KR20140054053A - 요 레이트 센서 유닛의 출력 신호 분석 방법 및 요 레이트 센서 유닛 - Google Patents

요 레이트 센서 유닛의 출력 신호 분석 방법 및 요 레이트 센서 유닛 Download PDF

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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

요 레이트 센서 유닛의 출력 신호들의 분석 방법이 제안되어 있으며, 이 방법은 제1 방법 단계에서 요 레이트 센서 유닛의 하나 이상의 요 레이트 센서에 의해 측정된 각속도값들의 n-튜플을 제공하는 단계와, 제2 방법 단계에서 각속도값들의 n-튜플의 함수로서 중간값을 결정하는 단계와, 제3 방법 단계에서 중간값의 함수로서 그리고 요 레이트 센서 유닛의 레지스터에 저장된 이전 배향 변화값의 함수로서 새로운 배향 변화값을 계산하는 단계와, 제4 방법 단계에서 레지스터에 새로운 배향 변화값을 저장하는 단계를 포함하며, 이때 제5 방법 단계에서 새로운 배향 변화값이 요 레이트 센서 유닛에 연결되어 있는 외부 데이터 처리 유닛에 의해 판독되며 그리고/또는 제6 방법 단계에서 문턱값 초과가 검출될 때까지, 제1, 제2, 제3 및/또는 제4 방법 단계는 반복된다.

Description

요 레이트 센서 유닛의 출력 신호 분석 방법 및 요 레이트 센서 유닛{METHOD FOR EVALUATING OUTPUT SIGNALS OF A YAW RATE SENSOR UNIT AND YAW RATE SENSOR UNIT}
본 발명은 요 레이트 센서 어셈블리의 출력 신호들을 분석하기 위한 방법 및 요 레이트 센서 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로 이와 같은 요 레이트 센서 어셈블리들은 공지되어 있다. 예컨대, DE 101 08 196 A1호에는 각속도를 측정하기 위한 코리올리 요소들을 포함하는 요 레이트 센서가 공지되어 있으며, 제1 및 제2 코리올리 요소는 스프링에 의해 서로 연결되어 있으며 제1 축에 평행하게 진동하고, 제1 및 제2 검출 수단은 코리올리 요소들에 작용하는 코리올리 힘으로 인한 제1 및 제2 코리올리 요소의 편향을 검출하므로, 제1 검출 수단의 제1 검출 신호와 제2 검출 수단의 제2 검출 신호의 차는 코리올리 힘의 함수이며 또한 인가 각속도의 함수이다.
또한, DE 10 2007 060 942 A1호에는 다채널 요 레이트 센서가 공지되어 있으며, 이것은 수직 회전축들을 중심으로 요 레이트를 측정하는데 적합하다. 특히 3채널 요 레이트 센서들 또는 요 레이트 센서들의 어셈블리들이 공지되어 있으며, 이들은 서로 독립적인 3개의 회전축에서 측정을 가능하게 한다. 이와 같은 요 레이트 센서들 또는 요 레이트 센서들의 어셈블리들이 기준 시스템과 관련하여 예컨대 휴대 장치, 예컨대 휴대 전화기, 태블릿 컴퓨터 등의 위치를 결정하는 데 이용된다. 이때, 위치 변화 계산은 요 레이트 센서들에 의해 측정된 그리고 출력 신호로서 이용된 각도 변화의 함수로서 이루어진다.
위치 변화 계산 방법은 예컨대 US 3 231 726A호에도 출현한다. 각도 변화들이 교환적이지 않기 때문에, 요 레이트 센서들의 출력 신호들이 요 레이트 센서의 높은 샘플링 레이트로 판독되어야 한다. 이러한 샘플링 레이트는 측정하려는 운동이 있는 주파수 범위로부터 상당히 위에 있어야 한다. 이와 같은 방식에 의해, 복잡한 회전들(3개의 축을 중심으로 한 회전들)이 다수의 더 작은 회전으로 분할된다. 사람의 움직임들은 예컨대 20Hz이하 주파수 범위에 있다. 이러한 신호들의 오류 없는 통합은 일반적으로 100Hz의 샘플링 레이트를 필요로 한다. 요 레이트 센서들의 출력 신호들을 판독하여 처리하기 위해, 상기 휴대 장치들의 메인 프로세서가 높은 샘플링 레이트 때문에 비교적 자주 활성되어야 한다는 것이 단점이다. 따라서 전류 소비가 비교적 크다. 그 결과, 특히 휴대 장치에 있어서 단지 한정된 배터리 용량으로 인해 휴대 장치의 배터리 작동 시간이 단축된다.
독립 청구항들에 따른 본 발명의 방법 및 본 발명의 요 레이트 센서 유닛이 종래 기술에 비해 갖는 장점은 요 레이트 센서 유닛과 외부 데이터 처리 유닛 사이의 데이터 전송 및 에너지 소비가 현저히 감소된다는 것이다. 그 때문에 바람직하게 배터리 작동 시간은, 본 발명의 방법이 예컨대 배터리에 의해 작동되는 휴대 장치에서 이용되면, 증가할 수 있다. 이런 장점들은 얻으려면, 요 레이트 센서 또는 다수 요 레이트 센서의 출력 신호들이 요 레이트 센서 유닛에서 비교적 용이한 방식으로 처리되도록, 각속도값들이 레지스터에 저장된 이전 배향 변화값의 고려하에 지속적으로 갱신된 새로운 배향 변화값으로 즉시 환산된다. 이러한 새로운 배향 변화값은 요 레이트 센서 유닛의 마지막 위치 변화에 관한 정보를 항상 담고 있다. 실제적인 배향 변화값은 제1, 제2, 제3 및 제4 방법 단계의 루프들의 수차례 반복을 통해 연속적으로 합산되므로, 위치 변화 정보들이 전부 실제적인 새로운 배향 변화값에서 표현된다. 마지막 판독 이후 이루어진 위치 변화들을 등록하기 위해, 외부 데이터 처리 유닛, 예컨대 휴대 장치의 메인 프로세서는 유리하게는 실제 배향 변화값만의 판독을 필요로 한다. 이를 위해, 샘플링 레이트가 훨씬 더 작아도 충분한데, 하나의 루프 동안 발생하는 모든 정보들이 더 이상 지속적으로 문의될 필요가 없기 때문이다. 이는 종래 기술에 비해 더 적은 데이터량이 전송되고 절전 모드 또는 휴지 모드에서 외부 데이터 처리 유닛의 체류 시간이 더 길어질 수 있으므로, 에너지 소비가 감소되어 특히 휴대 장치의 배터리 작동 시간이 증가된다. 또한, 이 배향 변화값이 문턱값 모니터링에 의해 바람직하게는 지속적으로 또는 간헐적으로 모니터링되므로, 예컨대 반올림 오차 또는 근사 계산으로부터 결과하는, 배향 변화값의 오류 및 부정확성이 사전에 선택된 최대 크기로 감소될 수 있다. 레지스터에 저장된 이전 배향 변화값은 제4 방법 단계에서 루프마다 새로운 배향 변화값으로 바람직하게는 오버라이트된다. 각속도들의 n-튜플은 바람직하게는 한 회전축(n=1)에서 단일 각속도를 또는 서로 독립적인 3개의 회전축(n=3)에서는 3개의 각속도를 포함한다. 하나 이상의 공간 방향으로 측정할 때 이 각속도값들은 예컨대 단일의 다채널 요 레이트 센서에 의해 또는 복수의 단일 채널 요 레이트 센서들에 의해 측정된다. 반도체 기판에서 이 요 레이트 센서들은 바람직하게는 반도체 제조 공장의 범위에서 제조되었던 마이크로 기계 센서들을 포함한다. 생각해 볼 수 있는 대안적 일 실시예로서 새로운 각 배향값이 각 루프에서 추가로 예컨대 FIFO(First-In-First-Out)로서 형성되어 있는 출력 레지스터에도 저장되며, 이 출력 레지스터로부터 이들은 차례로 바람직하게는 저장 시간 순서에 상응하게 외부 데이터 처리 유닛에 의해 판독될 수 있다.
본 발명의 유리한 실시예들 및 개선점들이 종속항들에 그리고 도면을 참고한 설명에서 도출될 수 있다.
바람직한 일 실시예에 따르면 제5 또는 제6 방법 단계의 실시 후 레지스터 안에 저장되어 있는 배향 변화값은 제7 방법 단계에서 초기값에 세팅되고 방법은 제1 방법 단계로 다시 시작된다. 이 초기값은 바람직하게는 일종의 0값을 포함하는, 즉 배향의 변화가 이루어지지 않은 것이다. 각 배향 변화값의 계산 동안 발생한 오류들이 레지스터에 저장된 배향 변화값의 리셋 후 더 이상 후속 루프에서 새로운 배향 변화값의 계산에 영향을 미치지 않는다. 최대 발생 오류는 이와 같은 방식으로 제한될 수 있다. 쿼터니언 형태로 배향 변화 벡터로서 표현되는, 0에 세팅되는 배향 변화값은 위치 변화 없음을 의미하며 특히 하기와 같다:
Figure pct00001
바람직한 일 실시예에 따르면 이 배향 변화값은 배향 변화 벡터, 특히 쿼터니언을 포함한다. 그러므로 유리하게는 위치 변경이 3차원 공간에서 비교적 용이하게 표현될 수 있으며 처리될 수 있다. 쿼터니언들에 기반하는 수 체계를 사용할 때 장점은 3차원 공간에서 회전들이 특히 용이하고 효율적으로 표현될 수 있으며 처리될 수 있다는 것이다. 각 쿼터니언은 4개의 스칼라 수치를 포함하므로, 레지스터가 특히 루프마다 4개 값을 저장하도록 설계되어 있다.
바람직한 일 실시예에 따르면 제3 방법 단계에서 계산된 배향 변화 벡터의 길이가 구성 가능한 문턱값 및/또는 사전 설정된 문턱값을 초과하는지의 여부가 제6 방법 단계에서 모니터링된다. 이 배향 변화 벡터는 배향의 변화만을 알려준다. 이를 위해, 배향 벡터는 길이(벡터의 놈 또는 양으로서도) 1을 갖는, 즉
Figure pct00002
이고, 여기서
Figure pct00003
은 쿼터니언 형태의 배향 변화 벡터이다. 바람직하게는 중간값의 근사 계산만을 통해 배향 변화 벡터의 양이 1과는 상이할 수 있다. 이와 같은 오류는 제1, 제2, 제3 및 제4 방법 단계의 각 루프로 증가적으로 합산된다. 이로부터 제3 방법 단계에서 새로운 배향 변화값의 부정확한 계산이 초래된다. 유리하게는 이런 효과가 최소화되도록, 새로운 배향 변화값의 길이가 모니터링되고 구성 가능한 문턱값 및/또는 사전 설정된 문턱값과 비교된다. 문턱값이 초과되면, 레지스터에 저장되어 있는 이전 배향 변화값이 출력 레지스터에 버퍼되고 그리고/또는 외부 데이터 처리 유닛에 의해 판독되고 이후 0값에 세팅된다. 추가로 생각해 볼 수 있는 점으로서, 인터럽트가 요 레이트 센서 유닛에 의해 외부 데이터 처리 유닛에 전송되고 그리고/또는 새로운 배향 변화값이 외부 데이터 처리 유닛에 의해 판독되거나 출력 레지스터에 저장된다.
바람직한 일 실시예에 따르면 레지스터에 저장된 이전 배향 변화값이 마지막으로 초기값에 세팅된 이래 실시된 제3 방법 단계들의 수가 카운터에 의해 계수되고, 카운터가 구성 가능한 다른 문턱값 및/또는 사전 설정된 다른 문턱값을 초과하는지의 여부가 제6 방법 단계에서 모니터링된다. 바람직하게는 중간값을 단지 근사 계산하기 때문에 배향 변화값이 오류를 갖는 위험이 제1, 제2, 제3 및 제4 방법 단계의 각 루프에서 증가한다. 또한, 개별 오류들은 제1, 제2, 제3 및 제4 방법 단계의 각 루프에서 합산된다.
레지스터에 저장된 이전 배향 변화값이 그동안에 리셋되지 않으면서 제1, 제2, 제3 및 제4 방법 단계의 가능 루프들의 최대 수를 제한하면, 유리하게 상기 오류가 대표적인 최대 크기로 제한되는 것을 보장한다. 루프들의 가능한 최대 수가 달성되자마자, 새로운 배향 변화값이 출력 레지스터에 버퍼되고 그리고/또는 외부 데이터 처리 유닛에 의해 판독되며 이후 레지스터에 저장된 이전 배향 변화값이 0에 세팅되므로, 뒤에 계산되는 배향 변화값이 이전 근사 오차를 기반으로 하지 않는다. 또한 생각해 볼 수 있는 점으로서 인터럽트가 요 레이트 센서 유닛에 의해 외부 데이터 처리 유닛에 전달된다.
바람직한 일 실시예에 따르면 제6 방법 단계에서 문턱값 초과가 검출되면, 제9 방법 단계에서 새로운 배향값 및/또는 이전 배향값이 외부 데이터 처리 유닛에 의해 판독될 수 있는 출력 레지스터에 저장된다. 이의 장점으로서 레지스터에 저장된 이전 배향 변화값이 초기값에의 리셋을 통해 제거되기 전에 위치 변화가 출력 레지스터에 버퍼된다. 그러므로 위치 변화를 기록하는 값들이 상실되지 않음이 보장된다. 이 출력 레지스터는 바로 또는 나중 시점에 외부 데이터 처리 유닛에 의해 판독될 수 있다.
바람직한 일 실시예에 따르면 제2 방법 단계에서 중간값이 각속도값들의 n-튜플의 선형 함수로서 계산된다. 유리하게는 선형 함수는 일반적으로 배향 변화 벡터들, 바람직하게는 쿼터니언들의 계산에 이용되는 삼각 함수보다 훨씬 용이하게, 특히 회로의 형태로 (즉, 하드웨어에서) 실시될 수 있다. 선형 함수에 의한 근사는 특히 다음과 같이 이루어진다:
Figure pct00004
여기서,
Figure pct00005
는 x축, y축 및 z축에서 각각의 각속도에 상응한 반면, T는 (T=1/데이터 속도) 샘플링 시간이다. 이런 근사에 의해 계산의 복잡도는 유리하게 현저히 감소한다.
바람직한 일 실시예에 따르면 제3 방법 단계에서 배향 변화값은 레지스터 안에 저장된 이전 배향 변화값과 중간값의 곱, 특히 쿼터니언 곱을 통해 형성된다. 상기 이전 배향 변화값은 각각 제1, 제2, 제3 및 제4 방법 단계의 앞서 실시된 루프에서 계산해 낸, 이전 루프의 제4 방법 단계에서 레지스터에 저장되었던 배향 변화값 또는 초기값에 리셋된 배향 변화값이다. 각 루프에서 이와 같은 이전 배향 변화값은 제2 방법 단계에서 결정된 중간값과 곱해진다. 곱은 새로운 배향 변화값에 상응하고, 상기 배향 변화값은 다시 레지스터에 저장되므로, 이것은 다음 루프에서 다시 이전 배향 변화값으로서 기능한다. 그러므로 위치 변화들이 각 루프에서 연속적으로 합산된다.
바람직한 일 실시예에 따르면 제8 방법 단계에서 외부 데이터 처리 유닛에 의해 제5 방법 단계에서 판독된 다수의 배향 변화값이 합산된다. 그러므로 유리하게는 유효 배향 변화값의 비교적 단순한 계산이 외부 데이터 처리 유닛에 의해 가능하지만 이를 위해 샘플링 레이트가 높을 필요가 없다. 또한, 종래 기술에 비해 샘플링 시점과 관련해 오차 증가가 주어진다. 다수의 배향 변화값의 합산은 바람직하게는 유효 배향 변화값의 반복적 표준화를 통해
Figure pct00006
조건에 유의하여 이루어진다.
본 발명의 다른 대상은 각속도들의 n-튜플을 결정하기 위한 하나 이상의 요 레이트 센서와, 각속도들의 n-튜플의 함수로서 중간값을 결정하기 위한 분석 회로와, 배향 변화값을 저장하기 위한 레지스터를 가지는, 출력 신호들을 분석하는 방법을 실시하기 위한 요 레이트 센서 유닛이며, 또한 분석 회로는 중간값의 함수로서 그리고 레지스터에 저장된 이전 배향 변화값의 함수로서 새로운 배향 변화값을 계산하도록 구성되어 있으며, 요 레이트 센서 유닛은 새로운 배향 변화값이 요 레이트 센서 유닛에 연결된 외부 데이터 처리 유닛에 의해 판독될 수 있도록 형성되어 있다. 유리하게는 본 발명에 따른 요 레이트 센서 유닛은 이전 루프에서 계산된 이전 배향 변화값을 저장할 수 있는 레지스터를 가지므로, 후속 루프에서 이전 값에 근거한 새로운 배향 변화값이 계산될 수 있다. 그러므로 한편으로 종래 기술에 반해 비교적 높고 에너지 소비적인 샘플링 레이트로 요 레이트 센서 유닛이 샘플링될 필요가 없고, 다른 한편으로 측정값들이 상실되지 않는 것이 보장된다. 또한, 데이터 전송의 필요성이 현저히 감소한다. 그러므로 휴대 장치의 배터리 작동 시간이 현저히 증가될 수 있다.
바람직한 일 실시예에 따르면, 새로운 배향 변화값이 판독되어 배향 변화 벡터로서 실시된 새로운 배향 변화값의 길이의 모니터링을 위한 모니터링 유닛이 문턱값 초과를 표시하고 그리고/또는 분석 회로에 의해 실시된 새로운 배향 변화값 계산들을 계수하기 위한 카운터가 다른 일 문턱값 초과를 표시하면, 분석 회로가 레지스터에 저장된 이전 배향 변화값을 리셋하도록 구성되어 있다. 그러므로 유리하게는 요 레이트 센서 유닛의 정확성이 현저히 증가한다.
바람직한 일 실시예에 따르면 요 레이트 센서는 바람직하게는 3채널 요 레이트 센서를 포함하고 그리고/또는 분석 회로가 ASIC 형태의 집적 회로 안에 실시되어 있다. 유리하게는 분석 회로의 실행이 하드웨어에서 비교적 절전형이고 비교적 작은 웨이퍼 표면에서 구현될 수 있다. 그러므로 특히 각속도의 처리는 공간 소비적이고 비용 소비적이며 에너지 소비적인 프로세서 또는 마이크로컨트롤러(
Figure pct00007
) 없이도 가능해진다.
본 발명의 실시예들이 도면에 도시되어 있으며 하기의 설명에서 상술된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 방법의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 방법의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 방법의 개략도이다.
도면이 다르더라도 동일한 요소들은 항상 동일한 도면 부호를 가지며 일반적으로 각각의 경우에 한 번만 지적 또는 언급된다.
도 1에서 본 발명의 제1 실시예에 따른 요 레이트 센서 유닛(1)의 출력 신호들을 분석하기 위한 방법의 개략도가 도시되어 있다. 요 레이트 센서 유닛(1)은 요 레이트 센서를 가지며, 요 레이트 센서는 X축, Y축 및 Z축에서 요 레이트들 또는 각속도들(
Figure pct00008
)을 측정하며, 이때 X축, Y축 및 Z축은 서로 독립적이다.
제1 방법 단계(10)에서 3개의 각속도값(
Figure pct00009
및
Figure pct00010
)의 튜플이 요 레이트 센서에 의해 측정되어 제공된다. 제2 방법 단계(20)에서 이 3개의 각속도값(
Figure pct00011
및
Figure pct00012
)에 근거해 그리고 (1/요 레이트에 상응하는) 샘플링 시간(T)의 이용하에 각각 각도 변화(
Figure pct00013
및
Figure pct00014
)가 계산된다. 그 후, 이 각도 변화(
Figure pct00015
및
Figure pct00016
)의 함수로서 중간값(
Figure pct00017
)이 쿼터니언(위치 변화 쿼터니언)의 형태로 하기 선형 함수로부터 근사적으로 계산된다.
제3 방법 단계(30)에서 새로운 배향 변화값(
Figure pct00019
)의 계산을 위해 중간값(
Figure pct00020
)은 쿼터니언 곱의 범위에서 요 레이트 센서 유닛(1)의 레지스터에 저장되어 있는 이전 배향 변화값(
Figure pct00021
)과 곱해진다. 이전 쿼터니언값(
Figure pct00022
)은 제1, 제2, 제3 및 제4 방법 단계(10, 20, 30, 40)의 이전 루프에서 나오거나 미리 제7 방법 단계(70)의 범위에서 초기값(
Figure pct00023
)에, 특히 다음과 같이 세팅되었다.
Figure pct00024
후속하는 제4 방법 단계(40)에서, 제3 방법 단계(30)에서 새롭게 계산된 배향 변화값(
Figure pct00025
)이 레지스터에 저장된다. 이 경우 이전 배향 변화값(
Figure pct00026
)이 오버라이트된다. 그 후, 제1, 제2, 제3 및 제4 방법 단계(10, 20, 30, 40)의 루프가 새롭게 시작된다. 중간 문의(50)에서, 새로운 각속도값들(
Figure pct00027
및
Figure pct00028
)이 요 레이트 센서에 의해 제공되었는지의 여부가 매 루프에서 문의된다. 새로운 각속도값들(
Figure pct00029
및
Figure pct00030
)이 있으면, 즉 각도 변화가 요 레이트 센서에 의해 측정되면(요 레이트 센서 유닛(1)이 움직이기 때문에), 제3 방법 단계(30)에서 새로운 배향 변화값(
Figure pct00031
)이 제2 방법 단계(20)에서 새로 계산된 중간값(
Figure pct00032
)의 함수로서 그리고 레지스터에 저장되어 있는 (이전 루프에서 계산된 새로운 배향 변화값(
Figure pct00033
)에 상응하는) 이전 배향 변화값(
Figure pct00034
)의 함수로서 계산된다. 카운터가 제6 방법 단계(60)에서 다른 구성 가능한 문턱값 및/또는 사전 설정된 문턱값에 이를 때까지, 제1, 제2, 제3 및 제4 방법 단계(10, 20, 30, 40) (및 중간 문의(50))의 루프들이 반복된다. 카운터는 제3 방법 단계(30)의 범위에서 실행되는 곱들의 수를 계수한다. 다시 말하면, 카운터는 얼마나 자주 새로운 배향 변화값(
Figure pct00035
)이 새로이 계산되었는지를 계수한다. 곱이 새로이 시작될 때마다 가능 오류의 크기가 커지기 때문에, 다른 구성 가능한 문턱값 및/또는 사전 설정된 문턱값에 의해 제3 방법 단계(30)의 최대 수의 제한으로 오류가 제한된다. 다른 구성 가능한 문턱값 및/또는 사전 설정된 문턱값(t)이 달성되었음이 제6 방법 단계(60)에서 검출되면, 실제 배향 변화값(
Figure pct00036
)이 제9 방법 단계(90)에서 출력 레지스터에, 예컨대 FIFO(First-In-First-Out) 메모리에 저장되고 레지스터에 저장되어 있는 이전 배향 변화값(
Figure pct00037
)은 제7 방법 단계(70)에서 다시 초기값(
Figure pct00038
)에 세팅된다. 출력 메모리에 저장된 배향 변화값(
Figure pct00039
)은 외부 데이터 처리 유닛, 특히 휴대 장치의 프로세서에 의해 판독되므로, 위치 변화를 기록하는 값이 상실되지는 않는다.
도 2에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 방법의 개략도가 도시되어 있으며, 제2 실시예는 실질적으로 도 1에 그려진 제1 실시예와 같으며, 제2 실시예에서 제1 실시예와 차이점은 제6 방법 단계(60)에서 새로운 배향값(
Figure pct00040
)의 길이가 모니터링된다는 것이다. 제3 방법 단계에서 계산된 배향 변화 벡터(
Figure pct00041
)의 길이가 구성 가능한 문턱값 및/또는 사전 설정된 문턱값을 오버라이트하면, 제10 방법 단계(100)에서 인터럽트 신호가 발생된다. 그 후, 이전 배향 변화값(
Figure pct00042
)은 제7 방법 단계(70)에서 다시 초기값(
Figure pct00043
)에 세팅된다. 실제 배향 변화값(
Figure pct00044
)이 선택에 따라 제거되고, 외부 데이터 처리 장치에 의해 판독되고 그리고/또는 출력 레지스터에, 예컨대 FIFO(First-In-First-Out) 메모리에 저장된다.
도 3에는 본 발명의 제3 실시예에 따른 방법의 개략도가 도시되어 있고, 제3 실시예는 실질적으로 도 1에 그려진 제1 실시예와 같으며, 제3 실시예에서 제1 실시예와 차이점은, 외부 데이터 처리 유닛이 새로운 배향 변화값(
Figure pct00045
)을 제5 방법 단계(80)에서 판독하거나 이러한 판독이 외부 데이터 처리 유닛을 통해 검출될 때까지, 제1, 제2, 제3 및 제4 방법 단계(10, 20, 30, 40) (및 중간 단계(50))의 루프들이 반복된다는 것이다. 대안으로서 생각해 볼 수도 있는 점은, 이때 레지스터 안에 저장되어 있는 이전 배향 변화값(
Figure pct00046
)이 외부 데이터 처리 장치에 의해 판독된다는 것이다. 판독된 배향 변화값(
Figure pct00047
)은 마지막 판독 이후 모든 위치 변화를 표현한다. 배향 변화값(
Figure pct00048
)의 판독 후 레지스터에 저장된 이전 배향 변화값(
Figure pct00049
)이 제7 방법 단계(70)에서 다시 초기값(
Figure pct00050
)에 세팅된다. 외부 데이터 처리 유닛에 의해 제5 방법 단계(80)에서 요 레이트 센서 유닛(1)에서 판독된 다수의 배향 변화값(
Figure pct00051
)이 제8 방법 단계에서 외부 데이터 처리 유닛에서 유효 배향 변화값(
Figure pct00052
)으로 합산되는 것도 생각할 수 있다.

Claims (10)

  1. 요 레이트 센서 유닛(1)의 출력 신호들의 분석 방법으로서, 제1 방법 단계(10)에서 요 레이트 센서 유닛의 하나 이상의 요 레이트 센서에 의해 측정된 각속도값들의 n-튜플을 제공하는 단계와, 제2 방법 단계(20)에서 각속도값들의 n-튜플의 함수로서 중간값을 결정하는 단계와, 제3 방법 단계(30)에서 중간값의 함수로서 그리고 요 레이트 센서 유닛의 레지스터에 저장된 이전 배향 변화값의 함수로서 새로운 배향 변화값을 계산하는 단계와, 제4 방법 단계(40)에서 레지스터에 새로운 배향 변화값을 저장하는 단계를 포함하며, 이때 제5 방법 단계(80)에서 새로운 배향 변화값이 요 레이트 센서 유닛(1)에 연결되어 있는 외부 데이터 처리 유닛에 의해 판독되며 및/또는 제6 방법 단계(60)에서 문턱값 초과가 검출될 때까지, 제1, 제2, 제3 및/또는 제4 방법 단계(10, 20, 30, 40)가 반복되는, 요 레이트 센서 유닛의 출력 신호들의 분석 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제5 또는 제6 방법 단계(80, 60)의 실시 후에 레지스터에 저장된 배향 변화값이 제7 방법 단계(70)에서 초기값에 세팅되고 방법은 제1 방법 단계(10)로 다시 시작되는, 요 레이트 센서 유닛의 출력 신호들의 분석 방법.
  3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 배향 변화값은 배향 변화 벡터, 특히 쿼터니언을 포함하는, 요 레이트 센서 유닛의 출력 신호들의 분석 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제3 방법 단계(30)에서 계산된 배향 변화 벡터의 길이가 구성 가능한 문턱값 및/또는 사전 설정된 문턱값을 초과하는지의 여부가 제6 방법 단계(60)에서 검출되는, 요 레이트 센서 유닛의 출력 신호들의 분석 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 레지스터에 저장된 이전 배향 변화값이 마지막으로 초기값에 세팅된 이래 실시된 제3 방법 단계들(30)의 수가 카운터에 의해 계수되고, 카운터가 구성 가능한 다른 문턱값 및/또는 사전 설정된 다른 문턱값을 초과하는지의 여부가 제6 방법 단계(60)에서 검출되는, 요 레이트 센서 유닛의 출력 신호들의 분석 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제6 방법 단계(60)에서 문턱값 초과가 검출되면, 제9 방법 단계(90)에서 새로운 배향값 및/또는 이전 배향값이 외부 데이터 처리 유닛에 의해 판독가능한 출력 레지스터에 저장되는, 요 레이트 센서 유닛의 출력 신호들의 분석 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 방법 단계(20)에서 중간값은 각속도값들의 n-튜플의 선형 함수로서 계산되고 그리고/또는 제3 방법 단계(30)에서 새로운 배향 변화값은 레지스터에 저장된 이전 배향 변화값과 중간값의 곱, 특히 쿼터니언 곱을 통해 계산되는, 요 레이트 센서 유닛의 출력 신호들의 분석 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제5 방법 단계(80)에서 요 레이트 센서 유닛(1)으로부터 판독된 다수의 배향 변화값들은 제8 방법 단계에서 외부 데이터 처리 유닛에 의해 유효 배향 변화값으로 합산되는, 요 레이트 센서 유닛의 출력 신호들의 분석 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하기 위한 요 레이트 센서 유닛(1)으로서, 요 레이트 센서 유닛은 각속도들의 n-튜플을 결정하기 위한 하나 이상의 요 레이트 센서(2)와, 각속도들의 n-튜플의 함수로서 중간값을 결정하기 위한 분석 회로와, 배향 변화값을 저장하기 위한 레지스터를 가지며, 이때 또한 분석 회로는 중간값의 함수로서 그리고 레지스터에 저장된 이전 배향 변화값의 함수로서 새로운 배향 변화값을 계산하도록 구성되어 있으며, 요 레이트 센서 유닛(1)은 새로운 배향 변화값이 요 레이트 센서 유닛(1)에 연결된 외부 데이터 처리 유닛에 의해 판독될 수 있도록 형성되어 있는, 요 레이트 센서 유닛.
  10. 제9항에 있어서, 새로운 배향 변화값이 판독되어 배향 변화 벡터로서 실시된 새로운 배향 변화값의 길이의 모니터링을 위한 모니터링 유닛이 문턱값 초과를 표시하고 그리고/또는 분석 회로에 의해 실시된 새로운 배향 변화값 계산들을 계수하기 위한 카운터가 문턱값 초과를 표시하면, 분석 회로는 레지스터에 저장된 이전 배향 변화값의 리셋을 위해 구성되어 있으며, 그리고/또는 요 레이트 센서(2)는 바람직하게 3채널 요 레이트 센서를 포함하고 그리고/또는 분석 회로는 ASIC 형태의 집적 회로 안에 실시되어 있는, 요 레이트 센서 유닛.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015217449B3 (de) * 2015-09-11 2016-12-29 Dialog Semiconductor B.V. Sensorvereinigungsverfahren zum Bestimmen der Orientierung eines Objektes

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH095104A (ja) * 1995-06-23 1997-01-10 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 移動物体の三次元姿勢角測定法および三次元姿勢角計測装置
JP2009115545A (ja) * 2007-11-05 2009-05-28 Denso Corp 車両用現在位置検出装置及びプログラム
JP2009115742A (ja) * 2007-11-09 2009-05-28 Nissan Motor Co Ltd 車両方向検出装置及び方法
JP2010151759A (ja) * 2008-12-26 2010-07-08 Xanavi Informatics Corp ナビゲーション装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL281937A (ko) 1961-06-22
JP3153989B2 (ja) * 1997-02-27 2001-04-09 日本電気エンジニアリング株式会社 データクロック発生装置及びそれを用いたデータ伝送装置
US6421622B1 (en) * 1998-06-05 2002-07-16 Crossbow Technology, Inc. Dynamic attitude measurement sensor and method
US20020008661A1 (en) * 2000-07-20 2002-01-24 Mccall Hiram Micro integrated global positioning system/inertial measurement unit system
DE10108196A1 (de) 2001-02-21 2002-10-24 Bosch Gmbh Robert Drehratensensor
US20030135327A1 (en) * 2002-01-11 2003-07-17 Seymour Levine Low cost inertial navigator
US6859727B2 (en) * 2003-01-08 2005-02-22 Honeywell International, Inc. Attitude change kalman filter measurement apparatus and method
JP2004239907A (ja) 2003-02-06 2004-08-26 Robert Bosch Gmbh マイクロメカニカルヨーレートセンサ
US20050040985A1 (en) * 2003-08-19 2005-02-24 Trammell Hudson System and method for providing improved accuracy relative positioning from a lower end GPS receiver
US7305303B2 (en) 2004-03-02 2007-12-04 Honeywell International Inc. Personal navigation using terrain-correlation and/or signal-of-opportunity information
US7409290B2 (en) * 2004-04-17 2008-08-05 American Gnc Corporation Positioning and navigation method and system thereof
US20050240347A1 (en) * 2004-04-23 2005-10-27 Yun-Chun Yang Method and apparatus for adaptive filter based attitude updating
US8239162B2 (en) * 2006-04-13 2012-08-07 Tanenhaus & Associates, Inc. Miniaturized inertial measurement unit and associated methods
US7587277B1 (en) 2005-11-21 2009-09-08 Miltec Corporation Inertial/magnetic measurement device
JP2009075075A (ja) * 2007-08-27 2009-04-09 Honda Motor Co Ltd 車両挙動測定装置、車両挙動測定方法
DE102008002000B4 (de) * 2007-11-14 2021-03-25 Robert Bosch Gmbh Sensoranordnung mit einer Offsetstellung und Verfahren zur Offsetstellung bei einer Sensoranordnung
DE102007060942A1 (de) 2007-12-18 2009-06-25 Robert Bosch Gmbh Drehratensensor und Verfahren zum Betrieb eines Drehratensensors
KR101564459B1 (ko) * 2008-02-27 2015-10-30 코닌클리케 필립스 엔.브이. 칫솔에 대한 덴탈 위치 추적 시스템
US8241008B2 (en) * 2009-02-26 2012-08-14 Standard Microsystems Corporation RPM controller using drive profiles
US8887566B1 (en) * 2010-05-28 2014-11-18 Tanenhaus & Associates, Inc. Miniaturized inertial measurement and navigation sensor device and associated methods

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH095104A (ja) * 1995-06-23 1997-01-10 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 移動物体の三次元姿勢角測定法および三次元姿勢角計測装置
JP2009115545A (ja) * 2007-11-05 2009-05-28 Denso Corp 車両用現在位置検出装置及びプログラム
JP2009115742A (ja) * 2007-11-09 2009-05-28 Nissan Motor Co Ltd 車両方向検出装置及び方法
JP2010151759A (ja) * 2008-12-26 2010-07-08 Xanavi Informatics Corp ナビゲーション装置

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