(57)【要約】【課題】タイヤの回転によって生ずる加速度を検出して車両の走行速度を測定するにあたり、どのような走行状態であっても、走行速度算出の信頼性を高めることができる車両走行速度測定装置及び車両走行速度測定方法を提供すること。【解決手段】タイヤの回転軸中心から外側へ向かう方向の加速度α１を検出する第１加速度検出部と、タイヤの回転方向の加速度α２を検出する第２加速度検出部と、第１加速度検出部により検出した加速度α１を用いて算出する速度ｖ１または第２加速度検出部により検出した加速度α２を用いて算出する速度ｖ２のどちらを車両の走行速度とするかを車両の走行状態により判定する判定部と、判定部の判定に従い車両の走行速度を算出する速度算出部とを有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に取り付けられたタイヤの回転に伴なって生じる加速度を用いて走行速度を算出する車両走行速度測定装置であって、
タイヤの回転軸中心から外側へ向かう方向の加速度α１を検出する第１加速度検出部と、
タイヤの回転方向の加速度α２を検出する第２加速度検出部と、
前記第１加速度検出部により検出した加速度α１を用いて算出する速度ｖ１、または前記第２加速度検出部により検出した加速度α２を用いて算出する速度ｖ２のどちらを車両の走行速度とするかを、車両の走行状態により判定する判定部と、
前記判定部の判定に従い車両の走行速度を算出する速度算出部と、
を有する車両走行速度測定装置。
【請求項２】
前記加速度α１を出力する加速度センサの検出範囲は、加速度α２を出力する加速度センサの検出範囲より広範囲であることを特徴とする請求項１に記載の車両走行速度測定装置。
【請求項３】
車両の走行状態を検出する走行状態検出部をさらに備え、
前記走行状態検出部が検出した走行状態が停止状態では、前記速度算出部は加速度α１を用いて車両の走行速度を算出することを特徴とする請求項１に記載の車両走行速度測定装置。
【請求項４】
前記加速度α１に基づき車両の走行状態を検出する走行状態検出部を有する請求項１に記載の車両走行速度測定装置。
【請求項５】
前記速度算出部は、加速度α２に含まれる重力加速度によるサイン波の周期ｔを用いて車両の走行速度を算出することを特徴とする請求項１に記載の車両走行速度測定装置。
【請求項６】
車両の走行状態を検出する走行状態検出部と、
前記加速度α１及び前記加速度α２を用いて算出した速度とＧＮＳＳ受信機により得られた車両の速度を比較し、速度差の少ない方の加速度と前記走行状態とを結び付けた信頼情報を記憶する信頼情報記憶部とをさらに備え、
前記判定部は、前記信頼情報に基づき判定することを特徴とする請求項１に記載の車両走行速度測定装置。
【請求項７】
車両の走行状態を検出する走行状態検出部と、
ＧＮＳＳ受信機により得られた車両の速度から前記加速度α１および加速度α２から算出した走行速度に対するそれぞれの補正係数を前記走行状態と結び付け記憶する信頼情報記憶部とをさらに備え、
前記速度算出部は、前記補正係数を用いて走行速度を算出することを特徴とする請求項１に記載の車両走行速度測定装置。
【請求項８】
車両の走行状態を検出する走行状態検出部と、
前記加速度α２に重畳する重力加速度の周期を所定の時間観測したときの確率分布の分散値と前記走行状態とを結び付けた信頼情報を記憶する信頼情報記憶部とをさらに備え、
前記判定部は、前記信頼情報に基づき判定することを特徴とする請求項１に記載の車両走行速度測定装置。
【請求項９】
車両の走行状態を検出する走行状態検出部と、
今回取得した加速度α２に重畳する重力加速度の周期が直前の所定期間に取得した加速度α２に重畳する重力加速度の周期に対し線形に変化している度合いと前記走行状態とを結び付けた信頼情報を記憶する信頼情報記憶部とをさらに備え、
前記判定部は、前記信頼情報に基づき判定することを特徴とする請求項１に記載の車両走行速度測定装置。
【請求項１０】
車両のタイヤの回転軸から所定距離離れた位置に固定され、前記加速度α１および前記加速度α２を検出するセンサユニットと、
車内に設置され、経路案内をユーザに提供するナビゲーション部とを有し、
前記センサユニットと前記ナビゲーション部は、それぞれの通信部を介して各種データの送受信を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両走行速度測定装置。
【請求項１１】
ＧＮＳＳ受信機が測位不能になったときに前記センサユニットに対して省電力モードを解除して加速度信号を送信するよう要求し、
ＧＮＳＳ受信機が測位可能になったときに前記センサユニットに対して省電力モードを設定して加速度信号の送信を停止するよう要求するする制御部とをさらに有する、
請求項１０に記載の車両走行速度測定装置。
【請求項１２】
前記ナビゲーション部は、前記速度算出部により算出された車両の走行速度を測位計算のカルマンフィルタの観測量として用いることを特徴とする請求項１０に記載の車両走行速度測定装置。
【請求項１３】
車両に取り付けられたタイヤの回転に伴なって生じる加速度を用いて走行速度を算出する車両走行速度測定方法であって、
タイヤの回転軸中心から外側へ向かう方向の加速度α１を検出する第１加速度検出ステップと、
タイヤの回転方向の加速度α２を検出する第２加速度検出ステップと、
前記第１加速度検出ステップにより検出した加速度α１を用いて算出する速度ｖ１、または前記第２加速度検出ステップにより検出した加速度α２を用いて算出する速度ｖ２のどちらを車両の走行速度とするかを、車両の走行状態により判定する判定ステップと、
前記判定ステップの判定に従い車両の走行速度を算出する速度算出ステップと、
を有する車両走行速度測定方法。
【請求項１４】
車両に取り付けられたタイヤの回転に伴なって生じる加速度を用いて走行速度を算出する車両走行速度測定装置のコンピュータで実行される車両走行速度測定プログラムであって、
タイヤの回転軸中心から外側へ向かう方向の加速度α１を検出する第１加速度検出ステップと、
タイヤの回転方向の加速度α２を検出する第２加速度検出ステップと、
前記第１加速度検出ステップにより検出した加速度α１を用いて算出する速度ｖ１、または前記第２加速度検出ステップにより検出した加速度α２を用いて算出する速度ｖ２のどちらを車両の走行速度とするかを、車両の走行状態により判定する判定ステップと、
前記判定ステップの判定に従い車両の走行速度を算出する速度算出ステップと、
を有する車両走行速度測定装置のコンピュータで実行される車両走行速度測定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のタイヤに設置した加速度センサの出力から車両の走行速度を求める車両走行速度測定装置及び車両走行速度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の走行速度は、運転者に対して表示したり、車両の駆動制御システム（ＡＢＳ；Ａｎｔｉ−Ｌｏｃｋ Ｂｒａｋｅ Ｓｙｓｔｅｍ、トラクション・コントロール・システムなど）に使用されている。
【０００３】
従来、車両走行時のタイヤの回転によって生ずる加速度を検出して車両の走行速度を測定する以下の方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
まず、タイヤの回転に伴って回転軸に直交する方向（タイヤ回転の中心からみて外側へと向かう方向）に発生する加速度α１と、加速度α１を測定する加速度センサの回転軸からの距離ｒと、タイヤの半径Ｒとを式：ｖ1＝Ｒ×（α／ｒ）１／２に代入して走行速度ｖ1を算出する。
【０００５】
そして、加速度α１の検出結果に重畳している重力加速度によるサイン波または、タイヤの周方向の加速度α２からタイヤの回転周期ｔを検出し、半径Ｒと周期ｔとを式：ｖ２＝２πＲ／ｔに代入して走行速度ｖ２を算出する。この走行速度ｖ２を基準とした走行速度ｖ２に対する補正係数β１（＝ｖ２／ｖ１）を式：β１＝２π／（ｔ×（α１／ｒ）１／２）に代入して算出し、走行速度ｖ１に補正係数β１を乗算した値を測定結果とする。
【０００６】
このように、加速度センサが劣化したり加速度センサの電気系回路の回路定数の変化が生じても補正係数β１を用いて走行速度を補正することで、より高精度な走行速度測定を行うことが記載されている。
【特許文献１】特開２００６−３２２７６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の構成では、タイヤの回転軸に直交する方向の加速度α１または、タイヤの周方向の加速度α２から求めたタイヤの回転周期ｔを用いて算出した走行速度ｖ２を基準としている。しかしながら、常に周期ｔを用いて算出した走行速度ｖ２の精度が高いとは限らないという問題がある。
【０００８】
例えば、一般的に加速度センサは検出範囲が広くなるに従い感度が低下するが、高速走行時の高Ｇ状態の加速度α１を検出するとき、広い検出範囲を有するが感度の低い加速度センサを使う必要があり、加速度センサの出力誤差が大きくなる。
【０００９】
すなわち、回転軸に直交する方向に発生する加速度α１は、遠心力の影響により車両の速度が増すにつれて、指数関数的に増加する。タイヤ半径Ｒ＝０．３３８８５ｍ、加速度センサの回転軸からの距離ｒ＝０．２２８６ｍとして計算した加速度α１と車両速度の関係を考える。例えば、時速１８０ｋｍまでの加速度α１を検出するには、約５１０Ｇ（１Ｇ＝０．９８０６６５ｍ／ｓ２）の検出範囲を有する加速度センサが必要となる。このような検出範囲の広い加速度センサは感度が低いため、高速走行時の高Ｇ状態では誤差が大きくなり周期ｔの検出エラーが発生する場合がある。
【００１０】
また、図２３は、タイヤの回転軸に直交する方向の加速度α１を実測した波形である。この波形はある一定速度まで加速し、その後減速した場合の波形であるが、この様に重力加速度によるサイン波と遠心力による加速度が重畳された状態では、周期ｔの検出エラーが発生する場合がある。
【００１１】
また、タイヤの周方向の加速度α２から回転周期ｔを求める場合には、正確に停止状態を判定することが難しい。
【００１２】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、車両の走行状態に関わらず高い精度で走行速度を求めることができる車両走行速度測定装置及び車両走行速度測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の局面は、車両に取り付けられたタイヤの回転に伴なって生じる加速度を用いて走行速度を算出する車両走行速度測定装置に向けられている。本発明は、タイヤの回転軸中心から外側へ向かう方向の加速度α１を検出する第１加速度検出部と、タイヤの回転方向の加速度α２を検出する第２加速度検出部と、第１加速度検出部により検出した加速度α１を用いて算出する速度ｖ１、または第２加速度検出部により検出した加速度α２を用いて算出する速度ｖ２のどちらを車両の走行速度とするかを、車両の走行状態により判定する判定部と、判定部の判定に従い車両の走行速度を算出する速度算出部とを有する。
【００１４】
また、加速度α１を出力する加速度センサの検出範囲は、加速度α２を出力する加速度センサの検出範囲より広範囲であることを特徴とする。
【００１５】
また、車両の走行状態を検出する走行状態検出部をさらに備え、走行状態検出部が検出した走行状態が停止状態では、速度算出部は加速度α１を用いて車両の走行速度を算出することを特徴とする。
【００１６】
また、加速度α１に基づき車両の走行状態を検出する走行状態検出部を有することを特徴とする
また、速度算出部は、加速度α２に含まれる重力加速度によるサイン波の周期ｔを用いて車両の走行速度を算出することを特徴とする。
【００１７】
本発明の第２の局面は、車両の走行状態を検出する走行状態検出部と、ＧＮＳＳ受信機により得られた車両の速度から加速度α１および加速度α２から算出した走行速度に対するそれぞれの補正係数を走行状態と結び付け記憶する信頼情報記憶部とをさらに備え、速度算出部は、前記補正係数を用いて走行速度を算出することを特徴とする。
【００１８】
また、今回取得した加速度α２に重畳する重力加速度の周期が直前の所定期間に取得した加速度α２に重畳する重力加速度の周期に対し線形に変化している度合いと前記走行状態とを結び付けた信頼情報を記憶する信頼情報記憶部とをさらに備え、判定部は、前記信頼情報に基づき判定することを特徴とする。
【００１９】
また、車両のタイヤの回転軸から所定距離離れた位置に固定され、加速度α１および加速度α２を検出するセンサユニットと、車内に設置され、経路案内をユーザに提供するナビゲーション部とを有し、センサユニットとナビゲーション部は、それぞれの通信部を介して各種データの送受信を行うことを特徴とする。
【００２０】
また、ＧＮＳＳ受信機が測位不能になったときに前記センサユニットに対して省電力モードを解除して加速度信号を送信するよう要求し、ＧＮＳＳ受信機が測位可能になったときに前記センサユニットに対して省電力モードを設定して加速度信号の送信を停止するよう要求するする制御部とをさらに有する。
【００２１】
また、ナビゲーション部は、速度算出部により算出された車両の走行速度を測位計算のカルマンフィルタの観測量として用いることを特徴とする。
【００２２】
本発明の第３の局面は、車両に取り付けられたタイヤの回転に伴なって生じる加速度を用いて走行速度を算出する車両走行速度測定方法に向けられている。タイヤの回転軸中心から外側へ向かう方向の加速度α１を検出する第１加速度検出ステップと、タイヤの回転方向の加速度α２を検出する第２加速度検出ステップと、第１加速度検出ステップにより検出した加速度α１を用いてする速度ｖ１、または第２加速度検出ステップにより検出した加速度α２を用いて算出する速度ｖ２のどちらを車両の走行速度とするかを、車両の走行状態により判定する判定ステップと、記判定ステップの判定に従い車両の走行速度を算出する速度算出ステップと、を有する車両走行速度測定方法
第３の局面は、車両に取り付けられたタイヤの回転に伴なって生じる加速度を用いて走行速度を算出する車両走行速度測定装置のコンピュータで実行される車両走行速度測定プログラムに向けられている。タイヤの回転軸中心から外側へ向かう方向の加速度α１を検出する第１加速度検出ステップと、タイヤの回転方向の加速度α２を検出する第２加速度検出ステップと、第１加速度検出ステップにより検出した加速度α１を用いて算出する速度ｖ１、または第２加速度検出ステップにより検出した加速度α２を用いて算出する速度ｖ２のどちらを車両の走行速度とするかを、車両の走行状態により判定する判定ステップと、判定ステップの判定に従い車両の走行速度を算出する速度算出ステップとを有する。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明によれば、車両の走行状態によりタイヤの回転軸に直交する方向の加速度α１とタイヤの周方向の加速度α２を選択して車両の走行速度を算出するので、精度の高い車両走行速度測定装置及び車両走行速度測定方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本実施の形態１に係る車両走行速度測定装置について図面を参照しながら説明する。本発明の実施の形態１では、車両走行速度測定装置の一例としてのパーソナルナビゲーションデバイス（以下、ＰＮＤ；Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いて説明する。なお、各図面において、本発明に関係のない構成要素は省略している。
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１に係るＰＮＤ１００の全体構成を示すブロック図である。ＰＮＤ１００は、ナビゲーション機能を持つポータブル型のナビゲーションシステムであり、車両から車速パルスを得るための配線の引き回しが不要で、持ち運びが容易であることを特徴としている。なお、ＰＮＤは、Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ と呼ばれることもある。
【００２５】
本実施の形態１において、ＰＮＤ１００は、車両のタイヤに取り付けられたセンサユニット２００と無線などの通信により各種データを送受する。なお、センサユニット２００は、ＰＮＤ１００の構成に含めてもよいし、加速度センサを含むタイヤ空気圧監視装置をセンサユニット２００とした場合など各種データを送受するための別構成としてもよい。
【００２６】
ＰＮＤ１００は、制御部１０１、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）受信部１０２、通信部１０３、記憶部１０４、ナビゲーション部１０５、入力部１０６を備え、センサユニット２００は、制御部２０１、センサ部２０２、通信部２０３を備える。
【００２７】
センサユニット２００は、図２に示すように車両に装着されたタイヤ３００の回転半径Ｒの所定の位置、或いは回転機構部に回転中心軸Ｃから距離ｒ離れた所定の位置に固定される。回転機構部は、車軸（回転中心軸Ｃと一致する）と共に回転するブレーキディスクやホイールを固定するためのホイールキャリア、タイヤ本体やリム等の回転体を含む。
【００２８】
また、センサユニット２００は空気バルブの外側に取り付けてもよい。具体的には、タイヤに付いている既存のバルブキャップを外しその代わりに取り付ける。この方法だとタイヤを取り外さずに手軽に設置できる。なお、空気バルブの外側に取り付ける以外に、例えば、タイヤと一緒に回るホイールのリム部、ブレーキディスク部、ホイールの内部に埋め込み型等で設置することもできる。
【００２９】
次に、ＰＮＤ１００の構成要素について説明する。
【００３０】
制御部１０１は、ＰＮＤ１００全体の動作を制御する機能を有し、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）とＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成される。制御部１０１は、後述する加速度α１又は加速度α２のどちらを用いて車両の走行速度を測定するかを判定する機能、走行状態を検出する機能、信頼情報を記憶部に記憶させる機能、速度を算出する機能、補正係数を算出する機能、省電力監視機能、送信レート管理機能等を備え、それぞれの機能は各種プログラムで実現される。
【００３１】
ＧＮＳＳ受信部１０２は、複数の衛星からの電波を受信し、それを復調することで受信機の絶対位置、速度を計測する、例えばＧＰＳ受信機である。搬送波位相を使用する測位方式でも良い。ＧＮＳＳ受信部１０２により得られたデータは、センサユニット２００から送信される加速度から算出する速度の補正係数の算出、および後述するナビゲーション部１０５の自車位置を算出処理に使用される。
【００３２】
通信部１０３は、センサユニット２００と所定の周波数（例えば２．４ＧＨｚ）で無線通信を行うアンテナ、変復調回路等である。センサユニット２００から送信される加速度信号を復調して制御部１０１へ送る機能を備える。また無線通信の方式は、無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（Ｔｈｅ Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＳＩＧ Ｉｎｃ．の登録商標）、特定省電力無線などである。なお、車両のダッシュボード付近に設置されるＰＮＤ１００と通信が可能な電波強度と送信距離が確保されるものであれば良い。
【００３３】
記憶部１０４は、書き換え可能な不揮発性メモリである。ＰＮＤ１００が走行速度を測定する前段階で入力部１０６からの入力により図２で示したタイヤ半径Ｒと回転軸中心からセンサユニット２００の取り付け位置までの距離ｒを記憶させておく。また図示しない通信手段（例えば、携帯電話、モバイルＷｉＭＡＸ等）によって半径Ｒをセンター設備から適宜ダウンロードされる構成としても良い。また、加速度信号の周期、信頼情報、補正係数を記憶するためにも使用される。詳細は、後述する。
【００３４】
ナビゲーション部１０５は、道路や交差点に関するデータ等の地図情報を格納したデータベースと経路探索、誘導案内を行うプログラム等を含む。図示しない液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどの表示部に地図を表示するとともに自車位置の表示更新、案内経路の表示等を行う。自車位置の表示更新は、センサユニット２００から送信された加速度信号を受信して求める走行速度を用いることができる。
【００３５】
また、ナビゲーション部１０５は慣性航法装置を備え、センサユニット２００から送信された加速度のディジタル信号を受信して求めた走行速度をカルマンフィルタの観測量に用いることで複合航法を行うことができる。
【００３６】
複合航法を行うにあたり、まず最低限車体の位置、速度及び姿勢を表す状態変数からなる車両状態量［Ｘ]と、状態方程式（［Ｘ］′＝Ｆ［Ｘ］＋Ｇｗ）及び観測方程式（Ｙ＝Ｈ［Ｘ］＋ｖ）から物理モデルを定義する。
【００３７】
また、車両状態量［Ｘ]は任意次元の状態ベクトルであり、Ｙは観測ベクトルである。なお、状態変数は車体の位置誤差、速度誤差及び姿勢誤差とすることもできる。Ｆ、Ｇ、Ｈは、それぞれ、任意次元の状態変数の相互の物理的関係やシステムとの関係を表す関数や係数を要素とする行列式であり、Ｆは状態遷移行列、Ｇは駆動行列、Ｈは観測行列である。さらに、ｗはシステム外乱を表す変数、ｖは観測ノイズを表す変数であり平均０の正規性性白色雑音とする。
【００３８】
慣性航法装置の加速度データ、角速度データ及び、センサユニット２００から送信された加速度のディジタル信号を受信して求める走行速度を物理モデルに入力し、周知のカルマンフィルタの適用により逐次、推定演算して車両状態量［Ｘ］の時系列のデータを得る。
【００３９】
このような推定演算を行うことにより、各種センサの特性に対応する適切な補正が行われて、測定データの誤差を最小化し、車体の位置や姿勢変化等を表す車両状態量［Ｘ］の時系列のデータを正確に求めることができる。得られたデータに基づいて、ＰＮＤ１００の自車位置の表示更新を行う。
【００４０】
入力部１０６は、ユーザからの指示を入力するもので、押圧式のスイッチを所定数並べた構成を採るものや、タッチパネル式のもの、リモコン、あるいは利用者の声を認識してＰＮＤ１００への入力情報に変換する、マイクロフォン、音声認識エンジン等で構成される。ユーザからの指示内容としては、ナビゲーション部１０５の機能を実行するための操作、記憶部１０４に記憶させるタイヤ半径Ｒや回転軸中心からセンサユニット２００の取り付け位置までの距離ｒの入力等がある。
【００４１】
センサユニット２００の構成要素について説明する。
【００４２】
制御部２０１は、センサユニット２００全体の動作を制御する、ＣＰＵやＭＰＵとＲＯＭやＲＡＭ等である。ＣＰＵやＭＰＵは、ＲＯＭに格納されるプログラムを実行することによって、各機能ブロックが相互連携し、実現される。また、ＣＰＵやＭＰＵは、プログラムの実行中、ＲＡＭを作業領域として使用する。
【００４３】
センサ部２０２は、タイヤの回転によって生ずる加速度を検出する加速度センサ、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路等である。検出する加速度はタイヤ回転の中心からみて外側へと向かう方向の加速度α１と、タイヤの回転方向の加速度α２である。図２に示すようにタイヤの回転方向の軸をＸ軸、タイヤ回転の中心からみて外側へと向かう方向の軸をＹ軸とする。Ｙ軸はタイヤが回転することで発生する遠心力の影響を受けるため検出範囲が広い加速度センサを用いる。一方、Ｘ軸は重力加速度の影響を受けるが、それ程広い検出範囲は必要としない（狭い検出範囲の加速度センサを用いる）。なお、Ｘ軸、Ｙ軸の加速度センサは一つのデバイスとして形成しても良いし、別々のデバイスとしても良い。なお、Ｘ軸、Ｙ軸の２軸としたが、これら２軸に加えＺ軸（回転軸方向）を設けても良い。
【００４４】
通信部２０３は、ＰＮＤ１００と所定の周波数（例えば２．４ＧＨｚ）で無線通信を行うアンテナ、変復調回路等である。センサ部２０２で検出した加速度信号を送信フレーム内に格納してＰＮＤ１００の通信部１０３へ送信する機能を備える。
【００４５】
また、センサ部２００を電池で駆動する場合に頻繁にＰＮＤ１００と通信を行うとすぐに電池が消耗してしまう。このため省電力モード（スリープ）とウェイクアップを繰り返す。あるいは、タイヤの回転を電気エネルギーへ変換する発電機を備えることもできる。このようにすると、ユーザによる電池交換が不要となる。
【００４６】
また、制御部１０１は、センサユニットの電池の残量を無線送受信によって監視することができる。残量が閾値より下回ったら、ＰＮＤ１００はユーザに電池交換を行うよう報知する。なお、センサユニット２００が電池駆動の場合にのみ適用される。
【００４７】
次に、制御部１０１がセンサユニット２００から送信された加速度のディジタル信号を受信し、その受信信号を使って走行速度を算出する手順について説明する。
【００４８】
まず、制御部１０１は加速度α１（Ｙ軸）、加速度α２（Ｘ軸）のどちらを用いて走行速度を算出するかを後述する所定の条件で判定する。加速度α１（Ｙ軸）を用いて走行速度を算出すると判定した場合は数式：v１=Ｒ×（α1／r）１／２を用いて、走行速度ｖ１を算出する。
【００４９】
ここで走行速度ｖ１とα１の関係について図３に示す。図３に示すように速度が増すにつれて検出しないといけない加速度は指数関数的に増加する（Ｒ＝０．３３８８５ｍ、 r=０．２２８６ｍとして計算）。このため、Ｙ軸に用いる加速度センサは、検出範囲が広い必要がある。例えば、時速１８０ｋｍまで検出するためには約５１０Ｇ（１Ｇ＝９．８０６６５ｍ/ｓ２）の検出範囲が必要となる。
【００５０】
一方、加速度α２（Ｘ軸）を用いて走行速度を算出すると判定した場合は数式：ｖ２=２πＲ／t１によって走行速度ｖ２を算出する。ここで、t１はＸ軸方向の加速度α２に重畳する重力加速度によるサイン波の周期である。
【００５１】
このように周期検出には遠心力の影響を受けない軸（Ｘ軸）で求める方が好ましく、遠心力の影響を受ける軸（Ｙ軸）よりも検出が行い易い。
【００５２】
走行速度ｖ２と周期t１の関係について図４に示す（Ｒ＝０．３３８８５ｍとして計算）。図４に示すように速度ｖ２は周期t１と反比例の関係となる。センサユニット２００は、この周期t１を検知するのに十分なサンプリング周波数を選択する。また、Ｘ軸方向は遠心力の力を受けないので、検出範囲の狭い加速度センサを用いることができる。一般的に、加速度センサは、検出範囲が広くなるほど感度が落ちるが、Ｘ軸は狭い検出範囲でよいので感度低下を最小限にすることができる。
【００５３】
次に、制御部１０１の省電力監視機能について説明する。これはセンサユニット２００が電池駆動の場合にのみ適用される。
【００５４】
図５は、ＰＮＤ１００とセンサユニット２００の間での省電力監視機能に関する通信のやり取りを示すシーケンス図である。
【００５５】
図５において、省電力モードのときには、一定周期でセンサユニット２００の制御部２０１からＰＮＤ１００の制御部１０１へ問合せ信号が送信される。そして、制御部２０１はＧＮＳＳ受信部１０２から測位不能の通知を受信すると、制御部１０１は制御部２０１に対して省電力解除信号を送信する。省電力解除信号は加速度信号送信要求信号も兼ねる。これにより省電力モードが解除されてウェイクアップモードへ移行する。
【００５６】
ウェイクアップモードへ移行するとセンサ部２０２の加速度信号が定期的に制御部１０１へ送信される。さらに、ＧＮＳＳ受信部１０２から測位可能の通知を受信すると、制御部１０１は省電力設定信号を制御部２０１へ送信する。省電力設定信号は、加速度信号送信停止信号も兼ねる。この後は省電力モードで動作する。このようにＧＮＳＳ受信部１０２の測位状態によって省電力モードとウェイクアップモードを繰り返すので電池の消耗を低減することができる。例えば、車両がトンネル等に入り測位不能状態になったときにセンサユニット２００から加速度信号が送信されることになる。なお、測位不能の判断は車両がトンネル内を走行しているか否かに基づき判断するだけに限らず、受信衛星数に基づき判断したり、車両がマルチパスの発生する場所を走行しているか否かに基づき判断することもできる。
【００５７】
次に、制御部１０１の送信レート管理機能について説明する。
【００５８】
図６は、ＰＮＤ１００とセンサユニット２００の間での送信レート管理機能に関する通信のやり取りを示すシーケンス図である。
【００５９】
図６において、ＰＮＤ１００の制御部１０１はナビゲーション部１０５から道路情報を受信する。その道路情報を参照することで制御部１０１はセンサユニット２００の制御部１０２へ送信レート指示を送信する。道路情報とは、例えば現在車両が走行している道路種別と今後走行予定の道路種別等である。送信レートとは、センサ部２０２から加速度信号を通知する頻度である。次いで制御部２０１は送信レート指示受付を制御部１０１へ送信する。その後、センサ部２０２の加速度信号が指示された送信レートで通知する。例えば、この先しばらく高速道路が続き、高頻度で加速度情報を送信しなくても良いときは送信レートを下げるようにＰＮＤ１００はセンサユニット２００に対して指示する。なお、道路情報に基づき送信レート変更を指示する方法としたが、これに限らず、その他の外部参照情報によって送信レートを変更するようにしても良い。例えば、渋滞情報を加味することもできる。
【００６０】
図７は、速度ｖ２を算出するにあたり、周期の算出を失敗してしまう例を表す模式図である。図７は車両が所定の速度で等速走行しているときのＸ軸加速度α２の出力を表している。
【００６１】
図７の区間１、３ではタイヤ回転に伴う重力加速度の影響がサイン波として正確に出ているが、実際には区間２のようにノイズ等の影響を受け正確なサイン波とならず乱れることがある。
【００６２】
このとき、周期t１の算出方法として０Ｇを負から正へまたがるときに周期の計測開始と計測終了としてしまうと、検出エラーを招く原因となる。加速度α２が０Ｇを負から正へまたがる箇所について黒丸を打っているが、区間１では正確な周期ｔａを算出できるのに対して、区間２では本来ｔｂｃの周期として検出すべきところをｔｂとｔｃとに分離検出してしまう。このように本来の周期に対して短い周期として検出してしまうと、速度ｖ２は本来の速度と比べて速い速度を算出することになる。このため、Ｘ軸加速度α２の周期算出方法とその算出結果の取扱いに注意しなけらばならない。
【００６３】
本実施の形態１では、周期検出方法１と周期検出方法２のいずれかを用いることができる。
【００６４】
図８は、Ｘ軸加速度α２の重力加速度の周期を検出する周期検出方法１に関わる動作を示す動作フロー図である。図９は所定の区間周期を観測した結果のヒストグラムを表す模式図である。
【００６５】
まず、ステップＳ１０１では、第１タイマーと周期格納用変数t０、t１が初期化される。制御部１０１のマイコンに備えられた図示しない第１タイマーのカウント値を０とする。ステップＳ１０２では、センサ部２０２にて加速度α２が検出される。そして、加速度α２の値が負から正へ変化したかを判断する。正から負へ変化したかを判断するようにしても同じである。加速度α２の値が負から正へ変化していない場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）、ステップＳ１０２の前に処理を戻す。
【００６６】
一方、加速度α２の値が負から正へ変化した場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３へ処理を進める。ステップＳ１０３では、t０の計測中であるかを判断する。t０の計測中でない場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）、重力加速度の周期t０の計測を開始する（Ｓ１０４）。t０の計測中である場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、重力加速度の周期t０の計測を終了し、記憶部１０４に記憶する（Ｓ１０５）。ステップＳ１０６では、第１タイマー計時時間は所定値Ｔ１以上であるかを判断する。第１タイマー計時時間は所定値Ｔ１以上でない場合（Ｓ１０６：Ｎｏ）、Ｓ１０２３の前に処理を戻す。Ｔ１は例えば１秒とする。第１タイマー計時時間は所定値Ｔ１以上である場合（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、Ｓ１０７に処理を移す。ステップＳ１０７では、所定時間観測した中で最頻値の周期を求め、これをt１とする。図９の場合、最頻値である３００ｍｓｅｃが周期t１として求められる。ステップＳ１０８では、周期t１を継続して測定するか判断する。継続して測定する場合（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０１の前に処理を戻し、継続して測定しない場合（Ｓ１０８：Ｎｏ）、処理を終了する。
【００６７】
これにより、所定時間観測した中で最頻値の周期を真の周期として求めることでノイズ等の影響で加速度α２が乱れていても外れ値は除去できるので、周期の検出ミスを防止することができる。
【００６８】
図１０は、Ｘ軸加速度α２の重力加速度の周期を検出する周期検出方法２に関わる動作を示す動作フロー図である。図１１は図７で示したのと同じ波形において周期検出方法２で重力加速度の周期を検出した場合の結果を示す模式図である。
【００６９】
まず、ステップＳ２０１では、周期格納用変数t１が初期化され、フラグＦａをＯＦＦとする。ステップＳ２０２では、センサ部２０２にて加速度α２が検出される。そしてα２≧Ｗａの条件が満たされるか否かが判定される。本ステップで上記条件が満たされないと判定された場合（Ｓ２０２：Ｎｏ）、ステップＳ２０２の前に処理を戻す。一方、本ステップで上記条件が満たされると判定された場合（Ｓ２０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０３に処理を移す。ステップＳ２０３では、、周期格納用変数t１計測中であるか否かが判定される。本ステップで上記条件が成立しない場合（Ｓ２０３：Ｎｏ）、ステップＳ２０４へ処理を移す。ステップＳ２０４では、t１の計測を開始する。その後ステップＳ２０２の前に処理を戻す。
【００７０】
一方、本ステップで上記条件が成立する場合（Ｓ２０３：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０５に処理を移す。ステップＳ２０５では、フラグＦａ=ＯＮの条件が満たされるか判定される。本ステップで上記条件が満たされないと判定された場合（Ｓ２０５：Ｎｏ）、ステップＳ２０６に処理を移す。ステップＳ２０６では、α２≦Ｗｂの条件が満たされるか否かが判定される。本ステップにて上記条件が満たされないと判定された場合（Ｓ２０６：Ｎｏ）、Ｓ２０２の前に処理を戻す。
【００７１】
一方、本ステップで上記条件が満たされると判定された場合（Ｓ２０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０７に処理を移す。ステップＳ２０７では、フラグＦａをＯＮとし、ステップＳ２０２の前に処理を戻す。ステップＳ２０５において、上記条件が満たされると判定された場合（Ｓ２０５：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０８に処理を移す。ステップＳ２０８では、t1の計測を終了する。継続して測定する場合（Ｓ２０８：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０１の前に処理を戻し、継続して測定しない場合（Ｓ２０８：Ｎｏ）、処理を終了する。
【００７２】
なお、上記動作フローにおいてＷａ，Ｗｂは任意の値を用いることができる。
【００７３】
これにより、図１１に示すように区間２のように加速度α２がノイズ等の影響を受け正確なサイン波とならず乱れていても周期を正確に検出することができる。
【００７４】
本実施形態１では、周期検出方法１と周期検出方法２の二つの方法を示したが、これに限らず、他の方法を使用することもできる。例えば、周期検出方法１と周期検出方法２を組み合わせた方法として、まず周期検出方法２で求めた周期に対して周期検出方法１を適用することもできる。
【００７５】
次いで、加速度α２（Ｘ軸）を用いて走行速度を算出する際に、加速度α２に対して信号処理を行うことで走行速度ｖ２の代わりに走行速度ｖ３を算出することができる。
【００７６】
走行速度ｖ３を算出する動作について図１２、図１３を用いて説明する。
【００７７】
図１２は、加速度α２（Ｘ軸）を用いて走行速度ｖ３を算出する動作フロー図である。
【００７８】
まずステップＳ３０１では、加速度α１（Ｙ軸）より走行速度ｖ１を算出する。
【００７９】
ステップＳ３０２では、走行速度ｖ１から加速度α２の周波数成分をカットする閾値周波数ｆｈ、ｆｌを次式により算出する。
ｆｈ＝ｖ１／２πｒ＋γ・・・上側閾値周波数
ｆｌ＝ｖ１／２πｒ−γ・・・下側閾値周波数
ステップＳ３０３では、加速度α２に対して上側閾値周波数ｆｈ以上及び／又は下側閾値周波数ｆｌ以下の周波数成分をカットした加速度α３を得る。周波数成分をカットする処理はＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ ｉｍｐｕｌｓｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタやＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ ｉｍｐｕｌｓｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタなどの周知のデジタルフィルタを使用することができる。
【００８０】
図１３に走行速度ｖ１と周波数の関係を示す。図１３に示すように速度が増す程周波数も高くなる。例えば、走行速度ｖ１が時速５０ｋｍとすると閾値周波数は、ｆｈ＝６．５２Ｈｚ＋γ、Ｆｌ＝６．５２Ｈｚ−γと表すことができる。ここでγの値は任意の値を用いることができる。後述する走行状態によって可変の値を持つことも可能である。
【００８１】
ステップＳ３０４では、加速度α３から周期ｔ２を上記周期検出方法１又は上記周期検出方法２を用いて検出する。そして、走行速度ｖ３を数式：ｖ３＝２πｒ／ｔ２により算出する。
【００８２】
このように、加速度α１から算出した走行速度ｖ１を参照して加速度α２に対して信号処理を行うことで、走行速度ｖ２を算出する。これにより、周期算出エラーを防止し、周期から測定する走行速度の信頼性を高めることができる
次に、制御部１０１が加速度α１又は加速度α２のどちらの加速度を用いて車両の走行速度を測定するかを判定する機能、走行状態を検出する機能、信頼情報を記憶部に記憶する機能、補正係数を算出する機能について図１４〜図１７を用いて説明する。
【００８３】
図１４は、Ｘ軸加速度α２、Ｙ軸加速度α１のどちらから求める速度の方が信頼性が高いかを走行状態別に学習する動作を示す動作フロー図である。
【００８４】
まずステップＳ４０１では、ＧＮＳＳ受信部１０２の衛星測位状態が良好かを判定する。本ステップで良好ではない場合（ステップＳ４０１：Ｎｏ）、ステップＳ４０１の前に処理を戻す。本ステップで良好な場合（ステップＳ４０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ４０２に処理を移す。ステップＳ４０２では、ＧＮＳＳ受信部１０２において、ＧＰＳ速度ｖ０を取得する。ステップＳ４０３では、加速度α１より現在の走行状態を取得する。ここで、走行状態は停止状態、加減速状態、等速走行状態のいずれかであるものとする。
【００８５】
走行状態の取得方法について図１５を用いて説明する。図１５は、各走行状態における加速度α１の波形を示している。図１５において（ａ）は停止状態であり、（ｂ）は等速走行状態であり、（ｃ）は加速状態であり、（ｄ）は減速状態である。
【００８６】
走行状態が（ａ）停止状態であるか否かは加速度α１がタイヤの回転に伴う重力加速度によるサイン波が表れているか否かによって判定することができる。
【００８７】
走行状態が（ｂ）等速走行状態であるか否かは、加速度α１がタイヤの回転に伴う重力加速度によるサイン波が表れていると共に、所定区間の加速度α１の平均値をとったときに水準が一定であるか否かによって判定することができる。
【００８８】
走行状態が（ｃ）加速状態であるか否かは、加速度α１がタイヤの回転に伴う重力加速度によるサイン波が表れていると共に、所定区間の加速度α１の平均値をとったときに水準が右肩上がりであるか否かによって判定することができる。
【００８９】
走行状態が（ｄ）減速状態であるか否かは、加速度α１がタイヤの回転に伴う重力加速度によるサイン波が表れていると共に、所定区間の加速度α１の平均値をとったときに水準が右肩下がりであるか否かによって判定することができる。
【００９０】
なお、走行状態が加速状態と減速状態は別々な状態として取り扱っても良いし、同じ状態として取り扱っても良い。
【００９１】
図１４のフローに戻って説明を続ける。
【００９２】
ステップＳ４０４では、加速度α１から求めた速度ｖ１とＧＰＳ速度ｖ０との差を数式：Δｖ１＝｜ｖ１−ｖ０｜によって求め、加速度α２から求めた速度ｖ２又は速度ｖ３とＧＰＳ速度ｖ０との差を数式：Δｖ２＝｜ｖ２−ｖ０｜又は｜ｖ３−ｖ０｜によって求める。
【００９３】
ステップＳ４０５では、現在の走行状態では速度ｖ１と速度ｖ２又は速度ｖ３のどちらの方が信頼性が高いかを「信頼情報」として記憶部１０４に記憶する。図１６に示すように、走行状態毎に速度ｖ１と速度ｖ２又は速度ｖ３のどちらの方が信頼性が高いかを記憶する。なお、図１６は記憶部１０４に格納される信頼情報の一例を示している。
【００９４】
ステップＳ４０６では、走行状態別に補正係数を算出する。補正係数とは、ＧＮＳＳ受信部１０２としてのＧＰＳ受信機を用いて計測した走行距離又はＧＰＳ速度に基づいて速度ｖ１、ｖ２、ｖ３のいずれかを補正するように制御部１０１のプログラムによって設定される。
【００９５】
補正係数は、走行状態毎に算出することを特徴とする。停止状態の補正係数をβ１、加減速状態の補正係数をβ２、等速走行状態の補正係数をβ３として求め、図１６に示すように記憶部１０４に記憶する。
【００９６】
停止状態の補正係数β１は１とする。一方、加減速状態の補正係数β２、等速走行状態の補正係数β３は数式：β２＝Ｌ１／Ｌ２、数式：β３＝Ｌ３／Ｌ４のように算出する。
【００９７】
数式において、Ｌ１はＧＰＳ受信機から得られる第１位置と第２位置との間の距離であり、Ｌ２は走行速度ｖ１を積分した距離である（図１６の一例では走行状態が加減速状態のときはｖ１が信頼性があると判定されたのでｖ１を用いる）。走行速度ｖ１を積分するときの時間はＧＰＳ受信機から得られる第１位置を取得してから第２位置を取得するまでの計時時間である。なお、第１位置と第２位置の計測中、走行状態は加減速状態を保っている必要がある。また、Ｌ２の値が一定の閾値距離Ｌｔｈ２以上にならないと、補正係数β２を求めないようにしても良い。
【００９８】
数式において、Ｌ３はＧＰＳ受信機から得られる第３位置と第４位置との間の距離であり、Ｌ４は走行速度ｖ２又はｖ３を積分した距離である（図１６の一例では走行状態が等速走行状態のときはｖ２又はｖ３が信頼性があると判定されたのでｖ２又はｖ３を用いる）。走行速度ｖ２又はｖ３を積分するときの時間はＧＰＳ受信機から得られる第３位置を取得してから第４位置を取得するまでの計時時間である。なお、第３位置と第４位置の計測中、走行状態は等速走行状態を保っている必要がある。また、Ｌ４の値が一定の閾値距離Ｌｔｈ３以上にならないと、補正係数β３を求めないようにしても良い。
【００９９】
これにより、車両に装着されているタイヤを種類が異なるタイヤに交換したり或いは熱膨張や熱収縮が生じて、半径Ｒが変化しても、上記の補正を行うことで高精度な走行速度測定を行うことができる。
【０１００】
なお、β２、β３の更新間隔は適宜設定してよいが、更新前の初期状態では１が格納されているものとする。
【０１０１】
なお、β２、β３は所定区間の距離の比として算出したが、これに限らず速度の比（ＧＰＳ速度／センサユニット２００から求めた速度）とすることができる。また、速度は瞬間の速度でも所定区間走行したときの平均の速度でもどちらでも良い。
【０１０２】
なお、補正係数は必ずしも求めなくても良い。この場合、ＰＮＤ１００の構成要素の中からＧＮＳＳ受信部１０２を外すことができる。
【０１０３】
次に、制御部１０１が加速度α１又は加速度α２のどちらの加速度を用いて車両の走行速度を測定するかを判定する動作について説明する。
【０１０４】
図１７は、制御部１０１が加速度α１1又は加速度α２のどちらの加速度を用いて車両の走行速度を測定するかを判定する動作フロー図である。
【０１０５】
まずステップＳ５０１では、信頼情報が記憶済みかを判定する。本ステップで信頼情報が記憶済みではない場合（ステップＳ５０１：Ｎｏ）、ステップＳ５０１の前に処理を戻す。一方、信頼情報が記憶済みである場合（ステップＳ５０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ５０２に処理を移す。ステップＳ５０２では、加速度α１より走行状態を取得する。取得方法は前述した方法と同じである。ステップＳ５０３では、走行状態は停止状態であるか否かを判定する。本ステップで、走行状態は停止状態であると判定されると（Ｓ５０３：Ｙｅｓ）、ステップＳ５０４に処理を移す。ステップＳ５０４では、信頼情報を読み取る。ステップＳ５０５では加速度α１から速度ｖ１を数式：v１=Ｒ×（α1／r）１／２を用いて算出する。ステップＳ５０６では、走行速度ｖ４を数式：ｖ４＝β１×ｖ１を用いて算出する。
【０１０６】
一方、走行状態は停止状態でないと判定されると（Ｓ５０３：Ｎｏ）、ステップＳ５０７に処理を移す。ステップＳ５０７では、走行状態は加減速状態であるか否かを判定する。本ステップで、走行状態は加減速状態であると判定されると（Ｓ５０７：Ｙｅｓ）、ステップＳ５０８に処理を移す。ステップＳ５０８では、信頼情報を読み取る。ステップＳ５０９では加速度α１から速度ｖ１を算出する。ステップＳ５１０では、走行速度ｖ４を数式：ｖ４＝β２×Ｖ１を用いて算出する。
【０１０７】
一方、走行状態は加減速状態でないと判定されると（Ｓ５０７：Ｎｏ）、ステップＳ５１１に処理を移す。ステップＳ５１１では、走行状態は等速走行状態であるか否かを判定する。本ステップで、走行状態は等速走行状態であると判定されると（Ｓ５１１：Ｙｅｓ）、ステップＳ５１２に処理を移す。ステップＳ５１２では、信頼情報を読み取る。ステップＳ５１３では加速度α２から速度ｖ２を算出する。又は加速度α２から速度ｖ３を数式１０を用いて算出する。ステップＳ５１４では、走行速度ｖ４を数式：ｖ４＝β３×ｖ２又はβ３×ｖ３を用いて算出する。
【０１０８】
以上、説明した車両走行速度測定装置によれば、タイヤの回転によって生ずる加速度を検出して車両の走行速度を測定するにあたり、周期検出のリスクを低減可能であり、周期から求める速度の方が精度が常に高いという前提条件を持つことなく、走行速度測定の信頼性を高めることができる。
【０１０９】
なお、走行状態毎に信頼情報を格納し、制御部１０１は加速度α１又は加速度α２のどちらの加速度を用いて車両の走行速度を測定するかを信頼情報に基づき判定するとしたが、これに限らず、低速走行／高速走行に応じてどちらの軸（Ｘ軸、Ｙ軸）を使用するかを判定しても良い。低速走行とは、例えば０〜１００ｋｍ／ｈであり、高速走行とは、例えば１０１〜１８０ｋｍ／ｈである。このとき、例えば低速走行時には加速度α２（Ｘ軸）から速度を算出し、高速走行時には加速度α１（Ｙ軸）から速度を算出する。低速走行／高速走行の判定は、加速度α１から求めた速度ｖ１に基づき行えば良い。
【０１１０】
なお、走行状態毎に信頼情報を格納し、制御部１０１は加速度α１又は加速度α２のどちらの加速度を用いて車両の走行速度を測定するかを信頼情報に基づき判定するとしたが、これに限らず、走行速度域でどちらの軸（Ｘ軸、Ｙ軸）を使用するかを判定しても良い。速度域として例えば、０〜２０ｋｍ／ｈ、２１〜６０ｋｍ／ｈ、６１〜１００ｋｍ／ｈ、１００〜１４０ｋｍ／ｈ、１４１〜１８０ｋｍ／ｈの５つの走行速度域を設定し、これら５つの走行速度域毎に加速度α１、又は加速度α２のどちらの加速度を用いて車両の走行速度を測定するのかを判定することもできる。各走行速度域の判定は加速度α１から求めた速度ｖ１に基づき判断すれば良い。走行速度域の数とその刻み間隔は任意に設定できるが、走行速度が速くなるほど刻み間隔を短くなるよう設定することもできる。
【０１１１】
なお、走行状態毎に信頼情報を格納し、制御部１０１は加速度α１又は加速度α２のどちらの加速度を用いて車両の走行速度を測定するかを信頼情報に基づき判定するとしたが、これに限らず、地図情報に基づき判定するようにしても良い。例えば、車両が現在走行している道路の種類（山岳路、高速道、細街路等）に基づいて判定することができる。
【０１１２】
なお、上述した実施の形態１では、車両走行速度測定装置はＰＮＤとして使用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、車両で走行速度を使用する車両駆動制御システム等の各種装置、システムに適用しても良い。
【０１１３】
また、各タイヤ毎にセンサユニット２００を設けて冗長性を持たせ、いずれかのセンサユニットに異常があっても速度の算出を継続することもできる。また、各タイヤ毎にセンサユニット２００を設けＰＮＤ１００は各センサユニットから送信される加速度信号に基づいてそれぞれ走行速度を算出し、その平均値等を算出し、この算出結果を利用することもできる。また、各タイヤ毎にセンサユニット２００を設け間接式空気圧監視システム（各車輪の速度の相対比較により一つのタイヤの異常を検知）として利用することもできる。
【０１１４】
上記実施の形態で説明した構成は、単に具体例を示すものであり、本願発明の技術的範囲を制限するものではない。本願の効果を奏する範囲において、任意の構成を採用することが可能である。
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る車両走行速度測定装置について図面を参照しながら説明する。なお、図面において実施の形態１と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。
【０１１５】
図１８は、実施形態２の車両走行速度測定装置の構成を示すブロック図である。図において、４００はパーソナルナビゲーションデバイス（以下、ＰＮＤ；Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）である。実施の形態１と実施の形態２の相違点は、実施の形態２では、制御部４０１の機能の一部が異なることである。
【０１１６】
制御部４０１は、ＰＮＤ４００全体の動作を制御する、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）とＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等である。ＣＰＵやＭＰＵは、ＲＯＭに格納されるプログラムを実行することによって、各機能ブロックが相互連携し、実現される。また、ＣＰＵやＭＰＵは、プログラムの実行中、ＲＡＭを作業領域として使用する。制御部４０１は、後述する加速度α１又は加速度α２のどちらの加速度を用いて車両の走行速度を測定するかを判定する機能、走行状態を検出する機能、信頼情報を記憶部に記憶する機能、速度を算出する機能、補正係数を算出する機能、省電力監視機能、送信レート管理機能等を備え、それぞれプログラムで実現される。このうち、加速度α１又は加速度α２のどちらの加速度を用いて車両の走行速度を測定するかを判定する機能が実施の形態１と異なる。
【０１１７】
図１９は、制御部４０１が加速度α１又は加速度α２のどちらの加速度を用いて車両の走行速度を測定するかを判定する動作フロー図である。
【０１１８】
図１９において、まずステップＳ６０１では、第２タイマーと周期格納用変数ｔ４が初期化される。制御部４０１のマイコンに備えられた図示しない第２タイマーのカウント値が０とされる。ステップＳ６０２では、重力加速度の周期ｔ４の計測を行い、記憶部１０４に記憶する。ステップＳ６０３では、第２タイマー計時時間は所定値Ｔ２以上であるかを判断する。第２タイマー計時時間は所定値Ｔ２以上でない場合（Ｓ６０３：Ｎｏ）、Ｓ６０２の前に処理を戻す。Ｔ２は例えば１秒とする。第２タイマー計時時間は所定値Ｔ２以上である場合（Ｓ６０３：Ｙｅｓ）、Ｓ６０４に処理を移す。ステップＳ６０４では、記憶したＴ２時間分の重力加速度の周期の確率分布を算出する。ステップＳ６０５では、Ｓ６０４で求めた周期の確率分布が正規分布に従うと仮定し、その分散が所定値以上であるかを判断する。分散が所定値以上である場合は（Ｓ６０５：Ｙｅｓ）、加速度α１から速度ｖ１を算出する。なお、α１、ｖ１の意味は実施の形態１と同じである。分散が所定値以上の場合は周期の確率分布は、図２０に示す分布Ｕｂとなり、ばらつきが大きく求めた周期の信頼性が低いと考えることができる。このため周期から速度は算出せずに、遠心力の影響を受ける加速度α１から速度を算出する。
【０１１９】
一方、分散が所定値以上でない場合は（Ｓ６０５：Ｎｏ）、加速度α２から速度ｖ２を算出又は加速度α３から速度ｖ３を算出する。なお、α２、α３、ｖ２、ｖ３の意味は実施の形態１と同じである。分散が所定値以上でない場合は周期の確率分布は図２０に示す分布Ｕａに示すようなものとなり、ばらつきが小さく求めた周期の信頼性が高いと考えることができる。このため加速度α２又は加速度α３に重畳する重力加速度の周期から速度を算出する。
【０１２０】
以上、説明した車両走行速度測定装置によれば、タイヤの回転によって生ずる加速度を検出して車両の走行速度を測定するにあたり、周期検出のリスクを低減可能であり、周期から求める速度の方が精度が常に高いという前提条件を持つことなく、走行速度測定の信頼性を高めることができる。
【０１２１】
上記実施の形態で説明した構成は、単に具体例を示すものであり、本願発明の技術的範囲を制限するものではない。本願の効果を奏する範囲において、任意の構成を採用することが可能である。
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３に係る車両走行速度測定装置について図面を参照しながら説明する。なお、図面において実施の形態１と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。
【０１２２】
図２１は、実施形態２の車両走行速度測定装置の構成を示すブロック図である。図において、５００はパーソナルナビゲーションデバイス（以下、ＰＮＤ；Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）である。実施の形態１と実施の形態３の相違点は、実施の形態３では、制御部５０１の機能の一部が異なることである。
【０１２３】
制御部５０１は、実施の形態１の制御部１０１と同じ機能を有する。このうち、加速度α１又は加速度α２のどちらの加速度を用いて車両の走行速度を測定するかを判定する機能が実施の形態１と異なる。
【０１２４】
図２２は、制御部５０１が加速度α１又は加速度α２のどちらの加速度を用いて車両の走行速度を測定するかを判定する動作フロー図である。
【０１２５】
図２２において、まず、ステップＳ７０１では周期格納用変数ｔ４が初期化される。ステップＳ７０２では、重力加速度の周期ｔ５の計測を行い、記憶部１０４に記憶する。ステップＳ７０３では、今回取得した重力加速度の周期は、既に記憶した重力加速度の周期と比較してリニアに変化しているか、すなわち線形性が確保されているかを判断する。今回取得した重力加速度の周期は、既に記憶した重力加速度の周期と比較してリニアに変化している場合（Ｓ７０３：Ｙｅｓ）、ステップＳ７０４に処理を移す。ステップＳ７０４では、加速度α２2から速度ｖ２を算出又は加速度α３から速度ｖ３を算出する。なお、α２，α３、ｖ２、ｖ３の意味は実施の形態１と同じである。
【０１２６】
一方、今回取得した重力加速度の周期は、既に記憶した重力加速度の周期と比較してリニアに変化していない場合（Ｓ７０３：Ｎｏ）、ステップＳ７０５に処理を移す。ステップＳ７０５では、加速度α１から速度ｖ１を算出する。なお、α１、ｖ１の意味は実施の形態１と同じである。このようにリニアに変化していない場合は周期検出に異常が発生したとみなすことができる。このため、異常な周期からは速度を算出せずに遠心力の影響を受ける加速度α１から速度を算出する。
【０１２７】
以上、説明した車両走行速度測定装置によれば、タイヤの回転によって生ずる加速度を検出して車両の走行速度を測定するにあたり、周期検出のリスクを低減可能であり、周期から求める速度の方が精度が常に高いという前提条件を持つことなく、走行速度測定の信頼性を高めることができる。
【０１２８】
上記実施の形態で説明した構成は、単に具体例を示すものであり、本願発明の技術的範囲を制限するものではない。本願の効果を奏する範囲において、任意の構成を採用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明の車両走行速度測定装置は、車両内に搭載するパーソナルナビゲーションデバイスとして有用である。また、センサユニットをタイヤの各車輪に設置すれば、車両駆動制御システム等としても有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る車両走行速度測定装置の全体構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１におけるセンサユニットの装着状態を説明する図
【図３】走行速度ｖ１と加速度α１の関係を示す図
【図４】走行速度ｖ２と周期ｔ１の関係を示す図
【図５】ＰＮＤ１００とセンサユニット２００の間での省電力監視機能に関する通信を示すシーケンス図
【図６】ＰＮＤ１００とセンサユニット２００の間での送信レート管理機能に関する通信を示すシーケンス図
【図７】速度ｖ２を算出するにあたり、周期の算出を失敗してしまう例を表す模式図
【図８】加速度α２の重力加速度の周期を検出する周期検出方法１に関わる動作を示す動作フロー図
【図９】所定の区間周期を観測した結果のヒストグラムを表す模式図
【図１０】加速度α２の重力加速度の周期を検出する周期検出方法２に関わる動作を示す動作フロー図
【図１１】図７で示したのと同じ波形において周期検出方法２で重力加速度の周期を検出した場合の結果を示す模式図
【図１２】加速度α２を用いて走行速度ｖ３を算出する動作フロー図
【図１３】走行速度ｖ１と周波数の関係を示す図
【図１４】加速度α２、加速度α１のどちらから求める速度の方が信頼性が高いかを走行状態別に学習する動作を示す動作フロー図
【図１５】各走行状態における加速度α１の波形を示す図
【図１６】記憶部１０４に格納される信頼情報と補正係数の一例を示す図
【図１７】本発明の実施の形態１に係る制御部１０１が加速度α１又は加速度α２のどちらの加速度を用いて車両の走行速度を測定するかを判定する動作フロー図
【図１８】本発明の実施の形態２に係る車両走行速度測定装置の全体構成を示すブロック図
【図１９】本発明の実施の形態２に係る制御部４０１が加速度α１又は加速度α２のどちらの加速度を用いて車両の走行速度を測定するかを判定する動作フロー図
【図２０】本発明の実施の形態２に係る制御部４０１が求めた周期の確率分布を示す図
【図２１】本発明の実施の形態３に係る車両走行速度測定装置の全体構成を示すブロック図
【図２２】本発明の実施の形態３に係る制御部５０１が加速度α１又は加速度α２のどちらの加速度を用いて車両の走行速度を測定するかを判定する動作フロー図
【図２３】タイヤに加速度センサを設置して回転軸に直交する方向に発生する加速度α１を実測した波形を示す図
【符号の説明】
【０１３１】
１００、４００、５００    ＰＮＤ
１０１、２０１、４０１、５０１    制御部
１０２    ＧＮＳＳ受信部
１０３、２０３    通信部
１０４    記憶部
１０５    ナビゲーション部
１０６    入力部
２００    センサユニット
２０２    センサ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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