CN101221784A - 存储介质的伺服帧速度计算的方法和装置 - Google Patents

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CN101221784A CNA2007101478932A CN200710147893A CN101221784A CN 101221784 A CN101221784 A CN 101221784A CN A2007101478932 A CNA2007101478932 A CN A2007101478932A CN 200710147893 A CN200710147893 A CN 200710147893A CN 101221784 A CN101221784 A CN 101221784A
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Abstract

速度计算器执行存储介质(具体地说，带和盘)的伺服帧速度的高阶计算。所述速度计算器采用伺服帧索引模块，所述模块用于根据一阶当前伺服帧速度信号来生成一阶在先伺服帧速度信号，所述一阶在先伺服帧速度信号指示包括一阶在先伺服帧误差项的在先伺服帧速度的一阶计算，所述一阶当前伺服帧速度信号指示包括一阶当前伺服帧误差项的当前伺服帧速度的一阶计算。所述速度计算器还采用速度估算模块，所述模块用于根据所述一阶在先伺服帧速度信号和所述一阶当前伺服帧速度信号来生成更高阶的当前伺服帧速度信号，该信号指示包括更高阶当前伺服帧误差项的所述当前伺服帧速度的二阶或更高阶的速度计算。

Description

存储介质的伺服帧速度计算的方法和装置
技术领域
本发明一般地涉及在任意类型的存储介质(例如带或盘)上记录的控制信息，具体地说，本发明涉及使用控制信息执行存储介质的速度计算。
背景技术
图1和图2分别示出了带存储介质10和带存储盒20。带存储介质10包含在适于与带驱动器(未示出)连接的带存储盒20的外壳21中。
具体地说，带盒20包括外壳21与滑门22。将带盒20插入带驱动器(未示出)时滑门22滑开。在不使用带盒20时，滑门22通常关闭，以便碎片和污物不会进入带盒20并降低带存储介质10的性能。带盒20滑入带驱动器的方向示为方向25。带盒20还包含盒存储器24，后者位于印刷电路板23上。盒存储器24优选地呈45°角，以便允许带驱动器和自动化的存储库(未示出)的检出器存取盒存储器24的内容。
带存储介质10包括带盘11，在带盒20未插入带驱动器时，制动按钮12防止带盘11旋转。当将带盒20插入带驱动器时，带驱动器释放制动按钮12，其然后允许带盘11自由旋转。带盘11缠绕有带15，带15优选为磁带。备选地，带15同样可以是磁-光或光相变带。在带15的自由端是可选的导带13和导带销14。当带盒20滑入带驱动器时，滑门22打开，并且带驱动器使导带销14和连接的导带以及带15穿过带路径。带15可以是数据带或清洁带。带15可以将相同配方的带用于数据和清洁两种用途。盒存储器24的内容用于区分带盒20是数据盒还是清洁盒。可选的导带13优选地是带15的较厚部分，其可以更好地承受带驱动器的装载/卸载操作。
将伺服轨道16记录在带15上以促进有利地执行带15的伺服控制。图3示出了伺服轨道16中可记录在带15上的基于示例性N型计时的伺服30，其中伺服30示为具有四(4)个N型伺服帧(frame)SF31-SF34。每个伺服帧SF31-SF34从左到右依次包括结尾正斜杠磁条(/)、中间反斜杠磁条(\)以及前导正斜杠磁条(/)。带I/O头(未示出)的伺服元件使轨迹35如示出的那样穿过伺服帧SF31-SF34。
带15的速度V对于读取或写入带15非常重要。当前，带15的速度V的测量是在逐伺服帧的基础上，包括将每个伺服帧的前导正斜杠磁条(/)与结尾正斜杠磁条(/)之间的距离除以每个伺服帧的前导正斜杠磁条(/)与结尾正斜杠磁条(/)之间的距离的通过时间。以下方程[1]是伺服帧SF31-SF34的公知一阶速度计算：
V(J)＝[D(j)-D(j-1)]/h+h*D”/2！    [1]
其中h是样本之间的时间段，j是表示离散时间增量的时间指数，D(j)-D(j-1)是在时间指数j时的伺服帧的正斜杠条间的线性距离，D”(j)是D(j)的二阶导数，！是阶乘函数。方程[1]中的项h*D”/2！是误差项，它是h的一次函数。
图4示出了光存储介质40，其可以是数字多功能盘(DVD)、高清晰度DVD(HD-DVD)、超密度光盘(UDO)、蓝光或全息介质。光存储介质40示出了四个(4)伺服扇区41-44和四个(4)数据扇区45-48，并且图5示出了可记录在每个伺服扇区41-44中的带状伺服50，其中伺服50示为在区域A中具有四个(4)伺服帧SF51-SF53，在区域B中具有两个(2)个伺服帧SF54和SF55。介质40的角速度ω对于读取或写入介质40非常重要。当前，介质40的角速度ω的测量是在逐伺服帧的基础上，包括将两个相邻伺服帧的ID区域(“IDF”)之间的角距离θ(j)-θ(j-1)除以两个相邻伺服帧的ID区域之间的距离的通过时间h。以下方程(2)是伺服帧SF51-SF55的公知一阶速度计算：
ω(j)＝[θ(j)-θ(j-1)]/h+h*θ”/2！    [2]
其中h是样本之间的时间段，j是表示离散时间增量的时间指数，θ(j)是在时间指数j时的伺服帧臂之间的距离，θ”(j)是θ(j)的二阶导数；并且！是阶乘函数。方程[2]中的项h*θ”/2！是误差项，它是h的一次函数。
虽然已证明方程[1]和[2]有助于计算存储介质的速度，但是存储介质行业一直致力于改进存储介质的速度计算。
发明内容
本发明提供了任意类型的存储介质的新颖和独特的速度计算，其进一步推进了存储介质控制技术。
本发明的一种形式是用于执行存储介质的伺服帧速度的高阶计算的速度计算器。所述速度计算器包括伺服帧索引模块和速度估算模块。在运行中，所述伺服帧索引模块根据一阶当前伺服帧速度信号来生成一阶在先伺服帧速度信号，所述一阶在先伺服帧速度信号指示包括一阶在先伺服帧误差项的在先伺服帧速度的一阶计算，所述一阶当前伺服帧速度信号指示包括一阶当前伺服帧误差项的当前伺服帧速度的一阶计算。所述速度估算模块根据所述一阶在先伺服帧速度信号和所述一阶当前伺服帧速度信号来生成更高阶的当前伺服帧速度信号，该信号指示包括更高阶当前伺服帧误差项的所述当前伺服帧速度的二阶或更高阶的速度计算。
本发明的第二种形式是用于执行存储介质的伺服帧速度的高阶计算的速度计算方法。所述速度计算方法包括根据一阶当前伺服帧速度信号来生成一阶在先伺服帧速度信号，所述一阶在先伺服帧速度信号指示包括一阶在先伺服帧误差项的在先伺服帧速度的一阶计算，所述一阶当前伺服帧速度信号指示包括一阶当前伺服帧误差项的当前伺服帧速度的一阶计算。所述速度计算方法还包括根据所述一阶在先伺服帧速度信号和所述一阶当前伺服帧速度信号来生成更高阶的当前伺服帧速度信号，该信号指示包括更高阶当前伺服帧误差项的所述当前伺服帧速度的二阶或更高阶的速度计算。
从以下结合附图阅读的对本发明的各个实施例的详细说明，本发明的上述形式和其他形式以及目标和优点将变得更加显而易见。所述详细描述和附图只是说明本发明，而不是限制由所附权利要求及其等同物限定的本发明的范围。
附图说明
图1示出了本领域公知的示例性带存储介质；
图2示出了本领域公知的示例性带盒；
图3示出了针对图1中示出的带存储介质的基于示例性N型计时的伺服的根据本发明的计算速度VCALC(j)；
图4示出了示例性盘存储介质；
图5示出了针对图4中示出的盘存储介质的示例性光带状扇区的根据本发明的计算角速度ωCALC(j)；
图6示出了根据本发明的图3中示出的速度计算器VCALC(j)的带存储介质实施例；
图7示出了根据本发明的图6中示出的速度计算器的示例性实施例；
图8示出了根据本发明的图5中示出的速度计算器ωCALC(j)的盘存储介质实施例；以及
图9示出了根据本发明的图8中示出的速度计算器的示例性实施例。
具体实施方式
关于带15(图1)，本发明的前提是：通过泰勒级数展开获得阶数增加的计算伺服帧速度的更高阶误差项并使用一阶伺服帧速度(例如方程[1])。结果是具有更高阶的误差项的当前计算伺服帧速度，这意味着在带15移过I/O头时对带15的瞬间速度的更准确评估。
具体地说，第一计算以下面的泰勒级数方程[3]和[4]开始，并且从时间指数j-1和j-2来计算带15的位移：
V(j-1)＝D(j)-h*D’(j)+h2*D”(j)/2！-h3*D/3！       [3]
V(j-2)＝D(j)-2h*D’(j)+4h2*D”(j)/2！-8h3*D/3！    [4]
其中h是样本之间的时间段，j是表示离散时间增量的时间指数，D(j)是时间指数j时的伺服帧N(j)的前导和结尾条间的距离，D’(j)是D(j)的一阶导数，D”(j)是D(j)的二阶导数，D是D(j)的三阶导数，！是阶乘函数。
通过将方程[3]乘以4，由方程[4]减去结果，然后将结果除以2h，得到以下方程[5]，其中下标表明在计算带15在时间指数j时的当前伺服帧速度VCALC(j)中，误差项为二阶O(h2)：
VCALC(j)＝[3D(j)-4D(j-1)+D(j-2)]/2h+h2*D/3！    [5]
此处的发明步骤在于从方程[3]和[4]的组合中减去了一阶项。但是，方程[1]可用于将方程[5]简化为更实用的形式并且实际上将其最终形式简化为以下方程[6](图3示出了VCALC(j)的可应用点)：
VCALC(j)＝[3V(j)-V(j-1)]/2+O(h2)                  [6]
根据方程[1]中在当前时间指数j时和先前时间指数j-1时计算的带有误差项O(h)的速度V(j)和V(j-1)，方程[6]表示了带有误差项O(h2)的带15的速度的改进精度的计算。方程[6]中的误差项是时间段h的二阶函数O(h2)，这与方程[1]的标准速度计算(只有时间段h的一阶函数的误差项O(h))相比是一个重要改进。实际上，此二阶误差项O(h2)是考虑了带15在速度样本V(j)和V(j-1)之间的任何加速或减速而产生的。误差项(即，h的幂)越高，根据带驱动器的伺服计算带速度就越精确。
图6示出了用于实现方程[8]的速度计算器60。具体地说，速度计算器60采用配置有软件、硬件和/或固件的伺服帧索引模块70，以便接收一阶当前伺服帧速度信号VCSF(j)，该信号指示包括一阶当前伺服帧误差项的当前伺服帧速度的一阶计算(例如方程[1])，并且响应于所述接收，根据所述一阶当前伺服帧速度信号VCSF(j)来生成包括一阶在先伺服帧误差项的一阶在先伺服帧速度信号VPSF(j-1)。速度计算器60还采用配置有软件、硬件和/或固件的平移速度估算模块80，以便接收一阶当前伺服帧速度信号VCSF(j)和一阶在先伺服帧速度信号VPSF(j-1)，并且响应于所述接收，根据一阶当前伺服帧速度信号VCSF(j)和一阶在先伺服帧速度信号VPSF(j-1)来生成更高阶当前伺服帧速度VCAL(j)，该速度指示包括更高阶当前伺服帧误差项的当前伺服帧速度的更高阶计算(即二阶或更高阶)。
如图7中所示的速度计算器60的实施例61表示用于实现方程[6]的示例性装置。速度计算器61采用形式为单位延迟71的伺服帧索引模块，其通过将一阶当前伺服帧速度信号VCSF(j)延迟单个时间单位来生成一阶在先伺服帧速度信号VPSF(j-1)。
速度计算器61还采用具有减法器82、加法器83和二进制位移位器84的平移速度估算模块81。减法器82接收一阶当前伺服帧速度信号VCSF(j)(例如，在图3中示出并在方程[6]中使用的V(j))和一阶在先伺服帧速度信号VPSF(j-1)(例如，在图3中示出并在方程[6]中使用的V(j-1))，响应于此，所述减法器生成二阶伺服帧速度微分信号VDIFF(j)，该信号指示一阶当前伺服帧速度信号VCSF(j)与一阶在先伺服帧速度信号VPSF(j-1)之间的微分。二进制位移位器84接收二阶伺服帧速度微分信号VDIFF(j)，并且响应于此，二进制位移位器84生成指示使用2将二阶伺服帧移位速度微分信号VSDIFF(j)进行帧分(frame division)的二阶伺服帧移位速度微分信号VSDIFF(j)。加法器83接收一阶当前伺服帧速度信号VCSF(j)和二阶伺服帧移位速度微分信号VSDIFF(j)，并且响应于此，生成更高阶的当前伺服帧速度VCALC(j)。
在进一步的实施例中，当前伺服帧速度的速度计算VCALC(j)可以通过以下方程[7]和[8]来完成，每个方程都具有阶数不断增大的误差项，其将进一步改进带15的计算速度：
VCALC(j)＝[11V(j)-7V(j-1)+2V(j-2)]/6+O(h3)               [7]
VCALC(j)＝[25V(j)-23V(j-1)+13V(j-2)-3V(j-3)]/12+O(h4)    [8]
本领域的技术人员将理解如何为了实现方程[7]或[8]而升级图7中示出的速度61。
关于盘40(图4)，本发明的前提是：通过泰勒级数展开获得阶数增加的计算伺服帧速度的更高阶误差项并使用一阶伺服帧速度(例如方程[2])。结果是具有更高阶数的误差项的计算的当前伺服帧速度，这意味着在盘40移过I/O头时对盘40的瞬间速度的更准确评估。
具体地说，第一计算以下面的泰勒级数方程[9]和[10]开始，并且从时间指数j-1和j-2来计算盘40的位移：
ω(j-1)＝θ(j)-h*θ’(j)+h2*θ”(j)/2！-h3*θ/3！       [9]
ω(j-2)＝θ(j)-2h*θ’(j)+4h2*θ”(j)/2！-8h3*θ/3！    [10]
其中h是样本之间的时间段，j是表示离散时间增量的时间指数，θ(j)-θ(j-1)是伺服帧N(j)在时间指数j时的角度，θ’(j)是θ(j)的一阶导数，θ”(j)是θ(j)的二阶导数，θ是θ(j)的三阶导数，并且！是阶乘函数。
通过将方程[9]乘以4，由方程[10]减去结果，然后将结果除以2h，得到以下方程[11]，其中下标指示在计算盘40在时间指数j时的当前伺服帧速度ωCALC(j)中，误差项为二阶O(h2)：
ωCALC(j)＝[3θ(j)-4θ(j-1)+θ(j-2)]/2h+h2*θ/3！        [11]
此处的发明步骤在于从方程[9]和[10]的组合中减去了一阶项。但是，方程[2]可用于将方程[11]简化为更实用的形式并且实际上将其最终形式简化为以下方程[12]：
ωCALC(j)＝[3ω(j)-ω(j-1)]/2+O(h2)           [12]
根据方程[2]中在当前时间指数j时和先前时间指数j-1时计算的带有误差项O(h)的速度ω(j)和ω(j-1)，方程[12]表示了带有误差项O(h2)的盘40的角速度的改进精度的计算。方程[12]中的误差项是时间段h的二阶函数O(h2)，这与方程[2]的标准速度计算(只有时间段h的一阶函数的误差项O(h))相比是一个重要改进。实际上，此二阶误差项O(h2)是考虑了盘40在速度样本ω(j)和ω(j-1)之间的任何加速或减速而产生的。误差项(即，h的幂)越高，根据盘驱动器的伺服计算盘角速度就越精确。
图8示出了用于实现方程[12]的速度计算器90。具体地说，速度计算器90采用配置有软件、硬件和/或固件的伺服帧索引模块100，以便接收一阶当前伺服帧速度信号ωCSF(j)，该信号指示包括一阶当前伺服帧误差项(例如方程[2])的当前伺服帧速度的一阶计算，并且响应于所述接收，伺服帧索引模块100根据一阶当前伺服帧速度信号ωCSF(j)来生成包括一阶在先伺服帧误差项的一阶在先伺服帧速度信号ωPSF(j-1)。速度计算器90还采用配置有软件、硬件和/或固件的角速度估算模块110，以便接收一阶当前伺服帧速度信号ωCSF(j)和一阶在先伺服帧速度信号ωPSF(j-1)，并且响应于所述接收，角速度估算模块110根据一阶当前伺服帧速度信号ωCSF(j)和一阶在先伺服帧速度信号ωPSF(j-1)来生成更高阶当前伺服帧速度ωCALC(j)，该速度指示包括更高阶当前伺服帧误差项的当前伺服帧速度的更高阶计算(即二阶或更高阶)。
如图9中所示的速度计算器90的实施例91表示用于实现方程[14]的示例性装置。速度计算器91采用形式为单位延迟101的伺服帧索引模块，其通过将一阶当前伺服帧速度信号ωCSF(j)延迟单个时间单位来生成一阶在先伺服帧速度信号ωPSF(j-1)。
速度计算器91还采用具有减法器112、加法器113和二进制位移位器114的角速度估算模块111。减法器112接收一阶当前伺服帧速度信号ωCSF(j)和一阶在先伺服帧速度信号ωPSF(j-1)，并且响应于此，减法器112生成二阶伺服帧速度微分信号ωDIFF(j)，该信号指示一阶当前伺服帧速度信号ωCSF(j)(例如，在图5中示出并在方程[12]中使用的ω(j))与一阶在先伺服帧速度信号ωPSF(j-1)(例如，在图5中示出并在方程[12]中使用的ω(j-1))之间的微分。二进制位移位器114接收二阶伺服帧速度微分信号ωDIFF(j)，并且响应于此，二进制位移位器114生成指示使用2将二阶伺服帧移位速度微分信号ωSDIFF(j)进行帧分的二阶伺服帧移位速度微分信号ωSDIFF(j)。加法器113接收一阶当前伺服帧速度信号ωCSF(j)和二阶伺服帧移位速度微分信号ωSDIFF(j)，并且响应于此，加法器113生成更高阶的当前伺服帧速度ωCALC(j)。
在进一步的实施例中，当前伺服帧速度的速度计算ωCALC(j)可以通过以下方程[13]和[14]来完成，每个方程都具有阶数不断增大的误差项，其将进一步改进盘40的计算角速度：
ωCALC(j)＝[11ω(j)-7ω(j-1)+2ω(j-2)]/6+O(h3)                [13]
ωCALC(j)＝[25ω(j)-23ω(j-1)+13ω(j-2)-3ω(j-3)]/12+O(h4)    [14]
本领域的技术人员将理解如何为了实现方程[13]或[14]而升级图9中示出的速度91。
存储介质速度计算技术领域中的技术人员在考虑此处说明的本发明的发明原理的情况下，可以开发本发明的其他实施例。以上说明书中采用的术语和表达在此是用作说明而非进行限制，并且此类术语和表达式的使用并非旨在排除示出和描述的部件及其各部分的等同物，所认识到的是，本发明的范围仅由以下权利要求来限定和限制。

Claims (20)

1.一种用于存储介质的伺服帧速度的高阶计算的速度计算器，所述速度计算器包括：
伺服帧索引模块，所述模块可根据一阶当前伺服帧速度信号来生成一阶在先伺服帧速度信号，所述一阶在先伺服帧速度信号指示包括一阶在先伺服帧误差项的在先伺服帧速度的一阶计算，所述一阶当前伺服帧速度信号指示包括一阶当前伺服帧误差项的当前伺服帧速度的一阶计算；以及
速度估算模块，其与所述伺服帧索引模块电连接，其中所述速度估算模块可根据所述一阶在先伺服帧速度信号和所述一阶当前伺服帧速度信号来生成更高阶的当前伺服帧速度信号，该信号指示包括更高阶当前伺服帧误差项的所述当前伺服帧速度的至少二阶速度计算。
2.根据权利要求1的速度计算器，其中所述存储介质是带存储介质。
3.根据权利要求1的速度计算器，其中所述存储介质是盘存储介质。
4.根据权利要求1的速度计算器，其中所述伺服帧索引模块包括：
单位延迟，所述单位延迟可作为将所述一阶当前伺服帧速度信号延迟单个时间单位的函数来生成所述一阶在先伺服帧速度信号。
5.根据权利要求1的速度计算器，其中所述速度估算模块包括：
减法器，其可生成指示所述一阶当前伺服帧速度信号与所述一阶在先伺服帧速度信号的微分的二阶伺服帧速度微分信号。
6.根据权利要求5的速度计算器，其中所述速度估算模块还包括：
二进制位移位器，其与所述减法器电连接，其中所述二进制位移位器可生成指示所述二阶伺服帧速度微分信号的二进制位移位的二阶移位伺服帧速度微分信号。
7.根据权利要求6的速度计算器，其中所述速度估算模块还包括：
加法器，其与所述二进制位移位器电连接，其中所述加法器可生成指示所述一阶当前伺服帧速度信号与所述二阶移位伺服帧速度微分信号的和的所述更高阶当前伺服帧速度信号。
8.根据权利要求1的速度计算器，其中所述当前伺服帧速度的至少一个二阶速度计算是所述一阶在先伺服帧速度信号与所述一阶当前伺服帧速度信号之间的微分的函数。
9.根据权利要求1的速度计算器，其中所述当前伺服帧速度的至少一个二阶速度计算还是所述一阶在先伺服帧速度信号与所述一阶当前伺服帧速度信号之间的微分的帧分的函数。
10.根据权利要求1的速度计算器，其中所述更高阶的当前伺服帧误差项指示所述存储介质在所述在先伺服帧与所述当前伺服帧之间的速度改变。
11.一种用于存储介质的伺服帧速度的高阶计算的速度方法，所述速度方法包括：
根据一阶当前伺服帧速度信号来生成一阶在先伺服帧速度信号，所述一阶在先伺服帧速度信号指示包括一阶在先伺服帧误差项的在先伺服帧速度的一阶计算，所述一阶当前伺服帧速度信号指示包括一阶当前伺服帧误差项的当前伺服帧速度的一阶计算；以及
根据所述一阶在先伺服帧速度信号和所述一阶当前伺服帧速度信号来生成更高阶的当前伺服帧速度信号，该信号指示包括更高阶当前伺服帧误差项的所述当前伺服帧的所述当前伺服帧速度的至少二阶速度计算。
12.根据权利要求11的速度方法，其中所述存储介质是带存储介质
13.根据权利要求11的速度方法，其中所述存储介质是盘存储介质。
14.根据权利要求11的速度方法，其中生成所述一阶在先伺服帧速度信号包括：
将所述一阶当前伺服帧速度信号延迟单个时间单位。
15.根据权利要求11的速度方法，其中生成所述更高阶的当前伺服帧速度信号包括：
作为所述一阶当前伺服帧速度信号与所述一阶在先伺服帧速度信号的微分的函数来生成二阶伺服帧速度微分信号。
16.根据权利要求15的速度方法，其中生成所述更高阶的当前伺服帧速度信号还包括：
作为所述二阶伺服帧速度微分信号的二进制位移位的函数来生成二阶移位伺服帧速度微分信号。
17.根据权利要求16的速度方法，其中生成所述更高阶的当前伺服帧速度信号还包括：
作为所述一阶当前伺服帧速度信号与所述二阶移位伺服帧速度微分信号的和的函数来生成所述更高阶当前伺服帧速度信号。
18.根据权利要求11的速度方法，其中所述当前伺服帧速度的至少一个二阶速度计算是所述一阶在先伺服帧速度信号与所述一阶当前伺服帧速度信号之间的微分的函数。
19.根据权利要求11的速度方法，其中所述当前伺服帧速度的至少一个二阶速度计算是所述一阶在先伺服帧速度信号与所述一阶当前伺服帧速度信号之间的微分的帧分的函数。
20.根据权利要求11的速度方法，其中所述更高阶的当前伺服帧误差项指示所述存储介质在所述在先伺服帧与所述当前伺服帧之间的速度改变。
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