JP2000321070A - ストラップダウン慣性航法装置 - Google Patents
ストラップダウン慣性航法装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 開発費用を抑制すると共に要求される方位ド
リフトを満足する低コストのストラップダウン慣性航法
装置を提供する。 【解決手段】 低精度ストラップダウン慣性航法装置を
具備し、外付けの補正用ジャイロ装置２を具備し、補正
用ジャイロ装置２の出力に基づいて低精度ストラップダ
ウン慣性航法装置に内蔵される低精度ジャイロのドリフ
トを補正するドリフト補正処理部３を具備するストラッ
プダウン慣性航法装置。
リフトを満足する低コストのストラップダウン慣性航法
装置を提供する。 【解決手段】 低精度ストラップダウン慣性航法装置を
具備し、外付けの補正用ジャイロ装置２を具備し、補正
用ジャイロ装置２の出力に基づいて低精度ストラップダ
ウン慣性航法装置に内蔵される低精度ジャイロのドリフ
トを補正するドリフト補正処理部３を具備するストラッ
プダウン慣性航法装置。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ストラップダウ
ン慣性航法装置に関し、特に、開発費用を抑制すると共
に要求される方位ドリフトを満足する低コストのストラ
ップダウン慣性航法装置に関する。
ン慣性航法装置に関し、特に、開発費用を抑制すると共
に要求される方位ドリフトを満足する低コストのストラ
ップダウン慣性航法装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】慣性航法装置は、直交する３軸であるＸ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿って設けられた合計３個の加速度計
により航行体の加速度ベクトルを検出し、これを積分し
て速度を求め、更に積分して変位量を求めるものであ
る。予め求めておいた航行体の既知の出発点位置にこの
変位量を加算して現在位置を求めることができる。直交
する３軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸としては、地球の緯線
に沿ってＸ軸を設定すると共に地球の経線に沿ってＹ軸
を設定し、垂直上方に沿ってＺ軸を設定すると好都合で
ある。これを実現しようとして、これらの加速度計はジ
ンバル装置により常に水平と北向きに保持されるプラッ
トホームに取り付け固定される。プラットホームには３
軸に沿って合計３個のジャイロが設けられ、これらのジ
ャイロはプラットホームが傾斜しようとするとこの傾斜
を検出し、プラットホームの位置を水平に修正する。
軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿って設けられた合計３個の加速度計
により航行体の加速度ベクトルを検出し、これを積分し
て速度を求め、更に積分して変位量を求めるものであ
る。予め求めておいた航行体の既知の出発点位置にこの
変位量を加算して現在位置を求めることができる。直交
する３軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸としては、地球の緯線
に沿ってＸ軸を設定すると共に地球の経線に沿ってＹ軸
を設定し、垂直上方に沿ってＺ軸を設定すると好都合で
ある。これを実現しようとして、これらの加速度計はジ
ンバル装置により常に水平と北向きに保持されるプラッ
トホームに取り付け固定される。プラットホームには３
軸に沿って合計３個のジャイロが設けられ、これらのジ
ャイロはプラットホームが傾斜しようとするとこの傾斜
を検出し、プラットホームの位置を水平に修正する。
【０００３】以上の慣性航法装置は加速度計を水平と北
向きに保持されるプラットホームに取り付け固定するも
のであったが、３個の加速度計および３個のジャイロを
航行体に直に取り付け固定するものが実用化されてお
り、これをストラップダウン慣性航法装置と称してい
る。ストラップダウン慣性航法装置は、プラットホーム
の代わりに、電子計算機により加速度計の出力である航
行体座標系の加速度計ベクトルを上述のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ
軸より成る座標系に変換する。以下、図６を参照してス
トラップダウン慣性航法装置の従来例を簡単に説明す
る。
向きに保持されるプラットホームに取り付け固定するも
のであったが、３個の加速度計および３個のジャイロを
航行体に直に取り付け固定するものが実用化されてお
り、これをストラップダウン慣性航法装置と称してい
る。ストラップダウン慣性航法装置は、プラットホーム
の代わりに、電子計算機により加速度計の出力である航
行体座標系の加速度計ベクトルを上述のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ
軸より成る座標系に変換する。以下、図６を参照してス
トラップダウン慣性航法装置の従来例を簡単に説明す
る。
【０００４】図６において、１はストラップダウン慣性
航法装置の全体を示す。１１は座標変換マトリクス部、
１２は座標変換マトリクス修正値計算部、１３は水平加
速度鉛直加速度計算部、１４は姿勢角方位角計算部であ
る。座標変換マトリクス部１１にはＸ軸加速度計、Ｙ軸
加速度計、Ｚ軸加速度計が接続されている。座標変換マ
トリクス修正値計算部１２にはＸ軸ジャイロ、Ｙ軸ジャ
イロ、Ｚ軸ジャイロが接続されている。
航法装置の全体を示す。１１は座標変換マトリクス部、
１２は座標変換マトリクス修正値計算部、１３は水平加
速度鉛直加速度計算部、１４は姿勢角方位角計算部であ
る。座標変換マトリクス部１１にはＸ軸加速度計、Ｙ軸
加速度計、Ｚ軸加速度計が接続されている。座標変換マ
トリクス修正値計算部１２にはＸ軸ジャイロ、Ｙ軸ジャ
イロ、Ｚ軸ジャイロが接続されている。
【０００５】Ｘ軸加速度計、Ｙ軸加速度計、Ｚ軸加速度
計により検出出力されたＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向の加
速度信号は、座標変換マトリクス部１１に入力され、こ
こにおいて航行体座標系の加速度計ベクトルを例えば南
北軸、東西軸、鉛直軸より成る座標系に変換される。座
標変換マトリクス部１１において座標変換された加速度
計ベクトルは水平加速度鉛直加速度計算部１３に入力さ
れ、ここにおいて南北軸方向および東西軸方向の水平加
速度および鉛直加速度が計算される。ここで、座標変換
マトリクスは時々刻々に変化する。この変化量はＸ軸、
Ｙ軸、Ｚ軸ジャイロの検出出力を座標変換マトリクス修
正値計算部１２に入力して計算により求められる。座標
変換マトリクス部１１において座標変換された加速度計
ベクトルは姿勢角方位角計算部１４にも供給され、ここ
において姿勢角と方位角が計算される。
計により検出出力されたＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向の加
速度信号は、座標変換マトリクス部１１に入力され、こ
こにおいて航行体座標系の加速度計ベクトルを例えば南
北軸、東西軸、鉛直軸より成る座標系に変換される。座
標変換マトリクス部１１において座標変換された加速度
計ベクトルは水平加速度鉛直加速度計算部１３に入力さ
れ、ここにおいて南北軸方向および東西軸方向の水平加
速度および鉛直加速度が計算される。ここで、座標変換
マトリクスは時々刻々に変化する。この変化量はＸ軸、
Ｙ軸、Ｚ軸ジャイロの検出出力を座標変換マトリクス修
正値計算部１２に入力して計算により求められる。座標
変換マトリクス部１１において座標変換された加速度計
ベクトルは姿勢角方位角計算部１４にも供給され、ここ
において姿勢角と方位角が計算される。
【０００６】ところで、Ｘ軸ジャイロおよびＹ軸ジャイ
ロはバイアス誤差を発生する特性を有するものであるの
で、座標変換マトリクスは徐々にドリフトする。その結
果、南北軸方向および東西軸方向の水平加速度信号は真
の水平成分とは相違するに到り、地球重力加速度成分を
有するものとなる。そこで、座標変換マトリクス修正値
計算部１２に水平加速度の姿勢誤差をフィードバックす
ることにより水平加速度信号をゼロにし、座標変換マト
リクスの水平軸ドリフトを抑制することができる。しか
し、方位方向のドリフトについては、主としてＺ軸ジャ
イロのバイアス誤差がそのまま残存してこれにより方位
角出力にドリフトが発生する。
ロはバイアス誤差を発生する特性を有するものであるの
で、座標変換マトリクスは徐々にドリフトする。その結
果、南北軸方向および東西軸方向の水平加速度信号は真
の水平成分とは相違するに到り、地球重力加速度成分を
有するものとなる。そこで、座標変換マトリクス修正値
計算部１２に水平加速度の姿勢誤差をフィードバックす
ることにより水平加速度信号をゼロにし、座標変換マト
リクスの水平軸ドリフトを抑制することができる。しか
し、方位方向のドリフトについては、主としてＺ軸ジャ
イロのバイアス誤差がそのまま残存してこれにより方位
角出力にドリフトが発生する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述した通り、ストラ
ップダウン慣性航法装置型方位計の従来例は主としてＺ
ジャイロのバイアスが方位計の方位角ドリフトとなるの
で、方位角ドリフト精度を向上するにはＺ軸ジャイロに
低バイアス高精度ジャイロを使用しなければならない。
ップダウン慣性航法装置型方位計の従来例は主としてＺ
ジャイロのバイアスが方位計の方位角ドリフトとなるの
で、方位角ドリフト精度を向上するにはＺ軸ジャイロに
低バイアス高精度ジャイロを使用しなければならない。
【０００８】一方において、Ｘ軸ジャイロおよびＹ軸ジ
ャイロのバイアスについては、上述した通り座標変換マ
トリクス修正値計算部１２に水平加速度の姿勢誤差をフ
イードバツクすることにより抑制することができるの
で、これらを高精度ジャイロにより構成する必要ない。
従って、低価格を維持しながら高精度に方位角を得るに
は、方位計としてのストラップダウン慣性航法装置１は
低価格のＸ軸ジャイロおよびＹ軸ジャイロと高価格のＺ
軸ジャイロという構成とせざるを得ない。しかし、スト
ラップダウン慣性航法装置１は、方位計としての用途以
外に、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸ジャイロが同等の精度を必
要とする用途に適用される場合も多く、低価格のＸ軸ジ
ャイロおよびＹ軸ジャイロと高価格のＺ軸ジャイロとい
う構成のストラップダウン慣性航法装置１を敢えて開発
することは、開発に発生する費用と売上げ高との間の関
係を勘案して必ずしも得策ではない場合がある。しか
も、ジャイロの精度は上は価格が数１００万円のオーダ
ーの高精度のリングレーザジャイロから下は数１００円
程度の低精度の振動ジャイロに到るまで、ジャイロによ
り千差万別であり、要求される方位角ドリフト精度によ
り使用するジャイロは選択変更される。すべての用途に
対応する製品を開発することはコストの点からみて上策
とはいい難い。これは方位計供給側の論理であるが、一
方において、ユーザ側にとっても使用目的に応じて種々
の装置が用意されれば有り難いことである反面、コスト
の上からは好ましくはない。
ャイロのバイアスについては、上述した通り座標変換マ
トリクス修正値計算部１２に水平加速度の姿勢誤差をフ
イードバツクすることにより抑制することができるの
で、これらを高精度ジャイロにより構成する必要ない。
従って、低価格を維持しながら高精度に方位角を得るに
は、方位計としてのストラップダウン慣性航法装置１は
低価格のＸ軸ジャイロおよびＹ軸ジャイロと高価格のＺ
軸ジャイロという構成とせざるを得ない。しかし、スト
ラップダウン慣性航法装置１は、方位計としての用途以
外に、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸ジャイロが同等の精度を必
要とする用途に適用される場合も多く、低価格のＸ軸ジ
ャイロおよびＹ軸ジャイロと高価格のＺ軸ジャイロとい
う構成のストラップダウン慣性航法装置１を敢えて開発
することは、開発に発生する費用と売上げ高との間の関
係を勘案して必ずしも得策ではない場合がある。しか
も、ジャイロの精度は上は価格が数１００万円のオーダ
ーの高精度のリングレーザジャイロから下は数１００円
程度の低精度の振動ジャイロに到るまで、ジャイロによ
り千差万別であり、要求される方位角ドリフト精度によ
り使用するジャイロは選択変更される。すべての用途に
対応する製品を開発することはコストの点からみて上策
とはいい難い。これは方位計供給側の論理であるが、一
方において、ユーザ側にとっても使用目的に応じて種々
の装置が用意されれば有り難いことである反面、コスト
の上からは好ましくはない。
【０００９】この発明は、高精度の方位情報を必要とし
ない時は低価格のジャイロを使用した汎用ストラップダ
ウン慣性航法装置を使用し、高精度の方位情報を必要と
する時は高精度のジャイロを選択して汎用ストラップダ
ウン慣性航法装置に接続することにより簡単に高精度方
位計を構成することにより、開発費用を抑制すると共に
要求される方位ドリフトを満足する低コストのストラッ
プダウン慣性航法装置を提供するものである。
ない時は低価格のジャイロを使用した汎用ストラップダ
ウン慣性航法装置を使用し、高精度の方位情報を必要と
する時は高精度のジャイロを選択して汎用ストラップダ
ウン慣性航法装置に接続することにより簡単に高精度方
位計を構成することにより、開発費用を抑制すると共に
要求される方位ドリフトを満足する低コストのストラッ
プダウン慣性航法装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１：低精度ストラ
ップダウン慣性航法装置を具備し、外付けの補正用ジャ
イロ装置２を具備し、補正用ジャイロ装置２の出力に基
づいて低精度ストラップダウン慣性航法装置に内蔵され
る低精度ジャイロのドリフトを補正するドリフト補正処
理部３を具備するストラップダウン慣性航法装置を構成
した。
ップダウン慣性航法装置を具備し、外付けの補正用ジャ
イロ装置２を具備し、補正用ジャイロ装置２の出力に基
づいて低精度ストラップダウン慣性航法装置に内蔵され
る低精度ジャイロのドリフトを補正するドリフト補正処
理部３を具備するストラップダウン慣性航法装置を構成
した。
【００１１】そして、請求項２：請求項１に記載される
ストラップダウン慣性航法装置において、補正用ジャイ
ロ装置２は、入力軸がストラップダウン慣性航法装置内
蔵の低精度ジャイロ１６Z の入力軸と平行な高精度の補
正用ジャイロ２１と補正用ジャイロ２１の出力を積分す
る補正用ジャイロ積分計算部２２より成り、ドリフト補
正処理部３は、ストラップダウン慣性航法装置内蔵の低
精度ジャイロ１６Z の出力を積分する積分計算部３１
と、補正用ジャイロ積分計算部２２の出力と積分計算部
３１の出力の間の差分を求める差分計算部３２と、スト
ラップダウン慣性航法装置内蔵の低精度ジャイロ１６Z
の出力および差分計算部３２の出力を入力してドリフト
補正し、ドリフト補正後の出力を座標変換マトリクス修
正値計算部１２に出力するドリフト補正部３３より成る
ストラップダウン慣性航法装置を構成した。
ストラップダウン慣性航法装置において、補正用ジャイ
ロ装置２は、入力軸がストラップダウン慣性航法装置内
蔵の低精度ジャイロ１６Z の入力軸と平行な高精度の補
正用ジャイロ２１と補正用ジャイロ２１の出力を積分す
る補正用ジャイロ積分計算部２２より成り、ドリフト補
正処理部３は、ストラップダウン慣性航法装置内蔵の低
精度ジャイロ１６Z の出力を積分する積分計算部３１
と、補正用ジャイロ積分計算部２２の出力と積分計算部
３１の出力の間の差分を求める差分計算部３２と、スト
ラップダウン慣性航法装置内蔵の低精度ジャイロ１６Z
の出力および差分計算部３２の出力を入力してドリフト
補正し、ドリフト補正後の出力を座標変換マトリクス修
正値計算部１２に出力するドリフト補正部３３より成る
ストラップダウン慣性航法装置を構成した。
【００１２】また、請求項３：請求項２に記載されるス
トラップダウン慣性航法装置において、積分計算部３１
は、ストラップダウン慣性航法装置内蔵の低精度ジャイ
ロ１６Z の出力に代えてドリフト補正部３３のドリフト
補正後の出力を積分するストラップダウン慣性航法装置
を構成した。更に、請求項４：請求項３に記載されるス
トラップダウン慣性航法装置において、ドリフト補正部
３３は、差分計算部３２の出力する差分を入力してこれ
に一定の利得を乗算する利得調整部３３３と、利得調整
部３３３により乗算された差分と低精度ジャイロ１６Z
のバイアス変動分を入力して両者を加算する加算部３３
２より成るストラップダウン慣性航法装置を構成した。
トラップダウン慣性航法装置において、積分計算部３１
は、ストラップダウン慣性航法装置内蔵の低精度ジャイ
ロ１６Z の出力に代えてドリフト補正部３３のドリフト
補正後の出力を積分するストラップダウン慣性航法装置
を構成した。更に、請求項４：請求項３に記載されるス
トラップダウン慣性航法装置において、ドリフト補正部
３３は、差分計算部３２の出力する差分を入力してこれ
に一定の利得を乗算する利得調整部３３３と、利得調整
部３３３により乗算された差分と低精度ジャイロ１６Z
のバイアス変動分を入力して両者を加算する加算部３３
２より成るストラップダウン慣性航法装置を構成した。
【００１３】そして、請求項５：請求項４に記載される
ストラップダウン慣性航法装置において、利得調整部３
３３と加算部３３２の間に積分処理部３３４を介在させ
たストラップダウン慣性航法装置を構成した。また、請
求項６：請求項１ないし請求項５の内の何れかに記載さ
れるストラップダウン慣性航法装置において、低精度ジ
ャイロ１６Z および高精度の補正用ジャイロ２１は何れ
もＺ軸ジャイロであるストラップダウン慣性航法装置を
構成した。
ストラップダウン慣性航法装置において、利得調整部３
３３と加算部３３２の間に積分処理部３３４を介在させ
たストラップダウン慣性航法装置を構成した。また、請
求項６：請求項１ないし請求項５の内の何れかに記載さ
れるストラップダウン慣性航法装置において、低精度ジ
ャイロ１６Z および高精度の補正用ジャイロ２１は何れ
もＺ軸ジャイロであるストラップダウン慣性航法装置を
構成した。
【００１４】更に、請求項７：請求項１ないし請求項６
の内の何れかに記載されるストラップダウン慣性航法装
置において、ドリフト補正処理部３を内蔵するストラッ
プダウン慣性航法装置を構成した。
の内の何れかに記載されるストラップダウン慣性航法装
置において、ドリフト補正処理部３を内蔵するストラッ
プダウン慣性航法装置を構成した。
【００１５】
【発明の実施の形態】先ず、ストラップダウン慣性航法
装置において、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸ジャイロを使用
して装置の方位角を検出出力する。一方において、補正
用Ｚ軸ジャイロの出力を積分して積分値を角度信号とし
数秒程度毎の低速で間欠的にドリフト補正処理部に伝送
入力し、同時にＺ軸ジャイロの出力を積分して角度信号
とし、補正用Ｚ軸ジャイロの積分角度とＺ軸ジャイロの
積分角度とを比較することにより補正用Ｚ軸ジャイロの
バイアスとＺ軸ジャイロのバイアスの差を知り、このバ
イアス差分をＺ軸ジャイロの出力から減算ずることによ
り、Ｚ軸ジャイロのバイアスを補正用Ｚ軸ジャイロのバ
イアスに等価的に一致させ、Ｚ軸ジャイロに補正用Ｚ軸
ジャイロを使用したのと同一の精度を付与する。
装置において、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸ジャイロを使用
して装置の方位角を検出出力する。一方において、補正
用Ｚ軸ジャイロの出力を積分して積分値を角度信号とし
数秒程度毎の低速で間欠的にドリフト補正処理部に伝送
入力し、同時にＺ軸ジャイロの出力を積分して角度信号
とし、補正用Ｚ軸ジャイロの積分角度とＺ軸ジャイロの
積分角度とを比較することにより補正用Ｚ軸ジャイロの
バイアスとＺ軸ジャイロのバイアスの差を知り、このバ
イアス差分をＺ軸ジャイロの出力から減算ずることによ
り、Ｚ軸ジャイロのバイアスを補正用Ｚ軸ジャイロのバ
イアスに等価的に一致させ、Ｚ軸ジャイロに補正用Ｚ軸
ジャイロを使用したのと同一の精度を付与する。
【００１６】
【実施例】この発明の実施例を図１を参照して説明す
る。図１において、方位計としてのストラップダウン慣
性航法装置１は基本的には図６の従来例と同一のもので
ある。２はこの発明により付加される補正用ジャイロ装
置である。補正用ジャイロ装置２は、補正用Ｚ軸ジャイ
ロ２１と補正用Ｚ軸ジャイロ２１の検出出力を入力する
補正用ジャイロ積分計算部２２より成る。ここで、補正
用Ｚ軸ジャイロ２１の入力軸はストラップダウン慣性航
法装置内蔵の低精度ジャイロ１６Z の入力軸と平行に設
置される。補正用Ｚ軸ジャイロ２１としては低バイアス
高精度ジャイロが選択使用される。３はこの発明により
付加されるドリフト補正処理部である。ドリフト補正処
理部３は、ストラップダウン慣性航法装置１のＺ軸ジャ
イロ１６Z の検出出力を入力する積分計算部３１と、補
正用ジャイロ装置２の積分計算部２２の計算結果とドリ
フト補正部積分計算部３１の計算結果の差を求める差分
計算部３２と、ストラップダウン慣性航法装置１のＺ軸
ジャイロ１６Z の検出出力および差分計算部３２の計算
結果を入力するドリフト補正部３３より成る。
る。図１において、方位計としてのストラップダウン慣
性航法装置１は基本的には図６の従来例と同一のもので
ある。２はこの発明により付加される補正用ジャイロ装
置である。補正用ジャイロ装置２は、補正用Ｚ軸ジャイ
ロ２１と補正用Ｚ軸ジャイロ２１の検出出力を入力する
補正用ジャイロ積分計算部２２より成る。ここで、補正
用Ｚ軸ジャイロ２１の入力軸はストラップダウン慣性航
法装置内蔵の低精度ジャイロ１６Z の入力軸と平行に設
置される。補正用Ｚ軸ジャイロ２１としては低バイアス
高精度ジャイロが選択使用される。３はこの発明により
付加されるドリフト補正処理部である。ドリフト補正処
理部３は、ストラップダウン慣性航法装置１のＺ軸ジャ
イロ１６Z の検出出力を入力する積分計算部３１と、補
正用ジャイロ装置２の積分計算部２２の計算結果とドリ
フト補正部積分計算部３１の計算結果の差を求める差分
計算部３２と、ストラップダウン慣性航法装置１のＺ軸
ジャイロ１６Z の検出出力および差分計算部３２の計算
結果を入力するドリフト補正部３３より成る。
【００１７】Ｚ軸ジャイロ１６z の出力をドリフト補正
部積分計算部３１に入力して計算した積分値と、補正用
Ｚ軸ジャイロ２１の出力を補正用ジャイロ積分計算部２
２に入力して計算した積分値を差分計算部３２に入力し
て両者の差分を求める。ここで、低バイアス高精度のジ
ャイロである補正用Ｚ軸ジャイロ２１の出力を真の出力
であるものとすると、差分計算部３２により求められた
両積分値の差分はＺ軸ジャイロ１６Z のバイアス変動に
比例するものとすることができる。図２をも参照する
に、この差分はドリフト補正部３３のバイアス変換部３
３１に入力され、ここにおいてこの差分をその発生した
時間で除算することにより単位時間当りの角度差、即
ち、Ｚ軸ジャイロ１６z のバイアス変動が求められる。
このＺ軸ジャイロ１６z のバイアス変動分を加算部３３
２に入力し、これによりＺ軸ジャイロ１６Z から入力さ
れる出力を補正することにより、バイアスを補正された
Ｚ軸ジャイロ１６Z の出力が得られ、補正後の正確なＺ
軸ジャイロ１６Z の出力として座標変換マトリクス修正
値計算部１２に供給される。
部積分計算部３１に入力して計算した積分値と、補正用
Ｚ軸ジャイロ２１の出力を補正用ジャイロ積分計算部２
２に入力して計算した積分値を差分計算部３２に入力し
て両者の差分を求める。ここで、低バイアス高精度のジ
ャイロである補正用Ｚ軸ジャイロ２１の出力を真の出力
であるものとすると、差分計算部３２により求められた
両積分値の差分はＺ軸ジャイロ１６Z のバイアス変動に
比例するものとすることができる。図２をも参照する
に、この差分はドリフト補正部３３のバイアス変換部３
３１に入力され、ここにおいてこの差分をその発生した
時間で除算することにより単位時間当りの角度差、即
ち、Ｚ軸ジャイロ１６z のバイアス変動が求められる。
このＺ軸ジャイロ１６z のバイアス変動分を加算部３３
２に入力し、これによりＺ軸ジャイロ１６Z から入力さ
れる出力を補正することにより、バイアスを補正された
Ｚ軸ジャイロ１６Z の出力が得られ、補正後の正確なＺ
軸ジャイロ１６Z の出力として座標変換マトリクス修正
値計算部１２に供給される。
【００１８】以上の実施例は、ストラップダウン慣性航
法装置型の方位計の従来例に対してアダプタとして補正
用ジャイロ装置２およびドリフト補正処理部３を付加し
たものに相当する。これにより、現に運用されているス
トラップダウン慣性航法装置型の方位計自体に対して格
別の設計変更改変を施すことなしにその精度を向上する
ことができる。即ち、現に運用されているストラップダ
ウン慣性航法装置に取り付けられる外部インタフェ一ス
を介して伝送路４０により、補正用ジャイロ装置２およ
びドリフト補正処理部３をストラップダウン慣性航法装
置に接続してＺ軸ジャイロ１６Z の補正を実施すること
ができる。もっとも、ＲＳ２３２の如き一般の外部イン
タフェースの速度はジャイロの出力レスポンスと比較し
て遅いので、そのまま単純にＺ軸ジャイロ１６Z の出力
に代えて補正用Ｚ軸ジャイロ出力を使用することはでき
ないが、適宜のバッファ回路装置を介在させてＺ軸ジャ
イロ１６Z の補正を実施することができる。
法装置型の方位計の従来例に対してアダプタとして補正
用ジャイロ装置２およびドリフト補正処理部３を付加し
たものに相当する。これにより、現に運用されているス
トラップダウン慣性航法装置型の方位計自体に対して格
別の設計変更改変を施すことなしにその精度を向上する
ことができる。即ち、現に運用されているストラップダ
ウン慣性航法装置に取り付けられる外部インタフェ一ス
を介して伝送路４０により、補正用ジャイロ装置２およ
びドリフト補正処理部３をストラップダウン慣性航法装
置に接続してＺ軸ジャイロ１６Z の補正を実施すること
ができる。もっとも、ＲＳ２３２の如き一般の外部イン
タフェースの速度はジャイロの出力レスポンスと比較し
て遅いので、そのまま単純にＺ軸ジャイロ１６Z の出力
に代えて補正用Ｚ軸ジャイロ出力を使用することはでき
ないが、適宜のバッファ回路装置を介在させてＺ軸ジャ
イロ１６Z の補正を実施することができる。
【００１９】また、ドリフト補正処理部の作用をコンピ
ュータソフトウェアで実現する場合は、ストラップダウ
ン慣性航法装置内のコンピュータを使用することもで
き、この場合はストラップダウン慣性航法装置内のソフ
トウェアの入れ替える。以上の実施例において、Ｚ軸ジ
ャイロ１６z のバイアスの補正をすることができたが、
図２に示される「バイアスを補正されたＺ軸ジャイロ１
６z の出力」が補正用Ｚ軸ジャイロ２１の出力に一致し
ていることの確認がとられていない。即ち、この実施例
の補正は補正結果がフィードバックされないオープンル
ープの補正である。そこで、他の補正の仕方としてクロ
一ズドループの補正を採用した実施例を図３および図４
を参照して説明する。
ュータソフトウェアで実現する場合は、ストラップダウ
ン慣性航法装置内のコンピュータを使用することもで
き、この場合はストラップダウン慣性航法装置内のソフ
トウェアの入れ替える。以上の実施例において、Ｚ軸ジ
ャイロ１６z のバイアスの補正をすることができたが、
図２に示される「バイアスを補正されたＺ軸ジャイロ１
６z の出力」が補正用Ｚ軸ジャイロ２１の出力に一致し
ていることの確認がとられていない。即ち、この実施例
の補正は補正結果がフィードバックされないオープンル
ープの補正である。そこで、他の補正の仕方としてクロ
一ズドループの補正を採用した実施例を図３および図４
を参照して説明する。
【００２０】図３および図４の実施例は、図１および図
２により図示説明される実施例において、ドリフト補正
部３３においてドリフト補正された後の出力をドリフト
補正部積分計算部３１に入力したものに相当する。ドリ
フト補正部３３の詳細は図４に示される通りである。こ
の実施例においては、差分計算部３２の出力はドリフト
補正されたＺ軸ジャイロ１６z の積分値と補正用Ｚ軸ジ
ャイロ２１の積分値との間の差分である。Ｚ軸ジャイロ
１６z にドリフトがあるとき、差分計算部３２の出力は
ゼロではなく、この出力は利得調整部３３３に入力され
る。利得調整部３３３は設定される一定の利得を差分に
乗算する部位である。利得調整部３３３における乗算結
果は加算部３３２に入力され、同様に入力されるＺ軸ジ
ャイロ１６z の出力をこの乗算結果に基づいて補正す
る。ここで、Ｚ軸ジャイロ１６z の出力が補正される結
果、差分計算部３２の出力は徐々に減少し、この減少に
対応して利得調整部３３３の出力も徐々に減少し、Ｚ軸
ジャイロ１６z の補正量も減少することとなる。この補
正量が減少すると、差分計算部３２の出力は増加し、或
る状態で平衡するに到る。この平衡状態において、利得
調整部３３３の出力分がＺ軸ジャイロ１６z の補正量で
あり、Ｚ軸ジャイロ１６z の出力のドリフトは改善され
る。
２により図示説明される実施例において、ドリフト補正
部３３においてドリフト補正された後の出力をドリフト
補正部積分計算部３１に入力したものに相当する。ドリ
フト補正部３３の詳細は図４に示される通りである。こ
の実施例においては、差分計算部３２の出力はドリフト
補正されたＺ軸ジャイロ１６z の積分値と補正用Ｚ軸ジ
ャイロ２１の積分値との間の差分である。Ｚ軸ジャイロ
１６z にドリフトがあるとき、差分計算部３２の出力は
ゼロではなく、この出力は利得調整部３３３に入力され
る。利得調整部３３３は設定される一定の利得を差分に
乗算する部位である。利得調整部３３３における乗算結
果は加算部３３２に入力され、同様に入力されるＺ軸ジ
ャイロ１６z の出力をこの乗算結果に基づいて補正す
る。ここで、Ｚ軸ジャイロ１６z の出力が補正される結
果、差分計算部３２の出力は徐々に減少し、この減少に
対応して利得調整部３３３の出力も徐々に減少し、Ｚ軸
ジャイロ１６z の補正量も減少することとなる。この補
正量が減少すると、差分計算部３２の出力は増加し、或
る状態で平衡するに到る。この平衡状態において、利得
調整部３３３の出力分がＺ軸ジャイロ１６z の補正量で
あり、Ｚ軸ジャイロ１６z の出力のドリフトは改善され
る。
【００２１】しかし、利得調整部３３３の出力がゼロで
はない限り差分計算部３２の出力の出力はゼロではない
から、Ｚ軸ジャイロ１６z の積分値と補正用Ｚ軸ジャイ
ロの積分とが完全に等しくなることはない。即ち、Ｚ軸
ジャイロ１６z の補正が完全になされたとはいえない。
ここで、図３および図４により図示説明される実施例に
おけるドリフト補正部３３を図５のドリフト補正部に変
更する。これは、図４のドリフト補正部３３において、
利得調整部３３３の出力端と加算部３３２の出力端との
間に積分処理部３３４を介在させたものに相当する。こ
れによると、Ｚ軸ジャイロ１６z の積分値をフイードバ
ック補正している中にＺ軸ジャイロ１６z の積分値が補
正用Ｚ軸ジャイロ２１の積分値に等しくなったときに積
分処理部３３４の入力はゼロとなり、このときの積分処
理部３３４の出力はＺ軸ジャイロのバイアスに等しいこ
とになる。
はない限り差分計算部３２の出力の出力はゼロではない
から、Ｚ軸ジャイロ１６z の積分値と補正用Ｚ軸ジャイ
ロの積分とが完全に等しくなることはない。即ち、Ｚ軸
ジャイロ１６z の補正が完全になされたとはいえない。
ここで、図３および図４により図示説明される実施例に
おけるドリフト補正部３３を図５のドリフト補正部に変
更する。これは、図４のドリフト補正部３３において、
利得調整部３３３の出力端と加算部３３２の出力端との
間に積分処理部３３４を介在させたものに相当する。こ
れによると、Ｚ軸ジャイロ１６z の積分値をフイードバ
ック補正している中にＺ軸ジャイロ１６z の積分値が補
正用Ｚ軸ジャイロ２１の積分値に等しくなったときに積
分処理部３３４の入力はゼロとなり、このときの積分処
理部３３４の出力はＺ軸ジャイロのバイアスに等しいこ
とになる。
【００２２】
【発明の効果】以上の通りであって、この発明によれ
ば、低価格低精度のジャイロを使用して構成した汎用の
低精度のストラップダウン慣性航法装置を具備してこれ
を使用することを前提とし、高精度の方位情報を必要と
するときはその必要に応じて、高精度のジャイロを汎用
低精度のストラップダウン慣性航法装置に接続してこの
出力により低精度のジャイロの出力を補正する構成を採
用することにより、慣性航法装置の開発費用を抑制する
と共に要求される精度の方位ドリフトを満足する低コス
トのストラップダウン慣性航法装置を提供することがで
きる。
ば、低価格低精度のジャイロを使用して構成した汎用の
低精度のストラップダウン慣性航法装置を具備してこれ
を使用することを前提とし、高精度の方位情報を必要と
するときはその必要に応じて、高精度のジャイロを汎用
低精度のストラップダウン慣性航法装置に接続してこの
出力により低精度のジャイロの出力を補正する構成を採
用することにより、慣性航法装置の開発費用を抑制する
と共に要求される精度の方位ドリフトを満足する低コス
トのストラップダウン慣性航法装置を提供することがで
きる。
【００２３】そして、ドリフト補正処理部３は、その積
分計算部３１はドリフト補正部３３のドリフト補正した
後の出力をフィードバックしてクロ一ズドループの補正
を実施し、差分計算部３２の出力する差分を入力してこ
れに一定の利得を乗算する利得調整部３３３により乗算
された差分と低精度ジャイロ１６Z のバイアス変動分を
入力して両者を加算する構成を採用することにより、バ
イアスを補正されたＺ軸ジャイロ１６z の出力と補正用
Ｚ軸ジャイロ２１の出力の一致の程度を向上することが
できる。
分計算部３１はドリフト補正部３３のドリフト補正した
後の出力をフィードバックしてクロ一ズドループの補正
を実施し、差分計算部３２の出力する差分を入力してこ
れに一定の利得を乗算する利得調整部３３３により乗算
された差分と低精度ジャイロ１６Z のバイアス変動分を
入力して両者を加算する構成を採用することにより、バ
イアスを補正されたＺ軸ジャイロ１６z の出力と補正用
Ｚ軸ジャイロ２１の出力の一致の程度を向上することが
できる。
【００２４】また、ドリフト補正部３３において、利得
調整部３３３の出力端と加算部３３２の出力端との間に
積分処理部３３４を介在させることにより、Ｚ軸ジャイ
ロ１６z の積分値をフイードバック補正している中にＺ
軸ジャイロ１６z の積分値が補正用Ｚ軸ジャイロ２１の
積分値に等しくなったときに積分処理部３３４の入力は
ゼロとなり、このときの積分処理部３３４の出力を補正
用Ｚ軸ジャイロ２１の出力に一致したＺ軸ジャイロのバ
イアスとして認識することができる。
調整部３３３の出力端と加算部３３２の出力端との間に
積分処理部３３４を介在させることにより、Ｚ軸ジャイ
ロ１６z の積分値をフイードバック補正している中にＺ
軸ジャイロ１６z の積分値が補正用Ｚ軸ジャイロ２１の
積分値に等しくなったときに積分処理部３３４の入力は
ゼロとなり、このときの積分処理部３３４の出力を補正
用Ｚ軸ジャイロ２１の出力に一致したＺ軸ジャイロのバ
イアスとして認識することができる。
【００２５】ここで、特に、ストラップダウン慣性航法
装置は主としてＺジャイロのバイアスが方位計の方位ド
リフトの精度を決定するので、方位ドリフト精度を向上
するにＸ軸ジャイロおよびＹ軸ジャイロと比較して不釣
合に低バイアス高精度のＺ軸ジャイロを使用する必要が
あったが、この発明によればこの必要はなく、圧倒的に
用途の広い低精度のストラップダウン慣性航法装置を廉
価に構成し、提供することができる。
装置は主としてＺジャイロのバイアスが方位計の方位ド
リフトの精度を決定するので、方位ドリフト精度を向上
するにＸ軸ジャイロおよびＹ軸ジャイロと比較して不釣
合に低バイアス高精度のＺ軸ジャイロを使用する必要が
あったが、この発明によればこの必要はなく、圧倒的に
用途の広い低精度のストラップダウン慣性航法装置を廉
価に構成し、提供することができる。
【図１】実施例を説明する図。
【図２】ドリフト補正部を説明する図。
【図３】他の実施例を説明する図。
【図４】他のドリフト補正部を説明する図。
【図５】更なる他のドリフト補正部を説明する図。
【図６】従来例を説明する図。
１ ストラップダウン慣性航法装置 １１ 座標変換マトリクス部 １２ 座標変換マトリクス修正値計算部 １３ 水平加速度鉛直加速度計算部 １４ 姿勢角方位角計算部 １５X Ｘ軸加速度計 １５Y Ｙ軸加速度計 １５Z Ｚ軸加速度計 １６X Ｘ軸ジャイロ １６Y Ｙ軸ジャイロ １６Z Ｚ軸ジャイロ ２ 補正用ジャイロ装置 ２１ 補正用Ｚ軸ジャイロ ２２ 補正用ジャイロ積分計算部 ３ ドリフト補正処理部 ３１ ドリフト補正部積分計算部 ３２ 差分計算部 ３３ ドリフト補正部 ３３１ バイアス変換部 ３３２ 加算部 ３３３ 利得調整部 ３３４ 積分処理部 ４０ 伝送路
Claims (7)
- 【請求項１】 低精度ストラップダウン慣性航法装置を
具備し、 外付けの補正用ジャイロ装置を具備し、 補正用ジャイロ装置の出力に基づいて低精度ストラップ
ダウン慣性航法装置に内蔵される低精度ジャイロのドリ
フトを補正するドリフト補正処理部を具備することを特
徴とするストラップダウン慣性航法装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載されるストラップダウン
慣性航法装置において、 補正用ジャイロ装置は、入力軸がストラップダウン慣性
航法装置内蔵の低精度ジャイロの入力軸と平行な高精度
の補正用ジャイロと補正用ジャイロの出力を積分する補
正用ジャイロ積分計算部より成り、 ドリフト補正処理部は、ストラップダウン慣性航法装置
内蔵の低精度ジャイロの出力を積分する積分計算部と、
補正用ジャイロ積分計算部の出力と積分計算部の出力の
間の差分を求める差分計算部と、ストラップダウン慣性
航法装置内蔵の低精度ジャイロの出力および差分計算部
の出力を入力してドリフト補正し、ドリフト補正後の出
力を座標変換マトリクス修正値計算部に出力するドリフ
ト補正部より成ることを特徴とするストラップダウン慣
性航法装置。 - 【請求項３】 請求項２に記載されるストラップダウン
慣性航法装置において、 積分計算部は、ストラップダウン慣性航法装置内蔵の低
精度ジャイロの出力に代えてドリフト補正部のドリフト
補正後の出力を積分することを特徴とするストラップダ
ウン慣性航法装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載されるストラップダウン
慣性航法装置において、 ドリフト補正部は、差分計算部の出力する差分を入力し
てこれに一定の利得を乗算する利得調整部と、利得調整
部により乗算された差分と低精度ジャイロのバイアス変
動分を入力して両者を加算する加算部より成ることを特
徴とするストラップダウン慣性航法装置。 - 【請求項５】 請求項４に記載されるストラップダウン
慣性航法装置において、 利得調整部と加算部の間に積分処理部を介在させたこと
を特徴とするストラップダウン慣性航法装置。 - 【請求項６】 請求項１ないし請求項５の内の何れかに
記載されるストラップダウン慣性航法装置において、 低精度ジャイロおよび高精度の補正用ジャイロは何れも
Ｚ軸ジャイロであることを特徴とするストラップダウン
慣性航法装置。 - 【請求項７】 請求項１ないし請求項６の内の何れかに
記載されるストラップダウン慣性航法装置において、 ドリフト補正処理部を内蔵するストラップダウン慣性航
法装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11130080A JP2000321070A (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | ストラップダウン慣性航法装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11130080A JP2000321070A (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | ストラップダウン慣性航法装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000321070A true JP2000321070A (ja) | 2000-11-24 |
Family
ID=15025518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11130080A Withdrawn JP2000321070A (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | ストラップダウン慣性航法装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000321070A (ja) |
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1330934C (zh) * | 2005-12-15 | 2007-08-08 | 北京航空航天大学 | 一种捷联惯性导航系统的任意双位置初始对准方法 |
| WO2009156745A1 (en) * | 2008-06-26 | 2009-12-30 | The Vitec Group Plc | Methods of stabilising recorded or projected images in optical apparatus |
| CN101825468A (zh) * | 2010-04-23 | 2010-09-08 | 东南大学 | 基于频域分析方法的对偶四元数捷联惯导方法 |
| CN101893445A (zh) * | 2010-07-09 | 2010-11-24 | 哈尔滨工程大学 | 摇摆状态下低精度捷联惯导系统快速初始对准方法 |
| CN101900573A (zh) * | 2010-07-15 | 2010-12-01 | 北京理工大学 | 一种实现陆用惯性导航系统运动对准的方法 |
| CN101900559A (zh) * | 2009-11-06 | 2010-12-01 | 北京自动化控制设备研究所 | 一种捷联惯性导航系统双轴旋转调制方法 |
| CN102155957A (zh) * | 2011-03-21 | 2011-08-17 | 哈尔滨工程大学 | 基于移动捷联航姿基准的船用光纤陀螺组件在线标定方法 |
| CN102168978A (zh) * | 2010-12-17 | 2011-08-31 | 北京航空航天大学 | 一种船用惯性导航系统摇摆基座开环对准方法 |
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| CN103557871A (zh) * | 2013-10-22 | 2014-02-05 | 北京航空航天大学 | 一种浮空飞行器捷联惯导空中初始对准方法 |
| CN103557864A (zh) * | 2013-10-31 | 2014-02-05 | 哈尔滨工程大学 | Mems捷联惯导自适应sckf滤波的初始对准方法 |
| CN103743395A (zh) * | 2014-01-17 | 2014-04-23 | 哈尔滨工程大学 | 一种惯性重力匹配组合导航系统中时间延迟的补偿方法 |
| CN103901459A (zh) * | 2014-03-08 | 2014-07-02 | 哈尔滨工程大学 | 一种mems/gps组合导航系统中量测滞后的滤波方法 |
| CN103983267A (zh) * | 2014-06-03 | 2014-08-13 | 中北大学 | 基于螺旋矢量的捷联姿态位置一体化更新算法 |
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| CN104535080A (zh) * | 2014-11-27 | 2015-04-22 | 哈尔滨工程大学 | 大方位失准角下基于误差四元数的传递对准方法 |
| CN115406432A (zh) * | 2022-11-01 | 2022-11-29 | 天津集智航宇科技有限公司 | 一种激光陀螺的垂直向形变补偿装置及补偿方法 |
-
1999
- 1999-05-11 JP JP11130080A patent/JP2000321070A/ja not_active Withdrawn
Cited By (21)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060801 |