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CN1750165A - 基于探头的数据存储系统中探头位置误差检测方法和装置 - Google Patents

基于探头的数据存储系统中探头位置误差检测方法和装置 Download PDF

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CN1750165A
CN1750165A CNA2005100919553A CN200510091955A CN1750165A CN 1750165 A CN1750165 A CN 1750165A CN A2005100919553 A CNA2005100919553 A CN A2005100919553A CN 200510091955 A CN200510091955 A CN 200510091955A CN 1750165 A CN1750165 A CN 1750165A
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Abstract

本发明提供了一种在基于探头的数据存储系统中的探头位置误差检测方法和装置。该方法包括：准备伺服代码，其为汉明距离为1并且满足交替存在条件的格雷代码；和在跟踪时当伺服探头连续地扫描伺服代码的代码字的‘1’比特时，从由伺服探头所读的信号中检测探头位置误差。该装置包括：多个伺服探头；跟踪条件检查器，检查伺服探头连续地扫描伺服代码的代码字的‘1’比特的跟踪条件；多个位置误差检测器，其与多个伺服探头分别对应并且从由多个伺服探头所读的信号中检测探头位置误差；和平均位置误差计算器，其计算与伺服探头对应的位置误差的平均值。因此，可以使用较少数量的探头检测具有稳定的噪声特征的探头位置误差。

Description

基于探头的数据存储系统中探头位置误差检测方法和装置
技术领域
本发明涉及一种基于探头的数据存储系统，更具体地说，涉及在基于探头的数据存储系统中的探头位置误差检测方法和装置。
背景技术
使用扫描探头显微术(SPM)技术的、基于探头的数据存储设备包括：数据存储介质；探头，其包括用于对数据存储介质进行读或写的传导尖头，和安装有传导尖头的悬臂；承载数据存储介质的xy移动台(stage)(扫描器，scanner)；控制探头和xy移动台的控制器；以及用于控制器的信号处理器。为了高密度和高精确地读或写数据，需要具有比单位数据尺寸更高精确度的数据跟踪方法。
可以将用于跟踪在使用SPM技术的、基于探头的高密度数据存储设备上进行读或写数据的数据位置的传统方法分成下面三类。
第一种方法使用从数据存储介质来的机械或电信号，其对将被读或写的数据进行区分。在美国专利No.5,132,934、美国专利No.5,396,483、美国专利No.5,856,967、和美国专利No.6,370,10中公开了这种方法，其示教了在数据存储介质上形成金属图样和机械沟槽。但是，精确地在数据存储介质上形成图样或沟槽是很困难的。而且，因为在数据读或写机制中使用机械沟槽，所以实际的应用范围很窄。
第二种方法通过振动探头或数据存储介质而移动记录在数据存储介质上的数据的中心位置。在美国专利No.5,404,349中公开的这种方法使用高频振动数据存储介质的调制和解调方案。但是，高频振动数据存储介质是困难的，并且因为使用了调制和解调方案，所以检测电路比较复杂而且延迟了检测时间。
第三种方法使用记录于数据存储介质上的数据的中心位置和读或写数据的探头之间的相对位移。因为必须非常精确地在数据存储介质上记录数据图样，所以在美国专利No.5,202,879和美国专利No.6,195,313中公开的这种方法是不利的。特别是，因为根据美国专利No.5,202,879不能连续地跟踪数据，所以数据跟踪速度低。相应地，这个方法对外部环境非常敏感。
发明内容
本发明提供了一种在基于探头的数据存储系统中的探头位置误差检测方法和装置，其通过使用预定的伺服代码用少量的探头来检测带有稳定的噪声特征的位置误差，从而方便地同步基于探头的数据存储介质的数据中心位置和读或写定时，并且方便地补偿跟踪误差。
根据本发明的一个方面，提供一种在包括数据存储介质和通过扫描数据存储介质而检测数据的探头的、基于探头的数据存储系统中的探头位置误差检测方法，该方法包括：准备伺服代码，其为格雷代码，其汉明距离为1，并且，Q(自然数)和Q+1满足交替存在条件，其是该格雷代码的代码字中‘1’比特的数量；和在跟踪时当伺服探头连续地扫描伺服代码的代码字的‘1’比特时，从由伺服探头所读的信号中检测探头位置误差。
根据本发明的另一方面，提供了一种在包括数据存储介质和通过扫描数据存储介质而检测数据的探头的、基于探头的数据存储系统中的探头位置误差检测方法，该方法包括：(a)准备伺服代码，其为格雷代码，其汉明距离为1，并且，Q(自然数)和Q+1满足交替存在条件，其是该格雷代码的代码字中‘1’比特的数量；(b)从多个伺服探头所读的信号中检测多个伺服探头的位置误差；(c)确定多个伺服探头的每一个是否满足连续扫描伺服代码的代码字的‘1’比特的跟踪条件；和(d)通过将与满足跟踪条件的伺服探头对应的探头位置误差进行平均来计算平均位置误差。
操作(a)的伺服代码还可以满足该伺服代码的代码字是唯一的条件。
操作(b)可以包括：(b1)从由每个伺服探头所读的信号中将其所关联的探头位置误差分离；和(b2)在预定的时间单元中积分所分离的探头位置误差。
操作(b1)可以将由每个伺服探头所读的信号与用于分离其关联的探头位置误差的预定误差分离信号相乘。
误差分离信号可以是方波，其具有由数据存储介质的数据比特之间的距离对伺服探头的扫描速度的比率所确定的周期和50％的占空比。
误差分离信号可以包括：作为方波的水平误差分离信号，该方波具有由数据存储介质的数据比特之间的距离对伺服探头的扫描速度的比率所确定的周期和50％的占空比；和垂直误差分离信号，其周期为水平误差分离信号周期的两倍并且与水平误差分离信号同步。并且操作(b1)可以包括：将由伺服探头所读的信号与水平误差分离信号相乘；和将由伺服探头所读的信号与垂直误差分离信号相乘。并且操作(b2)可以包括：将水平误差分离信号的乘积值在预定的时间中积分；并且将垂直误差分离信号的乘积值在预定的时间中积分。
根据本发明的另一个方面，提供了一种在包括数据存储介质和通过扫描数据存储介质而检测数据的探头的、基于探头的数据存储系统中的探头位置误差检测装置，该装置包括：伺服探头，其扫描数据存储介质的伺服场(field)；跟踪条件检查器，当准备了伺服代码时，跟踪条件检查器在跟踪时检查伺服探头连续地扫描伺服代码的代码字的‘1’比特的跟踪条件，该伺服代码为格雷代码，其汉明距离为1并且，Q(自然数)和Q+1满足交替存在条件，其是该格雷代码的代码字中‘1’比特的数量；和位置误差检测器，其从由满足跟踪条件的伺服探头所读的信号中检测探头位置误差。
伺服代码还可以满足伺服代码的代码字是唯一的条件。
根据本发明的另一个方面，提供了一种在包括数据存储介质和通过扫描数据存储介质而检测数据的探头的、基于探头的数据存储系统中的探头位置误差检测装置，该装置包括：多个伺服探头；跟踪条件检查器，当准备了伺服代码时，跟踪条件检查器在跟踪时检查伺服探头连续地扫描伺服代码的代码字的‘1’比特的跟踪条件，该伺服代码为格雷代码，其汉明距离为1，并且Q(自然数)和Q+1满足交替存在条件，其是该格雷代码的代码字中‘1’比特的数量；多个位置误差检测器，其与多个伺服探头分别对应并且从由多个伺服探头所读的信号中检测探头位置误差；和平均位置误差计算器，其计算与伺服探头对应的位置误差的平均值，该伺服探头连续地扫描‘1’比特，由跟踪条件检查器在由多个位置误差检测器所检测的位置误差之中进行确定。
伺服代码还可以满足伺服代码的代码字是唯一的条件。
每个位置误差检测器可以包括：位置误差分离器，其从由其关联的伺服探头所读的信号中分离探头位置误差；和位置误差加法器，其在预定的时间单元中对由位置误差分离器检测的位置误差求和。
位置误差分离器可以是乘法器，其将由伺服探头所读的信号与用于分离探头位置误差的预定误差分离信号相乘。位置误差加法器可以是积分器，其在误差分离信号的一个周期单元中将从乘法器输出来的信号进行积分。
误差分离信号可以是方波，其具有由数据存储介质的数据比特之间的距离对伺服探头的扫描速度的比率所确定的周期和50％的占空比。
误差分离信号可以包括：作为方波的水平误差分离信号，该方波具有由数据存储介质的数据比特之间的距离对伺服探头的扫描速度的比率所确定的周期和50％的占空比；和垂直误差分离信号，其周期为水平误差分离信号周期的两倍并且与水平误差分离信号同步。并且乘法器可以包括：水平乘法器，其将由伺服探头所读的信号与水平误差分离信号相乘；和垂直乘法器，其将由伺服探头所读的信号与垂直误差分离信号相乘。并且积分器可以包括：水平积分器，其将从水平乘法器输出的信号进行积分；垂直积分器，其将从垂直乘法器输出的信号进行积分。
根据本发明的另一方面，提供一种计算机可读介质，在其上记录有用于执行探头位置误差检测方法的计算机可读程序。
附图说明
参照附图通过对其实施例示例的详细说明，本发明上面和其他的特点和优点将变得更明显，其中：
图1A示出了数据存储设备的方框图；
图1B示出了图1A的数据场A；
图1C示出了图1A的伺服场B；
图1D示出了在m1、m2和m3三个行中存在的一组个体单元；
图2示出了在根据本发明的实施例的基于探头的数据存储系统中的探头位置误差检测装置的方框图；
图3示出了在根据本发明的另一个实施例的基于探头的数据存储系统中的探头位置误差检测装置的方框图；
图4示出了多个位置误差检测器的每一个的详细方框图；
图5示出了在根据一个伺服探头的基于探头的数据存储系统中的探头位置误差检测装置的方框图；
图6示出了图5的探头位置误差检测装置的详细方框图；
图7A-7H示出了图6的探头位置误差检测装置的时序图；
图8示出了在根据一个伺服探头的基于探头的数据存储系统中的探头位置误差检测方法的流程图；
图9示出了在根据本发明实施例的基于探头的数据存储系统中的探头位置误差检测方法的流程图；
图10示出了在根据本发明另一个实施例的基于探头的数据存储系统中的探头位置误差检测方法的流程图；
图11示出了当数据场的比特数量为n×m时，将被读或写的数据的坐标(i，j)的数量是n×m，并且需要相同数量的伺服代码的情况；
图12示出了当在一个周期内在跟踪场上记录的连续‘1’的数量为5时所检测的噪声特征，其中当数据场的数据比特的数量是512时，需要9个伺服探头，并且还需要用于确保至少50％的噪声降低率的5个跟踪探头。
图13示出了当不使用跟踪探头而只使用伺服探头和伺服代码检测位置误差时，连续‘1’的数量和噪声特征；
图14示出了应用了伺服代码的数据存储介质的数据场和伺服场；和
图15示出了在一种状态中所检测的位置误差，其中在该状态中指定504个坐标，将噪声降低率确保在50％以上，并且噪声特征是稳定的，使用当R＝10并且Q＝5时所产生的伺服代码。
具体实施方式
以下，参照附图来全面地说明本发明，附图中示出了本发明的实施例。
图1A示出了数据存储设备的方框图。参照图1A，数据存储设备包括：数据存储介质10；探头11，其包括用于对数据存储介质10进行读或写数据的尖头。数据存储介质10位于移动台12上，并且通过从控制器14接收信号来驱动移动台12。
将数据存储介质10分类成其上将写入数据的N×M个数据场A以及具有数据场A的位置信息的H个伺服场B，并且分别准备N×M个探头和H个探头。通常，每个探头11包括接触或位于离开数据存储介质10的记录表面预定距离的尖头和支持该尖头的悬臂。
图1B示出了图1A的数据场A，而图1C示出了图1A的伺服场B。参照图1B，数据场A包括n×m个数据个体单元。参照图1C，伺服场B包括n×m个伺服个体单元。探头11在这些数据个体单元和伺服个体单元的上方移动，并且对每个个体单元读或写数据。图1D示出了这些个体单元的部分。参照图1D，每个个体单元22包括指示0或1的数据比特21，并且数据比特21具有半径R的尺寸。假设每个个体单元22具有宽4R长2R的尺寸。图1D示出了在m1、m2和m3三行中存在的一组个体单元22。这里，位于上下(m1和m2，或m2和m3)的数据比特21的位置之间的每个相位差是180°。
图2示出了在根据本发明的实施例的基于探头的数据存储系统中的探头位置误差检测装置的方框图。探头位置误差检测装置包括伺服探头200、跟踪条件检查器220、和位置误差检测器260。
伺服探头200扫描数据存储介质的伺服场。跟踪条件检查器220在跟踪时检查伺服探头200是否满足预定的跟踪条件。跟踪条件指示伺服探头200是否连续地扫描预定的伺服代码的代码字的‘1’比特。这里，该伺服代码为格雷代码，其汉明距离为1并且，Q(自然数)和Q+1满足交替存在条件，其是该格雷代码的代码字中‘1’比特的数量。而且最好伺服代码还可以满足伺服代码的代码字是唯一的条件。
位置误差检测器260从由满足跟踪条件的伺服探头260所读的信号中检测探头位置误差。
图3示出了在根据本发明的另一个实施例的基于探头的数据存储系统中的探头位置误差检测装置的方框图。该探头位置误差检测装置包括跟踪条件检查器300、多个伺服探头320、多个位置误差检测器340、和平均位置误差计算器360。
多个伺服探头320扫描数据存储介质的伺服场并且指定数据存储介质的数据场。跟踪条件检查器300检查伺服探头320是否满足预定的跟踪条件。跟踪条件指示每个伺服探头320是否连续地扫描预定的伺服代码的代码字的‘1’比特。这里，该伺服代码为格雷代码，其汉明距离为1，并且Q(自然数)和Q+1满足交替存在条件，其是该格雷代码的代码字中‘1’比特的数量。而且最好伺服代码还可以满足伺服代码的代码字是唯一的条件。
多个位置误差检测器340分别与多个伺服探头320对应，并且从由多个伺服探头320所读的信号中检测探头位置误差。平均位置误差计算器360计算与伺服探头320对应的位置误差平均值，伺服探头320连续地扫描‘1’比特，由跟踪条件检查器300在由多个位置误差检测器340所检测的位置误差之中进行确定。
平均位置误差计算单元360包括开关单元362和平均位置误差计算器364。开关单元362执行用于输出在由多个位置误差检测器340所检测的探头位置误差之中的、与由跟踪条件检查器300所检查的伺服探头320对应的位置误差的开关功能，并且由跟踪条件检查器300控制开关单元362的ON/OFF状态。平均位置误差计算器364计算由多个位置误差检测器340检测的并且由开关单元362传输的位置误差的平均值。
而且，可以将由平均位置误差计算器364所计算的平均位置误差输入到预定的补偿器(未示出)从而计算补偿值，并且可以将补偿值反馈回基于探头的数据存储系统的数据跟踪系统以补偿探头位置误差。
图4示出了多个位置误差检测器340的每一个的详细方框图。参照图4，每个位置误差检测器340包括位置误差分离器400和位置误差加法器450。
误差分离器400将探头位置误差从由其关联的伺服探头320读出的信号中分离，并且该误差分离器400最好是乘法器，其将由伺服探头320所读的信号与用于分离探头位置误差的预定误差分离信号相乘。位置误差加法器450将在预定时间单位中由位置误差分离器400检测的位置误差求和，并且该位置误差加法器450最好是积分器，其在误差分离信号的一个周期单位中将从乘法器输出的信号积分。
当作为探头位置误差检测到同步误差和跟踪误差时，误差分离信号需要用于检测同步误差的信号和用于检测跟踪误差的信号。同步误差是位置误差的水平分量的误差分离信号并且是方波，该方波具有由数据存储介质的数据比特之间的距离对伺服探头的扫描速度的比率所确定的周期和50％的占空比。跟踪误差是位置误差的垂直分量的误差分离信号并且是方波，该方波具有水平误差分离信号的周期的两倍的周期，并与水平误差分离信号同步。
乘法器包括水平乘法器和垂直乘法器，该水平乘法器将由伺服探头所读的信号与水平误差分离信号相乘，该垂直乘法器将由伺服探头所读的信号与垂直误差分离信号相乘。积分器包括水平积分器和垂直积分器，该水平积分器将从水平乘法器输出的信号积分，该垂直积分器将从垂直乘法器输出的信号积分。
图5示出了在根据一个伺服探头的基于探头的数据存储系统中的探头位置误差检测装置的方框图。探头位置误差检测装置包括数据存储介质500、伺服探头520、扫描器540、和误差检测器560。数据存储介质500是在其中存储数据的记录介质。
扫描器540移动数据存储介质500，所以也被称为xy移动台。伺服探头520从由扫描器540移动的数据存储介质500的伺服场读取信息。
误差检测器560通过将用于分离探头位置误差的预定的误差分离信号提供给由伺服探头520所读的信号来检测探头位置误差，而且误差检测器560与探头位置误差检测装置对应。误差检测器560包括位置误差分离器50和位置误差加法器55。
图6示出了图5的探头位置误差检测装置的详细方框图。探头位置误差检测装置包括读或写数据的伺服探头600、数据记录于其上的数据存储介质610、移动数据存储介质610的扫描器620、和从数据读出信号中提取扫描方向(x轴方向)和其垂直方向(y轴方向)的误差分量的误差检测器630。
当由扫描器620在数据存储介质610的上方移动伺服探头600时，伺服探头600可以读或写数据。误差检测器630检测扫描方向(x轴方向)和其垂直方向(y轴方向)的误差，即与水平位置误差对应的同步误差和与垂直位置误差对应的跟踪误差。
误差检测器630包括水平乘法器60、垂直乘法器62、水平积分器64、和垂直积分器66。水平乘法器60将由伺服探头600所读的信号p与水平误差分离信号ux相乘。垂直乘法器62将由伺服探头600所读的信号p与垂直误差分离信号uy相乘。水平积分器64通过在一个周期单元T中将从水平乘法器60输出的信号tx积分来产生同步误差ex。垂直积分器66通过在一个周期单元T中将从垂直乘法器62输出的信号ty积分来产生跟踪误差ey。
图7示出了图6的探头位置误差检测装置的时序图。图8示出了在根据一个伺服探头的基于探头的数据存储系统中的探头位置误差检测方法的流程图。
下面将参照图7和8来说明图5和6中示出的、在根据一个伺服探头的基于探头的数据存储系统中的探头位置误差检测装置的操作。
如图7B所示，由以恒定速度在x轴方向移动扫描器620的扫描信号Sx来移动扫描器620。同时，如图7C所示，由与扫描方向垂直的方向上的振动信号Sy使用具有周期T和斜率8R/T的斩波(Chopping wave)来振动扫描器620。如果存在干扰，假设可以将干扰分为x轴干扰分量dx和y轴干扰分量dy，并且如图7A所示由于干扰(dx，dy)而从数据位置的中心产生(xd，yd)误差。
如图7A所示，当根据扫描信号Sx和振动Sy的轨迹101a和101b移动时，伺服探头600从数据存储介质610读数据。即当伺服探头600在所记录的数据100a和100b上方移动时，伺服探头600产生‘on’信号，并且当伺服探头600不在所记录的数据100a和100b上方移动时，伺服探头600产生‘off’信号。因此，如图7D所示产生读信号P。这里，假设读信号P的幅度是1。
当从数据存储介质610读数据时，检测探头位置误差。下面将更加详细地说明探头位置误差。
在ta和tb时刻产生探头轨迹101a和所记录的数据100a之间的交叉，而在tc和td时刻产生探头轨迹101b和所记录的数据100b之间的交叉。在操作800，从读信号P分别分离和提取x轴分量误差xd和y轴分量误差yd，即同步误差和跟踪误差。
为此，产生如图7E和7F所示的、与伺服探头600的y轴轨迹(图6的y)相关的提取信号ux和uy(假设每个幅度是1)。如等式1和2所示，通过将提取信号ux和uy分别与读信号P相乘来产生图7G和7H所示的信号tx和ty。
[等式1]
tx＝ux×P
[等式2]
ty＝uy×P
于操作850，在一个周期单元T中积分信号tx和ty。即，如果如等式3和4所示，由水平积分器64和垂直积分器66对信号tx和ty进行积分，则分离了探头位置误差，并且可以获得由于与x轴和y轴对应的干扰分量而引起的误差分量(图6的ex和ey)。
[等式3]
e x = ∫ T t x dt = - ∫ t a T / 4 dt + ∫ T / 4 t b dt - ∫ t c 3 T / 4 dt + ∫ 3 T / 4 t d dt = 2 5 T R x d
[等式4]
e y = ∫ T t y dt = - ∫ t a T / 4 dt + ∫ T / 4 t b dt + ∫ t c 3 T / 4 dt - ∫ 3 T / 4 t d dt = 1 5 T R y d
如等式3和4所示，估计的同步误差ex和跟踪误差ey只是实际产生的同步误差和跟踪误差的函数并且是线性的。
而且，可以如同当扫描器620在垂直于扫描方向的方向中不振动时，即当补偿扫描方向的同步误差时，应用根据本实施例的位置误差检测方法。即这里，因为Sy＝0和uy＝0，所以ty＝0并且ey＝0。
图9示出了在根据本发明实施例的基于探头的数据存储系统中的探头位置误差检测方法的流程图。参照图9，在基于探头的数据存储系统(其具有数据存储介质，和通过扫描数据存储介质而检测数据的探头)中的探头位置误差检测方法中，在操作900，准备上述预定的伺服代码。当在跟踪时伺服探头连续地扫描伺服代码的代码字的‘1’比特时，在操作950，从由伺服探头所读的信号中检测探头位置误差。
图10示出了在根据本发明另一个实施例的基于探头的数据存储系统中的探头位置误差检测方法的流程图。下面参照图3和10将详细说明在基于探头的数据存储系统中的探头位置误差检测装置的操作。
为了将本实施例应用于探头位置误差检测装置，在操作1000，准备满足预定条件的伺服代码。即，伺服代码必须满足预定的条件。首先，伺服代码为格雷代码，其汉明距离为1。第二，，作为该格雷代码的代码字中‘1’比特的数量的Q(自然数)和Q+1必须交替存在。第三，伺服代码的代码字必须唯一。第三条件是附加条件，并且不将未满足第三条件的代码字用于伺服代码。
在操作1010，确定基于探头的数据存储系统的操作模式是寻找模式还是跟踪模式。如果操作模式是寻找模式，则在操作1020执行伺服功能。在伺服功能中，每个伺服探头寻找伺服场并且在数据场中指定特定的数据。
如果操作模式是跟踪模式，则在操作1030执行伺服功能，并且随后在操作1040执行检测探头位置误差的跟踪功能。由与多个伺服探头320相关的多个位置误差检测器340执行位置误差检测。参照图4到8说明了使用多个伺服探头320的每一个来检测探头位置误差的处理过程。因此，在此省略探头位置误差检测处理的说明。
在操作1050，使用跟踪条件检查器300检查多个伺服探头320是否满足跟踪条件。跟踪条件指示每个伺服探头320是否如上述地连续扫描伺服代码的代码字的‘1’比特。
如果伺服探头320满足跟踪条件，则在操作1060中存储与伺服探头320对应的位置误差。
在操作1070，检查是否所有的伺服探头320都检查了跟踪条件。直到没有还未被检查跟踪条件的任何一个伺服探头320存在为止，一直重复执行操作1050。如果所有的伺服探头320都被检查过伺服探头320是否满足跟踪条件，则可以在操作1080由平均位置误差计算器364来获得所存储的位置误差的平均值。
为了执行数据存储系统的数据估计，通过在操作1090反馈平均位置误差来调整偏离磁道。
现在将更加详细地说明本发明的核心概念。如图11所示，当数据场50的比特数量是n×m时，将被读或写的数据的坐标(i，j)51的数量是n×m，而且需要相同数量的伺服代码S。可以用如下等式5所示的格雷代码生成函数G来表示伺服代码S。
[等式5]
So←G(P)
这里，P代表伺服探头的数目并且是满足的户P≥log2(n×m)的整数。
指示坐标(i，j)51的伺服代码S的一个代码字sk的比特代表数据52-1到52-P，这些数据分别由它们关联的伺服探头读取。
[等式6]
Sk＝a1a2a3......ap
如果格雷代码生成函数G满足如等式7所示的相邻代码字之间的相互关系，则没有进一步的要求。因此，可以不同地定义格雷代码生成函数G。
[等式7]
d(sk，Sk+1)＝1
这里，d(a，b)是汉明权重，并且被定义作为代码字a和b之间不同比特的数目。为了在确切位置读写数据，需要跟踪算法。
在实际检测的位置误差中，包括数据半径的噪声、数据位置的噪声,由信号检测器所产生的噪声。为了降低这些噪声影响，可以使用多个跟踪探头。即，可以通过平均多个跟踪探头所检测的位置误差来降低噪声。
因此,需要用于伺服的P个伺服场53、与P个伺服场53对应的P个伺服探头、用于跟踪的Q个跟踪场54、和与Q个跟踪场54对应的Q个跟踪探头。
比如，如果在数据场中数据比特的数量是512,则需要9个伺服探头，而且为了确保至少50％的噪声降低率，需要5个跟踪探头 ( 1 / 5 ≈ 0.45 ) . 在这种情况下，作为位置误差检测条件的、在一个周期中的跟踪场中所记录的连续‘1’的数量是5，而在由一个跟踪探头所检测的误差中所包括的噪声标准方差是1情况下，如图12示出了由多个跟踪探头检测的误差的平均值中所包括的噪声的特征。
如果不使用跟踪探头而仅仅使用伺服探头和伺服代码来检测位置误差，该伺服代码是二进制的且反映在伺服场中记录的格雷代码，满足上述误差检测条件，则在图13中示出了在由多个伺服探头检测的误差的平均值中包括的噪声的特征和连续‘1’的数量，所述多个伺服探头满足由一个伺服探头检测的误差中包括的噪声的标准方差为1的跟踪条件。
在前者的情况中，所使用的探头的数量是14。但是，用稳定的噪声特征来检测位置误差。相反地，在后者的情况中，所使用的探头数量是9，其少于前者的情况。但是，检测位置误差带有不稳定的噪声特征。
在本发明的实施例中，产生伺服代码是非常重要的，从而可以使用较少数量的探头来检测带有稳定噪声特征的位置误差。在用如等式8所示的代码生成函数G(R；Q)来产生在本发明中使用的伺服代码H。
[等式8]
H←G(R；Q)
这里，R代表伺服和跟踪所需的探头数量，而Q代表在R个探头中用于跟踪的探头数量。
代码生成函数G(R；G)具有如等式9到11所示的限制条件。
[等式9]
d(hk，hk+1)＝1
[等式10]
w(hk)＝Q并且w(hk+1)＝Q+1(k是奇数)
[等式11]
H：哈密尔顿(Hamilton)路径
在等式10中，w(a)代表汉明权重并且被定义作为比特数量，其值在代码字a中的不是0，而Q代表跟踪探头的数量。等式11意味着H具有哈密尔顿路径。
等式11意味着H具有哈密尔顿路径。
如果由具有该限制条件的代码生成函数G(R；Q)所产生的伺服代码存在，则可以表示2×min{RCQ，RCQ+1}坐标。
为了产生具有该限制条件的伺服代码，产生作为种子代码而定义的ak，从而ak具有在等式12到15中示出的限制条件。
[等式12]
w(ak)＝Q
[等式13]
w(ak-1+ak+ak+1)＝Q+2
[等式14]
d(ak，ak+1)＝2
[等式15]
ak|ak+1≠an|an+1    (k≠n)
如在等式16中所示，对最后的伺服代码hk进行了安排。
{hk}＝a1，(a1|a2)，a2，(a2|a3)，a3，......
为了轻松地产生种子代码ak，如果忽略等式15的限制条件，因为仅仅由ak(k是奇数)所表示的坐标是唯一的，不能够执行在场中所有比特坐标的完全编码。因此，只在w(hk)＝Q的位置操作伺服探头，并且由于在w(hk)＝Q+1的位置指示多于一个的坐标，所以不操作伺服探头。因此，伺服代码具有2RCQ个代码字。在伺服代码中，w(hk)＝Q的RCQ个伺服代码能够指示数据场的坐标，并且w(hk)＝Q+1的RCQ个伺服代码满足跟踪条件。图14示出了应用了伺服代码的数据存储介质的数据场和伺服场。
图15示出了使用当R＝10并且Q＝5时所产生的伺服代码来指定504个坐标，以及通过确保至少50％的噪声降低率和具有在由多个伺服探头检测的误差的平均值中包括的噪声的稳定特征来检测位置误差，其中所述多个伺服探头满足由一个伺服探头检测的误差中包括的噪声的标准方差为1的跟踪条件。
如上所述，通过使用根据本发明实施例的探头位置误差检测方法和装置，可以用较少数量的探头来检测探头位置误差。而且，可以检测带有稳定噪声特征的探头位置误差。
可以通过从计算机可读介质，其包括但不限于诸如磁存储介质(ROM、RAM、软盘、磁带等)、光可读介质(CD-ROM、DVD等)和探头可读介质的存储介质，来运行程序以在通用目的计算机(包括具有数据处理功能的所有种类的设备)中实施本发明。
虽然参照其优选的实施例具体示出和说明了本发明，但是本领域的技术人员应该理解在不偏离如所附权利要求定义的本发明的范围和要旨的情况下可以在形式和细节上进行各种变化。应该将所述优选实施例考虑为仅仅是说明性的而没有限制的目的。因此，不是由本发明的详细说明而是由所附权利要求来定义本发明的范围，并且应该理解在范围内的所有变化都包括在本发明之内。

Claims (17)

1、一种在包括数据存储介质和通过扫描数据存储介质而检测数据的探头的、基于探头的数据存储系统中的探头位置误差检测方法，该方法包括：
准备伺服代码，其为格雷代码，其汉明距离为1并且满足Q(自然数)和Q+1的交替存在条件，其是该格雷代码的代码字中‘1’比特的数量；和
在跟踪时当伺服探头连续地扫描伺服代码的代码字的‘1’比特时，从由伺服探头所读的信号中检测探头位置误差。
2、根据权利要求1所述的方法，其中所述伺服代码还满足该伺服代码的代码字是唯一的条件。
3、一种在包括数据存储介质和通过扫描数据存储介质而检测数据的探头的、基于探头的数据存储系统中的探头位置误差检测方法，该方法包括：
(a)准备伺服代码，其为格雷代码，其汉明距离为1并且满足Q(自然数)和Q+1的交替存在条件，其是该格雷代码的代码字中‘1’比特的数量；
(b)从多个伺服探头所读的信号中相关地检测多个伺服探头的位置误差；
(c)确定多个伺服探头的每一个是否满足连续扫描伺服代码的代码字的‘1’比特的跟踪条件；和
(d)通过将与满足跟踪条件的伺服探头对应的探头位置误差进行平均来计算平均位置误差。
4、根据权利要求3所述的方法，其中操作(a)的所述伺服代码还满足该伺服代码的代码字是唯一的条件。
5、根据权利要求3或4所述的方法，其中操作(b)包括：
(b1)从由每个伺服探头所读的信号中将其所关联的探头位置误差分离；和
(b2)在预定的时间单元中积分所分离的探头位置误差。
6、根据权利要求5所述的方法，其中操作(b1)将由每个伺服探头所读的信号与用于分离其关联的探头位置误差的预定误差分离信号相乘。
7、根据权利要求6所述的方法，其中所述误差分离信号是方波，该方波具有由数据存储介质的数据比特之间的距离对伺服探头的扫描速度的比率所确定的周期和50％的占空比。
8、根据权利要求6所述的方法，其中所述误差分离信号包括：
作为方波的水平误差分离信号，该方波具有由数据存储介质的数据比特之间的距离对伺服探头的扫描速度的比率所确定的周期和50％的占空比；和
垂直误差分离信号，其周期为水平误差分离信号周期的两倍并且与水平误差分离信号同步，并且
操作(b1)包括：
将由伺服探头所读的信号与水平误差分离信号相乘；和
将由伺服探头所读的信号与垂直误差分离信号相乘，并且
操作(b2)包括：
将水平误差分离信号的乘积值在预定的时间中积分；并且
将垂直误差分离信号的乘积值在预定的时间中积分。
9、一种在包括数据存储介质和通过扫描数据存储介质而检测数据的探头的、基于探头的数据存储系统中的探头位置误差检测装置，该装置包括：
伺服探头，其扫描数据存储介质的伺服场；
跟踪条件检查器，当准备了伺服代码时，跟踪条件检查器在跟踪时检查伺服探头连续地扫描伺服代码的代码字的‘1’比特的跟踪条件，该伺服代码为格雷代码，其汉明距离为1并且满足Q(自然数)和Q+1的交替存在条件，其是该格雷代码的代码字中‘1’比特的数量；和
位置误差检测器，其从由满足跟踪条件的伺服探头所读的信号中检测探头位置误差。
10、根据权利要求9所述的装置，其中所述伺服代码还满足伺服代码的代码字是唯一的条件。
11、一种在包括数据存储介质和通过扫描数据存储介质而检测数据的探头的、基于探头的数据存储系统中的探头位置误差检测装置，该装置包括：
多个伺服探头；
跟踪条件检查器，当准备了伺服代码时，跟踪条件检查器在跟踪时检查伺服探头连续地扫描伺服代码的代码字的‘1’比特的跟踪条件，该伺服代码为格雷代码，其汉明距离为1并且满足Q(自然数)和Q+1的交替存在条件，其是该格雷代码的代码字中‘1’比特的数量；
多个位置误差检测器，其与多个伺服探头分别对应并且从由多个伺服探头所读的信号中检测探头位置误差；和
平均位置误差计算器，其计算与伺服探头对应的位置误差的平均值，该伺服探头连续地扫描‘1’比特，由跟踪条件检查器在由多个位置误差检测器所检测的位置误差之中进行确定。
12、根据权利要求11所述的装置，其中所述伺服代码还满足伺服代码的代码字是唯一的条件。
13、根据权利要求11或12所述的装置，其中所述每个位置误差检测器包括：
位置误差分离器，其从由其关联的伺服探头所读的信号中分离探头位置误差；和
位置误差加法器，其在预定的时间单元中对由位置误差分离器检测的位置误差求和。
14、根据权利要求13所述的装置，其中所述位置误差分离器是乘法器，其将由伺服探头所读的信号与用于分离探头位置误差的预定误差分离信号相乘，并且
位置误差加法器是积分器，其在误差分离信号的一个周期单元中将从乘法器输出来的信号进行积分。
15、根据权利要求14所述的装置，其中误差分离信号是方波，该方波具有：
由数据存储介质的数据比特之间的距离对伺服探头的扫描速度的比率所确定的周期；和
50％的占空比。
16、根据权利要求15所述的装置，其中所述误差分离信号包括：
作为方波的水平误差分离信号，该方波具有由数据存储介质的数据比特之间的距离对伺服探头的扫描速度的比率所确定的周期和50％的占空比；和
垂直误差分离信号，其周期为水平误差分离信号周期的两倍并且与水平误差分离信号同步，并且
所述乘法器包括：
水平乘法器，其将由伺服探头所读的信号与水平误差分离信号相乘；和
垂直乘法器，其将由伺服探头所读的信号与垂直误差分离信号相乘，并且
所述积分器包括：
水平积分器，其将从水平乘法器输出的信号进行积分；和
垂直积分器，其将从垂直乘法器输出的信号进行积分。
17、一种计算机可读介质，在其上记录有用于执行根据权利要求1到8所述的方法之一的计算机可读程序。
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