JPH0328714A - 走査型センサ用測定および制御システム - Google Patents

走査型センサ用測定および制御システム

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JPH0328714A
JPH0328714A JP2032309A JP3230990A JPH0328714A JP H0328714 A JPH0328714 A JP H0328714A JP 2032309 A JP2032309 A JP 2032309A JP 3230990 A JP3230990 A JP 3230990A JP H0328714 A JPH0328714 A JP H0328714A
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ポール・イー・クラフト・ジュニア
Arthur K Rue
アーサー・ケー・ルー
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    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
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  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、センサを走査するための測定および制御シ
ステムに関するものであり、特に任意に選択された基準
座標系に関してセンサが走査されることのできる正確な
測定および制御システムに関するものである。
1 0 [従来の技術コ センサを走査ずるための正確な測定および制御システム
は目標の検出か必要とされる各種の広範な応用において
使用されている。これらのシステムは予め定められた走
査経路に沿ってセンサが位置付けられ、走査される。セ
ンサはその司会に入って来る目標を検出することができ
る。センサはこの走査経路に沿って各種の角速度で移動
されてもよい。センサがその走査経路を完了し、迅速に
最初の走査点に戻らなければならない“Uターン″にお
いては特に高い角速度が望まれている。
従来のセンサを走査ずるための測定および制御システム
は一般に基本の基準または慣性座標系に関してセンサを
走査することに限定されていた。
これらの従来のシステムは典型的に2つの方n、の一つ
で実行されている。速度( rate)積分ジャイロス
コープを使用する第1の丈行方法ではジャイロスコープ
の一つはその入力軸が所望の走査軸に沿っているように
走査される]」標に設置されている。所望の走査速度に
比例する電子信号はジャイ1] ロスコープ上に設置されているトルク装置に供給される
。ジャイロスコープの出力は所望の走査速度と実際の走
査速度との間のエラーに比例する。
このエラー信号はエラーを調整するためにトルク装置に
トルク命令を与える速度制御ループに対する入力として
使用される。2乃至3個の速度積分ジャイロスコープが
センサに2または3次元の走査を行わせるためにセンサ
上に直交して設置されることができる。
この構成はそれと関連する3つの主要な制限を有してい
る。ジャイロスコープは、所望される走査軸でないイモ
意の軸に関して運動ずる場合にも出力を生じる。交差輔
結合と関連するこれらの出力は不正確な走査速度Lラー
信号を生成することによってシステム中にエラーを導入
する。第2に、センサの高い角加速時間中にはジャイロ
スコープの出力信号はジャイロスコープの運動を表さな
い。
これらの出力信号はエラーがあり対応するシステムエラ
ーを生じる。最後にセンサは慣性座標系に関してのみ走
査されることができる。
12 実用されている第2の構成は、レゾルバ、インダクトシ
ン、または軸エンコーダのような正確な相対角度測定装
置を使用している。これらの装置はそのケースに対する
ロータ輔の位置を測定するために使用されている。これ
らの装置の出力信号はrめセンサに入力されている位置
命令から減算され、それによってエラー信号を生成する
。このエラー信号はそれからセンサの位置を制御するた
めに位置制御ループ中で使用される。この構成に関連す
る難点は、制御されるシャフトの軸どセンサ視線間の機
械的コンブライアンスがこれらのシステムの正確さを制
限することである。それは測定される量(すなわちシャ
フ1・角度)が制■1されるように所望される量(すな
わちセンサとそのヘースとの間の角度)ではないからで
ある。さらに通常この装置はセンサのベースを基準とし
た座標系に関してのみ走査できる。しかしながら選択さ
れた基準座標系に関するセンサのベースの力位を知った
ならばこの横或てはセンサは任意の拙悟座標系に関して
走査されることができる。
13 [発明の解決すべき課題] この允明のl」的は、基準座標系に関するセンサのベー
スの方位を知る必要なしに任意の選択された基準座標系
に関して走査されることかできるセンサを捉供すること
である。さらにこの県準座櫟系はまた慣性座標系に関1
〜で運動されることができる。
[課題解決のための千段] この発明の1態様によれば、これは基準座標系を最初に
選択することによって行われる。所望のセンサ座標系に
関する基準座標系の方位のシーゲンスは計算され、姿勢
制御装置に入力される。所望のセンサ座標系で表現され
た基準座標系に関する所望のセンサ座標系の角速度のシ
ーケンスもまた計算され、姿勢制御装置に入力される。
慣性測定装置はセンサ座標系で表現された慣性座標系に
関するセンサ座標系の角速度をJlll定するために使
用される。慣性i111定装置はこの測定結果を姿勢制
御装置および姿勢決定装置へ入力する。基準座標系で表
現された慣性座標系に関する基準座標系の14 角速度は測定されて姿勢制御装置に入力される。
基準座標系に関する慣性座標系の方位は測定されて姿勢
決定装置に入力される。センサ座標系に関する慣性座標
系の最初の位置は姿勢決定装置に入力される。姿勢決定
装置は基準座標系に関するセンサ座標系の方位を発生し
、この方位を姿勢制御装置へ入力する。最後に姿勢制御
装置はセンサに運動制御命令を出力する。
この発明に関連して使用される別の技術はセンサの走査
に関連するエラーを減少させる。この技術はセンサ走査
のための任意の測定および制御システムに適用可能であ
り、従来の技術に勝る改善を与える。例えば交差軸結合
を有さすその角加速に固有の制限もないジャイロスコー
プは慣性測定装置中で使用される。これは交差軸結合お
よび高いジャイロスコープの角速度に関連する荊記のエ
ラーを消去するため、その走査パターン内のセンサの配
置の正確性を改善する。
二重ループ制御システムは姿勢制御装置中で使用される
。この制御システムは速度および位置入15 力命令信号の両者を使用し、その走査パターンにおける
センサの配置の正確性を増加させる。
ストラップダウン方程式の算定はセンサ座標系に関する
慣性座標系の位置のさらに正確な算定を与えるために姿
勢決定装置によって行われる。慣性測定装置内で使用さ
れるジャイロスコープは全ての角加速度にわたって正確
な出力信号を生或するから、ストラップダウン方程式の
解は連続的に算定される。この連続的算定はざらにセン
サ走査パターンの正確度をさらに増加させる。
最後にカルマン(KaIIIlan)フィルタが姿勢決
定装置内で使用され、ストラップダウン方程式に対する
解の算定、慣性測定装置測定プロセス、センサ座標系に
関する慣性座標系の最初の方位、基準の検出プロセッサ
におけるエラー、視線座標系とセンサ座標系との間の整
列に関連するエラーを減少させる。
[実施例] 第1図には任意の選択された座標系に関して定められた
任意の運動にセンサを追従させる測定お16 よび制御システム{0が示されている。測定および制御
システム10は、姿勢決定装置l2、ナビゲーション装
置14、姿勢制御装置16、走査発生装置18、走査さ
れるセンサ32、慣性測定装置22、センサ運動制御装
置24を備えている。
この実施例の解析に先立って、順序として測定および制
御システム10の動作に使用される座標系について概説
する。県準座標系は任意に選択することができる。基準
座標系は慣性座標系に関して運動するものでもよい。慣
性座標系は空間的に固定された物体に関して定められる
。センサ視線座標系はセンサ32の視界内の点に関して
定められる。
センサ座標系はセンサ32の本体に関して定められる。
所望のセンサ座標系はまたセンサ32の本体に関して定
められる。
走査発生装置18は姿勢制御装置16にセンサ走査パタ
ーンを与える処理装置である。走査パターンはセンサ3
2の運動に関連する位置信号2Gと、角速度信号28の
シーケンスである。位置信号26は所望の座標系に関す
る基準座標系の方位のタームで定17 められる。角速度信号28は基準座標系に関する所望の
センサ座標系の角速度として定められ、センサ座標系中
で表現されている。
慣性測定装置22は慣性座標系に関するセンサ座標系の
角速度またはインクレメント角度を測定する少なくとも
3個のジャイロスコープのセットを備えている。この角
速度またはインクレメント角度はセンサ座標系で表され
る。この角速度出力は信号30として示され、姿勢決定
装置l2および姿勢制御装置16に結合されている。
慣性測定装置22はセンサ32に物理的に取付けられ、
そのためそれら両者は一体として回転する。
慣性測定装置22中で使用されるジャイロスコープは交
差軸結合を含まず、センサ32と関連する全ての角速度
で信頼性のある信号を出力する。このような装置の例と
してはレーザジャイロスコープおよび光ファイバジャイ
ロスコープがある。
ナビゲーション装置l4は基準座標系に関する慣性座標
系の位置を測定し、その測定結果である信号34を姿勢
決定装置12に対して出力する。ナビゲ18 ンヨン装置14はまた慣性座標系に関する基準座標系の
角速度をi4111定l2、基準座標系のタームでこの
測定桔果を表す。この測定結果である信号36は姿勢制
御装置16に入力される。その代りに、ナビゲーション
装置14はコンピュータプロセッサを使用して横成され
、測定装置を必要とすることなく前述の位置および角速
度値を解析的に決定することができる。
姿勢決定装置12はまたセンサ座標系に関する慣性座標
系の最初の方位を表す信号38、センサ座櫟系に関する
センサ視線座標系の最初の方位を表す信号40、および
占(準残留信号42を入カされる。シ,(準残留信号4
2は物体の位置のillll定に関連するエラーを表す
。走査されたセンサ32によって検出されたこの物体は
演鐸的に知られた位置にある。システl1測定における
この物体の知られた位置に関する偏差はシステム′Al
lI定エラーを表している。
姿勢決定装置l2は信号44および46を発生し、それ
らはそれぞれ基準座標系に関するセンサ座標系の方位お
よび基準座標系に関するセンサ視線座標〕 9 系の方位を表している。信号44は姿勢制御装置16に
入力され、信号46はシステム10中にあるセンサその
他の任意の装置によって利用される。
入力信号2G, 28. 3(1. 3&,および44
の処理において姿勢制御装置16は出力信号48を発生
し7、それはセンサ32に物理的に取付けたトルク装置
その他の運動制御装置24に対する運動制御命令を表す
これらの運動制御装置24はセンサ32に位置および角
速度を変化させる。この命令信号48は信号2Gおよび
28により表される走査パターンに関してセンサ32を
走査するために発生される。第1図に示された装置間の
全′Cの信号接続は電子回路の使用によって行われる。
第2図は姿勢決定装置12のブロック図である。
センサ座標系て表されるセンサの慣性速度である信号3
0は慣性inl+定装置22から条件加算ブロセッザ5
0に入力される。カルマン(Kalman)フィルタ5
4からの出力信号52もまたプロセッサ50に入力され
る。プロセッザ50は慣性測定装置22のシャイ口スコ
ープと関連する71111定エラーを補正するために2
0 信号30を修正する。この修正は補正信号52がカルマ
ンフィルタによって計算された場合には常に信号30お
よび52を加算することによって行イ)れる。
補正された信号を表す信号74はストラップダウン方程
式プロセソザ5Gに入力される。このプロセッサ56に
はまた信号38(センサ座標系に関する慣性座標系の算
定された最初の方位)か入力されており、現在のセンサ
j+標系方位に関する慣性座板系の方位の算定を生或r
る。この生成された信号58は条件乗算ブロセッザ60
に入力される。悄性II+++定装置22のジャイロス
コープは正確な出力信号30をノjえるから、センサ3
2の高い角速度の期間でさえもストラップダウン方程式
はプロセッザ56によって連続的に解かれ、センサのさ
らに正確な走査および出力信号58の連続的発生を行わ
せる。
信号62は慣性座標系の現在の方位に関する恨性座標系
の方位の修正された算定を表す。信号62はまた利用さ
れるときにはプロセッザ60に入力される。信号62お
よび58はプロセッサ60において互に乗算され、出力
信号64は反転ブロセッザ66および21 プロセッザ56に入力される。信号64はセンサ座標系
に関する慣性座標系の方位の修j]二された算定値であ
る。プロセッザ56は信号64を使用して次の時間ステ
ップに列してストラップダウン方程式に算定された解を
りえる。
プロセッサ66は信号64の反転動作を行い、慣性座標
系に関するセンサ座標系のカ位の表ず出カ信号68を生
或する。この出カ信号68は乗算プロセッサ70に入力
される。ナビゲーション装置14から出力される信号3
4(基準座標系に関する慣性座標系の方位)もまたプロ
セッサ7oに人カされる。プロセッザ70は信号34と
68を乗算し、信号44を生成し、それは姿勢制御装置
16およびプロセッザ72に入力される。信号44は基
準座標系に関するセンサ座標系の方位の算定である。
カルマンフィルタ54はまた信号7Bを発生し、それは
センサ視線座標系の現往の方位に関するセンサ視線座標
系の方位の修正された算定を表す。信号76および80
は共に条件乗算プロセッサ78に人刀され、それは2つ
の信号(信号76および80)を乗2 2 pして更新された出力信号80を発生する。G2号8o
はセンサ座標系に関するセンサ視線座標系の力位を表す
。最初にこれは信号40に等しく設定される。
僧号80はプロセッザ78がエラー修正を累積できるよ
うにするためにプロセッザ78に反して入力される。プ
ロセッサ72は信号44と80を乗算し、出力伝り46
を生成し、それは址準座檄系に関ずるセンサ担線座標系
の方位の39定であり、それはセンサその他の装置によ
り使用されることかできる。
カルマンフィルタ54は測定プロセスのモデルを含んで
いる。このプロセスはセンサ32により観察される物体
の位置を訣定するために必及な動イ乍のシーゲンスを表
している。基準残留信号42はカルマンフィルタ54に
入力される。信号42はセンサ32により観祭される既
知の物体のδ1り定された位置およびその物体の既知の
位置と関連するエラーを表す。カルマンフィルタ54は
この測定モデルおよび基準残留信号42を使用して、姿
勢決定装置12の種々の部分と関連するエラーの寄lj
,を算定するために使用される。
23 例えば信号52は慣性δII1定装置22のジャイロス
コープによって行われる測定中のエラーの算定に使用さ
れる。信号62はストラップダウン方程式の解および初
期条件(信号38)に関連するエラーの算定に使用され
る。信号76はセンサ視線座標系およびセンサ座標系の
方位に関連するエラーの算定に使用される。カルマンフ
ィルタ54の別の出カ信号(図示せず)は乱準となる目
標[1体のセンサ32の方向とに関連するエラーの算定
に使用される。
姿勢決定装置12の全てのプロセッサは電子回路に接続
されている。カルマンフィルタ54はセンサ32が基準
となる物体を検出したときのみ信号52,62,および
76を出力ずる。2(準となる物体が検出されないとき
、プロセッザ5oおよび6oはそれそれ入力信号30お
よび58を伺等処理せずに通過させ、信号80は一定の
まま−Cある。したがって第2図に示すように信号44
および46は何等エラー補正なL7に姿勢決定装置l2
によって生成される。カルマンフィルタ54はシステム
10中のどこに配置されてもよく、\システム10の前
記の信号のいずれのエラー2 4 補jFもすることかできることを認識すべきてある。
さらに高度の1ラー補正性能を得るために、カルマンフ
ィルタ54はシステム10の測定プロセス(すなわち姿
分決定装置12内)およびJI(準どなる物体の検出と
関連する感知プロセスと関連したエラを計算するように
横或されなければならない。拙準検出プロセスと関連す
るエラーはシステムlOのi41+1定ブ口セスによる
ものではなく、“過袖償“を生しるから、これは性能を
増加させる。
第3図は姿勢制御装置16のブロック図である。
)h’s Ne+座標系で表された基べへ座標系の慣性
速度である信号36(ナビゲーンヨン装置14から)お
よび2,(準座標系に関するセンサ座標系の方位である
信号44(姿勢決定装置12から)は座標変換ブロセッ
ザ82に入力され、それは信号36に一ついて座標変換
動作を行うために信号44を利用ずる。信号84は座標
変換プロセッザ82から出力され、慣性座標系に関する
県準座標系の角速度を表す。信号84はセンサ座標系の
タームで表されている。信号84および信号30(慣性
測定装置22から)は共に減算ブロセッ25 ザ86に入力される。減算プロセッサ86は信号84を
信号30から減算して信号88を発生し、それは基準座
標系に関するセンサ座標系の角速度を表す。信号88は
センサ座標系のタームで表されており、減算プロセッザ
90に入力される。
基準座標系に関ずる所望のセンサ座標系の角速度を表し
所望のセンサ座標系で表現された信号28は走査発生装
置18から座標変換プロセッサ92に入力され、この座
標表扱プロセッザ92は所望のセンサ座標系から尖際の
センサ座標系に信号28の座標変換を行う。乱準座標系
に関ずる所望のセンサ座標系の角速度を表しセンサ座標
系で表現された信号94は減算プロセッサ9oに入力さ
れる。減算プロセッザ90は信号94から信号88を威
算し、出力信号98を生成ずる。信号98はセンサ座標
系に関する所望のセンサ座標系の角速度を表しセンサ座
標系のタームで表現されており、加算プロセッサ100
に入力される。信号98は速度制御ループの出カを表し
ている。信号98は走査パターンに適合するために必要
な速度に関するセンサ32の現7lこの角速度と2 6 関連するエラーである。
所望のセンサ座標系に関する基準座標系の方位であり走
査発ノJE装置22から得られる信号26および姿勢決
定装置12から得られる信号44は共に乗算プロセッサ
102に入力される。信号44および26の乗算は乗算
プロセッザ102によって行われ、出力信号104が生
成される。信号104は所望のセンサ座標系に関するセ
ンサ座標系の位置を表す。信号104は位置制御ループ
の出力であり、疋査バタンに適合するために必要な位置
に関するセンサ32の現7Eの位置と関連するエラーで
ある。
信号104は信号を補償する位置ループ補償フィルタプ
ロセッサ106に入力され、またプロセッサ92に入力
されてプロセッサ92が前述の座標変換を行うことを許
容する。プロセッサlOBの出力信号は信号104の振
輻および位相角度調整を表す信号108であり、加算プ
ロセッサ100に入力される。
加算プロセッザ100は信号98と108とを加算し、
それは位置および速度ループの出力であり、安定ループ
補償フィルタプロセッザ112へ信号110を2 7 出力する。プロセッサ112はその振幅および位相角度
の調整によって信号].. I Oを補償し、運動制御
命令信号48を発生する。これらの運動制御命令信号4
8はセンサ32上に配置された運動制御装置24に結合
される。袖償機+lI’iはシステムの玄定度と性能の
両者を考慮して標準技術により選択され、センサの実際
の構造力学およびセンサの性能要求の関数であることに
注意すべきである。
さらに前述の速度制御ループか第3図に示されたような
プロセッサ82. 86. 9(lおよび92ならびに
信号44. 2g, 30, 3[i, 84. 88
および94の相互接続により構成されていることに注意
すべきである。
信号98はこの速度制御ループの出力を表している。
位置制御ループは第3図に示されたようなプロセッサ1
02および信号28. 44および]04の相互接続に
より構成されている。信号104は位置制御ループの出
力を表している。この二重ループ制御形態は位置ループ
・;1シ域幅からセンサ32と関連する走査性能を完全
に不感性にすることを示すことができる。さらにセンサ
32の方位エラーは、所望の方位2 8 のフーリエ変換の一時的な周波数内容が速度ループの帯
域輻に比較して小さければ消去される。
以上開示されたこの発明の実施例は前述の利点および特
徴を与えるものであることは明白であるか、この発明は
特J!1品求の範四に記載された長内的範囲を逸脱する
ことなく種々の変形、変更、変化が可能であることを認
識すべきである。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の1実施例の測定および制御システム
のブロック図である。 第2図はこの発明の実施例の姿勢決定装置のブロック図
である。 第3図はこの発明の実施例の姿勢制御装置のブロック図
である。 12・姿勢決定装置、14・・ナビゲーション装置、1
6・・姿勢制御装置、18・走査発生装置、22・・慣
性測定装置、24・・運動制御装置、32・・・センサ

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)走査されるセンサを使用する測定および制御シス
    テムにおいて、 所望のセンサ座標系の位置に関する基準座標系の位置を
    表す第1の信号および基準座標系の角速度に関する所望
    のセンサ座標系の角速度を表す前記所望のセンサ座標系
    のタームで表現されている第2の信号を出力する走査発
    生手段と、 前記センサに接続され、慣性座標系の角速度に関するセ
    ンサの角速度を表すセンサ座標系のタームで表現されて
    いる第3の信号を出力するジャイロスコープ手段を備え
    ている慣性測定手段と、慣性座標系に関する基準座標系
    の角速度を表す基準座標系のタームで表現されている第
    4の信号と、基準座標系に関する慣性座標系の位置を表
    す第5の信号を出力するナビゲーション手段と、慣性測
    定およびナビゲーション手段に結合され、第3および第
    5の信号と、測定システムの初期化においてセンサ座標
    系に関する慣性座標系の位置を表す信号と、センサ座標
    系に関するセンサ視線座標系の位置を表す信号と、既知
    の物体の角度位置測定と関連したエラーを表す基準の残
    留信号とを受信し、基準座標系に関するセンサ座標系の
    位置を表す第6の信号と基準座標系に関するセンサ視線
    座標系の位置を表す第7の信号とを出力する姿勢決定手
    段と、 第1、第2、第3、第4および第6の信号を受信し、運
    動制御命令を与える出力信号を発生するセンサ姿勢制御
    手段と、 前記姿勢制御手段から受信した運動制御命令に応答して
    センサを動かし、それによって前記センサが任意に選択
    された基準座標系に関して走査されるようにする運動制
    御手段とを具備していることを特徴とする測定および制
    御システム。
  2. (2)前記ジャイロスコープ手段は交差軸結合を含まず
    、また角加速または角速度に固有の限界を有しない特許
    請求の範囲第1項記載の測定および制御システム。
  3. (3)前記姿勢制御手段は、前記センサに関連するトラ
    ッキングエラーを減少するために位置および速度信号の
    両者を使用する二重ループ制御処理手段を備えている特
    許請求の範囲第1項記載の測定および制御システム。
  4. (4)前記姿勢決定手段は、ストラップダウン方程式に
    連続的に解を近似させる処理手段を備えている特許請求
    の範囲第1項記載の測定および制御システム。
  5. (5)前記姿勢決定手段は、前記基準残留信号を入力し
    、その出力は前記慣性測定手段、前記姿勢決定手段、前
    記基準残留信号、および前記センサ座標系に関するセン
    サ視線座標系の位置と関連する測定の算定されたエラー
    を表すカルマンフィルタを備えている特許請求の範囲第
    1項記載の測定および制御システム。
  6. (6)前記基準座標系は前記慣性座標系に関する回転で
    ある特許請求の範囲第1項記載の測定および制御システ
    ム。
  7. (7)走査されるセンサを使用する測定および制御シス
    テムにおいて、 慣性空間に関するセンサの角速度を表す信号を出力する
    ために、交差軸結合を有さず、その角速度に固有の制限
    のないジャイロスコープ手段を備えていることを特徴と
    する測定、および制御システム。
  8. (8)測定および制御システムは前記ジャイロスコープ
    手段と関連するエラーを減少させるためのカルマンフィ
    ルタ手段を備えている特許請求の範囲第7項記載の測定
    および制御システム。
  9. (9)前記カルマンフィルタ手段は基準残留入力信号を
    有する特許請求の範囲第8項記載の測定および制御シス
    テム。
  10. (10)前記カルマンフィルタ手段は前記基準残留入力
    信号のエラー算定値を含む出力信号を有する特許請求の
    範囲第9項記載の測定および制御システム。
  11. (11)走査されるセンサを使用する測定および制御シ
    ステムにおいて、 センサの運動に関連するトラッキングエラーを減少させ
    るために位置および速度信号の両者を利用する二重ルー
    プ処理手段を備えていることを特徴とする測定および制
    御システム。
  12. (12)走査されるセンサを使用する測定および制御シ
    ステムにおいて、 測定システムと関連するエラーを減少させるためにカル
    マンフィルタを備えていることを特徴とする測定および
    制御システム。
  13. (13)走査されるセンサを使用する測定および制御シ
    ステムにおいて、 ストラップダウン方程式に対する解を連続的に算定する
    処理手段を備えていることを特徴とする測定および制御
    システム。
  14. (14)前記測定および制御システムはさらに前記処理
    手段と関連するエラーを減少させるためにカルマンフィ
    ルタ手段を備えている特許請求の範囲第13項記載の測
    定および制御システム。
  15. (15)前記カルマンフィルタ手段は基準残留信号を有
    する特許請求の範囲第14項記載の測定および制御シス
    テム。
  16. (16)前記カルマンフィルタ手段は前記基準残留信号
    のエラー算定値を含んでいる出力信号を有する特許請求
    の範囲第15項記載の測定および制御システム。
  17. (17)前記測定および制御システムは、任意の基準座
    標系に関して決定された任意の命令された回転運動に走
    査されたセンサを追従させる特許請求の範囲第13項記
    載の測定および制御システム。
  18. (18)任意の選択された基準座標系に関してどの経路
    にも走査されるセンサを追従させる方法において、 センサが回転される基準座標系を選択し、 所望のセンサ座標系に関する基準座標系の方位を発生し
    、この方位を前記センサに対する制御信号を発生するた
    めに制御処理手段に入力し、前記基準座標系に関する前
    記所望の座標系の角速度を前記所望の座標系のタームに
    おいて発生してその測定結果を前記制御処理手段に入力
    し、慣性座標系に関する基準座標系の角速度を測定し、
    この測定を前記基準座標系のタームにおいて表し、前記
    測定を前記制御処理手段に入力し、慣性座標系に関する
    前記センサ座標系の角速度を測定して測定値を前記セン
    サ座標系のタームにおいて表し、前記測定をストラップ
    ダウン方程式処理手段および前記制御処理手段に入力し
    、前記センサ座標系に関する慣性座標系の初期方位を測
    定し、この測定値を前記ストラップダウン方程式処理手
    段に入力し、 前記基準座標系に関する慣性座標系の方位を測定し、こ
    の測定値を信号を結合するために乗算処理手段に入力し
    、 前記ストラップダウン方程式処理手段の出力を前記乗算
    処理手段の入力に結合し、 前記乗算処理手段の出力を前記制御処理手段に結合する
    ことを特徴とする方法。
  19. (19)前記ストラップダウン方程式の算定に関連する
    エラーを減少させるためにカルマンフィルタ手段が前記
    ストラップダウン方程式処理手段に接続される特許請求
    の範囲第18項記載の方法。
  20. (20)前記処理制御手段は、前記センサの速度および
    位置を調整するために速度および位置信号の両者を使用
    する二重ループ処理制御手段を備えている特許請求の範
    囲第18項記載の方法。
  21. (21)前記位置および速度制御処理手段は、前記セン
    サに対する運動制御信号を発生するために互に結合され
    ている特許請求の範囲第20項記載の方法。
  22. (22)前記ストラップダウン方程式処理手段は前記ス
    トラップダウン方程式に対する解を連続的に算定する特
    許請求の範囲第18項記載の方法。
  23. (23)ストラップダウン方程式に対する解を算定する
    ストラップダウン方程式処理手段と、 このストラップダウン方程式処理手段に接続され、スト
    ラップダウン方程式処理手段の出力と関連するエラーを
    減少させるカルマンフィルタ手段とを具備していること
    を特徴とするセンサ姿勢決定システム。
  24. (24)既知の物体の位置測定に関連したエラーを表す
    信号が、前記カルマンフィルタ手段に入力される特許請
    求の範囲第23項記載の姿勢決定システム。
  25. (25)前記カルマンフィルタは前記ストラップダウン
    方程式処理手段の入力および出力の両者に接続されてい
    る特許請求の範囲第24項記載の姿勢決定システム。
  26. (26)前記センサを制御するための二重ループ処理手
    段を備えていることを特徴とするセンサ姿勢制御装置。
  27. (27)前記二重ループ処理手段は速度および位置ルー
    プ処理手段の両者を使用する特許請求の範囲第26項記
    載の姿勢制御装置。
  28. (28)前記二重ループ処理手段の出力は前記速度およ
    び位置処理手段の両者の出力の組合わせであり、前記二
    重ループ処理手段出力は前記センサの速度および位置を
    制御するために前記センサの運動制御手段に接続されて
    いる特許請求の範囲第27項記載の姿勢制御装置。
  29. (29)前記速度ループ処理手段の入力は、基準座標系
    のタームで表現された慣性座標系に関する基準座標系の
    角速度と、 所望の座標系のタームで表現された基準座標系に関する
    所望のセンサ座標系の角速度と、センサ座標系のターム
    で表現された慣性座標系に関するセンサ座標系の角速度
    とを含んでいる特許請求の範囲第27項記載の姿勢制御
    装置。
  30. (30)前記位置ループ処理手段の入力は、所望のセン
    サ座標系に関する基準座標系の位置と、 基準座標系に関するセンサ座標系の位置とを含んでいる
    特許請求の範囲第27項記載の姿勢制御装置。
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