JP2001174283A - Attitude-measuring device of rotating missile - Google Patents
Attitude-measuring device of rotating missileInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、回転しながら飛翔
する回転飛翔体の回転位相及び対地座標に対する姿勢傾
角を測定する姿勢測定装置に関する技術分野に属する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technical field of an attitude measuring apparatus for measuring a rotational phase of a rotating flying object which flies while rotating and an attitude inclination angle with respect to a ground coordinate.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、高速飛翔体の姿勢を測定する
装置として、３軸加速度センサ及び２軸ジャイロ（角速
度センサ）を備えてなり、飛翔体の互いに直交する３軸
の加速度を３軸加速度センサにより、また飛翔体の所定
の軸回りの角速度を２軸ジャイロによりそれぞれ検出し
て、これらの検出値に基づいて飛翔体の姿勢を測定する
ようにしたものは知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, a three-axis acceleration sensor and a two-axis gyro (angular velocity sensor) have been provided as a device for measuring the attitude of a high-speed flying object, and the three-axis acceleration of the flying object which is orthogonal to each other is measured by a three-axis acceleration. 2. Description of the Related Art It is known that an angular velocity of a flying object around a predetermined axis is detected by a two-axis gyro, and the attitude of the flying object is measured based on these detected values.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、飛翔体が回
転しながら飛翔する回転飛翔体であると、その回転位相
及び対地座標に対する姿勢傾角を測定するためには、飛
翔体にかかる重力を検出する必要がある。そこで、この
重力の検出のために、従来と同様に加速度センサを用い
ることが考えられる。By the way, if the flying object is a rotating flying object that flies while rotating, the gravity applied to the flying object is detected in order to measure the rotation phase and the attitude inclination angle with respect to the ground coordinates. There is a need. Therefore, it is conceivable to use an acceleration sensor for detecting the gravity as in the related art.
【０００４】しかし、その場合、飛翔体の飛翔中に加速
度センサが遠心力や振動による影響、飛翔体にかかる揚
力や垂直力（機軸に垂直な空気力の成分）を受けること
は避けられず、特に高速回転している飛翔体にあっては
遠心力の影響が顕著となる。However, in this case, it is inevitable that the acceleration sensor receives the influence of the centrifugal force and vibration, the lift and the vertical force (the component of the aerodynamic force perpendicular to the machine axis) applied to the flying object during the flight of the flying object, In particular, the effect of the centrifugal force is remarkable on a flying object rotating at a high speed.
【０００５】そのため、上記飛翔体にかかる揚力や垂直
力の影響を考慮し、加速度センサを取り付けるに当たっ
てはセンサの感知軸と飛翔体の軸とがずれないように両
方の軸合わせに高精度が要求され、さらには防振材の材
質の選定や設置方法を十分に工夫することが必要とな
り、実際には重力を精度よく検出することが困難で、飛
翔体の回転位相及び対地座標に対する姿勢傾角の測定精
度が低くなる問題がある。Therefore, in consideration of the effects of the lift and the vertical force applied to the flying object, when mounting the acceleration sensor, high precision is required for the alignment of both axes so that the sensing axis of the sensor and the axis of the flying object do not deviate. In addition, it is necessary to carefully consider the selection of the material of the vibration isolating material and the method of installation, and it is actually difficult to accurately detect the gravitational force. There is a problem that measurement accuracy is reduced.
【０００６】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、上記した測定装置を改良することによ
り、回転飛翔体の回転位相及び対地座標に対する姿勢傾
角を高精度で測定できるようにすることにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to improve the above-described measuring device so that the rotational phase of a rotating flying object and the attitude inclination angle with respect to ground coordinates can be measured with high accuracy. It is to make.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべ
く、この発明では、飛翔体の位置をＧＰＳ手段により、
また地磁気を地磁気検出手段により、さらに飛翔体のロ
ール軸と直交するヨー軸及びピッチ軸の各々回りの角速
度を角速度検出手段によりそれぞれ検出して、これらの
検出値を基に飛翔体の回転位相及び対地座標に対する姿
勢傾角を演算するようにした。In order to achieve the above object, according to the present invention, the position of a flying object is determined by GPS means.
In addition, the geomagnetism is detected by the geomagnetism detecting means, and the angular velocities around the yaw axis and the pitch axis orthogonal to the roll axis of the flying object are respectively detected by the angular velocity detecting means, and the rotation phase and the rotational phase of the flying object are detected based on the detected values. The inclination angle with respect to the ground coordinates is calculated.
【０００８】具体的には、請求項１の発明では、図２、
図５及び図６に示すように、ロール軸（ｋ３）回りに回
転しながら飛翔する回転飛翔体（Ｆ）の回転位相及び対
地座標に対する姿勢傾角を測定する測定装置として、飛
翔体（Ｆ）の対地位置を検出するＧＰＳ手段（５）と、
地磁気を検出する地磁気検出手段（１７）と、飛翔体
（Ｆ）のロール軸（ｋ３）と直交するピッチ軸（ｊ３）
及びヨー軸（ｉ３）の各々回りの角速度を検出する角速
度検出手段（１２）と、上記ＧＰＳ手段（５）により検
出された飛翔体（Ｆ）の対地位置と、地磁気検出手段
（１７）により検出された地磁気と、角速度検出手段
（１２）により検出されたピッチ軸（ｊ３）及びヨー軸
（ｉ３）回りの角速度とに基づいて飛翔体（Ｆ）の回転
位相及び対地座標に対する姿勢傾角を演算する演算手段
（２５）とを備えたものとする。More specifically, in the invention of claim 1, FIG.
As shown in FIGS. 5 and 6, as a measuring device for measuring the rotation phase and the attitude inclination angle with respect to the ground coordinate of the rotating flying object (F) flying while rotating around the roll axis (k3), the flying object (F) GPS means (5) for detecting a ground position,
Geomagnetism detecting means (17) for detecting geomagnetism, and a pitch axis (j3) orthogonal to the roll axis (k3) of the flying object (F)
An angular velocity detecting means (12) for detecting angular velocities around each of the yaw axis (i3), a ground position of the flying object (F) detected by the GPS means (5), and a geomagnetic detection means (17) Based on the detected geomagnetism and the angular velocities around the pitch axis (j3) and the yaw axis (i3) detected by the angular velocity detecting means (12), the rotational phase of the flying object (F) and the attitude inclination with respect to the ground coordinates are calculated. Calculation means (25) is provided.
【０００９】上記の構成によれば、演算手段（２５）に
おいて、ＧＰＳ手段（５）により検出された飛翔体
（Ｆ）の対地位置と、地磁気検出手段（１７）により検
出された地磁気と、角速度検出手段（１２）により検出
されたピッチ軸（ｊ３）及びヨー軸（ｉ３）回りの角速
度とに基づいて飛翔体（Ｆ）の回転位相及び対地座標に
対する姿勢傾角が演算される。このようにＧＰＳ手段
（５）、地磁気検出手段（１７）及び角速度検出手段
（１２）を用いるので、加速度センサを用いて重力を検
出する場合のように、飛翔体（Ｆ）の飛翔中の遠心力や
振動による影響、飛翔体（Ｆ）の揚力や垂直力を受ける
ことはなく、高速回転する飛翔体（Ｆ）であってもその
回転位相及び対地座標に対する姿勢傾角を高精度で測定
することができる。According to the above construction, the arithmetic means (25) detects the position of the flying object (F) with respect to the ground detected by the GPS means (5), the geomagnetism detected by the geomagnetic detection means (17), and the angular velocity. Based on the angular velocity about the pitch axis (j3) and the yaw axis (i3) detected by the detecting means (12), the rotational phase of the flying object (F) and the attitude inclination angle with respect to the ground coordinates are calculated. Since the GPS means (5), the terrestrial magnetism detecting means (17) and the angular velocity detecting means (12) are used in this manner, the centrifugal force during the flight of the flying object (F) is detected as in the case of detecting gravity using an acceleration sensor. It is not affected by force or vibration, and does not receive the lift or vertical force of the flying object (F). Even if the flying object (F) rotates at high speed, its rotation phase and attitude inclination angle with respect to the ground coordinate can be measured with high accuracy. Can be.
【００１０】請求項２の発明では、上記演算手段（２
５）は、ＧＰＳ手段（５）により所定時間の間隔をあけ
て検出された飛翔体（Ｆ）の第１及び第２の２つの対地
位置から飛翔体（Ｆ）の所定方位に対する飛翔角度を求
めるとともに、予め記憶されたデータから第２の対地位
置での地磁気の偏角及び伏角を算出し、この算出された
地磁気の偏角及び伏角と、第２の対地位置で地磁気検出
手段（１７）により検出された地磁気と、第２の対地位
置で角速度検出手段（１２）により検出されたピッチ軸
（ｊ３）及びヨー軸（ｉ３）回りの角速度とに基づいて
飛翔体（Ｆ）の回転位相及び対地座標に対する姿勢傾角
を演算するように構成する。In the invention according to claim 2, the arithmetic means (2
5) obtaining a flight angle of the flying object (F) with respect to a predetermined azimuth from the first and second ground positions of the flying object (F) detected at predetermined time intervals by the GPS means (5). At the same time, the declination and the dip of the geomagnetism at the second ground position are calculated from the data stored in advance, and the calculated declination and the dip of the geomagnetism are calculated by the geomagnetism detecting means (17) at the second ground position. Based on the detected geomagnetism and the angular velocities around the pitch axis (j3) and the yaw axis (i3) detected by the angular velocity detecting means (12) at the second ground position, the rotational phase of the flying object (F) and the ground It is configured to calculate the attitude inclination angle with respect to the coordinates.
【００１１】この構成によれば、ＧＰＳ手段（５）によ
り所定時間の間隔をあけて検出された飛翔体（Ｆ）の第
１及び第２の２つの対地位置から飛翔体（Ｆ）の所定方
位（例えば真北）に対する飛翔角度が求められる。ま
た、上記第２の対地位置が検出されたときに、この第２
の対地位置に関して予め記憶されているデータから第２
の対地位置での地磁気の偏角及び伏角が算出されるとと
もに、地磁気検出手段（１７）により地磁気が、また角
速度検出手段（１２）によりピッチ軸（ｊ３）及びヨー
軸（ｉ３）回りの角速度がそれぞれ検出され、上記算出
された第２位置での地磁気の偏角及び伏角と、地磁気検
出手段（１７）により検出された地磁気と、角速度検出
手段（１２）により検出されたピッチ軸（ｊ３）及びヨ
ー軸（ｉ３）回りの角速度とに基づいて飛翔体（Ｆ）の
回転位相及び対地座標に対する姿勢傾角が演算される。
このことで演算手段（２５）における飛翔体（Ｆ）の回
転位相及び対地座標に対する姿勢傾角の演算を具体化す
ることができる。According to this configuration, the predetermined direction of the flying object (F) is determined from the first and second ground positions of the flying object (F) detected at predetermined time intervals by the GPS means (5). The flight angle with respect to (for example, true north) is obtained. When the second ground position is detected, the second ground position is detected.
From the data stored in advance regarding the ground position of
The declination and the dip of the terrestrial magnetism at the ground position are calculated, the terrestrial magnetism is detected by the terrestrial magnetism detecting means (17), and the angular velocity around the pitch axis (j3) and the yaw axis (i3) is detected by the angular velocity detecting means (12). The declination and dip of the geomagnetism at the second position, which are respectively detected and calculated, the geomagnetism detected by the geomagnetism detecting means (17), the pitch axis (j3) and the pitch axis (j3) detected by the angular velocity detecting means (12) Based on the angular velocity about the yaw axis (i3), the rotational phase of the flying object (F) and the attitude inclination angle with respect to the ground coordinates are calculated.
Thus, the calculation of the rotational phase of the flying object (F) and the attitude inclination angle with respect to the ground coordinates in the calculating means (25) can be embodied.
【００１２】請求項３の発明では、上記演算手段（２
５）で用いられる記憶データは、第２の対地位置の緯度
及び経度に対応する地磁気の偏角及び伏角とする。ま
た、請求項４の発明では、上記データは、第２の対地位
置の緯度及び経度から地磁気の偏角及び伏角を演算する
式とする。これらによると、演算手段（２５）において
第２の対地位置での地磁気の偏角及び伏角を容易に算出
することができる。In the invention according to claim 3, the arithmetic means (2
The stored data used in 5) is the declination and inclination of the geomagnetism corresponding to the latitude and longitude of the second ground position. Further, in the invention of claim 4, the data is an expression for calculating a declination and a dip of geomagnetism from the latitude and longitude of the second ground position. According to these, the declination and the dip of the geomagnetism at the second ground position can be easily calculated by the calculating means (25).
【００１３】請求項５の発明では、地磁気検出手段（１
７）は、地磁気を互いに直交する３つの軸方向の成分と
して検出するものとする。こうすると、飛翔体（Ｆ）の
回転位相及び対地座標に対する姿勢傾角を容易に演算す
ることができる。According to the fifth aspect of the present invention, the geomagnetic detecting means (1)
7) is to detect geomagnetism as components in three axial directions orthogonal to each other. This makes it possible to easily calculate the rotational phase of the flying object (F) and the attitude inclination angle with respect to the ground coordinates.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】図３は本発明の実施形態に係る回
転飛翔体（Ｆ）を示し、この回転飛翔体（Ｆ）は、図５
に示す如く、回転軸心としてのロール軸（ｋ３）回りに
回転しながら目的地点に向かって飛翔するものである。FIG. 3 shows a rotary flying object (F) according to an embodiment of the present invention, which is shown in FIG.
As shown in the figure, the airplane flies toward a destination while rotating around a roll axis (k3) as a rotation axis.
【００１５】図３において、（１）は飛翔体（Ｆ）のハ
ウジングで、このハウジング（１）の内部には第１〜第
４の４列のフレーム（２ａ）〜（２ｄ）が前側（図３で
右側）から並んで配置され、この各フレーム（２ａ）〜
（２ｄ）やハウジング（１）内壁面に、飛翔体（Ｆ）の
回転位相φ（ｔ）と対地座標に対する姿勢傾角としての
ピッチ角θ（ｔ）及びヨー角ε（ｔ）とを測定するため
の姿勢測定装置（４）が取り付けられて設けられてい
る。In FIG. 3, (1) is a housing of the flying object (F). Inside the housing (1), first to fourth four rows of frames (2a) to (2d) are provided on the front side (see FIG. 3). 3 on the right side), and these frames (2a) to
(2d) To measure the rotational phase φ (t) of the flying object (F) and the pitch angle θ (t) and the yaw angle ε (t) as attitude inclination angles with respect to ground coordinates on the inner wall surface of the housing (1). Is attached and provided.
【００１６】図２に示すように、上記姿勢測定装置
（４）は、飛翔体（Ｆ）の対地位置を検出するＧＰＳ装
置（５）（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓ
ｙｓｔｅｍ）を備えている。このＧＰＳ装置（５）は、
衛星からの電波を受信するＧＰＳアンテナ（６）と、こ
のアンテナ（６）に接続された受信部（７）と、この受
信部（７）から出力された信号を復調する復調部（８）
と、この復調部（８）の信号をデジタル信号に変換する
ＡＤ変換器（９）と、このＡＤ変換器（９）からの信号
を基にして飛翔体（Ｆ）の位置の緯度及び経度を判別す
る緯度・経度判別部（１０）とを有し、図３に示す如
く、上記ＧＰＳアンテナ（６）は第１フレーム（２ａ）
前側のハウジング（１）内壁面に、また受信部（７）及
び復調部（８）は第１フレーム（２ａ）の前面にそれぞ
れ取付固定されている。As shown in FIG. 2, the attitude measuring device (4) includes a GPS device (5) (Global Positioning S) for detecting the position of the flying object (F) with respect to the ground.
system). This GPS device (5)
A GPS antenna (6) for receiving radio waves from a satellite, a receiving unit (7) connected to the antenna (6), and a demodulating unit (8) for demodulating a signal output from the receiving unit (7)
An AD converter (9) for converting the signal of the demodulation unit (8) into a digital signal; and a latitude and longitude of the position of the flying object (F) based on the signal from the AD converter (9). The GPS antenna (6) includes a latitude / longitude determination unit (10) for determining the position of the first frame (2a) as shown in FIG.
The receiving section (7) and the demodulating section (8) are attached and fixed to the inner wall surface of the front housing (1), and to the front surface of the first frame (2a).
【００１７】上記ハウジング（１）内の第４フレーム
（２ｄ）の前面には角速度検出手段としての２軸ジャイ
ロからなる２軸角速度センサ（１２）が、また第３フレ
ーム（２ｃ）の前面には３軸地磁気センサ（１７）がそ
れぞれ取り付けられている。上記２軸角速度センサ（１
２）は、図５に示すように、飛翔体（Ｆ）のロール軸
（ｋ３）（回転軸心）と直交するピッチ軸（ｊ３）及び
ヨー軸（ｉ３）の各々回りの角速度（ωｊ），（ωｉ）
を検出するもので、図２に示す如く、ピッチ軸（ｊ３）
回りの角速度（ωｊ）を検出するピッチ軸角速度検出部
（１３）と、ヨー軸（ｉ３）回りの角速度（ωｉ）を検
出するヨー軸角速度検出部（１４）とからなり、これら
の角速度検出部（１３），（１４）はそれぞれ増幅・フ
ィルタ部（１５），（１５）を経てマルチプレクサ（２
３）に接続されている。A two-axis angular velocity sensor (12) comprising a two-axis gyro as an angular velocity detecting means is provided on the front surface of the fourth frame (2d) in the housing (1), and on the front surface of the third frame (2c). Each of the three-axis geomagnetic sensors (17) is attached. The two-axis angular velocity sensor (1
2), as shown in FIG. 5, angular velocities (ωj) around pitch axis (j3) and yaw axis (i3) orthogonal to roll axis (k3) (rotation axis) of flying object (F), respectively. (Ωi)
The pitch axis (j3) is detected as shown in FIG.
A pitch axis angular velocity detector (13) for detecting the angular velocity (ωj) around the axis and a yaw axis angular velocity detector (14) for detecting the angular velocity (ωi) about the yaw axis (i3). (13) and (14) pass through the amplifying / filtering units (15) and (15), respectively, to the multiplexer (2).
3) is connected.
【００１８】一方、上記３軸地磁気センサ（１７）は地
磁気を検出する地磁気検出手段を構成するもので、その
地磁気を互いに互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３
つの軸方向の成分として検出する。すなわち、３軸地磁
気センサ（１７）は、図２に示すように、地磁気のＸ軸
成分を検出する地磁気Ｘ軸成分検出部（１８）と、Ｙ軸
成分を検出する地磁気Ｙ軸成分検出部（１９）と、Ｚ軸
成分を検出する地磁気Ｚ軸成分検出部（２０）とからな
り、各軸成分軸成分検出部（１８）〜（２０）はそれぞ
れ増幅・フィルタ部（２１），（２１），…を経て上記
マルチプレクサ（２３）に接続されている。上記Ｘ軸、
Ｙ軸及びＺ軸は、それぞれ図５に示す飛翔体（Ｆ）のロ
ール軸（ｋ３）、ピッチ軸（ｊ３）及びヨー軸（ｉ３）
に対応して設置されている。On the other hand, the three-axis terrestrial magnetism sensor (17) constitutes terrestrial magnetism detecting means for detecting terrestrial magnetism.
Detected as two axial components. That is, as shown in FIG. 2, the three-axis geomagnetic sensor (17) includes a geomagnetic X-axis component detector (18) that detects an X-axis component of geomagnetism, and a geomagnetic Y-axis component detector ( 19) and a geomagnetic Z-axis component detecting section (20) for detecting a Z-axis component. The axis component axis component detecting sections (18) to (20) are amplification / filter sections (21) and (21), respectively. ,... Are connected to the multiplexer (23). The X axis,
The Y axis and the Z axis are the roll axis (k3), pitch axis (j3), and yaw axis (i3) of the flying object (F) shown in FIG. 5, respectively.
It is installed corresponding to.
【００１９】ハウジング（１）内の第２フレーム（２
ｂ）の前面にはＣＰＵ（２５）、プログラムメモリ（２
６）及びデータメモリ（２７）が取り付けられている。
上記データメモリ（２７）は、予め、所定の地点の緯度
及び経度と、該地点の地磁気の偏角（α）及び伏角
（β）との関係をデータとして記憶している。The second frame (2) in the housing (1)
CPU (25) and program memory (2)
6) and a data memory (27).
The data memory (27) previously stores, as data, the relationship between the latitude and longitude of a predetermined point and the declination (α) and dip (β) of the geomagnetism at the point.
【００２０】また、ＣＰＵ（２５）は、図２に示すよう
に、上記ＧＰＳ装置（５）の緯度・経度判別部（１０）
からの信号と、上記マルチプレクサ（２３）から出力さ
れてＡＤ変換器（２６）で変換されたデジタル信号とを
入力して信号の処理動作を行うもので、機能的には、Ｇ
ＰＳ装置（５）の経度・緯度判別部（１０）により判別
された位置の緯度及び経度について、予めデータメモリ
（２７）に記憶されている地磁気の偏角（α）及び伏角
（β）を算出する偏角・伏角算出部（２９）と、経度・
緯度判別部（１０）により所定の時間差をあけて判別さ
れた第１及び第２の飛翔位置（ａ），（ｂ）（図４参
照）にそれぞれ対応する第１及び第２の２つの対地位置
としての地点Ａ，Ｂから飛翔体（Ｆ）の例えば真北（他
の方位でもよい）に対する飛翔角度（ε）を求める飛翔
角度検出部（３０）と、上記偏角・伏角算出部（２９）
により算出された地磁気の偏角（α）及び伏角（β）
と、飛翔角度検出部（３０）により検出された真北に対
する飛翔角度（ε）と、上記３軸地磁気センサ（１７）
及び２軸角速度センサ（１２）によりそれぞれ検出され
た地磁気及び角速度（ωｊ），（ωｉ）とに基づいて飛
翔体（Ｆ）の回転位相φ（ｔ）と、対地座標に対する姿
勢傾角としてのピッチ角θ（ｔ）及びヨー角ε（ｔ）と
をそれぞれ演算するデータ演算部（３１）とからなる。
尚、図３中、（３３）は第４フレーム（２ｄ）後側のハ
ウジング（１）内に設けられた電源部で、上記ＧＰＳ装
置（５）、３軸地磁気センサ（１７）、２軸角速度セン
サ（１２）、ＣＰＵ（２５）等に電源を供給するもので
ある。As shown in FIG. 2, the CPU (25) includes a latitude / longitude determination unit (10) of the GPS device (5).
From the multiplexer (23) and the digital signal output from the multiplexer (23) and converted by the AD converter (26) to perform a signal processing operation.
For the latitude and longitude of the position determined by the longitude / latitude determination unit (10) of the PS device (5), the declination (α) and dip (β) of geomagnetism stored in the data memory (27) in advance are calculated. Declination / declination calculator (29)
First and second two ground positions respectively corresponding to the first and second flight positions (a) and (b) (see FIG. 4) determined by the latitude determination unit (10) with a predetermined time difference therebetween. A flight angle detection unit (30) for obtaining a flight angle (ε) of the flying object (F) with respect to, for example, true north (or any other direction) from the points A and B, and the declination / declination calculation unit (29)
(Α) and dip (β) of the geomagnetism calculated by
The flight angle (ε) with respect to true north detected by the flight angle detector (30), and the three-axis geomagnetic sensor (17)
And the rotational phase φ (t) of the flying object (F) based on the geomagnetism and the angular velocities (ωj) and (ωi) detected by the two-axis angular velocity sensor (12), respectively, and the pitch angle as the attitude inclination angle with respect to the ground coordinate. a data calculation unit (31) for calculating θ (t) and yaw angle ε (t).
In FIG. 3, reference numeral (33) denotes a power supply provided in the housing (1) on the rear side of the fourth frame (2d), and the GPS device (5), the triaxial geomagnetic sensor (17), and the biaxial angular velocity It supplies power to the sensor (12), the CPU (25), and the like.
【００２１】ここで、上記ＣＰＵ（２５）において、飛
翔体（Ｆ）の回転位相φ（ｔ）とピッチ角θ（ｔ）及び
ヨー角ε（ｔ）（対地座標に対する姿勢傾角）とを演算
する処理動作について図１により説明する。まず、スタ
ート後のステップＳ１において、ＧＰＳ装置（５）によ
り衛星からのＧＰＳ信号を受信し、次のステップＳ２で
上記ＧＰＳ信号を受信したときの飛翔体（Ｆ）の第１の
飛翔位置（ａ）（図４参照）に対する第１の対地位置と
しての地点Ａの緯度及び経度を判別する。この後、ステ
ップＳ３に進んで再度ＧＰＳ装置（５）によりＧＰＳ信
号を受信し、次のステップＳ４で同ＧＰＳ信号を受信し
たときの飛翔体（Ｆ）の第２の飛翔位置（ｂ）（図４参
照）に対する第２の対地位置としての地点Ｂの緯度及び
経度を判別する。すなわち、以上のステップＳ１〜Ｓ４
では、飛翔体（Ｆ）の対地位置として第１及び第２の２
つの地点Ａ，Ｂの各々の緯度及び経度をＧＰＳ装置
（５）により所定時間の間隔をあけて検出する（図４参
照）。Here, the CPU (25) calculates the rotation phase φ (t) of the flying object (F), the pitch angle θ (t) and the yaw angle ε (t) (the attitude inclination angle with respect to the ground coordinates). The processing operation will be described with reference to FIG. First, in step S1 after the start, a GPS signal from a satellite is received by the GPS device (5), and in the next step S2, the first flight position (a) of the flying object (F) when the GPS signal is received. ) (See FIG. 4), the latitude and longitude of the point A as the first ground position are determined. Thereafter, the process proceeds to step S3, where the GPS signal is again received by the GPS device (5), and the second flight position (b) of the flying object (F) when the GPS signal is received in the next step S4 (FIG. 4), the latitude and longitude of the point B as the second ground position are determined. That is, the above steps S1 to S4
Then, the first and second 2 are set as the ground positions of the flying object (F).
The latitude and longitude of each of the two points A and B are detected at predetermined time intervals by the GPS device (5) (see FIG. 4).
【００２２】上記ステップＳ４の後はステップＳ５に進
み、上記地点Ａ，Ｂ各々の緯度及び経度から飛翔体
（Ｆ）の真北に対する飛翔角度（ε）を検出する。つま
り、図４に示すように、飛翔体（Ｆ）の飛翔する飛翔経
路（Ｃ）が形成されたときに、その飛翔経路（Ｃ）上の
第１及び第２の飛翔位置（ａ），（ｂ）をそれぞれ地表
面上に投影して得られる２つの地点Ａ，Ｂの緯度及び経
度（直交座標Ｘ，Ｙ）が判ると、それらから地点Ｂの真
北に対する飛翔角度（ε）を求めることができる。After step S4, the process proceeds to step S5, where the flight angle (ε) of the flying object (F) with respect to true north is detected from the latitude and longitude of each of the points A and B. That is, as shown in FIG. 4, when the flight path (C) in which the flying object (F) flies is formed, the first and second flight positions (a), () on the flight path (C) are formed. When the latitude and longitude (rectangular coordinates X, Y) of two points A and B obtained by projecting b) on the ground surface are known, a flight angle (ε) of point B with respect to true north is obtained from them. Can be.
【００２３】次いで、ステップＳ６において、上記ステ
ップＳ４で判別された地点Ｂの緯度及び経度（直交座標
Ｘ，Ｙ）を基にして、予めデータメモリ（２７）に記憶
されているデータから、地点Ｂの地磁気の偏角（α）及
び伏角（β）を算出する。このステップＳ６の後のステ
ップＳ７では、上記第２の飛翔位置（ｂ）での３軸地磁
気センサ（１７）の出力、つまり地磁気Ｘ軸成分検出部
（１８）、地磁気Ｙ軸成分検出部（１９）及び地磁気Ｚ
軸成分検出部（２０）の出力ＶＬ，ＶＭ，ＶＮを検出
し、次のステップＳ８では角速度センサ（１２）の各角
速度検出部（１３），（１４）からの出力（ωｊ），
（ωｉ）を角速度として検出する。そして、ステップＳ
９で飛翔体（Ｆ）のピッチ角θ（ｔ）及びロール角φ
（ｔ）の初期値（θ０），（φ０）を検出し、ステップ
Ｓ１０でロール角φ（ｔ）の周期（τ）を検出し、最後
のステップＳ１１で飛翔体（Ｆ）の回転位相φ（ｔ）と
ピッチ角θ（ｔ）及びヨー角ε（ｔ）とを演算した後、
ステップＳ３に戻ってステップＳ３〜Ｓ１１を繰り返
す。Next, in step S6, based on the latitude and longitude (X, Y) of the point B determined in step S4, the data of the point B is obtained from the data stored in the data memory (27) in advance. The declination (α) and the dip (β) of the geomagnetism are calculated. In step S7 after step S6, the output of the three-axis geomagnetic sensor (17) at the second flight position (b), that is, the geomagnetic X-axis component detection unit (18) and the geomagnetic Y-axis component detection unit (19) ) And geomagnetism Z
Outputs VL, VM, VN of the axis component detector (20) are detected, and in the next step S8, outputs (ωj), (ωj) from the angular velocity detectors (13), (14) of the angular velocity sensor (12) are detected.
(Ωi) is detected as an angular velocity. And step S
9, pitch angle θ (t) and roll angle φ of the flying object (F)
The initial values (θ0) and (φ0) of (t) are detected, the cycle (τ) of the roll angle φ (t) is detected in step S10, and the rotation phase φ ( t), the pitch angle θ (t) and the yaw angle ε (t),
Returning to step S3, steps S3 to S11 are repeated.
【００２４】上記ステップＳ８〜Ｓ１１における処理動
作を具体的に説明すると、今、図６に示すように、ある
地点における地磁気ベクトルＮＳの対地座標Ｘ１−Ｙ１
−Ｚ１に対する方向余弦（ｌ１），（ｍ１），（ｎ１）
は、地磁気の偏角（α）及び伏角（β）に対し以下のよ
うに表される。The processing operations in steps S8 to S11 will be specifically described. Now, as shown in FIG. 6, the ground coordinates X1-Y1 of the geomagnetic vector NS at a certain point will be described.
-Direction cosine (l1), (m1), (n1) for -Z1
Is expressed as follows with respect to the declination (α) and the dip (β) of the geomagnetism.
【００２５】 ｌ１＝ｃｏｓβ・ｃｏｓα …(1) ｍ１＝ｃｏｓβ・ｓｉｎα …(2) ｎ１＝−ｓｉｎβ …(3) 図５に示すように、地磁気センサ（１７）の各軸成分検
出部（１８）〜（２０）が飛翔体（Ｆ）の座標系の各軸
（ｋ３），（ｊ３），（ｉ３）にそれぞれ対応して配置
され、各軸成分検出部（１８）〜（２０）の出力がそれ
ぞれ（ＶＬ），（ＶＭ），（ＶＮ）であり、これらを式
(4)〜(7)により標準化し、その数値を（Ｖｌ），（Ｖ
ｍ），（Ｖｎ）とすると、この地磁気センサ（１７）の
各軸成分検出部（１８）〜（２０）の出力と地磁気ベク
トルＮＳとの関係は以下の式(8)で表される。L1 = cosβ · cosα (1) m1 = cosβ · sinα (2) n1 = −sinβ (3) As shown in FIG. 5, each axis component detector (18) of the geomagnetic sensor (17) To (20) are respectively arranged corresponding to the axes (k3), (j3), and (i3) of the coordinate system of the flying object (F), and the outputs of the axis component detection units (18) to (20) are (VL), (VM) and (VN), respectively,
The values are standardized by (4) to (7), and the numerical values are expressed as (Vl), (V
m) and (Vn), the relationship between the outputs of the axial component detectors (18) to (20) of the geomagnetic sensor (17) and the geomagnetic vector NS is expressed by the following equation (8).
【００２６】 Ｓ＝（ＶＬ2＋ＶＭ2＋ＶＮ2）1/2 …(4) Ｖｌ＝ＶＬ／Ｓ …(5) Ｖｍ＝ＶＭ／Ｓ …(6) Ｖｎ＝ＶＮ／Ｓ …(7)S = (VL 2 + VM 2 + VN 2 ) 1/2 (4) Vl = VL / S (5) Vm = VM / S (6) Vn = VN / S (7)
【００２７】[0027]
【数１】 (Equation 1)
【００２８】この式から、 Ｖｌ＝ｌ１・ｃｏｓθ・ｃｏｓε−ｍ１・ｃｏｓθ・ｓｉｎε ＋ｎ１・ｓｉｎθ …(9) Ｖｍ＝ｌ１・ｓｉｎφ・ｓｉｎθ・ｃｏｓε＋ｌ１・ｃｏｓφ・ｓｉｎε −ｍ１・ｓｉｎφ・ｓｉｎθ・ｓｉｎε＋ｍ１・ｃｏｓφ・ｃｏｓε −ｎ１・ｓｉｎφ・ｃｏｓθ …(10) Ｖｎ＝−ｌ１・ｃｏｓφ・ｓｉｎθ・ｃｏｓε＋ｌ１・ｓｉｎφ・ｓｉｎε ＋ｍ１・ｃｏｓφ・ｓｉｎθ・ｓｉｎε＋ｍ１・ｓｉｎφ・ｃｏｓε ＋ｎ１・ｃｏｓφ・ｃｏｓθ …(11) が得られる。From this equation, Vl = l1 · cosθ · cosε−m1 · cosθ · sinε + n1 · sinθ ... (9) Vm = 11 · sinφ · sinθ · cosε + 11 · cosφ · sinε−m1 · sinφ · sinθ · sinε + m1 · cosφ Cosε−n1 · sinφ · cosθ (10) Vn = −11 · cosφ · sinθ · cosε + 11 · sinφ · sinε + m1 · cosφ · sinθ · sinε + m1 · sinφ · cosε + n1 · cosφ · cosθ (11) is obtained.
【００２９】上記ステップＳ８では、ステップＳ６で算
出された偏角（α）及び伏角（β）を(1)〜(3)式に代入
して方向余弦（ｌ１），（ｍ１），（ｎ１）を求めると
ともに、この方向余弦（ｌ１），（ｍ１），（ｎ１）と
上記地点Ｂの真北に対する飛翔角度（ε）とを(9)，(1
0)式に代入することで、ヨー角（θ）及びロール角
（φ）を算出する。In step S8, the declination angle (α) and the dip angle (β) calculated in step S6 are substituted into equations (1) to (3), and the direction cosine (l1), (m1), (n1) And the direction cosines (l1), (m1), (n1) and the flight angle (ε) of the point B with respect to true north are (9), (1)
The yaw angle (θ) and the roll angle (φ) are calculated by substituting into the equation (0).
【００３０】そして、上記算出されたヨー角（θ）と真
北に対する飛翔角度（ε）とをそれぞれ初期値（θ
０），（ε０）とすることで、２軸角速度センサ（１
２）により検出された角速度（ωｊ），（ωｉ）（各角
速度検出部（１３），（１４）からの出力）に基づき、
飛翔体（Ｆ）のピッチ角θ（ｔ）及びヨー角ε（ｔ）
（対地座標に対する姿勢傾角）をそれぞれ次式(12)，(1
3)により演算する。Then, the calculated yaw angle (θ) and the flight angle (ε) with respect to true north are respectively set to initial values (θ
0) and (ε0), the two-axis angular velocity sensor (1
Based on the angular velocities (ωj) and (ωi) (outputs from the angular velocity detectors (13) and (14)) detected by 2),
Pitch angle θ (t) and yaw angle ε (t) of the flying object (F)
(Posture tilt angle with respect to the ground coordinate) is given by the following equations (12) and (1)
Calculate according to 3).
【００３１】 θ（ｔ）≡θ０＋∫ωｊｄｔ …(12) ε（ｔ）≡ε０＋∫ωｉｄｔ …(13) また、同様に式(1)〜(3)，(9)，(10)により算出された
回転位相（φ）を初期値（φ０）とすることで、地磁気
センサ（１７）の出力（ＶＭ）又は（ＶＮ）の出力波形
から１周期の時間（τ）に基づき、飛翔体（Ｆ）の回転
位相φ（ｔ）を次式(9)により演算する。Θ (t) ≡θ0 + ∫ωjdt (12) ε (t) ≡0 + ∫ωidt (13) Similarly, it is calculated by equations (1) to (3), (9), and (10). By setting the rotation phase (φ) to the initial value (φ0), the flying object (F) is determined based on one cycle time (τ) from the output waveform (VM) or (VN) of the geomagnetic sensor (17). Is calculated by the following equation (9).
【００３２】 φ（ｔ）≡φ０＋∫（２π／τ）ｄｔ…(14) したがって、この実施形態においては、飛翔体（Ｆ）が
ロール軸（ｋ３）回りに回転しながら飛翔しているとき
に、その飛翔経路（Ｃ）上の第１の飛翔位置（ａ）でＧ
ＰＳ装置（５）により該飛翔位置（ａ）に対応する第１
の対地位置としての地点Ａの緯度及び経度が、またその
後に第１の飛翔位置（ａ）から間隔をあけた第２の飛翔
位置（ｂ）で同様にＧＰＳ装置（５）により該飛翔位置
（ｂ）に対応する第２の対地位置としての地点Ｂの緯度
及び経度がそれぞれ検出される。これら両地点Ａ，Ｂの
緯度及び経度から飛翔体（Ｆ）の真北に対する飛翔角度
（ε）が検出されるとともに、上記後側に検出した地点
Ｂの緯度及び経度がデータメモリ（２７）の記憶データ
に照合されて、地点Ｂの地磁気の偏角（α）及び伏角
（β）が算出される。また、上記地点Ｂで３軸地磁気セ
ンサ（１７）により地磁気のＸ〜Ｚの各軸成分が、また
２軸角速度センサ（１２）によりピッチ軸（ｊ３）及び
ヨー軸（ｉ３）の角速度（ωｊ），（ωｉ）がそれぞれ
検出され、上記３軸地磁気センサ（１７）の出力（Ｖ
Ｌ），（ＶＭ），（ＶＮ）と、上記検出された地点Ｂの
地磁気の偏角（α）及び伏角（β）とからヨー角（θ）
及びロール角（φ）とが算出され、これらの値（θ），
（φ）と、真北に対する飛翔角度（ε）と、上記検出さ
れた角速度（ωｊ），（ωｉ）とから、飛翔体（Ｆ）の
ピッチ角θ（ｔ）、ヨー角ε（ｔ）及び回転位相φ
（ｔ）が演算される（式(12)〜(14)参照）。Φ (t) ≡φ0 + ∫ (2π / τ) dt (14) Therefore, in this embodiment, when the flying object (F) is flying while rotating around the roll axis (k3). G at the first flight position (a) on the flight path (C)
A first device corresponding to the flight position (a) is generated by the PS device (5).
The latitude and longitude of the point A as the ground position of the first flight position, and the second flight position (b) separated from the first flight position (a) by the GPS device (5) in the same manner, The latitude and longitude of the point B as the second ground position corresponding to b) are respectively detected. The flight angle (ε) of the flying object (F) with respect to true north is detected from the latitude and longitude of these two points A and B, and the latitude and longitude of the point B detected on the rear side are stored in the data memory (27). The declination (α) and the dip (β) of the geomagnetism at the point B are calculated by collating with the stored data. At the point B, the three-axis geomagnetic sensor (17) detects the X-Z components of the geomagnetism, and the two-axis angular velocity sensor (12) calculates the angular velocity (ωj) of the pitch axis (j3) and the yaw axis (i3). , (Ωi) are detected, and the output (V) of the three-axis geomagnetic sensor (17) is detected.
L), (VM), (VN) and the declination (α) and dip (β) of the geomagnetism at the point B detected above, the yaw angle (θ)
And the roll angle (φ) are calculated, and these values (θ),
From (φ), the flight angle (ε) with respect to true north, and the detected angular velocities (ωj) and (ωi), the pitch angle θ (t), yaw angle ε (t), Rotation phase φ
(T) is calculated (see equations (12) to (14)).
【００３３】このようにＧＰＳ装置（５）、３軸地磁気
センサ（１７）及び２軸角速度センサ（１２）を用いて
飛翔体（Ｆ）のピッチ角θ（ｔ）、ヨー角ε（ｔ）及び
回転位相φ（ｔ）を求めるので、加速度センサを用いて
重力を検出する従来例のように、飛翔体（Ｆ）の飛翔中
の遠心力や振動による影響、飛翔体（Ｆ）の揚力や垂直
力を受けることがなくなり、高速回転する飛翔体（Ｆ）
であってもその回転位相φ（ｔ）及び対地座標に対する
姿勢傾角としてのピッチ角θ（ｔ）、ヨー角ε（ｔ）を
高精度で測定することができる。As described above, the pitch angle θ (t), the yaw angle ε (t) and the yaw angle ε (t) of the flying object (F) are obtained by using the GPS device (5), the triaxial geomagnetic sensor (17) and the biaxial angular velocity sensor (12). Since the rotation phase φ (t) is obtained, the influence of the centrifugal force and vibration during the flight of the flying object (F), the lift of the flying object (F) and the vertical Flying object (F) rotating at high speed without receiving force
Even with this, the rotation phase φ (t), the pitch angle θ (t) and the yaw angle ε (t) as the inclination angle with respect to the ground coordinates can be measured with high accuracy.
【００３４】また、データメモリ（２７）に第２の対地
位置である地点Ｂの緯度及び経度と、該地点Ｂの地磁気
の偏角（α）及び伏角（β）との関係をデータとして記
憶しておき、この記憶データから地点Ｂの緯度及び経度
に対応する地磁気の偏角（α）及び伏角（β）を算出す
るので、上記の如く飛翔体（Ｆ）の回転位相φ（ｔ）、
ピッチ角θ（ｔ）及びヨー角ε（ｔ）を演算するときに
地点Ｂでの地磁気の偏角（α）及び伏角（β）を容易に
算出することができる。尚、こうして所定の地点Ｂの緯
度及び経度と地磁気の偏角（α）及び伏角（β）との関
係のデータそのものをデータメモリ（２７）に記憶する
のではなく、地点Ｂの緯度及び経度と地磁気の偏角
（α）及び伏角（β）との関係を表す関係式を記憶して
おいて、その関係式に緯度及び経度を代入して地磁気の
偏角（α）及び伏角（β）を求めるようにしてもよく、
同様の作用効果が得られる。The data memory (27) stores, as data, the relationship between the latitude and longitude of the point B, which is the second ground position, and the declination (α) and dip (β) of the geomagnetism at the point B. In addition, since the declination (α) and the dip (β) of the geomagnetism corresponding to the latitude and longitude of the point B are calculated from the stored data, the rotation phase φ (t) of the flying object (F) is calculated as described above.
When calculating the pitch angle θ (t) and the yaw angle ε (t), the declination (α) and the dip (β) of the geomagnetism at the point B can be easily calculated. It should be noted that the data itself of the relationship between the latitude and longitude of the predetermined point B and the declination (α) and the dip (β) of the geomagnetism is not stored in the data memory (27), A relational expression representing the relationship between the declination (α) and the dip (β) of the geomagnetism is stored, and the declination (α) and the dip (β) of the geomagnetism are substituted by the latitude and longitude into the relational expression. You may ask
A similar effect can be obtained.
【００３５】さらに、上記地磁気センサ（１７）は、地
磁気を互いに直交するＸ〜Ｙの３つの軸方向の成分とし
て検出する３軸地磁気センサであるので、飛翔体（Ｆ）
の回転位相φ（ｔ）とピッチ角θ（ｔ）及びヨー角ε
（ｔ）とを容易に求めることができる。Further, since the geomagnetic sensor (17) is a triaxial geomagnetic sensor that detects geomagnetism as components in three axial directions X to Y orthogonal to each other, the flying object (F)
Phase φ (t), pitch angle θ (t) and yaw angle ε
(T) can be easily obtained.
【００３６】[0036]
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よると、ロール軸回りに回転しながら飛翔する回転飛翔
体の対地位置をＧＰＳ手段により、また地磁気を地磁気
検出手段により、さらに飛翔体のロール軸と直交するヨ
ー軸及びピッチ軸の各々回りの角速度を角速度検出手段
によりそれぞれ検出して、これらの検出値を基に飛翔体
の回転位相及び対地座標に対する姿勢傾角を演算するよ
うにしたことにより、高速回転する飛翔体でもその回転
位相及び対地座標に対する姿勢傾角を飛翔中の遠心力や
振動による影響、飛翔体の揚力や垂直力を受けることな
く高精度で測定して、測定精度の向上を図ることができ
る。As described above, according to the first aspect of the present invention, the position of the rotating flying object that flies while rotating around the roll axis is determined by the GPS means, the geomagnetism is detected by the geomagnetic detecting means, and the flying object is further determined. The angular velocities around each of the yaw axis and the pitch axis orthogonal to the roll axis are detected by the angular velocity detecting means, and the rotational phase of the flying object and the attitude inclination angle with respect to the ground coordinates are calculated based on these detected values. Therefore, even for a flying object that rotates at high speed, its rotation phase and attitude inclination with respect to the ground coordinate can be measured with high accuracy without being affected by the centrifugal force or vibration during flight, lift or vertical force of the flying object. Improvement can be achieved.
【００３７】請求項２の発明によると、上記ＧＰＳ手段
により所定時間の間隔をあけて検出された飛翔体の第１
及び第２の２つの対地位置から飛翔体の所定方位に対す
る飛翔角度を求めるとともに、予め記憶されたデータか
ら第２の対地位置での地磁気の偏角及び伏角を算出し、
この算出された地磁気の偏角及び伏角と、第２の対地位
置で検出された地磁気と、ヨー軸及びピッチ軸回りの角
速度とに基づいて飛翔体の回転位相及び対地座標に対す
る姿勢傾角を演算するようにしたことにより、飛翔体の
回転位相及び対地座標に対する姿勢傾角の演算を具体化
することができる。According to the second aspect of the present invention, the first object of the flying object detected by the GPS means at predetermined time intervals is provided.
And calculating the flight angle of the flying object with respect to the predetermined azimuth from the second two ground positions, and calculating the declination and dip angle of the geomagnetism at the second ground position from data stored in advance,
Based on the calculated declination and dip of the geomagnetism, the geomagnetism detected at the second ground position, and the angular velocities around the yaw axis and the pitch axis, the rotation phase of the flying object and the attitude inclination with respect to the ground coordinates are calculated. By doing so, it is possible to embody the calculation of the attitude inclination angle with respect to the rotation phase and the ground coordinate of the flying object.
【００３８】請求項３の発明では、上記記憶されている
データは、第２の対地位置の緯度及び経度に対応する地
磁気の偏角及び伏角とした。また、請求項４の発明で
は、上記データは、第２の対地位置の緯度及び経度から
地磁気の偏角及び伏角を演算する式とした。これらの発
明によると、第２の対地位置での地磁気の偏角及び伏角
を容易に算出することができる。According to the third aspect of the present invention, the stored data is a geomagnetic declination and a dip corresponding to the latitude and longitude of the second ground position. Further, in the invention of claim 4, the data is an expression for calculating the declination and the dip of the geomagnetism from the latitude and longitude of the second ground position. According to these inventions, the declination and the dip of the geomagnetism at the second ground position can be easily calculated.
【００３９】請求項５の発明では、地磁気としてその互
いに直交する軸方向の成分を検出するようにしたことに
より、飛翔体の回転位相及び対地座標に対する姿勢傾角
の演算の容易化を図ることができる。According to the fifth aspect of the present invention, since the components in the axial direction orthogonal to each other are detected as terrestrial magnetism, it is possible to easily calculate the rotational phase of the flying object and the attitude inclination angle with respect to the ground coordinates. .
【図１】本発明の実施形態に係る飛翔体の姿勢測定装置
のＣＰＵで行われる信号処理動作を示すフローチャート
図である。FIG. 1 is a flowchart illustrating a signal processing operation performed by a CPU of a flying object attitude measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】姿勢測定装置の全体構成を示すブロック図であ
る。FIG. 2 is a block diagram showing the overall configuration of the attitude measuring device.
【図３】飛翔体内の要部を概略的に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a main part in the flying object.
【図４】飛翔体が飛翔するときの２つの対地位置の概念
を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the concept of two ground positions when a flying object flies.
【図５】回転飛翔体のロール角、ピッチ角及びヨー角の
概念を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the concept of a roll angle, a pitch angle, and a yaw angle of a rotating flying object.
【図６】地磁気の偏角及び伏角の概念を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating the concept of declination and inclination of terrestrial magnetism.
（Ｆ） 回転飛翔体 （４） 姿勢測定装置 （５） ＧＰＳ装置（ＧＰＳ手段） （１２） ２軸角速度センサ（角速度検出手段） （１７） ３軸地磁気センサ（地磁気検出手段） （２５） ＣＰＵ（演算手段） （２６） プログラムメモリ （２７） データメモリ （３１） データ演算部 （Ｃ） 飛翔経路 （ｋ３） ロール軸 （ｊ３） ピッチ軸 （ｉ３） ヨー軸 （ａ），（ｂ） 飛翔位置 （α） 地磁気偏角 （β） 地磁気伏角 （ωｊ），（ωｉ） 角速度 （φ），φ（ｔ） ロール角 （θ），θ（ｔ） ピッチ角 （ε），ε（ｔ） ヨー角 (F) Rotating flying object (4) Attitude measuring device (5) GPS device (GPS means) (12) Two-axis angular velocity sensor (angular velocity detecting means) (17) Three-axis geomagnetic sensor (geomagnetic detecting means) (25) CPU ( (Calculation means) (26) Program memory (27) Data memory (31) Data calculation unit (C) Flight path (k3) Roll axis (j3) Pitch axis (i3) Yaw axis (a), (b) Flight position (α) ) Geomagnetic declination (β) Geomagnetic dip (ωj), (ωi) Angular velocity (φ), φ (t) Roll angle (θ), θ (t) Pitch angle (ε), ε (t) Yaw angle
Claims (5)
翔する回転飛翔体（Ｆ）の回転位相及び対地座標に対す
る姿勢傾角を測定する測定装置であって、 飛翔体（Ｆ）の対地位置を検出するＧＰＳ手段（５）
と、 地磁気を検出する地磁気検出手段（１７）と、 飛翔体（Ｆ）のロール軸（ｋ３）と直交するピッチ軸
（ｊ３）及びヨー軸（ｉ３）の各々回りの角速度を検出
する角速度検出手段（１２）と、 上記ＧＰＳ手段（５）により検出された飛翔体（Ｆ）の
対地位置と、地磁気検出手段（１７）により検出された
地磁気と、角速度検出手段（１２）により検出されたピ
ッチ軸（ｊ３）及びヨー軸（ｉ３）回りの角速度とに基
づいて飛翔体（Ｆ）の回転位相及び対地座標に対する姿
勢傾角を演算する演算手段（２５）とを備えたことを特
徴とする回転飛翔体の姿勢測定装置。1. A measuring device for measuring a rotation phase and a posture inclination angle with respect to a ground coordinate of a rotating flying object (F) flying while rotating about a roll axis (k3), wherein the position of the flying object (F) relative to the ground is measured. GPS means to detect (5)
Geomagnetic detecting means (17) for detecting geomagnetism; Angular velocity detecting means for detecting angular velocities around pitch axis (j3) and yaw axis (i3) orthogonal to roll axis (k3) of flying object (F) (12), the ground position of the flying object (F) detected by the GPS means (5), the geomagnetism detected by the geomagnetic detection means (17), and the pitch axis detected by the angular velocity detection means (12) (J3) and a calculating means (25) for calculating a rotation phase of the flying object (F) and a posture inclination angle with respect to the ground coordinate based on the angular velocity around the yaw axis (i3). Posture measuring device.
おいて、 演算手段（２５）は、ＧＰＳ手段（５）により所定時間
の間隔をあけて検出された飛翔体（Ｆ）の第１及び第２
の２つの対地位置から飛翔体（Ｆ）の所定方位に対する
飛翔角度を求めるとともに、予め記憶されたデータから
第２の対地位置での地磁気の偏角及び伏角を算出し、こ
の算出された地磁気の偏角及び伏角と、第２の対地位置
で地磁気検出手段（１７）により検出された地磁気と、
第２の対地位置で角速度検出手段（１２）により検出さ
れたヨー軸及びピッチ軸回りの角速度とに基づいて飛翔
体（Ｆ）の回転位相及び対地座標に対する姿勢傾角を演
算するように構成されていることを特徴とする回転飛翔
体の姿勢測定装置。2. The attitude measurement device for a rotating flying object according to claim 1, wherein the calculating means (25) detects the first and the second flying objects (F) detected at predetermined time intervals by the GPS means (5). Second
The flying angle of the flying object (F) with respect to the predetermined azimuth is calculated from the two ground positions, and the declination and dip of the geomagnetism at the second ground position are calculated from data stored in advance. Declination and dip, geomagnetism detected by the geomagnetism detecting means (17) at the second ground position,
The rotational phase of the flying object (F) and the attitude inclination angle with respect to the ground coordinates are calculated based on the yaw axis and the angular velocity around the pitch axis detected by the angular velocity detecting means (12) at the second ground position. An attitude measuring device for a rotating flying object.
おいて、 演算手段（２５）で用いられる記憶データは、第２の対
地位置の緯度及び経度に対応する地磁気の偏角及び伏角
であることを特徴とする回転飛翔体の姿勢測定装置。3. The attitude measurement device for a rotating flying object according to claim 2, wherein the storage data used by the arithmetic means (25) is a declination and a dip of geomagnetism corresponding to the latitude and longitude of the second ground position. An attitude measuring device for a rotating flying object, characterized in that:
おいて、 演算手段（２５）で用いられる記憶データは、第２の対
地位置の緯度及び経度から地磁気の偏角及び伏角を演算
する式であることを特徴とする回転飛翔体の姿勢測定装
置。4. The rotation flying object attitude measuring apparatus according to claim 2, wherein the stored data used in the calculating means (25) is a formula for calculating a declination and a dip of geomagnetism from the latitude and longitude of the second ground position. An attitude measuring device for a rotating flying object, characterized in that:
体の姿勢測定装置において、 地磁気検出手段（１７）は、地磁気を互いに直交する３
つの軸方向の成分として検出するものであることを特徴
とする回転飛翔体の姿勢測定装置。5. The attitude measuring device for a rotary flying object according to claim 1, wherein the geomagnetism detecting means detects geomagnetism orthogonal to each other.
An attitude measuring device for a rotating flying object, wherein the attitude is detected as two axial components.
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|---|---|---|---|
| JP35565699A JP2001174283A (en) | 1999-12-15 | 1999-12-15 | Attitude-measuring device of rotating missile |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35565699A JP2001174283A (en) | 1999-12-15 | 1999-12-15 | Attitude-measuring device of rotating missile |
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|---|---|
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ID=18445101
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