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(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】P2024092397
(43)【公開日】2024-07-08
(54)【発明の名称】移動体速度推定装置及び移動体速度推定プログラム
(51)【国際特許分類】
G01P 3/56 20060101AFI20240701BHJP
G01P 7/00 20060101ALI20240701BHJP
【ＦＩ】
G01P3/56 Z
G01P7/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022208298
(22)【出願日】2022-12-26
(71)【出願人】
【識別番号】318006365
【氏名又は名称】ＪＲＣモビリティ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100119677
【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 賢治
(74)【代理人】
【識別番号】100160495
【弁理士】
【氏名又は名称】畑 雅明
(74)【代理人】
【識別番号】100173716
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 真理
(74)【代理人】
【識別番号】100115794
【弁理士】
【氏名又は名称】今下 勝博
(72)【発明者】
【氏名】飯島 一貴
(57)【要約】
【課題】本開示は、移動体の走行状態によらず、車速パルス発生器及び加速度センサを用いて、移動体の速度を高精度に推定することを目的とする。
【解決手段】本開示は、移動体が発進し加速する段階において、（１）車速パルス信号に基づく移動体の速度及び／又は加速度センサ２が計測した移動体の加速度の時間積分値が、予め設定された所定速度以上となる前では、加速度センサ２が計測した移動体の加速度の時間積分値を移動体の速度として選択し、（２）車速パルス信号に基づく移動体の速度及び／又は加速度センサ２が計測した移動体の加速度の時間積分値が、予め設定された所定速度以上となった後では、車速パルス信号に基づく移動体の速度を移動体の速度として選択する移動体速度選択部３２を備える移動体速度推定装置３である。
【選択図】図３
【解決手段】本開示は、移動体が発進し加速する段階において、（１）車速パルス信号に基づく移動体の速度及び／又は加速度センサ２が計測した移動体の加速度の時間積分値が、予め設定された所定速度以上となる前では、加速度センサ２が計測した移動体の加速度の時間積分値を移動体の速度として選択し、（２）車速パルス信号に基づく移動体の速度及び／又は加速度センサ２が計測した移動体の加速度の時間積分値が、予め設定された所定速度以上となった後では、車速パルス信号に基づく移動体の速度を移動体の速度として選択する移動体速度選択部３２を備える移動体速度推定装置３である。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
移動体に搭載される車速パルス発生器が出力した車速パルス信号に基づいて、前記移動体の速度を計算し、前記移動体に搭載され前記移動体の加速度を計測する加速度センサから、前記移動体の加速度の情報を取得する移動体データ取得部と、
前記移動体が発進し加速する段階において、（１）前記車速パルス信号に基づく前記移動体の速度及び／又は前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度の時間積分値が、予め設定された所定速度以上となる前では、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度の時間積分値を前記移動体の速度として選択し、（２）前記車速パルス信号に基づく前記移動体の速度及び／又は前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度の時間積分値が、予め設定された前記所定速度以上となった後では、前記車速パルス信号に基づく前記移動体の速度を前記移動体の速度として選択する移動体速度選択部と、
を備えることを特徴とする移動体速度推定装置。
前記移動体が発進し加速する段階において、（１）前記車速パルス信号に基づく前記移動体の速度及び／又は前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度の時間積分値が、予め設定された所定速度以上となる前では、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度の時間積分値を前記移動体の速度として選択し、（２）前記車速パルス信号に基づく前記移動体の速度及び／又は前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度の時間積分値が、予め設定された前記所定速度以上となった後では、前記車速パルス信号に基づく前記移動体の速度を前記移動体の速度として選択する移動体速度選択部と、
を備えることを特徴とする移動体速度推定装置。
【請求項2】
前記移動体が発進する前に停止している段階において、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度の所定期間平均値に基づいて、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度のオフセット値を設定する加速度オフセット設定部、をさらに備え、
前記移動体速度選択部は、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度から、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度のオフセット値を除去し、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度の時間積分値を前記移動体の速度として選択する
ことを特徴とする、請求項１に記載の移動体速度推定装置。
前記移動体速度選択部は、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度から、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度のオフセット値を除去し、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度の時間積分値を前記移動体の速度として選択する
ことを特徴とする、請求項１に記載の移動体速度推定装置。
【請求項3】
移動体に搭載される車速パルス発生器が出力した車速パルス信号に基づいて、前記移動体の速度を計算し、前記移動体に搭載され前記移動体の加速度を計測する加速度センサから、前記移動体の加速度の情報を取得する移動体データ取得部と、
前記移動体が減速し停止する段階において、（１）前記車速パルス信号に基づく前記移動体の速度及び／又は前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度の時間積分値が、予め設定された所定速度以下となる前では、前記車速パルス信号に基づく前記移動体の速度を前記移動体の速度として選択し、（２）前記車速パルス信号に基づく前記移動体の速度及び／又は前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度の時間積分値が、予め設定された前記所定速度以下となった後では、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度の時間積分値を前記移動体の速度として選択する移動体速度選択部と、
を備えることを特徴とする移動体速度推定装置。
前記移動体が減速し停止する段階において、（１）前記車速パルス信号に基づく前記移動体の速度及び／又は前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度の時間積分値が、予め設定された所定速度以下となる前では、前記車速パルス信号に基づく前記移動体の速度を前記移動体の速度として選択し、（２）前記車速パルス信号に基づく前記移動体の速度及び／又は前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度の時間積分値が、予め設定された前記所定速度以下となった後では、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度の時間積分値を前記移動体の速度として選択する移動体速度選択部と、
を備えることを特徴とする移動体速度推定装置。
【請求項4】
前記移動体が前記所定速度を超える速度で走行している段階において、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度の所定期間平均値と、前記車速パルス信号に基づく前記移動体の速度の時間微分値と、に基づいて、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度のオフセット値を設定する加速度オフセット設定部、をさらに備え、
前記移動体速度選択部は、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度から、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度のオフセット値を除去し、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度の時間積分値を前記移動体の速度として選択する
ことを特徴とする、請求項３に記載の移動体速度推定装置。
前記移動体速度選択部は、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度から、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度のオフセット値を除去し、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度の時間積分値を前記移動体の速度として選択する
ことを特徴とする、請求項３に記載の移動体速度推定装置。
【請求項5】
請求項１から４のいずれかに記載の移動体速度推定装置が備える各処理部が行なう各処理ステップを、コンピュータに実行させるための移動体速度推定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、移動体の速度を推定する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
移動体の速度を計測する技術が、特許文献１、２等に開示されている。特許文献１では、移動体に搭載される車速パルス発生器を用いて、車速パルス信号の周波数に基づいて、移動体の速度を計測する。特許文献２では、移動体に搭載される加速度センサを用いて、移動体の加速度の時間積分値に基づいて、移動体の速度を計測する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第６４００４５０号公報
【特許文献2】特許第６００３１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来技術の車速パルス発生器を用いた速度計測の問題点を説明する。図１は、移動体が発進し低速域から中高速域へと加速する段階において、車速パルス発生器が出力する車速パルスを用いて計算した移動体の速度の時間変化である。図１には車両の挙動が分かるように、加速度センサにより同時取得した移動体の加速度も併せて示している。車速パルス信号に基づく速度計算の方法は、一般にパルスとパルスの時間間隔を計測することでパルスの周波数を計算し、パルスの周波数に基づいて移動体の速度を計算する。
【0005】
移動体が発進する段階において、車速パルス信号に基づく移動体の速度は、出力遅延が生じている。また、移動体が低速域で加速する段階において、車速パルス信号に基づく移動体の速度は、分解能が低くなっている。これは、車速パルス信号の間隔が疎であり、次の車速パルス信号が検出されるまでの時間の分だけ、車速パルス信号の周波数算出に遅延が生じるためである。移動体が中高速域で走行する段階において、車速パルス信号に基づく移動体の速度は、出力遅延が生じておらず、分解能が高くなっている。これは、移動体の速度が上がるにつれて車速パルス信号の間隔が密になることで、次の車速パルス信号が検出されるまでの時間が短くなり、車速パルス信号の周波数算出に遅延がほぼ生じないためである。
【0006】
従来技術の加速度センサを用いた速度計測の問題点を説明する。図２は、移動体が発進し低速域から中高速域へと加速する段階において、加速度センサを用いて、移動体の加速度を計測し、加速度を積分することで計算した移動体の速度の時間変化である。図２には比較のため、車速パルス信号に基づいて計算された移動体の速度も併せて示している。加速度センサを用いた速度計算は、車速パルス信号のように周波数を計算する必要はないが、計測した加速度にはバイアス成分が含まれており、この加速度を積分して得られる速度にもバイアス成分が含まれ、多くの場合において速度誤差の要因となる。
【0007】
移動体が発進し低速域で加速する段階において、加速度センサに基づく移動体の速度は、出力遅延が生じておらず、分解能が高くなっている。これは、加速度センサは一般に高いレートで移動体の加速度を計測することができ、出力遅延が少ないためである。移動体が中高速域で走行する段階において、加速度センサに基づく移動体の速度は、車速パルス信号に基づく移動体の速度と比べて、誤差が徐々に大きくなっている。これは、加速度センサに基づく移動体の速度は、前述のバイアス成分を含む加速度を積分することにより、時間経過に伴い積分誤差を蓄積するためである。
【0008】
そこで、前記課題を解決するために、本開示は、移動体の走行状態によらず、車速パルス発生器及び加速度センサを用いて、移動体の速度を高精度に推定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記課題を解決するために、移動体が発進し加速する段階において、車速パルス発生器及び加速度センサのうち、一方の短所を他方の長所で補完する。つまり、移動体が発進から低速域で加速する段階において、加速度センサが計測した移動体の加速度の時間積分値を、移動体の速度として選択する。一方で、移動体が中高速域で走行する段階において、車速パルス信号に基づく移動体の速度を、移動体の速度として選択する。
【0010】
具体的には、本開示は、移動体に搭載される車速パルス発生器が出力した車速パルス信号に基づいて、前記移動体の速度を計算し、前記移動体に搭載され前記移動体の加速度を計測する加速度センサから、前記移動体の加速度の情報を取得する移動体データ取得部と、前記移動体が発進し加速する段階において、（１）前記車速パルス信号に基づく前記移動体の速度及び／又は前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度の時間積分値が、予め設定された所定速度以上となる前では、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度の時間積分値を前記移動体の速度として選択し、（２）前記車速パルス信号に基づく前記移動体の速度及び／又は前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度の時間積分値が、予め設定された前記所定速度以上となった後では、前記車速パルス信号に基づく前記移動体の速度を前記移動体の速度として選択する移動体速度選択部と、を備えることを特徴とする移動体速度推定装置である。
【0011】
この構成によれば、移動体が低速域で加速する段階において、加速度センサが計測した移動体の加速度の時間積分値は、出力遅延が生じず、分解能が高くなる。一方で、移動体が中高速域で走行する段階において、車速パルス信号に基づく移動体の速度は、移動体の加速度と異なり、バイアス成分を含まないため、時間経過による誤差蓄積が起こらない。よって、移動体の走行状態（発進時、低速域及び中高速域）によらず、車速パルス発生器及び加速度センサを用いて、移動体の速度を高精度に推定することができる。
【0012】
また、本開示は、前記移動体が発進する前に停止している段階において、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度の所定期間平均値に基づいて、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度のオフセット値を設定する加速度オフセット設定部、をさらに備え、前記移動体速度選択部は、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度から、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度のオフセット値を除去し、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度の時間積分値を前記移動体の速度として選択することを特徴とする移動体速度推定装置である。
【0013】
この構成によれば、移動体が低速域で加速する段階より以前に、移動体が直近に停止していた段階において、加速度センサが計測した加速度のオフセット値が記録され、計測された加速度からオフセット値を除去する。よって、移動体が低速域で加速する段階において、加速度センサが計測した移動体の加速度の時間積分値は、バイアス成分による積分誤差を最小限にすることができる。
【0014】
前記課題を解決するために、移動体が減速し停止する段階において、車速パルス発生器及び加速度センサのうち、一方の短所を他方の長所で補完する。つまり、移動体が中高速域で走行する段階において、車速パルス信号に基づく移動体の速度を、移動体の速度として選択する。一方で、移動体が低速域で減速する段階において、加速度センサが計測した移動体の加速度の時間積分値を、移動体の速度として選択する。
【0015】
具体的には、本開示は、移動体に搭載される車速パルス発生器が出力した車速パルス信号に基づいて、前記移動体の速度を計算し、前記移動体に搭載され前記移動体の加速度を計測する加速度センサから、前記移動体の加速度の情報を取得する移動体データ取得部と、前記移動体が減速し停止する段階において、（１）前記車速パルス信号に基づく前記移動体の速度及び／又は前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度の時間積分値が、予め設定された所定速度以下となる前では、前記車速パルス信号に基づく前記移動体の速度を前記移動体の速度として選択し、（２）前記車速パルス信号に基づく前記移動体の速度及び／又は前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度の時間積分値が、予め設定された前記所定速度以下となった後では、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度の時間積分値を前記移動体の速度として選択する移動体速度選択部と、を備えることを特徴とする移動体速度推定装置である。
【0016】
この構成によれば、移動体が中高速域で走行する段階において、車速パルス信号に基づく移動体の速度は、移動体の加速度と異なり、バイアス成分を含まないため、時間経過による誤差蓄積が起こらない。一方で、移動体が低速域で減速する段階において、加速度センサが計測した移動体の加速度の時間積分値は、出力遅延が生じず、分解能が高くなる。よって、移動体の走行状態（中高速域、低速域及び停止時）によらず、車速パルス発生器及び加速度センサを用いて、移動体の速度を高精度に推定することができる。
【0017】
また、本開示は、前記移動体が前記所定速度を超える速度で走行している段階において、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度の所定期間平均値と、前記車速パルス信号に基づく前記移動体の速度の時間微分値と、に基づいて、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度のオフセット値を設定する加速度オフセット設定部、をさらに備え、前記移動体速度選択部は、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度から、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度のオフセット値を除去し、前記加速度センサが計測した前記移動体の加速度の時間積分値を前記移動体の速度として選択することを特徴とする移動体速度推定装置である。
【0018】
この構成によれば、移動体が低速域で減速する段階より以前に、移動体が直近に中高速域で走行していた段階において、加速度センサが計測した加速度のオフセット値が記録され、計測された加速度からオフセット値を除去する。よって、移動体が低速域で減速する段階において、加速度センサが計測した移動体の加速度の時間積分値は、バイアス成分による積分誤差を最小限にすることができる。
【0019】
また、本開示は、以上に記載の移動体速度推定装置が備える各処理部が行なう各処理ステップを、コンピュータに実行させるための移動体速度推定プログラムである。
【0020】
この構成によれば、以上に記載の効果を有するプログラムを提供することができる。
【発明の効果】
【0021】
このように、本開示は、移動体の走行状態によらず、車速パルス発生器及び加速度センサを用いて、移動体の速度を高精度に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】従来技術の車速パルス発生器を用いて計算した移動体の速度の時間変化を示す図である。
【図2】従来技術の加速度センサを用いて計算した移動体の速度の時間変化を示す図である。
【図3】本開示の移動体速度推定システムの構成を示す図である。
【図4】本開示の発進加速段階の移動体速度推定処理の手順を示す図である。
【図5】本開示の発進加速段階の移動体速度推定処理の具体例を示す図である。
【図6】本開示の減速停止段階の移動体速度推定処理の手順を示す図である。
【図7】本開示の減速停止段階の移動体速度推定処理の具体例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。
【0024】
（本開示の移動体速度推定システムの構成）
本開示の移動体速度推定システムの構成を図３に示す。移動体速度推定システムＳは、車速パルス発生器１、加速度センサ２及び移動体速度推定装置３を備える。移動体速度推定装置３は、移動体データ取得部３１、移動体速度選択部３２及び加速度オフセット設定部３３を備える。移動体速度推定装置３は、図４、６に示す移動体速度推定プログラムを、コンピュータにインストールすることにより、実現することができる。
本開示の移動体速度推定システムの構成を図３に示す。移動体速度推定システムＳは、車速パルス発生器１、加速度センサ２及び移動体速度推定装置３を備える。移動体速度推定装置３は、移動体データ取得部３１、移動体速度選択部３２及び加速度オフセット設定部３３を備える。移動体速度推定装置３は、図４、６に示す移動体速度推定プログラムを、コンピュータにインストールすることにより、実現することができる。
【0025】
車速パルス発生器１は、自動車等の移動体に搭載され、車軸回転数に基づく車速パルス信号を出力する。なお、車速パルス発生器１と同様な機構は、農業機械又は鉄道車両等にも搭載されていることもある。移動体速度推定装置３は、車速パルス信号の周波数に基づいて、移動体の速度Ｖｍｅａを計算する。加速度センサ２は、自動車等の移動体に搭載され、移動体の加速度Ａｍｅａ（移動体の加速度の時間積分値が、移動体の速度に対応する。）を計測する。
【0026】
移動体速度推定装置３は、移動体が発進し加速する段階において、車速パルス発生器１及び加速度センサ２のうち、一方の短所を他方の長所で補完する。つまり、移動体速度推定装置３は、移動体が発進から低速域で加速する段階において、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａの時間積分値を、移動体の推定速度Ｖｅｓｔとして選択する。一方で、移動体速度推定装置３は、移動体が中高速域で走行する段階において、車速パルス信号に基づく移動体の速度Ｖｍｅａを、移動体の推定速度Ｖｅｓｔとして選択する。この処理の詳細については、（本開示の発進加速段階の移動体速度推定処理の手順）において後述する。
【0027】
移動体速度推定装置３は、移動体が減速し停止する段階において、車速パルス発生器１及び加速度センサ２のうち、一方の短所を他方の長所で補完する。つまり、移動体速度推定装置３は、移動体が中高速域で走行する段階において、車速パルス信号に基づく移動体の速度Ｖｍｅａを、移動体の推定速度Ｖｅｓｔとして選択する。一方で、移動体速度推定装置３は、移動体が低速域で減速する段階において、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａの時間積分値を、移動体の推定速度Ｖｅｓｔとして選択する。この処理の詳細については、（本開示の減速停止段階の移動体速度推定処理の手順）において後述する。
【0028】
（本開示の発進加速段階の移動体速度推定処理の手順）
本開示の発進加速段階の移動体速度推定処理の手順を図４に示す。本開示の発進加速段階の移動体速度推定処理の具体例を図５に示す。図５では、移動体が発進し低速域から中高速域へと加速する段階において、車速パルス発生器１が出力する車速パルスを用いて、移動体の速度を計測し、加速度センサ２も用いて、移動体の加速度積分値から速度を計測する。
本開示の発進加速段階の移動体速度推定処理の手順を図４に示す。本開示の発進加速段階の移動体速度推定処理の具体例を図５に示す。図５では、移動体が発進し低速域から中高速域へと加速する段階において、車速パルス発生器１が出力する車速パルスを用いて、移動体の速度を計測し、加速度センサ２も用いて、移動体の加速度積分値から速度を計測する。
【0029】
移動体データ取得部３１は、毎回の演算において、車速パルス信号に基づいて、移動体の速度Ｖｍｅａを計算し、加速度センサ２から、移動体の加速度Ａｍｅａの情報を取得する（ステップＳ１）。毎回の演算において、以下のステップＳ２～Ｓ７が実行される。
【0030】
移動体データ取得部３１は、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａの所定期間平均値Ａａｖｅと、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａの所定期間分散値Ａｖａｒと、を計算する（ステップＳ２）。ここで、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａの各瞬間値は、ばらついているが（図１の停止している区間を参照）、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａの所定期間平均値Ａａｖｅは、出力遅延が問題とならない範囲で平均計算により平滑化される。
【0031】
移動体データ取得部３１は、移動体が発進する前に停止しているかどうかを判定する（ステップＳ３）。具体的には、移動体データ取得部３１は、車速パルス信号が入力されていない期間が、所定期間以上であるかどうかを判定する（図１の停止を参照）。かつ／又は、移動体データ取得部３１は、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａの所定期間分散値Ａｖａｒが、所定分散値以下であるかどうかを判定する（図１の停止を参照）。
【0032】
加速度オフセット設定部３３は、移動体が発進する前に所定期間以上停止していると判定されたならば（ステップＳ３、ＹＥＳ）、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａの所定期間平均値Ａａｖｅに基づいて、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａのオフセット値Ａоｆｆｓｅｔ（＝Ａａｖｅ）を設定する（ステップＳ４）。加速度オフセット設定部３３は、移動体が発進する前に所定期間以上停止していると判定されなければ（ステップＳ３、ＮＯ）、処理を実行しない。
【0033】
図５では、加速度オフセット設定部３３は、移動体が発進する前に所定期間以上停止していると判定されたときに、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａのオフセット値Ａоｆｆｓｅｔを１回のみ設定している。しかし、加速度オフセット設定部３３は、移動体が発進する前に停止している段階の時間長さに応じて、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａのオフセット値Ａоｆｆｓｅｔを定期的に２回以上設定してもよい。
【0034】
移動体速度選択部３２は、移動体の速度が予め設定された所定速度以上であるかどうかを判定する（ステップＳ５）。具体的には、移動体速度選択部３２は、車速パルス信号に基づく移動体の速度Ｖｍｅａが、所定速度以上であるかどうかを判定する。かつ／又は、移動体速度選択部３２は、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａの時間積分値Ｖｉｎｔ（ステップＳ６を参照）が、所定速度以上であるかどうかを判定する。
【0035】
ここで、ステップＳ５の「所定速度」は、以下の基準で設定されることが望ましい：（１）移動体の速度が０から所定速度へと変化する期間内に、加速度センサ２のバイアス成分がステップＳ４で設定された設定値から変動しない、（２）移動体の速度が所定速度から中高速域へと変化する期間内に、車速パルス信号のパルス間隔がある程度密であり、移動体の速度に分解能の劣化が発生しない。
【0036】
移動体速度選択部３２は、移動体の速度が予め設定された所定速度以上となる前では（ステップＳ５、ＮＯ）、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａの時間積分値Ｖｉｎｔを、移動体の推定速度Ｖｅｓｔとして選択する（ステップＳ６）。ここで、移動体速度選択部３２は、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａから、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａのオフセット値Ａоｆｆｓｅｔを除去する。
【0037】
つまり、ステップＳ６の「移動体の加速度Ａｍｅａの時間積分値Ｖｉｎｔ」は、数式１により計算される。ただし、ｔ＝Ｔは、加速度センサ２のオフセット値Ａоｆｆｓｅｔが設定された時刻からの経過時間を示す。そして、ｔ＝０では、移動体の速度は０である。
【数1】
【0038】
移動体速度選択部３２は、移動体の速度が予め設定された所定速度以上となった後では（ステップＳ５、ＹＥＳ）、車速パルス信号に基づく移動体の速度Ｖｍｅａを、そのまま移動体の推定速度Ｖｅｓｔとして選択する（ステップＳ７）。
【0039】
このように、移動体が低速域で加速する段階において、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａの時間積分値Ｖｉｎｔは、出力遅延が生じず、分解能が高くなる。一方で、移動体が中高速域で走行する段階において、車速パルス信号に基づく移動体の速度Ｖｍｅａは、移動体の加速度Ａｍｅａと異なり、バイアス成分を含まないため、時間経過による誤差蓄積が起こらない。
【0040】
よって、移動体の走行状態（発進時、低速域及び中高速域）によらず、車速パルス発生器１及び加速度センサ２を用いて、移動体の速度Ｖｅｓｔを高精度に推定することができる。そして、移動体が低速域で加速する段階より以前に、移動体が直近に停止していた段階において、加速度センサ２が計測した加速度Ａｍｅａのオフセット値Ａоｆｆｓｅｔが記録され、計測された加速度Ａｍｅａからオフセット値Ａоｆｆｓｅｔを除去する。よって、移動体が低速域で加速する段階において、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａの時間積分値Ｖｉｎｔは、バイアス成分による積分誤差を最小限にすることができ、移動体の速度Ｖｅｓｔが高精度に推定される。
【0041】
一般に、移動体の発進時において、大きなトルクが掛かるため車輪が空転してしまい、車速パルス信号を基に計算した速度が正しくない場合もある。本開示では、移動体の発進時において、大きなトルクが掛かるため車輪が空転したとしても、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａの時間積分値Ｖｉｎｔを、移動体の推定速度Ｖｅｓｔとして選択するため、移動体の速度Ｖｅｓｔを高精度に推定することができる。
【0042】
なお、移動体の速度が予め設定された所定速度以上となる前でも（ステップＳ５、ＮＯ）、所定速度への到達までに時間を要するときには、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａの時間積分値Ｖｉｎｔではなく、車速パルス信号に基づく移動体の速度Ｖｍｅａに切り替え、移動体の推定速度Ｖｅｓｔとして選択することもできる。
【0043】
（本開示の減速停止段階の移動体速度推定処理の手順）
本開示の減速停止段階の移動体速度推定処理の手順を図６に示す。本開示の減速停止段階の移動体速度推定処理の具体例を図７に示す。図７では、移動体が中高速域から低速域へと減速し停止する段階において、車速パルス発生器１が出力する車速パルスを用いて、移動体の速度を計測し、加速度センサ２も用いて、移動体の加速度積分値から速度を計測する。
本開示の減速停止段階の移動体速度推定処理の手順を図６に示す。本開示の減速停止段階の移動体速度推定処理の具体例を図７に示す。図７では、移動体が中高速域から低速域へと減速し停止する段階において、車速パルス発生器１が出力する車速パルスを用いて、移動体の速度を計測し、加速度センサ２も用いて、移動体の加速度積分値から速度を計測する。
【0044】
移動体データ取得部３１は、毎回の演算において、車速パルス信号に基づいて、移動体の速度Ｖｍｅａを計算し、加速度センサ２から、移動体の加速度Ａｍｅａの情報を取得する（ステップＳ８）。毎回の演算において、以下のステップＳ９～Ｓ１４が実行される。
【0045】
移動体データ取得部３１は、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａの所定期間平均値Ａａｖｅを計算する（ステップＳ９、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａの所定期間分散値Ａｖａｒは不要）。ここで、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａの各瞬間値は、ばらついているが（図１の停止している区間を参照）、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａの所定期間平均値Ａａｖｅは、出力遅延が問題とならない範囲で平均計算により平滑化される。
【0046】
移動体データ取得部３１は、移動体が所定速度を超える速度で走行しているかどうかを判定する（ステップＳ１０）。具体的には、移動体データ取得部３１は、車速パルス信号に基づく移動体の速度Ｖｍｅａが、所定速度を超えるかどうかを判定する。かつ／又は、移動体データ取得部３１は、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａの時間積分値Ｖｉｎｔ（ステップＳ１４を参照）が、所定速度を超えるかどうかを判定する。
【0047】
加速度オフセット設定部３３は、移動体が所定速度を超える速度で走行している段階において（ステップＳ１０、ＹＥＳ）、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａの所定期間平均値Ａａｖｅと、車速パルス信号に基づく移動体の速度Ｖｍｅａの時間微分値Ａｄｉｆと、に基づいて、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａのオフセット値Ａоｆｆｓｅｔ（＝Ａａｖｅ－Ａｄｉｆ）を設定する（ステップＳ１１）。ここで、車速パルス信号に基づく移動体の速度Ｖｍｅａの時間微分値Ａｄｉｆは、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａの所定期間平均値Ａａｖｅと比べて、移動体が所定速度を超える速度で走行している段階において高精度である。加速度オフセット設定部３３は、移動体が所定速度を超える速度で走行している段階でなければ（ステップＳ１０、ＮＯ）、処理を実行しない。
【0048】
ただし、加速度オフセット設定部３３は、移動体が所定速度を超える速度かつ「一定速度」で走行している段階において、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａのオフセット値Ａоｆｆｓｅｔを設定することが望ましい。これは、移動体が「一定速度」で走行しているときには（速度Ｖｍｅａの時間微分値Ａｄｉｆ＝０）、重力加速度のみが移動体に掛かっているため、加速度センサ２のオフセット値Ａоｆｆｓｅｔが正確に設定されるためである。
【0049】
しかし、加速度オフセット設定部３３は、移動体が所定速度を超える速度かつ「加減速状態」で走行している段階において、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａのオフセット値Ａоｆｆｓｅｔを設定することもできる。これは、移動体が「加減速状態」で走行しているときにも（速度Ｖｍｅａの時間微分値Ａｄｉｆ≠０）、速度Ｖｍｅａの時間微分値Ａｄｉｆが高精度であれば、加速度センサ２のオフセット値Ａоｆｆｓｅｔも高精度になるためである。
【0050】
図７では、加速度オフセット設定部３３は、移動体が所定速度を超える速度で走行している段階において、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａのオフセット値Ａоｆｆｓｅｔを２回設定している。しかし、加速度オフセット設定部３３は、移動体が所定速度を超える速度で走行している段階の時間長さに応じて、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａのオフセット値Ａоｆｆｓｅｔを１回のみ又は定期的に複数回設定してもよい。
【0051】
移動体速度選択部３２は、移動体の速度が予め設定された所定速度以下であるかどうかを判定する（ステップＳ１２）。具体的には、移動体速度選択部３２は、車速パルス信号に基づく移動体の速度Ｖｍｅａが、所定速度以下であるかどうかを判定する。かつ／又は、移動体速度選択部３２は、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａの時間積分値Ｖｉｎｔ（ステップＳ１４を参照）が、所定速度以下であるかどうかを判定する。
【0052】
ここで、ステップＳ１２の「所定速度」は、以下の基準で設定されることが望ましい：（１）移動体の速度が中高速域から所定速度へと変化する期間内に、車速パルス信号のパルス間隔がある程度密であり、移動体の速度に分解能の劣化が発生しない、（２）移動体の速度が所定速度から０へと変化する期間内に、加速度センサ２のバイアス成分がステップＳ１１で設定された設定値から変動しない。
【0053】
移動体速度選択部３２は、移動体の速度が予め設定された所定速度以下となる前では（ステップＳ１２、ＮＯ）、車速パルス信号に基づく移動体の速度Ｖｍｅａを、そのまま移動体の推定速度Ｖｅｓｔとして選択する（ステップＳ１３）。
【0054】
移動体速度選択部３２は、移動体の速度が予め設定された所定速度以下となった後では（ステップＳ１２、ＹＥＳ）、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａの時間積分値Ｖｉｎｔを、移動体の推定速度Ｖｅｓｔとして選択する（ステップＳ１４）。ここで、移動体速度選択部３２は、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａから、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａのオフセット値Ａоｆｆｓｅｔを除去する。
【0055】
つまり、ステップＳ１４の「移動体の加速度Ａｍｅａの時間積分値Ｖｉｎｔ」は、数式２により計算される。ただし、ｔ＝Ｔは、移動体の速度が予め設定された所定速度となった時刻からの経過時間を示す。そして、ｔ＝０では、移動体の速度はＶｍｅａ（ｔ＝０）である。
【数2】
【0056】
このように、移動体が中高速域で走行する段階において、車速パルス信号に基づく移動体の速度Ｖｍｅａは、移動体の加速度Ａｍｅａと異なり、バイアス成分を含まないため、時間経過による誤差蓄積が起こらない。一方で、移動体が低速域で減速する段階において、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａの時間積分値Ｖｉｎｔは、出力遅延が生じず、分解能が高くなる。
【0057】
よって、移動体の走行状態（中高速域、低速域及び停止時）によらず、車速パルス発生器１及び加速度センサ２を用いて、移動体の速度Ｖｅｓｔを高精度に推定することができる。そして、移動体が低速域で減速する段階より以前に、移動体が直近に中高速域で走行していた段階において、加速度センサ２が計測した加速度Ａｍｅａのオフセット値Ａоｆｆｓｅｔが記録され、計測された加速度Ａｍｅａからオフセット値Ａоｆｆｓｅｔを除去する。よって、移動体が低速域で減速する段階において、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａの時間積分値Ｖｉｎｔは、バイアス成分による積分誤差を最小限にすることができ、移動体の速度Ｖｅｓｔが高精度に推定される。
【0058】
さらに、移動体の中高速域において、急ブレーキが掛かり、車輪がロックしたとしても、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａの時間積分値Ｖｉｎｔを、移動体の推定速度Ｖｅｓｔとして選択するため、移動体の速度Ｖｅｓｔを高精度に推定することができる。
【0059】
なお、移動体の速度が予め設定された所定速度以下となった後でも（ステップＳ１２、ＹＥＳ）、停止速度０への到達までに時間を要するときには、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａの時間積分値Ｖｉｎｔではなく、車速パルス信号に基づく移動体の速度Ｖｍｅａに切り替え、移動体の推定速度Ｖｅｓｔとして選択することもできる。
【0060】
また、移動体の速度が予め設定された所定速度以下となった後でも（ステップＳ１２、ＹＥＳ）、加速度センサ２のバイアス成分の影響を受けないために、加速度センサ２が計測した移動体の加速度Ａｍｅａの時間積分値Ｖｉｎｔではなく、車速パルス信号に基づく移動体の速度Ｖｍｅａを維持して、移動体の推定速度Ｖｅｓｔとして選択することもできる。
【産業上の利用可能性】
【0061】
本開示の移動体速度推定装置及び移動体速度推定プログラムは、自動車等の移動体の走行状態によらず、車速パルス発生器及び加速度センサのうち、一方の短所を他方の長所で補完したうえで、移動体の速度を高精度に推定することができる。
【符号の説明】
【0062】
Ｓ：移動体速度推定システム
１：車速パルス発生器
２：加速度センサ
３：移動体速度推定装置
３１：移動体データ取得部
３２：移動体速度選択部
３３：加速度オフセット設定部
１：車速パルス発生器
２：加速度センサ
３：移動体速度推定装置
３１：移動体データ取得部
３２：移動体速度選択部
３３：加速度オフセット設定部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】