JP2002340863A - Road surface determination device and system - Google Patents
Road surface determination device and systemInfo
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-
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、路面判定装置及び
路面判定システムに係り、特に、実用的なサンプリング
周波数で精度良く路面を判定することができる路面判定
装置及び路面判定システムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a road surface determination device and a road surface determination system, and more particularly to a road surface determination device and a road surface determination system capable of accurately determining a road surface at a practical sampling frequency.
【0002】[0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】特開平
6−258196号公報には、直進時にトーインによる
横スリップによって生じたトレッド表面のゴムの共振レ
ベルが、路面μによって変化することに着目し、サスペ
ンション・アームに取り付けられた加速度センサからの
信号に基づいて共振レベルのPSD値(パワースペクト
ル密度)を算出し、算出したPSD値を特定周波数のP
SDテーブル値と比較して、路面状態を検出するタイヤ
加速度を用いた路面状態検出装置が記載されている。2. Description of the Related Art Japanese Patent Laying-Open No. 6-258196 focuses on the fact that the resonance level of rubber on the tread surface caused by a lateral slip caused by a toe-in during straight traveling varies with the road surface μ. Calculates the PSD value (power spectrum density) of the resonance level based on the signal from the acceleration sensor attached to the suspension arm, and uses the calculated PSD value as the P of the specific frequency.
A road surface state detection device using a tire acceleration for detecting a road surface state in comparison with an SD table value is described.
【0003】しかしながら、この技術では、対象とする
周波数帯域が6kHz近傍であり、精度良く周波数分析
を行なうためには少なくとも10倍の60kHz(周期
換算で16ns)近傍でのサンプリングが必要になる。
このように、トレッド表面のゴムの共振に着目した技術
では、共振周波数を極めて高くする必要があるため、非
実用的なレベルまでサンプリング周波数を高くせざるを
得ない、という問題がある。However, in this technique, the target frequency band is around 6 kHz, and sampling at around 60 kHz (16 ns in terms of period), which is at least 10 times, is required to perform accurate frequency analysis.
As described above, in the technique focusing on the resonance of the rubber on the tread surface, there is a problem that the sampling frequency must be increased to an impractical level because the resonance frequency needs to be extremely high.
【0004】また、特開平8−298613号公報に
は、タイヤ付近の車体にマイクを設置し、タイヤと路面
との間の摩擦に起因する走行音をマイクで計測し、バン
ドパスフィルタを用いると共にフーリエ変換により周波
数分析を行ない、特定周波数におけるスペクトルを各路
面のテーブル値と比較して路面状態を検出する技術が記
載されている。In Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-298613, a microphone is installed on a vehicle body near a tire, a running sound caused by friction between the tire and a road surface is measured by the microphone, and a bandpass filter is used. A technique is described in which frequency analysis is performed by Fourier transform, and a spectrum at a specific frequency is compared with a table value of each road surface to detect a road surface state.
【0005】しかしながら、この技術では、タイヤ外部
にマイクが設置されているので、エンジン音及び風切り
音等の外部音の影響を受け易く、このため路面判定精度
が低下する、という問題があった。However, in this technique, since the microphone is installed outside the tire, there is a problem that the microphone is easily affected by external sounds such as an engine sound and a wind noise, and the road surface determination accuracy is reduced.
【0006】本発明は、上記問題点を解消するためにな
されたもので、1kHz〜5kHz程度の実用的なサン
プリング周波数で路面状態を精度良く検出することがで
きる路面判定装置及び路面判定システムを提供すること
を目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and provides a road surface determination device and a road surface determination system capable of accurately detecting a road surface state at a practical sampling frequency of about 1 kHz to 5 kHz. The purpose is to do.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、タイヤ内部に配置され、タイヤの回転に伴
ってタイヤ内部に発生する加速度を検出して加速度信号
を出力する加速度センサ、及びタイヤ内部に前記加速度
センサと接近して配置され、タイヤの回転に伴ってタイ
ヤ内部に発生する音圧を検出し音圧信号を出力する音圧
センサを備えた検出手段と、予め定められた加速度の基
準波形と加速度センサで検出された加速度信号の波形と
に基づいて路面を判定すると共に、予め定められた音圧
の基準波形と音圧センサで検出された音圧信号の波形と
に基づいて路面を判定し、加速度波形に基づいた路面判
定結果及び音圧波形に基づいた路面判定結果を出力する
第1の路面判定手段と、予め定められた加速度の基準パ
ワースペクトルと加速度信号から得られた加速度のパワ
ースペクトルとを比較すると共に、予め定められた音圧
の基準パワースペクトルと音圧信号から得られた音圧の
パワースペクトルとを比較して路面を判定し、加速度の
パワースペクトルに基づいた路面判定結果及び音圧のパ
ワースペクトルに基づいた路面判定結果を出力する第2
の路面判定手段と、加速度波形に基づいた路面判定結
果、音圧波形に基づいた路面判定結果、加速度のパワー
スペクトルに基づいた路面判定結果、及び音圧のパワー
スペクトルに基づいた路面判定結果から、好ましくはこ
れらの路面判定結果の多数決の結果から路面を判定する
第3の路面判定手段と、を含んで構成したものである。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides an acceleration sensor which is disposed inside a tire and detects acceleration generated inside the tire as the tire rotates and outputs an acceleration signal. A detection unit including a sound pressure sensor that is disposed close to the acceleration sensor inside the tire and detects a sound pressure generated inside the tire with rotation of the tire and outputs a sound pressure signal; The road surface is determined based on the reference waveform of the acceleration and the waveform of the acceleration signal detected by the acceleration sensor, and based on the reference waveform of the predetermined sound pressure and the waveform of the sound pressure signal detected by the sound pressure sensor. A first road surface determination unit that determines a road surface based on the acceleration waveform and outputs a road surface determination result based on the acceleration waveform and a road surface determination result based on the sound pressure waveform; and a predetermined acceleration reference power spectrum. The road surface is determined by comparing the acceleration power spectrum obtained from the speed signal with the reference power spectrum of a predetermined sound pressure and the power spectrum of the sound pressure obtained from the sound pressure signal. Output a road surface determination result based on the power spectrum of the sound pressure and a road surface determination result based on the power spectrum of the sound pressure.
From the road surface determination means, the road surface determination result based on the acceleration waveform, the road surface determination result based on the sound pressure waveform, the road surface determination result based on the power spectrum of the acceleration, and the road surface determination result based on the power spectrum of the sound pressure, Preferably, a third road surface determining means for determining a road surface from the result of majority decision of the road surface determination results is provided.
【0008】まず、本発明の原理を説明する。乾燥路を
定常走行しているときは、回転しているタイヤの路面に
接地していない部分が路面に接地するときに(接地
時)、トレッドの変形によりタイヤ内部では一定の加速
度及び音圧を生じる。したがって、この一定の加速度及
び音圧の各波形を基準とすることができる。First, the principle of the present invention will be described. During steady running on a dry road, when the part of the tire that is not in contact with the road surface is in contact with the road surface (during contact), a constant acceleration and sound pressure are generated inside the tire due to deformation of the tread. Occurs. Therefore, the waveforms of the constant acceleration and sound pressure can be used as a reference.
【0009】タイヤ路面間に水膜が存在していると、ト
レッドの変形が抑制されるため、接地時の加速度及び音
圧の各波形が基準に対して変化する。If a water film is present between the tire road surfaces, the deformation of the tread is suppressed, so that each waveform of the acceleration and sound pressure at the time of contact with the ground changes with respect to the reference.
【0010】また、タイヤ路面間の摩擦係数が低下する
と、トレッドの接地部の前縁部で滑りが生じるため、接
地時の加速度及び音圧の各波形が基準に対して変化す
る。Further, when the coefficient of friction between the tire road surfaces is reduced, slippage occurs at the leading edge of the tread contact portion, so that the waveforms of acceleration and sound pressure at the time of contact change with respect to the reference.
【0011】そして、路面の凹凸が大きいと接地時の加
速度及び音圧の各波形に大きな変化が生じる。If the unevenness of the road surface is large, the waveforms of acceleration and sound pressure at the time of contact with the ground greatly change.
【0012】従って、乾燥路を定常走行しているときの
タイヤ内部の加速度及び音圧の各波形を基準とし、走行
時における基準からの変化を検出することで路面を判定
することができる。Therefore, it is possible to determine the road surface by detecting a change from the reference during running on the basis of the waveforms of the acceleration and sound pressure inside the tire when the vehicle is steadily running on the dry road.
【0013】さらに、乾燥路を定常走行している時に
は、路面のミクロな凹凸によってタイヤゴムが振動し、
タイヤ内部に加速度及び音圧を生じる。氷上路及びアス
ファルト路等の路面間の凹凸の相違により、ロードノイ
ズ周波数域(100〜500Hz付近)のタイヤゴムの
振動が基準に対して変化する。[0013] Furthermore, when the vehicle is running on a dry road in a steady state, the tire rubber vibrates due to micro unevenness on the road surface,
Acceleration and sound pressure occur inside the tire. The vibration of the tire rubber in the road noise frequency range (around 100 to 500 Hz) changes with respect to the reference due to the difference in unevenness between road surfaces such as an icy road and an asphalt road.
【0014】従って、乾燥路を定常走行しているときの
タイヤ内部の加速度及び音圧スペクトルを基準とし、走
行時の特定周波数における基準パワースペクトルからの
変化を検出することで路面を判定することができる。Therefore, it is possible to determine the road surface by detecting a change from the reference power spectrum at a specific frequency during running on the basis of the acceleration and sound pressure spectrum inside the tire when the vehicle is steadily running on a dry road. it can.
【0015】本発明の加速度センサ及び音圧センサは、
各々タイヤ内部に接近して配置されており、タイヤの回
転に伴ってタイヤ内部に発生する加速度及び音圧を各々
検出して加速度信号及び音圧信号を各々出力する。The acceleration sensor and the sound pressure sensor of the present invention
Each of them is arranged close to the inside of the tire, detects acceleration and sound pressure generated inside the tire as the tire rotates, and outputs an acceleration signal and a sound pressure signal, respectively.
【0016】第1の路面判定手段は、加速度の基準波形
と加速度信号の波形とに基づいて路面を判定すると共
に、音圧の基準波形と音圧信号の波形とに基づいて路面
を判定し、加速度波形に基づいた路面判定結果及び音圧
波形に基づいた路面判定結果を出力する。また、第2の
路面判定手段は、加速度の基準パワースペクトルと加速
度信号から得られた加速度のパワースペクトルとを比較
すると共に、音圧の基準パワースペクトルと音圧信号か
ら得られた音圧のパワースペクトルとを比較して路面を
判定し、加速度のパワースペクトルに基づいた路面判定
結果及び音圧のパワースペクトルに基づいた路面判定結
果を出力する。そして、第3の路面判定手段は、加速度
波形に基づいた路面判定結果、音圧波形に基づいた路面
判定結果、加速度のパワースペクトルに基づいた路面判
定結果、及び音圧のパワースペクトルに基づいた路面判
定結果から路面を判定する。この場合これらの路面判定
結果の多数決の結果から路面を判定すると効果的であ
る。The first road surface determination means determines the road surface based on the reference waveform of the acceleration and the waveform of the acceleration signal, and determines the road surface based on the reference waveform of the sound pressure and the waveform of the sound pressure signal. The road surface determination result based on the acceleration waveform and the road surface determination result based on the sound pressure waveform are output. The second road surface determination means compares the reference power spectrum of the acceleration with the power spectrum of the acceleration obtained from the acceleration signal, and also compares the reference power spectrum of the sound pressure with the power of the sound pressure obtained from the sound pressure signal. The road surface is determined by comparing the spectrum with the spectrum, and a road surface determination result based on the power spectrum of the acceleration and a road surface determination result based on the power spectrum of the sound pressure are output. The third road surface determining means includes a road surface determination result based on the acceleration waveform, a road surface determination result based on the sound pressure waveform, a road surface determination result based on the power spectrum of the acceleration, and a road surface determination result based on the power spectrum of the sound pressure. The road surface is determined from the determination result. In this case, it is effective to determine the road surface from the result of majority decision of these road surface determination results.
【0017】本発明では、加速度センサ及び音圧センサ
をタイヤ内部に収納しているため、外部音に影響される
ことなく精度よく路面を判定することができる。また、
タイヤ内部の加速度波形の比較及びパワースペクトルの
比較により路面を判定しているため、サンプリング周波
数を従来技術のように高くする必要がなく、実用的な範
囲内でのサンプリングを行うことができる。In the present invention, since the acceleration sensor and the sound pressure sensor are housed inside the tire, the road surface can be accurately determined without being affected by external sounds. Also,
Since the road surface is determined by comparing the acceleration waveform inside the tire and comparing the power spectrum, it is not necessary to increase the sampling frequency as in the related art, and sampling can be performed within a practical range.
【0018】本発明では、第1の路面判定手段が、前記
タイヤの検出手段配置部分が路面に接地している区間を
含む所定区間内で出力された加速度信号の波形及び音圧
信号の波形を用いて路面を判定し、前記第2の路面判定
手段が、前記所定区間内で出力された加速度信号及び音
圧信号の各々から得られた加速度のパワースペクトル及
び音圧のパワースペクトルを用いて路面を判定するよう
にすることができる。このように、タイヤの検出手段配
置部分が路面に接地している区間を含む所定区間内で出
力された加速度信号及び音圧信号を用いることにより、
必要な区間の信号のみ用いて路面の判定を行うことがで
きるので、路面判定時間を短縮することができる。ま
た、第1の路面判定手段で路面を判定する際には、加速
度の基準波形と加速度信号の波形との分散値、及び音圧
の基準波形と音圧信号の波形との分散値を算出し、算出
された分散値と予め路面に応じて定められたしきい値と
を比較することにより路面を判定することができる。な
お、分散値に代えて相関係数を用いてもよい。なお、制
動時及び駆動時には、路面μによって、ホイール圧及び
車速に対する加速度波形及び音圧波形が異なるので、し
きい値は、ホイール圧及び車速に応じて変化させるのが
好ましい。According to the present invention, the first road surface determining means determines the waveform of the acceleration signal and the waveform of the sound pressure signal output in a predetermined section including a section where the tire detecting means arrangement portion is in contact with the road surface. The road surface is determined using the power spectrum of the acceleration and the power spectrum of the sound pressure obtained from each of the acceleration signal and the sound pressure signal output in the predetermined section. Is determined. As described above, by using the acceleration signal and the sound pressure signal output in a predetermined section including the section where the tire detection unit arrangement portion is in contact with the road surface,
Since the determination of the road surface can be performed using only the signal of the necessary section, the road surface determination time can be reduced. When determining the road surface by the first road surface determination means, a variance value between the acceleration reference waveform and the acceleration signal waveform and a variance value between the sound pressure reference waveform and the sound pressure signal waveform are calculated. The road surface can be determined by comparing the calculated variance value with a threshold value predetermined according to the road surface. Note that a correlation coefficient may be used instead of the variance value. During braking and driving, the acceleration waveform and the sound pressure waveform with respect to the wheel pressure and the vehicle speed are different depending on the road surface μ. Therefore, it is preferable to change the threshold value according to the wheel pressure and the vehicle speed.
【0019】上記の路面判定装置は、車両制御に使用さ
れるプレビュー路面判定装置と組合せて路面判定システ
ムとして構成することができる。この路面判定システム
は、上記で説明したいずれかの路面判定装置と、路面に
向けて光を照射し、路面からの反射光のレベルとしきい
値とを比較して路面状態を判定する第4の路面判定手
段、路面に向けて超音波を照射し、路面からの反射波の
レベルとしきい値とを比較して路面状態を判定する第5
の路面判定手段、及び路面を撮影し、撮影された画像の
特徴量と該特徴量のしきい値とを比較して路面を判定す
る第6の路面判定手段の少なくとも1つを備えたプレビ
ュー路面判定装置と、前記第3の路面判定手段の判定結
果に基づいて、前記プレビュー路面判定装置のしきい値
の少なくも1つ、または第4の路面判定手段の判定結
果、第5の路面判定手段の判定結果、及び第6の路面判
定手段の判定結果の少なくも1つを修正する修正手段
と、を含んで構成されている。画像の特徴量としては、
画像の明るさを用いることができる。The above-described road surface determination device can be configured as a road surface determination system in combination with a preview road surface determination device used for vehicle control. This road surface determination system is configured to irradiate any one of the above-described road surface determination devices with light toward the road surface, compare the level of light reflected from the road surface with a threshold value, and determine a fourth road surface state. Road surface determining means for irradiating an ultrasonic wave toward the road surface and comparing the level of the reflected wave from the road surface with a threshold value to determine the road surface state.
A preview road surface provided with at least one of a road surface determination unit and a sixth road surface determination unit that captures a road surface and compares a feature amount of the captured image with a threshold value of the feature amount to determine the road surface. A determination device and at least one threshold value of the preview road surface determination device, or a determination result of the fourth road surface determination device, a fifth road surface determination device, based on a determination result of the third road surface determination device. And a correcting means for correcting at least one of the determination results of the sixth road surface determining means. As image features,
The brightness of the image can be used.
【0020】上記で説明したようにタイヤ内部の加速度
及び音圧の各信号を用いた路面判定は、タイヤと路面と
の接触状態を直接検出しているため、精度が高い判定結
果を得ることができる。このため、この精度が高い路面
判定結果に基づいて、プレビュー路面判定のしきい値の
少なくとも1つ、またはプレビュー路面判定結果の少な
くとも1つを修正することによりにプレビュー路面判定
の精度を向上することができる。As described above, since the road surface determination using the acceleration and sound pressure signals inside the tire directly detects the contact state between the tire and the road surface, a highly accurate determination result can be obtained. it can. Therefore, the accuracy of the preview road surface determination is improved by correcting at least one of the threshold values of the preview road surface determination or the at least one of the preview road surface determination results based on the road surface determination result with high accuracy. Can be.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。本実施の形態は、路面判定
装置を車両に搭載して路面状態(路面の種類)を判定す
るようにしたものである。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, a road surface determination device is mounted on a vehicle to determine a road surface state (a type of road surface).
【0022】図1に示すように、本実施の形態の車両に
搭載された路面判定装置は、タイヤの回転に伴ってタイ
ヤ内部に発生する加速度を検出して加速度信号(G信
号)を出力するタイヤ内部に収納された加速度センサ
(Gセンサ)10、タイヤの回転に伴ってタイヤ内部に
発生する音圧を検出して音圧信号(S信号)を出力する
タイヤ内部に収納されたマイクロフォン(マイク)1
2、及びタイヤの軸付近に配置されて、タイヤの回転に
応じて所定回転角毎に1つのパルスを出力するエンコー
ダ14を備えている。加速度センサ10及びマイク12
は、接近した位置に配置されている。また、Gセンサ1
0は、1〜3方向(1〜3軸)の加速度を検出するセン
サを用いることができ、1方向を検出する場合には、車
両走行前後方向の加速度を検出する。As shown in FIG. 1, the road surface judging device mounted on the vehicle according to the present embodiment detects an acceleration generated inside the tire as the tire rotates and outputs an acceleration signal (G signal). An acceleration sensor (G sensor) 10 housed inside the tire, a microphone (microphone) housed inside the tire that detects a sound pressure generated inside the tire as the tire rotates and outputs a sound pressure signal (S signal) ) 1
2, and an encoder 14 that is arranged near the axis of the tire and outputs one pulse every predetermined rotation angle according to the rotation of the tire. Acceleration sensor 10 and microphone 12
Are located close to each other. G sensor 1
For 0, a sensor that detects acceleration in one to three directions (one to three axes) can be used. When one direction is detected, acceleration in the front-rear direction of the vehicle is detected.
【0023】なお、17はタイヤトレッドであり、ま
た、通常、加速度及び音圧は、回転しているタイヤの路
面に接地していない部分が路面に接地するとき、及び路
面に接地している部分が路面から離れるときにピーク値
を示す。Numeral 17 denotes a tire tread. Usually, the acceleration and the sound pressure are measured when a portion of the tire that is not in contact with the road surface is in contact with the road surface, and when the tire is in contact with the road surface. Indicates a peak value when the vehicle leaves the road surface.
【0024】また、車両には、車体速度(車速)を検出
して車速信号を出力する車速センサ、ホイール圧(油圧
式ブレーキのホイールシリンダ内の油圧)を検出してホ
イール圧信号を出力するホイール圧センサ、ステアリン
グの操舵角を検出して舵角信号を出力する舵角センサが
取り付けられている。The vehicle has a vehicle speed sensor for detecting a vehicle speed (vehicle speed) and outputting a vehicle speed signal, and a wheel for detecting wheel pressure (oil pressure in a wheel cylinder of a hydraulic brake) and outputting a wheel pressure signal. A pressure sensor and a steering angle sensor for detecting a steering angle of the steering and outputting a steering angle signal are attached.
【0025】エンコーダ14は、スリップリング15を
介してエンコーダから出力されるパルス信号の波形処理
を行なうエンコーダ処理回路16に接続され、Gセンサ
10は、Gセンサ信号の波形処理を行なうために内部G
処理回路18に設けられたGセンサ信号処理回路18A
に接続され、マイクロフォン12は、マイク音信号の波
形処理を行なうために内部音処理回路20に設けられた
マイク音信号処理回路20Aに接続されている。The encoder 14 is connected via a slip ring 15 to an encoder processing circuit 16 for performing waveform processing of a pulse signal output from the encoder. The G sensor 10 has an internal G signal for performing waveform processing of the G sensor signal.
G sensor signal processing circuit 18A provided in processing circuit 18
The microphone 12 is connected to a microphone sound signal processing circuit 20A provided in the internal sound processing circuit 20 for performing waveform processing of the microphone sound signal.
【0026】内部G処理回路18は、上記で説明したG
センサ信号処理回路18A、基準値である基準加速度波
形及び基準パワースペクトル、及び路面判定用のしきい
値L1〜L4を記憶すると共に車速信号及びホイール圧
信号に応じてしきい値L1〜L4の大きさを変更する基
準値記憶回路18B、舵角信号に応じて直進走行か否か
を判定しサンプリング周期に応じて直進走行における時
系列のGセンサ信号を記憶する時系列値記憶回路18
C、直進走行時にGセンサ信号処理回路18Aから入力
されたGセンサ信号を周波数分析する周波数分析回路1
8D、基準加速度波形と時系列値記憶回路18Cに記憶
された時系列のGセンサ信号の波形とに基づいて路面状
態を推定(路面を判定)する波形比較回路18E、及び
基準パワースペクトルとGセンサ信号のパワースペクト
ルとを比較して路面状態を推定するパワースペクトル比
較回路18Fによって構成されている。The internal G processing circuit 18 performs the G processing described above.
The sensor signal processing circuit 18A stores a reference acceleration waveform and a reference power spectrum, which are reference values, and thresholds L1 to L4 for road surface determination, and the magnitudes of the thresholds L1 to L4 according to the vehicle speed signal and the wheel pressure signal. A reference value storage circuit 18B for changing the steering angle, a time-series value storage circuit 18 for determining whether or not the vehicle is traveling straight in accordance with the steering angle signal and storing a time-series G sensor signal in the straight traveling according to the sampling period.
C, a frequency analysis circuit 1 for frequency-analyzing the G sensor signal input from the G sensor signal processing circuit 18A when traveling straight ahead
8D, a waveform comparison circuit 18E for estimating a road surface state (determining a road surface) based on a reference acceleration waveform and a waveform of a time-series G sensor signal stored in the time-series value storage circuit 18C, and a reference power spectrum and a G sensor It comprises a power spectrum comparison circuit 18F that estimates the road surface state by comparing the power spectrum of the signal with the power spectrum of the signal.
【0027】基準値記憶回路18Bには、車速信号及び
ホイール圧信号が入力され、時系列値記憶回路18Cに
は、舵角信号、エンコーダ処理回路16出力、及びGセ
ンサ信号処理回路18A出力が入力され、周波数分析回
路18Dには、舵角信号及びGセンサ信号処理回路18
Aから出力されたGセンサ信号が入力され、波形比較回
路18Eには、基準値記憶回路18Bから出力された基
準加速度波形及び時系列値記憶回路18Cから出力され
たGセンサ信号の波形が入力され、パワースペクトル比
較回路18Fには、基準値記憶回路18Bからの基準パ
ワースペクトル及び周波数分析回路18Dから出力され
たGセンサ信号のパワースペクトルが入力されている。The reference value storage circuit 18B receives the vehicle speed signal and the wheel pressure signal, and the time series value storage circuit 18C receives the steering angle signal, the output of the encoder processing circuit 16, and the output of the G sensor signal processing circuit 18A. The steering angle signal and the G sensor signal processing circuit 18 are provided in the frequency analysis circuit 18D.
The G sensor signal output from A is input, and the reference acceleration waveform output from the reference value storage circuit 18B and the G sensor signal waveform output from the time-series value storage circuit 18C are input to the waveform comparison circuit 18E. The power spectrum comparison circuit 18F receives the reference power spectrum from the reference value storage circuit 18B and the power spectrum of the G sensor signal output from the frequency analysis circuit 18D.
【0028】内部音処理回路20は、上記で説明したマ
イク音信号処理回路20A、基準値である基準音圧波形
及び基準パワースペクトル、及び路面判定用のしきい値
L1´〜L4´を記憶すると共に車速信号及びホイール
圧信号に応じてしきい値L1´〜L4´の大きさを変更
する基準値記憶回路20B、舵角信号に応じて直進走行
か否かを判定しサンプリング周期に応じて直進走行にお
ける時系列のマイク音信号を記憶する時系列値記憶回路
20C、直進走行時にマイク音信号処理回路20Aから
入力されたマイク音信号を周波数分析する周波数分析回
路20D、基準音圧波形と時系列値記憶回路20Cに記
憶された時系列のマイク音信号とを比較して路面状態を
推定する波形比較回路20E、及び基準パワースペクト
ルとマイク音信号のパワースペクトルとを比較して路面
状態を推定するパワースペクトル比較回路20Fによっ
て構成されている。The internal sound processing circuit 20 stores the microphone sound signal processing circuit 20A described above, the reference sound pressure waveform and the reference power spectrum as reference values, and the threshold values L1 'to L4' for road surface determination. A reference value storage circuit 20B for changing the magnitudes of the threshold values L1 'to L4' in accordance with the vehicle speed signal and the wheel pressure signal, and determining whether or not the vehicle is traveling straight in accordance with the steering angle signal and traveling straight in accordance with the sampling cycle. A time-series value storage circuit 20C for storing a time-series microphone sound signal during traveling, a frequency analysis circuit 20D for frequency-analyzing a microphone sound signal input from the microphone sound signal processing circuit 20A during straight traveling, a reference sound pressure waveform and time series A waveform comparison circuit 20E for estimating a road surface state by comparing the time series microphone sound signal stored in the value storage circuit 20C, and a reference power spectrum and a microphone sound signal It is constituted by the power spectral comparison circuit 20F for comparing the word spectrum estimating a road surface condition.
【0029】基準値記憶回路20Bには、車速信号及び
ホイール圧信号が入力され、時系列値記憶回路20Cに
は、舵角信号、エンコーダ処理回路16出力、及びマイ
ク音信号処理回路20A出力が入力され、周波数分析回
路20Dには、舵角信号及びマイク音信号処理回路20
Aから出力されたマイク音信号が入力され、波形比較回
路20Eには、基準値記憶回路20Bから出力された基
準音波形及び時系列値記憶回路20Cから出力された音
圧信号の波形が入力され、パワースペクトル比較回路2
0Fには、基準値記憶回路20Bからの基準パワースペ
クトル及び周波数分析回路20Dから出力された音圧信
号のパワースペクトルが入力されている。The reference value storage circuit 20B receives the vehicle speed signal and the wheel pressure signal, and the time series value storage circuit 20C receives the steering angle signal, the output of the encoder processing circuit 16, and the output of the microphone sound signal processing circuit 20A. The frequency analysis circuit 20D includes a steering angle signal and a microphone sound signal processing circuit 20.
The microphone sound signal output from A is input, and the waveform of the reference sound waveform output from the reference value storage circuit 20B and the waveform of the sound pressure signal output from the time-series value storage circuit 20C are input to the waveform comparison circuit 20E. , Power spectrum comparison circuit 2
At 0F, the reference power spectrum from the reference value storage circuit 20B and the power spectrum of the sound pressure signal output from the frequency analysis circuit 20D are input.
【0030】波形比較回路18E、20E、及びパワー
スペクトル比較回路18F、20Fは、各比較回路で推
定された路面状態の多数決により路面を判定する路面判
定回路22に接続されている。The waveform comparing circuits 18E and 20E and the power spectrum comparing circuits 18F and 20F are connected to a road surface judging circuit 22 for judging a road surface by a majority decision of the road surface state estimated by each comparing circuit.
【0031】基準値記憶回路18Bから波形比較回路1
8Eへは、基準加速度波形、及び車速とホイール圧とに
応じて変更されたしきい値L1〜L4が入力され、基準
値記憶回路20Bから波形比較回路20Eへは、基準音
圧波形、及び車速とホイール圧とに応じて変更されたし
きい値L1´〜L4´が入力され、基準値記憶回路18
Bからパワースペクトル比較回路18Fへは加速度の基
準パワースペクトルが入力され、基準値記憶回路20B
からパワースペクトル比較回路20Fへは音圧の基準パ
ワースペクトルが入力されている、次に、図2を参照し
て本実施の形態の路面状態推定処理ルーチンについて説
明する。ステップ100〜ステップ108は、時系列値
記憶回路18C、20Cの各々において実行される処理
であり、ステップ110は波形比較回路18E、20E
において実行される処理であるが、まとめて説明する。
また、この路面状態推定処理ルーチンにおいて路面状態
推定結果の初期値として、予め乾燥路を与えられてい
る。From the reference value storage circuit 18B to the waveform comparison circuit 1
8E, the reference acceleration waveform and the threshold values L1 to L4 changed according to the vehicle speed and the wheel pressure are input. The reference sound pressure waveform and the vehicle speed are input from the reference value storage circuit 20B to the waveform comparison circuit 20E. And threshold values L1 ′ to L4 ′ changed according to the wheel pressure and the reference value storage circuit 18
B, the reference power spectrum of the acceleration is input to the power spectrum comparison circuit 18F, and the reference value storage circuit 20B
The reference power spectrum of the sound pressure is input to the power spectrum comparison circuit 20F. Next, the road surface state estimation processing routine of the present embodiment will be described with reference to FIG. Steps 100 to 108 are processes executed in each of the time-series value storage circuits 18C and 20C, and Step 110 is a waveform comparison circuit 18E and 20E.
, But will be described together.
A dry road is given in advance as an initial value of the road surface state estimation result in the road surface state estimation processing routine.
【0032】ステップ100では、舵角信号に基づいて
車両が直進走行しているか否かを判断し、車両が直進走
行している場合には、ステップ102において、時系列
値記憶回路18Cではサンプリング周期であればG信号
及びエンコーダ出力信号を取り込み、時系列値記憶回路
20Cではサンプリング周期であればS信号及びエンコ
ーダ出力信号を取り込む。なお、サンプリング時点でな
ければ各信号の取り込みを行なわないようにする。In step 100, it is determined whether or not the vehicle is traveling straight based on the steering angle signal. If the vehicle is traveling straight, in step 102, the time-series value storage circuit 18C stores the sampling cycle. If so, the G signal and the encoder output signal are fetched, and the time series value storage circuit 20C fetches the S signal and the encoder output signal during the sampling period. It is to be noted that each signal is not taken in except at the sampling time.
【0033】次のステップ104では、エンコーダ出力
信号に基づいてタイヤトレッドのGセンサ10及びマイ
ク12の取り付け部位に対応する部分が、接地中である
か否か、すなわちセンサ取り付け部位に対応する部分が
接地区間に位置しているか否かを判断し、ステップ10
6において接地終了か否かを判断する。接地終了でない
場合には、すなわちセンサ取り付け部位に対応する部分
が接地区間に位置している場合にはステップ108にお
いて、時系列値記憶回路18BではG信号及びエンコー
ダ出力信号を記憶し、時系列値記憶回路20BではS信
号及びエンコーダ出力信号を記憶する。In the next step 104, based on the encoder output signal, it is determined whether or not the portion corresponding to the mounting portion of the tire tread where the G sensor 10 and the microphone 12 are grounded, that is, the portion corresponding to the sensor mounting portion is determined. It is determined whether or not it is located in the contact section, and step 10
At 6, it is determined whether or not the touchdown is completed. If the grounding is not completed, that is, if the portion corresponding to the sensor mounting portion is located in the grounding section, in step 108, the time series value storage circuit 18B stores the G signal and the encoder output signal, and The storage circuit 20B stores the S signal and the encoder output signal.
【0034】この結果、時系列値記憶回路18Bには、
サンプリング周期毎にG信号及びエンコーダ出力信号が
時系列値として順に記憶され、時系列値記憶回路20B
には、サンプリング周期毎にS信号及びエンコーダ出力
信号が時系列値として順に記憶される。As a result, the time-series value storage circuit 18B stores
The G signal and the encoder output signal are sequentially stored as time series values for each sampling period, and the time series value storage circuit 20B
, The S signal and the encoder output signal are sequentially stored as time-series values for each sampling period.
【0035】一方、ステップ106で接地終了と判断さ
れたときには、ステップ110において、時系列値記憶
回路18Cに記憶されている接地開始から接地終了まで
の時系列値が波形比較回路18Eに入力され、基準値記
憶回路から入力されている基準加速度波形及びしきい値
を用いて加速度波形による路面推定処理が行なわれると
共に、時系列値記憶回路20Cに記憶されている接地開
始から接地終了までの時系列値が波形比較回路20Eに
入力され、基準値記憶回路20Bから入力されている基
準音圧波形及びしきい値を用いて音圧波形による路面推
定処理が行なわれる。この路面判定の詳細については後
述する。On the other hand, when it is determined in step 106 that the grounding has ended, in step 110, the time series values from the start of grounding to the end of grounding stored in the time series value storage circuit 18C are input to the waveform comparison circuit 18E. Using the reference acceleration waveform and the threshold value input from the reference value storage circuit, the road surface is estimated using the acceleration waveform, and the time series from the start of touchdown to the end of touchdown stored in the time series value storage circuit 20C. The value is input to the waveform comparison circuit 20E, and a road surface estimation process is performed using the sound pressure waveform using the reference sound pressure waveform and the threshold value input from the reference value storage circuit 20B. The details of this road surface determination will be described later.
【0036】そして、ステップ112では、次回のセン
サ取り付け部位接地時における路面判定を行なうため
に、時系列値記憶回路18C、20C各々において記憶
している時系列データを消去する。In step 112, the time-series data stored in each of the time-series value storage circuits 18C and 20C is erased in order to determine the road surface when the sensor is attached to the ground at the next time.
【0037】次に、図3を参照して波形比較回路18
E、20Eの各々で実行されるステップ110における
路面状態推定処理の詳細について説明する。なお、波形
比較回路18E、20Eの各々で実行される処理は同様
であるので、一方のみについて説明する。また、説明に
あたっては、基準加速度波形(または基準音圧波形)を
単に基準値と呼び、G信号(またはS信号)の時系列値
を単に時系列値と呼んで説明する。なお、加速度波形に
よる路面状態推定処理の場合にはしきい値L1〜L4が
使用され、音圧波形による路面状態推定処理の場合には
しきい値L1´〜L4´が使用される。Next, referring to FIG.
The details of the road surface state estimation processing in step 110 executed in each of E and 20E will be described. The processing performed by each of the waveform comparison circuits 18E and 20E is the same, and only one of them will be described. In the description, a reference acceleration waveform (or reference sound pressure waveform) is simply referred to as a reference value, and a time series value of a G signal (or an S signal) is simply referred to as a time series value. The threshold values L1 to L4 are used in the case of the road surface state estimation processing using the acceleration waveform, and the threshold values L1 ′ to L4 ′ are used in the case of the road surface state estimation processing using the sound pressure waveform.
【0038】ステップ116では、基準値と時系列値と
の分散値σを算出する。なお、分散値σは、エンコーダ
出力信号から得られる同一タイヤ回転角位置の各々にお
ける基準値と時系列値とを用いて算出される。なお、こ
の分散値σに代えて基準値と時系列値との相関を表す相
関係数等を用いるようにしてもよい。In step 116, the variance σ between the reference value and the time series value is calculated. The variance σ is calculated using a reference value and a time-series value at each of the same tire rotation angle positions obtained from the encoder output signal. Note that a correlation coefficient or the like representing a correlation between a reference value and a time-series value may be used instead of the variance value σ.
【0039】次のステップ118では、分散値σがしき
い値Kより大きいか否かを判断する。分散値σがしきい
値Kより大きい場合には、車両が基準路面とは異なった
状態の路面を走行している、すなわちハイドロプレーニ
ングが発生している、氷上路(低μ路)を走行してい
る、雪上路(中μ路)を走行している、または悪路を走
行している等の可能性があるため、ステップ124にお
いて重み付けをした分散値σの累積値co2を以下の式
に従って演算する。In the next step 118, it is determined whether or not the variance value σ is larger than the threshold value K. If the variance value σ is larger than the threshold value K, the vehicle is traveling on a road surface different from the reference road surface, that is, on a icy road (low μ road) where hydroplaning is occurring. , Running on a snowy road (middle μ road), or running on a bad road, the cumulative value co2 of the variance σ weighted in step 124 is calculated according to the following equation. Calculate.
【0040】 co2=k1・co2+k2・σ ・・・(1) なお、k1、k2は重み付け係数であり、過去の分散σ
の累積値co2に対する重み係数k1を現在の分散値σ
に対する重み係数k2より大きくして、現在の分散値σ
が急激に変化しても分散値σの累積値co2がこれに従
って急激に変化しないようにしている。これによって、
路面上の部分的に荒れた部分(または凹凸部分)を走行
したときに一時的に分散値σが大きく変化しても路面の
誤判定を防止することができる。Co2 = k1 · co2 + k2 · σ (1) Here, k1 and k2 are weighting coefficients, and the past variance σ
Weight coefficient k1 for the cumulative value co2 of
And the current variance value σ
Is suddenly changed so that the cumulative value co2 of the variance value σ does not suddenly change accordingly. by this,
Even when the variance σ greatly changes temporarily when the vehicle travels on a partly rough part (or uneven part) on the road surface, it is possible to prevent erroneous determination of the road surface.
【0041】また、制駆動時には、以下で説明するよう
に車速及びホイール圧の上昇と共に路面毎の加速度の瞬
時波形の相違が顕著に表れるので、瞬時に路面判定でき
るようにするために、ステップ120において制駆動時
か否かを判断し、制駆動時の場合にはステップ122で
重み係数k1小さく(例えば、0)して累積値co2を
演算するようにしている。これにより、現在の分散値の
みに基づいて路面状態が推定されるので、瞬時に面状態
を判定することができる。Also, during braking / driving, the instantaneous waveform of the acceleration on each road surface becomes remarkably different as the vehicle speed and the wheel pressure rise as described below. In step S122, it is determined whether or not braking / driving is being performed. In step 122, the weight coefficient k1 is reduced (for example, 0) to calculate the accumulated value co2. As a result, the road surface state is estimated based only on the current variance value, so that the surface state can be determined instantaneously.
【0042】ステップ126〜ステップ140では、累
積値co2と、しきい値のいずれかと比較し、路面状態
を推定する。なお、加速度波形による路面状態の推定の
場合にはしきい値L1〜L4の大きさは後述するよう
に、L1<L2<L3<L4であり、音圧波形による路
面状態の推定の場合にはまた、しきい値L1´〜L4´
の大きさは後述するように、L1´<L2´<L3´<
L4´であり、しきい値L1〜L4、L1´〜L4´の
各々は、基準値記憶回路において車速及びホイール圧等
の走行条件に応じて大きさが変更されている。In steps 126 to 140, the road condition is estimated by comparing the accumulated value co2 with one of the threshold values. In the case of estimating the road surface state using the acceleration waveform, the magnitudes of the thresholds L1 to L4 are L1 <L2 <L3 <L4, as described later. In the case of estimating the road surface state using the sound pressure waveform, Also, threshold values L1 'to L4'
The size of L1 ′ <L2 ′ <L3 ′ <
L4 ′, and the threshold values L1 to L4 and L1 ′ to L4 ′ are changed in magnitude in the reference value storage circuit according to running conditions such as vehicle speed and wheel pressure.
【0043】加速度波形による路面状態の推定について
詳述すると、ステップ126では、累積値co2としき
い値L1とを比較し、累積値co2がしきい値L1以下
の場合には、路面状態推定結果を変更せず、累積値co
2がしきい値L1を越える場合には、ステップ128で
累積値co2としきい値L2とを比較し、累積値co2
がしきい値L2以下の場合には、ステップ130で氷上
路と推定する。The estimation of the road surface condition based on the acceleration waveform will be described in detail. In step 126, the accumulated value co2 is compared with the threshold value L1, and if the accumulated value co2 is equal to or less than the threshold value L1, the road surface condition estimation result is obtained. No change, cumulative value co
If 2 exceeds the threshold value L1, the accumulated value co2 is compared with the threshold value L2 in step 128, and the accumulated value co2
Is less than or equal to the threshold L2, it is estimated at step 130 that the road is on ice.
【0044】一方、累積値co2がしきい値L2を越え
る場合には、ステップ132で累積値co2としきい値
L3とを比較し、累積値co2がしきい値L3以下の場
合には、ステップ134でハイドロプレーニングが発生
していると推定する。そして、累積値co2がしきい値
L3を越える場合には、ステップ136で累積値co2
としきい値L4とを比較し、累積値co2がしきい値L
4以下の場合には、ステップ138で雪上路と推定し、
累積値co2がしきい値L4を越える場合には、ステッ
プ140で砂利等の悪路と推定する。なお、音圧波形に
よる路面状態の推定の場合においてもしきい値が異なる
だけで上記と同様に路面状態を推定することができる。On the other hand, if the cumulative value co2 exceeds the threshold value L2, the cumulative value co2 is compared with the threshold value L3 in step 132, and if the cumulative value co2 is equal to or less than the threshold value L3, step 134 It is estimated that hydroplaning has occurred in. If the cumulative value co2 exceeds the threshold value L3, the cumulative value co2
Is compared with the threshold value L4.
If it is 4 or less, it is estimated that the road is on snow at step 138,
If the accumulated value co2 exceeds the threshold value L4, it is estimated in step 140 that the road is bad such as gravel. In the case of estimating the road surface condition by using the sound pressure waveform, the road surface condition can be estimated in the same manner as described above only by changing the threshold value.
【0045】ステップ122で分散値σがしきい値K以
下と判断された場合は、ステップ142において累積値
co2から所定値nを減算することにより累積値co2
を減少させ、ステップ144で累積値co2が負になっ
たか否かを判断し、負になった場合にはステップ146
で累積値co2を0として、ステップ148で乾燥路と
推定する。累積値co2が0以上の場合には、路面状態
推定結果を変更せずにこのルーチンを終了する。When it is determined in step 122 that the variance value σ is equal to or smaller than the threshold value K, in step 142, a predetermined value n is subtracted from the cumulative value co2 to obtain the cumulative value co2.
Is determined in step 144 to determine whether or not the accumulated value co2 has become negative.
In step 148, the accumulated value co2 is set to 0, and a dry road is estimated. If the accumulated value co2 is equal to or greater than 0, this routine ends without changing the road surface state estimation result.
【0046】次に、路面状態の推定について詳細に説明
する。図4(a)〜(b)に、車速30km/hで定常
走行した場合における、スタッドレスタイヤ接地時の内
部の車両走行前後方向の加速度を各路面(乾燥路、雪上
路、氷上路、及び悪路)においてGセンサで計測したと
きの瞬間波形と、乾燥路走行時の接地毎の瞬間波形を各
接地位置で平均化した乾燥路基準波形とを示す。図4
(a)〜(b)の横軸は、エンコーダ出力信号によって
得られるGセンサの取り付け部位に対応するトレッド部
の接地位置を示しており、Gセンサの取り付け部位に対
応するトレッド部が接地区間の中心に位置する場合を基
準(0)として、Gセンサの取り付け部位に対応するト
レッド部が接地した踏み込み側からGセンサの取り付け
部位に対応するトレッド部が路面から離れる蹴り出し側
までを接地区間として、−25cmから+25cm方向
へGセンサの取り付け部位に対応するトレッド部が移動
したときの加速度波形を示している。Next, the estimation of the road surface condition will be described in detail. 4 (a) and 4 (b), the acceleration in the vehicle running front-rear direction when the studless tire is in contact with the ground when the vehicle is running at a vehicle speed of 30 km / h in a steady state is shown on each road surface (dry road, snowy road, icy road, and bad road). (Road) shows an instantaneous waveform measured by a G sensor, and a dry road reference waveform obtained by averaging the instantaneous waveforms for each contact at the time of traveling on a dry road at each contact position. FIG.
The horizontal axis of (a) and (b) indicates the grounding position of the tread portion corresponding to the mounting portion of the G sensor obtained by the encoder output signal, and the tread portion corresponding to the mounting portion of the G sensor corresponds to the grounding section. With the case where the tread portion is located at the center as the reference (0), the grounding section is defined as the grounding section from the stepping side where the tread portion corresponding to the G sensor attachment site is grounded to the kickout side where the tread portion corresponding to the G sensor attachment site is separated from the road surface. , The acceleration waveform when the tread corresponding to the attachment site of the G sensor moves from −25 cm to +25 cm.
【0047】瞬間波形と基準波形との比較から、図4
(a)に示す乾燥路の場合には、接地時のタイヤの変形
が毎回同じであるため接地区間の瞬間波形と基準波形と
が略一致しており、図4(b)に示す雪上路の場合に
は、路面の表層崩れのため接地区間の瞬間波形が基準波
形と一致せず、図4(c)に示す氷上路の場合には、滑
りによって接地前端で加速度波形にずれが生じており、
図4(d)に示す悪路の場合には、砂利等によって加速
度波形が激しく振動しており、これらから乾燥路以外で
は路面によって瞬間波形の形状が変化していることが理
解できる。From the comparison between the instantaneous waveform and the reference waveform, FIG.
In the case of the dry road shown in FIG. 4A, since the deformation of the tire at the time of the ground contact is the same every time, the instantaneous waveform in the ground contact section and the reference waveform substantially match, and the snowy road shown in FIG. In this case, the instantaneous waveform of the ground contact section does not match the reference waveform because of the surface layer collapse of the road surface. In the case of the icy road shown in FIG. ,
In the case of the bad road shown in FIG. 4D, the acceleration waveform vibrates violently due to gravel or the like, and it can be understood from these that the shape of the instantaneous waveform changes depending on the road surface other than the dry road.
【0048】図5に、人工低μ路をノーマルタイヤを用
いて車速50km/hで定常走行した場合におけるタイ
ヤ接地時の車両走行前後方向の瞬間加速度と、タイヤが
浮き上がった時の車両走行前後方向の瞬間加速度とを乾
燥路基準波形と比較して示す。図から、タイヤが接地し
ている場合の瞬間波形は上記でも説明したように乾燥路
基準波形と略一致するが、タイヤが浮き上がった場合の
瞬間波形は乾燥路基準波形とは一致しないことが理解で
きる。FIG. 5 shows the instantaneous acceleration in the longitudinal direction of the vehicle when the tire is in contact with the ground when the tire is constantly running on an artificial low μ road at a vehicle speed of 50 km / h using normal tires, and the longitudinal direction of the vehicle when the tire is lifted. And the instantaneous acceleration are shown in comparison with the dry road reference waveform. From the figure, it is understood that the instantaneous waveform when the tire is in contact with the ground substantially matches the dry road reference waveform as described above, but the instantaneous waveform when the tire is lifted does not match the dry road reference waveform. it can.
【0049】図6(a)に、車速30km/hで定常走
行した場合の各路面(乾燥路、雪上路、氷上路、及び悪
路)における、スタッドレスタイヤ接地毎に得られた車
両走行前後方向の加速度の分散値の時系列データを示
し、図6(b)にその拡大図を示す。図から理解される
ように、悪路、雪上路、氷上路、乾燥路の順に分散値が
平均して小さくなっていることが理解できる。FIG. 6 (a) shows the longitudinal direction of the vehicle obtained on each road surface (dry road, snowy road, icy road, and bad road) when the vehicle travels at a constant vehicle speed of 30 km / h. FIG. 6B shows time-series data of the variance value of acceleration, and FIG. As can be seen from the figure, it can be understood that the variance value decreases on average on the rough road, the snowy road, the icy road, and the dry road.
【0050】図7(a)に、車速50km/hで定常走
行した場合の低μ路、中μ路、高μ路の各路面における
ノーマルタイヤの車両走行前後方向の加速度の分散値の
時系列データを示し、図7(b)に、車速70km/h
で定常走行した場合の図7(a)と同様の時系列データ
を示す。図から、車速が高くなる程ハイドロプレーニン
グが生じている瞬間の分散値が大きくなっていることが
理解できる。FIG. 7A shows a time series of the variance of the acceleration of the normal tire in the longitudinal direction of the vehicle running on each of the low μ road, the medium μ road, and the high μ road when the vehicle travels at a constant speed of 50 km / h. The data is shown in FIG. 7B, and the vehicle speed is 70 km / h.
7 shows time-series data similar to that of FIG. From the figure, it can be understood that the dispersion value at the moment when hydroplaning occurs increases as the vehicle speed increases.
【0051】従って、加速度波形を用いた際の路面状態
推定用のしきい値L1〜L4は、各々L1<L2<L3
<L4とすればよいことが理解できる。Therefore, the threshold values L1 to L4 for estimating the road surface state using the acceleration waveform are L1 <L2 <L3, respectively.
It can be understood that <L4 should be satisfied.
【0052】なお、上記図4〜図7の各々の計測結果
は、音圧についても同様である。従って、音圧波形を用
いた際の路面状態推定用のしきい値L1´〜L4´は、
各々L1´<L2´<L3´<L4´とすればよいこと
が理解できる。The measurement results in FIGS. 4 to 7 are the same for the sound pressure. Therefore, the threshold values L1 ′ to L4 ′ for estimating the road surface state when using the sound pressure waveform are as follows:
It can be understood that L1 '<L2'<L3'<L4' should be satisfied.
【0053】以上の結果、基準波形と時系列値との分散
値の大きさとしきい値との比較から路面状態を判定する
ことができることが理解できる。なお、上記では乾燥路
における加速度波形及び音圧波形を基準値とする例につ
いて説明したが、他の路面を走行しているときの加速度
波形及び音圧波形を基準値としてもよい。From the above results, it can be understood that the road surface condition can be determined by comparing the magnitude of the variance between the reference waveform and the time series value with the threshold value. In the above description, an example is described in which the acceleration waveform and the sound pressure waveform on a dry road are used as the reference values. However, the acceleration waveform and the sound pressure waveform when traveling on another road surface may be used as the reference values.
【0054】図8は、スタッドレスタイヤを用いて車速
30km/h、車速50km/hで定常走行した場合
(ホイール圧0の場合)の乾燥路基準加速度波形を示し
たものである。図から、接地端における加速度は、車速
30km/hで約100m/s 2、車速50km/hで
約300m/s2、接地区間中は略0となっている。こ
の理由を以下に説明する。FIG. 8 shows the vehicle speed using studless tires.
When the vehicle is running at a constant speed of 30 km / h and a vehicle speed of 50 km / h
Shows the dry road reference acceleration waveform (when the wheel pressure is 0)
It is a thing. From the figure, the acceleration at the contact point is the vehicle speed.
About 100m / s at 30km / h TwoAt a vehicle speed of 50 km / h
About 300m / sTwo, During the ground contact section. This
The reason will be described below.
【0055】図9は、タイヤ接地時におけるタイヤの変
形の様子を示したものである。接地時、タイヤ接地面は
路面に沿って強制的に平面となるように変形されるた
め、接地前縁Cf及び接地後縁Crで瞬間的にタイヤ半
径R0が変化し、接地前縁Cf及び接地後縁Crでは回
転しながら質点系が半径方向に移動する運動となる。ま
た、接地中はタイヤ接地面が路面に接地して並進運動す
ることになるので、定常走行時ではタイヤ接地面の加速
度は0になる。FIG. 9 shows how the tire is deformed when the tire is in contact with the ground. At the time of contact, the tire contact surface is forcibly deformed to be flat along the road surface, so that the tire radius R 0 instantaneously changes at the contact front edge Cf and the contact rear edge Cr, and the contact front edge Cf and At the trailing edge Cr, the mass system moves in the radial direction while rotating. In addition, the acceleration of the tire contact surface becomes zero during steady running because the tire contact surface comes into contact with the road surface and translates during the contact.
【0056】ベクトルRの先端のP点が、回転しながら
ベクトルR方向に移動する運動の加速度のベクトル図
は、ωを車輪速とすると、図10に示すようになる。図
10では、車輪速ωは、反時計方向を正とし、dR/d
t>0、d2R/dt2>0、dω/dt>0の場合の各
ベクトルの方向を示している。FIG. 10 shows a vector diagram of the acceleration of the motion in which the point P at the tip of the vector R moves in the direction of the vector R while rotating, where ω is the wheel speed. In FIG. 10, the wheel speed ω is dR / d
The direction of each vector when t> 0, d 2 R / dt 2 > 0, and dω / dt> 0 is shown.
【0057】Gセンサが取り付けられた部位の周辺部を
ベクトルRの先端のP点に存在する質点系とみなすと、
定常走行時における接地前縁Cf及び接地後縁Crで
は、質点系に対してコリオリの力により次式で示す加速
度αが発生する。Assuming that the periphery of the portion where the G sensor is attached is a mass system existing at the point P at the tip of the vector R,
At the front contact edge Cf and the rear contact edge Cr during steady running, an acceleration α expressed by the following equation is generated by the Coriolis force with respect to the mass system.
【0058】 α=2(dR/dt)・ω ・・・(2) ただし、(2)式は、摩擦力が作用しない場合の定常状
態における接線方向の加速度を示している。Α = 2 (dR / dt) · ω (2) Equation (2) shows the tangential acceleration in a steady state when no frictional force acts.
【0059】図11は、接地面中心と回転中心とを結ぶ
直線を基準線として基準線からの質点系の位置関係を示
したものである。タイヤ半径R0上を回転速度ωで回転
している質点系の接地時の回転半径R(ベクトルRの大
きさと同じ)は、図11から以下の式で表される。FIG. 11 shows the positional relationship of the mass system from the reference line with the straight line connecting the center of the ground contact surface and the rotation center as the reference line. The turning radius R (same as the magnitude of the vector R) at the time of contact of the mass system rotating at the rotation speed ω on the tire radius R 0 is expressed by the following equation from FIG.
【0060】 R=R0・cosθ/cosθωt ・・・(3) なお、θは、接地縁(接地前縁または接地後縁)と回転
中心とを結ぶ直線と基準線とが成す角(接地長から演算
することができる)であり、tは基準線の位置を基準と
する経過時間である。R = R 0 · cos θ / cos θωt (3) where θ is the angle (ground length) formed by a reference line and a straight line connecting the ground edge (front or rear edge) and the center of rotation. And t is the elapsed time based on the position of the reference line.
【0061】上記(3)式のRを時間で微分すると回転
半径の変化dR/dtは以下の式で表される。 dR/dt=R0・cosθ・sinωt・ω/(cosθωt)2 ・・・(4) (4)式を(2)式に代入すると次式が得られる。When R in the above equation (3) is differentiated with respect to time, the change dR / dt in the radius of gyration is expressed by the following equation. dR / dt = R 0 · cosθ · sinωt · ω / (cosθωt) 2 ··· (4) (4) Equation (2) is substituted into equation the following equation is obtained.
【0062】 α=2・R0・cosθ・sinωt・ω2/(cosθωt)2 ・・・(5) 上記(5)式より、タイヤが接地した瞬間の加速度α
は、車輪速の2乗に比例するので、しきい値L1〜L4
も車輪速、または車速に応じて変更する必要がある。Α = 2 · R 0 · cos θ · sin ωt · ω 2 / (cos θωt) 2 (5) From the above equation (5), the acceleration α at the moment when the tire is in contact with the ground is obtained.
Is proportional to the square of the wheel speed, so that the threshold values L1 to L4
Needs to be changed according to the wheel speed or the vehicle speed.
【0063】ここで、タイヤ半径R0を0.314m、
接地長から演算したθを14.5°として、車速30k
m/h、車速50km/h走行時の接地前縁Cf及び接
地後縁Cr(ωt=±θ)における加速度αを求めると
以下の表のようになり、接地前縁Cf及び接地後縁Cr
の加速度は大きさが同じで方向が逆になる。Here, the tire radius R 0 is 0.314 m,
Assuming that θ calculated from the contact length is 14.5 °, the vehicle speed is 30k
The following table shows the acceleration α at the front contact edge Cf and the rear contact edge Cr (ωt = ± θ) at a speed of 50 m / h and a vehicle speed of 50 km / h.
Have the same magnitude but opposite directions.
【0064】[0064]
【表1】 [Table 1]
【0065】図12(a)〜(c)は、スタッドレスタ
イヤを用いて乾燥路、雪上路、氷上路を50km/hで
走行している状態からの制動時の加速度波形(瞬時波形
及び定常走行時の乾燥路基準波形)を示したものであ
る。また、図の左側に記載されている数値は、プロット
データが得られた時点のホイール圧Pc、車速V、スリ
ップ率λを示している。FIGS. 12 (a) to 12 (c) show acceleration waveforms (instantaneous waveform and steady running) at the time of braking from running 50 km / h on a dry road, a snowy road, or an icy road using studless tires. At the time of drying). Numerical values described on the left side of the figure indicate the wheel pressure Pc, the vehicle speed V, and the slip ratio λ at the time when the plot data is obtained.
【0066】図12から理解されるように、略同じホイ
ール圧においても各々の瞬時波形が異なっている。すな
わち、雪上路では路面の表層崩れが激しく波形が振動的
になっている。氷上路では、タイヤ接地前縁において加
速度が0になる領域が広がり、加速度ピークを頂点とし
た山が細くなっている。この原因は、滑りが生じてトレ
ッドの移動速度が遅くなり、定常走行時と比較して同一
接地位置でのGセンサの滞留時間が長いためにタイヤ半
径の変化速度が小さく、接地時のコリオリの力による加
速度が収束したように観測されるためである。上記で
は、制動時の加速度について説明したが、駆動時につい
ても同様であり、また音圧についても同様である。As can be understood from FIG. 12, even at substantially the same wheel pressure, the respective instantaneous waveforms are different. In other words, on a snowy road, the surface layer of the road surface is severely collapsed, and the waveform is oscillating. On an icy road, the region where the acceleration is 0 is widened at the leading edge of the tire contact with the ground, and the mountain having the acceleration peak as the peak is thin. The cause of this is that the tread movement speed becomes slower due to slippage, and the G sensor stays longer at the same ground contact position than during steady running, so the tire radius change speed is small and Coriolis during ground contact This is because the acceleration due to the force is observed as converging. In the above, the acceleration at the time of braking has been described, but the same applies to the time of driving, and the same applies to the sound pressure.
【0067】このように、制駆動時には、乾燥路基準加
速度波形とのずれが大きくなるため、乾燥路定常走行時
の加速度波形及び音圧波形から路面状態を推定するため
のしきい値L1〜L4、L1´〜L4´の大きさを変更
する必要がある。すなわち、しきい値L1〜L4、L1
´〜L4´の大きさは、車速及びホイール圧に応じて変
更する必要がある。また、制駆動時には、ホイール圧の
上昇と共に路面毎の加速度の瞬時波形の相違が顕著に表
れるので、上記で説明したように重み係数k1小さく
(例えば、0)して瞬時に路面判定できるようにするの
が好ましい。As described above, during braking / driving, the deviation from the reference acceleration waveform on the dry road becomes large. Therefore, the threshold values L1 to L4 for estimating the road surface state from the acceleration waveform and the sound pressure waveform during the steady running on the dry road. , L1 'to L4' need to be changed. That is, the threshold values L1 to L4, L1
It is necessary to change the size of 'to L4' according to the vehicle speed and the wheel pressure. Further, at the time of braking / driving, the difference in the instantaneous waveform of the acceleration for each road surface becomes conspicuous as the wheel pressure increases, so that the weight coefficient k1 is reduced (for example, 0) as described above so that the road surface can be determined instantaneously. Is preferred.
【0068】次に上記の実施の形態の周波数分析回路1
8D、20D及びパワースペクトル比較回路18F、2
0Fにおける路面状態判定処理ルーチンについて説明す
る。なお、パワースペクトル比較回路18F、20Fに
おける路面状態判定処理は同様であり、パワースペクト
ル比較回路18Fでは乾燥路を定常走行しているときの
加速度の特定周波数スペクトル(基準パワースペクト
ル)と分析された加速度の特定周波数のスペクトルとを
比較し、パワースペクトル比較回路20Fでは乾燥路を
定常走行しているときの音圧の特定周波数スペクトル
(基準パワースペクトル)と分析された音圧の特定周波
数のスペクトルとを比較することによって路面状態を推
定しているので、まとめて説明する。Next, the frequency analysis circuit 1 of the above embodiment
8D, 20D and power spectrum comparison circuit 18F, 2
The road surface state determination processing routine at 0F will be described. The road surface state determination processing in the power spectrum comparison circuits 18F and 20F is the same, and the power spectrum comparison circuit 18F analyzes the specific frequency spectrum (reference power spectrum) of the acceleration when the vehicle is steadily traveling on the dry road and the analyzed acceleration. And the power spectrum comparing circuit 20F compares the specific frequency spectrum of the sound pressure (reference power spectrum) when the vehicle is steadily traveling on the dry road with the spectrum of the specific frequency of the analyzed sound pressure. Since the road surface condition is estimated by comparison, it will be described together.
【0069】ステップ160において、各周波数分析回
路では舵角信号に基づいて直進走行中か否かを判断し、
直進走行中の場合はステップ162において周波数分析
回路18Dではサンプリング時点であればG信号、周波
数分析回路20Dではサンプリング時点であればS信号
を取り込み、サンプリング時点でなければ各々G信号
(またはS信号)の取り込みは行なわないようにする。In step 160, each frequency analysis circuit determines whether or not the vehicle is traveling straight based on the steering angle signal.
If the vehicle is traveling straight, in step 162, the frequency analysis circuit 18D takes in the G signal at the sampling time, the frequency analysis circuit 20D takes in the S signal at the sampling time, and otherwise, the G signal (or S signal). Do not take in.
【0070】次のステップ164で、周波数分析回路1
8DではG信号の特定周波数におけるスペクトル値を抽
出し、周波数分析回路20DではS信号の特定周波数に
おけるスペクトル値を抽出し、パワースペクトル比較回
路の各々に出力する。スペクトルの抽出は、FFT、バ
ンドパスフィルタ、ウェーブレット変換等の手法を用い
ることができる。ステップ166では、パワースペクト
ル比較回路において抽出したスペクトル値と基準値記憶
回路から入力されている特定周波数における基準パワー
スペクトルとを比較し、路面状態の推定を行なう。In the next step 164, the frequency analysis circuit 1
In 8D, the spectrum value at the specific frequency of the G signal is extracted, and in the frequency analysis circuit 20D, the spectrum value at the specific frequency of the S signal is extracted and output to each of the power spectrum comparison circuits. For the extraction of the spectrum, a technique such as FFT, band-pass filter, wavelet transform and the like can be used. In step 166, the spectrum value extracted by the power spectrum comparison circuit is compared with the reference power spectrum at the specific frequency input from the reference value storage circuit, and the road surface state is estimated.
【0071】図14(a)、(b)に、スタッドレスタ
イヤを用いて車速30km/h、車速50km/hで各
路面(乾燥路、雪上路、氷上路、及び砂利悪路)を定常
走行した時の加速度の周波数スペクトルを示す。各車速
共に300〜500Hz付近(ロードノイズ周波数域)
のスペクトルが各路面で異なっている。したがって、乾
燥路を走行しているときの特定周波数のスペクトル(基
準パワースペクトル)と周波数分析回路からの特定周波
数のスペクトル(パワースペクトル)とを比較すること
によって路面状態を推定することができる。なお、上記
では加速度の周波数スペクトルについて説明したが音圧
の周波数スペクトルについても同様であり、基準パワー
スペクトルと比較することによって路面状態を推定する
ことができる。FIGS. 14 (a) and 14 (b) show that the vehicle steadily traveled on each road surface (dry road, snowy road, icy road and badly gravel road) at a vehicle speed of 30 km / h and a vehicle speed of 50 km / h using studless tires. 4 shows a frequency spectrum of acceleration at the time. Around 300-500Hz for each vehicle speed (road noise frequency range)
Are different on each road surface. Therefore, the road surface condition can be estimated by comparing the spectrum of the specific frequency (reference power spectrum) when traveling on the dry road with the spectrum of the specific frequency (power spectrum) from the frequency analysis circuit. Although the frequency spectrum of the acceleration has been described above, the same applies to the frequency spectrum of the sound pressure. The road surface state can be estimated by comparing the frequency spectrum with the reference power spectrum.
【0072】上記のようにして推定された波形比較回路
18Eでの推定結果(G波形比較による推定結果)、波
形比較回路20Eでの推定結果(S波形比較による推定
結果)、パワースペクトル比較回路18Fでの推定結果
(Gスペクトル比較による推定結果)、及びパワースペ
クトル比較回路20Fでの推定結果(Sスペクトル比較
による推定結果)は、図1及び図15に示すように、路
面判定回路22に入力され、多数決によって路面判定が
行なわれる。これによって、同じ推定結果となった2つ
以上の推定結果が、現時点の走行路面として判定され
る。The estimation result of the waveform comparison circuit 18E (the estimation result by the G waveform comparison), the estimation result of the waveform comparison circuit 20E (the estimation result by the S waveform comparison), and the power spectrum comparison circuit 18F estimated as described above. (Estimation result by G spectrum comparison) and estimation result by power spectrum comparison circuit 20F (Estimation result by S spectrum comparison) are input to the road surface determination circuit 22 as shown in FIGS. The road surface is determined by majority decision. As a result, two or more estimation results having the same estimation result are determined as the current traveling road surface.
【0073】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、Gセンサ及び音圧センサをタイヤ内部に配置してい
るため、外部音の影響が少なく、かつ1〜5kHzの実
用的なサンプリング周波数で路面判定を行なうことがで
きる。As described above, according to the present embodiment, since the G sensor and the sound pressure sensor are arranged inside the tire, the influence of external sound is small and the practical sampling frequency of 1 to 5 kHz is used. Can be used to determine the road surface.
【0074】次に本発明の第2の実施の形態について説
明する。上記で説明したように第1の実施の形態のタイ
ヤ内部の加速度及び音圧の各信号を用いた路面判定は、
タイヤと路面との接触状態を直接検出しているため、精
度が高い判定結果を得ることができる。このため、第2
の実施の形態では、第1の実施の形態の路面判定結果を
用いて、プレビュー路面判定結果に基づいて車両を制御
する車両制御装置におけるプレビュー路面判定のしきい
値を修正するようにしている。Next, a second embodiment of the present invention will be described. As described above, the road surface determination using the acceleration and sound pressure signals inside the tire according to the first embodiment is performed by:
Since the contact state between the tire and the road surface is directly detected, a highly accurate determination result can be obtained. Therefore, the second
In the second embodiment, the threshold value for the preview road surface determination in the vehicle control device that controls the vehicle based on the preview road surface determination result is modified using the road surface determination result of the first embodiment.
【0075】本実施の形態は、図16に示すように、第
1の実施の形態で説明した路面判定装置50、プレビュ
ー路面判定装置52、まだら路検出回路54、プレビュ
ー結果多数決回路56、しきい値修正回路58、及び車
両制御装置60を含んで構成されている。In this embodiment, as shown in FIG. 16, the road surface judging device 50, the preview road surface judging device 52, the mottle road detecting circuit 54, the preview result majority circuit 56, and the threshold described in the first embodiment. It comprises a value correction circuit 58 and a vehicle control device 60.
【0076】プレビュー路面判定装置52には、路面に
向けて赤外光を照射する照射器と照射した赤外光の路面
からの反射光を受光して電気信号を出力する受光器とか
ら構成され、水(液体)に対する赤外光の吸収波長と氷
(固体)に対する赤外光の吸収波長とが異なることを利
用して路面状態を判定する、赤外光を利用した路面状態
判定装置52Aが設けられている。この路面状態判定装
置52Aでは、赤外光を路面に照射し、水の吸収波長域
の光を通過させる第1のフィルタと、氷の吸収波長域の
光を通過させる第2のフィルタとを通過した反射光を受
光器で受光し、第1のフィルタを通過した反射光の受光
レベルILと第2のフィルタを通過した反射光の受光レ
ベルIRとを比較する。IR<ILの場合は、氷によって
赤外光が吸収され受光レベルIRが低下した場合である
と判断して、凍結路と判定する。逆に、IR>ILの場合
は、水によって赤外光が吸収され受光レベルILが低下
した場合であると判断して、湿潤路と判定する。The preview road surface judging device 52 comprises an irradiator for irradiating infrared light toward the road surface and a light receiving device for receiving reflected light of the irradiated infrared light from the road surface and outputting an electric signal. A road surface state determination device 52A using infrared light, which determines a road surface state by utilizing a difference between an absorption wavelength of infrared light for water (liquid) and an absorption wavelength of infrared light for ice (solid), is used. Is provided. In this road surface condition determination device 52A, infrared light is irradiated onto the road surface and passes through a first filter that passes light in an absorption wavelength range of water and a second filter that passes light in an absorption wavelength range of ice. the reflected light received by the light receiver, and compares the received light level I R of the first light-receiving level of the reflected light passed through the filter I L and the reflected light which has passed through the second filter. When I R < IL , it is determined that the infrared light is absorbed by the ice and the light reception level I R is reduced, and the frozen road is determined. Conversely, if I R > IL , it is determined that the infrared light is absorbed by water and the light receiving level IL is reduced, and the wet road is determined.
【0077】この路面状態判定装置52Aのみを用いた
場合には、凍結路と湿潤路のいずれか一方のみの判定結
果が出力され、それ以外の路面走行時には誤判定とな
る。このため、凍結路の受光レベルのしきい値Iice及び
湿潤路の受光レベルのしきい値Iwetを設け、以下のよう
に判定する。 ・IR<IL、かつIL<Iiceのとき、凍結路と判定す
る。 ・IR>IL、かつIR<Iwetのとき、湿潤路と判定す
る。 ・上記のいずれも満たさないときは、その他の路面とす
る。When only the road surface condition judging device 52A is used, the judgment result of only one of the frozen road and the wet road is output, and the erroneous judgment is made when the vehicle is traveling on other road surfaces. For this reason, the threshold value Iice of the light receiving level on the frozen road and the threshold value Iwet of the light receiving level on the wet road are provided, and the determination is made as follows. · I R <I L, and when I L <Iice, determines that the frozen road. When I R > I L and I R <Iwet, it is determined that the road is wet.・ If neither of the above is satisfied, the road will be replaced with another road surface.
【0078】また、しきい値修正回路58において路面
判定装置50の判定結果に基づいてい受光レベルのしき
い値Iice、Iwetを以下の表に示すように増減させる。Further, the threshold value correction circuit 58 increases or decreases the threshold values Iice and Iwet of the light receiving level based on the determination result of the road surface determination device 50 as shown in the following table.
【0079】[0079]
【表2】 [Table 2]
【0080】表2から理解されるように、タイヤ内部信
号に基づく判定結果が凍結路でかつ赤外光に基づく判定
結果がそれ以外のときは、凍結路である可能性が高いの
でしきい値Iiceを低下させ、タイヤ内部信号に基づく判
定結果が湿潤路でかつ赤外光に基づく判定結果がそれ以
外のときは、湿潤路である可能性が高いのでしきい値Iw
etを低下させる。また、タイヤ内部信号に基づく判定結
果がその他の場合は、赤外光に基づく判定結果が凍結路
または湿潤路であってもその他である可能性が高いの
で、しきい値Iice、Iwetの各々を増加させる。As can be understood from Table 2, when the determination result based on the tire internal signal is a frozen road and the determination result based on the infrared light is other than that, it is highly possible that the road is a frozen road. When the determination result based on the tire internal signal is a wet road and the determination result based on the infrared light is other than that, the possibility of the wet road is high.
reduce et. Further, when the determination result based on the tire internal signal is other, since the determination result based on the infrared light is likely to be other even on a frozen road or a wet road, each of the threshold values Iice and Iwet is set. increase.
【0081】また、プレビュー路面判定装置52には、
路面に向けて光を照射する照射器と照射した光の路面か
らの反射光を複数のスリットを備えたスリットアレイを
介して受光して電気信号を出力する受光器とから構成さ
れ、スリットアレイを介して受光した光のスペクトルが
低周波領域において路面によって異なることを利用して
路面状態を判定する、光を利用した路面状態判定装置5
2Bが設けられている。この路面状態判定装置52Bで
は、光を路面に照射し、スリットアレイを介して受光し
た光の正反射光及び拡散反射光の反射レベルを各路面の
しきい値と比較する。The preview road surface determination device 52 includes:
An irradiator that irradiates light toward the road surface and a light receiver that receives reflected light from the road surface of the illuminated light through a slit array having a plurality of slits and outputs an electric signal, and includes a slit array. Road condition judging device 5 that judges the road surface condition by using the fact that the spectrum of the light received via the light varies depending on the road surface in a low frequency region.
2B are provided. In the road surface state determination device 52B, light is emitted to the road surface, and the reflection levels of the regular reflection light and the diffuse reflection light of the light received through the slit array are compared with the threshold values of each road surface.
【0082】路面状態判定装置52Bにおいて、所定の
低周波数帯域における周波数成分の強度Dbを車輌の移
動速度に相当する空間中心周波数f0の強度Daにより
正規化した値(周波数成分強度比Db/Da)、正反射
光及び拡散反射光の各々について各々の空間中心周波数
を中心とする周波数帯域に含まれる成分の強度Da,D
fの比率(反射光比Df/Da)、拡散反射光の反射光
率Rv(路面LDへの投光量に対する反射光量の比率)
の各々と、しきい値TH1、TH2、TH3、THc、
THd1、THd2、THeとを比較して以下のように路面
状態を判定する。 ・Db/Da≦TH1、Db/Da≦TH2、かつDf
/Da>THd1のとき、湿潤路と判定する。 ・Db/Da≦TH1、Db/Da≦TH2、かつDf
/Da≦THd1のとき、またはDb/Da≦TH3、か
つDf/Da≦THd2のとき、乾燥路面と判定する。 ・Db/Da≦TH1、かつDb/Da>TH2のと
き、またはDb/Da>TH3、かつRv≦THcのと
き、砂利路面と判定する。 ・Db/Da>TH1のとき、またはDb/Da>TH
3、かつRv>THcのとき、積雪路面と判定する。 ・Db/Da≦TH3、かつDf/Da>THd2のと
き、凍結路と判定する。A value obtained by normalizing the intensity Db of the frequency component in a predetermined low frequency band by the intensity Da of the spatial center frequency f0 corresponding to the moving speed of the vehicle (frequency component intensity ratio Db / Da) in the road surface condition determination device 52B. , The intensities Da and D of the components included in the frequency band centered on each spatial center frequency for each of the specular reflected light and the diffuse reflected light
f (reflected light ratio Df / Da), diffused reflected light reflectance Rv (ratio of reflected light amount to light projected on road surface LD)
And threshold values TH1, TH2, TH3, THc,
The road surface state is determined as follows by comparing THd1, THd2, and THe. Db / Da ≦ TH1, Db / Da ≦ TH2, and Df
When / Da> THd1, it is determined that the road is wet. Db / Da ≦ TH1, Db / Da ≦ TH2, and Df
When / Da ≦ THd1, or when Db / Da ≦ TH3 and Df / Da ≦ THd2, it is determined that the road is dry. -When Db / Da ≦ TH1 and Db / Da> TH2, or when Db / Da> TH3 and Rv ≦ THc, it is determined to be a gravel road surface. When Db / Da> TH1, or when Db / Da> TH
3, and when Rv> THc, it is determined that the road is a snowy road. When Db / Da ≦ TH3 and Df / Da> THd2, the road is determined to be a frozen road.
【0083】この路面状態判定装置52Bのみを用いた
場合には、雪上路及び凍結路は、路面の汚れ具合によっ
て反射強度が変化するため、固定したしきい値を用いる
と正確な路面判定ができなくなる。そこで、しきい値修
正回路58において以下の表3に示すように関連するし
きい値を増減させる。When only the road surface condition judging device 52B is used, the reflection intensity changes on snowy roads and frozen roads depending on the degree of dirt on the road surface. Therefore, accurate road surface judgment can be made by using a fixed threshold value. Disappears. Therefore, the threshold value correction circuit 58 increases or decreases the related threshold value as shown in Table 3 below.
【0084】すなわち、タイヤ内部信号に基づく判定結
果を基準とし、路面状態判定装置52Bの判定結果がタ
イヤ内部信号に基づく判定結果と異なるときは、路面状
態判定装置52Bによってタイヤ内部信号に基づく判定
結果が得られる方向にしきい値を増減する。That is, based on the determination result based on the tire internal signal, when the determination result of the road surface state determination device 52B is different from the determination result based on the tire internal signal, the determination result based on the tire internal signal is performed by the road surface determination device 52B. The threshold is increased or decreased in the direction in which is obtained.
【0085】[0085]
【表3】 [Table 3]
【0086】例えば、タイヤ内部信号に基づく判定結果
が乾燥路の場合であって、路面状態判定装置52Bの判
定結果が湿潤路の場合にはしきい値THd1を減少させ、
路面状態判定装置52Bの判定結果が積雪路の場合には
しきい値THcを増加させ、路面状態判定装置52Bの
判定結果が凍結路の場合にはしきい値TH3を減少させ
る。For example, when the determination result based on the tire internal signal is a dry road and the determination result of the road surface state determination device 52B is a wet road, the threshold value THd1 is decreased.
The threshold value THc is increased when the determination result of the road surface state determination device 52B is a snowy road, and the threshold value TH3 is decreased when the determination result of the road surface state determination device 52B is a frozen road.
【0087】また、プレビュー路面判定装置52には、
路面に向けて超音波を照射する照射器と照射した超音波
の路面からの反射波を受信して電気信号を出力する受信
器とから構成され、受信した反射波のレベルが乾燥路
(あるいは湿潤路)と積雪路(あるいは凍結路)とで異
なることを利用して路面状態を判定する、超音波を利用
した路面状態判定装置52Cが設けられている。この路
面状態判定装置52Cでは、超音波を路面に照射し、反
射波の受信レベルが設定許容範囲内であれば乾燥路(あ
るいは湿潤路)と判定し、反射波の受信レベルが設定許
容範囲外であれば積雪路(あるいは凍結路)と判定す
る。The preview road surface determination device 52 includes:
It is composed of an irradiator that irradiates the ultrasonic wave toward the road surface and a receiver that receives the reflected wave of the irradiated ultrasonic wave from the road surface and outputs an electric signal, and the level of the received reflected wave is a dry path (or a wet path). A road surface state determination device 52C that uses ultrasonic waves to determine a road surface state by using the difference between a road and a snowy road (or a frozen road) is provided. In this road surface condition determination device 52C, an ultrasonic wave is applied to the road surface, and if the reception level of the reflected wave is within the set allowable range, it is determined that the road is a dry road (or wet road), and the reception level of the reflected wave is outside the set allowable range. If so, it is determined that the road is a snowy road (or a frozen road).
【0088】路面状態判定装置52Cでは、設定許容範
囲が適切でないと超音波に基づく路面判定結果に誤判定
が生じるので、表4に示すように、タイヤ内部信号に基
づく判定結果を基準とし、路面状態判定装置52Cの判
定結果がタイヤ内部信号に基づく判定結果と異なるとき
は、路面状態判定装置52Cによってタイヤ内部信号に
基づく判定結果が得られる方向に設定許容範囲を増減す
る。In the road surface state determination device 52C, if the set allowable range is not appropriate, an erroneous determination may occur in the road surface determination result based on the ultrasonic wave. When the determination result of the state determination device 52C is different from the determination result based on the tire internal signal, the setting allowable range is increased or decreased in a direction in which the determination result based on the tire internal signal is obtained by the road surface state determination device 52C.
【0089】例えば、タイヤ内部信号に基づく判定結果
が乾燥路(あるいは湿潤路)であるのに対して、路面状
態判定装置52Cによる路面判定結果が、積雪路(ある
いは凍結路)の場合には、設定許容範囲を小さくする。For example, when the determination result based on the tire internal signal is a dry road (or wet road), while the road surface determination result by the road surface state determination device 52C is a snowy road (or a frozen road), Reduce the allowable setting range.
【0090】[0090]
【表4】 [Table 4]
【0091】そして、プレビュー路面判定装置52に
は、カメラで路面を撮影し、カメラからの画像情報を白
黒画像情報へ変換し、白黒画像情報の色の明るさ分布の
状態を判断し、明るさがしきい値以上の場合には積雪が
あるものと判断する路面状態判定装置52Dが設けられ
ている。この路面状態判定装置52Dでは、雪上路の汚
れ具合によって路面の色が変化するため、固定したしき
い値を用いると路面状態の誤判定を生じる可能性があ
る。The preview road surface judging device 52 photographs the road surface with a camera, converts the image information from the camera into black and white image information, judges the state of the color brightness distribution of the black and white image information, and reduces the brightness. A road surface condition determination device 52D that determines that snow is present when the threshold value is exceeded is provided. In this road surface state determination device 52D, the color of the road surface changes depending on the degree of dirt on the snowy road, and therefore, using a fixed threshold value may cause an erroneous determination of the road surface state.
【0092】このため、表5に示すように、タイヤ内部
信号に基づく判定結果を基準とし、路面状態判定装置5
2Dの判定結果がタイヤ内部信号に基づく判定結果と異
なるときは、路面状態判定装置52Dによってタイヤ内
部信号に基づく判定結果が得られる方向にしきい値を増
減する。[0092] Therefore, as shown in Table 5, the road surface state determination device 5
If the 2D determination result is different from the determination result based on the tire internal signal, the threshold value is increased or decreased by the road surface state determination device 52D in a direction in which the determination result based on the tire internal signal is obtained.
【0093】例えば、タイヤ内部信号に基づく判定結果
が乾燥路であるのに対して、路面状態判定装置52Dに
よる路面判定結果が積雪路の場合には、しきい値を減少
させる。For example, when the result of the determination based on the tire internal signal is a dry road and the result of the road surface determination by the road surface condition determination device 52D is a snowy road, the threshold value is decreased.
【0094】[0094]
【表5】 [Table 5]
【0095】本実施の形態では、路面判定装置50はし
きい値修正回路58におけるしきい値等の修正に使用
し、通常の状態では判定結果は車両制御装置60には出
力されない。In the present embodiment, the road surface judging device 50 is used for correcting the threshold value and the like in the threshold value correcting circuit 58, and the judgment result is not output to the vehicle control device 60 in a normal state.
【0096】しかしながら、路面状態判定装置52Dの
カメラに接続されたまだら検出回路54によって、カメ
ラで撮影された画像により雪、氷、乾燥部分等が混在す
る路面(まだら路)が検出された場合には、まだら検出
回路54からの出力により切り換え装置62を切り換
え、路面判定装置52の判定結果に基づいて車両制御を
行なうようにする。However, when the mottle detecting circuit 54 connected to the camera of the road surface condition judging device 52D detects a road surface (mottled road) in which snow, ice, dry parts and the like are mixed in the image taken by the camera. Switches the switching device 62 according to the output from the mottle detection circuit 54, and performs vehicle control based on the determination result of the road surface determination device 52.
【0097】なお、上記の第2の実施の形態では、プレ
ビュー路面判定装置のしきい値を修正する例について説
明したが、プレビュー路面判定装置に設けられている路
面状態判定装置の判定結果を修正するようにしてもよ
い。また、第2の実施の形態では、4つ路面状態判定装
置を用いた例について説明したが、個数に限定されるも
のではなく少なくとも1つ設ければよい。In the second embodiment, an example in which the threshold value of the preview road surface determination device is corrected has been described. However, the determination result of the road surface state determination device provided in the preview road surface determination device is corrected. You may make it. Further, in the second embodiment, an example in which four road surface state determination devices are used has been described. However, the number is not limited, and at least one may be provided.
【0098】[0098]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、加
速度センサ及び音圧センサをタイヤ内部に配置し、基準
波形と検出された加速度波形とによる判定結果、基準波
形と検出された音圧度波形とによる判定結果、基準パワ
ースペクトルと検出された加速度のパワースペクトルと
による判定結果、基準パワースペクトルと検出された音
圧のパワースペクトルとの判定結果の多数決によって路
面を判定しているため、外部音に影響されることなく実
用的なサンプリング周波数で路面を精度良く判定するこ
とができる、という効果が得られる。As described above, according to the present invention, the acceleration sensor and the sound pressure sensor are arranged inside the tire, and the judgment result based on the reference waveform and the detected acceleration waveform is obtained. Since the road surface is determined by a majority decision of the determination result by the degree waveform, the determination result by the reference power spectrum and the power spectrum of the detected acceleration, and the determination result of the reference power spectrum and the power spectrum of the detected sound pressure, The effect is obtained that the road surface can be accurately determined at a practical sampling frequency without being affected by external sounds.
【0099】また、外部音に影響されることなく実用的
なサンプリング周波数で路面を精度良く判定することが
できる路面判定装置の判定結果に基づいてプレビュー路
面判定装置のしきい値または判定結果を修正するように
しているので、精度の良いプレビュー判定結果を得るこ
とができる、という効果が得られる。The threshold value or the determination result of the preview road surface determination device is corrected based on the determination result of the road surface determination device capable of accurately determining the road surface at a practical sampling frequency without being affected by external sounds. Therefore, it is possible to obtain an effect that an accurate preview determination result can be obtained.
【図1】本発明の第1の実施の形態のブロック図であ
る。FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention.
【図2】図1の波形比較回路の処理ルーチンを示す流れ
図である。FIG. 2 is a flowchart showing a processing routine of a waveform comparison circuit of FIG. 1;
【図3】図2の路面判定処理の詳細を示す流れ図であ
る。FIG. 3 is a flowchart showing details of a road surface determination process in FIG. 2;
【図4】(a)は乾燥路におけるタイヤ内部の加速度波
形を示す線図、(b)は雪上路におけるタイヤ内部の加
速度波形を示す線図、(c)は氷上路におけるタイヤ内
部の加速度波形を示す線図、(d)は悪路におけるタイ
ヤ内部の加速度波形を示す線図である。4A is a diagram illustrating an acceleration waveform inside the tire on a dry road, FIG. 4B is a diagram illustrating an acceleration waveform inside the tire on a snowy road, and FIG. 4C is an acceleration waveform inside the tire on an icy road; And (d) is a diagram showing an acceleration waveform inside the tire on a rough road.
【図5】タイヤが接地した場合と接地しない場合とのタ
イヤ内部の加速度波形を比較して示す線図である。FIG. 5 is a diagram showing a comparison between acceleration waveforms inside the tire when the tire is in contact with the ground and when it is not.
【図6】(a)は各路面における分散値を示す線図であ
り、(b)は(a)の拡大図である。FIG. 6A is a diagram showing a variance value on each road surface, and FIG. 6B is an enlarged view of FIG.
【図7】(a)は車速が50km/hの場合の各路面に
おける分散値の変化を示す線図であり、(b)は車速が
70km/hの場合の各路面における分散値の変化を示
す線図である。FIG. 7A is a diagram illustrating a change in variance value on each road surface when the vehicle speed is 50 km / h, and FIG. 7B is a diagram illustrating a change in variance value on each road surface when the vehicle speed is 70 km / h. FIG.
【図8】車速に応じた加速度波形の変化を示す線図であ
る。FIG. 8 is a diagram showing a change in an acceleration waveform according to a vehicle speed.
【図9】タイヤ接地時のタイヤの変形を説明する概略図
である。FIG. 9 is a schematic diagram illustrating deformation of a tire when the tire is in contact with the ground.
【図10】ベクトルRが長さ方向に変化しながら回転す
る場合のP点の加速度のベクトル図を示す線図である。FIG. 10 is a diagram showing a vector diagram of acceleration at a point P when the vector R rotates while changing in the length direction.
【図11】タイヤ接地時のタイヤ変形により生じるコリ
オリの力を説明する線図である。FIG. 11 is a diagram illustrating Coriolis force generated by tire deformation at the time of tire contact.
【図12】(a)は乾燥路の制動時におけるタイヤ内部
の加速度波形を示す線図、(b)は雪上路の制動時にお
けるタイヤ内部の加速度波形を示す線図、(c)は氷上
路の制動時におけるタイヤ内部の加速度波形を示す線図
である。12A is a diagram illustrating an acceleration waveform inside the tire when braking on a dry road, FIG. 12B is a diagram illustrating an acceleration waveform inside the tire when braking on a snowy road, and FIG. FIG. 3 is a diagram showing an acceleration waveform inside the tire at the time of braking.
【図13】図1のパワースペクトル比較回路の処理ルー
チンを示す流れ図である。FIG. 13 is a flowchart showing a processing routine of the power spectrum comparison circuit of FIG. 1;
【図14】(a)は車速が30km/hの場合の各路面
におけるタイヤ内部加速度の周波数スペクトルを示す線
図、(b)は車速が50km/hの場合の各路面におけ
るタイヤ内部加速度の周波数スペクトルを示す線図であ
る。14A is a diagram showing a frequency spectrum of the tire internal acceleration on each road surface when the vehicle speed is 30 km / h, and FIG. 14B is a diagram showing the frequency of the tire internal acceleration on each road surface when the vehicle speed is 50 km / h. It is a diagram which shows a spectrum.
【図15】図1の路面判定装置の処理の流れを示す流れ
図である。FIG. 15 is a flowchart showing a processing flow of the road surface determination device of FIG. 1;
【図16】本発明の第2の実施の形態のブロック図であ
る。FIG. 16 is a block diagram of a second embodiment of the present invention.
10 Gセンサ 12 マイク 14 エンコーダ 15 スリップリング 17 タイヤトレッド 10 G Sensor 12 Microphone 14 Encoder 15 Slip Ring 17 Tire Tread
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 良利 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 Fターム(参考) 2G047 AA10 BA04 BC04 EA10 GA19 GD02 GG06 GG10 GG19 GG33 GG36 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Yoshitoshi Watanabe 1-41, Chuchu-ji, Yokomichi, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi F-term in Toyota Central Research Laboratory, Inc. (reference) 2G047 AA10 BA04 BC04 EA10 GA19 GD02 GG06 GG10 GG19 GG33 GG36
Claims (4)
ってタイヤ内部に発生する加速度を検出して加速度信号
を出力する加速度センサ、及びタイヤ内部に前記加速度
センサと接近して配置され、タイヤの回転に伴ってタイ
ヤ内部に発生する音圧を検出し音圧信号を出力する音圧
センサを備えた検出手段と、 予め定められた加速度の基準波形と加速度センサで検出
された加速度信号の波形とに基づいて路面を判定すると
共に、予め定められた音圧の基準波形と音圧センサで検
出された音圧信号の波形とに基づいて路面を判定し、加
速度波形に基づいた路面判定結果及び音圧波形に基づい
た路面判定結果を出力する第1の路面判定手段と、 予め定められた加速度の基準パワースペクトルと加速度
信号から得られた加速度のパワースペクトルとを比較す
ると共に、予め定められた音圧の基準パワースペクトル
と音圧信号から得られた音圧のパワースペクトルとを比
較して路面を判定し、加速度のパワースペクトルに基づ
いた路面判定結果及び音圧のパワースペクトルに基づい
た路面判定結果を出力する第2の路面判定手段と、 加速度波形に基づいた路面判定結果、音圧波形に基づい
た路面判定結果、加速度のパワースペクトルに基づいた
路面判定結果、及び音圧のパワースペクトルに基づいた
路面判定結果から路面を判定する第3の路面判定手段
と、 を含む路面判定装置。An acceleration sensor that is arranged inside the tire and detects acceleration generated inside the tire as the tire rotates, and outputs an acceleration signal; and a tire arranged inside the tire in close proximity to the acceleration sensor. Detecting means including a sound pressure sensor for detecting a sound pressure generated inside the tire due to rotation of the tire and outputting a sound pressure signal; a reference waveform of a predetermined acceleration and a waveform of an acceleration signal detected by the acceleration sensor And the road surface is determined based on the road surface, a road surface is determined based on a predetermined reference sound pressure waveform and a waveform of the sound pressure signal detected by the sound pressure sensor, and a road surface determination result based on the acceleration waveform and First road surface determination means for outputting a road surface determination result based on a sound pressure waveform; and a reference power spectrum of a predetermined acceleration and a power spectrum of an acceleration obtained from an acceleration signal. The road surface is determined by comparing the reference power spectrum of the predetermined sound pressure with the power spectrum of the sound pressure obtained from the sound pressure signal, and the road surface determination result based on the power spectrum of the acceleration and the sound pressure are compared. A second road surface determination unit that outputs a road surface determination result based on the power spectrum of: a road surface determination result based on an acceleration waveform; a road surface determination result based on a sound pressure waveform; a road surface determination result based on a power spectrum of acceleration; And a third road surface determining means for determining a road surface from a road surface determination result based on a power spectrum of sound pressure.
検出手段配置部分が路面に接地している区間を含む所定
区間内で出力された加速度信号の波形及び音圧信号の波
形を用いて路面を判定し、前記第2の路面判定手段は、
前記所定区間内で出力された加速度信号及び音圧信号の
各々から得られた加速度のパワースペクトル及び音圧の
パワースペクトルを用いて路面を判定する請求項1記載
の路面判定装置。2. The first road surface determination means uses a waveform of an acceleration signal and a waveform of a sound pressure signal output in a predetermined section including a section in which a portion where the detection means of the tire is disposed on the road surface. The second road surface determining means,
The road surface determination device according to claim 1, wherein the road surface is determined using an acceleration power spectrum and a sound pressure power spectrum obtained from each of the acceleration signal and the sound pressure signal output in the predetermined section.
基準波形と前記加速度信号の波形との分散値または相関
係数、及び前記音圧の基準波形と前記音圧信号の波形と
の分散値または相関係数を算出し、算出された分散値ま
たは相関係数の各々と予め路面に応じて定められたしき
い値とを比較することにより路面を判定する請求項1ま
たは2記載の路面判定装置。3. The method according to claim 1, wherein the first road surface determining means calculates a variance value or a correlation coefficient between the acceleration reference waveform and the acceleration signal waveform, and calculates a difference between the reference sound pressure waveform and the sound pressure signal waveform. The road surface is determined by calculating a variance value or a correlation coefficient, and comparing each of the calculated variance value or the correlation coefficient with a threshold value predetermined according to the road surface. Road surface determination device.
定装置と、 路面に向けて光を照射し、路面からの反射光のレベルと
しきい値とを比較して路面状態を判定する第4の路面判
定手段、路面に向けて超音波を照射し、路面からの反射
波のレベルとしきい値とを比較して路面状態を判定する
第5の路面判定手段、及び路面を撮影し、撮影された画
像の特徴量と該特徴量のしきい値とを比較して路面を判
定する第6の路面判定手段の少なくとも1つを備えたプ
レビュー路面判定装置と、 前記第3の路面判定手段の判定結果に基づいて、前記プ
レビュー路面判定装置のしきい値の少なくも1つ、また
は第4の路面判定手段の判定結果、第5の路面判定手段
の判定結果、及び第6の路面判定手段の判定結果の少な
くも1つを修正する修正手段と、 を含む路面判定システム。4. A road surface determining apparatus according to claim 1, wherein the road surface is illuminated with light, and the level of reflected light from the road surface is compared with a threshold value to determine a road surface state. A fourth road surface determining unit that irradiates an ultrasonic wave toward the road surface, compares the level of a reflected wave from the road surface with a threshold value to determine a road surface state, and captures an image of the road surface. A preview road surface determination device including at least one of a sixth road surface determination unit that determines a road surface by comparing a feature amount of a captured image with a threshold value of the feature amount; and the third road surface determination. Means for determining at least one of the threshold values of the preview road surface determination device, the determination result of the fourth road surface determination means, the determination result of the fifth road surface determination means, and the sixth road surface determination based on the determination result of the means. Correcting means for correcting at least one of the determination results of the means; State road system, including.
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