JP2004226351A - Method of and apparatus for detecting attitude of flying object - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、飛翔体の姿勢検出方法及び装置に関し、特に、飛翔体に設けた慣性装置のロール角が回転しないように飛翔体の回転と逆方向にモータを回転させ、飛翔体において一番大きく変化するロール角の検出に高精度の慣性センサを用いることなく全ての慣性諸元データを精度良く計測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飛翔体の姿勢検出方法としては、社内で製作されていただけであるため、その方法を示す特許文献及び非特許文献等は示していないが、筒状の飛翔体には、その特有の運動特性のために、慣性諸元データは計測が難かしく、姿勢角を正確に測定する装置は採用されていなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来の飛翔体の姿勢検出は前述の状況であるため、次のような課題が存在していた。
すなわち、飛翔体はその特有の運動特性の故に、飛翔体の慣性諸元を検出しようとすると、ロール軸のみが他の軸よりも何倍も大きく回転するため、他の軸に比べると、2桁位い高い検出範囲を有する慣性センサが必要となり、姿勢角演算等で必要なダイナミックレンジを確保することは困難であった。
【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、飛翔体に設けた慣性装置のロール角が回転しないように飛翔体の回転と逆方向にモータを回転させ、飛翔体において一番大きく変化するロール角の検出に高精度の慣性センサを用いることなく全ての慣性諸元データを精度良く計測するようにした飛翔体の姿勢検出方法及び装置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】
本発明による飛翔体の姿勢検出方法は、飛翔体に設けられ前記飛翔体の軸方向と同一方向にモータ軸を有するモータと、前記モータに設けられたエンコーダと、前記モータ軸に設けられた回転テーブルと、前記回転テーブルに設けられた慣性装置とを用い、前記慣性装置から得られたロール角速度信号を検出したジャイロ信号を前記モータに帰還させ、常に前記飛翔体のロール角が回転しないように前記飛翔体の回転と逆方向に前記モータを回転させ、前記モータの回転を前記エンコーダとジャイロ信号で検出し、前記飛翔体の慣性状態を検出する方法であり、また、前記慣性装置の各検出軸に設けられた各慣性センサは同じ検出精度を有する方法であり、また、本発明による飛翔体の姿勢検出装置は、基台上に設けられたモータエンコーダ体と、前記モータエンコーダ体のモータのモータ軸に接続された回転テーブルと、前記回転テーブル上に設けられ複数の検出軸用の慣性センサを有する慣性装置とを備え、前記モータエンコーダ体のエンコーダにより前記モータの回転を検出するようにした構成である。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による飛翔体の姿勢検出方法及び装置の好適な実施の形態について説明する。
図1において符号1で示されるものはケース2に設けられた基台であり、この基台1上にはモータ3とエンコーダ4が複合構成されたモータエンコーダ体5がダンパ板6及びダンパ柱7を介して固設されている。
【0007】
前記基台1の下部には信号処理回路8が設けられ、前記モータ3のモータ軸9には、周知の慣性装置10が載置された回転テーブル11が接続され、このモータ3の回転によって前記慣性装置10は飛翔体30のロール角方向に回転できるように構成されている。
【0008】
前記慣性装置10には、X軸回りの角速度P及び加速度Axを検出するためのX軸慣性センサ20と、Y軸回りの角速度q及び加速度Ayを検出するためのY軸慣性センサ21と、Z軸回りの角速度(ロール角速度)r及びZ軸方向の加速度Azを検出するためのZ軸慣性センサ22とが設けられている。尚、前記各センサ20〜22は同じ精度の構成でユニット化されている。
【0009】
前記X、Y、Z軸は、図2の各軸表示部分に示されているように、前記モータ3のモータ軸9の軸方向9a(すなわち、前記ケース2が内設される各種飛翔体30の軸方向と一致している)に対して3軸となるように構成されている。
前記各速度p、q、r、Ax、Ay、Azによってジャイロ信号40が構成され、このジャイロ信号40は前記信号処理回路8により信号処理される。尚、慣性装置10と信号処理回路8との間はスリップリング50により接続されている。
【0010】
前記Z軸からなるロール軸に対するロール角速度rが加減算部60を介してモータ3の駆動回路(図示せず)に帰還され、このモータ3を介して回転テーブル11を飛翔体30の回転と逆方向に回転させ、慣性装置10のロール角が実質的に回転しないように制御されている。
【0011】
次に、動作について説明する。まず、図1のように構成されたケース2に組込まれた慣性装置10を、ロケット等の飛翔体30に前記軸方向9aを飛翔体30の軸方向と一致させた状態で内設した構成の飛翔体30を発射させると、X軸及びY軸方向にも姿勢が変化するが、その形状が長手筒状であるため、Z軸すなわちロール軸方向に最もその姿勢が変化する。
そのため、ロール角速度rをモータ3に帰還させてモータ3を回転させ、回転テーブル11を飛翔体30の回転と逆方向に回転させ、常にZ軸すなわちロール角が回転しないように帰還制御する。
【0012】
前述の帰還制御により、ロール角が回転しない状態であるため、モータ3のモータ軸9の動きを、エンコーダ4からのエンコーダ信号4aとジャイロ信号40とによって高精度に検出し、実際のロール角速度rはこのエンコーダ信号4aとジャイロ信号40を用いて前記信号処理回路8で処理されて検出される。
従って、前述のロール角速度rとX軸回りの角速度p及びY軸周りの角速度q並びに各加速度Ax、Ay、Azよりなる慣性諸元としてのジャイロ信号40を得ることができる。
【0013】
【発明の効果】
本発明による飛翔体の姿勢検出方法は、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、最も姿勢変化が大であるロール軸のロール角速度を、ダイナミックレンジが他のセンサよりも2桁も高い特別なセンサを用いることなく、ロール角が常に回転しないように飛翔体の回転制御を行うモータの回転角をエンコーダから得てロール角速度を検出しているため、同じ精度のセンサを用いて慣性諸元を高精度に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による飛翔体の姿勢検出方法及び装置を示す構成図である。
【図2】図1の要部のブロック図である。
【図3】図1の斜視図である。
【符号の説明】
1 基台
3 モータ
4 エンコーダ
5 モータエンコーダ体
9 モータ軸
10 慣性装置
11 回転テーブル
20〜22 慣性センサ
30 飛翔体
40 ジャイロ信号[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and a device for detecting the attitude of a flying object, and in particular, a motor is rotated in a direction opposite to the rotation of the flying object so that a roll angle of an inertial device provided on the flying object does not rotate, and the largest in the flying object The present invention relates to a novel improvement for accurately measuring all inertia specification data without using a high-accuracy inertial sensor for detecting a changing roll angle.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method of detecting the attitude of this type of flying object, which has been manufactured in-house, patent documents and non-patent documents showing the method are not shown. However, due to its unique motion characteristics, it is difficult to measure the inertial specification data, and no device for accurately measuring the attitude angle has been adopted.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional attitude detection of a flying object is in the above-described situation, the following problems exist.
In other words, because the flying object rotates its roll axis many times larger than the other axes when trying to detect the inertia data of the flying object due to its unique motion characteristics, it is 2 An inertial sensor having an order of magnitude higher detection range is required, and it has been difficult to secure a necessary dynamic range for posture angle calculation and the like.
[0004]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and in particular, the motor is rotated in a direction opposite to the rotation of the flying object so that the roll angle of the inertial device provided on the flying object does not rotate, and the flying is performed. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for detecting the attitude of a flying object that accurately measures all inertial specification data without using a high-accuracy inertial sensor to detect the roll angle that changes most in the body. I do.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
A method for detecting the attitude of a flying object according to the present invention includes a motor provided on the flying object and having a motor shaft in the same direction as the axial direction of the flying object, an encoder provided on the motor, and a rotation provided on the motor shaft. Using a table and an inertial device provided on the rotary table, a gyro signal detecting a roll angular velocity signal obtained from the inertial device is fed back to the motor so that the roll angle of the flying object does not always rotate. A method of rotating the motor in a direction opposite to the rotation of the flying object, detecting the rotation of the motor with the encoder and a gyro signal, and detecting an inertial state of the flying object, and detecting each of the inertial devices. Each of the inertial sensors provided on the shaft is a method having the same detection accuracy, and the flying object attitude detecting device according to the present invention is a motor encoder provided on a base. A rotary table connected to a motor shaft of a motor of the motor encoder body, and an inertial device having an inertial sensor for a plurality of detection axes provided on the rotary table, wherein the encoder of the motor encoder body The configuration is such that rotation of the motor is detected.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a flying object attitude detection method and apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a base provided on a case 2. On the base 1, a motor encoder body 5 in which a
[0007]
A
[0008]
The
[0009]
The X, Y, and Z axes are, as shown in the respective axis display portions in FIG. 2, the axial direction 9a of the motor shaft 9 of the motor 3 (that is, the various flying objects 30 in which the case 2 is provided). (Which is the same as the axial direction).
A gyro signal 40 is constituted by the speeds p, q, r, Ax, Ay, and Az, and the gyro signal 40 is processed by the
[0010]
The roll angular velocity r with respect to the roll axis composed of the Z axis is fed back to a drive circuit (not shown) of the
[0011]
Next, the operation will be described. First, the
Therefore, the roll angular velocity r is fed back to the
[0012]
Since the roll angle is not rotated by the feedback control described above, the movement of the motor shaft 9 of the
Therefore, the gyro signal 40 as the inertia data including the roll angular velocity r, the angular velocity p around the X axis, the angular velocity q around the Y axis, and the accelerations Ax, Ay, Az can be obtained.
[0013]
【The invention's effect】
Since the flying object attitude detection method according to the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
That is, the roll angular velocity of the roll axis whose attitude change is the largest is controlled by controlling the rotation of the flying object so that the roll angle does not always rotate without using a special sensor whose dynamic range is two orders of magnitude higher than other sensors. Since the roll angular velocity is detected by obtaining the rotation angle of the motor to be performed from the encoder, the inertia data can be obtained with high accuracy using a sensor of the same accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a flying object attitude detection method and apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a main part of FIG.
FIG. 3 is a perspective view of FIG. 1;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003017277A JP2004226351A (en) | 2003-01-27 | 2003-01-27 | Method of and apparatus for detecting attitude of flying object |
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Publications (1)
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ID=32904467
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JP2003017277A Pending JP2004226351A (en) | 2003-01-27 | 2003-01-27 | Method of and apparatus for detecting attitude of flying object |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006071369A (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | Angular speed detection device |
-
2003
- 2003-01-27 JP JP2003017277A patent/JP2004226351A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006071369A (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | Angular speed detection device |
JP4524157B2 (en) * | 2004-08-31 | 2010-08-11 | 住友精密工業株式会社 | Angular velocity detector |
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