(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の各輪に装着されたタイヤの回転速度情報または回転加速度情報に基づいて当該タイヤの空気圧の低下を検出する装置であって、
タイヤの回転速度情報または回転加速度情報から当該タイヤの共振周波数を推定する共振周波数推定手段と、
任意の位置にある２つの輪をペアとして、当該任意の２つのペアの回転速度情報の比較値を計算する比較値計算手段と、
前記共振周波数推定手段によって推定した共振周波数と前記比較値計算手段によって計算した比較値とを入力として、当該入力と、あらかじめ定義した正常圧状態及び各減圧パターンの状態における共振周波数及び比較値の各理想値との間の距離に基づくスコアを計算する計算手段と、
前記各スコアの線形和を計算する判定値計算手段と、
この判定値計算手段によって計算された判定値に基づいてタイヤ空気圧の低下を判定する判定手段と
を備えることを特徴とするタイヤ空気圧低下検出装置。
【請求項２】
車両の各輪に装着されたタイヤの回転速度情報または回転加速度情報に基づいて当該タイヤの空気圧の低下を検出する方法であって、
タイヤの回転速度情報または回転加速度情報から当該タイヤの共振周波数を推定する共振周波数推定工程と、
任意の位置にある２つの輪をペアとして、当該任意の２つのペアの回転速度情報の比較値を計算する比較値計算工程と、
前記共振周波数推定工程において推定した共振周波数と前記比較値計算工程において計算した比較値とを入力として、当該入力と、あらかじめ定義した正常圧状態及び各減圧パターンの状態における共振周波数及び比較値の各理想値との間の距離に基づくスコアを計算する計算工程と、
前記各スコアの線形和を計算する判定値計算工程と、
この判定値計算工程において計算された判定値に基づいてタイヤ空気圧の低下を判定する判定工程と
を含むことを特徴とするタイヤ空気圧低下検出方法。
【請求項３】
車両の各輪に装着されたタイヤの空気圧低下を検出するためにコンピュータを、
タイヤの回転速度情報または回転加速度情報から当該タイヤの共振周波数を推定する共振周波数推定手段、
任意の位置にある２つの輪をペアとして、当該任意の２つのペアの回転速度情報の比較値を計算する比較値計算手段、
前記共振周波数推定手段によって推定した共振周波数と前記比較値計算手段によって計算した比較値とを入力として、当該入力と、あらかじめ定義した正常圧状態及び各減圧パターンの状態における共振周波数及び比較値の各理想値との間の距離に基づくスコアを計算する計算手段と、
前記各スコアの線形和を計算する判定値計算手段、および
この判定値計算手段によって計算された判定値に基づいてタイヤ空気圧の低下を判定する判定手段として機能させることを特徴とするタイヤ空気圧低下検出プログラム。
【請求項４】
車両の各輪に装着されたタイヤの回転速度情報または回転加速度情報に基づいて空気圧が低下したタイヤを特定する装置であって、
タイヤの回転速度情報または回転加速度情報から当該タイヤの共振周波数を推定する共振周波数推定手段と、
任意の位置にある２つの輪をペアとして、当該任意の２つのペアの回転速度情報の比較値を計算する比較値計算手段と、
前記共振周波数推定手段によって推定した共振周波数と前記比較値計算手段によって計算した比較値とを入力として、当該入力と、あらかじめ定義した正常圧状態及び各減圧パターンの状態における共振周波数及び比較値の各理想値との間の距離に基づくスコアを計算する計算手段と、
前記各スコアの線形和を計算するスコア計算手段と、
このスコア計算手段によって計算されたスコアの線形和に基づいて空気圧が低下したタイヤを特定する特定手段と
を備えることを特徴とするタイヤ空気圧低下輪特定装置。
【請求項５】
車両の各輪に装着されたタイヤの回転速度情報または回転加速度情報に基づいて空気圧が低下したタイヤを特定する方法であって、
タイヤの回転速度情報または回転加速度情報から当該タイヤの共振周波数を推定する共振周波数推定工程と、
任意の位置にある２つの輪をペアとして、当該任意の２つのペアの回転速度情報の比較値を計算する比較値計算工程と、
前記共振周波数推定工程において推定した共振周波数と前記比較値計算工程において計算した比較値とを入力として、当該入力と、あらかじめ定義した正常圧状態及び各減圧パターンの状態における共振周波数及び比較値の各理想値との間の距離に基づくスコアを計算する計算工程と、
前記各スコアの線形和を計算するスコア計算工程と、
このスコア計算工程において計算されたスコアの線形和に基づいて空気圧が低下したタイヤを特定する特定工程と
を含むことを特徴とするタイヤ空気圧低下輪特定方法。
【請求項６】
タイヤ空気圧が低下したタイヤを特定するためにコンピュータを、
タイヤの回転速度情報または回転加速度情報から当該タイヤの共振周波数を推定する共振周波数推定手段、
任意の位置にある２つの輪をペアとして、当該任意の２つのペアの回転速度情報の比較値を計算する比較値計算手段、
前記共振周波数推定手段によって推定した共振周波数と前記比較値計算手段によって計算した比較値とを入力として、当該入力と、あらかじめ定義した正常圧状態及び各減圧パターンの状態における共振周波数及び比較値の各理想値との間の距離に基づくスコアを計算する計算手段、
前記各スコアの線形和を計算するスコア計算手段、および
このスコア計算手段によって計算されたスコアの線形和に基づいて空気圧が低下したタイヤを特定する特定手段として機能させることを特徴とするタイヤ空気圧低下輪特定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行中の車両のタイヤの回転速度情報または回転加速度情報に基づいて当該タイヤの空気圧低下を検出するタイヤ空気圧低下検出装置、方法およびプログラム、ならびに前記回転速度情報または回転加速度情報に基づいて空気圧が低下したタイヤを特定するタイヤ空気圧低下輪特定装置、方法およびプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車が安全に走行できるための要素の１つとして、タイヤの空気圧をあげることができる。空気圧が適正値よりも低下すると、操縦安定性や燃費が悪くなり、タイヤバーストの原因となる場合がある。このため、タイヤ空気圧の低下を検出し、運転者に警報を出して適切な処置を促すタイヤ空気圧警報装置（Ｔｉｒｅ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ；ＴＰＭＡ）は、環境の保護や運転者の安全性の確保という見地から重要な技術である。
【０００３】
従来の警報装置は、直接検知型と間接検知型の２つに分類することができる。直接検知型は、タイヤホイール内部に圧力センサを組み込むことでタイヤの空気圧を直接計測するものである。空気圧の低下を高精度に検出することができる一方で、専用のホイールが必要になることや実環境での耐故障性能に問題があるなど、技術的、コスト的な課題を残している。
【０００４】
一方、間接検知型はタイヤの回転情報から空気圧を推定する方法であり、動荷重半径（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｌｏａｄｅｄ  Ｒａｄｉｕｓ；ＤＬＲ）方式と、共振周波数（Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ＲＦＭ）方式に細分類することができる。ＤＬＲ方式は、減圧したタイヤが走行時につぶれることで動荷重半径が小さくなり、その結果正常圧のタイヤよりも速く回転する現象を利用し、４つのタイヤの回転速度を比較することで圧力低下を検出する方式である。すなわち、互いに対角位置にある輪をペアとして２種類のペアによる車輪速度の比較値をＤＥＬ１、前輪と後輪の車輪速度の比較値をＤＥＬ２、左輪と右輪の車輪速度の比較値をＤＥＬ３とするとき（以下、これらを総称するときは「ＤＥＬ値」という。）、これらの比較値が所定の異常値となる場合に警報を出す（例えば、特許文献１参照）。この方式は、車輪速センサから得られる車輪の回転速度信号だけを用いて簡単に演算処理でき、特に１輪のパンクを検出することについては頑健な性能を示す。しかし、車輪の回転速度を相対比較しているに過ぎないため、４輪が同時に減圧する場合（自然漏れ）は検知することができない。また、車両の旋回、加減速や荷重の偏りなどの走行条件によっても車輪速差が生じるため、全ての走行状態を通じて安定して減圧を検知できないという問題がある。
【０００５】
他方、ＲＦＭ方式は、減圧によって車輪速信号の周波数特性が変化することを利用して正常圧との差異を検出する方式である。ＤＬＲ方式と異なり、あらかじめ保持しておいた各輪の正常値との絶対比較であるため、４輪同時減圧にも対応でき、より良い間接検知方式として注目されている。車両が走行すると、タイヤが路面から力を受けることで現れる回転方向のねじれ運動と、サスペンションの前後の運動とが連成共振を起こす。この共振現象は、車輪の回転運動にも影響を及ぼすため、アンチロックブレーキングシステム（Ａｎｔｉ−Ｌｏｃｋ  Ｂｒａｋｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ；ＡＢＳ）に搭載された車輪センサから取得される車輪速信号にも共振現象に関する情報が含まれる。また、連成共振はタイヤのねじれ剛性に起因した固有の振動モードであるため、その励起状態はタイヤの物理特性を構成する空気圧の変化にのみ依存して変化し、車両速度や路面の変化に依存することはほとんどない。すなわち、空気圧が低下するとタイヤのねじれ運動のダイナミクスが変化するため、車輪速信号を周波数解析すると、連成共振が作るピーク（以下、「共振ピーク」と呼ぶ。）は減圧時では正常圧時よりも低周波数側に現れる。この現象は、前述の特性からタイヤや車両の種類、走行速度や路面の状況などから独立して現れるため、ＲＦＭ方式では共振周波数に着目し、初期化時に推定した基準周波数よりも相対的に低いと判断される場合に警報を出す。ここで、ＡＢＳから取得される車輪速信号から共振周波数を推定する必要があるが、例えば本出願人が過去に出願した従来手法（特許文献２参照）などの方法がある。しかし、共振周波数の推定値が外乱の影響を受けやすく、ＤＬＲ方式ほど頑健に動作しないという問題がある。
【０００６】
いま、ＤＬＲ方式とＲＦＭ方式を併用することで、互いの短所を補いつつどのような減圧パターンにも対応できる統合的なシステムを考える。各時刻において計算されたＤＥＬ値、および共振周波数の系列に基づいてタイヤが減圧しているか否かの最終判定（以下、これを「減圧判定」という。）を下す方法には、両方式で独立に出された減圧判定の結果を折衷する方法が考えられる。例えば、両方式により算出された減圧スコア（減圧状態にある蓋然性の高さを表す。）の平均値により警報を出すか否かを制御する方法や、共振周波数とＤＥＬ値の可能な組み合わせについて判定用のしきい値を設定するなどの方法がある。
【０００７】
しかし、このように安直な方法では、折衷するアルゴリズムの構築について経験に基づくハンドチューンに頼らざるを得ず、システムが複雑になるばかりか、実車への適合工数が膨大になるなどの問題がある。前述した後の例では、当該組み合わせは相当な数に及ぶため、試行錯誤的なパラメータサーチには限界がある。また、減圧状態の検出だけでなく、減圧している車輪の位置を特定する要請もあるが、従来の方法ではＤＥＬ値の正負の組み合わせによって場合分けするなどの処理が必要となるため、やはりシステムが複雑になる（例えば、特許文献３〜４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−５３２６３号公報
【特許文献２】特開２００９−２７４６３９号公報
【特許文献３】特開２００４−１６１１２７号公報
【特許文献４】特開２００９−２５５７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ＤＬＲ方式およびＲＦＭ方式による観測（共振周波数、ＤＥＬ値）を同時に処理することにより単一の減圧判定結果を導き、上記の問題を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明のタイヤ空気圧低下検出装置は、車両の各輪に装着されたタイヤの回転速度情報または回転加速度情報に基づいて当該タイヤの空気圧の低下を検出する装置であって、
タイヤの回転速度情報または回転加速度情報から当該タイヤの共振周波数を推定する共振周波数推定手段と、
任意の位置にある２つの輪をペアとして、当該任意の２つのペアの回転速度情報の比較値を計算する比較値計算手段と、
前記共振周波数推定手段によって推定した共振周波数と前記比較値計算手段によって計算した比較値とを入力として、当該入力と、あらかじめ定義した正常圧状態及び各減圧パターンの状態における共振周波数及び比較値の各理想値との間の距離に基づくスコアを計算する計算手段と、
前記各スコアの線形和を計算する判定値計算手段と、
この判定値計算手段によって計算された判定値に基づいてタイヤ空気圧の低下を判定する判定手段と
を備えることを特徴としている。
【００１１】
（２）本発明のタイヤ空気圧低下検出方法は、車両の各輪に装着されたタイヤの回転速度情報または回転加速度情報に基づいて当該タイヤの空気圧の低下を検出する方法であって、
タイヤの回転速度情報または回転加速度情報から当該タイヤの共振周波数を推定する共振周波数推定工程と、
任意の位置にある２つの輪をペアとして、当該任意の２つのペアの回転速度情報の比較値を計算する比較値計算工程と、
前記共振周波数推定工程において推定した共振周波数と前記比較値計算工程において計算した比較値とを入力として、当該入力と、あらかじめ定義した正常圧状態及び各減圧パターンの状態における共振周波数及び比較値の各理想値との間の距離に基づくスコアを計算する計算工程と、
前記各スコアの線形和を計算する判定値計算工程と、
この判定値計算工程において計算された判定値に基づいてタイヤ空気圧の低下を判定する判定工程と
を含むことを特徴としている。
【００１２】
（３）本発明のタイヤ空気圧低下検出プログラムは、車両の各輪に装着されたタイヤの空気圧低下を検出するためにコンピュータを、
タイヤの回転速度情報または回転加速度情報から当該タイヤの共振周波数を推定する共振周波数推定手段、
任意の位置にある２つの輪をペアとして、当該任意の２つのペアの回転速度情報の比較値を計算する比較値計算手段、
前記共振周波数推定手段によって推定した共振周波数と前記比較値計算手段によって計算した比較値とを入力として、当該入力と、あらかじめ定義した正常圧状態及び各減圧パターンの状態における共振周波数及び比較値の各理想値との間の距離に基づくスコアを計算する計算手段と、
前記各スコアの線形和を計算する判定値計算手段、および
この判定値計算手段によって計算された判定値に基づいてタイヤ空気圧の低下を判定する判定手段として機能させることを特徴としている。
【００１３】
（４）本発明のタイヤ空気圧低下輪特定装置は、車両の各輪に装着されたタイヤの回転速度情報または回転加速度情報に基づいて空気圧が低下したタイヤを特定する装置であって、
タイヤの回転速度情報または回転加速度情報から当該タイヤの共振周波数を推定する共振周波数推定手段と、
任意の位置にある２つの輪をペアとして、当該任意の２つのペアの回転速度情報の比較値を計算する比較値計算手段と、
前記共振周波数推定手段によって推定した共振周波数と前記比較値計算手段によって計算した比較値とを入力として、当該入力と、あらかじめ定義した正常圧状態及び各減圧パターンの状態における共振周波数及び比較値の各理想値との間の距離に基づくスコアを計算する計算手段と、
前記各スコアの線形和を計算するスコア計算手段と、
このスコア計算手段によって計算されたスコアの線形和に基づいて空気圧が低下したタイヤを特定する特定手段と
を備えることを特徴としている。
【００１４】
（５）本発明のタイヤ空気圧低下輪特定方法は、車両の各輪に装着されたタイヤの回転速度情報または回転加速度情報に基づいて空気圧が低下したタイヤを特定する方法であって、
タイヤの回転速度情報または回転加速度情報から当該タイヤの共振周波数を推定する共振周波数推定工程と、
任意の位置にある２つの輪をペアとして、当該任意の２つのペアの回転速度情報の比較値を計算する比較値計算工程と、
前記共振周波数推定工程において推定した共振周波数と前記比較値計算工程において計算した比較値とを入力として、当該入力と、あらかじめ定義した正常圧状態及び各減圧パターンの状態における共振周波数及び比較値の各理想値との間の距離に基づくスコアを計算する計算工程と、
前記各スコアの線形和を計算するスコア計算工程と、
このスコア計算工程において計算されたスコアの線形和に基づいて空気圧が低下したタイヤを特定する特定工程と
を含むことを特徴としている。
【００１５】
（６）本発明のタイヤ空気圧低下輪特定プログラムは、タイヤ空気圧が低下したタイヤを特定するためにコンピュータを、
タイヤの回転速度情報または回転加速度情報から当該タイヤの共振周波数を推定する共振周波数推定手段、
任意の位置にある２つの輪をペアとして、当該任意の２つのペアの回転速度情報の比較値を計算する比較値計算手段、
前記共振周波数推定手段によって推定した共振周波数と前記比較値計算手段によって計算した比較値とを入力として、当該入力と、あらかじめ定義した正常圧状態及び各減圧パターンの状態における共振周波数及び比較値の各理想値との間の距離に基づくスコアを計算する計算手段、
前記各スコアの線形和を計算するスコア計算手段、および
このスコア計算手段によって計算されたスコアの線形和に基づいて空気圧が低下したタイヤを特定する特定手段として機能させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、両方式の判定値を同時に処理することにより単一の減圧判定結果を導くことができる。これにより、両方式が持つ短所を互いに補いつつどのような減圧パターンに対しても頑健に減圧判定を行うことができる統合的なシステムを与えることができ、上記のすべての問題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のタイヤ空気圧低下検出装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示されるイヤ空気圧低下検出装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】ＦＬが２０％減圧している場合におけるスコアＤｉの遷移の様子を示す図である。
【図４】ＦＬが２５％、ＦＲが２５％減圧している場合におけるスコアＤｉの遷移の様子を示す図である。
【図５】ＦＬが２０％、ＦＲが２０％、ＲＬが２５％減圧している場合におけるスコアＤｉの遷移の様子を示す図である。
【図６】すべての輪が２５％減圧している場合におけるスコアＤｉの遷移の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明のタイヤ空気圧低下検出装置、方法およびプログラム、ならびにタイヤ空気圧低下輪特定装置、方法およびプログラムの実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１に示されるように、本発明の一実施の形態に係るタイヤ空気圧低下検出装置は、４輪車両に備えられた４つのタイヤの左前輪（ＦＬ）、右前輪（ＦＲ）、左後輪（ＲＬ）及び右後輪（ＲＲ）の回転速度を検出するため、各タイヤに関連して設けられた通常の車輪速度検出手段（回転情報検出手段）１を備えている。
【００２０】
前記車輪速度検出手段１としては、電磁ピックアップなどを用いて回転パルスを発生させてパルスの数から回転角速度及び車輪速度を測定するための車輪速センサまたはダイナモのように回転を利用して発電を行い、この電圧から回転角速度及び車輪速度を測定するためのものを含む角速度センサなどを用いることができる。前記車輪速度検出手段１の出力は、ＡＢＳなどのコンピュータである制御ユニット２に与えられる。この制御ユニット２には、例えばタイヤが減圧していることを表示したり、更には減圧しているタイヤの位置を表示するための液晶表示素子、プラズマ表示素子又はＣＲＴなどで構成された表示器３、およびタイヤの減圧をドライバーに知らせる警報器４が接続されている。
【００２１】
制御ユニット２は、図２に示されるように、外部装置との信号の受け渡しに必要なＩ／Ｏインターフェース２ａと、演算処理の中枢として機能するＣＰＵ２ｂと、このＣＰＵ２ｂの制御動作プログラムが格納されたＲＯＭ２ｃと、前記ＣＰＵ２ｂが制御動作を行う際にデータなどが一時的に書き込まれたり、その書き込まれたデータが読み出されたりするＲＡＭ２ｄとから構成されている。
【００２２】
前記車輪速度検出手段１では、タイヤの回転数に対応したパルス信号（以下、「車輪速パルス」ともいう。）が出力される。また、ＣＰＵ２ｂでは、車輪速度検出手段１から出力された車輪速パルスに基づいて、所定のサンプリング周期ΔＴ（ｓｅｃ）、例えばΔＴ＝０．０５秒毎に各タイヤの回転角速度が算出される。
【００２３】
本実施の形態に係るタイヤ空気圧低下検出装置は、４輪車両の各輪のタイヤの回転情報を定期的に検出する車輪速度検出手段１（回転情報検出手段）と、この車輪速度検出手段１により検出された回転情報からタイヤの車輪速度を算出する車輪速度算出手段と、タイヤの回転速度情報または回転加速度情報から当該タイヤの共振周波数を推定する共振周波数推定手段と、任意の位置にある２つの輪をペアとして、当該任意の２つのペアの車輪速度（回転速度情報）の比較値を計算する比較値計算手段と、前記共振周波数推定手段によって推定した共振周波数と前記比較値計算手段によって計算した比較値とを入力として、当該入力とあらかじめ定義した理想値との間で計算されるスコアの線形和を計算する判定値計算手段と、この判定値計算手段によって計算された判定値に基づいてタイヤ空気圧の低下を判定する判定手段とで構成されている。そして、タイヤ空気圧低下検出プログラムは、前記制御ユニット２を、車輪速度算出手段、共振周波数推定手段、比較値計算手段、判定値計算手段および判定手段として機能させる。
【００２４】
本実施の形態に係るタイヤ空気圧低下検出装置は、車両の各輪に装着されたタイヤの回転速度情報または回転加速度情報に基づいて空気圧が低下したタイヤを特定する機能も有しており、この場合、タイヤ空気圧低下輪特定装置としては、４輪車両の各輪のタイヤの回転情報を定期的に検出する車輪速度検出手段１（回転情報検出手段）と、この車輪速度検出手段１により検出された回転情報からタイヤの車輪速度を算出する車輪速度算出手段と、タイヤの回転速度情報または回転加速度情報から当該タイヤの共振周波数を推定する共振周波数推定手段と、任意の位置にある２つの輪をペアとして、当該任意の２つのペアの回転速度情報の比較値を計算する比較値計算手段と、前記共振周波数推定手段によって推定した共振周波数と前記比較値計算手段によって計算した比較値とを入力として、当該入力とあらかじめ定義した理想値との間で計算されるスコアの線形和を計算するスコア計算手段と、このスコア計算手段によって計算されたスコアの線形和に基づいて空気圧が低下したタイヤを特定する特定手段とで構成される。そして、タイヤ空気圧低下輪特定プログラムは、前記制御ユニット２を、車輪速度算出手段、共振周波数推定手段、比較値計算手段、スコア計算手段および特定手段として機能させる。
【００２５】
本発明は、「カーネル法」と呼ばれる手法に基づく。カーネル法とは、多変量解析で用いられる枠組みの一つであり、赤穂昭太郎著、「カーネル多変量解析―非線形データ解析の新しい展開」、第１刷、株式会社岩波書店、２００８年１１月２７日など、多くの非特許文献が存在する。しかし、タイヤ空気圧の異常検出が困難となる状況において、タイヤ空気圧警報システムにおける減圧判定のためにカーネル法を適用することについては性能の保証が自明ではなく、未だに提案も実施もされていない。
【００２６】
本発明では、入力ｘ＝（ωＬ、ωＲ、ｄ１、ｄ２、ｄ３）と、あらかじめ定義した理想値ｘｉ（ｉ＝１、２、・・・、Ｎ）との距離を計算することで、判定値Ｌを計算する。ここで、ωＬ、ωＲはそれぞれＦＬ、ＦＲの共振周波数、ｄ１、ｄ２、ｄ３はそれぞれＤＥＬ１、ＤＥＬ２、ＤＥＬ３の値を示す。すなわち、ここでは４輪車輪を想定し、本発明への入力は前記の５次元として説明を進めるが、後輪のみの共振周波数を利用する場合（同様に５次元の入力）や、すべての輪の共振周波数を利用する場合（７次元の入力）、あるいは４つ以上の輪がある場合であって推定する輪の位置が任意である場合（７次元以上の入力）でも同様に処理できる。
【００２７】
ＤＥＬ１、ＤＥＬ２、ＤＥＬ３の値ｄ１、ｄ２、ｄ３は、従来技術と同様に例えば
【００２８】
【数１】
0005530800.tif 000002
【００２９】
として計算できる。ここで、ｖＦＬ、ｖＦＲ、ｖＲＬ、ｖＲＲは、それぞれＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲの車輪速度を表す。
【００３０】
【数２】
0005530800.tif 000003
【００３１】
そして、各時刻で得られた入力ｘと各理想値ｘｉとのスコアＤｉを計算することで、以下のように判定値Ｌを計算する。
【００３２】
【数３】
0005530800.tif 000004
【００３３】
ここで、αｉ（ｉ＝１，２、・・・、Ｎ）は、あらかじめ決定しておくべきパラメータである。また、関数Ｋは以下で定義されるような関数を用いることができる。
【００３４】
【数４】
0005530800.tif 000005
【００３５】
ここで、Σ−１は、あらかじめ決定しておくべきパラメータである。
【００３６】
〔共振周波数の推定〕
ここで、本発明のタイヤ空気圧低下検出方法において車輪速信号から共振周波数を推定する方法の一例について説明する。
共振周波数の推定方法として、例えば前記特許文献２に記載されているように、車輪の回転信号を時系列信号として、一旦、高次（３次以上の整数）の線形モデルとしてパラメータを時系列推定し、ついで推定された各パラメータと、出力信号である車輪回転の時系列信号とから未知の入力信号を推定し、さらに推定された入力信号と前記出力信号を利用して、線形モデルをシステム同定し直す方法を用いることができる。
【００３７】
前記推定方法では、たとえタイヤモデルが２次系で近似できるとしても、一旦高次のモデルで時系列推定を行い、得られた高次のパラメータと出力信号とから入力信号を推定し、推定された入力信号及び出力信号を用いた２次モデルをシステム同定している。
【００３８】
入力信号が得られるメリットとして、２次にモデルを低次元化する際に、たとえバンドパスフィルタのような所定の通過帯域幅をもったフィルタを通したとしても、入出力信号両方にフィルタを施すことで、信号をひずませることなく、所定の帯域のみについてシステム同定を行うことが可能となることが挙げられる。
【００３９】
前記推定方法において、２次にモデルを低次元化する理由は、共振点の算出を容易にするためである。高次で得られたパラメータから、タイヤのねじり方向の共振点である４０Ｈｚ付近のピーク周波数を計算することは、演算処理が複雑になることから容易ではない。また、コンピュータリソースの面からも、２次に低次元化して共振ピーク周波数を推定するのが好ましい。
【００４０】
次に共振周波数の推定手順について説明する。
（１）まず、車輪速度検出手段により、車輪の回転信号を検出する。
（２）ついで、前記車輪の回転信号を所定のサンプリング周期にしたがってリサンプリングすることで、車輪速信号の時系列データを得る。サンプリング周期は、着目しているタイヤのねじり方向の共振周波数が数十Ｈｚ付近に現れることから、それ以上のサンプリング周期とする必要がある。
【００４１】
（３）次に、得られた車輪速度を微分して、車輪加速度とする。車輪速度データを時系列データとして、時系列解析することもできるが、車輪加速度データのほうが車輪速度データよりも変化が少ないことから、演算精度を上げる点からは、車輪速度データを時系列データとするのが好ましい。
【００４２】
（４）ついで、演算された車輪の回転加速度データを時系列データとして、時系列解析を行う。
まず、第１工程において、回転加速度データを時系列信号として、以下の式（１）のｎ次（ｎは３以上の整数）の線形モデルとして、時系列推定手段により各パラメータを時系列推定する。時系列推定は、コンピュータリソースなどを考慮すると、逐次最小二乗法を用いて行うのが好ましい。
【００４３】
【数５】
0005530800.tif 000006
【００４４】
ここに、ｙ（ｋ）は車輪回転加速度の時系列信号、ｎはモデル次数（３以上の整数）、ａｉは各パラメータ、ｗ（ｋ）は外乱である。
【００４５】
（５）ついで、第２工程において、第１工程で推定された各パラメータと出力信号である車輪回転加速度の時系列信号ｙ（ｋ）から、入力信号推定手段により入力を推定する。
具体的に、第１工程における時系列推定では、システムへの入力は外乱ｗ（ｋ）として定義されており、この外乱ｗ（ｋ）はタイヤが路面から受けるホワイトノイズ的な力であると仮定している。かかる外乱ｗ（ｋ）、すなわち入力信号を、第１工程で推定された各パラメータと、車輪回転加速度の時系列信号とから、以下の式（２）に従って推定する。
【００４６】
【数６】
0005530800.tif 000007
【００４７】
（６）ついで、第３工程において、第２工程で推定された入力信号ｗ（ｋ）と、出力信号である車輪回転加速度の時系列信号ｙ（ｋ）とから、パラメータ同定手段により２次のモデルのパラメータを同定する。このときの伝達関数Ｇ（ｚ）は、以下の式（３）で表すことができる。
【００４８】
【数７】
0005530800.tif 000008
【００４９】
ここで、ｚ−１は１サンプル遅延である。
なお、２次に低次元化する際に、特にタイヤの共振周波数に着目するために、入力信号及び出力信号に対して、所定の通過帯域幅をもったフィルタ手段によるフィルタリング処理を施した後に、システム同定を行うのが好ましい。
【００５０】
（７）次に、２次に低次元化したモデルのパラメータから、共振周波数推定手段により共振周波数を推定する。共振特性を、連続時間２次系モデル式（４）に近似させると、共振周波数は、以下の式（５）で表される。
【００５１】
【数８】
0005530800.tif 000009
【００５２】
【数９】
0005530800.tif 000010
【００５３】
ここで、ωｎは固有振動数、ζは減衰係数、ωｐは共振周波数である。
【００５４】
〔減圧判定および減圧輪特定〕
減圧判定は、判定値Ｌが所定の値λを超えているか否かで行う。最も簡単には、正常圧についての理想値に対するαを１、減圧についての理想値に対するαを−１とし、Σ−１をＮ×Ｍの単位行列、λを０とすることができる。また、減圧判定の性能を高めるために、実車で集めたデータを与えてα、Σ−１、λを最尤推定により学習することができる。
【００５５】
また、スコアＤｉが大きいほど、理想値ｘｉに対応する減圧パターンである可能性が高いことを示す。最大のＤｉを示す減圧パターンを参照するなどにより、減圧している輪を特定することができる。
そして、判定値Ｌが所定の値λを超えている場合、表示器３にタイヤ空気圧が低下している旨を表示するとともに、警報器５によってタイヤ空気圧の低下がドライバーに知らされる。また、減圧している輪が特定された場合、特定されたタイヤが表示器３に表示される。
【００５６】
〔実施例〕
次に本発明のタイヤ空気圧低下検出方法の実施例を説明するが、本発明は以下に記載する実施例のみに限定されるものではない。
本発明の有効性を確認するために、実車実験によって採取された実データに本発明のタイヤ空気圧低下検出方法を適用して評価した。用いたデータセットは、本出願人が保有するテストコースにおいて以下のような様々な条件のもとで走行することによって得たもので。１４４種類のデータが含まれる。
【００５７】
走行条件
走行時間：  ２分〜１５分
路面状態：  乾燥、アスファルト
走行速度：  ５０、７５、１００ｋｐｈのいずれか
積載荷重：  軽積、定積、バランス積載
【００５８】
【数１０】
0005530800.tif 000011
【００５９】
また、前記のパラメータについては、正常圧についての理想値に対するαを１、減圧についての理想値に対するαを−１、Σ−１をＮ×Ｍの単位行列、λを０とした、具体的な減圧判定のアルゴリズムとしては、判定値Ｌがλ＝０を下回ったまま所定の時間が経過した場合、またはスコアＤｉのいずれかが他より大きいまま所定の時間が経過した場合に警報を出す、という簡単なものを用いた。
【００６０】
本発明によれば、上記のデータのすべてについて誤報・未警報なく適切に減圧を検出することができるとともに、減圧車輪の位置も正確に特定できる。従来は、減圧判定についてこれと同等の性能を発揮するためには、人間の経験に基づくハンドチューンが必要であった。すなわち、複数の判別平面（例えば、ＤＥＬ１とＤＥＬ３など）における共振周波数やＤＥＬ値の挙動から可能なパターンを絞り込んだ上で、多数存在する判定しきい値の中から適切なものを選択して判定を下すという処理が必要になるが、これらの処理の策定には属人的な知識と多数のパラメータチューニングという手間を必要とする。また、減圧車輪の位置を特定するためには、ＤＥＬ値の符号を場合分けする処理が必要となるが、システムが複雑になるだけでなく、その特定精度は十分でなかった。本発明によれば、判定値Ｌを計算するだけで、いかなる減圧パターンについても簡単に減圧を検出することができると同時に、その計算の過程を利用して減圧車輪の位置を正確に特定できる。
【００６１】
表１は４輪車両について可能な減圧パターンを表しており、図３〜６は、各減圧パターンにおけるスコアＤｉの遷移の様子を表す。図３〜６において、横軸は時間、縦軸は各時刻で正規化したＤｉの値である。正しく警報を出すとともに、減圧輪の位置も適切に特定できていることが分かる。
【００６２】
【表１】
0005530800.tif 000012
【符号の説明】
【００６３】
１      車輪速度検出手段（回転情報検出手段）
２      制御ユニット
２ａ    インターフェース
２ｂ    ＣＰＵ
２ｃ    ＲＯＭ
２ｄ    ＲＡＭ
３      表示器
４      警報器
【図１】
0005530800.tif 000013
【図２】
0005530800.tif 000014
【図３】
0005530800.tif 000015
【図４】
0005530800.tif 000016
【図５】
0005530800.tif 000017
【図６】
0005530800.tif 000018