JP4376735B2

JP4376735B2 - 計測信号の積分処理装置

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Publication number: JP4376735B2
Application number: JP2004247076A
Authority: JP
Inventors: 涼太郎鈴木; 井上　　悟; 隆志徳永
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-08-26
Filing date: 2004-08-26
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2024-08-26
Also published as: JP2006064522A

Description

この発明は、計測信号の積分処理装置に関し、特に、ロールレートセンサからの情報を積分処理し傾斜角度を算出するロールオーバ判定装置等に用いて好適な計測信号の積分処理装置に関するものである。

一般に、ロールオーバ判定装置においては、ロールレート（角速度）センサの出力信号を積分処理して車両の傾斜角度を求めるが、ロールレートセンサの出力信号にセンサ自身のドリフトにより超低周波帯域のオフセット信号が重畳するため、この信号を直接積分処理すると直流信号成分の影響で積分処理結果にオフセット成分が重畳するとともに発散し、正確な傾斜角度が求められないという問題がある。
そこで、従来、ハイパスフィルタを用いて対象信号に含まれる直流オフセット成分を抽出し、その信号を対象信号に加算し、直流成分を除去しているが、この除去処理では直流成分が完全に除去できないため、この信号を長時間、完全積分処理すると発散に至ることが多く、よって、通常は、直流オフセット除去回路と直列に所定の放電時定数を待たせて不完全積分を行う積分回路を配列したものを用いているが、不完全積分を用いると、長期間、傾斜角度に変化がない場合、放電時定数に従い、傾斜角度が実際より小さく計測されるという問題がある。

この長時間の、傾斜角度に変化がない場合の静的な傾斜角度の計測には、例えば、加速度センサを用いて、重力加速度を基準に傾斜を求めているものがある（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
また、車両の走行時に生じる衝突の現象を検出した後に短時間の積分処理により、発散現象を回避する方法もある（例えば、特許文献３参照）。

特開２００１−２６０７０１号公報特開２００３−１７０８０６号公報特開平８−１０４１９９号公報

しかしながら、上記特許文献１および特許文献２の場合は、停車時の計測には有効であるが、衝撃が生じる走行時には計測できない欠点があり、また、重力加速度レベルを計測する高感度加速度センサが必要になるので、コストアップになるという問題点があった。
また、上記特許文献３の場合は、車両の走行時に生じる衝突の判定に有効であるが、ロールオーバ判定ではロールレートが比較的小さい傾斜路を継続走行する時にも積分処理を継続し、車両の傾斜角度を求める必要があるので、利用できない（有効でない）という問題点があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、高感度加速度センサを要することなく、静的な車両の傾斜角度と動的な車両の傾斜角度を検知できる安価で高精度の計測信号の積分処理装置を得ることを目的とする。

この発明に係る計測信号の積分処理装置は、車両のロールレートを検出するロールレート検出手段と、該ロールレート検出手段の検出出力を積分処理する積分処理部、該積分処理部からの出力信号に対して重み付け加算平均処理を行ってその直流オフセット成分を除去する重み付け加算平均処理部、及び、ロールレート検出手段からのロールレートのレベルを判定し、重み付け加算平均処理部の作動／休止を制御するロールレート判定部により、車両の傾斜角度に重畳する直流オフセット成分または積分処理の発散現象を除去し、該車両の静的な傾斜角度を出力する直流オフセット処理手段と、該直流オフセット処理手段の出力に基づき、傾斜路からの車両の発進時に対応して、該車両の静的な傾斜角度を補正する傾斜角度補正手段とを備えたものである。

この発明は、直流帯域に近い緩やかに変化する傾斜角度の情報を除去しないので、精度の良い車両の傾斜角度計測が可能になり、また、ＩＧ・ＯＮ／ＯＦＦあるいは車速から車両停車時の傾斜角度を記憶し、車両発進時に積分処理機能に加算することにより、慣用の加速度センサの情報を用いないで静的な傾斜角度を求めることができるので、計測精度の向上、構成の簡略化、コストの低廉化が図れるという効果がある。

以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による計測信号の積分処理装置の構成を示すブロック図である。
図１において、本実施の形態による計測信号の積分処理装置は、ロールレート（角速度）Ｒｒ（ｄｅｇ／ｓｅｃ）を検出するロールレート検出手段としてのロールレートセンサ１と、ロールレートセンサ１の出力信号すなわちロールレートＲｒを（完全）積分処理し、車両の傾斜角度検出信号に重畳する直流オフセット成分あるいは積分処理の発散現象を除去して車両の静的な傾斜角度Ｒａ（ｓ）、つまり、長時間の傾斜角度に変化がない場合の傾斜角度Ｒａ（ｓ）を出力する直流オフセット処理手段２と、傾斜路からの発進時に対応して、直流オフセット処理手段２から出力される車両の静的な傾斜角度Ｒａ（ｓ）を補正する傾斜角度補正手段３とを備える。

直流オフセット処理手段２は、ロールレートセンサ１からのロールレートＲｒを積分処理する積分処理部２１と、この積分処理部２１からの出力信号Ｒａ（ロールアングル（ｄｅｇ））に対して重み付け加算平均処理を行ってその超低周波オフセット（以下、直流オフセットと称する）成分を除去する重み付け加算平均処理部２２と、ロールレートセンサ１からのロールレートＲｒまたは破線ａで示す積分処理部２１からの出力信号Ｒａのレベルを判定し、重み付け加算平均処理部２２の作動／休止を制御するロールレート判定部２３とを備える。

また、傾斜角度補正手段３は、車両の車速を監視し一定時間（ｔ１）の停車・走行あるいはイグニッションスイッチのＯＮ／ＯＦＦ（以下、ＩＧ・ＯＮ／ＯＦＦと記す）を判定する車両動作判定部３１と、この車両動作判定部３１からの出力が停車またはＩＧ・ＯＦＦを表す場合にそのときの重み付け加算平均処理部２２の出力側に得られる傾斜角度Ｒａを傾斜角度Ｒａ（ｓ）として記憶する記憶部３２と、車両動作判定部３１の出力に応答してＩＧ・ＯＮまたは車両が走行を開始した時、つまり発進時に、記憶部３２で記憶しておいた傾斜角度Ｒａ（ｓ）を積分処理部２１に設定する、つまり、積分処理部２１における積分処理に記憶部３２で記憶しておいた傾斜角度Ｒａ（ｓ）を積分処理部２１の処理に加算する傾斜角度設定部３３とを備える。

なお、記憶部３２に記憶される停車時の車両の傾斜角度Ｒａ（ｓ）は、一例として、ＩＧ・ＯＦＦ直後または車速が０ｋｍ／ｈ後Ｘ秒後の傾斜角度Ｒａを記憶するものとする。また、記憶部３２に記憶しておいた傾斜角度Ｒａ（ｓ）を積分処理部２１に傾斜角度設定部３３により設定するタイミングは、例えばＩＧ・ＯＮ後３秒後または車両が０ｋｍ／ｈを超えたときに行う。

次に、動作について、図２〜図４を参照して説明する。
先ず、図２は、直流オフセット処理手段２における直流オフセット処理の仕方を示しており、ロールレートセンサ１からのロールレートＲｒを直流オフセット処理手段２の積分処理部２１で積分処理（Ｒａ＝∫Ｒｒｄｔ）して重み付け加算平均処理部２２に供給する。一方、ロールレートセンサ１からのロールレートＲｒはロールレート判定部２３にも供給され、ロールレート判定部２３は、ロールレートＲｒの値が所定の値ｎより小さいか否かを判別し、ロールレートＲｒの値が所定の値ｎより小さいときに重み付け加算平均処理部２２を作動して直流オフセット処理機能を起動させる。

また、図３は、図１の傾斜角度補正手段３における静的な傾斜角度補正の仕方の一例を示しており、ここでは、ＩＧ・ＯＮ／ＯＦＦを監視し、そのＩＧ・ＯＮ／ＯＦＦを判定する場合であり、車両動作判定部３１は一例としてイグニッションスイッチ（図示せず）に接続された入力端子３１ａからの信号からＩＧ・ＯＮ／ＯＦＦを判定するＩＧ・ＯＮ／ＯＦＦ判定部３１ｂと、このＩＧ・ＯＮ／ＯＦＦ判定部３１ｂの出力と記憶部３２の出力に基づいてそのゲートを開閉するゲート回路例えばＡＮＤ回路３１ｃで構成した場合である。

図３において、ロールレートセンサ１からのロールレートＲｒを積分処理部２１で積分処理（Ｒａ＝∫Ｒｒｄｔ）して重み付け加算平均処理部２２に供給し、重み付け加算平均処理部２２で積分処理部２１からの出力信号Ｒａに対して重み付け加算平均処理を行ってその直流オフセット成分を除去し、ＩＧ・ＯＮ／ＯＦＦ判定部３１ｂの判定がＩＧ−ＯＦＦの場合にそのときの重み付け加算平均処理部２２の出力側に得られる傾斜角度Ｒａを傾斜角度Ｒａ（ｓ）として記憶する記憶部３２に記憶させる。そして、ＩＧ・ＯＮ／ＯＦＦ判定部３１ｂの判定がＯＮになると、ＡＮＤ回路３１ｃがそのゲートを開いて記憶部３２に記憶されていた傾斜角度Ｒａ（ｓ）が傾斜角度設定部３３に供給され、傾斜角度設定部３３では、ＩＧ・ＯＮ時に、記憶部３２で記憶しておいた傾斜角度Ｒａ（ｓ）を車両発進時の傾斜角度Ｒａ（ｓ）として積分処理部２１に設定する、つまり、積分処理部２１における積分処理に記憶部３２で記憶しておいた傾斜角度Ｒａ（ｓ）を加算する。

なお、この場合のＩＧ・ＯＮ／ＯＦＦ判定部３１ｂにおけるＩＧ・ＯＮ／ＯＦＦのタイミングの検出は、エアバッグＥＣＵ（図示せず）の電源を監視することで実現できる。
従って、この図３の場合は、ＩＧ・ＯＮ／ＯＦＦ時の傾斜角度を記憶し、発進時に積分処理機能に加算することにより、慣用の加速度センサの情報を用いないで、静的な傾斜角度を求めることができる。

また、図４は、図１の傾斜角度補正手段３における静的な傾斜角度補正の仕方の他の例を示しており、ここでは、車速およびこの車速が０ｋｍ／ｈである場合を含むその継続時間を監視し、車両の停止、発進を判定する場合であり、車両動作判定部３１はこの場合には入力端子３１ａに印加される車速センサ（図示せず）の出力から車両の停止、発進を判定する車速検出部３１ｄと、この車速検出部３１ｄの出力と記憶部３２の出力に基づいてそのゲートを開閉するゲート回路例えばＡＮＤ回路３１ｃで構成した場合である。

図４において、ロールレートセンサ１からのロールレートＲｒを積分処理部２１で積分処理（Ｒａ＝∫Ｒｒｄｔ）して重み付け加算平均処理部２２に供給し、重み付け加算平均処理部２２で積分処理部２１からの出力信号Ｒａに対して重み付け加算平均処理を行ってその直流オフセット成分を除去し、車速検出部３１ｄの判定が車速０ｋｍ／ｈの場合、即ち車両が停止の場合にそのときの重み付け加算平均処理部２２の出力側に得られる傾斜角度Ｒａを傾斜角度Ｒａ（ｓ）として記憶部３２に記憶させる。そして、車速検出部３１ｄの判定が車速０ｋｍ／ｈでない場合、即ち車両が発進の場合になると、ＡＮＤ回路３１ｃがそのゲートを開いて記憶部３２に記憶されていた傾斜角度Ｒａ（ｓ）が傾斜角度設定部３３に供給され、傾斜角度設定部３３では、車両停止時に、記憶部３２で記憶しておいた傾斜角度Ｒａ（ｓ）を車両発進時の傾斜角度Ｒａ（ｓ）として積分処理部２１に設定する、つまり、積分処理部２１における積分処理に記憶部３２で記憶しておいた傾斜角度Ｒａ（ｓ）を加算する。

従って、この図４の場合は、図３の場合と同様に、慣用の加速度センサの情報を用いないで静的な傾斜角度を求めることができると共に、車速およびその継続時間を監視することにより、信号待ち、アイドリング、定速走行などが判断できるので、加算補正の頻度が高まり、傾斜角度の測定精度が向上する。

このようにして、この実施の形態１では、ロールレートＲｒの小さい時、すなわち傾斜角度の小さい時に直流オフセット除去処理（積分処理の発散現象の除去処理も含む）を行い、ロールレートＲｒが大きくなると直流除去処理を中止することにより、直流帯域に近い緩やかに変化する傾斜角度の情報を除去しないので精度の良い車両の傾斜角度計測が可能になる。
また、ＩＧ・ＯＮ／ＯＦＦあるいは車速から車両停車時の傾斜角度を記憶し、車両発進時に積分処理機能に加算することにより、慣用の加速度センサの情報を用いないで静的な傾斜角度を求めることができるので、構成の簡略化、コストの低廉化が図れる。

実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２による計測信号の積分処理装置の構成を示すブロック図である。なお、図５において、図１と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
本実施の形態では、上記実施の形態１の図１における重み付け加算平均処理部２２の部分を、実質的に積分処理部２１の前段に入れ換え配置した場合である。
図５において、直流オフセット処理手段２Ａは、ロールレートセンサ１からのロールレートＲｒに対して重み付け加算平均処理を行ってその超低周波オフセット（以下、直流オフセットと称する）成分を除去する重み付け加算平均処理部２２と、重み付け加算平均処理部２２からの出力信号Ｒｒ_１を積分処理する積分処理部２１と、ロールレートセンサ１からのロールレートＲｒまたは破線ａで示す積分処理部２１からの出力信号Ｒａのレベルを判定し、重み付け加算平均処理部２２の作動／休止を制御するロールレート判定部２３とを備える。

また、傾斜角度補正手段３は、図１と同様の車両動作判定部３１、記憶部３２と、傾斜角度設定部３３とを備え、ここでは、記憶部３２が車両動作判定部３１からの出力が停車またはＩＧ・ＯＦＦを表す場合にそのときの積分処理部２１の出力側に得られる傾斜角度Ｒａを傾斜角度Ｒａ（ｓ）として記憶する以外は図１の場合と同様である。従って、全体の動作も、上記の重み付け加算平均処理部２２と積分処理部２１の動作が前後している以外は、実質的に図１の場合と同様であるので、その説明を省略する。

このようにして、この実施の形態２でも、上記実施の形態１と同様、精度の良い車両の傾斜角度計測が可能になると共に、慣用の加速度センサの情報を用いないで静的な傾斜角度を求めることができ、構成の簡略化、コストの低廉化が図れる。

実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３による計測信号の積分処理装置の構成を示すブロック図である。なお、図６において、図１と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
本実施の形態では、ロールレートセンサ１のロールレートＲｒの直流オフセットドリフトが大きい場合は、このロールレートＲｒの直流オフセット成分に対しても、直流オフセット除去を行うもので、ロールレートＲｒの信号から直流オフセット成分を除去し、直流オフセット除去後のロールレートＲｒ_１の信号を求め、この直流オフセット除去後のロールレートＲｒ_１に対して、上記実施の形態１と同様の処理を行うものである。

図６において、ロールレートセンサ１と第２の直流オフセット処理手段としての直流オフセット処理手段２の間にロールレートセンサ１の出力信号すなわちロールレートＲｒの直流オフセット成分を除去する第１の直流オフセット処理手段としての直流オフセット処理手段４を設ける。
この直流オフセット処理手段４は、ロールレートセンサ１からのロールレートＲｒに対して重み付け加算平均処理を行ってその直流オフセット成分を除去する重み付け加算平均処理部４１と、ロールレートセンサ１からのロールレートＲｒのレベルを判定し、重み付け加算平均処理部４１の作動／休止を制御するロールレート判定部４２とを備える。その他の構成は、図１の場合と同様である。

次に、動作について、図７等を参照して説明する。
先ず、図７は、直流オフセット処理手段４および直流オフセット処理手段２における直流オフセット処理の仕方を示しており、ロールレートセンサ１からのロールレートＲｒを直流オフセット処理手段４の重み付け加算平均処理部４１に供給する。一方、ロールレートセンサ１からのロールレートＲｒはロールレート判定部４２にも供給され、ロールレート判定部４２は、ロールレートＲｒの値、つまり走行中の車両のゆれが閾値値ｍより小さいか否かを判別し、ロールレートＲｒの値が所定の値ｍより小さいときに重み付け加算平均処理部４１を作動して直流オフセット処理機能を起動させる。

そして、重み付け加算平均処理部４１の出力Ｒｒ_１は、次段の直流オフセット処理手段２に供給され、その後は、図２の場合と同様に、直流オフセット処理手段２の積分処理部２１で積分処理（Ｒａ＝∫Ｒｒ_１ｄｔ）して重み付け加算平均処理部２２に供給する。一方、重み付け加算平均処理部４１の出力Ｒｒ_１はロールレート判定部２３にも供給され、ロールレート判定部２３は、重み付け加算平均処理部４１の出力Ｒｒ_１の値、つまり直流オフセット成分に走行中の車両のゆれを加算した値が閾値ｎ_１より小さいか否かを判別し、重み付け加算平均処理部４１の出力Ｒｒ_１の値が閾値値ｎ_１より小さいときに重み付け加算平均処理部２２を作動して直流オフセット処理機能を起動させる。

また、傾斜角度補正手段３は、車両の車速を監視し一定時間（ｔ１）の停車・走行あるいはＩＧ・ＯＮ／ＯＦＦを判定する車両動作判定部３１からの出力が停車またはＩＧ・ＯＦＦを表す場合にそのときの重み付け加算平均処理部２２の出力側に得られる傾斜角度Ｒａを順次傾斜角度Ｒａ（ｓ）として記憶部３２に記憶し、傾斜角度設定部３３において、車両動作判定部３１の出力に応答してＩＧ・ＯＮまたは車両が走行を開始した時つまり発進時に、記憶部３２で記憶しておいた傾斜角度Ｒａ（ｓ）を積分処理部２１に設定する。つまり、積分処理部２１における積分処理に記憶部３２で記憶しておいた傾斜角度Ｒａ（ｓ）を積分処理部２１の処理に加算する。

このようにして、この実施の形態３では、直流オフセット処理した後のロールレートＲｒ_１の信号で信号レベルを判定し、積分処理後の直流オフセット除去の作動／休止が判定できるので、直流オフセット除去判定に信号極性による片寄りが解消され、直流オフセット処理の安定度と精度の向上に寄与できる。

実施の形態４．
図８は、この発明の実施の形態４による計測信号の積分処理装置の構成を具体的に示すブロック図である。なお、図８において、図６と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
本実施の形態では、一例として、図６における重み付け加算平均処理部４１、積分処理部２１および重み付け加算平均処理部２２の具体例を示すものである。
図８において、重み付け加算平均処理部４１は、ロールレートセンサ１からのロールレートＲｒ、即ちロールレートセンサ１の出力信号Ｖｉ（ｔ）から後述の参照信号を減算する減算器４１ａと、この減算器４１ａからのロールレートＲｒが所定の値ｍ（ｄｅｇ／ｓｅｃ）より小さいか否かを判別するロールレート比較判定部４１ｂと、ロールレートＲｒが閾値ｍより小さい場合、つまり直流オフセット除去機能の作動時に、重み係数ｋの値Ｎ１に設定し、ロールレートＲｒが閾値ｍより大きい場合、つまり直流オフセット除去機能の休止時に、重み係数ｋの値を０に設定する重み係数設定部４１ｃと、重み係数設定部４１ｃの出力と後述のシフトレジスタ４１ｅの出力Ｖｒｅｆ（ｔ−１）を加算し、その出力側に参照信号Ｖｒｅｆ（ｔ）として出力する加算器４１ｄと、加算器４１ｄの出力である参照信号Ｖｒｅｆ（ｔ）のデータのサンプル数ｔを１つずつシフトし、参照信号Ｖｒｅｆ（ｔ−１）として減算器４１ａおよび加算器４１ｄに入力するシフトレジスタ４１ｅとを備える。

また、積分処理部２１は、ロールレートセンサ１からのロールレートＲｒ、即ちロールレートセンサ１の出力信号Ｖｉ（ｔ）から重み付け加算平均処理部４１の出力、即ち加算器４１ｄからの参照信号Ｖｒｅｆ（ｔ）を減算してその出力側に出力信号Ｖｏ（ｔ）を補正信号として出力する減算器２１ａと、減算器２１ａの出力と後述のシフトレジスタ２１ｃの出力を加算する加算器２１ｂと、後述の減算器２１ｄの出力と傾斜角度オフセット設定部３４の出力に基づきデータのサンプル数を１つずつシフトして加算器２１ｂに入力するシフトレジスタ２１ｃと、加算器２１ｂの出力から重み付け加算平均処理部２２の出力、即ち加算器２２ｄからの参照信号Ｖｒｅｆ（ｔ）を減算し、その出力側に傾斜角度Ｒａとして出力する減算器２１ｄとを備える。なお、傾斜角度オフセット設定部３４は、ＩＧ・ＯＮ時にＲａｏｆｆｓｅｔを設定するもので、このＲａｏｆｆｓｅｔは車両が傾いた状態で停車している場合を実質的に表しており、例えばＩＧ・ＯＮ時の車両の傾斜角度Ｒａまたは車速０ｋｍ／ｈ時の車両の傾斜角度Ｒａを表している。

また、重み付け加算平均処理部２２は、積分処理部２１の減算器２１ｄからの傾斜角度Ｒａ、即ち減算器２１ｄからの出力信号Ｖｉ（ｔ）から後述の参照信号を減算する減算器２２ａと、この減算器２２ａからの傾斜角度Ｒａが閾値ｎ_２（ｄｅｇ）より小さいか否かを判別する傾斜角度判定部２２ｂと、傾斜角度Ｒａが閾値ｎ_２より小さい場合、つまり直流オフセット除去機能の作動時に、重み係数ｋの値Ｎ２に設定し、傾斜角度Ｒａが閾値ｎ_２より大きい場合、つまり直流オフセット除去機能の休止時に、重み係数ｋの値を０に設定する重み係数設定部２２ｃと、この重み係数設定部２２ｃの出力と後述のシフトレジスタ２２ｅの出力Ｖｒｅｆ（ｔ−１）を加算し、その出力側に参照信号Ｖｒｅｆ（ｔ）として出力する加算器２２ｄと、この加算器２２ｄの出力である参照信号Ｖｒｅｆ（ｔ）のデータのサンプル数ｔを１つずつシフトし、参照信号Ｖｒｅｆ（ｔ−１）として減算器２２ａおよび加算器２２ｄに入力するシフトレジスタ２２ｅとを備える。

次に、動作についいて説明する。
先ず、重み付け加算平均処理部４１においては、減算器４１ａでロールレートセンサ１からのロールレートＲｒから加算器４１ｄよりシフトレジスタ４１ｅを介して入力される参照信号が減算されてロールレート比較判定部４１ｂに供給され、ロールレート比較判定部４１ｂで減算器４１ａからのロールレートＲｒが閾値ｍ（ｄｅｇ／ｓｅｃ）より小さいか否かを判別し、その判別結果に基づいて重み係数設定部４１ｃでは、ロールレートＲｒが閾値ｍより小さい場合、つまり直流オフセット除去機能の作動時に、重み係数ｋの値Ｎ１に設定し、ロールレートＲｒが閾値ｍより大きい場合、つまり直流オフセット除去機能の休止時に、重み係数ｋの値を０に設定する。

そして、加算器４１ｄでは重み係数設定部４１ｃの出力とシフトレジスタ４１ｅの出力Ｖｒｅｆ（ｔ−１）を加算し、その出力側に参照信号Ｖｒｅｆ（ｔ）を出力する。この加算器４１ｄからの参照信号Ｖｒｅｆ（ｔ）は、シフトレジスタ４１ｅへ供給され、シフトレジスタ４１ｅではデータのサンプル数ｔを１つずつシフトし、参照信号Ｖｒｅｆ（ｔ−１）として減算器４１ａおよび加算器４１ｄに入力する。また、加算器４１ｄからの参照信号Ｖｒｅｆ（ｔ）は、次段の積分処理部２１の減算器２１ａに供給される。つまり、この重み付け加算平均処理部４１は、ロールレートＲｒが閾値ｍより小さい場合の直流オフセット成分の除去を行うように機能する。

次に、積分処理部２１においては、減算器２１ａでロールレートセンサ１の出力信号Ｖｉ（ｔ）から重み付け加算平均処理部４１の出力、即ち加算器４１ｄからの参照信号Ｖｒｅｆ（ｔ）を減算してその出力側に出力信号Ｖｏ（ｔ）を補正信号として出力する。減算器２１ａの出力は加算器２１ｂの一方の入力端子に供給され、この加算器２１ｂの他方の入力端子には、後段の減算器２１ｄの出力と傾斜角度オフセット設定部３４の出力に基づきデータのサンプル数を１つずつシフトするシフトレジスタ２１ｃの出力が供給されて加算され、その加算出力が減算器２１ｄに供給される。なお、傾斜角度オフセット設定部３４は、シフトレジスタ２１ｃに対してＩＧ・ＯＮ時にＲａｏｆｆｓｅｔを設定する。
減算器２１ｄでは、加算器２１ｂの出力から重み付け加算平均処理部２２の出力、即ち加算器２２ｄからの参照信号Ｖｒｅｆ（ｔ）を減算し、その出力側に傾斜角度Ｒａとして出力する。

また、重み付け加算平均処理部２２おいては、減算器２２ａで積分処理部２１の出力、即ち減算器２１ｄからの傾斜角度Ｒａから加算器２２ｄよりシフトレジスタ２２ｅを介して入力される参照信号が減算されて傾斜角度判定部２２ｂに供給され、傾斜角度定部２２ｂで減算器２２ａからの傾斜角度Ｒａが閾値ｎ_２（ｄｅｇ）より小さいか否かを判別し、その判別結果に基づいて重み係数設定部２２ｃでは、傾斜角度Ｒａが閾値ｎより小さい場合、つまり直流オフセット除去機能の作動時に、重み係数ｋの値をＮ２に設定し、傾斜角度Ｒａが閾値ｎより大きい場合、つまり直流オフセット除去機能の休止時に、重み係数ｋの値を０に設定する。

そして、加算器２２ｄでは重み係数設定部２２ｃの出力とシフトレジスタ２２ｅの出力Ｖｒｅｆ（ｔ−１）を加算し、その出力側に参照信号Ｖｒｅｆ（ｔ）を出力する。この加算器２２ｄからの参照信号Ｖｒｅｆ（ｔ）は、シフトレジスタ２２ｅへ供給され、シフトレジスタ２２ｅではデータのサンプル数ｔを１つずつシフトし、参照信号Ｖｒｅｆ（ｔ−１）として減算器２２ａおよび加算器２２ｄに入力する。また、加算器２２ｄからの参照信号Ｖｒｅｆ（ｔ）は、前段の積分処理部２１の減算器２１ａに供給される。つまり、この重み付け加算平均処理部２２は、傾斜角度Ｒａが閾値ｎより小さい場合の直流オフセット成分の除去を行うように機能する。

ここで、重み付け加算平均処理部４１および２２における直流オフセット除去機能には、下記の式（１）、（２）の重み付け加算平均処理を用いる。
Ｖｒｅｆ（ｔ）＝（１−ｋ）Ｖｒｅｆ（ｔ−１）＋ｋＶｉ（ｔ）
＝Ｖｒｅｆ（ｔ−１）＋ｋ（Ｖｉ（ｔ）−Ｖｒｅｆ（ｔ−１））
・・・・（１）
Ｖｏ（ｔ）＝Ｖｉ（ｔ）−Ｖｒｅｆ・・・・（２）

また、重み付け加算平均処理部４１の重み係数設定部４１ｃおよび重み付け加算平均処理部２２の重み係数設定部２２ｃでは、その重み係数ｋの値を、直流オフセット除去機能の作動時は、ｋ＝Ｎ（具体的には、重み係数設定部４１ｃではＮ１，重み係数設定部２２ｃではＮ２）、休止時はｋ＝０と設定する。この重み係数ｋとしては、例えば下記のようなＮ値を用いる。また、その積算にはビットのシフト命令で実現する。
ｋ＝２ ^−１２＝０．０００２４４１４
ｋ＝２ ^−９＝０．００１９５３１
ｋ＝２ ^−６＝０．０１５６２５
ｋ＝２ ^−５＝０．０３１２５
ｋ＝２ ^−４＝０．０６２５
ｋ＝２ ^−３＝０．１２５
従って、重み係数ｋの値Ｎを、直流オフセット除去機能の作動時に、上記のように変えることによって、計測信号を０点を中心とした信号波形とすることができ、直流オフセット分が除去されて、計測の精度を向上することができる。

このようにして、この実施の形態４では、通常直流オフセット処理は、アナログおよびディジタル式のローパスフィルタで実現でき、その場合には、フィルタの時定数以内の時間間隔で頻繁に作動と休止を繰り返すと信号波形に歪みが生じ、正確な傾斜角度の計測ができないが、上述した本実施の形態の構成では、信号レベルの小さいときに直流オフセット機能が作動するので、計測値への不連続性の影響は小さく、よって、精度よく計測できる。また、積算処理をビットシフト命令で実現する、つまり、シフトレジスタでデータのサンプル数を１つずつシフトすることにより、いわゆるフローティン演算に比べて演算時間を短くできる。

実施の形態５．
本実施の形態では、ＩＧ・ＯＮ直後でロールレートＲｒが一定閾値以下の場合のみ、重み係数ｋの値を大きくし、ロールレートセンサ１からのロールレートＲｒの直流オフセット成分を早期に除去し、その後は重み係数ｋの値を小さく設定し緩やかに直流オフセット成分を除去する。なお、その回路構成については、例えば図８と同様のものを用いてよく、従って、ここではその記載を省略している。

このようにして、この実施の形態５では、初期処理を高速で終了し、ロールレートＲｒおよび傾斜角度Ｒａが一定値以下の場合に限り、直流オフセット除去処理を行うので、大きな角度変化や緩やかな傾斜路面の走行での計測誤差を小さくできる。また、ロールレートＲｒおよび傾斜角度Ｒａが一定閾値以下の場合のみ、重み係数ｋの値を小さく設定し緩やかに直流オフセット成分を除去するので角度情報に有効な信号レベルが発生した時は除去しない（影響しない）。

この発明の実施の形態１による計測信号の積分処理装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態１による計測信号の積分処理装置の直流オフセット処理手段の動作説明に供するためのブロック図である。この発明の実施の形態１による計測信号の積分処理装置における静的な傾斜角度補正の仕方の一例を示すブロック図である。この発明の実施の形態１による計測信号の積分処理装置における静的な傾斜角度補正の仕方の他の例を示すブロック図である。この発明の実施の形態２による計測信号の積分処理装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態３による計測信号の積分処理装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態３による計測信号の積分処理装置の直流オフセット処理手段の動作説明に供するためのブロック図である。この発明の実施の形態４による計測信号の積分処理装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ロールレートセンサ、２，２Ａ直流オフセット処理手段、３傾斜角度補正手段、４直流オフセット処理手段、２１積分処理部、２１ａ，２１ｄ減算器、２１ｂ加算器、２１ｃシフトレジスタ、２２重み付け加算平均処理部、２２ａ減算器、２２ｂ傾斜角度判定部、２２ｃ重み係数設定部、２２ｄ加算器、２２ｅシフトレジスタ、２３ロールレート判定部、３１車両動作判定部、３１ｂＩＧ・ＯＮ／ＯＦＦ判定部、３１ｃＡＮＤ回路、３１ｄ車速検出部、３２記憶部、３３傾斜角度設定部、３４傾斜角度オフセット設定部、４１重み付け加算平均処理部、４１ａ減算器、４１ｂロールレート比較判定部、４１ｃ重み係数設定部、４１ｄ加算器、４１ｅシフトレジスタ、４２ロールレート判定部。

Claims

車両のロールレートを検出するロールレート検出手段と、
該ロールレート検出手段の検出出力を積分処理する積分処理部、該積分処理部からの出力信号に対して重み付け加算平均処理を行ってその直流オフセット成分を除去する重み付け加算平均処理部、及び、上記ロールレート検出手段からのロールレートのレベルを判定し、上記重み付け加算平均処理部の作動／休止を制御するロールレート判定部により、車両の傾斜角度に重畳する直流オフセット成分または積分処理の発散現象を除去し、該車両の静的な傾斜角度を出力する直流オフセット処理手段と、
該直流オフセット処理手段の出力に基づき、傾斜路からの車両の発進時に対応して、該車両の静的な傾斜角度を補正する傾斜角度補正手段と
を備えた計測信号の積分処理装置。
傾斜角度補正手段は、車両の車速を監視し一定時間の停車・走行あるいはイグニッションスイッチのＯＮ／ＯＦＦを判定する車両動作判定部と、
該車両動作判定部からの出力が停車またはイグニッションスイッチのＯＦＦを表す場合にそのときの重み付け加算平均処理部の出力側に得られる傾斜角度を記憶する記憶部と、
上記車両動作判定部の出力に応答してイグニッションスイッチのＯＮまたは車両の発進時に、上記記憶部で記憶しておいた傾斜角度を積分処理部に設定する傾斜角度設定部とを備えた請求項１記載の計測信号の積分処理装置。
車両のロールレートを検出するロールレート検出手段と、
上記ロールレート検出手段で検出されたロールレートに対して重み付け加算平均処理を行ってその直流オフセット成分を除去する重み付け加算平均処理部、上記加算平均処理部の出力を積分処理する積分処理部、及び、上記ロールレート検出手段からのロールレートのレベルを判定し、上記重み付け加算平均処理部の作動／休止を制御するロールレート判定部により、車両の傾斜角度に重畳する直流オフセット成分または積分処理の発散現象を除去し、該車両の静的な傾斜角度を出力する直流オフセット処理手段と、
該直流オフセット処理手段の出力に基づき、傾斜路からの車両の発進時に対応して、該車両の静的な傾斜角度を補正する傾斜角度補正手段と
を備えた計測信号の積分処理装置。
傾斜角度補正手段は、車両の車速を監視し一定時間の停車・走行あるいはイグニッションスイッチのＯＮ／ＯＦＦを判定する車両動作判定部と、該車両動作判定部からの出力が停車またはイグニッションスイッチのＯＦＦを表す場合にそのときの積算処理部の出力側に得られる傾斜角度を記憶する記憶部と、上記車両動作判定部の出力に応答してイグニッションスイッチのＯＮまたは車両の発進時に、上記記憶部で記憶しておいた傾斜角度を積分処理部に設定する傾斜角度設定部とを備えた請求項３記載の計測信号の積分処理装置。