KR101152944B1 - Rotation angle calculating apparatus using a gyro sensor and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자이로 센서를 이용한 회전각 연산 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 좀 더 자세하게는 자이로 센서의 좌우 회전시 출력의 불평형을 보정하기 위한 가중치를 이용하여 특정 시간 동안의 회전각을 정밀하고도 용이하게 연산할 수 있는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는, 자이로 센서를 이용하여 회전각을 연산하는 장치에 있어서,
자이로 센서에 입력되는 입력 전압의 1/2에 해당하는 기준전압을 생성하는 기준전압생성부와; 자이로 센서가 설치된 물체의 회전 속도에 따른 출력 전압을 출력하는 자이로 센서와; 상기 기준전압생성부에서 출력되는 기준전압과 상기 자이로 센서의 출력전압을 일정 주기로 샘플링하는 샘플링부와; 샘플링된 기준전압 및 출력전압을 이용하여 일정 주기로 출력전압과 기준전압의 차인 세타값을 연산하는 제1 연산부와; 자이로 센서의 특성 테이블을 저장하는 저장부와; 상기 제1 연산부에서 연산된 세타값 및 저장부에 저장된 자이로 센서 특성 테이블의 자료를 이용하여 특정 시간 구간 동안의 물체의 회전각을 연산하는 제2 연산부를 포함하는 회전각을 연산하는 장치가 제시된다.The present invention relates to a rotation angle calculation device and a method using a gyro sensor. More specifically, the present invention relates to an apparatus and a method for precisely and easily calculating a rotation angle for a specific time by using a weight for correcting an unbalance of an output during left and right rotation of a gyro sensor.
In the present invention, in the device for calculating the rotation angle using a gyro sensor,
A reference voltage generator configured to generate a reference voltage corresponding to 1/2 of an input voltage input to the gyro sensor; A gyro sensor for outputting an output voltage according to a rotation speed of an object in which a gyro sensor is installed; A sampling unit sampling the reference voltage output from the reference voltage generation unit and the output voltage of the gyro sensor at a predetermined cycle; A first calculating unit which calculates a theta value that is a difference between the output voltage and the reference voltage at a predetermined period using the sampled reference voltage and the output voltage; A storage unit for storing a characteristic table of the gyro sensor; An apparatus for calculating a rotation angle including a second calculation unit that calculates a rotation angle of an object for a specific time interval using theta values calculated by the first calculation unit and data of a gyro sensor characteristic table stored in the storage unit is provided. .
Description
본 발명은 자이로 센서를 이용한 회전각 연산 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 좀 더 자세하게는 자이로 센서의 좌우 회전시 출력의 불평형을 보정하기 위한 가중치를 이용하여 특정 시간 동안의 회전각을 정밀하고도 용이하게 연산할 수 있는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a rotation angle calculation device and a method using a gyro sensor. More specifically, the present invention relates to an apparatus and a method for precisely and easily calculating a rotation angle for a specific time by using a weight for correcting an unbalance of an output during left and right rotation of a gyro sensor.
자이로 센서는 자이로 센서가 장착된 물체가 회전하는 회전각을 계산할 수 있는 정보를 제공한다.The gyro sensor provides information for calculating the rotation angle of the object equipped with the gyro sensor.
이러한 자이로 센서는 동일한 회사의 동일한 모델에 대하여도 각 자이로 센서마다 회전 방향별, 회전 속도별로 서로 다른 회전 출력 특성을 보이고 있다.Such a gyro sensor shows different rotation output characteristics for each gyro sensor by rotation direction and rotation speed even for the same model of the same company.
따라서, 일률적으로 자이로 센서에서 출력된 값을 이용하여 회전각을 연산할 경우 그 불균형한 출력 특성으로 인하여 회전각 연산의 오차가 발생할 여지가 있다.Therefore, when the rotation angle is calculated using the value output from the gyro sensor, there is a possibility that an error of the rotation angle calculation may occur due to the unbalanced output characteristic.
또한, 기준 전압을 고정하였을 경우 자이로 센서의 입력 전압이 요동칠 경우에 입력 전압의 요동을 반영할 수 없기 때문에 회전각 연산에 오차를 발생시키는 문제점이 있다.In addition, when the reference voltage is fixed, when the input voltage of the gyro sensor fluctuates, the fluctuation of the input voltage cannot be reflected, thereby causing an error in the rotation angle calculation.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은,The present invention is to solve the above problems, the present invention,
자이로 센서의 좌우 회전시 출력의 불평형을 보정하기 위한 가중치를 이용하여 특정 시간 동안의 회전각을 정밀하고도 용이하게 연산할 수 있는 장치 및 방법을 제시하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an apparatus and method capable of accurately and easily calculating a rotation angle during a specific time by using weights for correcting an unbalance of an output during left and right rotation of a gyro sensor.
또한, 입력전압의 변화에 맞춰 기준전압이 변하도록 함으로써 기준전압의 고정에 따른 회전각 연산의 오차를 줄이고자 함에 목적이 있다.In addition, the object of the present invention is to reduce the error of the rotation angle calculation according to the fixing of the reference voltage by changing the reference voltage according to the change of the input voltage.
상기한 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서, 본 발명에서는,As a technical idea for achieving the above object, in the present invention,
제1 관점으로서,As a first aspect,
자이로 센서를 이용하여 회전각을 연산하는 장치에 있어서,In the device for calculating the rotation angle using a gyro sensor,
자이로 센서에 입력되는 입력 전압의 1/2에 해당하는 기준전압을 생성하는 기준전압생성부와; 자이로 센서가 설치된 물체의 회전 속도에 따른 출력 전압을 출력하는 자이로 센서와; 상기 기준전압생성부에서 출력되는 기준전압과 상기 자이로 센서의 출력전압을 일정 주기로 샘플링하는 샘플링부와; 샘플링된 기준전압 및 출력전압을 이용하여 일정 주기로 출력전압과 기준전압의 차인 세타값을 연산하는 제1 연산부와; 자이로 센서의 특성 테이블을 저장하는 저장부와; 상기 제1 연산부에서 연산된 세타값 및 저장부에 저장된 자이로 센서 특성 테이블의 자료를 이용하여 특정 시간 구간 동안의 물체의 회전각을 연산하는 제2 연산부를 포함하는 회전각을 연산하는 장치가 제시되고,A reference voltage generator configured to generate a reference voltage corresponding to 1/2 of an input voltage input to the gyro sensor; A gyro sensor for outputting an output voltage according to a rotation speed of an object in which a gyro sensor is installed; A sampling unit sampling the reference voltage output from the reference voltage generation unit and the output voltage of the gyro sensor at a predetermined cycle; A first calculating unit which calculates a theta value that is a difference between the output voltage and the reference voltage at a predetermined period using the sampled reference voltage and the output voltage; A storage unit for storing a characteristic table of the gyro sensor; An apparatus for calculating a rotation angle including a second calculation unit for calculating a rotation angle of an object for a specific time interval by using theta value calculated by the first calculation unit and data of a gyro sensor characteristic table stored in the storage unit is provided. ,
한편, 상기 제1 연산부에서 세타값을 구하기 위해 이용되는 출력전압 및 기준전압은 일정 개수의 출력전압 및 기준전압의 평균값을 사용하는 것을 특징으로 하고,On the other hand, the output voltage and the reference voltage used to obtain the theta value in the first calculation unit is characterized in that using the average value of a predetermined number of output voltage and the reference voltage,
한편, 상기 제1 연산부에서 특정 시점의 세타값을 구하기 위해 사용되는 평균값은 특정 시점 이전에 샘플링된 출력전압 및 기준전압과 특정 시점에 샘플링된 출력전압 및 기준전압의 평균값인 것을 특징으로 하고,On the other hand, the average value used to obtain the theta value at a specific time point in the first calculation unit is characterized in that the average value of the output voltage and the reference voltage sampled before the specific time point and the output voltage and the reference voltage sampled at the specific time point,
한편, 특정 시점 이전에 샘플링된 출력전압 및 기준전압은 각각 7개인 것을 특징으로 하고,Meanwhile, the output voltage and the reference voltage sampled before the specific time point are each 7,
한편, 상기 제1 연산부는 오프셋값을 저장하기 위한 수단을 더 포함하고,On the other hand, the first operation unit further includes means for storing an offset value,
특정 시점에 구해진 세타값에 오프셋값을 뺀 보정된 세타값을 구하는 것을 특징으로 하고,The corrected theta value is obtained by subtracting the offset value from theta value obtained at a specific time point.
한편, 상기 오프셋값은 일정 주기로 샘플링된 출력전압과 기준전압의 각 8개 샘플들의 평균값의 차인 것을 특징으로 하고,On the other hand, the offset value is characterized in that the difference between the average value of each of the eight samples of the output voltage and the reference voltage sampled at regular intervals,
한편,상기 자이로 센서의 특성 테이블에는,On the other hand, in the characteristic table of the gyro sensor,
상기 세타값에 곱해질 가중치값들과, 각 가중치들과 매칭되는 가중치 선택 기준 범위들과, 특정 시간 구간 동안의 회전각을 구하는 식에 사용될 90도 회전 가중치 적용 누적값이 포함되는 것을 특징으로 하고,Weight values to be multiplied by the theta value, weight selection criteria ranges matching each weight value, and a 90 degree rotation weight applied cumulative value to be used to calculate a rotation angle for a specific time interval. ,
한편, 상기 가중치는 회전 속도별, 회전 방향별로 분류되어 있는 것을 특징으로 하고,On the other hand, the weight is characterized in that classified by rotational speed, by rotational direction,
한편, 상기 제2 연산부는 일정 개수의 세타값을 누적 합산한 합산값을 구하고, 상기 자이로 특성 테이블에서 상기 합산값이 속한 가중치 선택 기준 범위에 매칭되어 있는 가중치를 선택하고, 선택된 가중치 및 상기 합산값을 이용하여 회전각을 연산하는 것을 특징으로 하고,On the other hand, the second operation unit obtains a cumulative sum of a predetermined number of theta values, selects a weight that matches the weight selection criteria range to which the sum belongs in the gyro characteristic table, selects the weight and the sum To calculate the rotation angle by using,
한편, 상기 자이로 특성 테이블에는 90도 회전 가중치 적용 누적값(Sw)이 포함되어 있고, 상기 제2 연산부는 아래의 식을 이용하여 회전각을 연산하는 것을 특징으로 한다.In the meantime, the gyro characteristic table includes a cumulative value Sw applied to the rotational angle of 90 degrees, and the second calculating unit calculates the rotation angle by using the following equation.
<식><Expression>
회전각 (단위는 도) = 90 * 선택된 가중치 * 합산값 / SwRotation Angle (Degrees) = 90 * Selected Weight * Summing / Sw
또한, 제2 관점으로서,Moreover, as a 2nd viewpoint,
자이로 센서를 이용하여 회전각을 연산하는 방법에 있어서,In the method of calculating the rotation angle using a gyro sensor,
(a) 일정 주기로 자이로 센서의 출력전압과 기준전압의 차인 세타값을 구하는 단계; (b) 구해진 세타값의 개수가 일정 개수를 만족할 때까지 상기 (a) 단계를 반복하고, 일정 개수를 만족한 경우 일정 개수의 세타값의 총 합인 합산값을 구하는 단계; (c) 합산값을 이용하여 가중치를 선택한 후 회전각을 연산하는 단계를 포함하는 회전각을 연산하는 방법이 제시되고,(a) obtaining a theta value, which is a difference between the output voltage of the gyro sensor and the reference voltage at regular intervals; (b) repeating step (a) until the number of theta values obtained satisfies a predetermined number, and obtaining a sum value that is the sum of a predetermined number of theta values if the predetermined number is satisfied; (c) a method of calculating a rotation angle, including calculating a rotation angle after selecting a weight using a summation value, is provided.
한편, 상기 (a) 단계는,On the other hand, step (a),
일정 주기로 출력전압과 기준전압을 샘플링하고, 샘플링된 값을 순차적으로 출력전압 버퍼부 및 기준전압 버퍼부에 순차적으로 저장하고, 각 버퍼부의 모든 버퍼에 데이터가 차 있을 경우에 출력전압 및 기준전압의 평균값을 구하고, 출력전압의 평균값과 기준전압의 평균값의 차인 세타값을 구하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하고,The output voltage and the reference voltage are sampled at regular intervals, and the sampled values are sequentially stored in the output voltage buffer section and the reference voltage buffer section sequentially. Obtaining an average value, and obtaining a theta value which is a difference between the average value of the output voltage and the average value of the reference voltage,
한편, 상기 (c) 단계는,On the other hand, step (c),
합산값이 속한 가중치 선택 기준 범위에 대응되는 가중치를 선택하고, 선택된 가중치 및 합산값을 이용하여 회전각을 연산하는 것을 특징으로 하고,Selecting a weight corresponding to the weight selection criterion range to which the sum belongs, and calculating a rotation angle using the selected weight and sum;
한편, 상기 회전각은 90도 회전 가중치 적용 누적값(Sw)에 반비례하는 식을 이용하여 연산되는 것을 특징으로 하고,On the other hand, the rotation angle is characterized in that it is calculated using an equation inversely proportional to the cumulative value Sw applied to the 90 degree rotation weight,
한편, 상기 회전각은 아래의 식을 이용하여 연산되는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the rotation angle is characterized in that it is calculated using the following equation.
<식><Expression>
회전각 (단위는 도) = 90 * 선택된 가중치 * 합산값 / SwRotation Angle (Degrees) = 90 * Selected Weight * Summing / Sw
또한, 제3 관점으로서,Moreover, as a 3rd viewpoint,
자이로 센서의 특성을 추출하는 방법에 있어서,In the method of extracting the characteristics of the gyro sensor,
(a) 특정 회전 속도로 오른쪽 방향으로 90도 회전시키고 왼쪽 방향으로 90도 회전시키면서 일정 주기로 자이로 센서의 출력 전압 및 기준전압을 샘플링하는 단계; (b) 샘플링된 값들을 이용하여 각 시점의 출력전압과 기준전압의 차인 세타값을 구하는 단계; (c) 각 회전 방향별로 구해진 모든 세타값에 대한 각 회전 방향별 세타값 평균값을 구하는 단계; (d) 각 회전 방향별 세타값 평균값을 이용하여 회전 방향별 가중치를 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자이로 센서의 특성을 추출하는 방법이 제시되고,(a) sampling the output voltage and the reference voltage of the gyro sensor at regular intervals while rotating 90 degrees in the right direction and 90 degrees in the left direction at a specific rotation speed; (b) obtaining a theta value that is a difference between the output voltage and the reference voltage at each time point using the sampled values; (c) obtaining a mean value of theta values for each rotation direction with respect to all theta values obtained for each rotation direction; (d) a method of extracting a characteristic of a gyro sensor, comprising the step of obtaining a weight for each rotation direction by using the average value of theta values for each rotation direction,
한편, 상기 회전 방향별 가중치는 아래의 식으로 구해지는 것을 특징으로 하고,On the other hand, the weight for each rotation direction is characterized in that obtained by the following formula,
<식><Expression>
우회전 가중치(Wr) = 2*abs(Lave)/{abs(Rave)+abs(Lave)}Right turn weight (Wr) = 2 * abs (Lave) / {abs (Rave) + abs (Lave)}
좌회전 가중치(Wl) = 2 - WrLeft turn weight (Wl) = 2-Wr
여기서, abs는 절대값을 의미하고, Lave는 좌회전시 세타값 평균값을, Rave는 우회전시 세타값 평균값을 각각 의미한다.Here, abs means an absolute value, Lave means an average value of theta values at left turn, and Rave means an average value of theta values at right turn.
한편, 특정 시점의 세타값은 특정 시점 이전에 샘플링된 일정 개수의 출력전압 및 특정 시점에 샘플링된 출력전압의 평균값과 특정 시점 이전에 샘플링된 일정 개수의 기준전압 및 특정 시점에 샘플링된 기준전압의 평균값의 차인 것을 특징으로 하고,On the other hand, the theta value at a specific time point is the average value of a certain number of output voltages sampled before a specific time point and the output voltage sampled at a specific time point, and a predetermined number of reference voltages sampled before a specific time point and a reference voltage sampled at a specific time point. It is characterized by the difference of an average value,
한편, 특정 시점의 세타값은 오프셋 값이 반영된 것을 특징으로 하고,On the other hand, the theta value at a specific time point is characterized in that the offset value is reflected,
한편, (e) 각 회전방향별 세타값 평균값에 일정 수를 곱한 가중치 추정 기준치를 구하고, 각 회전방향별로 가중치 추정 기준치가 속하는 가중치 선택 기준 범위와 해당 가중치를 매칭시키는 단계를 더 포함하고,(E) obtaining a weight estimation reference value obtained by multiplying the average value of theta values for each rotation direction by a predetermined number, and matching the weight selection reference range to which the weight estimation reference value belongs for each rotation direction and the corresponding weight;
한편, (e) 어느 하나의 회전 방향에 대한 세타값의 총 합에 상기 어느 하나의 회전 방향에 대한 가중치를 곱한 값을 구하는 단계를 더 포함한다.Meanwhile, the method may further include obtaining a value obtained by multiplying the total sum of theta values for any one rotation direction by the weight for the one rotation direction.
본 발명에 따르면, 자이로 센서의 좌우 회전시 출력의 불평형을 보정하기 위한 가중치를 이용하여 특정 시간 동안의 회전각을 정밀하고도 용이하게 연산할 수 있을 뿐만 아니라 자이로 센서의 입력 전압이 요동하는 것을 반영할 수 있으므로 더 정확한 회전각을 연산할 수 있다.According to the present invention, it is possible to accurately and easily calculate the rotation angle for a specific time by using a weight for correcting the unbalance of the output when the gyro sensor is rotated left and right, and reflects the fluctuation of the input voltage of the gyro sensor. In this way, more accurate rotation angles can be calculated.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자이로 센서의 회전속도별 출력 전압을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자이로 센서를 이용하여 회전각을 연산하는 장치의 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자이로 센서를 이용하여 회전각을 연산하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 시간 구간별로 회전각을 연산하는 모습을 나타낸 도면이다.1 is a view showing the output voltage for each rotational speed of the gyro sensor according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of an apparatus for calculating a rotation angle using a gyro sensor according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of calculating a rotation angle using a gyro sensor according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a state of calculating the rotation angle for each time interval according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세하게 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, configurations and operations of embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명에서 사용될 다음 용어를 정의하기로 한다.First, the following terms to be used in the present invention will be defined.
기준전압이라 함은 자이로 센서에 입력되는 입력 전압의 1/2에 해당하는 전압을 말한다.Reference voltage refers to a voltage corresponding to 1/2 of an input voltage input to a gyro sensor.
또한, 자이로 센서가 고정시에는 자이로 센서의 출력전압은 기준전압과 같은 것이 이상적이나 자이로 센서가 온도 등의 외부 요인에 의해 그 출력 값이 기준전압과 약간의 차이가 발생할 수 있고 이때의 차이를 나타내는 것을 오프셋 값이라 한다.
In addition, when the gyro sensor is fixed, the output voltage of the gyro sensor is ideally the same as the reference voltage, but the output value of the gyro sensor may be slightly different from the reference voltage due to external factors such as temperature. This is called an offset value.
< < 자이로Gyro 센서 특성 테이블 작성 > Create Sensor Properties Table>
자이로 센서는 입력전압의 중간값을 기준으로 우회전시에는 중간값보다 높은 전압을 좌회전시에는 중간값보다 낮은 전압을 각각 출력하도록 설계되는 것이 보통이다.The gyro sensor is generally designed to output a voltage higher than the middle value when turning right and a voltage lower than the middle value when turning left based on the middle value of the input voltage.
그런데, 이상적인 자이로 센서라면 동일한 회전속도로 동일 각도만큼 회전할 때 우회전시와 좌회전시의 세타값의 평균값이 동일하여야 하나, 세타값의 평균값이 약간 다르게 출력되고 그 차이 정도 또한 센서별로, 회전속도별로 다른 것이 현실이다.However, if the ideal gyro sensor is rotated by the same angle at the same rotational speed, the average value of theta values at the right and left turns should be the same. The other is reality.
이러한 좌우회전시의 세타값의 평균값을 동일하게 해 주기 위한 가중치를 센서별로 구하는 것은 특정 자이로 센서의 90도회전시 가중치를 적용한 세타값의 누적합과의 비례식을 이용하여 특정 시간 구간 동안의 회전각을 계산할 수 있는 기반을 제공하기 때문이다.Obtaining a weight for each sensor to equalize the average value of the theta value at the time of left and right rotation by using a proportional formula with the cumulative sum of theta values to which the weight of the specific gyro sensor is rotated at a 90 degree rotation is obtained. This is because it provides a basis for calculating.
자이로 센서별 가중치를 알아내기 위하여 대상 자이로 센서를 자이로 지그에 거치한 후 특정 패턴으로 회전시키고 회전에 따른 세타값을 이용하여 가중치를 구하게 된다.In order to find out the weight of each gyro sensor, the target gyro sensor is mounted on a gyro jig, rotated in a specific pattern, and the weight is obtained by using theta values according to the rotation.
자이로 센서의 입력 전압의 1/2를 기준전압으로 설정한다. 따라서, 입력 전압이 미세하게 요동하면 기준전압 또한 입력 전압에 따라 요동한다.Set half of the gyro sensor input voltage as the reference voltage. Therefore, when the input voltage fluctuates minutely, the reference voltage also fluctuates according to the input voltage.
이는 입력 전압이 요동하면 그에 따라 기준 전압도 요동하게 함으로써 더 정밀하게 회전각을 측정하기 위한 것이다.This is to measure the rotation angle more precisely by causing the reference voltage to fluctuate accordingly when the input voltage fluctuates.
(1) 7초간 90도 회전하는 패턴에 대한 자이로 센서 특성은 다음과 같이 구해진다.(1) The gyro sensor characteristics for the pattern rotating 90 degrees for 7 seconds are obtained as follows.
우선, 센서에 대한 오프셋 값을 구한다.First, the offset value for the sensor is obtained.
즉, 자이로 센서를 고정시킨 상태로 10ms 간격으로 자이로 센서의 출력전압 및 기준전압을 8번 샘플링하여 각 샘플링 시점의 세타값을 구하고 구해진 세타값의 평균값을 오프셋 값으로 설정한다.That is, the output voltage and the reference voltage of the gyro sensor are sampled eight times at intervals of 10 ms with the gyro sensor fixed, and theta values at each sampling time point are obtained, and the average value of the obtained theta values is set as an offset value.
다음으로, 7초 동안 오른쪽으로 90도 회전 후 다시 7초 동안 왼쪽으로 90도 회전시킨다.Next, rotate 90 degrees to the right for 7 seconds and then rotate 90 degrees to the left for 7 seconds.
그러면, 도 1(a)와 같은 자이로 센서 출력 전압이 그려진다.Then, the gyro sensor output voltage as shown in FIG. 1 (a) is drawn.
왼편의 (+)는 오른쪽 회전시를, 오른편의 (-)는 왼쪽 회전시를 각각 나타낸다.The left side (+) represents the right side rotation and the right side (-) represents the left side rotation.
10ms 간격으로 자이로 센서의 출력전압 및 기준전압을 샘플링하여 10ms 간격으로 세타값(출력전압 - 기준전압)을 구한다.The output voltage and reference voltage of the gyro sensor are sampled at 10 ms intervals to obtain theta values (output voltage-reference voltage) at 10 ms intervals.
이때, 세타값을 구하는데 사용되는 출력전압 및 기준전압은 이전의 7번의 샘플링된 값과 현재의 샘플링된 값의 평균값을 사용한다.At this time, the output voltage and the reference voltage used to calculate theta value use the average value of the previous seven times sampled value and the current sampled value.
즉, 특정 시점의 세타값은 이전 7개의 샘플링 출력전압과 현재의 샘플링 출력전압의 평균값에 이전 7개의 샘플링 기준전압과 현재의 샘플링 기준전압의 평균값을 뺀 값이다.That is, the theta value at a specific time point is the average value of the previous seven sampling reference voltages and the current sampling reference voltages minus the average value of the previous seven sampling output voltages and the current sampling output voltages.
구해진 세타값에 미리 설정한 오프셋 값을 뺀 보정된 세타값을 구한다.The corrected theta value is obtained by subtracting the preset offset value from the obtained theta value.
즉, 보정된 세타값은 (출력전압 - 기준전압 - 오프셋 값)을 나타낸다.That is, the corrected theta value represents (output voltage-reference voltage-offset value).
오른쪽 회전 7초 동안 700개의 보정된 세타값이 구해지고, 오른쪽 회전의 보정된 세타값의 평균값(Rave)을 구한다.700 corrected theta values are obtained for 7 seconds of the right turn, and the average value Rave of the corrected theta values of the right turn is obtained.
왼쪽 회전 7초 동안의 700개의 보정된 세타값이 구해지고, 왼쪽 회전의 보정된 세타값의 평균값(Lave)을 구한다.The 700 corrected theta values for 7 seconds of the left turn are obtained, and the average value Lave of the corrected theta values for the left turn is obtained.
다음으로, 아래의 식을 이용하여 가중치를 구한다.Next, the weight is obtained using the following equation.
[식 1][Formula 1]
우회전 가중치(Wr) = 2*abs(Lave)/{abs(Rave)+abs(Lave)}Right turn weight (Wr) = 2 * abs (Lave) / {abs (Rave) + abs (Lave)}
좌회전 가중치(Wl) = 2 - WrLeft turn weight (Wl) = 2-Wr
여기서, abs는 절대값을 의미한다.Here, abs means an absolute value.
다음으로, 오른쪽 회전시의 보정된 세타값의 평균값(Rave)에 20을 곱한 값인 우회전 가중치 추정 기준치(Rr)와, 왼쪽 회전시의 보정된 세타값의 평균값(Lave)에 20을 곱한 값인 좌회전 가중치 추정 기준치(Rl)를 구한다.Next, the right turn weight estimation reference value Rr, which is a value obtained by multiplying the average value Rave of the corrected theta value at the right turn, and the left turn weight that is a value obtained by multiplying the average value Lave of the corrected theta value at the left turn, 20 Obtain the estimated reference value Rl.
(2) 6초간 90도 회전하는 패턴에 대한 자이로 센서 특성은 다음과 같이 구해진다.(2) The characteristics of the gyro sensor for the pattern rotating 90 degrees for 6 seconds are obtained as follows.
우선, 센서에 대한 오프셋 값을 구한다.First, the offset value for the sensor is obtained.
즉, 자이로 센서를 고정시킨 상태로 10ms 간격으로 자이로 센서의 출력전압 및 기준전압을 8번 샘플링하여 각 샘플링 시점의 세타값을 구하고 구해진 세타값의 평균값을 오프셋 값으로 설정한다.That is, the output voltage and the reference voltage of the gyro sensor are sampled eight times at intervals of 10 ms with the gyro sensor fixed, and theta values at each sampling time point are obtained, and the average value of the obtained theta values is set as an offset value.
다음으로, 6초 동안 오른쪽으로 90도 회전 후 다시 6초 동안 왼쪽으로 90도 회전시킨다.Next, rotate 90 degrees to the right for 6 seconds and then rotate 90 degrees to the left for 6 seconds.
그러면, 도 1의 (b)와 같은 자이로 센서 출력 전압이 그려진다.Then, the gyro sensor output voltage as shown in FIG. 1 (b) is drawn.
왼편의 (+)는 오른쪽 회전시를, 오른편의 (-)는 왼쪽 회전시를 각각 나타낸다.The left side (+) represents the right side rotation and the right side (-) represents the left side rotation.
10ms 간격으로 자이로 센서의 출력전압 및 기준전압을 샘플링하여 10ms 간격으로 세타값(출력전압 - 기준전압)을 구한다.The output voltage and reference voltage of the gyro sensor are sampled at 10 ms intervals to obtain theta values (output voltage-reference voltage) at 10 ms intervals.
이때, 현재의 세타값을 구하는데 사용되는 출력전압 및 기준전압은 이전의 7번의 샘플링된 값과 현재의 샘플링된 값의 평균값을 사용한다.At this time, the output voltage and the reference voltage used to obtain the current theta value use the average value of the previous seven times sampled value and the current sampled value.
즉, 특정 시점의 세타값은 이전 7개의 샘플링 출력전압과 현재의 샘플링 출력전압의 평균값에 이전 7개의 샘플링 기준전압과 현재의 샘플링 기준전압의 평균값을 뺀 값이다.That is, the theta value at a specific time point is the average value of the previous seven sampling reference voltages and the current sampling reference voltages minus the average value of the previous seven sampling output voltages and the current sampling output voltages.
구해진 세타값에 미리 설정한 오프셋 값을 뺀 보정된 세타값을 구한다.The corrected theta value is obtained by subtracting the preset offset value from the obtained theta value.
즉, 보정된 세타값은 (출력전압 - 기준전압 - 오프셋 값)을 나타낸다.That is, the corrected theta value represents (output voltage-reference voltage-offset value).
오른쪽 회전 6초 동안 600개의 보정된 세타값이 구해지고, 오른쪽 회전의 보정된 세타값의 평균값(Rave)을 구한다.600 corrected theta values are obtained for 6 seconds of the right turn, and the average value Rave of the corrected theta values of the right turn is obtained.
왼쪽 회전 6초 동안 600개의 보정된 세타값이 구해지고, 왼쪽 회전의 보정된 세타값의 평균값(Lave)을 구한다.600 corrected theta values are obtained for 6 seconds of the left turn, and the average value Lave of the corrected theta values of the left turn is obtained.
다음으로, 위 식1을 이용하여 가중치를 구한다.Next, the weight is obtained using Equation 1 above.
우회전 가중치(Wr) = 2*abs(Lave)/{abs(Rave)+abs(Lave)}Right turn weight (Wr) = 2 * abs (Lave) / {abs (Rave) + abs (Lave)}
좌회전 가중치(Wl) = 2 - WrLeft turn weight (Wl) = 2-Wr
여기서, abs는 절대값을 의미한다.Here, abs means an absolute value.
다음으로, 오른쪽 회전시의 보정된 세타값의 평균값(Rave)에 20을 곱한 값인 우회전 가중치 추정 기준치(Rr)와, 왼쪽 회전시의 보정된 세타값의 평균값(Lave)에 20을 곱한 값인 좌회전 가중치 추정 기준치(Rl)를 구한다.Next, the right turn weight estimation reference value Rr, which is a value obtained by multiplying the average value Rave of the corrected theta value at the right turn, and the left turn weight that is a value obtained by multiplying the average value Lave of the corrected theta value at the left turn, 20 Obtain the estimated reference value Rl.
(3) 위 (1), (2)와 동일한 방식으로 5초, 4초, 3초, 2초, 1초 동안의 90도 우회전, 좌회전에 대한 특정 자이로 센서에 대한 특성을 구한다.(3) In the same manner as in (1) and (2) above, obtain the characteristics of the specific gyro sensor for 90 degrees right turn and left turn for 5 seconds, 4 seconds, 3 seconds, 2 seconds, and 1 second.
(4) 특정 자이로 센서에 대한 90도 회전시의 가중치 적용 누적값(Sw)을 구한다.(4) Obtain the weighted cumulative value Sw at the 90 degree rotation with respect to a specific gyro sensor.
90도 회전시의 가중치 적용 누적값(Sw)은 임의의 회전 속도에 따라 특정 방향으로 회전할 때의 보정된 세타값의 합에 그 회전 속도에 따라 특정 방향으로 회전시의 가중치를 곱한 것을 말하고, 양수이다.The weighted cumulative value Sw at the time of 90-degree rotation refers to the sum of the corrected theta values when rotating in a specific direction according to the rotational speed multiplied by the weight of the rotation in the specific direction according to the rotational speed, It is positive.
일 예로서, 7초 동안 90도 우회전할 경우의 각 10ms 간격으로 검출된 보정된 세타값의 총 합에 그 패턴에 대한 우회전 가중치를 곱한 값이 특정 자이로 센서에 대한 가중치 적용 누적값이 된다.As an example, a weighted cumulative value for a particular gyro sensor is a value obtained by multiplying a total right weight value for the pattern by the sum of the corrected theta values detected at each 10 ms interval when the right turn is performed 90 degrees for 7 seconds.
가중치 적용 누적값은 각 회전 속도별, 회전 방향별로 미세한 차이가 존재하긴 하나 무시해도 좋을 정도이므로 어느 임의의 회전 속도의 특정 방향에 대하여 구한 가중치 적용 누적값을 특정 자이로 센서의 가중치 적용 누적값으로 설정하여도 무방하다.The weighted cumulative value has a slight difference in each rotational speed and rotational direction, but it can be ignored. Therefore, the weighted cumulative value obtained in a specific direction of any rotational speed is set as the weighted cumulative value of a specific gyro sensor. You may.
(5) 자이로 센서의 특성을 테이블화한다.(5) Table the characteristics of the gyro sensor.
아래의 표 1은 테이블화된 자이로 센서의 특성의 일 예를 나타낸다.Table 1 below shows an example of the characteristics of the tabled gyro sensor.
이때, 각 회전 속도별로 구해진 가중치 추정 기준치를 이용하여 가중치 선택 범위를 구해서 테이블화한다.At this time, the weight selection range is obtained and tabulated using the weight estimation reference values obtained for each rotation speed.
weight
(Rr1+Rr2)/2Rr1 to
(Rr1 + Rr2) / 2
(Rl1+Rl2)/2Rl1 ~
(Rl1 + Rl2) / 2
Sw
Sw
한 예를 설명하면, 90도 회전속도 ω3에 대하여, 우회전 가중치는 Wr3이고, 좌회전 가중치는 Wl3이고, 또한, 우회전 가중치 추정 기준치는 Rr3이고, 좌회전 가중치 추정 기준치는 Rl3이며, 90도 회전 가중치 적용 누적값은 Sw이다.As an example, for the 90 degree rotational speed ω3, the right turn weight is Wr3, the left turn weight is Wl3, and the right turn weight estimation criterion is Rr3, the left turn weight estimation criterion is Rl3, and the 90 degree rotation weight is applied cumulatively. The value is Sw.
가중치 선택범위는 아래에서 설명할 실제 자이로 센서 장치에서 회전각을 구할 때 구간 세타값의 합산값에 곱할 가중치를 선택하기 위한 범위이다.
The weight selection range is a range for selecting a weight to be multiplied by the sum of the interval theta values when obtaining the rotation angle in the actual gyro sensor device to be described below.
< < 자이로Gyro 센서 특성 테이블을 이용하여 특정 시간 구간의 회전각 구하기 > Find the angle of rotation for a specific time interval using the sensor characteristic table>
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자이로 센서 장치의 블록 구성도이다.2 is a block diagram of a gyro sensor device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도면에서 알 수 있듯이, 그 구성은 자이로 센서에 전압을 인가하기 위한 입력전원부(210)와, 이동체의 회전 속도에 따른 전압값을 출력하는 자이로 센서(220)와, 자이로 센서에 입력되는 전압의 1/2의 전압을 생성하는 기준전압생성부(230)와, 특정 시점의 자이로 센서의 출력전압 및 기준전압을 샘플링할 샘플링부(240)와, 샘플링된 아날로그 전압을 디지탈 전압으로 변환할 A/D 컨버터(250)와, 특정 시점의 세타값을 연산할 세타값 연산부(260)와, 일정 시간 구간 동안의 회전각을 연산할 회전각 연산부(280)와, 자이로 센서 특성 테이블을 저장하고 있는 저장부(290)를 포함한다.As can be seen from the figure, the configuration is the
상기 입력 전원부(210)는 자이로 센서(220)에 일정한 전압을 입력시킨다. 보통 5V 의 전압을 인가한다.The input
상기 기준전압생성부(220)는 입력전원부에서 자이로 센서에 인가되는 전압의 1/2인 기준전압을 생성하여 출력한다.The reference
상기 자이로 센서(230)는 자이로 센서가 장착된 물체가 회전하는 속도에 따른 출력 전압을 출력한다.The
상기 샘플링부(240)는 10ms 마다 자이로 센서의 출력전압 및 기준전압을 샘플링한다.The
상기 A/D 컨버터부(250)는 상기 샘플링부에서 샘플링된 자이로 센서의 출력전압 및 기준전압을 디지털 신호로 변환한다.The A /
상기 세타값연산부(260)는 8개의 버퍼들로 구성된 출력전압 버퍼부와 기준전압 버퍼부를 구비하고 있고, 10ms마다 새로운 세타값을 연산한다.The
각 버퍼부에는 10ms마다 A/D컨버터부로부터 새로운 디지털 신호가 입력되고, 가장 오래된 디지털 신호는 버퍼부에서 지워진다.Each buffer unit receives a new digital signal from the A / D converter unit every 10 ms, and the oldest digital signal is erased from the buffer unit.
세타값연산부는 현재 시점의 세타값을 구하기 위해 출력전압 버퍼부 및 기준전압 버퍼부에 저장된 값들의 평균값을 각각 구하여 세타값을 구한다.The theta value calculator calculates theta values by calculating the average of the values stored in the output voltage buffer section and the reference voltage buffer section to obtain theta values at the present time.
즉, 현재 시점의 세타값은 현재 시점의 자이로 센서 출력전압과 이전 7개의 자이로 센서 출력전압의 평균값에서 현재 시점의 기준전압과 이전 7개의 기준전압의 평균값을 뺌으로써 구한다.That is, theta value at the present time is obtained by subtracting the average value of the reference voltage at the present time and the previous 7 reference voltages from the average value of the gyro sensor output voltage at the present time and the previous seven gyro sensor output voltages.
더 나아가, 세타값연산부(260)는 오프셋값을 저장하였다가 구해진 세타값에 오프셋값을 빼줌으로써 보정된 세타값을 구한다.Further, the
상기 세타값연산부(260)는 처음 동작시 또는 외부로부터 제로 셋팅 명령을 받으면, 출력전압 버퍼부 및 기준전압 버퍼부에 저장 중인 기존의 값들을 모두 리셋하고 8개의 샘플링된 자이로 센서의 출력전압 및 기준전압 데이터를 순차적으로 전송받아 각각의 평균값을 구한 후 출력전압 버퍼부의 평균값에서 기준전압 버퍼부의 평균값을 뺌으로써 오프셋 값을 구하고 구한 오프셋 값을 구비한 오프셋값버퍼에 갱신 저장한다.When the
오프셋 값을 구한 후에는 다시 각 버퍼부를 리셋하고 세타값을 구하기 위한 데이터를 각 버퍼부에 순차적으로 입력받는다.After obtaining the offset value, each buffer unit is reset again, and data for obtaining theta value is sequentially input to each buffer unit.
상기 회전각 연산부(280)는 상기 세타값연산부(260)로부터 보정된 세타값을 10ms마다 하나씩 전송받고, 특정 시간 구간인 200ms 동안 전송받은 20개의 보정된 세타값을 이용하여 그 특정시간구간동안의 회전각을 구한다.The
회전각 연산은 다음 과정으로 이루어진다.The rotation angle calculation consists of the following steps.
먼저, 전송받은 세타값을 누적 합산하여 20개의 보정된 세타값을 모두 합한 후, 그 합한 값(이를 합산값이라 한다)이 상기 자이로 센서 특성 테이블 저장부(290)에 저장된 테이블의 가중치 선택 기준 범위 중 어느 범위에 속하는지를 판단하고, 속해진 범위와 매칭되어 있는 가중치를 선택한다.First, a cumulative sum of the received theta values is added to sum up all 20 corrected theta values, and the sum value (called the sum value) is a weight selection reference range of a table stored in the gyro sensor characteristic
위의 표를 바탕으로 예를 들면, 합산값이 (Rr1+Rr2)/2 ~ (Rr2+Rr3)/2의 범위에 속하면 이 범위에 대응하는 가중치인 Wr2가 선택된다.Based on the above table, for example, if the summed value is in the range of (Rr1 + Rr2) / 2 to (Rr2 + Rr3) / 2, Wr2, which is a weight corresponding to this range, is selected.
다음으로, 선택된 가중치 Wr2를 합산값에 곱한다.Next, the selected weight Wr2 is multiplied by the sum value.
다음으로, 자이로 센서 특성 테이블 중 90도 회전 가중치 적용 누적값(Sw)을 이용한 아래의 식으로 특정 시간 구간 동안의 회전각을 구한다.Next, the rotation angle for a specific time interval is obtained by the following equation using the cumulative value Sw applied to the 90 degree rotation weight in the gyro sensor characteristic table.
[식 2][Equation 2]
회전각(단위는 도)= 90 * 선택된 가중치 * 합산값 / SwRotation Angle (Degrees) = 90 * Selected Weight * Summing / Sw
끝으로, 회전각 연산부(280)는 특정 시간 구간 동안에 계산된 회전각을 외부의 다른 장치로 전송하고, 다음 시간 구간에 대한 회전각을 계산하기 위하여 누적합산 및 합산 세타값 갯수를 0으로 리셋한다.Finally, the
또한, 상기 회전각 연산부는 동작 초기 또는 외부로부터 제로 셋팅 명령을 받으면 특정 시간 구간 동안 진행되던 누적합산 및 합산 세타값 갯수를 0으로 리셋한다.In addition, when the rotation angle calculator receives a zero setting command from the beginning or the outside of the operation, the cumulative summation and summation theta values that have been performed for a specific time interval are reset to zero.
상기 자이로 센서 특성 테이블 저장부(290)는 위의 표 1에 해당하는 특성 테이블을 저장한다.The gyro sensor characteristic
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 특정 시간 구간 동안의 회전각을 구하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of obtaining a rotation angle during a specific time interval according to an embodiment of the present invention.
먼저, 자이로 센서의 출력전압 및 기준전압을 샘플링한다(S310).First, the output voltage and the reference voltage of the gyro sensor are sampled (S310).
다음으로, 샘플링된 각 전압을 디지털 데이터로 변환한 후 출력전압 버퍼부 및 기준전압 버퍼부에 각각 순차적으로 시프트 저장한다(S320). 이때 가장 오래된 데이터는 구비된 버퍼 수에 맞추어 지워진다.Next, each sampled voltage is converted into digital data, and then the shift voltage is sequentially stored in the output voltage buffer unit and the reference voltage buffer unit (S320). At this time, the oldest data is deleted according to the number of buffers provided.
각 버퍼부에 저장된 데이터수가 제1 기준값(예컨대, 8)과 같아질 때까지 상기 S310, S320 단계를 반복한다. 즉, 각 버퍼부의 모든 버퍼(예컨대, 8개)에 데이터가 찰 때까지 반복한다.Steps S310 and S320 are repeated until the number of data stored in each buffer unit is equal to the first reference value (eg, 8). That is, it repeats until data is filled in all the buffers (for example, eight) of each buffer part.
다음으로, 각 버퍼부에 데이터가 모두 차 있을 경우에 각 버퍼부의 평균값을 구한다(S330).Next, when the data is completely filled in each buffer unit, the average value of each buffer unit is obtained (S330).
다음으로, 출력전압 버퍼부의 평균값에서 기준전압 버퍼부의 평균값을 뺀 세타값을 구한다(S340). 이때, 구해진 세타값은 오프셋 값을 반영하여 구할 수 있다.Next, theta value is obtained by subtracting the average value of the reference voltage buffer unit from the average value of the output voltage buffer unit (S340). In this case, the obtained theta value may be obtained by reflecting an offset value.
즉, 세타값은 구해진 세타값에 저장되어 있는 오프셋 값을 뺀 보정된 세타값을 의미할 수도 있다.That is, the theta value may mean a corrected theta value obtained by subtracting an offset value stored in the obtained theta value.
다음으로, 세타값을 순차적으로 누적 합산한다(S350).Next, theta values are sequentially accumulated and summed (S350).
합산된 세타값의 갯수가 제2 기준값(예컨대, 20개)과 같아질 때까지 상기 S310 내지 S350 단계를 반복한다.Steps S310 to S350 are repeated until the number of theta values added is equal to the second reference value (for example, 20).
다음으로, 합산된 세타값의 갯수가 제2 기준값이 되었을 때의 누적 합인 합산값에 대응하는 가중치를 자이로 센서 특성 테이블에서 선택한다(S360).Next, a weight corresponding to the summation value which is the cumulative sum when the number of theta values added becomes the second reference value is selected from the gyro sensor characteristic table (S360).
다음으로, 위 식 2를 이용하여 회전각을 연산한다(S370).Next, the rotation angle is calculated using Equation 2 (S370).
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 특정 시간 구간별로 회전각을 구하는 예를 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating an example of obtaining a rotation angle for each specific time interval according to an embodiment of the present invention.
T1구간에 대하여 출력전압 및 기준전압을 10ms마다 20개를 샘플링하여 T1구간에 대한 회전각을 구하고 난 후, 다시 T2 구간에 대하여 출력전압 및 기준전압을 10ms 마다 20개를 샘플링하여 T2 구간에 대한 회전각을 구하게 된다.After sampling 20 output voltages and reference voltages every 10ms for the T1 section, obtain the rotation angle for the T1 section, and then sample 20 output voltages and reference voltages every 10ms for the T2 section. The angle of rotation is obtained.
각 구간마다 구해진 회전각은 내비게이션 장치 등 각종 응용 장치에 이용될 수 있다.The rotation angle obtained for each section may be used in various application devices such as a navigation device.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였다. 본 발명의 보호범위는 위 실시예에 한정되는 것이 아니라 실시예로부터 통상의 기술자가 용이하게 변형할 수 있는 범위까지 미치는 것은 당연하다.
In the above, a preferred embodiment of the present invention has been described. It is obvious that the protection scope of the present invention is not limited to the above embodiment but extends from the embodiment to the range that can be easily modified by those skilled in the art.
본 발명은 자이로 센서 특성을 이용하여 특정 시간 구간 동안의 이동체의 회전각을 구하기 위한 것으로서, 자이로 센서가 이용되는 내비게이션 등의 각종 응용장치에 유용하게 이용될 수 있다.The present invention is to obtain the rotation angle of the moving object during a specific time interval by using the gyro sensor characteristics, it can be usefully used in various applications such as navigation, the gyro sensor is used.
210 : 입력 전원부 220 : 기준전압 생성부
230 : 자이로 센서 240 : 샘플링부
250 : A/D 컨버터 260 : 세타값 연산부
280 : 회전각 연산부 290 : 자이로 센서 특성 테이블 저장부210: input power supply unit 220: reference voltage generation unit
230: gyro sensor 240: sampling unit
250: A / D converter 260: theta value calculator
280: rotation angle calculation unit 290: gyro sensor characteristic table storage unit
Claims (21)
자이로 센서에 입력되는 입력 전압의 1/2에 해당하는 기준전압을 생성하는 기준전압생성부와;
자이로 센서가 설치된 물체의 회전 속도에 따른 출력 전압을 출력하는 자이로 센서와;
상기 기준전압생성부에서 출력되는 기준전압과 상기 자이로 센서의 출력전압을 일정 주기로 샘플링하는 샘플링부와;
샘플링된 기준전압 및 출력전압을 이용하여 일정 주기로 출력전압과 기준전압의 차인 세타값을 연산하는 제1 연산부와;
자이로 센서의 특성 테이블을 저장하는 저장부와;
상기 제1 연산부에서 연산된 세타값 및 저장부에 저장된 자이로 센서 특성 테이블의 자료를 이용하여 특정 시간 구간 동안의 물체의 회전각을 연산하는 제2 연산부를 포함하는 회전각을 연산하는 장치.In the device for calculating the rotation angle using a gyro sensor,
A reference voltage generator configured to generate a reference voltage corresponding to 1/2 of an input voltage input to the gyro sensor;
A gyro sensor for outputting an output voltage according to a rotation speed of an object in which a gyro sensor is installed;
A sampling unit sampling the reference voltage output from the reference voltage generation unit and the output voltage of the gyro sensor at a predetermined cycle;
A first calculating unit which calculates a theta value that is a difference between the output voltage and the reference voltage at a predetermined period using the sampled reference voltage and the output voltage;
A storage unit for storing a characteristic table of the gyro sensor;
And a second calculator configured to calculate a rotation angle of an object during a specific time interval by using theta values calculated by the first calculator and data of the gyro sensor characteristic table stored in the storage.
상기 제1 연산부에서 세타값을 구하기 위해 이용되는 출력전압 및 기준전압은 일정 개수의 출력전압 및 기준전압의 평균값을 사용하는 것을 특징으로 하는 회전각을 연산하는 장치.The method according to claim 1,
The output voltage and the reference voltage used to calculate the theta value in the first calculation unit using a predetermined number of output voltage and the average value of the reference voltage device for calculating a rotation angle.
상기 제1 연산부에서 특정 시점의 세타값을 구하기 위해 사용되는 평균값은 특정 시점 이전에 샘플링된 출력전압 및 기준전압과 특정 시점에 샘플링된 출력전압 및 기준전압의 평균값인 것을 특징으로 하는 회전각을 연산하는 장치.The method according to claim 2,
The average value used to calculate theta value at a specific time point in the first calculator is an average value of the output voltage and the reference voltage sampled before the specific time point and the output voltage and the reference voltage sampled at the specific time point. Device.
특정 시점 이전에 샘플링된 출력전압 및 기준전압은 각각 7개인 것을 특징으로 하는 회전각을 연산하는 장치.The method according to claim 3,
And an output voltage and a reference voltage sampled before a specific time point are seven, respectively.
상기 제1 연산부는 오프셋값을 저장하기 위한 수단을 더 포함하고,
특정 시점에 구해진 세타값에 오프셋값을 뺀 보정된 세타값을 구하는 것을 특징으로 하는 회전각을 연산하는 장치.The method according to claim 1,
The first calculating unit further includes means for storing an offset value,
And a corrected theta value obtained by subtracting the offset value from the theta value obtained at a specific time point.
상기 오프셋값은 일정 주기로 샘플링된 출력전압과 기준전압의 각 8개 샘플들의 평균값의 차인 것을 특징으로 하는 회전각을 연산하는 장치.The method according to claim 5,
And the offset value is a difference between an average value of eight samples of the output voltage and the reference voltage sampled at regular intervals.
상기 자이로 센서의 특성 테이블에는,
상기 세타값에 곱해질 가중치값들과, 각 가중치들과 매칭되는 가중치 선택 기준 범위들과, 특정 시간 구간 동안의 회전각을 구하는 식에 사용될 90도 회전 가중치 적용 누적값이 포함되는 것을 특징으로 하는 회전각을 연산하는 장치.The method according to claim 1,
In the characteristic table of the gyro sensor,
Weight values to be multiplied by the theta value, weight selection criteria ranges matching each weight value, and a 90 degree rotation weight applied cumulative value to be used to calculate a rotation angle for a specific time interval. Device for calculating rotation angle.
상기 가중치는 회전 속도별, 회전 방향별로 분류되어 있는 것을 특징으로 하는 회전각을 연산하는 장치.The method of claim 7,
And the weights are classified by rotational speed and rotational direction.
상기 제2 연산부는 일정 개수의 세타값을 누적 합산한 합산값을 구하고, 상기 자이로 특성 테이블에서 상기 합산값이 속한 가중치 선택 기준 범위에 매칭되어 있는 가중치를 선택하고, 선택된 가중치 및 상기 합산값을 이용하여 회전각을 연산하는 것을 특징으로 하는 회전각을 연산하는 장치.The method according to claim 1,
The second operation unit obtains a sum value obtained by cumulatively adding a predetermined number of theta values, selects a weight matched to a weight selection criterion range to which the sum value belongs in the gyro characteristic table, and uses the selected weight and the sum value Computing a rotation angle, characterized in that for calculating the rotation angle.
상기 자이로 특성 테이블에는 90도 회전 가중치 적용 누적값(Sw)이 포함되어 있고,
상기 제2 연산부는 아래의 식을 이용하여 회전각을 연산하는 것을 특징으로 하는 회전각을 연산하는 장치.
<식>
회전각 (단위는 도) = 90 * 선택된 가중치 * 합산값 / SwThe method according to claim 9,
The gyro characteristic table includes a cumulative value Sw applied to a 90 degree rotation weight,
And the second calculating unit calculates a rotation angle by using the following equation.
<Expression>
Rotation Angle (Degrees) = 90 * Selected Weight * Summing / Sw
(a) 일정 주기로 자이로 센서의 출력전압과 기준전압의 차인 세타값을 구하는 단계;
(b) 구해진 세타값의 개수가 일정 개수를 만족할 때까지 상기 (a) 단계를 반복하고, 일정 개수를 만족한 경우 일정 개수의 세타값의 총 합인 합산값을 구하는 단계;
(c) 합산값을 이용하여 가중치를 선택한 후 회전각을 연산하는 단계를 포함하는 회전각을 연산하는 방법.In the method of calculating the rotation angle using a gyro sensor,
(a) obtaining a theta value, which is a difference between the output voltage of the gyro sensor and the reference voltage at regular intervals;
(b) repeating step (a) until the number of theta values obtained satisfies a predetermined number, and obtaining a sum value that is the sum of a predetermined number of theta values if the predetermined number is satisfied;
and (c) calculating a rotation angle by selecting a weight using the sum and calculating the rotation angle.
상기 (a) 단계는,
일정 주기로 출력전압과 기준전압을 샘플링하고,
샘플링된 값을 순차적으로 출력전압 버퍼부 및 기준전압 버퍼부에 순차적으로 저장하고,
각 버퍼부의 모든 버퍼에 데이터가 차 있을 경우에 출력전압 및 기준전압의 평균값을 구하고,
출력전압의 평균값과 기준전압의 평균값의 차인 세타값을 구하는 것을 포함하는 회전각을 연산하는 방법.The method of claim 11,
In step (a),
Sample output voltage and reference voltage at regular intervals,
The sampled values are sequentially stored in the output voltage buffer section and the reference voltage buffer section.
If data is filled in all buffers of each buffer section, find the average value of output voltage and reference voltage.
A method of calculating a rotation angle comprising obtaining a theta value that is a difference between an average value of an output voltage and an average value of a reference voltage.
상기 (c) 단계는,
합산값이 속한 가중치 선택 기준 범위에 대응되는 가중치를 선택하고,
선택된 가중치 및 합산값을 이용하여 회전각을 연산하는 것을 특징으로 하는 회전각을 연산하는 방법.The method of claim 11,
In step (c),
Select a weight corresponding to the weight selection criteria range to which the sum belongs;
And calculating a rotation angle using the selected weight and the sum value.
상기 회전각은 90도 회전 가중치 적용 누적값(Sw)에 반비례하는 식을 이용하여 연산되는 것을 특징으로 하는 회전각을 연산하는 방법.The method according to claim 13,
The rotation angle is calculated using a formula that is inversely proportional to the 90 degree rotation weight applied cumulative value (Sw).
상기 회전각은 아래의 식을 이용하여 연산되는 것을 특징으로 하는 회전각을 연산하는 방법.
<식>
회전각 (단위는 도) = 90 * 선택된 가중치 * 합산값 / SwThe method according to claim 14,
And the rotation angle is calculated using the following equation.
<Expression>
Rotation Angle (Degrees) = 90 * Selected Weight * Summing / Sw
(a) 특정 회전 속도로 오른쪽 방향으로 90도 회전시키고 왼쪽 방향으로 90도 회전시키면서 일정 주기로 자이로 센서의 출력 전압 및 기준전압을 샘플링하는 단계;
(b) 샘플링된 값들을 이용하여 각 시점의 출력전압과 기준전압의 차인 세타값을 구하는 단계;
(c) 각 회전 방향별로 구해진 모든 세타값에 대한 각 회전 방향별 세타값 평균값을 구하는 단계;
(d) 각 회전 방향별 세타값 평균값을 이용하여 회전 방향별 가중치를 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자이로 센서의 특성을 추출하는 방법.In the method of extracting the characteristics of the gyro sensor,
(a) sampling the output voltage and the reference voltage of the gyro sensor at regular intervals while rotating 90 degrees in the right direction and 90 degrees in the left direction at a specific rotation speed;
(b) obtaining a theta value that is a difference between the output voltage and the reference voltage at each time point using the sampled values;
(c) obtaining a mean value of theta values for each rotation direction with respect to all theta values obtained for each rotation direction;
(d) extracting the characteristics of the gyro sensor, comprising: obtaining a weight for each rotation direction by using an average value of theta values for each rotation direction.
상기 회전 방향별 가중치는 아래의 식으로 구해지는 것을 특징으로 하는 자이로 센서의 특성을 추출하는 방법.
<식>
우회전 가중치(Wr) = 2*abs(Lave)/{abs(Rave)+abs(Lave)}
좌회전 가중치(Wl) = 2 - Wr
여기서, abs는 절대값을 의미하고, Lave는 좌회전시 세타값 평균값을, Rave는 우회전시 세타값 평균값을 각각 의미한다.The method according to claim 16,
The rotation direction weight is a method for extracting the characteristics of the gyro sensor, characterized in that obtained by the following equation.
<Expression>
Right turn weight (Wr) = 2 * abs (Lave) / {abs (Rave) + abs (Lave)}
Left turn weight (Wl) = 2-Wr
Here, abs means an absolute value, Lave means an average value of theta values at left turn, and Rave means an average value of theta values at right turn.
특정 시점의 세타값은 특정 시점 이전에 샘플링된 일정 개수의 출력전압 및 특정 시점에 샘플링된 출력전압의 평균값과 특정 시점 이전에 샘플링된 일정 개수의 기준전압 및 특정 시점에 샘플링된 기준전압의 평균값의 차인 것을 특징으로 하는 자이로 센서의 특성을 추출하는 방법.The method according to claim 16,
Theta value at a point in time is the average value of a certain number of output voltages sampled before a point in time and the output voltage sampled at a particular point in time, and a mean number of reference voltages sampled before a point in time and a reference value sampled at a point in time. Method for extracting the characteristics of the gyro sensor, characterized in that the difference.
특정 시점의 세타값은 오프셋 값이 반영된 것을 특징으로 하는 자이로 센서의 특성을 추출하는 방법.19. The method of claim 18,
Theta value at a specific time is a method of extracting the characteristics of the gyro sensor characterized in that the offset value is reflected.
(e) 각 회전방향별 세타값 평균값에 일정 수를 곱한 가중치 추정 기준치를 구하고,
각 회전방향별로 가중치 추정 기준치가 속하는 가중치 선택 기준 범위와 해당 가중치를 매칭시키는 단계를 더 포함하는 자이로 센서의 특성을 추출하는 방법.The method according to claim 16,
(e) obtaining the weight estimation reference value obtained by multiplying the average value of theta values for each rotation direction by a certain number,
And matching the weight selection reference range to which the weight estimation reference value belongs to each rotation direction with the corresponding weight.
(e) 어느 하나의 회전 방향에 대한 세타값의 총 합에 상기 어느 하나의 회전 방향에 대한 가중치를 곱한 값을 구하는 단계를 더 포함하는 자이로 센서의 특성을 추출하는 방법.The method according to claim 16,
and (e) obtaining a value obtained by multiplying a total sum of theta values for any one rotation direction by a weight for the one rotation direction.
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| JP2002333321A (en) | 2001-05-07 | 2002-11-22 | Pioneer Electronic Corp | Method and apparatus for detecting angular velocity, method and apparatus for detecting angle, navigation system and computer program |
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