信號處理裝置、電子設備及移動體的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及信號處理裝置、檢測裝置、傳感器、電子設備及移動體等。
【背景技術】
[0002] 在數字攝像機、智能電話等電子設備或汽車、飛機等移動體上安裝有用于檢測根 據外界主要因素而變化的物理量的陀螺儀傳感器。這樣的陀螺儀傳感器對角速度等物理量 進行檢測，在所謂的手抖修正、姿態控制、GPS自律航法等中使用。
[0003] 陀螺儀傳感器將檢測到的角速度等物理量作為檢測電壓信號而輸出。接收到該檢 測電壓信號的應用側通過軟件處理來對根據檢測電壓信號得出的角速度等進行累計，從而 求出角度、速度、距離等。
[0004]另外，在來自物理量轉換器的檢測電壓信號中存在由例如物理量轉換器的溫度特 性等引起的DC偏移。由此存在因DC而致使在從檢測電壓信號中得到所需的信息時產生誤 差的課題。例如，在上述的陀螺儀傳感器中，在求取角度等時對含有DC偏移的檢測電壓信 號進行累計，因此誤差變得非常大。
[0005] 作為除去DC偏移的方法，在專利文獻1中公開有利用高通濾波器來處理檢測電壓 信號的方法。另外，在專利文獻2中公開有對檢測電壓信號施加預定電壓的偏壓的方法。然 而，在專利文獻1的方法中，由于高通濾波器的特性是固定的，因此存在其特性將對檢測電 壓信號的過渡響應性產生影響的課題。在專利文獻2的方法中，存在不易追隨于DC偏移的 變化的課題。
[0006] 專利文獻1 :日本特開號公報
[0007] 專利文獻2 :日本特開號公報

【發明內容】

[0008] 根據本發明的幾個方式，提供一種可提取提高了過渡響應性和追隨性的DC成分 的信號處理裝置、檢測裝置、傳感器、電子設備以及移動體等。
[0009] 本發明是為了解決上述的課題的至少一部分而形成的，能夠以下述的形態或方式 實現。
[0010] 本發明的一個方式涉及一種信號處理裝置，其包括：卡爾曼濾波器，其基于依據輸 入信號而估算的觀測噪聲以及系統噪聲來進行卡爾曼濾波處理，從而提取所述輸入信號的 DC成分。另外，在本發明的一個方式中，可以為，所述信號處理裝置包括噪聲估算部，所述噪 聲估算部依據所述輸入信號而估算所述觀測噪聲以及所述系統噪聲。
[0011] 根據本發明的一個方式，從外部（噪聲估算部）向卡爾曼濾波器供給觀測噪聲以 及系統噪聲，卡爾曼濾波器接受觀測噪聲以及系統噪聲而進行卡爾曼濾波處理。像這樣通 過從卡爾曼濾波器的外部供給觀測噪聲以及系統噪聲，由此能夠控制卡爾曼濾波器的特 性，能夠實現提高了過渡響應性、追隨性的DC成分的提取。
[0012] 另外，在本發明的一個方式中，可以為，所述噪聲估算部基于所述輸入信號而估算 所述觀測噪聲，并通過對估算出的上述觀測噪聲進行增益處理，從而估算所述系統噪聲。
[0013] 如此一來，能夠使觀測噪聲根據輸入信號進行動態變化，能夠利用對于該觀測噪 聲的增益處理來調整系統噪聲。由此，能夠控制卡爾曼濾波器以形成所需的特性。
[0014] 另外，在本發明的一個方式中，可以為，所述噪聲估算部對所述輸入信號進行均 方，并通過對所述均方后的信號進行限幅處理，從而估算所述觀測噪聲。
[0015] 在現實的觀測中，觀測噪聲不為零。對此，根據本發明的一方式，盡管假設依據輸 入信號估算的觀測噪聲為零，但能夠通過限幅處理來限制觀測噪聲的下限值，因此能夠將 不為零的觀測噪聲向卡爾曼濾波器輸出。
[0016] 另外，在本發明的一個方式中，可以為，所述噪聲估算部通過基于所述卡爾曼濾波 器的收斂狀態的低通濾波器工作的目標截止頻率而設定的增益，對所述觀測噪聲進行所述 增益處理。
[0017] 當自卡爾曼濾波器開始進行工作起經過足夠長的時間時，卡爾曼濾波器會收斂為 含有低通濾波器特性的濾波器特性。在該收斂狀態下，低通濾波器特性的截止頻率由增益 處理的增益來決定。即，通過基于目標截止頻率而設定增益，從而能夠在收斂狀態下得到所 需的截止頻率的低通濾波器特性。
[0018] 另外，在本發明的一個方式中，可以為，所述噪聲估算部對所述輸入信號進行高通 濾波處理，并基于所述高通濾波處理后的信號進行使所述觀測噪聲增加的處理。
[0019] 在輸入信號不為DC而是變動著的情況下，卡爾曼濾波器的DC成分的估算精度降 低。對此，根據本發明的一個方式，能夠基于高通濾波處理后的輸入信號使觀測噪聲增加， 從而使卡爾曼增益變小，由此降低卡爾曼濾波器信賴觀測值的程度。由此，能夠提高DC成 分的估算精度。
[0020] 另外，在本發明的一個方式中，可以為，所述噪聲估算部對所述高通濾波處理后的 信號進行峰值保持處理，并基于所述峰值保持處理后的信號而使所述觀測噪聲增加。
[0021] 在輸入信號變動時，高通濾波處理后的信號為零。在信號為零時觀測噪聲不增加， 因此觀測值的信賴度上升，DC成分的估算精度降低。對此，根據本實施方式的一方式，由于 能夠抑制由于峰值保持處理致使信號為零的情況，因此能夠在輸入信號變動期間使觀測噪 聲增加，提高DC成分的估算精度。
[0022] 另外，在本發明的一個方式中，可以為，所述信號處理裝置包括對所述輸入信號進 行監視的監視部，作為所述監視，所述監視部進行所述輸入信號的信號電平是否超出了預 定范圍的判斷，所述卡爾曼濾波器在由所述監視部判斷為所述輸入信號的信號電平超出了 所述預定范圍的情況下，停止進行誤差協方差的觀測更新。
[0023] 在由監視部判斷為輸入信號的信號電平超出了預定范圍的情況下，停止進行卡爾 曼濾波處理中的誤差協方差的觀測更新。這樣，通過進行基于輸入信號被控制的卡爾曼濾 波處理，從而能夠實現提高了過渡響應性、追隨性的DC成分的提取。
[0024] 另外，在本發明的一個方式中，可以為，包括基于所述輸入信號而進行所述觀測噪 聲的估算的噪聲估算部，所述噪聲估算部在由所述監視部判斷為所述輸入信號的信號電平 超出了所述預定范圍的情況下，停止進行所述觀測噪聲的所述估算的更新。
[0025] 在輸入信號的變化較大的情況下，存在無法從輸入信號提取正確的觀測噪聲的可 能性。對此，根據本發明的一方式，在輸入信號的信號電平超出預定范圍情況下能夠停止觀 測噪聲的估算的更新，因此能夠提高觀測噪聲的估算精度。
[0026] 另外，在本發明的一個方式中，可以為，所述監視部對所述輸入信號的絕對值和與 所述預定范圍對應的閾值進行比較，并在所述絕對值大于所述閾值的情況下輸出停止信 號，所述卡爾曼濾波器在接收到所述停止信號的情況下停止進行所述誤差協方差的觀測更 新，所述噪聲估算部在接收到所述停止信號的情況下停止進行所述觀測噪聲的所述估算的 更新。
[0027] 如此一來，通過輸入信號的絕對值與閾值的比較而能夠判斷輸入信號的信號電平 是否處于預定范圍內，當輸入信號的信號電平處于預定范圍內的情況下，能夠進行誤差協 方差的觀測更新、及觀測噪聲的估算的更新。
[0028] 另外，在本發明的一個方式中，可以為，包括存儲部，所述存儲部存儲與所述輸入 信號的DC成分的溫度特性對應的DC指定值和所述DC指定值的偏差范圍，所述預定范圍為 所述偏差范圍。
[0029] 通過將偏差范圍作為預定范圍而監視輸入信號，由此能夠判斷輸入信號的信號電 平是否超出推測為存在真值的范圍。通過基于該判斷結果而停止觀測噪聲的估算，并停止 誤差協方差的觀測更新，由此卡爾曼濾波器能夠在預計為接近DC成分的真值的范圍內著 重地進行DC估算。
[0030] 另外，在本發明的一個方式中，可以為，所述信號處理裝置包括減算部，所述減算 部從所述輸入信號中減去上述DC指定值，所述卡爾曼濾波器對所述相減后的所述輸入信 號進行所述卡爾曼濾波處理，所述監視部對所述相減后的上述輸入信號進行所述監視。
[0031] 如果估算值大幅地偏離真值，則卡爾曼濾波器在再次收斂中需要時間。對此，根據 本發明的一個方式，通過從輸入信號中減去DC指定值并向卡爾曼濾波器輸入，能夠以近似 真值的預測值給出DC指定值。由此，能夠使卡爾曼濾波器著重探索DC指定值的周邊，從而 能夠抑制估算值大幅偏離真值。
[0032] 另外，在本發明的一個方式中，可以為，包括噪聲估算部，所述噪聲估算部基于所 述輸入信號而進行所述觀測噪聲的估算，所述噪聲估算部在所述輸入信號的信號電平超出 了第2預定范圍的情況下使所述觀測噪聲增加。
[0033] 通過使觀測噪聲增加，能夠降低卡爾曼濾波器信賴觀測值的程度。由于觀測值為 輸