JP2015102330A - Movement information calculation device, movement information calculation method, movement information calculation program, and mobile body - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、慣性センサを備えた慣性姿勢計測装置(IMU:Intertial Measurement Unit)と、測位用信号から測位を行う測位装置とを備え、IMUの出力結果と測位装置の出力結果とから統合的な移動情報を算出する移動情報算出装置、移動情報算出方法、および移動情報算出プログラムに関する。 The present invention includes an inertial attitude measurement device (IMU) having an inertial sensor and a positioning device that performs positioning from a positioning signal, and is integrated from the output result of the IMU and the output result of the positioning device. The present invention relates to a movement information calculation device, a movement information calculation method, and a movement information calculation program for calculating movement information.
従来、慣性姿勢計測装置(IMU:Intertial Measurement Unit(以下、IMUと称する。))と測位装置とを備えた移動情報算出装置が各種考案されている。IMUは、ジャイロセンサや加速度センサ等の慣性センサを備えており、慣性力を利用して、角速度、姿勢角、加速度を計測する。測位装置は、複数の測位衛星から放送される測位用信号を受信し、各測位衛星と測位装置との距離を算出する。測位装置は、当該距離および距離の変化から、位置、速度を算出する。 2. Description of the Related Art Conventionally, various types of movement information calculation devices that include an inertial posture measurement device (IMU: Internal Measurement Unit (hereinafter referred to as IMU)) and a positioning device have been devised. The IMU includes an inertial sensor such as a gyro sensor or an acceleration sensor, and measures an angular velocity, a posture angle, and an acceleration by using an inertial force. The positioning device receives positioning signals broadcast from a plurality of positioning satellites, and calculates the distance between each positioning satellite and the positioning device. The positioning device calculates the position and speed from the distance and the change in distance.
一般的に、測位用衛星の観測条件が良好であれば、測位装置によって算出される位置および速度は高精度であるが、観測条件は常時良好であるとは限らない。 In general, if the observation conditions of the positioning satellite are good, the position and speed calculated by the positioning device are highly accurate, but the observation conditions are not always good.
したがって、特許文献1のナビゲーション装置に示すように、IMUで計測した角速度、姿勢角、加速度を、測位装置で算出した位置および速度を補正して利用する統合処理が、現在、移動体の移動情報算出に多く利用されている。 Therefore, as shown in the navigation device of Patent Document 1, the integrated processing that uses the angular velocity, posture angle, and acceleration measured by the IMU by correcting the position and velocity calculated by the positioning device is currently used as the movement information of the moving object. It is often used for calculation.
例えば、特許文献1のナビゲーション装置では、GPS方位(測位による方位)を用いてジャイロセンサの誤差を補正している。また、特許文献1のナビゲーション装置では、GPS速度(測位による速度)を用いて車速センサの誤差を補正している。 For example, in the navigation device of Patent Document 1, the error of the gyro sensor is corrected using the GPS azimuth (azimuth by positioning). Moreover, in the navigation device of Patent Document 1, the error of the vehicle speed sensor is corrected using the GPS speed (speed by positioning).
ジャイロセンサや車速センサ等のセンサの生じる誤差は、ミスアライメント誤差、バイアス誤差およびスケールファクタ誤差がある。特許文献1に記載のナビゲーション装置では、各センサのバイアス誤差とスケールファクタ誤差は、センサ毎に設定されたカルマンフィルタによって推定されている。すなわち、ジャイロセンサのバイアス誤差およびスケールファクタ誤差は、ジャイロセンサ用のカルマンフィルタによって推定されており、車速センサのバイアス誤差およびスケールファクタ誤差は、車速センサ用のカルマンフィルタによって推定される。 Errors generated by sensors such as a gyro sensor and a vehicle speed sensor include a misalignment error, a bias error, and a scale factor error. In the navigation device described in Patent Literature 1, the bias error and the scale factor error of each sensor are estimated by a Kalman filter set for each sensor. That is, the bias error and the scale factor error of the gyro sensor are estimated by the Kalman filter for the gyro sensor, and the bias error and the scale factor error of the vehicle speed sensor are estimated by the Kalman filter for the vehicle speed sensor.
しかしながら、特許文献1に記載のナビゲーション装置のような従来の移動情報算出装置では、誤差を高精度に推定する場合、すなわち、最終的に出力される速度や位置を高精度に算出する場合、次の問題が生じる。 However, in the conventional movement information calculation device such as the navigation device described in Patent Document 1, when the error is estimated with high accuracy, that is, when the finally output speed and position are calculated with high accuracy, Problem arises.
センサの誤差を高精度に推定する場合、上述のバイアス誤差およびスケールファクタ誤差と誤差要因毎に推定算出するだけでなく、各誤差要因を、移動体における直交三軸の誤差成分毎に推定する必要がある。すなわち、センサの誤差を高精度に推定する場合、推定演算で推定する未知数が多くなる。 When estimating sensor errors with high accuracy, it is necessary to estimate each error factor for each orthogonal three-axis error component in the moving body, in addition to estimating and calculating for each bias factor, scale factor error, and error factor described above. There is. That is, when the sensor error is estimated with high accuracy, the number of unknowns estimated by the estimation calculation increases.
一方、このような推定では、未知数の数以上の既知数(観測値)を得なければならず、未知数が増加すると、観測値も多く必要となる。この場合、観測値は、測位装置によって算出される位置および速度や、これら位置や速度の元となる擬似距離やドップラ周波数である。このような観測値の数は、推定を行うタイミングにおいて観測可能な衛星数、言い換えれば復調可能な測位用信号数によって決まってしまう。 On the other hand, in such estimation, a known number (observed value) greater than or equal to the number of unknowns must be obtained, and as the unknown number increases, more observed values are required. In this case, the observed value is a position and speed calculated by the positioning device, a pseudo distance or a Doppler frequency that is a source of these position and speed. The number of observation values is determined by the number of satellites that can be observed at the estimation timing, in other words, the number of positioning signals that can be demodulated.
したがって、上述の移動情報算出装置では、センサの誤差推定を高精度に行おうとすると、観測可能な測位用衛星数が必要数得られない場合が生じ、結果的に推定誤差の精度が低下してしまう。また、観測可能な測位用衛星数が少なくてもセンサの誤差推定を行えるようにした場合には、測位用衛星数が少ないことにより、高精度な誤差推定を行うことができない。 Therefore, in the above-described movement information calculation device, if the sensor error estimation is performed with high accuracy, the required number of observable positioning satellites may not be obtained, resulting in a decrease in accuracy of the estimation error. End up. In addition, when the sensor error estimation can be performed even if the number of observable positioning satellites is small, the error estimation with high accuracy cannot be performed due to the small number of positioning satellites.
本発明の目的は、観測可能な測位用衛星数が少なくても、センサの誤差を高精度に推定できる移動情報算出装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a movement information calculation device capable of estimating a sensor error with high accuracy even when the number of observable positioning satellites is small.
この発明は、測位用信号から得られる測位移動情報と、慣性センサから得られるセンサ移動情報とを用いて、移動体の統合移動情報を算出する移動情報算出装置に関するものであり、次の特徴を有する。移動情報算出装置は、第1誤差推定部、第2誤差推定部、および慣性航法演算部を備える。第1誤差推定部は、測位移動情報、センサ移動情報、および既に算出されている第1統合移動情報を用いて、慣性センサのセンサ誤差である第1センサ誤差を推定する。第2誤差推定部は、測位移動情報、センサ移動情報、および既に算出されている第2統合移動情報を用いて、第1センサ誤差と異なる種類のセンサ誤差である第2センサ誤差を推定する。慣性航法演算部は、第1センサ誤差と第2センサ誤差を用いてセンサ移動情報を補正した補正センサ移動情報から、今回の第1統合移動情報と第2統合移動情報を算出する。 The present invention relates to a movement information calculation device that calculates integrated movement information of a moving object using positioning movement information obtained from a positioning signal and sensor movement information obtained from an inertial sensor. Have. The movement information calculation device includes a first error estimation unit, a second error estimation unit, and an inertial navigation calculation unit. The first error estimation unit estimates a first sensor error, which is a sensor error of the inertial sensor, using the positioning movement information, the sensor movement information, and the already calculated first integrated movement information. The second error estimator estimates a second sensor error, which is a different type of sensor error from the first sensor error, using the positioning movement information, the sensor movement information, and the already calculated second integrated movement information. The inertial navigation calculation unit calculates the current first integrated movement information and the second integrated movement information from the corrected sensor movement information obtained by correcting the sensor movement information using the first sensor error and the second sensor error.
この構成では、センサ誤差を構成する各誤差成分が、複数の誤差推定部で個別に推定される。したがって、各誤差推定部の未知数を低減させることができる。これにより、推定精度を低下させることなく、誤差成分の推定に必要な既知数(測位移動情報およびセンサ移動情報の数)を少なくできる。 In this configuration, each error component constituting the sensor error is individually estimated by a plurality of error estimation units. Therefore, the unknown number of each error estimation unit can be reduced. Thereby, the known number (number of positioning movement information and sensor movement information) required for estimation of the error component can be reduced without reducing the estimation accuracy.
また、この発明の移動情報算出装置では、第1誤差推定部は、第1センサ誤差とともに第1統合移動情報の算出誤差である第1算出誤差を推定する。第2誤差推定部は、第2センサ誤差とともに第2統合移動情報の算出誤差である第2算出誤差を推定する。 Moreover, in the movement information calculation apparatus of this invention, a 1st error estimation part estimates the 1st calculation error which is a calculation error of 1st integrated movement information with a 1st sensor error. The second error estimating unit estimates a second calculation error that is a calculation error of the second integrated movement information together with the second sensor error.
慣性航法演算部は、第1慣性航法演算部と第2慣性航法演算部を備える。第1慣性航法演算部は、第1センサ誤差、第2センサ誤差、および第1算出誤差を用いてセンサ移動情報を補正した第1補正センサ移動情報から今回の第1統合移動情報を算出するとともに、当該第1統合移動情報を第1誤差推定部にフィードバックする。第2慣性航法演算部は、第1センサ誤差、第2センサ誤差、および第2算出誤差を用いてセンサ移動情報を補正した第2補正センサ移動情報から今回の第2統合移動情報を算出するとともに、当該第2統合移動情報を第2誤差推定部にフィードバックする。 The inertial navigation calculation unit includes a first inertial navigation calculation unit and a second inertial navigation calculation unit. The first inertial navigation calculation unit calculates the current first integrated movement information from the first corrected sensor movement information obtained by correcting the sensor movement information using the first sensor error, the second sensor error, and the first calculation error. The first integrated movement information is fed back to the first error estimation unit. The second inertial navigation calculation unit calculates the current second integrated movement information from the second corrected sensor movement information obtained by correcting the sensor movement information using the first sensor error, the second sensor error, and the second calculation error. The second integrated movement information is fed back to the second error estimation unit.
この構成では、センサ誤差の誤差成分毎に誤差推定と統合移動情報の算出のループ処理が個別に構成される。これにより、それぞれ個別のループ処理で各誤差成分を確実且つ高精度に推定でき、高精度な統合移動情報を算出することができる。 In this configuration, a loop process for error estimation and integrated movement information calculation is individually configured for each error component of the sensor error. Thereby, each error component can be reliably and highly accurately estimated by each individual loop process, and highly accurate integrated movement information can be calculated.
また、この発明の移動情報算出装置では、第1統合移動情報と第2統合移動情報のいずれか、もしくは、第1統合移動情報と第2統合移動情報に基づく代表値を外部に出力する統合移動情報決定部をさらに備える。 Moreover, in the movement information calculation apparatus of this invention, the integrated movement which outputs either the 1st integrated movement information and the 2nd integrated movement information or the representative value based on the 1st integrated movement information and the 2nd integrated movement information to the outside An information determination unit is further provided.
この構成では、異なるループ処理で得られた複数の統合移動情報を用いて出力用の統合移動情報が決定されるので、より高精度な統合移動情報を算出することが可能になる。 In this configuration, since the integrated movement information for output is determined using a plurality of integrated movement information obtained by different loop processes, it is possible to calculate more accurate integrated movement information.
また、この発明の移動情報算出システムは、上述のいずれかに記載の移動情報算出装置、測位移動情報を算出する測位用信号受信部、および、センサ移動情報を算出する慣性センサを備える慣性姿勢計測装置と、備える。 A movement information calculation system according to the present invention includes an inertial attitude measurement including the movement information calculation device according to any one of the above, a positioning signal receiving unit that calculates positioning movement information, and an inertial sensor that calculates sensor movement information. And a device.
この構成では、測位用信号を受信するアンテナを測位用信号受信部に接続するだけで、統合移動情報を高精度に算出することができる。 In this configuration, the integrated movement information can be calculated with high accuracy only by connecting an antenna that receives a positioning signal to the positioning signal receiving unit.
また、この発明の移動体は、上述のいずれかに記載の移動情報算出装置または移動情報算出システムの各部と、統合移動情報に基づいて移動制御を行う制御部と、移動制御に基づいて駆動制御される動力発生部と、を備える。 According to another aspect of the present invention, there is provided a moving body according to any one of the above-described movement information calculation apparatus or movement information calculation system, a control unit that performs movement control based on integrated movement information, and drive control based on movement control. A power generation unit.
この構成では、上述のように算出された移動情報を用いることで、定常的に移動体を高精度に移動制御することができる。 In this configuration, by using the movement information calculated as described above, it is possible to constantly move and control the moving body with high accuracy.
この発明によれば、センサの誤差を高精度に推定して、速度や位置等の移動体に対する移動情報を高精度に算出することができる。 According to the present invention, it is possible to estimate the error of the sensor with high accuracy and to calculate the movement information with respect to the moving body such as speed and position with high accuracy.
本発明の第1の実施形態に係る移動情報算出装置および移動情報算出方法について、図を参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る移動情報算出装置のブロック図である。図2は、本発明の第1の実施形態に係る移動情報算出方法のフローチャートである。 A movement information calculation apparatus and movement information calculation method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a movement information calculation apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart of the movement information calculation method according to the first embodiment of the present invention.
移動情報算出装置101は、第1統合処理部10A、および第2統合処理部10Bを備える。
The movement
第1統合処理部10Aは、第1誤差推定部11Aと第1慣性航法演算部12Aを備える第1慣性航法演算部12Aは、第1IMU誤差補正部121A、第1位置速度算出部122A、および第1姿勢角算出部123Aを備える。
The first
第1誤差推定部11Aには、測位用信号であるGPS信号を受信することによって算出された位置(GPS位置)PGPS、速度(GPS速度)VGPSが入力される。これら位置PGPS、速度VGPSは、測位移動情報に相当する。これらの位置PGPS、速度VGPSは、複数の測位用信号を追尾して得られる、コード擬似距離やドップラ周波数によって、既知の方法を算出される。また、第1誤差推定部11Aには、IMUによって計測された加速度(IMU加速度)aIMUと角速度(IMU角速度)ωIMUが入力される。これら加速度aIMUと角速度ωIMUが本発明のセンサ移動情報に相当する。
Position (GPS position) P GPS and speed (GPS speed) V GPS calculated by receiving a GPS signal that is a positioning signal are input to first
また、第1誤差推定部11Aには、前のサンプリングタイミングでの観測値(位置PGPS、速度VGPS、加速度aIMUおよび角速度ωIMU)と、当該前のサンプリングタイミングで推定したバイアス誤差Erbi、スケールファクタ誤差ErSF、姿勢角算出誤差ErΦA、速度算出誤差ErVA、位置算出誤差ErPAとによって算出された統合位置Pun、統合速度Vun、および統合姿勢角Φunが入力される。これら統合位置Pun、統合速度Vun、および統合姿勢角Φunが第1統合移動情報に相当する。なお、バイアス誤差Erbiおよびスケールファクタ誤差ErSFは、第1、第2統合処理部10A,10Bに加速度aIMUと角速度ωIMUを与えるIMU(図示せず)に備えられた慣性センサ(ジャイロセンサや加速度センサ)のセンサ誤差に相当する。
In addition, the first
第1誤差推定部11Aは、状態推定方程式であるカルマンフィルタによって構成されている。このカルマンフィルタは、位置PGPS、速度VGPS、統合位置Pun、統合速度Vun、および統合姿勢角Φunが観測値として与えられ、バイアス誤差Erbi、姿勢角算出誤差ErΦA、速度算出誤差ErVA、位置算出誤差ErPAが未知数に設定されている。 11A of 1st error estimation parts are comprised by the Kalman filter which is a state estimation equation. In this Kalman filter, a position P GPS , a speed V GPS , an integrated position P un , an integrated speed V un , and an integrated attitude angle Φ un are given as observation values, a bias error Er bi , an attitude angle calculation error Er ΦA , and a speed calculation error. Er VA and position calculation error Er PA are set to unknowns.
第1誤差推定部11Aは、各サンプリングタイミングにおいて、上述の観測値を入力して、未知数であるバイアス誤差Erbi、姿勢角算出誤差ErΦA、速度算出誤差ErVA、位置算出誤差ErPAを推定算出する。第1誤差推定部11Aは、推定算出した速度算出誤差ErVA、位置算出誤差ErPAを第1位置速度算出部122Aに出力する。第1誤差推定部11Aは、推定算出した姿勢角算出誤差ErΦAを姿勢角算出部123Aに出力する。これら姿勢角算出誤差ErΦA、速度算出誤差ErVA、位置算出誤差ErPAが本発明の第1算出誤差に相当する。
The
第1誤差推定部11Aは、推定算出したバイアス誤差Erbiを、第1IMU誤差補正部121Aに出力する。さらに、第1誤差推定部11Aは、推定算出したバイアス誤差Erbiを、第2慣性航法演算部12Bの第2IMU誤差補正部121Bに出力する。このバイアス誤差Erbiが本発明の第1センサ誤差に相当する。
The first
第1IMU誤差補正部121Aには、IMUによって計測された加速度(IMU加速度)aIMUと角速度(IMU角速度)ωIMUが入力される。また、第1IMU誤差補正部121Aには、第1誤差推定部11Aで推定されたバイアス誤差Erbiが入力される。さらには、第1IMU誤差補正部121Aには、後述する第2統合処理部10Bの第2誤差推定部11Bで推定されたスケールファクタ誤差ErSFが入力される。
Acceleration (IMU acceleration) a IMU and angular velocity (IMU angular velocity) ω IMU measured by the IMU are input to the first IMU
第1IMU誤差補正部121Aは、加速度aIMUと角速度ωIMUを、バイアス誤差Erbiおよびスケールファクタ誤差ErSFによって補正して、出力する。第1IMU誤差補正部121Aは、補正後の加速度aIMUを第1位置速度算出部122Aに出力し、補正後の角速度ωIMUを第1姿勢角算出部123Aに出力する。これら補正後の加速度aIMUおよび補正後の角速度ωIMUが本発明の補正後センサ移動情報に相当する。
The first IMU
第1位置速度算出部122Aは、補正後の加速度aIMUから統合位置Punおよび統合速度Vunを算出する。例えば、第1位置速度算出部122Aは、補正後の加速度aIMUを積算することで統合速度Vunを算出し、当該速度Vunと予め別の方法で取得した初期値とを用いて統合位置Punを算出する。この際、第1位置速度算出部122Aは、第1誤差推定部11Aで推定された速度算出誤差ErVA、位置算出誤差ErPAを用いて、統合位置Punおよび統合速度Vunを算出する。
The first position
第1位置速度算出部122Aは、統合位置Punおよび統合速度Vunを移動情報算出装置101の外部に出力するとともに、第1誤差推定部11Aにフィードバックする。
The first position
第1姿勢角算出部123Aは、補正後の角速度ωIMUから統合姿勢角Φunを算出する。例えば、第1姿勢角算出部123Aは、補正後の角速度ωIMUを積算することで統合姿勢角Φunを算出する。この際、第1姿勢角算出部123Aは、推定された姿勢角算出誤差ErΦAを用いて、統合姿勢角Φunを算出する。
First attitude
第1姿勢角算出部123Aは、統合姿勢角Φunを移動情報算出装置101の外部に出力するとともに、第1誤差推定部11Aにフィードバックする。
First attitude
このような構成により、第1誤差推定部11Aは、バイアス誤差Erbi、姿勢角算出誤差ErΦA、速度算出誤差ErVA、位置算出誤差ErPAを高精度に推定し、第1慣性航法演算部12Aは、統合位置Pun、統合速度Vunおよび統合姿勢角Φunを高精度に算出することができる。
With such a configuration, the first
第2統合処理部10Bは、第2誤差推定部11Bと第2慣性航法演算部12Bを備える。第2慣性航法演算部12Bは、第2IMU誤差補正部121B、第2位置速度算出部122B、および第2姿勢角算出部123Bを備える。
The second
第2誤差推定部11Bには、測位用信号であるGPS信号を受信することによって算出された位置PGPS、速度VGPSが入力される。また、第2誤差推定部11Bには、IMUによって計測された加速度(IMU加速度)aIMUと角速度(IMU角速度)ωIMUが入力される。これらの位置PGPS、速度VGPS、加速度(IMU加速度)aIMU、および角速度(IMU角速度)ωIMUは、第1誤差推定部11Aに入力されるものと同じであり、入力タイミングも同期している。
The position P GPS and the velocity V GPS calculated by receiving a GPS signal that is a positioning signal are input to the second
また、第2誤差推定部11Bには、前のサンプリングタイミングでの観測値(位置PGPS、速度VGPS、加速度aIMUおよび角速度ωIMU)と、当該前のサンプリングタイミングで推定したバイアス誤差Erbi、スケールファクタ誤差ErSF、姿勢角算出誤差ErΦB、速度算出誤差ErVB、位置算出誤差ErPBとによって算出された統合位置PunB、統合速度VunB、および統合姿勢角ΦunBが入力される。これら統合位置PunB、統合速度VunB、および統合姿勢角ΦunBが第2統合移動情報に相当する。
The
第2誤差推定部11Bは、カルマンフィルタによって構成されている。このカルマンフィルタは、位置PGPS、速度VGPS、統合位置PunB、統合速度VunB、および統合姿勢角ΦunBが観測値として与えられ、バイアス誤差Erbi、姿勢角算出誤差ErΦB、速度算出誤差ErVB、位置算出誤差ErPBが未知数に設定されている。
The second
第2誤差推定部11Bは、各サンプリングタイミングにおいて、上述の観測値を入力して、未知数であるスケールファクタ誤差ErSF、姿勢角算出誤差ErΦB、速度算出誤差ErVB、位置算出誤差ErPBを推定算出する。第2誤差推定部11Bは、推定算出した速度算出誤差ErVB、位置算出誤差ErPBを第2位置速度算出部122Bに出力する。第2誤差推定部11Bは、推定算出した姿勢角算出誤差ErΦBを第2姿勢角算出部123Bに出力する。これら姿勢角算出誤差ErΦB、速度算出誤差ErVB、位置算出誤差ErPBが本発明の第2算出誤差に相当する。
The
第2誤差推定部11Bは、推定算出したスケールファクタ誤差ErSFを、第2IMU誤差補正部121Bに出力する。さらに、第2誤差推定部11Bは、推定算出したスケールファクタ誤差ErSFを、第1慣性航法演算部12Aの第1IMU誤差補正部121Aに出力する。このスケールファクタ誤差ErSFが本発明の第2センサ誤差に相当する。
The second
第2IMU誤差補正部121Bには、IMUによって計測された加速度aIMUと角速度ωIMUが入力される。これら加速度aIMUと角速度ωIMUは、第1IMU誤差補正部121Aに入力されるものと同じであり、入力タイミングも同期している。
The acceleration I IMU and angular velocity ω IMU measured by the IMU are input to the second IMU
また、第2IMU誤差補正部121Bには、第2誤差推定部11Bで推定されたスケールファクタ誤差ErSFが入力される。さらには、第2IMU誤差補正部121Bには、第1統合処理部10Aの第1誤差推定部11Aで推定されたバイアス誤差Erbiが入力される。
The scale factor error Er SF estimated by the second
第2IMU誤差補正部121Bは、加速度aIMUと角速度ωIMUを、バイアス誤差Erbiおよびスケールファクタ誤差ErSFによって補正して、出力する。第2IMU誤差補正部121Bは、補正後の加速度aIMUを第2位置速度算出部122Bに出力し、補正後の角速度ωIMUを第2姿勢角算出部123Bに出力する。
The second IMU
第2位置速度算出部122Bは、補正後の加速度aIMUから統合位置PunBおよび統合速度VunBを算出する。例えば、第2位置速度算出部122Bは、補正後の加速度aIMUを積算することで統合速度VunBを算出し、当該統合速度VunBと予め別の方法で取得した初期値とを用いて統合位置Punを算出する。この際、第2位置速度算出部122Bは、第2誤差推定部11Bで推定された速度算出誤差ErVB、位置算出誤差ErPBを用いて、統合位置PunBおよび統合速度VunBを算出する。
The second position
第2位置速度算出部122Bは、統合位置PunBおよび統合速度VunBを、第2誤差推定部11Bにフィードバックする。
The second position
第2姿勢角算出部123Bは、補正後の角速度ωIMUから統合姿勢角ΦunBを算出する。例えば、第2姿勢角算出部123Bは、補正後の角速度ωIMUを積算することで統合姿勢角ΦunBを算出する。この際、第2姿勢角算出部123Bは、推定された姿勢角算出誤差ErΦBを用いて、統合姿勢角ΦunBを算出する。
Second
第2姿勢角算出部123Bは、統合姿勢角ΦunBを第2誤差推定部11Bにフィードバックする。
The second posture
このような構成により、第2誤差推定部11Bは、スケールファクタ誤差ErSF、姿勢角算出誤差ErΦB、速度算出誤差ErVB、位置算出誤差ErPBを高精度に推定し、第2慣性航法演算部12Bは、統合位置PunB、統合速度VunBおよび統合姿勢角ΦunBを高精度に算出することができる。
With such a configuration, the second
さらに、本実施形態の構成では、第1誤差推定部11AでIMUのセンサに対するバイアス誤差Erbiを推定し、第2誤差推定部11BでIMUのセンサに対するスケールファクタ誤差ErSFを推定する。すなわち、対象が同じセンサのセンサ誤差を構成するバイアス誤差Erbiとスケールファクタ誤差ErSFを、異なる誤差推定部で推定している。これにより、各誤差推定部で推定する未知数の数が低減し、必要とする観測値(既知数)の数を低減することができる。したがって、本実施形態の構成では、バイアス誤差Erbiとスケールファクタ誤差ErSFとを1つの誤差推定部で推定するよりも、少ない観測値の数で、推定精度を劣化させることなく推定することができる。
Further, in the configuration of the present embodiment, the
ここで、観測値は、上述のように、測位用信号の追尾によって得られるので、観測値の数が低減できることにより、追尾する必要がある測位用信号の数を少なくすることができる。これにより、従来構成よりも追尾可能な測位用信号の数が少なくても、バイアス誤差Erbiとスケールファクタ誤差ErSFを高精度に推定することができ、統合位置Pun、統合速度Vunおよび統合姿勢角Φunを高精度に算出することができる。 Here, since the observation value is obtained by tracking the positioning signal as described above, the number of positioning signals that need to be tracked can be reduced by reducing the number of observation values. Thereby, even if the number of positioning signals that can be tracked is smaller than that of the conventional configuration, the bias error Er bi and the scale factor error Er SF can be estimated with high accuracy, and the integrated position P un , integrated speed V un and it is possible to calculate the integrated attitude angles [Phi un high precision.
なお、上述の説明では、第1、第2誤差推定部11A,11Bをカルマンフィルタで構成する例を示したが、他の状態推定方程式を用いてもよい。また、第1、第2誤差推定部11A,11Bが個別に構成されていれば、慣性航法演算部を統合することも可能である。
In the above description, the first and
また、上述の構成では、第1統合処理部10Aから出力される統合位置Pun、統合速度Vunおよび統合姿勢角Φunを外部に出力する例を示したが、第2統合処理部10Bから出力される統合位置PunB、統合速度VunBおよび統合姿勢角ΦunBを外部に出力してもよい。
In the above configuration, an example in which the integrated position P un , the integrated speed V un and the integrated attitude angle Φ un output from the first
また、上述の説明では、移動情報の算出を、各機能ブロックに分離して行う場合を示している。しかしながら、上述の各機能をプログラム化して記憶おき、コンピュータ等の演算処理機で実行することで、移動情報を算出してもよい(図2参照)。 In the above description, the movement information is calculated separately for each functional block. However, the movement information may be calculated by storing each function described above as a program and executing the program by an arithmetic processor such as a computer (see FIG. 2).
まず、観測値としてGPS速度VGPS、GPS位置PGPSと、IMU角速度ωIMU、IMU加速度aIMUを取得する(S101)。これらの観測値は、予め設定されたサンプリング間隔で継続的に取得される。 First, a GPS velocity V GPS , a GPS position P GPS , an IMU angular velocity ω IMU , and an IMU acceleration a IMU are acquired as observed values (S101). These observation values are continuously acquired at preset sampling intervals.
次に、バイアス誤差Erbi、姿勢角算出誤差ErΦA、速度算出誤差ErVA、位置算出誤差ErPAを未知数とする第1のカルマンフィルタを設定する。第1のカルマンフィルタの既知数(観測値)は、取得したGPS速度VGPS、GPS位置PGPSと、前回の算出処理で得られた統合速度Vun、統合加速度aun、統合姿勢角Φunである。そして、第1のカルマンフィルタを実行することで、バイアス誤差Erbi、姿勢角算出誤差ErΦA、速度算出誤差ErVA、位置算出誤差ErPAを推定算出する(S102)。 Next, a first Kalman filter is set with the bias error Er bi , the attitude angle calculation error Er ΦA , the speed calculation error Er VA , and the position calculation error Er PA as unknowns. The known number (observed value) of the first Kalman filter is the acquired GPS speed V GPS , GPS position P GPS , integrated speed V un , integrated acceleration a un , and integrated attitude angle Φ un obtained in the previous calculation process. is there. Then, by executing the first Kalman filter, the bias error Er bi , the attitude angle calculation error Er ΦA , the speed calculation error Er VA , and the position calculation error Er PA are estimated and calculated (S102).
スケールファクタ誤差ErSF、姿勢角算出誤差ErΦB、速度算出誤差ErVB、位置算出誤差ErPBを未知数とする第2のカルマンフィルタを設定する。第2のカルマンフィルタの既知数(観測値)は、取得したGPS速度VGPS、GPS位置PGPSと、前回の算出処理で得られた統合速度VunB、統合加速度aunB、統合姿勢角ΦunBである。そして、第2のカルマンフィルタを実行することで、スケールファクタ誤差ErSF、姿勢角算出誤差ErΦB、速度算出誤差ErVB、位置算出誤差ErPBを推定算出する(S103)。 A second Kalman filter is set with the scale factor error Er SF , the attitude angle calculation error Er ΦB , the speed calculation error Er VB , and the position calculation error Er PB as unknowns. The known number (observed value) of the second Kalman filter is the acquired GPS speed V GPS , GPS position P GPS , integrated speed V unB , integrated acceleration a unB , and integrated attitude angle Φ unB obtained in the previous calculation process. is there. Then, by executing the second Kalman filter, the scale factor error Er SF , the attitude angle calculation error Er ΦB , the speed calculation error Er VB , and the position calculation error Er PB are estimated and calculated (S 103).
次に、取得したIMU角速度ωIMU、IMU加速度aIMUを、第1のカルマンフィルタで推定したバイアス誤差Erbiと、第2のカルマンフィルタで推定したスケールファクタ誤差ErSFで補正する。補正後のIMU角速度ωIMU、IMU加速度aIMUと、姿勢角算出誤差ErΦA、速度算出誤差ErVA、位置算出誤差ErPAとを用いて、統合速度Vun、統合加速度aun、統合姿勢角Φunを算出する(S104)。このように算出された統合速度Vun、統合加速度aun、統合姿勢角Φunは、外部に出力されるとともに、第1のカルマンフィルタにフィードバックされる。 Next, the acquired IMU angular velocity ω IMU and IMU acceleration a IMU are corrected by the bias error Er bi estimated by the first Kalman filter and the scale factor error Er SF estimated by the second Kalman filter. Using the corrected IMU angular velocity ω IMU , IMU acceleration a IMU , attitude angle calculation error Er ΦA , speed calculation error Er VA , and position calculation error Er PA , the integrated speed V un , the integrated acceleration a un , and the integrated attitude angle calculating the Φ un (S104). The integrated velocity V un , integrated acceleration a un , and integrated posture angle Φ un calculated in this way are output to the outside and fed back to the first Kalman filter.
補正後のIMU角速度ωIMU、IMU加速度aIMUと、姿勢角算出誤差ErΦB、速度算出誤差ErVB、位置算出誤差ErPBとを用いて、統合速度VunB、統合加速度aunB、統合姿勢角ΦunBを算出する(S105)。このように算出された統合速度VunB、統合加速度aunB、統合姿勢角ΦunBは、第2のカルマンフィルタにフィードバックされる。 Using the corrected IMU angular velocity ω IMU , IMU acceleration a IMU , attitude angle calculation error Er ΦB , speed calculation error Er VB , and position calculation error Er PB , the integrated speed V unB , the integrated acceleration a unB , and the integrated attitude angle Φ unB is calculated (S105). The integrated velocity V unB , integrated acceleration a unB , and integrated posture angle Φ unB calculated in this way are fed back to the second Kalman filter.
このような処理を行うことで、追尾可能な測位用信号の数が少なくても、バイアス誤差Erbiとスケールファクタ誤差ErSFを高精度に推定することができ、統合位置Pun、統合速度Vunおよび統合姿勢角Φunを高精度に算出することができる。 By performing such processing, the bias error Er bi and the scale factor error Er SF can be estimated with high accuracy even if the number of positioning signals that can be tracked is small, and the integrated position P un , the integrated speed V the un and integration posture angle [Phi un can be calculated with high accuracy.
なお、ステップS102とステップS103は、同時並行に処理してもよく、時系列処理してもよい。また、ステップS104とステップS105は、同時並行に処理してもよく、時系列処理してもよい。 Note that step S102 and step S103 may be processed in parallel or may be time-series processed. Moreover, step S104 and step S105 may be processed simultaneously in parallel, or may be time-series processed.
次に、第2の実施形態に係る移動情報算出装置および移動情報算出方法について、図を参照して説明する。図3は、本発明の第2の実施形態に係る移動情報算出装置のブロック図である。図4は、本発明の第2の実施形態に係る移動情報算出方法のフローチャートである。 Next, a movement information calculation apparatus and movement information calculation method according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a block diagram of a movement information calculation apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a flowchart of the movement information calculation method according to the second embodiment of the present invention.
本実施形態の移動情報算出装置102は、統合移動情報決定部120を備え、当該統合移動情報決定部120に関係する箇所を除き、第1の実施形態に示した移動情報算出装置101と同じである。したがって、異なる箇所のみを具体的に説明する。
The movement
統合移動情報決定部120には、第1統合処理部10Aから出力される第1の統合位置PunA、第1の統合速度VunAおよび第1の統合姿勢角ΦunAと、第2統合処理部10Bから出力される第2の統合位置PunB、第2の統合速度VunBおよび第2の統合姿勢角ΦunBとが入力される。
The integrated movement
統合移動情報決定部120は、第1の統合位置PunAと第2の統合位置PunBとから統合位置Punを決定する。具体的には、統合移動情報決定部120は、第1の統合位置PunAと第2の統合位置PunBとの平均値を算出して、統合位置Punとして出力する。なお、統合移動情報決定部120は、第1誤差推定部11Aを構成する第1のカルマンフィルタの誤差分散と、第2誤差推定部11Bを構成する第2のカルマンフィルタの誤差分散とを比較し、誤差分散が小さい方の統合位置を、移動情報算出装置102としての統合位置Punとして出力してもよい。また、統合移動情報決定部120は、第1の統合位置PunAと第2の統合位置PunBとを重み付け加算平均処理してもよい。この際、重みは、上述のカルマンフィルタの誤差分散等で設定すればよい。この平均値等の第1の統合位置PunAと第2の統合位置PunBとに基づく、一般的に誤差を抑圧する統計的な演算値が本発明の「代表値」に相当する。以下の速度や姿勢角についても同様である。
Integrated mobile
統合移動情報決定部120は、第1の統合速度VunAと第2の統合速度PunBとから移動情報算出装置102としての統合速度Vunを決定する。この統合速度Vunの決定方法は、統合位置Punと同じである。
The integrated movement
統合移動情報決定部120は、第1の統合姿勢角ΦunAと第2の統合姿勢角ΦunBとから移動情報算出装置102としての統合姿勢角Φunを決定する。この統合姿勢角Φunの決定方法は、統合位置Punや統合速度Vunと同じである。
Integrated mobile
このような構成とすることで、移動情報算出装置102として、統合位置Punと統合速度Vunと統合姿勢角Φunを、より高精度に算出することができる。
With such a configuration, as the moving
なお、上述の説明では、移動情報の算出を、各機能ブロックに分割して行う場合を示している。しかしながら、上述の各機能をプログラム化して記憶おき、コンピュータ等の演算処理機で実行することで、移動情報を算出してもよい(図4参照)。 In the above description, the case where the calculation of movement information is divided into functional blocks is shown. However, the movement information may be calculated by storing each function described above as a program and executing it by a computer such as a computer (see FIG. 4).
図4に示す移動情報算出方法(移動情報算出プログラム)は、統合位置Punと統合速度Vunと統合姿勢角Φunの算出処理が異なる点を除き、図2に示した移動情報算出方法(移動情報算出プログラム)と同じである。すなわち、図4のステップS201,S202,S203,S204は、図1のステップS101,S102,S103,S104のそれぞれと同じである。 The movement information calculation method (movement information calculation program) shown in FIG. 4 is different from the movement information calculation method (movement information calculation program) shown in FIG. 2 except that the calculation processing of the integrated position P un , the integrated speed V un, and the integrated attitude angle Φ un is different. This is the same as the movement information calculation program. That is, steps S201, S202, S203, and S204 in FIG. 4 are the same as steps S101, S102, S103, and S104 in FIG.
第1の統合位置PunAと第2の統合位置PunBとが得られると、これら第1の統合位置PunAと第2の統合位置PunBから、外部出力する統合位置Punを決定する(S206)。この決定方法は、上述の統合移動情報決定部120による決定方法と同じである。
When a first integrated position P una and second integrated position P UNB is obtained, from these first integrated position P una and second integrated position P UNB, to determine an integrated position P un to external output ( S206). This determination method is the same as the determination method by the integrated movement
第1の統合速度VunAと第2の統合速度VunBとが得られると、これら第1の統合速度VunAと第2の統合速度VunBから、外部出力する統合速度Vunを決定する(S207)。この決定方法は、上述の統合移動情報決定部120による決定方法と同じである。
When the first integrated speed V unA and the second integrated speed V unB are obtained, the integrated speed V un to be externally output is determined from the first integrated speed V unA and the second integrated speed V unB ( S207). This determination method is the same as the determination method by the integrated movement
第1の統合姿勢角ΦunAと第2の統合姿勢角ΦunBとが得られると、これら第1の統合姿勢角ΦunAと第2の統合姿勢角ΦunBから、外部出力する統合姿勢角Φunを決定する(S208)。この決定方法は、上述の統合移動情報決定部120による決定方法と同じである。
When the first integrated posture angle ΦunA and the second integrated posture angle ΦunB are obtained, an integrated posture angle Φ output from the first integrated posture angle ΦunA and the second integrated posture angle ΦunB is output. un is determined (S208). This determination method is the same as the determination method by the integrated movement
このような方法を用いることで、統合位置Punと統合速度Vunと統合姿勢角Φunを、より高精度に算出することができる。 By using such a method, an integrated position P un integrated velocity V un integrated attitude angles [Phi un, can be calculated more accurately.
次に、第3の実施形態に係る移動情報算出装置について、図を参照して説明する。図5は、本発明の第3の実施形態に係る移動情報算出装置のブロック図である。 Next, a movement information calculation apparatus according to the third embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a block diagram of a movement information calculation apparatus according to the third embodiment of the present invention.
本実施形態の移動情報算出装置103は、統合処理部が三個ある場合を示すものであり、基本的な構成は、第1の実施形態に係る移動情報算出装置101と同じである。したがって、異なる箇所のみを具体的に説明する。
The movement
移動情報算出装置103は、第1統合処理部10A、第2統合処理部10B、および第3統合処理部10Cを備える。第1統合処理部10Aの第1誤差推定部11Aは、バイアス誤差Erbiを推定算出する。第2統合処理部10Bの第2誤差推定部11Bは、スケールファクタ誤差ErSFを推定算出する。第3統合処理部10Cの第3誤差推定部11Cは、ミスアライメント誤差Ermisを推定算出する。
The movement
第1統合処理部10Aの第1慣性航法演算部12Aは、バイアス誤差Erbiとスケールファクタ誤差ErSFとミスアライメント誤差Ermisとで、角速度ωIMUおよび加速度aIMUを補正する。第1慣性航法演算部12Aは、補正後の角速度ωIMUおよび加速度aIMUと、姿勢角算出誤差ErΦA、速度算出誤差ErVA、位置算出誤差ErPAとを用いて、統合位置Pun、統合速度Vun、統合姿勢角Φunを算出する。第1慣性航法演算部12Aは、統合位置Pun、統合速度Vun、統合姿勢角Φunを外部に出力するとともに、第1誤差推定部11Aにフィードバックする。
The first inertial
第2統合処理部10Bの第2慣性航法演算部12Bは、バイアス誤差Erbiとスケールファクタ誤差ErSFとミスアライメント誤差Ermisとで、角速度ωIMUおよび加速度aIMUを補正する。第2慣性航法演算部12Bは、補正後の角速度ωIMUおよび加速度aIMUと、姿勢角算出誤差ErΦB、速度算出誤差ErVB、位置算出誤差ErPBとを用いて、統合位置PunB、統合速度VunB、統合姿勢角ΦunBを算出する。第2慣性航法演算部12Bは、統合位置PunB、統合速度VunB、統合姿勢角ΦunBを第2誤差推定部11Bにフィードバックする。
The second inertial
第3統合処理部10Cの第3慣性航法演算部12Cは、バイアス誤差Erbiとスケールファクタ誤差ErSFとミスアライメント誤差Ermisとで、角速度ωIMUおよび加速度aIMUを補正する。第3慣性航法演算部12Cは、補正後の角速度ωIMUおよび加速度aIMUと、姿勢角算出誤差ErΦC、速度算出誤差ErVC、位置算出誤差ErPCとを用いて、統合位置PunC、統合速度VunC、統合姿勢角ΦunCを算出する。第3慣性航法演算部12Cは、統合位置PunC、統合速度VunC、統合姿勢角ΦunCを誤差推定部11Cにフィードバックする。
The third inertial
このような構成とすることで、観測値の数を増加させることなく、さらに誤差要因を多く推定することができる。これにより、センサの誤差補正をより高精度に行うことができ、統合位置Pun、統合速度Vun、統合姿勢角Φunを、より高精度に算出することができる。 With such a configuration, it is possible to estimate more error factors without increasing the number of observation values. Thereby, the error correction of the sensor can be performed with higher accuracy, and the integrated position P un , the integrated speed V un , and the integrated posture angle Φ un can be calculated with higher accuracy.
なお、本実施形態の構成に、第2の実施形態に示した統合移動情報決定部を追加してもよい。 In addition, you may add the integrated movement information determination part shown in 2nd Embodiment to the structure of this embodiment.
次に、本発明の第4の実施形態に係る移動情報算出システムについて、図を参照して説明する。図6は、本発明の第4の実施形態に係る移動情報算出システムのブロック図である。 Next, a movement information calculation system according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a block diagram of a movement information calculation system according to the fourth embodiment of the present invention.
本実施形態の移動情報算出システム104は、上述の第1の実施形態に示した移動情報算出装置101に対して、測位用信号受信部20およびIMU30を追加したものである。したがって、移動情報算出装置101の構成に関する具体的な説明は省略する。
The movement
移動情報算出システム104は、移動情報算出装置101と、測位用信号受信部20およびIMU30とを備える。
The movement
測位用信号受信部20は、測位用信号であるGPS信号を受信して追尾し、追尾によるコード位相やキャリア位相から、擬似距離やドップラ周波数を算出する。測位用信号受信部20は、擬似距離やドップラ周波数から位置PGPSや速度VGPSを算出し、第1、第2誤差推定部11A,11Bに出力する。
The positioning
IMU30は、ジャイロセンサや加速度センサを備えている。IMU30は、当該センサに加わる慣性力を検出することで、加速度aIMUや角速度ωIMUを計測して、第1、第2IMU誤差補正部121A,121Bに出力する。
The
このような構成とすることで、当該移動情報算出システム104を移動体に装着して、測位用信号受信部20をアンテナに接続するだけで、統合位置Pun、統合速度Vun、統合姿勢角Φunを、高精度に算出することができる。
With such a configuration, the integrated position P un , the integrated speed V un , the integrated attitude angle can be obtained simply by attaching the movement
なお、このような測位用信号受信部20とIMU30とを追加する構成を、他の実施形態に適用してもよい。
Such a configuration in which the positioning
以上のような構成からなる移動情報算出装置または移動情報算出システムは、次に示すような移動体に装着される。図7は、本発明の実施形態に係る移動体の概略構成図である。なお、本実施形態の移動体は、第1の実施形態に係る移動情報算出装置101を備える例であり、他の実施形態の移動情報算出装置または移動情報算出システムを備えていてもよい。この際、第4の実施形態の移動情報算出装置104を備える場合、測位用信号受信部20、IMU30は省略すればよい。
The movement information calculation device or movement information calculation system configured as described above is mounted on a moving body as described below. FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a moving body according to the embodiment of the present invention. In addition, the mobile body of this embodiment is an example provided with the movement
移動体400は、移動情報算出装置101、測位用信号受信部20、アンテナ21、IMU30、制御部40、および動力発生部50を備える。
The moving
アンテナ21は、移動体400に装着され、測位用信号を受信して、測位用信号受信部20へ出力する。測位用信号受信部20は、測位用信号を用いて位置PGPSや速度VGPSを算出し、移動情報算出装置101へ出力する。
The
IMU30は、移動体400に装着され、移動体400の姿勢変化を検出して、加速度aIMUや角速度ωIMUを計測し、移動情報算出装置101へ出力する。
The
移動情報算出装置101は、上述の方法により、統合位置Pun、統合速度Vun、統合姿勢角Φunを算出して、制御部40へ出力する。
The movement
制御部40は、統合位置Pun、統合速度Vun、統合姿勢角Φunに基づいて、移動体400が所望とする姿勢および移動状態となるように、動力発生部50を制御する。
Based on the integrated position P un , the integrated speed V un , and the integrated posture angle Φ un , the
このような構成とすることで、移動体400は、所望の姿勢および移動状態(速度、加速度、回頭速度等)で移動することができる。そして、上述の構成からなる移動情報算出装置101を備えることで、移動体400の姿勢や移動状態を高精度に算出できるので、移動体400を高精度に移動制御することができる。
With such a configuration, the moving
101,102,103:移動情報算出装置
104:移動情報算出システム
10A:第1統合処理部,10B:第2統合処理部,10C:第3統合処理部
11A:第1誤差推定部,11B:第2誤差推定部,11C:第3誤差推定部
12A:第1慣性航法演算部,12B:第2慣性航法演算部,12C:第3慣性航法演算部
20:測位用信号受信部
21:アンテナ
30:IMU
40:制御部
50:動力発生部
120:統合移動情報決定部
121A:第1IMU誤差補正部,121B:第2IMU誤差補正部
122A:第1位置速度算出部,122B:第2位置速度算出部
123A:第1姿勢角算出部,123B:第2姿勢角算出部
400:移動体
101, 102, 103: movement information calculation device 104: movement
40: control unit 50: power generation unit 120: integrated movement
Claims (13)
前記測位移動情報、前記センサ移動情報、および既に算出されている第1統合移動情報を用いて、前記慣性センサのセンサ誤差である第1センサ誤差を推定する第1誤差推定部と、
前記測位移動情報、前記センサ移動情報、および既に算出されている第2統合移動情報を用いて、前記第1センサ誤差と異なる種類の前記センサ誤差である第2センサ誤差を推定する第2誤差推定部と、
前記第1センサ誤差と前記第2センサ誤差を用いて前記センサ移動情報を補正した補正センサ移動情報から、今回の第1統合移動情報と第2統合移動情報を算出する慣性航法演算部と、
を備える、移動情報算出装置。 A movement information calculation device that calculates integrated movement information of a moving body using positioning movement information obtained from a positioning signal and sensor movement information obtained from an inertial sensor,
A first error estimation unit that estimates a first sensor error that is a sensor error of the inertial sensor using the positioning movement information, the sensor movement information, and the first integrated movement information that has already been calculated;
Second error estimation that estimates a second sensor error that is a different type of sensor error from the first sensor error, using the positioning movement information, the sensor movement information, and the already calculated second integrated movement information. And
An inertial navigation calculation unit that calculates the current first integrated movement information and the second integrated movement information from the corrected sensor movement information obtained by correcting the sensor movement information using the first sensor error and the second sensor error;
A movement information calculation device comprising:
前記第1誤差推定部は、前記第1センサ誤差とともに前記第1統合移動情報の算出誤差である第1算出誤差を推定し、
前記第2誤差推定部は、前記第2センサ誤差とともに前記第2統合移動情報の算出誤差である第2算出誤差を推定し、
前記慣性航法演算部は、
前記第1センサ誤差、前記第2センサ誤差、および前記第1算出誤差を用いて前記センサ移動情報を補正した第1補正センサ移動情報から今回の第1統合移動情報を算出するとともに、当該第1統合移動情報を前記第1誤差推定部にフィードバックする第1慣性航法演算部と、
前記第1センサ誤差、前記第2センサ誤差、および前記第2算出誤差を用いて前記センサ移動情報を補正した第2補正センサ移動情報から今回の第2統合移動情報を算出するとともに、当該第2統合移動情報を前記第2誤差推定部にフィードバックする第2慣性航法演算部と、を備える、
移動情報算出装置。 The movement information calculation device according to claim 1,
The first error estimating unit estimates a first calculation error that is a calculation error of the first integrated movement information together with the first sensor error;
The second error estimating unit estimates a second calculation error that is a calculation error of the second integrated movement information together with the second sensor error;
The inertial navigation calculation unit is
The first integrated movement information of this time is calculated from the first corrected sensor movement information obtained by correcting the sensor movement information using the first sensor error, the second sensor error, and the first calculation error, and the first A first inertial navigation calculation unit that feeds back integrated movement information to the first error estimation unit;
The second integrated movement information of this time is calculated from the second correction sensor movement information obtained by correcting the sensor movement information using the first sensor error, the second sensor error, and the second calculation error, and the second A second inertial navigation calculation unit that feeds back integrated movement information to the second error estimation unit;
Movement information calculation device.
前記第1統合移動情報と前記第2統合移動情報のいずれか、もしくは、前記第1統合移動情報と前記第2統合移動情報に基づく代表値を外部に出力する統合移動情報決定部を、
さらに備える、移動情報算出装置。 The movement information calculation device according to claim 2,
An integrated movement information determination unit that outputs either one of the first integrated movement information and the second integrated movement information or a representative value based on the first integrated movement information and the second integrated movement information;
A movement information calculation device further provided.
前記第1センサ誤差はバイアス誤差であり、
前記第2センサ誤差はスケールファクタ誤差である、
移動情報算出装置。 The movement information calculation device according to any one of claims 1 to 3,
The first sensor error is a bias error;
The second sensor error is a scale factor error;
Movement information calculation device.
前記第1誤差推定部と前記第2誤差推定部は、観測値が同じであって未知数が異なるカルマンフィルタからなる、移動情報算出装置。 The movement information calculation device according to any one of claims 1 to 4,
The first error estimator and the second error estimator are movement information calculation devices comprising Kalman filters having the same observation value but different unknowns.
前記測位移動情報を算出する測位用信号受信部と、
前記センサ移動情報を算出する前記慣性センサを備える慣性姿勢計測装置と、
を備える、移動情報算出システム。 The movement information calculation device according to any one of claims 1 to 5,
A positioning signal receiver for calculating the positioning movement information;
An inertial posture measuring device comprising the inertial sensor for calculating the sensor movement information;
A movement information calculation system comprising:
前記統合移動情報に基づいて移動制御を行う制御部と、
前記移動制御に基づいて駆動制御される動力発生部と、
を備える、移動体。 Each part of the movement information calculation device according to claim 1 or the movement information calculation system according to claim 6,
A control unit that performs movement control based on the integrated movement information;
A power generation unit that is driven and controlled based on the movement control;
A moving object comprising:
前記測位移動情報、前記センサ移動情報、および既に算出されている第1統合移動情報を用いて、前記慣性センサのセンサ誤差である第1センサ誤差を推定する第1誤差推定工程と、
前記測位移動情報、前記センサ移動情報、および既に算出されている第2統合移動情報を用いて、前記第1センサ誤差と異なる種類の前記センサ誤差である第2センサ誤差を推定する第2誤差推定工程と、
前記第1センサ誤差と前記第2センサ誤差を用いて前記センサ移動情報を補正した補正センサ移動情報から、今回の第1統合移動情報と第2統合移動情報を算出する慣性航法演算工程と、
を有する、移動情報算出方法。 A movement information calculation method for calculating integrated movement information of a moving body using positioning movement information obtained from a positioning signal and sensor movement information obtained from an inertial sensor,
A first error estimation step of estimating a first sensor error that is a sensor error of the inertial sensor using the positioning movement information, the sensor movement information, and the first integrated movement information that has already been calculated;
Second error estimation that estimates a second sensor error that is a different type of sensor error from the first sensor error, using the positioning movement information, the sensor movement information, and the already calculated second integrated movement information. Process,
An inertial navigation calculation step of calculating the current first integrated movement information and the second integrated movement information from the corrected sensor movement information obtained by correcting the sensor movement information using the first sensor error and the second sensor error;
A movement information calculation method.
前記第1誤差推定工程は、前記第1センサ誤差とともに前記第1統合移動情報の算出誤差である第1算出誤差を推定し、
前記第2誤差推定工程は、前記第2センサ誤差とともに前記第2統合移動情報の算出誤差である第2算出誤差を推定し、
前記慣性航法演算工程は、
前記第1センサ誤差、前記第2センサ誤差、および前記第1算出誤差を用いて前記センサ移動情報を補正した第1補正センサ移動情報から今回の第1統合移動情報を算出するとともに、当該第1統合移動情報を前記第1誤差推定部にフィードバックする第1慣性航法演算工程と、
前記第1センサ誤差、前記第2センサ誤差、および前記第2算出誤差を用いて前記センサ移動情報を補正した第2補正センサ移動情報から今回の第2統合移動情報を算出するとともに、当該第2統合移動情報を前記第2誤差推定部にフィードバックする第2慣性航法演算工程と、を有する、
移動情報算出方法。 It is the movement information calculation method of Claim 8, Comprising:
The first error estimating step estimates a first calculation error that is a calculation error of the first integrated movement information together with the first sensor error;
The second error estimating step estimates a second calculation error that is a calculation error of the second integrated movement information together with the second sensor error,
The inertial navigation calculation step includes:
The first integrated movement information of this time is calculated from the first corrected sensor movement information obtained by correcting the sensor movement information using the first sensor error, the second sensor error, and the first calculation error, and the first A first inertial navigation calculation step of feeding back integrated movement information to the first error estimator;
The second integrated movement information of this time is calculated from the second correction sensor movement information obtained by correcting the sensor movement information using the first sensor error, the second sensor error, and the second calculation error, and the second A second inertial navigation calculation step of feeding back integrated movement information to the second error estimator,
Movement information calculation method.
前記第1統合移動情報と前記第2統合移動情報のいずれか、もしくは、前記第1統合移動情報と前記第2統合移動情報に基づく代表値を外部に出力する統合移動情報決定工程を、
さらに有する、移動情報算出方法。 It is the movement information calculation method of Claim 9, Comprising:
An integrated movement information determination step of outputting a representative value based on either the first integrated movement information and the second integrated movement information or the first integrated movement information and the second integrated movement information;
Furthermore, the movement information calculation method which has.
前記コンピュータは、
前記測位移動情報、前記センサ移動情報、および既に算出されている第1統合移動情報を用いて、前記慣性センサのセンサ誤差である第1センサ誤差を推定する第1誤差推定処理と、
前記測位移動情報、前記センサ移動情報、および既に算出されている第2統合移動情報を用いて、前記第1センサ誤差と異なる種類の前記センサ誤差である第2センサ誤差を推定する第2誤差推定処理と、
前記第1センサ誤差と前記第2センサ誤差を用いて前記センサ移動情報を補正した補正センサ移動情報から、今回の第1統合移動情報と第2統合移動情報を算出する慣性航法演算処理と、
を実行する、移動情報算出プログラム。 A movement information calculation program for causing a computer to execute processing for calculating integrated movement information of a moving body using positioning movement information obtained from a positioning signal and sensor movement information obtained from an inertial sensor,
The computer
A first error estimation process for estimating a first sensor error that is a sensor error of the inertial sensor using the positioning movement information, the sensor movement information, and the first integrated movement information that has already been calculated;
Second error estimation that estimates a second sensor error that is a different type of sensor error from the first sensor error, using the positioning movement information, the sensor movement information, and the already calculated second integrated movement information. Processing,
An inertial navigation calculation process for calculating the current first integrated movement information and the second integrated movement information from corrected sensor movement information obtained by correcting the sensor movement information using the first sensor error and the second sensor error;
A movement information calculation program for executing
前記コンピュータは、
前記第1誤差推定処理として、前記第1センサ誤差とともに前記第1統合移動情報の算出誤差である第1算出誤差を推定し、
前記第2誤差推定処理として、前記第2センサ誤差とともに前記第2統合移動情報の算出誤差である第2算出誤差を推定し、
前記慣性航法演算処理として、
前記第1センサ誤差、前記第2センサ誤差、および前記第1算出誤差を用いて前記センサ移動情報を補正した第1補正センサ移動情報から今回の第1統合移動情報を算出するとともに、当該第1統合移動情報を前記第1誤差推定部にフィードバックする第1慣性航法演算処理と、
前記第1センサ誤差、前記第2センサ誤差、および前記第2算出誤差を用いて前記センサ移動情報を補正した第2補正センサ移動情報から今回の第2統合移動情報を算出するとともに、当該第2統合移動情報を前記第2誤差推定部にフィードバックする第2慣性航法演算処理と、を実行する、
移動情報算出プログラム。 The movement information calculation program according to claim 11,
The computer
As the first error estimation process, a first calculation error that is a calculation error of the first integrated movement information is estimated together with the first sensor error,
As the second error estimation process, a second calculation error that is a calculation error of the second integrated movement information is estimated together with the second sensor error,
As the inertial navigation calculation processing,
The first integrated movement information of this time is calculated from the first corrected sensor movement information obtained by correcting the sensor movement information using the first sensor error, the second sensor error, and the first calculation error, and the first A first inertial navigation calculation process for feeding back integrated movement information to the first error estimator;
The second integrated movement information of this time is calculated from the second correction sensor movement information obtained by correcting the sensor movement information using the first sensor error, the second sensor error, and the second calculation error, and the second Performing a second inertial navigation calculation process for feeding back integrated movement information to the second error estimation unit;
Movement information calculation program.
前記コンピュータは、
前記第1統合移動情報と前記第2統合移動情報のいずれか、もしくは、前記第1統合移動情報と前記第2統合移動情報に基づく代表値を外部に出力する統合移動情報決定処理を、
実行する、移動情報算出プログラム。 It is a movement information calculation program of Claim 12, Comprising:
The computer
Either one of the first integrated movement information and the second integrated movement information, or an integrated movement information determination process for outputting a representative value based on the first integrated movement information and the second integrated movement information to the outside;
A movement information calculation program to be executed.
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---|---|---|---|
JP2013240685A JP2015102330A (en) | 2013-11-21 | 2013-11-21 | Movement information calculation device, movement information calculation method, movement information calculation program, and mobile body |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2013240685A JP2015102330A (en) | 2013-11-21 | 2013-11-21 | Movement information calculation device, movement information calculation method, movement information calculation program, and mobile body |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019529900A (en) * | 2016-09-13 | 2019-10-17 | クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated | Fast recovery from inaccurate carrier phase integer locking |
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2013
- 2013-11-21 JP JP2013240685A patent/JP2015102330A/en active Pending
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