JP2003065793A - 慣性装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】初期アライメント中に航空機などの移動体を移
動させたときには、自動的に航法モードに切り換わり、
航法モードにおいては移動の前に取得した初期アライメ
ントデータを利用して、正常に慣性航法を継続できる慣
性装置の提供。 【解決手段】簡易航法部１０２は、方向余弦行列Ｃ、航
法軸速度ベクトルＶＬ及びワンダー角αをアライメント
部１０１から初期値アライメントデータとして時間間隔
ＴＨで供給され、ジャイロ２１の出力の角速度Φおよび
加速度計２２の出力の加速度Ａに基づきその初期値アラ
イメントデータを補正し、方向余弦行列Ｃ’および航法
軸速度ベクトルＶＬ’を実時間で演算し、ロール角φ、
ピッチ角θ及び方位角ψを実時間で生成する。
動させたときには、自動的に航法モードに切り換わり、
航法モードにおいては移動の前に取得した初期アライメ
ントデータを利用して、正常に慣性航法を継続できる慣
性装置の提供。 【解決手段】簡易航法部１０２は、方向余弦行列Ｃ、航
法軸速度ベクトルＶＬ及びワンダー角αをアライメント
部１０１から初期値アライメントデータとして時間間隔
ＴＨで供給され、ジャイロ２１の出力の角速度Φおよび
加速度計２２の出力の加速度Ａに基づきその初期値アラ
イメントデータを補正し、方向余弦行列Ｃ’および航法
軸速度ベクトルＶＬ’を実時間で演算し、ロール角φ、
ピッチ角θ及び方位角ψを実時間で生成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、航空機、船舶、自
動車などの移動体に搭載され、初期アライメント計算と
航法計算とを行うことにより、移動体の姿勢角（ロール
角およびピッチ角）、方位角などの航法データを求める
慣性装置に関し、特に初期アライメントモードに設定さ
れている間に移動体が移動を開始したときも、初期アラ
イメントモードから航法モードに自動的に切り換えら
れ、移動前に初期アライメントモードで取得した初期航
法データを航法モードにおいて有効に利用できる慣性装
置に関する。
動車などの移動体に搭載され、初期アライメント計算と
航法計算とを行うことにより、移動体の姿勢角（ロール
角およびピッチ角）、方位角などの航法データを求める
慣性装置に関し、特に初期アライメントモードに設定さ
れている間に移動体が移動を開始したときも、初期アラ
イメントモードから航法モードに自動的に切り換えら
れ、移動前に初期アライメントモードで取得した初期航
法データを航法モードにおいて有効に利用できる慣性装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は、従来の慣性装置の構成を示すブ
ロック図である。この慣性装置は、ジャイロスコープ
（以下、通称に従い単にジャイロと略記する）２１、加
速度計２２及びアライメント演算処理部２００でなる。
本図では、慣性装置における航法計算部は省略して描い
てある。アライメント演算処理部２００は、方向余弦行
列計算部１、座標変換部２、速度計算部３、角速度推定
部４、速度誤差推定部５、トルキング量計算部６、ワン
ダー角計算部７および姿勢方位計算部８を備えてなる。
発明者および特許出願人を本願と同じくする特開平７−
４９８３は、本願の図２の慣性装置と同様に作動する慣
性装置を開示している。特開平７−４９８３の明細書の
０００２段落から００１８段落には、図３〜図7を参照
して、従来の慣性装置の構成および作動に関する詳しい
記述がなされている。そこで、ここでは、本願の図２に
示した従来の慣性装置の構成と作動につき簡単に記述す
る。
ロック図である。この慣性装置は、ジャイロスコープ
（以下、通称に従い単にジャイロと略記する）２１、加
速度計２２及びアライメント演算処理部２００でなる。
本図では、慣性装置における航法計算部は省略して描い
てある。アライメント演算処理部２００は、方向余弦行
列計算部１、座標変換部２、速度計算部３、角速度推定
部４、速度誤差推定部５、トルキング量計算部６、ワン
ダー角計算部７および姿勢方位計算部８を備えてなる。
発明者および特許出願人を本願と同じくする特開平７−
４９８３は、本願の図２の慣性装置と同様に作動する慣
性装置を開示している。特開平７−４９８３の明細書の
０００２段落から００１８段落には、図３〜図7を参照
して、従来の慣性装置の構成および作動に関する詳しい
記述がなされている。そこで、ここでは、本願の図２に
示した従来の慣性装置の構成と作動につき簡単に記述す
る。
【０００３】図２の従来の慣性装置が航空機に搭載され
ているとして説明する。慣性装置は初期アライメントモ
ード又は航法モードのいずれかのモードで運用される。
初期アライメントモードは航空機が地上に駐機し、停止
している状態で行われる運用モードであり、停止位置に
おける航空機の姿勢角（ロール角φ及びピッチ角θ）お
よび方位角ψを高い精度で推測する。これら姿勢角及び
方位角ψの推定は、角速度Φ、加速度Ａ及び当該停止位
置の緯度λに基づき、例えば１５分といった比較的長い
時間を使って行う。初期アライメントモードで推定され
る姿勢角及び方位角ψの精度は相当に高い。航法モード
では、航法モードに移行する直前の初期アライメントモ
ードで取得した最新の姿勢角および方位角ψの算出の基
となった初期アライメントデータ（方向余弦行列Ｃ、航
法軸速度ＶＬおよびワンダー角α）を初期航法データと
して慣性装置の航法演算処理部（図示せず）に供給す
る。航法演算処理部は、初期アライメントデータ並びに
ジャイロ２１の出力の角速度Φおよび加速度計２２の出
力の加速度Ａを用いて、航空機が移動しても該航空機の
姿勢角及び方位角ψ並びに位置を常時継続して推定す
る。
ているとして説明する。慣性装置は初期アライメントモ
ード又は航法モードのいずれかのモードで運用される。
初期アライメントモードは航空機が地上に駐機し、停止
している状態で行われる運用モードであり、停止位置に
おける航空機の姿勢角（ロール角φ及びピッチ角θ）お
よび方位角ψを高い精度で推測する。これら姿勢角及び
方位角ψの推定は、角速度Φ、加速度Ａ及び当該停止位
置の緯度λに基づき、例えば１５分といった比較的長い
時間を使って行う。初期アライメントモードで推定され
る姿勢角及び方位角ψの精度は相当に高い。航法モード
では、航法モードに移行する直前の初期アライメントモ
ードで取得した最新の姿勢角および方位角ψの算出の基
となった初期アライメントデータ（方向余弦行列Ｃ、航
法軸速度ＶＬおよびワンダー角α）を初期航法データと
して慣性装置の航法演算処理部（図示せず）に供給す
る。航法演算処理部は、初期アライメントデータ並びに
ジャイロ２１の出力の角速度Φおよび加速度計２２の出
力の加速度Ａを用いて、航空機が移動しても該航空機の
姿勢角及び方位角ψ並びに位置を常時継続して推定す
る。
【０００４】ジャイロ２１は、機体に固定されており、
機体に固定された直交座標系である機体軸座標系（ｘ，
ｙ，ｚ）に関する角速度Φを生成する。角速度Φの各軸
に関する成分をΦｉ（ｉ＝ｘ，ｙ，ｚ）と表すこととす
る。ｘ，ｙ，ｚの各軸に関する角速度Φの成分は、
Φｘ，Φｙ，Φｚで表され、Φ＝Φｉ（ｉ＝ｘ，ｙ，
ｚ）とも表わせる。方向余弦行列計算部１は、角速度Φ
を局地水平座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）へ変換し、方向余弦行
列Ｃを生成する。局地水平座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）では、
Ｚ軸は地球重力方向にあり、Ｘ軸およびＹ軸はＺ軸に直
交し、かつ互いに直交する。角速度Φはディジタル信号
で表され、一定のサンプリングレートで生成される。そ
のサンプリングのタイミングを時刻ｉ（ｉ＝１，２・・
・・・，ｎ，・・・・・）で表す。そこで、角速度Φの
座標変換により生成される方向余弦行列Ｃの生成タイミ
ングもｉで表す。方向余弦行列Ｃは、各サンプリングタ
イミングに対応して生成される各方向余弦行列Ｃ１，Ｃ
２，・・・・・Ｃｎ・・・・でなる。即ち、方向余弦行
列Ｃｎは時刻ｎにおける方向余弦行列Ｃである。以下に
記述する角速度Φ、加速度Ａ、航法軸速度ベクトル
ＶＬ、航法軸速度増分ベクトルｄＶＬ、角速度推定量ベ
クトルω＾、トルキング量行列ΔＣ等のデータもサンプ
リングレートで生成されるので、必要に応じ、Φｎ，Ａ
ｎ，ＶＬｎ，ｄＶＬｎ，ωｎ＾，ΔＣｎ等と表記する。
機体に固定された直交座標系である機体軸座標系（ｘ，
ｙ，ｚ）に関する角速度Φを生成する。角速度Φの各軸
に関する成分をΦｉ（ｉ＝ｘ，ｙ，ｚ）と表すこととす
る。ｘ，ｙ，ｚの各軸に関する角速度Φの成分は、
Φｘ，Φｙ，Φｚで表され、Φ＝Φｉ（ｉ＝ｘ，ｙ，
ｚ）とも表わせる。方向余弦行列計算部１は、角速度Φ
を局地水平座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）へ変換し、方向余弦行
列Ｃを生成する。局地水平座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）では、
Ｚ軸は地球重力方向にあり、Ｘ軸およびＹ軸はＺ軸に直
交し、かつ互いに直交する。角速度Φはディジタル信号
で表され、一定のサンプリングレートで生成される。そ
のサンプリングのタイミングを時刻ｉ（ｉ＝１，２・・
・・・，ｎ，・・・・・）で表す。そこで、角速度Φの
座標変換により生成される方向余弦行列Ｃの生成タイミ
ングもｉで表す。方向余弦行列Ｃは、各サンプリングタ
イミングに対応して生成される各方向余弦行列Ｃ１，Ｃ
２，・・・・・Ｃｎ・・・・でなる。即ち、方向余弦行
列Ｃｎは時刻ｎにおける方向余弦行列Ｃである。以下に
記述する角速度Φ、加速度Ａ、航法軸速度ベクトル
ＶＬ、航法軸速度増分ベクトルｄＶＬ、角速度推定量ベ
クトルω＾、トルキング量行列ΔＣ等のデータもサンプ
リングレートで生成されるので、必要に応じ、Φｎ，Ａ
ｎ，ＶＬｎ，ｄＶＬｎ，ωｎ＾，ΔＣｎ等と表記する。
【０００５】方向余弦行列計算部1は、角速度Φおよび
トルキング量行列ΔＣを入力し、次の計算により、式
（１）の方向余弦行列Ｃを生成する。 ｄＣｎ＝Ｉ＋（sinΦ／Φ）［Φ＊×］＋ （（１−cosΦ／Φ２））［Φ＊×］２ （２） Ｃｎ＝Ｃｎ−１・ｄＣｎ−ΔＣ・Ｃｎ−１・ｄＣｎ （３） ここでΦ＊は角速度Φのベクトルであり、［Φ＊×］は
式（４）で表される。 また、ｄＣｎは、方向余弦行列Ｃにおける増分のうち
で、角速度Φの変動に基づくものである。トルキング量
行列ΔＣは、後述のトルキング量計算部６から供給され
る。
トルキング量行列ΔＣを入力し、次の計算により、式
（１）の方向余弦行列Ｃを生成する。 ｄＣｎ＝Ｉ＋（sinΦ／Φ）［Φ＊×］＋ （（１−cosΦ／Φ２））［Φ＊×］２ （２） Ｃｎ＝Ｃｎ−１・ｄＣｎ−ΔＣ・Ｃｎ−１・ｄＣｎ （３） ここでΦ＊は角速度Φのベクトルであり、［Φ＊×］は
式（４）で表される。 また、ｄＣｎは、方向余弦行列Ｃにおける増分のうち
で、角速度Φの変動に基づくものである。トルキング量
行列ΔＣは、後述のトルキング量計算部６から供給され
る。
【０００６】加速度計２２は、機体に固定されており、
機体に固定された直交座標系である機体軸座標系（ｘ，
ｙ，ｚ）に関する加速度Ａを生成する。加速度Ａは、デ
ィジタル信号で表されるベクトル量であり、一定のサン
プリングレートで生成される。座標変換部２では、加速
度Ａおよび方向余弦行列Ｃｎを入力し、式（５）の計算
により航法軸速度増分ベクトルｄＶＬを生成する。
機体に固定された直交座標系である機体軸座標系（ｘ，
ｙ，ｚ）に関する加速度Ａを生成する。加速度Ａは、デ
ィジタル信号で表されるベクトル量であり、一定のサン
プリングレートで生成される。座標変換部２では、加速
度Ａおよび方向余弦行列Ｃｎを入力し、式（５）の計算
により航法軸速度増分ベクトルｄＶＬを生成する。
【０００７】
ｄＶＬ＝Ｂ・Ｃ・Ａ （５）
但し、Ｂは式（６）に示す行列である。
航法軸速度増分ベクトルｄＶＬは、方向余弦行列Ｃで示
される航法軸座標系に上記式（５）の演算により加速度
Ａを変換し、更に変換された加速度にサンプリング時間
を乗じ、速度の単位としたものである。
される航法軸座標系に上記式（５）の演算により加速度
Ａを変換し、更に変換された加速度にサンプリング時間
を乗じ、速度の単位としたものである。
【０００８】速度計算部３は、航法軸速度増分ベクトル
ｄＶＬ及び速度誤差ΔＶを入力し、次の式（７）の演算
により、航法軸速度ベクトルＶＬ（＝［ＶＸ
ＶＹ］Ｔ）を算出する。
ｄＶＬ及び速度誤差ΔＶを入力し、次の式（７）の演算
により、航法軸速度ベクトルＶＬ（＝［ＶＸ
ＶＹ］Ｔ）を算出する。
【０００９】
ＶＬｎ＝ＶＬｎ−１＋ｄＶＬ−ΔＶ （７）
【００１０】角速度推定部４は、航法軸速度ベクトルＶ
Ｌを入力し、次式（８）により角速度推定量ベクトルω
＾（＝［ωＸ −ωＹ 0］）を算出する。
Ｌを入力し、次式（８）により角速度推定量ベクトルω
＾（＝［ωＸ −ωＹ 0］）を算出する。
【００１１】
ωｎ＾＝ωｎ−１＾＋Ｋ３［ＶＸ −ＶＹ 0］Ｔ （８）
但し、Ｋ３は定数である。
【００１２】トルキング量計算部6は、航法軸速度ベク
トルＶＬ及び角速度推定量ベクトルω＾並びに緯度λを
入力し、次式（９）、（１０）によりトルキング量行列
ΔＣを算出する。
トルＶＬ及び角速度推定量ベクトルω＾並びに緯度λを
入力し、次式（９）、（１０）によりトルキング量行列
ΔＣを算出する。
【００１３】
Δθ＝（ω＾＋Ｋ２［ＶＸ −ＶＹ 0］Ｔ＋
［0 0 −ωｅ・ｓｉｎλ］Ｔ・ΔＴ （９）
但し、ωｅはアースレート、ΔＴはトルキング周期、Ｋ
２は定数である。アースレートωｅ及び緯度λは既定値
として入力しておく。トルキング周期ΔＴは、前述のサ
ンプリングレートの逆数、即ちサンプリング周期であ
る。このトルキング周期ΔＴは、サンプリング周期より
長い値であっても差し支えない。
２は定数である。アースレートωｅ及び緯度λは既定値
として入力しておく。トルキング周期ΔＴは、前述のサ
ンプリングレートの逆数、即ちサンプリング周期であ
る。このトルキング周期ΔＴは、サンプリング周期より
長い値であっても差し支えない。
【００１４】速度誤差推定部５は、航法軸速度ベクトル
ＶＬを入力し、式（１１）の演算により速度誤差ΔＶを
生成する。
ＶＬを入力し、式（１１）の演算により速度誤差ΔＶを
生成する。
【００１５】
ΔＶ＝Ｋ１・ＶＬ （１１）
但し、Ｋ１は定数である。
【００１６】ワンダー角計算部７は、角速度推定量ベク
トルω＾を入力し、式（１２）の演算により、ワンダー
角αを算出する。ワンダー角αは、前掲の特開平７−４
９８３の段落００１７にψ２として定義されている角度
であり、初期アライメントにより一旦算出された値はそ
の後実質上変動しない。
トルω＾を入力し、式（１２）の演算により、ワンダー
角αを算出する。ワンダー角αは、前掲の特開平７−４
９８３の段落００１７にψ２として定義されている角度
であり、初期アライメントにより一旦算出された値はそ
の後実質上変動しない。
【００１７】
α＝ｔａｎ−１（−ωＹ／ωＸ） （１２）
【００１８】姿勢方位計算部８は、方向余弦行列Ｃ及び
ワンダー角αを入力し、次の式（１３），（１４）及び
（１５）によりロール角φ、ピッチ角θ及び方位角ψを
それぞれ計算する。
ワンダー角αを入力し、次の式（１３），（１４）及び
（１５）によりロール角φ、ピッチ角θ及び方位角ψを
それぞれ計算する。
【００１９】
φ＝ｔａｎ−１（Ｃ３２／Ｃ３３） （１３）
θ＝ｔａｎ−１（−Ｃ３１／（１−Ｃ３１ ２）１／２） （１４）
ψ＝ｔａｎ−１（Ｃ２１／Ｃ１１）−α （１５）
【００２０】かくして、図２の従来の慣性装置のアライ
メント演算処理部２００において初期アライメント計算
が行われ、姿勢方位計算部８から初期ロール角φ、初期
ピッチ角θ及び初期方位角ψが出力される。アライメン
ト演算処理部２００は、図２に示すフードバックループ
を作動させ、トルキング量行列ΔＣを減少させる方向に
方向余弦行列Ｃを漸次に修正し、トルキング量行列ΔＣ
がほぼゼロに収束したときに初期アライメント計算が終
了する。アライメント演算処理部２００のフィードバッ
クループにおいてトルキング量行列ΔＣがほぼゼロに収
束するまでには、例えば初期アライメント計算を開始し
てから１５分といった比較的に長い時間を要する。航空
機の機体が空港に駐機しているようなほぼ静止した状態
に機体があり、ジャイロ２１が一定方向に一定の大きさ
のアースレートωｅを感知し、加速度計２２が一定方向
に一定の大きさの重力加速度ｇを感知するという条件下
においてのみトルキング量行列ΔＣはほぼゼロに収束す
る。その条件が継続する限り、初期アライメント計算に
より推定される初期姿勢角（初期ロール角φ、初期ピッ
チ角θ）及び初期方位角ψは高精度な値である。機体は
駐機中も風などにより多少の揺動をし続けるから、初期
アライメント計算により初期姿勢角及び初期方位角ψを
一旦取得した後も、初期アライメントモードを継続し、
機体の移動操作の直前に運用モードを航法モードに切り
換える。
メント演算処理部２００において初期アライメント計算
が行われ、姿勢方位計算部８から初期ロール角φ、初期
ピッチ角θ及び初期方位角ψが出力される。アライメン
ト演算処理部２００は、図２に示すフードバックループ
を作動させ、トルキング量行列ΔＣを減少させる方向に
方向余弦行列Ｃを漸次に修正し、トルキング量行列ΔＣ
がほぼゼロに収束したときに初期アライメント計算が終
了する。アライメント演算処理部２００のフィードバッ
クループにおいてトルキング量行列ΔＣがほぼゼロに収
束するまでには、例えば初期アライメント計算を開始し
てから１５分といった比較的に長い時間を要する。航空
機の機体が空港に駐機しているようなほぼ静止した状態
に機体があり、ジャイロ２１が一定方向に一定の大きさ
のアースレートωｅを感知し、加速度計２２が一定方向
に一定の大きさの重力加速度ｇを感知するという条件下
においてのみトルキング量行列ΔＣはほぼゼロに収束す
る。その条件が継続する限り、初期アライメント計算に
より推定される初期姿勢角（初期ロール角φ、初期ピッ
チ角θ）及び初期方位角ψは高精度な値である。機体は
駐機中も風などにより多少の揺動をし続けるから、初期
アライメント計算により初期姿勢角及び初期方位角ψを
一旦取得した後も、初期アライメントモードを継続し、
機体の移動操作の直前に運用モードを航法モードに切り
換える。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図２に示す
アライメント演算処理部２００で初期アライメント計算
をしている途中に、機体の操縦者が操作手順を誤り、慣
性装置の運用モードを初期アライメントモードに維持し
たまま、機体を移動させると、機体がほぼ静止している
という初期アライメント計算に必須の要件が失われ、出
力される初期姿勢角および初期方位角ψは全く不正確な
値となる。そこで、不正確な初期姿勢角および初期方位
角ψに基づき、その時点で航法モードに切り換えても慣
性装置による慣性航法は不可能である。したがって、初
期アライメントモード中に誤って機体を移動させたとき
は、従来は再度機体を停止させ、慣性装置を初期アライ
メントモードに設定したままで、更に１５分といったか
なり長い時間の初期アライメントを行い、その間機体を
停止させたまま待たなければならなかった。このような
不便は、航空機だけでなく、艦船、自動車その他の移動
体における慣性装置において同様に生じることであっ
た。そこで、本発明の目的は、運用モードを初期アライ
メントモードに維持したまま航空機などの移動体を移動
させたときには、自動的に航法モードに切り換わり、航
法モードにおいては移動の前に取得した初期アライメン
トデータを利用して、正常に慣性航法を継続できる慣性
装置の提供にある。
アライメント演算処理部２００で初期アライメント計算
をしている途中に、機体の操縦者が操作手順を誤り、慣
性装置の運用モードを初期アライメントモードに維持し
たまま、機体を移動させると、機体がほぼ静止している
という初期アライメント計算に必須の要件が失われ、出
力される初期姿勢角および初期方位角ψは全く不正確な
値となる。そこで、不正確な初期姿勢角および初期方位
角ψに基づき、その時点で航法モードに切り換えても慣
性装置による慣性航法は不可能である。したがって、初
期アライメントモード中に誤って機体を移動させたとき
は、従来は再度機体を停止させ、慣性装置を初期アライ
メントモードに設定したままで、更に１５分といったか
なり長い時間の初期アライメントを行い、その間機体を
停止させたまま待たなければならなかった。このような
不便は、航空機だけでなく、艦船、自動車その他の移動
体における慣性装置において同様に生じることであっ
た。そこで、本発明の目的は、運用モードを初期アライ
メントモードに維持したまま航空機などの移動体を移動
させたときには、自動的に航法モードに切り換わり、航
法モードにおいては移動の前に取得した初期アライメン
トデータを利用して、正常に慣性航法を継続できる慣性
装置の提供にある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本発明は次の手段を提供する。
めに本発明は次の手段を提供する。
【００２３】［１］航空機、艦船、自動車等の移動体に
搭載され、運用モードとして初期アライメントモード及
び航法モードがあり、アライメント部、ジャイロ及び加
速度計を備え、該アライメント部は該初期アライメント
モードでは該ジャイロから出力される角速度Φおよび該
加速度計から出力される加速度Ａを利用し、初期アライ
メントデータを計算する慣性装置において、角速度Φお
よび加速度Ａを利用し、航法データを計算するととも
に、前記移動体の移動の有無を判定する簡易航法部を有
し、前記簡易航法部は、前記初期アライメントモードで
運用されているときに、前記移動が無いと判定している
期間には、前記初期アライメントデータで前記航法デー
タを間欠的に更新し、前記移動が有ったと判定した時に
は、運用モードを初期アライメントモードから航法モー
ドに切り換えるべきことを命令するモード切換命令を生
成し、以後前記初期アライメントデータによる前記航法
データの更新は停止することを特徴とする慣性装置。
搭載され、運用モードとして初期アライメントモード及
び航法モードがあり、アライメント部、ジャイロ及び加
速度計を備え、該アライメント部は該初期アライメント
モードでは該ジャイロから出力される角速度Φおよび該
加速度計から出力される加速度Ａを利用し、初期アライ
メントデータを計算する慣性装置において、角速度Φお
よび加速度Ａを利用し、航法データを計算するととも
に、前記移動体の移動の有無を判定する簡易航法部を有
し、前記簡易航法部は、前記初期アライメントモードで
運用されているときに、前記移動が無いと判定している
期間には、前記初期アライメントデータで前記航法デー
タを間欠的に更新し、前記移動が有ったと判定した時に
は、運用モードを初期アライメントモードから航法モー
ドに切り換えるべきことを命令するモード切換命令を生
成し、以後前記初期アライメントデータによる前記航法
データの更新は停止することを特徴とする慣性装置。
【００２４】［２］前記初期アライメントデータは方向
余弦行列Ｃ、航法軸速度ベクトルＶ Ｌ及びワンダー角α
を含み、前記簡易航法部は、前記航法データとして方向
余弦行列Ｃ’および航法軸速度ベクトルＶＬ’を少なく
とも生成し、方向余弦行列Ｃ、航法軸速度ベクトルＶＬ
及びワンダー角αを前記アライメント部から間欠的に取
り入れ、方向余弦行列Ｃ’および航法軸速度ベクトルＶ
Ｌ’を方向余弦行列Ｃおよび航法軸速度ベクトルＶＬで
更新することを特徴とする前記［１］に記載の慣性装
置。
余弦行列Ｃ、航法軸速度ベクトルＶ Ｌ及びワンダー角α
を含み、前記簡易航法部は、前記航法データとして方向
余弦行列Ｃ’および航法軸速度ベクトルＶＬ’を少なく
とも生成し、方向余弦行列Ｃ、航法軸速度ベクトルＶＬ
及びワンダー角αを前記アライメント部から間欠的に取
り入れ、方向余弦行列Ｃ’および航法軸速度ベクトルＶ
Ｌ’を方向余弦行列Ｃおよび航法軸速度ベクトルＶＬで
更新することを特徴とする前記［１］に記載の慣性装
置。
【００２５】［３］前記モード切換命令を生成し、運用
モードを初期アライメントモードから航法モードへ切り
換えたとき、方向余弦行列Ｃ’および航法軸速度ベクト
ルＶ Ｌ’並びにワンダー角αを航法データの初期値とし
て慣性航法を行う前記［１］または［２］に記載の慣性
装置。
モードを初期アライメントモードから航法モードへ切り
換えたとき、方向余弦行列Ｃ’および航法軸速度ベクト
ルＶ Ｌ’並びにワンダー角αを航法データの初期値とし
て慣性航法を行う前記［１］または［２］に記載の慣性
装置。
【００２６】
【発明の実施の形態】次に図面を参照して本発明の実施
の形態を説明する。図1は、本発明の実施の形態を説明
するブロック図である。この実施の形態はアライメント
演算処理部１００、ジャイロ２１及び加速度計２２でな
る。アライメント演算処理部１００は、アライメント部
１０１及び簡易航法部１０２でなり、コンピュータのハ
ードウエア及びソフトウエアで実現される。ジャイロ２
１及び加速度計２２は、図２について説明したものと同
じ構成である。アライメント部１０１は、図2における
アライメント演算処理部２００に類似した構成である。
アライメント演算処理部２００には姿勢方位計算部８が
設けてあったが、アライメント部１０１は姿勢方位計算
部８を備えていない点で両者は相違する。また、方向余
弦行列Ｃ、航法軸速度ベクトルＶＬ及びワンダー角αを
簡易航法部１０２に所定の時間間隔ＴＲ（ＴＲは数秒〜
１分程度）で供給する構成がアライメント部１０１には
必要である。アライメント部１０１は、その他の点では
アライメント演算処理部２００と共通した構成をなして
いる。アライメント部１０１から簡易航法部１０２へ方
向余弦行列Ｃ、航法軸速度ベクトルＶＬ及びワンダー角
αを供給するデータ供給路を図１では破線で表してあ
る。以下では、図２を参照して既に構成及び作動を説明
したアライメント演算処理部２００とほぼ同じ構成及び
作動のアライメント部１０１、アライメント演算処理部
２００に関する記述の際に既に説明したジャイロ２１及
び加速度計２２については説明を省略し、簡易航法部１
０２並びにアライメント部１０１から簡易航法部１０２
へ方向余弦行列Ｃ、航法軸速度ベクトルＶ Ｌ及びワンダ
ー角αを時間間隔ＴＲで間欠的に供給する構成につき主
に説明する。
の形態を説明する。図1は、本発明の実施の形態を説明
するブロック図である。この実施の形態はアライメント
演算処理部１００、ジャイロ２１及び加速度計２２でな
る。アライメント演算処理部１００は、アライメント部
１０１及び簡易航法部１０２でなり、コンピュータのハ
ードウエア及びソフトウエアで実現される。ジャイロ２
１及び加速度計２２は、図２について説明したものと同
じ構成である。アライメント部１０１は、図2における
アライメント演算処理部２００に類似した構成である。
アライメント演算処理部２００には姿勢方位計算部８が
設けてあったが、アライメント部１０１は姿勢方位計算
部８を備えていない点で両者は相違する。また、方向余
弦行列Ｃ、航法軸速度ベクトルＶＬ及びワンダー角αを
簡易航法部１０２に所定の時間間隔ＴＲ（ＴＲは数秒〜
１分程度）で供給する構成がアライメント部１０１には
必要である。アライメント部１０１は、その他の点では
アライメント演算処理部２００と共通した構成をなして
いる。アライメント部１０１から簡易航法部１０２へ方
向余弦行列Ｃ、航法軸速度ベクトルＶＬ及びワンダー角
αを供給するデータ供給路を図１では破線で表してあ
る。以下では、図２を参照して既に構成及び作動を説明
したアライメント演算処理部２００とほぼ同じ構成及び
作動のアライメント部１０１、アライメント演算処理部
２００に関する記述の際に既に説明したジャイロ２１及
び加速度計２２については説明を省略し、簡易航法部１
０２並びにアライメント部１０１から簡易航法部１０２
へ方向余弦行列Ｃ、航法軸速度ベクトルＶ Ｌ及びワンダ
ー角αを時間間隔ＴＲで間欠的に供給する構成につき主
に説明する。
【００２７】方向余弦行列計算部１1は、方向余弦行列
計算部1と同様な構成であり、角速度Φおよびトルキン
グ量行列ΔＣ’を入力し、次の計算により、式（１６）
の方向余弦行列Ｃ’を生成する。但し、方向余弦行列計
算部１1は、方向余弦行列計算部1から方向余弦行列Ｃを
時間間隔ＴＲで間欠的に受け、方向余弦行列Ｃ’を方向
余弦行列Ｃに時間間隔ＴＲで間欠的に置き換える。次の
式（１６），（１７）及び（１８）は、既述の式
（１），（２）及び（３）における記号ＣをＣ’に置き
換えた式である。 ｄＣ’ｎ＝Ｉ＋（sinΦ／Φ）［Φ＊×］＋ （（１−cosΦ／Φ２））［Φ＊×］２ （１７） Ｃ’ｎ＝Ｃ’ｎ−１・ｄＣ’ｎ−ΔＣ’・Ｃ’ｎ−１・ｄＣ’ｎ （１８） ここでΦ＊は角速度Φのベクトルであり、［Φ＊×］は
式（４）で表される。また、ｄＣ’ｎは、方向余弦行列
Ｃ’における増分のうちで、角速度Φの変動に基づくも
のである。トルキング量行列ΔＣ’は、後述のトルキン
グ量計算部１６から供給される。
計算部1と同様な構成であり、角速度Φおよびトルキン
グ量行列ΔＣ’を入力し、次の計算により、式（１６）
の方向余弦行列Ｃ’を生成する。但し、方向余弦行列計
算部１1は、方向余弦行列計算部1から方向余弦行列Ｃを
時間間隔ＴＲで間欠的に受け、方向余弦行列Ｃ’を方向
余弦行列Ｃに時間間隔ＴＲで間欠的に置き換える。次の
式（１６），（１７）及び（１８）は、既述の式
（１），（２）及び（３）における記号ＣをＣ’に置き
換えた式である。 ｄＣ’ｎ＝Ｉ＋（sinΦ／Φ）［Φ＊×］＋ （（１−cosΦ／Φ２））［Φ＊×］２ （１７） Ｃ’ｎ＝Ｃ’ｎ−１・ｄＣ’ｎ−ΔＣ’・Ｃ’ｎ−１・ｄＣ’ｎ （１８） ここでΦ＊は角速度Φのベクトルであり、［Φ＊×］は
式（４）で表される。また、ｄＣ’ｎは、方向余弦行列
Ｃ’における増分のうちで、角速度Φの変動に基づくも
のである。トルキング量行列ΔＣ’は、後述のトルキン
グ量計算部１６から供給される。
【００２８】座標変換部１２は、座標変換部２と同様な
構成であり、加速度Ａおよび方向余弦行列Ｃ’ｎを入力
し、式（１９）の計算により航法軸速度増分ベクトルｄ
ＶＬ’を生成する。次の式（１９）は、既述の式（５）
における記号ＣｎをＣ’ｎに置き換え、ｄＶＬをｄ
ＶＬ’に置き換えた式である。
構成であり、加速度Ａおよび方向余弦行列Ｃ’ｎを入力
し、式（１９）の計算により航法軸速度増分ベクトルｄ
ＶＬ’を生成する。次の式（１９）は、既述の式（５）
における記号ＣｎをＣ’ｎに置き換え、ｄＶＬをｄ
ＶＬ’に置き換えた式である。
【００２９】
ｄＶＬ’＝Ｂ・Ｃ’・Ａ （１９）
但し、Ｂは式（６）に示す行列である。航法軸速度増分
ベクトルｄＶＬ’は、方向余弦行列Ｃ’ｎで示される航
法軸座標系に上記式（１９）の演算により加速度Ａを変
換し、更に変換された加速度にサンプリング時間を乗
じ、速度の単位としたものである。
ベクトルｄＶＬ’は、方向余弦行列Ｃ’ｎで示される航
法軸座標系に上記式（１９）の演算により加速度Ａを変
換し、更に変換された加速度にサンプリング時間を乗
じ、速度の単位としたものである。
【００３０】速度計算部１３は、速度計算部３と同様な
構成であり、航法軸速度増分ベクトルｄＶＬ’を入力
し、次の式（２０）の演算により、航法軸速度ベクトル
ＶＬ’（＝［ＶＸ’ ＶＹ’］Ｔ）を算出する。但し、
速度計算部１３は、速度誤差ΔＶは入力しない。また、
速度計算部１３は、速度計算部３から航法軸速度ベクト
ルＶＬを時間間隔ＴＲで間欠的に受け、航法軸速度ベク
トルＶＬ’を航法軸速度ベクトルＶＬに時間間隔ＴＲで
間欠的に置き換える。
構成であり、航法軸速度増分ベクトルｄＶＬ’を入力
し、次の式（２０）の演算により、航法軸速度ベクトル
ＶＬ’（＝［ＶＸ’ ＶＹ’］Ｔ）を算出する。但し、
速度計算部１３は、速度誤差ΔＶは入力しない。また、
速度計算部１３は、速度計算部３から航法軸速度ベクト
ルＶＬを時間間隔ＴＲで間欠的に受け、航法軸速度ベク
トルＶＬ’を航法軸速度ベクトルＶＬに時間間隔ＴＲで
間欠的に置き換える。
【００３１】
ＶＬ’ｎ＝ＶＬ’ｎ−１＋ｄＶＬ’ （２０）
【００３２】トルキング量計算部１6は、ワンダー角α
及び緯度λを入力し、次式（２１）、（２２）によりト
ルキング量行列ΔＣ’を算出する。
及び緯度λを入力し、次式（２１）、（２２）によりト
ルキング量行列ΔＣ’を算出する。
【００３３】
Δθ’＝
［ωｅ・cosλ・cosα ωｅ・cosλ・sinα ωｅ・sinλ］Ｔ・ΔＴ
（２１）
但し、ωｅはアースレート、ΔＴはトルキング周期であ
る。アースレートωｅ及び緯度λは既定値として入力し
ておく。トルキング周期ΔＴは、ここでは前述のサンプ
リングレートの逆数、即ちサンプリング周期である。こ
のトルキング周期ΔＴは、サンプリング周期より長い値
であっても差し支えない。トルキング量行列ΔＣ’は、
式（２１），（２２）から分かるように、トルキング量
計算部6で式（９），（１０）計算される前述のトルキ
ング量行列ΔＣとは相違し、アースレートωｅ、緯度
λ、ワンダー角α及びトルキング周期ΔＴで定まる。ア
ースレートωｅ及びトルキング周期ΔＴは一定であり、
緯度λも既知であり、ワンダー角αも、前述のように、
初期アライメントを一旦終えた後は実質上変動しない。
そこで、トルキング量行列ΔＣ’は、機体が移動し或い
は揺動しても、殆ど変動しない。したがって、トルキン
グ量行列ΔＣ’は、初期アライメントを一旦終えた後は
実質上変動しない。
る。アースレートωｅ及び緯度λは既定値として入力し
ておく。トルキング周期ΔＴは、ここでは前述のサンプ
リングレートの逆数、即ちサンプリング周期である。こ
のトルキング周期ΔＴは、サンプリング周期より長い値
であっても差し支えない。トルキング量行列ΔＣ’は、
式（２１），（２２）から分かるように、トルキング量
計算部6で式（９），（１０）計算される前述のトルキ
ング量行列ΔＣとは相違し、アースレートωｅ、緯度
λ、ワンダー角α及びトルキング周期ΔＴで定まる。ア
ースレートωｅ及びトルキング周期ΔＴは一定であり、
緯度λも既知であり、ワンダー角αも、前述のように、
初期アライメントを一旦終えた後は実質上変動しない。
そこで、トルキング量行列ΔＣ’は、機体が移動し或い
は揺動しても、殆ど変動しない。したがって、トルキン
グ量行列ΔＣ’は、初期アライメントを一旦終えた後は
実質上変動しない。
【００３４】姿勢方位計算部１８は、姿勢方位計算部８
と同様な構成であり、方向余弦行列Ｃ’及びワンダー角
αを入力し、次の式（２３），（２４）及び（２５）に
よりロール角φ、ピッチ角θ及び方位角ψをそれぞれ計
算する。式（２３），（２４）及び（２５）は式（１
３），（１４）及び（１５）における記号ＣをＣ’に置
き換えた式である。
と同様な構成であり、方向余弦行列Ｃ’及びワンダー角
αを入力し、次の式（２３），（２４）及び（２５）に
よりロール角φ、ピッチ角θ及び方位角ψをそれぞれ計
算する。式（２３），（２４）及び（２５）は式（１
３），（１４）及び（１５）における記号ＣをＣ’に置
き換えた式である。
【００３５】
φ＝ｔａｎ−１（Ｃ’３２／Ｃ’３３） （２３）
θ＝ｔａｎ−１（−Ｃ’３１／（１−Ｃ’３１ ２）１／２） （２４）
ψ＝ｔａｎ−１（Ｃ’２１／Ｃ’１１）−α （２５）
【００３６】移動量計算部１９は、航法軸速度ベクトル
ＶＬ’を入力し、式（２６），（２７）及び（２８）に
より機体の移動量Ｐを計算する。
ＶＬ’を入力し、式（２６），（２７）及び（２８）に
より機体の移動量Ｐを計算する。
【００３７】
Ｐｘ＝∫ＶＬ’Ｘ（ｔ）ｄｔ （２６）
Ｐｙ＝∫ＶＬ’Ｙ（ｔ）ｄｔ （２７）
Ｐ＝（ＰＸ ２＋ＰＹ ２）１／２ （２８）
ここで、ＶＬ’ＸおよびＶＬ’Ｙはそれぞれ航法軸速度
ベクトルＶＬ’のＸ軸成分およびＹ軸成分である。ＰＸ
およびＰＹはそれぞれ機体のＸ軸およびＹ軸方向の移動
量である。
ベクトルＶＬ’のＸ軸成分およびＹ軸成分である。ＰＸ
およびＰＹはそれぞれ機体のＸ軸およびＹ軸方向の移動
量である。
【００３８】移動判定部２０は、移動量Ｐを入力し、移
動量Ｐと閾値ＴＨとの比較を行い、Ｐ≧ＴＨのとき機体
が移動したと判定し、モード切換命令Ｍを出力する。閾
値Ｔ Ｈは数十ｃｍ〜数ｍに設定される。モード切換命令
Ｍは慣性装置のモード切換部（図示省略）へ送られる。
モード切換部は、モード切換命令Ｍを受けたとき、慣性
装置の運用モードを初期アライメントモードから航法モ
ードへ切り換える。
動量Ｐと閾値ＴＨとの比較を行い、Ｐ≧ＴＨのとき機体
が移動したと判定し、モード切換命令Ｍを出力する。閾
値Ｔ Ｈは数十ｃｍ〜数ｍに設定される。モード切換命令
Ｍは慣性装置のモード切換部（図示省略）へ送られる。
モード切換部は、モード切換命令Ｍを受けたとき、慣性
装置の運用モードを初期アライメントモードから航法モ
ードへ切り換える。
【００３９】いま、慣性装置は初期アライメントモード
にあり、アライメント部１０１により初期アライメント
計算は終了し、アライメント部１０１による初期アライ
メントデータ（方向余弦行列Ｃ、航法軸速度ベクトルＶ
Ｌ及びワンダー角α）が定まり、初期アライメントモー
ドを更に継続しているとする。このとき、方向余弦行列
計算部１１は、方向余弦行列計算部１から方向余弦行列
Ｃを受け、方向余弦行列Ｃ’を方向余弦行列Ｃに更新さ
れる（この更新が第１回目の更新であるとする）。そし
て、方向余弦行列計算部１１は、この更新された方向余
弦行列Ｃを初期値として、方向余弦行列Ｃ’の計算を続
ける。第１回目の更新から時間ＴＨの経過後に、第２回
目の更新用データとして方向余弦行列Ｃを受け、方向余
弦行列Ｃ’は新たな方向余弦行列Ｃに更新される。第１
回目の更新と第２回目の更新との間には、方向余弦行列
Ｃを初期値とし、新たに入力される角速度Φおよびトル
キング量行列ΔＣ’に基づき、方向余弦行列Ｃ’の計算
が継続される。
にあり、アライメント部１０１により初期アライメント
計算は終了し、アライメント部１０１による初期アライ
メントデータ（方向余弦行列Ｃ、航法軸速度ベクトルＶ
Ｌ及びワンダー角α）が定まり、初期アライメントモー
ドを更に継続しているとする。このとき、方向余弦行列
計算部１１は、方向余弦行列計算部１から方向余弦行列
Ｃを受け、方向余弦行列Ｃ’を方向余弦行列Ｃに更新さ
れる（この更新が第１回目の更新であるとする）。そし
て、方向余弦行列計算部１１は、この更新された方向余
弦行列Ｃを初期値として、方向余弦行列Ｃ’の計算を続
ける。第１回目の更新から時間ＴＨの経過後に、第２回
目の更新用データとして方向余弦行列Ｃを受け、方向余
弦行列Ｃ’は新たな方向余弦行列Ｃに更新される。第１
回目の更新と第２回目の更新との間には、方向余弦行列
Ｃを初期値とし、新たに入力される角速度Φおよびトル
キング量行列ΔＣ’に基づき、方向余弦行列Ｃ’の計算
が継続される。
【００４０】上述の第１回目の更新と第２回目の更新と
の間に、慣性装置の運用モードが初期アライメントモー
ドであるにも拘わらず、誤操作により、機体が移動した
とする。このとき、アライメント部１０１におけるトル
キング量行列ΔＣは大きく変動し、ひいては方向余弦行
列Ｃも初期値から大きく変動する。しかしながら、簡易
航法部１０２における方向余弦行列計算部１１は、第１
回目の更新により取得した方向余弦行列Ｃを角速度Φに
より実時間で修正し続けるし、前述のとおり、トルキン
グ量行列ΔＣ’は殆ど変動しないので、実時間で正しい
方向余弦行列Ｃ’を計算しつづける。そこで、姿勢方位
計算部１８は、正しいロール角φ、ピッチ角θ及び方位
角ψを実時間で出力し続ける。
の間に、慣性装置の運用モードが初期アライメントモー
ドであるにも拘わらず、誤操作により、機体が移動した
とする。このとき、アライメント部１０１におけるトル
キング量行列ΔＣは大きく変動し、ひいては方向余弦行
列Ｃも初期値から大きく変動する。しかしながら、簡易
航法部１０２における方向余弦行列計算部１１は、第１
回目の更新により取得した方向余弦行列Ｃを角速度Φに
より実時間で修正し続けるし、前述のとおり、トルキン
グ量行列ΔＣ’は殆ど変動しないので、実時間で正しい
方向余弦行列Ｃ’を計算しつづける。そこで、姿勢方位
計算部１８は、正しいロール角φ、ピッチ角θ及び方位
角ψを実時間で出力し続ける。
【００４１】速度計算部１３は、速度計算部３から航法
軸速度ベクトルＶＬを受け、方向余弦行列計算部１１と
同様に、継続して実時間で航法軸速度ベクトルＶＬ’を
生成し続ける。ワンダー角αは、前述のとおり、初期ア
ライメントを一旦終えた後は実質上変動しない。
軸速度ベクトルＶＬを受け、方向余弦行列計算部１１と
同様に、継続して実時間で航法軸速度ベクトルＶＬ’を
生成し続ける。ワンダー角αは、前述のとおり、初期ア
ライメントを一旦終えた後は実質上変動しない。
【００４２】そこで、上述の第１回目の更新と第２回目
の更新との間に、簡易航法部１０２からは、実時間で方
向余弦行列Ｃ’、 航法軸速度ベクトルＶＬ’及びワン
ダー角αが取得できる。そこで、第１回目の更新と第２
回目の更新との間に、機体が閾値ＴＨを越えて移動し、
モード切換命令Ｍを受けたモード切換部が、慣性装置の
運用モードを初期アライメントモードから航法モードへ
切り換えたとき、航法モードにおいて航法データを生成
する航法演算処理部には、方向余弦行列Ｃ’、航法軸速
度ベクトルＶＬ’及びワンダー角αが初期値として供給
できる。
の更新との間に、簡易航法部１０２からは、実時間で方
向余弦行列Ｃ’、 航法軸速度ベクトルＶＬ’及びワン
ダー角αが取得できる。そこで、第１回目の更新と第２
回目の更新との間に、機体が閾値ＴＨを越えて移動し、
モード切換命令Ｍを受けたモード切換部が、慣性装置の
運用モードを初期アライメントモードから航法モードへ
切り換えたとき、航法モードにおいて航法データを生成
する航法演算処理部には、方向余弦行列Ｃ’、航法軸速
度ベクトルＶＬ’及びワンダー角αが初期値として供給
できる。
【００４３】方向余弦行列計算部１１では、時間ＴＨ毎
に間欠的に方向余弦行列Ｃにより方向余弦行列Ｃ’の更
新を受けないならば、ジャイロ２１による検知誤差のた
めに、時間の経過と共に方向余弦行列Ｃ’の精度は次第
に低下する。加速度計２２及びジャイロ２１における検
知誤差があるから、速度計算部１３における航法軸速度
ベクトルＶＬ’も、同様に時間ＴＨ毎に間欠的に航法軸
速度ベクトルＶＬで更新される必要がある。
に間欠的に方向余弦行列Ｃにより方向余弦行列Ｃ’の更
新を受けないならば、ジャイロ２１による検知誤差のた
めに、時間の経過と共に方向余弦行列Ｃ’の精度は次第
に低下する。加速度計２２及びジャイロ２１における検
知誤差があるから、速度計算部１３における航法軸速度
ベクトルＶＬ’も、同様に時間ＴＨ毎に間欠的に航法軸
速度ベクトルＶＬで更新される必要がある。
【００４４】以上に述べたように、本実施の形態におい
ては、簡易航法部１０２において方向余弦行列Ｃ’、航
法軸速度ベクトルＶＬ’及びワンダー角αが実時間で検
知され続けるので、慣性装置の運用モードが初期アライ
メントモードであるにも拘わらず、誤操作により、機体
が移動し、アライメント部101における初期アライメン
トデータが使用不能な程度に不正確になったとしても、
移動判定部２０で移動を判定し、移動の判定と同時にモ
ード切換命令Ｍを出力し、慣性装置の運用モードを航法
モードに切り換え、航法モードにおける航法データの初
期値として方向余弦行列Ｃ’、航法軸速度ベクトル
ＶＬ’及びワンダー角αを用いることができ、航法モー
ドによる慣性航法を正常に行うことができる。このこと
から、本実施の形態における簡易航法部１０２は、方向
余弦行列Ｃ、航法軸速度ベクトルＶＬ及びワンダー角α
をアライメント部１０１から初期値アライメントデータ
として供給され、ジャイロ２１の出力の角速度Φおよび
加速度計２２の出力の加速度Ａに基づきその初期値アラ
イメントデータを補正し、方向余弦行列Ｃ’および航法
軸速度ベクトルＶＬ’を実時間で演算し、ひいてはロー
ル角φ、ピッチ角θ及び方位角ψを実時間で生成する簡
易な航法演算処理部であるといえる。
ては、簡易航法部１０２において方向余弦行列Ｃ’、航
法軸速度ベクトルＶＬ’及びワンダー角αが実時間で検
知され続けるので、慣性装置の運用モードが初期アライ
メントモードであるにも拘わらず、誤操作により、機体
が移動し、アライメント部101における初期アライメン
トデータが使用不能な程度に不正確になったとしても、
移動判定部２０で移動を判定し、移動の判定と同時にモ
ード切換命令Ｍを出力し、慣性装置の運用モードを航法
モードに切り換え、航法モードにおける航法データの初
期値として方向余弦行列Ｃ’、航法軸速度ベクトル
ＶＬ’及びワンダー角αを用いることができ、航法モー
ドによる慣性航法を正常に行うことができる。このこと
から、本実施の形態における簡易航法部１０２は、方向
余弦行列Ｃ、航法軸速度ベクトルＶＬ及びワンダー角α
をアライメント部１０１から初期値アライメントデータ
として供給され、ジャイロ２１の出力の角速度Φおよび
加速度計２２の出力の加速度Ａに基づきその初期値アラ
イメントデータを補正し、方向余弦行列Ｃ’および航法
軸速度ベクトルＶＬ’を実時間で演算し、ひいてはロー
ル角φ、ピッチ角θ及び方位角ψを実時間で生成する簡
易な航法演算処理部であるといえる。
【００４５】なお、以上に実施の形態を挙げ、本発明を
具体的に説明したが、本発明がこの実施の形態に限定さ
れるものでないことは勿論である。
具体的に説明したが、本発明がこの実施の形態に限定さ
れるものでないことは勿論である。
【００４６】
【発明の効果】以上に実施の形態を挙げ詳しく説明した
ように、本発明によれば、運用モードを初期アライメン
トモードに維持したままで航空機などの移動体を移動さ
せたときには、自動的に航法モードに切り換わり、航法
モードにおいては移動の前に取得した初期アライメント
データを利用して、正常に慣性航法を継続できる慣性装
置を提供できる。
ように、本発明によれば、運用モードを初期アライメン
トモードに維持したままで航空機などの移動体を移動さ
せたときには、自動的に航法モードに切り換わり、航法
モードにおいては移動の前に取得した初期アライメント
データを利用して、正常に慣性航法を継続できる慣性装
置を提供できる。
【図１】本発明の一実施の形態を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】従来の慣性装置における初期アライメント計算
をする手段を示すブロック図である。
をする手段を示すブロック図である。
１，１１…方向余弦行列計算部
２，１２…座標変換部
３，１３…速度計算部
４…角速度推定部
５…速度誤差推定部
６，１６…トルキング量計算部
７…ワンダー角計算部
８，１８…姿勢方位計算部
１９…移動量計算部
２０…移動判定部
２１…ジャイロ
２２…加速度計
１０１…アライメント処理部
１０２…簡易航法部
１００，２００…アライメント演算処理部
Ａ…加速度
Ｃ，Ｃ′…方向余弦行列
ΔＣ，ΔＣ′…トルキング量行列
ｇ…重力加速度
Ｍ…モード切換命令
Ｐ…移動量
ＶＬ，ＶＬ′…航法軸速度ベクトル
ｄＶＬ，ｄＶＬ′…航法軸速度増分ベクトル
ΔＶ…速度誤差
α…ワンダー角
θ…ピッチ角
λ…緯度
Φ…角速度
φ…ロール角
ψ…方位角
ωｅ…アースレート
ω＾…角速度推定量ベクトル
Claims (3)
- 【請求項１】航空機、艦船、自動車等の移動体に搭載さ
れ、運用モードとして初期アライメントモード及び航法
モードがあり、アライメント部、ジャイロ及び加速度計
を備え、該アライメント部は該初期アライメントモード
では該ジャイロから出力される角速度Φおよび該加速度
計から出力される加速度Ａを利用し、初期アライメント
データを計算する慣性装置において、 角速度Φおよび加速度Ａを利用し、航法データを計算す
るとともに、前記移動体の移動の有無を判定する簡易航
法部を有し、 前記簡易航法部は、前記初期アライメントモードで運用
されているときに、前記移動が無いと判定している期間
には、前記初期アライメントデータで前記航法データを
間欠的に更新し、前記移動が有ったと判定した時には、
運用モードを初期アライメントモードから航法モードに
切り換えるべきことを命令するモード切換命令を生成
し、以後前記初期アライメントデータによる前記航法デ
ータの更新は停止することを特徴とする慣性装置。 - 【請求項２】前記初期アライメントデータは方向余弦行
列Ｃ、航法軸速度ベクトルＶＬ及びワンダー角αを含
み、 前記簡易航法部は、前記航法データとして方向余弦行列
Ｃ’および航法軸速度ベクトルＶＬ’を少なくとも生成
し、方向余弦行列Ｃ、航法軸速度ベクトルＶＬ及びワン
ダー角αを前記アライメント部から間欠的に取り入れ、
方向余弦行列Ｃ’および航法軸速度ベクトルＶＬ’を方
向余弦行列Ｃおよび航法軸速度ベクトルＶＬで更新する
ことを特徴とする請求項１に記載の慣性装置。 - 【請求項３】前記モード切換命令を生成し、運用モード
を初期アライメントモードから航法モードへ切り換えた
とき、方向余弦行列Ｃ’および航法軸速度ベクトル
ＶＬ’並びにワンダー角αを航法データの初期値として
慣性航法を行う請求項１又は２に記載の慣性装置。
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