特許 7585717 慣性計測装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-11

(45)【発行日】2024-11-19

(54)【発明の名称】慣性計測装置

(51)【国際特許分類】

   G01C 19/00 20130101AFI20241112BHJP

   G01C 21/28 20060101ALN20241112BHJP

【ＦＩ】

G01C19/00 Z

G01C21/28

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2020181708

(22)【出願日】2020-10-29

(65)【公開番号】P2022072338

(43)【公開日】2022-05-17

【審査請求日】2023-09-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】大谷 富美和

(72)【発明者】

【氏名】茅野 岳人

【審査官】眞岩 久恵

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０２８４７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｃ １９／００－１９／７２

Ｇ０１Ｃ ２１／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

角速度を検出し、アナログの出力信号を出力する角速度センサーと、
加速度を検出し、アナログの出力信号を出力する加速度センサーと、
前記角速度センサーの前記出力信号を所定のサンプリング間隔でサンプリングしてデジ
タル値の角速度データに変換し、前記加速度センサーの前記出力信号を所定のサンプリン
グ間隔でサンプリングしてデジタル値の加速度データに変換する信号処理部と、
複数の補正パラメーターを記憶する記憶部と、
前記信号処理部から出力される前記角速度データ及び前記加速度データの少なくとも一
方に基づき、前記複数の補正パラメーターから選択補正パラメーターを選択するパラメー
ター制御部と、
前記選択補正パラメーターを用いて、前記信号処理部から出力される前記角速度データ
及び前記加速度データの少なくとも一方を補正する補正演算部と、
を備える、
慣性計測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、慣性計測装置に関する。

【背景技術】

【0002】

角速度センサーデバイスと加速度センサーデバイスとを有する慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）の従来技術として、例えば、特許文献１には、角速度センサーデバイス及び加速度センサーデバイスから出力するアナログ信号をデジタルデータに変換し、このデジタルデータに対して温度補正、オフセット補正又は感度補正等の補正処理を行い、高精度化を図ったセンサーモジュールが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１６３９５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載のセンサーモジュールでは、感度を補正する補正パラメーターが最大の検出範囲から算出した補正パラメーターに固定されているため、センサーの検出範囲が狭い場合には、狭い検出範囲から算出した補正パラメーターで補正した値に比べ、補正精度が低下するという課題があった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

慣性計測装置は、慣性情報を出力する慣性センサーと、前記慣性情報の値の範囲に関連した複数の補正パラメーター、を記憶する記憶部と、前記複数の補正パラメーターから選択補正パラメーターを選択するパラメーター制御部と、前記選択補正パラメーターを用いて、前記慣性情報を補正する補正演算部と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１実施形態に係る慣性計測装置の構成を示すブロック図。

【図2】パラメーター制御部の補正パラメーターを設定する方法を示すフローチャート図。

【図3】補正パラメーター算出及び検査方法を示すフローチャート図。

【図4】第２実施形態に係る慣性計測装置の構成を示すブロック図。

【図5】パラメーター制御部の補正パラメーターを設定する方法を示すフローチャート図。

【図6】第３実施形態に係る慣性計測装置の構成を示すブロック図。

【図7】パラメーター制御部の補正パラメーターを設定する方法を示すフローチャート図。

【図8】第４実施形態に係る慣性計測装置の構成を示すブロック図。

【図9】パラメーター制御部の補正パラメーターを設定する方法を示すフローチャート図。

【図10】第５実施形態に係る慣性計測装置を備える移動体の構成を示す図。

【図11】第６実施形態に係る慣性計測装置を備える移動体の構成を示す図。

【図12】移動体の構成を示すブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

１．第１実施形態
先ず、第１実施形態に係る慣性計測装置１について、図１、図２、及び図３を参照して説明する。

【0008】

本実施形態の慣性計測装置１は、図１に示すように、慣性センサーとしての角速度センサー１２及び加速度センサー１４と、信号処理部１６と、補正演算部１８と、パラメーター制御部２０と、記憶部２２と、通信部２４と、を備えている。従って、本実施形態における慣性情報とは、角速度センサー１２から出力される角速度であり、加速度センサー１４から出力される加速度である。

【0009】

角速度センサー１２は、互いに交差する、理想的には直交する３軸方向の各々の角速度を計測し、計測した３軸角速度の大きさ及び向きに応じたアナログ信号を出力する。

【0010】

加速度センサー１４は、互いに交差する、理想的には直交する３軸方向の各々の加速度を計測し、計測した３軸加速度の大きさ及び向きに応じたアナログ信号を出力する。

【0011】

信号処理部１６は、角速度センサー１２の出力信号を所定のサンプリング間隔でサンプリングしてデジタル値の角速度データに変換する処理を行う。また、信号処理部１６は、加速度センサー１４の出力信号を所定のサンプリング間隔でサンプリングしてデジタル値の加速度データに変換する処理を行う。

【0012】

なお、角速度センサー１２及び加速度センサー１４にＡ／Ｄ変換や温度補正の機能が組み込まれていてもよい。

【0013】

また、信号処理部１６は、Ａ／Ｄ変換処理後の角速度データ及び加速度データを補正演算部１８に出力する。

【0014】

補正演算部１８は、記憶部２２のＲＯＭあるいは記録媒体に記憶されているプログラム、あるいはネットワークを介してサーバーから受信して記憶部２２のＲＡＭや記録媒体に記憶したプログラムに従って各種の処理を行う。

【0015】

補正演算部１８は、パラメーター制御部２０が角速度又は加速度の値の検出範囲に関連した複数の補正パラメーターを記憶する記憶部２２から選択したユーザーの指定した角速度又は加速度の値の検出範囲に対応する選択補正パラメーターを用いて、信号処理部１６から出力された角速度データ及び加速度データを補正する。

【0016】

また、補正演算部１８は、信号処理部１６が所定のサンプリング間隔で出力する角速度データ及び加速度データに対して所定の演算を行い、角速度データ及び加速度データを補正処理する。なお、補正演算部１８が出力する補正後の角速度データ及び加速度データは、通信部２４を介して外部に出力される。また、補正後の角速度データ及び加速度データは、角速度情報及び加速度情報として、記憶部２２に記憶される。

【0017】

パラメーター制御部２０は、補正演算部１８の図示しない入力部からユーザーが入力したモード設定に伴い、記憶部２２に記憶された補正パラメーター選択情報に基づいて、複数の補正パラメーターの中から、モード設定に対応する選択補正パラメーターを選択し、補正演算部１８に設定する。

【0018】

具体的には、図２に示すように、ステップＳ１１において、ユーザーが慣性情報の値の検出範囲に関連したモードを設定すると、ステップＳ１２では、モードＡの場合は、ステップＳ１３において、補正パラメーター選択情報に基づいて、記憶部２２から第１パラメーターＰ１を選択し、選択補正パラメーターとして第１パラメーターＰ１を補正演算部１８に設定する。また、モードＢの場合は、ステップＳ１４において、補正パラメーター選択情報に基づいて、記憶部２２から第２パラメーターＰ２を選択し、選択補正パラメーターとして第２パラメーターＰ２を補正演算部１８に設定する。また、モードＣの場合は、ステップＳ１５において、補正パラメーター選択情報に基づいて、記憶部２２から第３パラメーターＰ３を選択し、選択補正パラメーターとして第３パラメーターＰ３を補正演算部１８に設定する。

【0019】

なお、本実施形態では、慣性情報の値の範囲とは、慣性計測装置１の角速度又は加速度の値の検出範囲とし、選択補正パラメーターの違いは、検出範囲の差で異ならせてある。例えば、第１パラメーターＰ１は、角速度の値の検出範囲が最大である±５００ｄｐｓの場合の補正パラメーターであり、第２パラメーターＰ２は、角速度の値の検出範囲が±２５０ｄｐｓの場合の補正パラメーターであり、第３パラメーターＰ３は、角速度の値の検出範囲が±１００ｄｐｓの場合の補正パラメーターである。そのため、慣性情報の値の検出範囲で条件分けしたモードと対応する補正パラメーターとを関連付けしたものが補正パラメーター選択情報となる。

【0020】

角速度センサー１２及び加速度センサー１４は、それぞれ３軸が、慣性計測装置１に対して定義される直交座標系であるセンサー座標系の３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）と一致するように慣性計測装置１に取り付けられるのが理想的だが、実際には取り付け角の誤差が生じる。そこで、信号処理部１６は、取り付け角誤差に応じてあらかじめ算出された補正パラメーターを用いて、角速度データ及び加速度データをｘｙｚ座標系のデータに変換する処理も行う。さらに、信号処理部１６は、角速度センサー１２及び加速度センサー１４の温度特性に応じて、角速度データ及び加速度データを温度補正する処理も行う。

【0021】

記憶部２２は、慣性情報の値の検出範囲に関連した複数の補正パラメーター及び補正パラメーター選択情報を記憶している。

【0022】

また、記憶部２２は、補正演算部１８が各種の処理を行うためのプログラム、アプリケーション機能を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶しているＲＯＭを含む。

【0023】

また、記憶部２２は、補正演算部１８の作業領域として用いられ、ＲＯＭから読み出されたプログラムやデータ、補正演算部１８が各種プログラムに従って実行した演算結果、補正パラメーター選択情報、及び慣性情報の値の検出範囲に関連した複数の補正パラメーター等を一時的に記憶するＲＡＭを含む。

【0024】

また、記憶部２２は、補正演算部１８の処理により生成されたデータのうち、長期的な保存が必要なデータを記憶する不揮発性の記録媒体を含む。なお、記録媒体は、補正演算部１８が各種の処理を行うためのプログラムや、アプリケーション機能を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶していてもよい。

【0025】

通信部２４は、補正演算部１８で慣性情報の値の検出範囲に応じて補正した慣性情報を他の装置等に送信可能であり、他の装置等からの制御信号等を受信可能である。

【0026】

次に、本実施形態に係る慣性計測装置１の補正パラメーター算出及び検査方法について、図３を参照して説明する。なお、補正パラメーター算出及び検査方法として、検出範囲が±５００ｄｐｓである角速度センサー１２を有する慣性計測装置１を一例として挙げ、説明する。

【0027】

本実施形態に係る補正パラメーター算出及び検査方法は、図３に示すように、慣性情報取得工程、第１パラメーター算出工程、第２パラメーター算出工程、第３パラメーター算出工程、第１パラメーター検査工程、第２パラメーター検査工程、第３パラメーター検査工程、を含む。

【0028】

１．１ 慣性情報取得工程
先ず、ステップＳ１０１において、慣性計測装置１に角速度範囲±５００ｄｐｓの既知の角速度を、例えば、５ｄｐｓステップで印加し、慣性計測装置１の信号処理部１６から出力された角速度データを得る。

【0029】

１．２ 第１パラメーター算出工程
次に、ステップＳ１０２において、ステップＳ１０１で取得した角速度範囲±５００ｄｐｓの既知の角速度値と信号処理部１６から出力された角速度データから、最小二乗法等により、既知の角速度値の直線性に対する誤差となる非直線性の補正係数を算出し、第１パラメーターＰ１を得る。

【0030】

１．３ 第２パラメーター算出工程
次に、ステップＳ１０３において、ステップＳ１０１で取得した角速度範囲±５００ｄｐｓの既知の角速度値と信号処理部１６から出力された角速度データから、角速度範囲±２５０ｄｐｓの既知の角速度値と信号処理部１６から出力された角速度データとを抽出し、最小二乗法等により、既知の角速度値の直線性に対する誤差となる非直線性の補正係数を算出し、第２パラメーターＰ２を得る。

【0031】

１．４ 第３パラメーター算出工程
次に、ステップＳ１０４において、ステップＳ１０１で取得した角速度範囲±５００ｄｐｓの既知の角速度値と信号処理部１６から出力された角速度データから、角速度範囲±１００ｄｐｓの既知の角速度値と信号処理部１６から出力された角速度データとを抽出し、最小二乗法等により、既知の角速度値の直線性に対する誤差となる非直線性の補正係数を算出し、第３パラメーターＰ３を得る。

【0032】

１．５ 第１パラメーター検査工程
次に、ステップＳ１０５において、慣性計測装置１に角速度範囲±５００ｄｐｓの既知の角速度を印加し、第１パラメーターＰ１を用いて補正演算し補正演算部１８から出力された角速度データを得る。既知の角速度値と補正後の角速度データとを比較し、所望の検査誤差以内であるか検査する。

【0033】

１．６ 第２パラメーター検査工程
次に、ステップＳ１０６において、慣性計測装置１に角速度範囲±２５０ｄｐｓの既知の角速度を印加し、第２パラメーターＰ２を用いて補正演算し補正演算部１８から出力された角速度データを得る。既知の角速度値と補正後の角速度データとを比較し、所望の検査誤差以内であるか検査する。

【0034】

１．７ 第３パラメーター検査工程
次に、ステップＳ１０７において、慣性計測装置１に角速度範囲±１００ｄｐｓの既知の角速度を印加し、第３パラメーターＰ３を用いて補正演算し補正演算部１８から出力された角速度データを得る。既知の角速度値と補正後の角速度データとを比較し、所望の検査誤差以内であるか検査する。

【0035】

尚、本実施形態では、既知の角速度を慣性計測装置１に印加し、補正パラメーターを算出しているが、基準慣性計測装置を準備し、基準慣性計測装置と補正パラメーターを算出する慣性計測装置１とに検出範囲内の任意の角速度を印加し、基準慣性計測装置の出力した角速度データと、補正パラメーターを算出する慣性計測装置１の出力した角速度データと、から補正パラメーターを算出する方法でも構わない。

【0036】

以上で述べたように、本実施形態の慣性計測装置１は、パラメーター制御部２０が補正パラメーター選択情報に基づいて、慣性情報の値の検出範囲に関連した複数の補正パラメーターから選択補正パラメーターを選択し、補正演算部１８において、慣性情報の値の検出範囲に応じた選択補正パラメーターを用いて、角速度データや加速度データ等の慣性情報を補正する。そのため、補正パラメーターが、例えば、検出範囲が最大である場合の補正パラメーターだけの場合に比べ、検出範囲が狭い場合には、検出範囲の狭い場合の補正パラメーターを用いて補正することができるので、検出範囲が狭い場合において、慣性情報を高精度に補正することができる。従って、１個の慣性計測装置１で、慣性情報の値の検出範囲の全ての範囲を高精度に検出することができる。

【0037】

尚、本実施形態では、角速度の値の検出範囲に応じて、角速度データを補正しているが、これに限定されることはなく、加速度の値の検出範囲に応じて、加速度データを補正しても構わない。また、角速度及び加速度の値の検出範囲に応じて、角速度データ又は加速度データを補正しても構わない。また、角速度及び加速度の値の検出範囲に応じて、角速度データ及び加速度データを補正しても構わない。

【0038】

２．第２実施形態
次に、第２実施形態に係る慣性計測装置１ａについて、図４及び図５を参照して説明する。

【0039】

本実施形態の慣性計測装置１ａは、第１実施形態の慣性計測装置１に比べ、パラメーター制御部２０ａが信号処理部１６から出力される慣性情報に基づいて、複数の補正パラメーターから選択補正パラメーターを選択すること以外は、第１実施形態の慣性計測装置１と同様である。なお、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

【0040】

補正演算部１８は、図４に示すように、信号処理部１６から出力される慣性情報である角速度データに基づいて、パラメーター制御部２０ａが複数の補正パラメーターから選択した選択補正パラメーターを用いて、角速度データ及び加速度データの補正処理を行う。

【0041】

パラメーター制御部２０ａは、信号処理部１６から出力される角速度データに基づいて、記憶部２２に記憶された複数の補正パラメーターの中から、角速度データに対応する選択補正パラメーターを選択し、補正演算部１８に設定する。

【0042】

具体的には、図５に示すように、ステップＳ２１において、信号処理部１６からの角速度データを検出する。ステップＳ２２では、検出した角速度である想定角速度Ｄがｙ＜Ｄの場合、ステップＳ２３において、記憶部２２から第１パラメーターＰ１を選択し、補正演算部１８に設定する。尚、ｙは、例えば、±２５０ｄｐｓであり、第１パラメーターＰ１は、例えば、角速度の値の検出範囲が±５００ｄｐｓの場合の補正パラメーターである。

【0043】

また、想定角速度Ｄがｘ≦Ｄ≦ｙの場合、ステップＳ２４において、記憶部２２から第２パラメーターＰ２を選択し、補正演算部１８に設定する。尚、ｘは、例えば、±１００ｄｐｓであり、第２パラメーターＰ２は、例えば、角速度の値の検出範囲が±２５０ｄｐｓの場合の補正パラメーターである。

【0044】

また、想定角速度ＤがＤ＜ｘの場合、ステップＳ２５において、記憶部２２から第３パラメーターＰ３を選択し、補正演算部１８に設定する。尚、第３パラメーターＰ３は、例えば、角速度の値の検出範囲が±１００ｄｐｓの場合の補正パラメーターである。

【0045】

このような構成とすることで、本実施形態の慣性計測装置１ａは、慣性情報である信号処理部１６から出力される角速度データに基づいて、自動的に角速度データに応じた最適な選択補正パラメーターを選択することができるので、より正確に角速度データを補正することができる。

【0046】

尚、本実施形態では、信号処理部１６から出力される角速度データに基づいて、角速度データを補正しているが、これに限定されることはなく、信号処理部１６から出力される角速度データに基づいて、加速度データを補正しても構わない。また、信号処理部１６から出力される加速度データに基づいて、角速度データを補正しても構わない。また、信号処理部１６から出力される角速度データ及び加速度データに基づいて、角速度データや加速度データを補正しても構わない。

【0047】

３．第３実施形態
次に、第３実施形態に係る慣性計測装置１ｂについて、図６及び図７を参照して説明する。

【0048】

本実施形態の慣性計測装置１ｂは、第１実施形態の慣性計測装置１に比べ、パラメーター制御部２０ｂが通信部２４からの外部情報に基づいて、複数の補正パラメーターから選択補正パラメーターを選択すること以外は、第１実施形態の慣性計測装置１と同様である。なお、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

【0049】

補正演算部１８は、図６に示すように、通信部２４からの外部情報であるＰｕｌｓｅ信号に基づいて、パラメーター制御部２０ｂが複数の補正パラメーターから選択した選択補正パラメーターを用いて、角速度データ及び加速度データの補正処理を行う。なお、Ｐｕｌｓｅ信号とは、例えば、慣性計測装置１ｂを搭載した移動体の加速度を計測した加速パルス信号や移動体に取り付けたＧＰＳから出力するＰＰＳ（Pulse Per Second）信号である。

【0050】

パラメーター制御部２０ｂは、通信部２４からの外部情報であるＰｕｌｓｅ信号に基づいて、記憶部２２に記憶された複数の補正パラメーターの中から、Ｐｕｌｓｅ信号に対応する選択補正パラメーターを選択し、補正演算部１８に設定する。

【0051】

具体的には、図７に示すように、ステップＳ５１において、通信部２４からのＰｕｌｓｅ信号から加速度を検出する。ステップＳ５２では、検出した加速度である想定加速度ＥがＥ＜ｘの場合、ステップＳ５３において、記憶部２２から第１パラメーターＰ１を選択し、補正演算部１８に設定する。尚、ｘは、例えば、１Ｇであり、第１パラメーターＰ１は、例えば、角速度の値の検出範囲が±５００ｄｐｓの場合の補正パラメーターである。

【0052】

また、また、想定加速度Ｅがｘ≦Ｅ≦ｙの場合、ステップＳ５４において、記憶部２２から第２パラメーターＰ２を選択し、補正演算部１８に設定する。尚、ｙは、例えば、５Ｇであり、第２パラメーターＰ２は、例えば、角速度の値の検出範囲が±２５０ｄｐｓの場合の補正パラメーターである。

【0053】

また、また、想定加速度Ｅがｙ＜Ｅの場合、ステップＳ５５において、記憶部２２から第３パラメーターＰ３を選択し、補正演算部１８に設定する。尚、第３パラメーターＰ３は、例えば、角速度の値の検出範囲が±１００ｄｐｓの場合の補正パラメーターである。

【0054】

このような構成とすることで、本実施形態の慣性計測装置１ｂは、外部情報であるＰｕｌｓｅ信号から、自動的にＰｕｌｓｅ信号に応じた最適な選択補正パラメーターを選択することができるので、より正確に角速度データを補正することができる。

【0055】

尚、本実施形態では、外部情報であるＰｕｌｓｅ信号に基づいて、角速度データを補正しているが、これに限定されることはなく、Ｐｕｌｓｅ信号に基づいて、加速度データを補正しても構わない。また、Ｐｕｌｓｅ信号に基づいて、角速度データと加速度データとの両方を補正しても構わない。

【0056】

４．第４実施形態
次に、第４実施形態に係る慣性計測装置１ｃについて、図８及び図９を参照して説明する。

【0057】

本実施形態の慣性計測装置１ｃは、第１実施形態の慣性計測装置１に比べ、補正演算部１８ｃの構成が異なり、パラメーター制御部２０ｃが通信部２４からの外部情報に基づいて、選択補正パラメーターとして少なくとも２つの補正パラメーターを選択し、選択された補正パラメーターにそれぞれ、重み係数切換部２６で設定する重み係数を掛けて、足し算すること以外は、第１実施形態の慣性計測装置１と同様である。なお、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

【0058】

慣性計測装置１ｃは、図８に示すように、第１補正演算部１８１、第２補正演算部１８２、及び第３補正演算部１８３を有する補正演算部１８ｃと、パラメーター制御部２０ｃ、と、重み係数切換部２６と、を備えている。パラメーター制御部２０ｃは、通信部２４からの外部情報であるＰｕｌｓｅ信号に基づいて、選択補正パラメーターとして少なくとも２つの補正パラメーターを選択し、選択された補正パラメーターにそれぞれ重み係数Ｒを掛けて、慣性情報を補正演算し、補正演算した結果を足し算することで、慣性情報の補正処理を行う。なお、Ｐｕｌｓｅ信号とは、例えば、慣性計測装置１ｃを搭載した自動車t等の移動体の速度を計測した車速パルス信号である。また、本実施形態では、３つの補正パラメーターを選択した場合を一例として挙げ、説明する。

【0059】

第１補正演算部１８１は、パラメーター制御部２０ｃで選択された第１パラメーターＰ１に重み係数切換部２６で設定する重み係数Ｒを掛けた補正パラメーターを用いて、慣性情報を補正演算する。

【0060】

第２補正演算部１８２は、パラメーター制御部２０ｃで選択された第２パラメーターＰ２に重み係数切換部２６で設定する重み係数Ｒを掛けた補正パラメーターを用いて、慣性情報を補正演算する。

【0061】

第３補正演算部１８３は、パラメーター制御部２０ｃで選択された第３パラメーターＰ３に重み係数切換部２６で設定する重み係数Ｒを掛けた補正パラメーターを用いて、慣性情報を補正演算する。

【0062】

パラメーター制御部２０ｃは、記憶部２２に記憶された複数の補正パラメーターの中から選択した第１パラメーターＰ１に重み係数切換部２６で設定する第１パラメーターＰ１に対応する重み係数Ｒを掛け、第１補正演算部１８１に設定する。

【0063】

パラメーター制御部２０ｃは、記憶部２２に記憶された複数の補正パラメーターの中から選択した第２パラメーターＰ２に重み係数切換部２６で設定する第２パラメーターＰ２に対応する重み係数Ｒを掛け、第２補正演算部１８２に設定する。

【0064】

パラメーター制御部２０ｃは、記憶部２２に記憶された複数の補正パラメーターの中から選択した第３パラメーターＰ３に重み係数切換部２６で設定する第３パラメーターＰ３に対応する重み係数Ｒを掛け、第３補正演算部１８３に設定する。

【0065】

重み係数切換部２６は、通信部２４からの外部情報であるＰｕｌｓｅ信号に基づいて、第１パラメーターＰ１に対する重み係数Ｒ、第２パラメーターＰ２に対する重み係数Ｒ、及び第３パラメーターＰ３に対する重み係数Ｒを切換える。

【0066】

補正演算部１８ｃにおける慣性情報の補正処理は、図９に示すように、先ず、ステップＳ３１において、通信部２４からのＰｕｌｓｅ信号から速度を検出する。次に、ステップＳ３２において、検出した速度である想定速度Ｆに応じて条件分けをする。尚、ｘは、例えば、１０Ｋm／ｈであり、ｙは、例えば、８０Ｋm／ｈである。また、第１パラメーターＰ１は、例えば、角速度の値の検出範囲が±５００ｄｐｓの場合の補正パラメーターであり、第２パラメーターＰ２は、例えば、角速度の値の検出範囲が±２５０ｄｐｓの場合の補正パラメーターであり、第３パラメーターＰ３は、例えば、角速度の値の検出範囲が±１００ｄｐｓの場合の補正パラメーターである。

【0067】

想定速度ＦがＦ＜ｘの場合、ステップＳ３３において、重み係数切換部２６で設定する重み係数Ｒ１（例えば、０．６）を掛けた第１パラメーターＰ１を用い第１補正演算部１８１で慣性情報を補正演算する。次に、ステップＳ３４において、重み係数切換部２６で設定する重み係数Ｒ２（例えば、０．３）を掛けた第２パラメーターＰ２を用い第２補正演算部１８２で慣性情報を補正演算する。ステップＳ３５において、重み係数切換部２６で設定する重み係数Ｒ３（例えば、０．１）を掛けた第３パラメーターＰ３を用い第３補正演算部１８３で慣性情報を補正演算する。その後、ステップＳ３６において、第１補正演算部１８１の演算結果と、第２補正演算部１８２の演算結果と、第３補正演算部１８３の演算結果と、を足し算し、慣性情報の補正結果とする。

【0068】

想定速度Ｆがｘ≦Ｆ≦ｙの場合、ステップＳ３７において、重み係数切換部２６で設定する重み係数Ｒ４（例えば、０．２）を掛けた第１パラメーターＰ１を用い第１補正演算部１８１で慣性情報を補正演算する。次に、ステップＳ３８において、重み係数切換部２６で設定する重み係数Ｒ５（例えば、０．６）を掛けた第２パラメーターＰ２を用い第２補正演算部１８２で慣性情報を補正演算する。ステップＳ３９において、重み係数切換部２６で設定する重み係数Ｒ６（例えば、０．２）を掛けた第３パラメーターＰ３を用い第３補正演算部１８３で慣性情報を補正演算する。その後、ステップＳ４０において、第１補正演算部１８１の演算結果と、第２補正演算部１８２の演算結果と、第３補正演算部１８３の演算結果と、を足し算し、慣性情報の補正結果とする。

【0069】

想定速度Ｆがｙ＜Ｆの場合、ステップＳ４１において、重み係数切換部２６で設定する重み係数Ｒ７（例えば、０．１）を掛けた第１パラメーターＰ１を用い第１補正演算部１８１で慣性情報を補正演算する。次に、ステップＳ４２において、重み係数切換部２６で設定する重み係数Ｒ８（例えば、０．３）を掛けた第２パラメーターＰ２を用い第２補正演算部１８２で慣性情報を補正演算する。ステップＳ４３において、重み係数切換部２６で設定する重み係数Ｒ９（例えば、０．６）を掛けた第３パラメーターＰ３を用い第３補正演算部１８３で慣性情報を補正演算する。その後、ステップＳ４４において、第１補正演算部１８１の演算結果と、第２補正演算部１８２の演算結果と、第３補正演算部１８３の演算結果と、を足し算し、慣性情報の補正結果とする。

【0070】

このような構成とすることで、本実施形態の慣性計測装置１ｃは、外部情報であるＰｕｌｓｅ信号から、自動車等の移動体の動きに応じて自動的に、選択補正パラメーターの重み係数Ｒを切換えることができるので、より正確に慣性情報を補正することができる。

【0071】

５．第５実施形態
次に、第５実施形態に係る慣性計測装置１，１ａ，１ｂ，１ｃを備える移動体１００について、図１０を参照して説明する。なお、以下の説明では、慣性計測装置１ｂを適用した構成を例示して説明する。
上記実施形態の慣性計測装置１ｂは、飛行装置の姿勢制御などにおいて効果的に用いることができ、移動体１００として飛行装置の一例であるドローンを挙げて説明する。

【0072】

移動体１００は、図１０に示すように、慣性計測装置１ｂと、加速度センサー１１４と、を備えている。
慣性計測装置１ｂは、通信部２４からの外部情報である加速度センサー１１４からの加速度情報に基づいて、慣性計測装置１ｂの慣性情報の値の検出範囲に関連した複数の補正パラメーターから、加速度情報に対応した選択補正パラメーターを選択し、その選択補正パラメーターを用いて慣性情報を補正する。
そのため、移動体１００がホバリングし低速の場合には、例えば、角速度は大きく変化しないので、検出範囲の狭い補正パラメーターを用いて角速度データを補正し、移動体１００が高速で移動している場合には、例えば、角速度は大きく変化する可能性があるので、検出範囲の広い補正パラメーターを用いて角速度データを補正することができる。従って、移動体１００の姿勢制御を精度良く行うことができる。

【0073】

本実施形態では、移動体１００からの加速度情報に基づいて、自動的に慣性情報に応じた最適な選択補正パラメーターを選択することができるので、より正確に慣性情報を補正することができ、移動体１００の姿勢制御などにおいて効果的である。

【0074】

６．第６実施形態
次に、第６実施形態に係る慣性計測装置１，１ａ，１ｂ，１ｃを備える移動体６００について、図１１及び図１２を参照して説明する。なお、以下の説明では、慣性計測装置１を適用した構成を例示して説明する。
上記実施形態の慣性計測装置１は、建設機械の姿勢制御などにおいて効果的に用いることができ、移動体６００として建設機械の一例である油圧ショベルを挙げて説明する。

【0075】

移動体６００は、図１１に示すように、車体が下部走行体６１２と、下部走行体６１２上に旋回可能に搭載された上部旋回体６１１と、で構成され、上部旋回体６１１の前部側に上下方向に回動可能な複数の部材で構成された作業機構６２０が設けられている。上部旋回体６１１には、不図示の運転席が設けられ、運転席には、作業機構６２０を構成する各部材を操作する不図示の操作装置が設けられている。そして、上部旋回体６１１には、上部旋回体６１１の傾斜角を検出する傾斜センサーとして機能する上記実施形態の慣性計測装置１が配置されている。

【0076】

作業機構６２０は、複数の部材として、上部旋回体６１１の前部側に俯仰動可能に取付けられたブーム６１３と、ブーム６１３の先端側に俯仰動可能に取付けられたアーム６１４と、アーム６１４の先端側に回動可能に取付けられたバケットリンク６１６と、アーム６１４及びバケットリンク６１６の先端側に回動可能に取付けられたバケット６１５と、ブーム６１３を駆動するブームシリンダー６１７と、アーム６１４を駆動するアームシリンダー６１８と、バケット６１５をバケットリンク６１６を介して駆動するバケットシリンダー６１９と、を備えている。

【0077】

ブーム６１３の基端側は、上部旋回体６１１に上下方向に回動可能に支持され、ブームシリンダー６１７の伸縮によってブーム６１３が上部旋回体６１１に対して相対的に回転駆動される。そして、ブーム６１３には、ブーム６１３の動きの状態を検出する慣性センサーとして機能する慣性計測装置１０３が配置されている。

【0078】

ブーム６１３の先端側には、アーム６１４の一端側が回転可能に支持され、アームシリンダー６１８の伸縮によってアーム６１４がブーム６１３に対して相対的に回転駆動される。アーム６１４には、アーム６１４の動きの状態を検出する慣性センサーとして機能する慣性計測装置１０２が配置されている。

【0079】

アーム６１４の先端側には、バケットリンク６１６とバケット６１５とが回動可能に支持されていて、バケットシリンダー６１９の伸縮に応じてバケットリンク６１６がアーム６１４に対して相対的に回転駆動され、それに連動してバケット６１５がアーム６１４に対して相対的に回転駆動される。そして、バケットリンク６１６には、バケットリンク６１６の動きの状態を検出する慣性センサーとして機能する慣性計測装置１０１が配置されている。

【0080】

慣性計測装置１０１，１０２，１０３は、作業機構６２０の各部材や上部旋回体６１１に作用する角速度、及び加速度の少なくともいずれかを検出することができる。また、慣性計測装置１０１，１０２，１０３は、図１２に示すように、直列的に接続され、検出信号を演算装置６３０に送信することができる。このように、慣性計測装置１０１，１０２，１０３を直列接続することにより、可動領域内における検出信号を送信するための配線数を減らし、コンパクトな配線構造を得ることができる。コンパクトな配線構造により、配線の敷設方法の選択が容易となり、配線の劣化や損傷などの発生を低減させることが可能となる。

【0081】

更に、移動体６００には、図１２に示すように、上部旋回体６１１の傾斜角や作業機構６２０を構成するブーム６１３、アーム６１４、バケット６１５の位置姿勢を演算する演算装置６３０が設けられている。図１２に示すように、演算装置６３０は、姿勢推定装置６３１と制御装置６３２とを含む。姿勢推定装置６３１は、慣性計測装置１，１０１，１０２，１０３の出力信号に基づいて、移動体６００の姿勢情報を推定する。制御装置６３２は、姿勢推定装置６３１が推定した移動体６００の姿勢情報に基づいて、移動体６００の姿勢の制御を行う。具体的には、演算装置６３０は、各慣性計測装置１，１０１，１０２，１０３からの各種検出信号を入力し、各種検出信号に基づいてブーム６１３、アーム６１４、バケット６１５の位置姿勢又は姿勢角や上部旋回体６１１の傾斜状態を演算する。演算されたブーム６１３、アーム６１４、バケット６１５の姿勢角を含む位置姿勢信号や上部旋回体６１１の姿勢角を含む傾斜信号、例えばバケット６１５の位置姿勢信号は、運転席のモニター装置（図示せず）の表示、又は、作業機構６２０や上部旋回体６１１の動作を制御するためのフィードバック情報に用いられる。

【0082】

なお、上記実施形態の慣性計測装置１が用いられる建設機械としては、上記に例示した油圧ショベル（ユンボ、バックホー、パワーショベル）の他にも、例えば、ラフテレーンクレーン（クレーン車）、ブルドーザー、掘削機・積み込み機、ホイールローダー、高所作業車（リフト車）などがある。

【0083】

本実施形態によれば、慣性計測装置１により、姿勢の情報を高精度に求めることができるため、移動体６００の適切な姿勢制御を実現できる。また、移動体６００によれば、コンパクトな慣性計測装置１を装着しているため、例えば、バケットリンク６１６などの極めて限られた狭い領域内であっても、慣性計測装置１の設置箇所毎に、複数の慣性計測装置１を直列接続（マルチ接続）してコンパクトに配置したり、各箇所に設置されている慣性計測装置１同士をケーブルで直列的に接続するケーブルの引き回しをコンパクトにしたりすることが可能な建設機械を提供することができる。

【0084】

なお、本実施形態では、慣性計測装置１が用いられる移動体として、農業機械等の四輪自動車や建設機械を例にとり説明したが、これら以外にも、オートバイ、自転車、電車、飛行機、二足歩行ロボット、又は、ラジコン飛行機、ラジコンヘリコプター、ドローンなどの遠隔操縦あるいは自律式の飛行体、ロケット、人工衛星、船舶、ＡＧＶ（無人搬送車）などがある。

【0085】

また、慣性計測装置１が用いられる例としては、移動体以外に、スマートフォン、タブレット端末、スマートウォッチ、スマートグラス、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等のウェアラブル機器やスタビライザー等を有するカメラ、ビデオカメラ等の電子機器等が挙げられる。

【符号の説明】

【0086】

１，１ａ，１ｂ，１ｃ…慣性計測装置、１２…角速度センサー、１４…加速度センサー、１６…信号処理部、１８…補正演算部、２０…パラメーター制御部、２２…記憶部、２４…通信部、２６…重み係数切換部、１００，６００…移動体。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】