JP3165474B2 - 移動体の位置および配向を電磁的に測定するためのシステム - Google Patents
移動体の位置および配向を電磁的に測定するためのシステムInfo
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- JP3165474B2 JP3165474B2 JP24749091A JP24749091A JP3165474B2 JP 3165474 B2 JP3165474 B2 JP 3165474B2 JP 24749091 A JP24749091 A JP 24749091A JP 24749091 A JP24749091 A JP 24749091A JP 3165474 B2 JP3165474 B2 JP 3165474B2
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- F41—WEAPONS
- F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
- F41G3/00—Aiming or laying means
- F41G3/22—Aiming or laying means for vehicle-borne armament, e.g. on aircraft
- F41G3/225—Helmet sighting systems
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01S3/143—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction by vectorial combination of signals derived from differently oriented antennae
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【０００１】
【産業状の利用分野】本発明は、位置検出システム、特
に移動体の位置および配向を電磁的に測定するシステム
に関する。
に移動体の位置および配向を電磁的に測定するシステム
に関する。
【０００２】
【従来の技術】基準フレーム内の固体移動体の位置およ
び配向を測定するための電磁的位置検出原理は周知であ
る。この原理の用途の一つとして、歩兵、戦車の運転手
または航空機のパイロットが頭に載せたヘルメット照準
位置で、例えば武器、ミサイル、またはカメラを制御す
るようにこの照準装置の向きを測定することがある。
び配向を測定するための電磁的位置検出原理は周知であ
る。この原理の用途の一つとして、歩兵、戦車の運転手
または航空機のパイロットが頭に載せたヘルメット照準
位置で、例えば武器、ミサイル、またはカメラを制御す
るようにこの照準装置の向きを測定することがある。
【０００３】かかる検出の原理は、測定を行っている基
準フレームすなわち基準系に接続された磁界発生器と、
位置および配向を測定すべき（固定式または移動式）磁
界センサと、アナログ増幅器、計算プロセッサおよび処
理アルゴリズムを含む電子処理回路を使用する。
準フレームすなわち基準系に接続された磁界発生器と、
位置および配向を測定すべき（固定式または移動式）磁
界センサと、アナログ増幅器、計算プロセッサおよび処
理アルゴリズムを含む電子処理回路を使用する。
【０００４】磁界発生の数式表現のための座標系を双極
子の中心に位置する球とし、グリーン自由空間関数が放
射座標のみに依存するとする双極子理論の条件を磁界発
生器はできるだけ満足していなければならない。
子の中心に位置する球とし、グリーン自由空間関数が放
射座標のみに依存するとする双極子理論の条件を磁界発
生器はできるだけ満足していなければならない。
【０００５】また磁界センサは、できるだけ一点に限定
すべきである。磁界発生器は、２本または３本の直交軸
に沿って順次すなわち多重式に磁界を発生し、磁界セン
サは３本または２本の直交軸に沿う磁界の成分を順次検
出する。従って、一般に磁界の発生と検出の各々が３本
の軸に沿って行なわれる。従って、センサは１本の磁界
送信軸ごとに３つの測定値を供給する。すなわち計９つ
の測定値を供給し、これら測定値は３×３のマトリック
スにまとめられ、処理アルゴリズムは、このマトリック
スから磁界発生器に対するセンサの位置および配向を供
給する。
すべきである。磁界発生器は、２本または３本の直交軸
に沿って順次すなわち多重式に磁界を発生し、磁界セン
サは３本または２本の直交軸に沿う磁界の成分を順次検
出する。従って、一般に磁界の発生と検出の各々が３本
の軸に沿って行なわれる。従って、センサは１本の磁界
送信軸ごとに３つの測定値を供給する。すなわち計９つ
の測定値を供給し、これら測定値は３×３のマトリック
スにまとめられ、処理アルゴリズムは、このマトリック
スから磁界発生器に対するセンサの位置および配向を供
給する。
【０００６】ここで、センサの位置と配向を測定するに
は、６つの変数、すなわち３つのデカルト座標、方位、
射角およびロール角の測定が必要であることに留意され
たい。すなわち、少なくとも６つの測定値が必要であ
る。従って、磁界の発生を２本の軸に沿ってのみ行った
場合、検出を３本の軸に沿って行なわなければならな
い。３本の軸に沿って、磁界を発生した場合には、２本
の軸に沿って検出を行なわなければならない。
は、６つの変数、すなわち３つのデカルト座標、方位、
射角およびロール角の測定が必要であることに留意され
たい。すなわち、少なくとも６つの測定値が必要であ
る。従って、磁界の発生を２本の軸に沿ってのみ行った
場合、検出を３本の軸に沿って行なわなければならな
い。３本の軸に沿って、磁界を発生した場合には、２本
の軸に沿って検出を行なわなければならない。
【０００７】特定基準系において、特定点の磁界はベク
トルＨで表示され、センサの検出軸はベクトルＣで表示
される。センサにより得られる測定の結果は、スカラー
積に対応するマトリックスの状態に配置できる
トルＨで表示され、センサの検出軸はベクトルＣで表示
される。センサにより得られる測定の結果は、スカラー
積に対応するマトリックスの状態に配置できる
【０００８】
【数１】
【０００９】ここでＨは、磁界のマトリックスであり、
ＣTは、センサの検出軸のマトリックスの転置マトリッ
クスである。
ＣTは、センサの検出軸のマトリックスの転置マトリッ
クスである。
【００１０】基準系内のセンサは、並進運動または回転
運動のいずれかを行い得る。回転マトリックスＲにより
表わされる回転運動について検討する。センサの検出軸
のマトリックスはＲｃとなり、測定値ＭRのマトリック
スは、次のようになる。
運動のいずれかを行い得る。回転マトリックスＲにより
表わされる回転運動について検討する。センサの検出軸
のマトリックスはＲｃとなり、測定値ＭRのマトリック
スは、次のようになる。
【００１１】
【数２】
【００１２】センサの３本の軸が正規直交していれば、
【００１３】
【数３】
【００１４】従って、
【００１５】
【数４】
【００１６】となる。
【００１７】ここでＨは、センサの位置に依存し、ＭR
はセンサの位置および配向に依存する。
はセンサの位置および配向に依存する。
【００１８】例えば、航空機のような金属体により生じ
る磁気的乱れがある場合、処理アルゴリズムは、地図上
の調査に基づく。このような従来のマッピングを得るた
め、空間内の多数の点でセンサを使用して磁界の測定が
行われる。従って、この測定は、乱れた測定値のマトリ
ックスと関連する。Ｍ C を乱れた測定値のマトリックス
のうちの一つとする。センサが回転Ｒを行う場合、測定
値のマトリックスは次のようになる。
る磁気的乱れがある場合、処理アルゴリズムは、地図上
の調査に基づく。このような従来のマッピングを得るた
め、空間内の多数の点でセンサを使用して磁界の測定が
行われる。従って、この測定は、乱れた測定値のマトリ
ックスと関連する。Ｍ C を乱れた測定値のマトリックス
のうちの一つとする。センサが回転Ｒを行う場合、測定
値のマトリックスは次のようになる。
【００１９】
【数５】
【００２０】従って、マトリックス積ＭRTＭRは、回転
によって変わらず、当該点を表示する。
によって変わらず、当該点を表示する。
【００２１】マッピングは、ＭCとＭCTＭCとの対応を示
す関数ｆを求めることを目的とする。
す関数ｆを求めることを目的とする。
【００２２】その後の測定の間に、積ＭRTＭRはマトリ
ックスＭRに対応する。
ックスＭRに対応する。
【００２３】ＭRTＭR＝ＭCTＭC であるので、関数ｆから
Ｍ C が推論され、従って、センサの位置も推論できる。
回転マトリックスＲ、すなわち、センサの軸の配向を決
定するには、ＭRおよびＭCが既知であれば、式ＭR＝ＲT
ＭCからＲを計算する。すなわち
Ｍ C が推論され、従って、センサの位置も推論できる。
回転マトリックスＲ、すなわち、センサの軸の配向を決
定するには、ＭRおよびＭCが既知であれば、式ＭR＝ＲT
ＭCからＲを計算する。すなわち
【００２４】
【数６】
【００２５】である。
【００２６】移動体の位置および配向を電磁的に測定す
るためのシステムは、フランス特許出願第２４５８８３
８号（７９１４４１）によりすでに知られている。
るためのシステムは、フランス特許出願第２４５８８３
８号（７９１４４１）によりすでに知られている。
【００２７】このシステム内の磁界発生器およびセンサ
の各々は３本の直交軸に沿ってそれぞれ配置された３つ
の同一の電流制御式コイル群により形成される。磁気発
生器およびセンサの双方が双極子の条件をできるだけ満
たすようにするため、コイルの寸法はできるだけ小さく
することが好ましい。また各コイルを同一電流が流れる
２つの半コイルと置換することも可能である。また磁界
発生器およびセンサを３つの直交コイルに囲まれた磁性
材料から製造された球体にすることも可能である。
の各々は３本の直交軸に沿ってそれぞれ配置された３つ
の同一の電流制御式コイル群により形成される。磁気発
生器およびセンサの双方が双極子の条件をできるだけ満
たすようにするため、コイルの寸法はできるだけ小さく
することが好ましい。また各コイルを同一電流が流れる
２つの半コイルと置換することも可能である。また磁界
発生器およびセンサを３つの直交コイルに囲まれた磁性
材料から製造された球体にすることも可能である。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】上記のような、センサ
からの信号の大きさを測定するための従来のシステムに
おける信号処理回路について説明する。システムには一
本の軸に対し、一つのチャンネルがあり、図１ではこの
うちの一本のチャンネルしか示していない。システム
は、アンプ１と、クロス結合現象を防止するためミキサ
３と計算プロセッサ５上のバス４との間に設けられたア
ナログフィーババックループ２を有し、ミキサ３内では
送られてきた信号から、同一周波数でかつほぼ同一振幅
の同相の信号Ｖretを減算するようになっている。フィ
ードバックは、先の測定を考慮するよう連続して更新さ
れた計算プロセッサ内のソフトウェアにより制御され
る。ミキサ３に供給される基準信号はプロセッサ５によ
り制御されたデジタル−アナログコンバータＤＡＣ６に
より固定されている。フィードバックループ２からの出
力信号は、アナログ−デジタル変換器ＡＤＣ７で変換さ
れた後計算プロセッサ５へ供給される。ミキサ３とコン
バータ７との間のループ２は、アンプ８と、復調器９と
積分器１０とから成る。復調器９は、同期かつ一貫した
復調を行い、同一かつ同相の信号Ｖrefを乗算すること
によりミキサ３からの信号を修正する。積分器１０は、
プロセッサ５により決定された期間にわたって復調器９
からの信号を積分する。この積分の結果は、ＡＤコンバ
ータ７内でデジタル化される。しかしながら、かかる処
理回路には、欠点がある。測定ごとに、予め処理回路を
較正しなければならないという欠点がある。すなわちミ
キサ３と復調器９への入力信号は完全に同相にしなけれ
ばならない。
からの信号の大きさを測定するための従来のシステムに
おける信号処理回路について説明する。システムには一
本の軸に対し、一つのチャンネルがあり、図１ではこの
うちの一本のチャンネルしか示していない。システム
は、アンプ１と、クロス結合現象を防止するためミキサ
３と計算プロセッサ５上のバス４との間に設けられたア
ナログフィーババックループ２を有し、ミキサ３内では
送られてきた信号から、同一周波数でかつほぼ同一振幅
の同相の信号Ｖretを減算するようになっている。フィ
ードバックは、先の測定を考慮するよう連続して更新さ
れた計算プロセッサ内のソフトウェアにより制御され
る。ミキサ３に供給される基準信号はプロセッサ５によ
り制御されたデジタル−アナログコンバータＤＡＣ６に
より固定されている。フィードバックループ２からの出
力信号は、アナログ−デジタル変換器ＡＤＣ７で変換さ
れた後計算プロセッサ５へ供給される。ミキサ３とコン
バータ７との間のループ２は、アンプ８と、復調器９と
積分器１０とから成る。復調器９は、同期かつ一貫した
復調を行い、同一かつ同相の信号Ｖrefを乗算すること
によりミキサ３からの信号を修正する。積分器１０は、
プロセッサ５により決定された期間にわたって復調器９
からの信号を積分する。この積分の結果は、ＡＤコンバ
ータ７内でデジタル化される。しかしながら、かかる処
理回路には、欠点がある。測定ごとに、予め処理回路を
較正しなければならないという欠点がある。すなわちミ
キサ３と復調器９への入力信号は完全に同相にしなけれ
ばならない。
【００２９】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような欠
点を克服するものであり、この目的のため本発明によれ
ば、基準系に接続された磁界発生器と、移動体に固定さ
れた磁気センサを含み、磁界発生器は、直交送信軸に沿
って順次磁界を放射し、センサは直交受信軸に沿う送信
磁界の成分を検出するための信号を順次供給し、送信軸
の数と受信軸の数の積は、少なくとも６であり、更にセ
ンサからの信号を処理してその振幅を決定する回路と、
処理アルゴリズムをベースに有する計算プロセッサとを
含む、移動体の位置および配向を電磁的に測定するため
のシステムであり、センサの出力端に接続させており、
センサからの検出信号をチャンネル上で順次多重化する
ためのマルチプレクサと、２本の送信軸および受信軸の
対に対応し、マルチプレクサから生じた、振幅Ａおよび
角周波数ωの信号をサンプリングする手段と、サンプリ
ング手段からのサンプル値にそれぞれ基準信号ｓｉｎω
ｔおよびｃｏｓωｔを乗算するための手段と、振幅Ａを
得る計算プロセッサへ送る前に少なくとも期間２π／ω
に等しい期間乗算の積の２つの計を累積するため手段と
を含むことを特徴とするシステムが提供される。
点を克服するものであり、この目的のため本発明によれ
ば、基準系に接続された磁界発生器と、移動体に固定さ
れた磁気センサを含み、磁界発生器は、直交送信軸に沿
って順次磁界を放射し、センサは直交受信軸に沿う送信
磁界の成分を検出するための信号を順次供給し、送信軸
の数と受信軸の数の積は、少なくとも６であり、更にセ
ンサからの信号を処理してその振幅を決定する回路と、
処理アルゴリズムをベースに有する計算プロセッサとを
含む、移動体の位置および配向を電磁的に測定するため
のシステムであり、センサの出力端に接続させており、
センサからの検出信号をチャンネル上で順次多重化する
ためのマルチプレクサと、２本の送信軸および受信軸の
対に対応し、マルチプレクサから生じた、振幅Ａおよび
角周波数ωの信号をサンプリングする手段と、サンプリ
ング手段からのサンプル値にそれぞれ基準信号ｓｉｎω
ｔおよびｃｏｓωｔを乗算するための手段と、振幅Ａを
得る計算プロセッサへ送る前に少なくとも期間２π／ω
に等しい期間乗算の積の２つの計を累積するため手段と
を含むことを特徴とするシステムが提供される。
【００３０】本発明のシステムは、センサ信号処理回路
は、簡単にするため一つのユニットから構成され、完全
なデジタル式処理を可能にできるという事実および位相
ずれを検知できないことに着目したものである。
は、簡単にするため一つのユニットから構成され、完全
なデジタル式処理を可能にできるという事実および位相
ずれを検知できないことに着目したものである。
【００３１】サンプリング装置は、高速のいわゆる「フ
ラッシュ式」アナログ−デジタルコンバータから構成
し、このコンバータからのサンプルは、少なくとも一つ
の高速乗算アキュムレーターＭＡＣで処理すると有利で
ある。
ラッシュ式」アナログ−デジタルコンバータから構成
し、このコンバータからのサンプルは、少なくとも一つ
の高速乗算アキュムレーターＭＡＣで処理すると有利で
ある。
【００３２】またこのシステムは、２つの基準信号ｓｉ
ｎωｔおよびｃｏｓωｔをそれぞれ受ける２つの高速乗
算アキュムレータを有することが好ましい。
ｎωｔおよびｃｏｓωｔをそれぞれ受ける２つの高速乗
算アキュムレータを有することが好ましい。
【００３３】以下添附図面を参照して、本発明のシステ
ムのセンサ信号を処理するための回路についての下記の
説明を読めば、本発明はより理解されよう。
ムのセンサ信号を処理するための回路についての下記の
説明を読めば、本発明はより理解されよう。
【００３４】
【実施例】第２図を参照すると、磁界発生器から発生さ
れた磁界を検出するセンサ２１の信号を処理するための
回路は、センサと計算プロセッサ２２との間に直列に接
続されたプリアンプユニット２３（受信チャンネルの各
々に一つのプリアンプが設けられ、本例では計３つのチ
ャンネルが設けられている）と、シーケンシャルマルチ
プレクサ２４と、（本例では、フラッシュタイプの高速
アナログ−デジタルコンバータから成る）サンプリング
ユニット２５と、２つの並列に接続された乗算アキュム
レータＭＡＣ２６，２７とから成る。磁界発生器は、パ
ワーアンプユニットを介してプロセッサ２２に接続され
る。
れた磁界を検出するセンサ２１の信号を処理するための
回路は、センサと計算プロセッサ２２との間に直列に接
続されたプリアンプユニット２３（受信チャンネルの各
々に一つのプリアンプが設けられ、本例では計３つのチ
ャンネルが設けられている）と、シーケンシャルマルチ
プレクサ２４と、（本例では、フラッシュタイプの高速
アナログ−デジタルコンバータから成る）サンプリング
ユニット２５と、２つの並列に接続された乗算アキュム
レータＭＡＣ２６，２７とから成る。磁界発生器は、パ
ワーアンプユニットを介してプロセッサ２２に接続され
る。
【００３５】２つのＭＡＣは、プロセッサ２２から延び
る２本のバス２８，２９を通して２つの乗算器３０，３
１にて２つの基準信号ｓｉｎωｔおよびｃｏｓωｔをそ
れぞれ受ける。これら２つの乗算器３０，３１は、バス
３２を通して、サンプリングユニット２５からの２つの
送信軸および受信軸の対の一方に対応した信号Ａｃｏｓ
（ωｔ＋φ）をも受信する。ここでφは、受信信号と基
準信号との位相差を示す。すべての送信軸および受信軸
対にそれぞれ関連した信号の各々は、マルチプレクサ２
４の一つのチャンネル上での順次多重化に捕捉される。
各高速乗算アキュムレータ２６（２７）は乗算器３０
（３１）からの信号を受信するデジタル加算器３３（３
４）と、バス３７によりプロセッサ２２に接続され、か
つバス３８（３９）により加算器３３（３４）に接続さ
れたメモリレジスタ３５（３６）を有する。
る２本のバス２８，２９を通して２つの乗算器３０，３
１にて２つの基準信号ｓｉｎωｔおよびｃｏｓωｔをそ
れぞれ受ける。これら２つの乗算器３０，３１は、バス
３２を通して、サンプリングユニット２５からの２つの
送信軸および受信軸の対の一方に対応した信号Ａｃｏｓ
（ωｔ＋φ）をも受信する。ここでφは、受信信号と基
準信号との位相差を示す。すべての送信軸および受信軸
対にそれぞれ関連した信号の各々は、マルチプレクサ２
４の一つのチャンネル上での順次多重化に捕捉される。
各高速乗算アキュムレータ２６（２７）は乗算器３０
（３１）からの信号を受信するデジタル加算器３３（３
４）と、バス３７によりプロセッサ２２に接続され、か
つバス３８（３９）により加算器３３（３４）に接続さ
れたメモリレジスタ３５（３６）を有する。
【００３６】信号Ａｃｏｓ（ωｔ＋φ）のサンプル信号
は、乗算器３０，３１内でｓｉｎωｔ，ｃｏｓωｔが乗
算され、その乗算の積は、先にレジスタ３５，３６に累
積されていた結果にデジタル式に加算され、新しい結果
が、レジスタ３５，３６内の先の結果にオーバーライト
される。本例では２π／ωの数のサイクルに等しい期間
にわたってこれらの乗算、加算および累積操作が繰り返
され、その後、累積結果は、プロセッサ２へ転送され、
Ａを計算し、マトリックスＭR，ＭCおよびＲの決定によ
り求めている位置および配向を決定する。
は、乗算器３０，３１内でｓｉｎωｔ，ｃｏｓωｔが乗
算され、その乗算の積は、先にレジスタ３５，３６に累
積されていた結果にデジタル式に加算され、新しい結果
が、レジスタ３５，３６内の先の結果にオーバーライト
される。本例では２π／ωの数のサイクルに等しい期間
にわたってこれらの乗算、加算および累積操作が繰り返
され、その後、累積結果は、プロセッサ２へ転送され、
Ａを計算し、マトリックスＭR，ＭCおよびＲの決定によ
り求めている位置および配向を決定する。
【００３７】説明上、乗算アキュムレータＭＣＡ２６，
２７の機能は、数学的に次のように説明できる。
２７の機能は、数学的に次のように説明できる。
【００３８】第１ＭＡＣ この第１ＭＡＣは、乗算器３０からの入力信号として、
サンプリングされたＡｃｏｓ（ωｔ＋φ）およびｓｉｎ
ωｔを受信する。
サンプリングされたＡｃｏｓ（ωｔ＋φ）およびｓｉｎ
ωｔを受信する。
【００３９】乗算器からの出力信号は、次のとおりであ
る。
る。
【００４０】
【数７】
【００４１】長時間の、本例では、数サイクルＮT＝２
πＮ／ωに等しい期間にわたって乗算の積が累積される
ので、ωｔに依存する項は互に相殺し合い、従って、連
続項−Ａ／２ｓｉｎφが得られる。
πＮ／ωに等しい期間にわたって乗算の積が累積される
ので、ωｔに依存する項は互に相殺し合い、従って、連
続項−Ａ／２ｓｉｎφが得られる。
【００４２】第２ＭＡＣ この第２ＭＡＣは、乗算器３１からの入力信号としてサ
ンプリングされたＡｃｏｓ（ωｔ＋φ）およびｃｏｓω
ｔを受信する。
ンプリングされたＡｃｏｓ（ωｔ＋φ）およびｃｏｓω
ｔを受信する。
【００４３】乗算器からの出力は、次のとおりである。
【００４４】
【数８】
【００４５】長期間、本例では数サイクルＮＴ＝２πＮ
／ωに等しい期間にわたって乗算の積が累積されるの
で、ωｔに依存する項は相殺し合い、よって連続項Ａ／
２ｃｏｓφが得られる。
／ωに等しい期間にわたって乗算の積が累積されるの
で、ωｔに依存する項は相殺し合い、よって連続項Ａ／
２ｃｏｓφが得られる。
【００４６】プロセッサ２２は、２つの結果を平方し、 （Ａ2／４）ｓｉｎ2φおよび（Ａ2／４）ｃｏｓ2φ を得て、これらを加算し、 （Ａ2／４）（ｓｉｎ2φ＋ｃｏｓ2φ）＝Ａ2／４ を得る。次に計の平方根を求めて、Ａ／２すなわちＡを
得る。
得る。
【００４７】先に述べたように、信号のサンプル値に乗
算器内でｓｉｎωｔおよびｃｏｓωｔを乗算することお
よび乗算アキュムレータの加算器で乗算の積をデジタル
式に加算することが理解されよう。この処理は、累積さ
れた、デジタル化された結果をプロセッサに送る直前の
少なくとも２π／ωに等しい期間にわたって積分した後
に限って２つのチャンネルをデジタル化するようにアナ
ログ式に実施することもできる。
算器内でｓｉｎωｔおよびｃｏｓωｔを乗算することお
よび乗算アキュムレータの加算器で乗算の積をデジタル
式に加算することが理解されよう。この処理は、累積さ
れた、デジタル化された結果をプロセッサに送る直前の
少なくとも２π／ωに等しい期間にわたって積分した後
に限って２つのチャンネルをデジタル化するようにアナ
ログ式に実施することもできる。
【００４８】本発明のシステムでは、サンプリングユニ
ット２５からの信号Ａｃｏｓ（ωｔ＋φ）の振幅Ａを計
算していることも上記で理解されよう。実際には計算の
結果は特に干渉結合（軸間の結合、センサからの出力ワ
イヤとの容量性または誘導性結合）、要約すれば、セン
サの欠点によるエラーにより、不正確になっている。こ
のエラーを除くため、まずセンサの較正を行って、有効
な測定の位相角φuを測定することができる。作動して
いない状態の電界発生器を用いてこれを行うには、当該
センサの受信コイルと直列にした較正発生器により位相
差φの電気信号を供給し、乗算器−アキュムレータＭＡ
Ｃからの出力点でボルトメータを用いて測定を行う。ボ
ルトメータを使用すると、プリアンプユニット２３によ
り位相回転角φ2が生じる。最後に作動中の電界発生器
により生じた位相差φ 3 を測定する。
ット２５からの信号Ａｃｏｓ（ωｔ＋φ）の振幅Ａを計
算していることも上記で理解されよう。実際には計算の
結果は特に干渉結合（軸間の結合、センサからの出力ワ
イヤとの容量性または誘導性結合）、要約すれば、セン
サの欠点によるエラーにより、不正確になっている。こ
のエラーを除くため、まずセンサの較正を行って、有効
な測定の位相角φuを測定することができる。作動して
いない状態の電界発生器を用いてこれを行うには、当該
センサの受信コイルと直列にした較正発生器により位相
差φの電気信号を供給し、乗算器−アキュムレータＭＡ
Ｃからの出力点でボルトメータを用いて測定を行う。ボ
ルトメータを使用すると、プリアンプユニット２３によ
り位相回転角φ2が生じる。最後に作動中の電界発生器
により生じた位相差φ 3 を測定する。
【００４９】これらの結合による欠点、すなわちクロス
トークは、図３に示すように、有効成分に垂直な測定成
分を発生する。
トークは、図３に示すように、有効成分に垂直な測定成
分を発生する。
【００５０】有効の測定値の位相角は、下記のとおりで
ある。
ある。
【００５１】
【数９】
【００５２】従って、振幅測定軸の基準Ｘ軸に対する位
相差φを
相差φを
【００５３】
【数１０】
【００５４】とする。ここでベクトルＯＡは、φ u の位
相のずれた有効測定軸に沿う成分ベクトルＯＡ′（その
有効振幅が測定すべき値）と、成分ベクトルＯＡ′に垂
直（容量性結合また誘導性結合に応じて＋９０°または
−９０°）な成分ベクトルＯＡ″との合成である。
相のずれた有効測定軸に沿う成分ベクトルＯＡ′（その
有効振幅が測定すべき値）と、成分ベクトルＯＡ′に垂
直（容量性結合また誘導性結合に応じて＋９０°または
−９０°）な成分ベクトルＯＡ″との合成である。
【００５５】Ａは既知であるので、次の式によりＡ′＝
｜ベクトルＯＡ′｜を計算する。
｜ベクトルＯＡ′｜を計算する。
【００５６】
【数１１】
【００５７】位相角φに対し（Ａ／２）ｃｏｓφおよび
（Ａ／２）ｓｉｎφ、従って、ｃｏｓφおよびｓｉｎφ
は測定済みであるので、次の関係が得られる。
（Ａ／２）ｓｉｎφ、従って、ｃｏｓφおよびｓｉｎφ
は測定済みであるので、次の関係が得られる。
【００５８】
【数１２】
【００５９】φおよびＡ′の計算は、測定値補正手段で
もあるプロセッサ２２により行なわれる。
もあるプロセッサ２２により行なわれる。
【００６０】
【発明の効果】本発明によれば、測定前の較正が不要と
なる。
なる。
【図１】従来技術の処理回路を示す。
【図２】本発明に係るシステムの処理回路を示す。
【図３】図１の回路中のセンサの較正を示す。
【符号の説明】 ２１ センサ ２２ プロセッサ ２４ マルチプレクサ ２５ サンプリングユニット ２６，２７ 乗算器 ３３，３４ 加算器 ３５，３６ メモリレジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−9005（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 7/00 - 7/34 102
Claims (5)
- 【請求項１】 基準系に接続された磁界発生器と、移動
体に固定された磁気センサ（２１）とを含み、磁界発生
器は直交送信軸に沿って順次磁界を放射し、センサ（２
１）は直交受信軸に沿う送信磁界の成分を検出するため
の信号を順次供給し、送信軸の数と受信軸の数の積は、
少なくとも６であり、更にセンサからの信号を処理して
その振幅を決定する回路と、処理アルゴリズムをベース
に有する計算プロセッサとを含む、移動体の位置および
配向を電磁的に測定するためのシステムにおいて、 センサ（２１）の出力端に接続されており、センサ（２
１）からの検出信号をチャンネル上で順次多重化するた
めのマルチプレクサ（２４）と、２本の送信軸および受
信軸の対に対応し、マルチプレクサ（２４）から生じ
た、振幅Ａおよび角周波数ωの信号をサンプリングする
手段（２５）と、サンプリング手段（２５）からのサン
プル値にそれぞれ基準信号ｓｉｎωｔおよびｃｏｓωｔ
を乗算するための手段（３０，３１）と、振幅Ａを得る
計算プロセッサ（２２）へ送る前に少なくとも期間２π
／ωに等しい期間乗算の積の２つの計を累積するため手
段（３３，３５，３４，３６）とを含むことを特徴とす
るシステム。 - 【請求項２】 サンプリング手段（２５）は高速のアナ
ログ−デジタルコンバータから成る請求項１のシステ
ム。 - 【請求項３】 サンプリング手段（２５）からのサンプ
ル値を少なくとも一つの乗算器−アキュムレータＭＡＣ
で処理する請求項１のシステム。 - 【請求項４】 計算プロセッサ（２２）からそれぞれ２
つの信号ｓｉｎωｔおよびｃｏｓωｔを受ける２つの高
速乗算器（２６，２７）が設けられた請求項１のシステ
ム。 - 【請求項５】 クロストークを除くように較正手段およ
び測定値補正手段（２２）が設けられた請求項１のシス
テム。
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| FR (1) | FR2667145B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101689843B1 (ko) * | 2015-10-30 | 2016-12-26 | 조중하 | 장식 및 소리 모음 기능을 갖는 이어 커프 |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05288818A (ja) * | 1992-04-06 | 1993-11-05 | Seiko Instr Inc | 三次元積分磁束計 |
| BE1007126A3 (nl) * | 1992-06-24 | 1995-04-04 | Andre Albert Madelein Heerwegh | Werkwijze en inrichting voor het lezen van driedimensionele informatie. |
| US5418460A (en) * | 1992-07-21 | 1995-05-23 | Innovatum, Inc. | Compact triaxial AC magnetic field analyzer/dosimeter using swept bandpass filters |
| DE4224225C2 (de) * | 1992-07-22 | 1996-03-14 | Walter Dr Mehnert | Schaltungsanordnung für einen induktiven Stellungsgeber |
| US5453686A (en) * | 1993-04-08 | 1995-09-26 | Polhemus Incorporated | Pulsed-DC position and orientation measurement system |
| US5558091A (en) * | 1993-10-06 | 1996-09-24 | Biosense, Inc. | Magnetic determination of position and orientation |
| DE4407785A1 (de) * | 1994-03-09 | 1995-09-14 | Philips Patentverwaltung | Anordnung zur Bestimmung der räumlichen Position eines gegenüber einem Bezugselement verschiebbaren Abtastelements |
| US6690963B2 (en) | 1995-01-24 | 2004-02-10 | Biosense, Inc. | System for determining the location and orientation of an invasive medical instrument |
| US5640170A (en) * | 1995-06-05 | 1997-06-17 | Polhemus Incorporated | Position and orientation measuring system having anti-distortion source configuration |
| US6054951A (en) * | 1995-08-28 | 2000-04-25 | Sypniewski; Jozef | Multi-dimensional tracking sensor |
| IL126284A (en) | 1998-09-17 | 2002-12-01 | Netmor Ltd | System and method for three dimensional positioning and tracking |
| US6487516B1 (en) | 1998-10-29 | 2002-11-26 | Netmor Ltd. | System for three dimensional positioning and tracking with dynamic range extension |
| US6172499B1 (en) * | 1999-10-29 | 2001-01-09 | Ascension Technology Corporation | Eddy current error-reduced AC magnetic position measurement system |
| US6528989B1 (en) * | 2000-03-21 | 2003-03-04 | Skysense, Ltd. | AC magnetic tracker for operation close to metallic objects |
| US6484118B1 (en) * | 2000-07-20 | 2002-11-19 | Biosense, Inc. | Electromagnetic position single axis system |
| US7809421B1 (en) * | 2000-07-20 | 2010-10-05 | Biosense, Inc. | Medical system calibration with static metal compensation |
| DE10036090B4 (de) * | 2000-07-25 | 2004-01-29 | Lust Antriebstechnik Gmbh | Verfahren zur Unterdrückung systematischer Fehler von inkrementellen Lagegebern |
| US6691074B1 (en) | 2001-02-08 | 2004-02-10 | Netmore Ltd. | System for three dimensional positioning and tracking |
| WO2003050990A2 (en) * | 2001-12-07 | 2003-06-19 | Stoneridge Control Devices, Inc. | Phase angle determining circuit |
| US7432836B2 (en) * | 2006-08-01 | 2008-10-07 | Hamilton Sundstrand Corporation | Multiplexed signal conditioner |
| FR2972316B1 (fr) * | 2011-03-03 | 2013-03-22 | Thales Sa | Emetteur electromagnetique emettant simultanement selon trois axes orthogonaux pour detection de position et d'orientation d'objets |
| US9391630B2 (en) | 2014-06-13 | 2016-07-12 | Hamilton Sundstrand Corporation | Multiplexed signal sampler and conditioner |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4054881A (en) * | 1976-04-26 | 1977-10-18 | The Austin Company | Remote object position locater |
| FR2458838A1 (fr) * | 1979-06-06 | 1981-01-02 | Thomson Csf | Dispositif de mesure de l'orientation relative de deux corps et systeme de reperage de direction correspondant |
| US4688037A (en) * | 1980-08-18 | 1987-08-18 | Mcdonnell Douglas Corporation | Electromagnetic communications and switching system |
| US4394831A (en) * | 1981-02-12 | 1983-07-26 | Honeywell Inc. | Helmet metal mass compensation for helmet-mounted sighting system |
| JPS58151513A (ja) * | 1982-03-05 | 1983-09-08 | Alps Electric Co Ltd | 移動体の現在位置更新表示装置 |
| JPS59672A (ja) * | 1982-06-27 | 1984-01-05 | Tsutomu Jinno | 測距センサ |
| US4635207A (en) * | 1984-11-19 | 1987-01-06 | Ici Americas Inc. | Field measuring system |
| US4829250A (en) * | 1988-02-10 | 1989-05-09 | Honeywell, Inc. | Magnetic direction finding device with improved accuracy |
-
1990
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-
1991
- 1991-09-18 EP EP91402487A patent/EP0478420B1/fr not_active Expired - Lifetime
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- 1991-09-26 JP JP24749091A patent/JP3165474B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101689843B1 (ko) * | 2015-10-30 | 2016-12-26 | 조중하 | 장식 및 소리 모음 기능을 갖는 이어 커프 |
Also Published As
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| FR2667145A1 (fr) | 1992-03-27 |
| DE69108657D1 (de) | 1995-05-11 |
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