JP3711538B2 - Inertial altitude measurement method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉛直方向加速度の積分処理による高度を気圧高度で補正する高度測定方式に関し、特に気圧高度の取得ができなくなった時における測定値の階段的な変動を抑制し、連続的な高度測定を可能にする慣性高度測定方式に関する。
【0002】
【従来の技術】
航空機等の飛翔体の慣性高度を測定する手段、またはその測定高度を補正する従来の手段としては、例えば特開平11ー211472号公報に開示された上下動変位測定装置がある。この上下動変位測定装置は、上下加速度測定手段、上下動変位演算手段および高度測定手段を備えており、上下動変位演算手段において、高度測定手段による測定高度を基準高度として、上下加速度測定手段の加速度出力を負帰還ループを介して積分し、その積分出力を上下動変位測定データとしている。
【0003】
図2は、その上下動変位測定装置における上下動変位演算手段の構成を示すブロック図である。図2の上下動変位演算手段は、減算回路23、25及び31と、積分回路24、26及び29と、乗算回路27および28と、加算回路30とで構成されている。鉛直方向加速度117は前記上下加速度測定手段の出力であり、気圧高度120は前記高度測定手段の出力である。
【0004】
その鉛直方向加速度117は、減算回路23に入力され、気圧高度120が減算回路31に入力される。減算回路23の出力は積分回路24で積分される。積分回路24の出力は、減算回路25を経由して、鉛直方向速度118として積分回路26に入力され、積分される。積分回路26の積分出力は、上下動変位119として出力されるとともに、減算回路31に入力される。減算回路31は、上下動変位119と気圧高度120との差分121を生成する。差分121は、乗算回路28、積分回路29および加算回路30を介して、帰還信号124として減算回路23に対し負帰還されるとともに、乗算回路27を介して、帰還信号125として減算回路25に負帰還される。
【0005】
乗算回路28、積分回路29および加算回路30並びに乗算回路27を含む帰還回路は、上下動変位119を気圧高度120に移行させるように作用している。この帰還回路では、負帰還ループが構成されており、発振を生じさせない値に帰還定数が設定してある。この負帰還ループの安定時においては、減算回路31における差分121はゼロに移行する。差分121がゼロに移行することにより、上下動変位119では、鉛直方向加速度117における加速度計のバイアス誤差の影響が除かれる。かくして、図2の上下動変位演算手段において、気圧高度120を基準高度とする上下動変位119が高い精度で測定される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
特開平11ー211472号公報の上下動変位測定装置においては、基準高度として気圧高度を用いる場合に、気圧高度計が無効になると、前述の負帰還ループを構成することが不可能となり、鉛直方向加速度117の積分演算の過程において、鉛直方向加速度計のバイアス誤差が時間の経過とともに累積され、上下動変位119の値が発散する状態となり、該上下動変位の測定を的確に行うことが不可能になる。また、気圧高度に代えて、基準高度としてGPS高度を用いる場合には、該GPS高度の精度は気圧高度に比較して誤差が大きく、安定した精度の高い高度測定を行うことができないという欠点とともに、上記のように気圧高度を基準高度として用いる場合と同様に、GPS受信機が無効となった場合には、測定高度が発散して測定不可能になるという欠点がある。
【0007】
本発明の目的は、上記の欠点を排除し、気圧高度の有効度とGPS高度の有効度とを比較照合して、基準高度として気圧高度を優先し、より有効な高度の方を選択して、常に安定に慣性高度を測定することを可能にするとともに、基準高度として気圧高度が選択されている動作時に、気圧高度の有効度が低下して基準高度をGPS高度に切替えるような事態においても、急激な基準高度の変動を抑制して緩やかにGPS高度に移行させることにより、高度測定を安定且つ円滑に行うことのできる慣性高度測定方式を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために本発明は次の手段を提供する。
【0009】
(1)加速度計出力の垂直方向加速度および基準高度を処理する演算処理手段および該基準高度として気圧高度を出力する気圧高度計とを備え、該垂直方向加速度を該基準高度にダンピングさせることにより慣性高度を生成するフィードバックループを該演算処理手段に含み、該気圧高度が有効なときにだけに該基準高度として該気圧高度を選択する慣性高度測定方式において、
GPS受信機からGPS高度を受け、
前記気圧高度が有効な状態では、該気圧高度を前記基準高度として前記演算処理手段に供給して得た前記慣性高度を基準として前記GPS高度のバイアス誤差を推定し、
前記気圧高度が無効な状態になったとき、該気圧高度が無効な状態になる直前の前記バイアス誤差により前記GPS高度を補正したGPS補正高度を生成し、該GPS補正高度を前記基準高度として選択する
ことを特徴とする慣性高度測定方式。
【0010】
(2)加速度計から出力される垂直方向加速度と基準高度とを処理することにより慣性高度を測定するために、第1、第2及び第3の減算手段、第1及び第2の積分手段並びに第1及び第2の負帰還手段を備え、該第1の負帰還手段は該第3の減算手段の出力に基づき第1の帰還値を生成し、該第2の負帰還手段は該第3の減算手段の出力に基づき第2の帰還値を生成し、該第1の減算手段は該垂直方向加速度と該第1の帰還値との減算をし、該第1の積分手段は該第1の減算手段の出力に関する時間積分をし、該第2の減算手段は該第1の積分手段の出力と該第2の帰還値との減算をし、該第2の積分手段は該第2の減算手段の出力に関する時間積分値を該慣性高度として出力し、該第3の減算手段は該慣性高度と該基準高度との減算をする慣性高度測定方式において、
気圧高度を出力する気圧高度計と、GPS高度を出力するGPS受信機と、GPS高度バイアス推定手段と、基準高度選択手段とを備え、
前記GPS高度バイアス推定手段は、前記慣性高度および前記GPS高度を入力し、該慣性高度に対する該GPS高度のバイアス誤差を推定し、該GPS高度を該バイアス誤差分だけ補正したGPS補正高度を生成し、
前記基準高度選択手段は、前記気圧高度が有効であるときは前記基準高度として該気圧高度を選択し、該気圧高度が無効であるときは該基準高度として前記GPS補正高度を選択する
ことを特徴とする慣性高度測定方式。
【0011】
(3)前記GPS高度バイアス推定手段は、第4の減算手段と、第2の切替手段と、第3の積分手段と、第5の減算手段とを有してなり、
前記第4の減算手段は前記慣性高度と前記GPS補正高度との減算をし、
前記第2の切替手段は、前記基準高度選択手段が前記気圧高度を選択するときは前記第4の減算手段の出力をそのまま出力端に接続し、前記基準高度選択手段が前記GPS補正高度を選択するときは出力端を開放端とし、
前記第3の積分手段は、前記第2の切替手段の出力端の信号に関する時間積分をし、積分値を前記GPS高度のバイアス誤差として出力し、
前記第5の減算手段は、前記GPS高度と該バイアス誤差との減算をし、減算値を前記GPS補正高度として出力する
ことを特徴とする前記(2)に記載の慣性高度測定方式。
【0012】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の慣性高度測定方式について実施の形態を挙げ、一層具体的に説明する。本実施形態は、基準高度として、気圧高度とGPS高度の有効度を比較照合して、有効度の高い方の測定高度を選択し、負帰還ループを含む2重積分機構による鉛直方向加速度の積分処理を介して、基準高度の値に追随する状態で慣性高度を測定することを特徴としており、基準高度としての気圧高度とGPS高度との相互補完作用により、高度の測定が安定に行われる。また基準高度を気圧高度からGPS高度に切替える際においては、基準高度の急激な変動が回避されて円滑に高度測定が行われる。
【0013】
図1は、本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。図1に示されるように、本実施の形態は、主要構成要素として、慣性高度補正部1と、GPS高度バイアス推定部2と、基準高度選択部3と、慣性加速度計4と、気圧高度計5と、GPS受信機6とを備えて構成される。慣性高度補正部1は、減算回路8,10,12と、積分回路9,11と、乗算回路13,14と、切替回路15と、積分回路16と加算回路17とを備えてなる。積分回路9及び11は2重積分機構をなしている。乗算回路14、切替回路15、積分回路16および加算回路17は第1の帰還回路をなし、乗算回路13は第2の帰還回路をなし、第1の帰還回路および第2の帰還回路でもって負帰還ループを形成している。
【0014】
GPS高度バイアス推定部2は、減算回路18,21と、切替回路19と、積分回路20とで構成される。このGPS高度バイアス推定部2は、負帰還ループとして形成されており、基準高度114として気圧高度104が選択されている間にGPS高度誤差を推定し、積分回路20に保持し、GPS高度誤差111として積分回路20から出力する。基準高度選択部3は、気圧高度計5とGPS受信機6による各測定高度の有効度を判定する高度計判定回路7と、基準高度を選択して出力する切替回路22とを備えて構成される。
【0015】
次に、基準高度114として気圧高度104が選択されているときに、基準高度を気圧高度104からGPS高度112へ切替える際の動作について説明する。
【0016】
図1において、気圧高度計5から出力される気圧高度104と、GPS受信機6から出力されるGPS高度112は、高度計判定回路7に入力される。高度計判定回路7は、気圧高度104とGPS高度112とのうちのどちらを基準高度114として選択するべきかを指定する基準高度選択信号116を生成する。基準高度選択信号116は切替回路15、19及び22に入力される。基準高度選択信号116が論理値“1”とき、切替回路15、19及び22の各可動切片は接点aに接続され、基準高度選択信号116が論理値“0”とき、切替回路15、19及び22の各可動切片は接点bに接続される。
【0017】
本実施の形態に電源が投入された当初(起動時)においては、高度計判定回路7は、気圧高度104の精度がGPS高度112の精度より高いものと想定し、気圧高度104の有効度の方がGPS高度112の有効度より高く、気圧高度104を基準高度114として選択されるべきであると判定する。そこで、起動時には、高度計判定回路7は、気圧高度104を基準高度114として選択させる論理値“1”に基準高度選択信号116を設定する。起動時の基準高度選択信号116を受けた切替回路15、19及び22においては、図1に示されるように、可動切片が全て接点aの側に接続される。このとき、基準高度選択部3においては切替回路22が基準高度114として気圧高度104を選択し、GPS高度バイアス推定部2においては、GPS高度112の高度誤差を推定して保持する負帰還ループが形成される。また慣性高度補正部1においては、切替回路15が減算回路12の出力の差分105を積分回路16へ導く。このとき、前記第1の帰還回路は、乗算回路14、積分回路16および加算回路17により構成される。
【0018】
慣性加速度計4により検出された鉛直方向加速度101は、慣性高度補正部1の減算回路8に入力される。慣性高度補正部1は、鉛直方向加速度101に対応する積分手段として積分回路9及び11を含む。終段の積分回路11から出力される慣性高度103は、減算回路12に入力されるとともに、GPS高度バイアス推定部2の減算回路18に入力される。減算回路12は、慣性高度103と基準高度104との間の差分出力105を生成する。差分出力105は、第1および第2の帰還回路でなる前記負帰還ループに入力される。乗算回路14、積分回路16および加算回路17でなる第1の帰還回路による帰還信号108は減算回路8に負帰還される。乗算回路13でなる第2の帰還回路による帰還信号109は減算回路10に負帰還入力される。これらの第1および第2の帰還回路では、当該負帰還ループが発振しないように帰還利得が設定してある。この負帰還ループにおける減算回路10からは慣性速度102が出力される。また、その負帰還ループにおける積分回路11からは、本実施の形態の測定対象である慣性高度103が、基準高度の気圧高度104に追随する状態で常時安定に出力される。
【0019】
GPS高度バイアス推定部2においては、慣性高度103が減算回路18に入力されるとともに、GPS高度112が減算回路21に入力される。このとき、減算回路18、切替回路19、積分回路20および減算回路21が負帰還ループを構成しているので、積分回路20からは、慣性高度103に対するGPS高度112の推定誤差としてGPS高度誤差111が出力されるとともに、減算回路21からは、慣性高度103に対して推定されるGPS補正高度113が出力される。GPS高度誤差111は、慣性高度103を基準にして推定したGPS高度112のバイアス誤差であり、時間の経過やGPS受信機6の緯度経度の変動があってもさして変動しない。GPS補正高度113は、GPS高度112をGPS高度誤差111で補正した高度である。
【0020】
GPS高度バイアス推定部2において負帰還ループが構成され、GPS高度誤差111が安定に生成されている状態で、もし基準高度選択信号116が論理値“1”から論理値“0”に変化し、切替回路19の可動切片が接点aから接点bへ切り換わったならば、積分回路20の入力110は開放となるので、積分回路20はその時のデータ(GPS高度誤差111)を保持する。
【0021】
このように、基準高度として気圧高度104が選択されている状態においては、慣性高度補正部1からは、慣性高度103が、気圧高度104に追随する状態で安定に出力され、またGPS高度バイアス推定部2においては、推定誤差としてのGPS高度誤差111と、推定されるGPS補正高度113が生成される。
【0022】
ここまで、気圧高度104がGPS高度112より有効であると高度計判定回路7が判定した状態の動作について説明した。この状態において、例えば、気圧高度104がステップ的に変動し、気圧高度104の信頼性が疑われる等の事情が発生したり、或いは気圧高度測定限界にまで高度が上昇し、気圧高度104よりGPS高度112の方が有効であると高度計判定回路7が判定したとする。このとき、基準高度選択信号116の論理値は“0”となり、切替回路15、19及び22における可動切片は全て接点bの側に切り換わる。この切り換わりにより、GPS高度バイアス推定部2においては前記負帰還ループが解消され、切り換わりの時点におけるGPS高度誤差111は保持される。減算回路21は、GPS高度112をGPS高度誤差111で補正したGPS補正高度113を生成し続ける。
【0023】
このときのGPS高度誤差111は、気圧高度104を基準高度114として選択したときにおける慣性高度103に基づき生成したGPS高度112のバイアス誤差であるから、そのGPS高度誤差111によりGPS高度112を補正して得たGPS補正高度113は切替時の気圧高度104に連続しており、切替後のGPS補正高度113はGPS高度112に追随する。したがって、基準高度114の値は、気圧高度104からGPS補正高度113に切り換わるとき、連続し、階段的に変動することはない。以後、慣性高度補正部1は、GPS補正高度113を基準高度104として補正した慣性高度103を出力する。勿論、切替において基準高度104が連続するから、慣性高度103も切替において連続し、階段状に不連続に変動することはない。
GPS補正高度113は、切替回路22を経由して、基準高度114として慣性高度補正部1の減算回路12に入力される。慣性高度補正部1においては、切替回路15の可動切片が接点bに切り換わるので、積分回路16が第1の帰還回路から除去される。そこで、積分回路11の出力とGPS補正高度113の差分105は、第1の帰還回路では、乗算回路14で所定の利得を乗じられ、乗算値107となる。乗算値107は、加算回路17を経由して、そのまま帰還信号108として減算回路8に対し負帰還入力される。乗算回路13の帰還信号109は、基準高度114の切替前と同じく、減算回路10に負帰還入力される。積分回路11からは、GPS補正高度113を基準高度114とし、積分回路16を除いた新たな負帰還ループにより生成した慣性高度103が出力される。
【0024】
【発明の効果】
以上に実施の形態を挙げ具体的に説明したように、本発明によれば、気圧高度又はGPS補正高度の一方を基準高度として選択できるようにし、基準高度として気圧高度を選択して慣性高度を測定している間に、その慣性高度に対して推定されるGPS高度のバイアス誤差(GPS高度誤差111)を継続的に生成し、保持し、かつGPS高度を該バイアス誤差により補正したGPS補正高度(113)を常時生成することにより、基準高度を気圧高度からGPS補正高度に切替える事態においても、該基準高度の値が連続し、階段的に急激な変動することなく、ひいては慣性高度の測定を安定且つ円滑に行うことができる慣性高度測定方式を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示すブロック図である。
【図2】従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 慣性高度補正部
2 GPS高度バイアス推定部 3 基準高度選択部
4 慣性加速度計
5 気圧高度計
6 GPS受信機
7 高度計判定回路
8,10,12,18,21,23,25,31 減算回路
9,11,16,20,24,26,29 積分回路
13,14,27,28 乗算回路
15,19,22 切替回路
17,30 加算回路
101,117 鉛直方向加速度
102,118 慣性速度
103,119 慣性高度
104 気圧高度
105 慣性高度103と基準高度104との間の差分出力
106 積分回路16出力
107 乗算回路14の乗算値
108 帰還信号(加算回路17の加算値)
109 乗算回路13の乗算値
110 切替回路19出力
111 GPS高度誤差
112 GPS高度
113 GPS補正高度
114 基準高度
113 GPS補正高度
116 基準高度選択信号
119 上下動変位
120 基準高度
121 慣性高度119と基準高度120との間の差分出力
124 帰還信号
125 帰還信号(乗算回路27出力)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an altitude measurement method that corrects altitude by integration of vertical acceleration with barometric altitude, and in particular, suppresses stepwise fluctuations in measured values when the barometric altitude cannot be acquired, thereby continuously measuring altitude. The present invention relates to an inertial altitude measurement method that enables
[0002]
[Prior art]
As a means for measuring the inertial altitude of a flying object such as an aircraft or a conventional means for correcting the measured altitude, there is a vertical movement displacement measuring apparatus disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-21472. This vertical movement displacement measuring device includes vertical acceleration measuring means, vertical movement displacement calculating means, and altitude measuring means. In the vertical movement displacement calculating means, the vertical height measuring means uses the height measured by the height measuring means as a reference height. The acceleration output is integrated via a negative feedback loop, and the integrated output is used as vertical movement displacement measurement data.
[0003]
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the vertical movement displacement calculating means in the vertical movement displacement measuring apparatus. 2 includes subtracting circuits 23, 25, and 31, integrating
[0004]
The
[0005]
The feedback circuit including the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the vertical displacement measuring apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-211472, when the barometric altitude is used as the reference altitude, if the barometric altimeter becomes invalid, the negative feedback loop cannot be formed, and the vertical acceleration In the process of
[0007]
The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks, compare and collate the effectiveness of the barometric altitude with the effectiveness of the GPS altitude, give priority to the barometric altitude as the reference altitude, and select the more effective altitude. In addition to making it possible to measure the inertial altitude stably at all times, even when the atmospheric altitude is selected as the reference altitude, the effectiveness of the atmospheric altitude decreases and the reference altitude is switched to the GPS altitude. Another object of the present invention is to provide an inertial altitude measurement method capable of performing altitude measurement stably and smoothly by suppressing a sudden change in reference altitude and gradually shifting to a GPS altitude.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides the following means.
[0009]
(1) Comprising arithmetic processing means for processing the vertical acceleration and reference altitude of the accelerometer output, and a barometric altimeter that outputs the barometric altitude as the reference altitude, and by damping the vertical acceleration to the reference altitude, In an inertial altitude measurement method that includes a feedback loop that generates a pressure altitude and that selects the barometric altitude as the reference altitude only when the barometric altitude is valid,
Receive the GPS altitude from the GPS receiver,
In a state where the atmospheric pressure altitude is valid, a bias error of the GPS altitude is estimated based on the inertial altitude obtained by supplying the atmospheric altitude to the arithmetic processing unit as the reference altitude,
When the barometric altitude becomes invalid, a GPS corrected altitude is generated by correcting the GPS altitude by the bias error immediately before the barometric altitude becomes invalid, and the GPS corrected altitude is selected as the reference altitude. An inertial altitude measurement system characterized by
[0010]
(2) first, second and third subtracting means, first and second integrating means for measuring the inertial height by processing the vertical acceleration output from the accelerometer and the reference height; and First and second negative feedback means are provided, the first negative feedback means generates a first feedback value based on the output of the third subtraction means, and the second negative feedback means is the third negative feedback means. A second feedback value is generated based on the output of the subtracting means, the first subtracting means subtracts the vertical acceleration and the first feedback value, and the first integrating means is the first integrating means. The second subtracting means subtracts the output of the first integrating means and the second feedback value, and the second integrating means A time integral value relating to the output of the subtracting means is output as the inertia height, and the third subtracting means subtracts the inertia height from the reference height. In the inertial altitude measurement method,
A barometric altimeter that outputs a barometric altitude; a GPS receiver that outputs a GPS altitude; a GPS altitude bias estimating means; and a reference altitude selecting means.
The GPS altitude bias estimation means inputs the inertial altitude and the GPS altitude, estimates a bias error of the GPS altitude relative to the inertial altitude, and generates a GPS corrected altitude in which the GPS altitude is corrected by the bias error. ,
The reference altitude selecting means selects the barometric altitude as the reference altitude when the barometric altitude is valid, and selects the GPS corrected altitude as the reference altitude when the barometric altitude is invalid. Inertial altitude measurement method.
[0011]
(3) The GPS altitude bias estimation means includes a fourth subtraction means, a second switching means, a third integration means, and a fifth subtraction means.
The fourth subtracting means subtracts the inertial altitude and the GPS corrected altitude,
The second switching means connects the output of the fourth subtracting means to the output terminal as it is when the reference altitude selecting means selects the barometric altitude, and the reference altitude selecting means selects the GPS corrected altitude. The output end is the open end,
The third integrating means performs time integration with respect to the signal at the output terminal of the second switching means, and outputs an integrated value as a bias error of the GPS altitude.
The inertial altitude measurement method according to (2), wherein the fifth subtracting unit subtracts the GPS altitude from the bias error and outputs a subtraction value as the GPS corrected altitude.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the inertial altitude measurement method of the present invention will be described more specifically with reference to an embodiment. In the present embodiment, as the reference altitude, the effectiveness of the barometric altitude and the GPS altitude are compared and selected, the measurement altitude having the higher effectiveness is selected, and the vertical acceleration is integrated by the double integration mechanism including the negative feedback loop. Through the processing, the inertial altitude is measured in a state of following the value of the reference altitude, and the altitude measurement is stably performed by the mutual complementary action of the barometric altitude as the reference altitude and the GPS altitude. Further, when the reference altitude is switched from the barometric altitude to the GPS altitude, the altitude measurement is smoothly performed while avoiding a sudden change in the reference altitude.
[0013]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the present embodiment includes, as main components, an inertial altitude correction unit 1, a GPS altitude bias estimation unit 2, a reference altitude selection unit 3, an
[0014]
The GPS altitude bias estimation unit 2 includes subtraction circuits 18 and 21, a switching circuit 19, and an
[0015]
Next, the operation when the
[0016]
In FIG. 1, the
[0017]
At the beginning (at start-up) when the power is turned on in this embodiment, the altimeter determination circuit 7 assumes that the accuracy of the
[0018]
The
[0019]
In the GPS altitude bias estimation unit 2, the
[0020]
In a state where a negative feedback loop is configured in the GPS altitude bias estimation unit 2 and the
[0021]
As described above, in a state in which the
[0022]
So far, the operation in a state where the altimeter determination circuit 7 determines that the
[0023]
Since the
The GPS corrected
[0024]
【The invention's effect】
As described above in detail with reference to the embodiment, according to the present invention, either the atmospheric pressure altitude or the GPS corrected altitude can be selected as the reference altitude, and the atmospheric altitude is selected by selecting the atmospheric altitude as the reference altitude. While measuring, a GPS corrected altitude is obtained by continuously generating and maintaining a GPS altitude bias error (GPS altitude error 111) estimated for the inertial altitude and correcting the GPS altitude by the bias error. By constantly generating (113), even when the reference altitude is switched from the barometric altitude to the GPS corrected altitude, the value of the reference altitude is continuous, and the inertial altitude can be measured without abrupt changes in steps. An inertial altitude measurement method that can be performed stably and smoothly can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inertial altitude correction | amendment part 2 GPS altitude bias estimation part 3 Reference | standard
109 Multiplying
Claims (3)
GPS受信機からGPS高度を受け、
前記気圧高度が有効な状態では、該気圧高度を前記基準高度として前記演算処理手段に供給して得た前記慣性高度を基準として前記GPS高度のバイアス誤差を推定し、
前記気圧高度が無効な状態になったとき、該気圧高度が無効な状態になる直前の前記バイアス誤差により前記GPS高度を補正したGPS補正高度を生成し、該GPS補正高度を前記基準高度として選択する
ことを特徴とする慣性高度測定方式。Computational processing means for processing vertical acceleration and reference height of accelerometer output and a barometric altimeter that outputs barometric height as the reference height, and generating inertial height by damping the vertical acceleration to the reference height In an inertial altitude measurement method that includes a feedback loop in the processing means and selects the barometric altitude as the reference altitude only when the barometric altitude is valid,
Receive the GPS altitude from the GPS receiver,
In a state where the atmospheric pressure altitude is valid, a bias error of the GPS altitude is estimated based on the inertial altitude obtained by supplying the atmospheric altitude to the arithmetic processing unit as the reference altitude,
When the barometric altitude becomes invalid, a GPS corrected altitude is generated by correcting the GPS altitude by the bias error immediately before the barometric altitude becomes invalid, and the GPS corrected altitude is selected as the reference altitude. An inertial altitude measurement system characterized by
気圧高度を出力する気圧高度計と、GPS高度を出力するGPS受信機と、GPS高度バイアス推定手段と、基準高度選択手段とを備え、
前記GPS高度バイアス推定手段は、前記慣性高度および前記GPS高度を入力し、該慣性高度に対する該GPS高度のバイアス誤差を推定し、該GPS高度を該バイアス誤差分だけ補正したGPS補正高度を生成し、
前記基準高度選択手段は、前記気圧高度が有効であるときは前記基準高度として該気圧高度を選択し、該気圧高度が無効であるときは該基準高度として前記GPS補正高度を選択する
ことを特徴とする慣性高度測定方式。In order to measure the inertial height by processing the vertical acceleration output from the accelerometer and the reference height, first, second and third subtracting means, first and second integrating means, and first and Second negative feedback means, wherein the first negative feedback means generates a first feedback value based on the output of the third subtraction means, and the second negative feedback means is the third subtraction means. Based on the output of the second feedback value, the first subtracting means subtracts the vertical acceleration and the first feedback value, and the first integrating means is the first subtracting means. The second subtracting means subtracts the output of the first integrating means and the second feedback value, and the second integrating means is the second subtracting means of the second subtracting means. The time integral value relating to the output is output as the inertia height, and the third subtracting means is an inertia for subtracting the inertia height from the reference height. In time measurement method,
A barometric altimeter that outputs a barometric altitude; a GPS receiver that outputs a GPS altitude; a GPS altitude bias estimating means; and a reference altitude selecting means.
The GPS altitude bias estimation means inputs the inertial altitude and the GPS altitude, estimates a bias error of the GPS altitude relative to the inertial altitude, and generates a GPS corrected altitude in which the GPS altitude is corrected by the bias error. ,
The reference altitude selecting means selects the barometric altitude as the reference altitude when the barometric altitude is valid, and selects the GPS corrected altitude as the reference altitude when the barometric altitude is invalid. Inertial altitude measurement method.
前記第4の減算手段は前記慣性高度と前記GPS補正高度との減算をし、
前記第2の切替手段は、前記基準高度選択手段が前記気圧高度を選択するときは前記第4の減算手段の出力をそのまま出力端に接続し、前記基準高度選択手段が前記GPS補正高度を選択するときは出力端を開放端とし、
前記第3の積分手段は、前記第2の切替手段の出力端の信号に関する時間積分をし、積分値を前記GPS高度のバイアス誤差として出力し、
前記第5の減算手段は、前記GPS高度と該バイアス誤差との減算をし、減算値を前記GPS補正高度として出力する
ことを特徴とする請求項2に記載の慣性高度測定方式。The GPS altitude bias estimation means includes a fourth subtraction means, a second switching means, a third integration means, and a fifth subtraction means.
The fourth subtracting means subtracts the inertial altitude and the GPS corrected altitude,
The second switching means connects the output of the fourth subtracting means to the output terminal as it is when the reference altitude selecting means selects the barometric altitude, and the reference altitude selecting means selects the GPS corrected altitude. The output end is the open end,
The third integrating means performs time integration with respect to the signal at the output terminal of the second switching means, and outputs an integrated value as a bias error of the GPS altitude.
The inertial altitude measurement method according to claim 2, wherein the fifth subtracting unit subtracts the GPS altitude from the bias error and outputs a subtraction value as the GPS corrected altitude.
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