專利名稱：車輛距離檢測設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種車輛距離檢測設備，該車輛距離檢測設備被設計以能夠在使用加
速度傳感器檢測行進距離時降低行進距離的累積誤差。
背景技術：
基于無線電的收費系統(tǒng)可以用作收費公路中的電子收費系統(tǒng)。使用基于無線電的 收費系統(tǒng)，在收費公路的收費亭安裝的基站和安裝在車輛(汽車)上的機載或車載的機器 之間進行通信，以執(zhí)行車輛和收費的識別和認證。專用短程通信(DSRC)通常用作在基站和 車載機器之間的通信。 這樣的基于無線電的收費系統(tǒng)的使用使得車輛以不停車且無現金的方式通過收費亭。 另外，GPS收費系統(tǒng)通過使用全球定位系統(tǒng)(GPS)檢測車輛的位置、行進路線、行 進距離以及行進時間，和基于檢測數據收費，上述的GPS收費系統(tǒng)正在研究中，作為下一代 的基于無線電的收費系統(tǒng)。 使用GPS收費系統(tǒng)，通過安裝在車載的機器上的GPS接收器來接收從GPS衛(wèi)星傳
輸的無線電波。GPS接收器基于接收到的無線電波檢測車輛的行進位置。在車輛進入收費
區(qū)域(例如特定的城市區(qū)域)時，收費開始，以及在車輛離開收費區(qū)域時，收費結束。在車
輛行進到收費區(qū)域中時，檢測車輛位置、行進路線、行進距離以及行進時間。 車載機器在車輛進入收費區(qū)域時開始記錄行進路線，基于車輛從收費區(qū)域出去時
的行進路線確定行進距離、基于行進距離收費，以及傳輸收費信息給收費中心。 這樣的GPS收費系統(tǒng)可以廢除在傳統(tǒng)的基于無線電的收費系統(tǒng)下是必需的收費
亭(閘門設施)。 在GPS收費系統(tǒng)下，在車輛不能接收從GPS衛(wèi)星傳輸來的無線電波和不能執(zhí)行GPS
定位，例如在車輛行進到隧道中時，使用自支持的傳感器來檢測行進距離，和用通過自支持
的傳感器檢測到的行進距離來校正通過GPS接收器檢測到的位置信息。 在一些車輛中，車輛速度傳感器通過檢測車輪(或例如用于將旋轉力傳輸給車輪
的驅動軸)的轉速來確定車輛速度，該車輛速度傳感器在此處用作自支持傳感器。通過積
分從這種類型的車輛速度傳感器輸出的車輛速度信號，獲得行進距離，用由此獲得的行進
距離來校正位置信息。 車輛速度傳感器必定設置在車輛(汽車)中，來自于車輛速度傳感器的信號被發(fā) 送至車輛速度計，在該車輛速度計中顯示車輛的速度。 另外，具有這種類型的車輛，其中車輛速度傳感器經由信號管線與設置在方向盤
的下側上的位置處的插座和例如設置在前排乘客的座位(即地板表面)下方的位置處的插
座相連接，使得可以以這種方式從暴露到外面的插座取回車輛速度信號。 然而，這樣的插座的安裝位置根據車輛的類型是不同的。因此，將車載的機器和插
座連接到一起的工作已經成為依照車輛的類型的單獨的工作，并且是復雜的工作。
—些車輛類型缺少上面提及的插座。對于這些車輛類型，車輛速度信號在外部是 不可取出的。結果，未從車輛速度信號成功地建立行進距離。 對于兩個車輪的車輛，未假定在外部取回車輛速度脈沖，且沒有插座用于在外部 取回車輛速度脈沖。 為了防止與車輛速度傳感器相關聯的復雜的工作等，通常的做法是提供具有加速 度傳感器的車載機器，和基于加速度傳感器的檢測從加速度信號計算行進的距離和速度， 而不是使用來自于車輛速度傳感器的信號。
圖10顯示出使用加速度傳感器1計算車輛速度和行進距離的傳統(tǒng)技術。如圖10 所示，從安裝在車載機器上的加速度傳感器1輸出的加速度信號a被第一積分器2積分，以 獲得表示車輛速度的速度信號b。通過第二積分器3對這一速度信號b進行積分，以獲得表 示行進距離的距離信號c。也就是，加速度信號a被積分兩次以獲得距離信號c。
專利文件1 :JP-A-9-19669
發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的問題 對于使用加速度傳感器1來計算車輛速度和行進距離的傳統(tǒng)技術，如圖10所示， 例如加速度信號a所涉及的小噪聲的誤差引起行進速度信號b的誤差，結果加速度信號c 的累積誤差隨著時間增加。 將參考圖ll(a)至ll(c)對此進行說明。在圖ll(a)至圖ll(c)中，短的虛線表 示測量值或計算值，以及實線表示真實值。 如果由于一些原因振動(加速度)作用到加速度傳感器1上，或如果在車輛處于 停頓狀態(tài)或靜止時，實際上未發(fā)生的振動(加速度)因為熱噪聲等被錯誤地檢測到，那么如 圖11 (a)所示加速度傳感器1測量振動并且輸出加速度信號a。此時，由于運行或行進，真 值(即加速度)為零。 也就是，雖然因為車輛是靜止的，由于行進加速度(真值)為零，但是加速度信號 a作為噪聲被輸出。 如果如此處所示輸出作為噪聲的加速度信號，速度信號(計算值)b增加，盡管車 輛是靜止的，如圖1Kb)所示。 另外，隨著速度信號(計算值)b增加，隨著時間的流過距離信號(計算值)c累積 增加，盡管車輛是停止的。 或者說，從加速度傳感器1輸出的加速度信號a被積分兩次以獲得距離信號c的 傳統(tǒng)技術造成了這樣的問題，如果加速度信號a中涉及噪聲，那么距離信號c (計算值)的 累積誤差隨著時間增加。 鑒于上文所述的傳統(tǒng)技術，完成了本發(fā)明。本發(fā)明的一個目的是提供一種車輛距 離檢測設備，用于通過使用加速度傳感器來檢測行進距離，所述車輛距離檢測設備適合于 防止距離信號因為噪聲而隨時間增加，盡管車輛是停止的，從而降低了行進距離的累積誤差。 解決問題的手段 —種用于解決上述問題的本發(fā)明的一個方面是安裝在車輛上的車輛距離檢測設
5備，包括 加速度傳感器，該加速度傳感器用于輸出與加速度對應的加速度信號； 停止確定裝置，該停止確定裝置用于基于所述加速度信號確定所述車輛是否是靜
止的；和 積分部，該積分部具有對所述加速度信號積分以獲得速度信號、對所述速度信號 積分以獲得表示行進距離的距離信號、以及隨后輸出所述距離信號的功能，且在所述停止 確定裝置沒有確定所述車輛是靜止的時，所述積分部對通過積分所述加速度信號而獲得的 所述速度信號進行積分以獲得所述距離信號，或在所述停止確定裝置已經確定所述車輛是 靜止的時，強制使所述速度信號值為零和對其值變?yōu)榱愕乃俣刃盘栠M行積分以獲得所述距 離信號。 本發(fā)明的另一方面是一種安裝在車輛上的車輛距離檢測設備，包括 加速度傳感器，該加速度傳感器用于輸出與加速度對應的加速度信號； 計算部，該計算部用于確定包含在所述加速度信號中的各個頻率成分的量是多
少； 空轉頻率儲存部，該空轉頻率儲存部儲存空轉頻率，該空轉頻率根據其上安裝了 所述車輛距離檢測設備的所述車輛預先確定； 確定部，如果所述計算部中計算所得的所述各個頻率成分中具有最大振動強度的 頻率成分是儲存在所述空轉頻率儲存部中的所述空轉頻率，那么該確定部輸出速度復位信 號；和 積分部，該積分部具有對所述加速度信號積分以獲得速度信號、對所述速度信號 積分以獲得表示行進距離的距離信號、以及隨后輸出所述距離信號的功能，且在所述速度 復位信號沒有從所述確定部輸出時，所述積分部對通過積分所述加速度信號而獲得的所述 速度信號進行積分以獲得所述距離信號，或在所述速度復位信號已經從所述確定部輸出 時，強制使所述速度信號值為零和對其值變?yōu)榱愕乃俣刃盘栠M行積分以獲得所述距離信 號。 本發(fā)明的另一方面是一種安裝在車輛上的車輛距離檢測設備，包括
加速度傳感器，該加速度傳感器用于輸出與加速度對應的加速度信號；
計算部，該計算部用于確定所述加速度信號的強度； 閾值儲存部，該閾值儲存部儲存閾值，該閾值具有根據其上安裝了所述車輛距離 檢測設備的所述車輛預先確定的值； 比較部，如果由所述計算部獲得的所述加速度信號的強度小于儲存在所述閾值儲 存部中的所述閾值，那么該比較部輸出速度復位信號；禾口 積分部，該積分部具有對所述加速度信號積分以獲得速度信號、對所述速度信號 積分以獲得表示行進距離的距離信號、以及隨后輸出所述距離信號的功能，且在所述速度 復位信號沒有從所述比較部輸出時，所述積分部對通過積分所述加速度信號而獲得的所述 速度信號進行積分以獲得所述距離信號，或在所述速度復位信號已經從所述比較部輸出 時，強制使所述速度信號值為零和對其值變?yōu)榱愕乃俣刃盘栠M行積分以獲得所述距離信 號。 本發(fā)明的另一方面是一種安裝在車輛上的車輛距離檢測設備，包括
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加速度傳感器，該加速度傳感器用于輸出與加速度對應的加速度信號；
計算部，該計算部用于基于測速信號獲得發(fā)動機轉速； 確定部，如果所述發(fā)動機轉速已經變成預先設定的空轉速度，那么該確定部輸出 速度復位信號；禾口 積分部，該積分部具有對所述加速度信號積分以獲得速度信號、對所述速度信號 積分以獲得表示行進距離的距離信號、以及隨后輸出所述距離信號的功能，且在所述速度 復位信號沒有從所述確定部輸出時，所述積分部對通過積分所述加速度信號而獲得的所述 速度信號進行積分以獲得所述距離信號，或在所述速度復位信號已經從所述確定部輸出 時，強制使所述速度信號值為零和對其值變?yōu)榱愕乃俣刃盘栠M行積分以獲得所述距離信 號。 本發(fā)明的另一方面是一種安裝在車輛上的車輛距離檢測設備，包括 加速度傳感器，該加速度傳感器用于輸出與加速度對應的加速度信號； 確定部，如果保持停車制動，那么該確定部輸出速度復位信號；禾口 積分部，該積分部具有對所述加速度信號積分以獲得速度信號、對所述速度信號
積分以獲得表示行進距離的距離信號、以及隨后輸出所述距離信號的功能，且在所述速度
復位信號沒有從所述確定部輸出時，所述積分部對通過積分所述加速度信號而獲得的所述
速度信號進行積分以獲得所述距離信號，或在所述速度復位信號已經從所述確定部輸出
時，強制使所述速度信號值為零和對其值變?yōu)榱愕乃俣刃盘栠M行積分以獲得所述距離信號。 本發(fā)明的另一方面是一種安裝在車輛上的車輛距離檢測設備，包括 加速度傳感器，該加速度傳感器用于輸出與加速度對應的加速度信號； 計算部，該計算部用于確定包含在所述加速度信號中的各個頻率成分的量是多
少，且還用于獲得所述加速度信號的強度； 空轉頻率儲存部，該空轉頻率儲存部儲存空轉頻率，該空轉頻率根據其上安裝了 所述車輛距離檢測設備的所述車輛預先確定； 閾值儲存部，該閾值儲存部儲存閾值，該閾值具有根據其上安裝了所述車輛距離 檢測設備的所述車輛預先確定的值； 停止確定部，如果所述計算部中計算所得的所述各個頻率成分中具有最大振動強 度的頻率成分是被儲存在所述空轉頻率儲存部中的所述空轉頻率和如果由所述計算部獲 得的所述加速度信號的強度低于儲存在所述閾值儲存部中的閾值，那么所述停止確定部輸 出速度復位信號；禾口 積分部，該積分部具有對所述加速度信號積分以獲得速度信號、對所述速度信號 積分以獲得表示行進距離的距離信號、以及隨后輸出所述距離信號的功能，且在所述速度 復位信號沒有從所述停止確定部輸出時，所述積分部對通過積分所述加速度信號而獲得的 所述速度信號進行積分以獲得所述距離信號，或在所述速度復位信號已經從所述停止確定 部輸出時，強制使所述速度信號值為零和對其值變?yōu)榱愕乃俣刃盘栠M行積分以獲得所述距 離信號。 本發(fā)明的效果 根據本發(fā)明，通過積分加速度信號獲得的速度信號被進一步積分，以獲得表示行進距離的距離信號。在此時，確定了車輛是否處于停止或靜止。在確定車輛處于停止或靜 止時，速度信號的值迫使變成零。已經變成零的速度信號被積分以獲得行進距離。
因此，即使在車輛的停止期間輸出作為噪聲的加速度信號，那么在這種情形中迫 使速度信號變成零值。因此，可以防止隨著時間距離信號增加的缺陷，即累積誤差的增加。
結果，通過使用從加速度信號輸出的加速度信號獲得距離信號的車輛距離檢測設 備能夠通過減少累積誤差的出現更準確地獲得行進距離。


圖1是顯示出根據本發(fā)明的實施例1的車輛距離檢測設備的方塊圖。 圖2(a)是顯示出在車輛停止以使發(fā)動機進入空轉操作狀態(tài)時的FFT計算的結果
的特性圖，在空轉操作狀態(tài)中發(fā)動機轉速變成空轉頻率。 圖2(b)是在車輛處于行進時顯示出FFT計算的結果的特性圖。 圖3(a)是顯示出車輛速度信號的狀況的特性圖。 圖3(b)是顯示出距離信號的狀況的特性圖。 圖4是顯示出根據本發(fā)明的實施例2的車輛距離檢測設備的方塊圖。 圖5 (a)是顯示出在車輛停止以使發(fā)動機進入空轉操作狀態(tài)時的加速度da的有效
值(rms)的特性圖。 圖5(b)是顯示出在車輛處于行進時的加速度da的有效值(rms)的特性圖。 圖6是顯示出根據本發(fā)明的實施例3的車輛距離檢測設備的方塊圖。 圖7是顯示出根據本發(fā)明的實施例4的車輛距離檢測設備的方塊圖。 圖8是顯示出根據本發(fā)明的實施例5的車輛距離檢測設備的方塊圖。 圖9是顯示出實施例5中的停止確定部的確定技術的確定特性圖。 圖10是顯示出通過使用加速度傳感器計算車輛速度和行進距離的傳統(tǒng)技術的方塊圖。 圖lla是顯示出加速度的特性圖。 圖lib是顯示出車輛速度信號的狀況的特性圖。 圖11c是顯示出距離信號的狀況的特性圖。 標記和符號的描述 10， 20， 30， 40， 50車輛距離檢測設備 11，21，31，41，51加速度傳感器 12，22，32，42，52A/D轉換器 13，23，33，53計算部 14， 54a空轉頻率儲存部 24，54b閾值儲存部 15，35，45確定部 25，35確定部 55停止確定部 16， 26， 36， 46， 56積分部 a，da加速度信號
b車輛速度信號 c距離信號 Ne發(fā)動機轉速 ta測速信號 sb停車制動信號 R速度復位信號
具體實施例方式
現在基于下述的實施例詳細地描述實施本發(fā)明的最佳方式
實施例1 圖1顯示出根據本發(fā)明的實施例1的車輛距離檢測設備10。這種車輛距離檢測設 備10設置在例如裝配有GPS接收器的車載機器中。 車輛距離檢測設備10具有加速度傳感器11、 A/D轉換器12、計算部13、空轉頻率 儲存部14、確定部15以及積分部16。 在加速度起作用時，加速度傳感器ll輸出加速度信號a，其是與起作用的加速度 對應的模擬信號。A/D轉換器12將作為模擬信號的加速度信號a轉換成是數字信號的加速 度信號da。 計算部13執(zhí)行加速度信號da的快速傅立葉轉換(FFT)計算。通過執(zhí)行FFT計算， 可以確定包含在加速度信號da中的頻率成分的量是多少。 圖2(a)顯示出在車輛停止以使發(fā)動機進入空轉操作狀態(tài)中時的FFT計算的結果， 其中發(fā)動機轉速變成為空轉頻率。圖2(b)顯示出在車輛行進時的FFT計算的結果。
在空轉操作狀態(tài)中，根據車輛預先確定的空轉頻率(例如10Hz)的頻率成分的振 動強度是最大的，如圖2(a)所示。在車輛行進時，根據車輛預先確定的行進頻率(例如 42Hz)的頻率成分的振動強度是最大的，如圖2(b)所示。 返回至圖l，積分部16積分加速度信號da以獲得表示車輛速度的車輛速度信號 b，和輸出車輛速度信號b。積分部16還積分車輛速度信號b，以獲得表示行進距離的距離 信號c。 因此獲得的距離信號c用于校正通過GPS接收器檢測到的位置信息。 距離信號c被校正，以便不增加累積誤差，盡管之后對其細節(jié)進行描述。 空轉頻率儲存部14儲存有根據車輛距離檢測設備IO安裝在其上的車輛預先確定
的空轉頻率(例如10Hz)。 確定部15接收儲存在空轉頻率儲存部14中的空轉頻率和在計算部13中進行的 FFT計算的結果，以確定由FFT計算所得的各個頻率中具有最大信號成分量(振動強度)的 頻率，即振動強度峰值的頻率。 另外，如果具有振動強度峰值的頻率是上述的空轉頻率，那么確定部15將速度復 位信號R發(fā)送給積分部16。 積分部16如之前說明的基于加速度信號da獲得車輛速度信號b和距離信號c。 然而，在接收到速度復位信號R時，積分部16強制地使速度信號b的值變?yōu)榱?重設速度 信號b)，無論剛剛在速度復位信號R的進入之前速度信號b具有什么樣的值。
因此，在車輛停止和發(fā)動機進入到空轉操作狀態(tài)中時，連續(xù)地輸出速度復位信號 R。因此，在空轉操作(車輛的停止)期間，在積分部16中獲得的速度信號b繼續(xù)為零。
另外，在速度復位信號R沒有進入時，積分部16對車輛速度信號b進行積分，其通 過積分歸屬于加速度傳感器11的檢測的加速度信號a(da)來獲得，從而獲得距離信號c。
另外，在速度復位信號R已經進入時，積分部16對車輛速度信號b進行積分，該車 輛速度信號b的值已經迫使變成零，從而獲得距離信號c。 圖3(a)顯示出車輛速度信號b的狀況，其中短虛線表示計算值，實線表示真值。在 速度復位信號R在時間T進入積分部16中時，車輛速度信號b的值變成為零，并且這個零 值繼續(xù)。 圖3 (b)顯示出距離信號c的狀況，其中短虛線表示計算值，實線表示真值。在速度 復位信號R在時間T進入積分部16中時，速度信號b的值在時間T之后強制地變成為零。 因此，距離信號c的值繼續(xù)為時間T處的值。 也就是，在時間T之后，累積誤差的出現(即隨著時間距離信號c增加，盡管車輛 是停止的)可以被避免。 如上文所述，在具有由FFT計算所建立的各自頻率的最大信號成分量(振動強度) (即具有峰值振動強度的頻率)是空轉頻率時，確定車輛是停頓或靜止的。基于這樣的確 定，車輛速度信號b迫使為零。通過這樣做，可以防止隨著時間的經過累積誤差疊加到距離 信號c上。 結果，表示行進距離的距離信號c的值變得更加精確。
實施例2 接下來，通過參考圖4對根據本發(fā)明的實施例2的車輛距離檢測設備20進行描 述。這種車輛距離檢測設備200設置在例如裝配有GPS接收器的車載機器中。
車輛距離檢測設備20具有加速度傳感器21、 A/D轉換器22、計算部23、閾值儲存 部24、比較部25以及積分部26。 在加速度起作用時，加速度傳感器21輸出加速度信號a，其是依照于起作用的加
速度的模擬信號。A/D轉換器22將作為模擬信號的加速度信號a轉換成是數字信號的加速
度信號da。在X軸線方向(車輛行進方向)上的加速度、在Y軸線方向(車輛的右和左方
向)上的加速度以及在Z軸線方向上的加速度(上下方向)被輸出作為加速度信號a(da)。
圖4顯示出共同地和一般地作為加速度信號a、 da的這些類型的加速度。 計算部23獲得加速度信號da的強度值。具體地，計算部23對在X軸線、Y軸線和
Z軸線上的加速度求和，計算出加速度信號da的平均值，和獲得加速度信號da的有效值。 圖5 (a)顯示出在車輛停止以使發(fā)動機進入空轉操作狀態(tài)中時的加速度da的有效
值(rms)。圖5(b)顯示出在車輛行進時的加速度da的有效值(rms)。 在空轉操作狀態(tài)中，表示振動強度的加速度da的強度值(例如有效值(rms))很
低，如圖5(a)所示。在車輛行進時，因為發(fā)動機振動、路面上的振動等很大，所以表示振動
強度的加速度da的強度值(例如有效值(rms))很高，如圖5(b)所示。 返回至圖4，積分部26對加速度信號da求積分，以獲得表示車輛速度的車輛速度
信號b，和輸出車輛速度信號b。積分部26還對車輛速度信號b求積分以獲得表示行進距
離的距離信號c。
由此獲得的距離信號c用于校正由GPS接收器檢測到的位置上的信息。
距離信號c被校正，以便使得累積誤差不增加，盡管之后將對細節(jié)進行描述。
閾值儲存部24儲存閾值sh。閾值sh的值被設定為在安裝了車輛距離檢測設備 20的車輛的空轉狀態(tài)期間加速度da的強度值和在安裝了車輛距離檢測設備20的車輛的行 進狀態(tài)期間加速度da的強度值之間的值。 比較部25將儲存在閾值儲存部24中的閾值sh和在計算部23中計算的加速度信 號da的強度值進行比較。 另外，如果加速度信號da的強度值低于閾值sh，那么比較部25發(fā)送速度復位信號 r給積分部26。 如之前陳述的，積分部26基于加速度信號da獲得車輛速度信號b和距離信號c。 然而，在接收到速度復位信號R時，積分部26強制地使得速度信號b的值為零(重設速度 信號b)，不管剛剛在速度復位信號R進入之前速度信號b具有什么樣的值。
因此，在車輛停止和發(fā)動機進入空轉操作狀態(tài)中時，持續(xù)地輸出速度復位信號R。 因此，在空轉操作(車輛停止)期間，在積分部26中獲得的速度信號b的值繼續(xù)為零。
另外，在速度復位信號R沒有進入時，積分部26對車輛速度信號b積分，該車輛速 度信號b是對歸咎于通過加速度傳感器21的檢測得到的加速度信號a(da)積分而獲得的， 從而獲得了距離信號c。 此外，在速度復位信號R已經進入時，積分部26對車輛速度信號b積分，車輛速度 信號b的值已經迫使變成零，從而獲得距離信號c。 如上文所描述的，在加速度信號da的強度值低于閾值sh時，得到車輛是停頓的或 靜止的確定?；谶@種確定，車輛速度信號b迫使為零。通過這樣做，可以防止隨著時間的 經過累積誤差疊加到距離信號c上。 結果，表示行進距離的距離信號c的值變得更精確。
實施例3 接下來，參考圖6對根據本發(fā)明的實施例3的車輛距離檢測設備30進行描述。這 種車輛距離檢測設備30設置在例如裝配有GPS接收器的車載機器中。
車輛距離檢測設備30具有加速度傳感器31、A/D轉換器32、計算部33、確定部35 以及積分部36。 在加速度起作用時，加速度傳感器31輸出加速度信號a，其是依照于起作用的加 速度的模擬信號。A/D轉換器32將作為模擬信號的加速度信號a轉換成是數字信號的加速 度信號da。 向計算部33供給來自于設置在車輛中的轉速計(未顯示)的測速信號ta。
計算部33執(zhí)行測速信號ta的FFT計算或提取測速信號ta的脈沖間隔，以獲得發(fā) 動機轉速Ne。 在另外的細節(jié)中，計算部33執(zhí)行FFT計算，以獲得具有最高振動強度的頻率成分， 和計算依照于具有最高振動強度的頻率成分的頻率的發(fā)動機轉速Ne。也就是，在具有最高 振動強度的頻率成分的頻率越高，發(fā)動機轉速Ne越高的假定下執(zhí)行計算。
另外，在測速信號ta的脈沖間隔越短，發(fā)動機轉速Ne越高的假定下執(zhí)行計算。
積分部36對加速度信號da積分，以獲得表示車輛速度的車輛速度信號b，和輸出
11車輛速度信號b。積分部36還對車輛速度信號b積分，以獲得表示行進距離的距離信號c。
因此獲得的距離信號c用于校正在由GPS接收器檢測到的位置上的信息。
距離信號c被校正，以便不增加累積誤差，盡管之后對其細節(jié)進行描述。
確定部35確定由計算部33發(fā)送的發(fā)動機轉速Ne是否已經變成預先設定的空轉 速度。如果發(fā)動機轉速Ne是空轉速度，那么確定部35將速度復位信號R發(fā)送給積分部36。
如之前陳述的，積分部36基于加速度信號da獲得車輛速度信號b和距離信號c。 然而，在接收到速度復位信號R時，積分部36強制地使速度信號b的值為零(重設速度信 號b)，不管剛好在速度復位信號R進入之前速度信號b具有什么樣的值。
因此，在車輛停止和發(fā)動機進入空轉操作狀態(tài)中時，持續(xù)地輸出速度復位信號R。 因此，在空轉操作(車輛停止)期間，在積分部36中獲得的速度信號b的值繼續(xù)為零。
另外，在速度復位信號R沒有進入時，積分部36對車輛速度信號b積分，該車輛速 度信號b是對歸咎于通過加速度傳感器31的檢測得到的加速度信號a(da)積分而獲得的， 從而獲得了距離信號c。 此外，在速度復位信號R已經進入時，積分部36對車輛速度信號b積分，車輛速度 信號b的值已經迫使變成零，從而獲得距離信號c。 如上文所描述的，在發(fā)動機轉速Ne是空轉速度時，得到車輛是停頓的或靜止的確 定?；谶@種確定，車輛速度信號b迫使為零。通過這樣做，可以防止隨著時間的經過累積 誤差疊加到距離信號c上。 結果，表示行進距離的距離信號c的值變得更精確。
實施例4 接下來，參考圖7對根據本發(fā)明的實施例4的車輛距離檢測設備40進行描述。這
種車輛距離檢測設備40設置在例如裝配有GPS接收器的車載機器中。 車輛距離檢測設備40具有加速度傳感器41、 A/D轉換器42、確定部45以及積分
部46。 在加速度起作用時，加速度傳感器41輸出加速度信號a，其是依照于起作用的加 速度的模擬信號。A/D轉換器42將作為模擬信號的加速度信號a轉換成是數字信號的加速 度信號da。 積分部46對加速度信號da積分，以獲得表示車輛速度的車輛速度信號b，和輸出 車輛速度信號b。積分部46還對車輛速度信號b積分，以獲得表示行進距離的距離信號c。
因此獲得的距離信號c用于校正在由GPS接收器檢測到的位置上的信息。
距離信號c被校正，以便不增加累積誤差，盡管之后對其細節(jié)進行描述。
確定部45連接到停車制動檢測傳感器(未顯示)和在制動閘被停車制動閘保持 時，從停車制動檢測傳感器輸入停止制動信號sb。 在接收到停車制動信號sb時，確定部45將速度復位信號R發(fā)送給積分部36。
在車輛是停頓的或靜止的時，通過停車制動閘踩剎車，從而停車制動信號sb被輸 入。因此，可以確定車輛是靜止的。 如之前陳述的，積分部46基于加速度信號da獲得車輛速度信號b和距離信號c。 然而，在接收到速度復位信號R時，積分部46強制地使速度信號b的值為零(重設速度信 號b)，不管剛剛在速度復位信號R進入之前速度信號b具有什么樣的值。
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因此，在車輛停止和發(fā)動機進入空轉操作狀態(tài)中時，持續(xù)地輸出速度復位信號R。 因此，在空轉操作(車輛停止)期間，在積分部46中獲得的速度信號b的值繼續(xù)為零。
另外，在速度復位信號R沒有進入時，積分部46對車輛速度信號b積分，該車輛速 度信號b是對歸咎于通過加速度傳感器41的檢測得到的加速度信號a(da)積分而獲得的， 從而獲得了距離信號c。 此外，在速度復位信號R已經進入時，積分部46對車輛速度信號b積分，車輛速度 信號b的值已經迫使變成零，從而獲得距離信號c。 如上文所描述的，在保持停車制動時，得到車輛是停頓的或靜止的確定?；谶@種 確定，車輛速度信號b迫使為零。通過這樣做，可以防止隨著時間的經過累積誤差疊加到距 離信號c上。 結果，表示行進距離的距離信號c的值變得更精確。
實施例5 接下來，參考圖8對根據本發(fā)明的實施例5的車輛距離檢測設備50進行描述。這 種車輛距離檢測設備50設置在例如裝配有GPS接收器的車載機器中。 在被安裝到手動變速車或具有手動變速裝置且其中驅動器對齒輪機構變速的車 輛上時，車輛距離檢測設備50是適合的。 即使在松開離合器或即使齒輪機構處于空檔狀態(tài)中時，手動變速車輛可以自由地
運轉，但發(fā)動機處于空轉。如果在此時，車輛簡單地因為發(fā)動機是空轉的被判斷處于停頓或
靜止的，那么雖然發(fā)動機不處于靜止狀態(tài)，但是做出了發(fā)動機是停止的錯誤確定。 此外，在手動變速車輛中，在車輛的停止期間通過使得處于空轉中的發(fā)動機加快
轉動來提高發(fā)動機轉速。此時，高發(fā)動機轉速下的振動量大于空轉下的振動量。如果僅是
因為這就判定車輛是行進的，那么雖然車輛不是出于行進狀態(tài)中但是做出了車輛是行進的
錯誤確定。 已經開發(fā)出本實施例的車輛距離檢測設備50，以防止手動變速車輛中的上述提及 的錯誤確定。 如圖8所示，車輛距離檢測設備50具有加速度傳感器51、 A/D轉換器52、計算部 53、空轉頻率儲存部54a、閾值儲存部54b、停止確定部55以及積分部56。
在加速度起作用時，加速度傳感器51輸出加速度信號a，其是依照于起作用的加 速度的模擬信號。A/D轉換器52將作為模擬信號的加速度信號a轉換成是數字信號的加速 度信號da。在X軸線方向(車輛行進方向)上的加速度、在Y軸線方向(車輛的右和左方 向)上的加速度以及在Z軸線方向上的加速度(上下方向)被輸出作為加速度信號a(da)。 圖8顯示出共同地和一般地作為加速度信號a、 da的這些類型的加速度。
計算部53執(zhí)行兩種類型的計算。 作為第一種計算，計算部53執(zhí)行加速度da的快速傅立葉轉換(FFT)計算。通過 執(zhí)行FFT計算，可以確定多大量的頻率成分包含在加速度信號da中。這種確定的結果被發(fā) 送給空轉頻率儲存部54a和停止確定部55。 在空轉操作狀態(tài)中，根據車輛預先確定的空轉頻率(例如10Hz)的頻率成分的振 動強度是最大的。在車輛行進時，根據車輛預先確定的行進頻率(例如42Hz)的頻率成分 的振動強度是最大的。
在第二種計算中，計算部53獲得加速度信號da的強度值。具體地，計算部53對 X、Y和Z軸線方向上的加速度求和，計算加速度信號da的平均值以及獲得加速度信號da的 有效值。加速度信號da的強度值被發(fā)送給閾值儲存部54b和停止確定部55。
在空轉操作狀態(tài)中，表示振動強度加速度da的強度值(例如有效值(rms))是很 低的。在車輛行進時，因為發(fā)動機振動、路面振動等極大，所以表示振動強度的加速度da的 強度值(例如有效值(rms))是很高的。 積分部56對加速度信號da求積分，以獲得表示車輛速度的車輛速度信號b，和輸 出車輛速度信號b。積分部56還對車輛速度信號b求積分以獲得表示行進距離的距離信號
Co 由此獲得的距離信號c用于校正由GPS接收器檢測到的位置上的信息。
距離信號c被校正，以便使得累積誤差不增加，盡管之后將對細節(jié)進行描述。
空轉頻率儲存部54a儲存有根據其中安裝了車輛距離檢測設備50預先確定的空 轉頻率(例如10Hz)。 閾值儲存部54b儲存有閾值sh。閾值sh的值被設定為在安裝了車輛距離檢測設 備50的車輛的空轉狀態(tài)期間加速度da的強度值和在安裝了車輛距離檢測設備50的車輛 的行進狀態(tài)期間加速度da的強度值之間的值。 停止確定部55接納儲存在空轉頻率儲存部54a中的空轉頻率和在計算部53中進 行的FFT計算的結果，以確定具有由FFT計算建立的各自的頻率的最大信號成分量(振動 強度)的頻率，即其振動強度到達峰值的頻率。 另外，停止確定部55確定振動強度到達峰值的頻率是否是之前提及的空轉頻率。
停止確定部55還將儲存在閾值儲存部54b中的閾值sh和在計算部53中計算的 加速度信號da的強度值進行比較。 另外，計算部55確定加速度信號da的強度值是否比閾值sh小。
之后，如圖9所示停止確定部55做出停止確定。
也就是，停止確定部55做出下述確定 (i)如果"振動強度到達峰值的頻率是空轉頻率"和如果"加速度信號da的強度
值高于閾值sh"，那么做出離合器是分離的或齒輪機構處于空檔位置的行進確定。
(ii)如果"振動強度到達峰值的頻率是空轉頻率"和如果"加速度信號da的強度
值低于閾值sh"，做出了車輛是停止的或靜止的確定。 (iii)如果"振動強度到達峰值的頻率高于空轉頻率"和如果"加速度信號da的 強度值高于閾值sh"，做出車輛正處于行進的確定。
(iv)如果"振動強度到達峰值的頻率高于空轉頻率"和如果"加速度信號da的強 度值低于閾值sh"，做出車輛處于停止或靜止的和發(fā)動機在空轉中被加速的確定。
停止確定部55將速度復位信號R發(fā)送至積分部56， 在它做出車輛處于停止的或靜止的如在(ii)中的確定時，因為"振動強度到達峰 值的頻率是空轉頻率"和"加速度信號da的強度值低于閾值sh"，和 在它做出車輛處于停止或靜止的和發(fā)動機在空轉中被加速的如在(iv)中的確定 時，因為"振動強度到達峰值的頻率高于空轉頻率"和"加速度信號da的強度值低于閾值 sh"。
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如之前陳述的，積分部56基于加速度信號da獲得車輛速度信號b和距離信號c。
然而，在接收到速度復位信號R時，積分部56強制地使速度信號b的值為零(重設速度信
號b)，不管剛剛在速度復位信號R進入之前速度信號b具有什么樣的值。 因此，在基于上文的確定(ii)或(iv)確定了車輛處于停止的或靜止的時，持續(xù)輸
出速度復位信號R。因此，在車輛停止期間，在積分部56中獲得的速度信號b的值繼續(xù)為零。 另外，在速度復位信號R沒有進入時，積分部56對車輛速度信號b積分，該車輛速 度信號b是對歸咎于通過加速度傳感器51的檢測得到的加速度信號a(da)積分而獲得的， 從而獲得了距離信號c。 此外，在速度復位信號R已經進入時，積分部56對車輛速度信號b積分，車輛速度 信號b的值已經迫使變成零，從而獲得距離信號c。 如上文所述，在基于上文的確定(ii)或(iv)確定了車輛處于停止或靜止時，車輛 速度信號b迫使為零。通過這樣做，變得可以防止隨著時間的經過累積誤差疊加到距離信 號c上。 結果，顯示行進距離的距離信號c的值變得更加準確。 另外，做出了確定(ii)或(iv)，從而如果發(fā)動機轉速是空轉頻率和由于行進振動 很小，確定了車輛處于停止或靜止。因此，即使它具有手動變速裝置，可以準確地確定車輛 的靜止狀態(tài)。
權利要求
一種安裝在車輛上的車輛距離檢測設備，包括加速度傳感器，該加速度傳感器用于輸出與加速度對應的加速度信號；停止確定裝置，該停止確定裝置用于基于所述加速度信號確定所述車輛是否是靜止的；和積分部，該積分部具有對所述加速度信號積分以獲得速度信號、對所述速度信號積分以獲得表示行進距離的距離信號、以及隨后輸出所述距離信號的功能，且在所述停止確定裝置沒有確定所述車輛是靜止的時，所述積分部對通過積分所述加速度信號而獲得的所述速度信號進行積分以獲得所述距離信號，或在所述停止確定裝置已經確定所述車輛是靜止的時，強制使所述速度信號值為零和對其值變?yōu)榱愕乃俣刃盘栠M行積分以獲得所述距離信號。
2. —種安裝在車輛上的車輛距離檢測設備，包括加速度傳感器，該加速度傳感器用于輸出與加速度對應的加速度信號； 計算部，該計算部用于確定包含在所述加速度信號中的各個頻率成分的量是多少； 空轉頻率儲存部，該空轉頻率儲存部儲存空轉頻率，該空轉頻率根據其上安裝了所述車輛距離檢測設備的所述車輛預先確定；確定部，如果所述計算部中計算所得的所述各個頻率成分中具有最大振動強度的頻率成分是儲存在所述空轉頻率儲存部中的所述空轉頻率，那么該確定部輸出速度復位信號；和積分部，該積分部具有對所述加速度信號積分以獲得速度信號、對所述速度信號積分 以獲得表示行進距離的距離信號、以及隨后輸出所述距離信號的功能，且在所述速度復位 信號沒有從所述確定部輸出時，所述積分部對通過積分所述加速度信號而獲得的所述速度 信號進行積分以獲得所述距離信號，或在所述速度復位信號已經從所述確定部輸出時，強 制使所述速度信號值為零和對其值變?yōu)榱愕乃俣刃盘栠M行積分以獲得所述距離信號。
3. —種安裝在車輛上的車輛距離檢測設備，其包括 加速度傳感器，該加速度傳感器用于輸出與加速度對應的加速度信號； 計算部，該計算部用于確定所述加速度信號的強度；閾值儲存部，該閾值儲存部儲存閾值，該閾值具有根據其上安裝了所述車輛距離檢測 設備的所述車輛預先確定的值；比較部，如果由所述計算部獲得的所述加速度信號的強度小于儲存在所述閾值儲存部 中的所述閾值，那么該比較部輸出速度復位信號；禾口積分部，該積分部具有對所述加速度信號積分以獲得速度信號、對所述速度信號積分 以獲得表示行進距離的距離信號、以及隨后輸出所述距離信號的功能，且在所述速度復位 信號沒有從所述比較部輸出時，所述積分部對通過積分所述加速度信號而獲得的所述速度 信號進行積分以獲得所述距離信號，或在所述速度復位信號已經從所述比較部輸出時，強 制使所述速度信號值為零和對其值變?yōu)榱愕乃俣刃盘栠M行積分以獲得所述距離信號。
4. 一種安裝在車輛上的車輛距離檢測設備，包括加速度傳感器，該加速度傳感器用于輸出與加速度對應的加速度信號； 計算部，該計算部用于基于測速信號獲得發(fā)動機轉速；確定部，如果所述發(fā)動機轉速已經變成預先設定的空轉速度，那么該確定部輸出速度復位信號；禾口積分部，該積分部具有對所述加速度信號積分以獲得速度信號、對所述速度信號積分 以獲得表示行進距離的距離信號、以及隨后輸出所述距離信號的功能，且在所述速度復位 信號沒有從所述確定部輸出時，所述積分部對通過積分所述加速度信號而獲得的所述速度 信號進行積分以獲得所述距離信號，或在所述速度復位信號已經從所述確定部輸出時，強 制使所述速度信號值為零和對其值變?yōu)榱愕乃俣刃盘栠M行積分以獲得所述距離信號。
5. —種安裝在車輛上的車輛距離檢測設備，包括 加速度傳感器，該加速度傳感器用于輸出與加速度對應的加速度信號； 確定部，如果保持停車制動，那么該確定部輸出速度復位信號；禾口積分部，該積分部具有對所述加速度信號積分以獲得速度信號、對所述速度信號積分 以獲得表示行進距離的距離信號、以及隨后輸出所述距離信號的功能，且在所述速度復位 信號沒有從所述確定部輸出時，所述積分部對通過積分所述加速度信號而獲得的所述速度 信號進行積分以獲得所述距離信號，或在所述速度復位信號已經從所述確定部輸出時，強 制使所述速度信號值為零和對其值變?yōu)榱愕乃俣刃盘栠M行積分以獲得所述距離信號。
6. —種安裝在車輛上的車輛距離檢測設備，包括加速度傳感器，該加速度傳感器用于輸出與加速度對應的加速度信號；計算部，該計算部用于確定包含在所述加速度信號中的各個頻率成分的量是多少，且 還用于獲得所述加速度信號的強度；空轉頻率儲存部，該空轉頻率儲存部儲存空轉頻率，該空轉頻率根據其上安裝了所述 車輛距離檢測設備的所述車輛預先確定；閾值儲存部，該閾值儲存部儲存閾值，該閾值具有根據其上安裝了所述車輛距離檢測 設備的所述車輛預先確定的值；停止確定部，如果所述計算部中計算所得的所述各個頻率成分中具有最大振動強度的 頻率成分是被儲存在所述空轉頻率儲存部中的所述空轉頻率和如果由所述計算部獲得的 所述加速度信號的強度低于儲存在所述閾值儲存部中的閾值，那么所述停止確定部輸出速 度復位信號；禾口積分部，該積分部具有對所述加速度信號積分以獲得速度信號、對所述速度信號積分 以獲得表示行進距離的距離信號、以及隨后輸出所述距離信號的功能，且在所述速度復位 信號沒有從所述停止確定部輸出時，所述積分部對通過積分所述加速度信號而獲得的所述 速度信號進行積分以獲得所述距離信號，或在所述速度復位信號已經從所述停止確定部輸 出時，強制使所述速度信號值為零和對其值變?yōu)榱愕乃俣刃盘栠M行積分以獲得所述距離信 號。
全文摘要
一種加速度信號(da)，該加速度信號(da)是從加速度傳感器(11)輸出的加速度信號的數字形式，該加速度信號(da)被積分部(16)積分，以獲得速度信號(b)。另外，通過積分部(16)對速度信號(b)積分以獲得表示行進距離的距離信號(c)。在計算部(13)中，執(zhí)行FFT計算以獲得具有最大的振動強度的振動頻率。如果具有最大振動強度的振動頻率是儲存在空轉頻率儲存部(14)中的空轉頻率，那么從確定部(15)輸出速度復位信號(R)。在輸出速度復位信號(R)時，積分部(16)強制使待積分的速度信號(b)的值為零，從而防止速度信號(c)的累積誤差的增加。
文檔編號G01C22/00GK101779100SQ20088010297
公開日2010年7月14日 申請日期2008年10月17日 優(yōu)先權日2007年10月29日
發(fā)明者岡本茂生, 森下慶一, 飯塚健二 申請人:三菱重工業(yè)株式會社