[發(fā)明專利]傳感器用集成電路、傳感器裝置、電子設(shè)備及移動體

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410645419.2
• 申請日: 2014-11-10
• 公開（公告）號: CN104635739A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 中島克仁;牧克彥;水落俊一
• 申請（專利權(quán)）人: 精工愛普生株式會社
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08
• 代理公司: 北京金信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11225
• 代理人: 黃威;蘇萌萌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傳感器用集成電路、傳感器裝置、電子設(shè)備以及移動體。

背景技術(shù)

在慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中，已知有使用角速度傳感器的輸出來計算移動體的姿態(tài)的方法。

在專利文獻1中公開了如下技術(shù)，即，為了高速地對高精度的姿態(tài)角進行運算，對于泰勒展開的次數(shù)較小且運算頻率相對較大的第一姿態(tài)運算，以泰勒展開的次數(shù)比第一姿態(tài)運算大且運算頻率比第一姿態(tài)運算小的第二姿態(tài)運算來進行補正。

在專利文獻1中，在第二姿態(tài)運算中，以低的頻率進行用于補正的運算。這樣的姿態(tài)運算中，由于陀螺儀傳感器輸出的角速度數(shù)據(jù)的取樣中未被用于姿態(tài)運算的樣本數(shù)較多，因此存在無法正確地進行補正的可能性。

可知如下內(nèi)容，即，在以例如人類這種短時間內(nèi)的角速度的變化較大的移動體為對象的情況下，依靠上述的姿態(tài)運算方法所運算的姿態(tài)角的精度降低。

專利文獻1：日本特開2001-280970號公報

發(fā)明內(nèi)容

在本發(fā)明的幾個方式中，提供一種在不增大對于實施用于計算移動體的位置的全體控制的主機側(cè)的CPU的負荷的條件下，計算移動體的姿態(tài)變化的傳感器用集成電路和具有該傳感器用集成電路的傳感器裝置、電子設(shè)備以及移動體。

(1)本發(fā)明的一個方式涉及一種傳感器用集成電路，具有：檢測部，其基于來自傳感器元件的信號而對角速度信號進行檢測；AD轉(zhuǎn)換部，其將來自所述檢測部的模擬的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字的信號；以及姿態(tài)變化計算部，其基于來自所述AD轉(zhuǎn)換部的信號而對在規(guī)定期間內(nèi)的所述移動體的姿態(tài)變化進行計算。

本發(fā)明的一個方式所涉及的傳感器用集成電路例如可以連接于如下的主機終端而進行使用，該主機終端對移動體的在不同于第一坐標系(傳感器坐標系)的第二坐標系(絕對坐標系、移動體坐標系等)中的位置進行計算。為了進行坐標變換，需要更新移動體的姿態(tài)。移動體的姿態(tài)(角度)通過對來自陀螺儀傳感器的角速度進行積分而得出。積分期間內(nèi)的角速度數(shù)據(jù)量越多，換句話說，向姿態(tài)變化計算部輸入的角速度數(shù)據(jù)的輸入頻率越高，則積分值的精度越高。在本發(fā)明的一個方式中，如果將向姿態(tài)變化計算部輸入的角速度數(shù)據(jù)的輸入頻率例如設(shè)為第一頻率f1，則能夠高于向處于主機終端的姿態(tài)更新部輸入的姿態(tài)變化以及角速度數(shù)據(jù)的輸入頻率(第二頻率f2)。因此，即使例如像進行步行運動的移動體那樣，角速度變化較大，也能夠抑制積分精度的惡化。此外，向主機終端側(cè)的姿態(tài)更新部輸入的姿態(tài)變化的輸入頻率為比第一頻率f1低的第二頻率f2。因此，主機終端的CPU的負荷被降低。

(2)在本發(fā)明的一方式中，所述姿態(tài)變化計算部運算：exp([α_ib^b(t+τ₁)]×)exp([α_ib^b(t+2τ₁)]×)…exp([α_ib^b(t+kτ₁)]×)，其中，τ₁＝1/f1，k為滿足(f1/f2)-1＜k≤f1/f2的整數(shù)，t為時刻，[α_ib^b(t+nτ₁)]為依據(jù)時刻t+nτ₁(其中n為滿足1≤n≤k的整數(shù))的所述角速度而求出的旋轉(zhuǎn)矩陣。

使用每第n個第一周期τ₁的姿態(tài)變化exp([α(t+nτ₁)]×)，如exp([α(t+τ)×])exp([α(t+2τ)×]…exp([α(t+kτ)]×)那樣進行k次乘法運算，由此能夠高精度地計算出移動體的姿態(tài)變化。此外，第一、第二周期τ₁、τ₂與上述的第一、第二頻率f1、f2滿足τ₁＝1/f1、τ₂＝1/f2的關(guān)系。因此，k＝f1/f2成立。另外，即使在f1/f2不為整數(shù)的情況下，由于k是能夠在期間內(nèi)進行相乘的α矩陣的數(shù)量，因此仍能夠設(shè)為滿足(f1/f2)-1＜k≤＝f1/f2的整數(shù)k。

(3)在本發(fā)明的一個方式中，可以采用如下方式，即，進一步具有控制部，所述控制部基于從外部輸入的命令信號而對所述姿態(tài)變化計算部進行控制。

這樣，控制部能夠基于從外部，例如從主機終端輸入的命令信號而對姿態(tài)變化計算部進行控制，從而能夠從外部任意地設(shè)定用于在傳感器用集成電路內(nèi)對姿態(tài)變化進行計算的各種設(shè)定。