JPS63150622A - 姿勢検出装置 - Google Patents
姿勢検出装置Info
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- JPS63150622A JPS63150622A JP29808686A JP29808686A JPS63150622A JP S63150622 A JPS63150622 A JP S63150622A JP 29808686 A JP29808686 A JP 29808686A JP 29808686 A JP29808686 A JP 29808686A JP S63150622 A JPS63150622 A JP S63150622A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はジャイロ、加速度計及び磁気方位セン号−を用
いた航空機、自動車等の航行体の姿勢検出装置に関する
。
いた航空機、自動車等の航行体の姿勢検出装置に関する
。
従来、航空機には、周知の如く、方位を指示するDG(
ディレクショナルジャイロ)と、磁気コンパス(或はフ
ランクスバルプコンパス)と、姿勢角を指示するVC,
(水平儀)と、垂直軸まわりの旋回角速度及びバンク角
を指示する旋回計とが搭載され、パイロットの感覚を補
い、如何なる条件下においても、安全な飛行が可能とな
るようになされている。
ディレクショナルジャイロ)と、磁気コンパス(或はフ
ランクスバルプコンパス)と、姿勢角を指示するVC,
(水平儀)と、垂直軸まわりの旋回角速度及びバンク角
を指示する旋回計とが搭載され、パイロットの感覚を補
い、如何なる条件下においても、安全な飛行が可能とな
るようになされている。
次に、上記従来の装置を、第4乃至第9図を参照して説
明する。
明する。
第4図は現在航空機で使用されているディレクショナル
ジャイロの一例の斜視図である。図示の如く、このジャ
イロでは、スピン軸(100)。
ジャイロの一例の斜視図である。図示の如く、このジャ
イロでは、スピン軸(100)。
(100a)が略々水平で高速回転しているジャイロロ
ータ(101)がそのスピン軸(100) 、 (1
00a)でジャイロケースである水平1!(102)に
よって、回転自在に支持されている。水平環(102)
は、スピン軸(100) 、 (100a)と直角な
位置に、水平軸(103) 、 (103a)を有し
、これ等水平軸(1j3 ) 、 (103a)が、
垂直環(104)の対応する位置に固設された水平軸軸
受(105) (105a)((105a)は図示せ
ず)に回動的に嵌合している。
ータ(101)がそのスピン軸(100) 、 (1
00a)でジャイロケースである水平1!(102)に
よって、回転自在に支持されている。水平環(102)
は、スピン軸(100) 、 (100a)と直角な
位置に、水平軸(103) 、 (103a)を有し
、これ等水平軸(1j3 ) 、 (103a)が、
垂直環(104)の対応する位置に固設された水平軸軸
受(105) (105a)((105a)は図示せ
ず)に回動的に嵌合している。
垂直環(104)は、上記水平軸軸受(105)。
(105a)と直交する位置に、上下に突出する垂直軸
(106) 、 (106a)を存し、これ等垂直軸
(106)(106a)が、航空機に固定される基台(
107B)の対応する位置に固設された垂直軸軸受(1
07)。
(106) 、 (106a)を存し、これ等垂直軸
(106)(106a)が、航空機に固定される基台(
107B)の対応する位置に固設された垂直軸軸受(1
07)。
(107a> ((107a)は図示せず)に回動的
に嵌合する。上部の垂直軸(106a)には、起立トル
カ(108)と、コンパスカード(109)とが取付け
られる。下側の垂直軸(106)には、受信シンクロ(
110)及び発信シンクロ(111)が取付けられる。
に嵌合する。上部の垂直軸(106a)には、起立トル
カ(108)と、コンパスカード(109)とが取付け
られる。下側の垂直軸(106)には、受信シンクロ(
110)及び発信シンクロ(111)が取付けられる。
水平yJ(102)には、スピン軸(100) 、
(100a)の水平面に対いする傾斜を検出する電解液
レベル(112)が取付けられる。電解液レベル(11
2)の出力は、増幅器(113)を介して起立トルカ(
108)にフィードバックされ、上記ジャイロロータ(
101)ノスピン軸(100) 、 (1ooa)を
常に水平に保持する。このループを起立ループと称して
いる。航空機の機体の方位角を磁気的に検出するフラン
クスバルプ(−114)の磁気方位出刃は、受信シンク
ス(110)に送られ、ここで、磁気方位出力と、スピ
ン軸(100) 、 (100a)の方位1、即ちジ
ャイロ方位との偏差信号を作り、この偏差信号を増幅器
(114A)を介して、水平軸(103a)に設けたス
レーブトルカ(115)にフィードバックし、ジャイロ
方位を磁気方位に一致させる。このループを方位拘束ル
ープと称する。機体の激しい運動下においては、ジャイ
ロ方位を出力し、ジャイロドリフトによる方位角の誤差
は、フラ・ノクスバルブ(114)からの磁気方位に拘
*させ、精度を保持する。機体方位は、垂直軸(106
a)に取付けたコンパスカード(109)によって読み
とる。
(100a)の水平面に対いする傾斜を検出する電解液
レベル(112)が取付けられる。電解液レベル(11
2)の出力は、増幅器(113)を介して起立トルカ(
108)にフィードバックされ、上記ジャイロロータ(
101)ノスピン軸(100) 、 (1ooa)を
常に水平に保持する。このループを起立ループと称して
いる。航空機の機体の方位角を磁気的に検出するフラン
クスバルプ(−114)の磁気方位出刃は、受信シンク
ス(110)に送られ、ここで、磁気方位出力と、スピ
ン軸(100) 、 (100a)の方位1、即ちジ
ャイロ方位との偏差信号を作り、この偏差信号を増幅器
(114A)を介して、水平軸(103a)に設けたス
レーブトルカ(115)にフィードバックし、ジャイロ
方位を磁気方位に一致させる。このループを方位拘束ル
ープと称する。機体の激しい運動下においては、ジャイ
ロ方位を出力し、ジャイロドリフトによる方位角の誤差
は、フラ・ノクスバルブ(114)からの磁気方位に拘
*させ、精度を保持する。機体方位は、垂直軸(106
a)に取付けたコンパスカード(109)によって読み
とる。
、第5図は、現在使用されている航空機の機体の傾斜角
(ロール角、ピッチ角)を検出する水平儀の一例である
。この例では、内部ジンバル(132)は、その内部に
、スピン軸(131)を略々垂直に保持して高速で回転
するジャイロロータ(130)を内蔵する。内部ジンバ
ル(132)は、スピン軸(131)と直交する水平の
位置にピンチ軸(133)。
(ロール角、ピッチ角)を検出する水平儀の一例である
。この例では、内部ジンバル(132)は、その内部に
、スピン軸(131)を略々垂直に保持して高速で回転
するジャイロロータ(130)を内蔵する。内部ジンバ
ル(132)は、スピン軸(131)と直交する水平の
位置にピンチ軸(133)。
(133a)を有し、これ等ピッチ軸(133) 、
(133a)が外部ジンバル(135)の対応位置に
固設したピンチ軸軸受(134) 、 (134a)
(ピンチ軸軸受(134)は見えない)に回動的に
嵌合する。外部ジンバル(135)は、上記ピッチ軸(
134)。
(133a)が外部ジンバル(135)の対応位置に
固設したピンチ軸軸受(134) 、 (134a)
(ピンチ軸軸受(134)は見えない)に回動的に
嵌合する。外部ジンバル(135)は、上記ピッチ軸(
134)。
(134a)と直交する位置に、ロール軸(136)。
(136a)を有し、これ等ロール軸(136) 、
(136a)が、機体の首尾線方向に取付けたロール
基台(13B)(138a)に設けたロール軸軸受(1
37) 、 (137a)に回動的に嵌合する。内部
ジンバル゛(132)は、スピン軸(131)のロール
軸(136) 、 (136a)まわりの水平面に対
する傾斜を検出するロール電解液レベル(139)及び
ピッチ軸(133) 、 (133a)まわりの傾斜
を検出するピンチ電解液レベル(142)を有する。
(136a)が、機体の首尾線方向に取付けたロール
基台(13B)(138a)に設けたロール軸軸受(1
37) 、 (137a)に回動的に嵌合する。内部
ジンバル゛(132)は、スピン軸(131)のロール
軸(136) 、 (136a)まわりの水平面に対
する傾斜を検出するロール電解液レベル(139)及び
ピッチ軸(133) 、 (133a)まわりの傾斜
を検出するピンチ電解液レベル(142)を有する。
ロール電解液レベル(139)の出力は、ロール増幅器
(140)を介してピッチ軸(133)に取付けたロー
ルトルカ(141)に、上記ロール電解液レベル(13
9)の出力がゼロとなるようにフィードバンクする。こ
のループは、ロール起立系と称される。一方、ピンチ電
解液レベル(142)の出力は、ピンチ増幅器(143
)を介してロール軸(136)に取付けたピッチトルカ
(144)にフィードバックされ、スピン軸(131)
のピンチ軸(133) 、 (133a)まわりの傾
斜をゼロに保持する。このループは、ピッチ起立系と称
される。機体のロール角は、ロール軸(136a)に取
付けたロ−ル増幅器(145)より、又、ピッチ角は、
ピンチ軸(133a)に取付けたピンチ角発信3 ’(
146)よりそれぞれ出力される。
(140)を介してピッチ軸(133)に取付けたロー
ルトルカ(141)に、上記ロール電解液レベル(13
9)の出力がゼロとなるようにフィードバンクする。こ
のループは、ロール起立系と称される。一方、ピンチ電
解液レベル(142)の出力は、ピンチ増幅器(143
)を介してロール軸(136)に取付けたピッチトルカ
(144)にフィードバックされ、スピン軸(131)
のピンチ軸(133) 、 (133a)まわりの傾
斜をゼロに保持する。このループは、ピッチ起立系と称
される。機体のロール角は、ロール軸(136a)に取
付けたロ−ル増幅器(145)より、又、ピッチ角は、
ピンチ軸(133a)に取付けたピンチ角発信3 ’(
146)よりそれぞれ出力される。
第6図は、現在航空機で使用されている旋回計の表示部
を示す。基線(151)及び指針(152)を用いて、
第7図に示すジャイロによって、機体の旋回角速度を表
示する。表示部の下半分はバンク角表示部(154)で
、曲率を有する円環内に封入したボール(155)の位
置により、バンク角を出力表示する。
を示す。基線(151)及び指針(152)を用いて、
第7図に示すジャイロによって、機体の旋回角速度を表
示する。表示部の下半分はバンク角表示部(154)で
、曲率を有する円環内に封入したボール(155)の位
置により、バンク角を出力表示する。
第7図は、上記旋回計の旋回角速度を検出するレートジ
ャイロの部分を示す。ジャイロロータ(170)を内蔵
するジャイロケース(171)が、ジャイロロータ(1
70)のスピン軸(172)の軸線xx’ と直交する
位置に、出力軸(173)。
ャイロの部分を示す。ジャイロロータ(170)を内蔵
するジャイロケース(171)が、ジャイロロータ(1
70)のスピン軸(172)の軸線xx’ と直交する
位置に、出力軸(173)。
(173a)を有し、これ等出力軸(173) 、
(173a)が、機体に固定される基台(174)に固
設した出力軸軸受(175) 、 (175a)に回
動的に嵌合する。
(173a)が、機体に固定される基台(174)に固
設した出力軸軸受(175) 、 (175a)に回
動的に嵌合する。
ジャイロケース(171)と基台(174)との間には
、復元バネ(176) 、ダンピングポット(177)
が設けられている。
、復元バネ(176) 、ダンピングポット(177)
が設けられている。
出力軸軸線YY’及びスピン軸(172)の軸線XX′
の双方に直交する入力軸ZZ′まわりに旋回角度Ωが印
加されると、ジャ・1口作用により、旋回角速度Ωに比
例したトルクが、出力軸軸線YY’ まわりに発生する
。このトルクは、ジャイロケース(171)以内を、出
力軸軸線YY’まわりに回転させ、その変角に応じて復
元バネ(176)によるトルクが発生し、釣り合い状態
を作る。即ち、入力角速度Ωが出力軸軸線YY’まわり
の回転角に変換されたことになり、この変角を出力軸(
173a)に取付けた指針(178) (これは第6
図の指針(152)に対応する)により表示出力する。
の双方に直交する入力軸ZZ′まわりに旋回角度Ωが印
加されると、ジャ・1口作用により、旋回角速度Ωに比
例したトルクが、出力軸軸線YY’ まわりに発生する
。このトルクは、ジャイロケース(171)以内を、出
力軸軸線YY’まわりに回転させ、その変角に応じて復
元バネ(176)によるトルクが発生し、釣り合い状態
を作る。即ち、入力角速度Ωが出力軸軸線YY’まわり
の回転角に変換されたことになり、この変角を出力軸(
173a)に取付けた指針(178) (これは第6
図の指針(152)に対応する)により表示出力する。
第8図はフランクスバルプコンパスと呼ばれる磁気方位
センサー(7)め−例を示す一部断面図である。この例
では、基台(7−1)の中心からユニバーサルジヨイン
ト(7−2)を介して磁気方位検出部(7−3)を振子
状に吊り下げる。ボウル(7−4)が基台(7−1)の
下面に取付けられ、磁気方位検出部(7−3)に対する
容器を構成する。この容器の内部にダンピングオイル(
7−5)を充填し、磁気方位検出部(7−3)の振子運
動を減衰させる。ユニバーサルジヨイント(7−2)の
作用により、航行体の傾斜に拘わらず磁気方位検出部(
7−3)は、常に水平に保持され、傾斜による方位誤差
の発生が防止できる。
センサー(7)め−例を示す一部断面図である。この例
では、基台(7−1)の中心からユニバーサルジヨイン
ト(7−2)を介して磁気方位検出部(7−3)を振子
状に吊り下げる。ボウル(7−4)が基台(7−1)の
下面に取付けられ、磁気方位検出部(7−3)に対する
容器を構成する。この容器の内部にダンピングオイル(
7−5)を充填し、磁気方位検出部(7−3)の振子運
動を減衰させる。ユニバーサルジヨイント(7−2)の
作用により、航行体の傾斜に拘わらず磁気方位検出部(
7−3)は、常に水平に保持され、傾斜による方位誤差
の発生が防止できる。
第9図は磁気方位検出部(7−3)の斜視図である。中
心部には巻装したエキサイクーコイル(70)を交流電
源にて励磁する。高透磁率材で作った3個の等角間隔を
以てエキサイタ−コイル(70)に固定したスポーク(
71−1) 、 (71−2) 。
心部には巻装したエキサイクーコイル(70)を交流電
源にて励磁する。高透磁率材で作った3個の等角間隔を
以てエキサイタ−コイル(70)に固定したスポーク(
71−1) 、 (71−2) 。
(71−3)に巻装した31固のと、クアッブコイル(
72−1) 、 (72−2) 、 (72−3)
に航行体の方位に対応した交流電圧が120°の位相を
もって発生する。
72−1) 、 (72−2) 、 (72−3)
に航行体の方位に対応した交流電圧が120°の位相を
もって発生する。
C発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上述した従来の装置は、機構的に複雑で
、且つ組立及び調整に熟練及び時間を必要とし、コスト
が高いと同時に、ボールベアリングや、摺動1路等の摩
耗部品がある為、定期的な保守点検が必須であり、且つ
振動、衝撃に弱い等の問題点があった。
、且つ組立及び調整に熟練及び時間を必要とし、コスト
が高いと同時に、ボールベアリングや、摺動1路等の摩
耗部品がある為、定期的な保守点検が必須であり、且つ
振動、衝撃に弱い等の問題点があった。
又、磁気方位センサーは、その磁気方位検出部をユニバ
ーサルジヨイントで支持すると共に、そのダンピングの
ために、オイルが必要等で、大型、大重量且つコスト高
である。
ーサルジヨイントで支持すると共に、そのダンピングの
ために、オイルが必要等で、大型、大重量且つコスト高
である。
従って、本発明は、従来の装置の問題点を解決した新規
な姿勢検出装置を提供するものである。
な姿勢検出装置を提供するものである。
本発明による姿勢検出装置は、航行体の主要3軸にそれ
等の入力軸が夫々一致するように航行体に取り付けた3
個のジャイロ(11,+21. (31及ヒ3個の加速
度計(41,(5)、 (61,1個の磁気センサー(
7A)上述3個のジャイロ、3個の加速度計及び1個の
磁気センサーの出力を入力とする信号変換部(8)、こ
の信号変換部の出力を入力とする演算部(9)、この演
算部の出力を入力とし、外部へ姿勢信号を出力する信号
出力部(10)を有し、上記磁気方位センサーの磁気方
位検出部(7−3)を直接航行体に取付けると共に、磁
気方位センサーの傾斜に起因する誤差を上記演算部に設
けた傾斜誤差演算部(60)で修正するものである。
等の入力軸が夫々一致するように航行体に取り付けた3
個のジャイロ(11,+21. (31及ヒ3個の加速
度計(41,(5)、 (61,1個の磁気センサー(
7A)上述3個のジャイロ、3個の加速度計及び1個の
磁気センサーの出力を入力とする信号変換部(8)、こ
の信号変換部の出力を入力とする演算部(9)、この演
算部の出力を入力とし、外部へ姿勢信号を出力する信号
出力部(10)を有し、上記磁気方位センサーの磁気方
位検出部(7−3)を直接航行体に取付けると共に、磁
気方位センサーの傾斜に起因する誤差を上記演算部に設
けた傾斜誤差演算部(60)で修正するものである。
航行体の主要3軸方向にそれぞれの入力軸を一致させて
取付けた3個のジャイロ(11,(21,(3)の出力
を、バイアス修正器(50) 、 (51) 、
(52)を介して座標変換マトリクス(CTM)演算部
(53)に入力し、CT Mを演算させる。上記ジャイ
ロ(l)。
取付けた3個のジャイロ(11,(21,(3)の出力
を、バイアス修正器(50) 、 (51) 、
(52)を介して座標変換マトリクス(CTM)演算部
(53)に入力し、CT Mを演算させる。上記ジャイ
ロ(l)。
(2)、(3)の入力軸とそれ等の入手軸が平行となる
ように機体に取付けた3 +11i1の加速度計(41
、+5) 、 +61の出力と、上述CTM信号とから
水平成分演算部(54)において、重力加速度の水平成
分(α)。
ように機体に取付けた3 +11i1の加速度計(41
、+5) 、 +61の出力と、上述CTM信号とから
水平成分演算部(54)において、重力加速度の水平成
分(α)。
(β)を演算する。CTMが正しければ、水平成分(α
)、(β)はゼロであるが、CTMに誤差があると、水
平成分(α)、(β)は有限の値となるため、起立トル
ク演算部(56)においてCTMが正しい値になるよう
な東西方向及び南北方向のトルキング信号(ETI)、
(ET2)に変換して、CTM演算部(53)に送
る。
)、(β)はゼロであるが、CTMに誤差があると、水
平成分(α)、(β)は有限の値となるため、起立トル
ク演算部(56)においてCTMが正しい値になるよう
な東西方向及び南北方向のトルキング信号(ETI)、
(ET2)に変換して、CTM演算部(53)に送
る。
一方、CTM演算部(53)内の方位角信号(AS)と
、磁気方位センサー(7A)からの磁気方位信号(MA
S)を1頃斜誤差修正演箆部(60)を通じて傾斜誤差
を修正した磁気方位信号(MASI)とを、方位拘束ト
ルク演算部(57)において、比較演算等を行い、方位
軸まわりのトルキング信号を作り、これを両者の差がな
くなるようにCTM演算部(53)にフィードバックす
る。
、磁気方位センサー(7A)からの磁気方位信号(MA
S)を1頃斜誤差修正演箆部(60)を通じて傾斜誤差
を修正した磁気方位信号(MASI)とを、方位拘束ト
ルク演算部(57)において、比較演算等を行い、方位
軸まわりのトルキング信号を作り、これを両者の差がな
くなるようにCTM演算部(53)にフィードバックす
る。
一方、ジャイロにドリフトがあると、起立トルク演算部
(56)及び方位拘束トルク演算部(57)の出力は、
ゼロとはならず、ジャイロドリフトに対応した有限な値
をもつ。これ等の出力信号を、ジャイロバイアス演算部
−(58)にCTM信号と共に入力し、演算したバイア
ス修正信号を各ジャイロのバイアス修正器(50) 、
(51) 、 (52)に人力し、ジャイロドリ
フトがゼロとなるように修正する。
(56)及び方位拘束トルク演算部(57)の出力は、
ゼロとはならず、ジャイロドリフトに対応した有限な値
をもつ。これ等の出力信号を、ジャイロバイアス演算部
−(58)にCTM信号と共に入力し、演算したバイア
ス修正信号を各ジャイロのバイアス修正器(50) 、
(51) 、 (52)に人力し、ジャイロドリ
フトがゼロとなるように修正する。
CTM演算部(53)からの航行体のロール角、ピッチ
角、方位角、バイアス修正器(50) 、 (51)
。
角、方位角、バイアス修正器(50) 、 (51)
。
(52)からの航行体の角速度及びY加速度計(5)か
らの横すべり信号を、それぞれ出力する。航行体が旋回
、増減速度等の加速度運動を行っている時は、起立トル
ク演算部(56)への入力をカットオフし、加速度の影
響を削除する。他のセンサーから速度信号が得られると
きにはこれと、CTM信号とを加速度修正演算部(55
)へ供給し、加速度の影響をとり除く。
らの横すべり信号を、それぞれ出力する。航行体が旋回
、増減速度等の加速度運動を行っている時は、起立トル
ク演算部(56)への入力をカットオフし、加速度の影
響を削除する。他のセンサーから速度信号が得られると
きにはこれと、CTM信号とを加速度修正演算部(55
)へ供給し、加速度の影響をとり除く。
以下、第1及び第2図を参照して、本発明の一実施例を
説明する。
説明する。
第1図は本発明の姿勢検出装置の1例の全体を示すブロ
ック図である。同図の例では、例えば振動ジャイロ、ガ
スレートジャイロ等の非回転型のジャイロより成るXジ
ャイC1(11、Yジャイロ(2)、Zジャイロ(3)
と、X加速度計(4)、Y加速度計(5)、X加速度計
(6)と、ジンバルを持たない磁気方位センサー(7A
)とを、航行体(図示せず)の主要直交3軸、即ちX、
Y、Z軸に、それぞれの入力軸が一致するように取付け
る(矢印参照)。これ等よりの出力信号を、信号変換部
(8)を介して演算部(9)に入力する。演算部(9)
において、座標変換マトリクス(CTM)の演算、ジャ
イロドリフト修正演算、加速度修正演算等を実施した後
、航行体の制御、運航に必要なロール角、ピンチ角、方
位角、X、Y、Z角速度、バンク角、スベリ角等の信号
を、信号出力部(10)を介して送出する。
ック図である。同図の例では、例えば振動ジャイロ、ガ
スレートジャイロ等の非回転型のジャイロより成るXジ
ャイC1(11、Yジャイロ(2)、Zジャイロ(3)
と、X加速度計(4)、Y加速度計(5)、X加速度計
(6)と、ジンバルを持たない磁気方位センサー(7A
)とを、航行体(図示せず)の主要直交3軸、即ちX、
Y、Z軸に、それぞれの入力軸が一致するように取付け
る(矢印参照)。これ等よりの出力信号を、信号変換部
(8)を介して演算部(9)に入力する。演算部(9)
において、座標変換マトリクス(CTM)の演算、ジャ
イロドリフト修正演算、加速度修正演算等を実施した後
、航行体の制御、運航に必要なロール角、ピンチ角、方
位角、X、Y、Z角速度、バンク角、スベリ角等の信号
を、信号出力部(10)を介して送出する。
第2図は第1図の演算部(9)の−例の構成を示すブロ
ック図である。第1図に示す信号変換部(8)からのX
、Y及びZジャイロ信号)、 +21及び(3)よりの
ジャイロ信号(XG)、 (YC;)及び(ZG)を
、夫々バイアス修正器(50) 、 (51) 、
(52)を介してXレート、Yレート及びXレートと
して第1図に示すf@号比出力部10)に供給すると共
に、CTM (座標変換マトリクス)演算部(53)に
入力し、CTMを演算する。
ック図である。第1図に示す信号変換部(8)からのX
、Y及びZジャイロ信号)、 +21及び(3)よりの
ジャイロ信号(XG)、 (YC;)及び(ZG)を
、夫々バイアス修正器(50) 、 (51) 、
(52)を介してXレート、Yレート及びXレートと
して第1図に示すf@号比出力部10)に供給すると共
に、CTM (座標変換マトリクス)演算部(53)に
入力し、CTMを演算する。
一方、第1図に示す信号変換部(8)からのX、 Y及
びX加速度計(41、(5)及び(6)よりの加速度信
号(XA)、 (YA)及び(ZA)、は、CTM演
算部(53)からのCTM信号(C3)と共に、水平成
分演算部(54)に入力され、そこで、東西、南北両方
向の加速度の水平成分(α)、(β)を算出する。水平
成分(α)、(β)は、機体の加速度計よりの速度信号
(SS)と共に、加速度修正演算部(55)に入力され
、そこで、航行体の運動加速度の成分を除いた後、起立
トルク演算部(56)に入力し、起立トルク演算を行っ
た後、CTM演算部(53)に入力して、水平成分(α
)、(β)がゼロとなるようにCTMをトルキングする
φCTM演算部(53)からの方位角信号(AS)と、
信号変換部(8)からの磁気方位信号(MAS)とは、
方位拘束トルク演算部(57)に供給され、そこにおい
て、比較演算拘束トルク演算を行い、その出力トルキン
グ信号(TS)を上記CTM演算部(53)にフィード
バンクし、CTMを主として方位軸まわりにトルキング
することにより、CTM方位を磁気方位に拘束させる。
びX加速度計(41、(5)及び(6)よりの加速度信
号(XA)、 (YA)及び(ZA)、は、CTM演
算部(53)からのCTM信号(C3)と共に、水平成
分演算部(54)に入力され、そこで、東西、南北両方
向の加速度の水平成分(α)、(β)を算出する。水平
成分(α)、(β)は、機体の加速度計よりの速度信号
(SS)と共に、加速度修正演算部(55)に入力され
、そこで、航行体の運動加速度の成分を除いた後、起立
トルク演算部(56)に入力し、起立トルク演算を行っ
た後、CTM演算部(53)に入力して、水平成分(α
)、(β)がゼロとなるようにCTMをトルキングする
φCTM演算部(53)からの方位角信号(AS)と、
信号変換部(8)からの磁気方位信号(MAS)とは、
方位拘束トルク演算部(57)に供給され、そこにおい
て、比較演算拘束トルク演算を行い、その出力トルキン
グ信号(TS)を上記CTM演算部(53)にフィード
バンクし、CTMを主として方位軸まわりにトルキング
することにより、CTM方位を磁気方位に拘束させる。
方位拘束トルク演算部(57)及び起立トルク演算部(
56)の出力は、CTM演算部(53)のCTM信号(
C3)と共に、ジャイロバイアス演算部(58)に入力
され、そこで、X、Y、Zジャイロ(1) 、 +21
、 +31の各バイアス修正信号を演算し、その出力
即ち、バイアス修正信号(B C’)を、バイアス修正
器(50) 、 (51) 、 (52)に送出す
る。
56)の出力は、CTM演算部(53)のCTM信号(
C3)と共に、ジャイロバイアス演算部(58)に入力
され、そこで、X、Y、Zジャイロ(1) 、 +21
、 +31の各バイアス修正信号を演算し、その出力
即ち、バイアス修正信号(B C’)を、バイアス修正
器(50) 、 (51) 、 (52)に送出す
る。
尚、所望の精度の速度信号(SS)が得られないときに
は、磁気方位信号(MAS)或いは、X。
は、磁気方位信号(MAS)或いは、X。
Y、Z加速度信号(XA)、 (YA)、 (ZA
)等から作ったカットオフ信号(CO3)を加速度1ω
正演算部(55)に供給し、加速度作用時に、起立トル
ク演算部(56)への入力をカントオフするようになし
ても良い。
)等から作ったカットオフ信号(CO3)を加速度1ω
正演算部(55)に供給し、加速度作用時に、起立トル
ク演算部(56)への入力をカントオフするようになし
ても良い。
第3図は、本発明による磁気方位センサー(7A)の断
面図である。同図に於て、(7Δ−1)は箱体で、その
内部に第8及び第9図に示すと同様な磁気方位検出部(
7−3)を有する。(7A−2)は箱体(7A−1)の
カバー、(7八−3)はリード線で、箱体(7A−1)
及びカバー(7A−2)内に配設されている磁気方位検
出部(7−3)に電力を供給すると共に、それより磁気
方位信号を取り出すに供する。
面図である。同図に於て、(7Δ−1)は箱体で、その
内部に第8及び第9図に示すと同様な磁気方位検出部(
7−3)を有する。(7A−2)は箱体(7A−1)の
カバー、(7八−3)はリード線で、箱体(7A−1)
及びカバー(7A−2)内に配設されている磁気方位検
出部(7−3)に電力を供給すると共に、それより磁気
方位信号を取り出すに供する。
航行体の主要3軸方向に入力軸を一致させて取付けた3
個のX、Y、Zジャイロfil、 +21. (31の
出力信号(XG)、 (YG)、 (ZG)をバイ
アス修正器(50) 、 (51) 、 (52)
を介して座標変換マトリクス(CTM)を演算するCT
M演算部(53)に入力し、CTMを演算させる。上記
ジャイロの入力軸とその入力軸が平行となるように機体
に取付けた3個のX、Y、Z加速度計(4) 、 (5
1。
個のX、Y、Zジャイロfil、 +21. (31の
出力信号(XG)、 (YG)、 (ZG)をバイ
アス修正器(50) 、 (51) 、 (52)
を介して座標変換マトリクス(CTM)を演算するCT
M演算部(53)に入力し、CTMを演算させる。上記
ジャイロの入力軸とその入力軸が平行となるように機体
に取付けた3個のX、Y、Z加速度計(4) 、 (5
1。
(6)の出力と、上記CTM信号(C3)とから水平成
分演算部(54)において、出力加速度の水平成分(α
)、(β)を演算する。CTMが正しければ、水平成分
(α)、(β)はゼロであるが、CTMに誤差があると
、水平成分(α)、(β)は、有限の値となるため、起
立トルク演算部(56)において、CT Mが正しい値
になるようなトルキング信号に変換して、C’FM演算
部(53)に送り、これを正しい方向を向くように回転
させる。
分演算部(54)において、出力加速度の水平成分(α
)、(β)を演算する。CTMが正しければ、水平成分
(α)、(β)はゼロであるが、CTMに誤差があると
、水平成分(α)、(β)は、有限の値となるため、起
立トルク演算部(56)において、CT Mが正しい値
になるようなトルキング信号に変換して、C’FM演算
部(53)に送り、これを正しい方向を向くように回転
させる。
一方、CTM演算部(53)よりの方位角信号(AS)
と、磁気方位センサー(7^)からの磁気方位信号(M
AS)とを、方位拘束トルク演算部(57)において、
比較演算等を行い、方位軸まわりのトルキング信号を作
り、これを両者の差がなくなるようにCTM演算部(5
3)にフィードバックする。
と、磁気方位センサー(7^)からの磁気方位信号(M
AS)とを、方位拘束トルク演算部(57)において、
比較演算等を行い、方位軸まわりのトルキング信号を作
り、これを両者の差がなくなるようにCTM演算部(5
3)にフィードバックする。
一方、ジャイロドリフトがあると、起立トルク演算部(
56)の出力(ETI)、 (ET2)及び方位拘束
トルク演算部(57)の出力(AT)はゼロとならず、
ジャイロドリフトに対応した有限な値をもつ。これ等の
信号をジャイロバイアス演算部(58)にCTM信号(
C3)と共に入力し、演算したバイアス修正信号(I3
C)を、各ジャイロ(11,+21. (31のバイ
アス修正器(50) 、 (51) 。
56)の出力(ETI)、 (ET2)及び方位拘束
トルク演算部(57)の出力(AT)はゼロとならず、
ジャイロドリフトに対応した有限な値をもつ。これ等の
信号をジャイロバイアス演算部(58)にCTM信号(
C3)と共に入力し、演算したバイアス修正信号(I3
C)を、各ジャイロ(11,+21. (31のバイ
アス修正器(50) 、 (51) 。
(52)に入力し、ジャイロドリフトがゼロとなるよう
に修正する。
に修正する。
CTM演算部(53)からの航行体のロール角、ピッチ
角、方位角、バイアス修正器(50) 、 (51)
。
角、方位角、バイアス修正器(50) 、 (51)
。
(52)からの航行体の角速度、Xレート、Yレート、
Zレート及びY加速度針(5)からの横すベリ信号(L
S)を、それぞれ出力する。
Zレート及びY加速度針(5)からの横すベリ信号(L
S)を、それぞれ出力する。
航行体が旋回、増減速等の加速度運動を行っているとき
は、起立l・ルク演算部(56)への入力をカットオフ
し、加速度の影響を削除する。図示せずも、他のセンサ
ーから速度信号(SS)等が得られるときには、これと
、CTM信号(C3)とを加速度修正演算部(55)へ
供給し、加速度の影響をとり除(。
は、起立l・ルク演算部(56)への入力をカットオフ
し、加速度の影響を削除する。図示せずも、他のセンサ
ーから速度信号(SS)等が得られるときには、これと
、CTM信号(C3)とを加速度修正演算部(55)へ
供給し、加速度の影響をとり除(。
本発明では、従来のレートジャイロ、水平儀及びディレ
クショナルジャイロを、3個のジャイロ及び3個の加速
度計で置きかえた為、従来装置のジンバル、発信器、ト
ルカ及び起立装置等の複雑な素子が不要となり、簡単且
つ低価格な姿勢検出装置が得られる。
クショナルジャイロを、3個のジャイロ及び3個の加速
度計で置きかえた為、従来装置のジンバル、発信器、ト
ルカ及び起立装置等の複雑な素子が不要となり、簡単且
つ低価格な姿勢検出装置が得られる。
又、ジャイロに振動ジャイロ、ガスレートジャイロ等の
非回転型のものを用いることにより、軸受やスリップリ
ング等の保守を必要とする部品がなくなるため、本発明
の姿勢検出装置は、長寿命且つ殆ど保守不要の装置とな
る。
非回転型のものを用いることにより、軸受やスリップリ
ング等の保守を必要とする部品がなくなるため、本発明
の姿勢検出装置は、長寿命且つ殆ど保守不要の装置とな
る。
更に、軸受、シンクロ発信器、トルカ等の部品がないた
め、装置の組立てに熟練を必要としない。
め、装置の組立てに熟練を必要としない。
加えて、ジャイロバ・Cアス演箕部を設け、ジャイロハ
゛イアスをシステム内で補正するようにしたことにより
、安価な振動ジャイロやガレートジャイロを使用しても
、良好なシステム性能を確保できる。
゛イアスをシステム内で補正するようにしたことにより
、安価な振動ジャイロやガレートジャイロを使用しても
、良好なシステム性能を確保できる。
又、ユニバーサルジヨイントのない磁気方位センサーを
用いたので、装置が小型、軽量となり、価格も低減する
。
用いたので、装置が小型、軽量となり、価格も低減する
。
第1図は本発明の姿勢検出装置のシステム構成図、第2
図は第1図における演算部(9)のブロック図、第3図
は本発明の磁気方位センサーの断面図、第4図は従来の
ディレクショナルジャイロの斜視図、第5図は従来の水
平儀の斜視図、第6図は従来の旋回計の表示部の正面図
、第7図はその旋回計を構成するレートジャイロの斜視
図、第8図は従来の磁気方位センサーの一部断面図、第
9図はその磁気方位検出部の斜視図である。 図において(11,(21,+3)はジャイロ、(41
,+51. (61は加速度計、(7Δ)は磁気方位セ
ンサー、(8)は信号変換部、(9)は演算部、(10
)は信号出力部、(50) 、 (51) 、 (
52)はバイアス修正器、(53)はCTM演算部、(
54)は水平成分演算部、(56)は起立トルク演算部
、(57)は方位拘束トルク演算部、(58)はジャイ
ロバイアス演算部、(60)は傾斜誤差修正演算部をそ
れぞれ示す。 植ft 24立t−/7−711!1斤mD第3図 100・・・・スσシ紬 107B・・
・墓さ100a ゛−スσフ紬 10
B−−H九トルη101・・・・・・5−イ00−夕
10Q・・・・・コフハeスカーV10
2 ・・’ 7に’1LJ11!
盲10 ・ べたイ露ンングロ103−・・・水平
軸 ・ 111 ・・54シン0コ103
a・・−水早―白 112 ・ 電解力
蔓しにル104・・・・・・垂直4 11
3 −H1W105・・・京A1噛々費
114・・−7ラツクス八つムフ“106 ・會1
軸 114A・・・増幅6心を表nテqシクン
5ナノLシ゛−イロn−0すめ4−艶aムコ第4図 130・・・ シーイロD−タ 13δ、138
α、 ロール基台131 ・・ス仁−ン!II!139
・・・ ロール3角写壇Aル132−° 内(!F
pシ゛ンハ”ル 140・ ロール(筒
中11133−・・・ がツチM
141−=ロールトルク133a・・・ヒ0.ソチ邊由
143 ・・・・ヒ1ツ千Irp
曇悸134a・・・ピヅ予寺h々t′ 1
ta・・・ ヒー・シナトルカ135 タト奮ア
シ゛ツバフレ 145 =−ロー
ル角1ビイg暑腎#J0〕たミ号乙4−yr −4ダリ
めり会同=宇ALgり第5図 154バンク角麦示郭 才足、来の先岨回計n麦ホ郁(正面図 第6図
図は第1図における演算部(9)のブロック図、第3図
は本発明の磁気方位センサーの断面図、第4図は従来の
ディレクショナルジャイロの斜視図、第5図は従来の水
平儀の斜視図、第6図は従来の旋回計の表示部の正面図
、第7図はその旋回計を構成するレートジャイロの斜視
図、第8図は従来の磁気方位センサーの一部断面図、第
9図はその磁気方位検出部の斜視図である。 図において(11,(21,+3)はジャイロ、(41
,+51. (61は加速度計、(7Δ)は磁気方位セ
ンサー、(8)は信号変換部、(9)は演算部、(10
)は信号出力部、(50) 、 (51) 、 (
52)はバイアス修正器、(53)はCTM演算部、(
54)は水平成分演算部、(56)は起立トルク演算部
、(57)は方位拘束トルク演算部、(58)はジャイ
ロバイアス演算部、(60)は傾斜誤差修正演算部をそ
れぞれ示す。 植ft 24立t−/7−711!1斤mD第3図 100・・・・スσシ紬 107B・・
・墓さ100a ゛−スσフ紬 10
B−−H九トルη101・・・・・・5−イ00−夕
10Q・・・・・コフハeスカーV10
2 ・・’ 7に’1LJ11!
盲10 ・ べたイ露ンングロ103−・・・水平
軸 ・ 111 ・・54シン0コ103
a・・−水早―白 112 ・ 電解力
蔓しにル104・・・・・・垂直4 11
3 −H1W105・・・京A1噛々費
114・・−7ラツクス八つムフ“106 ・會1
軸 114A・・・増幅6心を表nテqシクン
5ナノLシ゛−イロn−0すめ4−艶aムコ第4図 130・・・ シーイロD−タ 13δ、138
α、 ロール基台131 ・・ス仁−ン!II!139
・・・ ロール3角写壇Aル132−° 内(!F
pシ゛ンハ”ル 140・ ロール(筒
中11133−・・・ がツチM
141−=ロールトルク133a・・・ヒ0.ソチ邊由
143 ・・・・ヒ1ツ千Irp
曇悸134a・・・ピヅ予寺h々t′ 1
ta・・・ ヒー・シナトルカ135 タト奮ア
シ゛ツバフレ 145 =−ロー
ル角1ビイg暑腎#J0〕たミ号乙4−yr −4ダリ
めり会同=宇ALgり第5図 154バンク角麦示郭 才足、来の先岨回計n麦ホ郁(正面図 第6図
Claims (1)
- 航行体の主要3軸方向にそれらの入力軸がそれぞれ一
致するように航行体にとりつけた3個のジャイロ及び3
個の加速度計、1個の磁気方位センサー、上記3個のジ
ャイロ、3個の加速度計及び1個の磁気方位センサーの
出力を入力とする信号変換部、該信号変換部の出力を入
力とする演算部、該演算部の出力を入力とし外部に姿勢
信号を出力する信号出力部とからなる姿勢検出装置にお
いて、上記磁気方位センサーの磁気方位検出部を直接航
行体に取付けると共に上記磁気方位センサーの傾斜に起
因する誤差を上記演算部に設けた傾斜誤差修正演算部に
おいて修正するようになしたことを特徴とする姿勢検出
装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29808686A JPS63150622A (ja) | 1986-12-15 | 1986-12-15 | 姿勢検出装置 |
US07/121,873 US4831544A (en) | 1985-12-28 | 1987-11-17 | Attitude and heading reference detecting apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29808686A JPS63150622A (ja) | 1986-12-15 | 1986-12-15 | 姿勢検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63150622A true JPS63150622A (ja) | 1988-06-23 |
JPH0535971B2 JPH0535971B2 (ja) | 1993-05-27 |
Family
ID=17854975
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29808686A Granted JPS63150622A (ja) | 1985-12-28 | 1986-12-15 | 姿勢検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63150622A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0642969A (ja) * | 1992-07-27 | 1994-02-18 | Kajima Corp | 水中設置物の姿勢計測方法及び装置 |
US5287628A (en) * | 1991-07-09 | 1994-02-22 | Takao Yamaguchi | Omni range inclino-compass |
EP0691523A1 (de) * | 1994-07-07 | 1996-01-10 | Mannesmann Kienzle GmbH | Verfahren zur Bestimmung des Gierwinkels eines Fahrzeuges |
KR100738152B1 (ko) * | 1999-06-30 | 2007-07-10 | 데카 프로덕츠 리미티드 파트너쉽 | 차량 제어에 사용되는 피치 상태 신호를 생성하기 위한 방법, 차량의 피치 상태를 결정하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체, 차량의 피치 상태를 결정하기 위한 장치 및 상태 평가기 |
JP2011517753A (ja) * | 2008-04-17 | 2011-06-16 | エルケ・エルケ・アラスティルマラリ・ヴェ・ムヘンディスリク・エイ・エス | 歯車デバイス、好ましくはモーターデバイス |
US8989982B2 (en) | 2008-08-29 | 2015-03-24 | Sony Corporation | Velocity calculation device, velocity calculation method, and navigation device |
CN105571585A (zh) * | 2014-10-20 | 2016-05-11 | 霍尼韦尔国际公司 | 用于隔离飞行器中姿态故障的***和方法 |
RU2817308C1 (ru) * | 2023-05-10 | 2024-04-15 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Судовой электронный кренодифферентометр |
-
1986
- 1986-12-15 JP JP29808686A patent/JPS63150622A/ja active Granted
Cited By (11)
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---|---|---|---|---|
US5287628A (en) * | 1991-07-09 | 1994-02-22 | Takao Yamaguchi | Omni range inclino-compass |
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