JPH06201863A - Strapped-down attitude detection apparatus - Google Patents

Strapped-down attitude detection apparatus

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Publication number
JPH06201863A
JPH06201863A JP77993A JP77993A JPH06201863A JP H06201863 A JPH06201863 A JP H06201863A JP 77993 A JP77993 A JP 77993A JP 77993 A JP77993 A JP 77993A JP H06201863 A JPH06201863 A JP H06201863A
Authority
JP
Japan
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axis
angle
acceleration
signal
gyro
Prior art date
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Pending
Application number
JP77993A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fuyuki Hane
冬希 羽根
Takeshi Hojo
武 北條
Mikio Morohoshi
幹雄 諸星
Tsurashi Yamamoto
貫志 山本
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.)
Tokimec Inc
Original Assignee
Tokimec Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokimec Inc filed Critical Tokimec Inc
Priority to JP77993A priority Critical patent/JPH06201863A/en
Publication of JPH06201863A publication Critical patent/JPH06201863A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To eliminate that an acceleration error is caused in the circling motion of a navigating body and to output a sideslip-angle component to the outside by a method wherein an operation part operates a roll-angle signal, a pitch-angle signal and a magnetic-declination signal as well as the sideslip-angle component. CONSTITUTION:In a mounting shaft 10, an X-accelerometer 11A and a speedometer 11V which respectively detect an acceleration an a velocity in the X-axis direction and an X-gyro 11G which detects an angular velocity around the X-axis are attached to the X-axis. A Y-accelerometer 12A which detects an acceleration in the Y-axis direction and a Y-gyro 12G which detects an angular velocity around the Y-axis are attached to the Y-axis. A Z-accelerometer 13A which detects an acceleration in the Y-axis direction, a Z-gyro 13G which detects an angular velocity around the Y-axis and a magnetic-declination detector 13Y are attached to the Z-axis. An operation part 2' performs an operation by using output signals from the accelerometers, the gyros and the like for the three axes, it outputs a roll-angle signal ROL, a pitch-angle signal PIT and a magnetic-declination signal YAW for the mounting shaft 10 as attitude angles, and it outputs also a sideslip-angle component delta.

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、速度計、ジャイロ、加
速度計及び磁気方位検出器を用いて航行体の横すべり角
成分を出力できるようにしたストラップダウン方式によ
る姿勢検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a strapdown-type attitude detecting device capable of outputting a side slip angle component of a navigation body by using a speedometer, a gyro, an accelerometer and a magnetic direction detector.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のストラップダウン方式の姿勢検出
装置として図4及び図5に示す如きのものが提案されて
いる。図4は、従来のストラップダウン方式の姿勢検出
装置の一例の全体を示すブロック図で、このストラップ
ダウン方式の姿勢検出装置はセンサブロック部1と演算
部2より成る。
2. Description of the Related Art As a conventional strap-down type posture detecting device, one shown in FIGS. 4 and 5 has been proposed. FIG. 4 is a block diagram showing an entire example of a conventional strapdown-type posture detection device. This strapdown-type posture detection device includes a sensor block unit 1 and a calculation unit 2.

【0003】このセンサブロック部1は、右手直交3軸
座標系と一致する取付軸10(図4では、Z軸方向を下
向垂直方向とし、図中の矢印は各センサの検出量の
(+)の入力方向を示している。)において、X軸(こ
のX軸は、運動に関して、主方向とする)には、X軸方
向の加速度及び速度をそれぞれ検出するX加速度計11
A及びX速度計11VとX軸まわりの角速度を検出する
Xジャイロ11Gとが取付けられ、Y軸には、Y軸方向
の加速度を検出するY加速度計12AとY軸まわりの角
速度を検出するYジャイロ12Gとが取付けられ、Z軸
には、Z軸方向の加速度を検出するZ加速度計13Aと
Z軸まわりの角速度を検出するZジャイロ13Gと重力
加速度方向の垂直軸まわりの方位角を検出する磁気方位
検出器13Yとが取付けられている。このセンサブロッ
ク部1のこの各3軸の加速度計11A、12A、13
A、3軸のジャイロ11G、12G、13G及び磁気方
位検出器13Y及び速度計11Vからの出力信号は、演
算部2に入力する。
This sensor block unit 1 has a mounting shaft 10 which coincides with the right-handed orthogonal three-axis coordinate system (in FIG. 4, the Z-axis direction is the downward vertical direction, and the arrow in the figure indicates the detection amount of each sensor (+ ), The X accelerometer 11 detects the acceleration and the velocity in the X axis direction on the X axis (this X axis is the main direction with respect to the movement).
A and X velocity meters 11V and an X gyro 11G for detecting angular velocity around the X axis are attached, and a Y accelerometer 12A for detecting acceleration in the Y axis direction and a Y for detecting angular velocity around the Y axis are attached to the Y axis. A gyro 12G is attached, and a Z accelerometer 13A that detects acceleration in the Z axis direction, a Z gyro 13G that detects angular velocity around the Z axis, and an azimuth angle around a vertical axis in the gravity acceleration direction are detected on the Z axis. A magnetic azimuth detector 13Y is attached. Each of these three-axis accelerometers 11A, 12A, 13 of the sensor block unit 1
Output signals from the A, 3-axis gyros 11G, 12G, 13G, the magnetic azimuth detector 13Y, and the speedometer 11V are input to the calculation unit 2.

【0004】その演算部2において、この入力信号を用
いて演算して、センサブロック部1の取付軸10のロー
ル角信号ROL、ピッチ角信号PIT及び方位角信号Y
AWを姿勢角として出力する。
The calculation unit 2 calculates using this input signal to calculate the roll angle signal ROL, the pitch angle signal PIT, and the azimuth angle signal Y of the mounting shaft 10 of the sensor block unit 1.
AW is output as the attitude angle.

【0005】図5は、図4の演算部2の一例の構成を示
すブロック図である。このセンサブロック部1の3軸の
ジャイロ11G、12G、13Gの出力信号は、Xジャ
イロ信号GX、Yジャイロ信号GY、Zジャイロ信号G
Z(以降、この3つのジャイロ信号をGiと記す場合も
ある)として演算部2の後述するジャイロバイアス修正
部26を介してCTM演算部20に入力される。このC
TM演算部20において、入力されたジャイロ信号Gi
を用いてこの取付軸10の座標系から、局地座標系(X
軸方向が北方向で、かつZ軸方向が重力方向に一致して
いる座標系)に変換する3×3行列を演算する。
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of an example of the arithmetic unit 2 of FIG. The output signals of the three-axis gyros 11G, 12G, and 13G of the sensor block unit 1 are X gyro signal GX, Y gyro signal GY, and Z gyro signal G.
Z (hereinafter, these three gyro signals may be referred to as Gi) may be input to the CTM calculation unit 20 via a gyro bias correction unit 26 of the calculation unit 2 which will be described later. This C
In the TM operation unit 20, the input gyro signal Gi
From the coordinate system of this mounting axis 10 to the local coordinate system (X
A 3 × 3 matrix for conversion into a coordinate system in which the axial direction is the north direction and the Z-axis direction coincides with the gravity direction) is calculated.

【0006】さらに、この3×3行列の要素により、局
地座標系に対する姿勢角をX軸に関してロール角信号R
OL、Y軸に関してピッチ角信号PIT及びZ軸に関し
て方位角信号YAWを演算して、演算部2の出力とす
る。しかしながら、CTM演算部20で演算した3×3
行列には、演算する際に用いた3×3行列の初期値とセ
ンサブロック部1の取付軸10の初期値との差等により
姿勢角の誤差が生じている。このCTM演算部20に生
じた姿勢角の誤差の水平成分については水平誤差演算部
21と加速度誤差修正部22と修正量演算部24とを用
いて修正する。
Furthermore, the attitude angle with respect to the local coordinate system is determined by the elements of this 3 × 3 matrix, and the roll angle signal R with respect to the X axis is used.
The pitch angle signal PIT for the OL and Y axes and the azimuth angle signal YAW for the Z axis are calculated and output as the calculation unit 2. However, 3 × 3 calculated by the CTM calculator 20
An attitude angle error occurs in the matrix due to a difference between the initial value of the 3 × 3 matrix used for the calculation and the initial value of the mounting shaft 10 of the sensor block unit 1. The horizontal component of the attitude angle error generated in the CTM calculation unit 20 is corrected using the horizontal error calculation unit 21, the acceleration error correction unit 22, and the correction amount calculation unit 24.

【0007】CTM演算部20から3×3の行列信号C
TMSと、このセンサブロック部1の3軸の加速度計1
1A、12A、13Aの出力信号は、X加速度信号A
X、Y加速度信号AY、Z加速度信号AZ(以降、3つ
の加速度信号をAiと記す場合もある)として、演算部
2の水平誤差演算部21に入力される。この水平誤差演
算部21において、入力された3つの加速度信号Aiと
行列信号CTMSとを用いて、この局地座標系に対する
姿勢角誤差のX軸方向姿勢角誤差ERRX′及びY軸方
向姿勢角誤差ERRY′を演算し、出力する。この姿勢
角誤差ERRX′、ERRY′は、加速度誤差修正部2
2に入力される。加速度誤差修正部22において、姿勢
角誤差ERRX′,ERRY′に含まれる運動加速度成
分は、このセンサブロック部1のX軸に取付けられたX
速度計11Vの出力信号であるX軸速度信号VXとCT
M演算部20の方位角信号YAWとを用いて、局地座標
系の修正運動加速度成分を演算し、差し引くことで、除
去されてX,Y軸姿勢角誤差ERRX,ERRYを出力
する。X,Y軸姿勢角誤差ERRX,ERRYは、修正
量演算部24に入力される。
A 3 × 3 matrix signal C from the CTM calculator 20
TMS and 3-axis accelerometer 1 of this sensor block unit 1
The output signals of 1A, 12A, and 13A are X acceleration signals A
The X, Y acceleration signals AY, Z acceleration signals AZ (hereinafter, three acceleration signals may be referred to as Ai) are input to the horizontal error calculation unit 21 of the calculation unit 2. In the horizontal error calculation unit 21, the X-axis direction attitude angle error ERRX ′ and the Y-axis direction attitude angle error of the attitude angle error with respect to the local coordinate system are calculated using the input three acceleration signals Ai and the matrix signal CTMS. ERRY 'is calculated and output. The attitude angle errors ERRX ′ and ERRY ′ are calculated by the acceleration error correction unit 2
Entered in 2. In the acceleration error correction unit 22, the motion acceleration component included in the posture angle errors ERRX ′ and ERRY ′ is X attached to the X axis of the sensor block unit 1.
X-axis speed signal VX and CT which are output signals of speedometer 11V
The corrected motion acceleration component of the local coordinate system is calculated by using the azimuth angle signal YAW of the M calculation unit 20 and subtracted to output the corrected X and Y axis attitude angle errors ERRX and ERRY. The X and Y axis attitude angle errors ERRX and ERRY are input to the correction amount calculation unit 24.

【0008】修正量演算部24において、CTM演算部
20のX軸、Y軸のそれぞれの座標修正量であるX軸修
正信号CXとY軸修正信号CYとを入力されたX,Y軸
姿勢角誤差ERRX,ERRYを用いて演算し、出力す
る。
In the correction amount calculation unit 24, the X and Y axis posture angles to which the X axis correction signal CX and the Y axis correction signal CY which are the coordinate correction amounts of the X axis and the Y axis of the CTM calculation unit 20 are input. The error is calculated using the errors ERRX and ERRY and output.

【0009】一方、このCTM演算部20に生じた姿勢
角の誤差の垂直成分については、方位誤差演算部23と
修正演算部24とを用いて修正する。方位誤差演算部2
3において、入力された方位信号Hと共に、このCTM
演算部20で演算され、出力された方位角信号YAWも
入力され、方位信号Hと方位角信号YAWとの偏差量を
演算して、方位角誤差ERRZを出力する。
On the other hand, the vertical component of the attitude angle error generated in the CTM calculating section 20 is corrected using the azimuth error calculating section 23 and the correction calculating section 24. Heading error calculator 2
3, the CTM along with the input direction signal H
The azimuth signal YAW calculated and output by the calculator 20 is also input, the deviation amount between the azimuth signal H and the azimuth signal YAW is calculated, and the azimuth error ERRZ is output.

【0010】方位角誤差ERRZは、修正量演算部24
に入力される。修正量演算部24において、方位角誤差
ERRZを用いて、CTM演算部20のZ軸の座標修正
量であるZ軸修正信号CZを演算し、出力する。このX
軸修正信号CX、Y軸修正信号CY及びZ軸修正信号C
ZはCTM演算部20に入力されて、姿勢角の誤差を修
正するフィードバックループが構成される。
The azimuth angle error ERRZ is calculated by the correction amount calculator 24.
Entered in. The correction amount calculation unit 24 calculates and outputs the Z-axis correction signal CZ, which is the Z-axis coordinate correction amount of the CTM calculation unit 20, using the azimuth angle error ERRZ. This X
Axis correction signal CX, Y-axis correction signal CY and Z-axis correction signal C
Z is input to the CTM calculator 20 to form a feedback loop that corrects the error in the attitude angle.

【0011】また、3つのジャイロ信号Giに含まれる
バイアス成分によりCTM演算部20に生じた姿勢角、
方位角の誤差については、ジャイロバイアス演算部2
5、ジャイロバイアス修正部26を用いて修正する。
The attitude angle generated in the CTM calculator 20 by the bias components contained in the three gyro signals Gi,
Regarding the error of the azimuth angle, the gyro bias calculation unit 2
5. Correction is performed using the gyro bias correction unit 26.

【0012】 [0012]

【0013】 [0013]

【0014】さらに具体的にセンサブロック部1の取付
軸10の初期値と演算部2のCTM演算部20の初期値
に差がある場合、最終的に姿勢角発信に含まれる誤差が
なくなる理由について述べる。ただし、ここでは簡単の
ため、ジャイロバイアス成分Biはないものとする。ま
た、加速度誤差修正部22の詳細な操作は、省略する。
このときの取付軸10は、局地座標系に対して、Z軸ま
わりにγ0 回転し、次にY軸まわりにβ0 回転し、最後
にX軸まわりにα0 回転していて、CTM演算部20の
初期値は、局地座標系と一致しているとする。このとき
の加速度信号Aiは近似的に次式で表される。
More specifically, when there is a difference between the initial value of the mounting shaft 10 of the sensor block unit 1 and the initial value of the CTM calculating unit 20 of the calculating unit 2, the reason why the error included in the attitude angle transmission finally disappears is explained. Describe. However, here, for simplicity, it is assumed that there is no gyro bias component Bi. The detailed operation of the acceleration error correction unit 22 is omitted.
At this time, the mounting shaft 10 rotates γ 0 around the Z axis, then β 0 around the Y axis, and finally α 0 around the X axis with respect to the local coordinate system. It is assumed that the initial value of the calculation unit 20 matches the local coordinate system. The acceleration signal Ai at this time is approximately represented by the following equation.

【0015】[0015]

【数1】 [Equation 1]

【0016】ここで、gは重力加速度TO は、3×3行
列であり、数2で示す如くである。
Here, g is the gravitational acceleration T O, which is a 3 × 3 matrix, as shown in Equation 2.

【0017】[0017]

【数2】 [Equation 2]

【0018】ここで、αO 、βO 、γO は、取付軸10
の局地座標系に対する微小角である。また、CTM演算
部20の行列信号CTMSの初期値は、次式である。
Here, α O , β O , and γ O are the mounting shaft 10
It is a small angle with respect to the local coordinate system of. The initial value of the matrix signal CTMS of the CTM calculator 20 is given by the following equation.

【0019】[0019]

【数3】 [Equation 3]

【0020】水平誤差演算部21と加速度誤差修正部2
2において、局地座標系のX、Y軸方向の誤差角ERR
X,ERRYを演算するために、入力された行列信号C
TMSと加速度信号Aiとを次式のように掛算する。
Horizontal error calculation unit 21 and acceleration error correction unit 2
2, the error angle ERR in the X and Y axis directions of the local coordinate system
Input matrix signal C for calculating X, ERRY
The TMS and the acceleration signal Ai are multiplied by the following equation.

【0021】[0021]

【数4】 従って、X,Y軸誤差角ERRX,ERRYは、次式と
なる。
[Equation 4] Therefore, the X and Y axis error angles ERRX and ERRY are given by the following equations.

【0022】[0022]

【数5】ERRX=g・α0 ÷g=α0 [Equation 5] ERRX = g · α 0 ÷ g = α 0

【数6】ERRY=−β0 ここで、誤差角は、角度単位であるので、重力加速度g
で除算している。
## EQU00006 ## ERROR =-. Beta. 0 Here, since the error angle is an angle unit, the gravitational acceleration g
Is divided by.

【0023】また、局地座標系のZ軸まわりの誤差角E
RRZを演算するため、取付軸10のZ軸に取り付けら
れている磁気方位検出器13Yから出力された方位信号
Hと、CTM演算部20より発信した方位角信号YAW
とが、方位誤差演算部23に入力される。
The error angle E about the Z axis of the local coordinate system
In order to calculate RRZ, the azimuth signal H output from the magnetic azimuth detector 13Y attached to the Z axis of the attachment shaft 10 and the azimuth angle signal YAW transmitted from the CTM calculator 20.
And are input to the azimuth error calculation unit 23.

【0024】所で、取付軸10のZ軸に取付られている
磁気方位検出器13Yは、重力加速度方向の垂直軸まわ
りの方位を検出するので、この方位は、局地座標系に対
する方位角信号YAWと同じ座標系になっている。
Since the magnetic azimuth detector 13Y attached to the Z-axis of the attachment shaft 10 detects the azimuth around the vertical axis in the direction of gravitational acceleration, this azimuth is an azimuth signal relative to the local coordinate system. It has the same coordinate system as YAW.

【0025】方位誤差演算部23において、方位信号H
と方位角信号YAWとは次式の様に演算されて、方位角
誤差ERRZを求める。
In the azimuth error calculation unit 23, the azimuth signal H
And the azimuth signal YAW are calculated by the following equation to obtain the azimuth error ERRZ.

【0026】[0026]

【数7】H=γ0 (7) H = γ 0

【0027】[0027]

【数8】 YAW=0(CTM演算部20の方位角の初期値より) ERRZ=H−YAW 演算された3軸誤差ERRiは、修正量演算部24に入
力される。
YAW = 0 (from the initial value of the azimuth angle of the CTM calculator 20) ERRZ = H-YAW The calculated 3-axis error ERRi is input to the correction amount calculator 24.

【0028】修正量演算部24において、入力された3
軸誤差ERRiを用いて、次式の演算を行った後、X軸
修正信号CX,Y軸修正信号CY,Z軸修正信号CZと
して出力される。
In the correction amount calculation unit 24, the input 3
After the following equation is calculated using the axis error ERRi, the X-axis correction signal CX, the Y-axis correction signal CY, and the Z-axis correction signal CZ are output.

【0029】[0029]

【数9】 ここで、τは、時定数の単位を持つ定数である。[Equation 9] Here, τ is a constant having a unit of time constant.

【0030】X軸修正信号CX、Y軸修正信号CY及び
Z軸修正信号CZは修正量演算部24より得られ、CT
M演算部20に入力される。CTM演算部20におい
て、入力された3軸の修正信号CX、CY及びCZを用
いて、修正行列CTMCを作り、修正行列CTMCとC
TM信号CTMSとを用いて、次式の演算を行うこと
で、姿勢角の誤差を修正することができる。
The X-axis correction signal CX, the Y-axis correction signal CY, and the Z-axis correction signal CZ are obtained from the correction amount calculation unit 24, and CT
It is input to the M calculation unit 20. In the CTM calculation unit 20, a correction matrix CTMC is created using the input triaxial correction signals CX, CY and CZ, and the correction matrices CTMC and C are generated.
By using the TM signal CTMS and the calculation of the following equation, the attitude angle error can be corrected.

【0031】[0031]

【数10】 CTMS(t+Δt)=CTMS(t)・CTMC(t,Δt) ここで、tは、現在の時刻を表し、Δtは、時間更新の
間隔を表し、(t+Δt)は、現在の時刻tから次の時
刻(t+Δt)を表し、(t,Δt)は、時刻t、時刻
t+Δt間での変化量を表わす。
CTMS (t + Δt) = CTMS (t) · CTMC (t, Δt) where t represents the current time, Δt represents the time update interval, and (t + Δt) represents the current time. The next time (t + Δt) from t is represented, and (t, Δt) represents the amount of change between time t and time t + Δt.

【0032】[0032]

【数11】 [Equation 11]

【0033】数11は離散型の行列で記述されているの
で、微分方程式の形に新ためて書き直すと、姿勢角の誤
差は次式のようになる。
[Mathematical formula-see original document] Since the equation 11 is described by a discrete matrix, if the equation is newly rewritten in the form of a differential equation, the error of the attitude angle is as follows.

【0034】[0034]

【数12】 よって、数12を解けば、[Equation 12] Therefore, if you solve equation 12,

【0035】[0035]

【数13】 となる。[Equation 13] Becomes

【0036】ここで、添字Oは、初期値を表わす。従っ
て数11の修正をCTM演算部20で行ったとき、行列
信号CTMSに含まれた姿勢角誤差は、数13で表さ
れ、その定常値は零となり、CTM演算部20からの姿
勢角(ロール角ROL、ピッチ角PIT及び方位角YA
W)に含まれる取付軸の初期値とCTM演算部20の初
期値との差による誤差による成分は最終的にはなくな
り、その姿勢角は、取付軸10の局地座標系に対する値
となる。次に、CTM演算部20において、入力された
3軸のジャイロ信号Giを用いて、取付軸10の座標系
から局地座標系に変換する3×3の座標変換行列の演算
する方法について説明する。
Here, the subscript O represents an initial value. Therefore, when the CTM calculation unit 20 corrects the formula 11, the posture angle error included in the matrix signal CTMS is represented by the formula 13, and its steady value becomes zero, and the posture angle (roll Angle ROL, pitch angle PIT and azimuth YA
The component due to the error due to the difference between the initial value of the mounting axis included in W) and the initial value of the CTM calculator 20 finally disappears, and the attitude angle becomes a value with respect to the local coordinate system of the mounting axis 10. Next, a method of calculating a 3 × 3 coordinate conversion matrix for converting the coordinate system of the mounting axis 10 into the local coordinate system by using the input 3-axis gyro signal Gi in the CTM calculator 20 will be described. .

【0037】3軸のジャイロ信号Giは時間(t,t+
Δt)で角速度を積分した角度である。式で表せば、
The 3-axis gyro signal Gi has a time (t, t +
It is an angle obtained by integrating the angular velocity by Δt). Expressed as a formula,

【数14】 [Equation 14]

【0038】ここで、ωiは、X軸、Y軸及びZ軸ジャ
イロが検出した角速度である。3軸のジャイロ信号Gi
は、間隔Δtでの変化量であり、この変化量を間隔Δt
毎に次式のように累積することにより、座標変換行列を
求める。すなわち、
Here, ωi is the angular velocity detected by the X-axis, Y-axis and Z-axis gyros. 3-axis gyro signal Gi
Is the change amount at the interval Δt, and this change amount is calculated as the interval Δt.
The coordinate conversion matrix is obtained by accumulating each time as in the following equation. That is,

【0039】[0039]

【数15】 CTMS(t+Δt)=CTMS(t)・Γ(t,Δt)[Mathematical formula-see original document] CTMS (t + Δt) = CTMS (t) · Γ (t, Δt)

【0040】ここで、CTMSは、3×3の座標変換行
列Γ(t,Δt)は、時間〔t,t+Δt〕で変化した
角度行列で、
Here, in CTMS, the 3 × 3 coordinate transformation matrix Γ (t, Δt) is an angle matrix that changes in time [t, t + Δt], and

【0041】[0041]

【数16】 である。[Equation 16] Is.

【0042】t=0のとき、CTMS(0)は初期値で
あり、数3より
When t = 0, CTMS (0) is an initial value, and from Equation 3,

【0043】[0043]

【数17】CTMS(0)=CTMSO となる。## EQU17 ## CTMS (0) = CTMS O.

【0044】実際は、数15のΓ(t,Δt)と前述し
た数10のCTM(t,Δt)との演算が、CTM演算
部20において実行される。新ためて、その演算を記述
すると、次式となる。
In practice, the CTM arithmetic unit 20 executes the arithmetic operation of Γ (t, Δt) of the mathematical expression 15 and CTM (t, Δt) of the mathematical expression 10 described above. Newly, the operation is described as follows.

【0045】[0045]

【数18】 [Equation 18]

【0046】また、CTM演算部20から発信するロー
ル角信号ROL、ピッチ角信号PIT及び方位角信号Y
AWの演算する方法は次のとおりである。最初、座標変
換行列の座標軸を局地座標軸と一致させておき、Z軸ま
わりに方位角φ回転させ、次にY軸まわりにピッチ角θ
回転させ、最後にロール角φ回転させたときの3×3の
座標変換行列CTMSは次式となる。
Further, the roll angle signal ROL, the pitch angle signal PIT, and the azimuth angle signal Y transmitted from the CTM calculator 20.
The method of calculating the AW is as follows. First, the coordinate axes of the coordinate conversion matrix are made to coincide with the local coordinate axes, the azimuth angle φ is rotated about the Z axis, and then the pitch angle θ is rotated about the Y axis.
The 3 × 3 coordinate conversion matrix CTMS when rotated and finally rotated by the roll angle φ is as follows.

【0047】[0047]

【数19】 [Formula 19]

【0048】従って、数19より姿勢角出力信号は、そ
れぞれ次式となる。
Therefore, the posture angle output signals from the equations 19 are given by the following equations.

【0049】[0049]

【数20】 [Equation 20]

【0050】さらに、前記したジャイロバイアス演算部
25とジャイロバイアス修正部26の動作を具体的に説
明する。まず、図4に示される姿勢検出装置の誤差修正
モデルは、次式のとおりである。ただし、簡単のため、
運動加速度成分は、加速度誤差修正部22の働きにより
修正され、作用しないとする。
Further, the operations of the gyro bias calculating section 25 and the gyro bias correcting section 26 will be specifically described. First, the error correction model of the attitude detection device shown in FIG. 4 is as follows. However, for simplicity,
The motion acceleration component is corrected by the function of the acceleration error correction unit 22 and does not act.

【0051】[0051]

【数21】 [Equation 21]

【0052】 [0052]

【0053】[0053]

【数22】 [Equation 22]

【数23】 である。[Equation 23] Is.

【0054】 [0054]

【0055】[0055]

【数24】 [Equation 24]

【0056】 [0056]

【数25】 [Equation 25]

【0057】[0057]

【数26】 である。[Equation 26] Is.

【0058】 [0058]

【数27】 のとき、数21の右辺には、ジャイロバイアス成分Bi
の影響がなくなる。
[Equation 27] , The gyro bias component Bi
The effect of will disappear.

【0059】 [0059]

【0060】ジャイロバイアス演算部25とジャイロバ
イアス修正部26の動作を述べると以下となる。
The operations of the gyro bias calculation unit 25 and the gyro bias correction unit 26 will be described below.

【0061】 [0061]

【0062】[0062]

【発明が解決しようとする課題】上述の従来の装置は、
運動加速度により生じる姿勢角誤差を防ぐため、X速度
計11Vを用意し、その出力信号であるX速度信号VX
と方位角信号YAWとを加速度誤差修正部22に入力す
ることで、対策を施している。しかしながら航行体が、
図7に示す様に旋回運動を行うある時点において、その
進行方向速度VXBと実際の軌跡速度VPとが一致しな
くなる。この理由は、旋回時に生じる遠心力を航行体が
支持できなくなるために起る。
The above-mentioned conventional device is
In order to prevent an attitude angle error caused by motion acceleration, an X velocity meter 11V is prepared, and an X velocity signal VX which is an output signal thereof is prepared.
A countermeasure is taken by inputting the azimuth signal YAW and the azimuth signal YAW to the acceleration error correction unit 22. However,
As shown in FIG. 7, at a certain point of time when the turning motion is performed, the traveling direction speed VXB and the actual trajectory speed VP do not match. This is because the navigation body cannot support the centrifugal force generated during turning.

【0063】図7の記号を説明すると(ここで(+)Z
軸方向は、紙面に対して下向きとする)、 O−XLYLは、局地(又は、ローカル)座標系、添字
L O−XBYBは、機体(又は、ボディ)座標系、添字B YAWは、CTM演算部の機体座標系の方位角 YAW′は、実際の航行体の方位角、又は軌跡角 δは、横すべり角 又、仮定として遠心力、向心力は、軌跡速度VPの直交
方向に働くとし、さらに、上記X速度信号VXは、機体
座標系のX軸速度VXBを検出するものとして扱う。
The symbols in FIG. 7 will be explained (here, (+) Z.
Axial direction is downward with respect to the paper surface), O-XLYL is a local (or local) coordinate system, subscript L O-XBYB is a body (or body) coordinate system, and subscript B YAW is CTM. The azimuth angle YAW 'of the body coordinate system of the calculation unit is the azimuth angle of the actual navigation vehicle, or the trajectory angle δ is the side slip angle. As a hypothesis, centrifugal force and centripetal force act in the direction orthogonal to the trajectory speed VP. The X velocity signal VX is treated as detecting the X axis velocity VXB in the body coordinate system.

【0064】この状況において、機体座標系の速度は、
X軸速度VXB及びY軸速度VYBが生じ、その成分は
近似的に軌跡速度VPと横すべり角δで表わされる。す
なわち、
In this situation, the velocity of the machine coordinate system is
An X-axis velocity VXB and a Y-axis velocity VYB are generated, and their components are approximately represented by the trajectory velocity VP and the sideslip angle δ. That is,

【数28】VXB=VPcosδ VYB=−VPsinδ である。VXB = VP cos δ VYB = −VP sin δ

【0065】所が、上記の加速度誤差修正部22におい
て、X軸速度を検出したX軸速度信号VXのみ(すなわ
ち、Y軸速度VYBが検出できない)用いれているた
め、横すべり角δにより生じたY軸速度VYBによる加
速度成分の修正ができないのでそれによる姿勢角誤差
(いわゆる、横すべり角誤差)が生じる。
However, since the acceleration error correction unit 22 uses only the X-axis speed signal VX that detects the X-axis speed (that is, the Y-axis speed VYB cannot be detected), the Y caused by the side slip angle δ is used. Since the acceleration component cannot be corrected by the axial velocity VYB, a posture angle error (so-called side slip angle error) is caused by it.

【0066】従って、本発明は、航行体の旋回運動時に
於ても従来のように、X軸速度信号のみで横すべり角誤
差を生じない、すなわち、いかなる加速度運動において
も、加速度誤差を生じない、かつ、横すべり角の成分を
外部に出力できるストラップダウン方式の姿勢検出装置
を提供するものである。
Therefore, according to the present invention, the lateral slip angle error does not occur only with the X-axis velocity signal, that is, the acceleration error does not occur in any acceleration motion even in the turning motion of the navigation body. In addition, the present invention provides a strap-down type posture detection device capable of outputting the component of the sideslip angle to the outside.

【0067】[0067]

【課題を解決するための手段】本発明のストラップダウ
ン方式の姿勢検出装置は、例えば、図1、図2に示す如
く、右手直交3軸座標系O−XYZと一致する取付軸1
0において、そのX軸には、X軸方向の加速度及び速度
をそれぞれ検出するX加速度計11A及びX速度計11
VとX軸まわりの角速度を検出するXジャイロ11Gと
が取付けられ、Y軸には、Y軸方向の加速度を検出する
Y加速度計12AとY軸まわりの角速度を検出するYジ
ャイロ12Gとが取付けられ、Z軸には、Z軸方向の加
速度を検出するZ加速度計13AとZ軸まわりの角速度
を検出するZジャイロ13Gと重力加速度方向の垂直軸
まわりの方位角を検出する磁気方位検出器13Yとが取
付けられたセンサブロック部1と、このセンサブロック
部1のX,Y,Zの加速度計11A,12A,13Aか
ら出力されるX,Y,Z加速度計、そのX,Y,Zジャ
イロ11G,12G,13Gから出力されるX,Y,Z
ジャイロ信号、及び磁気方位検出器13Yから出力され
る方位信号を入力し、姿勢角であるロール角信号、ピッ
チ角信号、方位角信号及び横すべり角信号を演算して、
出力する演算部2′とにより構成されたものである。
As shown in FIGS. 1 and 2, for example, a strap-down type posture detecting device of the present invention has a mounting shaft 1 which coincides with a right-handed orthogonal triaxial coordinate system O-XYZ.
0, an X accelerometer 11A and an X velocimeter 11 for detecting acceleration and velocity in the X axis direction are provided on the X axis.
V and an X gyro 11G that detects an angular velocity around the X axis are attached, and a Y accelerometer 12A that detects acceleration in the Y axis direction and a Y gyro 12G that detects an angular velocity around the Y axis are attached to the Y axis. The Z axis has a Z accelerometer 13A for detecting acceleration in the Z axis direction, a Z gyro 13G for detecting angular velocity around the Z axis, and a magnetic azimuth detector 13Y for detecting an azimuth angle around the vertical axis in the direction of gravity acceleration. And a sensor block unit 1 to which is attached, X, Y, and Z accelerometers output from X, Y, and Z accelerometers 11A, 12A, and 13A of the sensor block unit 1, and its X, Y, and Z gyro 11G. , 12G, 13G output X, Y, Z
By inputting the gyro signal and the azimuth signal output from the magnetic azimuth detector 13Y, the roll angle signal, the pitch angle signal, the azimuth angle signal and the side slip angle signal, which are the attitude angles, are calculated,
It is composed of an output operation unit 2 '.

【0068】また、本発明のストラップダウン方式の姿
勢検出装置は、例えば図1、図2に示す如く上述におい
て、演算部2′に、局地座標系のX,Y軸誤差に含まれ
る運動加速度成分を検出演算し、その情報を出力する機
能、その情報を入力して、CTM演算に運動加速度の影
響が作用しない様に演算する機能を、従来の姿勢検出装
置に新たに設けて、いかなる航行体の運動に対しても、
運動加速度により誤差が生じない姿勢検出装置である。
Further, in the strap-down type posture detecting device of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, for example, in the above description, the computing unit 2'includes the motion acceleration included in the X and Y axis errors of the local coordinate system. The conventional attitude detection device is newly provided with a function of detecting and calculating a component and outputting the information, and a function of inputting the information and calculating so that the influence of the motion acceleration does not act on the CTM calculation. For physical exercise,
This is a posture detection device in which an error does not occur due to motion acceleration.

【0069】[0069]

【作用】本発明によれば、局地座標系のX,Y軸誤差に
含まれる運動加速度成分から、横すべり角成分を検出演
算し、その情報を用いて座標変換行列演算に運動加速度
の影響が作用しない様に演算するので、運動速度による
誤差が生じず、かつ横すべり角の情報を外部に出力でき
る。
According to the present invention, the side slip angle component is detected and calculated from the motion acceleration component included in the X and Y axis errors of the local coordinate system, and the information is used to determine the influence of the motion acceleration on the coordinate conversion matrix calculation. Since the calculation is performed so as not to act, the error due to the motion velocity does not occur, and the information on the sideslip angle can be output to the outside.

【0070】[0070]

【実施例】以下、図1、図2及び図3を参照して、本発
明ストラップダウン方式の姿勢検出装置の一実施例を説
明する。この図1及び図2において、図4及び図5に対
応する部分には、同一符号を付し、これらの説明は省略
する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the strapdown type posture detecting apparatus of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1, 2 and 3. In FIGS. 1 and 2, parts corresponding to those in FIGS. 4 and 5 are designated by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0071】図1例において、図4の従来例と異なる点
は、演算部2′の発信信号に横すべり角成分δ′が加え
られたことであり、図2例において、図4の従来例と異
なる点は、演算部2′において、横すべり角演算部30
と横すべり角修正部40が新たに設けられたことであ
る。
The example of FIG. 1 differs from the example of the prior art of FIG. 4 in that the side slip angle component δ ′ is added to the transmission signal of the arithmetic unit 2 ′. The difference is that in the calculation unit 2 ′, the sideslip angle calculation unit 30
And the sideslip angle correcting unit 40 is newly provided.

【0072】図1は、本例のストラップダウン方式の姿
勢検出装置の一例の全体を示すブロック図で、このスト
ラップダウン方式の姿勢検出装置はセンサブロック部1
と演算部2′より成る。図1のセンサブロック部1は、
右手直交3軸座標系と一致する取付軸10において、X
軸には、X軸方向の加速度及び速度をそれぞれ検出する
X加速度計11AとX速度計11VとX軸まわりの角速
度を検出するXジャイロ11Gとが取付けられ、Y軸に
は、Y軸方向の加速度を検出するY加速度計12AとY
軸まわりの角速度を検出するYジャイロ12Gとが取付
けられ、Z軸には、Z軸方向の加速度を検出するZ加速
度計13AとZ軸まわりの角速度を検出するZジャイロ
13Gと重力加速度方向の垂直軸まわりの方位角を検出
する磁気方位検出器13Yとが取付けられている。
FIG. 1 is a block diagram showing an entire example of a strap-down type posture detecting device of this example. This strap-down type posture detecting device is a sensor block unit 1.
And an arithmetic unit 2 '. The sensor block unit 1 of FIG.
On the mounting axis 10 that matches the right-handed orthogonal three-axis coordinate system, X
An X accelerometer 11A that detects acceleration and velocity in the X axis direction, an X velocity meter 11V, and an X gyro 11G that detects angular velocity around the X axis are attached to the axis, and the Y axis has a Y axis direction. Y accelerometer 12A and Y for detecting acceleration
A Y gyro 12G that detects an angular velocity around the axis is attached, and a Z accelerometer 13A that detects an acceleration in the Z axis direction, a Z gyro 13G that detects an angular velocity around the Z axis, and a vertical direction in the gravitational acceleration direction are attached to the Z axis. A magnetic azimuth detector 13Y for detecting the azimuth angle around the axis is attached.

【0073】このセンサブロック部1のこの各3軸の加
速度計11A,12A,13A,3軸のジャイロ11
G,12G,13G、磁気方位検出器13Y及びX軸速
度計11Vからの出力信号を、演算部2′に入力する。
その演算部2′において、この入力信号を用いて演算し
て、センサブロック部1の取付軸10のロール角信号R
OL、ピッチ角信号PIT及び方位角信号YAWを姿勢
角として出力すると共に、横すべり角成分δ′もまた出
力する。
The three-axis accelerometers 11A, 12A, 13A of the sensor block unit 1 and the three-axis gyro 11 are provided.
Output signals from the G, 12G and 13G, the magnetic azimuth detector 13Y and the X-axis speedometer 11V are input to the calculation unit 2 '.
The calculation unit 2'calculates using this input signal to calculate the roll angle signal R of the mounting shaft 10 of the sensor block unit 1.
The OL, the pitch angle signal PIT, and the azimuth angle signal YAW are output as the attitude angle, and the sideslip angle component δ ′ is also output.

【0074】本例のより詳細な動作について、図2及び
図3を用いて説明する。図2は、本例の演算部2′のブ
ロック図である。この演算部2′において、CTM演算
部20、水平誤差演算部21、加速度誤差修正部22、
方位誤差演算部23、修正演算部24、ジャイロバイア
ス演算部25及びジャイロバイアス修正部26の動作
は、図5と同様なので省略し、新たに設けられた横すべ
り角演算部30及び横すべり角修正部40について説明
する。
A more detailed operation of this example will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a block diagram of the arithmetic unit 2'of this example. In this calculation unit 2 ', a CTM calculation unit 20, a horizontal error calculation unit 21, an acceleration error correction unit 22,
The operations of the azimuth error calculation unit 23, the correction calculation unit 24, the gyro bias calculation unit 25, and the gyro bias correction unit 26 are the same as those in FIG. 5, and thus the description thereof will be omitted, and the newly provided side slip angle calculation unit 30 and side slip angle correction unit 40 will be omitted. Will be described.

【0075】この横すべり角による姿勢角誤差は、上記
した様に、航行体の実際の軌跡角YAW′と方位角YA
Wとが、横すべり角δだけ回転しているため、加速度誤
差修正部22における加速度誤差修正が正しく行なわれ
ないために生じる。従って、加速度誤差修正部22の方
位角の入力信号が、軌跡角YAW′を用いれば、横すべ
り角による姿勢角誤差は生じない。
As described above, the attitude angle error due to the sideslip angle is the actual trajectory angle YAW 'and azimuth angle YA of the navigation vehicle.
It occurs because W and W are rotated by the side slip angle δ, and therefore the acceleration error correction in the acceleration error correction unit 22 is not performed correctly. Therefore, if the input signal of the azimuth angle of the acceleration error correction unit 22 uses the trajectory angle YAW ', the attitude angle error due to the side slip angle does not occur.

【0076】図3を参照して説明する。横すべり角演算
部30は、X軸速度信号VX、方位角信号YAW、水平
誤差演算部21の出力であるX,Y軸姿勢角誤差ERR
X′,ERRY′及びCTM演算部20の出力である3
行3列の行列信号CTMSを入力として、横すべり角成
分β′を演算し、出力し、加速度演算部31、加速度誤
差検出部32及び座標変換演算部33により成る。
Description will be made with reference to FIG. The sideslip angle calculation unit 30 calculates the X-axis velocity signal VX, the azimuth angle signal YAW, and the X and Y-axis attitude angle error ERR output from the horizontal error calculation unit 21.
X ', ERRY' and the output of the CTM calculator 20 are 3
The matrix signal CTMS of 3 rows is input, the side slip angle component β ′ is calculated and output, and the acceleration calculation unit 31, the acceleration error detection unit 32, and the coordinate conversion calculation unit 33 are configured.

【0077】加速度演算部31は、X軸速度信号VX
と、方位角信号YAWを用いて、局地座標系における修
正するX,Y軸加速度成分AXL′,AYL′をそれぞ
れ、演算し、出力する。加速度誤差検出部32には、
X,Y軸姿勢角誤差ERRX′,ERRY′とX,Y軸
加速度成分AXL′,AYL′とをそれぞれ対応する軸
ごとに差し引くことで、X,Y軸の修正できない加速度
成分、すなわち、すべり角により加速度成分による加速
度誤差εALX,εALYを検出して、出力する。
The acceleration calculator 31 determines the X-axis velocity signal VX.
Using the azimuth angle signal YAW, X and Y axis acceleration components AXL 'and AYL' to be corrected in the local coordinate system are calculated and output. The acceleration error detector 32 has
By deducting the X- and Y-axis posture angle errors ERRX 'and ERRY' and the X and Y-axis acceleration components AXL 'and AYL' respectively for the corresponding axes, the acceleration components that cannot be corrected on the X and Y axes, that is, the slip angle. The acceleration errors εALX and εALY due to the acceleration component are detected by and output.

【0078】座標変換演算部33は、X,Y軸加速度誤
差εAXL,εAYL及び行列信号CTMSを用いて、
横すべり角成分を演算し、出力する。そして、横すべり
角修正部40は、機体座標系の方位角信号YAW及び上
記横すべり角成分δ′を入力として、両者を加算するこ
とで実際の航行体の方位角、すなわち軌跡角YAW′を
演算し、出力する。軌跡角YAW′を加速度誤差修正部
22の方位角の入力として用いることで、すべり角によ
る加速度成分を誤差修正モデル(数21)から取り除く
ことができる。
The coordinate conversion calculation unit 33 uses the X and Y axis acceleration errors εAXL and εAYL and the matrix signal CTMS to calculate
Calculates and outputs the sideslip angle component. Then, the sideslip angle correcting section 40 receives the azimuth angle signal YAW of the body coordinate system and the sideslip angle component δ ', and adds them to calculate the actual azimuth angle of the navigation body, that is, the trajectory angle YAW'. ,Output. By using the trajectory angle YAW ′ as the input of the azimuth angle of the acceleration error correction unit 22, the acceleration component due to the slip angle can be removed from the error correction model (Equation 21).

【0079】次に、数式を用いてより詳細に説明する。
簡単のために、航行体の運動が一定旋回(速度、角速度
とも一定とする)として、この際生じる横すべり角も一
定として以降扱う。水平誤差演算部21の出力である
X,Y軸誤差ERRX′,ERRY′に含まれるX,Y
軸運動加速度成分AXL,AYLは、図7を参照して、
次式となる。
Next, a more detailed description will be given using mathematical expressions.
For the sake of simplicity, the motion of the navigation body will be treated as a constant turn (both velocity and angular velocity are constant), and the sideslip angle generated at this time will also be treated as constant. X and Y included in the X and Y axis errors ERRX 'and ERRY' output from the horizontal error calculation unit 21.
The axial motion acceleration components AXL and AYL are as shown in FIG.
It becomes the following formula.

【0080】[0080]

【数29】 [Equation 29]

【0081】いま、運動加速度成分以外の誤差はないと
すれば、
Now, assuming that there is no error other than the motion acceleration component,

【数30】ERRX′=AXL ERRY′=AYL となる。EQUATION 30 ERRX '= AXL ERRRY' = AYL.

【0082】一方、横すべり演算部30の加速度演算部
31において、演算されるX,Y軸運動加速度成分AX
L′,AYL′は、次式となる。
On the other hand, the X and Y axis motion acceleration component AX calculated in the acceleration calculator 31 of the side slip calculator 30.
L'and AYL 'are given by the following equations.

【0083】[0083]

【数31】 [Equation 31]

【0084】よって、横すべり演算部30の加速度誤差
検出部32において、演算される加速度成分の残差は数
29,数30及び数31そして数28を用いて次式とな
る。
Therefore, the residual error of the acceleration component calculated by the acceleration error detecting section 32 of the side slip calculating section 30 is given by the following equation using the equations (29), (30), (31) and (28).

【0085】[0085]

【数32】 [Equation 32]

【0086】[0086]

【数33】 [Expression 33]

【0087】ここで、δは、横すべり角 VPは、軌跡速度 VXBは、機体のX軸速度で、Where δ is the sideslip angle VP is the trajectory velocity VXB is the X-axis velocity of the airframe,

【数34】VXB=VX ωは、旋回角速度 YAW′は、軌跡角 さらに、近似計算のため次の仮定を行う。VXB = VX ω is the turning angular velocity YAW ′ is the trajectory angle Further, the following assumptions are made for approximate calculation.

【0088】[0088]

【数35】 [Equation 35]

【0089】次に、横すべり角演算部30の座標変換演
算部33において、実際の横すべり角成分δ′が次式の
ように展開されている。すなわち、
Next, in the coordinate transformation calculation unit 33 of the sideslip angle calculation unit 30, the actual sideslip angle component δ'is developed as in the following equation. That is,

【数36】 ここで、CTMSは、簡単のために、方位角信号のみと
している。
[Equation 36] Here, CTMS uses only an azimuth signal for simplicity.

【0090】従って、計算される横すべり角成分β′
は、数36のY軸の値、既知のX軸速度信号VXB、角
速度ωを用いて、次式により演算される。すなわち、
Therefore, the calculated sideslip angle component β '
Is calculated by the following equation using the Y-axis value of Equation 36, the known X-axis velocity signal VXB, and the angular velocity ω. That is,

【0091】[0091]

【数37】 [Equation 37]

【0092】尚、ここで、横すべり角δは、実際の値で
あるので、演算された横すべり角は、横すべり角成分
δ′としている。よって、数36,数37より
Since the side slip angle δ is an actual value, the calculated side slip angle is the side slip angle component δ '. Therefore, from equations 36 and 37

【数38】δ′=δ そして、横すべり角修正部40において、軌跡角YA
W′は、
Δ ′ = δ Then, in the side slip angle correcting section 40, the trajectory angle YA
W'is

【数39】YAW′=YAW−δ′ により、演算される。## EQU39 ## YAW '= YAW-.delta.'

【0093】加速度誤差修正部22において、軌跡角Y
AW′とX軸速度信号VXBを用いると、次のようにな
る。すなわち、数31のYAWをYAW′に置き換え
て、加速度成分の残差を計算すると、
In the acceleration error correction unit 22, the locus angle Y
Using AW 'and the X-axis velocity signal VXB, the result is as follows. That is, when the YAW in Equation 31 is replaced with YAW 'and the residual of the acceleration component is calculated,

【数40】 [Formula 40]

【0094】[0094]

【数41】 [Formula 41]

【0095】よって、軌跡角YAW′を用いると、横す
べり角δによる運動加速度成分を取り除くことができ、
かつ、常時横すべり角成分δ′を計算しているので、そ
れを外部に出力できる。
Therefore, by using the trajectory angle YAW ', the motion acceleration component due to the side slip angle δ can be removed,
Moreover, since the sideslip angle component δ ′ is constantly calculated, it can be output to the outside.

【0096】尚、本発明は上述実施例に限ることなく本
発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成が採
り得ることは勿論である。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and it goes without saying that various other configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

【0097】[0097]

【発明の効果】本発明によれば、航行体が横すべり角も
生じる運動においても、運動加速度成分による姿勢角誤
差を生じさせない姿勢検出装置が実現でき、その精度の
飛躍的向上を図ることができる。
According to the present invention, it is possible to realize a posture detecting device which does not cause a posture angle error due to a motion acceleration component even in a motion in which a navigation body also causes a sideslip angle, and the accuracy thereof can be dramatically improved. .

【0098】また、この横すべり角の演算及びその修正
の方法は、機器の追加変更を伴わず、比較的簡単な演算
を施すだけの構成で良い利益がある。
Further, this method of calculating the side slip angle and the method of correcting the side slip angle has a merit in that it is a configuration in which only a relatively simple calculation is performed without adding or changing the equipment.

【0099】また本発明によれば局地座標系のX,Y軸
誤差に含まれる運動加速度成分から横すべり角成分を検
出演算し、その情報を用いて座標変換行列演算に運動加
速度の影響が作用しない様に演算するので運動加速度に
にる誤差が生じず、かつ横すべり角の情報を外部に出力
できる利益がある。
Further, according to the present invention, the side slip angle component is detected and calculated from the motion acceleration component included in the X and Y axis errors of the local coordinate system, and the influence of the motion acceleration acts on the coordinate conversion matrix calculation by using the information. Since there is no error in the motion acceleration, the side slip angle information can be output to the outside.

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

【図1】本発明ストラップダウン方式の姿勢検出装置の
一実施例を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a strap-down type posture detection device of the present invention.

【図2】本発明の演算部2′の例を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a calculation unit 2'of the present invention.

【図3】図2の横すべり角演算部30と横すべり角修正
部40との説明に供する線図である。
FIG. 3 is a diagram provided for explaining a sideslip angle calculation unit 30 and a sideslip angle correction unit 40 in FIG.

【図4】従来の姿勢検出装置の例を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing an example of a conventional attitude detection device.

【図5】従来の演算部2の例を示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing an example of a conventional calculation unit 2.

【図6】図5のジャイロバイアス演算部25とジャイロ
バイアス修正部26との説明に供する線図である。
6 is a diagram provided for explaining a gyro bias calculation unit 25 and a gyro bias correction unit 26 of FIG.

【図7】横すべり角の発生を説明する線図である。FIG. 7 is a diagram illustrating the occurrence of a sideslip angle.

【符号の説明】 1 センサブロック部 2′ 演算部 11V 速度計 11A X加速度計 11G Xジャイロ 12A Y加速度計 12G Yジャイロ 13A Z加速度計 13G Zジャイロ 13Y 磁気方位検出器 20 CTM演算部 21 水平誤差演算部 22 加速度誤差修正部 23 方位誤差演算部 24 修正量演算部 25 ジャイロバイアス演算部 26 ジャイロバイアス修正部 30 横すべり角演算部 31 加速度演算部 32 加速度誤差検出部 33 座標変換演算部 40 横すべり角修正部[Explanation of reference numerals] 1 sensor block section 2'calculation section 11V speedometer 11A X accelerometer 11G X gyro 12A Y accelerometer 12G Y gyro 13A Z accelerometer 13G Z gyro 13Y magnetic direction detector 20 CTM calculation section 21 horizontal error calculation Part 22 Acceleration error correction part 23 Azimuth error calculation part 24 Correction amount calculation part 25 Gyro bias calculation part 26 Gyro bias correction part 30 Side slip angle calculation part 31 Acceleration calculation part 32 Acceleration error detection part 33 Coordinate conversion calculation part 40 Side slip angle correction part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 貫志 東京都大田区南蒲田2丁目16番46号 株式 会社トキメック内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kanushi Yamamoto 2-16-46 Minami Kamata, Ota-ku, Tokyo Within Tokimec Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 右手直交3軸座標系O−XYZと一致す
る取付軸において、そのX軸には、X軸方向の速度及び
加速度をそれぞれ検出するX速度計及びX加速度計とX
軸まわりの角速度を検出するXジャイロとが取付けら
れ、そのY軸には、Y軸方向の加速度を検出するY加速
度計とY軸まわりの角速度を検出するYジャイロとが取
付けられ、そのZ軸には、Z軸方向の加速度を検出する
Z加速度計とZ軸まわりの角速度を検出するZジャイロ
と重力加速度方向の軸まわりの方位角を検出する磁気方
位検出器が取付けられたセンサブロック部と、 該センサブロック部の上記X速度計から出力されるX速
度信号、上記X,Y及びZ加速度計から出力されるX,
Y及びZ加速度信号、上記X,Y及びZジャイロから出
力されるX,Y及びZジャイロ信号、そして上記磁気方
位検出器から出力される方位信号を入力とし、ロール角
信号、ピッチ角信号方位角信号及び横すべり角成分を演
算して、出力する演算部とより構成されることを特徴と
するストラップダウン方式の姿勢検出装置。
1. An X-axis, an X-accelerometer, and an X-accelerometer for detecting a velocity and an acceleration in the X-axis direction, respectively, on an X-axis of a mounting axis that coincides with a right-handed orthogonal three-axis coordinate system O-XYZ.
An X gyro that detects the angular velocity around the axis is attached, and a Y accelerometer that detects the acceleration in the Y axis direction and a Y gyro that detects the angular velocity around the Y axis are attached to the Y axis, and the Z axis thereof is attached. Is a sensor block unit to which a Z accelerometer for detecting acceleration in the Z axis direction, a Z gyro for detecting angular velocity around the Z axis, and a magnetic azimuth detector for detecting azimuth angle around the axis in the direction of gravity acceleration are attached. , An X velocity signal output from the X velocity meter of the sensor block unit, an X velocity signal output from the X, Y and Z accelerometers,
The Y and Z acceleration signals, the X, Y and Z gyro signals output from the X, Y and Z gyros, and the azimuth signal output from the magnetic azimuth detector are input, and a roll angle signal and a pitch angle signal azimuth angle are input. A strapdown-type posture detection device comprising a calculation unit that calculates and outputs a signal and a sideslip angle component.
【請求項2】 請求項1記載のストラップダウン方式の
姿勢検出装置において、上記演算部に、局地座標系の
X,Y及びZ軸誤差を検出演算し、その情報を用いて姿
勢角誤差を修正する機能を有することで、上記ロール
角、ピッチ角及び方位角信号に誤差を含まないことを特
徴とするストラップダウン方式の姿勢検出装置。
2. The strap-down type posture detection device according to claim 1, wherein the arithmetic unit detects and calculates X, Y and Z axis errors of the local coordinate system, and uses the information to detect the posture angle error. A strap-down type posture detection device characterized in that the roll angle, pitch angle and azimuth angle signals do not include errors by having a correction function.
【請求項3】 請求項1記載のストラップダウン方式の
姿勢検出装置において、上記演算部に、上記X,Y及び
Zジャイロ信号に含まれるX,Y及びZジャイロバイア
ス成分を局地座標系のX,Y及びZ軸誤差を用いて演算
し、それらを修正する機能を有することで、上記3つの
ジャイロバイアス成分による姿勢角誤差を生じさせない
ことを特徴とするストップダウン方式の姿勢検出装置。
3. The strapdown-type attitude detection device according to claim 1, wherein the computing unit includes X, Y and Z gyro bias components included in the X, Y and Z gyro signals as X in a local coordinate system. , A Y-axis and a Z-axis error are calculated, and a function of correcting them is provided so that an attitude angle error due to the above-mentioned three gyro bias components is not generated.
【請求項4】 請求項1記載のストラップダウン方式の
姿勢検出装置において、上記演算部に、回転運動時に伴
ない生じる横すべり角による加速度を含む運動加速度成
分を局地座標系のX,Y及びZ軸誤差、座標行列及びX
速度計を用いて演算し、外部に出力する機能を有すると
ともに、上記局地座標系のX.Y及びZ軸に含まれる運
動加速度成分を修正する機能を有することで、運動加速
度による誤差を修正することを特徴とするストラップダ
ウン方式の姿勢検出装置。
4. The strapdown-type posture detection device according to claim 1, wherein the calculation unit includes motion acceleration components including acceleration due to a side slip angle generated during a rotational motion in X, Y and Z of a local coordinate system. Axis error, coordinate matrix and X
It has a function of performing calculation using a speedometer and outputting it to the outside. A strapdown-type posture detection device, which has a function of correcting a motion acceleration component included in the Y and Z axes to correct an error due to motion acceleration.
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