JP2018128467A - 信号処理装置、検出装置、センサー、電子機器及び移動体 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、物理量トランスデューサーの物理量信号からDCオフセットを抽出する場合を例にとり、本実施形態の信号処理装置について説明する。なお、物理量トランスデューサーの物理量信号に限らず、入力信号からDC成分を抽出するものであれば本実施形態を適用可能である。
次に、信号処理装置の詳細な構成・動作について説明する。図3に、信号処理装置100の第1の詳細な構成例を示す。信号処理装置100は、ノイズ推定部110、カルマンフィルター120、ローパスフィルター171、遅延部172、ローパスフィルター173、減算部121を含む。
図4に、信号処理装置100の第2の詳細な構成例を示す。信号処理装置100は、ノイズ推定部110、カルマンフィルター120、ローパスフィルター171、遅延部172、ローパスフィルター173、減算部121を含む。なお、第1の詳細な構成例と同一の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
図6に、信号処理装置100の第3の詳細な構成例を示す。信号処理装置100は、ノイズ推定部110、カルマンフィルター120、ローパスフィルター171、遅延部172、ローパスフィルター173、減算部175、加算部176、記憶部177、読み出し部178、コンパレーター180、減算部121を含む。なお、第1及び第2の詳細な構成例と同一の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
図8に、信号処理装置100の第4の詳細な構成例を示す。信号処理装置100は、ノイズ推定部110、カルマンフィルター120、ローパスフィルター171、遅延部172、ローパスフィルター173、減算部175、加算部176、記憶部177、読み出し部178、コンパレーター180、減算部121を含む。なお、第1〜第3の詳細な構成例と同一の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
図11に本実施形態の信号処理装置100を含むジャイロセンサー510(広義にはセンサー)と、ジャイロセンサー510を含む電子機器500の構成例を示す。なお電子機器500、ジャイロセンサー510は図11の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。また本実施形態の電子機器500としては、デジタルカメラ、ビデオカメラ、スマートフォン、携帯電話機、カーナビゲーションシステム、ロボット、ゲーム機、時計、健康器具、或いは携帯型情報端末等の種々の機器を想定できる。
図12に本実施形態の検出装置20の構成例を示す。検出装置20は、駆動回路30と検出回路60と信号処理装置100(デジタル処理部)を含む。
図13に本実施形態の検出装置20を含む移動体の例を示す。本実施形態の検出装置20は、例えば、車、飛行機、バイク、自転車、或いは船舶等の種々の移動体に組み込むことができる。移動体は、例えばエンジンやモーター等の駆動機構、ハンドルや舵等の操舵機構、各種の電子機器を備えて、地上や空や海上を移動する機器・装置である。
15 物理量トランスデューサー、16,17 検出用振動子、19 検出軸、
20 検出装置、30 駆動回路、32 増幅回路、34 ゲイン制御回路、
36 駆動信号出力回路、38 同期信号出力回路、60 検出回路、
62 増幅回路、64 同期検波回路、66 A/D変換回路、
100 信号処理装置、110 ノイズ推定部、120 カルマンフィルター、
121 減算部、130 第1の推定部、131 ハイパスフィルター、
132 ローパスフィルター、133 ローパスフィルター、134 リミッター、
135 ゲイン処理部、136 加算部、140 第2の推定部、
141 ピークホールド部、142 加算部、150 第3の推定部、
151 絶対値算出部、152 ゲイン処理部、153 リミッター、
154 乗算部、160 第4の推定部、161 遅延部、162 減算部、
163 ローパスフィルター、164 ゲイン処理部、166 乗算部、
167 加算部、171 ローパスフィルター、172 遅延部、
173 ローパスフィルター、175 減算部、176 加算部、177 記憶部、
178 読み出し部、180 コンパレーター(監視部)、190 温度センサー、
206 自動車、207 車体、208 車体姿勢制御装置、209 車輪、
500 電子機器、510 ジャイロセンサー、520 処理部、
530 メモリー、540 操作部、550 表示部、
DCQ DC成分、FL1 フラグ、GA1〜GA3 ゲイン、
PI 入力信号(物理量信号)、PQ 出力信号、σmeas 観測ノイズ、
σsys システムノイズ
Claims (10)
- 入力信号に応じて動的に変化する観測ノイズ及びシステムノイズを推定するノイズ推定部と、
前記観測ノイズ及び前記システムノイズに基づいてカルマンフィルター処理を行って、前記入力信号のDC成分を抽出するカルマンフィルターと、
を含むことを特徴とする信号処理装置。 - 請求項1に記載の信号処理装置において、
前記ノイズ推定部は、
前記入力信号に基づいて前記観測ノイズを推定し、推定した前記観測ノイズに対してゲイン処理を行うことで前記システムノイズを推定することを特徴とする信号処理装置。 - 請求項2に記載の信号処理装置において、
前記ノイズ推定部は、
前記入力信号を2乗平均し、前記2乗平均後の信号に対してリミッター処理を行うことで前記観測ノイズを推定することを特徴とする信号処理装置。 - 請求項2又は3に記載の信号処理装置において、
前記ノイズ推定部は、
前記カルマンフィルターの収束状態におけるローパスフィルター動作のターゲットカットオフ周波数に基づいて設定されるゲインにより、前記観測ノイズに対して前記ゲイン処理を行うことを特徴とする信号処理装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の信号処理装置において、
前記ノイズ推定部は、
前記入力信号に対してハイパスフィルター処理を行い、前記ハイパスフィルター処理後の信号に基づいて前記観測ノイズを増加させる処理を行うことを特徴とする信号処理装置。 - 請求項5に記載の信号処理装置において、
前記ノイズ推定部は、
前記ハイパスフィルター処理後の信号に対してピークホールド処理を行い、前記ピークホールド処理後の信号に基づいて前記観測ノイズを増加させることを特徴とする信号処理装置。 - 物理量トランスデューサーを駆動する駆動回路と、
前記物理量トランスデューサーからの検出信号を受けて、物理量に応じた物理量信号を検出する検出回路と、
前記物理量信号を前記入力信号として前記DC成分を抽出する、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の信号処理装置と、
を含むことを特徴とする検出装置。 - 請求項7に記載の検出装置と、
前記物理量トランスデューサーと、
を含むことを特徴とするセンサー。 - 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の信号処理装置を含むことを特徴とする電子機器。
- 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の信号処理装置を含むことを特徴とする移動体。
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