JPH08210855A - Azimuth measurer - Google Patents

Azimuth measurer

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Publication number
JPH08210855A
JPH08210855A JP7015150A JP1515095A JPH08210855A JP H08210855 A JPH08210855 A JP H08210855A JP 7015150 A JP7015150 A JP 7015150A JP 1515095 A JP1515095 A JP 1515095A JP H08210855 A JPH08210855 A JP H08210855A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
axis
angular velocity
correction
sensor
sensors
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7015150A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junichi Ito
純一 伊藤
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Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Original Assignee
Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Japan Aviation Electronics Industry Ltd filed Critical Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Publication of JPH08210855A publication Critical patent/JPH08210855A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To remove a random bias component by mounting and rotating an angular speed sensor for correction on a rotary base, stopping it in the case parallel to an X-axis and a Y-axis, and in the case parallel to the reverse direction, taking in a bias value, and thereby correcting angular speed sensors of the X-axis and the Y-axis. CONSTITUTION: A rotatry base 9 is rotatably supported in parallel to a plane including an X-axis and a Y-axis, and rotatably driven by a drive part 11. An angular speed sensor for correction 12 is provided thereon. The sensors 12 are stopped at total 4 points where the direction of the sensor 12 is the same direction and the reverse direction of the angular speed sensors 4, 5 corresponding to the X-axis and the Y-axis. The detection output of the sensors 4 or 5 and the sensor 12 are read as a bias value at each stop point, an angular speed detection signal on the X-axis and the Y-axis is corrected in a random bias correction part, and input to an azimuth calculation part. As a result, a highly accurate measuring result can be obtained open if a low accurate sensor is used.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は船舶等の方位角(船首
方向の北からのずれ角)を測定する方位測定装置に関
し、特に安価なジャイロ(角速度センサ)を使用し、コ
ストを低減しつつも測定精度を向上させることができる
ストラップダウン方式の方位測定装置を提供しようとす
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an azimuth measuring device for measuring an azimuth angle (deviation angle from the north in the bow direction) of a ship or the like, and particularly using an inexpensive gyro (angular velocity sensor) while reducing the cost. Is to provide a strap-down type azimuth measuring device capable of improving measurement accuracy.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5に従来のストラップダウン方式の方
位測定装置の構成を示す。図中10は方位計全体を示
す。ストラップダウン方式の方位計10は3個の加速度
センサ1,2,3と、3個の角速度センサ4,5,6と
によって構成される。3個の加速度センサ1,2,3は
各入力軸が互に直交するX,Y,Z軸と平行する向の姿
勢に取付けられる。尚、各入力軸に付した矢印は、その
方向に加速度が与えられたとき出力される検出信号a
x,ay,azをプラスの極性に採ることを意味する。
2. Description of the Related Art FIG. 5 shows the structure of a conventional strap-down type azimuth measuring device. In the figure, 10 indicates the entire compass. The strap-down azimuth meter 10 is composed of three acceleration sensors 1, 2, 3 and three angular velocity sensors 4, 5, 6. The three acceleration sensors 1, 2 and 3 are mounted in a posture in which their input axes are parallel to the X, Y and Z axes which are orthogonal to each other. The arrow attached to each input shaft indicates the detection signal a output when an acceleration is applied in that direction.
This means that x, ay, and az have positive polarities.

【0003】角速度センサ4,5,6も各入力軸がX,
Y,Z軸と平行する向の姿勢に取付けられる。各入力軸
に付した矢印は各入力軸を中心として各矢印方向に回転
入力が与えられるとき出力される角速度検出信号GX,
GY,GZをプラス極性の角速度検出信号として処理す
ることを意味している。図6は図5に示したストラップ
ダウン方式の方位計の電気的な接続構造を示す。加速度
センサ1,2,3の検出信号ax,ay,azは各セン
サ1,2,3から直接方位角計算部8に入力される。一
方角速度センサ4,5,6の検出信号は固定バイアス補
正部7を介して方位角計算部8に入力される。
The angular velocity sensors 4, 5 and 6 have X,
It is attached in a posture parallel to the Y and Z axes. The arrow attached to each input shaft is an angular velocity detection signal GX output when a rotation input is given in the direction of each arrow around each input shaft,
This means that GY and GZ are processed as positive polarity angular velocity detection signals. FIG. 6 shows an electrical connection structure of the strapdown type azimuth meter shown in FIG. The detection signals ax, ay, az of the acceleration sensors 1, 2, 3 are directly input to the azimuth angle calculation unit 8 from the respective sensors 1, 2, 3. On the other hand, the detection signals of the angular velocity sensors 4, 5, 6 are input to the azimuth angle calculation unit 8 via the fixed bias correction unit 7.

【0004】方位の決定は次のようにして行なわれる。
先ず加速度センサ1,2,3の加速度検出データから重
力方向を求め、この重力方向から水平基準面を想定す
る。3つの角速度データから方位計10に印加される回
転速度を求め、水平基準面を保持する。さらに水平基準
面上における地球自転角速度成分を方位角計算部8で演
算し、この地球自転角速度成分が最小となる方向が東西
方向、地球自転角速度成分が最大となる方向が南北であ
るとして計算し、方位を決定する。
The azimuth is determined as follows.
First, the gravitational direction is obtained from the acceleration detection data of the acceleration sensors 1, 2 and 3, and the horizontal reference plane is assumed from this gravitational direction. The rotational speed applied to the azimuth meter 10 is obtained from the three angular velocity data, and the horizontal reference plane is held. Further, the azimuth angle calculation unit 8 calculates the earth rotation angular velocity component on the horizontal reference plane, and the direction in which the earth rotation angular velocity component is the minimum is the east-west direction, and the direction in which the earth rotation angular velocity component is the maximum is the north-south direction. , Determine the azimuth.

【0005】測定した方位角の精度は、当然のことなが
ら角速度センサ4,5,6の性能に依存する。角速度セ
ンサ4,5,6の性能を主にバイアス(ドリフトとも言
う)と呼ばれる誤差で決まる。バイアスとは、角速度セ
ンサ4,5,6に角速度が入力されない(静止状態)と
きの出力信号の値を言う。因みに、日本付近で方位角精
度0.1°を得るためのバイアス誤差の許容値は、約
0.02°/(時間)以下の誤差でなければならない。
The accuracy of the measured azimuth depends, of course, on the performance of the angular velocity sensors 4, 5, 6. The performance of the angular velocity sensors 4, 5, 6 is mainly determined by an error called bias (also called drift). The bias means the value of the output signal when the angular velocity is not input to the angular velocity sensors 4, 5, 6 (stationary state). Incidentally, the permissible value of the bias error for obtaining the azimuth angle accuracy of 0.1 ° in the vicinity of Japan must be an error of about 0.02 ° / (time) or less.

【0006】つまり、日本付近の緯度を35度とする
と、水平面の南北軸まわりの自転角速度ω35は、赤道上
の自転角速度ω0 にcos緯度を乗算して求められる。
ω0 =15°/時間とすれば ω35=15°/H×cos35°=12.3°/H 東からのずれ角度が0.1°の所の自転角速度成分ω
0.1 は ω0.1 =15°/H×sin0.1°=0.02°/H 従って、角速度センサ4,5,6が0.02°/Hのバ
イアス誤差を持つと、方位は0.1°の誤差を持つこと
になる。
That is, assuming that the latitude around Japan is 35 degrees, the rotation angular velocity ω 35 about the north-south axis of the horizontal plane can be obtained by multiplying the rotation angular velocity ω 0 on the equator by the cos latitude.
If ω 0 = 15 ° / hour, then ω 35 = 15 ° / H × cos 35 ° = 12.3 ° / H the rotational angular velocity component ω at a deviation angle from the east of 0.1 °
0.1 is ω 0.1 = 15 ° / H × sin 0.1 ° = 0.02 ° / H Therefore, if the angular velocity sensors 4, 5 and 6 have a bias error of 0.02 ° / H, the azimuth is 0.1 °. Will have an error of.

【0007】角速度センサのバイアス値は一般に時間の
経過とともに変動し、サンプル点を増やせば各サンプル
点で得られるバイアス値は正規分布する。このバイアス
値の平均値分(以下固定バイアスと称す)は角速度セン
サの検査時に取得したデータから計算で求め補正するこ
とができる。この補正を固定バイアス補正部7で補正す
るものである。
The bias value of the angular velocity sensor generally fluctuates with the passage of time, and if the number of sampling points is increased, the bias value obtained at each sampling point will be normally distributed. The average value of the bias values (hereinafter referred to as a fixed bias) can be calculated and corrected from the data acquired during the inspection of the angular velocity sensor. The fixed bias correction unit 7 corrects this correction.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、角速度セン
サのバイアス値は先にも説明したように、時間の経過と
共に変動する。この変動成分を以下ランダムバイアスと
称することにする。ランダムバイアスの変動幅は予測で
きない。従って方位精度を向上させるためにはランダム
バイアス成分の小さな角速度センサを使用する必要があ
る。
By the way, the bias value of the angular velocity sensor fluctuates with the passage of time, as described above. Hereinafter, this fluctuation component will be referred to as a random bias. The fluctuation range of random bias cannot be predicted. Therefore, in order to improve the azimuth accuracy, it is necessary to use an angular velocity sensor with a small random bias component.

【0009】ランダムバイアス成分が小さい角速度セン
サとしては例えばリングレーザジャイロが掲げられる。
リングレーザジャイロを用いることにより、方位精度の
高い方位計を構成することができる。然し乍ら、リング
レーザジャイロは高価であり、然もストラップダウン方
式の方位計では、この高価な角速度センサを3個も用い
なければならないため、方位計全体の価格は極めて高価
なものになる欠点がある。
A ring laser gyro is mentioned as an angular velocity sensor having a small random bias component.
By using the ring laser gyro, an azimuth meter with high azimuth accuracy can be constructed. However, the ring laser gyro is expensive, and since the strap-down type azimuth meter must use three expensive angular velocity sensors, the entire azimuth meter is extremely expensive. .

【0010】この発明の目的は安価な角速度センサを用
いていながら、精度よく方位を測定を行うことができる
ストラップダウン方式の方位計を提供しようとするもの
である。
An object of the present invention is to provide a strap-down type azimuth meter which can measure an azimuth accurately while using an inexpensive angular velocity sensor.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】この発明では3個の加速
度センサと、3個の角速度センサとによって構成される
ストラップダウン方式の方位計において、3個の角速度
センサを例えば光ファイバコイルを用いて構成される角
速度センサに置替える。光ファイバコイルを用いて構成
される角速度センサは安価である反面ランダムバイアス
成分が大きい特質を持っている。
According to the present invention, in a strapdown type azimuth meter composed of three acceleration sensors and three angular velocity sensors, three angular velocity sensors are used, for example, optical fiber coils. Replace with the configured angular velocity sensor. The angular velocity sensor formed by using the optical fiber coil is inexpensive, but has a characteristic that the random bias component is large.

【0012】このため、この発明ではランダムバイアス
成分を除去するために補正用角速度センサを設ける。こ
の補正用角速度センサは回転台に搭載して設けられ、X
軸及びY軸と平行する方向に入力軸が配置された角速度
センサに対して同一の方向及び逆向の方向の姿勢に転換
できるように回転台を回転させる。補正用角速度センサ
の向がX軸及びY軸と平行する向に配置した角速度セン
サに対して同一方向及び逆向の方向の姿勢に到来する毎
に回転台を停止させ、その停止位置で補正用角速度セン
サからバイアス値を取込む。この取込んだバイアス値を
X軸及びY軸と平行して設けた角速度センサの測定値か
ら引算して、これらの角速度センサの検出信号からラン
ダムバイアス成分を除去する構成としたものである。
Therefore, in the present invention, a correction angular velocity sensor is provided to remove the random bias component. This correction angular velocity sensor is mounted on the turntable and provided with X
The rotary table is rotated so that the angular velocity sensor having the input shaft arranged in the direction parallel to the axis and the Y-axis can be changed to the posture in the same direction and the opposite direction. The rotary base is stopped every time the orientation of the correction angular velocity sensor reaches the posture in the same direction or the opposite direction with respect to the angular velocity sensor arranged in the direction parallel to the X-axis and the Y-axis, and the correction angular velocity is stopped at the stop position. Take the bias value from the sensor. The bias value thus taken in is subtracted from the measured values of the angular velocity sensors provided in parallel with the X-axis and the Y-axis, and the random bias component is removed from the detection signals of these angular velocity sensors.

【0013】従ってこの発明の構成によれば、安価な角
速度センサを用いていながら、精度よく方位を測定する
ことができる利点が得られる。
Therefore, according to the configuration of the present invention, it is possible to obtain an advantage that the azimuth can be accurately measured while using the inexpensive angular velocity sensor.

【0014】[0014]

【実施例】図1にこの発明による方位測定装置20の構
成を示す。図5と対応する部分には同一符号を付して示
す。この発明ではX軸及びY軸を含む面と平行する面を
回転面として回転自在に支持した回転台9と、この回転
台9を回転駆動する回転駆動部11及び回転台9に搭載
した補正用角速度センサ12とを新たに設ける。この補
正用角速度センサ12を含めて他の角速度センサ4,
5,6は例えば光ファイバコイルを用いて構成した低価
格の角速度センサを用いるものとする。
1 shows the structure of an azimuth measuring apparatus 20 according to the present invention. The parts corresponding to those in FIG. 5 are designated by the same reference numerals. In the present invention, a rotary base 9 rotatably supported with a plane parallel to the plane including the X axis and the Y axis as a rotary surface, a rotary drive unit 11 for rotationally driving the rotary base 9 and a correction base mounted on the rotary base 9. An angular velocity sensor 12 is newly provided. Including the correction angular velocity sensor 12, other angular velocity sensors 4,
5 and 6 use low-priced angular velocity sensors configured using, for example, optical fiber coils.

【0015】回転駆動部11は例えばパルスモータによ
って構成することができ、例えば図2に示すランダムバ
イアス補正部13から出力される制御コマンドにより、
補正用角速度センサ12の向が角速度センサ4の向と同
一方向を向く状態(以下この回転位置を0°位置と称
す)と、補正用角速度センサ12の向が角速度センサ5
の向と同一方向を向く状態(以下この回転位置を90°
位置と称す)と、補正用角速度センサ12の向が角速度
センサ4の向と逆向になる状態(以下この回転位置を1
80°位置と称す)と、補正用角速度センサ12の向が
角速度センサ5の向と逆向になる状態(以下この回転位
置を270°位置と称す)とで停止するように制御す
る。
The rotary drive unit 11 can be constituted by, for example, a pulse motor, and, for example, by a control command output from the random bias correction unit 13 shown in FIG.
When the orientation of the correction angular velocity sensor 12 is in the same direction as the orientation of the angular velocity sensor 4 (hereinafter, this rotational position is referred to as 0 ° position), the orientation of the correction angular velocity sensor 12 is the angular velocity sensor 5
The same direction as the direction of
The position of the correction angular velocity sensor 12 is opposite to the direction of the angular velocity sensor 4 (hereinafter, this rotational position is referred to as 1).
It is controlled to stop in a state where the orientation of the correction angular velocity sensor 12 is opposite to the orientation of the angular velocity sensor 5 (hereinafter, this rotational position is referred to as the 270 ° position).

【0016】ランダムバイアス補正部13は図2に示す
ように固定バイアス補正部7の後段に設けられ、ランダ
ムバイアス補正部13でX軸及びY軸上の角速度検出信
号gx,gyを補正し、その補正した角速度検出信号ω
x,ωyが方位角計算部8に入力される。つまり、加速
度センサ1,2,3の各検出出力ax,ay,azは従
来と同様に直接方位角計算部8に入力される。角速度セ
ンサ4,5,6及び補正用角速度センサ12の検出出力
は固定バイアス補正部7に入力され、予め記憶して用意
した固定バイアスが減算されて除去される。つまり、固
定バイアス補正部7には各角速度センサ4,5,6及び
12の検査時に測定して求めた固定バイアス値dx,d
y,dz,dwを記憶して用意する。各角速度センサ
4,5,6及び12の検出出力をGX,GY,GZ,G
Wとすると、固定バイアス補正後の値gx,gy,g
z,gwは、 gx=GX−dX gy=GY−dY gz=GZ−dZ gw=GW−dW となる。
As shown in FIG. 2, the random bias correction unit 13 is provided after the fixed bias correction unit 7, and the random bias correction unit 13 corrects the angular velocity detection signals gx and gy on the X axis and the Y axis. Corrected angular velocity detection signal ω
x and ωy are input to the azimuth angle calculation unit 8. That is, the detection outputs ax, ay, az of the acceleration sensors 1, 2, 3 are directly input to the azimuth angle calculation unit 8 as in the conventional case. The detection outputs of the angular velocity sensors 4, 5, 6 and the correction angular velocity sensor 12 are input to the fixed bias correction unit 7, and the fixed bias prepared and stored in advance is subtracted and removed. That is, the fixed bias correction unit 7 includes fixed bias values dx and d obtained by measuring the angular velocity sensors 4, 5, 6 and 12 at the time of inspection.
Y, dz, and dw are stored and prepared. The detection outputs of the angular velocity sensors 4, 5, 6 and 12 are GX, GY, GZ and G.
Let W be the value after fixed bias correction gx, gy, g
z and gw are as follows: gx = GX-dX gy = GY-dY gz = GZ-dZ gw = GW-dW.

【0017】ランダムバイアス補正部13には角速度セ
ンサ4,5,12に関してランダムバイアス補正値d
x,dy,dwを記憶して用意する。このランダムバイ
アス補正値dx,dy,dwは当初は零が記憶される。
ランダムバイアス補正後の角速度信号をωx,ωy,ω
wとすると、 ωx=gx−dx ωy=gy−dy ωw=gw−dw となる。
The random bias correction unit 13 has a random bias correction value d for the angular velocity sensors 4, 5, and 12.
x, dy, dw are stored and prepared. Initially, zero is stored as the random bias correction values dx, dy, and dw.
The angular velocity signals after random bias correction are ωx, ωy, ω
If w, then ωx = gx−dx ωy = gy−dy ωw = gw−dw.

【0018】ランダムバイアス補正値dx,dy,dw
の算出方法は以下の如くして行なわれる。 回転台9を0°位置に停止させ、この状態で角速度
センサ4と補正用角速度センサ12の検出出力をω
0 ,ωw0 として読込み記憶する。 回転台9を90°位置に停止させ、この状態で角速
度センサ5と補正用角速度センサ12が出力する検出出
力をωy90,ωw90として読込み記憶する。
Random bias correction values dx, dy, dw
The calculation method of is performed as follows. The rotary table 9 is stopped at the 0 ° position, and in this state, the detection outputs of the angular velocity sensor 4 and the correction angular velocity sensor 12 are set to ω.
It is read and stored as x 0 , ω w 0 . The rotary table 9 is stopped at the 90 ° position, and in this state, the detection outputs of the angular velocity sensor 5 and the correction angular velocity sensor 12 are read and stored as ωy 90 and ωw 90 .

【0019】 回転台9を180°位置に停止させ、
この状態で角速度センサ4と補正用角速度センサ12が
出力する検出出力をωx180 ,ωw180 として読込み記
憶する。 回転台9を270°位置に停止させ、この状態で角
速度センサ5と補正用角速度センサ12が出力する検出
出力をωy270 ,ωw270 として読込み記憶する。
The rotary table 9 is stopped at the 180 ° position,
In this state, the detection outputs from the angular velocity sensor 4 and the correction angular velocity sensor 12 are read and stored as ωx 180 and ωw 180 . The rotary table 9 is stopped at the 270 ° position, and in this state, the detection outputs of the angular velocity sensor 5 and the correction angular velocity sensor 12 are read and stored as ωy 270 and ωw 270 .

【0020】次の演算を行なう。 A=ωx0 −ωw0 B=ωx180 +ωw180 C=ωy90−ωw90 D=ωy270 +ωw270 この状態における角速度センサ4のランダムバイアス補
正後の残差δxと、補正用角速度センサ12のランダム
バイアス補正後の残差δwxは、 δx=(A+B)/2 δwx=(B−A)/2 で得られる。
The following calculation is performed. A = ωx 0 −ωw 0 B = ωx 180 + ωw 180 C = ωy 90 −ωw 90 D = ωy 270 + ωw 270 The residual δx after the random bias correction of the angular velocity sensor 4 in this state and the random angular velocity sensor 12 for correction The residual δwx after bias correction is obtained by δx = (A + B) / 2 δwx = (B−A) / 2.

【0021】角速度センサ5と補正用角速度センサ12
に関しても同様にして、 δy=(C+D)/2 δwy =(D−C)/2 で得られる。ここで、δx,δwxが(A+B)/2、
(B−A)/2及び(C+D)/2、(D−C)/2の
演算で得られる理由を図3を用いて説明する。
Angular velocity sensor 5 and correction angular velocity sensor 12
In the same manner as above, δy = (C + D) / 2 δw y = (D−C) / 2. Here, δx and δwx are (A + B) / 2,
The reason obtained by the calculation of (BA) / 2, (C + D) / 2, and (DC) / 2 will be described with reference to FIG.

【0022】尚、ここでは角速度センサ4と12のペア
についてだけ説明する。回転台9が0°位置に停止した
状態でωx0 ,ωw0 を測定した時点の入力軸Xを中心
とする物理的な回転角速度をω0 とすると、 ωx0 =ω0 +δx ωw0 =ω0 +δwx 回転台9が180°位置で停止した時点の入力軸Xを中
心とする物理的な回転角速度をω180 とすると、ω180
は図3に示すようにωX180 に対して逆極性で出力され
るが、残差δwxは0°の時と同一極性で出力される。
Only the pair of angular velocity sensors 4 and 12 will be described here. Assuming that the physical rotational angular velocity about the input axis X at the time of measuring ωx 0 and ωw 0 with the rotary table 9 stopped at the 0 ° position is ω 0 , then ωx 0 = ω 0 + δx ωw 0 = ω 0 + δwx Let ω 180 be the physical rotational angular velocity about the input axis X when the rotary table 9 stops at the 180 ° position, then ω 180
Is output with the opposite polarity to ωX 180 as shown in FIG. 3, but the residual δwx is output with the same polarity as when 0 °.

【0023】ωx180 =ω180 +δx ωw180 =−ω180 +δwx A=ωx0 −ωw0 =ω0 +δx−ω0 −δwx B=ωx180 +ωw180 =ω180 +δx−ω180 +δwx このAとBは、図3でωw180 を反転して表示すること
により、 A=δx−δwx B=δx+δwx であることが一目で理解できる。
[0023] ωx 180 = ω 180 + δx ωw 180 = -ω 180 + δwx A = ωx 0 -ωw 0 = ω 0 + δx-ω 0 -δwx B = ωx 180 + ωw 180 = ω 180 + δx-ω 180 + δwx the A and B by displaying by inverting the Omegadaburyu 180 in FIG. 3, it can be understood at a glance to be the a = δx-δwx B = δx + δwx.

【0024】よって (A+B)/2=δx (B−A)/2=δwx が得られる。残差δxとδwx及びδyとδwyランダムバ
イアス補正値dx,dwx及びdy,dwyにフィードバッ
クする。
Therefore, (A + B) / 2 = δx (BA) / 2 = δwx is obtained. The residuals δx and δwx and δy and δwy are fed back to the random bias correction values dx, dwx and dy, dwy.

【0025】dxn =dxn-1 +δx dwxn =dwxn-1 +δwx dyn =dyn-1 +δy dwyn =dwyn-1 +δwy 尚、δwxとδwyはセンサ12のランダムバイアス値であ
るから、ほぼ等しい値となり、センサ12の補正として
どちらを使ってもよい。
Dx n = dx n-1 + δx dwx n = dwx n-1 + δwx dy n = dy n-1 + δy dwy n = dwy n-1 + δwy Since δwx and δwy are random bias values of the sensor 12, , The values are almost equal to each other, and either of them may be used as the correction of the sensor 12.

【0026】尚、nはフィードバック前後の関係を表わ
す。上記測定と演算とフィードバックは定期的、例えば
数10秒毎に実施する。図4にランダムバイアス補正値
dxとdyの更新の様子を示す。残差δxとδwx及びδ
yとδwyがそれぞれバイアス補正残差計算部13Aでペ
アで算出される。この残差δxとδwx及びδyとδwyを
補正値更新部13Bと13Cで前回求められて記憶され
ているランダムバイアス補正値dxn-1 ,dyn-1 に加
算し、ランダムバイアス補正値dxn とdyn を更新す
る。
Note that n represents the relationship before and after the feedback. The above measurement, calculation, and feedback are performed regularly, for example, every several tens of seconds. FIG. 4 shows how the random bias correction values dx and dy are updated. Residuals δx and δwx and δ
Each of y and δwy is calculated as a pair by the bias correction residual calculation unit 13A. The residuals δx and δwx and δy and δwy are added to the random bias correction values dx n -1 and dy n-1 previously obtained and stored by the correction value update units 13B and 13C to obtain the random bias correction value dx n. And dy n are updated.

【0027】更新されたランダムバイアス補正値dxn
とdyn を用いて固定バイアス補正した角速度信号をg
xとgyをランダムバイアス補正し、ランダムバイアス
補正した角速度信号ωx,ωyを得る。尚、上述では補
正用角速度センサをX軸とY軸に関してだけ設けた例を
説明したが、Z軸に関しても補正用角速度センサを設け
てもよい。この場合の補正用角速度センサは上向と下向
の姿勢に転換できる回転台に搭載すればよい。
Updated random bias correction value dx n
G an angular velocity signal fixed bias correction using the dy n
Random bias correction is performed on x and gy, and angular bias signals ωx and ωy subjected to random bias correction are obtained. In addition, although the example in which the correction angular velocity sensor is provided only for the X axis and the Y axis has been described above, the correction angular velocity sensor may be provided for the Z axis as well. In this case, the correction angular velocity sensor may be mounted on a turntable that can switch between the upward and downward postures.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
補正用角速度センサ12を設け、この補正用角速度セン
サ12の姿勢をX軸とY軸を入力軸GX,GYとする角
速度センサ4と5に対して同一方向及び逆向方向に転換
し、その姿勢の転換毎にランダムバイアスを測定し、ラ
ンダムバイアス補正値を更新する動作を周期的に繰返す
構成としたから、ランダムバイアス値が漸次変化してい
く、いわゆるドリフトが発生しても、そのドリフトを除
去して常に正しい測定結果を得ることができる。
As described above, according to the present invention, the correction angular velocity sensor 12 is provided, and the posture of the correction angular velocity sensor 12 is the angular velocity sensor 4 having the X and Y axes as the input axes GX and GY. 5 is changed in the same direction and in the opposite direction, the random bias is measured every time the posture is changed, and the operation of updating the random bias correction value is periodically repeated. Therefore, the random bias value gradually changes. Even if a so-called drift occurs, the drift can be removed and a correct measurement result can always be obtained.

【0029】従って比較的精度が低い安価な角速度セン
サを用いても、精度の高い方位測定結果を得ることがで
きる大きな利点が得られる。
Therefore, even if an inexpensive angular velocity sensor having a relatively low accuracy is used, there is a great advantage that a highly accurate azimuth measurement result can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の一実施例を説明するための配置図。FIG. 1 is a layout view for explaining an embodiment of the present invention.

【図2】この発明の電気的な回路構成を示すブロック
図。
FIG. 2 is a block diagram showing an electrical circuit configuration of the present invention.

【図3】この発明の要部の動作を説明するためのグラ
フ。
FIG. 3 is a graph for explaining the operation of the main part of the present invention.

【図4】この発明の要部の動作を説明するためのブロッ
ク図。
FIG. 4 is a block diagram for explaining the operation of the main part of the present invention.

【図5】従来の技術を説明するための配置図。FIG. 5 is a layout diagram for explaining a conventional technique.

【図6】従来の技術の動作を説明するためのブロック
図。
FIG. 6 is a block diagram for explaining the operation of the conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2,3 加速度センサ 4,5,6 角速度センサ 7 固定バイアス補正部 8 方位角計算部 9 回転台 11 回転駆動部 12 補正用角速度センサ 13 ランダムバイアス補正部 1,2,3 Acceleration sensor 4,5,6 Angular velocity sensor 7 Fixed bias correction unit 8 Azimuth angle calculation unit 9 Rotation table 11 Rotation drive unit 12 Correction angular velocity sensor 13 Random bias correction unit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 A.相互に直交するX軸、Y軸、Z軸方
向に与えられる加速度を検出する3個の加速度センサ
と、 B.同じくX軸、Y軸、Z軸のそれぞれを中心とする回
転を検出する3個の角速度センサと、 C.上記X軸及びY軸を含む面を回転面として支持され
た回転台と、 D.この回転台に搭載され、回転台の回転に伴なって回
転入力軸が上記X軸とY軸のそれぞれに平行する姿勢及
び逆向の平行する姿勢に到来する毎に停止され、その停
止毎に回転角速度を検出する補正用角速度センサと、 E.この補正用角速度センサの検出信号を補正用角速度
センサの検出軸と平行な姿勢及び逆向の平行する姿勢に
ある上記X軸及びY軸の検出信号から減算し、上記X軸
及びY軸を中心とする角速度検出値に含まれるランダム
バイアス誤差を除去するランダムバイアス補正部と、 F.このランダムバイアス補正部でランダムバイアス誤
差が除去された角速度信号と、上記加速度センサから得
られる加速度とによって方位を算出する方位角計算部
と、 を具備して構成したことを特徴とする方位測定装置。
1. A. First Embodiment Three acceleration sensors that detect accelerations applied in mutually orthogonal X-axis, Y-axis, and Z-axis directions; and B. Similarly, three angular velocity sensors that detect rotation about each of the X axis, Y axis, and Z axis, and C.I. A turntable supported with a plane including the X axis and the Y axis as a plane of rotation; It is mounted on this turntable, and is stopped each time the rotation input shaft reaches the postures parallel to the X-axis and the Y-axis and the opposite postures parallel to the rotation of the turntable. A correction angular velocity sensor for detecting the angular velocity, and E. The detection signal of the correction angular velocity sensor is subtracted from the detection signals of the X-axis and the Y-axis in the posture parallel to the detection axis of the correction angular velocity sensor and in the opposite parallel posture, and the X-axis and the Y-axis are set as the center. A random bias correction unit that removes a random bias error included in the detected angular velocity value; An azimuth measuring device comprising: an azimuth angle calculation unit that calculates an azimuth based on the angular velocity signal from which the random bias error is removed by the random bias correction unit and the acceleration obtained from the acceleration sensor. .
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