Device and method for determining stop of car body for speed calculation device

本発明は車体に設置された加速度センサから得られる加速度情報から速度を算出する上で、車体速度の算出に先立って車体が走行中か停止中かの判定をする速度算出装置における車体の停止判定装置及び停止判定方法に関するものである。

図９に示すように車体に設置された例えば２軸加速度センサの加速度情報Ａx、Ａzから現在の車体の速度Ｖnを算出する場合、速度Ｖnは路面に平行な加速度成分Ａxを時間で積分することにより求められる（Ｖn＝Ｖn-1＋（Ａx−ｇsinα）dt）。 しかしながら、加速度センサから得られる加速度情報Ａx、Ａzにはアイドリング時のエンジンの振動、走行時の路面の凹凸等に起因する加速度のブレ（変動）の影響が含まれている可能性があり、この情報を用いて求めた路面角度α（＝tan ^-1 （Ａx/Ａz））自体が誤差を含んでいる可能性があるため、この路面角度αを直接用いて算出した速度Ｖnの値にも加速度のブレの影響が表れることになる。

図９において加速度センサ１が検出する路面に平行な加速度成分Ａxの内、重力加速度ｇの路面に平行な成分をＡgxとし、路面に平行な車体加速度をＡaとしたとき、Ａx＝Ａgx＋Ａaであるから、例えば等速運転中には車体加速度Ａaが０であり、加速度成分Ａx＝Ａgxであるため、Ａxからではアイドリングしながらの停止中との区別ができないことがある。 このような場合に、加速度センサからの加速度情報Ａx、Ａzを用いて速度Ｖnを求めるとすれば、走行中であるにも拘らず、停止中（Ｖn＝０）である、あるいは逆に停止中であるにも拘らず、走行中であるとの結果が出る可能性があるため、直ちには前記のように算出した速度Ｖnを現在の速度として採用し得ないことがある。

そこで、等速運転中であるかアイドリングしながらの停止中であるかを区別するために、速度を算出する上で何らかの手当て（判断）を付加することが必要になるが、従来、車体が走行中か否かの判断をする方法として、車両に所定値以上の制動力が作用していることと、車両に作用する前後方向の加速度の絶対値が所定値以下であることの条件が揃ったときに、車両が停止していると判断する方法がある（特許文献１参照）。

特開２００２−２４２７４６号公報（段落０００８〜０００９）

特許文献１の方法によれば、車体がある速度のときに制動を掛けていることの条件に加え、加速度の絶対値が、ある一定値以下であることの条件を用いることから、完全には停止していない停止直前の状態も停止と判断することになる。 よってその判断結果に基づいて前記のように加速度センサの加速度情報Ａx、Ａzから速度Ｖnを算出したときには、速度Ｖnの算出に用いる加速度成分Ａxに前後のサスペンションのばね定数の差等の影響が出る可能性が高いため、求めた速度Ｖnの値の正確さに欠ける。
またここでは路面が傾斜している場合に、路面角度を反映させるために上記ある一定値を変更することにしているが（段落００３２〜００３３）、車体に搭載された加速度センサには停止直前の車体の傾きの影響が表れるため、上記ある一定値を変更しても、前記式を用いて速度Ｖnを算出する上では有効とは言えない。

本発明は上記背景より、従来方法の問題点を解決するために創案されたものであり、誤差を含む可能性のある角度情報を用いることなく、加速度センサから得られる加速度情報のみから車体が停止中か否かの判定をし、車体速度の精度を高めることを可能にする速度算出装置における車体の停止判定装置及び停止判定方法を提案するものである。

請求項１に記載の車体の停止判定装置は車体に設置された加速度センサから得られた、路面に平行な加速度成分Ａxと路面に垂直な加速度成分Ａzから路面角度を算出する角度算出手段と、前記路面角度と加速度センサから得られた加速度成分Ａxを用いて車体速度を算出する速度算出手段を備える速度算出装置において、前記加速度センサから得られる加速度成分Ａx、もしくはＡzのブレ（変動）の大きさを検出するブレ検出手段と、前記ブレの大きさが、ある設定値を超えるか否かを比較し、超えないときに前記車体が停止中であると判断する停止判定手段とを備えることを構成要件とする。

前記のように車体の速度Ｖnを加速度センサから得られる加速度Ａxとｇsinαの差を積分することにより求める場合、アイドリング時のエンジンの振動、走行時の路面の凹凸等に起因する加速度Ａx、Ａzのブレの影響により正確な速度を算出できない可能性がある。 例えば車体がアイドリングしながらの停止中である場合、加速度成分Ａx、Ａzへは主にエンジンの振動によるブレの影響が表れ、走行中である場合には路面の凹凸による車体の振動、あるいはサスペンションの振動によるブレの影響が表れる傾向が強く、走行中にはエンジンの振動による影響より路面の凹凸に起因する影響が加速度成分Ａx、Ａzに一層顕著に表れ易い。 Ａzは車体が重力加速度ｇと同じ下向きの加速度を受けたときに大きくなり、上向きの加速度を受けたときに小さくなる。

このように加速度のブレは停止中より走行中に大きくなる傾向があるから、加速度センサから得られる加速度成分Ａx、Ａzのブレの大きさを監視し、ブレの大きさが、ある設定値を超えるか否かを、停止中か走行中かの判断基準にすれば、判断基準が明快で、判断がし易い上、正確に停止中か走行中かの判断をすることができるため、加速度情報Ａx、Ａzを用いて速度Ｖnを求めたときに、走行中に停止中であると判断される可能性と、停止中に走行中であると判断される可能性を排除することが可能になる。 実際には例えば整備された路面上を惰性で高速走行中のようにエンジンの振動と路面の凹凸の影響をほとんど受けない場合に、Ａx、Ａzのブレが小さいために結果的に速度が０となる可能性もあるが、走行中であるとの判断結果から、新規に算出した速度Ｖnが０の可能性が否定されるため、前回の速度Ｖn-1を維持することで、誤った速度を取得する事態を回避できる。

そこで、加速度センサから得られる加速度成分Ａx、もしくはＡzのブレの大きさを検出し、そのブレの大きさが、ある設定値を超えるか否かの判断に基づいて車体が走行中か停止中かの判断をすることで、エンジンの振動に起因するブレか、路面の凹凸による車体の振動やサスペンションの振動に起因するブレかの区別がし易くなるため、走行中か停止中かの正確な判断が可能になる。

請求項２に記載の車体の停止判定装置は請求項１記載の発明において、ブレ検出手段が、蓄積された時刻毎の複数個の加速度成分Ａx、もしくはＡzのデータの内、最大値と最小値の差の絶対値をブレの大きさとして求める第一演算手段を備え、停止判定手段が、第一演算手段で得られた加速度成分Ａx、もしくはＡzの前記最大値と最小値の差の絶対値が、ある設定値を超えるか否かを比較することを構成要件とする。 停止判定手段は最大値と最小値の差の絶対値が、ある設定値を超えない（ある設定値以下の）ときに車体が停止中であると判断する。

加速度成分Ａx、Ａzのブレの大きさ（ノイズ）を示す指標としては具体的には加速度Ａ（Ａx、またはＡz）の最大値Ａmax（Ａxmax、またはＡzmax）と最小値Ａmin（Ａxmin、またはＡzmin）の差Ａdif（Ａxdif、Ａzdif）が考えられる。 車体が停止状態から加速、減速を経て停止状態に至る過程では、加速度Ａのノイズである最大値Ａmaxと最小値Ａminの差（Ａdif）の絶対値は横軸に時間を取ったとき、図６に示すような曲線を描き、停止中と走行中とでは破線で示すようにある境界が表れるため、上記のある設定値Ｔaとしてこの境界値を用いることで、停止中か走行中かの判断が容易になる。 Ｔaの次元はＡxと同じm/s ²である。

そこで、蓄積された時刻毎の複数の加速度Ａのデータ内において、第一演算手段がこの最大値Ａxmax、またはＡzmaxと最小値Ａxmin、またはＡzminの差Ａxdif（Ａxmax−Ａxmin）、またはＡzdif（Ａzmax−Ａzmin）を時刻毎に算出する一方、図６に示すように停止中と走行中とで、最大値Ａxmax（Ａzmax）と最小値Ａxmin（Ａzmin）の差Ａxdif（Ａzdif）の大きさが相違すると判断できる境界の値をある設定値Ｔaとして設定しておき、算出した前記最大値と最小値の差Ａxdif（Ａzdif）が、ある設定値Ｔaを超えるか否かの比較に基づいて停止中かの否かの判断をすることで、明確に停止中かの否かの判断をすることが可能になる。

請求項３に記載の発明は請求項２に記載の発明において、停止判定手段が、速度算出装置に保存されている複数個の加速度成分Ａxｎ、もしくはＡzｎのデータを１セットとする複数セットのデータの内、第一演算手段で得られた加速度成分の最大値と最小値の差の絶対値が、ある設定値を超えているセットの数が複数あるか否かを判断することを構成要件とする。

速度算出装置に保存されている時刻毎の複数個の加速度成分Ａxｎ、もしくはＡzｎのデータを例えばＡx１〜Ａx５（Ａz１〜Ａz５）のように、ある複数個のデータ単位毎に区分し、この複数個のデータＡx１〜Ａx５（Ａz１〜Ａz５）を１セットとしたときに、この１セット、複数個のデータがある時刻（Δｔ）毎に、Ａx１が更新→Ａx２が更新→Ａx３が更新→Ａx４が更新→Ａx５が更新のように更新されていくとすると、Ａx１の更新から次にＡx１が更新されるまでΔｔ×５の時間を要する。

一方、加速度センサ（素子）の精度の影響により、またはエンジン振動からのノイズではない伝送路に発生するノイズの影響により実際には車体が静止しているにも拘らず、瞬間的にいずれかのデータＡxｎ（Ａzｎ）が大きな、もしくは小さな値になることがある。 例えばある時点で車体の静止中にＡx３が更新されたときの値が１０であったとし、この更新されたＡx３を含む１セット（Ａx１〜Ａx５）の他のデータがＡx１＝２、Ａx２＝３、Ａx４＝２、Ａx５＝２であったとしたとき、車体が静止状態を維持し続け、更なるＡx１、Ａx２、Ａx４、Ａx５の更新値に変化がないとすれば、Δｔ×５の時間における前記加速度成分の最大値と最小値の差の絶対値は８になる。 ここで、前記設定値Ｔaが７以下であったとすれば、最大値と最小値の差の絶対値が、ある設定値Ｔaを超えているため、停止判定手段はこのΔｔ×５の間、車体が走行中であると誤判断することになる。

そこで、停止判定手段が、速度算出装置に保存されている複数個の加速度成分Ａxｎ、もしくはＡzｎのデータを１セットとする複数セットのデータの内、第一演算手段で得られた加速度成分の最大値と最小値の差の絶対値が、ある設定値を超えているセットの数が複数あるか否かにより車体が停止中であるか否かを判断することにより、加速度センサの精度や伝送路に発生するノイズの影響による突出したデータを発見し、排除し易くなるため、上記のような誤判断を回避することが可能になる。

具体的にはＡxｎ１〜Ａxｎ５のデータを１セットとするデータ群をａ＝Ａx０１〜Ａx０５、ｂ＝Ａx１１〜Ａx１５、ｃ＝Ａx２１〜Ａx２５、ｄ＝Ａx３１〜Ａx３５、……ｉ＝Ａx８１〜Ａx８５、ｊ＝Ａx９１〜Ａx９５のように例えば１０セット（ａ〜ｊ）、常に速度算出装置に保存しておき、この１０セットの内、加速度成分の最大値と最小値の差の絶対値が設定値Ｔaを超えているセットの数が幾つあるかによって車体が停止中であるか、走行中であるかを停止判定手段が判断する。 ここで、例えば１０セットの内、半数の５以上のセットに、絶対値が設定値Ｔaを超えている加速度成分が含まれているときに走行中であると判断するとすれば、実際に車体が走行中である確率が高いと言えるため、停止判定手段による判断の信頼度が向上し、上記のような誤判断を排除することが可能となる。 １セットのデータの数は５より多い場合も少ない場合もあり、上記セット数は１０より多い場合も少ない場合もある。

複数個の加速度成分にはエンジンやサスペンションの振動と、素子や伝送路の振動が加速度を互いに打ち消し合う場合が含まれていると考えられるが、素子や伝送路の振動のみがデータに影響する確率は高くはないと考えられる。 よって１０セットの内、連続するか否かに関係なく、半数以上のいずれか５セット以上に設定値Ｔaを超えている加速度成分があれば、素子や伝送路の振動による影響ではなく、実際の車体の加減速がデータに表われている可能性が高いと言えるため、その場合には車体が走行中である（静止中ではない）と判断することにすれば、素子や伝送路の振動に起因する誤判断を排除できる。

特に１０セットの内、連続する５セット以上に、絶対値が設定値Ｔaを超えている加速度成分が含まれているときに走行中であると判断するとすれば、加速度の変化が継続していることになり、実際に車体が走行中である確率が一層高いと言えるため、停止判定手段による判断の信頼度が更に向上する。

請求項４に記載の車体の停止判定装置は請求項１記載の発明において、ブレ検出手段が蓄積された時刻毎の前記複数個の加速度成分Ａx、もしくはＡzのデータの平均値と、各時刻毎の加速度成分との差の２乗の和の平方根をブレの大きさとして計算する第二演算手段を備え、停止判定手段が、第二演算手段で得られた加速度成分の標準偏差値が、ある設定値を超えるか否かを比較することを構成要件とする。 第二演算手段は√Σ（Ａn−Ａav） ² 、すなわちＡ（Ａx、またはＡz）の標準偏差値を計算する。 Σはｎを１から停止判定時の時刻回Ｎまで合計することを意味する。 停止判定手段はＡ（Ａx、またはＡz）の標準偏差値が、ある設定値を超えないときに車体が停止中であると判断する。

加速度成分Ａx、Ａzのブレの大きさを示す指標としては上記の最大値Ａmaxと最小値Ａminの差Ａdifの他にＡ（Ａx、またはＡz）の標準偏差値が考えられる。 Ａ（Ａx、またはＡz）の標準偏差値（√Σ（Ａxn−Ａxav） ² 、または√Σ（Ａzn−Ａzav） ² ）は、ある単位時間内でのＡの変動の度合いを表すことから、Ａ（Ａx、またはＡz）の変動が大きいとき、すなわちＡ（Ａx、Ａz）と複数のデータの平均値Ａav（Ａxav、Ａzav）との差が大きいとき程、Ａの標準偏差値が大きくなる。 一方、前記のようにＡの変動は走行中に大きくなることから、図７に示すようにＡの標準偏差値を用い、Ａの標準偏差値が、ある設定値を超えるか否かの比較に基づいて停止中かの否かの判断をすることで、明確に停止中かの否かの判断をすることが可能になる。

車体が停止状態から加速、減速を経て停止状態に至る過程では、加速度Ａの標準偏差値は横軸に時間を取ったとき、図７に示すように図６と同様の曲線を描き、停止中と走行中とでは破線で示すようにある境界が表れ、Ａの標準偏差値には加速度Ａのノイズの影響が最大値Ａmaxと最小値Ａminの差より顕著に表れるため、ある設定値Ｔadevとしてこの境界値を用いることで、Ａdifを用いる場合より停止中か走行中かの判断がし易くなる。

請求項５に記載の車体の停止判定装置は請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発明において、車体速度を低速、高速の少なくとも２通りの速度帯に区分したときに、速度算出手段が算出した車体速度が前記いずれの速度帯に属するかを判断する比較手段を備え、比較手段の判断結果に基づいてブレ検出手段がブレの大きさを検出し、停止判定手段が、各速度帯毎にブレの大きさが、ある設定値を超えるか否かを比較することを構成要件とする。 比較手段による判断精度の面からは、中速を含めた３通り以上の速度帯に車体速度を区分することが適切である。

例えば渋滞中のように一定時間以上、低速で走行中であれば、加速と減速の繰り返しに起因するサスペンションの影響によって車体の角度が変化し易く、速度が０に近いにも拘らず、走行中であると判断される可能性がある。 これに対し、高速での定速走行中には路面の影響やサスペンションの影響が表れにくく、車体の角度が変化しにくい上、加速度Ａのノイズが小さいために走行中であるにも拘らず、停止中であると判断される可能性がある。 また急停止したときのように走行状態から停止状態に急激に移行したときには、停止中にも拘らず、停止直後の車体の振動の影響により加速度Ａに変動が生じ、停止と判断されないことがあり、いずれの場合も加速度Ａのノイズのみでは走行中か停止中かの判断がしにくいことがある。

そこで、図８に示すように車体の速度を低速、中速、高速の少なくとも２通りの速度帯に区分し、その速度帯毎に加速度のノイズから走行中か停止中かの判断を加え、速度帯毎に、請求項１におけるブレ検出手段が、ブレの大きさが、ある設定値を超えるか否かを比較し、超えないときに停止判定手段が、車体が停止中であると判断することにより、ブレ検出手段での判断の前提に速度の範囲が反映されるため、加速度のノイズにのみ依存する場合の誤判断を回避し、速度の大きさに起因する誤差を低減することが可能になる。 ここで言うブレ検出手段は請求項２、請求項３における第一演算手段に相当し、請求項４における第三演算手段に相当する。

同様に請求項２、請求項３における停止判定手段が、加速度の最大値Ａmaxと最小値Ａminの差の絶対値が、ある設定値を超えるか否かを比較し、請求項４における停止判定手段が、加速度Ａの標準偏差値が、ある設定値を超えるか否かを比較することにより、ブレ検出手段での判断に速度帯が反映されるため、速度の大きさに起因する誤差を低減することが可能になる。

請求項６に記載の発明は車体に設置された加速度センサから得られた、路面に平行な加速度成分Ａxと路面に垂直な加速度成分Ａzから路面角度を算出する角度算出手段と、前記路面角度と前記加速度センサから得られた前記加速度成分Ａxを用いて車体速度を算出する速度算出手段を備える速度算出装置において、ブレ検出手段が前記加速度センサから得られる加速度成分Ａx、もしくはＡzのブレの大きさを検出する工程と、停止判定手段が、前記ブレの大きさがある設定値を超えるか否かを比較し、超えないときに前記車体が停止中であると判断する工程とを含むことを構成要件とし、請求項１に記載の発明に対応する。

請求項７に記載の発明は請求項６に記載の発明において、前記ブレ検出手段において第一演算手段が蓄積された時刻毎の複数個の加速度成分Ａx、もしくはＡzのデータの内、最大値と最小値の差の絶対値を前記ブレの大きさとして求める工程と、前記停止判定手段が前記第一演算手段で得られた加速度成分の最大値と最小値の差の絶対値が、ある設定値を超えるか否かを比較する工程とを含むことを構成要件とし、請求項２に記載の発明に対応する。

請求項８に記載の発明は請求項７に記載の発明において、停止判定手段が、速度算出装置に保存されている、複数個の加速度成分Ａxｎ、もしくはＡzｎのデータを１セットとする複数セットのデータの内、第一演算手段で得られた加速度成分の最大値と最小値の差の絶対値が、ある設定値を超えているセットの数が複数あるか否かを判断する工程を含むことを構成要件とし、請求項３に記載の発明に対応する。

請求項９に記載の発明は請求項６に記載の発明において、前記ブレ検出手段において第二演算手段が蓄積された時刻毎の複数個の加速度成分Ａx、もしくはＡzのデータの平均値と、各時刻毎の加速度成分との差の２乗の和の平方根を前記ブレの大きさとして計算する工程と、前記停止判定手段が前記第二演算手段で得られた加速度成分の標準偏差値が、ある設定値を超えるか否かを比較する工程とを含むことを構成要件とし、請求項４に記載の発明に対応する。

請求項１０に記載の発明は請求項６乃至請求項９のいずれかに記載発明において、車体速度を低速、高速の少なくとも２通りの速度帯に区分したときに、比較手段が、前記速度算出手段が算出した車体速度が前記いずれの速度帯に属するかを判断する工程と、前記比較手段の判断結果に基づいて前記ブレ検出手段がブレの大きさを検出する工程と、前記停止判定手段が、前記各速度帯毎に前記ブレの大きさが、ある設定値を超えるか否かを比較する工程とを含むことを構成要件とし、請求項５に記載の発明に対応する。

上記の通り、本発明では誤差を含む可能性の高い角度情報を用いることなく、加速度センサから得られる加速度情報のみから車体が停止中かの否かの判定をするため、より正確な判定結果を得ることができ、この判定結果を踏まえて車体速度を求めることで、車体速度の精度を高めることができる。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は車体に設置された加速度センサ１から得られた、路面に平行な加速度成分Ａxと路面に垂直な加速度成分Ａzから路面角度αを算出するＣＰＵ等の角度算出手段２と、前記路面角度αと加速度センサ１から得られた加速度成分Ａxを用いて車体速度を算出するＣＰＵ等の速度算出手段３を備える速度算出装置において、前記加速度センサ１から得られる加速度成分Ａx、もしくはＡzのブレの大きさを検出するＣＰＵ等のブレ検出手段４と、前記ブレの大きさが、ある設定値を超えるか否かを比較し、超えないときに車体が停止中であると判断するＣＰＵ等の停止判定手段５とを備える請求項１に記載の車体停止判定装置のブロック図を示す。

加速度センサ１には図９に示すように少なくともＡxとＡzの２方向の加速度を検出する機能を有する２軸加速度センサ、３軸加速度センサが使用される。 加速度センサ１は少なくともＡxとＡzの２方向の加速度を検出する機能を有すればよく、静電容量型や圧電素子型、振動型等の形式は問われない。

角度算出手段２は加速度センサ１から得られた加速度情報ＡxとＡzから、α＝tan ^-1 （Ａx/Ａz）として路面角度αを暫定的に算出している。 ここで求めた路面角度αは図５に示すように車体停止判定装置による判断の結果、最終的に変更されることがある。 角度算出手段２が算出した路面角度αは加速度センサ１からのＡxと共に、角度算出手段２から速度算出手段３へ送られ、速度算出手段３において、一定の時刻毎に算出されている前回の時刻n-1における速度Ｖn-1と、Ａx及びαを用いて今回の時刻nにおける速度ＶnがＶn-1＋（Ａx−ｇsinα）dtとして算出される。

加速度センサ１がある一定の時刻毎に検出したＡxとＡzのデータはブレ検出手段４へ送られ、ブレ検出手段４によってＡx、もしくはＡzのブレの大きさが検出された後、停止判定手段５による比較と判断が行われる。 ブレ検出手段４では時刻毎に得られた複数のＡx、もしくはＡzの最大値と最小値の差等の加速度のブレが検出され、停止判定手段５ではこの加速度のブレが、ある設定値以内であるか、超えているかが比較され、その結果から車体が停止中か否かの判断が行われる。

図２はブレ検出手段４が、蓄積された時刻毎の複数個の加速度Ａx、もしくはＡzのデータの内、最大値Ａxmax（Ａzmax）と最小値Ａxmin（Ａzmin）の差Ａxdif（Ａzdif）の絶対値を加速度Ａx（Ａz）のブレの大きさとして求めるＣＰＵ等の第一演算手段４１を備え、停止判定手段５が第一演算手段４１で得られた前記最大値Ａxmax（Ａzmax）と最小値Ａxmin（Ａzmin）の差Ａxdif（Ａzdif）の絶対値が、ある設定値Ｔaを超えるか否かを比較する請求項２に記載の車体停止判定装置のブロック図を示す。

加速度センサ１がある一定の時刻毎に検出したＡxとＡzのデータはブレ検出手段４の第一演算手段４１へ送られ、第一演算手段４１はその複数のデータの中から、演算時における最大値Ａxmax（Ａzmax）と最小値Ａxmin（Ａzmin）を発見し、その最大値Ａxmax（Ａzmax）と最小値Ａxmin（Ａzmin）の差Ａxdif（Ａzdif）の絶対値（│Ａxmax-Ａxmin│、または│Ａzmax-Ａzmin│）を算出する。 ここで算出された最大値Ａxmax（Ａzmax）と最小値Ａxmin（Ａzmin）の差Ａxdif（Ａzdif）の絶対値│Ａxmax-Ａxmin│（│Ａzmax-Ａzmin│）は停止判定手段５へ送られる。

停止判定手段５には、図６に示すように最大値Ａxmax（Ａzmax）と最小値Ａxmin（Ａzmin）の差Ａxdif（Ａzdif）の絶対値を横軸の時間軸上に取ったとき、停止中と走行中との境界値として明確に表れる、ある設定値Ｔa（m/s ² ）が記憶されており、停止判定手段５はこの設定値Ｔaと前記最大値Ａxmax（Ａzmax）と最小値Ａxmin（Ａzmin）の差Ａxdif（Ａzdif）の絶対値を比較し、差Ａxdif（Ａzdif）の絶対値が設定値Ｔa以下のときに車体が停止中であると判断し、設定値Ｔaを超えるときに車体が走行中であると判断する。

停止判定手段５の走行中であるとの判断結果は速度算出手段３へ送られ、速度算出手段３は停止判定手段５の判断結果に基づき、一定の時刻毎に算出されている前回の時刻n-1における速度Ｖn-1と、加速度センサ１から得られたＡx、及び角度算出手段２から得られた路面角度αを用いて今回の時刻nにおける速度ＶnをＶn-1＋（Ａx−ｇsinα）dtとして算出する。

図２はまた、停止判定手段５が、速度算出装置に保存されている複数個の加速度成分Ａxｎ、もしくはＡzｎのデータを１セットとする複数セットのデータの内、第一演算手段４１で得られた加速度成分の最大値と最小値の差の絶対値が、ある設定値Ｔaを超えているセットの数が複数あるか否かを判断する請求項３に記載の車体停止判定装置のブロック図も示す。

前記のように速度算出装置にはＡxｎ１〜Ａxｎ５のデータを１セットとするデータ群がａ＝Ａx０１〜Ａx０５、ｂ＝Ａx１１〜Ａx１５、ｃ＝Ａx２１〜Ａx２５、ｄ＝Ａx３１〜Ａx３５、……ｉ＝Ａx８１〜Ａx８５、ｊ＝Ａx９１〜Ａx９５のように例えば１０セット（ａ〜ｊ）程度、常に保存されており、停止判定手段５はこれら１０セットの内、前記第一演算手段４１で得られている加速度成分の最大値と最小値の差の絶対値（│Ａxmax-Ａxmin│、または│Ａzmax-Ａzmin│）が前記設定値Ｔaを超えているセットの数が予め設定されている数（例えば５）以上であるか否かを判断し、前記設定値Ｔaを超えているセットの数が５セット以上であれば、車体が走行中であると判断し、５セット未満であれば、車体が停止中であると判断する。 ここで言う５セットは３セット目から7セット目までのように連続する５セットであるか、１０セットの内のいずれか５セットであるかは問われない。

この場合も停止判定手段５の走行中であるとの判断結果は速度算出手段３へ送られ、速度算出手段３は停止判定手段５の判断結果に基づき、一定の時刻毎に算出されている前回の時刻n-1における速度Ｖn-1と、加速度センサ１から得られたＡx、及び角度算出手段２から得られた路面角度αを用いて今回の時刻nにおける速度ＶnをＶn-1＋（Ａx−ｇsinα）dtとして算出する。

図３はブレ検出手段４が、蓄積された時刻毎の複数個の加速度Ａのデータの平均値Ａxav（Ａzav）と、各時刻毎の加速度成分Ａxn（Ａzn）との差の２乗の和の平方根（√Σ（Ａxn（またはＡzn）−Ａxav（またはＡzav）） ² ）をブレの大きさとして計算するＣＰＵ等の第二演算手段４２を備え、停止判定手段５が、第二演算手段４２で得られた加速度Ａx（Ａz）の標準偏差値が、ある設定値Ｔadevを超えるか否かを比較する請求項４に記載の車体停止判定装置のブロック図を示す。

加速度センサ１がある一定の時刻毎に検出したＡx、またはＡzのデータ（Ａxn、Ａzn）はブレ検出手段４の第二演算手段４２へ送られ、第二演算手段４２はその複数のデータ（Ａxn、Ａzn）から、演算時における全Ａx、または全Ａzの平均値Ａxav、またはＡzavを計算した後、この平均値Ａxav、またはＡzavと各データＡxn、Ａznとの差の２乗の和の平方根√Σ（Ａxn−Ａxav） ² 、または√Σ（Ａzn−Ａzav） ² （Ａx、またはＡzの標準偏差値）を計算する。 演算時におけるＡx、またはＡzの標準偏差値の計算結果は停止判定手段５へ送られる。

停止判定手段５には、図７に示すようにＡx、またはＡzの標準偏差値を横軸の時間軸上に取ったとき、停止中と走行中との境界値として明確に表れる、ある設定値Ｔadev（m/s ² ）が記憶されており、停止判定手段５はこの設定値Ｔadevと前記Ａx、またはＡzの標準偏差値を比較し、Ａx、またはＡzの標準偏差値が設定値Ｔadev以下のときに車体が停止中であると判断し、設定値Ｔadevを超えるときに車体が走行中であると判断する。

走行中であるとの判断は速度算出手段３へ送られ、速度算出手段３は停止判定手段５の判断結果に基づき、一定の時刻毎に算出されている前回の時刻n-1における速度Ｖn-1と、加速度センサ１から得られたＡx、及び角度算出手段２から得られた路面角度αを用いて今回の時刻nにおける速度ＶnをＶn-1＋（Ａx−ｇsinα）dtとして算出する。

図４は車体速度を低速、高速の少なくとも２通りの速度帯に区分したときに、速度算出手段３が算出した車体速度が前記いずれの速度帯に属するかを判断するＣＰＵ等の比較手段６を備え、比較手段６の判断結果に基づいてブレ検出手段４がブレの大きさを検出し、停止判定手段５が、各速度帯毎に前記ブレの大きさが、ある設定値を超えるか否かを比較する請求項５に記載の車体停止判定装置のブロック図を示す。

車体速度がいずれかの速度帯に属するとの比較手段６の判断結果は停止判定手段５に送られ、停止判定手段５は比較手段６の判断結果、すなわち車体速度が低速、中速、高速のいずれの速度帯であるかの判断結果に基づいて、ブレ検出手段４（第一演算手段４１、または第二演算手段４２）で求めたブレの大きさが、ある設定値を超えるか否かを比較し、超えないときに車体が停止中であり、超えたときに走行中であると判断する。

停止判定手段５は、前記のようにブレ検出手段４が第一演算手段４１である場合には最大値Ａxmax（Ａzmax）と最小値Ａxmin（Ａzmin）の差の絶対値が、ある設定値Ｔaを超えるか否かを比較し、ブレ検出手段４が第二演算手段４２である場合にはＡx、またはＡzの標準偏差値が、ある設定値Ｔadevを超えるか否かを比較する。 走行中であるとの判断結果は速度算出手段３へ送られ、速度算出手段３が速度Ｖn-1と、Ａx及びαを用いて今回の時刻nにおける速度Ｖnを算出する。

図４に示す車体停止判定装置の作業手順の一例を図５の一部に示す。 前記のように加速度センサ１から得られた加速度情報ＡxとＡzからは、角度算出手段２が路面角度αを算出し、この角度算出手段２が算出した路面角度αと加速度センサ１からのＡxを用いて速度算出手段３が今回の時刻nにおける速度Ｖnを算出している。 この速度Ｖnから比較手段６が現在の車体速度が低速、中速、高速のいずれの速度帯であるかの判断をする。

一方、加速度センサ１からの加速度情報ＡxとＡzを受け取っているブレ検出手段４では第一演算手段４１が加速度Ａの最大値Ａxmax（Ａzmax）と最小値Ａxmin（Ａzmin）の差Ａxdif（Ａzdif）の絶対値を求めるか、または第二演算手段４２が加速度Ａのデータの平均値Ａxav、またはＡzavと、各時刻毎の加速度成分Ａxn、Ａznとの差の２乗の和の平方根√Σ（Ａxn−Ａxav） ² 、または√Σ（Ａzn−Ａzav） ²を計算することが行われる。

停止判定手段５ではブレ検出手段４からの計算結果と比較手段６での判断結果、すなわち車体速度が低速、中速、高速のいずれの速度帯であるかの判断結果に基づいてブレ検出手段４（４１、４２）におけるブレの大きさが、ある設定値を超えるか否かを比較し、車体が停止中か否かを判断する。

例えば比較手段６において車体速度が中速〜高速であると判断しているときに、第一演算手段４１で得られた最大値Ａxmax（Ａzmax）と最小値Ａxmin（Ａzmin）の差Ａxdif（Ａzdif）の絶対値が設定値Ｔa以下であるとしても、この比較結果は比較手段６での判断に反するため、停止判定手段５は車体が停止中であるとは判断しない。 比較手段６において車体速度が低速であると判断しているときに、第一演算手段４１で得られた最大値Ａxmax（Ａzmax）と最小値Ａxmin（Ａzmin）の差Ａxdif（Ａzdif）の絶対値が設定値Ｔa以下であるときには、その比較結果は比較手段６での判断に適合するため、停止判定手段５は車体が停止中であると判断することになる。

逆に比較手段６において車体速度が低速であると判断しているときに、停止判定手段５において第一演算手段４１で得られた最大値Ａxmax（Ａzmax）と最小値Ａxmin（Ａzmin）の差Ａxdif（Ａzdif）の絶対値が設定値Ｔaを超えている結果が出たときには、その比較結果は比較手段６での判断に反するため、停止判定手段５は車体が走行中であるとは判断しない。 比較手段６において車体速度が中速〜高速であると判断しているときに、差Ａxdif（Ａzdif）の絶対値が設定値Ｔaを超えていれば、その比較結果は比較手段６での判断に適合するため、停止判定手段５は車体が走行中であると判断することになる。 第二演算手段４２の結果を用いた比較の場合でも同様の結論になる。

停止判定手段５における判断結果が比較手段６における比較結果に合致し、停止判定手段５が、車体が停止中であると判断した場合には、車体停止判定装置の作業は終了する。 停止判定手段５が、車体が走行中であると判断した場合には、引き続き、車体速度Ｖnの精度を高めるために路面角度αの再算出をし、その算出値を用いて車体速度Ｖnを再算出することが行われる。

図５では停止判定手段５での車体が走行中であるとの判断に続き、加速度センサ１から得られた加速度情報Ａx、Ａzを用いて第三演算手段７が時刻毎に│Ａx ² ＋Ａz ² −ｇ ² │の値を計算するか、第四演算手段８がＡxの標準偏差値を計算する一方、角度算出手段２が時刻毎に路面角度αを算出すると共に、新規算出値αnewと前回算出値αoldの差αdif（αnew−αold）（°）を計算している。 Ａxの標準偏差値は路面に平行な加速度成分Ａxnの平均値Ａxavと、各時刻毎の加速度成分Ａxnとの差の２乗の和の平方根（√Σ（Ａxn−Ａxav） ² ）である。

車体が停止中（Ｖn＝０）であれば、車体加速度Ａa＝０であるから、図９から│Ａx ² ＋Ａz ² −ｇ ² │＝０が成立するのに対し、車体が上り勾配、または下り勾配に向かって加速しているときにはＡgxにＡaが加わる結果、│Ａx ² ＋Ａz ² −ｇ ² │＞０となる。 ここで、車体加速度Ａaの影響は路面角度αの影響より顕著に表れるため、角度算出手段２が加速度センサ１から得られた加速度成分Ａx及びＡzを用いて路面角度αを算出したときのＡxとＡzを含む│Ａx ² ＋Ａz ² −ｇ ² │の値が、車体加速度Ａaの影響が表れるある設定値Ｔ１（（m/s ² ） ² ）より小さい範囲にあることの条件、０＜│Ａx ² ＋Ａz ² −ｇ ² │＜Ｔ１を満たしていることを確認すれば、より正確な路面角度αが得られていることが分かる。

またＡxの標準偏差値には車体加速度Ａaの影響が顕著に表れるから、│Ａx ² ＋Ａz ² −ｇ ² │の値に代えて第四演算手段８がＡxの標準偏差値を算出し、この標準偏差値が、エンジンの振動や路面の凹凸による車体の振動、あるいはサスペンションの振動等に起因する加速度Ａx、またはＡzのブレの影響が表れる、ある設定値Ｔ２（m/s ² ）より小さいか否かの条件を用いれば、更に正確な路面角度αが得られていることが分かる。 すなわち角度算出手段２が加速度センサ１から得られた加速度成分Ａx及びＡzを用いて路面角度αを算出したときのＡxとＡzを含むＡxの標準偏差値が、車体加速度Ａaの影響が顕著に表れるある設定値Ｔ２（（m/s ² ） ² ）より小さい範囲にあることの条件、Ａxの標準偏差値＜Ｔ２を満たしていることを確認すれば、路面角度αの精度が高いことが分かる。

続いて第二比較手段９は前回算出値（旧路面角度）αoldが複数の速度帯に区分したときのいずれの角度帯に属するか、及び上記角度算出手段２で求めた新規算出値αnewと前回算出値αoldの差αdifから、第二比較手段９が、新規算出値αnewの絶対値が増加傾向であるか否かを判断し、増加傾向でなければ、引き続き、第三比較手段１０が、速度算出手段３が算出した車体速度が低速、中速、高速のいずれの速度帯に属するかを判断する。 ここで例えば中速、高速のいずれかの速度帯に属すると判断したときには、更に続いて第四比較手段１１が０＜│Ａx ² ＋Ａz ² −ｇ ² │＜Ｔ１の条件とＡxの標準偏差値＜Ｔ２の条件が一定時間Ｔ３（sec）継続するか否かの判断をする。 新規算出値αnewの絶対値が増加傾向である場合には、後述のように誤差を含んでいる可能性が高いため、以後の作業は継続されない。

第四比較手段１１がＴ３以下であると判断したときには、角度更新手段１３においては新規算出値αnewは更新されずに前回算出値αoldが維持される。 第四比較手段１１がＴ３より大きいと判断したときには、更に角度比較手段１２が、新規算出値αnewと前回算出値αoldとの差αdif（αnew−αold）が、ある設定値Ｍ°(≦Ｎ°）より大きいか否かを判断する。

新規算出値αnewと前回算出値αoldとの差αdifが設定値M°以下であると角度比較手段１２が判断したときには、角度更新手段１３が前回算出値に差を加えた値（αold＋αdif）を新規算出値αnewとして前回算出値αoldを更新する。 角度比較手段１２がM°より大きいと判断したときには、角度更新手段１３が前回算出値αoldに、新規算出値αnewと前回算出値αoldの差αdifより十分に小さい値Δα（１°〜２°）を加えた値（αold＋Δα）を更新後の新規算出値αnewとして計算し、前回算出値αoldを更新する。 速度算出手段３はこの更新後の新規算出値αnewに基づき、改めて車体速度Ｖnを算出する。

特殊な路面でない限り、現実的な路面角度αとして想定される最大値、例えば±５°〜７°以上の角度を一度算出した場合に、次回の算出値が更に増加傾向になることは考えにくいため、この想定される最大値程度の角度を一度算出したときに次に算出される角度が増加傾向であれば、その算出値には誤差を含んでいる可能性が高い。 逆に前回算出値αoldが±５°〜７°以上であっても、次回の新規算出値αnewが減少傾向であれば、新規算出値αnewが誤差を含んでいる可能性が低いと言える。

そこで、前記のように前回算出値αoldと新規算出値αnewの比較から路面角度が増加傾向であるか、減少傾向であるかの判断（第二比較手段９）を加え、第二比較手段９が、前回算出値αoldの絶対値が、ある設定値Ｎ°以上で、且つ新規算出値αnewの絶対値が前回算出値αoldの絶対値より大きいと判断したとき、すなわち前回算出値αoldが例えば±５°〜７°以上であり、且つ新規算出値αnewの絶対値が増加傾向であれば、新規算出値αnewを採用せずに前回算出値αoldを更新しないことにし、それ以外のときに前回算出値αoldを新規算出値αnewに更新することにすれば、エンジンの振動やサスペンションの影響を低減し、より正確な角度を算出することが可能になる。

具体的には現実的に想定され得る最大の路面角度の絶対値Ｎ°（例えば５°〜７°であるが、状況により変動する）を設定しておいたとき、前回算出値αoldの絶対値がＮ°以上であるときに、新規算出値αnewの絶対値が前回算出値αoldの絶対値より大きい場合には、新規算出値αnewの絶対値が想定され得る最大の路面角度±Ｎ°を超えて増加傾向にあるから、新規算出値αnewが誤差を含んでいる可能性が高いと考えられる。 これらの場合には、前回算出値αoldを保存したまま維持し、新規算出値αnewに更新しないことにする。

前回算出値αoldの絶対値がＮ°未満の場合には、新規算出値αnewの絶対値が増加傾向であっても、新規算出値αnewが誤差を含んでいる可能性が低いと考えられる。 また前回算出値αoldの絶対値がＮ°以上であっても、新規算出値αnewの絶対値が減少傾向である場合も、誤差を含んでいる可能性が低いと考えられる。 前回算出値αoldの絶対値がＮ°未満で、新規算出値αnewの絶対値が減少傾向である場合も、誤差を含んでいる可能性が低いと考えられる。 これらの場合に前回算出値αoldを新規算出値αnewに更新することになる。

また実際の車道において路面角度αが急激に変化することは考えにくいため、前回算出値の角度αold（°）と新規算出値の角度αnew（°）の差αdif（°）が、ある設定値Ｍ°、例えば４°〜５°（これより大きい場合も小さい場合もある）より大きい場合には、新規角度αnewが誤差を含んでいる可能性が高いと考えられる。 そこで、前記のように角度比較手段１２の判断を経由し、角度差αdifが５°以下であった場合には、前回角度αoldにその角度差αdifを加えた値（αnew＝αold＋αdif）、すなわち新規算出値を新規角度αnewとして用い、角度差αdifが５°より大きい場合には、新規角度αnewとして前回角度αoldに、想定される角度差の最大値より十分に小さい、例えばΔα（１°〜２°）を加えた値（αnew＝αold＋Δα）を用いることにより、新規算出値の誤差を低減することが可能になる。

ブレ検出手段と停止判定手段を備える車体停止判定装置のブロック図である。

第一演算手段を有するブレ検出手段と停止判定手段を備える車体停止判定装置のブロック図である。

第二演算手段を有するブレ検出手段と停止判定手段を備える車体停止判定装置のブロック図である。

比較手段と速度算出手段を備える車体停止判定装置のブロック図である。

車体停止判定装置の作業手順の一例を示したフローチャートである。

車体の状態と加速度の最大値と最小値の差の関係を示した横軸を時間とするグラフである。

車体の状態と加速度の標準偏差値の関係を示した横軸を時間とするグラフである。

速度帯の分割例を示したグラフである。

傾斜した路面上の車体に搭載された加速度センサが検出する加速度成分を示した概要図である。

符号の説明

１ 加速度センサ ２ 角度算出手段 ３ 速度算出手段 ４ ブレ検出手段 ４１ 第一演算手段 ４２ 第二演算手段 ５ 停止判定手段 ６ 比較手段 ７ 第三演算手段 ８ 第四演算手段 ９ 第二比較手段 １０ 第三比較手段 １１ 第四比較手段
１２ 角度比較手段 １３ 角度更新手段