(57)【要約】【課題】ノイズの影響を可及的に除去し得るセンサノイズ除去方法および制御装置を提供することにある。【解決手段】本発明のセンサノイズ除去方法は、物理量を検出するセンサ２の出力値ｘのノイズを除去するセンサノイズ除去方法であって、センサ２のサンプリングされた出力値ｘを複数取得し、該複数取得したサンプル出力値ｘiを昇順または降順に並べた際に順位が中央の値Ｘ１、Ｘ２を選択している。  また、本発明のセンサノイズ除去方法は、物理量を検出するセンサ２の出力値ｘのノイズを除去するセンサノイズ除去方法であって、センサ２のサンプリングされた出力値ｘを複数取得し、該複数取得したサンプル出力値ｘiのうちの発生頻度ａが高いものほど重み付け量ａ0を大きくし、該重み付け量ａ0を付したサンプル出力値ｘiの平均値Ｘ３を選択している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量を検出するセンサの出力値のノイズを除去するセンサノイズ除去方法であって、
前記センサのサンプリングされた出力値を複数取得し、該複数取得したサンプル出力値を昇順または降順に並べた際に順位が中央の値を選択する
ことを特徴とするセンサノイズ除去方法。
【請求項２】
物理量を検出するセンサの出力値のノイズを除去するセンサノイズ除去方法であって、
前記センサのサンプリングされた出力値を複数取得し、該複数取得したサンプル出力値のうちの発生頻度が高いものほど重み付け量を大きくし、該重み付け量を付した前記サンプル出力値の平均値を選択する
ことを特徴とするセンサノイズ除去方法。
【請求項３】
物理量を検出するセンサのサンプリングされた出力値を複数取得したサンプル出力値を昇順または降順に並べた際に順位が中央の値に応じて制御する
ことを特徴とする制御装置。
【請求項４】
物理量を検出するセンサのサンプリングされた出力値を複数取得したサンプル出力値のうちの発生頻度が高いものほど重み付け量を大きくし、該重み付け量を付した前記サンプル出力値の平均値に応じて制御する
ことを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量を検出するセンサから制御装置に入力される入力信号のノイズを除去するセンサノイズ除去方法および制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、前輪の操舵に応じて後輪を操舵する四輪操舵車の後輪操舵装置は、例えば、特許文献１に記載されるように、車速センサで検出される車速とハンドル操舵角センサで検出されるステアリングハンドルの操舵角に応じて目標後輪舵角を決定し、この目標後輪舵角に後輪を操舵するように制御している。
しかし、この特許文献１の装置においては、車両の振動によって操舵ハンドルにブレが生じると、検出した操舵角が微変動し、この操舵角の変動が目標後輪舵角に影響し後輪が不必要に小刻みに操舵されてしまうという問題があった。
【０００３】
そこで、この特許文献１における後輪の不必要な小刻みの操舵という問題を解消し、車両の操舵安定性を向上するため、特許文献２には、図６に示すように、四輪車等におけるセンサの検出信号をサンプリングし制御装置に入力されるサンプル入力信号ｎ10のノイズを除去することを目的に、サンプル入力信号ｎ10の移動平均した値の平均値ｈ10を制御に用いる方法が記載されている。
なお、図６(ａ)は、大きなノイズがない場合のサンプル入力信号ｎ10と該サンプル入力信号ｎ10の平均値ｈ10との関係を示すグラフであり、図６(ｂ)は、大きなノイズＮが発生した場合のサンプル入力信号ｎ20と該サンプル入力信号ｎ20を平均して算出した平均値ｈ20との関係を示すグラフであり、それぞれ横軸に経過時間をとり、縦軸に信号の大きさをとっている。
【特許文献１】特開昭６３−４１２８２号公報(明細書３頁左上欄〜右下欄５行目、第２図〜第４図等)
【特許文献２】特開平０７−２５３４９号公報(段落００１０〜００１２、図１、図２等)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献２の技術は、センサの検出信号をサンプリングしたサンプル入力信号の平均値を制御に用いる方法なので、図６(ａ)に示すように、サンプリングしたサンプル入力信号ｎ10に大きなノイズがない場合には、ノイズの影響が、サンプル入力信号ｎ10を平均して算出した平均値ｈ10に大きく及ぶことがなく問題とならない。
【０００５】
これに対して、図６(ｂ)に示すように、サンプル入力信号ｎ20に１回でも大きなノイズＮが発生した場合、大きなノイズＮが所定時間経過する間、平均値ｈ20の算出に用いられることになる。
そのため、大きなノイズがのったサンプル入力信号ｎ20の影響がそのサンプリング後の平均値ｈ20に一定時間引きずってしまい、結果的に大きなノイズＮの影響が平均値ｈ20の値に大きく及んでしまうという問題がある。
本発明は上記実状に鑑み、ノイズの影響を可及的に除去し得るセンサノイズ除去方法および制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成すべく、本発明の請求項１に関わるセンサノイズ除去方法は、物理量を検出するセンサの出力値のノイズを除去するセンサノイズ除去方法であって、センサのサンプリングされた出力値を複数取得し、該複数取得したサンプル出力値を昇順または降順に並べた際に順位が中央の値を選択している。
【０００７】
本発明の請求項２に関わるセンサノイズ除去方法は、物理量を検出するセンサの出力値のノイズを除去するセンサノイズ除去方法であって、センサのサンプリングされた出力値を複数取得し、該複数取得したサンプル出力値のうちの発生頻度が高いものほど重み付け量を大きくし、該重み付け量を付したサンプル出力値の平均値を選択している。
【０００８】
本発明の請求項３に関わる制御装置は、物理量を検出するセンサのサンプリングされた出力値を複数取得したサンプル出力値を昇順または降順に並べた際に順位が中央の値に応じて制御している。
【０００９】
本発明の請求項４に関わる制御装置は、物理量を検出するセンサのサンプリングされた出力値を複数取得したサンプル出力値のうちの発生頻度が高いものほど重み付け量を大きくし、該重み付け量を付したサンプル出力値の平均値に応じて制御している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１に関わるセンサノイズ除去方法によれば、センサのサンプリングされた出力値を複数取得し、該複数取得したサンプル出力値を昇順または降順に並べた際に順位が中央の値を選択するので、ノイズが大きくのったサンプル出力値を除くことができ、ノイズの影響を除去できる。
【００１１】
本発明の請求項２に関わるセンサノイズ除去方法によれば、センサのサンプリングされた出力値を複数取得し、該複数取得したサンプル出力値のうちの発生頻度が高いものほど重み付け量を大きくし、該重み付け量を付したサンプル出力値の平均値を選択するので、ノイズが大きくのった発生頻度が低いサンプル出力値の影響が抑えられ、ノイズの影響を抑制できる。
【００１２】
本発明の請求項３に関わる制御装置によれば、センサのサンプリングされた出力値を複数取得したサンプル出力値を昇順または降順に並べた際に順位が中央の値に応じて制御するので、ノイズが大きくのったサンプル出力値を除くことができ、ノイズの影響を除去できる。
【００１３】
本発明の請求項４に関わる制御装置によれば、センサのサンプリングされた出力値を複数取得したサンプル出力値のうちの発生頻度が高いものほど重み付け量を大きくし、該重み付け量を付したサンプル出力値の平均値に応じて制御するので、ノイズが大きくのった発生頻度が低いサンプル出力値の影響が抑えられ、ノイズの影響を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
＜＜ＥＣＵ１の構成＞＞
図１は、本発明の実施形態の四輪車のＥＣＵ(Electronic Control Unit)１の一部を示す図である。
実施形態のＥＣＵ１は、格納される制御プログラムを実行し種々のセンサ２で検出した信号に応じて制御を行なうマイコン３と、センサ２で検出された検出信号をマイコン３に適合したデジタル信号のサンプル入力信号ｘにする増幅回路、Ａ／Ｄ変換回路等の入力インターフェース４と、マイコン３からの制御信号である出力信号に応じてアクチェータ(図示せず)等を駆動するための駆動回路、リレー駆動回路等の出力インターフェース５とを備え構成されている。
【００１５】
なお、センサ２としては、ステアリングハンドルの操舵角、車速等を検出する各種のセンサがある。
図１に示すように、センサ２からの検出信号が入力インターフェース４でサンプリングされ、このサンプリングされたサンプル入力信号ｘが、マイコン３に入力され、マイコン３において、サンプル入力信号ｘを複数回取得したサンプル入力値ｘｉを昇順または降順に並べた際に順位が中央の中央値、または、サンプル入力値ｘｉの発生頻度によって重み付けしたサンプル入力値ｘｉの平均値を求める。
そして、該中央値または該平均値に応じて制御を行ない、或いは、該中央値または該平均値を用いて制御を行なうことにより、センサ２の出力のサンプル入力信号ｘのノイズの制御への影響を除去している。
【００１６】
＜＜サンプル入力値ｘｉの中央値の導出＞＞
次に、図１に示すように、マイコン３に入力されるセンサ２出力のサンプル入力信号ｘから取得され制御に使用されるサンプル入力値ｘｉの中央値の導出法ついて、図２に従って説明する。
なお、図２は、マイコン３におけるアクチェータ等の制御に使用されるサンプル入力値ｘｉの中央値の導出フローを示す図である。
ここで、サンプル入力信号ｘとは、センサ２の検出信号を入力インターフェース４のＡ／Ｄ変換回路でデジタル信号にサンプリングしたものであり、サンプル入力信号ｘを複数回取得したサンプル入力値ｘｉの中央値の導出は、マイコン３における処理において行われるものである。
【００１７】
図２に示すように、まず、センサ２の検出信号がインターフェース４を介してサンプリングされマイコン３にサンプル入力信号ｘとして入力される(図２のＳ０１)。
続いて、サンプル入力信号ｘから、０(現時点)からｎ回前の複数回のサンプル入力値ｘi(ｉ＝０、１、…、ｎ)を取得する(図２のＳ０２)。なお、(ｎ＋１)は、サンプル入力信号ｘからサンプル入力値ｘiを取得する回数の頻度を表しており、(ｎ＋１)の値は、さまざまなケースによって適宜選択され設定され得る。
【００１８】
続いて、サンプル入力値ｘiを小さいものから昇順に並び替えたものを、ｙiとする(図２のＳ０３)。例えば、サンプル入力値ｘiが、ｘ0、ｘ1、ｘ2、ｘ3であり、ｘ0＜ｘ2＜ｘ3＜ｘ1の関係にある場合、ｘ0〜ｘ3を小さいものから昇順に並べると、ｘ0→ｘ2→ｘ3→ｘ1であり、ｙ０＝ｘ0、ｙ1＝ｘ2、ｙ2＝ｘ3、ｙ3＝ｘ1となる。
続いて、ｎが偶数か奇数か判断する(図２のＳ０４)。
【００１９】
図２のＳ０４において、ｎが偶数と判断された場合、
Ｘ１＝ｙn/2  ……(１)
を制御に用いる真の入力値Ｘとする (図２のＳ０５)。  一方、図２のＳ０４において、ｎが奇数と判断された場合、
Ｘ２＝(ｙ(n−1)／2＋ｙ(n＋1)／2))／２  ……(２)
を制御に用いる真の入力値Ｘとする(図２のＳ０６)。 
なお、予めｎが偶数か奇数か定まっている場合には、偶数か奇数かの判別ロジックの図２のＳ０４は不要である。
【００２０】
＜例１＞
図２の導出フローに従って、取得数ｎが偶数の場合の中央値の導出を例示する。
例えば、サンプル数が５個、ｘ0、ｘ1、ｘ2、ｘ3、ｘ4であり、ｘ0＜ｘ2＜ｘ3＜ｘ1＜ｘ4の関係にある場合、サンプル数が５個で、ｎ＝４であり偶数である。
図２のＳ０３より、ｘ0〜ｘ4を小さいものから昇順に並べると、ｘ0→ｘ2→ｘ3→ｘ1→ｘ4であり、ｙ０＝ｘ0、ｙ1＝ｘ2、ｙ2＝ｘ3、ｙ3＝ｘ1、ｙ４＝ｘ4となる。
続いて、図２のＳ０４において、この場合、ｎが４で偶数と判断されるので、
図２のＳ０５に移行し、(１)式より入力値Ｘは、
Ｘ１＝ｙn/2＝ｙ４/2＝ｙ2＝ｘ3
となり、制御に使用される入力値Ｘとして、ｘ3が求められる。
【００２１】
＜例２＞
図２の導出フローに従って、サンプル数が奇数の場合の中央値の導出を例示する。
例えば、サンプル数が４個、ｘ0、ｘ1、ｘ2、ｘ3であり、ｘ0＜ｘ2＜ｘ3＜ｘ1の関係にある場合、サンプル数が４個で、ｎ＝３で奇数である。
図２のＳ０３より、ｘ0〜ｘ3を小さい順に並べると、ｘ0→ｘ2→ｘ3→ｘ1であり、
ｙ０＝ｘ0、ｙ1＝ｘ2、ｙ2＝ｘ3、ｙ3＝ｘ1である。
続いて、図２のＳ０４において、ｎが３であり奇数と判断されるので、
図２のＳ０６に移行し、(２)式より、
Ｘ２＝（ｙ(n−1)／2＋ｙ(n＋1)／2))／２＝（ｙ(3−1)／2＋ｙ(3＋1)／2))／２＝（ｙ2／2＋ｙ４／2)／２
＝（ｙ1＋ｙ２)／２＝（ｘ2＋ｘ3)／２
と算出される。
従って、制御に用いられる入力値Ｘとして、（ｘ2＋ｘ3)／２が求められる。
【００２２】
＜制御に使用される入力値ＸへのノイズＮの影響＞
図３は、センサ２の検出信号が入力インターフェース４でサンプリングされ、マイコン３に入力されたサンプル入力信号ｘ(図３中、細い実線で示す)に大きなノイズＮが発生した場合のサンプル入力信号ｘを平均した平均値ｈ1(図３中、破線で示す)と、サンプル入力信号ｘを複数回取得したサンプル入力値ｘｉの中央値である入力値Ｘ(図３中、太い実線で示す)との関係を示すグラフである。
図３から分るように、複数回のサンプル入力値ｘｉのうちの中央値を、制御に用いる真の入力値Ｘとすることにより、大きなノイズＮがサンプル入力信号ｘにのる場合、サンプル入力信号ｘの平均値ｈ１と比較しノイズＮの影響を受けることなく、制御を行うことができる。
【００２３】
＜＜頻度により修正したサンプル入力値ｘｉの平均値の導出＞＞
次に、マイコン３の制御に使用されるサンプル入力信号ｘの発生頻度によって修正したサンプル入力値ｘｉの平均値の導出について、説明する。
ここで、前記したように、サンプル入力信号ｘとは、センサ２の検出信号を入力インターフェース４のＡ／Ｄ変換回路でデジタル信号にサンプリングしたものであり、発生頻度により修正したサンプル入力値ｘｉの平均値の導出は、マイコン３における処理において行われるものである。
【００２４】
この処理は、サンプル入力信号ｘ、すなわちサンプル入力値ｘｉの発生頻度に応じて重み付けフィルタを設けるものであり、発生頻度の高いサンプル入力値ｘｉほど重み付けを大きくする一方、発生頻度の低いサンプル入力値ｘｉほど重み付けを小さくするものである。なお、発生頻度に応じた重みであれば、発生頻度の低いものの重みを変えず、つまり、発生頻度の低いものの重みを１とし、発生頻度に応じて重みを大きくしてもよいし、その逆にしてもよい。
【００２５】
図４、図５は、センサ２の検出信号をサンプリングしたサンプル入力信号ｘ (サンプル入力値ｘｉ)と、サンプル入力信号ｘ (サンプル入力値ｘｉ(ｉ＝０、１、…、ｎ))が発生する頻度ａとの関係を示したグラフであり、横軸にサンプル入力信号ｘ(サンプル入力値ｘｉ)をとり、縦軸に各サンプル入力信号ｘ(サンプル入力値ｘｉ)が発生する頻度ａをとっている。
図４、図５に示す各サンプル入力値ｘｉの頻度ａに応じた重み関数ａ0をそれぞれの対応するサンプル入力値ｘｉに換算し、制御に使用する真の入力値Ｘを求める。
すなわち、通常あり得るレベルのノイズに対して、特に大きなノイズの頻度は少ないので、頻度ａに応じて重み関数ａ0を設け、平均値を修正し制御に使用する入力値Ｘを求める。
【００２６】
センサ２の出力であるサンプル入力信号ｘを複数回取得したサンプル入力値ｘｉの頻度ａに応じた重み関数ａ0とすると、修正入力値ｙｉ＝ｘｉ×ａ0  となる。
０からｎ回前の修正入力値ｙｉ(ｉ＝０、１、…、ｎ)に対して、(４)式に示す平均化した値のＸ３を真の入力値Ｘとし、制御に使用する。なお、修正入力値ｙｉは、(ｎ＋１)個あるので、
【数１】
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この構成によれば、図４、図５に示すように、サンプル入力信号ｘを複数回取得したサンプル入力値ｘｉの頻度ａに基づいて修正した値ｙｉの平均値を真の入力値Ｘとすることにより、大きなノイズＮがサンプル入力信号ｘｉにのっている場合も、その頻度ａが少ないことから無視することができ、ノイズＮの影響を可及的に抑制できる。
【００２７】
＜＜効果＞＞
従って、センサ２からの出力のサンプル入力信号ｘを複数回取得したサンプル入力値ｘｉの中央値または頻度ａによる重み付けを用いた平均値に応じて制御を行い、或いは、該中央値または該平均値を用いて制御を行うことにより、ノイズの影響が除去された制御を行なうことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態の四輪車のＥＣＵの一部を示す図である。
【図２】実施形態のマイコンにおけるアクチェータ等の制御に使用されるサンプル入力値の中央値の導出フローを示す図である。
【図３】実施形態のサンプル入力信号に大きなノイズが発生した場合のサンプル入力信号の平均値と、サンプル入力信号を複数回取得したサンプル入力値の中央値である入力値との関係を示すグラフである。
【図４】実施形態のセンサの検出信号をサンプリングしたサンプル入力信号 (サンプル入力値)と、サンプル入力信号 (サンプル入力値)が発生する頻度との関係の１例を示したグラフである。
【図５】実施形態のセンサの検出信号をサンプリングしたサンプル入力信号 (サンプル入力値)と、サンプル入力信号 (サンプル入力値)が発生する頻度との関係の１例を示したグラフである。
【図６】(ａ)は、従来の大きなノイズがない場合のサンプル入力信号と該サンプル入力信号の平均値との関係を示すグラフであり、(ｂ)は、従来の大きなノイズが発生した場合のサンプル入力信号と該サンプル入力信号を平均して算出した平均値との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２９】
１…ＥＣＵ(制御装置)、
２…センサ
ａ…頻度(発生頻度)、
ａ0…重み関数(重み付け量)、
Ｘ…真の入力値(中央の値、重み付け量を付したサンプル出力値の平均値)
Ｘ１、Ｘ２…請求項１、３の中央の値、
Ｘ３…請求項２、４の重み付け量を付したサンプル出力値の平均値、
ｘ…サンプル入力信号(センサの出力値)
ｘi…サンプル入力値(サンプル出力値)
【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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