JP2020056701A - 航法装置、航行支援情報の生成方法、および、航行支援情報の生成プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
20、20B、20C:統合演算部
21、21B:GNSSデータ編集部
22、22C:姿勢角演算部
23、23A、23C:変位演算部
24:GNSS姿勢角算出部
25:GNSS速度算出部
31、32、311、312、313:GNSSアンテナ
41、42、411、412、413:GNSS受信機
50:IMU
61:第1演算部
62:第2演算部
63:補正部
200:カルマンフィルタ
211:データ抽出部
212:姿勢角用データ生成部
221、621:時間更新ブロック
222、622:観測更新ブロック
230、230A:速度演算部
231、236、611:積分器
232、612:補間器
233、613:HPF
234、614:LPF
235、615:加算器
631:同期用遅延部
632:出力用遅延部
633、634:減算器
ai:IMU加速度
ωi:IMU角速度
DD:変位
Dg:GNSS姿勢角推定用データ
Dg1、Dg11、Dg12、Dg13:GNSSデータ
Dg2:GNSSデータ
Dgv:GNSS速度推定用データ
T1:データ周期
T2:データ周期
Vc:統合速度
Vc1:第1速度
Vc2:第2速度
Vg:GNSS速度
Vi:IMU速度
Claims (20)
- 第1アンテナで受信したGNSS信号に基づく第1GNSSデータと、第2アンテナで受信したGNSS信号に基づき前記第1GNSSデータよりも短い周期で得られる第2GNSSデータと、を用いて、GNSS姿勢角推定用データとGNSS速度推定用データとを生成するGNSSデータ編集部と、
IMUから出力されるIMU角速度と前記GNSS姿勢角推定用データとを用いて、統合姿勢角を推定する姿勢角演算部と、
前記IMUから出力されるIMU加速度、前記GNSS速度推定用データ、および、前記統合姿勢角を用いて、統合速度を推定する速度演算部と、
を備える、
航法装置。 - 請求項1に記載の航法装置であって、
前記GNSSデータ編集部は、
前記第2GNSSデータを用いて前記GNSS速度推定用データを生成し、前記第2GNSSデータを前記第1GNSSデータの周期で抽出するデータ抽出部と、
前記データ抽出部で抽出された第2GNSSデータと前記第1GNSSデータとを用いて前記GNSS姿勢角推定用データを生成する姿勢角用データ生成部と、を備える、
航法装置。 - 請求項1または請求項2に記載の航法装置であって、
前記第1アンテナを複数備える、
航法装置。 - 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の航法装置であって、
前記速度演算部は、
前記IMU加速度から得られるIMU速度と、前記GNSS速度推定用データに基づくGNSS速度とを相補フィルタ処理して、前記統合速度を算出する、
航法装置。 - 請求項4に記載の航法装置であって、
前記速度演算部は、
前記IMU加速度をもとに積分する積分器と、
前記積分器の出力の低周波成分を抑圧して高周波成分を通過させる第1フィルタと、
前記GNSS速度に対してデータ補間を行う補間器と、
前記補間器の出力の高周波成分を抑圧して低周波成分を通過させる第2フィルタと、
前記第1フィルタの出力と前記第2フィルタの出力とを加算することで、前記統合速度を出力する加算器と、
を備える、
航法装置。 - 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の航法装置であって、
前記速度演算部は、
前記IMU加速度から得られるIMU速度と、前記GNSS速度推定用データに基づくGNSS速度とを相補フィルタ処理して、第1速度を算出する第1演算部と、
前記IMU加速度と前記GNSS速度とを観測データとし、状態空間モデルを用いたフィルタ処理を行うことで第2速度を推定する第2演算部と、
前記第1速度と前記第2速度とを用いて、前記第2速度の推定誤差を算出する推定誤差算出部と、
前記第2速度から前記推定誤差を差分して、前記統合速度を出力する出力部と、
を備える、
航法装置。 - 請求項6に記載の航法装置であって、
前記第1演算部は、
前記IMU加速度をもとに積分する積分器と、
前記積分器の出力の低周波成分を抑圧して高周波成分を通過させる第1フィルタと、
前記GNSS速度に対してデータ補間を行う補間器と、
前記補間器の出力の高周波成分を抑圧して低周波成分を通過させる第2フィルタと、
前記第1フィルタの出力と前記第2フィルタの出力とを加算することで、前記統合速度を出力する加算器と、
を備える、
航法装置。 - 請求項6または請求項7に記載の航法装置であって、
前記出力部は、
前記第2速度を前記第1速度に同期させる第1遅延部と、
前記第1遅延部の出力から前記第1速度を減算して前記推定誤差を出力する第1減算器と、
前記第2速度を前記推定誤差に同期させる第2遅延部と、
前記第2速度から前記推定誤差を減算して、前記統合速度を出力する第2減算器と、
を備える、
航法装置。 - 請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の航法装置であって、
前記速度演算部は、
前記統合速度を積分して、変位を算出する変位用積分器を備える、
航法装置。 - IMUセンサの出力から得られるIMU加速度をもとに積分する積分器と、
前記積分器の出力の低周波成分を抑圧して高周波成分を通過させる第1フィルタと、
GNSS信号に基づいて得られ、前記IMU加速度よりも取得周期が長いGNSS速度に対してデータ補間を行う補間器と、
前記補間器の出力の高周波成分を抑圧して低周波成分を通過させる第2フィルタと、
前記第1フィルタの出力と前記第2フィルタの出力とを加算することで、統合速度を算出する加算器と、
を備える、
航法装置。 - 第1アンテナで受信したGNSS信号に基づいて第1GNSSデータを生成し、
第2アンテナで受信したGNSS信号に基づいて前記第1GNSSデータよりも短い周期で得られる第2GNSSデータを生成し、
少なくとも前記第1GNSSデータを用いてGNSS姿勢角推定用データを生成し、
前記第2GNSSデータを用いてGNSS速度推定用データを生成し、
IMUから出力されるIMU角速度と前記GNSS姿勢角推定用データとを用いて、統合姿勢角を推定し、
前記IMUから出力されるIMU加速度、前記GNSS速度推定用データ、および、前記統合姿勢角を用いて、統合速度を推定する、
航行支援情報の生成方法。 - 請求項11に記載の航行支援情報の生成方法であって、
前記第2GNSSデータを前記第1GNSSデータの周期で抽出し、
前記抽出された第2GNSSデータと前記第1GNSSデータとを用いてGNSS姿勢角推定用データを生成する、
航行支援情報の生成方法。 - 請求項11または請求項12に記載の航行支援情報の生成方法であって、
前記IMU加速度から得られるIMU速度と、前記GNSS速度推定用データに基づくGNSS速度とを相補フィルタ処理して、前記統合速度を算出する、
航行支援情報の生成方法。 - 請求項13に記載の航法支援情報の生成方法であって、
前記IMU加速度を積分してIMU速度を算出し、
前記IMU速度の低周波成分を抑圧して高周波成分を通過させる第1フィルタ処理を行い、
前記GNSS速度に対してデータ補間を行い、
前記データ補間した出力の高周波成分を抑圧して低周波成分を通過させる第2フィルタ処理を行い、
前記第1フィルタ処理の出力と前記第2フィルタ処理の出力とを加算することで、前記統合速度を出力する、
航行支援情報の生成方法。 - 請求項11または請求項12に記載の航行支援情報の生成方法であって、
前記IMU加速度から得られるIMU速度と、前記GNSS速度推定用データに基づくGNSS速度とを相補フィルタ処理して、第1速度を算出し、
前記IMU加速度と前記GNSS速度とを観測データとし、状態空間モデルを用いたフィルタ処理を行うことで第2速度を推定し、
前記第1速度と前記第2速度とを用いて、前記第2速度の推定誤差を算出し、
前記第2速度から前記推定誤差を差分して、前記統合速度を出力する、
航行支援情報の生成方法。 - 第1アンテナで受信したGNSS信号に基づいて第1GNSSデータを生成し、
第2アンテナで受信したGNSS信号に基づいて前記第1GNSSデータよりも短い周期で得られる第2GNSSデータを生成し、
少なくとも前記第1GNSSデータを用いてGNSS姿勢角推定用データを生成し、
前記第2GNSSデータを用いてGNSS速度推定用データを生成し、
IMUから出力されるIMU角速度と前記GNSS姿勢角推定用データとを用いて、統合姿勢角を推定し、
前記IMUから出力されるIMU加速度、前記GNSS速度推定用データ、および、前記統合姿勢角を用いて、統合速度を推定する、
処理を演算処理装置に実行させる航行支援情報の生成プログラム。 - 請求項16に記載の航行支援情報の生成プログラムであって、
前記第2GNSSデータを前記第1GNSSデータの周期で抽出し、
前記抽出された第2GNSSデータと前記第1GNSSデータとを用いてGNSS姿勢角推定用データを生成する、
処理を演算処理装置に実行させる航行支援情報の生成プログラム。 - 請求項16または請求項17に記載の航行支援情報の生成プログラムであって、
前記IMU加速度から得られるIMU速度と、前記GNSS速度推定用データに基づくGNSS速度とを相補フィルタ処理して、前記統合速度を算出する、
処理を演算処理装置に実行させる航行支援情報の生成プログラム。 - 請求項18に記載の航法支援情報の生成プログラムであって、
前記IMU加速度を積分してIMU速度を算出し、
前記IMU速度の低周波成分を抑圧して高周波成分を通過させる第1フィルタ処理を行い、
前記GNSS速度に対してデータ補間を行い、
前記データ補間した出力の高周波成分を抑圧して低周波成分を通過させる第2フィルタ処理を行い、
前記第1フィルタ処理の出力と前記第2フィルタ処理の出力とを加算することで、前記統合速度を出力する、
処理を演算処理装置に実行させる航行支援情報の生成プログラム。 - 請求項16または請求項17に記載の航行支援情報の生成プログラムであって、
前記IMU加速度から得られるIMU速度と、前記GNSS速度推定用データに基づくGNSS速度とを相補フィルタ処理して、第1速度を算出し、
前記IMU加速度と前記GNSS速度とを観測データとし、状態空間モデルを用いたフィルタ処理を行うことで第2速度を推定し、
前記第1速度と前記第2速度とを用いて、前記第2速度の推定誤差を算出し、
前記第2速度から前記推定誤差を差分して、前記統合速度を出力する、
処理を演算処理装置に実行させる航行支援情報の生成プログラム。
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