JP2000097968A - 速度計および速度測定方法 - Google Patents
速度計および速度測定方法Info
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- JP2000097968A JP2000097968A JP10270985A JP27098598A JP2000097968A JP 2000097968 A JP2000097968 A JP 2000097968A JP 10270985 A JP10270985 A JP 10270985A JP 27098598 A JP27098598 A JP 27098598A JP 2000097968 A JP2000097968 A JP 2000097968A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】車輪のスリップおよび車輪半径変動等に起因す
る速度測定誤差を除去するとともに小型化を図り、且つ
路面状態により速度測定に影響されることのない速度計
および速度測定方法を提供する。 【解決手段】カメラの走査ラインが車両の進行方向に対
して直交する向きに取り付けられ、所定の前後関係位置
に所定間隔にて配置された第１カメラ１および第２カメ
ラ２と、これらのカメラにより撮像される地表模様の画
像データ、および車両の慣性速度データの入力を受け
て、前記両カメラの画像データの画像マッチングをと
り、両画像の画像時間差を抽出する画像マッチング部３
と、該画像時間差の入力を受けて、車両の写真速度デー
タを演算出力する写真速度データ演算部４と、車両の加
速度を測定する加速度計５と、加速度計５の加速度デー
タを受けて、前記写真速度データを介して該加速度デー
タを積分し、車両の慣性速度データを演算出力する慣性
速度データ演算部６とを備えて構成される。
る速度測定誤差を除去するとともに小型化を図り、且つ
路面状態により速度測定に影響されることのない速度計
および速度測定方法を提供する。 【解決手段】カメラの走査ラインが車両の進行方向に対
して直交する向きに取り付けられ、所定の前後関係位置
に所定間隔にて配置された第１カメラ１および第２カメ
ラ２と、これらのカメラにより撮像される地表模様の画
像データ、および車両の慣性速度データの入力を受け
て、前記両カメラの画像データの画像マッチングをと
り、両画像の画像時間差を抽出する画像マッチング部３
と、該画像時間差の入力を受けて、車両の写真速度デー
タを演算出力する写真速度データ演算部４と、車両の加
速度を測定する加速度計５と、加速度計５の加速度デー
タを受けて、前記写真速度データを介して該加速度デー
タを積分し、車両の慣性速度データを演算出力する慣性
速度データ演算部６とを備えて構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は速度計および速度測
定方法に関し、特に自動車および鉄道車両等の車両速度
を、車輪スリップなどの影響を受けることなく測定する
ことのできる速度計および速度測定方法に関する。
定方法に関し、特に自動車および鉄道車両等の車両速度
を、車輪スリップなどの影響を受けることなく測定する
ことのできる速度計および速度測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、自動車および鉄道車両等（以下、
一括して車両と略称する）において用いられている速度
計および速度測定方法としては、大別して、これらの
車両の駆動車輪回転数を検出することにより速度を測定
する方法、車両に速度検出専用車輪を設けて、その車
輪回転数を検出することにより速度を測定する方法、お
よび車両に設けられる空間フィルタを用いた光学的な
方法により速度を測定する方法などが一般に用いられて
いる。
一括して車両と略称する）において用いられている速度
計および速度測定方法としては、大別して、これらの
車両の駆動車輪回転数を検出することにより速度を測定
する方法、車両に速度検出専用車輪を設けて、その車
輪回転数を検出することにより速度を測定する方法、お
よび車両に設けられる空間フィルタを用いた光学的な
方法により速度を測定する方法などが一般に用いられて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の速度計
および速度測定方法においては、駆動車輪回転数を検出
することにより速度を測定する方法には、車輪のスリッ
プによる測定誤差、および車輪半径の変動による測定誤
差が存在するという欠点があり、速度検出専用車輪の回
転数を検出することにより速度を測定する方法には、速
度計の形態が大型化せざるを得ないという欠点があり、
そして更に、空間フィルタを用いた光学的な方法による
場合には、走行する路面状態としては、アスファルト舗
装の路面にしか適用することができないという欠点があ
る。
および速度測定方法においては、駆動車輪回転数を検出
することにより速度を測定する方法には、車輪のスリッ
プによる測定誤差、および車輪半径の変動による測定誤
差が存在するという欠点があり、速度検出専用車輪の回
転数を検出することにより速度を測定する方法には、速
度計の形態が大型化せざるを得ないという欠点があり、
そして更に、空間フィルタを用いた光学的な方法による
場合には、走行する路面状態としては、アスファルト舗
装の路面にしか適用することができないという欠点があ
る。
【０００４】本発明の目的は、車両等において用いられ
る速度計および速度測定方法に適用して、車輪のスリッ
プおよび車輪半径変動等に起因する速度測定誤差を除去
するとともに、速度計自体の小型化を図り、且つ路面状
態により速度測定に影響されることのない速度計および
速度測定方法を提供することにある。
る速度計および速度測定方法に適用して、車輪のスリッ
プおよび車輪半径変動等に起因する速度測定誤差を除去
するとともに、速度計自体の小型化を図り、且つ路面状
態により速度測定に影響されることのない速度計および
速度測定方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】第１の発明の速度計は、
車両の前後方向に沿って所定の設置間隔距離にて該車両
に設置され、共に地表面上の地表模様を撮像するように
機能する第１および第２の画像撮像手段と、前記車両の
前後方向に入力軸を有し、該車両の加速度を測定する加
速度測定手段と、前記第１および第２の画像撮像手段に
より個別に撮像される前記特定模様の画像データ、およ
び前記加速度測定手段により測定される加速度データの
入力を受けて、前記地表模様の画像データの撮像時間差
と前記第１および第２の画像撮像手段の設置間隔距離と
を参照して、前記加速度データを介して得られる慣性速
度データに介在する慣性速度誤差を補正し、前記車両の
走行時における慣性速度データとして演算出力する速度
演算手段とを備えて構成されることを特徴としている。
車両の前後方向に沿って所定の設置間隔距離にて該車両
に設置され、共に地表面上の地表模様を撮像するように
機能する第１および第２の画像撮像手段と、前記車両の
前後方向に入力軸を有し、該車両の加速度を測定する加
速度測定手段と、前記第１および第２の画像撮像手段に
より個別に撮像される前記特定模様の画像データ、およ
び前記加速度測定手段により測定される加速度データの
入力を受けて、前記地表模様の画像データの撮像時間差
と前記第１および第２の画像撮像手段の設置間隔距離と
を参照して、前記加速度データを介して得られる慣性速
度データに介在する慣性速度誤差を補正し、前記車両の
走行時における慣性速度データとして演算出力する速度
演算手段とを備えて構成されることを特徴としている。
【０００６】なお、前記速度演算手段は、前記第１およ
び第２の画像撮像手段により撮像される前記地表模様の
二つの画像信号と前記慣性速度データの入力を受けて、
該地表模様の二つの画像が同一画像となるまでの撮像時
間差を抽出する画像マッチング手段を含むようにして構
成してもよく、また、前記画像マッチング手段により抽
出される撮像時間差の入力を受けて、該撮像時間差と前
記第１および第２の画像撮像手段の設置間隔距離とを参
照して、車両の写真速度データを算出する写真速度デー
タ演算手段を含むようにして構成してもよい。更に、前
記速度演算手段は、前記加速度測定手段により測定され
る加速度と、前記写真速度データ演算手段より出力され
る写真速度データとを参照して、前記慣性速度データを
算出する慣性速度データ演算手段を含むように構成して
もよい。
び第２の画像撮像手段により撮像される前記地表模様の
二つの画像信号と前記慣性速度データの入力を受けて、
該地表模様の二つの画像が同一画像となるまでの撮像時
間差を抽出する画像マッチング手段を含むようにして構
成してもよく、また、前記画像マッチング手段により抽
出される撮像時間差の入力を受けて、該撮像時間差と前
記第１および第２の画像撮像手段の設置間隔距離とを参
照して、車両の写真速度データを算出する写真速度デー
タ演算手段を含むようにして構成してもよい。更に、前
記速度演算手段は、前記加速度測定手段により測定され
る加速度と、前記写真速度データ演算手段より出力され
る写真速度データとを参照して、前記慣性速度データを
算出する慣性速度データ演算手段を含むように構成して
もよい。
【０００７】また、前記慣性速度データ演算手段として
は、前記加速度測定手段より入力される加速度データよ
り、所定の帰還信号を減算処理して出力する第１の減算
手段と、前記第１の減算手段の減算出力を積分処理して
出力する積分演算手段と、前記積分演算手段の積分出力
より、前記写真速度データを減算処理して出力する第２
の減算手段と、前記第２の減算手段の減算出力に対応す
る信号伝達線路を開閉制御するスイッチ手段と、前記ス
イッチ手段が閉路されている時に、該閉路を介して入力
される前記第２の減算手段の減算出力を受けて、該減算
出力に所定定数を乗算し前記帰還信号として前記第１の
減算器に出力する乗算手段とを備え、前記積分演算手段
の積分出力を、車両の慣性速度データとして出力するよ
うにしてもよく、或はまた、前記加速度測定手段より入
力される加速度データより、所定の第１および第２の帰
還信号をそれぞれ減算処理して出力する第１の減算手段
と、前記第１の減算手段の減算出力を積分処理して出力
する第１の積分演算手段と、前記第１の積分演算手段の
積分出力より、前記写真速度データを減算処理して出力
する第２の減算手段と、前記第２の減算手段の減算出力
に対応する信号伝達線路を開閉制御するスイッチ手段
と、前記スイッチ手段が閉路されている時に、該閉路を
介して入力される前記第２の減算手段の減算出力を受け
て、該減算出力に所定定数を乗算し、前記第１の帰還信
号として前記第１の減算手段に出力する乗算手段と、前
記スイッチ手段が閉路されている時に、該閉路を介して
入力される前記第２の減算手段の減算出力を受けて、該
減算出力を積分処理し、前記第２の帰還信号として前記
第１の減算手段に出力する第２の積分演算手段とを備
え、前記第１の積分演算手段の積分出力を、車両の慣性
速度データとして出力するようにしてもよい。
は、前記加速度測定手段より入力される加速度データよ
り、所定の帰還信号を減算処理して出力する第１の減算
手段と、前記第１の減算手段の減算出力を積分処理して
出力する積分演算手段と、前記積分演算手段の積分出力
より、前記写真速度データを減算処理して出力する第２
の減算手段と、前記第２の減算手段の減算出力に対応す
る信号伝達線路を開閉制御するスイッチ手段と、前記ス
イッチ手段が閉路されている時に、該閉路を介して入力
される前記第２の減算手段の減算出力を受けて、該減算
出力に所定定数を乗算し前記帰還信号として前記第１の
減算器に出力する乗算手段とを備え、前記積分演算手段
の積分出力を、車両の慣性速度データとして出力するよ
うにしてもよく、或はまた、前記加速度測定手段より入
力される加速度データより、所定の第１および第２の帰
還信号をそれぞれ減算処理して出力する第１の減算手段
と、前記第１の減算手段の減算出力を積分処理して出力
する第１の積分演算手段と、前記第１の積分演算手段の
積分出力より、前記写真速度データを減算処理して出力
する第２の減算手段と、前記第２の減算手段の減算出力
に対応する信号伝達線路を開閉制御するスイッチ手段
と、前記スイッチ手段が閉路されている時に、該閉路を
介して入力される前記第２の減算手段の減算出力を受け
て、該減算出力に所定定数を乗算し、前記第１の帰還信
号として前記第１の減算手段に出力する乗算手段と、前
記スイッチ手段が閉路されている時に、該閉路を介して
入力される前記第２の減算手段の減算出力を受けて、該
減算出力を積分処理し、前記第２の帰還信号として前記
第１の減算手段に出力する第２の積分演算手段とを備
え、前記第１の積分演算手段の積分出力を、車両の慣性
速度データとして出力するようにしてもよい。
【０００８】なお、前記第１および第２の画像撮像手段
は、前記車両の前後方向に直交するライン走査線を介し
て、前記地表模様の画像データを撮像するように機能す
るライン走査カメラにより構成してもよい。また、前記
加速度測定手段は、一般に使用されている車両用の加速
度計により構成してもよく、或はまた、ストラップダウ
ン型慣性装置により構成するようにしてもよい。
は、前記車両の前後方向に直交するライン走査線を介し
て、前記地表模様の画像データを撮像するように機能す
るライン走査カメラにより構成してもよい。また、前記
加速度測定手段は、一般に使用されている車両用の加速
度計により構成してもよく、或はまた、ストラップダウ
ン型慣性装置により構成するようにしてもよい。
【０００９】また、第２の発明の速度測定方法は、地表
面上を走行する車両の速度測定方法において、車両走行
時に、該車両の前後方向に沿って所定の設置間隔距離に
て該車両に設置される第１および第２の画像撮像手段に
より、走行地表面上の地表模様を撮像する第１のステッ
プと、車両走行方向の加速度データを積分して出力する
とともに、当該積分出力と前記第１および第２の画像撮
像手段の設置間隔距離とを参照して、該第１および第２
の画像撮像手段により、それぞれ個別に撮像される前記
地表模様の画像データが、同一画像となる時点に至るま
での撮像時間差を予測する第２のステップと、前記第１
および第２の画像撮像手段の設置間隔距離と前記第２の
ステップにおいて予測される撮像時間差とを参照して、
該撮像時間差の前後において限定された時間範囲内に存
在する画像データのみを用いて、車両の写真速度データ
を算出して出力する第３のステップと、車両走行方向の
前記加速度データの積分出力と前記写真速度データとの
差分に相当する慣性速度誤差を、所定の帰還回路を介し
て、前記加速度データ入力に対し負帰還することにより
前記積分出力に対する補正を行うとともに、当該積分出
力を慣性速度データ信号として補正出力する第４のステ
ップとを有することを特徴としている。
面上を走行する車両の速度測定方法において、車両走行
時に、該車両の前後方向に沿って所定の設置間隔距離に
て該車両に設置される第１および第２の画像撮像手段に
より、走行地表面上の地表模様を撮像する第１のステッ
プと、車両走行方向の加速度データを積分して出力する
とともに、当該積分出力と前記第１および第２の画像撮
像手段の設置間隔距離とを参照して、該第１および第２
の画像撮像手段により、それぞれ個別に撮像される前記
地表模様の画像データが、同一画像となる時点に至るま
での撮像時間差を予測する第２のステップと、前記第１
および第２の画像撮像手段の設置間隔距離と前記第２の
ステップにおいて予測される撮像時間差とを参照して、
該撮像時間差の前後において限定された時間範囲内に存
在する画像データのみを用いて、車両の写真速度データ
を算出して出力する第３のステップと、車両走行方向の
前記加速度データの積分出力と前記写真速度データとの
差分に相当する慣性速度誤差を、所定の帰還回路を介し
て、前記加速度データ入力に対し負帰還することにより
前記積分出力に対する補正を行うとともに、当該積分出
力を慣性速度データ信号として補正出力する第４のステ
ップとを有することを特徴としている。
【００１０】
【作用】上記の構成または方法によれば、車両に設置さ
れる設置間隔距離がＬの第１および第２の画像撮像手段
により、予測された限られた時間帯において撮像される
地表模様の二つの画像に対応して、画像マッチングを介
して得られる両画像の撮像時間差をｔとすると、車輪の
スリップによる測定誤差および車輪半径変動による測定
誤差などの影響を受けない写真速度データはＬ／ｔとな
る。この写真速度データを用い、所定の補正帰還ループ
を介して、加速度計より得られる慣性速度データの速度
誤差を補正することにより、地表走行面の如何に関せ
ず、上記の車輪のスリップによる測定誤差、車輪半径変
動による測定誤差などに影響されない高精度の速度計ま
たは速度測定方法が実現される。
れる設置間隔距離がＬの第１および第２の画像撮像手段
により、予測された限られた時間帯において撮像される
地表模様の二つの画像に対応して、画像マッチングを介
して得られる両画像の撮像時間差をｔとすると、車輪の
スリップによる測定誤差および車輪半径変動による測定
誤差などの影響を受けない写真速度データはＬ／ｔとな
る。この写真速度データを用い、所定の補正帰還ループ
を介して、加速度計より得られる慣性速度データの速度
誤差を補正することにより、地表走行面の如何に関せ
ず、上記の車輪のスリップによる測定誤差、車輪半径変
動による測定誤差などに影響されない高精度の速度計ま
たは速度測定方法が実現される。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。
して説明する。
【００１２】図１は本発明の一実施形態を示すブロック
図である。図１に示されるように、本実施形態は、車両
の前方位置に配置されて、カメラの走査ラインが車両の
進行方向に対して直交する向きになるように取り付けら
れた第１カメラ１と、該第１カメラ１より設置間隔距離
Ｌの後方位置に配置されて、カメラの走査ラインが、第
１カメラ１と同様に、車両の進行方向に対して直交する
向きになるように取り付けられた第２カメラ２と、これ
らの第１および第２のカメラにより撮像される地表模様
の画像データ、および車両の速度データ（以下、慣性速
度データと云う）の入力を受けて、第１カメラ１と第２
カメラ２の両画像データ出力の画像マッチング（註：第
１カメラおよび第２カメラにより撮像される画像が、所
定時間後に同一画像として取得される状態を画像マッチ
ングと云う）をとり、両画像の画像時間差情報を抽出す
る画像マッチング部３と、該画像時間差情報の入力を受
けて、車両の写真速度データを演算出力する写真速度デ
ータ演算部４と、車両の加速度を測定する加速度計５
と、加速度計５の加速度データ出力の入力を受けて、前
記写真速度データを介して該加速度データを積分し、車
両の前記慣性速度データを演算出力する慣性速度データ
演算部６とを備えて構成される。
図である。図１に示されるように、本実施形態は、車両
の前方位置に配置されて、カメラの走査ラインが車両の
進行方向に対して直交する向きになるように取り付けら
れた第１カメラ１と、該第１カメラ１より設置間隔距離
Ｌの後方位置に配置されて、カメラの走査ラインが、第
１カメラ１と同様に、車両の進行方向に対して直交する
向きになるように取り付けられた第２カメラ２と、これ
らの第１および第２のカメラにより撮像される地表模様
の画像データ、および車両の速度データ（以下、慣性速
度データと云う）の入力を受けて、第１カメラ１と第２
カメラ２の両画像データ出力の画像マッチング（註：第
１カメラおよび第２カメラにより撮像される画像が、所
定時間後に同一画像として取得される状態を画像マッチ
ングと云う）をとり、両画像の画像時間差情報を抽出す
る画像マッチング部３と、該画像時間差情報の入力を受
けて、車両の写真速度データを演算出力する写真速度デ
ータ演算部４と、車両の加速度を測定する加速度計５
と、加速度計５の加速度データ出力の入力を受けて、前
記写真速度データを介して該加速度データを積分し、車
両の前記慣性速度データを演算出力する慣性速度データ
演算部６とを備えて構成される。
【００１３】また、図２は、車両７が、道路８に沿って
走行中の状態を、上方より概念的に示した鳥瞰図であ
り、車両７には、第１カメラ１と、該第１カメラ１より
設置間隔距離Ｌの後方位置に第２カメラ２が配置されて
おり、道路８には特定の地表模様９の所在が示されてい
る。図２において、車両７が速度Ｖにて走行する際に
は、第１カメラ１と第２カメラ２により撮像される地表
模様９の画像には、図３の第１カメラ１による画像(1)
１０と、第２カメラ２による画像(2) １１により示され
るように、第１カメラ１による画像(1) １０と、第２カ
メラ２による画像(2) １１との間には、ｔ＝Ｌ／Ｖの時
間差が生じる。また、これらのカメラは、その走査ライ
ンが車両走行方向に対して直交するラインカメラであ
り、該ラインカメラの１走査ごとに地表模様９が撮像さ
れて、画像データとして出力される。図４は、車両進行
に伴なうラインカメラの走査と、該ラインカメラにより
撮像される地表模様９の画像との対応関係を模式的に示
した図であり、このようなライン走査により、図２およ
び図４に示される地表模様９に対応して、第１カメラ１
からは、図５（ａ）に示されるようなライン画像(1) の
画像データが時系列信号として出力され、また第２カメ
ラ２からは、図５（ｂ）に示されるようなライン画像
(2) の画像データが時系列信号として出力される。
走行中の状態を、上方より概念的に示した鳥瞰図であ
り、車両７には、第１カメラ１と、該第１カメラ１より
設置間隔距離Ｌの後方位置に第２カメラ２が配置されて
おり、道路８には特定の地表模様９の所在が示されてい
る。図２において、車両７が速度Ｖにて走行する際に
は、第１カメラ１と第２カメラ２により撮像される地表
模様９の画像には、図３の第１カメラ１による画像(1)
１０と、第２カメラ２による画像(2) １１により示され
るように、第１カメラ１による画像(1) １０と、第２カ
メラ２による画像(2) １１との間には、ｔ＝Ｌ／Ｖの時
間差が生じる。また、これらのカメラは、その走査ライ
ンが車両走行方向に対して直交するラインカメラであ
り、該ラインカメラの１走査ごとに地表模様９が撮像さ
れて、画像データとして出力される。図４は、車両進行
に伴なうラインカメラの走査と、該ラインカメラにより
撮像される地表模様９の画像との対応関係を模式的に示
した図であり、このようなライン走査により、図２およ
び図４に示される地表模様９に対応して、第１カメラ１
からは、図５（ａ）に示されるようなライン画像(1) の
画像データが時系列信号として出力され、また第２カメ
ラ２からは、図５（ｂ）に示されるようなライン画像
(2) の画像データが時系列信号として出力される。
【００１４】図１において、第１カメラ１と第２カメラ
２より、それぞれ出力されるライン画像(1) およびライ
ン画像(2) は画像マッチング部３に入力される。画像マ
ッチング部３においては、これらの両ライン画像に対す
る減算処理が行われて差分が生成され、両ライン画像が
一致して同一画像となって該差分が零となるように、ラ
イン画像(1) に対する時間シフト操作が行われる。この
様子が図６に模式的に示される。図６（ａ）には、ライ
ン画像(1) とライン画像(2) の時間ずれが小さい状態が
示されており、図６（ｂ）には、その状態における両ラ
イン画像の差分が示されている。同様に、図６（ｃ）に
は、ライン画像(1) とライン画像(2) の時間ずれが大き
い状態が示されており、図６（ｄ）には、その状態にお
ける両ライン画像の差分が示されている。図６より明ら
かなように、両ライン画像の時間ずれが小さくなる程、
両ライン画像の差分の絶対値は小さい値となって、両ラ
イン画像は同一のライン画像に移行してゆき、該絶対値
が零となる時点において、両ライン画像は一致する。そ
の時のライン画像(1) の時間シフト量が、前述の撮像時
間差ｔである。この撮像時間差ｔは、写真速度データ演
算部４に入力されて、車両に設置される設置間隔距離Ｌ
と撮像時間差ｔとの除算処理が行われ、Ｌ／ｔより写真
速度データが算出されて、慣性速度データ演算部６に伝
達される。
２より、それぞれ出力されるライン画像(1) およびライ
ン画像(2) は画像マッチング部３に入力される。画像マ
ッチング部３においては、これらの両ライン画像に対す
る減算処理が行われて差分が生成され、両ライン画像が
一致して同一画像となって該差分が零となるように、ラ
イン画像(1) に対する時間シフト操作が行われる。この
様子が図６に模式的に示される。図６（ａ）には、ライ
ン画像(1) とライン画像(2) の時間ずれが小さい状態が
示されており、図６（ｂ）には、その状態における両ラ
イン画像の差分が示されている。同様に、図６（ｃ）に
は、ライン画像(1) とライン画像(2) の時間ずれが大き
い状態が示されており、図６（ｄ）には、その状態にお
ける両ライン画像の差分が示されている。図６より明ら
かなように、両ライン画像の時間ずれが小さくなる程、
両ライン画像の差分の絶対値は小さい値となって、両ラ
イン画像は同一のライン画像に移行してゆき、該絶対値
が零となる時点において、両ライン画像は一致する。そ
の時のライン画像(1) の時間シフト量が、前述の撮像時
間差ｔである。この撮像時間差ｔは、写真速度データ演
算部４に入力されて、車両に設置される設置間隔距離Ｌ
と撮像時間差ｔとの除算処理が行われ、Ｌ／ｔより写真
速度データが算出されて、慣性速度データ演算部６に伝
達される。
【００１５】一方において、加速度計５により測定され
る車両の加速度データａも、慣性速度データ演算部６に
入力される。慣性速度データ演算部６は、図７に示され
るように、加速度データａおよび前記写真速度データの
入力に対応して、減算器１２および１７と、積分器１３
および１５と、乗算器１４と、スイッチ１６とを含む帰
還ループにより構成されており、加速度データａは減算
器１２に入力され、写真速度データは減算器１７に入力
される。減算器１２に対しては、スイッチ１６が閉路さ
れている時には、減算器１７による慣性速度データと写
真速度データとの差分が、乗算器１４および積分器１５
により形成される帰還回路を介して当該減算器１２に負
帰還されており、減算器１２における加速度データａと
帰還信号との差分は、積分器１３において積分され、慣
性速度データとして出力される。
る車両の加速度データａも、慣性速度データ演算部６に
入力される。慣性速度データ演算部６は、図７に示され
るように、加速度データａおよび前記写真速度データの
入力に対応して、減算器１２および１７と、積分器１３
および１５と、乗算器１４と、スイッチ１６とを含む帰
還ループにより構成されており、加速度データａは減算
器１２に入力され、写真速度データは減算器１７に入力
される。減算器１２に対しては、スイッチ１６が閉路さ
れている時には、減算器１７による慣性速度データと写
真速度データとの差分が、乗算器１４および積分器１５
により形成される帰還回路を介して当該減算器１２に負
帰還されており、減算器１２における加速度データａと
帰還信号との差分は、積分器１３において積分され、慣
性速度データとして出力される。
【００１６】このような負帰還作用により、慣性速度デ
ータの値は、次第に写真速度データの値に近づいてゆ
き、該帰還ループの安定状態においては、積分器１３よ
り積分出力される慣性速度データの値は、写真速度デー
タの値に極めて近接した値となり、大きな速度誤差を生
じることはない。なお、帰還回路として、図７に示され
るように、乗算器１４に対して積分器１５を付加してい
るのは、加速度計５におけるバイアス誤差による速度誤
差を削減することを意図していることによる。勿論、加
速度計５にバイアス誤差が存在しない場合には、その必
要はないが、加速度計５にバイアス誤差が存在し、帰還
回路に乗算器１４のみが使用されている場合には、この
帰還ループは、加速度データａの入力に対して低域フィ
ルタとして機能しており、該帰還ループを介して積分器
１３より出力される慣性速度データには、加速度計５の
バイアス誤差に比例した速度誤差が生じる状態となる、
これに対して、帰還回路の乗算器１４に積分器１５を付
加する場合には、帰還ループが安定した状態において、
積分器１５に対する入力が零となり、即ち慣性速度デー
タと写真速度データとの差分が零となって、積分器１５
の積分出力は加速度バイアスの値に等しい状態となる。
従って、慣性速度データ演算部６より出力される慣性速
度データは写真速度データと同じ精度を持ち、極めて高
精度の慣性速度データとして出力される。しかも撮像時
間差ｔのずれ方向が慣性速度により予め分るために、画
像マッチング動作の実施が極めて容易となる。
ータの値は、次第に写真速度データの値に近づいてゆ
き、該帰還ループの安定状態においては、積分器１３よ
り積分出力される慣性速度データの値は、写真速度デー
タの値に極めて近接した値となり、大きな速度誤差を生
じることはない。なお、帰還回路として、図７に示され
るように、乗算器１４に対して積分器１５を付加してい
るのは、加速度計５におけるバイアス誤差による速度誤
差を削減することを意図していることによる。勿論、加
速度計５にバイアス誤差が存在しない場合には、その必
要はないが、加速度計５にバイアス誤差が存在し、帰還
回路に乗算器１４のみが使用されている場合には、この
帰還ループは、加速度データａの入力に対して低域フィ
ルタとして機能しており、該帰還ループを介して積分器
１３より出力される慣性速度データには、加速度計５の
バイアス誤差に比例した速度誤差が生じる状態となる、
これに対して、帰還回路の乗算器１４に積分器１５を付
加する場合には、帰還ループが安定した状態において、
積分器１５に対する入力が零となり、即ち慣性速度デー
タと写真速度データとの差分が零となって、積分器１５
の積分出力は加速度バイアスの値に等しい状態となる。
従って、慣性速度データ演算部６より出力される慣性速
度データは写真速度データと同じ精度を持ち、極めて高
精度の慣性速度データとして出力される。しかも撮像時
間差ｔのずれ方向が慣性速度により予め分るために、画
像マッチング動作の実施が極めて容易となる。
【００１７】この慣性速度データは、図１に示されるよ
うに、画像マッチング部３に入力されるが、これは画像
マッチング部３において、第１カメラ１と第２カメラ２
のライン画像(1) およびライン画像(2) の入力を受け
て、画像マッチングを行う際に該マッチング画像を見失
うという事態を回避するためである。次に、この点につ
いて説明する。前記撮像時間差ｔの値は、急激に変化す
ることがないので、画像マッチング操作ごとに、撮像時
間差ｔの値を僅かに前後させるだけで画像マッチング操
作を行うことが可能であり、画像マッチングする際にラ
イン画像を見失うようなことはない。このような操作を
トラッキングと云う。しかしながら、地表模様９の状態
によっては、撮像時間差ｔの値を特定することができな
い場合もあり、また車両が横滑りを起したりバンウンド
したりする場合などには、このライン画像を見失う場合
も生じる。このようにライン画像を一旦見失うと、撮像
時間差ｔの値を０から順送りに変化させて、画像マッチ
ングがとれる点を捜索することが必要となる。このこと
をサーチと云う。一旦サーチによる動作状態に入ると、
前述のトラッキング状態に至るまでの間は、車両の速度
データを出力することができないという事態となる。し
かしながら、前述のように慣性速度データ演算部６より
出力される高精度の慣性速度データの入力を受けること
により、撮像時間差ｔを求めるサーチ時においては、極
めて狭い範囲内の時間帯のみを対象としてサーチするの
みでよいため、速かにトラッキング状態に入ることがで
き、これにより、車両の慣性速度データを遅滞なく出力
することができる。更に、サーチ時においては、スイッ
チ１６を開路することにより、仮に写真速度データが無
効となっても、慣性速度データは、積分器１３の積分出
力として出力することができる。
うに、画像マッチング部３に入力されるが、これは画像
マッチング部３において、第１カメラ１と第２カメラ２
のライン画像(1) およびライン画像(2) の入力を受け
て、画像マッチングを行う際に該マッチング画像を見失
うという事態を回避するためである。次に、この点につ
いて説明する。前記撮像時間差ｔの値は、急激に変化す
ることがないので、画像マッチング操作ごとに、撮像時
間差ｔの値を僅かに前後させるだけで画像マッチング操
作を行うことが可能であり、画像マッチングする際にラ
イン画像を見失うようなことはない。このような操作を
トラッキングと云う。しかしながら、地表模様９の状態
によっては、撮像時間差ｔの値を特定することができな
い場合もあり、また車両が横滑りを起したりバンウンド
したりする場合などには、このライン画像を見失う場合
も生じる。このようにライン画像を一旦見失うと、撮像
時間差ｔの値を０から順送りに変化させて、画像マッチ
ングがとれる点を捜索することが必要となる。このこと
をサーチと云う。一旦サーチによる動作状態に入ると、
前述のトラッキング状態に至るまでの間は、車両の速度
データを出力することができないという事態となる。し
かしながら、前述のように慣性速度データ演算部６より
出力される高精度の慣性速度データの入力を受けること
により、撮像時間差ｔを求めるサーチ時においては、極
めて狭い範囲内の時間帯のみを対象としてサーチするの
みでよいため、速かにトラッキング状態に入ることがで
き、これにより、車両の慣性速度データを遅滞なく出力
することができる。更に、サーチ時においては、スイッ
チ１６を開路することにより、仮に写真速度データが無
効となっても、慣性速度データは、積分器１３の積分出
力として出力することができる。
【００１８】なお、本発明において、車両前後方向に沿
って設置される加速度計を用いる場合に、車両が坂道を
走行する際には、地球重力加速度成分が加速度計に混入
するが、この対策としては、車両のピッチ角を測定する
レートセンサなどの手段を備えて、前記地球重力加速度
成分の混入を補正するようにしてもよい。或はまた、ス
トラップダウン型の慣性装置を使用することにより、水
平面上の加速度に変換して、本発明を適用するようにし
てもよい。
って設置される加速度計を用いる場合に、車両が坂道を
走行する際には、地球重力加速度成分が加速度計に混入
するが、この対策としては、車両のピッチ角を測定する
レートセンサなどの手段を備えて、前記地球重力加速度
成分の混入を補正するようにしてもよい。或はまた、ス
トラップダウン型の慣性装置を使用することにより、水
平面上の加速度に変換して、本発明を適用するようにし
てもよい。
【００１９】また、上記の説明においては、画像撮像手
段として、ラインカメラを使用する場合について説明を
行っているが、本発明は、これに限定されるものではな
く、通常の２次元カメラを用いることによっても、本発
明が有効に適用できることは云うまでもない。
段として、ラインカメラを使用する場合について説明を
行っているが、本発明は、これに限定されるものではな
く、通常の２次元カメラを用いることによっても、本発
明が有効に適用できることは云うまでもない。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、カメラ
の走査ラインが車両の進行方向に対して直交する向きに
取り付けられ、所定の前後関係位置に所定間隔にて配置
された二つのカメラにより特定の地表模様を撮像し、該
地表模様の画像データの画像マッチングをとることによ
り両画像の画像時間差を算出し、該画像時間差と両カメ
ラの設置間隔とを参照して写真速度データを算出して、
加速度計により得られる慣性速度データを、該写真速度
データを介して補正することにより、車輪のスリップお
よび車輪半径変動等に起因する速度測定誤差を除去する
とともに、速度計自体の小型化を図り、且つ路面状態に
より速度測定に影響されることのない速度計および速度
測定方法を実現することができるという効果がある。
の走査ラインが車両の進行方向に対して直交する向きに
取り付けられ、所定の前後関係位置に所定間隔にて配置
された二つのカメラにより特定の地表模様を撮像し、該
地表模様の画像データの画像マッチングをとることによ
り両画像の画像時間差を算出し、該画像時間差と両カメ
ラの設置間隔とを参照して写真速度データを算出して、
加速度計により得られる慣性速度データを、該写真速度
データを介して補正することにより、車輪のスリップお
よび車輪半径変動等に起因する速度測定誤差を除去する
とともに、速度計自体の小型化を図り、且つ路面状態に
より速度測定に影響されることのない速度計および速度
測定方法を実現することができるという効果がある。
【図１】本発明の一実施形態例を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】車両が、道路に沿って走行中の状態を概念的に
示した鳥瞰図である。
示した鳥瞰図である。
【図３】第１カメラと第２カメラによる画像(1) と画像
(2) の時間的相対位置関係を示す図である。
(2) の時間的相対位置関係を示す図である。
【図４】地表模様に対するカメラの走査ラインの関係を
示す図である。
示す図である。
【図５】第１カメラと第２カメラによるライン画像(1)
、ライン画像(2) の時系列信号を示す図である。
、ライン画像(2) の時系列信号を示す図である。
【図６】ライン画像(1) とライン画像(2) の差分の状況
を示す図である。
を示す図である。
【図７】慣性速度データ演算部の帰還ループを示すブロ
ック図である。
ック図である。
１ 第１カメラ ２ 第２カメラ ３ 画像マッチング部 ４ 写真速度データ演算部 ５ 加速度計 ６ 慣性速度データ演算部 ７ 車両 ８ 道路 ９ 地表模様 １０ 画像(1) １１ 画像(2) １２、１７ 減算器 １３、１５ 積分器 １４ 乗算器 １６ スイッチ
Claims (10)
- 【請求項１】 車両の前後方向に沿って所定の設置間隔
距離にて該車両に設置され、共に地表面上の地表模様を
撮像するように機能する第１および第２の画像撮像手段
と、 前記車両の前後方向に入力軸を有し、該車両の加速度を
測定する加速度測定手段と、 前記第１および第２の画像撮像手段により個別に撮像さ
れる前記地表模様の画像データ、および前記加速度測定
手段により測定される加速度データの入力を受けて、前
記地表模様の画像データの撮像時間差と前記第１および
第２の画像撮像手段の設置間隔距離とを参照して、前記
加速度データを介して得られる慣性速度データに介在す
る慣性速度誤差を補正し、前記車両の走行時における慣
性速度データとして演算出力する速度演算手段と、 を備えて構成されることを特徴とする速度計。 - 【請求項２】 前記速度演算手段が、前記第１および第
２の画像撮像手段により撮像される前記地表模様の二つ
の画像信号と前記慣性速度データの入力を受けて、該地
表模様の二つの画像が同一画像となるまでの撮像時間差
を抽出する画像マッチング手段を含むことを特徴とする
請求項１記載の速度計。 - 【請求項３】 前記速度演算手段が、前記画像マッチン
グ手段により抽出される撮像時間差の入力を受けて、該
撮像時間差と前記第１および第２の画像撮像手段の設置
間隔距離とを参照して、車両の写真速度データを算出す
る写真速度データ演算手段を含むことを特徴とする請求
項２記載の速度計。 - 【請求項４】 前記速度演算手段が、前記加速度測定手
段により測定される加速度と、前記写真速度データ演算
手段より出力される写真速度データとを参照して、前記
慣性速度データを算出する慣性速度データ演算手段を含
むことを特徴とする請求項３記載の速度計。 - 【請求項５】 前記慣性速度データ演算手段が、前記加
速度測定手段より入力される加速度データより、所定の
帰還信号を減算処理して出力する第１の減算手段と、 前記第１の減算手段の減算出力を積分処理して出力する
積分演算手段と、 前記積分演算手段の積分出力より、前記写真速度データ
を減算処理して出力する第２の減算手段と、 前記第２の減算手段の減算出力に対応する信号伝達線路
を開閉制御するスイッチ手段と、 前記スイッチ手段が閉路されている時に、該閉路を介し
て入力される前記第２の減算手段の減算出力を受けて、
該減算出力に所定定数を乗算し前記帰還信号として前記
第１の減算器に出力する乗算手段と、 を備え、前記積分演算手段の積分出力を、車両の慣性速
度データとして出力することを特徴とする請求項４記載
の速度計。 - 【請求項６】 前記慣性速度データ演算手段が、前記加
速度測定手段より入力される加速度データより、所定の
第１および第２の帰還信号をそれぞれ減算処理して出力
する第１の減算手段と、 前記第１の減算手段の減算出力を積分処理して出力する
第１の積分演算手段と、 前記第１の積分演算手段の積分出力より、前記写真速度
データを減算処理して出力する第２の減算手段と、 前記第２の減算手段の減算出力に対応する信号伝達線路
を開閉制御するスイッチ手段と、 前記スイッチ手段が閉路されている時に、該閉路を介し
て入力される前記第２の減算手段の減算出力を受けて、
該減算出力に所定定数を乗算し、前記第１の帰還信号と
して前記第１の減算手段に出力する乗算手段と、 前記スイッチ手段が閉路されている時に、該閉路を介し
て入力される前記第２の減算手段の減算出力を受けて、
該減算出力を積分処理し、前記第２の帰還信号として前
記第１の減算手段に出力する第２の積分演算手段と、 を備え、前記第１の積分演算手段の積分出力を、車両の
慣性速度データとして出力することを特徴とする請求項
４記載の速度計。 - 【請求項７】 前記第１および第２の画像撮像手段が、
前記車両の前後方向に直交するライン走査線を介して、
前記地表模様の画像データを撮像するように機能するラ
イン走査カメラにより構成されることを特徴とする請求
項１乃至６の何れか一つに記載の速度計。 - 【請求項８】 前記加速度測定手段が、一般に使用され
ている車両用の加速度計により構成されることを特徴と
する請求項１乃至７の何れか一つに記載の速度計。 - 【請求項９】 前記加速度測定手段が、ストラップダウ
ン型慣性装置により構成されることを特徴とする請求項
１乃至７の何れか一つに記載の速度計。 - 【請求項１０】 地表面上を走行する車両の速度測定方
法において、車両走行時に、該車両の前後方向に沿って
所定の設置間隔距離にて該車両に設置される第１および
第２の画像撮像手段により、走行地表面上の地表模様を
撮像する第１のステップと、 車両走行方向の加速度データを積分して出力するととも
に、当該積分出力と前記第１および第２の撮像手段の設
置間隔距離とを参照して、該第１および第２の画像撮像
手段により、それぞれ個別に撮像される前記地表模様の
画像データが、同一画像となる時点に至るまでの撮像時
間差を予測する第２のステップと、 前記第１および第２の撮像手段の設置間隔距離と前記第
２のステップにおいて予測される撮像時間差とを参照し
て、該撮像時間差の前後において限定された時間範囲内
に存在する画像データのみを用いて、車両の写真速度デ
ータを算出して出力する第３のステップと、 車両走行方向の前記加速度データの積分出力と前記写真
速度データとの差分に相当する慣性速度誤差を、所定の
帰還回路を介して、前記加速度データ入力に対し負帰還
することにより前記積分出力に対する補正を行うととも
に、当該積分出力を慣性速度データ信号として補正出力
する第４のステップと、 を有することを特徴とする速度測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10270985A JP2000097968A (ja) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | 速度計および速度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10270985A JP2000097968A (ja) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | 速度計および速度測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000097968A true JP2000097968A (ja) | 2000-04-07 |
Family
ID=17493796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10270985A Withdrawn JP2000097968A (ja) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | 速度計および速度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000097968A (ja) |
Cited By (16)
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-
1998
- 1998-09-25 JP JP10270985A patent/JP2000097968A/ja not_active Withdrawn
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