JP2011220791A - 慣性航法装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ジャイロ11と、外部INS20の検出角速度とジャイロ11の検出角速度を用い、外部INS20に対する取付けミスアライメントを推定する角速度マッチング部41と、外部INS20が出力するロール角、ピッチ角及び方位角とジャイロ11の検出角速度を用い、外部INS20に対する取付けミスアライメントを推定する角度マッチング部42と、慣性航法装置の姿勢角を求める姿勢角演算部と、姿勢角の変動から求められる動揺レベルにより角速度マッチング41で推定される取付けミスアライメント、角度マッチング部42で推定される取付けミスアライメント及び取付けミスアライメントの推定値がゼロのうち、いずれかを選択して出力する選択部43と、外部INS20から入力される方位角を選択部43の出力によって補正する補正演算部14とを備える。
【選択図】図1
Description
δωx=ωx−ωX
δωy=ωy−ωY
δωz=ωz−ωZ
を演算し、カルマンフィルタ13に出力する。
δθy=θy−θY
δθz=θz−θZ
角度誤差演算部33はこれらの偏差δθx,δθy,δθzを演算してカルマンフィルタ35に出力する。
ωθ=2πAθ/Tθ
選択部43はこれら角速度ωφ,ωθを動揺レベルとし、この動揺レベルの大きさにより、角速度マッチング/角度マッチングによる取付けミスアライメントφX,φY,φZ及びゼロ(取付けミスアライメント推定なし)のうち、いずれかを選択する。
ピッチ軸周りの角速度ωθ:0〜40°/s
・取付けミスアライメント推定時間:40s
図5の表はシミュレーション結果を示したものであり、表より以下のことが言える。即ち、
・動揺がほとんどない(0.1°/s未満)時はミスアライメントの推定が進まず、方位角誤差が大きい。
D1=0.1°/s , D2=1.0°/s , D3=32°/s
・角速度ωθの判定基準E1,E2,E3
E1=0.1°/s , E2=1.0°/s , E3=32°/s
なお、判定基準D3,E3は参考として設定したものであり、このような動揺レベルの極めて大きい状態では角度マッチング及び角速度マッチングの推定が良くないため、取付けミスアライメントの推定値はゼロとする。
Claims (5)
- 基準となる外部慣性航法装置の出力を利用した方位角の初期化を必要とする慣性航法装置であって、
ジャイロと、
前記外部慣性航法装置が検出する角速度と、前記ジャイロが検出する角速度とを用い、前記外部慣性航法装置に対する取付けミスアライメントを推定する角速度マッチング部と、
前記外部慣性航法装置が出力するロール角、ピッチ角及び方位角と前記ジャイロが検出する角速度とを用い、前記外部慣性航法装置に対する取付けミスアライメントを推定する角度マッチング部と、
前記慣性航法装置の姿勢角を求める姿勢角演算部と、
前記姿勢角の変動から求められる動揺レベルにより、前記角速度マッチング部で推定される取付けミスアライメント、前記角度マッチング部で推定される取付けミスアライメント及び取付けミスアライメントの推定値がゼロのうち、いずれかを選択して出力する選択部と、
前記外部慣性航法装置から入力される方位角を前記選択部の出力によって補正する補正演算部と、
を具備することを特徴とする慣性航法装置。 - 請求項1記載の慣性航法装置において、
前記角速度マッチング部は、
前記外部慣性航法装置が検出する自身に固有の入力軸X,Y,Z周りの角速度ωX,ωY,ωZと、前記ジャイロが検出する自身に固有の入力軸x,y,z周りの角速度ωx,ωy,ωzとの角速度差δωx,δωy,δωzを演算する角速度差演算部と、
前記角速度ωx,ωy,ωzと前記角速度差δωx,δωy,δωzとを用いて前記取付けミスアライメントφX,φY,φZを推定するカルマンフィルタと、
よりなることを特徴とする慣性航法装置。 - 請求項1記載の慣性航法装置において、
前記角度マッチング部は、
前記外部慣性航法装置が出力するロール角φR,ピッチ角θR及び方位角ψRを用いて基準方向余弦行列[CR]を演算する基準方向余弦行列演算部と、
所定の周期Tで前記基準方向余弦行列[CR]で初期化した後、前記ジャイロが検出する自身に固有の入力軸x,y,z周りの角速度ωx,ωy,ωzを用いて方向余弦行列[C]を演算する方向余弦行列演算部と、
前記方向余弦行列演算部の前記初期化する直前の時点の前記方向余弦行列[C]と、同じ時点の前記基準方向余弦行列[CR]とを前記周期Tでサンプリングして、前記外部慣性航法装置の検出値に基づく外部慣性航法装置自身に固有の入力軸X,Y,Z周りの回転角度θX,θY,θZに対する前記ジャイロの検出値に基づく前記入力軸x,y,z周りの回転角度θx,θy,θzの偏差δθx,δθy,δθzを演算する角度誤差演算部と、
前記方向余弦行列演算部の前記初期化と同じタイミングで自身の出力データをゼロにリセットした後、前記角速度ωx,ωy,ωzを積分して回転角度θx,θy,θzを演算する回転角度演算部と、
前記回転角度θx,θy,θzと前記偏差δθx,δθy,δθzとを用いて前記取付けミスアライメントφX,φY,φZを推定するカルマンフィルタと、
よりなることを特徴とする慣性航法装置。 - 請求項1記載の慣性航法装置において、
前記姿勢角演算部が求める姿勢角はロール角φ,ピッチ角θであり、
前記選択部は、前記ロール角φ,前記ピッチ角θの変動より求めたロール軸周りの角速度ωφ及びピッチ軸周りの角速度ωθを前記動揺レベルとし、
角速度ωφの判定基準をD1,D2,D3(但し、D1<D2<D3)とし、角速度ωθの判定基準をE1,E2,E3(但し、E1<E2<E3)とした時、
D2≦ωφ≦D3かつE2≦ωθ≦E3の時、前記角速度マッチング部で推定される取付けミスアライメントを選択し、
ωφ<D1,ωθ<E1,ωφ>D3及びωθ>E3の少なくとも一つを満足する時、ゼロを選択し、
ωφ,ωθが上記以外の範囲の時、前記角度マッチング部で推定される取付けミスアライメントを選択することを特徴とする慣性航法装置。 - 請求項4記載の慣性航法装置において、
前記選択部は前記ロール角φの変動及び前記ピッチ角θの変動をそれぞれローパスフィルタに通し、そのフィルタ後の信号に対し、Zero−down−cross法により周期、振幅を求めて前記角速度ωφ,ωθを算出することを特徴とする慣性航法装置。
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