DE102020210902A1 - Computer-implemented method for calibrating sensor data of a rotation angle sensor, training method of a machine learning algorithm and magnetic resonance gyroscope system - Google Patents

Computer-implemented method for calibrating sensor data of a rotation angle sensor, training method of a machine learning algorithm and magnetic resonance gyroscope system Download PDF

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Felix Michael Stuerner
Nicolai Waniek
Riccardo Cipolletti
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • G01C19/60Electronic or nuclear magnetic resonance gyrometers
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zum Kalibrieren von Sensordaten eines Drehwinkelsensors (10) im Messbetrieb. Das Verfahren verwendet einen Algorithmus maschinellen Lernens (A1), welcher dazu eingerichtet ist, eine vorgegebene Zielfunktion (F) zu ermitteln, welche ein kalibriertes Sensorsignal eines Drehwinkelsensors (10) repräsentiert. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Trainingsverfahren des Algorithmus maschinellen Lernens (A1), ein Kernspinresonanz-Gyroskopsystem (1), ein Computerprogramm sowie einen computerlesbaren Datenträger.The invention relates to a computer-implemented method for calibrating sensor data from a rotation angle sensor (10) during measurement operation. The method uses a machine learning algorithm (A1) which is set up to determine a predefined target function (F) which represents a calibrated sensor signal from a rotation angle sensor (10). The invention also relates to a training method for the machine learning algorithm (A1), a magnetic resonance gyroscope system (1), a computer program and a computer-readable data carrier.

Description

Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zum Kalibrieren von Sensordaten eines Drehwinkelsensors im Messbetrieb.The invention relates to a computer-implemented method for calibrating sensor data from a rotation angle sensor during measurement operation.

Die Erfindung betrifft überdies ein computerimplementiertes Verfahren zum Bereitstellen eines trainierten Algorithmus maschinellen Lernens zum Kalibrieren von Sensordaten eines Drehwinkelsensors eines Kernspinresonanz-Gyroskopsystems im Messbetrieb.The invention also relates to a computer-implemented method for providing a trained machine learning algorithm for calibrating sensor data of a rotation angle sensor of a magnetic resonance gyroscope system during measurement operation.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kernspinresonanz-Gyroskopsystem.The invention further relates to a nuclear magnetic resonance gyroscope system.

Bei dem Algorithmus maschinellen Lernens handelt es sich um einen durch ein Machine-Learning-Verfahren, z.B. ein Gradientenverfahren trainierten bzw. optimierten Algorithmus.The machine learning algorithm is an algorithm trained or optimized using a machine learning method, e.g. a gradient method.

Für die autonome Navigation von Flug- und Fahrzeugen sind präzise Sensordaten unabdingbar. In Flugzeugen werden hierfür üblicherweise hochgenaue Drehratensensoren basierend auf optischen Resonatoren verbaut, da dort ein großes Packmaß und hohe Kosten vertretbar sind. Für das autonome Fahren und Fliegen sowie für Anwendungen, welche eine schlechte Anbindung an GPS-, Radar- und ähnliche Systeme haben, wie z.B. Unterwassernavigation, wird ebenfalls eine hochgenaue OnBoard Sensorik benötigt.Precise sensor data is essential for the autonomous navigation of aircraft and vehicles. For this purpose, high-precision yaw rate sensors based on optical resonators are usually installed in aircraft, since a large pack size and high costs are justifiable there. High-precision on-board sensors are also required for autonomous driving and flying as well as for applications that have a poor connection to GPS, radar and similar systems, such as underwater navigation.

Allerdings spielen Baugröße und benötigtes Bauvolumen hier eine wesentliche Rolle. Ferner existieren Gyroskope, die Kernspinresonanzsignale von Atomkernen mit nicht-verschwindendem magnetischen Moment auswerten. Diese zeigen eine erhöhte Driftstabilität und eine erhöhte Genauigkeit gegenüber heutigen in der Automobilindustrie eingesetzten MEMS Drehratensensoren.However, the size and required volume play an important role here. There are also gyroscopes that evaluate nuclear magnetic resonance signals from atomic nuclei with a non-vanishing magnetic moment. These show increased drift stability and increased accuracy compared to the MEMS yaw rate sensors currently used in the automotive industry.

Optisch gepumpte Drehratensensoren basieren auf einer Dampfzelle. Dabei wird die entstandene Spin-Larmor-Präzession co larmor in einer Dampfzelle ausgelesen. Eine äußere Rotation co rot stellt eine zusätzliche Drehung dar, welche durch Auslesen der Rotationsfrequenz ω_mess folgendermaßen ermittelt werden kann: ω _ mess = ω _ larmor ± ω _ rot .

Figure DE102020210902A1_0001
Optically pumped angular rate sensors are based on a vapor cell. The resulting spin-larmor precession co larmor is read out in a vapor cell. An outer rotation co rot represents an additional rotation, which can be determined by reading out the rotation frequency ω_mess as follows: ω _ mess = ω _ larmor ± ω _ Red .
Figure DE102020210902A1_0001

Allerdings sind auch diese Gyroskope anfällig für bestimmte zeitlich korrelierte Rauscharten, die insbesondere zu einem Schwingen des Sensors führen können.However, these gyroscopes are also susceptible to certain types of noise that are correlated over time, which in particular can lead to the sensor oscillating.

Bisher wird versucht solche temporalen Effekte durch Abschirmung, Bauweise oder Regelung zu unterdrücken. Dies verursacht Kosten und schränkt die Baugröße ein.So far, attempts have been made to suppress such temporal effects through shielding, construction or regulation. This causes costs and limits the size.

Für wenige Zusammenhänge sind Modelle verfügbar, mit denen eine Korrektur versucht wird. Diese verlangen aber oft eine zusätzliche Messeinheit bzw. das ergänzen einer Messgröße, z.B. durch ein weiteres Isotop dessen Spin gemessen wird. Störgrößen wie Laserfrequenzschwankungen, Laserintensitätschwankungen, Laserbreitenschwankungen, Laserpolarisationsschwankungen, zeitliche Magnetfeldschwankungen, räumliche Magnetfeldschwankungen, Feldfrequenzschwankungen, Vibrationen, Temperaturschwankungen, Temperaturgradienten sowie Schwankungen in Versorgungsstrom und Versorgungspannung des Sensors, sind durch spezifische Einflüsse auf eine gemessene Frequenz sowie eine gemessene Amplitude, sowie durch ihre spezifischen Auswirkungen auf die eben genannte Eigenschaften von Pump- und Detektionslaser, charakterisierbar und von dem Messignal trennbar.Models with which a correction is attempted are available for a few relationships. However, these often require an additional measurement unit or the addition of a measurement variable, e.g. by another isotope whose spin is measured. Disturbance variables such as laser frequency fluctuations, laser intensity fluctuations, laser width fluctuations, laser polarization fluctuations, temporal magnetic field fluctuations, spatial magnetic field fluctuations, field frequency fluctuations, vibrations, temperature fluctuations, temperature gradients and fluctuations in the supply current and supply voltage of the sensor are due to specific influences on a measured frequency and a measured amplitude, as well as due to their specific effects on the just mentioned properties of pump and detection laser, characterizable and separable from the measurement signal.

Allerdings zeigt sich, dass diese Größen aufgrund der nichtlinearen und unbekannten Wechselwirkungen und Zusammenhänge nur zu einem Bruchteil modelliert werden können.However, it turns out that these quantities can only be modeled to a small extent due to the non-linear and unknown interactions and relationships.

EP 22 82 167 A1 offenbart ein Kernmagnetresonanz-Gyroskopsystem bestehend aus einer Kreiselzelle, die abgedichtet ist, um einen Alkalimetalldampf und ein gyromagnetisches Isotop einzuschließen. Das System umfasst ferner einen Magnetfeldgenerator, der dazu eingerichtet ist, ein im Wesentlichen gleichförmiges Magnetfeld zu erzeugen, welches in der Kreiselzelle bereitgestellt wird, um eine Präzedenz des gyromagnetischen Isotops zu bewirken. Ferner umfasst das System einen Drehwinkelsensor, der dazu eingerichtet ist, einen Drehwinkel um eine Achse des Systems auf der Grundlage des gemessenen Präzessionswinkels des gyromagnetischen Isotops zu messen. EP 22 82 167 A1 discloses a nuclear magnetic resonance gyro system consisting of a gyro cell sealed to confine an alkali metal vapor and a gyromagnetic isotope. The system further includes a magnetic field generator configured to generate a substantially uniform magnetic field provided in the gyro cell to cause gyromagnetic isotope precedence. The system further includes a rotation angle sensor configured to measure a rotation angle about an axis of the system based on the measured precession angle of the gyromagnetic isotope.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und System zum Kalibrieren von Sensordaten eines Drehwinkelsensors bereitzustellen.The invention is therefore based on the object of providing an improved method and system for calibrating sensor data from a rotation angle sensor.

Die Aufgabe wird mit einem computerimplementierten Verfahren zum Kalibrieren von Sensordaten eines Drehwinkelsensors im Messbetrieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.The object is achieved with a computer-implemented method for calibrating sensor data of a rotation angle sensor during measurement with the features of patent claim 1 .

Des Weiteren wird die Aufgabe mit einem computerimplementierten Verfahren zum Bereitstellen eines trainierten Algorithmus maschinellen Lernens zum Kalibrieren von Sensordaten eines Drehwinkelsensors im Messbetrieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst.Furthermore, the object is achieved with a computer-implemented method for providing a trained machine learning algorithm for calibrating sensor data of a rotation angle sensor during measurement operation with the features of patent claim 8 .

Darüber hinaus wird die Aufgabe mit einem Kernspinresonanz-Gyroskopsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst.In addition, the task is solved with a nuclear magnetic resonance gyroscope system with the features of patent claim 12 .

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die vorliegende Erfindung schafft ein computerimplementiertes Verfahren zum Kalibrieren von Sensordaten, insbesondere Drehwinkeldaten, eines Drehwinkelsensors im Messbetrieb.The present invention creates a computer-implemented method for calibrating sensor data, in particular rotation angle data, of a rotation angle sensor during measurement operation.

Das Verfahren umfasst ein Empfangen eines Datensatzes von Sensordaten umfassend zeitlich variable Sensordaten eines Sensorsignals des Drehwinkelsensors, wobei die Sensordaten einen Messanteil und einen auf einer Mehrzahl von Störgrößen basierenden Rauschanteil aufweisen.The method includes receiving a data set of sensor data comprising sensor data that is variable over time of a sensor signal from the angle of rotation sensor, the sensor data having a measurement component and a noise component based on a plurality of disturbance variables.

Das Verfahren umfasst ferner ein Ermitteln zumindest eines numerischen Wertes einer Zielfunktion für den Datensatz von Sensordaten durch einen Algorithmus maschinellen Lernens, welcher auf den Datensatz von Sensordaten angewendet wird, wobei die Zielfunktion dem Messanteil der Sensordaten des Drehwinkelsensors entsprechende, kalibrierte Sensordaten des Drehwinkelsensors repräsentiert.The method also includes determining at least one numerical value of a target function for the data set of sensor data using a machine learning algorithm, which is applied to the data set of sensor data, wherein the target function represents calibrated sensor data of the rotation angle sensor that corresponds to the measurement portion of the sensor data of the rotation angle sensor.

Darüber hinaus umfasst das Verfahren ein Ausgeben eines zweiten Datensatzes umfassend den zumindest einen numerischen Wert der Zielfunktion.In addition, the method includes outputting a second data set comprising the at least one numerical value of the target function.

Die vorliegende Erfindung schafft des Weiteren ein computerimplementiertes Verfahren zum Bereitstellen eines trainierten Algorithmus maschinellen Lernens zum Kalibrieren von Sensordaten, insbesondere Drehwinkeldaten, eines Drehwinkelsensors im Messbetrieb.The present invention also provides a computer-implemented method for providing a trained machine learning algorithm for calibrating sensor data, in particular rotation angle data, of a rotation angle sensor during measurement operation.

Das Verfahren umfasst ein Empfangen eines ersten Datensatzes von Eingabe-Trainingsdaten umfassend zeitlich variable erste Sensordate, insbesondere Ist-Sensordaten, des Drehwinkelsensors und zeitlich variable zweite Sensordaten, insbesondere Ist-Sensordaten, zumindest eines weiteren Sensors, wobei die ersten Sensordaten einen Messanteil und einen auf einer Mehrzahl von Störgrößen basierenden Rauschanteil aufweisen.The method includes receiving a first data set of input training data comprising time-variable first sensor data, in particular actual sensor data, of the rotation angle sensor and time-variable second sensor data, in particular actual sensor data, of at least one further sensor, the first sensor data having a measurement portion and a have a noise component based on a plurality of disturbance variables.

Das Verfahren umfasst ein Empfangen eines zweiten Datensatzes von Ausgabe-Trainingsdaten, insbesondere Soll-Sensordaten, des Drehwinkelsensors, welche über eine Teststation an den Drehwinkelsensor angelegt werden.The method includes receiving a second data set of output training data, in particular setpoint sensor data, of the rotation angle sensor, which is applied to the rotation angle sensor via a test station.

Überdies umfasst das Verfahren ein Trainieren eines Algorithmus maschinellen Lernens zum Ermitteln des numerischen Wertes einer Zielfunktion für den ersten Datensatz von Sensordaten, wobei die Zielfunktion dem Messanteil der ersten Sensordaten des Drehwinkelsensors entsprechende, kalibrierte erste Sensordaten des Drehwinkelsensors repräsentiert.The method also includes training a machine learning algorithm to determine the numerical value of a target function for the first data set of sensor data, the target function representing the measured portion of the first sensor data of the rotation angle sensor, calibrated first sensor data of the rotation angle sensor.

Des Weiteren schafft die vorliegende Erfindung ein Kernspinresonanz-Gyroskopsystem. Das System weist eine Dampfzelle auf, die ein Alkalimetall und ein Edelgasisotop umfasst.Das System weist des Weiteren eine Magnetfeldquelle auf, die dazu eingerichtet ist, ein Magnetfeld zu erzeugen, das zu einer Achse des Kernspinresonanz-Gyroskopsystems ausgerichtet ist und das durch die Dampfzelleverläuft, um das Alkalimetall und das Edelgasisotop zu präzedieren.The present invention also provides a magnetic resonance gyroscope system. The system includes a vapor cell that includes an alkali metal and a noble gas isotope. The system further includes a magnetic field source configured to generate a magnetic field that is aligned with an axis of the magnetic resonance gyroscope system and that passes through the vapor cell. to precess the alkali metal and noble gas isotope.

Ferner weist das System einem Pumplaser auf, der dazu eingerichtet ist, einen optischen Pumpstrahl zu erzeugen, der das Alkalimetall spinpolarisiert. Darüber hinaus weist das System einen Sondenlaser auf, der dazu eingerichtet ist, einen optischen Sondenstrahl zu erzeugen.The system also has a pump laser that is set up to generate an optical pump beam that spin-polarizes the alkali metal. In addition, the system includes a probe laser configured to generate an optical probe beam.

Überdies weist das System einem Drehwinkelsensor auf, der dazu eingerichtet ist, den optischen Sondenstrahl zu überwachen und eine Drehung des Kernresonanz-Gyroskopsystems um eine empfindliche Achse auf der Grundlage einer Modulation des optischen Sondenstrahls in Ansprechen auf eine Präzession des Edelgasisotops, die von der Spinpolarisation des Alkalimetalls herrührt, zu messen.In addition, the system includes a rotation angle sensor configured to monitor the optical probe beam and to detect a rotation of the nuclear magnetic resonance gyroscope system about a sensitive axis based on a modulation of the optical probe beam in response to a precession of the noble gas isotope caused by the spin polarization of the Alkali metal originates to measure.

Das System weist des Weiteren eine Recheneinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße computerimplementierte Verfahren zum Kalibrieren von Sensordaten, insbesondere Drehwinkeldaten, eines Drehwinkelsensors eines Kernspinresonanz-Gyroskopsystems im Messbetrieb auszuführen.The system also has a computing device which is set up to execute the computer-implemented method according to the invention for calibrating sensor data, in particular rotation angle data, of a rotation angle sensor of a magnetic resonance gyroscope system in measurement operation.

Die vorliegende Erfindung schafft des Weiteren ein Computerprogramm mit Programmcode, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird.The present invention also creates a computer program with program code in order to carry out the method according to the invention when the computer program is run on a computer.

Die vorliegende Erfindung schafft darüber hinaus einen computerlesbaren Datenträger mit Programmcode eines Computerprogramms, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird.The present invention also creates a computer-readable data carrier with program code of a computer program in order to carry out the method according to the invention when the computer program is run on a computer.

Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, durch Verwendung des trainierten Algorithmus maschinellen Lernens zum Ermitteln eines im Wesentlichen rauschfreien Sollwerts der Sensordaten bzw. des Sensorsignals des Drehwinkelsensors das Ist-Sensorsignal von nicht-linearen und/oder unbekannten Rauschquellen zu befreien.One idea of the present invention is to free the actual sensor signal from non-linear and/or unknown noise sources by using the trained machine learning algorithm to determine an essentially noise-free target value of the sensor data or the sensor signal of the rotation angle sensor.

Die dem Sensorsignal überlagerten Störgrößen weisen bisher unbekannte Wechselwirkungen auf, wobei durch die vorliegende Erfindung das sich im zeitlichen Verlauf verändernde Sensorsignal des Drehwinkelsensors von den vorstehend genannten nicht-linearen bzw. nicht-trivialen Einflüssen befreit werden kann und somit die Qualität des Sensorsignals erhöht werden kann.The disturbance variables superimposed on the sensor signal have hitherto unknown interactions, with the present invention being able to free the sensor signal of the angle of rotation sensor, which changes over time, from the aforementioned non-linear or non-trivial influences and thus the quality of the sensor signal can be increased .

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um ein effizientes und für die industrielle Fertigung geeignetes Kalibrierungsverfahren für Sensordaten von Sensoren. Somit kann beispielsweise ein Ausgleich von Fertigungsschwankungen durch ein individuelles Anlernen der spezifischen Zielfunktion erreicht werden.The method according to the invention is an efficient calibration method for sensor data from sensors that is suitable for industrial production. Thus, for example, production fluctuations can be compensated for by individual training of the specific target function.

Damit kann eine höhere Genauigkeit und Driftstabilität des Sensors aufgrund der individuellen Kalibrierung, insbesondere im Zusammenhang mit zeitlichen Wechselwirkungen von Rauschquellen ermöglicht werden. Durch das selbstlernende System kann damit eine Korrektur der nicht-trivialen Einflüsse von zeitlich korrelierten Störgrößen zueinander erreicht werden.A higher accuracy and drift stability of the sensor can thus be made possible due to the individual calibration, in particular in connection with temporal interactions of noise sources. The self-learning system can thus be used to correct the non-trivial influences of disturbance variables that are temporally correlated with one another.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.Advantageous embodiments and developments result from the dependent claims and from the description with reference to the figures.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Algorithmus maschinellen Lernens, insbesondere ein künstliches neuronales Netz, dazu eingerichtet ist, einen numerischen Wert einer Vorhersageunsicherheit des die kalibrierten Sensordaten des Drehwinkelsensors repräsentierenden numerischen Werts der Zielfunktion zu ermitteln.According to a preferred development, it is provided that the machine learning algorithm, in particular an artificial neural network, is set up to determine a numerical value of a prediction uncertainty of the numerical value of the target function representing the calibrated sensor data of the rotation angle sensor.

Somit ist der Algorithmus in vorteilhafter Weise in der Lage, diese zusätzliche Information zu ermitteln und auszugeben, welche wiederum als Entscheidungsgrundlage für nachgelagerte Verfahrensschritte dienen kann.The algorithm is thus advantageously able to determine and output this additional information, which in turn can serve as a basis for decision-making for subsequent method steps.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass falls der numerische Wert der Vorhersageunsicherheit des die kalibrierten Sensordaten des Drehwinkelsensors repräsentierenden numerischen Werts der Zielfunktion einen vorgegebenen Schwellwert überscheitet, die Sensordaten des Drehwinkelsensors anstelle des durch den Algorithmus maschinellen Lernens ausgegebenen zweiten Datensatz umfassend den zumindest einen numerischen Wert der Zielfunktion verwendet werden.According to a further preferred development, it is provided that if the numerical value of the prediction uncertainty of the numerical value of the target function representing the calibrated sensor data of the rotation angle sensor exceeds a predetermined threshold value, the sensor data of the rotation angle sensor, instead of the second data set output by the machine learning algorithm, comprising the at least one numerical value of the objective function can be used.

Aufgrund des Vorliegens der Vorhersageunsicherheitsdaten als Entscheidungsgrundlage kann somit eine Vorhersagesicherheit des erfindungsgemäßen Verfahrens erhöht werden.Due to the presence of the prediction uncertainty data as a basis for decision-making, a prediction reliability of the method according to the invention can thus be increased.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Datensatz von Sensordaten von dem Algorithmus maschinellen Lernens und parallel hierzu von einem Filter empfangen wird, wobei der Filter die Sensordaten zumindest anteilsweise von dem Rauschanteil befreit und einen dritten Datensatz umfassend zumindest einen numerischen Wert von dem Messanteil der Sensordaten des Drehwinkelsensors entsprechenden, kalibrierten Sensordaten des Drehwinkelsensors ausgibt.According to a further preferred development, it is provided that the data set of sensor data is received by the machine learning algorithm and, in parallel thereto, by a filter, with the filter at least partially freeing the sensor data from the noise component and a third data set comprising at least one numerical value from the measurement component outputs calibrated sensor data of the rotation angle sensor corresponding to the sensor data of the rotation angle sensor.

Somit weist das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise in Form des Filters einen zusätzlichen Mechanismus auf, welcher dazu eingerichtet ist, das von dem Drehwinkelsensor empfangene Sensorsignal von dessen Rauschanteil zu befreien.The method according to the invention thus advantageously has an additional mechanism in the form of the filter, which is set up to free the sensor signal received from the angle-of-rotation sensor from its noise component.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der von dem Algorithmus maschinellen Lernens ausgegebene zweite Datensatz mit dem von dem Filter ausgegebenen dritten Datensatz unter Verwendung eines numerischen Werts der Vorhersageunsicherheit des die kalibrierten Sensordaten des Drehwinkelsensors repräsentierenden numerischen Werts der Zielfunktion zu einem vierten Datensatz linear verrechnet wird.According to a further preferred development, it is provided that the second data set output by the machine learning algorithm is calculated linearly with the third data set output by the filter using a numerical value of the prediction uncertainty of the numerical value of the target function representing the calibrated sensor data of the rotation angle sensor to form a fourth data set will.

Dadurch kann in vorteilhafter Weise durch das Vorsehen der redundanten Mechanismen bzw. Funktionsmodule eine durchschnittliche Erhöhung der Vorhersagesicherheit ermöglicht werden.As a result, by providing the redundant mechanisms or function modules, an average increase in the reliability of the prediction can advantageously be made possible.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die lineare Verrechnung des zweiten Datensatzes mit dem dritten Datensatz durch folgende Gleichung gegeben ist: ( 1 μ ) numerischen Wert ( W2 ) + μ numerischer Wert ( W1 )

Figure DE102020210902A1_0002
wobei µ der numerische Wert der Vorhersageunsicherheit des die kalibrierten Sensordaten des Drehwinkelsensors repräsentierenden numerischen Werts der Zielfunktion ist.According to a further preferred development, it is provided that the linear calculation of the second data set with the third data set is given by the following equation: ( 1 µ ) numeric value ( W2 ) + µ numeric value ( w1 )
Figure DE102020210902A1_0002
where μ is the numerical value of the prediction uncertainty of the numerical value of the target function representing the calibrated sensor data of the rotation angle sensor.

Hierdurch kann somit in vorteilhafter Weise eine statistische Reduzierung der Vorhersageunsicherheit ermöglicht werden.In this way, a statistical reduction in the prediction uncertainty can be made possible in an advantageous manner.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass falls der numerische Wert der Vorhersageunsicherheit einen vorgegebenen Schwellwert überscheitet, lediglich der von dem Filter ausgegebene dritte Datensatz verwendet wird, und wobei falls der numerische Wert der Vorhersageunsicherheit den vorgegebenen Schwellwert unterscheitet, der von dem Algorithmus maschinellen Lernens ausgegebene zweite Datensatz verwendet wird.According to a further preferred development, it is provided that if the numerical value of the prediction uncertainty exceeds a predetermined threshold value, only the third data set output by the filter is used, and if the numerical value of the prediction uncertainty falls below the predetermined threshold value, the second data set output by the machine learning algorithm is used.

Somit kann in vorteilhafter Weise stets gewährleistet werden, dass das Verfahren stets ein genauestmögliches Kalibrierungsergebnis verwendet.It can thus be advantageously always ensured that the method always uses a calibration result that is as precise as possible.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Rauschanteil des ersten Datensatzes durch Anlegen der Mehrzahl von Störgrößen über die Teststation an den Drehwinkelsensor erzeugt wird, wobei die Störgrößen auf die ersten Sensordaten überlagert werden.According to a further preferred development, it is provided that the noise component of the first data set is generated by applying the plurality of disturbance variables to the angle of rotation sensor via the test station, with the disturbance variables being superimposed on the first sensor data.

Somit ist es in vorteilhafter Weise möglich, eine beliebige Anzahl von Störgrößen dem Sensorsignal zu überlagern und somit den Algorithmus mittels eines großen Datensatzes zu trainieren, nicht-lineare Korrelationen zwischen dem Sensorsignal, den Störgrößen sowie ggf. einer weiteren Mehrzahl von verfügbaren Sensorsignalen zu identifizieren.It is thus advantageously possible to superimpose any number of disturbance variables on the sensor signal and thus train the algorithm using a large data set to identify non-linear correlations between the sensor signal, the disturbance variables and possibly a further plurality of available sensor signals.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Zielfunktion für den ersten Datensatz in Abhängigkeit von s ˜ t , n t 1 , , n t N ; θ , s t T : t 1 , n t T : t 1 1 , , n t T : t 1 N

Figure DE102020210902A1_0003
die verrauschten Drehwinkelsensor-Daten s̃t zum Zeitpunkt t ermittelt, wobei s t die vom Algorithmus maschinellen Lernens entrauschten Drehwinkelsensor-Daten, n t i i 1 N
Figure DE102020210902A1_0004
1 ... N Daten weiterer Sensoren, θ die Gewichte des Algorithmus maschinellen Lernens und T vorherige Schritte sind, die dem Algorithmus maschinellen Lernens rekurrent zugeführt werden.According to a further preferred development, it is provided that the target function for the first data set is a function of s ˜ t , n t 1 , ... , n t N ; θ , s t T : t 1 , n t T : t 1 1 , ... , n t T : t 1 N
Figure DE102020210902A1_0003
determines the noisy rotation angle sensor data s̃ t at time t, where s t the rotation angle sensor data denoised by the machine learning algorithm, n t i i 1 ... N
Figure DE102020210902A1_0004
1...N data of other sensors, θ are the weights of the machine learning algorithm, and T are previous steps fed recurrently to the machine learning algorithm.

Somit kann der Algorithmus in vorteilhafter Weise derart trainiert werden, dass dieser mit jedem Trainingsschritt eine Optimierung erzielt bzw. eine verbesserte Ermittlung der Zielfunktion ausführt.The algorithm can thus advantageously be trained in such a way that it achieves an optimization with each training step or carries out an improved determination of the target function.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der zumindest eine weitere Sensor ein Hall-Sensor, ein Magnetometer, ein Temperatursensor, ein Beschleunigungssensor und/oder ein Stromsensor ist, und wobei die Mehrzahl von Störgrößen Laserfrequenzschwankungen, Laserintensitätschwankungen, Laserbreitenschwankungen, Laserpolarisationsschwankungen, zeitliche Magnetfeldschwankungen, räumliche Magnetfeldschwankungen, Feldfrequenzschwankungen, Vibrationen, Temperaturschwankungen, Temperaturgradienten, Schwankungen eines Versorgungsstroms und/oder Schwankungen einer Versorgungspannung des Drehwinkelsensors sind.According to a further preferred development, it is provided that the at least one further sensor is a Hall sensor, a magnetometer, a temperature sensor, an acceleration sensor and/or a current sensor, and the plurality of disturbance variables are laser frequency fluctuations, laser intensity fluctuations, laser width fluctuations, laser polarization fluctuations, magnetic field fluctuations over time , spatial magnetic field fluctuations, field frequency fluctuations, vibrations, temperature fluctuations, temperature gradients, fluctuations in a supply current and/or fluctuations in a supply voltage of the angle of rotation sensor.

Somit beziehen die Störgrößen eine Vielzahl von Faktoren ein, welche auf das Sensorsignal des Drehwinkelsensors Einfluss nehmen können.The disturbance variables therefore include a large number of factors which can influence the sensor signal from the angle-of-rotation sensor.

Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.The configurations and developments described can be combined with one another as desired.

Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.Further possible configurations, developments and implementations of the invention also include combinations of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments that are not explicitly mentioned.

Figurenlistecharacter list

Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.The accompanying drawings are provided to provide a further understanding of embodiments of the invention. They illustrate embodiments and, together with the description, serve to explain principles and concepts of the invention.

Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.Other embodiments and many of the foregoing advantages will become apparent by reference to the drawings. The illustrated elements of the drawings are not necessarily shown to scale with respect to one another.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Kernspinresonanz-Gyroskopsystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 ein Ablaufdiagramm eines computerimplementierten Verfahrens zum Kalibrieren von Sensordaten eines Drehwinkelsensors im Messbetrieb gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
  • 3a ein Ablaufdiagramm des computerimplementierten Verfahrens zum Kalibrieren von Sensordaten des Drehwinkelsensors im Messbetrieb gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
  • 3b ein Ablaufdiagramm des computerimplementierten Verfahrens zum Kalibrieren von Sensordaten des Drehwinkelsensors im Messbetrieb gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
  • 4 ein Ablaufdiagramm des computerimplementierten Verfahrens zum Kalibrieren von Sensordaten des Drehwinkelsensors im Messbetrieb gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform der Erfindung; und
  • 5 ein computerimplementiertes Verfahren zum Bereitstellen eines trainierten Algorithmus maschinellen Lernens zum Kalibrieren von Sensordaten eines Drehwinkelsensors im Messbetrieb gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Show it:
  • 1 a schematic representation of a magnetic resonance gyroscope system according to a preferred embodiment of the invention;
  • 2 a flowchart of a computer-implemented method for calibrating sensor data of a rotation angle sensor during measurement according to a first embodiment of the invention;
  • 3a a flowchart of the computer-implemented method for calibrating sensor data of the angle of rotation sensor in measurement mode according to a second embodiment of the invention;
  • 3b a flowchart of the computer-implemented method for calibrating sensor data of the angle of rotation sensor in measurement mode according to a third embodiment of the invention;
  • 4 a flowchart of the computer-implemented method for calibrating sensor data of the rotation angle sensor in measurement mode according to the first to third embodiment of the invention; and
  • 5 a computer-implemented method for providing a trained algorithm machine learning for calibrating sensor data of a rotation angle sensor in measurement mode according to a preferred embodiment of the invention.

In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.In the figures of the drawings, the same reference symbols designate the same or functionally identical elements, parts or components, unless otherwise stated.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kernspinresonanz-Gyroskopsystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 1 Figure 12 shows a schematic representation of a magnetic resonance gyroscope system according to a preferred embodiment of the invention.

Das Kernspinresonanz-Gyroskopsystem 1 weist eine Dampfzelle 18 auf, die ein Alkalimetall 18a und ein Edelgasisotop 18b umfasst.The nuclear magnetic resonance gyroscope system 1 has a vapor cell 18 comprising an alkali metal 18a and a noble gas isotope 18b.

Das Kernspinresonanz-Gyroskopsystem 1 weist ferner eine Magnetfeldquelle 20 auf, die dazu eingerichtet ist, ein Magnetfeld zu erzeugen, das zu einer Achse des Kernspinresonanz-Gyroskopsystems 1 ausgerichtet ist und das durch die Dampfzelle 18 verläuft, um das Alkalimetall 18a und das Edelgasisotop 18b zu präzedieren.The nuclear magnetic resonance gyroscope system 1 further comprises a magnetic field source 20 which is arranged to generate a magnetic field which is aligned with an axis of the nuclear magnetic resonance gyroscope system 1 and which passes through the vapor cell 18 to the alkali metal 18a and the noble gas isotope 18b precess.

Die Magnetfeldquelle 20 erzeugt ein oder mehrere Magnetfelder in eine oder mehrere Richtungen, z.B. ein statisches Magnetfeld und zumindest ein magnetisches Wechselfeld.The magnetic field source 20 generates one or more magnetic fields in one or more directions, e.g., a static magnetic field and at least one alternating magnetic field.

Darüber hinaus weist das Kernspinresonanz-Gyroskopsystem 1 einen Pumplaser 22 sowie eine erste Optik 23 auf. Der Pumplaser 22 ist dazu eingerichtet, durch die erste Optik 23 einen optischen Pumpstrahl zu erzeugen, der das Alkalimetall 18a spinpolarisiert.In addition, the nuclear magnetic resonance gyroscope system 1 has a pump laser 22 and first optics 23 . The pump laser 22 is set up to generate an optical pump beam through the first optics 23, which spin-polarizes the alkali metal 18a.

Ferner ist ein Sondenlaser 25 vorgesehen sowie eine zweite Optik 27. Der Sondenlaser 25 ist dazu eingerichtet, durch die zweite Optik 27 einen, vorzugsweise linearpolarisierten, optischen Sondenstrahl zu erzeugen.Furthermore, a probe laser 25 is provided, as well as second optics 27. The probe laser 25 is set up to use the second optics 27 to generate a preferably linearly polarized optical probe beam.

Das Kernspinresonanz-Gyroskopsystem 1 weist des Weiteren einen Drehwinkelsensor 10 auf, der dazu eingerichtet ist, den optischen Sondenstrahl zu überwachen und eine Drehung des Kernresonanz-Gyroskopsystems 1 um eine empfindliche Achse auf der Grundlage einer Modulation des optischen Sondenstrahls in Ansprechen auf eine Präzession des Edelgasisotops 18b, die von der Spinpolarisation des Alkalimetalls 14 herrührt, zu messen.The magnetic resonance gyroscope system 1 further comprises a rotation angle sensor 10 configured to monitor the optical probe beam and a rotation of the magnetic resonance gyroscope system 1 about a sensitive axis based on a modulation of the optical probe beam in response to a precession of the noble gas isotope 18b resulting from the spin polarization of the alkali metal 14 to be measured.

Hierfür weist der Drehwinkelsensor 10 einen Fotodetektor 10a und eine Dreherfassungskomponente 10b auf.For this purpose, the rotation angle sensor 10 has a photodetector 10a and a rotation detection component 10b.

Überdies ist eine Recheneinrichtung 24 vorgesehen, welche dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße computerimplementierte Verfahren zum Kalibrieren von Sensordaten, insbesondere Drehwinkeldaten, eines Drehwinkelsensors 10 eines Kernspinresonanz-Gyroskopsystems 1 im Messbetrieb auszuführen.In addition, a computing device 24 is provided, which is set up to execute the computer-implemented method according to the invention for calibrating sensor data, in particular rotation angle data, of a rotation angle sensor 10 of a magnetic resonance gyroscope system 1 in measurement operation.

2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines computerimplementierten Verfahrens zum Kalibrieren von Sensordaten eines Drehwinkelsensors im Messbetrieb gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. 2 shows a flow chart of a computer-implemented method for calibrating sensor data of a rotation angle sensor in measurement mode according to a first embodiment of the invention.

Das Verfahren verwendet einen Algorithmus maschinellen Lernens A1, welcher auf einen Datensatz DS1 von Sensordaten umfassend zeitlich variable erste Sensordaten D1 eines Sensorsignals des Drehwinkelsensors 10 des Kernspinresonanz-Gyroskopsystems 1 angewendet wird.The method uses a machine learning algorithm A1, which is applied to a data set DS1 of sensor data comprising first sensor data D1, which is variable over time, of a sensor signal from the rotation angle sensor 10 of the magnetic resonance gyroscope system 1.

Die Sensordaten D1 weisen einen Messanteil MA und einen auf einer Mehrzahl von Störgrößen 14 basierenden Rauschanteil RA auf. Der Algorithmus maschinellen Lernens A1 approximiert bzw. ermittelt dabei zumindest einen numerischen Wert W1 einer Zielfunktion F für den Datensatz DS1 von Sensordaten. Die Zielfunktion F repräsentiert, dem Messanteil MA der Sensordaten D1 des Drehwinkelsensors 10 entsprechende, kalibrierte Sensordaten des Drehwinkelsensors 10.The sensor data D1 have a measurement portion MA and a noise portion RA based on a plurality of disturbance variables 14 . The machine learning algorithm A1 approximates or determines at least one numerical value W1 of a target function F for the data set DS1 of sensor data. The target function F represents calibrated sensor data of the rotation angle sensor 10 corresponding to the measurement portion MA of the sensor data D1 of the rotation angle sensor 10.

Der Algorithmus maschinellen Lernens A1 ist ferner dazu eingerichtet, einen zweiten Datensatz DS2 umfassend den zumindest einen numerischen Wert W1 der Zielfunktion F auszugeben.The machine learning algorithm A1 is also set up to output a second data set DS2 comprising the at least one numerical value W1 of the target function F.

Der Algorithmus maschinellen Lernens A1 ist vorzugsweise durch ein künstliches neuronales Netz ausgebildet.The machine learning algorithm A1 is preferably implemented by an artificial neural network.

Der Algorithmus maschinellen Lernens A1 ist dazu eingerichtet, einen numerischen Wert µ einer Vorhersageunsicherheit des die kalibrierten Sensordaten D1 des Drehwinkelsensors 10 repräsentierenden numerischen Werts W1 der Zielfunktion F zu ermitteln.The machine learning algorithm A1 is set up to determine a numerical value μ of a prediction uncertainty of the numerical value W1 of the target function F representing the calibrated sensor data D1 of the rotation angle sensor 10 .

Falls der numerische Wert µ der Vorhersageunsicherheit des die kalibrierten Sensordaten D1 des Drehwinkelsensors 10 repräsentierenden numerischen Werts W1 der Zielfunktion F einen vorgegebenen Schwellwert SW überschreitet, verwendet das Kernspinresonanz-Gyroskopsystem 1 die zeitlich variablen Sensordaten D1 des Sensorsignals des Drehwinkelsensors 10 anstelle des durch den Algorithmus maschinellen Lernens A1 ausgegebenen zweiten Datensatzes DS2, welcher den zumindest einen numerischen Wert W1 der Zielfunktion F verwendet.If the numerical value µ of the prediction uncertainty of the numerical value W1 of the objective function F representing the calibrated sensor data D1 of the rotation angle sensor 10 exceeds a predetermined threshold value SW, the nuclear magnetic resonance gyroscope system 1 uses the time-varying sensor data D1 of the sensor signal of the rotation angle sensor 10 instead of the machine generated by the algorithm Learning A1 output second data set DS2, which uses the at least one numerical value W1 of the target function F.

Da es sich bei dem Sensorsignal bzw. dem darauf basierenden ersten Datensatz DS1 des Drehwinkelsensors 10 um zeitlich variable Sensordaten handelt, empfängt der Algorithmus maschinellen Lernens A1 im Messbetrieb kontinuierlich bzw. gemäß einer Tastfrequenz des Drehwinkelsensors 10 fortlaufend bzw. in vorgegebenen Intervallen Sensordaten und gibt somit ebenfalls gemäß der vorgegebenen Intervalle bzw. fortlaufend numerische Werte der Zielfunktion aus, um die Sensordaten des Drehwinkelsensors 10 im Messbetrieb ständig zu kalibrieren bzw. zu entrauschen.Since the sensor signal or the first data set DS1 based on it from the angle of rotation sensor 10 is sensor data that is variable over time, the machine learning algorithm A1 receives sensor data continuously or according to a sampling frequency of the angle of rotation sensor 10 continuously or at specified intervals during measurement operation and thus outputs it also according to the predetermined intervals or continuously numerical values of the target function in order to constantly calibrate or remove noise from the sensor data of the rotation angle sensor 10 during measurement operation.

3a zeigt ein Ablaufdiagramm des computerimplementierten Verfahrens zum Kalibrieren des Drehwinkelsensors im Messbetrieb gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. 3a shows a flow chart of the computer-implemented method for calibrating the rotation angle sensor during measurement operation according to a second embodiment of the invention.

Der erste Datensatz DS1 von Sensordaten wird von dem Algorithmus maschinellen Lernens A1 und parallel hierzu von einem Filter A2 empfangen. Bei dem Filter handelt es sich um einen Log-in Filter.The first data set DS1 of sensor data is received by the machine learning algorithm A1 and, in parallel thereto, by a filter A2. The filter is a log-in filter.

Der Filter A2 befreit die Sensordaten D1 zumindest anteilsweise von dem Rauschanteil RA und gibt einen dritten Datensatz DS3 umfassend zumindest einen numerischen Wert W2 von dem Messanteil MA der Sensordaten D1 des Drehwinkelsensors 10 entsprechenden, kalibrierten Sensordaten D1 des Drehwinkelsensors 10 aus.The filter A2 removes the noise component RA from the sensor data D1 at least in part and outputs a third data set DS3 comprising at least one numerical value W2 of the calibrated sensor data D1 of the rotation angle sensor 10 corresponding to the measurement component MA of the sensor data D1 of the rotation angle sensor 10.

Der von dem Algorithmus maschinellen Lernens A1 ausgegebene zweite Datensatz DS2 wird mit dem von dem Filter A2 ausgegebenen dritten Datensatz DS3 unter Verwendung eines numerischen Werts µ der Vorhersageunsicherheit des die kalibrierten Sensordaten D1 des Drehwinkelsensors 10 repräsentierenden numerischen Werts W1 der Zielfunktion F zu einem vierten Datensatz DS4 linear verrechnet FU.The second data set DS2 output by the machine learning algorithm A1 is combined with the third data set DS3 output by the filter A2 using a numerical value μ of the prediction uncertainty of the numerical value W1 of the target function F representing the calibrated sensor data D1 of the angle of rotation sensor 10 to form a fourth data set DS4 calculated linearly FU.

Die lineare Verrechnung des zweiten Datensatzes DS2 mit dem dritten Datensatz DS3 ist hierbei durch folgende Gleichung gegeben: ( 1 μ ) numerischen Wert ( W2 ) + μ numerischer Wert ( W1 )

Figure DE102020210902A1_0005
wobei µ der numerische Wert der Vorhersageunsicherheit des die kalibrierten Sensordaten D1 des Drehwinkelsensors 10 repräsentierenden numerischen Werts W1 der Zielfunktion F ist.The linear calculation of the second data record DS2 with the third data record DS3 is given by the following equation: ( 1 µ ) numeric value ( W2 ) + µ numeric value ( w1 )
Figure DE102020210902A1_0005
where μ is the numerical value of the prediction uncertainty of the numerical value W1 of the target function F representing the calibrated sensor data D1 of the rotation angle sensor 10 .

Falls der numerische Wert µ der Vorhersageunsicherheit einen vorgegebenen Schwellwert SW überscheitet, verwendet das Kernspinresonanz-Gyroskopsystem 1 lediglich den von dem Filter A2 ausgegebenen dritten Datensatz DS3.If the numerical value μ of the prediction uncertainty exceeds a predetermined threshold value SW, the magnetic resonance gyroscope system 1 only uses the third data set DS3 output by the filter A2.

Falls der numerische Wert µ der Vorhersageunsicherheit den vorgegebenen Schwellwert SW unterscheitet, verwendet das Kernspinresonanz-Gyroskopsystem 1 den von dem Algorithmus maschinellen Lernens A1 ausgegebenen zweiten Datensatz DS2.If the numerical value μ of the prediction uncertainty falls below the predetermined threshold value SW, the magnetic resonance gyroscope system 1 uses the second data set DS2 output by the machine learning algorithm A1.

3b zeigt ein Ablaufdiagramm des computerimplementierten Verfahrens zum Kalibrieren von Sensordaten des Drehwinkelsensors im Messbetrieb gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. 3b shows a flow chart of the computer-implemented method for calibrating sensor data of the angle of rotation sensor during measurement operation according to a third embodiment of the invention.

Falls der numerische Wert µ der Vorhersageunsicherheit einen vorgegebenen Schwellwert SW überscheitet, verwendet das Kernspinresonanz-Gyroskopsystem 1 lediglich den von dem Filter A2 ausgegebenen dritten Datensatz DS3.If the numerical value μ of the prediction uncertainty exceeds a predetermined threshold value SW, the magnetic resonance gyroscope system 1 only uses the third data set DS3 output by the filter A2.

Falls der numerische Wert µ der Vorhersageunsicherheit den vorgegebenen Schwellwert SW unterscheitet, verwendet das Kernspinresonanz-Gyroskopsystem 1 den von dem Algorithmus maschinellen Lernens A1 ausgegebenen zweiten Datensatz DS2.If the numerical value μ of the prediction uncertainty falls below the predetermined threshold value SW, the magnetic resonance gyroscope system 1 uses the second data set DS2 output by the machine learning algorithm A1.

4 zeigt ein Ablaufdiagramm des computerimplementierten Verfahrens zum Kalibrieren von Sensordaten des Drehwinkelsensors im Messbetrieb gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform der Erfindung. 4 shows a flow chart of the computer-implemented method for calibrating sensor data of the rotation angle sensor in measurement mode according to the first to third specific embodiments of the invention.

Das Verfahren umfasst ein Empfangen S1 eines Datensatzes DS1 von Sensordaten umfassend zeitlich variable Sensordaten D1 eines Sensorsignals des Drehwinkelsensors 10 des Kernspinresonanz-Gyroskopsystems 1, wobei die Sensordaten D1 einen Messanteil MA und einen auf einer Mehrzahl von Störgrößen 14 basierenden Rauschanteil RA aufweisen.The method includes receiving S1 a data set DS1 of sensor data comprising time-variable sensor data D1 of a sensor signal of the rotation angle sensor 10 of the nuclear magnetic resonance gyroscope system 1, the sensor data D1 having a measurement portion MA and a noise portion RA based on a plurality of disturbance variables 14.

Das Verfahren umfasst ferner ein Ermitteln S2 zumindest eines numerischen Wertes W1 einer Zielfunktion F für den Datensatz DS1 von Sensordaten durch einen Algorithmus maschinellen Lernens A1, welcher auf den Datensatz DS1 von Sensordaten angewendet wird, wobei die Zielfunktion F dem Messanteil MA der Sensordaten D1 des Drehwinkelsensors 10 entsprechende, kalibrierte Sensordaten D1 des Drehwinkelsensors 10 repräsentiert.The method also includes determining S2 at least one numerical value W1 of a target function F for the data set DS1 of sensor data using a machine learning algorithm A1, which is applied to the data set DS1 of sensor data, with the target function F corresponding to the measurement portion MA of the sensor data D1 of the rotation angle sensor 10 corresponding, calibrated sensor data D1 of the rotation angle sensor 10 represents.

Darüber hinaus umfasst das Verfahren ein Ausgeben S3 eines zweiten Datensatzes DS2 umfassend den zumindest einen numerischen Wert W1 der Zielfunktion F.In addition, the method includes an output S3 of a second data set DS2 comprising the at least one numerical value W1 of the target function F.

5 zeigt ein computerimplementiertes Verfahren zum Bereitstellen eines trainierten Algorithmus maschinellen Lernens zum Kalibrieren von Sensordaten eines Drehwinkelsensors im Messbetrieb gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 5 FIG. 1 shows a computer-implemented method for providing a trained machine learning algorithm for calibrating sensor data of a rotation angle sensor in measurement mode according to a preferred embodiment of the invention.

Das Verfahren umfasst ein Empfangen S1' eines ersten Datensatzes DS1 von Eingabe-Trainingsdaten umfassend zeitlich variable erste Sensordaten D1, insbesondere Ist-Sensordaten, des Drehwinkelsensors 10 und zeitlich variable zweite Sensordaten D2, insbesondere Ist-Sensordaten, zumindest eines weiteren Sensors 12 des Kernspinresonanz-Gyroskopsystems 1, wobei die ersten Sensordaten D1 einen Messanteil MA und einen auf einer Mehrzahl von Störgrößen 14 basierenden Rauschanteil RA aufweisen.The method includes receiving S1' a first data set DS1 of input training data comprising time-variable first sensor data D1, in particular actual sensor data, of the rotation angle sensor 10 and time-variable second sensor data D2, in particular actual sensor data, of at least one further sensor 12 of the magnetic resonance Gyroscope system 1, the first sensor data D1 having a measurement component MA and a noise component RA based on a plurality of disturbance variables 14 .

Alternativ können die ersten Sensordaten D1 und die zweiten Sensordaten D2 beispielsweise in zwei unterschiedlichen Datensätzen enthalten sein und separat durch den Algorithmus maschinellen Lernens A1 empfangen werden.Alternatively, the first sensor data D1 and the second sensor data D2 can be contained in two different data sets, for example, and can be received separately by the machine learning algorithm A1.

Das Verfahren umfasst ferner ein Empfangen S2' eines zweiten Datensatzes DS2 von Ausgabe-Trainingsdaten, insbesondere Soll-Sensordaten, des Drehwinkelsensors 10, welche über eine Teststation 16 an den Drehwinkelsensor 10 angelegt werden.The method also includes receiving S2 ′ of a second data set DS2 of output training data, in particular target sensor data, of rotation angle sensor 10 , which is applied to rotation angle sensor 10 via a test station 16 .

Des Weiteren umfasst das Verfahren ein Trainieren S3' eines Algorithmus maschinellen Lernens A1 zum Ermitteln des numerischen Wertes W1 einer Zielfunktion F für den ersten Datensatz DS1 von Sensordaten, wobei die Zielfunktion F dem Messanteil MA der ersten Sensordaten D1 des Drehwinkelsensors 10 entsprechende, kalibrierte erste Sensordaten D1 des Drehwinkelsensors 10 repräsentiert.The method also includes training S3' of a machine learning algorithm A1 to determine the numerical value W1 of a target function F for the first data set DS1 of sensor data, the target function F corresponding to the measured portion MA of the first sensor data D1 of the rotation angle sensor 10, calibrated first sensor data D1 of the rotation angle sensor 10 represents.

Das Trainieren S3' des Algorithmus maschinellen Lernens A1 erfolgt durch ein Gradientenverfahren.The machine learning algorithm A1 is trained S3′ using a gradient method.

Der Rauschanteil RA des ersten Datensatzes DS1 wird durch Anlegen der Mehrzahl von Störgrößen 14 über die Teststation 16 an den Drehwinkelsensor 10 erzeugt. Die Störgrößen 14 werden dabei auf die ersten Sensordaten D1 überlagert werden.The noise component RA of the first data set DS1 is generated by applying the plurality of disturbance variables 14 to the angle of rotation sensor 10 via the test station 16 . The disturbance variables 14 are superimposed on the first sensor data D1.

Die Zielfunktion F für den ersten Datensatz DS1 ist durch folgende Gleichung gegeben: F ( s ˜ t , n t 1 , , n t N ; θ , s t T : t 1 , n t T : t 1 1 , , n t T : t 1 N ) = s ¯ t .

Figure DE102020210902A1_0006
wobei s̃t verrauschte Drehwinkelsensor-Daten zum Zeitpunkt t, s t die vom Algorithmus maschinellen Lernens A1 entrauschten Drehwinkelsensor-Daten, nt i ∈ 1 ... N Daten weiterer Sensoren, θ die Gewichte des Algorithmus maschinellen Lernens A1 und T vorherige Schritte sind, die dem Algorithmus maschinellen Lernens A1 rekurrent zugeführt werden.The target function F for the first data set DS1 is given by the following equation: f ( s ˜ t , n t 1 , ... , n t N ; θ , s t T : t 1 , n t T : t 1 1 , ... , n t T : t 1 N ) = s ¯ t .
Figure DE102020210902A1_0006
where s̃ t noisy rotation angle sensor data at time t, s t is the rotation angle sensor data denoised by machine learning algorithm A1, n i ∈ 1...N data of other sensors, θ is the weights of machine learning algorithm A1, and T is previous steps fed recurrently to machine learning algorithm A1.

Der zumindest eine weitere Sensor 12 des Kernspinresonanz-Gyroskopsystems 1 ist ein Hall-Sensor. Alternativ kann der zumindest eine weitere Sensor 12 des Kernspinresonanz-Gyroskopsystems 1 durch einen Magnetometer, einen Temperatursensor, einen Beschleunigungssensor und/oder einen Stromsensor ausgebildet sein.The at least one additional sensor 12 of the nuclear magnetic resonance gyroscope system 1 is a Hall sensor. Alternatively, the at least one further sensor 12 of the nuclear magnetic resonance gyroscope system 1 can be formed by a magnetometer, a temperature sensor, an acceleration sensor and/or a current sensor.

Die Mehrzahl von Störgrößen 14 sind Laserfrequenzschwankungen, Laserintensitätschwankungen, Laserbreitenschwankungen, Laserpolarisationsschwankungen, zeitliche Magnetfeldschwankungen, räumliche Magnetfeldschwankungen, Feldfrequenzschwankungen, Vibrationen, Temperaturschwankungen, Temperaturgradienten, Schwankungen eines Versorgungsstroms und/oder Schwankungen einer Versorgungspannung des Drehwinkelsensors 10.The plurality of disturbance variables 14 are laser frequency fluctuations, laser intensity fluctuations, laser width fluctuations, laser polarization fluctuations, temporal magnetic field fluctuations, spatial magnetic field fluctuations, field frequency fluctuations, vibrations, temperature fluctuations, temperature gradients, fluctuations in a supply current and/or fluctuations in a supply voltage of the angle of rotation sensor 10.

Das Kernspinresonanz-Gyroskopsystem 1 umfasst ferner ein Computerprogramm mit Programmcode, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer bzw. einer Recheneinrichtung, insbesondere dem Kernspinresonanz-Gyroskopsystem 1, ausgeführt wird.The nuclear magnetic resonance gyroscope system 1 also includes a computer program with program code in order to carry out the method according to the invention when the computer program is executed on a computer or a computing device, in particular the nuclear magnetic resonance gyroscope system 1 .

Das Kernspinresonanz-Gyroskopsystem 1 umfasst des Weiteren einen computerlesbaren Datenträger mit Programmcode eines Computerprogramms, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer bzw. einer Recheneinrichtung, insbesondere des Kernspinresonanz-Gyroskopsystems, ausgeführt wird.The nuclear spin resonance gyroscope system 1 also includes a computer-readable data carrier with program code of a computer program to carry out the method according to the invention when the computer program is executed on a computer or a computing device, in particular the nuclear spin resonance gyroscope system.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Kalibrieren von Sensordaten, insbesondere Drehwinkeldaten, eines Drehwinkelsensors 10 im Messbetrieb ist vorstehend im Zusammenhang mit einem Kernspinresonanz-Gyroskopsystem 1 beispielhaft beschrieben. Es existieren jedoch zahlreiche alternative Einsatzmöglichkeiten des Verfahrens in anderen technischen Gebieten, in welchen Drehwinkelsensoren eingesetzt werden.The method according to the invention for calibrating sensor data, in particular rotation angle data, of a rotation angle sensor 10 during measurement operation is described above in connection with a nuclear magnetic resonance gyroscope system 1 by way of example. However, there are numerous alternative possible uses of the method in other technical areas in which rotation angle sensors are used.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • EP 2282167 A1 [0012]EP 2282167 A1 [0012]

Claims (14)

Computerimplementiertes Verfahren zum Kalibrieren von Sensordaten, insbesondere Drehwinkeldaten, eines Drehwinkelsensors (10) im Messbetrieb, mit den Schritten: Empfangen (S1) eines Datensatzes (DS1) von Sensordaten umfassend zeitlich variable Sensordaten (D1) eines Sensorsignals des Drehwinkelsensors (10), wobei die Sensordaten (D1) einen Messanteil (MA) und einen auf einer Mehrzahl von Störgrößen (14) basierenden Rauschanteil (RA) aufweisen; Ermitteln (S2) zumindest eines numerischen Wertes (W1) einer Zielfunktion (F) für den Datensatz (DS1) von Sensordaten durch einen Algorithmus maschinellen Lernens (A1), welcher auf den Datensatz (DS1) von Sensordaten angewendet wird, wobei die Zielfunktion (F) dem Messanteil (MA) der Sensordaten (D1) des Drehwinkelsensors (10) entsprechende, kalibrierte Sensordaten (D1) des Drehwinkelsensors (10) repräsentiert; und Ausgeben (S3) eines zweiten Datensatzes (DS2) umfassend den zumindest einen numerischen Wert (W1) der Zielfunktion (F).Computer-implemented method for calibrating sensor data, in particular rotation angle data, of a rotation angle sensor (10) in measurement mode, with the steps: Receiving (S1) a data set (DS1) of sensor data comprising sensor data (D1) variable over time of a sensor signal from the angle of rotation sensor (10), the sensor data (D1) having a measurement component (MA) and a noise component ( RA); Determining (S2) at least one numerical value (W1) of a target function (F) for the data set (DS1) of sensor data using a machine learning algorithm (A1), which is applied to the data set (DS1) of sensor data, the target function (F ) represents calibrated sensor data (D1) of the angle of rotation sensor (10) corresponding to the measured portion (MA) of the sensor data (D1) of the angle of rotation sensor (10); and Outputting (S3) a second data set (DS2) comprising the at least one numerical value (W1) of the target function (F). Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Algorithmus maschinellen Lernens (A1), insbesondere ein künstliches neuronales Netz, dazu eingerichtet ist, einen numerischen Wert (µ) einer Vorhersageunsicherheit des die kalibrierten Sensordaten (D1) des Drehwinkelsensors (10) repräsentierenden numerischen Werts (W1) der Zielfunktion (F) zu ermitteln.Computer-implemented method claim 1 , wherein the machine learning algorithm (A1), in particular an artificial neural network, is set up to calculate a numerical value (µ) of a prediction uncertainty of the numerical value (W1) of the target function (F ) to determine. Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 2, wobei falls der numerische Wert (µ) der Vorhersageunsicherheit des die kalibrierten Sensordaten (D1) des Drehwinkelsensors (10) repräsentierenden numerischen Werts (W1) der Zielfunktion (F) einen vorgegebenen Schwellwert (SW) überscheitet, die Sensordaten (D1) des Drehwinkelsensors (10) anstelle des durch den Algorithmus maschinellen Lernens (A1) ausgegebenen zweiten Datensatz (DS2) umfassend den zumindest einen numerischen Wert (W1) der Zielfunktion (F) verwendet werden.Computer-implemented method claim 2 , wherein if the numerical value (µ) of the prediction uncertainty of the numerical value (W1) of the target function (F) representing the calibrated sensor data (D1) of the rotation angle sensor (10) exceeds a predetermined threshold value (SW), the sensor data (D1) of the rotation angle sensor ( 10) instead of the second data set (DS2) output by the machine learning algorithm (A1), comprising the at least one numerical value (W1) of the target function (F). Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Datensatz (DS1) von Sensordaten (D1) von dem Algorithmus maschinellen Lernens (A1) und parallel hierzu von einem Filter (A2) empfangen wird, wobei der Filter (A2) die Sensordaten (D1) zumindest anteilsweise von dem Rauschanteil (RA) befreit und einen dritten Datensatz (DS3) umfassend zumindest einen numerischen Wert (W2) von dem Messanteil (MA) der Sensordaten (D1) des Drehwinkelsensors (10) entsprechenden, kalibrierten Sensordaten (D1) des Drehwinkelsensors (10) ausgibt.Computer-implemented method claim 2 , the data set (DS1) of sensor data (D1) being received by the machine learning algorithm (A1) and in parallel thereto by a filter (A2), the filter (A2) separating the sensor data (D1) at least in part from the noise component (RA ) and outputs a third data set (DS3) comprising at least one numerical value (W2) from the measured portion (MA) of the sensor data (D1) of the rotation angle sensor (10) corresponding to calibrated sensor data (D1) of the rotation angle sensor (10). Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 4, wobei der von dem Algorithmus maschinellen Lernens (A1) ausgegebene zweite Datensatz (DS2) mit dem von dem Filter (A2) ausgegebenen dritten Datensatz (DS3) unter Verwendung eines numerischen Werts (µ) der Vorhersageunsicherheit des die kalibrierten Sensordaten (D1) des Drehwinkelsensors (10) repräsentierenden numerischen Werts (W1) der Zielfunktion (F) zu einem vierten Datensatz (DS4) linear verrechnet wird.Computer-implemented method claim 4 , wherein the second data set (DS2) output by the machine learning algorithm (A1) matches the third data set (DS3) output by the filter (A2) using a numerical value (µ) of the prediction uncertainty of the calibrated sensor data (D1) of the rotation angle sensor (10) representing numerical value (W1) of the target function (F) to a fourth data set (DS4) is calculated linearly. Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 5, wobei die lineare Verrechnung des zweiten Datensatzes (DS2) mit dem dritten Datensatz (DS3) durch folgende Gleichung gegeben ist: ( 1 μ ) numerischen Wert ( W2 ) + μ numerischer Wert ( W1 )
Figure DE102020210902A1_0007
wobei µ der numerische Wert der Vorhersageunsicherheit des die kalibrierten Sensordaten (D1) des Drehwinkelsensors (10) repräsentierenden numerischen Werts (W1) der Zielfunktion (F) ist.
Computer-implemented method claim 5 , where the linear calculation of the second data set (DS2) with the third data set (DS3) is given by the following equation: ( 1 µ ) numeric value ( W2 ) + µ numeric value ( w1 )
Figure DE102020210902A1_0007
where μ is the numerical value of the prediction uncertainty of the numerical value (W1) of the target function (F) representing the calibrated sensor data (D1) of the rotation angle sensor (10).
Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 5, wobei falls der numerische Wert (µ) der Vorhersageunsicherheit einen vorgegebenen Schwellwert (SW) überscheitet, lediglich der von dem Filter (A2) ausgegebene dritten Datensatz (DS3) verwendet wird, und wobei falls der numerische Wert (µ) der Vorhersageunsicherheit den vorgegebenen Schwellwert (SW) unterscheitet, der von dem Algorithmus maschinellen Lernens (A1) ausgegebene zweite Datensatz (DS2) verwendet wird.Computer-implemented method claim 5 , wherein if the numerical value (µ) of the prediction uncertainty exceeds a predetermined threshold value (SW), only the third data set (DS3) output by the filter (A2) is used, and wherein if the numerical value (µ) of the prediction uncertainty exceeds the predetermined threshold value (SW) fails, the second data set (DS2) output by the machine learning algorithm (A1) is used. Computerimplementiertes Verfahren zum Bereitstellen eines trainierten Algorithmus maschinellen Lernens zum Kalibrieren von Sensordaten, insbesondere Drehwinkeldaten, eines Drehwinkelsensors (10) im Messbetrieb, mit den Schritten: Empfangen (S1') eines ersten Datensatzes (DS1) von Eingabe-Trainingsdaten umfassend zeitlich variable erste Sensordaten (D1), insbesondere Ist-Sensordaten, des Drehwinkelsensors (10) und zeitlich variable zweite Sensordaten (D2), insbesondere Ist-Sensordaten, zumindest eines weiteren Sensors (12), wobei die ersten Sensordaten (D1) einen Messanteil (MA) und einen auf einer Mehrzahl von Störgrößen (14) basierenden Rauschanteil (RA) aufweisen; Empfangen (S2') eines zweiten Datensatzes (DS2) von Ausgabe-Trainingsdaten, insbesondere Soll-Sensordaten, des Drehwinkelsensors (10), welche über eine Teststation (16) an den Drehwinkelsensor (10) angelegt werden; und Trainieren (S3') eines Algorithmus maschinellen Lernens (A1) zum Ermitteln des numerischen Wertes (W1) einer Zielfunktion (F) für den ersten Datensatz (DS1) von Sensordaten, wobei die Zielfunktion (F) dem Messanteil (MA) der ersten Sensordaten (D1) des Drehwinkelsensors (10) entsprechende, kalibrierte erste Sensordaten (D1) des Drehwinkelsensors (10) repräsentiert.Computer-implemented method for providing a trained machine learning algorithm for calibrating sensor data, in particular rotation angle data, of a rotation angle sensor (10) in measuring operation, with the steps: receiving (S1') a first data set (DS1) of input training data comprising first sensor data ( D1), in particular actual sensor data, of the rotation angle sensor (10) and temporally variable second sensor data (D2), in particular actual sensor data, of at least one further sensor (12), the first sensor data (D1) having a measurement portion (MA) and a having a noise component (RA) based on a plurality of disturbance variables (14); receiving (S2') a second data set (DS2) of output training data, in particular target sensor data, of the angle of rotation sensor (10), which are applied to the angle of rotation sensor (10) via a test station (16); and training (S3') a machine learning algorithm (A1) to determine the numerical value (W1) of a target function (F) for the first data set (DS1) of sensor data, the target function (F) the measurement portion (MA) of the first sensor data (D1) of the rotation angle sensor (10) corresponding, calibrated first sensor data (D1) of the rotation angle sensor (10). Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Rauschanteil (RA) des ersten Datensatzes (DS1) durch Anlegen der Mehrzahl von Störgrößen (14) über die Teststation (16) an den Drehwinkelsensor (10) erzeugt wird, wobei die Störgrößen (14) auf die ersten Sensordaten (D1) überlagert werden.Computer-implemented method claim 8 , wherein the noise component (RA) of the first data set (DS1) is generated by applying the plurality of disturbance variables (14) via the test station (16) to the angle of rotation sensor (10), the disturbance variables (14) being based on the first sensor data (D1) be superimposed. Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Zielfunktion (F) für den ersten Datensatz (DS1) in Abhängigkeit von s ˜ t , n t 1 , , n t N ; θ , s t T : t 1 , n t T : t 1 1 , , n t T : t 1 N
Figure DE102020210902A1_0008
die verrauschten Drehwinkelsensor-Daten s̃t zum Zeitpunkt t ermittelt, wobei s̃t die vom Algorithmus maschinellen Lernens (A1) entrauschten Drehwinkelsensor-Daten, n t i i 1 N
Figure DE102020210902A1_0009
Daten weiterer Sensoren, θ die Gewichte des Algorithmus maschinellen Lernens (A1) und T vorherige Schritte sind, die dem Algorithmus maschinellen Lernens (A1) rekurrent zugeführt werden.
Computer-implemented method claim 8 or 9 , where the objective function (F) for the first data set (DS1) depends on s ˜ t , n t 1 , ... , n t N ; θ , s t T : t 1 , n t T : t 1 1 , ... , n t T : t 1 N
Figure DE102020210902A1_0008
the noisy rotation angle sensor data s̃ t determined at time t, where s̃ t the rotation angle sensor data de-noised by the machine learning algorithm (A1), n t i i 1 ... N
Figure DE102020210902A1_0009
Data from other sensors, θ the weights of the machine learning algorithm (A1), and T are previous steps fed recurrently to the machine learning algorithm (A1).
Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der zumindest eine weitere Sensor (12) ein Hall-Sensor, ein Magnetometer, ein Temperatursensor, ein Beschleunigungssensor und/oder ein Stromsensor ist, und wobei die Mehrzahl von Störgrößen (14) Laserfrequenzschwankungen, Laserintensitätschwankungen, Laserbreitenschwankungen, Laserpolarisationsschwankungen, zeitliche Magnetfeldschwankungen, räumliche Magnetfeldschwankungen, Feldfrequenzschwankungen, Vibrationen, Temperaturschwankungen, Temperaturgradienten, Schwankungen eines Versorgungsstroms und/oder Schwankungen einer Versorgungspannung des Drehwinkelsensors (10) sind.Computer-implemented method according to one of Claims 8 until 10 , wherein the at least one further sensor (12) is a Hall sensor, a magnetometer, a temperature sensor, an acceleration sensor and/or a current sensor, and wherein the plurality of disturbance variables (14) are laser frequency fluctuations, laser intensity fluctuations, laser width fluctuations, laser polarization fluctuations, temporal magnetic field fluctuations, spatial magnetic field fluctuations, field frequency fluctuations, vibrations, temperature fluctuations, temperature gradients, fluctuations in a supply current and/or fluctuations in a supply voltage of the rotation angle sensor (10). Kernspinresonanz-Gyroskopsystem (1), mit: einer Dampfzelle (18), die ein Alkalimetall (18a) und ein Edelgasisotop (18b) umfasst; einer Magnetfeldquelle (20), die dazu eingerichtet ist, ein Magnetfeld zu erzeugen, das zu einer Achse des Kernspinresonanz-Gyroskopsystems (1) ausgerichtet ist und das durch die Dampfzelle (18) verläuft, um das Alkalimetall (18a) und das Edelgasisotop (18b) zu präzedieren; einem Pumplaser (22), der dazu eingerichtet ist, einen optischen Pumpstrahl zu erzeugen, der das Alkalimetall (18a) spinpolarisiert; einem Sondenlaser (25), der dazu eingerichtet ist, einen optischen Sondenstrahl zu erzeugen; einem Drehwinkelsensor (10), der dazu eingerichtet ist, den optischen Sondenstrahl zu überwachen und eine Drehung des Kernresonanz-Gyroskopsystems (1) um eine empfindliche Achse auf der Grundlage einer Modulation des optischen Sondenstrahls in Ansprechen auf eine Präzession des Edelgasisotops (18b), die von der Spinpolarisation des Alkalimetalls (14) herrührt, zu messen; und einer Recheneinrichtung (24), welche dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.A nuclear magnetic resonance gyroscope system (1) comprising: a vapor cell (18) comprising an alkali metal (18a) and a noble gas isotope (18b); a magnetic field source (20) arranged to generate a magnetic field which is aligned with an axis of the magnetic resonance gyroscope system (1) and which passes through the vapor cell (18) to form the alkali metal (18a) and the noble gas isotope (18b ) to precess; a pump laser (22) configured to generate an optical pump beam that spin-polarizes the alkali metal (18a); a probe laser (25) arranged to generate an optical probe beam; a rotation angle sensor (10) arranged to monitor the optical probe beam and a rotation of the nuclear magnetic resonance gyroscope system (1) about a sensitive axis based on a modulation of the optical probe beam in response to a precession of the noble gas isotope (18b), the to measure from the spin polarization of the alkali metal (14); and a computing device (24) which is set up to carry out the method according to one of Claims 1 until 7 to execute. Computerprogramm mit Programmcode, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird.Computer program with program code to implement the method according to one of Claims 1 until 7 to be performed when the computer program is run on a computer. Computerlesbarer Datenträger mit Programmcode eines Computerprogramms, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird.Computer-readable data carrier with program code of a computer program for the method according to one of Claims 1 until 7 to be performed when the computer program is run on a computer.
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