JPH05248882A - 慣性装置 - Google Patents
慣性装置Info
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- JPH05248882A JPH05248882A JP4981292A JP4981292A JPH05248882A JP H05248882 A JPH05248882 A JP H05248882A JP 4981292 A JP4981292 A JP 4981292A JP 4981292 A JP4981292 A JP 4981292A JP H05248882 A JPH05248882 A JP H05248882A
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- Japan
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- inertia
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- inertial
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 自動車などの慣性体の速度誤差を正確に計測
することで、カルマンフィルタ４に対する観測値の精度
を向上させ、慣性データの補正精度を向上させる。 【構成】 ジャイロ装置１，加速度計２などの測定器か
らの出力が供給される慣性データ計算部３と、この慣性
データ計算部３で得られる慣性データから誤差期待値Ｘ
を演算する補正データ演算部４と、慣性データの中、慣
性体の停止状態における停止データを補正データ演算部
４に入力させる入力手段１０と、慣性データ計算部３で
得られた慣性データを、補正データ演算部４で得られた
補正データである誤差推定値により補正して出力する出
力補正部５とから構成される。
することで、カルマンフィルタ４に対する観測値の精度
を向上させ、慣性データの補正精度を向上させる。 【構成】 ジャイロ装置１，加速度計２などの測定器か
らの出力が供給される慣性データ計算部３と、この慣性
データ計算部３で得られる慣性データから誤差期待値Ｘ
を演算する補正データ演算部４と、慣性データの中、慣
性体の停止状態における停止データを補正データ演算部
４に入力させる入力手段１０と、慣性データ計算部３で
得られた慣性データを、補正データ演算部４で得られた
補正データである誤差推定値により補正して出力する出
力補正部５とから構成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は自動車，船舶，航空機
などの移動慣性体に適用して好適な慣性体のデータを計
測する慣性装置に関し、特に慣性体の位置、速度、姿勢
角などを高精度に算出する装置を提供したものである。
などの移動慣性体に適用して好適な慣性体のデータを計
測する慣性装置に関し、特に慣性体の位置、速度、姿勢
角などを高精度に算出する装置を提供したものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来の慣性データ出力装置の一例
を示すもので、ジャイロ装置１から得られる角速度信号
および加速度計２から得られる加速度信号はそれぞれ慣
性データ計算部３に入力され、この慣性データ計算部３
で加速度、角速度、座標変換行列、位置、速度などのデ
ータ（データＡとする）が算出される。またこの慣性デ
ータ計算部３からは、データＡと同一の物理量をもつ純
慣性データ（データＢとする）も得られる。
を示すもので、ジャイロ装置１から得られる角速度信号
および加速度計２から得られる加速度信号はそれぞれ慣
性データ計算部３に入力され、この慣性データ計算部３
で加速度、角速度、座標変換行列、位置、速度などのデ
ータ（データＡとする）が算出される。またこの慣性デ
ータ計算部３からは、データＡと同一の物理量をもつ純
慣性データ（データＢとする）も得られる。
【０００３】一方、外部基準信号発生装置として基準速
度計６が設けられ、これより得られる速度基準信号ＶR
と、上述した慣性データ計算部３から得られる信号のう
ちの速度信号ＶINE とが誤差計算部７に入力されて速度
誤差が計算され、速度誤差信号ΔＶが得られる。この速
度誤差信号ΔＶは、ΔＶ＝ＶINE −ＶR となる。誤差計
算部７からの速度誤差信号ΔＶと、上述した慣性データ
計算部３からのデータＡ（加速度、角速度、座標変換行
列、位置、速度など）とが補正データ演算部４に入力さ
れる。この補正データ演算部４としては、通常カルマン
フィルタが使用される。誤差計算部６からは常時、速度
誤差信号ΔＶが得られ、これに基づいてカルマンフィル
タ４で姿勢、速度、位置の補正データ（データＣとす
る）が演算され、このデータＣが出力補正部５に供給さ
れる。出力補正部５では純慣性データＢから補正データ
Ｃを差し引く計算が実行される。これにより補正後の慣
性データＤが得られる。
度計６が設けられ、これより得られる速度基準信号ＶR
と、上述した慣性データ計算部３から得られる信号のう
ちの速度信号ＶINE とが誤差計算部７に入力されて速度
誤差が計算され、速度誤差信号ΔＶが得られる。この速
度誤差信号ΔＶは、ΔＶ＝ＶINE −ＶR となる。誤差計
算部７からの速度誤差信号ΔＶと、上述した慣性データ
計算部３からのデータＡ（加速度、角速度、座標変換行
列、位置、速度など）とが補正データ演算部４に入力さ
れる。この補正データ演算部４としては、通常カルマン
フィルタが使用される。誤差計算部６からは常時、速度
誤差信号ΔＶが得られ、これに基づいてカルマンフィル
タ４で姿勢、速度、位置の補正データ（データＣとす
る）が演算され、このデータＣが出力補正部５に供給さ
れる。出力補正部５では純慣性データＢから補正データ
Ｃを差し引く計算が実行される。これにより補正後の慣
性データＤが得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この装置では外部基準
信号となる速度基準信号ＶR を供給して誤差を抑えるよ
うにしているが、この速度基準信号ＶR にも誤差が含ま
れ、これを常時精度良く得ることは困難であった。この
発明は慣性体が停止状態にあるときに得られるデータか
ら慣性データ計算部の誤差を補正することで、上述した
問題点を解決したものである。
信号となる速度基準信号ＶR を供給して誤差を抑えるよ
うにしているが、この速度基準信号ＶR にも誤差が含ま
れ、これを常時精度良く得ることは困難であった。この
発明は慣性体が停止状態にあるときに得られるデータか
ら慣性データ計算部の誤差を補正することで、上述した
問題点を解決したものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めこの発明においては、ジャイロ装置１，加速度計２な
どの測定器からの出力が供給されて慣性体の姿勢，速
度，位置などの慣性データを計算する慣性データ計算部
３と、この慣性データから誤差推定値を演算する補正デ
ータ演算部４と、慣性データの中、慣性体の停止状態に
おけるデータを補正データ演算部４に入力させる入力手
段１０と、慣性データ計算部３で得られた慣性データ
を、補正データ演算部４で得られた補正データである誤
差推定値により補正して出力する出力補正部５とから構
成され、従来の方式で速度誤差ΔＶを、ΔＶ＝ＶINE −
ＶR をとして算出していた代わりに、慣性体が停止した
時には基準速度ＶR は、ＶR ＝０であることから、この
時速度誤差信号ΔＶは、ΔＶ＝ＶINE はであることを利
用して補正データを演算する。
めこの発明においては、ジャイロ装置１，加速度計２な
どの測定器からの出力が供給されて慣性体の姿勢，速
度，位置などの慣性データを計算する慣性データ計算部
３と、この慣性データから誤差推定値を演算する補正デ
ータ演算部４と、慣性データの中、慣性体の停止状態に
おけるデータを補正データ演算部４に入力させる入力手
段１０と、慣性データ計算部３で得られた慣性データ
を、補正データ演算部４で得られた補正データである誤
差推定値により補正して出力する出力補正部５とから構
成され、従来の方式で速度誤差ΔＶを、ΔＶ＝ＶINE −
ＶR をとして算出していた代わりに、慣性体が停止した
時には基準速度ＶR は、ＶR ＝０であることから、この
時速度誤差信号ΔＶは、ΔＶ＝ＶINE はであることを利
用して補正データを演算する。
【０００６】
【作用】慣性体の停止時、慣性データ計算部３で得られ
る速度データが速度誤差信号として補正データ演算部４
に入力手段１０によって入力されて精度の高い誤差推定
値を得る。
る速度データが速度誤差信号として補正データ演算部４
に入力手段１０によって入力されて精度の高い誤差推定
値を得る。
【０００７】
【実施例】この発明に係わる慣性体のデータ出力装置の
一例を図１を参照して説明する。図において図３と対応
する部分には同一符号を付加してその説明を省略する。
この実施例では慣性体例えば自動車の停止状態を検出す
る停止状態検出器８が設けられ、この停止状態検出器８
で得られる検出出力が次段の停止／移動検出器９に入力
され、この停止／移動検出器９からの出力により、入力
手段１０としてのスイッチがオン，オフ制御される。即
ちスイッチ１０は慣性体の停止状態でオンされ、移動状
態でオフされる。
一例を図１を参照して説明する。図において図３と対応
する部分には同一符号を付加してその説明を省略する。
この実施例では慣性体例えば自動車の停止状態を検出す
る停止状態検出器８が設けられ、この停止状態検出器８
で得られる検出出力が次段の停止／移動検出器９に入力
され、この停止／移動検出器９からの出力により、入力
手段１０としてのスイッチがオン，オフ制御される。即
ちスイッチ１０は慣性体の停止状態でオンされ、移動状
態でオフされる。
【０００８】なおこの実施例では慣性体の停止状態を検
出する停止状態検出器８およびその出力が入力される停
止／移動検出器９を設けて、慣性体の停止時に自動的に
スイッチ１０をオンするようにしているが、慣性体が停
止したとき、手動でスイッチ１０をオンし、移動中はオ
フするようにしてもよく、この場合にはこれら慣性体の
停止状態を検出する停止状態検出器８およびその出力が
入力される停止／移動検出器９を必要としない。
出する停止状態検出器８およびその出力が入力される停
止／移動検出器９を設けて、慣性体の停止時に自動的に
スイッチ１０をオンするようにしているが、慣性体が停
止したとき、手動でスイッチ１０をオンし、移動中はオ
フするようにしてもよく、この場合にはこれら慣性体の
停止状態を検出する停止状態検出器８およびその出力が
入力される停止／移動検出器９を必要としない。
【０００９】この構成による補正データ演算部（カルマ
ンフィルタ）４の処理を図２に示す処理フローを参照し
て説明する。また各処理はコンピュータの処理周期ごと
に実行される。 ステップ２１：誤差期待値（誤差推定値）Ｘに共分散を
与えるカルマンフィルタ処理前の共分散行列ＰK （−）
が、誤差方程式の中の伝播行列Ｆ（前回の計算値
ＦK-1 ）に応じて更新される。伝播行列Ｆは慣性体の運
動状態を表す成分（加速度、角速度、座標変換行列、位
置、速度）で構成され、これらの慣性データ成分（デー
タＡ）は慣性データ計算部３よりカルマンフィルタ４に
常時取り込まれる。
ンフィルタ）４の処理を図２に示す処理フローを参照し
て説明する。また各処理はコンピュータの処理周期ごと
に実行される。 ステップ２１：誤差期待値（誤差推定値）Ｘに共分散を
与えるカルマンフィルタ処理前の共分散行列ＰK （−）
が、誤差方程式の中の伝播行列Ｆ（前回の計算値
ＦK-1 ）に応じて更新される。伝播行列Ｆは慣性体の運
動状態を表す成分（加速度、角速度、座標変換行列、位
置、速度）で構成され、これらの慣性データ成分（デー
タＡ）は慣性データ計算部３よりカルマンフィルタ４に
常時取り込まれる。
【００１０】ステップ２２：前回計算されたカルマンフ
ィルタ処理後の誤差期待値ＸK-1 （＋）が、前回計算さ
れた伝播行列ＦK-1 により更新される。これにより慣性
体の移動中も運動による誤差の変化に追従した誤差期待
値ＸK をもつことができ、この誤差期待値ＸK （データ
Ｃ）はカルマンフィルタ４から出力補正部５に供給され
る。上述した計算は慣性体の移動／停止に係わらず常時
実行される。
ィルタ処理後の誤差期待値ＸK-1 （＋）が、前回計算さ
れた伝播行列ＦK-1 により更新される。これにより慣性
体の移動中も運動による誤差の変化に追従した誤差期待
値ＸK をもつことができ、この誤差期待値ＸK （データ
Ｃ）はカルマンフィルタ４から出力補正部５に供給され
る。上述した計算は慣性体の移動／停止に係わらず常時
実行される。
【００１１】ステップ２３：慣性体の停止／移動を判定
する。慣性体が移動中であると判定された場合はステッ
プ２１に戻って上述したステップ２１〜２２の処理が繰
り返して実行される。慣性体が停止したと判定された場
合は、次のステップ２４に移行される。 ステップ２４：カルマンフィルタの原理に基づいて、誤
差期待値ＸK の共分散行列ＰK の和を最小にする計算が
実行される。
する。慣性体が移動中であると判定された場合はステッ
プ２１に戻って上述したステップ２１〜２２の処理が繰
り返して実行される。慣性体が停止したと判定された場
合は、次のステップ２４に移行される。 ステップ２４：カルマンフィルタの原理に基づいて、誤
差期待値ＸK の共分散行列ＰK の和を最小にする計算が
実行される。
【００１２】ステップ２５：ステップ２４で得られたカ
ルマンゲインＫK により、カルマンフィルタ処理前の共
分散行列ＰK （−）が更新される。 ステップ２６：ステップ２４で得られたカルマンゲイン
ＫK により、カルマンフィルタ処理前の誤差期待値ＸK
（−）が更新される。ステップ２６における観測値ＺK
は慣性データ計算部３からのデータ中の慣性速度データ
（データＥとする）であり、慣性体の停止時にこの慣性
速度データＥがカルマンフィルタ４に与えられる。慣性
体が停止状態にある場合は、ステップ２６の処理が終了
するとステップ２１に戻り上述したステップ２１〜２６
の処理が繰り返して実行される。
ルマンゲインＫK により、カルマンフィルタ処理前の共
分散行列ＰK （−）が更新される。 ステップ２６：ステップ２４で得られたカルマンゲイン
ＫK により、カルマンフィルタ処理前の誤差期待値ＸK
（−）が更新される。ステップ２６における観測値ＺK
は慣性データ計算部３からのデータ中の慣性速度データ
（データＥとする）であり、慣性体の停止時にこの慣性
速度データＥがカルマンフィルタ４に与えられる。慣性
体が停止状態にある場合は、ステップ２６の処理が終了
するとステップ２１に戻り上述したステップ２１〜２６
の処理が繰り返して実行される。
【００１３】なお慣性データ計算部３からは、純慣性デ
ータＢが得られ、これが出力補正部５に供給され、出力
補正部５では純慣性データＢから補正データＣを差し引
く計算が実行されることは図３の場合と同様である。。
これにより補正後の慣性データＤが得られる。なおこの
実施例では、慣性データ計算部３から慣性体の加速度，
角速度データが停止／移動検出部９に供給されており、
停止検出器８から停止情報が得られても、慣性体がスリ
ップ状態にある場合、または停止検出器８の故障の場合
などに備えて停止検出器８の判断が正確か否かを検知し
ている。したがって実際上車両のタイヤがロック状態に
あって停止検出器８から停止情報が得られても、車両が
移動中であればスイッチ１０はオンされず、誤った計算
の実行が回避される。
ータＢが得られ、これが出力補正部５に供給され、出力
補正部５では純慣性データＢから補正データＣを差し引
く計算が実行されることは図３の場合と同様である。。
これにより補正後の慣性データＤが得られる。なおこの
実施例では、慣性データ計算部３から慣性体の加速度，
角速度データが停止／移動検出部９に供給されており、
停止検出器８から停止情報が得られても、慣性体がスリ
ップ状態にある場合、または停止検出器８の故障の場合
などに備えて停止検出器８の判断が正確か否かを検知し
ている。したがって実際上車両のタイヤがロック状態に
あって停止検出器８から停止情報が得られても、車両が
移動中であればスイッチ１０はオンされず、誤った計算
の実行が回避される。
【００１４】
【発明の効果】この発明に係わる慣性装置によれば、慣
性体の停止時、慣性データ計算部３で得られる停止デー
タ（速度誤差信号）が、カルマンフィルタ４に入力され
て誤差推定値の更新が実行され、走行中はこの更新値の
伝播が実行される。従ってこの装置では従来の基準速度
計６で得られる誤差を含まないので、装置の速度誤差を
正確に計測でき、カルマンフィルタ４に対する観測値の
精度が向上される効果がある。
性体の停止時、慣性データ計算部３で得られる停止デー
タ（速度誤差信号）が、カルマンフィルタ４に入力され
て誤差推定値の更新が実行され、走行中はこの更新値の
伝播が実行される。従ってこの装置では従来の基準速度
計６で得られる誤差を含まないので、装置の速度誤差を
正確に計測でき、カルマンフィルタ４に対する観測値の
精度が向上される効果がある。
【図１】この発明に係わる慣性装置の一例を示す系統
図。
図。
【図２】図１のカルマンフィルタによる処理を示すフロ
ー。
ー。
【図３】従来の慣性装置を示す系統図。
Claims (1)
- 【請求項１】 ジャイロ装置，加速度計などの測定器か
らの出力が供給されて慣性体の姿勢，速度，位置などの
慣性状態を計算する慣性データ計算部と、 この慣性データ計算部で得られた慣性データから、誤差
推定値を演算する補正データ演算部と、 上記慣性データ計算部で得られた慣性データの中、慣性
体の停止状態におけるデータを慣性データ誤差として上
記補正データ演算部に入力させる入力手段と、 上記慣性データ計算部で得られた慣性データを、上記補
正データ演算部で得られた補正データである誤差推定値
により補正して出力する出力補正部と、から構成された
ことを特徴とする慣性装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4981292A JPH05248882A (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 慣性装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4981292A JPH05248882A (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 慣性装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05248882A true JPH05248882A (ja) | 1993-09-28 |
Family
ID=12841540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4981292A Pending JPH05248882A (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 慣性装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05248882A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008082931A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Honeywell Internatl Inc | 慣性航法を使用した実時間位置測量のための方法及び装置 |
| JP2008542782A (ja) * | 2005-08-01 | 2008-11-27 | トヨタ自動車株式会社 | 角速度センサの零点補正装置および補正方法 |
| US8718937B2 (en) | 2005-09-28 | 2014-05-06 | Honeywell International Inc. | Methods and apparatus for real time position surveying using inertial navigation |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63182518A (ja) * | 1987-01-23 | 1988-07-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 車載用ナビゲ−シヨン装置 |
| JPH01270612A (ja) * | 1988-04-22 | 1989-10-27 | Japan Aviation Electron Ind Ltd | 車両用慣性航法装置 |
-
1992
- 1992-03-06 JP JP4981292A patent/JPH05248882A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63182518A (ja) * | 1987-01-23 | 1988-07-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 車載用ナビゲ−シヨン装置 |
| JPH01270612A (ja) * | 1988-04-22 | 1989-10-27 | Japan Aviation Electron Ind Ltd | 車両用慣性航法装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008542782A (ja) * | 2005-08-01 | 2008-11-27 | トヨタ自動車株式会社 | 角速度センサの零点補正装置および補正方法 |
| US8718937B2 (en) | 2005-09-28 | 2014-05-06 | Honeywell International Inc. | Methods and apparatus for real time position surveying using inertial navigation |
| JP2008082931A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Honeywell Internatl Inc | 慣性航法を使用した実時間位置測量のための方法及び装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19950801 |