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JPH11211474A - Attitude angle detecting device - Google Patents

Attitude angle detecting device

Info

Publication number
JPH11211474A
JPH11211474A JP10023742A JP2374298A JPH11211474A JP H11211474 A JPH11211474 A JP H11211474A JP 10023742 A JP10023742 A JP 10023742A JP 2374298 A JP2374298 A JP 2374298A JP H11211474 A JPH11211474 A JP H11211474A
Authority
JP
Japan
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angle
axis
attitude
geomagnetic
output
Prior art date
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Application number
JP10023742A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3763435B2 (en
Inventor
Hiroshi Abe
洋 阿部
Kazutake Mutou
和健 武藤
Naoyuki Sato
尚之 佐藤
Naoharu Yamamoto
直治 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokin Corp filed Critical Tokin Corp
Priority to JP02374298A priority Critical patent/JP3763435B2/en
Publication of JPH11211474A publication Critical patent/JPH11211474A/en
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Publication of JP3763435B2 publication Critical patent/JP3763435B2/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a widely usable attitude angle detecting device used for attitude control and detection of a mobile, moderated with limitation for the place or environment to use. SOLUTION: This device is provided with three gyroscopes 5, 6, 7, two acceleration sensors 10, 11, two geomagnetic sensors 8, 9, a moving angle arithmetic device 31 for detecting a moving angle on the basis of the angle speed outputted by the three gyroscopes 5, 6, 7, an angle of repose arithmetic device 32 for detecting the attitude angle on the basis of acceleration and geomagnetism, a judging device 33 for judging the justice of the angle of repose detection result, and an attitude posture angle arithmetic device 30 for calculating the attitude angle to be outputted by use of the operation results of the moving angle arithmetic device 31 and the angle of repose arithmetic device 32 according to the operation result of the judging device 33. This device detects the attitude angle of a mobile without using an external signal generating source.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体の姿勢検出
や姿勢制御・バーチャルリアリティー等に使用されるヘ
ッドマウントディスプレーのうち、頭の姿勢角度を検出
するトラッカー、3Dゲームパッド等、3次元空間中で
被測定対象物の姿勢角度(3軸の回転角度)を検出する
のに特に適した姿勢角検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional space such as a tracker for detecting a head posture angle, a 3D game pad, etc., among head mounted displays used for posture detection, posture control, virtual reality, etc. of a moving body. In particular, the present invention relates to a posture angle detection device particularly suitable for detecting a posture angle (a rotation angle of three axes) of an object to be measured.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、バーチャルリアリティーに使用さ
れる、頭の動きを検出する姿勢角検出方法として、外部
に設置された交流磁場発生源から微弱交流磁場を発生
し、ヘッドマウントディスプレイ(以下、HMDとい
う)に配置したセンサ部で検知し、制御演算部で頭の動
きを検出する交流磁場を利用する方法や、外部に設置し
た超音波発生源からの超音波信号をHMDに配置したセ
ンサ部で検知し、制御演算部で頭の動きを検出する超音
波を利用する方法がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a posture angle detection method for detecting head movement, which is used in virtual reality, a weak AC magnetic field is generated from an externally provided AC magnetic field generation source, and a head mounted display (hereinafter, HMD) is used. The method uses an AC magnetic field that detects with the sensor unit located in the HMD and the head operation is detected by the control calculation unit. There is a method of using ultrasonic waves for detecting and detecting the head movement in the control calculation unit.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
交流磁場を利用した方法では、信号発生源が微弱交流磁
場のため、ノイズをキャンセルする為にフィルタを多用
することにより応答性が低下し、頭の動きに比べて、H
MDの映像の動きが遅くなり、気分を悪くしたり、酔い
を発生する場合がある。
However, in the former method using an alternating magnetic field, since the signal generating source is a weak alternating magnetic field, responsiveness is reduced by using a large number of filters to cancel noise, and the head is reduced. H compared to the movement of
The movement of the MD image may be slowed down, resulting in sickness or sickness.

【0004】また、後者の超音波を利用した方法では、
他の様々な超音波信号の影響を受けての誤動作や、信号
発生源とセンサとの間の遮蔽物により信号を検出できな
くなる可能性があり、センサの前に腕や髪の毛があるだ
けで受信不能になるので、このための誤動作を防止する
ための対策を必要とする等の問題があった。
In the latter method using ultrasonic waves,
Signals may not be detected due to malfunctions due to the effects of various other ultrasonic signals or obstacles between the signal source and the sensor.Received only with the arm or hair in front of the sensor Since it becomes impossible, there is a problem that a measure for preventing a malfunction is required.

【0005】本発明は、上記問題点を解消し、使用する
と場所や環境の制限を緩和し、幅広く使用できる移動体
の姿勢制御・検出に用いる姿勢角検出装置を提供するも
のである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and provides a posture angle detecting apparatus for use in posture control / detection of a moving body which can be used widely, alleviating restrictions on places and environments when used.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明に係る姿勢角検出装置は、互いに直交する3
軸の回りの角速度を検出する第1、第2及び第3のジャ
イロスコープと、互いに直交する2軸の加速度を検出す
る第1及び第2の加速度センサと、互いに直交する2軸
の地磁気を検出する第1及び第2の地磁気センサを配置
し、前記ジャイロスコープの出力する角速度に基づいて
運動角を検出する運動角検出手段と、加速度及び地磁気
に基づいて姿勢角を検出する静止角検出手段と、静止角
検出手段の検出結果が正しいかどうかを判別する判別装
置と、この判別装置の判別結果と、運動角検出手段と静
止角検出手段の演算結果を用いて、出力すべき姿勢角度
を演算する姿勢角演算装置を備え、外部の信号発生源を
使用することなく移動体の姿勢角度を検出できるように
したことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, a posture angle detecting device according to the present invention comprises:
First, second, and third gyroscopes for detecting angular velocities around axes, first and second acceleration sensors for detecting two-axis accelerations orthogonal to each other, and detecting two-axis geomagnetism orthogonal to each other First and second terrestrial magnetism sensors arranged to detect a motion angle based on an angular velocity output by the gyroscope; and a stationary angle detection means detecting a posture angle based on acceleration and terrestrial magnetism. A discriminating device for discriminating whether or not the detection result of the static angle detecting means is correct, and calculating a posture angle to be output by using the discriminating result of the discriminating device and the calculation results of the motion angle detecting means and the static angle detecting means. The apparatus is characterized in that the apparatus is provided with an attitude angle calculating device for detecting the attitude angle of the moving body without using an external signal generation source.

【0007】即ち、本発明は、水平面内で直交する軸を
X軸、Y軸とし、そのX軸、Y軸に直交する軸をZ軸と
するとき、これら互いに直交するX軸、Y軸、Z軸が形
成する基準座標系において、互いに直交する3軸の回り
の回転角を検出する姿勢角検出装置において、X軸、Y
軸及びZ軸の回りの角速度を検出する3個のジャイロス
コープと、該ジャイロスコープの角速度に応じた出力に
基づいて単位時間に移動した角度を演算する運動角演算
装置と、X−Y平面で互いに直交する2軸の加速度を検
出するように配置された加速度センサと、X−Y平面で
互いに直交する2軸の地磁気を検出するように配置され
る地磁気センサと、該加速度センサ及び地磁気センサの
出力に基づいて、X軸、Y軸、Z軸回りの回転角を演算
する静止角演算装置と、静止角演算装置による演算結果
の真偽を判別する判別装置と、該判別装置の演算結果に
応じて、運動角演算装置の演算結果と静止角演算装置の
演算結果から出力するべき姿勢角を演算する姿勢角演算
装置とから構成される姿勢角検出装置である。
That is, according to the present invention, when an axis orthogonal to a horizontal plane is an X axis and a Y axis, and an axis orthogonal to the X axis and the Y axis is a Z axis, the X axis, the Y axis, In a posture angle detection device that detects rotation angles around three axes orthogonal to each other in a reference coordinate system formed by the Z axis, an X axis, a Y axis,
Three gyroscopes for detecting angular velocities around the axis and the Z axis, a motion angle computing device for computing an angle moved per unit time based on an output corresponding to the angular velocity of the gyroscope, and an XY plane. An acceleration sensor arranged to detect two-axis acceleration orthogonal to each other, a geomagnetic sensor arranged to detect two-axis geomagnetism orthogonal to each other on the XY plane, and an acceleration sensor and a geomagnetic sensor. A static angle computing device that computes rotation angles about the X, Y, and Z axes based on the output; a discriminating device that determines whether the computation result by the static angle computing device is true or false; Accordingly, the attitude angle detection device includes an attitude angle calculation device that calculates an attitude angle to be output from the calculation result of the motion angle calculation device and the calculation result of the stationary angle calculation device.

【0008】また、本発明は、上記姿勢角検出装置のジ
ャイロスコープが、圧電振動ジャイロ用振動子と、その
振動子をジャイロスコープとして動作させるための駆動
検出回路からなり、該振動子が、非磁性材料で構成され
る姿勢角検出装置である。
Further, according to the present invention, the gyroscope of the attitude angle detecting device comprises a piezoelectric vibrating gyroscope vibrator and a drive detecting circuit for operating the vibrator as a gyroscope. This is a posture angle detection device made of a magnetic material.

【0009】また、本発明は、上記の姿勢角検出装置の
ジァイロスコープの出力部に、ハイパスフィルタが接続
され、ハイパスフィルタの出力部は演算装置に入力さ
れ、ハイパスフィルタの出力を用いて運動角を演算する
姿勢角検出装置である。
Further, according to the present invention, a high-pass filter is connected to an output section of the gyroscope of the attitude angle detecting apparatus, and the output section of the high-pass filter is input to an arithmetic unit, and the motion angle is calculated using the output of the high-pass filter. It is a posture angle detecting device for calculating.

【0010】また、本発明は、上記ハイパスフィルタ
が、カットオフ周波数可変手段を有する姿勢角検出装置
である。
Further, the present invention is the attitude angle detecting device, wherein the high-pass filter has a cut-off frequency varying means.

【0011】また、本発明は、上記姿勢角検出装置にお
いて、2軸の加速度センサと、加速度センサの出力Ax
(n)、Ay(n)から仮のロール角R(n)、仮のピ
ッチ角P(n)を演算するロール角演算手段、ピッチ角
演算手段と、地磁気のx方向成分Mx(n)、y方向成
分My(n)を計測する2軸の地磁気センサと、演算す
る単位時間で1単位時間過去の方位角演算結果Φ(n−
1)を記憶しておくためのバックアップメモリーと、加
速度センサの出力Ax(n)、Ay(n)及びバックア
ップメモリーの内容Φ(n−1)より、傾斜角度の北方
向成分θ2 を演算する北方向成分傾斜角演算手段と、地
磁気のZ方向成分Mzの符号を判定する地磁気Mz符号
判別手段と、地磁気のZ方向成分地磁気Mz絶対値演算
手段と、前記地磁気Mz符号判別手段と、地磁気Mz絶
対値演算手段よりZ軸方向成分の地磁気Mzを計算する
地磁気Mz演算手段と、前記地磁気Mx、My、Mzよ
り、基準座標系での地磁気のX,Y,Z成分HX,H
Y,HZを演算する座変換演算手段と、基準座標系にお
ける前記のHX、HYにより方位角Φを演算する方位演
算手段から構成され、地磁気Mz演算手段により仮想的
に地磁気Mzを求めることにより地磁気センサ2軸によ
り方位角Φ(n)を計測する姿勢角検出装置である。
Further, according to the present invention, in the posture angle detecting device, a two-axis acceleration sensor and an output Ax of the acceleration sensor are provided.
(N), a roll angle calculating means for calculating a temporary roll angle R (n) and a temporary pitch angle P (n) from Ay (n), a pitch angle calculating means, and an x-direction component Mx (n) of geomagnetism; A two-axis geomagnetic sensor that measures the y-direction component My (n), and an azimuth angle calculation result Φ (n−
Calculating a backup memory for storing 1), the output Ax of the acceleration sensor (n), from Ay (n) and a backup memory contents [Phi (n-1), the north direction component theta 2 of the inclination angle North component tilt angle calculating means, geomagnetic Mz code determining means for determining the sign of the geomagnetic Z direction component Mz, geomagnetic Z direction component geomagnetic Mz absolute value calculating means, the geomagnetic Mz code determining means, geomagnetic Mz Geomagnetic Mz calculating means for calculating the geomagnetism Mz of the Z-axis direction component from the absolute value calculating means, and the X, Y, Z components HX, H of the geomagnetism in the reference coordinate system from the geomagnetics Mx, My, Mz
It is composed of a coordinate transformation calculating means for calculating Y and HZ, and an azimuth calculating means for calculating an azimuth angle Φ based on the aforementioned HX and HY in the reference coordinate system. This is an attitude angle detection device that measures an azimuth angle Φ (n) using two sensor axes.

【0012】また、本発明は、上記姿勢角検出装置にお
いて、前記北方向成分傾斜角演算装置及び地磁気Mz符
号判別手段により、北方向成分傾斜角θ2、原点時の地
磁気の伏角θ0、バックアップメモリの出力をΦ(n−
1)、加速度センサ2軸の出力をそれぞれAx(n)、
Ay(n)とする時、北方向成分傾斜角θ2は、θ2=s
in-1[Ax(n)・cos(−Φ(n−1))+Ay
(n)・sin(−Φ(n−1))]として求め、−9
0度≦θ2≦θ0であれば、地磁気Mz符号はマイナス、
θ0 <θ2 ≦90度であれば、地磁気Mz符号はプラス
と判別する姿勢角検出装置である。
Further, according to the present invention, in the above attitude angle detecting device, the north component tilt angle θ 2 , the geomagnetic dip θ 0 at the origin, the backup, The output of the memory is Φ (n−
1) The outputs of the two axes of the acceleration sensor are Ax (n),
When Ay (n), the north component inclination angle θ 2 is θ 2 = s
in −1 [Ax (n) · cos (−Φ (n−1)) + Ay
(N) · sin (−Φ (n−1))], −9
If 0 degree ≦ θ 2 ≦ θ 0 , the geomagnetic Mz sign is minus,
If θ 02 ≦ 90 degrees, the geomagnetic Mz sign is a posture angle detection device that determines that the sign is positive.

【0013】また、本発明は、上記姿勢角検出装置にお
いて、前記判別装置により、2軸の加速度センサおよ
び、2軸の地磁気センサからなる静止角検出手段から求
められる仮のヨー角Φ、仮のピッチ角P、仮のロール角
Rの検出結果が、正しいかどうかの判別手段として、加
速度センサの現在の出力Ax(n)から演算して得られ
た仮のロール角をR(n)、演算する単位時間で1単位
時間過去の出力Ax(n−1)から得られた仮のロール
角演算結果をR(n−1)とし、同様に加速度センサの
現在の出力Ay(n)から演算して得られた仮のピッチ
角をP(n)、演算する単位時間で1単位時間過去の出
力Ay(n−1)から得られた仮のピッチ角をP(n−
1)とすると、数1あるいは数2のうち、少なくとも一
つの値が、ある値以内にあるとき、静止角検出手段から
の姿勢角情報は正しいと判別する姿勢角検出装置であ
る。
Further, according to the present invention, in the above attitude angle detecting device, the provisional yaw angle Φ obtained from the stationary angle detecting means comprising a two-axis acceleration sensor and a two-axis geomagnetic sensor by the discriminating device; As a means for determining whether or not the detection results of the pitch angle P and the provisional roll angle R are correct, the provisional roll angle obtained from the current output Ax (n) of the acceleration sensor is calculated by R (n). The tentative roll angle calculation result obtained from the output Ax (n-1) one unit time in the past in unit time is R (n-1), and similarly calculated from the current output Ay (n) of the acceleration sensor. The temporary pitch angle obtained from the output Ay (n-1), which is one unit time in the past, is P (n).
Assuming that 1), the attitude angle detection device determines that the attitude angle information from the stationary angle detection means is correct when at least one of the values of the expression 1 or 2 is within a certain value.

【0014】[0014]

【数1】(Equation 1)

【0015】[0015]

【数2】(Equation 2)

【0016】また、本発明は、上記姿勢角検出装置にお
いて、求めるべき出力をロール角α(n)、ピッチ角β
(n)、ヨー角γ(n)、運動角検出手段から求められ
る運動角を、仮のロール角変化△X(n)、仮のピッチ
角変化△Y(n)、仮のヨー角変化△Z(n)、静止角
検出手段から求められる静止角を仮のロール角R
(n)、仮のピッチ角P(n)、仮のヨー角Φ(n)、
誤差より大きくない一定定数をC1,C2,C3とする
と、判別装置の判別結果により、静止角検出手段からの
姿勢角情報は正しいと判別する場合、α(n)=α(n
−1)+△X(n)−C1、β(n)=β(n−1)+
△Y(n)−C2、γ(n)=γ(n−1)+△Z
(n)−C3により、また、静止角検出手段からの姿勢
角情報は誤りと判別する場合は、α(n)=α(n−
1)+△X(n)、β(n)=β(n−1)+△Y
(n)、γ(n)=γ(n−1)+△Z(n)により、
姿勢角を演算する姿勢角検出装置である。
Further, according to the present invention, in the above-mentioned attitude angle detecting device, the output to be obtained is a roll angle α (n), a pitch angle β
(N), the yaw angle γ (n), and the motion angle obtained by the motion angle detecting means are calculated as a temporary roll angle change {X (n), a temporary pitch angle change {Y (n), a temporary yaw angle change}. Z (n), the stationary angle obtained by the stationary angle detecting means is a temporary roll angle R
(N), provisional pitch angle P (n), provisional yaw angle Φ (n),
Assuming that the constants that are not larger than the errors are C 1 , C 2 , and C 3 , α (n) = α (n
−1) + ΔX (n) −C 1 , β (n) = β (n−1) +
ΔY (n) −C 2 , γ (n) = γ (n−1) + ΔZ
The (n) -C 3, also the attitude angle information from the static angle detecting means if it is determined that the error, α (n) = α ( n-
1) + △ X (n), β (n) = β (n−1) + △ Y
(N), γ (n) = γ (n−1) + △ Z (n),
This is a posture angle detection device that calculates a posture angle.

【0017】また、本発明は、上記姿勢角検出装置にお
いて、求めるべき出力をロール角α(n)、ピッチ角β
(n)、ヨー角γ(n)、動的な運動角検出手段から求
められる運動角を、仮のロール角変化△X(n)、仮の
ピッチ角変化△Y(n)、仮のヨー角変化△Z(n)、
静的な静止角検出手段から求められる姿勢角を仮のロー
ル角R(n)、仮のピッチ角P(n)、仮のヨー角Φ
(n)、1以下の比例定数をk1,k2,k3とすると、判
別装置の判別結果により、静止角検出手段からの姿勢角
情報は正しいと判別する場合は、α(n)=α(n−
1)+△X(n)−k1[α(n−1)+△X(n)−
R(n)]、β(n)=β(n−1)+△Y(n)−k
2[β(n−1)+△Y(n)−P(n)]、 γ(n)
=γ(n−1)+△Z(n)−k3[γ(n−1)+△
Z(n)−Φ(n)]により、また、静止角検出手段か
らの姿勢角情報は誤りと判別する場合は、α(n)=α
(n−1)+△X(n)、β(n)=β(n−1)+△
Y(n)、γ(n)=γ(n−1)+△Z(n)によ
り、姿勢角を演算する姿勢角検出装置である。
Further, according to the present invention, in the attitude angle detecting device, the output to be obtained is a roll angle α (n), a pitch angle β
(N), the yaw angle γ (n), the motion angle obtained from the dynamic motion angle detection means are calculated as a temporary roll angle change △ X (n), a temporary pitch angle change △ Y (n), and a temporary yaw change. Angle change △ Z (n),
The posture angles obtained from the static stationary angle detecting means are a provisional roll angle R (n), a provisional pitch angle P (n), and a provisional yaw angle Φ.
(N) Assuming that the proportionality constants equal to or smaller than 1 are k 1 , k 2 , and k 3 , α (n) = α (n) = when it is determined that the posture angle information from the static angle detecting means is correct based on the determination result of the determination device. α (n-
1) + ΔX (n) −k 1 [α (n−1) + ΔX (n) −
R (n)], β (n) = β (n−1) + △ Y (n) −k
2 [β (n-1) + △ Y (n) -P (n)], γ (n)
= Γ (n-1) + {Z (n) -k 3 [γ (n-1) +}
Z (n) −Φ (n)], and when the attitude angle information from the static angle detection means is determined to be incorrect, α (n) = α
(N-1) + {X (n), β (n) = β (n-1) + n
This is an attitude angle detection device that calculates an attitude angle based on Y (n), γ (n) = γ (n−1) + △ Z (n).

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図面によって本発明の実施
の形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0019】ここで説明するセンサ座標系から基準座標
系への座標変換演算は、ヨー角γ→ピッチ角α→ロール
角βの順に行うものとして説明する。
It is assumed that the coordinate conversion operation from the sensor coordinate system to the reference coordinate system described here is performed in the order of yaw angle γ → pitch angle α → roll angle β.

【0020】ここで、センサ座標系でのセンサ出力とし
て、次の記号を用いる。 ジャイロスコープの出力:Jx(n)、Jy(n)、J
z(n)。 加速度センサの出力:Ax(n)、Ay(n)。 地磁気センサの出力:Mx(n)、My(n)。 地磁気センサの計算値:Mz(n)。
Here, the following symbols are used as sensor outputs in the sensor coordinate system. Gyroscope output: Jx (n), Jy (n), J
z (n). Output of acceleration sensor: Ax (n), Ay (n). Output of geomagnetic sensor: Mx (n), My (n). Calculated value of geomagnetic sensor: Mz (n).

【0021】また、上記センサ座標系でのセンサ出力を
基準座標系に座標変換して得た値として、次の記号を用
いる。 ジャイロスコープの出力から得た基準座標系X、Y、Z
軸回りの運動角:△X(n)、△Y(n)、△Z
(n)。 加速度センサの出力から得た基準座標系X軸回りの回転
角(仮のロール角):R(n)、同じくY軸回りの回転
角(仮のピッチ角):P(n)。 地磁気センサの出力から得たZ軸回りの回転角(方位角
或いは仮のヨー角):Φ(n)。 上記演算結果より求める最終的に出力するべき基準座標
系X、Y、Z軸回りの回転角度ロール角α(n)、ピッ
チ角β(n)、ヨー角γ(n)とする。
The following symbols are used as values obtained by converting the sensor output in the sensor coordinate system into the reference coordinate system. Reference coordinate system X, Y, Z obtained from gyroscope output
Motion angle around axis: ΔX (n), ΔY (n), ΔZ
(N). A rotation angle around the X axis (temporary roll angle) obtained from the output of the acceleration sensor (temporary roll angle): R (n), and a rotation angle around the Y axis (temporary pitch angle): P (n). A rotation angle (azimuth angle or temporary yaw angle) around the Z axis obtained from the output of the geomagnetic sensor: Φ (n). The rotation angles around the X, Y, and Z axes, which are to be finally output and obtained from the above calculation results, are the roll angle α (n), the pitch angle β (n), and the yaw angle γ (n).

【0022】図1には、基準座標系(X−Y−Z系)と
センサ座標系(x−y−z系)が一致している場合につ
いて示す。図1に示すように、水平面で直交する軸をX
軸、Y軸とし、そのX軸、Y軸それぞれに直交する軸を
Z軸とするとき、これら互いに直交するX軸、Y軸、Z
軸が形成する基準座標系において、X軸回りの回転角度
をロール角α、Y軸回りの回転角度をピッチ角β、Z軸
回りの回転角度をヨー角γと記す。
FIG. 1 shows a case where the reference coordinate system (XYZ system) and the sensor coordinate system (xyz system) match. As shown in FIG. 1, the axis orthogonal to the horizontal plane is X
When an axis orthogonal to each of the X axis and the Y axis is defined as a Z axis, the X axis, the Y axis, and the Z axis
In the reference coordinate system formed by the axes, the rotation angle about the X axis is referred to as a roll angle α, the rotation angle about the Y axis is referred to as a pitch angle β, and the rotation angle about the Z axis is referred to as a yaw angle γ.

【0023】図1には、本発明の姿勢角検出装置におけ
るジャイロスコープ、加速度センサ、地磁気センサの配
置を示す。図1で示すセンサ座標系において、互いに直
交する3軸(x軸、y軸及びz軸)の回りの角速度を検
出するための第1のジャイロスコープ5、第2のジャイ
ロスコープ6、及び第3のジャイロスコープ7は、x、
y、z軸各軸に平行に、即ち互いに直交して、配置され
ている。第1の加速度センサ10と第2の加速度センサ
11は、互いに直交する2軸、x軸及びy軸に平行に配
置されている。同様に、ヨー角を検出するための第1の
地磁気センサ8と第2の地磁気センサ9は、互いに直交
する2軸、x軸及びy軸に平行に配置されている。
FIG. 1 shows an arrangement of a gyroscope, an acceleration sensor, and a geomagnetic sensor in the attitude angle detecting device of the present invention. In the sensor coordinate system shown in FIG. 1, a first gyroscope 5, a second gyroscope 6, and a third gyroscope for detecting angular velocities around three axes (x axis, y axis, and z axis) orthogonal to each other. Gyroscope 7 has x,
They are arranged in parallel with the y and z axes, that is, perpendicular to each other. The first acceleration sensor 10 and the second acceleration sensor 11 are arranged parallel to two axes orthogonal to each other, the x axis, and the y axis. Similarly, the first geomagnetic sensor 8 and the second geomagnetic sensor 9 for detecting the yaw angle are arranged in parallel to two axes, the x axis and the y axis, which are orthogonal to each other.

【0024】図2には、基準座標系(X−Y−Z系)に
対して、センサ座標系(x−y−z系)が、ずれた場合
について示す。センサ座標系に記載されるべき、ジャイ
ロスコープ、加速度センサ、地磁気センサは、省略して
ある。図2では、基準座標系の−Z方向に重力加速度が
働いており、センサ座標系のx軸、y軸方向への分力
が、Ax(n)、Ay(n)であることを示している。
FIG. 2 shows a case where the sensor coordinate system (xyz system) deviates from the reference coordinate system (XYZ system). A gyroscope, an acceleration sensor, and a geomagnetic sensor to be described in the sensor coordinate system are omitted. FIG. 2 shows that the gravitational acceleration acts in the −Z direction of the reference coordinate system, and the component forces in the x-axis and y-axis directions of the sensor coordinate system are Ax (n) and Ay (n). I have.

【0025】図3は、本発明の一実施の形態における姿
勢角検出装置の全体構成を示す図である。図3に示すよ
うに、本発明の姿勢角度検出装置は、図1に示すよう
に、直交配置された3個のジャイロスコープと、そのジ
ャイロスコープそれぞれに接続されるハイパスフィルタ
と、ハイパスフィルタを介したジャイロスコープの出力
から単位時間あたりの移動角度(運動角)を演算する運
動角演算装置31と、図1に示すように配置された2個
の加速度センサと、2個の地磁気センサと、前記2個の
加速度センサから仮のロール角R、仮のピッチ角Pを求
め、さらにその仮のロール角R、仮のピッチ角Pから仮
のヨー角Φを求める静止角演算装置32と、静止角演算
装置32の演算結果の真偽を判定するための判別装置3
3と、運動角演算装置31、静止角演算装置32及び判
別装置33からの信号を処理する姿勢角演算装置30と
で構成されている。
FIG. 3 is a diagram showing the overall configuration of the attitude angle detecting device according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the attitude angle detection device of the present invention includes three orthogonally arranged gyroscopes, a high-pass filter connected to each of the gyroscopes, and a high-pass filter as shown in FIG. A movement angle calculator 31 for calculating a movement angle (movement angle) per unit time from the output of the gyroscope, two acceleration sensors, two geomagnetic sensors arranged as shown in FIG. A static angle calculation device 32 for obtaining a temporary roll angle R and a temporary pitch angle P from the two acceleration sensors, and further obtaining a temporary yaw angle Φ from the temporary roll angle R and the temporary pitch angle P; Determination device 3 for determining whether the calculation result of calculation device 32 is true or false
3 and an attitude angle computing device 30 that processes signals from the motion angle computing device 31, the stationary angle computing device 32, and the discriminating device 33.

【0026】最初に、運動角検出装置31の内容を説明
する。本発明の姿勢角検出装置における運動角検出装置
は、圧電セラミック、圧電単結晶或いはシリコン等の非
磁性材料からなる振動子を用いることが可能である。本
実施例では、(株)トーキン製圧電振動セラミックジャ
イロを用いた場合について説明する。
First, the contents of the motion angle detecting device 31 will be described. As the motion angle detecting device in the attitude angle detecting device of the present invention, a vibrator made of a nonmagnetic material such as piezoelectric ceramic, piezoelectric single crystal, or silicon can be used. In this embodiment, a case will be described in which a piezoelectric vibrating ceramic gyro manufactured by Tokin Co., Ltd. is used.

【0027】図3に示すように、3軸のジャイロスコー
プ5,6,7の出力部には、それぞれ、ハイパスフィル
タ36、37、38が接続され、ハイパスフィルタの出
力部に運動角演算装置31が接続されている。ジャイロ
スコープは、小型で安価な物ほど静止しているときの出
力(オフセット)のばらつき及び変動が大きいが、安定
したものを用いると、姿勢検出装置が高価で大型になっ
てしまう。
As shown in FIG. 3, high-pass filters 36, 37, and 38 are connected to the outputs of the three-axis gyroscopes 5, 6, and 7, respectively. Is connected. In a gyroscope, the smaller and cheaper the gyroscope, the larger the variation and the fluctuation of the output (offset) when the gyroscope is stationary, but using a stable gyroscope results in an expensive and large posture detection device.

【0028】前記ハイパスフィルタは、前記圧電振動ジ
ャイロのオフセットをキャンセルするもので、ハイパス
フィルタを用いた後の出力を用いることで、安価で小型
で高精度の姿勢角検出装置を得ることができるもので、
通常0.1Hz以下の低い周波数に設定される。また、
それぞれのハイパスフィルタは、カットオフ周波数可変
を有している。前記低周波のハイパスフィルタは、電源
投入時から安定するまで時間がかかるので、必要に応じ
てハイパスフィルタのカットオフ周波数を高くすること
により、安定した出力を短時間で得ることができる。カ
ットオフ周波数を高くし安定出力を得た後は、即時にカ
ットオフ周波数は低い状態(測定状態)に戻される。
The high-pass filter cancels the offset of the piezoelectric vibrating gyroscope. By using the output after using the high-pass filter, an inexpensive, compact and highly accurate attitude angle detecting device can be obtained. so,
Usually, it is set to a low frequency of 0.1 Hz or less. Also,
Each high-pass filter has a variable cutoff frequency. Since the low-frequency high-pass filter takes time from power-on to stabilization, a stable output can be obtained in a short time by increasing the cut-off frequency of the high-pass filter as necessary. After the cutoff frequency is increased and a stable output is obtained, the cutoff frequency is immediately returned to a low state (measurement state).

【0029】運動角演算装置31によって、姿勢角検出
装置(被測定物)の回転角速度に応じた各ジャイロスコ
ープの出力Jx(n)、Jy(n)、Jz(n)は、座
標変換を行って、演算する単位時間で1単位時間過去の
出力β(n−1)とから、次式の如く、基準座標系にお
ける現在の移動角度(運動角)△X(n)に変換され
る。
The motion angle calculator 31 performs coordinate conversion on the outputs Jx (n), Jy (n) and Jz (n) of each gyroscope corresponding to the rotational angular velocity of the attitude angle detector (measured object). Then, the output β (n−1), which is one unit time past in the unit time to be calculated, is converted into the current movement angle (movement angle) △ X (n) in the reference coordinate system as in the following equation.

【0030】 ΔX(n) = cos[β(n-1)]×Jx(n) + sin[β(n-1)]×Jz(n) ΔY(n) = sin[α(n-1)]×sin[β(n-1)]×Jx(n)+cos[α
(n-1)]×Jy(n)-sin[α(n-1)]×cos[β(n-1)]×Jz(n) ΔZ(n) = -cos[α(n-1)]×sin[β(n-1)]×Jx(n)+sin[α
(n-1)]×Jy(n)+cos[α(n-1)]× cos[β(n-1)]×Jz(n)
ΔX (n) = cos [β (n-1)] × Jx (n) + sin [β (n-1)] × Jz (n) ΔY (n) = sin [α (n-1) ] × sin [β (n-1)] × Jx (n) + cos [α
(n-1)] × Jy (n) -sin [α (n-1)] × cos [β (n-1)] × Jz (n) ΔZ (n) = -cos [α (n-1) ] × sin [β (n-1)] × Jx (n) + sin [α
(n-1)] × Jy (n) + cos [α (n-1)] × cos [β (n-1)] × Jz (n)

【0031】次に、図4の静止角演算装置の説明を行
う。静止角演算装置は、先にも述べたように、姿勢角検
出装置の静的動作時の姿勢角である仮のロール角R、仮
のピッチ角P、仮のヨー角Φを出力するものである。
Next, the static angle calculation device shown in FIG. 4 will be described. As described above, the static angle calculation device outputs the temporary roll angle R, the temporary pitch angle P, and the temporary yaw angle Φ which are the attitude angles during the static operation of the attitude angle detection device. is there.

【0032】図1に示す加速度センサ10、11は、図
2に示すように、それぞれ、センサ座標系でのx、y軸
上の重力加速度のx、y成分分力Ax(n)、Ay
(n)を検出するように配置されている。また、図1に
示す地磁気センサ8、9は、それぞれx、y軸上の地磁
気分力Mx(n)、My(n)を検出するように配置さ
れている。
As shown in FIG. 2, the acceleration sensors 10 and 11 shown in FIG. 1 respectively have x and y component components Ax (n) and Ay of the gravitational acceleration on the x and y axes in the sensor coordinate system.
(N). The geomagnetic sensors 8 and 9 shown in FIG. 1 are arranged to detect geomagnetic component forces Mx (n) and My (n) on the x and y axes, respectively.

【0033】加速度センサの出力Ax(n)、Ay
(n)は、各々ロール角演算手段、ピッチ角演算手段に
て下式により、基準座標系の水平面(XY平面)との傾
斜角である仮のロール角R(n)及び仮のピッチ角P
(n)を算出する。
Outputs Ax (n), Ay of acceleration sensor
(N) is a tentative roll angle R (n) and a tentative pitch angle P which are inclination angles with respect to the horizontal plane (XY plane) of the reference coordinate system, respectively, by the roll angle calculating means and the pitch angle calculating means by the following equations.
(N) is calculated.

【0034】 R(n)=sin-1[Ax(n)/cosP(n)]
P(n)=sin-1Ay(n)
R (n) = sin −1 [Ax (n) / cosP (n)]
P (n) = sin -1 Ay (n)

【0035】基準座標系での仮のヨー角Φ(n)は、基
準座標系での地磁気成分を用いて、Φ(n)=tanー1
[HX(n)/HY(n)]で表わされる。姿勢角検出
装置が水平面上で回転する場合は、地磁気センサの出力
Mx(n)及びMy(n)が、それぞれ、HX(n)及びHY
(n)に等しく、 Φ(n)=tanー1[Mx(n)/My(n)] が成り立つ。
The provisional yaw angle Φ (n) in the reference coordinate system is calculated using the geomagnetic component in the reference coordinate system, Φ (n) = tan −1
[HX (n) / HY (n)]. When the attitude angle detector rotates on a horizontal plane, the outputs Mx (n) and My (n) of the geomagnetic sensor are HX (n) and HY (HY), respectively.
(N), and Φ (n) = tan -1 [Mx (n) / My (n)].

【0036】原点時の方位角をΦ(0)とすれば、ヨー
角γ(n)は、 γ(n)=Φ(n)−Φ(0) となる。
Assuming that the azimuth at the origin is Φ (0), the yaw angle γ (n) is γ (n) = Φ (n) -Φ (0).

【0037】しかし、姿勢角検出装置がロール角Rやピ
ッチ角Pを持ち、水平でないときには、 HX=cos[P(n)]×Mx+sin[P(n)]
×Mz、 HY=sin[R(n)]×sin[P(n)]×Mx
+cos[R(n)]×cos[P(n)]×Mz の関係式から、仮のロール角R(n)、仮のピッチ角P
(n)を用いて座標変換を行い、基準座標系での地磁気
成分を求めて、 Φ(n)=tanー1[HX(n)/HY(n)] に代入し、求める。
However, when the attitude angle detector has a roll angle R and a pitch angle P and is not horizontal, HX = cos [P (n)] × Mx + sin [P (n)]
× Mz, HY = sin [R (n)] × sin [P (n)] × Mx
From the relational expression of + cos [R (n)] × cos [P (n)] × Mz, the provisional roll angle R (n) and the provisional pitch angle P
Coordinate conversion is performed using (n), a geomagnetic component in the reference coordinate system is obtained, and the result is substituted into Φ (n) = tan -1 [HX (n) / HY (n)].

【0038】その際、地磁気Z方向成分Mz(n)が必
要となる。
At this time, a component Zz (n) in the geomagnetic Z direction is required.

【0039】以下の方法で仮想的にMzを算出する。Mz is virtually calculated by the following method.

【0040】まず、地磁気Htを以下の手順で求める。
最初に、姿勢角検出装置(被測定物)部を90度傾け、
図1の磁気センサ10あるいは磁気センサ11が基準座
標系のZ軸に向くようにする。そして何らかの信号を送
り、例えばキーやボタンを押すなどをし、その時のZ軸
に向いているセンサの値をMz(0)としてメモリに格
納する。
First, the geomagnetism Ht is determined by the following procedure.
First, tilt the attitude angle detection device (measured object) by 90 degrees,
The magnetic sensor 10 or the magnetic sensor 11 in FIG. 1 is directed to the Z axis of the reference coordinate system. Then, a signal is sent, for example, a key or button is pressed, and the value of the sensor facing the Z axis at that time is stored in the memory as Mz (0).

【0041】次に、姿勢角検出装置(被測定物)部を原
点位置に戻し、もう一度、何らかの信号を送り、磁気セ
ンサMx(n),My(n)の値をMx(0),My
(0)としてメモリに格納する。これらMx(0),M
y(0),Mz(0)を用いて、Htは数3から求ま
る。
Next, the attitude angle detecting device (measured object) is returned to the origin position, a signal is sent again, and the values of the magnetic sensors Mx (n), My (n) are changed to Mx (0), My.
(0) is stored in the memory. These Mx (0), M
Ht is obtained from Expression 3 using y (0) and Mz (0).

【0042】[0042]

【数3】 (Equation 3)

【0043】さらに、姿勢角検出装置(被測定物)の地
磁気北方向成分の傾斜角からMzの符号を判別する。こ
のために、バックアップメモリーと北方向成分傾斜角演
算手段を有する。
Further, the sign of Mz is determined from the inclination angle of the north component of the geomagnetic field of the attitude angle detector (measured object). For this purpose, a backup memory and a north component inclination angle calculating means are provided.

【0044】演算処理にて算出した、演算する単位時間
で、1単位時間過去の仮のヨー角Φ(n-1)をバックアッ
プメモリーに記憶しておき、この仮のヨー角Φ(n−
1)と加速度センサ出力Ax(n)、Ay(n)の値か
ら、北方向成分傾斜角演算手段で、姿勢角検出装置(被
測定物)の傾斜角度の地磁気北方向成分θ2を次式によ
り算出する。
The temporary yaw angle Φ (n-1), which is one unit time past in the unit time to be calculated, calculated in the arithmetic processing, is stored in the backup memory, and this temporary yaw angle Φ (n-
Following formula 1) and the acceleration sensor output Ax (n), from the value of Ay (n), the north direction component inclination angle calculating means, the geomagnetic north direction component theta 2 of the inclination angle of the attitude-angle detecting apparatus (object to be measured) It is calculated by:

【0045】θ2=sin-1[Ax(n)×cosΦ(n−
1)+Ay(n)×sinΦ(n−1)]
Θ 2 = sin −1 [Ax (n) × cosΦ (n−
1) + Ay (n) × sinΦ (n−1)]

【0046】により求められ、−90度≦θ2≦θ0であ
れば、地磁気Mz符号はマイナス、θ0<θ2≦90度で
あれば、地磁気Mz符号はプラスと判別する。
If −90 degrees ≦ θ 2 ≦ θ 0 , the geomagnetic Mz sign is determined to be minus, and if θ 02 ≦ 90 degrees, the geomagnetic Mz sign is determined to be positive.

【0047】次に、本発明の姿勢角検出装置における、
前記静止角検出装置で演算された仮のロール角R
(n)、仮のピッチ角P(n)、仮のヨー角Φ(n)が
ほぼ正しいかどうかを判別する判別装置を説明をする。
Next, in the attitude angle detecting device of the present invention,
The provisional roll angle R calculated by the static angle detection device
(N), a determination device for determining whether the provisional pitch angle P (n) and the provisional yaw angle Φ (n) are substantially correct will be described.

【0048】静止角検出手段における、Ax(n)、A
y(n)は、重力加速度のx,y軸方向成分と運動加速
度のx、y軸方向成分との合成ベクトルとなるために、
運動加速度がある場合には正しいロール角、ピッチ角に
ならない。そこで、R(n)からR(n−1)を引いた
ものが、0の近傍で、ある値以内であり、あるいはP
(n)からP(n−1)を引いたものが、0の近傍で、
ある値以内であるならば、運動加速度がない、即ち静止
角検出手段から演算された仮のロール角R(n)、と仮
のピッチ角P(n)が正しいと判別する。そうでない場
合は、運動加速度があると判別し、静止角検出手段から
の演算結果は正しくないとする。即ち、数1或いは数2
のうち、少なくとも一つの値が、ある値以内で、ほぼ0
であるとき、静止角検出手段からの姿勢角情報は正しい
と判別する判別装置を提供する。
Ax (n), A in the stationary angle detecting means
Since y (n) is a composite vector of the x and y axis components of the gravitational acceleration and the x and y axis components of the motion acceleration,
If there is motion acceleration, the correct roll angle and pitch angle will not be obtained. Therefore, the value obtained by subtracting R (n-1) from R (n) is close to 0, within a certain value, or
(N) minus P (n-1) is near 0,
If it is within a certain value, it is determined that there is no motion acceleration, that is, the provisional roll angle R (n) and the provisional pitch angle P (n) calculated by the stationary angle detection means are correct. Otherwise, it is determined that there is a motion acceleration, and the calculation result from the static angle detection means is not correct. That is, Equation 1 or Equation 2
At least one of the values is approximately 0 within a certain value.
Is provided, a determination device for determining that the posture angle information from the stationary angle detection means is correct.

【0049】[0049]

【数1】(Equation 1)

【0050】[0050]

【数2】(Equation 2)

【0051】ここでは、加速度センサの出力を演算して
判別する手法について述べたが、磁気センサの出力に誤
差が生じ、大きく変動したとき等の場合も静止角度検出
手段の出力は正しくないと判別する。
Although the method of calculating and determining the output of the acceleration sensor has been described above, it is determined that the output of the stationary angle detecting means is not correct even when an error occurs in the output of the magnetic sensor and the output fluctuates greatly. I do.

【0052】次に、上記判別装置の判別結果に応じて、
運動角検出手段の出力と静止角検出手段の出力を演算し
て最終的な出力を得る姿勢角演算装置で行われる演算方
法について説明する。
Next, according to the discrimination result of the discrimination device,
A description will be given of a calculation method performed by the attitude angle calculation device for obtaining the final output by calculating the output of the motion angle detection means and the output of the stationary angle detection means.

【0053】この演算の基本は、判別装置によって静止
角検出手段の出力が誤っていると判別されたときには、
現在の姿勢角検出結果=1単位時間過去の姿勢角検出結
果+運動角となり、判別装置によって静止角検出手段の
出力が正しいと判別されたときには、現在の姿勢角検出
結果=1単位過去の姿勢角検出結果+運動角−補正値と
し、補正値は、誤差×比例定数、或いは一定定数であ
る。ここで、誤差=(1単位時間過去の姿勢角検出結果
+現在の運動角)−(静止角検出手段による現在の検出
結果)である。
The basis of this calculation is that when the discriminating device determines that the output of the static angle detecting means is incorrect,
Current attitude angle detection result = 1 attitude time detection result past unit time + motion angle, and when the discriminator determines that the output of the static angle detection means is correct, current attitude angle detection result = 1 attitude past one unit time Angle detection result + motion angle−correction value, and the correction value is error × proportional constant or constant. Here, error = (result of attitude angle detection in the past of one unit time + current motion angle) − (current detection result by stationary angle detecting means).

【0054】式で表すと、X軸の誤差=α(n−1)+
△X(n)−R(n),Y軸の誤差=β(n−1)+△
Y(n)−P(n),Z軸の誤差=γ(n−1)+△Z
(n)−Φ(n)となる。
In the equation, the error on the X axis = α (n−1) +
ΔX (n) −R (n), Y-axis error = β (n−1) + △
Y (n) −P (n), error of Z axis = γ (n−1) + △ Z
(N) −Φ (n).

【0055】第1の実施例では、本発明の姿勢角検出装
置の求めるべき出力をα(n)、β(n)、γ(n)、
動的な運動角検出手段から得られる運動角を△X
(n)、△Y(n)、△Z(n)、静的な静止角検出手
段から求められる静止角をR(n)、P(n)、Φ
(n)とすると、
In the first embodiment, the outputs to be obtained by the attitude angle detecting device of the present invention are α (n), β (n), γ (n),
The motion angle obtained from the dynamic motion angle detection means is expressed as △ X
(N), △ Y (n), △ Z (n), and the static angles determined by static static angle detection means are R (n), P (n), Φ
(N)

【0056】静止角検出手段からの姿勢角情報は正しい
と判別する場合、 α(n)=α(n−1)+△X(n)−C1、 β(n)=β(n−1)+△Y(n)−C2、 γ(n)=γ(n−1)+△Z(n)−C3、 ここで、C1,C2,C3は、任意に選択される誤差より大
きくない定数で、符号は、誤差の符号が、プラスの時、
プラス、マイナスの時、マイナスにより姿勢角を演算す
る。
When it is determined that the posture angle information from the stationary angle detecting means is correct, α (n) = α (n−1) + △ X (n) −C 1 , β (n) = β (n−1) ) + ΔY (n) −C 2 , γ (n) = γ (n−1) + ΔZ (n) −C 3 , where C 1 , C 2 , and C 3 are arbitrarily selected. Is a constant that is not greater than the error, and the sign is
At plus and minus, the attitude angle is calculated by minus.

【0057】また、静止角検出手段からの姿勢角情報が
誤と判別する場合、 α(n)=α(n−1)+△X(n)、 β(n)=β(n−1)+△Y(n)、 γ(n)=γ(n−1)+△Z(n)、 により姿勢角を演算する。
When it is determined that the posture angle information from the stationary angle detecting means is wrong, α (n) = α (n−1) + △ X (n), β (n) = β (n−1) + △ Y (n), γ (n) = γ (n−1) + △ Z (n), and the attitude angle is calculated.

【0058】また、本発明の他の実施の形態として、本
発明の姿勢角検出装置の求めるべき出力をα(n)、β
(n)、γ(n)、動的な運動角検出手段から得られる
運動角を△X(n)、△Y(n)、△Z(n)、静的な
静止角検出手段から求められる静止角をR(n)、P
(n)、Φ(n)とすると、
In another embodiment of the present invention, the outputs to be obtained by the attitude angle detecting device of the present invention are α (n), β
(N), γ (n), 運動 X (n), △ Y (n), △ Z (n), the motion angle obtained from the dynamic motion angle detection means, are obtained from the static static angle detection means. The static angle is R (n), P
(N), Φ (n),

【0059】静止角検出手段からの姿勢角情報は正しい
と判別する場合、 α(n)=α(n−1)+△X(n)−k1[α(n−1)+△
X(n)−R(n)]、 β(n)=β(n−1)+△Y(n)−k2[β(n−1)+△
Y(n)−P(n)]、 γ(n)=γ(n−1)+△Z(n)−k3[γ(n−1)+△
Z(n)−Φ(n)]、 により姿勢角を演算する。ここで、k1,k2,k3は、
任意に選択される1以下の比例定数である。
When it is determined that the attitude angle information from the stationary angle detecting means is correct, α (n) = α (n−1) + {X (n) −k 1 [α (n−1) +}
X (n) −R (n)], β (n) = β (n−1) + {Y (n) −k 2 [β (n−1) +}
Y (n) −P (n)], γ (n) = γ (n−1) + {Z (n) −k 3 [γ (n−1) +}
Z (n) −Φ (n)], and calculates the attitude angle. Here, k 1 , k 2 , and k 3 are
It is an arbitrarily selected proportional constant of 1 or less.

【0060】また、静止角検出手段からの姿勢角情報が
誤と判別する場合、 α(n)=α(n−1)+△X(n)、 β(n)=β(n−1)+△Y(n)、 γ(n)=γ(n−1)+△Z(n)、 により姿勢角を演算する。
When it is determined that the posture angle information from the stationary angle detecting means is wrong, α (n) = α (n−1) + △ X (n), β (n) = β (n−1) + △ Y (n), γ (n) = γ (n−1) + △ Z (n), and the attitude angle is calculated.

【0061】このように、静止角検出手段の出力が正し
いときのみ、誤差を補正しながら、運動角の積算で姿勢
角度を求めることにより、高速な応答性と、静止時の安
定性、再現性を同時に満足できるようにした姿勢角検出
装置である。
As described above, only when the output of the static angle detecting means is correct, the attitude angle is obtained by integrating the motion angles while correcting the error, thereby providing high-speed response, stability at rest, and reproducibility. Is a posture angle detection device which can satisfy the above at the same time.

【0062】図5は、姿勢角検出装置を適用したHMD
の一例示す。このHMDは、目前にあるディスプレイに
表示に表示された映像が頭の動きに連動して変化し、仮
想空間を体験できるように設けられているもので、この
HMDを装着したまま右を向くと、姿勢角検出装置で計
測した頭の姿勢角を映像発生装置に送信し、映像発生装
置はその姿勢角にあった映像をHMDに送信するので右
に展開する映像が映し出され、頭の動きによって全空間
の360度の映像を実感できるように設けられているも
のである。
FIG. 5 shows an HMD to which the attitude angle detecting device is applied.
An example is shown below. This HMD is provided so that the image displayed on the display in front of the user changes in conjunction with the movement of the head and can experience a virtual space. When turning to the right while wearing this HMD, , The head posture angle measured by the posture angle detection device is transmitted to the image generation device, and the image generation device transmits the image corresponding to the posture angle to the HMD, so that the image developed to the right is projected, and the motion of the head is It is provided so that a 360-degree image of the entire space can be realized.

【0063】図5に示すように、符号1は、HMD本体
を示し、このHMD本体1には、本発明である姿勢角検
出装置(被測定物)2が信号ケーブル3で映像発生装置
4に接続されている。
As shown in FIG. 5, reference numeral 1 denotes an HMD main body. The HMD main body 1 includes a posture angle detecting device (measured object) 2 according to the present invention connected to a video generating device 4 through a signal cable 3. It is connected.

【0064】[0064]

【発明の効果】本発明による姿勢角検出装置によれば、
上記のHMDに適用した場合、外部信号を用いることな
く、また、高速応答で累積誤差の少ない角度情報を得る
ことができ、高性能なHMDを構成することができる。
According to the attitude angle detecting device of the present invention,
When applied to the above-described HMD, it is possible to obtain angle information with little accumulated error with a high-speed response without using an external signal, and to configure a high-performance HMD.

【0065】本発明による姿勢角検出装置によれば、ジ
ャイロを素子で搭載しているので、小型軽量化が可能で
あり、セラミック振動子を使用しているので、磁気ノイ
ズは受けず、磁気センサと近接させても機能を損なうこ
とがない。また、ハイパスフィルタを使用することによ
り、小型・低価格化、高精度化が可能である。
According to the attitude angle detecting device of the present invention, since the gyro is mounted as an element, it is possible to reduce the size and weight, and since the ceramic vibrator is used, no magnetic noise is received. The function is not impaired even if it is made to approach. Also, by using a high-pass filter, miniaturization, low cost, and high accuracy can be achieved.

【0066】さらに、従来、姿勢角検出装置としては、
加速度センサが3個ないと姿勢角の誤差が判断できず、
そのため、複雑な構造になっていたが、本発明によれ
ば、2個の加速度センサと、2個の地磁気センサと、簡
単な計算だけで、誤差成分有無の判別・補正処理を行う
ことができ、高速応答で、高精度な姿勢角検出装置を提
供できる。
Further, conventionally, as a posture angle detecting device,
If there are not three acceleration sensors, the error of the attitude angle cannot be determined,
Therefore, according to the present invention, the two acceleration sensors and the two geomagnetic sensors can be used to determine and correct the presence / absence of an error component by simple calculations. A high-speed response and high-accuracy attitude angle detection device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の姿勢角検出装置のジャイロスコープ、
加速度センサ、地磁気センサの配置を示し、基準座標系
(X−Y−Z系)とセンサ座標系(x−y−z系)が一
致している場合を示す図。
FIG. 1 is a gyroscope of a posture angle detecting device according to the present invention;
The figure which shows arrangement | positioning of an acceleration sensor and a geomagnetic sensor, and shows the case where a reference coordinate system (XYZ system) and a sensor coordinate system (xyz system) correspond.

【図2】基準座標系(X−Y−Z系)とセンサ座標系
(x−y−z系)が一致していない場合を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a case where a reference coordinate system (XYZ system) and a sensor coordinate system (xyz system) do not match.

【図3】本発明の姿勢角検出装置の一実施の形態の全体
構成を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing an overall configuration of an embodiment of a posture angle detecting device according to the present invention.

【図4】本発明の姿勢角検出装置のうち、静止角演算装
置の構成を示すブロック図。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a stationary angle calculation device in the posture angle detection device of the present invention.

【図5】HMDにおける姿勢角検出装置の使用状況の説
明図。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a usage state of a posture angle detection device in an HMD.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ディスプレイ本体 2 姿勢角検出装置(被測定物) 3 信号ケーブル 4 映像発生装置 5 (第1の)ジャイロスコープ 6 (第2の)ジャイロスコープ 7 (第3の)ジャイロスコープ 8 第1の地磁気センサ 9 第2の地磁気センサ 10 第1の加速度センサ 11 第2の加速度センサ 31 運動角演算装置 32 静止角演算装置 33 判別装置 30 姿勢角演算装置 36 (第1の)ハイパスフィルタ 37 (第2の)ハイパスフィルタ 38 (第3の)ハイパスフィルタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Display main body 2 Attitude angle detection apparatus (DUT) 3 Signal cable 4 Image generator 5 (1st) gyroscope 6 (2nd) gyroscope 7 (3rd) gyroscope 8 1st geomagnetic sensor Reference Signs List 9 second geomagnetic sensor 10 first acceleration sensor 11 second acceleration sensor 31 motion angle calculator 32 stationary angle calculator 33 discriminator 30 attitude angle calculator 36 (first) high-pass filter 37 (second) High Pass Filter 38 (Third) High Pass Filter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G06F 3/033 310 G06F 3/033 310Y H04N 5/64 511 H04N 5/64 511A (72)発明者 山本 直治 宮城県仙台市太白区郡山6丁目7番1号 株式会社トーキン内──────────────────────────────────────────────────の Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI G06F 3/033 310 G06F 3/033 310Y H04N 5/64 511 H04N 5/64 511A (72) Inventor Naoji Yamamoto Taishiro, Sendai City, Miyagi 6-7-1, Koriyama-ku, Tokin Co., Ltd.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水平面内で直交する軸をX軸、Y軸と
し、そのX軸、Y軸に直交する軸をZ軸とするとき、こ
れら互いに直交するX軸、Y軸、Z軸が形成する基準座
標系において、互いに直交する3軸の回りの回転角を検
出する姿勢角検出装置において、X軸、Y軸及びZ軸の
回りの角速度を検出する3個のジャイロスコープと、該
ジャイロスコープの角速度に応じた出力に基づいて単位
時間に移動した角度を演算する運動角演算装置と、X−
Y平面で互いに直交する2軸の加速度を検出するように
配置された加速度センサと、X−Y平面で互いに直交す
る2軸の地磁気を検出するように配置される地磁気セン
サと、該加速度センサ及び地磁気センサの出力に基づい
て、X軸、Y軸、Z軸回りの回転角を演算する静止角演
算装置と、静止角演算装置による演算結果の真偽を判別
する判別装置と、該判別装置の演算結果に応じて、運動
角演算装置の演算結果と静止角演算装置の演算結果から
出力するべき姿勢角を演算する姿勢角演算装置とから構
成されることを特徴とする姿勢角検出装置。
An X-axis, a Y-axis, and an X-axis, a Y-axis, and a Z-axis, which are orthogonal to each other, are defined as an X-axis and a Y-axis. A gyroscope for detecting angular velocities around X-axis, Y-axis and Z-axis in a posture angle detecting device for detecting rotation angles around three axes orthogonal to each other in a reference coordinate system; A motion angle calculator for calculating an angle moved per unit time based on an output corresponding to the angular velocity of the X-axis;
An acceleration sensor arranged to detect two-axis acceleration orthogonal to each other on the Y plane; a geomagnetic sensor arranged to detect two-axis geomagnetism orthogonal to each other on the XY plane; A static angle computing device that computes a rotation angle about the X-axis, Y-axis, and Z-axis based on the output of the geomagnetic sensor; a discriminating device that discriminates whether the computation result by the static angle computing device is true or false; An attitude angle detection device, comprising: an attitude angle calculation device that calculates an attitude angle to be output from the calculation result of the motion angle calculation device and the calculation result of the stationary angle calculation device in accordance with the calculation result.
【請求項2】 請求項1記載の姿勢角検出装置のジャイ
ロスコープが、圧電振動ジャイロ用振動子と、その振動
子をジャイロスコープとして動作させるための駆動検出
回路からなり、該振動子が、非磁性材料で構成されるこ
とを特徴とする姿勢角検出装置。
2. A gyroscope for an attitude angle detecting device according to claim 1, comprising a vibrator for a piezoelectric vibrating gyroscope and a drive detecting circuit for operating the vibrator as a gyroscope. An attitude angle detection device comprising a magnetic material.
【請求項3】 請求項1または2記載の姿勢角検出装置
のジァイロスコープの出力部に、ハイパスフィルタが接
続され、ハイパスフィルタの出力部は演算装置に入力さ
れ、ハイパスフィルタの出力を用いて運動角を演算する
ことを特徴とする姿勢角検出装置。
3. A high-pass filter is connected to an output of the gyroscope of the attitude angle detecting device according to claim 1, and the output of the high-pass filter is input to an arithmetic unit, and the motion angle is calculated using the output of the high-pass filter. Is calculated.
【請求項4】 請求項3記載のハイパスフィルタは、カ
ットオフ周波数可変手段を有することを特徴とする姿勢
角検出装置。
4. The attitude angle detection device according to claim 3, wherein the high-pass filter has a cut-off frequency variable unit.
【請求項5】 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載
の姿勢角検出装置において、2軸の加速度センサと、加
速度センサの出力Ax(n)、Ay(n)から仮のロー
ル角R(n)、仮のピッチ角P(n)を演算するロール
角演算手段、ピッチ角演算手段と、地磁気のx方向成分
Mx(n)、y方向成分My(n)を計測する2軸の地
磁気センサと、演算する単位時間で1単位時間過去の方
位角演算結果Φ(n−1)を記憶しておくためのバック
アップメモリーと、加速度センサの出力Ax(n)、A
y(n)及びバックアップメモリーの内容Φ(n−1)
より、傾斜角度の北方向成分θ2を演算する北方向成分
傾斜角演算手段と、地磁気のZ方向成分Mzの符号を判
定する地磁気Mz符号判別手段と、地磁気のZ方向成分
地磁気Mz絶対値演算手段と、前記地磁気Mz符号判別
手段と、地磁気Mz絶対値演算手段よりZ軸方向成分の
地磁気Mzを計算する地磁気Mz演算手段と、前記地磁
気Mx、My、Mzより、基準座標系での地磁気のX,
Y,Z成分HX,HY,HZを演算する座標変換演算手
段と、基準座標系における前記のHX、HYにより方位
角Φを演算する方位演算手段から構成され、地磁気Mz
演算手段により仮想的に地磁気Mzを求めることにより
地磁気センサ2軸により方位角Φ(n)を計測すること
を特徴とする姿勢角検出装置。
5. The posture angle detecting device according to claim 1, wherein a provisional roll angle R is calculated from a biaxial acceleration sensor and outputs Ax (n) and Ay (n) of the acceleration sensor. (N), roll angle calculating means for calculating a provisional pitch angle P (n), pitch angle calculating means, and two-axis geomagnetism for measuring x-direction component Mx (n) and y-direction component My (n) of geomagnetism A sensor, a backup memory for storing the azimuth angle calculation result Φ (n-1) one unit time in the past for the unit time to be calculated, and outputs Ax (n), A
y (n) and the contents of the backup memory Φ (n-1)
A north component inclination angle calculating means for calculating the north component θ 2 of the tilt angle, a geomagnetic Mz code discriminating means for determining the sign of the geomagnetic Z direction component Mz, and a geomagnetic Z direction component geomagnetic Mz absolute value calculation Means, a terrestrial magnetism Mz code discriminating means, a terrestrial magnetism Mz calculating means for calculating a terrestrial magnetism Mz of a component in the Z-axis direction from a terrestrial magnetism Mz absolute value computing means, X,
Coordinate transformation computing means for computing the Y, Z components HX, HY, HZ, and azimuth computing means for computing the azimuth angle Φ from the HX, HY in the reference coordinate system,
An attitude angle detection apparatus characterized in that an azimuth angle Φ (n) is measured by two axes of a geomagnetic sensor by virtually obtaining geomagnetic Mz by an arithmetic means.
【請求項6】 請求項5記載の姿勢角検出装置におい
て、前記北方向成分傾斜角演算装置及び地磁気Mz符号
判別手段により、北方向成分傾斜角θ2、原点時の地磁
気の伏角θ0、バックアップメモリの出力をΦ(n−
1)、加速度センサ2軸の出力をそれぞれAx(n)、
Ay(n)とする時、北方向成分傾斜角θ2は、θ2=s
in-1[Ax(n)・cos(−Φ(n−1))+Ay
(n)・sin(−Φ(n−1))]として求め、−9
0度≦θ2≦θ0であれば、地磁気Mz符号はマイナス、
θ0<θ2≦90度であれば、地磁気Mz符号はプラスと
判別することを特徴とする姿勢角検出装置。
6. The attitude angle detecting device according to claim 5, wherein the north component tilt angle θ 2 , the geomagnetic dip θ 0 at the origin, the backup, The output of the memory is Φ (n−
1) The outputs of the two axes of the acceleration sensor are Ax (n),
When Ay (n), the north component inclination angle θ 2 is θ 2 = s
in −1 [Ax (n) · cos (−Φ (n−1)) + Ay
(N) · sin (−Φ (n−1))], −9
If 0 degree ≦ θ 2 ≦ θ 0 , the geomagnetic Mz sign is minus,
If θ 02 ≦ 90 degrees, the geomagnetic Mz code is determined to be positive, and the attitude angle detecting device is characterized in that it is determined.
【請求項7】 請求項1乃至6の姿勢角検出装置におい
て、前記判別装置により、2軸の加速度センサおよび、
2軸の地磁気センサからなる静止角検出手段から求めら
れる仮のヨー角Φ・仮のピッチ角P・仮のロール角Rの
検出結果が、正しいかどうかの判別手段として、加速度
センサの現在の出力Ax(n)から演算して得られた仮
のロール角をR(n)、演算する単位時間で1単位時間
過去の出力Ax(n−1)から得られた仮のロール角演
算結果をR(n−1)とし、同様に加速度センサの現在
の出力Ay(n)から演算して得られた仮のピッチ角を
P(n)、演算する単位時間で1単位時間過去の出力A
y(n−1)から得られた仮のピッチ角をP(n−1)
とすると、数1あるいは数2のうち、少なくとも一つの
値が、ある値以内にあるとき、静止角検出手段からの姿
勢角情報は正しいと判別することを特徴とする姿勢角検
出装置。 【数1】 【数2】
7. The posture angle detecting device according to claim 1, wherein the discriminating device includes a two-axis acceleration sensor,
The present output of the acceleration sensor is used as a means for determining whether or not the detection results of the temporary yaw angle Φ, the temporary pitch angle P, and the temporary roll angle R obtained by the stationary angle detection means including the two-axis geomagnetic sensor are correct. R (n) is the provisional roll angle obtained from Ax (n), and R is the provisional roll angle calculation result obtained from output Ax (n-1) which is one unit time past the unit time for calculation. (N-1), a tentative pitch angle similarly calculated from the current output Ay (n) of the acceleration sensor is P (n), and the output A in the unit time to be calculated is one unit time in the past.
The tentative pitch angle obtained from y (n-1) is P (n-1)
Then, when at least one of Expression 1 and Expression 2 is within a certain value, the posture angle information from the stationary angle detection means is determined to be correct. (Equation 1) (Equation 2)
【請求項8】 請求項1乃至請求項7の姿勢角検出装置
において、求めるべき出力をロール角α(n)、ピッチ
角β(n)、ヨー角γ(n)、運動角検出手段から求め
られる運動角を、仮のロール角変化△X(n)、仮のピ
ッチ角変化△Y(n)、仮のヨー角変化△Z(n)、静
止角検出手段から求められる静止角を、仮のロール角R
(n)、仮のピッチ角P(n)、仮のヨー角Φ(n)、
誤差より大きくない一定定数をC1,C2,C3とする
と、判別装置の判別結果により、静止角検出手段からの
姿勢角情報は正しいと判別する場合、α(n)=α(n
−1)+△X(n)−C1、β(n)=β(n−1)+
△Y(n)−C2、γ(n)=γ(n−1)+△Z
(n)−C3により、また、静止角検出手段からの姿勢
角情報は誤りと判別する場合は、α(n)=α(n−
1)+△X(n)、β(n)=β(n−1)+△Y
(n)、γ(n)=γ(n−1)+△Z(n)により、
姿勢角を演算することを特徴とする姿勢角検出装置。
8. The attitude angle detecting device according to claim 1, wherein an output to be obtained is obtained from a roll angle α (n), a pitch angle β (n), a yaw angle γ (n), and a motion angle detecting means. The tentative roll angle change △ X (n), the tentative pitch angle change △ Y (n), the tentative yaw angle change △ Z (n), and the static angle determined by the static angle Roll angle R
(N), provisional pitch angle P (n), provisional yaw angle Φ (n),
Assuming that the constants that are not larger than the errors are C 1 , C 2 , and C 3 , α (n) = α (n
−1) + ΔX (n) −C 1 , β (n) = β (n−1) +
ΔY (n) −C 2 , γ (n) = γ (n−1) + ΔZ
The (n) -C 3, also the attitude angle information from the static angle detecting means if it is determined that the error, α (n) = α ( n-
1) + △ X (n), β (n) = β (n−1) + △ Y
(N), γ (n) = γ (n−1) + △ Z (n),
An attitude angle detection device for calculating an attitude angle.
【請求項9】 請求項1乃至請求項8の姿勢角検出装置
において、求めるべき出力をロール角α(n)、ピッチ
角β(n)、ヨー角γ(n)、動的な運動角検出手段か
ら求められる運動角を、仮のロール角変化△X(n)、
仮のピッチ角変化△Y(n)、仮のヨー角変化△Z
(n)、静的な静止角検出手段から求められる姿勢角
を、仮のロール角R(n)、仮のピッチ角P(n)、仮
のヨー角Φ(n)、1以下の比例定数をk1,k2,k3
すると、判別装置の判別結果により、静止角検出手段か
らの姿勢角情報は正しいと判別する場合は、α(n)=
α(n−1)+△X(n)−k1[α(n−1)+△X
(n)−R(n)]、β(n)=β(n−1)+△Y
(n)−k2[β(n−1)+△Y(n)−P
(n)]、γ(n)=γ(n−1)+△Z(n)−k3
[γ(n−1)+△Z(n)−Φ(n)]により、ま
た、静止角検出手段からの姿勢角情報は誤りと判別する
場合は、α(n)=α(n−1)+△X(n)、β
(n)=β(n−1)+△Y(n)、γ(n)=γ(n
−1)+△Z(n)により、姿勢角を演算することを特
徴とする姿勢角検出装置。
9. The attitude angle detecting device according to claim 1, wherein outputs to be obtained are a roll angle α (n), a pitch angle β (n), a yaw angle γ (n), and a dynamic motion angle detection. The motion angle obtained from the means is calculated as a tentative roll angle change ΔX (n),
Temporary pitch angle change ΔY (n), temporary yaw angle change ΔZ
(N), the attitude angle obtained from the static stationary angle detecting means is a temporary roll angle R (n), a temporary pitch angle P (n), a temporary yaw angle Φ (n), and a proportional constant of 1 or less. Are assumed to be k 1 , k 2 , and k 3 , when it is determined that the posture angle information from the stationary angle detecting means is correct based on the determination result of the determination device, α (n) =
α (n−1) + ΔX (n) −k 1 [α (n−1) + ΔX
(N) −R (n)], β (n) = β (n−1) + △ Y
(N) −k 2 [β (n−1) + ΔY (n) −P
(N)], γ (n) = γ (n−1) + △ Z (n) −k 3
[Γ (n−1) + △ Z (n) −Φ (n)], and when the attitude angle information from the static angle detection means is determined to be incorrect, α (n) = α (n−1) ) + △ X (n), β
(N) = β (n−1) + △ Y (n), γ (n) = γ (n
-1) An attitude angle detection device which calculates an attitude angle from + △ Z (n).
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Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002164987A (en) * 2000-11-29 2002-06-07 Tokin Corp Mount method for attitude angle detector for mobile terminal
WO2004063667A1 (en) * 2003-01-15 2004-07-29 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Attitude angle processor and attitude angle processing method
JP2007257198A (en) * 2006-03-22 2007-10-04 Nintendo Co Ltd Inclination calculation device, inclination calculation program, game device, and game program
JP2008517392A (en) * 2004-10-22 2008-05-22 コミサリヤ・ア・レネルジ・アトミク Stand-alone device, system, and method for navigating in a space having at least three dimensions
JP2009507272A (en) * 2005-08-01 2009-02-19 トヨタ自動車株式会社 Attitude angle detector for moving body
US7616232B2 (en) 2005-12-02 2009-11-10 Fujifilm Corporation Remote shooting system and camera system
KR100943538B1 (en) * 2008-02-18 2010-02-22 (주)마이크로인피니티 Yaw angle measuring device and method
JP2011059020A (en) * 2009-09-11 2011-03-24 Chiba Inst Of Technology Apparatus, method and program for estimating three-dimensional attitude
CN102759994A (en) * 2012-06-07 2012-10-31 歌尔声学股份有限公司 Control system and control equipment
JP2015169582A (en) * 2014-03-07 2015-09-28 リコーエレメックス株式会社 Attitude detector
JP2017090433A (en) * 2015-11-10 2017-05-25 愛知製鋼株式会社 Ball rotation direction detection system
CN107085246A (en) * 2017-05-11 2017-08-22 深圳合优科技有限公司 A kind of human motion recognition method and device based on MEMS
CN112987944A (en) * 2021-03-12 2021-06-18 东莞市攀星智能运动科技有限公司 Music playing control method based on foot posture interaction
US11402927B2 (en) 2004-05-28 2022-08-02 UltimatePointer, L.L.C. Pointing device
US11841997B2 (en) 2005-07-13 2023-12-12 UltimatePointer, L.L.C. Apparatus for controlling contents of a computer-generated image using 3D measurements

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102901977B (en) * 2012-10-24 2014-07-02 北京航天自动控制研究所 Method for determining initial attitude angle of aircraft

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0821732A (en) * 1994-07-05 1996-01-23 Data Tec:Kk Attitude, azimuth, and position measuring apparatus
JPH09106322A (en) * 1995-10-09 1997-04-22 Data Tec:Kk Posture angle detector in head-mounted display
JPH09318382A (en) * 1996-05-27 1997-12-12 Nec Corp Method and device for detecting posture angle

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0821732A (en) * 1994-07-05 1996-01-23 Data Tec:Kk Attitude, azimuth, and position measuring apparatus
JPH09106322A (en) * 1995-10-09 1997-04-22 Data Tec:Kk Posture angle detector in head-mounted display
JPH09318382A (en) * 1996-05-27 1997-12-12 Nec Corp Method and device for detecting posture angle

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002164987A (en) * 2000-11-29 2002-06-07 Tokin Corp Mount method for attitude angle detector for mobile terminal
WO2004063667A1 (en) * 2003-01-15 2004-07-29 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Attitude angle processor and attitude angle processing method
US7222045B2 (en) 2003-01-15 2007-05-22 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Attitude angle processor and attitude angle processing method
US11755127B2 (en) 2004-05-28 2023-09-12 UltimatePointer, L.L.C. Multi-sensor device with an accelerometer for enabling user interaction through sound or image
US11416084B2 (en) 2004-05-28 2022-08-16 UltimatePointer, L.L.C. Multi-sensor device with an accelerometer for enabling user interaction through sound or image
US11409376B2 (en) 2004-05-28 2022-08-09 UltimatePointer, L.L.C. Multi-sensor device with an accelerometer for enabling user interaction through sound or image
US11402927B2 (en) 2004-05-28 2022-08-02 UltimatePointer, L.L.C. Pointing device
US8072417B2 (en) 2004-10-22 2011-12-06 Commissariat A L'energie Atomique Stand-alone device, system and method for navigating in a space having at least three dimensions
JP2008517392A (en) * 2004-10-22 2008-05-22 コミサリヤ・ア・レネルジ・アトミク Stand-alone device, system, and method for navigating in a space having at least three dimensions
US11841997B2 (en) 2005-07-13 2023-12-12 UltimatePointer, L.L.C. Apparatus for controlling contents of a computer-generated image using 3D measurements
JP2009507272A (en) * 2005-08-01 2009-02-19 トヨタ自動車株式会社 Attitude angle detector for moving body
US7616232B2 (en) 2005-12-02 2009-11-10 Fujifilm Corporation Remote shooting system and camera system
US7920985B2 (en) 2006-03-22 2011-04-05 Nintendo Co., Ltd. Inclination calculation apparatus and inclination calculation program, and game apparatus and game program
JP2007257198A (en) * 2006-03-22 2007-10-04 Nintendo Co Ltd Inclination calculation device, inclination calculation program, game device, and game program
KR100943538B1 (en) * 2008-02-18 2010-02-22 (주)마이크로인피니티 Yaw angle measuring device and method
JP2011059020A (en) * 2009-09-11 2011-03-24 Chiba Inst Of Technology Apparatus, method and program for estimating three-dimensional attitude
CN102759994A (en) * 2012-06-07 2012-10-31 歌尔声学股份有限公司 Control system and control equipment
JP2015169582A (en) * 2014-03-07 2015-09-28 リコーエレメックス株式会社 Attitude detector
JP2017090433A (en) * 2015-11-10 2017-05-25 愛知製鋼株式会社 Ball rotation direction detection system
US10591637B2 (en) 2015-11-10 2020-03-17 Aichi Steel Corporation Ball rotational direction detecting system
CN107085246A (en) * 2017-05-11 2017-08-22 深圳合优科技有限公司 A kind of human motion recognition method and device based on MEMS
CN112987944A (en) * 2021-03-12 2021-06-18 东莞市攀星智能运动科技有限公司 Music playing control method based on foot posture interaction

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