JPH11281391A - Inertial navigation system - Google Patents

Inertial navigation system

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JPH11281391A
JPH11281391A JP8649798A JP8649798A JPH11281391A JP H11281391 A JPH11281391 A JP H11281391A JP 8649798 A JP8649798 A JP 8649798A JP 8649798 A JP8649798 A JP 8649798A JP H11281391 A JPH11281391 A JP H11281391A
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angle
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angular
inertial navigation
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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
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Japan Steel Works Ltd
Technical Research and Development Institute of Japan Defence Agency
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable accurate correction of centrifugal acceleration by reducing influence of quantization error of a gyro sensor by using an αβ filter for angular acceleration calculation to be used for correction. SOLUTION: An angular velocity is detected by a gyro sensor 21 installed in an inertial navigation system, and is detected as a change angle θ per sampling time Δt, which angle is supplied to an angle integrating part 22 and integrated. An integrated angle θm1 obtained by the angle integrating part 22 is supplied to an angular velocity estimation operating part 23, which obtains an angular velocity estimation value ωp1 by using an αβ filter. The angular velocity estimation value ωp1 is inputted in an angular acceleration estimation operating part 24, and an angular acceleration estimation value (dω/dt)p2 is obtained by using again the αβ filter. By using the angular acceleration estimation value (dω/dt)p2 , the centrifugal acceleration is corrected in a centrifugal acceleration correcting part 25.

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2及び図3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. 2 and 3 show the 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】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。
[0003] A straight line is provided between the coordinate system set for the traveling body INS20 (hereinafter referred to as "vehicle body coordinates") and the coordinate system set for the master INS10 (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.

【0004】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。
[0004] In general, the roll, the pitch, and the orientation are referred to as an attitude and an orientation. Further, the roll angle, the pitch angle, and the azimuth angle are referred to as an attitude angle and an azimuth angle.

【0005】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。
[0005] 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.

【0006】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。
[0006] Initialization of the traveling vehicle INS20 is performed by using the traveling vehicle IN.
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.

【0007】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.

【0008】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に信号が転送され、それによって取付誤差φが推定演
算される。
[0008] As a method for quickly estimating the attitude and orientation of the INS 20, a method called a transfer alignment method is used. According to the transfer alignment method, the vehicle INS2 from the master INS10
The signal is transferred to 0, whereby the mounting error φ is estimated and calculated.

【0009】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。
More specifically, the mounting error φ is estimated by comparing the acceleration and the angular velocity detected by the INS 20 with the acceleration and the angular velocity detected by the master INS 10. Or, INS20
Speed and attitude angle detected by the master INS10
The mounting error φ is estimated by comparing the speed and the posture angle detected by the above. The estimation error of the attachment error φ is performed by the marine vessel INS20 using the Kalman filter.

【0010】取付誤差φが存在するために、マスタIN
S10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INS20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。
The presence of the mounting error φ causes the master IN
A deviation occurs between the acceleration and the angular velocity input to the accelerometer and the gyro of S10 and the acceleration and angular velocity input to the accelerometer and the gyro of the marine vessel INS20. Since the speed and the attitude angle are calculated based on the acceleration and the angular speed,
These values are also different between the master INS 10 and the traveling vehicle INS 20.

【0011】艦船1が動揺すると、航走体INS20及
びマスタINS10は回転運動をすることとなる。両者
間の相対的距離に起因して航走体INS20及びマスタ
INS10では加速度差が生ずる。これが遠心加速度誤
差である。トランスファアラインメント法による姿勢及
び方位の推定演算では、取付誤差φによって生ずる偏差
のみに基づいてなされるから、より正確な演算では遠心
加速度補正を行なう必要がある。速度は加速度より求め
るから、同様に遠心加速度補正をする必要がある。
When the ship 1 shakes, the marine vessel INS 20 and the master INS 10 rotate. Due to the relative distance between the two, there is an acceleration difference between the vehicle INS20 and the master INS10. This is the centrifugal acceleration error. In the calculation for estimating the attitude and orientation by the transfer alignment method, the calculation is performed based only on the deviation caused by the mounting error φ. Therefore, it is necessary to correct the centrifugal acceleration in a more accurate calculation. Since the speed is obtained from the acceleration, it is necessary to similarly correct the centrifugal acceleration.

【0012】マスタINS10と航走体INS20の間
の距離をRとする。艦船には船体の動揺による角速度ω
が入力される。距離Rだけ離れた2点間の加速度差ΔA
は次の式のようにベクトルで表される。
The distance between the master INS 10 and the vehicle INS 20 is R. For ships, the angular velocity ω due to the motion of the hull
Is entered. Acceleration difference ΔA between two points separated by distance R
Is represented by a vector as in the following equation.

【0013】[0013]

【数1】ΔA=(dω/dt)×R+ω×(ω×R)ΔA = (dω / dt) × R + ω × (ω × R)

【0014】ここで、dω/dtは艦船に入力された角
加速度である。加速度差ΔA(ベクトル)の各成分は次
のようになる。
Here, dω / dt is the angular acceleration input to the ship. Each component of the acceleration difference ΔA (vector) is as follows.

【0015】[0015]

【数2】 ΔAX =−(ωY 2 +ωZ 2 )RX +(−dωZ /dt
+ωX ωY ) RY+(dωY /dt+ωX ωZ ) RZ ΔAY = (dωZ /dt+ωX ωY )RX −(ωX 2
ωZ 2 )RY+(−dωX /dt+ωY ωZ ) RZ ΔAZ =(−dωY /dt+ωX ωZ ) RX+(dωX
/dt+ωY ωZ ) RY −(ωX 2 +ωY 2 )RZ
ΔA X = − (ω Y 2 + ω Z 2 ) R X + (− dω Z / dt
+ Ω X ω Y) R Y + (dω Y / dt + ω X ω Z) R Z ΔA Y = (dω Z / dt + ω X ω Y) R X - (ω X 2 +
ω Z 2) R Y + ( - dω X / dt + ω Y ω Z) R Z ΔA Z = (- dω Y / dt + ω X ω Z) R X + (dω X
/ Dt + ω Y ω Z ) R Y − (ω X 2 + ω Y 2 ) R Z

【0016】ωX ,ωY ,ωZ は角速度ωのX成分、Y
成分及びZ成分であり、RX ,RY,RZ は距離RのX
成分、Y成分及びZ成分である。遠心加速度の補正は、
サンプリング時間の速度変化という形で補正するため、
次式がサンプリング時間毎の補正値を表す補正式とな
る。
Ω X , ω Y , ω Z are the X components of the angular velocity ω, Y
And R Z , R X , R Y , and R Z are the X of the distance R
Component, Y component and Z component. Correction of centrifugal acceleration
To compensate in the form of a change in sampling time speed,
The following equation is a correction equation representing a correction value for each sampling time.

【0017】[0017]

【数3】ΔVX =〔-(θY (n)2+ θZ (n)2) RX +{-
Z (n)-θZ (o))+ θX (n) θY(n) }RY +{( θY
(n)-θY (o))+ θX (n) θZ (n) }RZ 〕/Δt ΔVY =〔{(θZ (n)-θZ (o))+ θX (n) θY (n) }
X −( θX (n)2+ θZ(n)2) RY +{-(θX (n)-θ
X (o))+ θY (n) θZ (n) }RZ 〕/Δt ΔVZ =〔{-(θY (n)-θY (o))+ θX (n) θZ (n) }
X +{( θX (n)-θX(o))+ θY (n) θZ (n) }RY
−( θX (n)2+ θY (n)2) RZ 〕/Δt
ΔV X = [− (θ Y (n) 2 + θ Z (n) 2 ) R X + {−
Z (n) -θ Z (o)) + θ X (n) θ Y (n)} R Y + {(θ Y
(n) -θ Y (o)) + θ X (n) θ Z (n)} R Z ] / Δt ΔV Y = [{(θ Z (n) -θ Z (o)) + θ X (n ) θ Y (n)}
R X − (θ X (n) 2 + θ Z (n) 2 ) R Y + {− (θ X (n) -θ
X (o)) + θ Y (n) θ Z (n)} R Z ] / Δt ΔV Z = [{-(θ Y (n) -θ Y (o)) + θ X (n) θ Z ( n)}
R X + {(θ X (n) −θ X (o)) + θ Y (n) θ Z (n)} R Y
− (Θ X (n) 2 + θ Y (n) 2 ) R Z ] / Δt

【0018】ここで、θ(n) は新サンプリングでの変化
角度(ジャイロ出力角)であり、θ(o) は前サンプリン
グでの変化角度(ジャイロ出力角)である。またΔtは
サンプリング時間である。遠心加速度の補正は、上式の
値を航走体INS20によって検出された加速度より減
算することによって行われる。
Here, θ (n) is the change angle (gyro output angle) in the new sampling, and θ (o) is the change angle (gyro output angle) in the previous sampling. Δt is a sampling time. The correction of the centrifugal acceleration is performed by subtracting the value of the above equation from the acceleration detected by the vehicle INS20.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】数3の式の補正式に
は、サンプリング時間における角速度変化Δθ/Δtを
計算する次のような、量子化項が含まれる。
The correction equation of the equation (3) includes the following quantization term for calculating the angular velocity change Δθ / Δt during the sampling time.

【0020】[0020]

【数4】{θ(n) −θ(o) }/Δt=Δθ/Δt4θ (n) −θ (o)} / Δt = Δθ / Δt

【0021】この量子化項の演算にて、ジャイロ出力の
分解能に依存した量子化誤差が生ずる。この量子化誤差
は、相対距離Rに比例して大きな加速度補正誤差となる
ため、航走体INS20のようにマスタINS10から
離れた位置に設置される慣性航法装置の場合、大きな問
題となる。
The calculation of the quantization term causes a quantization error depending on the resolution of the gyro output. This quantization error becomes a large acceleration correction error in proportion to the relative distance R, and thus poses a serious problem in the case of an inertial navigation device installed at a position distant from the master INS 10, such as the navigation vehicle INS20.

【0022】角加速度の量子化誤差(dω/dt)err
は、新サンプリングと前サンプリングで1パルスの差が
あるとして、ジャイロの分解能P〔rad/pulse 〕及びサ
ンプリング時間Δtとによって次の式で表される。
Quantization error (dω / dt) err of angular acceleration
Is represented by the following equation by the gyro resolution P [rad / pulse] and the sampling time Δt, assuming that there is a difference of one pulse between the new sampling and the previous sampling.

【0023】[0023]

【数5】 (dω/dt)err =P/Δt/Δt [rad/s2](Dω / dt) err = P / Δt / Δt [rad / s 2 ]

【0024】加速度補正誤差Aerr は、航走体INS2
0とマスタINS10の間の相対距離Rとすれば、次の
式によって表される。
The acceleration correction error Aerr is calculated by
If the relative distance R between 0 and the master INS 10 is represented by the following equation:

【0025】[0025]

【数6】Aerr =P・R/Δt/Δt [cm/s2]Aerr = P · R / Δt / Δt [cm / s 2 ]

【0026】例えば、ジャイロの分解能P〔rad/pulse
〕、サンプリング時間Δt、相対距離Rを次のような
値とする。
For example, the gyro resolution P [rad / pulse
], The sampling time Δt and the relative distance R are set to the following values.

【0027】[0027]

【数7】Δt = 10 [ms] R = 100 [m] P = 3.5 [ ″/pulse][Mathematical formula 7] Δt = 10 [ms] R = 100 [m] P = 3.5 [″ / pulse]

【0028】この場合、ジャイロ量子化誤差に起因して
発生する加速度誤差を計算すると次のようになる。
In this case, the acceleration error generated due to the gyro quantization error is calculated as follows.

【0029】[0029]

【数8】Aerr = 1697[cm/s2] = 1.73[G][Equation 8] Aerr = 1697 [cm / s 2 ] = 1.73 [G]

【0030】この値は実際の加速度を打ち消してしまう
ほど大きい誤差である。
This value is an error large enough to cancel the actual acceleration.

【0031】本発明は、航走体INS20とマスタIN
S10の間の相対距離Rが大きい場合でも、遠心加速度
補正を正確に行なう慣性航法装置を提供することを目的
とする。
According to the present invention, the vehicle INS20 and the master IN
It is an object of the present invention to provide an inertial navigation device that accurately corrects centrifugal acceleration even when the relative distance R between S10 is large.

【0032】[0032]

【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、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
た角加速度の差を演算する際に遠心加速度補正を行い、
その補正に使用する角加速度の算出にαβフィルタを用
いることにより、ジャイロセンサの量子化誤差の影響を
低減することを特徴とする。
According to the present invention, there is provided an inertial navigation apparatus configured to estimate a mounting error in initializing a posture and an azimuth of a navigation body mounted on a navigation body using a Kalman filter. Performing centrifugal acceleration correction when calculating the difference in angular acceleration determined by the inertial navigation device and the main inertial navigation device mounted on the navigation body,
By using an αβ filter for calculating the angular acceleration used for the correction, the influence of the quantization error of the gyro sensor is reduced.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】図1を参照して本発明による慣性
航法装置における遠心加速度補正値ΔVの演算装置及び
演算手順を示す。図示のように演算装置は角度積算部2
2と角速度予測演算部23と角加速度予測演算部24と
遠心加速度補正部25とを含む。本発明によると、ジャ
イロ出力の量子化誤差の演算において、精度向上のため
にαβフィルタを用いる。即ち、角速度予測値及び角加
速度予測値をαβフィルタを用いて演算する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to FIG. 1, there is shown a calculation device and a calculation procedure of a centrifugal acceleration correction value ΔV in an inertial navigation device according to the present invention. As shown in FIG.
2, an angular velocity prediction calculation unit 23, an angular acceleration prediction calculation unit 24, and a centrifugal acceleration correction unit 25. According to the present invention, an αβ filter is used to improve the accuracy in calculating the gyro output quantization error. That is, the predicted angular velocity and the predicted angular acceleration are calculated using the αβ filter.

【0034】慣性航法装置に装備されたジャイロセンサ
21によって角速度が検出される。角速度は、サンプリ
ング時間Δt当たりの変化角度θとして検出される。こ
の変化角度θは、角度積算部22に供給され積算され
る。
The angular velocity is detected by a gyro sensor 21 provided in the inertial navigation device. The angular velocity is detected as a change angle θ per sampling time Δt. The change angle θ is supplied to the angle integrating unit 22 and integrated.

【0035】[0035]

【数9】θm1=ΣθEquation 9 θm1 = θθ

【0036】角度積算部22によって得られた積算角度
θm1は角速度予測演算部23に供給される。角速度予
測演算部23はαβフィルタを用いて角速度予測値ωp
1を得る。角速度予測値ωp1は次の式によって表され
る。
The integrated angle θm1 obtained by the angle integrating section 22 is supplied to an angular velocity prediction calculating section 23. The angular velocity prediction calculation unit 23 uses the αβ filter to calculate the predicted angular velocity ωp
Get 1. The angular velocity predicted value ωp1 is represented by the following equation.

【0037】[0037]

【数10】θs1(n) = θp1(n) + α1{θm1(n)
−θp1(n) } ωs1(n) = ωp1(n) + β1{θm1(n) −θp1(n)
}/Δt θp1(n+1) = θs1(n) + ωs1 (n)・Δt ωp1(n+1) = ωs1(n)
[Equation 10] θs1 (n) = θp1 (n) + α1 {θm1 (n)
−θp1 (n)} ωs1 (n) = ωp1 (n) + β1 {θm1 (n) −θp1 (n)
} / Δt θp1 (n + 1) = θs1 (n) + ωs1 (n) · Δt ωp1 (n + 1) = ωs1 (n)

【0038】ここに各項は次のような意味である。 θp1(n) :時刻n−1の時に予測される時刻nでの予測
角度である。 ωp1(n) :時刻n−1の時に予測される時刻nでの予測
角速度である。 θs1(n) :平滑化した時刻nでの平滑化角度である。 ωs1(n) :平滑化した時刻nでの平滑化角速度である。 θm1(n) :測定角度(ジャイロ出力の積算角)である。 Δt:サンプリング時間。 α1,β1:定数。
Here, each term has the following meaning. θp1 (n): a predicted angle at time n predicted at time n-1. ωp1 (n): Predicted angular velocity at time n predicted at time n-1. θs1 (n): Smoothing angle at time n when smoothing was performed. ωs1 (n): Smoothing angular velocity at the time n when smoothing was performed. θm1 (n): measurement angle (integrated angle of gyro output). Δt: sampling time. α1, β1: constants.

【0039】これは次のような意味を有する。平滑化値
は、予測値に対して、予測値と測定値の間の偏差を適当
な重み付けして加えたものである。その重み係数がα、
βである。α、βは、平滑化値を求める際に、測定値の
影響をどの程度与えるかを決めるための係数である。
This has the following meaning. The smoothed value is obtained by adding a deviation between the predicted value and the measured value to the predicted value with appropriate weighting. The weighting factor is α,
β. α and β are coefficients for determining the influence of the measured value when obtaining the smoothed value.

【0040】予測角度θp1(n) は、平滑化角度θs1(n)
に対して、平滑化角速度から得られた平滑化変化角度を
加えたものである。予測角速度ωp1(n) は平滑化角速度
ωs1(n) に等しい。
The predicted angle θp1 (n) is the smoothed angle θs1 (n)
Is obtained by adding the smoothing change angle obtained from the smoothing angular velocity. The predicted angular velocity ωp1 (n) is equal to the smoothed angular velocity ωs1 (n).

【0041】次に、角速度予測値ωp1を角加速度予測演
算部24に入力し、再度αβフィルタを用いて角加速度
予測値(dω/dt)p2を得る。尚、1段目のフィルタ
の予測値ωp1(n) を2段目のフィルタの測定値ωm2(n)
として用いるから、ωm2(n)=ωp1(n) である。
Next, the predicted angular velocity value ωp1 is input to the angular acceleration prediction calculation unit 24, and the predicted angular acceleration value (dω / dt) p2 is obtained again using the αβ filter. The predicted value ωp1 (n) of the first-stage filter is replaced with the measured value ωm2 (n) of the second-stage filter.
Ωm2 (n) = ωp1 (n).

【0042】[0042]

【数11】ωs2(n) = ωp2(n) +α2{ωm2(n) −
ωp2(n) } (dω/dt)s2(n) =(dω/dt)p2(n) +β2
{ωm2(n) −ωp2(n)}/Δt ωp2(n+1) = ωp2(n) +(dω/dt)s2 (n)・Δt (dω/dt)p2(n+1) =(dω/dt)p2(n)
[Equation 11] ωs2 (n) = ωp2 (n) + α2) ωm2 (n) −
ωp2 (n)} (dω / dt) s2 (n) = (dω / dt) p2 (n) + β2
{Ωm2 (n) −ωp2 (n)} / Δtωp2 (n + 1) = ωp2 (n) + (dω / dt) s2 (n) Δt (dω / dt) p2 (n + 1) = (dω / Dt) p2 (n)

【0043】ここに各項は次のような意味である。 ωp2(n) :時刻n−1の時に予測される時刻nでの予測
角速度である。 (dω/dt)p2(n) :時刻n−1の時に予測される時
刻nでの予測角加速度である。 ωs2(n) :平滑化した時刻nでの平滑化角速度である。 (dω/dt)s2(n) :平滑化した時刻nでの平滑化角
加速度である。 ωm2(n) :測定角速度(1段目フィルタの予測角速度)
である。 Δt:サンプリング時間。 α2,β2:定数。
Here, each term has the following meaning. ωp2 (n): Predicted angular velocity at time n predicted at time n-1. (Dω / dt) p2 (n): predicted angular acceleration at time n predicted at time n-1. ωs2 (n): Smoothing angular velocity at time n when smoothing was performed. (Dω / dt) s2 (n): Smoothed angular acceleration at time n when smoothing was performed. ωm2 (n): Measured angular velocity (predicted angular velocity of first-stage filter)
It is. Δt: sampling time. α2, β2: constants.

【0044】この角加速度予測値(dω/dt)p2を用
いて遠心加速度補正部25において遠心加速度の補正を
行なう。サンプリング時間Δt毎の遠心加速度の補正値
ΔVの各成分は次のようになる。
The centrifugal acceleration correction unit 25 corrects the centrifugal acceleration using the predicted angular acceleration value (dω / dt) p2. Each component of the centrifugal acceleration correction value ΔV for each sampling time Δt is as follows.

【0045】[0045]

【数12】ΔVX =〔−(θY 2 +θZ 2)RX +{−
(dω/dt)p2Z ・Δt2+θX θY }RY +{(d
ω/dt)p2Y ・Δt2 +θX θZ }RZ 〕/Δt ΔVY =〔{(dω/dt)p2Z ・Δt2 +θX θY
X−(θX 2 +θZ 2) RY +{−(dω/dt)p2
X ・Δt2 +θY θZ }RZ〕/Δt ΔVZ =〔{−(dω/dt)p2Y ・Δt2 +θ
X θZ }RX+{(dω/dt)p2X ・Δt2 +θY θ
Z }R Y−(θX 2 +θY 2)RZ 〕/Δt
ΔV X = [− (θ Y 2 + θ Z 2 ) R X + {−
(Dω / dt) p2 Z · Δt 2 + θ X θ Y } R Y + {(d
ω / dt) p2 Y・ Δt 2 + θ X θ Z } R Z ] / Δt ΔV Y = [{(dω / dt) p 2 Z・ Δt 2 + θ X θ Y
R X − (θ X 2 + θ Z 2 ) R Y + {− (dω / dt) p2
X · Δt 2 + θ Y θ Z } R Z ] / Δt ΔV Z = [{− (dω / dt) p2 Y · Δt 2 + θ
X θ Z } R X + {(dω / dt) p2 X · Δt 2 + θ Y θ
Z } R Y-X 2 + θ Y 2 ) R Z ] / Δt

【0046】航走体INSは、この補正値ΔV(Δ
X ,ΔVY ,ΔVZ )を用いて加速度計の出力信号を
補正する。
The vehicle INS calculates the correction value ΔV (Δ
V X, ΔV Y, correcting the output signal of the accelerometer using a [Delta] V Z).

【0047】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.

【0048】なお、航走体INSを例として説明した
が、本発明は航走体INSのみに限定された技術ではな
く、遠心加速度を補正して加速度を比較しなければなら
ない慣性航法装置に適用できる。
Although the description has been given by taking the navigation body INS as an example, the present invention is not limited to the navigation body INS alone, but is applied to an inertial navigation device in which the acceleration must be compared after correcting the centrifugal acceleration. it can.

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明によると、ジャイロの量子化誤差
による加速度誤差を、従来技術の約200分の1に抑え
ることが可能であるという利点がある。
According to the present invention, there is an advantage that an acceleration error due to a gyro quantization error can be suppressed to about 200 times smaller than that of the prior art.

【0050】また、本発明によると、遠心加速度補正に
用いる角加速度を正確に求めることが可能になるため、
ジャイロの分解能が悪い場合及びマスタINSと航走体
INSとの相対距離が大きい場合でも、遠心加速度補正
を精度良く行なうことが可能であるという利点がある。
According to the present invention, the angular acceleration used for the centrifugal acceleration correction can be accurately obtained.
There is an advantage that the centrifugal acceleration can be accurately corrected even when the resolution of the gyro is poor or when the relative distance between the master INS and the traveling vehicle INS is large.

【0051】従って、本発明によると、航走体INSの
装備上の制約がなく、更に、航走体INSの初期化性能
を向上させることができるという利点がある。
Therefore, according to the present invention, there is no restriction on the equipment of the traveling body INS, and there is an advantage that the initialization performance of the traveling body INS can be improved.

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

【図1】本発明による遠心加速度補正を演算するため演
算手順を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a calculation procedure for calculating centrifugal acceleration correction according to the present invention.

【図2】艦船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. 2 is a diagram showing an arrangement state of an inertial navigation device mounted on a ship.

【図3】艦船に搭載された航走体の配置状態を示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram showing an arrangement state of a traveling body mounted on a ship.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 艦船、 2 航走体、 3 航走体発射装置、 1
0 マスタINS、20 航走体INS
1 ship, 2 hull, 3 hull launcher, 1
0 Master INS, 20 Aircraft 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 (1)

【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、 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加速度の差を演算する際に遠
心加速度補正を行い、その補正に使用する角加速度の算
出にαβフィルタを用いることにより、ジャイロセンサ
の量子化誤差の影響を低減することを特徴とする慣性航
法装置。
An inertial navigation device configured to estimate a mounting error in initialization of a posture and an orientation of a navigation device mounted on a navigation device by using a Kalman filter, wherein the inertial navigation device and the navigation device are provided. The centrifugal acceleration is corrected when calculating the difference between the angular accelerations obtained by the main inertial navigation system attached to the gyro, and the αβ filter is used to calculate the angular acceleration used for the correction. An inertial navigation device characterized by reducing the influence of the wind.
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