KR102127052B1 - Method and apparatus for determining attitude angle of rotating body - Google Patents

Method and apparatus for determining attitude angle of rotating body Download PDF

Info

Publication number
KR102127052B1
KR102127052B1 KR1020180159861A KR20180159861A KR102127052B1 KR 102127052 B1 KR102127052 B1 KR 102127052B1 KR 1020180159861 A KR1020180159861 A KR 1020180159861A KR 20180159861 A KR20180159861 A KR 20180159861A KR 102127052 B1 KR102127052 B1 KR 102127052B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
measurement value
angular velocity
axis
rotating
posture angle
Prior art date
Application number
KR1020180159861A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20200072094A (en
Inventor
이주환
성상경
Original Assignee
건국대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 건국대학교 산학협력단 filed Critical 건국대학교 산학협력단
Priority to KR1020180159861A priority Critical patent/KR102127052B1/en
Publication of KR20200072094A publication Critical patent/KR20200072094A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102127052B1 publication Critical patent/KR102127052B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10Complex mathematical operations

Abstract

회전체의 자세각 결정 방법 및 장치가 개시된다. 일 실시예에 따른 자세각 결정 방법은, 회전체에 대한 각속도 측정값을 제1 센서로부터 수신하는 단계와, 상기 회전체에 대한 자기력 측정값을 제2 센서로부터 수신하는 단계와, 상기 각속도 측정값에 포함된 상기 회전체의 어느 한 축에 대한 각속도 측정값이 상기 제1 센서의 측정 범위에 대한 초과 여부에 응답하여 상기 각속도 측정값 및 상기 자기력 측정값 중에서 적어도 하나를 이용하여 상기 회전체의 자세각(Attitude Angle)을 결정하는 단계를 포함한다.Disclosed is a method and apparatus for determining a posture angle of a rotating body. A method of determining an attitude angle according to an embodiment includes receiving an angular velocity measurement value for a rotating body from a first sensor, receiving a magnetic force measurement value for the rotating body from a second sensor, and the angular velocity measurement value. The attitude of the rotating body by using at least one of the angular velocity measurement value and the magnetic force measurement value in response to whether the angular velocity measurement value for any one axis of the rotating body included in exceeds the measurement range of the first sensor And determining the angle (Attitude Angle).

Description

회전체의 자세각 결정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING ATTITUDE ANGLE OF ROTATING BODY}METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING ATTITUDE ANGLE OF ROTATING BODY}
아래 실시예들은 회전체의 자세각 결정 방법 및 장치에 관한 것이다.The following embodiments relate to a method and apparatus for determining a posture angle of a rotating body.
물체의 3차원 자세각 추정에는 매우 다양한 기법이 존재한다. 예를 들어, ARS(Attitude Reference System) 또는 AHRS(Attitude and Heading Reference System) 알고리즘은 각속도 측정 센서와 자기 측정 센서를 사용하는 대표적인 자세각 계산 알고리즘이다. 이러한 자세각 계산 알고리즘은 자동차, 드론 및 휴대용 단말기 등에 광범위하게 사용될 수 있다.There are many different techniques for estimating the three-dimensional attitude of an object. For example, the ARS (Attitude Reference System) or AHRS (Attitude and Heading Reference System) algorithm is a representative attitude angle calculation algorithm using an angular velocity sensor and a magnetic measurement sensor. This attitude angle calculation algorithm can be widely used in automobiles, drones, and portable terminals.
일반적인 각속도 측정 센서의 측정 범위는 자동차, 드론 및 휴대용 단말기와 같은 물체의 동적 범위를 충분히 포함한다. 하지만, 원반과 같은 단축으로 빠르게 회전하는 회전체의 경우에는 일반적인 각속도 측정 센서의 측정 범위를 초과하므로 회전체에 대한 3차원 자세각을 추정하기 어렵다.The measurement range of a typical angular velocity sensor sufficiently covers the dynamic range of objects such as automobiles, drones and portable terminals. However, in the case of a rotating body that rotates quickly with a single axis such as a disk, it is difficult to estimate a three-dimensional attitude angle with respect to the rotating body because it exceeds the measurement range of a general angular velocity sensor.
실시예들은 각속도 측정 센서의 측정 범위를 초과하는 축의 자세각을 자기 측정 센서의 측정값을 이용하여 추정함으로써, 회전체의 3차원 자세각을 결정할 수 있는 기술을 제공할 수 있다.Embodiments can provide a technique for determining the three-dimensional attitude angle of the rotating body by estimating the attitude angle of the axis exceeding the measurement range of the angular velocity measurement sensor using the measurement value of the magnetic measurement sensor.
일 실시예에 따른 자세각 결정 방법은, 회전체에 대한 각속도 측정값을 제1 센서로부터 수신하는 단계와, 상기 회전체에 대한 자기력 측정값을 제2 센서로부터 수신하는 단계와, 상기 각속도 측정값에 포함된 상기 회전체의 어느 한 축에 대한 각속도 측정값이 상기 제1 센서의 측정 범위에 대한 초과 여부에 응답하여 상기 각속도 측정값 및 상기 자기력 측정값 중에서 적어도 하나를 이용하여 상기 회전체의 자세각(Attitude Angle)을 결정하는 단계를 포함한다.A method of determining an attitude angle according to an embodiment includes receiving an angular velocity measurement value for a rotating body from a first sensor, receiving a magnetic force measurement value for the rotating body from a second sensor, and the angular velocity measurement value. The attitude of the rotating body by using at least one of the angular velocity measurement value and the magnetic force measurement value in response to whether the angular velocity measurement value for any one axis of the rotating body included in exceeds the measurement range of the first sensor And determining the angle (Attitude Angle).
상기 결정하는 단계는, 상기 회전체의 어느 한 축에 대한 각속도 측정값이 상기 제1 센서의 측정 범위를 초과하는지 판단하는 단계와, 상기 회전체의 어느 한 축에 대한 각속도 측정값이 상기 제1 센서의 측정 범위를 초과한 경우, 상기 각속도 측정값 및 상기 자기력 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 결정하는 단계와, 상기 회전체의 어느 한 축에 대한 각속도 측정값이 상기 제1 센서의 측정 범위를 초과하지 않은 경우, 상기 각속도 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.The determining may include determining whether an angular velocity measurement value for one axis of the rotating body exceeds a measurement range of the first sensor, and an angular velocity measurement value for one axis of the rotating body is the first. Determining a posture angle of the rotating body based on the angular velocity measurement value and the magnetic force measurement value when the measurement range of the sensor is exceeded, and the angular velocity measurement value on any one axis of the rotating body is the first sensor If it does not exceed the measurement range of, it may include the step of determining the attitude angle of the rotating body based on the angular velocity measurement.
상기 각속도 측정값 및 상기 자기력 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 결정하는 단계는, 상기 회전체의 축들 중에서 상기 제1 측정 센서의 측정 범위를 초과한 제1 축과, 상기 제1 측정 센서의 측정 범위를 초과하지 않는 제2 축 및 제3 축을 판단하는 단계와, 상기 제2 축에 대한 각속도 측정값과 상기 제3 축에 대한 각속도 측정값 중에서 어느 하나의 각속도 측정값을 선택하는 단계와, 상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값 및 상기 자기력 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.Determining a posture angle of the rotating body based on the angular velocity measurement value and the magnetic force measurement value includes: a first axis exceeding a measurement range of the first measurement sensor among axes of the rotating body, and the first measurement Determining a second axis and a third axis that do not exceed the measurement range of the sensor, and selecting one angular velocity measurement value from the angular velocity measurement value for the second axis and the angular velocity measurement value for the third axis And calculating a posture angle of the rotating body based on the selected angular velocity measurement value and the magnetic force measurement value.
상기 결정하는 단계는, 상기 회전체의 어느 한 축에 대한 측정값이 상기 제1 센서의 측정 범위를 초과하는지 판단하는 단계와, 상기 회전체의 어느 한 축에 대한 측정값이 상기 제1 센서의 측정 범위를 초과한 경우, 상기 각속도 측정값 및 상기 자기력 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 결정하는 단계와, 상기 회전체의 어느 한 축에 대한 측정값이 상기 제1 센서의 측정 범위를 초과하지 않은 경우, 상기 각속도 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.The determining may include determining whether a measurement value of one axis of the rotating body exceeds a measuring range of the first sensor, and a measurement value of one axis of the rotating body of the first sensor. Determining a posture angle of the rotating body based on the angular velocity measurement value and the magnetic force measurement value when the measurement range is exceeded, and a measurement value of one axis of the rotating body is measured range of the first sensor When not exceeding, it may include the step of determining the attitude angle of the rotating body based on the angular velocity measurement.
상기 각속도 측정값 및 상기 자기력 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 결정하는 단계는, 상기 회전체의 축들 중에서 상기 제1 측정 센서의 측정 범위를 초과한 제1 축과, 상기 제1 측정 센서의 측정 범위를 초과하지 않는 제2 축 및 제3 축을 판단하는 단계와, 상기 제2 축에 대한 각속도 측정값과 상기 제3 축에 대한 각속도 측정값 중에서 어느 하나의 각속도 측정값을 선택하는 단계와, 상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값 및 상기 자기력 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.Determining a posture angle of the rotating body based on the angular velocity measurement value and the magnetic force measurement value includes: a first axis exceeding a measurement range of the first measurement sensor among axes of the rotating body, and the first measurement Determining a second axis and a third axis that do not exceed the measurement range of the sensor, and selecting one angular velocity measurement value from the angular velocity measurement value for the second axis and the angular velocity measurement value for the third axis And calculating a posture angle of the rotating body based on the selected angular velocity measurement value and the magnetic force measurement value.
상기 어느 하나의 각속도 측정값을 선택하는 단계는, 상기 제1 축, 상기 제2 축 및 상기 제3 축에 대한 순서에 따라 정의되는 회전 변환 순서를 결정하는 단계와, 상기 회전 변환 순서에 따라 상기 제2 축에 대한 각속도 측정값과 상기 제3 축에 대한 각속도 측정값 중에서 어느 하나의 각속도 측정값을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.The step of selecting any one of the angular velocity measurement values may include determining a rotation transformation sequence defined according to an order for the first axis, the second axis, and the third axis, and the rotation transformation sequence. And selecting one of the angular velocity measurements for the second axis and the angular velocity measurements for the third axis.
상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값 및 상기 자기력 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 계산하는 단계는, 상기 자기력 측정값 중에서 상기 제2 축의 자기력 측정값과 상기 제3 축의 자기력 측정값에 기초하여 상기 제1 축에 대한 제1 자세각을 계산하는 단계와, 상기 제1 자세각 및 상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.The step of calculating the posture angle of the rotating body based on the selected angular velocity measurement value and the magnetic force measurement value is based on the magnetic force measurement value of the second axis and the magnetic force measurement value of the third axis among the magnetic force measurement values. The method may include calculating a first posture angle with respect to the first axis, and calculating a posture angle of the rotating body based on the first posture angle and the selected angular velocity measurement.
상기 제1 자세각 및 상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 계산하는 단계는, 상기 제1 자세각 및 상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값에 기초하여 상기 제2 축에 대한 제2 자세각을 계산하는 단계와, 상기 제1 자세각 및 상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값에 기초하여 상기 제3 축에 대한 제3 자세각을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.The step of calculating the posture angle of the rotating body based on the first posture angle and the selected angular velocity measurement value includes: the second axis based on the first posture angle and the selected angular velocity measurement value And calculating a second attitude angle for and the third attitude angle for the third axis based on the first attitude angle and the selected angular velocity measurement value.
다른 일 실시예에 따른 자세각 결정 방법은, 회전체에 대한 각속도 측정값을 제1 센서로부터 수신하는 단계와, 상기 회전체에 대한 자기력 측정값을 제2 센서로부터 수신하는 단계와, 상기 각속도 측정값에 포함된 상기 회전체의 어느 한 축에 대한 각속도 측정값이 상기 제1 센서의 측정 범위를 초과한 경우 상기 각속도 측정값 및 상기 자기력 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각(Attitude Angle)을 결정하는 단계를 포함한다.A method for determining a posture angle according to another embodiment includes: receiving an angular velocity measurement value for a rotating body from a first sensor, receiving a magnetic force measurement value for the rotating body from a second sensor, and measuring the angular velocity If the angular velocity measurement value for any one axis of the rotating body included in the value exceeds the measurement range of the first sensor, the attitude angle of the rotating body based on the angular velocity measurement value and the magnetic force measurement value It includes the step of determining.
상기 결정하는 단계는, 상기 회전체의 축들 중에서 상기 제1 측정 센서의 측정 범위를 초과한 제1 축과, 상기 제1 측정 센서의 측정 범위를 초과하지 않는 제2 축 및 제3 축을 판단하는 단계와, 상기 제2 축에 대한 각속도 측정값과 상기 제3 축에 대한 각속도 측정값 중에서 어느 하나의 각속도 측정값을 선택하는 단계와, 상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값 및 상기 자기력 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.The determining may include determining, among the axes of the rotating body, a first axis that exceeds a measurement range of the first measurement sensor, and a second axis and a third axis that does not exceed the measurement range of the first measurement sensor. And, selecting any one of the angular velocity measurement value of the angular velocity measurement value for the second axis and the angular velocity measurement value for the third axis, and based on the selected one angular velocity measurement value and the magnetic force measurement value And calculating a posture angle of the rotating body.
상기 어느 하나의 각속도 측정값을 선택하는 단계는, 상기 제1 축, 상기 제2 축 및 상기 제3 축에 대한 순서에 따라 정의되는 회전 변환 순서를 결정하는 단계와, 상기 회전 변환 순서에 따라 상기 제2 축에 대한 각속도 측정값과 상기 제3 축에 대한 각속도 측정값 중에서 어느 하나의 각속도 측정값을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.The step of selecting any one of the angular velocity measurement values may include determining a rotation transformation sequence defined according to an order for the first axis, the second axis, and the third axis, and the rotation transformation sequence. And selecting one of the angular velocity measurements for the second axis and the angular velocity measurements for the third axis.
상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값 및 상기 자기력 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 계산하는 단계는, 상기 자기력 측정값 중에서 상기 제2 축의 자기력 측정값과 상기 제3 축의 자기력 측정값에 기초하여 상기 제1 축에 대한 제1 자세각을 계산하는 단계와, 상기 제1 자세각 및 상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.The step of calculating the posture angle of the rotating body based on the selected angular velocity measurement value and the magnetic force measurement value is based on the magnetic force measurement value of the second axis and the magnetic force measurement value of the third axis among the magnetic force measurement values. The method may include calculating a first posture angle with respect to the first axis, and calculating a posture angle of the rotating body based on the first posture angle and the selected angular velocity measurement.
상기 제1 자세각 및 상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 계산하는 단계는, 상기 제1 자세각 및 상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값에 기초하여 상기 제2 축에 대한 제2 자세각을 계산하는 단계와, 상기 제1 자세각 및 상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값에 기초하여 상기 제3 축에 대한 제3 자세각을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.The step of calculating the posture angle of the rotating body based on the first posture angle and the selected angular velocity measurement value includes: the second axis based on the first posture angle and the selected angular velocity measurement value And calculating a second attitude angle for and the third attitude angle for the third axis based on the first attitude angle and the selected angular velocity measurement value.
일 실시예에 따른 자세각 결정 장치는, 회전체에 대한 각속도 측정값을 제1 센서로부터 수신하고, 상기 회전체에 대한 자기력 측정값을 제2 센서로부터 수신하는 수신기와, 상기 각속도 측정값에 포함된 상기 회전체의 어느 한 축에 대한 각속도 측정값이 상기 제1 센서의 측정 범위에 대한 초과 여부에 응답하여 상기 각속도 측정값 및 상기 자기력 측정값 중에서 적어도 하나를 이용하여 상기 회전체의 자세각(Attitude Angle)을 결정하는 컨트롤러를 포함한다.A posture angle determination device according to an embodiment includes a receiver that receives an angular velocity measurement value for a rotating body from a first sensor and a magnetic force measurement value for the rotating body from a second sensor, and the angular velocity measurement value At least one of the angular velocity measurement value and the magnetic force measurement value in response to whether the angular velocity measurement value on any one axis of the rotating body exceeds the measurement range of the first sensor ( Attitude Angle) is included.
상기 컨트롤러는, 상기 회전체의 어느 한 축에 대한 각속도 측정값이 상기 제1 센서의 측정 범위를 초과하는지 판단하는 판단기와, 상기 회전체의 어느 한 축에 대한 각속도 측정값이 상기 제1 센서의 측정 범위를 초과한 경우, 상기 각속도 측정값 및 상기 자기력 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 결정하고, 상기 회전체의 어느 한 축에 대한 각속도 측정값이 상기 제1 센서의 측정 범위를 초과하지 않은 경우, 상기 각속도 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 결정하는 자세각 결정기를 포함할 수 있다.The controller includes a determination unit for determining whether an angular velocity measurement value for one axis of the rotating body exceeds a measurement range of the first sensor, and an angular velocity measurement value for one axis of the rotating body of the first sensor. When the measurement range is exceeded, the posture angle of the rotating body is determined based on the angular velocity measurement value and the magnetic force measurement value, and the angular velocity measurement value on any one axis of the rotating body determines the measurement range of the first sensor. If not exceeded, it may include a posture angle determiner for determining the posture angle of the rotating body based on the angular velocity measurement.
상기 판단기는, 상기 회전체의 축들 중에서 상기 제1 측정 센서의 측정 범위를 초과한 제1 축과, 상기 제1 측정 센서의 측정 범위를 초과하지 않는 제2 축 및 제3 축을 판단할 수 있다.The determiner may determine a first axis that exceeds a measurement range of the first measurement sensor among axes of the rotating body, and a second axis and a third axis that do not exceed the measurement range of the first measurement sensor.
상기 자세각 결정기는, 상기 제2 축에 대한 각속도 측정값과 상기 제3 축에 대한 각속도 측정값 중에서 어느 하나의 각속도 측정값을 선택하고, 상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값 및 상기 자기력 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 계산할 수 있다.The attitude angle determiner selects any one of the angular velocity measurement values for the second axis and the angular velocity measurement value for the third axis, and the selected angular velocity measurement value and the magnetic force measurement value. Based on this, it is possible to calculate the posture angle of the rotating body.
상기 판단기는, 상기 제1 축, 상기 제2 축 및 상기 제3 축에 대한 순서에 따라 정의되는 회전 변환 순서를 결정할 수 있다.The determiner may determine a rotation conversion order defined according to an order for the first axis, the second axis, and the third axis.
상기 자세각 결정기는, 상기 회전 변환 순서에 따라 상기 제2 축에 대한 각속도 측정값과 상기 제3 축에 대한 각속도 측정값 중에서 어느 하나의 각속도 측정값을 선택하고, 상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값 및 상기 자기력 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 계산할 수 있다.The posture angle determiner selects any one of the angular velocity measurement values from the angular velocity measurement value for the second axis and the angular velocity measurement value for the third axis according to the rotation conversion order, and the selected angular velocity measurement value And a posture angle of the rotating body based on the magnetic force measurement value.
상기 자세각 결정기는, 상기 자기력 측정값 중에서 상기 제2 축의 자기력 측정값과 상기 제3 축의 자기력 측정값에 기초하여 상기 제1 축에 대한 제1 자세각을 계산하고, 상기 제1 자세각 및 상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 계산할 수 있다.The posture angle determiner calculates a first posture angle with respect to the first axis based on a magnetic force measurement value of the second axis and a magnetic force measurement value of the third axis among the magnetic force measurement values, and calculates the first posture angle and the The attitude angle of the rotating body may be calculated based on the selected angular velocity measurement.
상기 자세각 결정기는, 상기 제1 자세각 및 상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값에 기초하여 상기 제2 축에 대한 제2 자세각을 계산하고, 상기 제1 자세각 및 상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값에 기초하여 상기 제3 축에 대한 제3 자세각을 계산할 수 있다.The posture angle determiner calculates a second posture angle for the second axis based on the first posture angle and the selected angular velocity measurement value, and measures the first posture angle and the selected angular velocity A third posture angle with respect to the third axis may be calculated based on the value.
도 1은 각속도 측정 센서가 측정한 회전체의 각속도를 나타내는 그래프이다.
도 2는 일 실시예에 따른 자세각 결정 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 자세각 결정 장치의 개략적인 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 컨트롤러의 개략적인 블록도이다.
도 5는 자세각 결정 장치가 회전체의 자세각을 결정하는 순서를 나타낸다.
도 6은 자세각 결정 장치가 회전체의 자세각을 결정하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 내지 도 11은 자세각 결정 장치에 의한 회전체의 자세각 결정 실험의 예들을 나타낸다.
도 12는 자세각 결정 장치가 수행한 자세각 계산 결과의 일 예를 나타낸다.
1 is a graph showing the angular velocity of the rotating body measured by the angular velocity sensor.
2 is a schematic block diagram of a posture angle determination system according to an embodiment.
3 is a schematic block diagram of an apparatus for determining an attitude angle shown in FIG. 2.
FIG. 4 is a schematic block diagram of the controller shown in FIG. 3.
5 shows a procedure in which the attitude angle determining device determines the attitude angle of the rotating body.
6 is a view for explaining an example of a method for determining a posture angle of a rotating body by the posture angle determining device.
7 to 11 show examples of the attitude angle determination experiment of the rotating body by the attitude angle determination device.
12 shows an example of a result of calculating a posture angle performed by the posture angle determining device.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, various modifications may be made to the embodiments, and the scope of the patent application right is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all modifications, equivalents, or substitutes for the embodiments are included in the scope of rights.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are for illustrative purposes only and should not be construed as limiting. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms "include" or "have" are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof described in the specification, one or more other features. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.
제1 또는 제2등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 실시예의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.The terms first or second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are for the purpose of distinguishing one component from another component, for example, without departing from the scope of rights according to the concept of the embodiment, the first component may be referred to as the second component, and similarly The second component may also be referred to as the first component.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the embodiment belongs. Terms, such as those defined in a commonly used dictionary, should be interpreted to have meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are assigned to the same components regardless of reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. In describing the embodiments, when it is determined that detailed descriptions of related well-known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the embodiments, detailed descriptions thereof will be omitted.
도 1은 각속도 측정 센서가 측정한 회전체의 각속도를 나타내는 그래프이다.1 is a graph showing the angular velocity of the rotating body measured by the angular velocity sensor.
도 1을 참조하면, 물체에 대한 3차원 자세각(Attitude Angle) 추정 방법에는 매우 다양한 기법이 존재할 수 있다. 가장 기본적인 자세각 추정 방법으로는 관성 센서의 일종인 각속도 측정 센서에서 측정된 각속도를 적분하여 자세를 구하는 방법이 있을 수 있다. 이 방법은 물체의 자세각을 추정하는데 매우 직관적이고 단순한 방법이지만, 시간이 지남에 따라 오차가 누적될 수 있다.Referring to FIG. 1, a wide variety of techniques may exist in a 3D attitude angle estimation method for an object. The most basic attitude angle estimation method may include a method of integrating the angular velocity measured by the angular velocity measurement sensor, which is a type of inertial sensor, to obtain a posture. This method is a very intuitive and simple method for estimating the posture angle of an object, but errors may accumulate over time.
물체의 자세각 추정 방법에는 자세각 추정시에 누적되는 오차를 보정하기 위해 각속도 측정 센서와 자기 측정 센서의 측정값을 사용하는 다양한 알고리즘이 존재할 수 있다. 예를 들어, ARS(Attitude Reference System) 또는 AHRS(Attitude and Heading Reference System) 알고리즘으로 물체의 자세각을 추정할 수 있다.In the method of estimating the attitude angle of an object, various algorithms that use measurement values of the angular velocity measurement sensor and the magnetic measurement sensor may exist to correct an error accumulated during the estimation of the attitude angle. For example, the attitude angle of an object may be estimated using an Attitude Reference System (ARS) or Attitude and Heading Reference System (AHRS) algorithm.
ARS 및 AHRS는 각속도 측정 센서와 자기 측정 센서의 측정값을 이용하여 물체의 자세각을 구하는 대표적인 자세각 계산 알고리즘일 수 있다. ARS 및 AHRS 등과 같은 자세각 계산 알고리즘은 자동차, 드론 및 휴대용 단말기 등의 자세각 계산에 사용될 수 있다.ARS and AHRS may be representative posture angle calculation algorithms for obtaining the posture angle of an object using measurements of the angular velocity measurement sensor and the magnetic measurement sensor. Attitude angle calculation algorithms such as ARS and AHRS can be used to calculate attitude angles of automobiles, drones, and portable terminals.
일반적으로 각속도 측정 센서의 측정 범위는 최대 2000 deg/s일 수 있다. 각속도 측정 센서의 측정 범위는 앞서 언급한 자동차, 드론, 휴대용 단말기 등과 같은 물체의 동적 범위를 충분히 포함할 수 있으며, 측정된 각속도를 통해 물체의 자세각 또한 추정 가능할 수 있다. 하지만, 원반과 같은 단축으로 빠르게 회전하는 회전체는 각속도 측정 센서의 측정 범위를 초과하여 자세각 추정이 어려울 수 있다.In general, the measurement range of the angular velocity sensor can be up to 2000 deg/s. The measurement range of the angular velocity measurement sensor may sufficiently include the dynamic range of an object such as the aforementioned vehicle, drone, portable terminal, etc., and the attitude angle of the object may also be estimated through the measured angular velocity. However, a rotating body that rotates quickly with a single axis such as a disk may be difficult to estimate the posture angle beyond the measurement range of the angular velocity sensor.
도 1에서는 원반에 장착된 각속도 측정 센서에서 측정된 각속도를 나타낼 수 있다. 각속도 측정 센서는 2000deg/s 이상의 값(10)은 측정이 불가능함을 확인할 수 있다. 또한, 각속도 측정 센서의 측정 범위를 초과하는 회전체는 앞서 언급한 ARS 및 AHRS 등의 알고리즘으로 자세각을 추정하기 어려울 수 있다.In FIG. 1, an angular velocity measured by an angular velocity measurement sensor mounted on a disk may be represented. It can be confirmed that the angular velocity measurement sensor cannot measure a value 10 of 2000 deg/s or more. In addition, the rotating body exceeding the measurement range of the angular velocity measurement sensor may be difficult to estimate the posture angle using the above-mentioned algorithms such as ARS and AHRS.
실시예들은 각속도 측정 센서의 측정 범위를 초과하는 축의 자세각을 자기 측정 센서의 측정값을 이용하여 추정함으로써, 회전체의 3차원 자세각을 결정할 수 있는 기술을 제공할 수 있다.Embodiments can provide a technique for determining the three-dimensional attitude angle of the rotating body by estimating the attitude angle of the axis exceeding the measurement range of the angular velocity measurement sensor using the measurement value of the magnetic measurement sensor.
이하에서는, 도 2 내지 도 11을 참조하여 실시예들을 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments will be described with reference to FIGS. 2 to 11.
도 2는 일 실시예에 따른 자세각 결정 시스템의 개략적인 블록도이다.2 is a schematic block diagram of a posture angle determination system according to an embodiment.
도 2를 참조하면, 자세각 결정 시스템(20)은 회전체(1000)에 부착된 제1 센서(100)와 제2 센서(200), 및 자세각 결정 장치(300)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the attitude angle determination system 20 includes a first sensor 100 and a second sensor 200 attached to the rotating body 1000, and an attitude angle determination device 300.
자세각 결정 시스템(20)은 회전체(1000)의 축 중에서 각속도 측정 센서의 측정 범위를 초과하는 축이 있더라도, 자기 측정 센서(예를 들어, Magnetometer)를 통해 측정한 측정값을 이용하여 회전체(1000)의 자세각을 추정할 수 있다. 자세각 결정 시스템(20)을 통해 값비싼 장비의 도움 없이 각속도 측정 센서의 측정 범위를 초과하는 회전체의 자세각을 추정할 수 있다.The attitude angle determination system 20 is a rotating body using a measurement value measured through a magnetic measurement sensor (for example, a magnetometer), even if there is an axis in the rotation body 1000 that exceeds the measurement range of the angular velocity measurement sensor. The attitude angle of (1000) can be estimated. The attitude angle determination system 20 can estimate the attitude angle of the rotating body that exceeds the measurement range of the angular velocity sensor without the help of expensive equipment.
제1 센서(100)는 관성 측정 센서일 수 있다. 제1 센서(100)는 각속도 측정 센서일 수 있다. 제1 센서(100)는 회전체(1000)에 부착되어 회전체(1000)의 각속도를 측정할 수 있다.The first sensor 100 may be an inertial measurement sensor. The first sensor 100 may be an angular velocity measurement sensor. The first sensor 100 is attached to the rotating body 1000 to measure the angular velocity of the rotating body 1000.
제1 센서(100)는 측정한 회전체(1000)의 각속도를 자세각 결정 장치(300)로 전송할 수 있다. 제1 센서(100)는 각속도 측정값을 무선 통신으로 전송할 수 있다.The first sensor 100 may transmit the measured angular velocity of the rotating body 1000 to the posture angle determination device 300. The first sensor 100 may transmit the angular velocity measurement value through wireless communication.
제1 센서(100)가 측정하는 각속도 측정값은 회전체(1000)의 제1 축에 대한 각속도 측정값, 제2 축에 대한 각속도 측정값, 및 제3 축에 대한 각속도 측정값을 포함할 수 있다. 제1 축, 제2 축, 및 제3 축은 회전체(1000)의 X축, Y축, 및 Z축 중에서 각각 결정될 수 있다.The angular velocity measurement value measured by the first sensor 100 may include the angular velocity measurement value for the first axis, the angular velocity measurement value for the second axis, and the angular velocity measurement value for the third axis of the rotating body 1000. have. The first axis, the second axis, and the third axis may be respectively determined among the X axis, the Y axis, and the Z axis of the rotating body 1000.
제2 센서(200)는 자기 측정 센서일 수 있다. 제2 센서(200)는 Magnetometer로 구현될 수 있다. 제2 센서(200)는 회전체(1000)에 부착되어 회전체(1000)의 자기력을 측정할 수 있다.The second sensor 200 may be a magnetic measurement sensor. The second sensor 200 may be implemented as a magnetometer. The second sensor 200 is attached to the rotating body 1000 to measure the magnetic force of the rotating body 1000.
제2 센서(200)가 측정하는 자기력 측정값은 회전체(1000)의 제1 축에 대한 자기력 측정값, 제2 축에 대한 자기력 측정값, 및 제3 축에 대한 자기력 측정값을 포함할 수 있다.The magnetic force measurement value measured by the second sensor 200 may include a magnetic force measurement value for a first axis of the rotating body 1000, a magnetic force measurement value for a second axis, and a magnetic force measurement value for a third axis. have.
제2 센서(200)는 측정한 회전체(1000)의 자기력 측정값을 자세각 결정 장치(300)로 전송할 수 있다. 제2 센서(200)는 자기력 측정값을 무선 통신으로 전송할 수 있다.The second sensor 200 may transmit the measured magnetic force measurement value of the rotating body 1000 to the posture angle determination device 300. The second sensor 200 may transmit the magnetic force measurement value through wireless communication.
제1 센서(100) 및 제2 센서(200)는 하나의 센서로 구현되어 회전체(1000)에 부착될 수 있다. 제1 센서(100) 및 제2 센서(200)는 회전체(1000)에 부착되되 회전체(1000)의 회전 운동에 영향을 주지 않도록 구현될 수 있다.The first sensor 100 and the second sensor 200 may be implemented as one sensor and attached to the rotating body 1000. The first sensor 100 and the second sensor 200 are attached to the rotating body 1000 but may be implemented so as not to affect the rotational motion of the rotating body 1000.
자세각 결정 장치(300)는 제1 센서(100)로부터 수신한 각속도 측정값, 및 제2 센서(200)로부터 수신한 자기력 측정값에 기초하여 회전체(1000)의 자세각을 결정할 수 있다. 자세각 결정 장치(300)는 결정한 자세각을 사용자에게 제공할 수 있다.The attitude angle determination device 300 may determine the attitude angle of the rotating body 1000 based on the angular velocity measurement value received from the first sensor 100 and the magnetic force measurement value received from the second sensor 200. The attitude angle determination device 300 may provide the determined attitude angle to the user.
자세각 결정 장치(300)는 회전체의 자세각을 오일러각(Euler Angle)으로 계산할 수 있다. 자세각 결정 장치(300)는 제1 센서(100) 및 제2 센서(200)와 함께 초소형으로 구현되어 회전체(1000)에 부착될 수 있다.The attitude angle determining device 300 may calculate the attitude angle of the rotating body as an Euler angle. The posture angle determining device 300 may be implemented in an ultra-small size with the first sensor 100 and the second sensor 200 and attached to the rotating body 1000.
도 3은 도 2에 도시된 자세각 결정 장치의 개략적인 블록도이다.3 is a schematic block diagram of an apparatus for determining an attitude angle shown in FIG. 2.
도 3을 참조하면, 자세각 결정 장치(300)는 수신기(310), 메모리(330), 및 컨트롤러(350)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the posture angle determining device 300 may include a receiver 310, a memory 330, and a controller 350.
수신기(310)는 회전체(1000)에 대한 각속도 측정값을 제1 센서로부터 수신할 수 있다. 수신기(310)는 회전체(1000)에 대한 자기력 측정값을 제2 센서로부터 수신할 수 있다. 수신기(310)는 각속도 측정값 및 자기력 측정값을 무선 통신으로 수신할 수 있다.The receiver 310 may receive an angular velocity measurement value for the rotating body 1000 from the first sensor. The receiver 310 may receive a magnetic force measurement value of the rotating body 1000 from the second sensor. The receiver 310 may receive angular velocity measurements and magnetic force measurements through wireless communication.
메모리(330)는 컨트롤러(350)에 의해 실행가능한 인스트럭션들(또는 프로그램)을 저장할 수 있다. 예를 들어, 인스트럭션들은 컨트롤러(350)에 포함된 각 구성(351 및 353)의 동작을 실행하기 위한 인스트럭션들을 포함할 수 있다.The memory 330 may store instructions (or programs) executable by the controller 350. For example, the instructions may include instructions for performing the operation of each component 351 and 353 included in the controller 350.
컨트롤러(350)는 각속도 측정값에 포함된 회전체(1000)의 어느 한 축에 대한 각속도 측정값이 제1 센서(100)의 측정 범위에 대한 초과 여부에 응답하여 각속도 측정값 및 자기력 측정값 중에서 적어도 하나를 이용하여 회전체(1000)의 자세각을 결정할 수 있다.The controller 350 responds to whether or not the angular velocity measurement value for any one axis of the rotating body 1000 included in the angular velocity measurement value exceeds the measurement range of the first sensor 100 among the angular velocity measurement value and the magnetic force measurement value. The attitude angle of the rotating body 1000 may be determined using at least one.
컨트롤러(350)의 구체적인 동작에 관하여는 도 4에서 상세히 살펴보기로 한다.The detailed operation of the controller 350 will be described in detail in FIG. 4.
도 4는 도 3에 도시된 컨트롤러의 개략적인 블록도이다.FIG. 4 is a schematic block diagram of the controller shown in FIG. 3.
도 4를 참조하면, 컨트롤러(350)는 판단기(351) 및 자세각 결정기(353)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the controller 350 may include a determiner 351 and a posture angle determiner 353.
판단기(351)는 회전체(1000)의 어느 한 축에 대한 각속도 측정값이 제1 센서(100)의 측정 범위를 초과하는지 판단할 수 있다.The determiner 351 may determine whether the angular velocity measurement value of one axis of the rotating body 1000 exceeds the measurement range of the first sensor 100.
판단기(351)는 회전체의 축들 중에서 제1 측정 센서(100)의 측정 범위를 초과한 제1 축을 판단할 수 있다. 판단기(351)는 제1 측정 센서(100)의 측정 범위를 초과하지 않는 제2 축 및 제3 축을 판단할 수 있다.The determiner 351 may determine a first axis that exceeds the measurement range of the first measurement sensor 100 among the axes of the rotating body. The determiner 351 may determine second and third axes that do not exceed the measurement range of the first measurement sensor 100.
판단기(351)는 회전체(1000)의 제1 축, 제2 축, 및 제3 축에 대한 순서에 따라 정의되는 회전 변환 순서를 결정할 수 있다. 회전 변환 순서에 관한 내용은 도 6에서 상세히 살펴보기로 한다.The determiner 351 may determine a rotation conversion order defined according to the order of the first axis, the second axis, and the third axis of the rotating body 1000. The contents of the rotation conversion procedure will be described in detail in FIG. 6.
자세각 결정기(353)는 회전체(1000)의 어느 한 축에 대한 각속도 측정값이 제1 센서(100)의 측정 범위를 초과한 경우, 각속도 측정값 및 자기력 측정값에 기초하여 회전체(1000)의 자세각을 결정할 수 있다.The posture angle determiner 353, when the angular velocity measurement value for any one axis of the rotating body 1000 exceeds the measurement range of the first sensor 100, the angular velocity measurement value and the magnetic force measurement value based on the rotating body 1000 ) Can determine the attitude angle.
자세각 결정기(353)는 제2 축에 대한 각속도 측정값과 제3 축에 대한 각속도 측정값 중에서 어느 하나의 각속도 측정값을 선택할 수 있다.The posture angle determiner 353 may select any one of the angular velocity measurement values for the second axis and the angular velocity measurement for the third axis.
자세각 결정기(353)는 회전 변환 순서에 따라 어느 하나의 각속도 측정값을 선택할 수 있다. 자세각 결정기(353)는 자기력 측정값 및 선택된 어느 하나의 각속도 측정값에 기초하여 회전체(1000)의 자세각을 계산할 수 있다.The attitude angle determiner 353 may select any one angular velocity measurement value according to the rotation conversion order. The attitude angle determiner 353 may calculate the attitude angle of the rotating body 1000 based on the magnetic force measurement value and the selected one angular velocity measurement value.
자세각 결정기(353)는 회전 변환 순서에 따라 제2 축에 대한 각속도 측정값과 제3 축에 대한 각속도 측정값 중에서 어느 하나의 각속도 측정값을 선택할 수 있다. 자세각 결정기(353)는 선택된 어느 하나의 각속도 측정값 및 자기력 측정값에 기초하여 회전체(1000)의 자세각을 계산할 수 있다.The posture angle determiner 353 may select one angular velocity measurement value from the angular velocity measurement value for the second axis and the angular velocity measurement value for the third axis according to the rotation conversion order. The posture angle determiner 353 may calculate the posture angle of the rotating body 1000 based on any one selected angular velocity measurement value and magnetic force measurement value.
자세각 결정기(353)는 제1 센서(100)가 측정한 자기력 측정값 중에서 회전체(1000)의 제2 축의 자기력 측정값과 제3 축의 자기력 측정값에 기초하여 제1 축에 대한 제1 자세각을 계산할 수 있다.The posture angle determiner 353 is the first posture with respect to the first axis based on the magnetic force measurement value of the second axis of the rotating body 1000 and the magnetic force measurement value of the third axis among the magnetic force measurement values measured by the first sensor 100. You can calculate the angle.
자세각 결정기(353)는 제1 자세각 및 선택된 어느 하나의 각속도 측정값에 기초하여 회전체(1000)의 자세각을 계산할 수 있다.The posture angle determiner 353 may calculate the posture angle of the rotating body 1000 based on the first posture angle and the selected angular velocity measurement value.
자세각 결정기(353)는 제1 자세각 및 선택된 어느 하나의 각속도 측정값에 기초하여 제2 축에 대한 제2 자세각을 계산할 수 있다. 자세각 결정기(353)는 제1 자세각 및 선택된 어느 하나의 각속도 측정값에 기초하여 제3 축에 대한 제3 자세각을 계산할 수 있다.The posture angle determiner 353 may calculate a second posture angle with respect to the second axis based on the first posture angle and the selected angular velocity measurement value. The posture angle determiner 353 may calculate a third posture angle with respect to the third axis based on the first posture angle and the selected angular velocity measurement value.
자세각 결정기(353)는 회전체(1000)의 어느 한 축에 대한 각속도 측정값이 제1 센서(100)의 측정 범위를 초과하지 않은 경우, 각속도 측정값에 기초하여 회전체(1000)의 자세각을 결정할 수 있다.The attitude angle determiner 353, when the angular velocity measurement value for any one axis of the rotating body 1000 does not exceed the measurement range of the first sensor 100, the attitude of the rotating body 1000 based on the angular velocity measurement value You can decide the angle.
도 5는 자세각 결정 장치가 회전체의 자세각을 결정하는 순서를 나타낸다.5 shows a procedure in which the attitude angle determining device determines the attitude angle of the rotating body.
도 5를 참조하면, 자세각 결정 장치(300)는 제1 센서(100)로부터 회전체에 대한 각속도 측정값을 수신할 수 있다(510).Referring to FIG. 5, the posture angle determination device 300 may receive an angular velocity measurement value for the rotating body from the first sensor 100 (510 ).
자세각 결정 장치(300)는 제2 센서(200)로부터 회전체에 대한 자기력 측정값을 수신할 수 있다(520).The posture angle determination device 300 may receive a magnetic force measurement value for the rotating body from the second sensor 200 (520 ).
자세각 결정 장치(300)는 각속도 측정값에 포함된 회전체의 어느 한 축에 대한 각속도 측정값이 제1 센서(100)의 측정 범위를 초과하였는지 판단할 수 있다(530).The posture angle determination device 300 may determine whether the angular velocity measurement value for one axis of the rotating body included in the angular velocity measurement value exceeds the measurement range of the first sensor 100 (530 ).
자세각 결정 장치(300)는 각속도 측정값에 포함된 회전체의 어느 한 축에 대한 각속도 측정값이 제1 센서(100)의 측정 범위를 초과한 경우, 각속도 측정값 및 자기력 측정값에 기초하여 자세각을 결정할 수 있다(540a).The posture angle determination device 300 is based on the angular velocity measurement and the magnetic force measurement when the angular velocity measurement value for any one axis of the rotating body included in the angular velocity measurement value exceeds the measurement range of the first sensor 100 A posture angle may be determined (540a).
자세각 결정 장치(300)는 각속도 측정값에 포함된 회전체의 어느 한 축에 대한 각속도 측정값이 제1 센서(100)의 측정 범위를 초과하지 않은 경우, 각속도 측정값에 기초하여 자세각을 결정할 수 있다(540b).The attitude angle determination device 300 determines the attitude angle based on the angular velocity measurement value when the angular velocity measurement value for any one axis of the rotating body included in the angular velocity measurement value does not exceed the measurement range of the first sensor 100. It can be determined (540b).
도 6은 자세각 결정 장치가 회전체의 자세각을 결정하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining an example of a method for determining a posture angle of the rotating body by the posture angle determination device.
도 6을 참조하면, (a)는 자세각 결정 장치(300)가 정의하는 3차원 공간에 대한 Navigation Frame인 X축, Y축, 및 Z축을 나타낸다. (b)는 자세각 결정 장치(300)가 정의하는 물체에 대한 Body Frame인 X'축, Y'축, 및 Z'축을 나타낸다. 즉, 자세각 결정 장치(300)는 좌표계를 Navigation Frame, 및 Body Frame으로 정의할 수 있다. 예를 들어, 회전체(1000)의 회전축 중에서 어느 한 축과 Navigation Fame 및/또는 Body Frame으로 정의된 축 중에서 어느 한 축은 일치될 수 있다. 자세각 결정 장치(300)가 결정하는 자세각 표현 방법으로는 오일러각(Euler Angle)을 사용할 수 있다.Referring to FIG. 6, (a) shows an X-axis, a Y-axis, and a Z-axis, which are navigation frames for a three-dimensional space defined by the attitude angle determining device 300. (b) shows the X'axis, the Y'axis, and the Z'axis, which are body frames for an object defined by the posture angle determination device 300. That is, the attitude angle determination device 300 may define a coordinate system as a navigation frame and a body frame. For example, any one of the rotational axes of the rotating body 1000 and one of the axes defined by the navigation fame and/or body frame may coincide. The Euler Angle may be used as a method of expressing the attitude angle determined by the attitude angle determining apparatus 300.
자세각 결정 장치(300)가 자세각을 결정할 때, 회전체(1000)의 축들에 관하여 사용하는 표기법(Notation)을 아래와 같이 정리할 수 있다.When the attitude angle determination device 300 determines the attitude angle, the notation used for the axes of the rotating body 1000 may be summarized as follows.
자세각 결정 장치(300)는
Figure 112018124636263-pat00001
를 회전체의 Roll,
Figure 112018124636263-pat00002
를 회전체의 Pitch, 및
Figure 112018124636263-pat00003
를 회전체의 Yaw로 정의할 수 있다.
Attitude angle determining device 300
Figure 112018124636263-pat00001
Of the rotating body,
Figure 112018124636263-pat00002
Pitch of the rotating body, and
Figure 112018124636263-pat00003
Can be defined as the yaw of the rotating body.
자세각 결정 장치(300)는 P를 제1 센서의 X축에 대한 각속도 측정값, q를 제1 센서의 Y축에 대한 각속도 측정값, 및 r을 제1 센서의 Z축에 대한 각속도 측정값으로 정의할 수 있다.The posture angle determining device 300 includes P as an angular velocity measurement value for the X axis of the first sensor, q as an angular velocity measurement value for the Y axis of the first sensor, and r as an angular velocity measurement value for the Z axis of the first sensor. Can be defined as
자세각 결정 장치(300)는
Figure 112018124636263-pat00004
를 제2 센서의 X축에 대한 자기력 측정값,
Figure 112018124636263-pat00005
를 제2 센서의 Y축에 대한 자기력 측정값, 및
Figure 112018124636263-pat00006
를 제2 센서의 Z축에 대한 자기력 측정값으로 정의할 수 있다.
Attitude angle determining device 300
Figure 112018124636263-pat00004
The magnetic force measurement value on the X axis of the second sensor,
Figure 112018124636263-pat00005
The magnetic force measurement value with respect to the Y axis of the second sensor, and
Figure 112018124636263-pat00006
It may be defined as a magnetic force measurement value for the Z axis of the second sensor.
예를 들어, 회전체(1000)의 Yaw에 대한 각속도가 제1 센서의 측정 범위를 초과하는 경우, 일반적인 Magnetic Yaw를 계산할 때 Body frame에 대한 레벨링(Leveling)이 필요함에 따라 이전 Magnetic Yaw 계산 과정의 회전체(1000)에 대한 Roll 및 Pitch에 관한 자세각을 알아야 현재 자세각에 대한 계산이 가능할 수 있다.For example, when the angular velocity of the yaw of the rotating body 1000 exceeds the measurement range of the first sensor, the leveling of the body frame is required when calculating the general magnetic yaw. It is possible to calculate the current attitude angle by knowing the attitude angles related to the roll and the pitch of the rotating body 1000.
하지만, 도 6의 좌표계를 이용하는 자세각 결정 장치(300)는 Yaw 회전이 body frame의 Z축 회전 그 자체이기 때문에 자세각 결정 과정에서 레벨링 과정이 생략될 수 있다. 자세각 결정 장치(300)는 도 6의 좌표계를 통해 별도의 인위적인 회전 운동 없이 회전 비행 그 자체로 계산을 수행할 수 있다.However, in the attitude angle determination apparatus 300 using the coordinate system of FIG. 6, the leveling process may be omitted in the attitude angle determination process because the yaw rotation is itself the Z-axis rotation of the body frame. The posture angle determining device 300 may perform calculation by itself through the coordinate system of FIG. 6 without additional artificial rotation motion.
아래에서는 자세각 결정 장치(300)가 회전체(1000)의 자세각을 결정하기 위한 판단기(351)와 자세각 결정기(353)의 동작을 구체적으로 살펴보기로 한다.Hereinafter, the operation of the determiner 351 and the attitude angle determiner 353 for determining the attitude angle of the rotating body 1000 by the attitude angle determining device 300 will be described in detail.
판단기(351)는 제1 센서가 측정한 회전체(1000)에 대한 3축 각속도 측정값(X축: p, Y축: q, 및 Z축: r)이 제1 센서의 측정 범위를 초과하였는지 판단할 수 있다.In the determination unit 351, the three-axis angular velocity measurement values (X-axis: p, Y-axis: q, and Z-axis: r) of the rotating body 1000 measured by the first sensor exceed the measurement range of the first sensor You can judge if you did.
자세각 결정기(353)는 각속도 측정값이 각속도 측정 센서의 측정 범위를 초과하지 않은 경우 각속도 측정값만을 이용하여 회전체(1000)의 자세각을 결정할 수 있다.The attitude angle determiner 353 may determine the attitude angle of the rotating body 1000 using only the angular velocity measurement value when the angular velocity measurement value does not exceed the measurement range of the angular velocity measurement sensor.
자세각 결정기(353)는 각속도 측정값이 각속도 측정 센서의 측정 범위를 초과하는 경우 측정 범위를 초과한 축에 따라 회전 변환 순서를 결정할 수 있다.The posture angle determiner 353 may determine a rotation conversion sequence according to an axis that exceeds the measurement range when the angular velocity measurement value exceeds the measurement range of the angular velocity measurement sensor.
예를 들어, 자세각 결정기(353)는 회전체(1000)의 Z축이 제1 센서의 측정 범위를 초과하는 경우,
Figure 112018124636263-pat00007
와 같은 회전 변환 순서 또는,
Figure 112018124636263-pat00008
와 같은 회전 변환 순서를 결정할 수 있다.
For example, the attitude angle determiner 353, when the Z-axis of the rotating body 1000 exceeds the measurement range of the first sensor,
Figure 112018124636263-pat00007
Rotation transformation order, such as, or
Figure 112018124636263-pat00008
You can determine the order of rotation transformation.
자세각 결정기(353)는 회전 변환 순서에 따라 회전체(1000)의 자세각을 계산하기 위한 회전 변환 행렬
Figure 112018124636263-pat00009
(Navigation Frame to Body Frame)를 정의할 수 있다.
The attitude angle determiner 353 is a rotation transformation matrix for calculating the attitude angle of the rotating body 1000 according to the rotation transformation order
Figure 112018124636263-pat00009
(Navigation Frame to Body Frame) can be defined.
예를 들어, 자세각 결정기(353)는 회전 변환 순서가
Figure 112018124636263-pat00010
로 결정되면 수학식 1와 같은 회전 변환 행렬을 결정할 수 있다.
For example, the attitude angle determiner 353 has a rotation conversion order
Figure 112018124636263-pat00010
If it is determined by, it is possible to determine the rotation transformation matrix as in Equation 1.
자세각 결정기(353)가 회전 변환 순서에 따라 결정하는 회전 변환 행렬
Figure 112018124636263-pat00011
6가지 및 자세각을 결정하기 위한 방법은 다음과 같이 정리할 수 있다.
A rotation transformation matrix determined by the attitude angle determiner 353 according to the rotation transformation order
Figure 112018124636263-pat00011
The methods for determining the six and posture angles can be summarized as follows.
회전체(1000)의 Z축이 각속도 측정 센서의 측정 범위를 초과한 경우, 자세각 결정기(353)는
Figure 112018124636263-pat00012
로 회전 변환 순서를 결정하고, 수학식 1과 같은 회전 변환 행렬을 생성할 수 있다.
When the Z-axis of the rotating body 1000 exceeds the measurement range of the angular velocity measurement sensor, the posture angle determiner 353 is
Figure 112018124636263-pat00012
The rotation transformation order is determined by, and a rotation transformation matrix such as Equation 1 can be generated.
Figure 112018124636263-pat00013
Figure 112018124636263-pat00013
수학식 1에서 r은 제1 센서(100)의 측정 범위를 초과하는 값이기 때문에 p, q 값만이 유효할 수 있다. 따라서, 기존의 자세각 결정 기법으로는 제1 센서(100)의 측정 범위를 초과하는 축과 관련된
Figure 112018124636263-pat00014
는 적분을 통한 자세각 계산이 불가능할 수 있다. 하지만, 자세각 결정기(353)는
Figure 112018124636263-pat00015
를 제2 센서(200)를 통해 측정한 자기력 측정값을 이용하여 수학식 2를 통해 계산할 수 있다.
Since r in Equation 1 is a value exceeding the measurement range of the first sensor 100, only p and q values may be effective. Therefore, the existing attitude angle determination technique is associated with an axis that exceeds the measurement range of the first sensor 100.
Figure 112018124636263-pat00014
It may not be possible to calculate the posture angle through integration. However, the attitude angle determiner 353
Figure 112018124636263-pat00015
Can be calculated through Equation 2 using the magnetic force measurement value measured by the second sensor 200.
Figure 112018124636263-pat00016
Figure 112018124636263-pat00016
자세각 결정기(353)는 수학식 1을 수학식 3과 같이 2차원으로 낮추어 회전체(100)의 두 축에 대한 자세각을 계산할 수 있다. 자세각 결정기(353)는 수학식 2와 수학식 3에서 계산된 회전체(1000)의 각각의 축들에 대한 자세각을 통하여 회전체(1000)의 모든 축들에 대한 자세각을 결정할 수 있다.The posture angle determiner 353 may calculate the posture angle for two axes of the rotating body 100 by lowering Equation 1 in two dimensions as shown in Equation 3. The posture angle determiner 353 may determine posture angles for all axes of the rotation body 1000 through posture angles for each axis of the rotation body 1000 calculated in Equations 2 and 3.
Figure 112018124636263-pat00017
Figure 112018124636263-pat00017
회전체(1000)의 Z축이 각속도 측정 센서의 측정 범위를 초과한 경우, 자세각 결정기(353)는
Figure 112018124636263-pat00018
로 회전변환순서를 결정하고, 수학식 4와 같은 회전 변환 행렬을 생성할 수 있다.
When the Z-axis of the rotating body 1000 exceeds the measurement range of the angular velocity measurement sensor, the posture angle determiner 353 is
Figure 112018124636263-pat00018
The rotation conversion order can be determined by and a rotation conversion matrix such as Equation 4 can be generated.
Figure 112018124636263-pat00019
Figure 112018124636263-pat00019
자세각 결정기(353)는
Figure 112018124636263-pat00020
를 제2 센서(200)를 통해 측정한 자기력 측정값을 이용하여 수학식 5와 같이 계산할 수 있다.
Posture angle determiner (353)
Figure 112018124636263-pat00020
Using the magnetic force measurement value measured by the second sensor 200 may be calculated as in Equation (5).
Figure 112018124636263-pat00021
Figure 112018124636263-pat00021
자세각 결정기(353)는 수학식 4를 수학식 6과 같이 2차원으로 낮추어 회전체(1000)의 두 축에 대한 자세각을 계산할 수 있다. 자세각 결정기(353)는 수학식 5와 수학식 6에서 계산된 회전체(1000)의 각각의 축들에 대한 자세각을 통하여 회전체(1000)의 모든 축들에 대한 자세각을 결정할 수 있다.The posture angle determiner 353 may calculate the posture angle for two axes of the rotating body 1000 by lowering Equation 4 in two dimensions as shown in Equation 6. The posture angle determiner 353 may determine posture angles for all axes of the rotation body 1000 through posture angles for each axis of the rotation body 1000 calculated in Equations 5 and 6.
Figure 112018124636263-pat00022
Figure 112018124636263-pat00022
회전체(1000)의 Y축이 각속도 측정 센서의 측정 범위를 초과한 경우, 자세각 결정기(353)는
Figure 112018124636263-pat00023
로 회전변환순서를 결정하고, 수학식 7과 같은 회전 변환 행렬을 생성할 수 있다.
When the Y-axis of the rotating body 1000 exceeds the measurement range of the angular velocity measurement sensor, the posture angle determiner 353
Figure 112018124636263-pat00023
The rotation conversion order can be determined by and a rotation conversion matrix such as Equation 7 can be generated.
Figure 112018124636263-pat00024
Figure 112018124636263-pat00024
자세각 결정기(353)는
Figure 112018124636263-pat00025
를 제2 센서(200)를 통해 측정한 자기력 측정값을 이용하여 수학식 8와 같이 계산할 수 있다.
Posture angle determiner (353)
Figure 112018124636263-pat00025
Equation 8 may be calculated using the magnetic force measurement value measured by the second sensor 200.
Figure 112018124636263-pat00026
Figure 112018124636263-pat00026
자세각 결정기(353)는 수학식 7을 수학식 9와 같이 2차원으로 낮추어 회전체(1000)의 두 축에 대한 자세각을 계산할 수 있다. 자세각 결정기(353)는 수학식 8과 수학식 9에서 계산된 회전체(1000)의 각각의 축들에 대한 자세각을 통하여 회전체(1000)의 모든 축들에 대한 자세각을 결정할 수 있다.The posture angle determiner 353 may calculate the posture angle for two axes of the rotating body 1000 by lowering Equation 7 in two dimensions as shown in Equation 9. The posture angle determiner 353 may determine posture angles for all axes of the rotation body 1000 through posture angles for each axis of the rotation body 1000 calculated in Equations 8 and 9.
Figure 112018124636263-pat00027
Figure 112018124636263-pat00027
회전체(1000)의 Y축이 각속도 측정 센서의 측정 범위를 초과한 경우, 자세각 결정기(353)는
Figure 112018124636263-pat00028
로 회전 변환 순서를 결정하고, 수학식 10과 같은 회전 변환 행렬을 생성할 수 있다.
When the Y-axis of the rotating body 1000 exceeds the measurement range of the angular velocity measurement sensor, the posture angle determiner 353
Figure 112018124636263-pat00028
Rotational transform order is determined, and a rotational transformation matrix such as Equation (10) can be generated.
Figure 112018124636263-pat00029
Figure 112018124636263-pat00029
자세각 결정기(353)는
Figure 112018124636263-pat00030
를 제2 센서(200)를 통해 측정한 자기력 측정값을 이용하여 수학식 8와 같이 계산할 수 있다.
Posture angle determiner (353)
Figure 112018124636263-pat00030
Equation 8 may be calculated using the magnetic force measurement value measured by the second sensor 200.
Figure 112018124636263-pat00031
Figure 112018124636263-pat00031
자세각 결정기(353)는 수학식 10을 수학식 12와 같이 2차원으로 낮추어 회전체(1000)의 두 축에 대한 자세각을 계산할 수 있다. 자세각 결정기(353)는 수학식 11과 수학식 12에서 계산된 회전체(1000)의 각각의 축들에 대한 자세각을 통하여 회전체(1000)의 모든 축들에 대한 자세각을 결정할 수 있다.The posture angle determiner 353 may calculate the posture angle for two axes of the rotating body 1000 by lowering Equation 10 in two dimensions as shown in Equation 12. The posture angle determiner 353 may determine posture angles for all axes of the rotation body 1000 through posture angles for each axis of the rotation body 1000 calculated in Equations 11 and 12.
Figure 112018124636263-pat00032
Figure 112018124636263-pat00032
회전체(1000)의 X축이 각속도 측정 센서의 측정 범위를 초과한 경우, 자세각 결정기(353)는
Figure 112018124636263-pat00033
로 회전변환순서를 결정하고, 수학식 13과 같은 회전 변환 행렬을 생성할 수 있다.
When the X-axis of the rotating body 1000 exceeds the measurement range of the angular velocity measurement sensor, the posture angle determiner 353 is
Figure 112018124636263-pat00033
The rotation conversion order can be determined by and a rotation conversion matrix such as Equation 13 can be generated.
Figure 112018124636263-pat00034
Figure 112018124636263-pat00034
자세각 결정기(353)는
Figure 112018124636263-pat00035
를 제2 센서(200)를 통해 측정한 자기력 측정값을 이용하여 수학식 14로 계산할 수 있다.
Posture angle determiner (353)
Figure 112018124636263-pat00035
Using the magnetic force measurement value measured by the second sensor 200 may be calculated by Equation (14).
Figure 112018124636263-pat00036
Figure 112018124636263-pat00036
자세각 결정기(353)는 수학식 13을 수학식 15과 같이 2차원으로 낮추어 회전체의 두 축에 대한 자세각을 계산할 수 있다. 자세각 결정기(353)는 수학식 14와 수학식 15에서 계산된 회전체(1000)의 각각의 축들에 대한 자세각을 통하여 회전체(1000)의 모든 축들에 대한 자세각을 결정할 수 있다.The posture angle determiner 353 may calculate the posture angle with respect to two axes of the rotating body by lowering Equation 13 in two dimensions as shown in Equation 15. The posture angle determiner 353 may determine posture angles for all axes of the rotation body 1000 through the posture angles for each axis of the rotation body 1000 calculated in Equations 14 and 15.
Figure 112018124636263-pat00037
Figure 112018124636263-pat00037
회전체(1000)의 X축이 각속도 측정 센서의 측정 범위를 초과한 경우, 자세각 결정기(353)는
Figure 112018124636263-pat00038
로 회전변환순서를 결정하고, 수학식 16과 같은 회전 변환 행렬을 생성할 수 있다.
When the X-axis of the rotating body 1000 exceeds the measurement range of the angular velocity measurement sensor, the posture angle determiner 353 is
Figure 112018124636263-pat00038
The rotation conversion order can be determined by and a rotation conversion matrix such as Equation 16 can be generated.
Figure 112018124636263-pat00039
Figure 112018124636263-pat00039
자세각 결정기(353)는
Figure 112018124636263-pat00040
를 제2 센서(200)를 통해 측정한 자기력 측정값을 이용하여 수학식 17로 계산할 수 있다.
Posture angle determiner (353)
Figure 112018124636263-pat00040
It can be calculated by the equation (17) using the magnetic force measurement value measured by the second sensor 200.
Figure 112018124636263-pat00041
Figure 112018124636263-pat00041
자세각 결정기(353)는 수학식 16을 수학식 18과 같이 2차원으로 낮추어 회전체(1000)의 두 축에 대한 자세각을 계산할 수 있다. 자세각 결정기(353)는 수학식 17과 수학식 18에서 계산된 회전체(1000)의 각각의 축들에 대한 자세각을 통하여 회전체(1000)의 모든 축들에 대한 자세각을 결정할 수 있다.The attitude angle determiner 353 lowers Equation 16 into two dimensions as shown in Equation 18 to calculate the attitude angles for the two axes of the rotating body 1000. The posture angle determiner 353 may determine posture angles for all axes of the rotation body 1000 through posture angles for each axis of the rotation body 1000 calculated in Equations 17 and 18.
Figure 112018124636263-pat00042
Figure 112018124636263-pat00042
도 7 내지 도 11은 자세각 결정 장치에 의한 회전체의 자세각 결정 실험의 예들을 나타낸다.7 to 11 show examples of the attitude angle determination experiment of the rotating body by the attitude angle determination device.
도 7 내지 도 11을 참조하면, 해당 실험 결과들은 회전체인 Flying Disc라는 스포츠 원반에 IMU(Inertial Measurement Unit)를 이용하여 측정값을 얻어내고, 자세각 결정 장치(300)가 이 측정값에 의해 도출한 실험 결과일 수 있다. 기존의 자세각 계산 기법으로는 회전체인 Flying Disc의 경우 각속도 측정 센서의 측정 범위를 초과하는 축이 존재하므로 자세각 계산이 불가능할 수 있다.Referring to FIGS. 7 to 11, the corresponding experimental results are obtained by using a measurement disc using an IMU (Inertial Measurement Unit) on a sports disk called a flying disc that is a rotating chain, and the posture angle determination device 300 determines the measured value. It may be the result of the experiment. In the case of the rotating disc, which is a rotating technique using the existing attitude angle calculation technique, there may be an axis exceeding the measurement range of the angular velocity measurement sensor, so the attitude angle calculation may not be possible.
도 7 내지 도 11의 Big Hyzer, Hyzer, Big Anhyzer, Anhyzer, Straight 등은 Flying Disc를 던지는 방식을 나타내며, Flying Disc를 던지는 방식에 따라 특정 3차원 자세각이 나올 수 있다. 자세각 결정 장치(300)가 결정하는 Flying Disc의 좌표축과 회전 방향은 모두 오른손 법칙을 따를 수 있다.7 to 11, Big Hyzer, Hyzer, Big Anhyzer, Anhyzer, Straight, etc. indicate a method of throwing a flying disc, and a specific three-dimensional attitude angle may come out according to the method of throwing a flying disc. The coordinate axis and the rotation direction of the Flying Disc determined by the attitude angle determining device 300 may all follow the right-hand rule.
Front View(각 도면의 (b))는 Flying Disc가 날아오는 시점에서 봤을 때, Flying Disc의 자세각에 따라 Flying Disc가 어떻게 보이는지 간단하게 표현한 그림일 수 있다.The Front View ((b) of each drawing) may be a simple expression of how the Flying Disc looks according to the attitude of the Flying Disc when viewed from the point of view of the Flying Disc.
도 7 및 도 8을 참조하면, 그래프들(각 도면의 (a))은 자세각 결정 장치(300)가 결정한 Flying Disc의 Roll에 대한 자세각이 -40도(1100), -20도(1200)인 것을 나타낼 수 있다. (b)에서, Flying Disc가 날아오는 방향에서 봤을 때 오른쪽면이 아래로 쳐지는 기동(오른손 법칙에 의해)이며 정도에 따라 값의 크기가 바뀔 수 있다는 것을 알 수 있다.7 and 8, the graphs ((a) of each figure) have a posture angle of -40 degrees (1100), -20 degrees (1200) for a roll of a flying disc determined by the attitude angle determination device 300. ). In (b), it can be seen that when the Flying Disc is viewed from the flying direction, the right side is the maneuver (by the right-hand rule) that the right side hits down, and the size of the value can be changed depending on the degree.
도 9 및 도 10을 참조하면, 그래프들(각 도면의 (a))은 자세각 결정 장치(300)가 결정한 Flying Disc의 Roll에 대한 자세각이 +50도(1300), +30도(1400)인 것을 나타낼 수 있다. (b)에서, Flying Disc가 날아오는 방향에서 봤을 때 도 7 및 도 8의 Flying Disc와 반대로 회전하는 것을 확인할 수 있다.9 and 10, the graphs ((a) of each figure) have a posture angle of +50 degrees (1300) and +30 degrees (1400) for the roll of the flying disc determined by the attitude angle determination apparatus 300. ). In (b), it can be seen that the Flying Disc rotates as opposed to the Flying Disc of FIGS. 7 and 8 when viewed from the flying direction.
이처럼, 도 7 내지 도 10의 실험 결과를 통해 회전체(1000)가 각속도 측정 센서의 측정 범위를 초과하는 축이 존재하여도, 자세각 결정 장치(300)로 회전체(1000)의 자세각 결정이 가능하다는 것을 알 수 있다.As described above, even if an axis in which the rotating body 1000 exceeds the measurement range of the angular velocity measurement sensor is present through the experimental results of FIGS. 7 to 10, the attitude angle determination of the rotating body 1000 is determined by the attitude angle determination device 300. You can see that this is possible.
도 12는 자세각 결정 장치가 수행한 자세각 계산 결과의 일 예를 나타낸다.12 shows an example of a result of calculating a posture angle performed by the posture angle determining device.
도 12를 참조하면, 그래프는 회전체(1000)의 비행 중의 자세각을 나타낸 것일 수 있다. 회전체(1000)의 회전순서에 따라 회전체(1000)의 Y축을 중심으로 회전한 각이 그래프의 Pitch(1600)일 수 있다. 회전체(1000)의 회전된 자세에서 다시 회전체(1000)의 X축을 중심으로 회전한 각이 그래프의 Roll(1700)일 수 있다. 회전체(1000)의 회전된 자세에서 다시 회전체(1000)의 Z축을 중심으로 회전한 각이 그래프의 Yaw(1800)일 수 있다.Referring to FIG. 12, the graph may indicate a posture angle during flight of the rotating body 1000. According to the rotation order of the rotating body 1000, the angle rotated around the Y axis of the rotating body 1000 may be the pitch 1600 of the graph. The angle of rotation around the X axis of the rotating body 1000 again in the rotated posture of the rotating body 1000 may be the roll 1700 of the graph. The angle rotated around the Z axis of the rotating body 1000 again in the rotated posture of the rotating body 1000 may be the Yaw 1800 of the graph.
대부분의 실험에서 회전체(1000)의 회전축과 센서의 Z축을 일치시키기 때문에 도 12에서 Yaw(1800)가 빠른 회전속도로 인해 측정값이 그래프의 y축으로 크게 변하는 것을 확인할 수 있다. 이러한 표현은 도 6에서 설명한 6개의 회전 변환 행렬 중 1가지이며 상황에 맞게 순서를 변경할 수 있다.In most experiments, since the rotation axis of the rotating body 1000 and the Z axis of the sensor coincide, it can be seen that the measured value is significantly changed to the y axis of the graph due to the fast rotation speed of the Yaw 1800 in FIG. 12. This representation is one of the six rotation transformation matrices described in FIG. 6 and the order can be changed according to the situation.
기존의 3차원 자세각 결정 기법에서는 센서의 Z축이 측정 범위를 넘어섰을 때 Yaw값의 측정이 불가하거나 매우 부정확할 수 있다(임의의 k 시점). 기존의 3차원 자세각 결정 기법에서는 다음 시점(k+1 시점)에서의 Roll, Pitch도 영향을 받아 모든 3차원 자세각이 신뢰할 수 없게될 수 있다.In the conventional 3D attitude angle determination technique, when the Z-axis of the sensor exceeds the measurement range, measurement of the yaw value may be impossible or very inaccurate (random k point). In the conventional 3D attitude angle determination technique, roll and pitch at the next viewpoint (k+1 viewpoint) are also affected, so that all 3D attitude angles may become unreliable.
결과적으로, 자세각 결정 장치(300)에 의해서만 도 11과 같은 신뢰도 높은 회전체의 자세각에 대한 결과를 얻을 수 있다.As a result, only the attitude angle determination device 300 can obtain the result for the attitude angle of the highly reliable rotating body as shown in FIG. 11.
상술한 바와 같이, 자세각 결정 장치(300)는 회전체(1000)의 임의의 축이 각속도 측정 센서의 측정 범위를 초과하는 환경에서도 나머지 측정 가능한 2축의 각속도 측정값과 자기 측정 센서의 측정값에 기초하여 3차원 자세각을 결정할 수 있다.As described above, the posture angle determination device 300 is used to measure the angular velocity measurement values of the two axes and the magnetic measurement sensor that can be measured even in an environment in which any axis of the rotating body 1000 exceeds the measurement range of the angular velocity measurement sensor. Based on this, a three-dimensional attitude angle can be determined.
즉, 자세각 결정 장치(300)는 회전체(1000)의 3축에 대한 각속도 측정 센서의 측정값 중 측정 범위를 초과한 축을 제외한 나머지 2축 값 만을 가지고 3차원 자세각을 계산할 수 있다.That is, the posture angle determination device 300 may calculate the three-dimensional posture angle with only the remaining two-axis values excluding the axis exceeding the measurement range among the measured values of the angular velocity measurement sensor for the three axes of the rotating body 1000.
더욱이 기존의 AHRS와 같은 자세추정 알고리즘은 3축 자기 측정 센서를 사용함에 있어 3축 교정 및 이전 스텝에서 구한 오일러각을 이용한 레벨링 과정이 필요할 수 있다.Moreover, in the existing posture estimation algorithm such as AHRS, a 3-axis calibration and leveling process using the Euler angle obtained in the previous step may be required when using a 3-axis magnetic measurement sensor.
하지만, 자세각 결정 장치(300)는 오일러각 순서의 적절한 설정으로 레벨링 과정이 생략될 수 있으며, 자기 측정 센서의 2축에 대한 측정값만으로 자세각을 결정할 수 있을 뿐 아니라 회전 시스템으로 인한 자연스러운 자기 측정 센서의 2축 교정을 수행할 수 있다.However, the attitude angle determining device 300 may omit the leveling process with proper setting of the Euler angle sequence, and can determine the attitude angle only with the measurement values for the two axes of the magnetic measurement sensor, as well as natural magnetism due to the rotation system. Two-axis calibration of the measurement sensor can be performed.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, or the like alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiments or may be known and usable by those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic media such as floptical disks. Includes hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter, etc., as well as machine language codes produced by a compiler. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instruction, or a combination of one or more of these, and configure the processing device to operate as desired, or process independently or collectively You can command the device. Software and/or data may be interpreted by a processing device, or to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. , Or may be permanently or temporarily embodied in the transmitted signal wave. The software may be distributed on networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described by the limited drawings, those skilled in the art can apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form from the described method, or other components Alternatively, proper results can be achieved even if replaced or substituted by equivalents.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (19)

  1. 회전체에 대한 각속도 측정값을 제1 센서로부터 수신하는 단계;
    상기 회전체에 대한 자기력 측정값을 제2 센서로부터 수신하는 단계; 및
    상기 각속도 측정값에 포함된 상기 회전체의 어느 한 축에 대한 각속도 측정값이 상기 제1 센서의 측정 범위에 대한 초과 여부에 응답하여 상기 각속도 측정값 및 상기 자기력 측정값 중에서 적어도 하나를 이용하여 상기 회전체의 자세각(Attitude Angle)을 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 회전체의 어느 한 축에 대한 각속도 측정값이 상기 제1 센서의 측정 범위를 초과하는지 판단하는 단계;
    상기 회전체의 어느 한 축에 대한 각속도 측정값이 상기 제1 센서의 측정 범위를 초과한 경우, 상기 각속도 측정값 및 상기 자기력 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 결정하는 단계; 및
    상기 회전체의 어느 한 축에 대한 각속도 측정값이 상기 제1 센서의 측정 범위를 초과하지 않은 경우, 상기 각속도 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 각속도 측정값 및 상기 자기력 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 결정하는 단계는,
    상기 회전체의 축들 중에서 상기 제1 측정 센서의 측정 범위를 초과한 제1 축과, 상기 제1 측정 센서의 측정 범위를 초과하지 않는 제2 축 및 제3 축을 판단하는 단계;
    상기 제2 축에 대한 각속도 측정값과 상기 제3 축에 대한 각속도 측정값 중에서 어느 하나의 각속도 측정값을 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값 및 상기 자기력 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 계산하는 단계
    를 포함하는 자세각 결정 방법.
    Receiving an angular velocity measurement value for the rotating body from the first sensor;
    Receiving a magnetic force measurement value for the rotating body from a second sensor; And
    In response to whether the angular velocity measurement value for any one axis of the rotating body included in the angular velocity measurement value exceeds the measurement range of the first sensor, the angular velocity measurement value and the magnetic force measurement value are used to at least one of the Determining the attitude angle of the rotating body
    Including,
    The determining step,
    Determining whether an angular velocity measurement value for one axis of the rotating body exceeds a measurement range of the first sensor;
    Determining an attitude angle of the rotating body based on the angular velocity measurement value and the magnetic force measurement value when the angular velocity measurement value on any one axis of the rotating body exceeds the measurement range of the first sensor; And
    Determining a posture angle of the rotating body based on the angular velocity measurement value when the angular velocity measurement value of any one axis of the rotating body does not exceed the measurement range of the first sensor
    Including,
    Determining a posture angle of the rotating body based on the angular velocity measurement value and the magnetic force measurement value,
    Determining a first axis exceeding a measurement range of the first measurement sensor and a second axis and a third axis not exceeding the measurement range of the first measurement sensor among the axes of the rotating body;
    Selecting any one of the angular velocity measurements for the second axis and the angular velocity measurements for the third axis; And
    Calculating a posture angle of the rotating body based on the selected angular velocity measurement value and the magnetic force measurement value
    Posture angle determination method comprising a.
  2. 삭제delete
  3. 삭제delete
  4. 제1항에 있어서,
    상기 어느 하나의 각속도 측정값을 선택하는 단계는,
    상기 제1 축, 상기 제2 축 및 상기 제3 축에 대한 순서에 따라 정의되는 회전 변환 순서를 결정하는 단계; 및
    상기 회전 변환 순서에 따라 상기 제2 축에 대한 각속도 측정값과 상기 제3 축에 대한 각속도 측정값 중에서 어느 하나의 각속도 측정값을 선택하는 단계
    를 포함하는 자세각 결정 방법.
    According to claim 1,
    The step of selecting any one of the angular velocity measurement values,
    Determining a rotation transformation order defined according to an order for the first axis, the second axis, and the third axis; And
    Selecting one angular velocity measurement value from the angular velocity measurement value for the second axis and the angular velocity measurement value for the third axis according to the rotation conversion order
    Posture angle determination method comprising a.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값 및 상기 자기력 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 계산하는 단계는,
    상기 자기력 측정값 중에서 상기 제2 축의 자기력 측정값과 상기 제3 축의 자기력 측정값에 기초하여 상기 제1 축에 대한 제1 자세각을 계산하는 단계; 및
    상기 제1 자세각 및 상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 계산하는 단계
    를 포함하는 자세각 결정 방법.
    According to claim 1,
    The step of calculating the posture angle of the rotating body based on the selected angular velocity measurement value and the magnetic force measurement value,
    Calculating a first attitude angle with respect to the first axis based on the magnetic force measurement value of the second axis and the magnetic force measurement value of the third axis among the magnetic force measurement values; And
    Calculating a posture angle of the rotating body based on the first posture angle and the selected angular velocity measurement value
    Posture angle determination method comprising a.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 자세각 및 상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 계산하는 단계는,
    상기 제1 자세각 및 상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값에 기초하여 상기 제2 축에 대한 제2 자세각을 계산하는 단계; 및
    상기 제1 자세각 및 상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값에 기초하여 상기 제3 축에 대한 제3 자세각을 계산하는 단계
    를 포함하는 자세각 결정 방법.
    The method of claim 5,
    Computing a posture angle of the rotating body based on the first posture angle and the selected angular velocity measurement value,
    Calculating a second attitude angle with respect to the second axis based on the first attitude angle and the selected angular velocity measurement value; And
    Calculating a third posture angle with respect to the third axis based on the first posture angle and the selected angular velocity measurement value
    Posture angle determination method comprising a.
  7. 회전체에 대한 각속도 측정값을 제1 센서로부터 수신하는 단계;
    상기 회전체에 대한 자기력 측정값을 제2 센서로부터 수신하는 단계; 및
    상기 각속도 측정값에 포함된 상기 회전체의 어느 한 축에 대한 각속도 측정값이 상기 제1 센서의 측정 범위를 초과한 경우 상기 각속도 측정값 및 상기 자기력 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각(Attitude Angle)을 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 회전체의 축들 중에서 상기 제1 측정 센서의 측정 범위를 초과한 제1 축과, 상기 제1 측정 센서의 측정 범위를 초과하지 않는 제2 축 및 제3 축을 판단하는 단계;
    상기 제2 축에 대한 각속도 측정값과 상기 제3 축에 대한 각속도 측정값 중에서 어느 하나의 각속도 측정값을 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값 및 상기 자기력 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 계산하는 단계
    를 포함하는 자세각 결정 방법.
    Receiving an angular velocity measurement value for the rotating body from the first sensor;
    Receiving a magnetic force measurement value for the rotating body from a second sensor; And
    If the angular velocity measurement value for any one axis of the rotating body included in the angular velocity measurement value exceeds the measurement range of the first sensor, the attitude angle of the rotating body based on the angular velocity measurement value and the magnetic force measurement value ( Steps to determine Attitude Angle)
    Including,
    The determining step,
    Determining a first axis exceeding a measurement range of the first measurement sensor and a second axis and a third axis not exceeding the measurement range of the first measurement sensor among the axes of the rotating body;
    Selecting any one of the angular velocity measurements for the second axis and the angular velocity measurements for the third axis; And
    Calculating a posture angle of the rotating body based on the selected angular velocity measurement value and the magnetic force measurement value
    Posture angle determination method comprising a.
  8. 삭제delete
  9. 제7항에 있어서,
    상기 어느 하나의 각속도 측정값을 선택하는 단계는,
    상기 제1 축, 상기 제2 축 및 상기 제3 축에 대한 순서에 따라 정의되는 회전 변환 순서를 결정하는 단계; 및
    상기 회전 변환 순서에 따라 상기 제2 축에 대한 각속도 측정값과 상기 제3 축에 대한 각속도 측정값 중에서 어느 하나의 각속도 측정값을 선택하는 단계
    를 포함하는 자세각 결정 방법.
    The method of claim 7,
    The step of selecting any one of the angular velocity measurement values,
    Determining a rotation transformation order defined according to an order for the first axis, the second axis, and the third axis; And
    Selecting one angular velocity measurement value from the angular velocity measurement value for the second axis and the angular velocity measurement value for the third axis according to the rotation conversion order
    Posture angle determination method comprising a.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값 및 상기 자기력 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 계산하는 단계는,
    상기 자기력 측정값 중에서 상기 제2 축의 자기력 측정값과 상기 제3 축의 자기력 측정값에 기초하여 상기 제1 축에 대한 제1 자세각을 계산하는 단계; 및
    상기 제1 자세각 및 상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 계산하는 단계
    를 포함하는 자세각 결정 방법.
    The method of claim 7,
    The step of calculating the posture angle of the rotating body based on the selected angular velocity measurement value and the magnetic force measurement value,
    Calculating a first attitude angle with respect to the first axis based on the magnetic force measurement value of the second axis and the magnetic force measurement value of the third axis among the magnetic force measurement values; And
    Calculating a posture angle of the rotating body based on the first posture angle and the selected angular velocity measurement value
    Posture angle determination method comprising a.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 자세각 및 상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 계산하는 단계는,
    상기 제1 자세각 및 상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값에 기초하여 상기 제2 축에 대한 제2 자세각을 계산하는 단계; 및
    상기 제1 자세각 및 상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값에 기초하여 상기 제3 축에 대한 제3 자세각을 계산하는 단계
    를 포함하는 자세각 결정 방법.
    The method of claim 10,
    Computing a posture angle of the rotating body based on the first posture angle and the selected angular velocity measurement value,
    Calculating a second attitude angle with respect to the second axis based on the first attitude angle and the selected angular velocity measurement value; And
    Calculating a third posture angle with respect to the third axis based on the first posture angle and the selected angular velocity measurement value
    Posture angle determination method comprising a.
  12. 회전체에 대한 각속도 측정값을 제1 센서로부터 수신하고, 상기 회전체에 대한 자기력 측정값을 제2 센서로부터 수신하는 수신기; 및
    상기 각속도 측정값에 포함된 상기 회전체의 어느 한 축에 대한 각속도 측정값이 상기 제1 센서의 측정 범위에 대한 초과 여부에 응답하여 상기 각속도 측정값 및 상기 자기력 측정값 중에서 적어도 하나를 이용하여 상기 회전체의 자세각(Attitude Angle)을 결정하는 컨트롤러
    를 포함하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 회전체의 어느 한 축에 대한 각속도 측정값이 상기 제1 센서의 측정 범위를 초과하는지 판단하는 판단기;
    상기 회전체의 어느 한 축에 대한 각속도 측정값이 상기 제1 센서의 측정 범위를 초과한 경우, 상기 각속도 측정값 및 상기 자기력 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 결정하고,
    상기 회전체의 어느 한 축에 대한 각속도 측정값이 상기 제1 센서의 측정 범위를 초과하지 않은 경우, 상기 각속도 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 결정하는 자세각 결정기
    를 포함하고,
    상기 판단기는,
    상기 회전체의 축들 중에서 상기 제1 측정 센서의 측정 범위를 초과한 제1 축과, 상기 제1 측정 센서의 측정 범위를 초과하지 않는 제2 축 및 제3 축을 판단하는
    자세각 결정 장치.
    A receiver that receives an angular velocity measurement value for the rotating body from a first sensor and a magnetic force measurement value for the rotating body from a second sensor; And
    In response to whether the angular velocity measurement value for any one axis of the rotating body included in the angular velocity measurement value exceeds the measurement range of the first sensor, the angular velocity measurement value and the magnetic force measurement value are used to at least one of the Controller to determine the attitude angle of the rotating body
    Including,
    The controller,
    A determiner to determine whether an angular velocity measurement value of one axis of the rotating body exceeds a measurement range of the first sensor;
    When the angular velocity measurement value of any one axis of the rotating body exceeds the measurement range of the first sensor, the attitude angle of the rotating body is determined based on the angular velocity measurement value and the magnetic force measurement value,
    A posture angle determiner that determines a posture angle of the rotating body based on the angular velocity measurement value when the angular velocity measurement value of any one axis of the rotating body does not exceed the measurement range of the first sensor
    Including,
    The judging machine,
    Among the axes of the rotating body, a first axis exceeding a measurement range of the first measurement sensor and a second axis and a third axis not exceeding the measurement range of the first measurement sensor are determined.
    Posture angle determination device.
  13. 삭제delete
  14. 삭제delete
  15. 제12항에 있어서,
    상기 자세각 결정기는,
    상기 제2 축에 대한 각속도 측정값과 상기 제3 축에 대한 각속도 측정값 중에서 어느 하나의 각속도 측정값을 선택하고,
    상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값 및 상기 자기력 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 계산하는
    자세각 결정 장치.
    The method of claim 12,
    The posture angle determiner,
    One of the angular velocity measurement value for the second axis and the angular velocity measurement value for the third axis is selected,
    The posture angle of the rotating body is calculated based on the selected angular velocity measurement value and the magnetic force measurement value.
    Posture angle determination device.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 판단기는,
    상기 제1 축, 상기 제2 축 및 상기 제3 축에 대한 순서에 따라 정의되는 회전 변환 순서를 결정하는
    자세각 결정 장치.
    The method of claim 12,
    The judging machine,
    Determining a rotation transformation order defined according to an order for the first axis, the second axis, and the third axis
    Posture angle determination device.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 자세각 결정기는,
    상기 회전 변환 순서에 따라 상기 제2 축에 대한 각속도 측정값과 상기 제3 축에 대한 각속도 측정값 중에서 어느 하나의 각속도 측정값을 선택하고,
    상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값 및 상기 자기력 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 계산하는
    자세각 결정 장치.
    The method of claim 16,
    The posture angle determiner,
    According to the rotation conversion order, select any one of the angular velocity measurements for the second axis and the angular velocity measurements for the third axis,
    The posture angle of the rotating body is calculated based on the selected angular velocity measurement value and the magnetic force measurement value.
    Posture angle determination device.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 자세각 결정기는,
    상기 자기력 측정값 중에서 상기 제2 축의 자기력 측정값과 상기 제3 축의 자기력 측정값에 기초하여 상기 제1 축에 대한 제1 자세각을 계산하고,
    상기 제1 자세각 및 상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값에 기초하여 상기 회전체의 자세각을 계산하는
    자세각 결정 장치.
    The method of claim 17,
    The posture angle determiner,
    A first attitude angle with respect to the first axis is calculated based on the magnetic force measurement value of the second axis and the magnetic force measurement value of the third axis among the magnetic force measurement values,
    The posture angle of the rotating body is calculated based on the first posture angle and the selected angular velocity measurement value.
    Posture angle determination device.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 자세각 결정기는,
    상기 제1 자세각 및 상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값에 기초하여 상기 제2 축에 대한 제2 자세각을 계산하고,
    상기 제1 자세각 및 상기 선택된 어느 하나의 각속도 측정값에 기초하여 상기 제3 축에 대한 제3 자세각을 계산하는
    자세각 결정 장치.
    The method of claim 18,
    The posture angle determiner,
    Calculate a second attitude angle with respect to the second axis based on the first attitude angle and the selected angular velocity measurement value,
    Calculating a third posture angle with respect to the third axis based on the first posture angle and the selected angular velocity measurement value
    Posture angle determination device.
KR1020180159861A 2018-12-12 2018-12-12 Method and apparatus for determining attitude angle of rotating body KR102127052B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180159861A KR102127052B1 (en) 2018-12-12 2018-12-12 Method and apparatus for determining attitude angle of rotating body

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180159861A KR102127052B1 (en) 2018-12-12 2018-12-12 Method and apparatus for determining attitude angle of rotating body

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200072094A KR20200072094A (en) 2020-06-22
KR102127052B1 true KR102127052B1 (en) 2020-06-25

Family

ID=71142269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180159861A KR102127052B1 (en) 2018-12-12 2018-12-12 Method and apparatus for determining attitude angle of rotating body

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102127052B1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001174283A (en) * 1999-12-15 2001-06-29 Daikin Ind Ltd Attitude-measuring device of rotating missile
JP2004117139A (en) * 2002-09-26 2004-04-15 Nec Tokin Corp Attitude angle detection device
US20110307213A1 (en) * 2006-07-10 2011-12-15 Yang Zhao System and method of sensing attitude and angular rate using a magnetic field sensor and accelerometer for portable electronic devices
JP2013057601A (en) * 2011-09-08 2013-03-28 Sony Corp Electronic instrument and imaging apparatus
WO2014125809A1 (en) * 2013-02-13 2014-08-21 旭化成エレクトロニクス株式会社 Attitude calculating apparatus, attitude calculating method, portable apparatus, and program

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3189026B2 (en) * 1994-02-24 2001-07-16 ヤマハ発動機株式会社 Aircraft attitude control device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001174283A (en) * 1999-12-15 2001-06-29 Daikin Ind Ltd Attitude-measuring device of rotating missile
JP2004117139A (en) * 2002-09-26 2004-04-15 Nec Tokin Corp Attitude angle detection device
US20110307213A1 (en) * 2006-07-10 2011-12-15 Yang Zhao System and method of sensing attitude and angular rate using a magnetic field sensor and accelerometer for portable electronic devices
JP2013057601A (en) * 2011-09-08 2013-03-28 Sony Corp Electronic instrument and imaging apparatus
WO2014125809A1 (en) * 2013-02-13 2014-08-21 旭化成エレクトロニクス株式会社 Attitude calculating apparatus, attitude calculating method, portable apparatus, and program

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200072094A (en) 2020-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Effective adaptive Kalman filter for MEMS-IMU/magnetometers integrated attitude and heading reference systems
KR101833217B1 (en) Mobile terminal device for positioning system based on magnetic map and positioning method using the device
US9043177B2 (en) Posture information calculation device, posture information calculation system, posture information calculation method, and information storage medium
CN106814753B (en) Target position correction method, device and system
US10022070B2 (en) Integrated circuit including a detection unit for detecting an angular velocity signal of a moving object based on a signal from a sensor
EP2587219B1 (en) Method to improve leveling performance in navigation systems
Sabatelli et al. A sensor fusion algorithm for an integrated angular position estimation with inertial measurement units
CN109030867B (en) Method and apparatus for calculating angular velocity using acceleration sensor and geomagnetic sensor
EP3227634B1 (en) Method and system for estimating relative angle between headings
KR101953958B1 (en) Apparatus and method for precisely estimating attitude
CN106370178B (en) Attitude measurement method and device of mobile terminal equipment
US10627237B2 (en) Offset correction apparatus for gyro sensor, recording medium storing offset correction program, and pedestrian dead-reckoning apparatus
CN104819717B (en) A kind of multi-rotor aerocraft attitude detecting method based on MEMS inertial sensor group
KR102127052B1 (en) Method and apparatus for determining attitude angle of rotating body
KR101140379B1 (en) Method and apparatus for estimating orientation by using lie algebra and kalman filter
CN102135431B (en) Method for precision compensation of inertial measurement unit
AU2018100564A4 (en) The invention of using integrated circuit board with embedded IMU algorithms to for Cricket equipment (ball) traction. Usage of gyroscope, accelerometer and magnetometer (compass) injected into the cricket ball acquires readings during ball motions. Embedded processor performs calculations of ball’s orientation and earth referenced acceleration. Data is transmitted wirelessly to the client's equipment about the flight: velocity, flight time, revolution rate, flight distance.
JP6251873B2 (en) Inertial device
US11120562B2 (en) Posture estimation method, posture estimation apparatus and computer readable storage medium
KR20200051449A (en) Method for judging a vehicle accident and apparatus for performing the same
KR101146748B1 (en) Apparatus and method for controlling attitude of a aircraft
KR102243649B1 (en) Unmanned aerial vehicle ad-hoc location estimation system in urban environment
JP2021518526A (en) Systems and methods that provide multiple strap-down solutions in one Attitude and Heading Reference System (AHRS)
JP2015094631A (en) Position calculation device, and position calculation method
EP3134705A1 (en) Initializing an inertial sensor using soft constraints and penalty functions

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)