JP2011232128A - 道路勾配計測装置及び道路勾配計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】道路勾配の計測精度の向上を図る。
【解決手段】ＧＰＳ１２の受信感度が所定のレベル以上であって標高に変化が検出された場合、勾配算出部２５は、ＧＰＳデータ取得部２１によりＧＰＳ１２から取得された走行速度、標高等のデータを用いて道路の勾配を算出する。標高に変化がないとき、定地走行抵抗算出部２２は、ＥＣＵデータ取得部２３により取得されたＥＣＵデータを用いて定地走行抵抗を算出し、定地走行抵抗保持部２７に保持させる。このときの勾配は０である。ＧＰＳ１２の受信感度が所定のレベルに達していないとき、勾配算出部２５は、保持されている定地走行抵抗とＥＣＵデータ取得部２３により取得されたＥＣＵデータを用いて道路の勾配を算出する。
【選択図】図３

Description

本発明は、道路の勾配を計測する技術に関する。

実際の走行を再現するためにシャシダイナモメータなどによる試験が行われているが、路面再現には、走行速度の他に勾配も重要な要素となってくる。

従来において、道路の勾配を計測する方法としては、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）（例えば、特許文献１）、ジャイロセンサ（例えば、特許文献２）、地図（例えば、特許文献３）、加速度センサ（例えば、特許文献４）、大気圧センサ（例えば、特許文献５）等を使用した技術が提案されている。

特開２００１−３３１８３２号公報 特開２００９−２７６１０９号公報 特開２００１−１０８５８０号公報 特開２００１−２９６１２２号公報 特開２００４−１１０５９０号公報 特開２００５−６９８４１号公報 特開平８−１５２０３０号公報 特開２００９−６８８９号公報 特開２００９−２５０８１号公報

しかし、例えば、ＧＰＳでは障害物によりノイズが発生しやすかったり、加速度センサやジャイロセンサでは路面の凹凸やカーブでの横方向の加速度変化の影響を受けやすいなど、各技術には、走行の状況によって算出される勾配の精度を確保できない可能性があった。そこで、これらの技術を組み合わせて利用することで、各技術の弱点を補うことで精度の劣化を防止する技術も提案されている（例えば、特許文献６）。

本発明は、道路勾配の計測精度の向上を図ることを目的とする。

本発明に係る道路勾配計測装置は、車載された測位手段の受信状態を監視する監視手段と、前記測位手段の受信状態が所定のレベル以上であるときに定地走行抵抗を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された定地走行抵抗を保持する保持手段と、前記測位手段により取得されたデータを用いて走行路の勾配を算出する勾配算出手段と、を有し、前記勾配算出手段は、前記測位手段の受信状態が所定のレベルに達していないと判断したときには、前記測位手段により取得されたデータを用いずに、前記保持手段に保持された定地走行抵抗及び車載された車両走行制御手段から取得した駆動力を少なくとも用いて走行路の勾配を算出することを特徴とする。

また、前記勾配算出手段は、前記測位手段の受信状態が所定のレベルに達していないと判断したときには、駆動力から定地走行抵抗及び前記車両走行制御手段から取得したデータに基づき得られる加速抵抗を減算して勾配抵抗を算出し、その算出した勾配抵抗を用いて勾配を算出することを特徴とする。

また、前記測位手段は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）であることを特徴とする。

本発明に係る道路勾配計測方法は、車載されたコンピュータにより実施され、車載された測位手段の受信状態が所定のレベル以上であるときに定地走行抵抗を算出する算出ステップと、前記測位手段により取得されたデータを用いて走行路の勾配を算出する勾配算出ステップと、を含み、前記勾配算出ステップは、前記測位手段の受信状態が所定のレベルに達していないと判断したときには、前記測位手段により取得されたデータを用いずに、前記算出ステップにより算出された定地走行抵抗及び車載された車両走行制御手段から取得した駆動力を少なくとも用いて走行路の勾配を算出することを特徴とする。

本発明によれば、測位手段の受信状態の良し悪しにかかわらず道路の勾配を精度良く計測することができる。

本発明に係る道路勾配計測装置の一実施の形態を示した全体概略図である。 本実施の形態における道路勾配計測装置のハードウェア構成の一例を示した図である。 本実施の形態における道路勾配計測装置のブロック構成図である。 本実施の形態における道路勾配の計測方法を示したフローチャートである。

以下、図面に基づいて、本発明の好適な実施の形態について説明する。

図１は、本発明に係る道路勾配計測装置の一実施の形態を示した全体概略図である。図１には、車両１０と、車両１０に搭載されているＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１１及びＧＰＳ１２と、ＥＣＵ１１及びＧＰＳ１２に有線又は無線にて接続された本発明に係る道路勾配計測装置２０が示されている。ＥＣＵ１１は、コンピュータにより実現され、各種センサ（図示せず）から検出されたデータや計算により求めたデータを用いて車両の走行制御を行うための車両走行制御手段等である。ＧＰＳ１２は、車両１０が位置している場所の標高、走行位置、走行速度を計測可能な測位手段である。ＥＣＵ１１は、車両１０に標準装備されている。ＧＰＳ１２は、車両１０に標準装備されいるものでも道路勾配計測装置２０の一部として組み込まれているものでもよい。道路勾配計測装置２０は、道路勾配を計測するために車両１０に持ち込まれたコンピュータである。

図２は、本実施の形態における道路勾配計測装置２０のハードウェア構成図である。本実施の形態における道路勾配計測装置２０は、汎用的なコンピュータにより実現可能であり、図２に示したようにＣＰＵ１、ＲＯＭ２、ＲＡＭ３、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）４、入力手段として設けられたキーボード５、及び表示装置として設けられたディスプレイ６を接続する入出力コントローラ７、通信手段として設けられたネットワークコントローラ８を内部バス９に接続して構成される。必要により、その他の構成も具備することは可能である。

図３は、本実施の形態における道路勾配計測装置２０の機能ブロック構成図である。本実施の形態における道路勾配計測装置２０は、ＧＰＳデータ取得部２１、定地走行抵抗算出部２２、ＥＣＵデータ取得部２３、ＧＰＳ監視部２４、勾配算出部２５、計測制御部２６、定地走行抵抗保持部２７及び勾配情報記憶部２８を有している。ＧＰＳデータ取得部２１は、ＧＰＳ１２から車両１０の走行速度及び標高を少なくとも含む計測データを取得する。定地走行抵抗算出部２２は、ＧＰＳ１２の受信状態が所定のレベル以上であるときにＥＣＵ１１から取得したデータを用いて定地走行抵抗を算出する算出手段である。この算出結果は、定地走行抵抗保持部２７に保持される。ＥＣＵデータ取得部２３は、ＥＣＵ１１から車両１０の駆動力、加速度、加速抵抗を少なくとも含むデータを取得する。ＧＰＳ監視部２４は、ＧＰＳ１２の受信状態を常時監視する監視手段である。勾配算出部２５は、基本的にはＧＰＳ１２から取得したデータを用いて走行路の勾配を算出するが、後述するように計測制御部２６からの指示に従いＧＰＳ１２の受信状態によってＧＰＳ１２から取得したデータを用いずに走行路の勾配を算出する。勾配算出部２５は、また、算出した道路の勾配（その時刻に走行している道路の勾配）と、当該道路の走行時における時刻を表す時間情報と、当該道路の走行時の走行速度を対応付けして、勾配情報として勾配情報記憶部２８に登録する。計測制御部２６は、道路勾配計測の全体制御を行う。

道路勾配計測装置２０における各構成要素２１〜２６は、コンピュータと、コンピュータに搭載されたＣＰＵ１で動作するプログラムとの協調動作により実現される。また、定地走行抵抗保持部２７はＲＡＭ３又はＨＤＤ４、勾配情報記憶部２８はＨＤＤ４で実現してもよい。勾配情報記憶部２８はまた、道路勾配計測装置２０の外部に設けてもよい。

また、本実施の形態で用いるプログラムは、通信手段により提供することはもちろん、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して提供することも可能である。通信手段や記録媒体から提供されたプログラムはコンピュータにインストールされ、コンピュータのＣＰＵがインストールプログラムを順次実行することで各種処理が実現される。

次に、本実施の形態における道路の勾配を計測する処理を図４に示したフローチャートを用いて説明する。この処理は、道路勾配計測装置２０が道路勾配計測プログラムを実行することで実施される。図４に示した処理は、定時的に、例えば１秒毎に繰り返し実行され、これにより、１秒毎に道路の勾配情報が得られる。図４では、勾配情報が得られると、処理を終了するように示したが、実際には、プログラムがいったん起動されると、計測制御部２６による制御のもと、ユーザ等により計測の終了が指示されるまで勾配の計測処理（ステップ１０１〜１１１）を１秒毎に繰り返し実行する。

ＧＰＳデータ取得部２１及びＥＣＵデータ取得部２３は、それぞれ勾配の算出に必要なデータを取得する（ステップ１０１）。具体的には、次の通りである。すなわち、ＧＰＳデータ取得部２１は、ＧＰＳ１２から車両１０の走行速度及び標高の各データを取得する。走行速度は、走行位置情報（経緯度情報）と時間とによりＧＰＳ１２によって算出されている。なお、走行速度は、ＧＰＳ１２から走行位置情報を取得し、道路勾配計測装置２０において算出するようにしてもよいし、あるいはＥＣＵ１１からのデータを用いてもよい。また、ＥＣＵデータ取得部２３は、ＧＰＳデータ取得部２１と同時並行してＥＣＵ１１から車両１０の駆動力、加速度、加速抵抗を少なくとも含む走行データを取得する。加速度は、一定時間内での走行速度の差分により算出できる。加速抵抗は、
加速抵抗＝加速度×（車両重量＋駆動機構における回転部分の慣性相当重量）
という計算式にて算出できる。なお、加速度及び加速抵抗は、道路勾配計測装置２０側で算出するようにしてもよい。

ＧＰＳ監視部２４は、ＧＰＳ１２の受信状態としてＧＰＳ１２の受信感度を常時監視している。そして、計測制御部２６は、ステップ１０１におけるデータ取得後、ＧＰＳ監視部２４により検出された受信感度を確認する（ステップ１０２）。受信感度が予め設定された閾値（所定のレベル）以上の場合（ステップ１０３でＹ）、続いて、計測制御部２６は、ＧＰＳデータ取得部２１が取得した標高データを参照し、標高の変化の有無を確認する。標高に変化がない場合は、道路の勾配が０である水平な道路上を走行していると判断できる。この場合（ステップ１０４でＹ）、定地走行抵抗算出部２２は、計測制御部２６からの指示に従い、定地走行抵抗を算出する（ステップ１０５）。具体的には、次のようにして算出する。まず、
勾配抵抗＝駆動力−加速抵抗−定地走行抵抗
という計算式が成り立つ。ここでは、道路の勾配は０なので勾配抵抗も０となる。そして、ＥＣＵデータ取得部２３からＥＣＵデータを取得し、このＥＣＵデータに含まれている駆動力及び加速抵抗をこの計算式に代入することによって定地走行抵抗を算出できる。定地走行抵抗算出部２２は、このようにして算出した定地走行抵抗を定地走行抵抗保持部２７に書き込むことで保持させる（ステップ１０６）。このように、受信感度が所定のレベル以上であることからＧＰＳ１２からの受信状態が良好の間に定地走行抵抗を求めておく。

なお、本実施の形態においては、後述する処理において最新の定地走行抵抗を用いるので、定地走行抵抗算出部２２は、既に保持している定地走行抵抗を上書きしてもよい。続いて、勾配算出部２５は、計測制御部２６からの指示に従い、ＧＰＳデータ取得部２１から計測データを取得し、道路の勾配を算出することになるが、ここでは上記の通り勾配は０である（ステップ１０７）。道路の勾配が求まると、勾配算出部２５は、計測地点における道路の勾配と、計測地点を走行した時刻と、走行速度とを対応付けることによって勾配情報を生成し、これを勾配情報記憶部２８に登録する（ステップ１０８）。

一方、計測制御部２６は、標高に変化がある、すなわち、水平でない道路上を走行していると判断した場合（ステップ１０４でＮ）、勾配算出部２５は、計測制御部２６からの指示に従い、次のようにして道路の勾配を算出する（ステップ１０９）。すなわち、勾配算出部２５は、ＧＰＳデータ取得部２１から計測データを取得し、この計測データに含まれている標高及び走行速度の各データと、走行に要した時間とにより道路の勾配を算出する。このようにして道路の勾配が求まると、勾配算出部２５は、計測地点における道路の勾配と、計測地点を走行した時刻と、走行速度とを対応付けることによって勾配情報を生成し、これを勾配情報記憶部２８に登録する（ステップ１０８）。

以上の処理は、ＧＰＳ１２の受信感度が予め設定された閾値以上の場合の処理であって、本実施の形態においてはＧＰＳ１２から取得した計測データを用いて道路の勾配を算出する通常の道路勾配計測方法である。一方、計測制御部２６がＧＰＳ１２の受信感度が予め設定された閾値に達していないと判断した場合（ステップ１０３でＮ）、勾配算出部２５は、計測制御部２６からの指示に従い、次のようにして道路の勾配を算出する。すなわち、勾配算出部２５は、定地走行抵抗保持部２７に保持されている定地走行抵抗を取得する（ステップ１１０）。前述したように、
勾配抵抗＝駆動力−加速抵抗−定地走行抵抗
という計算式が成り立っているので、勾配算出部２５は、ＥＣＵデータ取得部２３からＥＣＵデータを取得し、このＥＣＵデータに含まれている駆動力及び加速抵抗、更に取得済みの定地走行抵抗をこの計算式に代入することによって勾配抵抗を算出する。また、勾配は、
勾配＝勾配抵抗／（重力加速度×車両重量）
という計算式にて算出できる。重力加速度及び車両重量は、既知の値なのでこれらの値をこの計算式に代入することで道路の勾配を算出できる（ステップ１１１）。以上のようにして道路の勾配が求まると、勾配算出部２５は、計測地点における道路の勾配と、計測地点を走行した時刻と、走行速度とを対応付けることによって勾配情報を生成し、これを勾配情報記憶部２８に登録する（ステップ１０８）。

本実施の形態においては、以上の処理を繰り返し実行することで、連続した勾配情報、換言すると勾配の時系列データを取得することができる。この勾配情報は、シャシダイナモメータなどによる試験等に用いられる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ＧＰＳ１２の受信感度が所定のレベル以上のときにはＧＰＳ１２から取得した計測データを用いて道路の勾配を算出する。一方、ＧＰＳ１２の受信感度が所定のレベルに達していない場合、このときには信頼性のないＧＰＳ１２による計測データを用いた通常の道路勾配計測方法を実施せずに、所定のレベルに達しているときに求めておいた定地走行抵抗とＥＣＵ１１から取得したＥＣＵデータを用いて道路の勾配を算出するようにした。これにより、本実施の形態においては、ＧＰＳ１２の受信状態の良し悪しに関係なく、道路の勾配をより高精度に計測することができる。本実施の形態では、このように車両に標準装備されているＥＣＵ１１からのデータを用いて道路の勾配を算出できるようにしたので、道路の勾配を算出するためにジャイロセンサや大気圧センサ等ＧＰＳ１２に代わる他の装置を車両に搭載する必要もない。

なお、本実施の形態では、車両１０に搭載されているＧＰＳ１２の受信状態が良好の時にはＧＰＳ１２により取得された計測データを用いて道路の勾配を算出し、そうでない場合は計測データを用いずに信頼性のあるＥＣＵ１１からのデータを用いて道路の勾配を算出することを特徴としている。本実施の形態では、ＧＰＳ１２の受信状態が良好の時にＥＣＵ１１からのデータを用いて定地走行抵抗を算出しているが、これは、受信状態が良好でないときに道路の勾配を算出する際に必要なデータだからである。従って、定地走行抵抗は、前述した以外の方法で算出してもよいし、仮にステップ１１０，１１１以外の方法において定地走行抵抗を用いない道路の勾配の算出方法があるのであれば、ステップ１０５において定地走行抵抗を算出する必要はなくなる。

また、本実施の形態では、通常時に道路の勾配を計測する際にはＧＰＳ１２を用いるようにしたが、例えばジャイロセンサ等他の手段を用いる場合にも、本発明は適用可能である。

１ ＣＰＵ、２ ＲＯＭ、３ ＲＡＭ、４ ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、５ キーボード、６ ディスプレイ、７ 入出力コントローラ、８ ネットワークコントローラ、９ 内部バス、１０ 車両、１１ ＥＣＵ、１２ ＧＰＳ、２０ 道路勾配計測装置、２１ ＧＰＳデータ取得部、２２ 定地走行抵抗算出部、２３ ＥＣＵデータ取得部、２４ ＧＰＳ監視部、２５ 勾配算出部、２６ 計測制御部、２７ 定地走行抵抗保持部、２８ 勾配情報記憶部。

Claims (4)

1. 車載された測位手段の受信状態を監視する監視手段と、
   前記測位手段の受信状態が所定のレベル以上であるときに定地走行抵抗を算出する算出手段と、
   前記算出手段により算出された定地走行抵抗を保持する保持手段と、
   前記測位手段により取得されたデータを用いて走行路の勾配を算出する勾配算出手段と、
   を有し、
   前記勾配算出手段は、前記測位手段の受信状態が所定のレベルに達していないと判断したときには、前記測位手段により取得されたデータを用いずに、前記保持手段に保持された定地走行抵抗及び車載された車両走行制御手段から取得した駆動力を少なくとも用いて走行路の勾配を算出することを特徴とする道路勾配計測装置。
2. 請求項１記載の道路勾配計測装置において、
   前記勾配算出手段は、前記測位手段の受信状態が所定のレベルに達していないと判断したときには、駆動力から定地走行抵抗及び前記車両走行制御手段から取得したデータに基づき得られる加速抵抗を減算して勾配抵抗を算出し、その算出した勾配抵抗を用いて勾配を算出することを特徴とする道路勾配計測装置。
3. 請求項１記載の道路勾配計測装置において、
   前記測位手段は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）であることを特徴とする道路勾配計測装置。
4. 車載されたコンピュータにより実施され、
   車載された測位手段の受信状態が所定のレベル以上であるときに定地走行抵抗を算出する算出ステップと、
   前記測位手段により取得されたデータを用いて走行路の勾配を算出する勾配算出ステップと、
   を含み、
   前記勾配算出ステップは、前記測位手段の受信状態が所定のレベルに達していないと判断したときには、前記測位手段により取得されたデータを用いずに、前記算出ステップにより算出された定地走行抵抗及び車載された車両走行制御手段から取得した駆動力を少なくとも用いて走行路の勾配を算出することを特徴とする道路勾配計測方法。
   

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