JPH10122865A - Detecting and measuring method for rotational angular velocity and gyro for execution of the method - Google Patents

Detecting and measuring method for rotational angular velocity and gyro for execution of the method

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JPH10122865A
JPH10122865A JP8279306A JP27930696A JPH10122865A JP H10122865 A JPH10122865 A JP H10122865A JP 8279306 A JP8279306 A JP 8279306A JP 27930696 A JP27930696 A JP 27930696A JP H10122865 A JPH10122865 A JP H10122865A
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JP
Japan
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gyro
offset
angular velocity
output
measuring
Prior art date
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Pending
Application number
JP8279306A
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Japanese (ja)
Inventor
Aritaka Ono
有孝 大野
Masaaki Ujigawa
雅章 宇治川
Ryuji Usui
竜治 臼井
Mitsutoshi Sato
光俊 佐藤
Toshio Sekiya
寿夫 関谷
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Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Original Assignee
Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a detecting and measuring method in which an angular velocity can be measured with high accuracy by a method in which a detected angular-velocity signal which is output from a mechanical part at a gyro is computed and processed and a contained angular-velocity offset is removed. SOLUTION: An angular-velocity output from a mechanical part at a gyro body 1 is input to an offset removing and processing part 2 and an offset measuring and processing part 3. The offset removing and processing part 2 removes an angular- velocity offset from the angular-velocity output on the basis of a processed result by the offset measuring and processing part 3. A result which removes the offset is input to an integrating and processing part 4, and it is integrated and processed so as to obtain an angle output. The offset is removed, integrated and processed numerically by a CPU. At this time, a command is input in a state that a gyro is at a standstill, a normal measuring state is changed over to an angular-velocity offset measuring state, and an angle output which is integrated in a prescribed time within several minutes is measured. The difference between an angle at the start of its measurement and an angle at the finish of its measurement is divided by the prescribed time, and the angular-velocity offset is computed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、回転角速度検出
測定方法およびこの方法を実施するジャイロに関し、特
に、ジャイロ本体、即ちジャイロのメカニカルな部分か
ら出力される検出角速度信号を演算処理してこの信号に
含まれる角速度オフセットを減少除去する回転角速度検
出測定方法およびこの方法を実施するジャイロに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for detecting and measuring a rotational angular velocity and a gyro for implementing the method. The present invention relates to a method for detecting and measuring a rotational angular velocity for reducing and removing an angular velocity offset included in a gyro and a gyro for implementing the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】ジャイロは運動体の慣性空間に対する回
転角速度を検出、測定するセンサとして知られている。
慣性空間に対する回転運動とは、即ち、絶対空間に対す
る運動である。例えば、地球上でジャイロを動作させた
場合、ジャイロはジャイロの取り付けられた運動体の地
球座標に対する回転運動と地球自身の絶対空間に対する
運動、即ち、地球の自転運動、公転運動とを合成したも
のを出力する。この様なジャイロの特性は古くから知ら
れており、地球の自転運動の回転軸の方向、即ち真北を
知る方法として利用されてきた。ところが、古くからの
ジャイロは高速回転する独楽の性質を利用したものであ
り、製造に際して精密加工を要することその他の理由か
ら非常に高価なものであるので、その適用分野は船舶、
航空機、空間飛翔体の如く外部支援されることの少ない
機器の分野に限られてきた。
2. Description of the Related Art A gyro is known as a sensor for detecting and measuring a rotational angular velocity of a moving body with respect to an inertial space.
Rotational motion with respect to inertial space, that is, motion with respect to absolute space. For example, when a gyro is operated on the earth, the gyro is a combination of the rotational movement of the moving body with the gyro attached to the earth coordinates and the movement of the earth itself in the absolute space, that is, the rotation movement and the orbital movement of the earth. Is output. Such characteristics of the gyro have been known for a long time, and have been used as a method of knowing the direction of the rotation axis of the earth's rotation, that is, true north. However, since the old gyro is based on the characteristics of top music that rotates at a high speed and is extremely expensive because of the need for precision machining during manufacture and other reasons, its application fields are ships,
It has been limited to the field of devices that are rarely supported externally, such as aircraft and space vehicles.

【0003】ここで、ジャイロには、一般に、検出した
角速度に角速度オフセットが存在する。ジャイロの角速
度オフセットとは、ジャイロが静止状態にあって角速度
出力は零でなければならない筈のところ、実際に出力さ
れる角速度のことである。運動体の回転角度をジャイロ
により検出測定する場合に角速度オフセットが存在する
と、検出角速度を積分して得られる検出角度にはオフセ
ット値が時間的に積分された角度誤差も含まれることに
なる。従って、正確な角度検出、測定を実施するに使用
するジャイロは、角速度オフセットの極く小さいジャイ
ロでなければならない。角速度オフセットの非常に小さ
いジャイロということは、これは非常に高性能な、即ち
一般的には非常に高価なジャイロであることを意味す
る。航空機の自動操縦に使用される高級なジャイロは、
角速度オフセットの極く小さいジャイロということにな
るが、これはそもそもジャイロ自体をその出力する検出
角速度オフセットを極く小さくすべく設計製造して測定
角度誤差が0. 01゜/1時間のオーダーの高精度のも
のとされており、価格は数100万円程度にも及ぶ高価
なものになる。ジャイロは、この点からも一般産業機器
には適用することができず、その適用分野は限られてい
た。
Here, in a gyro, there is generally an angular velocity offset in the detected angular velocity. The angular velocity offset of the gyro is the angular velocity actually output when the gyro is stationary and the angular velocity output should be zero. If an angular velocity offset exists when the rotational angle of the moving body is detected and measured by a gyro, the detected angle obtained by integrating the detected angular velocity includes an angular error obtained by temporally integrating the offset value. Therefore, a gyro used for performing accurate angle detection and measurement must be a gyro having an extremely small angular velocity offset. A gyro with a very small angular velocity offset means that it is a very high performance gyro, ie generally a very expensive gyro. High-grade gyros used for autopilot of aircraft
This means that the gyro has a very small angular velocity offset. This is because the gyro itself is designed and manufactured in order to minimize the output angular velocity offset, and the measurement angle error is as high as 0.01 ° / hour. The accuracy is high, and the price is as high as several million yen. The gyro was not applicable to general industrial equipment from this point, and its application field was limited.

【0004】近年になり、光ファイバジャイロ、振動ジ
ャイロその他のローコストタイプのジャイロが開発さ
れ、ジャイロが一般産業機器技術分野にも普及するに到
った。通常の航空機の回転角度検出、トラクタおよびロ
ボットの無線操縦に使用される程度の中級ジャイロは測
定角度誤差が1゜/1時間のオーダーの精度であって、
価格は数10万円程度である。そして、カーナビゲーシ
ョン用に適用されるジャイロは400゜/1時間という
測定角度誤差を生ずる精度のものである。即ち、1時間
の中に1廻り程度の大きな測定角度誤差を生ずるものも
ある。この一般産業機器技術分野における応用例として
は無人車の方向検出、制御、或いは振り子電車の如き列
車のロール角制御がある。この様な応用例の場合、殆ど
が運動体の特定の1軸の地表面に対する角度を検出する
ことを目的としている。この様な応用例においては、ジ
ャイロの特性そのものが弊害となるケースがある。即
ち、ジャイロは慣性空間に対する回転運動を検出すると
ころから、上述した通り地球の自転運動を検知し、運動
体が地表面に対して静止していてもジャイロは一定の回
転運動を出力指示することとなる。地球自転に起因する
この検出誤差量は最大で1時間当たり15°の角度ズレ
となり、測定結果に無視できない影響を与える。この様
なケースにおいては、ジャイロ出力段に対して角速度信
号を0にする或る一定レベル以下の不感帯を設けて対処
する例もあるが、一般に、ジャイロ角速度信号には静止
時の角速度オフセットが存在するところから、左右方向
或いは+−方向に同レベルの不感帯を設けると、左右方
向或いは+−方向の不感レベル、換言すれば検出可能レ
ベルにオフセット分だけ差が生じ、振り子運動の様な左
右くり返しの回転運動が入力されると、左右の角速度出
力に差が生じ、これを積分して角度を算出する段階にお
いて角速度オフセットのある方向に角度ズレが現れる点
が問題として残る。
In recent years, optical fiber gyros, vibrating gyros, and other low-cost gyros have been developed, and the gyros have come into wide use in general industrial equipment technical fields. Intermediate gyros used for ordinary aircraft rotation angle detection, radio control of tractors and robots have a measurement angle error with an accuracy of the order of 1 ゜ / 1 hour,
The price is around several hundred thousand yen. The gyro used for car navigation has an accuracy that causes a measurement angle error of 400 ° / 1 hour. That is, in some cases, a large measurement angle error of about one time is generated in one hour. Examples of applications in the technical field of general industrial equipment include direction detection and control of unmanned vehicles, and roll angle control of trains such as pendulum trains. In the case of such an application example, it is almost intended to detect the angle of a specific one axis of the moving body with respect to the ground surface. In such an application example, there is a case where the characteristics of the gyro itself become harmful. In other words, since the gyro detects the rotational movement with respect to the inertial space, the gyro detects the rotation of the earth as described above, and the gyro outputs a constant rotational movement even when the moving body is stationary with respect to the ground surface. Becomes This detection error caused by the rotation of the earth has a maximum angle deviation of 15 ° per hour, which has a considerable effect on the measurement result. In such a case, a countermeasure may be provided by providing a dead zone below a certain level for setting the angular velocity signal to 0 with respect to the gyro output stage. However, in general, the gyro angular velocity signal has an angular velocity offset at rest. Therefore, if a dead zone of the same level is provided in the left-right direction or in the + -direction, a difference occurs in the dead level in the left-right direction or the +-direction, in other words, the detectable level by an offset, and the left-right repetition such as a pendulum motion occurs. When the rotational motion is input, there is a difference between the left and right angular velocity outputs, and a problem that the angle deviation appears in a direction having an angular velocity offset in the stage of calculating the angle by integrating them is left as a problem.

【0005】更に、ジャイロの角速度オフセットは、一
般に、温度により変化することが知られている。これは
ジャイロバイアスの温度ドリフトと称され、ジャイロの
性能グレードを示すものとして知られている。通常の角
速度および角度測定時において温度が変化すると、除去
されるべきオフセット値であるジャイロの角速度オフセ
ット自体が変化し、これに依っても積分誤差即ち角度ド
リフトが生じる。
Furthermore, it is known that the angular velocity offset of a gyro generally changes with temperature. This is referred to as the gyro bias temperature drift and is known to indicate the performance grade of the gyro. If the temperature changes during normal angular velocity and angle measurement, the angular velocity offset of the gyro itself, which is the offset value to be removed, changes, which also causes an integration error, that is, an angular drift.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】この発明は、ジャイロ
本体であるメカニカルな部分から出力される検出角速度
信号を演算処理してこれに含まれる角速度オフセットを
減少除去し、ジャイロの検出角速度信号を演算処理する
回路をも含めたジャイロ全体として高精度な角速度測定
を実施する回転角速度検出測定方法およびこの方法を実
施するジャイロを提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a detected angular velocity signal output from a mechanical portion which is a gyro body is arithmetically processed to reduce and remove an angular velocity offset included in the signal, thereby calculating a detected angular velocity signal of the gyro. It is an object of the present invention to provide a method for detecting and measuring a rotational angular velocity for performing high-accuracy angular velocity measurement as a whole gyro including a processing circuit, and a gyro for implementing the method.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】運動体の回転角速度をジ
ャイロにより検出測定するに際してジャイロのメカニカ
ル部1の出力する検出角速度信号に対するオフセット除
去処理を定期的に、頻繁に実施する回転角速度検出測定
方法を構成した。 請求項2:運動体の回転角速度を検出測定するジャイロ
において、ジャイロのメカニカル部1の出力する検出角
速度信号を入力してオフセットを測定するオフセット測
定処理部3を具備し、ジャイロのメカニカル部1の出力
する検出角速度信号を入力すると共にオフセット測定処
理部3の出力するオフセットを入力して検出角速度信号
にオフセット除去処理を施すオフセット除去処理部2を
具備するジャイロを構成した。
SUMMARY OF THE INVENTION A method of detecting and measuring a rotational angular velocity in which a rotational angular velocity of a moving body is detected and measured by a gyro, an offset removing process for a detected angular velocity signal output from a mechanical unit 1 of the gyro is periodically and frequently performed. Was configured. In a gyro for detecting and measuring a rotational angular velocity of a moving body, the gyro includes an offset measurement processing section 3 for inputting a detected angular velocity signal output from the mechanical section 1 of the gyro and measuring an offset. A gyro including an offset removal processing unit 2 for inputting the detected angular velocity signal to be output and inputting the offset output from the offset measurement processing unit 3 and performing an offset removal process on the detected angular velocity signal is configured.

【0008】請求項3:請求項2に記載されるジャイロ
において、角速度オフセット除去処理部2の角速度出力
を積分する積分処理部4を具備するジャイロを構成し
た。 請求項4:請求項2および請求項3の内の何れかに記載
されるジャイロにおいて、オフセット除去および角速度
積分を演算処理するCPUを具備するジャイロを構成し
た。
The gyro according to the second aspect of the present invention is configured such that the gyro includes an integration processing unit for integrating the angular velocity output of the angular velocity offset removal processing unit. Claim 4: The gyro according to any one of claims 2 and 3, wherein the gyro includes a CPU for performing arithmetic processing of offset removal and angular velocity integration.

【0009】請求項5:請求項2ないし請求項4の内の
何れかに記載されるジャイロにおいて、所定時間である
オフセット測定時間の間角速度を積分し、積分開始時点
の角度と積分終了時点の角度の角度差をオフセット測定
時間により除算して角速度オフセット値を算出し、測定
角速度から角速度オフセット値を減算してオフセット除
去するジャイロを構成した。
In the gyro according to any one of claims 2 to 4, the angular velocity is integrated during an offset measurement time that is a predetermined time, and the angle at the integration start time and the angle at the integration end time are integrated. A gyro is configured in which the angular difference between the angles is divided by the offset measurement time to calculate the angular velocity offset value, and the angular velocity offset value is subtracted from the measured angular velocity to remove the offset.

【0010】請求項6:請求項2ないし請求項5の内の
何れかに記載されるジャイロにおいて、ジャイロのメカ
ニカル部1は光ファイバジャイロ、振動ジャイロ、シリ
コンジャイロの内から選択された何れかであるジャイロ
を構成した。 請求項7:請求項2ないし請求項6の内の何れかに記載
されるジャイロにおいて、オフセット除去処理部2にお
いて角速度オフセット除去した結果の角速度出力をに入
力してこれに不感帯を設定する不感処理部5を具備する
ジャイロを構成した。
Claim 6: In the gyro according to any one of claims 2 to 5, the mechanical portion 1 of the gyro is any one selected from an optical fiber gyro, a vibration gyro, and a silicon gyro. A gyro was constructed. Claim 7: In the gyro according to any one of claims 2 to 6, a dead zone process in which an angular velocity output obtained as a result of the angular velocity offset removal in the offset removing section 2 is input to and a dead zone is set therein. A gyro including the unit 5 was configured.

【0011】請求項8:請求項7に記載されるジャイロ
において、不感処理部5を積分処理部4に接続して不感
処理を施した角速度出力を入力するジャイロを構成し
た。 請求項9:請求項5ないし請求項8の内の何れかに記載
されるジャイロにおいて、オフセット測定時間を可変と
する構成を具備するジャイロを構成した。 請求項10:請求項9に記載されるジャイロにおいて、
オフセット測定時間は外部から入力するコマンド或いは
切り替えスイッチにより変更するジャイロを構成した。
Claim 8: In the gyro according to claim 7, a gyro for inputting the angular velocity output subjected to the dead processing by connecting the dead processing section 5 to the integration processing section 4. Claim 9: In the gyro according to any one of claims 5 to 8, a gyro having a configuration in which the offset measurement time is variable is provided. Claim 10: In the gyro according to claim 9,
A gyro in which the offset measurement time is changed by a command input from the outside or a changeover switch is configured.

【0012】請求項11:請求項9および請求項10の
内の何れかに記載されるジャイロにおいて、最適オフセ
ット測定時間の設定をする自己診断部を具備するジャイ
ロを構成した。
Claim 11: The gyro according to any one of claims 9 and 10, wherein the gyro includes a self-diagnosis unit for setting an optimum offset measurement time.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図1の実
施例を参照して説明する。図1はジャイロとして光ファ
イバジャイロを採用した例である。これは周知慣用のも
のであるので格別の説明は省略する。ジャイロとして
は、光ファイバジャイロの他に振動ジャイロ、シリコン
ジャイロをも採用することができる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to the embodiment shown in FIG. FIG. 1 shows an example in which an optical fiber gyro is employed as the gyro. Since this is a well-known and conventional one, a special description is omitted. As the gyro, a vibration gyro and a silicon gyro can be employed in addition to the optical fiber gyro.

【0014】1はジャイロのメカニカルな部分を示す。
このジャイロ1の出力は角速度の次元を有しており、こ
の角速度出力はオフセット除去処理部2およびオフセッ
ト測定処理部3に入力される。オフセット除去処理部2
においては、オフセット測定処理部3の処理結果に基づ
いて角速度出力から角速度オフセット除去した結果を積
分処理部4に入力して積分処理し、角度出力を得る。こ
のオフセット除去処理および積分処理は、図示されない
CPUにより数値的に実施する。
Reference numeral 1 denotes a mechanical part of the gyro.
The output of the gyro 1 has the dimension of angular velocity, and the angular velocity output is input to the offset removal processing unit 2 and the offset measurement processing unit 3. Offset removal processing unit 2
In, the result obtained by removing the angular velocity offset from the angular velocity output based on the processing result of the offset measurement processing unit 3 is input to the integration processing unit 4 and integrated to obtain an angle output. The offset removal processing and the integration processing are performed numerically by a CPU (not shown).

【0015】角速度オフセットの測定は、ジャイロの静
止状態において、外部から供給されるコマンド入力或は
予め設定されたシーケンスにより、ジャイロの動作状態
を通常の状態である角度および角速度測定状態から角速
度オフセット測定状態に切り替え、数分以内程度の所定
時間に亘って積分された角度出力を測定する。この測定
開始時の角度と測定終了時の角度との間の角度の差を所
定時間により除算することにより角速度オフセットを計
算することができる。通常の角度および角速度測定状態
においては、角速度オフセット値をジャイロ測定値から
数値的に差し引く処理を図示されないCPUにより頻繁
に実施し、新たに角速度オフセットの測定が実施される
までは前回のオフセット測定値を記憶して使用する。
In the measurement of the angular velocity offset, in the stationary state of the gyro, the operation state of the gyro is changed from the normal angle and angular velocity measurement state to the angular velocity offset measurement state by a command input supplied from the outside or a preset sequence. Switch to the state and measure the angular output integrated over a predetermined time period of about several minutes or less. The angular velocity offset can be calculated by dividing the angle difference between the angle at the start of measurement and the angle at the end of measurement by a predetermined time. In a normal angle and angular velocity measurement state, a process of numerically subtracting the angular velocity offset value from the gyro measurement value is frequently performed by a CPU (not shown), and the previous offset measurement value is measured until a new angular velocity offset measurement is performed. Remember and use.

【0016】角速度オフセット測定状態においては、通
常の角度および角速度の測定はできないことになるが、
上述した通り角速度オフセットの測定は静止状態におい
て実施されるので、オフセット測定開始直前の角度を記
憶しておくことにより実用上問題は生じない。この発明
により角度および角速度を測定する際のフローチャート
は以下の通りである。
In the angular velocity offset measurement state, normal angle and angular velocity cannot be measured.
As described above, since the measurement of the angular velocity offset is performed in a stationary state, there is no practical problem by storing the angle immediately before the start of the offset measurement. A flowchart for measuring an angle and an angular velocity according to the present invention is as follows.

【0017】1:ジャイロスイッチON 2:角速度オフセット測定 3:通常の角度および角速度の測定 4:2に戻る このフローチャートについてみると、ジャイロスイッチ
をONにしてジャイロを立ち上げると共に、角速度オフ
セット測定を実施する。次いで、通常の角度および角速
度の測定状態に入り、通常の測定を実施する。角速度オ
フセット除去は定期的に頻繁に実施する。定期的に頻繁
にとは、例えば、30分以内の間に角速度オフセット除
去を実施し、これを繰り返す。
1: Gyro switch ON 2: Angular velocity offset measurement 3: Normal angle and angular velocity measurement 4: Returning to this flowchart, the gyro switch is turned ON to start up the gyro, and the angular velocity offset measurement is performed. I do. Next, a normal angle and angular velocity measurement state is entered, and a normal measurement is performed. Angular velocity offset removal is performed regularly and frequently. For example, "frequently and periodically" means that angular velocity offset removal is performed within 30 minutes, for example, and this is repeated.

【0018】この発明は、オフセット測定を実施してい
る数分以内の間、ジャイロは静止状態にある必要が有
る。即ち、ジャイロを搭載する運動体が静止している必
要がある。一般産業機器技術分野において、ジャイロを
搭載する運動体として無人車、振り子電車の如き列車、
トンネル掘削器の如きものがよく知られている。これら
運動体の内の無人車は燃料補給する様な停車時があり、
列車であれば駅に停車する時があり、トンネル掘削器で
あれば土砂搬出、配管接続その他の工事の時があって、
これらの時は必ず静止状態にる。この様な時期を利用し
てオフセット測定を実施すれば無駄時間を作ることなく
この発明を容易に実施することができ、高精度即ち高価
なジャイロを使用する必要はなくなるに到る。
According to the present invention, the gyro needs to be stationary during a few minutes while the offset measurement is being performed. That is, the moving body on which the gyro is mounted must be stationary. In the general industrial equipment technology field, unmanned vehicles, trains such as pendulum trains as moving bodies equipped with gyros,
Things such as tunnel excavators are well known. Unmanned vehicles in these moving bodies have a stop when refueling,
If it is a train, it will stop at the station, if it is a tunnel excavator, it will be at the time of earth and sand removal, pipe connection and other construction work,
At these times, be sure to stay still. If the offset measurement is performed using such a period, the present invention can be easily implemented without wasting time, and it becomes unnecessary to use a high-precision, that is, expensive gyro.

【0019】図2を参照して他の実施例を説明する。図
2において、1は図1におけると同様にジャイロのメカ
ニカルな部分を示す。この実施例においては、オフセッ
ト除去処理部2において角速度オフセット除去した結果
の角速度出力を不感処理部5に入力する。不感処理部5
において不感処理を施した角速度出力を積分処理部4に
入力して積分処理し、角度出力を得る。不感処理部5
は、角速度オフセット除去された角速度信号に対して或
るレベル以下の角速度信号を0にする不感処理を施す不
感帯を設定する。不感処理を施された角速度信号は積分
処理部4に入力され、積分処理を施されて角度出力が得
られる。ここで、オフセット除去処理、不感処理および
積分処理は図示されないCPUにより数値的に実施す
る。
Another embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a mechanical part of the gyro as in FIG. In this embodiment, the angular velocity output resulting from the angular velocity offset removal in the offset removal processing unit 2 is input to the insensitive processing unit 5. Dead processing section 5
In step (1), the angular velocity output subjected to the insensitive processing is input to the integration processing unit 4 for integration processing to obtain an angle output. Dead processing section 5
Sets a dead zone in which the angular velocity signal from which the angular velocity offset has been removed is subjected to dead processing for setting an angular velocity signal of a certain level or less to zero. The angular velocity signal that has been subjected to the insensitive processing is input to the integration processing unit 4, where the integration processing is performed to obtain an angle output. Here, the offset removal processing, the insensitive processing, and the integration processing are numerically performed by a CPU (not shown).

【0020】以上の如くして、頻繁に角速度オフセット
除去のなされた結果の角速度信号は左右方向の検出角速
度のバランスをとった上において角速度信号を0にする
不感帯を設定したことにより、振り子運動の様な左右く
り返しの回転運動が入力されても、角速度オフセットの
ある方向に角度ズレが現れるという問題を生ずることは
なく、左右方向の検出角速度のバランスがとれて上述し
た角度積分誤差を生ずることはなくなる。不感帯は、上
述した通り、CPUにより数値的に付与処理することが
できるが、ジャイロ1の出力に不感処理回路を接続して
電気回路的に処理することもできる。何れの不感処理も
従来から慣用されている技術を採用することができる。
As described above, the angular velocity signal resulting from the frequent angular velocity offset removal is set to a dead zone where the angular velocity signal is set to zero after balancing the detected angular velocities in the left and right directions. Even if such rotational movements are repeated in the left and right direction, there is no problem that an angular deviation appears in a direction with an angular velocity offset, and the angular integration error described above occurs when the detected angular velocities in the left and right directions are balanced. Disappears. The dead zone can be numerically given by the CPU as described above, but can also be processed as an electric circuit by connecting a dead processing circuit to the output of the gyro 1. Any of the blinding processes can employ a conventionally used technique.

【0021】更に他の実施例を説明する。ところで、ジ
ャイロの角速度オフセットは温度特性を有し、上述した
通り、温度ドリフトが生ずる。この角速度オフセット温
度ドリフトは、先のオフセット測定を頻繁に実施するこ
とによりその影響を減少することができる。即ち、温度
その他の外部条件の影響に起因して角速度オフセット自
体が変化しても、頻繁なオフセット測定を実施して除去
されるべきオフセット値を最新のものに更新することに
より積分誤差である角度ドリフトを最小にするもことが
できるからである。しかし、ジャイロにより検出された
角速度信号にはノイズが存在する。ジャイロの内の光フ
ァイバジャイロは、受光器におけるショットノイズによ
りジャイロの角速度検出限界が決定される。このショッ
トノイズは、オフセット除去を実施するに際して最終的
なオフセット除去の限界を決定する。即ち、所定時間内
における角度差をとってオフセット量を算出するに際し
て、角度の測定結果にノイズの幅だけ誤差を有すること
となるからであり、より高精度のオフセット除去をする
にはオフセット測定時間を長くとる必要がある。
Another embodiment will be described. Incidentally, the angular velocity offset of the gyro has a temperature characteristic, and as described above, a temperature drift occurs. This angular velocity offset temperature drift can reduce its effect by frequently performing earlier offset measurements. That is, even if the angular velocity offset itself changes due to the influence of temperature or other external conditions, frequent offset measurement is performed, and the offset value to be removed is updated to the latest one, so that the angle which is an integration error is obtained. This is because the drift can be minimized. However, noise exists in the angular velocity signal detected by the gyro. In the optical fiber gyro of the gyro, the detection limit of the angular velocity of the gyro is determined by the shot noise in the light receiver. This shot noise determines the limit of the final offset removal when performing the offset removal. That is, when the offset amount is calculated by taking the angle difference within a predetermined time, the angle measurement result has an error corresponding to the width of the noise. Need to be longer.

【0022】そこで、オフセット測定時間を適宜に設定
するオフセット測定時間設定装置を具備する。この設定
装置は外部コマンド入力、切換スイッチその他の制御部
装置により動作されるものとする。この様にして必要と
される測定精度に応じてオフセット測定時間を設定し、
ジャイロの運用面における利便性を向上する。即ち、ジ
ャイロを設置した運動体の静止時間、および静止と次に
静止するまでの間の時間に応じてオフセット測定時間を
設定する。一般に、オフセット測定時間を短くした場
合、オフセット除去処理実施間隔を短く頻繁にすること
により角度ドリフトは発散することなく、良好な測定精
度を維持することができる。また、オフセット除去処理
実施間隔を短くすることができない場合は、オフセット
測定時間を長くすることによりオフセット測定精度を高
くする。
Accordingly, an offset measurement time setting device for appropriately setting the offset measurement time is provided. This setting device is operated by an external command input, a changeover switch, and other control unit devices. In this way, set the offset measurement time according to the required measurement accuracy,
Improve gyro operation convenience. That is, the offset measurement time is set according to the stationary time of the moving body on which the gyro is installed and the time between the stationary and the next stationary. In general, when the offset measurement time is shortened, by making the interval for performing the offset removal processing short and frequent, the angle drift does not diverge, and good measurement accuracy can be maintained. If the offset removal processing interval cannot be shortened, the offset measurement accuracy is increased by increasing the offset measurement time.

【0023】また、オフセット測定時間の設定をジャイ
ロ自身の自己診断に委ねることもできる。即ち、ジャイ
ロの出力ノイズ量を測定し、ノイズ量に応じた最適オフ
セット測定時間の設定をする自己診断部を具備する。こ
の自己診断部をジャイロに内蔵するか、或いはジャイロ
に接続されたCPUによりノイズ量に対応した自己診断
処理を実施させる。これら自己診断部は従来慣用されて
いる技術により容易に実現することができる。
Further, the setting of the offset measurement time can be left to the self-diagnosis of the gyro itself. That is, a self-diagnosis unit for measuring the output noise amount of the gyro and setting an optimum offset measurement time according to the noise amount is provided. This self-diagnosis unit is built in the gyro, or a self-diagnosis process corresponding to the amount of noise is performed by a CPU connected to the gyro. These self-diagnosis units can be easily realized by a conventionally used technique.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上の通りであって、この発明は、ジャ
イロの角速度オフセットを測定し、この角速度オフセッ
トを演算処理して除去することにより、ジャイロのメカ
ニカル部分として高価なものを使用することなしにジャ
イロ全体として低コストで比較的高精度のジャイロを構
成することができる。
As described above, the present invention measures the angular velocity offset of a gyro, and removes the angular velocity offset by arithmetic processing, thereby eliminating the use of an expensive mechanical part of the gyro. In addition, a gyro having a relatively high accuracy can be constructed at low cost as a whole gyro.

【0025】そして、角速度オフセット除去のなされた
結果の角速度信号に不感帯を設定したことにより、振り
子運動の様な左右くり返しの回転運動が入力されても左
右方向の検出角速度のバランスがとれ、角度積分誤差を
生ずることはなくなる。同様に、不感帯を設定したこと
により地球自転の影響をも除去したジャイロとすること
ができる。
By setting a dead zone in the angular velocity signal obtained as a result of the angular velocity offset removal, even if a repetitive right and left rotational movement such as a pendulum movement is input, the detected angular velocity in the left and right direction can be balanced and the angular integration can be achieved. No error will occur. Similarly, a gyro can be provided in which the influence of the earth rotation is removed by setting the dead zone.

【0026】また、オフセット測定時間を可変とするこ
とにより、ジャイロを具備した運動体の運用状態に適応
した最適のオフセット除去を実施することができる。
Further, by making the offset measurement time variable, it is possible to carry out optimal offset removal adapted to the operating state of the moving body having the gyro.

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

【図1】実施例を説明する図。FIG. 1 illustrates an embodiment.

【図2】他の実施例を説明する図。FIG. 2 is a diagram illustrating another embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ジャイロのメカニカル部 2 オフセット除去処理部 3 オフセット測定処理部 4 積分処理部 5 不感処理部 1 mechanical section of gyro 2 offset removal processing section 3 offset measurement processing section 4 integration processing section 5 insensitive processing section

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 光俊 東京都渋谷区道玄坂1丁目21番2号 日本 航空電子工業株式会社内 (72)発明者 関谷 寿夫 東京都渋谷区道玄坂1丁目21番2号 日本 航空電子工業株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Mitsutoshi Sato 1-21-2 Dogenzaka, Shibuya-ku, Tokyo Inside Japan Aviation Electronics Industry Co., Ltd. (72) Inventor Toshio Sekiya 1-21-2 Dogenzaka, Shibuya-ku, Tokyo Japan Aviation Electronics Industry, Ltd.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 運動体の回転角速度をジャイロにより検
出測定するに際してジャイロのメカニカル部の出力する
検出角速度信号に対するオフセット除去処理を定期的
に、頻繁に実施することを特徴とする回転角速度検出測
定方法。
1. A method for detecting and measuring a rotational angular velocity, wherein when detecting and measuring a rotational angular velocity of a moving body by a gyro, an offset removing process for a detected angular velocity signal output from a mechanical part of the gyro is periodically and frequently performed. .
【請求項2】 運動体の回転角速度を検出測定するジャ
イロにおいて、 ジャイロのメカニカル部の出力する検出角速度信号を入
力してオフセットを測定するオフセット測定処理部を具
備し、 ジャイロのメカニカル部の出力する検出角速度信号を入
力すると共にオフセット測定処理部の出力するオフセッ
トを入力して検出角速度信号にオフセット除去処理を施
すオフセット除去処理部を具備することを特徴とするジ
ャイロ。
2. A gyro for detecting and measuring a rotational angular velocity of a moving body, comprising: an offset measurement processing section for inputting a detected angular velocity signal output from a mechanical section of the gyro and measuring an offset, and outputting the mechanical section of the gyro. A gyro, comprising: an offset removal processing unit that receives a detected angular velocity signal and inputs an offset output from an offset measurement processing unit to perform an offset removal process on the detected angular velocity signal.
【請求項3】 請求項2に記載されるジャイロにおい
て、 角速度オフセット除去処理部の角速度出力を積分する積
分処理部4を具備することを特徴とするジャイロ。
3. The gyro according to claim 2, further comprising an integration processing section for integrating an angular velocity output of the angular velocity offset removal processing section.
【請求項4】 請求項2および請求項3の内の何れかに
記載されるジャイロにおいて、 オフセット除去および角速度積分を演算処理するCPU
を具備することを特徴とするジャイロ。
4. The gyro according to claim 2, wherein the CPU performs arithmetic processing for offset removal and angular velocity integration.
A gyro, comprising:
【請求項5】 請求項2ないし請求項4の内の何れかに
記載されるジャイロにおいて、 所定時間であるオフセット測定時間の間角速度を積分
し、積分開始時点の角度と積分終了時点の角度の角度差
をオフセット測定時間により除算して角速度オフセット
値を算出し、測定角速度から角速度オフセット値を減算
してオフセット除去することを特徴とするジャイロ。
5. The gyro according to claim 2, wherein the angular velocity is integrated during an offset measurement time that is a predetermined time, and the angle at the integration start time and the angle at the integration end time are calculated. A gyro, wherein an angular difference is divided by an offset measurement time to calculate an angular velocity offset value, and the offset is removed by subtracting the angular velocity offset value from the measured angular velocity.
【請求項6】 請求項2ないし請求項5の内の何れかに
記載されるジャイロにおいて、 ジャイロのメカニカル部は光ファイバジャイロ、振動ジ
ャイロ、シリコンジャイロの内から選択された何れかで
あることを特徴とするジャイロ。
6. The gyro according to claim 2, wherein the mechanical part of the gyro is any one selected from an optical fiber gyro, a vibration gyro, and a silicon gyro. A gyro that features.
【請求項7】 請求項2ないし請求項6の内の何れかに
記載されるジャイロにおいて、 オフセット除去処理部において角速度オフセット除去し
た結果の角速度出力をに入力してこれに不感帯を設定す
る不感処理部を具備することを特徴とするジャイロ。
7. A gyro according to claim 2, wherein an angular velocity output resulting from the angular velocity offset removal in said offset removal processing section is input to a gyro and a dead zone is set therein. A gyro characterized by comprising a part.
【請求項8】 請求項7に記載されるジャイロにおい
て、 不感処理部を積分処理部に接続して不感処理を施した角
速度出力を入力することを特徴とするジャイロ。
8. The gyro according to claim 7, wherein the insensitive processing section is connected to the integration processing section, and the angular velocity output subjected to the insensitive processing is input.
【請求項9】 請求項5ないし請求項8の内の何れかに
記載されるジャイロにおいて、 オフセット測定時間を可変とする構成を具備することを
特徴とするジャイロ。
9. The gyro according to claim 5, wherein the gyro is configured to vary an offset measurement time.
【請求項10】 請求項9に記載されるジャイロにおい
て、 オフセット測定時間は外部から入力するコマンド或いは
切り替えスイッチにより変更することを特徴とするジャ
イロ。
10. The gyro according to claim 9, wherein the offset measurement time is changed by an externally input command or a changeover switch.
【請求項11】 請求項9および請求項10の内の何れ
かに記載されるジャイロにおいて、 最適オフセット測定時間の設定をする自己診断部を具備
することを特徴とするジャイロ。
11. The gyro according to claim 9, further comprising a self-diagnosis unit for setting an optimum offset measurement time.
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