JPH09243387A - 車両用慣性航法装置 - Google Patents

車両用慣性航法装置

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JPH09243387A
JPH09243387A JP7092796A JP7092796A JPH09243387A JP H09243387 A JPH09243387 A JP H09243387A JP 7092796 A JP7092796 A JP 7092796A JP 7092796 A JP7092796 A JP 7092796A JP H09243387 A JPH09243387 A JP H09243387A
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純一 伊藤
Hiromitsu Horikawa
浩光 堀川
Mitsutoshi Arai
光敏 新井
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 キャタピラ車等左右の車輪が独立に駆動され
る車両用慣性航法装置において、車輪の回転速度を検出
するオドメータを1台のみとして経済化を図る。 【構成】 オドメータ1で検出された左輪又は右輪の回
転速度nL又はnRから左輪又は右輪の走行速度VL又は
Rが計算される。一方、ジャイロ部2で検出された車
両のピッチ軸及び方位軸回りの回転角速度ωθ,ωψか
らピッチ角θ及び方位角ψが計算される。速度補正値計
算部12でωψL(Lは車両中心線と左輪又は右輪との
間隔)が計算される。走行速度補正部11で車両中心の
走行速度V=VL−ωψL又はV=VR+ωψLが計算さ
れ、分速度計算部5で前記θ,ψ,Vより車両の東又は
北方向水平速度VHE,VHN及び鉛直速度VVが計算さ
れ、更に標高、位置計算部8で車両の出発点に対する標
高LV,東又は北方向位置LHE,LHNが計算される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、キャタピラ車等の左右
の車輪が独立に駆動される車両に搭載され、標高及び位
置を検出する慣性航法装置に係り、特に左又は右車輪の
回転速度を検出するオドメータを1台のみとして経済化
を図った車両用慣性航法装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】通常装輪車両の場合、オドメータはプロ
ペラシャフトに取り付けることにより左右車輪の平均回
転速度が検出され、その平均回転速度にスケールファク
タを乗じて車両中心の速度を得ることができた。ところ
がキャタピラ車の場合、左右キャタピラが独立して駆動
されるため、左右の車輪にそれぞれオドメータを取り付
け、左右車輪の回転速度を検出し、それらの平均値を用
いて車両中心の速度を求めている。
【0003】図3(A)は車体の左右に左キャタピラ9
L、右キャタピラ9Rを有するキャタピラ車が右旋回した
場合の左、右車輪と車両中心の軌跡を示している。LO
は車両中心線、LL及びLRはそれぞれ左輪又は右輪中心
線である。図3(B)はキャタピラ車の右輪の回転をス
トップさせ、左輪のみ回転させて右旋回させた場合(こ
のような旋回を信地旋回と言う)の様子を示している。
従来の車両用慣性航法装置を図4を参照して説明する。
左右の車輪にそれぞれ取り付けられたオドメータ1L
Rより車輪の回転速度nL,nR(rpm)が慣性航法装置
(以下INSと言う)演算部10の平均値計算部3に入
力され、平均回転速度n=(nL+nR)/2が計算さ
れ、走行速度計算部4に入力される。走行速度計算部4
では入力された平均回転速度n及び車輪の周長Lt(k
m)より車両中心の走行速度V V=n×Lt×60=n×ξ (km/Hr) (1) が求められ、分速度計算部5に入力される。上式の ξ=Lt×60 (2) はオドメータのスケールファクタと呼ばれる。
【0004】ジャイロ部2でピッチ軸回りの回転角速度
ωθ及び方位軸回りの回転角速度ωψが検出され、それ
ぞれINS演算部10のピッチ角計算部6及び方位角計
算部7に入力される。ピッチ角計算部6は、入力された
ピッチ軸回りの回転角速度ωθを積分して、ピッチ角θ θ=∫ωθdt+θ0 (ラジアン) (3) を算出して分速度計算部5に入力する。上式のθ0はピ
ッチ角の初期値、つまり出発点におけるピッチ角であ
る。一方、方位角計算部7は、入力された方位軸回りの
回転角速度ωψを積分して、方位角ψ ψ=∫ωψdt+ψ0 (4) を算出して分速度計算部5に入力する。上式のψ0は方
位角の初期値、つまり出発点における方位角である。
【0005】分速度計算部5では、ピッチ角計算部6よ
り入力される車両のピッチ角θ(ラジアン)を用いて図
5のように走行速度Vより水平速度VH及び鉛直速度VV
を算出する。即ち、 VH = V cosθ (5) VV = V sinθ (6) 分速度計算部5は方位角計算部7より入力される車両の
方位角ψを用いて、図6のように水平速度VHより東方
向水平速度VHE、北方向水平速度VHNをそれぞれ算出す
る。即ち、 VHE = VH sinψ (7) VHN = VH cosψ (8) これらの算出された鉛直速度VV、東方向水平速度
HE、北方向水平速度VHNは分速度計算部5より標高、
位置計算部8に入力され、車両の出発点に対する標高L
V、東方向(水平)位置LHE、北方向(水平)位置LHN
が次式より計算され、外部に出力される。 LHE = ∫VHE dt (9) LHN = ∫VHN dt (10) LV = ∫LV dt (11)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、キャ
タピラ車の場合、左右のキャタピラをそれぞれ独立に駆
動するため、車両中心の速度Vを得るのに従来は左右の
車輪にそれぞれオドメータ1L,1Rを取り付け、左右の
回転速度nL,nRを検出し、それらを平均していた。こ
のため一般車両用慣性航法装置に比べてオドメータが1
台余分に必要となり、それだけ高価となる問題があっ
た。
【0007】本発明の目的は、キャタピラ車等の慣性航
法装置においても一般車両と同様にオドメータを1台の
みとして、経済化を図った車両用慣性航法装置を提供し
ようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の車両用慣性航法
装置は、オドメータと、ジャイロ部と、慣性航法装置演
算部とにより構成され、その慣性航法装置演算部は、走
行速度計算部と、速度補正値計算部と、走行速度補正部
と、ピッチ角計算部と、方位角計算部と、分速度計算部
と、標高、位置計算部とを具備する車両用慣性航法装置
であって、前記ジャイロ部は、車両のピッチ軸回りの回
転角速度ωθを検出して前記ピッチ角計算部に入力する
と共に車両の方位軸回りの回転角速度ωψを検出して前
記方位角計算部及び速度補正値計算部に入力するもので
あり、前記オドメータは、左輪又は右輪の回転速度nL
又はnRを検出して前記走行速度計算部に入力するもの
であり、前記走行速度計算部は、入力された左輪又は右
輪の回転速度nL又はnRにスケールファクタを乗算して
左輪又は右輪の走行速度VL又はVRを計算し、前記走行
速度補正部に入力するものであり、前記速度補正値計算
部は、前記ジャイロ部より入力される方位軸回りの回転
角速度ωψに、車両中心線と左輪又は右輪中心線との間
隔Lを乗算して、速度補正値ωψLを前記走行速度補正
部に入力するものであり、前記走行速度補正部は、入力
された前記走行速度VL又はVRと、速度補正値ωψLと
より車両中心の走行速度 V = VL−ωψL 又は V
= VR+ωψL を計算して前記分速度計算部に入力す
るものであり、前記ピッチ角計算部は、入力された車両
のピッチ軸回りの回転角速度ωθを積分して車両のピッ
チ角θを計算し、前記分速度計算部に入力するものであ
り、前記方位角計算部は入力された車両の方位軸回りの
回転角速度ωψを積分して車両の方位角ψを計算して前
記分速度計算部に入力するものであり、前記分速度計算
部は、入力された前記ピッチ角θと方位角ψと走行速度
Vとより車両の東方向水平速度VHE、北方向水平速度V
HN及び鉛直速度VVを計算して前記標高、位置計算部に
入力するものであり、前記標高、位置計算部は、入力さ
れた前記東方向水平速度VHE、北方向水平速度VHN及び
鉛直速度VVより車両の出発点に対する標高LV、東方向
位置LHE、又は北方向位置LHNを計算して出力するもの
であることを特徴としている。
【0009】
【作用】本発明の車両用慣性航法装置においては、オド
メータで検出された左輪又は右輪の回転速度nL又はnR
が走行速度計算部に入力され、スケールファクタと乗算
されて、左輪又は右輪の走行速度VL又はVRが計算され
る。一方、ジャイロ部で検出された車両のピッチ軸及び
方位軸回りの回転角速度ωθ,ωψがピッチ角計算部及
び方位角計算部にそれぞれ入力され、ピッチ角θ及び方
位角ψが計算される。速度補正値計算部でωψL(Lは
車両中心線と左輪又は右輪との間隔)が計算され、走行
速度補正部で車両中心の走行速度V=VL−ωψL又は
V=VR+ωψLが計算される。そして、分速度計算部
で前記θ,ψ,Vより車両の東及び北方向水平速度
HE,VHN、及び鉛直速度VVが計算され、更に標高、
位置計算部8で車両の出発点に対する標高LV,東及び
北方向位置LHE,LHNがそれぞれ計算されて外部に出力
される。
【0010】このように、本発明の車両用慣性航法装置
では、左右いずれかの車輪の回転速度を検出する1台の
オドメータを使用して、車両中心の速度Vを容易に求め
ることができ、機構の簡素化を図ることができ、従来の
キャタピラ車等の慣性航法装置にくらべてオドメータ1
台分だけ経済化できる。
【0011】
【実施例】以下、本発明に係る車両用慣性航法装置の実
施例を図面に従って説明する。
【0012】図1では図4と対応する部分に同じ符号を
付し、重複説明を省略する。本発明では、オドメータは
1台のみとされている。すなわち、図1の実施例におい
て、INSを搭載する車両は図2のように車体の左右に
左キャタピラ9L、右キャタピラ9Rを有するキャタピラ
車であり、オドメータ1では左右いずれかの車輪の回転
速度nL又はnR(rpm)が検出され、前記車体に搭載の
INS演算部10内の走行速度計算部4に入力され、該
走行速度計算部4から左輪又は右輪の走行速度VL又は
Rが走行速度補正部11に入力される。
【0013】一方、INS演算部10内に速度補正値計
算部12が設けられ、ジャイロ部2より入力される方位
軸回りの回転角速度(旋回角速度)ωψに図2に示す左
輪又は右輪中心線LL又はLRと車両中心線L0との間隔
Lが乗算されて、速度補正値 ΔV=ωψL (12) が計算され、走行速度補正部11に入力される(なお、
ジャイロ部2は車体のどこに取り付けられていても、検
出する角速度ωψ及びωθの値は不変である。)。
【0014】走行速度補正部11では車両中心の走行速
度 V = VL−ΔV = VL−ωψL (13) 又は、 V = VR+ΔV = VR+ωψL (14) を計算して、分速度計算部5に入力する。
【0015】図1の装置のその他の動作は従来例と同様
であるので説明を省略する。
【0016】これ迄の説明では、車両はキャタピラ車で
あるものとしたが、本発明はこの場合に限らず、その他
の車両にも広く適用できることは明らかであり、本発明
が請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可
能なことは当業者には自明であろう。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の車両用慣
性航法装置によれば、左右いずれかの車輪の回転速度を
検出する1台のオドメータを使用して、車両中心の速度
Vを容易に求めることができる。従って従来のキャタピ
ラ車等の慣性航法装置にくらべてオドメータ1台分だけ
経済化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る車両用慣性航法装置の実施例を示
すブロック図である。
【図2】キャタピラ車の右輪速度VR、左輪速度VL及び
車両中心の走行速度Vを説明するための説明図である。
【図3】(A)はキャタピラ車の旋回軌跡を、(B)は
キャタピラ車の信地旋回を説明するための説明図であ
る。
【図4】従来のキャタピラ車用慣性航法装置のブロック
図である。
【図5】走行速度V、水平速度VH及び鉛直速度VVとピ
ッチ角θとの対応を示す説明図である。
【図6】水平速度VH、東方向水平速度VHE及び北方向
水平速度VHNと方位角ψとの対応を示す説明図である。
【符号の説明】
1 オドメータ 2 ジャイロ部 4 走行速度計算部 5 分速度計算部 6 ピッチ角計算部 7 方位角計算部 8 標高、位置計算部 9L,9R キャタピラ 10 INS演算部 11 走行速度補正部 12 速度補正値計算部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オドメータと、ジャイロ部と、慣性航法
    装置演算部とにより構成され、その慣性航法装置演算部
    は、走行速度計算部と、速度補正値計算部と、走行速度
    補正部と、ピッチ角計算部と、方位角計算部と、分速度
    計算部と、標高、位置計算部とを具備する車両用慣性航
    法装置であって、 前記ジャイロ部は、車両のピッチ軸回りの回転角速度ω
    θを検出して前記ピッチ角計算部に入力すると共に車両
    の方位軸回りの回転角速度ωψを検出して前記方位角計
    算部及び速度補正値計算部に入力するものであり、 前記オドメータは、左輪又は右輪の回転速度nL又はnR
    を検出して前記走行速度計算部に入力するものであり、 前記走行速度計算部は、入力された左輪又は右輪の回転
    速度nL又はnRにスケールファクタを乗算して左輪又は
    右輪の走行速度VL又はVRを計算し、前記走行速度補正
    部に入力するものであり、 前記速度補正値計算部は、前記ジャイロ部より入力され
    る方位軸回りの回転角速度ωψに、車両中心線と左輪又
    は右輪中心線との間隔Lを乗算して、速度補正値ωψL
    を前記走行速度補正部に入力するものであり、 前記走行速度補正部は、入力された前記走行速度VL
    はVRと、速度補正値ωψLとより車両中心の走行速度
    V = VL−ωψL 又は V = VR+ωψL を計算し
    て前記分速度計算部に入力するものであり、 前記ピッチ角計算部は、入力された車両のピッチ軸回り
    の回転角速度ωθを積分して車両のピッチ角θを計算
    し、前記分速度計算部に入力するものであり、 前記方位角計算部は入力された車両の方位軸回りの回転
    角速度ωψを積分して車両の方位角ψを計算して前記分
    速度計算部に入力するものであり、 前記分速度計算部は、入力された前記ピッチ角θと方位
    角ψと走行速度Vとより車両の東方向水平速度VHE、北
    方向水平速度VHN及び鉛直速度VVを計算して前記標
    高、位置計算部に入力するものであり、 前記標高、位置計算部は、入力された前記東方向水平速
    度VHE、北方向水平速度VHN及び鉛直速度VVより車両
    の出発点に対する標高LV、東方向位置LHE、又は北方
    向位置LHNを計算して出力するものであることを特徴と
    する車両用慣性航法装置。
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