JPH11281300A - Inertial navigation system - Google Patents

Inertial navigation system

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JPH11281300A
JPH11281300A JP10086499A JP8649998A JPH11281300A JP H11281300 A JPH11281300 A JP H11281300A JP 10086499 A JP10086499 A JP 10086499A JP 8649998 A JP8649998 A JP 8649998A JP H11281300 A JPH11281300 A JP H11281300A
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difference
error
inertial navigation
value
navigation device
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Mamoru Takagi
護 高城
Koichi Tanaka
幸一 田中
Shunkichi Takeuchi
俊吉 竹内
Shinichi Namiki
真一 南木
Akira Hitomi
亮 人見
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Japan Steel Works Ltd
Technical Research and Development Institute of Japan Defence Agency
Tokyo Keiki Inc
Original Assignee
Japan Steel Works Ltd
Technical Research and Development Institute of Japan Defence Agency
Tokimec Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce error in the estimated value of fixing error caused by distortion of hull by weighting an estimated angular speed obtained through an inertial navigation system and a main inertial navigation system mounted on a sailing body and setting the angular speed difference of error covariance of the observation disturbance vector of a Kalman filter larger than a standard value. SOLUTION: At the time of estimating a fixing error around Z axis through an inertial navigation system, an angular speed estimated based on X angular speed difference is weighted as compared with that based on Y angular speed difference obtained through a master INS 10 and a sailing body INS 20. X and Y angular speed differences of a matrix RE satisfy a relationship; RE (X angular speed) <RE (Y angular speed difference). At the time of estimating a fixing error through a Kalman filter, a plurality of parameters are selected and weighted as observation values. Extent of weighting of estimation is distributed to minimize the error caused by distortion of hull contained in the fixing error. Extent of each state vector is represented by Kalman gain from observation values. Subsequently, initial value of error covariance matrix, covariance matrix of system disturbance vector error, and the like, are set.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は艦船より発射される
航走体に搭載する慣性航法装置(INS)に関し、より
詳細には、トランスファアラインメント法を用いて初期
姿勢及び初期方位を算出(初期化)するように構成され
た慣性航法装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inertial navigation system (INS) mounted on a marine vehicle fired from a ship, and more particularly, to calculating an initial attitude and an initial azimuth using a transfer alignment method (initialization). ).

【0002】[0002]

【従来の技術】図1及び図2に艦船1に搭載された航走
体2の配置状態を示す。図示のように、航走体2は、典
型的には艦船1に装備された航走体発射装置3にセット
されている。艦船1には艦船1の姿勢及び方位を演算す
る主慣性航法装置10(以下に「マスタINS」と称す
る。)が搭載され、航走体2にも航走体2自身の姿勢及
び方位を演算する小型慣性航法装置20(以下に「航走
体INS」と称する。)が搭載されている。
2. Description of the Related Art FIGS. 1 and 2 show an arrangement of a hull 2 mounted on a ship 1. FIG. As shown, the vehicle 2 is set on a vehicle launching device 3 typically mounted on the ship 1. The ship 1 is equipped with a main inertial navigation device 10 (hereinafter referred to as "master INS") for calculating the attitude and direction of the ship 1, and the ship 2 also calculates the attitude and direction of the ship 2 itself. And a small inertial navigation device 20 (hereinafter referred to as a “running vehicle INS”).

【0003】尚、図3及び図4に示すように、航走体発
射装置3に近接して航走体発射装置3の姿勢及び方位を
演算する従慣性航法装置30(以下に「スレーブIN
S」と称する。)を搭載してもよい。
[0003] As shown in FIGS. 3 and 4, a sub-inertial navigation device 30 (hereinafter, referred to as a “slave IN”) that calculates the attitude and orientation of the hull launcher 3 in close proximity to the hull launcher 3.
S ". ) May be mounted.

【0004】航走体INS20に設定した座標系(以下
に「航走体座標」と称する。)とマスタINS10に設
定した座標系(以下に「マスタ座標」と称する。)との
間には直線的偏差及び回転偏差が存在する。この回転偏
差を取付誤差又は取り付けミスアラインメントφと称す
る。取付誤差φは、X,Y,Z軸周りの取付誤差φX
φY ,φZ を含み、航走体2を艦船に機械的に装着する
際に生ずる誤差である。
[0006] A straight line is provided between the coordinate system set for the traveling body INS 20 (hereinafter referred to as “vehicle body coordinates”) and the coordinate system set for the master INS 10 (hereinafter referred to as “master coordinates”). There is a target deviation and a rotational deviation. This rotation deviation is referred to as a mounting error or mounting misalignment φ. The mounting error φ is the mounting error φ X around the X, Y, and Z axes,
The error includes φ Y and φ Z and is an error that occurs when the aircraft 2 is mechanically mounted on a ship.

【0005】一般に、ロール、ピッチ及び方位は姿勢及
び方位と称されるが、ここでは随時、両者を纏めて単に
姿勢と称することがある。又、ロール角、ピッチ角及び
方位角は姿勢角及び方位角と称されるが、ここでは、両
者を纏めて単に姿勢角と称することがある。
[0005] In general, the roll, the pitch, and the direction are referred to as a posture and a direction. Further, the roll angle, the pitch angle, and the azimuth angle are referred to as an attitude angle and an azimuth angle, but here, they may be simply referred to as an attitude angle.

【0006】航走体2の慣性誘導は航走体2自身に搭載
された航走体INS20によってなされるが、航走体2
を所定の軌道に沿って正確に誘導するためには航走体2
の発射前に、航走体2又は航走体INS20の姿勢及び
方位を正確に求める必要がある。これを航走体INS2
0の初期化と称する。
[0006] The inertial guidance of the navigation body 2 is performed by the navigation body INS20 mounted on the navigation body 2 itself.
In order to accurately guide the ship along a predetermined trajectory,
It is necessary to accurately determine the attitude and the azimuth of the vehicle 2 or the vehicle INS 20 before launching the vehicle. This is the airframe INS2
This is referred to as zero initialization.

【0007】航走体INS20の初期化は、航走体IN
S20自身によって実行することはできない。航走体I
NS20の初期化には数十分の時間を要するが、航走体
INS20の電源は航走体発射直前に投入されるからで
ある。また、航走体INS20に使用されるセンサは一
般に低価格且つ低精度だからである。
The INS 20 is initialized by the INS 20
It cannot be executed by S20 itself. Aircraft I
This is because the initialization of the NS 20 requires several tens of minutes, but the power of the navigation body INS 20 is turned on immediately before the launch of the navigation body. Also, the sensors used for the vehicle INS20 are generally inexpensive and have low accuracy.

【0008】一方、マスタINS10は常に運転状態に
あり、マスタINS10自身の姿勢及び方位は常に正確
に求められている。従って、航走体INS20を初期化
するには、取付誤差又は取り付けミスアラインメントφ
が求められればよい。
On the other hand, the master INS 10 is always in a driving state, and the attitude and orientation of the master INS 10 itself are always accurately obtained. Therefore, in order to initialize the airframe INS20, the mounting error or the mounting misalignment φ
Should be required.

【0009】航走体INS20の姿勢及び方位を高速に
推定する方式としてトランスファアラインメント法と呼
ばれる手法が使用されている。トランスファアラインメ
ント法によると、マスタINS10より航走体INS2
0へ信号が転送され、マスタINS10からの信号を使
用して取付誤差φが推定される。
A method called a transfer alignment method is used as a method for quickly estimating the attitude and orientation of the INS 20. According to the transfer alignment method, the vehicle INS2 from the master INS10
0, and the mounting error φ is estimated using the signal from the master INS10.

【0010】より詳細には、航走体INS20によって
検出された加速度及び角速度とマスタINS10によっ
て検出された加速度及び角速度とを比較することによっ
て取付誤差φが推定される。又は、航走体INS20に
よって検出された速度及び姿勢角とマスタINS10に
よって検出された速度及び姿勢角とを比較することによ
って取付誤差φが推定される。取付誤差φの推定演算
は、カルマンフィルタを使用し、航走体INS20によ
ってなされる。尚、航走体INS20の代わりにスレー
ブINS30によってなされてもよい。
[0010] More specifically, the mounting error φ is estimated by comparing the acceleration and angular velocity detected by the vehicle INS20 with the acceleration and angular velocity detected by the master INS10. Alternatively, the mounting error φ is estimated by comparing the speed and the attitude angle detected by the navigation vehicle INS20 with the speed and the attitude angle detected by the master INS10. The estimation error of the attachment error φ is performed by the marine vessel INS20 using the Kalman filter. Note that the operation may be performed by the slave INS 30 instead of the navigation body INS 20.

【0011】以下にトランスファアラインメント法によ
る取付誤差φの推定法について具体的に説明する。取付
誤差φが存在するために、マスタINS10の加速度計
及びジャイロに入力する加速度及び角速度と航走体IN
S20の加速度計及びジャイロに入力する加速度及び角
速度との間に偏差が生じる。速度及び姿勢角は加速度及
び角速度に基づいて演算されるため、これらの値もマス
タINS10と航走体INS20では異なる値となる。
Hereinafter, a method of estimating the mounting error φ by the transfer alignment method will be specifically described. Due to the presence of the mounting error φ, the acceleration and angular velocity input to the accelerometer and gyro of the master INS10 and the vehicle IN
A deviation occurs between the acceleration and the angular velocity input to the accelerometer and the gyro in S20. Since the velocity and the attitude angle are calculated based on the acceleration and the angular velocity, these values are also different between the master INS 10 and the marine vessel INS 20.

【0012】航走体INS20は、マスタINS10の
加速度計及びジャイロによって検出された加速度及び角
速度と航走体INS20の加速度計及びジャイロによっ
て検出された加速度及び角速度の差を演算し、これらの
差をカルマンフィルタにおける観測値に用いる。又は、
加速度及び角速度より速度差及び姿勢差を演算し、これ
らの差をカルマンフィルタにおける観測値に用いる。
The vehicle INS20 calculates a difference between the acceleration and the angular velocity detected by the accelerometer and the gyro of the master INS10 and the acceleration and the angular velocity detected by the accelerometer and the gyro of the vehicle INS20. Used for the observed value in the Kalman filter. Or
The speed difference and the posture difference are calculated from the acceleration and the angular velocity, and these differences are used as the observation values in the Kalman filter.

【0013】ここで、カルマンフィルタの概要を簡単に
説明する。システムは1次の微分方程式によって記述さ
れることができるものとする。
Here, the outline of the Kalman filter will be briefly described. It is assumed that the system can be described by a first order differential equation.

【0014】[0014]

【数1】 d〔x〕/dt=〔A〕〔x〕+〔C〕〔w〕## EQU1 ## d [x] / dt = [A] [x] + [C] [w]

【0015】この式の各項は次のようなものである。 〔x〕:推定値の状態ベクトル 〔A〕:システム行列 〔w〕:システム外乱ベクトル 〔C〕:システム外乱係数行列(一般的に単位行列が使
われる場合が多い) この式を遷移行列法によって離散形に変形すると次のよ
うになる。
The terms of this equation are as follows. [X]: State vector of estimated value [A]: System matrix [w]: System disturbance vector [C]: System disturbance coefficient matrix (in general, unit matrix is often used) This equation is calculated by the transition matrix method. When transformed into a discrete form,

【0016】[0016]

【数2】〔x(t+Δt)〕=〔Φ〕〔x(t)〕+
〔G〕〔w〕
[X (t + Δt)] = [Φ] [x (t)] +
[G] [w]

【0017】観測系は次の式によって表される。The observation system is represented by the following equation.

【0018】[0018]

【数3】〔y〕=〔H〕〔x〕+〔v〕[Y] = [H] [x] + [v]

【0019】この式の各項は次のようなものである。 〔y〕:観測ベクトル 〔H〕:観測行列 〔v〕:観測外乱ベクトル システムが数1の式〜数3の式によって記述されること
ができる場合には、推定値〔x〕は次の式によって求め
られる。
The terms of this equation are as follows. [Y]: Observation vector [H]: Observation matrix [v]: Observation disturbance vector If the system can be described by Equations (1) to (3), the estimated value [x] is expressed by the following equation: Required by

【0020】[0020]

【数4】PE (t+Δt,t)=Φ・PE (t,t)Φ
T +G(QE /Δt)GT K(t+Δt)=PE (t+Δt,t)HT 〔H・PE
(t+Δt,t)HT+RE -1 x(t+Δt,t)=Φ・x(t,t) x(t+Δt,t+Δt)=x(t+Δt,t)+K
(t+Δt)〔y−H・x(t+Δt,t)〕 PE (t+Δt,t+Δt)=〔I−K(t+Δt)・
H〕PE (t+Δt,t)
P E (t + Δt, t) = Φ · P E (t, t) Φ
T + G (Q E / Δt) G T K (t + Δt) = P E (t + Δt, t) H T [H · P E
(T + Δt, t) H T + R E ] -1 x (t + Δt, t ) = Φ · x (t, t) x (t + Δt, t + Δt) = x (t + Δt, t) + K
(T + Δt) [y−H · x (t + Δt, t)] P E (t + Δt, t + Δt) = [I−K (t + Δt) ·
H] P E (t + Δt, t)

【0021】[0021]

【数5】Φ=I+AΔt+Δt2 /2・A2 G={ΦΔt(I−Δt/2・A)}CEquation 5] Φ = I + AΔt + Δt 2 /2 · A 2 G = {ΦΔt (I-Δt / 2 · A)} C

【0022】Iは単位行列である。PE は状態ベクトル
の誤差共分散行列、QE はシステム外乱ベクトルの誤差
共分散行列、RE は観測外乱ベクトルの誤差共分散行列
であり、それぞれ次のように表される。尚、右辺のEは
期待値を表す。
I is a unit matrix. P E is the error covariance matrix of the state vector, Q E is the error covariance matrix of the system disturbance vector, and R E is the error covariance matrix of the observed disturbance vector, and is expressed as follows. Note that E on the right side represents an expected value.

【0023】[0023]

【数6】PE =E〔x,xT 〕 QE =E〔w,wT 〕 RE =E〔v,vT P E = E [x, x T ] Q E = E [w, w T ] R E = E [v, v T ]

【0024】尚、PE ,QE ,RE については後に詳細
に説明する。Kはカルマンゲインであり、システム誤差
と観測ノイズとの統計量を比較し、システムと観測値の
どちらに重みを付けるかを決定する量である。
Incidentally, P E , Q E , and R E will be described later in detail. K is a Kalman gain, which is a quantity for comparing a statistic between the system error and the observation noise and determining whether to weight the system or the observation value.

【0025】数4の式の各項は次のような意味を有す
る。PE (t+Δt,t)は現時刻tでのシステム誤差
の統計量がΔt秒後にどの程度変化するのかを予想する
ものである。x(t+Δt,t)は、時刻tにおける時
刻t+Δtの予測値である。x(t+Δt,t+Δt)
は最適推定値であり、観測値と予測値との偏差とカルマ
ンゲインKを用いて計算する。PE (t+Δt,t+Δ
t)は誤差共分散行列P E の修正値である。
Each term in the equation (4) has the following meaning.
You. PE(T + Δt, t) is the system error at the current time t
How much the statistic of will change after Δt seconds
Things. x (t + Δt, t) is the time at time t
This is a predicted value of the time t + Δt. x (t + Δt, t + Δt)
Is the optimal estimate, the deviation between the observed and predicted values and the karma
This is calculated using the gain K. PE(T + Δt, t + Δ
t) is the error covariance matrix P EIs the corrected value of

【0026】次に、カルマンフィルタを用いて取付誤差
φの推定演算を行う。カルマンフィルタの観測値として
(1)マスタ座標系と航走体座標系の間の加速度差又は
角速度差を用いる場合と、(2)マスタ座標系と航走体
座標系の間の速度差又は姿勢差を使用する場合がある。
Next, an estimation calculation of the mounting error φ is performed using a Kalman filter. (1) The case where the acceleration difference or the angular velocity difference between the master coordinate system and the vehicle body coordinate system is used as the observation value of the Kalman filter; and (2) The speed difference or attitude difference between the master coordinate system and the vehicle body coordinate system. May be used.

【0027】(1)マスタ座標系と航走体座標系の間の
加速度差又は角速度差を観測値とする場合:取付誤差φ
は時間変化しない固定値であるため、次の式が成り立
つ。
(1) When an acceleration difference or angular velocity difference between the master coordinate system and the vehicle coordinate system is used as an observation value: mounting error φ
Since is a fixed value that does not change over time, the following equation holds.

【0028】[0028]

【数7】〔dφ/dt〕=0+〔w〕[7] [dφ / dt] = 0 + [w]

【0029】図5を参照して、マスタINSによって検
出された角速度又はマスタ座標系の角速度ωX ,ωY
航走体INSによって検出された角速度又は航走体座標
系の角速度ωX ’,ωY ’の間の関係を求める。尚、説
明の簡単化のため2次元の場合を考える。
Referring to FIG. 5, the angular velocity detected by the master INS or the angular velocity ω X , ω Y of the master coordinate system and the angular velocity detected by the navigation body INS or the angular velocity ω X ′, Find the relationship between ω Y '. Note that a two-dimensional case is considered for simplification of the description.

【0030】[0030]

【数8】 ωX ’=ωX ・cosφZ +ωY ・sinφZ ωY ’=−ωX ・sinφZ +ωY ・cosφZ ωX ,ωY :マスタ座標系の角速度 ωX ’,ωY ’:航走体座標系の角速度 φZ :Z軸周りの取付誤差[Equation 8] ω X '= ω X · cosφ Z + ω Y · sinφ Z ω Y' = -ω X · sinφ Z + ω Y · cosφ Z ω X, ω Y: the master coordinate system angular velocity ω X ', ω Y ': Angular velocity of the vehicle body coordinate system φ Z : mounting error around the Z axis

【0031】Z軸周りの取付誤差φZ が微小であるとす
ると、次の近似式が成り立つ。
Assuming that the mounting error φ Z around the Z axis is very small, the following approximate expression holds.

【0032】[0032]

【数9】sinφZ ≒φZ cosφZ ≒1[Equation 9] sinφ Z ≒ φ Z cos φ Z ≒ 1

【0033】従って数8の式は次のようになる。Therefore, the equation of Expression 8 is as follows.

【0034】[0034]

【数10】 ωX −ωX ’=−ωY ・φZ ωY −ωY ’=ωX ・φZ Ω X −ω X ′ = −ω Y · φ Z ω Y −ω Y ′ = ω X · φ Z

【0035】数10の式より、Z軸周りの取付誤差φZ
は、X軸周りの角速度差又はY軸周りの角速度差を観測
値として推定可能であることが判る。これを三次元に拡
張すると、次のように表される。
From the equation (10), the mounting error φ Z around the Z axis is obtained.
It can be seen that can estimate the angular velocity difference around the X axis or the angular velocity difference around the Y axis as an observation value. When this is extended to three dimensions, it is expressed as follows.

【0036】[0036]

【数11】 ω−ω’=φ×ω ω:マスタ座標系の角速度 ω’:航走体座標系の角速度Ω−ω ′ = φ × ω ω: angular velocity in the master coordinate system ω ′: angular velocity in the vehicle coordinate system

【0037】加速度についても同様な関係式が得られ
る。結局、角速度差Δω及び加速度差Δaは次のように
表される。
A similar relational expression is obtained for the acceleration. After all, the angular velocity difference Δω and the acceleration difference Δa are expressed as follows.

【0038】[0038]

【数12】Δω=φ×ω+v Δa=φ×a+v Δω:マスタ座標系の角速度と航走体座標系の角速度の
差 Δa:マスタ座標系の加速度と航走体座標系の加速度の
差 ω:マスタ座標系の角速度 a:マスタ座標系の加速度 φ:取付誤差 v:観測外乱ベクトル
Δω = φ × ω + v Δa = φ × a + v Δω: Difference between the angular velocity of the master coordinate system and the angular velocity of the vehicle coordinate system Δa: The difference between the acceleration of the master coordinate system and the acceleration of the vehicle coordinate system ω: Angular velocity of master coordinate system a: Acceleration of master coordinate system φ: Mounting error v: Observation disturbance vector

【0039】この式を展開すると次のようになる。This equation is expanded as follows.

【0040】[0040]

【数13】 ΔωX =φY ωZ −φZ ωY ΔωY =φZ ωX −φX ωZ ΔωZ =φX ωY −φY ωX ΔaX =φY Z −φZ Y ΔaY =φZ X −φX Z ΔaZ =φX Y −φY X Equation 13] Δω X = φ Y ω Z -φ Z ω Y Δω Y = φ Z ω X -φ X ω Z Δω Z = φ X ω Y -φ Y ω X Δa X = φ Y a Z -φ Z a Y Δa Y = φ Z a X -φ X a Z Δa Z = φ X a Y -φ Y a X

【0041】数13の式より、X,Y,Z軸周りの取付
誤差φX ,φY ,φZ は、それぞれ以下の観測値に基づ
いて推定可能であることが判る。 X軸周りの取付誤差φX :Y・Z加速度差、Y・Z角速
度差 Y軸周りの取付誤差φY :X・Z加速度差、X・Z角速
度差 Z軸周りの取付誤差φZ :X・Y加速度差、X・Y角速
度差
From the equation (13), it can be seen that the mounting errors φ X , φ Y , φ Z around the X, Y, Z axes can be estimated based on the following observations, respectively. Mounting error around X axis φ X : YZ acceleration difference, YZ angular speed difference Mounting error around Y axis φ Y : X, Z acceleration difference, X, Z angular speed difference Mounting error around Z axis, φ Z : X・ Y acceleration difference, XY angular velocity difference

【0042】しかし、艦船には大きな加速度運動がな
く、加速度差は重力加速度の影響が支配的である。つま
り、X,Y軸周りに取付誤差φX ,φY が存在し、重力
成分が他軸に現れる場合に、加速度差が発生する。ただ
し、Z加速度差は取付誤差φX,φY を微小角とすれ
ば、近似的に0である。結局X,Y,Z軸周りの取付誤
差φX ,φY ,φZ は次の表1のような観測値に基づい
て推定可能である。
However, the ship does not have a large acceleration motion, and the acceleration difference is dominated by the effect of gravitational acceleration. That is, when the mounting errors φ X and φ Y exist around the X and Y axes, and a gravity component appears on the other axis, an acceleration difference occurs. However, the Z acceleration difference is approximately 0 if the mounting errors φ X and φ Y are small angles. After all, the mounting errors φ X , φ Y , φ Z around the X, Y, Z axes can be estimated based on the observed values as shown in Table 1 below.

【0043】[0043]

【表1】 X軸周りの取付誤差φX :Y加速度差、Y・Z角速度差 Y軸周りの取付誤差φY :X加速度差、X・Z角速度差 Z軸周りの取付誤差φZ :X・Y角速度差Table 1 Mounting error around X axis φ X : Y acceleration difference, YZ angular velocity difference Mounting error around Y axis φ Y : X acceleration difference, X / Z angular velocity difference Mounting error around Z axis φ Z : X・ Y angular velocity difference

【0044】(2)マスタ座標系と航走体座標系の間の
速度差と姿勢差(ここで姿勢差は方位角差を含む。)を
観測値とする場合:先ず、マスタINS10と航走体I
NS20の姿勢差Δψ及び速度差Δvを求める。
(2) When the speed difference and the attitude difference between the master coordinate system and the vehicle body coordinate system (here, the attitude difference includes the azimuth angle difference) are used as observation values: Body I
The posture difference Δψ and the speed difference Δv of the NS 20 are obtained.

【0045】[0045]

【数14】 dΔψ/dt=−〔ω’×〕Δψ+〔ω’×〕φ dΔv/dt=−CL 〔a’×〕Δψ+CL 〔a’×〕
φ ω’:航走体座標系の角速度 a’:航走体座標系の加速度、 CL :マスタINSの方向余弦行列
Equation 14] dΔψ / dt = - [omega '×] [Delta] [phi] + [omega' ×] φ dΔv / dt = -C L [a '×] [Delta] [phi] + C L [a' ×]
φ ω ′: angular velocity of the vehicle body coordinate system a ′: acceleration of the vehicle body coordinate system, C L : direction cosine matrix of the master INS

【0046】行列〔ω’×〕及び〔a’×〕は次のよう
に表される。
The matrices [ω'x] and [a'x] are expressed as follows.

【0047】[0047]

【数15】 (Equation 15)

【0048】従って、数14の式を行列形式によって表
すと、次のようになる。
Therefore, when the equation of Expression 14 is expressed in a matrix form, the following is obtained.

【0049】[0049]

【数16】 (Equation 16)

【0050】この式を数1の式と比較すると次の関係が
得られる。
When this equation is compared with the equation (1), the following relation is obtained.

【0051】[0051]

【数17】 [Equation 17]

【0052】観測値は速度差y(Δv)と姿勢差y(Δ
ψ)である。従って、数3の式の形に表される。
The observed values are the speed difference y (Δv) and the attitude difference y (Δv
ψ). Therefore, it is expressed in the form of the equation (3).

【0053】[0053]

【数18】 (Equation 18)

【0054】ここでI3 は3×3の単位行列、03 は3
×3の0行列である。この式を数3の式と比較すると次
の関係が得られる。
Here, I 3 is a 3 × 3 unit matrix, and 0 3 is 3
It is a × 3 0 matrix. When this equation is compared with the equation (3), the following relationship is obtained.

【0055】[0055]

【数19】 [Equation 19]

【0056】数16の式より、X, , Z軸周りの取付
誤差φX ,φY ,φZ は、それぞれ次のような観測値に
基づいて推定可能であることが判る。 X軸周りの取付誤差φX :VY ・VZ 速度差、ピッチ角
・方位差 Y軸周りの取付誤差φY :VX ・VZ 速度差、ロール角
・方位差 Z軸周りの取付誤差φZ :VX ・VY 速度差、ロール角
・ピッチ角差
From the equation (16), it can be seen that the mounting errors φ X , φ Y , φ Z around the X , Y , Z axes can be estimated based on the following observations, respectively. Mounting error about the X axis phi X: V Y - V Z speed difference, mounting error of about the pitch angle and direction difference Y axis phi Y: V X-V Z speed difference, mounting error of about the roll angle, the misorientation Z axis φ Z: V X · V Y speed difference, the roll angle and the pitch angle difference

【0057】しかし、艦船には大きな加速度運動がな
く、速度差は重力成分による加速度の影響が支配的であ
る。つまり、X, Y軸周りに取付誤差φX ,φY が存在
し、重力成分が他軸に現れる場合に、速度差が発生す
る。ただし、VZ 速度差は取付誤差φX ,φY を微小角
とすれは、近似的に0である。結局、X, Y,Z軸周り
の取付誤差φX ,φY ,φZ は次のような観測値に基づ
いて推定可能である。
However, the ship does not have a large acceleration motion, and the speed difference is dominated by the influence of the acceleration due to the gravity component. That is, when the mounting errors φ X and φ Y exist around the X and Y axes , and a gravity component appears on the other axis, a speed difference occurs. However, V Z speed difference is by mounting error phi X, a phi Y and small angle, approximately zero. As a result, the mounting errors φ X , φ Y , φ Z around the X , Y, Z axes can be estimated based on the following observation values.

【0058】[0058]

【表2】 X軸周りの取付誤差φX :VY 速度差、ピッチ角・方位
差 Y軸周りの取付誤差φY :VX 速度差、ロール角・方位
差 Z軸周りの取付誤差φZ :ロール角・ピッチ角差 ところで、観測値として用いることができる速度差は、
ΔVn (南北速度差)、ΔVe (東西速度差)、ΔVd
(鉛直速度差)である。(ΔVX ,ΔVY ,ΔVZ )を
座標変換行列(CL )で座標変換すると(ΔVn ,ΔV
e ,ΔVd )になる。
[Table 2] Mounting error around X axis φ X : V Y speed difference, pitch angle / azimuth difference Mounting error around Y axis φ Y : V X speed difference, roll angle / azimuth difference Mounting error around Z axis φ Z : Roll angle / pitch angle difference By the way, the speed difference that can be used as an observation value is
ΔV n (North-South speed difference), ΔV e (East-West speed difference), ΔV d
(Vertical speed difference). When (ΔV X , ΔV Y , ΔV Z ) is subjected to coordinate transformation by a coordinate transformation matrix ( CL ), (ΔV n , ΔV
e , ΔV d ).

【0059】[0059]

【発明が解決しようとする課題】マスタINS10と航
走体INS20の間には固定的な取付誤差φの他に、艦
船の動揺によって生ずる船体の歪δ(取付誤差φの変動
成分)に起因した偏差が存在する。今、艦船の動揺が次
のように表されるものとする。
[0008] In addition to the fixed mounting error φ between the master INS 10 and the marine vessel INS 20, the hull distortion δ (variation component of the mounting error φ) caused by the motion of the ship is caused. There are deviations. Now, suppose that the motion of the ship is expressed as follows.

【0060】[0060]

【数20】 R=RO ・sin(ωR ・t+αR ) P=PO ・sin(ωP ・t+αP ) A=AO ・sin(ωA ・t+αA ) R:ロール角 P:ピッチ角 A:方位角 RO :ロール角の振幅 PO :ピッチ角の振幅 AO :方位角の振幅 ωR :=2π/TR (TR :ロールの動揺周期) ωP :=2π/TP (TP :ピッチの動揺周期) ωA :=2π/TA (TA :方位の動揺周期) αR :ロールの動揺の位相 αP :ピッチの動揺の位相 αA :方位の動揺の位相R = R o · sin (ω R · t + α R ) P = P O · sin (ω P · t + α P ) A = A O · sin (ω A · t + α A ) R: Roll angle P: Pitch corner a: azimuth R O: amplitude of the roll angle P O: the pitch angle amplitude a O: amplitude of azimuth ω R: = 2π / T R (T R: upset period of roll) ω P: = 2π / T P (T P: upset period of pitch) ω a: = 2π / T a (T a: orientation of upset period) alpha R: roll upset phase alpha P: upset phase alpha a pitch: orientation upset phase

【0061】また、船体の歪δが次のように表されるも
のとする。
Further, it is assumed that the distortion δ of the hull is expressed as follows.

【0062】[0062]

【数21】 δR =δRO・sin(ωR ・t+βR ) δP =δPO・sin(ωP ・t+βP ) δA =δAO・sin(ωA ・t+βA ) δR :ロール歪 δP :ピッチ歪 δA :方位歪 δRO:ロール歪の振幅 δPO:ピッチ歪の振幅 δAO:方位歪の振幅 ωR :=2π/TR (TR :ロール歪の周期) ωP :=2π/TP (TP :ピッチ歪の周期) ωA :=2π/TA (TA :方位歪の周期) βR :ロール歪の位相 βP :ピッチ歪の位相 βA :方位歪の位相[Number 21] δ R = δ RO · sin ( ω R · t + β R) δ P = δ PO · sin (ω P · t + β P) δ A = δ AO · sin (ω A · t + β A) δ R: roll strain [delta] P: pitch strain [delta] a: azimuth strain [delta] RO: amplitude of roll distortion [delta] PO: amplitude of pitch distortion [delta] AO: azimuth strain amplitude ω R: = 2π / T R (T R: period of roll distortion) omega P: = 2π / T P ( T P: pitch period of strain) ω a: = 2π / T a (T a: orientation strain cycle) beta R: roll distortion phase beta P: pitch distortion phase beta a: Azimuth distortion phase

【0063】マスタINS10と航走体INS20によ
って検出される角速度の差は、X,Y,Z軸周りの取付
誤差φX ,φY ,φZ に起因するが、先ず、Z軸周りの
取付誤差φZ のみを考える。また、方位の動揺A及び方
位歪δA は微小とし、方位の動揺及び方位歪の位相
αA ,βA が0であるとする。数12の式より次の式が
得られる。
The difference between the angular velocities detected by the master INS 10 and the vehicle INS 20 is caused by the mounting errors φ X , φ Y , and φ Z around the X, Y, and Z axes. Consider only φ Z. Also, orientation upset A and azimuth strain [delta] A of the micro-phase alpha A upset and orientation distortion of azimuth, beta A is assumed to be 0. The following equation is obtained from the equation (12).

【0064】[0064]

【数22】ΔωX =−δRO・ωR ・cos(ωR ・t)
−φZ ・PO ・ωP ・cos(ω P ・t)・cosR ΔωY =−δPO・ωP ・cos(ωP ・t)・cosR
+φZ ・RO ・ωR ・cos(ωR ・t)
(Equation 22)X= −δRO・ ΩR・ Cos (ωR・ T)
−φZ・ PO・ ΩP・ Cos (ω P・ T) ・ cosR ΔωY= −δPO・ ΩP・ Cos (ωP・ T) ・ cosR
+ ΦZ・ RO・ ΩR・ Cos (ωR・ T)

【0065】これは実際に観測される値である。カルマ
ンフィルタでは、歪をモデル化していないため、観測さ
れる角速度差は取付誤差φのみによって生じたものと判
断して推定を行う。カルマンフィルタのモデル式では次
のようになる。
This is a value actually observed. In the Kalman filter, since the distortion is not modeled, the estimation is performed by judging that the observed angular velocity difference is caused only by the mounting error φ. The Kalman filter model formula is as follows.

【0066】[0066]

【数23】ΔωX =−φZ ・PO ・ωP ・cos(ωP
・t)・cosR ΔωY =+φZ ・RO ・ωR ・cos(ωR ・t)
[Number 23] Δω X = -φ Z · P O · ω P · cos (ω P
・ T) ・ cosR Δω Y = + φ Z・ R O・ ω R・ cos (ω R・ t)

【0067】ロール及びピッチの動揺と歪の角振動数ω
R ,ωP が等しく(ωR =ωP )、ロール角Rは小さい
(cosR=1)ものとすると、Z軸周りの取付誤差φ
Z の推定値は、X角速度差及びY角速度差をそれぞれ観
測値として次のように推定される。
Roll and pitch fluctuations and distortion angular frequency ω
R, omega P equals (ω R = ω P), the roll angle R is set to be small (cosR = 1), a mounting error about the Z axis φ
The estimated value of Z is estimated as follows using the X angular velocity difference and the Y angular velocity difference as observation values.

【0068】[0068]

【数24】φZ (推定値)=φZ (真値)+δRO/PO φZ (推定値)=φZ (真値)−δPO/RO 24 Z (estimated value) = φ Z (true value) + δ RO / PO φ Z (estimated value) = φ Z (true value) −δ PO / R O

【0069】以上の議論はZ軸周りの取付誤差φZ につ
いて考えたが、X,Y軸周りの取付誤差φX ,φY を考
慮した場合も同様に求められる。
Although the above discussion has considered the mounting error φ Z around the Z axis, it can be similarly obtained when the mounting errors φ X and φ Y around the X and Y axes are considered.

【0070】[0070]

【数25】φX (推定値)=φX (真値)+δPO/AO φX (推定値)=φX (真値)−δAO/PO 25 X (estimated value) = φ X (true value) + δ PO / A O φ X (estimated value) = φ X (true value) −δ AO / P O

【0071】[0071]

【数26】φY (推定値)=φY (真値)−δRO/AO φY (推定値)=φY (真値)+δAO/RO ## EQU26 ## φ Y (estimated value) = φ Y (true value) −δ RO / A O φ Y (estimated value) = φ Y (true value) + δ AO / R O

【0072】数24の式〜数26の式は角速度差及び加
速度差を観測値として取付誤差φを推定したが、速度差
及び姿勢角差を観測値とした場合(詳細は省略)も、同
様な式が得られる。
The equations (24) to (26) estimate the mounting error φ using the angular velocity difference and the acceleration difference as observation values, but the same applies to the case where the velocity difference and the attitude angle difference are used as observation values (details are omitted). Equation is obtained.

【0073】以上のように、従来のトランスファアライ
ンメント法では、X,Y,Z軸周りの取付誤差φX ,φ
Y ,φZ の推定値は、船体の歪みδに起因した誤差(数
24の式〜数26の式の右辺の第2項)を含む。
As described above, in the conventional transfer alignment method, the mounting errors φ X and φ X around the X, Y and Z axes
Y, estimate of phi Z includes due to the distortion δ of the hull error (the second term of the expression on the right of the formula to a few 26 number 24).

【0074】本発明は、斯かる点に鑑み、トランスファ
アラインメント法により取付誤差及び航走体の姿勢及び
方位を推定する慣性航法装置において、船体の歪δによ
って生ずる取付誤差φの推定値の誤差を低減することを
目的とするものである。
In view of the foregoing, the present invention provides an inertial navigation system for estimating the mounting error and the attitude and orientation of the hull by the transfer alignment method, in which the error of the estimated value of the mounting error φ caused by the distortion δ of the hull is reduced. It is intended to reduce it.

【0075】[0075]

【課題を解決するための手段】本発明によると、航行体
に装備された航走体の姿勢及び方位の初期化における取
付誤差の推定をカルマンフィルタを用いて行うように構
成された慣性航法装置において、X軸及びY軸周りの取
付誤差の推定において、該慣性航法装置及び上記航行体
に装着された主慣性航法装置によって求められた角速度
の差よりも加速度の差に基づいた推定に重みをおき、カ
ルマンフィルタの観測外乱ベクトルの誤差共分散行列R
E の角速度差を標準値より大きな値に設定したことを特
徴とする。
According to the present invention, there is provided an inertial navigation apparatus configured to estimate a mounting error in initialization of a posture and an azimuth of a vehicle mounted on a vehicle using a Kalman filter. In estimating the mounting error around the X and Y axes, the estimation based on the difference in acceleration is weighted more than the difference in angular velocity obtained by the inertial navigation device and the main inertial navigation device mounted on the navigation body. , The error covariance matrix R of the observed disturbance vector of the Kalman filter
The angular velocity difference of E is set to a value larger than the standard value.

【0076】本発明によると、慣性航法装置において、
Z軸周りの取付誤差の推定において、上記2つの慣性航
法装置によって求められたY角速度差よりもX角速度差
に基づいた推定に重みをおき、上記行列RE のY角速度
差とX角速度差の値を、 RE (X角速度差)<RE (Y角速度差) とすることを特徴とする。
According to the present invention, in the inertial navigation system,
In the estimation of mounting error about the Z axis, the placed weights to estimate based on the X angular difference than Y angular difference determined by the two inertial navigation system, the Y velocity difference and X angular difference of the matrix R E The value is set to be R E (X angular velocity difference) < RE (Y angular velocity difference).

【0077】本発明によると、航行体に装備された航走
体の姿勢及び方位の初期化における取付誤差の推定をカ
ルマンフィルタを用いて行うように構成された慣性航法
装置において、X軸及びY軸周りの取付誤差の推定にお
いて、該慣性航法装置及び上記航行体に装着された主慣
性航法装置によって求められたロール角差、ピッチ角
差、方位角差よりも速度差に基づいた推定に重みをお
き、カルマンフィルタの観測外乱ベクトルの誤差共分散
行列RE のロール角差、ピッチ角差及び方位角差を標準
値より大きな値に設定したことを特徴とする。
According to the present invention, in the inertial navigation device configured to estimate the mounting error in the initialization of the attitude and azimuth of the navigation body equipped on the navigation body using the Kalman filter, the X-axis and the Y-axis are provided. In estimating the surrounding mounting error, weights are given to the estimation based on the speed difference rather than the roll angle difference, the pitch angle difference, and the azimuth angle difference obtained by the inertial navigation device and the main inertial navigation device mounted on the navigation body. Place the roll angle difference of the error covariance matrix R E of the observation disturbance vector of the Kalman filter, characterized by being set to a value greater than the standard value pitch angle difference and azimuth difference.

【0078】本発明によると、慣性航法装置において、
Z軸周りの取付誤差の推定において、上記2つの慣性航
法装置によって求められたピッチ角差よりもロール角差
に基づいた推定に重みをおき、上記行列RE のロール角
差及びピッチ角差を、 RE (ロール角差)<RE (ピッチ角差) とすることを特徴とする。更に、Z軸周りの取付誤差の
推定において、該慣性航法装置及び上記航行体に装着さ
れた主慣性航法装置によって求められたピッチ角差に基
づいて取付誤差φZ を推定するよりもピッチ角差そのも
のを推定するようにカルマンフィルタのシステム外乱ベ
クトルの誤差共分散行列QE の取付誤差φ Z とピッチ角
差を、 QE (取付誤差φZ )<QE (ピッチ角差) とすることを特徴とする。
According to the present invention, in the inertial navigation system,
In estimating the mounting error around the Z axis, the above two inertial navigation
Angle difference than pitch angle difference obtained by the method device
Is weighted, and the matrix RERoll angle
Difference and pitch angle differenceE (Roll angle difference) <RE(Pitch angle difference). Furthermore, the mounting error around the Z axis
In the estimation, the inertial navigation device and the
Based on the pitch angle difference determined by the selected main inertial navigation system.
And the mounting error φZPitch angle difference than estimating
System disturbance of the Kalman filter
Kuttle's error covariance matrix QEMounting error φ ZAnd pitch angle
The difference, QE(Mounting error φZ) <QE(Pitch angle difference).

【0079】[0079]

【発明の実施の形態】上述の表1及び表2に示したよう
に、カルマンフィルタによって取付誤差φを推定する場
合に、観測値として複数のパラメータを選択することが
できる。本発明ではこれらのパラメータに対して重み付
けをする。本発明によると、観測値からの推定に重み付
けをし、どの観測値に対してどの程度推定の重み付けを
するかを配分し、それによって取付誤差φに含まれる船
体の歪みδに起因した誤差を最小化する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As shown in Tables 1 and 2 above, when estimating a mounting error φ by a Kalman filter, a plurality of parameters can be selected as observation values. In the present invention, these parameters are weighted. According to the present invention, the estimation from observation values is weighted, and to what extent the estimation is weighted is distributed to which observation value, whereby the error caused by the hull distortion δ included in the mounting error φ is reduced. Minimize.

【0080】推定の重み付けに関係するパラメータはカ
ルマンゲインKである。カルマンゲインKは、どの観測
値からどの状態ベクトルをどの程度に推定するかを表
す。カルマンゲインKは上述の誤差共分散行列PE ,Q
E ,RE によって変化する。従って数6の式に示した誤
差共分散行列PE ,QE ,RE を設計値とすればよい。
より詳細には、設計値として、状態ベクトルの誤差共分
散行列PE の初期値PEI、システム外乱ベクトルの誤差
共分散行列QE 、観測外乱ベクトルの誤差共分散行列R
E の値を設定する。
A parameter related to the estimation weight is the Kalman gain K. The Kalman gain K indicates to what extent which state vector is estimated from which observation value. The Kalman gain K is equal to the above-described error covariance matrix P E , Q
It depends on E and RE. Therefore, the error covariance matrices P E , Q E , and R E shown in Expression 6 may be set as design values.
More specifically, as design values, the initial value P EI of the state vector error covariance matrix P E , the system disturbance vector error covariance matrix Q E , and the observed disturbance vector error covariance matrix R
Set the value of E.

【0081】図6を参照してカルマンゲインKと行列P
EI,QE ,RE の関係を説明する。図6は、カルマンゲ
インKの応答曲線を表すグラフである。例として、X角
速度差ΔωX を観測値として、Z軸周りの取付誤差φZ
を推定する場合について説明する。図6にて、縦軸はカ
ルマンゲインK(φZ ,ΔωX )〔min/(rad/
sec)〕であり、観測値ΔωX が観測された時に、取
付誤差φZ をどの程度推定するかを表す。横軸は時間
〔sec〕である。
Referring to FIG. 6, Kalman gain K and matrix P
EI, Q E, the relationship of R E will be described. FIG. 6 is a graph showing a response curve of the Kalman gain K. As an example, assuming that the X angular velocity difference Δω X is the observed value, the mounting error φ Z around the Z axis
Is described. 6, the vertical axis represents the Kalman gain K (φ Z , Δω X ) [min / (rad /
sec)] and indicates how much the mounting error φ Z is estimated when the observed value Δω X is observed. The horizontal axis is time [sec].

【0082】図示のように、一般に、初期(時間t1
のカルマンゲインKは大きく、その後減少し、定常状態
(時間t2 )では一定となる。
As shown in the figure, generally, the initial time (time t 1 )
Of the Kalman gain K is large, then decreases, and becomes constant in a steady state (time t 2 ).

【0083】(a)状態ベクトルの誤差共分散行列PE
の初期値PEI:この初期値PEIによって、対応する状態
ベクトルの初期のカルマンゲインKを決定することがで
きる。行列PEIの要素の値が大きいほど初期のカルマン
ゲインKが大きくなる。
(A) Error covariance matrix P E of state vector
Initial value P EI : From this initial value P EI , the initial Kalman gain K of the corresponding state vector can be determined. The initial Kalman gain K increases as the value of the element of the matrix P EI increases.

【0084】(b)システム外乱ベクトルの誤差共分散
行列QE :行列QE によって、対応する状態ベクトルの
カルマンゲインKを決定することができる。行列QE
要素の値が大きいほど定常状態におけるカルマンゲイン
Kが大きくなる。
(B) Error covariance matrix Q E of system disturbance vector: The Kalman gain K of the corresponding state vector can be determined by the matrix Q E. The Kalman gain K in the steady state increases as the value of the element of the matrix Q E increases.

【0085】(c)観測外乱ベクトルの誤差共分散行列
E :カルマンゲインKの全体的な値を決定するのが行
列RE である。例えば、実線の曲線は行列RE の要素が
大きく、破線の曲線は行列RE の要素が小さい。行列R
E は、対応する観測値の精度を表す。行列RE の要素の
値が大きいほど、観測値は多くの誤差を含むことを示
す。従って行列RE の要素の値が大きい場合には、その
観測値を用いないようにする。
[0085] (c) the error covariance matrix of the observation disturbance vector R E: to determine the overall value of the Kalman gain K is a matrix R E. For example, the solid curve larger elements of the matrix R E, the dashed curve small elements of the matrix R E is. Matrix R
E represents the precision of the corresponding observation. As the value of the elements of the matrix R E is large, observations indicate that contain many errors. Therefore, when the value of the elements of the matrix R E is large, to avoid using the observed value.

【0086】ここで、観測値の精度によって決定した行
列RE を標準値と称することとする。観測値のΔω、Δ
a、Δψ及びΔvの精度はセンサ等の性能によって決ま
るが、船体の歪みδに起因した誤差を含む。この誤差δ
が含まれない値が標準値である。
[0086] Here, the matrix R E determined by the accuracy of the observed value will be referred to as the standard value. Observed value Δω, Δ
The accuracy of a, Δψ, and Δv is determined by the performance of the sensor and the like, but includes errors due to the hull distortion δ. This error δ
The value that does not include is the standard value.

【0087】角速度差及び加速度差を観測値として取付
誤差φZ を推定する場合、6個のパラメータΔωX ,Δ
ωY ,ΔωZ ,ΔaX ,ΔaY ,ΔaZ を観測値とする
ことができる。従って、それに対応して6個のカルマン
ゲインK(φZ ,ΔωX ),K(φZ ,ΔωY ),K
(φZ ,ΔωZ ),K(φZ ,ΔaX ),K(φZ ,Δ
Y ),K(φZ ,ΔaZ )が存在する。
When the mounting error φ Z is estimated using the angular velocity difference and the acceleration difference as observation values, six parameters Δω X , Δω
ω Y , Δω Z , Δa X , Δa Y , and Δa Z can be used as observation values. Accordingly, six Kalman gains K (φ Z , Δω X ), K (φ Z , Δω Y ), and K
(Φ Z, Δω Z), K (φ Z, Δa X), K (φ Z, Δ
a Y ) and K (φ Z , Δa Z ).

【0088】各行列PEI,RE ,QE の要素を設定する
ことによって、6個のカルマンゲインKの大小関係が決
まる。即ち、行列PEI,RE ,QE を設計することによ
って、どの観測値から、どの状態ベクトルを、どの程度
推定するかを決定することができる。
By setting the elements of the matrices P EI , R E , and Q E , the magnitude relation between the six Kalman gains K is determined. That is, by designing the matrices P EI , R E , and Q E , it is possible to determine which state vector is estimated from which observation value and to what extent.

【0089】まず航走体座標系とマスタ座標系の加速度
差及び角速度差を観測値として取付誤差φを推定する場
合について説明し、次に航走体座標系とマスタ座標系の
速度差及び姿勢角差を観測値として取付誤差φを推定す
る場合について説明する。
First, a description will be given of a case where the mounting error φ is estimated using the acceleration difference and the angular velocity difference between the vehicle body coordinate system and the master coordinate system as observation values, and then the speed difference and attitude between the vehicle body coordinate system and the master coordinate system. A case in which the mounting error φ is estimated using the angle difference as an observation value will be described.

【0090】(1)加速度差及び角速度差を観測値とし
て取付誤差φを推定する場合:数3の式の推定値の状態
ベクトル〔x〕、観測ベクトル〔y〕は次のように表さ
れる。
(1) In the case of estimating the mounting error φ using the acceleration difference and the angular velocity difference as observation values: The state vector [x] and the observation vector [y] of the estimated value of the equation (3) are expressed as follows. .

【0091】[0091]

【数27】 [Equation 27]

【0092】数1の式及び数7の式よりシステム行列
〔A〕はゼロとなる。
The system matrix [A] becomes zero according to the equations (1) and (7).

【0093】[0093]

【数28】 [Equation 28]

【0094】数3の式及び数12の式より観測行列
〔H〕は次のようになる。
The observation matrix [H] is as follows from the equations (3) and (12).

【0095】[0095]

【数29】 (Equation 29)

【0096】状態ベクトルの誤差共分散行列の初期値P
EI、システム外乱ベクトルの誤差共分散行列QE 及び観
測外乱ベクトルの誤差共分散行列RE はそれぞれ次のよ
うになる。
The initial value P of the error covariance matrix of the state vector
EI, error covariance matrix R E of the error covariance matrix Q E and the observation disturbance vector of the system disturbance vector, respectively as follows.

【0097】[0097]

【数30】 [Equation 30]

【0098】[0098]

【数31】 (Equation 31)

【0099】[0099]

【数32】 (Equation 32)

【0100】ここに、小文字p,q,rは、それぞれ行
列PEI,QE ,RE の対角要素であることをを示す。
[0100] Here, lowercase p, q, r are each matrix P EI, Q E, shows the that the diagonal elements of R E.

【0101】上述の表1に示したように、X,Y,Z周
りの取付誤差φX ,φY ,φZ は2種類以上の観測値に
基づいて推定が可能である。どの観測値からの推定に重
みをおくかは、カルマンフィルタの設計値のうち観測外
乱ベクトルの誤差共分散行列RE によって決定する。行
列RE は観測値の精度を表し、行列RE の要素のうち、
小さな値に設定したパラメータに対して推定に重みが付
けられる。
As shown in Table 1, the mounting errors φ X , φ Y , and φ Z around X, Y, and Z can be estimated based on two or more types of observation values. Which put weight on extrapolation from the observed values are determined by the error covariance matrix R E of the observed disturbance vector of the design value of the Kalman filter. The matrix R E represents the precision of the observations, and among the elements of the matrix R E ,
The estimation is weighted for parameters set to small values.

【0102】(1−A)X,Y軸周りの取付誤差φX
φY :表1に示したように、X,Y軸周りの取付誤差φ
X ,φY は加速度差又は角速度差を観測値として推定が
可能である。角速度差と比べて、加速度差は船体の歪δ
による影響が小さいため、X,Y軸周りの取付誤差
φX ,φY は加速度差からの推定に重みをおく。本例で
は、加速度差からの推定に重みを付けることを、観測外
乱ベクトルの誤差共分散行列RE によって決定する。行
列RE は観測値の精度を表すため、この値の小さい観測
値に重みをおくことにする。
(1-A) Mounting error φ X around the X and Y axes
φ Y : As shown in Table 1, the mounting error φ around the X and Y axes
X, phi Y is possible to estimate the acceleration difference or the angular velocity difference as an observed value. Compared to the angular velocity difference, the acceleration difference is the hull distortion δ
Is small, the mounting errors φ X and φ Y around the X and Y axes are weighted by estimation from the acceleration difference. In this example, that to weight the estimate of the acceleration difference is determined by the error covariance matrix R E of the observation disturbance vector. Since matrix R E is representative of the accuracy of the observations, to placing the weight to less observed value of this value.

【0103】即ち、数32の式に示す行列RE の要素の
うち、角速度差rΔωX ,rΔωY,rΔωZ の値を加
速度差rΔaX ,rΔaY ,rΔaZ の値より大きくす
る。両者は次元が異なるため直接比較することはできな
いが、角速度差rΔωX ,rΔωY ,rΔωZ の値をそ
の標準値より大きくする。それによって、加速度差Δa
X ,ΔaY ,ΔaZ からの推定に重みが付けられる。
[0103] That is, among the elements of the matrix R E shown in the numerical formula 32, the angular velocity difference rΔω X, rΔω Y, rΔω acceleration difference value of Z rΔa X, rΔa Y, is greater than the value of rΔa Z. Although the two cannot be directly compared due to their different dimensions, the values of the angular velocity differences rΔω X , rΔω Y , and rΔω Z are set to be larger than their standard values. Thereby, the acceleration difference Δa
The estimation from X , Δa Y and Δa Z is weighted.

【0104】(1−B)Z軸周りの取付誤差φZ :表1
に示したように、Z軸周りの取付誤差φZ はX・Y角速
度差を観測値として推定が可能である。しかし、姿勢角
が船体の歪δに起因した誤差を含むと、Z軸周りの取付
誤差φZ の推定値も誤差を含む。X角速度差及びY角速
度差を観測値として推定した取付誤差φZ は、数24の
式に示したように、誤差δRO/PO,δPO/RO を含
む。
(1-B) Mounting error φ Z around Z axis: Table 1
As shown in the above, the mounting error φ Z around the Z axis can be estimated using the XY angular velocity difference as an observation value. However, when the attitude angle includes an error due to the distortion δ of the hull, the estimated value of the mounting error φ Z around the Z axis also includes an error. The mounting error φ Z that estimates the X angular velocity difference and the Y angular velocity difference as observed values includes the errors δ RO / P O and δ PO / R O as shown in Expression 24.

【0105】X角速度差とY角速度差からの推定の重み
付けが等しければ、カルマンフィルタによる取付誤差φ
Z の推定値は、次のような経験式(実験式)によって表
される。
If the weighting of the estimation from the X angular velocity difference and the Y angular velocity difference is equal, the mounting error φ by the Kalman filter
The estimated value of Z is expressed by the following empirical formula (empirical formula).

【0106】[0106]

【数33】 [Equation 33]

【0107】一般に、艦船の歪δにおいて、ロール軸周
りの船体の歪δR よりもピッチ軸周りの船体の歪δP
かなり大きい。従って、船体の歪δの影響が大きいY角
速度差を観測値として用いると取付誤差φZ の推定値に
含まれる誤差が大きくなる。従って取付誤差φZ の推定
値に含まれる誤差に関して次の関係式が成り立つ。
In general, in the distortion δ of a ship, the distortion δ P of the hull around the pitch axis is considerably larger than the distortion δ R of the hull around the roll axis. Therefore, when the Y angular velocity difference, which is greatly affected by the hull distortion δ, is used as the observation value, the error included in the estimated value of the mounting error φ Z increases. Therefore the following relation holds with respect to the error contained in the estimated value of the mounting error phi Z.

【0108】[0108]

【数34】ERR(φZ ,ΔωX )<ERR(φZ ,Δ
ωX +ΔωY )<ERR(φZ ,ΔωY
ERR (φ Z , Δω X ) <ERR (φ Z , Δ
ω X + Δω Y ) <ERR (φ Z , Δω Y )

【0109】ここに、各記号は次のような意味である。 ERR(φZ ,ΔωX ):X角速度差のみから推定した
取付誤差φZ に含まれる誤差 ERR(φZ ,ΔωX +ΔωY ):X・Y角速度差から
推定した取付誤差φZに含まれる誤差 ERR(φZ ,ΔωY ):Y角速度差のみから推定した
取付誤差φZ に含まれる誤差
Here, each symbol has the following meaning. ERR (φ Z , Δω X ): Error included in mounting error φ Z estimated only from X angular velocity difference ERR (φ Z , Δω X + Δω Y ): Error included in mounting error φ Z estimated from XY angular velocity difference Error ERR (φ Z , Δω Y ): Error included in mounting error φ Z estimated only from Y angular velocity difference

【0110】以上より、船体の歪δの影響が大きいY角
速度差よりも船体の歪δの影響が小さいX角速度差を観
測値としてZ軸周りの取付誤差φZ を推定する。X角速
度差からの推定に重みを付けることを、観測外乱ベクト
ルの誤差共分散行列RE によって決定する。行列RE
観測値の精度を表すため、この値の小さい観測値に重み
をおくことにする。
As described above, the mounting error φ Z around the Z axis is estimated using the X angular velocity difference, which is less affected by the hull distortion δ, than the Y angular velocity difference, which is more influenced by the hull distortion δ, as the observed value. That to weight the estimates from X angular difference is determined by the error covariance matrix R E of the observation disturbance vector. Since matrix R E is representative of the accuracy of the observations, to placing the weight to less observed value of this value.

【0111】即ち、数32の式に示す行列RE の要素の
うち、X角速度差rΔωX の値をY角速度差rΔωY
り小さくする。それによって、X角速度差からの推定に
重みが付けられる。
[0111] That is, among the elements of the matrix R E shown in the numerical formula 32, the value of X the difference in angular velocity Aruderutaomega X smaller than Y angular difference Aruderutaomega Y. Thereby, the estimation from the X angular velocity difference is weighted.

【0112】[0112]

【数35】rΔωX <rΔωY [Expression 35] rΔω X <rΔω Y

【0113】2つの設計値rΔωX ,rΔωY の間に、
例えば、次のような比率を設定する。
Between the two design values rΔω X , rΔω Y ,
For example, the following ratio is set.

【0114】[0114]

【数36】rΔωX :rΔωY =1:100RΔω X : rΔω Y = 1: 100

【0115】(2)速度差と姿勢角差(ロール角差、ピ
ッチ角差及び方位角差)を観測値として取付誤差φを推
定する場合:数3の式の推定値の状態ベクトル〔x〕、
観測ベクトル〔y〕は次のように表される。
(2) When the mounting error φ is estimated using the velocity difference and the attitude angle difference (roll angle difference, pitch angle difference and azimuth angle difference) as observation values: State vector [x] of the estimated value of equation (3) ,
The observation vector [y] is expressed as follows.

【0116】[0116]

【数37】 (37)

【0117】数1の式及び数16の式よりシステム行列
〔A〕は次のようになる。
The system matrix [A] is as follows from the equations (1) and (16).

【0118】[0118]

【数38】 (38)

【0119】数3の式及び数18の式より観測行列
〔H〕は次のようになる。
The observation matrix [H] is as follows from the equations (3) and (18).

【0120】[0120]

【数39】 [Equation 39]

【0121】状態ベクトルの誤差共分散行列の初期値P
EI、システム外乱ベクトルの誤差共分散行列QE 及び観
測外乱ベクトルの誤差共分散行列RE はそれぞれ次のよ
うになる。
Initial value P of error covariance matrix of state vector
EI, error covariance matrix R E of the error covariance matrix Q E and the observation disturbance vector of the system disturbance vector, respectively as follows.

【0122】[0122]

【数40】 (Equation 40)

【0123】[0123]

【数41】 [Equation 41]

【0124】[0124]

【数42】 (Equation 42)

【0125】上述の表2に示したように、X,Y,Z周
りの取付誤差φX ,φY ,φZ は2種類以上の観測値に
基づいて推定が可能である。どの観測値からの推定に重
みをおくかは、カルマンフィルタの設計値PEI,QE
E のうち観測外乱ベクトルの誤差共分散行列RE によ
って決定する。行列RE は観測値の精度を表し、行列R
E の要素のうち、小さな値に設定したパラメータに対し
て推定に重みが付けられる。
As shown in Table 2 above, the mounting errors φ X , φ Y , and φ Z around X, Y, and Z can be estimated based on two or more types of observation values. Which of the observations is weighted for the estimation is determined by the Kalman filter design values P EI , Q E ,
Determined by the error covariance matrix R E of the observed disturbance vector of R E. The matrix R E represents the precision of the observations and the matrix R
Among the elements of E , estimation is weighted for parameters set to small values.

【0126】(2−A)X,Y軸周りの取付誤差φX
φY :姿勢角差Δψ(ロール角差、ピッチ角差及び方位
角差)と比べて、速度差Δvは歪δによる影響が少ない
から、X,Y軸周りの取付誤差φX ,φY は速度差Δv
からの推定に重みを付ける。
(2-A) Mounting error φ X around X and Y axes,
φ Y : Since the speed difference Δv is less affected by the strain δ than the attitude angle difference Δψ (roll angle difference, pitch angle difference and azimuth angle difference), the mounting errors φ X and φ Y around the X and Y axes are Speed difference Δv
Weight the estimate from.

【0127】即ち、数42の式に示す行列RE の要素の
うち、姿勢角差rΔψR ,rΔψP,rΔψA の値より
速度差rΔvn ,rΔve ,rΔvd の値を小さくす
る。両者は次元が異なるため直接比較することはできな
いが、姿勢角差rΔψR ,rΔψP ,rΔψA の値をそ
の標準値より大きくする。それによって、速度差Δ
n,Δve ,Δvd からの推定に重みが付けられる。
[0127] That is, among the elements of the matrix R E shown in the numerical formula 42, the attitude angle difference rΔψ R, rΔψ P, a value speed difference than Aruderutav n of rΔψ A, rΔv e, decreasing the value of rΔv d. Since the two have different dimensions, they cannot be directly compared, but the values of the attitude angle differences rΔψ R , rΔψ P , and rΔψ A are made larger than their standard values. Thus, the speed difference Δ
v n, Δv e, weighted attached to estimate from Delta] v d.

【0128】(2−B)Z軸周りの取付誤差φZ :表2
に示したように、Z軸周りの取付誤差φZ はロール差及
びピッチ差を観測値として推定が可能である。しかし、
ロール角又はピッチ角に船体の歪δに起因した誤差が含
まれると、Z軸周りの取付誤差φZ の推定値は誤差を含
む。角速度差を観測値として推定した場合と同様に、ロ
ール差及びピッチ差を観測値とした取付誤差φZ の推定
値は数22の式に示したように誤差δRO/PO ,δPO
Oを含む。
(2-B) Mounting error φ Z around the Z axis: Table 2
As shown in the above, the mounting error φ Z around the Z axis can be estimated using the roll difference and the pitch difference as observation values. But,
If the roll angle or the pitch angle includes an error due to the hull distortion δ, the estimated value of the mounting error φ Z around the Z axis includes the error. As in the case where the angular velocity difference is estimated as the observed value, the estimated value of the mounting error φ Z using the roll difference and the pitch difference as the observed values is the error δ RO / P O , δ PO /
Including R O.

【0129】ロール差とピッチ差からの推定の重み付け
が等しい場合に、カルマンフィルタによる取付誤差φZ
の推定値の場合も、数33の式の経験式(実験式)によ
って表される。ここで、艦船の歪δに関して、ロール軸
周りの船体の歪δR よりもピッチ軸周りの歪δP がかな
り大きいことが判明した。従って、船体の歪δの影響が
大きいピッチ差を観測値として用いると誤差が大きくな
る。取付誤差φZ に含まれる誤差に関して次の関係式が
成り立つ。
When the weights estimated from the roll difference and the pitch difference are equal, the mounting error φ Z by the Kalman filter is used.
Is also represented by an empirical formula (experimental formula) of Formula 33. Here, with respect to strain [delta] of the ship, the strain [delta] P around the pitch axis than the strain [delta] R of the hull about the roll axis is found to be quite large. Therefore, if a pitch difference that is greatly affected by the hull distortion δ is used as an observation value, an error increases. The following relational expression holds for the error included in the mounting error φ Z.

【0130】[0130]

【数43】ERR(φZ ,ΔR)<ERR(φZ ,ΔR
+ΔP)<ERR(φZ ,ΔP)
ERR (φ Z , ΔR) <ERR (φ Z , ΔR)
+ ΔP) <ERR (φ Z , ΔP)

【0131】ここに、各記号は次のような意味である。 ERR(φZ ,ΔR):ロール差のみから推定した取付
誤差φZ に含まれる誤差 ERR(φZ ,ΔR+ΔP):ロール差及びピッチ差か
ら推定した取付誤差φ Z に含まれる誤差 ERR(φZ ,ΔP):ピッチ差のみから推定した取付
誤差φZ に含まれる誤差
Here, each symbol has the following meaning. ERR (φZ, ΔR): Mounting estimated only from roll difference
Error φZError ERR (φZ, ΔR + ΔP): Roll difference and pitch difference
Mounting error φ estimated from ZError ERR (φZ, ΔP): Mounting estimated only from pitch difference
Error φZError included in

【0132】以上より、船体の歪δの影響が大きいピッ
チ差よりもロール差を観測値としてZ軸周りの取付誤差
φZ を推定する。具体的には、カルマンフィルタの観測
値の精度を表すRE の値を次のように設定し、ロール差
からの推定に重みを大きくつける。
As described above, the mounting error φ Z around the Z-axis is estimated by using the roll difference as an observation value rather than the pitch difference which is greatly affected by the hull distortion δ. Specifically, the values of R E, which represents the accuracy of observations of the Kalman filter is set as follows, giving greater weight to the estimate from the roll difference.

【0133】[0133]

【数44】rΔψR <rΔψP [Equation 44] rΔψ R <rΔψ P

【0134】(2−C)Z軸周りの取付誤差φZ :ま
た、QE の値によってもロール差の観測値からの推定に
重みをつけることができる。QE の値は、どの推定項目
をより推定するかを決定するものであり、大きいほどそ
の推定項目を推定するようになる。
(2-C) Mounting error φ Z around the Z-axis: Also, the estimation of the roll difference from the observed value can be weighted by the value of Q E. The value of Q E determines which estimation item is to be estimated more, and the larger the value is, the more the estimation item is estimated.

【0135】速度差及びロール差、ピッチ差、方位差を
観測値として推定する場合、取付誤差φの他に速度差と
ロール差、ピッチ差、方位差という推定項目が存在す
る。従って、ピッチ差を観測値とする場合、取付誤差φ
Z に起因したピッチ差の他に船体の歪δ等に起因するピ
ッチ差が多く含まれるから、取付誤差φZ よりもピッチ
差そのものを推定するような設計値にする。
When estimating the speed difference, the roll difference, the pitch difference, and the azimuth difference as observation values, there are estimation items such as the speed difference, the roll difference, the pitch difference, and the azimuth difference in addition to the attachment error φ. Therefore, when the pitch difference is used as the observation value, the mounting error φ
Since the pitch difference due to addition to the hull of the distortion δ such a pitch difference due to Z is abundant, to the design value, such as to estimate the pitch difference itself than mounting error phi Z.

【0136】[0136]

【数45】qφZ <qΔψP [Equation 45] qφ Z <qΔψ P

【0137】数22の式の第1式に示したように、ロー
ル差又はX角速度差を観測値としてZ軸周りの取付誤差
φZ を推定した場合に、誤差δRO/PO を含む。しかし
ながら、ロール軸周りの歪δROは微小であるため、次の
ようになる。
As shown in the first equation of the equation (22), when the mounting error φ Z around the Z axis is estimated using the roll difference or the X angular velocity difference as an observed value, the error δ RO / PO is included. However, since the strain δ RO around the roll axis is very small, it becomes as follows.

【0138】[0138]

【数46】φZ (推定値)≒φZ (真値)[Equation 46] φ Z (estimated value) ≒ φ Z (true value)

【0139】従って、本発明により取付誤差φを精度良
く求めることが可能となる。以上の議論にて、角速度差
又は加速度差を観測値とする場合及び速度差又は姿勢角
差を観測値とする場合を説明したが、これらのパラメー
タを組み合わせたものを観測値としてもよい。
Therefore, according to the present invention, it is possible to accurately determine the mounting error φ. In the above discussion, the case where the angular velocity difference or the acceleration difference is used as the observed value and the case where the speed difference or the attitude angle difference is used as the observed value have been described. However, a combination of these parameters may be used as the observed value.

【0140】以上本発明の実施の形態について詳細に説
明したが、本発明はこれらの例に限定されることなく特
許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更等
が可能であることは当業者にとって理解されよう。
Although the embodiments of the present invention have been described in detail, the present invention is not limited to these examples, and various modifications can be made within the scope of the invention described in the claims. It will be understood by those skilled in the art.

【0141】以上にて艦船に搭載された航走体INSを
例として説明したが、本発明は、トランスファアライン
メント法を用いて初期化を行うように構成された慣性航
法装置であればどのような慣性航法装置にも適用可能で
ある。例えば、艦船に搭載された水中航走体、無人機、
無人潜水艇等の航走体に適用可能である。
Although the navigational vehicle INS mounted on a ship has been described above as an example, the present invention relates to any inertial navigation device configured to perform initialization using a transfer alignment method. It is also applicable to inertial navigation systems. For example, underwater vehicles, unmanned aerial vehicles,
The present invention is applicable to a vehicle such as an unmanned submarine.

【0142】更に、本発明は、航走体に搭載された慣性
航法装置ばかりでなく、トランスファアラインメント法
を用いて初期化を行うように構成された慣性航法装置で
あればよく、艦船に搭載された航走体発射装置等の航走
体の発射装置に搭載された慣性航法装置にも適用可能で
ある。
Further, the present invention is not limited to the inertial navigation device mounted on the navigation vehicle, but may be any inertial navigation device configured to perform initialization using the transfer alignment method. The present invention can also be applied to an inertial navigation device mounted on a launch vehicle launching device such as a flying vehicle launch device.

【0143】[0143]

【発明の効果】本発明によると、トランスファアライン
メント法を用いて初期化を行う場合に、船体の歪δが存
在しても取付誤差φの推定を精度良く行うことができ、
航走体の初期化性能を向上することができる利点があ
る。
According to the present invention, when initialization is performed using the transfer alignment method, it is possible to accurately estimate the mounting error φ even if the hull distortion δ exists,
There is an advantage that the initialization performance of the vehicle can be improved.

【0144】本発明によると、トランスファアラインメ
ント法を用いて初期化を行う場合に、船体の歪δが存在
しても取付誤差φの推定を精度良く行うことができるか
ら、荒天航行時のように船体歪みが比較的大きい場合に
も、航走体の運用が可能となる利点がある。
According to the present invention, when initialization is performed using the transfer alignment method, the mounting error φ can be accurately estimated even when the hull distortion δ is present. Even when the hull distortion is relatively large, there is an advantage that the navigation body can be operated.

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

【図1】艦船及び航走体に搭載された慣性航法装置の配
置状態を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating an arrangement state of an inertial navigation device mounted on a ship and a cruising vehicle.

【図2】艦船に搭載された航走体の配置状態を示す図で
ある。
FIG. 2 is a view showing an arrangement state of a traveling body mounted on a ship.

【図3】艦船及び航走体に搭載された慣性航法装置の配
置状態を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an arrangement state of an inertial navigation device mounted on a ship and a cruising vehicle.

【図4】艦船に搭載された航走体の配置状態を示す図で
ある。
FIG. 4 is a diagram showing an arrangement state of a traveling body mounted on a ship.

【図5】マスタINSの検出角速度と航走体INSの検
出角速度の間の関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a detected angular velocity of a master INS and a detected angular velocity of a marine vessel INS.

【図6】カルマンゲインの応答を説明するための説明図
である。
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a response of a Kalman gain.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 艦船、 2 航走体、 3 航走体発射管、 10
マスタINS、 20 航走体INS、 30 スレ
ーブINS
1 ship, 2 hull, 3 hull launch tube, 10
Master INS, 20 Aircraft INS, 30 Slave INS

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 俊吉 東京都世田谷区上馬4−11−28−301 (72)発明者 南木 真一 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 (72)発明者 人見 亮 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 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Shunkichi Takeuchi 4-11-28-301, Kamima, Setagaya-ku, Tokyo (72) Inventor Shinichi Nanki 2-16-46 Minami Kamata, Ota-ku, Tokyo Tokimec Co., Ltd. (72) Inventor Ryo Hitomi 2-16-46 Minami Kamata, Ota-ku, Tokyo Inside Tokimec Co., Ltd.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 航行体に装備された航走体の姿勢及び方
位の初期化における取付誤差の推定をカルマンフィルタ
を用いて行うように構成された慣性航法装置において、 X軸及びY軸周りの取付誤差の推定において、該慣性航
法装置及び上記航行体に装着された主慣性航法装置によ
って求められた角速度の差よりも加速度の差に基づいた
推定に重みをおき、カルマンフィルタの観測外乱ベクト
ルの誤差共分散行列RE の角速度差を標準値より大きな
値に設定したことを特徴とする慣性航法装置。
1. An inertial navigation device configured to estimate a mounting error in initializing a posture and an azimuth of a navigation body mounted on a navigation body using a Kalman filter, wherein the mounting around an X axis and a Y axis is performed. In the estimation of the error, the estimation based on the difference in acceleration is weighted rather than the difference in angular velocity obtained by the inertial navigation device and the main inertial navigation device mounted on the navigation body, and the error in the observed disturbance vector of the Kalman filter is shared. that the difference in angular velocity of the covariance matrix R E with the set standard value to a larger value the inertial navigation system according to claim.
【請求項2】 請求項1記載の慣性航法装置において、
Z軸周りの取付誤差の推定において、上記2つの慣性航
法装置によって求められたY角速度差よりもX角速度差
に基づいた推定に重みをおき、上記行列RE のY角速度
差とX角速度差の値を、 RE (X角速度差)<RE (Y角速度差) とすることを特徴とする慣性航法装置。
2. The inertial navigation device according to claim 1, wherein
In the estimation of mounting error about the Z axis, the placed weights to estimate based on the X angular difference than Y angular difference determined by the two inertial navigation system, the Y velocity difference and X angular difference of the matrix R E An inertial navigation apparatus characterized in that a value is set as RE (X angular velocity difference) < RE (Y angular velocity difference).
【請求項3】 航行体に装備された航走体の姿勢及び方
位の初期化における取付誤差の推定をカルマンフィルタ
を用いて行うように構成された慣性航法装置において、 X軸及びY軸周りの取付誤差の推定において、該慣性航
法装置及び上記航行体に装着された主慣性航法装置によ
って求められたロール角差、ピッチ角差、方位角差より
も速度差に基づいた推定に重みをおき、カルマンフィル
タの観測外乱ベクトルの誤差共分散行列RE のロール角
差、ピッチ角差及び方位角差を標準値より大きな値に設
定したことを特徴とする慣性航法装置。
3. An inertial navigation device configured to estimate a mounting error in initializing a posture and an orientation of a navigation body mounted on a navigation body using a Kalman filter, wherein the mounting around the X axis and the Y axis is performed. In estimating the error, the Kalman filter weights the estimation based on the speed difference rather than the roll angle difference, pitch angle difference, and azimuth angle difference obtained by the inertial navigation device and the main inertial navigation device mounted on the navigation body. observation roll angle difference error covariance matrix R E of the disturbance vector, inertial navigation system, characterized in that set to a value greater than the standard value pitch angle difference and azimuth difference.
【請求項4】 請求項3記載の慣性航法装置において、
Z軸周りの取付誤差の推定において、上記2つの慣性航
法装置によって求められたピッチ角差よりもロール角差
に基づいた推定に重みをおき、上記行列RE のロール角
差及びピッチ角差を、 RE (ロール角差)<RE (ピ
ッチ角差)とすることを特徴とする慣性航法装置。
4. The inertial navigation device according to claim 3, wherein
In the estimation of mounting error about the Z axis, the placed weights to estimate based on the roll angle difference than the pitch angle difference determined by the two inertial navigation system, a roll angle difference and the pitch angle difference of the matrix R E , R E (roll angle difference) <R E (pitch angle difference).
【請求項5】 請求項3記載の慣性航法装置において、 Z軸周りの取付誤差の推定において、該慣性航法装置及
び上記航行体に装着された主慣性航法装置によって求め
られたピッチ角差に基づいて取付誤差φZ を推定するよ
りもピッチ角差そのものを推定するようにカルマンフィ
ルタのシステム外乱ベクトルの誤差共分散行列QE の取
付誤差φZ とピッチ角差を、 QE (取付誤差φZ )<QE (ピッチ角差) とすることを特徴とする慣性航法装置。
5. The inertial navigation device according to claim 3, wherein the estimation of the mounting error about the Z axis is based on a pitch angle difference obtained by the inertial navigation device and a main inertial navigation device mounted on the navigation body. the pitch angle difference and mounting error phi Z of the error covariance matrix Q E system disturbance vector of the Kalman filter, to estimate the pitch angle difference itself than to estimate the mounting error phi Z Te Q E (mounting error phi Z) <inertial navigation system, characterized in that the Q E (pitch angle difference).
【請求項6】 請求項1〜5のいずれか1項記載の慣性
航法装置において、該慣性航法装置は上記航走体自身又
は上記航走体の発射装置の近傍に装着されていることを
特徴とする慣性航法装置。
6. The inertial navigation device according to claim 1, wherein the inertial navigation device is mounted near the navigation device itself or a launching device of the navigation device. And inertial navigation equipment.
【請求項7】 請求項1〜6のいずれか1項記載の慣性
航法装置において、上記航走体の代わりに上記航行体に
固定的な装置が装備されていることを特徴とする慣性航
法装置。
7. The inertial navigation device according to claim 1, wherein a fixed device is provided on the navigation body in place of the navigation body. .
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