JP7435900B2 - Vehicle attitude angle estimation device and optical axis control device for vehicle lamps - Google Patents
Vehicle attitude angle estimation device and optical axis control device for vehicle lamps Download PDFInfo
- Publication number
- JP7435900B2 JP7435900B2 JP2023508273A JP2023508273A JP7435900B2 JP 7435900 B2 JP7435900 B2 JP 7435900B2 JP 2023508273 A JP2023508273 A JP 2023508273A JP 2023508273 A JP2023508273 A JP 2023508273A JP 7435900 B2 JP7435900 B2 JP 7435900B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pitch angle
- vehicle
- acceleration
- static
- information obtained
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
- B60Q1/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor
- B60Q1/02—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments
- B60Q1/04—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments the devices being headlights
- B60Q1/06—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments the devices being headlights adjustable, e.g. remotely-controlled from inside vehicle
- B60Q1/08—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments the devices being headlights adjustable, e.g. remotely-controlled from inside vehicle automatically
- B60Q1/10—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments the devices being headlights adjustable, e.g. remotely-controlled from inside vehicle automatically due to vehicle inclination, e.g. due to load distribution
- B60Q1/115—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments the devices being headlights adjustable, e.g. remotely-controlled from inside vehicle automatically due to vehicle inclination, e.g. due to load distribution by electric means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)
- Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
Description
本開示は、路面に対する車両の姿勢角を推定する装置に関するものである。 The present disclosure relates to a device for estimating the attitude angle of a vehicle with respect to a road surface.
加速度センサと高度センサ、及び車速センサを用いて、路面に対する車両のピッチ角を推定する方法が特許文献1に開示されている。特許文献1には、加速度センサを用いて水平面に対する車両のピッチ角である絶対ピッチ角を検出するとともに、高度センサで測定される単位時間あたりの高度変化量に基づいて路面勾配を算出し、算出した路面勾配と絶対ピッチ角との差から、路面に対する車両のピッチ角である対路面ピッチ角を算出することが開示されている。
路面に対する車両のピッチ角は、乗員や貨物の積載によって変化し、また路面の勾配変化や加減速によっても変化する。もし車両が一定勾配の路面を一定速度で走行しているならば、特許文献1に記載のように加速度センサによって重力方向を測定することにより、車両の水平面からのピッチ角を推定することが可能である。さらに、車両の高度変化量を測定することで、車両が走行している路面の、水平面からの勾配を推定することができるので、特許文献1に記載の手法のように、両者の差分として路面に対する車両のピッチ角を推定することが可能である。
The pitch angle of a vehicle with respect to the road surface changes depending on the loading of passengers and cargo, and also changes due to changes in the slope of the road surface and acceleration/deceleration. If a vehicle is traveling at a constant speed on a road surface with a constant slope, it is possible to estimate the pitch angle of the vehicle from the horizontal plane by measuring the direction of gravity using an acceleration sensor as described in
しかし、車両が加減速している状況においては、加速度センサの計測値は重力方向ではなく、重力と車両の加速との合成方向となるため、車両の水平面からのピッチ角を推定できない。さらに車両の加速度が変化している状況では、車両の加速度変化に起因する車両のピッチ角加速度が加速度センサの計測値に重畳する。同様に、路面の勾配が変化している状況においては、路面の勾配変化に起因する車両のピッチ角加速度が加速度センサの計測値に重畳する。このため、特許文献1に記載の手法では、車両の加減速中や、路面の勾配が変化している状況において、路面に対する車両のピッチ角を推定することは困難である。
However, in a situation where the vehicle is accelerating or decelerating, the measured value of the acceleration sensor is not in the direction of gravity but in the composite direction of gravity and acceleration of the vehicle, so the pitch angle of the vehicle from the horizontal plane cannot be estimated. Further, in a situation where the acceleration of the vehicle is changing, the pitch angle acceleration of the vehicle due to the change in the acceleration of the vehicle is superimposed on the measurement value of the acceleration sensor. Similarly, in a situation where the slope of the road surface is changing, the pitch angular acceleration of the vehicle due to the change in the slope of the road surface is superimposed on the measurement value of the acceleration sensor. Therefore, with the method described in
一方で、例えばヘッドランプの防眩のための光軸レベリングを実現するためには、車両の加減速に起因するピッチ角変化にも対応して光軸を調整することが求められる。このためには、車両の加減速中においても、路面に対する車両のピッチ角を推定する必要がある。 On the other hand, in order to realize optical axis leveling for anti-glare purposes of headlamps, for example, it is required to adjust the optical axis in response to pitch angle changes caused by acceleration and deceleration of the vehicle. For this purpose, it is necessary to estimate the pitch angle of the vehicle with respect to the road surface even while the vehicle is accelerating or decelerating.
本開示に係る車両姿勢角推定装置は、
サスペンションによって路面から支持された車体を備える車両において、前記車体に備えられた加速度センサから得られる加速度情報と、少なくとも高度センサから得られる高度情報、車速センサから得られる車速情報及び、前記サスペンションにより定まる定数とに基づいて、前記車両が平坦な路面上で加減速していない場合における、前記路面に対する前記車体のピッチ角である静的ピッチ角を推定する静的ピッチ角推定部と、
前記加速度センサから得られる加速度情報と、静的ピッチ角推定部によって推定された静的ピッチ角から、車体にかかる加速度の車両の進行方向に平行な成分を計算する合成加速度推定部と、
前回の計算周期における路面に対する車体のピッチ角を記憶するピッチ角記憶部と、
前記合成加速度推定部によって推定された車体にかかる加速度の車両の進行方向に平行な成分と、前記ピッチ角記憶部に記憶された前回の計算周期における路面に対する車体のピッチ角と、前記サスペンションにより定まる定数から、路面に対する車体のピッチ角を推定し、前記ピッチ角記憶部に記憶させるとともに出力部へ出力するピッチ角推定部
を備える。
The vehicle attitude angle estimation device according to the present disclosure includes:
In a vehicle equipped with a vehicle body supported from the road surface by a suspension, acceleration information obtained from an acceleration sensor provided on the vehicle body, altitude information obtained from at least an altitude sensor, vehicle speed information obtained from a vehicle speed sensor, and the suspension are determined. a static pitch angle estimation unit that estimates a static pitch angle that is a pitch angle of the vehicle body with respect to the road surface when the vehicle is not accelerating or decelerating on a flat road surface based on the constant;
a composite acceleration estimation unit that calculates a component of acceleration applied to the vehicle body parallel to the traveling direction of the vehicle from the acceleration information obtained from the acceleration sensor and the static pitch angle estimated by the static pitch angle estimation unit;
a pitch angle storage unit that stores the pitch angle of the vehicle body with respect to the road surface in the previous calculation cycle;
Determined by the component of the acceleration applied to the vehicle body parallel to the traveling direction of the vehicle estimated by the composite acceleration estimation unit, the pitch angle of the vehicle body with respect to the road surface in the previous calculation cycle stored in the pitch angle storage unit, and the suspension. The vehicle includes a pitch angle estimating section that estimates the pitch angle of the vehicle body with respect to the road surface from the constant, stores it in the pitch angle storage section, and outputs it to the output section.
また、本開示に係る車両用灯具の光軸制御装置は、
上記車両姿勢角推定装置と、当該車両姿勢角推定装置により推定されたピッチ角に基づいて車両用灯具の光軸を制御する光軸制御部と、を備える。
Further, the optical axis control device for a vehicle lamp according to the present disclosure includes:
The vehicle attitude angle estimating device includes the vehicle attitude angle estimating device, and an optical axis control unit that controls the optical axis of the vehicle lamp based on the pitch angle estimated by the vehicle attitude angle estimating device.
本開示の車両姿勢角推定装置によれば、車両の加減速中または路面勾配変化中においても車両の姿勢角を推定することが可能となる。 According to the vehicle attitude angle estimating device of the present disclosure, it is possible to estimate the attitude angle of the vehicle even when the vehicle is accelerating or decelerating or when the road surface gradient is changing.
また、本開示の車両用灯具の光軸制御装置によれば、車両の加減速中または路面勾配変化中においても、車両用灯具の光軸を適切に制御することが可能となる。 Further, according to the optical axis control device for a vehicle lamp according to the present disclosure, it is possible to appropriately control the optical axis of the vehicle lamp even during acceleration/deceleration of the vehicle or while the road surface gradient is changing.
以下、本開示の車両姿勢角推定装置を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は適宜省略する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The vehicle attitude angle estimating device of the present disclosure will be described below with reference to the drawings according to each embodiment. In each embodiment, the same or corresponding parts are indicated by the same reference numerals, and overlapping explanations will be omitted as appropriate.
実施の形態1.
本開示の実施の形態1における車両姿勢角推定装置を、図1及び図2を用いて説明する。図1は、本実施の形態1の車両姿勢角推定装置が搭載される、サスペンションで支持された車両の概略図である。図2は、本実施の形態1の車両姿勢角推定装置の構成を示すブロック図である。
A vehicle attitude angle estimating device according to
図1に示すように、車両100は、車体104と車輪107を有する。車輪107は路面103に接地しており、左右の車輪107は車軸110により連結されている。車体104は、サスペンション102を介して車軸110に取り付けられている。また、路面103は水平面に対して勾配108を有する。また、図1において、符号109は車両100の重心を示す。
As shown in FIG. 1,
車両100には、車両姿勢角推定装置101、ヘッドランプ106、加速度センサ201、高度センサ202、及び車速センサ203が設けられている。加速度センサ201は、車体104に固定されている。高度センサ202は、車両の高度を検出するセンサであり、例えば衛星測位システムであってよい。または、高度センサ202は、気圧を測定し高度に換算する装置であってもよい。車速センサ203は、例えば、車輪107の回転速度より車速を求めるセンサであってよい。あるいは、車速センサ203は、車載カメラの映像から車両の速度を推定する装置であってもよい。
The
図2に示すように、車両姿勢角推定装置101は、静的ピッチ角推定部205と、合成加速度推定部206と、ピッチ角記憶部208と、ピッチ角推定部207と、を備える。
As shown in FIG. 2, the vehicle attitude
車両姿勢角推定装置101は、サスペンション102を介して路面103と接地した車体104において、少なくとも加速度センサ201によって計測された車両の加速度情報、高度センサ202によって計測された車体104の高度情報、及び車速センサ203によって計測された車速情報を用いて、路面103に対する車体104のピッチ角105を推定し、出力部204へ出力する。出力部204は、例えばヘッドランプ106の光軸制御部111であってよい。この場合、ヘッドランプ106の光軸制御部111は、車両姿勢角推定装置101により推定された車体のピッチ角に基づき光軸を調整可能に構成されていても良い。
Vehicle attitude
静的ピッチ角推定部205は、少なくとも加速度センサ201から得られる加速度情報と、高度センサ202から得られる高度情報と、車速センサ203から得られる車速情報と、サスペンション102により定まる定数とに基づいて、車両が平坦な路面上で加減速していない場合における路面に対する車体104のピッチ角である静的ピッチ角を推定する。
The static pitch
合成加速度推定部206は、加速度センサ201から得られる加速度情報と、静的ピッチ角推定部205によって推定された静的ピッチ角を用いて、車体104にかかる加速度の車両進行方向に平行な成分を計算する。
The composite
ピッチ角記憶部208は、前回の計算周期において推定された、路面に対する車体104のピッチ角を記憶する。
The pitch
ピッチ角推定部207は、合成加速度推定部206によって推定された車体104にかかる加速度の車両進行方向に平行な成分と、ピッチ角記憶部208に記憶された前回の計算周期における路面に対する車体104のピッチ角と、サスペンションにより定まる定数を用いて、路面に対する車体104のピッチ角を推定する。また、推定したピッチ角をピッチ角記憶部208に記憶させるとともに、出力部204へ出力する。
The pitch
次に、本実施形態の車両姿勢角推定装置101におけるピッチ角推定の原理について説明する。
Next, the principle of pitch angle estimation in the vehicle attitude
図1に示すように、車両進行方向をx軸、路面に直交する方向を上を正としてz軸とし、車軸110に固定された座標系をとる。ここで、車輪107は剛体とみなし、前輪および後輪の車軸110は常に路面103に平行であるとする。時刻tにおいて、車軸110に固定された座標系における車両重心109の位置をp0,tとし、そのx座標をx0,t、z座標をz0,tとおく。
As shown in FIG. 1, a coordinate system fixed to an
サスペンション102を、バネ定数がk/4、ダンパ係数がc/4のバネ-ダンパ系とし、車両のホイールベースを2Lとする。このとき、時刻tにおける路面に対する車体のピッチ角φtは、下記(1)式で表される角運動方程式を満たす。
The
ただし、Jyは重心周りの車両の慣性モーメント、Mは車両質量、dは車両重心の車軸からの高さ、θtは水平面に対する路面勾配108、gは重力加速度、Vtは車速である。
Here, J y is the moment of inertia of the vehicle around the center of gravity, M is the vehicle mass, d is the height of the vehicle center of gravity from the axle, θ t is the
また、φsは、車両にかかる前後方向の加速度V(ドット)t-gsinθtがゼロであるときの、路面に対する車体104のピッチ角である。φsは貨物や乗員の乗降によって変化するが、走行中には変化しない。より厳密には、燃料の消費等によって変化しうるが、その変化は十分に小さく、短時間においてはφsは一定とみなせる。本明細書において、φsを静的ピッチ角と称する。
Further, φ s is the pitch angle of the
車体104に取り付けられた加速度センサ201の、車軸110に固定された座標系における位置Ptは、下記(2)式で表される。
The position Pt of the
ただし、p0,tは車軸110に固定された座標系における車両重心109の位置、rは車体104に固定された座標系において車両重心位置p0,tを原点としたときの加速度センサ201の位置であり、Ry(φt)は下記式で表される回転行列である。
However, p 0,t is the position of the vehicle center of
加速度センサの加速度はptの2階微分であるから下記(3)式が成り立つ。 Since the acceleration of the acceleration sensor is the second-order differential of p t , the following equation (3) holds true.
そして、加速度センサが計測する加速度は、自身の加速度に重力及び慣性力を加えた値となるから、加速度センサが計測する加速度は、路面に固定された座標系において下記(4)式で表される。 Since the acceleration measured by the acceleration sensor is the sum of its own acceleration plus gravity and inertial force, the acceleration measured by the acceleration sensor is expressed by the following equation (4) in a coordinate system fixed to the road surface. Ru.
ただし、Gは鉛直上向きの重力加速度ベクトルであり、Fは車両加減速及び勾配変化に伴う慣性力であり、下記式で表される。 However, G is a vertically upward gravitational acceleration vector, and F is an inertial force accompanying vehicle acceleration/deceleration and gradient change, and is expressed by the following formula.
加速度センサは車体に固定されているから、加速度センサの計測値Otは、(4)式で表される加速度を車体のピッチ角で回転したものであり、下記(5)式のように表される。 Since the acceleration sensor is fixed to the vehicle body, the measured value Ot of the acceleration sensor is the acceleration expressed by equation (4) rotated by the pitch angle of the vehicle body, and can be expressed as shown in equation (5) below. be done.
サスペンションのx軸方向は拘束されているから、加速度センサの加速度p(2ドット)tのx成分は0である。車体のピッチ角φtが微小であるとして(5)式を近似すると、加速度センサの計測値Otのx成分およびz成分は、下記(6)式のように表される。 Since the suspension is constrained in the x-axis direction, the x component of the acceleration p (2 dots) t of the acceleration sensor is 0. When equation (5) is approximated assuming that the pitch angle φ t of the vehicle body is minute, the x and z components of the measurement value O t of the acceleration sensor are expressed as shown in equation (6) below.
(1)式を用いて(6)式からφtを消去すると、V(ドット)t-gsinθt及びz(2ドット)0,t-Vtθ(ドット)t+gcosθtが、φs、φ(ドット)t及びφ(2ドット)tの関数として定まることがわかる。そこで、これらの関数をそれぞれut、wtとおくと、下記(7)式のように表される。ここで、ut、wtは、それぞれ、車両にかかる加速度の車両進行方向に平行な成分と垂直な成分に相当する。 Using equation (1) and eliminating φ t from equation (6), V (dots) t - gsinθ t and z (2 dots) 0, t - V t θ (dots) t + gcosθ t become φ s , It can be seen that it is determined as a function of φ (dot) t and φ (2 dots) t . Therefore, if these functions are denoted as ut and w t , respectively, they are expressed as shown in equation (7) below. Here, u t and w t correspond to a component parallel to the vehicle traveling direction and a component perpendicular to the vehicle traveling direction of the acceleration applied to the vehicle, respectively.
ただし、(7)式において、φtは(1)式をφtに関して解いたものであり、φs、φ(ドット)t、及びφ(2ドット)tの関数となっている。 However, in equation (7), φ t is obtained by solving equation (1) with respect to φ t , and is a function of φ s , φ(dot) t , and φ(2 dots) t .
また、(7)式において、φ(ドット)tおよびφ(2ドット)tとして、図示しない角加速度センサや角速度センサを用いて計測した値を用いて良い。あるいは、加速度センサ201を車両重心109の付近に配置しr≒0とすることで、utとwtからφ(ドット)t及びφ(2ドット)tに関する項を消去してもよい。さらに望ましくは、車両の相異なる位置に配置した複数の加速度センサあるいはジャイロセンサを用いて、車両重心位置p0,t付近における加速度を計算してもよい。あるいは、勾配の変化や車両の加減速によるピッチ角の変化は相対的に滑らかであるとし、サスペンションの振動モード等に由来する高周波のピッチ角変化を無視することで、φ(ドット)t≒φ(2ドット)t≒0と近似しても良い。
Furthermore, in equation (7), values measured using an angular acceleration sensor or an angular velocity sensor (not shown) may be used as φ (dot) t and φ (2 dots) t . Alternatively, by arranging the
さて、(7)式から下記(8)式が成り立つ。 Now, the following equation (8) holds true from equation (7).
(8)式において、V(ドット)tは車速センサから得られる車速Vtの数値的な微分より求めることができる。また、(8)式の右辺は高度変化に等しい。したがって、高度センサ202により計測される高度htを数値的に微分して高度変化を求め(8)式の右辺に代入することで、原理的には(8)式により静的ピッチ角φsを求めることができる。
In equation (8), V (dot) t can be determined by numerically differentiating the vehicle speed V t obtained from the vehicle speed sensor. Further, the right side of equation (8) is equal to the altitude change. Therefore, by numerically differentiating the altitude h t measured by the
しかし、車速の数値的な微分V(ドット)tや高度の数値的な微分h(ドット)tは、数値的な微分によって強調された高周波の誤差を含むため、1つの時刻tにおける(8)式から求めた静的ピッチ角φsもまた高周波の誤差を含むことになる。そこで、本実施形態による計算に於いては、複数の時刻tにおける(8)式を用いて、非線形最小二乗法により静的ピッチ角φsを求める。非線形最小二乗法は、例えば共役勾配法や準Newton法等の公知の最適化手法を用いて良い。あるいはLevenberg-Marquard法等の非線形最小二乗法に特化した手法を用いても良い。 However, since the numerical differential V(dots) t of vehicle speed and the numerical differential h(dots) t of altitude include high-frequency errors emphasized by the numerical differentiation, (8) at one time t The static pitch angle φ s obtained from the equation also includes a high frequency error. Therefore, in the calculation according to this embodiment, the static pitch angle φ s is determined by the nonlinear least squares method using equation (8) at a plurality of times t. For the nonlinear least squares method, a known optimization method such as the conjugate gradient method or the quasi-Newton method may be used. Alternatively, a method specialized for the nonlinear least squares method such as the Levenberg-Marquard method may be used.
また、車速の数値的な微分V(ドット)tや高度の数値的な微分h(ドット)tは、例えば連続する2時刻における値の差分を、前記2時刻の間の時間で除することによって求めて良い。あるいは不完全微分フィルタを用いても良い。 In addition, the numerical differential V (dots) t of vehicle speed and the numerical differential h (dots) t of altitude can be calculated by dividing the difference in values at two consecutive times by the time between the two times, for example. It's okay to ask. Alternatively, an incomplete differential filter may be used.
上記のようにして推定した静的ピッチ角φsおよび加速度センサ201によって計測された加速度Otを(7)式に代入してutを計算することにより、車両の加減速による加速度と重力加速度の合成加速度の路面進行方向に平行な成分V(ドット)t-gsinθtを求めることができる。
By substituting the static pitch angle φ s estimated as above and the acceleration O t measured by the
そして、車両の加減速による加速度と重力加速度の合成加速度の路面進行方向に平行な成分V(ドット)t-gsinθtを(1)式に代入する。さらに、前回の計算周期である時刻t-1におけるピッチ角φt-1及びピッチ角速度φ(ドット)t-1を用いて(1)式の初期値問題を解くことで、路面に対する車体のピッチ角φt及びピッチ角速度φ(ドット)tを求めることができる。初期値問題の解法は、例えばEuler法を用いて良い。あるいはRunge-Kutta法を用いて良い。また、求めたピッチ角φt及びピッチ角速度φ(ドット)tを、次回の計算周期のために記憶部へ記憶させておいて良い。 Then, the component V (dots) t - gsinθ t parallel to the road surface traveling direction of the composite acceleration of the acceleration due to acceleration and deceleration of the vehicle and the gravitational acceleration is substituted into equation (1). Furthermore, by solving the initial value problem of equation (1) using the pitch angle φ t-1 and pitch angular velocity φ (dots) t-1 at time t-1, which is the previous calculation cycle, the pitch of the vehicle body with respect to the road surface is calculated. The angle φ t and the pitch angular velocity φ (dots) t can be determined. For example, the Euler method may be used to solve the initial value problem. Alternatively, the Runge-Kutta method may be used. Further, the determined pitch angle φ t and pitch angular velocity φ (dots) t may be stored in the storage unit for the next calculation cycle.
次に、本実施形態の車両姿勢角推定装置101の動作について説明する。
Next, the operation of the vehicle attitude
静的ピッチ角推定部205は、少なくとも加速度センサ201によって計測された複数の時刻tの加速度Otと、車速センサ203によって計測された複数の時刻tの車速Vtと、高度センサ202によって計測された複数の時刻tの高度htと、サスペンションにより定まる定数k、cとから、(8)式に基づいて静的ピッチ角φsを推定する。ここで、サスペンションにより定まる係数k、cは、図示しない記憶部に記憶されていてもよい。
合成加速度推定部206は、少なくとも加速度センサ201によって計測された加速度Otと、静的ピッチ角推定部205によって推定された静的ピッチ角φsとから、関数ut(φs;φ(ドット)t,φ(2ドット)t)を計算することで、車両の加減速による加速度と重力加速度の合成加速度の路面進行方向に平行な成分V(ドット)t-gsinθtを計算する。
ピッチ角推定部207は、合成加速度推定部206によって計算された車両の加減速による加速度と重力加速度の合成加速度の路面進行方向に平行な成分V(ドット)t-gsinθtと、ピッチ角記憶部208によって記憶された前回の計算周期、例えば時刻t-1におけるピッチ角φt-1を用いて、(1)式の初期値問題を解くことでピッチ角φtを計算し、ピッチ角記憶部208に記憶するとともに、出力部204へ出力する。
The static pitch
The composite
The pitch
本実施形態による車両姿勢角推定装置により、車両の加減速中や勾配が変化している状況下であっても、路面に対する車体のピッチ角を推定することが可能である。 The vehicle attitude angle estimating device according to this embodiment makes it possible to estimate the pitch angle of the vehicle body with respect to the road surface even when the vehicle is accelerating or decelerating or when the gradient is changing.
一般に、加速度や高度変化といった物理量は位置の微分量であり、その測定値には本質的に高周波の誤差が重畳する。このような測定値を用いて勾配やピッチ角を精度良く推定するためには、積分や平均化といった操作が不可欠である。しかしながら、積分や平均化といった操作を、勾配やピッチ角に直接適用する場合、対象期間において路面勾配や車両ピッチ角の変化が十分に小さく一定であるとみなす必要がある。しかしながら、車両の加減速中や路面勾配の変化中は、勾配やピッチ角が動的に変化するため、一定であるとみなすことはできない。このことが、公知の手法において、車両の加減速中や路面勾配の変化中において車両の姿勢角を推定できなかった要因の一つである。 In general, physical quantities such as acceleration and altitude change are differential quantities of position, and their measured values are essentially superimposed with high-frequency errors. In order to accurately estimate slope and pitch angle using such measured values, operations such as integration and averaging are essential. However, when operations such as integration and averaging are directly applied to gradients and pitch angles, it is necessary to assume that changes in road surface gradients and vehicle pitch angles are sufficiently small and constant during the target period. However, since the slope and pitch angle dynamically change during acceleration and deceleration of the vehicle or when the road surface slope changes, they cannot be considered constant. This is one of the reasons why the known methods cannot estimate the attitude angle of the vehicle while the vehicle is accelerating or decelerating or while the road surface slope is changing.
これに対し、本実施形態の車両姿勢角推定装置101は、前記積分や平均化に相当する操作を勾配やピッチ角に直接適用するのではなく、走行中に変化しない量である静的ピッチ角φsに適用することで前記課題を解決し、車両の加減速中や勾配が変化している状況において車両の姿勢角を推定することを可能としている。本実施形態の車両姿勢角推定装置101により、車両の加減速中や路面勾配の変化中であっても、路面に対する車体のピッチ角φtを推定することが可能である。
On the other hand, the vehicle attitude
なお、本実施形態に記載の車両姿勢角推定装置101は、ピッチ角の角運動方程式として(1)式を用いるものに限定されない。ピッチ角φtが静的ピッチ角φs、φ(ドット)t、及びφ(2ドット)tの関数となる限りにおいて、バネの非線形性やサスペンションジオメトリの効果を導入してよい。
Note that the vehicle attitude
また、本実施形態に記載の車両姿勢角推定装置101において、静的ピッチ角推定部205は、全ての計算周期において静的ピッチ角推定を行う形態に限定されない。静的ピッチ角推定部205は、静的ピッチ角は走行中に変化しないため、例えばNを整数として、計算周期のN回に1回静的ピッチ角を推定し、合成加速度推定部206は推定された最新の静的ピッチ角を用いて残りの演算を実行してよい。これにより、本実施形態に記載の車両姿勢角推定装置101は、例えば高度センサ202の計測周期が他のセンサの計測周期のN倍であったとしても、推定周期を落とすことなく車体のピッチ角を推定できる。
Furthermore, in the vehicle attitude
さらに、本実施形態に記載の車両姿勢角推定装置101において、ピッチ角推定部207は、例えばジャイロセンサ等の角速度センサによって測定された車体のピッチ角の角速度をさらに用い、例えばKalman filterを用いることでノイズを除去しつつピッチ角を推定してもよい。これにより加速度センサ201にノイズが重畳している場合においても、車両姿勢角推定装置101は、精度良くピッチ角を推定できる。
Further, in the vehicle attitude
また、本実施形態の車両姿勢角推定装置101と、当該車両姿勢角推定装置101により推定された路面に対する車体のピッチ角に基づき車両用灯具の光軸を制御する光軸制御部111とを組合せて、車両用灯具の光軸制御装置を構成してもよい。これにより、車両の加減速中や勾配が変化している状況下であっても、対向車のドライバーを眩惑しないように車両用灯具の光軸を適切に制御することが可能となる。
Furthermore, the vehicle attitude
また、本実施形態の車両姿勢角推定装置における静的ピッチ角推定部、合成加速度推定部、ピッチ角推定部の各機能は、図3に示すように処理回路により実現されてよい。すなわち、車両姿勢角推定装置は、静的ピッチ角を推定し、合成加速度を推定し、ピッチ角を推定しピッチ角記憶部へ記憶させるとともに出力部へ出力するための処理装置を備えてよい。処理回路は、専用のハードウェアであっても、図4に示すようにメモリに格納されるプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、DSPともいう)であってもよい。 Furthermore, the functions of the static pitch angle estimating section, the composite acceleration estimating section, and the pitch angle estimating section in the vehicle attitude angle estimating device of this embodiment may be realized by a processing circuit as shown in FIG. 3. That is, the vehicle attitude angle estimating device may include a processing device for estimating a static pitch angle, estimating a composite acceleration, estimating a pitch angle, storing the estimated pitch angle in a pitch angle storage unit, and outputting the estimated pitch angle to an output unit. Even if the processing circuit is dedicated hardware, it may be a CPU (Central Processing Unit, central processing unit, processing unit, arithmetic unit, microprocessor, microcomputer, (also referred to as a processor or DSP).
処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサー、並列プログラム化したプロセッサー、ASIC、FPGA、またはこれらを組み合わせたものが該当する。静的ピッチ角推定部、合成加速度推定部、ピッチ角推定部の各部の機能それぞれを処理回路で実現しても良いし、各部の機能をまとめて処理回路で実現しても良い。 If the processing circuit is dedicated hardware, the processing circuit may be, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC, an FPGA, or a combination thereof. The functions of each part of the static pitch angle estimating part, the composite acceleration estimating part, and the pitch angle estimating part may be realized by a processing circuit, or the functions of each part may be realized by a processing circuit.
処理回路がCPUの場合、静的ピッチ角推定部、合成加速度推定部、ピッチ角推定部の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、メモリに格納される。処理回路は、メモリに記憶されたプログラムを読みだして実行することにより、各部の機能を実現する。すなわち、車両姿勢角推定装置は、処理回路により実行されるときに、静的ピッチ角を推定するステップ、合成加速度を推定するステップ、ピッチ角を推定しピッチ角記憶部に記憶させるとともに出力部へ出力するステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリを備える。また、これらのプログラムは、静的ピッチ角推定部、合成加速度推定部、ピッチ角推定部の手順や方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、メモリとは、例えば、RAM、ROM、フラッシュメモリー、EPROM、EEPROM等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリや、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD等が該当する。 When the processing circuit is a CPU, the functions of the static pitch angle estimation section, the composite acceleration estimation section, and the pitch angle estimation section are realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. Software and firmware are written as programs and stored in memory. The processing circuit realizes the functions of each part by reading and executing a program stored in the memory. That is, when executed by the processing circuit, the vehicle attitude angle estimating device performs a step of estimating a static pitch angle, a step of estimating a composite acceleration, estimating the pitch angle, storing it in the pitch angle storage unit, and outputting it to the output unit. A memory is provided for storing a program that results in the output steps being executed. It can also be said that these programs cause a computer to execute the procedures and methods of the static pitch angle estimation section, the composite acceleration estimation section, and the pitch angle estimation section. Here, memory includes, for example, nonvolatile or volatile semiconductor memory such as RAM, ROM, flash memory, EPROM, EEPROM, magnetic disk, flexible disk, optical disk, compact disk, mini disk, DVD, etc. do.
なお、静的ピッチ角推定部、合成加速度推定部、ピッチ角推定部の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。例えば、静的ピッチ角推定部については専用のハードウェアとしての処理回路でその機能を実現し、合成加速度推定部、ピッチ角推定部については処理回路がメモリに格納されたプログラムを読みだして実行することによってその機能を実現することが可能である。 Note that each function of the static pitch angle estimating section, the composite acceleration estimating section, and the pitch angle estimating section may be partially realized by dedicated hardware, and partially realized by software or firmware. For example, the function of the static pitch angle estimator is realized by a dedicated hardware processing circuit, and for the synthetic acceleration estimator and pitch angle estimator, the processing circuit reads and executes a program stored in memory. By doing so, it is possible to realize this function.
このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。 In this way, the processing circuit can implement each of the above functions using hardware, software, firmware, or a combination thereof.
実施の形態2.
本実施形態の車両姿勢角推定装置101Aは、静的ピッチ角推定部を除いて、実施形態1と同じである。以下、本実施形態の車両姿勢角推定装置101Aにおける静的ピッチ角推定部205Aについて、図5を用いて説明する
Embodiment 2.
The vehicle attitude angle estimating device 101A of this embodiment is the same as that of the first embodiment except for the static pitch angle estimating section. The static
本実施形態において、静的ピッチ角推定部205Aは、定数項計算部301と、微係数計算部302と、静的ピッチ角計算部303と、状態記憶部304を備える。
In this embodiment, the static pitch
定数項計算部301は、加速度センサ201から得られる加速度情報から、車体104にかかる加速度の車両進行方向に平行な成分のうち、静的ピッチ角に依存しない第1の定数項を計算する。
The constant
微係数計算部302は、加速度センサ201から得られる加速度情報から、車体104にかかる加速度の車両進行方向に平行な成分のうち、静的ピッチ角に対する第1の比例係数を計算する。
The differential
状態記憶部304は、少なくとも、前回の計算周期における静的ピッチ角の推定値を記憶する。
The
静的ピッチ角計算部303は、少なくとも、高度センサ202から得られる高度情報と、車速センサ203から得られる車速情報と、定数項計算部301によって計算された第1の定数項と、微係数計算部302によって計算された第1の比例係数と、状態記憶部304に記憶された前回の計算周期における静的ピッチ角の推定値と、サスペンションにより定まる定数とに基づいて、静的ピッチ角を推定する。また、推定した静的ピッチ角を、状態記憶部304に記憶させるとともに、合成加速度推定部206へと出力する。
The static pitch
次に、本実施形態の車両姿勢角推定装置101Aの静的ピッチ角推定部205Aにおける静的ピッチ角推定の原理について説明する。
Next, the principle of static pitch angle estimation in the static pitch
本実施形態においては、車体104にかかる加速度の車両進行方向に平行な成分ut(φs;φ(ドット)t,φ(2ドット)t)を、1次のTaylor展開で近似する。ut(φs;φ(ドット)t,φ(2ドット)t)は静的ピッチ角φsの関数であるから、下記(9)式のように表される。
In this embodiment, the component u t (φ s ; φ(dot) t , φ(2 dots) t ) of the acceleration applied to the
(9)式において、φ(ドット)tおよびφ(2ドット)tとして、図示しない角加速度センサや角速度センサを用いて計測した値を用いて良い。あるいは、加速度センサ201を車両重心109の付近に配置しr≒0とすることで、utとwtからφ(ドット)t及びφ(2ドット)tに関する項を消去してもよい。さらに望ましくは、車両の相異なる位置に配置した複数の加速度センサあるいはジャイロセンサを用いて、車両重心位置p0,t付近における加速度を計算してもよい。あるいは、勾配の変化や車両の加減速によるピッチ角の変化は相対的に滑らかであるとし、サスペンションの振動モード等に由来する高周波のピッチ角変化を無視することで、φ(ドット)t≒φ(2ドット)t≒0と近似しても良い。
In equation (9), values measured using an angular acceleration sensor or an angular velocity sensor (not shown) may be used as φ (dot) t and φ (2 dots) t . Alternatively, by arranging the
さて、(9)式の近似のもと、(8)式は下記(10)式のように変形できる。 Now, based on the approximation of equation (9), equation (8) can be transformed as shown in equation (10) below.
(10)式は、推定したい静的ピッチ角φsに関して線形であるから、線形最小二乗法により静的ピッチ角φsを求めることができる。これにより、非線形最小二乗法で必要となる繰り返し演算が不要となり、計算に要する時間が確定する。これはリアルタイムな演算において望ましい性質である。 Since equation (10) is linear with respect to the static pitch angle φ s to be estimated, the static pitch angle φ s can be determined by the linear least squares method. This eliminates the need for repeated calculations required in the nonlinear least squares method, and the time required for calculations is determined. This is a desirable property in real-time calculations.
さらに望ましくは、以下に説明する適応フィルタを用いることで、さらなる演算量の削減が可能である。具体的には、(10)式の左辺をYt、右辺をUT t・φsとおき、以下の(11)式で表される計算を毎時刻実行する。ここで、UT tはUtの転置行列を示す。(11)式の計算を繰り返すと、φs,tはφsに収束する。これにより静的ピッチ角φsを求めることができる。また、求めた静的ピッチ角φsを、次回の計算周期のために記憶部へ記憶させておいて良い。 More preferably, by using an adaptive filter described below, it is possible to further reduce the amount of calculation. Specifically, the left side of the equation (10) is set as Y t and the right side is set as U T t ·φ s , and the calculation expressed by the following equation (11) is executed every time. Here, U T t indicates the transposed matrix of U t . By repeating the calculation of equation (11), φ s,t converges to φ s . This allows the static pitch angle φ s to be determined. Further, the determined static pitch angle φ s may be stored in the storage unit for the next calculation cycle.
ただし、Mtは下記(12)式で表される。 However, Mt is expressed by the following formula (12).
(11)式および(12)式において、λtは忘却係数と呼ばれる所定の定数であり、静的ピッチ角φsがどの程度滑らかに変化しうるかを表す。忘却係数は時刻によらない定数でもよい。または速度に応じて可変としてもよい。忘却係数を用いることにより、静的ピッチ角推定部205は複数の時刻の加速度、高度、車速を保持しておく必要がない。そのため、記憶容量が制限されたマイクロコントローラ等への実装に適する。
In equations (11) and (12), λ t is a predetermined constant called a forgetting coefficient, and represents how smoothly the static pitch angle φ s can change. The forgetting factor may be a constant that does not depend on time. Alternatively, it may be variable depending on the speed. By using the forgetting coefficient, the static pitch
次に、本実施形態の車両姿勢角推定装置101Aの動作について説明する。 Next, the operation of the vehicle attitude angle estimating device 101A of this embodiment will be explained.
定数項計算部301は、加速度センサ201によって計測された加速度Otから、(9)式の右辺第1項を計算する。(9)式の右辺第1項は、車体104にかかる加速度の車両進行方向に平行な成分utのうち、静的ピッチ角φsに依存しない定数項である。本明細書においては、当該定数項を第1の定数項とも呼ぶ。
微係数計算部302は加速度センサ201によって計測された加速度Otから、(9)式の右辺第2項のφsにかかる係数部分を計算する。当該係数は、車体104にかかる加速度の車両進行方向に平行な成分utのうち、静的ピッチ角φsにかかる比例係数である。本明細書においては、当該比例係数を第1の比例係数とも呼ぶ。
静的ピッチ角計算部303は、少なくとも車速センサ203によって計測された車速Vtと、高度センサ202によって計測された高度htと、定数項計算部301によって計算された第1の定数項と、微係数計算部302によって計算された係数と、状態記憶部304によって記憶された1時刻前の静的ピッチ角φs,t-1及びベクトルΦt-1に基づき、(11)式の適応フィルタを用いて静的ピッチ角φs,t及びベクトルΦtを計算し、状態記憶部304に記憶するとともに、合成加速度推定部206へと出力する。以降は、実施の形態1と同様の処理を行い、路面に対する車体のピッチ角φtを推定する。
The constant
The differential
The static pitch
本実施形態による車両姿勢角推定装置101Aによれば、実施形態1に記載の効果に加え、より計算量を削減し、よりリアルタイムな処理に適した処理を実現できる。
According to the vehicle attitude angle estimating device 101A according to this embodiment, in addition to the effects described in
なお、本実施形態に記載の車両姿勢角推定装置101Aは、適応フィルタとして必ずしも(11)式を用いるものに限定するものではない。(10)式に基づき、静的ピッチ角φsを求められる限りにおいて、例えばLMS(Least mean squares)フィルタやTotal recursive least mean squaresフィルタを用いてもよい。 Note that the vehicle attitude angle estimating device 101A described in this embodiment is not necessarily limited to using equation (11) as an adaptive filter. For example, an LMS (least mean squares) filter or a total recursive least mean squares filter may be used as long as the static pitch angle φ s can be determined based on equation (10).
本実施形態においても、静的ピッチ角推定部205Aは、全ての計算周期において静的ピッチ角推定を行う形態に限定されない。静的ピッチ角推定部205Aは、静的ピッチ角は走行中に変化しないため、例えばNを整数として、計算周期のN回に1回静的ピッチ角を推定し、合成加速度推定部206は推定された最新の静的ピッチ角を用いて残りの演算を実行してよい。これにより、例えば高度センサ202の計測周期が他のセンサの計測周期のN倍であったとしても、推定周期を落とすことなく車体のピッチ角を推定できる。
Also in this embodiment, the static pitch
また、実施の形態1と同様、本実施の形態の車両姿勢角推定装置101Aと、当該車両姿勢角推定装置101Aにより推定された路面に対する車体のピッチ角に基づき車両用灯具の光軸を制御する光軸制御部111とを組合せて、車両用灯具の光軸制御装置を構成してもよい。
Further, as in the first embodiment, the optical axis of the vehicle lamp is controlled based on the vehicle attitude angle estimating device 101A of this embodiment and the pitch angle of the vehicle body with respect to the road surface estimated by the vehicle attitude angle estimating device 101A. In combination with the optical
また、実施の形態1と同様、本実施形態の車両姿勢角推定装置の静的ピッチ角推定部における定数項計算部、微係数計算部、静的ピッチ角計算部の各機能は、処理回路により実現されてよい。すなわち、静的ピッチ角推定部は、第1の定数項を計算し、第1の比例係数を計算し、静的ピッチ角を計算し状態記憶部へ記憶させるとともに合成加速度推定部へ出力するための処理装置を備えてよい。処理回路は、専用のハードウェアであっても、メモリに格納されるプログラムを実行するCPUであってもよい。 Further, as in the first embodiment, each function of the constant term calculation section, differential coefficient calculation section, and static pitch angle calculation section in the static pitch angle estimation section of the vehicle attitude angle estimation device of this embodiment is performed by a processing circuit. It may be realized. That is, the static pitch angle estimator calculates the first constant term, calculates the first proportional coefficient, calculates the static pitch angle, stores it in the state storage unit, and outputs it to the composite acceleration estimation unit. may be equipped with a processing device. The processing circuit may be dedicated hardware or a CPU that executes a program stored in memory.
処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサー、並列プログラム化したプロセッサー、ASIC、FPGA、またはこれらを組み合わせたものが該当する。定数項計算部、微係数計算部、静的ピッチ角計算部の各部の機能それぞれを処理回路で実現しても良いし、各部の機能をまとめて処理回路で実現しても良い。 If the processing circuit is dedicated hardware, the processing circuit may be, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC, an FPGA, or a combination thereof. The functions of each part of the constant term calculation part, the differential coefficient calculation part, and the static pitch angle calculation part may be realized by a processing circuit, or the functions of each part may be realized by a processing circuit.
処理回路がCPUの場合、定数項計算部、微係数計算部、静的ピッチ角計算部の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、メモリに格納される。処理回路は、メモリに記憶されたプログラムを読みだして実行することにより、各部の機能を実現する。すなわち、車両姿勢角推定装置は、処理回路により実行されるときに、第1の定数項を計算するステップ、第1の比例係数を計算するステップ、静的ピッチ角を計算し状態記憶部へ記憶させるとともに合成加速度推定部へ出力するステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリを備える。また、これらのプログラムは、定数項計算部、微係数計算部、静的ピッチ角計算部の手順や方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。 When the processing circuit is a CPU, the functions of the constant term calculation section, differential coefficient calculation section, and static pitch angle calculation section are realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. Software and firmware are written as programs and stored in memory. The processing circuit realizes the functions of each part by reading and executing a program stored in the memory. That is, when executed by the processing circuit, the vehicle attitude angle estimating device performs the steps of calculating a first constant term, calculating a first proportionality coefficient, and calculating a static pitch angle and storing it in the state storage unit. A memory is provided for storing a program that results in the step of outputting the output to the composite acceleration estimator. It can also be said that these programs cause a computer to execute the procedures and methods of the constant term calculation section, the differential coefficient calculation section, and the static pitch angle calculation section.
なお、定数項計算部、微係数計算部、静的ピッチ角計算部の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。例えば、定数項計算部および微係数計算部については専用のハードウェアとしての処理回路でその機能を実現し、静的ピッチ角計算部については処理回路がメモリに格納されたプログラムを読みだして実行することによってその機能を実現することが可能である。 Note that each of the functions of the constant term calculation section, differential coefficient calculation section, and static pitch angle calculation section may be partially realized by dedicated hardware, and partially realized by software or firmware. For example, the functions of the constant term calculation section and the differential coefficient calculation section are realized by dedicated hardware processing circuits, and for the static pitch angle calculation section, the processing circuit reads and executes the program stored in memory. By doing so, it is possible to realize this function.
このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。 In this way, the processing circuit can implement each of the above functions using hardware, software, firmware, or a combination thereof.
実施の形態3.
本実施形態における車両姿勢角推定装置101Bは、基本的な構成は実施の形態1と同じであるが、車体のロール角を考慮する点で異なる。具体的には、加速度センサにおいて計測される計測値Otのうち、x成分及びz成分に加えてy成分を考慮する。つまり、直交する3軸の成分を考慮する。
Embodiment 3.
The vehicle attitude angle estimating device 101B in this embodiment has the same basic configuration as in
図6は、サスペンションで支持された車体を有する車両の後側面図である。図6に示すように、車両進行方向をx軸、路面に直交する方向を上を正としてz軸とし、x軸およびz軸に直交する方向をy軸とした、車軸110に固定された座標系をとる。サスペンション102を、バネ定数がk/4、ダンパ係数がc/4のバネ-ダンパ系とし、左右の車輪間の幅を2Wとする。このとき、時刻tにおける路面103に対する車両のロール角ψtは、下記(13)式で表される角運動方程式を満たす。
FIG. 6 is a rear side view of a vehicle having a vehicle body supported by a suspension. As shown in FIG. 6, the coordinates fixed to the
ただし、ψtは路面に対する車体のロール角、ψsは静的ロール角、ηtは水平面に対する路面のバンク角402であり、χ(ドット)tはヨーレートであり、Vtχ(ドット)tは車軸110に固定された座標系における横方向の慣性力である。
However, ψ t is the roll angle of the vehicle body with respect to the road surface, ψ s is the static roll angle, η t is the
路面に対する車体のピッチ角φt及びロール角ψtが微小なとき、加速度センサにおいて計測される計測値Otは、近似的に下記(14)式で表される。 When the pitch angle φ t and the roll angle φ t of the vehicle body with respect to the road surface are small, the measured value O t measured by the acceleration sensor is approximately expressed by the following equation (14).
(14)式から(1)式及び(13)式を用いてφt及びψtを消去すると、V(ドット)t-gsinθt、y(2ドット)0、t+Vtχ(ドット)t+gsinηtcosθt及びz(2ドット)0,t-Vtθ(ドット)t+gcosηtcosθtが、φs及びφ(ドット)t、φ(2ドット)tの関数として定まる。そこで、これらの関数をそれぞれut、vt、wtとおくと、下記(15)式のように表される。 If we eliminate φ t and ψ t from equation (14) using equations (1) and (13), we get V (dots) t - gsinθ t , y (2 dots) 0, t +V t χ (dots) t +g sin η t cos θ t and z (2 dots) 0, t −V t θ (dot) t + g cos η t cos θ t is determined as a function of φ s and φ (dot) t , φ (2 dot) t . Therefore, if these functions are respectively denoted as ut , vt , and wt , they are expressed as shown in equation (15) below.
ただし、(15)式において、φtは(1)式をφtに関して解いたものであり、φs、φ(ドット)t及びφ(2ドット)tの関数となっている。同様に、ψtは(13)式をψtに関して解いたものであり、ψs、ψ(ドット)t及びψ(2ドット)tの関数となっている。 However, in equation (15), φ t is obtained by solving equation (1) with respect to φ t , and is a function of φ s , φ (dot) t , and φ (2 dots) t . Similarly, ψ t is obtained by solving equation (13) with respect to ψt, and is a function of ψ s , ψ (dot) t , and ψ (2 dots) t .
さて、車体の動的なロール角は車体にかかる横方向の加速度とサスペンションの性質から推定できるが、車体の静的なロール角は路面のバンク角と車体に備えられた加速度センサからは区別し得ない。従って、静的ロール角ψsを微小な所定の値、望ましくは0とおいても、車体のピッチ角等の他の推定値に影響を与えない。ゆえに、本実施形態においては車体の静的ロール角ψsは0、あるいは所定の値とする。 Now, the dynamic roll angle of the car body can be estimated from the lateral acceleration applied to the car body and the properties of the suspension, but the static roll angle of the car body cannot be distinguished from the bank angle of the road surface and the acceleration sensor installed in the car body. I don't get it. Therefore, even if the static roll angle ψ s is set to a small predetermined value, preferably 0, it does not affect other estimated values such as the pitch angle of the vehicle body. Therefore, in this embodiment, the static roll angle ψs of the vehicle body is set to 0 or a predetermined value.
(15)式において、φ(ドット)t、ψ(ドット)t、φ(2ドット)t及びψ(2ドット)tとして、図示しないジャイロセンサ等の角速度センサや角加速度センサを用いて計測した値を用いてよい。あるいは、加速度センサ201を車両重心109付近に配置しr≒0とすることで、ut、vt、wtからφ(ドット)t、ψ(ドット)t、φ(2ドット)t及びψ(2ドット)tに関する項を消去してもよい。さらに望ましくは、車両の相異なる位置に配置した複数の加速度センサあるいはジャイロセンサを用いて、車両重心109付近における加速度を計算してもよい。あるいは、勾配の変化や車両の加減速によるピッチ角及びロール角の変化は相対的に滑らかであるとし、サスペンションの振動モード等に由来する高周波のピッチ角及びロール角の変化を無視することで、φ(ドット)t≒ψ(ドット)t≒φ(2ドット)t≒ψ(2ドット)t≒0と近似しても良い。
In equation (15), φ (dot) t , ψ (dot) t , φ (2 dot) t , and ψ (2 dot) t are measured using an angular velocity sensor such as a gyro sensor or an angular acceleration sensor (not shown). Values may be used. Alternatively, by arranging the
本実施形態の車両姿勢角推定装置101Bにおいては、実施形態1で用いたut(φs;φ(ドット)t,φ(2ドット)t)に代えて(15)式で表されるut(φs、ψs;φ(ドット)t,ψ(ドット)t,φ(2ドット)t,ψ(2ドット)t)を用いて、実施形態1と同様に(8)式を用いた非線形最小二乗法により静的ピッチ角φsを求めることができる。あるいは、実施形態2と同様に(10)式を用いた線形最小二乗法あるいは(11)式を用いた適応フィルタにより静的ピッチ角φsを求めることができる。また、静的ピッチ角φsを求めた後は実施形態1と同様にして路面に対する車体のピッチ角φtを求めることができる。
In the vehicle attitude angle estimating device 101B of this embodiment, instead of u t (φ s ; φ (dot) t , φ (2 dots) t ) used in
加速度センサ201が車体104に固定されている場合において、車体104がロールしている場合、加速度センサ201にかかる加速度のz成分は計測値Otのz成分及びy成分に分配される。さらに、曲線路を走行中は遠心力が重畳される。従って、車体104がロールしている場合や曲線路を通過中の場合などにおいては、y成分を考慮しないと、車体104の姿勢角を正しく推定できない。これに対して、本実施形態の車両姿勢角推定装置101Bによれば、加速度センサの計測値Otのy成分を考慮しているため、車体104がロールしている場合や曲線路を通過中の場合においても、姿勢角を正しく推定することができる。
When the
なお、本実施形態に記載の車両姿勢角推定装置101Bは、ロール角の角運動方程式として(13)式を用いることに限定されない。ロール角ψtがψs、ψ(ドット)t及びψ(2ドット)tの関数となる限りにおいて、バネの非線形性やサスペンションジオメトリの効果等を導入してよい。また、通常、ヨーレートχ(ドット)tはピッチ角速度やロール角速度より十分小さいから、(15)式において重心に対する加速度センサの加速度においてヨーレートに関する項を無視しているが、例えばヨー軸に関する角速度センサによる計測値をヨーレートとして用いることも許容される。 Note that the vehicle attitude angle estimating device 101B described in this embodiment is not limited to using equation (13) as the angular motion equation of the roll angle. As long as the roll angle ψ t is a function of ψ s , ψ(dots) t and ψ(2 dots) t , spring nonlinearity, suspension geometry effects, etc. may be introduced. Also, since the yaw rate χ (dots) t is usually sufficiently smaller than the pitch angular velocity or the roll angular velocity, the term related to the yaw rate is ignored in equation (15) in the acceleration of the acceleration sensor with respect to the center of gravity. It is also permissible to use the measured value as the yaw rate.
また、実施の形態1と同様、本実施の形態の車両姿勢角推定装置101Bと、当該車両姿勢角推定装置101Bにより推定された路面に対する車体のピッチ角に基づき車両用灯具の光軸を制御する光軸制御部111とを組合せて、車両用灯具の光軸制御装置を構成してもよい。
Further, as in the first embodiment, the optical axis of the vehicle lamp is controlled based on the vehicle attitude angle estimating device 101B of this embodiment and the pitch angle of the vehicle body with respect to the road surface estimated by the vehicle attitude angle estimating device 101B. In combination with the optical
実施の形態4.
本実施形態における車両姿勢角推定装置101Cは、基本的な構成は実施の形態1と同じであるが、車速センサ203の誤差を考慮する点で異なる。
Embodiment 4.
The vehicle attitude angle estimating device 101C in this embodiment has the same basic configuration as the first embodiment, but differs in that the error of the
車速センサ203の測定原理として、車輪の回転角速度に車輪半径を乗じて求める原理を用いるとき、車輪の摩耗や空気圧の低下によって車輪半径が誤差を持っていたならば、計測される車速もまた誤差を持つ。そこで車速センサ203によって計測された車速をV0,tとおき、真の車速Vtを下記(16)式のように表す。
When using the measurement principle of the
ここで、кは車輪半径の誤差を表すパラメータであり、短時間では変化しない。このとき、(8)式は下記(17)式のように表される。 Here, к is a parameter representing the error in the wheel radius, and does not change in a short time. At this time, equation (8) is expressed as equation (17) below.
本実施形態の車両姿勢角推定装置101Cにおいては、実施形態1で用いた(8)式に代えて(17)式を用いることで、実施形態1と同様に静的ピッチ角φsを求めることができる。具体的には、(17)式において、静的ピッチ角φs及びкを変数とする非線形最小二乗法により静的ピッチ角φs及びкを同時に求める。静的ピッチ角φsを求めた後は、実施の形態1と同様の処理を行い、路面に対する車体のピッチ角φtを推定することができる。 In the vehicle attitude angle estimating device 101C of this embodiment, the static pitch angle φ s can be determined in the same manner as in the first embodiment by using equation (17) instead of the equation (8) used in the first embodiment. Can be done. Specifically, in equation (17), the static pitch angles φ s and к are simultaneously determined by the nonlinear least squares method using the static pitch angles φ s and к as variables. After determining the static pitch angle φ s , the same process as in the first embodiment is performed to estimate the pitch angle φ t of the vehicle body with respect to the road surface.
同様に、(10)式に替えて下記の(18)式を用いることで、実施形態2で説明した適応フィルタを構成できる。さらに実施形態3と組み合わせてもよい。 Similarly, by using the following equation (18) in place of equation (10), the adaptive filter described in the second embodiment can be constructed. Furthermore, it may be combined with Embodiment 3.
本実施形態の車両姿勢角推定装置101Cによれば、車速センサ203の測定値が車輪半径の誤差に起因する誤差をもつ場合であっても、ピッチ角を正確に推定することができる。
According to the vehicle attitude angle estimating device 101C of this embodiment, even if the measured value of the
なお、本実施形態に記載の車両姿勢角推定装置101Cにおいて、車速センサ203は、例えばある1つの車輪の回転速度に車輪半径を乗じるものであってよいし、あるいは複数の車輪の回転速度の平均に車輪半径を乗じるものであってもよい。
In the vehicle attitude angle estimating device 101C according to the present embodiment, the
また、実施の形態1と同様、本実施の形態の車両姿勢角推定装置101Cと、当該車両姿勢角推定装置101Cにより推定された路面に対する車体のピッチ角に基づき車両用灯具の光軸を制御する光軸制御部111とを組合せて、車両用灯具の光軸制御装置を構成してもよい。
Further, as in the first embodiment, the optical axis of the vehicle lamp is controlled based on the vehicle attitude angle estimating device 101C of this embodiment and the pitch angle of the vehicle body with respect to the road surface estimated by the vehicle attitude angle estimating device 101C. In combination with the optical
実施の形態5.
本実施形態による車両姿勢角推定装置101Dを、図7を用いて説明する。
図7に示すように、本実施形態における車両姿勢角推定装置101Dは、実施の形態1の車両姿勢角推定装置101に加え、係数記憶部501、ピッチ角速度推定部502、係数予測部503を有する。
Embodiment 5.
A vehicle attitude
As shown in FIG. 7, the vehicle attitude
係数記憶部501は、車体のピッチ角速度のうち、静的ピッチ角に依存しない第2の定数項と、静的ピッチ角に対する第2の比例係数を記憶する。
The
ピッチ角速度推定部は、係数記憶部501に記憶された前回の計算周期における第2の定数項と、前回の計算周期における第2の比例係数と、静的ピッチ角推定部205によって推定された今回の計算周期における静的ピッチ角の推定値に基づいて、ピッチ角速度を推定する。
The pitch angular velocity estimation unit uses the second constant term in the previous calculation cycle stored in the
係数予測部は、加速度センサ201から得られる加速度情報と、ピッチ角推定部207によって推定されたピッチ角と、ピッチ角速度推定部502によって推定されたピッチ角速度から、次の計算周期における第2の定数項と第2の比例係数を予測し、係数記憶部501に記憶させる。
The coefficient prediction unit calculates a second constant in the next calculation cycle from the acceleration information obtained from the
また、静的ピッチ角推定部205は、車体104に備えられた加速度センサ201から得られる加速度情報と、少なくとも高度センサ202から得られる高度情報、車速センサ203から得られる車速情報及び、サスペンションにより定まる定数に加え、第2の定数項と第2の比例係数に基づいて静的ピッチ角を推定する。
Further, the static pitch
次に、本実施形態の車両姿勢角推定装置101Dにおけるピッチ角推定の原理について説明する。まず(6)式を下記(19)式のように変形する。
Next, the principle of pitch angle estimation in the vehicle attitude
(19)式より、V(ドット)t-gsinθt及びz(2ドット)0,t-Vtθ(ドット)t+gcosθtはφ(2ドット)tに関して線形であることがわかる。従って、下記(20)式が成り立つ。 From equation (19), it can be seen that V (dots) t - gsinθ t and z (2 dots) 0, t - V t θ (dots) t + gcosθ t are linear with respect to φ (2 dots) t . Therefore, the following formula (20) holds true.
ここで逆行列補題を用いると、下記(21)式が成り立つ。 If the inverse matrix lemma is used here, the following equation (21) holds true.
したがって、下記(22)式が成り立つ。 Therefore, the following formula (22) holds true.
簡単のため、(22)式の右辺を下記数式のようにおく。 For simplicity, the right side of equation (22) is set as shown below.
(22)式を(1)式に代入すると、下記(23)式で表される微分方程式が得られる。 By substituting equation (22) into equation (1), a differential equation expressed by equation (23) below is obtained.
(23)式の初期値問題を例えばEuler法によって解くことで、1時刻前のピッチ角φt-1及びピッチ角速度φ(ドット)t-1から、時刻tにおけるピッチ角速度φ(ドット)tを、静的ピッチ角φsに関する線形式である下記(24)式の形で予測できる。 By solving the initial value problem of equation (23) using the Euler method, for example, the pitch angular velocity φ (dots) t at time t can be calculated from the pitch angle φ t-1 and the pitch angular velocity φ (dots) t -1 one time before. , can be predicted in the form of the following equation (24), which is a linear form regarding the static pitch angle φ s .
ピッチ角速度φ(ドット)tを表す(24)式において、S0,tは静的ピッチ角φsに依存しない定数項であり、S1,tは静的ピッチ角φsにかかる係数である。本明細書においては、S0,tを第2の定数項、S1,tを第2の比例係数とも呼ぶ。 In equation (24) representing the pitch angular velocity φ (dots) t , S 0,t is a constant term that does not depend on the static pitch angle φ s , and S 1,t is a coefficient applied to the static pitch angle φ s . . In this specification, S 0,t is also referred to as a second constant term, and S 1,t is also referred to as a second proportionality coefficient.
さらに(24)式を時刻tにおける(23)式に代入すると、時刻tにおけるピッチ角加速度φ(2ドット)tは静的ピッチ角φsの関数として定まる。これを下記(25)式のようにおく。 Further, by substituting equation (24) into equation (23) at time t, pitch angular acceleration φ (2 dots) t at time t is determined as a function of static pitch angle φ s . This is set as shown in equation (25) below.
(24)式と(25)式を(19)式に代入し、さらに(1)式を用いてφtを消去すると、V(ドット)t-gsinθt及びz(2ドット)0,t-Vtθ(ドット)t+gcosθtが、φsの関数として定まる。これにより、実施形態1と同様に(8)式を用いて非線形最小二乗法を用いてφsを推定できる。 Substituting equations (24) and (25) into equation (19) and further using equation (1) to eliminate φ t , we get V (dots) t - gsinθ t and z (2 dots) 0, t - V t θ (dot) t + gcos θ t is determined as a function of φ s . Thereby, as in the first embodiment, φ s can be estimated using the nonlinear least squares method using equation (8).
次に、本実施形態の車両姿勢角推定装置101Dの動作について説明する。
係数記憶部501は、時刻tを含む複数の時刻t1、・・・、tk、・・・、tK、tにおけるピッチ角速度の定数項S0,tk及び比例係数S1,tkを記憶する。
静的ピッチ角推定部205は、少なくとも係数記憶部501に記憶された複数の時刻の定数項S0,tk及び比例係数S1,tkと、加速度センサ201によって計測された複数の時刻の加速度と、車速センサ203によって計測された複数の時刻の車速と、高度センサ202によって計測された複数の時刻の高度とから、静的ピッチ角φsを推定する。
ピッチ角速度推定部502は、静的ピッチ角推定部205によって推定された静的ピッチ角φsと、係数記憶部501に記憶された定数項S0,tk及び比例係数S1,tkから、(24)式を用いてピッチ角速度φ(ドット)tを計算する。
係数予測部503は、ピッチ角推定部207によって推定されたピッチ角φtと、ピッチ角速度推定部502によって計算されたピッチ角速度φ(ドット)tと、加速度センサ201によって測定された加速度から、(23)式の初期値問題を例えばEuler法によって解くことで、次回の計算周期である時刻t+1における定数項S0,t+1及び比例係数S1,t+1を予測し、係数記憶部501に記憶する。
Next, the operation of the vehicle attitude
The
The static pitch
The pitch angular velocity estimating unit 502 calculates ( 24) Calculate the pitch angular velocity φ (dots) t using the formula.
The coefficient prediction unit 503 calculates ( 23) By solving the initial value problem of the equation using the Euler method, for example, constant terms S 0, t+1 and proportional coefficients S 1, t+1 at time t+1 , which is the next calculation cycle, are predicted and stored in the
本実施形態の車両姿勢角推定装置によれば、実施形態1に記載の効果に加え、サスペンション102の振動モードに由来する車体のピッチ角に関しても、ジャイロセンサ等の追加のセンサを用いることなく推定できる。本実施形態における車両姿勢角推定装置はまた、本開示の実施形態2~4と組み合わせてもよく、その場合は実施形態2~4に記載の効果に加え、本実施形態に記載の効果を実現できる。
According to the vehicle attitude angle estimating device of this embodiment, in addition to the effects described in
また、実施の形態1と同様、本実施の形態の車両姿勢角推定装置101Cと、当該車両姿勢角推定装置101Cにより推定された路面に対する車体のピッチ角に基づき車両用灯具の光軸を制御する光軸制御部111とを組合せて、車両用灯具の光軸制御装置を構成してもよい。
Further, as in the first embodiment, the optical axis of the vehicle lamp is controlled based on the vehicle attitude angle estimating device 101C of this embodiment and the pitch angle of the vehicle body with respect to the road surface estimated by the vehicle attitude angle estimating device 101C. In combination with the optical
また、実施形態1と同様に、本実施形態の車両姿勢角推定装置におけるピッチ角速度推定部、係数予測部、静的ピッチ角推定部、合成加速度推定部、ピッチ角推定部の各機能は、処理回路により実現されてよい。すなわち、車両姿勢角推定装置は、係数記憶部に記憶された第2の定数項および第2の比例係数と推定された静的ピッチ角とに基づいてピッチ角速度を推定し、次回の計算周期における第2の定数項および第2の比例係数を予測するとともに係数記憶部に記憶させ、各センサの計測値に加え第2の定数項および第2の比例係数を用いて静的ピッチ角を推定し、合成加速度を推定し、ピッチ角を推定しピッチ角記憶部へ記憶させるとともに出力部へ出力するための処理装置を備えてよい。処理回路は、専用のハードウェアであっても、メモリに格納されるプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、DSPともいう)であってもよい。 In addition, as in the first embodiment, each function of the pitch angular velocity estimating section, coefficient predicting section, static pitch angle estimating section, composite acceleration estimating section, and pitch angle estimating section in the vehicle attitude angle estimating device of this embodiment includes processing. It may be realized by a circuit. That is, the vehicle attitude angle estimating device estimates the pitch angular velocity based on the second constant term and second proportional coefficient stored in the coefficient storage unit and the estimated static pitch angle, and estimates the pitch angular velocity in the next calculation cycle. The second constant term and the second proportional coefficient are predicted and stored in the coefficient storage unit, and the static pitch angle is estimated using the second constant term and the second proportional coefficient in addition to the measured values of each sensor. , a processing device may be provided for estimating the combined acceleration, estimating the pitch angle, storing it in the pitch angle storage unit, and outputting it to the output unit. Even if the processing circuit is dedicated hardware, it is a CPU (Central Processing Unit, also referred to as a central processing unit, processing unit, arithmetic unit, microprocessor, microcomputer, processor, or DSP) that executes a program stored in memory. It may be.
処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサー、並列プログラム化したプロセッサー、ASIC、FPGA、またはこれらを組み合わせたものが該当する。ピッチ角速度推定部、係数予測部、静的ピッチ角推定部、合成加速度推定部、ピッチ角推定部の各部の機能それぞれを処理回路で実現しても良いし、各部の機能をまとめて処理回路で実現しても良い。 If the processing circuit is dedicated hardware, the processing circuit may be, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC, an FPGA, or a combination thereof. The functions of each part of the pitch angular velocity estimation part, coefficient prediction part, static pitch angle estimation part, composite acceleration estimation part, and pitch angle estimation part may be realized by a processing circuit, or the functions of each part may be realized by a processing circuit. It's okay to make it happen.
処理回路がCPUの場合、ピッチ角速度推定部、係数予測部、静的ピッチ角推定部、合成加速度推定部、ピッチ角推定部の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、メモリに格納される。処理回路は、メモリに記憶されたプログラムを読みだして実行することにより、各部の機能を実現する。すなわち、車両姿勢角推定装置は、処理回路により実行されるときに、係数記憶部に記憶された第2の定数項および第2の比例係数と推定された静的ピッチ角とに基づいてピッチ角速度を推定するステップ、次回の計算周期における第2の定数項および第2の比例係数を予測するとともに係数記憶部に記憶させるステップ、各センサの計測値に加え第2の定数項および第2の比例係数を用いて静的ピッチ角を推定するステップ、合成加速度を推定するステップ、ピッチ角を推定しピッチ角記憶部へ記憶させるとともに出力部へ出力するステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリを備える。また、これらのプログラムは、ピッチ角速度推定部、係数予測部、静的ピッチ角推定部、合成加速度推定部、ピッチ角推定部の手順や方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。 When the processing circuit is a CPU, the functions of the pitch angular velocity estimation section, coefficient prediction section, static pitch angle estimation section, composite acceleration estimation section, and pitch angle estimation section are realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. Ru. Software and firmware are written as programs and stored in memory. The processing circuit realizes the functions of each part by reading and executing a program stored in the memory. That is, when executed by the processing circuit, the vehicle attitude angle estimating device calculates the pitch angular velocity based on the second constant term and second proportional coefficient stored in the coefficient storage unit and the estimated static pitch angle. a step of estimating the second constant term and the second proportional coefficient in the next calculation cycle, and a step of storing the second constant term and the second proportional coefficient in the coefficient storage unit; A program that results in the steps of estimating a static pitch angle using coefficients, estimating a composite acceleration, estimating a pitch angle, storing it in a pitch angle storage unit, and outputting it to an output unit. Equipped with memory for storing. It can also be said that these programs cause a computer to execute the procedures and methods of the pitch angular velocity estimation section, coefficient prediction section, static pitch angle estimation section, composite acceleration estimation section, and pitch angle estimation section.
なお、ピッチ角速度推定部、係数予測部、静的ピッチ角推定部、合成加速度推定部、ピッチ角推定部の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。例えば、静的ピッチ角推定部については専用のハードウェアとしての処理回路でその機能を実現し、ピッチ角速度推定部、係数予測部、合成加速度推定部、ピッチ角推定部については処理回路がメモリに格納されたプログラムを読みだして実行することによってその機能を実現することが可能である。 Note that some of the functions of the pitch angular velocity estimation section, coefficient prediction section, static pitch angle estimation section, composite acceleration estimation section, and pitch angle estimation section are realized by dedicated hardware, and some are realized by software or firmware. It may be realized. For example, the functions of the static pitch angle estimator are realized by a dedicated hardware processing circuit, and the processing circuits of the pitch angular velocity estimator, coefficient predictor, composite acceleration estimator, and pitch angle estimator are implemented in memory. The functions can be realized by reading and executing the stored program.
このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。 In this way, the processing circuit can implement each of the above functions using hardware, software, firmware, or a combination thereof.
なお、本開示は、その発明の範囲内において、各実施の形態及び変形例を自由に組み合わせたり、各実施の形態及び変形例を適宜変形、省略したりすることが可能である。 Note that, within the scope of the present disclosure, the embodiments and modifications can be freely combined, and the embodiments and modifications can be modified or omitted as appropriate.
本開示は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての態様において、例示であって、本開示がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本開示の範囲から外れることなく想定されるものと解される。 Although the present disclosure has been described in detail, the above description is illustrative in all aspects, and the present disclosure is not limited thereto. It is understood that countless variations not illustrated are envisioned without departing from the scope of this disclosure.
101、101A、101B、101C、101D 車両姿勢角推定装置、
111 光軸制御部、
205、205A 静的ピッチ角推定部、
206 合成加速度推定部、
207 ピッチ角推定部、
208 ピッチ角記憶部、
301 定数項計算部、
302 微係数計算部、
303 静的ピッチ角計算部、
304 状態記憶部、
501 係数記憶部、
502 ピッチ角速度推定部、
503 係数予測部
101, 101A, 101B, 101C, 101D vehicle attitude angle estimation device,
111 Optical axis control unit,
205, 205A static pitch angle estimator,
206 composite acceleration estimation unit,
207 pitch angle estimator,
208 pitch angle storage unit,
301 constant term calculation unit,
302 differential coefficient calculation unit,
303 Static pitch angle calculation unit,
304 state storage unit,
501 coefficient storage unit,
502 pitch angular velocity estimator,
503 Coefficient prediction unit
Claims (7)
少なくとも、前記加速度情報、及び、前記静的ピッチ角推定部によって推定された静的ピッチ角から、車体にかかる加速度の車両の進行方向に平行な成分を推定する合成加速度推定部と、
前回の計算周期における路面に対する車体のピッチ角を記憶するピッチ角記憶部と、
少なくとも、前記合成加速度推定部によって推定された車体にかかる加速度の車両の進行方向に平行な成分、前記ピッチ角記憶部に記憶された前回の計算周期における路面に対する車体のピッチ角、及び、前記サスペンションにより定まる定数から、路面に対する車体のピッチ角を推定し、前記ピッチ角記憶部に記憶させるとともに出力部へ出力するピッチ角推定部と、
を備えた車両姿勢角推定装置。 In a vehicle equipped with a vehicle body supported from a road surface by a suspension, at least acceleration information obtained from an acceleration sensor provided on the vehicle body, altitude information obtained from an altitude sensor, vehicle speed information obtained from a vehicle speed sensor, and the suspension a static pitch angle estimation unit that estimates a static pitch angle that is a pitch angle of the vehicle body with respect to the road surface when the vehicle is not accelerating or decelerating on a flat road surface based on a determined constant;
a composite acceleration estimation unit that estimates a component of acceleration applied to the vehicle body parallel to the traveling direction of the vehicle from at least the acceleration information and the static pitch angle estimated by the static pitch angle estimation unit;
a pitch angle storage unit that stores the pitch angle of the vehicle body with respect to the road surface in the previous calculation cycle;
At least a component of the acceleration applied to the vehicle body estimated by the composite acceleration estimation unit parallel to the traveling direction of the vehicle, a pitch angle of the vehicle body with respect to the road surface in the previous calculation cycle stored in the pitch angle storage unit, and the suspension. a pitch angle estimation unit that estimates the pitch angle of the vehicle body with respect to the road surface from a constant determined by the pitch angle storage unit, and stores the pitch angle in the pitch angle storage unit and outputs it to the output unit;
A vehicle attitude angle estimation device equipped with
前記加速度センサから得られる加速度情報から、前記車体にかかる加速度の車両の進行方向に平行な成分のうち、静的ピッチ角に依存しない第1の定数項を計算する定数項計算部と、
前記加速度センサから得られる加速度情報から、前記車体にかかる加速度の車両の進行方向に平行な成分のうち、静的ピッチ角に対する第1の比例係数を計算する微係数計算部と、
少なくとも前回の計算周期における静的ピッチ角の推定値を記憶する状態記憶部と、
少なくとも、前記高度センサから得られる高度情報、前記車速センサから得られる車速情報、前記定数項計算部によって計算された第1の定数項、前記微係数計算部によって計算された第1の比例係数、及び前記サスペンションにより定まる定数に基づいて静的ピッチ角を推定し、得られた静的ピッチ角の推定値を前記状態記憶部へ記憶させるとともに前記合成加速度推定部へと出力する静的ピッチ角計算部とを備える、
請求項1に記載の車両姿勢角推定装置。 The static pitch angle estimator includes:
a constant term calculation unit that calculates a first constant term that does not depend on a static pitch angle among components of acceleration applied to the vehicle body parallel to the traveling direction of the vehicle from acceleration information obtained from the acceleration sensor;
a differential coefficient calculation unit that calculates a first proportionality coefficient with respect to a static pitch angle among components of acceleration applied to the vehicle body parallel to the traveling direction of the vehicle from acceleration information obtained from the acceleration sensor;
a state storage unit that stores an estimated value of the static pitch angle in at least the previous calculation cycle;
At least, altitude information obtained from the altitude sensor, vehicle speed information obtained from the vehicle speed sensor, a first constant term calculated by the constant term calculation section, a first proportionality coefficient calculated by the differential coefficient calculation section, and a static pitch angle calculation for estimating a static pitch angle based on a constant determined by the suspension, storing the estimated value of the obtained static pitch angle in the state storage unit, and outputting it to the composite acceleration estimation unit. comprising a section,
The vehicle attitude angle estimation device according to claim 1.
請求項1又は2に記載の車両姿勢角推定装置。 In addition to at least acceleration information obtained from an acceleration sensor provided in the vehicle body, altitude information obtained from an altitude sensor, vehicle speed information obtained from a vehicle speed sensor, and a constant determined by the suspension, Estimating the static pitch angle based on pitch angular velocity information obtained from the angular velocity sensor,
The vehicle attitude angle estimation device according to claim 1 or 2.
少なくとも、前記係数記憶部に記憶された前記第2の定数項及び前記第2の比例係数、並びに、前記静的ピッチ角推定部によって推定された静的ピッチ角に基づいて、ピッチ角速度を推定するピッチ角速度推定部と、
前記加速度センサから得られる加速度情報と、前記ピッチ角推定部によって推定されたピッチ角と、前記ピッチ角速度推定部によって推定されたピッチ角速度から、次回の計算周期における前記第2の定数項及び前記第2の比例係数を予測し、前記係数記憶部に記憶させる係数予測部とをさらに備え、
前記静的ピッチ角推定部は、少なくとも、前記車体に備えられた加速度センサから得られる加速度情報、高度センサから得られる高度情報、車速センサから得られる車速情報、及び前記サスペンションにより定まる定数に加え、前記第2の定数項及び前記第2の比例係数に基づいて静的ピッチ角を推定する、
請求項1又は2に記載の車両姿勢角推定装置。 A coefficient storage unit that stores a second constant term that does not depend on the static pitch angle among the pitch angular velocities of the vehicle body, and a second proportionality coefficient with respect to the static pitch angle;
Pitch angular velocity is estimated based on at least the second constant term and the second proportional coefficient stored in the coefficient storage unit, and the static pitch angle estimated by the static pitch angle estimation unit. a pitch angular velocity estimator;
The second constant term and the second constant term in the next calculation cycle are calculated from the acceleration information obtained from the acceleration sensor, the pitch angle estimated by the pitch angle estimator, and the pitch angular velocity estimated by the pitch angular velocity estimator. further comprising a coefficient prediction unit that predicts a proportional coefficient of 2 and stores it in the coefficient storage unit,
In addition to at least acceleration information obtained from an acceleration sensor provided in the vehicle body, altitude information obtained from an altitude sensor, vehicle speed information obtained from a vehicle speed sensor, and a constant determined by the suspension, estimating a static pitch angle based on the second constant term and the second proportionality coefficient;
The vehicle attitude angle estimation device according to claim 1 or 2.
請求項1から4のいずれか一項に記載の車両姿勢角推定装置。 The static pitch angle estimation unit estimates the static pitch angle by considering components of three orthogonal axes among acceleration information obtained from an acceleration sensor provided in the vehicle body.
The vehicle attitude angle estimating device according to any one of claims 1 to 4.
請求項1から5のいずれか一項に記載の車両姿勢角推定装置。 The static pitch angle estimation unit estimates a static pitch angle and also estimates an error in vehicle speed information obtained from the vehicle speed sensor.
The vehicle attitude angle estimation device according to any one of claims 1 to 5.
前記車両姿勢角推定装置により推定された前記ピッチ角に基づいて車両用灯具の光軸を制御する光軸制御部と、
を備えた車両用灯具の光軸制御装置。 A vehicle attitude angle estimating device according to any one of claims 1 to 6,
an optical axis control unit that controls an optical axis of a vehicle lamp based on the pitch angle estimated by the vehicle attitude angle estimation device;
Optical axis control device for vehicle lighting equipment.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2021/012338 WO2022201376A1 (en) | 2021-03-24 | 2021-03-24 | Vehicle attitude angle estimation device and optical axis control device for vehicle lamp |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2022201376A1 JPWO2022201376A1 (en) | 2022-09-29 |
| JP7435900B2 true JP7435900B2 (en) | 2024-02-21 |
Family
ID=83396627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2023508273A Active JP7435900B2 (en) | 2021-03-24 | 2021-03-24 | Vehicle attitude angle estimation device and optical axis control device for vehicle lamps |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7435900B2 (en) |
| WO (1) | WO2022201376A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102860818B1 (en) * | 2024-10-08 | 2025-09-17 | 주식회사 에이알엔텍 | Method and System for vehicle pose estimation |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115683026A (en) * | 2022-11-04 | 2023-02-03 | 华南农业大学 | Paddy field hard bottom layer morphology testing method and system based on power chassis IMU integral |
| CN115923768A (en) * | 2022-11-28 | 2023-04-07 | 成都赛力斯科技有限公司 | A slope-based range extender control method and system |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013112267A (en) | 2011-11-30 | 2013-06-10 | Denso Corp | Headlamp control device for vehicle |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6462557B2 (en) * | 2015-11-06 | 2019-01-30 | 株式会社Soken | Vehicle pitch angle estimation device |
| JP7063856B2 (en) * | 2019-07-30 | 2022-05-09 | 株式会社Soken | Display control device |
-
2021
- 2021-03-24 WO PCT/JP2021/012338 patent/WO2022201376A1/en not_active Ceased
- 2021-03-24 JP JP2023508273A patent/JP7435900B2/en active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013112267A (en) | 2011-11-30 | 2013-06-10 | Denso Corp | Headlamp control device for vehicle |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102860818B1 (en) * | 2024-10-08 | 2025-09-17 | 주식회사 에이알엔텍 | Method and System for vehicle pose estimation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPWO2022201376A1 (en) | 2022-09-29 |
| WO2022201376A1 (en) | 2022-09-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7435900B2 (en) | Vehicle attitude angle estimation device and optical axis control device for vehicle lamps | |
| JP7028649B2 (en) | Vehicle, vehicle motion state estimation device and vehicle motion state estimation method | |
| JP5809474B2 (en) | Body posture control device | |
| US8583354B2 (en) | Continuous computation of center of gravity of a vehicle | |
| JP2019513613A (en) | Method, system and non-transitory computer readable memory for controlling a vehicle | |
| US20060235575A1 (en) | Attitude sensing system for an automotive vehicle relative to the road | |
| CN114340969B (en) | State quantity calculation device, control device and vehicle | |
| JP7224897B2 (en) | Vehicle motion state estimation device, vehicle motion state estimation method, and vehicle | |
| JP2007182209A (en) | Vehicle physical quantity estimation device and program | |
| CN104908548B (en) | Vehicle-state estimating device, controller of vehicle and vehicle-state presumption method | |
| JP6547065B2 (en) | Attitude estimation device and transportation equipment | |
| Klier et al. | Robust estimation of vehicle sideslip angle-an approach w/o vehicle and tire models | |
| JP7056356B2 (en) | Vehicle condition estimation device | |
| CN118220163B (en) | Road surface slope determination methods, devices and electronic equipment | |
| JP2002053058A (en) | Apparatus and method for determining vehicle driving and dynamic parameters | |
| CN116279523B (en) | Four-wheel steering driving electric automobile state estimation method | |
| US10940734B2 (en) | Suspension control system and vehicle | |
| Bouton et al. | A rollover indicator based on a tire stiffness backstepping observer: Application to an all-terrain vehicle | |
| WO2024088508A1 (en) | Method for estimating the longitudinal velocity of a vehicle and vehicle control unit | |
| JP6454857B2 (en) | Posture detection apparatus and posture detection method | |
| JP2023104163A (en) | Control device for vehicle | |
| US20080167777A1 (en) | Method for Controlling the Steering Orientation of a Vehicle | |
| CN119749574B (en) | Method and device for determining pitch angle of vehicle, controller, vehicle and storage medium | |
| JP7819760B2 (en) | Calculation device and vehicle control device | |
| JPH0465677A (en) | Angular velocity detecting device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230216 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240109 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240122 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7435900 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |