JP2015076804A - 機能デバイス、電子機器、移動体、同期制御システム、機能デバイスの動作方法及び同期制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】サンプリングされたデータの高精度な同期制御を実現可能な機能デバイス、この機能デバイスを用いた電子機器及び移動体、同期制御システム、機能デバイスの動作方法、並びに、同期制御方法を提供すること。
【解決手段】慣性計測装置２は、タイマーと、ＡＤ変換回路２５と、コントローラー２６とを含む。ＡＤ変換回路２５及びコントローラー２６は、センサー信号をサンプリングしてセンサーデータを生成し、生成したセンサーデータとタイマーのカウント値とをそれぞれセンサーデータレジスターとカウントレジスターに記憶させる。また、コントローラー２６は、外部からカウンターリセット信号を受信するとタイマーをリセットする。
【選択図】図２

Description

本発明は、機能デバイス、電子機器、移動体、同期制御システム、機能デバイスの動作方法及び同期制御方法に関する。

特許文献１に記載の車両制御システムでは、マスターコントローラーが、各車輪速度センサー装置に特殊なＩＤを含む計測トリガ信号を送信し、各車輪速度センサー装置は、計測トリガ信号を受信したとき、カウンターのカウント値を計測データとしてメモリーに保存する。そして、マスターコントローラーは、各車輪速度センサー装置にそれぞれを指定するＩＤコードを含む送信指示信号を送信し、各車輪速度センサー装置は、その自身に向けられた送信指示信号を受信すると、メモリーに保存している計測データを読み出し、マスターコントローラーに送信する。この手法によれば、マスターコントローラーは、各々の車輪速度センサー装置から計測データを取得するタイミングは異なるが、同じタイミングで計測した計測データを取得することができる。従って、複数の車輪速度センサー装置において、計測タイミングを同期させることができる。

特開２０１３−６３７１０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の手法では、各車輪速度センサー装置が計測トリガ信号を受信したときのカウンターのカウント値を計測データとして保存するため、同期精度は計測の周期や分解能に依存し、高精度の同期を実現することは難しい。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、サンプリングされたデータの高精度な同期制御を実現可能な機能デバイス、この機能デバイスを用いた電子機器及び移動体、同期制御システム、機能デバイスの動作方法、並びに、同期制御方法を提供することができる。

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例に係る機能デバイスは、タイマーと、信号をサンプリングして出力用データを生成し、生成した前記出力用データと前記タイマーのカウント値とを第１の記憶部に記憶させるデータ生成部と、
外部から第１の同期トリガ信号を受信すると前記タイマーをリセットする制御部と、を含む。

本適用例に係る機能デバイスは、第１の同期トリガ信号を受信するとタイマーをリセットするので、制御デバイス（ホストデバイス）は、第１の同期トリガ信号を送信した時刻と機能デバイスの第１の記憶部に記憶されているタイマーのカウント値に基づき、機能デバイスの第１の記憶部に記憶されている出力用データがサンプリングされた時刻を求める
ことができる。従って、機能デバイスが生成する出力用データを制御デバイスの時刻に同期させることができる。この同期精度は、タイマーのカウント精度と分解能に依存するので、タイマーのカウント精度と分解能を向上させることで、高精度な同期制御が可能となる。

また、本適用例に係る機能デバイスが、第１の同期トリガ信号の受信に失敗した場合や、第１の同期トリガ信号の受信によりリセットされる前のカウント値を第１の記憶部に記憶させた場合、第１の同期トリガ信号を送信した制御デバイスは、機能デバイスの第１の記憶部に記憶されているタイマーのカウント値を取得し、取得したカウント値が、タイマーがリセットされた場合に想定される範囲を超える大きな値であることがわかるので、同期ミスによる誤動作を避けることができる。

［適用例２］
上記適用例に係る機能デバイスは、前記データ生成部は、サンプリングした信号をデジタルデータに変換するＡＤ変換処理と前記デジタルデータに対する演算処理とを行って前記出力用データを生成し、前記ＡＤ変換処理の完了時に前記タイマーのカウント値を第２の記憶部に記憶させ、前記出力用データを生成した後、当該出力用データと前記第２の記憶部に記憶させた前記タイマーのカウント値とを前記第１の記憶部に記憶させるようにしてもよい。

本適用例によれば、制御デバイスは、機能デバイスの第１の記憶部に記憶されているタイマーのカウント値に基づきＡＤ変換処理の完了時刻がわかるので、ＡＤ変換の周期の情報からＡＤ変換処理の開始時刻、すなわち、機能デバイスが信号をサンプリングした時刻を計算することができる。

［適用例３］
上記適用例に係る機能デバイスにおいて、前記データ生成部は、前記ＡＤ変換処理の完了時に前記演算処理を行っている場合は、前記タイマーのカウント値を前記第２の記憶部に記憶させないようにしてもよい。

本適用例に係る機能デバイスによれば、例えば、ＡＤ変換を２回行う毎にデジタルデータの演算処理を１回行うような場合において、デジタルデータの演算処理の時間がＡＤ変換の周期よりも長い場合でも、第１の記憶部に次のＡＤ変換の完了時のカウント値が記憶されないので、第１の記憶部に記憶される出力用データとタイマーのカウント値との不整合を防止することができる。

［適用例４］
上記適用例に係る機能デバイスは、前記データ生成部は、第１のモードの時は、生成した前記出力用データと前記タイマーのカウント値とを前記第１の記憶部に記憶させ、第２のモードの時は、生成した前記出力用データを第３の記憶部に記憶させ、前記制御部は、外部から第２の同期トリガ信号を受信すると前記第３の記憶部に記憶されている前記出力用データを前記第１の記憶部に記憶させるようにしてもよい。

本適用例に係る機能デバイスは、第１の同期トリガ信号又は第２の同期トリガ信号を受信する前に、外部から第１のモード又は第２のモードに設定可能であってもよいし、第１の同期トリガ信号を受信することで第１のモードに移行し、第２の同期トリガ信号を受信することで第２のモードに移行するようにしてもよい。

本適用例に係る機能デバイスは、第１のモードでは、第１の同期トリガ信号を受信した時にタイマーをリセットするので、制御デバイスは、第１の同期トリガ信号を送信した時
刻と機能デバイスの第１の記憶部に記憶されているタイマーのカウント値に基づき、機能デバイスの第１の記憶部に記憶されている出力用データがサンプリングされた時刻を求めることができる。従って、機能デバイスが生成する出力用データを制御デバイスの時刻に同期させることができる。

また、本適用例に係る機能デバイスは、第２のモードでは第１の記憶部に、第２の同期信号を受信した時の最新の出力用データを記憶するので、制御デバイスは、第２の同期トリガ信号を送信した時刻に基づき、機能デバイスの第１の記憶部に記憶されている出力用データがサンプリングされた時刻を求めることができる。従って、機能デバイスが生成する出力用データを制御デバイスの時刻に同期させることができる。

そして、第１のモードの同期精度は、タイマーのカウント精度と分解能に依存するので、タイマーのカウント精度と分解能を向上させることで、高精度な同期制御が可能となる。一方、第２のモードでの同期精度は、機能デバイスの出力用データの生成周期に依存するので、第１のモードでの同期精度よりも劣るが、制御デバイスの計算負荷は小さい。従って、本適用例に係る機能デバイスによれば、用途に応じて、第１のモードでの同期制御と第２のモードでの同期制御のいずれかを適切に選択することができる。

［適用例５］
上記適用例に係る機能デバイスにおいて、前記制御部は、前記第１のモードの時に前記第１の同期トリガ信号を外部端子から受信し、前記第２のモードの時に前記第２の同期トリガ信号を前記外部端子から受信するようにしてもよい。

本適用例に係る機能デバイスによれば、第１の同期トリガ信号と第２の同期トリガ信号を同じ信号（例えば、同じパルス信号）とすることができるので、制御デバイスの処理を簡単化することができる。

［適用例６］
上記適用例に係る機能デバイスは、慣性センサーを含み、前記データ生成部がサンプリングする前記信号は、前記慣性センサーの出力信号であってもよい。

［適用例７］
本適用例に係る電子機器は、上記のいずれかの機能デバイスを含む。

［適用例８］
本適用例に係る移動体は、上記のいずれかの機能デバイスを含む。

［適用例９］
本適用例に係る同期制御システムは、上記のいずれかの機能デバイスと、時刻情報を有する制御デバイスと、を含み、前記制御デバイスは、前記機能デバイスに前記第１の同期トリガ信号を送信し、前記機能デバイスの前記第１の記憶部に記憶される前記出力用データと前記タイマーのカウント値とを取得し、取得した前記タイマーのカウント値と前記第１の同期トリガ信号を送信した時の前記時刻情報とに基づいて、取得した前記出力用データと前記時刻情報との同期を制御する。

本適用例に係る同期制御システムによれば、制御デバイスは、第１の同期トリガ信号を送信した時刻と機能デバイスの第１の記憶部に記憶されているタイマーのカウント値に基づき、機能デバイスの第１の記憶部に記憶されている出力用データがサンプリングされた時刻を求めることができる。従って、機能デバイスが生成する出力用データを制御デバイスの時刻に同期させることができる。

また、本適用例に係る同期制御システムによれば、機能デバイスが、第１の同期トリガ信号の受信に失敗した場合や、第１の同期トリガ信号の受信によりリセットされる前のカウント値を第１の記憶部に記憶させた場合、制御デバイスは、機能デバイスの第１の記憶部に記憶されているタイマーのカウント値を取得し、取得したカウント値が、タイマーがリセットされた場合に想定される範囲を超える大きな値であることがわかるので、同期ミスによる誤動作を避けることができる。

［適用例１０］
本適用例に係る同期制御システムは、上記のいずれかの複数の機能デバイスと、制御デバイスと、を含み、前記制御デバイスは、前記複数の機能デバイスの各々に前記第１の同期トリガ信号を送信し、前記複数の機能デバイスの各々の前記第１の記憶部に記憶される前記出力用データと前記タイマーのカウント値とを取得し、取得した複数の前記タイマーのカウント値に基づいて、取得した複数の前記出力用データの同期を制御する。

本適用例に係る同期制御システムによれば、制御デバイスは、第１の同期トリガ信号を送信した時刻と複数の機能デバイスの各々の第１の記憶部に記憶されているタイマーのカウント値に基づき、複数の機能デバイスの各々の第１の記憶部に記憶されている出力用データがサンプリングされた時刻を求めることができる。従って、複数の機能デバイスがそれぞれ生成する複数の出力用データを同期させることができる。

［適用例１１］
上記適用例に係る同期制御システムにおいて、前記制御デバイスは、前記複数の機能デバイスに共通の前記第１の同期トリガ信号を送信するようにしてもよい。

本適用例に係る同期制御システムによれば、制御デバイスは、複数の機能デバイスの各々の出力用データのサンプリング時刻を、第１の同期トリガ信号の送信時刻を共通の基準として計算することができるので、計算量を削減することができる。

［適用例１２］
本適用例に係る機能デバイスの動作方法は、信号をサンプリングして出力用データを生成するステップと、生成した前記出力用データとタイマーのカウント値とを第１の記憶部に記憶させるステップと、外部から第１の同期トリガ信号を受信し、前記タイマーをリセットするステップと、を含む。

［適用例１３］
本適用例に係る同期制御方法は、上記のいずれかの機能デバイスが生成する前記出力用データと時刻情報との同期を制御する同期制御方法であって、前記機能デバイスに前記第１の同期トリガ信号を送信するステップと、前記機能デバイスの前記第１の記憶部に記憶される前記出力用データと前記タイマーのカウント値とを取得するステップと、取得した前記タイマーのカウント値と前記第１の同期トリガ信号を送信した時の前記時刻情報とに基づいて、取得した前記出力用データと前記時刻情報との同期を制御するステップと、を含む。

［適用例１４］
本適用例に係る同期制御方法は、上記のいずれかの複数の機能デバイスがそれぞれ生成する複数の前記出力用データの同期を制御する同期制御方法であって、前記複数の機能デバイスの各々に前記第１の同期トリガ信号を送信するステップと、前記複数の機能デバイスの各々の前記第１の記憶部に記憶される前記出力用データと前記タイマーのカウント値とを取得するステップと、取得した複数の前記タイマーのカウント値に基づいて、取得し
た複数の前記出力用データの同期を制御するステップと、を含む。

第１実施形態の同期制御システムの構成例を示す図。 慣性計測装置の機能ブロック図。 カウンターリセットモードでの慣性計測装置の動作の一例を示すタイミングチャート図。 カウンターリセットモードでの慣性計測装置の動作の他の一例を示すタイミングチャート図。 カウンターリセットモードにおける同期トリガ割り込み処理（カウンターリセット割り込み処理）の一例を示すフローチャート図。 カウンターリセットモードにおけるＡＤ変換完了割り込み処理の一例を示すフローチャート図。 カウンターリセットモードにおけるフィルター＆補正処理の一例を示すフローチャート図。 カウンターリセットモードにおけるＡＤ変換完了割り込み処理の他の一例を示すフローチャート図。 カウンターリセットモードにおけるフィルター＆補正処理の他の一例を示すフローチャート図。 外部同期モードでの慣性計測装置の動作の一例を示すタイミングチャート図。 外部同期モードでの慣性計測装置の動作の他の一例を示すタイミングチャート図。 外部同期モードにおける同期トリガ割り込み処理（外部同期割り込み処理）の一例を示すフローチャート図。 外部同期モードにおけるＡＤ変換完了割り込み処理の一例を示すフローチャート図。 外部同期モードにおけるフィルター＆補正処理の一例を示すフローチャート図。 第２実施形態の同期制御システムの構成例を示す図。 本実施形態の電子機器の機能ブロック図。 本実施形態の電子機器の外観の一例を示す図。 本実施形態の移動体の一例を示す図。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．同期制御システム
１−１．第１実施形態
［システム構成］
図１は、第１実施形態の同期制御システムの構成例を示す図である。本実施形態の同期制御システム１は、慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）２とＭＣＵ（Master Control Unit）として機能するホストコンピューター３とを含んで構成されている。

慣性計測装置２（機能デバイスの一例）は、任意の物体に取り付けられ、所定の周期で、３軸加速度と３軸角速度を検出し、検出した３軸加速度と３軸角速度に対してそれぞれ所定の処理を行い、６軸のセンサーデータを生成する。慣性計測装置２は、６軸のセンサ
ーデータを生成する毎に、外部端子からデータ準備完了信号（ＤａｔａＲｅａｄｙ）を出力する。

ホストコンピューター３（制御デバイスの一例）は、ＧＰＳ受信機４を備えており、ＧＰＳ受信器が受信した衛星信号（ＧＰＳ信号）に含まれる時刻情報に基づく正確な時刻情報（年、月、日、時、分、秒等の情報）を有している。ＧＰＳ受信機４は、設定に応じて１〜１０００ＰＰＳ（Pulse Per Second）の信号（ＰＰＳ信号）を出力する。この１ＰＰＳや時刻情報の精度は、ＧＰＳ衛星が有する原子時計の精度と同程度であり、極めて高い。

ホストコンピューター３は、データ準備完了信号（ＤａｔａＲｅａｄｙ）を受信すると、ＳＰＩやＵＡＲＴ等のシリアルデータインターフェースを介して、慣性計測装置２から６軸のセンサーデータを取得し（読み出し）、取得した６軸のセンサーデータとＧＰＳ受信機が出力する測位データに基づいて、慣性計測装置２が取り付けられた物体の各時刻における正確な位置や姿勢を算出する。

慣性計測装置２の動作クロックとホストコンピューター３が有する時刻情報あるいはＰＰＳ信号とは同期しておらず、慣性計測装置２の動作クロックの精度の方が低いので、時間の経過とともに時刻情報あるいはＰＰＳ信号に対するずれが大きくなっていく。従って、慣性計測装置２が出力する６軸のセンサーデータのサンプリング時刻とホストコンピューター３の時刻情報との間の同期をとらなければ、各時刻での物体の位置や姿勢の計算誤差が大きくなっていく。

そこで、本実施形態では、ホストコンピューター３は、慣性計測装置２に同期トリガ信号を送信し、同期トリガ信号の送信時刻に基づき、６軸のセンサーデータのサンプリング時刻（３軸加速度と３軸角速度の検出時刻）を算出可能に構成されており、６軸のセンサーデータのサンプリング時刻とホストコンピューター３の時刻情報とを同期させることが可能となっている。

本実施形態では、慣性計測装置２は、同期モードとして、カウンターリセットモード（第１のモードの一例）と外部同期モード（第２のモードの一例）の２つのモードを有しており、外部からの設定によりいずれか一方のモードを選択可能になっている。本実施形態では、ホストコンピューター３は、カウンターリセットモードと外部同期モードのいずれの場合でも、同じ同期トリガ信号（ＰＰＳ信号）を送信し、慣性計測装置２は、所定の外部端子（同じ外部端子）を介してこの同期トリガ信号（ＰＰＳ信号）を受信する。以下では、慣性計測装置２がカウンターリセットモードに設定されている時の同期トリガ信号を「カウンターリセット信号」と呼び、慣性計測装置２が外部同期モードに設定されている時の同期トリガ信号を「外部同期信号」と呼ぶことにする。カウンターリセットモードと外部同期モードの詳細については後述する。

［慣性計測装置の構成］
図２は、本実施形態における慣性計測装置２の機能ブロック図である。図２に示すように、本実施形態では、慣性計測装置２は、３軸角速度を検出するジャイロセンサー（角速度センサー）２１と、ジャイロセンサー２１の出力信号（３軸角速度の検出信号）に含まれる高周波ノイズを低減させるローパスフィルター２３とを含む。また、慣性計測装置２は、３軸加速度を検出する加速度センサー２２と、加速度センサー２２の出力信号（３軸加速度の検出信号）に含まれる高周波ノイズを低減させるローパスフィルター２４とを含む。

さらに、慣性計測装置２は、ＡＤ変換回路２５とコントローラー２６を含む。ＡＤ変換
回路２５は、ローパスフィルター２３が出力する３軸角速度信号とローパスフィルター２４が出力する３軸加速度信号から成る６軸の検出信号を所定のサンプリングレートでサンプリングし、サンプリングした６軸の検出信号を時分割にデジタルデータに変換するＡＤ変換処理を行い、ＡＤ変換処理が終了する毎にコントローラー２６にＡＤ変換完了割り込み信号を出力する。

コントローラー２６は、ＡＤ変換完了割り込み信号を受け取る毎に、ＡＤ変換完了割り込み処理を行った後、Ｍ回に１回の割合でフィルター＆補正処理を行う。Ｍは、フィルター＆補正処理で行われるダウンサンプリングのダウンサンプル比である。

コントローラー２６は、ＡＤ変換完了割り込み処理では、ＡＤ変換回路２５から６軸のデジタルデータを取得する処理、６軸デジタルデータの取得回数をカウントする処理、このカウント値とダウンサンプル比Ｍとの関係に応じてフィルター＆補正処理を開始するか否かを決定するためのフラグを生成する処理等を行う。また、コントローラー２６は、カウンターリセットモードでは、ＡＤ変換完了割り込み処理において、内蔵する自走式のタイマーのカウント値を、外部からアクセスできないカウント値格納メモリー（第２の記憶部の一例）に格納（記憶）する処理も行う。

また、コントローラー２６は、フィルター＆補正処理（演算処理の一例）では、フィルター処理、補正処理、データ更新処理を順番に行う。

コントローラー２６は、フィルター処理として、６軸デジタルデータの各々に対して最新のＮ個のデータの移動平均を計算した後、１／Ｍのレートにダウンサンプリング（ダウンサンプル比Ｍで間引き）する処理を行う。この移動平均計算のデータ数Ｎ及びダウンサンプル比Ｍは、外部から設定可能に構成されている。

また、コントローラー２６は、補正処理として、フィルター処理後の６軸デジタルデータの各々に対する温度補正等の処理を行う。

また、コントローラー２６は、データ更新処理として、補正処理後の６軸デジタルデータを計測データである６軸のセンサーデータ（出力用データの一例）としてセンサーデータレジスターに格納（記憶）し、データ準備完了信号（ＤａｔａＲｅａｄｙ）を生成して外部端子から出力する処理を行う。センサーデータレジスターは、記憶されている情報を外部に出力可能なユーザーレジスター（第１の記憶部の一例）の１つであり、センサーデータレジスターに記憶されるセンサーデータを外部から読み出すことが可能になっている。

後述するように、コントローラー２６は、カウンターリセットモードでは、データ更新処理において、カウント値格納メモリーに格納されているタイマーカウント値をカウントレジスターに格納（記憶）する処理も行う。カウントレジスターは、ユーザーレジスターの１つであり、カウントレジスターに記憶されるタイマーカウント値を外部から読み出すことが可能になっている。なお、後述するように、コントローラー２６は、外部同期モードでは、補正処理後の６軸デジタルデータを、外部からアクセスできない補正後データ格納メモリー（第３の記憶部の一例）に格納（記憶）し、ＡＤ変換完了割り込み処理中又はフィルター＆補正処理中に外部同期信号を受信した場合のみ、フィルター＆補正処理においてデータ更新処理を行う。

また、コントローラー２６は、ホストコンピューター３から同期トリガ信号（カウンターリセット信号あるいは外部同期信号）を受信する毎に、同期トリガ割り込み処理を行う。コントローラー２６は、カウンターリセットモードでは、カウンターリセット信号（第
１の同期トリガ信号の一例）を受信すると、同期トリガ割り込み処理においてタイマーをリセットする処理を行う。また、コントローラー２６は、外部同期モードでは、外部同期信号（第２の同期トリガ信号の一例）を受信すると、同期トリガ割り込み処理において前述のデータ更新処理を行う。ただし、後述するように、コントローラー２６は、ＡＤ変換完了割り込み処理中又はフィルター＆補正処理中に外部同期信号を受信した場合は、同期トリガ割り込み処理ではデータ更新処理を行わず、フィルター＆補正処理においてデータ更新処理を行う。

さらに、コントローラー２６は、ＩＯポートを用いて、ホストコンピューター３との間のシリアルデータ通信を行うホストインターフェース処理を行う。例えば、コントローラー２６は、ホストインターフェース処理において、ホストコンピューター３からの読み出し要求に応じて、センサーデータレジスターに記憶されている６軸のセンサーデータやカウントレジスターに記憶されているタイマーカウント値をホストコンピューター３に送信する処理を行う。

このように、ＡＤ変換回路２５及びコントローラー２６は、データ生成部として機能し、ジャイロセンサー２１の出力信号と加速度センサー２２の出力信号に基づき、計測データである６軸センサーデータを生成する。また、コントローラー２６は、制御部としても機能し、同期トリガ信号に基づき、タイマーのカウント動作やデータ更新処理のタイミングを制御する。

［カウンターリセットモード］
次に、本実施形態における慣性計測装置２のカウンターリセットモードでの動作について、図３〜図７を用いて詳細に説明する。

図３は、カウンターリセットモードでの慣性計測装置２の動作の一例を示すタイミングチャート図であり、図３において、慣性計測装置２はカウンターリセットモードに設定されており、また、ダウンサンプル比Ｍは２に設定されている。

図３に示すように、ＡＤ変換回路２５のサンプリング周期は５００μｓｅｃ．であり、５００μｓｅｃ．毎に、ＡＤ変換が完了して６軸のデジタルデータが更新される。また、カウンターリセット信号として１０００ＰＰＳのＰＰＳ信号が用いられており、コントローラー２６は、１ｍｓｅｃ．毎にカウンターリセット信号を受信し、カウンターリセットモードでの同期トリガ割り込み処理であるカウンターリセット割り込み処理を行う。

タイマーは、５０μｓｅｃ．毎に１ずつカウントアップし、カウンターリセット割り込み処理によりカウント値が０にリセットされる。図３では、１ｍｓｅｃ．毎にカウンターリセット割り込み処理が行われるので、タイマーのカウント値が１９に達する毎に０にリセットされている。

タイマーのカウント値が６又は１６になる毎に、ＡＤ変換回路２５によるＡＤ変換が完了して６軸のデジタルデータが更新され、コントローラー２６は、ＡＤ変換完了割り込み処理を行う。このＡＤ変換完了割り込み処理により、タイマーのカウント値６又は１６がカウント値格納メモリーに格納される。

ダウンサンプル比Ｍが２に設定されているので、コントローラー２６は、ＡＤ変換完了割り込み処理が２回終了する毎にフィルター＆補正処理を１回行う。コントローラー２６は、フィルター＆補正処理により得られた６軸のセンサーデータＡ，Ｂ又はＣをセンサーデータレジスターにコピーし、カウント値格納メモリーに格納されているカウント値６をカウントレジスターにコピーし、データ準備完了信号（ＤａｔａＲｅａｄｙ）を出力する
。これにより、フィルター＆補正処理により得られたセンサーデータとＡＤ変換完了時のタイマーカウント値とが紐づけられた状態で、外部から読み出し可能になる。

ホストコンピューター３は、データ準備完了信号（ＤａｔａＲｅａｄｙ）を受信する毎に、センサーデータレジスターに記憶されている６軸のセンサーデータとカウントレジスターに記憶されているタイマーカウント値を読み出し、カウンターリセット信号を送信した時刻を基準として、センサーデータがサンプリングされた時刻を算出する。具体的には、ホストコンピューター３は、センサーデータとタイマーカウント値を読み出す前の直近のカウンターリセット信号の送信時刻をｔ_０とすると、読み出したセンサーデータのサンプリング時刻は、ｔ_０＋タイマーカウント値（６）×タイマー周期（５０μｓｅｃ．）−ＡＤ変換のサンプリング周期（５００μｓｅｃ．）により計算することができる。

このようにして、慣性計測装置２が生成するセンサーデータとホストコンピューター３が有する時刻情報とを同期させることができる。このカウンターリセットモードの同期精度は、タイマー周期（分解能）に依存するため、タイマー周期を短くすることで同期精度を向上させることができる。また、カウンターリセット信号の周期が長くなればタイマーのカウント精度（カウント誤差）に応じて同期精度が低下するので、カウンターリセット信号の周期をなるべく短くすることが好ましい。このカウンターリセットモードの同期精度は、外部同期モードでの同期精度（後述するように、ＡＤ変換のサンプリング周期に依存する）よりも高い。従って、高い同期精度が要求されるような用途に対しては、カウンターリセットモードによる同期制御が有効である。

図４は、カウンターリセットモードでの慣性計測装置２の動作の他の一例を示すタイミングチャート図であり、図３と同様、図４においても、慣性計測装置２はカウンターリセットモードに設定されており、また、ダウンサンプル比Ｍは２に設定されている。図４の例では、フィルター＆補正処理の時間がＡＤ変換のサンプリング周期（５００μｓｅｃ．）よりも長くなっている。このような状況は、例えば、移動平均計算のデータ数Ｎを大きな値に設定した場合や温度補正等の補正処理をより高精度で行う場合などに生じ得る。

図４に示すように、本実施形態では、コントローラー２６は、フィルター＆補正処理中に次のＡＤ変換完了割り込み信号を受け取った場合、当該フィルター＆補正処理と次のＡＤ変換完了割り込み処理を並行して行う。コントローラー２６は、このＡＤ変換完了割り込み処理では、タイマーのカウント値１６をカウント値格納メモリーに格納しない。

コントローラー２６は、このフィルター＆補正処理により得られた６軸のセンサーデータＡ，Ｂ又はＣをセンサーデータレジスターにコピーし、カウント値格納メモリーに格納されているカウント値６をカウントレジスターにコピーし、データ準備完了信号（ＤａｔａＲｅａｄｙ）を出力する。このように、フィルター＆補正処理中にはタイマーのカウント値をカウント値格納メモリーに格納しないようにすることで、フィルター＆補正処理の時間がＡＤ変換のサンプリング周期よりも長い場合でも、センサーデータレジスターに記憶されるセンサーデータとカウントレジスターに記憶されるタイマーカウント値との不整合を防止することができる。

図５は、カウンターリセットモードにおける、コントローラー２６による同期トリガ割り込み処理（カウンターリセット割り込み処理）の一例を示すフローチャート図である。

図５に示すように、コントローラー２６は、カウンターリセット割り込み処理では、タイマーのカウント値を０にリセットし（Ｓ１０）、処理を終了する。

図６は、カウンターリセットモードにおける、コントローラー２６によるＡＤ変換完了
割り込み処理の一例を示すフローチャート図である。

図６に示すように、コントローラー２６は、カウンターリセットモードにおけるＡＤ変換完了割り込み処理では、まず、フィルター＆補正処理中フラグがＴＲＵＥかＦＡＬＳＥかを判定し（Ｓ２０）、フィルター＆補正処理中フラグがＦＡＬＳＥの場合（Ｓ２０のＮ）のみ、現在のタイマーカウント値をカウント値格納メモリーにコピーする（Ｓ２１）。これにより、フィルター＆補正処理中にはタイマーのカウント値がカウント値格納メモリーにコピーされないようにする。

次に、コントローラー２６は、ＡＤ変換後の６軸デジタルデータを取得し（Ｓ２２）、サンプリングカウントを１だけインクリメントする（Ｓ２３）。

次に、コントローラー２６は、サンプリングカウントをダウンサンプル比Ｍで割った余り（モジュロ演算）が０であるか否かを判定し（Ｓ２４）、０の場合（Ｓ２４のＹ）のみフィルター＆補正処理中フラグとフィルター＆補正開始フラグをともにＴＲＵＥにし（Ｓ２５，Ｓ２６）、処理を終了する。

図７は、カウンターリセットモードにおける、コントローラー２６によるフィルター＆補正処理の一例を示すフローチャート図である。

図７に示すように、コントローラー２６は、カウンターリセットモードにおけるフィルター＆補正処理では、フィルター＆補正開始フラグがＴＲＵＥになるまで（図６のＳ２６の処理が行われるまで）待機し（Ｓ３０のＮ）、フィルター＆補正開始フラグがＴＲＵＥになると（Ｓ３０のＹ）、フィルター＆補正開始フラグをＦＡＬＳＥにし（Ｓ３１）、フィルター処理（移動平均計算とダウンサンプリング）を行う（Ｓ３２）。

次に、コントローラー２６は、温度補正等の補正処理を行い（Ｓ３３）、さらに、データ更新処理（センサーデータレジスターの更新、カウントレジスターの更新、データ準備完了信号（ＤａｔａＲｅａｄｙ）の出力）を行う（Ｓ３４）。

次に、コントローラー２６は、フィルター＆補正処理中フラグをＦＡＬＳＥにし（Ｓ３５）、再びフィルター＆補正開始フラグがＴＲＵＥになるまで待機する（Ｓ２０のＮ）。

図８及び図９は、それぞれ、コントローラー２６による、フィルター＆補正処理及びカウンターリセット割り込み処理の他の一例を示すフローチャート図である。

図８に示すフィルター＆補正処理の例では、コントローラー２６は、まず、サンプリングカウント＋１をダウンサンプル比Ｍで割った余り（モジュロ演算）が０であるか否かを判定し（Ｓ４０）、０でない場合（Ｓ４０のＮ）は現在のタイマーカウント値をカウント値格納メモリーにコピーする（Ｓ４１）。逆に言えば、フィルター＆補正処理中に次のＡＤ変換完了割り込み信号を受け取った時はこのモジュロ演算の結果が０になっているので、モジュロ演算の結果が０の時はタイマーカウント値をカウント値格納メモリーにコピーしないようにしている。これにより、フィルター＆補正処理中にはタイマーのカウント値がカウント値格納メモリーにコピーされないようにすることができる。

次に、コントローラー２６は、ＡＤ変換後の６軸デジタルデータを取得し（Ｓ４２）、サンプリングカウントを１だけインクリメントする（Ｓ４３）。

次に、コントローラー２６は、サンプリングカウントをダウンサンプル比Ｍで割った余り（モジュロ演算）が０であるか否かを判定し（Ｓ４４）、０の場合（Ｓ４４のＹ）のみ
、フィルター＆補正開始フラグをＴＲＵＥにし（Ｓ４５）、処理を終了する。

図９に示すカウンターリセット割り込み処理の例では、コントローラー２６は、フィルター＆補正開始フラグがＴＲＵＥになるまで（図８のＳ４５の処理が行われるまで）待機し（Ｓ５０のＮ）、フィルター＆補正開始フラグがＴＲＵＥになると（Ｓ５０のＹ）、フィルター＆補正開始フラグをＦＡＬＳＥにし（Ｓ５１）、フィルター処理（移動平均計算とダウンサンプリング）を行う（Ｓ５２）。

次に、コントローラー２６は、補正処理を行い（Ｓ５３）、さらに、データ更新処理（センサーデータレジスターの更新、カウントレジスターの更新、データ準備完了信号（ＤａｔａＲｅａｄｙ）の出力）を行う（Ｓ５４）。

次に、コントローラー２６は、再びフィルター＆補正開始フラグがＴＲＵＥになるまで待機する（Ｓ５０のＮ）。

なお、本実施形態では、慣性計測装置２において、カウンターリセット信号の受信時刻とタイマーのリセットの時刻に差が生じると同期精度が劣化するため、慣性計測装置２には、カウンターリセット割り込み処理をＡＤ変換完了割り込み処理よりも優先し、カウンターリセット信号を受信するとすぐにタイマーをリセットする（図５のステップＳ１０）。ただし、慣性計測装置２において、ＡＤ変換完了割り込み処理が開始してからタイマーカウント値をカウント値格納メモリーにコピーするまでの間（図６のステップＳ２０とＳ２１又は図８のステップＳ４０とＳ４１）に、カウンターリセット割り込み処理を優先して行うと、ＡＤ変換の完了時刻とカウント値格納メモリーに記憶されるタイマーカウント値との間にずれが生じ、同期精度の劣化をもたらす。そこで、本実施形態では、慣性計測装置２は、ＡＤ変換完了割り込み処理が開始してからタイマーカウント値をカウント値格納メモリーにコピーするまでの間にカウンターリセット信号を受信した場合は、タイマーカウント値をカウント値格納メモリーにコピーした後に、カウンターリセット割り込み処理を行う。

また、本実施形態では、慣性計測装置２は、ＡＤ変換割り込み処理においてタイマーカウント値をカウント値格納メモリーにコピー（図６のステップＳ２１又は図８のステップＳ４１）した後、フィルター＆補正処理が完了するまでの間にカウンターリセット信号を受信した場合、タイマーがリセットされる前のカウント値をカウントレジスターに記憶する。従って、ホストコンピューター３は、慣性計測装置２からフィルター＆補正処理の完了後に出力されるデータ準備完了信号（ＤａｔａＲｅａｄｙ）を受信し、カウントレジスターに記憶されているタイマーカウント値を取得すると、取得したカウント値は、カウンターリセット信号によりタイマーをリセットしたはずなのにリセットされなかったかのような大きなト値になっている。ホストコンピューター３は、タイマーがリセットされた場合に想定される範囲を超える大きなカウント値を取得した場合、リセットされる前のカウント値であることを認識できるので、例えば、１つ前のカウンターリセット信号の送信時刻と取得したタイマーカウント値に基づき取得したセンサーデータのサンプリング時刻を計算してもよいし、取得したセンサーデータを破棄してもよい。

［外部同期モード］
次に、本実施形態における慣性計測装置２の外部同期モードでの動作について、図１０〜図１４を用いて詳細に説明する。

図１０は、外部同期モードでの慣性計測装置２の動作の一例を示すタイミングチャート図であり、図１０において、慣性計測装置２は外部同期モードに設定されており、また、ダウンサンプル比Ｍは２に設定されている。

図１０に示すように、ＡＤ変換回路２５のサンプリング周期は５００μｓｅｃ．であり、５００μｓｅｃ．毎に、ＡＤ変換が完了して６軸のデジタルデータが更新され、コントローラー２６は、ＡＤ変換完了割り込み処理を行う。

ダウンサンプル比Ｍが２に設定されているので、コントローラー２６は、ＡＤ変換完了割り込み処理が２回終了する毎にフィルター＆補正処理を１回行う。コントローラー２６は、フィルター＆補正処理により得られた６軸のセンサーデータＡ，Ｂ又はＣを補正後データ格納メモリーにコピーする。

本実施形態では、外部同期信号として１０００ＰＰＳのＰＰＳ信号が用いられており、コントローラー２６は、１ｍｓｅｃ．毎に外部同期信号を受信し、外部同期モードでの同期トリガ割り込み処理である外部同期割り込み処理を行い、補正後データ格納メモリーに格納されている６軸のセンサーデータをセンサーデータレジスターにコピーし、データ準備完了信号（ＤａｔａＲｅａｄｙ）を出力する。これにより、フィルター＆補正処理により得られたセンサーデータが外部から読み出し可能になる。

ホストコンピューター３は、データ準備完了信号（ＤａｔａＲｅａｄｙ）を受信する毎に、センサーデータレジスターに記憶されている６軸のセンサーデータを読み出し、センサーデータがサンプリングされた時刻を算出する。具体的には、ホストコンピューター３は、外部同期信号の送信時刻をｔ_０とすると、読み出したセンサーデータのサンプリング時刻は、ｔ_０＋−ＡＤ変換のサンプリング周期（５００μｓｅｃ．）により計算することができる。

このようにして、慣性計測装置２が生成するセンサーデータとホストコンピューター３が有する時刻情報とを同期させることができる。この外部同期モードの同期精度は、ＡＤ変換のサンプリング周期に依存するため、カウンターリセットモードでの同期精度よりも低いが、ホストコンピューター３の計算負荷は低減する。従って、高い同期精度が要求されないような用途に対しては、外部同期モードによる同期制御が有効である。

図１１は、外部同期モードでの慣性計測装置２の動作の他の一例を示すタイミングチャート図であり、図１０と同様、図１１においても、慣性計測装置２は外部同期モードに設定されており、また、ダウンサンプル比Ｍは２に設定されている。図１１の例では、２回目のフィルター＆補正処理中に外部同期信号が入力されている。

図１１に示すように、本実施形態では、コントローラー２６は、フィルター＆補正処理中に外部同期信号を受信した場合、外部同期割り込み処理において、外部同期記録フラグをＴＲＵＥにし、補正後データ格納メモリーに格納されている６軸のセンサーデータをセンサーデータレジスターにコピーせず、データ準備完了信号（ＤａｔａＲｅａｄｙ）も出力しない。

コントローラー２６は、外部同期記録フラグがＴＲＵＥの時は、フィルター＆補正処理において、補正後データ格納メモリーに格納した６軸のセンサーデータをセンサーデータレジスターにコピーし、さらに、データ準備完了信号（ＤａｔａＲｅａｄｙ）を出力する。このように、フィルター＆補正処理中に外部同期信号が入力された場合は、このフィルター＆補正処理により６軸のセンサーデータが生成されるのを待って、センサーデータレジスターを更新することで、外部同期信号が入力された時点でＡＤ変換されていた最新のデジタルデータに基づくセンサーデータが記憶される。従って、ホストコンピューター３は、フィルター＆補正処理中に外部同期信号を送信した場合に、その後に読み出したセンサーデータに対するサンプリング時刻の計算誤差を小さくすることができる。

図１２は、外部同期モードにおける、コントローラー２６による同期トリガ割り込み処理（外部同期割り込み処理）の一例を示すフローチャート図である。

図１２に示すように、コントローラー２６は、外部同期割り込み処理では、まず、フィルター＆補正処理中フラグがＴＲＵＥかＦＡＬＳＥかを判定する（Ｓ８０）。

コントローラー２６は、フィルター＆補正処理中フラグがＦＡＬＳＥの場合（Ｓ７０のＮ）は、データ更新処理（センサーデータレジスターの更新、データ準備完了信号（ＤａｔａＲｅａｄｙ）の出力）を行い（Ｓ７１）、処理を終了する。また、コントローラー２６は、フィルター＆補正処理中フラグがＴＲＵＥの場合（Ｓ７０のＹ）は、外部同期信号記録フラグをＴＲＵＥにし（Ｓ７２）、処理を終了する。これにより、フィルター＆補正処理中には、外部同期割り込み処理において、前回のフィルター＆補正処理で生成された古いセンサーデータがセンサーデータレジスターにコピーされないようにする。

図１３は、外部同期モードにおける、コントローラー２６によるＡＤ変換完了割り込み処理の一例を示すフローチャート図である。

図１３に示すように、コントローラー２６は、外部同期モードにおけるＡＤ変換完了割り込み処理では、まず、ＡＤ変換後の６軸デジタルデータを取得し（Ｓ８０）、サンプリングカウントを１だけインクリメントする（Ｓ８１）。

次に、コントローラー２６は、サンプリングカウントをダウンサンプル比Ｍで割った余り（モジュロ演算）が０であるか否かを判定し（Ｓ８２）、０の場合（Ｓ８０のＹ）のみフィルター＆補正処理中フラグとフィルター＆補正開始フラグをともにＴＲＵＥにし（Ｓ８３，Ｓ８４）、処理を終了する。

図１４は、外部同期モードにおける、コントローラー２６によるフィルター＆補正処理の一例を示すフローチャート図である。

図１４に示すように、コントローラー２６は、外部同期モードにおけるフィルター＆補正処理では、フィルター＆補正開始フラグがＴＲＵＥになるまで（図１３のＳ８４の処理が行われるまで）待機し（Ｓ９０のＮ）、フィルター＆補正開始フラグがＴＲＵＥになると（Ｓ９０のＹ）、フィルター＆補正開始フラグをＦＡＬＳＥにし（Ｓ９１）、フィルター処理（移動平均計算とダウンサンプリング）を行う（Ｓ９２）。

次に、コントローラー２６は、温度補正等の補正処理を行い、補正処理後のセンサーデータを補正後データ格納メモリーに格納する（Ｓ９３）。

次に、コントローラー２６は、外部同期信号記録フラグがＴＲＵＥかＦＡＬＳＥかを判定する（Ｓ９５）。

コントローラー２６は、外部同期信号記録フラグがＦＡＬＳＥの場合（Ｓ９５のＮ）は、再びフィルター＆補正開始フラグがＴＲＵＥになるまで待機する（Ｓ２０のＮ）。また、コントローラー２６は、外部同期信号記録フラグがＴＲＵＥの場合（Ｓ９５のＹ）は、フィルター＆補正処理中フラグをＦＡＬＳＥにし（Ｓ９６）、さらにデータ更新処理（センサーデータレジスターの更新、データ準備完了信号（ＤａｔａＲｅａｄｙ）の出力）を行い（Ｓ９７）、再びフィルター＆補正開始フラグがＴＲＵＥになるまで待機する（Ｓ９０のＮ）。これにより、フィルター＆補正処理中に外部同期信号が入力された場合には、今回のフィルター＆補正処理で生成された最新のセンサーデータがセンサーデータレジス
ターにコピーされるようにする。

以上に説明したように、第１実施形態の同期制御システムにおいて、カウンターリセットモードでは、慣性計測装置２は、ホストコンピューター３から送信されたカウンターリセット信号を受信すると内蔵のタイマーをリセットし、また、ジャイロセンサー２１の検出信号と加速度センサー２２の検出信号に基づいて生成したセンサーデータをセンサーデータレジスターに記憶するとともに、ＡＤ変換完了時のタイマーのカウント値をカウントレジスターに記憶する。ホストコンピューター３は、慣性計測装置２のセンサーデータレジスターに記憶されているセンサーデータとカウントレジスターに記憶されているタイマーカウント値とを取得し、カウンターリセット信号を送信した時刻と取得したタイマーカウント値とに基づき、取得したセンサーデータのサンプリング時刻を求めることができる。従って、カウンターリセットモードでは、慣性計測装置２が生成するセンサーデータを、ホストコンピューター３の時刻情報に同期させることができる。

また、第１実施形態の同期制御システムによれば、フィルター＆補正処理中にはタイマーのカウント値をカウント値格納メモリーに格納しないようにすることで、フィルター＆補正処理の時間がＡＤ変換のサンプリング周期よりも長い場合でも、センサーデータレジスターに記憶されるセンサーデータとカウントレジスターに記憶されるタイマーカウント値との不整合を防止することができる。

また、第１実施形態の同期制御システムによれば、慣性計測装置２が、カウンターリセット信号の受信に失敗した場合や、カウンターリセット信号の受信によりリセットされる前のカウント値をカウントレジスターに記憶させた場合、ホストコンピューター３は、慣性計測装置２のカウントレジスターに記憶されているタイマーのカウント値を取得し、取得したカウント値が、タイマーがリセットされた場合に想定される範囲を超える大きな値であることがわかるので、同期ミスによる誤動作を避けることができる。

一方、第１実施形態の同期制御システムにおいて、外部同期モードでは、慣性計測装置２は、ホストコンピューター３から送信された外部同期信号を受信すると、ジャイロセンサー２１の検出信号と加速度センサー２２の検出信号に基づいて生成した最新のセンサーデータをセンサーデータレジスターに記憶する。ホストコンピューター３は、慣性計測装置２のセンサーデータレジスターに記憶されている最新のセンサーデータを取得し、外部同期信号を送信した時刻に基づき、取得した最新のセンサーデータのサンプリング時刻を求めることができる。従って、外部同期モードでも、慣性計測装置２が生成するセンサーデータを、ホストコンピューター３の時刻情報に同期させることができる。

また、第１実施形態の同期制御システムによれば、慣性計測装置２は、フィルター＆補正処理中に外部同期信号を受信した場合、当該フィルター＆補正処理におけるセンサーデータの生成を待ってから、外部同期信号を受信する前に最後にサンプリングして生成した最新のセンサーデータをセンサーデータレジスターに記憶するので、ホストコンピューター３は、外部同期信号を送信した時に慣性計測装置２が最後にサンプリングした最新のセンサーデータを取得することができる。従って、ホストコンピューター３が外部同期信号を送信した時刻とセンサーデータのサンプリング時刻との差が大きくなることを防止し、同期精度の劣化を防止することができる。

このように、カウンターリセットモードでは、慣性計測装置２が生成するセンサーデータを、タイマーの周期（分解能）やカウント精度に応じた高い精度でホストコンピューター３の時刻情報に同期させることができる。一方、外部同期モードでの同期精度は、センサーデータの生成周期に依存するためカウンターリセットモードでの同期精度よりも劣るが、ホストコンピューター３の計算負荷は小さい。従って、第１実施形態の同期制御シス
テムによれば、同期精度や計算負荷の要求等、用途に応じて、カウンターリセットモードでの同期制御と外部同期モードでの同期制御のいずれかを選択することができる。そして、ホストコンピューター３は、慣性計測装置２をカウンターリセットモードと外部同期モードのいずれかに設定することで、カウンターリセット信号と外部同期信号を同じパルス信号として慣性計測装置２の共通の外部端子に出力することができるので、ホストコンピューター３の処理を簡単化することができる。

さらに、第１実施形態の同期制御システムによれば、カウンターリセット信号や外部同期信号を、慣性計測装置２のＩＤコードを含まないＰＰＳ信号（１パルスのパルス信号）とすることで、慣性計測装置２がカウンターリセット信号や外部同期信号の受信に失敗する確率を低減させている。また、ホストコンピューター３は、慣性計測装置２がカウンターリセット信号の受信に成功したか否かを取得したタイマーカウント値から判断することができるし、慣性計測装置２が外部同期信号の受信に成功したか否かをデータ準備完了信号（ＤａｔａＲｅａｄｙ信号）の受信の有無によって判断することができる。従って、第１実施形態の同期制御システムによれば、同期ミスのリスクを低減させることができる。

１−２．第２実施形態
図１５は、第２実施形態の同期制御システムの構成例を示す図である。本実施形態の同期制御システム１は、ｎ個の慣性計測装置２（２−１〜２−ｎ）とホストコンピューター３とを含んで構成されている。

ｎ個の慣性計測装置２は、それぞれ、任意の物体（同じ物体でも異なる物体でもよい）に取り付けられ、所定の周期で、３軸加速度と３軸角速度を検出し、検出した３軸加速度と３軸角速度に対してそれぞれ所定の処理を行い、６軸のセンサーデータを生成する。ｎ個の慣性計測装置２は、それぞれ、６軸のセンサーデータを生成する毎に、外部端子からデータ準備完了信号（ＤａｔａＲｅａｄｙ）を出力する。

ホストコンピューター３は、ｎ個のデータ準備完了信号（ＤａｔａＲｅａｄｙ）を受信した順に、ＳＰＩやＵＡＲＴ等のシリアルデータインターフェースを介して、各慣性計測装置２から６軸のセンサーデータを取得（読み出し）、取得したｎ個の６軸のセンサーデータに基づいて、各慣性計測装置２が取り付けられた物体の各時刻における位置や姿勢を算出する。

ｎ個の慣性計測装置２の動作クロックは同期していないため、時間の経過とともにずれが大きくなっていく。従って、ｎ個の慣性計測装置２が出力するｎ個の６軸センサーデータの間の同期をとらなければ、各時刻での物体の位置や姿勢の計算誤差が大きくなっていく。

そこで、本実施形態では、ホストコンピューター３は、ｎ個の慣性計測装置２に共通の同期トリガ信号を送信し、同期トリガ信号の送信時刻に基づき、ｎ個の６軸センサーデータの各々のサンプリング時刻（３軸加速度と３軸角速度の検出時刻）を算出可能に構成されており、ｎ個の６軸のセンサーデータを同期させることが可能となっている。

本実施形態でも、各慣性計測装置２は、第１実施形態と同様に構成することができるので、その図示及び説明を省略する。同期トリガ信号としては、カウンターリセット信号と外部同期信号のいずれを選択してもよい。

この第２実施形態の同期制御システムによれば、第１実施形態の同期制御システムと同様の効果を奏することができる。

さらに、第２実施形態の同期制御システムによれば、カウンターリセットモードでは、ホストコンピューター３は、カウンターリセット信号を送信した時刻と、ｎ個の慣性計測装置２の各々のカウントレジスターに記憶されているｎ個のタイマーカウント値に基づき、ｎ個の慣性計測装置２の各々のセンサーデータレジスターに記憶されているｎ個のセンサーデータのサンプリング時刻を求めることができる。また、外部同期モードでは、ホストコンピューター３は、外部同期信号を送信した時刻に基づき、ｎ個の慣性計測装置２の各々のセンサーデータレジスターに記憶されているｎ個の最新のセンサーデータのサンプリング時刻を求めることができる。従って、第２実施形態の同期制御システムによれば、カウンターリセットモードと外部同期モードのいずれでも、ｎ個の慣性計測装置２がそれぞれ生成するｎ個のセンサーデータを同期させることができる。

２．電子機器
図１６は、本実施形態の電子機器の機能ブロック図である。また、図１７は、本実施形態の電子機器の一例であるスマートフォンの外観の一例を示す図である。

本実施形態の電子機器３００は、慣性計測装置３１０、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３２０、操作部３３０、ＲＯＭ（Read Only Memory）３４０、ＲＡＭ（Random Access Memory）３５０、通信部３６０、表示部３７０を含んで構成されている。なお、本実施形態の電子機器は、図１６の構成要素（各部）の一部を省略又は変更し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。

慣性計測装置３１０（機能デバイスの一例）は、所定の周期で、３軸加速度と３軸角速度を検出し、検出した３軸加速度と３軸角速度に対してそれぞれ所定の処理を行い、６軸のセンサーデータを生成し、外部から読み出し可能な記憶部に記憶する。慣性計測装置３１０は、６軸のセンサーデータを生成する毎に、ＣＰＵ３２０にデータ準備完了信号（ＤａｔａＲｅａｄｙ）を出力する。

ＣＰＵ３２０は、ＲＯＭ３４０等に記憶されているプログラムに従い、慣性計測装置３１０からデータ準備完了信号（ＤａｔａＲｅａｄｙ）を受け取ると、シリアルデータインターフェースを介して、慣性計測装置３１０の記憶部に記憶されている６軸センサーデータを読み出し、各種の計算処理や制御処理を行う。また、ＣＰＵ３２０は、操作部３３０からの操作信号に応じた各種の処理、外部装置とデータ通信を行うために通信部３６０を制御する処理、表示部３７０に各種の情報を表示させるための表示信号を送信する処理等を行う。

操作部３３０は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号をＣＰＵ３２０に出力する。

ＲＯＭ３４０は、ＣＰＵ３２０が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。

ＲＡＭ３５０は、ＣＰＵ３２０の作業領域として用いられ、ＲＯＭ３４０から読み出されたプログラムやデータ、操作部３３０から入力されたデータ、ＣＰＵ３２０が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。

通信部３６０は、ＣＰＵ３２０と外部装置との間のデータ通信を成立させるための各種制御を行う。

表示部３７０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成される表示装置であり、ＣＰＵ３２０から入力される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。表示部３７
０には操作部３３０として機能するタッチパネルが設けられていてもよい。

慣性計測装置３１０として上述した各実施形態の慣性計測装置２を適用することにより、ＣＰＵ３２０は、慣性計測装置３１０に同期トリガ信号（上述した各実施形態のカウンターリセット信号あるいは外部同期信号）を送信し、読み出した６軸センサーデータを内部時刻に同期させることが可能となっている。これにより、信頼性の高い電子機器を実現することができる。

このような電子機器３００としては種々の電子機器が考えられ、例えば、パーソナルコンピューター（例えば、モバイル型パーソナルコンピューター、ラップトップ型パーソナルコンピューター、タブレット型パーソナルコンピューター）、スマートフォンや携帯電話機などの移動体端末、ディジタルスチールカメラ、インクジェット式吐出装置（例えば、インクジェットプリンター）、ルーターやスイッチなどのストレージエリアネットワーク機器、ローカルエリアネットワーク機器、移動体端末基地局用機器、テレビ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、カーナビゲーション装置、リアルタイムクロック装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ゲーム用コントローラー、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレーター、ヘッドマウントディスプレイ、モーショントレース、モーショントラッキング、モーションコントローラー、ＰＤＲ（歩行者位置方位計測）等が挙げられる。

３．移動体
図１８は、本実施形態の移動体の一例を示す図（上面図）である。図１８に示す移動体４００は、センサー４１０〜４１７とマスターコントローラー４２０を含んで構成されている。なお、本実施形態の移動体は、図１８の構成要素（各部）の一部を省略し、あるいは、他の構成要素を付加した構成としてもよい。

センサー４１０〜４１７（機能デバイスの一例）は、それぞれ、所定の物理量（角速度、加速度、圧力、温度等）を計測する。このセンサー４１０〜４１７は、上述した各実施形態の慣性計測装置と同様の同期モード（カウンターリセットモードあるいは外部同期モード）を備える。

各センサーにはＩＤが付与されており、マスターコントローラー４２０は、シリアルデータインターフェースを介して、ＩＤの指定を変えながらすべてのセンサーから順番に計測データを取得する。

マスターコントローラー４２０は、センサー４１０〜４１７に、同期トリガ信号（上述した各実施形態のカウンターリセット信号あるいは外部同期信号）を同時に送信し、同期トリガ信号の送信時刻に基づき、各センサーから取得した計測データの計測時刻を算出することで、センサー４１０〜４１７の計測データを同期させることができる。これにより、信頼性の高い移動体を実現することができる。

このような移動体４００としては種々の移動体が考えられ、例えば、自動車（電気自動車も含む）、ジェット機やヘリコプター等の航空機、船舶、ロケット、人工衛星等が挙げられる。

なお、本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば、上述した各実施形態では、慣性計測装置２は、６軸センサーデータを生成する毎にセンサーデータレジスターに格納し、データ準備完了信号（ＤａｔａＲｅａｄｙ）を出力するようにしているが、例えばＵＡＲＴの自動送信モードなどを利用して、センサーデータレジスターに格納した６軸センサーデータを自動出力（自動送信）するようにしてもよい。

また、例えば、上述した各実施形態では、同期トリガ信号（カウンターリセット信号や外部同期信号）としてＰＰＳ信号を用いているが、他の信号を用いてもよい。すなわち、同期トリガ信号は、パルス信号でなくてもよいし、周期性を有する信号でなくてもよい。

また、例えば、上述した各実施形態では、機能デバイスとして３軸加速度と３軸角速度を計測する慣性計測装置を用いているが、機能デバイスとしては、例えば、加速度センサー、角速度センサー、圧力センサー、温度センサー等の各種センサーを適用することもできる。

上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１ 同期制御システム、２，２−１〜２−ｎ 慣性計測装置、３ ホストコンピューター、４ ＧＰＳ受信機、２１ ジャイロセンサー（角速度センサー）、２２ 加速度センサー、２３ ローパスフィルター、２４ ローパスフィルター、２５ ＡＤ変換回路、２６
コントローラー、３００ 電子機器、３１０ 慣性計測装置、３２０ ＣＰＵ、３３０
操作部、３４０ ＲＯＭ、３５０ ＲＡＭ、３６０ 通信部、３７０ 表示部、４００
移動体、４１０，４１１，４１２，４１３，４１４，４１５，４１６，４１７ センサー、４２０ マスターコントローラー

Claims (14)

1. タイマーと、
   信号をサンプリングして出力用データを生成し、生成した前記出力用データと前記タイマーのカウント値とを第１の記憶部に記憶させるデータ生成部と、
   外部から第１の同期トリガ信号を受信すると前記タイマーをリセットする制御部と、を含む、機能デバイス。
2. 前記データ生成部は、
   サンプリングした信号をデジタルデータに変換するＡＤ変換処理と前記デジタルデータに対する演算処理とを行って前記出力用データを生成し、前記ＡＤ変換処理の完了時に前記タイマーのカウント値を第２の記憶部に記憶させ、前記出力用データを生成した後、当該出力用データと前記第２の記憶部に記憶させた前記タイマーのカウント値とを前記第１の記憶部に記憶させる、請求項１に記載の機能デバイス。
3. 前記データ生成部は、
   前記ＡＤ変換処理の完了時に前記演算処理を行っている場合は、前記タイマーのカウント値を前記第２の記憶部に記憶させない、請求項２に記載の機能デバイス。
4. 前記データ生成部は、
   第１のモードの時は、生成した前記出力用データと前記タイマーのカウント値とを前記第１の記憶部に記憶させ、第２のモードの時は、生成した前記出力用データを第３の記憶部に記憶させ、
   前記制御部は、
   外部から第２の同期トリガ信号を受信すると前記第３の記憶部に記憶されている前記出力用データを前記第１の記憶部に記憶させる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の機能デバイス。
5. 前記制御部は、
   前記第１のモードの時に前記第１の同期トリガ信号を外部端子から受信し、前記第２のモードの時に前記第２の同期トリガ信号を前記外部端子から受信する、請求項４に記載の機能デバイス。
6. 慣性センサーを含み、
   前記データ生成部がサンプリングする前記信号は、前記慣性センサーの出力信号である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の機能デバイス。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の機能デバイスを含む、電子機器。
8. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の機能デバイスを含む、移動体。
9. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の機能デバイスと、時刻情報を有する制御デバイスと、を含み、
   前記制御デバイスは、
   前記機能デバイスに前記第１の同期トリガ信号を送信し、前記機能デバイスの前記第１の記憶部に記憶される前記出力用データと前記タイマーのカウント値とを取得し、取得した前記タイマーのカウント値と前記第１の同期トリガ信号を送信した時の前記時刻情報とに基づいて、取得した前記出力用データと前記時刻情報との同期を制御する、同期制御システム。
10. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の複数の機能デバイスと、制御デバイスと、を含み、
    前記制御デバイスは、
    前記複数の機能デバイスの各々に前記第１の同期トリガ信号を送信し、前記複数の機能デバイスの各々の前記第１の記憶部に記憶される前記出力用データと前記タイマーのカウント値とを取得し、取得した複数の前記タイマーのカウント値に基づいて、取得した複数の前記出力用データの同期を制御する、同期制御システム。
11. 前記制御デバイスは、
    前記複数の機能デバイスに共通の前記第１の同期トリガ信号を送信する、請求項１０に記載の同期制御システム。
12. 信号をサンプリングして出力用データを生成するステップと、
    生成した前記出力用データとタイマーのカウント値とを第１の記憶部に記憶させるステップと、
    外部から第１の同期トリガ信号を受信し、前記タイマーをリセットするステップと、を含む、機能デバイスの動作方法。
13. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の機能デバイスが生成する前記出力用データと時刻情報との同期を制御する同期制御方法であって、
    前記機能デバイスに前記第１の同期トリガ信号を送信するステップと、
    前記機能デバイスの前記第１の記憶部に記憶される前記出力用データと前記タイマーのカウント値とを取得するステップと、
    取得した前記タイマーのカウント値と前記第１の同期トリガ信号を送信した時の前記時刻情報とに基づいて、取得した前記出力用データと前記時刻情報との同期を制御するステップと、を含む、同期制御方法。
14. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の複数の機能デバイスがそれぞれ生成する複数の前記出力用データの同期を制御する同期制御方法であって、
    前記複数の機能デバイスの各々に前記第１の同期トリガ信号を送信するステップと、
    前記複数の機能デバイスの各々の前記第１の記憶部に記憶される前記出力用データと前記タイマーのカウント値とを取得するステップと、
    取得した複数の前記タイマーのカウント値に基づいて、取得した複数の前記出力用データの同期を制御するステップと、を含む、同期制御方法。

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