JPH1144539A - Signal processor for inertia sensor - Google Patents

Signal processor for inertia sensor

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Publication number
JPH1144539A
JPH1144539A JP9215538A JP21553897A JPH1144539A JP H1144539 A JPH1144539 A JP H1144539A JP 9215538 A JP9215538 A JP 9215538A JP 21553897 A JP21553897 A JP 21553897A JP H1144539 A JPH1144539 A JP H1144539A
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JP
Japan
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signal
sensor
output signal
drift
inertial sensor
Prior art date
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Application number
JP9215538A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomohito Takahata
智史 高畠
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a signal processor for inertia sensor which can detect a physical amount, e.g. an angle or an angular speed, with small error while shortening the waiting time. SOLUTION: A stop determining section 3 determines the stationary state of a piezoelectric signal gyro 2 after turn on power, and starting drifts δ1 , δ2 , δ3 being outputted from an A/D converting section 5 during that interval are sampled at a predictive value operating section 6. The predictive value operating section 6 operates the predictive value d(t) of a subsequent starting drift based on the sampling data δ1 , δ2 , δ3 . Since the predictive value d(t) of a starting drift is subtracted from a sensor output signal S(t) at a synthesizing section 12, an integrating section 12 receives the sensor output signal S(t) from which the starting drift is subtracted.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は慣性センサの信号処
理装置に関する。具体的には、圧電体を応用した慣性セ
ンサ、たとえば振動ジャイロや加速度センサ等を用いた
3次元データ入力装置、ポインティングデバイス、カー
ナビゲーションシステム等に利用する慣性センサの信号
処理装置に関する。
The present invention relates to a signal processing device for an inertial sensor. More specifically, the present invention relates to an inertial sensor using a piezoelectric body, for example, a three-dimensional data input device using a vibration gyro or an acceleration sensor, a pointing device, a signal processing device of an inertial sensor used for a car navigation system, or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

(圧電振動ジャイロ)慣性センサのうち、圧電体を利用
した振動ジャイロ(以下、圧電振動ジャイロという)を
用いた場合を例として説明する。圧電振動ジャイロは、
その角度や方向の変化を検出するために用いられるが、
その圧電振動ジャイロからは角速度信号が出力される。
圧電振動ジャイロから出力された角速度信号は、増幅
器、緩衝器、フィルタ等の所定のアナログ回路を経た
後、A/D(アナログ/デジタル)変換部にてデジタル
信号に変換される。デジタル信号に変換された角速度信
号は、角度信号として用いられる用途では、通常マイク
ロプロセッサ(CPU)によりソフトウエアのアルゴリ
ズムで積分処理がなされ、角度信号に変換される。
(Piezoelectric Vibration Gyro) An example in which a vibration gyro using a piezoelectric body (hereinafter referred to as a piezoelectric vibration gyro) among the inertial sensors will be described. Piezoelectric vibration gyro is
Used to detect changes in the angle and direction,
An angular velocity signal is output from the piezoelectric vibrating gyroscope.
The angular velocity signal output from the piezoelectric vibrating gyroscope is converted into a digital signal by an A / D (analog / digital) converter after passing through a predetermined analog circuit such as an amplifier, a buffer, and a filter. When the angular velocity signal converted into a digital signal is used as an angle signal, the microprocessor (CPU) normally performs integration processing by a software algorithm using a software algorithm to convert the signal into an angle signal.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the invention]

(起動ドリフト)しかしながら、このような圧電振動ジ
ャイロにあっては、電源投入直後には出力変動が示され
る。例えば、時刻t=0に電源投入すると共に圧電振動
ジャイロに角速度を印加すると、圧電振動ジャイロから
出力されるセンサ出力信号は、図1に示すように変化す
る。ここで、圧電振動ジャイロに角速度が加わらないよ
う圧電振動ジャイロを固定した状態で、時刻t=0に電
源投入すると、圧電振動ジャイロからは角速度信号を含
まない出力変動のみが出力される。このときのセンサ出
力信号の様子を図2に示す。従って、通常、圧電振動ジ
ャイロのセンサ出力信号には、圧電振動ジャイロに加わ
っている角速度を示す角速度信号に図2のような出力変
動が重畳していることが分かる。この出力変動を起動ド
リフトといい、図2に示すように、電源投入(t=0)
直後から時間T1の間、起動ドリフトが続いている。
(Start-up drift) However, in such a piezoelectric vibrating gyroscope, an output fluctuation is shown immediately after the power is turned on. For example, when the power is turned on at time t = 0 and an angular velocity is applied to the piezoelectric vibrating gyroscope, the sensor output signal output from the piezoelectric vibrating gyroscope changes as shown in FIG. Here, when the power is turned on at time t = 0 in a state where the piezoelectric vibrating gyroscope is fixed so that the angular velocity is not applied to the piezoelectric vibrating gyroscope, only the output fluctuation not including the angular velocity signal is output from the piezoelectric vibrating gyroscope. The state of the sensor output signal at this time is shown in FIG. Therefore, it can be seen that, in the sensor output signal of the piezoelectric vibrating gyroscope, the output fluctuation as shown in FIG. 2 is usually superimposed on the angular velocity signal indicating the angular velocity applied to the piezoelectric vibrating gyroscope. This output fluctuation is called a start drift, and as shown in FIG. 2, power is turned on (t = 0).
Immediately after that, during the time T1, the startup drift continues.

【0004】この起動ドリフトは、通電後の温度上昇に
伴う回路各部における回路定数の変動、振動片に圧電素
子を貼り付けるための接着剤に連続的な応力が印加され
てストレスが加わることによる物性変化、振動片自体の
Qm(機械的Q)の変動、あるいは圧電定数の変動等、
さまざまな要因が重なったものと考えられる。このため
圧電振動ジャイロ個々に、その起動ドリフトの変化する
様子は異なっており、起動ドリフトの持続時間T1も各
々異なっている。
[0004] The start-up drift is caused by fluctuations in circuit constants in various parts of the circuit due to a rise in temperature after energization, and physical properties caused by continuous stress being applied to an adhesive for attaching the piezoelectric element to the vibrating element. Changes, fluctuations in Qm (mechanical Q) of the resonator element itself, fluctuations in the piezoelectric constant, etc.
It is thought that various factors overlapped. For this reason, the manner in which the starting drift changes differs for each piezoelectric vibrating gyroscope, and the duration T1 of the starting drift also differs.

【0005】このような起動ドリフトの生じている圧電
振動ジャイロに対して、電源投入直後から角速度信号
(デジタル信号)を積分処理すると、本来発生していな
い角度データや速度データが積算出力されることにな
り、正確な角度検知や速度検知に支障をきたす恐れがあ
る。
When an angular velocity signal (digital signal) is integrated with a piezoelectric vibrating gyroscope having such a start-up drift immediately after power-on, angle data and velocity data not originally generated are integrated and output. And may hinder accurate angle detection and speed detection.

【0006】このような不都合を回避するため、従来の
信号処理装置では、電源投入直後一定時間の間圧電振動
ジャイロを静止状態に保ち、起動ドリフトの持続時間T
1が経過して起動ドリフトが安定するのを待ち、センサ
出力信号から起動ドリフトの安定値δinfを減算したも
のを角速度信号として積分等の処理を行なうようにして
いる。
In order to avoid such inconvenience, in the conventional signal processing device, the piezoelectric vibrating gyroscope is kept stationary for a certain period of time immediately after the power is turned on, and the starting drift duration T
Waiting for the start-up drift to become stable after 1 has elapsed, processing such as integration is performed by subtracting the start-up drift stable value δ inf from the sensor output signal as an angular velocity signal.

【0007】しかしながら、このように電源投入直後一
定時間圧電振動ジャイロを静止状態に保つ方法では、電
源投下後起動ドリフトが安定するまで数分間待つ必要が
あり、例えば圧電振動ジャイロを角度検知センサに応用
した場合、その間の数分間、角度検知センサを静止状態
に保たなければならない不都合があった。
However, in such a method in which the piezoelectric vibrating gyroscope is kept stationary for a certain period of time immediately after the power is turned on, it is necessary to wait several minutes until the starting drift is stabilized after the power is turned on. In such a case, there is a disadvantage that the angle detection sensor must be kept stationary for a few minutes during that time.

【0008】また、起動ドリフトの影響を低減する方法
としては、圧電振動ジャイロの出力部にハイパス・フィ
ルタを挿入して不要直流(DC)成分を除去する方法が
ある。
As a method of reducing the influence of the starting drift, there is a method of removing an unnecessary direct current (DC) component by inserting a high-pass filter in an output section of the piezoelectric vibrating gyroscope.

【0009】しかし、ハイパス・フィルタを用いる方法
では、定常旋回運動や定加速度運動が加わった場合、直
流成分の角速度信号や加速度信号が除去され、本来必要
とされる信号までもが不必要に除去されることになり、
正確な角度や速度の検知に支障をきたす可能性があっ
た。
However, in the method using a high-pass filter, when a steady turning motion or a constant acceleration motion is applied, the angular velocity signal and the acceleration signal of the DC component are removed, and even the signal originally required is removed unnecessarily. Will be
This could hinder accurate angle and speed detection.

【0010】(温度ドリフト)また、このような圧電振
動ジャイロについては、雰囲気温度の変化による振動子
の物性的変化や回路定数の変化等により、図3に示すよ
うな出力特性のオフセット変動(以下、温度ドリフトと
いう)を示すことが多い。
(Temperature Drift) In such a piezoelectric vibrating gyroscope, an offset variation (hereinafter referred to as an output characteristic) shown in FIG. , Temperature drift).

【0011】このような温度ドリフトが発生した場合に
も、センサ出力信号(デジタル信号)を積分処理する
と、誤った角度データや速度データが積算出力されるこ
とになり、正確な角度検知や速度検知に支障をきたして
いた。
[0011] Even when such a temperature drift occurs, if the sensor output signal (digital signal) is integrated, erroneous angle data and speed data are integrated and output, and accurate angle detection and speed detection are performed. Had trouble.

【0012】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、より短時間
の待機時間で、角度や加速度等の物理量を小さな誤差で
検知することができ、また定常旋回運動や定加速度運動
の場合でも、必要な信号成分を損うことなく角度や速度
等を検知しうる慣性センサの信号処理装置を提供するこ
とにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the conventional example, and has as its object to detect a physical quantity such as an angle or acceleration with a small error in a shorter standby time. Another object of the present invention is to provide a signal processing device of an inertial sensor capable of detecting an angle, a speed, and the like without impairing necessary signal components even in a case of a steady turning motion or a constant acceleration motion.

【0013】[0013]

【発明の開示】請求項1に記載の慣性センサの信号処理
装置は、不要な信号成分を含んだセンサ出力信号から不
要信号成分を除去して信号処理を行なう慣性センサの信
号処理装置であって、慣性センサの電源投入後、静止状
態に保たれている間に慣性センサから出力されるセンサ
出力信号を測定し、得られた測定データに基づいてそれ
以降の不要信号成分の値を予測する予測演算手段と、慣
性センサから出力されたセンサ出力信号から前記予測演
算手段で予測された不要信号成分の予測値を減算する信
号合成手段と、を備えたことを特徴としている。
A signal processing device for an inertial sensor according to claim 1 is a signal processing device for an inertial sensor that performs signal processing by removing unnecessary signal components from a sensor output signal containing unnecessary signal components. A prediction that measures a sensor output signal output from the inertial sensor while the stationary state is maintained after the power supply of the inertial sensor is turned on, and predicts a value of an unnecessary signal component thereafter based on the obtained measurement data. And a signal synthesizing unit for subtracting the predicted value of the unnecessary signal component predicted by the prediction calculating unit from the sensor output signal output from the inertial sensor.

【0014】請求項1に記載の慣性センサの信号処理装
置にあっては、電源投入後、慣性センサが静止状態に保
たれている間に慣性センサから出力されている不要信号
を測定し、この期間にサンプリングした不要信号の値か
ら将来の不要信号の値を予測することができる。従っ
て、慣性センサが動作開始した後に、不要信号の予測値
をセンサ出力信号から減算することにより、不要信号を
含まない真のセンサ出力信号を求めることができる。
In the signal processing device for an inertial sensor according to the first aspect, after the power is turned on, an unnecessary signal output from the inertial sensor is measured while the inertial sensor is kept stationary. The value of the unnecessary signal in the future can be predicted from the value of the unnecessary signal sampled during the period. Therefore, after the inertial sensor starts operating, by subtracting the predicted value of the unnecessary signal from the sensor output signal, a true sensor output signal that does not include the unnecessary signal can be obtained.

【0015】よって、不要信号の影響を低減することが
でき、慣性センサの測定精度を向上させることができ
る。しかも、本発明では、不要信号を予測することによ
って不要信号の影響を低減しているので、起動ドリフト
が安定するまで待つ従来方式のように長い時間慣性セン
サを静止状態に保って待つ必要がなく、電源投入後に速
やかに計測動作に移行させることができる。また、ハイ
パス・フィルタを用いる方法のように、本来必要とされ
る信号までもが不必要に除去される恐れもない。
Therefore, the influence of the unnecessary signal can be reduced, and the measurement accuracy of the inertial sensor can be improved. Moreover, in the present invention, the influence of the unnecessary signal is reduced by predicting the unnecessary signal, so that it is not necessary to keep the inertial sensor stationary for a long time as in the conventional method of waiting until the start-up drift is stabilized. In addition, it is possible to immediately shift to the measurement operation after the power is turned on. Further, unlike the method using the high-pass filter, there is no possibility that even the signal that is originally required is unnecessarily removed.

【0016】不要信号の予測は、静止状態に保たれた慣
性センサから出力されるセンサ出力信号をべき級数で近
似したり、センサ出力信号をデータ保持手段に保持され
ている不要信号データと比較したり、対数関数で近似し
たりすることにより行なわせることができる。
The prediction of the unnecessary signal is performed by approximating a sensor output signal output from the inertial sensor kept in a stationary state by a power series, or by comparing the sensor output signal with unnecessary signal data held in data holding means. Or by approximating with a logarithmic function.

【0017】請求項2に記載の慣性センサの信号処理装
置は、環境変化に伴うオフセット変動を含んだセンサ出
力信号からオフセット変動を低減して信号処理を行なう
慣性センサの信号処理装置であって、慣性センサから出
力されたセンサ出力信号から低周波数成分を抽出し、当
該センサ出力信号とその低周波数成分を比較することに
よって慣性センサが静止状態にあるか否かを判定する手
段と、慣性センサが静止状態にあると判定された場合に
は、当該センサ出力信号の低周波数成分に基づいてそれ
以降のオフセット変動の値を予測する予測演算手段と、
慣性センサから出力されたセンサ出力信号から前記予測
演算手段で予測された不要信号成分の予測値を減算する
信号合成手段と、を備えたことを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a signal processing apparatus for an inertial sensor which performs signal processing by reducing offset fluctuations from a sensor output signal including offset fluctuations due to environmental changes. Means for extracting a low-frequency component from a sensor output signal output from the inertial sensor and comparing the sensor output signal with the low-frequency component to determine whether the inertial sensor is in a stationary state; and When it is determined that it is in a stationary state, prediction calculation means for predicting the value of the subsequent offset fluctuation based on the low frequency component of the sensor output signal,
Signal synthesis means for subtracting the predicted value of the unnecessary signal component predicted by the prediction calculation means from the sensor output signal output from the inertial sensor.

【0018】請求項2に記載の慣性センサの信号処理装
置にあっては、センサ出力信号とその低周波数成分を比
較することによって慣性センサが静止しているか否か判
定し、静止中にサンプリングした温度ドリフト等のオフ
セット変動の値から将来のオフセット変動の値を予測す
ることができる。従って、慣性センサが動作開始した後
に、オフセット変動の予測値をセンサ出力信号から減算
することにより、オフセット変動を含まない真のセンサ
出力信号を求めることができる。
In the signal processing device for an inertial sensor according to the second aspect, it is determined whether the inertial sensor is stationary by comparing the sensor output signal with its low frequency component, and sampling is performed while the inertial sensor is stationary. The value of the offset fluctuation in the future can be predicted from the value of the offset fluctuation such as the temperature drift. Therefore, by subtracting the predicted value of the offset variation from the sensor output signal after the inertial sensor starts operating, a true sensor output signal that does not include the offset variation can be obtained.

【0019】よって、オフセット変動の影響を低減する
ことができ、慣性センサの測定精度を向上させることが
できる。しかも、本発明では、オフセット変動を予測す
ることによってオフセット変動の影響を低減しているの
で、起動ドリフトが安定するまで待つ従来方式のように
長い時間慣性センサを静止状態に保って待つ必要がな
く、電源投入後に短い待機時間で計測動作に移行させる
ことができる。また、ハイパス・フィルタを用いる方法
のように、本来必要とされる信号までもが不必要に除去
されることがない。
Therefore, the influence of the offset fluctuation can be reduced, and the measurement accuracy of the inertial sensor can be improved. Moreover, in the present invention, since the influence of the offset fluctuation is reduced by predicting the offset fluctuation, there is no need to wait for a long time by keeping the inertial sensor in a stationary state as in the conventional method of waiting until the startup drift is stabilized. After the power is turned on, the operation can be shifted to the measurement operation in a short standby time. Further, unlike the method using a high-pass filter, even signals that are originally required are not unnecessarily removed.

【0020】オフセット変動の予測も、静止状態に保た
れた慣性センサから出力されるセンサ出力信号をべき級
数で近似したり、センサ出力信号をデータ保持手段に保
持されているオフセット変動データと比較したり、対数
関数で近似したりすることにより行なわせることができ
る。
In predicting the offset fluctuation, the sensor output signal output from the inertial sensor kept stationary is approximated by a power series, or the sensor output signal is compared with the offset fluctuation data held in the data holding means. Or by approximating with a logarithmic function.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(第1の実施形態)図4は本発明の一実施形態による圧
電信号ジャイロの信号処理装置1であって、圧電振動ジ
ャイロ(ジャイロセンサ)2からのセンサ出力信号S
(t)を処理するための信号処理装置1を示している。
信号処理装置1は、増幅器、緩衝器、フィルタ等からな
るアナログ回路部4、A/D変換部5、停止判定部3,
予測演算部6、電源投入後経過時間計測用タイマー7、
サンプリング時間計測用タイマー8、メモリ9および積
分処理部10を備えている。
(First Embodiment) FIG. 4 shows a signal processing device 1 for a piezoelectric signal gyro according to an embodiment of the present invention, wherein a sensor output signal S from a piezoelectric vibration gyro (gyro sensor) 2 is provided.
1 shows a signal processing device 1 for processing (t).
The signal processing device 1 includes an analog circuit unit 4 including an amplifier, a buffer, a filter, and the like, an A / D conversion unit 5, a stop determination unit 3,
Prediction calculation unit 6, timer 7 for measuring elapsed time after power-on,
A sampling time measuring timer 8, a memory 9, and an integration processing unit 10 are provided.

【0022】圧電振動ジャイロ2から出力されたセンサ
出力信号S(t)は、増幅器、緩衝器、フィルタ等から
なるアナログ回路部4を経た後、A/D変換部5でデジ
タル信号に変換される。A/D変換部5でデジタル信号
に変換されたセンサ出力信号S(t)[便宜上、時間t
の連続関数として表記する]は、信号分岐部11におい
て3方向に分岐され、一方へ分岐されたセンサ出力信号
S(t)は予測演算部6へ導かれ、他方へ分岐されたセ
ンサ出力信号S(t)は停止判定部3へ導かれ、さらに
他方へ分岐されたセンサ出力信号S(t)は合成器12
へ導かれる。
A sensor output signal S (t) output from the piezoelectric vibrating gyroscope 2 passes through an analog circuit section 4 including an amplifier, a buffer, a filter, and the like, and is converted into a digital signal by an A / D converter 5. . The sensor output signal S (t) converted to a digital signal by the A / D converter 5 [for convenience, time t
Are branched in three directions in the signal branching unit 11, the sensor output signal S (t) branched to one is guided to the prediction operation unit 6, and the sensor output signal S branched to the other. (T) is led to the stop judging unit 3, and the sensor output signal S (t) branched to the other is supplied to the combiner 12.
Led to.

【0023】電源投入後経過時間計測用タイマー7は、
信号処理装置1の電源投入から所定時間T2の間、停止
判定部3及び予測演算部6へタイマー信号qを出力す
る。この所定時間T2とは、電源投入後、圧電振動ジャ
イロ2が十分に動き出さず、ほぼ静止状態に保たれてい
ると考えられる時間である。圧電振動ジャイロ2は、電
源を投入されても通常はただちに角速度が加わることは
少ない。例えば、コンピュータ等のポインティングデバ
イスなどでは、電源を投入してから圧電振動ジャイロ2
を操作するのが普通であって、電源がオフになっている
圧電振動ジャイロ2を操作している途中で電源をオンに
投入することはない。また、カーナビゲーションシステ
ム等に用いられている場合には、その電源をオンにして
から自動車を発車させるのが普通である。従って、圧電
振動ジャイロ2の電源を投入した後、ある程度の時間は
圧電信号ジャイロ2には通常角速度は印加されておら
ず、時間T2は電源投入時における通常の圧電振動ジャ
イロ停止時間よりも短いめに定めることができる。
The timer 7 for measuring the elapsed time after the power is turned on is
During a predetermined time T2 from when the power of the signal processing device 1 is turned on, a timer signal q is output to the stop determination unit 3 and the prediction calculation unit 6. The predetermined time period T2 is a time period after the power is turned on, in which the piezoelectric vibrating gyroscope 2 does not start moving sufficiently and is considered to be kept almost stationary. Even when the piezoelectric vibrating gyroscope 2 is turned on, the angular velocity is rarely applied immediately immediately. For example, in a pointing device such as a computer, the piezoelectric vibrating gyro 2
Is normally operated, and the power is not turned on during the operation of the piezoelectric vibrating gyroscope 2 whose power is off. When used in a car navigation system or the like, it is common to turn on the power and then start the car. Therefore, after the power of the piezoelectric vibrating gyroscope 2 is turned on, the normal angular velocity is not applied to the piezoelectric signal gyroscope 2 for a certain period of time, and the time T2 is shorter than the normal piezoelectric vibrating gyroscope stop time when the power is turned on. Can be determined.

【0024】停止判定部3はこの時間T2内において、
圧電振動ジャイロ2が停止していて角速度が印加されて
いないことを確認するものであって、通常、起動ドリフ
トは角速度信号よりも周波数が低く、しかも角速度信号
に比べて小さな信号であることを根拠としている。すな
わち、電源投入後経過時間計測用タイマー7によって計
測されている所定時間T2の間、停止判定部3は、電源
投入直後の値S0を基準としてセンサ出力信号S(t)
がしきい値±Vth内にあれば[すなわち、−Vth≦S
(t)−S0≦+Vth]、センサ出力信号S(t)には
角速度信号が含まれておらず圧電振動ジャイロ2は停止
していると判定する。また、しきい値±Vthを超えてい
れば[S(t)−S0≦−Vth,又は+Vth≦S(t)
−S0]、センサ出力信号S(t)が角速度信号を含ん
でいて圧電振動ジャイロ2は停止していないと判定す
る。この停止判定部3による判定結果は予測演算部6へ
伝えられ、圧電振動ジャイロ2が停止していると判定さ
れた場合には、予測演算部6は起動ドリフトを予測演算
してセンサ出力信号S(t)を補正する。ただし、所定
時間T2内であっても圧電信号ジャイロ2が停止してい
ないと判定された場合には、予測演算部6は起動ドリフ
トの予測演算を行なわず、センサ出力信号S(t)の補
正も行なわない。
The stop judging section 3 sets the time within this time T2.
This is to confirm that the piezoelectric vibrating gyroscope 2 is stopped and no angular velocity is applied, and it is usually based on the fact that the starting drift is a signal having a lower frequency than the angular velocity signal and a smaller signal than the angular velocity signal. And That is, for a predetermined time T2 which is measured by the power-on after the elapsed time measuring timer 7, stop determination unit 3, the sensor output signal value S 0 immediately after power based S (t)
Is within the threshold value ± Vth [that is, -Vth ≦ S
(T) −S 0 ≦ + Vth], the sensor output signal S (t) does not include the angular velocity signal, and it is determined that the piezoelectric vibrating gyroscope 2 is stopped. If the difference exceeds the threshold value ± Vth, [S (t) −S 0 ≦ −Vth or + Vth ≦ S (t)
-S 0 ], it is determined that the sensor output signal S (t) includes the angular velocity signal and the piezoelectric vibrating gyroscope 2 is not stopped. The result of the determination by the stop determination unit 3 is transmitted to the prediction calculation unit 6, and when it is determined that the piezoelectric vibrating gyroscope 2 is stopped, the prediction calculation unit 6 predicts and calculates the starting drift and performs the sensor output signal S. Correct (t). However, when it is determined that the piezoelectric signal gyro 2 is not stopped even within the predetermined time T2, the prediction calculation unit 6 does not perform the prediction calculation of the starting drift, and corrects the sensor output signal S (t). Also do not.

【0025】予測演算部6は、停止判定部3から停止判
定の信号を受け取った場合には、電源投入後経過時間計
測用タイマー7からタイマー信号qを受信している間
(電源投入後T2時間)、一定の時間間隔ΔTでセンサ
出力信号S(t)、すなわち起動ドリフトδ(t)をサ
ンプリングする。このサンプリング時間をt1,t2(=
1+ΔT),t3(=t2+ΔT)とすると、予測演算
部6は、3つの起動ドリフトの値δ(t1),δ
(t2),δ(t3)をサンプリングし、この起動ドリフ
トのサンプリングデータδ(t1),δ(t2),δ(t
3)に基づいて所定時間T2経過後の起動ドリフト(不
要信号成分)の値δ(t)を予測演算する。このサンプ
リング時間の間隔ΔTは、サンプリング時間計測用タイ
マー8によって計測される。一方、予測演算部6は、タ
イマー信号qの受信時間T2の間は、受信している起動
ドリフトのサンプリングデータδ(t1),δ(t2),
δ(t3)をそのまま合成器12へ出力し、タイマー信
号qの受信時間T2が経過すると、予測演算した起動ド
リフトの値(予測値)d(t)を合成器12へ出力す
る。なお、角速度信号ω(t)は起動ドリフトよりも周
波数が高いので、予測演算部6の前にローパスフィルタ
(LPF)を挿入して角速度信号ω(t)をカットする
ようにしてもよい。
When the prediction calculation unit 6 receives the stop determination signal from the stop determination unit 3, the prediction calculation unit 6 receives the timer signal q from the timer 7 for measuring the elapsed time after power-on (T2 time after power-on). ), The sensor output signal S (t), that is, the startup drift δ (t) is sampled at a constant time interval ΔT. This sampling time is defined as t 1 , t 2 (=
Assuming that t 1 + ΔT) and t 3 (= t 2 + ΔT), the prediction calculation unit 6 calculates three startup drift values δ (t 1 ) and δ
(T 2 ), δ (t 3 ) are sampled, and the sampling data δ (t 1 ), δ (t 2 ), δ (t
Based on 3 ), a value δ (t) of the starting drift (unnecessary signal component) after a predetermined time T2 has elapsed is calculated. The sampling time interval ΔT is measured by the sampling time measuring timer 8. On the other hand, during the reception time T2 of the timer signal q, the prediction calculation unit 6 receives the sampling data δ (t 1 ), δ (t 2 ),
δ (t 3 ) is output to the synthesizer 12 as it is, and when the reception time T2 of the timer signal q elapses, the predicted start-up drift value (estimated value) d (t) is output to the synthesizer 12. Note that since the angular velocity signal ω (t) has a higher frequency than the startup drift, a low-pass filter (LPF) may be inserted before the prediction calculation unit 6 to cut the angular velocity signal ω (t).

【0026】A/D変換部5から出力されて信号分岐部
11で分岐された他方のセンサ出力信号S(t)は、合
成器12において、予測演算部6から出力される起動ド
リフトのサンプリングデータδ(t1),δ(t2),δ
(t3)[t1,t2,t3≦T2]もしくは起動ドリフト
の予測値d(t)[t>T2]を減算される。こうして
センサ出力信号S(t)から起動ドリフトの予測値d
(t)を減算された補正信号A(t)=S(t)−d
(t)[後述のように、これは角速度信号ω(t)にほ
ぼ等しい]は積分処理部10へ入力され、積分処理部1
0において角度信号に変換される。
The other sensor output signal S (t) output from the A / D conversion unit 5 and branched by the signal branching unit 11 is used as a sampling data of the starting drift output from the prediction operation unit 6 in the synthesizer 12. δ (t 1 ), δ (t 2 ), δ
(T 3 ) [t 1 , t 2 , t 3 ≦ T 2 ] or the starting drift prediction value d (t) [t> T 2] is subtracted. In this way, from the sensor output signal S (t), the predicted value d of the starting drift is calculated.
Correction signal A (t) from which (t) is subtracted = S (t) -d
(T) [this is substantially equal to the angular velocity signal ω (t) as described later] is input to the integration processing unit 10 and the integration processing unit 1
At 0, it is converted to an angle signal.

【0027】なお、上記信号処理装置1の各部構成のう
ちA/D変換部5以外は、通常マイクロプロセッサを用
いたソフトウエアのアルゴリズムとして実現される。ま
た、A/D変換部5を含んだ1チップマイコン(CP
U)を用いてもよい。
The components of the signal processing apparatus 1 other than the A / D converter 5 are generally implemented as software algorithms using a microprocessor. In addition, a one-chip microcomputer (CP) including an A / D converter 5
U) may be used.

【0028】つぎに、本発明の信号処理装置1により起
動ドリフトを除去して角速度信号のみを求め、精度の高
い角度情報を出力する原理を説明する。なお、以下の説
明においては、便宜上センサ出力信号等をアナログ信号
として表現する。
Next, the principle of removing only the starting drift by the signal processing device 1 of the present invention to obtain only the angular velocity signal and outputting highly accurate angle information will be described. In the following description, a sensor output signal or the like is expressed as an analog signal for convenience.

【0029】信号処理装置1が電源投入されると、同時
に電源投入後経過時間計測用タイマー7がスタートして
停止判定部3は圧電振動ジャイロ2が静止状態にあるか
否かを判定する。タイマー信号qが出力されている時間
T2の間に、停止判定部3によって圧電振動ジャイロ2
が静止状態にあると判定されると、圧電振動ジャイロ2
からは、角速度信号を含まない起動ドリフトδ(t)だ
けのセンサ出力信号S(t)が出力されていると判断さ
れる。このとき予測演算部6はサンプリング時間ΔT毎
に起動ドリフトδ(t)をサンプリングする。
When the power of the signal processing device 1 is turned on, the timer 7 for measuring the elapsed time after the power is turned on is started, and the stop judging unit 3 judges whether the piezoelectric vibrating gyroscope 2 is in a stationary state. During the time T2 during which the timer signal q is being output, the stop judging unit 3 sets the piezoelectric vibration gyro 2
Is determined to be stationary, the piezoelectric vibrating gyroscope 2
It is determined that the sensor output signal S (t) of only the starting drift δ (t) that does not include the angular velocity signal is output from. At this time, the prediction calculation unit 6 samples the startup drift δ (t) every sampling time ΔT.

【0030】起動ドリフトδ(t)は、従来例に関連し
て述べたように種々の要因が重なって発生すると考えら
れるが、複数の要因が重なって起動ドリフトが生じる場
合であっても、起動ドリフトは図2に示した曲線のよう
な挙動を示す。多数の圧電振動ジャイロ等の慣性センサ
について起動ドリフトのデータを集めた結果、起動ドリ
フト曲線の増加はほぼ一定の減衰率で小さくなる傾向に
あることが分かった。
The starting drift δ (t) is considered to be caused by various factors overlapping as described in connection with the conventional example. The drift behaves like the curve shown in FIG. As a result of collecting start-up drift data for a large number of inertial sensors such as piezoelectric vibrating gyroscopes, it was found that the increase in the start-up drift curve tends to decrease at a substantially constant damping rate.

【0031】いま、信号処理装置1の電源を投入した
後、サンプリング時間t1,t2(=t1+ΔT),t
3(=t2+ΔT)[≦T2]において予測演算部6でサ
ンプリングされた起動ドリフトをδ1=δ(t1),δ2
=δ(t2),δ3=δ(t3)とする。時刻t1及びt2
間の起動ドリフト曲線の傾き(δ2−δ1)/ΔTに対す
る時刻t2及びt3間の起動ドリフト曲線の傾き(δ3
δ2)/ΔTの減衰率κは、次の(1)式で表わされる。
Now, after turning on the power of the signal processing device 1, the sampling times t 1 , t 2 (= t 1 + ΔT), t
3 (= t 2 + ΔT) [≦ T2], the starting drift sampled by the prediction calculation unit 6 is represented by δ 1 = δ (t 1 ), δ 2
= Δ (t 2 ) and δ 3 = δ (t 3 ). Times t 1 and t 2
Slope of the start drift curve between (δ 21) / slope of the start drift curve between time t 2 and t 3 for [Delta] T ([delta] 3 -
The attenuation rate κ of δ 2 ) / ΔT is expressed by the following equation (1).

【0032】[0032]

【数1】 (Equation 1)

【0033】起動ドリフトδ(t)が、時刻t3以降
も、サンプリング時間ΔT毎に一定の減衰率κで増加が
抑制されてゆくと仮定すると、時間ΔT毎の時刻tm
3+(m−3)ΔT[m=4〜n]とtm+1における起
動ドリフトδm=δ(tm),δm +1=δ(tm+1)の偏差
δm+1−δmは順次、次の(2A)〜(2N)式で表わされる。 δ4−δ3=κ(δ3−δ2) …(2A) δ5−δ4=κ(δ4−δ3)=κ2(δ3−δ2) …(2B) δ6−δ5=κ(δ5−δ4)=κ3(δ3−δ2) …(2C) … … … δn−δn-1=κ(δn-1−δn-2)=κn-3(δ3−δ2) …(2N) これら(2A)〜(2N)式を各辺毎に加えると、次の(3)式が
得られる。
The start drift [delta] (t) is also the time t 3 or later, increases at a constant attenuation factor κ every sampling time [Delta] T is assumed to Yuku is suppressed, the time for each time [Delta] T t m =
t 3 + (m-3) ΔT [m = 4~n] and t m + 1 start drift [delta] m = [delta] in (t m), δ m +1 = δ (t m + 1) deviation of the [delta] m + the 1 - [delta m sequentially, is expressed by the following (2A) ~ (2N) equation. δ 4 −δ 3 = κ (δ 3 −δ 2 )… (2A) δ 5 −δ 4 = κ (δ 4 −δ 3 ) = κ 23 −δ 2 )… (2B) δ 6 −δ 5 = κ (δ 5 −δ 4 ) = κ 33 −δ 2 ) (2C)…… δ n −δ n-1 = κ (δ n−1 −δ n−2 ) = κ n -33 −δ 2 ) (2N) By adding these equations (2A) to (2N) for each side, the following equation (3) is obtained.

【0034】[0034]

【数2】 (Equation 2)

【0035】従って、上記(3)式のκに上記(1)式を代入
することにより、時刻tn=t3+(n−3)ΔT[ただ
し、nは4以上の整数]における起動ドリフトδnを、
次の(4)式のようなべき級数にて表現できる。
Therefore, by substituting the above equation (1) for κ in the above equation (3), the starting drift at time t n = t 3 + (n−3) ΔT [where n is an integer of 4 or more] δ n
It can be represented by a power series such as the following equation (4).

【0036】[0036]

【数3】 (Equation 3)

【0037】従って、信号処理装置1の電源投入から時
間T2の間、停止判定部3によって圧電振動ジャイロ2
が静止状態にあるか否かを判定し、圧電振動ジャイロ2
が静止状態にあってA/D変換部5から起動ドリフトδ
(t)のみが出力されていると判断された場合には、こ
の時間T2の間に予測演算部6で起動ドリフトの値δ
(t1),δ(t2),δ(t3)を実測すれば、電源投
入から時刻t3よりも後の時刻tn=t3+(n−3)Δ
Tにおける起動ドリフトの値δ(tn)を(4)式に基づい
て予測することができる。図5[なお、図5において
は、起動ドリフトは、便宜上誇張して描いてある]にお
ける2点鎖線は、(4)式により予測演算された起動ドリ
フトδ(t)の予測曲線を示している。このようにして
実測値δ(t1),δ(t2),δ(t3)に基づいて求
めた時刻tn(n≧4)における起動ドリフトの予測値
をd(t)と記せば、上記(4)式より起動ドリフトの予
測値d(t)(ただし、t>t3)は次の(5)式で表わさ
れる。
Therefore, during the time T2 from the time when the power of the signal processing device 1 is turned on, the stop judging section 3 makes the piezoelectric vibration gyro 2
It is determined whether or not the piezoelectric vibrating gyroscope 2 is stationary.
Is in a stationary state and the starting drift δ from the A / D converter 5
If it is determined that only (t) is output, the prediction calculation unit 6 calculates the startup drift value δ during this time T2.
If (t 1 ), δ (t 2 ), δ (t 3 ) are actually measured, the time t n = t 3 + (n−3) Δ after the time t 3 after the power is turned on.
The value δ (t n ) of the startup drift at T can be predicted based on the equation (4). The two-dot chain line in FIG. 5 [the starting drift is exaggerated for convenience in FIG. 5] indicates a prediction curve of the starting drift δ (t) calculated by the equation (4). . The predicted value of the start-up drift at time t n (n ≧ 4) obtained based on the actually measured values δ (t 1 ), δ (t 2 ), and δ (t 3 ) is denoted by d (t). From the above equation (4), the predicted value d (t) of the starting drift (where t> t 3 ) is expressed by the following equation (5).

【0038】[0038]

【数4】 (Equation 4)

【0039】一方、圧電振動ジャイロ2は、静止状態に
あると判定された場合には、電源投入からT2時間が経
過する以前の時刻t1〜t3には起動ドリフトδ(t)の
みのセンサ信号出力を出力しているが、電源投入からT
2時間が経過した以降の時間tn(n≧4)において
は、角速度信号ω(t)に起動ドリフトδ(t)が重畳
したセンサ出力信号S(t)=ω(t)+δ(t)が出
力されている。電源投入後T2時間静止状態にあって、
T2時間経過後に角速度を印加された圧電振動ジャイロ
2から出力されるセンサ出力信号S(t)=ω(t)+
δ(t)の例を図5に実線で示す。
On the other hand, when it is determined that the piezoelectric vibrating gyroscope 2 is in a stationary state, the sensor having only the starting drift δ (t) is used at times t 1 to t 3 before the time T 2 elapses from the power-on. The signal output is being output.
At time t n (n ≧ 4) after two hours have elapsed, sensor output signal S (t) = ω (t) + δ (t) in which start drift δ (t) is superimposed on angular velocity signal ω (t). Is output. In the stationary state for T2 hours after the power is turned on,
A sensor output signal S (t) = ω (t) + output from the piezoelectric vibrating gyroscope 2 to which the angular velocity has been applied after a lapse of time T2.
An example of δ (t) is shown by a solid line in FIG.

【0040】従って、信号処理装置1の合成器12によ
り、センサ出力信号S(t)=ω(t)+δ(t)から
起動ドリフトの予測値d(t)を減算すると、合成器1
2から出力される補正信号A(t)は、 A(t)=S(t)−d(t) =ω(t)+〔δ(t)−d(t)〕 となる。ここで、起動ドリフトの予測値d(t)に十分
精度があれば、 δ(t)−d(t)≒0 とすることができるので、合成器12から出力される補
正信号A(t)は、 A(t)≒ω(t) となり、補正信号A(t)は角速度信号ω(t)を表わ
すことになる。このようにして求められた補正信号A
(t)もしくは角速度信号ω(t)を図5に破線で示
す。
Therefore, when the predicted value d (t) of the starting drift is subtracted from the sensor output signal S (t) = ω (t) + δ (t) by the combiner 12 of the signal processing device 1, the combiner 1
The correction signal A (t) output from 2 is as follows: A (t) = S (t) −d (t) = ω (t) + [δ (t) −d (t)]. Here, if the predicted value d (t) of the starting drift has sufficient accuracy, it is possible to satisfy δ (t) −d (t) で き る 0, so that the correction signal A (t) output from the combiner 12 is obtained. A (t) ≒ ω (t), and the correction signal A (t) represents the angular velocity signal ω (t). The correction signal A thus obtained
(T) or the angular velocity signal ω (t) is shown by a broken line in FIG.

【0041】図6に示すものは、予測演算部6におい
て、起動ドリフトの予測値d(t)を算出するためのア
ルゴリズムを示すフロー図である。このフロー図に従え
ば、信号処理装置1の電源が投入されて予測演算部6が
電源投入後経過時間計測用タイマー7からタイマー信号
qを受信し、停止判定部3から圧電信号ジャイロ2が静
止しているとの信号を受信すると(S1)、カウンタを
N=1にリセットする(S2)。カウンタがリセットさ
れると、サンプリング時間計測用タイマー8がスタート
し(S3)、一定のサンプリング時間ΔTが経過するま
で待機する(S4)。
FIG. 6 is a flow chart showing an algorithm for calculating the predicted value d (t) of the start-up drift in the prediction calculation section 6. According to this flowchart, the power of the signal processing device 1 is turned on, the prediction operation unit 6 receives the timer signal q from the elapsed time measuring timer 7 after the power is turned on, and the piezoelectric signal gyro 2 is stopped from the stop determination unit 3. When receiving a signal indicating that the operation is performed (S1), the counter is reset to N = 1 (S2). When the counter is reset, the sampling time measuring timer 8 starts (S3), and waits until a certain sampling time ΔT has elapsed (S4).

【0042】サンプリング時間ΔTが経過してサンプリ
ング時間計測用タイマー8がタイムアップすると、カウ
ンタの値Nが3以下であるか判定する(S5)。カウン
タの値Nが3以下であれば、電源投入後経過時間計測用
タイマー7からタイマー信号qを受信しているかどうか
確認し(S6)、タイマー信号qを受信していれば圧電
振動ジャイロから出力されている起動ドリフトδ
(tN)をサンプリングする(S7)。尚、タイマー信
号qを受信していなければ、電源投入後のT2時間を経
過したので、予測演算部6における処理を中止する(S
10)。
When the sampling time measuring timer 8 times out after the elapse of the sampling time ΔT, it is determined whether the value N of the counter is 3 or less (S5). If the value N of the counter is 3 or less, it is confirmed whether or not the timer signal q is received from the timer 7 for measuring the elapsed time after the power is turned on (S6). If the timer signal q is received, the output from the piezoelectric vibration gyro is performed. Starting Drift δ
(T N ) is sampled (S7). If the timer signal q has not been received, the processing in the prediction calculation unit 6 is stopped because the time T2 has elapsed since the power was turned on (S2).
10).

【0043】起動ドリフトδ(tN)のサンプリングが
終わると、カウンタの値を1増加させ(S8)、サンプ
リング時間計測用タイマー8をリセットして再スタート
させ(S9)、ステップS4以降の処理を再び実行す
る。
When the sampling of the startup drift δ (t N ) is completed, the value of the counter is increased by 1 (S8), the timer 8 for sampling time measurement is reset and restarted (S9), and the processing after step S4 is performed. Try again.

【0044】上記のような処理を繰り返すことにより、
予測演算部6は起動ドリフトδ(t1),δ(t2),δ
(t3)を取得してメモリ9に格納する。
By repeating the above processing,
The prediction calculation unit 6 calculates the starting drifts δ (t 1 ), δ (t 2 ), δ
(T 3 ) is acquired and stored in the memory 9.

【0045】こうして起動ドリフトδ(t1),δ
(t2),δ(t3)の値が取得されると、カウンタの値
はN=4になるので、予測演算部6は、ステップS5で
分岐して起動ドリフト予測値算出処理へ移行する(S1
1)。すなわち、予測演算部6は、既にメモリ9に格納
している起動ドリフトδ(t1),δ(t2),δ
(t3)の値を用いて前記(5)式から起動ドリフトの予測
値d(tN)を算出して合成器12へ送出する(S1
2)。起動ドリフトの予測値d(t)を出力し終える
と、カウンタの値を1増加させ(S13)、サンプリン
グ時間計測用タイマー8をリセットして再スタートさせ
(S14)、ステップS4以降の処理を繰り返す。
Thus, the starting drifts δ (t 1 ), δ
When the values of (t 2 ) and δ (t 3 ) are obtained, the value of the counter becomes N = 4, so the prediction calculation unit 6 branches in step S5 and shifts to a startup drift prediction value calculation process. (S1
1). That is, the prediction calculation unit 6 calculates the starting drifts δ (t 1 ), δ (t 2 ), δ already stored in the memory 9.
Using the value of (t 3 ), the predicted value d (t N ) of the starting drift is calculated from the above equation (5) and sent to the combiner 12 (S1).
2). When the predicted value d (t) of the start-up drift has been output, the value of the counter is increased by 1 (S13), the timer 8 for sampling time measurement is reset and restarted (S14), and the processing after step S4 is repeated. .

【0046】予測演算部6は、上記のような処理を繰り
返すことにより、起動ドリフトの予測値d(t4),d
(t5),d(t6),…を所定時間ΔT毎に合成器12
へ出力する。
The prediction calculation unit 6 repeats the above-described processing to obtain the start drift predicted values d (t 4 ) and d (t 4 ).
(T 5 ), d (t 6 ),... Every predetermined time ΔT
Output to

【0047】図7は合成器12における補正値算出のた
めのアルゴリズムを示すフロー図である。合成器12
は、A/D変換部5から出力されたセンサ出力信号S
(t)をサンプリングする(S21)と共に予測演算部
6から出力された起動ドリフトの予測値d(t)を受信
すると(S22)、これらの値に基づいて補正信号A
(t)=S(t)−d(t)を演算し(S23)、演算
した補正信号A(t)を角速度信号ω(t)として積分
処理部10へ出力する。
FIG. 7 is a flowchart showing an algorithm for calculating a correction value in the synthesizer 12. Synthesizer 12
Is the sensor output signal S output from the A / D converter 5
When (t) is sampled (S21) and the start-up drift predicted value d (t) output from the prediction calculation unit 6 is received (S22), the correction signal A is calculated based on these values.
(T) = S (t) -d (t) is calculated (S23), and the calculated correction signal A (t) is output to the integration processing unit 10 as the angular velocity signal ω (t).

【0048】本発明の信号処理装置1にあっては、この
ような方法によってセンサ出力信号から起動ドリフトを
除去すれば、起動ドリフトが安定する以前においても、
起動ドリフトを予測してセンサ出力信号から起動ドリフ
トを除去することができるので、圧電振動ジャイロ2に
角速度を印加するまでの待ち時間T2を例えば10秒程
度に非常に短くすることができる。
In the signal processing device 1 of the present invention, if the starting drift is removed from the sensor output signal by such a method, even before the starting drift is stabilized,
Since the starting drift can be predicted and the starting drift can be removed from the sensor output signal, the waiting time T2 until the angular velocity is applied to the piezoelectric vibrating gyroscope 2 can be very short, for example, about 10 seconds.

【0049】(第2の実施形態)つぎに、本発明の別な
実施形態による信号処理装置1を説明する。この実施形
態による信号処理装置1も、図4に示したような構成を
有している。しかし、予測演算部6における予測演算の
方法が第1の実施形態とは異なっている。この実施形態
は、以下に説明するように、起動ドリフトの実測値δ
(t1),δ(t2),δ(t3)に基づいて起動ドリフ
トを参照データで近似することにより、起動ドリフトの
予測値を求めるものである。
(Second Embodiment) Next, a signal processing device 1 according to another embodiment of the present invention will be described. The signal processing device 1 according to this embodiment also has a configuration as shown in FIG. However, the prediction calculation method in the prediction calculation unit 6 is different from that of the first embodiment. This embodiment, as described below, measures the actual value δ of the startup drift.
The estimated value of the starting drift is obtained by approximating the starting drift with reference data based on (t 1 ), δ (t 2 ), and δ (t 3 ).

【0050】静止状態にあると判断された圧電振動ジャ
イロ等の慣性センサから出力される起動ドリフトは、電
源投入後より図2に示したように変動している。この起
動ドリフトを表わす曲線は慣性センサ毎に異なっている
が、同じような変化傾向を示している。そこで、静止状
態にある圧電振動ジャイロについて、そこから出力され
る起動ドリフトを実測し、その実測値に統計的処理を施
して起動ドリフトをいくつかのパターンとして表わし
た。このパターンが上記参照データであって、メモリ9
内に格納されている。例えば、図9に破線で示すような
1〜P8の8パターン(パターン数が多いほど予測精度
は向上する)の関数が参照データとしてメモリ9に格納
されている。以下、図8に示すフロー図と図9の説明図
に従って当該実施形態を説明する。なお、図9でも参照
データは誇張して表わしている。
The startup drift output from an inertial sensor such as a piezoelectric vibrating gyroscope determined to be in a stationary state fluctuates as shown in FIG. 2 after the power is turned on. The curve representing the start-up drift differs for each inertial sensor, but shows a similar change tendency. Thus, for a piezoelectric vibrating gyroscope in a stationary state, the starting drift outputted from the piezoelectric vibrating gyroscope was actually measured, and the measured values were subjected to statistical processing to represent the starting drift as several patterns. This pattern is the reference data, and is stored in the memory 9
Is stored within. For example, functions of eight patterns P 1 to P 8 (the prediction accuracy improves as the number of patterns increases) as shown by broken lines in FIG. 9 are stored in the memory 9 as reference data. Hereinafter, this embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 8 and the explanatory diagram of FIG. In FIG. 9, the reference data is exaggerated.

【0051】t=0に電源投入されると、電源投入後経
過時間計測用タイマー7がT2時間の間タイマー信号q
を出力し、停止判定部3は圧電振動ジャイロ2が静止状
態にあるか否かを判定する。圧電振動ジャイロ2が静止
状態にあると判断された場合には、予測演算部6は、時
刻t1,t2,t3にA/D変換部5から出力されるセン
サ出力信号、すなわち起動ドリフトの実測値δ
(t1),δ(t2),δ(t3)をサンプリングする
(S31)。なお、このサンプリング時間は一定の時間
間隔のものである必要はなく、時間T2が経過する前で
あれば任意の時刻でよい。また、サンプリング数もここ
で説明するように3点に限らない。
When the power is turned on at t = 0, the timer 7 for measuring the elapsed time after the power is turned on is set to the timer signal q for the time T2.
Is output, and the stop determination unit 3 determines whether or not the piezoelectric vibrating gyroscope 2 is in a stationary state. When it is determined that the piezoelectric vibrating gyroscope 2 is in a stationary state, the prediction calculation unit 6 outputs a sensor output signal output from the A / D conversion unit 5 at times t 1 , t 2 , and t 3 , that is, a startup drift. Measured value δ of
(T 1 ), δ (t 2 ), δ (t 3 ) are sampled (S 31). The sampling time does not need to be at a fixed time interval, and may be any time as long as the time T2 has not elapsed. Also, the number of samplings is not limited to three as described herein.

【0052】つぎに、メモリ9から同じ時刻t1,t2
3における参照データP1〜P8の各値を抽出する(S
32)。各時刻t1,t2,t3における参照データP
j(j=1〜8)が関数Pj(t1),Pj(t2),P
j(t3)で表わされるとすると、それぞれの参照データ
jについて各時刻における起動ドリフトの実測値δ
(t1),δ(t2),δ(t3)との差分ΔP
j(t1),ΔPj(t2),ΔPj(t3)を求める(S3
3)。 ΔPj(t1)=|Pj(t1)−δ(t1)| ΔPj(t2)=|Pj(t2)−δ(t2)| ΔPj(t3)=|Pj(t3)−δ(t3)| …(6)
Next, the same time t 1 , t 2 ,
extracting the values of the reference data P 1 to P 8 in the t 3 (S
32). Reference data P at each time t 1 , t 2 , t 3
j (j = 1 to 8) are functions P j (t 1 ), P j (t 2 ), P
j (t 3 ), the actual measurement value δ of the starting drift at each time for each reference data P j
(T 1 ), δ (t 2 ), difference ΔP from δ (t 3 )
j (t 1 ), ΔP j (t 2 ), and ΔP j (t 3 ) are obtained (S3
3). ΔP j (t 1 ) = | P j (t 1 ) −δ (t 1 ) | ΔP j (t 2 ) = | P j (t 2 ) −δ (t 2 ) | ΔP j (t 3 ) = | P j (t 3 ) −δ (t 3 ) | (6)

【0053】参照パターンP1〜P8のそれぞれについ
て、これらの差分の平均値 ΔPj MEAN=[ΔPj(t1)+ΔPj(t2)+ΔPj(t
3)]/3 を演算し(S34)、これらの偏差の平均値Δ
1 MEAN,ΔP2 MEAN,…,ΔP8 M E ANを大小比較してそ
の最小値を検索し抽出する(S35)。
For each of the reference patterns P 1 to P 8 , the average value of these differences ΔP j MEAN = [ΔP j (t 1 ) + ΔP j (t 2 ) + ΔP j (t
3 )] / 3 is calculated (S34), and the average value Δ of these deviations is calculated.
P 1 MEAN, ΔP 2 MEAN, ..., to find the minimum value by comparing the magnitude of [Delta] P 8 M E AN extracted (S35).

【0054】例えば、図9の場合でいうと、ΔP2 MEAN
の値が最も小さいので、参照データP2で表わされる関
数が最も良く起動ドリフトを近似していると判断し、当
該参照データP2に基づいて時間t3より後の任意の時間
における起動ドリフトの値を予測する(S36)。すな
わち、起動ドリフトの予測値d(t)=P2(t)とす
る。
For example, in the case of FIG. 9, ΔP 2 MEAN
Is the smallest, it is determined that the function represented by the reference data P 2 best approximates the starting drift, and the starting drift of the starting drift at an arbitrary time after the time t 3 is determined based on the reference data P 2 . The value is predicted (S36). That is, the predicted value of the starting drift is set to d (t) = P 2 (t).

【0055】こうして圧電振動ジャイロ2の起動ドリフ
トδ(t)を近似する参照データが決定されると、予測
演算部6は当該参照データ、例えばP2(t)に基づい
て起動ドリフトの予測値d(t)=P2(t)を合成器
12へ出力する。この結果、合成器12ではA/D変換
部5より出力されたセンサ出力信号S(t)をサンプリ
ングし(S37)、そのセンサ出力信号S(t)から予
測演算部6で演算された起動ドリフトの予測値d(t)
を減算し(S38)、図8に実線で示すような補正信号
A(t)=S(t)−d(t)を積分処理部10へ送出
する(S39)。この補正信号A(t)は起動ドリフト
を除去されているので、ほぼ角速度信号ω(t)のみを
表わしている。
When the reference data approximating the starting drift δ (t) of the piezoelectric vibrating gyroscope 2 is determined in this way, the prediction operation unit 6 predicts the starting drift d based on the reference data, for example, P 2 (t). (T) = P 2 (t) is output to the synthesizer 12. As a result, the synthesizer 12 samples the sensor output signal S (t) output from the A / D conversion unit 5 (S37), and starts up drift calculated by the prediction calculation unit 6 from the sensor output signal S (t). Predicted value d (t)
Is subtracted (S38), and a correction signal A (t) = S (t) -d (t) as shown by a solid line in FIG. 8 is sent to the integration processing unit 10 (S39). Since the start-up drift has been removed from the correction signal A (t), the correction signal A (t) substantially represents only the angular velocity signal ω (t).

【0056】(第3の実施形態)多数の圧電振動ジャイ
ロ等の慣性センサについて参照データを作成した結果、
上記参照データは対数関数によってほぼ近似できること
が分かった。そこで、この実施形態では、圧電振動ジャ
イロ2の起動ドリフトを、次のような対数関数(自然対
数または常用対数) δ(t)=C1・log(C2・t+C3) で近似する方法を用いた。ここで、C1,C2,C3は定
数であって、任意の時刻t1,t2,t3(≦T2)にお
ける起動ドリフトの実測値δ(t1),δ(t2),δ
(t3)から決定する方法である。すなわち、3つの連
立方程式 δ(t1)=C1・log(C2・t1+C3) δ(t2)=C1・log(C2・t2+C3) δ(t3)=C1・log(C2・t3+C3) を解くことによってC1,C2,C3が決定される。こう
して、圧電振動ドリフトの出力信号からC1,C2,C3
が決定されると、予測演算部6は、 d(t)=C1・log(C2・t+C3) …(7) によって起動ドリフトの値を予測し、その予測値d
(t)をセンサ出力信号S(t)から減算して補正信号
A(t)、すなわち角速度信号ω(t)を出力する。
(Third Embodiment) As a result of creating reference data for many inertial sensors such as piezoelectric vibrating gyroscopes,
It has been found that the reference data can be approximately approximated by a logarithmic function. Therefore, in this embodiment, a method of approximating the starting drift of the piezoelectric vibrating gyroscope 2 by the following logarithmic function (natural logarithm or common logarithm) δ (t) = C 1 · log (C 2 · t + C 3 ) Using. Here, C 1 , C 2 , and C 3 are constants, and actual measured values δ (t 1 ), δ (t 2 ) of the starting drift at arbitrary times t 1 , t 2 , and t 3 (≦ T2). δ
(T 3 ). That is, three simultaneous equations δ (t 1 ) = C 1 · log (C 2 · t 1 + C 3 ) δ (t 2 ) = C 1 · log (C 2 · t 2 + C 3 ) δ (t 3 ) = C 1, C 2, C 3 are determined by solving a C 1 · log (C 2 · t 3 + C 3). Thus, C 1 , C 2 , C 3 are obtained from the output signal of the piezoelectric vibration drift.
Is determined, the prediction calculation unit 6 predicts the value of the starting drift by d (t) = C 1 · log (C 2 · t + C 3 ) (7), and calculates the predicted value d.
(T) is subtracted from the sensor output signal S (t) to output a correction signal A (t), that is, an angular velocity signal ω (t).

【0057】(第4の実施形態)図10は本発明のさら
に別な実施形態による圧電振動ジャイロ2の信号処理装
置21の構成を示すブロック図であって、環境変化に伴
うオフセット変動、特に温度ドリフトを補正する機能を
備えた信号処理装置21を示している。
(Fourth Embodiment) FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a signal processing device 21 of a piezoelectric vibrating gyroscope 2 according to still another embodiment of the present invention. 2 shows a signal processing device 21 having a function of correcting drift.

【0058】この実施形態にあっては、圧電振動ジャイ
ロ2から出力されたセンサ出力信号S(t)は、アナロ
グ回路部4を経てA/D変換部5でデジタル信号に変換
された後、信号分岐部11において3方向に分岐され
る。そのうち一方へ分岐されたセンサ出力信号S(t)
は合成器12へ導かれ、他方へ分岐されたセンサ出力信
号S(t)は停止判定部23へ導かれ、さらに他方へ分
岐されたセンサ出力信号S(t)はローパスフィルタ
(LPF)22を通過した後、予測演算部6へ導かれ
る。
In this embodiment, the sensor output signal S (t) output from the piezoelectric vibrating gyroscope 2 is converted into a digital signal by the A / D converter 5 via the analog circuit 4, and then converted to a digital signal. The light is branched in three directions at a branching portion 11. Sensor output signal S (t) branched to one of them
Is led to the synthesizer 12, the sensor output signal S (t) branched to the other is guided to the stop determination unit 23, and the sensor output signal S (t) branched to the other is passed through the low-pass filter (LPF) 22. After passing, it is guided to the prediction calculation unit 6.

【0059】停止判定部23は、A/D変換部5から出
力されたセンサ出力信号S(t)と予測演算部6から出
力される温度ドリフトの予測値d(t)に基づいて、次
のようにして圧電振動ジャイロ2が停止しているか否か
を判断するものである。温度ドリフトδ(t)[温度ド
リフトについても、起動ドリフトと同じ記号を用いる]
は、一般に、検出すべき角速度信号ω(t)に比較して
十分低い周波数成分であると考えることができるから、
ローパスフィルタ22を通過させてセンサ出力信号S
(t)から低周波数成分を分離することによって温度ド
リフトδ(t)だけを分離できる。従って、センサ出力
信号S(t)のうち温度ドリフトδ(t)のみがローパ
スフィルタ22を通過して予測演算部6に入り、予測演
算部6からは後述のように温度ドリフトの予測値d
(t)が出力される。
Based on the sensor output signal S (t) output from the A / D converter 5 and the predicted value d (t) of the temperature drift output from the prediction calculator 6, the stop determination unit 23 calculates Thus, it is determined whether or not the piezoelectric vibrating gyroscope 2 is stopped. Temperature drift δ (t) [The same symbol is used for the temperature drift as the startup drift]
Is generally considered to be a frequency component sufficiently lower than the angular velocity signal ω (t) to be detected.
After passing through the low-pass filter 22, the sensor output signal S
By separating low frequency components from (t), only the temperature drift δ (t) can be separated. Accordingly, only the temperature drift δ (t) of the sensor output signal S (t) passes through the low-pass filter 22 and enters the prediction calculation unit 6, and the prediction calculation unit 6 outputs a predicted value d of the temperature drift as described later.
(T) is output.

【0060】A/D変換部5からのセンサ出力信号S
(t)と予測演算部6からの温度ドリフトδ(t)の予
測値が停止判定部23へ送信されると、停止判定部23
は予測演算部6から出力されている温度ドリフトの予測
値d(t)を基準としてセンサ出力信号S(t)の大き
さを評価する。つまり、停止判定部23は、センサ出力
信号S(t)から予測演算部6の出力である温度ドリフ
トの予測値d(t)を減算してほぼ角速度信号ω(t)
≒S(t)−d(t)を求め、図11に示すように、こ
の角速度信号ω(t)の大きさが一定範囲内にあるこ
と、すなわち、−Vth<ω(t)<Vthであることを検
出すると、圧電振動ジャイロ2が停止していると判断し
て停止判定時間計測用タイマー24をスタートさせる。
そして、当該タイマー24によって所定時間T3を計測
し、所定時間T3の間、温度ドリフトδ(t)が所定範
囲[−Vth<ω(t)<Vth]内に止まっていることが
検出されると、圧電振動ジャイロ2が静止状態にあると
確認し、温度ドリフトδ(t)の測定を促す停止判定信
号uを予測演算部6へ出力する。
The sensor output signal S from the A / D converter 5
When (t) and the predicted value of the temperature drift δ (t) from the prediction calculation unit 6 are transmitted to the stop determination unit 23, the stop determination unit 23
Evaluates the magnitude of the sensor output signal S (t) on the basis of the predicted value d (t) of the temperature drift output from the prediction calculation unit 6. In other words, the stop determination unit 23 subtracts the predicted value d (t) of the temperature drift, which is the output of the prediction calculation unit 6, from the sensor output signal S (t) to obtain an approximately angular velocity signal ω (t).
≒ S (t) -d (t) is obtained, and as shown in FIG. 11, the magnitude of the angular velocity signal ω (t) is within a certain range, that is, −Vth <ω (t) <Vth. When it is detected that there is, the piezoelectric vibrating gyroscope 2 is determined to be stopped, and the stop determination time measuring timer 24 is started.
Then, the predetermined time T3 is measured by the timer 24, and when it is detected that the temperature drift δ (t) remains within the predetermined range [−Vth <ω (t) <Vth] during the predetermined time T3. Then, it confirms that the piezoelectric vibrating gyroscope 2 is in a stationary state, and outputs a stop determination signal u urging the measurement of the temperature drift δ (t) to the prediction calculation unit 6.

【0061】なお、停止判定部23は、合成器12から
出力される角速度信号ω(t)を直接モニターすること
によって圧電振動ジャイロ2が停止しているか否かを判
定するように構成しても差し支えない(図示せず)。
The stop determination unit 23 may be configured to determine whether the piezoelectric vibrating gyroscope 2 is stopped by directly monitoring the angular velocity signal ω (t) output from the synthesizer 12. No problem (not shown).

【0062】予測演算部6は、停止判定部23から停止
判定信号uを受信すると、サンプリング時間計測用タイ
マー8によって計測される一定の時間間隔ΔTをもっ
て、ローパスフィルタ22を通して抽出された温度ドリ
フトδ(t)をサンプリングする。図11に示すよう
に、このサンプリング時間をt1,t2=t1+ΔT,t3
=t2+ΔTとすると、予測演算部6は、3つの温度ド
リフトの値δ1=δ(t1),δ2=δ(t2),δ3=δ
(t3)をサンプリングし、この温度ドリフトのサンプ
リングデータδ1,δ2,δ3に基づいて時刻tにおける
温度ドリフトの予測値d(t)を演算する。
Upon receiving the stop determination signal u from the stop determination unit 23, the prediction calculation unit 6 extracts the temperature drift δ () extracted through the low-pass filter 22 at a fixed time interval ΔT measured by the sampling time measurement timer 8. t) is sampled. As shown in FIG. 11, this sampling time is defined as t 1 , t 2 = t 1 + ΔT, t 3
= T 2 + ΔT, the prediction calculation unit 6 calculates three temperature drift values δ 1 = δ (t 1 ), δ 2 = δ (t 2 ), and δ 3 = δ.
(T 3 ) is sampled, and a temperature drift prediction value d (t) at time t is calculated based on the temperature drift sampling data δ 1 , δ 2 , δ 3 .

【0063】この実施形態においても、予測演算部6
は、停止判定時間T3の経過後、3つの温度ドリフトの
値δ1,δ2,δ3をサンプリングしている間は、そのま
まサンプリングデータδ1,δ2,δ3を合成器12へ出
力し、予測演算のためのデータδ1,δ2,δ3をサンプ
リングし終えると、予測演算した温度ドリフトの予測値
d(t)を合成器12へ出力する。
Also in this embodiment, the prediction operation unit 6
Outputs the sampling data δ 1 , δ 2 , δ 3 to the synthesizer 12 as they are while sampling the three temperature drift values δ 1 , δ 2 , δ 3 after the elapse of the stop determination time T 3. When the sampling of the data δ 1 , δ 2 , δ 3 for the prediction calculation is completed, the predicted temperature drift predicted value d (t) is output to the synthesizer 12.

【0064】図12は、予測演算部6において、上記の
ようにして温度ドリフトの予測値d(t)を演算するた
めのアルゴリズムを示す図である。すなわち、停止判定
部23は、予測演算部6から出力される温度ドリフトδ
(t)とA/D変換部5からのセンサ出力信号S(t)
とから圧電振動ジャイロ2が静止状態あるか否かを監視
しており(S41)、圧電振動ジャイロ2が静止状態に
あると判定すると(時刻t0)、停止判定時間計測用タ
イマー24をスタートさせ、停止判定時間T3の間圧電
振動ジャイロ2が静止状態にあるか否かを判断する(S
41,S42)。停止判定時間T3の間、圧電信号ジャ
イロ2が継続して静止状態にあることが確認されると、
カウンタをj=1にリセットし(S43)、ローパスフ
ィルタ22から出力されている温度ドリフトδ(t)の
値をサンプリングする(S44)。ついで、温度ドリフ
トのサンプリング値δ(t)をメモリ9に格納する(S
45)。ついで、サンプリング時間計測用タイマー8を
スタートさせ、サンプリング時間ΔTが経過するのを待
つ(S46)。サンプリング時間ΔTが経過してサンプ
リング時間計測用タイマー8がタイムアップすると、カ
ウンタのカウント値jを1増加させ(S47)、カウン
タのカウント値jが3以下であるか否かを判定する(S
48)。カウンタのカウント値jが3以下であれば、ス
テップS44へ戻って処理を繰り返す。これによって温
度ドリフトのサンプリングデータδ1,δ2,δ3がサン
プリングされる。
FIG. 12 is a diagram showing an algorithm for calculating the predicted value d (t) of the temperature drift in the prediction calculation section 6 as described above. That is, the stop determination unit 23 determines the temperature drift δ output from the prediction calculation unit 6.
(T) and the sensor output signal S (t) from the A / D converter 5
From this, it is monitored whether or not the piezoelectric vibrating gyroscope 2 is in a stationary state (S41). When it is determined that the piezoelectric vibrating gyroscope 2 is in a stationary state (time t 0 ), the stop determination time measuring timer 24 is started. It is determined whether the piezoelectric vibrating gyroscope 2 is in a stationary state during the stop determination time T3 (S
41, S42). When it is confirmed that the piezoelectric signal gyro 2 is in a stationary state continuously during the stop determination time T3,
The counter is reset to j = 1 (S43), and the value of the temperature drift δ (t) output from the low-pass filter 22 is sampled (S44). Next, the sampling value δ (t) of the temperature drift is stored in the memory 9 (S
45). Next, the timer 8 for measuring the sampling time is started and waits until the sampling time ΔT has elapsed (S46). When the sampling time ΔT elapses and the sampling time measuring timer 8 times out, the count value j of the counter is increased by 1 (S47), and it is determined whether or not the count value j of the counter is 3 or less (S47).
48). If the count value j of the counter is 3 or less, the process returns to step S44 to repeat the processing. Thereby, the sampling data δ 1 , δ 2 , δ 3 of the temperature drift are sampled.

【0065】起動ドリフトのサンプリングデータδ1
δ2,δ3がメモリ9に格納し終えると、カウンタのカウ
ント値はj=4となるので(S49)、これ以後は、所
定時間ΔT毎に(S47)起動ドリフトの予測値δ
(t)が予測演算される(S49)。
The starting drift sampling data δ 1 ,
When δ 2 and δ 3 are stored in the memory 9, the count value of the counter becomes j = 4 (S 49), and thereafter, at every predetermined time ΔT (S 47), the predicted value δ of the starting drift
(T) is predicted (S49).

【0066】予測演算部6において、温度ドリフトの予
測値d(t)を求める方法は、起動ドリフトの場合と同
様であって、詳細は繰り返しになるので省略するが、温
度ドリフトの変動が比較的緩やかな場合には、前記(5)
式のべき級数によって近似する方法、図9のように予め
実測値に基づいて求められた参照データで近似する方
法、前記(7)式のような対数関数で近似する方法などを
用いることができる。
The method of obtaining the predicted value d (t) of the temperature drift in the prediction operation unit 6 is the same as that of the case of the start-up drift. In the case of gradual, the above (5)
A method of approximation by a power series of an equation, a method of approximation by reference data previously obtained based on actually measured values as shown in FIG. 9, a method of approximation by a logarithmic function as in the above equation (7), and the like can be used. .

【0067】A/D変換部5から出力されて信号分岐部
11で分岐された他方のセンサ出力信号S(t)は、合
成器12において、予測演算部6から出力される温度ド
リフトのサンプリングデータδ1,δ2,δ3もしくは温
度ドリフトの予測値d(t)を減算される。こうしてセ
ンサ出力信号S(t)から温度ドリフトの予測値d
(t)を減算された補正信号A(t)=S(t)−d
(t)≒ω(t)は、積分処理部10へ入力され、積分
処理部10において角度信号に変換される。
The other sensor output signal S (t) output from the A / D converter 5 and split by the signal splitter 11 is used in the synthesizer 12 to obtain sampling data of the temperature drift output from the prediction calculator 6. The predicted value d (t) of δ 1 , δ 2 , δ 3 or the temperature drift is subtracted. Thus, the predicted value d of the temperature drift is obtained from the sensor output signal S (t).
Correction signal A (t) from which (t) is subtracted = S (t) -d
(T) ≒ ω (t) is input to the integration processing unit 10 and is converted into an angle signal by the integration processing unit 10.

【0068】従って、この実施形態においては、温度ド
リフトのような環境変化に伴うオフセット変動を低減し
て角速度や角度等の検出精度を向上させることができ
る。
Therefore, in this embodiment, it is possible to reduce offset fluctuations due to environmental changes such as temperature drift and to improve the accuracy of detecting angular velocity and angle.

【0069】なお、上記のいずれの実施形態において
も、積分処理部10を省略し、角速度信号を直接出力す
るようにしてあっても差し支えない。
In any of the above embodiments, the integration processing section 10 may be omitted, and the angular velocity signal may be directly output.

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

【図1】電源投入後に、圧電振動ジャイロから出力され
るセンサ出力信号の例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a sensor output signal output from a piezoelectric vibrating gyroscope after power is turned on.

【図2】電源投入後に、圧電振動ジャイロから出力され
る起動ドリフトを示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a startup drift output from a piezoelectric vibrating gyroscope after power is turned on.

【図3】圧電振動ジャイロのセンサ出力信号に含まれる
温度ドリフトを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a temperature drift included in a sensor output signal of a piezoelectric vibrating gyroscope.

【図4】本発明の一実施形態における圧電振動ジャイロ
の信号処理装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a signal processing device for a piezoelectric vibrating gyroscope according to an embodiment of the present invention.

【図5】同上の信号処理装置において、起動ドリフトの
予測値を求めて角速度信号のみを積分処理部へ出力する
ための原理を説明する説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a principle for obtaining a predicted value of a startup drift and outputting only an angular velocity signal to an integration processing unit in the above signal processing device.

【図6】同上の予測演算部における起動ドリフト予測処
理のためのアルゴリズムを示すフロー図である。
FIG. 6 is a flowchart showing an algorithm for a startup drift prediction process in the prediction calculation unit of the above.

【図7】同上の合成器における補正値算出処理のための
アルゴリズムを示すフロー図である。
FIG. 7 is a flowchart showing an algorithm for a correction value calculation process in the combiner of the above.

【図8】本発明の別な実施形態による信号処理回路にお
ける補正値算出処理のためのアルゴリズムを示すフロー
図である。
FIG. 8 is a flowchart illustrating an algorithm for a correction value calculation process in a signal processing circuit according to another embodiment of the present invention.

【図9】同上の説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of the above.

【図10】本発明のさらに別な実施形態による圧電振動
ジャイロの信号処理装置の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a signal processing device of a piezoelectric vibrating gyroscope according to still another embodiment of the present invention.

【図11】同上の信号処理装置において、温度ドリフト
の予測値を求めて角速度信号のみを積分処理部へ出力す
るための原理を説明する説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a principle for obtaining a predicted value of a temperature drift and outputting only an angular velocity signal to an integration processing unit in the signal processing device of the above.

【図12】同上の予測演算部における温度ドリフト予測
処理のためのアルゴリズムを示すフロー図である。
FIG. 12 is a flowchart showing an algorithm for a temperature drift prediction process in the prediction calculation unit according to the third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 圧電振動ジャイロ 3 停止判定部 6 予測演算部 10 積分処理部 22 ローパスフィルタ 23 停止判定部 S(t) センサ出力信号 ω(t) 角速度信号 δ(t) 起動ドリフト又は温度ドリフト d(t) 起動ドリフト又は温度ドリフトの予測値 2 Piezoelectric vibrating gyroscope 3 Stop judging unit 6 Prediction calculating unit 10 Integral processing unit 22 Low-pass filter 23 Stop judging unit S (t) Sensor output signal ω (t) Angular velocity signal δ (t) Starting drift or temperature drift d (t) Starting Estimated drift or temperature drift

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 不要な信号成分を含んだセンサ出力信号
から不要信号成分を低減して信号処理を行なう慣性セン
サの信号処理装置であって、 慣性センサの電源投入後、静止状態に保たれている間に
慣性センサから出力されるセンサ出力信号を測定し、得
られた測定データに基づいてそれ以降の不要信号成分の
値を予測する予測演算手段と、 慣性センサから出力されたセンサ出力信号から前記予測
演算手段で予測された不要信号成分の予測値を減算する
信号合成手段と、を備えた慣性センサの信号処理装置。
1. An inertial sensor signal processing device for performing signal processing by reducing unnecessary signal components from a sensor output signal containing unnecessary signal components, wherein the signal processing device is kept stationary after power supply of the inertial sensor is turned on. A sensor output signal output from the inertial sensor while measuring the sensor output signal output from the inertial sensor, and predicting a value of an unnecessary signal component thereafter based on the obtained measurement data. A signal synthesizing unit for subtracting a predicted value of the unnecessary signal component predicted by the prediction calculation unit.
【請求項2】 環境変化に伴うオフセット変動を含んだ
センサ出力信号からオフセット変動を低減して信号処理
を行なう慣性センサの信号処理装置であって、 慣性センサから出力されたセンサ出力信号から低周波数
成分を抽出し、当該センサ出力信号とその低周波数成分
を比較することによって慣性センサが静止状態にあるか
否かを判定する手段と、 慣性センサが静止状態にあると判定された場合には、当
該センサ出力信号の低周波数成分に基づいてそれ以降の
オフセット変動の値を予測する予測演算手段と、 慣性センサから出力されたセンサ出力信号から前記予測
演算手段で予測された不要信号成分の予測値を減算する
信号合成手段と、を備えた慣性センサの信号処理装置。
2. An inertial sensor signal processing apparatus for performing signal processing by reducing offset fluctuations from a sensor output signal including offset fluctuations due to an environmental change, wherein the signal processing apparatus outputs a low frequency signal from a sensor output signal output from the inertial sensor. Means for extracting a component and comparing the sensor output signal with its low frequency component to determine whether or not the inertial sensor is in a stationary state.If it is determined that the inertial sensor is in a stationary state, Prediction calculation means for predicting a value of a subsequent offset fluctuation based on a low frequency component of the sensor output signal; and a predicted value of an unnecessary signal component predicted by the prediction calculation means from a sensor output signal output from an inertial sensor. Signal processing means for an inertial sensor, comprising:
【請求項3】 前記予測演算手段は、センサ出力信号の
低周波数成分もしくは静止状態にあると判断された慣性
センサから出力されるセンサ出力信号を測定し、得られ
た測定データをべき級数で近似することにより、それ以
降の不要信号成分又はオフセット変動の値を予測するこ
とを特徴とする、請求項1又は2に記載の慣性センサの
信号処理装置。
3. The predicting operation unit measures a low-frequency component of the sensor output signal or a sensor output signal output from an inertial sensor determined to be in a stationary state, and approximates the obtained measurement data by a power series. 3. The signal processing device for an inertial sensor according to claim 1, wherein a value of an unnecessary signal component or an offset fluctuation thereafter is predicted.
【請求項4】 慣性センサの不要信号成分もしくはオフ
セット変動に関するデータを保持するデータ保持手段を
有し、 前記予測演算手段は、センサ出力信号の低周波数成分も
しくは静止状態にあると判断された慣性センサから出力
されるセンサ出力信号を測定し、得られた測定データを
前記データと比較することにより、それ以降の不要信号
成分又はオフセット変動の値を予測することを特徴とす
る、請求項1又は2に記載の慣性センサの信号処理装
置。
4. An inertial sensor which has data holding means for holding data relating to unnecessary signal components or offset fluctuations of an inertial sensor, wherein said predictive calculating means determines that the sensor output signal has a low frequency component or is in a stationary state. 3. A sensor output signal output from the sensor is measured, and obtained measurement data is compared with the data to predict a value of an unnecessary signal component or an offset fluctuation thereafter. 3. A signal processing device for an inertial sensor according to claim 1.
【請求項5】 前記予測演算手段は、センサ出力信号の
低周波数成分もしくは静止状態にあると判断された慣性
センサから出力されるセンサ出力信号を測定し、得られ
た測定データを対数関数で近似することにより、それ以
降の不要信号成分又はオフセット変動の値を予測するこ
とを特徴とする、請求項1又は2に記載の慣性センサの
信号処理装置。
5. The predicting operation means measures a low-frequency component of the sensor output signal or a sensor output signal output from an inertial sensor determined to be in a stationary state, and approximates the obtained measurement data by a logarithmic function. 3. The signal processing device for an inertial sensor according to claim 1, wherein a value of an unnecessary signal component or an offset fluctuation thereafter is predicted.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002099015A (en) * 2000-09-26 2002-04-05 Nikon Corp Blur correcting optical apparatus
JP2004239907A (en) * 2003-02-06 2004-08-26 Robert Bosch Gmbh Micromechanical yaw rate sensor
JP2010164571A (en) * 2002-08-28 2010-07-29 Sony Corp Electronic apparatus, signal compensation device, and signal compensation method
CN102538771A (en) * 2011-10-28 2012-07-04 中国航天科工集团第三研究院第八三五七研究所 Quick support vector regression (Q-SVR) prediction method for gyro drift of guidance system
USRE43657E1 (en) 2002-08-28 2012-09-11 Sony Corporation Electronic device, signal compensation device and signal compensation method

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002099015A (en) * 2000-09-26 2002-04-05 Nikon Corp Blur correcting optical apparatus
JP4706094B2 (en) * 2000-09-26 2011-06-22 株式会社ニコン Image stabilization optical equipment
JP2010164571A (en) * 2002-08-28 2010-07-29 Sony Corp Electronic apparatus, signal compensation device, and signal compensation method
JP4730464B2 (en) * 2002-08-28 2011-07-20 ソニー株式会社 Electronic device apparatus, signal compensation apparatus, and signal compensation method
USRE43657E1 (en) 2002-08-28 2012-09-11 Sony Corporation Electronic device, signal compensation device and signal compensation method
JP2004239907A (en) * 2003-02-06 2004-08-26 Robert Bosch Gmbh Micromechanical yaw rate sensor
CN102538771A (en) * 2011-10-28 2012-07-04 中国航天科工集团第三研究院第八三五七研究所 Quick support vector regression (Q-SVR) prediction method for gyro drift of guidance system

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