路面纵断面推断装置、路面纵断面推断系统、路面纵断面推断方法以及路面纵断面推断程序制造方法及图纸

提供一种路面纵断面推断装置等，与路面纵断面的推断一起确定仿真模型中包含的多个参数。路面纵断面推断装置(10)具备：获取部(11)，获取表示在路面上行驶的车辆(30)的运动的物理量；预测部(12)，基于包含多个参数(P)的仿真模型(M1)来预测车辆(30)的状态变量的时间演化；计算部(13)，基于观测模型(M2)，根据由预测部(12)预测出的状态变量来计算物理量的观测值；更新部(14)，通过数据同化来更新状态变量；推断部(15)，在第一条件以及第二条件下分别推断路面的纵断面；以及确定部(16)，确定多个参数，以使评价函数的绝对值变小，所述评价函数评价在第一条件下推断出的路面的纵断面与在第二条件下推断出的路面的纵断面之差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】路面纵断面推断装置、路面纵断面推断系统、路面纵断面推断方法以及路面纵断面推断程序
本专利技术涉及一种路面纵断面推断装置、路面纵断面推断系统、路面纵断面推断方法以及路面纵断面推断程序。
技术介绍
以往，为了评价路面的纵剖面形状(以下，称为路面的纵断面。)，有时测定路面的凹凸，计算例如IRI(InternationalRoughnessIndex：国际粗糙度指数)等指数。与路面纵断面相关的信息有时用于判断是否需要进行路面的修补，或者评价在车辆行驶的情况下的舒适性。在下述专利文献1中记载了一种路面评价装置，该路面评价装置同步地记录车辆的俯仰角速度以及GPS信息，使用角速度响应和传递函数来推断加速度响应，使用推断出的加速度响应和相关函数来推断国际粗糙度指数。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第6132304号
技术实现思路
路面纵断面有时使用四分之一车模型、半车模型等仿真模型(模拟模型)来推断。在此，仿真模型包含表示车辆的惯性力矩的参数、表示减震器的衰减系数的参数等多个参数。以往，仿真模型中包含的多个参数是对车辆进行实际测量，或根据越过已知形状的隆起时的响应来推断的。然而，例如在无法简单地实际测量车辆的惯性力矩等而使用越过已知形状的隆起时的响应的情况下，有时难以使车辆速度等实验条件恒定，或者响应与实际行驶时不同，从而产生比较大的推断误差。因此，本专利技术提供一种路面纵断面推断装置、路面纵断面推断系统、路面纵断面推断方法以及路面纵断面推断程序，其与路面纵断面的推断一起确定仿真模型中包含的多个参数。本专利技术的一个方式所涉及的路面纵断面推断装置具备：获取部，获取表示在路面上行驶的车辆的运动的物理量；预测部，基于包含多个参数的仿真模型来预测状态变量的时间演化，所述状态变量包含表示车辆行驶的路面的凹凸的变量以及表示物理量的变量；计算部，基于观测模型，根据由预测部预测出的状态变量来计算物理量的观测值；更新部，通过由获取部获取的物理量与由计算部计算出的物理量的数据同化，来更新状态变量；推断部，基于状态变量中包含的表示路面的凹凸的变量，在第一条件以及第二条件下分别推断路面的纵断面；以及确定部，确定多个参数，以使评价函数的绝对值变小，所述评价函数评价在第一条件下推断出的路面的纵断面与在第二条件下推断出的路面的纵断面之差。根据该方式，在第一条件和第二条件下推断路面的纵断面，以在两个条件下推断出的路面的纵断面之差变小的方式确定仿真模型中包含的多个参数，由此能够与路面纵断面的推断一起确定仿真模型中包含的多个参数。也可以是，在上述方式中，更新部基于由获取部获取的物理量与由计算部计算出的物理量之差，来更新在仿真模型中对状态变量施加的噪声的方差协方差矩阵以及在观测模型中对物理量的观测值施加的噪声的方差协方差矩阵。根据该方式，通过动态地更新在仿真模型中对状态变量施加的噪声的方差协方差矩阵和在观测模型中对物理量的观测值施加的噪声的方差协方差矩阵，能够除去方差协方差矩阵对初始值的依赖性，稳定地推断路面的纵断面。也可以是，在上述方式中，仿真模型是车辆的半车模型，在第一条件下推断出的路面的纵断面是基于表示半车模型的前轮胎的垂直方向的位移及速度的变量而推断出的路面的纵断面，在第二条件下推断出的路面的纵断面是基于表示半车模型的后轮胎的垂直方向的位移及速度的变量而推断出的路面的纵断面，评价函数包括根据表示前轮胎的垂直方向的位移及速度的变量计算出的第一函数与根据表示后轮胎的垂直方向的位移及速度的变量计算出的第二函数之差。根据该方式，根据基于表示前轮胎的垂直方向的位移及速度的变量而推断的路面的纵断面与基于表示后轮胎的垂直方向的位移及速度的变量而推断的路面的纵断面应该一致这一要求，能够确定仿真模型中包含的多个参数。也可以是，在上述方式中，第一函数是根据表示前轮胎的垂直方向的位移及速度的变量计算出的路面的纵断面的功率谱密度，第二函数是根据表示后轮胎的垂直方向的位移及速度的变量计算出的路面的纵断面的功率谱密度。根据该方式，通过比较功率谱密度，即使不对根据表示前轮胎的垂直方向的位移及速度的变量计算出的路面的纵断面与根据表示后轮胎的垂直方向的位移及速度的变量计算出的路面的纵断面偏离轴距长度的量而推断的情况进行修正，也能够确定仿真模型中包含的多个参数。也可以是，在上述方式中，确定部进行将使用多个参数的候选值计算出的功率谱密度的对数作为从属变量、将频率的对数作为独立变量的回归分析，基于回归分析的确定系数与阈值的比较，确定是否采用候选值。根据该方式，虽然使用多个参数的候选值计算出的评价函数的绝对值较小，但能够排除偏离真值的情况，更准确地确定多个参数。也可以是，在上述方式中，第一函数是表示在规定时刻的前轮胎的垂直方向的位移的变量的值，第二函数是表示在将从前轮胎到后轮胎的距离除以在规定时刻的车辆的速度而得的值与规定时刻相加而得的时刻的后轮胎的垂直方向的位移的变量的值。根据该方式，能够对表示前轮胎的垂直方向的位移的变量和表示后轮胎的垂直方向的位移的变量偏离轴距长度的量而推断的情况进行修正，从而确定仿真模型中包含的多个参数。也可以是，在上述方式中，在第一条件下推断出的路面的纵断面是在车辆以第一速度在规定的道路上行驶的情况下由推断部推断出的路面的纵断面，在第二条件下推断出的路面的纵断面是在车辆以与第一速度不同的第二速度在规定的道路上行驶的情况下由推断部推断出的路面的纵断面。根据该方式，根据在以第一速度在规定的道路上行驶的情况下推断的路面的纵断面与在以第二速度在规定的道路上行驶的情况下推断的路面的纵断面应该一致这一要求，能够确定仿真模型中包含的多个参数。也可以是，在上述方式中，评价函数是评价在第一条件下推断出的路面的纵断面的国际粗糙度指数与在第二条件下推断出的路面的纵断面的国际粗糙度指数之差的函数。根据该方式，基于在第一条件和第二条件下推断出的路面的纵断面来计算国际粗糙度指数，以在两个条件下推断出的国际粗糙度指数之差变小的方式确定仿真模型中包含的多个参数，由此能够与路面纵断面的推断一起确定仿真模型中包含的多个参数。也可以是，在上述方式中，确定部使用遗传算法来确定多个参数。根据该方式，即使在多个参数的数量增加而难以进行全部搜索的情况下，也能够高效地确定适当的参数。也可以是，在上述方式中，仿真模型是通过状态变量的线性变换和高斯噪声来表示状态变量的时间演化的模型，观测模型是通过状态变量的线性变换和高斯噪声来计算物理量的观测值的模型，更新部以使状态变量的平方误差最小化的方式更新状态变量。根据该方式，通过包含线性变换和高斯噪声的仿真模型来表示状态变量的时间演化，通过包含线性变换和高斯噪声的观测模型来表示观测，由此能够通过负荷比较轻的运算来推断路面纵断面。本专利技术的其他方式所涉及的路面纵断面推断系统具备：车辆，在路面上行驶；测定部，测定表示车辆的运动的物理量；以及路面纵断面推断装置，推断车辆行驶的路面的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种路面纵断面推断装置，具备：/n获取部，获取表示在路面上行驶的车辆的运动的物理量；/n预测部，基于包含多个参数的仿真模型来预测状态变量的时间演化，所述状态变量包含表示所述车辆行驶的路面的凹凸的变量以及表示所述物理量的变量；/n计算部，基于观测模型，根据由所述预测部预测出的所述状态变量来计算所述物理量的观测值；/n更新部，通过由所述获取部获取的所述物理量与由所述计算部计算出的所述物理量的数据同化，来更新所述状态变量；/n推断部，基于所述状态变量中包含的表示所述路面的凹凸的变量，在第一条件以及第二条件下分别推断所述路面的纵断面；以及/n确定部，确定所述多个参数，以使评价函数的绝对值变小，所述评价函数评价在所述第一条件下推断出的所述路面的纵断面与在所述第二条件下推断出的所述路面的纵断面之差。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181113 JP 2018-2130881.一种路面纵断面推断装置，具备：
获取部，获取表示在路面上行驶的车辆的运动的物理量；
预测部，基于包含多个参数的仿真模型来预测状态变量的时间演化，所述状态变量包含表示所述车辆行驶的路面的凹凸的变量以及表示所述物理量的变量；
计算部，基于观测模型，根据由所述预测部预测出的所述状态变量来计算所述物理量的观测值；
更新部，通过由所述获取部获取的所述物理量与由所述计算部计算出的所述物理量的数据同化，来更新所述状态变量；
推断部，基于所述状态变量中包含的表示所述路面的凹凸的变量，在第一条件以及第二条件下分别推断所述路面的纵断面；以及
确定部，确定所述多个参数，以使评价函数的绝对值变小，所述评价函数评价在所述第一条件下推断出的所述路面的纵断面与在所述第二条件下推断出的所述路面的纵断面之差。


2.根据权利要求1所述的路面纵断面推断装置，其中，
所述更新部基于由所述获取部获取的所述物理量与由所述计算部计算出的所述物理量之差，来更新在所述仿真模型中对所述状态变量施加的噪声的方差协方差矩阵以及在所述观测模型中对所述物理量的观测值施加的噪声的方差协方差矩阵。


3.根据权利要求1或2所述的路面纵断面推断装置，其中，
所述仿真模型是所述车辆的半车模型，
在所述第一条件下推断出的所述路面的纵断面是基于表示所述半车模型的前轮胎的垂直方向的位移及速度的变量而推断出的所述路面的纵断面，
在所述第二条件下推断出的所述路面的纵断面是基于表示所述半车模型的后轮胎的垂直方向的位移及速度的变量而推断出的所述路面的纵断面，
所述评价函数包括根据表示所述前轮胎的垂直方向的位移及速度的变量计算出的第一函数与根据表示所述后轮胎的垂直方向的位移及速度的变量计算出的第二函数之差。


4.根据权利要求3所述的路面纵断面推断装置，其中，
所述第一函数是根据表示所述前轮胎的垂直方向的位移及速度的变量计算出的所述路面的纵断面的功率谱密度，
所述第二函数是根据表示所述后轮胎的垂直方向的位移及速度的变量计算出的所述路面的纵断面的功率谱密度。


5.根据权利要求4所述的路面纵断面推断装置，其中，
所述确定部进行将使用所述多个参数的候选值计算出的所述功率谱密度的对数作为从属变量、将频率的对数作为独立变量的回归分析，基于所述回归分析的确定系数与阈值的比较，确定是否采用所述候选值。


6.根据权利要求3所述的路面纵断面推断装置，其中，
所述第一函数是表示在规定时刻的所述前轮胎的垂直方向的位移的变量的值，
所述第二函数是表示在将从所述前轮胎到所述后轮胎的距离除以所述在规定时刻的所述车辆的速度而得的值与所述规定时刻相加而得的时刻的所述后轮胎的垂直方向的位移的变量的值。


7.根据权利要求1至3中任一项所述的路面纵断面推断装置，其中，
在所述第一条件下推断出的所述路面的纵断面是在所述车辆以第一速度在规定的道路上行驶的情况下由所述推断部推断出的所述路面的纵断面，
在所述第二条件下推断出的所述路面的纵断面是在所述车辆以与所述第一速度不同的第二速度在所述规定的道路上行驶的情况下由所述推断部推断出的所述路面的纵断面。


8.根据权利要求7所述的路面纵断面推断装置，其中，
所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：长山智则，薛凯，赵博宇，
申请(专利权)人：国立大学法人东京大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP