KR101376597B1 - 이동체의 움직임 측정장치 및 그의 측정방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동체의 움직임을 측정하는 이동체의 움직임 측정장치에 관한 것으로, 이 장치는 이동체의 움직임에 대한 제1 수치를 측정하는 제1 센서 및 제1 센서의 측정 방향에 반대되는 방향으로 제2 수치를 측정하는 제2 센서를 구비하며, 제1 및 제2 수치를 이용하여 이동체의 움직임 데이터를 측정한다.

Description

이동체의 움직임 측정장치 및 그의 측정방법{APPARATUS FOR MEASURING MOVEMENT OF MOVING OBJECT AND MEASURING METHOD THEREOF}
본 발명은 이동체의 움직임 측정장치 및 그의 측정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가속도나 각속도와 같이 이동하는 물체의 움직임을 측정할 수 있는 이동체의 움직임 측정장치 및 그의 측정방법에 관한 것이다.
일반적으로 관성 센서(inertial sensor)란 운동의 관성력(inertial force)을 검출하여 이동체의 가속도, 속도, 방향, 거리 등에 대한 다양한 항법 관련 정보를 제공하는 장치로서, 인가되는 가속도에 의해 이동체에 작용하는 관성력을 검출하는 것을 기본 원리로 한다.
이러한 관성 센서는 이동체의 가속도를 측정하는 가속도계와, 이동체의 회전각이나 회전속도와 같은 각속도를 측정하는 각속도계(gyroscope, 자이로스코프)로 분류되며, 연구, 군사용의 특수용도 시장과 더불어 최근에는 자동차 및 가전 제품의 성능 향상이나 신기능 추가의 요구에 따라 그 적용 분야가 확대되고 있는 실정이다.
한편, 최근에는 마이크로 전자 기계적 시스템(Micro Electro Mechanical System, 이하 '멤스(MEMS)'라고 함) 기술 분야가 급속도로 발전하고 있으며, 이러한 추세에 따라 가속도계와 각속도계에서도 멤스(MEMS) 기술을 이용한 멤스(MEMS) 가속도/각속도 센서가 널리 사용되고 있다.
그런데, 이와 같은 멤스(MEMS) 가속도/각속도 센서는 그 원리와 구조적 특성상, 현상의 변화가 없는데도 측정치가 변동하는 드리프트(drift) 오차가 발생하는 문제가 있으며, 이로 인해, 멤스(MEMS) 가속도/각속도 센서의 측정 성능이 저하되는 단점이 파생되었다.
또한, 멤스(MEMS) 가속도/각속도 센서에서 발생하는 드리프트 오차는 전체 시스템에 미치는 영향이 상당히 크기 때문에 멤스(MEMS) 가속도/각속도의 측정 성능이 떨어지면, 전체 시스템의 신뢰성이 저하되는 문제를 초래하였다.
[선행기술문헌]
한국공개특허공보 제10-2003-0084386호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이동체의 움직임을 측정하는 적어도 한 쌍의 센서가 측정 방향이 서로 반대되도록 각 센서를 서로 역평행으로 배치하여 센서쌍이 되도록(역평행 배열 센서쌍, conversely mounted sensor pair) 한 후, 센서에서 측정된 수치들을 이용하여 보다 정확하게 이동체의 움직임을 측정할 수 있는 이동체의 움직임 측정장치 및 그의 측정방법을 제공함에 있다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 이동체의 움직임 측정 장치는, 이동체의 움직임에 대한 제1 수치를 측정하는 제1 센서 및 상기 제1 센서의 측정 방향에 반대되는 방향으로 제2 수치를 측정하는 제2 센서를 구비하며, 상기 제1 및 제2 수치를 이용하여 상기 이동체의 움직임 데이터를 측정하는 측정부를 포함한다.
상기 제1 및 제2 센서는 하나 이상일 수 있다.
상기 측정부는 세 쌍의 제1 및 제2 센서를 포함하고, 상기 세 쌍의 제1 및 제2 센서 중에서 선택된 한 쌍의 제1 및 제2 센서는 X축 방향의 제1 및 제2 수치를 측정하며, 다른 한 쌍의 제1 및 제2 센서는 Y축 방향의 제1 및 제2 수치를 측정하고, 나머지 한 쌍의 제1 및 제2 센서는 Z축 방향의 제1 및 제2 수치를 측정할 수 있다.
상기 제1 및 제2 수치를 이용하여 상기 제1 및 제2 센서의 측정 오차를 검출하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 검출된 측정 오차를 이용하여 상기 상기 이동체의 움직임 데이터를 보정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1 및 제2 센서에서 측정된 제1 및 제2 수치를 합산하고, 상기 합산된 결과를 이용하여 상기 제1 및 제2 센서의 측정 오차를 검출할 수 있다.
상기 제1 및 제2 수치를 합산한 결과는 상기 제1 및 제2 센서의 측정 오차의 합일 수 있다.
상기 제1 및 제2 센서는 가속도 센서나 각속도 센서일 수 있다.
상기 제1 및 제2 센서는 서로 역평행으로 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이동체의 움직임 측정장치는, 이동체의 움직임에 대한 제1 방향의 제1 수치를 측정하는 제1a 센서, 상기 제1 방향에 반대되는 방향으로 제2 수치를 측정하는 제2a 센서, 제2 방향의 제3 수치를 측정하는 제1b 센서, 상기 제3 방향에 반대되는 방향으로 제4 수치를 측정하는 제2b 센서, 제3 방향의 제5 수치를 측정하는 제1c 센서 및 상기 제3 방향에 반대되는 방향으로 제6 수치를 측정하는 제2c 센서를 구비하며, 상기 제1 내지 제6 수치를 이용하여 상기 이동체의 움직임 데이터를 측정하는 측정부를 포함한다.
상기 제1 방향은 X축 방향이고, 상기 제2 방향은 Y축 방향이고, 상기 제3 방향은 Z축 방향일 수 있다.상기 제1a 내지 제1c 센서와 제2a 내지 제2c 센서는 육면체 형태로 배치될 수 있다.
상기 제1a 내지 제1c 센서와 제2a 내지 제2c 센서는 각각 서로 역평행으로 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이동체의 움직임 측정방법은, 이동체의 움직임에 대한 제1 수치를 측정하는 단계, 상기 제1 수치를 측정하는 방향에 반대되는 방향으로 제2 수치를 측정하는 단계, 그리고 상기 제1 및 제2 수치를 이용하여 상기 이동체의 움직임 데이터를 산출하는 단계를 포함한다.
상기 제1 및 제2 수치를 이용하여 상기 제1 수치를 측정하는 제1 센서 및 상기 제2 수치를 측정하는 제2 센서의 측정 오차를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 산출 단계는 상기 검출된 측정 오차를 이용하여 상기 제1 및 제2 수치를 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 측정 오차는 상기 제1 및 제2 수치를 합산하여 2로 나눈 값이고, 상기 이동체의 움직임 데이터는 상기 제1 수치에서 상기 측정 오차를 더하거나 뺀 값일 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 이동체의 움직임 측정장치 및 그의 측정방법에 따르면, 이동체의 움직임에 대한 수치를 측정하는 적어도 한 쌍의 센서를 측정 방향이 서로 반대되도록 배치한 후, 센서에서 측정된 수치들을 이용하여 보다 정확하게 이동체의 움직임을 측정할 수 있다.
보다 구체적으로는, 하나의 축 방향에 해당하는 움직임 데이터(일례로, X축 가속도나 Z축 각속도)를 측정하는데 있어서, 쌍을 이루는 복수 개의 센서가 쌍 내에서 두 개의 센서가 측정 방향에 대하여 서로 반대되도록 배치한 후, 측정된 센서들의 전체 수치를 이용하여 이동체의 움직임을 측정하면, 측정 오차를 보다 정확하게 검출할 수 있으며, 측정 오차에 따라 움직임 데이터를 보다 정밀하게 보정할 수 있다.
이로 인해, 이동체의 움직임 측정장치의 측정 성능이 향상되어 전체 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체의 움직임 측정장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가속도를 측정하기 위해 측정 방향이 서로 반대되도록 배치된 한 쌍의 센서를 보여주는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 각속도를 측정하기 위해 측정 방향이 서로 반대되도록 배치된 한 쌍의 센서를 보여주는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가속도를 측정하기 위해 측정 방향이 서로 반대되도록 배치된 세 쌍의 센서를 보여주는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체의 움직임을 측정하는 과정을 보여주는 동작 흐름도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체의 움직임 측정장치의 구성도를 나타낸다.
도 1에 도시한 바와 같이, 이동체의 움직임 측정장치(100)는 측정부(120) 및 제어부(140)를 포함하여 구성된다.
측정부(120)는 이동체의 움직임에 대한 제1 수치를 측정하는 제1 센서(122a) 및 제1 센서(122a)의 측정 방향에 반대되는 방향으로 제2 수치를 측정하는 제2 센서(124a)를 구비하며, 제1 및 제2 수치를 이용하여 이동체의 움직임 데이터를 측정할 수 있다. 이때 제1 센서(122a)와 제2 센서(124a)는 서로 역평행이 되도록 배치되어 센서쌍(역평행 배열 센서쌍, conversely mounted sensor pair)이 될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 측정부(120)는 하나의 움직임 데이터 즉, X축 방향의 가속도나 Z축 방향의 각속도와 같이 하나의 축 방향에 해당하는 움직임 데이터를 측정하기 위해 쌍을 이루는 제1 및 제2 센서(122a)(124a)를 이용할 수 있는데, 이때, 쌍을 이루는 제1 및 제2 센서(122a)(124a)의 측정 방향이 서로 반대되도록 배치한 후, 제1 및 제2 센서(122a)(124a) 각각에서 측정된 수치를 이용하여 이동체의 움직임 데이터를 측정할 수 있게 된다.
여기서, 제1 및 제2 센서(122a)(124a)는 가속도 센서나 각속도 센서로 구성될 수 있으며, 가속도 센서는 멤스(MEMS) 가속도 센서를 포함하고, 각속도 센서는 멤스(MEMS) 각속도 센서를 포함할 수 있다.
그리고, 제1 및 제2 센서(122a)(124a)가 가속도 센서이면, 제1 및 제2 센서(122a)(124a)는 가속도, 속도, 변위를 측정할 수 있고, 제1 및 제2 센서(122a)(124a)가 각속도 센서이면, 제1 및 제2 센서(122a)(124a)는 각속도, 회전각을 측정할 수 있다.
한편, 측정부(120)는 하나 이상의 제1 및 제2 센서(122a)(124a)로 구성될 수 있다.
보다 자세하게 설명하면, 측정부(120)는 제1 및 제2 센서가 한 쌍이면, 1차원적인 이동체의 움직임 데이터를 측정할 수 있고, 제1 및 제2 센서가 두 쌍이면, 2차원적인 이동체의 움직임 데이터를 측정할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 센서가 세 쌍이면, 측정부(120)는 3차원적인 이동체의 움직임 데이터를 측정할 수 있다.
즉, 측정부(120)가 세 쌍의 제1 및 제2 센서(122a, 122b, 122c)(124a, 124b, 124c)로 구성되면, 한 쌍의 제1 및 제2 센서(122a)(124a)는 X축 방향의 제1 및 제2 수치를 측정하고, 다른 한 쌍의 제1 및 제2 센서(122b)(124b)는 Y축 방향의 제1 및 제2 수치를 측정하고, 나머지 한 쌍의 제1 및 제2 센서(122c)(124c)는 Z축 방향의 제1 및 제2 수치를 측정할 수 있다. 이때 각 축 방향의 센서쌍은 서로 역평행이 되도록 배치될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가속도를 측정하기 위해 측정 방향이 서로 반대되도록 배치된 한 쌍의 센서를 보여주는 사시도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 측정부(120)는 하나의 축 방향에 대한 가속도를 측정하기 위해 측정 방향이 서로 반대되도록 제1 및 제2 센서(122a)(124a)를 배치할 수 있다. 도 2에는 X 축 방향으로 나란히 제1 및 제2 센서(122a)(124a)가 배치되어 있는 것으로 도시하였으나, 제1 및 제2 센서(122a)(124a)가 역평행으로 결합되어 이동체에 부착될 수도 있다. 또한, 두 센서가 반드시 동일 축 상에 나란히 배치될 필요는 없으며, 부착되는 부위의 편의성 등 필요에 따라 각 센서가 해당 축에 대하여 평행하게 서로 다른 위치에 배치될 수 있다.
이때, 제1 및 제2 센서(122a)(124a)는 X축 방향의 가속도를 측정할 수 있으며, 서로 반대되는 방향의 가속도를 측정하기 위해 제1 센서(122a)의 측정 방향은 기준점을 기준으로 하여 제2 센서(124a)의 측정 방향과 180도 차이를 갖도록 구성될 수 있다.
그리고, 이동체의 움직임에 따라 제1 및 제2 센서(122a)(124a)가 X축 방향으로 이동하면, 제1 및 제2 센서(122a)(124a)에서 측정된 제1 및 제2 수치는 절대값은 동일하나, 제1 수치는 양(+) 방향의 수치인 +a, 제2 수치는 음(-) 방향의 수치인 -a를 가지게 되며, 측정 오차인 드리프트(drift) 오차가 없다는 가정 하에 제1 및 제2 수치의 합은 제로(zero, 0)가 될 수 있다.
한편, 이동체의 가속도를 정확하게 측정하기 위해서는 이동체의 중심점 즉, 모든 움직임의 기준점으로 센서의 수치에 대한 데이터를 이동 변환할 수 있다. 이때, 중심점이란 물체의 무게 중심이나 물리적 중간 지점 등과 같이 이동체의 움직임에 관계되는 모든 센서가 공통적으로 사용하여야 하는 점을 말한다.
이러한 이동체의 중심점으로의 이동, 회전, 변환 등을 위한 변환 함수가 'fk(x)'라고 하고, 이 변환 함수를 센서(k)의 실제 가속도(ak)에 적용하면, 이동체의 중심점에서의 가속도를 얻을 수 있다(1≤k≤n). 이때, 각 센서와 이동체의 중심점까지의 물리적인 위치는 움직임에 따른 변환이 없으므로 변환 함수는 각 센서마다 다르기는 하지만 변하지는 않는다.
이에 따라, 하나의 정보(하나의 축 방향에 대한 단일 종류의 움직임)에 대한 센서들의 수치 합은 아래의 식으로 나타낼 수 있다.
(식 1)
Figure 112012058197704-pat00001
만약, 이산적 가속도 데이터(sk)가 드리프트 오차(dk)와 실제 가속도(ak)를 포함한다면, 이것은 다음과 같은 식으로 정리될 수 있다.
(식 2)
Figure 112012058197704-pat00002
이 (식 2)를 앞의 (식 1)에 적용하면, 하기의 (식 3)으로 나타낼 수 있다.
(식 3)
Figure 112012058197704-pat00003
모든 이동에 대한 변환 함수는 행렬로 표현될 수 있으므로 함수 'f(a+d)'는 아래의 (식 4)와 같이, 'f(a)+f(d)'가 될 수 있다.
(식 4)
Figure 112012058197704-pat00004
이와 같이, 하나의 축 방향에 대한 단일 종류의 움직임을 측정하는 측정 방향이 서로 반대되도록 배치된 센서들의 수치 합은 모든 센서들의 측정 오차인 드리프트 오차의 합과 같게 된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 각속도를 측정하기 위해 측정 방향이 서로 반대되도록 배치된 한 쌍의 센서를 보여주는 사시도를 나타낸다.
도 3에 도시한 바와 같이, 측정부(120)는 하나의 축 방향에 대한 각속도를 측정하기 위해 측정 방향이 서로 반대되도록 제1 및 제2 센서(122a)(124a)를 배치할 수 있다. 도 3에는 Z 축 방향으로 나란히 제1 및 제2 센서(122a)(124a)가 배치되어 있는 것으로 도시하였으나, 제1 및 제2 센서(122a)(124a)가 역평행으로 결합되어 이동체에 부착될 수도 있다.
이때, 제1 및 제2 센서(122a)(124a)는 Z축 방향의 각속도를 측정할 수 있으며, 서로 반대되는 방향의 각속도를 측정하기 위해 제1 센서(122a)의 측정 방향은 동일한 평면 상에서 기준선을 기준으로 하여 제2 센서(124a)의 측정 방향과 180도 차이를 갖도록 구성될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 센서(122a)(124a)가 Z축을 기준으로 시계 방향으로 회전할 때 제1 센서(122a)는 +r만큼 회전하며, 제2 센서(124a)는 -r만큼 회전하고, 이에 따라 측정 오차인 드리프트(drift) 오차가 없다는 가정 하에서 제1 및 제2 수치의 합은 제로(zero, 0)가 될 수 있다.
한편, 센서(n)에 대하여 측정된 각속도가 sk이고, 이동체의 실제 각속도를 rk 그리고 이 때의 드리프트 오차를 ck이라 하면, 앞서 가속도를 계산하는데 사용된 식과 같은 식으로 각속도를 나타낼 수 있다(1≤k≤n).
(식 5)
Figure 112012058197704-pat00005
(식 6)
Figure 112012058197704-pat00006
(식 7)
Figure 112012058197704-pat00007
이러한 각속도의 경우에도 가속도와 같이, 단일 축의 회전을 측정하는 측정 방향이 서로 반대되도록 배치된 센서들의 수치 합은 모든 센서들의 드리프트 오차의 합과 같게 된다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가속도를 측정하기 위해 측정 방향이 서로 반대되도록 배치된 세 쌍의 센서를 보여주는 사시도를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 측정부(120)는 이동체의 움직임에 대한 제1 방향의 제1 수치를 측정하는 제1a 센서(122a), 제1 방향에 반대되는 방향으로 제2 수치를 측정하는 제2a 센서(124a), 제2 방향의 제3 수치를 측정하는 제1b 센서(122b), 제2 방향에 반대되는 방향으로 제4 수치를 측정하는 제2b 센서(124b), 제3 방향의 제5 수치를 측정하는 제1c 센서(122c) 및 제3 방향에 반대되는 방향으로 제6 수치를 측정하는 제2c 센서(124c)를 구비하며, 제1 내지 제6 수치를 이용하여 이동체의 움직임 데이터를 측정할 수 있다.
여기서, 제1 방향은 X축 방향이고, 제2 방향은 Y축 방향이고, 제3 방향은 Z축 방향일 수 있다.
그리고, 제1a 내지 제1c 센서(122a~122c)와 제2a 내지 제2c 센서(124a~124c)는 육면체 형태로 배치될 수 있으며, 이동체의 3차원적인 움직임을 측정하기 위해서는 X, Y, Z축들이 하나의 축을 측정하도록 서로 반대되도록 배치될 수 있으며, 세 개의 축을 측정하는 센서 여섯 개는 육면체의 구조로 배치될 수 있다. 이때 각 축 방향의 센서쌍은 서로 역평행으로 배치될 수 있다.
제어부(140)는 이동체의 움직임 측정장치(100)를 전반적으로 제어하는 마이컴으로서, 제1 및 제2 수치를 이용하여 제1 및 제2 센서(122a)(124a)의 측정 오차를 검출하고, 검출된 측정 오차를 이용하여 제1 및 제2 수치를 보정할 수 있다.
보다 자세하게 설명하면, 제어부(140)는 제1 및 제2 센서(122a)(124a)에서 측정된 제1 및 제2 수치를 합산하고, 상기 합산된 결과를 이용하여 제1 및 제2 센서(122a)(124a)의 측정 오차를 검출할 수 있는데, 이때, 제1 및 제2 수치를 합산한 결과는 제1 및 제2 센서(122a)(124a)의 측정 오차의 합인 원리를 이용하여 제1 및 제2 센서(122a)(124a)의 측정 오차를 검출할 수 있다.
한편, 가속도와 각속도 모두 어느 정도의 오차를 포함하고 있지만 특히, 각속도의 경우 그 오차는 전체 시스템에 미치는 영향이 상당히 크다. 그 이유는 이동체의 회전 상태는 중력, 운동 방향 그리고 궤적에 필요한 계산에 반드시 필요한 요소이기 때문이다. 이에 따라, 제1 및 제2 센서를 측정 방향에 서로 반대되도록 배치한 후, 제1 및 제2 센서에서 측정된 제1 및 제2 수치를 이용하여 측정 오차를 검출하여 움직임 데이터에 보정하면, 일반적으로 사용되는 정렬 동안의 드리프트 오차의 측정을 기준으로 보다 정밀한 실시간 보정을 가능하게 할 수 있다. 보정의 한 예로서, 제1 센서의 제1 수치에서 제2 센서의 제2 수치를 뺀 값을 2로 나누어 이동체의 움직임 데이터로 사용할 수 있다.
측정 방향이 서로 반대되도록 배치된 제1 및 제2 센서(122a)(124a)를 기준으로 하나의 회전축에 대한 측정된 각속도를 sa와 sb, 실제 각속도를 ra와 rb, 각 센서의 드리프트 오차를 da와 db라고 하면, 다음과 같은 식이 주어질 수 있다.
(식 8)
Figure 112012058197704-pat00008
(식 9)
Figure 112012058197704-pat00009
(식 10)
Figure 112012058197704-pat00010
센서의 정렬 시 움직임이 전혀 없는 상태, 다시 말해서, r0항이 0일 때 각 센서의 측정 값은 그 센서의 드리프트 오차의 값이 될 수 있다.
(식 11)
Figure 112012058197704-pat00011
(식 12)
Figure 112012058197704-pat00012
각속도 센서의 경우, 대부분의 센서는 작동 중 거의 일정한 드리프트 오차를 가지므로 일반적으로 이 드리프트 오차를 이용하여 운행 동안의 보정 값으로 사용하는 것이 일반적인 보정 방식이다. 하지만, 문제는 운행 도중 이 드리프트 오차가 크게 변화하면 다른 회전 측정이 불가능한 상태에서는 보정을 할 방법이 없게 되므로, 어떤 순간에도 드리프트 오차의 신뢰도를 결정하는 방법으로 본 발명의 일 실시예에서와 같은 방법을 사용할 수 있다.
정렬 후, 운행 상태 중 시간(t)에서의 제1 및 제2 센서의 각속도 측정 값을 각각 sat와 sbt라고 할 때, 다음의 식이 성립된다.
(식 13)
Figure 112012058197704-pat00013
(식 14)
Figure 112012058197704-pat00014
(식 15)
Figure 112012058197704-pat00015
만약, 운행 중 센서가 정렬 시 측정된 드리프트 오차를 근사치로 유지한다면, 그 센서의 신뢰도는 높다고 할 수 있으며, 이때, dat는 da0과 가까우며, dbt는 db0과 가깝다.
(식 16)
Figure 112012058197704-pat00016
(식 17)
Figure 112012058197704-pat00017
(식 18)
Figure 112012058197704-pat00018
따라서, sat와 sbt의 합과 드리프트 상수들의 합을 비교하여 신뢰도를 결정할 수 있게 된다.
만약, 신뢰도가 높다면 아래의 식이 성립된다.
(식 19)
Figure 112012058197704-pat00019
(식 20)
Figure 112012058197704-pat00020
위의 수식을 사용하면 단순히 드리프트 오차만을 사용하여 각속도를 측정하는 것보다 더욱 신뢰도가 높은 각속도를 계산할 수 있다. 물론, 이 수식은 가속도의 측정에도 적용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체의 움직임을 측정하는 과정을 보여주는 동작 흐름도를 나타낸다.
도 5에 도시한 바와 같이, 이동체의 움직임에 대한 제1 수치를 측정하는 제1 센서 및 제1 센서의 측정 방향에 반대되는 방향으로 제2 수치를 측정하는 제2 센서를 배치한 상태에서 이동체의 움직임에 대한 제1 수치를 측정한다(S500).
다음으로, 제1 수치를 측정하는 방향에 반대되는 방향의 제2 수치를 측정한다(S510).
즉, 하나의 움직임 데이터 즉, X축 방향의 가속도나 Z축 방향의 각속도와 같이 하나의 축 방향에 해당하는 움직임 데이터를 측정하기 위해 쌍을 이루는 제1 및 제2 센서(122a)(124a)를 이용할 수 있는데, 이때, 쌍을 이루는 제1 및 제2 센서(122a)(124a)가 측정 방향이 서로 반대되도록 배치한 후, 제1 및 제2 센서(122a)(124a) 전체에서 측정된 수치를 이용하여 이동체의 움직임 데이터를 측정할 수 있게 된다.
그리고, 제1 및 제2 수치를 이용하여 이동체의 움직임 데이터를 산출한다(S520).
이때, 제1 및 제2 수치를 이용하여 제1 및 제2 센서의 측정 오차를 검출하고, 검출된 측정 오차를 이용하여 상기 제1 및 제2 수치를 보정할 수 있다. 예를 들면, 측정 오차는 제1 및 제2 수치를 더한 후 2로 나눈 값으로 둘 수 있고, 이렇게 검출된 측정 오차를 제1 수치 또는 제2 수치의 절댓값에 더하거나 뺀 값을 움직임 데이터로 산출할 수 있다.
지금까지 가속도와 각속도를 측정하는 센서를 포함하는 움직임 측정장치에 대하여 설명하였으나 동일한 원리로 중력 센서, 압력 센서, 에어 플로우 센서, 워터 플로우 센서, 진동 센서 등 다양한 센서를 포함하는 측정장치에 응용될 수 있다.
또한 한 축에 대하여 한 쌍의 제1 및 제2 센서를 구비하여 이동체의 움직임을 측정하는 것으로 설명하였으나, 한 축에 대하여 두 쌍 이상의 센서를 구비하여 측정할 수도 있으며, 드리프트 오차가 적은 센서값을 취하여 움직임 데이터를 추출하는 데 사용할 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
100: 이동체의 움직임 측정장치
120: 측정부
122a: 제1 센서
124a: 제2 센서
140: 제어부

Claims (17)

  1. 이동체의 움직임에 대한 제1 수치를 측정하는 제1 센서 및 상기 제1 센서의 측정 방향에 반대되는 방향으로 제2 수치를 측정하는 제2 센서를 구비하며, 상기 제1 및 제2 수치를 이용하여 상기 이동체의 움직임 데이터를 측정하는 측정부, 그리고
    상기 제1 및 제2 수치를 이용하여 상기 제1 및 제2 센서의 측정 오차를 검출하는 제어부
    를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 검출된 측정 오차를 이용하여 상기 상기 이동체의 움직임 데이터를 보정하는
    이동체의 움직임 측정장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 및 제2 센서는 하나 이상인 이동체의 움직임 측정장치.
  3. 제2항에서,
    상기 측정부는 세 쌍의 제1 및 제2 센서를 포함하고,
    상기 세 쌍의 제1 및 제2 센서 중에서 선택된 한 쌍의 제1 및 제2 센서는 X축 방향의 제1 및 제2 수치를 측정하며,
    다른 한 쌍의 제1 및 제2 센서는 Y축 방향의 제1 및 제2 수치를 측정하고,
    나머지 한 쌍의 제1 및 제2 센서는 Z축 방향의 제1 및 제2 수치를 측정하는 이동체의 움직임 측정장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에서,
    상기 제어부는 상기 제1 및 제2 센서에서 측정된 제1 및 제2 수치를 합산하고, 상기 합산된 결과를 이용하여 상기 제1 및 제2 센서의 측정 오차를 검출하는 이동체의 움직임 측정장치.
  7. 제6항에서,
    상기 제1 및 제2 수치를 합산한 결과는 상기 제1 및 제2 센서의 측정 오차의 합인 이동체의 움직임 측정장치.
  8. 제1항에서,
    상기 제1 및 제2 센서는 가속도 센서나 각속도 센서인 이동체의 움직임 측정장치.
  9. 제1항에서,
    상기 제1 및 제2 센서는 서로 역평행으로 배치되는 이동체의 움직임 측정장치.
  10. 이동체의 움직임에 대한 제1 방향의 제1 수치를 측정하는 제1a 센서, 상기 제1 방향에 반대되는 방향으로 제2 수치를 측정하는 제2a 센서, 제2 방향의 제3 수치를 측정하는 제1b 센서, 상기 제3 방향에 반대되는 방향으로 제4 수치를 측정하는 제2b 센서, 제3 방향의 제5 수치를 측정하는 제1c 센서 및 상기 제3 방향에 반대되는 방향으로 제6 수치를 측정하는 제2c 센서를 구비하며, 상기 제1 내지 제6 수치를 이용하여 상기 이동체의 움직임 데이터를 측정하는 측정부, 그리고
    상기 제1 내지 제6 수치를 이용하여 상기 제1a 센서, 상기 제2a 센서, 상기 제1b 센서, 상기 제2b 센서, 상기 제1c 센서 및 상기 제2c 센서의 측정 오차를 검출하는 제어부
    를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 검출된 측정오차를 이용하여 상기 이동체의 움직임 데이터를 보정하는
    이동체의 움직임 측정장치.
  11. 제10항에서,
    상기 제1 방향은 X축 방향이고,
    상기 제2 방향은 Y축 방향이고,
    상기 제3 방향은 Z축 방향인 이동체의 움직임 측정장치.
  12. 제10항에서,
    상기 제1a 내지 제1c 센서와 제2a 내지 제2c 센서는 육면체 형태로 배치되는 이동체의 움직임 측정장치.
  13. 제10항에서,
    상기 제1a 내지 제1c 센서와 제2a 내지 제2c 센서는 각각 서로 역평행으로 배치되는 이동체의 움직임 측정장치.
  14. 이동체의 움직임에 대한 제1 수치를 측정하는 단계,
    상기 제1 수치를 측정하는 방향에 반대되는 방향으로 제2 수치를 측정하는 단계,
    상기 제1 및 제2 수치를 이용하여 상기 이동체의 움직임 데이터를 산출하는 단계, 그리고
    상기 제1 및 제2 수치를 이용하여 상기 제1 수치를 측정하는 제1 센서 및 상기 제2 수치를 측정하는 제2 센서의 측정 오차를 검출하는 단계
    를 포함하며,
    상기 산출 단계는 상기 검출된 측정 오차를 이용하여 상기 이동체의 움직임 데이터를 보정하는 단계를 포함하는
    이동체의 움직임 측정방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제14항에서,
    상기 측정 오차는 상기 제1 및 제2 수치를 합산하여 2로 나눈 값이고, 상기 이동체의 움직임 데이터는 상기 제1 수치에서 상기 측정 오차를 더하거나 뺀 값인 이동체의 움직임 측정방법.
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