JPH07234126A - Attitude angle detecting method for angular velocity sensor type attitude angle detector - Google Patents

Attitude angle detecting method for angular velocity sensor type attitude angle detector

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JPH07234126A
JPH07234126A JP6050025A JP5002594A JPH07234126A JP H07234126 A JPH07234126 A JP H07234126A JP 6050025 A JP6050025 A JP 6050025A JP 5002594 A JP5002594 A JP 5002594A JP H07234126 A JPH07234126 A JP H07234126A
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angular velocity
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attitude angle
around
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Masao Sugita
正夫 杉田
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Abstract

PURPOSE:To enhance a detecting accuracy of an angular velocity sensor while preventing an increase in cost. CONSTITUTION:Before an attitude angle detector having angular velocity sensors 12, 14, 16 mounted at X-, Y-and Z-axes is placed at a body 1, an erroneous angular velocity is detected, and stored in a non-volatile memory 24. The erroneous velocity is obtained from an output vale of angular velocity sensors of two shafts perpendicularly crossed at a detecting shaft by rotating it around the detection shaft by a rotary table. After the angle detector is placed at the body, the erroneous value is subtracted from the output value of the sensors of the two shafts when it is rotated around the detection shaft. In order to correct the error of the angular velocity generated from the fact that axes of the three angular velocity sensors are not perpendicularly crossed, it can be electrically executed, and its coat can be reduced by enhancing a mechanical accuracy.

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、無線操縦式無人ヘリコ
プタ、水上あるいは水中を走航する船舶、シールド式掘
削装置等の姿勢角や進行方向を検出する角速度センサ式
姿勢角検出装置の姿勢角検出方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an attitude angle detecting device for detecting an attitude angle and a traveling direction of a radio-controlled unmanned helicopter, a ship traveling on water or underwater, a shield excavator, and the like. It relates to a detection method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、例えば農薬散布用の無線操縦式無
人ヘリコプタは、操縦者からのパイロット指令信号によ
って機体の方位、傾斜角度等を遠隔操作によって制御す
る構造になっていた。そして、この種の無人ヘリコプタ
では、操縦を容易に行うことができるように、パイロッ
ト指令信号によって定められた方位、傾斜角度等に対し
て機体の実際の方位、傾斜角度等が風等の外乱によって
変化したとしても機体の姿勢を自動的に修正する姿勢制
御装置を設けることが望まれていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a radio-controlled unmanned helicopter for spraying agricultural chemicals has a structure in which the azimuth, inclination angle, etc. of the machine body are controlled by remote control in response to a pilot command signal from the operator. Then, in this type of unmanned helicopter, the actual azimuth, tilt angle, etc. of the airframe are subject to disturbances such as winds with respect to the azimuth, tilt angle, etc. determined by the pilot command signal so that the maneuver can be performed easily It has been desired to provide an attitude control device that automatically corrects the attitude of the airframe even if it changes.

【0003】この姿勢制御装置としては、機体がその左
右、前後および上下方向の軸線に対して何度回っている
かを各軸毎に角速度センサを用いて求めるように構成す
ることが考えられる。
It is conceivable that this attitude control device is configured to determine how many times the machine body is rotating with respect to its left, right, front and rear, and up and down axes by using an angular velocity sensor for each axis.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかるに、発明者らが
行った実験によれば、角速度センサとして精度の高いも
のを使用したとしても機体の姿勢角を高精度に検出する
ことはできなかった。これは、角速度センサを機体に取
付けるときの位置精度が低いことに起因していた。
However, according to the experiments conducted by the inventors, even if a highly accurate angular velocity sensor is used, the attitude angle of the machine body cannot be detected with high accuracy. This was due to the low positional accuracy when the angular velocity sensor was attached to the machine body.

【0005】すなわち、機体の左右、前後および上下方
向の軸線と、これらの軸線上に配置される各角速度セン
サの軸線とが一致せず、3個の角速度センサの検出軸線
が互いに直交しないからであった。このため、例えば上
下方向の軸線回りのみに機体を回したときに、本来であ
れば角速度を検出しないはずの左右方向の軸線上の角速
度センサや前後方向の軸線上の角速度センサが位置ずれ
に起因する角速度を検出してしまう。
That is, the axis lines in the left-right, front-rear, and up-down directions of the machine body do not match the axis lines of the angular velocity sensors arranged on these axes, and the detection axis lines of the three angular velocity sensors are not orthogonal to each other. there were. Therefore, for example, when the aircraft is rotated only around the vertical axis, the angular velocity sensor on the horizontal axis and the angular velocity sensor on the longitudinal axis, which should not normally detect the angular velocity, are caused by the positional deviation. Will detect the angular velocity.

【0006】このような不具合は各角速度センサの取付
け位置の精度を高めれば解消することができるが、角速
度センサ取付け部を厳格な精度をもって加工し、さらに
精密な位置調整を行わなければならず、コストが高くな
ってしまう。
Such a problem can be solved by increasing the accuracy of the mounting position of each angular velocity sensor, but the angular velocity sensor mounting portion must be machined with strict accuracy to perform more precise position adjustment. The cost will be high.

【0007】しかも、角速度センサは、通常はケース内
にセンサ本体を収納して組立てられており、センサ本体
の検出軸線がケースの基準となる軸線に対して位置ずれ
を起こしていると、上述したようにケースを機体に対し
て高精度に組付けたとしても、結局は軸ずれを起こして
しまう。このセンサ本体をケースに対して位置決めする
ときの精度をも高めようとすると、コストはさらに高く
なってしまう。
In addition, the angular velocity sensor is usually assembled by housing the sensor main body in the case, and the detection axis of the sensor main body is displaced from the reference axis of the case, as described above. Even if the case is assembled to the machine body with high accuracy as described above, the axis will eventually be displaced. If the accuracy of positioning the sensor body with respect to the case is also increased, the cost will be further increased.

【0008】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、取付け位置精度を高めるというコス
トアップとなる手法を採らずに、角速度センサを使用し
て姿勢角を高精度に検出することができるようにするこ
とを目的とする。
The present invention has been made in order to solve such a problem, and detects an attitude angle with high accuracy by using an angular velocity sensor without adopting a cost-increasing method of increasing the mounting position accuracy. The purpose is to be able to.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】第1の発明に係る角速度
センサ式姿勢角検出装置の姿勢角検出方法は、鉛直方向
の軸線回りの角速度を検出する鉛直軸用角速度センサ
と、互いに直交しかつ前記鉛直方向に対して直交する
X,Y方向の軸線回りの角速度を検出するX軸用角速度
センサ、Y軸用角速度センサとが取付けられた姿勢角検
出装置を、鉛直方向の軸線回りに回転する回転テーブル
に前記鉛直軸用角速度センサの軸線を鉛直方向に向けて
載置させて回転させ、回転テーブルが回転しているとき
のX軸用角速度センサおよびY軸用角速度センサの出力
値をそれぞれ鉛直軸回りの誤差値として不揮発性メモリ
に記憶させておき、この姿勢角検出装置が移動物に搭載
された後は鉛直方向の軸線回りに回るときにX軸用角速
度センサおよびY軸用角速度センサの出力値から前記誤
差値をそれぞれ差し引いて真の角速度を求め、この真の
角速度に基づいて角度を求めるものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an attitude angle detecting method for an angular velocity sensor type attitude angle detecting apparatus, comprising: a vertical axis angular velocity sensor for detecting an angular velocity about a vertical axis; An attitude angle detection device equipped with an X-axis angular velocity sensor and a Y-axis angular velocity sensor for detecting angular velocities around the X and Y directions orthogonal to the vertical direction is rotated about the vertical axis. The axis of the vertical axis angular velocity sensor is placed on the rotary table in the vertical direction and rotated, and the output values of the X-axis angular velocity sensor and the Y-axis angular velocity sensor when the rotary table is rotating are set vertically. An error value around the axis is stored in a non-volatile memory, and after the attitude angle detection device is mounted on a moving object, when the attitude angle detection apparatus rotates about the vertical axis, the angular velocity sensor for the X axis and the Y axis Obtains a true angular velocity from the output value of the speed sensor by subtracting each said error value, in which determining the angle based on the true angular velocity.

【0010】第2の発明に係る角速度センサ式姿勢角検
出装置の姿勢角検出方法は、第1の発明に係る角速度セ
ンサ式姿勢角検出装置の姿勢角検出方法において、姿勢
角検出装置を移動物に搭載する以前に、X軸用角速度セ
ンサの軸線を鉛直方向に向けて回転テーブルによって回
転させ、回転テーブルが回転しているときの鉛直軸用角
速度センサおよびY軸用角速度センサの出力値をそれぞ
れX軸回りの誤差値として不揮発性メモリに記憶させ、
この姿勢角検出装置が移動物に搭載された後はX軸の軸
線回りに回るときに鉛直軸用角速度センサおよびY軸用
角速度センサの出力値から前記X軸回りの誤差値を差し
引いて真の角速度を求め、この真の角速度に基づいて角
度を求めるものである。
The attitude angle detecting method of the angular velocity sensor type attitude angle detecting apparatus according to the second invention is the same as the attitude angle detecting method of the angular velocity sensor type attitude angle detecting apparatus according to the first invention. Before mounting on the, the axis of the X-axis angular velocity sensor is turned vertically by the rotary table, and the output values of the vertical-axis angular velocity sensor and the Y-axis angular velocity sensor are measured when the rotary table is rotating. It is stored in the non-volatile memory as an error value around the X axis,
After the attitude angle detecting device is mounted on a moving object, the true value is obtained by subtracting the error value around the X axis from the output values of the vertical axis angular velocity sensor and the Y axis angular velocity sensor when the device rotates around the X axis. The angular velocity is obtained, and the angle is obtained based on this true angular velocity.

【0011】第3の発明に係る角速度センサ式姿勢角検
出装置の姿勢角検出方法は、前記第2の発明に係る角速
度センサ式姿勢角検出装置の姿勢角検出方法において、
姿勢角検出装置を移動物に搭載する以前に、Y軸用角速
度センサの軸線を鉛直方向に向けて回転テーブルによっ
て回転させ、回転テーブルが回転しているときの鉛直軸
用角速度センサおよびX軸用角速度センサの出力値をそ
れぞれY軸回りの誤差値として不揮発性メモリに記憶さ
せ、この姿勢角検出装置が移動物に搭載された後はY軸
の軸線回りに回るときに鉛直軸用角速度センサおよびX
軸用角速度センサの出力値から前記Y軸回りの誤差値を
差し引いて真の角速度を求め、この真の角速度に基づい
て角度を求めるものである。
An attitude angle detecting method of an angular velocity sensor type attitude angle detecting device according to a third aspect of the invention is the same as the attitude angle detecting method of the angular velocity sensor type attitude angle detecting device of the second aspect of the invention.
Before the attitude angle detection device is mounted on a moving object, the axis of the Y-axis angular velocity sensor is turned vertically by a rotary table, and the vertical-axis angular velocity sensor and X-axis are used when the rotary table is rotating. The output values of the angular velocity sensor are stored in a non-volatile memory as error values around the Y-axis, and after the attitude angle detection device is mounted on a moving object, the angular velocity sensor for vertical axis and X
The true angular velocity is obtained by subtracting the error value around the Y axis from the output value of the axial angular velocity sensor, and the angle is obtained based on this true angular velocity.

【0012】[0012]

【作用】本発明においては、3個の角速度センサの軸線
が互いに直交しないことに起因して生じる角速度の誤差
は電気的に補正される。
In the present invention, the angular velocity error caused by the fact that the axes of the three angular velocity sensors are not orthogonal to each other is electrically corrected.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1ないし図7に
よって詳細に説明する。なお、本実施例では、無線操縦
式無人ヘリコプタの姿勢角を検出する例について説明す
る。図1は本発明に係る姿勢角検出方法によって姿勢角
を検出する無人ヘリコプタの概略構成図、図2は本発明
に係る姿勢角検出方法によって姿勢角を検出する姿勢角
検出装置の全体構成を示すブロック図、図3は姿勢角検
出装置の要部の構成を示すブロック図、図4は姿勢角検
出装置の概略構成を示す斜視図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. In the present embodiment, an example of detecting the attitude angle of the radio-controlled unmanned helicopter will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an unmanned helicopter that detects a posture angle by the posture angle detection method according to the present invention, and FIG. 2 shows an overall configuration of a posture angle detection device that detects a posture angle by the posture angle detection method according to the present invention. 3 is a block diagram, FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a main part of the attitude angle detecting device, and FIG. 4 is a perspective view showing a schematic configuration of the attitude angle detecting device.

【0014】図5は回転テーブル上での誤差値検出工程
を説明するためのブロック図、図6は回転テーブル上で
の誤差値検出手順を説明するためのグラフ、図7は姿勢
角検出装置を無人ヘリコプタに搭載した後の角速度検出
手順を説明するための図である。
FIG. 5 is a block diagram for explaining the error value detecting step on the rotary table, FIG. 6 is a graph for explaining the error value detecting procedure on the rotary table, and FIG. 7 is an attitude angle detecting device. It is a figure for demonstrating the angular velocity detection procedure after mounting in an unmanned helicopter.

【0015】これらの図において、1は移動物としての
無人ヘリコプタの機体、2はメインロータ、3はテール
ロータ、4は前記メインロータ2およびテールロータ3
を回転駆動するエンジンである。5はこのエンジン4の
回転数を制御するエンジンコントローラサーボモータ、
6は前記メインロータ2の傾斜角やピッチ角を制御する
コレクティブサーボモータ、7は前記テールロータ3の
ピッチ角を制御するラダーサーボモータで、これらのサ
ーボモータ5〜7は本発明に係る姿勢角検出装置として
のコントローラ8によって制御される構造になってい
る。
In these figures, 1 is a body of an unmanned helicopter as a moving object, 2 is a main rotor, 3 is a tail rotor, 4 is the main rotor 2 and a tail rotor 3.
Is an engine that drives the rotation of. 5 is an engine controller servomotor for controlling the rotation speed of the engine 4,
Reference numeral 6 is a collective servo motor for controlling the tilt angle and pitch angle of the main rotor 2, 7 is a ladder servo motor for controlling the pitch angle of the tail rotor 3, and these servo motors 5 to 7 are attitude angle detection according to the present invention. It has a structure controlled by a controller 8 as a device.

【0016】9は機体1に搭載された受信機で、この受
信機9は送信機10が発信したパイロット指令信号を受
信部9aが受信してコントローラ8に出力すると共に、
コントローラ8からの制御信号を前記サーボモータ5〜
7に伝えるアンプ9bを内蔵している。なお、この機体
1には、図示してはいないが農薬を空中から散布するた
めの農薬散布装置が装着されている。
Reference numeral 9 denotes a receiver mounted on the machine body 1. The receiver 9 receives the pilot command signal transmitted from the transmitter 10 by the receiver 9a and outputs it to the controller 8.
The control signal from the controller 8 is sent to the servomotor 5 to
7 has an amplifier 9b built in. The machine body 1 is equipped with a pesticide spraying device (not shown) for spraying pesticides from the air.

【0017】前記コントローラ8は、機体1の互いに直
交する3つの主方位(左右、前後および上下方向)に対
する角度や機体の高度、鉛直方向に対する加速度等を後
述する各種センサを使用して検出し、送信機10から送
られたパイロット指令信号によって設定された目標飛行
状態となるように制御する構造になっている。ここで、
前記センサとしては、機体1の左右方向の軸線(X軸)
回りの角度を検出する傾斜計としての加速度センサ11
および角速度センサ12と、機体1の前後方向の軸線
(Y軸)回りの角度を検出する傾斜計としての加速度セ
ンサ13および角速度センサ14と、機体1の鉛直方向
の軸線(Z軸)回りの角度を検出する地磁気方位センサ
15および角速度センサ16と、機体1の鉛直方向に対
する加速度を検出するための鉛直方向加速度センサ17
と、機体1の高度を検出するための高度センサ18と、
エンジン4の回転数を検出するエンジン回転数検出セン
サ19(図2)である。
The controller 8 detects the angles of the main body 1 with respect to three mutually orthogonal main azimuths (horizontal, front-back and up-down directions), the altitude of the airframe, the acceleration in the vertical direction, etc. by using various sensors described later, The structure is such that the target flight state set by the pilot command signal sent from the transmitter 10 is controlled. here,
As the sensor, the axis line in the left-right direction of the machine body 1 (X axis)
Acceleration sensor 11 as an inclinometer for detecting the angle of rotation
And the angular velocity sensor 12, the acceleration sensor 13 and the angular velocity sensor 14 as an inclinometer for detecting the angle around the longitudinal axis (Y axis) of the machine body 1, and the angle around the vertical axis line (Z axis) of the machine body 1. A geomagnetic direction sensor 15 and an angular velocity sensor 16 for detecting the vertical direction, and a vertical direction acceleration sensor 17 for detecting the acceleration of the body 1 in the vertical direction.
And an altitude sensor 18 for detecting the altitude of the aircraft 1,
It is an engine speed detection sensor 19 (FIG. 2) that detects the speed of the engine 4.

【0018】これらのセンサのうちX軸の加速度センサ
11はY軸方向への加速度から機体1のY軸が鉛直方向
に対して何度傾斜しているかを検出し、X軸の角速度セ
ンサ12は機体1がX軸回りに回転するときの角速度を
検出するように構成されている。また、Y軸の加速度セ
ンサ13はX軸方向への加速度から機体1のX軸が鉛直
方向に対して何度傾斜しているかを検出し、Y軸の角速
度センサ14は機体1がY軸回りに回転するときの角速
度を検出するように構成されている。
Of these sensors, the X-axis acceleration sensor 11 detects from the acceleration in the Y-axis direction how many times the Y-axis of the machine body 1 is inclined with respect to the vertical direction, and the X-axis angular velocity sensor 12 is It is configured to detect an angular velocity when the machine body 1 rotates about the X axis. Further, the Y-axis acceleration sensor 13 detects how many times the X-axis of the machine body 1 is inclined with respect to the vertical direction from the acceleration in the X-axis direction, and the Y-axis angular velocity sensor 14 detects the machine body 1 around the Y-axis. It is configured to detect the angular velocity when rotating.

【0019】さらに、地磁気方位センサ15は例えば機
体のY軸が北方位に対して何度回っているかを検出し、
Z軸の角速度センサ16は機体1がZ軸回りに回転する
ときの角速度を検出するように構成されている。加え
て、鉛直方向加速度センサ17は機体1のZ軸方向への
加速度から同方向に対しての加速度を検出するように構
成され、高度センサ18は機体1と地表との距離を光学
的に検出するように構成されている。さらにまた、エン
ジン回転数検出センサ19は、エンジン4のクランク軸
(図示せず)の回転を検出するように構成されている。
Further, the geomagnetic direction sensor 15 detects, for example, how many times the Y axis of the airframe is rotating with respect to the north direction,
The Z-axis angular velocity sensor 16 is configured to detect the angular velocity when the machine body 1 rotates about the Z-axis. In addition, the vertical acceleration sensor 17 is configured to detect acceleration in the Z-axis direction of the aircraft 1 in the same direction, and the altitude sensor 18 optically detects the distance between the aircraft 1 and the ground surface. Is configured to. Furthermore, the engine speed detection sensor 19 is configured to detect the rotation of a crankshaft (not shown) of the engine 4.

【0020】そして、前記各軸毎の角速度センサ12,
14,16、加速度センサ11,13,17および地磁
気方位センサ15は、本実施例では図4に示すベースブ
ロック20にそれぞれ取付けられ、このベースブロック
20を介して機体1に支持固定されている。なお、図4
においては地磁気方位センサ15は図示を省略してある
が、Z軸を検出軸としてベースブロック20に固定され
ている。
The angular velocity sensor 12 for each axis is
14, 16, the acceleration sensors 11, 13, 17 and the geomagnetic direction sensor 15 are attached to the base block 20 shown in FIG. 4 in this embodiment, and are supported and fixed to the machine body 1 via the base block 20. Note that FIG.
In FIG. 1, the geomagnetic direction sensor 15 is not shown, but is fixed to the base block 20 with the Z axis as the detection axis.

【0021】ベースブロック20は、X−Y平面と平行
に形成された底板20aと、X−Z平面と平行に形成さ
れた後板20bと、Y−Z平面と平行に形成された側板
20cとが一体に設けられており、前記底板20aに角
速度センサ12,14,16、鉛直方向加速度センサ1
7が固定され、後板20bにX軸方向の加速度センサ1
1が固定され、側板20cにY軸方向の加速度センサ1
3が固定されている。また、このベースブロック20
は、底板20a、後板20bおよび側板20cのうち互
いに隣接するもの同士が結合されてなる角の稜線が機体
1のX軸、Y軸およびZ軸に一致するように機体1に取
付けられている。そして、各角速度センサ12,14,
16はこのX軸、Y軸およびZ軸に検出軸線が平行にな
るように取付けられている。なお、これらの角速度セン
サ12,14,16としては、本実施例では光ファイバ
ジャイロが採用されている。
The base block 20 includes a bottom plate 20a formed parallel to the XY plane, a rear plate 20b formed parallel to the XZ plane, and a side plate 20c formed parallel to the YZ plane. Are integrally provided, and the bottom plate 20a has angular velocity sensors 12, 14, 16 and a vertical acceleration sensor 1
7 is fixed, and the acceleration sensor 1 in the X-axis direction is attached to the rear plate 20b.
1 is fixed, and the acceleration sensor 1 in the Y-axis direction is attached to the side plate 20c.
3 is fixed. In addition, this base block 20
Is attached to the machine body 1 such that the ridge lines of the corners formed by joining adjacent ones of the bottom plate 20a, the rear plate 20b, and the side plates 20c coincide with the X axis, Y axis, and Z axis of the machine body 1. . Then, each angular velocity sensor 12, 14,
Reference numeral 16 is attached so that the detection axes are parallel to the X axis, the Y axis and the Z axis. An optical fiber gyro is adopted as the angular velocity sensors 12, 14, 16 in this embodiment.

【0022】コントローラ8は、図2に示すように、機
体1の実際の姿勢角を前記各種センサの出力値から演算
する姿勢角演算装置21と、この姿勢角演算装置21に
よって求められた機体1の実際の姿勢角を後述する目標
姿勢角に近づけると共に、飛行方向、エンジン回転数お
よび高度を目標値に近づけるように前記サーボモータ5
〜7を制御する飛行状態制御用CPU22等から構成さ
れている。この飛行状態制御用CPU22は、送信機1
0から送られたパイロット指令信号に基づいて目標姿勢
角、目標飛行方向および目標飛行速度等の目標値を演算
する目標値演算処理手段と、上述したように前記サーボ
モータ5〜7を制御する各アクチュエータ制御量演算処
理手段を備えている。
As shown in FIG. 2, the controller 8 calculates the actual posture angle of the machine body 1 from the output values of the various sensors, and the machine body 1 obtained by the posture angle calculation device 21. Of the servo motor 5 so that the actual attitude angle of the vehicle approaches a target attitude angle described later, and the flight direction, engine speed, and altitude approach the target values.
It is composed of a flight state control CPU 22 and the like for controlling the to. The CPU 22 for controlling the flight state is the transmitter 1
Target value calculation processing means for calculating target values such as a target attitude angle, a target flight direction and a target flight speed based on a pilot command signal sent from 0, and each of the servo motors 5 to 7 for controlling the servo motors 5 to 7 as described above. An actuator control amount calculation processing means is provided.

【0023】前記姿勢角演算装置21は、図3に示すよ
うに、各種演算を行うCPU23と、このCPU23に
前記各センサおよび前記飛行状態制御用CPU22を接
続するインターフェイスとから形成されている。
As shown in FIG. 3, the attitude angle computing device 21 comprises a CPU 23 for performing various computations and an interface for connecting the sensors and the flight state control CPU 22 to the CPU 23.

【0024】CPU23は、各角速度センサ12,1
4,16が実際に検出した角速度と不揮発性メモリ24
に記憶された誤差角速度とを用いて真の角速度としての
補正角速度を求める補正角速度演算処理手段25と、こ
の補正角速度演算処理手段25が求めた補正角速度を前
記加速度センサ11,13および地磁気方位センサ15
によって検出された角度に加算して現在の姿勢角を求め
る姿勢角演算処理手段26とから構成されている。
The CPU 23 uses the angular velocity sensors 12, 1
Non-volatile memory 24 and the angular velocity actually detected by 4, 16
The corrected angular velocity calculation processing means 25 for obtaining the corrected angular velocity as the true angular velocity using the error angular velocity stored in the acceleration angular velocity calculation processing means 25 and the corrected angular velocity calculated by the corrected angular velocity calculation processing means 25. 15
Attitude angle calculation processing means 26 is added to the angle detected by to obtain the current attitude angle.

【0025】前記不揮発性メモリ24は、後述する誤差
検出工程によって予め設定された各角速度センサ12,
14,16の誤差角速度が記憶されている。この誤差角
速度とは、X軸回り角速度を検出するX軸回り角速度セ
ンサ12であれば、図4に示すベースブロック20に取
付けられた状態でこの角速度センサ12をベースブロッ
ク20と共にZ軸回りに回したときに検出される角速度
KXZと、Y軸回りに回したときに検出される角速度KXY
のことである。本来であれば、X軸回りの角速度センサ
12はZ軸やY軸回りに回したとしても角速度を検出す
ることはない筈であるが、この角速度センサ12はセン
サ本体12aの軸線がセンサケース12bの基準線に対
して傾斜していたり、センサケース12bの基準線がベ
ースブロック20のX軸に対して傾斜したりする関係か
ら、上述した誤差角速度KXZ,KXYが生じる。
The non-volatile memory 24 includes the angular velocity sensors 12, which are set in advance by an error detection process described later.
The error angular velocities of 14 and 16 are stored. If the angular velocity sensor 12 detects the angular velocity around the X-axis, the error angular velocity means that the angular velocity sensor 12 is rotated together with the base block 20 around the Z-axis while being attached to the base block 20 shown in FIG. Angular velocity KXZ detected when rotating and the angular velocity KXY detected when rotating around the Y-axis
That is. Originally, the angular velocity sensor 12 around the X-axis should not detect the angular velocity even if it is rotated around the Z-axis or the Y-axis, but the angular velocity sensor 12 has the axis of the sensor body 12a in the sensor case 12b. The above-described error angular velocities KXZ and KXY are generated due to the fact that the sensor case 12b is inclined with respect to the reference line and the reference line of the sensor case 12b is inclined with respect to the X axis of the base block 20.

【0026】これと同様に、Y軸回りの角速度センサ1
4およびZ軸回りの角速度センサ16も誤差を生じるの
で、その誤差も不揮発性メモリ24に記憶されている。
Y軸回りの角速度センサ14が出力する誤差角速度は、
それがZ軸回りに回されたときの誤差角速度KYZと、X
軸回りに回されたときの誤差角速度KYXである。また、
Z軸回りの角速度センサ16が出力する誤差角速度は、
それがX軸回りに回されたときの誤差角速度KZXと、Y
軸回りに回されたときの誤差角速度KZYである。
Similarly to this, the angular velocity sensor 1 around the Y-axis
Since the angular velocity sensor 16 around the 4th axis and the Z-axis also causes an error, the error is also stored in the nonvolatile memory 24.
The error angular velocity output by the angular velocity sensor 14 around the Y axis is
Error angular velocity KYZ when it is rotated around the Z axis, and X
It is the error angular velocity KYX when it is rotated around the axis. Also,
The error angular velocity output by the angular velocity sensor 16 around the Z axis is
Error angular velocity KZX when it is rotated around the X axis and Y
It is the error angular velocity KZY when rotated about the axis.

【0027】なお、上述した誤差角速度は、後述する誤
差検出工程において、誤差が生じる軸回りに回ったとき
の単位角速度当たりの値として設定されている。例え
ば、X軸回りの角速度センサ12をZ軸回りに回したと
きの誤差角速度KXZは、そのときにZ軸回りの角速度セ
ンサ16によって検出された角速度で除して求められて
いる。すなわち、Z軸回りの角速度が大きくなればなる
ほど誤差角速度が大きくなるので、前記誤差角速度KXZ
にZ軸回りの角速度センサ16での出力値を乗算するよ
うにしている。この乗算は後述する補正角速度演算処理
手段25が行う。
The above-mentioned error angular velocity is set as a value per unit angular velocity when it rotates around the axis where an error occurs in the error detection step described later. For example, the error angular velocity KXZ when the angular velocity sensor 12 around the X axis is rotated around the Z axis is obtained by dividing by the angular velocity detected by the angular velocity sensor 16 around the Z axis at that time. That is, the greater the angular velocity around the Z axis, the greater the error angular velocity. Therefore, the error angular velocity KXZ
Is multiplied by the output value of the angular velocity sensor 16 around the Z axis. This multiplication is performed by the corrected angular velocity calculation processing means 25 described later.

【0028】補正角速度演算処理手段25は、各角速度
センサ12,14,16によって検出された実際の角速
度ωX,ωY,ωZ から前記誤差角速度に誤差発生軸回り
の角速度を乗算したものを差し引いて真の角速度を求め
るように構成されている。詳述すると、例えばZ軸回り
角速度センサ16が角速度を検出しているときには、X
軸回り角速度センサ12、Y軸回り角速度センサ14の
出力値から、それぞれZ軸回りの誤差角速度KXZ,KYZ
にZ軸回りの角速度センサ16の出力ωZ を乗じたもの
を差し引く。これによってX軸回りの角速度センサ1
2、Y軸回りの角速度センサ14が出力する角速度の真
の値が求められる。そして、この真の角速度を姿勢角演
算処理手段26に出力するように構成されている。
The correction angular velocity calculation processing means 25 subtracts the difference between the actual angular velocity ωX, ωY, ωZ detected by the respective angular velocity sensors 12, 14, 16 and the error angular velocity multiplied by the angular velocity around the error generating axis to obtain a true value. Is configured to determine the angular velocity of. More specifically, for example, when the Z-axis rotation angular velocity sensor 16 detects the angular velocity, X
The error angular velocities KXZ and KYZ around the Z-axis are calculated from the output values of the axial-rotational angular velocity sensor 12 and the Y-axis rotational angular velocity sensor 14, respectively.
Subtract what is multiplied by the output ωZ of the angular velocity sensor 16 around the Z axis. With this, the angular velocity sensor 1 around the X-axis
2. The true value of the angular velocity output by the angular velocity sensor 14 around the Y axis is obtained. The true angular velocity is output to the posture angle calculation processing means 26.

【0029】これと同様に、補正角速度演算処理手段2
5は、X軸回りの角速度センサ12が角速度を検出して
いるときには、Y軸回りの角速度センサ14およびZ軸
回りの角速度センサ16によって検出された角速度の真
の値を姿勢角演算処理手段26に出力する。また、Y軸
回りの角速度センサ14が角速度を検出しているときに
は、X軸回りの角速度センサ12およびZ軸回りの角速
度センサ16によって検出された角速度の真の値を姿勢
角演算処理手段26に出力する。
Similarly, the correction angular velocity calculation processing means 2
When the angular velocity sensor 12 around the X axis detects the angular velocity, the posture angle calculation processing means 26 indicates the true value of the angular velocity detected by the angular velocity sensor 14 around the Y axis and the angular velocity sensor 16 around the Z axis. Output to. Further, when the angular velocity sensor 14 about the Y axis is detecting the angular velocity, the posture angle calculation processing means 26 is provided with the true value of the angular velocity detected by the angular velocity sensor 12 about the X axis and the angular velocity sensor 16 about the Z axis. Output.

【0030】すなわち、機体1の現在の各軸回りの真の
角速度がω′X,ω′Y,ω′Z として姿勢各演算処理手
段26に出力されることになる。
That is, the current true angular velocities of the machine body 1 around the respective axes are output to the respective attitude calculation processing means 26 as ω'X, ω'Y, ω'Z.

【0031】前記姿勢各演算処理手段26は、離陸以前
の機体静止時に機体1の傾斜角度、方位の初期値を検出
してこの値を不図示のメモリに記憶させ、離陸後は前記
補正角速度演算処理手段15が求めた真の角速度ω
X′,ωY′,ωZ′ を積分してなる真の角度を前記初期
値に加算して現在の姿勢角を求めるように構成されてい
る。離陸以前に求める傾斜角度は加速度センサ11,1
3の出力値を用い、方位は地磁気方位センサ15の出力
値を用いている。また、機体1が静止している状態であ
ることを検出するには、角速度センサ12,14,16
が一定時間の間に予め定めた値より小さい値を継続して
出力したことを検出することによって行う。
Each of the attitude calculation processing means 26 detects the initial value of the tilt angle and the azimuth of the body 1 when the body is stationary before takeoff and stores the values in a memory (not shown), and after the takeoff, the corrected angular velocity calculation is performed. True angular velocity ω obtained by the processing means 15
A true angle obtained by integrating X ', ωY', and ωZ 'is added to the initial value to obtain the current posture angle. Accelerometers 11, 1 are used to determine the tilt angle before takeoff.
3 is used, and the azimuth uses the output value of the geomagnetic azimuth sensor 15. Further, in order to detect that the airframe 1 is stationary, the angular velocity sensors 12, 14, 16
Is detected by continuously outputting a value smaller than a predetermined value during a certain time.

【0032】すなわち、この姿勢角演算処理手段26が
求めた現在の姿勢角が前記飛行状態制御用CPU22に
入力され、この飛行状態制御用CPU22が前記姿勢角
に基づいて飛行方向、高度、エンジン回転数を制御する
ことになる。
That is, the current attitude angle obtained by the attitude angle calculation processing means 26 is input to the flight state control CPU 22, and the flight state control CPU 22 determines the flight direction, altitude, and engine rotation based on the attitude angle. Will control the number.

【0033】次に、前記誤差値を求める手法について説
明する。先ず、角速度センサ12,14,16が取付け
られたベースブロック20を図4に示すように回転テー
ブル27に載置させて固定する。この回転テーブル27
は、鉛直方向の軸線回りに所定回転数をもって回転する
構造になっている。そして、この回転テーブル27にベ
ースブロック20を載せるに当たっては、先ず、ベース
ブロック20の軸線Zが鉛直方向を指向するようにす
る。すなわち、図4に示した状態でベースブロック20
を回転テーブル27に固定する。本実施例では、ベース
ブロック27には図5に示すようにコントローラ8のC
PU23および不揮発性メモリ24等を角速度センサと
共に取付けておく。そして、各角速度センサ12,1
4,16をA/D変換機28を介してCPU23に接続
しておく。すなわち、本実施例ではベースブロック20
も姿勢角検出装置の一部を構成することになる。
Next, a method for obtaining the error value will be described. First, as shown in FIG. 4, the base block 20 to which the angular velocity sensors 12, 14, 16 are attached is placed and fixed on the rotary table 27. This turntable 27
Has a structure that rotates around a vertical axis at a predetermined rotation speed. In mounting the base block 20 on the rotary table 27, first, the axis Z of the base block 20 is oriented in the vertical direction. That is, the base block 20 in the state shown in FIG.
Is fixed to the rotary table 27. In the present embodiment, the base block 27 has a C of the controller 8 as shown in FIG.
The PU 23, the non-volatile memory 24 and the like are attached together with the angular velocity sensor. Then, each angular velocity sensor 12, 1
4, 16 are connected to the CPU 23 via the A / D converter 28. That is, in this embodiment, the base block 20
Also constitutes a part of the attitude angle detection device.

【0034】次に、このように回転テーブル27にベー
スブロック20を取付けた後、図6に示すように、回転
テーブル27を静止させた状態で10秒間だけ各角速度
センサによって角速度を検出させる。そして、この10
秒間に検出された角速度の平均値を各角速度センサの初
期角速度ωX0,ωY0,ωZ0としてCPU23の不図示の
メモリに記憶させる。これは、予めCPU23に記憶さ
れた誤差検出プログラムに基づいて行われる。すなわ
ち、CPU23は姿勢角を演算するプログラムの他に、
誤差検出工程において角速度センサの誤差を検出して後
述するように不揮発性メモリ24に記憶させるプログラ
ムも記憶されている。
Next, after mounting the base block 20 on the rotary table 27 in this manner, as shown in FIG. 6, the angular velocity is detected by each angular velocity sensor for 10 seconds while the rotary table 27 is stationary. And this 10
The average value of the angular velocities detected in each second is stored in a memory (not shown) of the CPU 23 as the initial angular velocities ωX0, ωY0, ωZ0 of each angular velocity sensor. This is performed based on the error detection program stored in the CPU 23 in advance. That is, the CPU 23, in addition to the program for calculating the attitude angle,
A program for detecting an error of the angular velocity sensor in the error detecting step and storing it in the nonvolatile memory 24 as described later is also stored.

【0035】その後、回転テーブル27を予め定めた回
転数をもって回転させ、回転テーブル27が一定回転数
で回っているときに各角速度センサによって角速度を検
出させる。このときは10秒間に検出された角速度の平
均値を各角速度センサの実角速度ωX,ωY,ωZ として
CPU23のメモリに記憶させる。このように実角速度
ωX,ωY,ωZ を検出した後、回転テーブル27を停止
させる。
After that, the rotary table 27 is rotated at a predetermined rotational speed, and the angular velocity is detected by each angular velocity sensor when the rotary table 27 is rotating at a constant rotational speed. At this time, the average value of the angular velocities detected in 10 seconds is stored in the memory of the CPU 23 as the actual angular velocities ωX, ωY, ωZ of the respective angular velocity sensors. After detecting the real angular velocities ωX, ωY, ωZ in this way, the rotary table 27 is stopped.

【0036】次いで、各角速度センサの実角速度ωX,
ωY,ωZ から初期角速度ωX0,ωY0,ωZ0を差し引い
て角速度増加分ΔωX,ΔωY,ΔωZ をそれぞれ求め
る。そして、X軸回りの角速度センサ12の角速度増加
分ΔωX およびY軸回りの角速度センサ14の角速度増
加分ΔωY を、Z軸回りの角速度センサ16での角速度
増加分ΔωZ でそれぞれ除して単位角速度当たりの誤差
角速度KXZ,KYZを求める。このように誤差角速度KX
Z,KYZを求めた後、CPU23はそれを不揮発性メモ
リ24に記憶させる。
Next, the actual angular velocity ωX of each angular velocity sensor,
The initial angular velocities ωX0, ωY0, ωZ0 are subtracted from ωY, ωZ to obtain the angular velocity increments ΔωX, ΔωY, ΔωZ, respectively. Then, the angular velocity increment ΔωX of the angular velocity sensor 12 around the X axis and the angular velocity increment ΔωY of the angular velocity sensor 14 around the Y axis are divided by the angular velocity increment ΔωZ at the angular velocity sensor 16 around the Z axis, respectively. The error angular velocities KXZ and KYZ of are calculated. Thus, the error angular velocity KX
After obtaining Z and KYZ, the CPU 23 stores them in the non-volatile memory 24.

【0037】このようにZ軸回りの誤差角速度を求めた
後は、X軸回りの誤差角速度を求める。このときには、
ベースブロック20を回転テーブル27から一度外し、
ベースブロック20のX軸が鉛直方向を指向するように
して再び固定する。そして、前記同様に静止状態で初期
角速度ωX0,ωY0,ωZ0を検出させ、しかる後に前記同
様に回転テーブル27を回転させて実角速度ωX,ωY,
ωZ を検出させる。角速度検出方法はZ軸回りの誤差を
検出するときと同様にする。
After the error angular velocity about the Z axis is obtained in this way, the error angular velocity about the X axis is obtained. At this time,
Remove the base block 20 from the rotary table 27 once,
The base block 20 is fixed again so that the X axis is oriented in the vertical direction. Then, in the same manner as described above, the initial angular velocities ωX0, ωY0, ωZ0 are detected in the stationary state, and thereafter the rotary table 27 is rotated in the same manner as described above to obtain the real angular velocities ωX, ωY,
ωZ is detected. The angular velocity detection method is the same as when detecting the error around the Z axis.

【0038】その後、実角速度ωX,ωY,ωZ から初期
角速度ωX0,ωY0,ωZ0を差し引いて角速度増加分Δω
X,ΔωY,ΔωZ を求め、さらに、Y軸回り角速度セン
サ14の角速度増加分ΔωYおよびZ軸回り角速度セン
サ16の角速度増加分ΔωZをX軸回り角速度センサ1
2の角速度増加分ΔωX でそれぞれ除して単位角速度当
たりの誤差角速度KYX、KZXを求める。このように誤差
角速度KYX,KZXを求めた後、CPU23はそれを不揮
発性メモリ24に記憶させる。
After that, the initial angular velocities ωX0, ωY0, ωZ0 are subtracted from the real angular velocities ωX, ωY, ωZ, and the angular velocity increase Δω
X, ΔωY, ΔωZ are obtained, and the angular velocity increase ΔωY of the Y-axis rotation angular velocity sensor 14 and the angular velocity increase ΔωZ of the Z-axis rotation angular velocity sensor 16 are calculated.
The error angular velocities KYX and KZX per unit angular velocity are obtained by dividing by the angular velocity increment ΔωX of 2. After obtaining the error angular velocities KYX and KZX in this way, the CPU 23 stores them in the non-volatile memory 24.

【0039】また、Z軸、X軸回りの誤差角速度を求め
た後は、Y軸回りの誤差角速度を求める。このときも前
記同様にベースブロック20を回転テーブル27から一
度外し、ベースブロック20のY軸が鉛直方向を指向す
るようにして再び固定する。そして、静止状態で初期角
速度ωX0,ωY0,ωZ0を検出させ、しかる後に回転テー
ブル27を回転させて実角速度ωX,ωY,ωZ を検出さ
せる。角速度検出方法はZ軸、X軸回りの誤差を検出す
るときと同様にする。
After obtaining the error angular velocities about the Z axis and the X axis, the error angular velocities about the Y axis are obtained. Also at this time, similarly to the above, the base block 20 is once removed from the rotary table 27 and fixed again so that the Y axis of the base block 20 is oriented in the vertical direction. Then, the initial angular velocities ωX0, ωY0, ωZ0 are detected in a stationary state, and then the rotary table 27 is rotated to detect the real angular velocities ωX, ωY, ωZ. The angular velocity detection method is the same as that for detecting an error around the Z axis and the X axis.

【0040】その後、実角速度ωX,ωY,ωZ から初期
角速度ωX0,ωY0,ωZ0を差し引いて角速度増加分Δω
X,ΔωY,ΔωZ を求め、さらに、X軸回り角速度セン
サ12の角速度増加分ΔωXおよびZ軸回り角速度セン
サ16の角速度増加分ΔωZをY軸回り角速度センサ1
4の角速度増加分ΔωY でそれぞれ除して単位角速度当
たりの誤差角速度KXY、KZYを求める。このように誤差
角速度KXY,KZYを求めた後、CPU23はそれを不揮
発性メモリ24に記憶させる。
After that, the initial angular velocities ωX0, ωY0, ωZ0 are subtracted from the actual angular velocities ωX, ωY, ωZ, and the angular velocity increase Δω
X, ΔωY, ΔωZ are obtained, and the angular velocity increase ΔωX of the X-axis rotational angular velocity sensor 12 and the angular velocity increase ΔωZ of the Z-axis rotational angular velocity sensor 16 are calculated.
The error angular velocities KXY and KZY per unit angular velocity are obtained by dividing by the angular velocity increment ΔωY of 4. After obtaining the error angular velocities KXY and KZY in this way, the CPU 23 stores them in the non-volatile memory 24.

【0041】このようにX,Y,Z軸回りのそれぞれの
誤差角速度を不揮発性メモリ24に記憶させることによ
って誤差検出工程が終了する。角速度センサ等が取付け
られたベースブロック20は、この誤差検出工程を経た
後に機体1に搭載される。
By storing the error angular velocities around the X, Y, and Z axes in the nonvolatile memory 24 in this way, the error detection step is completed. The base block 20 to which the angular velocity sensor and the like are attached is mounted on the machine body 1 after this error detection process.

【0042】上述した誤差検出工程によって誤差角速度
が記憶されたコントローラ8を使用すると、図7に示す
ように、X軸回り角速度センサ12によって検出された
実際の角速度ωX は、Y軸回り角速度センサ14、Z軸
回り角速度センサ16が角速度ωY,ωZを出力している
ときにはωY×KYXの値と、ωZ×KZXの値とがそれぞれ
差し引かれて真の角速度ωX′ に変えられることにな
る。また、同様にしてY軸回り角速度センサ14によっ
て検出された実際の角速度ωY は、X軸回り角速度セン
サ12、Z軸回り角速度センサ16が角速度ωX,ωZを
出力しているときにはωX×KXYの値と、ωZ×KZYの値
とがそれぞれ差し引かれて真の角速度 ωY′に変えられ
ることになる。さらに、Z軸回り角速度センサ16によ
って検出された実際の角速度ωZ も、X軸回り角速度セ
ンサ12、Y軸回り角速度センサ14が角速度ωX,ωY
を出力しているときにはωX×KXZの値と、ωY×KYZの
値とがそれぞれ差し引かれて真の角速度 ωZ′ に変え
られる。
When the controller 8 in which the error angular velocities are stored in the above-described error detecting step is used, the actual angular velocity ω X detected by the X-axis rotational angular velocity sensor 12 is calculated as shown in FIG. , When the Z-axis rotation angular velocity sensor 16 outputs the angular velocities ωY and ωZ, the value of ωY × KYX and the value of ωZ × KZX are subtracted from each other to be changed to the true angular velocity ωX ′. Similarly, the actual angular velocity ωY detected by the Y-axis rotation angular velocity sensor 14 is the value of ωX × KXY when the X-axis rotation angular velocity sensor 12 and the Z-axis rotation angular velocity sensor 16 output the angular velocities ωX and ωZ. And the value of ωZ × KZY are subtracted from each other to be changed to the true angular velocity ωY ′. Further, the actual angular velocities ωZ detected by the Z-axis rotational angular velocity sensor 16 are also measured by the X-axis rotational angular velocity sensor 12 and the Y-axis rotational angular velocity sensor 14, respectively.
Is being output, the value of ωX × KXZ and the value of ωY × KYZ are subtracted from each other to be changed to the true angular velocity ωZ ′.

【0043】したがって、3個の角速度センサ12,1
4,16の各センサ本体12a,14a,16aの検出
軸線が互いに直交しないことに起因して生じる角速度の
誤差を電気的に補正することができる。このため、各角
速度センサ12,14,16のセンサ本体12a,14
a,16aをケース12b,14b,16bに厳格な精
度をもって取付けたり、各角速度センサ12,14,1
6をベースブロック20に高精度に位置決めしたりする
必要がなくなる。
Therefore, the three angular velocity sensors 12, 1
It is possible to electrically correct the angular velocity error caused by the fact that the detection axes of the sensor bodies 12a, 14a, 16a of 4, 16 are not orthogonal to each other. Therefore, the sensor bodies 12a, 14 of the angular velocity sensors 12, 14, 16 are
a, 16a are attached to the cases 12b, 14b, 16b with strict accuracy, and the angular velocity sensors 12, 14, 1
It is not necessary to position 6 on the base block 20 with high precision.

【0044】なお、本実施例では誤差角速度としてX,
Y,Z軸の3軸回りに対して求める例を示したが、Z軸
回りの誤差角速度のみを求めてX軸回り角速度センサ1
2、Y軸回り角速度センサ14が検出した角速度ωX,
ωYを補正しさえすれば、ヘリコプタの姿勢であれば比
較的高精度に制御することができる。また、角速度セン
サ12,14,16を機体1に取付けるためのベースブ
ロック20としては、本実施例で示したように板状物を
3方向へ延ばしたような構造に限定されるものではな
く、その構造は適宜変更することができる。
In this embodiment, the error angular velocity is X,
Although the example of obtaining the Y-axis and Z-axis around three axes has been shown, only the error angular velocity around the Z-axis is obtained and the X-axis around angular velocity sensor 1 is provided.
2, the angular velocity ωX detected by the Y-axis rotation angular velocity sensor 14,
If only ωY is corrected, the attitude of the helicopter can be controlled with relatively high accuracy. Further, the base block 20 for attaching the angular velocity sensors 12, 14, 16 to the machine body 1 is not limited to the structure in which a plate-like object is extended in three directions as shown in the present embodiment. The structure can be changed appropriately.

【0045】さらに、本実施例では、本発明に係る姿勢
角検出方法を無人ヘリコプタの姿勢角検出方法に適用し
た例を示したが、水上あるいは水中を走行する船舶の姿
勢角を検出したり、シールド式掘削装置の進行方向を検
出するときにも適用することができる。
Further, in the present embodiment, an example in which the attitude angle detecting method according to the present invention is applied to the attitude angle detecting method of an unmanned helicopter is shown. However, the attitude angle of a ship traveling on or under water is detected, It can also be applied when detecting the traveling direction of the shield type excavator.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る角速度
センサ式姿勢角検出装置の姿勢角検出方法は、互いに直
交する3軸毎に角速度センサが取付けられた姿勢角検出
装置を移動物に搭載する以前に、回転テーブルによって
検出軸回りに回転させてこの検出軸とは直交する他の2
軸の角速度センサの出力値を誤差値として不揮発性メモ
リに記憶させ、この姿勢角検出装置が移動物に搭載され
た後は前記検出軸回りに回るときに前記2軸の角速度セ
ンサの出力値から誤差値を差し引くようにしたため、3
個の角速度センサの軸線が互いに直交しないことに起因
して生じる角速度の誤差を電気的に補正することができ
る。
As described above, in the attitude angle detecting method of the angular velocity sensor type attitude angle detecting apparatus according to the present invention, the moving body is equipped with the attitude angle detecting apparatus to which the angular velocity sensors are attached for every three axes orthogonal to each other. Before rotating, it is rotated around the detection axis by the rotary table and the other two
The output value of the angular velocity sensor of the axis is stored as an error value in a non-volatile memory, and after the attitude angle detection device is mounted on a moving object, the output value of the angular velocity sensor of the two axes is changed when the device rotates around the detection axis. Since the error value is subtracted, 3
It is possible to electrically correct the angular velocity error that occurs due to the axes of the individual angular velocity sensors not being orthogonal to each other.

【0047】したがって、角速度センサの本体をケース
に厳格な精度をもって取付けたり、各角速度センサを姿
勢角検出装置に高精度に位置決めしたりする必要がなく
なる。このため、角速度センサを製造するときや姿勢角
検出装置での角速度センサ取付け部を加工するときに必
要以上に精度を高める必要がないので、コストアップと
なるのを防ぎつつ高精度に角速度を検出することができ
るようになる。
Therefore, it becomes unnecessary to mount the main body of the angular velocity sensor on the case with strict accuracy and to position each angular velocity sensor on the attitude angle detecting device with high accuracy. Therefore, it is not necessary to increase the accuracy more than necessary when manufacturing the angular velocity sensor or when processing the angular velocity sensor mounting portion of the attitude angle detection device, so that it is possible to detect the angular velocity with high accuracy while preventing cost increase. You will be able to.

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

【図1】本発明に係る姿勢角検出方法によって姿勢角を
検出する無人ヘリコプタの概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an unmanned helicopter that detects an attitude angle by an attitude angle detection method according to the present invention.

【図2】本発明に係る姿勢角検出方法によって姿勢角を
検出する姿勢角検出装置の全体構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 2 is a block diagram showing an overall configuration of an attitude angle detection device that detects an attitude angle by the attitude angle detection method according to the present invention.

【図3】姿勢角検出装置の要部の構成を示すブロック図
である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a main part of an attitude angle detection device.

【図4】姿勢角検出装置の概略構成を示す斜視図であ
る。
FIG. 4 is a perspective view showing a schematic configuration of an attitude angle detection device.

【図5】回転テーブル上での誤差値検出工程を説明する
ためのブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram for explaining an error value detection process on a rotary table.

【図6】回転テーブル上での誤差値検出手順を説明する
ためのグラフである。
FIG. 6 is a graph for explaining an error value detection procedure on a turntable.

【図7】姿勢角検出装置を無人ヘリコプタに搭載した後
の角速度検出手順を説明するための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining an angular velocity detection procedure after mounting the attitude angle detection device on an unmanned helicopter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

8 コントローラ 12 角速度センサ 14 角速度センサ 16 角速度センサ 20 ベースブロック 21 姿勢角演算装置 24 不揮発性メモリ 25 補正角速度演算手段 27 回転テーブル 8 Controller 12 Angular Velocity Sensor 14 Angular Velocity Sensor 16 Angular Velocity Sensor 20 Base Block 21 Posture Angle Calculator 24 Nonvolatile Memory 25 Corrected Angular Velocity Calculator 27 Rotation Table

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 鉛直方向の軸線に対して回るときの角速
度を検出する鉛直軸用角速度センサと、互いに直交しか
つ前記鉛直方向に対して直交するX,Y方向の軸線に対
して回るときの角速度を検出するX軸用角速度センサ、
Y軸用角速度センサとが取付けられた姿勢角検出装置
を、鉛直方向の軸線回りに回転する回転テーブルに前記
鉛直軸用角速度センサの軸線を鉛直方向に向けて載置さ
せて回転させ、回転テーブルが回転しているときのX軸
用角速度センサおよびY軸用角速度センサの出力値をそ
れぞれ鉛直軸回りの誤差値として不揮発性メモリに記憶
させておき、この姿勢角検出装置が移動物に搭載された
後は鉛直方向の軸線回りに回るときにX軸用角速度セン
サおよびY軸用角速度センサの出力値から前記誤差値を
それぞれ差し引いて真の角速度を求め、この真の角速度
に基づいて角度を求めることを特徴とする角速度センサ
式姿勢角検出装置の姿勢角検出方法。
1. An angular velocity sensor for a vertical axis for detecting an angular velocity when rotating about an axis in the vertical direction, and an angular velocity sensor for rotating around an axis in the X and Y directions orthogonal to each other and orthogonal to the vertical direction. X-axis angular velocity sensor for detecting angular velocity,
The attitude angle detection device to which the Y-axis angular velocity sensor is attached is placed on a rotary table that rotates around an axis in the vertical direction so that the axis line of the vertical-axis angular velocity sensor is placed in the vertical direction and rotated. The output values of the X-axis angular velocity sensor and the Y-axis angular velocity sensor while rotating is stored in the nonvolatile memory as error values around the vertical axis, and this attitude angle detection device is mounted on a moving object. After the rotation, the true angular velocity is obtained by subtracting the error values from the output values of the X-axis angular velocity sensor and the Y-axis angular velocity sensor when turning around the vertical axis, and the angle is obtained based on the true angular velocity. An attitude angle detection method of an angular velocity sensor type attitude angle detection device, comprising:
【請求項2】 請求項1記載の角速度センサ式姿勢角検
出装置の姿勢角検出方法において、姿勢角検出装置を移
動物に搭載する以前に、X軸用角速度センサの軸線を鉛
直方向に向けて回転テーブルによって回転させ、回転テ
ーブルが回転しているときの鉛直軸用角速度センサおよ
びY軸用角速度センサの出力値をそれぞれX軸回りの誤
差値として不揮発性メモリに記憶させ、この姿勢角検出
装置が移動物に搭載された後はX軸の軸線回りに回ると
きに鉛直軸用角速度センサおよびY軸用角速度センサの
出力値から前記X軸回りの誤差値を差し引いて真の角速
度を求め、この真の角速度に基づいて角度を求めること
を特徴とする角速度センサ式姿勢角検出装置の姿勢角検
出方法。
2. The attitude angle detecting method for an angular velocity sensor type attitude angle detecting apparatus according to claim 1, wherein the axis of the X-axis angular velocity sensor is oriented vertically before the attitude angle detecting apparatus is mounted on a moving object. This attitude angle detecting device is rotated by a rotary table, and the output values of the vertical axis angular velocity sensor and the Y axis angular velocity sensor when the rotary table is rotating are stored in a non-volatile memory as error values around the X axis. After being mounted on a moving object, the true angular velocity is obtained by subtracting the error value around the X-axis from the output values of the vertical-axis angular velocity sensor and the Y-axis angular velocity sensor when rotating around the X-axis axis. An attitude angle detection method for an attitude angle sensor type attitude angle detection device, characterized in that an angle is obtained based on a true angular speed.
【請求項3】 請求項2記載の角速度センサ式姿勢角検
出装置の姿勢角検出方法において、姿勢角検出装置を移
動物に搭載する以前に、Y軸用角速度センサの軸線を鉛
直方向に向けて回転テーブルによって回転させ、回転テ
ーブルが回転しているときの鉛直軸用角速度センサおよ
びX軸用角速度センサの出力値をそれぞれY軸回りの誤
差値として不揮発性メモリに記憶させ、この姿勢角検出
装置が移動物に搭載された後はY軸の軸線回りに回ると
きに鉛直軸用角速度センサおよびX軸用角速度センサの
出力値から前記Y軸回りの誤差値を差し引いて真の角速
度を求め、この真の角速度に基づいて角度を求めること
を特徴とする角速度センサ式姿勢角検出装置の姿勢角検
出方法。
3. The method for detecting an attitude angle of an angular velocity sensor type attitude angle detecting device according to claim 2, wherein the axis of the Y-axis angular velocity sensor is oriented vertically before the attitude angle detecting device is mounted on a moving object. This attitude angle detecting device is rotated by a rotary table, and the output values of the vertical axis angular velocity sensor and the X axis angular velocity sensor when the rotary table is rotating are stored in a non-volatile memory as error values around the Y axis. After being mounted on a moving object, the true angular velocity is obtained by subtracting the error value around the Y-axis from the output values of the vertical-axis angular velocity sensor and the X-axis angular velocity sensor when turning around the Y-axis axis. An attitude angle detection method for an attitude angle sensor type attitude angle detection device, characterized in that an angle is obtained based on a true angular speed.
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