JP3095443B2 - Two-axis angular velocity / acceleration signal detector and output signal processing device for the detector - Google Patents

Two-axis angular velocity / acceleration signal detector and output signal processing device for the detector

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JP3095443B2
JP3095443B2 JP03084112A JP8411291A JP3095443B2 JP 3095443 B2 JP3095443 B2 JP 3095443B2 JP 03084112 A JP03084112 A JP 03084112A JP 8411291 A JP8411291 A JP 8411291A JP 3095443 B2 JP3095443 B2 JP 3095443B2
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angular velocity
digital
acceleration
sin
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尚志 村山
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Mitsubishi Precision Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、2軸角速度・加速度セ
ンサで角速度・加速度を検出して該検出量に応じた電気
信号に変換する検出器の構成と、該検出器の出力信号を
処理する装置に関する。本発明による装置は、例えば航
空機、飛翔体等における慣性誘導装置や姿勢制御装置等
に利用される。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a detector for detecting angular velocity / acceleration by a two-axis angular velocity / acceleration sensor and converting it into an electric signal corresponding to the detected amount, and processing an output signal of the detector. To a device that The device according to the present invention is used, for example, as an inertial guidance device or attitude control device in an aircraft, a flying object, or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4および図5にはそれぞれ従来形の一
例としての角速度・加速度検出器の構成とその出力信号
を処理する信号処理部の構成が示される。なお、例示さ
れる構成は、特開平3−54476号公報(平成3年3
月8日付公開)の「2軸角速度・加速度センサの信号処
理装置」に教示されている。
2. Description of the Related Art FIGS. 4 and 5 show a configuration of an angular velocity / acceleration detector as an example of a conventional type and a configuration of a signal processing unit for processing an output signal thereof. The configuration illustrated is disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 3-54476 (March 1991).
(Published on May 8) "Two-axis angular velocity / acceleration sensor signal processing device".

【0003】図4において、101a,102a は角速度を検出
してその検出量に応じた電気信号に変換するセンサ、10
1b,102b は加速度を検出してその検出量に応じた電気信
号に変換するセンサを示す。また、図5において、1a,1
b は上記センサの出力である角速度・加速度信号を示
し、該センサ出力信号は、前段フィルタ2a,2b を通して
余分な高周波成分が除去され、さらにアナログ/ディジ
タル(A/D)変換回路4でディジタル信号に変換され
た後、ディジタル信号プロセッサ6内に取り込まれる。
In FIG. 4, reference numerals 101a and 102a denote sensors for detecting an angular velocity and converting the detected angular velocity into an electric signal corresponding to the detected amount.
Reference numerals 1b and 102b denote sensors for detecting acceleration and converting it into an electric signal corresponding to the detected amount. In FIG. 5, 1a, 1
b denotes an angular velocity / acceleration signal which is an output of the sensor, and the sensor output signal is subjected to pre-filters 2a and 2b to remove extra high-frequency components, and further converted to a digital signal by an analog / digital (A / D) conversion circuit 4. After that, it is taken into the digital signal processor 6.

【0004】ディジタル信号プロセッサ6は、正弦波信
号(cos/sin信号)発生手段5と、回転位置基準信号3a,3
b に応答してcos/sin 信号発生手段5の位相同期を行う
ディジタルPLL61と、A/D変換回路4からのディジ
タル入力信号MDとcos/sin 信号発生手段5からのディジ
タル正弦波信号 cos,sinとを乗算するディジタル乗算手
段621,622 と、該乗算手段621,622 の出力の低周波成分
のみを通過させるディジタルフィルタ631,632 と、温度
情報8a,8b をA/D変換回路4でディジタル化したディ
ジタル温度情報TPに基づき較正データを得るデータ較正
部9と、該較正データに基づいてディジタルPLL61の
出力およびディジタルフィルタ631,632の出力をそれぞ
れ較正するデータ較正手段としての加算器641,642,643
とを含んでいる。
A digital signal processor 6 includes a sine wave signal (cos / sin signal) generating means 5 and rotational position reference signals 3a and 3a.
b, a digital PLL 61 for synchronizing the phase of the cos / sin signal generator 5, a digital input signal MD from the A / D converter 4, and a digital sine wave signal cos, sin from the cos / sin signal generator 5. Multiplication means 621 and 622, digital filters 631 and 632 for passing only low-frequency components of the output of the multiplication means 621 and 622, and digital temperature information TP obtained by digitizing the temperature information 8a and 8b by the A / D conversion circuit 4. A data calibration unit 9 for obtaining calibration data based on the calibration data; and adders 641, 642, 643 as data calibration means for calibrating the outputs of the digital PLL 61 and the digital filters 631, 632 based on the calibration data.
And

【0005】次に、信号処理について説明する。センサ
からの出力はA/D変換され、角速度・加速度信号とし
てそれぞれ、 Ω1 =ωX cos Nt+ωY sin Nt A1 =aX cos Nt+aY sin Nt と表される。但し、ωX,ωY はそれぞれX軸、Y軸回り
の入力角速度、aX,Y はそれぞれX軸、Y軸方向の入
力加速度、Nはスピン軸の回転速度、tは時間を示す。
なお、Ω1 とA1 はそれぞれ同様の形で表されているの
で、以下、角速度に関してのみ説明を行う。
Next, signal processing will be described. The output from the sensor is A / D converted and expressed as an angular velocity / acceleration signal as follows: Ω 1 = ω X cos Nt + ω Y sin Nt A 1 = a X cos Nt + a Y sin Nt. Here, ω X and ω Y are input angular velocities around the X axis and Y axis, respectively, a X and a Y are input accelerations in the X axis and Y axis directions, N is a rotation speed of the spin axis, and t is time.
Since Ω 1 and A 1 are represented in the same manner, only the angular velocity will be described below.

【0006】乗算手段621,622 は、A/D変換回路4で
ディジタル化された角速度の入力信号MDに対して、以下
に示す乗算処理を行う。 VX =Ω1 cos Nt =ωX cos2Nt+ωY sin Nt・cos Nt =ωX /2+(ωX cos 2Nt+ωY sin 2Nt)/2………(1) VY =Ω1 sin Nt =ωY sin2Nt+ωX cos Nt・sin Nt =ωY /2+(ωX sin 2Nt−ωY cos 2Nt)/2………(2) となり、入力角速度ωX /2とωY /2が得られる。な
お、(ωX cos 2Nt+ωY sin 2Nt)/2と(ωX
sin 2Nt−ωY cos 2Nt)/2については、それぞ
れディジタルフィルタ631,632 を通して減衰される。
The multiplication means 621 and 622 perform the following multiplication processing on the input signal MD of the angular velocity digitized by the A / D conversion circuit 4. V X = Ω 1 cos Nt = ω X cos 2 Nt + ω Y sin Nt · cos Nt = ω X / 2 + (ω X cos 2Nt + ω Y sin 2Nt) / 2 (1) V Y = Ω 1 sin Nt = ω Y sin 2 Nt + ω X cos Nt · sin Nt = ω Y / 2 + (ω X sin 2Nt−ω Y cos 2Nt) / 2 (2), and the input angular velocities ω X / 2 and ω Y / 2 are obtained. . Note that (ω X cos 2Nt + ω Y sin 2Nt) / 2 and (ω X
sin 2Nt−ω Y cos 2Nt) / 2 are attenuated through digital filters 631 and 632, respectively.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の角速度
・加速度検出および信号処理方式では、角速度・加速度
検出器の出力はそれぞれΩ1,A1のみとなっている。そ
のため、該検出器を搭載する飛翔体等が振動して入力角
速度ωX,ωY または入力加速度aX,Yに回転速度の2
倍の周波数成分が混入した場合、従来の方式では検出器
の出力に誤差が生じるという問題点があった。
In the above-described conventional angular velocity / acceleration detection and signal processing method, the outputs of the angular velocity / acceleration detectors are only Ω 1 and A 1 , respectively. Therefore, the flying object or the like on which the detector is mounted vibrates and the input angular velocity ω X, ω Y or the input acceleration a X, a Y becomes the rotation speed of 2 or more.
When the double frequency component is mixed, the conventional method has a problem that an error occurs in the output of the detector.

【0008】例えば入力角速度ωX =0、ωY =Ksin
(2Nt+φ)に対して、式(1),(2)はそれぞれ以下のよ
うに変形される。 VX =K/2・sin(2Nt+φ)・sin 2Nt =K/4・cos φ−K/4・cos(4Nt+φ)………………(1') VY =K/2・sin(2Nt+φ) −K/2・sin(2Nt+φ)・cos 2Nt =−K/4・sin φ+K/2・sin(2Nt+φ) −K/4・sin(4Nt+φ)……………………………(2') 式(1'),(2') で表される各成分のうち、sin(2Nt+
φ)を含む項、sin(4Nt+φ)を含む項およびcos(4
Nt+φ)を含む項はそれぞれディジタルフィルタ631,
632 を通して減衰(実質的に除去)されるが、K/4・
cos φを含む項と−K/4・sin φを含む項は除去され
ないまま残ってしまい、その影響が直流成分(DC)誤
差となって現れる。
For example, input angular velocity ω X = 0, ω Y = Ksin
For (2Nt + φ), equations (1) and (2) are modified as follows. V X = K / 2 · sin (2Nt + φ) · sin 2Nt = K / 4 · cos φ−K / 4 · cos (4Nt + φ) (1 ′) V Y = K / 2 · sin (2Nt + φ) ) −K / 2 · sin (2Nt + φ) · cos 2Nt = −K / 4 · sin φ + K / 2 · sin (2Nt + φ) −K / 4 · sin (4Nt + φ) ……………………… (2 ') Of the components represented by equations (1') and (2 '), sin (2Nt +
φ), a term including sin (4Nt + φ), and a term including cos (4
Nt + φ) are digital filters 631,
Attenuated (substantially removed) through 632, but K / 4
The term including cos φ and the term including −K / 4 · sin φ remain without being removed, and the effect appears as a direct current (DC) error.

【0009】本発明は、かかる従来技術における課題に
鑑み創作されたもので、角速度・加速度入力に回転速度
の2倍の周波数成分を含む振動成分が混入した場合で
も、DC誤差の発生を防止し、ひいては検出精度を高め
ることができる2軸角速度・加速度信号検出器を提供す
ることを目的としている。また本発明は、上記2軸角速
度・加速度信号検出器の出力信号を処理する際に発生す
る高周波のノイズ成分を抑制することができる信号処理
装置を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the prior art, and prevents the occurrence of a DC error even when a vibration component including a frequency component twice the rotation speed is mixed in an angular velocity / acceleration input. It is another object of the present invention to provide a two-axis angular velocity / acceleration signal detector capable of improving detection accuracy. Another object of the present invention is to provide a signal processing device capable of suppressing a high-frequency noise component generated when processing the output signal of the two-axis angular velocity / acceleration signal detector.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の一形態によれば、所定の回転速度で回転す
る回転軸に固設された第1の角速度センサと、前記回転
軸と垂直な面内において前記第1の角速度センサに対し
90°ずれた位置に固設された第2の角速度センサとを具
備し、2軸角速度を検出して互いに90°の位相差を持つ
第1および第2の複合ベクトル信号を出力することを特
徴とする2軸角速度信号検出器が提供される。
According to an embodiment of the present invention, there is provided a first angular velocity sensor fixed to a rotating shaft rotating at a predetermined rotating speed; Relative to the first angular velocity sensor in a vertical plane
A second angular velocity sensor fixedly disposed at a position shifted by 90 °, detecting two-axis angular velocity and outputting first and second composite vector signals having a phase difference of 90 ° from each other. Is provided.

【0011】上記の構成において検出対象は角速度であ
るが、これは、加速度を検出対象とするように構成して
もよい。また、本発明の他の形態によれば、上記構成の
2軸角速度信号検出器と2軸加速度信号検出器からそれ
ぞれ出力される第1および第2の複合ベクトル信号を処
理する装置であって、該複合ベクトル信号をディジタル
化する手段と、該複合ベクトル信号と同じ周期をもつ基
準信号に応答し、該基準信号に位相同期させて互いに90
°の位相差を持つ第1および第2のディジタル正弦波信
号を発生する手段と、該発生された第1および第2のデ
ィジタル正弦波信号と前記ディジタル化された第1およ
び第2の複合ベクトル信号との乗算を行う手段と、該乗
算された各々のディジタル信号の加算および減算を行う
ディジタル加減算手段と、該ディジタル加減算手段の出
力の低周波成分を通過させるディジタルフィルタ手段と
を具備することを特徴とする信号処理装置が提供され
る。
In the above configuration, the object to be detected is an angular velocity, but this may be configured so that acceleration is to be detected. According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for processing first and second composite vector signals output from the two-axis angular velocity signal detector and the two-axis acceleration signal detector having the above-described configuration, respectively. Means for digitizing the composite vector signal and a reference signal having the same period as the composite vector signal, and
Means for generating first and second digital sinusoidal signals having a phase difference of .degree., The generated first and second digital sinusoidal signals and the digitized first and second composite vectors Means for multiplying by a signal, digital addition / subtraction means for adding and subtracting the multiplied digital signals, and digital filter means for passing a low-frequency component of the output of the digital addition / subtraction means. A signal processing device is provided.

【0012】[0012]

【作用】上述した本発明の一形態の構成によれば、幾何
学的に90°ずれた位置に配設された2つの角速度(加速
度)センサを用いて2軸角速度(加速度)を指示する出
力(電気的に90°ずれた複合ベクトル信号)を得るよう
にしている。従って、角速度(加速度)入力に回転速度
の2倍の周波数成分を含む振動成分が混入した場合で
も、後で詳述するように、DC誤差の発生を防止するこ
とが可能となる。これは、検出精度を高めることに寄与
するものである。
According to the configuration of one embodiment of the present invention described above, an output for instructing a two-axis angular velocity (acceleration) using two angular velocity (acceleration) sensors disposed at positions geometrically shifted by 90 °. (A composite vector signal that is electrically shifted by 90 °). Therefore, even if a vibration component including a frequency component twice as high as the rotation speed is mixed in the input of the angular velocity (acceleration), it is possible to prevent the occurrence of the DC error as described later in detail. This contributes to improving the detection accuracy.

【0013】また本発明の他の形態の構成によれば、後
で詳述するように、第1の複合ベクトル信号に第1のデ
ィジタル正弦波信号(cos) を乗じたものと第2の複合ベ
クトル信号に第2のディジタル正弦波信号(sin) を乗じ
たものとの差をとって1軸分の出力とし、第2の複合ベ
クトル信号に第1のディジタル正弦波信号(cos) を乗じ
たものと第1の複合ベクトル信号に第2のディジタル正
弦波信号(sin) を乗じたものとの和をとって更なる1軸
分の出力とすることができるので、各々の出力信号成分
は強調され、高周波のノイズ成分については相殺され
る。
According to another configuration of the present invention, as will be described in detail later, a first composite vector signal multiplied by a first digital sine wave signal (cos) and a second composite vector signal are used. The difference between the vector signal multiplied by the second digital sine wave signal (sin) was taken to produce an output for one axis, and the second composite vector signal was multiplied by the first digital sine wave signal (cos). And the first composite vector signal multiplied by the second digital sine wave signal (sin) can be summed to provide an output for one more axis, so that each output signal component is emphasized. High-frequency noise components are cancelled.

【0014】なお、本発明の他の構成上の特徴および作
用の詳細については、添付図面を参照しつつ以下に記述
される実施例を用いて説明する。
The details of the other structural features and operations of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings and embodiments described below.

【0015】[0015]

【実施例】図1に本発明の一実施例としての角速度信号
検出器の構成がその出力波形と共に示される。図中、10
1a,102a および103a,104a はそれぞれ対構成で角速度を
検出して各々の検出量に応じた電気信号に変換する第1
および第2のセンサを示す。第1のセンサ101a,102a お
よび第2のセンサ103a,104a は、それぞれの入力軸が回
転(スピン)軸と垂直な面内において互いに直交するよ
うな配置形態で、該回転軸の回りに回転速度Nで回転す
るように固設されている。各々のセンサは2枚で1対と
なり、互いに異なった符号の信号を出力するため、電気
的に差が得られるように接続されている。
1 shows the configuration of an angular velocity signal detector according to an embodiment of the present invention, together with its output waveform. In the figure, 10
1a, 102a and 103a, 104a are each configured to detect angular velocities in pairs and convert them into electric signals corresponding to the respective detected amounts.
And a second sensor. The first sensor 101a, 102a and the second sensor 103a, 104a are arranged such that their input axes are orthogonal to each other in a plane perpendicular to the rotation (spin) axis, and the rotational speed around the rotation axis is It is fixed so as to rotate at N. Each sensor is a pair of two sensors and outputs signals having different signs, so that they are electrically connected so that a difference can be obtained.

【0016】図2には本発明の一実施例としての加速度
信号検出器の構成がその出力波形と共に示される。図
中、101b,102b および103b,104b はそれぞれ対構成で加
速度を検出して各々の検出量に応じた電気信号に変換す
る第1および第2のセンサを示す。第1のセンサ101b,1
02b および第2のセンサ103b,104b は、上述した角速度
検出用センサと同様の配置形態で、回転軸の回りに回転
速度Nで回転するように固設されている。各々のセンサ
は2枚で1対となり、この場合、互いに同じ符号の信号
を出力するため、電気的に和が得られるように接続され
ている。
FIG. 2 shows the configuration of an acceleration signal detector according to one embodiment of the present invention, together with its output waveform. In the figure, reference numerals 101b, 102b and 103b, 104b denote first and second sensors, respectively, which detect acceleration in a pair configuration and convert the acceleration into an electric signal corresponding to each detected amount. First sensor 101b, 1
The second sensor 103b and the second sensor 103b are fixedly arranged so as to rotate at a rotation speed N around a rotation axis in the same arrangement as the above-described sensor for detecting angular velocity. Each sensor is a pair of two sensors. In this case, since the sensors output signals having the same sign, they are connected so that an electrical sum can be obtained.

【0017】図3に本発明の一実施例としての信号処理
装置の構成が示される。図示の装置は、図1および図2
にそれぞれ示される角速度信号検出器および加速度信号
検出器の出力信号を処理する場合の構成を示している。
図中、11a,12a は角速度検出信号、11b,12b は加速度検
出信号を示し、該角速度・加速度検出信号はそれぞれ前
段フィルタ2a,2b において余分な高周波成分が除去さ
れ、さらにA/D変換回路4でディジタル信号に変換さ
れた後、ディジタル信号プロセッサ6a内に取り込まれ
る。
FIG. 3 shows a configuration of a signal processing apparatus according to one embodiment of the present invention. The apparatus shown in FIGS. 1 and 2
2 shows a configuration for processing output signals of the angular velocity signal detector and the acceleration signal detector shown in FIG.
In the figure, reference numerals 11a and 12a denote angular velocity detection signals, 11b and 12b denote acceleration detection signals, and the angular velocity / acceleration detection signals are filtered by extra filters 2a and 2b to remove excess high frequency components. After being converted into a digital signal by the above, the digital signal is taken into the digital signal processor 6a.

【0018】ディジタル信号プロセッサ6aは、正弦波信
号(cos/sin信号)発生手段5と、回転位置基準信号3a,3
b に応答してcos/sin 信号発生手段5の位相同期を行う
ディジタルPLL61と、A/D変換回路4からのディジ
タル入力信号MDとcos/sin 信号発生手段5からのディジ
タル正弦波信号 cos,sinとを乗算するディジタル乗算手
段621,622 と、該乗算手段621,622 の出力の加算または
減算を行うディジタル加減算手段651,652 と、該ディジ
タル加減算手段の出力の低周波成分のみを通過させるデ
ィジタルフィルタ631,632 と、温度情報8a,8b をA/D
変換回路4でディジタル化したディジタル温度情報TPに
基づき較正データを得るデータ較正部9と、該較正デー
タに基づきディジタルPLL61の出力およびディジタル
フィルタ631,632 の出力をそれぞれ較正するデータ較正
手段としての加算器641,642,643とを含んでいる。
The digital signal processor 6a includes a sine wave signal (cos / sin signal) generating means 5 and rotational position reference signals 3a, 3a.
b, a digital PLL 61 for synchronizing the phase of the cos / sin signal generator 5, a digital input signal MD from the A / D converter 4, and a digital sine wave signal cos, sin from the cos / sin signal generator 5. Multiplication means 621 and 622, digital addition and subtraction means 651 and 652 for adding or subtracting the outputs of the multiplication means 621 and 622, digital filters 631 and 632 for passing only low-frequency components of the output of the digital addition and subtraction means, and temperature information 8a. , 8b is A / D
A data calibrator 9 for obtaining calibration data based on the digital temperature information TP digitized by the conversion circuit 4, and adders 641, 642, 643 as data calibrating means for calibrating the outputs of the digital PLL 61 and the digital filters 631, 632 based on the calibration data. And

【0019】次に、信号処理について説明する。検出器
からの出力はA/D変換され、角速度・加速度信号とし
てそれぞれ、 Ω1 =ωX cos Nt+ωY sin Nt Ω2 =−ωX sin Nt+ωY cos Nt A1 =aX cos Nt+aY sin Nt A2 =−aX sin Nt+aY cos Nt と表される。但し、ωX,ωY はそれぞれX軸、Y軸回り
の入力角速度、aX,Y はそれぞれX軸、Y軸方向の入
力加速度、Nはスピン軸の回転速度、tは時間を示す。
なお、Ω1,Ω2 とA1,2 はそれぞれ同様の形で表され
ているので、以下、角速度に関してのみ説明を行う。
Next, the signal processing will be described. The output from the detector is A / D converted and converted into an angular velocity / acceleration signal Ω 1 = ω X cos Nt + ω Y sin Nt Ω 2 = −ω X sin Nt + ω Y cos Nt A 1 = a X cos Nt + a Y sin Nt A 2 = −a X sin Nt + a Y cos Nt Here, ω X and ω Y are input angular velocities around the X axis and Y axis, respectively, a X and a Y are input accelerations in the X axis and Y axis directions, N is a rotation speed of the spin axis, and t is time.
Since Ω 1, Ω 2 and A 1, A 2 are represented in the same form, only the angular velocity will be described below.

【0020】乗算手段621,622 と加減算手段651,652
は、A/D変換回路4でディジタル化された角速度の入
力信号MDに対して、以下に示す加減算処理を行う。 VX =Ω1 cos Nt−Ω2 sin Nt =(ωX cos2Nt+ωY sin Nt・cos Nt) −(−ωX sin2Nt+ωY cos Nt・sin Nt) =ωX ………………………………………………………………(3) VY =Ω1 sin Nt+Ω2 cos Nt =(ωX cos Nt・sin Nt+ωY sin2Nt) +(−ωX sin Nt・cos Nt+ωY cos2Nt) =ωY ………………………………………………………………(4) となり、入力角速度ωX,ωY のみが得られる。
Multiplication means 621,622 and addition / subtraction means 651,652
Performs the following addition / subtraction processing on the input signal MD of the angular velocity digitized by the A / D conversion circuit 4. V X = Ω 1 cos Nt−Ω 2 sin Nt = (ω X cos 2 Nt + ω Y sin Nt · cos Nt) − (− ω X sin 2 Nt + ω Y cos Nt · sin Nt) = ω X ... (3) V Y = Ω 1 sin Nt + Ω 2 cos Nt = (ω X cos Nt · sin Nt + ω Y sin 2 Nt) + (− ω X sin Nt · cos Nt + ω Y cos 2 Nt) = ω Y ………………………………………………… (4) Only input angular velocity ω X, ω Y Is obtained.

【0021】つまり、cos 2Ntまたはsin 2Ntに比
例する高周波成分が表れないので、このような高周波成
分が角速度・加速度入力に混入した場合でも、検出器の
出力にDC誤差が生じないという利点が得られる。これ
は、検出精度の向上に寄与するものである。また、式
(3),(4) に示されるように、複合ベクトル信号Ω1 にデ
ィジタル正弦波信号(cos) を乗じたものと複合ベクトル
信号Ω2 にディジタル正弦波信号(sin) を乗じたものと
の差をとって1軸分の出力VX とし、複合ベクトル信号
Ω2 にディジタル正弦波信号(cos) を乗じたものと複合
ベクトル信号Ω1 にディジタル正弦波信号(sin) を乗じ
たものとの和をとって更なる1軸分の出力VY としてい
るので、各々の出力信号成分は強調され、高周波のノイ
ズ成分についてはキャンセルすることが可能となる。
That is, since a high-frequency component proportional to cos 2Nt or sin 2Nt does not appear, even when such a high-frequency component is mixed in the angular velocity / acceleration input, there is an advantage that no DC error occurs in the output of the detector. Can be This contributes to improvement in detection accuracy. Also, the formula
(3), and multiplied by the digital sine-wave signal (sin), in the composite vector signal Omega 2 and multiplied by the digital sine wave signal (cos) the composite vector signal Omega 1 as shown in (4) taking the difference between the output V X of one axis, and multiplied by the complex vector signals Omega 2 into a digital sinusoidal signal (cos) and multiplied by the complex vector signals Omega 1 into a digital sinusoidal signal (sin) since the output V Y of a further one axis taking the sum, each of the output signal component is emphasized, it is possible to cancel the noise component of high frequency.

【0022】なお、上述した実施例では検出器からの信
号(11a,12a,11b,12b) はA/D変換回路(4) でディジタ
ル信号に変換され、ディジタル信号プロセッサ(6a)内で
信号処理されるものについて説明したが、信号処理形態
はそれに限定されない。例えば、アナログ乗算器とアナ
ログ加減算器を用いて、アナログ信号のままで信号処理
を行ってもよい。この場合、cos/sin 信号の発生手段と
乗算手段の実現方法については、例えば特開平2−41
005号公報(特願昭63−189656号)に教示さ
れている。
In the embodiment described above, the signals (11a, 12a, 11b, 12b) from the detector are converted into digital signals by the A / D conversion circuit (4), and the signals are processed in the digital signal processor (6a). However, the signal processing form is not limited to this. For example, using an analog multiplier and an analog adder / subtractor, signal processing may be performed without changing the analog signal. In this case, a method of realizing the cos / sin signal generating means and the multiplying means is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-41.
No. 005 (Japanese Patent Application No. 63-189656).

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、信
号処理後の出力に高周波成分を含まないように構成した
ので、回転速度の2倍の周波数成分が角速度・加速度入
力に混入した場合でも、DC誤差をひき起こすことな
く、精度の高い信号が得られる。また、高周波成分を除
去するためのローパスフィルタの固有周波数を上げるこ
とができるので、より応答特性の良いセンサ信号が得ら
れるという利点もある。
As described above, according to the present invention, the output after signal processing is configured so as not to include high-frequency components. Therefore, when a frequency component twice as high as the rotational speed is mixed in the angular velocity / acceleration input. However, a highly accurate signal can be obtained without causing a DC error. In addition, since the natural frequency of the low-pass filter for removing high-frequency components can be increased, there is an advantage that a sensor signal having better response characteristics can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例としての角速度信号検出器の
構成をその出力波形と共に示した図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an angular velocity signal detector as one embodiment of the present invention together with its output waveform.

【図2】本発明の一実施例としての加速度信号検出器の
構成をその出力波形と共に示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an acceleration signal detector as one embodiment of the present invention together with its output waveform.

【図3】本発明の一実施例としての信号処理装置の構成
を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a signal processing device as one embodiment of the present invention.

【図4】従来形の一例としての角速度・加速度検出器の
構成をその出力波形と共に示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an angular velocity / acceleration detector as an example of a conventional type together with its output waveform.

【図5】従来形の一例としての2軸角速度・加速度セン
サの信号処理部の構成を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a signal processing unit of a two-axis angular velocity / acceleration sensor as an example of a conventional type.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11a,12a …角速度検出信号 11b,12b …加速度検出信号 101a,102a …第1の角速度センサ 103a,104a …第2の角速度センサ 101b,102b …第1の加速度センサ 103b,104b …第2の加速度センサ 4…アナログ/ディジタル(A/D)変換回路 5…正弦波信号(cos/sin信号)発生手段 6a…ディジタル信号プロセッサ 621,622 …ディジタル乗算手段 631,632 …ディジタルフィルタ 651,652 …ディジタル加減算手段 ωX,ωY …2軸入力角速度 Ω12 …角速度検出複合ベクトル信号 aX,Y …2軸入力加速度 A1,A2 …加速度検出複合ベクトル信号 cos,sin …ディジタル正弦波信号 MD…A/D変換回路4の出力信号(ディジタル化された
複合ベクトル信号) REF …(複合ベクトル信号と同じ周期をもつ)基準信号
11a, 12a ... angular velocity detection signals 11b, 12b ... acceleration detection signals 101a, 102a ... first angular velocity sensors 103a, 104a ... second angular velocity sensors 101b, 102b ... first acceleration sensors 103b, 104b ... second acceleration sensors 4 ... analog / digital (A / D) converter 5 ... sinusoidal signal (cos / sin signal) generating means 6a ... digital signal processors 621, 622 ... digital multiplying means 631, 632 ... digital filter 651, 652 ... digital adder means ω X, ω Y ... 2-axis input angular velocity Ω 1 , Ω 2 ... angular velocity detection composite vector signal a X, a Y ... 2-axis input acceleration A 1 , A 2 ... acceleration detection composite vector signal cos, sin ... digital sine wave signal MD ... A / D conversion Output signal of circuit 4 (digitized composite vector signal) REF ... reference signal (having the same period as the composite vector signal)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−2515(JP,A) 特開 昭62−163915(JP,A) 特開 平1−206263(JP,A) 特開 平3−61814(JP,A) 特開 平2−129513(JP,A) 特開 平3−144308(JP,A) 特開 平2−236458(JP,A) 特開 平3−54476(JP,A) 実開 昭63−39620(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01P 15/14 G01C 19/02 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP-A-3-2515 (JP, A) JP-A-62-163915 (JP, A) JP-A-1-206263 (JP, A) JP-A-3-206 61814 (JP, A) JP-A-2-129513 (JP, A) JP-A-3-144308 (JP, A) JP-A-2-236458 (JP, A) JP-A-3-54476 (JP, A) 63-62020 (JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01P 15/14 G01C 19/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 所定の回転速度で回転する回転軸に固設
された第1の角速度センサ(101a,102a) と、前記回転軸
と垂直な面内において前記第1の角速度センサに対し90
°ずれた位置に固設された第2の角速度センサ(103a,10
4a) とを具備し、2軸角速度(ωX,ωY) を検出して互
いに90°の位相差を持つ第1および第2の複合ベクトル
信号(Ω12)を出力することを特徴とする2軸角速度
信号検出器。
1. A first angular velocity sensor (101a, 102a) fixedly mounted on a rotation shaft rotating at a predetermined rotation speed, and a first angular velocity sensor in a plane perpendicular to the rotation axis.
° second angular velocity sensor (103a, 10
4a) and detecting the two-axis angular velocity (ω X, ω Y ) and outputting the first and second composite vector signals (Ω 1 , Ω 2 ) having a phase difference of 90 ° from each other. Characteristic two-axis angular velocity signal detector.
【請求項2】 所定の回転速度で回転する回転軸に固設
された第1の加速度センサ(101b,102b) と、前記回転軸
と垂直な面内において前記第1の加速度センサに対し90
°ずれた位置に固設された第2の加速度センサ(103b,10
4b) とを具備し、2軸加速度(aX,Y) を検出して互
いに90°の位相差を持つ第1および第2の複合ベクトル
信号(A1,A2)を出力することを特徴とする2軸加速度
信号検出器。
2. A first acceleration sensor (101b, 102b) fixed to a rotation shaft rotating at a predetermined rotation speed, and a first acceleration sensor (90b) in a plane perpendicular to the rotation axis.
° second acceleration sensor (103b, 10
4b) and detecting the biaxial acceleration (a X, a Y ) and outputting the first and second composite vector signals (A 1 , A 2 ) having a phase difference of 90 ° from each other. Characteristic two-axis acceleration signal detector.
【請求項3】 請求項1に記載の2軸角速度信号検出器
および請求項2に記載の2軸加速度信号検出器からそれ
ぞれ出力される第1および第2の複合ベクトル信号(Ω
12,A1,A2)を処理する装置であって、該複合ベクト
ル信号をディジタル化する手段(4) と、該複合ベクトル
信号と同じ周期をもつ基準信号(REF) に応答し、該基準
信号に位相同期させて互いに90°の位相差を持つ第1お
よび第2のディジタル正弦波信号(cos,sin) を発生する
手段(5) と、該発生された第1および第2のディジタル
正弦波信号と前記ディジタル化された第1および第2の
複合ベクトル信号(MD)との乗算を行う手段(621,622)
と、該乗算された各々のディジタル信号の加算および減
算を行うディジタル加減算手段(651,652) と、該ディジ
タル加減算手段の出力の低周波成分を通過させるディジ
タルフィルタ手段(631,632) とを具備することを特徴と
する信号処理装置。
3. The first and second composite vector signals (Ω) output from the two-axis angular velocity signal detector according to claim 1 and the two-axis acceleration signal detector according to claim 2, respectively.
1 , Ω 2 , A 1 , A 2 ) which is responsive to a means (4) for digitizing the composite vector signal and a reference signal (REF) having the same period as the composite vector signal. Means for generating first and second digital sine-wave signals (cos, sin) having a phase difference of 90 ° with each other in phase with the reference signal, and the generated first and second digital sine-wave signals (cos, sin); Means for multiplying the digital sine wave signal by the digitalized first and second composite vector signals (MD) (621, 622)
Digital addition / subtraction means (651,652) for adding and subtracting the multiplied digital signals, and digital filter means (631,632) for passing low-frequency components of the output of the digital addition / subtraction means. Signal processing device.
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