JP5329240B2

JP5329240B2 - 自由落下検出方法及び自由落下検出装置

Info

Publication number: JP5329240B2
Application number: JP2009000369A
Authority: JP
Inventors: 圭男 ▲チョ▼; 俊錫沈
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2009-01-05
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2029-01-05
Also published as: US7970572B2; KR101424106B1; CN101470130A; KR20090070559A; US20090171617A1; JP2009156871A; CN101470130B

Description

本発明は、自由落下検出方法に係り、特に検出された加速度が周期的であるか否かを判断して自由落下か否かを検出する方法、及び該方法を利用する自由落下検出装置に関する。

今日、モバイル電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、デジタルカメラ、家電電子機器、事務用電子機器のようなモバイル機器が実生活で必需品となっている。これら機器、あるいはそこに装着された保存装置、例えば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は、自由落下衝撃（free fall shock）から保護されねばならない。モバイル機器に装着されたＨＤＤにおいて、モバイル機器の自由落下を検出することにより、ＨＤＤのヘッドを衝撃から保護することが重要である。

従来技術では、モバイル機器の加速度が所定時間に所定の臨界値以下に維持される場合、自由落下と判断し、ヘッドを安全な地域に移動させてヘッドを衝撃から保護している。すなわち、前記モバイル機器の加速度を測定し、前記測定された加速度が所定時間に所定の臨界値以下に維持される場合には、前記モバイル機器が自由落下をしていると判断するのである。モバイル機器に装着されたＨＤＤを保護するために、モバイル機器の自由落下を検出する技術は、特許文献１などに開示されている。

特開２００５−３４６８４０号公報

しかしながら、上記従来技術では、非自由落下運動であるにもかかわらず、前記モバイル機器の動きによる加速度の変化によって、自由落下と判断する場合が発生し得る。例えば、ユーザが歩いていたり、または走っている場合のように非自由落下運動を行う場合は、自由落下ではないので、機器を保護する必要がないにもかかわらず、前記機器の動きによる加速度の変化によって自由落下であると誤って判断してしまう場合がある。従って、上記従来技術による場合、非自由落下であるのにもかかわらず、自由落下と判断してＨＤＤの不要な動作を誘発し、ユーザは、ＨＤＤの誤動作による不都合を被る問題が生じる。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、真の自由落下のみを検出して機器の誤動作を防止することが可能な新規かつ改良された自由落下検出方法、及びこの方法を利用する自由落下検出装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、機器の加速度を検出する段階、前記検出された加速度を時間に対して積分する段階、前記検出された加速度が周期的であるか否かを判断する段階、前記検出された加速度が非周期的である場合、前記積分値と、自由落下と判断する基準になる第１臨界値とを比較し、自由落下であるか否かを判断する段階、及び前記検出された加速度が周期的である場合、前記積分値と第２臨界値とを比較し、自由落下であるか否かを判断する段階を含み、前記第２臨界値は、前記第１臨界値と相異なる値であることを特徴とする自由落下検出方法が提供される。

前記周期的であるか否かを判断する段階は、前記検出された加速度に対して周期別に１周期に該当する時間を測定する段階、及び前記それぞれの周期で測定された時間の間の差が所定の誤差範囲内にある場合、周期的であると判断する段階を含むものであってもよい
。

前記周期的であるか否かを判断する段階は、前記検出された加速度に対して周期別に所定の加速度での間隔を測定する段階、及び前記測定された間隔と、自由落下と判断する基準になる間隔臨界値とを比較し、周期的であるか否かを判断する段階を含むものであってもよい。

前記周期的であるか否かを判断する段階は、前記検出された加速度の周波数頻度を測定する段階、及び所定の周波数での周波数頻度と所定の基準頻度値とを比較し、周期的であるか否かを判断する段階を含むものであってもよい。

前記積分する段階は、前記検出された加速度が所定の加速度臨界値より小さい場合、前記検出された加速度を時間に対して積分する段階であってもよい。

前記検出された加速度が周期的である場合、前記第２臨界値を前記第１臨界値より大きな値に設定する段階をさらに含むものであってもよい。

前記積分値と前記第１臨界値とを比較し、自由落下であるか否かを判断する段階は、前記積分値が前記第１臨界値より大きい場合、自由落下警告を発する段階を含み、前記積分値と前記第２臨界値とを比較し、自由落下であるか否かを判断する段階は、前記積分値が前記第２臨界値より大きい場合、自由落下警告を発する段階を含むものであってもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、機器の加速度を検出する加速度センサ、前記加速度センサで検出された加速度を積分する積分器、及び前記検出された加速度が周期的であるか否かを判断し、前記検出された加速度が非周期的である場合、前記積分値と、自由落下と判断する基準になる第１臨界値とを比較し、自由落下であるか否かを判断し、前記検出された加速度が周期的である場合、前記積分値と第２臨界値とを比較し、自由落下であるか否かを判断する自由落下判断部を具備し、前記第２臨界値は、前記第１臨界値と相異なる値であることを特徴とする自由落下検出装置が提供される。

前記自由落下判断部は、前記検出された加速度に対して周期別に１周期に該当する時間を測定し、前記それぞれの周期で測定された時間の間の差が所定の誤差範囲内にある場合、周期的であると判断する、前記検出された加速度に対して周期別に所定の加速度での間隔を測定し、前記測定された間隔と、自由落下と判断する基準になる間隔臨界値とを比較し、周期的であるか否かを判断する、又は、前記検出された加速度の周波数頻度を測定し、所定の周波数での周波数頻度と所定の基準頻度値とを比較し、周期的であるか否かを判断する、ものであってもよい。

前記積分器は、前記検出された加速度が所定の加速度臨界値より小さい場合、前記検出された加速度を時間に対して積分するものであってもよい。

本発明によれば、検出された加速度が周期的であるか否かを判断し、真の自由落下のみを検出することができるため、機器の自由落下誤動作を防止し、ハードディスクドライブの不要な動作を減少させ、ハードディスクドライブの誤動作によるユーザの不都合を確実に抑えることができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る自由落下検出装置１００のブロック図である。図１を参照すれば、自由落下検出装置１００は、加速度センサ１１０、積分器１３０及び自由落下判断部１５０を具備できる。加速度センサ１１０は、機器の加速度を検出する。積分器１３０は、前記加速度センサの出力を積分する。すなわち、積分器１３０は、前記検出された加速度が所定の加速度臨界値ａ_ｔｈより小さい場合、前記検出された加速度を時間に対して積分できる。加速度臨界値ａ_ｔｈは、一般的に０．５ｇに設定されうるが、加速度臨界値ａ_ｔｈが必ずしも０．５ｇに限定されるものではなく、必要によっては、他の値を有することができるのは、当技術分野で当業者には自明な事項である。

自由落下判断部１５０は、前記検出された加速度が周期的であるか否かを判断する。前記検出された加速度が非周期的である場合、自由落下判断部１５０は、前記積分値と、自由落下と判断する基準になる第１臨界値Ｖ_ｔｈ１とを比較し、自由落下か否かを判断する。すなわち、前記積分値が第１臨界値Ｖ_ｔｈ１より大きい場合、自由落下警告（free fall alarm）を発し、前記積分値が第１臨界値Ｖ_ｔｈ１より小さい場合、自由落下警告を発しない。

一方、前記検出された加速度が周期的である場合、自由落下判断部１５０は、前記積分値と第２臨界値Ｖ_ｔｈ２とを比較し、自由落下か否かを判断する。すなわち、前記積分値が第２臨界値Ｖ_ｔｈ２より大きい場合、自由落下警告を発し、前記積分値が第２臨界値Ｖ_ｔｈ２より小さい場合、自由落下警告を発しない。第２臨界値Ｖ_ｔｈ２は、第１臨界値Ｖ_ｔｈ１と相異なる値であり、第２臨界値Ｖ_ｔｈ２が第１臨界値Ｖ_ｔｈ１より大きいことが望ましい。

図２は、図１の自由落下検出装置１００を利用した自由落下検出方法のフローチャートである。

図１及び図２を参照すれば、まず、加速度臨界値ａ_ｔｈ、第１臨界値Ｖ_ｔｈ１及び第２臨界値Ｖ_ｔｈ２を設定し（Ｓ２１０段階）、臨時変数Ｖ_ｋが０に初期化される（Ｓ２２０段階）。加速度臨界値ａ_ｔｈ、第１臨界値Ｖ_ｔｈ１及び第２臨界値Ｖ_ｔｈ２は、機器の特性によって他の値を有することができる。その後、加速度センサ１１０は機器の加速度を検出し、加速度ベクトル‖ａ‖を算出する（Ｓ２３０段階）。加速度ベクトル‖ａ‖は、前記検出された加速度の自乗根で算出したり、または単純な加算によって算出されうる。加速度ベクトル‖ａ‖を算出することは、当技術分野で当業者には自明な事項であるから、以下での詳細な説明は省略する。積分器１３０は、加速度ベクトル‖ａ‖が加速度臨界値ａ_ｔｈより小さい場合（Ｓ２４０段階）、加速度ベクトル‖ａ‖を積分し、前記積分値は、臨時変数Ｖ_ｋ＋１（ｋは積分演算の順序番号）に保存される（Ｓ２５０段階）。もし加速度ベクトル‖ａ‖が加速度臨界値ａ_ｔｈより大きい場合には（Ｓ２４０段階）、Ｓ２２０段階に戻って臨時変数Ｖｋを０に初期化する。

自由落下判断部１５０は、加速度ベクトル‖ａ‖が周期的であるか否かを判断する（Ｓ２６０段階）。加速度ベクトル‖ａ‖が周期的であるか否かを判断する方法については、図４ないし図６でさらに詳細に説明する。加速度ベクトル‖ａ‖が非周期的であると判断された場合、自由落下判断部１５０は、臨時変数Ｖ_ｋ＋１と第１臨界値Ｖ_ｔｈ１とを比較する（Ｓ２７０段階）。すなわち、自由落下判断部１５０は、臨時変数Ｖ_ｋ＋１が第１臨界値Ｖ_ｔｈ１より大きい場合、自由落下警告を発し（Ｓ２９０段階）、臨時変数Ｖ_ｋ＋１が第１臨界値Ｖ_ｔｈ１より小さい場合、Ｓ２２０段階に戻って臨時変数Ｖ_ｋを０に初期化する。

加速度ベクトル‖ａ‖が周期的であると判断された場合、自由落下判断部１５０は、臨時変数Ｖ_ｋ＋１と第２臨界値Ｖ_ｔｈ２とを比較する（Ｓ２８０段階）。すなわち、自由落下判断部１５０は、臨時変数Ｖ_ｋ＋１が第２臨界値Ｖ_ｔｈ２より大きい場合、自由落下警告を発し（Ｓ２９０段階）、臨時変数Ｖ_ｋ＋１が第２臨界値Ｖ_ｔｈ２より小さい場合、Ｓ２２０段階に戻って臨時変数Ｖ_ｋを０に初期化する。

従って本発明は、機器の検出された加速度が周期的である場合、自由落下と判断できる基準になる臨界値の範囲を第１臨界値Ｖ_ｔｈ１から第２臨界値Ｖ_ｔｈ２に拡張し、非自由落下運動を行っているにもかかわらず、自由落下運動を行っていると誤って判断して誤動作する場合を最小化できる。

図３は、第１臨界値Ｖ_ｔｈ１と第２臨界値Ｖ_ｔｈ２とによって自由落下と判断する場合について説明するためのグラフである。

図３を参照すれば、自由落下である場合に相対的に高い積分値の頻度が多く、非自由落下である場合に相対的に低い積分値の頻度が多いということが分かる。図３に図示されているように、第１臨界値Ｖ_ｔｈ１を設定した場合、斜線部分の場合に非自由落下にもかかわらず、自由落下と判断されうる。従って本発明では、前記検出された加速度が周期的である場合に非自由落下と判断するように、自由落下を判断する基準になる臨界値を、第１臨界値Ｖ_ｔｈ１から第２臨界値Ｖ_ｔｈ２に変更し、前記斜線部分に該当する場合に自由落下と判断しないようにする。

図４は、前記検出された加速度が周期的であるか否かを判断する一実施形態について説明するための図面である。

図２及び図４を参照すれば、加速度ベクトル‖ａ‖について周期別に１周期に該当する時間を測定し、それぞれの周期で測定された時間の間の差を比較し、周期的であるか否かを判断できる。例えば、図４の場合、加速度ベクトル‖ａ‖が２ｇである場合、１周期に該当する時間を判断する場合を仮定する。最初の周期では、加速度ベクトル‖ａ‖の値が２ｇとなるのがｔ１とｔ２とで測定される。従って、最初の周期で測定された時間は、ΔＸ１になる。２番目の周期では、加速度ベクトル‖ａ‖の値が２ｇとなるのがｔ２とｔ３とで測定される。従って、２番目の周期で測定された時間は、ΔＸ２となる。２回の周期で測定された時間を比較し、周期的であるか否かを判断する場合、ΔＸ１とΔＸ２とを比較し、ΔＸ１とΔＸ２との差が所定の誤差範囲内にある場合に周期的であると判断し、前記誤差範囲外にある場合に非周期的であると判断する。すなわち、ΔＸ１とΔＸ２との差が前記誤差範囲内にある場合に周期的であると判断し、前記積分値と第２臨界値Ｖ_ｔｈ２とを比較し、自由落下であるか否かを判断する。図４では、加速度ベクトル‖ａ‖が２ｇである場合を測定したが、他の値である場合を測定しても１周期に該当する時間を測定できるので、本発明と同じ効果を得ることができるということは、当技術分野で当業者には自明な事項である。また、図４の場合、２回の周期で測定された時間を比較したが、他の回数の周期で測定された時間を比較し、さらに正確に周期的であるか否かを判断しても、本発明と同じ効果を得ることができるということも当技術分野で当業者には自明な事項である。

図５は、前記検出された加速度が周期的であるか否かを判断する他の一実施形態について説明するための図面である。

図６は、自由落下の場合、時速７ｋｍで走る場合、及び時速１０ｋｍで走る場合に、加速度別の間隔を図示したグラフである。

図２、図５及び図６を参照すれば、加速度ベクトル‖ａ‖に対して周期別に所定の加速度での間隔を測定し、前記測定された間隔と、自由落下と判断する基準になる間隔臨界値とを比較し、周期的であるか否かを判断できる。例えば、図５の場合、加速度ベクトル‖ａ‖が２ｇである場合の間隔を測定する。最初の周期では、２ｇである値がｔ１とｔ２とで測定される。従って、最初の周期で測定された間隔はΔＸ１になり、前記間隔臨界値とΔＸ１とを比較し、周期的であるか否かを判断する。２番目の周期では、２ｇである値がｔ３とｔ４とで測定される。従って、２番目の周期で測定された間隔はΔＸ２になり、前記間隔臨界値とΔＸ２とを比較し、周期的であるか否かを判断する。３番目の周期では、２ｇである値がｔ５とｔ６とで測定される。従って、３番目の周期で測定された間隔はΔＸ３になり、前記間隔臨界値とΔＸ３とを比較し、周期的であるか否かを判断する。

図６では、２ｇで前記間隔臨界値を２０［ｍｓ］とすることができる。すなわち、前記加速度ベクトル‖ａ‖が２ｇであるときに間隔を測定すれば、自由落下である場合に間隔は１０［ｍｓ］ほどになり、周期的に機器が動く場合（７［ｋｍ／ｈ］で走る場合、または１０［ｋｍ／ｈ］で走る場合）、間隔は３０［ｍｓ］から４０［ｍｓ］の間となる。例えば、図５の場合が７［ｋｍ／ｈ］で走る場合ならば、ΔＸ１はほぼ３０［ｍｓ］ほどとなる。従って、前記間隔臨界値を２０［ｍｓ］とする場合、前記２ｇの加速度で測定した間隔が２０［ｍｓ］以上であるならば周期的であると判断し、２０［ｍｓ］以下であるならば非周期的であると判断する。

図４でのように図５では、加速度ベクトル‖ａ‖が２ｇである場合を測定したが、他の値である場合を測定しても、前記加速度間隔を測定できるので、本発明と同じ効果を得ることができることは、当技術分野で当業者には自明な事項である。

図７は、前記検出された加速度が周期的であるか否かを判断するさらに他の一実施形態について説明するための図面である。

図２及び図７を参照すれば、前記検出された加速度の周波数を利用し、前記検出された加速度が周期的であるか否かを判断できる。図７は、前記検出された加速度の周波数頻度を図示したグラフである。図７を参照すれば、非自由落下を行う場合、前記検出された加速度の周波数は低周波が多く、自由落下を行う場合、前記検出された加速度の周波数は高周波が多い。例えば、１０［Ｈｚ］での周波数頻度と基準頻度値Ｎ_ｔｈとを比較する場合、非自由落下を行う場合には、前記周波数頻度が基準頻度値Ｎ_ｔｈより高く、自由落下を行う場合には、前記周波数頻度が基準頻度値Ｎ_ｔｈより低い。従って１０［Ｈｚ］で、前記周波数頻度と基準頻度値Ｎ_ｔｈとを比較することにより、前記検出された加速度が周期的であるか否かを判断できる。

また他の例で、１００［Ｈｚ］での周波数頻度と基準頻度値Ｎ_ｔｈとを比較する場合、非自由落下を行う場合には、前記周波数頻度が基準頻度値Ｎ_ｔｈより低く、自由落下を行う場合には、前記周波数頻度が基準頻度値Ｎ_ｔｈより高い。従って１００［Ｈｚ］で、前記周波数頻度と基準頻度値Ｎ_ｔｈとを比較することにより、前記検出された加速度が周期的であるか否かを判断できる。図７では、１０［Ｈｚ］と１００［Ｈｚ］との基準で使用したが、必要によっては、他の周波数を基準として使用したり、または基準頻度値Ｎ_ｔｈを他の値でもって使用しても、本発明と同じ効果を得ることができることは、当技術分野で当業者には自明な事項である。

以上のように、図面と明細書とで最適の実施形態が開示された。ここで、特定の用語を使用したが、それらは単に本発明について説明するための目的で使われたものであり、意味限定や、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使用したものではない。従って、本技術分野の当業者ならば、それらから多様な変形及び均等な他実施形態が可能であるという点を理解することができるであろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によってのみ決まるのである。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明の自由落下検出方法及び該方法を利用する自由落下検出装置は、例えば、携帯電子機器関連の技術分野に効果的に適用可能である。

本発明の実施形態による自由落下検出装置のブロック図である。図１の自由落下検出装置を利用した自由落下検出方法のフローチャートである。第１臨界値と第２臨界値とによって自由落下と判断する場合について説明するためのグラフである。検出された加速度が周期的であるか否かを判断する一実施形態について説明するための図面である。検出された加速度が周期的であるか否かを判断する他の一実施形態について説明するための図面である。自由落下である場合、時速７ｋｍで走る場合、及び時速１０ｋｍで走る場合、加速度別の間隔を図示したグラフである。検出された加速度が周期的であるか否かを判断するさらに他の一実施形態について説明するための図面である。

１００自由落下検出装置
１１０加速度センサ
１３０積分器
１５０自由落下判断部

Claims

機器の加速度を検出する段階と、
前記検出された加速度を時間に対して積分する段階と、
前記検出された加速度が周期的であるか否かを判断する段階と、
前記検出された加速度が非周期的である場合、前記積分値と、自由落下と判断する基準になる第１臨界値とを比較し、自由落下であるか否かを判断する段階と、
前記検出された加速度が周期的である場合、前記積分値と第２臨界値とを比較し、自由落下であるか否かを判断する段階とを含み、
前記第２臨界値は、
前記第１臨界値と相異なる値であることを特徴とする、自由落下検出方法。
前記周期的であるか否かを判断する段階は、
前記検出された加速度に対して周期別に１周期に該当する時間を測定する段階と、
前記それぞれの周期で測定された時間の間の差が所定の誤差範囲内にある場合、周期的であると判断する段階とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の自由落下検出方法。
前記周期的であるか否かを判断する段階は、
前記検出された加速度に対して周期別に所定の加速度での間隔を測定する段階と、
前記測定された間隔と、自由落下と判断する基準になる間隔臨界値とを比較し、周期的であるか否かを判断する段階とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の自由落下検出方法。
前記周期的であるか否かを判断する段階は、
前記検出された加速度の周波数頻度を測定する段階と、
所定の周波数での周波数頻度と所定の基準頻度値とを比較し、周期的であるか否かを判断する段階とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の自由落下検出方法。
前記積分する段階は、
前記検出された加速度が所定の加速度臨界値より小さい場合、前記検出された加速度を時間に対して積分する段階であることを特徴とする、請求項１に記載の自由落下検出方法。
前記検出された加速度が周期的である場合、前記第２臨界値を前記第１臨界値より大きな値に設定する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の自由落下検出方法。
前記積分値と前記第１臨界値とを比較し、自由落下であるか否かを判断する段階は、
前記積分値が前記第１臨界値より大きい場合、自由落下警告を発する段階を含み、
前記積分値と前記第２臨界値とを比較し、自由落下であるか否かを判断する段階は、
前記積分値が前記第２臨界値より大きい場合、自由落下警告を発する段階を含むことを特徴とする、請求項１に記載の自由落下検出方法。
機器の加速度を検出する加速度センサと、
前記加速度センサで検出された加速度を積分する積分器と、
前記検出された加速度が周期的であるか否かを判断し、前記検出された加速度が非周期的である場合、前記積分値と、自由落下と判断する基準になる第１臨界値とを比較し、自由落下であるか否かを判断し、前記検出された加速度が周期的である場合、前記積分値と第２臨界値とを比較し、自由落下であるか否かを判断する自由落下判断部とを具備し、
前記第２臨界値は、
前記第１臨界値と相異なる値であることを特徴とする、自由落下検出装置。
前記自由落下判断部は、
前記検出された加速度に対して周期別に１周期に該当する時間を測定し、前記それぞれの周期で測定された時間の間の差が所定の誤差範囲内にある場合、周期的であると判断する、
前記検出された加速度に対して周期別に所定の加速度での間隔を測定し、前記測定された間隔と、自由落下と判断する基準になる間隔臨界値とを比較し、周期的であるか否かを判断する、
又は、前記検出された加速度の周波数頻度を測定し、所定の周波数での周波数頻度と所定の基準頻度値とを比較し、周期的であるか否かを判断する、ことを特徴とする、請求項８に記載の自由落下検出装置。
前記積分器は、
前記検出された加速度が所定の加速度臨界値より小さい場合、前記検出された加速度を時間に対して積分することを特徴とする、請求項８に記載の自由落下検出装置。