[发明专利]路面状态判断方法及路面状态判断装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种对车辆所行驶的路面的状态进行判断的方法及其装置，特别涉及一种仅使用行驶中的轮胎振动的时间序列波形数据来判断路面状态的方法。

背景技术

以往，作为检测行驶中的轮胎振动来估计路面状态的方法，提出了以下方法：将检测出的轮胎振动的时间序列波形分割为踏入前区域—接地面区域—蹬出后区域或者踏入前区域―踏入区域―接地面区域―蹬出区域―蹬出后区域等多个区域，从上述各区域中提取例如如踏入前区域和接地面区域中的低频带的振动成分和高频带的振动成分那样的当路面状态不同时振动水平变化大的频带的振动水平以及振动水平不取决于路面状态的频带的振动水平，根据这些振动水平之比来估计车辆所行驶路面的状态(例如参照专利文献1)。

专利文献1：WO 2006/135090A1

发明内容

发明要解决的问题

然而，在上述以往的方法中，需要以轮胎振动的时间序列波形中出现的蹬出位置等峰值位置为基准来决定特定时间位置的起点，使用车轮速度来决定各区域的时间宽度，因此不能说区域宽度的设定精度充分。

另外，在轮胎尺寸不同的轮胎中，接地长度发生变化，因此需要针对每个轮胎尺寸来重新设定区域宽度。

本发明是鉴于以往的问题点而完成的，目的在于，不进行峰值位置的检测、车轮速度的测量就分割轮胎振动的时间序列波形来判断路面状态，并且在路面状态的判断中附加对于轮胎尺寸变更的鲁棒性。

用于解决问题的方案

本申请的第一发明是一种对行驶中的轮胎的振动进行检测来判断轮胎所接触的路面的状态的方法，其特征在于，具备以下步骤：检测行驶中的轮胎的振动；从检测出的上述轮胎的振动中按预先设定的时间宽度提取轮胎的振动的时间序列波形；基于上述时间序列波形来计算特征矢量；针对多个预先针对每个路面状态构成的隐马尔可夫模型分别计算上述特征矢量的似然度；以及将针对多个上述隐马尔可夫模型的每个隐马尔可夫模型计算出的似然度进行比较，将与似然度最大的隐马尔可夫模型对应的路面状态判断为该轮胎所行驶路面的路面状态，其中，上述特征矢量为特定频带的振动水平或者上述振动水平的函数，上述隐马尔可夫模型至少具有四种状态。

此外，“四种状态”是指除了“开始和结束”这两种状态以外，还具有“踏入前”、“踏入”、“蹬出前”、“蹬出”、“蹬出后”这五种状态中的两种状态。

这样，由于将隐马尔可夫模型(以下称为HMM)应用于轮胎振动的时间序列波形，因此不进行峰值位置的检测、车轮速度的测量而能够将轮胎振动的波形分割为具有特征的多个状态，并且使用各状态下的特征矢量的输出概率和状态转移概率来计算似然度，根据计算出的似然度来判断路面状态，因此能够大幅提高路面状态的判断精度。

另外，通过应用HMM能够与接地长度无关地判断路面状态，因此能够在路面状态的判断中附加对于轮胎尺寸变更的鲁棒性。

第二发明是第一发明所记载的路面状态判断方法，其特征在于，上述特征矢量为以下各项中的任一项或者多项或者全部：对上述时间序列波形进行傅立叶变换时的特定频带的振动水平；使上述时间序列波形通过带通滤波器而得到的特定频带的振动水平；上述特定频带的振动水平的时变方差；以及上述时间序列波形的频率倒谱系数。

由路面状态引起的轮胎振动的不同也表现在轮胎振动的时间序列波形本身中，但是，在本发明中，使用依赖于频率的值作为特征矢量，从而容易出现似然度的差，因此能够进一步提高路面状态的判断精度。

第三发明是第一或者第二发明所记载的路面状态判断方法，其特征在于，每个路面状态的上述隐马尔可夫模型包括七种状态(“开始和结束”这两种状态、“踏入前”、“踏入”、“蹬出前”、“蹬出”、“蹬出后”这五种状态)。

这样，通过将轮胎振动的时间序列波形设为具有七种状态的HMM，使各状态之间的特征矢量的输出概率分布的差更清楚，因此能够进一步提高路面状态的判断精度。

第四发明是第一至第三发明中的任一项所记载的路面状态判断方法，其特征在于，每个路面状态的上述隐马尔可夫模型具有路面外隐马尔可夫模型和路面内隐马尔可夫模型，该路面外隐马尔可夫模型由接地面以外的振动波形且振动水平小于预先设定的背景水平的振动波形构成，该路面内隐马尔可夫模型由接地面或者接地面前后的振动波形且振动水平为预先设定的背景水平以上的振动波形构成，在上述路面内隐马尔可夫模型之前和/或之后设置上述路面外隐马尔可夫模型。