JPH10160506A - 角度計測装置 - Google Patents
角度計測装置Info
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- JPH10160506A JPH10160506A JP31783596A JP31783596A JPH10160506A JP H10160506 A JPH10160506 A JP H10160506A JP 31783596 A JP31783596 A JP 31783596A JP 31783596 A JP31783596 A JP 31783596A JP H10160506 A JPH10160506 A JP H10160506A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】角速度センサに閾値処理を行なう際、閾値の値
をできるだけ小さくして低速回転時の角度検出の感度を
高めて、安価な振動ジャイロを用いても高精度の角度検
出が行なえる角度計測装置を提供する。 【解決手段】角速度センサ１ａの出力である角速度信号
を平均化手段に通し、前記平均化手段の出力を閾値処理
して、その出力が設定閾値範囲内にあるとき、この出力
をゼロにし、かつ、設定閾値範囲外にあるとき、その出
力について積分処理を行なうことを特徴とする角度計測
装置。
をできるだけ小さくして低速回転時の角度検出の感度を
高めて、安価な振動ジャイロを用いても高精度の角度検
出が行なえる角度計測装置を提供する。 【解決手段】角速度センサ１ａの出力である角速度信号
を平均化手段に通し、前記平均化手段の出力を閾値処理
して、その出力が設定閾値範囲内にあるとき、この出力
をゼロにし、かつ、設定閾値範囲外にあるとき、その出
力について積分処理を行なうことを特徴とする角度計測
装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、角速度センサの出
力である角速度信号を平均化手段に通し、この平均化手
段の出力を閾値処理し、この閾値処理の結果によりその
後の積分方法を選択して角度を出力する角度計測装置に
関する。
力である角速度信号を平均化手段に通し、この平均化手
段の出力を閾値処理し、この閾値処理の結果によりその
後の積分方法を選択して角度を出力する角度計測装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、コンピュータを駆使したバーチャ
ルリアリティ技術が進展している。このバーチャルリア
リティ技術は、ヘッドマウントディスプレイ装置（ＨＭ
Ｄ）あるいはデータグローブを使用して、仮想現実の世
界を体験できるというものである。
ルリアリティ技術が進展している。このバーチャルリア
リティ技術は、ヘッドマウントディスプレイ装置（ＨＭ
Ｄ）あるいはデータグローブを使用して、仮想現実の世
界を体験できるというものである。
【０００３】このヘッドマウントディスプレイ装置に
は、磁気センサあるいは磁気方位センサンサが使用され
ている。これらの磁気センサあるいは磁気方位センサン
サは、精度は優れているが、外部環境の影響を受け易
く、コストが高いという欠点を有している。
は、磁気センサあるいは磁気方位センサンサが使用され
ている。これらの磁気センサあるいは磁気方位センサン
サは、精度は優れているが、外部環境の影響を受け易
く、コストが高いという欠点を有している。
【０００４】これに対し、小型かつ簡易構造で、低コス
トの振動ジャイロが使用されるようになってきている。
しかし、この振動ジャイロは、静止時の初期オフセット
および動作時の経時ドリフトがあり、その出力である角
速度を積分して角度を求めるとき、積分による角度誤差
が累積するという問題がある。この角度誤差は、時間の
経過に比例して大きくなるため、振動ジャイロを使用す
る際の障害となっていた。その態様を図５および図６に
示す。図５は、初期オフセット値ωoff がある場合で、
この状態において積分を連続して実行していくと、図６
に示すように、誤差角度（点集合部）θｇが生じ、ＨＭ
Ｄ装着者が現実に対面する角度の映像とコンピュータか
ら供給される映像とが相違することになる。また、この
角度計測装置がナビゲーション装置に搭載されている場
合には、ディスプレイ上の車両の位置が現実に走行して
いる道路から外れて表示されることになる。
トの振動ジャイロが使用されるようになってきている。
しかし、この振動ジャイロは、静止時の初期オフセット
および動作時の経時ドリフトがあり、その出力である角
速度を積分して角度を求めるとき、積分による角度誤差
が累積するという問題がある。この角度誤差は、時間の
経過に比例して大きくなるため、振動ジャイロを使用す
る際の障害となっていた。その態様を図５および図６に
示す。図５は、初期オフセット値ωoff がある場合で、
この状態において積分を連続して実行していくと、図６
に示すように、誤差角度（点集合部）θｇが生じ、ＨＭ
Ｄ装着者が現実に対面する角度の映像とコンピュータか
ら供給される映像とが相違することになる。また、この
角度計測装置がナビゲーション装置に搭載されている場
合には、ディスプレイ上の車両の位置が現実に走行して
いる道路から外れて表示されることになる。
【０００５】この対策として、高精度のジャイロを採用
するということも考えられるが、一般にそのようなジャ
イロは高価で装置コストが高くなる。したがって、技術
を駆使して低価格の振動ジャイロを用いてＨＭＤ用ある
いはナビゲーション装置用の角速度計測装置を実現する
ことが要請される。
するということも考えられるが、一般にそのようなジャ
イロは高価で装置コストが高くなる。したがって、技術
を駆使して低価格の振動ジャイロを用いてＨＭＤ用ある
いはナビゲーション装置用の角速度計測装置を実現する
ことが要請される。
【０００６】これに応える発明として、特公平４−７６
６１１号公報に、閾値処理という方法が開示されてい
る。これは、図７に示すように、オフセット値ωoff を
有する振動ジャイロに、このオフセット値ωoff よりも
やや大きい値の閾値ωthを設定して、角速度信号がこの
閾値ωthよりも小さい場合には、この角速度信号をゼロ
にし、この閾値ωthよりも大きい場合には、この角速度
信号を用いて積分を実行し角度を求めるというものであ
る。その積分波形が図８に示される。
６１１号公報に、閾値処理という方法が開示されてい
る。これは、図７に示すように、オフセット値ωoff を
有する振動ジャイロに、このオフセット値ωoff よりも
やや大きい値の閾値ωthを設定して、角速度信号がこの
閾値ωthよりも小さい場合には、この角速度信号をゼロ
にし、この閾値ωthよりも大きい場合には、この角速度
信号を用いて積分を実行し角度を求めるというものであ
る。その積分波形が図８に示される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
角度計測方法ないし装置においては、上記のような閾値
処理で、安定した角度を得るためには、閾値の大きさを
振動ジャイロのランダムノイズも考慮して、十分大きな
値に設定する必要がある。そのように、閾値を大きめに
設定すると、回転速度が低速の場合に角速度信号が閾値
以下になってしまい、実際には回転しているのに角速度
はゼロになる場合がある。このため、低速の回転角速度
が検知されないという問題が生じる。この状況を図９に
示す。同図において、曲線α１は設定閾値＋ωthより大
きくなったり、小さくなったりしている低速回転時の角
速度信号を示す。角速度信号α１が閾値＋ωthよりも小
さい場合には、上述のように、角速度信号α１はゼロと
見做すので、積分により求められた角度はゼロとなり、
角速度信号α１が閾値＋ωthよりも大きい場合にのみ角
度θ１、θ２、θ３（点集合部の面積）が出力される。
図１０は高速回転時の角速度信号α２を示すもので、θ
４（点集合部の面積）は積分された角度を示す。
角度計測方法ないし装置においては、上記のような閾値
処理で、安定した角度を得るためには、閾値の大きさを
振動ジャイロのランダムノイズも考慮して、十分大きな
値に設定する必要がある。そのように、閾値を大きめに
設定すると、回転速度が低速の場合に角速度信号が閾値
以下になってしまい、実際には回転しているのに角速度
はゼロになる場合がある。このため、低速の回転角速度
が検知されないという問題が生じる。この状況を図９に
示す。同図において、曲線α１は設定閾値＋ωthより大
きくなったり、小さくなったりしている低速回転時の角
速度信号を示す。角速度信号α１が閾値＋ωthよりも小
さい場合には、上述のように、角速度信号α１はゼロと
見做すので、積分により求められた角度はゼロとなり、
角速度信号α１が閾値＋ωthよりも大きい場合にのみ角
度θ１、θ２、θ３（点集合部の面積）が出力される。
図１０は高速回転時の角速度信号α２を示すもので、θ
４（点集合部の面積）は積分された角度を示す。
【０００８】したがって、図９および図１０において、
低速回転時は、高速回転時に比べて積分されない領域
（斜線部）が大きくなり、角度検出の感度が低下するこ
とになる。
低速回転時は、高速回転時に比べて積分されない領域
（斜線部）が大きくなり、角度検出の感度が低下するこ
とになる。
【０００９】そこで、本発明は、角速度センサの信号処
理を行なう際、閾値の値をできるだけ小さくして低速回
転時の角度検出の感度を高めて、安価な振動ジャイロを
用いても高精度の角度検出が行なえる角度計測装置を提
供することを目的とする。
理を行なう際、閾値の値をできるだけ小さくして低速回
転時の角度検出の感度を高めて、安価な振動ジャイロを
用いても高精度の角度検出が行なえる角度計測装置を提
供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、角速度センサの出力である角速度信号を平均化手段
に通し、前記平均化手段の出力が設定閾値範囲内にある
とき、この出力をゼロにし、設定閾値範囲外にあるとき
は、前記平均化手段の出力をそのまま出力して、その出
力について積分処理を行なうものである。
は、角速度センサの出力である角速度信号を平均化手段
に通し、前記平均化手段の出力が設定閾値範囲内にある
とき、この出力をゼロにし、設定閾値範囲外にあるとき
は、前記平均化手段の出力をそのまま出力して、その出
力について積分処理を行なうものである。
【００１１】この発明は、角速度信号を平均化手段に入
力し、この平均化手段の出力値を設定閾値と比較して、
その出力値が設定閾値の範囲内にあるとき、その出力値
（被積分値）をゼロにした後、積分を実行する。そし
て、この閾値は、移動平均計算用のＦＩＦＯ（First In
First Out）の段数との兼ねあいで低く設定されている
ので、低速回転時にも正常に応答することができる。ま
た、角速度信号にパルス状のノイズが重畳していても、
このノイズは、ローパスフィルにより除去されるので、
静止時に角度出力が出ることはない。
力し、この平均化手段の出力値を設定閾値と比較して、
その出力値が設定閾値の範囲内にあるとき、その出力値
（被積分値）をゼロにした後、積分を実行する。そし
て、この閾値は、移動平均計算用のＦＩＦＯ（First In
First Out）の段数との兼ねあいで低く設定されている
ので、低速回転時にも正常に応答することができる。ま
た、角速度信号にパルス状のノイズが重畳していても、
このノイズは、ローパスフィルにより除去されるので、
静止時に角度出力が出ることはない。
【００１２】請求項２に記載の発明は、角速度センサの
出力である角速度信号を平均化手段を通し、前記平均化
手段の出力を閾値処理して、その出力が設定閾値範囲内
にあるとき、被積分信号をゼロにし、かつ、設定閾値範
囲外にあるとき、前記平均化手段に入力される前の角速
度信号を被積分信号として積分処理を行なうものであ
る。
出力である角速度信号を平均化手段を通し、前記平均化
手段の出力を閾値処理して、その出力が設定閾値範囲内
にあるとき、被積分信号をゼロにし、かつ、設定閾値範
囲外にあるとき、前記平均化手段に入力される前の角速
度信号を被積分信号として積分処理を行なうものであ
る。
【００１３】この発明は、請求項１に記載の発明の作用
に加えるに、被積分値に平均化手段に入力される前の角
速度信号を用いるので、角度出力の応答が速くなる。
に加えるに、被積分値に平均化手段に入力される前の角
速度信号を用いるので、角度出力の応答が速くなる。
【００１４】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載の角度計測装置において、電源投入後、
一定時間後の静止時に、角速度センサの角速度信号を、
一回読み込んだ値をもって又は複数回読み込んだ値の平
均値をもって、角速度信号の積分基準値とするものであ
る。
請求項２に記載の角度計測装置において、電源投入後、
一定時間後の静止時に、角速度センサの角速度信号を、
一回読み込んだ値をもって又は複数回読み込んだ値の平
均値をもって、角速度信号の積分基準値とするものであ
る。
【００１５】ここで、一定時間とは、角速度センサの特
性により、起動時に大きなドリフトを発生する期間のこ
とをいう。
性により、起動時に大きなドリフトを発生する期間のこ
とをいう。
【００１６】この発明は、請求項１および請求項２に記
載の発明の作用に加えるに、角速度センサの静止時の出
力である角速度信号を一回読み込んだ値をもって又は複
数回読み込んだ値の平均値をもって、角速度信号の積分
基準値とするので、角速度センサの特性ばらつきによる
積分基準値のばらつきにも対応できる。
載の発明の作用に加えるに、角速度センサの静止時の出
力である角速度信号を一回読み込んだ値をもって又は複
数回読み込んだ値の平均値をもって、角速度信号の積分
基準値とするので、角速度センサの特性ばらつきによる
積分基準値のばらつきにも対応できる。
【００１７】請求項４に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載の角度計測装置において、この角度計測
装置の出力である角度をリセットする手段を備え、その
リセット後、角速度センサの角速度信号を、一回読み込
んだ値をもって又は複数回読み込んだ値の平均値をもっ
て、角速度信号の積分基準値とするものである。
請求項２に記載の角度計測装置において、この角度計測
装置の出力である角度をリセットする手段を備え、その
リセット後、角速度センサの角速度信号を、一回読み込
んだ値をもって又は複数回読み込んだ値の平均値をもっ
て、角速度信号の積分基準値とするものである。
【００１８】この発明は、請求項１および請求項２に記
載の発明の作用に加えるに、リセット時には、移動平均
計算用のＦＩＦＯをゼロクリアするので、温度などによ
り角速度信号の積分基準値が大きく変動した場合に、強
制的に復帰させることができる。
載の発明の作用に加えるに、リセット時には、移動平均
計算用のＦＩＦＯをゼロクリアするので、温度などによ
り角速度信号の積分基準値が大きく変動した場合に、強
制的に復帰させることができる。
【００１９】請求項５に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載の角度計測装置において、前記平均化手
段として、移動平均を用いるものである。
請求項２に記載の角度計測装置において、前記平均化手
段として、移動平均を用いるものである。
【００２０】この発明は、請求項１および請求項２に記
載の発明の作用に加えるに、逐次の角速度信号を移動平
均を用いて平均化するので、ランダムノイズが除去され
る分、閾値の最小化設定が可能となる。
載の発明の作用に加えるに、逐次の角速度信号を移動平
均を用いて平均化するので、ランダムノイズが除去され
る分、閾値の最小化設定が可能となる。
【００２１】請求項６に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載の角度計測装置において、前記平均化手
段の代わりに、ＦＩＲ（Finite Impulse Response ）ま
たはＩＩＲ（Imfinite Impulse Response ）型のローパ
スフィルタを用いるものである。
請求項２に記載の角度計測装置において、前記平均化手
段の代わりに、ＦＩＲ（Finite Impulse Response ）ま
たはＩＩＲ（Imfinite Impulse Response ）型のローパ
スフィルタを用いるものである。
【００２２】この発明は、ＦＩＲまたはＩＩＲ型ローパ
スルフィルタにより平均化手段を形成するので、請求項
１および請求項２に記載の発明の作用を有する。
スルフィルタにより平均化手段を形成するので、請求項
１および請求項２に記載の発明の作用を有する。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施例の角度
計測装置について図面を参照して説明する。図１におい
て、１０は角度計測装置で、例えば、ＨＭＤあるいはナ
ビゲーション装置に用いられ、慣性物体の回転角速度を
検知する角速度検知部１と、この角速度検知部１からの
角速度信号を処理する信号処理部２とよりなる。
計測装置について図面を参照して説明する。図１におい
て、１０は角度計測装置で、例えば、ＨＭＤあるいはナ
ビゲーション装置に用いられ、慣性物体の回転角速度を
検知する角速度検知部１と、この角速度検知部１からの
角速度信号を処理する信号処理部２とよりなる。
【００２４】角速度検知部１は、振動ジャイロよりなる
３個の角速度センサ１ａとこれらに接続された増幅回路
１ｂとよりなる。３個の角速度センサ１ａは、直角に交
わる３軸、例えば、ヨー軸、ピッチ軸およびロール軸に
それぞれ配置されて、それらの軸の回転角速度を検知す
る。増幅回路１ｂはアナログの低周波増幅器よりなり、
角速度センサ１ａの出力を次段の信号処理に適合する電
圧レベルまで増幅する。
３個の角速度センサ１ａとこれらに接続された増幅回路
１ｂとよりなる。３個の角速度センサ１ａは、直角に交
わる３軸、例えば、ヨー軸、ピッチ軸およびロール軸に
それぞれ配置されて、それらの軸の回転角速度を検知す
る。増幅回路１ｂはアナログの低周波増幅器よりなり、
角速度センサ１ａの出力を次段の信号処理に適合する電
圧レベルまで増幅する。
【００２５】信号処理部２は、アナログ／ディジタル変
換回路（Ａ／Ｄ変換回路）２ａ、これに接続された中央
演算処理部（ＣＰＵ）２ｂおよびこのＣＰＵ２ｂにそれ
ぞれ接続されたメモリー２ｃおよびＲＳ−２３２Ｃなど
のインターフェイス（Ｉ／Ｆ）２ｄよりなる。
換回路（Ａ／Ｄ変換回路）２ａ、これに接続された中央
演算処理部（ＣＰＵ）２ｂおよびこのＣＰＵ２ｂにそれ
ぞれ接続されたメモリー２ｃおよびＲＳ−２３２Ｃなど
のインターフェイス（Ｉ／Ｆ）２ｄよりなる。
【００２６】つぎに、本実施例の角度計測装置１０の動
作について説明する。３個の角速度センサ１ａがそれぞ
れ検出したヨー軸、ロール軸およびピッチ軸の角速度信
号は、増幅回路１ｂに入力されて、後段の処理可能電圧
までそれぞれ増幅される。この増幅された角速度信号
は、信号処理部２のＡ／Ｄ変換回路２ａに入力されてデ
ィジタル量の角速度信号に変換される。そして、このデ
ィジタル量の角速度信号は、ＣＰＵ２ｂに入力される。
このＣＰＵ２ｂは、このディジタル量の角速度信号をメ
モリー２ｃに記録されているアルゴリズムに基づいて処
理して、ディジタル量の角度としてインターフェイス
（Ｉ／Ｆ）２ｄから出力する。
作について説明する。３個の角速度センサ１ａがそれぞ
れ検出したヨー軸、ロール軸およびピッチ軸の角速度信
号は、増幅回路１ｂに入力されて、後段の処理可能電圧
までそれぞれ増幅される。この増幅された角速度信号
は、信号処理部２のＡ／Ｄ変換回路２ａに入力されてデ
ィジタル量の角速度信号に変換される。そして、このデ
ィジタル量の角速度信号は、ＣＰＵ２ｂに入力される。
このＣＰＵ２ｂは、このディジタル量の角速度信号をメ
モリー２ｃに記録されているアルゴリズムに基づいて処
理して、ディジタル量の角度としてインターフェイス
（Ｉ／Ｆ）２ｄから出力する。
【００２７】つぎに、この信号処理のアルゴリズムの一
例について、図２を参照して説明する。電源投入後、一
定時間後の静止時に、ＣＰＵ２ｂのスタート命令によ
り、Ａ／Ｄ変換回路２ａが、角速度検知部１からの角速
度信号をディジタル量の角速度信号に変換する動作を開
始する。そして、ＣＰＵ２ｂは角速度センサ１ａの角速
度信号の積分基準値（オフセット値）ωoff の初期設定
を行う。
例について、図２を参照して説明する。電源投入後、一
定時間後の静止時に、ＣＰＵ２ｂのスタート命令によ
り、Ａ／Ｄ変換回路２ａが、角速度検知部１からの角速
度信号をディジタル量の角速度信号に変換する動作を開
始する。そして、ＣＰＵ２ｂは角速度センサ１ａの角速
度信号の積分基準値（オフセット値）ωoff の初期設定
を行う。
【００２８】この角速度信号の積分基準値ωoff の初期
設定は、電源を投入してから一定時間後に、角速度セン
サ１ａの角速度信号の値を一回読み込むことにより、又
は複数回読み込んで、その平均値をとることにより行な
われる。
設定は、電源を投入してから一定時間後に、角速度セン
サ１ａの角速度信号の値を一回読み込むことにより、又
は複数回読み込んで、その平均値をとることにより行な
われる。
【００２９】この角速度信号の積分基準値ωoff の設定
終了後、Ａ／Ｄ変換回路２ａからの逐次の角速度信号ω
n の読み込みを行う。なお、角速度信号ωn の添字
n は、図２に示す処理のフローを実行するサイクル時間
である。
終了後、Ａ／Ｄ変換回路２ａからの逐次の角速度信号ω
n の読み込みを行う。なお、角速度信号ωn の添字
n は、図２に示す処理のフローを実行するサイクル時間
である。
【００３０】ついで、角速度センサ１ａの角速度信号ω
n についてオフセット補正を行う。このオフセット補正
された角速度信号ωn ’は、角速度センサ１ａの逐次出
力の角速度信号ωn から積分基準値ωoff を減じること
により得られる。
n についてオフセット補正を行う。このオフセット補正
された角速度信号ωn ’は、角速度センサ１ａの逐次出
力の角速度信号ωn から積分基準値ωoff を減じること
により得られる。
【００３１】つぎに、平均化手段として移動平均を用い
た場合について説明する。角速度信号ωn のオフセット
補正後の角速度信号ωn ’の（ｎ−ｍ＋１）からｎまで
のｍ個のデータの平均を計算して移動平均値ωn ”を求
める。
た場合について説明する。角速度信号ωn のオフセット
補正後の角速度信号ωn ’の（ｎ−ｍ＋１）からｎまで
のｍ個のデータの平均を計算して移動平均値ωn ”を求
める。
【００３２】ここに、移動平均とは、時系列データに対
して、最新のデータから過去一定数のデータについて平
均を計算することをいい、式では以下のように表せる。
ある時刻において、
して、最新のデータから過去一定数のデータについて平
均を計算することをいい、式では以下のように表せる。
ある時刻において、
【００３３】
【数１】
【００３４】上記式（１）でｍのことを移動平均の段数
と呼んでいる。
と呼んでいる。
【００３５】前記移動平均値の段数ｍと閾値ωthとの実
験結果を図４に示す。この閾値は、本アルゴリズムによ
り静止時の角度出力を安定化できる最小のものを示すも
のである。移動平均値の段数ｍが、６段になると、閾値
ωthは約１ｍＶとなり、低減していることが理解でき
る。本実験に用いたシステムでは、１ＬＳＢ＝１ｍＶな
ので、移動平均値の段数ｍは６段以上になると飽和して
閾値ωthはこれ以上低減しない。この図４より、本実験
で用いたシステムにおいて、移動平均値の段数ｍは、４
〜６段の範囲で閾値ωthが低減し、この範囲が動作上最
適であると思われる。この最適の閾値ωthと移動平均値
の段数ｍは、設定値として図１に示すメモリー２ｃに格
納される。
験結果を図４に示す。この閾値は、本アルゴリズムによ
り静止時の角度出力を安定化できる最小のものを示すも
のである。移動平均値の段数ｍが、６段になると、閾値
ωthは約１ｍＶとなり、低減していることが理解でき
る。本実験に用いたシステムでは、１ＬＳＢ＝１ｍＶな
ので、移動平均値の段数ｍは６段以上になると飽和して
閾値ωthはこれ以上低減しない。この図４より、本実験
で用いたシステムにおいて、移動平均値の段数ｍは、４
〜６段の範囲で閾値ωthが低減し、この範囲が動作上最
適であると思われる。この最適の閾値ωthと移動平均値
の段数ｍは、設定値として図１に示すメモリー２ｃに格
納される。
【００３６】つぎに、閾値処理において、移動平均値ω
n ”と設定閾値ωthとの大小関係が比較される。図３に
示すように、移動平均値ωn ”の絶対値が設定閾値ωth
より小さいとき、積分される角速度（被積分値）はゼロ
とされる。また、移動平均値ωn ”が閾値ωthの絶対値
より大きいとき、積分される角速度（被積分値）は、移
動平均値ωn ”それ自体となる。なお、別のアルゴリズ
ムによっては、移動平均値ωn ”が閾値ωthの絶対値よ
り大きいとき、積分される角速度（被積分値）を角速度
信号ωn としてもよい。
n ”と設定閾値ωthとの大小関係が比較される。図３に
示すように、移動平均値ωn ”の絶対値が設定閾値ωth
より小さいとき、積分される角速度（被積分値）はゼロ
とされる。また、移動平均値ωn ”が閾値ωthの絶対値
より大きいとき、積分される角速度（被積分値）は、移
動平均値ωn ”それ自体となる。なお、別のアルゴリズ
ムによっては、移動平均値ωn ”が閾値ωthの絶対値よ
り大きいとき、積分される角速度（被積分値）を角速度
信号ωn としてもよい。
【００３７】つぎに、上記被積分値を用いて積分が実行
されて角度値が求められる。そして、角度値のリセット
が実行された場合には、積分値がゼロクリアされた後、
処理フローの前段に戻って角速度信号の取り込みが実行
される。
されて角度値が求められる。そして、角度値のリセット
が実行された場合には、積分値がゼロクリアされた後、
処理フローの前段に戻って角速度信号の取り込みが実行
される。
【００３８】この角度値のリセットは、積分基準値ω
off が温度ドリフトなどの原因で当初設定した値より大
きくずれてしまった場合には、このアルゴリズムによる
オフセットドリフトの抑制の効果がなくなるので、その
ようなときに、角速度計測装置に付属した角度値リセッ
トボタンを押すことにより、角度値をゼロクリアするよ
うにしたものである。
off が温度ドリフトなどの原因で当初設定した値より大
きくずれてしまった場合には、このアルゴリズムによる
オフセットドリフトの抑制の効果がなくなるので、その
ようなときに、角速度計測装置に付属した角度値リセッ
トボタンを押すことにより、角度値をゼロクリアするよ
うにしたものである。
【００３９】このように、リセットが実行された場合に
は、当初設定した積分基準値もクリアされてしまうの
で、再度、積分基準値の決定から再開される。この積分
基準値の決定は、前記したところと同様である。
は、当初設定した積分基準値もクリアされてしまうの
で、再度、積分基準値の決定から再開される。この積分
基準値の決定は、前記したところと同様である。
【００４０】上記の例においては、平均化手段として移
動平均について説明したが、この平均化手段の代わりに
ＦＩＲ（Finite Impulse Response ）またはＩＩＲ（Im
finite Impulse Response ）型ローパスフィルタで構成
してもよい。
動平均について説明したが、この平均化手段の代わりに
ＦＩＲ（Finite Impulse Response ）またはＩＩＲ（Im
finite Impulse Response ）型ローパスフィルタで構成
してもよい。
【００４１】
【発明の効果】請求項１に記載の発明は、角速度信号を
平均化した後に閾値処理を行うので、この平均化により
ノイズが除去される分、設定閾値の値を小さくすること
ができる。このため、低速回転時にも角速度が検知され
て角度が出力される。また、角速度信号にパルス状のノ
イズが重畳しても、このノイズは、平均化手段により除
去されので、静止時に角度出力が出ることはない。
平均化した後に閾値処理を行うので、この平均化により
ノイズが除去される分、設定閾値の値を小さくすること
ができる。このため、低速回転時にも角速度が検知され
て角度が出力される。また、角速度信号にパルス状のノ
イズが重畳しても、このノイズは、平均化手段により除
去されので、静止時に角度出力が出ることはない。
【００４２】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明の効果に加えるに、被積分値に前段の出力である
角速度信号を選ぶので、角度出力の応答が速くなる。
の発明の効果に加えるに、被積分値に前段の出力である
角速度信号を選ぶので、角度出力の応答が速くなる。
【００４３】請求項３に記載の発明は、請求項１および
請求項２に記載の発明の効果に加えるに、角速度信号の
積分基準値の初期設定を迅速に決定することができる。
請求項２に記載の発明の効果に加えるに、角速度信号の
積分基準値の初期設定を迅速に決定することができる。
【００４４】請求項４に記載の発明は、請求項１および
請求項２に記載の発明の効果に加えるに、角度出力のリ
セット手段を備えているので、温度などにより角速度信
号の積分基準値が大きく変動した場合に、強制的に復帰
させることができる。
請求項２に記載の発明の効果に加えるに、角度出力のリ
セット手段を備えているので、温度などにより角速度信
号の積分基準値が大きく変動した場合に、強制的に復帰
させることができる。
【００４５】請求項５に記載の発明は、請求項１および
請求項２に記載の発明の効果と同様に、角速度信号の移
動平均をとることにより、閾値の最小化の設定により、
低速回転時に角度出力を出すことができ、かつ、重畳ノ
イズの影響を軽減することができる。
請求項２に記載の発明の効果と同様に、角速度信号の移
動平均をとることにより、閾値の最小化の設定により、
低速回転時に角度出力を出すことができ、かつ、重畳ノ
イズの影響を軽減することができる。
【００４６】請求項６に記載の発明は、平均化手段をＦ
ＩＲまたはＩＩＲ型ローパスフィルタで構成することに
より、請求項１および請求項２に記載の発明の効果を実
現することができる。
ＩＲまたはＩＩＲ型ローパスフィルタで構成することに
より、請求項１および請求項２に記載の発明の効果を実
現することができる。
【図１】 本発明の角度計測装置のブロック構成図
【図２】 本発明の一実施例における信号処理アルゴリ
ズムのフロー図
ズムのフロー図
【図３】 閾値処理の態様を示す図
【図４】 角速度信号の移動平均の段数に対する閾値低
減の関係を示す図
減の関係を示す図
【図５】 振動ジャイロの出力にオフセットのある角速
度曲線を示す図
度曲線を示す図
【図６】 図５に示す角速度曲線から積分により角度を
求めた図
求めた図
【図７】 図５に示すオフセットのある場合に、閾値を
設定した角速度曲線を示す図
設定した角速度曲線を示す図
【図８】 図７に示す閾値を設定した角速度曲線から積
分により角度を求めた図
分により角度を求めた図
【図９】 設定閾値が低速回転時に大きな誤差積分角度
を生じることを説明する図
を生じることを説明する図
【図１０】 設定閾値が高速回転時に小さな誤差積分角
度を生じることを説明する図
度を生じることを説明する図
１ 角速度検知部 １ａ 角速度センサ １ｂ 増幅回路 ２ 信号処理部 ２ａ Ａ／Ｄ変換回路 ２ｂ ＣＰＵ ２ｃ メモリー ２ｄ インターフェイス（Ｉ／Ｆ） １０ 角度計測装置
Claims (6)
- 【請求項１】 角速度センサの出力である角速度信号を
平均化手段に通し、前記平均化手段の出力が設定閾値範
囲内にあるとき、この出力をゼロにし、設定閾値範囲外
にあるときは、前記平均化手段の出力をそのまま出力し
て、その出力について積分処理を行なうことを特徴とす
る角度計測装置。 - 【請求項２】 角速度センサの出力である角速度信号を
平均化手段を通し、前記平均化手段の出力を閾値処理し
て、その出力が設定閾値範囲内にあるとき、被積分信号
をゼロにし、かつ、設定閾値範囲外にあるとき、前記平
均化手段に入力される前の角速度信号を被積分信号とし
て積分処理を行なうことを特徴とする角度計測装置。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の角度計
測装置において、電源投入後、一定時間後の静止時に、
角速度センサの角速度信号を、一回読み込んだ値をもっ
て又は複数回読み込んだ値の平均値をもって、角速度信
号の積分基準値とすることにより、角速度センサが有す
るオフセットばらつきを解消することを特徴とする角度
計測装置。 - 【請求項４】 請求項１または請求項２に記載の角度計
測装置において、この角度計測装置の出力である角度を
リセットする手段を備え、そのリセット後、角速度セン
サの角速度信号を、一回読み込んだ値をもって又は複数
回読み込んだ値の平均値をもって、角速度信号の積分基
準値とすることを特徴とする角度計測装置。 - 【請求項５】 前記平均化手段として、移動平均を用い
ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の角
度計測装置。 - 【請求項６】 前記平均化手段の代わりに、ＦＩＲ（Fi
nite Impulse Response ）またはＩＩＲ（Imfinite Imp
ulse Response ）型のローパスフィルタを用いることを
特徴とする請求項１または請求項２に記載の角度計測装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31783596A JPH10160506A (ja) | 1996-11-28 | 1996-11-28 | 角度計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31783596A JPH10160506A (ja) | 1996-11-28 | 1996-11-28 | 角度計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10160506A true JPH10160506A (ja) | 1998-06-19 |
Family
ID=18092588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31783596A Pending JPH10160506A (ja) | 1996-11-28 | 1996-11-28 | 角度計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10160506A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012215069A1 (de) * | 2012-08-24 | 2014-02-27 | Continental Automotive Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Anpassen von Messvorrichtungen |
| JP2015175686A (ja) * | 2014-03-14 | 2015-10-05 | 富士通株式会社 | 情報処理装置及び情報処理プログラム |
| CN107655439A (zh) * | 2017-09-19 | 2018-02-02 | 北京电子工程总体研究所 | 一种舵面阶跃测试结果的自动判读方法 |
| JP6522270B1 (ja) * | 2018-11-27 | 2019-05-29 | 三菱電機株式会社 | 支援画像表示装置、支援画像表示方法及び支援画像表示プログラム |
| CN113780185A (zh) * | 2021-09-13 | 2021-12-10 | 常州市宏发纵横新材料科技股份有限公司 | 一种基于碳纤维的纬纱角度检测方法、设备及存储介质 |
| CN115046539A (zh) * | 2021-03-09 | 2022-09-13 | 北京大学 | Mems电子罗盘动态校准方法 |
| CN117537792A (zh) * | 2024-01-03 | 2024-02-09 | 西南应用磁学研究所(中国电子科技集团公司第九研究所) | 电子罗盘自适应方位角矫正方法 |
-
1996
- 1996-11-28 JP JP31783596A patent/JPH10160506A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012215069A1 (de) * | 2012-08-24 | 2014-02-27 | Continental Automotive Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Anpassen von Messvorrichtungen |
| DE102012215069B4 (de) | 2012-08-24 | 2021-11-25 | Vitesco Technologies GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum Anpassen von Messvorrichtungen |
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| WO2020110206A1 (ja) * | 2018-11-27 | 2020-06-04 | 三菱電機株式会社 | 支援画像表示装置、支援画像表示方法及び支援画像表示プログラム |
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| CN117537792A (zh) * | 2024-01-03 | 2024-02-09 | 西南应用磁学研究所(中国电子科技集团公司第九研究所) | 电子罗盘自适应方位角矫正方法 |
| CN117537792B (zh) * | 2024-01-03 | 2024-04-30 | 西南应用磁学研究所(中国电子科技集团公司第九研究所) | 电子罗盘自适应方位角矫正方法 |
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| A02 | Decision of refusal |
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