JP2021527213A - 物体のジャイロメータを較正する方法 - Google Patents
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Abstract
(a)ジャイロメータ(11)による、測定角速度、及び前記物体(1)に固定された磁気測定手段(20)による磁場の少なくとも2つの成分の取得のステップと;
(b)物体(1)の推定角速度及び磁場成分の少なくとも1つの第1の磁気方程式によって定義される第1の式を最小化するジャイロメータ(11)の少なくとも1つの較正パラメータの値の決定のステップであって、推定角速度は、測定角速度及び較正パラメータの関数であり、少なくとも1つの第1の磁気方程式は、磁場が均一かつ定常と仮定する、ステップとを含むことを特徴する。
Description
− 周囲の磁場は常に均一且つ定常とは限らない;
− 近傍の金属要素(例えば、ボディワーク)又は磁石は、磁気測定に影響を及ぼす(軟鉄及び硬鉄のタイプの効果)。特許文献2も参照されたい。
− 磁力計を正確に較正するために、可観測性を得るために「誤差モデルを励起する」ように、磁力計を最大の空間方位に配置する必要がある。この問題は、手で持ち運ぶことができ、あらゆる方向に回すことができる装置の場合に容易に解決される。例えば、特許文献3を参照)。磁力計が車両に装着されている場合、次の制限がある:
・ 車両の典型的な走行の間に、ロールとピッチがわずかにゼロから逸脱するという事実による。
・ ボディが磁化される、又は車両が積載されるという事実により、これは、較正がもはや適切でなくなる可能性があることを意味する;これは、定期的な再較正が必要となる。
(a)取得のステップであって、
− ジャイロメータによる、物体の測定角速度の、及び
− 前記物体に固定された磁気測定手段による、磁気測定手段の周りの、磁場の及び/又は磁場のi次の微分の少なくとも2つの成分の、
取得のステップと;
(b)データ処理手段による、物体の推定角速度並びに磁場及び/又は磁場のi次の微分の成分の少なくとも1つの第1の磁気方程式によって定義される第1の式を最小化するジャイロメータの少なくとも1つの較正パラメータの値を決定するステップであって、
− 物体の推定角速度は、測定された角速度及びジャイロメータの較正パラメータの関数であり、
− 少なくとも1つの第1の磁気方程式は、磁場が磁気測定手段の周囲で均一かつ定常と仮定する、
決定するステップ。
・ 物体の推定角速度ω(estimation) gyroは、モデル
・ 本方法はさらに、較正パラメータ上の誤差を表すパラメータを推定するステップ(c)を含む;
・ 本方法はさらに、誤差を表す前記パラメータが所定の閾値よりも大きい場合、取得追加手段によって物体の測定線速度を取得し、データ処理手段による、物体の推定角速度並びに測定線速度並びに磁場及び/又は前記磁場のi次の微分の成分の少なくとも1つの第2の磁気方程式によって定義される第2の式を最小化するジャイロメータの少なくとも1つの較正パラメータの値を再決定するステップ(d)を含み、少なくとも1つの第2の磁気方程式は、磁場が前記磁気測定手段の周りで定常であると仮定する、
・ 本方法は、較正パラメータ上の誤差を表す前記パラメータの新たな推定のステップ(e)を含む;
・ 較正パラメータ上の誤差を表す前記パラメータは、較正パラメータの決定された値について計算された、前記第1の式の値、又は適用可能な場合には前記第2の式の値の関数である;
・ ステップ(c)、及び適用可能な場合にはステップ(e)は、較正パラメータ上の誤差を表す前記パラメータ及びジャイロメータの最後の較正からの継続時間の値に従って、累積誤差間隔を決定するステップを含み、前記所定の閾値は、前記累積誤差間隔に依存する;
・ ステップ(b)、及び適用可能な場合にはステップ(d)は、再帰フィルタ又は最適化の実施を含む;
・ ステップ(a)で取得された磁場及び/又は磁場のi次の微分の成分は測定成分であり、前記第1及び第2の磁気方程式によって使用される成分は、測定成分及び磁気測定手段の較正パラメータの関数としての推定成分であり、ステップ(b)及び適用可能な場合にはステップ(d)はまた、磁気測定手段の少なくとも1つの較正パラメータの値の決定を含む;
・ 磁気測定手段は、三軸磁力計であり、磁場の推定成分M(estimation)は、モデル
・ 第1の磁気方程式は
・ 第1の磁気方程式は
・ 第1の式は
・ 較正パラメータ上の誤差を表す前記パラメータは、所与の時間間隔にわたる
・ 本方法は、前記物体の測定角速度、前記磁場及び/又は前記磁場のi次の微分の成分、及び/又は前記物体の測定線速度、及び前記物体の測定線速度に従って前記物体(1)の運動をデータ処理手段によって推定するステップ(f)を含み、車両の向きは、ステップ(f)において、車両の測定角速度及び較正パラメータの値の関数としてのみ推定される。
− 物体の推定角速度並びに磁場及び/又は磁場のi次の微分の成分に関する少なくとも1つの第1の磁気方程式によって定義される第1の式を最小化するジャイロメータの少なくとも1つの較正パラメータの値を決定するように構成されるデータ処理手段をさらに有することを特徴とし、
〇 物体の推定角速度は、測定角速度とジャイロメータの較正パラメータの関数であり、
〇 少なくとも1つの第1の磁気方程式は、磁場が磁気測定手段の周囲で均一かつ定常であると仮定している。
・ 物体は、物体の測定線速度を取得するように構成される追加の取得手段をさらに含み、データ処理手段はさらに:
− 較正パラメータ上の誤差を表すパラメータを推定し;
− 誤差を表す前記パラメータが所定の閾値よりも大きい場合、物体の推定角速度ならびに磁場及び/又は磁場のi次の微分の成分に関する少なくとも1つの第2の磁気方程式によって定義される第2の式を最小化するジャイロメータの少なくとも1つの較正パラメータの値を再決定するように、構成され、少なくとも1つの第2の磁気方程式は磁場が磁気測定手段の周りで定常であると仮定している;
・ 物体は、車輪を有する車両であり、追加の取得手段は、車両の車輪に取り付けられた少なくとも2つの走行距離計である。
P. Martin, N. Petit, "Iterative calibration method for inertial and
magnetic sensors", in Proc. of the 48th IEEE Conf. on Decision and Control
2009参照)。センサ軸は、これらの方法の適用した後に固定されたままではない。
(外2)
は、磁場の非定常性(例えば、ヨーロッパにおける50Hzのような周期的な電流、磁石/鋼製の物体の前記物体の近傍での運動など)を考慮に入れる。
− 誤差を表すパラメータの第1の推定(ステップ(c))が、前記所定の閾値よりも小さい場合、周囲磁場の均一性及び定常性の二重の仮定が検証され、ステップ(b)の較正の結果が受け入れられる。次いで、ステップ(c)は、較正パラメータのステップ(b)で決定された値によるジャイロメータ11及び/又は磁気測定手段20の有効な較正を含み、ステップ(d)及び(e)を実行する必要はない;
− 誤差を表すパラメータの第1の推定(ステップ(c))が前記所定の閾値よりも大きい場合、周囲磁場の均一性及び定常性の二重の仮定は棄却され、ステップ(b)の較正の結果は受け入れられず、停止する又はステップ(d)であって:
〇 誤差を表すパラメータの第2の推定(ステップ(e))が、前記所定の閾値未満の時間である場合、周囲磁場の定常性のみの仮定が検証され、ステップ(b)の較正の結果が受け入れられる。次いで、ステップ(e)は、較正パラメータのステップ(d)で決定された値によるジャイロメータ11及び/又は磁気測定手段20の有効な較正を含む;
〇 誤差を表すパラメータの第2の推定(ステップ(e))が常に前記所定の閾値よりも大きい場合、周囲磁場の定常性の仮定さえも棄却され(摂動が存在する)、ステップ(d)の較正の結果は受け入れられない。従って、前者の較正のパラメータは、較正として維持される。その後、完全な磁気方程式(項
(外2)
を含む)を使用するか、又は磁気測定値を一時的に破棄するかのいずれかを試みることが可能である;
ステップ(d)の再較正を実行することができる:
当業者は、そのような基準角速度を様々な種類の大きさから計算する方法を知っており、特に、例えば:
− ハンドル角(物体1が車両の場合)、
− GNSSデータ、例えばGPS(利用可能な場合/利用可能なとき)、
− 走行距離計のデータ、
を使用することが可能である
(外3)
は、物体1の垂直軸の周りの回転のみに対する角速度である。
− 物体1の測定角速度を取得するように構成されるジャイロメータ11;
− 磁場及び/又は磁場のi次の微分の少なくとも2つの成分を取得するように構成される磁気測定手段20;
− 該当する場合、物体1の測定線速度を取得するように構成される追加の取得手段10(有利には、車両の車輪の少なくとも2つに取り付けられ、前記2つの車輪の測定速度を取得するように構成される走行距離計);
− データ処理手段21であって、
〇 物体1の推定角速度並びに磁場及び/又は磁場のi次の微分の成分の少なくとも1つの第1の磁気方程式によって定義される第1の式を最小化するジャイロメータ11の少なくとも1つの較正パラメータの値を決定するように構成され、
・ 物体1の推定角速度は、測定角速度及びジャイロメータ11の較正パラメータの関数であり、
・ 少なくとも1つの第1の磁気方程式は、磁場が磁気測定手段20の周囲で均一かつ定常であると仮定し、
− データ処理手段21は、さらに以下のように構成することができ:
〇 較正パラメータ上の誤差を表すパラメータを推定し:
〇 誤差を表す前記パラメータが所定の閾値より大きい場合、物体1の推定角速度並びに、測定線速度、磁場及び/又は磁場のi次の微分の成分の少なくとも1つの第2の磁気方程式によって定義される第2の式を最小化するジャイロメータ11の少なくとも1つの較正パラメータの値を再決定し、少なくとも1つの第2の磁気方程式は、磁場が磁気測定手段20の周りで定常であることのみを仮定する。
Claims (20)
- 周囲磁場中を移動する物体のジャイロメータを較正する方法であって、前記方法は:
(a)取得のステップであって、
− 前記ジャイロメータによる、前記物体の測定角速度の、及び
− 前記物体に固定された磁気測定手段による、前記磁気測定手段の周りの、前記磁場の及び/又は前記磁場のi次の微分の少なくとも2つの成分の、
取得のステップと;
(b)データ処理手段による、前記物体の推定角速度並びに前記磁場及び/又は前記磁場のi次の微分の前記成分の少なくとも1つの第1の磁気方程式によって定義される第1の式を最小化する前記ジャイロメータの少なくとも1つの較正パラメータの値を決定するステップであって、
− 前記物体の前記推定角速度は、前記測定角速度及び前記ジャイロメータの較正パラメータの関数であり、
− 前記少なくとも1つの第1の磁気方程式は、前記磁場が前記磁気測定手段の周囲で均一かつ定常と仮定する、
決定するステップと
(c)前記較正パラメータ上の誤差を表すパラメータを推定するステップと、
を含む、方法。 - 前記誤差を表す前記パラメータが所定の閾値よりも大きい場合、前記データ処理手段による、前記物体の前記推定角速度並びに前記磁場及び/又は前記磁場のi次の微分の前記成分の少なくとも1つの第2の磁気方程式によって定義される第2の式を最小化する前記ジャイロメータの前記少なくとも1つの較正パラメータの値を再決定するステップ(d)をさらに含み、前記少なくとも1つの第2の磁気方程式は、前記磁場が前記磁気測定手段の周りで定常であると仮定する、
請求項1又は2に記載の方法。 - 前記ステップ(d)は、追加の取得手段による、前記物体の測定線速度の取得を含み、
前記少なくとも1つの第2の磁気方程式もまた、前記測定線速度上にある、
請求項3に記載の方法。 - 前記較正パラメータ上の誤差を表す前記パラメータを新たに推定するステップ(e)を含む、
請求項4に記載の方法。 - 前記較正パラメータ上の誤差を表す前記パラメータは、前記較正パラメータの決定された前記値について計算された、前記第1の式の、又は適用可能な場合には前記第2の式の、前記値の関数である、
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の方法。 - 前記ステップ(c)、及び適用可能な場合には前記ステップ(e)は、前記較正パラメータ上の誤差を表す前記パラメータ及び前記ジャイロメータの最後の較正からの継続時間の値に従って、累積誤差間隔を決定するステップを含み、前記所定の閾値は、前記累積誤差間隔に依存する、
請求項3乃至6のいずれか1項に記載の方法。 - 前記ステップ(b)、及び適用可能な場合には前記ステップ(d)は、再帰フィルタ又は最適化の実施を含む、
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の方法。 - 前記ステップ(a)で取得された前記磁場及び/又は前記磁場のi次の微分の前記成分は測定成分であり、前記第1の磁気方程式及び適用可能な場合には前記第2の磁気方程式によって使用される成分は、前記測定成分及び前記磁気測定手段の較正パラメータの関数としての推定成分であり、前記ステップ(b)及び適用可能な場合には前記ステップ(d)はまた、前記磁気測定手段の少なくとも1つの較正パラメータの値を決定するステップを含む、
請求項1乃至8のいずれか1項に記載の方法。 - 前記データ処理手段によって、前記物体の前記測定角速度、前記磁場及び/又は前記磁場のi次の微分の前記成分、及び/又は前記物体の任意の測定線速度、及び較正パラメータの値に従って、前記物体の運動を推定するステップ(f)を含み、前記物体の向きは、前記ステップ(f)において、前記物体の前記測定角速度及び前記較正パラメータの値の関数としてのみ推定される、
請求項1乃至14のいずれか1項に記載の方法。 - 周囲磁場中を移動する物体であって、前記物体の測定角速度を取得するように構成されるジャイロメータと、前記磁場及び/又は前記磁場のi次の微分の少なくとも2つの成分を取得するように構成される磁気測定手段とを有し、前記物体は、データ処理手段であって:
− 前記物体の推定角速度並びに前記磁場及び/又は前記磁場のi次の微分の前記成分に関する少なくとも1つの第1の磁気方程式によって定義される第1の式を最小化する前記ジャイロメータの少なくとも1つの較正パラメータの値を決定するように構成され、
〇 前記物体の前記推定角速度は、前記測定角速度と前記ジャイロメータの前記較正パラメータの関数であり、
〇 前記少なくとも1つの第1の磁気方程式は、前記磁場が前記磁気測定手段の周囲で均一かつ定常であると仮定し、
前記較正パラメータ上の誤差を表すパラメータを推定するように構成される、
データ処理手段をさらに有する、
物体。 - 前記物体は、前記物体の測定線速度を取得するように構成される追加の取得手段をさらに有し、前記データ処理手段はさらに、誤差を表す前記パラメータが所定の閾値よりも大きい場合、前記物体の前記推定角速度ならびに前記磁場及び/又は前記磁場のi次の微分の前記成分に関する少なくとも1つの第2の磁気方程式によって定義される第2の式を最小化する前記ジャイロメータの少なくとも1つの較正パラメータの値を再決定するように構成され、前記少なくとも1つの第2の磁気方程式は、前記磁場が前記磁気測定手段の周りで定常であると仮定している、
請求項16に記載の物体。 - 前記物体は、車輪を有する車両であり、前記追加の取得手段は、前記車両の前記車輪に取り付けられた少なくとも2つの走行距離計である、
請求項17に記載の物体。 - コンピュータ上で実行されるとき、請求項1乃至15のいずれか1項に記載のジャイロメータを較正する方法を実行するためのコード命令を含むコンピュータプログラム製品。
- コンピュータ装置の一部によって読取可能な記憶手段であって、前記記憶手段のコンピュータプログラム製品が請求項1乃至15のいずれか1項に記載のジャイロメータを較正する方法を実行するためのコード命令を含む、記憶手段。
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