(57)【要約】【課題】より正確に速度を演算することができる速度演算装置、方法、及びプログラムを提供する。【解決手段】本実施の形態にかかる速度演算装置は、移動体が移動距離に応じて発生する車速パルスに基づいて、前記移動体の速度を演算する速度演算装置であって、連続する２つの前記車速パルスの間隔時間に基づいて、前記速度を演算する速度演算部と、前記移動体の停止状態から最初に入力された前記車速パルスの入力タイミングに基づいて設定される走行開始タイミングにおける前記速度と、前記車速パルスが入力される毎に速度演算部で演算された、所定の回数以上の前記速度に対して、回帰分析を行うことで前記加速度を演算する加速度演算部と、前記加速度演算部で演算した前記加速度に基づいて、前記速度演算部で演算した速度を補正する速度補正部と、を備えたものである。【選択図】図１
2018044965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体が移動距離に応じて発生する車速パルスに基づいて、前記移動体の速度を演算する速度演算装置であって、
連続する２つの前記車速パルスの間隔時間に基づいて、前記速度を演算する速度演算部と、
前記移動体の停止状態から最初に入力された前記車速パルスの入力タイミングに基づいて設定される走行開始タイミングにおける前記速度と、前記車速パルスが入力される毎に速度演算部で演算された、所定の回数以上の前記速度に対して、回帰分析を行うことで前記加速度を演算する加速度演算部と、
前記加速度演算部で演算した前記加速度に基づいて、前記速度演算部で演算した速度を補正する速度補正部と、
を備える速度演算装置。
【請求項２】
前記車速パルスが停止判断時間以上入力されない場合に、前記移動体が停止していると判断する停止判断部と、
前記停止判断部が停止していると判断した後、最初に入力された車速パルスの入力タイミングに基づいて、走行開始タイミングを推定する走行開始タイミング推定部と、をさらに備え、
前記加速度演算部は、前記推定した走行開始タイミングにおける前記速度を０［ｍ／ｓ］とに設定し、前記車速パルスが入力される毎に演算された所定回数以上の前記速度と、を用いて回帰分析を行うことで、加速度を演算することを特徴とする、請求項１に記載の速度演算装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、速度演算装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用ナビゲーション装置では、一般的に、自立航法から算出された位置と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）から算出された位置とが合成されることによって、最適な位置が推定される。自立航法では、車両の速度を示す車速パルスと、ジャイロセンサによって計測された車両の旋回角速度とをもとに、前回の測位位置を更新することによって、現在の位置が算出される。また、加速度センサを備え、車速パルスと加速度センサ出力に基づいて車両の傾斜角を算出し、その傾斜角に基づいてジャイロセンサの感応軸の傾斜角を算出することで旋回角速度を補正し、自立航法による自車位置推定精度を向上させているものもある。
【０００３】
このような傾斜角に基づいたジャイロセンサ感度の補正を精度よく行うためには、旋回角速度を算出するタイミングにおける速度を精度よく車速パルスから算出することが必要である。そのタイミングの速度を算出するために、特許文献１に記載の速度演算装置では、車速パルスの間隔時間に基づいて算出した速度を加速度によって補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３２６３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、以下に示す課題がある。車両が走行−停止−走行をした場合、走行開始直後に入力した車速パルスに対して前回入力した車速パルスタイミングは、停止直前に入力した車速パルスのタイミングとなる可能性がある。従って、走行開始直後の車速パルスと停止直前の車速パルスのタイミングに基づいて算出した加速度および速度の精度が低く、停止時間が長くなると速度の誤差が増大する可能性がある。
【０００６】
傾斜角は、所定時間における加速度センサの積算値として算出される第１の加速度と車速パルスから算出される第２の加速度に基づいて算出することができる。走行開始時における車速パルスから算出される第２の加速度の精度が悪いと、走行開始時において傾斜角を精度よく算出することができない。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、より正確に速度を演算することができる速度演算装置、速度演算方法、及び速度演算プログラム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】
【０００８】
本発明の一態様にかかる速度演算装置は、移動体が移動距離に応じて発生する車速パルスに基づいて、前記移動体の速度を演算する速度演算装置であって、連続する２つの前記車速パルスの間隔時間に基づいて、前記速度を演算する速度演算部と、前記移動体の停止状態から最初に入力された前記車速パルスの入力タイミングに基づいて設定される走行開始タイミングにおける前記速度と、前記車速パルスが入力される毎に速度演算部で演算された、所定の回数以上の前記速度に対して、回帰分析を行うことで前記加速度を演算する加速度演算部と、前記加速度演算部で演算した前記加速度に基づいて、前記速度演算部で演算した速度を補正する速度補正部と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、速度を精度よく演算することが可能な速度演算装置、速度演算方法、及び速度演算プログラムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１にかかる速度演算装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】走行開始タイミング推定を行っていない場合の速度タイミングと速度の一例を示す表である。
【図３】走行開始タイミング推定を行った場合の速度タイミングと速度の一例を示す表である
【図４】実施形態１にかかる速度演算方法の処理を示すフローチャートである。
【図５】実施形態１にかかる速度演算方法により算出した速度を示すグラフである。
【図６】実施形態２にかかる速度演算方法の処理を示すフローチャートである。
【図７】実施形態２にかかる速度演算方法により算出した速度を示すグラフである。
【図８】実施形態３にかかる速度演算装置の全体構成を示すブロック図である。
【図９】実施形態４にかかる速度演算装置の全体構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施の形態に係る速度演算装置は、自動車等の車両から出力される車速パルスに基づいて、車両の速度を演算するものである。なお、速度の演算対象は、自動車等の車両に限られるものはない。すなわち、車速パルスを発生するものであれば、どのような移動体であっても、速度を演算することができる。
【００１２】
本実施形態にかかる速度演算装置は、移動体が移動距離に応じて発生する車速パルスに基づいて、移動体の速度を演算する速度演算装置であって、車速パルスが停止判断時間以上の期間において入力されない場合に移動体が停止していると判断する停止判断部と、停止判断部によって移動体が停止していると判断された後、最初に入力された車速パルスの入力タイミングに基づいて走行開始タイミングを推定する走行開始タイミング推定部と、走行開始タイミング推定部において推定された走行開始タイミングに基づいて速度を補正する速度補正部と、を備えている。
【００１３】
本実施の形態では、停止判断後に最初に入力された車速パルスに基づいて、走行開始タイミングを推定している。このため、車両の状態が停止から走行へ変化した直後の速度を精度よく演算することができる。すなわち、停止直前の車速パルス入力タイミングを使用しないので、停止時間が長い場合であっても、速度を正確に演算することができる。
【００１４】
実施の形態１．
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る速度演算装置について説明する。図１は、速度演算装置１の構成を示すブロック図である。図２は、走行開始タイミングを推定しない場合の、タイミングの一例を示す表である。図３は、走行開始タイミングを推定した場合の、タイミングの一例を示す表である。
【００１５】
図１に示すように、速度演算装置１は、計時部１００、停止判断部１０１、車速パルスタイミング記憶部１０２、走行開始タイミング推定部１０３、速度演算部１０４、スイッチ部１０５、速度補正部１０６、加速度演算部１０７、及び速度記憶部１０８を備えている。
【００１６】
速度演算の対象となる車両は、図示しない車速センサを備えており、車速センサは、ドライブシャフトの回転に対応して回転するスピードメータケーブルの中間に設置され、ドライブシャフトの回転に伴ったパルス信号を出力する。すなわち、車速パルス発生の仕組みは車両側に備わり、車両の移動に伴って一定の移動距離ごとに車速パルスを出力する。
【００１７】
計時部１００は、車速パルスが入力されたパルスタイミングを計時する。具体的には、車速パルスが入力された際に、マイクロコンピュータ等に備わっている計時機能から出力される時刻を取得することによってパルスタイミングを得ることができる。例えば、図２、図３のパルスタイミングの欄に示すように、ミリ秒単位でパルスタイミングを得る。
【００１８】
車速パルスタイミング記憶部１０２は、計時部１００からのパルスタイミングを入力する。車速パルスタイミング記憶部１０２は、入力した車速パルスのパルスタイミングを記憶する。例えば、図２に示すように、車速パルスが入力したパルスタイミングを逐次記憶する。図２では、車速パルスのパルスタイミングを時系列に沿って、τn―1、τn、τn+1、τn+2、τn+3、τn+4と示している。図３でも同様に、パルスタイミングを時系列に沿って、τn―1、τn、τn+1、τn+2、τn+3、τn+4と示している。
【００１９】
なお、図３におけるパルスタイミングは、速度演算に用いられる。パルスタイミングは、車速パルスの入力タイミングと、後述する走行開始タイミングとを含む。図３では、τn―1は走行開始タイミングを示しており、τn、τn+1、τn+2、τn+3、τn+4は車速パルスの入力タイミングを示している。換言すると、図２と図３とで、τn、τn+1、τn+2、τn+3、τn+4は同じ値であり、τn―1は異なる。車速パルスタイミング記憶部１０２は、記憶したパルスタイミングτn―1を停止判断部１０１、及び、スイッチ部１０５へ出力する。
【００２０】
停止判断部１０１は、車速パルスタイミング記憶部１０２からパルスタイミングτn―1を入力する。停止判断部１０１は、入力したパルスタイミングからの経過時間を計測する。停止判断部１０１は、経過時間が閾値以上となった場合に、車両が「停止」状態であると判断する。具体的には、停止判断部１０１は、図示しないマイクロコンピュータ等に備わっている計時機能から時刻を取得し、経過時間が例えば、３秒以上となった場合に、車両が「停止」状態であると判断する。また停止判断部１０１は、経過時間が閾値未満であれば、車両は「非停止」状態であると判断する。停止判断部１０１は、車両の走行状態を、例えば「停止」状態と判断されれば「１」、「非停止」状態と判断されれば「０」のように信号で表し、スイッチ部１０５へ出力する。
【００２１】
走行開始タイミング推定部１０３は、計時部１００からのパルスタイミングを入力する。走行開始タイミング推定部１０３は、入力されたパルスタイミングτnに基づいて、走行開始タイミングを推定する。本実施形態では、パルスタイミングの一定時間前の時刻を走行開始タイミングとする。具体的には、一定時間前とは、停止判断部１０１において車両が「停止」状態と判断するための経過時間閾値３秒の１／２である、１．５秒(＝１５００［ｍｓ］)前等である。上記のように、図３では、推定した走行開始タイミングをパルスタイミングτn―1としている。走行開始タイミング推定部１０３は、推定したパルスタイミングτn―1をスイッチ部１０５へ出力する。
【００２２】
速度演算部１０４は、計時部１００からのパルスタイミングと、スイッチ部１０５からのパルスタイミングを入力する。後述するが、スイッチ部１０５からのパルスタイミングには、情報として停止判断部１０１からの信号が付加されている。速度演算部１０４は、入力したパルスタイミングに基づいて、速度Ｖnを演算する。また、速度演算部１０４は、計時部１００からパルスタイミングが入力される毎に、逐次速度を演算する。具体的には、速度演算部１０４は、計時部１００から入力されたパルスタイミングとスイッチ部１０５から入力されたパルスタイミングの差分である間隔時間ｔnを算出する。例えば、間隔時間ｔn＝(τn−τn-1)となる。速度Ｖnの演算式は、例えば、式（１）のようになる。
【００２３】
【数１】
2018044965.tif 000003
【００２４】
ここで、Ｋdppは１車速パルスあたりの移動距離であり、車両に応じて予め設定されている。例えば、Ｋdpp＝０．４［ｍ］である。
【００２５】
このように、速度演算部１０４は、間隔時間ｔnと移動距離Ｋdppに基づいて、速度Ｖnを演算する。具体的には、速度演算部１０４は、１車速パルスあたりの移動距離Ｋdppを間隔時間ｔnで除することで、速度Ｖnを算出する。
【００２６】
式（１）で演算した速度Ｖnは、連続する２つのパルスタイミングの中間(平均)タイミングτvnにおける速度となっている（以下、このタイミングを速度タイミングと略す）。なお、速度タイミングτvnは、式（２）で示される。
【００２７】
【数２】
2018044965.tif 000004
【００２８】
このように、速度タイミングτvnは、τnとτn-1との平均値であり、速度演算部１０４は速度タイミングにおける速度を算出する。速度演算部１０４は速度Ｖnと速度タイミングτvnを、速度補正部１０６、加速度演算部１０７、及び速度記憶部１０８へ出力する。また、後述のスイッチ部１０５からのパルスタイミングに付加された信号が「停止」の場合、上記の出力に加えて、速度Ｖn-1を０［ｍ／ｓ］、速度タイミングτvn-1をτn-1として出力する。ここで、出力する速度及び速度タイミングには、「停止」或いは「非停止」を表す信号を付加している。つまり、速度Ｖn及び速度タイミングτvnには「非停止」を表す信号が付加し、速度Ｖn-1及び速度タイミングτvn-1には「停止」を表す信号が付加し（以下、信号が付加された速度及び速度タイミングをそれぞれ「速度情報」及び「速度タイミング」という）、速度演算部１０４へ出力する。
【００２９】
スイッチ部１０５は、停止判断部１０１からの信号と、車速パルスタイミング記憶部１０２からのパルスタイミングと、走行開始タイミング推定部１０３からのパルスタイミングを入力する。スイッチ部１０５は、式（１）におけるτn-1について、停止判断部１０１から入力した信号によって、車速パルスタイミング記憶部１０２から入力したパルスタイミングと、走行開始タイミング推定部１０３から入力したパルスタイミングとで、切り替える。スイッチ部１０５は、停止判断部１０１から入力した信号が「非停止」であれば、パルスタイミングτn-1を車速パルスタイミング記憶部１０２から入力したパルスタイミングとする。一方、信号が「停止」であれば、パルスタイミングτn-1を走行開始タイミング推定部１０３から入力した走行開始タイミングとする。走行開始タイミング推定部１０３は、パルスタイミングτn―1に停止判断部１０１から入力した信号を付加し（以下、信号が付加されたパルスタイミングもまた「パルスタイミング」という）、速度演算部１０４へ出力する。
【００３０】
加速度演算部１０７は、速度演算部１０４からの速度情報及び速度タイミングを入力する。加速度演算部１０７は、入力した速度の差分とその速度タイミングの差分とから加速度を計算する。具体的には、上記のように、速度演算部１０４は、車速パルスが入力される毎に速度を演算し、加速度演算部１０７に出力している。加速度演算部１０７は、速度演算部１０４からの速度情報及び速度タイミングを逐次入力し、連続する２つの速度情報及び速度タイミングから、それぞれ速度差分及び速度タイミングの差分を算出する。加速度演算部１０７は、式（３）に示すように、速度差を速度タイミングの差で除することで、加速度を算出する。
【００３１】
【数３】
2018044965.tif 000005
【００３２】
速度記憶部１０８は、速度演算部１０４からの速度情報及び速度タイミングを入力する。速度記憶部１０８は、入力した速度情報に、その速度タイミングを対応付けて記憶する。また、速度記憶部１０８は、速度と速度タイミングの履歴を所定期間、例えば３秒間、記憶する。
【００３３】
速度補正部１０６は、速度演算部１０４からの速度情報及び速度タイミングと、加速度演算部１０７からの加速度を入力する。さらに、速度補正部１０６は、図示しない車両が速度を必要とするタイミングである補正タイミングを入力する。速度補正部１０６は、入力した加速度αnに基づいて補正タイミングにおける速度Ｖnを算出する。速度が必要なタイミングｔにおける速度を補正速度Ｖn'(ｔ)とすると、補正速度Ｖn'(ｔ)は式（４）で計算することができる。ここで、τvn≦ｔとする。
【００３４】
【数４】
2018044965.tif 000006
【００３５】
速度が必要な補正タイミングｔは、例えば、車両等から入力される。具体的には、車両、または車両に搭載されたカーナビゲーション装置には、加速度センサが設けられており、傾斜角を算出する。車両または車両に搭載されたカーナビゲーション装置が傾斜角を精度よく算出するためには、傾斜角算出タイミングにおける速度を取得する必要がある。速度補正部１０６は、傾斜角算出タイミングにおける速度を補正速度として算出する。これにより、車速パルスから速度を精度よく算出することができる。したがって、傾斜角を精度よく算出することができる。傾斜角は、加速度センサの積算値として計算される第１の速度差と車速パルスから計算される第２の速度差に基づいて計算される。さらに、算出された傾斜角は、ジャイロセンサの感度補正に使用され、精度よく旋回角速度を算出できるので自車位置精度が向上する。
【００３６】
図２、図３は、車両が走行−停止−走行した直後のパルスタイミングの一例を示している。図２、図３において、τnは停止後最初に入力した車速パルスのタイミング、τn+1〜τn+4はτn以後入力した車速パルスのタイミングである。また、図２において、τn-1は停止直前に入力した車速パルスのタイミングを表す。すなわち、図２に示すτnとτn-1の間において、車両が停止している。
【００３７】
図２では、停止後の速度を算出する際に、τn-1として、車両の停止直前に入力した車速パルスのタイミングを使用している。このため、間隔時間ｔn＝（τn−τn-1））に停止時間が含まれ、速度誤差が大きい。
【００３８】
一方、図３では、τn-1として、τnから推定した走行開始タイミングを使用している。このとき、スイッチ部１０５は、τn-1を走行開始タイミング推定部１０３が推定した走行開始タイミングに切り替えている。
【００３９】
図２と図３を比較すると、τnの行において、図３に示す間隔時間ｔn（＝５５８７４［ｍｓ］）は図２に示す間隔時間ｔn（＝１５００［ｍｓ］）よりも短い。図３では、停止後の速度を算出する際に、間隔時間ｔnから車両の停止時間を除いているため、速度の誤差を小さくすることができる。走行開始タイミングを推定することで、停止時間が長くなった場合でもあっても、精度よく速度を算出することができる。
【００４０】
さらに、図３では、τn―1の行における速度が０［m／s］となっている。すなわち、走行開始タイミングにおける停止速度を０［m／s］としている。
【００４１】
次に、図４に示すフローチャートに従って、速度演算装置１の処理の詳細を説明する。最初に、計時部１００は、車速パルスの入力タイミングを計時する（ステップＳ１１０）。次に、車速パルスタイミング記憶部１０２は計時部１００から入力したパルスタイミングを記憶し（ステップＳ１１１）、走行開始タイミング推定部は計時部１００から入力したパルスタイミングに基づいて走行開始タイミングを推定する（ステップＳ１１２）。例えば、図３のτnの行のパルスタイミング４４２８５３７［ｍｓ］から一定時間を減算する。本実施の形態では、一定時間は、停止判断の閾値に基づいて設定されている。具体的
には、停止判断の閾値を３秒とすると、１／２の１．５秒(＝１５００［ｍｓ］)とすることができる。走行開始タイミング推定部１０３は、４４２８５３７［ｍｓ］−１５００［ｍｓ］＝４３２７０３７［ｍｓ］を走行開始タイミングとする（図３におけるパルスタイミングτn-1）。
【００４２】
停止判断部１０１は、車速パルスタイミング記憶部１０２から入力したパルスタイミングに基づいて、車両の状態を判断する（ステップＳ１１３）。例えば、パルスタイミングから経過した時間の閾値を、３秒とした場合、図３のτn-1からτnまでの間隔（経過）時間は５５８７４［ｍｓ］＝５５．８７４秒であり、閾値を超える。従って、停止判断部１０１は車両の状態を「停止」と判断し、スイッチ部１０５へ出力する（ステップＳ１１３のＹＥＳ）。経過時間が閾値未満の場合は、車両の状態を「非停止」と判断し、スイッチ部１０５へ出力する（ステップＳ１１３のＮＯ）。
【００４３】
スイッチ部１０５は、停止判断部１０１から入力した信号が「停止」であれば、走行開始タイミング推定部１０３から入力されるパルスタイミングτn-1を速度演算部１０４へ出力する（ステップＳ１１４）。また、停止判断部１０１から入力した信号が「非停止」であれば、車速パルスタイミング記憶部１０２から入力されるパルスタイミングτn-1を速度演算部１０４へ出力する（ステップＳ１１５）。
【００４４】
速度演算部１０４は、計時部１００から入力したパルスタイミングτnと、スイッチ部１０５から入力したパルスタイミングτn-1から速度を演算する（ステップＳ１１６）。例えば、図３に示すτn、τn―1の場合、Ｖn＝Ｋdpp／（τn−τn-1）＝０．４／（（４４２８５３７−４４２７０３７）／１０００）＝０．４／１．５＝０．２７［ｍ／ｓ］となる。なお、式（１）において、Ｋdpp＝０．４［ｍ］としている。また、パルスタイミングτn-1に付加された信号が「停止」の場合、速度Ｖn-1を０［ｍ／ｓ］、速度タイミングτvn-1をτn-1として加速度演算部１０７及び速度記憶部１０８へ出力する。
【００４５】
速度記憶部１０８は、速度演算部１０４から入力した速度を記憶する（ステップＳ１１７）。加速度演算部１０７は速度記憶部１０８から入力した速度を用いて、加速度を演算する（ステップＳ１１８）。例えば、図３の場合、τn-1＝τvn-1＝４４２７０３７としている。また、τn＝４４２８５３７である。従って、τvn＝（４４２８５３７＋４４２７０３７）／２＝４４２７７８７である。ここでは、τvn-1での停止速度Ｖn-1を０［ｍ／ｓ］としている。従って、式（２）と式（３）から加速度を計算すると、αn＝（Ｖn−Ｖn-1)／（τvn−τvn-1）＝（０．２７−０）／（４４２７７８７−４４２７０３７）＝０．３６［ｍ／ｓ2］となる。
【００４６】
速度補正部１０６は加速度演算部１０７から入力した加速度に基づいて、速度を補正する（ステップＳ１１９）。例えば、ｔ＝４４２８０００［ｍｓ］での速度を求める場合、補正速度Ｖn´は Ｖn´＝０．２７＋０．３６×（４４２８０００−４４２７７８７）／１０００＝０．４８３［ｍ／ｓ］となる。このように、式（４）を用いて、任意のタイミングでの補正速度を求めることができる。
【００４７】
図５に、推定した走行開始タイミングを用いて導出した速度直線を示す。導出した速度直線から、例えば、ｔ＝４４２８０００［ｍｓ］における補正速度が求まることが分かる。
【００４８】
以上の処理によって、走行開始直後の速度を精度よく算出することが可能になる。
【００４９】
車両の状態が走行−停止−走行の場合、停止時間が長期間になると、停止判断閾値以上の期間に渡って車速パルスが入力されなくなる。このとき、スイッチ部１０５は、停止判断部１０１からの「停止」を表す信号を受けて、走行開始タイミング推定部１０３が推定した走行開始タイミングを速度演算部１０４へ出力する。速度演算部１０４は、その走行開始タイミングに基づいて速度を補正する。
【００５０】
このように、走行開始タイミングに基づいて速度演算処理が実行されるため、精度よく加速度αnおよび速度Ｖn´を算出することができ、傾斜角の算出精度が向上する。算出された傾斜角は、ジャイロセンサの感度補正に使用され、車両の旋回角速度を精度よく算出できるので、自立航法による自車位置推定精度が向上する。
【００５１】
また、加速度αnを算出するので、任意のタイミングにおいて速度を精度よく算出することができる。
【００５２】
本実施の形態において、走行開始タイミング推定部１０３は、車速パルスのパルスタイミングから減算する一定時間を停止判断閾値の１／２に設定した。このようにすることで、容易に走行開始タイミングを推定することができる。しかしながらこれに限らず例えば、一定時間は、停止判断閾値Ｔsに基づいて設定されていればよい。停止判断閾値Ｔsよりも短い時間であれば、一定時間として用いることができる。
【００５３】
実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１と同様に速度演算装置１に関する。実施の形態１では、加速度の算出において、速度差を速度タイミングの差で除算していたが、実施の形態２では、車両は走行開始後の短い期間、例えば、数秒間程度において等加速度運動を行うと想定して、速度と速度タイミングを一次関数で近似し加速度を算出する。近似においては、最小二乗法等の回帰分析を使用する。実施の形態２に係る速度演算装置１は、図１と同様のタイプである。そのため、ここでは、差異を中心に説明する。
【００５４】
速度記憶部１０８は、速度演算部１０４から入力した速度及び速度タイミングを記憶し、さらに、記憶した速度と速度タイミングの組の数を速度情報記憶カウンタとして保持する。速度記憶部１０８は、速度演算部１０４から入力した速度情報に付加された信号が「停止」の場合、つまり、速度Ｖn-1及び速度タイミングτvn-1を入力すると、速度情報記憶カウンタを１に設定し、以前に記憶した速度及び速度タイミングを消去する。このとき、速度演算部１０４からは、速度情報に付加された信号が「非停止」である速度Ｖn及び速度タイミングτvnも入力されるので、同時に速度情報記憶カウンタをインクリメントして２に設定し、速度Ｖn-1とＶn、及び速度タイミングτvn-1とτvnを記憶する。その後、速度及び速度タイミングを入力する毎に速度情報記憶カウンタをインクリメントする。
【００５５】
加速度演算部１０７は、速度記憶部１０８に記憶された速度とその速度タイミングに対し、最小二乗法を用いてその変化率とＹ切片を算出する。最小二乗法は、測定で得られた数値の組を１次関数等で近似する際に残差の二乗和が最小になるよう関数の係数を決定する方法であり、公知の技術である。変化率は加速度であり、Ｙ切片はある時刻における速度である。
【００５６】
本実施例では、速度タイミング（時間）をＸ軸（横軸）、速度をＹ軸（縦軸）として一次関数で近似する。最小二乗法を適用した加速度αとＹ切片βの算出式を、それぞれ式（５）、式（６）に示す。ここで、ｍは速度記憶部１０８が記憶する速度情報記憶カウンタに相当し、加速度演算部１０７は、ｍが閾値「３」以上の場合に一次関数への近似を行う。また、図３において、速度タイミング記号ｎ−１が走行開始タイミングであるので、総和記号Σの加算範囲をk=−1からｋ＝ｍ−２とした。
【数５】
2018044965.tif 000007
【数６】
2018044965.tif 000008
【００５７】
速度補正部１０６は、速度演算部１０４で演算した速度を補正する。速度が必要なタイミングｔの補正速度をＶn´（ｔ）としたとき、補正速度は式（７）を用いて計算する。
ここで、τvn≦ｔとする。
【数７】
2018044965.tif 000009
【００５８】
次に、図６のフローチャートに従って処理の詳細を説明する。なお、図６のステップＳ２１０〜Ｓ２１７は、図４に示したステップＳ１１０〜Ｓ１１７と同様であるので説明を省略し、ステップＳ２１８以降を説明する。
【００５９】
速度記憶部１０８は、速度演算部１０４から速度及び速度タイミングを入力すると、速度情報記憶カウンタをインクリメントする（ステップＳ２１８）。
【００６０】
加速度演算部１０７は、速度情報記憶カウンタが閾値以上の場合（ステップＳ２４３のＹＥＳ）、式（５）及び式（６）に基づいて加速度αとＹ切片βを演算する。図３を参照して、具体例を説明する。図３には、τvn-1からτvn+4まで、速度情報記憶カウンタが６の場合が示されている。式（５）及び式（６）に、図３に示す数値を代入すると以下のようになる。
加速度αn＝０．００１５３５５３８［（ｍ／ｓ）／ｍｓ］＝１．５３５５３８［ｍ／ｓ2］
Ｙ切片βn＝−６７９８．２４
【００６１】
速度補正部１０６は、式（７）を用いて速度を補正する（ステップＳ２２１）。例えば実施の形態１と同様に、ｔ＝４４２８０００［ｍｓ］の速度を求める場合、以下のようになる。
Ｖn'（４４２８０００）=０．００１５３５５３８×４４２８０００−６７９８．２４＝１．１２［ｍ／ｓ］
【００６２】
図７に、推定した走行開始タイミングとｔ＝４４２８０００［ｍｓ］での補正速度を示す。図示のごとく、最小二乗法により算出した近似直線の傾きが加速度αnである。
【００６３】
加速度演算部１０７は、速度情報記憶カウンタが閾値未満の場合（ステップＳ２４３のＮＯ）、補正速度を「０」に設定する（ステップＳ２２２）。
【００６４】
実施の形態２では、実施の形態１と比較して、走行開始後において、速度情報記憶カウンタが閾値以上となり補正速度算出可能となるまで時間を要するが、複数の速度から加速度を推定できるので精度は向上する。本実施の形態において、最小二乗法によって近似直線を算出したが、これに限らず最小二乗法以外の回帰分析によって近似直線を算出してもよい。また、近似直線以外の関数モデルを使用してもよい。実施の形態２では、走行開始タイミングの推定誤差による影響を低減することができる。
【００６５】
実施の形態３．
本実施の形態にかかる速度演算装置について、図８を用いて説明する。図８は、速度演算装置３の構成を示すブロック図である。実施の形態３では、加速度推定部１０９が設けられている点が実施の形態１、実施の形態２と異なる。加速度推定部１０９は、加速度演算部１０７が演算した加速度を基に走行開始タイミング直後の加速度を推定する。
【００６６】
加速度演算部１０７は、例えば、実施の形態２で示したように最小二乗法等の回帰分析を用いて加速度を算出する。また、加速度算出に使用した複数の速度及び速度タイミングのうち、付加された信号が「停止」のものが含まれる場合、算出した加速度に「停止」を表す信号を付加する（以下、信号が付加された加速度を「加速度情報」という）。加速度演算部１０７は、算出した加速度を、加速度情報として、速度補正部１０６及び加速度推定部１０９へ出力する。
【００６７】
加速度推定部１０９は、加速度演算部１０７からの加速度情報を入力する。加速度推定部１０９は、入力した加速度情報に付加された信号が「停止」の場合、その入力タイミングから所定期間に渡って入力した加速度に対して平均化処理を行い、仮の加速度平均値として記憶する。ここで、所定期間とは、例えば、３秒等である。仮の加速度平均値の算出は、入力した加速度情報に付加された信号が「停止」の度になされる。加速度推定部１０９は、記憶した仮の加速度平均値に対してさらに平均化処理を行い、走行開始タイミング加速度として速度補正部１０６へ出力する。加速度記憶部１０９は、加速度の履歴を記憶
する。
【００６８】
速度補正部１０６は、速度演算部１０４からの速度情報及び速度タイミングと、加速度演算１０７からの加速度情報と、加速度推定部からの走行開始タイミング加速度とを入力する。速度補正部１０６は、入力した速度情報及び速度タイミングに付加された信号が「停止」の場合、その入力タイミングから所定期間に渡って、式（４）のαnを走行開始タイミング加速度で置換して使用し、速度を補正する。ここで、所定期間とは、例えば、２秒等である。
【００６９】
本実施の形態では、加速度推定部１０９は、走行開始後の加速度の履歴に基づいて、走行開始タイミング加速度を導出し、速度補正部１０６は走行開始タイミング後の所定期間において、走行開始タイミング加速度を使用して車両の速度を推定している。従って、実施の形態１と同様に、速やかに補正速度を算出することができる。
【００７０】
さらに、運転者に応じた速度補正が可能になる。例えば、急加速発進を好む運転者の場合、走行開始時の加速度は大きい。一方、低加速発進を好む運転者の場合、加速度は小さい。加速度推定部１０９が算出する走行開始タイミング加速度は、車両発進時の加速度を平均化しているので、運転者の運転特性を反映させることができる。このように、運転者の運転特性に応じた補正が可能になので、精度よく速度を補正することができる。
【００７１】
実施の形態４．
本実施の形態にかかる速度演算装置について、図９を用いて説明する。図９は、速度演算装置４の構成を示すブロック図である。実施形態４では、走行開始タイミングの導出に加速度センサ１１０の出力を用いる点が実施の形態１と異なる。なお、加速度センサ１１０としては、車両に搭載されている加速度センサを用いることができる。実施の形態１と同様の構成については、適宜説明を省略する。
【００７２】
加速度センサ１１０は、車両の加速度を検出する。加速度センサ１１０は加速度を走行開始タイミング推定部１０３へ出力する。走行開始タイミング推定部１０３は、加速度センサ１１０から入力された加速度の変化に基づいて、走行開始タイミングを推定する。例えば、加速度の変化が一定値以上になった場合、車両が走行開始したと判断する。
【００７３】
詳しくは、走行開始タイミング推定部１０３は、加速度センサ１００から入力した加速度の所定期間における最大値と最小値の差分絶対値が閾値以上であれば車両の状態が「非停止」であると判断し、閾値未満であれば車両の状態が「停止」と判断する。ここで、所定期間とは、例えば、０．２秒等である。走行開始タイミング推定部１０３は、所定期間毎に判断した車両の状態を履歴として数秒間記憶する。
また、停止判断部１０１は、車両の走行状態を走行開始タイミング推定部１０３へ出力する。走行開始タイミング推定部１０３は、停止判断部１０１から入力された信号が停止の場合、記憶した車両の状態の履歴において「停止」から「非停止」へと変化したタイミング（以下、加速度変化タイミング）を検出する。走行開始タイミング推定部１０３は、検出した加速度変化タイミングの中から、計時部１００から入力したパルスタイミング直前の加速度変化タイミングを走行開始タイミングとする。このようにすることで、加速度の変化に基づいて走行開始タイミングを導出するので、精度よく速度を推定することができる。
【００７４】
なお、実施の形態１〜４は適宜組み合わせることが可能である。例えば、実施の形態４を実施の形態２、及び実施の形態３の少なくとも一方と組み合わせることが可能である。
【００７５】
上記処理のうちの一部又は全部は、コンピュータプログラムによって実行されてもよい。上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｒｅａｄａｂｌｅ  ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ  ｓｔｏｒａｇｅ  ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディス
ク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ)、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  ＰＲＯＭ)、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｒｅａｄａｂｌｅ  ｍｅｄｉｕｍ)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【００７６】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７７】
１,３,４  速度演算装置
１００  計時部
１０１  停止判断部
１０２  車速パルスタイミング記憶部
１０３  走行開始タイミング推定部
１０４  速度演算部
１０５  スイッチ部
１０６  速度補正部
１０７  加速度演算部
１０８  速度記憶部
１０９  加速度推定部
１１０  加速度センサ
【図１】
2018044965.tif 000010
【図２】
2018044965.tif 000011
【図３】
2018044965.tif 000012
【図４】
2018044965.tif 000013
【図５】
2018044965.tif 000014
【図６】
2018044965.tif 000015
【図７】
2018044965.tif 000016
【図８】
2018044965.tif 000017
【図９】
2018044965.tif 000018