JP2000258453A - 墜落検知装置 - Google Patents
墜落検知装置Info
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- JP2000258453A JP2000258453A JP11062906A JP6290699A JP2000258453A JP 2000258453 A JP2000258453 A JP 2000258453A JP 11062906 A JP11062906 A JP 11062906A JP 6290699 A JP6290699 A JP 6290699A JP 2000258453 A JP2000258453 A JP 2000258453A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 被保護体の姿勢が変化してもまた回転しなが
ら落下しても、正しく墜落を検出することができる墜落
検知装置を提供する。 【解決手段】直交３軸加速度検出手段に加えて直交３軸
角速度検出手段と、姿勢角算出手段及び鉛直加速度算出
手段とを付設し、直交３軸角速度検出手段により検出し
た３軸方向の軸の回転角速度信号と３軸方向の加速度信
号とによって姿勢角を算出し、この姿勢角を利用して鉛
直加速度信号を算出し、正確な落下加速度を求め、この
落下加速度により墜落の判定を行う。
ら落下しても、正しく墜落を検出することができる墜落
検知装置を提供する。 【解決手段】直交３軸加速度検出手段に加えて直交３軸
角速度検出手段と、姿勢角算出手段及び鉛直加速度算出
手段とを付設し、直交３軸角速度検出手段により検出し
た３軸方向の軸の回転角速度信号と３軸方向の加速度信
号とによって姿勢角を算出し、この姿勢角を利用して鉛
直加速度信号を算出し、正確な落下加速度を求め、この
落下加速度により墜落の判定を行う。
Description
【０００１】
【発明に属する技術分野】この発明は例えば高所にて作
業する作業者の墜落を検知し、その検知信号により作業
者を保護する、例えばエアバック或いは防護ネット等を
作動させて作業者の安全を確保すること等に用いられる
墜落検知装置に関する。
業する作業者の墜落を検知し、その検知信号により作業
者を保護する、例えばエアバック或いは防護ネット等を
作動させて作業者の安全を確保すること等に用いられる
墜落検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７乃至図１３を用いて従来の技術を説
明する。図７は落下加速度を検出して墜落を検出する形
式の墜落検知装置の概略の構成を示す。従来の墜落検知
装置は保護すべき被保護体（例えば作業者）の落下加速
度に対応した加速度信号を出力する加速度検出手段１
と、この加速度検出手段１が出力する落下加速度検出信
号が所定値以下に低下したことを検出する加速度判定手
段２と、この加速度判定手段２に設定値を与える設定器
３と、加速度判定手段２が被保護体の落下加速度が所定
値以下に低下したことを検知し、検知信号を出力してい
る時間を計数する時間計数手段４と、時間計数手段４で
計数する時間が所定の時間継続したか否かを判定する継
続時間判定手段５と、この継続時間判定手段５に継続時
間の設定値を与える設定器６とによって構成される。
明する。図７は落下加速度を検出して墜落を検出する形
式の墜落検知装置の概略の構成を示す。従来の墜落検知
装置は保護すべき被保護体（例えば作業者）の落下加速
度に対応した加速度信号を出力する加速度検出手段１
と、この加速度検出手段１が出力する落下加速度検出信
号が所定値以下に低下したことを検出する加速度判定手
段２と、この加速度判定手段２に設定値を与える設定器
３と、加速度判定手段２が被保護体の落下加速度が所定
値以下に低下したことを検知し、検知信号を出力してい
る時間を計数する時間計数手段４と、時間計数手段４で
計数する時間が所定の時間継続したか否かを判定する継
続時間判定手段５と、この継続時間判定手段５に継続時
間の設定値を与える設定器６とによって構成される。
【０００３】図７に示した墜落検知装置は被保護体に装
着され、被保護体の動きに応じて加速度検出手段１は加
速度信号を出力する。加速度検出手段１は静止時は常時
図８に示すように＋１Ｇの重力加速度を出力する。被保
護体の上下動に対応して＋１Ｇを中心に正側と負側に振
れる加速度信号を出力する姿勢に取り付けられる。被保
護体が図８に示す時点Ｔ0 において高所作業中に誤って
落下してとすると、落下の開始時に＋１Ｇから０Ｇに変
化する落下加速度信号を出力し、そのまま落下中は０Ｇ
を出力し続ける。
着され、被保護体の動きに応じて加速度検出手段１は加
速度信号を出力する。加速度検出手段１は静止時は常時
図８に示すように＋１Ｇの重力加速度を出力する。被保
護体の上下動に対応して＋１Ｇを中心に正側と負側に振
れる加速度信号を出力する姿勢に取り付けられる。被保
護体が図８に示す時点Ｔ0 において高所作業中に誤って
落下してとすると、落下の開始時に＋１Ｇから０Ｇに変
化する落下加速度信号を出力し、そのまま落下中は０Ｇ
を出力し続ける。
【０００４】従って加速度判定手段２は落下の開始時点
Ｔ0 から設定期に設定した設定加速度（例えば０．８
Ｇ）より加速度値が低下したことを検知して例えばＨ論
理の検知信号を出力する。時間計数手段４は加速度判定
手段２がＨ論理の出力信号を発信すると、その発信開始
からの時間を計数する。この計数動作は加速度判定手段
２の検出出力がＬ論理に戻るとゼロにリセットされる。
継続時間判定手段５は時間計数手段４で計数する時間が
設定器に設定した時間（例えば０．４秒程度）より長く
継続したことを検出して墜落検知信号を発信する。
Ｔ0 から設定期に設定した設定加速度（例えば０．８
Ｇ）より加速度値が低下したことを検知して例えばＨ論
理の検知信号を出力する。時間計数手段４は加速度判定
手段２がＨ論理の出力信号を発信すると、その発信開始
からの時間を計数する。この計数動作は加速度判定手段
２の検出出力がＬ論理に戻るとゼロにリセットされる。
継続時間判定手段５は時間計数手段４で計数する時間が
設定器に設定した時間（例えば０．４秒程度）より長く
継続したことを検出して墜落検知信号を発信する。
【０００５】図９は非保護体の落下速度が所定値以上に
達したことを検知して落下と判定する形式の墜落検知装
置の構成を示す。被保護体の落下速度を検出するには図
９に示した加速度検出手段７Ａから出力される加速度信
号を積分器７Ｃで１度積分することにより得ることがで
きる。バイアス除去手段７Ｂは静止時に加速度検出手段
７Ａが出力する＋１Ｇの重力加速度信号を除去するため
に設けられる。従って図９に示す速度検出手段７は加速
度検出手段７Ａと、バイアス除去手段７Ｂと、積分器７
Ｃとによって構成することができる。速度検出手段７で
得られた速度信号を速度判定手段９で設定値と比較し、
落下速度が設定値より速くなると速度判定手段９は検出
信号を出力する。
達したことを検知して落下と判定する形式の墜落検知装
置の構成を示す。被保護体の落下速度を検出するには図
９に示した加速度検出手段７Ａから出力される加速度信
号を積分器７Ｃで１度積分することにより得ることがで
きる。バイアス除去手段７Ｂは静止時に加速度検出手段
７Ａが出力する＋１Ｇの重力加速度信号を除去するため
に設けられる。従って図９に示す速度検出手段７は加速
度検出手段７Ａと、バイアス除去手段７Ｂと、積分器７
Ｃとによって構成することができる。速度検出手段７で
得られた速度信号を速度判定手段９で設定値と比較し、
落下速度が設定値より速くなると速度判定手段９は検出
信号を出力する。
【０００６】速度判定手段９が出力する検出信号を時間
計数手段４で計数し、この計数時間が所定時間以上継続
すると、継続時間判定手段５は墜落検知信号を発信す
る。図７及び図９に示した墜落検知装置は単一の加速度
検出手段１又は７Ａで加速度を計測している。このため
通常の状態において被保護体の姿勢が変化すると、加速
度検出手段１又は７Ａの検出値は変動する。つまり、加
速度検出手段１又は７Ａの入力軸が鉛直方向からずれる
と、加速度検出信号が出力されなくなる不都合が生じ
る。特に落下の開始時点で既に加速度検出手段１又は１
Ａの入力軸が鉛直方向と合致しない姿勢になっていたと
すると、落下方向の加速度を検出できないことになり、
落下を検知できない大きな不都合が生じる。
計数手段４で計数し、この計数時間が所定時間以上継続
すると、継続時間判定手段５は墜落検知信号を発信す
る。図７及び図９に示した墜落検知装置は単一の加速度
検出手段１又は７Ａで加速度を計測している。このため
通常の状態において被保護体の姿勢が変化すると、加速
度検出手段１又は７Ａの検出値は変動する。つまり、加
速度検出手段１又は７Ａの入力軸が鉛直方向からずれる
と、加速度検出信号が出力されなくなる不都合が生じ
る。特に落下の開始時点で既に加速度検出手段１又は１
Ａの入力軸が鉛直方向と合致しない姿勢になっていたと
すると、落下方向の加速度を検出できないことになり、
落下を検知できない大きな不都合が生じる。
【０００７】このため、従来より加速度検出手段として
図１０に示すＸ，Ｙ，Ｚの各方向の加速度を検出するこ
とができる直交３軸加速度検出手段８を用い、この直交
３軸加速度検出手段８の検出信号をベクトル合成手段１
１に取り込み、ベクトル合成手段１１でベクトル演算し
た結果を鉛直方向の加速度成分と仮定し、この鉛直方向
の加速度成分を加速度判定手段９に入力して設定値と比
較する墜落検知装置も考えられている。このように直交
３軸加速度検出手段８を利用することにより、被保護体
の姿勢が変わっても鉛直方向の加速度を正確に測定する
ことができる。
図１０に示すＸ，Ｙ，Ｚの各方向の加速度を検出するこ
とができる直交３軸加速度検出手段８を用い、この直交
３軸加速度検出手段８の検出信号をベクトル合成手段１
１に取り込み、ベクトル合成手段１１でベクトル演算し
た結果を鉛直方向の加速度成分と仮定し、この鉛直方向
の加速度成分を加速度判定手段９に入力して設定値と比
較する墜落検知装置も考えられている。このように直交
３軸加速度検出手段８を利用することにより、被保護体
の姿勢が変わっても鉛直方向の加速度を正確に測定する
ことができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図１０に示した墜落検
知装置によれば被保護体の姿勢が落下中に多少変化して
も、正しい落下加速度を計測することができる。然し乍
ら、落下直前に被保護体に垂直方向以外に動く場合、
Ｘ，Ｙ，Ｚの各加速度検出手段に発生する垂直方向以外
の加速度が印加され、この加速度が誤差として算入され
るため、精度良く落下を検出することができなくなる欠
点が生じる。
知装置によれば被保護体の姿勢が落下中に多少変化して
も、正しい落下加速度を計測することができる。然し乍
ら、落下直前に被保護体に垂直方向以外に動く場合、
Ｘ，Ｙ，Ｚの各加速度検出手段に発生する垂直方向以外
の加速度が印加され、この加速度が誤差として算入され
るため、精度良く落下を検出することができなくなる欠
点が生じる。
【０００９】例えば図１１に示すように被保護体１２が
高所から水平方向に飛び出して落下をはじめたとする
と、当所は水平方向と垂直方向の加速度が大きく発生す
る。つまり水平方向Ｘと垂直方向Ｚの加速度を分離でき
ないため、水平方向Ｘの加速度が誤差となる。また、他
の形態の不都合として図１２に示すように被保護体１２
の中心からｒの距離に直交３軸加速度検出手段８を含む
墜落検知装置１３が装着され、被保護体１２が角速度ω
で回転しながら落下しているものとすると、直交３軸加
速度検出手段８にはｒω2 の遠心加速度が印加される。
この遠心加速度ｒω2 が印加されることにより加速度の
検出誤差ε（図１３参照）が発生する。つまり図１３に
示す曲線Ａは遠心加速度ｒω2 が印加された場合の落下
加速度の検出信号、曲線Ｂは遠心加速度ｒω2 が印加さ
れない場合の落下加速度の検出信号を示す。
高所から水平方向に飛び出して落下をはじめたとする
と、当所は水平方向と垂直方向の加速度が大きく発生す
る。つまり水平方向Ｘと垂直方向Ｚの加速度を分離でき
ないため、水平方向Ｘの加速度が誤差となる。また、他
の形態の不都合として図１２に示すように被保護体１２
の中心からｒの距離に直交３軸加速度検出手段８を含む
墜落検知装置１３が装着され、被保護体１２が角速度ω
で回転しながら落下しているものとすると、直交３軸加
速度検出手段８にはｒω2 の遠心加速度が印加される。
この遠心加速度ｒω2 が印加されることにより加速度の
検出誤差ε（図１３参照）が発生する。つまり図１３に
示す曲線Ａは遠心加速度ｒω2 が印加された場合の落下
加速度の検出信号、曲線Ｂは遠心加速度ｒω2 が印加さ
れない場合の落下加速度の検出信号を示す。
【００１０】曲線Ａから明らかなように、遠心加速が印
加され、遠心加速度成分が加算されることにより、落下
加速度の低下率が鈍くなり、所定の加速度０．８Ｇに至
るまでに時間がかかり、墜落の判定が遅れてしまう欠点
が生じる。この発明の目的は落下中の被保護体にあらゆ
る方向の加速度が印加されても、正確に落下加速度を検
出し、墜落の判定に遅れが発生することのない落下検知
装置を提供使用とするものである。
加され、遠心加速度成分が加算されることにより、落下
加速度の低下率が鈍くなり、所定の加速度０．８Ｇに至
るまでに時間がかかり、墜落の判定が遅れてしまう欠点
が生じる。この発明の目的は落下中の被保護体にあらゆ
る方向の加速度が印加されても、正確に落下加速度を検
出し、墜落の判定に遅れが発生することのない落下検知
装置を提供使用とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１で提
案する墜落検知装置は直交３軸加速度検出手段に加えて
直交３軸角速度検出手段と、姿勢角算出手段及び鉛直加
速度算出手段とを付設し、この鉛直加速度算出手段によ
り姿勢角算出手段で算出した姿勢角を基に被保護体の鉛
直角速度を算出し、この鉛直加速度を利用して落下加速
度の判定、落下速度の判定、落下位置の判定を施して全
ての条件が揃った状態で墜落と判定する墜落検知装置を
提供するものである。
案する墜落検知装置は直交３軸加速度検出手段に加えて
直交３軸角速度検出手段と、姿勢角算出手段及び鉛直加
速度算出手段とを付設し、この鉛直加速度算出手段によ
り姿勢角算出手段で算出した姿勢角を基に被保護体の鉛
直角速度を算出し、この鉛直加速度を利用して落下加速
度の判定、落下速度の判定、落下位置の判定を施して全
ての条件が揃った状態で墜落と判定する墜落検知装置を
提供するものである。
【００１２】この請求項１で提案する墜落検知装置によ
れば直交３軸加速度検出手段と直交３軸角速度検出手段
の検出信号を利用することにより、被保護体の姿勢を特
定することができる。このために、落下直前の被保護体
の姿勢を特定することにより垂直方向の加速度を特定す
ることができる。よって、この垂直方向の加速度を鉛直
加速度算出手段で算出することができる。
れば直交３軸加速度検出手段と直交３軸角速度検出手段
の検出信号を利用することにより、被保護体の姿勢を特
定することができる。このために、落下直前の被保護体
の姿勢を特定することにより垂直方向の加速度を特定す
ることができる。よって、この垂直方向の加速度を鉛直
加速度算出手段で算出することができる。
【００１３】従って、この鉛直加速度算出手段が算出す
る鉛直加速度を利用することにより被保護体に各種の加
速度が印加されていても正確な落下加速度及び落下速
度、落下位置を検出することができ、落下検知の信頼性
を高めることができる。この発明の請求項２で提案する
墜落検知装置は直交３軸加速度検出手段に加えて直交３
軸角速度検出手段と、加速度補正手段と、鉛直加速度算
出手段とを付設し、加速度補正手段において直交３軸角
速度検出手段の検出信号を利用して直交３軸方向の遠心
加速度成分を除去し、遠心加速度成分を除去した加速度
成分を鉛直加速度算出手段に入力し、この鉛直加速度算
出手段により鉛直方向の加速度成分を求める構成とした
ものである。
る鉛直加速度を利用することにより被保護体に各種の加
速度が印加されていても正確な落下加速度及び落下速
度、落下位置を検出することができ、落下検知の信頼性
を高めることができる。この発明の請求項２で提案する
墜落検知装置は直交３軸加速度検出手段に加えて直交３
軸角速度検出手段と、加速度補正手段と、鉛直加速度算
出手段とを付設し、加速度補正手段において直交３軸角
速度検出手段の検出信号を利用して直交３軸方向の遠心
加速度成分を除去し、遠心加速度成分を除去した加速度
成分を鉛直加速度算出手段に入力し、この鉛直加速度算
出手段により鉛直方向の加速度成分を求める構成とした
ものである。
【００１４】この請求項２で提案した墜落検知装置の場
合も落下中の被保護体が回転し遠心加速度が発生して
も、この遠心加速度を加速度補正手段で除去することが
できる。この結果、鉛直加速度算出手段でベクトル合成
して求めた合成ベクトルは落下加速度成分だけとなり、
正確に落下加速度を求めることができる。この発明の請
求項３では請求項１と請求項２で提案した墜落検知装置
の双方の特徴を併せ持つ墜落検知装置を提案するもので
ある。このために、請求項３で提案する墜落検知装置は
姿勢角算出手段と加速度補正手段と、鉛直角速度算出手
段とを備えた構成としたものである。
合も落下中の被保護体が回転し遠心加速度が発生して
も、この遠心加速度を加速度補正手段で除去することが
できる。この結果、鉛直加速度算出手段でベクトル合成
して求めた合成ベクトルは落下加速度成分だけとなり、
正確に落下加速度を求めることができる。この発明の請
求項３では請求項１と請求項２で提案した墜落検知装置
の双方の特徴を併せ持つ墜落検知装置を提案するもので
ある。このために、請求項３で提案する墜落検知装置は
姿勢角算出手段と加速度補正手段と、鉛直角速度算出手
段とを備えた構成としたものである。
【００１５】この結果、請求項３で提案する墜落検知装
置によれば、落下時の被保護体の動作によるあらゆる方
向の加速度が発生しても、また、回転運動が与えられて
も正しく落下加速度落下速度及び落下位置を検出するこ
とができる。
置によれば、落下時の被保護体の動作によるあらゆる方
向の加速度が発生しても、また、回転運動が与えられて
も正しく落下加速度落下速度及び落下位置を検出するこ
とができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１にこの発明の請求項１で提案
する墜落検知装置の一実施例を示す。この発明の請求項
１で提案する墜落検知装置は直交３軸加速度検出手段８
に加えて直交３軸角速度検出手段１４と、姿勢角算出手
段１５と、鉛直加速度算出手段１６とを設けた構成を特
徴とするものである。
する墜落検知装置の一実施例を示す。この発明の請求項
１で提案する墜落検知装置は直交３軸加速度検出手段８
に加えて直交３軸角速度検出手段１４と、姿勢角算出手
段１５と、鉛直加速度算出手段１６とを設けた構成を特
徴とするものである。
【００１７】直交３軸角速度検出手段１４は３個の角速
度計（レートジャイロ）１４Ｘ，１４Ｙ，１４Ｚを具備
して構成される。これら３個の角速度計１４Ｘ，１４
Ｙ，１４Ｚは直交３軸加速度検出手段８を構成する３個
の加速度計８Ｘ，８Ｙ，８Ｚが検出する各加速度検出軸
の回転を検出する姿勢で装着される。つまり、角速度計
１４Ｘは加速度計８Ｘの加速度検出軸Ｘの回転を検出す
る姿勢に装着され、角速度計１４Ｙは加速度計８Ｙの加
速度検出軸Ｙの回転を検出する姿勢に装着され、角速度
計Ｚは加速度計８Ｚの加速度検出軸Ｚの回転を検出する
姿勢に装着される。
度計（レートジャイロ）１４Ｘ，１４Ｙ，１４Ｚを具備
して構成される。これら３個の角速度計１４Ｘ，１４
Ｙ，１４Ｚは直交３軸加速度検出手段８を構成する３個
の加速度計８Ｘ，８Ｙ，８Ｚが検出する各加速度検出軸
の回転を検出する姿勢で装着される。つまり、角速度計
１４Ｘは加速度計８Ｘの加速度検出軸Ｘの回転を検出す
る姿勢に装着され、角速度計１４Ｙは加速度計８Ｙの加
速度検出軸Ｙの回転を検出する姿勢に装着され、角速度
計Ｚは加速度計８Ｚの加速度検出軸Ｚの回転を検出する
姿勢に装着される。
【００１８】このように直交３軸角速度計１４を設けた
ことにより、直交３軸角速度検出手段１４の出力と直交
３軸加速度検出手段８の出力を姿勢角算出手段１５に入
力することにより、墜落検知装置１３の動的に変化する
傾斜角（姿勢角）を計算することができる。この演算処
理方法に関しては例えば慣性航法装置等で実用されてお
り、一般によく知られている技術であるから、ここでは
その詳細説明は省略する。
ことにより、直交３軸角速度検出手段１４の出力と直交
３軸加速度検出手段８の出力を姿勢角算出手段１５に入
力することにより、墜落検知装置１３の動的に変化する
傾斜角（姿勢角）を計算することができる。この演算処
理方法に関しては例えば慣性航法装置等で実用されてお
り、一般によく知られている技術であるから、ここでは
その詳細説明は省略する。
【００１９】姿勢角算出手段１５において墜落検知装置
１３の姿勢角を算出できることから、その結果として鉛
直加速度算出手段１６は水平面を基準とした加速度Ａｚ
Ｌをベクトル回転（又は変換）により算出することがで
きる。 （ＡｘＬ，ＡｙＬ，ＡｚＬ）＝Ｒｏｔ（φ、θ）・（Ａ
ｘ，Ａｙ，Ａｚ） （ＡｘＬ，ＡｙＬ，ＡｚＬ）：水平面基準の加速度 （Ａｘ，Ａｙ，Ａｚ）：墜落検知装置の基準速度 Ｒｏｔ（φ、θ）：回転マトリックス φ：Ｘ軸廻りの傾斜角 θ：Ｙ軸廻りの傾斜角 鉛直加速度算出手段１６が出力する鉛直加速度ＡｚＬを
バイアス除去手段１７に入力し、このバイアス除去手段
１７で＋１Ｇの重力加速度をバイアス成分として除去
し、常時は０Ｇを維持する加速度信号を得る。この加速
度信号を加速度判定手段２０に入力する。
１３の姿勢角を算出できることから、その結果として鉛
直加速度算出手段１６は水平面を基準とした加速度Ａｚ
Ｌをベクトル回転（又は変換）により算出することがで
きる。 （ＡｘＬ，ＡｙＬ，ＡｚＬ）＝Ｒｏｔ（φ、θ）・（Ａ
ｘ，Ａｙ，Ａｚ） （ＡｘＬ，ＡｙＬ，ＡｚＬ）：水平面基準の加速度 （Ａｘ，Ａｙ，Ａｚ）：墜落検知装置の基準速度 Ｒｏｔ（φ、θ）：回転マトリックス φ：Ｘ軸廻りの傾斜角 θ：Ｙ軸廻りの傾斜角 鉛直加速度算出手段１６が出力する鉛直加速度ＡｚＬを
バイアス除去手段１７に入力し、このバイアス除去手段
１７で＋１Ｇの重力加速度をバイアス成分として除去
し、常時は０Ｇを維持する加速度信号を得る。この加速
度信号を加速度判定手段２０に入力する。
【００２０】加速度判定手段２０は図８で説明したのと
同様に被保護体１２が落下を開始したとき加速度が０Ｇ
から−１Ｇに変化する過程において、図２に示すように
−０．２Ｇまで低下したことを検出してＨ理論信号を出
力する。バイアス除去手段１７から出力される加速度信
号は第１積分器１８で第１積分し、図２Ｂに示す速度信
号を得る。この速度信号を速度判定手段２１に入力する
と共に、第２積分器１９に入力して第２積分を実行さ
せ、第２積分器１９から図２Ｃに示す位置信号を得る。
この位置信号を位置判定手段２２に入力し、この位置判
定手段２２で被保護体の位置が初期位置より下側に移動
したか否かを判定する。
同様に被保護体１２が落下を開始したとき加速度が０Ｇ
から−１Ｇに変化する過程において、図２に示すように
−０．２Ｇまで低下したことを検出してＨ理論信号を出
力する。バイアス除去手段１７から出力される加速度信
号は第１積分器１８で第１積分し、図２Ｂに示す速度信
号を得る。この速度信号を速度判定手段２１に入力する
と共に、第２積分器１９に入力して第２積分を実行さ
せ、第２積分器１９から図２Ｃに示す位置信号を得る。
この位置信号を位置判定手段２２に入力し、この位置判
定手段２２で被保護体の位置が初期位置より下側に移動
したか否かを判定する。
【００２１】つまり、速度判定手段２１及び位置判定手
段２２は第１積分器２１と第２積分器２２の各積分電圧
が負極性の極くわずかな電圧に達すると直ちにＨ論理の
判定結果を出力する。従って図２Ａに示す落下加速度信
号に対して加速度判定手段２０及び速度判定手段２１、
位置判定手段２２は図２のＤ〜Ｆに示すように、わずか
な時間差で順次Ｈ論理を出力する。
段２２は第１積分器２１と第２積分器２２の各積分電圧
が負極性の極くわずかな電圧に達すると直ちにＨ論理の
判定結果を出力する。従って図２Ａに示す落下加速度信
号に対して加速度判定手段２０及び速度判定手段２１、
位置判定手段２２は図２のＤ〜Ｆに示すように、わずか
な時間差で順次Ｈ論理を出力する。
【００２２】論理積手段２３はこれらの各判定手段２
０、２１、２２が全てＨ論理を出力すると、図２Ｇに示
す論理積信号を出力する。論理手段２３が論理積信号を
出力すると時間計数手段４は時間を計数し、その時間値
が設定器６に設定した継続時間ＴＭに等しいかこれより
大きくなると継続時間比較手段５は墜落検知信号を出力
する。
０、２１、２２が全てＨ論理を出力すると、図２Ｇに示
す論理積信号を出力する。論理手段２３が論理積信号を
出力すると時間計数手段４は時間を計数し、その時間値
が設定器６に設定した継続時間ＴＭに等しいかこれより
大きくなると継続時間比較手段５は墜落検知信号を出力
する。
【００２３】設定器６に設定する継続時間ＴＭは大半
０．４秒〜０．６４秒程度に選定される。つまり、落下
の開始から墜落と判定するまでの落下許容値を０．８メ
ートル程度に迎えるには約０．４秒、落下許容値を２メ
ートルに採るとすれば約０．６４秒程度となる。図２は
被保護体が高所からそのまま落下を開始した状況を説明
しているが、図３に示すように一旦上方に飛び上がって
から落下を始めたとすると、バイアス除去手段１７から
出力される加速度信号は図４Ａに示すように、一旦正方
向の信号を出力し、その後０Ｇを横切って−１Ｇに収束
する。
０．４秒〜０．６４秒程度に選定される。つまり、落下
の開始から墜落と判定するまでの落下許容値を０．８メ
ートル程度に迎えるには約０．４秒、落下許容値を２メ
ートルに採るとすれば約０．６４秒程度となる。図２は
被保護体が高所からそのまま落下を開始した状況を説明
しているが、図３に示すように一旦上方に飛び上がって
から落下を始めたとすると、バイアス除去手段１７から
出力される加速度信号は図４Ａに示すように、一旦正方
向の信号を出力し、その後０Ｇを横切って−１Ｇに収束
する。
【００２４】このため、第１積分器２１は図４Ｂに示す
ように時点Ｔ２で速度０を横切り、負方向の速度信号を
出力する。これと共に第２積分器１９は時点Ｔ３で初期
位置を横切り、負極性の位置信号を出力する。従ってＴ
３以後は初期位置から下側を移動していることを意味す
る。従って、加速度判定手段２０は図４Ａに示した加速
度信号が−０．２Ｇを横切ると図４Ｄに示すようにＨ論
理を出力し、速度判定手段２１は速度信号が負極性のわ
ずかな電圧を横切ると図４Ｅに示すようにＨ論理を出力
し、位置判定手段２２は第２積分器１９の積分電圧が負
極性に反転した時点で図４Ｆに示すようにＨ論理を出力
する。
ように時点Ｔ２で速度０を横切り、負方向の速度信号を
出力する。これと共に第２積分器１９は時点Ｔ３で初期
位置を横切り、負極性の位置信号を出力する。従ってＴ
３以後は初期位置から下側を移動していることを意味す
る。従って、加速度判定手段２０は図４Ａに示した加速
度信号が−０．２Ｇを横切ると図４Ｄに示すようにＨ論
理を出力し、速度判定手段２１は速度信号が負極性のわ
ずかな電圧を横切ると図４Ｅに示すようにＨ論理を出力
し、位置判定手段２２は第２積分器１９の積分電圧が負
極性に反転した時点で図４Ｆに示すようにＨ論理を出力
する。
【００２５】この結果、論理積手段２３は位置判定手段
２３がＨ論理を出力するタイミングと同時に図４Ｇに示
すようにＨ論理を出力し、継続時間判定手段５は論理積
手段２３がＨ論理を出力したタイミングから設定器６に
設定した継続時間ＴＭが経過すると継続時間判定手段５
は図４Ａに示す墜落検知信号を出力する。図５はこの発
明の請求項２で提案する墜落検出装置の一実施例を示
す。請求項２で提案する墜落検出装置は直交３軸角速度
検出手段１４の検出信号により各軸Ｘ，Ｙ，Ｚの回転角
速度ωｘ，ωｙ，ωｚを検出し、この回転角速度ωｘ，
ωｙ，ωｚを加速度補正手段２４に入力し、加速度補正
手段２４で加速度検出信号Ｘ，Ｙ，Ｚを補正し、遠心加
速度ｒω2 （ｒは図１２に示したｒと同じ）による影響
を除去する。
２３がＨ論理を出力するタイミングと同時に図４Ｇに示
すようにＨ論理を出力し、継続時間判定手段５は論理積
手段２３がＨ論理を出力したタイミングから設定器６に
設定した継続時間ＴＭが経過すると継続時間判定手段５
は図４Ａに示す墜落検知信号を出力する。図５はこの発
明の請求項２で提案する墜落検出装置の一実施例を示
す。請求項２で提案する墜落検出装置は直交３軸角速度
検出手段１４の検出信号により各軸Ｘ，Ｙ，Ｚの回転角
速度ωｘ，ωｙ，ωｚを検出し、この回転角速度ωｘ，
ωｙ，ωｚを加速度補正手段２４に入力し、加速度補正
手段２４で加速度検出信号Ｘ，Ｙ，Ｚを補正し、遠心加
速度ｒω2 （ｒは図１２に示したｒと同じ）による影響
を除去する。
【００２６】加速度補正手段２４による遠心加速度の補
正は具体的には以下の補正演算式によって求められる。 Ｘ加速度の補正値＝Ｒxy×ωｙ2 ＋Ｒxz×ωｚ2 Ｙ加速度の補正値＝Ｒyx×ωｘ2 ＋Ｒyz×ωｚ2 Ｚ加速度の補正値＝Ｒzx×ωｘ2 ＋Ｒzy×ωｙ2 Ｒxy：Ｙ軸の回転中心からＸ加速度計へのＸ軸方向成分
の長さ（予め設定しておく） Ｒxz：Ｚ軸の回転中心からＸ加速度計へのＸ軸方向成分
の長さ（予め設定しておく） Ｒyx：Ｘ軸の回転中心からＹ加速度計へのＹ軸方向成分
の長さ（予め設定しておく） Ｒyz：Ｚ軸の回転中心からＹ加速度計へのＹ軸方向成分
の長さ（予め設定しておく） Ｒzx：Ｘ軸の回転中心からＺ加速度計へのＺ軸方向成分
の長さ（予め設定しておく） Ｒzy：Ｙ軸の回転中心からＺ加速度計へのＺ軸方向成分
の長さ（予め設定しておく） ωｘ，ωｙ，ωｚ：Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸の角速度検出信号 従って鉛直加速度算出手段１６′は加速度補正手段２４
で遠心加速度による影響を除去した加速度信号から直の
ベクトル合成した加速度を鉛直方向の加速度として算出
し、この加速度信号をバイアス除去手段１７を通じて加
速度判定手段２０と第１積分器１８に供給する構成とし
たものである。
正は具体的には以下の補正演算式によって求められる。 Ｘ加速度の補正値＝Ｒxy×ωｙ2 ＋Ｒxz×ωｚ2 Ｙ加速度の補正値＝Ｒyx×ωｘ2 ＋Ｒyz×ωｚ2 Ｚ加速度の補正値＝Ｒzx×ωｘ2 ＋Ｒzy×ωｙ2 Ｒxy：Ｙ軸の回転中心からＸ加速度計へのＸ軸方向成分
の長さ（予め設定しておく） Ｒxz：Ｚ軸の回転中心からＸ加速度計へのＸ軸方向成分
の長さ（予め設定しておく） Ｒyx：Ｘ軸の回転中心からＹ加速度計へのＹ軸方向成分
の長さ（予め設定しておく） Ｒyz：Ｚ軸の回転中心からＹ加速度計へのＹ軸方向成分
の長さ（予め設定しておく） Ｒzx：Ｘ軸の回転中心からＺ加速度計へのＺ軸方向成分
の長さ（予め設定しておく） Ｒzy：Ｙ軸の回転中心からＺ加速度計へのＺ軸方向成分
の長さ（予め設定しておく） ωｘ，ωｙ，ωｚ：Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸の角速度検出信号 従って鉛直加速度算出手段１６′は加速度補正手段２４
で遠心加速度による影響を除去した加速度信号から直の
ベクトル合成した加速度を鉛直方向の加速度として算出
し、この加速度信号をバイアス除去手段１７を通じて加
速度判定手段２０と第１積分器１８に供給する構成とし
たものである。
【００２７】この図５に示す実施例によれば、被保護体
が回転しながら落下しても、回転によって発生する遠心
加速度ｒω2 による影響を除去することができ、正しく
然も素速く落下を検知することができる。図６は請求項
３提案する落下検知装置の実施例を示す。この請求項３
で提案する墜落検知装置は請求項１と請求項２で提案し
た墜落検知装置の双方の特徴を併せ持つ墜落検知装置を
提供するものである。
が回転しながら落下しても、回転によって発生する遠心
加速度ｒω2 による影響を除去することができ、正しく
然も素速く落下を検知することができる。図６は請求項
３提案する落下検知装置の実施例を示す。この請求項３
で提案する墜落検知装置は請求項１と請求項２で提案し
た墜落検知装置の双方の特徴を併せ持つ墜落検知装置を
提供するものである。
【００２８】このために、図６に示す墜落検知装置は直
交３軸加速度検出手段８に加えて、直交３軸角速度検出
手段１４と、姿勢算出手段１５と、鉛直加速度算出手段
１６と、加速度補正手段２４とを付加した構成とするも
のである。この図６に示した構成によれば落下時の被保
護体の動作によって、あらゆる方向の加速度が発生して
も姿勢角算出手段１５が算出する姿勢角を利用すること
により、直交３軸加速度検出手段８が出力する加速度信
号から鉛直成分だけを正確に求めることができる。更
に、加速度補正手段２４を設けていることにより、この
加速度補正手段２４で遠心加速度ｒω2 による影響を除
去することができる。
交３軸加速度検出手段８に加えて、直交３軸角速度検出
手段１４と、姿勢算出手段１５と、鉛直加速度算出手段
１６と、加速度補正手段２４とを付加した構成とするも
のである。この図６に示した構成によれば落下時の被保
護体の動作によって、あらゆる方向の加速度が発生して
も姿勢角算出手段１５が算出する姿勢角を利用すること
により、直交３軸加速度検出手段８が出力する加速度信
号から鉛直成分だけを正確に求めることができる。更
に、加速度補正手段２４を設けていることにより、この
加速度補正手段２４で遠心加速度ｒω2 による影響を除
去することができる。
【００２９】この結果、図６に示した実施例によれば落
下時の被保護体が如何なる挙動を呈しても正確に然も素
早く墜落を検出することができる利点が得られる。
下時の被保護体が如何なる挙動を呈しても正確に然も素
早く墜落を検出することができる利点が得られる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明してように、この発明の請求項
１の墜落検知装置によれば被保護体に鉛直方向以外の加
速度が加えられても、また姿勢が順次変化しても姿勢角
算出手段１５で姿勢角を検出し、この姿勢角で直交３軸
加速度検出手段８が出力する加速度信号の中から鉛直方
向の加速度を算出するから、正確に然も素早く墜落を検
出することができる。
１の墜落検知装置によれば被保護体に鉛直方向以外の加
速度が加えられても、また姿勢が順次変化しても姿勢角
算出手段１５で姿勢角を検出し、この姿勢角で直交３軸
加速度検出手段８が出力する加速度信号の中から鉛直方
向の加速度を算出するから、正確に然も素早く墜落を検
出することができる。
【００３１】また、請求項２の墜落検知装置によれば直
交３軸角速度信号を利用して３軸加速度信号を補正する
ことにより遠心加速度による影響を除去することができ
る。また落下中に被保護体が回転しても正確に然も時間
遅れが生じることなく素早く墜落を検出することができ
る。更に、請求項３で提案した墜落検知装置によれば落
下時の被保護体の動作によるあらゆる方向の加速度が発
生しても、また被保護体が回転しながら落下しても正し
く墜落を検知することができ、信頼性の高い墜落検知装
置を提供することができる利点が得られる。
交３軸角速度信号を利用して３軸加速度信号を補正する
ことにより遠心加速度による影響を除去することができ
る。また落下中に被保護体が回転しても正確に然も時間
遅れが生じることなく素早く墜落を検出することができ
る。更に、請求項３で提案した墜落検知装置によれば落
下時の被保護体の動作によるあらゆる方向の加速度が発
生しても、また被保護体が回転しながら落下しても正し
く墜落を検知することができ、信頼性の高い墜落検知装
置を提供することができる利点が得られる。
【図１】この発明の請求項１で提案した墜落検知装置の
一実施例を示すブロック図。
一実施例を示すブロック図。
【図２】図１の動作を説明するための波形図。
【図３】図２の動作と異なる動作を説明するための略線
図。
図。
【図４】図３に示した動作を説明するための波形図。
【図５】この発明の請求項２で提案した墜落検知装置の
実施例を示すブロック図。
実施例を示すブロック図。
【図６】この発明の請求項３で提案した墜落検知装置の
実施例を示すブロック図。
実施例を示すブロック図。
【図７】従来の技術を説明するためのブロック図。
【図８】図７の動作を説明するための波形図。
【図９】従来の技術の他の例を説明するためのブロック
図。
図。
【図１０】従来の技術の更に他の例を説明するためのブ
ロック図。
ロック図。
【図１１】図１０に示した従来技術の欠点を説明するた
めの略線図。
めの略線図。
【図１２】図１０に示した従来技術の他の欠点の発生原
因を説明するための略線図。
因を説明するための略線図。
【図１３】図１２で説明した欠点を視覚的に説明するた
めの波形図。
めの波形図。
４ 時間計数手段 ５ 継続時間判定手段 ６ 設定器 ８ 直交３軸加速度検出手段 １４ 直交３軸角速度検出手段 １５ 姿勢角算出手段 １６ 鉛直加速度算出手段（姿勢角印加型） １６′ 鉛直加速度算出手段（ベクトル合成型） １７ バイアス除去手段 １８ 第１積分器 １９ 第２積分器 ２０ 加速度判定手段 ２１ 速度判定手段 ２２ 位置判定手段 ２３ 論理積手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中里 憲一 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 佐藤 靖裕 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 Ｆターム(参考） 2E184 JA04 KA20 MA03 2F105 AA10 BB03 BB11 BB17 BB20
Claims (3)
- 【請求項１】 直交３軸加速度検出手段と、この直交３
軸加速度検出手段が出力する直交３軸方向の加速度信号
により鉛直加速度成分を算出する鉛直加速度算出手段
と、この鉛直加速度算出手段が算出した鉛直加速度によ
り墜落を検知する墜落検知装置において、 上記直交３軸加速度検出手段に加えて直交３軸角速度検
出手段と、この直交３軸角速度検出手段が出力する直交
３軸角速度信号と上記直交３軸加速度検出手段が出力す
る直交３軸加速度信号とにより姿勢角を算出する姿勢角
算出手段とを設け、この姿勢角算出手段が算出した姿勢
角を上記鉛直加速度算出手段に入力することにより、鉛
直方向以外の加速度が除去された鉛直加速度を鉛直加速
度算出手段の出力とすることを特徴とする墜落検知装
置。 - 【請求項２】 直交３軸加速度検出手段と、この直交３
軸加速度検出手段が出力する直交３軸方向の加速度信号
をベクトル合成して鉛直加速度成分を算出する鉛直加速
度算出手段と、この鉛直加速度算出手段が算出した鉛直
加速度により墜落を検知する墜落検知装置において、 上記直交３軸加速度検出手段に加えて直交３軸角速度検
出手段と、上記直交３軸加速度検出手段が出力する直交
３軸加速度信号を上記直交３軸角速度検出手段が出力す
る直交３軸角速度信号により補正して上記直交３軸加速
度信号に含まれる遠心加速度成分を除去する加速度補正
手段とを設け、この加速度補正手段で補正した加速度信
号を上記鉛直加速度算出手段に入力して鉛直加速度を算
出する構成としたことを特徴とする墜落検知装置。 - 【請求項３】 直交３軸加速度検出手段と、この直交３
軸加速度検出手段が出力する直交３軸方向の加速度信号
により鉛直加速度成分を算出する鉛直加速度算出手段
と、この鉛直加速度算出手段が算出した鉛直加速度によ
り墜落を検知する墜落検知装置において、 上記直交３軸加速度検出手段に加えて直交３軸角速度検
出手段と、姿勢角算出手段と、角速度補正手段とを付加
し、鉛直方向以外の加速度及び遠心加速度による影響を
除去した加速度信号を得る構成としたことを特徴とする
墜落検知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11062906A JP2000258453A (ja) | 1999-03-10 | 1999-03-10 | 墜落検知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11062906A JP2000258453A (ja) | 1999-03-10 | 1999-03-10 | 墜落検知装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000258453A true JP2000258453A (ja) | 2000-09-22 |
Family
ID=13213778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11062906A Pending JP2000258453A (ja) | 1999-03-10 | 1999-03-10 | 墜落検知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000258453A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1715349A3 (en) * | 2005-04-22 | 2007-05-09 | Hitachi Metals, Ltd. | Free fall detection device |
| KR100823862B1 (ko) * | 2005-08-05 | 2008-04-21 | 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤 | 낙하 검지 장치 |
| JPWO2006080225A1 (ja) * | 2005-01-31 | 2008-06-19 | 日立金属株式会社 | 落下検知方法および落下検知装置 |
| JP2008522189A (ja) * | 2004-12-01 | 2008-06-26 | フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド | 落下検出のためのシステム及び方法 |
| JP2010038839A (ja) * | 2008-08-07 | 2010-02-18 | Sanyo Electric Co Ltd | 電子機器 |
| JP2010259612A (ja) * | 2009-05-07 | 2010-11-18 | Nintendo Co Ltd | 情報処理プログラムおよび情報処理装置 |
| CN102023233A (zh) * | 2009-09-15 | 2011-04-20 | 索尼公司 | 速度计算设备、速度计算方法和导航设备 |
| CN104792487A (zh) * | 2015-04-09 | 2015-07-22 | 中国汽车技术研究中心 | 一种获取碰撞试验中假人骨盆运动轨迹的方法及装置 |
| JP6288901B1 (ja) * | 2017-07-31 | 2018-03-07 | 株式会社石野サーキット | 落下検知手段、落下警報手段及び落下通報手段 |
-
1999
- 1999-03-10 JP JP11062906A patent/JP2000258453A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008522189A (ja) * | 2004-12-01 | 2008-06-26 | フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド | 落下検出のためのシステム及び方法 |
| JP4637165B2 (ja) * | 2005-01-31 | 2011-02-23 | トレックス・セミコンダクター株式会社 | 落下検知方法および落下検知装置 |
| JPWO2006080225A1 (ja) * | 2005-01-31 | 2008-06-19 | 日立金属株式会社 | 落下検知方法および落下検知装置 |
| US7549335B2 (en) | 2005-04-22 | 2009-06-23 | Hitachi Metals, Ltd. | Free fall detection device |
| EP1715349A3 (en) * | 2005-04-22 | 2007-05-09 | Hitachi Metals, Ltd. | Free fall detection device |
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| JP2010038839A (ja) * | 2008-08-07 | 2010-02-18 | Sanyo Electric Co Ltd | 電子機器 |
| JP2010259612A (ja) * | 2009-05-07 | 2010-11-18 | Nintendo Co Ltd | 情報処理プログラムおよび情報処理装置 |
| CN102023233A (zh) * | 2009-09-15 | 2011-04-20 | 索尼公司 | 速度计算设备、速度计算方法和导航设备 |
| CN102023233B (zh) * | 2009-09-15 | 2012-10-10 | 索尼公司 | 速度计算设备、速度计算方法和导航设备 |
| CN104792487A (zh) * | 2015-04-09 | 2015-07-22 | 中国汽车技术研究中心 | 一种获取碰撞试验中假人骨盆运动轨迹的方法及装置 |
| JP6288901B1 (ja) * | 2017-07-31 | 2018-03-07 | 株式会社石野サーキット | 落下検知手段、落下警報手段及び落下通報手段 |
| WO2019026099A1 (ja) * | 2017-07-31 | 2019-02-07 | 株式会社石野サーキット | 落下検知手段、落下警報手段及び落下通報手段 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20021203 |