TW479131B - Processing method for motion measurement - Google Patents

Description

479131 發明説明（ 15 20 本發明係關於—種運動測量方法(Method for Motion Measurement) ’更特殊地講係一種慣性運動測量組件 (I咖alMeasurementU吡贿)的處理方法。在本發明中 ^(Angular Rate Producer and Acceleration Producer)如角速率傳感器和加速度傳感器陣列 或角速率和加速度模擬器輸出的信號，經過處理獲得動態 環境下的運賴的高精度钱和航向測量者。 、通常測量運载體運動的傳統方法包括：使用慣性角速 率和加速度器件，如_儀和減度計，以及無線電定位 系統和一些混合系統。 從原理上論，慣性運動測量方法依靠三個正交安裝的 慣性角速率制器和三敏交錄_餘速度傳感器， 以便於取得三_速率和加速度職信號。這三個正交安 裝的角速率傳感器和二個正交安裝的加度傳感器以及與之 關聯的機電子電路，傳統上稱之浦側量組件。現 有的慣性職組件可分為平台謂性量難件和捷聯式慣 性測量組件。在平台式慣性測量組件中，三個角速率和加 速度器件被安裝在-個穩定的平台上。載體的姿態測量可 f接從平台中取得。但是載體姿態角速率測量不能接從平 台中取得。此外，平台需要有高精密的反饋控制回路。 與平台式慣性測量組件相比，在捷聯式性測量組件 中，角速率和加速度器件直接被固定在運載體上，與運載 體-起運動。角速率和加速度器件的輸出信號是表達在運 載體的機體坐標系上的。經過—系列的計算可得到姿態和 $氏張尺度適用中; Α4· (210X297公釐） 83· 3. !0,〇〇〇 ---------IP-裝— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 I- 1:1 · • I - -I 1— · A7

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者 訂 加 479131 A7 B7 五、發明説明（3 ) 15

«I 20 部 中 央 標 準 員 工 謂 費 合 ，作 社 印 製 能和低成本的集成電路所取代。儘管微電子線路功能的增 加已是事實，然而在很大程度上，這種成長已經受到晶片 加工能力的限制。 微機氧系統(Micro Electronic Mechanical System，MEMS) 已被認為是工業革命的下一步驟。人們認為，正在來臨的 這一步驟將不同與只是簡單地把更多晶體管集成到珪片 上。下一個三十年的工業革命的里程碑將是集成新型功能 到晶片上。這不儘使晶片能夠思考，而能夠感覺，行動和 通訊。 從汽車到消費者電子行業，豐富的微機電角速率傳感 器方法已被發展，以滿足對價格低廉然而又可靠的角速率 傳感器的要求。單輸入軸的微機電角速率傳感器是以平移 共振為基礎，像調諧音叉，或者以結構模式共振為基礎， 像振動環。此外，雙輸入軸微機電角速率傳感器是以被扭 力弦支撐的旋轉的鋼性轉子的角諳振為基礎。圓型設計的 內塹對稱性使對兩個軸的角速率測量可以同時進行。流行 的微機電角速率傳感器大多以電驅動的諧音叉方法為基 礎。一些微機電陀螺按動力理論(科里奥利原理coriolls Effect)工作的。根據該原理，當把角速率施加到動移物 體上，將產生科里奥利力。當將振動音叉的軸施以角速率 時，它的叉受到科里奥利力，該力在傳感器敏感軸產生扭 力。該扭力正比於角速率，並可用電容法來測量。 可以由體微機械加工單晶硅(化學蝕刻)或表面微機械 加工多曰曰硅來製造微機電系統。表面微機械加工元件通常 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝.

、1T ··線 本紙張尺度適财SS家縣（CNS) Α4規格（21GX297公幻 83. 3. 10,000 -------.五、發明説明（4 15 20 有幾微米到10微米厚，而餅體機械加工器件通有常有100 到500微米厚。由表面微機械法製造的角速率傳感器具有 $低的質量，因此其敏度不滿足科上的要求，但適合於 )气f工業的應用。體加工法製造的器件具有較大的質量， 但是藏方法比較昂貴。聯合信號公司生麵加工慣性傳感 器。表面加工的優勢是具有較低的成本，並且在布局上容 易把電路部分和傳感器放到一起。 山在查爾斯·史塔克·來波實驗室(Charles Stark Draper)的 微機電角速率傳感器設計裡。當機電振動物體繞垂直於共 振動面的轉動時，由該偏離產生的信被微機械角速率傳感 器用來測量角速率。兩個諧振物由弦連在一起，並聯到周 圍的靜上物體上。諸振物體由靜電驅動電機向相反方向驅 動’以保持贿的平酿動，鶴是在晶片所在的平面内。 當相對於輸入軸(該軸在叉所處的平面內)的角速率施加到 微機械器件上時，由於科里奥利力的作用，導致防諸物體 振動出平面，所產生的讎平面的上下振動的振幅正比於 輸入角速率，並由錄振物II下賴電龍㈣和測量， 該器件可以被設計為開環或閉環操作，閉環操作增加設備 複雜性，但減少信號間耦合，並具有良好的線性，梳驅動 使物體相互間不同相，該物體的嚮應方向與科里奥利力相 反。幾個微機械加速度計與壓電電阻橋配置在—起， 早期的微舰㈣計，更準_加輕計是力再平衡型加 用随電容储轉電力，«概 的識€加速度就是-個典賴例子，其加速度計是一 訂 i紙張尺度適用中國國家標竿—(CNS) M規格（2⑴x297^^· 83. 3. 10,000 479131 經 濟 部 中 央 標 準 局 Μ 工 消 費 合 作 社 A7

83. 3. 10,000 479131

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 而另一固定板到運動板的距離減小，導致電容量的不平 衡，一個方波信號耦合到運動板的量大於另一個，導致運 動板輸出振幅正比於加速度幅值的方波信號，其位相顯示 加速度的方向。 5 該信號被饋入緩衝放大器，然後進入相感應解調器(被 合成到產生1MHZ方波激勵信號的同樣振盪器上），該解 調器起全波整流和低通濾波器度加上外加電容)的作用， 輸出是一個低頻信(帶寬為直流到1KH)，其振幅和極性分 別正比於加速度和方向，同步解調器驅動前置放大器，用 10戶可以使用該放大器的輸出。 在模擬信號公司的ADXL50型微機電加速度計的傳感 器結構外型之中，微傳感結構被同一晶片上的處理電路所 環繞’該傳感器具有許多沿著運動著的中心組件邊排列的 指狀結構；它們構成不同的行電容器的中心板，接在底上 15的固定指狀結構對與柱指交替排列，形成外部電容板，柱 由拴支撐，栓起著機械彈簧的作用，運動板上的電壓通過 支撐柱的導電栓讀出。 該發明的一個主要目的就是提供一個運動測量的處理 方法’這種方法成功地將微機電技術引入慣性測量系統的 2〇 工業當中。 該發明的另一要目的是提供一種適用於速率傳感器和 加速度傳感器輸出信號的動運量處理方法，而該信號分別 正比於载體的轉動，並且該方法可適合於正在出現的微機 電角速率和加速度傳感器，與通常的慢性測量系統比，通 (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) I- - I — _11 _ 裝· 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) M規格（21〇><297公釐） 83. 3.10,000 479131 五、發明説明（7 ) 過合號的數字，溫度制與鋪，傳雜誤差與錯排校準， 姿，的^新阻控制回路，該發明利用正饋開環信號處理機 制得到高準確度的運動溯量方法，低的能量消耗，並大地 縮小了機械和電子硬件的尺寸。 藏發明的另-個目的是為角速率發生器和加速度發生 比如，速率器件_和加速度器㈣列，或者角速率和加 速度模擬器雜tfj信號提供—翻量處理方法，通過信號 處理载體的_度準確的數字化的肖增量和速度增量 的測量，以得到在動力環境下載體的準確的姿態航向測 量。 曰儘管該發明能夠被用於現存的角速率和加速度儀器， 但是它特別適合正在出現的微機電角速率儀器和加速度儀 器該儀器可以組装成微核慣性測量系統，因微核 測量系統具钉儀_龍： ^ 15 20 (1) 具有航向姿態參考系統功能的核心傳感器模塊 (2) 體種小和重量輕 (3) 高性能和低成本 (4) 低功率消耗 (5) 極大地改善可靠性(微機電系統_一_ 、、藏發明的另外—個目的是提供-種適合於使微核慣性 测量系統集成到微陸地導航器的運動測量方法，而該導航 器具有以下特徵： ⑴小體積、低重量、低能耗和低成本 (2)具有航向姿態參考系統、里程表、集成的全球定位系 479131 A7 五 發明説明（ft 15 20 經濟部中央標準局—工消費合作社印製 統和節流閥 (3)為傳感器數據和與零速度的更寵加人的集成化遽波 W (4νΞ型用:汽車、火車 '小型登陸運載工具個人導 航器、以及軍用登陸運載工具。 =發明_—細的是提供_觀麵量方法，使得 量系統起著飛行器慣性電子系統的作用，並且 有以卜特徵· (1) 角速率回旋儀 (2) 垂直回旋儀 (3) 方向回旋儀 (4) 航向姿態參考系統 (5) 慣性測量系統 (6) 慣性導航系統 (7) 全耦合全球定位系統/微機電慣性測量集成系統 ⑻全耦合全球定位系統/性測量系統/雷達高度 (9)通用運载工具導航控制箱 成系統 該發明的另一個目的是提供一種運動測量處理方法， 使得微核雛處理紐起著賴纖龍難組件姿態测 量系統和空間全耦合全球定位/微機電慣性測量組件集^系 統的作用，並用於轨道測定、姿態控制、淨載重量點及規 範飛行，同時具有以下特徵： … (1) 抗衝擊和振動容忍性 (2) 高抗阻塞性 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝

、1T k紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 83.3.10,000 、發明説明（9 10 15 麵濟部中央榡準局員工消費合作衽"製 20 (3) 高動力性態 (4) 寬的操作溫度 (5) 高分辨率 ⑹結構繁湊、低功耗、重量輕 (7)活的軟件和硬件結構 法麵難處理方 使侍_慣侧餘件構成具 的海洋慣性導航紐，並具有以下特點·· 量的全球定位系統的集難電職，慣性測 量組件及—魏參考絲為-體的系統。 (2) 內置控制顯示單元 (3) 優化的差分全球定位系統 (4) 活的軟件和硬件結構 (5) 成本低或重量輕，可靠性高 該發_另-目的是提供—種運細量的處理方法， 核舰難組件可被用錄额及穩定機制的系統 中’且Μ系統具有以下特點： ⑴用平台穩定涵集《電慣性測量組件與姿能航向 參考系統與一體的系統； “ (2) 隻成於取向及穩趙觀電子及機設計的微機電 慣性測量組件； (3) 被穩定平台所抑制的運载工具的運動，振動以及其 它相干因素； 、 (4) 用於實現跟蹤器的變取向角； 入的全球定位系統 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 11 - I I— - I = . 匸奶）六4規格（2〗0/297公釐） 83· 3. !0,〇〇〇 479131 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（ίο ) -- (5)典型的應用··微型天線取向與跟蹤控制，光通的激光 來取向’用於圖像的望選鏡取向，用於鎖定目標的空間 激光取向控制，運載工具的控制與導航。 圖示說明： 5 第一圖：是一個方框圖，用以說明基於本發明的優選 實現過程的載體運動測量處理模塊。 第二圖：是一個方框圖，用以說明基於本發明優選實 現過程的，有熱控制過程的載體運動測量處 理模塊。 10 第三圖··是一個方框圖，用以說明基於本發明優選實 現過程的，有熱補償過程的載體運動測量處 理模塊。 第四圖：是一個方框圖，用以說明基於以上本發明優 選實現過程的用於載體運動測量的角速率產 15 生器及加速度產生器輪出電壓信號對應的角 速度增量產生器和速度增量產生器。 第五圖：是一個方框圖，用以說明另一個基於以上本 發明優選實現過程的，用於載體運動測量 的，角速率產生器及加速度產生器輪出電壓 2〇 信號對應的速度增量產生器和速度增量產生 第六圖··是一個方框圖，用以說明另一個基於以上本 發明優選實現過程的，用於載體運動測量 的，角速率產生器及加速度產生器輪出電壓 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) »裝. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 83. 3. 10,000 479131 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（a) 信號對應的速度增量產生器和速度增量產生 器。 第七圖··是一個方框圖，用以說明另一個基於以上本 發明優選實現過程的，用於載體運動測量 5 的，角速率產生器及加速度產生器輪出電壓 信號對應的速度增量產生器和速度增量產生 器。 第八圖：是一個方框圖，用以說明另一個基於以上本 發明優選實現過程的，對應於熱感應產生器 10 的模擬輸出電壓信號的熱處理器。 第九圖：是一個方框圖，用以說明另一個基於以上本 發明優選實現過程的，對應於熱感應產生器 的模擬輸出電壓信號的熱處理器。 第十圖··是一個方框圖，用以說明另一個基於以上本 15 發明優選實現過程的，對應於熱感應產生器 的模擬輸出電壓信號的熱處理器。 第十一圖··是一個方框圖，用以說明另一個基於以上 本發明優選實現過程的，載體運動測量的 處理模塊。 20 第十二圖：是一個方框圖，用以說明基於以上本發明 優選實現過程的，對應於熱感應產生器的 溫度數字化器。 第十三圖：是一個方框圖，用以說明基於以上本發明 優選實現過程的，對應於熱感應產生器的 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 83. 3. 10,000 479131 發明説明（JL2) 15 20 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 溫度數字化器。 第十四圖：是一個方框圖，用以說明基於以上本發明 優選實現過程的，用於載體運動測量的， 具有熱補償過程的處理模塊。 第十五圖：是一個方框圖，用以說明基於以上本發明 優選實現過程的，姿態與航向處理模塊。 圖號說明： 5-角速率產生器 10-加速度產生器 18-溫度數字化器 182-模擬/數字轉換器 20-加熱器 301-第一個放大器電路 303-數字/模擬轉換器 305-輸入/輸出接口電路 61-第一個放大電路 6-速度增加產生器 15-熱敏產生器 181-放大器電路 183輸入/輸出接口電路 30-熱處理器 302-第二個放大器電路 304-模擬/數字轉換器 306-溫度控制器 62、68-積分器電路 63-角度度模擬/數字轉換器65-輸入/輸出接口電路 650-分、模擬/數字轉換器66-振盪器 67-第二個放大電路 69-速度模擬/數字轉換器 80-姿態和航向處理器 801-圓錐誤差補償模塊 802-角速率補償模塊 803-加速度補償模塊 804-水平加平速度計算模塊805-旋轉向量計算模塊 806-方向餘弦陳計算模塊 807-方向餘弦陳計算模塊 808-垂直阻尼計算模塊 809-北向阻尼計算模塊 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 83. 3. 10,000 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁：> 、一u° r 五 本紙張尺歧财關 、發明説明（13) 810-東向阻尼速率計算模塊 微機電系統利用現有的微電子學結構，製造複雜微米 量級尺寸的機器，這種機器可以具有許多功能，包括感應' 通訊和激勵，它在商用領域有廣泛的應用。 5 微機電系統偏器的小體積、低成本、分批處理， 以及抗振動的優點來發展成本低、重量輕、微型化及準確 度高之集成微機電運動測量系統。 眾所週知，現有的運動慣性測量組件的處理方法最適 合與傳統的角速率傳感器或陀螺和加速度計，但對微機電 10角速率儀器和加速賴器不能魅的最優性能。 本發明為運動慣性測量單元提供了—種處理方法。其 中角，率產生器和加速度產生器的輸出信，可以通過處理 得到高度準確的動力境下载體的姿態和航向測量，比如角 速率儀器矩陣和加速速度儀器矩陣，或者角速率和加速度 15 模擬器。 角速率發生器’像微機電肖速率儀器矩陣或回轉代矩 陣:提供载體的三軸角速率測量信號，加速度發生器，比 如微機電加速度儀器矩陣或加速度計矩陣，提供載體的三 2〇/ 量㈣’像麵械向触#_體運動測量可 /、妹2自角速率產生器的三軸角速度測量信號和來自加 /運度產生器的三軸加速度測量信^的處理來得到。 ^财，_率產生器和^速度赶器的輸出信通 而#_賴數字倾高準麵_速率增量和速 量，進一步的處理可得到高度準確的在動力環境下載 15 83. 3.10,000

A7 B7 、發明説明（14 ) 15 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 20 體的姿態和航向測量數據，本發明特別適合正在出現的微 機電角速率儀器和加速度儀器，這些儀器被組合到慣量測 量組件中，比如微核慣性測量組件。 參考第一圖所示，本發明的载體運動測量的處理方法 由下例步驟構成。 L 由角速率產生器5產生三軸角速率信號，由加速 度產生器10產生三軸加速度信號。 2·在角增量和速度增加產生器6中，將三軸角速率 信號轉換成數字角增量，以及將三軸加速度信號轉 換為速度增量。 3·在姿態和航向處理器80中，使用三軸角度增量 和三軸速度增量計算姿態與航向。 一般來講，角速率產生器5和加速度產生器1〇對溫度 環境的變化非常敏感，為了改善測量的準確性，本發明引 入與上述步騾了相行的步驟4，參見第二圖所示。步驟4 是一熱控制回路，其目的是保持先設定的操作溫度，該溫 度在150°F和185T之間，最好176(+1)卞。 4A-1由熱敏產生器產生溫度信號。 4A-2輸入溫度信號到熱處理器3〇，其目的是利用溫度 信號，溫航_子和先設定_速率產生器5和加速^ 產生器10的工作溫度計算出溫度控制的命令。 4A-3利用溫度控制命令產生驅動加熱器20的驅動命 令，並且 4A-4為保證於設定的步驟i到步驟3的工作溫度，將 16 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝.

，1T 83. 3.10,000 五 、發明説明（15) 15 20 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 驅動信輸入加熱器20以控制加熱器20，並得到合適的溫 度。 、角速率發生器5和加速度發生器10的溫度特性參數 可以在一系列了角速率發生器5和加速度發生器10溫度 特性的標定試驗過程中得以確定。 參考第三圖所示，如果不使用上述關於溫度控制回路 的步驟4 ’為了補償角速率產生器5和加速度產生器1〇溫 度環境改變引起的誤差，在步驟3以後，本發明進-步包 括步驟： 3A-1由熱敏產生器15產生溫度信號，由溫度數字化 器18產生數字化的溫度，並輸入到姿態和航向理器8〇 ; 3A-2利用從溫度數字化器18產生的角速率產生器5 和加速度產生器10的當前溫度得到角速率產生器5和加 速度產生器10的溫度特徵參數；並且 3A-3補償在輸入數字角度和速度增量中由熱效應產生 的疾差，並利用姿態和航向處理器8〇中三軸數字化角增 量和三軸度增量計算姿態和航向角。 在上述的步驟1中，在優選的應用中，角速率產生器 5和加速度產生器10是優選的微機電角速率儀器矩陣和加 速度儀器矩陣’並且它們的輸出信號是模擬電壓信號。現 有的Μ機電角速率和加速度傳感器_人參考電壓產生輸 出電壓，該電壓正比於輸入電壓及載體的轉動 因 此，步驟1由以下步組成： 、 1·1從角速率發生器5得到二軸模擬角速率電壓信號， 請 先 閲 讀 背 3 頁 裝 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 83. 3. 10,000 479131 五、發明説明（16 ) 15 20 濟 該信號正比於載體的角速率；並且 1·2從加速度產生器1G得到三軸模擬加速度電壓信號， 該信號正比於載體的加速度。 、當角速率產生器5和加速度產生器1〇的輸出信號對上 述步驟2而言太弱以至於不能被步驟2別時，上述的步驟 1最好包括有放大作用的步m.3和u，以放大從角速率 產生器5和加速度產生器10的模擬電壓輸出信號，並抑 制該信號中的噪音，如第五圖所示。 一 1.3通過第-個放大電路61和第二個放大電路67放大 三軸模擬肖鱗Μ錢和三軸觀㈣度電壓信號。 1.4放大的三軸模㈣速率信號和三軸模擬加速度號輸 入到積分器電路62和積分器電路68。 相應地，參考第四圖所示，上述轉換的步騾2進一 包括下例步騾： 2.1對·麵_帛電難號和三衡鎌域度信號 作予先確疋的時卩謂隔的積分，卩m這些信號，以此做 為先確定的時間_中的原始三·增量和原始三軸速度 增量^翻累加_職和累加_度增量。該積分^ 消在三軸模擬角速率電壓信號和三軸模擬加速度信號中不 與载體竺角速率和加速度成正比的噪音信號，以改善信噪 比消除高頻信號。在三軸模擬角速率電壓信號和三軸模擬 加速度電壓信號中與载體的角速率和加速度成正比的信號 可以在隨後的步驟中使用。 & 2·2形成一個角度清零電壓脈衝和速度清零電壓脈衝， 裝 頁 訂 18 本紙張尺度適用中國南y A4規格（21 Οχ297公釐） 83· 3. !0,〇〇〇 4/^131 A7

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 分別用與角度定標和速度定標。 的零和速麟零電酿衝測量累加 累加的三軸速度增量’以得到角增量計數 和速度增量计數，以此做為數字化的角度和速度測量值。 t了輸出實際三個角增量和速度增量值做為選擇的輸 出形式’以取代三軸累加觸量和速度增量，經過步驟 2.3，一轉換的步騾2進_步包括： 2.4把累加的三軸角度和速度電難 三軸角度和速度增量電壓健信號。 的 、在積分《 2.1巾，三樹嫌龍難號和三軸模擬 加速度信號，在每一個予先設置的時間間隔的初始點被凊 零’以便從零開始累加。 、此外，總體上講，步驟2 2中的角度清零電壓脈衝和 速度清零的電臟衝可以由振雖％產生的實時脈衝來 實現，如第六圖所示。 在步驟2.3中，如第七圖所示，累加的三軸角度和速 度增量的測量可由模擬信號到數字信號轉換器來實現。用 另一句話說，步驟2.5本質上是把原始的三軸角度和速度 增量電壓值變成數字化的三軸角度與速度的增量的數字化 20 步驟。 在應用中，上述放大、和分、模擬/數字轉換器65〇和 振盪器66電路能夠用像特別應用集成電路(AppUcati〇n Spedfie Integrated Circuits，ASIC)和印刷電路板(printed Circuit Board)來實現。 15 19 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} .裝· •訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公董） 83. 3. 10,000 A7 五、發明説明（18 ) 15 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 20 十—圖所示，步驟2·3進—步包括下列步驟··2·3丄 累加的速度增量分纖人到触度模擬/數字轉换 器63和速度模擬/數字轉換器69中。2·3·2通過角度清零電壓脈衝測量累加的角度增量，再 通過，擬/數字轉換器63數字化累加_度增量，並以角 度增里禮來實現數字化觸量賴賴量，並將結果送 到輸入/輸出接〇電路65。 、、2·3·3通過速度清零電壓脈衝測量累加的速度增量，再 通過模擬/數字轉換器69數字化累加的速度增量，並以速 度增量的計數來實現測量數化速度電壓的測量，並將結果 送到輸入/輸出接口電路65。 2·3·4由輸入/輸出接口電路輸出數字化三軸角度和速 度增量的電壓值。 為了實現給具有模擬電壓輸出的熱敏產生器15和具有 模擬輪入的加熱器20和熱處理器30的靈活調諧，熱處理 器30可以由如第八圖所示的數字化反饋控制回路來實現。 參考第八圖所示，上述控制回路步驟4做為選擇地包括以 下步騾： (4.1) 通過一熱敏感產生器15產生一電壓信號給一模 擬/數字轉換器304 ; (4.2) 由模擬/數字轉換器304探樣該電壓信號，並數字 化該電壓信號，並將該數字信號輸出給一溫度控制器306 ; (4.3) 通過該溫度控制器306，使用該數字溫度電壓信 號，溫度標定係數以及預定的上述角速率產器和加速產生 20 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 83·3· 10,000 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

479131 A7 B7 五、發明説明U9 15 20 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 器的工作溫度，來計麵字溫度翻彳旨令，並賴數字溫 度控制指令送入一數字/模擬轉換器3〇3;， (4.4)將來自上述數字溫度控制器3〇6的數字溫度控制 指令轉變為麵錢，錄該觀信遞出給—加熱器 20，以便產生適當的熱量以保證上述步驟j到3所需的先 確實的溫度。 如果由熱感應產生器15產生的電壓信壓號太弱，以 至於模擬/數子轉換器304不能讀別，則在熱感產生器15 和數字/模擬轉換器303之間附加具有放大作用的步騾4-〇，如第九圖所示。 具有放大作用的步驟4-0 :從熱傳感產生器15得到電 壓L號，輸入到第一個放大器電路301放大，並抑制電壓 信號中的噪音，改進噪音比，其中，放大的電壓信號輸入 到模擬/數字轉換器304。 一般地，加熱器20需要特殊驅動電流信號，在這種 情況下，參見第十圖所示，在數字/模擬轉換器3〇3和加熱 器20之間有一具有放大作用的處理步驟。 4Β-5在第二個放大器電路3〇2中放大以數字/模擬轉換 器303而來的輸入模擬信號，並閉合溫度控制回路。 接著，如第十圖所示，步驟4Β-4進一步由下列步騍 組成： 4Β-4Α在數字/模擬轉換器303中將由溫度控制器3〇6 而來的數字化溫度命令轉換成模擬信號，該信號輸入到第 二放大器電路302。 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇父297公襲） 3· 10,000 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ·裝· ，·ιτ 經 中 央 標 準 員 工 消 費 合 作 杜 印 製 15 20 五、發明説明（20) 有時，需要一個輸入/輸出接口電路3〇5把模擬數字轉 換器3〇4和數字/轉換器3〇3與溫度控制器施連接起來， 如第十-圖所示，在^種情況下，步驟犯_2由以下步騾 組成： 、通過模擬/數字轉換器304採樣上述電壓信號， 並數字化Μ賴信號，然後，將鎌字信雜丨給輸入/輸 出接口電路305。 從而，如第十一圖所示，步騾4Β-3進一步包含： 4Β 3Α使用來自輸入/輸出接口電路3〇5的數字溫度電 壓化號’溫度傳感器刻度係數，預定的角速率產生器和加 速度產生器的工作溫度，計算數字控制指令，並將後數字 ^皿度控制指令反饋給輸入/輸出接口電路3〇5。 如第十一圖所示，步騾4Β-4進一步包含·· 4Β-4Β通過數字/模擬轉換器3〇3將來自輸入/輸出接 口電路3G5的數字溫度控制指令轉換為模擬信號，並將該 模擬信號出給加熱器20，以便提供足夠的能量，以保持整 個步騾(1)〜(3)中的系統的工作溫度。 如第十二圖所示，上述步驟3A-1可用一模擬/數字轉 換器182來實現，模擬/數字轉換器182是屬為具模擬信號 輸出的熱敏傳感器而設計的，如果由熱敏生器15產生的 電壓信號太弱，以至於模擬/數字轉換器182不能讀取，參 見第十三圖所示，在熱敏產生器15和模擬/數字轉換器182 之間’附加三個信號放大的處理步驟，步驟3A_1進一步 包含： 83. 3. !〇,〇〇〇 22 479131 A7 B7 五、發明説明（2ll) 15 20 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 3A-1.1輸入來自熱敏產生器15的電壓信號給放大 器電路181，以便放大信號，壓縮信號中的噪聲，提高信 號噪聲比，經過放大後的信號，被送入模擬/數字轉換器 182。 3A-1.2通過模擬/數字轉換器182探樣輸入的信號， 並將該信號數字化為數字信號，輸出該數字信號給姿態航 向處理器80。 通常，一輸入/輸出接口電路183需要接在模擬/數字 轉換器182和姿態航向處理器80之間。這樣，參見第十 四圖所示，步驟3A-1.2進一步包含： 3A-1.2A通常模擬/數字轉換器182探樣輸入的信號， 並將該信號數字化為數字信號，輸出該數字信號給輸入/輸 出接口電路183。 參見第一圖所示，通過第2處理步驟，產生並輸出了 數字三軸角增量電壓值或真實值，和三軸數字速押 壓值或真麵。 為適應數字三軸角增量電Μ值和數字三軸速沖^ 壓值，如針五_示，上述步驟3進-步包含!"曰里电 3Β.1 出接口電路65的數字三軸角增量電壓值，以及來自—， 速率和加速度魅《定__速解健—角 誤差補償模塊8〇1，在該圓錐誤差補償模塊8 雨 上述輸入的三軸觸量《值 誤差，繼_(侧_迷_== 23 本紙張尺度適用中國國^i^TcNS )以祕（2「〇><297公酱 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 83· 3. !0,〇〇〇 A7

和長周期的三軸角增量電難，給一角速率補償模塊斯。 讯2輸入來自上述圓錐誤差補償模8〇1的上述圓錐效 應誤差，三軸長周期角增量電壓值，以及來自上述角速率 和加速度魅器標定雜_鱗錢器安裝失準角參 5數’精角速率偏置誤差項，角速率產生器刻度係數，圓錐 校正刻度係數，到上述角速率補償模塊8〇2，使歷入的 圓^隹效應誤差，角速率產生器的安裝失準角，精角速率偏 置誤差項以及圓校錐正刻度係數，來補償上述輸入的三軸 長周期角增量電壓值，使用上述角速率產生器的刻度來將 10上述補償之後的三軸長周期角增量電壓鋪換成實際的三 軸長周期角增量值，並將上述實際的三軸長周期角增量值 出到一對準旋轉向量計算模塊805。 、3Β·3輸人來自步驟2的)的輸入/輸出接口電路幻的三 15 20 ，速度增量’以及來自上述角料魅器和加速度產生標 疋過私加速度器件的錄失準角，加速度偏置誤差，加速 度器件的刻度鎌U速度補模塊_，使用加速 度器件刻度佩錄人的三崎度賴健 的三軸速錢麵，使騰人_難器錄鮮Ε 速度偏置縣項，鋪上述三㈣度職巾的確定性誤 差，將補償之後的三軸速度增量輸出到_水平加平速度計 算才旲塊804。 3Β.4在上述對準旋轉向量計算模塊8〇5中，使用來自 上述角速率補健塊8G2的三軸角增量，來自—東向阻尼 計算模塊8_的東_尼觸量，來自—北向阻尼計算 24 /^ui

五、發明説明（23) 模塊809的北向阻尼角增量，來自一垂直阻尼計算模塊8〇8 的垂直阻尼角速率，更新一四元數，該四元數是一向量， 用以表示上述載體的旋轉運動，該更新之後的四元數被送 入一方向餘弦陳計算模塊806。 5 3Β·5在上述方向餘弦陳計算模塊806中，使用上述四 元數計算一方向餘弦陣，並將該方向餘弦陳輸出給一水平 加速度計算模塊804和一姿態和航向角提取模塊807。 3Β.6在上述姿態和航向角提取模塊807中，使用上述 方餘弦陳計算姿態和航向角，並輸出航向角到垂直阻尼角 10速率計算模808。 3Β.7在上述水平加速度計算模塊8〇4中，使用來自上 述加速度補償模塊804的三軸速度增量和來自上述方向餘 弦矩陳計算模塊806的方向餘弦計算水平速度增量，並將 水平速度增量輸出到上述東向阻尼速率計算模塊810和北 15向阻尼速率計算模塊809。 3Β·8在東向阻尼速率計算模塊810中，使用來自上述 水平加速度計算模塊804的北向速度增量，計算東向阻尼 角速率增量，並將該東向阻尼角速增量，輸出給上述對準 旋轉向量計算模塊805。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 20 3Β.9在北向阻尼速率計模塊809中，使用來自上述水 平加度計算模塊804的東向速度增量，計算北向阻尼角速 率增量，並將該北向阻尼角速率增量，輸出給上述對準旋 轉向量計算模塊805。 3Β.10在垂直阻尼速率計算模塊808中，使用來自上 25 本紙張尺度適用中國11¾準（CNS ) Α4規格（210X297公釐)' ' ---- 83. 3.1〇,〇〇〇 479131 A7

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 述姿態和航向角提取模塊807計算出來的航向角以及來自 -外部感器的測量出來的航㈣，計算酿阻尼角速率增 量，並將該垂直阻尼角速率增量，輸出給上述對準旋轉^ 量計算模塊805。 5 錢舰字三軸觸量實際值和數字三麟度增量實 際值’參見第十五圖所示，上述步驟3B應當變為： 3B.1A以咼速率(短周期)輸入來自上述步驟(幻的輸入/ 輸出接口電路65的數字三軸角增量值，以及來自一角速 率和加速度產生器標定過程的粗速角率偏置，到一圓錐誤 1〇差補償模塊801，在該圓錐誤差補償模塊中，使用上述輸 入的三軸觸量值和㈣速度偏頭涵織誤差，以較 低的速率(賴觀錐賴誤差和長周期的 二軸角增量值，給一角速率補償模塊8〇2。 3B.2A輸入來自上述圓錐誤差補償模8〇1的上述圓錐 15效應誤差，二軸長周期角增量值，以及來自上述角速率和 加速度產生器標定過程的角速率產生器安裝失準角參數， 精角速率偏置誤差項，圓錐校正刻度係數，到上述角速率 補償模塊802，使用輸入的圓錐效應誤差，角速率產生器 的安裝失準角，精角速率偏置誤差項以及圓校錐正刻度係 20數，來補償上述輸入的三軸長周期角增量值，並將上述實 際的三軸長周期角增量值出到一對準旋轉向量計算模塊 805。 3B.3A輸入來自步驟2的輸入/輸出接口電路65的三 軸速度增量，以及來自上述角速率產生器和加速度產生標 26 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 83. 3. !0,〇〇〇 4 裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 479131 五、發明説明（25) 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 定過程加速度器件的安裝失準角，㈣度傭誤差，到一 加速度補償模塊8G3，使用輸人的加速度器安裝失準角加 速度偏置誤鍊，補償上述三軸速度增量巾的確定性誤 差，將補償之後的三軸速度增量輸出到一水平加平速度計 算模塊804。 " 如果使用溫度補償方法，為適應數字三軸角增量電壓 值和數字二軸速度增量電壓值，參見第十三圖至第十五圖 所示，上述步騾3A-2進一步包含： 12.1以高速率(短周期)輸入來自上述步驟(2)的輸人/ 輪出接口電路65的數字三軸角增量電壓值，以及來自一 角速率和加速度產生器標定過程的粗速角率偏置，到一圓 錐誤差補償模塊801 ,在該圓錐誤差補償模塊中，使用上 述輸入的二軸角增量電壓值和粗角速度偏置計算圓錐效誤 差，以較低的速率(長周期)輸出上述三軸圓錐效應誤差和 長周期的三軸角增量電壓值，給一角速率補償模塊8〇2。 3A-2.2輸入來自上述圓錐誤差補償模8〇1的上述圓錐 效應誤差，三軸長周期角增量電壓值，以及來自上述角速 率和加速度產生器標定過程的角速率產生器安裝失準角參 數，精角速率偏置誤差項，角速率產生器刻度係數，圓錐 校正刻度係數，到上述角速率補償模塊802，輸入來自步 驟3A.1.2的輸入輸出接口電路183的數字溫度信號和溫度 傳感器的刻度係數，計算角速率產生器的當前溫度，使用 計算出的角速率產生器的當前溫度查找到角速率產生器的 溫度特性數據，使用輸入的圓錐效應誤差，角速率產生器 27

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經濟部中央標準局員工消費合作社印裂 479131 A7 ---------- B7 _ 五、發明獅（26) " ~ ----— 的安裝失準角，精角速率偏置誤差項以及圓校錐正刻度係 數，來補償上述輸入的三軸長周期角增量電壓值，使用上 述角速率產生器的刻度來將上述補償之後三軸長周期角增 量電壓值轉換成實際的三軸長周期角增量值，使用角速率 5產生器的溫度特t生數據補償三軸長周期角增量值中的由於 溫度變化所引起的誤差，並將上述實際的三軸長周期角增 量值出到一對準旋轉向量計算模塊8〇5。 3A-2.3輸入來自步騾2的)的輸入/輸出接口電路65的 二軸速度增量，以及來自上述角速率產生器和加速度產生 10標定過程加速度器件的安裝失準角，加速度偏置誤差，加 速度器件的刻度係數，到一加速度補償模塊803，輸入來 自步驟3A.1.2的輸入輸出接口電路183的數字溫度信號和 溫度傳感器刻度係數，計算加速度產生器的當前溫度，使 用計算出的加速度產生器的當前溫度查找到加速度產生器 15的溫度特性數據，使用加速度器件刻度係數將輸入的三軸 速度增量電壓值轉換為實際的三軸速度增量值，使用輸入 的加速度器安裝失準，角加速度偏置誤差項，補償上述三 軸速度增量中的確定性誤差，使用加速度產生器的溫度特 性數據補償三軸長周期速度增量值中的由於溫度變化所引 2〇 起的誤差，將補償之後的三軸速度增量輸出到一水平加平 速度計算模塊804。 3A-2.4在上述對準旋轉向量計算模塊805中，使用來 自上述角速率補償模塊802的三軸角增量，來自一東向阻 尼計算模塊810的的東向阻尼角增量，來自一北向阻尼計 28 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - n _ -裝· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 83. 3. 10,000 479131 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（27) 算模塊809㈤北向阻尼角增量，來自—垂直阻尼計算模塊 808的垂直阻尼角速率，更新一四元數，該四元數是一向 量，用以表示上述载體的旋轉運動，該更新之後的四元數 被送入一方向餘弦陳計算模塊806。 5 3A-2.5在上述方向餘弦陳計算模塊8〇6中，使用上述 四元數計算-方向餘弦陣，並將該方向餘弦陳輸出給一水 平加速度計算模塊804和一姿態和航向角提取模塊8〇7。 3A-2.6在上述姿態和航向角提取模塊8〇7中，使用上 述方餘弦陳g十算姿態和航向角，並輸出航向角到垂直阻尼 10角速率計算模808。 3A-2.7在上述水平加速度計算模塊8〇4中，使用來自 上述加速度補償模塊804的三軸速度增量和來自上述方向 餘弦矩陳汁算模塊806的方向餘弦陳計算水平速度增量， 並將水平速度增量輸出到上述東向阻尼速率計算模塊810 15 和北向阻尼速率計算模塊809。 3A-2.8在東向阻尼速率計算模塊810中，使用來自上 述水平加速度計算模塊804的北向速度增量，計算東向阻 尼角速率增量，並將該東向阻尼角速增量，輸出給上述對 準旋轉向量計算模塊805。 20 3A-2.9在北向阻尼速率計模塊809中，使用來自上述 水平加度計算模塊804的東向速度增量，計算北向阻尼角 速率增量，並將該北向阻尼角速率增量，輸出給上述對準 旋轉向量計算模塊805。 3A-2.10在垂直阻尼速率計算模塊808中，使用來自 、1T (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 83. 3. !0,〇〇〇 479131 、發明説明（28) 15 20 經濟部中央標準局員工消費合作社印褽 上述姿態和航向角提取模塊8 〇7計算出來的航向角以及來 自-外部感器制量出來的航㈣，計算垂直阻尼角速率 增量’並將薇垂直阻尼角速率增量，輸出給上述對準旋轉 向量計算模塊805。 如果使用溫度補償方法，為適應數字三軸角增量實際 值和數字三軸速度增量實際值，第三圖、第十四圖及第十 五圖所示，上述步驟3A-2.K3A-2.3應改為·· 3A-2.1A以咼速率(短周期)輸入來自上述步驟(2)的輸入 /輸出接口電路65的數字三軸角增量值，以及來自—角速 率和加速度產生器;ϋ定雜馳速解偏置，到—圓錐誤 差補償模塊801，在該圓錐誤差補償模塊中，使用上述輸 入的三軸角職值和粗角速度偏置計算_效誤差，以較 低的速率(長周期)輸出上述三軸圓錐效應誤差和長周期的 三軸角增量值，給一角速率補償模塊8〇2。 3Α-2.2Α輸入來自上述圓錐誤差補償模8〇1的上述圓 錐效應誤差，二軸長周期增量值，以及來自上述角速率 和加速度產生器標定過程的角速率產生器安裝失準角參 數，精角速率偏置誤差項，圓錐校正刻度係數，到上述角 速率補償模塊802，輸入來自步驟3A U的輸入/輸出接口 電路183 _字溫度錢和溫度傳感器刻度鎌，計算角 速率產生器的當則溫度，使用計算出的角速率產生器的當 前溫度查找_速率產生器的溫度特性數據使用輸入的圓 錐效應誤差，角速率產生器的安較準角，精觸率偏置 誤差項以及目麵簡度鎌，_償上雜人的三軸長 30 表紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2ΐ〇Χ297公釐） 83· 3· ιο,οοο (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

479131 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（29) 周期角增量值使用角速率產生器的溫度特性數據補償三軸 長周期角增量值中的由於溫度變化所引起的誤差，並將上 述實際的二軸長周期角增量值出到一對準旋轉向量計算模 塊 805。 5 3A-2.3A輸入來自步驟2的)的輸入/輸出接口電路65 的二軸速度增量，以及來自上述角速率產生器和加速度產 生標定過程加速度器件的安裝失準角，加速度偏置誤差， 到一加速度補償模塊803，輸入來自步驟3A.1.2的輸入/輸 出接口電路183的數字溫度信號和溫度傳感器的刻度係 10數，計算加速度產生器的當前溫度，使用計算出的加速度 產生器的當前溫度查找到加速度產生器的溫度特性數據， 使用輸入的加速度器安裝失準角加速度偏置誤差項，補償 上述二軸速度增量中的確定性誤差，使用加速度產生器的 溫度特性數據補償三軸長周期速度增量值中的由於溫度變 15化所引起的誤差將補償之後的三軸速度增量輸出到一水平 加平速度計算模塊804。 為了滿足不同的應用系統需求，參考第Ί —圖及第十 四圖所示，在上述步驟2.3.1〜2.3.3之後，進一步包含： 按照外部用戶要求的格式，如RS-232申行通信標準， 20 RS·422 Φ行通信標準，PCI/ISA總線標準，1553總線標準， 在輸入/輸出接口電路65和輸入/輸出接口電路305中，組 裝數字三軸角增量電壓信號，數字三軸速度增量電壓信 號’以及數字溫度信號。 為了，滿足不同的應用系統需求，參考第一圖、第十一 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS )以驗（21〇><297公瘦） 83. 3. 10,000 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 479131 A7 B7 五、發明説明（30) 圖及第十四圖所示，在上述步驟3之後，進一步包含： 按照外部用戶要求的格式，如RS-232申行通信標準， RS-422申行通信標準，PCI/ISA總線標準，1553總線標準， 在輸入/輸出接口電路65和輸入/輸出接口電路305中，組 5裝數字三軸角增量電壓信號，數字三軸速度增量電壓信 號，以及數字溫度信號。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 32 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 83. 3. 10,000

Claims (1)

1. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 479131 A8 B8 ___g_ 六、申請專利範圍 1·一種運動測量處理方法，包含： (1) 通過一角速率產生器產生三軸角速率信號，通過一 加速度產生器產生三軸加速度信號； (2) 通過一角度增量和速度增量產生器將上述三軸角速 5率彳§號和二軸加速度信號轉換成數字角增量，將上述三軸 加速度信號轉換成數字速度增量； (3) 通過姿態航向處理機，使用上述三軸數字角增量和 上述三軸數字速度增量，計算出運載體的姿態和航向測量 值者。 10 2.如申請專利範圍第1項所述之運動測量處理方法，其中， 為了獲得穩定的數字三軸角增量，數字三軸速度增量，以 及態和航向角測量值，一附加的處理步驟，並行執行於上 述1〜3步騾中，該附加處理步騾進一步包含： (4) .通過一熱敏產生器產生溫度信號給一熱處理機；使 15用上述溫度彳§號，溫度標定值，以及預定的上述角速度產 生器和加速度產生器的工作溫度計溫度控制指令；使用上 溫度控制指令產生驅動信號給一加熱器；輸出上述驅動信 號給上述加熱器者。 3·如申請專利範圍第1項所述之運動測量處理方法，其中， 20為了能在溫度變化的環境中補償上述角速率產器和加速度 產生器=測量差，但不使用溫度控制回路的處理步驟，從 而獲侍咼精度的穩定的數字三軸角增量和上述三軸數字速 度增量，為此，上述步驟3·進一步包括： (3A.1)使用一熱敏產生器產生上述角速率產生器和加 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） 479131 六 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一__J?__ 、申請專利範圍 速度產生器的溫度信號，使用一溫度數字化器處理上述溫 度信號，輸出數字溫度信號給一姿態航向處理機； (3 A.2)使用來自溫度數字化器的當前數字溫度數據查 詢上述角速率產生器和加速度產生器的溫度特性數據；使 5用該溫度特性數據補償上述數字角增量和數字速度增量中 由於溫度效應引起的誤差，使用經過補償後的數字角增量 和數字速度增量，由上述姿態和航向處理機計算出姿能和 航向數據者。 〜 4·如申請專利範圍第1項所述之運動測量處理方法，其中， 1〇在一些特定的應用場合，上述角速率產生器和加速度產生 器微機電角速率器陳列和微機電加速度器件陳列其輸出信 號是模擬彳§號’因此，上述步驟2.進一步包括下列步驟： (2.1) 在一預疋的時間段內積分來自上述角速率產生器 上述二軸板擬角速率電壓彳g號，積分來自上述加速度產生 15器的三軸模擬加速度信號，以便累積上述三軸模擬角速率 扣號和三軸模擬速度信號，形成原始的三軸角增量和原始 的速度增量； P (2.2) 為上述積分過程產生一複位信號，以便在下一個 預定時間段內，從零開始積累上述三軸角速率電壓信號和 20上述三軸加速度信號； (2.3) 測量上述原始三軸角增量和速度增量電壓值，形 成數字三軸角增量和數字三軸速度增量者。 5.如申請專利範圍第2項所述之運動測量處理方法，其中， 在一些特定的應用場合，上述角速率產生器和加速度產生 X 297公釐） C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   、申請專利範圍 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20

   一5J. •線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 鱗器_和賴電滅度器件_其輸出信 叙換擬信號’因此，上述步驟2進—步包括下列步驟： 、（2」ι)在-的_段_分來自上述_率產生器 上述=軸贿角速率電難號，積分來自上述加速度產生 ff二軸觀加難信號，以便雜上述三_擬角速率 化號和三軸模擬速度信號’形成原始的三軸觸量和原始 的速度增量； 」2.2)為上述積分過難生—複健號，以便在下一個 預疋時間段內’從零開始積累上述三軸角速率電壓信號和 上述三軸加速度信號； 、（^測量上述原始三軸角增量和速度增量電壓值，形 成數字三軸角增量和數字三軸速度增量者。 6·如申請專利範圍第3項所述之運動測量處理方法，其中， 在山些特疋的應用場合，上述角速率產生器和加速度產生 ^機電触率器陳列和麵電減度器件陳列其輸出信 號是模擬信號，因此，上述步驟2.進一步包括下列步騾： (2.1) 在一預定的時間段内積分來自上述角速率產生器 上述二軸模擬角速率電壓信號，積分來自上述加速度產生 器的三軸模擬加速度信號，以便累積上述三軸模擬角速率 祂號和三軸模擬速度信號，形成原始的三軸角增量和原始 的速度增量； (2.2) 為上述積分過程產生一複位信號，以便在下一個 預定時間段內，從零開始積累上述三軸角速率電壓信號和 上述三軸加速度信號； 35 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 479131 A8 B8 C8 ____D8____ 六、申請專利範圍 (2·3)測量上述原始三軸角增量和速度增量電壓值，形 成數字三軸角增量和數字三軸速度增量者。 7·如申請專利範圍第2項所述之運動測量處理方法，其中， 第4步驟進一步包含： 5 (4·1)通過一熱敏感產生器產生一電壓信號給一模擬/數 字轉換器； (4.2) 由該模擬/數字轉換器探樣該電壓信號，並數字化 該電壓信號’並將該數字信號輸出給一溫度控制器； (4.3) 通過該溫度控制器，使用該數字溫度電壓信號， 10溫度標定係數以及預定的上述角速率產器和加速產生器的 工作溫度，來計算數字溫度控制指令，並將該數字溫度控 制指令送入一數字/模擬轉換器； (4·4)將來自上述數字溫度控制器的數字溫度控制指令 轉變為模擬信號，並將該模擬信號輸出給一加熱器者。 8·如申請專利範圍第3項所述之運動測量處理方法，其中， 步騾(3Α.1)進一步包含： (3Α.1.1)從一熱敏產生器中獲得電壓信號給一放大電 路，以便放大該電壓信號並壓縮其中噪聲，以提高其信號 噪聲比，並將該放大的信號輸出給一模擬/數字轉換器； 20 (3Α.1.2)通過該模擬/數字轉換器探樣上述放大的電愿 信號，並數字化該探樣的信號’將該數字信號輸出給一姿 態和航向處理機者。 9·如申請專利範圍第5項所述之運動測量處理方法，其中， 第4步驟進一步包含： 36 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公i ) 479131 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (4.1) 通過一熱敏感產生器產生一電壓信號給一模擬/數 字轉換器； (4.2) 由該模擬/數字轉換器探樣該電壓信號，並數字化 該電壓信號，並將該數字信號輸出給一溫度控制器； 5 (4.3)通過該溫度控制器，使用該數字溫度電壓信號， 溫度標定係數以及預定的上述角速率產器和加速產生器的 工作溫度，來計算數字溫度控制指令，並將該數字溫度控 制指令送入一數字/模擬轉換器； (4.4)將來自上述數字溫度控制器的數字溫度控制指令 10轉變為莫擬信號，並將該模擬信號輸出給一加熱器者。 10·如申請專利範圍第6項所述之運動測量處理方法，其 中，步騾(3A.1)進一步包含： (3A.1.1)從一熱敏產生器中獲得電壓信號給一放大電 路，以便放大該電壓信號並壓縮其中噪聲，以提高其信號 15噪聲比，並將該放大的信號輸出給一模擬/數字轉換器； (3 A· 1.2)通過該模擬/數字轉換器探樣上述放大的電壓 信號，並數字化該探樣的信號，將該數字信號輸出給一姿 態和航向處理機者。 11·如申請專利範圍第1項所述之運動測量處理方法，其 20 中，步驟(3)進一步包含： 、 以简速率(短周期)輸入來自上述步驟(2)的數字三軸角 增量電壓值，以及來自一角速率和加速度產生器標定過程 的粗角率偏置，到一圓錐誤差補償模塊，在該圓錐誤差補 償模塊中’個上述輸人的三軸觸量賴值和粗角速度 37 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------% 479131 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 15 經濟邹智慧財產局員工消費合作社印製 20 偏置計算圓錐效誤差，以較低的速率(長周期)輸出上述三 軸圓錐效應誤差和長周期的三軸角增量電壓值，給一角速 率補償模塊； 輸入來自上述錐誤差補償模塊的上述圓錐效應誤差， 二軸長周期角增量電壓值，以及來自上述角速率和加速度 產生器標定過程的角速率產生器安裝失準角參數，精角速 率偏置誤差項，角速度刻度係數圓錐校正刻度係數，到上 述角速率補償模塊，使用輸入的圓錐效應誤差，角速率產 生器的安裝失準角，精角速率偏置誤差項以及圓錐正刻度 係數，來補償上述輸入的三軸長周期角增量電壓值，使用 上述角速率產生器的刻度係來將上述補償文之後的三軸長 周期角增量電壓值轉换成實際的三軸長周期角增量值，並 將上述實際的三軸長周期角增量值出到一對準旋轉向量計 算模塊； 在上述對準旋轉向量計算模塊中，使用來自上述角速 率補償模塊的三軸角增量，來自一東向阻尼計算模塊的的 東向阻尼角增量，來自一北向阻尼計算模塊的北向阻尼角 增量，來自一垂直阻尼計算模塊的垂直阻尼角速率，更新 一四元數，該四元數是一向量，用以表示上述载體的旋轉 運動，該更新之後的四元數被送入一方向餘弦陣計算模 塊； 在上述方向餘弦陳計算模塊中，使用上述四元數計算 一方向餘弦陣，並將該方向餘弦陣輸出給一水平加速度計 算模塊和一姿態和航向角提取模塊； 38 國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _ 裝 訂：

   --------訂---------線痛 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 479131 §88 C8 -------_____ D8 六、申請專利範圍 在上述姿態和航向角提取模塊中，使用上述方餘弦陣 汁算姿態和航向角並輸出航向角到垂直阻尼角速率計算模 、輸入來自步騾2的三軸速度增量，以及來自上述角速 5率產生器和加速度產生標定過程加速度器件的安裝失準 角，加速度偏置誤差，加速度器件的刻度係數，到一加速 度補償模塊，使用加速度器件刻度鎌將輸入的三軸速度 增量電壓值轉換為實際的三軸速度增量值，使用輸入的加 速度器安裝失準，角加速度偏置誤差項，補償上述三軸速 10度增量中的確定性誤差，將補償之後的三軸速度增量輸出 到上述的水平加平速度計算模塊； 、在上述水平加速度計算模塊中，使用來自上述加速度 補償模塊的三軸速度增量和來自上述方向餘弦矩陣計算模 塊的方向餘弦振計算水平速度增量，並將水平速度增量輸 15出到上述東向阻尼速率計算模塊和北向阻尼速率計算模 塊； 在東向阻尼速率計算模塊中，使用來自上述水平加速 度計算模塊的北向速度增量，計算東向阻尼角速率增量， 並將該東向阻尼角速增量，輸出給上述對準旋轉向量計算 20模塊； P 在北向阻尼速率計模城中，使用來自上述水平加度計 算模的東向速度增量，計自北向阻尼角速率增量，並將該 北向阻尼角速率增量，輸出給上述對準旋_量計算模 39 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 丄 申請專利範圍 15 A8 B8 C8 D8 速率計算模塊中，使用來自上述姿態和航 測計算出來的航向角以及來自—外部感器的 古出來的航向角，計算垂直阻尼角速率增量，並將該垂 土阻尼角速率增量，輸出給上述對準旋轉向量計算模塊 者 12. 蛵濟部智慧財產局員X消費合作钍印製 20 如申請專利範圍第2項所述之運動測量處理方法，其 中，步驟(3)進一步包含： :以咼速率(短周期)輸入來自上述步驟(2)的數字三軸角 增量電壓值，以及來自—触率和加速度赶器標定過程 的粗角率健，到—_誤差翻魏，據_誤差補 償模，中，侧上膽人的三_增量電難和粗角速度 偏置叶算圓雌誤差，以較低的赫(長關)輸出上述三 軸圓錐效麟差和長周腦三軸觸量電馳，給一角速 率補償模塊； 輸入來自上述錐誤差補償模塊的上述圓錐效應誤差， 三軸長周期角增量電壓值，以及來自上述角速率和加速度 產生器標定過程的角速率產生器安裝失準角參數，精角速 率偏置誤差項，角速度刻度係數圓錐校正刻度係數，到上 述角速率補償模塊，使用輸入的圓錐效應誤差，角速率產 生器的安裝失準角，精角速率偏置誤差項以及圓錐正刻度 係數，來補償上述輸入的三軸長周期角增量電壓值，使用 上述角速率產生器的刻度係來將上述補償之後的三軸長周 期角增量電壓值轉換成實際的三軸長周期角增量值，並將 上述實際的三軸長周期角增量值出到一對準旋轉向量計算 中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨·裝 1T---------4 479131

   模塊； 、、在上述對準旋轉向量計算模塊中，使用來自上述角速 率補償模塊的三軸角增量，來自一東向阻尼計算模塊的的 東向阻尼角增量，來自一北向阻尼計算模塊的北向阻尼角 5增量，來自一垂直阻尼計算模塊的垂直阻尼角速率，更新 厂四元數，該四元數是一向量，用以表示上述載體的旋轉 運動，Μ更新之後的四元數被送入一方向餘弦陣計算模 塊； 在上述方向餘弦陳計算模塊中，使用上述四元數計算 10 -方向餘辦’並將該方向餘弦隨出給—水平加速度計 算模塊和一姿態和航向角提取模塊； ^在上述姿態和航向角提取模塊中，使用上述方餘弦陣 叶算姿態和航向角並輸出航向角到垂直阻尼角速率計算模 塊， 15 輸入來自步騾2的三軸速度增量，以及來自上述角速 率產生器和加速度產生標定過程加速度器件的安裝失準 角，加速度偏置誤差，加速度器件的刻度係數，到一加速 度補償模塊，使用加速度器件刻度係數將輸入的三軸速度 增量電壓值轉換為實際的三軸速度增量值，使用輸入的加 20速度器安裝失準，角加速度偏置誤差項，補償上述三軸速 度增量中的確定性誤差，將補償之後的三軸速度增量輸出 到上述的水平加平速度計算模塊； 在上述水平加速度計算模塊中，使用來自上述加速度 補償模塊的三軸速度增量和來自上述方向餘弦矩陣計算模 41 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑵G x 297公爱） 479131 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 塊的方向餘弦振計算水平速度增量，並將水平速度增量輸 出到上述東向阻尼速率計算模塊和北向阻尼速率計^模， 塊。 在東向阻尼速率計算模塊中，使用來自上述水平加速 度P十算板塊的北向速度增量，計算東向阻尼角速率增量， 並將該東向阻尼角速增量，輸出給上述對準旋轉向量計算 模塊； 在北向阻尼速率計模塊中，使用來自上述水平加度計 算模的東向速度增量，計自北向阻尼角速率增量，並將該 北向阻尼角速率增量，輸出給上述對準旋轉向量計算模 Lj4j 塊， 在垂直阻尼速率計算模塊中，使用來自上述姿態和航 向角提取模塊的計算出來的航向角以及來自—外部感器的 測量出來的航向角，計算垂直阻尼角速率增 絲尼角速率增量，輸出給上辦旋轉二計=垂 者。 13·如申請專利範圍第5項所述之運動測量處理方法 中，步驟(3)進一步包含： 、以咼速率(短周期)輸入來自上述步驟(2)的數字三軸角 電壓值’以及來自-肖速率和加速度赶器標定過程 ϊίϋ魅’到誤差·模塊，在删錐誤差補 f莫塊中，使用上述輸入的三軸角增量電馳和粗角速度 效誤差’以較低_率(長職)輸出上述三 圓，隹效應誤差和長周期的三軸角增量電壓值，給—角速 ------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 二·' 42 479131 Β8 C8

   、申請專利範圍 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 率補償模塊； 輸入來自上述錐誤差補償模塊的上述圓錐效應誤差， 三軸長周_增量電驗，以及來自上述角速率和加速度 產生器標錢程的角速率產生器安裝失準角參數，精角速 率偏置誤差項’肖速度刻度係數圓錐校正刻度係數，到上 述角速率_麵，使騰人的_賴縣，角速率產 生器的安裝失準肖，精角速率偏置縫·翻錐正刻度 鎌’來補償上述輸人的三軸仙難職賴值，使用 上述角速率魅器的刻度絲紅述雜之後的三軸長周 期角增量賴鋪_實_三歸周_職值，並將 上述實際的三軸長周期角增量值出到一對準旋轉向量計算 模塊； 、在上述對準旋轉向量計算模塊中，使用來自上述角速 率補償模躺三軸觸4，來自-東峻尼計算模塊的的 東向阻尼角增量，來自-北向阻尼計算模塊的北向阻尼角 增量，來自一垂直阻尼計算模塊的垂直阻尼角速率，更新 一四元數，該四元數是一向量，用以表示上述载體的旋轉 運動，該更新之後的四元數被送入一方向餘弦陣計算模 塊； 在上述方向餘弦陳計算模塊中，使用上述四元數計算 一方向餘弦陣，並將該方向餘弦陣輸出給一水平加速度計 算模塊和一姿態和航向角提取模塊； XP 在上述姿態和航向角提取模塊中，使用上述方餘弦陣 計算姿態和航向角並輸出航向角到垂直阻尼角速率計算才莫 43 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

   (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 479131 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 ___________ D8 、申請專利範圍 塊； 輸入來自步驟2的三軸速度增量，以及來自上述角速 率產生器和加速度產生標定過程加速度器件的安裝失準 角，加速度偏置誤差，加速度器件的刻度係數，到一加速 5度補償模塊，使用加速度器件刻度係數將輸入的三軸速度 增量電壓值轉換為實際的三軸速度增量值，使用輸入的加 速度器安裝失準，角加速度偏置誤差項，補償上述三軸速 度增量中的確定性誤差，將補償之後的三軸速度增量輸出 到上述的水平加平速度計算模塊； 10 在上述水平加速度計算模塊中，使用來自上述加速度 補償模塊的三軸速度增量和來自上述方向餘弦矩陣計算模 塊的方向餘弦振計算水平速度增量，並將水平速度增量輸 出到上述東向阻尼速率計算模塊和北向阻尼速率計算模 塊； 15 尼速率計算模塊中，《來自上述水平加速 度P十算板塊的北向速度增量，計算東向阻尼角速率增量， 並將該東向阻尼角速增量，輸出給上述對準旋轉向^計算 模塊； p 在北向阻尼速率計模塊中，使用來自上述水平加度計 2〇算模的東向速度增量，計自北向阻尼角速率增量，並將該 北向阻尼角速率增量，輸出給上述對準雜向量計算模 塊； 。 在垂直阻尼速率計算模塊中，使用來自上述姿能和航 向角提取模魂的計算出來的航向角以及來自—外部^器的 44 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 x 297公爱）

   --------訂----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 線!· 479131 A8 B8 C8 _______ OS 六、申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 測量出來的航向角，計算垂直阻尼角速率增量，並將該垂 直阻尼角速率增量，輸出給上述對準旋轉向量計算模塊 者。 14.如申請專利範圍第9項所述之運動測量處理方法，其 5中，步驟(3)進一步包含： 以咼速率(短周期)輸入來自上述步驟(2)的數字三軸角 增量氧壓值’以及來自-角速率和加速度產生器標定過程 的巧角率偏置，到-圓錐誤差補償模塊，在該圓錐誤差補 償模塊中’使用上述輸入的三軸角增量電壓值和粗角速度 10偏黯算圓錐效誤差，以較低的速率(長周期)輸出上述三 軸圓錐效應誤差和長周期的三軸角增量電壓值，给一角速 率補償模塊； " 一輸入來自上述錐誤差補償模塊的上述圓錐效應誤差， 三軸長周期角增量電Μ值，以及來自上述角速率和加速度 15產生器標定過程的角速率產生器安裝失準角參數，精角速 率偏置誤差項’角速度刻度係數圓錐校正刻度係數，到上 述角速率補償模塊，使用輸入的圓錐效應誤差，角速率產 生器的安裝失準角，精觸率健誤鍊以及_正刻度 係數，來補償上述輸入的三軸長周期角增量電壓值，使用 2〇上述角速率產生器的刻度系來將上述補償之後的三軸長周 期角增量電麵轉誠實賴三歸觸觸量值，並將 上述實際的三軸長周期角增量值出到一對準旋轉向量計算 模塊； 在上述對準旋轉向量計算模塊中，使用來自上述角速 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------訂--------I 4/9131

   六、申請專利範圍 率補償模塊的三軸角增量，來自一東向阻尼計算模塊的的 東向阻尼角增量，來自一北向阻尼計算模塊的北向阻尼角 增量’來自一垂直阻尼計算模塊的垂直阻尼角速率，更新 一四元數，該四元數是一向量，用以表示上述载體的旋轉 5運動’該更新之後的四元數被送入一方向餘弦陣計算模 塊； 在上述方向餘弦陳計算模塊中，使用上述四元數計算 一方向餘弦陣，並將該方向餘弦陣輸出給一水平加速度計 算模塊和一姿態和航向角提取模塊； 10 在上述姿態和航向角提取模塊中，使用上述方餘弦陣 計算姿態和航向角並輸出航向角到垂直阻尼角速率計算模 塊； 輸入來自步騾2的三軸速度增量，以及來自上述角速 率產生器和加速度產生標定過程加速度器件的安裝失準 15角’加速度偏置誤差，加速度器件的刻度係數，到一加速 度補償模塊，使用加速度器件刻度係數將輸入的三軸速度 增量電壓值轉換為實際的三軸速度增量值，使用輸入的加 速度器安裝失準，角加速度偏置誤差項，補償上述三軸速 度增量中的確定性誤差，將補償之後的三軸速度增量輸出 20到上述的水平加平速度計算模塊； 在上述水平加速度計算模塊中，使用來自上述加速度 補償模塊的三軸速度增量和來自上述方向餘弦矩陣計算模 塊的方向餘弦振計算水平速度增量，並將水平速度增量輸 出到上述東向阻尼速率計算模塊和北向阻尼速率計算模 46 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 479131 申請專利範圍 塊 在東向阻尼速率計算模塊中，使用 方 :轉向量計算 =算模塊的北向速度增量，計算東向阻尼角=速 並將該東_尼_增量，輸終上述曰 模塊； 在北向阻尼速率計模塊中，使用來自上述水 算模的東向速度增量，計自北向阻尼角速率增量，並& 北向阻尼角速率增量，輸出給上述對準旋轉向量計算^ 塊’ 在垂直阻尼速率計算模塊中，使用來自上述姿態和航 向角提取模獅計算出來__以及來自—外部感器 測量出來__，計算垂絲尼角速率增量^ ^阻尼角鱗難，輸出給上述鮮__計算模塊 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 I5·如申請專利細第4項所述之運麵量處理方法，其中 步驟(3)進^—步包含： 、以高速率(短周期)輸入來自上述步驟(2)的數字三軸角 增量氧壓值’以及來自一角速率和加速度產生器標定過程 角车偏置’到-圓錐誤差補償模塊，在該圓錐誤差補 ί員板，中’使用上述輸入的三軸角增量電壓值和粗角速度 偏置計算圓錐效誤差，以較低的速率(長周期)輸出上述三 軸圓錐效應誤差和長周期的三軸角增量電壓值，給一角速 率補償模塊； 輸入來自上述錐誤差補償模塊的上述圓錐效應誤差， 47 本紙張尺度顧巾關家標準（CNS)A4規瓦7210 χ 297公爱） 479131

   -I ITJ --------^---------Μ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Φ! 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

   A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 三軸長周期角增量電壓值，以及來自上述角速率和加速度 產生器標定過程_速轄生器錄絲脖數，精角速 率偏置誤差項，角速度刻度係數圓錐校正刻度係數，到上 述角速率補11模塊，使用輸入的圓錐效應誤差，角速率產 5生器的安裝失準角，精角速率偏置誤差項以及圓錐正刻度 係數，來補償上述輸入的三軸長周期角增量電壓值，使用 上述角速率產生器的刻度系來將上述補償之後的三軸長周 期角增量電Μ值轉換成實際的三軸長周期角增量值，並將 上述實際的三軸長周期角增量值出到一對準旋轉向量計 10模塊； 、在上述對準旋轉向量計算模塊中，使用來自上述角速 率補償模塊的三軸角增量，來自—東向阻尼計算模塊的的 東向阻尼角增量，來自-北向阻尼計算模塊的北向阻尼角 增量，來自一垂直阻尼計算模塊的垂直阻尼角速率，更新 15 i元數，該四元數是一向量，用以表示上述载體的旋轉 =動，該更新之後的四元數被送入一方向餘弦陣計算模 在上述方向餘弦陳計算模塊中，使用上述四元數計算 -方向餘弦陣’並將該方向餘弦陣輸出給_水平加速^十 20算模塊和一姿態和航向角提取模塊； 又口 ^在上述姿態和航向角提取模塊中，使用上述方餘弦陣 計算姿態和航向角並輸出航向角到垂直阻尼角速率計算模 輸入來自步驟2的三軸速度增量，以及來自上述角速

   本紙張中國國家標準（CNS)A4規格⑵〇 x 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 479131 C8 _____D8 六、申請專利範圍 率產生器和加速度產生標定過程加速度器件的安裝失準 角，加速度偏置誤差，加速度器件的刻度係數，到一加速 度補償模塊，使用加速度器件刻度係數將輸入的三軸速度 增量電壓值轉換為實際的三軸速度增量值，使用輸入的加 5速度器安裝失準，角加速度偏置誤差項，補償上述三軸速 度增量中的確定性誤差，將補償之後的三軸速度增量輸出 到上述的水平加平速度計算模塊； 在上述水平加速度計算模塊中，使用來自上述加速度 補償模塊的三軸速度增量和來自上述方向餘弦矩陣計算模 10塊的方向餘弦振計算水平速度增量.，並將水平速度增量輸 出到上述東向阻尼速率計算模塊和北向阻尼速率計算模 塊； 在東向阻尼速率計算模塊中，使用來自上述水平加速 度計算模塊的北向速度增量，計算東向阻尼角速率增量， 15並將該東向阻尼角速增量，輸出給上述對準旋轉向量計算 模塊； 。 在北向阻尼速率計模塊中，使用來自上述水平加度計 算模的東向速度增量，計自北向阻尼角速率增量，並將該 北向阻尼角速率增量，輸出給上述對準旋轉向量計算模口 20 塊； 在垂直阻尼速率計算模塊中，使用來自上述姿態和航 向角提取魏的計算出來祕向他及來自-外部^器的 測量出來的航向角，計算垂直阻尼角速率增量，並將該垂 直阻尼角速率增量，輸出給上述對準旋轉向量計算模塊 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規;fTT210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線一 A8 ' B8 C8 ------- _Μ 六、申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 I6·如申請專利範圍第！項所述之運動測量處理方法，其 中，步驟(3Α.2)進一步包含： 以咼速率(短周期)輸入來自上述步驟(2)的數字三軸角 5增量電壓值，以及來自—角速率和加速度產生器標定過程 的^角率偏置，到-圓錐誤差補償模塊，在該圓錐誤差補 償模，中，使用上述輸入的三軸角增量電壓值和粗角速度 偏置0十算圓錐效誤差，以較低的速率(長周期)輸出上述三 軸圓錐效應誤差和長周期的三軸角增量電壓值，给一角速 10率補償模塊； # 一輸入來自上述錐誤差補償模塊的上述圓錐效應誤差， 二軸長關肖增量電難，以及來自上述肖料和加速度 產生器標定過__率魅器錄絲齡數，精角速 率偏置誤差項，角速度刻度係數圓錐校正刻度係數，到上 15述角速率補償模塊，輸入來自步驟3Α·1·2的數字溫度信號 和溫度傳感器_度係數，計算角速率產生器的當前溫 度，使用計算出的角速率產生器的當前溫度查找到角速率 產生器的溫度雜魏，使騰人的_緣應誤差使用輸 入的圓錐效應誤差，角料魅_安裝鮮角，精角速 2〇率偏置誤差項以及圓錐正刻度係數，來補償上述輸入的三 軸長周期角增量電壓值，使用上述角速率產生器的刻度系 來將上述補償之後的三軸長周期角增量電壓值轉換成實際 的二軸，周期角增量值，使用角速率產生器的溫度特性數 據補償二軸長周期角增量值中的由於溫度變化所引起的誤 用中國國^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   、申請專利範圍 差並將上述實際的二軸長周期角增量值出到一對準 向量計算模塊； 、在上述對準旋轉向量計算模塊中，使用來自上述角速 5 10 15 率補償模塊的三軸角增量，來自一東向阻尼計算模塊的的 東向姐尼觸量，來自-北向阻尼計算機的北向阻尼角 增量，來自一垂直阻尼計算模塊的垂直阻尼角速率，更新 四元數，該四元數是一向量，用以表示上述載體的旋轉 運動，該更新之後的四元數被送入一方向餘弦陣計算模 塊； 在上述方向餘弦陳計算模塊中，使用上述四元數計算 一方向餘弦陣，並將該方向餘弦陣輸出給一水平加速度計 算模塊和一姿態和航向角提取模塊； 在上述姿態和航向角提取模塊中，使用上述方餘弦陣 汁算姿態和航向角並輸出航向角到垂直阻尼角速率計算模 塊； 輸入來自步驟2的三軸速度增量，以及來自上述角速 率產生器和加速度產生標定過程加速度器件的安裝失準 角，加速度偏置誤差，加速度器件的刻度係數，到一加速 度補償模塊，輸入來自步驟3A.1.2的數字溫度信號和溫度 20傳感器的刻度係數，計算加速度產生器的當前溫度，使用 計算出的加速度產生器的當前溫度查找到加速度產生器的 溫度特性數據，使用加速度器件刻度係數將輸入的三軸速 度增量電壓值轉換為實際的三軸速度增量值，使用輸入的 加速度器安裝失準，角加速度偏置誤差項，補償上述三軸 51 本紙（¾¾ 中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 479131 A8 B8 C8

   訂 « 請 先 閱 背 之 注 意 事 項 再 填 寫 本 頁

   479131 A8 B8 C8 六、申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 :旦=咼速率(短周期)輸入來自上述步驟(2)的數字三軸角 增里电壓值’以及來自—肖速神減度魅器標定過程 ^角率健，到錐誤差難模塊，在難錐誤差補 Ϊ貝模塊中，使用上述輸入的三軸角增量電壓值和粗角速度 5偏置什算圓錐效誤差，以較低的速率(長周期)輸出上述三 軸圓錐效應誤差和長周期的三軸角增量電壓值，給一角速 率補償模塊； 一輸入來自上述錐誤差補償模塊的上述圓錐效應誤差， 二軸長周期觸量電難，以及來自上述觸率和加速度 10產生器標定過程的角速率產生器安裝失準角參數，精角速 率偏置誤差項，角速度刻度係數圓錐校正刻度係數，到上 述角速率補償模塊，輸入來自步騾3Α1·2的數字溫度信號 和溫度傳感器刻度係數，計算角速率產生器的當前溫度， 使用ρ十算出的角速率產生器的當前溫度查找到角速率產生 I5器的溫度特性數據，使用輸入的圓錐效應誤差使歷入的 圓錐效應誤差，角速率產生器的安裝失準角，精角速率偏 置誤差項以及圓錐正刻度係數，來補償上述輸入的三軸長 周期角增量電壓值，使用上述角速率產生器的刻度係來將 上述補償之後的三軸長周期角增量電壓值轉換成實際的三 2〇軸長周期角增量值，使用角速率產生器的溫度特性數翻 f員二軸長周期角增量值中的由於溫度變化所引起的誤差， 並將上述實際的三軸長周期角增量值出到一對準旋轉向量 計算模塊； 在上述對準旋轉向量計算模塊中，使用來自上述角速 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線秦 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 479131 C8 —----------— D—8_ —__ 六、申請專利範圍 率補償模魂的三軸角增量，來自一東向阻尼計算模塊的的 東向阻尼角增量，來自—北向阻尼計算模塊的北向阻尼角 增量1來自一垂直阻尼計算模塊的垂直阻尼角速率，更新 一四兀數，該四元數是一向量，用以表示上述載體的旋轉 5運動’該更新之後的四元數被送入一方向餘弦陣計算模 塊； 、在上述方向餘弦陳計算模塊中，使用上述四元數計算 方向餘弦陣，並將該方向餘弦陣輸出給一水平加速度計 算模塊和一姿態和航向角提取模塊； 1〇 ^在上述姿態和航向角提取模塊中，使用上述方餘弦陣 什算姿態和航向角並輸出航向角到垂直阻尼角速率計算模 塊； 輸入來自步驟2的三軸速度增量，以及來自上述角速 率產生器和加速度產生標定過程加速度器件的安裝失準 15角，加速度偏置誤差，加速度器件的刻度係數，到一加速 度補償模塊，輸入來自步驟3A.1.2的數字溫度信號和溫度 傳感器的刻度係數，計算加速度產生器的當前溫度，使用 計算出的加速度產生器的當前溫度查找到加速度產生器的 溫度特性數據，使用加速度器件刻度係數將輸入的三軸速 20度增量電壓值轉換為實際的三軸速度增量值，使用輸入的 加速度器安裝失準，角加速度偏置誤差項，補償上述三軸 速度增量中的確定性誤差，使用加速度產生器的溫度特性 數據補償三軸長周期速度增量值中的由於溫度變化所引起 的誤差，將補償之後的三軸速度增量輸出到上述的水平加 54 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------------訂---------線# ί請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   0^--------tr---------線 1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 479131 A8 B8 C8 -----D8 六、申請專利範圍 平速度計算模塊； 、在上述水平加速度計算模塊中，使用來自上述加速度 補仏模塊的二難錢量和來自上述方向餘贿陣計算模 塊的方向餘錄計算水平速度職，絲水平速度增量輸 5出到Ji述额阻錢率計算模塊和北触麟率計算模 塊； 丄在東向隨速率計算觀中，侧來自上述水平加速 度β十算模塊的北向速度增量，計算東向阻尼角速率增量， 並將該東向阻尼角速增量，輸出給上述對準旋轉向量 1〇模塊； Ρ 在北向阻尼速率計模塊中，使用來自上述水平加度計 算模的東向速度增量，計自北向阻尼角速率增量，並將該 北向阻尼触㈣量，輸出給上述鮮_向量計 塊； 15 在垂直阻尼速率計算模塊中，使用來自上述姿能和航 向角提取模塊的計算出來的航向角以及來自—外部^器的 測量出來的航向角，計算垂直阻尼角速率增量，並將該垂 直阻尼角速率增量’輸出給上述對準旋轉向量計算模塊 2〇 1S.如申請專利範圍第10 J頁所述之運動測量 中，步驟(3Α·2)進一步包含： 具 以高速率(短周期)輸入來自上述步驟(2)的數字三軸角 增量電壓值，以及來自-角速率和加速度產 的粗角率偏置，到-圓錐誤差補償_，==== 本紙張尺度適用申國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 479131 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 C8 —~ -— D8 _ 、申請專利範圍 償模塊中，使用上述輸入的三軸角增量電壓值和粗角速度 偏置計算圓錐效誤差，以較低的速率(長周期)輸出上述三 軸圓錐效應誤差和長周期的三軸角增量電壓值，給_角速 率補償模塊； 5 輸入來自上述錐誤差補償模塊的上述圓錐效應誤差， 二軸長周期角增量電壓值，以及來自上述角速率和加速度 產生器標定過程的角速率產生器安裝失準角參數，精角速 率偏置誤差項，角速度刻度係數圓錐校正刻度係數，到上 述角速率補償模塊，輸入來自步騾3A.L2的數字溫度信號 10和溫度傳感器刻度係數，計算角速率產生器的當前溫度， 使用計算出的角速率產生器的當前溫度查找到角速率產生 器的溫度特性數據，使用輸入的圓錐效應誤差使用輸入的 圓錐效應誤差，角速率產生器的安裝失準角，精角速率偏 置誤差項以及圓錐正刻度係數，來補償上述輸入的三軸長 15周期角增量電壓值，使用上述角速率產生器的刻度系來將 上述補償之後的三軸長周期角增量電壓值轉換成實際的三 軸長周期角增量值，使用角速率產生器的溫度特性數據補 償三軸長周期角增量值中的由於溫度變化所引起的誤差， 並將上述實際的三軸長周期角增量值出到一對準旋轉向量 20計算模塊； 在上述對準旋轉向量計算模塊中，使用來自上述角速 率補償模獅三軸觸量，來自-東細尼計算模塊的的 東向阻尼角增量，來自一北向阻尼計算模塊的北向阻尼角 增量，來自一垂直阻尼計算模塊的垂直阻尼角速率，更新 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------1--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 479131 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 15 20 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -四元數，該四元數是—向量，表示上 ^動，該更新之後_元數被送人—方__計=塊， 在上述方向餘弦陳計算模塊中，仙上述四 -万向餘弦陣’並將該方向餘弦陣輸出給—水平^ 算模塊和一姿態和航向角提取模塊； 又" 二在上述錢輪向触取魏中，述方餘弦陣計算姿態城㈣錄峨向角難錄㈣速率計 塊； ' 輸入來自步驟2的三軸速度增量，以及來自上述角速 率產生器和減魅生;i定過㈣速紐㈣安裝失準 角，加速度偏置誤差，加速度器件的刻度係數，到一加速 度補償模塊，輸人來自步驟3A.1.2的數字溫度信號和溫度 傳感器的刻度係數，計算加速度產生器的#前溫度，^ 計算出的加速度產生器的當前溫度查找到加速度產生器的 溫度特性數據，使用加速度器件刻度係數將輸入的三軸速 度增量電壓值轉換為實際的三軸速度增量值，使用輪入的 加速度器安裝失準，角加速度偏置誤差項，補償上述三軸 速度增量中的確定性誤差，使用加速度產生器的溫度特性 數據補償三軸長周期速度增量值中的由於溫度變化所引起 的誤差，將補償之後的三軸速度增量輸出到上述的水平加 平速度計算模塊； 在上述水平加速度計算模塊中，使用來自上述加速度 補償模塊的三軸速度增量和來自上述方向餘弦矩陣計算模 57 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -IP- 訂---------線赢 4^9131 六、申請專利範圍 15 20 塊的方向餘弦振計算水平速度增量，並將水平速度增量輸 出到上述東向阻尼速率計算模塊和北向阻尼速率計算模1 塊； ’ 在東向阻尼速率計算模塊中，使用來自上述水平加速 度計算模塊的北_度，計算東向阻㈣速率增量， 並將該東向阻尼角速增量，輸出給上述對準旋轉向量計算才吴塊， 在北向阻尼速率計模塊中，使用來自上述水平加产計 算模的東向速度增量，計自北向阻尼角速率增量，並& 北向阻尼角料增量，動給上述鮮旋轉向量計算模 塊； 在垂直阻尼速率計算模塊中，使用來自上述姿態和航 Ξΐΐΐ模塊的計算出來的航向角以及來自-外部感器的 測量出來的航向角，計算垂直阻尼角速率增量，並將該垂 =阻尼角速率增量’輸出給上述對準旋轉向量計算模塊 I9.如申請專利範圍第8項所述之運動測量處理方法 中，步騾(3Α.2)進一步包含·· F量期)Μ來自上述步驟(2)的數字三軸角 “二淮署，來自一角速率和加速度產生器標定過程 償模地中，蚀一圓錐誤差補償模塊，在該圓錐誤差補 偏署斗曾圓f用上述輸入的三軸角增量電難和粗角速度 偏置。十算圓錐效誤差，以較低的 二軸圓錐效應誤差和長周期的三軸角= 58 本紙張尺度綱巾關家標準（CNS)A4規格（21〇— x 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4/9131 A8 C8 ^____ D8 —----- 六、申請專利範圍 率補償模塊； 輸入來自上述錐誤差補償模塊的上述圓錐效應誤差， 三軸長周期角增量電壓值，以及來自上述角速率和加速度 產生器標定過程的角速率產生器安裝失準角參數，精角速 5率偏置誤差項，角速度刻度係數圓錐校正刻度係數，到上 述角速率補償模塊，輸入來自步驟3A.1.2的數字溫度信號 和溫度傳感器刻度係數，計算角速率產生器的當前溫度， 使用計算出的角速率產生器的當前溫度查找到角速率產生 器的溫度特性數據，使用輸入的圓錐效應誤差使用輸入的 10圓錐效應誤差，角速率產生器的安裝失準角，精角速率偏 置誤差項以及圓錐正刻度係數，來補償上述輸入的三軸長 周期角增量電壓值，使用上述角速率產生器的刻度系來將 上述補償之後的三軸長周期角增量電壓值轉換成實際的三 軸長周期角增量值，使用角速率產生器的溫度特性數據補 15償三軸長周期角增量值中的由於溫度變化所引起的誤差； 並將上述實際的三軸長周期角增量值出到一對準旋轉向量 計算模塊； 在上述對準旋轉向量計算模塊中，使用來自上述角速 率補償模塊的三軸角增量，來自一東向阻尼計算模塊的的 20東向阻尼角增量，來自一北向阻尼計算模塊的北向阻尼角 增量，來自一垂直阻尼計算模塊的垂直阻尼角速率，更新 一四元數，該四元數是一向量，用以表示上述載體的旋轉 運動，該更新之後的四元數被送入一方向餘弦陣計算模 塊； 59 --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 479131 留 C8 ______ D8 六、申請專利範圍 在上述方向餘弦陳計算模塊中，使用上述四元數計算 方向餘弦陣’並將該方向餘弦陣輸出給一水平加速度計 算模塊和一姿態和航向角提取模塊； 在上述姿態和航向角提取模塊中，使用上述方餘弦陣 5汁算姿態和航向角並輸出航向角到垂直阻尼角速率計算模 塊； 輸入來自步驟2的三軸速度增量，以及來自上述角速 率產生器和加速度產生標定過程加速度器件的安裝失準 角，加速度偏置誤差，加速度器件的刻度係數，到一加速 10度補償模塊，輸入來自步驟3A.1.2的數字溫度信號和溫度 傳感器的刻度係數，計算加速度產生器的當前溫度，使用 計算出的加速度產生器的當前溫度查找到加速度產生器的 溫度特性數據，使用加速度器件刻度係數將輸入的三軸速 度增量電壓值轉換為實際的三軸速度增量值，使用輸入的 15加速度器安裝失準，角加速度偏置誤差項，補償上述三軸 速度增量中的確定性誤差，使用加速度產生器的溫度特性 數據補償三軸長周期速度增量值中的由於溫度變化所引起 的誤差，將補償之後的三軸速度增量輸出到上述的水平加 平速度計算模塊； 20 在上述水平加速度計算模塊中，使用來自上述加速度 補償模塊的三軸速度增量和來自上述方向餘弦矩陣計算模 塊的方向餘弦振計算水平速度增量，並將水平速度增量輸 出到上述東向阻尼速率計算模塊和北向阻尼速率計算模 塊； 60 本紙張中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------訂--------- (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁)

   、申凊專利範圍 、在上述方向触陳計算機中，使肚述四元數計算 向餘贿’並賴方向餘_出給—水平加速度計 算模塊和—魏和航向角提取模塊； ^在上述姿態和航向角提取模塊中，使用上述方餘弦陣 5 4算姿態和航向触輸出航向角到垂直隱肖速率計算模 塊； “輸人來自步驟2的三軸速度增量，以及來自上述角速 率產生器和加速度產生標定過程加速度器件的安裝失準 角’加速度偏置誤差，加速度器件的刻度係數，到—加速 10度補償模塊，輸入來自步驟从丄2的數字溫度信號和溫度 傳感器的刻度係數，計算加速度產生器的當前溫度，使用 计算出的加速度產生器的當前溫度雜到減度產生器的 溫度特性_，使助速度器件織健腾人的三軸速 度增量電壓值轉換為實際的三軸速度增量值，使用輸入的 15加速度器安裝失準，角加速度偏置誤差項，補償上述三軸 速度增量中的確定性誤差，使用加速度產生器的溫度特性 數據補償三軸長職速度增雜巾的由於溫度變化所引起 的誤差，將補償之後的三軸速度增量輸出到上述的水平加 平速度計算模塊； 2〇 、在上述水平加速度計算模塊中，使用來自上述加速度 補償模塊的三軸速度增量和來自上述方向餘弦矩陣計算模 塊的方向餘弦振計算水平速度增量，並將水平速度增量輸 出到上述東向阻尼速率計算模塊和北向阻尼速率計算模 塊； ---------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 60

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   申請專利範圍 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 20 在東向阻尼速率計算模塊中，使用來自上述水平加速 度計算模塊的北向速度增量，計算東向阻尼角速率增量， 並將該東向阻尼角速增量，輸出給上述對準旋轉向算 模塊； 在北向阻錢率計模塊中，使用來自上述水平加度計 算模的東向速錢量，計自北向随肖鱗，並將該 北向阻尼觸輯量，輸丨給±述鮮__計算模“ 塊； 在垂直阻尼速率計算模塊中，使用來自上述姿態和航 向角提取模塊的計算出來的航㈣以及來自_外部感器的 測量出來的航向角，計算垂直阻尼角速率增量，並g該垂 直阻尼角速率增量，輸出給上述對準旋轉向量計算模塊 者。 2〇·如申請專利範圍第7項所述之運動測量處理方法，其 中’步驟(3)進一步包含： 以咼速率(短周期)輸入來自上述步驟(2)的數字三軸角 增量名壓值’以及來自—角速率和加速度產生器標定過程 的^率偏置，到誤差補償模塊，在錐誤差補 健塊中，健上魏;^三軸觸量電麵和粗角速度 偏置計算_錄誤差，以較賴料(長)輸出上述三 軸圓錐效應誤差和韻觸三軸觸量電難，给一角速 率補償模塊； ’ 一輸入來自上述錐誤差補償模塊的上述圓錐效應誤差， 三軸長周_增量電壓值，以及來自上述角速率和加速度 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------% 479131 A8 B8 C8 D8 六 申請專利範圍 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 產生器標定過程的角速率產生器安裝失準角參數，精角速 率偏置誤差項，角速度刻度係數圓錐校正刻度係數，到上 述角速率補償模塊，輸入來自步驟3Α·1·2的數字溫度信號 和溫度傳感器的刻度係數，計算角速率產生器的當前溫 度，使用計算出的角速率產生器的當前溫度查找到角速率 產生器的溫度特性數據，使用輸入的圓錐效應誤差使用輸 入的圓錐效應誤差，角速率產生器的安裝失準角，精角速 率偏置誤差項以及圓錐正刻度係數，來補償上述輸入的三 軸長周期角增量電壓值，使用上述角速率產生器的刻度系 來將上述補償之後的三軸長周期角增量電壓值轉換成實際 的三軸長周期角增量值，使用角速率產生器的溫度特性數 據補償三軸長周期角增量值中的由於溫度變化所引起的誤 差，並將上述實際的三軸長周期角增量值出到一對準旋轉 向量計算模塊； 在上述對準旋轉向量計算模塊中，使用來自上述角速 率補償模塊的三_增量，來自—東向阻尼計算模塊的的 東向阻尼觸量，來自-北向·計算模塊的北向阻尼角 增量二來自一垂直阻尼計算模塊的垂直阻尼角速率，更新 -四元數，該，數是-向量，表示上職體的旋轉 運動，該更新之後的四元數被送入—方向餘弦陣計算模 塊 、在上述方向餘弦陳計算模塊中，使用上述四元數計算 -方向餘弦陣，並將該方向餘弦陣輸出給—水平加速^ 算模塊和一姿態和航向角提取模塊； Ρ 62 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線- x 297公釐） C8 —-~___ ----—.—^ 申請專利範圍 在上述姿態和航向角提取模塊中，使用上述方餘弦陣 計算姿態和航向角並輸出航向角到垂直阻尼角速率計算模 塊； 輸入來自步騾2的三軸速度增量，以及來自上述角速 5率產生器和加速度產生標定過程加速度器件的安裝失準 角，加速度偏置誤差，加速度器件的刻度係數，到一加速 度補償模塊，輸入來自步驟3A.1.2的數字溫度信號和溫度 傳感器的刻度係數，計算加速度產生器的當前溫度，使用 計算出的加速度產生器的當前溫度查找到加速度產生器的 10溫度特性數據，，使用加速度器件刻度係數將輸入的三軸 速度增量電壓值轉換為實際的三軸速度增量值，使用輸入 的加速度器安裝失準，角加速度偏置誤差項，補償上述三 軸速度增量宁的確定性誤差，使用加速度產生器的溫度特 性數據補償三軸長周期速度增量值中的由於溫度變化所引 15起的誤差，將補償之後的三軸速度增量輸出到上述的水平 加平速度計算模塊； 在上述水平加速度計算模塊中，使用來自上述加速度 補償模塊的三軸速度增量和來自上述方向餘弦矩陣計算模 塊的方向餘弦振計算水平速度增量，並將水平速度^量輸 20出到上述東向阻尼速率計算模塊和北向阻尼速率計算模 在東向阻尼速率計算模塊中，使用來自上述水平加速 度計算模塊的北向速度增量，計算東向阻尼角速率增量， 並將該東向随觸職，輸出給上述鮮旋轉向量計算 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) # 訂---------線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4/9131 A8 B8 C8 '~--— D8 、申請專利範圍 模塊； 在北向阻尼速率計模塊中，使用來自上述水平加度計 算模的東向速度增量，計自北向阻尼角速率增量，並 北向阻尼角速率增量，輸出給上述對準旋轉向量計算Μ 5塊； " 在垂直阻尼速率计算模塊中，使用來自上述姿態和航 向角提取模塊的計算出來的航向角以及來自一外部感器的 測量出來的航向角，計算垂直阻尼角速率增量，並將該垂 直阻尼角速率增量，輸出給上述對準旋轉向量計算模塊 10者。 21·如申請專利範圍第4項所述之運動測量處理方法，其 中’在步驟(2.3)之後，進一步包含：（2.4)將上述三軸角增 量電壓值標定為實際的三軸角增量值者。 22·如申請專利範圍第5項所述之運動測量處理方法，其 15中，在步驟(2.3)之後，進一步包含：（2.4)將上述三軸角增 量電壓值標定為實際的三軸角增量值者。 23·如申請專利範圍第6項所述之運動測量處理方法，其 中，在步騾(2.3)之後，進一步包含：（2.4)將上述三軸角增 量電壓值標定為實際的三軸角增量值者。 20 24·如申請專利範圍第22項所述之運動測量處理方法，其 中，第4步驟進一步包含； (4.1) 通過一熱敏感產生器產生一電壓信號給一模擬/數 字轉換器； (4.2) 由該模擬/數字轉換器探樣該電壓信號，並數字化 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線一 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 479131 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 該電壓信號，並將該數字信號輸出給一溫度控制器； (4.3) 通過該溫度控制器，使用該數字溫度電壓信號， 溫度標定係數以及預定的上述角速率產器和加速產生器的 工作溫度，來計算數字溫度控制指令，並將該數字溫度控 5制指令送入一數字/模擬轉換器； (4.4) 將來自上述數字溫度控制器的數字溫度控制指令 轉變為模擬信號，並將該模擬信號輸出給一加熱器者。 25. 如申請專利範圍第23項所述之運動測量處理方法，其 中，步驟(3A-1)進一步包含； 10 (3A.U)從一熱敏產生器中獲得電壓信號給一放大電 路，以便放大該電壓信號並壓縮其中噪聲，以提高其信號 噪聲比，並將該放大的信號輸出給一模擬/數字轉換器； (3A.1.2)通過該模擬/數字轉换器探樣上述放大的電壓 信號，並數字化該探樣的信號，將該數字信號輸出給一姿 15 態和航向處理機者。 26. 如申請專利範圍第24項所述之運動測量處理方法，其 中，步驟(3)進一步包含： 以高速率(短周期)輸入來自上述步驟(2)的數字三軸角 增量值，以及來自一角速率和加速度產生器標定過程的粗 20角率偏置，到一圓錐誤差補償模塊，在該圓錐誤差補償模 塊中，使用上述輸入的三軸角增壓值和粗角速度偏置計算 圓錐效誤差，以較低的速率(長周期)輸出上述三軸圓錐效 應誤差和長周期的三軸角增量值，給一角速率補償模塊； 輸入來自上述錐誤差補償模塊的上述圓錐效應誤差， 本紙張尺度適用中國國家標準T^JS)A4規;^ (210 >： 297 公釐） --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 479131 C8 ---------________ 六、申請專利範圍 三軸長周期角增量值，以及來自上述角速率和加速度產生 器標定過程的角速率產生器安裝失準角參數，精角速率偏 置誤差項，角速度刻度係數圓錐校正刻度係數，到上述角 速率補償模塊，使用輸入的圓錐效應誤差，角速率產生器 5的安裝失準角，精角速率健誤麵以及瞧正刻度係 數來補彳員上述輸入的二軸長周期角增量值，並將上述實 際的二軸長周顧增量值㈣-對準旋轉向量計算模塊； 、在上述對準旋轉向量計算機巾，使縣自上述角速 率補償模塊的三軸角增量，來自一東向阻尼計算模塊的的 10東向阻尼角增量，來自-北向阻尼計算模塊的北向阻尼角 增量二來自一垂直阻尼計算模塊的垂直阻尼角速率，更新 一四元數’細元數是-向量，用以表示±職體的旋轉 運動，該更新之後的四元數被送入一方向餘弦陣計算模 塊； 在上述方向餘弦陳計算模塊中，使用上述四元數計算 —方向餘弦陣，並將該方向餘弦陣輸出給—水平加速度計 算楔塊和一姿態和航向角提取模塊； +在上述姿態和航向角提取模塊中，使用上述方餘弦陣 如叶算姿態和航向角並輸出航向角到垂直阻尼角速率計算模 塊； ;輸入來自步驟2的三軸速度增量，以及來自上述角速 车產生器和加速度產生標定過程加速度器件的安裝失準 角、，加速度偏置誤差，加速度器件的刻度係數，到一加速 度補償模塊，使用輸入的加速度器安裝失準，角加速度偏 a適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線灰 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 479131 A8 cBs8 -----—-— 六、申請專利範圍 置誤差項，補償上述三軸速度增量中的確定性誤差，將補 償之後的三軸速度增量輸出到上述的水平加平速度計算 塊； 。 、在上述水平加速度計算模塊中，使用來自上述加速度 5補ϋ模塊的二軸速度增量和來自上述方向餘弦矩陣計算模 塊的方向餘弦振計算水平速度增量，並將水平速度增量輸 出到上述東向阻尼速率計算模塊和北向阻尼速率計算模 塊； 奴_率計算模塊中，翻來自上述水平加速 10度什算模塊的北向速度增量，計算東向阻尼角速率增量， 並將該東向阻尼角速增量，輸出給上述對準旋轉向量計算 模塊； Ρ 在北向阻尼速率計模塊中，使用來自上述水平加度計 算模的東向速度增量，計自北向阻尼角速率增量，並將該 15北向·角速轉量，輸出給上述解_向量計算模 塊； 。 在垂直阻尼速率計算模塊中，使用來自上述姿態和航 向角提取模塊的計算出來的航向角以及來自一外部感器的 測量出來的航向角，計算垂直阻尼角速率增量，並將該垂 直阻尼角速率增量，輸出給上述對準旋轉向量計算模^ 者。 27·如申請專利範_25項所述之運動測量處理方法，， 其中，步騾(3Α·2)進一步包含： 以高速率(朗期)歡來自上述购(2)崎字三軸角 67 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) «»裝 ti I ί «ϋ I n ft 0 n n i^i ΛΜ— ϋ ϋ ϋ - 言 經濟部智慧財產局員工消費合作社印創π 479131 g8S 六、申請專利範圍 增量值，以及來自一角速率和加速度產生器標定過程的粗 角率偏置，到一圓錐誤差補償模塊，在該圓錐誤差補償模 塊中，使用上述輸入的三軸角增量電壓值和粗角速度偏置 計算圓錐效誤差，以較低的速率(長周期)輸出上述三軸圓 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制π

   5錐效應誤差和長周期的三軸角增量值，給一角速率補償模 塊； 輸入來自上述錐誤差補償模塊的上述圓錐效應誤差， 二軸長周期角增量電壓值，以及來自上述角速率和加速度 產生器標定過程的角速率產生器安裝失準角參數，精角速 10率偏置誤差項，角速度刻度係數圓錐校正刻度係數，到上 述角速率補償模塊，輸入來自步驟3Α1·2的數字溫度信號 和溫度傳雜的織鎌，計算触率產生器的當前溫 度’使用计算出的角速率產生器的當前溫度查找到角速率 產生器的溫度特性數據，使用輸入的圓錐效應誤差使用輸 15入的圓錐效應誤差，角速率產生器的安裝失準角，精角速 率偏置誤差項以及圓錐正刻度係數，來補償上述輸入的三 軸長周期角增量值，使用角速率產生器的溫度特性數據補 償二軸長周期角增量值中的由於溫度變化所引起的誤差； 並將上述實際的三軸長周期角增量值出到一對準旋轉向量 20 計算模塊； 、、在上述對準旋轉向量計算模塊中，使用來自上述角速 率補償模塊的三軸角增量，來自一東向阻尼計算模塊的的 東向阻尼角增量’來自-北向阻尼計算模塊的北向阻尼角 增量，來自一垂直阻尼計算模塊的垂直阻尼角速率，更新 68

   本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） 六、申請專利範圍 -四元數，該㈣數是-向量’用以表示上述載體的旋轉 運動’該更新之後的四元數被送入_方向餘弦陣計算模 塊； 在上述方向餘弦陳計算模塊中，使用上述四元數計算 5 一方向餘弦陣，並將該方向餘弦陣輸出給一水平加速^計 算模塊和一姿態和航向角提取模塊； 二在上述姿態和航向角提取模塊中，使用上述方餘弦陣 計算姿態和航向角並輸出航向角到垂直阻尼角速率計算模 10 輸入來自步驟2的三軸速度增量，以及來自上述角速 率產生器和加速度產生標定過程加速度器件的安裝失準 角，加速度偏置誤差，加速度器件的刻度係數，到一加速 度補償模塊，輸入來自步驟3A.1.2的數字溫度信號和溫度 傳感器的刻度係數，計算加速度產生器的當前溫度，使用 15計算出的加速度產生器的當前溫度查找到加速度產生器的 溫度特性數據，，使用加速度器件刻度係數將輸入的三軸 速度增壓值轉換為實際的三軸速度增量值，使用輸入的加 速度器安裝失準，角加速度偏置誤差項，補償上述三軸速 度增量中的確定性誤差，使用加速度產生器的溫度特性數 20據補償三軸長周期速度增量值中的由於溫度變化所引起的 誤差’將補償之後的三軸速度增量輸出到上述的水平加平 速度計算模塊； 在上述水平加速度計算模塊中，使用來自上述加速度 補償模塊的三軸速度增量和來自上述方向餘弦矩陣計算模 69 ^紙張尺度適用+闕緖準(CNS)A4規格（210 X 297公爱） 479131 A8 B8 C8 D8 15 申請專利範圍 塊的方向餘弦振g丨算水平速度增量，並將水平速度增量輸 出到上述東向阻尼速率計算模塊和北向阻尼速率計算模 塊； 在東向阻尼速率計算模塊中，使用來自上述水平加速 度計算模塊的北向速度增量，計算東向阻尼角速率增量， 並將該東向阻尼角速增量，輸出給上述酵旋轉向量計算 模塊； P 在北向阻尼速率計模塊中，使用來自上述水平加度計 算模的東向速度增量，計自北向阻尼角速率增量，並將^ 北向阻尼触率增量，輸出社述對準_岐計算模P 塊； 在垂直阻尼速率計算模塊中，使用來自上述姿能和航 ==鬼的計算出來的航向角以及來自-外部:器的 II量出來_向角，計算垂直·_率增量，並 直阻尼角速率增量，輸出給上述鮮旋轉向量計算模^ 者。 p (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - 訂---------· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制农 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）