FI110549B

FI110549B - Menetelmä ja järjestely liikkeen määrittämiseksi

Info

Publication number: FI110549B
Application number: FI20011408A
Authority: FI
Inventors: Panu Korpipaeae; Jani Maentyjaervi
Original assignee: Nokia Corp
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2003-02-14
Also published as: JP4125555B2; DE60208267D1; EP1271099A2; EP1271099A3; US20030109258A1; JP2003050140A; EP1271099B1; DE60208267T2; US6983219B2

Description

, 110549

Menetelmä ja järjestely liikkeen määrittämiseksi

Keksinnön ala

Keksinnön kohteena on ratkaisu laitteen liikkeen määrittämiseksi. Keksinnön tausta 5 Käyttäjän mukanaan kuljettamien elektronisten laitteiden käyttötar koitukset monipuolistuvat koko ajan. Tyypillisiä mukana kuljetettavia elektronisia laitteita ovat matkapuhelimet ja tietokoneet. Laitteissa on paljon tietoa käyttäjästä, ja laitteet mahdollistavat monenlaisten informaatiokanavien käytön käyttäjälle. Laitteen liikkeestä johtuvaa tilaa tai tilan muutosta ei kuitenkaan 10 hyödynnetä vielä paljoakaan, vaikka sen avulla voitaisiin määrittää käyttäjän aktiivisuuskonteksti, joka riippuu käyttäjän työhön tai vapaa-aikaan liittyvästä toiminnasta kuten neuvotteluista, matkustamisesta tai vapaa-ajan harrastuksista.

Yksi tapa mitata liikkuvan laitteen liikettä tai käyttäjän aktiivisuus-15 kontekstia on mitata laitteen kiihtyvyyksiä yhdessä tai useammassa suunnassa yhden tai useamman kiihtyvyysanturin avulla. Eri aktiivisuuskonteksteissa kiihtyvyydet eri ulottuvuuksien suuntaan ovat erilaisia ja aktiivisuuskontekstille ominaisia, minkä vuoksi aktiivisuuskonteksti on periaatteessa mahdollista tun-:.v nistaa eri ulottuvuuksien suuntaisten kiihtyvyystietojen tai liiketietojen avulla.

20 Näin voidaan esimerkiksi yrittää tunnistaa, onko käyttäjä kävelemässä, juok-:· semassa, nousemassa rappuja tms. Ongelmana on kuitenkin se, että kiihty- ·:··:’ vyysanturien signaalit muuttuvat laitteen asennon muuttuessa eikä siten voida tietää, mihin laitteen rakenteiden suuntaan kiihtyvyydet todella vaikuttavat.

.· ·. Esimerkiksi painovoiman suuntaa laitteen rakenteiden mukaisiin akseleihin 25 nähden ei voida mitata, eikä siten mittausten perusteella tiedetä, onko laite edes likimain oikein päin vai ylösalaisin.

Tätä ongelmaa on yritetty ratkaista kiinnittämällä laite käyttäjään aina samaan asentoon. Tämä ei kuitenkaan ratkaise ongelmaa vaan haittaa :: laitteen käyttöä. Myös käyttäjän oman asennon muuttuminen muuttaa laitteen 30 asentoa ja siten kiihtyvyyksien suuntia ja haittaa painovoiman suunnan tun-. · · ·. nistusta laitteen suhteen.

2 110549

Keksinnön lyhyt selostus

Keksinnön tavoitteena on toteuttaa parannettu menetelmä ja menetelmän toteuttava järjestely, joilla määritetään laitteen asennosta riippumaton painovoiman suuntainen dynaaminen kiihtyvyyskomponentti. Tämän saa-5 vuttaa menetelmä laitteen liikkeen määrittämiseksi, jossa menetelmässä mitataan laitteen kiihtyvyys ainakin kolmessa eri suunnassa kolmiulotteista mittausta varten. Menetelmässä edelleen muodostetaan kiihtyvyyssignaalit kolmen ortogonaalisen akselin suunnassa, jotka akselit suuntautuvat tunnetusti laitteeseen nähden; muodostetaan eri akselien suuntaisten kiihtyvyyssignaali-10 en keskiarvosignaalit; muodostetaan laitteen kallistuskulmat suhteessa painovoiman suuntaan keskiarvosignaalien avulla; muodostetaan kiihtyvyyden muutossignaalit poistamalla kustakin eri akselin suuntaisesta kiihtyvyyssignaa-lista vastaava keskiarvosignaali; muodostetaan laitteen asennosta riippumaton laitteen kiihtyvyyden muutoskomponentti painovoiman suunnassa kiihtyvyyden 15 muutossignaalien ja laitteen kallistuskulmien avulla.

Keksinnön kohteena on myös järjestely laitteen liikkeen määrittämiseksi, joka on sovitettu mittaamaan laitteen kiihtyvyys ainakin kolmessa eri suunnassa kolmiulotteista mittausta varten. Järjestely on sovitettu mittamaan kiihtyvyyssignaalit kolmen ortogonaalisen akselin suunnassa, jotka akselit 20 suuntautuvat tunnetusti laitteeseen nähden; muodostamaan eri akselien • « 4 suuntaisten kiihtyvyyssignaalien keskiarvosignaalit; muodostamaan laitteen kallistuskulmat suhteessa painovoiman suuntaan keskiarvosignaalien avulla; muodostamaan kiihtyvyyden muutossignaalit poistamalla kustakin eri akselin suuntaisesta kiihtyvyyssignaalista vastaava keskiarvosignaali; muodostamaan 25 laitteen asennosta riippumaton laitteen kiihtyvyyden muutoskomponentti pai-novoiman suunnassa kiihtyvyyden muutossignaalien ja laitteen kallistuskulmien avulla.

Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.

: 30 Keksintö perustuu siihen, että laitteen kiihtyvyydet mitataan kolmi- ulotteisesti ja määritetään hitaasti muuttuvien kiihtyvyyksien avulla laitteen kai- listuskulmat suhteessa painovoiman suuntaan. Poistamalla hitaasti muuttuvat kiihtyvyydet kokonaiskiihtyvyyksistä muodostetaan nopeasti muuttuvat kiihty-vyydet. Laitteen nopeasti muuttuvien kiihtyvyyksien ja kallistuskulmien avulla 35 määritetään painovoiman suuntaiset nopeat kiihtyvyyden muutokset.

110549 3

Keksinnön mukaisella menetelmällä ja järjestelyllä saavutetaan useita etuja. Painovoiman suuntainen kiihtyvyys ja painovoiman suuntaisen kiihtyvyyden muutokset on mahdollista määrittää laitteen asennosta riippumatta, mikä puolestaan on tärkeää aktiivisuuskontekstin määrittämisessä.

5 Kuvioiden lyhyt selostus

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä viitaten oheisiin piirroksiin, joissa kuvio 1 esittää matkapuhelinjärjestelmän rakennetta, kuvio 2 esittää solukkoradiojärjestelmää, 10 kuvio 3 esittää matkapuhelimen lohkokaaviota, kuvio 4A esittää esitetyn järjestelyn lohkokaaviota, kuvio 4B esittää esitetyn järjestelyn vuokaaviota, kuvio 5A esittää kolmen eri ulottuvuuden suuntaisen hitaasti muuttuvia ja nopeasti muuttuvia kiihtyvyyksiä, 15 kuvio 5B esittää kolmen eri ulottuvuuden nopeasti muuttuvia kiihty vyyksiä, kuvio 6A esittää painovoimaa suuntautuneena laitteen rakenteellisten akselien mukaisessa tilassa oikeaan etuyläkulmaan, kuvio 6B esittää painovoimaa suuntautuneena laitteen rakenteel-·'· 20 listen akselien mukaisessa tilassa vasempaan takayläkulmaan, kuvio 6C esittää painovoimaa suuntautuneena laitteen rakenteel-listen akselien mukaisessa tilassa vasempaan etuyläkulmaan, *:·*: kuvio 6D esittää painovoimaa suuntautuneena laitteen rakenteel- ···*: listen akselien mukaisessa tilassa oikeaan takayläkulmaan, ;· * 25 kuvio 6E esittää painovoimaa suuntautuneena laitteen rakenteel listen akselien mukaisessa tilassa oikeaan etualakulmaan, kuvio 6F esittää painovoimaa suuntautuneena laitteen rakenteellisten akselien mukaisessa tilassa vasempaan taka-alakulmaan, kuvio 6G esittää painovoimaa suuntautuneena laitteen rakenteel-' · ' 30 listen akselien mukaisessa tilassa vasempaan etualakulmaan, ja kuvio 6H esittää painovoimaa suuntautuneena laitteen rakenteel-;" ‘ listen akselien mukaisessa tilassa oikeaan taka-alakulmaan.

, 110549 4

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Esitetty ratkaisu soveltuu käytettäväksi käyttäjän mukanaan kuljettamiin elektronisiin laitteisiin kuten matkapuhelimeen ja tietokoneeseen niihin kuitenkaan rajoittumatta.

5 Tarkastellaan aluksi vielä käyttäjän mukanaan kuljettaman laitteen aktiivisuuskontekstiin liittyviä asioita. Käyttäjän mukanaan kuljettama laite on tavallisesti vaihtelevissa asennoissa (matkapuhelin on ylösalaisin taskussa, horisontaalisesti vyössä kiinni tai hieman kallellaan kädessä) tilanteen, ajan ja paikan mukaan. Eri ulottuvuuksien suunnassa mitatut signaalit puolestaan 10 muuttuvat laitteen asennon mukaan ja tämä tekee hyvin vaikeaksi määritellä laitteen asentoa ja aktiivisuuskontekstia. Tärkein ehto aktiivisuuskontekstin määrittämiselle onkin juuri laitteen asennon määrittäminen ainakin pystysuunnassa mutta myös horisontaalisuunnissa.

Ennen esitettyyn ratkaisuun perehtymistä tarkastellaan kuvion 1 15 avulla esimerkinomaisesti radiojärjestelmän rakennetta, koska yksi esitetyn ratkaisun sovellus on käyttää sitä radiojärjestelmään yhteydessä olevissa kannettavissa laitteissa. Radiojärjestelmänä voi olla esimerkiksi GSM- tai UMTS-radiojärjestelmä. Radiojärjestelmän osia ovat radiojärjestelmän maanpäällinen radioliittymäverkko 2 ja tilaajapäätelaite UE (User Equipment) 4. Tilaajapääte-20 laite 4 koostuu kahdesta osasta: toiminnallisena yksikkönä olevasta matkapu- • · helimesta ME (Mobile Equipment) 6, jonka radioterminaalia käytetään muo- * ’*! dostamaan radioyhteys verkkoon 2, ja käyttäjäkohtaisesta moduulista eli SIM- moduulista (Subscriber Identity Module) 8, joka on tilaajan henkilöllisyydestä tietoa käsittävä älykortti, joka tyypillisesti suorittaa tunnistusalgoritmeja, tal-” ”: 25 lentää salausparametrejä ja tilaajatietoja.

. Verkko 2 muodostuu radioverkkoalijärjestelmistä RNS (Radio Net work Subsystem) 10, jotka muodostuvat tukiasemaohjaimista 12 ja yhdestä tai useammasta tukiasemasta 14. Kukin tukiasemaohjain 12 hallinnoi radiore-sursseja siihen kytketyillä tukiasemilla.

.·. 30 Kuviossa 1 esitetty kuvaus on melko yleisellä tasolla, joten sitä sel- , ’ · · vennetään kuviossa 2 esitetyllä tarkemmalla esimerkillä solukkoradiojärjestel- . mästä. Kuvio 2 sisältää vain oleellisimmat lohkot, mutta alan ammattimiehelle on selvää, että tavanomaiseen solukkoradioverkkoon sisältyy lisäksi muitakin toimintoja ja rakenteita, joiden tarkempi selittäminen ei tässä ole tarpeen.

’ 35 Huomattakoon myös, että kuviossa 2 on esitetty vain eräs esimerkkirakenne.

Solukkoradioverkko käsittää siis tyypillisesti kiinteän verkon infra- 110549 5 struktuurin eli verkko-osan 200, ja tilaajapäätelaitteita 202, jotka voivat olla kiinteästi sijoitettuja, ajoneuvoon sijoitettuja tai kannettavia mukanapidettäviä päätelaitteita. Verkko-osassa 200 on tukiasemia 204. Useita tukiasemia 204 keskitetysti puolestaan ohjaa niihin yhteydessä oleva radioverkkokontrolleri 5 206. Tukiasemassa 204 on lähetinvastaanottimia 408 ja multiplekseriyksikkö 212.

Tukiasemassa 204 on edelleen ohjausyksikkö 210, joka ohjaa lähe-tinvastaanottimien 208 ja multiplekserin 212 toimintaa. Multiplekserillä 212 sijoitetaan useiden lähetinvastaanottimien 208 käyttämät liikenne- ja ohjauska-10 navat yhdelle siirtoyhteydelle 214.

Tukiaseman 204 lähetinvastaanottimista 208 on yhteys antenniyksik-köön 218, jolla toteutetaan kaksisuuntainen radioyhteys 216 tilaajapäätelait-teeseen 202. Kaksisuuntaisessa radioyhteydessä 216 siirrettävien kehysten rakenne on järjestelmäkohtaisesti määritelty. Keksinnön edullisissa toteutus-15 muodoissa lähetetään ainakin osa signaalista käyttäen kolmea tai useampaa lähetysantennia tai usean lähetysantennin avulla aikaansaatuja kolmea tai useampaa keilaa.

Radioverkkokontrolleri 206 käsittää ryhmäkytkentäkentän 220 ja ohjausyksikön 222. Ryhmäkytkentäkenttää 220 käytetään puheen ja datan 20 kytkentään sekä yhdistämään signalointipiirejä. Tukiaseman 204 ja radioverk- '·*.· kokontrollerin 206 muodostamaan radioverkkoalijärjestelmään 224 kuuluu li- * * » säksi transkooderi 226. Transkooderi 226 sijaitsee yleensä mahdollisimman lähellä matkapuhelinkeskusta 228, koska puhe voidaan tällöin siirtokapasiteet-·:·*: tia säästäen siirtää solukkoradioverkon muodossa transkooderin 226 ja radio- ····; 25 verkkokontrollerin 206 välillä.

.· * Transkooderi 226 muuntaa yleisen puhelinverkon ja radiopuhelin- verkon välillä käytettävät erilaiset puheen digitaaliset koodausmuodot toisilleen sopiviksi, esimerkiksi kiinteän verkon muodosta solukkoradioverkon johonkin muuhun muotoon ja päinvastoin. Ohjausyksikkö 222 suorittaa puhelunoh-30 jausta, liikkuvuuden hallintaa, tilastotietojen keräystä ja signalointia.

’ * * · Kuviossa 2 kuvataan edelleen matkapuhelinkeskus 228 ja portti- matkapuhelinkeskus 230, joka hoitaa matkapuhelinjärjestelmän yhteydet ulko-: " puoliseen maailmaan, tässä yleiseen puhelinverkkoon 232.

.... Tarkastellaan nyt kuvion 3 avulla esimerkkinä käyttäjän mukana * · 35 kulkevasta elektronisesta laitteesta GSM- tai UMTS-radiojärjestelmän pääte- ; * laitetta. Päätelaite käsittää suorittimen 200, jossa päätelaitteen ohjelmalliset toiminnat suoritetaan. Suoritin 200 huolehtii muun muassa digitaalisesta sig- 110549 6 naalin käsittelystä ja ohjaa muiden lohkojen toimintaa. Päätelaitteen näyttö ja näppäimistö 202 toimii käyttöliittymänä ja niillä esitetään käyttäjälle suorittimen 200 käsittelemää visuaalista informaatiota kuten tekstiä ja kuvia, joita käyttäjä voi myös itse tuottaa tämän käyttöliittymän avulla. Suoritin 200 suorittaa myös 5 SIM-moduulin 204 tarkastuksen. Muistiin 206 tallennetaan suorittimen 200 tarvitsemaa tietoa, jollaista on esimerkiksi kiihtyvyysanturien kalibroinnissa tarvittava tieto. Kiihtyvyysanturilohko 208 käsittää ainakin kolmessa ortogonaali-sessa suunnassa kiihtyvyyttä mittaavan yhden tai useamman kiihtyvyysanturin. Vaikka kyseessä olisikin yksi kiihtyvyysanturi, kiihtyvyysanturissa tulee olla 10 elementit, jotka mahdollistavat kolmiulotteisen kiihtyvyyden mittauksen. Kiihtyvyysanturien kiihtyvyyssignaalit syötetään suorittimelle 200, joka suorittaa varsinaisen signaalinkäsittelyn. Koodekkilohko 210 muuntaa suorittimelta 200 tulevan signaalin kovaääniselle 212 sopivaan muotoon ja koodekkilohko 210 muuntaa mikrofonilta 214 tulevan signaalin suorittimelle 200 sopivaan muo-15 toon. RF-lohko 216 puolestaan muuntaa suorittimelta 200 tulevan lähetettävän digitaalisen signaalin analogiseksi ja radiotaajuiseksi, jotta signaali voidaan lähettää antennin 218 kautta sähkömagneettisena säteilynä. Vastaavasti antennin 218 vastaanottama radiotaajuinen signaali muunnetaan alemmalle taajuudelle ja digitalisoidaan RF-lohkossa 216 ennen signaalin syöttämistä suoritti-. . 20 meen 200.

t »

Kiihtyvyyttä mitataan yhdellä tai useammalla kiihtyvyysanturilla, joka '··; muodostaa kiihtyvyyttä vastaavan sähköisen signaalin lähtönapaansa. Kiihty- »· ···: vyysanturi voi olla esimerkiksi elektromekaaninen. Kiihtyvyysanturin toiminta : ’ voi perustua esimerkiksi pietsosähköiseen kiteeseen, jossa varausjakauman 25 muutos on verrannollinen kiteeseen kohdistuvaan voimaan, f I Tarkastellaan nyt esitettyä ratkaisua kuvioiden 4A ja 4B avulla. Ku viossa 4A on esitettyä ratkaisua kuvaava lohkokaavio ja kuviossa 4B on esitetty menetelmän vuokaavio. Kiihtyvyysanturilohko 400 käsittää ainakin kolme kiihtyvyysanturia 402, 404 ja 406, jotka mittaavat kolmen toistensa suhteen 30 ortogonaalisen ulottuvuuden suuntaista kiihtyvyyttä. Kiihtyvyysantureja voi olla

I I

... enemmänkin kuin kolme, mutta oleellista on, että kiihtyvyysanturien mittasig- : . naaleista voidaan muodostaa kaikkien kolmen ulottuvuuden suuntaiset kiihty- vyyssignaalit, mitä on esitetty lohkossa 500. Tällainen rakenteellinen ratkaisu *:· on alan ammatti-ihmiselle ilmeinen eikä sitä kuvata tässä sen vuoksi tarkem- ./ * 35 min. Mitattujen ulottuvuuksien suuntaisia akseleita merkitään kirjaimilla X, Y ja :. Z ja ne ovat joko edullisesti samat kuin laitteen rakenteelliset suunnat tai aina- 110549 7 kin tunnetuissa suhteissa laitteen rakenteellisiin suuntiin Xd, Yd ja Zd. Akselit X, Y ja Z ovat siis mittausakselien suuntia ja laitteen rakenteellisten akselien suunnat Xd, Yd ja Zd ovat laitteen kuoren tai kehikon tms. tahkojen eli sivujen suuntaisia (laitteet muistuttavat tavallisesti suorakulmaista särmiötä). Laitteen 5 rakenteellisten akselien suunnat ja mittauksen suunnat ovat ennalta määrätyssä suhteessa toisiinsa, joten mittaussuuntien ja laitteen rakenteellisten suuntien välillä on riippuvuudet θ = Θ., + Δθ, φ = <p, + Δφ ja γ = y^ + Ay, missä Θ vastaa kulmaa laitteen rakenteellisen suunnan Xd ja painovoiman suunnan g välillä, φ vastaa kulmaa laitteen rakenteellisen suunnan Yd ja painovoiman 10 suunnan g välillä ja γ vastaa kulmaa laitteen rakenteellisen suunnan Zd ja painovoiman suunnan g välillä ja kallistuskulmat θ, φ, γ ovat välillä θ, φ, γ e [-π/2, π/2].

Mitattavat suunnat on edullisesti valittu siten, että ne ovat suhteessa elektronisen laitteen rakenteellisiin suuntiin esimerkiksi siten, että kun elekt-15 roninen laite on pystysuorassa näyttö kohti käyttäjää (käyttäjä näkee kirjaimet oikeinpäin), Zd-akseli osoittaa ylöspäin, Yd-akseli osoittaa horisontaalisesti vasemmalta oikealle ja Xd-akseli osoittaa horisontaalisesti kohti käyttäjää suoraan edestä taaksepäin. Mitattujen ulottuvuuksien suunnat ovat tällöin edullisesti samat kuin laitteen rakenteelliset suunnat eli X = Xd, Y = Yd ja Z = Zd.

20 Eri ulottuvuuksien suuntaiset analogiset mittasignaalit muunnetaan A/D-muuntimessa 408 digitaalisiksi. Digitaalisien kiihtyvyyssignaalien suodat-taminen on esitetty lohkoissa 410 ja 502. Suodatus suoritetaan aikatasossa kertomalla äärellisen pituinen signaalin näytejono taajuussisällöltään sopivalla ‘ äärellisen pituisella ikkunalla 412, joka on esim. Hanning-ikkuna, koska se on 25 sopiva dynaamisen ja staattisen signaalin erotukseen. Lisäksi lasketaan mo-nen ikkunoidun signaalin keskiarvo lohkossa 414. Keskiarvoistaminen voidaan suorittaa varsinaisen keskiarvon laskemisen sijasta myös mediaanin laskemisella, alipäästösuodattamalla tai muutoin tunnetulla tavalla keskimääräistä-mällä. Keskiarvon avulla muodostetaan staattinen kiihtyvyyssignaali, joka ei 30 juurikaan muutu tai joka reagoi vain hitaisiin muutoksiin. Se, kuinka hitaat ilmiöt huomioidaan, on vapaasti valittavissa esimerkiksi keskiarvon laskemisessa • · käytettävän ikkunan avulla. Keskiarvo lasketaan halutusta aikaikkunasta, joka voidaan muodostaa esimerkiksi sinänsä tunnettuna Hanning-ikkunana lohkos-"·' sa 412. Hanning-ikkunat ovat eri ulottuvuuksien suuntaisille kiihtyvyyksille 35 matemaattisessa muodossaan seuraavankaltaisia: 8 110549 w 1 Γ (2πΓ\

Xi =-x|l-cos[—J , (Ό y!" = ^y, I_cos(^) >a w 1 Γ f 2πΛ zi =-z|l-cos|^—JJ, missä Xj, y, ja z-, ovat kiihtyvyysnäytteitä eri ulottuvuuksien suunnassa, n on ik-5 kunassa olevien näytteiden määrä, x-\ y™ ja z™ ovat muunnettuja näytteitä. Muita mahdollisia ja sinänsä tunnettuja ikkunoita ovat Hamming-, Kaiser-Bessel- ja kolmio-ikkunat. Keskiarvon laskeminen lohkossa 414 voidaan suorittaa esimerkiksi kaavan (2) mukaan: (2) * = jaz^Zz?, ni=l ni=l ni=l 10 missä x, y jaz ovat keskiarvoja. Kuviossa 5A on esitetty erilaisia kiihtyvyys-signaaleita x, y ja z ja keskiarvoistetut kiihtyvyyssignaalit x, y jaz. Kuten kuviosta 5A nähdään, keskiarvoistetut signaalit x, y jaz ovat ikään kuin staattisia DC-signaaleja mitatuista kiihtyvyyssignaaleista. Keskiarvoja x, y jaz ei ole välttämätöntä muodostaa ikkunoiduista näytteistä x^.y^ jaz^, vaan keski-15 arvot x, y jaz voidaan laskea myös suoraan näytteistä X|, y ja Zj.

Keskiarvoistetut signaalit etenevät edelleen skaalauslohkoon 416, jossa suodatettujen signaalien tasot sovitetaan toisiinsa suhteellisiksi siten, että niitä voi käyttää sinifunktion argumentteina. Koska keskiarvoistettuja sig-‘ ' naaleita voi joissain tapauksissa käyttää suoraan sinifunktion argumentteina, 20 ei skaalauslohko 416 ole aivan välttämätön esitetyn ratkaisun kannalta. Skaa-tauksessa korjataan esimerkiksi kiihtyvyysanturien mahdollisesti vääristynyttä toimintaa. Tavallisesti skaalauslohkossa suoritettavat operaatiot ovat kiihtyvyysanturien valmistajien anturien mukana toimittamia. Tällöin skaalauksen ansiosta mikään keskiarvoistettu kiihtyvyys ei voi ainakaan jatkuvasti ylittää : 25 painovoimakiihtyvyyttä ja siksi eri ulottuvuuksissa mitattujen kiihtyvyyksien suhde painovoimakiihtyvyyteen vastaa kallistuskulman sinifunktiota suhteessa ;·, painovoiman suuntaan eli x/g = sin(0.,),y/g = sin(cp.|) ja z/g = sin^), missä vastaa kulmaa mitatun kiihtyvyyden suunnan X ja painovoiman suunnan g välillä, φ1 vastaa kulmaa mitatun kiihtyvyyden suunnan Y ja painovoiman suun-30 nan g välillä, ja γ1 vastaa kulmaa mitatun kiihtyvyyden suunnan Z ja painovoi-.man suunnan g välillä. Näistä kulmista φ1 ja γ1 voidaan muodostaa laitteen rakenteellisten suuntien ja painovoiman suunnan väliset kallistuskulmat θ, φ ja 9 110549 γ, koska laitteen rakenteellisten akselien suunnat ja mittauksen suunnat ovat tunnetusti suhteessa toisiinsa.

Lohkossa 418 kiihtyvyysanturien mittaamien eri ulottuvuuksien suuntaisten kiihtyvyyksien avulla muodostetaan laitteen kallistuskulmat θ, φ ja 5 γ, jotka kuvaavat laitteen eri rakenteellisten suuntien poikkeamaa painovoiman suunnasta. Tätä on esitetty myös lohkossa 504. Jos laitteen rakenteelliset suunnat ovat samat kuin mitattujen kiihtyvyyksien suunnat, Δθ = Δφ = Δγ = 0 ja kulmat voidaan muodostaa käänteissinifunktiona 0^0 = arcsin(x/g), = cp = arcsin(y/g) ja = γ = arcsin(z/g). Muussa tapauksessa laitteen rakenteellis-10 ten suuntien Xd, Yd ja Zd poikkeama mitatuista suunnista X, Y ja Z täytyy huomioida muodostamalla 0 = Q, + Δθ, φ = q^ + Δφ ja γ = y, + Δγ.

Lohkossa 420 eri ulottuvuuksien suuntaan mitatuista kiihtyvyyksistä x, y ja z vähennetään keskiarvoistetut kiihtyvyydet x, y jaz näyteikkunoitten mittaisina sekvensseissä, jolloin muodostuvat kiihtyvyyksien jatkuvaa muu-15 tosta edustavat muutossignaalit xc, yc ja zc. Tämä on esitetty lohkossa 506. Nämä kiihtyvyyden muutossignaalit xc, yc ja zc edustavat kiihtyvyyden nopeita ja usein myös säännöllisiä muutoksia, jotka liittyvät mm. käyttäjän aktiivisuus-kontekstiin. Kuviossa 5B on esitetty kiihtyvyyden muutossignaalit xc, yc ja zc eri laitteen rakenteellisten akselien suunnissa ajan funktiona vapaasti valitulla . .·. 20 asteikolla. Eri akselien suunnissa laitteen liiketila voi olla hyvinkin erilainen.

,··. Kuten kuvioista 5A ja 5B nähdään, nämä kiihtyvyyden muutossignaalit ovat ikään kuin dynaamisia AC-signaaleja mitatuista kiihtyvyyssignaaleista. Vä-hentäminen suoritetaan ulottuvuuskohtaisesti summalohkoissa 422, 424 ja * 426, joissa kiihtyvyyksiin x, y ja z lisätään keskiarvoistettujen kiihtyvyyksien 25 negaatiot - x, - y ja - z.

Lohkon 508 mukaisesti kiihtyvyyden muutossignaalien ja laitteen kallistuskulmien 0, φ ja γ avulla voidaan lohkossa 428 muodostaa laitteen kiihtyvyyden muutoskomponentti Zztot maan painovoimakiihtyvyyden suuntaan, joka ilmaisee sen, miten laitteeseen kohdistuu jatkuvasti muuttuvia kiihtyvyyksiä : 30 pystysuorassa suunnassa painovoiman suuntaisesti. Olennaista tässä on se, että laitteen kiihtyvyyden muutoskomponentti Zztot pystysuorassa suunnassa voidaan määrittää laitteen asennosta riippumattomasti. Pystysuoran suunnan :... kiihtyvyyden osamuutoskomponentit Xz, Yz ja Zz muodostetaan kertomalla :“·· kiihtyvyyden muutossignaalit xc, yc ja zc laitteen kallistuskulmien 0, φ ja γ sini- :·. 35 funktiolla seuraavien projektioiden mukaisesti: ‘ _ kun sgn(0) > 0, sgn(q>) > 0 ja sgn(y) > 0 10 110549

Xz = -xcsin(0)

Yz = -ycsin(9)

Zz = -zcsin(y) ja (3) kun sgn(0) < 0, sgn(cp) < 0 ja sgn(y) < 0

5 Xz = xcsin I θ I

Y2 = ycsinltp|

Zz = zcsin|y|, missä sgn() tarkoittaa merkkifunktiota (onko kulma positiivinen vai negatiivinen), 101, IφI ja |γ| tarkoittavat kulmien 0, φ ja γ itseisarvoa. Laitteen kiihty-10 vyyden muutoskomponentti Z^ painovoiman suunnassa on kiihtyvyyden osamuutoskomponenttien summa Zztot = Xz + Yz + Zz.

Tarkastellaan nyt kuvioiden 6A - 6H avulla vaihtoehtoista tapaa muodostaa laitteen kiihtyvyyden muutoskomponentti maan painovoimakiihty-vyyden suuntaan. Tässä toimintamuodossa avaruudellinen tila, jota kuvioissa 15 6A - 6H esitetään kuution muotoisena, jaetaan kahdeksaan osaan kuution kulmien ympärillä. Painovoiman suunta kuhunkin kolmeen akseliin X, Y, Z nähden voi saada kaksi arvoa π/4 ± π/4 tai -(π/4 ± π/4), mistä syystä osien määräksi tulee 23 = 8. Tässä toimintamuodossa määritetään aluksi painovoi-mavektorin suunta kallistuskulmien 0, φ, γ etumerkkien avulla. Kun etumerkit ..·. 20 on määritetty, valitaan oikea laskentakaava. Tämä menettely kokonaisuudes- . · · ·. saan on yhtä pitävä kaavojen (3) kanssa.

Kuvion 6A tapauksessa painovoiman suunta g on kuution oikeaan etuyläkulmaan ja siten kallistuskulmille 0 ja φ pätee sgn(0) < 0, sgn(q>) < 0. Lisäksi kulmalle γ pätee sgn(y) > 0. Näin saadaan pystysuoran suunnan kiihty-25 vyysmuutoskomponenttien laskentakaavat 1/8: \.. Xz = xcsin 101

Yz = ycsin I φ i Zz = -zcsin(y).

Kuvion 6B tapauksessa painovoimavektori osoittaa kuution vasem-. 30 paan takayläkulmaan ja siten kallistuskulmille 0, φ ja γ pätee sgn(0) > 0, sgn((p) > 0 ja sgn(y) > 0. Näin saadaan pystysuoran suunnan kiihtyvyysmuutoskom-[; * ponenttien laskentakaavat 2/8:

Xz = -xcsin(0) :'· Yz = -ycsin(9) ‘ 35 Zz =-zcsin(y).

„ 110549

Kuvion 6C tapauksessa painovoiman suunta g on kuution vasempaan etuyläkulmaan ja siten kallistuskulmille θ, φ ja γ pätee sgn(0) < 0, sgn(tp) > 0 ja sgn(y) > 0. Näin saadaan pystysuoran suunnan kiihtyvyysmuutoskom-ponenttien laskentakaavat 3/8:

5 Xz = xcsin I θ I

Yz = -ycsin(9)

Zz = -zcsin(y).

Kuvion 6D tapauksessa painovoiman suunta g on kuution oikeaan takayläkulmaan ja siten kallistuskulmille θ, φ ja γ pätee sgn(0) > 0, sgn(q>) < 0 10 ja sgn(y) > 0. Näin saadaan pystysuoran suunnan kiihtyvyysmuutoskompo-nenttien laskentakaavat 4/8:

Xz = -xcsin(0)

Yz = y0sin l φ I Zz = -zcsin(y).

15 Kuvion 6E tapauksessa painovoiman suunta g on kuution oikeaan etualakulmaan ja siten kallistuskulmille θ, φ ja γ pätee sgn(0) < 0, sgn((p) < 0 ja sgn(y) < 0. Näin saadaan pystysuoran suunnan kiihtyvyysmuutoskomponentti-en laskentakaavat 5/8:

Xz = xcsin 101 20 Yz = ycsin I φ | ,:··\ Zz = zcsin|y|.

"! Kuvion 6F tapauksessa painovoiman suunta g on kuution vasem- "" paan taka-alakulmaan ja siten kallistuskulmille θ, φ ja y pätee sgn(0) > 0, sgn((p) > 0 ja sgn(y) < 0. Näin saadaan pystysuoran suunnan kiihtyvyysmuu-25 toskomponenttien laskentakaavat 6/8: . Xz = -xcsin(0)

Yz = -ycsin(9)

Zz = zcsin|y|.

Kuvion 6G tapauksessa painovoiman suunta g on kuution vasem-30 paan etualakulmaan ja siten kallistuskulmille 0, φ ja y pätee sgn(0) > 0, sgn(q>) < 0 ja sgn(y) < 0. Näin saadaan pystysuoran suunnan kiihtyvyysmuutoskom-• * ponenttien laskentakaavat 7/8:

Xz = xcsin! 01 :"· Yz = -ycsin(<p) :·. 35 Zz = zcsinly|.

12 110549

Lopuksi kuvion 6H tapauksessa painovoiman suunta g on kuution oikeaan taka-alakulmaan ja siten kallistuskulmille θ, φ ja γ pätee sgn(0) < 0, sgn(cp) < 0 ja sgn(y) < 0. Näin saadaan pystysuoran suunnan kiihtyvyysmuu-toskomponenttien laskentakaavat 8/8: 5 Xz = -xcsin(0)

Yz = -ycsin(9)

Zz = zcsinlyl.

Myös tässä tapauksessa laitteen kiihtyvyyden muutoskomponentti Z^, painovoiman suunnassa on muutoskomponenttien summa Z^, = Xz + Yz + Z^ 10 Lohkossa 430 muutossignaaleista xc, yc ja zc poistetaan pystysuora kokonaiskiihtyvyys Z^, jolloin muodostuu horisontaalinen kiihtyvyysmuutos-komponentti ZHtot, joka ilmaisee sen, miten laitteeseen kohdistuu muuttuvia kiihtyvyyksiä vaakasuorissa suunnissa. Matemaattisessa muodossaan tämä suoritetaan erotuksena ZHtot = (xc+ yc + zc) - Zztot. Tässä muodossaan horison-15 taalisen kiihtyvyysmuutoskomponentin suuntaa ei kuitenkaan voi tarkemmin määrittää.

Esitetyssä ratkaisussa voidaan käyttää hyväksi myös kompassia, joka voi olla tavallinen magneettiseen neulaan perustuva kompassi tai gyro-kompassi. Kompassin avulla järjestetään horisontaalinen suunta kahteen or-. y 20 togonaaliseen akseliin. Näin voidaan laitteen asento suhteessa maan magneettikenttään määrittää tarkasti yhdessä kiihtyvyysinformaation kanssa. Yksi edullinen horisontaalisten akselien valinta on sellainen, että ensimmäinen ak-seli Xns on pohjois-eteläsuunnassa ja toinen akseli Yew itä-länsisuunnassa.

• ·«· · Näiden avulla voidaan lohkossa 430 muodostettu horisontaalinen kiihtyvyys-25 muutoskomponentti ZHtot määrittää akselien projektioina olevien horisontaa-: . listen osamuutoskomponenttien Zns ja Zew avulla.

Lohkossa 432 on talletettuna kiihtyvyysanturien kalibrointiarvoja, joilla korjataan kiihtyvyysanturien epälineaarisuuksia. Esimerkkinä kalibroinnista ovat kiihtyvyysantureihin liittyvä ryömintä, lämpötilan vaikutukset, paino-; \ 30 voiman suuruus maapallon eri leveysasteilla tms.

.· Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten ; · mukaiseen esimerkkiin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut siihen, vaan sitä voidaan muunnella monin tavoin oheisten patenttivaatimusten esittämän • keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims

1. Menetelmä laitteen liikkeen määrittämiseksi, jossa menetelmässä mitataan laitteen kiihtyvyys ainakin kolmessa eri suunnassa kolmiulotteista mittausta varten, tunnettu siitä, että: 5 (500) muodostetaan kiihtyvyyssignaalit (x, y, z) kolmen ortogonaali- sen akselin suunnassa, jotka akselit suuntautuvat tunnetusti laitteeseen nähden; (502) muodostetaan eri akselien suuntaisten kiihtyvyyssignaalien keskiarvosignaalit (x, y, z); 10 (504) muodostetaan laitteen kallistuskulmat (Θ, cp, y) suhteessa pai novoiman (g) suuntaan keskiarvosignaalien (x, y, z) avulla; (506) muodostetaan kiihtyvyyden muutossignaalit (xc, yc, zc) poistamalla kustakin eri akselin suuntaisesta kiihtyvyyssignaalista (x, y, z) vastaava keskiarvosignaali (x, y, z); 15 (508) muodostetaan laitteen asennosta riippumaton laitteen kiihty vyyden muutoskomponentti (Z^) painovoiman suunnassa kiihtyvyyden muu-tossignaalien (xc, yc, zc) ja laitteen kallistuskulmien (θ, φ, γ) avulla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, v. että muodostetaan horisontaalinen kiihtyvyyden (ZHtot) muutoskomponentti ·'... 20 poistamalla kiihtyvyyden muutossignaaleista kiihtyvyyden muutoskomponentti painovoiman suunnassa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ortogonaaliset akselit ovat tunnetuissa suunnissa laitteen rakenteellisiin suuntiin nähden, ja muodostetaan keskiarvosignaalien avulla laitteen raken- 25 teellisten suuntien kallistuskulmat suhteessa painovoiman suuntaan.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiihtyvyysmuutoskomponentit Xz, Yz ja Zz muodostetaan kertomalla kiihtyvyyden muutossignaalit xc, yc ja zc laitteen kallistuskulmien θ, φ ja γ sinifunk- ·; , tiolla seuraavien projektioiden mukaisesti; : ’ ‘ ’ 30 jos sgn(0) > 0, sgn(tp) > 0 ja sgn(y) > 0 ·:· ' Xz = -xcsin(0) · Yz = -ycsin((p) Zz =-zcsin(y), tai jos sgn(0) < 0, sgn(cp) < 0 ja sgn(y) < 0 14 110549 Xz = xcsin I θ I Y2 = ycsin|cp| Zz = zcsin I γ I, missä sgn() tarkoittaa merkkifunktiota, I θ I, ΙφΙ ja ΙγΙ tarkoittavat kulmien θ, φ 5 ja γ itseisarvoa; ja muodostetaan kiihtyvyyden muutossignaali Zztot painovoiman suunnassa kiihtyvyyden osamuutoskomponenttien summana: Z^ = Xz + Yz + Zz.

4 I » ·

5 Yz = ycsin|(p| Zz = -zcsin(y), jos kallistuskulmille 0, φ ja y pätee sgn(0) < 0, sgn((p) < 0 ja sgn(y) < 0, muodostetaan kiihtyvyyden osamuutoskomponentit XZI Yz ja Zz seuraavasti: Xz = xcsin I θ I 10 Yz = ycsin|<p| Zz = zcsin|yl, jos kallistuskulmille θ, φ ja y pätee sgn(0) > 0, sgn(cp) > 0 ja sgn(y) < 0, muodostetaan kiihtyvyyden osamuutoskomponentit Xz, Yz ja Zz seuraavasti: Xz = -xcsin(0)

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että akselien määrittämän avaruuden suunnat on jaettu osiin, ja kullekin osalle 10 on määritelty omat pystysuoran kiihtyvyyden muutoskomponentin muodostani iskaavat; määritetään kallistuskulmien avulla se osa, johon painovoima osoittaa; ja muodostetaan laitteen pystysuoran suunnan kiihtyvyyden muutos-15 komponentti osalle määritellyllä tavalla.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että akselien määrittämän avaruuden suunnat on jaettu kahdeksaan osaan siten, että painovoiman suunta kuhunkin kolmeen mitattuun akselin suuntaan nähden saa arvot (π/4 ± π/4) tai -(π/4 ± π/4), ja kullekin osalle on määritelty 20 omat pystysuoran kiihtyvyyden osamuutoskomponenttien muodostamiskaavat; ja jos kallistuskulmille θ, φ ja γ pätee sgn(9) < 0, sgn(cp) < 0 ja sgn(y) > 0, muodostetaan kiihtyvyyden osamuutoskomponentit Xz, Yz ja Zz seuraavasti: Xz = xcsin I θ I 25 Yz = ycsin|tpl Zz = -zcsin(y), jos kallistuskulmille θ, φ ja γ pätee sgn(9) > 0, sgn(cp) > 0 ja sgn(y) > 0, muodostetaan kiihtyvyyden osamuutoskomponentit Xz, Yz ja Zz seuraavasti: ·.· Xz = -xcsin(9)

30 Yz = -ycsin(9) Zz = -zcsin(y), jos kallistuskulmille θ, φ ja γ pätee sgn(9) < 0, sgn(q>) > 0 ja sgn(y) > 0, muodostetaan kiihtyvyyden osamuutoskomponentit Xz, Yz ja Zz seuraavasti: Xz = xcsin I θ I 35 Yz = -ycsin((p) is 110549 Z* = -z;sin(y), jos kallistuskulmille θ, φ ja γ pätee sgn(0) > 0, sgn(cp) < 0 ja sgn(y) > 0, muodostetaan kiihtyvyyden osamuutoskomponentit Xz, Yz ja Zz seuraavasti: Xz = -xcsin(0)

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 30 että muodostetaan horisontaalinen kiihtyvyyden muutoskomponentti poistamalla kiihtyvyyden muutossignaaleista kiihtyvyyden muutoskomponentti pai-: ” ’ novoiman suunnassa; I | ft ·:··' määritetään horisontaalisessa tasossa kaksi toistensa suhteen or- · togonaalista suuntaa kompassin avulla; ja 16 110549 määritetään kiihtyvyyden osamuutoskomponentit horisontaalisen kiihtyvyyden muutoskomponentin projektioina ortogonaalisten akselien suuntaan.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 5 että ikkunoidaan ennen keskiarvosignaalien muodostamista kiihtyvyyssignaalit halutulla ikkunointifunktiolla.

9. Järjestely laitteen liikkeen määrittämiseksi, joka on sovitettu mittaamaan laitteen kiihtyvyys ainakin kolmessa eri suunnassa kolmiulotteista mittausta varten, tunnettu siitä, että järjestely on sovitettu 10 mittamaan kiihtyvyyssignaalit (x, y, z) kolmen ortogonaalisen akse lin suunnassa, jotka akselit suuntautuvat tunnetusti laitteeseen nähden; muodostamaan eri akselien suuntaisten kiihtyvyyssignaalien keski-arvosignaalit (x, y, z); muodostamaan laitteen kallistuskulmat (θ, φ, γ) suhteessa paino-15 voiman (g) suuntaan keskiarvosignaalien (x, y, z) avulla; muodostamaan kiihtyvyyden muutossignaalit (xc, yc, zc) poistamalla kustakin eri akselin suuntaisesta kiihtyvyyssignaalista (x, y, z) vastaava keski-arvosignaali (x, y, z); muodostamaan laitteen asennosta riippumaton laitteen kiihtyvyyden 20 muutoskomponentti (Zztot) painovoiman suunnassa kiihtyvyyden muutossig-naalien (xc, yc, zc) ja laitteen kallistuskulmien (θ, φ, γ) avulla.

.... 10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että järjestely on sovitettu muodostamaan horisontaalinen kiihtyvyyden muu-,· · toskomponentti poistamalla kiihtyvyyden muutossignaaleista kiihtyvyyden 25 muutoskomponentti painovoiman suunnassa.

11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että ortogonaaliset akselit ovat tunnetuissa suunnissa laitteen rakenteellisiin suuntiin nähden, ja järjestely on sovitettu muodostamaan keskiarvosignaalien .·*· avulla laitteen rakenteellisten suuntien kallistuskulmat suhteessa painovoiman • · 30 suuntaan. * · · • Il

·:·· 12. Patenttivaatimuksen 9 mukainen järjestely, tunnettu siitä, ,, ’ * että järjestely on sovitettu muodostamaan kiihtyvyyden osamuutoskomponentit : ‘ Xz, Yz ja Zz kertomalla kiihtyvyyden muutossignaalit xc, yc ja zc laitteen kallis tuskulmien θ, φ ja γ sinifunktiolla seuraavien projektioiden mukaisesti: 17 110549 jos sgn(0) > 0, sgn(<p) > 0 ja sgn(y) > 0 Xz = -xcsin(0) Yz = -ycsin(cp) Zz = -zcsin(y), tai 5 jos sgn(0) < 0, sgn(cp) < 0 ja sgn(y) < 0 Xz = xcsin 101 Yz = ycsin I φ [ Zz = zcsin I γ I, missä sgnQ tarkoittaa merkkifunktiota, 101, ΙφΙ ja |γ| tarkoittavat kulmien 0, φ 10 ja γ itseisarvoa; ja järjestely on sovitettu muodostamaan kiihtyvyyden muutos-signaali Zztot painovoiman suunnassa kiihtyvyyden osamuutoskomponenttien summana: Zztot = Xz + Yz + Zz.

13. Patenttivaatimuksen 9 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että akselien määrittämän avaruuden suunnat on jaettu osiin, ja kullekin osalle 15 on määritelty omat pystysuoran kiihtyvyyden muutoskomponentin muodosta-miskaavat; järjestely on sovitettu määrittämään kallistuskulmien avulla se osa, johon painovoima osoittaa; ja . . järjestely on sovitettu muodostamaan laitteen pystysuoran suunnan > · 20 kiihtyvyyden muutoskomponentti osalle määritellyllä tavalla. «tl

·: 14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen järjestely, tunnettu siitä, • · · · .=.· että akselien määrittämän avaruuden suunnat on jaettu kahdeksaan osaan siten, että painovoiman suunta kuhunkin kolmeen mitattuun akselin suuntaan nähden saa arvot (π/4 ± π/4) tai -(π/4 ± π/4), ja kullekin osalle on määritelty * 25 omat pystysuoran kiihtyvyyden osamuutoskomponenttien muodostamiskaavat; ja jos kallistuskulmille 0, φ ja γ pätee sgn(0) < 0, sgn((p) < 0 ja sgn(y) > 0 järjestely on sovitettu muodostamaan kiihtyvyyden osamuutoskomponentit :‘· Xz, Yz ja seuraavasti:

30 Xz = xcsin|0| Yz = ycsin I φ I Z2 = -zcsin(y), jos kallistuskulmille 0, φ ja γ pätee sgn(0) > 0, sgn(<p) > 0 ja sgn(y) > 0, järjes- I I • ’· tely on sovitettu muodostamaan kiihtyvyyden osamuutoskomponentit Xz, Yz ja

35 Zz seuraavasti: 18 110549 Xz = -xcsin(0) Yz = -ycsin(9) Z2 = -zcsin(y), jos kallistuskulmille θ, φ ja γ pätee sgn(0) < 0, sgn(<p) > 0 ja sgn(y) > 0, järjes-5 tely on sovitettu muodostamaan kiihtyvyyden osamuutoskomponentit XZI Yz ja seuraavasti: Xz = xcsin I θ I Yz = -ycsin((p) Zz = -zcsin(y), 10 jos kallistuskulmille θ, φ ja γ pätee sgn(0) > 0, sgn(cp) < 0 ja sgn(y) > 0, järjestely on sovitettu muodostamaan kiihtyvyyden osamuutoskomponentit XZ) Yz ja Zz seuraavasti: Xz = -xcsin(0) Yz = ycsin I φ I 15 Zz = -zcsin(y), jos kallistuskulmille θ, φ ja γ pätee sgn(0) < 0, sgn(cp) < 0 ja sgn(y) < 0, järjestely on sovitettu muodostamaan kiihtyvyyden osamuutoskomponentit Xz, Yz ja Zz seuraavasti: Xz = xcsin I θ I .·.· 20 Yz = y0sin|cpl .··· Zz = zcsin I γ I, # *’! jos kallistuskulmille θ, φ ja y pätee sgn(0) > 0, sgn(cp) > 0 ja sgn(y) < 0, järjes- " “ tely on sovitettu muodostamaan kiihtyvyyden osamuutoskomponentit XZ1 Yz ja Zz seuraavasti:

25 Xz — -xcsin(0) Yz = -ycsin(9) Zz = zcsinlyl, jos kallistuskulmille θ, φ ja y pätee sgn(0) > 0, sgn(9) < 0 ja sgn(y) < 0, järjestely on sovitettu muodostamaan kiihtyvyyden osamuutoskomponentit Xz, Yz ja 30 Zz seuraavasti: . · · * Xz = xcsin I θ I Yz = -ycsin((p) Zz = zcsin|y|, ja jos kallistuskulmille θ, φ ja y pätee sgn(0) < 0, sgn(9) < 0 ja sgn(y) < 0, järjes- • · ; *. # 35 tely on sovitettu muodostamaan kiihtyvyyden osamuutoskomponentit Xz, Yz ja ,··> Zz seuraavasti: 19 110549 Xz = -xcsin(0) Yz = -ycsin(<p) Zz = zcsin I γ I; ja järjestely on sovitettu muodostamaan laitteen kiihtyvyyden muutoskiihtyvyys 5 Zztot painovoiman suunnassa muutoskomponenttien summana Zztot = Xz + Yz + Zz-

13 1 10549

15. Patenttivaatimuksen 9 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että järjestely on sovitettu muodostamaan horisontaalinen kiihtyvyyden muu-toskomponentti poistamalla kiihtyvyyden muutossignaaleista kiihtyvyyden 10 muutoskomponentti painovoiman suunnassa; järjestely on sovitettu määrittämään horisontaalisessa tasossa kaksi toistensa suhteen ortogonaalista suuntaa kompassin avulla; ja järjestely on sovitettu määrittämään kiihtyvyyden osamuutoskom-ponentit horisontaalisen kiihtyvyyden muutoskomponentin projektioina ortogo-15 naalisten akselien suuntaan.

15 Yz = -ycsin((p) Zz = zcsin|yl, jos kallistuskulmille θ, φ ja y pätee sgn(0) > 0, sgn(φ) < 0 ja sgn(y) < 0, muodostetaan kiihtyvyyden osamuutoskomponentit XZI Yz ja Zz seuraavasti: Xz = xcsin 101 ;·;· 20 Yz = -ycsin((p) .· Zz = zcsin|y|, ja jos kallistuskulmille θ, φ ja y pätee sgn(0) < 0, sgn(cp) < 0 ja sgn(y) < 0, muodostetaan kiihtyvyyden osamuutoskomponentit Xz, Yz ja Zz seuraavasti: Xz = -xcsin(0)

25 Yz = -ycsin(9) Zz = zcsin|yl; ja muodostetaan laitteen kiihtyvyyden muutoskiihtyvyys Zzt0, painovoiman suunnassa muutoskomponenttien summana Zztot = Xz + Yz + Zz.

16. Patenttivaatimuksen 9 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että järjestely on sovitettu ikkunoimaan ennen keskiarvosignaalien muodostamista kiihtyvyyssignaalit halutulla ikkunointifunktiolla. 110549 20