JPH05164560A - Azimuth sensor - Google Patents

Azimuth sensor

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Publication number
JPH05164560A
JPH05164560A JP33354691A JP33354691A JPH05164560A JP H05164560 A JPH05164560 A JP H05164560A JP 33354691 A JP33354691 A JP 33354691A JP 33354691 A JP33354691 A JP 33354691A JP H05164560 A JPH05164560 A JP H05164560A
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JP
Japan
Prior art keywords
geomagnetic sensor
sensor
optical fiber
azimuth
fiber gyro
Prior art date
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Pending
Application number
JP33354691A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsuya Kumagai
達也 熊谷
Norihiro Ashizuka
紀尋 芦塚
Hiroshi Kajioka
博 梶岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Cable Ltd filed Critical Hitachi Cable Ltd
Priority to JP33354691A priority Critical patent/JPH05164560A/en
Publication of JPH05164560A publication Critical patent/JPH05164560A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain the sensor which is lightweight, miniature and inexpense without any error by detecting an angle applied to a geomagnetic sensor based on the phase difference of clockwise and unclockwise turn light transmitting a sensing loop by the use of an optical fiber gyro. CONSTITUTION:An optical fiber gyro 2 is combined with a geomagnetic sensor 1 to form a hybrid type azimuth sensor. The azimuth change output of the geomagnetic sensor 1 and the angle change output of the optical fiber gyro 2 are input to a controller 3, the output of the geomagnetic sensor 1 is corrected by comparing and processing both the above outputs and an azimuth without any error is output to a display 4 or the other device. Because an ellipse which indicates the output voltage trace of the geomagnetic sensor 1 is changed by an environment, the center coordinate and the constant of the ellipse cannot be determined in the expression of an azimuth angle for mounting it on a car or a ship. There, angle data obtained by the use of the optical fiber gyro 2 are input to the controller 3 together with the azimuth data of the geomagnetic sensor 1 for the purpose of correcting the coordinate and the constant thereof.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は方位センサ、特に地磁気
センサと光ファイバジャイロとをハイブリッド構造にし
た方位センサに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an orientation sensor, and more particularly to an orientation sensor having a hybrid structure of a geomagnetic sensor and an optical fiber gyro.

【0002】[0002]

【従来技術】方位センサとしては、地球の磁場を検出す
る地磁気センサや、地球の自転運動と回転コマの方向保
持性とを利用した機械式のジャイロコンパス、さらには
サニャック効果を利用した光ジャイロコンパスが一般に
用いられている。
2. Description of the Related Art As an orientation sensor, a geomagnetic sensor for detecting the magnetic field of the earth, a mechanical gyrocompass utilizing the rotation of the earth and the direction retention of a rotating coma, and an optical gyrocompass utilizing the Sagnac effect. Is commonly used.

【0003】地磁気センサは、図4に示すようにトロイ
ダルコア41に励磁コイル42を巻き、さらに互に直交
する方向に検出コイルU、Vを巻いたものである。検出
コイルU、Vに対しθの角度で交差する地磁気H0 が印
加されると、下式のように、方位θは検出コイルU、V
にそれぞれ誘起される電圧VU 、VY の比の逆正接で求
められる。
As shown in FIG. 4, the geomagnetic sensor has a toroidal core 41 wound with an exciting coil 42, and detection coils U and V wound in directions orthogonal to each other. When the geomagnetism H 0 that intersects the detection coils U and V at an angle of θ is applied, the azimuth θ is detected by the detection coils U and V as shown in the following equation.
Is calculated by the arc tangent of the ratio of the voltages V U and V Y respectively induced in the.

【0004】 θ=tan-1(VU /VY ) (1) 機械式ジャイロコンパスは、回転体の角運動量保存則を
利用した角度センサであり、互に直交する3本の軸をも
ち、XX軸を回転軸として回転し、YY軸を水平軸とし
て傾斜し、さらにZZ軸を垂直軸として旋回できるよう
になっている。機械式ジャイロが動作して回転体が高速
回転すると、トルクを加えない限り、その軸の方向は地
球の自転の影響を受けずに空間に対して一定方向を指し
続ける。これを利用して方位を検出する。
Θ = tan −1 (V U / V Y ) (1) A mechanical gyro compass is an angle sensor that uses the law of conservation of angular momentum of a rotating body, and has three axes orthogonal to each other. It is possible to rotate about the XX axis, rotate around the YY axis as the horizontal axis, and rotate about the ZZ axis as the vertical axis. When the mechanical gyro operates and the rotating body rotates at high speed, its axis continues to point in a fixed direction with respect to space without being affected by the rotation of the earth unless torque is applied. The azimuth is detected by utilizing this.

【0005】光ジャイロコンパスは、地球の自転角速度
を検出することにより地球の回転軸方向を求めて方位を
得るものである。地球の自転角速度を検出するには、光
ファイバジャイロを使用する。光ファイバジャイロは角
速度を検出するセンサで、角度はCPU内のタイマを使
用し、角速度に時間を乗算したものを加算していくこと
により求める。従って、相対角度変化を検出することは
できるが、方位を検出することはできない。このため、
地球の自転角速度を検出することにより地球の回転方向
を求めているのである。光ファイバジャイロは図5に示
すような構造をしている。図示例のものは位相変調方式
光ファイバジャイロであり、比較的構成が簡単で安価な
ことから注目されている。光源11から発した光はカプ
ラ12、偏光子13を通りカプラ14によって分岐され
て、センシングコイル16の両端に右回り光及び左回り
光としてそれぞれ入射される。センシングコイル16を
通過して戻ってきた光は、カプラ14によって合成さ
れ、偏光子13を通り、カプラ12によって分岐され、
受光器17により光強度に比例した電流信号に変換され
る。静止時は受光器17の検出強度は一定であるが、角
速度が加わることにより、両回り光に位相差が生じ光強
度が変化する。この光強度の変化から角速度を求め、こ
れを積分して角度を得る。
The optical gyro compass obtains the azimuth by detecting the rotation angular velocity of the earth to find the direction of the rotation axis of the earth. A fiber optic gyro is used to detect the rotation angular velocity of the earth. The optical fiber gyro is a sensor that detects an angular velocity, and the angle is obtained by adding a product of the angular velocity and time by using a timer in the CPU. Therefore, the relative angle change can be detected, but the azimuth cannot be detected. For this reason,
The rotation direction of the earth is obtained by detecting the rotation angular velocity of the earth. The optical fiber gyro has a structure as shown in FIG. The illustrated example is a phase modulation type optical fiber gyro, and has attracted attention because it has a relatively simple configuration and is inexpensive. The light emitted from the light source 11 passes through the coupler 12 and the polarizer 13, is branched by the coupler 14, and is incident on both ends of the sensing coil 16 as clockwise light and counterclockwise light, respectively. The light returning through the sensing coil 16 is combined by the coupler 14, passes through the polarizer 13, and is branched by the coupler 12.
The light receiver 17 converts the current signal into a current signal proportional to the light intensity. Although the detection intensity of the light receiver 17 is constant when stationary, a phase difference occurs between the two-direction light due to the addition of the angular velocity, and the light intensity changes. The angular velocity is obtained from the change in the light intensity, and this is integrated to obtain the angle.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、方位センサ
には誤差が生じるが、その中で問題となるのは偏角と自
差である。偏角とは、地磁気の水平磁力の方向と地平面
の北の方向との間の角で、磁場の方向の方位角にあたる
角度で、地理的に絶対的に生じるものである。自差と
は、欠陥のないコンパスを空間に静置したときと、これ
を地理的同一位置で船または航空機に搭載したときとの
読取り値の差で、搭載機に個別的に生じるものである。
これらの誤差が最小となる方位センサが望まれる。
By the way, although an error occurs in the azimuth sensor, the problem is the deviation angle and the error. The declination is the angle between the direction of the horizontal magnetic force of the earth's magnetism and the direction north of the ground plane, which is the angle corresponding to the azimuth of the direction of the magnetic field, and is absolutely geographically generated. The deviation is the difference between the readings when a defect-free compass is left stationary in space and when it is mounted on a ship or aircraft at the same geographical position, and it occurs individually on the aircraft. ..
An orientation sensor that minimizes these errors is desired.

【0007】しかしながら、上述した従来の方位センサ
にはそれぞれ次のような欠点があった。
However, each of the above-described conventional orientation sensors has the following drawbacks.

【0008】(1)地磁気センサでは、検出対象となる
地球磁場が非常に小さいため、センサを例えば船や車に
装備した場合、船体や車体各部の鉄類のために地磁気が
乱され、それが方位誤差すなわち自差になる。また埋設
物、建造物によっても地磁気が乱されて自差を生じる
等、使い難い。自差補正は通常永久磁石を使う。マグネ
ット形の地磁気センサの近くに小さなケースがあり、熟
練した人間が本センサを船体等に設置した時に調整す
る。このように手動操作を必要とし非常に手間がかか
り、しかも磁界に影響されるため正確を期しがたい。な
お、自差と異なり、偏角については、地球上の偏角が予
め分かっているので、使用場所が特定できれば補正は比
較的容易であるが、常に偏角補正表を手元に備え、得ら
れた方位から作業者が計算して求めなければならないた
め面倒である。
(1) In the geomagnetic sensor, the earth's magnetic field to be detected is extremely small. Therefore, when the sensor is mounted on, for example, a ship or a car, the geomagnetism is disturbed by the iron in the hull and various parts of the car body, which causes It is the azimuth error, that is, the error. In addition, it is difficult to use because the earth's magnetism is disturbed by the buried object and the structure, which causes the error. Permanent magnets are usually used for the error correction. There is a small case near the magnet type geomagnetic sensor, which is adjusted when a skilled person installs this sensor on the hull. As described above, the manual operation is required, which is very time-consuming, and moreover, it is difficult to be accurate because it is affected by the magnetic field. Note that, unlike the deviation, the deviation angle on the earth is known in advance, so it is relatively easy to correct it if the location of use can be specified, but it is always possible to obtain the deviation angle correction table at hand. It is troublesome because the operator has to calculate and calculate from the azimuth.

【0009】(2)機械式のジャイロコンパスは、大き
い、重い、高価、起動時間が長い、振動に弱い、メンテ
ナンスが頻繁に必要である。
(2) The mechanical gyro compass is large, heavy, expensive, has a long starting time, is susceptible to vibration, and requires frequent maintenance.

【0010】(3)光ジャイロコンパスは、地球の自転
速度という非常に小さな値を基準にして方位を得てい
る。従って、船体、車体が揺れると正確な方位が得られ
ない。
(3) The optical gyro compass obtains the azimuth on the basis of a very small value of the rotation speed of the earth. Therefore, if the hull or body shakes, an accurate direction cannot be obtained.

【0011】本発明の目的は、地磁気センサに光ファイ
バジャイロを付加してハイブリッド化することによっ
て、前記した従来技術の欠点を解消し、誤差が少なく、
軽量、小型、安価で使いやすい方位センサを提供するこ
とにある。
The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art by adding an optical fiber gyro to the geomagnetic sensor to make it hybrid, and to reduce errors.
It is to provide an orientation sensor that is lightweight, small, inexpensive, and easy to use.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の方位センサは、
互に直交する方向に検出コイルを配置して、地磁気の方
向に応じて変化する検出コイルの出力電圧を含む方位デ
ータに基づいて方位角を検出し、検出した方位角に施さ
れている自差補正の自差が環境により変化する地磁気セ
ンサと、センシングループを伝搬する左右両回り光の位
相差に基づいて前記地磁気センサに加えられる角度を検
出する光ファイバジャイロと、光ファイバジャイロによ
り地磁気センサに加えられる角度を検出し、地磁気セン
サと光ファイバジャイロで検出した角度差が所定値を越
える度に、それまでに得た地磁気センサの方位データと
光ファイバジャイロの角度データから自差補正値を求
め、その自差補正値を自動的に更新することにより地磁
気センサの出力を補正する制御手段とを備えたものであ
る。
The orientation sensor of the present invention comprises:
The detection coils are arranged in mutually orthogonal directions, and the azimuth angle is detected based on the azimuth data that includes the output voltage of the detection coil that changes according to the direction of the earth's magnetism. A geomagnetic sensor whose correction error varies depending on the environment, an optical fiber gyro that detects the angle applied to the geomagnetic sensor based on the phase difference between the left and right light that propagates in the sensing loop, and the geomagnetic sensor by the optical fiber gyro. Whenever the angle applied is detected and the angle difference detected by the geomagnetic sensor and the optical fiber gyro exceeds a specified value, the error correction value is calculated from the azimuth data of the geomagnetic sensor and the optical fiber gyro angle data obtained up to that point. , And a control means for correcting the output of the geomagnetic sensor by automatically updating its own correction value.

【0013】そして、自差補正に加えて偏角補正も自動
的に行うようにするために、上記センサに、地球上の偏
角を予め記憶する記憶手段と、磁気センサの使用場所の
緯度、経度を検出する検知手段とを更に備え、制御手段
により検知手段の出力から地球上の場所を特定し、その
場所に対応する偏角を記憶手段から読み出して偏角補正
値を更新するようにしてもよい。また、傾斜による誤差
をなくすために、地磁気センサ及び光ファイバジャイロ
を水平保持装置に搭載することが好ましい。
In order to automatically perform the declination correction in addition to the self-correction, the sensor has storage means for preliminarily storing the declination on the earth, latitude of the place where the magnetic sensor is used, Further, a detection means for detecting the longitude is further provided, and the control means specifies a location on the earth from the output of the detection means, reads the declination corresponding to the location from the storage means, and updates the declination correction value. Good. Further, in order to eliminate the error due to the inclination, it is preferable to mount the geomagnetic sensor and the optical fiber gyro on the horizontal holding device.

【0014】[0014]

【作用】地磁気センサを1回転させた時の出力電圧値の
軌跡を示せば図2のようになる。地磁気に乱れがない場
合には図2(A)のような円に、乱れがある場合には図
(B)のような楕円形になる。方位角θは、楕円の最大
電圧値VXmax,VYmax、最小電圧値VXmin,VYminを用
いて次式で与えられる。
The locus of the output voltage value when the geomagnetic sensor is rotated once is shown in FIG. When the geomagnetism is not disturbed, the circle is as shown in FIG. 2A, and when there is a disturbance, the circle is elliptical as shown in FIG. The azimuth angle θ is given by the following equation using the maximum voltage values V Xmax and V Ymax of the ellipse and the minimum voltage values V Xmin and V Ymin .

【0015】 θ=tan-1{(VY −ZY )/(VX −ZX )*K} (2) 但し、(ZX 、ZY )は楕円の中心座標、 K=(VYmax−VYmin)/(VXmax−VXmin) 図2(B)の楕円形は環境によって変化するため車や船
に搭載するには、楕円の中心座標(Zx 、Zy )、およ
びKを定数に設定できない。
Θ = tan −1 {(V Y −Z Y ) / (V X −Z X ) * K} (2) where (Z X , Z Y ) is the center coordinate of the ellipse, and K = (V Ymax −V Ymin ) / (V Xmax −V Xmin ) Since the ellipse in FIG. 2B changes depending on the environment, the center coordinates (Z x , Z y ) of the ellipse and K are to be mounted on a car or ship. Cannot be set to a constant.

【0016】ところで、前述した光ファイバジャイロ
は、サニャック効果を利用した角度センサでありジャイ
ロの加えられた角速度から角度データが得られるので、
これを地磁気センサと併用すれば車や船にセンサを搭載
したときの環境変化を知ることができ、地磁気センサの
環境変化による楕円の形状や中心を求めることができ
る。すなわち、光ファイバジャイロによって地磁気セン
サの方位演算に必要な楕円の中心座標(Zx 、Zy )お
よび定数Kを補正することが可能となる。
By the way, the above-mentioned optical fiber gyro is an angle sensor utilizing the Sagnac effect, and angle data can be obtained from the angular velocity to which the gyro is added.
If this is used together with a geomagnetic sensor, it is possible to know the environmental change when the sensor is mounted on a car or a ship, and it is possible to obtain the shape and center of the ellipse due to the environmental change of the geomagnetic sensor. That is, the optical fiber gyro can correct the center coordinates (Z x , Z y ) of the ellipse and the constant K necessary for the azimuth calculation of the geomagnetic sensor.

【0017】自差の変化がない場合、光ファイバジャイ
ロで検出した角度変化Δθg と地磁気センサで検出した
角度変化Δθm は等しくなる筈である。ところが、実際
には自差が変化するため、Δθg ≠Δθm である。但
し、光ファイバジャイロにも角度ドリフトという誤差要
因があるため、補正を実行するタイミングを決定する定
数γが必要になる。このγは2つのセンサの性能で決
る。ここで、α=|Δθg −Δθmα|(但し、一定時
間間隔及び一定角度以上の入力が加わった範囲で計算、
判定されるものとする。)とし、αが或る一定値γを超
えたとき、地磁気センサと光ファイバジャイロの過去の
データをもとに新たに楕円中心座標及び定数Kについて
最適な値を求め、その値に基づいて方位を検出する。こ
のように自動的に自差補正することによって方位検出精
度を向上させている。
If there is no change in the error, the angle change Δθ g detected by the optical fiber gyro should be equal to the angle change Δθ m detected by the geomagnetic sensor. However, in reality, the difference changes, and therefore Δθ g ≠ Δθ m . However, since the optical fiber gyro also has an error factor of angular drift, a constant γ that determines the timing of executing the correction is required. This γ is determined by the performance of the two sensors. Here, α = | Δθ g −Δθ m α | (However, calculation is performed in a range in which an input of a certain time interval and a certain angle or more is added,
It shall be judged. ), When α exceeds a certain fixed value γ, new optimum values are newly obtained for the ellipse center coordinates and the constant K based on the past data of the geomagnetic sensor and the optical fiber gyro, and the azimuth is calculated based on these values. To detect. In this way, the azimuth detection accuracy is improved by automatically correcting the error.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の実施例を図1〜図3を用いて
説明する。図1に地磁気センサに光ファイバジャイロを
付加した本実施例のハイブリッド形方位センサの構成を
示す。地磁気センサ1、光ファイバジャイロ2は従来例
で説明したものと同一である。地磁気センサ1の方位変
化出力と、光ファイバジャイロ2の角度変化出力とをコ
ントローラ3に入力し、ここで両出力を比較処理するこ
とにより地磁気センサ1の出力を補正し、誤差のない方
位を表示器4ないし他の出力装置に出力する。既述した
ように、地磁気センサ1の出力電圧軌跡となる楕円形は
環境によって変化するため車や船に搭載するには、
X 、ZY 、Kを定数に設定できない。そこで本実施例
では光ファイバジャイロ2により得られた角度データ
を、地磁気センサの方位データとともにコントローラ3
に取り込んで上記座標および定数を補正する方式を取っ
ている。図3にコントローラ3が行う補正処理のフロー
チャート例を示す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows the configuration of a hybrid azimuth sensor of this embodiment in which an optical fiber gyro is added to the geomagnetic sensor. The geomagnetic sensor 1 and the optical fiber gyro 2 are the same as those described in the conventional example. The azimuth change output of the geomagnetic sensor 1 and the angle change output of the optical fiber gyro 2 are input to the controller 3, and the outputs of the geomagnetic sensor 1 are corrected by comparing both outputs, and the azimuth without error is displayed. To the output device 4 or another output device. As described above, the elliptical shape that is the locus of the output voltage of the geomagnetic sensor 1 changes depending on the environment, so to mount it on a car or ship,
Z X , Z Y and K cannot be set to constants. Therefore, in the present embodiment, the angle data obtained by the optical fiber gyro 2 is used together with the azimuth data of the geomagnetic sensor in the controller 3
The above method is used to correct the above coordinates and constants. FIG. 3 shows an example of a flowchart of the correction process performed by the controller 3.

【0019】先ず、方位センサの電源が投入されるとコ
ントローラ3は、予めセンサ使用場所に応じて設定して
おいた偏角補正値を読み込み(ステップ301)、偏角
を補正して地磁気センサの検出方位を地平面の北の方向
と一致させる。このステップは例えばディップスイッチ
などにより設定した値を読み込むことにより行う。続け
て、自差補正値を読み込み(ステップ302)、初期の
自差を補正して自差ゼロとする。このステップは例えば
2 ROM(電気的に消去可能な読取り専用記憶装置)
に予め記憶させた値を読み込むことにより行う。この自
差値は後述するように更新される。このようにコントロ
ーラ3は各補正値を読み込んだ後、地磁気センサ1の出
力電圧VX 、VY を検出する(ステップ303)。
First, when the azimuth sensor is powered on, the controller 3 reads the declination correction value set in advance according to the sensor use location (step 301), corrects the declination and corrects the geomagnetic sensor. Match the detection direction with the direction north of the ground plane. This step is performed, for example, by reading a value set by a dip switch or the like. Subsequently, the own-correction value is read (step 302) and the initial own-error is corrected to zero. This step is, for example, an E 2 ROM (electrically erasable read-only storage device)
This is done by reading the value stored in advance in. This difference value is updated as described later. In this way, the controller 3 reads the correction values and then detects the output voltages V X and V Y of the geomagnetic sensor 1 (step 303).

【0020】次に、最適位相差を検出するために電源投
入直後に行われる光ファイバジャイロ2の初期化が終了
したか否かを判断する(ステップ304)。否の場合は
地磁気センサ1の出力電圧に基づいて求めた方位を表示
器4に表示または他の出力装置に出力した後(ステップ
305)、ステップ303に戻り光ファイバジャイロ2
の初期化が終了するまで上記検出、判断、表示(ステッ
プ303、304、305)を繰り返す。光ファイバジ
ャイロ2の初期化が終了したら、光ファイバジャイロ2
によりセンサの回転角度θの検出を行う(ステップ30
6)。
Next, it is judged whether or not the initialization of the optical fiber gyro 2 which is performed immediately after the power is turned on to detect the optimum phase difference is completed (step 304). In the case of no, after displaying the azimuth obtained based on the output voltage of the geomagnetic sensor 1 on the display device 4 or outputting it to another output device (step 305), the process returns to step 303 and the optical fiber gyro 2
The detection, determination, and display (steps 303, 304, and 305) are repeated until the initialization of is completed. After the initialization of the optical fiber gyro 2 is completed, the optical fiber gyro 2
The rotation angle θ of the sensor is detected by (step 30
6).

【0021】一方、地磁気センサのデータから角度変化
ψを算出し(ステップ307)、α=|θ−ψ|を計算
し(ステップ308)、αがγ以上になったか否かを判
断する(ステップ309)。否の場合はコントローラ3
のメモリに地磁気センサ1の演算結果であるVXi
Yi、θi (i=1、2、3…)を記憶し(ステップ3
10)、地磁気センサ1の出力電圧に基づいて求めた方
位を表示器4に表示または出力装置に出力した後(ステ
ップ311)、電圧検出ステップ303に戻り、αが所
定値γ以上になるまでステップ303〜311を繰り返
す。
On the other hand, the angle change ψ is calculated from the data of the geomagnetic sensor (step 307), α = | θ−ψ | is calculated (step 308), and it is determined whether or not α is γ or more (step). 309). If not, controller 3
V Xi , which is the calculation result of the geomagnetic sensor 1, in the memory of
V Yi , θ i (i = 1, 2, 3 ...) Is stored (step 3
10) After displaying the azimuth obtained based on the output voltage of the geomagnetic sensor 1 on the display 4 or outputting it to the output device (step 311), the process returns to the voltage detection step 303, and steps are performed until α becomes equal to or greater than a predetermined value γ. Repeat steps 303 to 311.

【0022】回転角度差αが所定値γ以上になったら、
コントローラ3のメモリに記憶したVXi、VYi、θi
値を用いて次の演算を行う。すなわち、2つの式からな
る楕円式 VXi=A1 ・sin(θi )+B1 (3) VYi=A2 ・cos(θi )+B2 (4) を使って、i=1〜n(nはθ≧αのときのi値)まで
のデータ値を最小自乗近似し、A1 、A2 (楕円長軸、
短軸長さ)、B1 、B2 (楕円中心座標)を求める(ス
テップ312)。これらを求めれば楕円の形状、中心が
検出できる。すなわち、 (Vx −B1 2 /A 1 2+(VY −B2 2 /A 2 2=1 (5) ここで、Zx =B1 ,ZY =B2 ,K=A2 /A1 この検出結果を基に自差補正値を更新し(ステップ31
3)、α、θ、ψの値をゼロにリセットした後(ステッ
プ313)、表示ステップ311に進み、更新した自差
補正値に基づき地磁気センサ1の出力電圧から方位を求
めて表示器4に表示または出力装置に出力する(ステッ
プ311)。
When the rotation angle difference α exceeds a predetermined value γ,
The following calculation is performed using the values of V Xi , V Yi , and θ i stored in the memory of the controller 3. That is, using an elliptic expression V Xi = A 1 · sin (θ i ) + B 1 (3) V Yi = A 2 · cos (θ i ) + B 2 (4) composed of two equations, i = 1 to n Data values up to (n is an i value when θ ≧ α) are approximated by least squares, and A 1 , A 2 (ellipse major axis,
Minor axis length), B 1 and B 2 (ellipse center coordinates) are calculated (step 312). If these are obtained, the shape and center of the ellipse can be detected. That, (V x -B 1) 2 / A 1 2 + (V Y -B 2) 2 / A 2 2 = 1 (5) where, Z x = B 1, Z Y = B 2, K = A 2 / A 1 The error correction value is updated based on this detection result (step 31
3), after resetting the values of α, θ, and ψ to zero (step 313), the process proceeds to the display step 311, and the azimuth is obtained from the output voltage of the geomagnetic sensor 1 based on the updated error correction value and displayed on the display unit 4. Display or output to an output device (step 311).

【0023】このように本実施例によれば、磁界に影響
されない光ファイバジャイロを使って回転角θが所定値
以上になる度に、地磁気センサの方位データ群から最適
座標、最適定数を求めて、環境により変化する楕円の中
心及び定数Kを更新するようにしたので、磁界に影響さ
れずに磁気センサの自動自差補正が実現できる。
As described above, according to this embodiment, the optimum coordinates and the optimum constants are obtained from the azimuth data group of the geomagnetic sensor each time the rotation angle θ becomes a predetermined value or more by using the optical fiber gyro which is not influenced by the magnetic field. Since the center of the ellipse and the constant K that change depending on the environment are updated, the automatic deviation correction of the magnetic sensor can be realized without being affected by the magnetic field.

【0024】更に、上記実施例において、地磁気センサ
と光ファイバジャイロとを、船のコンパス等を水平に保
つ水平保持手段すなわち、ジンバルに搭載すれば、傾斜
による誤差も無視することができるため、安定な出力が
得られる。
Further, in the above-mentioned embodiment, if the geomagnetic sensor and the optical fiber gyro are mounted on the horizontal holding means, that is, the gimbal that keeps the compass of the ship horizontal, that is, the error due to the inclination can be ignored, so that the stability is stable. Output is obtained.

【0025】なお上記実施例によれば、自差のみを補正
するようにしたが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、偏角も補正するようにしてもよい。例えば、コン
トローラ3のメモリに地球上の偏角を予め入力しておい
て、使用場所の緯度、経度を知ることにより地球上の場
所を特定し、その場所に対応する偏角を読み出して自動
偏角補正することが可能である。この場合、ディップス
イッチが不要になることは勿論である。
According to the above-mentioned embodiment, only the own difference is corrected, but the present invention is not limited to this, and the deviation angle may be corrected. For example, the declination on the earth is inputted in advance in the memory of the controller 3, the place on the earth is specified by knowing the latitude and longitude of the place of use, and the declination corresponding to the place is read out to automatically determine the declination. It is possible to correct the angle. In this case, it goes without saying that the DIP switch is unnecessary.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明によれば、次の効果を発揮する。According to the present invention, the following effects are exhibited.

【0027】(1)請求項1に記載の方位センサによれ
ば、地磁気センサに地磁気の影響を受けない光ファイバ
ジャイロを付加してハイブリッド化し、光ファイバジャ
イロで地磁気センサの自差を自動補正するようにしたの
で、誤差が少なく方位精度を向上することが出来る。ま
た、制御手段のソフトウェアにより容易に実現できると
ともに、地磁気センサ及び光ファイバジャイロとも安い
ので安価に製造でき、しかも機械的構造がないので起動
時間が早く、軽量、小型になり、メンテナンスフリーと
することができる。
(1) According to the azimuth sensor of the first aspect, an optical fiber gyro that is not affected by the geomagnetism is added to the geomagnetic sensor for hybridization, and the optical fiber gyro automatically corrects the difference between the geomagnetic sensors. Since this is done, there are few errors and the azimuth accuracy can be improved. In addition, it can be easily realized by software of the control means, and it can be manufactured at low cost because the geomagnetic sensor and the optical fiber gyro are cheap, and since it has no mechanical structure, it has a quick start-up time, is lightweight and compact, and is maintenance-free. You can

【0028】(2)請求項2に記載の方位センサによれ
ば、偏角の補正も自動で行えるので、操作性及び方位精
度をより向上することが出来る。
(2) According to the azimuth sensor of the second aspect, since the deflection angle can be automatically corrected, the operability and the azimuth accuracy can be further improved.

【0029】(3)請求項3に記載の方位センサによれ
ば、センサの構成要素を水平保持手段に搭載することに
より、傾斜による誤差を有効に防止することが出来、精
度を格段に向上することができる。
(3) According to the azimuth sensor of the third aspect, by mounting the constituent elements of the sensor on the horizontal holding means, it is possible to effectively prevent the error due to the inclination, and the accuracy is remarkably improved. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の方位センサの一実施例を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of an orientation sensor of the present invention.

【図2】本実施例で用いる地磁気センサの出力電圧の軌
跡例を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the locus of the output voltage of the geomagnetic sensor used in this embodiment.

【図3】本実施例による補正処理のフローチャート。FIG. 3 is a flowchart of a correction process according to this embodiment.

【図4】本実施例に使用する地磁気センサの測定原理
図。
FIG. 4 is a measurement principle diagram of the geomagnetic sensor used in this embodiment.

【図5】本実施例に使用する位相変調式光ファイバジャ
イロの構成図。
FIG. 5 is a configuration diagram of a phase modulation optical fiber gyro used in this embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 地磁気センサ 2 光ファイバジャイロ 3 コントローラ 4 表示器 1 Geomagnetic sensor 2 Optical fiber gyro 3 Controller 4 Display

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】互に直交する方向に検出コイルを配置し
て、地磁気の方向に応じて出力が変化する検出コイル
と、その出力を電圧に変換する回路出力に基づいて方位
角を検出する地磁気センサと、センシングループを伝搬
する左右両回り光の位相差に基づいて前記地磁気センサ
に加えられる角度を検出する光ファイバジャイロと、光
ファイバジャイロにより地磁気センサに加えられる角度
を検出し、地磁気センサと光ファイバジャイロで検出し
た角度差が所定値を越える度に、それまでに得た地磁気
センサの方位データと光ファイバジャイロの角度データ
から自差補正値を求め、その自差補正値を更新すること
により地磁気センサの出力を補正する制御手段とを備え
たことを特徴とする方位センサ。
1. A detection coil in which detection coils are arranged in directions orthogonal to each other, and a detection coil whose output changes according to the direction of the geomagnetism, and a geomagnetism for detecting an azimuth angle based on a circuit output which converts the output into a voltage. A sensor and an optical fiber gyro that detects the angle applied to the geomagnetic sensor based on the phase difference between the left and right light that propagates through the sensing loop, and the angle applied to the geomagnetic sensor by the optical fiber gyro is detected, and the geomagnetic sensor Each time the angle difference detected by the optical fiber gyro exceeds a specified value, the own correction value is calculated from the azimuth data of the geomagnetic sensor and the angle data of the optical fiber gyro obtained so far, and the own correction value is updated. And a control unit that corrects the output of the geomagnetic sensor by using the azimuth sensor.
【請求項2】地球上の偏角を予め記憶する記憶手段と、
磁気センサの使用場所の緯度、経度を検出する検知手段
とを備え、前記制御手段により前記検知手段の出力から
地球上の場所を特定し、その場所に対応する偏角を前記
記憶手段から読み出して偏角補正値を更新するようにし
たことを特徴とする請求項2に記載の方位センサ。
2. Storage means for storing beforehand the declination on the earth,
The magnetic sensor is provided with a detection means for detecting the latitude and longitude of the place of use, the control means specifies a location on the earth from the output of the detection means, and the declination corresponding to the location is read from the storage means. The azimuth sensor according to claim 2, wherein the declination correction value is updated.
【請求項3】前記地磁気センサ及び光ファイバジャイロ
を水平保持装置に搭載したことを特徴とする請求項1ま
たは2に記載の方位センサ。
3. The orientation sensor according to claim 1, wherein the geomagnetic sensor and the optical fiber gyro are mounted on a horizontal holding device.
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