KR20100033472A - 두 개의 삼축 가속도계를 이용한 회전성 자유낙하의 검출 시스템 및 방법 - Google Patents

두 개의 삼축 가속도계를 이용한 회전성 자유낙하의 검출 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20100033472A KR1020097020225A KR20097020225A KR20100033472A KR 20100033472 A KR20100033472 A KR 20100033472A KR 1020097020225 A KR1020097020225 A KR 1020097020225A KR 20097020225 A KR20097020225 A KR 20097020225A KR 20100033472 A KR20100033472 A KR 20100033472A
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동윤 김
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키오닉스, 인크.
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Abstract

낙하시 회전하거나 구르는 물체에 대한 자유낙하를 검출하는 시스템(10) 및 방법에 관한 것이다. 두 개의 삼축 가속도계들(14, 16)은, 회전하면서 낙하하는 물체에 가해지는 원심력 및 구심력으로 인해, 종래의 자유낙하 검출 시스템에 의해서라면 검출되지 않았을 회전하는 물체의 자유낙하를 검출하는 알고리즘(28)에 입력들을 제공한다. 시스템은 온보드(onboard) 메모리나 하드 디스크 드라이브들을 구비한 휴대 기기들의 자유낙하를 검출하는데 사용될 수 있으므로, 휴대 기기들이 판독/기록 헤드를 파킹(park)할 시간을 갖고 충돌에 의해 손상될 수 있는 데이터의 손실 가능성을 감소시킬 수 있게 한다. 이러한 자유낙하 검출 시스템은 노트북 컴퓨터, PDA, MP3 플레이어, 디지털 카메라 및 휴대 전화를 휴대 기기들과 나아가서는 자동차에도 적용될 수 있다.

Description

두 개의 삼축 가속도계를 이용한 회전성 자유낙하의 검출 시스템 및 방법 {SYSTEM AND METHOD FOR DETECTION OF FREEFALL WITH SPIN USING TWO TRI-AXIS ACCELEROMETERS}
본 발명은 일반적으로 휴대 전자 기기들의 하드 디스크 드라이브나 기타 민감한 부품들을 충돌에 의한 손상으로부터 보호하기 위하여 휴대 전자 기기들의 회전성 자유낙하를 검출하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근, 노트북 컴퓨터, PDA, MP3 플레이어, 디지털 카메라 및 휴대 전화와 같은 휴대 전자 기기들에 대한 수요가 급격히 증가하여 왔다. 상시-온(always-on) 온보드 메모리나 하드 디스크 드라이브(HDD)를 구비한 휴대 전자 기기들의 사용이 증가함에 따라, 그 기기들이 예기치 않게 떨어졌을 때 물리적 충돌로 인해 휴대 기기들의 데이터가 손실될 위험도 증가하고 있다. 데이터의 손실 및 그로 인한 생산성의 손실은 개인의 불편함, 통신의 실패, 생산성 감소를 일으킬 가능성이 있고, 더 심한 경우, 개인, 가족 또는 사업체에 심각한 결과를 야기시킬 수 있는 회복불가능한 데이터 손실을 발생시킬 가능성이 있다.
전술한 문제를 해결하기 위해, 이러한 휴대 기기들의 단순한 자유낙하를 검출하고, 충돌 전에 온보드 메모리나 HDD의 판독/기록 헤드를 파킹(park)하도록 작 동할 수 있는 자유낙하 검출 시스템들이 고안되어 왔다. 그러나, 현재 이러한 기술은 가속도 변화를 1차원적으로 검출할 수 있지만, "회전"(낙하시, 물체의 자전이나 뒹굶)하는 낙하 물체에 대한 매우 일반적인 상황을 정확하게 검출할 수는 없다.
정지 상태시 가속도계는 1 G(중력)의 가속도를 측정한다. 단순 자유낙하시 가속도계는 낙하 방향에 상관없이 0 G의 가속도를 측정할 것이다. 그러나, 회전하는 물체의 가속도를 검출하는 것과 관련하여 다음과 같은 문제들이 있다. 물체가 정확하고 더 가능성 있는 실제적 상황인 초당 약 4회의 자전으로 회전하며 낙하할 경우, 가속도계는 낙하 내내 0 G에 근접하지 못한다. 오히려, 회전으로 인해 물체에 원심 및 구심 가속도가 가해져 가속도계는 거의 낙하 내내 3.0 G 이상을 측정할 것이다. 이러한 상황에서, 높은 G의 문턱값을 갖는 삼축 가속도계를 하나만 이용하는 종래의 자유낙하 시스템 구성은 낙하 검출에 쓸모가 없을 것이다.
또한, 휴대 전자 제품들이 조깅이나 댄스와 같은 일상 활동에 사용되고 있을 때, 낙하의 경우로 그릇되게 검출될 수 있는 문제가 발생한다. 따라서, 이동 기기 시장에서는 그 어느 때보다도 고성능 보호를 위해, 특히 정상적인 일상적 활동과 잠재적으로 엄청난 충격 전의 낙하를 구별할 수 있는 신뢰성 높고 정확한 검출 기술이 절실하다.
본 발명은 회전하는 물체의 자유낙하를 검출하고 이러한 운동을 물체의 자유낙하로 오인할 수 있는 다른 형태의 일상 행위와 구별할 수 있는 시스템 및 방법을 제공함으로써 중력의 부재에만 반응할 수 있는 종래의 낙하 검출 장치들과 관련된 문제들을 해결한다. 이 과제를 달성하기 위해, 검출 시스템 및 방법은 제1 및 제2 삼축 (tri-axis) 가속도계들과 결합된 향상된 알고리즘을 채택하고, 삼축 가속도계들은 이 알고리즘에 입력들을 제공한다. 알고리즘은 입력들을 분석하여 물체가 회전하며 자유낙하하고 있음을 나타내는 원심 또는 구심 가속도가 언제 발생하고 있는지 결정한다. 특히, 삼축 가속도계들 각각으로부터의 가속도 벡터들을 비교하여 가속도 벡터들이 모두 동일 평면 상에 있는지 결정한다. 이는 자유낙하 동안 회전하는 물체에 가해지는 중력이 0일 때에만 발생할 수 있다. 알고리즘은 벡터들이 상호 평행한지 또는 상호 교차하는지 결정하는데 벡터 정보를 사용한다. 평행 및 교차는 모두 벡터들이 동일 평면 상에 있음을 나타내는 조건들이다. 벡터들이 동일 평면 상에 있다면, 알고리즘은 물체가 자유낙하하고 있는 것으로 결정하고 충돌로부터 보호되어야 하는 기기의 하드 드라이브나 기타 부품을 안전하게 하는 장치를 구동시키는데 사용되는 제어 신호를 발생시킨다.
두 개의 삼축 가속도계와 함께 본 발명의 알고리즘을 이용하는 것은 회전성 자유낙하의 검출을 용이하게 할 뿐만 아니라 종래의 자유낙하 검출 장치들과 비교시 저전력 소비의 더 저렴한 마이크로프로세서를 요구한다. 더욱 상세하게, 본 발명의 알고리즘은 3회의 짧은 샘플링 주기 안에 삼축 가속도계들의 벡터 출력들로부터 회전성 자유낙하 조건을 검출할 수 있는데, 3회의 샘플링 주기는 샘플링율이 50 Hz일 때 약 60 밀리세컨드(1000분의 1초)의 검출 속도에 해당한다. 일반적으로 1 미터의 자유낙하에 0.45초(450 밀리세컨드)가 소요되므로, 이는 피보호 매커니즘, 예컨대 HDD가 자유낙하 검출에 반응하는데 더 많은 시간을 허락한다. 본 발명에 의한 정확성과 개선점은 휴대 기기들 외에도 적용될 수 있으므로, 본 발명은 자유낙하 보호로부터 이득을 얻을 수 있는, 예컨대 자동차와 같은 다른 물체들에도 적용될 수 있다.
본 발명의 특징 및 장점들은 첨부한 도면과 함께 후술하는 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 처음에 개인의 손에 파지된 물체가 낙하하여 바닥에 정지할 때까지의 가속도 변화를 시간 함수로 나타낸 그래프이다. 이 그래프는 회전없이 지면에 낙하하는 물체에 부착된 통상의 가속도계로 판독한 값을 도시한다.
도 2는 처음에 개인의 손에 파지된 물체가 낙하하여 바닥에 정지할 때까지, 물체에 부착된 통상의 가속도계에 의한 기록을 시간 함수로 나타낸 그래프이다. 이 그래프의 물체는 회전하면서 지면에 낙하한다.
도 3은 바람직한 실시예로 채택된 두 가속도계들이 단단한 물체의 A와 B 위치에 각각 배치된 상대적 배열을 보여주는 도면이다.
도 4는 자유낙하하고 있지 않아서 중력(G)을 받고 있는 물체에 부착되었을 때 A와 B 가속도계들에 의해 발생된 가속도 벡터들을 도식적으로 보여준다.
도 5는 자유낙하하고 있어 어떠한 중력도 받고 있지 않는 물체에 부착되었을 때 A와 B 가속도계들에 의해 발생된 가속도 벡터들을 도식적으로 보여준다.
도 6은 두 벡터들(AA, AB)의 외적과 거리 벡터(R) 사이의 관계를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따라 기기의 회전성 자유낙하를 검출하고 반응하여 그 기기의 HDD나 기타 부품을 안전하게 하도록 구성된 시스템의 블록도이다.
도 8은 기기의 회전성 자유낙하를 검출하고 반응하여 그 기기의 HDD를 안전하게 하는 단계를 수행하도록 본 발명의 시스템에 의해 채택된 알고리즘을 보여주는 순서도이다.
상기한 바와 같이, 정지 상태시 가속도계는 1 G(중력)의 가속도를 측정한다. 단순 자유낙하시 가속도계는 낙하 방향에 상관없이 0 G 가속도를 측정할 것이다. 회전없이 자유낙하하는 물체의 가속도 신호가 도 1에 도시되어 있다. 도 1은 낙하전 가속도 조건인 1 G, 낙하 중 가속도인 약 0 G, 이후 충돌시 가속도 기록의 급격한 상승과 진동, 및 물체가 바닥에 정지했을 때 가속도 기록이 1 G에서 평준화되는 것을 나타낸다.
도 2는 물체가 떨어짐과 동시에 물체에 회전이 부여되었을 때의 상황을 보여준다. 물체가 정확하고 더 가능성 있는 실제적 상황인 초당 약 4회의 자전으로 회전하며 낙하할 경우, 가속도계는 낙하 내내 0 G에 근접하지 못한다. 오히려, 도시된 바와 같이, 회전이 물체에 원심 및 구심 가속도를 가하므로, 가속도계는 낙하 내내 상당 기간 3.0 G 이상을 측정할 것이다. 여기서, 원심 가속도는 물체를 회전의 중심으로부터 쫓아내는 힘이고, 구심 가속도는 물체를 회전의 중심에 붙잡아 두려는 힘이다.
회전성 자유낙하를 측정하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예는 충돌 손상으로부터 보호되어야 하는 부품들을 포함한 물체의 가속도를 측정하는데 한 쌍의 삼축 가속도계들을 사용한다. 이 가속도계들은 상호 일정 거리를 두고 이격되어 물체에 부착된다. 도 3의 도면은 A위치에 있는 제1 가속도계와, A위치로부터 거리(R)를 두고 이격된 B위치에 있는 제2 가속도계의 배열을 나타낸다.
바람직한 실시예에 의해 채택되는 알고리즘에는 두 가속도계들이 자유낙하를 인식할 수 있게 하는 수학적 가정이 필요하다. 이 가정은, 간단히 말하자면, 공기 저항이나 "항력(drag)"에 의한 접선 가속도를 무시하는 것이다. 따라서, 이 알고리즘에는 원심 또는 구심 가속도만이 고려될 것이다. 이러한 가정은 수학식 1로 나타내며, 수학식 1에서 AT는 접선 가속도, ω는 각속도, RR은 회전 반경이다.
Figure 112009059397736-PCT00001
물체가 회전하며 낙하한다면, 그 물체는 낙하하는 동안 소정의 축 주위를 회전해야 한다. 따라서, 두 개의 가속도계들이 낙하하는 물체의 단단한 몸체에 물리적으로 부착되므로, 두 원심 가속도들은 소정의 평면 상에 존재할 것이다. 물체가 회전하면서 낙하함에 따라, 더 이상의 중력은 존재하지 않고 원심력만이 물체에 가해지므로, 이에 따라 A와 B 벡터들은 한 평면 상에 존재하여야 한다. 원심 가속도 때문에, 두 벡터들은 평행하거나 소정의 지점에서 교차한다.
따라서, 알고리즘의 기본적인 전제는 두 가속도 벡터들이 동일 평면 상에 존 재하는지 확인하는 것이다. AA와 AB 측정값들이 하나의 평면(도 4에서 평면 AOB) 상에 존재한다면, 이 두 측정값들은 평행하거나 평면 상의 소정의 지점에서 상호 교차하여야 한다. 이 두 조건들(평행과 교차)을 확인함으로써, 물체가 회전하면서 낙하하는지 결정할 수 있다. 도 4는 일상 활동의 경우 가속도 벡터들을 보여준다. 그런 일상적인 사용 동안(비낙하(non-falling)의 경우), 중력(G)이 측정에 항상 포함되므로 가속도계들은 중력과 원심 가속도의 합성 가속도 벡터를 동시에 감지한다. 두 벡터들을 3차원 공간에서 왜곡시키는 중력 벡터 때문에, AA와 AB 측정 벡터들은 상호 교차할 수 없다. 따라서, 도 4의 AA와 AB 벡터들은 하나의 평면에 위치하지 않는다.
도 4에서, G는 중력 벡터, ω는 회전축에 대한 각속도, RA와 RB는 (중력이 RA와 RB 벡터들에 영향을 끼치지 않는다는 가정하에) 가상 회전축의 회전 아암들이다.
수학식 2,
Figure 112009059397736-PCT00002
와 수학식 3,
Figure 112009059397736-PCT00003
을 보면, 물체가 회전하면서 낙하할 때 그 물체는 중력 가속도의 영향을 받지 않으므로, G는 신속하게 0의 값으로 근접한다. 따라서, 수학식 2와 수학식 3의 가속도 성분들(
Figure 112009059397736-PCT00004
, ω2,
Figure 112009059397736-PCT00005
, ω2)만 남게 된다. 물체가 강체(rigid body)인 이상, 이 두 벡터들은 하나의 평면 상에 존재할 것이다. 도 5는 회전성 자유낙하의 경우 측정을 나타낸다. 그에 따라, 도 5에는 중력이 표시되지 않는다. 물체가 충돌 지점까지 계속 회전하는 한, 도 5의 가속도 값은 0에 근접하지 않을 것이므로, 도 5는 또한 하나의 가속도계를 이용한 종래 기술에 따른 자유낙하 검출이 회전성 자유낙하에 효과가 없는 이유를 설명해준다.
하기 분석은 주어진 시점에서 측정 벡터들이 하나의 평면에 존재함을 나타내는 조건들, 즉 평행과 교차 중 하나가 존재하는지 확인하는데 필요한 수학식들을 제공한다. 측정 벡터들의 외적(cross product)은 이러한 조건들을 확인하는데 사용된다.
Figure 112009059397736-PCT00006
이 0과 동일하다면, 이 두 벡터들은 평행하다. 이러한 조건은 하기 수학식들로 나타낼 수 있다.
Figure 112009059397736-PCT00007
Figure 112009059397736-PCT00008
Figure 112009059397736-PCT00009
Figure 112009059397736-PCT00010
Figure 112009059397736-PCT00011
Figure 112009059397736-PCT00012
수학식 7의 AX, AY, AZ, BX, BY, BZ는 각각 A와 B 가속도계들의 X, Y, Z 축의 가속도 성분들이고, i, j, k는 각각 X, Y, Z 좌표들의 단위 벡터들이다.
외적이 0인지 확인하기 위해서, 수학식 6이 만족되어야 한다.
Figure 112009059397736-PCT00013
이 0일 때, 상기 두 벡터들은 평행하지만, 그 크기는 정확히 알려지지는 않는다. 그리고,
Figure 112009059397736-PCT00014
라면, 회전을 검출하는 것이 불가능하다. 중력이 두 가속도계들에 동일하게 영향을 미치기 때문에, 물체가 중력을 받고 있더라도 상기 두 벡터들은 평행해야 한다. 이론상, 이러한 경우는 거의 일어날 수 없다. 그렇지 않은 경우 (
Figure 112009059397736-PCT00015
의 경우), 회전성 자유낙하는 평행을 근거로 검출될 수 있다. 그러나, 한 가지 예외의 경우가 있다. 회전축들 중 적어도 하나가 중력에 수직(
Figure 112009059397736-PCT00016
또는
Figure 112009059397736-PCT00017
)이라면, 이전의 경우와 동일한 이유로 검출될 수 없다.
Figure 112009059397736-PCT00018
라면, 두 벡터들이 교차를 통해 한 평면 상에 존재하는지 확인해야 한다. 두 벡터들이 임의의 한 지점에서 만나는지 알기 위해, 조건을 사용한다. 하나의 벡터가 다른 벡터와 이격되어 있더라도 외적은 0일 수 있다. 즉, 두 벡터들은 공간 상에서 왜곡된다. 이 조건을 만족하기만 하면, 두 벡터들은 상호 교차한다.
Figure 112009059397736-PCT00020
벡터는 두 벡터들(
Figure 112009059397736-PCT00021
,
Figure 112009059397736-PCT00022
)에 수직이고 거리 벡터(
Figure 112009059397736-PCT00023
)에 수직이다.
거리 벡터(
Figure 112009059397736-PCT00024
)는 두 가속도계들을 물리적으로 연결한다. 두 벡터들(
Figure 112009059397736-PCT00025
,
Figure 112009059397736-PCT00026
)의 회전 벡터에 의해 형성된
Figure 112009059397736-PCT00027
벡터가 거리 벡터(
Figure 112009059397736-PCT00028
)에 수직이라면, 거리 벡터(
Figure 112009059397736-PCT00029
)는 두 측정 벡터들(
Figure 112009059397736-PCT00030
,
Figure 112009059397736-PCT00031
)에 의해 형성된 평면 상에 있어야 한다. 이것은 두 벡터들(
Figure 112009059397736-PCT00032
,
Figure 112009059397736-PCT00033
)이 소정의 지점에서 만나는 것을 의미한다. 기하학적 양립 조건으로 인해, 이 두 벡터들(
Figure 112009059397736-PCT00034
,
Figure 112009059397736-PCT00035
)은 3차원 공간에서 하나의 평면을 형성한다. 도 6은
Figure 112009059397736-PCT00036
조건이 만족된 경우를 도식적으로 묘사한다.
Figure 112009059397736-PCT00037
가 0일 때 예외적인 경우가 존재한다. 여기서, 회전축이 중력 방향과 동일하기 때문에 회전성 자유낙하는 검출될 수 없다.
요약하면,
Figure 112009059397736-PCT00038
이고
Figure 112009059397736-PCT00039
이라면, 측정 벡터들은 교차하고, 이에 따라 물체는 회전하며 낙하한다고 말할 수 있다.
도 7의 블록도를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성되고 전술한 수학식들을 가속도계의 측정에 적용시키는 알고리즘을 채택한 낙하 검출 시스템(10)을 설명한다. 낙하 검출 시스템(10)은 제1 삼축 가속도계(14) 및 제2 삼축 가속도계(16)에 의해 발생된 가속도 신호들을 수신 및 처리하는 CPU(12)를 포함한다. 삼축 가속도계들(14, 16)은 기계형, 압전형 및 MEMS(MicroElectroMechanical Systems) 가속도계들과 같이 공지된 삼축 가속도계들이라면 어떤 종류라도 무방하다.
가속도계들(14, 16)은 각각 낙하에 의해 유발되는 충돌 손상으로부터 보호되어야 하는 기기(18)에 고정된다. 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 가속도계들은 알려된 일정 거리(R)로 상호 이격되어 기기(18) 상에 배치된다. 바람직하게, 이것은 낙하 검출 시스템(10)의 부품들 각각을 피보호 기기(18) 내에 탑재된 공통 회로 기판(점선(19)으로 표시) 상에 각각 탑재함으로써 이루어진다. 또는, 가속도계들(14, 16)은 기기(18)의 물리적 구조에 직접 탑재될 수 있다. 낙하 검출 시스템(10)으로 보호될 가능성이 가장 큰 기기의 종류는 HDD, MP3 플레이어, 노트북 PC, 휴대용 DVD 플레이어 등을 포함한다.
CPU(12)는 각각의 가속도계들(14, 16)로부터 수신된 신호들을 신호처리유닛(22)으로 인터페이스하는 인터페이스 유닛(20)을 포함한다. 신호처리유닛(22)은 가속도계들(14, 16)로부터 수신된 신호들을 보정 회로(26)로부터 수신된 정보를 기초로 정규화하는 정규화 알고리즘을 포함한다. 낙하 검출 시스템(10)의 가장 중요한 부분은 도 8과 함께 하기에 상세히 설명될 회전성 자유낙하 검출 알고리즘(28) 이다. 검출 알고리즘(28)이 회전성 자유낙하 조건을 검출하면, 제어 신호(30)를 발생시키는 명령이 제어 명령을 위한 회로(34)에 제공되고, 제어 명령을 위한 회로(34)는 제어 신호 발생기(36)로 보호 매커니즘의 작동을 유발하도록 지시함으로써 기기(18)가 바닥이나 다른 물체와 충돌하기 전에 안전한 잠금 위치(locked down position)로 이동될 필요가 있는 기기(18) 내 HDD나 기타 매커니즘의 판독/기록 헤드를 안전하게 한다.
도 8의 순서도를 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 방법의 단계별 순서를 설명한다. 먼저, 100 단계에서, 각각의 가속도계에 의해 발생된 가속도 신호들은 분석을 위해 CPU(12)로 판독된다. 이 단계는 1초에 여러 번 반복된다. 102 단계에서, 가속도계들(14, 16)의 원시 신호들은 보정을 위한 입력 오프셋과 민감도 조건이 설정된다. 104 단계에서, 가속도 기록들은 정규화된다.
다음, 가속도 신호들은 시스템과 방법의 핵심인, 도 8에 점선 상자로 표시된 회전성 자유낙하 검출 알고리즘(106)으로 공급되는데, 회전성 자유낙하 검출 알고리즘(106)은 다음과 같은 단계들을 포함한다.
전술한 내용에 비추어, 자유낙하 검출 알고리즘(106)의 목적은 각각의 가속도계들(14, 16)에 의해 발생된 가속도 벡터들이 동일 평면에 존재하는지 결정하는 것이다. 이러한 조건은 가속도계들이 부착된 기기가 회전성 자유낙하하는 경우에만 발생한다. 각각의 가속도계들에 의해 발생된 가속도 벡터들이 동일 평면에 존재하는지 결정하기 위해, 전술한 바와 같이 벡터들이 평행한지 교차하는지를 확인한다. 우선, 108 단계에서, 두 벡터들의 외적이 계산된다. 외적이 0이면, 벡터들이 서로 동일하지 않다는 가정하에, 벡터들은 전혀 교차할 수 없으며 실제로 평행할 것이다. 후자의 조건은 110 단계에서 확인된다. 벡터들이 동일하면, 112 단계에서, 검출된 기기의 운동이 정상 사용에서 비롯된 것으로, 즉 회전성 자유낙하하지 않는 것으로 결정된다. 한편, 이 두 벡터들이 동일하지 않다면, 114 단계에서 알고리즘은 물체가 회전성 자유낙하하고 있는 것으로 결정하고, 보호 제어 시스템의 활성이 보장된다.
전술한 바와 같이 두 벡터가 동일 평면에도 존재함을 나타내는 또 하나의 조건인 두 벡터들의 교차를 확인하기 위해, 108 단계에서 벡터들의 외적이 0이 아니라고 결정되면, 116 단계에서
Figure 112009059397736-PCT00040
인지 판단된다.
Figure 112009059397736-PCT00041
이라면, 회전성 자유낙하가 검출된다.
Figure 112009059397736-PCT00042
이 아니라면, 기기의 정상적인 운동이 확인된다.
112 단계에서 기기의 정상적인 운동이 확인되면, 118 단계에서 알고리즘은 가속도계 추가 판독을 위해 되돌아가 공정을 다시 시작한다. 114 단계에서 회전성 자유낙하가 결정되면, 120 단계에서 제어 신호 발생 명령이 발생되고 알고리즘은 다시 판독을 위해 되돌아간다. 제어 신호 발생 명령이 발생되면, 피보호 기기(18)의 HDD나 기타 피보호 부품을 안전하게 하는데 필요한 신호들을 발생시키는 제어 명령을 위한 회로(122)로 제공된다.
자유낙하 검출 알고리즘(108)은 회전성 자유낙하 조건을 검출할 뿐만 아니라 종래 기술에 따른 자유낙하 검출 시스템들처럼 회전없는 자유낙하 조건도 별개로 검출하도록 용이하게 개량될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 도 8의 점선 상자로 표시된 바와 같이, 이것이 요구하는 바는 두 가속도계들의 x, y, z 가속도 벡터 출력들이 모두 모니터되고, 이 출력들 모두가 124 단계에서 소정의 최소 문턱값 이하, 즉 약 0.3 내지 0.4 g로 떨어지면, 126 단계에서 회전없는 자유낙하 조건이 표시되고, 종래와 마찬가지로 피보호 기기(18)를 안전하게 하기 위한 단계들이 수행되는 것이다.
본 발명은 바람직한 실시예 및 그의 변형의 관점에서 개시되었으나, 하기 청구 범위에 의해 한정된 바와 같은 본 발명의 범위에 벗어나지 않는 수준에서 수많은 다른 변형 및 개량들이 이루어질 수 있는 것으로 이해될 것이다.

Claims (15)

  1. 전자 기기의 자유낙하를 검출하는 시스템에 있어서,
    소정의 일정 거리(R)로 서로 이격되게 위치하고, 각각 부여된 가속력의 크기와 방향을 나타내는 제1, 제2 및 제3 가속도 벡터 신호들을 발생시키는 제1 및 제2 삼축 가속도계들(A, B);
    상기 가속도 벡터 신호들을 처리하고 그로부터 상기 가속도계들이 제로 중력 조건에서 회전에 의한 원심 가속도들에 노출되어 있는지 결정하는 소프트웨어 모듈을 포함하는 프로세서; 및
    상기 가속도계들이 회전하면서 자유낙하하고 있다는 상기 프로세서에 의한 결정에 응답하여, 물리적 충돌로 유발되는 손상으로부터 보호되어야 하는 전자 기기의 보호 시스템을 제어할 수 있는 제어 신호를 발생시키는 신호 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기의 자유낙하를 검출하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소프트웨어 모듈은 각각의 상기 가속도계들에 의해 발생된 가속도 벡터들을 상호 비교하여 상기 벡터들이 공통 평면에 존재하는지 결정하고, 상기 벡터들이 공통 평면에 존재하면, 상기 신호 발생기가 제어 신호를 발생시키는데 사용되는 회전성 자유낙하 표시 신호를 발생시키는 회전성 자유낙하 조건을 결정하는 것을 특징으로 하는 전자 기기의 자유낙하를 검출하는 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 소프트웨어 모듈은,
    1) 상기 제1 및 제2 가속도계들(A, B)에 의해 발생된 가속도 벡터들의 외적이 0이고 (
    Figure 112009059397736-PCT00043
    =0), 상기 제1 및 제2 가속도계들의 상기 가속도 벡터들이 서로 동일하지 않은 (
    Figure 112009059397736-PCT00044
    ) 조건, 또는
    2) 상기 제1 및 제2 가속도계들(A, B)에 의해 발생된 가속도 벡터들의 외적이 0은 아니지만 (
    Figure 112009059397736-PCT00045
    ), 상기 거리 벡터가 상기 가속도계들(A, B)의 가속도 벡터들에 수직(
    Figure 112009059397736-PCT00046
    )인 조건 중 어느 하나를 만족하면 회전성 자유낙하 조건이 발생하고 있는 것으로 결정하도록 프로그램되는 것을 특징으로 하는 전자 기기의 자유낙하를 검출하는 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 시스템의 부품들은 피보호 기기에 탑재되어야 하는 회로 기판 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 기기의 자유낙하를 검출하는 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 가속도계들은 서로 일정 거리(R)를 두고 피보호 기기에 탑 재되는 것을 특징으로 하는 전자 기기의 자유낙하를 검출하는 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 삼축 가속도계들은 기계형, 압전형 및 MEMS (MicroElectroMechanical Systems) 가속도계들을 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 전자 기기의 자유낙하를 검출하는 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    HDD, MP3 플레이어, 노트북 PC, 휴대용 DVD 플레이어를 포함하는 군으로부터 선택된 피보호 기기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기의 자유낙하를 검출하는 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 소프트웨어 모듈은 또한 상기 가속도계들의 모든 가속도 벡터들이 문턱값 이하인지를 판단함으로써 상기 가속도계들이 회전없는 자유낙하 조건에 노출되어 있는지 결정하도록 프로그램되는 것을 특징으로 하는 전자 기기의 자유낙하를 검출하는 시스템.
  9. 전자 기기의 자유낙하를 검출하는 방법에 있어서,
    각각 부여된 가속력의 크기와 방향을 나타내는 제1, 제2 및 제3 가속도 벡터 신호들을 발생시키는 제1 및 제2 삼축 가속도계들(A, B)을 소정의 일정 거리(R)로 서로 이격되게 위치시키는 단계;
    소프트웨어 알고리즘으로 상기 가속도 벡터 신호들을 처리하고 그로부터 상기 가속도계들이 제로 중력 조건에서 회전에 의한 원심 가속도들에 노출되어 있는지 결정하는 단계; 및
    상기 가속도계들이 회전하면서 자유낙하하고 있다는 결정에 응답하여, 물리적 충돌로 유발되는 손상으로부터 보호되어야 하는 전자 기기의 보호 시스템을 제어할 수 있는 제어 신호를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기의 자유낙하를 검출하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    각각의 상기 가속도계들에 의해 발생된 가속도 벡터들을 상호 비교하여 상기 벡터들이 공통 평면에 존재하는지 결정하고, 상기 벡터들이 공통 평면에 존재하면, 상기 제어 신호를 발생시키는 회전성 자유낙하 표시 신호를 발생시킴으로써 회전성 자유낙하 조건이 결정되는 것을 특징으로 하는 전자 기기의 자유낙하를 검출하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    1) 상기 제1 및 제2 가속도계들(A, B)에 의해 발생된 가속도 벡터들의 외적 이 0이고 (
    Figure 112009059397736-PCT00047
    =0), 상기 제1 및 제2 가속도계들의 상기 가속도 벡터들이 서로 동일하지 않은 (
    Figure 112009059397736-PCT00048
    ) 조건, 또는
    2) 상기 제1 및 제2 가속도계들(A, B)에 의해 발생된 가속도 벡터들의 외적이 0은 아니지만 (
    Figure 112009059397736-PCT00049
    ), 상기 거리 벡터가 상기 가속도계들(A, B)의 가속도 벡터들에 수직(
    Figure 112009059397736-PCT00050
    )인 조건 중 어느 하나를 만족하면 회전성 자유낙하 조건이 발생하고 있는 것으로 결정되는 것을 특징으로 하는 전자 기기의 자유낙하를 검출하는 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 가속도계들은 서로 일정 거리(R)를 두고 피보호 기기에 탑재되는 것을 특징으로 하는 전자 기기의 자유낙하를 검출하는 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    각각의 상기 삼축 가속도계들은 기계형, 압전형 및 MEMS 가속도계들을 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 전자 기기의 자유낙하를 검출하는 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    HDD, MP3 플레이어, 노트북 PC, 휴대용 DVD 플레이어를 포함하는 군으로부터 선택된 피보호 기기에 상기 가속도계들을 탑재하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기의 자유낙하를 검출하는 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 소프트웨어 모듈은 또한 상기 가속도계들의 모든 가속도 벡터들이 문턱값 이하인지를 판단함으로써 상기 가속도계들이 회전없는 자유낙하 조건에 노출되어 있는지 결정하는 것을 특징으로 하는 전자 기기의 자유낙하를 검출하는 방법.
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