JP4876204B2 - 小型姿勢センサ - Google Patents
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Description
移動物体の速度データを検知するGPSセンサを用いて当該速度データを微分することにより取得する移動物体の並進加速度データを用いて地上固定座標系成分の重力加速度ベクトルの補正を行う地上固定座標系加速度補正部とを有し、移動物体に生じる加速度に伴う誤測を補正することを特徴とする。
101 角速度センサ
102 加速度センサ
103 地磁気センサ
104 演算処理部
201 座標変換部
202 地磁気・加速度センサデータ取得部
203 誤差取得部
204 クォータニオン誤差取得部
205 角速度センサデータ取得部
206 クォータニオン補正部
207 クォータニオン推定値取得部
701 GPSセンサ
801 センサ座標系加速度補正部
802 地上固定座標系加速度補正部
Claims (6)
- 移動物体の独立な3軸上の角速度を計測する角速度センサと、
移動物体の独立な3軸上の加速度を計測する加速度センサと、
移動物体の独立な3軸上の地磁気を計測する地磁気センサと、
前記角速度センサ、前記加速度センサ、及び前記地磁気センサの計測値を基にクォータニオンの推定値を算出する演算処理部とを備え、
前記演算処理部は、予め推定されたクォータニオン推定値を用いて座標変換行列を算出し、当該座標変換行列を用いて地上固定座標系成分の地磁気ベクトル及び重力加速度ベクトルを変換し、現ステップのセンサ座標系成分の地磁気ベクトル及び重力加速度ベクトルを推定する座標変換部と、
前記地磁気センサ及び前記加速度センサから現ステップのセンサ座標系成分の地磁気ベクトル及び重力加速度ベクトルを取得する地磁気・加速度センサデータ取得部と、
前記座標変換部で推定した現ステップのセンサ座標系成分の地磁気ベクトル及び重力加速度ベクトルと、前記地磁気・加速度センサデータ取得部で取得した現ステップのセンサ座標系成分の地磁気ベクトル及び重力加速度ベクトルとの誤差を算出する誤差算出部と、
前記誤差算出部で算出した誤差について、ヤコビ行列を用いてクォータニオンレベルの誤差を算出するクォータニオン誤差算出部と、
前記角速度センサから現ステップのセンサ座標系成分の角速度ベクトルを取得する角速度センサデータ取得部と、
前記クォータニオン誤差算出部が算出した現ステップのクォータニオンレベルの誤差、前記角速度センサデータ取得部から取得した現ステップの角速度ベクトル、ならびに前記予め推定されたクォータニオン推定値を用いて定常カルマンフィルタを構成し、現ステップのクォータニオン補正を行うクォータニオン補正部と、
前記クォータニオン補正部で補正を行ったクォータニオンを積分することにより次ステップのクォータニオン推定値を算出するクォータニオン推定部とを有し、
前記クォータニオン推定値を、クォータニオンにより表現する三次元姿勢角として出力することを特徴とする小型姿勢センサ。 - 前記算出された次ステップのクォータニオン推定値は、前記座標変換部あるいは前記クォータニオン補正部に入力されることを特徴とする請求項1に記載の小型姿勢センサ。
- 前記演算処理部は、前記角速度センサを用いて前記加速度センサの取り付け位置によって生じる加速度の誤測を補正し、移動物体の速度データを検知するGPSセンサを用いて当該速度データを微分することにより取得する移動物体の並進加速度データを用いて、移動物体に生じる加速度に伴う誤測を補正することを特徴とする請求項1に記載の小型姿勢センサ。
- 前記演算処理部は、角速度センサから取得する角速度ベクトルを用いて前記加速度センサから取得するセンサ座標系成分の重力加速度ベクトルの補正を行うセンサ座標系加速度補正部と、移動物体の速度データを検知するGPSセンサを用いて当該速度データを微分することにより取得する移動物体の並進加速度データを用いて地上固定座標系成分の重力加速度ベクトルの補正を行う地上固定座標系加速度補正部とを有し、移動物体に生じる加速度に伴う誤測を補正することを特徴とする請求項1に記載の小型姿勢センサ。
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