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JP2008151681A - Gyro sensor module and angular velocity detection method - Google Patents

Gyro sensor module and angular velocity detection method Download PDF

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JP2008151681A
JP2008151681A JP2006340858A JP2006340858A JP2008151681A JP 2008151681 A JP2008151681 A JP 2008151681A JP 2006340858 A JP2006340858 A JP 2006340858A JP 2006340858 A JP2006340858 A JP 2006340858A JP 2008151681 A JP2008151681 A JP 2008151681A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
angular velocity
gyro sensor
circuit
value
detection axis
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2006340858A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Sato
健二 佐藤
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Miyazaki Epson Corp
Original Assignee
Miyazaki Epson Corp
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Publication date
Application filed by Miyazaki Epson Corp filed Critical Miyazaki Epson Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gyro sensor module and an angular velocity detection method capable of improving detection accuracy, regardless of a change of a mounting angle of a detection shaft. <P>SOLUTION: The first angular velocity ω1 and the second angular velocity ω2 can be converted into the first angular velocity ω1" and the second angular velocity ω2" by subtracting a correction value B1 of the first gyro sensor 10 and a correction value B2 of the second gyro sensor 20 at the time when a vehicle is stopped, by the first and second offset adjusting circuits 36, 37 included in a sensor output correction circuit 32. Consequently, the first angular velocity ω1" and the second angular velocity ω2" which are more accurate when the vehicle is moving can be acquired. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、方位角を知るための角速度を検出するジャイロセンサモジュールおよび角速度検出方法に関する。   The present invention relates to a gyro sensor module and an angular velocity detection method for detecting an angular velocity for knowing an azimuth angle.

車両などに取り付けられるナビゲーション装置には、ジャイロセンサが用いられている。ジャイロセンサによって検出された車両が曲がる際の角速度は、車両の方位角を知るために用いられる。ここで、角速度を精度よく検出するには、ジャイロセンサの角速度検出軸と被検出軸を一致させる必要がある。方位角を知るための被検出軸は、地上水平面に対して垂直な軸であり、この被検出軸とジャイロセンサの検出軸とを一致させると、検出精度がよくなる。
車両の傾斜角度を検出し、ジャイロセンサの取付面が地上水平面になるようにジャイロセンサの車両に対する取付角度を機械的に調整して、検出軸と被検出軸とを一致させるジャイロセンサの取付角度調整装置が知られている(特許文献1参照)。
また、第1のジャイロセンサの出力と、第1のジャイロセンサの検出軸に直交する検出軸を有する第2のジャイロセンサの出力との2乗和平均によって、路面および取り付けの傾斜角度を求めることなく、鉛直方向の軸回りの角速度を求めるナビゲーションシステムが知られている。また、さらに、制御回路から出力された誤差と、車速信号に基づいてから補正係数を算出し、鉛直方向の軸回りの角速度を補正するナビゲーションシステムが知られている(特許文献2参照)。
また、第1のジャイロセンサと第2のジャイロセンサの出力に基づいて、故障判断を行う多軸ジャイロセンサが知られている(特許文献3参照)。
A gyro sensor is used in a navigation device attached to a vehicle or the like. The angular velocity at the time of turning of the vehicle detected by the gyro sensor is used to know the azimuth angle of the vehicle. Here, in order to detect the angular velocity with high accuracy, it is necessary to match the angular velocity detection axis of the gyro sensor with the detected axis. The axis to be detected for knowing the azimuth angle is an axis perpendicular to the horizontal surface. When the axis to be detected is coincident with the detection axis of the gyro sensor, the detection accuracy is improved.
Gyro sensor mounting angle that detects the vehicle inclination angle and mechanically adjusts the mounting angle of the gyro sensor with respect to the vehicle so that the mounting surface of the gyro sensor becomes a horizontal surface, so that the detection axis and the detected axis coincide. An adjustment device is known (see Patent Document 1).
Further, the inclination angle of the road surface and the attachment is obtained by an average sum of squares of the output of the first gyro sensor and the output of the second gyro sensor having a detection axis orthogonal to the detection axis of the first gyro sensor. There is also known a navigation system for obtaining an angular velocity about a vertical axis. Furthermore, a navigation system is known in which a correction coefficient is calculated based on an error output from a control circuit and a vehicle speed signal, and an angular velocity about an axis in the vertical direction is corrected (see Patent Document 2).
A multi-axis gyro sensor that makes a failure determination based on outputs of a first gyro sensor and a second gyro sensor is known (see Patent Document 3).

特開2001−153658号公報(3頁〜5頁、図1および図2)JP 2001-153658 A (pages 3 to 5, FIGS. 1 and 2) 特開2002−213959号公報(8頁、段落番号[0067]および段落番号[0068])JP 2002-213959 A (page 8, paragraph number [0067] and paragraph number [0068]) 特開2004−286529号公報(要約書)JP-A-2004-286529 (abstract)

ジャイロセンサの取付角度を機械的に調整するためには、付帯する調整用部品が必要であり、取付角度を大きく変化させるには、そのためのスペースも必要となる。したがって、検出軸の取付角度の可動範囲にも制約が生じる。また、上り下りなどで検出軸の角度が急激に変化した場合など、機械的な調整では、検出軸と被検出軸とが一致するまで時間を要する。したがって、検出精度の向上も難しい。そこで、特許文献2のように、第1のジャイロセンサの出力と、第1のジャイロセンサの検出軸に直交する検出軸を有する第2のジャイロセンサの出力との2乗和平均によって、路面および取り付けの傾斜角度を求めることなく、鉛直方向の軸回りの角速度を求め、さらに、いわゆる補正係数を用いて精度を向上する発明がなされた。しかし、第1のジャイロセンサおよび第2のジャイロセンサそれぞれのオフセット処理がなされていないことに起因する検出誤差が生じていることを本発明者は見出した。
本発明の目的は、検出軸の取付角度の変化にかかわらず、検出精度の向上したジャイロセンサモジュールおよび角速度検出方法を提供することにある。
In order to mechanically adjust the mounting angle of the gyro sensor, an accompanying adjustment part is required, and in order to change the mounting angle greatly, a space for that is also required. Therefore, there is a restriction on the movable range of the mounting angle of the detection shaft. Further, in the case where the angle of the detection axis changes abruptly, such as when going up and down, mechanical adjustment takes time until the detection axis and the detected axis coincide. Therefore, it is difficult to improve detection accuracy. Therefore, as in Patent Document 2, the road surface and the sum of the squares of the output of the first gyro sensor and the output of the second gyro sensor having a detection axis orthogonal to the detection axis of the first gyro sensor An invention has been made in which the angular velocity around the vertical axis is obtained without obtaining the mounting inclination angle, and the accuracy is improved by using a so-called correction coefficient. However, the present inventor has found that a detection error is caused due to the fact that the offset processing of each of the first gyro sensor and the second gyro sensor is not performed.
An object of the present invention is to provide a gyro sensor module and an angular velocity detection method with improved detection accuracy regardless of a change in the detection shaft mounting angle.

本発明のジャイロセンサモジュールは、移動体に取付けられるナビゲーションシステムに組み込まれるジャイロセンサモジュールであって、第1検出軸回りの第1角速度ω1を検出し、出力する第1のジャイロセンサと、前記第1角速度ω1の符号を判定する符号判定回路と、前記第1検出軸と直交する第2検出軸回りの第2角速度ω2を検出し、出力する第2のジャイロセンサと、前記第1、第2のジャイロセンサの出力を補正するセンサ出力補正回路と、前記センサ出力補正回路で補正された第1角速度ω1’および第2角速度ω2’の2乗和平均を演算し、前記符号判定回路によって得られた前記第1角速度ω1の符号を前記2乗和平均に乗算し、角速度ωを出力する演算回路とを備え、前記センサ出力補正回路は、前記ジャイロセンサモジュールが設置されている前記移動体が停止している時の前記第1のジャイロセンサの出力値に対応する補正値B1を前記第1角速度ω1から減算した値ω1”を出力する第1のオフセット調整回路と、前記ジャイロセンサモジュールが設置されている前記移動体が停止している時の前記第2のジャイロセンサの出力値に対応する補正値B2を前記第2角速度ω2から減算した値ω2”を出力する第2のオフセット調整回路とを有し、前記角速度ωは、前記第1検出軸と前記第2検出軸とがなす面内で、かつ前記第1検出軸から−90度から+90度の範囲の軸周りの角速度であることを特徴とする。   A gyro sensor module of the present invention is a gyro sensor module incorporated in a navigation system attached to a moving body, and detects and outputs a first angular velocity ω1 around a first detection axis, and the first gyro sensor module. A sign determination circuit for determining a sign of one angular velocity ω1, a second gyro sensor for detecting and outputting a second angular velocity ω2 around a second detection axis orthogonal to the first detection axis, and the first and second A sensor output correction circuit for correcting the output of the gyro sensor, and a mean square sum of the first angular velocity ω1 ′ and the second angular velocity ω2 ′ corrected by the sensor output correction circuit, and is obtained by the sign determination circuit. An arithmetic circuit that multiplies the mean square sum by the sign of the first angular velocity ω1 and outputs the angular velocity ω, and the sensor output correction circuit includes the gyro sensor module. A first offset that outputs a value ω1 ″ obtained by subtracting a correction value B1 corresponding to the output value of the first gyro sensor from the first angular velocity ω1 when the moving body in which a module is installed is stopped. A value ω2 ″ obtained by subtracting from the second angular velocity ω2 a correction value B2 corresponding to the output value of the second gyrosensor when the moving circuit in which the adjustment circuit and the gyrosensor module are installed is stopped. The angular velocity ω is in a plane formed by the first detection axis and the second detection axis, and from −90 degrees to +90 degrees from the first detection axis. The angular velocity around an axis in the range of

この発明によれば、センサ出力補正回路に含まれる第1、第2のオフセット調整回路によって、第1角速度ω1および第2角速度ω2は、移動体が停止している時の第1のジャイロセンサの補正値B1および第2のジャイロセンサの補正値B2を減じることによって、第1角速度ω1”および第2角速度ω2”に換算される。したがって、移動体の移動時のより正確な第1角速度ω1”および第2角速度ω2”が得られる。
また、演算回路によって、換算された第1角速度ω1”および第2角速度ω2”に基づいてセンサ出力補正回路で補正された第1角速度ω1’および第2角速度ω2’の2乗和平均によって被検出軸での角速度ωが演算される。したがって、第1検出軸と第2検出軸とを含む平面内のどの位置に被検出軸があっても、被検出軸における角速度ωの検出を、第1角速度ω1と第2角速度ω2とに基づいた合成によって、検出軸の取付角度の変化にかかわらず精度よく行えるジャイロセンサモジュールが得られる。
なお、第1検出軸と第2検出軸とが直交するとは、正確に直交するのみならず製造過程で生ずるずれの範囲内も含む。例えば、第1検出軸と第2検出軸との交わる角度が、85°〜95°の間であれば、直交するに含まれる。
According to the present invention, the first angular velocity ω1 and the second angular velocity ω2 are obtained by the first and second offset adjustment circuits included in the sensor output correction circuit so that the first gyro sensor when the moving body is stopped. By subtracting the correction value B1 and the correction value B2 of the second gyro sensor, they are converted into the first angular velocity ω1 ″ and the second angular velocity ω2 ″. Therefore, the more accurate first angular velocity ω1 ″ and second angular velocity ω2 ″ when the moving body moves can be obtained.
In addition, the arithmetic circuit detects the sum of squares of the first angular velocity ω1 ′ and the second angular velocity ω2 ′ corrected by the sensor output correction circuit based on the converted first angular velocity ω1 ″ and second angular velocity ω2 ″. An angular velocity ω on the axis is calculated. Therefore, regardless of the position of the detected axis in the plane including the first detection axis and the second detection axis, the detection of the angular velocity ω in the detected axis is based on the first angular velocity ω1 and the second angular velocity ω2. Thus, a gyro sensor module can be obtained that can be accurately performed regardless of a change in the mounting angle of the detection shaft.
Note that the term “the first detection axis and the second detection axis are orthogonal to each other” includes not only exactly the orthogonality but also a range of deviation caused in the manufacturing process. For example, if the angle between the first detection axis and the second detection axis is between 85 ° and 95 °, it is included in the orthogonal direction.

本発明では、前記ジャイロセンサモジュールは、前記演算回路から出力される前記角速度ωを積分して得られる進行方位と前記ナビゲーションシステムの演算で決められた前記移動体の進行方位との誤差Δθを出力する車両位置測定回路と、前記誤差Δθと前記演算回路から出力される前記角速度ωと前記移動体から出力される車速パルスとから、感度調整信号A1,A2を算出し、出力する調整係数演算回路とを備え、前記センサ出力補正回路は、前記第1のオフセット調整回路の前記ω1”に前記感度調整信号A1を掛け合わせた値ω1’を出力する第1の感度調整回路と、前記第2のオフセット調整回路の前記出力ω2”に前記感度調整信号A2を掛け合わせた値ω2’を出力する第2の感度調整回路とを有しているのが好ましい。
この発明では、ωを積分して得られる進行方位とナビゲーションシステムの演算で決められた進行方位との誤差Δθとωと車速パルスとから感度調整信号A1、A2が算出される。そして、この感度調整信号A1、A2がそれぞれω1”およびω2”に掛け合わされて感度調整が行われ、センサ出力補正回路からω1’およびω2’が出力される。したがって、角速度ωの検出がより精度よく行えるジャイロセンサモジュールが得られる。
In the present invention, the gyro sensor module outputs an error Δθ between the traveling azimuth obtained by integrating the angular velocity ω output from the arithmetic circuit and the traveling azimuth determined by the calculation of the navigation system. Vehicle position measurement circuit, an adjustment coefficient calculation circuit that calculates and outputs sensitivity adjustment signals A1 and A2 from the error Δθ, the angular velocity ω output from the calculation circuit, and the vehicle speed pulse output from the moving body The sensor output correction circuit outputs a value ω1 ′ obtained by multiplying the ω1 ″ of the first offset adjustment circuit by the sensitivity adjustment signal A1, and the second sensitivity adjustment circuit. It is preferable to include a second sensitivity adjustment circuit that outputs a value ω2 ′ obtained by multiplying the output ω2 ″ of the offset adjustment circuit by the sensitivity adjustment signal A2.
In the present invention, the sensitivity adjustment signals A1 and A2 are calculated from the errors Δθ and ω between the traveling direction obtained by integrating ω and the traveling direction determined by the calculation of the navigation system, and the vehicle speed pulse. The sensitivity adjustment signals A1 and A2 are multiplied by ω1 ″ and ω2 ″, respectively, to perform sensitivity adjustment, and ω1 ′ and ω2 ′ are output from the sensor output correction circuit. Therefore, a gyro sensor module capable of detecting the angular velocity ω with higher accuracy is obtained.

本発明の角速度検出方法は、移動体に取り付けられ、ナビゲーションシステムに組み込まれるジャイロセンサモジュールを用いた角速度検出方法であって、第1検出軸回りの第1角速度ω1を検出し、前記第1角速度ω1の符号を判定し、前記第1検出軸と直交する第2検出軸回りの第2角速度ω2を検出し、前記ジャイロセンサモジュールが設置されている前記移動体が停止している時の前記第1のジャイロセンサの出力値に対応する補正値B1を前記第1角速度ω1から減算する第1のオフセット調整と、前記ジャイロセンサモジュールが設置されている移動体が停止している時の前記第2のジャイロセンサの出力値に対応する補正値B2を前記第2角速度ω2から減算する第2のオフセット調整とを含むセンサ出力補正を行い、前記センサ出力補正で補正された第1角速度ω1’および第2角速度ω2’の2乗和平均を演算し、前記第1検出軸と前記第2検出軸とがなす面内で、かつ前記第1検出軸から−90度から+90度の範囲の軸周りの角速度ωを算出することを特徴とする。   The angular velocity detection method of the present invention is an angular velocity detection method using a gyro sensor module attached to a moving body and incorporated in a navigation system, and detects a first angular velocity ω1 around a first detection axis, and the first angular velocity is detected. The sign of ω1 is determined, the second angular velocity ω2 around the second detection axis orthogonal to the first detection axis is detected, and the moving body in which the gyro sensor module is installed is stopped when the moving body is stopped. A first offset adjustment for subtracting a correction value B1 corresponding to the output value of the first gyro sensor from the first angular velocity ω1, and the second when the moving body in which the gyro sensor module is installed is stopped. A sensor output correction including a second offset adjustment for subtracting a correction value B2 corresponding to the output value of the gyro sensor from the second angular velocity ω2, and A mean square sum of the first angular velocity ω1 ′ and the second angular velocity ω2 ′ corrected by the output correction is calculated, and the first detection axis is within the plane formed by the first detection axis and the second detection axis. The angular velocity ω around the axis in the range of −90 degrees to +90 degrees is calculated.

本発明では、第1角速度ω1および第2角速度ω2を、移動体が停止している時の第1のジャイロセンサの補正値B1および第2のジャイロセンサの補正値B2を減じることによって、オフセット調整する。したがって、移動体の移動時のより正確な第1角速度ω1’および第2角速度ω2’が得られる。
また、補正された第1角速度ω1’および第2角速度ω2’の2乗和平均によって被検出軸での角速度ωを演算する。したがって、第1検出軸と第2検出軸とを含む平面内のどの位置に被検出軸があっても、被検出軸における角速度ωの検出を、第1検出軸で検出された第1角速度ω1と第2検出軸で検出された第2角速度ω2とに基づいた合成によって、検出軸の取付角度の変化にかかわらず精度よく行える。
In the present invention, the first angular velocity ω1 and the second angular velocity ω2 are offset adjusted by subtracting the correction value B1 of the first gyro sensor and the correction value B2 of the second gyro sensor when the moving body is stopped. To do. Therefore, the more accurate first angular velocity ω1 ′ and second angular velocity ω2 ′ at the time of movement of the moving body can be obtained.
Further, the angular velocity ω at the detected axis is calculated by the mean square sum of the corrected first angular velocity ω1 ′ and second angular velocity ω2 ′. Therefore, regardless of the position of the detected axis in the plane including the first detection axis and the second detection axis, the detection of the angular velocity ω on the detected axis is performed using the first angular velocity ω1 detected by the first detection axis. And the second angular velocity ω <b> 2 detected by the second detection shaft can be accurately performed regardless of the change in the mounting angle of the detection shaft.

本発明では、前記角速度ωを積分して得られる進行方位と前記ナビゲーションシステムの演算で決められた前記移動体の進行方位との誤差Δθを算出し、前記誤差Δθと前記角速度ωとから、感度調整信号A1,A2を算出し、前記センサ出力補正において、前記第1のオフセット調整後の値ω1”に前記感度調整信号A1を掛け合わせた値ω1’を算出する第1の感度調整と、前記第2のオフセット調整後の値ω2”に前記感度調整信号A2を掛け合わせた値ω2’を算出する第2の感度調整とを有しているのが好ましい。
この発明では、オフセット調整に加えて、ωを積分して得られる進行方位とナビゲーションシステムの演算で決められた進行方位との誤差Δθとωと車速パルスとから算出される感度調整信号A1、A2を、それぞれω1”およびω2”に掛け合わせて感度調整を行う。したがって、角速度ωの検出がより精度よく行える。
In the present invention, an error Δθ between the traveling direction obtained by integrating the angular velocity ω and the traveling direction of the moving body determined by the calculation of the navigation system is calculated, and the sensitivity is calculated from the error Δθ and the angular velocity ω. A first sensitivity adjustment that calculates adjustment signals A1 and A2 and calculates a value ω1 ′ obtained by multiplying the value ω1 ″ after the first offset adjustment by the sensitivity adjustment signal A1 in the sensor output correction; It is preferable to have a second sensitivity adjustment for calculating a value ω2 ′ obtained by multiplying the value ω2 ″ after the second offset adjustment by the sensitivity adjustment signal A2.
In the present invention, in addition to the offset adjustment, sensitivity adjustment signals A1 and A2 calculated from errors Δθ and ω between the traveling direction obtained by integrating ω and the traveling direction determined by the calculation of the navigation system, and the vehicle speed pulse. Are respectively multiplied by ω1 ″ and ω2 ″ to adjust the sensitivity. Therefore, the angular velocity ω can be detected with higher accuracy.

本発明では、前記センサ出力補正は、センサ出力補正回路によって行うのが好ましい。
この発明では、センサ出力補正回路によりセンサ出力補正を行うので、ジャイロセンサモジュールにセンサ出力補正回路を組み込むことが可能になる。
In the present invention, the sensor output correction is preferably performed by a sensor output correction circuit.
In the present invention, since the sensor output correction is performed by the sensor output correction circuit, the sensor output correction circuit can be incorporated in the gyro sensor module.

本発明では、前記センサ出力補正、前記角速度ωの算出、前記誤差Δθの算出または前記感度調整信号A1,A2の算出の処理のうち、1つまたは複数の処理をソフトウェア処理によって行うのが好ましい。
この発明では、センサ出力補正、角速度ωの算出、誤差Δθの算出または感度調整信号A1,A2の算出の処理のうち、1つまたは複数のソフトウェア処理で処理を行うので、ジャイロセンサモジュールの組み込まれたナビゲーションシステムのCPU(Central Processing Unit)での処理が可能になる。したがって、ジャイロセンサモジュールが小型になる。
In the present invention, it is preferable that one or a plurality of processes of the sensor output correction, the calculation of the angular velocity ω, the calculation of the error Δθ, or the calculation of the sensitivity adjustment signals A1 and A2 is performed by software processing.
In the present invention, since one or a plurality of software processes are performed among the sensor output correction, the calculation of the angular velocity ω, the calculation of the error Δθ, or the calculation of the sensitivity adjustment signals A1 and A2, the gyro sensor module is incorporated. The processing can be performed by a CPU (Central Processing Unit) of the navigation system. Therefore, the gyro sensor module becomes small.

以下、本発明を具体化した実施形態について、図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1は、本実施形態におけるジャイロセンサモジュール100の組み込まれたナビゲーションシステム101を移動体である車両102に取り付けた状態を示す模式図である。
図1において、ナビゲーションシステム101は、車両102の前方に取り付けられている。ここで、紙面に対して左側が車両102の進行方向である。また、ナビゲーションシステム101は、その底面103と地上水平面70とのなす角度がθで取り付けられている。ジャイロセンサモジュール100は、ナビゲーションシステム101の底面103に組み込まれている。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a state in which a navigation system 101 in which a gyro sensor module 100 according to this embodiment is incorporated is attached to a vehicle 102 that is a moving body.
In FIG. 1, a navigation system 101 is attached in front of a vehicle 102. Here, the left side of the page is the traveling direction of the vehicle 102. The navigation system 101 is attached with an angle θ between the bottom surface 103 and the ground horizontal plane 70. The gyro sensor module 100 is incorporated in the bottom surface 103 of the navigation system 101.

図2は、本実施形態におけるジャイロセンサモジュール100を示す概略斜視図である。
図2において、ジャイロセンサモジュール100は、第1のジャイロセンサ10と第2のジャイロセンサ20と回路30と升型のパッケージ40と蓋50とを備えている。
第1のジャイロセンサ10と第2のジャイロセンサ20と回路30とは、パッケージ40の矩形の底面41に配置されている。
FIG. 2 is a schematic perspective view showing the gyro sensor module 100 in the present embodiment.
In FIG. 2, the gyro sensor module 100 includes a first gyro sensor 10, a second gyro sensor 20, a circuit 30, a bowl-shaped package 40, and a lid 50.
The first gyro sensor 10, the second gyro sensor 20, and the circuit 30 are disposed on a rectangular bottom surface 41 of the package 40.

第1のジャイロセンサ10は、音叉型のジャイロセンサである。第1のジャイロセンサ10は、その第1検出軸11が、矩形の底面41の短辺と平行になるように配置されている。
第2のジャイロセンサ20は、T型の振動子を二つ組み合わせたWT型のジャイロセンサである。第2のジャイロセンサ20は、その第2検出軸21が、底面41に対し直交するように配置されている。
したがって、第1検出軸11と第2検出軸21とは直交している(図中で第1検出軸11の延長線上での第2検出軸21の方向を点線で示した)。
第1検出軸11と第2検出軸21とが直交していれば、底面41に配置された第1のジャイロセンサ10と第2のジャイロセンサ20との位置関係は、どのような配置であってもよい。
The first gyro sensor 10 is a tuning fork type gyro sensor. The first gyro sensor 10 is arranged such that the first detection axis 11 is parallel to the short side of the rectangular bottom surface 41.
The second gyro sensor 20 is a WT gyro sensor in which two T-type vibrators are combined. The second gyro sensor 20 is disposed such that the second detection shaft 21 is orthogonal to the bottom surface 41.
Therefore, the first detection axis 11 and the second detection axis 21 are orthogonal to each other (in the drawing, the direction of the second detection axis 21 on the extension line of the first detection axis 11 is indicated by a dotted line).
If the first detection axis 11 and the second detection axis 21 are orthogonal to each other, the positional relationship between the first gyro sensor 10 and the second gyro sensor 20 arranged on the bottom surface 41 is any arrangement. May be.

図3は、第1検出軸11、第2検出軸21および被検出軸60と地上水平面70との位置関係を示す図である。図では、地上水平面70は紙面に対して直交している。
図3において、角速度ωの被検出軸60は、地上水平面70に対して垂直な方向を向いている。図1に示したジャイロセンサモジュール100の組み込まれたナビゲーションシステム101は、第1検出軸11と第2検出軸21とを含む平面が、地上水平面70に対して略垂直になるように車両等に取り付けられる。
FIG. 3 is a diagram showing a positional relationship between the first detection axis 11, the second detection axis 21, the detected axis 60, and the ground level surface 70. As shown in FIG. In the figure, the horizontal surface 70 is orthogonal to the paper surface.
In FIG. 3, the detected axis 60 having the angular velocity ω is oriented in a direction perpendicular to the ground horizontal plane 70. The navigation system 101 in which the gyro sensor module 100 shown in FIG. 1 is incorporated is used for a vehicle or the like so that the plane including the first detection axis 11 and the second detection axis 21 is substantially perpendicular to the ground horizontal plane 70. It is attached.

正確に方位を検出するには、ナビゲーションシステム101の取付角度等の変化によっても、第1検出軸11と第2検出軸21とを含む平面内から被検出軸60がずれないようにナビゲーションシステム101を車両等に取り付けて使用する。
具体的には、車両の場合、ナビゲーションシステム101の取付角度と地上水平面70とのなす角度θは、第1検出軸11と第2検出軸21とを含む平面が車両等の進行方向と平行になるように、ナビゲーションシステム101を取り付ける。図3では、紙面に対して左右方向が車両等の進行方向になる。
角速度ωが発生すると、ベクトル的に分解されるように、第1検出軸11では、第1検出軸11での第1角速度ω1が検出され、第2検出軸21では、第2検出軸21での第2角速度ω2が検出される。
In order to accurately detect the azimuth, the navigation system 101 prevents the detected axis 60 from deviating from the plane including the first detection axis 11 and the second detection axis 21 even when the mounting angle of the navigation system 101 is changed. Is used by attaching to the vehicle.
Specifically, in the case of a vehicle, the angle θ formed by the mounting angle of the navigation system 101 and the ground horizontal plane 70 is such that the plane including the first detection axis 11 and the second detection axis 21 is parallel to the traveling direction of the vehicle or the like. The navigation system 101 is attached so that In FIG. 3, the left-right direction with respect to the paper surface is the traveling direction of the vehicle or the like.
When the angular velocity ω is generated, the first detection shaft 11 detects the first angular velocity ω1 at the first detection shaft 11 and the second detection shaft 21 at the second detection shaft 21 so that the first detection shaft 11 is decomposed in a vector manner. The second angular velocity ω2 is detected.

図4は、回路30の信号処理ブロック図である。
図4において、回路30は、センサ出力補正回路32と演算回路33と符号判定回路34と制御回路35とを備えている。
FIG. 4 is a signal processing block diagram of the circuit 30.
In FIG. 4, the circuit 30 includes a sensor output correction circuit 32, an arithmetic circuit 33, a sign determination circuit 34, and a control circuit 35.

第1のジャイロセンサ10では第1角速度ω1を検出し、第2のジャイロセンサ20では第2角速度ω2を検出する。その信号は、センサ出力補正回路32へと送られる。
センサ出力補正回路32は、第1のオフセット調整回路36と第2のオフセット調整回路37と第1の感度調整回路38と第2の感度調整回路39を備えている。
第1のオフセット調整回路36では、検出した第1角速度ω1から車両102が停止している時の第1ジャイロセンサ10の補正値B1を減算した値ω1”を求め出力する。
第2のオフセット調整回路37では、検出した第2角速度ω2から車両102が停止している時の第2ジャイロセンサ20の補正値B2を減算した値ω2”を求め出力する。
The first gyro sensor 10 detects the first angular velocity ω1, and the second gyro sensor 20 detects the second angular velocity ω2. The signal is sent to the sensor output correction circuit 32.
The sensor output correction circuit 32 includes a first offset adjustment circuit 36, a second offset adjustment circuit 37, a first sensitivity adjustment circuit 38, and a second sensitivity adjustment circuit 39.
The first offset adjustment circuit 36 obtains and outputs a value ω1 ″ obtained by subtracting the correction value B1 of the first gyro sensor 10 when the vehicle 102 is stopped from the detected first angular velocity ω1.
The second offset adjustment circuit 37 obtains and outputs a value ω2 ″ obtained by subtracting the correction value B2 of the second gyro sensor 20 when the vehicle 102 is stopped from the detected second angular velocity ω2.

第1の感度調整回路38では、ω1”に感度調整信号A1を乗じた値ω1’を求め出力する。第2の感度調整回路39では、ω2”に感度調整信号A2を乗じた値ω2’を求め出力する。
補正値B1、補正値B2、感度調整信号A1および感度調整信号A2は制御回路35から出力される。
ω1’およびω2’の信号は、演算回路33へと送られる。また、ω1’の信号は符号判定回路34にも送られる。
The first sensitivity adjustment circuit 38 obtains and outputs a value ω1 ′ obtained by multiplying ω1 ″ by the sensitivity adjustment signal A1. The second sensitivity adjustment circuit 39 obtains a value ω2 ′ obtained by multiplying ω2 ″ by the sensitivity adjustment signal A2. Output asking.
The correction value B1, the correction value B2, the sensitivity adjustment signal A1, and the sensitivity adjustment signal A2 are output from the control circuit 35.
The signals ω1 ′ and ω2 ′ are sent to the arithmetic circuit 33. The signal ω1 ′ is also sent to the sign determination circuit 34.

演算回路33は、2乗和平均回路331と乗算回路332とを備えている。2乗和平均回路331では、ω1’とω2’との2乗和平均である√(ω1’2+ω2’2)を求め、|ω|として出力する。一方、符号判定回路34によってω1’の信号からsign(ω1’)値を求め、正負を決める。符号判定回路34は、sign(ω1’)が正であればcωを出力し、入力される角速度ωが図3の矢印方向に向かって時計回りの回転であることを示す。また、符号判定回路34は、sign(ω1’)が負であれば、ccωを出力し、入力される角速度ωが図3の矢印方向に向かって反時計回りの回転であることを示す。
演算回路33では、乗算回路332によって、符号判定回路34の出力と|ω|を乗じて正負が加味された角速度ωの値の信号を出力する。
The arithmetic circuit 33 includes a square sum averaging circuit 331 and a multiplication circuit 332. The square sum average circuit 331 calculates √ (ω1 ′ 2 + ω2 ′ 2 ), which is the mean sum of squares of ω1 ′ and ω2 ′, and outputs it as | ω |. On the other hand, the sign determination circuit 34 obtains a sign (ω1 ′) value from the signal ω1 ′, and determines the sign. The sign determination circuit 34 outputs cω if sign (ω1 ′) is positive, indicating that the input angular velocity ω is clockwise rotation in the direction of the arrow in FIG. The sign determination circuit 34 outputs ccω if sign (ω1 ′) is negative, indicating that the input angular velocity ω is counterclockwise rotation in the direction of the arrow in FIG.
In the arithmetic circuit 33, the multiplication circuit 332 multiplies the output of the sign determination circuit 34 by | ω | and outputs a signal of the value of the angular velocity ω taking into account positive and negative.

制御回路35は、車両位置測定回路351と調整係数演算回路352とを備えている。
車両位置測定回路351は、ωを積分して求めた進行方位とナビゲーションシステム101の演算で決められた車両102の進行方位θとの誤差Δθを出力する。次に、調整係数演算回路352は、誤差Δθと演算回路33から出力される角速度ωと車両102から出力される車速パルスとから、感度調整信号A1、A2を算出し、第1の感度調整回路38と第2の感度調整回路39とへ出力する。感度調整信号A1、A2は、常にA1=A2であってもよい。また、次の式に基いて算出することができる。
A1=A2=1+Δθ/θ=1+(θω−θ)/θ
ここで、θωは、乗算回路332が出力するωを、車両102の進行方位が0からθまで変位する間、積分した値であり、次の式に基づく。
θω=∫ωdt
The control circuit 35 includes a vehicle position measurement circuit 351 and an adjustment coefficient calculation circuit 352.
The vehicle position measurement circuit 351 outputs an error Δθ between the traveling direction obtained by integrating ω and the traveling direction θ of the vehicle 102 determined by the calculation of the navigation system 101. Next, the adjustment coefficient calculation circuit 352 calculates sensitivity adjustment signals A1 and A2 from the error Δθ, the angular velocity ω output from the calculation circuit 33, and the vehicle speed pulse output from the vehicle 102, and the first sensitivity adjustment circuit. 38 and the second sensitivity adjustment circuit 39. The sensitivity adjustment signals A1 and A2 may always be A1 = A2. Moreover, it is computable based on the following formula.
A1 = A2 = 1 + Δθ / θ = 1 + (θω−θ) / θ
Here, θω is a value obtained by integrating ω output from the multiplication circuit 332 while the traveling direction of the vehicle 102 is displaced from 0 to θ, and is based on the following equation.
θω = ∫ωdt

また、調整係数演算回路352は、車両102が停止している時の第1ジャイロセンサ10の補正値B1を第1のオフセット調整回路36に、第2ジャイロセンサ20の補正値B2を第2のオフセット調整回路37に出力する。
車両102が停止しているか否かの判断は、制御回路35が、車速パルスに基づいて判断する。その他に例えば、ナビゲーションシステム101が起動したことをトリガとしたり、イグニッションキーがオフ状態からアクセサリーオンまたはイグニッションオンに切り換わったことをトリガとしたりして、オフセット調整を行うこともできる。
Further, the adjustment coefficient calculation circuit 352 sets the correction value B1 of the first gyro sensor 10 when the vehicle 102 is stopped to the first offset adjustment circuit 36, and sets the correction value B2 of the second gyro sensor 20 to the second value. Output to the offset adjustment circuit 37.
The control circuit 35 determines whether the vehicle 102 is stopped based on the vehicle speed pulse. In addition, for example, the offset adjustment can be performed by using the activation of the navigation system 101 as a trigger or by using the ignition key as a trigger when the accessory key is switched from the off state to the accessory on or ignition on.

なお、第1、第2の感度調整回路38,39は、それぞれ、第1、第2のオフセット調整回路36,37より後段にあればよく、例えば、2乗和平均回路331や乗算回路332の後段にあっても良い。
また、温度変化による調整量の変化を記憶しておき、温度センサによってその調整を自動的に行ってもよい。
さらに、車両102のピッチ方向への傾きによる、マップとの誤差を重力方位センサや加速度センサによって検知し、感度調整を行ってもよい。
Note that the first and second sensitivity adjustment circuits 38 and 39 only need to be subsequent to the first and second offset adjustment circuits 36 and 37, respectively. It may be in the latter part.
Further, a change in the adjustment amount due to a temperature change may be stored, and the adjustment may be automatically performed by a temperature sensor.
Furthermore, an error from the map due to the inclination of the vehicle 102 in the pitch direction may be detected by a gravity direction sensor or an acceleration sensor, and sensitivity adjustment may be performed.

以下、本実施形態の効果を記載する。
(1)センサ出力補正回路32に含まれる第1のオフセット調整回路36および第2のオフセット調整回路37によって、第1角速度ω1および第2角速度ω2を、第1角速度ω1および第2角速度ω2から、車両102が停止している時の第1のジャイロセンサ10の補正値B1および第2のジャイロセンサ20の補正値B2を減じることによって、第1角速度ω1”および第2角速度ω2”に換算できる。したがって、車両102の移動時のより正確な第1角速度ω1”および第2角速度ω2”を得ることができる。
Hereinafter, effects of the present embodiment will be described.
(1) The first angular velocity ω1 and the second angular velocity ω2 are changed from the first angular velocity ω1 and the second angular velocity ω2 by the first offset adjusting circuit 36 and the second offset adjusting circuit 37 included in the sensor output correction circuit 32, respectively. The first angular velocity ω1 ″ and the second angular velocity ω2 ″ can be converted by subtracting the correction value B1 of the first gyro sensor 10 and the correction value B2 of the second gyro sensor 20 when the vehicle 102 is stopped. Therefore, the more accurate first angular velocity ω1 ″ and second angular velocity ω2 ″ when the vehicle 102 moves can be obtained.

(2)演算回路33によって、換算された第1角速度ω1”および第2角速度ω2”に基づいてセンサ出力補正回路32で補正された第1角速度ω1’および第2角速度ω2’の2乗和平均によって被検出軸60での角速度ωを演算できる。したがって、第1検出軸11と第2検出軸21とを含む平面内のどの位置に被検出軸60があっても、被検出軸60における角速度ωの検出を、第1角速度ω1と第2角速度ω2とに基づいた合成によって、検出軸の取付角度の変化にかかわらず精度よく行えるジャイロセンサモジュール100および角速度検出方法を得ることができる。   (2) The mean square sum of the first angular velocity ω1 ′ and the second angular velocity ω2 ′ corrected by the sensor output correction circuit 32 based on the converted first angular velocity ω1 ″ and second angular velocity ω2 ″ by the arithmetic circuit 33 Thus, the angular velocity ω at the detected shaft 60 can be calculated. Therefore, regardless of the position of the detected shaft 60 in the plane including the first detection axis 11 and the second detection axis 21, the angular velocity ω on the detected shaft 60 is detected by the first angular velocity ω1 and the second angular velocity. By combining based on ω2, it is possible to obtain the gyro sensor module 100 and the angular velocity detection method that can be performed accurately regardless of a change in the mounting angle of the detection shaft.

(3)ωを積分して得られる進行方位とナビゲーションシステム101の演算で決められた進行方位との誤差Δθとωと車速パルスとから感度調整信号A1、A2を算出できる。そして、この感度調整信号A1、A2がそれぞれω1”およびω2”に掛け合わされて感度調整が行われ、センサ出力補正回路32からω1’およびω2’を出力できる。したがって、角速度ωの検出がより精度よく行えるジャイロセンサモジュール100および角速度検出方法を得ることができる。   (3) The sensitivity adjustment signals A1 and A2 can be calculated from errors Δθ and ω between the traveling direction obtained by integrating ω and the traveling direction determined by the calculation of the navigation system 101, and the vehicle speed pulse. The sensitivity adjustment signals A1 and A2 are multiplied by ω1 ″ and ω2 ″ to perform sensitivity adjustment, and the sensor output correction circuit 32 can output ω1 ′ and ω2 ′. Therefore, the gyro sensor module 100 and the angular velocity detection method that can detect the angular velocity ω with higher accuracy can be obtained.

(4)第1のジャイロセンサ10が第1検出軸11を、第2のジャイロセンサ20が第2検出軸21を備えればよいので、1つのジャイロセンサが2つの検出軸を備える場合と比較して、ジャイロセンサの構造を簡単にできる。   (4) Since the 1st gyro sensor 10 should just be provided with the 1st detection axis 11, and the 2nd gyro sensor 20 should be provided with the 2nd detection axis 21, compared with the case where one gyro sensor is provided with two detection axes. Thus, the structure of the gyro sensor can be simplified.

(5)演算回路33により角速度ωの出力を行うので、ジャイロセンサモジュール100に回路30を組み込むことが可能になる。   (5) Since the arithmetic circuit 33 outputs the angular velocity ω, the circuit 30 can be incorporated in the gyro sensor module 100.

(第2実施形態)
図5は、本実施形態におけるジャイロセンサモジュール200を示す概略斜視図である。
ジャイロセンサモジュール200は、第1のジャイロセンサ12と第2のジャイロセンサ22と回路31と矩形の設置面81を有する基板80とを備えている。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a schematic perspective view showing the gyro sensor module 200 in the present embodiment.
The gyro sensor module 200 includes a first gyro sensor 12, a second gyro sensor 22, a circuit 31, and a substrate 80 having a rectangular installation surface 81.

第1のジャイロセンサ12は、矩形の実装面13を備えたパッケージに実装された音叉型のジャイロセンサである。その第1検出軸11は、実装面13の長辺に平行になっている。第1のジャイロセンサ12は、その第1検出軸11が、矩形の設置面81の短辺と平行になるように配置されている。
第2のジャイロセンサ22は、矩形の実装面23を備えたパッケージに実装されたWT型のジャイロセンサである。その第2検出軸21は、実装面23と直交している。第2のジャイロセンサ22は、実装面23の長辺と設置面81の長辺が平行になるように配置されている。
したがって、第1検出軸11と第2検出軸21とは直交している(図中で第1検出軸11の延長線上での第2検出軸21の方向を点線で示した)。
第1検出軸11と第2検出軸21とが直交していれば、底面81に配置された第1のジャイロセンサ12と第2のジャイロセンサ22との位置関係は、どのようなものであってもよい。また、回路30は、第1実施形態と同様の回路を用いることができる。
The first gyro sensor 12 is a tuning fork type gyro sensor mounted on a package having a rectangular mounting surface 13. The first detection axis 11 is parallel to the long side of the mounting surface 13. The first gyro sensor 12 is arranged such that the first detection axis 11 is parallel to the short side of the rectangular installation surface 81.
The second gyro sensor 22 is a WT type gyro sensor mounted on a package having a rectangular mounting surface 23. The second detection axis 21 is orthogonal to the mounting surface 23. The second gyro sensor 22 is arranged such that the long side of the mounting surface 23 and the long side of the installation surface 81 are parallel to each other.
Therefore, the first detection axis 11 and the second detection axis 21 are orthogonal to each other (in the drawing, the direction of the second detection axis 21 on the extension line of the first detection axis 11 is indicated by a dotted line).
If the first detection axis 11 and the second detection axis 21 are orthogonal, what is the positional relationship between the first gyro sensor 12 and the second gyro sensor 22 disposed on the bottom surface 81? May be. The circuit 30 can be the same circuit as that of the first embodiment.

本実施形態では、第1実施形態の効果に加えて、以下の効果を有する。
(6)既存の実装された第1のジャイロセンサ12および第2のジャイロセンサ22と回路30とを組み合わせて簡便にジャイロセンサモジュール200を構成することができる。
The present embodiment has the following effects in addition to the effects of the first embodiment.
(6) The gyro sensor module 200 can be simply configured by combining the first and second gyro sensors 12 and 22 and the circuit 30 that are already mounted.

(第3実施形態)
図6は、本実施形態におけるジャイロセンサモジュール300を示す概略斜視図である。
図6において、ジャイロセンサモジュール300は、第1のジャイロセンサ10と第2のジャイロセンサ14と回路30と升型のパッケージ40と蓋50とを備えている。
第1のジャイロセンサ10と第2のジャイロセンサ14と回路30とは、パッケージ40の矩形の底面41に配置されている。
(Third embodiment)
FIG. 6 is a schematic perspective view showing the gyro sensor module 300 in the present embodiment.
In FIG. 6, the gyro sensor module 300 includes a first gyro sensor 10, a second gyro sensor 14, a circuit 30, a bowl-shaped package 40, and a lid 50.
The first gyro sensor 10, the second gyro sensor 14, and the circuit 30 are disposed on the rectangular bottom surface 41 of the package 40.

第1のジャイロセンサ10は、音叉型のジャイロセンサである。第1のジャイロセンサ10は、その第1検出軸11が、矩形の底面41の短辺と平行になるように配置されている。
第2のジャイロセンサ14は、音叉型のジャイロセンサである。第2のジャイロセンサ14は、その第2検出軸15が、矩形の底面41の長辺に対し平行になるように配置されている。
したがって、第1検出軸11と第2検出軸15とは直交している(図中で第1検出軸11の延長線と第2検出軸15延長線とを点線で示した)。
The first gyro sensor 10 is a tuning fork type gyro sensor. The first gyro sensor 10 is arranged such that the first detection axis 11 is parallel to the short side of the rectangular bottom surface 41.
The second gyro sensor 14 is a tuning fork type gyro sensor. The second gyro sensor 14 is arranged such that the second detection shaft 15 is parallel to the long side of the rectangular bottom surface 41.
Therefore, the first detection axis 11 and the second detection axis 15 are orthogonal to each other (in the figure, the extension line of the first detection axis 11 and the extension line of the second detection axis 15 are indicated by dotted lines).

ジャイロセンサモジュール300の取り付け方法は、第1検出軸11と第2検出軸15とを含む平面が、図2に示したように地上水平面70と直交するように取り付ける。具体的には、底面41と地上水平面70とが直交するように取り付け、車両に取り付ける場合、第1実施形態と同様に、底面を車両の進行方向と平行に取り付けて使用する。
本実施形態は、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
The gyro sensor module 300 is attached so that the plane including the first detection shaft 11 and the second detection shaft 15 is orthogonal to the ground horizontal plane 70 as shown in FIG. Specifically, when attaching to the vehicle so that the bottom surface 41 and the ground level surface 70 are orthogonal to each other, the bottom surface is used in parallel with the traveling direction of the vehicle, as in the first embodiment.
This embodiment can obtain the same effects as those of the first embodiment.

(第4実施形態)
図7は、本実施形態におけるジャイロセンサモジュール400を示す概略斜視図である。
ジャイロセンサモジュール400は、第1のジャイロセンサ16と第2のジャイロセンサ17と回路30と、矩形の設置面81を有する基板80とを備えている。
(Fourth embodiment)
FIG. 7 is a schematic perspective view showing the gyro sensor module 400 in the present embodiment.
The gyro sensor module 400 includes a first gyro sensor 16, a second gyro sensor 17, a circuit 30, and a substrate 80 having a rectangular installation surface 81.

第1のジャイロセンサ16および第2のジャイロセンサ17は、矩形の実装面19を備えたパッケージに実装された音叉型のジャイロセンサである。
第1のジャイロセンサ16の第1検出軸11および第2のジャイロセンサ17の第2検出軸18は、実装面19の長辺に平行にパッケージされている。
第1のジャイロセンサ16は、実装面19の長辺と設置面81の短辺とが平行になるように配置されている。
第2のジャイロセンサ17は、実装面19の長辺と設置面81の長辺とが平行になるように配置されている。
したがって、第1検出軸11と第2検出軸18とは直交している(図中で第1検出軸11の延長線と第2検出軸18の延長線とを点線で示した)。
回路30は、第1実施形態と同様の回路を用いることができる。
本実施形態では、第2実施形態と同様の効果を得ることができる。
The first gyro sensor 16 and the second gyro sensor 17 are tuning fork type gyro sensors mounted on a package having a rectangular mounting surface 19.
The first detection shaft 11 of the first gyro sensor 16 and the second detection shaft 18 of the second gyro sensor 17 are packaged in parallel to the long side of the mounting surface 19.
The first gyro sensor 16 is arranged so that the long side of the mounting surface 19 and the short side of the installation surface 81 are parallel to each other.
The second gyro sensor 17 is arranged so that the long side of the mounting surface 19 and the long side of the installation surface 81 are parallel to each other.
Therefore, the first detection axis 11 and the second detection axis 18 are orthogonal to each other (in the figure, the extension line of the first detection axis 11 and the extension line of the second detection axis 18 are indicated by dotted lines).
The circuit 30 can be the same circuit as in the first embodiment.
In the present embodiment, the same effect as in the second embodiment can be obtained.

(第5実施形態)
図8は、ソフトウェア処理を用いた信号処理ブロック図である。
本実施形態では、前述の各実施形態において、回路30を含まないジャイロセンサモジュール100,200,300,400を用いて角速度を計算する。
第1のジャイロセンサ10,12,16と第2のジャイロセンサ20,14,17,22とで検出された、第1角速度ω1および第2角速度ω2のアナログ信号は、ADC(Analog Digital Converter)によってデジタル信号に変換される。ADCは、ジャイロセンサモジュール100,200,300,400に設けてもよいし、ジャイロセンサモジュール100,200,300,400とは別にジャイロセンサモジュール100,200,300,400を備えた装置、例えばナビゲーションシステム101に設けてもよい。
変換されたデジタル信号を用いたCPUによるソフトウェア処理により、センサ出力補正、2乗和平均演算、乗算、符号判定、調整係数演算、車両位置測定を行い角速度ωを検出することができる。
ソフトウェア処理は、センサ出力補正、2乗和平均演算、乗算、符号判定、調整係数演算、車両位置判定の処理のうち1つか複数行ってもよい。このとき、ソフトウェア処理を行う処理の前にはADCを設ける。
(Fifth embodiment)
FIG. 8 is a block diagram of signal processing using software processing.
In the present embodiment, the angular velocity is calculated using the gyro sensor modules 100, 200, 300, and 400 that do not include the circuit 30 in each of the above-described embodiments.
The analog signals of the first angular velocity ω1 and the second angular velocity ω2 detected by the first gyro sensor 10, 12, 16 and the second gyro sensor 20, 14, 17, 22 are obtained by an ADC (Analog Digital Converter). Converted to a digital signal. The ADC may be provided in the gyro sensor modules 100, 200, 300, 400, or an apparatus including the gyro sensor modules 100, 200, 300, 400 separately from the gyro sensor modules 100, 200, 300, 400, for example, navigation The system 101 may be provided.
By software processing by the CPU using the converted digital signal, it is possible to detect the angular velocity ω by performing sensor output correction, square sum average calculation, multiplication, sign determination, adjustment coefficient calculation, and vehicle position measurement.
The software processing may be performed by one or more of sensor output correction, square sum average calculation, multiplication, sign determination, adjustment coefficient calculation, and vehicle position determination. At this time, the ADC is provided before the processing for performing the software processing.

以下、本実施形態の効果を記載する。
(7)センサ出力補正、角速度ωの算出、誤差Δθの算出または感度調整信号A1,A2の算出の処理のうち、1つまたは複数のソフトウェア処理で処理を行うので、ジャイロセンサモジュール100,200,300,400が組み込まれたナビゲーションシステム101のCPU(Central Processing Unit)での処理が可能になる。したがって、ジャイロセンサモジュール100,200,300,400を小型にできる。
Hereinafter, effects of the present embodiment will be described.
(7) Since one or a plurality of software processes are performed among the sensor output correction, the calculation of the angular velocity ω, the calculation of the error Δθ, or the calculation of the sensitivity adjustment signals A1 and A2, the gyro sensor modules 100, 200, Processing in a CPU (Central Processing Unit) of the navigation system 101 in which 300 and 400 are incorporated becomes possible. Therefore, the gyro sensor module 100, 200, 300, 400 can be reduced in size.

本発明のジャイロセンサモジュールおよび角速度検出方法は、車両としての二輪車にも使用できる。以下に、二輪車に使用する場合を図2に基づいて説明する。
二輪車に使用するには、第1検出軸11と第2検出軸21とを含む平面を、二輪車の進行方向と直交するようにジャイロセンサモジュール100を取り付ける。
The gyro sensor module and the angular velocity detection method of the present invention can also be used for a motorcycle as a vehicle. Below, the case where it uses for a two-wheeled vehicle is demonstrated based on FIG.
For use in a motorcycle, the gyro sensor module 100 is attached so that the plane including the first detection shaft 11 and the second detection shaft 21 is orthogonal to the traveling direction of the motorcycle.

また、車両から取り外して携帯可能なナビゲーション装置においては、車両に再び取り付けるごとに取付角度が変化するため、本発明のジャイロセンサモジュールおよび角速度検出方法を有効に活用できる。また、表示画面が上下に角度調整されるのに応じてジャイロセンサモジュールの取付角度が変化するナビゲーション装置が存在する。このようなナビゲーション装置においては、本発明のジャイロセンサモジュールの2つの軸とのなす面を進行方向と平行になるように設置することによって、運転者が所望するように表示画面の角度を調節しても正確な角速度を求めることができる。   In addition, in a navigation device that can be removed from the vehicle and carried, the attachment angle changes every time it is attached to the vehicle again, so that the gyro sensor module and the angular velocity detection method of the present invention can be used effectively. In addition, there is a navigation device in which the mounting angle of the gyro sensor module changes in accordance with the vertical adjustment of the display screen. In such a navigation device, the angle of the display screen is adjusted as desired by the driver by installing the plane formed by the two axes of the gyro sensor module of the present invention so as to be parallel to the traveling direction. Even an accurate angular velocity can be obtained.

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、1つのジャイロセンサが第1検出軸と第2検出軸を備え、1つのジャイロセンサで第1角速度および第2角速度を検出する構成であってもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, one gyro sensor may include a first detection axis and a second detection axis, and the first angular velocity and the second angular velocity may be detected by one gyro sensor.

本発明の第1実施形態におけるジャイロセンサモジュールの組み込まれたナビゲーションシステムを移動体である車両に取り付けた状態を示す模式図。The schematic diagram which shows the state which attached the navigation system incorporating the gyro sensor module in 1st Embodiment of this invention to the vehicle which is a moving body. ジャイロセンサモジュールを示す概略斜視図。The schematic perspective view which shows a gyro sensor module. 第1検出軸、第2検出軸および被検出軸と地上水平面との位置関係を示す図。The figure which shows the positional relationship of a 1st detection axis, a 2nd detection axis, a to-be-detected axis | shaft, and a ground level surface. 回路の信号処理ブロック図。The signal processing block diagram of a circuit. 本発明の第2実施形態におけるジャイロセンサモジュールを示す概略斜視図。The schematic perspective view which shows the gyro sensor module in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態におけるジャイロセンサモジュールを示す概略斜視図。The schematic perspective view which shows the gyro sensor module in 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態におけるジャイロセンサモジュールを示す概略斜視図。The schematic perspective view which shows the gyro sensor module in 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態におけるソフトウェア処理を用いた信号処理ブロック図。The signal processing block diagram using the software processing in 5th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10,12,16…第1のジャイロセンサ、14,17,20,22,…第2のジャイロセンサ、11…第1検出軸、15,18,21…第2検出軸、30,31…回路、32…センサ出力補正回路、33…演算回路、36…第1のオフセット調整回路、37…第2のオフセット調整回路、38…第1の感度調整回路、39…第2の感度調整回路、100,200,300,400…ジャイロセンサモジュール、101…ナビゲーションシステム、102…移動体としての車両、351…車両位置測定回路、352…調整係数演算回路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 12, 16 ... 1st gyro sensor, 14, 17, 20, 22, ... 2nd gyro sensor, 11 ... 1st detection axis | shaft, 15, 18, 21 ... 2nd detection axis | shaft, 30, 31 ... circuit 32 ... sensor output correction circuit, 33 ... arithmetic circuit, 36 ... first offset adjustment circuit, 37 ... second offset adjustment circuit, 38 ... first sensitivity adjustment circuit, 39 ... second sensitivity adjustment circuit, 100 , 200, 300, 400 ... gyro sensor module, 101 ... navigation system, 102 ... vehicle as a moving body, 351 ... vehicle position measuring circuit, 352 ... adjustment coefficient calculation circuit.

Claims (6)

移動体に取付けられるナビゲーションシステムに組み込まれるジャイロセンサモジュールであって、
第1検出軸回りの第1角速度ω1を検出し、出力する第1のジャイロセンサと、
前記第1角速度ω1の符号を判定する符号判定回路と、
前記第1検出軸と直交する第2検出軸回りの第2角速度ω2を検出し、出力する第2のジャイロセンサと、
前記第1、第2のジャイロセンサの出力を補正するセンサ出力補正回路と、
前記センサ出力補正回路で補正された第1角速度ω1’および第2角速度ω2’の2乗和平均を演算し、前記符号判定回路によって得られた前記第1角速度ω1の符号を前記2乗和平均に乗算し、角速度ωを出力する演算回路とを備え、
前記センサ出力補正回路は、前記ジャイロセンサモジュールが設置されている前記移動体が停止している時の前記第1のジャイロセンサの出力値に対応する補正値B1を前記第1角速度ω1から減算した値ω1”を出力する第1のオフセット調整回路と、
前記ジャイロセンサモジュールが設置されている前記移動体が停止している時の前記第2のジャイロセンサの出力値に対応する補正値B2を前記第2角速度ω2から減算した値ω2”を出力する第2のオフセット調整回路とを有し、
前記角速度ωは、前記第1検出軸と前記第2検出軸とがなす面内で、かつ前記第1検出軸から−90度から+90度の範囲の軸周りの角速度である
ことを特徴とするジャイロセンサモジュール。
A gyro sensor module incorporated in a navigation system attached to a moving body,
A first gyro sensor that detects and outputs a first angular velocity ω1 around the first detection axis;
A sign determination circuit for determining a sign of the first angular velocity ω1,
A second gyro sensor that detects and outputs a second angular velocity ω2 around a second detection axis orthogonal to the first detection axis;
A sensor output correction circuit for correcting the outputs of the first and second gyro sensors;
The mean square sum of the first angular velocity ω1 ′ and the second angular velocity ω2 ′ corrected by the sensor output correction circuit is calculated, and the sign of the first angular velocity ω1 obtained by the sign determination circuit is calculated as the mean square mean. And an arithmetic circuit that outputs an angular velocity ω,
The sensor output correction circuit subtracts a correction value B1 corresponding to the output value of the first gyro sensor when the moving body in which the gyro sensor module is installed is stopped from the first angular velocity ω1. A first offset adjustment circuit that outputs a value ω1 ″;
A value ω2 ″ obtained by subtracting the correction value B2 corresponding to the output value of the second gyro sensor when the moving body in which the gyro sensor module is installed is stopped from the second angular velocity ω2 is output. 2 offset adjustment circuits,
The angular velocity ω is an angular velocity around an axis in a range of −90 degrees to +90 degrees from the first detection axis in a plane formed by the first detection axis and the second detection axis. Gyro sensor module.
請求項1に記載のジャイロセンサモジュールにおいて、
前記ジャイロセンサモジュールは、
前記演算回路から出力される前記角速度ωを積分して得られる進行方位と前記ナビゲーションシステムの演算で決められた前記移動体の進行方位との誤差Δθを出力する車両位置測定回路と、
前記誤差Δθと前記演算回路から出力される前記角速度ωと前記移動体から出力される車速パルスとから、感度調整信号A1,A2を算出し、出力する調整係数演算回路とを備え、
前記センサ出力補正回路は、前記第1のオフセット調整回路の前記ω1”に前記感度調整信号A1を掛け合わせた値ω1’を出力する第1の感度調整回路と、
前記第2のオフセット調整回路の前記出力ω2”に前記感度調整信号A2を掛け合わせた値ω2’を出力する第2の感度調整回路とを有している
ことを特徴とするジャイロセンサモジュール。
The gyro sensor module according to claim 1,
The gyro sensor module is
A vehicle position measuring circuit that outputs an error Δθ between the traveling direction obtained by integrating the angular velocity ω output from the arithmetic circuit and the traveling direction of the moving body determined by the calculation of the navigation system;
An adjustment coefficient calculation circuit that calculates and outputs sensitivity adjustment signals A1 and A2 from the error Δθ, the angular velocity ω output from the calculation circuit, and the vehicle speed pulse output from the moving body;
The sensor output correction circuit outputs a value ω1 ′ obtained by multiplying the sensitivity adjustment signal A1 by the ω1 ″ of the first offset adjustment circuit;
And a second sensitivity adjustment circuit that outputs a value ω2 ′ obtained by multiplying the output ω2 ″ of the second offset adjustment circuit by the sensitivity adjustment signal A2.
移動体に取り付けられ、ナビゲーションシステムに組み込まれるジャイロセンサモジュールを用いた角速度検出方法であって、
第1検出軸回りの第1角速度ω1を検出し、
前記第1角速度ω1の符号を判定し、
前記第1検出軸と直交する第2検出軸回りの第2角速度ω2を検出し、
前記ジャイロセンサモジュールが設置されている前記移動体が停止している時の前記第1のジャイロセンサの出力値に対応する補正値B1を前記第1角速度ω1から減算する第1のオフセット調整と、
前記ジャイロセンサモジュールが設置されている移動体が停止している時の前記第2のジャイロセンサの出力値に対応する補正値B2を前記第2角速度ω2から減算する第2のオフセット調整とを含むセンサ出力補正を行い、
前記センサ出力補正で補正された第1角速度ω1’および第2角速度ω2’の2乗和平均を演算し、前記第1検出軸と前記第2検出軸とがなす面内で、かつ前記第1検出軸から−90度から+90度の範囲の軸周りの角速度ωを算出する
ことを特徴とする角速度検出方法。
An angular velocity detection method using a gyro sensor module attached to a moving body and incorporated in a navigation system,
A first angular velocity ω1 around the first detection axis is detected;
Determining the sign of the first angular velocity ω1,
Detecting a second angular velocity ω2 around a second detection axis perpendicular to the first detection axis;
A first offset adjustment for subtracting a correction value B1 corresponding to an output value of the first gyro sensor when the moving body in which the gyro sensor module is installed is stopped from the first angular velocity ω1;
And a second offset adjustment for subtracting a correction value B2 corresponding to the output value of the second gyro sensor when the moving body in which the gyro sensor module is installed is stopped from the second angular velocity ω2. Perform sensor output correction,
A mean square sum of the first angular velocity ω1 ′ and the second angular velocity ω2 ′ corrected by the sensor output correction is calculated, and the first detection axis and the second detection axis are within the plane, and the first An angular velocity detection method characterized by calculating an angular velocity ω around an axis in a range of −90 degrees to +90 degrees from a detection axis.
請求項3に記載の角速度検出方法であって、
前記角速度ωを積分して得られる進行方位と前記ナビゲーションシステムの演算で決められた前記移動体の進行方位との誤差Δθを算出し、
前記誤差Δθと前記角速度ωとから、感度調整信号A1,A2を算出し、
前記センサ出力補正において、前記第1のオフセット調整後の値ω1”に前記感度調整信号A1を掛け合わせた値ω1’を算出する第1の感度調整と、
前記第2のオフセット調整後の値ω2”に前記感度調整信号A2を掛け合わせた値ω2’を算出する第2の感度調整とを有している
ことを特徴とする角速度検出方法。
The angular velocity detection method according to claim 3,
Calculating an error Δθ between the traveling direction obtained by integrating the angular velocity ω and the traveling direction of the moving body determined by the calculation of the navigation system;
Sensitivity adjustment signals A1, A2 are calculated from the error Δθ and the angular velocity ω,
A first sensitivity adjustment for calculating a value ω1 ′ obtained by multiplying the sensitivity adjustment signal A1 by the value ω1 ″ after the first offset adjustment in the sensor output correction;
An angular velocity detection method comprising: a second sensitivity adjustment for calculating a value ω2 ′ obtained by multiplying the value ω2 ″ after the second offset adjustment by the sensitivity adjustment signal A2.
請求項3および請求項4に記載の角速度検出方法であって、
前記センサ出力補正は、センサ出力補正回路によって行う
ことを特徴とする角速度検出方法。
The angular velocity detection method according to claim 3 and claim 4,
The sensor output correction is performed by a sensor output correction circuit.
請求項3および請求項4に記載の角速度検出方法であって、
前記センサ出力補正、前記角速度ωの算出、前記誤差Δθの算出または前記感度調整信号A1,A2の算出の処理のうち、1つまたは複数の処理をソフトウェア処理によって行う
ことを特徴とする角速度検出方法。
The angular velocity detection method according to claim 3 and claim 4,
An angular velocity detection method, wherein one or a plurality of processes are performed by software processing among the sensor output correction, the calculation of the angular velocity ω, the calculation of the error Δθ, or the calculation of the sensitivity adjustment signals A1 and A2. .
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