JP7406390B2 - 較正装置およびその制御方法 - Google Patents
較正装置およびその制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7406390B2 JP7406390B2 JP2020021878A JP2020021878A JP7406390B2 JP 7406390 B2 JP7406390 B2 JP 7406390B2 JP 2020021878 A JP2020021878 A JP 2020021878A JP 2020021878 A JP2020021878 A JP 2020021878A JP 7406390 B2 JP7406390 B2 JP 7406390B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- angular velocity
- inertial sensor
- value
- kurtosis
- values
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 20
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 37
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 30
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 24
- 238000009795 derivation Methods 0.000 claims description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 29
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 13
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P21/00—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
- G01C21/12—Navigation; 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
- G01C21/16—Navigation; 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
- G01C25/005—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass initial alignment, calibration or starting-up of inertial devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P13/00—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Description
前記慣性センサから角速度値を取得する取得手段と、
所与の期間に前記取得手段が取得した複数の角速度値に関して、時間的に隣接する角速度値の差分の分布を導出する導出手段と、
前記分布に基づいて、該所与の期間に前記慣性センサが静止状態であったか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記慣性センサが静止状態にあると判定された場合に、前記複数の角速度値に基づいて前記慣性センサのバイアス値を決定し、前記取得手段により得られた角速度値を補正する補正手段と、
を有し、
前記取得手段は、前記慣性センサから3軸の角速度値を取得し、
前記導出手段は、前記所与の期間に前記取得手段が取得した複数の3軸の角速度値に関して、時間的に隣接する角速度値の差分を3軸それぞれについて計算し、該3軸の差分の合成成分を計算し、前記所与の期間における前記合成成分の分布の尖度を計算し、
前記判定手段は、前記尖度が閾値より大きい場合に前記慣性センサが静止状態であったと判定する。
本発明に係る較正装置の第1実施形態として、慣性センサのバイアス補正を行う較正装置を例に挙げて以下に説明する。
慣性センサからの出力値に含まれる誤差は、「ゲイン(g)」と「バイアス(b)」を用いて数式(1)のようにモデル化することが可能である。ここで、ωは取得された角速度値、ω’は補正後の角速度値である。
図1は、第1実施形態に係る較正装置100の機能構成を示すブロック図である。較正装置100は、角速度取得部110と、指標算出部120と、静止判定部130と、バイアス補正部140を有する。図2は、較正装置100のハードウェア構成を示すブロック図である。較正装置100は、入力部101、記憶部102、制御部103、およびバス104を備える。図示されるように、角速度取得部110は、角速度を検出/計測する慣性センサ200に相当する。また、指標算出部120と静止判定部130とバイアス補正部140は、較正装置100に相当する。較正装置100は、慣性センサ200からの出力(角速度値)を受信し較正の処理を行う装置である。なお、図2では、較正装置100と慣性センサ200とを別体のものとして記載しているが、一体の構成(例えば頭部搭載型ディスプレイ)としてもよい。
図3は、第1実施形態における較正装置100の動作を示すフローチャートである。特に、第1実施形態では、3軸(XYZ)のΔ角速度値の合成である合成成分(Δωa)の分布の尖度に基づき静止状態を判定する形態について説明する。なお、尖度そのものの代わりに、分布の尖り具合を示す他の指標(尖度を単純化したものなど)を用いてもよい。
n:ヒストグラムを作るために用いられたΔωaの個数、
xi:ヒストグラムにおけるi番目の区間の出現回数(度数)、
x ̄:xiの平均、
s:時間窓232に含まれるΔωaの標準偏差、
である。
第2実施形態では、慣性センサの各回転軸における角速度差分の度数分布の歪度に基づいて静止状態を判定し、当該慣性センサのバイアス補正を行う形態について説明する。なお、装置構成については第1実施形態と同様であるため説明は省略する。
図7は、第2実施形態における較正装置の動作を示すフローチャートである。上述したように、第2実施形態では、3軸(XYZ)のΔ角速度値の分布の歪度に基づき静止状態を判定する形態について説明する。なお、歪度そのものの代わりに、分布の非対称性具合を示す他の指標(歪度を単純化したものなど)を用いてもよい。
n:ヒストグラムを作るために用いられたΔωiの個数、
xi:ヒストグラムにおけるi番目の区間の出現回数(度数)、
x ̄:xiの平均、
s:時間窓242に含まれるΔωiの標準偏差、
である。
第3実施形態では、慣性センサ200に含まれる加速度センサから出力をさらに利用する形態について説明する。具体的には、角速度による閾値判定に加え加速度による閾値判定を併用することにより、よりロバストな静止状態の判定を行っている。
図12は、第3実施形態に係る較正装置の機能構成を示すブロック図である。第1実施形態の機能構成(図1)に対して加速度取得部150が追加されている。他の構成要素は第1実施形態と同様であるため説明を省略する。
図13は、第3実施形態における較正装置の動作を示すフローチャートである。S102、S103、S106については第1実施形態と同様であるため説明を省略する。なお、以下では、角速度と同様に、加速度に関しても差分の合成成分ΔAaの尖度を算出しているが、尖度そのものの代わりに、分布の尖り具合を示す他の指標(尖度を単純化したものなど)を用いてもよい。
慣性センサ200を固定設置する対象は、用途に応じて多岐に渡る。例えば、カメラ、ゲームのコントローラ、車両内部、仮想現実や複合現実を実現する頭部搭載型ディスプレイ(HMD:Head Mounted Display)などがある。例えばHMDに慣性センサ200を固定設置し、当該HMDを装着するユーザの頭部の位置姿勢を慣性センサ200によって計測しつつ、逐次上述の実施形態で説明した処理を実行し、慣性センサ200の較正を実現してもよい。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
Claims (7)
- 慣性センサの較正装置であって、
前記慣性センサから角速度値を取得する取得手段と、
所与の期間に前記取得手段が取得した複数の角速度値に関して、時間的に隣接する角速度値の差分の分布を導出する導出手段と、
前記分布に基づいて、該所与の期間に前記慣性センサが静止状態であったか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記慣性センサが静止状態にあると判定された場合に、前記複数の角速度値に基づいて前記慣性センサのバイアス値を決定し、前記取得手段により得られた角速度値を補正する補正手段と、
を有し、
前記取得手段は、前記慣性センサから3軸の角速度値を取得し、
前記導出手段は、前記所与の期間に前記取得手段が取得した複数の3軸の角速度値に関して、時間的に隣接する角速度値の差分を3軸それぞれについて計算し、該3軸の差分の合成成分を計算し、前記所与の期間における前記合成成分の分布の尖度を計算し、
前記判定手段は、前記尖度が閾値より大きい場合に前記慣性センサが静止状態であったと判定する
ことを特徴とする較正装置。 - 前記取得手段は、所定の周期で角速度値を取得するよう構成されており、
前記所与の期間は、現時刻から直近の所定の時間に対応する期間である
ことを特徴とする請求項1に記載の較正装置。 - 前記慣性センサから3軸の加速度値を取得する第2の取得手段と、
前記所与の期間に前記第2の取得手段が取得した複数の3軸の加速度値に関して、時間的に隣接する加速度値の差分を3軸それぞれについて計算し、該3軸の差分の第2の合成成分を計算し、前記所与の期間における前記第2の合成成分の分布の第2の尖度を計算する第2の導出手段と、
をさらに有し、
前記判定手段は、前記尖度が閾値より大きくかつ前記第2の尖度が第2の閾値より大きい場合に前記慣性センサが静止状態であったと判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の較正装置。 - 前記導出手段は、計算した尖度をバッファに格納するよう構成されており、
前記判定手段は、前記バッファに格納された複数の尖度の平均が前記閾値より大きい場合に前記慣性センサが静止状態にであったと判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の較正装置。 - 慣性センサと、
請求項1乃至4の何れか1項に記載の較正装置と、
を有する頭部搭載型ディスプレイ(HMD)。 - 慣性センサの較正装置の制御方法であって、
前記慣性センサから角速度値を取得する取得工程と、
所与の期間に前記取得工程により取得された複数の角速度値に関して、時間的に隣接する角速度値の差分の分布を導出する導出工程と、
前記分布に基づいて、該所与の期間に前記慣性センサが静止状態であったか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程により前記慣性センサが静止状態にあると判定された場合に、前記複数の角速度値に基づいて前記慣性センサのバイアス値を決定し、前記取得工程により得られた角速度値を補正する補正工程と、
を含み、
前記取得工程では、前記慣性センサから3軸の角速度値を取得し、
前記導出工程では、前記所与の期間に前記取得工程で取得された複数の3軸の角速度値に関して、時間的に隣接する角速度値の差分を3軸それぞれについて計算し、該3軸の差分の合成成分を計算し、前記所与の期間における前記合成成分の分布の尖度を計算し、
前記判定工程では、前記尖度が閾値より大きい場合に前記慣性センサが静止状態であったと判定する
ことを特徴とする制御方法。 - コンピュータを、請求項1乃至4の何れか1項に記載の較正装置の各手段として機能させるためのプログラム。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020021878A JP7406390B2 (ja) | 2020-02-12 | 2020-02-12 | 較正装置およびその制御方法 |
US17/168,312 US11486894B2 (en) | 2020-02-12 | 2021-02-05 | Calibration apparatus and calibration method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020021878A JP7406390B2 (ja) | 2020-02-12 | 2020-02-12 | 較正装置およびその制御方法 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021128030A JP2021128030A (ja) | 2021-09-02 |
JP2021128030A5 JP2021128030A5 (ja) | 2023-02-21 |
JP7406390B2 true JP7406390B2 (ja) | 2023-12-27 |
Family
ID=77177109
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020021878A Active JP7406390B2 (ja) | 2020-02-12 | 2020-02-12 | 較正装置およびその制御方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11486894B2 (ja) |
JP (1) | JP7406390B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022182708A (ja) * | 2021-05-28 | 2022-12-08 | 株式会社デンソー | 慣性検出装置 |
CN116539069A (zh) * | 2023-07-05 | 2023-08-04 | 杭州光粒科技有限公司 | 一种数据校正方法、装置、设备及可读存储介质 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000180172A (ja) | 1998-12-17 | 2000-06-30 | Tokin Corp | 姿勢角検出装置 |
JP2012018075A (ja) | 2010-07-08 | 2012-01-26 | Seiko Epson Corp | 停止判定方法及び停止判定装置 |
JP2012037405A (ja) | 2010-08-09 | 2012-02-23 | Seiko Epson Corp | センサー装置、電子機器及び角速度センサーのオフセット補正方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0392713A (ja) * | 1989-09-04 | 1991-04-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ジヤイロオフセツト除去法 |
JPH09292248A (ja) * | 1996-04-30 | 1997-11-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ナビゲーション装置 |
JP2016004493A (ja) | 2014-06-18 | 2016-01-12 | キヤノン株式会社 | 画像処理装置およびその制御方法 |
JP6494439B2 (ja) | 2015-06-05 | 2019-04-03 | キヤノン株式会社 | 通信装置およびその制御方法 |
US10309983B2 (en) * | 2017-03-17 | 2019-06-04 | Invensense, Inc. | Systems and methods for motion detection |
-
2020
- 2020-02-12 JP JP2020021878A patent/JP7406390B2/ja active Active
-
2021
- 2021-02-05 US US17/168,312 patent/US11486894B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000180172A (ja) | 1998-12-17 | 2000-06-30 | Tokin Corp | 姿勢角検出装置 |
JP2012018075A (ja) | 2010-07-08 | 2012-01-26 | Seiko Epson Corp | 停止判定方法及び停止判定装置 |
JP2012037405A (ja) | 2010-08-09 | 2012-02-23 | Seiko Epson Corp | センサー装置、電子機器及び角速度センサーのオフセット補正方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US11486894B2 (en) | 2022-11-01 |
JP2021128030A (ja) | 2021-09-02 |
US20210247420A1 (en) | 2021-08-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3947531B2 (ja) | 加速度誤差の補正方法及び装置、並びにそれを利用した慣性航法システム | |
US8786549B2 (en) | Gyro mouse de-drift and hand jitter reduction | |
JP7406390B2 (ja) | 較正装置およびその制御方法 | |
JP6922641B2 (ja) | 角速度導出装置および角速度導出方法 | |
US20080022790A1 (en) | Apparatus and method for correcting bias of gyroscope mounted on mobile robot | |
EP1593931A4 (en) | DIFFERENCE CORRECTION METHOD FOR POSTURE DETERMINATION INSTRUMENT AND DISPLACEMENT MEASUREMENT INSTRUMENT | |
KR101106048B1 (ko) | 센서오차의 작동 중 자동교정 방법과 이를 이용한 관성항법장치 | |
CN107830871B (zh) | 一种补偿陀螺仪角速度数据的方法、装置、陀螺仪和*** | |
US20230213549A1 (en) | Virtual Reality System with Modeling Poses of Tracked Objects by Predicting Sensor Data | |
TW201915510A (zh) | 在電磁位置追蹤系統中校正場變形 | |
JP6383907B2 (ja) | 車輌位置計測装置及び方法 | |
JP2009276242A (ja) | 角速度検出装置及び角速度検出方法 | |
US20140088906A1 (en) | Inertial Sensor Bias Estimation by Flipping | |
CN114964214B (zh) | 一种航姿参考***的扩展卡尔曼滤波姿态解算方法 | |
JP3381520B2 (ja) | ナビゲーション装置 | |
CN114994352B (zh) | 一种高速旋转制导炮弹转速测量方法 | |
KR101140379B1 (ko) | 리 대수 및 칼만 필터를 이용한 자세 추정 방법 및 장치 | |
JP5190134B2 (ja) | 角速度検出方法及びその装置 | |
CN113227714B (zh) | 用于表征惯性测量单元的方法 | |
JP6859917B2 (ja) | 角速度導出装置および角速度導出方法 | |
JP2020165981A (ja) | 情報処理システム、情報処理装置、プログラム、及び情報処理方法 | |
KR20200051449A (ko) | 차량 사고 판단 방법 및 이를 수행하는 장치 | |
TWI636236B (zh) | 利用估計濾波器決定系統的狀態的方法、用於決定物體之位置的裝置以及無人航空載具 | |
TWI534659B (zh) | 3d 指向裝置與用於補償其移動的方法 | |
JP6922640B2 (ja) | 角速度導出装置および角速度導出方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20210103 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210113 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230213 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230213 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230830 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230904 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231101 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231117 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231215 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7406390 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |