JP5130181B2 - Wheel vibration extraction device and road surface state estimation device - Google Patents

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この発明は、車両が走行した場合に路面の状態に応じて生じる車輪の振動を抽出する装置、およびその車輪振動に基づいて路面の状態を推定する装置に関するものである。   The present invention relates to an apparatus for extracting wheel vibrations generated according to road surface conditions when a vehicle travels, and an apparatus for estimating road surface conditions based on the wheel vibrations.

車両を走行させる推進力や停止させる制動力さらには旋回力は、車輪(タイヤ)と路面との間の摩擦力によって生じ、また路面の凹凸によって車両の上下振動が生じる。このように路面の状態は車両の挙動に大きく影響するから、従来、走行路面の状態を検出して車両の制御に生かすことが行われている。その路面状態の検出は、制御を行うべき車両において行う必要があり、そのため走行中の車両の挙動の変化から路面状態を検出もしくは推定している。   The propulsive force for running the vehicle, the braking force for stopping the vehicle, and the turning force are generated by frictional force between the wheels (tires) and the road surface, and the vehicle is caused to vibrate up and down due to the unevenness of the road surface. Thus, since the road surface state greatly affects the behavior of the vehicle, conventionally, the state of the traveling road surface is detected and used for vehicle control. The detection of the road surface state must be performed in the vehicle to be controlled. Therefore, the road surface state is detected or estimated from a change in the behavior of the vehicle during traveling.

例えば特許文献1には、タイヤもしくはホイールに取り付けたセンサで振動を検出し、その検出した振動をスペクトル分析して振動レベルを検出し、その検出結果に基づいて路面摩擦係数を推定するように構成された装置が記載されている。なお、車両の挙動の変化を検出する装置として、特許文献2には、車体の適宜の位置に取り付けたセンサで音を取り込むとともに、取り込んだ信号を独立成分分析(ICA)によって音源ごとの信号に分離し、それらの分離した信号に基づいて音源の位置を特定することにより、異常を診断するように構成した装置が記載されている。   For example, Patent Document 1 is configured to detect vibration with a sensor attached to a tire or a wheel, detect the vibration by spectral analysis of the detected vibration, detect a vibration level, and estimate a road surface friction coefficient based on the detection result. The described apparatus is described. As a device for detecting a change in the behavior of a vehicle, Patent Document 2 captures sound with a sensor attached to an appropriate position of the vehicle body, and converts the captured signal into a signal for each sound source by independent component analysis (ICA). An apparatus is described that is configured to diagnose anomalies by separating and identifying the position of a sound source based on the separated signals.

特開2003−182476号公報JP 2003-182476 A 特開2006−208075号公報JP 2006-208075 A

車両は、多様な可動部分を備えていてそれらの各部分が振動の発生源となったり、共振を起こす。そのため、車輪は、路面の状態に応じて振動するだけでなく、他の可動部分から伝達される起振力で振動する。したがって、特許文献1に記載されているようにタイヤもしくはホイールに取り付けられたセンサで検出された振動には、路面状態に応じた振動以外の多様な振動が含まれているから、これをスペクトル分析したのでは、路面以外の要因による振動をも含んだ分析を行うことになってしまい、路面状態もしくはその摩擦係数を正確に推定できない可能性がある。また、特許文献1に記載された構成では、センサがタイヤと共に回転することになるので、そのセンサから信号を受信するための構成が複雑になったり、その耐久性が低下したりする可能性がある。しかもタイヤごとにセンサを設けなければならないうえに、タイヤごとの個体差が検出精度に影響を及ぼし、路面摩擦係数の推定誤差が大きくなる可能性がある。なお、特許文献2に記載された装置は、音源の位置を特定するためのものであり、路面状態を検出もしくは推定することができない。   A vehicle has various movable parts, and each of these parts becomes a vibration source or causes resonance. Therefore, the wheel not only vibrates according to the state of the road surface, but also vibrates with an excitation force transmitted from another movable part. Therefore, as described in Patent Document 1, the vibration detected by the sensor attached to the tire or the wheel includes various vibrations other than the vibration according to the road surface condition. In this case, analysis including vibrations caused by factors other than the road surface is performed, and the road surface state or its friction coefficient may not be accurately estimated. Further, in the configuration described in Patent Document 1, since the sensor rotates together with the tire, the configuration for receiving a signal from the sensor may be complicated, or the durability may be reduced. is there. In addition, a sensor must be provided for each tire, and the individual difference for each tire affects the detection accuracy, which may increase the estimation error of the road surface friction coefficient. Note that the device described in Patent Document 2 is for specifying the position of the sound source and cannot detect or estimate the road surface state.

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、走行に伴う車輪の振動を正確に検出することができ、またその検出した信号に基づいて路面の状態を正確に推定することのできる車輪振動抽出装置及び路面状態推定装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made by paying attention to the above technical problem, and can accurately detect the vibration of the wheels accompanying traveling, and accurately estimate the road surface state based on the detected signal. It is an object of the present invention to provide a wheel vibration extraction device and a road surface state estimation device that can perform the same.

上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、車両が走行する路面の状態に応じて、その車両の車輪に生じる振動を抽出する車輪振動抽出装置において、前記車両に取り付けられた複数の振動検出器と、それらの振動検出器で得られた観測信号を振動源に応じて複数に分離する振動分離手段と、複数に分離された前記複数の観測信号から車輪の振動に基づく観測信号を特定する車輪振動特定手段とを備えていることを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a wheel vibration extraction device that extracts vibrations generated on wheels of a vehicle according to a road surface on which the vehicle travels, and a plurality of the vibrations attached to the vehicle. Vibration detectors, vibration separating means for separating the observation signals obtained by these vibration detectors into a plurality according to the vibration source, and an observation signal based on the vibration of the wheel from the plurality of the separated observation signals And a wheel vibration specifying means for specifying.

請求項2の発明は、請求項1に記載された車輪振動抽出装置を用いた路面状態推定装置であって、前記車輪振動特定手段で特定された車輪振動に基づいて前記路面の状態を推定する路面状態推定手段を更に備えていることを特徴とするものである。   A second aspect of the present invention is a road surface state estimating device using the wheel vibration extraction device according to the first aspect, and estimates the state of the road surface based on the wheel vibration specified by the wheel vibration specifying means. A road surface condition estimating means is further provided.

請求項3の発明は、請求項1または2の発明において、前記振動分離手段は、前記複数の振動検出器で検出された複数の観測信号を独立成分分析して前記振動源に対応させて複数の観測信号に分離する手段を含むことを特徴とする車輪振動抽出装置または路面状態推定装置である。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the vibration separating means analyzes a plurality of observation signals detected by the plurality of vibration detectors and performs a plurality of correspondences with the vibration source. It is a wheel vibration extraction device or a road surface state estimation device characterized by including means for separating the observation signal.

請求項4の発明は、請求項1ないし3のいずれかの発明において、前記複数の振動検出器は、前記車両の車体を支えるサスペンションにおけるバネ下に配置されていることを特徴とする車輪振動抽出装置または路面状態推定装置である。   A fourth aspect of the present invention provides the wheel vibration extraction according to any one of the first to third aspects, wherein the plurality of vibration detectors are arranged under a spring in a suspension that supports a vehicle body of the vehicle. It is a device or a road surface state estimation device.

請求項5の発明は、請求項1ないし3のいずれかの発明において、前記車両は、前記車輪と車体とを連結するサスペンションシステムを備え、前記複数の振動検出器は、前記サスペンションシステムのいずれかの構成部材に取り付けられ、前記車輪の振動を前記振動検出器に伝達する前記サスペンションシステムの振動伝達特性と前記車輪振動特定手段によって特定された前記車輪の振動に基づく観測信号とから前記車輪の振動を算出する振動算出手段を更に備えていることを特徴とする車輪振動抽出装置または路面状態推定装置である。   A fifth aspect of the present invention provides the vehicle according to any one of the first to third aspects, wherein the vehicle includes a suspension system that connects the wheel and the vehicle body, and the plurality of vibration detectors are any of the suspension systems. The vibration of the wheel is determined from the vibration transmission characteristic of the suspension system that is attached to the component member and transmits the vibration of the wheel to the vibration detector and the observation signal based on the vibration of the wheel specified by the wheel vibration specifying means. The wheel vibration extraction device or the road surface state estimation device is further provided with a vibration calculation means for calculating.

請求項6の発明は、請求項1ないし5のいずれかの発明において、前記複数の振動検出器は、前記車両の非駆動輪の振動を検出する箇所に取り付けられていることを特徴とする車輪振動抽出装置または路面状態推定装置である。   A sixth aspect of the present invention is the wheel according to any one of the first to fifth aspects, wherein the plurality of vibration detectors are attached to locations where vibrations of non-driving wheels of the vehicle are detected. It is a vibration extraction device or a road surface state estimation device.

請求項7の発明は、請求項1ないし6いずれかの発明において、前記車輪振動特定手段は、路面の凹凸を含む路面の情報を予め備え、その路面の情報に基づいて前記車輪の振動に基づく観測信号を特定する手段を含むことを特徴とする車輪振動抽出装置または路面状態推定装置である。   The invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 6, wherein the wheel vibration specifying means is preliminarily provided with road surface information including unevenness of the road surface, and is based on the vibration of the wheel based on the road surface information. A wheel vibration extraction device or a road surface state estimation device characterized by including means for specifying an observation signal.

請求項8の発明は、請求項2ないし7のいずれかの発明において、前記路面状態推定手段は、路面状態に対応させて予め設定した基準周波数スペクトルを備えるとともに、前記車輪振動特定手段によって特定された車輪の振動に基づく観測信号と前記基準周波数スペクトルとを比較して路面状態を推定する手段を含むことを特徴とする路面状態推定装置である。   The invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 2 to 7, wherein the road surface state estimating means includes a reference frequency spectrum set in advance corresponding to the road surface state, and is specified by the wheel vibration specifying means. A road surface state estimating device comprising means for estimating a road surface state by comparing an observation signal based on the vibration of the wheel and the reference frequency spectrum.

請求項9の発明は、請求項8の発明において、前記路面の凹凸を含む路面の情報に基づいて前記基準周波数スペクトルを補正する基準値補正手段を更に備えていることを特徴とする路面状態推定装置である。   The invention according to claim 9 is the road surface state estimation according to claim 8, further comprising reference value correcting means for correcting the reference frequency spectrum based on information on the road surface including the unevenness of the road surface. Device.

請求項10の発明は、請求項7ないし9のいずれかの発明において、前記路面状態推定手段で推定された路面の状態に基づいて前記予め備えられた路面の情報を補正する路面情報補正手段を更に備えていることを特徴とする路面状態推定装置である。   According to a tenth aspect of the present invention, in any one of the seventh to ninth aspects, the road surface information correcting means for correcting the information on the road surface provided in advance based on the road surface state estimated by the road surface state estimating means. The road surface state estimating apparatus further includes the road surface state estimating apparatus.

請求項11の発明は、請求項2ないし10の発明において、前記車両が制動状態にある場合に振動検出器による振動の検出と、前記振動分離手段による前記観測信号の分離と、前記車輪振動特定手段による前記車輪の振動に基づく観測信号の特定と、前記路面状態推定手段による路面の状態の推定との少なくともいずれかを禁止する禁止手段を更に備えていることを特徴とする路面状態推定装置である。
The invention of claim 11 is the invention of claim 2 of stone 10, and the detection of the vibration by the vibration detector when the vehicle is in a braking state, the separation of the observed signals by the vibration isolation means, said wheel vibration the specific observation signal based on the vibration of the wheel by a particular unit, the road surface condition further characterized by comprising road surface state inhibiting means for inhibiting at least one of the estimation of the state of the road surface by the estimation means It is an estimation device.

請求項1の発明によれば、複数の振動検出器によって得られた観測信号を分離してそれらの分離された観測信号から車輪の信号に基づく観測信号が得られる。その振動検出器の数は複数であればよいが、好ましくは車輪や動力源などの振動発生源の数以上の振動検出器を用いる。このように複数の検出器によって得られた観測信号から車輪振動に基づく観測信号を分離するので、正確に車輪振動を特定し、あるいは検出することができる。   According to the first aspect of the present invention, the observation signals obtained by the plurality of vibration detectors are separated, and the observation signals based on the wheel signals are obtained from the separated observation signals. The number of vibration detectors may be plural, but preferably, more than the number of vibration detectors such as wheels and power sources are used. Thus, since the observation signal based on the wheel vibration is separated from the observation signals obtained by the plurality of detectors, the wheel vibration can be accurately identified or detected.

請求項2の発明によれば、上記のようにして得られた車輪振動に基づいて路面状態を推定するので、車輪振動が正確に検出されていることが要因となって路面状態を正確に推定することが可能になる。   According to the invention of claim 2, since the road surface state is estimated based on the wheel vibration obtained as described above, the road surface state is accurately estimated due to the fact that the wheel vibration is accurately detected. It becomes possible to do.

請求項3の発明によれば、複数の振動検出器によって得られた観測信号の分離のために独立成分分析を行うので、車輪振動をより精度良く検出でき、また路面状態の推定精度を向上させることができる。   According to the invention of claim 3, since independent component analysis is performed for separating the observation signals obtained by the plurality of vibration detectors, the wheel vibration can be detected with higher accuracy, and the estimation accuracy of the road surface condition is improved. be able to.

請求項4の発明によれば、サスペンションのバネ下の振動を検出することになるので、車輪振動をより精度良く検出でき、また路面状態の推定精度を向上させることができる。   According to the fourth aspect of the present invention, vibration under suspension of the suspension is detected, so that wheel vibration can be detected with higher accuracy and road surface condition estimation accuracy can be improved.

請求項5の発明によれば、車輪の振動がサスペンションシステムによって減衰され、あるいは一部が増幅されるなどのことがあっても、このような振動の変換を生じさせるサスペンションシステムの特性を考慮して車輪の振動が算出されるから、得られる車輪の振動は、車輪から直接検出した振動に近いものとなる。すなわち、より正確に車輪の振動を求めることができる。また、検出した信号を送受信するための構成が簡素化され、さらに車輪交換の都度、振動検出器を交換するなどの不都合を未然に解消できる。   According to the invention of claim 5, even if the vibration of the wheel is attenuated or partially amplified by the suspension system, the characteristics of the suspension system that cause such vibration conversion are taken into consideration. Therefore, the vibration of the wheel obtained is close to the vibration detected directly from the wheel. That is, the vibration of the wheel can be obtained more accurately. In addition, the configuration for transmitting and receiving the detected signal is simplified, and inconveniences such as exchanging the vibration detector each time the wheel is replaced can be eliminated.

請求項6の発明によれば、振動検出器は車両における非駆動輪の振動を検出するように機能し、その非駆動輪には車両の動力源からのトルクが伝達されないので、いわゆる外乱要因が少なく、路面の状態をより良く反映した振動を検出でき、ひいては路面状態の推定精度が向上する。   According to the invention of claim 6, the vibration detector functions to detect the vibration of the non-driving wheel in the vehicle, and torque from the power source of the vehicle is not transmitted to the non-driving wheel. Therefore, vibration that better reflects the road surface condition can be detected, and the estimation accuracy of the road surface condition is improved.

請求項7の発明によれば、車輪は路面の凹凸によって振動させられるので、その凹凸を含む路面情報に基づいて車輪振動を特定することにより、車輪振動の特定の誤りを未然に防止でき、あるいは車輪振動の特定精度を向上させることができる。   According to the invention of claim 7, since the wheel is vibrated by the unevenness of the road surface, by specifying the wheel vibration based on the road surface information including the unevenness, a specific error of the wheel vibration can be prevented in advance, or The specific accuracy of wheel vibration can be improved.

請求項8の発明によれば、路面の状態に対応して基準周波数スペクトルと車輪の振動に基づく観測信号とを対比して路面状態を推定するので、路面状態の推定精度を向上させることができる。   According to the eighth aspect of the present invention, since the road surface state is estimated by comparing the reference frequency spectrum and the observation signal based on the vibration of the wheel corresponding to the road surface state, the estimation accuracy of the road surface state can be improved. .

請求項9の発明によれば、路面に関する情報はいわゆるインフラ情報などとして入手できることにより、これを利用して基準周波数スペクトルを補正するから、路面状態の推定を行うためのいわゆる基準が路面の状態をより良く反映したものとなり、それに伴って路面状態の推定精度を向上させることができる。   According to the ninth aspect of the present invention, since the road surface information can be obtained as so-called infrastructure information, the reference frequency spectrum is corrected using this information, so the so-called reference for estimating the road surface state is the road surface state. Accordingly, the estimation accuracy of the road surface condition can be improved.

請求項10の発明によれば、路面状態が推定された場合、その推定の結果に基づいて、推定の基準となる路面情報が補正されるので、路面状態の推定を行うためのいわゆる基準が更新されて路面の状態をより良く反映したものとなり、その結果、路面状態の推定精度を向上させることができる。   According to the invention of claim 10, when the road surface state is estimated, the road surface information serving as a reference for the estimation is corrected based on the estimation result, so that the so-called reference for estimating the road surface state is updated. Thus, the road surface state is better reflected, and as a result, the estimation accuracy of the road surface state can be improved.

請求項11の発明によれば、車輪に制動力が作用している場合、路面状態の推定が禁止されるので、制動に伴ういわゆる外乱を取り込んだ路面状態の推定を行うことがなく、その結果、路面状態の誤推定を防止もしくは回避することができる。   According to the invention of claim 11, when the braking force is acting on the wheel, the estimation of the road surface state is prohibited, so that the estimation of the road surface state incorporating the so-called disturbance accompanying the braking is not performed, and as a result It is possible to prevent or avoid erroneous estimation of the road surface condition.

つぎにこの発明をより具体的に説明する。この発明は、車両における車輪(タイヤ)の振動を他の振動から分離して検出し、またその検出した振動に基づいて路面の状態を推定するように構成された装置であり、その車両としては、四輪の自動車がもっとも一般的であるが、これに限らず、二輪車や鉄道車両などであってもよい。   Next, the present invention will be described more specifically. The present invention is a device configured to detect a vibration of a wheel (tire) in a vehicle separately from other vibrations, and to estimate a road surface state based on the detected vibration. A four-wheeled automobile is most common, but is not limited to this, and may be a two-wheeled vehicle or a railway vehicle.

その振動を検出するための検出器(センサ)が車体の適当な位置に取り付けられている。その振動検出器は従来知られているものであってよく、加速度センサ、変位センサ、歪みゲージなどを用いることができる。この発明に係る装置では、振動検出器は、車輪に取り付けられずに、車体の適宜の位置に取り付けられている。また、振動検出器は複数個、用いられている。好ましくは振動源の数、もしくはそれ以上の数の振動検出器が用いられる。例えば、サスペンションが四輪独立懸架の場合には、車輪からの入力と車体からの入力とを分離するために一輪について二つ以上の振動検出器を設けることが好ましい。また、サスペンションが車軸式懸架の場合には、左右二つの車輪からの入力と車体からの入力とを分離するために、一つの車軸に対して三つ以上の振動検出器を設けることが好ましい。さらに、インホイールモータなどのサスペンションに振動発生源が設けられている場合には、その数に応じて振動検出器の数を多くすることが好ましい。   A detector (sensor) for detecting the vibration is attached to an appropriate position of the vehicle body. The vibration detector may be a conventionally known one, and an acceleration sensor, a displacement sensor, a strain gauge, or the like can be used. In the device according to the present invention, the vibration detector is not attached to the wheel, but is attached to an appropriate position of the vehicle body. A plurality of vibration detectors are used. Preferably, the number of vibration sources or the number of vibration detectors greater than that is used. For example, when the suspension is a four-wheel independent suspension, it is preferable to provide two or more vibration detectors for one wheel in order to separate the input from the wheel and the input from the vehicle body. In addition, when the suspension is an axle suspension, it is preferable to provide three or more vibration detectors for one axle in order to separate the input from the left and right wheels and the input from the vehicle body. Furthermore, when a vibration generation source is provided in a suspension such as an in-wheel motor, it is preferable to increase the number of vibration detectors in accordance with the number of vibration generation sources.

これらの振動検出器を取り付ける好ましい位置はサスペンションであり、特にサスペンションと車体との間に設けられているスプリングより下側のバネ下部分である。更に言えば、路面の影響を受ける車輪の振動を検出するのであるから、振動の主成分が車輪からの振動になり、エンジンからの振動や他の適宜の共振部分からの振動の成分が少ない箇所に振動検出器を取り付けることが好ましい。   A preferred position for attaching these vibration detectors is a suspension, and in particular, an unsprung portion below a spring provided between the suspension and the vehicle body. Furthermore, because the vibration of the wheel affected by the road surface is detected, the main component of the vibration is the vibration from the wheel, and there is little vibration component from the engine and other appropriate resonance parts. It is preferable to attach a vibration detector.

図3は、自動車の非駆動輪を支えるサスペンションシステムに振動検出器を取り付けた例を示しており、ここに示すサスペンションは従来知られている構成のものであって、左右のホイールハブ1,2がトレーリングアーム3,4に取り付けられ、そのトレーリングアーム3,4はホイールハブ1,2を取り付けた部分が上下方向に回動するように車体(図示せず)に取り付けられている。また、トレーリングアーム3,4のうち前記ホイールハブ1,2を取り付けた部分に近い箇所と車体との間にショックアブソーバ5が配置され、そのショックアブソーバ5の上端部はアッパーサポート6を介して車体に連結されている。さらに、ショックアブソーバ5の外周側にコイルスプリング7が設けられている。そして、左右のトレーリングアーム3,4はアクスルビーム8によって連結されている。   FIG. 3 shows an example in which a vibration detector is attached to a suspension system that supports a non-driving wheel of an automobile. The suspension shown here has a conventionally known configuration, and includes left and right wheel hubs 1 and 2. Are attached to the trailing arms 3 and 4, and the trailing arms 3 and 4 are attached to a vehicle body (not shown) so that a portion to which the wheel hubs 1 and 2 are attached rotates in the vertical direction. A shock absorber 5 is disposed between a portion of the trailing arms 3 and 4 close to the portion where the wheel hubs 1 and 2 are attached and the vehicle body, and an upper end portion of the shock absorber 5 is interposed via an upper support 6. It is connected to the car body. Further, a coil spring 7 is provided on the outer peripheral side of the shock absorber 5. The left and right trailing arms 3 and 4 are connected by an axle beam 8.

そして、振動検出器の一例である加速度センサ9が、トレーリングアーム3,4のうちホイールハブ1,2に近い位置と、アクスルビーム8の中央部との三箇所に設けられている。これは、振動源が車輪(図示せず)と、車両の動力源であるエンジンと、サスペンションとの三つであることを考慮したものである。   An acceleration sensor 9, which is an example of a vibration detector, is provided at three locations of the trailing arms 3 and 4, a position close to the wheel hubs 1 and 2 and a center portion of the axle beam 8. This is because the three vibration sources are wheels (not shown), the engine that is the power source of the vehicle, and the suspension.

上記のNo.1〜No.3の三つの加速度センサ9で検出された振動(観測信号)から車輪の振動信号を抽出(復元もしくは分離)し、さらにその車輪の振動信号から路面状態を推定するシステムを図1に示してある。各加速度センサ9によって得られた振動信号に基づいて独立成分分析する手段(独立成分分析手段)10が設けられている。ここで独立成分分析(ICA:Independent Component Analysis)とは、複数ある信号源からの重なり合ったデータを多点で計測し、その元となる信号を分離・抽出する信号解析方法であり、特開2006−208075号公報や特開2007−270552号公報などに記載されているように従来知られている方法である。より具体的には、独立成分分析では、信号源sj(t)と観測信号xj(t)との間に(1)式で表すことのできる関係があることが仮定される。 The vibration signal of the wheel is extracted (restored or separated) from the vibration (observation signal) detected by the three acceleration sensors 9 of No. 1 to No. 3, and the road surface state is estimated from the vibration signal of the wheel. The system is shown in FIG. Means (independent component analysis means) 10 for analyzing an independent component based on the vibration signal obtained by each acceleration sensor 9 is provided. Here, independent component analysis (ICA) is a signal analysis method for measuring overlapping data from a plurality of signal sources at multiple points, and separating and extracting the original signals. This is a conventionally known method as described in Japanese Patent Application Laid-Open No.-208075 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-270552. More specifically, in the independent component analysis, it is assumed that there is a relationship that can be expressed by equation (1) between the signal source s j (t) and the observed signal x j (t).

Figure 0005130181
Figure 0005130181

ここで、Aは(2)式で表される。   Here, A is expressed by equation (2).

Figure 0005130181
Figure 0005130181

したがって、複数の信号が加減法的に混合された観測信号から、上記のA行列を推定することにより独立な成分を取り出すことができる。上記の独立成分分析手段10は、車両ごと、もしくは車輪ごとに上記のA行列を実験もしくはシミュレーションなどに基づいて予め求めておき、これをマイクロコンピュータで実行するプログラムに組み込んでおくことにより構成することができる。なお、この独立成分分析手段10がこの発明の振動分離手段に相当する。
Therefore, an independent component can be extracted by estimating the A matrix from an observation signal in which a plurality of signals are mixed in an additive manner. Additional independent component analysis unit 10 is constructed by previously incorporating each vehicle, or obtained in advance based on the matrix A such as experimental or simulated for each wheel, this in the program to be executed by the micro-computer be able to. The independent component analyzing means 10 corresponds to the vibration separating means of the present invention.

図1に示す例では、信号源が三つであることを想定しており、したがって独立成分分析により三つの振動信号(観測信号)が得られる。これらの振動信号を基準となる振動信号と比較する比較手段11が設けられている。この比較手段11は、この発明における車輪振動特定手段に相当するものであって、前記分離された振動信号から車輪の振動信号(タイヤ振動信号)12を特定するための比較を行うように構成されている。その基準となる振動信号は、実験などによって予め求められている車輪ごとの振動特徴データ(タイヤ振動特徴データ)13であり、前記比較手段11はそのタイヤ振動特徴データを読み込み、あるいは予め記憶しており、そのタイヤ振動特徴データと前記独立成分分析手段10から入力された振動信号とを比較してタイヤ振動信号を特定するように構成されている。なお、その特定の仕方は、基準データと一致することにより特定する方法と、一致しないものを排除し、残ったものを特定する方法とのいずれであってもよい。   In the example shown in FIG. 1, it is assumed that there are three signal sources, and therefore three vibration signals (observation signals) are obtained by independent component analysis. Comparison means 11 is provided for comparing these vibration signals with a reference vibration signal. The comparison means 11 corresponds to the wheel vibration specifying means in the present invention, and is configured to perform comparison for specifying a wheel vibration signal (tire vibration signal) 12 from the separated vibration signal. ing. The reference vibration signal is vibration characteristic data (tire vibration characteristic data) 13 for each wheel, which is obtained in advance by experiments or the like, and the comparison means 11 reads or stores the tire vibration characteristic data in advance. The tire vibration characteristic data is compared with the vibration signal input from the independent component analyzing means 10 to identify the tire vibration signal. The identification method may be either a method of specifying by matching with the reference data, or a method of specifying the remaining one by excluding those that do not match.

以上述べた構成がこの発明に係る車輪振動抽出装置の具体的な一例であり、この発明に係る路面状態推定装置は上記のタイヤ振動信号12を使用して路面状態を推定するように構成されている。先ず、上記の分離されかつ特定されたタイヤ振動信号12を解析する周波数解析手段14が設けられている。この周波数解析手段14は、高速フーリエ変換(FFT)器もしくは高速フーリエ変換(FFT)を行う演算器がその例であり、より具体的にはタイヤ振動信号を周波数スペクトル解析するように構成されている。   The configuration described above is a specific example of the wheel vibration extraction device according to the present invention, and the road surface state estimation device according to the present invention is configured to estimate the road surface state using the tire vibration signal 12 described above. Yes. First, frequency analysis means 14 for analyzing the separated and specified tire vibration signal 12 is provided. The frequency analysis means 14 is, for example, a fast Fourier transform (FFT) unit or an arithmetic unit that performs a fast Fourier transform (FFT), and more specifically, configured to analyze a frequency spectrum of a tire vibration signal. .

上記のタイヤ振動信号は、車輪の振動を直接検出して得たものではなく、サスペンションを介して検出した観測信号から抽出したものであるから、サスペンションの振動特性の影響を受けたものとなっている。例えば、特定の周波数の振動が減衰していたり、あるいはサスペンションの共振により特定の周波数の振動レベルが大きくなっていたりする。そこで、このようないわゆる外乱要因による振動を補正するようになっている。その補正の一例は、車輪とサスペンションとの周波数スペクトル比15によってタイヤ振動信号の周波数スペクトルを補正するものであり、図1に示す例ではそのような補正を行う補正手段16が設けられている。   The above tire vibration signal is not obtained by directly detecting the vibration of the wheel, but is extracted from the observation signal detected through the suspension, so it is influenced by the vibration characteristics of the suspension. Yes. For example, the vibration of a specific frequency is attenuated, or the vibration level of the specific frequency is increased due to the resonance of the suspension. Therefore, the vibration caused by the so-called disturbance factor is corrected. An example of the correction is to correct the frequency spectrum of the tire vibration signal by the frequency spectrum ratio 15 between the wheel and the suspension. In the example shown in FIG. 1, the correction means 16 for performing such correction is provided.

車輪とサスペンションとの周波数スペクトル比15は、車輪に与えた振動の周波数スペクトルと、その振動に起因してサスペンションで検出された振動の周波数スペクトルとの比率であり、実際の車両におけるサスペンションおよび車輪を用いて、もしくはこれと同等のモデルを用いて予め測定して求めておくことができる。そして、補正手段16は、その周波数スペクトル比15によってタイヤ振動信号の周波数スペクトルを補正するように構成されている。例えば、補正手段16は、タイヤ振動信号の周波数スペクトルに、予め用意されている周波数スペクトル比15を乗算し、あるいは除算することにより、サスペンションなどの振動の伝達経路による影響を除去もしくは低減したタイヤ振動信号を求めるように構成されている。したがって、この補正手段16がこの発明の振動算出手段に相当している。   The frequency spectrum ratio 15 between the wheel and the suspension is a ratio between the frequency spectrum of the vibration applied to the wheel and the frequency spectrum of the vibration detected by the suspension due to the vibration. Or can be obtained by measurement in advance using a model equivalent thereto. The correction means 16 is configured to correct the frequency spectrum of the tire vibration signal by the frequency spectrum ratio 15. For example, the correction means 16 multiplies or divides the frequency spectrum of the tire vibration signal by a frequency spectrum ratio 15 prepared in advance to remove or reduce the influence of the vibration transmission path such as the suspension. It is configured to determine a signal. Therefore, the correcting means 16 corresponds to the vibration calculating means of the present invention.

さらに、路面状態推定手段17が設けられている。この路面状態推定手段17は、所定の振動信号に基づいて、その振動を生じさせた路面の状態(例えば凹凸の状態)を推定するように構成されている。その一例を説明すると、路面の状態と車輪に生じる振動とは相互に関係しているから、路面の状態と車輪の振動とをマップ化することが可能である。なお、車輪に生じる振動は、タイヤの弾性係数や減衰特性などによって異なるから、上記のマップは車輪ごとに設けることになる。また、車輪に生じる振動は車速もしくは車輪の回転数によって異なるから、上記のマップは車速をもパラメータとした三次元マップとしてもよい。路面状態推定手段17は、このようなマップと、前記補正手段16で補正されたタイヤ振動信号とを使用して、そのタイヤ振動信号に相当する路面状態をマップから求める。   Furthermore, road surface state estimation means 17 is provided. The road surface state estimating means 17 is configured to estimate a road surface state (for example, an uneven state) that causes the vibration based on a predetermined vibration signal. For example, since the road surface state and the vibration generated on the wheels are related to each other, it is possible to map the road surface state and the wheel vibrations. In addition, since the vibration which arises in a wheel changes with elastic coefficients, damping characteristics, etc. of a tire, said map will be provided for every wheel. Further, since the vibration generated in the wheel varies depending on the vehicle speed or the rotation speed of the wheel, the above map may be a three-dimensional map using the vehicle speed as a parameter. The road surface state estimation means 17 uses such a map and the tire vibration signal corrected by the correction means 16 to obtain a road surface state corresponding to the tire vibration signal from the map.

図1に示す構成のシステムによる作用すなわちこの発明に係る装置による車輪振動の抽出および路面状態の推定の制御について次に説明する。図2はその制御例を説明するためのフローチャートであって、先ず、各加速度センサ9によって振動信号が検出される(ステップS1)。それら複数の振動信号について独立成分分析が行われ(ステップS2)、複数の振動信号が分離・抽出される。その独立成分分析は前述したとおりである。   The operation of the system having the configuration shown in FIG. 1, that is, the control of the wheel vibration extraction and the road surface state estimation by the apparatus according to the present invention will be described below. FIG. 2 is a flowchart for explaining the control example. First, a vibration signal is detected by each acceleration sensor 9 (step S1). Independent component analysis is performed on the plurality of vibration signals (step S2), and the plurality of vibration signals are separated and extracted. The independent component analysis is as described above.

図4は、前述した図3に示すサスペンションを備えている車両の車輪に振動を入力し、その振動を加速度センサ9で検出した信号、および独立成分分析して抽出・分離した信号の一例を示している。テストベンチに載せた車両のエンジン(図示せず)を動作させておき、その状態で測定対象として選んだ車輪もしくはその車輪が載っている箇所を打撃するなどのことによって、図4の(a)に示す波形の振動を与えると、三つの加速度センサ9によって図4の(b)に示す振動信号がそれぞれ検出される。これらの検出信号は、車輪からの振動、およびエンジンからの振動、ならびにサスペンションもしくは車体の共振による振動のそれぞれに対応した信号を含んだものである。これら三つの振動信号について独立成分分析を行うと、図4の(c)に示す三つの信号が分離・抽出される。   FIG. 4 shows an example of a signal input to a vehicle wheel equipped with the suspension shown in FIG. 3 described above, a signal detected by the acceleration sensor 9, and a signal extracted and separated by independent component analysis. ing. The vehicle engine (not shown) mounted on the test bench is operated, and the wheel selected as the measurement target in that state or the place where the wheel is mounted is hit, and the like (a) of FIG. 4 is detected by the three acceleration sensors 9 respectively. These detection signals include signals corresponding to vibrations from the wheels, vibrations from the engine, and vibrations due to suspension or vehicle body resonance. When independent component analysis is performed on these three vibration signals, the three signals shown in FIG. 4C are separated and extracted.

それら複数の分離・抽出された振動信号からタイヤ振動信号が特定される(ステップS3)。これは、前述した比較手段11によって実行される制御であり、基準となるタイヤ振動特徴データと前記複数の振動信号とを比較することにより、タイヤ振動信号が特定される。これは、基準となるデータと一致するものをタイヤ振動信号とすることにより行ってもよく、あるいは一致しない振動信号を順に排除し、残った振動信号をタイヤ振動信号とすることにより行ってもよい。   A tire vibration signal is specified from the plurality of separated / extracted vibration signals (step S3). This is a control executed by the comparison means 11 described above, and the tire vibration signal is specified by comparing the reference tire vibration characteristic data with the plurality of vibration signals. This may be performed by using a tire vibration signal that matches the reference data, or by sequentially removing non-matching vibration signals and using the remaining vibration signals as tire vibration signals. .

このようにして特定されたタイヤ振動信号について周波数解析が行われる(ステップS4)。これは、前述した周波数解析手段14によって行われる制御であり、ステップS3で特定されたタイヤ振動信号についてFFTなどによって周波数スペクトル解析される。このようにして得られる周波数スペクトルは、サスペンションの影響を受けたものであるから、前述した周波数スペクトル比によって補正し、タイヤ振動信号を算出する(ステップS5)。その補正もしくは算出は、前述したとおりであり、こうして求められたタイヤ振動信号に基づいて路面状態が推定される(ステップS6)。その路面状態の推定は、前述したように、予め用意したマップを利用して行うことができる。   Frequency analysis is performed on the tire vibration signal specified in this way (step S4). This is the control performed by the frequency analysis means 14 described above, and the frequency spectrum analysis is performed on the tire vibration signal specified in step S3 by FFT or the like. Since the frequency spectrum obtained in this way is influenced by the suspension, the tire vibration signal is calculated by correcting the frequency spectrum by the above-described frequency spectrum ratio (step S5). The correction or calculation is as described above, and the road surface condition is estimated based on the tire vibration signal thus obtained (step S6). The road surface state can be estimated using a map prepared in advance as described above.

したがってこの発明に係る車輪振動抽出装置によれば、複数の観測信号を使用して正確に車輪の振動を抽出もしくは復元することができる。特に、その抽出もしくは分離あるいは復元を独立成分分析の手法によって行うことにより、タイヤ振動を更に正確に得ることができる。また、車輪に振動検出器を取り付けずに車輪以外の複数箇所(特にバネ下の部分)の振動を検出することにより、車輪の振動信号を正確に得ることができるので、振動検出器を含む検出システムの構成を簡素化でき、さらにその耐久性を向上させることができるうえに、タイヤ交換が面倒なものとなることを回避できる。そして、その車輪振動を使用する路面状態の推定やサスペンションの振動減衰特性の制御などの各種の制御の制御精度を向上させることが可能になる。   Therefore, according to the wheel vibration extraction device according to the present invention, it is possible to accurately extract or restore the vibration of the wheel using a plurality of observation signals. In particular, tire vibration can be obtained more accurately by performing the extraction, separation or restoration by an independent component analysis technique. In addition, the vibration signal of the wheel can be obtained accurately by detecting the vibration of multiple places other than the wheel (particularly the unsprung part) without attaching the vibration detector to the wheel. The configuration of the system can be simplified, and the durability can be improved. In addition, troublesome tire replacement can be avoided. And it becomes possible to improve the control precision of various controls, such as estimation of the road surface state which uses the wheel vibration, and control of the vibration damping characteristic of the suspension.

また一方、この発明に係る路面状態推定装置によれば、上記のようにして特定されたタイヤ振動信号あるいはこれを補正した振動信号に基づいて路面状態を推定するので、路面状態をより正確に反映した振動信号を利用して路面状態を推定することになり、路面状態の推定精度を向上させることができる。   On the other hand, according to the road surface state estimation device according to the present invention, the road surface state is estimated based on the tire vibration signal specified as described above or the vibration signal obtained by correcting the tire vibration signal, so that the road surface state is reflected more accurately. The road surface state is estimated using the vibration signal thus obtained, and the estimation accuracy of the road surface state can be improved.

さらに、前記加速度センサ9は非駆動輪と駆動輪とのいずれの車輪の振動を検出するように構成してもよいが、好ましくは非駆動輪の振動を検出するようにそのサスペンション(特にそのバネ下部分)に取り付ける。このように構成すれば、駆動力によって車輪がスリップした場合の影響を排除できる。また、駆動系からの振動の伝達をもなくすることができ、それに伴って振動の入力源の数が少なくなり、独立成分分析を適用する上で必要とする振動検出器の数を少なくすることができる。結局、非駆動輪の振動を検出するように構成することにより、振動検出器の必要数を少なくしてコストの低廉化を図ることができるうえに、路面状態の推定精度を向上させることが可能になる。
Further, the acceleration sensor 9 may also be configured to detect any vibration of the wheel and non-driven wheel and the drive wheel, preferably of the suspension (Tokuniso to detect the vibration of the non-driven wheels Attach to the unsprung part. If comprised in this way, the influence at the time of a wheel slipping by driving force can be excluded. In addition, transmission of vibrations from the drive system can be eliminated, and accordingly, the number of vibration input sources is reduced, and the number of vibration detectors required for applying independent component analysis is reduced. Can do. After all, by configuring to detect the vibration of the non-driven wheels, it is possible to reduce the number of vibration detectors and reduce the cost, and to improve the estimation accuracy of the road surface condition become.

なお、駆動輪の振動を検出せざるを得ない場合、駆動力あるいはアクセル開度(もしくは駆動要求量)が予め定めた閾値以下の場合に路面状態の推定を行うように構成する。このような構成であれば、振動を検出するべき車輪における駆動力の影響が可及的に少ない状態で路面状態を推定するので、誤った推定を防止でき、あるいは推定誤差を小さくすることができる。また、振動検出器の数を増やすことを防止もしくは抑制できる。   In addition, when it is necessary to detect the vibration of the driving wheel, the road surface state is estimated when the driving force or the accelerator opening (or the required driving amount) is equal to or less than a predetermined threshold value. With such a configuration, the road surface state is estimated in a state where the influence of the driving force on the wheel whose vibration is to be detected is as small as possible, so that erroneous estimation can be prevented or the estimation error can be reduced. . Further, it is possible to prevent or suppress an increase in the number of vibration detectors.

ところで、車輪に対する入力は、路面からの振動やエンジンからの駆動力だけでなく、ブレーキ操作した場合には制動力が入力される。その制動力は、車輪の挙動に影響を及ぼすから、車輪の振動に基づいて路面状態を検出する場合には、外乱として作用する。このような外乱のみを正確に除去することは困難であるから、路面状態の誤判定を回避するために、制動時には路面状態の推定を禁止することが好ましい。   By the way, as for the input to the wheel, not only the vibration from the road surface and the driving force from the engine, but also the braking force is inputted when the brake is operated. Since the braking force affects the behavior of the wheel, it acts as a disturbance when detecting the road surface state based on the vibration of the wheel. Since it is difficult to accurately remove only such disturbances, it is preferable to prohibit estimation of road surface conditions during braking in order to avoid erroneous determination of road surface conditions.

図5にこのような禁止制御を行うように構成したシステムの例をブロック図で示してある。なお、図5に示す例は、前述した図1に示す構成の一部を変更したものであり、したがって図1に示す部分と同一の部分には図5に図1と同様の符号を付してその説明を省略する。   FIG. 5 is a block diagram showing an example of a system configured to perform such prohibition control. Note that the example shown in FIG. 5 is obtained by changing a part of the configuration shown in FIG. 1 described above. Therefore, the same parts as those shown in FIG. The description is omitted.

図5において、制動状態を検出する検出手段18が設けられている。この検出手段18は、車両に設けられているブレーキペダルが踏み込まれた場合にON状態になるブレーキスイッチ(それぞれ図示せず)の信号を利用して制動状態を検出する手段、あるいはブレーキ油圧に基づいて制動状態を検出する手段などから構成されている。そして、制動状態が検出されると検出手段18から路面状態推定手段17に禁止信号が出力され、路面状態の推定を禁止するように構成されている。なお、図5に示す構成では、前述した補正手段16は設けられておらず、周波数解析手段14で解析された周波数スペクトルに基づいて路面状態を推定するように構成されている。   In FIG. 5, the detection means 18 which detects a braking state is provided. The detection means 18 is a means for detecting a braking state by using a signal of a brake switch (not shown) which is turned on when a brake pedal provided in the vehicle is depressed, or based on brake hydraulic pressure. And means for detecting the braking state. When a braking state is detected, a prohibition signal is output from the detection means 18 to the road surface state estimation means 17 so that the estimation of the road surface state is prohibited. In the configuration shown in FIG. 5, the correction unit 16 described above is not provided, and the road surface state is estimated based on the frequency spectrum analyzed by the frequency analysis unit 14.

図6は上記の図5に示すシステムにおける路面状態の禁止制御の一例を説明するためのフローチャートであり、ここに示す例は前述した図2に示す例を一部変更したものである。したがって、図2に示すステップと同様のステップには図2に付した符号と同様の符号を図6に付してその説明を省略する。図6において、タイヤ振動信号の周波数解析(ステップS4)と並行して、もしくはその後に制動状態の検出が実行される(ステップS41)。これは、具体的には、ブレーキスイッチ信号やブレーキ油圧など、制動操作によって変化する信号の読み込みである。そして、その読み込んだ信号に基づいて制動状態か否かが判断される(ステップS42)。   FIG. 6 is a flowchart for explaining an example of the road surface state prohibition control in the system shown in FIG. 5, and the example shown here is a partial modification of the example shown in FIG. Therefore, the same steps as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. In FIG. 6, the detection of the braking state is executed in parallel with or after the frequency analysis of the tire vibration signal (step S4) (step S41). Specifically, this is reading of a signal that changes due to a braking operation, such as a brake switch signal or brake hydraulic pressure. Based on the read signal, it is determined whether or not the vehicle is in a braking state (step S42).

制動状態でないことによりステップS42で否定的に判断された場合には、ステップS6に進んで、周波数スペクトルを比較することによる路面状態の推定が行われる。これに対してステップS42で肯定的に判断された場合には、すなわち制動状態であることが検出された場合には、ステップS6を飛ばして、特に制御を行うことなくリターンする。したがって、制動状態では路面状態の推定が実行されないので、外乱のある状態でのタイヤ振動信号に基づく路面状態の推定が回避され、誤った路面状態の推定を防止することができる。
When it is determined negative in step S42 because it is not in the braking state, the process proceeds to step S6, and the road surface state is estimated by comparing the frequency spectra. On the other hand, if a positive determination is made in step S42, that is, if it is detected that the vehicle is in a braking state, step S6 is skipped and the process returns without performing any particular control. Accordingly, since the estimation of the road surface state is not executed in the braking state, the estimation of the road surface state based on the tire vibration signal in a state where there is a disturbance can be avoided, and the erroneous estimation of the road surface state can be prevented.

上述したようにこの発明に係る装置は、タイヤ振動信号を特定するために基準となるタイヤ振動特徴データ(この発明における基準振動スペクトルに相当する)を使用する。このタイヤ振動特徴データは、車両が走行する各地点ごとの路面についてのデータである必要があるから、車両が走行している場合にはその車両の現在時点のデータを使用することになる。そのためには、車両の現在位置をその周囲の地図情報と共に検出して出力できるナビゲーションシステムに路面の凹凸を含む道路情報ならびにその凹凸に応じた周波数の特徴データを記憶させておくことが好ましい。そして、車両の現在位置が検出されることに合わせてその現在位置についての周波数の特徴データを読み出し、これを前述した複数の振動信号と比較してタイヤ振動信号を特定する。   As described above, the apparatus according to the present invention uses tire vibration characteristic data (corresponding to the reference vibration spectrum in the present invention) serving as a reference for specifying the tire vibration signal. Since the tire vibration characteristic data needs to be data on the road surface for each point where the vehicle travels, data at the current time of the vehicle is used when the vehicle travels. For this purpose, it is preferable to store road information including road surface unevenness and frequency characteristic data corresponding to the unevenness in a navigation system that can detect and output the current position of the vehicle together with map information around the vehicle. Then, in accordance with the detection of the current position of the vehicle, the frequency characteristic data for the current position is read out, and compared with the plurality of vibration signals described above, the tire vibration signal is specified.

図7にこのような制御を行うように構成したシステムの例をブロック図で示してある。なお、図7に示す例は、前述した図1に示す構成の一部を変更したものであり、したがって図1に示す部分と同一の部分には図7に図1と同様の符号を付してその説明を省略する。   FIG. 7 is a block diagram showing an example of a system configured to perform such control. Note that the example shown in FIG. 7 is obtained by changing a part of the configuration shown in FIG. 1 described above. Therefore, the same parts as those shown in FIG. The description is omitted.

図7において、ナビゲーションシステム19は自車両の位置(走行地点)を地図情報上の位置データとして検出する走行地点検出部20を備えており、GPS(グローバルポジショニングシステム)やサインポストからの信号などによって自車両の走行地点が検出されると、その走行地点についての路面凹凸情報21が読み出される。その路面凹凸情報21には、路面の実際の凹凸の程度を示す情報だけでなく、その凹凸に起因する振動の周波数スペクトル情報も含まれている。   In FIG. 7, the navigation system 19 includes a traveling point detection unit 20 that detects the position (traveling point) of the host vehicle as position data on map information, and is based on a signal from a GPS (global positioning system) or a sign post. When the traveling point of the host vehicle is detected, road surface unevenness information 21 about the traveling point is read. The road surface unevenness information 21 includes not only information indicating the actual degree of unevenness on the road surface, but also frequency spectrum information of vibration caused by the unevenness.

比較手段11はその周波数スペクトル情報を基準データとして読み込み、その基準データと独立成分分析によって分離・抽出された振動信号とを比較するように構成されている。なお、図7に示す構成では、前述した補正手段16は設けられておらず、周波数解析手段14で解析された周波数スペクトルに基づいて路面状態を推定するように構成されている。   The comparison means 11 is configured to read the frequency spectrum information as reference data and compare the reference data with vibration signals separated and extracted by independent component analysis. In the configuration shown in FIG. 7, the above-described correction unit 16 is not provided, and the road surface state is estimated based on the frequency spectrum analyzed by the frequency analysis unit 14.

図8は上記の図7に示すシステムによる振動抽出および路面状態の推定の制御例を説明するためのフローチャートであり、ここに示す例は前述した図2に示す例を一部変更したものである。したがって、図2に示すステップと同様のステップには図2に付した符号と同様の符号を図8に付してその説明を省略する。図8において、ステップS2における独立成分分析と並行して、もしくはその後に、ナビゲーションシステム19による走行地点の検出(ステップS21)が行われ、またその検出された走行地点についての路面凹凸情報が取得される(ステップS22)。そして、これに続くステップS3では、走行地点に関連して取得された路面凹凸情報に基づいてタイヤ振動信号が特定される。なお、図8に示す制御例では、タイヤ振動の周波数スペクトルについての補正は行わず、タイヤ振動信号の周波数解析を行った後、その解析されたタイヤ振動周波数スペクトルを使用して路面状態が推定される(ステップS6)。   FIG. 8 is a flowchart for explaining a control example of vibration extraction and road surface state estimation by the system shown in FIG. 7, and the example shown here is a partial modification of the example shown in FIG. . Therefore, the same steps as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. In FIG. 8, in parallel with or after the independent component analysis in step S2, the driving point is detected by the navigation system 19 (step S21), and road surface unevenness information about the detected driving point is acquired. (Step S22). In the subsequent step S3, the tire vibration signal is specified based on the road surface unevenness information acquired in relation to the travel point. In the control example shown in FIG. 8, correction of the tire vibration frequency spectrum is not performed, and after analyzing the frequency of the tire vibration signal, the road surface condition is estimated using the analyzed tire vibration frequency spectrum. (Step S6).

したがって、図7および図8に示すように構成することにより、振動信号の特定に用いる基準となるデータが、実際の路面を正確に反映したものとなるので、振動信号の特定精度が向上する。ひいては路面状態の推定精度を向上させることができる。   Therefore, by configuring as shown in FIGS. 7 and 8, the reference data used for specifying the vibration signal accurately reflects the actual road surface, so that the accuracy of specifying the vibration signal is improved. As a result, the estimation accuracy of the road surface condition can be improved.

なお、タイヤ振動信号を特定するための基準となるデータは、車両が走行することにより取得して記憶させることもできる。例えば、車両にカメラやレーダなどの凹凸検出器を搭載し、得られた路面の凹凸情報およびそれに合致するタイヤ振動特徴データを地図上の位置に対応させて記憶する。このようにすれば、基準となるデータを自動的に取得することができ、しかも実際に走行することにより得られたデータであることにより、実際の路面の状態をより良く反映したデータを得ることができる。   Note that data serving as a reference for specifying the tire vibration signal can be acquired and stored as the vehicle travels. For example, an unevenness detector such as a camera or radar is mounted on the vehicle, and the obtained road surface unevenness information and tire vibration feature data corresponding to the road surface unevenness information are stored in correspondence with the positions on the map. In this way, the reference data can be automatically acquired, and the data obtained by actually traveling can be obtained to better reflect the actual road surface condition. Can do.

上記の路面の凹凸情報は、実際に走行した際にカメラやレーダなどで路面を検査することにより得ることができ、またナビゲーションシステムなどを介して外部から取得することができる。すなわち、路面の凹凸情報は逐次、更新可能であり、こうして更新された情報をタイヤ振動信号の特定や路面状態の推定に生かすことが好ましい。   The road surface unevenness information can be obtained by inspecting the road surface with a camera, a radar, or the like when actually traveling, and can be acquired from the outside via a navigation system or the like. That is, the road surface unevenness information can be updated sequentially, and it is preferable to use the updated information for specifying the tire vibration signal and estimating the road surface state.

図9は取得もしくは更新された路面情報を有効に使用するように構成した装置の一例を示すブロック図である。なお、図9に示す例は、前述した図1に示す構成の一部を変更したものであり、したがって図1に示す部分と同一の部分には図9に図1と同様の符号を付してその説明を省略する。   FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of an apparatus configured to effectively use acquired or updated road surface information. Note that the example shown in FIG. 9 is obtained by changing a part of the configuration shown in FIG. 1 described above. Therefore, the same parts as those shown in FIG. The description is omitted.

図9において、路面の凹凸情報を検出する検出手段22が設けられている。この検出手段22は、車両に搭載されたカメラやレーダなどで路面形状を取得するとともにそのデータから凹凸情報を求め、さらにはその凹凸情報に応じて基準周波数スペクトルを設定する構成、あるいはナビゲーションシステムによって外部から路面凹凸情報およびそれに応じた基準周波数スペクトルを取得する構成などを備えている。このような路面凹凸情報およびそれに対応した基準周波数スペクトルの取得は、走行時に限らず逐次行われるようになっており、したがって所定の走行地点の路面凹凸情報および基準周波数スペクトルが従前とは異なっていれば、路面凹凸情報および基準周波数スペクトルが更新されることになる。   In FIG. 9, detection means 22 for detecting road surface unevenness information is provided. This detection means 22 obtains the road surface shape with a camera or radar mounted on the vehicle, obtains unevenness information from the data, and further sets a reference frequency spectrum according to the unevenness information, or by a navigation system. A configuration for acquiring road surface unevenness information and a reference frequency spectrum corresponding to the information is provided. Such road surface unevenness information and the corresponding reference frequency spectrum are acquired sequentially, not only when traveling, so the road surface unevenness information and reference frequency spectrum of a predetermined travel point may be different from the conventional ones. In this case, the road surface unevenness information and the reference frequency spectrum are updated.

比較手段11はこのようにして取得あるいは更新されたデータと、独立成分分析によって分離・抽出された複数の振動信号とを比較することにより、タイヤ振動信号を特定するように構成されている。したがって、工事や経年劣化などによって路面の凹凸状態が変化していても、振動信号を特定するための基準となるデータが常時、最新のものになっているので、複数の振動信号から誤った振動信号をタイヤ振動信号に特定することを防止もしくは抑制することができる。   The comparison means 11 is configured to identify the tire vibration signal by comparing the data acquired or updated in this way with a plurality of vibration signals separated and extracted by the independent component analysis. Therefore, even if the unevenness of the road surface changes due to construction or deterioration over time, the reference data for identifying the vibration signal is always the latest, so erroneous vibration from multiple vibration signals Specifying the signal as a tire vibration signal can be prevented or suppressed.

一方、取得もしくは更新された路面凹凸情報に基づいて路面状態の推定のための基準振動スペクトルを補正する基準補正手段23が設けられている。これは、路面摩擦係数などの路面状態を振動スペクトルに対応させて設定してあるマップにおける振動スペクトルを補正するための手段であって、この発明における基準値補正手段に相当し、その補正は、例えば走行地点の路面凹凸の周波数スペクトルと実際に走行して得られた路面凹凸の振動スペクトルとの差を求め、その差を基準周波数スペクトルに加えることにより行うことができる。なお、その場合、車速に応じて振動スペクトルが変化するから、車速による振動スペクトルの違いも考慮して補正を行う。路面状態推定手段17は、上記のようにして補正された基準振動スペクトルを使用して路面状態を推定するように構成されている。   On the other hand, reference correction means 23 for correcting the reference vibration spectrum for estimating the road surface state based on the acquired or updated road surface unevenness information is provided. This is a means for correcting a vibration spectrum in a map in which road surface conditions such as a road surface friction coefficient are set corresponding to the vibration spectrum, and corresponds to the reference value correction means in the present invention. For example, it is possible to obtain the difference between the frequency spectrum of the road surface unevenness at the travel point and the vibration spectrum of the road surface unevenness actually obtained by traveling and add the difference to the reference frequency spectrum. In this case, since the vibration spectrum changes according to the vehicle speed, the correction is performed in consideration of the difference in the vibration spectrum depending on the vehicle speed. The road surface state estimation means 17 is configured to estimate the road surface state using the reference vibration spectrum corrected as described above.

図10は上記の図9に示すシステムによって行う路面状態の推定制御を説明するためのフローチャートであり、ここに示す例は前述した図2に示す例を一部変更したものである。したがって、図2に示すステップと同様のステップには図2に付した符号と同様の符号を図10に付してその説明を省略する。図10において、ステップS2における独立成分分析と並行して、もしくはそれに続けて走行地点の路面凹凸情報が取得される(読み込まれる)。これは、前述した検出手段22による制御であり、その走行地点の路面凹凸情報を使用してタイヤ振動信号が特定される(ステップS3)。   FIG. 10 is a flowchart for explaining road surface state estimation control performed by the system shown in FIG. 9, and the example shown here is a partial modification of the example shown in FIG. Therefore, the same steps as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. 2 and the description thereof is omitted. In FIG. 10, road surface unevenness information of the travel point is acquired (read) in parallel with or subsequent to the independent component analysis in step S <b> 2. This is control by the detection means 22 mentioned above, and a tire vibration signal is specified using the road surface unevenness | corrugation information of the driving | running | working point (step S3).

また一方、ステップS4によるタイヤ振動信号の周波数解析と並行して、もしくはその後に路面状態を推定するための基準振動スペクトルが補正される(ステップS43)。この制御は前述した基準補正手段23で実行される補正であり、新たに得られた路面凹凸情報に基づいて基準振動スペクトルが補正される。その後、補正された基準振動スペクトルと、タイヤ振動信号の周波数スペクトルとを比較することにより、路面状態が推定される(ステップS6)。   On the other hand, the reference vibration spectrum for estimating the road surface condition is corrected in parallel with or after the frequency analysis of the tire vibration signal in step S4 (step S43). This control is a correction executed by the reference correction means 23 described above, and the reference vibration spectrum is corrected based on the newly obtained road surface unevenness information. Thereafter, the road surface condition is estimated by comparing the corrected reference vibration spectrum with the frequency spectrum of the tire vibration signal (step S6).

したがって図9および図10に示すように構成することにより、基準振動スペクトルを最新のものとして路面状態を推定することになるので、路面状態を正確に推定することが可能になり、あるいは誤推定を防止もしくは抑制することができる。   Therefore, by configuring as shown in FIG. 9 and FIG. 10, the road surface state is estimated with the latest reference vibration spectrum, so that it is possible to accurately estimate the road surface state, or erroneous estimation is performed. It can be prevented or suppressed.

ところで、路面の凹凸状態は補修工事や劣化などによって変化するが、路面状態の推定のための基準振動スペクトルを定期的に更新するように構成している場合には、実際の路面の凹凸状態と基準振動スペクトルとが合致しない場合が生じる。実際に走行して路面凹凸情報が得られた場合、これもって基準振動スペクトルを更新するようにすれば、実際の路面凹凸状態と基準振動スペクトルとの乖離を防止もしくは抑制することができる。その場合、走行して得られた路面凹凸情報が実際の路面の凹凸状態を反映していることを確認する。   By the way, although the road surface unevenness state changes due to repair work or deterioration, etc., when the reference vibration spectrum for estimating the road surface state is regularly updated, the actual road surface unevenness state There are cases where the reference vibration spectrum does not match. When the road surface unevenness information is obtained by actually traveling, the difference between the actual road surface unevenness state and the reference vibration spectrum can be prevented or suppressed by updating the reference vibration spectrum. In that case, it is confirmed that the road surface unevenness information obtained by traveling reflects the actual road surface unevenness state.

図11はそのように路面凹凸情報を修正(もしくは更新)するように構成したシステムの例を示している。なお、図11に示す例は、前述した図1に示す構成の一部を変更したものであり、したがって図1に示す部分と同一の部分には図11に図1と同様の符号を付してその説明を省略する。   FIG. 11 shows an example of a system configured to correct (or update) road surface unevenness information as described above. Note that the example shown in FIG. 11 is obtained by changing a part of the configuration shown in FIG. 1 described above. Therefore, the same parts as those shown in FIG. The description is omitted.

図11において、ナビゲーションシステム19が設けられており、このナビゲーションシステム19は自車両の現在の走行地点を検出する走行地点検出部20を備えるとともに、検出された走行地点についての路面凹凸情報21を読み出すように構成されている。これは、前述した図7に示すシステムにおける構成と同様である。   In FIG. 11, a navigation system 19 is provided. The navigation system 19 includes a travel point detection unit 20 that detects the current travel point of the host vehicle, and reads road surface unevenness information 21 about the detected travel point. It is configured as follows. This is the same as the configuration in the system shown in FIG.

さらに、ナビゲーションシステム19による路面凹凸情報を修正する路面凹凸情報修正手段24を備えている。これは、この発明における路面情報補正手段に相当し、ナビゲーションシステム19で設定される路面凹凸情報が実際に走行して得られた路面凹凸情報と異なっている場合に、路面状態の推定のための基準振動スペクトルを決定する路面凹凸情報を、実際に走行して得られた情報で修正するように構成されている。例えば、路面凹凸情報は周波数スペクトルで表され、ナビゲーションシステム19で設定される路面凹凸情報の周波数スペクトルと、周波数解析手段14で得られた周波数スペクトルとを比較して相違がある場合、その偏差によってナビゲーションシステム19における路面凹凸情報の周波数スペクトルを修正するように構成されている。   Furthermore, road surface unevenness information correcting means 24 for correcting road surface unevenness information by the navigation system 19 is provided. This corresponds to the road surface information correcting means in the present invention, and is used for estimating the road surface state when the road surface unevenness information set by the navigation system 19 is different from the road surface unevenness information obtained by actually traveling. The road surface unevenness information for determining the reference vibration spectrum is corrected with information obtained by actually traveling. For example, the road surface unevenness information is represented by a frequency spectrum, and if there is a difference between the frequency spectrum of the road surface unevenness information set by the navigation system 19 and the frequency spectrum obtained by the frequency analysis means 14, The navigation system 19 is configured to correct the frequency spectrum of road surface unevenness information.

なお、このような路面凹凸情報の相違が一時的な要因で発生する可能性がある。例えば路面が雪や雨あるいは凍結によって変化している場合があり、また落下物や臨時の路面補修工事などによって路面の状態が変化している場合がある。このような路面状態の変化は一時的なものであって、次回走行する際には路面の状態が元の状態に復帰している可能性が高く、したがってナビゲーションシステム19で設定する路面凹凸情報を補正する必要性が低い。そこで、一時的要因の有無を検出し、その検出結果に基づいて路面凹凸情報の補正の実行・不実行を決定するように構成されている。   Such a difference in road surface unevenness information may occur due to a temporary factor. For example, the road surface may have changed due to snow, rain, or freezing, and the road surface state may have changed due to falling objects or temporary road surface repair work. Such a change in the road surface state is temporary, and it is highly likely that the road surface state has returned to the original state when the vehicle is next traveled. Therefore, the road surface unevenness information set by the navigation system 19 is The need for correction is low. Therefore, the presence or absence of a temporary factor is detected, and execution / non-execution of correction of road surface unevenness information is determined based on the detection result.

図11に示すシステムでは、その一時的要因の検出手段として、気象情報検出手段25が設けられている。この気象情報検出手段25は、人工衛星を経由して送られる情報、サインポストなどを介して基地局から送られる情報、さらには車両間通信で送られる情報などによって、走行地点もしくはその近隣の走行予定路での降雨や降雪、その時間、気温などを検出し、路面状態に変更を来す状況が生じているか否かを判定し、その判定結果を路面凹凸情報修正手段24に出力するように構成されている。   In the system shown in FIG. 11, weather information detection means 25 is provided as a temporary factor detection means. This meteorological information detection means 25 is used for traveling at or near a travel point based on information sent via an artificial satellite, information sent from a base station via a sign post, or information sent via inter-vehicle communication. It detects the rain or snowfall on the planned road, its time, temperature, etc., determines whether there is a situation that changes the road surface condition, and outputs the determination result to the road surface unevenness information correcting means 24 It is configured.

また、路面状態推定のための基準振動スペクトルを修正する基準補正手段23が設けられている。この基準補正手段23は、周波数解析手段14で得られた振動スペクトルすなわちタイヤ振動信号の周波数スペクトルと比較して路面状態を推定する基準となる周波数スペクトルを必要に応じて補正し、かつその基準周波数スペクトルを路面状態推定手段17に出力するものであり、その補正を上記の路面凹凸情報修正手段24から得られる路面凹凸情報に基づいて行うように構成されている。言い換えれば、この基準補正手段23は、前述した図9に示す基準補正手段23とほぼ同様に構成されている。   Further, reference correction means 23 for correcting the reference vibration spectrum for estimating the road surface condition is provided. The reference correction means 23 corrects the frequency spectrum that is a reference for estimating the road surface state as compared with the vibration spectrum obtained by the frequency analysis means 14, that is, the frequency spectrum of the tire vibration signal, as necessary, and the reference frequency. The spectrum is output to the road surface state estimating means 17 and the correction is performed based on the road surface unevenness information obtained from the road surface unevenness information correcting means 24. In other words, the reference correction unit 23 is configured in substantially the same manner as the reference correction unit 23 shown in FIG. 9 described above.

図12は上記の図11に示すシステムによって行う路面状態の推定制御を説明するためのフローチャートであって、ここに示す例は前述した図2に示す例を一部変更したものである。したがって、図2に示すステップと同様のステップには図2に付した符号と同様の符号を図12に付してその説明を省略する。図12において、ステップS4によるタイヤ振動信号の周波数解析と並行して、もしくはその後に自車両の現在の走行地点がナビゲーションシステム19によって検出される(ステップS401)。また、その検出された走行地点の路面凹凸情報が取得される(ステップS402)。これは、ナビゲーションシステム19に予め記憶させてある情報もしくは基地局などから送られた情報である。   FIG. 12 is a flowchart for explaining road surface state estimation control performed by the system shown in FIG. 11, and the example shown here is a partial modification of the example shown in FIG. Therefore, the same steps as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. In FIG. 12, the current traveling point of the host vehicle is detected by the navigation system 19 in parallel with or after the frequency analysis of the tire vibration signal in step S4 (step S401). Further, road surface unevenness information of the detected travel point is acquired (step S402). This is information stored in advance in the navigation system 19 or information sent from a base station or the like.

一方、上記のよう制御に相前後して気象情報が取得される(ステップS403)。その制御は、前述した気象情報検出手段25によって実行され、その内容は前述したとおりである。ついで、その取得された気象情報に基づいて路面が乾燥状態か否かが判断される(ステップS404)。このステップS404で肯定的に判断された場合には、降雨や降雪などの路面状態を一時的に変化させる要因が生じていないことになるので、路面凹凸情報の修正のための制御に入る。 On the other hand, weather information is acquired in tandem with the control as described above (step S403). The control is executed by the weather information detecting means 25 described above, and the contents thereof are as described above. Next, it is determined whether or not the road surface is dry based on the acquired weather information (step S404). If an affirmative judgment at step S404, since the factors that temporarily changes the road surface condition, such as rainfall or snowfall is that does not occur, into the control for the correction of the road surface unevenness information.

すなわち、前述した独立成分分析を経て得られたタイヤ振動の周波数スペクトルに路面凹凸情報と同じ周波数成分があるか否かが判断される(ステップS405)。このステップS405で否定的に判断された場合には、既に設定されている路面凹凸情報と実際の路面について検出された凹凸情報とに齟齬があることになり、したがってこの場合は、ナビゲーションシステム19などによって取得されている路面凹凸情報が修正される(ステップS406)。その修正の典型的な例は、実際に走行して得られた路面凹凸情報に置き換える修正である。   That is, it is determined whether or not the frequency spectrum of tire vibration obtained through the above-described independent component analysis has the same frequency component as the road surface unevenness information (step S405). If a negative determination is made in this step S405, there will be a discrepancy between the road surface unevenness information already set and the unevenness information detected for the actual road surface. Therefore, in this case, the navigation system 19 or the like The road surface unevenness information acquired by the above is corrected (step S406). A typical example of the correction is correction that is replaced with road surface unevenness information obtained by actually traveling.

このようにして得られた路面凹凸情報により基準振動スペクトルが補正される(ステップS407)。これは、図11に示す基準補正手段23で実行される制御であり、その内容は前述したとおりである。ついで、前述したステップS6の制御すなわち補正された基準振動スペクトルに基づく路面状態の推定が行われる。   The reference vibration spectrum is corrected based on the road surface unevenness information thus obtained (step S407). This is the control executed by the reference correction means 23 shown in FIG. 11, and the contents thereof are as described above. Next, the control of step S6 described above, that is, the estimation of the road surface state based on the corrected reference vibration spectrum is performed.

一方、ステップS405で肯定的に判断された場合、既に設定されている路面凹凸情報と実際に走行して得られた路面凹凸情報とに特に齟齬がないことになるので、直ちにステップS407に進む。この場合、路面凹凸情報によって基準振動スペクトルを補正するとしても、その元となる路面凹凸情報が従前とは変わっていないので、実質的には補正は行われない。   On the other hand, if the determination in step S405 is affirmative, the road surface unevenness information that has already been set and the road surface unevenness information obtained by actually traveling are not particularly inconsistent, and the process immediately proceeds to step S407. In this case, even if the reference vibration spectrum is corrected based on the road surface unevenness information, the original road surface unevenness information is not changed from before, so that the correction is not substantially performed.

また、前述したステップS404で否定的に判断された場合には、路面凹凸情報の修正が禁止される。すなわち、路面が降雨で濡れていたり、あるいは積雪もしくは凍結などの一時的な路面状態の変化要因があることによりステップS404で否定的に判断された場合には、直ちにステップS407に進む。この場合もその元となる路面凹凸情報が従前とは変わっていないので、補正は行われない。したがって、ステップS404で否定的に判断された場合に路面凹凸情報の修正を禁止させる機能的手段がこの発明における禁止手段に相当している。   Further, when a negative determination is made in step S404 described above, correction of road surface unevenness information is prohibited. That is, if the determination is negative in step S404 because the road surface is wet due to rain or there is a temporary road surface state change factor such as snow or freezing, the process immediately proceeds to step S407. In this case as well, since the road surface unevenness information that is the basis thereof is not changed from before, no correction is performed. Therefore, the functional means for prohibiting correction of road surface unevenness information when a negative determination is made in step S404 corresponds to the prohibition means in the present invention.

したがって図11および図12に示すように構成することにより、基準振動スペクトルを最新のものとして路面状態を推定することになるので、路面状態を正確に推定することが可能になり、またその基準振動スペクトルを修正するとしても、降雨などの一時的要因による路面状態の変化によっては修正しないので、誤推定を防止もしくは抑制することができる。   Therefore, by configuring as shown in FIGS. 11 and 12, the road surface state is estimated with the reference vibration spectrum being the latest, so that it is possible to accurately estimate the road surface state, and the reference vibration Even if the spectrum is corrected, it is not corrected depending on a change in the road surface condition due to temporary factors such as rainfall, so that erroneous estimation can be prevented or suppressed.

なお、この発明における振動信号(観測信号)の分離は、前述した独立成分分析によって行うことが好ましいが、信号源ごとの観測信号に分離し得るものであればよく、独立成分分析に限定されない。また、この発明において推定される路面状態は、路面摩擦係数がその主たるものであるが、これに限られない。さらに、この発明は、前述した図1および図2に示す例において、車輪とサスペンションとの周波数スペクトル比15によってタイヤ振動信号の周波数スペクトルを補正する補正手段16を設けずに、周波数解析手段14で求めたタイヤ振動スペクトルに基づいて直ちに路面状態を推定するように構成してもよい。   The separation of the vibration signal (observation signal) in the present invention is preferably performed by the above-described independent component analysis. However, the separation is not limited to the independent component analysis as long as it can be separated into observation signals for each signal source. Further, the road surface state estimated in the present invention is mainly the road surface friction coefficient, but is not limited to this. Furthermore, in the example shown in FIG. 1 and FIG. 2 described above, the frequency analysis means 14 is provided without the correction means 16 for correcting the frequency spectrum of the tire vibration signal by the frequency spectrum ratio 15 between the wheel and the suspension. You may comprise so that a road surface state may be estimated immediately based on the calculated | required tire vibration spectrum.

この発明に係る装置の一例を機能的な手段で示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the apparatus which concerns on this invention by a functional means. 図1に示す装置による振動信号の抽出および路面状態の推定の制御例を説明するためのフローチャートである。3 is a flowchart for explaining a control example of vibration signal extraction and road surface state estimation by the apparatus shown in FIG. 1. 振動検出器の取り付け位置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the attachment position of a vibration detector. 入力信号、検出信号、分離した信号の一例をそれぞれ示す線図である。It is a diagram which shows an example of an input signal, a detection signal, and the isolate | separated signal, respectively. この発明に係る装置の他の例を機能的な手段で示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other example of the apparatus based on this invention by a functional means. 図5に示す装置による振動信号の抽出および路面状態の推定の制御例を説明するためのフローチャートである。6 is a flowchart for explaining a control example of vibration signal extraction and road surface state estimation by the apparatus shown in FIG. 5. この発明に係る装置の他の例を機能的な手段で示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other example of the apparatus based on this invention by a functional means. 図7に示す装置による振動信号の抽出および路面状態の推定の制御例を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the control example of extraction of the vibration signal by the apparatus shown in FIG. 7, and estimation of a road surface state. この発明に係る装置の更に他の例を機能的な手段で示すブロック図である。It is a block diagram which shows the further another example of the apparatus based on this invention by a functional means. 図9に示す装置による振動信号の抽出および路面状態の推定の制御例を説明するためのフローチャートである。10 is a flowchart for explaining a control example of vibration signal extraction and road surface state estimation by the apparatus shown in FIG. 9. この発明に係る装置のまた更に他の例を機能的な手段で示すブロック図である。It is a block diagram which shows the further another example of the apparatus based on this invention by a functional means. 図11に示す装置による振動信号の抽出および路面状態の推定の制御例を説明するためのフローチャートである。12 is a flowchart for explaining a control example of vibration signal extraction and road surface state estimation by the apparatus shown in FIG. 11.

符号の説明Explanation of symbols

1,2…ホイールハブ、 3,4…トレーリングアーム、 5…ショックアブソーバ、 7…コイルスプリング、 8…アクスルビーム、 9…加速度センサ、 10…独立成分分析手段、 11…比較手段、 12…タイヤ振動信号、 13…タイヤ振動特徴データ、 14…周波数解析手段、 15…周波数スペクトル比、 16…補正手段、 17…路面状態推定手段、 18…検出手段、 19…ナビゲーションシステム、 20…走行地点検出部、 21…路面凹凸情報、 22…検出手段、 23…基準補正手段、 24…路面凹凸情報修正手段、 25…気象情報検出手段。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 ... Wheel hub, 3, 4 ... Trailing arm, 5 ... Shock absorber, 7 ... Coil spring, 8 ... Axle beam, 9 ... Acceleration sensor, 10 ... Independent component analysis means, 11 ... Comparison means, 12 ... Tire Vibration signal, 13 ... Tire vibration characteristic data, 14 ... Frequency analysis means, 15 ... Frequency spectrum ratio, 16 ... Correction means, 17 ... Road surface state estimation means, 18 ... Detection means, 19 ... Navigation system, 20 ... Traveling point detection section 21 ... Road surface unevenness information, 22 ... Detection means, 23 ... Reference correction means, 24 ... Road surface unevenness information correction means, 25 ... Weather information detection means.

Claims (11)

車両が走行する路面の状態に応じて、その車両の車輪に生じる振動を抽出する車輪振動抽出装置において、
前記車両に取り付けられた複数の振動検出器と、
それらの振動検出器で得られた観測信号を振動源に応じて複数に分離する振動分離手段と、
複数に分離された前記複数の観測信号から車輪の振動に基づく観測信号を特定する車輪振動特定手段と
を備えていることを特徴とする車輪振動抽出装置。
In a wheel vibration extraction device that extracts vibration generated in the wheel of the vehicle according to the state of the road surface on which the vehicle travels,
A plurality of vibration detectors attached to the vehicle;
Vibration separating means for separating the observation signals obtained by those vibration detectors into a plurality according to the vibration source;
A wheel vibration extraction device comprising wheel vibration specifying means for specifying an observation signal based on wheel vibration from the plurality of observation signals separated into a plurality.
前記車輪振動特定手段で特定された車輪振動に基づいて前記路面の状態を推定する路面状態推定手段を更に備えていることを特徴とする請求項1に記載された車輪振動抽出装置を用いた路面状態推定装置。   The road surface using the wheel vibration extraction device according to claim 1, further comprising a road surface state estimating unit that estimates a state of the road surface based on the wheel vibration specified by the wheel vibration specifying unit. State estimation device. 前記振動分離手段は、前記複数の振動検出器で検出された複数の観測信号を独立成分分析して前記振動源に対応させて複数の観測信号に分離する手段を含むことを特徴とする請求項1に記載の車輪振動抽出装置または請求項2に記載の路面状態推定装置。   The vibration separating means includes means for analyzing a plurality of observation signals detected by the plurality of vibration detectors and separating them into a plurality of observation signals corresponding to the vibration source. The wheel vibration extraction device according to claim 1 or the road surface state estimation device according to claim 2. 前記複数の振動検出器は、前記車両の車体を支えるサスペンションにおけるバネ下に配置されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の車輪振動抽出装置または請求項2または3に記載の路面状態推定装置。   The wheel vibration extraction device according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of vibration detectors are arranged under a spring in a suspension that supports a vehicle body of the vehicle. The road surface state estimation apparatus described. 前記車両は、前記車輪と車体とを連結するサスペンションシステムを備え、
前記複数の振動検出器は、前記サスペンションシステムのいずれかの構成部材に取り付けられ、
前記車輪の振動を前記振動検出器に伝達する前記サスペンションシステムの振動伝達特性と前記車輪振動特定手段によって特定された前記車輪の振動に基づく観測信号とから前記車輪の振動を算出する振動算出手段を更に備えている
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の車輪振動抽出装置または請求項2ないし3のいずれかに記載の路面状態推定装置。
The vehicle includes a suspension system that connects the wheel and the vehicle body,
The plurality of vibration detectors are attached to any component of the suspension system,
Vibration calculating means for calculating the vibration of the wheel from vibration transmission characteristics of the suspension system for transmitting the vibration of the wheel to the vibration detector and an observation signal based on the vibration of the wheel specified by the wheel vibration specifying means; The wheel vibration extraction device according to any one of claims 1 to 3, or the road surface state estimation device according to any one of claims 2 to 3, further comprising:
前記複数の振動検出器は、前記車両の非駆動輪の振動を検出する箇所に取り付けられていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の車輪振動抽出装置または請求項2ないし5のいずれかに記載の路面状態推定装置。   The wheel vibration extractor according to any one of claims 1 to 5, wherein the plurality of vibration detectors are attached to a location where vibrations of non-driving wheels of the vehicle are detected. The road surface state estimation device according to any one of claims 5 to 5. 前記車輪振動特定手段は、路面の凹凸を含む路面の情報を予め備え、その路面の情報に基づいて前記車輪の振動に基づく観測信号を特定する手段を含むことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の車輪振動抽出装置または請求項2ないし6のいずれかに記載の路面状態推定装置。   7. The wheel vibration specifying means includes means for preliminarily including road surface information including road surface irregularities, and specifying an observation signal based on the wheel vibration based on the road surface information. 7. The wheel vibration extraction device according to claim 1 or the road surface state estimation device according to any one of claims 2 to 6. 前記路面状態推定手段は、路面状態に対応させて予め設定した基準周波数スペクトルを備えるとともに、前記車輪振動特定手段によって特定された車輪の振動に基づく観測信号と前記基準周波数スペクトルとを比較して路面状態を推定する手段を含むことを特徴とする請求項2ないし7のいずれかに記載の路面状態推定装置。   The road surface state estimating means includes a reference frequency spectrum set in advance corresponding to the road surface state, and compares the observation signal based on the vibration of the wheel specified by the wheel vibration specifying means with the reference frequency spectrum to determine the road surface. The road surface state estimation device according to any one of claims 2 to 7, further comprising means for estimating a state. 前記路面の凹凸を含む路面の情報に基づいて前記基準周波数スペクトルを補正する基準値補正手段を更に備えていることを特徴とする請求項8に記載の路面状態推定装置。   The road surface state estimation device according to claim 8, further comprising reference value correction means for correcting the reference frequency spectrum based on road surface information including unevenness of the road surface. 前記路面状態推定手段で推定された路面の状態に基づいて前記予め備えられた路面の情報を補正する路面情報補正手段を更に備えていることを特徴とする請求項7ないし9のいずれかに記載の路面状態推定装置。   10. The road surface information correcting means for correcting the information of the road surface prepared in advance based on the road surface state estimated by the road surface state estimating means. Road surface state estimation device. 前記車両が制動状態にある場合に振動検出器による振動の検出と、前記振動分離手段による前記観測信号の分離と、前記車輪振動特定手段による前記車輪の振動に基づく観測信号の特定と、前記路面状態推定手段による路面の状態の推定との少なくともいずれかを禁止する禁止手段を更に備えていることを特徴とする請求項2ないし10のいずれかに記載の路面状態推定装置。
Detection of vibration by a vibration detector when the vehicle is in a braking state, separation of the observation signal by the vibration separation means, identification of an observation signal based on vibration of the wheel by the wheel vibration identification means, and the road surface road surface condition estimating apparatus according to any one of Motomeko 2 to you, characterized in that it further comprises a prohibiting means for prohibiting at least one of the state estimator by estimating a state of the road surface 10.
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