23は、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角φ及びピッチ角θを推定する姿勢角オブザーバ324に接続されている。   The drift amount correcting means 322 is connected to the initial dead zone correcting means 23. The initial dead zone correction means 23 is connected to a posture angle observer 324 that estimates a roll angle φ and a pitch angle θ, which are posture angles with respect to the vertical axis of the vehicle body.

上下加速度センサ14、ロール角速度センサ20、ヨー角速度センサ22、及び姿勢角オブザーバ324は、車両運動の運動方程式により得られるロール角及びピッチ角の各々の微分量を算出する運動方程式微分量算出手段326に接続されている。   The vertical acceleration sensor 14, the roll angular velocity sensor 20, the yaw angular velocity sensor 22, and the attitude angle observer 324 are motion equation differential amount calculation means 326 that calculates the differential amounts of the roll angle and the pitch angle obtained from the motion equation of vehicle motion. It is connected to the.

姿勢角オブザーバ324及び運動方程式微分量算出手段326は、上下加速度センサ14及びロール角速度センサ20の各々のセンサドリフト量を推定するドリフト量推定手段328に接続されている。   The attitude angle observer 324 and the equation of motion differential amount calculation means 326 are connected to a drift amount estimation means 328 that estimates the sensor drift amounts of the vertical acceleration sensor 14 and the roll angular velocity sensor 20.

ドリフト量補正手段322、初期不感帯補正手段23、姿勢角オブザーバ324、運動方程式微分量算出手段326、及びドリフト量推定手段328は、各手段の機能を実現する1つまたは複数のコンピュータ、または1つまたは複数の電子回路で構成することができる。   The drift amount correcting means 322, the initial dead zone correcting means 23, the attitude angle observer 324, the equation of motion differential amount calculating means 326, and the drift amount estimating means 328 are one or a plurality of computers that realize the function of each means, or one Alternatively, it can be composed of a plurality of electronic circuits.

姿勢角オブザーバ324は、車両横方向の車両速度である横車体速度Vを推定すると共に、各輪の車輪速度に基づいて車両前後方向の車両速度である前後車体速度Uを推定する。また、姿勢角オブザーバ324は、横車体速度Vの推定値、前後車体速度Uの推定値、ドリフト量補正手段322で補正された後に初期不感帯補正手段23によって補正された上下加速度Gの検出値に応じた補正信号、及びドリフト量補正手段322で補正された後に初期不感帯補正手段23によって補正されたロール角速度Pの検出値に応じた補正信号に基づいて、ピッチ角速度Qを推定する。なお、横車体速度Vは、カルマンフィルタ等を用いて推定したり、横加速度センサの検出値から推定したりすることができる。 The attitude angle observer 324 estimates the lateral vehicle body speed V, which is the vehicle speed in the lateral direction of the vehicle, and estimates the longitudinal vehicle body speed U, which is the vehicle speed in the vehicle longitudinal direction, based on the wheel speed of each wheel. Furthermore, the attitude angle observer 324 estimates the lateral vehicle body velocity V, the estimated value, the drift amount correcting means 322 corrected detected value of the vertical acceleration G z by the initial dead zone correcting unit 23 after being corrected by the longitudinal vehicle body velocity U The pitch angular velocity Q is estimated on the basis of the correction signal corresponding to the above and the correction signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity P corrected by the initial dead zone correcting means 23 after being corrected by the drift amount correcting means 322. The lateral vehicle body speed V can be estimated using a Kalman filter or the like, or can be estimated from the detection value of the lateral acceleration sensor.

姿勢角オブザーバ324は、ドリフト量補正手段322で補正された後に初期不感帯補正手段23によって補正された、車両運動の上下加速度G及びロール角速度Pの各検出値に応じた補正信号と、車両運動の前後加速度G、横加速度G、及びヨー角速度Rの各検出値に応じたセンサ信号と、前後車体速度Uの推定値Vsoと、ピッチ角速度Qの推定値とに基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角φ及びピッチ角θを推定する。 The posture angle observer 324 includes a correction signal corresponding to each detected value of the vertical acceleration Gz and the roll angular velocity P of the vehicle motion corrected by the initial dead zone correcting unit 23 after being corrected by the drift amount correcting unit 322, and the vehicle motion. Based on sensor signals corresponding to detected values of longitudinal acceleration G x , lateral acceleration G y , and yaw angular velocity R, an estimated value V so of longitudinal vehicle body speed U, and an estimated value of pitch angular velocity Q, A roll angle φ and a pitch angle θ, which are posture angles with respect to the vertical axis, are estimated.

姿勢角オブザーバ324は、上記第1の実施の形態で説明した(6)式を以下の(27)式に置き換えて、ピッチ角速度の推定値Qのチルダを求める。   The attitude angle observer 324 obtains a tilde of the estimated pitch angular velocity Q by replacing the equation (6) described in the first embodiment with the following equation (27).

Figure 0005091047
Figure 0005091047

なお、上記(27)式において、P−Pdrは、ロール角速度センサ20のセンサ信号Pのドリフト量Pdrを補正した後に初期不感帯を設定するように補正した補正信号を表わし、G−Gzdrは、上下加速度センサ14のセンサ信号Gのドリフト量Gzdrを補正した後に初期不感帯を設定するように補正した補正信号を表わしている。 In the above equation (27), P-P dr represents a correction signal corrected so as to set the initial dead zone after correcting the drift amount P dr of the sensor signal P of the roll angular velocity sensor 20, and G z -G zdr represents a correction signal corrected so as to set an initial dead band after correcting the drift amount G zdr of the sensor signal G z of the vertical acceleration sensor 14.

ピッチ角速度が上記のように推定されると、ピッチ角もロール角と同時に姿勢角オブザーバ324によって推定することができる。本実施の形態では、姿勢角オブザーバ324を用いた場合の自動車固有の運動の拘束条件について、一般的な道路勾配を考慮した、上記(9)式に示す条件を、以下の(28)式に示す条件に置き換える。   When the pitch angular velocity is estimated as described above, the pitch angle can also be estimated by the attitude angle observer 324 simultaneously with the roll angle. In the present embodiment, the conditions shown in the above equation (9) in consideration of a general road gradient as the constraint condition of the motion inherent to the vehicle when the attitude angle observer 324 is used are expressed by the following equation (28): Replace with the conditions shown.

Figure 0005091047
Figure 0005091047

次に、基本的な非線形オブザーバの構成について説明する。ここでは、上記(10)式を、以下の(29)式に置き換えて、ドリフト量を補正された後に初期不感帯を設定するように補正された補正信号と、センサ信号と、ピッチ角速度の推定値とを含む値uを表現している。   Next, the configuration of a basic nonlinear observer will be described. Here, the above equation (10) is replaced with the following equation (29), the correction signal corrected to set the initial dead zone after correcting the drift amount, the sensor signal, and the estimated value of the pitch angular velocity Represents a value u including

Figure 0005091047
Figure 0005091047

オブザーバの測定量のフィードバックに利用するローパスフィルタ処理を示す、上記(15)〜(17)式を、以下の(30)式〜(32)式に置き換えて用いている。   The above formulas (15) to (17), which indicate the low-pass filter processing used for feedback of the measured amount of the observer, are replaced with the following formulas (30) to (32).

Figure 0005091047
Figure 0005091047

次に、上記の基本的な非線形オブザーバを用いてロール角φ及びピッチ角θを推定する本実施の形態の姿勢角オブザーバ324について説明する。   Next, the attitude angle observer 324 of the present embodiment that estimates the roll angle φ and the pitch angle θ using the basic nonlinear observer will be described.

また、ロール角及びピッチ角を推定する本実施の形態の非線形オブザーバは、以下の(33)式で表される運動方程式で記述される。   Further, the nonlinear observer of the present embodiment for estimating the roll angle and the pitch angle is described by an equation of motion represented by the following equation (33).

Figure 0005091047
ただし、xのチルダは、以下の(34)式で表される。
Figure 0005091047
However, the tilde of x is represented by the following formula (34).

Figure 0005091047
Figure 0005091047

姿勢角オブザーバ324は、上記(33)式を用いることにより、車体鉛直方向に対する姿勢角であるロール角の微分量dφのチルダとピッチ角の微分量dθのチルダとを算出し、算出したロール角の微分量dφのチルダ及びピッチ角の微分量dθのチルダの各々を積分することにより、ロール角φのチルダ及びピッチ角θのチルダを算出することができる。   The attitude angle observer 324 calculates the tilde of the roll angle differential amount dφ and the pitch angle differential amount dθ tilde, which are the attitude angles with respect to the vehicle body vertical direction, by using the equation (33), and calculates the calculated roll angle. By integrating each of the tilde of the differential amount dφ and the tilde of the differential amount dθ of the pitch angle, the tilde of the roll angle φ and the tilde of the pitch angle θ can be calculated.

次に、車両運動の運動方程式により得られるロール角φの微分量dφ及びピッチ角θの微分量dθの各々の算出方法について説明する。 Next, respective calculation methods of the differential amount dφ m of the roll angle φ and the differential amount dθ m of the pitch angle θ obtained from the motion equation of the vehicle motion will be described.

上記(1)式〜(5)式に対して、上記(6)式を代入し、上下車体速度を0と仮定すると共に、センサ信号G、G、G、P、Rに、所定のドリフト誤差Gxdr、Gydr、Gzdr、Pdr、Rdrが重畳していると仮定すると、以下の(35)式〜(38)式が得られる。 The above formula (6) is substituted into the above formulas (1) to (5), the vertical vehicle body speed is assumed to be 0, and the sensor signals G x , G y , G z , P, R are predetermined. Assuming that the drift errors G xdr , G ydr , G zdr , P dr , and R dr are superimposed, the following equations (35) to (38) are obtained.

Figure 0005091047
Figure 0005091047

ただし、ロール角φ及びピッチ角θには、姿勢角オブザーバ324によって推定されたロール角φ及びピッチ角θの推定値を用いる。また、上下加速度G−Gzdr、及びロール角速度P−Pdrの各々は、上下加速度センサ14及びロール角速度センサ20によって検出されたセンサ信号からセンサドリフト量を除去するように補正した補正信号である。また、前後加速度G−Gxdr、横加速度G−Gydr、及びヨー角速度R−Rdrの各々は、前後加速度センサ18、横加速度センサ16、及びヨー角速度センサ22の各々によって検出された各センサ信号に対してセンサドリフト量を除去するように補正した補正信号である。 However, estimated values of the roll angle φ and the pitch angle θ estimated by the posture angle observer 324 are used for the roll angle φ and the pitch angle θ. Further, each of the vertical acceleration G z -G zdr and the roll angular velocity P-P dr is a correction signal corrected to remove the sensor drift amount from the sensor signals detected by the vertical acceleration sensor 14 and the roll angular velocity sensor 20. is there. Further, the longitudinal acceleration G x -G xdr , the lateral acceleration G y -G ydr , and the yaw angular velocity R-R dr were detected by the longitudinal acceleration sensor 18, the lateral acceleration sensor 16, and the yaw angular velocity sensor 22, respectively. The correction signal is corrected so as to remove the sensor drift amount with respect to each sensor signal.

また、横車体速度Vは、カルマンフィルタ等を用いて推定したり、横加速度センサの検出値から推定したりすることができ、前後車体速度Uは各輪の車輪速に基づいて推定することができる。   The lateral vehicle body speed V can be estimated using a Kalman filter or the like, or can be estimated from the detection value of the lateral acceleration sensor, and the longitudinal vehicle body speed U can be estimated based on the wheel speed of each wheel. .

車両運動の運動方程式により得られるロール角φの微分量dφおよびピッチ角θの微分量dθは、上記(37)式、(38)式のドリフト量を無視した以下の(39)式、(40)式で算出される。 The differential amount dφ m of the roll angle φ and the differential amount dθ m of the pitch angle θ obtained from the equation of motion of the vehicle motion are expressed by the following equation (39) ignoring the drift amount of the above equations (37) and (38): It is calculated by equation (40).

Figure 0005091047
Figure 0005091047

また、上記(37)式のφのドット、上記(38)式のθのドットと、上記(39)式のdφ、上記(40)式のdθとの間には、以下の(41)式、(42)式で表される関係が存在する。 Further, the following (41) exists between the dot of φ in the above expression (37), the dot of θ in the above expression (38), and dφ m in the above expression (39) and dθ m in the above expression (40). ) And the relationship represented by the formula (42) exist.

Figure 0005091047
Figure 0005091047

運動方程式微分量算出手段326は、上記(39)式、(40)式に従って、車両運動の運動方程式より得られるロール角φ及びピッチ角θの微分量を算出する。   The motion equation differential amount calculation means 326 calculates the differential amounts of the roll angle φ and the pitch angle θ obtained from the motion equation of vehicle motion according to the above equations (39) and (40).

本実施の形態では、ドリフト量推定手段328によって、姿勢角オブザーバ324で算出された姿勢角の微分量と運動方程式微分量算出手段326で算出された姿勢角の微分量との比較から、センサドリフト量を推定する。   In this embodiment, the drift amount estimation means 328 compares the posture angle differential amount calculated by the posture angle observer 324 with the posture angle differential amount calculated by the motion equation differential amount calculation means 326, thereby detecting the sensor drift. Estimate the amount.

次に、センサドリフト量の推定方法について説明する。   Next, a sensor drift amount estimation method will be described.

センサ信号G、G、G、P、Rに、所定のドリフト誤差Gxdr、Gydr、Gzdr、Pdr、Rdrが重畳していると仮定するとともに、上記(41)式、(42)式の右辺が表わす微分量について、姿勢角オブザーバ324によって真値が既知であると仮定すると、以下の(39)式、(40)式で表される関係が成立する。 Assuming that the predetermined drift errors G xdr , G ydr , G zdr , P dr , R dr are superimposed on the sensor signals G x , G y , G z , P, R, the above equation (41), Assuming that the true value of the differential amount represented by the right side of the equation (42) is known by the attitude angle observer 324, the relationships represented by the following equations (39) and (40) are established.

Figure 0005091047
Figure 0005091047

ただし、dφ、dθは、上記(33)式により得られるオブザーバ内部演算値としてのロール角の微分量、ピッチ角の微分量である。   Here, dφ and dθ are the differential amount of the roll angle and the differential amount of the pitch angle as the observer internal calculation values obtained by the above equation (33).

上記(43)式、(44)式は、センサ信号のセンサドリフト量を考慮したときに、姿勢角オブザーバ324により算出されたロール角及びピッチ角の微分量と、運動方程式により得られるロール角及びピッチ角の微分量にセンサドリフト量を考慮した値とが等しくなる関係を表わしている。   The above formulas (43) and (44) are calculated based on the differential amounts of the roll angle and the pitch angle calculated by the attitude angle observer 324, the roll angle obtained from the motion equation, and the sensor drift amount of the sensor signal. This represents a relationship in which the differential value of the pitch angle is equal to the value considering the sensor drift amount.

ここで、上記(43)式、(44)式にG、Gが含まれておらず、かつ、Rの係数も比較的小さい(姿勢角が小さいことを仮定)ことから、上下加速度センサ14及びロール角速度センサ20によって検出されたセンサ信号がドリフト量補正手段322において補正された後に初期不感帯補正手段23によって補正された補正信号を用いて、上下加速度G及びロール角速度Pに関するセンサドリフト量の推定を行うことが可能である。 Here, since G x and G y are not included in the above equations (43) and (44) and the coefficient of R is relatively small (assuming that the posture angle is small), the vertical acceleration sensor 14 and the sensor drift amount related to the vertical acceleration G z and the roll angular velocity P using the correction signal corrected by the initial dead zone correction unit 23 after the sensor signal detected by the roll angular velocity sensor 20 is corrected by the drift amount correction unit 322. Can be estimated.

ところで、横加速度に関しては、「スリップ角は長時間、非線形領域に留まらない」という条件から、以下の(45)式で表される関係を利用することができる。   By the way, regarding the lateral acceleration, the relationship expressed by the following equation (45) can be used from the condition that “the slip angle does not stay in the nonlinear region for a long time”.

Figure 0005091047
Figure 0005091047

ただし、τは、長時間の運動のみを考慮するためのフィルタ時定数であり、c、cは、前後輪のコーナリングパワーであり、l、lは、前後軸−重心間距離である。また、lはホイールベースであり、mは車両質量であり、δは前輪実舵角である。 However, the tau y, a filter time constant for considering only prolonged exercise, c f, c r is a cornering power of the front and rear wheels, l f, l r is longitudinal axis - the distance between the centers of gravity It is. Further, l is a wheel base, m is vehicle mass, the [delta] f is the front wheel steer angle.

また、上下加速度に関して、「鉛直方向の加速度は重力加速度」という条件から、以下の(46)式で表される関係を利用することができる。   Regarding the vertical acceleration, the relationship expressed by the following equation (46) can be used from the condition that “the acceleration in the vertical direction is the gravitational acceleration”.

Figure 0005091047
Figure 0005091047

ただし、Dgf、Egfは、以下の式で表される。また、τは、長時間の運動のみを考慮するためのフィルタ時定数である。 However, Dgf and Egf are expressed by the following equations. Also, τ f is a filter time constant for considering only long-time movement.

Figure 0005091047
Figure 0005091047

ここでは、上記(43)式、(44)式、(46)式から、以下の(47)式で記述することができる。   Here, the following equation (47) can be described from the above equations (43), (44), and (46).

Figure 0005091047
ただし、dD1、dE1、dE2、dE3は、以下の(48)式〜(51)式で表される。
Figure 0005091047
However, dD1, dE1, dE2, and dE3 are represented by the following formulas (48) to (51).

Figure 0005091047
Figure 0005091047

そして、上記(47)式の左辺の係数行列と右辺のベクトルとを一定時間積分すると、以下の(52)式が得られる。   Then, by integrating the coefficient matrix on the left side of the above equation (47) and the vector on the right side for a fixed time, the following equation (52) is obtained.

Figure 0005091047
ただし、D1、E1、E2、E3は、以下の(53)式〜(56)式で表される。
Figure 0005091047
However, D1, E1, E2, and E3 are represented by the following formulas (53) to (56).

Figure 0005091047
Figure 0005091047

上記(52)式を解くことによって、以下の(57)式を導出することができる。   By solving the equation (52), the following equation (57) can be derived.

Figure 0005091047
ただし、Dは、Dの擬似逆行列である。
Figure 0005091047
Here, D + is a pseudo inverse matrix of D.

ドリフト量推定手段328は、上記(57)式に従って、姿勢角オブザーバ324で算出されるロール角及びピッチ角の各々の微分量と、運動方程式微分量算出手段326で算出されたロール角及びピッチ角の各々の微分量とに基づいて、上下加速度センサ14のセンサドリフト量及びロール角速度センサ20のセンサドリフト量を推定することができる。   The drift amount estimating means 328 calculates the differential amounts of the roll angle and the pitch angle calculated by the posture angle observer 324 and the roll angle and pitch angle calculated by the motion equation differential amount calculating means 326 according to the above equation (57). The sensor drift amount of the vertical acceleration sensor 14 and the sensor drift amount of the roll angular velocity sensor 20 can be estimated based on the respective differential amounts.

また、本実施の形態に係るドリフト量推定手段328では、演算の安定化を図るため、前回の推定値を用いて、以下の(58)式、(59)式に従って、上記(57)式の演算結果により得られるセンサドリフト量の推定値を平滑化する。   In addition, in the drift amount estimating means 328 according to the present embodiment, in order to stabilize the calculation, the previous estimated value is used and the following equation (58) and equation (59) are used. The estimated value of the sensor drift amount obtained from the calculation result is smoothed.

Figure 0005091047
Figure 0005091047

ただし、Gzdrのチルダ、Pdrのチルダは、平滑化後のセンサドリフト量の推定値であり、λ1は、忘却係数である。 However, the tilde of G zdr and the tilde of P dr are estimated values of the sensor drift amount after smoothing, and λ1 is a forgetting factor.

初期不感帯補正手段23は、ドリフト量補正手段322によって補正されたロール角速度の検出値に応じたセンサ信号について、ロール角速度センサ20について予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までの履歴における、ドリフト量補正手段322により補正されたセンサ信号の絶対値の最小値の何れか小さい方を、初期不感帯の幅として設定し、初期不感帯の幅の分だけ、絶対値を小さくするように、ドリフト量補正手段322によって補正されたロール角速度センサ20からのセンサ信号を補正する。   The initial dead zone correction unit 23 starts estimation of a sensor drift maximum amount and a posture angle predetermined for the roll angular velocity sensor 20 with respect to the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity corrected by the drift amount correction unit 322. The minimum value of the absolute value of the sensor signal corrected by the drift amount correcting means 322 in the history from the current time to the current time is set as the initial dead band width, and the absolute value is set by the initial dead band width. The sensor signal from the roll angular velocity sensor 20 corrected by the drift amount correcting means 322 is corrected so as to reduce the.

また、初期不感帯補正手段23は、ドリフト量補正手段322によって補正された上下加速度の検出値に応じたセンサ信号について、上下加速度センサ14について予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までの履歴における、ドリフト量補正手段322により補正されたセンサ信号の標準値との差の絶対値の最小値の何れか小さい方を、初期不感帯の幅として設定し、初期不感帯の幅の分だけ、標準値との差の絶対値を小さくするように、ドリフト量補正手段322によって補正された上下加速度センサ14からのセンサ信号を補正する。   In addition, the initial dead zone correction unit 23 estimates a sensor drift maximum amount and a posture angle that are set in advance for the vertical acceleration sensor 14 for the sensor signal corresponding to the detected value of the vertical acceleration corrected by the drift amount correction unit 322. In the history from the start to the present time, the smallest value of the absolute value of the difference from the standard value of the sensor signal corrected by the drift amount correcting means 322 is set as the width of the initial dead zone. The sensor signal from the vertical acceleration sensor 14 corrected by the drift amount correcting means 322 is corrected so that the absolute value of the difference from the standard value is reduced by the width of

次に、本実施の形態の初期不感帯を設定するようにセンサ信号を補正する方法による推定結果について説明する。なお、センサ信号を補正する方法の効果を確認するため、0.3G程度の定常円旋回データにドリフト誤差を印加して姿勢角の推定を行った。また、ロール角速度センサ20と上下加速度センサ14とのドリフト誤差推定のみを行うとともに、両センサからの信号に対する初期不感帯補償による補正を行う場合と、初期不感帯補償による補正を行わない場合とについて、姿勢角の推定を行った。   Next, the estimation result by the method of correcting the sensor signal so as to set the initial dead zone of the present embodiment will be described. In order to confirm the effect of the method of correcting the sensor signal, the posture angle was estimated by applying a drift error to steady circular turning data of about 0.3 G. In addition, only the drift error estimation between the roll angular velocity sensor 20 and the vertical acceleration sensor 14 is performed, and when the correction from the initial dead zone compensation is performed on the signals from both sensors, and when the correction by the initial dead zone compensation is not performed. The angle was estimated.

まず、ロール角速度センサからのセンサ信号に3deg/sのドリフト誤差を印加した状態で、姿勢角の推定を行った。図10(A)、(B)に示すように、初期不感帯補償による補正を行わない場合には、ロール角の推定値は振動的になっているとともに、ピッチ角の推定値は、真値(ドリフトを印加しないときの推定値)から大きくずれてしまっている。これに対し、初期不感帯補償による補正を行った場合には、真値に近いロール角の推定値が演算され、また、真値に近いピッチ角の推定値が演算されている。   First, the posture angle was estimated in a state where a drift error of 3 deg / s was applied to the sensor signal from the roll angular velocity sensor. As shown in FIGS. 10A and 10B, when the correction by the initial dead band compensation is not performed, the estimated value of the roll angle is oscillating and the estimated value of the pitch angle is a true value ( Estimated value when no drift is applied). On the other hand, when correction by initial dead zone compensation is performed, an estimated value of the roll angle close to the true value is calculated, and an estimated value of the pitch angle close to the true value is calculated.

また、図11(B)に示すように、ロール角速度センサからのセンサ信号に3deg/sのドリフト誤差を印加した場合には、ロール角速度のセンサドリフト量の推定の遅れを補償するように、初期不感帯補償による補正が行われていることがわかる。   Further, as shown in FIG. 11B, when a drift error of 3 deg / s is applied to the sensor signal from the roll angular velocity sensor, the initial value is set so as to compensate for the delay in estimating the sensor drift amount of the roll angular velocity. It can be seen that correction by deadband compensation is performed.

また、ロール角速度センサからのセンサ信号に−3deg/sのドリフト誤差を印加した状態で、姿勢角の推定を行った。図12(A)、(B)に示すように、初期不感帯補償による補正を行わない場合には、ロール角の推定値及びピッチ角の推定値の各々は、真値(ドリフトを印加しないときの推定値)から大きくずれてしまっている。   Further, the posture angle was estimated in a state where a drift error of −3 deg / s was applied to the sensor signal from the roll angular velocity sensor. As shown in FIGS. 12A and 12B, when correction by the initial dead band compensation is not performed, each of the estimated value of the roll angle and the estimated value of the pitch angle is a true value (when no drift is applied). It has deviated greatly from the estimated value.

また、図13(B)に示すように、ロール角速度センサからのセンサ信号に−3deg/sのドリフト誤差を印加した場合には、ロール角速度のセンサドリフト量の推定の遅れを補償するように、初期不感帯補償による補正が行われていることがわかる。   Further, as shown in FIG. 13B, when a drift error of −3 deg / s is applied to the sensor signal from the roll angular velocity sensor, so as to compensate for the delay in estimating the sensor drift amount of the roll angular velocity, It can be seen that correction by the initial dead band compensation is performed.

上記の第3の実施の形態において、コンピュータを、ドリフト量補正手段322、初期不感帯補正手段23、姿勢角オブザーバ324、運動方程式微分量算出手段326、及びドリフト量推定手段328の各手段として機能させるプログラムによる情報処理は、図14のフローチャートに示す姿勢角推定処理ルーチンで実現することができる。コンピュータは、相互にバスによって接続されたCPU、ROM、及びRAM、並びに必要に応じて接続されたHDDで構成され、これらのプログラムは、コンピュータのCPUに接続されているROMまたはHDD等の記録媒体に記録される。   In the third embodiment, the computer functions as each unit of the drift amount correcting unit 322, the initial dead band correcting unit 23, the attitude angle observer 324, the motion equation differential amount calculating unit 326, and the drift amount estimating unit 328. Information processing by the program can be realized by a posture angle estimation processing routine shown in the flowchart of FIG. The computer includes a CPU, a ROM, and a RAM connected to each other by a bus, and an HDD connected as necessary. These programs are recorded on a recording medium such as a ROM or an HDD connected to the CPU of the computer. To be recorded.

以下に、この姿勢角推定処理ルーチンについて説明する。なお、第1の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。   The posture angle estimation processing routine will be described below. In addition, about the process similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.

まず、ステップ100で、前後加速度センサ18、横加速度センサ16、上下加速度センサ14、ロール角速度センサ20、及びヨー角速度センサ22から、各検出値に応じたセンサ信号を取得する。   First, in step 100, sensor signals corresponding to the detected values are acquired from the longitudinal acceleration sensor 18, the lateral acceleration sensor 16, the vertical acceleration sensor 14, the roll angular velocity sensor 20, and the yaw angular velocity sensor 22.

そして、ステップ350において、後述のステップ366で1演算周期前に得られた上下加速度センサ14のセンサドリフト量及びロール角速度センサ20のセンサドリフト量を用いて、上記ステップ100で取得された上下加速度センサ14及びロール角速度センサ20から出力されたセンサ信号を補正する。   In step 350, the vertical acceleration sensor acquired in step 100 is obtained using the sensor drift amount of the vertical acceleration sensor 14 and the sensor drift amount of the roll angular velocity sensor 20 obtained in step 366, which is one calculation cycle before. 14 and the sensor signal output from the roll angular velocity sensor 20 are corrected.

そして、ステップ352において、上記ステップ350で補正した上下加速度センサ14の検出値に応じたセンサ信号について、姿勢角推定を開始してから得られた、補正された上下加速度センサ14の検出値の履歴のうち、検出値と標準値との差の絶対値が最小になるか否かを判定する。上記ステップ350で補正した上下加速度センサ14の検出値に応じたセンサ信号について、検出値と標準値との差の絶対値が最小にならない場合には、ステップ356へ移行する。一方、上記ステップ352において、上記ステップ350で補正した上下加速度センサ14の検出値に応じたセンサ信号について、検出値と標準値との差の絶対値が最小になる場合には、ステップ354において、標準値との差の絶対値の最小値として、上記ステップ350で補正した上下加速度センサ14の検出値に応じたセンサ信号の検出値を記憶する。   Then, in step 352, the history of corrected detection values of the vertical acceleration sensor 14 obtained after starting the estimation of the attitude angle for the sensor signal corresponding to the detection values of the vertical acceleration sensor 14 corrected in step 350 above. Among these, it is determined whether or not the absolute value of the difference between the detected value and the standard value is minimized. If the absolute value of the difference between the detected value and the standard value of the sensor signal corresponding to the detected value of the vertical acceleration sensor 14 corrected in step 350 is not minimized, the process proceeds to step 356. On the other hand, if the absolute value of the difference between the detected value and the standard value is minimum for the sensor signal corresponding to the detected value of the vertical acceleration sensor 14 corrected in step 350 in step 352, in step 354, The detection value of the sensor signal corresponding to the detection value of the vertical acceleration sensor 14 corrected in step 350 is stored as the minimum absolute value of the difference from the standard value.

次のステップ356では、上記ステップ350で補正したロール角速度センサ20の検出値に応じたセンサ信号について、姿勢角推定を開始してから得られた、補正されたロール角速度センサ20の検出値の履歴のうち、検出値の絶対値が最小になるか否かを判定する。上記ステップ350で補正したロール角速度センサ20の検出値に応じたセンサ信号について、検出値の絶対値が最小にならない場合には、ステップ360へ移行する。一方、上記ステップ356において、上記ステップ350で補正したロール角速度センサ20の検出値に応じたセンサ信号について、検出値の絶対値が最小になる場合には、ステップ358において、検出値の絶対値の最小値として、上記ステップ350で補正したロール角速度センサ20からのセンサ信号の検出値を記憶する。   In the next step 356, the history of the corrected detection value of the roll angular velocity sensor 20 obtained after starting the estimation of the posture angle for the sensor signal corresponding to the detection value of the roll angular velocity sensor 20 corrected in the above step 350. Of these, it is determined whether or not the absolute value of the detected value is minimized. If the absolute value of the detected value of the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity sensor 20 corrected in step 350 is not minimized, the process proceeds to step 360. On the other hand, if the absolute value of the detected value is minimum for the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity sensor 20 corrected in step 350 in step 356, the absolute value of the detected value is determined in step 358. As the minimum value, the detection value of the sensor signal from the roll angular velocity sensor 20 corrected in step 350 is stored.

そして、ステップ360では、上記ステップ350で補正した上下加速度センサ14の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までの履歴における標準値との差の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、検出値と標準値との差の絶対値を小さくするようにセンサ信号をさらに補正する。また、上記ステップ350で補正したロール角速度センサ20の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までの履歴における検出値の絶対値の最値の何れか小さい方の分だけ、検出値の絶対値を小さくするようにセンサ信号をさらに補正する。   In step 360, the sensor signal corresponding to the detection value of the vertical acceleration sensor 14 corrected in step 350 is recorded in the history from the start of estimation of the predetermined maximum sensor drift amount and posture angle to the present time. The sensor signal is further corrected so as to reduce the absolute value of the difference between the detected value and the standard value by the smaller of the minimum absolute value of the difference from the standard value. In addition, with respect to the sensor signal corresponding to the detection value of the roll angular velocity sensor 20 corrected in step 350, the absolute value of the detection value in the history from the start of estimation of the predetermined maximum sensor drift amount and posture angle to the present time. The sensor signal is further corrected so as to decrease the absolute value of the detected value by the smaller one of the maximum values.

そして、ステップ362で、後述のステップ368で1演算周期前に得られた姿勢角推定値と、カルマンフィルタ等を用いて推定される横車体速度と、各輪の車輪速度に基づいて推定される前後車体速度とを用いて、上記で説明したように、姿勢角オブザーバ324によってロール角及びピッチ角を推定するために算出されるロール角及びピッチ角の各々の微分量を算出する。   In step 362, the estimated posture angle obtained in step 368, which will be described later, the lateral vehicle body speed estimated by using a Kalman filter, etc., and the front and rear estimated based on the wheel speed of each wheel. Using the vehicle body speed, as described above, the differential amounts of the roll angle and the pitch angle calculated by the attitude angle observer 324 to estimate the roll angle and the pitch angle are calculated.

そして、ステップ364において、後述のステップ368で1演算周期前に得られた姿勢角推定値と、推定された横車体速度及び前後車体速度とを用いて、上記で説明したように、上記ステップ362で算出されたロール角及びピッチ角の各々の微分量と、車両運動の運動方程式から得られるロール角及びピッチ角の各々の微分量にセンサドリフト量を考慮した値とが等しくなる関係を用いて、上下加速度センサ14のセンサドリフト量及びロール角速度センサ20のセンサドリフト量を推定する。   Then, in step 364, as described above, using the estimated attitude angle value obtained in step 368, which will be described later, and the estimated lateral vehicle body speed and front / rear vehicle body speed, the above step 362 is performed. Using the relationship that the differential value of each of the roll angle and the pitch angle calculated in the above and the differential value of each of the roll angle and the pitch angle obtained from the equation of motion of the vehicle are equal to the value considering the sensor drift amount. The sensor drift amount of the vertical acceleration sensor 14 and the sensor drift amount of the roll angular velocity sensor 20 are estimated.

次のステップ366では、上記ステップ364で推定された上下加速度センサ14のセンサドリフト量及びロール角速度センサ20のセンサドリフト量を、前回のセンサドリフト量の推定値を用いて平滑化する。   In the next step 366, the sensor drift amount of the vertical acceleration sensor 14 and the sensor drift amount of the roll angular velocity sensor 20 estimated in step 364 are smoothed using the estimated value of the previous sensor drift amount.

次のステップ368では、上記ステップ362で算出されたロール角及びピッチ角の各々の微分量を積分することで、ロール角及びピッチ角を推定して出力し、上記ステップ100へ戻る。   In the next step 368, the roll angle and the pitch angle are estimated and integrated by integrating the differential amounts of the roll angle and the pitch angle calculated in step 362, and the process returns to step 100.

次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態〜第3の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In addition, about the part which becomes the structure similar to 1st Embodiment-3rd Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

第4の実施の形態では、各種センサに加えて、ピッチ角速度センサを用いて、姿勢角を推定している点と、ピッチ角速度センサのセンサドリフト量を推定している点と、ピッチ角速度センサのセンサ信号に対して初期不感帯を設定するように補正している点とが、第3の実施の形態と主に異なっている。   In the fourth embodiment, a posture angle is estimated using a pitch angular velocity sensor in addition to various sensors, a sensor drift amount of the pitch angular velocity sensor is estimated, a pitch angular velocity sensor The point that it correct | amends so that an initial dead zone may be set with respect to a sensor signal is mainly different from 3rd Embodiment.

図15に示すように、第4の実施の形態の姿勢角推定装置410には、上下加速度センサ14、横加速度センサ16、前後加速度センサ18、ロール角速度センサ20、ヨー角速度センサ22、及びピッチ角速度センサ220が設けられている。   As shown in FIG. 15, the posture angle estimation apparatus 410 according to the fourth embodiment includes a vertical acceleration sensor 14, a lateral acceleration sensor 16, a longitudinal acceleration sensor 18, a roll angular velocity sensor 20, a yaw angular velocity sensor 22, and a pitch angular velocity. A sensor 220 is provided.

ピッチ角速度センサ220及びロール角速度センサ20は、後述するドリフト量推定手段428によって推定されたセンサドリフト量に基づいて、各センサからのセンサ信号を補正するドリフト量補正手段422に接続されている。ドリフト量補正手段422は、ドリフト量推定手段428に接続されている。   The pitch angular velocity sensor 220 and the roll angular velocity sensor 20 are connected to a drift amount correcting unit 422 that corrects a sensor signal from each sensor based on a sensor drift amount estimated by a drift amount estimating unit 428 described later. The drift amount correcting means 422 is connected to the drift amount estimating means 428.

ドリフト量補正手段422は、初期不感帯を設けるように、ドリフト量補正手段422によって補正された、ピッチ角速度センサ220及びロール角速度センサ20からの各検出値に応じた各センサ信号を補正する初期不感帯補正手段423に接続されている。初期不感帯補正手段423は、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角φ及びピッチ角θを推定する姿勢角オブザーバ424に接続されている。   The drift amount correcting unit 422 corrects each sensor signal corresponding to each detected value from the pitch angular velocity sensor 220 and the roll angular velocity sensor 20 corrected by the drift amount correcting unit 422 so as to provide an initial dead zone. Connected to means 423. The initial dead zone correction means 423 is connected to a posture angle observer 424 that estimates a roll angle φ and a pitch angle θ, which are posture angles with respect to the vertical axis of the vehicle body.

ピッチ角速度センサ220、ロール角速度センサ20、ヨー角速度センサ22、及び姿勢角オブザーバ324は、車両運動の運動方程式により得られるロール角及びピッチ角の各々の微分量を算出する運動方程式微分量算出手段426に接続されている。   The pitch angular velocity sensor 220, the roll angular velocity sensor 20, the yaw angular velocity sensor 22, and the attitude angle observer 324 are motion equation differential amount calculation means 426 that calculates the differential amounts of the roll angle and the pitch angle obtained from the motion equation of vehicle motion. It is connected to the.

姿勢角オブザーバ424には、初期不感帯補正手段423、上下加速度センサ14、横加速度センサ16、前後加速度センサ18、及びヨー角速度センサ22が接続されている。   Connected to the attitude angle observer 424 are the initial dead zone correction means 423, the vertical acceleration sensor 14, the lateral acceleration sensor 16, the longitudinal acceleration sensor 18, and the yaw angular velocity sensor 22.

初期不感帯補正手段423は、ドリフト量補正手段422によって補正されたロール角速度の検出値に応じたセンサ信号について、ロール角速度センサ20について予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までの履歴における、ドリフト量補正手段422により補正されたセンサ信号の絶対値の最小値の何れか小さい方を、初期不感帯の幅として設定し、初期不感帯の幅の分だけ、絶対値を小さくするように、ドリフト量補正手段422によって補正されたロール角速度センサ20からのセンサ信号を補正する。   The initial dead zone correction unit 423 starts estimation of a sensor drift maximum amount and a posture angle predetermined for the roll angular velocity sensor 20 with respect to a sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity corrected by the drift amount correction unit 422. The minimum value of the absolute value of the sensor signal corrected by the drift amount correcting means 422 in the history from the current time to the current time is set as the width of the initial dead zone, and the absolute value by the width of the initial dead zone So that the sensor signal from the roll angular velocity sensor 20 corrected by the drift amount correcting means 422 is corrected.

また、初期不感帯補正手段423は、ドリフト量補正手段422によって補正されたピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号について、ピッチ角速度センサ220について予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までの履歴における、ドリフト量補正手段422により補正されたセンサ信号の絶対値の最小値の何れか小さい方を、初期不感帯の幅として設定し、初期不感帯の幅の分だけ、絶対値を小さくするように、ドリフト量補正手段422によって補正されたピッチ角速度センサ220からのセンサ信号を補正する。   Further, the initial dead zone correction unit 423 estimates the sensor drift maximum amount and the posture angle that are predetermined for the pitch angular velocity sensor 220 for the sensor signal corresponding to the detected value of the pitch angular velocity corrected by the drift amount correcting unit 422. The smaller one of the absolute values of the absolute values of the sensor signals corrected by the drift amount correcting means 422 in the history from the start to the present time is set as the width of the initial dead zone. The sensor signal from the pitch angular velocity sensor 220 corrected by the drift amount correcting means 422 is corrected so as to reduce the absolute value.

姿勢角オブザーバ424は、車両横方向の車両速度である横車体速度Vを推定すると共に、各輪の車輪速度に基づいて車両前後方向の車両速度である前後車体速度Uを推定する。   The attitude angle observer 424 estimates the lateral vehicle body speed V that is the vehicle speed in the lateral direction of the vehicle, and estimates the longitudinal vehicle body speed U that is the vehicle speed in the vehicle longitudinal direction based on the wheel speed of each wheel.

また、姿勢角オブザーバ424は、上記の第3の実施の形態で説明した(33)式を以下の(60)式に置き換えて、ドリフト量補正手段322で補正された後に初期不感帯補正手段423によって補正された、車両運動のピッチ角速度Q及びロール角速度Pの各検出値に応じた補正信号Q−Qdr、P−Pdrと、車両運動の前後加速度G、横加速度G、上下加速度G、及びヨー角速度Rの各検出値に応じたセンサ信号と、前後車体速度Uの推定値Vsoとを用いて、車体鉛直方向に対する姿勢角であるロール角の微分量dφのチルダとピッチ角の微分量dθのチルダとを算出する。また、姿勢角オブザーバ424は、算出したロール角の微分量dφのチルダ及びピッチ角の微分量dθのチルダの各々を積分することにより、ロール角φのチルダ及びピッチ角θのチルダを算出することができる。 Further, the attitude angle observer 424 replaces the expression (33) described in the third embodiment with the following expression (60), and is corrected by the drift amount correcting means 322 and then corrected by the initial dead band correcting means 423. Correction signals Q-Q dr and P-P dr corresponding to the corrected detected values of the pitch angular velocity Q and the roll angular velocity P of the vehicle motion, the longitudinal acceleration G x , the lateral acceleration G y , and the vertical acceleration G of the vehicle motion. Using a sensor signal corresponding to each detected value of z and yaw angular velocity R and an estimated value V so of the front and rear vehicle body speed U, a tilde and a pitch angle of a differential dφ of a roll angle that is an attitude angle with respect to the vertical direction of the vehicle body And the tilde of the differential amount dθ. Further, the posture angle observer 424 calculates the tilde of the roll angle φ and the tilde of the pitch angle θ by integrating each of the calculated tilde of the roll angle derivative dφ and the tilde of the pitch angle derivative dθ. Can do.

Figure 0005091047
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運動方程式微分量算出手段426は、上記(39)式、(40)式を、以下の(61)式、(62)式に置き換えて、車両運動の運動方程式より得られるロール角φ及びピッチ角θの微分量を算出する。   The motion equation differential amount calculating means 426 replaces the above equations (39) and (40) with the following equations (61) and (62), and roll angle φ and pitch angle obtained from the motion equation of vehicle motion. Calculate the derivative of θ.

Figure 0005091047
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ただし、ロール角φ及びピッチ角θには、姿勢角オブザーバ424によって推定されたロール角φ及びピッチ角θの推定値を用いる。   However, the estimated values of the roll angle φ and the pitch angle θ estimated by the attitude angle observer 424 are used for the roll angle φ and the pitch angle θ.

ドリフト量推定手段428は、姿勢角オブザーバ424で算出された姿勢角の微分量と運動方程式微分量算出手段426で算出された姿勢角の微分量との比較から、センサドリフト量を推定する。   The drift amount estimating means 428 estimates the sensor drift amount from a comparison between the posture angle differential amount calculated by the posture angle observer 424 and the posture angle differential amount calculated by the motion equation differential amount calculating means 426.

次に、センサドリフト量の推定方法について説明する。   Next, a sensor drift amount estimation method will be described.

上記(4)式、(5)式において、センサ信号G,G,P,Q,Rに所定のドリフト誤差Gxdr,Gydr,Pdr,Qdr,Rdrが重畳していると仮定すると、以下の(63)式,(64)式が得られる。 In the above formulas (4) and (5), if the predetermined drift errors G xdr , G ydr , P dr , Q dr , R dr are superimposed on the sensor signals G x , G y , P, Q, R. Assuming that, the following equations (63) and (64) are obtained.

Figure 0005091047
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また、上記(63)式、(64)式が表す微分量について、姿勢角オブザーバ424によって真値が既知であると仮定すると、以下の(65)式、(66)式で表される関係が成立する。   Assuming that the true value is known by the attitude angle observer 424 for the differential amounts represented by the above formulas (63) and (64), the relationships represented by the following formulas (65) and (66) are obtained. To establish.

Figure 0005091047
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ただし、dφ、dθは、上記(60)式により得られるオブザーバ内部演算値としてのロール角の微分量、ピッチ角の微分量である。   Here, dφ and dθ are the differential amount of the roll angle and the differential amount of the pitch angle as the observer internal calculation values obtained by the above equation (60).

上記(65)式、(66)式は、ロール角速度センサ20及びピッチ角速度センサ220のセンサ信号のセンサドリフト量を考慮したときに、姿勢角オブザーバ424により算出されたロール角及びピッチ角の微分量と、運動方程式により得られるロール角及びピッチ角の微分量にセンサドリフト量を考慮した値とが等しくなる関係を表わしている。   The above formulas (65) and (66) are the differential amounts of the roll angle and the pitch angle calculated by the attitude angle observer 424 when the sensor drift amounts of the sensor signals of the roll angular velocity sensor 20 and the pitch angular velocity sensor 220 are taken into account. And the differential value of the roll angle and the pitch angle obtained from the equation of motion are equal to the value considering the sensor drift amount.

ここでは、上記(65)式、(66)式におけるヨー角速度ドリフトの係数が比較的小さく(姿勢角が小さいことを仮定)、影響が無視できることから、ヨー角速度ドリフトの項を無視して以下の(67)式のように整理する。   Here, since the coefficient of the yaw angular velocity drift in the equations (65) and (66) is relatively small (assuming that the attitude angle is small) and the influence can be ignored, the yaw angular velocity drift term is ignored and the following Organize as shown in equation (67).

Figure 0005091047
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ロール角速度ドリフトとピッチ角速度ドリフトについては、(67)式左辺の係数行列と右辺のベクトルを一定時間積分した以下の(68)式を解くことによって導出された以下の(69)式によって求めることができる。   The roll angular velocity drift and the pitch angular velocity drift can be obtained by the following equation (69) derived by solving the following equation (68) obtained by integrating the coefficient matrix on the left side of equation (67) and the vector on the right side for a certain period of time. it can.

Figure 0005091047
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Figure 0005091047
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ドリフト量推定手段428は、上記(69)式に従って、姿勢角オブザーバ424で算出されるロール角及びピッチ角の各々の微分量と、運動方程式微分量算出手段426で算出されたロール角及びピッチ角の各々の微分量とに基づいて、ピッチ角速度センサ220のセンサドリフト量及びロール角速度センサ20のセンサドリフト量を推定することができる。   The drift amount estimation means 428 calculates the differential amounts of the roll angle and the pitch angle calculated by the posture angle observer 424 and the roll angle and pitch angle calculated by the motion equation differential amount calculation means 426 according to the above equation (69). The sensor drift amount of the pitch angular velocity sensor 220 and the sensor drift amount of the roll angular velocity sensor 20 can be estimated on the basis of the respective differential amounts.

また、本実施の形態に係るドリフト量推定手段428では、演算の安定化を図るため、前回の推定値を用いて、以下の(70)式、(71)式に従って、上記(69)式の演算結果により得られるセンサドリフト量の推定値を平滑化する。   In addition, in the drift amount estimating means 428 according to the present embodiment, in order to stabilize the calculation, the above estimated value is used according to the following equations (70) and (71), and the above equation (69) is used. The estimated value of the sensor drift amount obtained from the calculation result is smoothed.

Figure 0005091047
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ただし、Qdrのチルダ、Pdrのチルダは、平滑化後のセンサドリフト量の推定値であり、λ1は、忘却係数である。 However, the tilde of Q dr and the tilde of P dr are estimated values of the sensor drift amount after smoothing, and λ1 is a forgetting factor.

なお、上記の実施の形態では、各推定値の前回値を用いて、ピッチ角速度やロール角及びピッチ角を推定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、各推定値の前々回値を用いて、ピッチ角速度やロール角及びピッチ角を推定するようにしてもよい。   In the above embodiment, the case where the pitch angular velocity, the roll angle, and the pitch angle are estimated using the previous value of each estimated value has been described as an example. The pitch angular velocity, the roll angle, and the pitch angle may be estimated by using the previous value.

本発明の第1の実施の形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 1st Embodiment of this invention. 本実施の形態の座標系を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the coordinate system of this Embodiment. ロール角速度センサからのセンサ信号と初期不感帯との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the sensor signal from a roll angular velocity sensor, and an initial dead zone. ロール角速度センサからのセンサ信号にドリフト誤差上限値が印加されている場合、センサ信号が真値である場合、及びセンサ信号にドリフト誤差下限値が印加されている場合の各々における、センサ信号と初期不感帯との関係を示す図である。When the drift error upper limit is applied to the sensor signal from the roll angular velocity sensor, when the sensor signal is a true value, and when the drift error lower limit is applied to the sensor signal, the sensor signal and the initial value It is a figure which shows the relationship with a dead zone. ロール角速度センサからのセンサ信号にドリフト誤差上限値が印加されている場合、センサ信号が真値である場合、及びセンサ信号にドリフト誤差下限値が印加されている場合の各々における、センサ信号と初期不感帯との関係を示す図である。When the drift error upper limit is applied to the sensor signal from the roll angular velocity sensor, when the sensor signal is a true value, and when the drift error lower limit is applied to the sensor signal, the sensor signal and the initial value It is a figure which shows the relationship with a dead zone. ロール角速度センサからのセンサ信号にドリフト誤差上限値が印加されている場合、センサ信号が真値である場合、及びセンサ信号にドリフト誤差下限値が印加されている場合の各々における、センサ信号と初期不感帯との関係を示す図である。When the drift error upper limit is applied to the sensor signal from the roll angular velocity sensor, when the sensor signal is a true value, and when the drift error lower limit is applied to the sensor signal, the sensor signal and the initial value It is a figure which shows the relationship with a dead zone. 本発明の第1の実施の形態の処理を示す流れ図である。It is a flowchart which shows the process of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 3rd Embodiment of this invention. 第3の実施の形態におけるロール角及びピッチ角の推定結果を示す線図である。It is a diagram which shows the estimation result of the roll angle and pitch angle in 3rd Embodiment. 第3の実施の形態における上下加速度及びロール角速度のセンサ信号に対するセンサドリフト量推定値及び初期不感帯を示す線図である。It is a diagram which shows the sensor drift amount estimated value with respect to the sensor signal of a vertical acceleration and roll angular velocity in 3rd Embodiment, and an initial dead zone. 第3の実施の形態におけるロール角及びピッチ角の推定結果を示す線図である。It is a diagram which shows the estimation result of the roll angle and pitch angle in 3rd Embodiment. 第3の実施の形態における上下加速度及びロール角速度のセンサ信号に対するセンサドリフト量推定値及び初期不感帯を示す線図である。It is a diagram which shows the sensor drift amount estimated value with respect to the sensor signal of the vertical acceleration and roll angular velocity in 3rd Embodiment, and an initial dead zone. 本発明の第3の実施の形態の処理を示す流れ図である。It is a flowchart which shows the process of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 4th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 横速度推定手段
12 前後速度推定手段
14 上下加速度センサ
16 横加速度センサ
18 前後加速度センサ
20 ロール角速度センサ
22 ヨー角速度センサ
23、223、423 初期不感帯補正手段
24 ピッチ角速度推定手段
26、324、424 姿勢角オブザーバ
220 ピッチ角速度センサ
310、410 姿勢角推定装置
322、422 ドリフト量補正手段
326、426 運動方程式微分量算出手段
328、428 ドリフト量推定手段
10 lateral velocity estimation means 12 longitudinal velocity estimation means 14 vertical acceleration sensor 16 lateral acceleration sensor 18 longitudinal acceleration sensor 20 roll angular velocity sensor 22 yaw angular velocity sensors 23, 223, 423 initial dead zone correction means 24 pitch angular velocity estimation means 26, 324, 424 posture Angular observer 220 Pitch angular velocity sensors 310, 410 Attitude angle estimating devices 322, 422 Drift amount correcting means 326, 426 Equation of motion differential amount calculating means 328, 428 Drift amount estimating means

Claims (11)

各輪の車輪速度に基づいて車両前後方向の車体速度である前後車体速度を推定する前後速度推定手段と、
車両横方向の車体速度である横車体速度を推定する横速度推定手段と、
ピッチ角速度を推定するピッチ角速度推定手段と、
車両運動のロール角速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける前記検出値の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、前記検出値の絶対値を小さくするように前記センサ信号を補正する補正手段と、
車両運動の前後加速度、横加速度、上下加速度、及びヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号、前記補正手段によって補正された前記ロール角速度の検出値に応じたセンサ信号、前記前後車体速度の推定値、並びに前記ピッチ角速度の推定値に基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定する姿勢角推定手段と、
を含む車両姿勢角推定装置であって、
前記ピッチ角速度推定手段が、前記前後車体速度の推定値、前記横車体速度の推定値、前記上下加速度の検出値、前記補正された前記ロール角速度の検出値、前記姿勢角推定手段で推定された前記ロール角の前回推定値、及び前記姿勢角推定手段で推定された前記ピッチ角の前回推定値に基づいて、前記ピッチ角速度を推定する車両姿勢角推定装置。
Front-rear speed estimation means for estimating front-rear vehicle body speed, which is a vehicle body speed in the vehicle front-rear direction, based on the wheel speed of each wheel;
A lateral speed estimating means for estimating a lateral vehicle body speed which is a vehicle body speed in a lateral direction of the vehicle;
Pitch angular velocity estimation means for estimating the pitch angular velocity;
For the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity of the vehicle motion, either the predetermined maximum sensor drift amount or the minimum absolute value of the detected value from the start of the estimation of the posture angle to the present time is smaller. Correction means for correcting the sensor signal so as to reduce the absolute value of the detection value by the amount of
Sensor signal corresponding to detected values of longitudinal acceleration, lateral acceleration, vertical acceleration and yaw angular velocity of vehicle motion, sensor signal corresponding to detected value of roll angular velocity corrected by the correcting means, estimation of front and rear vehicle body velocity A posture angle estimating means for estimating a roll angle and a pitch angle, which are posture angles with respect to a vertical axis of the vehicle body, based on the value and the estimated value of the pitch angular velocity;
A vehicle attitude angle estimation device including:
The pitch angular velocity estimation means is estimated by the front and rear vehicle body speed estimated value, the lateral vehicle body speed estimated value, the vertical acceleration detected value, the corrected roll angular velocity detected value, and the posture angle estimating means A vehicle attitude angle estimation device that estimates the pitch angular velocity based on a previous estimated value of the roll angle and a previous estimated value of the pitch angle estimated by the attitude angle estimating means.
各輪の車輪速度に基づいて車両前後方向の車体速度である前後車体速度を推定する前後速度推定手段と、
車両横方向の車体速度である横車体速度を推定する横速度推定手段と、
ピッチ角速度を推定するピッチ角速度推定手段と、
車両運動の上下加速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける前記検出値と標準値との差の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、前記検出値と前記標準値との差の絶対値を小さくするように前記センサ信号を補正する補正手段と、
車両運動の前後加速度、横加速度、ヨー角速度、及びロール角速度の各検出値に応じたセンサ信号、前記補正手段によって補正された前記上下加速度の検出値に応じたセンサ信号、前記前後車体速度の推定値、並びに前記ピッチ角速度の推定値に基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定する姿勢角推定手段と、
を含む車両姿勢角推定装置であって、
前記ピッチ角速度推定手段が、前記前後車体速度の推定値、前記横車体速度の推定値、前記補正された前記上下加速度の検出値、前記ロール角速度の検出値、前記姿勢角推定手段で推定された前記ロール角の前回推定値、及び前記姿勢角推定手段で推定された前記ピッチ角の前回推定値に基づいて、前記ピッチ角速度を推定する車両姿勢角推定装置。
Front-rear speed estimation means for estimating front-rear vehicle body speed, which is a vehicle body speed in the vehicle front-rear direction, based on the wheel speed of each wheel;
A lateral speed estimating means for estimating a lateral vehicle body speed which is a vehicle body speed in a lateral direction of the vehicle;
Pitch angular velocity estimation means for estimating the pitch angular velocity;
For the sensor signal corresponding to the detected value of the vertical acceleration of the vehicle motion, the absolute value of the difference between the detected value and the standard value from the start of estimation of the predetermined sensor drift maximum amount and attitude angle to the present time Correction means for correcting the sensor signal so as to reduce the absolute value of the difference between the detected value and the standard value by the smaller one of the minimum values;
Sensor signal corresponding to detected values of longitudinal acceleration, lateral acceleration, yaw angular velocity, and roll angular velocity of vehicle motion, sensor signal corresponding to the detected value of vertical acceleration corrected by the correcting means, and estimation of the longitudinal vehicle body speed A posture angle estimating means for estimating a roll angle and a pitch angle, which are posture angles with respect to a vertical axis of the vehicle body, based on the value and the estimated value of the pitch angular velocity;
A vehicle attitude angle estimation device including:
The pitch angular velocity estimating means is estimated by the front and rear vehicle body speed estimated value, the lateral vehicle body speed estimated value, the corrected vertical acceleration detected value, the roll angular velocity detected value, and the posture angle estimating means. A vehicle attitude angle estimation device that estimates the pitch angular velocity based on a previous estimated value of the roll angle and a previous estimated value of the pitch angle estimated by the attitude angle estimating means.
各輪の車輪速度に基づいて車両前後方向の車体速度である前後車体速度を推定する前後速度推定手段と、
車両横方向の車体速度である横車体速度を推定する横速度推定手段と、
車両運動のピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける前記検出値の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、前記検出値の絶対値を小さくするように前記センサ信号を補正する補正手段と、
車両運動の前後加速度、横加速度、上下加速度、ヨー角速度、及びロール角速度の各検出値に応じたセンサ信号、前記補正手段によって補正された前記ピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号、並びに前記前後車体速度の推定値に基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定する姿勢角推定手段と、
を含む車両姿勢角推定装置。
Front-rear speed estimation means for estimating front-rear vehicle body speed, which is a vehicle body speed in the vehicle front-rear direction, based on the wheel speed of each wheel;
A lateral speed estimating means for estimating a lateral vehicle body speed which is a vehicle body speed in a lateral direction of the vehicle;
For the sensor signal corresponding to the detected value of the pitch angular velocity of the vehicle motion, either a predetermined maximum sensor drift amount or the minimum absolute value of the detected value from the start of the estimation of the attitude angle to the present time is smaller. Correction means for correcting the sensor signal so as to reduce the absolute value of the detection value by the amount of
Sensor signals corresponding to the detected values of longitudinal acceleration, lateral acceleration, vertical acceleration, yaw angular velocity, and roll angular velocity of the vehicle motion, sensor signals corresponding to the detected value of the pitch angular velocity corrected by the correcting means, and the longitudinal Posture angle estimation means for estimating a roll angle and a pitch angle, which are posture angles with respect to the vertical axis of the vehicle body, based on the estimated value of the vehicle body speed;
A vehicle attitude angle estimation device including:
前記補正手段は、上下加速度の検出値に応じたセンサ信号を補正すると共に、前記ロール角速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける前記検出値の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、前記検出値の絶対値を小さくするように前記センサ信号を補正し、
前記ピッチ角速度推定手段は、前記前後車体速度の推定値、前記横車体速度の推定値、前記補正された前記上下加速度の検出値、前記補正された前記ロール角速度の検出値、前記姿勢角推定手段で推定された前記ロール角の前回推定値、及び前記姿勢角推定手段で推定された前記ピッチ角の前回推定値に基づいて、前記ピッチ角速度を推定し、
前記姿勢角推定手段は、車両運動の前後加速度、横加速度、及びヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号、前記補正手段によって補正された前記上下加速度の検出値に応じたセンサ信号、前記補正手段によって補正された前記ロール角速度の検出値に応じたセンサ信号、前記前後車体速度の推定値、並びに前記ピッチ角速度の推定値に基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定する請求項2記載の車両姿勢角推定装置。
The correction means corrects the sensor signal corresponding to the detected value of vertical acceleration and starts estimating a predetermined sensor drift maximum amount and posture angle for the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity. The sensor signal is corrected so as to reduce the absolute value of the detected value by the smaller one of the minimum absolute values of the detected value from the current time to the current time,
The pitch angular velocity estimating means includes an estimated value of the longitudinal vehicle body speed, an estimated value of the lateral vehicle body speed, the corrected detected value of the vertical acceleration, the corrected detected value of the roll angular velocity, and the attitude angle estimating means. The pitch angular velocity is estimated based on the previous estimated value of the roll angle estimated in step (b) and the previous estimated value of the pitch angle estimated by the posture angle estimating means,
The posture angle estimating means includes a sensor signal corresponding to the detected values of longitudinal acceleration, lateral acceleration, and yaw angular velocity of the vehicle motion, a sensor signal corresponding to the detected value of the vertical acceleration corrected by the correcting means, and the correction. A roll angle and a pitch angle which are attitude angles with respect to a vertical axis of the vehicle body based on the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity corrected by the means, the estimated value of the front and rear vehicle body speed, and the estimated value of the pitch angular velocity. The vehicle attitude angle estimation device according to claim 2, wherein
前記補正手段は、ピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号を補正すると共に、前記ロール角速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける前記検出値の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、前記検出値の絶対値を小さくするように前記センサ信号を補正し、
前記姿勢角推定手段は、車両運動の前後加速度、横加速度、上下加速度、及びヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号、前記補正手段によって補正された前記ピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号、前記補正手段によって補正された前記ロール角速度の検出値に応じたセンサ信号、並びに前記前後車体速度の推定値に基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定する請求項3記載の車両姿勢角推定装置。
The correction means corrects the sensor signal corresponding to the detected value of the pitch angular velocity, and starts estimating a predetermined sensor drift maximum amount and posture angle for the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity. The sensor signal is corrected so as to reduce the absolute value of the detected value by the smaller one of the minimum absolute values of the detected value from the current time to the current time,
The posture angle estimating means is a sensor signal corresponding to the detected values of longitudinal acceleration, lateral acceleration, vertical acceleration and yaw angular velocity of the vehicle motion, and a sensor signal corresponding to the detected value of the pitch angular velocity corrected by the correcting means. A roll angle and a pitch angle, which are posture angles with respect to a vertical axis of the vehicle body, are estimated based on a sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity corrected by the correcting unit and an estimated value of the front and rear vehicle body speed. Item 4. The vehicle attitude angle estimation device according to Item 3.
前記補正手段は、ピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号及び前記ロール角速度の検出値に応じたセンサ信号を補正すると共に、前記上下加速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける前記検出値と標準値との差の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、前記検出値と前記標準値との差の絶対値を小さくするように前記センサ信号を補正し、
前記姿勢角推定手段は、車両運動の前後加速度、横加速度、及びヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号、前記補正手段によって補正された前記上下加速度の検出値に応じたセンサ信号、前記補正手段によって補正された前記ピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号、前記補正手段によって補正された前記ロール角速度の検出値に応じたセンサ信号、並びに前記前後車体速度の推定値に基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定する請求項5記載の車両姿勢角推定装置。
The correction means corrects the sensor signal corresponding to the detected value of the pitch angular velocity and the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity, and at the same time, determines a predetermined sensor for the sensor signal corresponding to the detected value of the vertical acceleration. The difference between the detected value and the standard value is the smaller of the absolute value of the absolute value of the difference between the detected value and the standard value from the start of estimation of the maximum drift amount and attitude angle. Correct the sensor signal to reduce the absolute value of the difference,
The posture angle estimating means includes a sensor signal corresponding to the detected values of longitudinal acceleration, lateral acceleration, and yaw angular velocity of the vehicle motion, a sensor signal corresponding to the detected value of the vertical acceleration corrected by the correcting means, and the correction. Based on the sensor signal corresponding to the detected value of the pitch angular velocity corrected by the means, the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity corrected by the correcting means, and the estimated value of the front and rear vehicle body speed, 6. The vehicle attitude angle estimation device according to claim 5, wherein a roll angle and a pitch angle, which are attitude angles with respect to the vertical axis, are estimated.
前記補正手段は、ピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号を補正すると共に、前記上下加速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける前記検出値と標準値との差の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、前記検出値と前記標準値との差の絶対値を小さくするように前記センサ信号を補正し、
前記姿勢角推定手段は、車両運動の前後加速度、横加速度、ロール角速度、及びヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号、前記補正手段によって補正された前記ピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号、前記補正手段によって補正された前記上下加速度の検出値に応じたセンサ信号、並びに前記前後車体速度の推定値に基づいて、車体の鉛直軸に対する姿勢角であるロール角及びピッチ角を推定する請求項3記載の車両姿勢角推定装置。
The correction means corrects the sensor signal corresponding to the detected value of the pitch angular velocity, and starts estimating a predetermined sensor drift maximum amount and posture angle for the sensor signal corresponding to the detected value of the vertical acceleration. The sensor signal so as to reduce the absolute value of the difference between the detected value and the standard value by the smaller of the minimum absolute value of the difference between the detected value and the standard value from the current time to the current time. To correct
The posture angle estimation means is a sensor signal corresponding to the detected values of the longitudinal acceleration, lateral acceleration, roll angular velocity, and yaw angular velocity of the vehicle motion, and a sensor signal corresponding to the detected value of the pitch angular velocity corrected by the correcting means. A roll angle and a pitch angle, which are posture angles with respect to a vertical axis of the vehicle body, are estimated based on a sensor signal corresponding to the detected value of the vertical acceleration corrected by the correction unit and an estimated value of the longitudinal vehicle body speed. Item 4. The vehicle attitude angle estimation device according to Item 3.
車両運動のロール角速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける前記検出値の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、前記検出値の絶対値を小さくするように前記センサ信号を補正すると共に、上下加速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける前記検出値と標準値との差の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、前記検出値と前記標準値との差の絶対値を小さくするように前記センサ信号を補正する補正手段と、
車両運動のヨー角速度、前後加速度、及び横加速度の各検出値に応じたセンサ信号と、前記補正手段によって補正された前記ロール角速度及び前記上下加速度の各検出値に応じたセンサ信号とに基づいて、車体の鉛直軸に対するロール角及びピッチ角の各々の微分量を算出し、算出した前記ロール角及び前記ピッチ角の各々の微分量を積分して、前記ロール角及び前記ピッチ角を推定する姿勢角推定手段と、
前記上下加速度、前記前後加速度、前記横加速度、前記ロール角速度、及び前記ヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号と、前記姿勢角推定手段によって推定された前記ロール角及び前記ピッチ角とに基づいて、車両運動の運動方程式より得られる前記ロール角及び前記ピッチ角の各々の微分量を算出する算出手段と、
前記センサ信号のセンサドリフト量を考慮したときに、前記姿勢角推定手段により算出された前記ロール角及び前記ピッチ角の各々の微分量と、前記算出手段により算出された前記ロール角及び前記ピッチ角の各々の微分量に前記センサドリフト量を考慮した値とが等しくなる関係を用いて、前記上下加速度の検出値に応じたセンサ信号及び前記ロール角速度の検出値に応じたセンサ信号の各々のセンサドリフト量を推定するドリフト量推定手段と、
を含むセンサドリフト量推定装置。
For the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity of the vehicle motion, either the predetermined maximum sensor drift amount or the minimum absolute value of the detected value from the start of the estimation of the posture angle to the present time is smaller. The sensor signal is corrected so that the absolute value of the detected value is reduced by the amount of the detected value, and a predetermined sensor drift maximum amount and posture angle are estimated for the sensor signal corresponding to the detected value of vertical acceleration. The absolute value of the difference between the detected value and the standard value is reduced by the smaller of the minimum absolute value of the difference between the detected value and the standard value from the start of Correction means for correcting the sensor signal;
Based on sensor signals corresponding to detected values of yaw angular velocity, longitudinal acceleration, and lateral acceleration of vehicle motion, and sensor signals corresponding to detected values of roll angular velocity and vertical acceleration corrected by the correcting means. The attitude for calculating the roll angle and the pitch angle with respect to the vertical axis of the vehicle body and estimating the roll angle and the pitch angle by integrating the calculated differential amounts of the roll angle and the pitch angle. Angle estimation means;
Based on sensor signals corresponding to detected values of the vertical acceleration, longitudinal acceleration, lateral acceleration, roll angular velocity, and yaw angular velocity, and the roll angle and pitch angle estimated by the posture angle estimating means. Calculating means for calculating a differential amount of each of the roll angle and the pitch angle obtained from a motion equation of vehicle motion;
When the sensor drift amount of the sensor signal is taken into account, the respective differential amounts of the roll angle and the pitch angle calculated by the posture angle estimation unit, and the roll angle and the pitch angle calculated by the calculation unit Each sensor of the sensor signal corresponding to the detected value of the vertical acceleration and the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity is used by using the relationship in which each differential amount is equal to the value considering the sensor drift amount. Drift amount estimation means for estimating the drift amount;
Sensor drift amount estimation apparatus including
車両運動のロール角速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける前記検出値の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、前記検出値の絶対値を小さくするように前記センサ信号を補正すると共に、ピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号について、予め定められたセンサドリフト最大量、及び姿勢角の推定を開始してから現時点までにおける前記検出値の絶対値の最小値の何れか小さい方の分だけ、前記検出値の絶対値を小さくするように前記センサ信号を補正する補正手段と、
車両運動の上下加速度、前後加速度、横加速度、及びヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号と、前記補正手段によって補正された前記ロール角速度及び前記ピッチ角速度の各検出値に応じたセンサ信号とに基づいて、車体の鉛直軸に対するロール角及びピッチ角の各々の微分量を算出し、算出した前記ロール角及び前記ピッチ角の各々の微分量を積分して、前記ロール角及び前記ピッチ角を推定する姿勢角推定手段と、
前記ロール角速度、前記ヨー角速度、及び前記ピッチ角速度の各検出値に応じたセンサ信号と、前記姿勢角推定手段によって推定された前記ロール角及び前記ピッチ角とに基づいて、車両運動の運動方程式より得られる前記ロール角及び前記ピッチ角の各々の微分量を算出する算出手段と、
前記センサ信号のセンサドリフト量を考慮したときに、前記姿勢角推定手段により算出された前記ロール角及び前記ピッチ角の各々の微分量と、前記算出手段により算出された前記ロール角及び前記ピッチ角の各々の微分量に前記センサドリフト量を考慮した値とが等しくなる関係を用いて、前記ピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号及び前記ロール角速度の検出値に応じたセンサ信号の各々のセンサドリフト量を推定するドリフト量推定手段と、
を含むセンサドリフト量推定装置。
For the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity of the vehicle motion, either the predetermined maximum sensor drift amount or the minimum absolute value of the detected value from the start of the estimation of the posture angle to the present time is smaller. The sensor signal is corrected so as to decrease the absolute value of the detected value by the amount of the detected value, and a predetermined sensor drift maximum amount and posture angle are estimated for the sensor signal corresponding to the detected value of the pitch angular velocity. Correction means for correcting the sensor signal so as to reduce the absolute value of the detected value by the smaller one of the minimum absolute values of the detected value from the start to the present time;
A sensor signal corresponding to each detected value of vertical acceleration, longitudinal acceleration, lateral acceleration, and yaw angular velocity of the vehicle motion, and a sensor signal corresponding to each detected value of the roll angular velocity and the pitch angular velocity corrected by the correcting means; The roll angle and the pitch angle are calculated with respect to the vertical axis of the vehicle body, and the roll angle and the pitch angle are integrated to calculate the roll angle and the pitch angle. Posture angle estimating means for estimating;
Based on a motion equation of vehicle motion based on a sensor signal corresponding to each detected value of the roll angular velocity, the yaw angular velocity, and the pitch angular velocity, and the roll angle and the pitch angle estimated by the posture angle estimating means. A calculating means for calculating a differential amount of each of the roll angle and the pitch angle obtained;
When the sensor drift amount of the sensor signal is taken into account, the respective differential amounts of the roll angle and the pitch angle calculated by the posture angle estimation unit, and the roll angle and the pitch angle calculated by the calculation unit The sensor signal corresponding to the detected value of the pitch angular velocity and the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity using the relationship in which the differential amount of each is equal to the value considering the sensor drift amount Drift amount estimation means for estimating the drift amount;
Sensor drift amount estimation apparatus including
前記ドリフト量推定手段によって推定された前記センサドリフト量に基づいて、前記上下加速度の検出値に応じたセンサ信号及び前記ロール角速度の検出値に応じたセンサ信号の各々を補正するドリフト補正手段を更に含み、
前記姿勢角推定手段は、前記ヨー角速度の検出値に応じたセンサ信号と、前記ドリフト補正手段によって補正され、かつ、前記補正手段によって補正された前記ロール角速度及び前記上下加速度の各検出値に応じたセンサ信号とに基づいて、前記ロール角及び前記ピッチ角を推定する請求項8記載のセンサドリフト量推定装置。
Drift correction means for correcting each of the sensor signal corresponding to the detected value of the vertical acceleration and the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity based on the sensor drift amount estimated by the drift amount estimating means. Including
The posture angle estimating means is responsive to a sensor signal corresponding to the detected value of the yaw angular velocity, and each detected value of the roll angular velocity and the vertical acceleration corrected by the drift correcting means and corrected by the correcting means. The sensor drift amount estimation apparatus according to claim 8, wherein the roll angle and the pitch angle are estimated based on a sensor signal.
前記ドリフト量推定手段によって推定された前記センサドリフト量に基づいて、前記ピッチ角速度の検出値に応じたセンサ信号及び前記ロール角速度の検出値に応じたセンサ信号の各々を補正するドリフト補正手段を更に含み、
前記姿勢角推定手段は、前記上下加速度、前記前後加速度、前記横加速度、及び前記ヨー角速度の各検出値に応じたセンサ信号と、前記ドリフト補正手段によって補正され、かつ、前記補正手段によって補正された前記ロール角速度及び前記ピッチ角速度の各検出値に応じたセンサ信号とに基づいて、前記ロール角及び前記ピッチ角を推定する請求項9記載のセンサドリフト量推定装置。
Drift correction means for correcting each of the sensor signal corresponding to the detected value of the pitch angular velocity and the sensor signal corresponding to the detected value of the roll angular velocity based on the sensor drift amount estimated by the drift amount estimating means. Including
The posture angle estimating means is corrected by the sensor signal corresponding to each detected value of the vertical acceleration, the longitudinal acceleration, the lateral acceleration, and the yaw angular velocity, and corrected by the drift correcting means, and corrected by the correcting means. The sensor drift amount estimation apparatus according to claim 9, wherein the roll angle and the pitch angle are estimated based on a sensor signal corresponding to each detected value of the roll angular velocity and the pitch angular velocity.
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