WO2015151681A1

WO2015151681A1 - 車両姿勢検出装置

Info

Publication number: WO2015151681A1
Application number: PCT/JP2015/055862
Authority: WO
Inventors: 隆介平尾; 修之一丸; 紀章板垣; 脩史原田; 筑間　寛
Original assignee: 日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2015-02-27
Publication date: 2015-10-08

Abstract

　ステレオカメラ（８）に代表される物体位置計測手段を用いて、走行車両周囲の物体位置（撮像対象物までの距離と角度、画面位置と距離等）を計測し、その計測結果により車両の姿勢（ロール、ピッチ、バウンスの少なくとも１つ）を推定演算し、各輪側でのサスペンション制御を行う。ステレオカメラ（８）は少なくとも２つの実質的に静止している停止物の位置を計測すると共に、所定時間の経過後にも同じく停止物の位置を再計測し、コントローラ（９）は、ステレオカメラ（８）から出力される少なくとも４つの計測値を処理することにより、走行時の車両姿勢を計算する構成としている。

Description

車両姿勢検出装置

　本発明は、例えば４輪自動車等の車両に搭載され、走行時の車両姿勢を検出するのに好適に用いられる車両姿勢検出装置に関する。

　一般に、自動車等の車両には、車体と各車輪（車軸側）との間にそれぞれ減衰力調整式緩衝器が設けられている。これらの減衰力調整式緩衝器は、走行時の車両に発生するロール、ピッチ、バウンス等の振動を抑えるように、それぞれの車輪毎に減衰力特性が調整される。車両に発生する振動は、例えば加速度センサを用いて検出し、その検出信号から車両の姿勢変化を、ロール、ピッチ、バウンスとして識別するようにしている（例えば、特許文献１参照）。この種の従来技術では、システムコストを低減する目的で車両の姿勢を検出するためのセンサ数を、可能な限り減らして少なくすることが提案されている。

特開２００９－０８３６１４号公報

　ところで、従来技術によるものは、走行時における車両姿勢を検出するために加速度センサを用いることが前提となっている。しかし、このような加速度センサは、車両走行時に必要な各種データ、情報を取込む上で、車両姿勢を検出するための専用のセンサであり、これ以外の用途には不要であるためシステムコストを低減する上で、必ずしも有効なセンサではないという問題がある。

　本発明は、上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、加速度センサを用いることなく、車両走行時の姿勢を検出することができるようにした車両姿勢検出装置を提供することにある。

　上述した課題を解決するために本発明は、車両周囲の物体の位置を計測する物体位置計測手段を備え、該物体位置計測手段の計測結果により、前記車両のロール、ピッチ、バウンスの少なくとも１つを計算する車両姿勢検出装置であって、少なくとも２つの実質的に静止している物体の位置を計測し、その後、所定時間後に前記各物体の位置を再計測し、この少なくとも４つの計測値から前記車両のロール、ピッチ、バウンスの少なくとも１つの車両姿勢を演算して求める構成としている。

　本発明によれば、例えばステレオカメラ等の物体位置計測手段を用いて、車両のロール、ピッチ、バウンスの少なくとも１つの車両姿勢を検出することができる。

本発明の実施の形態による車両姿勢検出装置のシステム構成を示す全体構成図である。図１中の姿勢検出用演算部による演算内容を具体化して示す制御ブロック図である。図１中のステレオカメラで撮り込んだ物体画像により停止物との距離および角度を検出する動作説明図である。図３とは異なる時点での停止物との距離および角度を検出する動作説明図である。２つの停止物をステレオカメラで撮り込んだ状態のエッジ検出画像を示す画像処理図である。車両のロール角を検出するための図５に続く画像処理図である。走行中の車両にバウンスもピッチも発生していない状態を示す車両姿勢の検出動作説明図である。走行中の車両にバウンスのみが発生した状態での車両姿勢を検出する検出動作説明図である。走行中の車両にバウンスとピッチとが共に発生した状態を示す車両姿勢の検出動作説明図である。

　以下、本発明の実施の形態による車両姿勢検出装置を、４輪自動車に適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。

　図１において、車両のボディを構成する車体１の下側には、例えば左，右の前輪と左，右の後輪（以下、総称して車輪２という）が設けられ、これらの車輪２はタイヤ３を含んで構成されている。タイヤ３は、路面の細かい凹凸を吸収するばねとして作用する。

　サスペンション装置４は、車体１と車輪２との間に介装して設けられている。このサスペンション装置４は、懸架ばね５（以下、スプリング５という）と、該スプリング５と並列関係をなして車体１と車輪２との間に設けられた減衰力調整式緩衝器（以下、可変ダンパ６という）とにより構成される。なお、図１中では１組のサスペンション装置４を、車体１と車輪２との間に設けた場合を示している。しかし、サスペンション装置４は、４輪自動車の場合において、４つの車輪２と車体１との間に個別に独立して合計４組設けられるもので、このうちの１組のみを図１では模式的に図示している。

　ここで、各サスペンション装置４の可変ダンパ６は、減衰力調整式の油圧緩衝器を用いて構成される。この可変ダンパ６には、発生減衰力の特性（即ち、減衰力特性）をハードな特性（硬特性）からソフトな特性（軟特性）に連続的に調整するため、減衰力調整バルブ等からなる減衰力可変アクチュエータ７が付設されている。なお、減衰力可変アクチュエータ７は、減衰力特性を必ずしも連続的に調整する構成でなくてもよく、例えば２段階以上の複数段階で減衰力を調整可能なものであってもよい。また、可変ダンパ６は、圧力制御タイプでもよく、流量制御タイプであってもよい。

　ステレオカメラ８は、車両周囲の物体の位置（具体的には、物体までの距離と角度、画面位置と距離）を計測する物体位置計測手段を構成し、車体１の前部に設けられている。該ステレオカメラ８は、例えば特開２０１１-１３８２４４号公報等に記載のように、左，右一対の撮像素子（デジタルカメラ等）を含んで構成され、左，右一対の画像を撮り込むことにより、撮像対象の物体（実質的に静止している物体としての停止物）までの距離と角度を検出できる構成となっている。

　このため、ステレオカメラ８で撮り込んだ画像は、物体位置計測手段の計測結果として後述のコントローラ９に出力される。なお、実質的に静止している停止物とは、完全に停止している物体の他に、所定の値以下（移動変化の少ない物体）を含んでいてもよい。ステレオカメラ８は、少なくとも２つの停止物（撮像対象物）から複数の画像を撮り込み、これらの画像信号をコントローラ９に出力する。少なくとも２つの撮像対象物は、ステレオカメラ８からの距離が異なり、上，下に離間した物体であることが好ましい。

　コントローラ９は、例えばマイクロコンピュータを用いて構成されている。該コントローラ９は、車両の姿勢制御等を行う制御装置として車両の車体１側に搭載されている。このため、コントローラ９は、少なくとも２つの停止物からステレオカメラ８で撮り込んだ複数の画像を処理することにより、撮像対象物（即ち、ステレオカメラ８から停止物）までの距離と角度を検出すると共に、当該車両の姿勢変化をロール（左，右方向の横揺れ振動）、ピッチ（前，後方向の揺れ振動）、バウンス（上，下方向の振動）として検出する。

　さらに、コントローラ９は、ステレオカメラ８からの検出信号（画像信号を含む）と車両ネットワーク（図示せず：例えばＣＡＮ通信）から得た車速、操舵角等の車両情報とに基づいて、可変ダンパ６で発生すべき減衰力を後述の指令値により可変に制御するものである。このため、コントローラ９は、その入力側がステレオカメラ８等に接続され、出力側が可変ダンパ６の減衰力可変アクチュエータ７等に接続されている。

　ここで、コントローラ９は、図１に示すように、姿勢検出用演算部１０、目標減衰力算出部１１、減衰力制限部１２、指令値算出部１３およびオブザーバ１４を含んで構成されている。姿勢検出用演算部１０は、例えば図２に示すように、ステレオカメラ８からの撮り込んだ画像信号を後述の如く画像処理することによって、車体１の上，下方向の変位速度をばね上速度として演算する。また、姿勢検出用演算部１０は、図２中に示す如くばね上速度以外にも、ロールレイトおよび/またはピッチレイトを後述の如く演算することができる。

　目標減衰力算出部１１は、姿勢検出用演算部１０から出力される前記ばね上速度に基づいて、可変ダンパ６で発生させる目標減衰力を算出する。この目標減衰力は、例えばスカイフック制御理論より求めることができる。なお、目標減衰力を算出する制御則としては、スカイフック制御に限らず、例えば最適制御、Ｈ∞制御等のフィードバック制御を用いることができる。減衰力制限部１２は、目標減衰力算出部１１から出力される目標減衰力の信号に従って最大値と最小値を制限するように、目標減衰力算出部１１で求めた目標減衰力に制限を加え、予め決められた範囲内での減衰力を指令値算出部１３に出力するものである。

　コントローラ９のオブザーバ１４は、図１に示す可変ダンパ６のピストンロッド（図示せず）が伸長，縮小するときの速度をピストン速度として推定演算するものである。このピストン速度は、姿勢検出用演算部１０から出力される前記ばね上速度と指令値算出部１３からの指令値に基づいて推定演算により求めることができる。ピストン速度は、ばね上側とばね下側との相対速度に該当するものである。

　例えば、車両の車体１側に設けられた左，右のサイドミラー（図示せず）にステレオカメラ８を付設することにより、路肩側の静止している物体としての停止物（例えば、道路の白線やガードレール等）の画像を撮り込むことができる。そして、この撮り込んだ画像データに基づいて、路面からの車体１の高さ位置（即ち、車高データ）を求めることができる。

　このように、ステレオカメラ８は、車両の車高を検出する車高検出手段をも構成している。コントローラ９の姿勢検出用演算部１０は、少なくとも２つの実質的に静止している停止物（撮像対象物）の画像データを予め決められた時間毎に逐次撮り込むことにより、前記車高の検出データを加味して少なくとも４つの計測値から前記車両のロール、ピッチ、バウンスの少なくとも１つの車両姿勢を計算して求めることができる。なお、車両のロールを求める場合には、前記４つの計測値ではなく、少なくとも２つの実質的に静止している停止物（撮像対象物）の画像データにより車両がロール姿勢であることを求めることができる。

　コントローラ９の指令値算出部１３は、図１に示すように目標とする減衰力Ｆと電流値Ｉとの関係をピストン速度（相対速度）に従って可変に設定した電流値マップにより構成されている。指令値算出部１３は、目標減衰力算出部１１から出力され減衰力制限部１２で予め決められた範囲内に制限された信号（目標減衰力の信号）とオブザーバ１４から出力される信号（ピストン速度）とに基づいて、可変ダンパ６の減衰力可変アクチュエータ７に出力すべき制御電流値としての指令値を算出するものである。そして、可変ダンパ６は、アクチュエータ７に供給された電流（指令値）に従って、その減衰力特性がハードとソフトの間で連続的、または複数段でステップ状に可変に制御される。

　姿勢検出用演算部１０は、図２に示すように、停止物をステレオカメラ８を介して検出する停止物検出部１５、バウンス・ピッチ算出部１６、ロール算出部１７、微分部１８，１９および各輪のばね上速度算出部２０を含んで構成されている。図１に示す如く停止物には、道路標識２１と建物２２とが代表例に挙げられている。また、走行車両の前方には、路面の凹凸の代表例として示す突起２３が存在している。

　車体１の前部（一例としては、左，右のサイドミラー）に設けられたステレオカメラ８は、車両前方の視界に入る物体映像を下記のように撮り込みつつ、撮り込んだ画像の処理を、姿勢検出用演算部１０の停止物検出部１５によって行うものである。車両前方の視界に入る物体映像から撮像対象物が停止物であるか否かを判別する。具体的には、撮像対象物と走行車両との相対速度を算出し、算出した相対速度が車両速度（車速）とほぼ等しい場合の撮像対象物を停止物として認識することができる。

　図３（ａ）は、ステレオカメラ８を用いて道路標識２１（静止している物体としての停止物）を撮像した場合を示している。このとき、姿勢検出用演算部１０の停止物検出部１５には、図３（ｂ）に示す画像２４が撮り込まれる。ステレオカメラ８（即ち、車体１）から道路標識２１の中心までの距離ＬA は、ステレオカメラ８の距離測定機能により検出することができる。また、道路標識２１の中心からカメラ基準線２４Ａまでの最短距離に相当する両者の間隔ｈA は、画像２４の画素数等を取込むことにより検出することができる。

　このとき、道路標識２１の中心とカメラ基準線２４Ａとのなす角度θA は、図３（ａ）に示すように、前述した距離ＬA と間隔ｈA とに対して下記の数１式による関係にあり、正接関数であるtanθA を用いて表すことができる。そして、数１式は、下記の数２式に変換することにより、その角度θA を求めることができる。

　図４（ａ）は、図３の状態から予め決められた時間が経過した後に、ステレオカメラ８を用いて停止物である道路標識２１を撮像した場合を示している。このとき、車両のピッチ振動等によりステレオカメラ８のカメラ基準線２５Ａは下向きに傾いている。このように傾いた状態で、姿勢検出用演算部１０の停止物検出部１５には、図４（ｂ）に示す画像２５が撮り込まれる。ステレオカメラ８（即ち、車体１）から道路標識２１の中心までの距離ＬB は、同様にステレオカメラ８により検出できる。また、道路標識２１の中心からカメラ基準線２５Ａまでの最短距離に相当する両者の間隔ｈB は、画像２５の画素数等を取込むことにより検出することができる。

　このとき、道路標識２１の中心とカメラ基準線２５Ａとのなす角度θB は、図４（ａ）に示すように、前述した距離ＬB と間隔ｈB とに対して下記の数３式による関係にある。

　次に、姿勢検出用演算部１０のロール算出部１７は、一例として図５に示すように、ステレオカメラ８から撮り込んだ２つ以上の停止物（具体的には、道路標識２１と建物２２）の画像２６に、エッジ検出画像を棒線２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｄとして描画する。図５に示す画像２６では、カメラ画像の基準線である垂直線２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃと水平線２７Ｄとに対して、棒線２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｄが傾いてはいない。

　しかし、図５とは異なる時間にステレオカメラ８から撮り込んだ２つの停止物（道路標識２１と建物２２）の画像２８は、図６に示すように、同じく描画した棒線２８Ａが垂直線２７Ａに対して角度βB1だけ傾き、棒線２８Ｂは垂直線２７Ｂに対して角度βB2だけ傾いている。また、同じく描画した棒線２８Ｃは垂直線２７Ｃに対して角度βB3だけ傾き、棒線２８Ｄは水平線２７Ｄに対して角度βB4だけ傾いている。

　即ち、ステレオカメラ８を搭載した車両が左，右方向に横揺れ（ローリング）したことにより、図６に示す画像２８は、図５に示す画像２６に対し傾いているものと判定することができる。そこで、姿勢検出用演算部１０のロール算出部１７は、図６中に例示した角度βB1，βB2，βB3，βB4に基づいて走行車両のロール角を算出することができる。この場合、例えば角度βB1～βB4の平均値からロール角を求めてもよく、これ以外の公知な方法を用いてロール角を算出してもよい。

　次に、姿勢検出用演算部１０のバウンス・ピッチ算出部１６で行う画像内容の処理について、図７～図９を参照して説明する。図７～図９に示す模式図は、前記ロール算出部１７で得られたロール角を用いてロール成分を除去し、バウンス・ピッチ成分のみに補正した状態を表している。停止物Ｔ１，Ｔ２（図９参照）は、前述した標識２１または建物２２と同様に、車両の前方視界内に停止状態で存在している２つの任意な撮像対象物である。

　まず、図７に示す模式図は、走行中の車両にバウンスもピッチも生じていない場合を例示している。ここで、車体１に対するステレオカメラ８の取付角を角度βとした場合、ステレオカメラ８のカメラ基準線２９は、理想的な水平路面と平行な絶対水平線３０に対して角度βだけ傾いた状態となる。車速Ｖで走行している車両のステレオカメラ８は、時間Δｔが経過したときに、距離（ＶΔｔ）だけ道路面上を矢示Ａ方向に移動している。

　走行中の車両にバウンスもピッチも生じていない場合、ステレオカメラ８の高さ位置は変わらないので、ステレオカメラ８のカメラ基準線２９は、図７中に点線で示すカメラ基準線２９Ａの位置へと平行移動するだけである。カメラ基準線２９から停止物Ｔ１までの最短距離を、図７中に示す寸法ｈ1(n)として表すと、カメラ基準線２９Ａから停止物Ｔ１までの最短距離は、寸法ｈ1(n+1)として表される。寸法ｈ1(n)と寸法ｈ1(n+1)との差は、寸法（ＶΔｔsinβ）である。ここで、走行車両にバウンスもピッチを生じていない場合は、バウンス変位ｚ1(n)＝０であり、下記の数４式の関係となる。

　次に、図８に示す模式図は、走行中の車両にバウンスのみが生じ、ピッチは生じていない場合を例示している。ここで、走行車両にバウンスが生じている場合は、ステレオカメラ８のカメラ基準線２９は、図８中に点線で示すカメラ基準線２９Ｂの位置へと矢示Ａ方向に移動しつつ、上,下方向にも平行移動する。このため、例えば上方向へのバウンス変位ｚ1(n)＞０であり、下記の数５式の関係となる。なお、下方向へのバウンス変位は、ｚ1(n)＜０となる。

　次に、図９に示す模式図は、走行中の車両にバウンスおよびピッチが生じた場合を例示している。まず、ピッチ角の算出方法について述べる。停止物Ｔ１からカメラ基準線２９へ垂直に降ろした点Ｐ１からステレオカメラ８までの距離をｘ1(n)とし、停止物Ｔ２からカメラ基準線２９へ垂直に降ろした点Ｐ２からステレオカメラ８までの距離をｘ2(n)とすると、カメラ基準線２９に沿った方向での停止物Ｔ１，Ｔ２間の距離Ｌ(n)は、下記の数６式で求められる。

　このとき、カメラ基準線２９から停止物Ｔ１までの最短距離は、図９中に示す寸法ｈ1(n)であり、カメラ基準線２９から停止物Ｔ２までの最短距離は、寸法ｈ2(n)として表される。このため、２つの停止物Ｔ１，Ｔ２間を結ぶ直線３１とカメラ基準線２９とがなす角度α(n)は、下記の数７式により求められる。

　また、車速Ｖで走行している車両のステレオカメラ８は、時間Δｔが経過したときに図９に示すカメラ基準線２９Ｃを有し、停止物Ｔ１からカメラ基準線２９Ｃへ垂直に降ろした点Ｐ３からステレオカメラ８までの距離ｘ1(n+1)、停止物Ｔ２からカメラ基準線２９Ｃへ垂直に降ろした点Ｐ４からステレオカメラ８までの距離ｘ2(n+1)とすると、カメラ基準線２９Ｃに沿った方向での停止物Ｔ１，Ｔ２間の距離Ｌ(n+1)は、下記の数８式で求められる。

　また、カメラ基準線２９Ｃから停止物Ｔ１までの最短距離は、図９中に示す寸法ｈ1(n+1)であり、カメラ基準線２９Ｃから停止物Ｔ２までの最短距離は、寸法ｈ2(n+1)として表される。そして、このときの停止物Ｔ１，Ｔ２間を結ぶ直線３１とカメラ基準線２９Ｃとがなす角度α(n+1)は、下記の数９式により求めることができる。

　ここで、前記数７式で求めた角度α(n)と、前記数９式で求めた角度α(n+1)との角度差を下記の数１０式で求めることにより、この角度差を時間Δｔの間で走行車両に発生したピッチ角γ(n+1)として算出することができる。

　次に、このピッチ角γ(n+1)を用いて、バウンスのみがある場合の前記数５式にピッチ角γ(n+1)による変動分を含めると、図９に示す場合でのバウンス変位ｚ1(n)は、下記の数１１により求めることができる。数１１式のうち、分母cosβに対し、分子の一部ｘ1(n+1)sinγ(n+1)は、図９中に示す寸法ｈ′に該当し、寸法ｈ′は下記の数１２式で表される。

　これをバウンスとピッチの両方が生じている走行車両（即ち、ステレオカメラ８の位置）で説明すると、寸法ｈ1(n+１)の線分３２に対してピッチ角γ(n+1)だけ斜め傾き、寸法ｈ1(n)の線分３３と平行な成分の寸法ｈ1′(n+1)は、変化分のピッチ角γ(n+1)を用いて下記の数１３式により求められる。数１３式の値から寸法ｈ1(n)、寸法ＶΔｔsinβおよび数１２式による寸法ｈ′を引き算し、上向きを正として全体をcosβで割ると数１１式に一致する。

　ここで、バウンス変位ｚ1(n)は、バウンス変位ｚi(n)として〔但し、i＝1，2，…〕に置き換えられ、このバウンス変位ｚi(n)は、停止物Ｔ１，Ｔ２，…の数だけ存在する。その中から信頼度の高いものを選んだり、平均値を演算したりすることにより、信頼性の高いバウンス変位を求めることができる。このようにして、前述した数６～１０式と数１１式とに、寸法ｈ1(n)，ｈ1(n+1)，ｈ2(n)，ｈ2(n+1)，距離ｘ1(n)，ｘ1(n+1)，ｘ2(n)，ｘ2(n+1)および車速Ｖを入力することにより、走行車両のバウンス変位ｚi(n)とピッチ角γ(n+1)とをそれぞれ演算により求めることができる。

　本実施の形態による車両姿勢検出装置は、上述の如き構成を有するもので、次に、ステレオカメラ８およびコントローラ９を用いた車両の姿勢検出処理と、可変ダンパ６の減衰力特性を車両姿勢に基づいて可変に制御する処理とについて説明する。

　コントローラ９には、車両の走行時に発生する車体１（ばね上）側の上，下方向の振動（バウンス）、前，後方向のピッチ振動、左，右方向のロール振動による変位が、ステレオカメラ８から撮り込んだ画像の信号により実振動検出値として入力される。そして、コントローラ９は、下記の工程（１）～（８）に沿ってステレオカメラ８による画像情報から車体１のロール，ピッチ，バウンスを推定し、サスペンション制御を行うことができる。

（１）．ステレオカメラ８で撮り込んだ画像の情報から停止物Ｔ１，Ｔ２（例えば、図１に示す標識２１、建物２２、または電柱、木、信号機等）を抽出する。この場合、コントローラ９の姿勢検出用演算部１０は、ステレオカメラ８から撮り込んだ画像の処理を停止物検出部１５によって行い、車両前方の視界に入った物体映像から撮像対象物が停止物であるか否かを判別する。即ち、姿勢検出用演算部１０は、ステレオカメラ８により撮像した対象物と走行車両との相対速度を算出し、算出した相対速度が車速とほぼ等しい場合の撮像対象物を静止している物体（停止物）として認識する。

（２）．停止物に対して車両からの距離をステレオカメラ８（左，右一対のデジタルカメラ）の画像差により算出する。即ち、図３および図４に例示した標識２１のように、姿勢検出用演算部１０の停止物検出部１５は、ステレオカメラ８（即ち、車体１）から道路標識２１の中心までの距離ＬA を、ステレオカメラ８の距離測定機能により検出することができる。

（３）．画像の水平方向基準線（例えば、カメラ基準線２４Ａ，２５Ａ，２９，２９Ａ～２９Ｃ）との画素数差を算出する。そして、距離と画素数から停止物位置での基準線からの距離を算出する。即ち、図３および図４に例示したように、道路標識２１の中心からカメラ基準線２４Ａまでの最短距離に相当する両者の間隔ｈA は、画像２４の画素数等を取込むことにより検出することができる。

（４）．基準線からの距離と車両からの距離から水平基準線からのピッチ方向の角度を算出する。このとき、道路標識２１の中心とカメラ基準線２４Ａとのなす角度θA は、図３（ａ）に示すように、前述した距離ＬA と間隔ｈA とに対して前記数１式による関係にあり、これを前記数２式に変換することにより、ピッチ方向の角度θA を求めることができる。これと同様に、図３の状態から予め決められた時間が経過した後に、姿勢検出用演算部１０の停止物検出部１５には、図４（ｂ）に示す画像２５が撮り込まれる。ステレオカメラ８（即ち、車体１）から道路標識２１の中心までの距離ＬB は、ステレオカメラ８により検出できる。また、道路標識２１の中心からカメラ基準線２５Ａまでの最短距離に相当する両者の間隔ｈB を、画像２５の画素数等を取込むことにより検出する。そして、道路標識２１の中心とカメラ基準線２５Ａとのなす角度θB を、ピッチ方向の角度として求める。この場合、距離と基準線からの角度の算出は、停止物を２つ以上検出して行うのがよい。

（５）．次に、このようにして求めた停止物との距離と角度を用いて、バウンス・ピッチ算出部１６の処理を行うことによりピッチ角とバウンス（上，下変位）を算出する。即ち、姿勢検出用演算部１０のバウンス・ピッチ算出部１６は、前述の如く図７～図９を参照して説明したように、前記数４～数１３式による演算処理を行うことにより、走行車両のバウンス変位ｚi(n)とピッチ角γ(n+1)等とをそれぞれ演算により求めることができる。

（６）．ロール角は，停止物とのロール方向とのなす角を算出する。この場合、姿勢検出用演算部１０のロール算出部１７は、図５および図６に標識２１と建物２２とを例に挙げて説明したように、図６中の角度βB1，βB2，βB3，βB4等に基づいて走行車両のロール角を算出することができる。

（７）．算出したバウンス変位（上，下変位）、ピッチ角およびロール角を微分し、その微分したそれぞれの値から各輪のサスペンション位置でのばね上速度を算出する。即ち、バウンス・ピッチ算出部１６による各算出値は、図２中に示すように微分部１８により走行車両のピッチレイトとして検出することができる。また、ロール角の算出値は、図２中に示すように微分部１９により走行車両のロールレイトとして検出することができる。そして、各輪のばね上速度算出部２０は、各車輪側でのばね上速度をバウンス変位ｚi(n)の微分値から算出することができる。

（８）．算出した各輪のばね上速度、ロールレイト、ピッチレイトに基づき減衰力を制御する。即ち、図１に示す目標減衰力算出部１１は、ステレオカメラ８からの撮像信号に基づいて姿勢検出用演算部１０から出力される前記ばね上速度により、可変ダンパ６で発生させるべき目標減衰力を算出する。減衰力制限部１２は、目標減衰力算出部１１で求めた目標減衰力に制限を加え、予め決められた範囲内での減衰力を指令値算出部１３に出力する。

　一方、コントローラ９のオブザーバ１４は、ステレオカメラ８から撮り込んだ停止物の撮像信号に基づいて可変ダンパ６のピストン速度（相対速度）を演算により求める。コントローラ９の指令値算出部１３は、目標減衰力算出部１１から減衰力制限部１２を介して出力される目標減衰力と、オブザーバ１４から出力される相対速度とに基づいて、可変ダンパ６の減衰力可変アクチュエータ７に出力すべき制御電流値としての指令値を算出する。

　そして、車体１と車輪２との間に設けられた可変ダンパ６は、コントローラ９からの指令値が指令電流として減衰力可変アクチュエータ７に入力され、該減衰力可変アクチュエータ７は、可変ダンパ６内を流通する油液の流路面積を可変に制御するように駆動される。これにより、可変ダンパ６の減衰力特性は、ハードな特性（硬特性）とソフトな特性（軟特性）との間で可変に制御される。なお、可変ダンパ６内を流通する作動流体は作動油に限らず、ＥＲ流体やＭＲ流体等を用いてもよい。

　本実施の形態によれば、前述の如き撮像信号の処理を行うことにより、車体１に対するステレオカメラ８の取付け点での上下変位（バウンス）、ピッチ角、ロール角を算出することができる。そして、これらのバウンス・ピッチ情報とロール情報を微分部１８，１９で微分することにより、上，下方向のばね上速度、ピッチレイト、ロールレイトを算出することができる。各輪のばね上速度は、ステレオカメラ８の取付け位置とサスペンション位置の座標情報に基づいて算出することができる。

　次に、ステレオカメラ８により撮り込んだ画像情報に基づくＦＦ（フィードフォワード）制御については、下記の工程（１０）～（１２）に沿って行うことができる。

（１０）．ステレオカメラ８で撮り込んだ路面画像から走行車両の前方に突起、ポットホール等があるか否か、即ち、車両の通過時（乗り上げ時）に乗り心地に影響するものを検出する。図１に例示したように、路面の凹凸に代表される突起２３が走行車両の前方に存在している場合に、この突起２３が車両の乗り心地に影響を与える程度に大きいか否かを検出する。

（１１）．具体的には、ステレオカメラ８で撮り込んだ路面画像をパターンマッチング等の手段を用いて、突起２３の形状、大きさを推定演算して求める。この場合、パターンマッチング手段を用いることにより、前記標識２１以外にも信号機、ガードレール等のように、よくある静止している物体（停止物）から共通な画像を撮り込んで記憶させておくことができ、この停止物と突起２３とを、少なくとも実質的に静止している物体（撮像対象物）として用いることができる。

（１２）．次に、走行車両と突起２３との距離、車速より、車両のタイヤ３が突起２３に乗り上げるタイミングを予測し、推定演算した突起２３の形状と車速から可変ダンパ６で発生すべき減衰力をＦＦ（フィードフォワード）制御する。これにより、推定演算した突起２３の形状と車速とに応じて可変ダンパ６の発生減衰力を高く、または低くするように予めＦＦ制御することができる。

　かくして、本実施の形態による車両姿勢検出装置は、ステレオカメラ８に代表される物体位置計測手段を用いて、走行車両周囲の物体位置（撮像対象物までの距離と角度、画面位置と距離等）を計測し、その計測結果より、車両の姿勢（ロール、ピッチ、バウンスの少なくとも１つの車両姿勢）を推定演算し、各輪側でのサスペンション制御を行うようにしている。

　この場合、ステレオカメラ８（物体位置計測手段）は、少なくとも２つの実質的に静止している停止物Ｔ１，Ｔ２の位置を計測すると共に、所定の時間（Δｔ）後にも停止物Ｔ１，Ｔ２の位置を逐次計測し、制御装置としてのコントローラ９は、ステレオカメラ８から出力される撮像信号（少なくとも４つの計測値）を処理することにより、車両のロール、ピッチ、バウンスの少なくとも１つの車両姿勢を計算する構成としている。

　このように、ステレオカメラ８（物体位置計測手段）で計測した停止物の位置データ（即ち、ステレオカメラ８の画像データ）に基づいて、走行車両のばね上速度、ロールレイト、ピッチレイトを算出することができ、従来技術のように専用のセンサ（例えば、加速度センサ）を用いる必要がなくなり、車両全体のシステム構成を簡素化することができる。

　換言すると、車両の走行安全性を確保できるように衝突防止、前方の障害物検出のために（即ち、サスペンション制御以外の用途で）車両に搭載されたステレオカメラ８を、サスペンション制御のために兼用することができ、車両全体のセンサ個数を減らすことができる。

　従って、本実施の形態によれば、ステレオカメラ８に代表される外界認識センサ（物体位置計測手段）からの情報により車体１のロール、ピッチ、バウンスを推定演算することができ、その情報（車両の姿勢情報）を元にサスペンション制御（即ち、可変ダンパ６の発生減衰力）をフィードバック（ＦＢ）制御することができる。さらに、前記外界認識センサによって前方にある突起２３やポットホールなどの路面状態を検出することができ、その検出した路面状態に応じたサスペンション制御をフィードフォワード（ＦＦ）制御で行うことができる。

　これにより、ステレオカメラ８等の外界認識センサのみにて車両状態に応じたＦＢ制御と前方の路面情報に応じたＦＦ制御を実現することができる。そして、サスペンション制御専用のセンサが不要のため、コストダウンを図ることができる。しかも、前記外界認識センサに基づき、前方の路面に応じた制御を行うことができるため、路面上の突起、ポットホール等に対しても車両の乗り心地、走行安定性を向上することができる。

　なお、前記実施の形態では、物体位置計測手段としてステレオカメラ８を車両の車体１側に搭載する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば車両の車体１側にデジタルカメラとミリ波レーダーとを組合わせて設け、これにより外界認識センサとしての物体位置計測手段を構成してもよい。

　また、前記実施の形態では、車高検出手段としてステレオカメラ８を用いる場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えばデジタルカメラとミリ波レーダーとを組合わせて車高検出手段を構成してもよい。また、場合によっては、車高センサを用いて車高検出手段を構成してもよい。

　さらに、夜間の車両走行時には、例えばステレオカメラ８で停止物の画像撮り込みが難しくなることがある。しかし、このような場合には、夜間照明の光等を利用して停止物の画像撮り込みを行うようにすればよい。さらにまた、場合によっては、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）との協調制御を行う構成としてもよいものである。

　次に、前記実施の形態に含まれる発明について記載する。本発明によれば、前記少なくとも２つの実質的に静止している物体は、前記物体位置計測手段からの距離が異なることを特徴としている。また、前記物体位置計測手段は、少なくともステレオカメラを含み、前記少なくとも２つの実質的に静止している物体は、前記ステレオカメラの画像情報において上，下の位置に離間した物体であることを特徴としている。

　一方、本発明は、前記車両の車高を検出する車高検出手段を備え、前記物体位置計測手段は、前記車高検出手段の検出データを加味して少なくとも４つの値から前記車両のロール、ピッチ、バウンスの少なくとも１つの車両姿勢を計算する構成としている。また、前記車高検出手段は、前記車体に取付けられたカメラまたはミリ波レーダーであることを特徴としている。

　また、本発明は、車両周囲の物体の位置を計測する物体位置計測手段を備え、該物体位置計測手段の計測結果により、前記車両のロールを計算する車両姿勢検出装置であって、少なくとも２つの実質的に静止している物体の位置を計測し、２つの計測値から前記車両のロールによる車両姿勢を演算して求める構成としている。

　１　車体
　２　車輪
　４　サスペンション装置
　５　スプリング（懸架ばね）
　６　可変ダンパ（減衰力調整式緩衝器）
　７　減衰力可変アクチュエータ
　８　ステレオカメラ（物体位置計測手段）
　９　コントローラ（制御装置）
　１０　姿勢検出用演算部
　１１　目標減衰力算出部
　１２　減衰力制限部
　１３　指令値算出部
　１４　オブザーバ
　１５　停止物検出部
　１６　バウンス・ピッチ算出部
　１７　ロール算出部
　２１　標識（物体）
　２２　建物（物体）
　２３　突起（物体）
　Ｔ１，Ｔ２　停止物（物体）

Claims

　車両周囲の物体の位置を計測する物体位置計測手段を備え、
　該物体位置計測手段の計測結果により、前記車両のロール、ピッチ、バウンスの少なくとも１つを計算する車両姿勢検出装置であって、
　少なくとも２つの実質的に静止している物体の位置を計測し、その後、所定時間後に前記各物体の位置を再計測し、この少なくとも４つの計測値から前記車両のロール、ピッチ、バウンスの少なくとも１つの車両姿勢を演算して求める構成としてなる車両姿勢検出装置。
　前記少なくとも２つの実質的に静止している物体は、前記物体位置計測手段からの距離が異なることを特徴とする請求項１に記載の車両姿勢検出装置。
　前記物体位置計測手段は、少なくともステレオカメラを含み、前記少なくとも２つの実質的に静止している物体は、前記ステレオカメラの画像情報において上，下の位置に離間した物体であることを特徴とする請求項１に記載の車両姿勢検出装置。
　前記車両の車高を検出する車高検出手段を備え、前記物体位置計測手段は、前記車高検出手段の検出データを加味して少なくとも４つの値から前記車両のロール、ピッチ、バウンスの少なくとも１つの車両姿勢を計算する請求項１に記載の車両姿勢検出装置。
　前記車高検出手段は、前記車両に取付けられたカメラまたはミリ波レーダーであることを特徴とする請求項４に記載の車両姿勢検出装置。
　車両周囲の物体の位置を計測する物体位置計測手段を備え、
　該物体位置計測手段の計測結果により、前記車両のロールを計算する車両姿勢検出装置であって、
　少なくとも２つの実質的に静止している物体の位置を計測し、２つの計測値から前記車両のロールによる車両姿勢を演算して求める構成としてなる車両姿勢検出装置。