JPH07225131A - 方位標定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 部品点数の少ない低コストで精度のよい方位
標定装置を得る。 【構成】 軸１をほぼ上下方向に向け配置されるジンバ
ル２、同軸を回転駆動・制御する駆動回路およびモータ
５、上記マウント手段の方向を検出する手段と、軸１に
直交する面に平行にジンバルに取付けられる一軸のジャ
イロ３、ジャイロ３の検出軸の傾斜を検出する加速度計
４、ジャイロおよび加速度計の出力を受け前者の出力か
ら傾斜成分を除去する演算手段９を備え、駆動回路およ
びモータ５はその出力がゼロになるよう軸１を回転駆動
・制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーダ、飛しょう体の
発射装置等の方位の計測に適用される方位標定装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の方位標定装置を図６により説明す
る。ピッチジンバル２１、ロールジンバル２２を有する
３軸ジンバル上にプラットフォーム２３が設けられる。
プラットフォーム２３上に３軸の角速度を検出する各ジ
ャイロ２６、水平を検出するための２軸以上の加速度計
２４ａ、２４ｂ、２４ｃが設けられる。図中２７、２８
は演算器、２９、３０、３１はトルカである。

【０００３】以上において、静置状態で加速度計を使用
し、一度ジンバルを水平にする。その後、地球自転等に
より、回転しても、ジャイロを使い、常に宇宙空間に対
しジンバルが同じ姿勢を保つように、各トルカを駆動す
る。このときの水平方向のずれを加速度計で計測し、地
球の自転方向を見つけ、方位を検出する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の方位標定装
置では、３軸ジンバル、３軸の角速度を検出するための
各ジャイロ、水平を検出するための２軸以上の各加速度
計を必要とし、高価かつ信頼性が低くいという問題点が
あった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため次の手段を講ずる。

【０００６】すなわち、方位標定装置として、軸をほぼ
上下方向に向け配置されるマウント手段と、同マウント
手段の軸を回転駆動・制御する駆動制御手段と、上記マ
ウント手段の方向を検出する手段と、上記マウント手段
の軸に直交する面に平行に同マウント手段に取付けられ
る一軸の角速度検出用のジャイロ手段と、上記マウント
手段に取付けられ上記ジャイロ手段の検出軸の傾斜を検
出する傾斜検出手段と、上記ジャイロ手段および傾斜検
出手段の出力を受け前者の出力から傾斜成分を除去する
演算手段とを備え、上記駆動制御手段は上記演算手段の
出力を受けその出力がゼロになるよう上記マウント手段
の軸を回転・駆動制御するようにした。

【０００７】

【作用】地球の自転による上下方向および南北方向の回
転角速度は式（１）および式（２）で与えられる。

【０００８】Ｗ＝Ωsin λ ……（１） Ｖ＝Ωcos λ ……（２） ただしＷ：上下方向の回転角速度 Ｖ：南北方向の回転角速度 Ω：自転角速度 λ：緯度 ここで東西方向の回転角速度がゼロであることを利用す
る。

【０００９】上記手段において、ジャイロ手段により一
軸の角速度αが検出出力される。角速度αは式（３）で
与えられる。傾斜検出手段により水平からの傾斜角γが
検出出力される。

【００１０】α＝Ｗsin θ＋Ｖsin γ ……（３） ただしθ：ジャイロ手段の軸の水平面上の東西方向から
のかたむき角 γ：ジャイロ手段の軸の水平面からの傾斜角 演算手段はジャイロ手段からα、傾斜検出手段からγを
受け、傾斜成分、すなわち式（３）のＶsin γを減算し
出力する。すなわちＷsin θを出力する。駆動制御手段
はこの信号を入力し、この信号がゼロになるよう、すな
わちθ＝０になるようマウント手段の軸を回転駆動・制
御する。従ってマウント手段上のジャイロ手段の軸は常
に東西方向に維持されるので、マウント手段の方位を検
出する手段により方位が検出出力される。よって方向を
精確に知ることができる。

【００１１】このように、簡単な手段で精確な方位を標
定する装置が得られる。

【００１２】

【実施例】

（１）前記記載の本発明の第１実施例を図１〜図４によ
り説明する。

【００１３】図１にて、軸１をほぼ上下に向けて配置さ
れるマウント手段、すなわちジンバル２が設けられる。
軸１の駆動制御手段、すなわち、軸１のモータ５と、そ
れにつながれるモータ駆動回路１１が設けられる。また
軸にはジンバル２の方位角ｘを検出するポテンショメー
タ６が取付けられる。

【００１４】ジャイロ駆動回路７を持つ一軸のジャイロ
３は、軸１に直交する面に平行にジンバル２に取付けら
れる。またジャイロ３の検出軸の傾斜を検出する傾斜角
検出手段、すなわち傾斜角算出回路８を持つ加速度計４
が検出軸をジャイロ３の軸に平行に取付けられる。

【００１５】ジャイロ駆動回路７の出力は演算手段９の
減算器１２に送られる。傾斜角算出回路８の出力は演算
器１０を経て減算器１２に減算入力される。減算器１２
の出力はモータ駆動回路１１へ送られる。

【００１６】以上において、図２は方位検出の基となる
地球自転角速度の説明図である。地球は１日に１回転、
角速度としては１５°／ｈで回転している。この量をΩ
とする。地球上のある地点Ｕにおいても地球の自転軸と
平行な軸回りに角速度Ωで回転している。Ｕ地点におけ
る自転軸と平行な軸の回転は、Ｕ地点における上下方向
の軸回りの回転Ｖと、Ｕ地点における水平な南北方向の
軸回りの回転Ｗとの合成として表わすことができる。Ｕ
地点の緯度をλとすると、ＷおよびＶは前式（１）およ
び（２）となる。本実施例の方位標定装置ではＶとＷに
直交する水平な東西方向の軸回りには地球自転による角
速度が０であることを利用し、東西方向軸回りの角速度
をジャイロ３で検出することにより、東西方向を検知
し、方位を検出する。

【００１７】ジンバル２の軸１に直交する面、すなわち
ジャイロ３の検出軸が図３および図４に示すように、水
平からγ傾き、東西方向からθ傾いているとする。

【００１８】すると、ジャイロ３で検出される角速度α
は、前式（３）となる。式（３）中のＶ成分は、傾きγ
がわかれば、補正可能である。γは加速度計４により検
出される。加速度計４はジャイロ３の角速度検出軸と平
行に、加速度の検知する軸がなるように置かれている。
地球上には直下方向に重力加速度ｇが常に加わってい
る。したがって、ジャイロ３の角速度検出軸が水平とγ
の角度を有している場合、加速度計４の出力βは式
（４）となる。

【００１９】β＝ｇsin γ ……（４） 傾斜角算出回路７は式（４）よりγを算出する。演算器
１０はγから式（５）を算出する。

【００２０】Ｖsin γ ……（５） 一方、ジャイロ３はジャイロ駆動回路７と組合せ、角速
度αを出力する。減算器１５でαから式（５）が減算さ
れ、モータ駆動回路１１へ送られる。モータ駆動回路１
１はモータ５を駆動し−θの回転を行なうことによりθ
を０になるように制御する。この制御によりジャイロ角
速度検出軸を常に東西方向に保つことができ、ジンバル
２に付けられたポテンショメータ６により、装置に対す
る角速度検出軸の角度が検出され方位角ｘを出力する。

【００２１】以上のようにして、一軸ジンバル２、ジャ
イロ３、加速度計４各１台でよいため、従来装置に比
べ、部品点数が少なく、小型で、精度よく、信頼性が高
く、かつ低コストが図れる。 （２）本発明の第２実施例を図５により説明する。

【００２２】ほぼ軸を上下方向にした回転テーブル２が
設けられる。テーブル２上に径方向に軸を向けテーブル
２の面に平行に傾斜計１３が設けられる。またテーブル
上に軸をテーブル２の面に平行にジャイロ３が設けられ
る。

【００２３】傾斜計１３の出力は第１演算器１６、第２
演算器１７を経て減算器１２へ送られる。ジャイロ３の
出力はジャイロ駆動回路１４を経て減算器１２へ送られ
る。演算手段１５は第１、第２演算器１６、１７と減算
器１２を持つ。

【００２４】また軸１には駆動用モータ５があり、ポテ
ンショメータ６がついている。

【００２５】以上において、傾斜計１３で傾斜角γが検
出される。そして第１の演算器１６でsin γが算出さ
れ、第２の演算器１７でＶsin γが算出され減算器１２
へ送られる。以下は第１実施例とほぼ同様に作用し、同
様の効果がえられる。

【００２６】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、一軸のマウント手段、ジャイロ手段、および傾斜検
出手段を各１台使用するのみであるため、従来に比べ、
部品点数が少なく小型で、精度よく、信頼性が高く、か
つ低コストの方位標定装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成系統図である。

【図２】同実施例の作用説明図である。

【図３】同実施例の作用説明図である。

【図４】同実施例の作用説明図である。

【図５】本発明の第２実施例の構成系統図である。

【図６】従来例の構成系統図である。

【符号の説明】

１ 軸 ２ 一軸ジンバル ３ ジャイロ ４ 加速度計 ５ モータ ６ ポテンショメータ ７，１４ ジャイロ駆動回路 ８ 傾斜角算出回路 ９ 演算手段 １０ 演算器 １１ モータ駆動回路 １２ 減算器 １３ 傾斜計 １５ 演算手段 １６ 第１の演算器 １７ 第２の演算器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸をほぼ上下方向に向け配置されるマウ
   ント手段と、同マウント手段の軸を回転駆動・制御する
   駆動制御手段と、上記マウント手段の方向を検出する手
   段と、上記マウント手段の軸に直交する面に平行に同マ
   ウント手段に取付けられる一軸の角速度検出用のジャイ
   ロ手段と、上記マウント手段に取付けられ上記ジャイロ
   手段の検出軸の傾斜を検出する傾斜検出手段と、上記ジ
   ャイロ手段および傾斜検出手段の出力を受け前者の出力
   から傾斜成分を除去する演算手段とを備え、上記駆動制
   御手段は上記演算手段の出力を受けその出力がゼロにな
   るよう上記マウント手段の軸を回転駆動・制御すること
   を特徴とする方位標定装置。