JPH01304312A - 車両進行方位および位置演算装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、安価にかつ取付作業が容易な車速センサと
車輪速センサとを組の合わせるようにした車両進行方位
および位置演算装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は例えば特開昭６２−１４００１９号公報に示さ
れた従来の車両進行方位および位置演算装置を示す構成
図であり、図において３０は右車輪、３１は右複数パル
ス出力車輪速センサ、３２は左車輪、３３は左複数パル
ス出力車輪速センサ、３４は演算装置、３５は地磁気方
位センサである。

第３回は第２図の車両進行方位および位置演算装置を備
えた車両が旋回したときの軌跡を描いたもので、２０は
上記装置を備えた車両、２１は車輪速センサを備えた右
車輪、２２は車輪速センサを備えた左車輪、ＬＡは左車
輪の軌跡および走行距離、ＲＡは右車輪の軌跡および走
行距離、Ｔは左右車輪の車輪幅である。

次に動作について説明する。車両が走行してあ。

る方位から別の方位へ進行方間を変化した場合に第３図
の左車輪の軌跡および走行距離ＬＡ、右車輪の軌跡およ
び走行距離ＲＡに示すごとく、左右の車輪は異なった軌
跡および距離を走行する。

この距離の差と進行方向の回転角には相関があり、いか
なる軌跡をたどっても１旋回（旋回角２π）したときの
走行距離の差は常に ＲＡ−ＬＡ＝２　πＴ　　　　　　・・・・・・・・・
（１）の関係が成り立つ（ただし左旋回時の旋回方向を
正とした旋回角２πの場合）。

したがって、左車輪の軌跡および走行距離Ｌ　Ａ、右車
輪の軌跡および走行距離ＲＡが測定できれば左右車両の
車輪幅Ｔあるいは車両の旋回角が求められる。予め左右
車両の車輪幅Ｔを測定したり、車両を１旋回させること
によって、上記（１）式より求めておけば、車両が走行
したときの左車輪の軌跡および走行距離ＬＡ、右車輪の
軌跡および走行距離ＲＡを測定するだけで車両の進行方
位を知ることができる。

さらに、進行方位と走行距離を演算すれば車両の位置を
求めることもできる。

〔発明が解決しようとする課題］ 従来の車両進行方位および位置演算装置は以上のように
構成されているので、車両の旋回角度を高精度に求める
ためには、車輪速センサを高分解能な複数パルス出力に
する必要があるが、一般に走行している車両に対してこ
の高分解能の右複数パルス出力車輪速センサ３０、左複
数パルス出力車輪速センサ３３を取り付けることはセン
サ自体の費用が高価であるばかりか、固定に高い精度が
要求され、作業が非常に困難となり、時間がかかり作業
費も高価であった。

さらに、車両によって車輪の大きさが異なり、右複数の
パルス出力車輪速センサ３１、左複数パルス出力車輪速
センサ３３の出力１パルスに相当する距離が特定できず
に、常に何らかの係数によって補正しなければならず、
使用前に係数の設定が必要であった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、取付は作業が容易な固定精度が粗くても動作
する安価なセンサが使用できるとともに、車輪の走行距
離を規定された車速センサ出力で測定することができ、
車輪の走行距離と車輪速センサ出力間の係数設定が不要
な車輪進行方位および位置演算装置を得ることを目的と
する。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る車両進行方位および位置演算装置は、車
速に応じて車速パルスを出力する車速センサと、車両の
左右の車輪にそれぞれ設置されこの左右の車輪の１回転
当たり１パルスを出力する車輪速センサと、車速センサ
と車輪速センサの出力から車両進行方位と位置を算出す
る演算装置とを設けたものである。

〔作　用〕

この発明における演算装置は車速センサと左右の車輪速
センサの出力パルスとから左右の車輪の走行距離を求め
、左右の車輪の走行距離の差を左右の車輪幅で除算して
旋回角を算出し、この旋回角を車両が走行する前の方位
に加えて車両の進行方位を算出し、走行距離の微小区間
の方位によって方向付けとヘクトル化を行い、出発地点
からこのベクトルの総和を求めて車両位置を決定する。

（実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、］０は右車輪、１１はこの右車輪１０の回
転速度を検出する右車輪速センサ、１２ば左車輪、１３
は左車輪１２の回転速度を検出する左車輪速センサ、１
４は車速センサである。

１５は右車輪センサ１１、左車輪センサ１′３、車速セ
ンサ１４、地磁気方位センサ】６の出力を入力して、車
両の進行方位と位置を演算する演算装置、１７は変速機
、１８は速度計１９と車速センサ１４との間を接続する
速度計用ケーブルである。

次に動作について説明する。車両が走行したときに生じ
る右車輪１０、左車輪１２の走行距離差により旋回角を
求め、方位を演算する場合において、右車輪１０、左車
輪１２の１回転当たりの走行距離および右車輪１０、左
車輪１２の１回転に満たない走行距離を車速センサ１４
より出力される車速パルスにより計測し、その計測結果
を使用して走行距離を求める。

したがって、右車輪１０、左車輪１２の走行距離は、 Ｉ、Ａ　＝　Ｌ　Ｂ　Ｘ　Ｌ　Ｃ＋　Ｌ　Ｄ　　　　・
・・・・・（２）ＲＡ　＝　ＲＢ　Ｘ　ＲＣ十ＲＤ　　
　　　・・・・・・（３）となる。

ただし、 ＬＡ：左車輪１２の走行距離、 ＲＡ：右車輪１０の走行距離、 ＬＢ：左車輪１２の回転数、 ＲＢ；右車輪１０の回転数、 ＬＣ：左車輪１２の１回転当たりの直進時車速センサ１
４の出力、 ＲＣ：右車輪１０の１回転当たりの直進時車速センサ１
４の出力、 ＬＤ：左車輪１２の１回転に満たない直進時車速センザ
１４の出力、 ＲＤ：右車輪１２の１回転に満たない直進時車速センサ
１４の出力、 ところで、右車輪速センサ１１、左車輪速センサ１３は
操舵による誤差を避けるために後輪に設置されることが
多いが、ＦＲ車のように車速センサと車輪速センサが一
つの駆動系上にある場合は、車速センサ１４と右車輪速
センサ１１、左車輪速センサ１２の出力にずれは発生し
ないが、ＦＦ車のように車速センサ１４が駆動輪である
前輪に設置される場合は、車速センサ１４と右車輪速セ
ンサ１１、左車輪速センサ１２は前後の軸の異なった車
輪の走行距離を計測し、車両が旋回中は前輪に設置され
る車速センサ１４の計測する距離が後輪に設置される車
輪速センサの計測する距離よりも長くなるずれが発生ず
る。

このずれを補正するために、後車輪の１回転に満たない
距離に対し、車速センサ１４の出力パルスをそのまま使
用せずに、その旋回中の後輪１回転時に発生ずる車速セ
ンサの出力パルスを基にその１回転に満たない距離を算
出し、演算に使用する。なお、旋回時の左右の車輪１回
転に満たない距離は、 となる。

この（４）式、（５）式において、 ＬＣｌ：左車輪１２の１回転当たりの旋回時車速センサ
１４の出力、 ＲＣＩ：右車輪１回転当たりの旋回時車速センサ１４の
出力、 ＬＤＩ：左車輪１回転に満たない旋回時車速センサ１４
の出力、 ＲＤｌ：右車輪１回転に満たない旋回時車速センサ１４
の出力 である。

コノ（４）式、（５）式のＬＣとＬＣＩ、ＲＣとＲｃｌ
は直進時に ＬＣ＝ＬＣ１・・・・・・（６） ＲＣ＝ＲＣ１・・・・・・（７） となり、（２）、　（３１式を書き換えることができ、
となる。

この（８）、　（９）式は車両のもつデファレンシャル
ギアによる車速センサ１４の出力と右車輪速センサ１１
、左車輪速センサ１３の出力の推移にも対処可能であり
、ＦＦ車、ＦＲ車あるいは直進、旋回によらず左車輪１
２の走行距離ＬＡ、右車輪１０の走行距離ＲＡが求めら
れる。

この左車輪１２の走行距離ＬＡ、右車輪１０の走行距離
ＲＡを求めるための初期値としての左車輪１２の１回転
当たりの直進時車速センサ１４の出力Ｌ　Ｃ１右車輪１
０の１回転当たりの直進時車速センサ１４の出力ＲＣは
車両を直進走行させたときの車輪１回転当たり、換言す
れば、右車輪速センサ１１、左車輪速センサ１３の出力
パルスの１間隔に出力される車速センサ１４の出力パル
ス数を計測することにより求められる。

なお、車両を直進させることが困難な場合は左右の旋回
回数が同数の８字旋回のような旋回によっても求めるこ
とができる。

この場合、車速センサー４の計測軸が異なるＦＦ車にお
いては、旋回回数を極力少なくし、走行距離を長くした
うえで数多く摘出した左車輪１回転当たりの直進時車速
センサー４の出力ＬＣ１右車輪１回転当たりの直進時車
速センサー４の出力ＲＣを平均化することによって誤差
を少なくする。

次に、左右どちらかに１旋回する走行を行い、（１）式
により車輪幅Ｔを求める。このように、この発明によれ
ば、車両の実測をする必要かまった（なく、初期値の設
定が簡単に行える。

求められた左車輪１回転当たりの直進時車速センサ１４
の出力ＬＣ１右車輪１回転当たりの直進時車速センサー
４の出力ＲＣおよび車輪幅Ｔにより、左車輪１２の走行
距離ＬＡ、右車輪１０の走行距離ＲＡを算出し、旋回角
θを（１）式を変形したＡ−ＬＡ θ＝□　　　　　・・・・・・００） により求める。

この旋回角θを車両が走行する前の方位に加えれば、そ
の地点における車両の進行方位が求まり、それを何らか
の表示手段を用いて示せば、車両進行方位演算装置とし
て形成される。

さらに、車両の走行距離をＥとすると、Ｅは車速センサ
ー４の出力パルスの総和であり、またＦＦ車は若干の誤
差があるものの、 ＬＡ＋ＲＡ Ｅ−□　　　　　・・・・・・０１） とも示される。

このいずれかを用いた走行距離の微小な区間ΔＥを方位
によって方向付けし、ベクトル化する。

この微小なベクトルを走行の出発地点から総和すること
により、走行中の車両位置を決定することができる。そ
してその経過は車両の軌跡を示すものとなる。この位置
や軌跡を表示する手段を設ければ、車両位置演算装置を
形成することができる。

なお、上記実施例では、車輪１回転あたり１パルス出力
の右車輪速センサー１、左車輪速センサＩ３と車速セン
サ１４による車両方位および位置演算装置を示したが、
さらに地磁気センサを加えることにより、東西南北の絶
対方位を入力することもでき、上記実施例における方位
の演算誤差から生じる、蓄積され続けるずれを地磁気の
安定地点において修整することができる。

逆に上記実施例による演算方位をもとに地磁気の不安定
な地点においては、地磁気の不安定さを補うことができ
、不適格な地磁気データを排除することができる また、車両が踏切などを通過した際などに起こる異常な
車両の着磁などにより生じる地磁気センサの誤差を修整
することも可能である。

このように、地磁気センサを加えることにより互いの欠
点を補い、方位精度の高い車両方位演算装置および位置
精度の高い車両位置演算装置を構成することもできる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、車速センサから出力
される車速に応じた車速パルスと左右の車輪の１回転当
たり１パルスを出力する車輪速検出センサの出力を演算
装置に入力して左右の車輪の走行距離を求め、左右の車
輪の走行距離の差を左右の車輪幅で除算を行って旋回角
を算出し、その旋回角を車両が走行する前の方位に加え
て車両の進行方位を求め、走行距離の微小区間を進行方
位によって方向付けとベクトル化し、出発地点からベク
トルの総和を求めて車両位置を算出するように構成した
ので、安価な車輪速センサをより簡単に取り付けること
ができる。また汎用的な取付は形状を持つ車速センサを
用いることにより、精度が高く、なおかつ車輪の走行距
離と車輪速センサ出力間の係数を設定する必要のない車
両進行方位および位置演算装置が構成できる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による車両進行方位および
位置演算装置の構成を示す斜視図、第２図は従来の車両
進行方位および位置演算装置の構成を示すブロック図、
第３図は従来の車両進行方位および位置演算装置を備え
た車両が旋回したときの軌跡を示す説明図である。 １０・・・右車輪、１１・・・右車輪速センサ、１２・
・左車輪、１３・・・左車輪速センサ、１４・・・車速
センサ、１５・・・演算装置、１６・・・地磁気方位セ
ンサ、１９・・・速度計。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　車速に応じて車速パルスを出力する車速センサと、車
   両の左右の車輪にそれぞれ設置されこの左右の車輪の１
   回転当たり１パルスを出力する車輪速センサと、この車
   輪速センサの出力と上記車速センサの出力から上記左右
   の車輪の走行距離を求めて左右の車輪の走行距離の差を
   左右の車輪幅で除算して旋回角を算出し、この旋回角を
   上記車両が走行する前の方位に加えて車両進行方位を算
   出しかつ上記走行距離の微小区間を上記方位によって方
   向付けとベクトル化して上記車両の出発地点からこのベ
   クトルの総和により走行中の上記車両の位置を算出する
   演算装置とを備えた車両進行方位および位置演算装置。