JPH087076B2 - 車両の非直線運動を求めるためのデータの検出および評価方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の非直線運動を求
めるためのデータの検出および評価方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】運動の変化を測定するための組み合わさ
れた測定および記録装置は例えば、責任問題を客観的に
明らかにするための事故の発生時に先行する走行態様に
関する解明を提供する、車両に結合された機器において
使用される。

【０００３】この形式の装置は例えば、ヨーロッパ特許
第０１１８８１８号明細書においてその構成およびデー
タ編成が記載されている。この公報の発明の詳細な説明
の部分の第２頁、第２欄、第２５ないし３５行に、例え
ば車両の衝突によってトリガすることができる外部のト
リガパルスの後に、明瞭にかつ真実に忠実に車両の運動
軌道を再現するためには、長手方向および横方向加速度
の単純な記録では十分でないという周知の事実が言及さ
れている。しかしこの問題に対する具体的な、技術的な
解決法は示されていない。

【０００４】ドイツ連邦共和国特許出願公告第２３２２
２９９号公報も、長手方向および横方向加速度を検出す
るための発生器を使用して車両の作動データを記録する
装置に係っているが、車両の運動軌道を再現するための
具体的な可能性については言及していない。しかしこの
可能性の認識は、責任問題を明らかにするために事故経
過に係わりを持っているものに対してまさに重要であ
る。

【０００５】

【発明の課題】従って本発明の課題は、車両のそれぞれ
の曲線の運動軌道を、外部のトリガパルスによって決め
られる任意の時間間隔において特別簡単な手段によって
再現可能にすることであり、その際この解決法は車両に
典型的な所与の条件を考慮しかつ従って障害に感応せ
ず、大量生産が可能でありかつコストの面で有利なもの
でなければならない。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の解決法によれ
ば、磁界を検出する、２チャネルに構成された測定装置
によって、外部定常磁界の相互に直交する２つの成分が
検出される。その際通例、地磁界の自然に与えられる水
平方向成分が検出される。本発明は、誘導原理に従って
動作する測定装置によって、外部定常磁界の存在並びに
車両の、この磁界中における相対運動を利用する。

【０００７】しかし、例えば、磁界に対して遮蔽効果を
有する長いトンネル管内での車両の運転または別の、地
磁界が使用できないあるいは地磁界が十分な強さでは使
用できない特別な使用条件など特殊な使用状況では、車
両に対して相対的に定置である人工的に発生される磁界
が要求される。

【０００８】磁界を検出する測定装置の有利な実施例に
よれば、車両の運動軌道の平面内に形成される、通例外
部磁界の空間的な磁束密度ベクトルの２つの成分を検出
する２つの相互に直交配設されたコイルが動作する。２
つのコイルはそれぞれ、出力側に磁界に依存している周
波数信号を発生する発振器回路の構成要素である。しか
し測定装置として、例えば、電子的なコンパスにおいて
使用されるような別の装置も可能である。しかしこれは
比較的高いコストを要する。

【０００９】車両に結合された測定装置の、場所により
決まった外部定常磁界中での向きが、車両がその運動方
向を変化することによって変わると、外部磁界の成分
の、値を変化する分解コイルを流れる磁束も変化しか
つ、それに伴って２つの発振器回路の出力側に現れる測
定値としての周波数信号も変化する。

【００１０】周波数測定信号は一方において、メモリセ
ル形態がｍ個の行およびｎ個の列から成る格子を有する
マトリクス状の面を形成しているオーバライト可能な半
導体メモリに事象として記録される。測定値対は、その
格子領域において測定値の値が座標対に対応してメモリ
セルに記憶される。他方において測定値はその成分の絶
対値が、頻度計数部に並列なデータ分岐のリングメモリ
に読み込まれる。リングメモリのサイクルタイムは、車
両の運動軌道の再現に対するデータを準備する観察時間
ないし時間ウィンドウの持続時間を決定する。トリガ信
号が生じない限り、このサイクル内のリングメモリのデ
ータ内容が連続して循環的にオーバライトされる。トリ
ガ信号は手動または自動的にトリガすることができる。

【００１１】さて車両に結合された測定装置が例えば外
部磁界内で１回転すると、マトリクスメモリに読み込ま
れた測定値の頻度分布は、外部障害量が存在しない限
り、円を描く。実際には円を描く線は、車両の通例の作
動条件下では、障害を受けていない位置に対してベクト
ル的な中心点ずれ並びに楕円状の歪みおよび不均一な輪
郭を有している。

【００１２】測定装置の電磁的な環境と、外部磁界の、
車両の内部または外部の測定装置の近傍における強磁性
の材料から成る物体によって惹き起こされる不均質性と
により測定装置が受ける不都合な影響を補償するため
に、本発明によれば、新たな測定値対をマトリクスメモ
リに読み込む前にその都度、例えばＣＡＲＲＹフラグの
質問によって、行われる増分計数ステップにより測定値
対が上述したように割当てられているメモリセルのメモ
リ容量を越えるかどうかが検査される。そうであれば、
マトリクスメモリのすべてのメモリセルの内容が、すべ
てのメモリセルの計数器状態を同じ比率で低減しかつ結
果が整数でない場合にはガウスクラマー関数に従って次
に小さな数に丸める。

【００１３】実際に車両の運動方向の変化によって惹き
起こされる測定値のみを計数するために、有利には測定
値の配分の前に、車両の横方向加速度を検出するセンサ
への問い合わせが行われる。横方向加速度がその前に決
められたしきい値を上回っているときにのみ、当該のメ
モリセルに対する増分計数が実行される。車両の不規則
な非直線運動によって、ｎ×ｍ個のメモリセルから成る
格子面上にリング状の山の形の頻度分布が生じ、その際
頂上の高さがメモリセルの計数状態に比例している。

【００１４】それぞれの個々のメモリセルの充填状態の
問い合わせおよび必要に応じて続いて行われる、すべて
のセルのメモリ内容の適当なスケールダウンは例えば、
車両の始動の都度初期化ルーチンによって実施すること
もできる。これにより引き続く走行においてメモリ内容
は更新され、かつ新たな測定値はその前の走行から生じ
た測定値に比べて比較的大きく重み付けされる。

【００１５】メモリ内容の連続的な更新および繰り返さ
れるスケールダウンにより、環境からの局所的な影響量
により惹き起こされる短時間の、急速に変化する障害は
短時間後にメモリ内容から抜け落ちかつ車両の状態によ
って生じかつ一定と見なすことができる影響量のみが頻
度分布によって形成されるリング状の山の基本位置を決
めることになる。

【００１６】更に、測定値の妥当性についての問い合わ
せによって例えばＥＭＣにより生じる放射スパイクが全
く記憶されることがないようにすると有利である。この
妥当性についての問い合わせは、そもそも現実的な角速
度を考慮した検査も包含することができる。例えば温度
の影響および構成素子の老化による緩慢に変化する影響
も確かに徐々にリング状の山の位置を変えるが、それは
この測定方法の基本的な情報量に不都合に作用すること
はない。このことは同様、有利な実施例においては補助
量として使用される地磁界の、地理的な位置に依存して
いる強さの変化に対しても当て嵌まる。

【００１７】測定装置において必要とされるメモリ容量
を出来るだけ僅かに抑えるために、測定データの評価
は、ここで説明する装置の外部の電子評価ユニットを用
いて運動軌道を再現する目的で車両の運動方向の変化を
求めて行われる。このためにまず、メモリセルマトリク
スが読み出されかつ最小二乗誤差の原理に従って２つの
変数の適当な関数がマトリクスデータに整合される。こ
のことは通例、楕円関数にある。引き続いてこの幾何学
図形の中心点が定められる。

【００１８】リングメモリからの測定データも評価ユニ
ットに伝送した後、次のステップにおいて計算により楕
円の中心角が定められ、その一辺は楕円の中心角と周波
数信号対によってリングメモリに格納された測定点との
間の区間によって決められておりかつ他方の辺は観察時
間間隔の開始時における運動軌道における接線の方向に
対して平行に延在する。この方向は例えば、リングメモ
リに格納されている最も古い測定点によって決められる
かまたは他の場所に記録された磁界データおよび加速度
データから求めることができる。

【００１９】このようにして連続的に、リングメモリに
格納されたすべての測定点に対して直線運動からの偏差
が求められる。例えば、長手方向加速度および横方向加
速度に対するデータまたは車両の速度データないし時間
および距離データのような付加的な車両運動データとと
もに、このようにして求められた角度データから車両の
運動軌道がトリガパルスにより固定的に決められた時間
間隔において再現される。

【００２０】

【発明の効果】本発明による解決法はただ単に、課せら
れた課題を十分に考慮することによって、従来技術にお
いて求められた不満足な点を申し分なく取り除いたのみ
ならず、更にその有利な使用例に対して次のような多数
の利点を提供する： １．装置は、車両に据え付けられた後、その測定パラメ
ータに関して車両固有の所与の条件により、個別に較正
する必要がない。その理由はこの装置は、有効信号に歪
みを与える可能性のある測定値を原理的に短時間後に除
去することによって選択された方法に基づいて常時整合
しておりかつひいては評価結果が不都合な作用を受ける
可能性がないからである。

【００２１】２．装置の車両固有の調整は、その使用可
能性に対するその利用の開始時に、同様必要でない。こ
れにより装置の、車両への組み込み場所は、ユーザが決
めることができる。

【００２２】３．車両において維持されるべき計算機容
量は僅かである。というのは、運動軌道を再現するため
の計算アルゴリズムはここに説明してきた装置とは別個
の、即ち構成ユニットには存在しない、有利には車両の
外部にある評価ユニットに収納されているからである。
この措置により、装置の特別コストの点で有利な構成が
可能になる。

【００２３】４．測定装置全体の電流消費は１桁のｍＡ
領域にあり、このことはこの装置を、防爆規定を順守し
ている車両に使用することを考えた場合でも特別有利で
ある。

【００２４】５．全体の装置の構成は長時間安定してい
る。老化または温度変動による素子のドリフトはこの方
法によって独自に補償される。

【００２５】６．測定装置の機能原理は、地磁界の強さ
に無関係でありかつそれ故にいずれの地理的位置におい
ても装置を操作せずに使用可能である。

【００２６】７．装置は、保守および摩耗なく動作す
る。可動の部品は使用されないので、この特性は車両の
厳しい作動条件下でも保証されている。

【００２７】

【実施例】次に本発明を図示の実施例につき図面を用い
て詳細に説明する。

【００２８】図１は、課題を説明するための概略図であ
る。この図には、任意の、曲線の運動軌道２が示されて
いる。そこで時点ｔ_Ｘ４において、例えば事故を検知す
るセンサ装置によってトリガすることができるトリガパ
ルスが生じたとき、この信号によって時間ウィンドウｔ
_２−ｔ_１５が開けられる。このウィンドウにおいて車両
１の運動軌道２が、請求項１に記載の方法の実施により
既述の手段によって本発明により再現可能であるよう
に、記録される。

【００２９】トリガ時点４において車両１は軌道位置３
にあるものとする。ゲートされた観察期間５は、トリガ
時点ｔ_Ｘ４に関して先行部ｔ_Ｘ−ｔ_１６と後続部ｔ_２−
ｔ_Ｘ７とを含むことができる。２つの部分区間６，７は
合計すれば、時間ウィンドウ５の持続時間になる。

【００３０】時間間隔５の終了時に、車両１は軌道位置
８にある。時間ウィンドウｔ_２−ｔ_１５において通過し
た運動軌道２を再現するために、運動に重要な周波数デ
ータ対を方法において示された仕方において記憶した
後、有利にはトリガ時点４から出発して、計算により軌
道点３において接線９を引き、かつ以下にもっと詳細に
説明するように、連続的に概略図では例示されているに
すぎない部分角度１０，１１，１２および１３が計算さ
れる。このようにして全体の軌道曲線２が、評価ユニッ
ト２４において車両の付加的な運動データ２５を用い
て、例えば部分区間４６，４７，４８，４９から成る細
分割された多角形によって再現される。測定装置の機能
能力に対する前提は、任意であるが、観察期間５の間は
十分に同じに維持される優先方位を有する、車両１の外
部静磁界１４である。

【００３１】図２には、装置全体の基本構成が簡単化さ
れたブロックにて示されている。誘導式の、２チャネル
構成の測定装置１５は、磁界を検出する手段を使用する
ことができかつ外部定常磁界の大抵は空間的な磁束密度
ベクトル１４を、該磁束密度ベクトル１４の、車両１の
運動軌道２の平面内にある２つの直交する成分を、関数
式に従って周波数信号ｆｘおよびｆｙに変換するよう
に、検出する。２つのそれぞれ同じように構成されてい
る発振器１６および１７の出力周波数信号ｆ１およびｆ
２は測定値（ｆ１；ｆ２）を形成し、該測定値は次い
で、引き続くデータ処理のために決定ユニット１８に供
給される。

【００３２】従来技術において論理回路として形成され
ていてもよいし、マイクロプロセッサによって実現する
こともできる決定ユニット１８において、どのクロック
１９によって測定値（ｆ１；ｆ２）を後続のメモリユニ
ット２２および２３に読み込むかおよび該測定値をそも
そも読み込むのかどうかが決定される。データ格納タイ
ミングを制御する読み込みクロック１９は、有利な実施
例においては一定の周波数でない。トリガされた時間ウ
ィンドウ５において、即ち少なくとも時間領域ｔ_２−ｔ
_Ｘ７において、評価に対して一層高い分解能を実現する
ために、トリガパルス２９の到来によって、データ対の
記憶に対する読み込みクロック１９は通常クロックの数
倍に高められる。トリガパルス２９が、測定データが消
去不能に記憶保持される時間ウィンドウ５を定める。

【００３３】読み込みに関する決定は有利な実施例にお
いては、測定時点における車両１の横方向加速度２０が
所定の、その前に固定的に決められたしきい値を上回っ
たかどうかに依存している。この問い合わせは有意味で
ある。というのは、そうしなければ、比較的長い直線走
行区間の間、マトリクスメモリ２２の所定のメモリセル
のメモリ能力が、値的に変わらない測定値対によって、
これにより価値のある情報を取り出すことができること
なく、急速に使い果たされることになるからである。し
かしこの装置の課題は、非直線の運動軌道の再現を可能
にするデータを収集することにあるので、この措置によ
って同じ内容の測定データの繰り返される読み込みは回
避される。

【００３４】この装置の有利な実施例において決定ユニ
ット１８は更に、妥当性質問部２１に接続されている。
測定値対が許容測定領域の外側にあるとき、このデータ
対は記憶部に達しない。というのはそれが明らかに障害
作用によって惹き起こされた測定値であるからである。
ここでは例えば、車両のヨーイング角が任意に跳躍的に
または不連続に変化していないことが考慮される。

【００３５】決定ユニット１８から測定値（ｆ１；ｆ
２）は一方においてマトリクスメモリ２２に達しかつ他
方において並列データ分岐３０を介してリングメモリ２
３に達する。マトリクスメモリ２２において測定値対の
事象頻度が計数される。リングメモリ２３において、デ
ータ対の成分の絶対値がＦＩＦＯ原理に従って格納され
る。

【００３６】トリガ信号２９によってトリガされて、所
定の時間間隔５の測定データが消去不能に記憶された
後、これらデータ対は、一点鎖線３１によって示されて
いるように、測定データを検出しかつ記録する装置を備
えた構成ユニット内には存在しない評価ユニット２４に
よって、有利には差し込み可能なデータインタフェース
２７，２８を介して読み出すことができる。勿論データ
伝送のためにこれに代わって、別の形式のインタフェー
ス、例えば無線赤外線インタフェースを使用可能であ
る。評価ユニット２４は、装置に収集された測定データ
から、観察期間５内の車両１の運動軌道２を、例えば、
長手方向加速度または横方向加速度または速度ないし距
離および時間データである付加的な車両運動データ２５
を用いて、再現しかつ出力ユニット２６においてグラフ
ィック表示することができる手段を使用可能である。

【００３７】図３には、測定値のヒストグラム化された
事象頻度５０が３次元表示で示されている。マトリクス
メモリは、測定装置を介して思考上設定された格子面５
２上に実体的に表示しかつこれら測定値対を、それぞれ
の測定値対がその成分に基づいてデカルト座標系におい
て対応し配置されているメモリセル５１に読み込む。マ
トリクス状の格子面５２は、矩形、有利には正方形に設
計されておりかつｘ方向におけるｍ個の行とｙ方向にお
けるｎ個の列とから成っている。ｘおよびｙは、車両が
運動する平面の空間軸を表している。格子面５２は、ｘ
方向が接線９に対して平行に延在するように、配向され
ている。車両が不規則な非直線の運動をすると、計数状
態の３次元表示がリング状の山に類似している頻度分布
が生じる。

【００３８】図４には、図３と同じ、しかし２次元の頻
度分布が示されており、その際マトリクスメモリ２２の
メモリセルの計数状態によって表される頻度が平面６０
に投射されかつこれにより、リング面に種々異なった密
度で事象頻度が示されているリング状の図形６１が発生
される。

【００３９】測定値対の事象頻度をこのように２次元分
布する場合、図５に示されているように、評価ユニット
２４において、通例は楕円関数４４である、計算によ
り、２つの変数の関数式が、最小二乗誤差法に従って求
められる。引き続いて、この図形、即ち大抵は楕円の中
心点４５が求められる。それから、リングメモリに格納
されているような順序で、時間ウィンドウ５内の個々の
測定点、例えば４０，４１，４２，４３に対するそれぞ
れの中心角、例えば１０，１１，１２，１３の計算が続
く。それから別の車両運動データ２５とともに、定めら
れた観察期間５内の車両１の２次元の運動軌道２が隙間
なくかつ十分に正確に、例えば部分区間４６，４７，４
８および４９によって示されている細分割された、閉じ
られた多角形が再現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の設定課題を説明するための概略図であ
る。

【図２】装置の基本構成を示すブロック回路図である。

【図３】読み込まれた測定値を表示するヒストグラムの
頻度分布を例示する概念図である。

【図４】図３のヒストグラムをｘｙ面に投射した図であ
る。

【図５】評価ユニットにおける計算方法を説明するため
の概略図である。

【符号の説明】

１ 車両、 ２ 運動軌道、 ４ トリガ時点、 ５
観察期間ないしウィンドウ、 １４ 外部静磁界、 １
５ 測定装置、 １６，１７ 発振器、 １８決定ユニ
ット、 １９ 読み込みクロック、 ２２ マトリクス
メモリ、 ２３ リングメモリ、 ２４ 評価ユニッ
ト、 ２９ トリガ信号、 ５０ 事象頻度、 ５１
メモリセル、 ５２ 格子面

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭２−206716（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−369682（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−295915（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−85412（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−289413（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−500637（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−33310（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−99309（ＪＰ，Ｕ) 欧州特許118818（ＥＰＢ) 西独国特許出願公告2322299（ＤＥＢ)

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁界に感能する、２チャネルに構成され
   た測定装置によって、車両（１）の走行運動軌道（２）
   の平面内にある外部定常磁界の相互に直交する２つの成
   分がそれぞれ２つの発振器（１６および１７）のインダ
   クタンスに作用するようにして検出され、 前記両発振器の出力周波数は測定値（ｆ _１ およびｆ _２ ）
   として決定ユニット（１８）を介して半導体メモリユニ
   ット（２２および２３）に転送され、 前記測定値（ｆ１；ｆ２）は一方において、メモリセル
   がマトリクス状の格子面（５２）を形成する、マトリク
   スメモリ（２２）として形成されているメモリユニット
   に読み込まれかつそこで成分値に対応して配列されてい
   るメモリセル（例えば５１）において事象頻度として増
   分計数されかつ他方において、前記マトリクスメモリ
   （２２）に対して並列なデータ分岐（３０）を介してそ
   の成分の絶対値がリングメモリ（２３）として作動する
   メモリユニットに読み込まれ、 新しい測定値（ｆ１；ｆ２）の、前記マトリクスメモリ
   （２２）へのその都度の読み込みの前に、後続の増分計
   数ステップによって前記メモリセル（５１）のメモリ容
   量を越えてしまうかどうかが検査され、 次の増分計数の際に当該メモリセル（５１）のメモリ容
   量を越えることが検出される都度、前記マトリクスメモ
   リ（２２）のすべてのメモリセルの内容がスケールダウ
   ンされかつ 外部のトリガ信号（２９）によってトリガされて、前記
   マトリクスメモリ（２２）およびリングメモリ（２３）
   の内容が、前以て決められた固定的な持続時間の、例え
   ば前記トリガ時点（４）の前（６）および後（７）の所
   定の任意の時間間隔（５）において消去不能に書き込ま
   れることを特徴とする車両の非直線運動を求めるための
   データの検出および評価方法。
2. 【請求項２】 新しい測定値（ｆ１；ｆ２）の、マトリ
   クスメモリ（２２）およびリングメモリ（２３）への読
   み込みの前に、前記測定値（ｆ１；ｆ２）が許容される
   測定領域内にありかつ、１つまたは複数の先行する測定
   値に対して信頼できる関係にあるかまたはそのいずれか
   の関係にあるかどうかを質問することによって前記測定
   値（ｆ１；ｆ２）の妥当性が検査される請求項１記載の
   車両の非直線運動を求めるためのデータの検出および評
   価方法。
3. 【請求項３】 装置の始動の都度、マトリクスメモリ
   （２２）のメモリセルのすべての計数状態が初期化ルー
   チンによってスケールダウンされる請求項１また２記載
   の車両の非直線運動を求めるためのデータの検出および
   評価方法。
4. 【請求項４】 マトリクスメモリ（２２）のメモリセル
   の計数状態のスケールダウンは、計数状態の半減および
   事象の、次に小さな整数への引き続く丸めによって行わ
   れる請求項１から３までのいずれ１項記載の車両の非直
   線運動を求めるためのデータの検出および評価方法。
5. 【請求項５】 測定値（ｆ１；ｆ２）の、マトリクスメ
   モリ（２２）およびリングメモリ（２３）での記憶は、
   車両（１）の作動期間中、横方向加速度（２０）が固定
   されたしきい値を上回ったときにのみ行われる請求項１
   から４までのいずれ１項記載の車両の非直線運動を求め
   るためのデータの検出および評価方法。
6. 【請求項６】 評価ユニット（２４）において、最小自
   乗誤差法に従って、マトリクスメモリ（２２）に事象頻
   度として格納された測定値のリング形状の分布における
   ２つの変数の関数を求め、この幾何学的な図形の中心点
   を求めかつリングメモリ（２３）に格納されたすべての
   測定値対に対する個々の中心角をその記憶の時間的な順
   序で計算する請求項１記載の車両の非直線運動を求める
   ためのデータの検出および評価方法。
7. 【請求項７】 評価ユニット（２４）は、車両（１）の
   付加的な運動データ（２５）を用いて、トリガ信号（２
   ９）によって決められた観察時間期間（５）内の車両
   （１）の２次元の運動軌道（２）を、隙間なくかつ申し
   分なく正確に、細分割された、閉じられた多角形によっ
   て再現する請求項６記載の車両の非直線運動を求めるた
   めのデータの検出および評価方法。
8. 【請求項８】 出力ユニット（２６）が設けられており
   かつ評価ユニット（２４）において求められた、車両
   （１）の運動軌道（２）をグラフィック表示する請求項
   ７記載の車両の非直線運動を求めるためのデータの検出
   および評価方法。