JPH0833408B2 - 角度検出装置と並進加速度検出装置並びに自動車制御装置 - Google Patents

角度検出装置と並進加速度検出装置並びに自動車制御装置

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JPH0833408B2
JPH0833408B2 JP2078948A JP7894890A JPH0833408B2 JP H0833408 B2 JPH0833408 B2 JP H0833408B2 JP 2078948 A JP2078948 A JP 2078948A JP 7894890 A JP7894890 A JP 7894890A JP H0833408 B2 JPH0833408 B2 JP H0833408B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は運動体や自動車に取り付ける角速度検出装
置，並進加速度検出装置に係り、特に、２つの加速度セ
ンサを用いて角速度，並進加速度を高精度に検出するの
に好適な角速度検出装置，並進加速度検出装置並びに自
動車制御装置に関する。
［従来の技術］ 従来の角速度検出法には、振動ジャイロを使ったもの
（特開昭64-16912号）、光ファイバジャイロを使ったも
の（特開昭64-1906号）、ガスレートセンサを使ったも
の（特開昭63-243763号）、超音波を利用したもの（特
開平1-127963号）がある。更に、車両のヨーレートを検
出する従来例には、車輪速を利用したもの（特開平1-21
8866号）がある。
［発明が解決しようとする課題］ 特開平1-218866号を除き上記各従来技術は、いずれも
角速度を直接検出するやり方をとる。特開平1-218866号
は、車輪速から間接的に角速度の一種であるヨーレート
を算出するやり方をとる。
上記直接検出するやり方は、装置が複雑であり、且つ
角速度以外の加速度等の要素検出はできない。
また、特開平1-218866号記載の、間接的なやり方では
装置は簡単なものの、車輪速を検出するため路面状態・
車輪回転状態の影響を受け、検出精度に問題がある。
本発明の目的は、簡単な装置構成で間接的に且つ高精
度に角速度，並進加速度を検出できる検出装置とこれを
用いた自動車制御装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、運動体の運動方向前，後の夫々に配置さ
れ該運動方向の加速度を検出する第1,第２の加速度セン
サと、第1,第２の加速度センサの検出値の差分を第1,第
２の加速度センサ間距離で除した値の平方根として前記
運動体の角速度を求める演算手段とを角速度検出装置に
設けることで、達成される。
上記目的は、運動体の運動方向に対し直角方向に距離
を離して配置され該直角方向の加速度を検出する第1,第
２の加速度センサと、第1,第２の加速度センサの検出値
の差分を第1,第２の加速度センサ間距離で除した値の平
方根として前記運動体の角速度を求める演算手段とを角
速度検出装置に設けることで、達成される。
上記目的は、自動車の進行方向前，後の夫々に配置さ
れ該進行方向の加速度を検出する第1,第２の加速度セン
サと、第1,第２の加速度センサの検出値の差分を第1,第
２の加速度センサ間距離で除した値の平方根として前記
自動車の角速度を求める演算手段とを角速度検出装置に
設けることで、達成される。
上記目的は、自動車の進行方向に対し直角方向に距離
を離して配置され該直角方向の加速度を検出する第1,第
２の加速度センサと、第1,第２の加速度センサの検出値
の差分を第1,第２の加速度センサ間距離で除した値の平
方根として前記自動車の角速度を求める演算手段とを角
速度検出装置に設けることで、達成される。
上記目的は、運動体に配置され該運動体の運動方向の
加速度を検出する第1,第２の加速度センサと、第1,第２
の加速度センサの検出値から回転運動の遠心力による加
速度分をキャンセルして運動体の重心の並進加速度を求
める演算手段とを並進加速度検出装置に設けることで、
達成される。
上記目的は、自動車の加速度と角加速度とを検出して
車両制御を行う自動車制御装置に、上述したいずれかの
角加速度検出装置を設けることで、達成される。
上記目的は、自動車制御装置に上記並進加速度検出装
置を設け、第1,第２の加速度センサの検出値から回転運
動の遠心力による加速度分をキャンセルして自動車の重
心の並進加速度を求めることで、達成される。
〔作用〕
装置構成としては、２つの加速度センサと、演算手段
を設けるだけで済み、２つの加速度センサを運動体の運
動方向前，後で且つ加速度検出方向が運動方向に一致す
るように、または、運動体の運動方向に対し直角方向に
距離を離して且つ加速度検出方向がこの直角方向となる
ように設置すれば、演算手段が、２つの加速度センサの
検出値の差を両センサ間距離で除した値の平方根として
角速度を算出できる。また、演算手段は、別の演算式に
より、２つの加速度センサの検出値から運動体の重心の
並進加速度も算出できる。
［実施例］ 第１図は、本発明の実施例であり、運動体１に２つの
加速度センサ2,3を固着させた例である。運動体１と
は、内部又は外部のエネルギーにより運動する物体のこ
とであり、代表例としては自動車がある。自動車の動く
部位であってもよく、自動車以外の航空機等の例であっ
てもよい。
図では、運動体１の形状は矩形としているが、円や台
形、その他種々の形状があり、それらは運動体の目的等
によって決まる。
運動体１の運動方向は、この運動体１が図のように二
次元のx-y平面に存在するものとした場合、そのx-y平面
を自在に運動するものとしてよい。しかし、自動車とし
た場合には、本来の運動方向はｘかｙの一軸方向であ
り、これに加えて回転（ｘ→y,y→ｘ）運動が加わり、
更に、x-y平面に垂直方向（ｚ方向）への揺れの運動が
加わる。
また、この運動体を自動車の側面部とした場合、先の
本来の自動車の運動方向に対して、垂直方向の運動体と
みてよい。
こうした種々の考え方があるが、本実施例では、ｙ方
向に進行するものと、更にｙ→x,x→ｙの回転がある運
動体と定義することとする。即ち、この運動体はｙ方向
に並進運動をし、回転運動をも行う運動体と定義する。
しかし、これは、あくまで便宜的なものであり、その理
由は後述の各実施例で理解できる。
さて、重心４を中心とし、半径Ra上の右側部Ａ点に加
速度センサ２を設置し、半径Rb上の左側部Ｂ点に加速度
センサ３を設置する。加速度センサは検出方向を持って
いる故、矢印I,IIに示す方向を正極とする設置法をと
る。更に、Ａ点,B点は、ｘ軸に比してθa，θbの角度を
持つものとする。
２つの加速度センサを用いたため、その検出値は加速
度であって、直接に回転運動に伴う角速度は検出できな
い。そこで、本実施例では、加速度から間接的に角速度
を求めることとした。以下、その算出例を示す。
加速度センサ2,3が検出する運動量は、並進運動のｘ
成分加速度と、回転運動による遠心力のｘ成分加速度と
の合成分である。従って、加速度センサ2,3の検出加速
度をGSa,GSbとすると、 GSa＝Gla＋Gyacosθa …（１） GSb＝Glb＋Gybcosθb …（２） となる。この関係式は、第２図，第３図にも示してある
ことからわかる。但し、 Gla…並進運動によるＡ点加速度、 Glb…並進運動によるＢ点加速度、 Gya…回転運動（遠心力）によるＡ点加速度、 Gyb…回転運動（遠心力）によるＢ点加速度、 GSa…Ａ点でのセンサ２による実際の検出加速度、 GSb…Ｂ点でのセンサ３による実際の検出加速度、 である。
ここで、並進運動加速度については Gla＝Glb …（３） と考えることができ、この（３）式を（１），（２）式
に代入し、２点の検出加速度の差分ΔＧを求めると、 ΔＧ＝GSa−GSb ＝Gyacosθa−Gybcosθb …（４） となる。
一方、遠心力は（質量）×（半径）×（角速度）2で
あり、加速度は（半径）×（角速度）2である。これよ
り、Ａ点,B点での加速度は、ωを回転の角速度とする
と、 Gya＝Ra・ω2 …（５） Gyb＝Rb・ω2 …（６） となる。（４）式に（５），（６）式を代入すると、 ΔＧ＝ω2（Racosθa−Rbcosθb） …（７） となる。（７）式の左辺，右辺共に正であり、ωを求め
ると、 となる。
（８）式は、点ＡとＢとのｘ軸上の距離Ｒが Ｒ＝Racosθa−Rbcosθb …（９） であることから、 と変形してもよい。
さて、（８）式又は（10）式によれば、Ra,Rb，θa，
θbは固定値であるからＲは固定値であり、一方ΔＧは
２つの加速度センサ2,3の検出値の差分である。従っ
て、（８）式又は（10）式を用いて、２つの加速度セン
サ2,3の検出値から、角速度ωが算出できることがわか
る。
以上の角速度ωの算出のためには、（８）式又は（1
0）式を演算する処理回路があればよい。処理回路はア
ナログ，ディジタルどちらでもよい。
尚、θa，θbは任意の値としたが、通常はθa＝０
°，θb＜180°とすることが望ましい。これは、ｘ軸に
沿って２つの加速度センサ2,3を設置する例である。し
かし、θaとθbとが近い値であってもΔＧの値が小さく
なり識別力は劣るが、角速度は検出できないわけではな
い。
また、RaとRbとは、θa≠θbであれば、Ra＝Rbであっ
てもよい。
第４図には、自動車に取りつけての、本実施例による
検出例と従来例との対比図を示す。横軸に時間，縦軸に
加速度，角速度を示す。第４図で光ジャイロ出力とは、
比較用の従来例であり、光ジャイロによって直接的に角
速度を検出した例である。一方、本実施例で求めた角速
度ωを併せて表示してある。この２つを比較するに、ほ
ぼ同じような傾向を示していることがわかる。
一方、第４図では併せてセンサ2,3の検出値GSa,GSbを
併せて表示した。GSa,GSbをみるに、微少な変動成分が
あることがわかる。本実施例ではこの微少変動分をも角
速度に変動分として乗っていることがわかる。もし、こ
れらの変動分を除去したいのであれば、フィルタ（ロー
パスフィルタ）を設けて、除去すればよい。第４図で、
「フィルタ処理前」としたのは、この理由による。更
に、部分５をみるに、並進加速度が急変しているが、G
SaとGSbの差分ΔＧは変化していないので、角速度ωは
この間影響を受けていないことがわかる。
次に、第５図は角速度検出装置の実施例図である。本
実施例は、加速度センサ（Ｇセンサとも云う）2,3、信
号処理回路10,11,12、CPU13、ROM14、RAM15より成る。
CPU13とROM14とRAM15とは計算機を構成し、CPU13が演
算処理及び信号処理回路10,11,12の制御を行い、そのた
めのソフトやOSがROM14に入っており、ROM15はワークデ
ータを格納する役割を持つ。
CPU13による演算処理は、（８）式又は（10）式の計
算及び、信号処理回路10,11,12の制御のための処理を云
う。具体的には、回路10,11に対してはフィルタの時定
数の変更の処理、及びその結果の回路11,12への制御指
令の送出であり、回路12に対しては、差分ΔＧのオフセ
ットを零にするための処理とその結果の回路12への送出
である。
信号処理回路10,11,12は、アナログ，ディジタルどち
らで構成してもよいが、回路10はＧセンサ３の出力のフ
ィルタリング、及び増幅の機能を持つ。回路11もＧセン
サ２の出力のフィルタリング、及び増幅の機能を持つ。
信号処理回路12は、Ｇセンサ2,3の出力を受取りそれ
ぞれフィルタリングを行い、差分をとり増幅する機能を
持つ。更に、回路12はＧセンサ2,3の出力差分のオフセ
ット調節機能を持つ。
以上の回路10,11,12でフィルタリングとは、第４図の
GSa,GSbで示すような微少振動を除去する目的であり、
いわゆるローパスフィルタリング機能のことである。ア
ナログであれば、CR時定数を変えればよい。後に示す例
ではＲを変更させている。
更に、増幅とはＧセンサ2,3の出力が小さいため、こ
れを大きくする役割を持つ。このことを第６図，第７図
で説明する。第６図は、Ｇセンサ2,3のそれぞれ１個で
の加速度センサ出力電圧との特性例図である。その関係
は直線をなす。更に、加速度ｇがｇ＝０で一定の電圧V2
が発生する。加速度ｇに極性のあるのは、加速度に方向
があるためである。そして、ｇの上限，下限でのセンサ
出力電圧をV1,V3としている。
かかるV1,V2,V3は数mVから数Ｖの範囲の値をとる。従
って、数Ｖの程度では、特に大きい増幅度は不要である
が、mVオーダでは、増幅した方が望ましい。増幅の必要
性の強いものは、回路12である。回路12は、Ｇセンサ2,
3の差分ΔＧを求める。この差分ΔＧは、小さい。その
例を第７図に示す。ヨーレートの検出例を第７図で示し
た。左回り，右回りのいずれにしろ、ΔG1，ΔG4の如き
例ではそれ程小さくはないが、ΔG2，ΔG3の如き例では
極端にその差分は小さくなる。
回路12によるオフセット調節は、Ｇセンサ2,3の精度
にばらつき、及び経年変化のためにある。Ｇセンサ2,3
がそれぞれ第６図の如き特性で一致していれば問題はな
いが、必ずしも一致しない。また、自動車に搭載した場
合、自動車の寿命を10年とした場合その間にＧセンサ2,
3の経年変化が起る。また、常時はげしい振動状態で使
っているため経年変化は起りやすい。
そこで、回路12では、CPU13の指令のもとに、差分Δ
Ｇのオフセットを一定の値にするように調節される。こ
のオフセット調節は、自動車であれば、走行停止中であ
ることが望ましい。
尚、Ｇセンサ2,3の出力そのものも、処理回路10,11を
介してCPU13に取込ませている。これは、検出加速度を
利用するためであり、その利用の仕方には種々ありう
る。
以上の実施例によれば、２つのＧセンサ2,3の出力の
差分を（８）式又は（10）式を用いて演算して、角速度
ωを算出できた。更に、センサ出力に乗っている高周波
成分の除去がはかれ、オフセット値も絶えず一定値にで
きるとの効果がある。
第８図は、アナログ回路で信号処理回路10,11,12を実
現させた本発明の実施例図である。但し、第５図と異な
る点として、信号処理回路12は、Ｇセンサ2,3の出力を
取込むのではなく、信号処理回路10,11の出力を取込む
ようにした点がある。この構成としたことにより、回路
12にはフィルタリング機能は不要になるとの利点があ
る。
さて、第８図で回路10は、ディジタルポテンショメー
タ11、CRフィルタ12,13、オペアンプ14より成る。
回路11も同一構成であり、ディジタルポテンショメー
タ15、CRフィルタ16,17、オペアンプ18より成る。
回路12は、分圧抵抗要素となる抵抗19と20とディジタ
ルポテンショメータ21、入力抵抗22,23,24、差動アンプ
25、帰還抵抗26より成る。
ディジタルポテンショメータ11,15,21は、CPU13によ
って抵抗値R1,R2,R5が変更できる。ポテンショメータ11
と15とはCRフィルタのＲ成分調整に使い、ポテンショメ
ータ21は、オフセット値を一定にするために使う。
ポテンショメータ11,15,21の調節の仕方は、すべて同
一方法による。即ち、INC端子がＨで、且つU/Dの指令
中、Ｕがくれば抵抗値を大きくする方向にCPU13が制御
を行い、Ｄがくれば抵抗値を小さくする方向にCPU13が
制御を行う。
フィルタの時定数をポテンショメータ11,15で変更さ
せるのは、自動車の例でみるに、Ｇセンサ2,3を搭載し
て悪路を走った場合、その揺れのためにＧセンサ2,3の
出力も種々のノイズ周波数を持ったものになる。こうし
た条件をCPUが認知して、その上でCRフィルタ特性を変
更し、そのノイズ成分を除去するといった場合に使う。
例えば、悪路による余分な振動が発生しているのであれ
ば、時定数を大きくして、そのハンチングの影響を除去
することになる。
以上の第８図によれば、回路10,11からは、Ｇセンサ
2,3の出力からノイズ除去された信号が得られ、これはC
PU13へそのまま入力して利用できると共に、回路12に入
りその差分がとられ、この増幅差分がCPU13に入り角速
度ωの算出に利用される。また、絶えずオフセット値は
一定になるようになっているため、Ｇセンサ2,3の精度
のばらつきの悪影響もない。
第９図は、自動車の例でのオフセット値を一定にする
ためのCPU13による処理フローを示す。この処理は、割
込みによって起動される。先ず、ポートＦ（第８図参
照、以下で述べる各ポートについても同様）をHighにす
る（ステップ30）。つぎに、スタータ回転中か否かをチ
ェック（ステップ31）し、スタータ回転中で且つ車速が
零（ステップ32）との条件のもとに、回路12の増幅差分
出力Voutを読み込む（ステップ33）。車速が零でなけれ
ば、リターンする（ステップ32）。車速が零でないとは
走行中とのことであり、初期値としては使えないため、
リターンとした。
ステップ34と35とで、２つの設定値V01とV02と、Vout
との大小比較を行う。ここで、V01＞V02との前提条件と
し、この条件のもとでVoutが、V02≦Vout≦V01になれば
オフセット一定値が達成されたとみて制御は終了する。
Voutが、Vout＞V01であれば、ポテンショメータ21の抵
抗値を少なくする（ステップ36,38）、Vout＜V02であれ
ば、ポテンショメータ21の抵抗値を大きくする（ステッ
プ37,39）。但し、U/DはLow,Highの２値とした。従っ
て、第８図との整合性を考えれば、ＵとはLow、ＤとはH
ighのことである。
かくして、VoutがV02≦Vout≦V01に収束するまで、各
ステップが働く。ここで、V01−V02＝ε（誤差許容値）
とする。このεの選び方によって、差分の誤差がどこま
で許すかが決まる。
以上の実施例では、（８）式，（10）式の演算法につ
いて述べなかったが、直接に開平演算（又は近似展開演
算）を行ってもよく、又は第９図に示すように差分ΔＧ
と角速度ωとの関係を、マップテーブルに格納してお
き、差分ΔGiから対応する角速度ωiを求めるようにし
てもよい。
自動車にＧセンサを搭載した実施例を第11図（イ），
（ロ），（ハ）に示す。いずれの図も、２つのＧセンサ
を２組設けた例であり、１組の取付位置はA1とB1、他の
１組の取付位置は、A2とB2で示してある。
（イ）図でA1とB1とは自動車の前側と後側の位置と
し、A2とB2とは自動車の頂部と底部の位置とした。この
例によれば、ピッチレートの算出が可能である。ここ
で、ピッチとは、自動車の本来の走行方向をｘとすると
き、地面に水平な面での直角方向のｙ軸の回りの回転を
云う。このピッチレートの算出のためには、A1とB1のＧ
センサの差分をとることにより、並進での、いわゆる前
後Ｇが除去され、ピッチレートが求まる。同様に、A2と
B2のＧセンサの差分をとることにより、並進での、いわ
ゆる上下Ｇが除去され、ピッチレートが求まる。A1と
B1,A2とB2のいずれにおいても、（８）式又は（10）式
に従う。また、A1とB1,A2とB2の両者を組合せても可能
である。
第11図（ロ）は、ヨーレート算出のための配置例であ
り、自動車の前後位置A1,B1及び自動車の両側部位置A2,
B2に、それぞれＧセンサを取付けた例である。ヨーレー
トとは、自動車の走行地面（x-y）に対して直角方向の
ｚ軸回りの回転角速度を云う。位置A1とB1とのＧセンサ
の差分をとることにより、並進運動での、いわゆる横Ｇ
が除去でき、ヨーレートを算出できる。同様に、位置A2
とB2とのＧセンサの差分をとることにより、並進運動で
の、いわゆる前後Ｇが除去でき、ヨーレートを算出でき
る。算出式は、（８）式又は（10）式に従う。A1とB1,A
2とB2の両者の組合せも可能である。
第11図（ハ）は、ロールレート算出のための配置例で
あり、自動車の両側位置A1,B1、頂部と底部位置A2,B
2に、それぞれＧセンサを取付けた例である。ここで、
ロールレートとは、自動車の走行方向に平行なｙ方向の
軸回りに現われる回転角速度である。A1とB1のＧセンサ
の差分をとることにより、並進運動による、いわゆる横
Ｇが除去でき、ロールレートの算出ができる。A2とB2の
Ｇセンサの差分をとることにより、並進運動による、い
わゆる上下Ｇが除去でき、ロールレートの算出ができ
る。算出式は（８）式又は（10）式に従う。A1とB1,A2
とB2の各Ｇセンサの組合せでもよい。
以上の各例は、目的や用途に応じて種々の組合せが可
能である。
尚、自動車においては、Ｇセンサはドアのような可動
部分に設置しない方がよい。理由は、経時変化や可動位
置によって、検出角度（第１図のI,II）が固定とならず
変化してしまうからである。従って、シャーシに固定す
ることが望ましい。
第12図，第13図は、自動車の制御装置にＧセンサを設
置した実施例を示す。ここで制御とは、燃料制御，点火
制御，オートマ制御等すべての概念を含む。運動体１を
自動車として位置付け、この自動車の一部、例えば前面
部の一部に制御装置を搭載した例である。制御装置を構
成する基板を自動車に水平に配置した例を第12図に示し
た。この制御装置の両側にＧセンサ2,3を設置する。こ
の結果、第１図とは、θaとθbとがx-y平面上の第２象
限に存在する点で異ったものになる。しかも、θaとθb
とは大きな差異はないとの点も相異点となる。この結
果、Ｇセンサ2,3のセンサ出力の差分をとった場合、そ
の差分が小さくなることが考えられ、従って増幅手段が
特に必要となる。
第13図は、制御装置の構成とＧセンサの配置例を示
す。（イ）図は平面図、（ロ）図は矢印の断面図であ
る。制御装置40は、プリント基板41と、このプリント基
板を支持し外部からの機械的な保護をはかる外部ケース
40Aとより成る。プリント基板41上に各種のIC,LSI素子
が搭載されている。そこで、本実施例ではプリント基板
41上の素子のない空き部分にＧセンサ2,3をできるだ
け、距離を離して設置する。尚、42はコネクタであり、
外部インターフェース用であるが、本発明に関係しな
い。
次に、検出角速度を制御に利用した実施例を説明す
る。例えば、ヨーレートに関しては、車輪ロックを防止
し、検出ヨーレートを使ってドライバの意図しないヨー
レートの発生を抑えるABS制御装置（アンチ・スキット
・ブレーキ制御装置）、又はヨーレートをある目標値に
制御する４輪操舵制御装置がある。この実施例を第14図
に示す。第14図で、制御部43は操作量算出部44とヨーレ
ート演算部45より成り、車体47からのＧセンサ出力GSa,
GSbから演算部45でヨーレートを算出し、これを目標ヨ
ーレートとの間で偏差をとり、この偏差が零に収束する
ように操作量算出部44,アクチュエータ46を介して車体4
7の制御をはかる。
本発明では、角速度の他に、特定方向の加速度の検出
も可能である。並進方向加速度の高精度検出例を以下に
示す。第１図で説明する。重心４の加速度をGcとする
と、下記となる。
Gc＝Gla＝Glb …（11） （11）式と（１）式とにより、 Gc＝GSa−Gyacosθa …（12） となる。ここで、Gya＝Raω2となるから、（８）式を用
いて（12）式を変形すると、 となる。（13）式を整理すると、 となる。従って、（14）式により回転運動の遠心力によ
る加速度をキャンセルして、重心４の並進加速度を求め
ることができる。
各種の変形，適用例を述べる。
（イ）．信号処理回路はアナログの例を示したが、ディ
ジタル回路によっても実現できる。勿論、フィルタリン
グもディジタル的に、且つ増幅もディジタル的に可能で
ある。
（ロ）．計算機の代りにDSP（ディジタル・シグナル・
プロセッサ）に代替してもよい。
（ハ）.2つのＧセンサを置く平面は種々可能である。自
動車であれば、地表面に平行な面だけではなく、傾斜平
面でもよい。検出目的や、設置場所の状況等によって種
々変えればよい。
（ニ）．オフセットの補正は、いわゆるゼロ補正である
が、差分に対してゼロ補正を行ったが、Ｇセンサのそれ
ぞれにゼロ補正してもよい。
（ホ）．運動体として自動車以外の有力なものに、カメ
ラがある。例えばビデオカメラでは手ぶれがあるが、こ
の手ぶれによるビデオカメラの角速度検出が可能とな
る。
（ヘ）．並進運動の他に、旋回運動がある。自動車で
は、並進運動中に旋回運動が発生することがあり、振動
の問題や危険性もある。また強制的に旋回運転すること
もありうる。この際も危険運転がありうる。こうした各
種の場合、本実施例によって各種の角速度を検出するこ
とは重要であり、また第14図の如き帰還制御をはかれ
ば、安全な運転への制御が可能となる。
（ト）．本発明は、２つのＧセンサが同一方向加速度の
検出をできるように配置したが、加速度はベクトルであ
り、従って、若干の異なる方向での配置でもベクトル分
解の考え方で、対処可能である。
（チ）.ABS制御装置の他に、トラクション制御装置,4輪
操舵制御装置でも検出角速度を、制御に利用できる。
［発明の効果］ 本発明によれば、２個の加速度センサを運動体に装着
することにより、並進方向の加速度を計測できると共
に、並進方向加速度の影響を受けずに角速度を計測する
こともできる。また、非接触で角速度を計測できるセン
サとしては従来の光ジャイロ、振動ジャイロ等と比べて
非常にシンプルになり、安価な角速度センサを提供する
ことができる。
また、加速度センサそのものは他の角速度センサに比
べて小型なのでハンディビデオカメラに内蔵して手ぶれ
による角速度を求めることも可能である。
また、各加速度センサの出力値にハード又はソフトの
フィルタをかけてから各センサ値の差を演算するので、
高周波ノイズの影響を角速度の演算結果に出さない。
また、上記フィルタの時定数を可変にすることによ
り、車両に取付けて悪路を走るような悪条件下でも、出
力のハンチングを抑えることができる。
また、複数の加速度センサを車両に装着することによ
り、ロールレート，ピッチレート，ヨーレートを検出す
ることができる。
また、ABS制御装置,4輪操舵制御装置などの車載する
制御装置内に加速度センサを組み込んだことにより、ハ
ーネスの省略化と電磁ノイズ混入を減少させることがで
きる。
加速度センサ対によって検出した車両のヨーレートを
使ってフィードバック制御を行うことによって車両の安
全性・操舵安全性を高めることができる。
また、車両床面と平行な平面内に加速度センサ対を取
付ける場合、車両前後方向同軸上に２個、又は車両横方
向同軸上に２個配置することにより、車両のヨーレート
の他に車両前後方向、又は車両横方向の重心点加速度を
同時に検出できる。
また、加速度センサ２個の信号に所定の演算を施し、
回転による遠心力分をキャンセルして運動体重心の並進
加速度を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の加速度センサ配置図、第２
図と第３図は加速度ベクトルの成分分解図、第４図は本
実施例と従来例との検出比較例図、第５図は本発明の角
速度検出装置の実施例図、第６図は角速度と加速度との
関係図、第７図は加速度センサの出力と差分とを示す
図、第８図は本発明の信号処理回路の実施例図、第９図
は本発明のオフセット設定のフローチャート、第10図は
差分ΔＧと角速度ωとのマップ図、第11図は自動車での
加速度センサ設置例図、第12図及び第13図は自動車の制
御装置に加速度センサを取りつけた実施例図、第14図は
ヨーレート制御装置の実施例図である。 １……運動体、2,3……加速度センサ、４……重心、10,
11,12……信号処理回路、13……CPU。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀越 茂 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所佐和工場内 (72)発明者 菅原 早人 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番地 ３ 日立オートモテイブエンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 門司 竜彦 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所佐和工場内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】運動体の運動方向前，後の夫々に配置され
    該運動方向の加速度を検出する第1,第２の加速度センサ
    と、第1,第２の加速度センサの検出値の差分を第1,第２
    の加速度センサ間距離で除した値の平方根として前記運
    動体の角速度を求める演算手段とを備えることを特徴と
    する角速度検出装置。
  2. 【請求項２】運動体の運動方向に対し直角方向に距離を
    離して配置され該直角方向の加速度を検出する第1,第２
    の加速度センサと、第1,第２の加速度センサの検出値の
    差分を第1,第２の加速度センサ間距離で除した値の平方
    根として前記運動体の角速度を求める演算手段とを備え
    ることを特徴とする角速度検出装置。
  3. 【請求項３】請求項１または請求項２において、第1,第
    ２の加速度センサの検出値の差分をとる前段に、第1,第
    ２の加速度センサの検出値に対してローパスフィルタリ
    ング処理を行う手段を設けたことを特徴とする角速度検
    出装置。
  4. 【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれかにおい
    て、運動体はビデオカメラであり、手ぶれによるビデオ
    カメラの角速度を求めること特徴とする角速度検出装
    置。
  5. 【請求項５】運動体に配置され該運動体の運動方向の加
    速度を検出する第1,第２の加速度センサと、第1,第２の
    加速度センサの検出値から回転運動の遠心力による加速
    度分をキャンセルして運動体の重心の並進加速度を求め
    る演算手段とを備えることを特徴とする並進加速度検出
    装置。
  6. 【請求項６】自動車の進行方向前，後の夫々に配置され
    る該進行方向の加速度を検出する第1,第２の加速度セン
    サと、第1,第２の加速度センサの検出値の差分を第1,第
    ２の加速度センサ間距離で除した値の平方根として前記
    自動車の角速度を求める演算手段とを備えることを特徴
    とする角速度検出装置。
  7. 【請求項７】自動車の進行方向に対し直角方向に距離を
    離して配置され該直角方向の加速度を検出する第1,第２
    の加速度センサと、第1,第２の加速度センサの検出値の
    差分を第1,第２の加速度センサ間距離で除した値の平方
    根として前記自動車の角速度を求める演算手段とを備え
    ることを特徴とする角速度検出装置。
  8. 【請求項８】請求項５または請求項６において、第1,第
    ２の加速度センサの検出値の差分をとる前段に、第1,第
    ２の加速度センサの検出値に対してローパスフィルタリ
    ング処理を行う手段を設けたことを特徴とする角速度検
    出装置。
  9. 【請求項９】自動車の加速度と角加速度とを検出して車
    両制御を行う自動車制御装置において、請求項６乃至請
    求項８のいずれかに記載の角加速度検出装置を備えるこ
    とを特徴とする自動車制御装置。
  10. 【請求項１０】請求項９において、演算手段は、第1,第
    ２の加速度センサの検出値から回転運動の遠心力による
    加速度分をキャンセルして自動車の重心の並進加速度を
    求めることを特徴とする自動車制御装置。
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