JPS6049217A - Inertial navigation system based upon earth axis reference and north indicating reference - Google Patents
Inertial navigation system based upon earth axis reference and north indicating referenceInfo
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- JPS6049217A JPS6049217A JP58156457A JP15645783A JPS6049217A JP S6049217 A JPS6049217 A JP S6049217A JP 58156457 A JP58156457 A JP 58156457A JP 15645783 A JP15645783 A JP 15645783A JP S6049217 A JPS6049217 A JP S6049217A
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Abstract
Description
この発明は、真水平面を水平基準とし、さらに2個の空
開基(tt、地軸基準及び指北基準を用いることにより
地球表面近傍の慣性航法を実施する、地軸基準と指北基
準による1r1性EL法の方式に関するらのである。[
真水平面1の定義については後述する。
船舶や航空代の航法装置の一つである・lj’i ・l
’l鵬゛L法装置は、使用の最初に当って装置を搭載し
ている運動物体の存在地点の緯度経度や運動物本の速度
等を人力するほかは外部との情報のやりとりをまったく
必要としない自己完結性を有し また装置の出力か位置
(緯度と経度)はかりてなく運動物体のJ史ノ度や姿勢
角(ロール、ピッチ、力位)によで及5(、多様ヤ1か
あり、これらのア尺でレータ−、ロラ/、オ゛メカ゛な
とによる電波航法装置、八−r、j?i星にYる航法装
置6、速度計と磁気或はノヤイロフ/パスにする(イ1
測ん゛L法装置などにはない艮Jすiを持っている。
その反面、JJi性航法装置は精度を保−りためにif
i l:’+1精度の〕賢イロスフーブや加速度計を必
要−とじ、装置の構成も複2′ILで、努1い商1曲に
なる9〈山、かある。
また、核心部品であるジャイロには、それかとjし程高
級なものであっても、トリフlか必4べ的に一つきまと
うため、時間のYη過と共にプラノ1ホーム、の姿嬰1
1′1度か底下して1jき、1′1−動かり −′(時
間杆過することに静定あるいは外1jl(l(’i報に
Lるリセ。
トを行わなけれはならないのも使用」の・111点ひあ
る。
In性/を法:こは種々の方式かシえ1っれているか、
地球表面近傍をfIl′L行する運動物本に月して最も
酋通に適用されているのは、常に指北局地水・1′に保
たれたプラノ)ホーム七に複数1固の力lli土度1i
lを11曳せ、それりの出力かし)λ・]地地球の時間
斐化(′を抽出して積分上かくして運動物体の連成や移
動M1■昌11をり出rるツノ式である。これは、B7
的には、適当な初期条f+のらとに連動を表わ1− 組
の徽分力程式系をI’lイくことに相当するか1、−の
過程か1り能であるためには、連動の如何にかかわらず
プラノ1ホームか常に指北水・Piこ’k ’pL化と
・れている、多なわち、ブラ、トホ−1、の1r1助・
hイl地点の地理゛i曲水平面に平行でまたプラノ1.
h−ム面上のノ。(セ((線が地理学的北を指示してい
る必要かある。二の操作の物理的内容は工也球白転t:
、−i=i n−る補止とノユーラーナユーニンクと1
11′ばれる運動にヌ・]l1るttli正てあり、1
iij考はプラットボーム上にある複数個()用字3個
)のジャイロか自帖袖正信号を受けてプラ。
トホームを回転させることによって行われ、後者はブラ
ットホームを1勺84分のンユーラー周」すjを持つ回
転振動系として描成すること及びジャイロか同しくプラ
ットホーム」二にある複数個(通i’:X’ 2個)の
加速度1i1の出力から導かれる補止1.7号を受けて
ブラットホームを回転させることtこl、って逐行され
る。この両種の補正信号は重・1“1してノ・、−イロ
1こ′ノえられる(ジャイロによるブラン1ボー11の
トルキンク)。−上述した方式の・li’i 1’V航
法を以1″では通常方式の慣性航法と呼ぶことに4−る
。
この発明は、辿1゛19力式の悄刺EL法か11iノ述
のように地球の形状に関連した幾何学的概念である地理
7的水・ト面を水平基で((とするのに対し、より力″
を的な4以念である「真水平面]あるいは1自由表面」
(この2っの用ii?jは同義である。定義にっ・5・
てはIJ、 iiこ述べる。)を水平基i(1,とし、
さらに2個のYと間基搾−−地球1′口j軸の方向を−
9える地@II枯イ((。(・jf’i・Ml1(H(
+−)と存在地点の南北軸方向をIノ見る指北法’(’
(Jl・用性基;t+: )−を用いることにより、通
、′:・□ノ一式の[1゛1性ル゛L法と違いブラット
ホームの安是化に)1−イロを必要とぜす、従って通常
方式よりもi・自lll−な(戊;シ:;構成を−IJ
える可能性を有)−る7J′lシい悄1ノー前、法の)
1式を1足供しようとするものである。
まず、2つのイ既念、1地理学的水゛1′面一1と]真
水゛)′−而面ないし1自由表面1とを説明し、両名の
近いを明らかにする。地球の表i+Ii lこは山やl
16などの凹凸か存在するか、この不規1(1j性は地
球1′口本の入すさに比へれば殆どコ!1(視できる4
°1゛度のらのである。。
を
例んは1万I11級の海溝で合そのlえざ・は地球1/
+径(′−T:] 27 (J (、) klll)の
0.1%にも11シJたない、よっ′ζJ也球円球周辺
ノー性航法の分野では、第1近1Fノ、として、地球を
その1乍1j軸のまわりに対称な形状をイJしまた質量
分布か均一な立木とみなし、その表面近4’j’;での
だL法を天現することを6しあたってのII的とするも
のである。ここに考えた仮想的な立体は地球4fj円本
と呼ばれるが、以下で単に地球とb)う場合はこの立体
を指すものとする。さて、地理学的水平面とは地球表面
上の任意の点において二の楕円体に接する平面として定
義される。従ツ′〔,1恵動物体かこの地点に存在する
時は、今定義した接平面かこの物体にイーJ随する地理
学的水j[l而になる。
しかしながら物体は必ずしも地球の丁度表面上に存在す
るとは限らず、航空磯や潜水艦のJ、うに高度や深度を
持って、地球の表面近傍にイf看する二ともある。この
ときには表面近傍を次のように定義する。物体の存在点
をPとし地球楕円I+表面−1゜で1月こ最も近い点を
)3Sとする。点)〕r2でのJf!円本の曲率半径の
最小値をρとし2.I″filゝ、P・、の凱I離をの
表面近傍に存在するということに4−る。二のとき1)
から惰円本に下した垂線の足かPSになる。
点1範、から、1.’、% i−’に向って測った距離
をhとし、1′かI’sに関して地球中心と反対111
11にある場訃には11)()として物本の高度と解釈
し、1)か地」、J(中心と同側にある場合は11<(
lとして物体の深度と15′1釈する。PP5− lh
lである。以下では11を11に高度と呼ふ゛ことか゛
多いか、11<(lのJ易仔も含めていることは勿論で
ある。そして本発明の埋1腐は11−1か地球半径tこ
比して十分iこ小さいような連動に対して適用されるも
のである。さて連動物体Pか地球表面近傍にひ在する場
合には、]゛、1.1′・、において楕円木に引いた接
平面をこの物本にf・]随1−る地理″Y的氷水平面し
て定義1−る、。
地理学的水平面内で1−北」の方向とは、この1′−面
と、運動物体Pと地軸(地球]乍1広軸)を含む甲−而
(地理学的水平面)との交線の地軸に向−)ツノ向をい
う。
惧し、これは北半球での北の定義であり、南゛1′−球
では同様な方法で南か定義される。。
次に、(゛真水゛1′−面−1あるいはl l’l I
l1表t11i lの′、ビ義を述べる1)1jに、加
速度計の出力かり構成されるベタ1ルaにつり・て簡1
jiに説1り目−る。 −)の連動’)’:;開、[な
わち、運動物体に回走ざ・れた空間447−1その任、
σ、の)°1、Qか11”+−1’l空開にヌ−Iして
J、″I−ノ加連没を八とする。いま、この点Qをノに
l1.山、と4−る汀、凸の1白23利](X、Y、Z
)を取って、加速度計をこの点0;こ置き、その受感軸
を各軸方向iこ向ければ、出力はそjしぞれ
aX= Cox Ay、 、 a = C;v −A)
、IIL: Gz Az となる。ここに、Gシ、+C
;Y+(・2は地球の/i!:質訊に基づく万有引力の
加速度を座標系(X、’l’、Z)で分解したもの、A
x、ノ\1゜AzはベクトルA)の同様な成分である。
この3つのスカラ一式をよとめれは、ベクlル式Φ、=
&−A ・・ (1)
を1:)る。ア<(、!は1壬意であるから辺、は、l
、Aと1司様、一つのベクトル場を形成1−ることかわ
かる。
ベクトルαは英語では5pecific forceと
いう術語を持っているか日本語には適当な訳語が存在し
ないのか現状て゛ある。これを1加速度J1°出力ベク
トルー1と呼んでも良いか艮すぎるので、以下では仮に
1比H1カベクトル−1と117′五゛二とにする。そ
れは次の理由による。式(])を変形して
A)−&1−(−び) とすれは、左辺1ま物1本のI
i1位質畝に作用するすべての力を表わし、右辺はそれ
を万有引力Gとそれ以外のIJ C−、久)iニガ1+
グしたちのである。ところで純粋にツノ″゛Y的な現’
It二関りする力は2種類しかな\、−−一〕はb−4
+引力で、1世は圧力、張力、はね力なと物1本同志の
接触に上って及ぼし合う力であることは良く知られた’
Ii天である。後者の力は接触力、拘束力、」イ1力な
とといわれている。J、ってaを化上1カベク1ルと名
っ(寸だ。以上の説明から、加速度、ilとは、物本σ
戸11.117質量に作用する拘束力の相3を変疋たち
のを測冗する成型であることもわがる4゜
「真水平面」は1比推力ベクトルaに直父]る中面」と
して定義される。真水・1′−而にはらう −っの定義
か′あり、それは1容器内にある教本の自t、l−+表
面に平イ1な平面」で、二のため真水b面−jとら呼ん
だ。この2つの定義は内f′〆的に恒′;・1である。
それは教本内ではその自(11表面に゛I頌jな面内に
は靜月[y:′:にh(つ<(イ1力の]成分はイf貞
し11ノないからである。
次に2つの水平面、地理”r−曲水平面と真水゛I’
+fiiとの関係を節IIIに論する。、第1図は地球
1.をその地軸Z[: と運動物本Pを含む子牛面で切
った断面を示している。■〕からElこ垂線を下し、そ
の足PsにおいてEに接手面1を引けば、これが1)に
1=1随する地理学的水平面である。線分PPSの延長
(平面〕の垂線で、点Psでの地理学的鉛lII線)2
力弓〕の赤道面3となす角λは、点1)の地理学的緯度
である。Iとの中心(他心)OEからPに引いた動径ベ
クトルな:にとすると、引力ベクトル叶は一般には一般
のノJ向に向う。すなわち叶の延長はoEを通る。運動
物体T’か地球Eに対して静11−シている場合には、
1月こは地軸ZEに向う心加速度A−fx(ΩXIR)
か作用してす・る。9は地球自転の角速度ベクトルで
ある。 これを式(1)に入れて、この場合の加速度+
il出力である比推力ベクトルは
a=に−−ワ x((7xlflQ)5号 ・(2)と
なる。最右辺の三によって地球人in1近イ)2の重力
加速度のベクトルオを定義した。すなわち、地球に対し
て静11−シている加速1亥計は小力の成分を測定する
。第1図にはベクトル奇ら画いたか、図示のように、そ
の方向と鉛直線2の方向とl:1、厳n′にいえは一致
しない。これは現実の地球か回転・111円1本でなく
またその質量分布が均一・で゛ないことに原因があり、
鉛直線2とベタ1ル9との間の角度は鉛直線の偏りとい
われている。しかじなかし)鉛[Tt線2と9の方向不
一致は極V)で小さし・ものて゛あり、全地球表面にわ
たるその・ド均値は数Se C(S (’ (は角度の
秒)の程度といわれている。よって以降の記述では、通
常方式の慣性九′L法で27通に(iつ一〇いるように
、この偏りを無視し、鉛1(1線2と9の方向は常に一
致するものとする。しかる時は地理学的水平面1と重力
ベクトルすとはll′lZシ、Fこの場合の比推力ベク
トルであるから、真水1′−而もその第1の定義によっ
て霊に直交1−る1、換、lれは、物体Pが地球に)J
して重重している場合(二は地理学的水平面と真水平面
とは一致1−ろ。連動物体Pが地球+=に対して重重し
ていすA≠Ω刈(7x吸)であれは゛、式(1ンと(2
)に1−)てGz舌であり、当然これらの内水゛1′・
面は中1ノでなくなる。この状況を第1図で、1′に1
5ける比推力ベクトルを6、Pを通って改に直交する真
水平面を4、Pを通って地理学的水平面1に平行な平面
を1′として画いた。
なお、上述した鉛直線の偏りと、現実の重力ベクトル%
の大きさgのその基準値(地球を密度均一な回転楕円体
と考えて計算した値)からの差を、併せて重力異常と呼
んでいるが、通常方式の慣性航法では多くの場合、重力
異常は無視していて、極めて正確な航法が要求される場
合にのみこれに対する補正を行っている。但しそのため
には慣性航法装置が存在する場所での実際の重力分布が
1“11っていることが必要条件となる。本方式の慣性
航法でも重力異常に対する補正は、通常方式のそれにな
らい以下では一応無視することにする。
これより以降の記述は本発明の主題に係わるものである
。
前述のように、この発明の目的を達成するには、先づ真
水平面ないし自由表面を実現することが必要であるが、
そのための手段としては、この平面の定義により、基本
的には加速度計を使う方法及び液体の自由表面を使う方
法の2種類のものが存在する。以下では第1の手段によ
る1種類、第2の手段による2種類の方法について略説
する。
i2図は加速度計を使う構造の1例を模式的に画いたも
のである。まず装置はベース5と呼ばれる板状の剛本措
造の上に載せられている。ベース5上には2個の支持台
6,6′が対向して固定され、一方の支持台6」二の外
側サーボモータ7と重力の支持台6′−Fの外側軸受8
によってシンバル環9が回転可能に支持されている。ノ
ンパル環9の内側には、外側サーボモータ7と外側軸受
8を結ぶ線に直交する方向に沿って内側サーボモータ]
0と内側軸受11が取付けられており、この両者は本装
置のプラントホーム12を回転可能に支持する。プラン
トホーム12は円板状の物本で、その中心からプラント
ホーム面に重直にプラノlホーム軸Z I]が出ている
。軸Zpにはこれと平行な方向に受感軸を有する計測用
の加速度計13が取イ1」けられている。この加速度計
13の受感軸の方向を両端に矢印のついた線分で表わし
た。更にプラットホーム12上には2個の制御用加速度
計14.15が、それらの受感軸がプラットホーム面に
平行でかつ互に直交するように固定されている。
制御用加速度計14の受感軸は内側サーボモータ10と
内側軸受11を結ぶ線に直交し、他の制御用加速度計1
5の受感軸は外側サーボモータ7と外側軸受8を結ぶ線
に直交するようになっている。
プラントホーム周辺の補遺がこのようであるから、図で
矢印のついた破線が示すように、加速度計14の出力に
よって内側サーボモータ10の回転を制御してこの加速
度計の出力が常にOになるようにし、同時に加速度計1
5の出力によって外側サーボモータフの回転を制御して
この加速度計の出力が常にOになるようにするならば、
プラントホーム12の面内には比推力ベクトルaの成分
は存在せず、この面はaに直交し従って真水平面になる
ことは明らかである。すなわち上述の構造とそれに対す
る操作によって所期の目的が達成される。
この状態で計測用加速度計13の出力なa7と記せば゛
1a1−18−1 ・・・・・(3)
が成立する。@2図で、プラントボーム12及びその他
の機器(16と17、これらについては後述)を搭載し
ているベース5は図示しないノンハル及び防振機構によ
って運動物本に結合されるものとする。このようにする
のは、物体の回転運動や短周期の直線運動(振動)がで
きるだけプラノi・ホームに伝わらないようにし、慣性
航法装置が本米処理の対象とすべき併進運動だけが作用
するようにするためである。またこのような構造にすれ
は2個のサーボモータ7.1oにかかるトルク負荷も軽
減される。
次に液体の自由表面を利用する構造の一例を第3図に模
式的に画く。但しプラントボーム周辺だけを画いである
。第3図(、)は側面図で、内部に液体18を部分的に
含む円筒容器19が周辺をノンパルJfi20で支えら
れ、シンバル環2oは更にノンハル21で支持され、ノ
ンパル21の底ff1S22はベース(基台)5に固定
されている。第3図(1コ)は容器19の内部を示す縦
断面図である。容器内rlV、Hこは部分「r月口’C
I木]8か光」眞されて、自由表面−チーなわち真水平
面1が形成され得るようになっている。液圧18のに部
の空間2r3には液体18の飽和蒸気か充満していても
、或は別種のイ;活性の′7(体又は液圧か光j眞され
ていてもよい。この図では左から右へ向う加速度が重力
と共に作用している状態を画いているので、自由表面4
は容器]9の軸に斜父している。自由表面・1の上部に
はブラットホーム12かあり、そのプラノ1ホーム而に
垂1f1.なプライ1ホーム軸Z1+には計測用加速度
1j11;(か取付けられている。第3図(c)はプラ
ノ1ボーム12をその正規の状態(自由表面・1か容器
](Jの軸に直父する状態)において真−1−から眺め
たものである。容器壁から外側サーボモータ′7と外側
軸受8か出てジンバル環9を支え、ジンバル環3〕かり
は、内側サーボモータ10と内側軸受11か出てプラン
トホーム12を支持している点は第2図の月応する構造
と同様である。プラノ1ホーム12の裏面rなわち液体
18の自由表面4に対向する而には、図示のように4個
のVl!離セン1ノ2−4.25.26.27か、セン
サ21と26はサーボモータ7と軸受8とを右−ふ線り
にまたセン→夕25と27は力−ボモータ10と軸受1
1とを結ふ線」−にあるように、がっヌ・J称的に貼イ
i3れてぃろ、。
これらのセンサ18−21は、1列えは超?”1ン皮へ
りのような、非接触型のセンサでなけれはならない、。
第3図(b)ではこれらの距離セン力の作用を破、線分
で表わした。距離センサの個数は・1個に限疋しなくて
もよい。
いまセンサ25と27の出力が常に等しくなるように外
側サーボモータ7を駆動し、同時にセンサ24と26の
出力か常に等しくなるよう;こ内側サーボモータ10を
駆動するならは、プラノ1ホーム12の面が液体1)8
の自由表面・1に常に平11になることは明らかである
。すなわち、L記のイjチ造ト操作によって真水平面は
プラノ1ホーム而として具体化されるのである。1
上記第3図の構造の変形の一例として第11図のような
プラントホームをシえる、二とができる。11しその平
面図のみを画いた1、2個の水’(’j J:; /’
it H29を、28はその受感軸(気泡30が動く
方向)か内側サーボモータ10と内側軸受11を結ぶ・
線に平行になるように、29はその受感軸が外側′サー
ボモータ7と外側軸受8を結ぶ線に乎イJ−になるよう
に、プラントホームコ2の面に固定して設置する。なお
、9はジンバル環、19は容器である。
この場合も水準器28の気泡30か常に正規の泣iiT
(中心)にあるように外側サーボモータ゛fを駆動し
、同時に水準器29の気泡31か常に正規の位置(中心
)にあるように内側サーボモータ1すな駆動するならは
、プ面ットホーム而は真水平面に平イjとなる。あるい
は更に簡単な構造として、2個の水準器28.29の代
りに同しく図に示した唯1個の円形水べ(器(2軸水準
器):(2を用(・る方法ら4えりれる。すなわち円形
水準器:)2のシ(泡;3:(か常に円の中心に来るよ
うに2個の→ノーボモータ7,10の回転を制御すれは
プラノ1ホーl、而は真水・14而になる。この第4図
の水i(1,器による)J法は構造か最も簡単な長所を
有するが、気泡の変位を精度よく(例えば光学的に)測
定し又それをサーボモータ7.10−の制御信じ−に変
換する過程に工夫を要するものと考えられる。
以」−で杢方式における真水平面実現についての3種類
の手段の記述を終るが、本り式による・11“1性航法
装置の構成には更に旧の幾つかの成型か盛装であるので
、それらにつき再び第2図を引用して説明する。但し以
下の記述は第:3図及び第・1しIの構造に月しても同
様に適用されるものである。第2図でプラントホーム1
2と>1:、んてベース5 Julこ置かれた16は地
軸基準、]7は指北基準である。
地軸基準16は装置にメ・Jして常時地球の自転軸ZE
の方向を与えるものである。自転軸χεは、太陽のまわ
りの地球の公転をjl((視するならは−そして悟性航
法S!装置の1回の使用時間は地球の公転か問題になる
程は長時間に互らないのか11+′通であるから一悄性
空間にtJLで方向を変えないので、Z5は慣性栽4(
である。従って地軸]+!/l’、l (iは軸χ5を
常時段重するもので゛なくても、連動の初期し=0(t
は時間)にZEを設定し以後は記16、の形て装置内に
保持する形のものでらよい。指北J、(i(1,]′7
は装置′?1に月して常時南北軸−“IIの)j向をj
i疋るものである。南北軸)′11は地軸Z1 と違っ
て、地球の自転及び物1本の運動にイ゛にって・1nn
性間内て常;こ方向を変える非情性基準である。地軸シ
’ii<(16と指北、J、j;7ij l 7の具体
的な形は、」−述の(浅能を高精度で達成できるならば
、どのような乙のでも差支刀ないが、現在のこの分野で
の技術水This invention uses a fresh horizontal plane as a horizontal reference, and further uses two sky-opening bases (tt, an earth axis reference and a pointing north reference) to perform inertial navigation near the earth's surface. This is about the form of the law.[
The definition of the fresh horizontal plane 1 will be described later.・lj'i ・l is one of the navigation devices for ships and airfares.
The L-method device does not require any exchange of information with the outside world other than manually inputting the latitude and longitude of the location of the moving object on which the device is mounted and the speed of the moving object when it is first used. Moreover, the output of the device is not limited to the position (latitude and longitude), but depends on the historical degree and attitude angle (roll, pitch, force position) of the moving object. There are radio navigation devices based on radar, rola/, and mechanical equipment on these scales, navigation devices 6 on stars 8-r, j?i, and speedometers and magnetic or noyilov/paths. (I1
I have a measuring device that is not found in L-method devices. On the other hand, in order to maintain accuracy, the JJi navigation system
I l: '+1 accuracy] A smart Iroshub and an accelerometer are required, and the device configuration is multiple 2'IL, so there are 9 mountains that can be made into one piece with a quotient of 1. In addition, the gyro, which is the core component, is always equipped with one trifle, even if it is a high-quality one, so the appearance of Plano 1 Home changes over time.
1'1 degrees or below the bottom and 1j, 1'1-movement -' There are 111 points of ``use''.
The movement that moves near the Earth's surface is most commonly applied to the Earth's surface. lli dodo 1i
11, and its output is λ・] Earth's time conversion (' is extracted and integrated. Thus, the coupling of moving objects and the movement M1■ Chang 11 is expressed by the horn formula. Yes, this is B7
In other words, it is equivalent to writing the 1- set of force equations I'l, which expresses the interlocking with the appropriate initial condition f+. Regardless of whether it is linked or not, Plano 1 Home is always referred to as Piko'k'pL.
The geography of the point ``i'' is parallel to the horizontal plane and also on Plano 1.
H-No on the mu surface. (Se((It is necessary that the line points to geographical north.The physical content of the second operation is the white turn of the ball.
, -i=i n-ru complement and nouranayuninku and 1
11' There is a correct answer to the movement that is revealed, 1
The idea is to receive the correct signal from the gyro or self-sleeves from the multiple (3) characters on the platform. The latter is done by depicting the platform as a rotating oscillating system with a neural circumference of 1 x 84 minutes, and the gyro also consists of a plurality of gyros on the platform. The platform is rotated in response to the supplement No. 1.7 derived from the output of the acceleration 1i1 of 2:X'. These two types of correction signals are obtained by multiplying by 1 and 1 by 1 and 1 by 1 (torque kink of Blanc 1 and 11 by the gyro). Hereinafter, this will be referred to as the normal method of inertial navigation. This invention is based on the Geography 7 Water/T plane, which is a geometrical concept related to the shape of the earth, as described in 1. ``More power''
``True horizontal plane'' or 1 free surface''
(For these two, ii?j are synonymous. Definition 5.
IJ, ii. ) is the horizontal base i (1,
Furthermore, two Y and the direction of the earth 1' mouth j axis-
9 eruchi @II dry ((.(・jf'i・Ml1(H(
+-) and the north-south axis direction of the location.
By using (Jl/utility group; t+: )-, 1-iro is not required for the set of [1゛1-sexuality-L method] for the safety of the platform). Therefore, the structure is -IJ
(There is a possibility that it will happen)
It is intended to provide one pair of one set. First, I will explain the two concepts, 1 geographical water surface 1 and pure water surface 1, and clarify the closeness of both names. Earth's surface i + Ii l is the mountain l
I wonder if there are irregularities such as 16. This irregularity 1 (1j) is almost 1 (visible 4
It is 1° degree. . For example, there is a 10,000 I11 class ocean trench, and the area where the coalescence occurs is Earth 1/
+ diameter ('-T:] 27 (J (,) kllll) is not even 11% of 0.1%, so in the field of navigation around the sphere, the first near 1F no. Assuming that the earth has a symmetrical shape around its 1-1j axis, and that it is a standing tree with uniform mass distribution, we can derive the L-law near its surface. The virtual solid considered here is called the Earth 4fj Yenmoto, but in the following, when we simply refer to the earth as b), we will refer to this solid. Now, a geographical horizontal plane is defined as a plane that touches two ellipsoids at any point on the earth's surface. When an animal body exists at this point, it becomes the tangential plane just defined or the geographical water that follows this object. However, objects do not necessarily exist exactly on the surface of the Earth; they can be located close to the surface of the Earth, such as an aircraft rock or a submarine, depending on the altitude and depth. In this case, the vicinity of the surface is defined as follows. Let P be the point of existence of the object, and let 3S be the closest point on the earth's ellipse I + surface - 1°. point)] Jf at r2! Let the minimum value of the radius of curvature of a circle be ρ2. The difference between I″filゝ, P・, and the fact that it exists near the surface of 4.2 is 1).
The foot of the perpendicular line drawn from Naimaenmoto becomes PS. Point 1 range, from, 1. Let h be the distance measured towards ', % i-', and 111 opposite to the center of the earth with respect to 1' or I's.
For a place in 11, 11)() is interpreted as the altitude of the object, 1) or ground'', J (if it is on the same side as the center, 11<()
Let 15'1 be the depth of the object. PP5-lh
It is l. In the following, 11 will be referred to as 11 altitude.Of course, 11<(l) is also included.The first part of the present invention is 11-1 or earth radius t. This is applied to interlocking where i is sufficiently small. Now, if the interlocking object P exists near the earth's surface, the tangent drawn to the elliptic tree at ]゛, 1.1' The plane is defined in this book as a geographical "Y-shaped horizontal plane.The direction of 1-north in the geographical horizontal plane is defined as this 1'-plane and the motion The direction of the earth's axis is the line of intersection between the object P and the earth's axis (geographical horizontal plane), which includes the earth's axis (earth's broad axis). Please note that this is the definition of north in the Northern Hemisphere, and south is defined in a similar manner in the Southern Hemisphere. . Next, (゛fresh water゛1'-face-1 or l l'l I
l1 table t11i Describe the meaning of l' and bi1) In 1j, the square 1 consisting of the output of the accelerometer is changed to a, and it is simply 1.
Ji has the first theory. −) Interlocking ')': ; Open, [In other words, the space 447-1 that was turned around by the moving object,
σ,)°1, Q or 11"+-1'l empty opening and J,"I-no addition and depletion to 8. Now, at this point Q, l1. Mountain, 4-ru, convex 1 white 23 points] (X, Y, Z
), place the accelerometer at this point 0 ; and turn its sensitive axis in each axis direction i, the output will be aX = Cox Ay, , a = C; v - A)
, IIL: Gz Az. Here, G, +C
;Y+(・2 is the Earth's /i!: The acceleration of universal gravitation based on the question is decomposed in the coordinate system (X, 'l', Z), A
x, \1°Az are similar components of vector A). The set of these three scalars is written as the vector expression Φ, =
&-A... (1) to 1:). A<(,! is one meaning, so the side, is, l
, A and Mr. 1 form one vector field. At present, the vector α has the term 5 specific force in English, or there is no suitable translation in Japanese. Since it is too difficult to call this 1 acceleration J1° output vector -1, in the following we will temporarily call it 1 ratio H1 vector -1 and 117'52. This is due to the following reason. Transforming the formula (]), we get A)-&1-(-bi), which is 1 mamono 1 I on the left side.
The right side represents all the forces acting on the i1 ridge, and the right side represents it as the universal gravitation force G and the other IJ C-, ku) i Niga 1+
It's a group. By the way, it's purely horn ``Y-like reality''
There are only two types of power that relate to it\,--1] is b-4
It is well known that ``attraction'' is a force exerted by two objects such as pressure, tension, and repulsive force when they come into contact with each other.
Ii heaven. The latter force is said to be the contact force, the restraining force, and the "I1 force." J, a is called 1 Kabek 1 le (sun). From the above explanation, the acceleration, il, is the real σ
Door 11.117 It is also understood that this is a form that is a redundant version of Phase 3 of the restraining force acting on the mass. defined. There is a definition of ``Shishui・1'-Jirau-tsu'', which is ``a plane that is flat to the surface of the textbook in a container, t, l-+'', and for 2, it is called freshwater b-plane-j. is. These two definitions are internally constant f′;・1. This is because in the textbook, there is no component of the power on the surface of the surface of the book. Next, there are two horizontal planes, the geographical "r-curved horizontal plane and the fresh water "I'.
The relationship with +fii is discussed in Section III. , Figure 1 shows Earth 1. The figure shows a cross section taken along the calf plane that includes the earth's axis Z[: and the moving object P. If we draw a perpendicular line El from [] and draw a tangent surface 1 to E at its foot Ps, this is a geographical horizontal plane that follows 1) by 1=1. Extension of line segment PPS (perpendicular to plane), geographical plumb line II at point Ps) 2
The angle λ between the power bow and the equatorial plane 3 is the geographical latitude of point 1). If we assume that the radial vector drawn from the center (other center) OE to I to P is , then the gravitational force vector will generally go in the general direction of J. In other words, the leaf extension passes through oE. If the moving object T' is stationary with respect to the earth E, then
In January, cardiac acceleration A-fx (ΩXIR) toward the earth's axis ZE
It's working. 9 is the angular velocity vector of the earth's rotation. Putting this into equation (1), the acceleration in this case +
The specific impulse vector, which is the il output, is a=--wa x ((7xlflQ) No. 5 ・(2). The rightmost side 3 defines the gravitational acceleration vector o of the earthling in1 near a)2. That is, an acceleration meter that is stationary relative to the earth measures the component of a small force. In FIG. 1, the vector is drawn oddly, and as shown, its direction does not coincide with the direction of the vertical line 2 by l:1, strictly n'. This is due to the fact that the actual Earth is not a rotating 111 yen, and its mass distribution is not uniform.
The angle between the vertical line 2 and the flat line 9 is called the deviation of the vertical line. However, there is a small magnitude in lead (the directional discrepancy between Tt lines 2 and 9 is polar V), and its average value over the entire earth's surface is several Se C (S (' (in angular seconds) Therefore, in the following description, we will use the normal method of inertia 9'L method to ignore this bias, as there are 27 letters (i) and 10, and are always coincident.In that case, the geographical horizontal plane 1 and the gravitational vector are Perpendicular to the spirit 1 - 1, exchange, l is the object P to the earth) J
(2) The geographical horizontal plane and the true horizontal plane are the same. If the interlocking object P is heavy with respect to the earth +=, and the chair A≠Ωkari (7x suction), then ゛, Expressions (1 and (2)
) and 1-) are Gz tongues, and of course these inner waters ゛1'・
The mask disappears in the first year of junior high school. This situation can be seen in Figure 1.
The specific impulse vector of 5 is drawn as 6, the fresh horizontal plane that passes through P and is perpendicular to the other plane as 4, and the plane that passes through P and is parallel to the geographical horizontal plane 1 as 1'. In addition, the deviation of the vertical line mentioned above and the actual gravity vector%
The difference in the size g from the standard value (a value calculated assuming the earth is a spheroid with uniform density) is also called a gravity anomaly, but in most cases in the normal inertial navigation method, gravity is Anomalies are ignored and corrections are made only when extremely accurate navigation is required. However, in order to do so, it is necessary that the actual gravity distribution at the location where the inertial navigation device is located is 1"11. Even in this method of inertial navigation, correction for gravity anomalies is as follows as in the normal method. I will ignore this for the time being. The following description is related to the subject matter of the present invention. As mentioned above, in order to achieve the object of the present invention, it is first necessary to realize a true horizontal plane or a free surface. Although it is necessary,
There are basically two ways to do this, depending on the definition of this plane: using an accelerometer and using the free surface of the liquid. Below, two types of methods, one based on the first method and the second method, will be briefly explained. Figure i2 is a schematic drawing of an example of a structure using an accelerometer. First, the device is placed on a rigid plate-like structure called the base 5. Two support stands 6, 6' are fixed facing each other on the base 5, and one support stand 6'' has an outer servo motor 7 and an outer bearing 8 of the gravity support stand 6'-F.
The cymbal ring 9 is rotatably supported by. An inner servo motor is installed inside the non-pulsating ring 9 along a direction perpendicular to a line connecting the outer servo motor 7 and the outer bearing 8.]
0 and an inner bearing 11 are attached, both of which rotatably support the plant home 12 of the apparatus. The plant platform 12 is a disk-shaped object, and a plano home axis ZI] extends from the center of the plant platform directly onto the plant platform surface. An accelerometer 13 for measurement having a sensitive axis in a direction parallel to the axis Zp is provided. The direction of the sensitive axis of this accelerometer 13 is represented by a line segment with arrows at both ends. Furthermore, two control accelerometers 14, 15 are fixed on the platform 12 so that their sensing axes are parallel to the platform surface and perpendicular to each other. The sensitive axis of the control accelerometer 14 is perpendicular to the line connecting the inner servo motor 10 and the inner bearing 11, and the sensitive axis of the control accelerometer 14 is
The sensing axis 5 is perpendicular to the line connecting the outer servo motor 7 and the outer bearing 8. Since the supplement around the plant home is like this, the rotation of the inner servo motor 10 is controlled by the output of the accelerometer 14, so that the output of this accelerometer is always O, as shown by the dashed line with an arrow in the figure. and at the same time accelerometer 1
If the output of 5 is used to control the rotation of the outer servo motor so that the output of this accelerometer is always O, then
It is clear that the component of the specific impulse vector a does not exist within the plane of the plant home 12, and this plane is perpendicular to a and therefore becomes a true horizontal plane. That is, the above-described structure and operation thereof achieve the intended purpose. In this state, if the output of the measurement accelerometer 13 is written as a7, the following holds true: 1a1-18-1 (3). In Figure 2, the base 5 on which the Plant Bohm 12 and other equipment (16 and 17, which will be described later) is connected to the moving object by a non-hull and vibration isolation mechanism (not shown). This is done to prevent rotational motion and short-period linear motion (vibration) of objects from being transmitted to the Plano i/Home as much as possible, and to ensure that only translational motion, which the inertial navigation system should process, acts on the Plano i/Home. This is to ensure that. Moreover, such a structure also reduces the torque load applied to the two servo motors 7.1o. Next, an example of a structure that utilizes the free surface of a liquid is schematically depicted in FIG. However, only the area around Plantbohm is depicted. FIG. 3 (,) is a side view, in which the periphery of the cylindrical container 19 containing the liquid 18 partially is supported by the non-hull Jfi 20, the cymbal ring 2o is further supported by the non-hull 21, and the bottom ff1S22 of the non-pal 21 is attached to the base. (base) 5. FIG. 3 (1) is a longitudinal sectional view showing the inside of the container 19. Inside the container rlV, H is the part
The surface of the surface of the surface of the surface of the surface of the surface of the surface of the surface of the surface 18 is adjusted so that a free surface, i.e., a true horizontal surface 1, can be formed. The space 2r3 at the end of the liquid pressure 18 may be filled with saturated vapor of the liquid 18, or may be filled with a different type of active (body or liquid pressure) light. This shows a state in which acceleration from left to right is acting together with gravity, so the free surface 4
is tilted to the axis of container]9. At the top of the free surface 1 there is a platform 12, and on the plano 1 platform there is a platform 1f1. The measuring acceleration 1j11; The outer servo motor 7 and the outer bearing 8 protrude from the container wall to support the gimbal ring 9, and the gimbal ring 3 is connected to the inner servo motor 10 and the inner The point that the bearing 11 comes out and supports the plant platform 12 is similar to the corresponding structure in FIG. As shown in the figure, the four Vl! is the force - motor 10 and bearing 1
As shown in "The line connecting 1 and 1", it is pasted in the J-like manner. Are there more than one row of these sensors 18-21? ``It must be a non-contact type sensor like the edge of the skin.'' In Figure 3 (b), the action of these distance sensing forces is represented by broken lines and line segments.The number of distance sensors is 1. Now, drive the outer servo motor 7 so that the outputs of sensors 25 and 27 are always equal, and at the same time drive the inner servo motor 10 so that the outputs of sensors 24 and 26 are always equal. If it is driven, the surface of Plano 1 Home 12 is liquid 1) 8
It is clear that the free surface of 1 always becomes flat 11. In other words, the true horizontal plane is materialized as a plano 1 home by each operation described in L. 1. As an example of a modification of the structure shown in FIG. 3, a plant home as shown in FIG. 11 can be constructed. 11. One or two pieces of water'('jJ:;/'
28 connects the sensing axis (the direction in which the bubble 30 moves) or the inner servo motor 10 and the inner bearing 11.
The sensor 29 is fixedly installed on the surface of the plant homecoder 2 so that it is parallel to the line and its sensing axis is parallel to the line connecting the outer servo motor 7 and the outer bearing 8. Note that 9 is a gimbal ring and 19 is a container. In this case, the bubble 30 of the spirit level 28 is always the regular one.
If we drive the outer servo motor f so that it is at the center (center), and at the same time drive the inner servo motor 1 so that the bubble 31 of the spirit level 29 is always at the normal position (center), then the surface is true. It becomes flat on the horizontal plane. Alternatively, as an even simpler structure, instead of the two levels 28 and 29, only one circular water level (two-axis level) (2) shown in the figure can be used. 3: (Or control the rotation of the two → Norvo motors 7 and 10 so that the bubbles are always in the center of the circle is the plano 1 hole, which is fresh water. The water i (1, depending on the device) J method shown in Figure 4 has the advantage of having the simplest structure, but it also measures the displacement of the bubble with high precision (for example, optically) and uses a servo motor to measure the displacement of the bubble. It is thought that the process of converting 7.10- into the control belief-- requires some ingenuity. This concludes the description of the three types of means for realizing a true horizontal plane in the heather method. Since there are several older moldings and embellishments in the construction of the monolithic navigation system, we will explain them again by referring to Figure 2.However, the following description is based on Figure 3 and Figure 1. The same applies to the structure.In Figure 2, plant home 1
2 and >1:, base 5 Jul 16 placed here is the earth axis reference, ]7 is the pointing north reference. The earth's axis reference 16 is attached to the device and is always aligned with the earth's rotation axis ZE.
It gives the direction. The axis of rotation χε is the revolution of the earth around the sun jl ((If you look at it - and the time of use of the Intellectual Navigation S! device is not long enough to cause a problem of the revolution of the earth? Since it is 11+', it does not change direction with tJL in the ecstatic space, so Z5 is inertial cultivation 4 (
It is. Therefore, the earth's axis]+! /l', l (even if i does not always overlap the axis χ5, the initial interlocking = 0(t
It is sufficient that ZE is set at the time (time) and thereafter held in the device as shown in 16. Shikoku J, (i(1,]'7
Is it a device? 1 month and always north-south axis - “II) j direction
I can talk. Unlike the earth's axis Z1, the north-south axis) '11 is 1nn according to the rotation of the earth and the movement of a single object.
It is always between the sexes; this is the standard of ruthlessness that changes direction. The specific shape of the earth's axis shi'ii<(16 and the north, J, j; 7ij l 7 is the ``-mentioned (if ``asana'' can be achieved with high precision, any type of sword can be used. There is no current technology in this field
【(1,てます4えられるのは、ドリフトレー
トの(eりめて少ない1′11七ン四口のロータスピン
利口こよって地軸勾を設定腰高精度のジャイロフンバス
によって南41:、 柚’l’ Ilを指示する方法で
ある。ノヤイUフンバスの指北仙は11,7間的にトリ
フ1することはないが、受感部の質量不平衡により搭載
物本の運動の影響を受けて各種の誤差(速度誤差、加速
度誤差等)を生ずる欠ノ′、1、がある。よって、これ
りの誤差のうち補正できるらのは可能な限り補正し−C
指北基準として使用するのが望ましい。しh化、最近で
は運動の影?牙を受けないレーサージャイロフンバスが
実用の域に近づいているのでこの種の機器を指北)、(
illiとしてf史J目することら4′えられる。ここ
に1ムヘた自111)ヤイロやノ計イ【コフ/バ人はそ
れぞれ地軸基準及び指北7−、イ〜1.としての−f+
!IIこ4−き−嗜゛、〕。
り高好1度で目的を達し得るものなりは、別種のII;
(埋に基つく機器でも差支えないのは勿論C゛あろ1、
更に、し1には示さないか、測角(代構及び2E+号モ
ニタ(尺f+’シを112ける1、測角(戊(Illの
没11は、:”l;’ Il、’、ブラ。
1ホーム輔Z1+と地軸基準1にがり7乙る地軸ZEの
間の角度γ及び同しく軸Z1+と指北ノ1)、’f’:
l 7 )’l・うえる南北軸)′I】の開の角度α
を測定し1、−れらの角度の余弦εF 00sア及びβ
E CO3αを、i口フして装置σ廊1号?−伏に′)
える二とて・ある。角度α。
ンを測冗[るには°(っの軸Xいl ’E I ”1’
nσ)連動を同一の空間内て観察しなけれはなりない
が、そのための共通空間としては例疋はベース5に固定
されたんイニ(系を用いることができろ1角)庭α、χ
を測定することは単なる幾何″″′7操1′1.である
がり、技術J−1のy11易はともがく、ノ4辿’I’
1.は:’:’+゛にljl能とシ入し)れる。
符号モニタ(代構の役11はプラ/トボーム軸Zpと南
北軸Ynを共に含む平1fii Lこ常1こlIl、′
、、lシて運動する符号モニタ軸X+nを設定すること
である。この軸xI11は必ずしも実体を持った袖とし
て構成する必要はなく、計算」二存在するだけでもよい
。その構成方法の一例を説明すれは次の如くである。
軸Z 11と軸Ynは実体を持った軸として与えられる
から、ベース5に固定された直交座4f、系内で、計算
、磯により、これらの軸に沿う単位ベタ1ル/A7゜と
j、lの方程式を立てることがでトる。犬にやはり計算
俄によって、ベクトル積jnxthβの演算を11乏ば
この方向を持つ軸としてX+n1.を設定される。
な第5、第2図では地軸基準16と指北JII準1′i
は、ブラ/トホーム12と同様、ベースhの上に載ぜら
れているか、上述の測角及び符号モニタの敗北が逐行可
能ならぼ、これらは必ずしもベースト、でなく池の場所
に存在していてもl:’l支えない、。
このほか、本方式による慣性1Mi法装置のh’7成に
必要な機器は、所要の各種演算を実時間でか−)高速度
で遂行する計算弐と高度a1である。高度計は加速度i
ilの出力を411分する望のむのでなく、大気ICや
水14′、の変化を利用する型やlz’ンプラー効果を
二基づくものなど、非慣性型の高度81でなげれはなら
ない。そして、その出力としζは高1隻11のほかにそ
の時間変化率11か要求される4、以にで本方式による
慣性航法装置の1愛部分の構造の説明を終り、次に本り
式の・iri性前、法の理論の記述に移る。地球表面近
傍で13−おれる運動に適用される慣性航法では、航法
座4.?7系として、通常、地理座標系を採用しており
、本発明にISいてもこれにならう。具体的には、fi
f5図に示−・l−、t、うに、運動物体か存在する点
Pがら地球人+Iiiに垂線を1・してその足をPSと
し、点PsをIl巳”1:とじて束ガに+ X n軸、
北方に+Yn軸、鉛1f−1,」−力に−1−1n軸を
取って・この右手直父座標系(X n・Yu・In)を
運動物体Pにf:J随する地理座標系とし、■系と略記
する。Psがらl−’に測った距41Fを高度または深
度11ということは既に述べた。但し1′点の物1水力
’tt空俄のように地球表面の外側に(r存する場合は
h〉()として重度と、J()水化のように地球表面の
内側に存イICる場合は11〈0としてa度と解釈1−
る、。
本方式の理論は11の変化範囲かあまり人きくなくて、
鉛at軸Znに沿っての重力ベクトル古の大きさ8とそ
の方向の変化が小さな運動に対して適用されるものであ
る。
次lこブラットホームの傾斜運動及びプラットボーli
座標系の定義について説明する。既に述へた、−とであ
るか、物体か地球にλ・Jして静止していてA二ΩX
((1! XR)の加速度を4!3っている場r(には
地理ぐY曲水平面と真水平面は一致する+iれど6、物
体か地球に灯して運動してい一〇As≦Px((7xF
2)の場合には山水;ド面の一致は破れる。この不一致
は次のようなブラットホームの傾斜連動の結果と考える
ことかできる。
すなわち、A−Ωx((7xlR)の時に地理7的水平
面に平行であったブラットホーム面はA\≠5IXBP
xR)の時に地理学的水平面内のある軸のまわりにある
角度たけ傾いて真水−+1而に)(′−行になる。惧し
、この傾斜連動なる概念は内水平Ihl開の相対的姿勢
を説明するための幾何パf的慨念であって、プラノ)ホ
ームの天際の運動過程を説1り目−るための運動学的な
いし力″i的慨念ではな・、・。ブラットホームのり、
際の連動はその一+7−ホ系(第2図の制御用加速度l
itと→クーホモータの組、第3図の距離ヤン→Jとサ
ーホモータのAll、第、1し1の水準器と→ノーホモ
ータの組)の・V111ヒにAイ、され、ブラットホー
ム勺−ホ系tこは連動状態の変化に応して吊木るたけ1
1、冒ill遅れなくかつ1111jにプラノ1ホーム
の面を比推力ベタ1ル05に)(LズさせるB2fiし
か要求される。−殻に、物体か如何なる連動状態−二あ
っても、そのイHE場所Pにおいて値定した地理学的水
平面と同しく真水平1njとを同時にシ゛えることかで
き、この山水半面間の相、+4的角度関係を与えるのか
」−記のプラ/[−ホームの傾斜連動である。
fiSG図はこの概念を説1り目−るものてま)ろ。地
理座標系11(Xl+、’I煽、Zn)を画き地理″゛
を曲水’h/1i 1 (・1′−而Xll’l’11
)をイ波線のに円で示し、真水’l′++1i 4を火
線の長円で表わす。平面・1に111父す−るグラ/1
ホーム軸/[1, 4 can be obtained by using a very low drift rate of 1'117's four-mouthed rotor spin, which sets the earth's axial gradient by a high-precision gyro fungus. 'l' This is a method of indicating Il. Noyai U Funbas's indicator Hokusen does not truffle 1 between 11 and 7, but it is affected by the movement of the mounted object due to the mass imbalance of the sensing part. There are deficiencies that cause various errors (velocity errors, acceleration errors, etc.).Therefore, among these errors, those that can be corrected should be corrected as much as possible.
It is preferable to use it as a reference point. Is it becoming a shadow of exercise these days? As the racer gyro humbus that does not receive fangs is approaching the practical level, we recommend this type of equipment), (
4' is obtained from the fact that F history J eyes as illi. 111) Jairus and the Plane [Kohu/Ba people are respectively based on the earth's axis and the north direction 7-, I ~ 1. −f+ as
! II This 4-Ki-Enjoyment.] It is a different type of thing that can achieve the goal with just one degree of improvement;
(Of course, there is no problem with the equipment based on the C-Aro1,
In addition, it is not shown in 1, or the angle measurement (substitution and 2E+ monitor (scale f + 'shi) is 112 minus 1, the angle measurement (11 of Ill is: "l;' .Angle γ between 1 platform Z1+ and the earth's axis ZE on the earth's axis reference 1, and the same axis Z1+ and the reference north 1), 'f':
l 7 )'L・Ueru north-south axis)'I】opening angle α
1, - the cosine of their angle εF 00s a and β
E CO3α, i-mouth, equipment σ room 1? -downside')
There are two. Angle α. To make a redundant measurement, the axis of
nσ) interlocking must be observed in the same space, but the common space for this purpose is, for example, fixed to the base 5 (one angle can be used for the system) garden α, χ
Measuring is just a geometry ``'''7 operation 1'1. However, the y11 of technology J-1 is struggling, ノ4 trace 'I'
1. :':'+゛enter ljlfunction). Symbol monitor (The substitute structure 11 includes both the Platobohm axis Zp and the north-south axis Yn.
, , l to set the code monitor axis X+n to move. This axis xI11 does not necessarily have to be configured as a physical sleeve, and may just exist. An example of the configuration method will be explained as follows. Since the axis Z11 and the axis Yn are given as real axes, within the system of the orthogonal seat 4f fixed to the base 5, by calculation, the units Betar/A7° and j along these axes are calculated. , it is possible to set up an equation for l. Similarly, by calculation, the vector product jnxthβ is calculated using X+n1. is set. In Figures 5 and 2, the Earth's axis reference 16 and the guide north JII quasi 1'i
are placed on the base h, as well as the bra/to home 12, or, if the defeat of the angle measurement and sign monitors described above can be followed, they are not necessarily located on the base h, but on the pond. But I don't support it. In addition, the equipment required to construct the inertia 1Mi method device using this method is a calculation unit 2 and an altitude a1, which perform various necessary calculations in real time at high speed. The altimeter is the acceleration i
Rather than wishing to increase the output of il by 411 minutes, non-inertial types such as those that utilize changes in atmospheric IC or water 14' or those that are based on the lz' sampler effect must be used at an altitude of 81. The output, ζ, is required not only for the high-speed vessel 11 but also for its time rate of change 11.4 This concludes the explanation of the structure of the 1-axis part of the inertial navigation system according to this method, and then the main type Before we move on to the description of the theory of law. Inertial navigation, which is applied to movements near the Earth's surface, uses the navigation constellation 4. ? As the 7 system, a geographical coordinate system is normally adopted, and the IS of the present invention also follows this example. Specifically, fi
In the f5 diagram, draw a perpendicular line from the point P, where a moving object exists, to the Earthling +Iii, and make its foot PS, and set the point Ps to I1. +X n-axis,
Taking the +Yn axis to the north, the lead 1f-1, and the -1-1n axis to the force, this right-handed orthostatic coordinate system (X n Yu In) is a geographical coordinate system that follows f:J to the moving object P. This is abbreviated as ■ system. It has already been mentioned that the distance 41F measured from Ps to l-' is the altitude or depth 11. However, if the thing at the 1' point is 1 hydraulic power 'tt, which exists outside the earth's surface (r), it is severe as h〉 (), and J () exists inside the earth's surface, such as hydration. In the case, 11〈0 is interpreted as a degree 1-
Ru,. The theory of this method is that there are 11 change ranges, so it is not very popular.
The magnitude 8 of the gravity vector along the lead at axis Zn and the change in its direction apply for small movements. Next platform tilt movement and platform
The definition of the coordinate system will be explained. As already mentioned, - or an object is at rest with λ J to the earth and A2ΩX
(If the acceleration of (1! Px((7xF
In the case of 2), the match between Sansui and Domen is broken. This discrepancy can be considered to be the result of the platform tilt interlock as described below. In other words, the platform plane that was parallel to the geographical horizontal plane at the time of A-Ωx((7xlR) is A\≠5IXBP
When xR), the fresh water is tilted by a certain angle around a certain axis in the geographical horizontal plane, and the fresh water becomes -+1 ('- line). It is a geometric concept to explain the ``plano home'', not a kinematic or force concept to explain the process of motion of the plano home. seaweed,
The interlocking in this case is the 1+7-E system (the control acceleration l in Figure 2).
It and → Kuho motor set, the distance in Fig. 3 → J and Surho motor All, 1st and 1 level and → Noho motor set) ・V111 Hi, A, Brat home - Ho system t depends on the change in the interlocking state.
1. Only B2fi that moves the surface of Plano 1 platform to specific impulse Beta 1 05 (L) without delay and 1111j is required. Is it possible to simultaneously change the true horizontal plane 1nj, which is the same as the geographical horizontal plane determined at HE location P, and give the +4 angular relationship between the phases of this mountain and water half? It is a slope linkage. The fiSG diagram is the first to explain this concept. Draw the geographic coordinate system 11 (Xl+, 'I fan, Zn) and bend the geography ''h/1i 1 (・1'-The Xll'l'11
) is represented by a circle on the wavy line, and fresh water 'l'++1i 4 is represented by an ellipse on the caustic line. Plane・1 111 Father Gras/1
Home axis/
【)のIFの向ぎはへ、=卯x (にpxR
)の時に鉛直」三方を向く、I負−+−+すれは十/1
1軸の向きと同しとして定義しである1、なに参シのr
こめ、この図1こは地軸Z9、角度α、ア、符号モニタ
軸X fnなどら記入した。傾斜運動に際しての平面1
の回転軸をYpとし、これは南北軸Ynから測って角度
φの位置にあるものとする。またその傾斜角をθとする
。解析の結果
−べ・1)
0≦θくπ/2
を(:また。a、はZl)軸」−5二ある計測用加速度
計1;9の出力で、a’Q l u’: l a’:は
比推力ベクトルaの■系での成分である。角度θには0
≦θくπ/2の制限を課したか、これは運動に際してブ
ラ/1:1、−ム12(従って真水平面4)が地理学的
水・l’ll+ilかl’) !J O’以」−は傾か
ないことを、ご、味し−Cl;す、!:X:ちな制限と
4″えられる。ZI+は大木を持った輔として一1jえ
られており、Ypは式(・1)かり決まるので、ニオ尤
らとイボ手直文系を)[ユ成するように第;(の軸Xp
を取ってブラットボーj、J−にブラットボー!、座標
系+1(Xl+、 ’l’1llZ1.l)を定義する
。1)系の軸のうち、Zpはブラットホーム、】2の面
に1f1−角に固定された天1本を持つ軸であるが、池
の2軸)′1)とXl)は式(・l)、<5)かられか
るように、連動状態−二よってブラットホーム]2の面
上で刻々に1+7 :?iを変えるものである。II系
がらl】系・\のとil:i−変換のマトリクスをM7
+とすると、これは−殻のオイラー角変換(φ、θ、ψ
)において第3の回+鉱ψを()としたものて゛あるか
ら
・−(0)
である。この中の第31−1第2列の装−素・−,11
1φ・、111θか測疋)しの1っβ(””CO5α、
αは2軸Z 11 + )’ n開の角1隻)であり
β=S団φS団θ (7)
1〕系がりII系・\の変換マトリクスj\’I11は
1′のマ)リクス式(6)を1kiFjLな
「CO3φCO−、>θ −5inφ 。。8φ3.1
.θ]Mn = sinφCOSθ CO3φ βS:
llθ Ocosθ
・・・・・(8)
となる。比推力ベクトル0は1)系でQ、(0、(1、
a’: )と成分表示され、これに上のマトリクスhi
n を作用させれは11系での表示(lj (n’)
+a’ u”、 )がイ:jl
られ、結果は
a’; =cosφ5illθa、I a(ニβaz
la、 −cosθa、 −・−(9)
この第2式
%式%()
はβの意味から考えて自然に成立する式である。。
(9)の第1,3式に式(3)、(4)、(5)の関係
を便うと
−・ ・(11)
となる。これらはa”:、a″2についての恒等式であ
り、一般にa’x < 0であることを示している。
さりに第3の直−Z座標系として地軸座標系IE(X、
H,Y、、Z、)を互層する5、これ1」第7 LWI
を参jjjj 1れはわかるように、地理ノル(テ1′
糸11り・」\11軸のまわり)こ−(π/2−λ)た
け回して21:jI、れるらのである。この定義により
XE玉〉ζ11て゛、/Eは本来の地球自転軸に平行、
従って地軸ノ1しく1川()にJ、り装置トJ内に只1
本化されている軸である。Y、は赤道面3に平イ1であ
る。jI系から1.糸・\の変換マトリンスキ1コは、
簡単な4祭にJ、って−f l 2 )
1)系から11系への変換マ) IJクスは式(2月1
1)兄し)れているのて、l)系からト:系−\の変換
マlリクスは、h作−h4’;: M…の演算により(
1:()
となる。この第3行第3列の要素
βcosλ十。。Sθsinλはブラットホーム軸Z1
1と地軸Z、かなす角γの余弦εであって、本装置では
測定量として既知のものである。
ε=βcoSλ+cosθsinλ 30−べ14)こ
れから
sinλ
これを(9)の第3式に代入して
を得る。
通常の指北局地水平方式の慣性航法の基本式は次の2つ
のベクlル式である。1つは対地速度7の表現で
’Vr E rle = 祇b++(JJXR・・・・
(+7)である。ここに鉤eは動径ベクトルRを地球置
屋の座J’::’、、v、Cで時間微分したものでス・
]地速度の定義そのものである。E11+はkをn系で
時間微分したもの、ωは11系の(・系に対する和tJ
角」土度である。
もう1つの基本式は■の11系での時間・変化率を表わ
すもので
つln= (IJ)−(2V+の)xV+q−・・(1
吋()である。上記2つの式を11系で成分に分解する
と次のようになる。式(17)は
%式%(19)
(19)
(19)
但しR=llR1で、°は口系内て時間lに関して微分
することを表わす。また
σε5 Icosλ ・ (2(la)σ7三 λ ・
−(2(11+)
R,= (1+2 c sin′: λ)R:; −(
21a)R,ミ (+−2ccos2λ)R:; −(
21b)で、ρは経度である。Cは地球形状に関する走
数であって、第1図に画いたJ也球化円木のr′l−面
による断面において、赤道半径をd、極半径なりと4−
るとき
a”l〕2ab I
C三□ g −1□
・・・ (22)
の程度の大きさの無次元危である。c 巳(lとする近
似は地球を真球体とみなすことiこ相当する。
Rsは第5図に示した他心OEと1)点から地球に下し
た垂線の足Psとの距離である(Rs>0)。式(18
)の成分表示は
Vx = −a6 +(2Ωsin^十σE Lu1l
λ)\“)−(2ΩeO3λ十(7E )\iz −(
23a)ぐ)’ ”” a″ −σ、I V7.−(2
ΩS口1人+ σE tanλ)Vx −(23b)V
2 = a’ン ±(2Ωcos λ 十〇E) 〜“
\十σ14 v〜 −ビ ・・・(ン;(C)式(23
a)〜(23c)は、記号及び座標系の収りツノは異な
るか、公知1u行物l’1NER’l’lAL N7+
VIC:/ITILINSYSTEIづS J、McG
rau+−IIi11社1536・1年発行の1()9
頁に記載の式(6−30)と同し内けのものであり、式
(5a)〜(5c)は同しく式(6−32)と同等であ
る。
通常方式の悟性航法では\゛\、\゛−1こ関する連法
徽分力程式(23a)、(23b)を天真には41ち化
し、適当な初期条件のちとに解くのであるが、その際、
式(1’Ja)−(] !lc)がら\: z q、;
−を+!l”=’Jシて援用りる。この通常方式での系
への人力(測ボ値)は東西方向加速度計出力、+>と南
北ノJ向加速度泪出力d″である。真水平面による本ノ
J式の・1r1性航法でも式(23a)と(231+)
をはイt′4化するが、人力量か通、鴬り式の場合と違
ってプラノ)ホーム輔Z1)トの加速度計13の出力d
Cと、軸Z1+と地軸45間の角度の於弦ε 、同しく
軸Z1+と南北軸711間の角ノ文の余弦βであるため
、」二足2式をそのままの形て゛は使えず、適切な形に
変形しなけれはならない。
0)によって望みの形になっている。a″;、は次のよ
うになる。式(3)から
IIツー±1)” (a’;)” −・(24)である
か、これは式(10)と(16)により・ (25ン
となる。なお、二の式でλ→0(運動物本が赤道f、1
近に存在する場合)とすれは式(14)から、11→±
、、1−(β” +cos” θ)aワ となって、a
:=(1となるのはβ” +cos” θ=1が成立す
るときに限るのがわかる。この最後の式は式(7)、(
10)及び(9)の第3式から (a’)’ +(aン
)2−(d−)2と同等であり、;Fさにu’;=0に
ほかなりない。式(25)を式(23a)に、式(]0
)を式(231J)に代入して本方式による慣性航法の
基本式として次の連立微分方程式系を得る。
±(2ΩS11]λ+σ3 tanλ) V h−(2
Ωcosλ十σ5)\’Z ・(2f’1a)(“、ニ
− βaワ −σ9 \Z −(2Ω5jl1人+σ
[:janλ)\X −・・(261+)\′lは式(
19c)から計算されるか、この中に1くか存在する。
R=ltf21のn、+r間変化のli+−因として、
−力ハこ31!T!類のものか′シえりれる。第1は
−111,Ji1本で・ある地球表面に沿う運動で[(
(接に緯]文紅ノ臭の変化につながり、まさにM″逼性
航法装置llが処理の月家としな1すれは〜ならないも
のである。第21土水−II11i+n自カ彎皮浪中を
航行するii会などlこ受ける」、1・一方向の振動で
あり、1月性航法装置にとってはη1′ましくないもの
である。第2図(及び第3図、第・1図)に関連して述
べたベース5を支持橿−る防振盟邦゛Jの主な役割はこ
の種の上下運動かブラ/トホーム1ンに及ばないように
することにあり、本装置i7eてはこの(浅描の作用が
ほぼ完全でこの種の運動はイj効に遮111すれている
ものとする。しがる11、νは第1の原因による((の
変化は、l’(= RSで1、二の1<・、は緯度λの
関数であることから、式(2(11旬ら便りてR−Rs
”Rsリ 、Rs = dRs/d入(27)
となる。Rか変化する第3の原因は、航空型やj!’?
水4Hなどで高度又は深度11か変化することに依るも
のである。11か小さくてll+l<<Rsである場合
は十分高い粘度で次の近1[)、式か成立する。
1く竺1’(s +h ・・・ (28)1式!、を例
工li’公知刊行物l’1NIERTIAL N71v
ICA’l’lO10N5YSTE ANN13Ysl
s l+ J ohn W i Icy & S oo
s”11971年発行の・46真に記載の式(4)()
と同し内容のものである。なおこの近IL″ノ、か成立
するためには1(を線OモPsと9の間の角度が七分小
さいことも条件になっている(第5図参jjjj。この
角度は大きくても1/297ラノアンの程度で、IIy
、Sikは満たされている)。式(28)を時間1て微
分4−れはR= Rs 十すとなるか、式(2°j)を
f史い1、<=Rsσu+l+−・(29)
か4iJすれる。この式は11−0とすれは式(z7)
にカーl罫fするから、1くに変化を与える3つのIi
:(因のうち一第2を除いた第1及びtIX3・の原因
による1(の−イ役的な表現である。1−は運動物本内
1こ置かi暮こ〔大気(水)圧変化や電磁(盲)汲によ
るドプラー効果なと〕非情″Ft的な原理tこよる1薯
3度謡よたはR度肝によってJ1測可能であるから、以
降11既知のH,、H。
として扱う。基本式(2Ga)、(26b)を実際にh
イくためには、\lのほか、σ 、σ をλ、l<::
。
N
Rs′、h及びV\、\゛\で表わさなけれはならない
。
それらの表現は、これ迄にでてきた晶関係式、及びI(
竺Rsとする近似、(1に対してh/R・7及びその高
次のべ六を省略する近ILJ、)を使ってめられ、補助
式として次に記す7、
V7二(lでS′+cRs 5in2^)σv +ll
(、’((la)
σF=\鴇/R,、、、(:((lb)連立微分方程式
(2(ia)、(2(il+lは、+1′1:/〕く、
初期値問題として解かれるへきであるがし)、に()に
おいて右辺は既知でなければならない。通1’+’;
h式の慣性航法て最も梓通にJjえられる初ノυj条1
′1は、緯度λ及び経度ρが確定している状態すなわち
静止状態(V〉=Vy−〜’z=o)である。木刀式で
もこのようにすることは勿論可能であるか、より一般的
には式(26a)、(26b)の右辺がなんらかの方法
(例えは運動状態を特定するなと)で既知となっていれ
はよいのである。この時式(26a)右辺第1項の符号
因子上も当然いずれかに頷:定している。
こうしてEJ2解は出発するが、t=0以後で最も問題
になるのは、この符号因子の時間的な変化を11羅に知
ることである。具体的に述べれば次のJ、・)な問題で
ある。時刻1−()以後、装置i!j i、t ill
り定値% +ε及びβに基ついて式(25)でIiえら
れるd″′の絶ヌ・J値la”、 lを常時計$7−
しており、この11:、が()でない間、或いは最初か
ら18t1−()ならl;I’+1である間(この時に
は復号は正負いずれでもよい)1まそのまま計算を続行
すれは゛よいのて′あるか、id′)1今()となった
時にaCが符号を変えるか占か、或いは始めにlaτ1
−0で成る時刻でja ”: 1% (,1となった時
にdツが実際に正負いずれのね号を取るか、を1゛す定
rる問題である。もしこの選択を誤まれは、慣性航法装
置は現実の運動とは/q(関係のない架空の運動を計算
してしまうことになり、解を1丁、仁。
時間に11って接続できなくなる。二の問題を1ツζ1
′決するために設けたのか”、本装置のl1IXr造に
関連して概念的に説明した符号モニタtilt 4!t
シであり、第0図も参照して1ユ下にその作用を説明す
る。d″′≧()の運動状態か考祭のメ・J象であるか
ら、よずah−()とする。この時、式(25)から5
1算される絶ス・」値も()で1a〜1=()。そして
、この状態でのブラットホーム]2の傾ネ・ト運動の同
1匠軸)′1)の1!冒V1は式%式%(
とめられる。第6図に示したJ、うに、φか)′11が
ら’I’l+へ測った角度であることをシ入れは、同転
f(II Y pは+Xn軸または−Xn軸に一致橿−
ることがわかる。換口すると、d7=0であるJ、うな
連動に際してはブラットホーム121i東西軸Xnのま
わりに傾斜し、この事がらプラ/トポームの軸Z1+は
子午面’l’ n Z n内に留まり続けることが明ら
かとなる。一方、符号モニタ軸Xmは2つの座標軸Yn
と21+の両方に直交する軸として、常にベクlル積j
>、y−11rrの方向を向くように定義されており、
啼=0の命の場合、軸Z1iが子午面”l’ n Z
n内に存在するので軸Xmはこの平面に直交する(軸Y
11もそうである)。しがも、プラ/トホーム12の傾
斜角θに課された制限0≦θくπ/2(式(5)参!I
(t)のため、ベクトル積JユxlA、の+の向きは、
aaの符号のいがんに拘わらす軸Xnのそれに一致する
(これに反し軸Ypの正負の向きはa″の符号に依存す
る(式(31)参照)。部用に言えば、aγ=0の運動
か続く間、符号モニタ軸X+nは向きも含めて東西軸X
11に一致することになる。J:)、上の考ジ、ミと、
式(・1)にJ3いてφ=±π/2すなわちLa口φ=
士美となって軸Z11か子午面)’ n 7. n内に
(f在するのはこの式の分1−Qが0.a′V=(+、
の場riたはであることから、ブラットボーム輔Z1]
かJ’−′1’ 1TII Y n Z nのタトに出
るのは、yb≠0の場合に限ることがわかる。よって、
人i二a′、” = +1の1入ずgが1)く≠0の状
態に遷移する時に起る現二3・トを一4祭[る第8図は
時刻tにおいてdx ”” 0で、比(イ1カへ2トル
α=(0,aマ、6月まずQ−i#i Y n Z n
l’(ll アリ、1,1測用加J土J夏計13の出
力がa−(1)の状7jとが12、ΔL時刻ff1i
?:!:m Δ@= (aa”、 l (1、△:、+
”、、 、 aa2)が付けカロわっで1=<Δa;、
、マ+Δdトシ+Δd−)の状態に遷移する様子を画い
たちのである。下達のように、aa7とへ81はブラッ
トボーム輔/1)を子午面内で運動さぜるだけなので一
応考慮の外に置き、△標の影響だけを論する。第23図
(a)LlΔ→〉0の場合を示す。この図の紙+/ii
は、C=()の時の軸X +n= X nと軸Z p
(1,)を共に含む゛ド面て゛あり、鉛直軸Znは−・
殻にはこの面内にないので破線で記した。座標原点を通
り紙面に1α父1−る軸’l’ +11はf−午1r1
1内にあって、1X1n(山’l′lll、7.11(
+)+(これをモニタ6着二i系と呼ぶこと1こする)
をイi[,1白−ンご系とする軸である。図示のように
a−(1,)とΔd−の合成ベクI・ルを(L、と1れ
ば、プラ/トボーム軸Zp(1,)は、プラットホーム
→ノーポ糸の機能に従って、破線で画いたその新しい位
置Z l)(t+Δt)でこのαrに平行となる。同時
に符号モニタ軸X +n (L )は常に’l’ II
Z 1面に直交するように方向制御されているので、
矢印のついた弧で示したように、やはりZ1+(L)と
同し角度だけ回転して破線で記した位置X+n(L+△
1)に来る。すなわち、新たに発生したへatによって
柚Xmと軸Zpは同一の角度だけ軸)′n1のまわりに
回転する。但しこの議論で1.1△aりと△j¥影響を
無視したため3つの輔”l’lll。
Xm(++へL L l 1+(t+ΔL)の位置は近
1[1、的ならのであり、真の回転軸の位置はやはり子
午面内にあるかY【−1とは多少異なり、また真のX+
Jl+△1)と7.1+(1+△t)の位置は紙面から
多少外れる(し1示のXm(L+Δt)とZp(L+△
L)はそれぞれの真の1!シ置を紙面に投影したもので
ある)6 しかし、これらの差違は小さなものであり、
現象の本質を理解・[るには無視しても差支えないと考
えられる。第;−;図(]))はΔa”、<(lの場合
を示し、同様に解釈される。第8図(a)と(1))て
は紬X m及び軸Z1+の回−11J、ツノ向が互に反
対である。この両図がら、a’y ” f、lの時新た
に発生したaa2の+E負を1゛す定するには、符号モ
ニタ軸Xmの東面X+n(1,)Z1+(1)内での連
動を観測すればよいことがわかる。具体的には、例えば
゛ベース5に固定された空間内でモニタ座標系(X m
、 Y Ill、 Z 11)を」−記の方法で設定し
て置き(この設定は任、6時刻で可能)、la ’、
l:(,1の状況になったと外、平面X+口Zpを一’
l’ mの方向がら+Y(1)のツノ向に向かって眺め
、la’;:=(lとなった瞬間にX mか左回転する
ならは込a’; > (’、1と、イj回転するならば
Δa’; < Oと判断すれはよい。X]「1がどちら
にも回転しないときは八〇’:=(,1でa’; ==
t、lの状態が続くことを意味する。Jクツ1−によ
りツノ(“、式(2(ia)。
(26b)の解の接続方法が確定した。すなわち、式(
25)から計算される1、ツ1を常時モニタしていて、
これかO近傍の値を収る状況では?’l”j (二り軸
×111の運動を観察し続け、それに紅ってdツが()
を通って符号を変えるか、或いは0の近1)二・に留ま
ったまま符号を′変えないかを知る1、でして、1山の
場合にはla”、l=(+になった時点で・式(2fi
a)イ。
辺tfS1項の復号にそれ迄とは5′シなった他の相シ
)を与力、後の場合にはそれ迄の符号を保持して、11
57:を続イーiすれはよいのである。正確にla貨1
ニ()の場合は復号は十でも−ても差支えない。これら
の1′11断は装:’11内の高速計算磯]こよって実
時間で・遂Jiされなければならない。
グ冒3し1に本方式にょる1j1性h′L法の解法の7
vノ2線図を画いた。但し初期人力値は省略しである。
図中、四角い2重枠で囲み中に数字を記入したものは木
製1nの構成(浅器を示す。すなわち]2はプラットホ
ーム、16は地軸基準、17は指北基【((,3・1は
測角数構、35は杓号モニタ(戊イIX′Iをボす。
また、1重の四角い枠で囲んだものは各種の演算要素で
あり、枠内の記号はそこで行われる711【算を表わし
ている。例えはΣは入力の和を取って出力すること、−
Σは入力の和を符号を変えて出力すること、×は入力の
積を取って出力すること、7・−は開平演算、()2は
2乗、■は積分。11算、11は人力の絶対値を出方す
ること、等々である。
]/R,や一2cosλは大力にこれらの囚−トを掛け
て出力することを意味する。また、各大索を連結する線
上の記号(aS、β2など)はそこにfj、達される信
号を表わしている。但しこれらは主要ならののみを記し
た。この図でイ1側に破線で画いたfr、V。
分は通常方式の慣性航法では1・11」欠なノVイロ1
ルキンク信υ゛を発生ざ・ぜる部分で、不ノJ式には1
・要であるか比較のためにI=1加した。本図てdIt
よりん及びaマより左の70ツクを取り除き、級、線の
部分を実線に改め、更に戎と81をそれぞれの加速ノ庭
計による直接の測冗値に置き換えれは通常方式の7oツ
ク線図になる。辿1’:Xb式での2ヤイロトルキング
信号は、・11′i性空間にス・」するプラノ1ホーム
の角速度が常に地理座標系のそれに′’;シ<なければ
ならないという要請がら、J!l! ;忠的にはωY二
〜σN 、ωY−ΩGO・うλ十σE 。
ω2−Ω5iftλ+σ61.anλ (32)である
か、ノヤイロには制御し得ないp l) 71が必す(
’l’うので、天際のトルキンクイ1;しは方式の各成
分にそれぞれのノヤイロのドリフ1レ−141x。
(ハ、LlzをIjけ加えた
ωア□ =−σ、+Lb; 、・・ (、′(、’(a
)ωYT ””ΩCO5λ十σE+U、−(33b)
ωz7 ”’ΩSinλ+6εtanλ+Uz −(3
3c)となる。
通常方式のIn性航法装置の主要な出力としては、位1
?t(緯度λ、経度ρ)、月速度瓜(東西速度\〆さ1
、南北速度V〜)及び搭載運動物体の姿勢角(ロール、
ピッチ、)1位)がある。この場合、プラットホームが
地理座標系n(X n、 )錨、Zn)を具本化してい
るので、姿勢角はLα接の出力になっている。本方式で
は通常方式と違って11系は(戊構化されていないか、
これは次のように計算によって6′6冗できるのて゛、
姿努1角ら間接に出ツノできることになる。11y?。
はその各4’JIXu、 )’n、Znに沿う単位ベタ
1ノ艷、虱。
βnを決定すれは補足[る。地軸ZEと南北軸)′+富
は装置内で天水を持った軸であり、第゛i図1・γを−
4Qjj rれば明らかなように、東西軸X■はベク)
・ル偵フn X hε の方向を向いている(1kE1
.tZE軸に沿う?1(旬へ2トル)がらこれ:こよっ
てムが疋より、史にi IIXJ/ローknのi’+i
i算によって鉛直軸χ11が5Lまる。4−なわち11
糸が得られた。
第10図に本方式による旧性!IrL法装置の(ぺ器h
’i成の概略を画いた。図中36は11)、連+I’
i’)(ff、;うiは高)良計である。
この発明かU的とする[地軸)、(イ(Iと指−IC〕
l” ’i’ Mにる・11′i性ル“L法の71式1
は、ン−1・イロと加速度1.1によって女定化される
ブ:7/トホームをCJ−)辿1名の・If’(性航法
の方式に比べて1手//のL、19iを43−4−ろと
4えられるか、その王なものを)fllれは次のよ−)
になろう。
(1)本方式ではプラノlホームのが勢制彷1に)1−
イロを用いないから、通常)1式での1ルキンク川ノ°
−イロの1−971(ニ)、(づく村1)文fit、
l’f、i台イ1しな(2)本方式でのプラットホーl
、の−ム・勢制御は、通常方式の場合と遅って、1ルキ
ンクt1:’;を作成して1Jうのではなく、加速ノ貼
11や11115i11セ/り一゛J(−1−る零位制
御であるから、1ルキンクイ1.シしの中に含まれる誤
差が装置の誤差をらだし)1−2−とはない5、(3)
通常11式では式(、’(3(力がし)明らかなLっ(
二、トルキノクイ11シじω の中の1.、Inλ)!
(の(fr1のため、商綿度:こ’I−j <に従って
ブラットホームを指北さ已るのに心安なトルクが過大と
なり、精度低−1・の−因となっているが、木刀式では
プラノlホームを指北させる必要かないのでこの問題は
起きない。
(・・目通常方式のブラットホームは1’s=2π×、
fRフン’g−84,4分のいわゆるシューラー周期を
有する回転振動系として構成されなげれはならない。本
方式のブラフ1ボームも回転振動系である(零位制御の
ため)が、その周期は地球定数(21′径1<5や重力
定数g)に無関係である。換〒4すれは2、二のノ″、
(に関し、本方式におけるプラン1よ−7、は辿M’+
゛刀式のそれよりも設J1の自由度が太きい、。
(5)本方式の装置は通常方式の装置に比へて機器構成
やブラットホームの制御方法が31(純で7>るがら、
故障が起りにくく信米性が高い。
なお、本方式の基本式(26a)、(26b)及び補助
式(30a)〜(30c)のいずれにも重力定数8が入
っていないので、ε計算にh(づく誤差は発生しない。
これは通常方式と同様な利点である。The direction of the IF of [) is to, = rabbit x (to pxR
) when it is vertical, facing three directions, I negative - + - + deviation is 10/1
1, which is defined as the same direction as the 1st axis, is r
Therefore, in this Figure 1, the earth's axis Z9, angle α, a, sign monitor axis X fn, etc. are filled in. Plane 1 during tilting movement
Let Yp be the axis of rotation of , which is located at an angle φ measured from the north-south axis Yn. Also, let the angle of inclination be θ. Results of analysis - 1) 0≦θkuπ/2 (: also. a': is the component of the specific impulse vector a in the ■ system. 0 for angle θ
We have imposed a restriction of ≦θ π/2, which means that upon movement Bra/1:1, -mu12 (therefore fresh horizontal plane 4) is geographical water l'll+il or l')! I hope you don't fall in love with J O'I! : so that the axis of
Take brat vo j, brat vo to J-! , define the coordinate system +1 (Xl+, 'l'1llZ1.l). 1) Among the axes of the system, Zp is the axis with one ceiling fixed at the 1f1-angle on the surface of the platform, ]2, but the two axes of the pond )'1) and Xl) are expressed by the formula (・l), <5), the interlocking state -2 makes the platform] 1+7 moment by moment on the surface of 2:? It changes i. From II system, the matrix of the system/\'s and il:i-conversion is M7
+, this is the −shell Euler angle transformation (φ, θ, ψ
), the third time + ore ψ is (), so -(0). Among these, the 31-1 second column element -, 11
1φ・, 111θ or measurement) and 1β(""CO5α,
α is 2 axes Z 11 + )' n-open angle 1 ship), and β = S group φS group θ (7) 1] System is II system, \ transformation matrix j\'I11 is 1' matrix Expression (6) is 1kiFjL "CO3φCO-,>θ -5inφ..8φ3.1
.. θ]Mn = sinφCOSθ CO3φ βS:
llθ Ocosθ (8). The specific impulse vector 0 is Q, (0, (1,
The component is displayed as a': ), and the above matrix hi
When n is applied, the representation in system 11 is (lj (n')
+a'u'', ) is a:jl, and the result is a';
la, -cosθa, -·-(9) This second equation %() is an equation that naturally holds true considering the meaning of β. . When the relationships of equations (3), (4), and (5) are applied to the first and third equations of (9), the following is obtained. These are identities for a'':, a''2 and generally indicate that a'x < 0. Furthermore, the earth axis coordinate system IE (X,
H, Y,, Z,) are alternately layered 5, this 1'' 7th LWI
Please refer to jjjjj 1.
Turn the thread 11 times (π/2-λ) around the 11 axis and get 21:jI. According to this definition,
Therefore, there is only one river on the earth's axis, and there is only one river in the earth's axis.
This is the axis that has been standardized. Y, is flat 1 in the equatorial plane 3. 1 from jI system. 1 conversion matrinski of thread/\ is,
J for a simple 4 festival - fl 2) 1) Conversion from system to 11 system) IJ Kus is the formula (February 1
1) The transformation matrix of the system -\ is obtained by the operation of h - h4';: M...
1:() becomes. The element βcosλ0 in the third row and third column. . Sθsinλ is the brathome axis Z1
1, the earth's axis Z, and the cosine ε of the angle γ, which is known as a measured quantity in this device. ε=βcoSλ+cosθsinλ 30−14) From this, sinλ Substitute this into the third equation of (9) to obtain. The basic equations for inertial navigation using the normal north-pointing local horizontal system are the following two vector equations. One is the expression for ground speed 7: 'Vr Erle = 祇b++ (JJXR...
(+7). Here, the hook e is the time derivative of the radial vector R with respect to the earth position J'::',,v,C.
] This is the very definition of ground speed. E11+ is the time differentiation of k in the n system, and ω is the sum tJ for the 11 system (・system
It is a "horn" earth degree. Another basic formula is the one that expresses the time and rate of change in the 11th system of ■.
It is 吋(). When the above two equations are decomposed into components using the 11th system, we get the following. Equation (17) is expressed as the percent expression %(19) (19) (19) where R=llR1, and ° represents differentiation with respect to time l within the oral system. Also, σε5 Icosλ ・ (2(la)σ73 λ ・
−(2(11+) R,= (1+2 c sin′: λ)R:; −(
21a) R, Mi (+-2ccos2λ)R:; -(
21b), where ρ is the longitude. C is the number of runs related to the shape of the earth, and in the cross section taken by the r'l-plane of the J-spherized circular tree drawn in Figure 1, the equatorial radius is d, and the polar radius is 4-
When a''l〕2ab I C3□ g -1□ ... (22) There is a dimensionless danger of the magnitude.c The approximation to 庳(l) means that the Earth is considered to be a perfect sphere. This corresponds.Rs is the distance between the other center OE shown in Fig. 5 and the foot Ps of the perpendicular line drawn from the point 1) to the earth (Rs>0).Equation (18
) component display is Vx = -a6 + (2Ωsin^1σE Lu1l
λ)\“)-(2ΩeO3λ10(7E)\iz-(
23a) gu)'""a" -σ, I V7.-(2
ΩS mouth 1 person + σE tanλ)Vx −(23b)V
2 = a'n ±(2Ωcos λ 10E) ~“
\10σ14 v~ -bi...(n; (C) formula (23
Do a) to (23c) have different symbols and coordinate systems?
VIC:/ITILINSYSTEIzuS J, McG
rau+-IIi 11 companies 1536/1 ()9 published in 1 year
It is the same as the formula (6-30) described on the page, and the formulas (5a) to (5c) are also equivalent to the formula (6-32). In the normal method of intellectual navigation, the connected force equations (23a) and (23b) related to \゛\, \゛-1 are reduced to 41 in Tenjin and solved after appropriate initial conditions. edge,
Formula (1'Ja) - (] !lc) \: z q,;
- to +! l"='J" is used.The human power (measurement value) to the system in this normal method is the east-west direction accelerometer output, +>, and the north-south J direction acceleration output d". Even in this J-type 1r1 navigation on a fresh horizontal plane, formulas (23a) and (231+)
However, unlike in the case of the rig method, the output d of the accelerometer 13 of
C, the cosine ε of the angle between the axis Z1+ and the earth's axis 45, and the cosine β of the angle between the axis Z1+ and the north-south axis 711, so it is not possible to use the ``bipod 2 equation as is'', and it is not appropriate. must be transformed into a shape. 0) gives it the desired shape. a″; becomes as follows. From equation (3), II2 ± 1)” (a’;)” −・(24), which is determined by equations (10) and (16). In addition, in the second equation, λ → 0 (the moving object is at the equator f, 1
From equation (14), 11→±
,,1-(β" + cos" θ)a wa, and a
:=(It can be seen that it becomes 1 only when β" + cos" θ=1 holds. This last equation is expressed as equation (7), (
From the third equation (10) and (9), it is equivalent to (a')' + (a)2-(d-)2, and ;F and u';=0. Expression (25) is changed to expression (23a), expression (]0
) into equation (231J) to obtain the following system of simultaneous differential equations as the basic equations for inertial navigation according to this method. ±(2ΩS11]λ+σ3 tanλ) V h−(2
Ωcosλ0σ5)\'Z ・(2f'1a)(", Ni - βawa -σ9 \Z -(2Ω5jl1 person +σ
[:janλ)\X -...(261+)\'l is the formula (
19c), or one of them exists. As the li+- factor of the change between n and +r of R=ltf21,
- Power Hako 31! T! Is it something similar? The first is -111, Ji 1 line, and the movement along a certain earth surface [(
(Continued) This leads to a change in the smell of Bunko, and it is inevitable that the M''slunar navigation device ll will be used as a processing unit. This is a unidirectional vibration that is not suitable for a unidirectional navigation system.Figure 2 (and Figures 3 and 1) The main role of the anti-vibration member J that supports the base 5 mentioned in connection with the above is to prevent this type of vertical movement from reaching the bottom of the base 1. (Assume that the action of shallow drawing is almost complete and this type of motion is blocked by the ij effect.111, ν is due to the first cause (The change in ( is l' (= RS Since 1<・ of 2 is a function of latitude λ, the formula (2 (R−Rs
``Rsri, Rs = dRs/d input (27).The third reason why R changes is aviation type or j!'?
This depends on changes in altitude or depth 11, such as in water 4H. If 11 is small and ll+l<<Rs, the viscosity is sufficiently high and the following equation holds true. 1 Kuji 1' (s + h ... (28) 1 formula!, example engineering li' public publication l'1 NIERTIAL N71v
ICA'l'lO10N5YSTE ANN13Ysl
s l+ John W i Icy & S oo
s” 11971 issue ・46 True formula (4) ()
It has the same content as . In addition, in order for this near IL'' to hold, it is also a condition that the angle between the line Omo Ps and 9 is 7 times smaller (see Figure 5). Even if this angle is large, At the level of 1/297 Lanoan, IIy
, Sik is satisfied). Differentiating equation (28) with respect to time 1, we get R=Rs plus, or equation (2°j) with f history 1, <=Rsσu+l+-·(29) or 4iJ. This formula is 11-0, which is the formula (z7)
Since there is a curl rule f, there are three Ii that give a change to
: (This is an expression in the -i role of 1 (due to the first cause excluding the second cause and tIX3. The Doppler effect due to changes and electromagnetic (blind) pumping is based on the ruthless Ft-like principle, and it is possible to measure J1 by R-degree. The basic formulas (2Ga) and (26b) are actually h
In addition to \l, σ and σ must be λ, l<::
. It must be expressed as N Rs', h and V\, \゛\. These expressions are the crystal relation formulas that have appeared so far, and I (
An approximation to the rule Rs, (near ILJ, which omits h/R・7 and its higher orders for 1) is used, and as an auxiliary formula, 7, V72 (S in l ′+cRs 5in2^)σv +ll
(,'((la) σF=\锇/R,,,,(:((lb) Simultaneous differential equation (2(ia), (2(il+l is +1'1:/)
However, in (), the right-hand side must be known, which is solved as an initial value problem. 1'+';
H-type inertial navigation is the first article most commonly found in Azusa.
'1 is a state where latitude λ and longitude ρ are determined, that is, a stationary state (V>=Vy-~'z=o). Of course it is possible to do this with the wooden sword method, or more generally, if the right-hand sides of equations (26a) and (26b) are known in some way (for example, by specifying the state of motion). It is good. In this case, the sign factor of the first term on the right side of equation (26a) is naturally determined either way. In this way, the EJ2 solution starts, but the most important problem after t=0 is to know the temporal change of this sign factor. To be more specific, it is the following J,・) problem. After time 1-(), device i! j i,t ill
Constant value %
Therefore, while 11: is not (), or while 18t1-() is l;I'+1 from the beginning (at this time, decoding can be positive or negative), it is better to continue the calculation as 1. Is it true that aC changes its sign when it becomes (), or laτ1 at the beginning?
The problem is to determine by 1 whether d actually takes a positive or negative sign when it becomes -0.If you make a mistake in this choice, , the inertial navigation device will calculate an imaginary motion that is unrelated to the real motion, and the solution will be 1. ζ1
The code monitor tilt 4!t was conceptually explained in relation to the l1IXr structure of this device.
Its operation will be explained below with reference to FIG. Since it is a state of motion with d″′≧() or a me-J elephant of Kosai, it is set as yozuah-().At this time, from equation (25), 5
The absolute value calculated by 1 is also (), and 1a~1 = (). And, in this state, the platform] 2's tilt-to movement's 1 craftsman axis) '1)'s 1! Inserting that the equation V1 is the angle measured from the formula %formula % (J, sea urchin, φ? shown in Figure 6)'11 to 'I'l+, coincides with the +Xn axis or -Xn axis.
I understand that. In other words, d7 = 0, J, and when the eel is linked, the brathome 121i is inclined around the east-west axis becomes clear. On the other hand, the code monitor axis Xm has two coordinate axes Yn
and 21+, always the vector product j
>, is defined to face the direction of y-11rr,
In the case of life with 啼=0, the axis Z1i is the meridian plane "l' n Z
Since it exists within n, the axis Xm is orthogonal to this plane (axis Y
11 is also the same). However, the limit imposed on the inclination angle θ of the platform 12 is 0≦θ×π/2 (see equation (5)!
(t), the + direction of the vector product JxlA, is
It matches that of the axis Xn regardless of the sign of aa (on the contrary, the positive/negative direction of the axis Yp depends on the sign of a'' (see equation (31)). While the movement continues, the sign monitor axis X + n is the east-west axis X, including the direction.
11. J:), the above thoughts ji, mi and,
In equation (・1), J3 is φ=±π/2, that is, La mouth φ=
Shimi becomes axis Z11 or meridian plane)' n 7. (f exists in n because 1-Q of this formula is 0.a'V=(+,
Blattbohm Z1]
It can be seen that the Tato of ``J'-'1'' 1TII Y n Z n comes out only when yb≠0. Therefore,
Figure 8 shows dx ``'' 0 at time t. So, ratio (I 1 Ka to 2 Tor α = (0, a ma, June first Q-i #i Y n Z n
l'(ll Ant, 1, 1 measurement Ka J Sat J summer total 13 output is a-(1) state 7j is 12, ΔL time ff1i
? :! :m Δ@= (aa”, l (1, △:, +
”,, , aa2) is attached and 1=<Δa;,
, ma+Δdtoshi+Δd−). As mentioned below, since aa7 and he81 only move Blattbohm/1) in the meridian plane, we will leave them out of consideration and discuss only the influence of the △ mark. FIG. 23(a) shows the case where LlΔ→>0. The paper in this figure +/ii
is the axis X + n = X n and the axis Z p when C = ()
There is a plane that both contains (1,), and the vertical axis Zn is -.
Since the shell does not lie within this plane, it is marked with a broken line. Axis 'l' passing through the coordinate origin and passing through the paper plane with 1α father 1- +11 is f-hour 1r1
1, 1X1n(mountain'l'llll, 7.11(
+) + (This is called the 6-monitor 2-i system)
It is an axis that makes i[, 1 white-n the series. As shown in the figure, if the composite vector I·le of a-(1,) and Δd- is (L, 1), the plate/tobohm axis Zp(1,) is drawn by a broken line according to the function of platform→nopo yarn. The new position Z l)(t+Δt) becomes parallel to this αr. At the same time, the sign monitor axis X +n (L) is always 'l' II
Since the direction is controlled to be perpendicular to the Z1 plane,
As shown by the arc with an arrow, it is also rotated by the same angle as Z1+(L) and the position X+n(L+△
Come to 1). That is, the newly generated head causes the yuzu Xm and the axis Zp to rotate around the axis )'n1 by the same angle. However, in this discussion, we ignored the effects of 1.1△a and △j\, so there are three problems. Is the position of the true axis of rotation still within the meridian plane?
The positions of Jl+△1) and 7.1+(1+△t) are slightly off the paper (Xm(L+Δt) and Zp(L+△t) shown in 1)
L) is each true 1! ) 6 However, these differences are small;
In order to understand and understand the essence of the phenomenon, it is considered safe to ignore it. Fig. 8 (a) and (1)) show the case of Δa'', < (l) and are interpreted in the same way. , the direction of the horns is opposite to each other. From these two figures, to determine the +E negative of aa2 newly generated when a'y '' f, l is 1, the east face X+n ( 1,) It can be seen that it is sufficient to observe the interlock within Z1+(1). Specifically, for example, if the monitor coordinate system (X m
,YIll,Z
l:(,When the situation is 1, the plane X + mouth Zp is 1'
l' Looking towards the horn of +Y(1) from the direction of m, la';:=(If it turns X m or counterclockwise at the moment it becomes l, it will include a';>(', 1, and It is good to judge that Δa';< O if it rotates by j.
This means that the states t and l continue. J-Kuts 1- determined the connection method for the solution of equation (2(ia). (26b). In other words, equation (
I am constantly monitoring 1 and tsu1 calculated from 25).
Is this a situation where the value is near O? 'l''j (Continued to observe the movement of two axes x 111, and there was a red d-tsu()
1) Find out whether to change the sign by passing through 1) or not change the sign while staying near 0. At the time, formula (2fi
a) A. In the decoding of the side tfS1 term, we apply the other phase 5′ which is different from that up to that point, and in the later case, we keep the previous sign and 11
57: It is good to continue. exactly 1 la coin
In the case of d(), there is no problem in decoding whether it is 0 or -. These 1'11 calculations must therefore be accomplished in real time. Step 3: Solution 7 of the 1j1 property h'L method using this method
I drew a v-2 line diagram. However, the initial manpower value is omitted. In the figure, the double square frames with numbers written inside are wooden 1n configurations (indicating shallow vessels, that is) 2 is the platform, 16 is the earth axis reference, 17 is the reference north base [((, 3・1 is the number of angle measurements, and 35 is the ladle number monitor (IX'I). Also, the things surrounded by a single rectangular frame are various calculation elements, and the symbols in the frame are the 711 [ It represents arithmetic. For example, Σ means to take the sum of the inputs and output it, -
Σ means to change the sign of the sum of the inputs and output it, × means to take the product of the inputs and output it, 7.- means the square root operation, ()2 means the square, and ■ means the integral. 11 arithmetic, 11 is calculating the absolute value of human power, etc. ]/R, or -2cosλ means that the power is multiplied by these prisoners and output. Further, the symbols (aS, β2, etc.) on the line connecting each hawser represent the signal fj reached there. However, these are only the main ones. In this figure, fr and V are drawn with broken lines on the A1 side. In the normal method of inertial navigation, the minute is 1.11''
In the part that generates the rukinku belief υ゛, the non-J type has 1
・I was added by 1 for comparison. This figure is dIt
Remove the 70 to the left of Yorun and A, change the class and line parts to solid lines, and replace Ebisu and 81 with the redundant values directly measured by each acceleration meter. become. Tracing 1': The 2-way torque torque signal in the Xb formula is based on the requirement that the angular velocity of the plano 1 home that moves into the 11'i space must always be equal to that of the geographic coordinate system. J! l! ; Faithfully ωY2~σN, ωY−ΩGO・Uλ1σE. ω2−Ω5iftλ+σ61. anλ (32) or p l) 71 is necessary (
'l' Uno, the heavenly Tolkin Kui 1; each component of the method has a drift of each Noyairo 1 layer - 141x. (c, Llz plus Ij ωa □ = -σ, +Lb; ,... (,'(,'(a
)ωYT ””ΩCO5λ10σE+U, -(33b)
ωz7 ”'ΩSinλ+6εtanλ+Uz −(3
3c). The main output of a conventional In-type navigation device is
? t (latitude λ, longitude ρ), lunar velocity (east-west velocity \〆sa 1
, north-south velocity V~) and attitude angle of the onboard moving object (roll,
There is a pitch, ) 1st place). In this case, since the platform embodies the geographic coordinate system n (X n, )anchor, Zn), the attitude angle is the Lα tangent output. In this method, unlike the normal method, the 11 series (not structured or
This can be calculated as follows:
This means that he will be able to make an indirect appearance, such as Satsutomu Ikkaku. 11y? . is the unit betta 1 艷, lice along each 4'JIXu, )'n, Zn. Determining βn is supplementary. Earth's axis ZE and north-south axis)'+ wealth is the axis that has meteoric water in the device, and
As is clear from 4Qjj r, the east-west axis
・The camera is facing the direction of n X hε (1kE1
.. Along the tZE axis? 1 (Shun to 2 Toru) Garakore: Koyote Mu ga Hiki, Shi ni i IIXJ/lowkn i'+i
By calculating i, the vertical axis χ11 is reduced by 5L. 4-i.e. 11
A thread was obtained. Figure 10 shows the oldness of this method! IrL method equipment (pe equipment h
I drew up an outline of the construction. 36 in the figure is 11), series + I'
i') (ff, ; Ui is high) It's a good plan. This invention is U-like [Earth axis], (I (I and finger-IC)
71 formula 1 of L method
is feminized by N-1 Iro and acceleration 1.1: 7/T home CJ-) traces 1 person's ・If' (L of 1 move// compared to the sexual navigation system, 19i 43-4-roto 4-43-4-4-43-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4-3-4-4-4-4-4-3-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4---
Would. (1) In this method, Plano l home is controlled by Ami 1) 1-
Because it does not use Iro, usually) 1 lekinku river no ° in 1 set
-Iro no 1-971 (d), (Zukumura 1) sentence fit,
l'f, i unit i1 (2) Platform l in this method
In the case of the normal method, the -me force control does not create 1 kink t1:'; Since it is a zero-level control, the error contained in 1. 1. is the error of the device) 1-2- is not 5, (3)
Usually, in formula 11, the formula (, '(3 (force)) is obvious L (
2. 1 out of 11 Torukinokui. , Inλ)!
(Because it is fr1, the torque that is safe for pointing the bullet home is excessive according to the commercial rate: Ko'I-j<, which is the cause of the low accuracy of -1.) However, the wooden sword In the formula, this problem does not occur because there is no need to point to the plano home.
It must be constructed as a rotating vibration system having a so-called Schuler period of fRhun'g-84.4 minutes. The Bluff 1-Bohm system of this system is also a rotating oscillation system (for zero level control), but its period is unrelated to the earth constant (21' diameter 1<5 and gravitational constant g). Exchange 〒4 is 2, 2 no'',
(Regarding, plans 1 to -7 in this method are traced M'+
゛The degree of freedom in the design of J1 is greater than that of the sword type. (5) The device of this method has 31 device configurations and a platform control method compared to the conventional device, but
Breakdowns are less likely to occur and reliability is high. Note that since the gravitational constant 8 is not included in any of the basic equations (26a), (26b) and auxiliary equations (30a) to (30c) of this method, no error due to h(h) occurs in the ε calculation. This has the same advantages as the normal method.
第1図はj也球惰円木の子午面にLる[IJ′i而を小
し、地理学的水平面1と真水・l’ ir+i−1の関
係及び1猪−)k。
%、i、m、L2.λ+ll+aJC’7ノ間の関係ヲ
説IIJI −J−ルg断面し1、第2図は本発明に係
る地軸基イ(1,と指北)1(イ(t−による1r1性
航法の方式において加速度、1口こJ、って真水平面を
実現する構造の一例を小4−斜視図、第3図(、)は液
体の自由表面によって真水平面を実現する構造の一例を
示す側面図、同図(1))は同側断面図、同図(c)は
同平断面図、第・1図は水ン(+:器によって真水平面
を実現する4h造の−・例を示1一平面図、第5図は航
法座標系[地理座標系(Xn。
Yn、Zn)]の定義を説明嶋−るための説明図、第に
し)はプラットホームの傾斜運動と符とモニタ輔Xl1
1の定義を説明するための説明IAI、第7し1は地軸
座標系(XE 、’t’、 lz、 )の定義を説19
0−る1、廚り1図、第8図は符号モニタ(浅構の作用
の説明図、第′83図は本り式による慣性航法の演q−
過程を1悦明4−る解70/り線図、第10図は本り式
に、Lる装置の機器構成及び人出力関係の概略を示す概
略h’j成し]である。
]・・地理学的水平面、2・・・地理学的鉛直線、3・
・赤道面、・1・・真水平面(自由表面) 5・・・ベ
ース、7 外側サーボモータ、9・・・2゛ンバル環、
1()・・内側サーホ゛モータ、12・・・プラントホ
ーム、13・計測用加速度計、14.15・・・制御用
加速度計、16・・地軸4.(準、17・・・指北基準
、18・・液体、24〜27・・距離センサ、28,2
9.32・・水?((器、34・・・d(す角敗構、3
5・−・符号モニタ機構、36・・計算機、37・・・
高度計、Zll・・プラントホーl、軸、ZE ・地軸
、Yn・・・南北軸、ε・・・cos(Zp・ZE)、
β−cos(Zll、 ’l’ l+)、aS 、、、
加速度+?l’ l 3の出力。
1、?許出願人
防衛庁技術研究本部長 人森・:” I71代j里八
へ巧!J: 44 Jl、 降第1図
第4図
第5図
第6図
第7図
1Z□
aP、 (ち)
(a) Aa″〉O
×
;Z・
<(七)
(b) Aax<。
第8図Figure 1 shows the relationship between the geographical horizontal plane 1 and fresh water, ir+i-1, and 1 boar-)k. %, i, m, L2. The relationship between λ + 1 + a Figure 3 (,) is a side view showing an example of a structure that realizes a fresh horizontal plane by the free surface of the liquid. Figure (1)) is a cross-sectional view of the same side, Figure (c) is a cross-sectional view of the same side, and Figure 1 shows an example of a 4-hour construction that achieves a fresh horizontal surface using a water tank (+: 1 plane). Figure 5 is an explanatory diagram for explaining the definition of the navigation coordinate system [geographical coordinate system (Xn, Yn, Zn)].
Explanation IAI to explain the definition of 1, 7th and 1 explains the definition of the earth axis coordinate system (XE, 't', lz, ) 19
Figures 0-1, 1, and 8 are code monitors (explanatory diagrams of the action of the shallow structure, and Figure '83 is the operation of inertial navigation using the book formula).
Figure 10 is a schematic diagram showing an outline of the equipment configuration and human output relationship of the L equipment. ]...Geographical horizontal plane, 2...Geographical vertical line, 3.
・Equatorial plane, 1. Fresh horizontal plane (free surface) 5... Base, 7 Outer servo motor, 9... 2-angle ring,
1()...Inner surf motor, 12...Plant home, 13.Accelerometer for measurement, 14.15...Accelerometer for control, 16...Earth axis4. (Quasi, 17...north reference, 18...liquid, 24-27...distance sensor, 28,2
9.32...Wed? ((ware, 34...d
5... Sign monitor mechanism, 36... Computer, 37...
Altimeter, Zll...plant hole, axis, ZE, earth's axis, Yn...north-south axis, ε...cos (Zp/ZE),
β-cos(Zll, 'l' l+), aS ,,
Acceleration +? l' l Output of 3. 1.? Patent applicant: Defense Agency Director of Technology Research Headquarters Hitomori:” I71st J.R.
Hetaku! J: 44 Jl, Descending Figure 1 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 7 1Z□ aP, (chi) (a) Aa″〉O Figure 8
Claims (1)
れる閉本構造のベース(5)上に固定されている支持台
(6,6′)にシンバル環(≦〕)を介して外側サーボ
モータ(7)と外側軸受(ン;)及び内側→ノーボモー
タ(10)と内側軸受(11)+、:よって支持される
ブラットホーム(12)と、該ブラット・1、−ム(1
2)の而−1−に受感軸かブラットホーム161に宅9
Jでがつ互の受感軸が平行でないように配置された2個
の制御用加速度計(1・1.15)と、i1’+I記ブ
ラットボーム(12)の面に直交するブラフ)ホーム軸
(Zll)と、該ブラットホーム軸(χ++)に収り(
・jけられて同し方向に受感軸をイアする。)1測用加
速度11巨1;シ)と、地球の自転軸(Z、)を検出な
いし設定する地軸基イi’1(16)と、1jij記運
動物本の(f(1場所にf5ける南北軸(Yo)を検出
する指北拮準(17)と、前記ブラットホーム軸(Z
p )と自転軸(ZE)間の角度の金弦(ε)及び前記
ブラットホーム軸(Zll)と南北軸(Yn)間の角度
の余弦(β)を測定する測角機構(34,)と、下記式
(Ia)のイj辺第1項の復号を正しく選択する1幾能
を有する符号モニタ数構(35)と、必要な諸ij1を
休を高1±瓜で遂1)する計算t+剋36)と、Wij
記運動vIJ木の尚J身または沫瓜(b)及びその時+
+j]変化率(1+)を非慣性的に測定Vる高度計(3
7)とを備え、i)422個のサーボモータ<’i+]
o>によって前記2個の制御用加速度;r+(+4.1
5)の出力が共に(目こなるようにI!L+jブラット
ホーム(12)の回転を制御して常にプラ/)・ハ〜ム
面か比4イ4−カへ2トル(cA)に直交するよ−2に
その姿勢を保ち、この状態での+il’J(’I用加速
/i 111’ (13)の出ツバa−)から比推力ベ
クトル(a)の東西ノJ向成分(dIQ )の絶tq値
と南北Jj向成分(−)を犬のイ 関係式 %式% (但しλは緯度)によって抽出し、 +1:i記述動物
(4(のス・1地球度の東西成分(〜’x)及び南北方
向成分(X〜)に関する次の連立微分方程式 %式%) () ()) (世、し、’ −cl/dt、t一時間、Ω=地地球−
−1lJの角速度の入きさ、σ(、=ncosλ、p
−経度、σを入、\l一対地速度の鉛直り同成分)に基
づいて地球表面近傍における慣性航法を実施することを
1.4徴とする地軸基準と指北基準による11を外航法
のh式。 +2] ノンパル及び防振機構を介して運動物体に結合
される剛体構造のベース(5)−1=にノンハルを介し
て支持される内部に自由表面(4)を形成し得るように
液体を部分的に充填した容器(1つ)と、該容器(19
)の内壁にシンバル環(9)を介して外側サーボモータ
(7)と外側軸受(8)及び内側→ノーボモータ(10
)と内側軸受(II)lこよって支1′Iされるブラン
トボーム(12)と、該ブラフトポ−1、(12)の前
記自由表面(・↓)にt□=I向4−る面内にス・1祢
的に配置されて八女プランl−ホーノ、Cl2)の1〔
[1と自由表面(4)の間のW[猪Vをdll+冗する
J1接触1ζりの複数個のV1摺1[セン→)(21〜
27)と、1111記プラ、1.を−ム(12)の而に
直父するプラノ1ホーム軸< 1. ++ )と、該プ
ラントホーム軸(Zp)に取り(・1けられて同し方向
に受感軸を有する計11111用加速度計(13)と、
地球の自転軸(4日)を検111□ないし1及疋導−ろ
地軸基準(1G)と、+iii記運動物木の(I−イI
場)す’Itこj3(づる南北軸い′1))を検1l1
1する指北基11((17)と、1)X」記プラノ1ボ
ーム軸(Zp)と自転軸(ZE )間の角度の余弦(ε
)及び前記プラントホーム軸(7,1+)と南北軸(Y
n)間の角度の余弦(β)を測定するイ111角4茂t
11”+(34)と、Yζ記式(1d)の右辺第1J頁
の復号を正しく選択する;妓11ヒをイjする1テJ号
モニタ()交描(:35)と、心変な北演算を高速度で
逐行する計p敗(:つG)と、111j記運動物木の高
度、1:たは法度(1))及びその時間変化率(11)
を41−慢性的tこ1llll冗)゛る重度1.1(゛
シフ)とを備え、前記2個のサーボモータ(“7.10
)によって前記複数個の距離センサ(211〜27)の
出力が共にすへて静しくなるようにブラントボーム(1
2)の回転を制御して常にプラットホーム而が比推力ベ
クトル(U)に直交するようにその姿勢を保ち、この状
態での前記計測用加速度計(1:−りの出ツバaτ)か
ら 比推力ベクトル(α)の東西方向成分くUツ)の絶
月値と南北方向成分(dl)を次の関係式 鴫−β・ユ (イ1しλは緯度)によって抽出し、前記運動物体のλ
・1地球度の東西成分(V\)及び南北ノー向成分(V
))に関する次の連立微分方程式 %式%) () () (但し、’ =d/dt、L一時間、Ω二地球自転の角
速度の大きさ、σ=ncosλ、ρ −経度、σ=λ、
Vz一対地速度の鉛直方向成分)にノ1(ついて地球表
面近傍における慣性航法を実施する、−とを1.5徴と
する地軸基準と指北基準による・lni性ル°G法のツ
ノ式、。 [31ノンハル及び防振機構を介して運動物体に結合さ
れる剛体構造のペース(5)1−に回走さノじCいる支
持台(6,G’ )にジンバル環(!〕)を介して外側
サーボモータ(7)と外側軸受(ε()及び内側−+7
−ホモータ(](++と内側軸受(11)に、J、って
丈長されるプラットホーム(12)と、該プラットホー
ム(12)の而−1−に受感軸かブチ/1ボー/、而に
・1′1jて゛かつ互の受感軸か串1jでな5・、J、
っに配置された2個の水!(う器(28,29)或いは
受感軸かブラントボ−ム而に平行な2軸水準器(j3ン
)と、+iij記ブラノブラットホーム)の血にJ(父
4−るプラノ1ホーム軸(II))と、1jAプラ、1
ホーム軸(Z+1に収り1jげられて回し方向に受感軸
をイ14−るlil測用加速度計(13)と、地球の自
転軸(Z[)を検出ないし設定する地軸基壁(]6)と
、rijj記運動物本の存在場所にJ3ける南北軸い′
11)を検出する指北ノ、1、itI′(17)と、+
11j記ブラ/トホーム軸(Z++)と自転軸(ZE
)開の角度の余弦(ε)及びAij記ブラ/トホーム軸
(Z++)と南北軸(Y n )間の角度の余弦(β)
をdllI疋する測角(幾描(34)と、下記式(Ia
)のイj辺第1」頁の復号を正しく選択する機能を有す
る符号モニタ機構(35)と、必要な諸演算を高速度で
逐行・l−る計作(;剋3(3)と、111j記連動物
本の重度または深度(b)&[/”c−)11.’71
i11 (IZ率(h)ヲJHfi性rl’、+l:i
lt’l冗1−7.、+重度J]に)°7)とを備え、
111」記2個の→ノーホモーク(7,](+)によっ
て前記2個の水準器(28,2(J)の気泡が共に正規
の位置に来るように或いは前記2軸水準器(32)の気
泡が正規の位置に来るように前記プラ/トボ−ム(12
)の回転を制御して常にプラノ1ホーム面が比推力ベク
トル(久)に直交するようにその姿勢を保ち、この状態
での計測用加速度計(13)の出ツバa−)がり比推力
ベクトル(0)の東西方向成分(a″′x)の絶対値と
南北方向成分(a’:: )を次の関係式 (但し眉ま緯度)によって抽出上111j記連動物本の
対地速度の東西成分い・\)及び南北ノJ向成分い))
に関する次の連立微分方程式 %式%) () () (但し、’ =cl/dt、Lニ時間、Ω=地球1゛1
転の角速度の大きさ、%−Effcosλ、ν 二紅没
、繁λ、Vz一対地速度の鉛直方向成分)にノ11一つ
いて地球表面近傍における慣性航法を実施することをl
r徴とする地軸基準と指北基準による11゛)・1♂l
l1l′L法の11式、。[Claims] [11] A cymbal ring (≦) is attached to a support base (6, 6') fixed on a base (5) of a closed structure connected to a moving object via a gimbal and a vibration isolation mechanism. ) through the outer servo motor (7) and the outer bearing (n;) and the inner → novo motor (10) and the inner bearing (11) +,: the brat home (12) supported by the brat 1, - Mu (1
2) So-1- is the sensitive axis or Brat Home 161 and House 9
Two control accelerometers (1, 1.15) arranged so that their sensitive axes are not parallel to each other, and a bluff (12) perpendicular to the plane of i1'+I Blattbohm (12) axis (Zll) and the platform axis (χ++) (
・The sensitive axis is struck in the same direction. ) 1 medicinal acceleration 11 gigantic 1; the north-south axis (Yo) for detecting the north-south axis (Yo);
an angle measuring mechanism (34,) for measuring the golden chord (ε) of the angle between the axis of rotation (ZE) and the axis of rotation (ZE) and the cosine (β) of the angle between the platform axis (Zll) and the north-south axis (Yn); , a number of code monitors (35) having the function of 1 to correctly select the decoding of the first term of the j-side of the following formula (Ia), and calculations to perform the necessary various ij1 with a height of 1 ± 1) t+剋36) and Wij
Record movement vIJ tree's Sho J body or pudding (b) and its time +
+j] Altimeter (3) that non-inertially measures the rate of change (1+)
7) and i) 422 servo motors<'i+]
o>, the two control accelerations; r+(+4.1
5) The outputs of both (control the rotation of the I!L+j platform (12) so that it is always plastic/) and the ham surface or the ratio 4 I 4 - 2 Torr (cA) at right angles. Keep that attitude at -2, and in this state, from +il'J ('I acceleration/i 111' (13) output flange a-), calculate the east-west J direction component (dIQ) of the specific impulse vector (a). ) and the north-south Jj direction component (-) are extracted using the dog's A relationship % formula % (where λ is latitude), +1:i description animal (4(s)・1 earth degree east-west component ( ~'x) and the north-south direction component (X~) as follows:
The intensity of the angular velocity of −1lJ, σ(,=ncosλ, p
- Inertial navigation in the vicinity of the earth's surface based on longitude, σ, \l (vertical same component of ground speed) is 1.4 characteristics. h-style. +2] Part of the liquid so as to form a free surface (4) inside supported via a non-hull to the base (5) -1= of a rigid structure that is coupled to a moving object via a non-hull and a vibration isolation mechanism. a container (1) filled with
) through the cymbal ring (9) to the outer servo motor (7) and the outer bearing (8) and the inner → novo motor (10).
) and the inner bearing (II)l, thereby supporting the Brandt-Bohm (12), and the free surface (・↓) of the bluff port 1, (12) in the plane facing t□=I direction 4- Yame Plan L-Hono, Cl2) 1[
[1 and the free surface (4) W
27) and 1111 Pura, 1. Plano 1 home axis < 1. ++), and an accelerometer (13) for a total of 11111, which is attached to the plant home axis (Zp) and has a sensitive axis in the same direction.
Detecting the earth's axis of rotation (4 days) 111 □ or 1 and the earth's axis reference (1G)
1l1
The cosine (ε) of the angle between the Bohm axis (Zp) and the axis of rotation (ZE)
) and the plant home axis (7,1+) and the north-south axis (Y
n) Measure the cosine (β) of the angle between A111 Angle 4Mot
11” + (34), correctly select the decoding of the 1st J page on the right side of the Yζ notation (1d); The plan to perform the North calculation at high speed (:tsuG), the altitude of the 111j moving object tree, 1: or modulus (1)), and its rate of change over time (11)
The two servo motors ("7.10
) so that the outputs of the plurality of distance sensors (211 to 27) are all very quiet.
2) By controlling the rotation of the platform, the posture is always maintained so that it is orthogonal to the specific impulse vector (U), and in this state, the specific impulse is calculated from the measurement accelerometer (1: - outside flange aτ). The absolute moon value of the east-west direction component (dl) of the vector (α) and the north-south direction component (dl) are extracted using the following relational expression - β · Yu (i1, where λ is the latitude), and the λ of the moving object is extracted.
・East-west component (V\) and north-south no direction component (V
)) The following simultaneous differential equations%) () () (where, ' = d/dt, L time, Ω two, the magnitude of the angular velocity of the Earth's rotation, σ = n cos λ, ρ - longitude, σ = λ ,
Inertial navigation near the earth's surface is carried out in accordance with the vertical component of the ground speed (Vz - vertical component of the ground speed). ,. [31 A rigid structure pace (5) connected to a moving object through a non-hull and a vibration isolation mechanism (5) A gimbal ring (!) on a support base (6, G') that rotates in 1-) The outer servo motor (7) and the outer bearing (ε() and the inner −+7
- The home motor () (++ and the inner bearing (11) have a platform (12) with a length of J, and the platform (12) -1- has a sensitive axis/1 bow/, and 1'1j and each other's sensitive axis or skewer 1j 5.,J,
Two pieces of water placed in! (2-axis level (j3) parallel to the vessel (28, 29) or the sensitive axis or Brandtbohm, and the +iii brano platform) blood J (father 4-'s plano 1 home axis ( II)) and 1jA pla, 1
An accelerometer for measuring lil (13) that is housed in the home axis (Z+1 and sets the sensitive axis in the rotation direction), and an earth axis base wall (13) that detects or sets the earth's rotation axis (Z). 6), and the north-south axis of J3 is located at the location of the Rijj movement book.
11), 1, itI′ (17), and +
11j bra/home axis (Z++) and rotation axis (ZE
) cosine of the angle between the opening (ε) and the cosine (β) of the angle between the Aij bra/tohome axis (Z++) and the north-south axis (Y n )
Angle measurement (Drawing (34)) and the following formula (Ia
) with a code monitor mechanism (35) that has the function of correctly selecting the decoding of the first side of the , 111j-related book severity or depth (b) & [/”c-) 11.'71
i11 (IZ rate (h) wo JHfi property rl', +l:i
It's redundant 1-7. ,+severe J] with) °7),
111" so that the bubbles of the two levels (28, 2 (J) are both in the correct position with the two → nohomokes (7, ] (+) or the two-axis level (32) Place the plate/tube (12
) by controlling the rotation of the plane so that the plane 1 home plane is always perpendicular to the specific impulse vector (ku), and in this state, the protrusion of the measurement accelerometer (13) a-) is the specific impulse vector Extract the absolute value of the east-west direction component (a'''x) and the north-south direction component (a':: ) of (0) using the following relational expression (however, the latitude of the eyebrows). Ingredients \) and North and South J direction ingredients))
The following simultaneous differential equation for
The magnitude of the angular velocity of the rotation, %-Effcosλ, ν, the vertical component of the ground speed, %−Effcosλ, Vz, and the vertical component of the ground speed.
11゛)・1♂l based on the earth's axis reference and pointing north reference with r sign
Equation 11 of l1l'L method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58156457A JPS6049217A (en) | 1983-08-29 | 1983-08-29 | Inertial navigation system based upon earth axis reference and north indicating reference |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58156457A JPS6049217A (en) | 1983-08-29 | 1983-08-29 | Inertial navigation system based upon earth axis reference and north indicating reference |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6049217A true JPS6049217A (en) | 1985-03-18 |
JPH0143242B2 JPH0143242B2 (en) | 1989-09-19 |
Family
ID=15628165
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP58156457A Granted JPS6049217A (en) | 1983-08-29 | 1983-08-29 | Inertial navigation system based upon earth axis reference and north indicating reference |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPS6049217A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62170811A (en) * | 1986-01-18 | 1987-07-27 | アマン レーザーテクニック アーゲー | Laser-beam level measuring instrument |
JPH04154847A (en) * | 1990-10-19 | 1992-05-27 | Sekisui Plastics Co Ltd | Flame retardant expandable resin particle |
JP2016151423A (en) * | 2015-02-16 | 2016-08-22 | 株式会社トプコン | Posture detection device and data acquisition device |
-
1983
- 1983-08-29 JP JP58156457A patent/JPS6049217A/en active Granted
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS62170811A (en) * | 1986-01-18 | 1987-07-27 | アマン レーザーテクニック アーゲー | Laser-beam level measuring instrument |
JPH079372B2 (en) * | 1986-01-18 | 1995-02-01 | アマン レーザーテクニック アーゲー | Laser light level meter |
JPH04154847A (en) * | 1990-10-19 | 1992-05-27 | Sekisui Plastics Co Ltd | Flame retardant expandable resin particle |
JP2016151423A (en) * | 2015-02-16 | 2016-08-22 | 株式会社トプコン | Posture detection device and data acquisition device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0143242B2 (en) | 1989-09-19 |
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