JP4881042B2 - Communications system - Google Patents
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Description
本発明は、送信側ユニットと受信側ユニットとを有する通信システムに関し、例えば、車両等に搭載される慣性センサユニット及びコントロールユニット間の通信システムに関する。 The present invention relates to a communication system having a transmission side unit and a reception side unit, for example, a communication system between an inertial sensor unit and a control unit mounted on a vehicle or the like.
車両や飛行体等の位置や姿勢の観測のために、角速度及び加速度等の測定が行われ、そのために、角速度センサや加速度センサ等を有する慣性センサが用いられている。慣性センサにより角速度センサや加速度センサ等からのアナログ信号がデジタル信号に変換されてから、ＣＰＵにより車両や飛行体等の位置、姿勢及び速度制御が行われる。 In order to observe the position and orientation of a vehicle, a flying object, and the like, angular velocity and acceleration are measured. For this purpose, an inertial sensor having an angular velocity sensor, an acceleration sensor, or the like is used. An analog signal from an angular velocity sensor, an acceleration sensor, or the like is converted into a digital signal by the inertial sensor, and then the position, posture, and speed control of the vehicle, the flying object, and the like are performed by the CPU.
位置、姿勢及び速度制御では、各制御内容に応じた分解能が必要とされる。例えば、車両制御としては、横滑り制御等の車両安定制御においては、低分解能広域の角速度等が必要とされ、アダプティプクルーズコントロール等の常用制御においては、高分解能狭域の角速度等が必要とされる。 In position, posture, and speed control, a resolution corresponding to each control content is required. For example, as vehicle control, low-resolution wide-range angular velocities are required for vehicle stability control such as skid control, and high-resolution narrow-range angular velocities are required for regular control such as adaptive cruise control. The
先行技術文献としては、以下の特許文献１がある。特許文献１には、ヨーレートセンサの測定結果の妥当性をチェックするべく、測定範囲全体を検出範囲とするヨーレートセンサと１個又は複数の一部の測定範囲を検出範囲とするヨーレートセンサを設け、これらのヨーレートセンサの測定結果及び測定量の相関関係などから測定結果の妥当性をチェックすることが記載されている。
しかしながら、異なる分解能のセンサ及びセンサのアナログ信号出力をデジタル信号に変換する信号処理素子を複数個設け、各デジタル信号を別々のシリアルラインでマイクロコンピュータの入力ポートに入力する場合には、センサ及び信号処理素子を含む慣性センサのコストがかかり、慣性センサ及びマイクロコンピュータを含む慣性センサユニットのサイズが大きくなるという問題点がある。また、特許文献１では異なる分解能の慣性センサを複数個設け、その出力をマイクロコンピュータの別々のポートに入力して処理していたために、同様の問題点がある。
However, in the case of providing a plurality of signal processing elements for converting a sensor with different resolutions and an analog signal output of the sensor into a digital signal, and inputting each digital signal to a microcomputer input port through a separate serial line, the sensor and the signal There is a problem in that the inertial sensor including the processing element is expensive, and the size of the inertial sensor unit including the inertial sensor and the microcomputer is increased. Further, in
また、アナログ信号レベルの全域を高分解能のデジタル信号に変換する場合は、処理するデジタル信号のビット数が多くなること、及び慣性センサユニットからコントロールユニットにネットワークを通してそのデジタル信号を通信する際のデータ量が多くなり通信量が増大することから、慣性センサユニットやコントロールユニットが備えるマイクロコンピュータに高性能なものが要求され、コストもサイズも大きくなるという問題があった。 In addition, when the entire analog signal level is converted into a high-resolution digital signal, the number of bits of the digital signal to be processed increases, and data when the digital signal is communicated from the inertial sensor unit to the control unit through the network. Since the amount of communication increases and the amount of communication increases, a high-performance microcomputer is required for the inertial sensor unit and the control unit, which increases the cost and size.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、分解能をレンジ毎に設定して、デジタル信号に変換することにより、小型化、低コスト化が実現できる通信システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a communication system that can realize downsizing and cost reduction by setting the resolution for each range and converting it into a digital signal. And
請求項１記載の発明によれば、送信側ユニット及び受信側ユニットを有する通信システムであって、前記送信側ユニットは、被変換信号を、該被変換信号レベルの全レンジ域中の第１のレンジ域の被変換信号については、１ビット当たりの前記被変換信号レベルである第１の分解能の第１のデジタル信号に変換し、前記全レンジ域中の第２のレンジ域の被変換信号については、１ビット当たりの前記被変換信号レベルであって前記第１の分解能とは異なる第２の分解能の第１のデジタル信号に変換する第１の変換手段と、前記第１のデジタル信号を受信側ユニットに送信する第１の通信手段とを具備し、前記受信側ユニットは、前記第１のレンジ域と前記第２のレンジ域との境界のデジタル信号値を記憶している記憶手段と、前記第１のデジタル信号を受信する第２の通信手段と、前記第２の通信手段が受信した前記第１のデジタル信号が前記第１及び第２のレンジ域のいずれのレンジ域に対応するかを前記記憶手段に記憶されている前記第１及び第２のレンジ域を用いて判断し、前記第１及び第２の分解能に基づいて、前記第１のデジタル信号を第２のデジタル信号に変換する第２の変換手段とを具備したことを特徴とする通信システムが提供される。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a communication system having a transmission side unit and a reception side unit, wherein the transmission side unit converts a converted signal into a first range in the entire range of the converted signal level. The converted signal in the range area is converted into the first digital signal having the first resolution that is the level of the converted signal per bit, and the converted signal in the second range area in the entire range area. Receives the first digital signal, and first conversion means for converting the converted signal level per bit into a first digital signal having a second resolution different from the first resolution. Storage means for storing a digital signal value at a boundary between the first range area and the second range area, and a first communication means for transmitting to the side unit . The first digital Second communication means, said second communication means received said first or said memory means digital signal corresponding to any of the range area of said first and second range zone for receiving Le signal determining using the stored first and second range zone, the first and on the basis of the second resolution, the second converting said first digital signal into a second digital signal There is provided a communication system characterized by comprising conversion means.
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、前記送信側ユニットは、検出対象物の角速度又は加速度を前記検出対象物の慣性力として検出し、該検出した慣性力をアナログ信号で出力する検出素子部及び前記検出素子部の出力をデジタル信号に変換する信号処理素子部を有し、検出対象物に取付けられ、慣性力に応じたデジタル信号を出力する慣性センサと前記デジタル信号を処理する演算部とを備えた慣性センサユニットであり、前記受信側ユニットは、前記第２のデジタル信号に基づいて前記検出対象物を制御するコントロールユニットであることを特徴とする通信システムが提供される。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the transmission side unit detects the angular velocity or acceleration of the detection target as the inertial force of the detection target, and the detected inertial force is analog. An inertial sensor that has a detection element unit that outputs a signal and a signal processing element unit that converts the output of the detection element unit into a digital signal, is attached to a detection target, and outputs a digital signal corresponding to an inertial force, and the digital An inertial sensor unit including a calculation unit that processes a signal, wherein the receiving unit is a control unit that controls the detection object based on the second digital signal. Provided.
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明において、前記第１のレンジ域は、前記検出素子部が検出する前記角速度又は前記加速度の零を中心に正負均等な範囲に対応することを特徴とする通信システムが提供される。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the invention, the first range region corresponds to a positive / negative equal range centering on zero of the angular velocity or the acceleration detected by the detection element unit. A communication system is provided.
請求項１記載の発明によれば、第１のレンジ域の被変換信号については、第１の分解能、例えば、高分解能な第１のデジタル信号に変換し、第２のレンジ域の被変換信号については、第２の分解能、例えば、低分解能な第１のデジタル信号に変換するので、レンジ巾を守ったままデジタル信号のビット長を短くすることができ、受信側ユニットへ送信するデータ量を少なくすることができる。更に、処理する第１のデジタル信号のビット長を短くできるので、送信側ユニット及び受信側ユニットのコストを低減することができる。 According to the first aspect of the present invention, the converted signal in the first range region is converted into a first digital signal having a first resolution, for example, a high resolution, and the converted signal in the second range region. Is converted to a first digital signal with a second resolution, for example, a low resolution, so that the bit length of the digital signal can be shortened while keeping the range width, and the amount of data transmitted to the receiving unit can be reduced. Can be reduced. Furthermore, since the bit length of the first digital signal to be processed can be shortened, the costs of the transmission side unit and the reception side unit can be reduced.
請求項２記載の発明によれば、処理する第１のデジタル信号のビット数が短くなり、慣性センサユニット及びコントロールユニット間の通信量を低減することができ、慣性センサユニット及びコントロールユニットのコスト及びサイズを小さくすることができる。 According to the second aspect of the present invention, the number of bits of the first digital signal to be processed can be shortened, the amount of communication between the inertial sensor unit and the control unit can be reduced, and the costs of the inertial sensor unit and the control unit can be reduced. The size can be reduced.
請求項３記載の発明によれば、第１のレンジ域は、検出素子部が検出する角速度又は加速度の零を中心に正負均等な範囲に対応するので、角速度が零を中心に正負均等な範囲に高分解能が要求されるアダプティブコントロール等の要求を満たすことができ、車両等に搭載される慣性センサユニット並びにコントロールユニットのコスト及びサイズを低減することができる。 According to the third aspect of the present invention, the first range region corresponds to a positive / negative equal range centering on zero of the angular velocity or acceleration detected by the detection element unit, so that the angular velocity is a positive / negative equal range centering on zero. Therefore, it is possible to satisfy the demand for adaptive control and the like that require high resolution, and to reduce the cost and size of the inertial sensor unit and the control unit mounted on the vehicle or the like.
図１は本発明の実施形態による通信システムの一例を示す構成図である。図１に示すように、通信システムは、送信ユニットとしての慣性センサユニット２、コントロールユニット４、並びに慣性センサユニット２及びコントロールユニット４間の双方向通信を行うためのＣＡＮ６（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を有する。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a communication system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the communication system includes an
図２は図１中の慣性センサユニットの構成図である。慣性センサユニット２は、車両や飛行機等の検出対象物に取り付けられる。図２に示すように、慣性センサユニット２は、ハウジング内に収容された、慣性センサ１０、演算部１４及び通信素子１６を備える。慣性センサ１０は、検出対象物の加速度又は角速度を検出対象物の慣性力として検出し、検出した慣性力をアナログ信号で出力し、該アナログ信号をデジタル信号に変換処理するものである。
FIG. 2 is a block diagram of the inertial sensor unit in FIG. The
慣性センサ１０は、複数の角速度センシング素子２０＃ｉ（ｉ＝１，２，３）、複数の加速度センシング素子２２＃ｉ（ｉ＝１，２，３）及び複数の信号処理素子２６＃ｉ（ｉ＝１，２，３），２８＃ｉ（ｉ＝１，２，３）を有する。角速度センシング素子２０＃ｉ（ｉ＝１，２，３）は、検出対象物の角速度を検出し、角速度に応じたレベルのアナログ信号、例えば、電圧を出力する角速度検出素子である。加速度センシング素子２２＃ｉ（ｉ＝１，２，３）は、検出対象物の加速度を検出し、加速度に応じたレベルのアナログ信号、例えば、電圧を出力する加速度検出素子である。
The
例えば、慣性センサ２が車両に取り付けられる場合は、車両の重心付近に配置され、２０＃１は車両の上下軸まわりの角速度であるヨーレートを検出するヨーレートセンシング素子、２０＃２は車両の左右軸まわりの角速度であるピッチレートを検出するピッチレートセンシング素子、２０＃３は車両の前後軸まわりの角速度であるロールレートを検出するロールレートセンシング素子である。また、２２＃１は車両の上下軸方向の加速度を検出する上下加速度センシング素子、２２＃２は車両の左右軸方向の加速度を検出する左右加速度センシング素子、２２＃３は車両の前後軸方向の加速度を検出する前後加速度センシング素子である。
For example, when the
角速度センシング素子２０＃ｉ（ｉ＝１，２，３）及び加速度センシング素子２２＃ｉ（ｉ＝１，２，３）のアナログ出力は、後述するようにデジタル信号に変換されて、デジタル信号に基づいて、コントロールユニット４により車両等が制御されるが、これらのセンシング素子２０＃ｉ（ｉ＝１，２，３），２２＃ｉ（ｉ＝１，２，３）の少なくとも一つについては、例えば、アナログ信号の全レンジ域の一部の第１のレンジ域について、変換後のデジタル信号において１ビット当たりのアナログ信号レベルが小さい高分解能のデジタル信号が要求される制御系、例えば、アダプティブクルーズ制御系等と、高分解能は要求されないが全レンジ域のデジタル信号が要求される制御系、例えば、横滑り制御系等がある。
The analog outputs of the angular velocity sensing element 20 # i (i = 1, 2, 3) and the
例えば、ヨーレートセンシング素子２０＃１より出力されるヨーレートについて、アダプティブクルーズコントロール等の常用制御系では、０°／ｓｅｃを中心として、正負同範囲の角速度について、例えば、−２５５°／ｓｅｃ〜２５５°／ｓｅｃのレンジ域について高分解能のデジタル信号が要求される。また、横滑り制御等の車両安定制御系では、高分解能は要求されず低分解能で良いが、全レンジ域、例えば、−２０００°／ｓｅｃ〜２０００°／ｓｅｃのデジタル信号が要求される。 For example, with regard to the yaw rate output from the yaw rate sensing element 20 # 1, in an ordinary control system such as adaptive cruise control, for example, an angular velocity in the same range of positive and negative with respect to 0 ° / sec, for example, −255 ° / sec to 255 °. A high-resolution digital signal is required for the / sec range. Further, in a vehicle stability control system such as skid control, a high resolution is not required and a low resolution may be used, but a digital signal in the entire range, for example, −2000 ° / sec to 2000 ° / sec is required.
角速度センシング素子２０＃ｉ（ｉ＝１，２，３）及び加速度センシング素子２２＃ｉ（ｉ＝１，２，３）は、その出力側と信号線２３＃ｉ，２４＃ｉ（ｉ＝１，２，３）を介して信号処理素子２６＃ｉ，２８＃ｉ（ｉ＝１，２，３）に接続され、図示しない電源電圧、例えば、５Ｖの電源電圧が外部より供給され、図示しない抵抗等により、０Ｖから５Ｖまでの範囲を角速度や加速度の検出範囲全体に対応させ、角速度や加速度に該当する電圧を出力する。
The angular velocity sensing element 20 # i (i = 1, 2, 3) and the
例えば、ヨーレートセンシング素子２０＃１は、図３に示すように、−２０００°／ｓｅｃ〜＋２０００°／ｓｅｃの範囲の角速度を検出範囲とし、この検出範囲を０〜５Ｖに対応させ、ヨーレートに対してリニアな関係の電圧を出力する。ヨーレートが−２５５°／ｓｅｃから＋２５５°／ｓｅｃのレンジ域Ｒ２は出力電圧の範囲が第１のレンジ域Ｖ２に対応し、ヨーレートが−２０００°／ｓｅｃ〜−２５５°／ｓｅｃのレンジ域Ｒ１，２５５°／ｓｅｃ〜２０００°／ｓｅｃのレンジ域Ｒ３は出力電圧の範囲が第２のレンジ域Ｖ１，Ｖ３に対応する。 For example, as shown in FIG. 3, the yaw rate sensing element 20 # 1 has an angular velocity in a range of −2000 ° / sec to + 2000 ° / sec as a detection range, and this detection range corresponds to 0 to 5V. Output a linear relationship voltage. The range region R2 in which the yaw rate is −255 ° / sec to + 255 ° / sec corresponds to the first range region V2 in the output voltage range, and the range region R1 in which the yaw rate is −2000 ° / sec to −255 ° / sec. In the range region R3 of 255 ° / sec to 2000 ° / sec, the output voltage range corresponds to the second range regions V1 and V3.
ヨーレートセンシング素子２０＃１は、例えば、水晶音叉型の振動子に角速度が作用したときに発生するコリオリ力を振動子の変位として検出して、角速度を検出する。尚、本実施形態では、高分解能と低分解能広域の少なくとも２種類の分解能が要求されるものの一例として、ヨーレートセンシング素子２０＃１について説明する。 For example, the yaw rate sensing element 20 # 1 detects the angular velocity by detecting the Coriolis force generated when the angular velocity acts on a quartz tuning fork type transducer as the displacement of the transducer. In the present embodiment, the yaw rate sensing element 20 # 1 will be described as an example of what requires at least two kinds of resolutions of high resolution and low resolution wide area.
信号処理素子２６＃ｉ，２８＃ｉ（ｉ＝１，２，３）は、角速度センシング素子２０＃ｉ，加速度センシング素子２２＃ｉ（ｉ＝１，２，３）の出力側に信号線２３＃ｉ，２４＃ｉ（ｉ＝１，２，３）を介して接続され、信号線２３＃ｉ，２４＃ｉ（ｉ＝１，２，３）よりアナログ信号を入力し、所定の量子化ビット、例えば、１２ビットのデジタル信号に変換する素子であり、角速度センシング素子２０＃ｉ，加速度センシング素子２２＃ｉ（ｉ＝１，２，３）とは別体のＩＣチップで作製されるＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）である。
The
信号処理素子２６＃ｉ，２８＃ｉ（ｉ＝１，２，３）は、角速度センシング素子２０＃ｉ，加速度センシング素子２２＃ｉ（ｉ＝１，２，３）からのアナログ信号、例えば、電圧の全範囲０〜５Ｖを要求される高分解能のデジタル信号に変換するために、０°／ｓｅｃ，０ｍ／ｓｅｃ2に対応する２．５Ｖ（零点）にデジタル値（初期値）を割り当て、電圧とデジタル値との関係がリニアな関係となるように所定ビット長のデジタル信号に変換する。
The
角速度センシング素子２０＃１について、例えば、−２５５°／ｓｅｃ〜＋２５５°／ｓｅｃに対応する第１のレンジ域Ｖ２のアナログ信号については、１°／ｓｅｃの高分解能が要求される。また、−２０００°／ｓｅｃ〜−２５５°／ｓｅｃ及び＋２５５°／ｓｅｃ〜＋２０００°／ｓｅｃに対応する第２のレンジ域Ｖ１，Ｖ３のアナログ信号については、１０°／ｓｅｃの低分解能が要求される場合は、全レンジ域−２０００°／ｓｅｃ〜＋２０００°／ｓｅｃについて、高分解能の１°／ｓｅｃの分解能でデジタル信号に変換する。即ち、１２ビットのデジタル信号に変換する。 For the angular velocity sensing element 20 # 1, for example, a high resolution of 1 ° / sec is required for an analog signal in the first range V2 corresponding to −255 ° / sec to + 255 ° / sec. Also, for the analog signals in the second range V1, V3 corresponding to −2000 ° / sec to −255 ° / sec and + 255 ° / sec to + 2000 ° / sec, a low resolution of 10 ° / sec is required. In this case, the entire range of −2000 ° / sec to + 2000 ° / sec is converted into a digital signal with a high resolution of 1 ° / sec. That is, it is converted into a 12-bit digital signal.
例えば、−２０４７°／ｓｅｃを００００ｈ、０°／ｓｅｃを０７ＦＦｈ（初期値）、＋２０４７°／ｓｅｃを０ＦＦＥｈとし、−２０４７°／ｓｅｃ〜＋２０４７°／ｓｅｃの角速度に対して、リニアに変化するようにデジタル値を割り当てる。 For example, −2047 ° / sec is set to 0000h, 0 ° / sec is set to 07FFh (initial value), + 2047 ° / sec is set to 0FFEh, and changes linearly with respect to an angular velocity of −2047 ° / sec to + 2047 ° / sec. Assign a digital value to.
尚、角速度センシング素子２０＃ｉの検出レンジ−２０００°／ｓｅｃ〜＋２０００°／ｓｅｃよりもデジタル信号の対応する範囲が広いのは、１２ビットのデジタル信号で表現できる角速度の範囲に対応したからである。また、以下の説明において−２０００°／ｓｅｃ〜−２５５°／ｓｅｃ、−２５５°／ｓｅｃ〜＋２５５°／ｓｅｃ、＋２５５°／ｓｅｃ〜＋２０００°／ｓｅｃに対応する電圧域及びデジタル信号の範囲を第２のレンジ域Ｖ１、第１のレンジ域Ｖ２、第２のレンジ域Ｖ３と称することもある。 The reason why the range corresponding to the digital signal is wider than the detection range -2000 ° / sec to + 2000 ° / sec of the angular velocity sensing element 20 # i is that it corresponds to the range of angular velocity that can be expressed by a 12-bit digital signal. is there. In the following description, voltage ranges and digital signal ranges corresponding to −2000 ° / sec to −255 ° / sec, −255 ° / sec to + 255 ° / sec, + 255 ° / sec to + 2000 ° / sec are described. 2 may be referred to as a range range V1, a first range range V2, and a second range range V3.
演算部１４は、マイクロコンピュータ（マイコン）を有する。マイコンは、図示しない、ＣＰＵ、メインメモリ、シリアルライン１１＃ｉ，１２＃ｉ（ｉ＝１〜３）に接続されるシリアルインタフェース部を有する。シリアルライン１１＃ｉ（ｉ＝１，２，３），１２＃ｉ（ｉ＝１，２，３）に接続されるシリアルインタフェース部は、クロックに基づいて、信号処理素子２６＃ｉ（ｉ＝１，２，３），２８＃ｉ（ｉ＝１，２，３）より送出されたデジタル信号を受信して、メインメモリの該当領域に格納する。
The
ＣＰＵは、以下の機能を有する。 The CPU has the following functions.
（１）メインメモリの該当領域に格納されたヨーレート、ピッチレート、ロールレート、上下加速度、左右加速度及び前後加速度のデジタル信号に対して、後述するように、高分解能及び低分解能のデジタル信号が要求されるヨーレート等については、信号処理素子２６＃１から出力されたデジタル信号が第１のレンジ域Ｖ２に属するとき、高分解能のデジタル信号に変換し、第２のレンジ域Ｖ１，Ｖ３に属するとき、低分解能の第２のデジタル信号に変換する。
(1) As described later, high resolution and low resolution digital signals are required for yaw rate, pitch rate, roll rate, vertical acceleration, horizontal acceleration, and longitudinal acceleration digital signals stored in the corresponding area of the main memory. When the digital signal output from the
（２）慣性センサユニット２が静止、即ち、車両が静止している状態での角速度センシング素子２０＃１，２０＃２，２０＃３の出力値（中点データ）を元に、車両のそれ以外の状態（通常状態）での各角速度センシング素子２＃１，２０＃２，２０＃３の出力値に対し、静止時の各レートセンサの出力値が中点（２．５Ｖに対応するデジタル値）となるように補正（中点補正）を行い、車両が直進（非旋回）状態かつ一定速（非加減速）状態が比較的長時間継続している安定状態での加速度センサ２２＃１，２２＃２，２２＃３の出力値（中点データ）を元に、車両のそれ以外の状態（通常状態）での各加速度センサ２２＃１，２２＃２，２２＃３の出力値が中点となるように同様の中点補正を行う。
(2) Based on the output values (midpoint data) of the angular velocity sensing elements 20 # 1, 20 # 2, and 20 # 3 when the
（３）ピッチレート、ロールレート、上下加速度、左右加速度及び前後加速度に基づいて、角速度センシング素子２０＃ｉ（ｉ＝１，２，３），加速度センシング素子２２＃ｉ（ｉ＝１，２，３）の故障判断を行う。
(3) Based on the pitch rate, roll rate, vertical acceleration, lateral acceleration, and longitudinal acceleration, angular velocity sensing element 20 # i (i = 1, 2, 3),
（４）ヨーレート等の第２のデジタル信号及び上記故障判断結果をパケットに収容し、通信素子１６を通して、図示しない、ＣＡＮ６に接続された、横滑り制御システム、アダプティブクルーズ制御システム、ナビゲーションシステムや表示システム等のコントロールユニット４に送信する。
(4) A second digital signal such as a yaw rate and the failure determination result are accommodated in a packet, and are connected to CAN 6 (not shown) through the
通信素子１６は、マイコン１４のシリアルラインに接続され、マイコン１４とＣＡＮ４間の双方向通信のためのインタフェースを司る。
The
マイコン１４に搭載されたプログラムが実行することにより図２中の変換部５０がデジタル信号に変換する。図４，５はデジタル信号の変換を示す図である。図６はデジタル信号変換のフローチャートである。
When the program installed in the
図４に示すように、角速度センシング素子２０＃１の出力電圧について、第１のレンジ域Ｖ２については、高分解能、例えば、１°／ｓｅｃの分解能が要求され、第２のレンジ域Ｖ１，Ｖ３については、低分解能、例えば、１０°／ｓｅｃの分解能が要求される。第１のレンジ域Ｖ２は−２５５°／ｓｅｃ〜＋２５５°／ｓｅｃに対応し、第２のレンジ域Ｖ１，Ｖ３は−２０００°／ｓｅｃ〜−２５５°／ｓｅｃに対応し、＋２５５°／ｓｅｃ〜＋２０００°／ｓｅｃに対応する。要求される分解能から必要とされる最小ビット長が算出される。図４中の傾きが分解能に対応する。 As shown in FIG. 4, regarding the output voltage of the angular velocity sensing element 20 # 1, a high resolution, for example, a resolution of 1 ° / sec is required for the first range V2, and the second range V1, V3. Is required to have a low resolution, for example, a resolution of 10 ° / sec. The first range V2 corresponds to −255 ° / sec to + 255 ° / sec, and the second range V1, V3 corresponds to −2000 ° / sec to −255 ° / sec, and + 255 ° / sec to Corresponds to + 2000 ° / sec. The required minimum bit length is calculated from the required resolution. The slope in FIG. 4 corresponds to the resolution.
本例では、図５に示すように、上記分解能の要求を満たす最小ビット数は１０ビットとなる。０°／ｓｅｃに１０ビットで表現される値の中間値（０１ＦＦｈ）が初期値として割り当てられる。第１のレンジ域Ｖ２について、−２５５°／ｓｅｃに０１００ｈが割り当てられ、＋２５５°／ｓｅｃに２ＦＥｈが割り当てられる。そして、１°／ｓｅｃ増減するごとに、デジタル値が１増減される。これにより、−２５５°／ｓｅｃ〜＋２５５°／ｓｅｃでは、１ビット当たり１°／ｓｅｃ、即ち、分解能が１となる。 In this example, as shown in FIG. 5, the minimum number of bits satisfying the resolution requirement is 10 bits. An intermediate value (01FFh) represented by 10 bits is assigned as an initial value at 0 ° / sec. For the first range V2, 0100h is assigned to −255 ° / sec and 2FEh is assigned to + 255 ° / sec. The digital value is increased or decreased by 1 every time the angle increases or decreases by 1 ° / sec. Thus, from −255 ° / sec to + 255 ° / sec, 1 ° / sec per bit, that is, the resolution is 1.
第２のレンジ域Ｖ１について、−２８０５°／ｓｅｃに０００ｈが割り当てられ、−２５５°／ｓｅｃに００ＦＦｈが割り当てられ、第２のレンジ域Ｖ３について、＋２５５°／ｓｅｃに２ＦＦｈが割り当てられ、＋２８０５°／ｓｅｃに３ＦＦｈが割り当てられる。そして、１０°／ｓｅｃ増減するごとに、デジタル値が１増減される。これにより、第１のレンジＶ１，Ｖ３では、１ビット当たり１０°／ｓｅｃ、即ち、分解能が１０となる。 For the second range V1, 000h is assigned to −2805 ° / sec, 00FFh is assigned to −255 ° / sec, 2FFh is assigned to + 255 ° / sec, and + 2805 ° for the second range V3. 3FFh is assigned to / sec. The digital value is increased or decreased by 1 every time the angle increases or decreases by 10 ° / sec. Thus, in the first ranges V1 and V3, 10 ° / sec per bit, that is, the resolution is 10.
尚、−２８０５°／ｓｅｃ〜−２０００°／ｓｅｃ及び＋２０００°／ｓｅｃ〜＋２８０５°／ｓｅｃの範囲については、角速度センシング素子２０＃１の検出範囲−２０００°／ｓｅｃ〜＋２０００°／ｓｅｃの範囲を超えているが、１０ビットで表現可能な角速度に対応させて記載している。 Note that the ranges of −2805 ° / sec to −2000 ° / sec and + 2000 ° / sec to + 2805 ° / sec are the detection ranges of the angular velocity sensing element 20 # 1, −2000 ° / sec to + 2000 ° / sec. Although exceeding, it is described in correspondence with the angular velocity that can be expressed in 10 bits.
以下、図６を参照して、変換部５０の処理を説明する。ステップＳ１０で信号処理素子２６＃１により変換された１２ビットのデジタル値αを読み出す。ステップＳ１２でデジタル値αが第１のレンジ域Ｖ２に属するか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ１４に進む。否定判定ならば、ステップＳ１６に進む。
Hereinafter, the processing of the
ステップＳ１４で１０ビットのデジタル値βに（α−０７ＦＦｈ）＋００ＦＦｈを代入する。ステップＳ１６でデジタル値αが第２のレンジ域Ｖ１に属するか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ１８に進む。否定判定ならば、ステップＳ２０に進む。ステップＳ１８でデジタル値βに（α−０７ＦＦ）／１０＋００ＦＦｈを代入する。ステップＳ２０でデジタル値βに（α−０７ＦＦ）／１０＋０２ＦＦｈを代入する。 In step S14, (α-07FFh) + 00FFh is substituted for the 10-bit digital value β. In step S16, it is determined whether or not the digital value α belongs to the second range V1. If a positive determination is made, the process proceeds to step S18. If a negative determination is made, the process proceeds to step S20. In step S18, (α-07FF) / 10 + 00FFh is substituted for the digital value β. In step S20, (α-07FF) / 10 + 02FFh is substituted for the digital value β.
以降、（２），（３），（４）が１０ビットのデジタル値βに基づいて処理がされることから、マイコン１４が処理するデジタル信号のビット長が１０ビットと短くなる。また、１０ビットのデジタル信号が通信素子１６よりＣＡＮ６に送信されることから、ヨーレートセンサ等のデジタル信号の通信に必要となる容量を低減できる。
Thereafter, since (2), (3), and (4) are processed based on the 10-bit digital value β, the bit length of the digital signal processed by the
コントロールユニット４は、それぞれＣＰＵを備えた複数のシステムから構成される。例えば、横滑り制御を行うコントロールユニット４は、車両のオーバステア状態、アンダーステア状態等の挙動を、操舵角や車速から定まる目標値と、ＣＡＮ６より受信したヨーレートのデジタル信号を後述するようにデジタル信号（制御値）に変換し、変換されたヨーレート、横加速度等の検出値との比較により判定し、その判定結果に基づいてオーバステアやアンダーステアを打ち消し、検出値が目標値に近づくように、旋回外側の車輪にブレーキをかけたり、旋回内側の車輪にブレーキをかけたりする制御を行う。 The control unit 4 is composed of a plurality of systems each having a CPU. For example, the control unit 4 that performs the skid control controls the behavior of the vehicle in the oversteer state, the understeer state, and the like by using a digital signal (control) as described later, a target value determined from the steering angle and vehicle speed, and a digital signal of yaw rate received from the CAN 6. Wheel) on the outside of the turn so that the detected value approaches the target value by canceling oversteer and understeer based on the result of the determination and comparing with the detected value such as the converted yaw rate and lateral acceleration. The brake is applied to the wheel or the wheel inside the turn is braked.
アダプティブクルーズ制御を行うコントロールユニット４は、ＣＡＮ６より受信したヨーレートのデジタル信号を後述するようにデジタル信号（制御値）に変換し、変換されたヨーレート等から、オートクルーズの一定車速制御に加えて、車間距離が安全車間距離以下になると、シフトダウンや自動ブレーキ制御を行う。表示システムはナビゲーションシステムからの情報等を液晶表示装置上に表示する。 The control unit 4 that performs adaptive cruise control converts the digital signal of the yaw rate received from the CAN 6 into a digital signal (control value) as described later, and in addition to the constant vehicle speed control of the auto cruise from the converted yaw rate, When the inter-vehicle distance is less than the safe inter-vehicle distance, shift down and automatic brake control are performed. The display system displays information from the navigation system on the liquid crystal display device.
図７は図１中のコントロールユニット４の機能ブロック図である。コントロールユニット４は通信素子６０及び演算部６２を有する。通信素子６０は、演算部６２とシリアルラインに接続され、演算部１４と演算部６２間のＣＡＮ６を通して双方向通信を行う。演算部６２は、マイクロコンピュータ（マイコン）を有する。マイコンは、図示しない、ＣＰＵ、メインメモリ、通信素子６０との間をインタフェースするシリアルインタフェース部等を有する。シリアルインタフェース部は、クロックに基づいて、通信素子６０からのデジタル信号を受信して、メインメモリの該当領域に格納する。
FIG. 7 is a functional block diagram of the control unit 4 in FIG. The control unit 4 includes a
ＣＰＵは、以下の機能を有する。（１）メインメモリの該当領域に格納されたヨーレート等のデジタル信号を後述するように第３のデジタル信号（制御値）に変換する。（２）変換されたヨーレート、ピッチレート等に基づいて、横滑り制御システムでは、オーバステアやアンダーステアを打ち消し、検出値が目標値に近づくように、旋回外側の車輪にブレーキをかけたり、旋回内側の車輪にブレーキをかけたりする制御を行い、アダプティブクルーズ制御では、オートクルーズの一定車速制御に加えて、車間距離が安全車間距離以下になると、シフトダウンや自動ブレーキ制御等を行う。 The CPU has the following functions. (1) A digital signal such as a yaw rate stored in the corresponding area of the main memory is converted into a third digital signal (control value) as described later. (2) Based on the converted yaw rate, pitch rate, etc., the skid control system cancels oversteer and understeer, brakes the wheel on the outside of the turn so that the detected value approaches the target value, In adaptive cruise control, in addition to constant vehicle speed control for auto-cruise, when the inter-vehicle distance is less than the safe inter-vehicle distance, shift down, automatic brake control, and the like are performed.
マイコン６２に搭載されたプログラムの実行により図７中の変換部７０がデジタル信号（制御値）に変換する。図８はデジタル信号の変換を示す図である。図９，１０はデジタル信号変換の一例を示すフローチャートである。変換部７０は、図８に示すように、デジタル信号が示すデジタル値βが分解能の第１のレンジ域Ｖ２及び低分解能のレンジ域Ｖ１，Ｖ３のいずれの分解能であるかを判別し、要求される分解能に従って、デジタル値βをデジタル値γに変換する。
7 is converted into a digital signal (control value) by executing a program installed in the
（１） 高分解能が要求される場合
第１のレンジ域Ｖ２について、高分解能が要求されるアダプティブクルーズコントロール等の常用制御系では、要求される第１のレンジ域Ｖ２のデジタル信号については、そのデジタル信号のデジタル値をそのまま第２のデジタル信号のデジタル値とする。第２のレンジ域Ｖ１のデジタル信号については、第１のレンジ域Ｖ２のデジタル信号の最小値とする。第２のレンジ域Ｖ３に属するデジタル信号については、第１のレンジ域Ｖ２のデジタル信号の最大値とする。これにより、第１のレンジ域Ｖ２について、変換後のデジタル信号の分解能は要求される分解能１°／ｓｅｃとなる。
(1) When high resolution is required For the first range area V2, in a common control system such as adaptive cruise control where high resolution is required, the required digital signal of the first range area V2 The digital value of the digital signal is directly used as the digital value of the second digital signal. The digital signal in the second range area V1 is the minimum value of the digital signal in the first range area V2. The digital signal belonging to the second range area V3 is the maximum value of the digital signal in the first range area V2. As a result, for the first range V2, the resolution of the converted digital signal is the required resolution of 1 ° / sec.
図９中のステップＳ５０でマイコン１４により変換されたデジタル値βを読み出す。ステップＳ１２でデジタル値βが第１のレンジ域Ｖ２に属するか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ５４に進む。否定判定ならば、ステップＳ５６に進む。ステップＳ５４でデジタル値γにデジタル値βを代入する。
In step S50 in FIG. 9, the digital value β converted by the
ステップＳ５６でデジタル値βが第２のレンジ域Ｖ１に属するか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ５８に進む。否定判定ならば、ステップＳ６０に進む。ステップＳ５８でデジタル値γに０１００ｈを代入する。ステップＳ６０でデジタル値γに０２ＦＥｈを代入する。 In step S56, it is determined whether or not the digital value β belongs to the second range V1. If a positive determination is made, the process proceeds to step S58. If a negative determination is made, the process proceeds to step S60. In step S58, 0100h is substituted for the digital value γ. In step S60, 02FEh is substituted for the digital value γ.
（２） 低分解能広域が要求される場合
全レンジ域が要求される横滑り制御システムでは、変換後の第３のデジタル信号の分解能が全レンジ域について、同一、例えば、低分解能のデジタル信号に変換される。変換後の分解能から、変換後のビット長及び角速度０°／ｓｅｃに対応する変換後のデジタル値（初期値）を決定する。
(2) When a low resolution wide area is required In a skid control system where the entire range is required, the resolution of the converted third digital signal is the same for the entire range, for example, converted to a low resolution digital signal. Is done. The converted digital value (initial value) corresponding to the converted bit length and the angular velocity of 0 ° / sec is determined from the converted resolution.
第１のレンジ域Ｖ２に属する変換前のデジタル値０１００ｈ〜０２ＦＦｈ及び第２のレンジ域Ｖ１，Ｖ３に属する変換前のデジタル値００００ｈ〜００ＦＦｈ、０２ＦＦｈ〜０３ＦＥｈの分解能から、変換後の分解能に従って、全域について、角速度に対してリニアに変化するようにデジタル信号に変換する。
From the resolution of the
例えば、変換後の分解能を１０、変換後の初期値を０１ＦＦｈとすると、０°／ｓｅｃから１０°／ｓｅｃが増減される毎に、初期値０１ＦＦｈから１増減する。即ち、第１のレンジ域Ｖ２に対応するデジタル値０１００ｈ〜０１２ＦＥｈについては、分解能が１であることから、変換前の１０個のデジタル値毎に、変換後のデジタル値が１増減される。
For example, assuming that the resolution after conversion is 10 and the initial value after conversion is 01FFh, every
第２のレンジ域Ｖ２，Ｖ３に対応するデジタル値００００ｈ〜００ＦＦｈ、０２ＦＦｈ〜０３ＦＥｈについては、００ＦＦｈ＝−２５５°／ｓｅｃに第１のレンジ域Ｖ２の最小値０１００ｈが割り当てられ、０２ＦＦｈ＝２５５°／ｓｅｃに第１のレンジ域Ｖ１のデジタル値の最大値０２ＦＥｈが割り当てられ、変換前の１個のデジタル値毎に、変換後のデジタル値が１増減される。
For the
図１０中のステップＳ８０でマイコン１４により変換されたデジタル値βを読み出す。ステップＳ８２でデジタル値βが第１のレンジ域Ｖ２に属するか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ８４に進む。否定判定ならば、ステップＳ８６に進む。ステップＳ８４でデジタル値γに（β−０１ＦＦｈ）／１０＋０１ＦＦｈを代入する。ステップＳ８６でデジタル値βが第２のレンジ域Ｖ１に属するか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ８８に進む。否定判定ならば、ステップＳ９０に進む。
In step S80 in FIG. 10, the digital value β converted by the
ステップＳ８８でデジタル値γに（β−００ＦＦｈ）＋０１００ｈを代入する。ステップＳ９０でデジタル値γに（β−０２Ｆｆｈ）＋０２ＦＥｈを代入する。これにより、全域Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３について、変換後のデジタル信号の分解能は要求される分解能１０°／ｓｅｃとなる。 In step S88, (β−00FFh) + 0100h is substituted for the digital value γ. In step S90, (β-02Ffh) + 02FEh is substituted for the digital value γ. As a result, the resolution of the converted digital signal is the required resolution of 10 ° / sec for the entire area V1, V2, V3.
本実施形態では、高分解能及び低分解能広域のデジタル信号への変換をマイコン１４によりソフトウェアにより変換したが、信号処理素子によりハードウェアにより変換しても良い。尚、ソフトウェアによりデジタル信号に変換することにより、容易に実現することができる。
In the present embodiment, conversion into a high-resolution and low-resolution wide-area digital signal is performed by software using the
以上説明したように、本実施形態によれば、制御上重要なレンジを高分解能に、そうでないレンジは低分解能に設定し通信を行うので、必要なビット長を短くすることができ、通信データ量が低減し、ＣＡＮ６の負荷を軽減できる。また、長ビットのデータを扱う必要がなくなり、慣性センサユニットのマイコンのコストダウンや小型化を実現できる。 As described above, according to the present embodiment, the range important for control is set to high resolution, and the other ranges are set to low resolution for communication, so that the necessary bit length can be shortened, and communication data The amount is reduced and the load on CAN6 can be reduced. In addition, it is not necessary to handle long bit data, and the microcomputer of the inertial sensor unit can be reduced in cost and size.
また、コントロールユニットも要求される分解能のデジタルデータに変換するので、ビット長を短くすることができ、コントロールユニットのマイコンのコストダウン及び小型化を実現できる。更に、本発明は、慣性センサユニットとコントロールユニット間の通信に限らず、分解能をレンジ毎に設定して、デジタル信号に変換して通信を行うユニットに適用できる。 In addition, since the control unit converts the digital data to the required resolution, the bit length can be shortened, and the cost and size of the microcomputer of the control unit can be reduced. Furthermore, the present invention is not limited to communication between the inertial sensor unit and the control unit, but can be applied to a unit that performs communication by setting a resolution for each range, converting the digital signal into a digital signal.
２ 慣性センサユニット
４ コントロールユニット
６ ＣＡＮ
１０ 慣性センサ
２０＃１，２０＃２，２０＃３ 角速度センシング素子
２６＃１，２６＃２，２６＃３ 信号処理素子
２８＃１，２８＃２，２８＃３ 信号処理素子
１４ 演算部
１６ 通信素子
５０ 変換部
６０ 通信素子
６２ 演算部
７０ 変換部
2 Inertial sensor unit 4 Control unit 6 CAN
10 Inertial sensor 20 # 1, 20 # 2, 20 # 3 Angular
Claims (3)
前記送信側ユニットは、被変換信号を、該被変換信号レベルの全レンジ域中の第１のレンジ域の被変換信号については、１ビット当たりの前記被変換信号レベルである第１の分解能の第１のデジタル信号に変換し、前記全レンジ域中の第２のレンジ域の被変換信号については、１ビット当たりの前記被変換信号レベルであって前記第１の分解能とは異なる第２の分解能の第１のデジタル信号に変換する第１の変換手段と、前記第１のデジタル信号を受信側ユニットに送信する第１の通信手段とを具備し、
前記受信側ユニットは、前記第１のレンジ域と前記第２のレンジ域との境界のデジタル信号値を記憶している記憶手段と、前記第１のデジタル信号を受信する第２の通信手段と、前記第２の通信手段が受信した前記第１のデジタル信号が前記第１及び第２のレンジ域のいずれのレンジ域に対応するかを前記記憶手段に記憶されている前記第１及び第２のレンジ域を用いて判断し、前記第１及び第２の分解能に基づいて、前記第１のデジタル信号を第２のデジタル信号に変換する第２の変換手段とを具備したことを特徴とする通信システム。 A communication system having a transmitting unit and a receiving unit,
The transmitting side unit converts the converted signal and, for the converted signal in the first range of all the converted signal levels, the first resolution of the converted signal level per bit. The second digital signal is converted into a first digital signal, and the converted signal in the second range of the entire range is the second converted signal level per bit and different from the first resolution. First conversion means for converting to a first digital signal of resolution; and first communication means for transmitting the first digital signal to a receiving side unit;
The receiving unit includes storage means for storing a digital signal value at a boundary between the first range area and the second range area; and second communication means for receiving the first digital signal; The first and second ranges in which the first digital signal received by the second communication unit corresponds to which of the first and second range ranges is stored in the storage unit. And a second conversion means for converting the first digital signal into a second digital signal based on the first and second resolutions. Communications system.
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