(57)【要約】【課題】加速度誤差補正方法及び装置、並びにそれを利用した慣性航法システムを提供する。【解決手段】システムの停止区間の加速度情報を一次関数で近似化してシステムが停止した間の加速度誤差を計算する第１加速度誤差計算部と、システムの停止区間でのシステムの速度及び速度による加速度を補正するゼロ速度補正部と、近似化した停止区間の加速度誤差を利用して動作区間でのシステムの加速度誤差を計算し、動作区間の加速度誤差、動作区間の測定加速度値、及び補正された停止区間の加速度を利用して誤差が補正された加速度を出力する第２加速度誤差計算部と、を含む加速度誤差補正装置である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
システムの動作如何を感知し、前記システムの停止区間及び動作区間の情報を出力する動作感知部と、
前記停止区間及び前記動作区間でのシステムの加速度を測定するセンサー部と、
前記停止区間でのシステムの測定加速度を利用して、前記システムの動作区間での加速度誤差を決定し、前記加速度誤差を補正した動作区間の加速度を出力する誤差モデル決定部と、
前記加速度誤差を補正した動作区間の加速度を積分して前記システムの位置を出力する位置復元部と、を含む慣性航法システム。
【請求項２】
前記誤差モデル決定部は、
前記停止区間でのシステムの測定加速度誤差及び前記動作区間でのシステムの加速度誤差を傾斜度と切片とを含む一次関数で近似化することを特徴とする請求項１に記載の慣性航法システム。
【請求項３】
前記誤差モデル決定部は、
前記動作区間以前の停止区間の加速度誤差を近似化した第１一次関数及び前記動作区間以後の停止区間の加速度を近似化した第２一次関数の傾斜度を利用して前記動作区間の加速度誤差の傾斜度を決定することを特徴とする請求項２に記載の慣性航法システム。
【請求項４】
前記誤差モデル決定部は、
前記第１及び第２一次関数の傾斜度の平均値を前記動作区間の加速度誤差の傾斜度に決定することを特徴とする請求項３に記載の慣性航法システム。
【請求項５】
前記誤差モデル決定部は、
前記システムが停止状態から動作状態に変更される瞬間の第１一次関数の値及び前記システムが動作状態から停止状態に変更される瞬間の第２一次関数の値を利用して、前記動作区間の加速度誤差の傾斜度を決定することを特徴とする請求項２に記載の慣性航法システム。
【請求項６】
前記誤差モデル決定部は、
前記第１一次関数値と前記第２一次関数値間の差を前記システムが動いた時間区間で分けて前記動作区間の加速度誤差の傾斜度を決定することを特徴とする請求項５に記載の慣性航法システム。
【請求項７】
前記動作区間でのシステムの加速度誤差をモデリングした一次関数の切片は、前記システムの動作区間の間、測定された加速度から前記加速度誤差を減算した結果を積分した値が０という条件で計算されることを特徴とする請求項２ないし６のうち何れか一項に記載の慣性航法システム。
【請求項８】
前記誤差モデル決定部は、
システムの停止区間の加速度を一次関数で近似化してシステムが停止した間の加速度誤差を計算する第１加速度誤差計算部と、
システムの停止区間でのシステムの速度及び前記速度による加速度を補正するゼロ速度補正部と、
近似化した停止区間の加速度誤差を利用して動作区間でのシステムの加速度誤差を計算し、前記動作区間の加速度誤差、動作区間の測定加速度値、及び前記補正された停止区間の加速度を利用して誤差が補正された加速度を出力する第２加速度誤差計算部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の慣性航法システム。
【請求項９】
前記動作感知部は、
前記センサー部で測定された加速度が所定の臨界値以上である時間区間を前記システム動作区間に出力することを特徴とする請求項１に記載の慣性航法システム。
【請求項１０】
システムの停止区間及び動作区間の情報、及び前記各区間での測定加速度情報を入力されて加速度誤差を補正する加速度誤差補正装置であって、
システムの停止区間の加速度情報を一次関数で近似化してシステムが停止した間の加速度誤差を計算する第１加速度誤差計算部と、
システムの停止区間でのシステムの速度及び前記速度による加速度を補正するゼロ速度補正部と、
近似化した停止区間の加速度誤差を利用して動作区間でのシステムの加速度誤差を計算し、前記動作区間の加速度誤差、動作区間の測定加速度値、及び前記補正された停止区間の加速度を利用して誤差が補正された加速度を出力する第２加速度誤差計算部と、を含むことを特徴とする加速度誤差補正装置。
【請求項１１】
前記第２加速度誤差計算部は、
前記動作区間以前の停止区間の加速度誤差を近似化した第１一次関数及び前記動作区間以後の停止区間の加速度を近似化した第２一次関数の傾斜度を利用して前記動作区間の加速度誤差の傾斜度を決定することを特徴とする請求項１０に記載の加速度誤差補正装置。
【請求項１２】
前記第２加速度誤差計算部は、
前記第１及び第２一次関数の傾斜度の平均値を前記動作区間の加速度誤差の傾斜度に決定することを特徴とする請求項１１に記載の加速度誤差補正装置。
【請求項１３】
前記第２加速度誤差計算部は、
前記システムが停止状態から動作状態に変更される瞬間の第１一次関数値及び前記システムが動作状態から停止状態に変更される瞬間の第２一次関数値を利用して、前記動作区間の加速度誤差の傾斜度を決定することを特徴とする請求項１１に記載の加速度誤差補正装置。
【請求項１４】
前記第２加速度誤差計算部は、
前記第１一次関数値と前記第２一次関数値間の差を前記システムが動いた時間区間で分けて前記動作区間の加速度誤差の傾斜度を決定することを特徴とする請求項１３に記載の加速度誤差補正装置。
【請求項１５】
前記第２加速度誤差計算部は、
前記動作区間の測定加速度値から前記動作区間の加速度誤差を減算し、誤差が補正された動作区間の加速度を計算することを特徴とする請求項１０に記載の加速度誤差補正装置。
【請求項１６】
前記動作区間でのシステムの加速度誤差をモデリングした一次関数の切片は、前記システムの動作区間の間、測定された加速度から前記加速度誤差を減算した結果を積分した値が０となるという条件で計算されることを特徴とする請求項１１ないし１５のうち何れか一項に記載の加速度誤差補正装置。
【請求項１７】
（ａ）システムの加速度情報、及び前記加速度情報によって決定された前記システムの停止区間及び動作区間情報を記録する段階と、
（ｂ）前記停止区間の加速度情報を利用して前記システムの停止区間での測定加速度誤差を一次関数で近似化し、ゼロ速度補正を行って前記停止区間の加速度を補正する段階と、
（ｃ）前記停止区間の測定加速度誤差を利用して前記動作区間の加速度誤差を一次関数で近似化し、前記加速度誤差を補正した動作区間の加速度を計算する段階と、
（ｄ）前記補正された停止区間の加速度及び前記加速度誤差を補正した動作区間の加速度を利用して前記システムの位置を復元する段階と、を含むことを特徴とする慣性航法システムの位置復元方法。
【請求項１８】
前記（ｃ）段階は、
前記動作区間以前の停止区間の加速度誤差を近似化した第１一次関数及び前記動作区間以後の停止区間の加速度を近似化した第２一次関数の傾斜度を利用して前記動作区間の加速度誤差の傾斜度を決定することを特徴とする請求項１７に記載の慣性航法システムの位置復元装置。
【請求項１９】
前記（ｃ）段階は、
前記第１及び第２一次関数の傾斜度の平均値を前記動作区間の加速度誤差の傾斜度に決定することを特徴とする請求項１８に記載の慣性航法システムの位置復元装置。
【請求項２０】
前記（ｃ）段階は、
前記システムが停止状態から動作状態に変更される瞬間の第１一次関数の値及び前記システムが動作状態から停止状態に変更される瞬間の第２一次関数の値を利用して、前記動作区間の加速度誤差の傾斜度を決定することを特徴とする請求項１７に記載の慣性航法システムの位置復元方法。
【請求項２１】
前記（ｃ）段階は、
前記システムの動作区間の間、測定された加速度から前記加速度誤差を減算した結果を積分した値が０という条件で、前記動作区間でのシステムの加速度誤差をモデリングした一次関数の切片を計算することを特徴とする請求項１７に記載の慣性航法システムの位置復元方法。
【請求項２２】
前記（ａ）段階は、
前記システムの加速度が所定の臨界値以上である時間区間を前記システム動作区間として決定することを特徴とする請求項１７に記載の慣性航法システムの位置復元方法。
【請求項２３】
請求項１７ないし２２のうち何れか一項に記載の慣性航法システムの位置復元方法をコンピュータで判読／実行できるプログラムコードで記録した記録媒体。
【請求項２４】
システムの停止区間及び動作区間の情報、及び前記各区間での測定加速度情報を利用してシステムの加速度誤差を補正する方法であって、
（ａ）停止区間の加速度情報を利用して前記システムの停止区間での測定加速度誤差を一次関数で近似化する段階と、
（ｂ）ゼロ速度補正を行って停止区間の加速度を補正する段階と、
（ｃ）前記近似化した停止区間の測定加速度誤差を利用して、動作区間の加速度誤差を一次関数で近似化する段階と、
（ｄ）動作区間の加速度情報から前記動作区間の加速度誤差を減算し、加速度誤差が補正された動作区間の加速度を計算する段階と、を含む加速度誤差の補正方法。
【請求項２５】
前記（ｃ）段階は、
前記動作区間以前の停止区間の加速度誤差を近似化した第１一次関数及び前記動作区間以後の停止区間の加速度を近似化した第２一次関数の傾斜度を利用して前記動作区間の加速度誤差の傾斜度を決定することを特徴とする請求項２４に記載の加速度誤差の補正方法。
【請求項２６】
前記（ｃ）段階は、
前記第１及び第２一次関数の傾斜度の平均値を前記動作区間の加速度誤差の傾斜度に決定することを特徴とする請求項２５に記載の加速度誤差の補正方法。
【請求項２７】
前記（ｃ）段階は、
前記システムが停止状態から動作状態に変更される瞬間の第１一次関数値及び前記システムが動作状態から停止状態に変更される瞬間の第２一次関数値を利用して、前記動作区間の加速度誤差の傾斜度を決定することを特徴とする請求項２４に記載の加速度誤差の補正方法。
【請求項２８】
前記（ｃ）段階は、
前記第１一次関数値と前記第２一次関数値間の差を前記システムが動いた時間区間で分けて前記動作区間の加速度誤差の傾斜度を決定することを特徴とする請求項２７に記載の加速度誤差の補正方法。
【請求項２９】
請求項２４ないし２８のうち何れか一項に記載の加速度誤差の補正方法をコンピュータで判読／実行できるプログラムコードで記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加速度誤差を補正する方法及び装置に係り、具体的に、慣性航法システムで加速度誤差を補正する方法及び装置、並びにそれを利用した慣性航法システム及び慣性航法システムの位置復元方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
慣性センサーで３次元空間で動く物体の位置及び姿勢を測定しようとすれば、３軸加速度センサーと３軸ジャイロスコープとを使用しなければならない。慣性航法システムの姿勢は、ジャイロスコープが測定した角速度を積分する形態の微分方程式を解いて求められる。位置は、加速度センサーが測定した加速度から慣性航法システムの姿勢を考慮して重力成分を除去し、時間に対して二重積分を計算して求められる。この時、慣性航法システムの姿勢は、ジャイロスコープの測定誤差に対して時間に比例する誤差を有するようになり、重力成分を除去した加速度もジャイロスコープの測定誤差に対して時間に比例する誤差を有するようになる。
【０００３】
したがって、位置は、加速度センサーの測定誤差に対して時間の二乗に比例し、ジャイロスコープの測定誤差に対して時間の三乗に比例する誤差を有するようになる。このように経時的に急増する誤差のため、慣性センサーを利用して長時間位置を計算することは非常に難しい。このために、加速度センサーの誤差を補正する方法とジャイロスコープの誤差を補正する方法とがそれぞれ開示されているが、このうち加速度センサーの誤差を補正する従来の技術について説明する。
【０００４】
慣性航法システムが停止状態で動き、動作状態で停止／動作を反復する場合には、ゼロ速度更新（Ｚｅｒｏ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｕｐｄａｔｅｓ：ＺＵＰＴまたはＺＶＵ）、座標更新（Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ Ｕｐｄａｔｅｓ：ＣＵＰＴ）、姿勢更新などの方法がセンサーの誤差を補正するために広く利用されている。
【０００５】
ＺＵＰＴ方法は、停止しているという事実を所定の方法で見つけて、停止している瞬間の速度を０に再設定することである。座標更新方法は、慣性航法システムが所定の位置に到達した瞬間に慣性航法システムで測定された位置を原点に再設定することである。方向更新方法は、慣性航法システムが所定の姿勢を取る瞬間に慣性航法システムで測定された姿勢を原点での姿勢に再設定することである。このような方法は、リアルタイムで動作するという長所があるが、特定の瞬間に対してだけ補正するので、その瞬間が過ぎれば誤差は再び増加し始めるという短所がある。図１に示されたように、ＺＵＰＴ方法によれば、慣性航法システムが停止した状態で速度誤差を補正した後に、慣性航法システムが再び停止しても速度は０にならない。これは、速度誤差は補正後に再び補正するまで経時的に増加するということを意味する。
【０００６】
これを改善するために特許文献１は、慣性航法システムが動いている間の加速度誤差を補正できる方法を開示した。この方法では加速度誤差が一定であると仮定し、動き始めた瞬間と停止した瞬間との速度が、０という条件下で加速度誤差値を計算する。この値を測定された加速度から減算した後、これを時間に対して二重積分して位置を求める。図２は、このような加速度誤差補正による速度誤差を補正する過程を示した。
【０００７】
図２を参照すれば、慣性航法システムは、時間ｔ１から動き始めて時間ｔ２で停止する。この方法は、動く間の加速度誤差が一定であるという仮定から出発する。測定された慣性航法システムの加速度Ａを示す図２Ａで、この加速度誤差を点線で表した。加速度を積分すれば、速度を求められるが、図２Ｂに示されたように一次関数で現れる。慣性航法システムが動く直前の時間ｔ１で速度が０という事実を知っているので、慣性航法システムの時間ｔ１での速度を図２Ｃのように０に補正でき、時間ｔ２でも速度が０であるので、時間区間ｔ１〜ｔ２内で点線で現れた速度誤差を実線の速度値から減算して図２Ｄのような速度値を得られる。これにより得た補正された速度を積分すれば位置を復元できるが、この方法は経時的に変わる加速度誤差を一定であると仮定したので、復元された位置が実際位置とは相当な誤差を表す問題がある。
【特許文献１】米国特許第６,２９２,７５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする技術的課題は、加速度センサーが含む誤差を新しい方式でモデリングして補償する加速度誤差の補償装置及び方法、並びにそれを利用してさらに正確な位置と姿勢とを復元する慣性航法システム及び慣性航法システムの位置復元方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を達成するための本発明の加速度誤差の補正装置は、システムの停止区間の加速度情報を一次関数で近似化してシステムが停止した間の加速度誤差を計算する第１加速度誤差計算部と、システムの停止区間でのシステムの速度及び速度による加速度を補正するゼロ速度補正部と、近似化した停止区間の加速度誤差を利用して動作区間でのシステムの加速度誤差を計算し、動作区間の加速度誤差、動作区間の測定加速度値、及び補正された停止区間の加速度を利用して誤差が補正された加速度を出力する第２加速度誤差計算部と、を含む。
【００１０】
また、前述した加速度誤差補正装置の第２加速度誤差計算部は、動作区間以前の停止区間の加速度誤差を近似化した第１一次関数及び動作区間以後の停止区間の加速度を近似化した第２一次関数の傾斜度を利用して動作区間の加速度誤差の傾斜度を決定することも望ましい。
【００１１】
また、前述した加速度誤差の補正装置の第２加速度誤差計算部は、システムが停止状態から動作状態に変更される瞬間の第１一次関数値及びシステムが動作状態から停止状態に変更される瞬間の第２一次関数値を利用して、動作区間の加速度誤差の傾斜度を決定することが望ましい。
【００１２】
一方、前記課題を達成するための本発明の慣性航法システムは、システムの動作如何を感知して、システムの停止区間及び動作区間情報を出力する動作感知部と、停止区間及び動作区間でのシステムの加速度を測定するセンサー部と、停止区間でのシステムの測定加速度を利用して、システムの動作区間での加速度誤差を決定し、加速度誤差を補正した動作区間の加速度を出力する誤差モデル決定部と、加速度誤差を補正した動作区間の加速度を積分してシステムの位置を出力する位置復元部と、を含む。
【００１３】
一方、前記課題を達成するための本発明の加速度誤差補正方法は、（ａ）停止区間の加速度情報を利用してシステムの停止区間での測定加速度誤差を一次関数で近似化する段階と、（ｂ）ゼロ速度補正を行って停止区間の加速度を補正する段階と、（ｃ）近似化した停止区間の測定加速度誤差を利用して、動作区間の加速度誤差を一次関数で近似化する段階と、（ｄ）動作区間の加速度情報から動作区間の加速度誤差を減算して、加速度誤差が補正された動作区間の加速度を計算する段階と、を含む。
【００１４】
また、前述した加速度誤差の補正方法の（ｃ）段階は、動作区間以前の停止区間の加速度誤差を近似化した第１一次関数及び動作区間以後の停止区間の加速度を近似化した第２一次関数の傾斜度を利用して動作区間の加速度誤差の傾斜度を決定することが望ましい。
【００１５】
また、前述した加速度誤差補正方法の（ｃ）段階は、システムが停止状態から動作状態に変更される瞬間の第１一次関数値及びシステムが動作状態から停止状態に変更される瞬間の第２一次関数値を利用して、動作区間の加速度誤差の傾斜度を決定することも望ましい。
【００１６】
一方、前記課題を達成するための本発明の慣性航法システムの位置復元方法は、（ａ）システムの加速度情報、及び加速度情報によって決定されたシステムの停止区間及び動作区間情報を記録する段階と、（ｂ）停止区間の加速度情報を利用してシステムの停止区間での測定加速度誤差を一次関数で近似化し、ゼロ速度補正を行って停止区間の加速度を補正する段階と、（ｃ）停止区間の測定加速度誤差を利用して動作区間の加速度誤差を一次関数で近似化し、加速度誤差を補正した動作区間の加速度を計算する段階と、（ｄ）補正された停止区間の加速度及び加速度誤差を補正した動作区間の加速度を利用してシステムの位置を復元する段階と、を含む。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は従来の加速度誤差を定数としてのみ補正する限界を克服し、実際加速度誤差にさらに類似にモデリングすることによって、慣性航法システムで必然的に存在する加速度誤差を従来の方法より効果的に除去することによって、正確な３次元動作の位置及び姿勢を復元できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例による加速度誤差補の償方法及びそれを利用した慣性航法システムを説明する。
【００１９】
図３は、本発明の望ましい実施例による加速度誤差の補償方法を利用した慣性航法システムの構成を示すブロック図である。図３に示されたように、本発明の慣性航法システムは、加速度センサーとジャイロスコープとを利用して加速度及び角速度を測定するセンサー部３１０、センサー部３１０が含まれた慣性航法システムが停止したかを判断する動作感知部３２０、加速度センサー誤差の線形モデルを決定する加速度誤差モデル決定部３３０、そして、これを利用して補償された加速度から実際の慣性航法システムの位置を復元する位置復元部３４０を含む。
【００２０】
センサー部３１０は、３軸の加速度を測定する加速度センサーと３軸の角速度を測定するジャイロスコープとで構成されている。
【００２１】
動作感知部３２０は、センサー部３１０を含む慣性航法システムが停止したかを判断する部分であって、動作感知部３２０がセンサー部３１０を含むシステムの動作と停止とを直接制御する場合には、単純にシステムが動いた時間と停止した時間とを出力する。、システムの動作が外部要因によって制御される場合には、センサー部３１０の測定値が、所定の臨界値より小さければ停止したと判断し、臨界値より大きければ動作すると判断する。
【００２２】
加速度誤差モデル決定部３３０は、センサー部３１０を含むシステムが停止している間、すなわち、動く前及び動作を止めた後の加速度情報を記録する第１情報記録部３３１、システムの停止区間の加速度を線形関数で近似化してシステムが停止している間の加速度誤差を計算する第１加速度誤差計算部３３５、システムの停止区間でのシステムの速度及び加速度を補正するゼロ速度補正部３３７、システムが動いている間の加速度情報を記録する第２情報記録部３３３、及び近似化した停止区間の加速度誤差、補正された停止区間のゼロ速度及び動作区間の測定加速度値を利用して誤差が補償された動作加速度を計算する第２加速度誤差計算部３３９を含む。
【００２３】
位置復元部３４０は、加速度誤差モデル決定部３３０によって計算された、誤差が補償された加速度を二重積分して慣性航法システムの位置を復元する。
【００２４】
図４は、前述したセンサー部３１０で測定された絶対座標系での加速度を示す図面である。図４を参照して、まず本発明の理論的な背景を説明する。
【００２５】
本発明は、加速度誤差を一定にした定数としてのみモデリングできない従来技術の限界を克服して、システムが動く間に測定された加速度誤差を１次式でモデリングできるように条件を追加的に提案する。
【００２６】
従来には絶対座標系での測定加速度をＡ、測定加速度誤差をｄと表せば、絶対座標系での実際加速度は、次の通りである。
【００２７】
【数１】
2005010157.tif 000003
しかし、実際加速度誤差は、数式（１）のように一定せず、数秒内の時間に対しては直線的に変化することを実験を通じて観察した。図４に示された三つの曲線はそれぞれｘ、ｙ、ｚ軸の絶対座標系での測定加速度であり、システムが２秒で動き始めて８秒で停止した場合である。慣性航法システムの理論によれば、慣性センサーシステムが測定した３軸の加速度と３軸の角速度とから絶対座標系での加速度を計算しようとすれば、積分過程が必要である。このため、完全に停止した状態でも絶対座標系の加速度には誤差が累積される。図４の０〜２秒区間と８〜１０秒区間とはシステムが停止したにも拘わらず、絶対座標系での加速度曲線が０でないことを表す。
【００２８】
図４に示されたように、停止区間の加速度誤差が一定せずに線形的に増加または減少していることが分かるが、システムが動く区間の加速度誤差はいかなる形態に変わるか分からないが、この誤差をｎ差の多項式でモデリングするためにはｎ＋１個の係数を決定しなければならない。このためにはｎ＋１個の条件式を求めなければならない。ここで、停止している間の速度が０という条件が既知の条件である。したがって、本発明では追加的な条件を提案することによって絶対座標系での加速度センサーの測定誤差をａｔ＋ｂの１次式でモデリングして実際加速度と測定加速度Ａ間の関係を次の数式（２）のように表現してさらに実際加速度に近似化した加速度を求める方法を提案する。
【００２９】
【数２】
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図５は、本発明の望ましい実施例による加速度誤差の補償方法を説明するフローチャートであり、図６は、各段階で測定されかつ補正された加速度を示す図面である。図５及び図６をさらに参照して、本発明の望ましい実施例による加速度誤差方法を説明する。
【００３０】
本発明の慣性航法システムが動作すれば、センサー部３１０に含まれた加速度センサーで感知された３軸の加速度及び動作感知部３２０で感知された動作情報が第１情報記録部３３１及び第２情報記録部３３３にそれぞれ入力される。
【００３１】
第１情報記録部３３１は、動作感知部３２０でシステムが停止していると感知した時間区間（０＜ｔ＜ｔ１、ｔ２＜ｔ）に対してセンサー部３１０から入力された３軸の加速度を記録し、記録された加速度情報を第１加速度誤差計算部３３５及びゼロ速度補正部３３７に出力する。一方、第２情報記録部３３３は、動作感知部３２０でシステムが動いていると感知した時間区間（ｔ１＜ｔ＜ｔ２）に対してセンサー部３１０から入力された３軸の加速度を記録し、記録された加速度情報を第２加速度誤差計算部３３９に出力する（Ｓ５１０）。
【００３２】
第１加速度誤差計算部３３５は、システムが動く以前の時間区間（０＜ｔ＜ｔ１）に記録された加速度値に線形回帰方法を適用して図６Ａに示されたように、測定された加速度値を線形近似化した直線ａ１ｔ＋ｂ１を求める。同様に、第１加速度誤差計算部３３５は、システムが停止した時間区間（ｔ＞ｔ２）に記録された加速度値に対しても線形回帰方法を適用して図６Ａに示されたように、測定された加速度値を線形近似化した直線ａ２ｔ＋ｂ２を求める。各停止区間での加速度が近似化した直線は、第２加速度誤差計算部３３９に出力される（Ｓ５２０）。
【００３３】
また、ゼロ速度補正部３３７は、第１情報記録部３３１から入力された停止区間の速度に対してゼロ速度補正を行う。すなわち、前述したように、システムの停止区間（０＜ｔ＜ｔ１及びｔ＞ｔ２）でシステムの速度は０になる。したがって、停止区間での加速度も０になるので、ゼロ速度補正部３３７は、図６Ａに示されたシステムの停止区間での加速度をそれぞれ０に補正し、補正された加速度情報を第２誤差加速度計算部に出力する（Ｓ５３０）。
【００３４】
第２加速度誤差計算部３３９は、近似化した加速度誤差ａ１ｔ＋ｂ１及びａ２ｔ＋ｂ２を利用して動作区間の加速度誤差（ａｔ＋ｂ）を近似化するが、動作区間の近似化した加速度誤差の傾斜度ａと定数ｂとを決定する（Ｓ５４０）。
【００３５】
まず、本発明の望ましい第１実施例によって、動作区間の近似化した加速度誤差を決定する方法を説明する。
【００３６】
第１実施例で、第２加速度誤差計算部３３９は、停止区間の近似化した加速度誤差の傾斜度を利用して絶対座標系で近似化した加速度誤差（ａｔ＋ｂ）の傾斜度を次の数式（３）によって決定する。
【００３７】
【数３】
2005010157.tif 000005
数式（３）のように、停止区間での加速度誤差の傾斜度の平均を求めることによって、動作区間の加速度誤差の傾斜度を決定することは、慣性航法システムで測定された加速度誤差は連続的に変化するという経験則に基づく。
【００３８】
一方、時間ｔ１とｔ２とで慣性航法システムは、速度が０である状態であるので、図６に示された実際測定加速度で誤差を補正した実際加速度をｔ１からｔ２まで積分すれば、０とならねばならないという次の数式（４）に記載された条件で、定数ｂを求められる。
【００３９】
【数４】
2005010157.tif 000006
数式（４）を定数ｂに関して整理すれば、次の数式（５）を得る。
【００４０】
【数５】
2005010157.tif 000007
前述した数式（３）及び数式（５）によって求めた動作区間（ｔ１＜ｔ＜ｔ２）の加速度誤差ａｔ＋ｂを、ゼロ速度補正された加速度Ａ’の曲線と共に図６Ｂに示した。
【００４１】
第２加速度誤差計算部３３９は、次の数式（６）を利用して第２情報記録部３３３から入力された動作区間の間の加速度から計算された加速度誤差ａｔ＋ｂを減算して絶対座標系での補正された加速度Ａ”を求める。
【００４２】
【数６】
2005010157.tif 000008
図６Ｃは、ゼロ速度補正及び動作区間での加速度誤差補正が行われた加速度を示した。
【００４３】
一方、本発明の望ましい第２実施例の第２加速度誤差計算部３３９は、加速度誤差の傾斜度ａを求めることにおいて、前述した数式（３）を利用する代わりに時間ｔ１及びｔ２での加速度誤差値であるａ１ｔ１＋ｂ１及びａ２ｔ２＋ｂ２を利用する。具体的に、第２加速度誤差計算部３３９は、次の数式（７）を利用して近似化した加速度誤差直線の傾斜度ａを求められる。
【００４４】
【数７】
2005010157.tif 000009
第２実施例の前述した加速度誤差直線の傾斜度ａを求める方法以外の他の過程は、前述した第１実施例と同じである。
【００４５】
一方、第２加速度誤差計算部３３９から誤差が補正された加速度Ａ”を入力された位置復元部３４０は、次の数式（８）のように加速度Ａ”に二重積分を行って慣性航法システムの位置Ｐを復元する。
【００４６】
【数８】
2005010157.tif 000010
図７Ａ及び図７Ｂは、従来技術による慣性航法システムを利用した筆記復元装置と本発明の加速度誤差の補償方法が具現された慣性航法システムを利用した筆記復元装置との性能を比較した図面である。
【００４７】
図７Ａは、筆記復元装置を利用して虚空に同じ円を４回描いた時、従来技術によって復元された位置軌跡を上段に、本発明によって復元された位置軌跡を下段にそれぞれ示した。図７Ａを参照すれば、本発明によって復元された円の軌跡が従来技術によって復元された円の軌跡より重複がさらに多い向上した性能を表すことが分かる。
【００４８】
一方、図７Ｂは、筆記復元装置を利用して虚空にｓａｉｔという単語を書いた時、従来技術によって復元された位置軌跡を上段に、本発明によって復元された位置軌跡を下段にそれぞれ示した。図７Ｂを参照すれば、本発明によって復元された円の軌跡が従来技術によって復元された円の軌跡よりさらにｓａｉｔの筆記体に近いということが分かる。
【００４９】
本発明はまた、コンピュータ可読記録媒体にコンピュータ可読コードとして具現可能である。コンピュータ可読記録媒体は、コンピュータシステムによって読取られるデータが保存される全ての種類の記録装置を含む。コンピュータ可読記録媒体の例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フレキシブルディスク、光データ保存装置などがあり、またキャリヤウェーブ（例えば、インターネットを通じた伝送）の形態に具現されるものも含む。また、コンピュータ可読記録媒体は、ネットワークに連結されたコンピュータシステムに分散され、分散方式でコンピュータ可読コードが保存されかつ実行されうる。
【００５０】
以上、本発明についてその望ましい実施例を中心として説明した。当業者は、本発明が本発明の本質的な特性から外れない範囲で変形された形態に具現されうることを理解できる。したがって、開示された実施例は限定的な観点ではなく説明的な観点で考慮しなければならない。本発明の範囲は前述した説明ではなく、特許請求の範囲にあらわれており、それと同等な範囲内にある全ての差異点は、本発明に含まれたものであると解釈しなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、加速度センサーの誤差を補正してさらに正確に加速度を測定できる慣性航法システムの位置復元に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】従来技術による慣性航法システムでのゼロ速度補正方法を説明する図面である。
【図２Ａ】従来技術による加速度誤差補正による速度誤差を補正する過程を示す図面である。
【図２Ｂ】従来技術による加速度誤差補正による速度誤差を補正する過程を示す図面である。
【図２Ｃ】従来技術による加速度誤差補正による速度誤差を補正する過程を示す図面である。
【図２Ｄ】従来技術による加速度誤差補正による速度誤差を補正する過程を示す図面である。
【図３】本発明の望ましい実施例による加速度誤差の補償方法を利用した慣性航法システムの構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示されたセンサー部で測定された絶対座標系での加速度を示す図面である。
【図５】本発明の望ましい実施例による加速度誤差の補償方法を説明するフローチャートである。
【図６Ａ】図５に示された各段階で測定されかつ補正された加速度を示す図面である。
【図６Ｂ】図５に示された各段階で測定されかつ補正された加速度を示す図面である。
【図６Ｃ】図５に示された各段階で測定されかつ補正された加速度を示す図面である。
【図７Ａ】従来技術による慣性航法システムを利用した筆記復元装置と本発明の加速度誤差の補償方法が具現された慣性航法システムを利用した筆記復元装置との性能を比較した図面である。
【図７Ｂ】従来技術による慣性航法システムを利用した筆記復元装置と本発明の加速度誤差の補償方法が具現された慣性航法システムを利用した筆記復元装置との性能を比較した図面である。
【符号の説明】
【００５３】
３１０    センサー部
３２０    動作感知部
３３０    加速度誤差モデル決定部
３３１    第１情報記録部
３３３    第２情報記録部
３３５    第１加速度誤差計算部
３３７    ゼロ速度補正部
３３９    第２加速度誤差計算部
３４０    位置復元部
【図１】
2005010157.tif 000011
【図２Ａ】
2005010157.tif 000012
【図２Ｂ】
2005010157.tif 000013
【図２Ｃ】
2005010157.tif 000014
【図２Ｄ】
2005010157.tif 000015
【図３】
2005010157.tif 000016
【図４】
2005010157.tif 000017
【図５】
2005010157.tif 000018
【図６Ａ】
2005010157.tif 000019
【図６Ｂ】
2005010157.tif 000020
【図６Ｃ】
2005010157.tif 000021
【図７Ａ】
2005010157.tif 000022
【図７Ｂ】
2005010157.tif 000023