JP2003279374A - 水中航走体における位置検出方法 - Google Patents
水中航走体における位置検出方法Info
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Abstract
ーソーナーを用いることなく、安価な慣性航法装置とス
クリュウを用いて水中航走体の位置を高精度に検出する
ことを目的とする。 【解決手段】 本発明による水中航走体における位置検
出方法は、スクリュウ速度と慣性航法装置(30)の速度信
号(14a)に基づき、水流に含まれる潮流の速度成分、ス
クリュウに含まれるスリップの速度成分、慣性航法装置
(30)に含まれる誤差速度成分を推定し、水中航走体の位
置を検出する方法である。
Description
る位置検出方法に関し、特に、高精度な慣性航法装置又
はドップラーソーナー等を用いることなく、中精度程度
の慣性航法装置とスクリュウからなる比較的安価な設備
のみを用いて水中航走体の位置を高精度に検出するため
の新規な改良に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、用いられていたこの種の水中航走
体における位置検出方法としては、一般に２種類の方法
が行われてきた。すなわち、第１従来例としては、水中
航走体の姿勢及び方位のみを検出し、特にはその位置精
度に言及しない方法であり、例えば、ワイヤーで地上と
通信し、カメラ画像を地上で認知することによって検出
を行う方法である。第２従来例としては、この第１従来
例よりも位置計測に主眼を置いた方法である。すなわ
ち、高精度な慣性航法装置を用いる潜水艦か、又は、ド
ップラーソーナーにより対地（海底）速度を検出し、慣
性航法装置と共に位置の計測を行う方法である。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】従来の水中航走体にお
ける位置検出方法は、以上のように構成されていたた
め、次のような課題が存在していた。すなわち、第１従
来例の場合、ワイヤーによって水中と地上とを連結し、
カメラ画像の認知で行っているため、位置検出精度は限
られたものであると共に、ワイヤーの使用により水中航
走体の移動範囲が極めて限られることになっていた。ま
た、第２従来例の場合、極めて高精度な慣性航法装置を
用いると、装置自体が極めて高価でかつ大型となり、小
型の水中航走体には適用が不可能であった。また、ドッ
プラーソーナーによる方法の場合には、ドップラーソー
ナーの音波の届く範囲の海域での運用を前提としている
ため、運用制限を受けることが多く、自由に用いること
は不可能であった。 【０００４】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、高精度な慣性航法装置又は
ドップラーソーナー等を用いることなく、中精度程度の
慣性航法装置とスクリュウからなる比較的安価な設備の
みを用いて水中航走体の位置を高精度に検出するように
した水中航走体における位置検出方法を提供することを
目的とする。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明による水中航走体
における位置検出方法は、水中航走体のスクリュウのス
クリュウ速度と慣性航法装置の速度信号に基づき、水流
に含まれる少なくとも潮流の速度成分、前記スクリュウ
に含まれる少なくともスリップの速度成分及び前記慣性
航法装置に含まれる誤差速度成分を推定し、前記水中航
走体の位置を検出する方法である。 【０００６】 【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明による水
中航走体における位置検出方法の好適な実施の形態につ
いて説明する。まず、図１においては本発明による水中
航走体における位置検出方法の概念的な説明を行う。ま
ず、図１における符号Ｎ、Ｅは、緯度・経度を基準にし
た慣性座標であり、Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃは、真北からαだ
け偏角した慣性航法装置の計算の基準となる慣性座標で
ある。また、Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂは、ＸｃからＹαｗ角だ
け偏角した図示しない水中航走体の基準座標である。ま
た、Ｖｓｔは、真のスクリュウ速度であり、スクリュウ
速度誤差εｓを導入することで検出されたスクリュウ速
度Ｖｓとの間に以下の関係が成り立つ。 Ｖｓｔ＝（１＋εｓ）Ｖｓ 今、これらの慣性空間にＶｃと云う潮流が存在したとす
ると、前記水中航走体の移動方向は、 Ｖｔ＝Ｖｓｔ＋Ｖｃ と表現される。Ｖｔは、真の水中航走体の速度である。
本発明は、未知の変数εｓ（スクリュウ速度誤差），Ｖ
ｃ（潮流速度成分）さらには、慣性航法装置の本質的速
度誤差δＶｂｘ，δＶｂｙをそれぞれ推定するのではな
く、潮流Ｖｃを水中航走体の主軸方向と慣性座標Ｙｃ方
向に分け、水中航走体の主軸方向の潮流はスクリュウ速
度誤差に含めて推定することを特徴とする。これは、潮
流という変数の特性が、慣性航法装置の速度誤差の特性
と似ているために分離した変数として処理することが難
しいことに起因する。この操作によって真の速度に関す
る運動方程式は次の数１の(1)式のように記述できる。 【０００７】 【数１】 【０００８】従って、本発明において推定する変数は、
前記スクリュウ速度誤差と潮流速度成分と前記慣性航法
装置の変数で次の数２の(2)、(3)及び(4)式の通りであ
る。 【０００９】 【数２】 【００１０】図２は本発明による位置検出方法を示す実
施例としてのブロック図である。図２において、入力デ
ータとしては３軸の角速度計１１Ａからの角速度信号１
１と３軸の加速度計１２Ａからの加速度信号１２並びに
スクリュウの速度を検出したスクリュウ速度１３であ
る。前記角速度信号１１と加速度信号１２は、初期値を
用いてストラップダウン演算部１４でストラップダウン
演算され、姿勢と速度が演算される。尚、前述の角速度
計１１Ａ、加速度計１２Ａ及びストラップダウン演算部
１４により慣性航法装置３０を構成している。この速度
を表す速度信号１４ａは速度演算部１５で演算されて位
置演算部１６に入力されている。前記スクリュウ速度１
３は、スクリュウ潮流演算部１７にて誤差補正された後
に、前記速度演算部１５からすなわち慣性航法装置３０
からの速度と比較器１８と比較され、この比較器１８で
検出された差１８ａがカルマンフィルター１０の観測値
としてフィルター演算動作に入力される。 【００１１】前記カルマンフィルター１０におけるフィ
ルター演算では、その状態変数の分散値を用いて、逐
次、状態量を推定し、次の観測量に帰還入力されてい
る。従って、カルマンフィルター１０から演算された速
度誤差１０ａは速度演算部１５に、姿勢誤差１０ｂはス
トラップダウン演算部１４に、ジャイロバイアス１０ｃ
は角速度信号１１に、加速度バイアス１０ｄは加速度信
号１２に、スクリュウ／潮流誤差１０ｅはスクリュウ潮
流演算部１７に、位置／方位誤差１０ｆは位置演算部１
６に、各々帰還されて制御されている。前記カルマンフ
ィルター１０のフィルター演算では、その状態変数の分
散値の初期値を用いて、逐次状態量を推定し、次の観測
量に帰還入力されている。 【００１２】 【発明の効果】本発明による水中航走体における位置検
出方法は、以上のように構成されているため、次のよう
な効果を得ることができる。すなわち、スクリュウのス
クリュウ速度と慣性航法装置の速度信号に基づき、スク
リュウ速度に含まれるスリップ並びに潮流、さらに慣性
座標の任意方向に含まれる本質的誤差が推定され、結果
として高精度な位置を計測することができる。
の概念を示す説明図である。 【図２】本発明による水中航走体における位置検出方法
を示すブロック図である。 【符号の説明】 １３ スクリュウ速度 １４ａ 速度信号 ３０ 慣性航法装置
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 水中航走体のスクリュウのスクリュウ速
度(13)と慣性航法装置(30)の速度信号(14a)に基づき、
水流に含まれる少なくとも潮流の速度成分、前記スクリ
ュウに含まれる少なくともスリップの速度成分及び前記
慣性航法装置(30)に含まれる誤差速度成分を推定し、前
記水中航走体の位置を検出することを特徴とする水中航
走体における位置検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002081617A JP3863043B2 (ja) | 2002-03-22 | 2002-03-22 | 水中航走体における位置検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002081617A JP3863043B2 (ja) | 2002-03-22 | 2002-03-22 | 水中航走体における位置検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003279374A true JP2003279374A (ja) | 2003-10-02 |
| JP3863043B2 JP3863043B2 (ja) | 2006-12-27 |
Family
ID=29230180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002081617A Expired - Lifetime JP3863043B2 (ja) | 2002-03-22 | 2002-03-22 | 水中航走体における位置検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3863043B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102495645A (zh) * | 2011-11-28 | 2012-06-13 | 西北工业大学 | 一种用于高速滚转载体的陀螺稳定平台及其控制方法 |
| CN103017755A (zh) * | 2012-11-26 | 2013-04-03 | 哈尔滨工程大学 | 一种水下导航姿态测量方法 |
| CN103411603A (zh) * | 2013-07-22 | 2013-11-27 | 中国人民解放军92537部队 | 船舶电场防护中电场传感器姿态位置测量方法 |
-
2002
- 2002-03-22 JP JP2002081617A patent/JP3863043B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102495645A (zh) * | 2011-11-28 | 2012-06-13 | 西北工业大学 | 一种用于高速滚转载体的陀螺稳定平台及其控制方法 |
| CN103017755A (zh) * | 2012-11-26 | 2013-04-03 | 哈尔滨工程大学 | 一种水下导航姿态测量方法 |
| CN103411603A (zh) * | 2013-07-22 | 2013-11-27 | 中国人民解放军92537部队 | 船舶电场防护中电场传感器姿态位置测量方法 |
| CN103411603B (zh) * | 2013-07-22 | 2015-08-05 | 中国人民解放军92537部队 | 船舶电场防护中电场传感器姿态位置测量方法 |
Also Published As
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|---|---|
| JP3863043B2 (ja) | 2006-12-27 |
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