JP6842112B2 - 路面プロファイル推定装置、路面プロファイル推定システム、路面プロファイル推定方法及び路面プロファイル推定プログラム - Google Patents
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Description
に関する。
状態変数は、ハーフカーモデルの状態を表す変数であってよい。
図1は、本発明の第1実施形態に係る路面プロファイル推定システム1の概略図である。路面プロファイル推定システム1は、車両30と、車両30が接地する路面に対して垂直方向の加速度を測定する加速度計21と、車両30のピッチ軸に関する角速度を測定する角速度計22と、車両30が走行する路面のプロファイルを推定する路面プロファイル推定装置10と、を含む。本実施形態に係る路面プロファイル推定システム1において、加速度計21及び角速度計22は、スマートフォン20に内蔵されたものである。スマートフォン20は、車両30のダッシュボードやトランクルーム等、任意の場所に設置されてよい。もっとも、加速度計21及び角速度計22は、独立して車両30に設置されるものであってもよい。加速度計21は、車両30が接地する路面に対して垂直方向の加速度を測定するが、必ずしも垂直方向の加速度のみを測定するものでなくてもよく、路面に対して水平方向の加速度をも測定するものであってよい。加速度計21は、車両30の加速度の複数の成分のうち、少なくとも路面に対して垂直方向の成分を測定するものであればよい。角速度計22は、車両30のピッチ軸に関する角速度を測定するが、必ずしもピッチ軸に関する角速度のみを測定するものでなくてもよく、車両30のロール軸に関する角速度やヨー軸に関する角速度をも測定するものであってよい。角速度計22は、車両30の複数の軸に関する角速度のうち、少なくともピッチ軸に関する角速度を測定するものであればよい。
第2実施形態に係る路面プロファイル推定システム1は、路面プロファイル推定装置10の記憶部18に記憶されるシミュレーションモデルM1及び観測モデルM2が、第1実施形態の場合と異なる。その他の構成について、第2実施形態に係る路面プロファイル推定システム1は、第1実施形態に係る路面プロファイル推定システムと同様の構成を備える。本実施形態に係る路面プロファイル推定装置10において、シミュレーションモデルM1は、状態変数の線形変換又は非線形変換とガウシアンノイズ又は非ガウシアンノイズによって状態変数の時間発展を表すモデルであり、観測モデルM2は、状態変数の線形変換又は非線形変換とガウシアンノイズ又は非ガウシアンノイズによって、車両30の接地する路面に対して垂直方向の加速度、車両30のピッチ軸に関する角速度、垂直方向の変位及びピッチ軸に関する角度変位を算出するモデルである。以下に詳細に説明するように、本実施形態に係る路面プロファイル推定装置10の予測部13、第2算出部14及び更新部15は、パーティクルフィルタとして機能する。
Claims (9)
- 車両が接地する路面に対して垂直方向の加速度及びピッチ軸に関する角速度を取得する取得部と、
前記加速度を積分して前記垂直方向の変位を算出し、前記角速度を積分して前記ピッチ軸に関する角度変位を算出する第1算出部と、
シミュレーションモデルに基づいて、前記車両が走行する路面の凹凸を表す変数、前記車両の上下運動を表す変数及び前記車両のピッチ軸に関する回転運動を表す変数を含む状態変数の時間発展を予測する予測部と、
観測モデルに基づいて、前記予測部により予測された前記状態変数から、前記加速度、前記角速度、前記変位及び前記角度変位を算出する第2算出部と、
前記取得部により取得された前記加速度及び前記角速度並びに前記第1算出部により算出された前記変位及び前記角度変位と、前記第2算出部により算出された前記加速度、前記角速度、前記変位及び前記角度変位とのデータ同化によって、前記状態変数を更新する更新部と、
前記状態変数に含まれる前記路面の凹凸を表す変数に基づいて、前記路面のプロファイルを推定する推定部と、
を備える路面プロファイル推定装置。 - 前記予測部により予測される時点よりも後に前記取得部により取得された前記加速度及び前記角速度並びに前記第1算出部により算出された前記変位及び前記角度変位に基づいて、前記状態変数を平滑化する平滑部をさらに備える、
請求項1に記載の路面プロファイル推定装置。 - 前記シミュレーションモデルは、前記車両のハーフカーモデルであり、
前記状態変数は、前記ハーフカーモデルの状態を表す変数である、
請求項1又は2に記載の路面プロファイル推定装置。 - 前記路面の凹凸を表す変数は、前記ハーフカーモデルのフロントタイヤの垂直方向の変位及び速度と、前記ハーフカーモデルのリアタイヤの垂直方向の変位及び速度とを含み、
前記車両の上下運動を表す変数は、前記ハーフカーモデルの重心の垂直方向の変位及び速度と、前記ハーフカーモデルのフロントサスペンションの垂直方向の変位及び速度と、前記ハーフカーモデルのリアサスペンションの垂直方向の変位及び速度とを含み、
前記車両のピッチ軸に関する回転運動を表す変数は、前記ハーフカーモデルの重心を通るピッチ軸に関する回転角及び角速度を含む、
請求項3に記載の路面プロファイル推定装置。 - 前記シミュレーションモデルは、前記状態変数の線形変換又は非線形変換とガウシアンノイズ又は非ガウシアンノイズによって前記状態変数の時間発展を表すモデルであり、
前記観測モデルは、前記状態変数の線形変換又は非線形変換とガウシアンノイズ又は非ガウシアンノイズによって、前記加速度、前記角速度、前記変位及び前記角度変位を算出するモデルである、
請求項1から4のいずれか1項に記載の路面プロファイル推定装置。 - 前記シミュレーションモデルは、前記状態変数の線形変換とガウシアンノイズによって前記状態変数の時間発展を表すモデルであり、
前記観測モデルは、前記状態変数の線形変換とガウシアンノイズによって、前記加速度、前記角速度、前記変位及び前記角度変位を算出するモデルであり、
前記更新部は、前記状態変数の2乗誤差を最小化するように、前記状態変数を更新する、
請求項5に記載の路面プロファイル推定装置。 - 車両に設置され、前記車両が接地する路面に対して垂直方向の加速度を測定する加速度計と、
前記車両に設置され、前記車両のピッチ軸に関する角速度を測定する角速度計と、
前記車両が走行する路面のプロファイルを推定する路面プロファイル推定装置と、を含み、
前記路面プロファイル推定装置は、
前記加速度計から前記加速度を取得し、前記角速度計から前記角速度を取得する取得部と、
前記加速度を積分して前記垂直方向の変位を算出し、前記角速度を積分して前記ピッチ軸に関する角度変位を算出する第1算出部と、
シミュレーションモデルに基づいて、前記車両が走行する路面の凹凸を表す変数、前記車両の上下運動を表す変数及び前記車両のピッチ軸に関する回転運動を表す変数を含む状態変数の時間発展を予測する予測部と、
観測モデルに基づいて、前記予測部により予測された前記状態変数から、前記加速度、前記角速度、前記変位及び前記角度変位を算出する第2算出部と、
前記取得部により取得された前記加速度及び前記角速度並びに前記第1算出部により算出された前記変位及び前記角度変位と、前記第2算出部により算出された前記加速度、前記角速度、前記変位及び前記角度変位とのデータ同化によって、前記状態変数を更新する更新部と、
前記状態変数に含まれる前記路面の凹凸を表す変数に基づいて、前記路面のプロファイルを推定する推定部と、
を備える、
路面プロファイル推定システム。 - 車両が接地する路面に対して垂直方向の加速度及びピッチ軸に関する角速度を取得する第1ステップと、
前記加速度を積分して前記垂直方向の変位を算出し、前記角速度を積分して前記ピッチ軸に関する角度変位を算出する第2ステップと、
シミュレーションモデルに基づいて、前記車両が走行する路面の凹凸を表す変数、前記車両の上下運動を表す変数及び前記車両のピッチ軸に関する回転運動を表す変数を含む状態変数の時間発展を予測する第3ステップと、
観測モデルに基づいて、前記第3ステップにおいて予測された前記状態変数から、前記加速度、前記角速度、前記変位及び前記角度変位を算出する第4ステップと、
前記第1ステップにおいて取得された前記加速度及び前記角速度並びに前記第2ステップにおいて算出された前記変位及び前記角度変位と、前記第4ステップにおいて算出された前記加速度、前記角速度、前記変位及び前記角度変位とのデータ同化によって、前記状態変数を更新する第5ステップと、
前記状態変数に含まれる前記路面の凹凸を表す変数に基づいて、前記路面のプロファイルを推定する第6ステップと、
を含む路面プロファイル推定方法。 - 路面プロファイル推定装置に備えられたコンピュータを、
車両が接地する路面に対して垂直方向の加速度及びピッチ軸に関する角速度を取得する取得部、
前記加速度を積分して前記垂直方向の変位を算出し、前記角速度を積分して前記ピッチ軸に関する角度変位を算出する第1算出部、
シミュレーションモデルに基づいて、前記車両が走行する路面の凹凸を表す変数、前記車両の上下運動を表す変数及び前記車両のピッチ軸に関する回転運動を表す変数を含む状態変数の時間発展を予測する予測部、
観測モデルに基づいて、前記予測部により予測された前記状態変数から、前記加速度、前記角速度、前記変位及び前記角度変位を算出する第2算出部、
前記取得部により取得された前記加速度及び前記角速度並びに前記第1算出部により算出された前記変位及び前記角度変位と、前記第2算出部により算出された前記加速度、前記角速度、前記変位及び前記角度変位とのデータ同化によって、前記状態変数を更新する更新部、及び
前記状態変数に含まれる前記路面の凹凸を表す変数に基づいて、前記路面のプロファイルを推定する推定部、
として機能させる路面プロファイル推定プログラム。
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