特開 2024-137521 車速推定装置、位置算出装置及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024137521

(43)【公開日】2024-10-07

(54)【発明の名称】車速推定装置、位置算出装置及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01P 21/02 20060101AFI20240927BHJP

【ＦＩ】

G01P21/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023049068

(22)【出願日】2023-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 徳祥

(72)【発明者】

【氏名】牧戸 知史

(72)【発明者】

【氏名】宮島 朗

(72)【発明者】

【氏名】吉沢 晨

(57)【要約】

【課題】車輪速センサを利用して算出された車両の速度を補正することで、実車速を高い精度で算出することができる車速推定装置、位置算出装置、及びプログラムを提供する。
【解決手段】車輪速センサにより車両の第１車速を算出する第１車速算出部と、測位衛星からの信号に基づき前記車両の第２車速を算出する第２車速算出部と、前記第１車速と前記第２車速との比と、前記第１車速との関係から、前記第１車速に応じたスケールファクタを推定するスケールファクタ推定部と、前記第１車速に前記スケールファクタを乗じて前記車両の実車速を推定する車速推定部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車輪速センサにより車両の第１車速を算出する第１車速算出部と、
測位衛星からの信号に基づき前記車両の第２車速を算出する第２車速算出部と、
前記第１車速と前記第２車速との比と、前記第１車速との関係から、前記第１車速に応じたスケールファクタを推定するスケールファクタ推定部と、
前記第１車速に前記スケールファクタを乗じて前記車両の実車速を推定する車速推定部と、
を備える車速推定装置。

【請求項2】

前記スケールファクタ推定部は、車両の速度域を複数に分けて、当該速度域毎にスケールファクタを推定する請求項１に記載の車速推定装置。

【請求項3】

前記第１車速から加速度を算出する加速度算出部を備え、
前記スケールファクタ推定部では、前記第１車速と前記第２車速の比と、前記第１車速及び前記加速度との関係から、第１車速に応じたスケールファクタを推定する、請求項１又は２に記載の車速推定装置。

【請求項4】

加速度センサにより車両の加速度を算出する加速度算出部を備え、
前記スケールファクタ推定部では、前記第１車速と前記第２車速の比と、前記第１車速及び前記加速度との関係から、前記第１車速及び前記加速度に応じたスケールファクタを推定する、請求項１又は２に記載の車速推定装置。

【請求項5】

加速度センサにより車両の加速度を算出する加速度算出部と、
前記加速度を積分することで速度が変化した量である速度変化分を算出する速度変化算出部とを備え、
前記スケールファクタ推定部は、前記加速度がしきい値以下の場合に、前記第１車速と前記第２車速との比と、前記第１車速との関係から、前記第１車速に応じたスケールファクタを推定し、
前記車速推定部では、前記加速度がしきい値以下の場合に前記第１車速に応じたスケールファクタに基づき前記実車速を推定し、前記加速度がしきい値を超える場合に当該加速度に基づく前記速度変化分を前記第１車速に加算することで前記実車速を推定する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車速推定装置。

【請求項6】

加速度センサにより車両の加速度を算出する加速度算出部と、
前記加速度に対する、前記スケールファクタ推定部により前記第１車速に応じて推定されたスケールファクタにより補正した前記第１車速と前記第２車速との差から、当該第１車速と当該第２車速との時刻ずれ量を算出する時刻ずれ算出部と、を備え、
前記スケールファクタ推定部は、前記加速度がしきい値以下の場合に、前記第１車速と前記第２車速との比と、前記第１車速との関係から、前記第１車速に応じたスケールファクタを推定し、
前記車速推定部では、前記加速度がしきい値以下の場合に前記第１車速に応じたスケールファクタに基づき前記実車速を推定し、前記加速度がしきい値を超える場合に、前記時刻ずれ量に対応する分、前記第１車速を参照する時刻をずらして前記実車速を出力する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車速推定装置。

【請求項7】

車両の実車速を推定する車速推定装置と、前記車速推定装置により推定された前記実車速から前記車両の位置を算出する位置算出装置であって、
前記車速推定装置は、
車輪速センサにより前記車両の第１車速を算出する第１車速算出部と、
測位衛星からの信号に基づき前記車両の第２車速を算出する第２車速算出部と、
前記第１車速と前記第２車速との比と、前記第１車速との関係から、前記第１車速に応じたスケールファクタを推定するスケールファクタ推定部と、
前記第１車速に前記スケールファクタを乗じて前記車両の実車速を推定する車速推定部と、を備える
位置算出装置。

【請求項8】

コンピュータを、
車輪速センサにより車両の第１車速を算出する第１車速算出部と、
測位衛星からの信号に基づき前記車両の第２車速を算出する第２車速算出部と、
前記第１車速と前記第２車速との比と、前記第１車速との関係から、前記第１車速に応じたスケールファクタを推定するスケールファクタ推定部と、
前記第１車速に前記スケールファクタを乗じて前記車両の実車速を推定する車速推定部と、して機能させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は車速推定装置、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、車輪速により算出される車両の速度とＧＰＳにより算出される車両の速度との差分と、車両の加速度との相関関係から、速度誤差を推定し、速度誤差により車輪速により算出される車両の速度を補正する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６４００４５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、車両の速度によって生じる誤差が異なることが知られており、特許文献１に記載の技術では、車両の速度によって誤差を補正することができず、推定される速度の精度が低かった。

【0005】

本発明は上記事実を考慮して成されたもので、車輪速センサを利用して算出された車両の速度を補正することで、実車速を高い精度で算出することができる車速推定装置、位置算出装置、及び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】

【0006】

第１の態様に係る車速推定装置は、車輪速センサにより車両の第１車速を算出する第１車速算出部と、測位衛星からの信号に基づき前記車両の第２車速を算出する第２車速算出部と、前記第１車速と前記第２車速との比と、前記第１車速との関係から、前記第１車速に応じたスケールファクタを推定するスケールファクタ推定部と、前記第１車速に前記スケールファクタを乗じて前記車両の実車速を推定する車速推定部と、を備える。

【0007】

第１の態様の車速推定装置によれば、車輪速センサを利用して算出された車両の速度を補正することで、実車速を高い精度で算出することができる車速推定装置を提供することが可能となる。

【0008】

第２の態様に係る車速推定装置は、前記スケールファクタ推定部は、車両の速度域を複数に分けて、当該速度域毎にスケールファクタを推定する。

【0009】

第２の態様の車速推定装置によれば、スケールファクタを第１車速毎に推定する場合に比べ、スケールファクタを推定する処理を簡略化することができる車速推定装置を提供することが可能となる。

【0010】

第３の態様に係る車速推定装置は、前記第１車速から加速度を算出する加速度算出部を備え、前記スケールファクタ推定部では、前記第１車速と前記第２車速の比と、前記第１車速及び前記加速度との関係から、第１車速に応じたスケールファクタを推定する。

【0011】

第３の態様の車速推定装置によれば、車両の加速度を用いて第１車速の誤差を補正しない場合に比べ、より精度よく実車速を算出することができる車速推定装置を提供することが可能となる。

【0012】

第４の態様に係る車速推定装置は、加速度センサにより車両の加速度を算出する加速度算出部を備え、前記スケールファクタ推定部では、前記第１車速と前記第２車速の比と、前記第１車速及び前記加速度との関係から、前記第１車速及び前記加速度に応じたスケールファクタを推定する。

【0013】

第４の態様の車速推定装置によれば、車両の加速度を用いて第１車速の誤差を補正しない場合に比べ、より精度よく実車速を算出することができる車速推定装置を提供することが可能となる。

【0014】

第５の態様に係る車速推定装置は、加速度センサにより車両の加速度を算出する加速度算出部と、前記加速度を積分することで速度が変化した量である速度変化分を算出する速度変化算出部とを備え、前記スケールファクタ推定部は、前記加速度がしきい値以下の場合に、前記第１車速と前記第２車速との比と、前記第１車速との関係から、前記第１車速に応じたスケールファクタを推定し、前記車速推定部では、前記加速度がしきい値以下の場合に前記第１車速に応じたスケールファクタに基づき前記実車速を推定し、前記加速度がしきい値を超える場合に当該加速度に基づく前記速度変化分を前記第１車速に加算することで前記実車速を推定する、ことを特徴とする。

【0015】

第５の態様の車速推定装置によれば、加速度が大きい場合であってもより精度よく実車速を算出することができる車速推定装置を提供することが可能となる。

【0016】

第６の態様に係る車速推定装置は、加速度センサにより車両の加速度を算出する加速度算出部と、前記加速度に対する、前記スケールファクタ推定部により前記第１車速に応じて推定されたスケールファクタにより補正した前記第１車速と前記第２車速との差から、当該第１車速と当該第２車速との時刻ずれ量を算出する時刻ずれ算出部と、を備え、前記スケールファクタ推定部は、前記加速度がしきい値以下の場合に、前記第１車速と前記第２車速との比と、前記第１車速との関係から、前記第１車速に応じたスケールファクタを推定し、前記車速推定部では、前記加速度がしきい値以下の場合に前記第１車速に応じたスケールファクタに基づき前記実車速を推定し、前記加速度がしきい値を超える場合に、前記時刻ずれ量に対応する分、前記第１車速を参照する時刻をずらして前記実車速を出力する、ことを特徴とする。

【0017】

第６の態様の車速推定装置によれば、加速度の大きさに関わらず、より精度よく実車速を算出することが可能となる。

【0018】

第７の態様に係る位置算出装置は、車両の実車速を推定する車速推定装置と、前記車速推定装置により推定された前記実車速から前記車両の位置を算出する位置算出装置であって、前記車速推定装置は、車輪速センサにより前記車両の第１車速を算出する第１車速算出部と、測位衛星からの信号に基づき前記車両の第２車速を算出する第２車速算出部と、前記第１車速と前記第２車速との比と、前記第１車速との関係から、前記第１車速に応じたスケールファクタを推定するスケールファクタ推定部と、前記第１車速に前記スケールファクタを乗じて前記車両の実車速を推定する車速推定部と、を備える。

【0019】

第７の態様に係る位置算出装置によれば、精度の高い車速に基づいて、精度の高い車両の位置を算出することができる位置算出装置を提供することが可能となる。

【0020】

第８の態様に係るプログラムは、コンピュータを、車輪速センサにより車両の第１車速を算出する第１車速算出部と、測位衛星からの信号に基づき前記車両の第２車速を算出する第２車速算出部と、前記第１車速と前記第２車速との比と、前記第１車速との関係から、前記第１車速に応じたスケールファクタを推定するスケールファクタ推定部と、前記第１車速に前記スケールファクタを乗じて前記車両の実車速を推定する車速推定部と、して機能させる。

【0021】

第８の態様のプログラムによれば、車輪速センサを利用して算出された車両の速度を補正することで、実車速を高い精度で算出することができるプログラムを提供することが可能となる。

【発明の効果】

【0022】

本発明は、車輪速センサを利用して算出された車両の速度を補正することで、実車速を高い精度で算出することができる、という効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】第１実施形態に係る車速推定システムの構成の一例を示したブロック図である。

【図2】第１実施形態に係る車速推定装置の概略ブロック図である。

【図3】第１実施形態に係る車輪速について、実車速と、スケールファクタとの関係を示す説明図である。

【図4】第１実施形態に係る車速推定装置の動作の流れの一例を説明するための説明図である。

【図5】第２実施形態に係る車速推定装置の動作の流れの一例を説明するための説明図である。

【図6】第３実施形態に係る車速推定システムの構成の一例を示したブロック図である。

【図7】第３実施形態に係る車速推定装置の動作の流れの一例を説明するための説明図である。

【図8】第４実施形態に係る車速推定システムの構成の一例を示したブロック図である。

【図9】第５実施形態に係る車速推定システムの構成の一例を示したブロック図である。

【図10】第６実施形態に係る車速推定システムの構成の一例を示したブロック図である。

【図11】第６実施形態に係る時刻ずれを説明するための説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、図面を参照して本実施形態の一例を詳細に説明する。

【0025】

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の車速推定システム１０のシステム構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る車速推定システム１０は、車輪速センサ５０、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機６０、車速推定装置１００、及び位置算出装置２００から構成されている。

【0026】

車輪速センサ５０は、車両に搭載され、単位時間あたりのタイヤの回転により発生するパルス数を検出する。そして、検出したパルス数を、第１車速算出部１１０に渡す。

【0027】

ＧＮＳＳ受信機６０は、測位衛星からの信号を受信する。そして、受信した信号を、第２車速算出部１２０に渡す。

【0028】

車速推定装置１００は、車両の速度を推定する装置である。また、車速推定装置１００は、車速を推定する車両に搭載されている。なお、車速推定装置１００は、構成の全てが車速を推定する車両に搭載されている場合に限定されず、車速推定装置１００の構成の一部を車両とネットワーク（図示せず）で接続されている他の装置が備えていてもよい。

【0029】

位置算出装置２００は、車速推定装置１００により推定された車両の車速を元に、車両の位置を算出する装置である。また、位置算出装置２００は、位置を算出する車両に搭載されている。なお、位置算出装置２００は、車両に搭載される場合に限定されず、車両とネットワーク（図示せず）で接続されている他の装置が備えていてもよい。また、位置算出装置２００は、車速推定装置１００とは別の装置として設けられる場合に限定されず、その機能を車速推定装置１００が備えてもよい。

【0030】

図１に示す構成の車速推定装置１００及び位置算出装置２００は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述する各処理ルーチンを実行するためのプログラム及び各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータで構成することができる。車速推定装置１００及び位置算出装置２００は、基本的には一般的なコンピュータ構成であるため、車速推定装置１００を代表として説明する。

【0031】

図２は、車速推定装置１００のハードウェア構成を示すブロック図である。

【0032】

図２に示すように、車速推定装置１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０３、ストレージ１０４、入力部１０５、表示部１０６、通信部１０７を有する。各構成は、バス１０８を介して相互に通信可能に接続されている。

【0033】

ＣＰＵ１０１は、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２又はストレージ１０４からプログラムを読み出し、ＲＡＭ１０３を作業領域としてプログラムを実行する。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２又はストレージ１０４に記録されているプログラムにしたがって、上記各構成の制御及び各種の演算処理を行う。本実施形態では、ＲＯＭ１０２又はストレージ１０４には、プログラムが格納されている。

【0034】

ＲＯＭ１０２は、各種プログラム及び各種データを格納する。ＲＡＭ１０３は、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。ストレージ１０４は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、又はＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム、及び各種データを格納する。

【0035】

入力部１０５は、マウス等のポインティングデバイス、及びキーボードを含み、各種の入力を行うために使用される。

【0036】

表示部１０６は、例えば、液晶ディスプレイである。表示部１０６は、ＣＰＵ１０１の制御に基づき各種の情報を表示する。また、表示部１０６は、タッチパネル方式を採用して、入力部１０５として機能してもよい。

【0037】

通信部１０７は、車輪速センサ５０、ＧＮＳＳ受信機６０、位置算出装置２００等と通信するためのものである。

【0038】

車速推定装置１００は、上記のハードウェア資源を用いて、各種の機能を実現する。車速推定装置１００が実現する機能構成について図１を用いて説明する。車速推定装置１００は、機能的には、図１に示されるように、第１車速算出部１１０、第２車速算出部１２０、スケールファクタ推定部１３０、及び車速推定部１４０を含む。

【0039】

第１車速算出部１１０は、車輪速センサ５０で検出したタイヤのパルス数とタイヤの周長とから車両の第１車速（以下、「車輪速」ともいう。）を算出する。そして、算出した車輪速をスケールファクタ推定部１３０と車速推定部１４０とに渡す。

【0040】

第２車速算出部１２０は、ＧＮＳＳ受信機６０で受信した測位衛星からの信号に基づいて車両の第２車速（以下、「ＧＮＳＳ速度」ともいう。）を算出する。そして、算出したＧＮＳＳ速度をスケールファクタ推定部１３０に渡す。ここで、測位衛星からの信号に基づいて算出されるＧＮＳＳ速度は、車輪速に比べ、精度が高い。すなわち、測位衛星からの信号に基づいて算出されるＧＮＳＳ速度は、車両から測位衛星の可視状態や、建物などの車両の周辺環境の影響を受けやすいが、ドップラー情報から求めた車速は、オフセット成分が小さく精度が高いことが知られている。

【0041】

スケールファクタ推定部１３０は、車輪速とＧＮＳＳ速度との比（ＧＮＳＳ速度／車輪速：分子がＧＮＳＳ速度で、分母が車輪速）と、車輪速との関係から、車輪速に応じたスケールファクタを推定する。具体的には、車輪速とＧＮＳＳ速度との比を算出し、算出された比を図３に示す車輪速との関係から補正することで、スケールファクタを推定する。ここで、図３は、車輪速について、実車速と、スケールファクタとの関係を示す説明図である。図３の実速度は、計測器で測定した車両の速度の正しい値である。また、図３中の点が車輪速で、直線が推定されたスケールファクタである。そして、図３からは、実車速が早くなるほど、車輪速とのスケールファクタを大きくする。すなわち、車輪速が早くなるほど、実速度との差が大きくなるため、スケールファクタも大きくする必要があることが分かる。ここで、スケールファクタの推定は、最小二乗法を用いて算出した車輪速と実車速の関係などにより行われるが、これに限定されない。かかる図３に示す直線を元に傾きと軸との接点とを一次式にしたスケールファクタの関数を作成する。そして、車輪速をかかる関数に入れることでスケールファクタを推定する。なお、車輪速をタイヤの半径の変化を考慮して当該車輪速の速度に応じた補正をしてから、車輪速とＧＮＳＳ速度との比を算出することでスケールファクタを推定してもよい。また、スケールファクタの関数は一次式に限定されない。

【0042】

ここで、誤差が生じる原因について説明する。タイヤの半径は、タイヤの種類、空気圧、摩耗率などで変わるため、車両に装着されているタイヤの状態からスケールファクタを推定し、車両の実速度を算出している。しかし、タイヤの半径は、遠心力や温度（空気圧）が変化することなどにより、走行中の車両の速度によって変化することが知られている。そのため、速度が速くなるほど車輪速と実車速との誤差が大きくなる。すなわち、例えば、低速域を想定したスケールファクタを高速域で使い続けると、車両の位置誤差が車両後方向へ継続的に発生することになり、位置誤差が増加する。したがって、走行中の車両の速度に応じてスケールファクタを推定することで、車両の実速度の算出の精度を高くすることが可能となる。

【0043】

車速推定部１４０は、車輪速にスケールファクタを乗じて車両の実車速を推定する。

【0044】

車両の実車速の算出について具体例を挙げて説明する。例えば、車輪速が２５ｍ／ｓ、ＧＮＳＳ速度が２６ｍ／ｓの場合は、車輪速とＧＮＳＳ速度との比は１．０４となる。スケールファクタの関数から、２５ｍ／ｓの時の車輪速スケールファクタが、例えば０．９９８の場合は、車輪速とＧＮＳＳ速度との比を車輪速スケールファクタで補正すると１．０４×０．９９８＝１．０３７９２となる。かかる値がスケールファクタ推定部１３０により推定されるスケールファクタとなる。スケールファクタを車輪速２５ｍ／ｓに乗算すると２５ｍ／ｓ×１．０７６７６＝２５．９４８となる。かかる値が車速推定部１４０で推定される実車速となる。

【0045】

位置算出装置２００は、車速推定装置１００により算出された実車速に基づき車両の位置を算出する。すなわち、車輪速を利用して車両の速度を算出する推測航法において、車輪速でどこまで進んだかで車両の道のり方向の位置を算出する。

【0046】

つぎに、車速推定装置１００の作用について説明する。

【0047】

図４は、第１実施形態の車速推定装置１００のＣＰＵ１０１による動作の流れの一例を示す説明図である。

【0048】

まず、ステップＳ１００において、第１車速算出部１１０が車輪速センサ５０から受信したタイヤのパルス数とタイヤの周長とから車両の車輪速を算出し、第２車速算出部１２０がＧＮＳＳ受信機６０で受信した測位衛星からの信号に基づいて車両のＧＮＳＳ速度を算出する。そして、次のステップＳ１０２に進む。

【0049】

ステップＳ１０２において、第２車速算出部１２０がＧＮＳＳ速度の有効性を判定する。例えば、ＤＯＰ（Ｄｉｌｕｔｉｏｎ Ｏｆ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）や残差などからＧＮＳＳ速度の精度を判定する。ＧＮＳＳ速度が有効であると判定した場合は、次のステップＳ１０４に進む。一方、ＧＮＳＳ速度が有効であると判定しない場合は、再度、上述したステップＳ１００に戻る。

【0050】

ステップＳ１０４において、第１車速算出部１１０が車輪速の有効性を判定する。例えば、加速度がしきい値以下であることや、車輪速がしきい値以上であるかを判定する。加速度がしきい値を超える場合や、車輪速がしきい値未満の場合は、車輪速が有効であると判定しない。車輪速が有効であると判定した場合は、次のステップＳ１０６に進む。一方、車輪速が有効であると判定しない場合は、再度、上述したステップＳ１００に戻る。

【0051】

ステップＳ１０６において、車輪速とＧＮＳＳ速度との比や、上述したスケールファクタの関数を推定又は更新する。そして、次のステップＳ１０８に進む。

【0052】

ステップＳ１０８において、車輪速からスケールファクタの関数を用いてスケールファクタを推定する。そして、次のステップＳ１１０に進む。

【0053】

ステップＳ１１０において、車輪速にスケールファクタを乗じて車両の実車速を推定する。そして、かかる処理を繰り返す。

【0054】

なお、かかる処理は、常時繰り替えされてもよいし、又、様々な契機で開始されてもよい。

【0055】

以上説明したように、本実施形態によれば、車輪速センサ５０を利用して算出された車両の速度を補正することで、実車速を高い精度で算出することができる。すなわち、車両の速度によって変動するタイヤの半径の変化を考慮に入れて精度の高い実車速を算出することができる。そして、算出した精度の高い実車速を元に車両の位置を算出することができる。

【0056】

［第２実施形態］
つぎに、第２実施形態について図５を用いて説明する。
上述した第１実施形態では、スケールファクタ推定部１３０が車輪速毎にスケールファクタを推定しているが、第２実施形態では、スケールファクタ推定部１３０が、速度域毎にスケールファクタを推定する点で異なっている。なお、上述した第１実施形態と異なる部分を中心に説明し、重複する部分については説明を簡略又は省略する。

【0057】

スケールファクタ推定部１３０は、複数に分割された速度域におけるスケールファクタを推定する。例えば、図示しないが、速度域を３つ、０ｍ／ｓ以上１０ｍ／ｓ未満の低速域、１０ｍ／ｓ以上２０ｍ／ｓ未満の中速域、２０ｍ／ｓ以上の高速域に分割する。そして、スケールファクタ推定部１３０は、各速度域の１つの速度におけるスケールファクタを推定する。ここで、１つの速度は、各速度域の中心点などが含まれる。各速度域のスケールファクタを近似直線で結び、当該近似直線を元にスケールファクタの関数を作成する。そして、様々な車輪速からスケールファクタを推定可能にする。なお、速度域は３つに分割される場合に限定されず、２以上であればよい。

【0058】

つぎに、車速推定装置１００の作用について説明する。

【0059】

図５は、第２実施形態の車速推定装置１００のＣＰＵ１０１による動作の流れの一例を示す説明図である。

【0060】

まず、ステップＳ２００において、第１車速算出部１１０が車輪速センサ５０から受信したタイヤのパルス数とタイヤの周長とから車両の車輪速を算出し、第２車速算出部１２０がＧＮＳＳ受信機６０で受信した測位衛星からの信号に基づいて車両のＧＮＳＳ速度を算出する。そして、次のステップＳ２０２に進む。

【0061】

ステップＳ２０２において、第２車速算出部１２０がＧＮＳＳ速度の有効性を判定する。例えば、ＤＯＰ（Ｄｉｌｕｔｉｏｎ Ｏｆ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）や残差などからＧＮＳＳ速度の精度を判定する。ＧＮＳＳ速度が有効であると判定した場合は、次のステップＳ２０４に進む。一方、ＧＮＳＳ速度が有効であると判定しない場合は、再度、上述したステップＳ２００に戻る。

【0062】

ステップＳ２０４において、第１車速算出部１１０が車輪速の有効性を判定する。例えば、加速度がしきい値以下であることや、車輪速がしきい値以上であるかを判定する。加速度がしきい値を超える場合や、車輪速がしきい値未満の場合は、車輪速が有効であると判定しない。車輪速が有効であると判定した場合は、次のステップＳ２０６に進む。一方、車輪速が有効であると判定しない場合は、再度、上述したステップＳ２００に戻る。

【0063】

ステップＳ２０６において、上述したステップＳ２００で算出した車輪速毎に、低速域、中速域又は高速域に処理を分岐する。そして、それぞれステップＳ２０８、ステップＳ２１０又はステップＳ２１２に進む。

【0064】

ステップＳ２０８、ステップＳ２１０及びステップＳ２１２では、車輪速とＧＮＳＳ速度との比を推定又は更新する。そして、次のステップＳ２１４に進む。

【0065】

ステップＳ２１４において、スケールファクタの関数を推定又は更新する。そして、次のステップＳ２１６に進む。

【0066】

ステップＳ２１６において、車輪速からスケールファクタの関数を用いてスケールファクタを推定する。そして、次のステップＳ２１８に進む。

【0067】

ステップＳ２１８において、車輪速にスケールファクタを乗じて車両の実車速を推定する。そして、かかる処理を繰り返す。

【0068】

本実施形態では、このように構成することで、スケールファクタを車輪速毎に推定する場合に比べ、スケールファクタを推定する処理を簡略化することが可能となる。

【0069】

［第３実施形態］
つぎに、第３実施形態について図６及び図７を用いて説明する。

【0070】

上述した第１実施形態では、スケールファクタ推定部１３０がスケールファクタの推定に車両の加速度（前後加速度）を考慮していないが、第３実施形態では、スケールファクタ推定部１３０が、加速度を考慮してスケールファクタを推定する点で異なっている。なお、上述した第１実施形態と異なる部分を中心に説明し、重複する部分については説明を簡略又は省略する。

【0071】

車速推定装置１００は、機能的には、図６に示すように、加速度算出部１５０を含む。

【0072】

加速度算出部１５０は、車輪速から加速度（前後加速度）を算出する。加速度の算出は、既知の技術を用いて行われる。例えば、車輪速の時差分あるいは時系列データから速度変化の傾きを推定することで算出する。

【0073】

スケールファクタ推定部１３０では、車輪速とＧＮＳＳ速度の比と、車輪速及び加速度との関係から、車輪速に応じたスケールファクタを推定する。ここで、車輪速の誤差は加速度に比例して負の相関を有している。すなわち、加速度が大きくなると誤差が大きくなる。また、誤差は車輪速に比例して変化する。すなわち、そこで、スケールファクタ推定部１３０は、以下の式によって車輪速の誤差を推定する。そして、加速度によって生じる誤差を補正した補正後の車輪速でスケールファクタを推定する。

【0074】

【数1】

【数2】

【0075】

ここで、Ｖ１は補正前の車速パルス速度であり、ｘは車両の加速度であり、αは係数である。また、ｅは車輪速の誤差の推定値であり、α_Ｅは係数αの推定値である。推定値α_Ｅは、例えば、式（１）に最小二乗法を適用して推定される。最小二乗法を用いることにより、推定値α_Ｅを求めるための処理時間を短くすることができる。かかる誤差の推定値を車輪速から減算することで補正後の車輪速が算出される。

【0076】

ここで、加速度に依存して誤差が生じる原因について説明する。タイヤの半径は、車両の加速又は減速時には、タイヤ荷重やスリップ率の変化などにより変動することが知られている。そのため、加速度によって車輪速と実車速との差がでてくる。また、タイヤの半径が変動しなくても、車輪速と実車速（誤差推定の場合は参照するＧＮＳＳ速度を実車速とみなす）との間で時刻ずれが起きている場合、速度が変化するタイミングがずれるため、見かけ上、加速度に比例した速度誤差が生じる。そのため、加速度を想定していないで推定されたスケールファクタを用いるよりも、想定して推定されたスケールファクタを用いた方が実車速の算出の精度を高くすることが可能となる。

【0077】

つぎに、車速推定装置１００の作用について説明する。

【0078】

図７は、第３実施形態の車速推定装置１００の動作の流れの一例を示す説明図である。

【0079】

まず、ステップＳ３００において、第１車速算出部１１０が車輪速センサ５０から受信したタイヤのパルス数とタイヤの周長とから車両の車輪速を算出し、第２車速算出部１２０がＧＮＳＳ受信機６０で受信した測位衛星からの信号に基づいて車両のＧＮＳＳ速度を算出する。そして、次のステップＳ３０２に進む。

【0080】

ステップＳ３０２において、加速度算出部１５０が車輪速から加速度を算出する。そして、次のステップＳ３０４に進む。

【0081】

ステップＳ３０４において、第２車速算出部１２０がＧＮＳＳ速度の有効性を判定する。例えば、ＤＯＰ（Ｄｉｌｕｔｉｏｎ Ｏｆ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）や残差などからＧＮＳＳ速度の精度を判定する。ＧＮＳＳ速度が有効であると判定した場合は、次のステップＳ３０６に進む。一方、ＧＮＳＳ速度が有効であると判定しない場合は、再度、上述したステップＳ３００に戻る。

【0082】

ステップＳ３０６において、第１車速算出部１１０が車輪速の有効性を判定する。例えば、加速度がしきい値以下であることや、車輪速がしきい値以上であるかを判定する。加速度がしきい値を超える場合や、車輪速がしきい値未満の場合は、車輪速が有効であると判定しない。車輪速が有効であると判定した場合は、次のステップＳ３０８に進む。一方、車輪速が有効であると判定しない場合は、再度、上述したステップＳ３００に戻る。

【0083】

ステップＳ３０８において、車輪速とＧＮＳＳ速度との比や、上述したスケールファクタの関数を推定又は更新する。そして、次のステップＳ３１０に進む。

【0084】

ステップＳ３１０において、車輪速からスケールファクタの関数を用いてスケールファクタを推定する。そして、次のステップＳ３１２に進む。

【0085】

ステップＳ３１２において、車輪速にスケールファクタを乗じて車両の実車速を推定する。そして、かかる処理を繰り返す。

【0086】

本実施形態では、このように構成することにより、より精度よく実車速を算出することが可能となる。すなわち、車両が加速又は減速することにより、車輪速センサ５０のパルス数を元にした車輪速に誤差が生じることが分かっているが、誤差を補正してスケールファクタを推定することで、誤差を補正しない場合に比べ、より精度よく実車速を算出することができる。

【0087】

［第４実施形態］
つぎに、第４実施形態について図８を用いて説明する。
上述した第３実施形態では、加速度算出部１５０が加速度を推定していたが、第４実施形態では、加速度センサを用いて加速度を算出する点で異なっている。なお、上述した第１実施形態と異なる部分を中心に説明し、重複する部分については説明を簡略又は省略する。

【0088】

車速推定システム１０は、さらに、加速度センサ７０を備える。

【0089】

加速度センサ７０は、車両に搭載され、車両の加速度（前後加速度）を検出する。そして、検出した加速度を加速度算出部１５０に渡す。

【0090】

加速度算出部１５０は、加速度センサ７０で検出した加速度（前後加速度）を取得する。

【0091】

スケールファクタ推定部１３０では、上述した第３実施形態と同様に、車輪速とＧＮＳＳ速度の比と、車輪速及び加速度との関係から、車輪速に応じたスケールファクタを推定する。

【0092】

［第５実施形態］
つぎに、第５実施形態について図９を用いて説明する。
上述した第３実施形態や第４実施形態では、加速度を考慮してスケールファクタを推定しているが、第５実施形態では、加速度がしきい値以下の場合は、第１実施形態と同様にスケールファクタを推定して実車速を推定するが、しきい値を超える場合は、スケールファクタを用いずに、加速度による速度変化分から実車速を推定する点で異なっている。なお、上述した実施形態と異なる部分を中心に説明し、重複する部分については説明を簡略又は省略する。

【0093】

車速推定装置１００は、機能的には、図９に示すように、速度変化算出部１６０を含む。

【0094】

速度変化算出部１６０は、加速度を積分することで速度が変化した量である速度変化分を算出する。

【0095】

スケールファクタ推定部１３０は、加速度算出部１５０により算出した加速度がしきい値以下の場合に、上述した第１実施形態と同様、車輪速とＧＮＳＳ速度との比と、車輪速との関係から、車輪速に応じたスケールファクタを推定する。すなわち、加速度が小さい場合は加速度を無視してスケールファクタを推定し、加速度が大きい場合はスケールファクタを推定しない。ここで、加速度のしきい値は、概ね定速走行と見なせるほど加速度が小さい値であることが望ましい。

【0096】

車速推定部１４０では、加速度がしきい値以下の場合にスケールファクタ推定部１３０が推定した車輪速に応じたスケールファクタに基づき実車速を推定する。すなわち、無視できるほど小さい加速度の場合は、第１実施形態と同様、スケールファクタを用いて実車速を推定する。

【0097】

また、車速推定部１４０は、加速度がしきい値を超える場合に当該加速度に基づく速度変化分を車輪速に加算することで実車速を推定する。すなわち、加速度がしきい値を超えた場合のスケールファクタに基づいて推定した実車速を初期値として、速度変化分を加算することで車速を推定する。

【0098】

本実施形態では、このように構成することにより、加速度が大きい場合であってもより精度よく実車速を算出することが可能となる。

【0099】

［第６実施形態］
つぎに、第６実施形態について図１０及び図１１を用いて説明する。
第６実施形態では、加速度がしきい値以下の場合は、第１実施形態と同様に速度を考慮してスケールファクタを推定して実車速を推定するが、しきい値を超える場合は、車輪速とＧＮＳＳ速度の時刻ずれの大きさを推定して、車輪速を参照する時刻を補正する点で異なっている。なお、上述した実施形態と異なる部分を中心に説明し、重複する部分については説明を簡略又は省略する。

【0100】

車速推定装置１００は、機能的には、図１０に示すように、時刻ずれ算出部１７０を含む。

【0101】

時刻ずれ算出部１７０は、加速度に対する、速度に応じたスケールファクタにより補正した車輪速とＧＮＳＳ速度との差から、車輪速とＧＮＳＳ速度との時刻ずれ量を算出する。

【0102】

スケールファクタ推定部１３０は、第５実施形態と同様である。

【0103】

車速推定部１４０では、スケールファクタ推定部１３０が推定した車輪速に応じたスケールファクタに基づき実車速を推定する。また、図１１に示すように、時刻ｔ０の時の車速として、時刻ずれ算出部１７０が推定した時刻ずれ量に対応する分、車輪速を参照する時刻をずらして実車速を出力する。

【0104】

ここで、時刻ずれが生じる原因について説明する。車輪速とＧＮＳＳ速度とが誤差がなく全く同じ速度とした場合でも、車輪速センサ５０やＧＮＳＳ受信機６０内の処理遅延等により両者の間に時刻ずれが発生する場合がある。一般にＧＮＳＳ速度には元々ＧＮＳＳが持つ高精度な時刻情報が付与されている。一方で、車輪速センサ５０、加速度センサ７０には時刻情報が付与されていないため、処理を行うためのセンサ遅延等を考慮して時刻情報を付与する。そのため、ＧＮＳＳ速度とは僅かではあるが時刻ずれが発生する可能性がある。

【0105】

図１１に、速度に応じたスケールファクタで補正した車輪速とＧＮＳＳ速度との間に時刻ずれがある場合の、加速度に対する速度誤差についての関係を示す。図１１（Ａ）は、車輪速が遅れの場合であり、図１１（Ｂ）は、車輪速が進みの場合である。図１１に示すように、時刻ずれの大きさをΔＴとした場合、ΔＴが十分小さく加速度ｘが一定値と見なせる時には、速度誤差はΔＴ・ｘとなる。そして、時刻ずれの進み又は遅れでΔＴの正負が変わり、速度誤差の傾きはΔＴに比例する（図１１（Ａ）右図及び図１１（Ｂ）右図の実線参照）。ここで、図１１（Ａ）の右図及び図１１（Ｂ）の右図の実線は、時刻ずれのある場合の「加速度に対する速度誤差」を表している。また、破線は、ΔＴ前もしくは後の車輪速を使用した場合の「加速度に対する速度誤差」を示している。なお、ΔＴの間に加速度が一定値と見なせないほど変化する場合は、速度誤差はΔＴ・ｘではなく、ΔＴの時間区間で加速度を積分した量に対応する。

【0106】

時刻ずれの大きさΔＴの算出については、以下の手順で求められる。
まず、スケールファクタ推定部１３０が、上述した第５実施形態と同様に、加速度がしきい値以下の場合にのみ、速度に応じたスケールファクタを推定する。次に、時刻ずれ算出部１７０は、加速度がしきい値を超える場合に、速度誤差あるいはスケールファクタが正負のどちらに変化するかを観測し、最小二乗法を適用することで加速度に対する傾きを求める。この傾きが時刻ずれの大きさΔＴとなる。また、傾きの正負が時刻ずれの進み又は遅れに対応する。

【0107】

ここで加速度に応じた誤差を直接スケールファクタの変化に反映させて速度を推定すると、第３・４実施形態と同様になる。一方、第６実施形態では、時刻ずれの大きさΔＴを求めて、時刻ずれを補正することで、結果的に加速度に依存する誤差が低減される点が異なる。

【0108】

図１１では、現在参照しているＧＮＳＳ速度の時刻をｔ０で示してあり、車輪速の時刻がΔＴだけずれている場合である。図１１（Ａ）では、車輪速が遅れているため、時刻ｔ０のＧＮＳＳ速度と同じ時刻の速度としては、ΔＴだけ後の車輪速を時刻ｔ０における車輪速として参照すれば良い。また、図１１（Ｂ）では、車輪速が進んでいるため、ΔＴだけ前の車輪速を同様に時刻ｔ０における車輪速として参照すれば良い。
また、参照する時刻をずらす時間区間において加速度を積分して元の車輪速に加算すれば、参照時刻をずらすのと同様の効果が得られる。

【0109】

本実施形態では、このように構成することにより、加速度の大きさに関わらず、より精度よく実車速を算出することが可能となる。

【0110】

なお、時刻ずれの補正については、車輪速を参照する時刻を直接ずらしても良いし、時刻ずれの時間区間において加速度を積分して得られる速度変化量を加算して車速を推定しても、同様の効果が得られる。

【0111】

以上、実施形態に係る車速推定装置１００及び位置算出装置２００を例示して説明した。実施形態は、車速推定装置１００及び位置算出装置２００が備える各部の機能をコンピュータに実行させるためのプログラムの形態とされてもよい。実施形態は、これらのプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な非一時的記憶媒体の形態とされてもよい。

【0112】

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。

【0113】

また、上記実施形態で説明したプログラムの処理の流れも、一例である。したがって、上記実施形態においては、主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。

【0114】

また、上記実施形態では、プログラムを実行することにより、実施形態に係る処理がコンピュータを利用してソフトウェア構成により実現される場合について説明したが、これに限らない。実施形態は、例えば、ハードウェア構成や、ハードウェア構成とソフトウェア構成との組み合わせによって実現されてもよい。

【符号の説明】

【0115】

１０ 車速推定システム
５０ 車輪速センサ
６０ ＧＮＳＳ受信機
１００ 車速推定装置
１１０ 第１車速算出部
１２０ 第２車速算出部
１３０ スケールファクタ推定部
１４０ 車速推定部
２００ 位置算出装置
７０ 加速度センサ
１５０ 加速度算出部
１６０ 速度変化算出部
１７０ 時刻ずれ算出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】