特開 2024-136142 多軸実装センサシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024136142

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】多軸実装センサシステム

(51)【国際特許分類】

   G01C 19/00 20130101AFI20240927BHJP

【ＦＩ】

G01C19/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023047134

(22)【出願日】2023-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(71)【出願人】

【識別番号】520124752

【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高橋 一平

(72)【発明者】

【氏名】船橋 博文

(72)【発明者】

【氏名】明石 照久

(72)【発明者】

【氏名】原田 翔太

(72)【発明者】

【氏名】吉田 貴彦

【テーマコード（参考）】

2F105

【Ｆターム（参考）】

2F105BB01

2F105BB07

(57)【要約】

【課題】検出精度が改善された多軸実装センサシステムを提供する。
【解決手段】多軸実装センサシステムは、台座と、台座に取り付けられ傾斜面を有する第１－第４ブロックと、を備える。多軸実装センサシステムは、傾斜面に配置されており、第１－第４角速度を測定可能な、第１－第４一軸慣性力センサを備える。多軸実装センサシステムは、第１－第４ピッチ角および第１－第４ロール角を記憶可能に構成されている記憶部を備える。多軸実装センサシステムは、第１－第４角速度に基づいて、３軸角速度を算出する演算部を備える。演算部は、第１－第４ピッチ角および第１－第４ロール角の少なくとも一方に基づいて、第１－第４角速度を補正する第１補正機能を備える。演算部は、第１－第４ピッチ角に基づいて、３軸角速度を補正する第２補正機能を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

平面を備える台座であって、前記平面に含まれる直交するｘ軸およびｙ軸と、前記平面に垂直なｚ軸と、からなる直交３軸座標系を備える台座と、
前記台座に取り付けられ、前記平面に対して傾斜している傾斜面を有する第１－第４ブロックであって、前記第１ブロックおよび前記第２ブロックは前記ｘ軸方向に整列しており、前記第３ブロックおよび前記第４ブロックは前記ｙ軸方向に整列している、前記第１－第４ブロックと、
前記第１ブロックの傾斜面に配置されており、第１測定軸周りの第１角速度を測定可能な第１一軸慣性力センサと、
前記第２ブロックの傾斜面に配置されており、第２測定軸周りの第２角速度を測定可能な第２一軸慣性力センサと、
前記第３ブロックの傾斜面に配置されており、第３測定軸周りの第３角速度を測定可能な第３一軸慣性力センサと、
前記第４ブロックの傾斜面に配置されており、第４測定軸周りの第４角速度を測定可能な第４一軸慣性力センサと、
第１－第４ピッチ角および第１－第４ロール角を記憶可能に構成されている記憶部であって、
前記第１ピッチ角は、前記第１測定軸が前記平面となす角度と予め定められた所定角度との角度差であり、
前記第２ピッチ角は、前記第２測定軸が前記平面となす角度と前記所定角度との角度差であり、
前記第３ピッチ角は、前記第３測定軸が前記平面となす角度と前記所定角度との角度差であり、
前記第４ピッチ角は、前記第４測定軸が前記平面となす角度と前記所定角度との角度差であり、
前記第１ロール角は、前記第１測定軸を前記平面に投射した投射軸が前記ｘ軸となす角度であり、
前記第２ロール角は、前記第２測定軸を前記平面に投射した投射軸が前記ｘ軸となす角度であり、
前記第３ロール角は、前記第３測定軸を前記平面に投射した投射軸が前記ｙ軸となす角度であり、
前記第４ロール角は、前記第４測定軸を前記平面に投射した投射軸が前記ｙ軸となす角度である、前記記憶部と、
前記第１－第４角速度に基づいて、前記直交３軸座標系における３軸角速度を算出する演算部と、
を備える多軸実装センサシステムであって、
前記演算部は、
前記第１－第４ピッチ角および前記第１－第４ロール角の少なくとも一方に基づいて、前記第１－第４角速度を補正する第１補正機能と、
前記第１－第４ピッチ角に基づいて、前記３軸角速度を補正する第２補正機能と、
を実行可能に構成されている、多軸実装センサシステム。

【請求項2】

前記演算部は、
前記第１補正機能による補正が行われていない補正前の前記第１－第４角速度に基づいて１回目の前記３軸角速度を算出し、
１回目の前記３軸角速度、および、前記第１－第４ピッチ角および前記第１－第４ロール角の少なくとも一方に基づいて、前記第１－第４角速度に対して前記第１補正機能による補正を行い、
前記第１補正機能による補正が行われた補正後の前記第１－第４角速度に基づいて、２回目の前記３軸角速度を算出する、請求項１に記載の多軸実装センサシステム。

【請求項3】

前記第１補正機能では、
１回目の前記３軸角速度に含まれるｙ軸周り角速度と前記第１ロール角に基づいて、前記第１角速度を補正し、
１回目の前記３軸角速度に含まれるｙ軸周り角速度と前記第２ロール角に基づいて、前記第２角速度を補正し、
１回目の前記３軸角速度に含まれるｘ軸周り角速度と前記第３ロール角に基づいて、前記第３角速度を補正し、
１回目の前記３軸角速度に含まれるｘ軸周り角速度と前記第４ロール角に基づいて、前記第４角速度を補正する、
請求項２に記載の多軸実装センサシステム。

【請求項4】

前記第１補正機能では、
１回目の前記３軸角速度に含まれるｙ軸周り角速度に前記第１ロール角の正弦値を乗じて得られた値を、前記第１角速度から減じることによって、前記第１角速度を補正し、
１回目の前記３軸角速度に含まれるｙ軸周り角速度に前記第２ロール角の正弦値を乗じて得られた値を、前記第２角速度から減じることによって、前記第２角速度を補正し、
１回目の前記３軸角速度に含まれるｘ軸周り角速度に前記第３ロール角の正弦値を乗じて得られた値を、前記第３角速度から減じることによって、前記第３角速度を補正し、
１回目の前記３軸角速度に含まれるｘ軸周り角速度に前記第４ロール角の正弦値を乗じて得られた値を、前記第４角速度から減じることによって、前記第４角速度を補正する、
請求項３に記載の多軸実装センサシステム。

【請求項5】

前記第１補正機能では、前記第１－第４ピッチ角に基づいて前記第１－第４角速度を補正し、
前記演算部では、
補正後の前記第１－第４角速度に基づいて、ｘ軸周り角速度、ｙ軸周り角速度、ｚ軸周り角速度からなる前記３軸角速度を算出し、
前記第２補正機能では、
前記第１－第４ピッチ角に基づいて、前記ｘ軸周り角速度を補正するｘ軸補正係数、前記ｙ軸周り角速度を補正するｙ軸補正係数、前記ｚ軸周り角速度を補正するｚ軸補正係数、を算出し、
算出した前記ｘ軸補正係数、前記ｙ軸補正係数、前記ｚ軸補正係数の各々に基づいて、前記ｘ軸周り角速度、前記ｙ軸周り角速度、前記ｚ軸周り角速度を補正する、
請求項１に記載の多軸実装センサシステム。

【請求項6】

前記第１補正機能では、
前記第１角速度の前記ｚ軸方向のベクトル成分および前記ｘ軸方向のベクトル成分を前記第１ピッチ角に基づいて補正し、
前記第２角速度の前記ｚ軸方向のベクトル成分および前記ｘ軸方向のベクトル成分を前記第２ピッチ角に基づいて補正し、
前記第３角速度の前記ｚ軸方向のベクトル成分および前記ｙ軸方向のベクトル成分を前記第３ピッチ角に基づいて補正し、
前記第４角速度の前記ｚ軸方向のベクトル成分および前記ｙ軸方向のベクトル成分を前記第４ピッチ角に基づいて補正する、
請求項１に記載の多軸実装センサシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書が開示する技術は、多軸実装センサシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に、４つの一軸ジャイロセンサを特定の位置関係で配置することにより、センサの出力値を３軸化するセンサシステム３が開示されている。これにより、ＸＹＺ直交３軸の角速度を検出することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５－２２１２８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の技術では、４つのジャイロセンサの測定軸と水平平面とがなす角度が、全て等しいことを前提において、３軸化を行っている。従って、４つの角度に誤差が存在すると、３軸化により得られる角速度に誤差が生じてしまう。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書で開示する多軸実装センサシステムの一態様は、平面を備える台座を備える。台座は、平面に含まれる直交するｘ軸およびｙ軸と、平面に垂直なｚ軸と、からなる直交３軸座標系を備える。多軸実装センサシステムは、台座に取り付けられ、平面に対して傾斜している傾斜面を有する第１－第４ブロックを備える。第１ブロックおよび第２ブロックはｘ軸方向に整列しており、第３ブロックおよび第４ブロックはｙ軸方向に整列している。多軸実装センサシステムは、第１ブロックの傾斜面に配置されており、第１測定軸周りの第１角速度を測定可能な第１一軸慣性力センサを備える。多軸実装センサシステムは、第２ブロックの傾斜面に配置されており、第２測定軸周りの第２角速度を測定可能な第２一軸慣性力センサを備える。多軸実装センサシステムは、第３ブロックの傾斜面に配置されており、第３測定軸周りの第３角速度を測定可能な第３一軸慣性力センサを備える。多軸実装センサシステムは、第４ブロックの傾斜面に配置されており、第４測定軸周りの第４角速度を測定可能な第４一軸慣性力センサを備える。多軸実装センサシステムは、第１－第４ピッチ角および第１－第４ロール角を記憶可能に構成されている記憶部を備える。第１ピッチ角は、第１測定軸が平面となす角度と予め定められた所定角度との角度差である。第２ピッチ角は、第２測定軸が平面となす角度と所定角度との角度差である。第３ピッチ角は、第３測定軸が平面となす角度と所定角度との角度差である。第４ピッチ角は、第４測定軸が平面となす角度と所定角度との角度差である。第１ロール角は、第１測定軸を平面に投射した投射軸がｘ軸となす角度である。第２ロール角は、第２測定軸を平面に投射した投射軸がｘ軸となす角度である。第３ロール角は、第３測定軸を平面に投射した投射軸がｙ軸となす角度である。第４ロール角は、第４測定軸を平面に投射した投射軸がｙ軸となす角度である。第１－第４角速度に基づいて、直交３軸座標系における３軸角速度を算出する演算部と、
演算部は、第１－第４ピッチ角および第１－第４ロール角の少なくとも一方に基づいて、第１－第４角速度を補正する第１補正機能を備える。演算部は、第１－第４ピッチ角に基づいて、３軸角速度を補正する第２補正機能を備える。

【0006】

上記の構成によると、第１－第４一軸慣性力センサに、第１－第４ピッチ角や第１－第４ロール角が存在している場合においても、第１補正機能によって第１－第４角速度を補正することができる。また、第２補正機能によって、３軸角速度を補正することができる。従って、３軸角速度の誤差を抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】多軸実装センサシステム１の概略図を示す。

【図2】第２ロール角φ_２ｅを説明する図である。

【図3】第２ピッチ角θ_２ｅを説明する図である。

【図4】第３ジャイロセンサＳＥ３の検出軸および非検出軸を説明する図である。

【図5】第３ロール角φ_３ｅを変化させた場合における、３軸感度のグラフである。

【図6】第３ピッチ角θ_３ｅを変化させた場合における、３軸感度のグラフである。

【図7】ロール角およびピッチ角がセンサ感度に与える影響をまとめた表である。

【図8】ロール角φおよびピッチ角θの影響の補正手法の基本概念を示す図である。

【図9】図８の基本概念をさらに具体化した中位概念を示す図である。

【図10】ロール角φ_ｅが発生していない状態の第２ジャイロセンサＳＥ２を示す図である。

【図11】ロール角φ_ｅが発生している状態の第２ジャイロセンサＳＥ２を示す図である。

【図12】第１補正機能Ｃ１＿１の具体的な内容を説明するフロー図である。

【図13】第２ピッチ角θ_２ｅが発生していない状態の第２ジャイロセンサＳＥ２を示す図である。

【図14】第２ピッチ角θ_２ｅが発生している状態の第２ジャイロセンサＳＥ２を示す図である。

【図15】２軸ベクトルに分解する様子を示した図である。

【図16】補正後の２軸ベクトルを示す図である。

【図17】主軸感度の補正を説明する図である。

【図18】第１補正機能Ｃ１＿２および第２補正機能Ｃ２の具体的な内容を説明するフロー図である。

【図19】実施例２に係る多軸実装センサシステム１０１の概念図である。

【発明を実施するための形態】

【実施例0008】

（多軸実装センサシステム１の構造）
図１に、多軸実装センサシステム１の概略図を示す。多軸実装センサシステム１は、ｘ軸周り、ｙ軸周り及びｚ軸周りの角速度を検知する、３軸角速度（ジャイロ）センサシステムである。多軸実装センサシステム１は、慣性力センサ２、演算部３、記憶部４、を主に備えている。慣性力センサ２は、いわゆる積み木式傾斜実装構造を備えている。慣性力センサ２は、台座１１、第１ブロックＢ１－第４ブロックＢ４、第１ジャイロセンサＳＥ１－第４ジャイロセンサＳＥ４、を主に備えている。台座１１は平面１１ｐを備えている。台座１１は、平面１１ｐに含まれている直交するｘ軸およびｙ軸と、平面１１ｐに垂直なｚ軸と、からなる直交３軸座標系を備えている。なお本明細書では、台座１１を基準とした３軸座標系を、小文字のｘ、ｙ、ｚで表している。また第１ブロックＢ１－第４ブロックＢ４を基準とした３軸座標系を、大文字のＸ、Ｙ、Ｚで表している。

【0009】

第１ブロックＢ１－第４ブロックＢ４は、台座１１の平面１１ｐ上に取り付けられている。第１ブロックＢ１－第４ブロックＢ４の各々は、平面１１ｐに対して傾斜している傾斜面Ｂ１ｐ－Ｂ４ｐを有している。傾斜面Ｂ１ｐ－Ｂ４ｐが平面１１ｐとなす所定角度ＰＡは、全て同一であり、本実施例では４５度である。第１ブロックＢ１および第２ブロックＢ２は、ｘ軸方向に整列しており、互いに対向している。第３ブロックＢ３および第４ブロックＢ４は、ｙ軸方向に整列しており、互いに対向している。具体的には、第１ブロックＢ１の傾斜面Ｂ１ｐと第２ブロックＢ２の傾斜面Ｂ２ｐ同士が、内向きになるように、ｘ軸方向に並んで対向配置されている。また、第３ブロックＢ３の傾斜面Ｂ３ｐと第４ブロックＢ４の傾斜面Ｂ４ｐ同士が、内向きになるように、ｙ軸方向に並んで対向配置されている。

【0010】

第１ジャイロセンサＳＥ１－第４ジャイロセンサＳＥ４の各々は、第１ブロックＢ１－第４ブロックＢ４の傾斜面Ｂ１ｐ－Ｂ４ｐに配置されている。第１ジャイロセンサＳＥ１－第４ジャイロセンサＳＥ４の各々は、搭載面（傾斜面Ｂ１ｐ－Ｂ４ｐ）に垂直な第１測定軸Ａ_１ｚ－第４測定軸Ａ_４ｚを備えている。第１ジャイロセンサＳＥ１は、第１測定軸Ａ_１ｚ周りの第１角速度Ｓ_１を測定可能である。第２ジャイロセンサＳＥ２は、第２測定軸Ａ_２Ｚ周りの第２角速度Ｓ_２を測定可能である。第３ジャイロセンサＳＥ３は、第３測定軸Ａ_３Ｚ周りの第３角速度Ｓ_３を測定可能である。第４ジャイロセンサＳＥ４は、第４測定軸Ａ_４Ｚ周りの第４角速度Ｓ_４を測定可能である。

【0011】

演算部３は、不図示の配線によって第１ジャイロセンサＳＥ１－第４ジャイロセンサＳＥ４に接続されているとともに、記憶部４に接続されている。演算部３は、第１角速度Ｓ_１－第４角速度Ｓ_４に基づいて、直交３軸座標系における３軸角速度を算出する部位である。なお、３軸角速度の算出方法は、周知の様々な方法を使用可能であるため、ここでは説明を省略する。

【0012】

記憶部４は、第１ロール角φ_１ｅ－第４ロール角φ_４ｅ、および、第１ピッチ角θ_１ｅ－第４ピッチ角θ_４ｅを記憶するとともに、これらのデータを演算部３に出力することが可能に構成されている。

【0013】

第１ロール角φ_１ｅ－第４ロール角φ_４ｅについて説明する。第１ロール角φ_１ｅ－第４ロール角φ_４ｅの各々は、第１ジャイロセンサＳＥ１－第４ジャイロセンサＳＥ４において発生する角度である。図２を用いて、第２ジャイロセンサＳＥ２において発生する第２ロール角φ_２ｅを説明する。図２は、第２ジャイロセンサＳＥ２を背面から見下ろした図である。第２ブロックＢ２の傾斜面Ｂ２ｐにおいて、斜面の上下方向に延びる軸をロール軸Ｐ_Ｘとする。ロール軸Ｐ_Ｘは、平面１１ｐに投射したときに、台座１１のｘ軸と平行となる軸である。ロール軸Ｐ_Ｘ周りの回転角度が、ロール角方向である。第２ジャイロセンサＳＥ２の基準面ＲＰ２と傾斜面Ｂ２ｐとの、ロール角方向における角度差が、第２ロール角φ_２ｅである。基準面ＲＰ２は、第２測定軸Ａ_２Ｚに垂直な面であり、第２ジャイロセンサＳＥ２を第２ブロックＢ２に実装する際の基準となる面である。本実施例では、基準面ＲＰ２は、第２ジャイロセンサＳＥ２の裏面である。換言すると、第２ロール角φ_２ｅは、第２測定軸Ａ_２Ｚを平面１１ｐに投射した投射第２測定軸ＰＳ_Ｚが、台座１１のｘ軸となす角度である。

【0014】

なお、第１ロール角φ_１ｅ、第３ロール角φ_３ｅ、第４ロール角φ_４ｅの内容についても、前述した第２ロール角φ_２ｅの内容と同様である。すなわち、第１ロール角φ_１ｅは、第１ジャイロセンサＳＥ１の第１測定軸Ａ_１ｚを平面１１ｐに投射した投射第１測定軸ＰＳ_Ｚが、台座１１のｘ軸となす角度である。また第３ロール角φ_３ｅは、第３ジャイロセンサＳＥ３の第３測定軸Ａ_３ｚを平面１１ｐに投射した投射第３測定軸ＰＳ_Ｚが、台座１１のｙ軸となす角度である。また第４ロール角φ_４ｅは、第４ジャイロセンサＳＥ４の第４測定軸Ａ_４ｚを平面１１ｐに投射した投射第４測定軸ＰＳ_Ｚが、台座１１のｙ軸となす角度である。

【0015】

第１ピッチ角θ_１ｅ－第４ピッチ角θ_４ｅについて説明する。第１ピッチ角θ_１ｅ－第４ピッチ角θ_４ｅの各々は、第１ジャイロセンサＳＥ１－第４ジャイロセンサＳＥ４において発生する角度である。図３を用いて、第２ジャイロセンサＳＥ２において発生する第２ピッチ角θ_２ｅを説明する。図３は、第２ジャイロセンサＳＥ２を、台座１１のｙ軸方向から見た側面図である。第２ブロックＢ２の傾斜面Ｂ２ｐにおいて、平面１１ｐと平行に延びる軸をピッチ軸Ｐ_Ｙとする。ピッチ軸Ｐ_Ｙ周りの回転角度が、ピッチ角方向である。そして、第２ジャイロセンサＳＥ２の基準面ＲＰ２（背面）と傾斜面Ｂ２ｐとの、ピッチ角方向における角度差が、第２ピッチ角θ_２ｅである。換言すると、第２ピッチ角θ_２ｅは、第２測定軸Ａ_２Ｚが平面１１ｐとなす角度と、所定角度ＰＡ（４５°）と、の角度差である。

【0016】

なお、第１ピッチ角θ_１ｅ、第３ピッチ角θ_３ｅ、第４ピッチ角θ_４ｅの内容についても、前述した第２ピッチ角θ_２ｅの内容と同様である。すなわち、第１ピッチ角θ_１ｅは、第１ジャイロセンサＳＥ１の第１測定軸Ａ_１ｚが平面１１ｐとなす角度と所定角度ＰＡとの角度差である。第３ピッチ角θ_３ｅは、第３ジャイロセンサＳＥ３の第３測定軸Ａ_３ｚが平面１１ｐとなす角度と所定角度ＰＡとの角度差である。第４ピッチ角θ_４ｅは、第４ジャイロセンサＳＥ４の第４測定軸Ａ_４ｚが平面１１ｐとなす角度と所定角度ＰＡとの角度差である。

【0017】

なお、第１ロール角φ_１ｅ－第４ロール角φ_４ｅ、第１ピッチ角θ_１ｅ－第４ピッチ角θ_４ｅは、事前の検査などで把握しておき、予め記憶部４へ記憶させてもよい。または、多軸実装センサシステム１のキャリブレーション時に自動または手動で測定し、記憶部４へ記憶させてもよい。

【0018】

上述したように、第１ジャイロセンサＳＥ１－第４ジャイロセンサＳＥ４は、実質的に同じ構造を有している。そのため、本明細書では、第１ジャイロセンサＳＥ１－第４ジャイロセンサＳＥ４で共通する特徴を説明する場合、何れか１つのジャイロセンサについて代表的に説明することがある。

【0019】

（ロール角φおよびピッチ角θがセンサ感度に与える影響）
ロール角φおよびピッチ角θがセンサ感度に与える影響を調べるためのＰｏＣ（Proof of Concept）を作製した。本ＰｏＣでは、第３ジャイロセンサＳＥ３において、第３ロール角φ_３ｅの値および第３ピッチ角θ_３ｅの値を様々に変化させた。

【0020】

図４を用いて、第３ジャイロセンサＳＥ３の検出軸および非検出軸を説明する。第３ジャイロセンサＳＥ３は、台座１１の３軸に対し、２つの検出軸と１つの非検出軸を備えている。第３測定軸Ａ_３ｚに垂直な軸（ｘ軸）が非検出軸であり、第３測定軸Ａ_３ｚと約４５度の角度で交わる軸（ｙ、ｚ軸）が検出軸である。なお第４ジャイロセンサＳＥ４の非検出軸はｘ軸であり、検出軸はｙ軸およびｚ軸である。また第１ジャイロセンサＳＥ１および第２ジャイロセンサＳＥ２の非検出軸はｙ軸であり、検出軸はｘ軸およびｚ軸である。

【0021】

そして、本ＰｏＣの台座１１の３軸に対し、それぞれ一軸回転を印加した。ｘ軸周りに回転させる場合には、ｘ軸が主軸であり、ｙ軸およびｚ軸が他軸である。ｙ軸周りに回転させる場合には、ｙ軸が主軸であり、ｚ軸およびｘ軸が他軸である。ｚ軸周りに回転させる場合には、ｚ軸が主軸であり、ｘ軸およびｙ軸が他軸である。それぞれの一軸回転時において、第１ジャイロセンサＳＥ１－第４ジャイロセンサＳＥ４から出力される第１角速度Ｓ_１－第４角速度Ｓ_４を取得した。そして、第１角速度Ｓ_１－第４角速度Ｓ_４を３軸化した。結果を図５および図６に示す。図５は、第３ロール角φ_３ｅを変化させた場合における、３軸感度である。図６は、第３ピッチ角θ_３ｅを変化させた場合における、３軸感度である。上段はｘ軸回転時、中段はｙ軸回転時、下段はｚ軸回転時における測定結果である。

【0022】

この結果から、第３ジャイロセンサＳＥ３に発生した第３ロール角φ_３ｅは、非検出軸であるｘ軸回転時において、他軸であるｙ軸およびｚ軸の感度を悪化させることが分かる（図５、領域Ｒ１参照）。一方、第３ジャイロセンサＳＥ３に発生した第３ピッチ角θ_３ｅは、検出軸であるｙ軸回転時において、主軸（ｙ軸）感度および他軸（ｚ軸）感度を悪化させること（図６、領域Ｒ２参照）、および、検出軸であるｚ軸回転時において、主軸（ｚ軸）感度および他軸（ｙ軸）感度を悪化させることが分かる（図６、領域Ｒ３参照）。また、第３ロール角φ_３ｅによる影響と第３ピッチ角θ_３ｅによる影響とは、重複しないことも分かる。

【0023】

以上の知見を第１ジャイロセンサＳＥ１－第４ジャイロセンサＳＥ４に一般化すると、図７のようにまとめることができる。すなわちロール角は、一軸ジャイロセンサの非検出軸が回転軸となるときの他軸感度を悪化させる。またピッチ角は、一軸ジャイロセンサの検出軸が回転軸となるときの主他軸感度を悪化させる。

【0024】

（ロール角φおよびピッチ角θの影響の補正手法）
ロール角φおよびピッチ角θの影響の補正手法の基本概念について、図８に示す。演算部３は、第１補正機能Ｃ１、３軸化機能ＴＣ、第２補正機能Ｃ２を実行可能に構成されている。演算部３には、第１ジャイロセンサＳＥ１－第４ジャイロセンサＳＥ４から、第１角速度Ｓ_１－第４角速度Ｓ_４が入力される。また記憶部４から演算部３には、第１ロール角φ_１ｅ－第４ロール角φ_４ｅ、および、第１ピッチ角θ_１ｅ－第４ピッチ角θ_４ｅが入力される。第１補正機能Ｃ１は、第１ロール角φ_１ｅ－第４ロール角φ_４ｅおよび第１ピッチ角θ_１ｅ－第４ピッチ角θ_４ｅの少なくとも一方と、第２補正機能Ｃ２からフィードバックされる３軸角速度ω_ｘ、ω_ｙ、ω_ｚと、に基づいて、第１角速度Ｓ_１－第４角速度Ｓ_４を補正する。３軸化機能ＴＣは、第１角速度Ｓ_１－第４角速度Ｓ_４に基づいて、台座１１の直交３軸座標系における３軸角速度ω_ｘ、ω_ｙ、ω_ｚを算出する。第２補正機能Ｃ２は、第１ロール角φ_１ｅ－第４ロール角φ_４ｅ、および、第１ピッチ角θ_１ｅ－第４ピッチ角θ_４ｅの少なくとも一方に基づいて、３軸化機能ＴＣによって算出された３軸角速度を補正する。

【0025】

また図９に、図８の基本概念をさらに具体化した中位概念を示す。第１補正機能Ｃ１は、第１補正機能Ｃ１＿１およびＣ１＿２に分かれている。第１補正機能Ｃ１＿１は、第１ロール角φ_１ｅ－第４ロール角φ_４ｅと、第２補正機能Ｃ２からフィードバックされる３軸角速度ω_ｘ、ω_ｙ、ω_ｚと、に基づいて、第１角速度Ｓ_１－第４角速度Ｓ_４を補正する。第１補正機能Ｃ１＿１によって補正された第１角速度Ｓ_１－第４角速度Ｓ_４は、第１補正機能Ｃ１＿２に入力される。第１補正機能Ｃ１＿２は、第１ピッチ角θ_１ｅ－第４ピッチ角θ_４ｅに基づいて、入力された第１角速度Ｓ_１－第４角速度Ｓ_４を補正する。また第２補正機能Ｃ２は、第１ピッチ角θ_１ｅ－第４ピッチ角θ_４ｅに基づいて、３軸化機能ＴＣによって算出された３軸角速度ω_ｘ、ω_ｙ、ω_ｚを補正する。

【0026】

（ロール角がジャイロ感度に与える影響の解析）
第２ジャイロセンサＳＥ２を例にして、ロール角が一軸ジャイロの感度に与える影響を、数式で解析した。図１０に、第２ジャイロセンサＳＥ２が理想状態で実装されており、ロール角φ_ｅが発生していない状態の図を示す。前提条件として、第２ジャイロセンサＳＥ２が３軸ジャイロセンサであると仮定した。この仮定は、数式を立式することを可能にするためのものである。図１０に示すように、第２ジャイロセンサＳＥ２は、測定軸Ａ_２Ｘ、Ａ_２Ｙ、Ａ_２Ｚ、を備えている。また測定軸Ａ_２Ｚは、一軸ジャイロにおける測定軸と一致すると仮定した。測定軸Ａ_２Ｘ、Ａ_２Ｙ、Ａ_２Ｚのそれぞれで検知される角速度を、角速度Ｓ_Ｘ、Ｓ_Ｙ、Ｓ_Ｚとした。第２ジャイロセンサＳＥ２が理想状態で実装されているとき、測定軸Ａ_２Ｚは、平面１１ｐの法線方向に対し４５°傾いている。

【0027】

ここで、台座１１のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれに、角速度ω_ｘ、ω_ｙ、ω_ｚの一軸回転を印加する場合を考える。オイラー角による座標変換行列を用いると、一軸回転速度と３軸感度との関係は、（１）式で表される。

【数1】

【0028】

本来の一軸ジャイロとしての第２ジャイロセンサＳＥ２で検出される角速度は、（１）式における角速度Ｓ_Ｚである。そこで（１）式から角速度Ｓ_Ｚだけを抜き出すと、（２）式となる。

【数2】

【0029】

（２）式より、一軸ジャイロとして理想状態の第２ジャイロセンサＳＥ２は、ｘ軸回転とｚ軸回転に対し感度を持ち、ｙ軸回転に対しては感度を持たないことが分かる。

【0030】

次に、図１１に示すように、第２ジャイロセンサＳＥ２が誤差を有して傾斜面Ｂ２ｐに実装されており、ロール角φ_ｅが発生している場合を考える。ここで、ロール角φ_ｅの影響を受けた測定軸Ａ_２Ｘ’、Ａ_２Ｙ’、Ａ_２Ｚ’のそれぞれで検知される角速度を、角速度Ｓ_Ｘ’、Ｓ_Ｙ’、Ｓ_Ｚ’とする。オイラー角による座標変換行列とロール角φ_ｅを用いると、一軸回転速度と３軸感度との関係は、（３）式で表される。

【数3】

【0031】

（３）式に（１）式を代入して一軸回転速度とロール角φ_ｅの式にまとめると、（４）式となる。

【数4】

【0032】

ここで第２ジャイロセンサＳＥ２の一軸ジャイロとしての測定軸はＡ_２Ｚ’であり、その検出角速度はＳ_Ｚ’である。したがって（４）式からＳ_Ｚ’だけを抜き出すと、（５）式となる。（５）式は、ロール角φ_ｅの影響を受けた一軸の第２ジャイロセンサＳＥ２で検出される第２角速度Ｓ_２’を示している。

【数5】

【0033】

ロール角φ_ｅが発生していない（２）式と、ロール角φ_ｅが発生している（５）式とを比較すると、（５）式には下線を引いた（６）式の項が増えている。すなわち（６）式の項は、本来であれば第２ジャイロセンサＳＥ２が感度を持たないｙ軸回転に対し、感度を持つことを示している。従って（６）式によって、ロール角φ_ｅによる感度の主な誤差成分を示すことができる。

【0034】

なお、第１ジャイロセンサＳＥ１、第３ジャイロセンサＳＥ３、第４ジャイロセンサＳＥ４についても、同様の解析を行うことができる。ここでは詳細な説明は省略する。これにより、第１ジャイロセンサＳＥ１－第４ジャイロセンサＳＥ４のそれぞれで発生する第１ロール角φ_１ｅ－第４ロール角φ_４ｅが、各ジャイロセンサで検出される第１角速度Ｓ_１－第４角速度Ｓ_４に与える影響を求めることができる。

【0035】

（第１補正機能Ｃ１－１の内容）
図１２に、第１補正機能Ｃ１＿１の具体的な内容を説明するフロー図を示す。図１２は、第１補正機能Ｃ１＿１に関連する部分を、図９から抜き出した図である。第１補正機能Ｃ１＿１は、前述の（６）式に基づいて誤差成分を除去する機能である。

【0036】

第１補正機能Ｃ１＿１には、記憶部４から、第１ロール角φ_１ｅ－第４ロール角φ_４ｅが入力される。また第１補正機能Ｃ１＿１には、第１ジャイロセンサＳＥ１－第４ジャイロセンサＳＥ４の各々から、第１ロール角φ_１ｅ－第４ロール角φ_４ｅの影響を受けた第１角速度Ｓ_１’－第４角速度Ｓ_４’が入力される。最初は、フィードバックループＦＢによるフィードバックが第１補正機能Ｃ１＿１にかかっていない。よって第１角速度Ｓ_１’－第４角速度Ｓ_４’には第１補正機能Ｃ１＿１による補正が行われず、そのまま３軸化機能ＴＣへ入力される。

【0037】

３軸化機能ＴＣでは、補正前の第１角速度Ｓ_１’－第４角速度Ｓ_４’に基づいて、１回目の３軸角速度ω_ｘ、ω_ｙ、ω_ｚが算出される。１回目の３軸角速度ω_ｘ、ω_ｙ、ω_ｚは、フィードバックループＦＢによって第１補正機能Ｃ１＿１にフィードバックされる。

【0038】

第１補正機能Ｃ１＿１は、（６）式に基づいて誤差成分を算出する。具体的には、１回目の３軸角速度に含まれる角速度ω_ｙに、第１ロール角φ_１ｅの正弦値（ｓｉｎφ_１ｅ）を乗じることで、第１角速度Ｓ_１’の誤差成分を算出する（図１２、符号Ｍ１参照）。そして算出した誤差成分を、第１角速度Ｓ_１’から減じる（符号ＳＵ１参照）。

【0039】

同様に、１回目の３軸角速度に含まれる角速度ω_ｙに、第２ロール角φ_２ｅの正弦値（ｓｉｎφ_２ｅ）を乗じることで、第２角速度Ｓ_２’の誤差成分を算出する（図１２、符号Ｍ２参照）。そして算出した誤差成分を、第２角速度Ｓ_２’か
ら減じる（符号ＳＵ２参照）。

【0040】

同様に、１回目の３軸角速度に含まれる角速度ω_ｘに、第３ロール角φ_３ｅの正弦値（ｓｉｎφ_３ｅ）を乗じることで、第３角速度Ｓ_３’の誤差成分を算出する（図１２、符号Ｍ３参照）。そして算出した誤差成分を、第３角速度Ｓ_３’から減じる（符号ＳＵ３参照）。

【0041】

同様に、１回目の３軸角速度に含まれる角速度ω_ｘに、第４ロール角φ_４ｅの正弦値（ｓｉｎφ_４ｅ）を乗じることで、第４角速度Ｓ_４’の誤差成分を算出する（図１２、符号Ｍ４参照）。そして算出した誤差成分を、第４角速度Ｓ_４’から減じる（符号ＳＵ４参照）。

【0042】

第１補正機能Ｃ１＿１による補正が行われた第１角速度Ｓ_１－第４角速度Ｓ_４は、３軸化機能ＴＣに入力される。そして３軸化機能ＴＣにおいて、補正後の第１角速度Ｓ_１－第４角速度Ｓ_４に基づいて、２回目の３軸角速度ω_ｘ、ω_ｙ、ω_ｚが算出される。２回目に算出された３軸角速度では、１回目に算出された３軸角速度に比して、検出精度を高めることができる。

【0043】

（ピッチ角がジャイロ感度に与える影響の解析）
第２ジャイロセンサＳＥ２を例にして、ピッチ角が一軸ジャイロの感度に与える影響を、数式で解析した。具体的には、台座１１のｘ軸に角速度ω_ｘの一軸回転を印加したときに、第２ジャイロセンサＳＥ２から出力される第２角速度Ｓ_２について、解析した。図１３に、第２ジャイロセンサＳＥ２が理想状態で実装されており、第２ピッチ角θ_２ｅが発生していない状態の図を示す。ここで３軸化のために、第２角速度Ｓ_２を２軸ベクトルに分解する。ピッチ角の実装誤差がない図１３において、平面１１ｐに対する第２角速度Ｓ_２の傾斜角は４５°である。よって、ｘ軸ベクトルＳ_２ｘとｚ軸ベクトルＳ_２ｚの比率は、１：１である。また、ｘ軸ベクトルＳ_２ｘとｚ軸ベクトルＳ_２ｚの大きさは、ｘ軸の角速度ω_ｘと一致する。

【0044】

次に、図１４に示すように、第２ジャイロセンサＳＥ２が誤差を有して実装されており、第２ピッチ角θ_２ｅが発生している場合を考える。この場合、第２ジャイロセンサＳＥ２の測定軸Ａ_２Ｚは、４５°から第２ピッチ角θ_２ｅだけ傾くため、感度に偏りが生じる。このときの第２ジャイロセンサＳＥ２での検出角速度を、第２角速度Ｓ_２’とする。ｘ軸ベクトルＳ_２ｘとｚ軸ベクトルＳ_２ｚとの感度比は１：１から崩れ、他軸（ｚ軸）の感度に誤差が生じる。

【0045】

図１５に示すように、第２角速度Ｓ_２’を３軸化するため、４５°で２軸ベクトルに分解する。この場合、ｘ軸ベクトルＳ_２ｘ’とｚ軸ベクトルＳ_２ｚ’の比率は、１：１となる。しかし第２ピッチ角θ_２ｅの影響で第２角速度Ｓ_２’の感度に偏りが生じているため、ｘ軸ベクトルＳ_２ｘ’およびｚ軸ベクトルＳ_２ｚ’のどちらも、印加されたｘ軸の角速度ω_ｘとは一致しない。つまり主他軸感度に誤差が生じる。

【0046】

そこで（７）式に示すように、２軸ベクトル（Ｓ_２ｘ’,Ｓ_２ｚ’）に対し、オイラー角による座標変換行列を用いる。

【数6】

【0047】

（７）式による補正後の２軸ベクトルを、（Ｓ_２ｘ’’,Ｓ_２ｚ’’）とする。これにより、図１６に示すように、他軸感度（ｚ軸ベクトルＳ_２ｚ’’）の誤差を小さくすることができる。しかし背反として、主軸感度（ｘ軸ベクトルＳ_２ｘ’’）の誤差が大きくなる。

【0048】

（７）式による補正後の２軸ベクトルに基づいて３軸化を行うことにより得られたｘ軸周り角速度を、ω_{ＰｏＣ－ｘ}とする。角速度ω_{ＰｏＣ－ｘ}は、（８）式で算出することができる。

【数7】

【0049】

しかし（７）式による他軸感度補正によって、第２角速度Ｓ_２の２軸ベクトルのうち、主軸感度であるｘ軸ベクトルＳ_２ｘ’’は誤差が大きい。したがって、（８）式から算出したｘ軸周り角速度ω_{ＰｏＣ－ｘ}は、ｘ軸の角速度ω_ｘと一致しない。

【0050】

そこで、（７）式による他軸感度補正によって誤差が大きくなった主軸感度に対して、３軸化後に補正を行う。図１７を用いて説明する。図１７は、対向している第１ジャイロセンサＳＥ１および第２ジャイロセンサＳＥ２を、ｙ軸の負方向から見た側面図である。第２ジャイロセンサＳＥ２には、第２ピッチ角θ_２ｅの実装誤差が発生している。第１ジャイロセンサＳＥ１は、理想状態であり、ピッチ角が発生していない。第２ジャイロセンサＳＥ２と第１ジャイロセンサＳＥ１とを用いて、主軸であるｘ軸の角速度を補正する。

【0051】

（７）式による補正後に３軸化することで得られた角速度ω_{ＰｏＣ－ｘ}に対して、第１ジャイロセンサＳＥ１の第１ピッチ角θ_１ｅと第２ジャイロセンサＳＥ２の第２ピッチ角θ_２ｅとが与える影響は、（９）式で表すことができる。

【数8】

【0052】

（９）式は、前述の（２）式、（７）式、（８）式により求めることができる。このとき主軸感度である角速度ω_ｘには、下線を引いた（１０）式の項が生じている。これがピッチ角の実装誤差による、主軸感度の誤差成分である。ここで、第１ピッチ角θ_１ｅおよび第２ピッチ角θ_２ｅが十分に小さい場合には、（９）式の右辺第２項において、ｃｏｓ（２θ_１ｅ）とｃｏｓ（２θ_２ｅ）とが打ち消し合う。よって右辺第２項を無視することができる。従って、３軸化後の角速度ω_ｘの補正式は、（１１）式で表すことができる。

【数9】

【0053】

そして同様の解析を行うことで、（７）式による補正後に３軸化することで得られたｙ軸周り角速度ω_{ＰｏＣ－ｘ}およびｚ軸周り角速度ω_{ＰｏＣ－ｚ}についても、ピッチ角の実装誤差が主軸感度に与える影響を求めることができる。従って、（１１）式と同様にして、角速度ω_{ＰｏＣ－ｙ}から角速度ω_ｙを求める補正式や、角速度ω_{ＰｏＣ－ｚ}から角速度ω_ｚを求める補正式を得ることができる。これらの補正式は、当業者であれば一義的に導き出すことが可能であるため、ここでは詳細な説明は省略する。

【0054】

（第１補正機能Ｃ１＿２および第２補正機能Ｃ２の内容）
図１８に、第１補正機能Ｃ１＿２および第２補正機能Ｃ２の具体的な内容を説明するフロー図を示す。図１８は、第１補正機能Ｃ１＿２および第２補正機能Ｃ２に関連する部分を、図９から抜き出した図である。

【0055】

第１補正機能Ｃ１＿２には、記憶部４から、第１ピッチ角θ_１ｅ－第４ピッチ角θ_４ｅが入力される。また第１補正機能Ｃ１＿２には、第１ジャイロセンサＳＥ１－第４ジャイロセンサＳＥ４の各々から第１補正機能Ｃ１＿１を経由して、第１角速度Ｓ_１’－第４角速度Ｓ_４’が入力される。第１角速度Ｓ_１’－第４角速度Ｓ_４’の各々は、第１ピッチ角θ_１ｅ－第４ピッチ角θ_４ｅの影響を受けている角速度である。

【0056】

第１補正機能Ｃ１＿２では、（７）式に基づいて、他軸感度および主軸感度を補正する。具体的には、第１角速度Ｓ_１’を２軸ベクトルに分解して得られたｚ軸ベクトルＳ_１ｚ’（他軸感度）およびｘ軸ベクトルＳ_１ｘ’（主軸感度）を、（７）式に基づいて補正する（符号Ｍ１１参照）。これにより、補正後のｚ軸ベクトルＳ_１ｚ’’およびｘ軸ベクトルＳ_１ｘ’’を算出する。同様に、第２角速度Ｓ_２’を２軸ベクトルに分解して得られたｚ軸ベクトルＳ_２ｚ’（他軸感度）およびｘ軸ベクトルＳ_２ｘ’（主軸感度）を、（７）式に基づいて補正する（符号Ｍ１２参照）。これにより、補正後のｚ軸ベクトルＳ_２ｚ’’およびｘ軸ベクトルＳ_２ｘ’’を算出する。同様に、第３角速度Ｓ_３’を２軸ベクトルに分解して得られたｚ軸ベクトルＳ_３ｚ’（他軸感度）およびｙ軸ベクトルＳ_３ｙ’（主軸感度）を、（７）式に基づいて補正する（符号Ｍ１３参照）。これにより、補正後のｚ軸ベクトルＳ_３ｚ’’およびｙ軸ベクトルＳ_３ｙ’’を算出する。同様に、第４角速度Ｓ_４’を２軸ベクトルに分解して得られたｚ軸ベクトルＳ_４ｚ’（他軸感度）およびｙ軸ベクトルＳ_４ｙ’（主軸感度）を、（７）式に基づいて補正する（符号Ｍ１４参照）。これにより、補正後のｚ軸ベクトルＳ_４ｚ’’およびｙ軸ベクトルＳ_４ｙ’’を算出する。

【0057】

第１補正機能Ｃ１＿２からは、補正後の他軸成分（ｚ軸ベクトルＳ_１ｚ’’－Ｓ_４ｚ’’）および、誤差が大きくなった主軸成分（ｘ軸ベクトルＳ_１ｘ’’およびＳ_２ｘ’’、ｙ軸ベクトルＳ_３ｙ’’およびＳ_４ｙ’’）が出力され、３軸化機能ＴＣに入力される。３軸化機能ＴＣでは、補正後の他軸成分および誤差が大きくなった主軸成分に基づいて、補正前の３軸角速度（補正前角速度ω_{ＰｏＣ－ｘ}、補正前角速度ω_{ＰｏＣ－ｙ}、補正前角速度ω_{ＰｏＣ－ｚ}）が算出される。３軸化の算出方法は様々であってよい。例えば、ｘ軸ベクトルＳ_１ｘ’’およびＳ_２ｘ’’の平均値を、補正前角速度ω_{ＰｏＣ－ｘ}としてもよい。ｙ軸ベクトルＳ_３ｙ’’およびＳ_４ｙ’’の平均値を、補正前角速度ω_{ＰｏＣ－ｙ}としてもよい。ｚ軸ベクトルＳ_１ｚ’’－Ｓ_４ｚ’’の平均値を、補正前角速度ω_{ＰｏＣ－ｚ}としてもよい。

【0058】

第２補正機能Ｃ２には、３軸化機能ＴＣから、補正前の３軸角速度が入力される。また第２補正機能Ｃ２が備える補正係数算出機能ＦＣには、記憶部４から、第１ピッチ角θ_１ｅ－第４ピッチ角θ_４ｅが入力される。補正係数算出機能ＦＣは、第１ピッチ角θ_１ｅ－第４ピッチ角θ_４ｅに基づいて、ｘ軸補正係数Ｆ_ｘ、ｙ軸補正係数Ｆ_ｙ、ｚ軸補正係数Ｆ_ｚを算出する。ｘ軸補正係数Ｆ_ｘは、補正前角速度ω_{ＰｏＣ－ｘ}を補正して、補正後の角速度ω_ｘを算出するための係数である。具体的には、ｘ軸補正係数Ｆ_ｘは、３軸化後の角速度ω_ｘの補正式（（１１）式）の右辺の分母である。ｙ軸補正係数Ｆ_ｙは、補正前角速度ω_{ＰｏＣ－ｙ}を補正して、補正後の角速度ω_ｙを算出するための係数である。具体的には、ｙ軸補正係数Ｆ_ｙは、３軸化後の角速度ω_ｙの補正式（（１１）式と同様にして導出可能な式）の右辺の分母である。ｚ軸補正係数Ｆ_ｚは、補正前角速度ω_{ＰｏＣ－ｚ}を補正して、補正後の角速度ω_ｚを算出するための係数である。具体的には、ｚ軸補正係数Ｆ_ｚは、３軸化後の角速度ω_ｚの補正式（（１１）式と同様にして導出可能な式）の右辺の分母である。

【0059】

第２補正機能Ｃ２は、補正係数算出機能ＦＣから入力される補正係数に基づいて、３軸角速度を補正する（符号Ｍ２１参照）。具体的には、補正前角速度ω_{ＰｏＣ－ｘ}をｘ軸補正係数Ｆｘで除算する（（１１）式参照）。また同様にして、補正前角速度ω_{ＰｏＣ－ｙ}をｙ軸補正係数Ｆｙで除算する。また同様にして、補正前角速度ω_{ＰｏＣ－ｚ}をｚ軸補正係数Ｆｚで除算する。これにより、補正後の角速度ω_ｘ、ω_ｙ、ω_ｚを算出することができる。

【実施例0060】

図１９に、実施例２に係る多軸実装センサシステム１０１の概念図を示す。実施例２の多軸実装センサシステム１０１は、実施例１の多軸実装センサシステム１に加えて、故障診断や冗長性の機能をさらに備えている。実施例１と同一の部分には同一符号を付すことで、説明を省略する。

【0061】

演算部１０３は、第１補正機能Ｃ１、３軸化機能ＴＣ、第２補正機能Ｃ２に加えて、故障診断機能ＦＤおよび出力切替機能ＯＳを備えている。３軸化機能ＴＣは、通常機能ＴＣ１および冗長機能ＴＣ２を備えている。通常機能ＴＣ１は、実施例１で説明したように、４つのセンサ値に基づいて３軸化を行い、３軸角速度ω_ｘ、ω_ｙ、ω_ｚを出力する機能である。冗長機能ＴＣ２は、３つのセンサ値に基づいて３軸化を行い、冗長３軸角速度ω_ｘ’、ω_ｙ’、ω_ｚ’を出力する機能である。また冗長機能ＴＣ２は、３軸角速度ω_ｘ、ω_ｙ、ω_ｚと冗長３軸角速度ω_ｘ’、ω_ｙ’、ω_ｚ’とを比較することで、比較信号ＣＳを生成する。比較信号ＣＳによって、第１ジャイロセンサＳＥ１－第４ジャイロセンサＳＥ４のうちの何れかに故障が発生したことを判断することができる。

【0062】

第２補正機能Ｃ２は、３軸角速度ω_ｘ、ω_ｙ、ω_ｚおよび冗長３軸角速度ω_ｘ’、ω_ｙ’、ω_ｚ’を補正する。

【0063】

故障診断機能ＦＤは、ジャイロセンサの故障有無を診断する。具体的には、比較信号ＣＳに基づいて、第１ジャイロセンサＳＥ１－第４ジャイロセンサＳＥ４のうちの何れか１つに故障が発生しているか否かを判断する。そして故障センサが特定された場合には、アラーム信号ＡＳによって、故障センサを出力切替機能ＯＳ、３軸化機能ＴＣ、第２補正機能Ｃ２に報知する。冗長機能ＴＣ２は、アラーム信号ＡＳによって故障センサが報知されると、故障センサを除いた３つのセンサによって３軸化を行い、冗長３軸角速度ω_ｘ’、ω_ｙ’、ω_ｚ’を算出する。また故障診断機能ＦＤは、３軸角速度ω_ｘ、ω_ｙ、ω_ｚによっても故障有無を診断する。そして、故障センサを特定できないような重大故障が発生した場合には、故障フラグＦＦを外部へ出力する。

【0064】

出力切替機能ＯＳは、アラーム信号ＡＳにより故障が報知されていない期間中は、３軸角速度ω_ｘ、ω_ｙ、ω_ｚを外部および第１補正機能Ｃ１へ出力する。一方、アラーム信号ＡＳにより故障が報知されると、冗長３軸角速度ω_ｘ’、ω_ｙ’、ω_ｚ’を外部および第１補正機能Ｃ１へ出力する。

【0065】

これにより、第１ジャイロセンサＳＥ１－第４ジャイロセンサＳＥ４のうちの何れか１つが故障した場合においても、３軸角速度を出力することができるため、冗長性を確保することが可能となる。

【0066】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【0067】

（変形例）
図９で説明した第１補正機能Ｃ１＿１およびＣ１＿２の実行順番は一例であり、特に限定されない。例えば、第１補正機能Ｃ１＿２を先に行ってもよい。そして第１補正機能Ｃ１＿２によって補正された第１角速度Ｓ_１－第４角速度Ｓ_４を、第１補正機能Ｃ１＿１でさらに補正してもよい。