KR101068838B1 - Apparatus and method for processing output signal error in accelerometer - Google Patents
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Abstract
신호 처리 과정에서 발생하는 회로 잡음을 감소시켜 가속도계를 사용하는 항법 시스템이 실시간으로 정밀 측위 및 항법을 수행할 수 있도록 하는 가속도계 계측 신호 처리 장치 및 그 방법을 제시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 가속도계의 계측 신호 처리 장치는, 가속도계의 계측 신호를 전위 신호로 변환하는 변환부와, 전위 신호로 변환된 가속도계의 계측 신호의 출력 전위를 적분하는 제1 적분부와, 전위 신호로 변환된 가속도계의 계측 신호의 기준 전위를 적분하는 제2 적분부와, 출력 전위의 적분값으로부터 노이즈 신호를 감한 전압과 제1 기준 전압을 비교한 결과에 따라 제1 전기적 신호를 출력하고, 기준 전위의 적분값과 제2 기준 전압을 비교한 결과에 따라 제2 전기적 신호를 출력하는 신호 출력부 및 입력되는 제2 전기적 신호에 대응하는 노이즈 성분을 신호 출력부로 출력하고, 적어도 하나의 제1 전기적 신호에 기반하여 전위 신호로 변환된 가속도계의 계측 신호에서 잡음이 제거된 가속도 값을 결정하는 신호 처리부를 포함한다.The present invention provides an accelerometer measurement signal processing device and method for reducing the circuit noise generated during signal processing so that a navigation system using an accelerometer can perform precise positioning and navigation in real time. An accelerometer measurement signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a converter for converting a measurement signal of an accelerometer into a potential signal, a first integrator for integrating the output potential of the measurement signal of the accelerometer converted into a potential signal; And a second integrating unit for integrating the reference potential of the measurement signal of the accelerometer converted into the potential signal, and outputting the first electrical signal according to a result of comparing the voltage obtained by subtracting the noise signal from the integral of the output potential and the first reference voltage. The signal output unit outputs the second electrical signal and the noise component corresponding to the input second electrical signal according to the result of comparing the integral value of the reference potential with the second reference voltage. And a signal processor configured to determine an acceleration value from which noise is removed from the measurement signal of the accelerometer converted into a potential signal based on the first electrical signal.
Description
본 발명은 가속도계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가속도계의 계측 신호 처리 장치 및 그 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to an accelerometer, and more particularly, to an apparatus and a method for measuring signal processing of an accelerometer.
가속도계(accelerometer)는 자이로스코프와 더불어 항법 시스템(navigation system)을 구성하는 기본 센서로서, 항체(vehicle)의 가속도를 측정하여 이를 전압 또는 전류의 형태로 출력하는 기기이다. 항법 시스템에서 가속도계의 아날로그 출력은 AFC(analog-to-frequency conversion) 또는 ADC(analog-to-digital conversion) 과정을 거처 디지털 신호로 변환되고, 신호처리부를 거쳐 항법 컴퓨터에 전달되며, 항법 컴퓨터는 가속도계와 자이로스코프의 센서 데이터를 기준으로 항법을 수행하여 항체의 위치, 속도, 및 자세 정보를 제공한다.An accelerometer is a basic sensor that forms a navigation system together with a gyroscope. The accelerometer measures an acceleration of an antibody and outputs it in the form of voltage or current. In navigation systems, the analogue output of the accelerometer is converted to a digital signal via an analog-to-frequency conversion (AFC) or analog-to-digital conversion (ADC) process, passed through a signal processor to the navigation computer, and the navigation computer is accelerometer Navigation is performed based on the sensor data of the gyroscope and the position, velocity, and posture information of the antibody is provided.
ug급의 정밀 가속도계는 항체의 민감한 움직임도 모두 감지하여 출력으로 제공하며 그 출력 레벨은 mA 또는 mV 수준의 작은 신호가 된다. 이러한 가속도계 출력 신호가 디지털 신호로 변환되는 과정에서 가속도계의 계측 신호선에는 고정잡음, 차동모드 잡음, 동상모드 잡음 및 순간적인 피크잡음 등 다양한 형태의 노이즈가 발생하여 더해질 수 있다. 가속도계 출력 신호에 포함된 잡음은 가속도계 신호와 함께 디지털 변환되어 신호처리부에 입력되며 가속도계 센서의 값을 측정하는데 큰 오차 요소로서 작용한다.The ug class precision accelerometer detects any sensitive movement of the antibody and provides it as an output, the output level being a small signal at the mA or mV level. In the process of converting the accelerometer output signal into a digital signal, various types of noise may be added to the measurement signal line of the accelerometer such as fixed noise, differential mode noise, in-phase mode noise, and instantaneous peak noise. Noise included in the accelerometer output signal is digitally converted together with the accelerometer signal and input to the signal processor, and serves as a large error factor in measuring the value of the accelerometer sensor.
일반적으로 신호처리부에서는 가속도계로부터의 입력 신호를 사용하기 전 디지털 필터를 사용하여 입력 신호에 대한 필터링을 수행한다. 그러나 디지털 필터는 입력 신호에 대하여 원하는 주파수의 신호만 검출할 수 있을 뿐, 가속도계 신호를 디지털 변환하면서 포함되는 노이즈는 완전히 제거할 수 없는 한계를 가진다. 이러한 노이즈는 결국 항법 컴퓨터가 항체의 위치, 속도 및 자세 정보를 생성하는데 있어 오차 요소로 작용하게 된다. In general, the signal processor performs a filtering on the input signal using a digital filter before using the input signal from the accelerometer. However, the digital filter only detects a signal having a desired frequency with respect to the input signal, and has a limitation in that noise included in digital conversion of the accelerometer signal cannot be completely removed. This noise eventually becomes an error factor for the navigation computer to generate the position, velocity and attitude information of the antibody.
따라서 본 발명의 목적은 신호 처리 과정에서 발생하는 회로 잡음을 감소시켜 가속도계를 사용하는 항법 시스템이 실시간으로 정밀 측위 및 항법을 수행할 수 있도록 하는 가속도계 계측 신호 처리 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an accelerometer measurement signal processing apparatus and method for reducing the circuit noise generated in the signal processing process so that the navigation system using the accelerometer can perform precise positioning and navigation in real time.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 가속도계 계측 신호 처리 장치는, 가속도계의 계측 신호를 전위 신호로 변환하는 변환부와, 상기 전위 신호로 변환된 상기 가속도계의 상기 계측 신호의 출력 전위를 적분하는 제1 적분부와, 상기 전위 신호로 변환된 상기 가속도계의 상기 계측 신호의 기준 전위를 적분하는 제2 적분부와, 상기 출력 전위의 적분값으로부터 노이즈 신호를 감한 전압과 제1 기준 전압을 비교한 결과에 따라 제1 전기적 신호를 출력하고, 상기 기준 전위의 적분값과 제2 기준 전압을 비교한 결과에 따라 제2 전기적 신호를 출력하는 신호 출력부 및 입력되는 상기 제2 전기적 신호에 대응하는 상기 노이즈 성분을 상기 신호 출력부로 출력하고, 적어도 하나의 상기 제1 전기적 신호에 기반하여 상기 전위 신호로 변환된 상기 가속도계의 상기 계측 신호에서 잡음이 제거된 가속도 값을 결정하는 신호 처리부를 포함한다.Accelerometer measurement signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the above object of the present invention includes a conversion unit for converting the measurement signal of the accelerometer to a potential signal, and the measurement of the accelerometer converted into the potential signal A first integrator for integrating the output potential of the signal, a second integrator for integrating the reference potential of the measurement signal of the accelerometer converted into the potential signal, a voltage obtained by subtracting the noise signal from the integral of the output potential, and A signal output unit configured to output a first electrical signal according to a result of comparing the first reference voltage, and output a second electrical signal according to a result of comparing the integral value of the reference potential with the second reference voltage; 2 outputting the noise component corresponding to the electrical signal to the signal output unit, the potential signal based on at least one first electrical signal; In the measurement signal of the accelerometer converted to a signal processing unit for determining the acceleration value of the noise is removed.
상기 가속도계 계측 신호 처리 장치는, 상기 가속도계와, 상기 제1 적분부 및 상기 제2 적분부 사이에 연결되어 상기 계측 신호 자체의 노이즈를 감소시키는 노이즈 필터부 및 상기 노이즈 필터부와, 상기 제1 적분부 및 상기 제2 적분부 사이에 연결되어 노이즈가 감소된 상기 계측 신호를 증폭하는 계측값 증폭부를 더 포함할 수 있다.The accelerometer measurement signal processing apparatus includes a noise filter unit and the noise filter unit connected between the accelerometer, the first integration unit, and the second integration unit to reduce noise of the measurement signal itself, and the first integration unit. The apparatus may further include a measured value amplifier connected between the unit and the second integrator to amplify the measured signal with reduced noise.
상기 가속도계 계측 신호 처리 장치는, 상기 계측값 증폭부의 제1 출력단과 일단이 연결되고 상기 제1 적분부의 입력단에 타단이 연결된 제1 저항과, 상기 계측값 증폭부의 제2 출력단과 일단이 연결되고 상기 제2 적분부의 입력단에 타단이 연결된 제2 저항과, 상기 계측값 증폭부의 제2 출력단과 상기 제2 저항 사이에 연결된 접지와, 상기 제1 적분부와 병렬 연결된 제1 커패시터 및 상기 제2 적분부와 병렬 연결된 제2 커패시터를 더 포함할 수 있다.The accelerometer measurement signal processing apparatus may include a first resistor having one end connected to a first output end of the measured value amplifier and a second resistor connected to an input end of the first integrator, and one end connected to a second output end of the measured value amplifier. A second resistor having the other end connected to an input terminal of a second integrator, a ground connected between the second output terminal of the measured value amplifier and the second resistor, a first capacitor connected in parallel with the first integrator, and the second integrator It may further include a second capacitor connected in parallel with.
상기 신호 출력부는, 상기 출력 전위의 적분값으로부터 상기 노이즈 신호를 감한 결과 전압을 출력하는 연산부와, 상기 결과 전압이 상기 제1 기준 전압보다 크거나 같은 경우 상기 제1 전기적 신호를 출력하는 제1 비교부 및 상기 기준 전위의 적분값이 상기 제2 기준 전압보다 크거나 같은 경우 상기 제2 전기적 신호를 출력하는 제2 비교부를 포함할 수 있다.The signal output unit may include a calculation unit outputting a resultant voltage obtained by subtracting the noise signal from an integral value of the output potential, and a first comparison outputting the first electrical signal when the resultant voltage is greater than or equal to the first reference voltage. And a second comparator configured to output the second electrical signal when an integral value of the negative reference and the reference potential is greater than or equal to the second reference voltage.
상기 신호 출력부는 상기 출력 전위의 적분값으로부터 노이즈 신호를 감한 전압과 제1 기준 전압을 비교한 결과에 따라 적어도 하나의 펄스 신호를 출력하고, 상기 신호 처리부는 적어도 하나의 상기 펄스 신호의 개수에 기반하여 상기 가속도 값을 결정할 수 있다.The signal output unit outputs at least one pulse signal according to a result of comparing a voltage obtained by subtracting a noise signal from the integrated value of the output potential with a first reference voltage, and the signal processor is based on the number of the at least one pulse signal. The acceleration value can be determined.
상기 가속도계 계측 신호 처리 장치는, 상기 제1 적분부의 적분값 및 상기 제2 적분부의 적분값을 초기화하는 리셋부를 더 포함하되, 상기 신호 처리부는 상기 신호 출력부의 상기 전기적 신호가 입력되면 상기 리셋부가 상기 제1 적분부의 적분값 및 상기 제2 적분부의 적분값을 초기화하도록 신호를 보낼 수 있다.The accelerometer measurement signal processing apparatus further includes a reset unit for initializing the integral value of the first integral part and the integral value of the second integral part, wherein the signal processor is configured to reset the signal when the electrical signal of the signal output part is input. A signal may be signaled to initialize the integral value of the first integral part and the integral value of the second integral part.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 가속도계는, 이동체의 가속도를 측정하여 계측 신호를 출력하는 가속도계에 있어서, 상기 계측 신호 자체의 노이즈를 감소시키는 가속도계 노이즈 보정부와, 노이즈가 감소된 상기 계측 신호를 전위 신호로 변환하는 변환부 및 상기 전위 신호로 변환된 상기 계측 신호의 기준 전위의 적분값과 제2 기준 전압을 비교한 결과에 기반하여 전자회로 노이즈 신호를 결정하고, 상기 전위 신호로 변환된 상기 계측 신호의 출력 전위의 적분값으로부터 상기 전자회로 노이즈 신호를 감한 전압과 제1 기준 전압을 비교한 결과에 기반하여 상기 전위 신호로 변환된 상기 계측 신호에서 잡음이 제거된 가속도 값을 결정함으로써 상기 계측 신호를 실시간으로 보정하는 전자회로 노이즈 보정부를 포함한다.Accelerometer according to an embodiment of the present invention for achieving the above object of the present invention, an accelerometer for measuring the acceleration of the moving object and outputs a measurement signal, an accelerometer noise correction unit for reducing the noise of the measurement signal itself and And an electronic circuit noise signal is determined based on a result of comparing the second reference voltage with an integral value of the reference potential of the measurement signal converted into the potential signal and a conversion unit for converting the measurement signal with reduced noise into a potential signal. And noise in the measurement signal converted to the potential signal based on a result of comparing the voltage obtained by subtracting the electronic circuit noise signal from the integral value of the output potential of the measurement signal converted into the potential signal and a first reference voltage. Electronic circuit noise correction unit for correcting the measurement signal in real time by determining the removed acceleration value It should.
상기 전자회로 노이즈 보정부는, 상기 계측 신호의 상기 출력 전위를 적분하는 제1 적분부와, 상기 계측 신호의 상기 기준 전위를 적분하는 제2 적분부와, 상기 출력 전위의 적분값으로부터 노이즈 신호를 감한 전압과 제1 기준 전압을 비교한 결과에 따라 제1 전기적 신호를 출력하고, 상기 기준 전위의 적분값과 제2 기준 전압을 비교한 결과에 따라 제2 전기적 신호를 출력하는 신호 출력부 및 입력되는 상기 제2 전기적 신호에 대응하는 상기 전자회로 노이즈 신호를 상기 신호 출력부로 출력하고, 적어도 하나의 상기 제1 전기적 신호에 기반하여 가속도 값을 결정하는 신호 처리부를 포함할 수 있다.The electronic circuit noise correction unit subtracts a noise signal from a first integration unit for integrating the output potential of the measurement signal, a second integration unit for integrating the reference potential of the measurement signal, and an integral value of the output potential. A signal output unit configured to output a first electrical signal according to a result of comparing the voltage with the first reference voltage, and output a second electrical signal according to the result of comparing the integral value of the reference potential with the second reference voltage; The electronic device may include a signal processor configured to output the electronic circuit noise signal corresponding to the second electrical signal to the signal output unit and determine an acceleration value based on at least one first electrical signal.
상기 전자회로 노이즈 보정부는, 상기 가속도계 노이즈 보정부와, 상기 제1 적분부 및 상기 제2 적분부 사이에 연결되어 노이즈가 감소된 상기 계측 신호를 증폭하는 계측값 증폭부를 포함할 수 있다.The electronic circuit noise corrector may include a accelerometer noise corrector and a measured value amplifier connected between the first integrator and the second integrator to amplify the measured signal with reduced noise.
상기 가속도계는, 상기 계측값 증폭부의 제1 출력단과 일단이 연결되고 상기 제1 적분부의 입력단에 타단이 연결된 제1 저항과, 상기 계측값 증폭부의 제2 출력단과 일단이 연결되고 상기 제2 적분부의 입력단에 타단이 연결된 제2 저항과, 상기 계측값 증폭부의 제2 출력단과 상기 제2 저항 사이에 연결된 접지와, 상기 제1 적분부와 병렬 연결된 제1 커패시터 및 상기 제2 적분부와 병렬 연결된 제2 커패시터를 더 포함할 수 있다.The accelerometer may include a first resistor having one end connected to a first output end of the measured value amplifier and a second resistor connected to an input end of the first integrator, and one end connected to a second output end of the measured value amplifier. A second resistor connected to the other end of the input terminal, a ground connected between the second output terminal of the measured value amplifier and the second resistor, a first capacitor connected in parallel with the first integrator, and a second connected in parallel with the second integrator It may further include two capacitors.
상기 가속도계는, 상기 제1 적분부의 적분값 및 상기 제2 적분부의 적분값을 초기화하는 리셋부를 더 포함하되, 상기 신호 출력부는 상기 출력 전위의 적분값으로부터 상기 노이즈 신호를 감한 전압과 상기 제1 기준 전압을 비교한 결과에 따라 펄스 신호 형태의 상기 제1 전기적 신호를 출력하고, 상기 신호 처리부는 적어도 하나의 상기 펄스 신호의 개수에 기반하여 상기 가속도 값을 결정하며, 상기 신호 출력부의 상기 펄스 신호가 입력되면 상기 리셋부가 상기 제1 적분부의 적분값 및 상기 제2 적분부의 적분값을 초기화하도록 신호를 보낼 수 있다.The accelerometer may further include a reset unit configured to initialize the integral value of the first integral part and the integral value of the second integral part, wherein the signal output part may include a voltage obtained by subtracting the noise signal from the integral value of the output potential and the first reference. According to a result of comparing the voltage outputs the first electrical signal in the form of a pulse signal, the signal processor determines the acceleration value based on the number of the at least one pulse signal, the pulse signal of the signal output unit When input, the reset unit may signal to initialize the integral value of the first integral part and the integral value of the second integral part.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 가속도계 계측 신호 처리 방법은, 가속도계의 계측 신호를 전위 신호로 변환하는 단계와, 상기 전위 신호로 변환된 상기 가속도계의 상기 계측 신호의 출력 전위와 기준 전위를 각각 적분하는 단계와, 상기 기준 전위의 적분값과 제2 기준 전압을 비교한 결과에 기반하여 노이즈 신호를 결정하는 단계 및 상기 계측 신호의 출력 전위의 적분값으로부터 상기 노이즈 신호를 감한 전압과 제1 기준 전압을 비교한 결과에 기반하여 상기 전위 신호로 변환된 상기 가속도계의 상기 계측 신호에서 잡음이 제거된 가속도 값을 결정하는 단계를 포함한다.Accelerometer measurement signal processing method according to an embodiment of the present invention for achieving the above object of the present invention, converting the measurement signal of the accelerometer to a potential signal, and the measurement signal of the accelerometer converted into the potential signal Integrating the output potential of the reference potential and the reference potential, and determining a noise signal based on a result of comparing the integral value of the reference potential with a second reference voltage and the noise from the integral value of the output potential of the measurement signal. And determining an acceleration value from which the noise is removed from the measurement signal of the accelerometer converted into the potential signal based on a result of comparing the voltage obtained by subtracting the signal from the first reference voltage.
상기 가속도계 계측 신호 처리 방법은, 상기 계측 신호 자체의 노이즈를 제거하는 단계 및 노이즈가 제거된 상기 계측 신호를 증폭하는 단계를 더 포함할 수 있다.The accelerometer measurement signal processing method may further include removing noise of the measurement signal itself and amplifying the measurement signal from which the noise is removed.
상기 가속도 값을 결정하는 단계는, 상기 출력 전위의 적분값으로부터 상기 노이즈 신호를 감한 전압과 상기 제1 기준 전압을 비교한 결과에 따라 적어도 하나의 펄스 신호를 출력하는 단계 및 적어도 하나의 상기 펄스 신호의 개수에 기반하여 상기 가속도 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.The determining of the acceleration value may include outputting at least one pulse signal according to a result of comparing the voltage obtained by subtracting the noise signal from the integrated value of the output potential and the first reference voltage and the at least one pulse signal. The method may include determining the acceleration value based on the number of.
상기 가속도계 계측 신호 처리 방법은 상기 출력 전위의 적분값 및 상기 기준 전위의 적분값을 초기화하는 단계를 더 포함할 수 있다.The accelerometer measurement signal processing method may further include initializing an integrated value of the output potential and an integrated value of the reference potential.
상기와 같은 가속도계 계측 신호 처리 장치 및 그 방법에 따르면, 신호 처리 과정에서 발생하는 다양한 회로 잡음을 적분기를 통하여 실시간으로 측정하여 가속도계 출력 신호를 보정함으로써 가속도계를 사용하는 항법 시스템으로 하여금 실시간으로 정밀 측위 및 항법을 수행하게 할 수 있다.According to the accelerometer measurement signal processing apparatus and the method as described above, the navigation system using the accelerometer by calibrating the accelerometer output signal by measuring a variety of circuit noise generated in the signal processing in real time through an integrator to precise positioning and It can be used to perform navigation.
또한, 가속도계 전자회로부에 존재하는 고정 잡음, 클럭 노이즈, 스위칭 노이즈 등의 시스템 노이즈를 제거함으로써 정밀 가속도계의 센서 신호를 보다 정확하게 측정할 수 있다.In addition, the sensor signal of the precision accelerometer can be measured more accurately by removing system noise such as fixed noise, clock noise, and switching noise present in the accelerometer electronic circuit unit.
그리고 가속도계를 사용하는 모든 항법 시스템은 가속도계 신호처리를 수행하므로 다양한 분야의 항법 시스템에서 가속도계의 신호를 보정하여 정확한 신호를 산출하는데 이용될 수 있다.And all the navigation system using the accelerometer performs the accelerometer signal processing can be used to calculate the correct signal by calibrating the signal of the accelerometer in navigation systems of various fields.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가속도계 계측 신호 처리 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가속도계 계측 신호 처리 방법을 설명하는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가속도계 계측 신호 처리 장치 및 그 방법을 적용한 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.1 is a block diagram showing the configuration of an accelerometer measurement signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method for processing an accelerometer measurement signal according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing a simulation result of applying the accelerometer measurement signal processing apparatus and the method according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재되지 아니한 적어도 하나의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
As the present invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The term “and / or” includes any combination of a plurality of related items or any item of a plurality of related items. When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that another component may exist in between. Should be. The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, the terms "comprise" or "having" and the like in advance indicate the presence or possibility of addition of at least one other feature or number, step, operation, component, part, or combination thereof not described in the specification. It should be understood that it does not exclude. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art.
가속도계의 출력은 센서 고유의 오차를 포함하고 있지만, 대부분 가속도계의 순수 오차값 측정 및 보상 계수들을 추출하여 오차 있는 출력 값을 보정 내지 보상할 수 있다. 그러나 가속도계의 출력을 전자회로부에 적용하면 센서 고유의 오차에 더하여 전자회로부 자체의 특성에 따른 오차가 추가된다. 가속도계의 출력 값과 전자회로부의 출력 값은 아래의 수학식 1 및 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.The accelerometer's output includes sensor-specific errors, but most of the accelerometer's pure error measurement and compensation coefficients can be extracted to compensate or compensate for the errored output. However, when the output of the accelerometer is applied to the electronic circuit part, an error according to the characteristics of the electronic circuit part itself is added in addition to the sensor-specific error. The output value of the accelerometer and the output value of the electronic circuit part may be represented by
여기서, Aout 은 가속도계의 출력, Atrue 는 오차 없는 가속도계의 출력, Aerror 는 가속도계의 오차, δ는 상수이다.Where A out is the accelerometer output, A true is the error free accelerometer output, A error is the accelerometer error, and δ is a constant.
여기서, Asystem 은 전자회로부의 출력, Aout 은 가속도계의 출력, Asystem noise 는 전자회로부의 오차, δ는 상수이다.Where A system is the output of the electronic circuit, A out is the output of the accelerometer, A system noise is the error of the electronic circuit, and δ is a constant.
수학식 1에서, 가속도계의 오차(Aerror)에 대해서는 오차 요소를 측정하고 그에 대응하여 적절한 보정 또는 보상을 함으로써 요구하는 정확도 또는 성능을 만족하는 가속도계의 출력값을 얻을 수 있다. 그러나 수학식 2에 나타난 바와 같이, 전자회로부가 가속도계의 계측 신호를 처리하는 과정에서 전기적 잡음(Asystem noise)이 추가된다.In
전자회로부의 전기적 잡음 또는 오차(Asystem noise)는 아래의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.Electrical noise or error in electronic circuit part (A system noise ) can be expressed as
여기서, Asystem noise 는 전자회로부의 오차, Afixed 는 전자회로부의 고정 잡음, Aclock, switching 은 전자회로부의 클럭 및 스위칭 잡음, Adrift 는 전자회로부의 랜덤 잡음, Athermal 는 전자회로부의 실시간 잡음, δ는 상수이다.Here, A system noise is the error of the electronic circuit, A fixed is the fixed noise of the electronic circuit, A clock, switching is the clock and switching noise of the electronic circuit, A drift is the random noise of the electronic circuit, and A thermal is the real-time noise of the electronic circuit. , δ is a constant.
수학식 3에서, 고정 잡음(Afixed)은 일정한 교정 과정을 통하여 보정 내지 보상이 가능하다. 그러나 클럭 및 스위칭 잡음(Aclock, switching), 능동소자를 사용함으로 인해 발생하는 랜덤 잡음(Adrift), 기타 전기적 장치의 작동 시 발생하는 실시간 잡음(Athermal) 등은 측정을 통해 제거하기 어려워 전자회로부 내에서 불확실성(uncertainty) 요소로서 회로의 안정성을 떨어뜨린다.In
본 발명은, 가속도계 출력을 처리하는 과정에서 더해지는 잡음을 제거하기 위하여, 신호처리과정에서 발생하는 회로 잡음을 적분기를 통하여 실시간으로 측정하고 아날로그 회로나 디지털 신호 처리기(digital signal processor; DSP)를 이용하여 가속도계 출력을 보정해 주는 장치 및 방법을 제안한다. 본 발명은 가속도계를 사용하는 항법 시스템에 적용되어, 가속도계의 출력에 더해지는 노이즈를 감소시켜 항법 성능을 향상시키고 실시간으로 정밀 측위 및 항법을 수행하는데 이용될 수 있다.The present invention, in order to remove the noise added in the process of accelerometer output, measuring the circuit noise generated in the signal processing in real time through an integrator and using an analog circuit or a digital signal processor (DSP) We propose an apparatus and method for calibrating accelerometer output. The present invention is applied to a navigation system using an accelerometer, which can be used to reduce the noise added to the output of the accelerometer to improve navigation performance and to perform precise positioning and navigation in real time.
본 발명의 일 실시예에 다른 가속도계 계측 신호 처리 장치는 가속도계 및 전자회로부의 오차를 최소화한 계측값을 제공하며, 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 가속도계 계측 신호 처리 장치는 가속도계와 일체로 구성되거나, 가속도계와 연결된 별개의 장치로 구현될 수도 있다.Accelerometer measurement signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention provides a measurement value that minimizes the error of the accelerometer and the electronic circuit, it can be implemented in various forms. For example, the accelerometer measurement signal processing device may be integrated with the accelerometer or may be implemented as a separate device connected to the accelerometer.
본 발명의 일 실시예에 따른 가속도계 계측 신호 처리 장치는 가속도계의 아날로그 출력을 AFC 또는 ADC 과정을 거쳐 디지털 신호로 변환할 수 있다. 이를 위하여, 가속도계 계측 신호 오차 보정 장치는 가속도계의 아날로그 출력을 AFC 또는 ADC 과정을 거쳐 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 가속도 계측 신호 오차 보정 장치에는 후술할 비교부(150) 대신 아날로그-디지털 변환기(ADC)가 구비될 수 있다.The accelerometer measurement signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention may convert the analog output of the accelerometer into a digital signal through an AFC or ADC process. To this end, the accelerometer measurement signal error correction apparatus may include an analog-to-digital converter (ADC) for converting the analog output of the accelerometer to a digital signal through an AFC or ADC process. For example, the acceleration measurement signal error correction apparatus according to an embodiment of the present invention may be provided with an analog-to-digital converter (ADC) instead of the comparison unit 150 to be described later.
또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 가속도계 계측 신호 처리 장치는 가속도계와 가속도계 계측 신호 오차 보정 장치 사이에 위치한 별도의 변환기로부터 가속도계 계측 신호에 대응하는 디지털 신호를 입력 받을 수도 있다.Alternatively, the accelerometer measurement signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention may receive a digital signal corresponding to the accelerometer measurement signal from a separate transducer located between the accelerometer and the accelerometer measurement signal error correction device.
이하에서는 설명의 용이를 위하여 가속도계 계측 신호 처리 장치가 가속도계 계측 신호에 대응하는 전류 또는 전압 신호를 입력 받는 것으로 가정하여 설명한다. 다만, 가속도계 계측 신호 처리 장치가 가속도계 계측 신호에 대응하는 전류 또는 전압 신호를 입력 받는 구성은 본 발명의 일 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 사상이 이러한 실시예에 한정되지 않음에 유의하여야 한다.In the following description, it is assumed that the accelerometer measurement signal processing apparatus receives a current or voltage signal corresponding to the accelerometer measurement signal. However, the configuration in which the accelerometer measurement signal processing apparatus receives a current or voltage signal corresponding to the accelerometer measurement signal is only for explaining an embodiment of the present invention, and the technical spirit of the present invention is not limited to the embodiment. Care must be taken.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가속도계 계측 신호 처리 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of an accelerometer measurement signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가속도계 계측 신호 처리 장치는, 항체의 가속도를 감지하는 가속도계(10)에 연결된 전자회로부(100)의 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 가속도계(10)는 실리콘/쿼츠 펜듈럼(pendulum) 기반의 가속도계, MEMS(micro electro mechanical systems) 가속도계 등일 수 있다.Referring to FIG. 1, the accelerometer measurement signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention may be implemented in the form of an
전자회로부(100)는 노이즈 필터부(110), 계측값 증폭부(120), 제1 적분부(130a), 제2 적분부(130b), 연산부(140), 제1 비교부(150a), 제2 비교부(150b), 신호 처리부(160), DAC(165), 리셋부(170) 등을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 전자회로부(100)의 구성요소 모두가 필수 구성요소인 것은 아니며, 도 1에 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 전자회로부(100)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 전자회로부(100)가 구현될 수도 있다.The
구체적으로, 노이즈 필터부(110)는 가속도계(10)의 계측 신호로부터 가속도계(10) 자체에서 발생한 노이즈를 제거한다. 노이즈 필터부(110)는 가속도계(10)의 저주파 출력은 바로 통과시키고 가속도계(10)의 고주파 노이즈 성분은 커패시터를 거치게 함으로써 고주파 노이즈 성분을 감소시킬 수 있다. 노이즈 필터부(110)는 노이즈 쉐이핑(noise shaping) 필터를 포함할 수 있다.Specifically, the
계측값 증폭부(120)는 노이즈 필터부(110)를 거친 가속도계의 계측 신호를 증폭한다. 계측값 증폭부(120)는 입력신호(예를 들어, 차동입력신호)를 일정 수준 이상의 전위(예를 들어, 원 포인트 전위)로 증폭 또는 전환시킬 수 있다.The measured
제1 적분부(130a)는 계측값 증폭부(120)가 증폭한 계측 신호의 출력 전위(신호선)를 적분하고, 제2 적분부(130b)는 계측값 증폭부(120)가 증폭한 계측 신호의 기준 전위(접지선)를 적분한다. 도 1에 도시되지는 않았지만, 제1 적분부(130a) 또는 제2 적분부(130b)는 연산증폭기(OP amp) 또는 포화(saturation)를 막기 위한 피드백 저항을 각각 포함할 수 있다. 여기서, 피드백 저항은 제1 적분부(130a) 또는 제2 적분부(130b)와 병렬 연결된다.The first integrating
제1 적분부(130a) 및 제2 적분부(130b)는 증폭된 계측 신호의 출력 전위와 기준 전위를 각각 적분하는 하나의 블록 또는 하나의 소자로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 적분부(130a)와 제2 적분부(130b)는 하나의 이중적분부(미도시)로 구현될 수 있다.The first integrating
연산부(140)는 제1 적분부(130a)가 적분한 출력 전위(신호선)와 DAC(165)의 출력 신호 사이의 전위차 또는 전압을 계산하여 출력한다. 후술할 바와 같이, 연산부(140)는 상기 출력 전위(신호선)의 적분값으로부터 DAC(165)의 출력 신호 전위를 감함으로써 기준 전위(접지선)에 포함된 노이즈 성분에 대해 상기 출력 전위(신호선)의 적분값을 보정 내지 보상할 수 있다.The calculating
제1 비교부(150a)는 연산부(140)의 출력을 기준 전압(Vref1)과 비교하여 기준 전압(Vref1)보다 크거나 같은 경우 전기적 신호를 출력한다. 즉, 적분된 가속도계 신호가 제1 비교부(150a)의 기준 전압(Vref1)을 넘게 되면 제1 비교부(150a)의 출력 신호가 발생한다. 제1 비교부(150a)가 출력하는 전기적 신호는 펄스 형태일 수 있다.A first comparison unit (150a) outputs an electrical signal when the comparison is greater than or equal to the output of the
제2 비교부(150b)는 제2 적분부(130b)의 출력을 기준 전압(Vref2)과 비교하여 기준 전압(Vref2)보다 크거나 같은 경우 전기적 신호를 출력한다. 즉, 적분된 기준 전위 값이 제2 비교부(150b)의 기준 전압(Vref2)을 넘게 되면 제2 비교부(150b)의 출력 신호가 발생한다. 제2 비교부(150b)가 출력하는 전기적 신호는 펄스 형태일 수 있다.A second comparison section (150b) outputs an electric signal when the integral of the second to the output of the unit (130b) compared to a reference voltage (V ref2) is greater than the reference voltage (V ref2), or. That is, when the integrated reference potential value exceeds the reference voltage V ref2 of the
신호 처리부(160)는 제1 비교부(150a)의 출력 신호(예를 들어, 펄스)의 개수를 이용하여 가속도계(10)의 계측 신호에 대응하는 가속도 값을 계산한다. 즉, 가속도계(10)의 출력 신호의 전압 또는 전류의 크기에 대응하여 출력 신호의 개수가 결정되므로 이러한 상관관계를 이용하여 가속도 값을 계산할 수 있다. 신호 처리부(160)는 제1 비교부(150a)의 출력 신호가 입력되면, 리셋부(170)로 하여금 제1 적분부(130a) 및 제2 적분부(130b)의 값을 초기화하도록 할 수 있다. 여기서 신호 처리부(160)는 디지털 신호 처리장치(digital signal processor; DSP)일 수 있다.The
또한, 신호 처리부(160)는 제2 비교부(150b)의 출력 신호(예를 들어, 펄스)에 기반하여 기준 전위에 포함된 노이즈(즉, 접지선에 포함된 노이즈)를 분석한 후, 출력 전위(신호선)로부터 제거되어야 하는 노이즈 성분을 출력한다.In addition, the
제2 비교부(150b), 신호 처리부(160), DAC(165), 연산부(140) 및 제1 비교부(150a)의 동작을 구체적으로 설명하면 아래와 같다.The operations of the
제2 비교부(150b)가 신호를 출력하고 그에 따라 신호 처리부(160)가 상기 노이즈 성분을 출력하는 경우에는 DAC(165)를 거쳐 최종적으로 연산부(140)에서 출력 전위(신호선)의 적분값으로부터 상기 노이즈 성분이 제거된다. 반대로, 제2 비교부(150b)가 신호를 출력하지 않아서 신호 처리부(160)가 상기 노이즈 성분을 출력하지 않는 경우에는 상기 출력 전위(신호선)의 적분값이 그대로 제1 비교부(150a)로 출력된다.When the
또한, 신호 처리부(160)는 상기 노이즈 성분에 소정 값을 가감하거나, 상기 노이즈 성분을 소정 비율로 증감하거나, 또는 상기 노이즈 성분을 미리 알려진 노이즈 패턴을 참고하여 변환하여 출력할 수도 있다.The
DAC(165)는 신호 처리부(160)의 디지털 출력 신호(즉, 출력 전위로부터 제거되어야 하는 노이즈 성분)를 아날로그 신호로 변환하여 연산부(140)로 출력한다.The
연산부(140), 제1 비교부(150a), 제2 비교부(150b) 및 신호 처리부(160)는 하나의 블록 또는 하나의 소자로 구현될 수 있다. 예를 들어, 연산부(140), 제1 비교부(150a), 제2 비교부(150b) 및 신호 처리부(160)는 하나의 DSP로 구현될 수 있다.The
리셋부(170)는 신호처리부(160)의 제어신호에 따라 제1 적분부(130a) 및 제2 적분부(130b)의 값을 초기화한다. 리셋부(170)에 의하여 제1 적분부(130a) 및 제2 적분부(130b)의 값이 초기화되면, 제1 적분부(130a) 및 제2 적분부(130b)는 다시 가속도 계측 신호의 출력 전위와 기준 전위를 다시 적분하기 시작하여, 이로 인하여 비교부(150)의 출력은 연속적인 펄스 형태로 나타날 수 있다.The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가속도계 계측 신호 처리 방법을 설명하는 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a method for processing an accelerometer measurement signal according to an embodiment of the present invention.
도 2에 나타난 바와 같이, 먼저 가속도계 신호 자체의 노이즈를 제거한다(S211). 다음으로 노이즈가 제거된 가속도계 신호를 증폭한다(S213). 그리고 증폭된 신호의 출력 전위와 기준 전위를 각각 계속 적분한다(S215).As shown in FIG. 2, first, noise of the accelerometer signal itself is removed (S211). Next, the accelerometer signal from which the noise is removed is amplified (S213). The output potential and the reference potential of the amplified signal are respectively integrated continuously (S215).
다음으로 기준 전위의 적분값이 기준 전압2보다 크거나 같은지 판단하여(S217) 기준 전위에 포함된 노이즈(즉, 접지선에 포함된 노이즈)를 분석한 후, 출력 전위의 적분값으로부터 기준 전위에 포함된 노이즈 성분을 감한다(S218).Next, after determining whether the integral value of the reference potential is greater than or equal to the reference voltage 2 (S217), the noise included in the reference potential (ie, the noise included in the ground line) is analyzed, and then included in the reference potential from the integrated value of the output potential. The noise component is reduced (S218).
그리고 감한 결과가 기준 전압1보다 크거나 같은지 판단하여(S219), 그 차이가 기준 전압보다 크면 신호를 출력한다(S221). 출력되는 적어도 하나의 신호의 특성(예를 들어, 펄스 신호의 개수)으로부터 가속도를 계산한다(S223). 그리고 신호 출력 후 적분을 초기화한다(S225). 상기 과정은 가속도계의 신호가 입력됨에 따라 반복적으로 수행될 수 있다.Then, it is determined whether the subtracted result is greater than or equal to the reference voltage 1 (S219). If the difference is greater than the reference voltage, a signal is output (S221). Acceleration is calculated from characteristics of at least one signal output (for example, the number of pulse signals) (S223). After the signal is output, the integral is initialized (S225). The process may be repeatedly performed as the signal of the accelerometer is input.
본 발명의 일 실시예에 따른 가속도계 계측 신호 처리 방법에 대하여는 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 가속도계 계측 신호 처리 장치에 대하여 도 1를 참조하여 설명한 바와 유사하게 이해될 수 있으므로 이하 설명을 생략한다.The accelerometer measurement signal processing method according to an embodiment of the present invention may be similarly described with reference to FIG. 1 with respect to the accelerometer measurement signal processing device according to an embodiment of the present invention and will not be described below.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가속도계 계측 신호 처리 장치 및 그 방법을 적용한 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing a simulation result of applying the accelerometer measurement signal processing apparatus and the method according to an embodiment of the present invention.
가속도계 출력 신호(Accelerometer Values)에 대하여 기준 접지 신호(Reference Ground)의 적분된 노이즈를 보상함으로써 보상된 신호(Compensated Values)가 출력됨을 확인할 수 있다.
Compensated signals are output by compensating the integrated noise of the reference ground signal with respect to the accelerometer output signals.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described with reference to the above embodiments, those skilled in the art will understand that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. Could be.
10: 가속도계 100: 전자회로부
110: 노이즈 필터부 120: 계측값 증폭부
130a: 제1 적분부 130b: 제2 적분부
140: 연산부 150a: 제1 비교부
150b: 제2 비교부 160: 신호 처리부
165: DAC 170: 리셋부10: accelerometer 100: electronic circuit portion
110: noise filter unit 120: measured value amplifier
130a:
140:
150b: second comparator 160: signal processor
165: DAC 170: reset unit
Claims (15)
상기 전위 신호로 변환된 상기 가속도계의 상기 계측 신호의 출력 전위를 적분하는 제1 적분부;
상기 전위 신호로 변환된 상기 가속도계의 상기 계측 신호의 기준 전위를 적분하는 제2 적분부;
상기 출력 전위의 적분값으로부터 노이즈 신호를 감한 전압과 제1 기준 전압을 비교한 결과에 따라 제1 전기적 신호를 출력하고, 상기 기준 전위의 적분값과 제2 기준 전압을 비교한 결과에 따라 제2 전기적 신호를 출력하는 신호 출력부; 및
입력되는 상기 제2 전기적 신호에 대응하는 상기 노이즈 성분을 상기 신호 출력부로 출력하고, 적어도 하나의 상기 제1 전기적 신호에 기반하여 상기 전위 신호로 변환된 상기 가속도계의 상기 계측 신호에서 잡음이 제거된 가속도 값을 결정하는 신호 처리부를 포함하는 가속도계 계측 신호 처리 장치.A conversion unit for converting the measurement signal of the accelerometer into a potential signal;
A first integrator for integrating the output potential of the measurement signal of the accelerometer converted into the potential signal;
A second integrating unit for integrating a reference potential of the measurement signal of the accelerometer converted into the potential signal;
Outputting a first electrical signal according to a result of comparing the voltage obtained by subtracting the noise signal from the integral value of the output potential with a first reference voltage, and comparing the integral value of the reference potential with a second reference voltage A signal output unit for outputting an electrical signal; And
An acceleration in which the noise component corresponding to the input second electrical signal is output to the signal output unit and noise is removed from the measurement signal of the accelerometer converted into the potential signal based on at least one first electrical signal Accelerometer measurement signal processing apparatus comprising a signal processor for determining a value.
상기 가속도계와, 상기 제1 적분부 및 상기 제2 적분부 사이에 연결되어 상기 계측 신호 자체의 노이즈를 감소시키는 노이즈 필터부; 및
상기 노이즈 필터부와, 상기 제1 적분부 및 상기 제2 적분부 사이에 연결되어 노이즈가 감소된 상기 계측 신호를 증폭하는 계측값 증폭부를 더 포함하는 가속도계 계측 신호 처리 장치.The method of claim 1,
A noise filter unit connected between the accelerometer, the first integrating unit, and the second integrating unit to reduce noise of the measurement signal itself; And
And a measurement value amplifier unit coupled between the noise filter unit, the first integration unit, and the second integration unit to amplify the measurement signal with reduced noise.
상기 계측값 증폭부의 제1 출력단과 일단이 연결되고 상기 제1 적분부의 입력단에 타단이 연결된 제1 저항;
상기 계측값 증폭부의 제2 출력단과 일단이 연결되고 상기 제2 적분부의 입력단에 타단이 연결된 제2 저항;
상기 계측값 증폭부의 제2 출력단과 상기 제2 저항 사이에 연결된 접지;
상기 제1 적분부와 병렬 연결된 제1 커패시터; 및
상기 제2 적분부와 병렬 연결된 제2 커패시터를 더 포함하는 가속도계 계측 신호 처리 장치.The method of claim 2,
A first resistor having one end connected to a first output end of the measured value amplifier and another end connected to an input end of the first integrator;
A second resistor having one end connected to a second output end of the measured value amplifier and another end connected to an input end of the second integrator;
A ground connected between the second output terminal of the measured value amplifier and the second resistor;
A first capacitor connected in parallel with the first integrator; And
And a second capacitor connected in parallel with the second integrator.
상기 신호 출력부는,
상기 출력 전위의 적분값으로부터 상기 노이즈 신호를 감한 결과 전압을 출력하는 연산부;
상기 결과 전압이 상기 제1 기준 전압보다 크거나 같은 경우 상기 제1 전기적 신호를 출력하는 제1 비교부; 및
상기 기준 전위의 적분값이 상기 제2 기준 전압보다 크거나 같은 경우 상기 제2 전기적 신호를 출력하는 제2 비교부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가속도계 계측 신호 처리 장치.The method of claim 1,
The signal output unit,
An operation unit outputting a voltage resulting from subtracting the noise signal from the integral value of the output potential;
A first comparator for outputting the first electrical signal when the resultant voltage is greater than or equal to the first reference voltage; And
And a second comparator for outputting the second electrical signal when the integral value of the reference potential is greater than or equal to the second reference voltage.
상기 신호 출력부는 상기 출력 전위의 적분값으로부터 노이즈 신호를 감한 전압과 제1 기준 전압을 비교한 결과에 따라 적어도 하나의 펄스 신호를 출력하고,
상기 신호 처리부는 적어도 하나의 상기 펄스 신호의 개수에 기반하여 상기 가속도 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 가속도계 계측 신호 처리 장치.The method of claim 1,
The signal output unit outputs at least one pulse signal according to a result of comparing the voltage obtained by subtracting the noise signal from the integrated value of the output potential with the first reference voltage,
And the signal processor determines the acceleration value based on the number of at least one pulse signal.
상기 제1 적분부의 적분값 및 상기 제2 적분부의 적분값을 초기화하는 리셋부를 더 포함하되,
상기 신호 처리부는 상기 신호 출력부의 상기 전기적 신호가 입력되면 상기 리셋부가 상기 제1 적분부의 적분값 및 상기 제2 적분부의 적분값을 초기화하도록 신호를 보내는 것을 특징으로 하는 가속도계 계측 신호 처리 장치.The method of claim 1,
Further comprising a reset unit for initializing the integral value of the first integral portion and the integral value of the second integral portion,
And the signal processor sends a signal to reset the integral value of the first integral part and the integral value of the second integral part when the electrical signal is input to the electrical signal.
상기 계측 신호 자체의 노이즈를 감소시키는 가속도계 노이즈 보정부;
노이즈가 감소된 상기 계측 신호를 전위 신호로 변환하는 변환부; 및
상기 전위 신호로 변환된 상기 계측 신호의 기준 전위의 적분값과 제2 기준 전압을 비교한 결과에 기반하여 전자회로 노이즈 신호를 결정하고, 상기 전위 신호로 변환된 상기 계측 신호의 출력 전위의 적분값으로부터 상기 전자회로 노이즈 신호를 감한 전압과 제1 기준 전압을 비교한 결과에 기반하여 상기 전위 신호로 변환된 상기 계측 신호에서 잡음이 제거된 가속도 값을 결정함으로써 상기 계측 신호를 실시간으로 보정하는 전자회로 노이즈 보정부를 포함하는 가속도계.In the accelerometer measuring the acceleration of the moving object and outputs a measurement signal,
An accelerometer noise correction unit for reducing noise of the measurement signal itself;
A converter for converting the measurement signal having reduced noise into a potential signal; And
An electronic circuit noise signal is determined based on a result of comparing the integral value of the reference potential of the measurement signal converted into the potential signal and the second reference voltage, and the integral value of the output potential of the measurement signal converted into the potential signal. An electronic circuit for correcting the measurement signal in real time by determining an acceleration value from which the noise is removed from the measurement signal converted into the potential signal based on a result of comparing the voltage obtained by subtracting the electronic circuit noise signal from a first reference voltage Accelerometer including a noise correction unit.
상기 전자회로 노이즈 보정부는,
상기 계측 신호의 상기 출력 전위를 적분하는 제1 적분부;
상기 계측 신호의 상기 기준 전위를 적분하는 제2 적분부;
상기 출력 전위의 적분값으로부터 노이즈 신호를 감한 전압과 제1 기준 전압을 비교한 결과에 따라 제1 전기적 신호를 출력하고, 상기 기준 전위의 적분값과 제2 기준 전압을 비교한 결과에 따라 제2 전기적 신호를 출력하는 신호 출력부; 및
입력되는 상기 제2 전기적 신호에 대응하는 상기 전자회로 노이즈 신호를 상기 신호 출력부로 출력하고, 적어도 하나의 상기 제1 전기적 신호에 기반하여 가속도 값을 결정하는 신호 처리부를 포함하는 가속도계.The method of claim 7, wherein
The electronic circuit noise correction unit,
A first integrator for integrating the output potential of the measurement signal;
A second integrating unit for integrating the reference potential of the measurement signal;
Outputting a first electrical signal according to a result of comparing the voltage obtained by subtracting the noise signal from the integral value of the output potential with a first reference voltage, and comparing the integral value of the reference potential with a second reference voltage A signal output unit for outputting an electrical signal; And
And a signal processor configured to output the electronic circuit noise signal corresponding to the input second electrical signal to the signal output unit, and determine an acceleration value based on at least one of the first electrical signals.
상기 전자회로 노이즈 보정부는,
상기 가속도계 노이즈 보정부와, 상기 제1 적분부 및 상기 제2 적분부 사이에 연결되어 노이즈가 감소된 상기 계측 신호를 증폭하는 계측값 증폭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가속도계.The method of claim 8,
The electronic circuit noise correction unit,
And an accelerometer noise correction unit and a measurement value amplifier connected between the first integrator and the second integrator to amplify the measurement signal with reduced noise.
상기 계측값 증폭부의 제1 출력단과 일단이 연결되고 상기 제1 적분부의 입력단에 타단이 연결된 제1 저항;
상기 계측값 증폭부의 제2 출력단과 일단이 연결되고 상기 제2 적분부의 입력단에 타단이 연결된 제2 저항;
상기 계측값 증폭부의 제2 출력단과 상기 제2 저항 사이에 연결된 접지;
상기 제1 적분부와 병렬 연결된 제1 커패시터; 및
상기 제2 적분부와 병렬 연결된 제2 커패시터를 더 포함하는 가속도계.10. The method of claim 9,
A first resistor having one end connected to a first output end of the measured value amplifier and another end connected to an input end of the first integrator;
A second resistor having one end connected to a second output end of the measured value amplifier and another end connected to an input end of the second integrator;
A ground connected between the second output terminal of the measured value amplifier and the second resistor;
A first capacitor connected in parallel with the first integrator; And
And a second capacitor connected in parallel with the second integrator.
상기 제1 적분부의 적분값 및 상기 제2 적분부의 적분값을 초기화하는 리셋부를 더 포함하되,
상기 신호 출력부는 상기 출력 전위의 적분값으로부터 상기 노이즈 신호를 감한 전압과 상기 제1 기준 전압을 비교한 결과에 따라 펄스 신호 형태의 상기 제1 전기적 신호를 출력하고,
상기 신호 처리부는 적어도 하나의 상기 펄스 신호의 개수에 기반하여 상기 가속도 값을 결정하며, 상기 신호 출력부의 상기 펄스 신호가 입력되면 상기 리셋부가 상기 제1 적분부의 적분값 및 상기 제2 적분부의 적분값을 초기화하도록 신호를 보내는 것을 특징으로 하는 가속도계.The method of claim 8,
Further comprising a reset unit for initializing the integral value of the first integral portion and the integral value of the second integral portion,
The signal output unit outputs the first electrical signal in the form of a pulse signal according to a result of comparing the voltage obtained by subtracting the noise signal from the integral value of the output potential with the first reference voltage.
The signal processor determines the acceleration value based on the number of at least one pulse signal, and when the pulse signal of the signal output unit is input, the reset unit integrates the integral value of the first integrator and the integral value of the second integrator. Accelerometer, characterized in that for signaling.
상기 전위 신호로 변환된 상기 가속도계의 상기 계측 신호의 출력 전위와 기준 전위를 각각 적분하는 단계;
상기 기준 전위의 적분값과 제2 기준 전압을 비교한 결과에 기반하여 노이즈 신호를 결정하는 단계; 및
상기 계측 신호의 출력 전위의 적분값으로부터 상기 노이즈 신호를 감한 전압과 제1 기준 전압을 비교한 결과에 기반하여 상기 전위 신호로 변환된 상기 가속도계의 상기 계측 신호에서 잡음이 제거된 가속도 값을 결정하는 단계를 포함하는 가속도계 계측 신호 처리 방법.Converting the measurement signal of the accelerometer into a potential signal;
Integrating an output potential and a reference potential of the measurement signal of the accelerometer converted into the potential signal, respectively;
Determining a noise signal based on a result of comparing the integral value of the reference potential with a second reference voltage; And
Determining an acceleration value from which the noise is removed from the measurement signal of the accelerometer converted into the potential signal based on a result of comparing the voltage obtained by subtracting the noise signal from the integrated value of the output potential of the measurement signal with the first reference voltage. Accelerometer measurement signal processing method comprising the step.
상기 계측 신호 자체의 노이즈를 제거하는 단계; 및
노이즈가 제거된 상기 계측 신호를 증폭하는 단계를 더 포함하는 가속도계 계측 신호 처리 방법.The method of claim 12,
Removing noise of the measurement signal itself; And
And amplifying the measurement signal from which the noise is removed.
상기 가속도 값을 결정하는 단계는,
상기 출력 전위의 적분값으로부터 상기 노이즈 신호를 감한 전압과 상기 제1 기준 전압을 비교한 결과에 따라 적어도 하나의 펄스 신호를 출력하는 단계; 및
적어도 하나의 상기 펄스 신호의 개수에 기반하여 상기 가속도 값을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가속도계 계측 신호 처리 방법.The method of claim 12,
Determining the acceleration value,
Outputting at least one pulse signal according to a result of comparing the voltage obtained by subtracting the noise signal from the integral value of the output potential with the first reference voltage; And
And determining the acceleration value based on the number of at least one pulse signal.
상기 출력 전위의 적분값 및 상기 기준 전위의 적분값을 초기화하는 단계를 더 포함하는 가속도계 계측 신호 처리 방법.The method of claim 12,
And initializing the integral value of the output potential and the integral value of the reference potential.
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|---|---|---|---|
| KR1020100069683A KR101068838B1 (en) | 2010-07-19 | 2010-07-19 | Apparatus and method for processing output signal error in accelerometer |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101405416B1 (en) * | 2011-10-26 | 2014-06-27 | 이성용 | Endoscope having position detection function and method for detecting position of endscope using the same |
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2010
- 2010-07-19 KR KR1020100069683A patent/KR101068838B1/en not_active IP Right Cessation
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