JP2017067722A - Operation device, operation method, operation system, program and measurement device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、演算装置、演算方法、演算システム、プログラム、および計測装置に関する。 The present invention relates to a calculation device, a calculation method, a calculation system, a program, and a measurement device.
特許文献1には、3軸の加速度センサーの姿勢を変化させ、加速度センサーの姿勢と加速度センサーの出力値との複数の組合せを用いて、加速度センサーのバイアスを推定する手法が開示されている。
ところで、変位は、加速度を2回積分することにより算出することができる。 By the way, the displacement can be calculated by integrating the acceleration twice.
加速度センサーから出力される加速度に、オフセットやノイズ等が含まれると、そのオフセットやノイズ等が小さなものであっても、時間経過とともに、積分結果(変位)に含まれる誤差が累積していく。 If the acceleration output from the acceleration sensor includes an offset, noise, or the like, errors included in the integration result (displacement) accumulate with time even if the offset, noise, or the like is small.
そのため、積分によって算出する変位は、発散してしまうという問題がある。 Therefore, there is a problem that the displacement calculated by integration diverges.
そこで本発明は、積分演算の発散を抑制することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to suppress the divergence of the integral calculation.
上記の課題を解決するための本発明の第一の態様は、加速度センサーから、加速度を取得する取得部と、時系列の前記加速度を、オーバーラップするように所定区間ごとに取り出し、取り出した前記加速度をn(nは正の整数)回積分する積分部と、前記加速度の積分結果の近似式を算出する算出部と、前記加速度の積分結果から、前記近似式の値を減算する減算部と、前記減算部の同時系列における減算結果を平均する平均部と、を有することを特徴とする演算装置である。第一の態様によれば、演算の発散を抑制することができる。 The first aspect of the present invention for solving the above problem is that the acquisition unit for acquiring acceleration from the acceleration sensor and the time-series acceleration are extracted every predetermined section so as to overlap, and the extracted An integration unit for integrating the acceleration n (n is a positive integer) times, a calculation unit for calculating an approximate expression of the acceleration integration result, a subtraction unit for subtracting a value of the approximate expression from the acceleration integration result; And an averaging unit that averages the subtraction results in the simultaneous series of the subtraction units. According to the 1st aspect, the divergence of a calculation can be suppressed.
前記積分部は、取り出した前記加速度に含まれるオフセットを抑制するフィルター部、を有することを特徴としてもよい。これにより、平均部から出力される不連続波形を抑制できる。 The integration unit may include a filter unit that suppresses an offset included in the extracted acceleration. Thereby, the discontinuous waveform output from the average part can be suppressed.
前記フィルター部は、所定区間ごとに取り出された前記時系列データのそれぞれから、前記時系列データの先頭データを減算することを特徴としてもよい。これにより、取り出した加速度がステップ状になることを抑制できる。 The filter unit may subtract head data of the time-series data from each of the time-series data extracted every predetermined section. Thereby, it can suppress that the taken-out acceleration becomes step shape.
前記フィルター部は、所定区間ごとに取り出された前記時系列データの先頭から所定数のデータの平均値を算出し、前記時系列データのそれぞれから、前記平均値を減算することを特徴としてもよい。これにより、取り出した加速度がステップ状になることを抑制できる。 The filter unit may calculate an average value of a predetermined number of data from the beginning of the time series data extracted for each predetermined section, and subtract the average value from each of the time series data. . Thereby, it can suppress that the taken-out acceleration becomes step shape.
前記近似式の次数は、nまたはn+1であることを特徴としてもよい。これにより、加速度の積分結果から近似式の値を減算したとき、必要な情報が失われることを抑制できる。 The order of the approximate expression may be n or n + 1. Accordingly, it is possible to suppress the loss of necessary information when the approximate expression value is subtracted from the acceleration integration result.
前記所定区間の区間長を入力する入力部、を有することを特徴としてもよい。これにより、加速度センサーから出力される様々な加速度に対応して、適切に積分結果を算出できる。 An input unit for inputting a section length of the predetermined section may be provided. Thereby, it is possible to appropriately calculate the integration result corresponding to various accelerations output from the acceleration sensor.
スライド幅を入力するスライド幅入力部、をさらに有し、前記積分部は、時系列の前記加速度を前記スライド幅でずらしながら取り出す、ことを特徴としてもよい。これにより、ある周期の加速度成分を抑制することができる。 A slide width input unit for inputting a slide width may be further included, and the integration unit may extract the time-series acceleration while shifting the slide width with the slide width. Thereby, the acceleration component of a certain period can be suppressed.
前記加速度センサーは、構造物に設けられた移動体の移動方向規制手段の規制方向と平行な前記構造物の端部であって、前記端部の前記規制方向の中央部に設けられていることを特徴としてもよい。これにより、構造物上を移動する移動体の運動状態を解析することができる。 The acceleration sensor is provided at an end portion of the structure parallel to a restriction direction of a moving direction restriction means of a moving body provided on the structure, and provided at a central portion of the end portion in the restriction direction. May be a feature. Thereby, the motion state of the moving body moving on the structure can be analyzed.
前記加速度は、前記構造物が有する固有共振周波数成分が抑制されていることを特徴としてもよい。これにより、構造物上を移動する移動体の運動状態を適切に解析することができる。 The acceleration may be characterized in that a natural resonance frequency component of the structure is suppressed. Thereby, the motion state of the moving body moving on the structure can be appropriately analyzed.
前記加速度は、前記構造物の路面の垂直方向加速度、幅員方向加速度、および移動体規制方向加速度のうちの少なくとも一つである、であることを特徴としてもよい。これにより、構造物上を移動する移動体の運動状態を解析することができる。 The acceleration may be at least one of a vertical acceleration on a road surface of the structure, a width direction acceleration, and a moving body regulation direction acceleration. Thereby, the motion state of the moving body moving on the structure can be analyzed.
上記の課題を解決するための本発明の第二の態様は、加速度センサーから、加速度を取得する取得ステップと、時系列の前記加速度を、オーバーラップするように所定区間ごとに取り出し、取り出した前記加速度をn(nは正の整数)回積分する積分ステップと、前記加速度の積分結果の近似式を算出する算出ステップと、前記加速度の積分結果から、前記近似式を減算する減算ステップと、前記減算ステップにて得られる同時系列における減算結果を平均する平均ステップと、を含むことを特徴とする演算方法である。第二の態様によれば、積分演算の発散を抑制することができる。 The second aspect of the present invention for solving the above-described problem is that the acquisition step of acquiring acceleration from the acceleration sensor and the time-series acceleration are extracted every predetermined interval so as to overlap, and the extracted An integration step of integrating acceleration n (n is a positive integer) times; a calculation step of calculating an approximate expression of the acceleration integration result; a subtraction step of subtracting the approximate expression from the acceleration integration result; And an averaging step for averaging the subtraction results in the simultaneous series obtained in the subtraction step. According to the 2nd aspect, the divergence of integral calculation can be suppressed.
上記の課題を解決するための本発明の第三の態様は、加速度を出力する加速度センサーと、前記加速度を取得する取得部と、時系列の前記加速度を、オーバーラップするように所定区間ごとに取り出し、取り出した前記加速度をn(nは正の整数)回積分する積分部と、前記加速度の積分結果の近似式を算出する算出部と、前記加速度の積分結果から、前記近似式を減算する減算部と、前記減算部の同時系列における減算結果を平均する平均部と、を有する演算装置と、を有することを特徴とする演算システムである。第三の態様によれば、積分演算の発散を抑制することができる。 A third aspect of the present invention for solving the above-described problem is that an acceleration sensor that outputs acceleration, an acquisition unit that acquires the acceleration, and the time-series acceleration are overlapped at predetermined intervals so as to overlap each other. An integration unit that integrates the extracted acceleration n (n is a positive integer) times, a calculation unit that calculates an approximate expression of the acceleration integration result, and the approximate expression is subtracted from the acceleration integration result. An arithmetic system comprising: a subtraction unit; and an arithmetic unit having an average unit that averages subtraction results in the simultaneous series of the subtraction units. According to the third aspect, the divergence of the integral calculation can be suppressed.
上記の課題を解決するための本発明の第四の態様は、加速度センサーから、加速度を取得する取得ステップと、時系列の前記加速度を、オーバーラップするように所定区間ごとに取り出し、取り出した前記加速度をn(nは正の整数)回積分する積分ステップと、前記加速度の積分結果の近似式を算出する算出ステップと、前記加速度の積分結果から、前記近似式を減算する減算ステップと、前記減算ステップにて得られる同時系列における減算結果を平均する平均ステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラムである。第四の態様によれば、積分演算の発散を抑制することができる。 According to a fourth aspect of the present invention for solving the above-mentioned problem, the acquisition step of acquiring acceleration from the acceleration sensor and the time-series acceleration are extracted every predetermined interval so as to overlap, and the extracted An integration step of integrating acceleration n (n is a positive integer) times; a calculation step of calculating an approximate expression of the acceleration integration result; a subtraction step of subtracting the approximate expression from the acceleration integration result; An average step of averaging subtraction results in the simultaneous series obtained in the subtraction step is executed by a computer. According to the fourth aspect, the divergence of the integral calculation can be suppressed.
上記の課題を解決するための本発明の第五の態様は、移動体が移動する構造物に設けられた加速度センサーから、加速度を取得する取得部と、時系列の前記加速度を、オーバーラップするように所定区間ごとに取り出し、取り出した前記加速度をn(nは正の整数)回積分する積分部と、前記加速度の積分結果の近似式を算出する算出部と、前記加速度の積分結果から、前記近似式の値を減算する減算部と、前記減算部の同時系列における減算結果を平均する平均部と、を有することを特徴とする計測装置である。第五の態様によれば、積分演算の発散を抑制することができる。 In a fifth aspect of the present invention for solving the above-described problem, an acquisition unit that acquires acceleration from an acceleration sensor provided in a structure in which a moving body moves overlaps the time-series acceleration. As described above, from an integration unit that integrates the extracted acceleration n (n is a positive integer) times, a calculation unit that calculates an approximate expression of the acceleration integration result, and an integration result of the acceleration, A measuring apparatus comprising: a subtracting unit that subtracts a value of the approximate expression; and an averaging unit that averages subtraction results in the simultaneous series of the subtracting units. According to the fifth aspect, the divergence of the integral calculation can be suppressed.
上記の課題を解決するための本発明の第六の態様は、加速度センサーから、加速度を取得する取得部と、時系列の前記加速度を、オーバーラップするように所定区間ごとに取り出し、取り出した前記加速度をn(nは正の整数)回積分する積分部と、前記加速度の積分結果の近似式を算出する算出部と、前記加速度の積分結果から、前記近似式の値を減算する減算部と、前記減算部の同時系列における減算結果を加算する加算部と、を有することを特徴とする演算装置である。第六の態様によれば、積分演算の発散を抑制することができる。 The sixth aspect of the present invention for solving the above-mentioned problem is that the acquisition unit for acquiring acceleration from the acceleration sensor and the time-series acceleration are extracted every predetermined interval so as to overlap, and the extracted An integration unit for integrating the acceleration n (n is a positive integer) times, a calculation unit for calculating an approximate expression of the acceleration integration result, a subtraction unit for subtracting a value of the approximate expression from the acceleration integration result; And an adding unit that adds the subtraction results in the simultaneous series of the subtracting unit. According to the sixth aspect, the divergence of the integral calculation can be suppressed.
上記の課題を解決するための本発明の第七の態様は、加速度センサーから、加速度を取得する取得部と、時系列の前記加速度を、l(lは正の整数)個ずらしながらm(mは正の整数)個ずつ取り出し、取り出したm個の前記加速度[A1,・・・,Am]をn(nは正の整数)回積分する積分部と、前記加速度[A1,・・・,Am]の積分結果の近似式を算出する算出部と、前記加速度[A1,・・・,Am]の積分結果から、前記近似式の値[U1,・・・,Um]を減算する減算部と、前記減算部の同時系列における減算結果[ΔU1,・・・,ΔUm]を平均する平均部と、を有することを特徴とする演算装置である。第七の態様によれば、積分演算の発散を抑制することができる。 A seventh aspect of the present invention for solving the above problem is that an acquisition unit that acquires acceleration from an acceleration sensor and the time-series acceleration are shifted by l (l is a positive integer) m (m Is a positive integer), and each of the extracted m accelerations [A1,..., Am] is integrated n times (n is a positive integer) times, and the accelerations [A1,. A calculation unit that calculates an approximate expression of the integration result of Am], and a subtraction unit that subtracts the values [U1,..., Um] of the approximate expression from the integration result of the acceleration [A1,. And an averaging unit that averages the subtraction results [ΔU1,..., ΔUm] in the simultaneous series of the subtracting units. According to the seventh aspect, the divergence of the integral calculation can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施の形態]
図1は、第1の実施の形態に係る演算システムの構成例を示した図である。図1に示すように、演算システムは、演算装置1と、加速度センサー2とを有している。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an arithmetic system according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the computing system includes a
加速度センサー2は、例えば、直交関係にある3軸方向の加速度データを出力する。以下では、加速度センサー2から出力される加速度データを単に加速度と表現する場合がある。また、以下では、説明を簡単にするため、加速度センサー2が出力する3軸方向の加速度を区別せず、単に加速度とする。加速度センサー2は、加速度および角速度を計測できる慣性センサー(IMU)であってもよい。
The
加速度センサー2から出力される加速度は、例えば、デジタル信号である。加速度センサー2から出力される加速度がアナログ信号である場合、例えば、加速度センサー2と演算装置1との間に、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D(Analog to digital)変換器を設ける。
The acceleration output from the
演算装置1は、取得部11と、積分部12と、近似式算出部(本発明の算出部に相当する)13と、減算部14と、平均部15と、出力部16とを有している。演算装置1は、加速度センサー2から出力される加速度を2回積分して変位を算出する。
The
取得部11は、加速度センサー2から、加速度を取得する。取得部11は、例えば、バッファーを備えており、そのバッファーに、加速度センサー2から取得した加速度の時系列データを順次記憶する。
The
積分部12は、バッファーに記憶された、加速度の時系列データを、一部がオーバーラップするように所定区間ごとに取り出す。積分部12は、オーバーラップするように取り出した加速度のデータを2回積分する。
The integrating
近似式算出部13は、積分部12の積分結果の近似式を算出する。
The approximate
減算部14は、積分部12の積分結果から、近似式算出部13が算出した近似式の値を減算する。
The
平均部15は、減算部14が出力する減算結果の同じ時系列における減算結果を平均する。
The averaging
出力部16は、平均部15によって平均された減算結果(変位)を出力する。出力部16は、例えば、変位を用いてデータ処理する装置に、変位を出力する。
The
演算装置1の積分演算の詳細を説明する前に、積分による発散について説明する。加速度センサー2から出力される加速度(ここでは、連続値とする)は、次の式(1)で示されるとする。
Before explaining the details of the integral calculation of the
式(1)の「a(t)」は、加速度センサー2から出力される加速度を示す。式(1)の「A(t)」は、加速度センサー2が取り付けられた被計測体に生じた実際の加速度を示す。式(1)の「t」は時間を示し、「a(t)」および「A(t)」は時間の関数であることを示している。
“A (t)” in Expression (1) indicates the acceleration output from the
式(1)の「c」は、加速度センサー2から出力される加速度「a(t)」に含まれるオフセットやノイズ成分等を示している。比較的短時間内では「c」の変動は小さいので一定とみなす事が出来る。ここでは、説明を簡単にするため、「c」は定数としている。また、以下では、加速度に含まれるオフセットやノイズ成分等を、単にオフセットと呼ぶ。
“C” in Expression (1) indicates an offset, a noise component, or the like included in the acceleration “a (t)” output from the
式(1)に示すように、加速度センサー2から出力される加速度「a(t)」には、被計測体に生じた実際の加速度「A(t)」の他に、オフセット「c」が含まれている。
As shown in Expression (1), the acceleration “a (t)” output from the
変位は、加速度を2回積分すると求まる。まず、式(1)を1回積分すると、速度が求まり、速度は、次の式(2)で示される。 The displacement is obtained by integrating the acceleration twice. First, when the formula (1) is integrated once, the speed is obtained, and the speed is expressed by the following formula (2).
式(2)の「v(t)」は、速度を示す。式(2)では、説明を簡単にするため、初期条件を「t=0」のとき「v(t)=0」とし、積分定数を「0」としている。 “V (t)” in Expression (2) indicates speed. In formula (2), for simplicity of explanation, when the initial condition is “t = 0”, “v (t) = 0” and the integration constant is “0”.
式(1)に示したように、加速度センサー2から出力される加速度「a(t)」に、オフセット「c」が含まれると、時間の経過とともに、速度に誤差が含まれていく。速度に含まれる誤差は、式(2)の右辺第2項の「ct」に示すように、時間の増加とともに線形的に増加する。
As shown in Expression (1), when the offset “c” is included in the acceleration “a (t)” output from the
図2は、加速度を1回積分して得た速度の波形例を示した図である。図2に示すグラフG1の横軸は時間を示し、縦軸は速度を示す。 FIG. 2 is a diagram showing an example of a velocity waveform obtained by integrating acceleration once. The horizontal axis of the graph G1 shown in FIG. 2 indicates time, and the vertical axis indicates speed.
グラフG1に示す波形W1aは、式(2)に示す速度「v(t)」の、時間的変化を示している。グラフG1に示す波形W1bは、式(2)の右辺第2項の「ct」を示している。速度「v(t)」は、式(2)の右辺第2項の「ct」によって、時間の経過とともに、線形的に下降している。なお、グラフG1では、「c」の値を「負」の値としている。すなわち、グラフG1は、式(1)のオフセット「c」が「負」の場合の速度変化を示している。 A waveform W1a shown in the graph G1 indicates a temporal change in the speed “v (t)” shown in Expression (2). A waveform W1b shown in the graph G1 indicates “ct” in the second term on the right side of Expression (2). The speed “v (t)” linearly decreases with the passage of time due to “ct” in the second term on the right side of the equation (2). In the graph G1, the value of “c” is a “negative” value. That is, the graph G1 shows a speed change when the offset “c” in the expression (1) is “negative”.
加速度センサー2から出力される加速度「a(t)」に、一定のオフセット「c」が含まれると、グラフG1に示すように、速度「v(t)」には、オフセット「c」による誤差が累積されていく。従って、速度「v(t)」は、時間の経過とともに、その絶対値が増加していく。つまり、加速度センサー2から出力される加速度「a(t)」に、一定のオフセット「c」が含まれていると、速度「v(t)」に累積される誤差の量は時間ともに増加し、速度「v(t)」は、時間が進むにつれて発散する。
If the acceleration “a (t)” output from the
式(2)をもう一回積分すると、変位が求まる。変位は、次の式(3)で示される。 If equation (2) is integrated once more, the displacement is obtained. The displacement is expressed by the following equation (3).
式(3)の「u(t)」は、変位を示す。式(3)では、説明を簡単にするため、初期条件を「t=0」のとき「u(t)=0」とし、積分定数を「0」としている。 “U (t)” in Expression (3) indicates a displacement. In formula (3), for simplicity of explanation, when the initial condition is “t = 0”, “u (t) = 0” and the integration constant is “0”.
式(1)に示したように、加速度センサー2から出力される加速度「a(t)」に、オフセット「c」が含まれると、時間の経過とともに、変位に誤差が含まれていく。変位に含まれる誤差は、式(3)の右辺第2項の「(1/2)ct2」に示すように、時間の増加とともに2次関数的に増加する。
As shown in the equation (1), when the offset “c” is included in the acceleration “a (t)” output from the
図3は、加速度を2回積分して得た変位の波形例を示した図である。図3に示すグラフG2の横軸は時間を示し、縦軸は変位を示す。 FIG. 3 is a diagram showing an example of a displacement waveform obtained by integrating acceleration twice. The horizontal axis of the graph G2 shown in FIG. 3 indicates time, and the vertical axis indicates displacement.
グラフG2に示す波形W2aは、式(3)に示す変位「u(t)」の、時間的変化を示している。グラフG2に示す波形W2bは、式(3)の右辺第2項の「(1/2)ct2」を示している。変位「u(t)」は、式(3)の右辺第2項の「(1/2)ct2」によって、時間の経過とともに、2次関数的に下降している。なお、グラフG2では、「c」の値を「負」の値としている。すなわち、グラフG2は、式(1)のオフセット「c」が「負」の場合の変位変化を示している。 A waveform W2a shown in the graph G2 indicates a temporal change in the displacement “u (t)” shown in Expression (3). A waveform W2b shown in the graph G2 indicates “(1/2) ct 2 ” of the second term on the right side of the equation (3). The displacement “u (t)” decreases in a quadratic function over time due to “(1/2) ct 2 ” in the second term on the right side of Equation (3). In the graph G2, the value of “c” is a “negative” value. That is, the graph G2 shows a change in displacement when the offset “c” in Expression (1) is “negative”.
加速度センサー2から出力される加速度「a(t)」に、一定のオフセット「c」が含まれると、グラフG2に示すように、変位「u(t)」には、オフセット「c」による誤差が累積されていく。すなわち、変位「u(t)」は、時間の経過とともに、その絶対値が増加していく。従って、加速度センサー2から出力される加速度「a(t)」に、一定のオフセット「c」が含まれていると、変位「u(t)」に累積される誤差の量は時間ともに増加し、変位「u(t)」は、時間が進むにつれて発散する。
When the acceleration “a (t)” output from the
このように、加速度センサー2から出力される加速度に、一定のオフセットが含まれていると、加速度を積分した積分結果には、誤差が累積されていく。そのため、オフセットが小さいものであっても、加速度を積分した積分結果は、時間が進むにつれて発散する。
Thus, if the acceleration output from the
なお、上記では、説明を簡単にするため、速度の初期条件を「t=0」のとき「v(t)=0」としたが、「t=0」のとき「v(t)≠0」の場合、速度は、時間がそれ程経過しなくても、発散(演算スケールが飽和)する場合がある。例えば、図2のグラフG1において、「t=0」のとき、速度「v(0)」が所定の負の値をもっていた場合、速度は、その所定の負の値から下降を始めるため、時間がそれ程経過しなくても、演算スケールが飽和する場合がある。同様に、変位においても、「t=0」のとき「u(t)≠0」でない場合、変位は、時間がそれ程経過しなくても、発散する場合がある。 In the above, for the sake of simplicity, the initial speed condition is “v (t) = 0” when “t = 0”, but “v (t) ≠ 0 when“ t = 0 ”. In this case, the speed may diverge (the operation scale is saturated) even if the time does not elapse so much. For example, in the graph G1 in FIG. 2, when “t = 0” and the speed “v (0)” has a predetermined negative value, the speed starts to decrease from the predetermined negative value, In some cases, the operation scale may be saturated even if the time elapses. Similarly, in the case of displacement, when “t = 0” and “u (t) ≠ 0” is not satisfied, the displacement may diverge even if the time does not elapse so much.
また、上記では、説明を簡単にするため、加速度センサー2から出力される加速度に含まれるオフセットは一定であるとしたが、時間とともに変化するものであってもよい。すなわち、オフセットは、時間の関数「c(t)」で示されるものであってもよい。例えば、オフセット「c(t)」が1次関数で示される場合、すなわち、オフセットが、温度ドリフト等によって線形的に変動する場合も、加速度を積分した積分結果は発散する。なお、オフセット「c(t)」が1次関数の場合、式(2)の右辺第2項は2次式となり、式(3)の右辺第2項は3次式となる。
In the above description, for the sake of simplicity, the offset included in the acceleration output from the
演算装置1の積分演算について詳細に説明する。上記したように、2回積分の結果は、時間が進むにつれて誤差が累積するため発散する。そこで、演算装置1は、連続する時系列の加速度から、連続する有限個(所定数)の加速度を取り出して、2回積分する。その際、演算装置1は、加速度を所定数取り出して2回積分する積分結果が、実際の変位計測の結果と相違しないよう、測定する変位波形に対して影響しない範囲の長い区間長の加速度を、測定する変位波形に対して影響しない範囲のスライド幅でオーバーラップするように取り出し、取り出した加速度の積分結果(この積分結果は、次に説明するように、オフセットの影響が抑制される)を、同じ時系列において平均する。
The integration calculation of the
また、演算装置1は、加速度を2回積分した積分結果の近似式を算出する。そして、演算装置1は、2回積分の積分結果から、算出した近似式の値を減算し、積分結果に含まれるオフセットの影響を抑制する。
Moreover, the
図4は、近似式減算を説明する図である。図4に示すグラフG3,G4の横方向は時間を示し、縦方向は変位を示す。 FIG. 4 is a diagram for explaining approximate subtraction. In the graphs G3 and G4 shown in FIG. 4, the horizontal direction indicates time, and the vertical direction indicates displacement.
グラフG3の波形W3aは、連続する加速度の時系列データから、連続するある有限個の加速度のデータを取り出して、2回積分した結果の波形を示している。すなわち、波形W3aは、ある有限個の加速度から算出した変位の波形を示している。なお、加速度のデータは、離散値であり、それを2回積分した結果も離散値となる。そのため、波形W3aは、本来離散的な波形になるが、図4では、連続した波形として描いている。以下においても、離散的な波形を連続的な波形で示す。 A waveform W3a in the graph G3 indicates a waveform obtained by extracting a certain limited number of continuous acceleration data from the continuous time series data and integrating the acceleration twice. That is, the waveform W3a indicates a displacement waveform calculated from a certain finite number of accelerations. The acceleration data is a discrete value, and the result of integrating it twice is also a discrete value. Therefore, the waveform W3a is originally a discrete waveform, but is illustrated as a continuous waveform in FIG. In the following, a discrete waveform is shown as a continuous waveform.
図3で説明したように、加速度に定数のオフセットが含まれていると、変位は、2次関数に沿って変化する。グラフG3の波形W3bは、加速度に含まれていたオフセットによる変位を示し、波形W3aは、波形W3bに沿って変化する。 As described in FIG. 3, when the acceleration includes a constant offset, the displacement changes along a quadratic function. A waveform W3b in the graph G3 indicates a displacement due to an offset included in the acceleration, and the waveform W3a changes along the waveform W3b.
演算装置1は、2回積分した結果の近似式を算出する。すなわち、演算装置1は、波形W3aの近似式を算出する。演算装置1は、例えば、回帰分析等によって、波形W3aの近似式を算出する。
The
そして、演算装置1は、2回積分した結果から、算出した近似式の値を減算する。これにより、2回積分した結果に含まれていたオフセットによる変位分は、抑制される。すなわち、波形W3aから、波形W3bの成分が除かれる。グラフG4の波形W4は、2回積分した結果から、算出した近似式の値を減算した波形を示している。
And the
2回積分した結果の近似式の次数は、例えば、2次または3次とする。近似式の次数を高くすると、加速度センサー2から出力される加速度に含まれている、被計測体に生じた加速度による変位も抑制されるためである。すなわち、近似式の次数を高くすると、近似式による波形は、波形W3aに近づき、波形W3aから、波形W3aに近づいた近似式の値を減算すると、変位はほぼ「0」になってしまうためである。
The order of the approximate expression resulting from the two-time integration is, for example, second order or third order. This is because when the order of the approximate expression is increased, the displacement caused by the acceleration generated in the measured object included in the acceleration output from the
また、上記したように、加速度センサー2から出力される加速度に、一定のオフセットが含まれている場合、その加速度を2回積分して算出した変位には、2次関数で示されるオフセットによる変位分が含まれる。また、加速度センサー2から出力される加速度に、線形的に変化するオフセットが含まれている場合、その加速度を2回積分して算出した変位には、3次関数で示されるオフセットによる変位分が含まれる。従って、加速度センサー2から出力される加速度に、一定のオフセットまたは温度ドリフト等によって線形的に変化するオフセットが含まれるとすると、近似式の次数は、2次または3次であることが望ましい。
In addition, as described above, when the acceleration output from the
図5は、演算装置1の積分演算を説明する図である。図5に示す加速度21は、取得部11が加速度センサー2から取得した加速度のデータを示している。加速度21は、例えば、取得部11が備えるバッファーに所定数記憶されている。
FIG. 5 is a diagram for explaining the integral calculation of the
図5の例では、番号「1」から番号「46」の、46個の加速度21のデータが示してある。番号「1」〜番号「46」は、加速度21の時系列を示し、番号が大きいほど、新しい加速度のデータである。
In the example of FIG. 5, data of 46
積分部12は、バッファーに記憶された加速度21を、所定区間ごと(所定数ずつ)に取り出す。例えば、積分部12は、バッファーから、加速度21を15個ずつ取り出す。図5に示す矢印22は、積分部12がバッファーから取り出す加速度21の区間長(図5の例では、「15」)を示している。
The integrating
積分部12は、バッファーから、所定区間ごとに加速度21を取り出すとき、取り出す加速度21が、前回取り出した加速度21に対し、一部オーバーラップするように取り出す。例えば、積分部12は、取り出す加速度21の先頭を、所定のスライド幅でずらしながら、所定区間の加速度21をバッファーから取り出し、取り出す加速度21が、一部オーバーラップするようにする。図5に示す矢印23は、バッファーから取り出す加速度21の先頭をずらすスライド幅(図5の例では、「3」)を示している。
When the
より具体的には、積分部12は、番号「1」〜番号「15」の加速度21をバッファーから取り出す。次に、積分部12は、バッファーから取り出す加速度21の先頭の番号を「3」個スライドし、番号「4」〜番号「18」の加速度21を取り出す。次に、積分部12は、バッファーから取り出す加速度21の先頭の番号を「3」個スライドし、番号「7」〜番号「21」の加速度21を取り出す。以下、同様にして、積分部12は、バッファーから取り出す加速度21の先頭の番号を「3」個スライドしながら、バッファーから加速度21を取り出していく。
More specifically, the integrating
これにより、積分部12が取り出す加速度21は、その前に取り出された加速度21に対し、12個オーバーラップしている。スライド幅は、区間長より短く、加速度21のオーバーラップする数「OL」は、次の関係がある。
Thereby, 12
OL=区間長−スライド幅 OL = section length−slide width
積分部12は、バッファーから、加速度21をオーバーラップするよう、所定区間ごとに取り出すと、取り出した加速度21を2回積分する。例えば、積分部12は、番号「1」〜番号「15」の加速度21をバッファーから取り出すと、取り出した番号「1」〜番号「15」の加速度21を2回積分する。また、積分部12は、番号「4」〜番号「18」の加速度21をバッファーから取り出すと、取り出した番号「4」〜番号「18」の加速度21を2回積分する。また、積分部12は、番号「7」〜番号「21」の加速度21をバッファーから取り出すと、取り出した番号「7」〜番号「21」の加速度21を2回積分する。以下、同様にして、積分部12は、順次バッファーから加速度21を取り出し、2回積分する。
When the
積分部12は、所定区間ごとに取り出した加速度21を2回積分するとき、速度と変位の初期速度を「0」とする。または、積分部12は、所定区間ごとに取り出した加速度21を2回積分するとき、取り出した加速度21の先頭の時系列と同じ時系列の、1つ前に取り出した加速度21に基づいて算出した速度と変位とを、初期条件としてもよい。例えば、積分部12は、番号「1」〜番号「15」の加速度21を2回積分した後、番号「4」〜番号「18」の加速度21を2回積分するが、そのとき、先頭の番号「4」と同じ番号「4」の、前回2回積分した際に算出した速度と変位とを、初期条件としてもよい。
When integrating the
近似式算出部13は、積分部12が算出した2回積分の結果の近似式を算出する。近似式算出部13は、上記したように、2次または3次の近似式で、積分部12が算出した2回積分の結果の近似式を算出する。
The approximate
減算部14は、積分部12が算出した2回積分の結果から、近似式算出部13が算出した近似式の値を減算する。
The
例えば、積分部12は、番号「1」〜番号「15」の加速度21を2回積分し、近似式算出部13は、その積分結果に対する、近似式A1を算出したとする。この場合、減算部14は、番号「1」〜番号「15」の加速度21の2回積分結果から、近似式A1の値を減算する。また、積分部12は、番号「4」〜番号「18」の加速度21を2回積分し、近似式算出部13は、その積分結果に対する、近似式A2を算出したとする。この場合、減算部14は、番号「4」〜番号「18」の加速度21の2回積分結果から、近似式A2の値を減算する。以下、同様にして、積分部12は、オーバーラップするように取り出した所定区間の加速度21を2回積分し、近似式算出部13は、その2回積分結果の近似式を算出し、減算部14は、積分部12が算出した2回積分結果から、近似式算出部13が算出した近似式の値を減算する。
For example, it is assumed that the
図5に示す取り出し番号24は、所定区間の加速度21が、バッファーから取り出された順番を示している。また、取り出し番号24の右側に示す時系列データは、バッファーから取り出された加速度21を2回積分し、その積分結果を近似式で減算したデータ列を示している。
The take-out
例えば、取り出し番号24が「1」の右側に示す番号「1」〜「15」のデータは、積分部12が、バッファーから番号「1」〜番号「15」の加速度21を取り出して2回積分し、近似式算出部13が、その2回積分した結果から、2回積分結果の近似式を算出し、減算部14が、2回積分の結果から、近似式の値を減算したデータを示している。
For example, for the data of numbers “1” to “15” shown on the right side of the
また、取り出し番号24が「2」の右側に示す番号「4」〜「18」のデータは、積分部12が、バッファーから番号「4」〜番号「18」の加速度21を取り出して2回積分し、近似式算出部13が、その2回積分した結果から、2回積分結果の近似式を算出し、減算部14が、2回積分の結果から、近似式の値を減算したデータ列を示している。
For the data of numbers “4” to “18” shown on the right side of the
平均部15は、減算部14の同時系列における減算結果を平均する。例えば、図5の取り出し番号24の右側に示す番号「1」〜番号「15」、番号「4」〜番号「18」、番号「7」〜番号「21」・・・の時系列データは、上記したように、減算部14の減算結果を示している。平均部15は、取り出し番号24の右側に示す減算結果の、同じ番号の減算結果を加算する。例えば、減算部14は、矢印25に示すように、同じ時系列である番号「17」の5個の減算結果のデータを加算する。図5に示す加算データ26は、同じ番号の減算結果(同時系列における減算結果)を加算したデータ列を示している。
The averaging
平均部15は、加算データ26を、加算した減算結果の数(平均数)で除算する。すなわち、平均部15は、図5の矢印27に示すように、加算データ26を平均数で除算する。図5の例の場合、平均数は、矢印28に示すように、「5」となり、平均部15は、加算データ26の各番号のデータを、「5」で除算する。なお、平均数と、区間長と、スライド幅には、次の関係がある。
The averaging
平均数=区間長/スライド幅 Average number = section length / slide width
図5に示す平均データ29は、平均部15が出力する出力結果を示している。平均部15が出力する平均データ29が、加速度21から算出した変位である。
なお、平均部15は、減算部14の減算結果を加算した加算データ26を、平均数で除算しなくてもよい。すなわち、平均部15は、加算データ26を出力してもよい。加算データ26を、平均数で除算するかしないかは、出力する結果を所定倍して出力するかしないかの違いだからである。除算しない場合は、後段の出力されたデータを用いて何らかの演算処理する過程で除算すればよい。
The averaging
図6は、減算結果の平均を説明する図である。図6に示すグラフG5の横軸は時間を示し、縦軸は変位を示す。 FIG. 6 is a diagram for explaining the average of the subtraction results. The horizontal axis of the graph G5 shown in FIG. 6 indicates time, and the vertical axis indicates displacement.
グラフG5に示す複数の細線の波形W5aは、減算部14から出力される減算結果を示している。例えば、波形W5aのそれぞれは、図5の取り出し番号24の右側に示す時系列データの波形を示している。
A plurality of thin line waveforms W5a shown in the graph G5 indicate the subtraction result output from the subtracting
グラフG5に示す1本の太線の波形W5bは、平均部15から出力される平均データ(変位)を示している。例えば、波形W5bは、図5の平均データ29の波形を示している。
One thick line waveform W5b shown in the graph G5 indicates average data (displacement) output from the averaging
上記したように、平均部15は、減算部14の同時系列における減算結果を平均する。従って、グラフG5の波形W5bは、平均数(例えば、「5」個)の波形W5aを平均して得たものである。波形W5bが、加速度から得た変位を示している。
As described above, the averaging
以下、演算装置1の動作を、フローチャートを用いて説明する。
Hereinafter, operation | movement of the
図7は、演算装置1の動作例を示したフローチャートである。まず、取得部11は、加速度センサー2から、加速度を取得する(ステップS1)。取得部11は、加速度センサー2から取得した加速度をバッファーに一時記憶する。
FIG. 7 is a flowchart showing an operation example of the
次に、積分部12は、バッファーに記憶された加速度を、オーバーラップするように、所定区間ごとに取り出す(ステップS2)。積分部12がバッファーから取り出した加速度は、例えば、次のように示される。
Next, the integrating
[ai,1,ai,2,・・・,ai,k] [A i, 1 , a i, 2 ,..., A i, k ]
上記加速度の「i」は、バッファーから、加速度を取り出した順番を示し、例えば、図5に示す取り出し番号24に対応する。「k」は、区間長を示す。図5の例の場合、「k」は、「15」となる。
The acceleration “i” indicates the order in which the acceleration is extracted from the buffer, and corresponds to, for example, the
次に、積分部12は、ステップS2にて、バッファーから取り出した加速度を2回積分する(ステップS3)。
Next, the integrating
積分部12は、例えば、次の式(4)によって、1回目の積分を行う。
For example, the
式(4)に示す「Vi,m」は、バッファーから、「i」番目に取り出した加速度によって算出した速度を示している。「m」は、「m=1,2,…,k」の値をとり、積分部12が出力する速度は、次のような時系列データで出力される。
“V i, m ” shown in the equation (4) indicates the velocity calculated by the “i” -th acceleration extracted from the buffer. “M” takes a value of “m = 1, 2,..., K”, and the speed output by the integrating
[Vi,1,Vi,2,・・・,Vi,k] [V i, 1 , V i, 2 ,..., V i, k ]
また、式(4)の「0.001×9.80665」は、単位換算を示している。例えば、積分部12は、加速度センサー2から出力される加速度の単位が「mg」(m:ミリ、g:重力加速度)の場合、算出する速度の単位を「m/s」にするため、式(4)に示すように、単位換算を行う。
In addition, “0.001 × 9.80665” in Expression (4) indicates unit conversion. For example, when the unit of acceleration output from the
また、式(4)に示す「T」は、加速度のサンプリング周期を示す。加速度のサンプリング周期は、例えば、加速度センサー2が加速度を出力する周期と同じ周期にする。
Further, “T” shown in Expression (4) indicates an acceleration sampling period. The acceleration sampling period is set to the same period as the
積分部12は、例えば、次の式(5)によって、2回目の積分を行う。
For example, the
式(5)に示す「Ui,m」は、バッファーから、「i」番目に取り出した加速度によって算出した変位を示している。「m」は、「m=1,2,…,k」の値をとり、積分部12が出力する変位は、次のような時系列データで出力される。
“U i, m ” shown in Expression (5) indicates the displacement calculated by the “i” -th acceleration extracted from the buffer. “M” takes a value of “m = 1, 2,..., K”, and the displacement output by the integrating
[Ui,1,Ui,2,・・・,Ui,k] [U i, 1 , U i, 2 ,..., U i, k ]
また、式(5)の「1000」は、単位換算を示している。例えば、積分部12は、単位「m/s」の速度から、「mm」単位の変位を算出する場合、式(5)に示すように、単位換算を行う。
Further, “1000” in the equation (5) indicates unit conversion. For example, when calculating the displacement of “mm” unit from the velocity of the unit “m / s”, the integrating
次に、近似式算出部13は、積分部12がステップS3にて算出した2回積分結果の近似式を算出する(ステップS4)。
Next, the approximate
積分部12が算出した2回積分結果[Ui,1,Ui,2,・・・,Ui,k]の近似式は、次の式(6)で示されるとする。
The approximate expression of the double integration result [U i, 1 , U i, 2 ,..., U i, k ] calculated by the
式(6)の「q」は、2回積分結果を近似する近似式の次数を示す。近似式の次数「q」は、上記したように、「2」または「3」が望ましい。 “Q” in Expression (6) indicates the order of the approximate expression that approximates the result of the double integration. As described above, the order “q” of the approximate expression is desirably “2” or “3”.
また、式(6)の「Op」は、近似式の係数を示す。近似式算出部13は、例えば、回帰分析等によって、2回積分結果に対する近似式の係数「Op」を算出する。
In addition, “O p ” in Expression (6) indicates a coefficient of the approximate expression. The approximate
次に、減算部14は、積分部12がステップS3にて算出した積分結果から、近似式算出部13がステップS4にて算出した近似式の値を減算する(ステップS5)。
Next, the
減算部14は、次の式(7)に基づいて、積分部12が算出した積分結果から、近似式算出部13が算出した近似式の値を減算する。
The
式(7)に示す「Ui,m」は、積分部12が算出した変位であり、上記したように、[Ui,1,Ui,2,・・・,Ui,k]で示される。減算部14は、この変位のデータ[Ui,1,Ui,2,・・・,Ui,k]のそれぞれから、式(7)の最右辺第2項の時刻「t=1T,2T,・・・,kT」における近似式の値を減算する。
“U i, m ” shown in the equation (7) is a displacement calculated by the integrating
減算部14が出力する減算データは、次のような時系列で出力される。
The subtraction data output by the
[ΔUi,1,ΔUi,2,・・・,ΔUi,k] [ΔU i, 1 , ΔU i, 2 ,..., ΔU i, k ]
例えば、上記の減算データの「i」および「k」を、「i=6」および「k=15」とすると、[ΔU6,1,ΔU6,2,・・・,ΔU6,15]は、例えば、図5の取り出し番号24が「6」の、右側に示す番号「16」〜番号「30」のデータに対応する。
For example, if “i” and “k” in the subtraction data are “i = 6” and “k = 15”, [ΔU 6,1 , ΔU 6,2 ,..., ΔU 6,15 ] Corresponds to, for example, data of numbers “16” to “30” shown on the right side with the
次に、平均部15は、減算部14がステップS5にて算出した減算結果を、同時系列において平均する(ステップS6)。例えば、平均部15は、同じ時系列の「ΔUi,m」を加算して平均数で除算し、平均データを算出する。なお、減算結果「ΔUi,m」に対する、取り出し順が「n個」前の同じ時系列の減算結果は、スライド幅を「s」とすると、「ΔUi−n,m+n×s」となる。例えば、スライド幅を「s=3」とすると、「ΔU6,2」(i=6、m=2)の1個(n=1)前の同じ時系列の減算結果は、「ΔU5,5」となる。具体的には、「ΔU6,2」は、図5の取り出し番号24が「6」の右側の、番号「17」のデータに対応し、「ΔU5,5」は、図5の取り出し番号24が「5」の右側の、番号「17」のデータに対応する。
Next, the averaging
次に、出力部16は、平均部15が算出した平均データ(変位)を、例えば、外部の装置に出力する(ステップS7)。
Next, the
このように、演算装置1の取得部11は、加速度センサー2から、加速度を取得し、積分部12は、加速度の時系列データを、オーバーラップするように所定区間ごとに取り出し、取り出した時系列データを2回積分する。そして、近似式算出部13は、時系列データの2回積分結果の近似式を算出し、減算部14は、時系列データの2回積分の結果から、近似式の値を減算し、平均部15は、減算部14の同時系列における減算結果を平均する。これにより、演算装置1は、加速度を2回積分して算出する変位の発散を抑制することができる。
As described above, the
また、近似式算出部13は、2次または3次の近似式を算出する。これにより、演算装置1は、積分部12が算出した2回積分結果から、近似式の値を減算したとき、変位の情報が失われることを抑制できる。
The approximate
なお、上記では、積分部12は、加速度を2回積分して、変位を算出するとしたが、1回積分して、速度を算出してもよい。演算装置1は、1回の積分であっても、時間経過とともに累積する誤差による発散を抑制できる。
In the above description, the integrating
また、積分部12の積分回数は、3以上であってもよい。積分回数をn回とすると、近似式算出部13が算出する近似式の次数は、「n」または「n+1」が望ましい。近似式の次数を「n」または「n+1」とすることにより、演算装置1は、入力データに含まれるオフセットの影響を抑制でき、積分結果に含まれる必要な情報が失われることを抑制できる。
Further, the number of integrations of the
また、加速度センサー2は、速度データを出力してもよい。そして、積分部12は、加速度センサー2から取得した速度データを1回積分して、変位を算出してもよい。
The
また、演算装置1は、積分部12が取り出す加速度の、所定区間の区間長を入力する入力部を備えてもよい。区間長を可変できるようにすることによって、演算装置1は、加速度センサー2から出力される様々な加速度に対応して、適切に変位を算出できる。例えば、加速度センサー2から出力される加速度は、ある周期の加速度成分を持っているとする。バッファーから取り出す加速度の区間長を、この周期長にすれば、その周期以上の加速度の変位は、オフセットによる変位として抑制され、その周期より短い加速度の変位は、変位として出力される。
Moreover, the
また、スライド幅を入力する入力部を備えてもよい。スライド幅を調整することによって、ある周期の加速度成分を抑制することができる。 Moreover, you may provide the input part which inputs a slide width | variety. By adjusting the slide width, an acceleration component having a certain period can be suppressed.
また、演算装置1の各部は、例えば、CPU(Central Processing Unit)によって、その機能を実現してもよいし、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)などのカスタムIC(Integrated Circuit)でその機能を実現してもよい。CPUが実行するプログラムは、例えば、ROM(Read Only Memory)やフラッシュROM、RAM(Random Access Memory)などの記憶装置に記憶される。また、演算装置1の各部は、CPUとASICとによって、その機能を実現してもよい。
Each unit of the
また、取得部11の前段または後段にオフセットを抑制するHPF(High Pass Filter)を設けてもよい。この場合、HPFは、加速度の波形が持つ情報が失われないよう、ベッセルフィルターで構成するのが望ましい。カットオフ周波数は、オフセット成分が抑制され、その他の信号成分が通過するよう、例えば、「0.0001Hz〜0.001Hz」にするのが望ましい。
Further, an HPF (High Pass Filter) that suppresses the offset may be provided in the upstream or downstream of the
[第2の実施の形態]
第2の実施の形態では、積分部は、バッファーから取り出した所定区間の加速度から、オフセット分を減算する。
[Second Embodiment]
In the second embodiment, the integration unit subtracts the offset amount from the acceleration in a predetermined section extracted from the buffer.
図8は、第2の実施の形態に係る演算システムの構成例を示した図である。図8において、図1と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。 FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of an arithmetic system according to the second embodiment. 8, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図8の演算装置1では、積分部31が、図1の演算装置1の積分部12と異なる。積分部31は、バッファーから取り出した加速度に含まれるオフセットを抑制するフィルター部31aを有している。
In the
フィルター部31aは、所定区間ごとに取り出された時系列の加速度のそれぞれから、その時系列の先頭の加速度を減算する。 The filter unit 31a subtracts the first acceleration in the time series from each of the time series accelerations extracted for each predetermined section.
図9は、フィルター部31aの動作を説明する図である。図9に示すグラフG11の横軸は時間を示し、縦軸は加速度を示す。 FIG. 9 is a diagram illustrating the operation of the filter unit 31a. The horizontal axis of the graph G11 shown in FIG. 9 indicates time, and the vertical axis indicates acceleration.
グラフG11に示す波形W11aは、積分部31が、バッファーから取り出した、所定区間の加速度の波形を示している。フィルター部31aは、波形W11aの加速度を、波形W11aの先頭の加速度で減算する。
A waveform W11a illustrated in the graph G11 indicates a waveform of acceleration in a predetermined section, which is extracted from the buffer by the integrating
グラフG11に示す波形W11bは、波形W11aの加速度を、波形W11aの先頭の加速度で減算した結果の波形を示す。波形W11bに示すように、波形W11aの加速度を、波形W11aの先頭の加速度で減算すると、バッファーから取り出された所定区間の加速度は、オフセット分が抑制される。 A waveform W11b shown in the graph G11 shows a waveform obtained by subtracting the acceleration of the waveform W11a from the acceleration at the head of the waveform W11a. As shown in the waveform W11b, when the acceleration of the waveform W11a is subtracted by the head acceleration of the waveform W11a, the offset of the acceleration in the predetermined section extracted from the buffer is suppressed.
積分部31は、バッファーから、加速度を所定区間ごとに取り出す。そのため、加速度にオフセットが含まれていると、所定区間ごとの積分処理の度に、ステップ信号が入力されると言え、平均部15の出力にステップ応答によるオーバーシュートやリンギングが生じる。フィルター部31aは、加速度に含まれるオフセットを抑制し、オフセットによる平均部15の出力のステップ応答を抑制する。
The
図8の演算装置1の動作は、図7のフローチャートと同様になる。ただし、ステップS3の処理が異なる。
The operation of the
ステップS3にて、積分部12が、バッファーから所定区間の加速度を取り出すと、フィルター部31aは、取り出された加速度のそれぞれから、先頭の加速度を減算する。フィルター部31aは、次の式(8)に基づいて、取り出された加速度のそれぞれから、先頭の加速度を減算する。
In step S3, when the integrating
式(8)の「i」は、バッファーから加速度を取り出した順番を示し、例えば、図5に示した取り出し番号24に対応する。「k」は、区間長を示す。フィルター部31aが出力する加速度は、次のような時系列データで出力される。
“I” in Expression (8) indicates the order in which the acceleration is extracted from the buffer, and corresponds to, for example, the
[0,ai,2−ai,1,・・・,ai,k−ai,1] [0, ai, 2- ai, 1 , ..., ai, k- ai, 1 ]
積分部12は、フィルター部31aが出力する上記の時系列の加速度を、2回積分する。以降の処理は、図7のフローチャートと同様である。
The integrating
フィルター部31aの別の動作について説明する。フィルター部31aは、所定区間ごとに取り出された加速度の先頭から所定数の加速度の平均値を算出し、所定区間ごとに取り出された加速度のそれぞれから、算出した平均値を減算する。 Another operation of the filter unit 31a will be described. The filter unit 31a calculates an average value of a predetermined number of accelerations from the beginning of the acceleration extracted for each predetermined interval, and subtracts the calculated average value from each of the accelerations extracted for each predetermined interval.
図10は、フィルター部31aの別の動作を説明する図である。図10に示すグラフG12の横軸は時間を示し、縦軸は加速度を示す。 FIG. 10 is a diagram illustrating another operation of the filter unit 31a. In the graph G12 shown in FIG. 10, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates acceleration.
グラフG12に示す波形W12aは、積分部31が、バッファーから取り出した、所定区間の加速度の波形を示している。フィルター部31aは、波形W12aの先頭から、所定数の加速度の平均値を算出する。例えば、フィルター部31aは、図10の矢印32に示す区間の加速度の平均値を算出する。
A waveform W12a illustrated in the graph G12 indicates a waveform of acceleration in a predetermined section, which is extracted from the buffer by the integrating
フィルター部31aは、所定区間ごとに取り出された加速度のそれぞれから、算出した平均値を減算する。グラフG12に示す波形W12bは、波形W12aの加速度を、矢印32の所定数の加速度の平均値で減算した結果の波形を示す。波形W12bに示すように、波形W12aの加速度を、矢印32の所定数の加速度の平均値で減算すると、バッファーから取り出された所定区間の加速度は、オフセット分が抑制される。
The filter unit 31a subtracts the calculated average value from each of the accelerations extracted for each predetermined section. A waveform W12b shown in the graph G12 shows a waveform obtained by subtracting the acceleration of the waveform W12a by the average value of a predetermined number of accelerations indicated by
図8の演算装置1の動作は、図7のフローチャートと同様になる。ただし、ステップS3の処理が異なる。
The operation of the
ステップS3にて、積分部12が、バッファーから所定区間の加速度を取り出すと、フィルター部31aは、取り出された加速度の先頭から所定数の加速度の平均値を算出し、取り出された加速度のそれぞれから、算出した平均値を減算する。フィルター部31aは、次の式(9)に基づいて、取り出された加速度の先頭から所定数の加速度の平均値を算出する。
In step S3, when the integrating
式(9)の「l」は、平均値を算出する加速度の数(所定数)を示す。例えば、「l=10」の場合、フィルター部31aは、取り出された加速度の先頭から、10個の加速度の平均値を算出する。 “L” in Expression (9) indicates the number of accelerations (predetermined number) for calculating the average value. For example, when “l = 10”, the filter unit 31a calculates an average value of ten accelerations from the head of the extracted acceleration.
フィルター部31aが出力する加速度は、次のような時系列データで出力される。 The acceleration output from the filter unit 31a is output as the following time series data.
[ai,1−aav_i,l,ai,2−aav_i,l,・・・,ai,k−aav_i,l] [A i, 1 -a av_i, l, a i, 2 -a av_i, l, ···, a i, k -a av_i, l]
積分部12は、フィルター部31aが出力する上記の時系列の加速度を、2回積分する。以降の処理は、図7のフローチャートと同様である。
The integrating
このように、演算装置1の積分部12は、バッファーから取り出した加速度に含まれるオフセットを抑制するフィルター部31aを有する。これにより、演算装置1は、平均部15の出力のステップ応答を抑制することができる。
As described above, the
[第3の実施の形態]
第3の実施の形態では、演算システムの適用例について説明する。例えば、演算システムの加速度センサーは、構造物が橋梁である場合、橋梁の床版に設けられるのが好ましい。ここで、床版は移動体が移動する面を構成する部分のことをいう。演算装置は、車両等の通過による、床版の垂直方向の変位を算出する。
[Third Embodiment]
In the third embodiment, an application example of the arithmetic system will be described. For example, the acceleration sensor of the arithmetic system is preferably provided on the floor slab of the bridge when the structure is a bridge. Here, the floor slab refers to a portion constituting a surface on which the moving body moves. The computing device calculates the vertical displacement of the floor slab due to the passage of the vehicle or the like.
図11は、第3の実施の形態に係る演算装置を用いた計測システムの概略構成の一例を示した図である。図11に示すように、計測システムは、計測装置41と、加速度センサー2とを有している。また、図11には、橋梁43が示してある。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of a measurement system using the arithmetic device according to the third embodiment. As illustrated in FIG. 11, the measurement system includes a
橋梁43は、橋梁43の中央部(略中央部を含む)に位置する橋脚43aと、両端に位置する2つの橋台43b,43cと、橋台43bから橋脚43aまでの上を渡される床版43dと、橋台43cから橋脚43aまでの上を渡される床版43eとを有している。橋脚43aと橋台43b,43cはそれぞれ、地盤に施設された基礎(図示せず)の上に固定される。
The
加速度センサー2は、床版43dの側面に設置される。加速度センサー2は、車両44(本発明の移動体に相当する)の通過により、床版43dに生じる加速度を計測する。計測装置41と加速度センサー2は、通信ネットワーク42を介して通信可能に接続されており、加速度センサー2は、計測した加速度を、通信ネットワーク42を介して、計測装置41に送信する。
The
なお、加速度センサー2は、例えば無線通信インターフェイスを有し、あるいは無線通信インターフェイスに接続され、当該無線通信インターフェイスを介して通信ネットワーク3に接続される。
The
計測装置41は、加速度センサー2から送信された加速度を受信する。計測装置41は、加速度センサー2から送信された加速度に基づいて、床版43dを通過する車両の運動状態を解析する。
The measuring
図12は、加速度センサー2の設置方法の一例を説明する図である。図12には、図11に示した床版43d,43eの斜視図が示してある。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a method for installing the
図12には、図11に図示していない主桁43f〜43iが示してある。主桁43f〜43iは、橋脚43aと橋台43b,43cの上部に掛けられ、床版43d,43eは、主桁43f〜43iの上部に設置される。
FIG. 12 shows
以下では、説明を分かり易くするため、床版43dの路面は水平であるものとし、路面の垂直方向は鉛直方向に一致するものとする。
In the following, for easy understanding, it is assumed that the road surface of the
加速度センサー2は、平面視で略4辺形である構造物に設けられた移動体の移動方向規制手段の規制方向に略平行な辺(端部)の中央部に設けられている。例えば、加速度センサー2は、床版43dに設けられている、車両44の移動方向規制手段(例えば、車線や縁石、欄干等)の規制方向と平行(略平行を含む)な側面43da(本発明の端部に相当する)の、規制方向の中央部(略中央部を含む)に取り付けられる。加速度センサー2は、互いに直交する3軸の各軸方向に生じる加速度を計測可能である。加速度センサー2は、例えば、3つの検出軸(x軸、y軸、z軸)のうち、1軸(例えばx軸)を床版43dの路面の垂直方向に合わせ、他の1軸(例えばz軸)を床版43dの路面の幅員方向に合わせて、床版43dの側面43daに設置される。
The
床版43dは、その上を車両44が通過した場合、車両44の荷重により、下方向に撓むように変形する。加速度センサー2の取り付け位置は、橋脚43aと橋台43bから最も離れた位置であるため、床版43dの垂直方向の位置(x軸上の位置)の変化が他の位置と比べて大きく現れやすい。また、加速度センサー2の取り付け位置は、床版43dの側面43daであるため、床版43dの水平方向に対する傾き(z軸の傾き)が、他の位置と比べて大きく現れやすい。従って、加速度センサー2は、床版43dの上記した位置に取り付けられることにより、車両44の通過によって生じる、床版43dの垂直方向の加速度や幅員方向の加速度を明瞭に検出できる。
When the
図13は、計測装置41の機能ブロックの構成例を示した図である。図13に示すように、計測装置41は、通信部51と、フィルター部52と、記憶部53と、制御部54と、表示部55と、操作部56と、演算装置1とを有している。図13の演算装置1は、図1の演算装置1と同様であり、各部には同じ符号が付してある。
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of functional blocks of the
通信部51は、通信ネットワーク42を介して、加速度センサー2から、加速度を受信する。通信部51が受信する加速度には、垂直方向加速度(x軸方向加速度)、幅員方向加速度(z軸方向加速度)、および進行方向加速度(y軸方向加速度)が含まれている。通信部51は、加速度センサー2から受信した加速度に含まれる、少なくとも垂直方向加速度と幅員方向加速度とをフィルター部52に出力する。
The
フィルター部52は、以下で詳述するが、通信部51から出力された垂直方向加速度と幅員方向加速度とをフィルタリング処理する。例えば、フィルター部52は、LPF(Low Pass Filter)であり、垂直方向加速度および幅員方向加速度の低域周波数成分を通過させ、高域周波数成分を抑制する。フィルター部52は、フィルタリング処理した垂直方向加速度を演算装置1に出力し、フィルタリング処理した幅員方向加速度を制御部54に出力する。
As will be described in detail below, the
演算装置1は、フィルター部52から出力される垂直方向加速度を2回積分し、床版43dの垂直方向変位を算出する。演算装置1は、算出した床版43dの垂直方向変位を、制御部54に出力する。
The
記憶部53は、制御部54が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。また、記憶部53は、制御部54が所定のアプリケーション機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶している。各種のプログラムやデータ等は、あらかじめ不揮発性の記録媒体に記憶されていてもよいし、制御部54が通信ネットワーク42を介してサーバーから受信して記憶部53に記憶させてもよい。記憶部53は、例えば、ROMやフラッシュROM、RAM等の各種ICメモリーやハードディスク、メモリーカードなどの記録媒体等により構成される。
The
制御部54には、演算装置1から出力される垂直方向変位と、フィルター部52から出力される幅員方向加速度とが入力される。制御部54は、入力された垂直方向変位および幅員方向加速度に基づいて、床版43d上における車両44の運動状態を解析する。例えば、制御部54は、床版43dを通過した車両44の速度や通過時間、走行した車線、重量等を解析する。
The vertical displacement output from the
表示部55は、制御部54が解析した車両44の運動状態を表示装置に出力する。
The
操作部56は、ユーザーからの操作データを取得し、制御部54に送る処理を行う。
The
床版43dに取り付けられた加速度センサー2から出力される加速度の周波数特性について説明する。
The frequency characteristics of the acceleration output from the
図14は、車両44が床版43dを通過したときの加速度の周波数特性の例を示した図である。図14のグラフG21の横軸は周波数を示し、縦軸はパワースペクトル密度を示す。加速度の周波数特性を測定した床版43dの長さは「30m」である。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of frequency characteristics of acceleration when the
グラフG21に示す波形W21aは、床版43dの側面43daに取り付けられた加速度センサー2の、x軸方向(図12参照)の加速度の周波数特性を示している。波形W21bは、加速度センサー2のy軸方向の加速度の周波数特性を示している。波形W21cは、加速度センサー2のz軸方向の加速度の周波数特性を示している。
A waveform W21a shown in the graph G21 indicates the frequency characteristic of acceleration in the x-axis direction (see FIG. 12) of the
グラフG21に示すように、各軸の加速度は、「10Hz」辺りにピークを有している。この「10Hz」辺りのピークは、床版43dの固有共振によるものと考えられる。
As shown in the graph G21, the acceleration of each axis has a peak around “10 Hz”. This peak around “10 Hz” is considered to be due to the natural resonance of the
グラフG21に示す「0.1Hz〜1Hz」の加速度は、床版43dを通過し得る車両44の速度を「3m/s〜17m/s」と仮定し、その速度の車両44の通過によって生じる、床版43dの変形による加速度とする。例えば、車両44の通過によって生じる、床版43dの変形による振動周期(下方に撓んで元の位置に戻ってくる時間)は、床版43dを通過する車両44の速度を「3m/s〜17m/s」とすると、概ねその車両44の通過時間と同じ「10s〜1.8s」(0.1Hz〜0.6Hz)になると考えられるためである。
The acceleration of “0.1 Hz to 1 Hz” shown in the graph G21 is assumed to be “3 m / s to 17 m / s” as the speed of the
「0.01Hz」より低い周波数成分は、温度や風等の環境による、床版43dの長期的変動、または計測器のドリフトによるものと考えられる。
The frequency component lower than “0.01 Hz” is considered to be caused by long-term fluctuation of the
以上より、床版43dの加速度の周波数特性は、一般的に、床版43dの固有共振周波数を含む高域部分と、車両44の通過によって生じる加速度の周波数分を含む低域部分とに分けられる。例えば、グラフG21に示す加速度の周波数特性では、少なくとも「1Hz」より大きい周波数において、床版43dの固有共振周波数が含まれ、「1Hz」以下の周波数において、車両44の通過による、床版43dの変形による加速度の周波数成分が含まれている。
As described above, the frequency characteristics of the acceleration of the
なお、床版43dの固有共振周波数は、橋梁43の構造や材質等によって異なる。また、車両44の通過によって生じる、床版43dの変形による加速度の周波数成分は、床版43dの長さおよび床版43dを通過する車両44の仮定する速度によって異なる。
The natural resonance frequency of the
上記したように、制御部54は、床版43d上における車両44の運動状態を解析する。従って、垂直方向加速度および幅員方向加速度に含まれる、床版43dの固有共振周波数成分は、車両44の運動状態を解析するのに不要な情報である。そこで、フィルター部52は、垂直方向加速度および幅員方向加速度に含まれる、床版43dの固有共振周波数成分を抑制する。
As described above, the
図14で説明したように、床版43dの加速度の周波数特性は、一般的に、床版43dの固有共振周波数を含む高域部分と、車両44の通過によって生じる加速度の周波数分を含む低域部分とに分けられるので、フィルター部52は、例えば、LPFで構成する。LPFのカットオフ周波数は、車両44の通過によって生じる、床版43dの変形による加速度周波数より大きくし、床版43dの固有共振周波数より小さくする。例えば、図14のグラフG21に示す周波数特性の例の場合、カットオフ周波数は、「1Hz」にする。これにより、フィルター部52を通過する垂直方向加速度および幅員方向加速度は、床版43dの固有共振周波数成分が遮断され、車両44の通過によって生じる、床版43dの変形による加速度の周波数成分が通過する。
As described with reference to FIG. 14, the acceleration frequency characteristic of the
なお、フィルター部52は、加速度の波形が持つ情報が失われないよう、ベッセルフィルターで構成するのが望ましい。
Note that the
また、床版43dの固有共振周波数は、上記したように、橋梁43の種類や構造によって異なり、車両44の通過によって生じる、床版43dの変形による加速度の周波数に近いところに現れる場合がある。例えば、図14のグラフG21において、3Hz周辺に固有共振周波数が現れる場合がある。この場合、固有共振周波数が十分に抑制されるよう、フィルター次数を大きくする。または、フィルターカットオフ周波数を低周波側にシフトする。
Further, as described above, the natural resonance frequency of the
このように、フィルター部52は、床版43dが有する固有共有周波数成分を抑制する。これにより、制御部54は、床版43d上における車両44の運動状態を適切に解析することができる。
Thus, the
また、演算装置1は、加速度センサー2から出力される加速度に、床版43dの長期的変形による長周期の加速度が含まれていても、発散を抑制できる。また、演算装置1は、区間長の設定によって、床版43dの長期的変形による加速度をオフセットして扱うことができ、床版43dの長期的変形による加速度による変位分を抑制した変位を算出することができる。
Moreover, the
なお、フィルター部52は、制御部54または演算装置1に組み込まれていてもよい。また、制御部54は、演算装置1の機能を有していてもよい。
Note that the
また、上記では、フィルター部52は、床版43dの固有共振周波数成分を抑制するとしたが、床版43dの固有共振周波数成分を含む周波数帯域または固有共振周波数成分を含む高周波側周波数帯域を抑制してもよい。
In the above description, the
また、フィルター部52は、移動体規制方向加速度の固有共振周波数成分を抑制してもよい。
Further, the
以上、本発明について実施形態を用いて説明したが、演算装置および計測装置の機能構成は、演算装置および計測装置の構成を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分類したものである。構成要素の分類の仕方や名称によって、本願発明が制限されることはない。演算装置および計測装置の構成は、処理内容に応じて、さらに多くの構成要素に分類することもできる。また、1つの構成要素がさらに多くの処理を実行するように分類することもできる。また、各構成要素の処理は、1つのハードウェアで実行されてもよいし、複数のハードウェアで実行されてもよい。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, in order to make it easy to understand the structure of a calculating device and a measuring device, the functional structure of a calculating device and a measuring device is classified according to the main processing content. is there. The present invention is not limited by the way of classification and names of the constituent elements. The configurations of the arithmetic device and the measurement device can be classified into more components depending on the processing content. Moreover, it can also classify | categorize so that one component may perform more processes. Further, the processing of each component may be executed by one hardware or may be executed by a plurality of hardware.
また、本発明の技術的範囲は、上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。例えば、第3の実施の形態の演算装置に、第2の実施の形態で説明したフィルター部を追加してもよい。また、そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。また、本発明は、演算方法、演算装置のプログラム、当該プログラムを記憶した記憶媒体として提供することもできる。 Further, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made to the above-described embodiment. For example, the filter unit described in the second embodiment may be added to the arithmetic device according to the third embodiment. Further, it is apparent from the scope of the claims that embodiments with such changes or improvements can also be included in the technical scope of the present invention. The present invention can also be provided as a calculation method, a program for the calculation device, and a storage medium storing the program.
1…演算装置、2…加速度センサー、11…取得部、12…積分部、13…近似式算出部、14…減算部、15…平均部、16…出力部、21…加速度、22,23,25,27,28…矢印、24…取り出し番号、26…加算データ、29…平均データ。
DESCRIPTION OF
Claims (16)
時系列の前記加速度を、オーバーラップするように所定区間ごとに取り出し、取り出した前記加速度をn(nは正の整数)回積分する積分部と、
前記加速度の積分結果の近似式を算出する算出部と、
前記加速度の積分結果から、前記近似式の値を減算する減算部と、
前記減算部の同時系列における減算結果を平均する平均部と、
を有することを特徴とする演算装置。 An acquisition unit for acquiring acceleration from the acceleration sensor;
An integration unit that extracts the acceleration in time series for each predetermined interval so as to overlap, and integrates the extracted acceleration n (n is a positive integer) times;
A calculation unit for calculating an approximate expression of the integration result of the acceleration;
A subtraction unit for subtracting the value of the approximate expression from the integration result of the acceleration;
An average part for averaging the subtraction results in the simultaneous series of the subtraction part;
An arithmetic device comprising:
前記積分部は、取り出した前記加速度に含まれるオフセットを抑制するフィルター部、
を有することを特徴とする演算装置。 The arithmetic device according to claim 1,
The integration unit is a filter unit that suppresses an offset included in the extracted acceleration,
An arithmetic device comprising:
前記フィルター部は、所定区間ごとに取り出された前記加速度のそれぞれから、前記加速度の先頭データを減算する、
ことを特徴とする演算装置。 The arithmetic device according to claim 2,
The filter unit subtracts the head data of the acceleration from each of the accelerations extracted for each predetermined section;
An arithmetic device characterized by that.
前記フィルター部は、所定区間ごとに取り出された前記加速度の先頭から所定数の前記加速度の平均値を算出し、前記加速度のそれぞれから、前記平均値を減算する、
ことを特徴とする演算装置。 The arithmetic device according to claim 2,
The filter unit calculates an average value of a predetermined number of the accelerations from the beginning of the acceleration taken out for each predetermined section, and subtracts the average value from each of the accelerations,
An arithmetic device characterized by that.
前記近似式の次数は、nまたはn+1である、
ことを特徴とする演算装置。 An arithmetic device according to any one of claims 1 to 4,
The order of the approximate expression is n or n + 1.
An arithmetic device characterized by that.
前記所定区間の区間長を入力する入力部、
をさらに有することを特徴とする演算装置。 An arithmetic device according to any one of claims 1 to 5,
An input unit for inputting a section length of the predetermined section;
An arithmetic device further comprising:
スライド幅を入力するスライド幅入力部、をさらに有し、
前記積分部は、時系列の前記加速度を前記スライド幅でずらしながら取り出す、
ことを特徴とする演算装置。 The arithmetic device according to any one of claims 1 to 6,
A slide width input unit for inputting the slide width;
The integration unit takes out the time-series acceleration while shifting it by the slide width,
An arithmetic device characterized by that.
前記加速度センサーは、構造物に設けられた移動体の移動方向規制手段の規制方向と平行な前記構造物の端部であって、前記端部の前記規制方向の中央部に設けられている、
ことを特徴とする演算装置。 The arithmetic device according to any one of claims 1 to 7,
The acceleration sensor is an end portion of the structure parallel to a restriction direction of a moving direction restriction means of a moving body provided in the structure, and is provided at a central portion of the end portion in the restriction direction.
An arithmetic device characterized by that.
前記加速度は、前記構造物が有する固有共振周波数成分が抑制されている、
ことを特徴とする演算装置。 The arithmetic device according to claim 8, wherein
In the acceleration, the natural resonance frequency component of the structure is suppressed,
An arithmetic device characterized by that.
前記加速度は、前記構造物の路面の垂直方向加速度、幅員方向加速度、および移動体規制方向加速度のうちの少なくとも一つである、
ことを特徴とする演算装置。 An arithmetic device according to claim 9, wherein
The acceleration is at least one of a vertical acceleration on a road surface of the structure, a width direction acceleration, and a moving body regulation direction acceleration.
An arithmetic device characterized by that.
時系列の前記加速度を、オーバーラップするように所定区間ごとに取り出し、取り出した前記加速度をn(nは正の整数)回積分する積分ステップと、
前記加速度の積分結果の近似式を算出する算出ステップと、
前記加速度の積分結果から、前記近似式を減算する減算ステップと、
前記減算ステップにて得られる同時系列における減算結果を平均する平均ステップと、
を含むことを特徴とする演算方法。 An acquisition step of acquiring acceleration from the acceleration sensor;
An integration step of extracting the time-series acceleration every predetermined interval so as to overlap, and integrating the extracted acceleration n (n is a positive integer) times;
A calculation step of calculating an approximate expression of the integration result of the acceleration;
A subtraction step of subtracting the approximate expression from the integration result of the acceleration;
An averaging step of averaging the subtraction results in the simultaneous series obtained in the subtraction step;
The calculation method characterized by including.
前記加速度を取得する取得部と、時系列の前記加速度を、オーバーラップするように所定区間ごとに取り出し、取り出した前記加速度をn(nは正の整数)回積分する積分部と、前記加速度の積分結果の近似式を算出する算出部と、前記加速度の積分結果から、前記近似式を減算する減算部と、前記減算部の同時系列における減算結果を平均する平均部と、を有する演算装置と、
を有することを特徴とする演算システム。 An acceleration sensor that outputs acceleration;
An acquisition unit that acquires the acceleration, an integration unit that extracts the time-series acceleration for each predetermined section so as to overlap, and integrates the extracted acceleration n (n is a positive integer) times; An arithmetic unit comprising: a calculation unit that calculates an approximate expression of an integration result; a subtraction unit that subtracts the approximate expression from the integration result of the acceleration; and an average unit that averages a subtraction result in the simultaneous series of the subtraction unit; ,
An arithmetic system characterized by comprising:
時系列の前記加速度を、オーバーラップするように所定区間ごとに取り出し、取り出した前記加速度をn(nは正の整数)回積分する積分ステップと、
前記加速度の積分結果の近似式を算出する算出ステップと、
前記加速度の積分結果から、前記近似式を減算する減算ステップと、
前記減算ステップにて得られる同時系列における減算結果を平均する平均ステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。 An acquisition step of acquiring acceleration from the acceleration sensor;
An integration step of extracting the time-series acceleration every predetermined interval so as to overlap, and integrating the extracted acceleration n (n is a positive integer) times;
A calculation step of calculating an approximate expression of the integration result of the acceleration;
A subtraction step of subtracting the approximate expression from the integration result of the acceleration;
An averaging step of averaging the subtraction results in the simultaneous series obtained in the subtraction step;
A program that causes a computer to execute.
時系列の前記加速度を、オーバーラップするように所定区間ごとに取り出し、取り出した前記加速度をn(nは正の整数)回積分する積分部と、
前記加速度の積分結果の近似式を算出する算出部と、
前記加速度の積分結果から、前記近似式の値を減算する減算部と、
前記減算部の同時系列における減算結果を平均する平均部と、
を有することを特徴とする計測装置。 An acquisition unit for acquiring acceleration from an acceleration sensor provided in a structure in which the moving body moves;
An integration unit that extracts the acceleration in time series for each predetermined interval so as to overlap, and integrates the extracted acceleration n (n is a positive integer) times;
A calculation unit for calculating an approximate expression of the integration result of the acceleration;
A subtraction unit for subtracting the value of the approximate expression from the integration result of the acceleration;
An average part for averaging the subtraction results in the simultaneous series of the subtraction part;
A measuring apparatus comprising:
時系列の前記加速度を、オーバーラップするように所定区間ごとに取り出し、取り出した前記加速度をn(nは正の整数)回積分する積分部と、
前記加速度の積分結果の近似式を算出する算出部と、
前記加速度の積分結果から、前記近似式の値を減算する減算部と、
前記減算部の同時系列における減算結果を加算する加算部と、
を有することを特徴とする演算装置。 An acquisition unit for acquiring acceleration from the acceleration sensor;
An integration unit that extracts the acceleration in time series for each predetermined interval so as to overlap, and integrates the extracted acceleration n (n is a positive integer) times;
A calculation unit for calculating an approximate expression of the integration result of the acceleration;
A subtraction unit for subtracting the value of the approximate expression from the integration result of the acceleration;
An addition unit for adding the subtraction results in the simultaneous series of the subtraction unit;
An arithmetic device comprising:
時系列の前記加速度を、l(lは正の整数)個ずらしながらm(mは正の整数)個ずつ取り出し、取り出したm個の前記加速度[A1,・・・,Am]をn(nは正の整数)回積分する積分部と、
前記加速度[A1,・・・,Am]の積分結果の近似式を算出する算出部と、
前記加速度[A1,・・・,Am]の積分結果から、前記近似式の値[U1,・・・,Um]を減算する減算部と、
前記減算部の同時系列における減算結果[ΔU1,・・・,ΔUm]を平均する平均部と、
を有することを特徴とする演算装置。 An acquisition unit for acquiring acceleration from the acceleration sensor;
The m-time accelerations [A 1 ,..., A m ] are extracted by shifting m (m is a positive integer) by shifting the acceleration in time series by l (l is a positive integer). (N is a positive integer) an integration part that integrates times;
A calculation unit that calculates an approximate expression of an integration result of the accelerations [A 1 ,..., A m ];
The acceleration [A 1, ···, A m ] from the integration result, the value of the approximate expression [U 1, ···, U m ] a subtracting unit for subtracting the,
An averaging unit that averages the subtraction results [ΔU 1 ,..., ΔU m ] in the simultaneous series of the subtraction unit;
An arithmetic device comprising:
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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