JP2013533467A5 - - Google Patents

Claims (20)

1. 基準のナビゲーション座標系に関して、物体の基準の物体座標系の空間的配向を判定するための機械実装された方法であって、基準の前記物体座標系は前記物体に関して画定され、基準の前記ナビゲーション座標系は前記物体の空間的配向に依存しない方法で画定され、前記方法は、
   前記物体と共に固定の空間関係で共同配置される受信機器によって、少なくとも３セットの電磁信号を受信することであって、前記電磁信号セットのそれぞれが、少なくとも３つの別個の既知の位置を有する伝送源のうちの異なるものから前記物体に到来し、かつ、前記受信機器によって、前記電磁信号セットのそれぞれのものに対する信号振幅測定情報を得る、受信することと、
   前記物体の空間における位置を判定することと、
   コンピューティングデバイスによって、前記別個の伝送源の既知の位置、および、前記判定された物体の位置をナビゲーション基準データセットに変換することと、
   前記電磁信号セットのそれぞれのものに対して、前記得られた電磁信号セットに対する信号振幅測定情報に基づき、方位角情報を計算することであって、前記計算された方位角情報が、基準の前記物体座標系における物体方位角軸に対する物体における前記電磁信号セットの到来の方向を部分的に指定する、計算することと、
   前記コンピューティングデバイスによって、前記計算された方位角情報を、物体測定デ―タセットに変換することと、
   前記コンピューティングデバイスによって、および、少なくとも前記ナビゲーション基準データセット、および、前記物体測定データセットに基づき、ヨー、ピッチ、およびロール角を含む、基準のナビゲーション座標系に関する基準の前記物体座標系の前記空間的配向を判定することと、
   を含み、前記空間的配向の判定は検出された仰角情報を使用しないで実行される、方法。
2. 前記空間的配向を判定することが、
   基準の前記ナビゲーション座標系に関する基準の前記物体座標系の現在の姿勢の推定を表す、姿勢４元数を初期化することと、
   前記ナビゲーション基準データセットおよび前記物体測定データセットからの基準値を使用して、近似値を表す角度固有行列を確立することと、
   前記姿勢４元数および前記角度固有行列を反復的にリファインすることと、
   前記リファインした姿勢４元数を、相当するヨー、ピッチ、およびロール角に変換することと、を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記受信機器を使用して、電磁信号セットのそれぞれに対して、前記方位角情報の変化速度を測定することと、
   電磁信号セットのそれぞれに対して、前記方位角情報の前記変化速度を、物体測定速度行列に変換することと、
   前記物体測定速度行列を使用して、基準の前記ナビゲーション座標系に関する基準の前記物体座標系の角速度の近似値を反復的にリファインすることと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記反復的リファインメントが、
   （ａ）基準の前記ナビゲーション座標系に関する基準の前記物体座標系の角速度を初期化することと、
   （ｂ）基準の前記物体座標系の前記角速度を使用して、４元数の導関数を推定することと、
   （ｃ）前記物体測定速度行列を反復的にリファインすることと、
   （ｄ）前記４元数の導関数から、基準の前記物体座標系の前記角速度を計算することと、
   （ｅ）二次エラー値を計算することと、
   （ｆ）前記二次エラー値を、以前の二次エラー値と比較することと、を含み、
   ステップ（ｂ）から（ｆ）が、複数回の反復で繰り返される、請求項３に記載の方法。
5. ステップ（ｂ）から（ｆ）が、前記二次エラー値と前記以前の二次エラー値の比較が実質的に同一になるまで繰り返される、請求項４に記載の方法。
6. 基準の前記物体座標系の前記角速度は、基準の前記物体座標系が未知または初期状態にある場合に、ゼロに初期化される、請求項４に記載の方法。
7. 基準の前記物体座標系の前記角速度は、基準の前記物体座標系が急速な回転状態にある場合に、大きな速度に初期化される、請求項４に記載の方法。
8. 基準の前記物体座標系の前記初期化された角速度が、前記物体測定速度行列を調整するため、および姿勢の推定値または前記初期角速度に対する前記方位角情報の変化速度をリファインするために使用される、請求項４に記載の方法。
9. 前記受信機器によって提供されたデータは前記方位角情報に変換される、請求項１に記載の方法。
10. 前記電磁信号セットのそれぞれに対して、前記電磁信号セットに対する前記方位角情報の
    加速度を検出することと、
    基準の前記ナビゲーション座標系に関する基準の前記物体座標系の前記空間的配向の角加速度を判定することであって、前記角加速度を判定することが、前記電磁信号セットのそれぞれに対する前記方位角情報の前記検出された加速度、および前記判定された空間的配向、ならびに前記判定された角変化速度の変化を使用することを含む、判定することと
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記受信機器によって提供されたデータは前記方位角情報の前記加速度に変換される、請求項１０に記載の方法。
12. 基準の物体座標系の空間的配向に依存しない基準のナビゲーション座標系に関して、物体の基準の物体座標系の空間的配向を判定するためのシステムであって、前記システムは、
    前記物体と共に固定の空間関係で共同配置され、方向変換機を備える受信機であって、前記受信機は、既知の位置を有する伝送源から電磁信号セットを受信し、基準の前記物体座標系に関して前記電磁信号セットが受信される方位角を識別する方位角情報を検出するように適合され、前記方位角情報を検出することは、前記電磁信号セットのそれぞれに対する測定された信号振幅のそれぞれに基づき、前記方位角情報は、前記物体から、前記電磁信号セットが受信された伝送源への方向を部分的に画定する、受信機と、
    物体姿勢判定モジュールであって、
    ｉ）少なくとも３つの別個の受信された電磁信号セットに対する方位角情報を、前記受信機から受信するように構成され、前記受信された電磁信号セットのそれぞれは、既知の位置を有する前記伝送源のうちの少なくとも３つのもののうちの異なるものから到来し、
    ｉｉ）前記受信された電磁信号セットのそれぞれのものに対する前記検出された方位角情報を使用して、ヨー、ピッチ、およびロール角を含む、基準の前記ナビゲーション座標系に関する基準の前記物体座標系の前記空間的配向を判定するように構成され、前記空間的配向の判定は、検出された仰角情報を使用しないで実行される、物体姿勢判定モジュールと
    を含む、システム。
13. 物体速度判定モジュールをさらに含み、該物体速度判定モジュールは、
    ｉ）前記受信された電磁信号セットに対する前記方位角情報の変化速度を判定し、かつ、
    ｉｉ）前記受信された電磁信号セットのそれぞれに対する前記方位角情報の前記検出された変化速度を使用して、基準の前記ナビゲーション座標系に関する基準の前記物体座標系の前記空間的配向の角変化速度を判定する
    ように構成される、請求項１２に記載のシステム。
14. 物体加速度判定モジュールをさらに含み、該物体加速度判定モジュールは、
    ｉ）前記受信された電磁信号セットに対する前記方位角情報の加速度を判定し、かつ、
    ｉｉ）前記受信された電磁信号セットのそれぞれに対する前記方位角情報の前記検出された加速度を使用して、基準の前記ナビゲーション座標系に関する基準の前記物体座標系の前記空間的配向の角加速度を判定する
    ように構成される、請求項１２に記載のシステム。
15. 前記方位角情報は、前記受信された電磁信号セットのそれぞれに対する前記測定された信号振幅情報から、ピーク信号振幅点に基づき検出される、請求項１に記載の方法。
16. 前記受信機器は方向変換機を備える、請求項１に記載の方法。
17. 前記システムは、前記受信された電磁信号セットの仰角を検出することなく、前記空間的配向を判定するように構成される、請求項１２に記載のシステム。
18. 前記システムは、前記電磁信号セットのそれぞれに対して、前記電磁信号セットに対する前記方位角情報の加速度を検出し、かつ、基準の前記ナビゲーション座標系に関する基準の前記物体座標系の前記空間的配向の角加速度を判定するように構成され、前記角加速度を判定することは、前記電磁信号セットのそれぞれに対する前記検出された前記方位角情報の加速度、および、前記判定された空間的配向、および、前記判定された角変化速度を使用することを含む、請求項１２に記載のシステム。
19. 前記システムは、前記受信機によって提供されたデータが、前記方位角情報の前記加速度に変換されるように構成される、請求項１８に記載のシステム。
20. 前記信号振幅測定情報は、前記受信機器に固定された単一の方位軸の周りで測定された方位角だけで変化する、請求項１に記載の方法。