Extension of Measurement Range of Gyro Sensor Data

누적형 자이로 센서 데이터의 최대측정영역 확장 방법

In case a measurement output of gyro sensor is an accumulated angle counts, it is usually provided as a binary bit counter which is allowed to roll-over at its maximum or minimum value. And it is a well known fact that the roll-over behavior restricts the measurement range of the processed sensor output below the actual measurable range of sensor hardware itself. In this study, a conventional sensor data processing method for a gyro with an accumulated angle output is introduced. And also, an improved method which can extend the processed output range over the conventional one is proposed. It is also derived that the increased range depends on the variation speed of a input signal. Finally, the derived equations and the performance of the proposed algorithm are verified using a computer simulation.

인공위성에 사용되는 자이로 센서는 출력 형태에 따라 누적형, 증분형, 각속도 제공형 등으로 나눌 수 있다. 이들 중 누적각을 제공하는 자이로는 보통 이진 카운터를 사용하며 누적각이 카운터의 최대값을 넘어서는 경우는 롤오버(Roll-over) 하도록 설계되어 있다. 이로 인해 각속도를 계산하는 과정에 제한 사항이 발생하며 계산할 수 있는 각속도는 센서 자체가 측정할 수 있는 영역보다 작은 영역으로 제한된다. 본 연구에서는 누적각을 제공하는 자이로 센서의 일반적인 각속도 계산 방법을 소개하고 일반적인 방법이 가지는 최대측 정영역의 한계를 넘어서는 각속도를 계산할 수 있는 방법을 제안한다. 제안된 방법은 입력 각속도의 변화에 제한이 있는 경우에만 적용이 가능하며 입력 각속도의 변화와 확장 가능한 영역의 범위를 정량적으로 유도하였다. 마지막으로 모의실험을 통하여 제안된 방법의 타당성을 검증하였다.