WO2016116360A1 - Method for calculating an orientation using a sensor system, and sensor system - Google Patents

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WO2016116360A1
WO2016116360A1 PCT/EP2016/050727 EP2016050727W WO2016116360A1 WO 2016116360 A1 WO2016116360 A1 WO 2016116360A1 EP 2016050727 W EP2016050727 W EP 2016050727W WO 2016116360 A1 WO2016116360 A1 WO 2016116360A1
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WO
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frequency
natural frequency
sensor system
calculation unit
sensor
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/050727
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Inventor
Tobias RANKL
Rainer Dorsch
Timo Giesselmann
Gerhard Lammel
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Robert Bosch Gmbh
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Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/10Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • G01C21/12Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
    • G01C21/16Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
    • G01C21/183Compensation of inertial measurements, e.g. for temperature effects
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5776Signal processing not specific to any of the devices covered by groups G01C19/5607 - G01C19/5719

Definitions

  • the invention is based on a method for calculating an orientation with a sensor system according to the preamble of claim 1 and on a sensor system according to the preamble of claim 9.
  • Angular velocity - z. B measured with a micromechanical rotation rate sensor and this rotation rate is then integrated over time to obtain the angle.
  • the temporal integration of the rotation rate requires a time reference, which is typically provided as a clock signal.
  • clock signals are derived in the known from the prior art sensor systems of a quartz oscillator.
  • the inventive method for calculating an orientation with a sensor system and the sensor system according to the invention with the features of the independent claims have the advantage over the prior art that it is not necessary to provide a quartz oscillator for generating a clock signal. Rather, a natural frequency signal is generated with a micromechanical oscillator which is provided anyway in the rotation rate sensor and which oscillates at a natural frequency.
  • Natural frequency signal of the micromechanical oscillator is derived a clock signal for integrating in the calculation unit.
  • a quartz oscillator By dispensing with a quartz oscillator, a cost-effective calculation of the orientation or a cost-effective implementation of the sensor system is made possible.
  • the orientation can be calculated, for example, as an angle with respect to a given axis in space.
  • the natural frequency signal is fed to a frequency multiplier, wherein the frequency multiplier the natural frequency of
  • micromechanical oscillator multiplied by a balance factor.
  • frequency multiplier manufacturing tolerances can be compensated by the frequency of the clock signal is set by multiplication with an adjustable adjustment factor to a predetermined target frequency.
  • Adjustment factor may take an integer value or a fractional value, so that it is possible with the frequency multiplier to generate a clock signal having a clock frequency which is a full or is a fractional multiple of the natural frequency or which is a quotient of the natural frequency.
  • the frequency multiplier is designed as a digital frequency multiplier, so that it can be implemented in a digital electronic circuit.
  • an embodiment is advantageous in which the adjustment factor is determined, wherein the natural frequency of the micromechanical oscillator is measured and the measured natural frequency is compared with a predetermined desired frequency. The measurement of the natural frequency and the comparison of the measured natural frequency with the given
  • Target frequency can be carried out within the framework of the production of the sensor system and / or as part of a calibration process. It is advantageous if the nominal frequency is generated by a quartz oscillator.
  • the adjustment factor is preferably stored in a calibration register of the sensor system.
  • Calculation unit is fed a correction factor to a
  • Compensate quantization error of the frequency multiplier is advantageous for compensating for a deviation of the clock frequency of the clock signal derived from the frequency multiplier from the predetermined setpoint frequency, which is due to the finite resolution of the adjustment factor-that is, the quantization error of the
  • the accuracy of the frequency multiplier can be reduced, i. the quantization error can be increased without deteriorating the accuracy of the angular orientation.
  • correction factor corresponds to the ratio of the clock frequency of the clock signal to the nominal frequency.
  • the quotient of the actual frequency of the clock signal and the nominal frequency indicates the quantization error of the frequency multiplier.
  • an embodiment is advantageous in which the clock frequency of the clock signal is measured to determine the correction factor becomes.
  • the measurement can, for example, in the context of the production of the
  • Sensor system and / or carried out as part of a calibration process.
  • a further preferred embodiment provides that the correction factor is stored in a correction register of the sensor system, so that the correction factor for calculating the orientation can be retrieved by the calculation unit.
  • the correction register is particularly preferably designed as a non-volatile correction register, so that the determined correction factor is maintained even when the power supply of the sensor system is turned off.
  • the calculation unit for calculating the orientation is detected with an acceleration sensor detected acceleration values and / or with a magnetic field sensor
  • Magnetic field values are supplied.
  • the acceleration values and / or magnetic field values can be taken into account in the calculation of the orientation, in particular the calculation of an angle. It is particularly advantageous if a Kalman filter is used to calculate the orientation, to which the rotation rate, an acceleration value and a magnetic field value determined with the yaw rate sensor are preferably supplied as input variables.
  • Sensor system is provided that the sensor system a
  • Natural frequency of the micromechanical oscillator can be multiplied by a predetermined adjustment factor and that the sensor system
  • Correction register in which a correction factor is stored, which can be supplied to the calculation unit to correct a quantization error of the frequency multiplier.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a sensor system according to FIG. 1
  • FIG. 2 shows various measured and predetermined frequencies for illustrating the processes during a calibration process.
  • FIG. 3 shows two examples of calculated time profiles of FIG
  • FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a
  • Sensor system 1 which can be used in an inertial navigation system to determine the orientation of an object and / or a person in the room.
  • the sensor system 1 has a first micromechanical rotation rate sensor 2, via which a rotation rate ⁇ -that is to say an angular velocity about a predetermined first axis-is measured.
  • the first rotation rate sensor 2 has at least one
  • Micro-mechanical oscillator which is excited to a vibration with a natural frequency.
  • the micromechanical oscillator can be any suitable micromechanical oscillator.
  • the first rotation rate sensor 2 are in the
  • Sensor system 1 is provided two further rotation rate sensors, which measure rotation rates about two axes arranged perpendicular to the first axis.
  • the two further rotation rate sensors are not shown in FIG. 1 for reasons of clarity.
  • angles ⁇ 'relative to the three mutually perpendicular axes are calculated from the measured rotation rates ⁇ of the three rotation rate sensors 2.
  • the calculation of the angles ⁇ 'takes place in a calculation unit 6 of FIG.
  • Sensor system 1 which is arranged in a common housing with the first rotation rate sensor 2 and preferably with the two other rotation rate sensors.
  • Magnetic field data to be arranged.
  • the rotation rate ⁇ measured with the first rotation rate sensor 2 is integrated over an integration time to obtain a first angle ⁇ '.
  • the integration of the rate of rotation co over time requires one
  • Time reference which is provided in the sensor system 1 as a clock signal 13 available.
  • a natural frequency signal 11 is generated by the rotation rate sensor 2, which has the natural frequency 21 of the micromechanical oscillator of the rotation rate sensor 2.
  • Natural frequency signal 11 is supplied to a digital frequency multiplier 4.
  • the frequency multiplier 4 multiplies the natural frequency 21 of the
  • the adjustment factor 10 is in the form of the integer values n, m in a trim register 3 of the
  • Adjustment factor 10 has a finite resolution, but the clock frequency 23 of the clock signal 13, as a rule, a deviation 24 from the target frequency, which represents the quantization error of the frequency multiplier 4.
  • a correction factor fcorr deposited, which is the
  • Calculation unit 6 is supplied and which in integrating the
  • Rate of rotation ⁇ is taken into account, as will be explained in more detail below.
  • the correction factor fcorr corresponds to the ratio of the clock frequency 23 of the clock signal 13 to the setpoint frequency 22.
  • acceleration values 15 detected by an acceleration sensor and magnetic field values 16 detected by a magnetic field sensor are supplied to the calculation unit 6 for calculating the orientation.
  • Adjustment of the clock frequency 23 of the clock signal 13 will be explained.
  • the adjustment takes place in the sensor system 1 as part of a calibration process, which, for example, immediately after the production of the sensor system 1 or as needed before the installation of the sensor system 1 in an inertial
  • the frequency fT generated by the frequency multiplier 4 is plotted against the frequency fE of the natural frequency signal 11 obtained from the micromechanical oscillator.
  • Reference numeral 19 denotes the frequency range in which the measured value of the natural frequency 21 of the natural frequency signal 11 due to the manufacturing tolerance is presumed. In this frequency range 19, it is possible by selecting a suitable adjustment factor 10 to match the clock frequency 23 to the reference frequency 22. To the respective frequency f E of the
  • Natural frequency signal corresponding adjustment factors 10 are exemplified in the figure 2 by the reference numerals 41 to 47. These symbolize a certain ratio of the values n and m.
  • the resulting from the choice of the adjustment factor 10 clock frequency fT follows due to the
  • Frequency multiplier 4 quantization error of a zigzag line.
  • Micromechanical oscillator measured. To match the clock frequency 23 to a predetermined setpoint frequency 22, the corresponding
  • the adjustment factor 10 is selected, at which the frequency difference 24 between the resulting from the application of the adjustment factor 10 clock frequency 23 of the clock signal 13 and the target frequency 22 is the lowest.
  • the frequency difference 24 between the resulting from the application of the adjustment factor 10 clock frequency 23 of the clock signal 13 and the target frequency 22 is the lowest.
  • Adjustment factor 10 the value 44 is chosen, which stands symbolically for a certain ratio of the values n and m, for example, 15/16 and this coded.
  • the adjustment factor 10 is stored in the adjustment register 3.
  • the correction factor fcorr In order to determine the correction factor fcorr, the quotient of the clock frequency 23 of the clock signal 13 and the setpoint frequency 22 is formed.
  • the correction factor fcorr is stored in a non-volatile correction register 5 of the sensor system 1.
  • the clock frequency 23 can be measured. Alternatively, it is possible to calculate the clock frequency 23 on the basis of the measured natural frequency 21 and the selected adjustment factor 10.
  • FIG. 3 shows the calculated angle ⁇ over a first time axis t,
  • Quantization error of the frequency multiplier 4 is not corrected and the calculated angle ⁇ 'over a second time axis t', wherein the
  • the correction factor is used in the calculation unit 6 to calculate the angle ⁇ ', the quantization error is compensated and the accuracy of the angle ⁇ ' is improved. This will be done in the
  • Embodiment for all three spatial directions are performed, are determined for the rotation rate in the sensor system 1. Furthermore, in the calculation of the angle, additional acceleration data 15 and / or
  • Magnetic field data 16 are consulted. In that sense, in the
  • Calculation unit 6 a fusion of the data of several sensors are performed.
  • Solid angle ⁇ ' with a sensor system 1, which has a micromechanical rotation rate sensor 2 and a calculation unit 6, wherein a
  • Rate of rotation ⁇ is measured with the rotation rate sensor 2 and for calculating the solid angle ⁇ 'the rotation rate ⁇ is integrated in the calculation unit over time, oscillates a micromechanical oscillator of the rotation rate sensor 2 with a natural frequency 21 and generates a natural frequency signal 11, wherein from the natural frequency signal 11 a Clock signal 13 for integrating in the
  • Calculation unit 6 is derived. As a result, a cost-effective calculation of the solid angle ⁇ 'and a cost-effective sensor system 1 is made possible.

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Abstract

Disclosed is a method for calculating an orientation using a sensor system which has a micro-mechanical yaw-rate sensor and a calculation unit, wherein a yaw rate is measured using the yaw-rate sensor and the yaw rate is integrated over time in the calculation unit in order to calculate the orientation. A micro-mechanical oscillator of the yaw-rate sensor oscillates at a natural frequency and generates a natural frequency signal, a clock signal for the integration in the calculation unit being derived from the natural frequency signal.

Description

Beschreibung Titel  Description title
Verfahren zur Berechnung einer Orientierung mit einem Sensorsystem und Sensorsystem  Method for calculating an orientation with a sensor system and sensor system
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Berechnung einer Orientierung mit einem Sensorsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie von einem Sensorsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9. The invention is based on a method for calculating an orientation with a sensor system according to the preamble of claim 1 and on a sensor system according to the preamble of claim 9.
Im Stand der Technik werden derartige Verfahren beispielsweise bei inertialen Navigationssystemen verwendet, mit welchen sich die Orientierung von im Raum frei beweglichen Objekten und/oder Personen ermitteln lässt. Ein Teil der Orientierungsbestimmung besteht darin, Winkel gegenüber vorgegebenen Raumachsen zu berechnen. Hierzu wird eine Drehrate - also eine In the prior art, such methods are used, for example, in inertial navigation systems, with which the orientation of objects and / or persons freely movable in space can be determined. Part of the orientation determination is to calculate angles with respect to given spatial axes. This is a rotation rate - ie a
Winkelgeschwindigkeit - z. B. mit einem mikromechanischen Drehratensensor gemessen und diese Drehrate wird dann über die Zeit integriert, um den Winkel zu erhalten. Die zeitliche Integration der Drehrate erfordert eine Zeitreferenz, welche typischerweise als Taktsignal zur Verfügung gestellt wird. Um eine möglichst genaue Zeitreferenz zu erhalten, werden Taktsignale bei den aus dem Stand der Technik bekannten Sensorsystemen von einem Quarzoszillator abgeleitet. Angular velocity - z. B. measured with a micromechanical rotation rate sensor and this rotation rate is then integrated over time to obtain the angle. The temporal integration of the rotation rate requires a time reference, which is typically provided as a clock signal. In order to obtain the most accurate time reference, clock signals are derived in the known from the prior art sensor systems of a quartz oscillator.
Bei derartigen Verfahren besteht der Nachteil, dass sich durch den zusätzlich erforderlichen Quarzoszillator ein aufwändiger Aufbau ergibt, wodurch sich die Kosten des Sensorsystems erhöhen. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kostengünstige In such methods, there is the disadvantage that due to the additionally required quartz oscillator results in a complex structure, thereby increasing the cost of the sensor system. It is therefore an object of the present invention, a cost-effective
Berechnung der Orientierung bzw. ein kostengünstiges Sensorsystem zu ermöglichen. Calculation of orientation or to enable a low-cost sensor system.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Berechnung einer Orientierung mit einem Sensorsystem und das erfindungsgemäße Sensorsystem mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass es nicht erforderlich ist, einen Quarzoszillator zur Erzeugung eines Taktsignals vorzusehen. Vielmehr wird mit einem in dem Drehratensensor ohnehin vorgesehenen mikromechanischen Oszillator, welcher mit einer Eigenfrequenz oszilliert, ein Eigenfrequenzsignal erzeugt. Aus dem The inventive method for calculating an orientation with a sensor system and the sensor system according to the invention with the features of the independent claims have the advantage over the prior art that it is not necessary to provide a quartz oscillator for generating a clock signal. Rather, a natural frequency signal is generated with a micromechanical oscillator which is provided anyway in the rotation rate sensor and which oscillates at a natural frequency. From the
Eigenfrequenzsignal des mikromechanischen Oszillators wird ein Taktsignal für das Integrieren in der Berechnungseinheit abgeleitet. Durch den Verzicht auf einen Quarzoszillator wird eine kostengünstige Berechnung der Orientierung bzw. eine kostengünstige Implementierung des Sensorsystems ermöglicht. Natural frequency signal of the micromechanical oscillator is derived a clock signal for integrating in the calculation unit. By dispensing with a quartz oscillator, a cost-effective calculation of the orientation or a cost-effective implementation of the sensor system is made possible.
Die Orientierung kann beispielsweise als Winkel gegenüber einer vorgegebenen Achse im Raum berechnet werden. The orientation can be calculated, for example, as an angle with respect to a given axis in space.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Advantageous embodiments and developments of the invention are the dependent claims, as well as the description with reference to the
Zeichnungen entnehmbar. Drawings removable.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass zur Ableitung des Taktsignals das Eigenfrequenzsignal einem Frequenzmultiplizierer zugeführt wird, wobei der Frequenzmultiplizierer die Eigenfrequenz des According to a preferred embodiment, it is provided that for the derivation of the clock signal, the natural frequency signal is fed to a frequency multiplier, wherein the frequency multiplier the natural frequency of
mikromechanischen Oszillators mit einem Abgleichfaktor multipliziert. Mit Hilfe des Frequenzmultiplizierers können Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden, indem die Frequenz des Taktsignals durch Multiplikation mit einem einstellbaren Abgleichfaktor auf eine vorgegebene Sollfrequenz eingestellt wird. Der micromechanical oscillator multiplied by a balance factor. With the aid of the frequency multiplier manufacturing tolerances can be compensated by the frequency of the clock signal is set by multiplication with an adjustable adjustment factor to a predetermined target frequency. Of the
Abgleichfaktor kann einen ganzzahligen Wert oder einen gebrochenzahligen Wert annehmen, so dass es mit dem Frequenzmultiplizierer möglich ist, ein Taktsignal mit einer Taktfrequenz zu erzeugen, welche ein ganz- oder gebrochenzahliges Vielfaches der Eigenfrequenz ist oder welche ein Quotient der Eigenfrequenz ist. Besonders bevorzugt ist der Frequenzmultiplizierer als digitaler Frequenzmultiplizierer ausgebildet, so dass dieser in einer digitalen elektronischen Schaltung realisiert werden kann. Adjustment factor may take an integer value or a fractional value, so that it is possible with the frequency multiplier to generate a clock signal having a clock frequency which is a full or is a fractional multiple of the natural frequency or which is a quotient of the natural frequency. Particularly preferably, the frequency multiplier is designed as a digital frequency multiplier, so that it can be implemented in a digital electronic circuit.
In diesem Zusammenhang ist eine Ausführungsform vorteilhaft, bei welcher der Abgleichfaktor ermittelt wird, wobei die Eigenfrequenz des mikromechanischen Oszillators gemessen wird und die gemessene Eigenfrequenz mit einer vorgegebenen Sollfrequenz verglichen wird. Die Messung der Eigenfrequenz und der Vergleich der gemessenen Eigenfrequenz mit der vorgegebenen In this context, an embodiment is advantageous in which the adjustment factor is determined, wherein the natural frequency of the micromechanical oscillator is measured and the measured natural frequency is compared with a predetermined desired frequency. The measurement of the natural frequency and the comparison of the measured natural frequency with the given
Sollfrequenz kann im Rahmen der Herstellung des Sensorsystems und/oder im Rahmen eines Kalibrierungsvorgangs durchgeführt werden. Vorteilhaft ist es, wenn die Sollfrequenz durch einen Quarzoszillator erzeugt wird. Bevorzugt wird der Abgleichfaktor in einem Abgleichregister des Sensorsystems hinterlegt. Target frequency can be carried out within the framework of the production of the sensor system and / or as part of a calibration process. It is advantageous if the nominal frequency is generated by a quartz oscillator. The adjustment factor is preferably stored in a calibration register of the sensor system.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der A further preferred embodiment provides that the
Berechnungseinheit ein Korrekturfaktor zugeführt wird, um einen Calculation unit is fed a correction factor to a
Quantisierungsfehler des Frequenzmultiplizierers zu kompensieren. Eine derartige Ausführungsform ist vorteilhaft, um eine Abweichung der Taktfrequenz des mittels des Frequenzmultiplizierers abgeleiteten Taktsignals von der vorgegebenen Sollfrequenz zu kompensieren, welche durch die endliche Auflösung des Abgleichfaktors - also den Quantisierungsfehler des Compensate quantization error of the frequency multiplier. Such an embodiment is advantageous for compensating for a deviation of the clock frequency of the clock signal derived from the frequency multiplier from the predetermined setpoint frequency, which is due to the finite resolution of the adjustment factor-that is, the quantization error of the
Frequenzmultiplizierers - bedingt ist. Durch die Kompensation des Frequency multiplier - conditional. By the compensation of the
Quantisierungsfehlers mit dem Korrekturfaktor kann die Genauigkeit des Frequenzmultiplizierers verkleinert werden, d.h. der Quantisierungsfehler vergrößert werden, ohne dass die Genauigkeit der Winkelorientierung verschlechtert wird. Quantization error with the correction factor, the accuracy of the frequency multiplier can be reduced, i. the quantization error can be increased without deteriorating the accuracy of the angular orientation.
Bevorzugt ist eine Ausführungsform, wobei der Korrekturfaktor dem Verhältnis der Taktfrequenz des Taktsignals zu der Sollfrequenz entspricht. Der Quotient aus der tatsächlichen Frequenz des Taktsignals und der Sollfrequenz gibt den Quantisierungsfehler des Frequenzmultiplizierers an. An embodiment is preferred, wherein the correction factor corresponds to the ratio of the clock frequency of the clock signal to the nominal frequency. The quotient of the actual frequency of the clock signal and the nominal frequency indicates the quantization error of the frequency multiplier.
In diesem Zusammenhang ist eine Ausführungsform vorteilhaft, bei welcher die Taktfrequenz des Taktsignals zur Ermittlung des Korrekturfaktors gemessen wird. Die Messung kann beispielsweise im Rahmen der Herstellung des In this context, an embodiment is advantageous in which the clock frequency of the clock signal is measured to determine the correction factor becomes. The measurement can, for example, in the context of the production of the
Sensorsystems und/oder im Rahmen eines Kalibrierungsvorgangs durchgeführt werden. Alternativ ist es möglich, die Eigenfrequenz des Eigenfrequenzsignals zu messen und die Taktfrequenz anhand des eingestellten Abgleichfaktors zu berechnen. Sensor system and / or carried out as part of a calibration process. Alternatively, it is possible to measure the natural frequency of the natural frequency signal and to calculate the clock frequency based on the adjusted adjustment factor.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Korrekturfaktor in einem Korrekturregister des Sensorsystems gespeichert wird, so dass der Korrekturfaktor zur Berechnung der Orientierung durch die Berechnungseinheit abgerufen werden kann. Das Korrekturregister ist besonders bevorzugt als nichtflüchtiges Korrekturregister ausgebildet, so dass der ermittelte Korrekturfaktor auch dann erhalten bleibt, wenn die Stromversorgung des Sensorsystems abgeschaltet wird. A further preferred embodiment provides that the correction factor is stored in a correction register of the sensor system, so that the correction factor for calculating the orientation can be retrieved by the calculation unit. The correction register is particularly preferably designed as a non-volatile correction register, so that the determined correction factor is maintained even when the power supply of the sensor system is turned off.
Vorteilhaft ist ferner eine Ausführungsform, bei welcher der Berechnungseinheit zur Berechnung der Orientierung mit einem Beschleunigungssensor erfasste Beschleunigungswerte und/oder mit einem Magnetfeldsensor erfasste Also advantageous is an embodiment in which the calculation unit for calculating the orientation is detected with an acceleration sensor detected acceleration values and / or with a magnetic field sensor
Magnetfeldwerte zugeführt werden. Die Beschleunigungswerte und/oder Magnetfeldwerte können bei der Berechnung der Orientierung, insbesondere der Berechnung eines Winkels, berücksichtigt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn zur Berechnung der Orientierung ein Kaiman- Filter verwendet wird, welchem bevorzugt als Eingangsgrößen die mit dem Drehratensensor ermittelte Drehrate, ein Beschleunigungswert und ein Magnetfeldwert zugeführt werden. Magnetic field values are supplied. The acceleration values and / or magnetic field values can be taken into account in the calculation of the orientation, in particular the calculation of an angle. It is particularly advantageous if a Kalman filter is used to calculate the orientation, to which the rotation rate, an acceleration value and a magnetic field value determined with the yaw rate sensor are preferably supplied as input variables.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen According to a preferred embodiment of the invention
Sensorsystems ist vorgesehen, dass das Sensorsystem einen Sensor system is provided that the sensor system a
Frequenzmultiplizierer aufweist, welcher derart ausgebildet ist, dass die Frequency multiplier, which is designed such that the
Eigenfrequenz des mikromechanischen Oszillators mit einem vorgegebenen Abgleichfaktor multiplizierbar ist und dass das Sensorsystem ein Natural frequency of the micromechanical oscillator can be multiplied by a predetermined adjustment factor and that the sensor system
Korrekturregister aufweist, in welchem ein Korrekturfaktor gespeichert ist, welcher der Berechnungseinheit zuführbar ist, um einen Quantisierungsfehler des Frequenzmultiplizierers zu korrigieren. Eine derartige Weiterbildung des Sensorsystems bringt den Vorteil mit sich, dass die Genauigkeit der Zeitbasis für die Berechnung der Orientierung erhöht ist. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Correction register in which a correction factor is stored, which can be supplied to the calculation unit to correct a quantization error of the frequency multiplier. Such a development of the sensor system has the advantage that the accuracy of the time base for the calculation of the orientation is increased. Embodiments of the present invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Figur 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Sensorsystems gemäß einer FIG. 1 shows a block diagram of a sensor system according to FIG
beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. exemplary embodiment of the present invention.
Figur 2 zeigt verschiedene gemessene und vorgegebene Frequenzen zur Veranschaulichung der Abläufe während eines Kalibrierungsvorgangs. FIG. 2 shows various measured and predetermined frequencies for illustrating the processes during a calibration process.
Figur 3 zeigt zwei Beispiele von berechneten zeitlichen Verläufen der FIG. 3 shows two examples of calculated time profiles of FIG
Orientierung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren. Orientation according to the method of the invention.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit gleichen In the different figures, the same parts are always the same
Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt. Reference numerals provided and are therefore usually named or mentioned only once in each case.
In Figur 1 ist ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines 1 is a block diagram of an embodiment of a
erfindungsgemäßen Sensorsystems 1 dargestellt, welches in einem inertialen Navigationssystem Verwendung finden kann, um die Orientierung eines Objekts und/oder einer Person im Raum zu ermitteln. Das Sensorsystem 1 weist einen ersten mikromechanischen Drehratensensor 2 auf, über welchen eine Drehrate ω - also eine Winkelgeschwindigkeit um eine vorgegebene erste Achse - gemessen wird. Der erste Drehratensensor 2 weist zumindest einen Sensor system 1 according to the invention shown, which can be used in an inertial navigation system to determine the orientation of an object and / or a person in the room. The sensor system 1 has a first micromechanical rotation rate sensor 2, via which a rotation rate ω-that is to say an angular velocity about a predetermined first axis-is measured. The first rotation rate sensor 2 has at least one
mikromechanischen Oszillator auf, welcher zu einer Schwingung mit einer Eigenfrequenz angeregt wird. Der mikromechanische Oszillator kann Micro-mechanical oscillator, which is excited to a vibration with a natural frequency. The micromechanical oscillator can
beispielsweise als seismische Masse ausgebildet sein, welche beweglich aufgehängt ist. Zusätzlich zu dem ersten Drehratensensor 2 sind in dem For example, be designed as a seismic mass, which is suspended movably. In addition to the first rotation rate sensor 2 are in the
Sensorsystem 1 zwei weitere Drehratensensoren vorgesehen, welche Drehraten um zwei zu der ersten Achse senkrecht angeordnete Achsen messen. Die zwei weiteren Drehratensensoren sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Figur 1 nicht dargestellt. Zur Berechnung der Orientierung des Sensorsystems 1 im Raum, werden aus den gemessenen Drehraten ω der drei Drehratensensoren 2 Winkel φ' gegenüber den drei zueinander senkrecht angeordneten Achsen berechnet. Die Berechnung der Winkel φ' erfolgt in einer Berechnungseinheit 6 des Sensor system 1 is provided two further rotation rate sensors, which measure rotation rates about two axes arranged perpendicular to the first axis. The two further rotation rate sensors are not shown in FIG. 1 for reasons of clarity. To calculate the orientation of the sensor system 1 in space, angles φ 'relative to the three mutually perpendicular axes are calculated from the measured rotation rates ω of the three rotation rate sensors 2. The calculation of the angles φ 'takes place in a calculation unit 6 of FIG
Sensorsystems 1 , welche in einem gemeinsamen Gehäuse mit dem ersten Drehratensensor 2 und bevorzugt mit den beiden weiteren Drehratensensoren angeordnet ist. Zusätzlich können in dem gemeinsamen Gehäuse ein oder mehrere Beschleunigungssensoren zur Messung von Beschleunigungsdaten und/oder ein oder mehrere Magnetfeldsensoren zur Messung von  Sensor system 1, which is arranged in a common housing with the first rotation rate sensor 2 and preferably with the two other rotation rate sensors. In addition, in the common housing, one or more acceleration sensors for measuring acceleration data and / or one or more magnetic field sensors for measuring
Magnetfelddaten angeordnet sein.  Magnetic field data to be arranged.
In der Berechnungseinheit 6 wird die mit dem ersten Drehratensensor 2 gemessene Drehrate ω über eine Integrationszeit integriert, um einen ersten Winkel φ' zu erhalten. Die Integration der Drehrate co über die Zeit erfordert eineIn the calculation unit 6, the rotation rate ω measured with the first rotation rate sensor 2 is integrated over an integration time to obtain a first angle φ '. The integration of the rate of rotation co over time requires one
Zeitreferenz, welche in dem Sensorsystem 1 als Taktsignal 13 zur Verfügung gestellt wird. Um das Taktsignal 13 abzuleiten, wird von dem Drehratensensor 2 ein Eigenfrequenzsignal 11 erzeugt, welches die Eigenfrequenz 21 des mikromechanischen Oszillators des Drehratensensors 2 aufweist. Das Time reference, which is provided in the sensor system 1 as a clock signal 13 available. To derive the clock signal 13, a natural frequency signal 11 is generated by the rotation rate sensor 2, which has the natural frequency 21 of the micromechanical oscillator of the rotation rate sensor 2. The
Eigenfrequenzsignal 11 wird einem digitalen Frequenzmultiplizierer 4 zugeführt.Natural frequency signal 11 is supplied to a digital frequency multiplier 4.
Der Frequenzmultiplizierer 4 multipliziert die Eigenfrequenz 21 des The frequency multiplier 4 multiplies the natural frequency 21 of the
Eigenfrequenzsignals 11 mit einem Abgleichfaktor 10, welcher als Quotient n/m zweier ganzzahliger Werte n, m angegeben wird. Der Abgleichfaktor 10 ist in Form der ganzzahligen Werte n, m in einem Abgleichregister 3 des Natural frequency signal 11 with a balance factor 10, which is given as the quotient n / m of two integer values n, m. The adjustment factor 10 is in the form of the integer values n, m in a trim register 3 of the
Sensorsystems 1 hinterlegt. Falls n/m > 1, so ist die Taktfrequenz 23 desSensor system 1 deposited. If n / m> 1, the clock frequency is 23 of the
Taktsignals 13 größer als die Eigenfrequenz 21 des mikromechanischen Oszillators. Falls n/m < 1, so ist die Taktfrequenz 23 des Taktsignals 13 kleiner als die Eigenfrequenz 21. Mit dem Frequenzmultiplizierer 4 kann die Taktfrequenz 23 des Taktsignals 13 auf eine vorgegebene Sollfrequenz abgeglichen werden. Da der Clock signal 13 greater than the natural frequency 21 of the micromechanical oscillator. If n / m <1, then the clock frequency 23 of the clock signal 13 is smaller than the natural frequency 21. With the frequency multiplier 4, the clock frequency 23 of the clock signal 13 can be adjusted to a predetermined nominal frequency. Since the
Abgleichfaktor 10 eine endliche Auflösung aufweist, weist die Taktfrequenz 23 des Taktsignals 13 jedoch in der Regel eine Abweichung 24 von der Sollfrequenz auf, welche den Quantisierungsfehler des Frequenzmultiplizierers 4 darstellt. Zur Korrektur des Quantisierungsfehlers wird in einem Korrekturregister 5 des Sensorsystems 1 ein Korrekturfaktor fcorr hinterlegt, welcher der Adjustment factor 10 has a finite resolution, but the clock frequency 23 of the clock signal 13, as a rule, a deviation 24 from the target frequency, which represents the quantization error of the frequency multiplier 4. To correct the quantization error is in a correction register 5 of the Sensor system 1 a correction factor fcorr deposited, which is the
Berechnungseinheit 6 zugeführt wird und welcher beim Integrieren der Calculation unit 6 is supplied and which in integrating the
Drehrate ω berücksichtigt wird, wie nachfolgend noch näher erläutert werden soll. Der Korrekturfaktor fcorr entspricht dem Verhältnis der Taktfrequenz 23 des Taktsignals 13 zu der Sollfrequenz 22. Rate of rotation ω is taken into account, as will be explained in more detail below. The correction factor fcorr corresponds to the ratio of the clock frequency 23 of the clock signal 13 to the setpoint frequency 22.
Zusätzlich werden der Berechnungseinheit 6 zur Berechnung der Orientierung mit einem Beschleunigungssensor erfasste Beschleunigungswerte 15 und mit einem Magnetfeldsensor erfasste Magnetfeldwerte 16 zugeführt. In addition, acceleration values 15 detected by an acceleration sensor and magnetic field values 16 detected by a magnetic field sensor are supplied to the calculation unit 6 for calculating the orientation.
Anhand der Darstellung in Figur 2 sollen nachfolgend die Vorgänge zum Based on the illustration in Figure 2, the operations for
Abgleich der Taktfrequenz 23 des Taktsignals 13 erläutert werden. Der Abgleich erfolgt bei dem Sensorsystem 1 im Rahmen eines Kalibrierungsvorgangs, welcher beispielsweise unmittelbar nach der Herstellung des Sensorsystems 1 oder nach Bedarf vor dem Einbau des Sensorsystems 1 in ein inertiales Adjustment of the clock frequency 23 of the clock signal 13 will be explained. The adjustment takes place in the sensor system 1 as part of a calibration process, which, for example, immediately after the production of the sensor system 1 or as needed before the installation of the sensor system 1 in an inertial
Navigationssystem durchgeführt wird.  Navigation system is performed.
In der Figur 2 ist die Frequenz fT, welche durch den Frequenzmultiplizierer 4 erzeugt wird, über der Frequenz fE des Eigenfrequenzsignals 11 aufgetragen, welches von dem mikromechanischen Oszillator erhalten wird. Mit dem In FIG. 2, the frequency fT generated by the frequency multiplier 4 is plotted against the frequency fE of the natural frequency signal 11 obtained from the micromechanical oscillator. With the
Bezugszeichen 19 ist der Frequenzbereich gekennzeichnet, in welchem der gemessene Wert der Eigenfrequenz 21 des Eigenfrequenzsignals 11 aufgrund der Fertigungstoleranz vermutet wird. In diesem Frequenzbereich 19 ist es durch Wahl eines geeigneten Abgleichfaktors 10 möglich, die Taktfrequenz 23 auf die Sollfrequenz 22 abzugleichen. Die zu den jeweiligen Frequenz f E des  Reference numeral 19 denotes the frequency range in which the measured value of the natural frequency 21 of the natural frequency signal 11 due to the manufacturing tolerance is presumed. In this frequency range 19, it is possible by selecting a suitable adjustment factor 10 to match the clock frequency 23 to the reference frequency 22. To the respective frequency f E of the
Eigenfrequenzsignals korrespondierenden Abgleichfaktoren 10 sind in der Figur 2 beispielhaft mit den Bezugszeichen 41 bis 47 bezeichnet. Diese stehen symbolhaft für ein bestimmtes Verhältnis der Werte n und m. Die aus der Wahl des Abgleichfaktors 10 resultierende Taktfrequenz fT folgt aufgrund des  Natural frequency signal corresponding adjustment factors 10 are exemplified in the figure 2 by the reference numerals 41 to 47. These symbolize a certain ratio of the values n and m. The resulting from the choice of the adjustment factor 10 clock frequency fT follows due to the
Quantisierungsfehlers des Frequenzmultiplizierers 4 einer Zickzacklinie. Frequency multiplier 4 quantization error of a zigzag line.
Während des Kalibrierungsvorgangs wird die Eigenfrequenz 21 des During the calibration process, the natural frequency 21 of the
mikromechanischen Oszillators gemessen. Um die Taktfrequenz 23 auf eine vorgegebene Sollfrequenz 22 abzugleichen, wird der korrespondierende Micromechanical oscillator measured. To match the clock frequency 23 to a predetermined setpoint frequency 22, the corresponding
Abgleichwert 10 ausgewählt. Es wird der Abgleichfaktor 10 ausgewählt, bei welchem die Frequenzdifferenz 24 zwischen der aus der Anwendung des Abgleichfaktors 10 resultierenden Taktfrequenz 23 des Taktsignals 13 und der Sollfrequenz 22 am geringsten ist. Im vorliegenden Beispiel wird als Adjustment value 10 selected. The adjustment factor 10 is selected, at which the frequency difference 24 between the resulting from the application of the adjustment factor 10 clock frequency 23 of the clock signal 13 and the target frequency 22 is the lowest. In this example, as
Abgleichfaktor 10 der Wert 44 gewählt, welcher symbolhaft für ein bestimmtes Verhältnis der Werte n und m, beispielsweise 15/16 steht und dieses codiert. Der Abgleichfaktor 10 wird in dem Abgleichregister 3 gespeichert. Adjustment factor 10, the value 44 is chosen, which stands symbolically for a certain ratio of the values n and m, for example, 15/16 and this coded. The adjustment factor 10 is stored in the adjustment register 3.
Um den Korrekturfaktor fcorr zu ermitteln, wird der Quotient der Taktfrequenz 23 des Taktsignals 13 und der Sollfrequenz 22 gebildet. Der Korrekturfaktor fcorr wird in einem nicht-flüchtigen Korrekturregister 5 des Sensorsystems 1 hinterlegt. Zur Ermittlung des Korrekturfaktors fcorr kann die Taktfrequenz 23 gemessen werden. Alternativ ist es möglich, die Taktfrequenz 23 anhand der gemessenen Eigenfrequenz 21 und dem ausgewählten Abgleichfaktor 10 zu berechnen. In order to determine the correction factor fcorr, the quotient of the clock frequency 23 of the clock signal 13 and the setpoint frequency 22 is formed. The correction factor fcorr is stored in a non-volatile correction register 5 of the sensor system 1. To determine the correction factor fcorr, the clock frequency 23 can be measured. Alternatively, it is possible to calculate the clock frequency 23 on the basis of the measured natural frequency 21 and the selected adjustment factor 10.
Anhand der Darstellung in Figur 3 soll nachfolgend die Berechnung der Based on the illustration in Figure 3, the calculation of the
Orientierung des Sensorsystems 1 erläutert werden. Die Figur 3 zeigt den berechneten Winkel φ über einer ersten Zeitachse t, wobei der Orientation of the sensor system 1 will be explained. FIG. 3 shows the calculated angle φ over a first time axis t, where
Quantisierungsfehler des Frequenzmultiplizierers 4 nicht korrigiert ist und den berechneten Winkel φ' über einer zweiten Zeitachse t', wobei der Quantization error of the frequency multiplier 4 is not corrected and the calculated angle φ 'over a second time axis t', wherein the
Quantisierungsfehler korrigiert ist. Quantization error is corrected.
Wird der Korrekturfaktor fcorr in der Berechnungseinheit 6 nicht berücksichtigt, so ist der berechnete Winkel φ mit der durch den Quantisierungsfehler des Frequenzmultiplizierers 4 hervorgerufenen Ungenauigkeit belastet. Die mit dem ersten Drehratensensor 2 gemessene Drehrate ω wird über eine Integrationszeit integriert, um einen ersten Winkel φ zu erhalten. Dieser Zusammenhang ist in der nachfolgenden Gleichung dargestellt:
Figure imgf000010_0001
If the correction factor fcorr is not taken into account in the calculation unit 6, then the calculated angle φ is loaded with the inaccuracy caused by the quantization error of the frequency multiplier 4. The rotation rate ω measured with the first rotation rate sensor 2 is integrated over an integration time to obtain a first angle φ. This relationship is shown in the following equation:
Figure imgf000010_0001
Wird der Korrekturfaktor in der Berechnungseinheit 6 hinzugezogen, um den Winkel φ' zu berechnen, wird der Quantisierungsfehler kompensiert und die Genauigkeit des Winkel φ' verbessert. Hierzu werden in der If the correction factor is used in the calculation unit 6 to calculate the angle φ ', the quantization error is compensated and the accuracy of the angle φ' is improved. This will be done in the
Berechnungseinheit 6 die diskreten Zeitpunkte mit dem Korrekturfaktor fcorr multipliziert, was in den nachfolgenden Gleichungen exemplarisch für die Zeitpunkte t0 und ίτ dargestellt ist. to' = t0 * fcorr Calculation unit 6, the discrete time points with the correction factor fcorr multiplied, which is shown in the following equations as an example for the times t 0 and ί τ . to '= t 0 * fcorr
ti' = fi * fcorr ti '= f i * fcorr
Für den Winkel φ' ergibt sich folgende Gleichung:
Figure imgf000011_0001
For the angle φ 'the following equation results:
Figure imgf000011_0001
Die vorstehend dargestellte Berechnung kann in Abweichung von dem The above calculation may differ from that
Ausführungsbeispiel für alle drei Raumrichtungen durchgeführt werden, für die Drehraten in dem Sensorsystem 1 ermittelt werden. Ferner können bei der Berechnung der Winkel zusätzlich Beschleunigungsdaten 15 und/oder Embodiment for all three spatial directions are performed, are determined for the rotation rate in the sensor system 1. Furthermore, in the calculation of the angle, additional acceleration data 15 and / or
Magnetfelddaten 16 hinzugezogen werden. Insofern kann in der Magnetic field data 16 are consulted. In that sense, in the
Berechnungseinheit 6 eine Fusion der Daten mehrerer Sensoren durchgeführt werden. Calculation unit 6 a fusion of the data of several sensors are performed.
Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren zu Berechnung eines In the method described above for calculating a
Raumwinkels φ' mit einem Sensorsystem 1, welches einen mikromechanischen Drehratensensor 2 und eine Berechnungseinheit 6 aufweist, wobei eine Solid angle φ 'with a sensor system 1, which has a micromechanical rotation rate sensor 2 and a calculation unit 6, wherein a
Drehrate ω mit dem Drehratensensor 2 gemessen wird und zur Berechnung des Raumwinkels φ' die Drehrate ω in der Berechnungseinheit über die Zeit integriert wird, oszilliert ein mikromechanischer Oszillator des Drehratensensors 2 mit einer Eigenfrequenz 21 und erzeugt ein Eigenfrequenzsignal 11, wobei aus dem Eigenfrequenzsignal 11 ein Taktsignal 13 für das Integrieren in der Rate of rotation ω is measured with the rotation rate sensor 2 and for calculating the solid angle φ 'the rotation rate ω is integrated in the calculation unit over time, oscillates a micromechanical oscillator of the rotation rate sensor 2 with a natural frequency 21 and generates a natural frequency signal 11, wherein from the natural frequency signal 11 a Clock signal 13 for integrating in the
Berechnungseinheit 6 abgeleitet wird. Hierdurch wird eine kostengünstige Berechnung des Raumwinkels φ' und ein kostengünstiges Sensorsystem 1 ermöglicht. Calculation unit 6 is derived. As a result, a cost-effective calculation of the solid angle φ 'and a cost-effective sensor system 1 is made possible.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zur Berechnung einer Orientierung mit einem 1. Method for calculating an orientation with a
Sensorsystem (1), welches einen mikromechanischen  Sensor system (1), which is a micromechanical
Drehratensensor (2) und eine Berechnungseinheit (6) aufweist, wobei eine Drehrate (co) mit dem Drehratensensor (2) gemessen wird und zur Berechnung der Orientierung die Drehrate (ω) in der  Rotation rate sensor (2) and a calculation unit (6), wherein a rate of rotation (co) with the rotation rate sensor (2) is measured and to calculate the orientation of the rotation rate (ω) in the
Berechnungseinheit (6) über die Zeit integriert wird, dadurch  Calculation unit (6) is integrated over time, thereby
gekennzeichnet, dass  marked that
ein mikromechanischer Oszillator des Drehratensensors (2) mit einer Eigenfrequenz (21) oszilliert und ein Eigenfrequenzsignal (11) erzeugt, wobei aus dem Eigenfrequenzsignal (11) ein Taktsignal (13) für das Integrieren in der Berechnungseinheit (6) abgeleitet wird.  a micromechanical oscillator of the rotation rate sensor (2) oscillates at a natural frequency (21) and generates a natural frequency signal (11), wherein a natural time signal (13) for the integration in the calculation unit (6) is derived from the natural frequency signal (11).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur 2. The method according to claim 1, characterized in that for
Ableitung des Taktsignals (13) das Eigenfrequenzsignal (11) einem Frequenzmultiplizierer (4) zugeführt wird, wobei der  Deriving the clock signal (13), the natural frequency signal (11) is supplied to a frequency multiplier (4), wherein the
Frequenzmultiplizierer (4) die Eigenfrequenz (21) des  Frequency multiplier (4) the natural frequency (21) of the
mikromechanischen Oszillators mit einem Abgleichfaktor (10)  micromechanical oscillator with a matching factor (10)
multipliziert.  multiplied.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 3. The method according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass der Abgleichfaktor (10) ermittelt wird, wobei die Eigenfrequenz (21) des mikromechanischen Oszillators gemessen wird und die gemessene Eigenfrequenz (21) mit einer vorgegebenen Sollfrequenz (22) verglichen wird.  characterized in that the adjustment factor (10) is determined, wherein the natural frequency (21) of the micromechanical oscillator is measured and the measured natural frequency (21) is compared with a predetermined nominal frequency (22).
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass der Berechnungseinheit (6) ein  characterized in that the calculation unit (6) a
Korrekturfaktor (fcorr) zugeführt wird, um einen Quantisierungsfehler des Frequenzmultiplizierers (4) zu kompensieren.  Correction factor (fcorr) is supplied to compensate for a quantization error of the frequency multiplier (4).
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass der Korrekturfaktor (fcorr) dem Verhältnis der Taktfrequenz (23) des Taktsignals (13) zu der Sollfrequenz (22) entspricht. in that the correction factor (fcorr) corresponds to the ratio of the clock frequency (23) of the clock signal (13) to the setpoint frequency (22). equivalent.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktfrequenz (23) des Taktsignals (13) zur Ermittlung des Korrekturfaktors (fcorr) gemessen wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the clock frequency (23) of the clock signal (13) for determining the correction factor (fcorr) is measured.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturfaktor (fcorr) in einem Method according to one of the preceding claims, characterized in that the correction factor (fcorr) in a
Korrekturregister (5) des Sensorsystems (1) gespeichert wird. Correction register (5) of the sensor system (1) is stored.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Berechnungseinheit (6) zur Berechnung der Orientierung mit einem Beschleunigungssensor erfasste Method according to one of the preceding claims, characterized in that the calculation unit (6) for calculating the orientation detected with an acceleration sensor
Beschleunigungswerte (15) und/oder mit einem Magnetfeldsensor erfasste Magnetfeldwerte (16) zugeführt werden. Acceleration values (15) and / or magnetic field values (16) detected by a magnetic field sensor are supplied.
Sensorsystem mit einem mikromechanischen Drehratensensor (2) zur Messung einer Drehrate (co) und mit einer Berechnungseinheit (6) zur Berechnung einer Orientierung durch Integration der gemessenen Drehrate (ω) über die Zeit, dadurch gekennzeichnet, dass Sensor system with a micromechanical rotation rate sensor (2) for measuring a rate of rotation (co) and with a calculation unit (6) for calculating an orientation by integration of the measured rate of rotation (ω) over time, characterized in that
der Drehratensensor (2) einen mit einer Eigenfrequenz (21) the rotation rate sensor (2) has one with a natural frequency (21)
oszillierenden, mikromechanischen Oszillator aufweist, mit welchem ein Eigenfrequenzsignal (11) erzeugbar ist, wobei aus dem having oscillating, micromechanical oscillator, with which a natural frequency signal (11) can be generated, wherein from the
Eigenfrequenzsignal (11) ein Taktsignal (13) für das Integrieren in der Berechnungseinheit (6) ableitbar ist. Natural frequency signal (11), a clock signal (13) for integrating in the calculation unit (6) is derivable.
Sensorsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsystem (1) einen Frequenzmultiplizierer (4) aufweist, welcher derart ausgebildet ist, dass die Eigenfrequenz (21) des Sensor system according to claim 9, characterized in that the sensor system (1) comprises a frequency multiplier (4), which is designed such that the natural frequency (21) of the
mikromechanischen Oszillators mit einem vorgegebenen Micromechanical oscillator with a predetermined
Abgleichfaktor (10) multiplizierbar ist und wobei das Sensorsystem (1) ein Korrekturregister (5) aufweist, in welchem ein Korrekturfaktor (fcorr) gespeichert ist, welcher der Berechnungseinheit (6) zuführbar ist, um einen Quantisierungsfehler des Frequenzmultiplizierers (4) zu korrigieren. Adjustment factor (10) is multiply and wherein the sensor system (1) comprises a correction register (5) in which a correction factor (fcorr) is stored, which the calculation unit (6) can be supplied to correct a quantization error of the frequency multiplier (4).
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Citations (1)

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