JP6684393B2 - 携帯端末、携帯端末に実行させるプログラム、キャリブレーションシステム及びキャリブレーション方法 - Google Patents

Description

本発明は、携帯端末、携帯端末に実行させるプログラム、キャリブレーションシステム及びキャリブレーション方法に関する。

意匠登録第１２２９９３１号公報には、データ記憶装置の作動を制御するスイッチと、段部下側に設置され外部コードと接続するコネクタと、を有し、検出されたデータを記憶するデータ記憶装置が開示されている。このデータ記憶装置は、加速度等の車両状態を記録する用途に利用される。

加速度データを意匠登録第１２２９９３１号公報に記載されたデータ記憶装置に記録する場合は、例えば、図６に示すように、専用の加速度センサ６１を用意し、ストレージアンプ６２及びＡ／Ｄ計測器６３を介して本データ記憶装置６４と接続して記録していた。

この場合、車両に加速度センサ６１を車両の進行方向に対してまっすぐ取り付け、接着剤を用いて強固に固定する必要がある。このため、車両内では、取り付けることができる場所が限られてしまう。また、車両進行方向へ向かうようにまっすぐと取り付けるためには、作業の習熟度が要求されるとともに、作業が煩雑になる。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、加速度センサを車両の進行方向に対してまっすぐに取り付けていなくても、車両の進行方向に沿った加速度を検出できる装置または方法を提供することを目的とする。

本発明のある態様によれば、携帯端末は、３軸加速度センサと、３軸加速度センサにより検知された車両の急ブレーキに起因する加速度を判定する判定部と、判定部によって車両の急ブレーキに起因する加速度が判定された場合に、車両の急ブレーキに起因する加速度に基づき車両の進行方向を決定する決定部と、を有する。

この態様によれば、加速度センサを車両の進行方向に対してまっすぐに取り付けていなくても、車両の進行方向に沿った加速度を検出できる。

図１は、本発明の実施形態に係る携帯端末を用いた加速度測定のシステムを示す概念図である。 図２は、本発明の実施形態に係る携帯端末のブロック図である。 図３は、本発明の実施形態に係る携帯端末を車両に取り付けた時の正面図である。 図４は、本発明の実施形態に係るキャリブレーションに関するフローチャートである。 図５は、本発明の実施形態に係る加速度測定に関するフローチャートである。 図６は、従来の加速度測定のシステムを示す概念図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

本実施形態における加速度測定のシステムは、車両１に携帯端末１００を固定し、携帯端末１００に内蔵された３軸加速度センサ１０を用いて、走行中の振動などによって生じる加速度を測定する。

携帯端末１００は、３軸加速度センサ１０と、ディスプレイ２０と、制御部３０と、を備える。携帯端末１００は、使用者自身で持ち運び可能な小型端末であり、例えば、スマートフォン、タブレット型端末、小型の測定器、ノートパソコン等である。携帯端末１００は、例えば、車両１のダッシュボード２に保持具３（図３参照）を介して固定される。保持具３は、市販されている保持具でよい。

ディスプレイ２０は、タッチパネル式ディスプレイによって構成される。ディスプレイ２０上に表示されたボタン（図３参照）を操作することにより、各種プログラムを実行できる。

携帯端末１００は、車両１の走行時の振動を３軸加速度センサ１０によって検出し、その検出結果をディスプレイ２０に表示する。携帯端末１００には、振動を検出及び表示するための専用のプログラム（アプリケーション）がインストールされる。

携帯端末１００は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ストレージ及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備える。なお、後述する制御部３０における判定部３５、決定部３６及び補正部３１といったユニットは、携帯端末１００において実行されるプログラムの機能を仮想的なユニットとしたものである。

図２は、携帯端末１００のブロック図である。図２に示すように、携帯端末１００の制御部３０は、３軸加速度センサ１０により検知された加速度のロードノイズ除去処理を行う補正部３１と、補正部３１によってロードノイズ除去処理された加速度をディスプレイ２０及び記憶部３３に出力する出力部３２と、３軸加速度センサ１０のゼロ点合わせを行うゼロ点検知部３４と、を備える。

補正部３１は、３軸加速度センサ１０により検知された加速度の単純移動平均を演算する。これにより、車両１の走行時において、路面の凹凸による微小な加速度の変化による影響を排除することができる。

出力部３２は、補正部３１によってロードノイズ除去処理された加速度をディスプレイ２０に表示させる。また、出力部３２は、ロードノイズ除去処理された加速度を記憶部３３に保存する。なお、記憶部３３には、測定開始から終了までの時系列データと、トリガが発生したタイミングの前後の所定期間のデータと、を保存するようにしてもよい。この場合、トリガが、あらかじめ定められた条件を満たしたときに自動で発生する、手動で発生する、あるいは、自動及び手動の両方によって発生するように構成される。

ゼロ点検知部３４は、３軸加速度センサ１０により検知された加速度を用いて、３軸加速度センサ１０のゼロ点合わせを行う。具体的には、車両１が平坦路で停車しているときにディスプレイ２０に表示されたゼロ点設定ボタン２２を押すことにより、３軸加速度センサ１０により検知された加速度を０にする。３軸加速度センサ１０には、下方に重力加速度が作用する。携帯端末１００の取り付け方向が常に同じとは限らないため、どの方向に重力加速度が作用するかを予め想定することは難しい。このため、携帯端末１００を保持具３に固定した後にゼロ点合わせを行うことにより、どのような方向に重力加速度が作用していても、重力加速度による影響を排除することができる。なお、ゼロ点設定ボタン２２は、インストールされた専用のプログラムを起動することにより、後述するキャリブレーション開始ボタン２１及び測定開始ボタン２３とともにディスプレイ２０上に表示される（図３参照）。

携帯端末１００を保持具３に固定したとき、３軸加速度センサ１０の３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）のいずれかが、車両１の進行方向に一致している可能性は低い。言い換えると、３軸加速度センサ１０の３軸が、車両１の進行方向に対してずれている可能性が高い。このため、携帯端末１００では、携帯端末１００を保持具３に固定した後、携帯端末１００に車両１の進行方向を認識させるためのキャリブレーションを行う。このように、携帯端末１００に車両１の進行方向を認識させることで、３軸加速度センサ１０によって検出された加速度のベクトル（座標）を、車両１の進行方向を基準軸とした座標に変換することが可能になる。以下、キャリブレーションについて具体的に説明する。

制御部３０は、３軸加速度センサ１０により検知された車両１の急ブレーキに起因する加速度を判定する判定部３５と、車両１の急ブレーキに起因する加速度に基づき車両１の進行方向を決定する決定部３６と、をさらに備える。

判定部３５は、３軸加速度センサ１０により検知された加速度の大きさが所定値以上の場合に、急ブレーキが発生したと判定する。また、決定部３６は、判定部３５によって車両１の急ブレーキに起因する加速度が発生したと判定された場合に、その加速度が生じた方向を車両１の進行方向と決定する。

次に、図４に示すフローチャートを参照しながら、キャリブレーションの具体的な手順について説明する。

まず、準備段階として、携帯端末１００を保持具３を介して車両１に固定し、携帯端末１００にインストールされた専用のプログラムを起動する。プログラムが起動すると、ディスプレイ２０にキャリブレーション開始ボタン２１、ゼロ点設定ボタン２２、及び測定開始ボタン２３などが表示される（図３参照）。

そして、キャリブレーション開始ボタン２１を押す（ステップＳ１）ことによって、キャリブレーションが開始される。具体的には、判定部３５は、キャリブレーション開始ボタン２１が押されることによってトリガが選択されたと判定し、キャリブレーションを開始する。

ステップＳ２では、急ブレーキが発生したか否かを判定する。具体的には、ドライバが車両１を前進させ、急ブレーキを踏む。このとき、判定部３５は、車両１の進行方向と反対方向に発生する加速度の大きさが所定値以上であるか否かを判定する。判定部３５によって加速度の大きさが所定値以上である（急ブレーキが発生した）と判定されれば、ステップＳ３進み、判定部３５によって加速度の大きさが所定値未満である（急ブレーキが発生していない）と判定されれば、ステップＳ２による判定を繰り返す。判定に用いられる所定値は、使用する３軸加速度センサ１０の感度に応じて予め実験等で予め求めておくことができる。なお、所定時間内に急ブレーキが発生しなかった場合には、タイムアウトになる。

本実施形態では、急ブレーキを発生させるによって車両１の進行方向を決定している。これに対し、アクセルＯＮによる加速度の変化によって決定する方法も考えられる。しかしながら、エンジン出力の小さい車などでは、大きな加速度の変化を作り出すことが難しい。また、加速度の絶対値が小さいと、進行方向における加速度と重力加速度、あるいは重力加速度に基づく誤差等との判別が難しく、進行方向の決定精度が低下する。よって、加速度の絶対値が大きくなる急ブレーキに基づいて判定を行うことにより、進行方向の決定精度を向上させることができる。

また、車両旋回時の遠心力から進行方向を決定する方法も考えられる。しかしながら、旋回の度合いや車速などを別のセンサを用いて取得する必要がある。よって、本実施形態のキャリブレーション方法が、３軸加速度センサ１０のみで進行方向を決定できる点で好適である。

ステップＳ３では、車両１の進行方向を決定する。具体的には、決定部３６は、急ブレーキに起因する加速度（判定部３５によって急ブレーキが発生したと判定されたときの加速度）に基づいて、加速度が発生した方向と反対方向を車両１の進行方向と決定する。そして、決定部３６は、決定した車両１の進行方向に関する情報を出力部３２に送信する。

出力部３２は、決定した車両１の進行方向に関する情報を記憶するとともに、ディスプレイ２０上にキャリブレーションが終了したことを告知する。

このようにしてキャリブレーションが終了した後、加速度の測定を開始する。続いて、加速度の測定について、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。

ディスプレイ２０に表示された測定開始ボタン２３を押すこと（ステップＳ１１）によって、加速度の測定が開始される。

３軸加速度センサ１０によって検出された加速度は、上述のように、補正部３１に入力される。補正部３１では、３軸加速度センサ１０によって検出された加速度のロードノイズ除去処理を行う（ステップＳ１２）。具体的には、３軸加速度センサ１０によって検出された加速度の単純移動平均を演算する。演算された加速度の単純移動平均のデータは、出力部３２に入力される。

ステップＳ１３では、座標変換を行う。具体的には、出力部３２は、補正部３１から入力された加速度のベクトルの座標を、３軸加速度センサ１０の３軸における座標から、決定部３６によって決定された車両１の進行方向を１つの基準軸とした座標に変換する。

その後、出力部３２は、変換したベクトルの座標データに基づいて、車両１の進行方向における加速度の大きさをディスプレイ２０に表示させる（ステップＳ１４）。また、これと同時に、出力部３２は、車両１の進行方向における加速度のデータ（時系列データ）を記憶部３３に保存する。

このように、携帯端末１００では、３軸加速度センサ１０によって検出された加速度にロードノイズ除去処理を施した後、車両１の進行方向を１つの軸とした３軸に座標変換する。これにより、携帯端末１００が車両１の進行方向に対してどのような向きに固定されていても、車両１の進行方向における加速度を表示することができる。

図６に示す従来例では、車両１に専用の加速度センサ６１を車両１の進行方向に対してまっすぐに取り付け、接着剤を用いて強固に固定していた。また、測定後は、溶剤で接着剤を溶かして加速度センサ６１を取り外していた。

これに対し、携帯端末１００では、保持具３を用いることにより車両１に対して簡単に固定または取り外すことができる。

また、図６に示す従来例では、加速度センサ６１にストレージアンプ６２及びＡ／Ｄ計測器６３と接続し、データ記憶装置６４にデータを記憶させるとともに、測定結果をディスプレイ６５に表示していた。このため、機材が大掛かりとなり、手軽に測定をすることができなかった。

これに対し、携帯端末１００は３軸加速度センサ１０を内蔵しているので、機材が大掛かりとならず、配線作業も不要にすることができる。また、携帯端末１００がディスプレイ２０を備えることにより、別途ディスプレイを用意する必要がない。

さらに、図６に示す従来例では、加速度センサ６１を車両１の進行方向へ向かうようにまっすぐに取り付ける必要があるため、車両１内で取り付けできる場所が限られるとともに、作業の習熟度が要求される。さらに、測定の際のゼロ点合わせはストレージアンプ６２を用いて行うため、作業が煩雑になる。

これに対し、携帯端末１００では、上述のようなキャリブレーションを行うことにより、携帯端末１００が車両１の進行方向に対してどのような向きに取り付けられても、車両１の進行方向における加速度を検出することができる。つまり、携帯端末１００を用いることにより、まっすぐに取り付けるといった作業やゼロ点合わせの作業を不要にすることができるので、作業が簡単になる。

なお、上記実施形態では、判定部３５及び決定部３６等に関する処理は、携帯端末１００内で実行されていたが、これに限らず、判定部３５及び決定部３６等に関する処理を外部の装置において実行させるようにしてもよい。また、上記実施形態では、記憶部３３を携帯端末１００内に設けていたが、記憶部３３は、外部の記憶媒体や、ＳＤカードなど携帯端末１００に着脱可能な記憶媒体であってもよい。

また、本実施形態では、携帯端末１００がディスプレイ２０を備えているものを例に説明したが、ディスプレイ２０は必ずしも備えていなくてもよい。また、別途ディスプレイを設け、測定結果等をこのディスプレイに表示するようにしてもよい。

以上のように構成された本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

携帯端末１００は、３軸加速度センサ１０と、３軸加速度センサ１０により検知された車両１の急ブレーキに起因する加速度を判定する判定部３５と、判定部３５によって車両１の急ブレーキに起因する加速度が判定された場合に、車両１の急ブレーキに起因する加速度に基づき車両１の進行方向を決定する決定部３６と、を有する。

この構成によれば、３軸加速度センサ１０を車両１の進行方向に対してまっすぐに取り付けていなくても、車両１の進行方向に沿った加速度を検出できる。これにより、加速度センサの取り付け作業を簡素化できる。また、３軸加速度センサ１０を備えた携帯端末１００を用いることにより、機材が大掛かりとならず、配線作業も不要にすることができる。

携帯端末１００は、ディスプレイ２０を有する。

ディスプレイ２０を有することにより、測定結果を携帯端末１００で参照することができ、別途ディスプレイを用意する必要がなくなる。

携帯端末１００では、ディスプレイ２０はタッチパネル式ディスプレイであり、判定部３５は、ディスプレイ２０に表示したトリガが選択された（キャリブレーション開始ボタン２１が押された）後に、車両１の進行方向の判定を開始する。

本システムを利用するドライバは携帯端末１００のディスプレイ２０が見やすい位置に携帯端末１００を配置しようとする。このため、ディスプレイ２０がタッチパネル式ディスプレイであることによって、ディスプレイ２０上に表示されたボタンも自然とドライバと対向する位置になるので、操作がしやすくなる。

携帯端末１００は、車両１が平坦路で停車しているときの３軸加速度センサ１０により検知された加速度を用いて、３軸加速度センサ１０のゼロ点合わせを行うゼロ点検知部３４を有する。

停車中且つ平坦路(坂道ではないところ)でゼロ点合わせを行うことにより、重力の影響を排除することができる。

携帯端末１００は、３軸加速度センサ１０により検知された加速度の単純移動平均を演算してロードノイズ除去処理を行う補正部３１を有する。

ロードノイズ除去処理を行うことにより、精度よく加速度を検出できる。

また、本実施形態におけるキャリブレーションシステムは、３軸加速度センサ１０により検知された車両１の急ブレーキに起因する加速度を判定する判定部３５と、判定部３５によって車両１の急ブレーキに起因する加速度が発生したと判定された場合に、車両１の急ブレーキに起因する加速度に基づき車両１の進行方向を決定する決定部３６と、を有する。

この構成では、例えば、判定部３５及び決定部３６に関する処理を外部の装置において実行させて、携帯端末１００の３軸加速度センサ１０のキャリブレーションを実行することができる。

携帯端末１００にインストールされたプログラムは、３軸加速度センサ１０により検知された車両１の急ブレーキに起因する加速度を判定する第１処理と、第１処理において車両１の急ブレーキに起因する加速度が発生したと判定された場合に、車両１の急ブレーキに起因する加速度に基づき車両１の進行方向を決定する第２処理と、を携帯端末１００の制御部３０に実行させる。

このプログラムを携帯端末１００にインストールして実行することにより、３軸加速度センサ１０を車両１の進行方向に対してまっすぐに取り付けていなくても、車両１の進行方向に沿った加速度を検出できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

なお、上記実施形態では、車両１を前進させて急ブレーキを発生させていたが、車両１を後進させて急ブレーキを発生させるようにしてもよい。

ゼロ点合わせは、キャリブレーションを行う前に実行してもよい。

本願は、２０１７年９月２６日に日本国特許庁に出願された特願２０１７−１８５１９０号に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (8)

1. 携帯端末であって、
   ３軸加速度センサと、
   前記３軸加速度センサにより検知された車両の急ブレーキに起因する加速度を判定する判定部と、
   前記判定部によって前記車両の急ブレーキに起因する加速度が発生したと判定された場合に、前記車両の急ブレーキに起因する加速度に基づき前記車両の進行方向を決定する決定部と、を有する携帯端末。
2. 請求項１に記載された携帯端末において、
   前記携帯端末は、ディスプレイを有する携帯端末。
3. 請求項２に記載された携帯端末において、
   前記ディスプレイはタッチパネル式ディスプレイであり、
   前記判定部は、前記ディスプレイに表示したトリガが選択された後に、前記車両の進行方向の判定を開始する携帯端末。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載された携帯端末において、
   前記携帯端末は、前記車両が平坦路で停車しているときの前記３軸加速度センサにより検知された加速度を用いて、前記３軸加速度センサのゼロ点合わせを行うゼロ点検知部を有する携帯端末。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載された携帯端末において、
   前記携帯端末は、前記３軸加速度センサにより検知された加速度の単純移動平均を演算してロードノイズ除去処理を行う補正部を有する携帯端末。
6. 車両に搭載される携帯端末に設けられた３軸加速度センサのキャリブレーションを行うキャリブレーションシステムであって、
   前記３軸加速度センサにより検知された前記車両の急ブレーキに起因する加速度を判定する判定部と、
   前記判定部によって前記車両の急ブレーキに起因する加速度が発生したと判定された場合に、前記車両の急ブレーキに起因する加速度に基づき前記車両の進行方向を決定する決定部と、を有するキャリブレーションシステム。
7. ３軸加速度センサを備えた携帯端末に実行させるプログラムであって、
   前記３軸加速度センサにより検知された車両の急ブレーキに起因する加速度を判定する第１処理と、
   前記第１処理において前記車両の急ブレーキに起因する加速度が発生したと判定された場合に、前記車両の急ブレーキに起因する加速度に基づき前記車両の進行方向を決定する第２処理と、を前記携帯端末に実行させるプログラム。
8. 車両に搭載される携帯端末に設けられた３軸加速度センサのキャリブレーション方法であって、
   前記３軸加速度センサにより検知された前記車両の急ブレーキに起因する加速度を判定する工程と、
   前記判定する工程において前記車両の急ブレーキに起因する加速度が発生したと判定された場合に、前記車両の急ブレーキに起因する加速度に基づき前記車両の進行方向を決定する工程と、を有するキャリブレーション方法。

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