JPS589005A - ヘルメツトの向きの決定に電磁界ベクトルを利用する電磁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はヘルメットの向きと位置を決定するための装置
に関するものてあね、更に詳しくいえば、航９機の操縦
士が目標を目視している時にその操縦士の着用していゐ
ヘルメットの向きと位置を決定すゐのにと（Ｋ適するＷ
ｉＩ装置Ｋ関する％Ｏであり、と〈ｋヘルメットの金属
部分によりひき起される電磁界の乱れを補償されたヘル
メットの向きと位置を決定するための電磁装ｆＫＩＩす
ゐものである。

本発明のｉｆは１９７９年８月２０日付の未決の米国特
許出顛第６８２９６号に開示されている、と（Ｋ１ｌＣ
９１ｍの各種の榛能を制御するために、航空機の操縦士
が着用しているヘルメットの向きを検出する制御１１；
ｌｉ’を含む４のである。この制御はヘルメットの着用
者が見ている目標を基にして行われる。たとえば、ヘリ
コプタに搭載されているガツトリング銃の照準の向きを
制御す−るため、目標の場所についてのデータを９対空
電サイルまたは空対地電ナイルのｌｌ尋装置へ入力させ
るため、ある−は選択しえ■標ＫＷＩ電させるために航
空ＩａＯレーダ装置に協力する良めにヘルメットの向き
を使用できる。ヘルメットの着用者の舅の動きにヘルメ
ットが追従するように、目標に視覚的Ｋｌ１列させるた
めにヘルメット着用者が使用する十字−発生器をヘルメ
ットは含むことがてきる。

前記米ａ特許出ＩＩＫは、ヘルメツ）ａ会ａＳ分により
ひ自起されるひずみを補償する方法も開示されて偽る。

その方法では、ヘルメットによ勤ひき起されたひずみは
固定され、そのひずみＫよゐ影響は１闘計算する必要が
あ為だけである。ヘルメットの金属ＩＮＫよる影響は無
視できるものと従来考えられていたために、ヘルメット
の金属部によりひき起されるひずみは、明らかｋされて
いるプログラムでは考慮に入れられていなかつ九、しか
し、ヘルメットの金ＩＩＩＩＩｌが性能に貴賓的に影響
する４のとすると、ヘルメットの各向きととに一定の電
磁界ベクトル群管発生し、予測した受信信号を実際の受
信信号と比験してひずみマトリックスを決定することが
提案されている。この補償技術は、操縦席内でヘルメッ
トがとりうゐ全ての肉きを多項マツピングするというか
なりｒｌｊＪ＠な作業が含まれるから、ヘルメットのか
なりの量の向のそれぞれを基Ｋｌ、たひすみマトリック
スを記録するために大容量のメモリを必要とする。確度
を高くする走めＫｔｆｇ外な数の多項式を使用せねばな
らないであろう。本発明はこの問題をよ１匍単に１しか
も小容量のメモリで、しか龜法外な数の多項式が使用さ
れるのでなければより高い確にで郷決する技術を提供す
−ゐものである。

本発明は、少（と４１２＠の送信コイルを有し、電磁界
ベクトルを送信する送信アンテナと、ヘルメットにとり
つけられ、送信アンテナにより送信され走電磁界ベクト
ルを検出するための３４＃の非共平面受信フィルを有す
る受信アンテナと、検出された送信電磁界ベクトルを基
にしてヘルメットの向きを決定するために受信アンテナ
に接続され、ヘルメットの金属部によりひき起された向
きの蒙差［１達する量だけ向きを補償する装置とを備え
１、。

ヘルメットの向き（これは向きと転位の少くとも一方と
して定義するとともできる）を決定するための電磁装置
を含むものである。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

ヘルメットにと抄つけられている受信アンテナの電磁界
ベクトル送信アンテナに対する向きを決定するＫは、理
想的な磁気双極子送信器がベクトル１で定められ名磁気
モーメントを送る。そのベクトルｒの大き宴はダイポー
ルの強さを表し、その向きは双極子の向きを表す。そう
すると、ベクトル距離７におけるＳ曽は次式で―すこと
ができ。

きさである。そうすると、（１）弐に示されている磁位
の傾きをとるξとｋより１界ペタトルを決定できる。磁
位のネガを極座標に沿りてとる４のとすると、次の丈が
得られる。

ｔｉ一方向における単位ベクトルである。０＃成分（萄
式を儲）弐に代入して整理すると、１　　　→　→→　
→ ヨー−（ムーＵ３ム・（Ｊ）（５） Ｒ冨 Ｒ３（ム−５ｕｏａ）　　　（６） 富−−！−（１−３吉ｐ）ム　σ） １ｍ ｍ　−−！−Ｍ？　　　　　　　　　（８）１ ここに１ｍ字ｒが単位ベクトルＴｒ、から脱落されてお
り、Ｍｍｌ−３τ７、τは順序を費えたことを示すもの
である。

１はヘルメットにとりつけられている３個１組のビック
オフコイルによシ検出されゐ。ヘルメットはその３本の
軸に沿う盲の数分、すなわち、ヘルメットのｍｅフレー
ムで表されるＢの値を与える。ヘルメットの向きと転位
置を決定するために・は（それには独立した６傭の変数
が金管れる）、少くと４６個のデータ点を必要とする。

送信器でＳＳａのムベクトルを発生するものとし、その
結果ビッタオアーコイルで検出され九１０９債の成分を
調べると、９個Ｏデータが得られることＫなる。それら
のデータでは解を得るのに多すぎることｋなる。しかし
、そのような冗長解は、ノイズと誤差が避けられな一時
に最小二乗法を適用する場合には肋かゐ。Ｂの値はヘル
メットの３個のビラフォラ・コイルによｐ次のように検
出される。

１　　　　→ ０璽ＨＢ寓−−−ＨＭム　　　　　　　（９）１ ζζに、Ｈは送信アンチオの座標軸に対するヘルメット
の向きを表す回転マトリックスを表すものである。３種
類のムを用いて３回Ｏ送／受動作を行い、３種類の０を
発生して得られた伸）式の形の３つのベクトル式を組合
わせて次のような１つのマトリックス式を得ることがで
きる。

Ｙｍ−−ＨＭＸ　　　　　　　　　　　仲）ａ こζに％Ｘは３×３マトリツクスで、その列は３個のム
ベクトル、Ｙｉｊ　３Ｘ３マトリツクスで、そ０列は３
個の０ベクトルである０回転マトリックスは問題に対す
る解を褒すから、００）式は次のように書き換えること
ができる。

Ｈ諺−炉ｙｘ″″″”Ｍ−”　　　　　　　（１ｍ）こ
０　（１１）式で、Ｙｗマトリックス被測定量よシ成る
からＸマトリックスは既知であり、Ｘマトリックスは送
信された倉から成るからＸマトリックス＃ｉ既知である
。そうすると、Ｈマトリックスの計算を行うために＃１
Ｍ−ｗトリックスとＲＩＫついて解くことが必要である
。

輩マトリックスの成分の値を計算するには、まず主要な
固有値を決定する仁とが必要である。次に１その固有値
を用いて、Ｘマトリックスの成分値の計算に有用な轡性
ベクトルの成分の決定を行う、固有値を決定するために
％回転マトリックスＪＪＩＨをＣａ１）式からｔず無く
す。したがって、但）式は次に書き直す。

（ロ）式はその転置として書き換えて次式を得ることが
できる。

意りの！トリツクスＯａＯ転置は逆Ｏ願序でとり九個々
Ｏマトリックスａ１ｉｍｅｓに等しく、Ｈはその転置が
−ｔＯ逆と同じ陽転マトリックスであり、かつＭはその
転置がそれ自体に等しい対称マ）Ｖツクスであるから、
（１４式は次のようにできる。

％Ｉｍｇ　　（ｙｘ　　　）　　ＹＸ　　　　　　　　
　　　　　　ＨＲ・ （ロ）式の固有値は次式を解くことによ珈決定できゐ。

ＤＩ！’　（ＩＩ−（ＹＩ″′″１）Ｔｙｘ−”　）ｍ
Ｑ　　　ｍζζＫ、５ｔｉＷＩｊＡ壱値を表す。（１６
）弐轄次のように書き換えることができゐ。

１”−Ｂｌｌ　−ｏｓ＋ｏ　ｗｍ　Ｏ（１７）ことに％
Ｂ、０．Ｄはこの式の定数である。王な固有値について
解くことが必＊なのであるから、次の２つの式が有用で
ある。

ｔｏ−［２／３）Ｂ　　　　　　　　　　（１８）、町
ｎ”１＝（Ｉｎ”　　（Ｉｎ−Ｂ）＋Ｄ）１０　　　　
　　　（Ｊ（１８）丈は生簀な固有値の＃１１の推定値
を表すもので−ｎがＯＫ等しい場合に生ａ固有値Ｏ最初
の計３［＆Ｉｎて（１９）式で用ｉられる。ｍ　ｒｔＯ
から十分に大きな数まて増加するから生簀な（支）有値
についてくり返えしく１９）式が解かれ、したかって王
な固有値の変化はくり返えし解の間では非常に小さくな
る。

固有値を決定しえら、（１６）式の左辺のｌＩ接するマ
トリックスをます形成し、次にそのｌ１ｌＩＩＩＩマト
リツクスＫｆＩＰいて１乗値が最大の列を選択すること
Ｋより生ａ固有ベクトルＵが決定される。任意の列を使
用できるが、ある受信場所においては個々の任意の列が
なくなることがあるから１計算の確駅を＾（するためＫ
ｌ！１乗して最大のものを選択すゐのである。次に、単
位方向ベクトルνを表すためＫｌｌ有ベクトルを次式に
従って正規化する。

Ｕｔ−Ｕ１’７１［Ｊ’ｌ　　　　　　　　　＠）ｏ、
　＝　ｔｅｌ’／’　ｌ♂１　　　　　　　　（財）υ
Ｓ■−ｐ、　ｒｐ　Ｉ　　　　　　　　、測ζ仁に％偽
′・−′−１′はｌＩＩ豪マトνツクスから遺ＩＲ＠ｔ
Ｌ大成分の値で、−弐により決定される最大の一有ベク
トルＵを生ずゐ。

前記したように、マトリックスＶは次式て記述できる。

−） したがって、（魅）　ｅ　（２２）　＠　（郭）式から
得九〇、、Ｕ騰。

１の値が（ｚ８）式に代入され′て逆マトリックスが計
算されゐ。

Ｕを決定する多少簡単な方法はマトリックスＶ。

−から直１１に得られる。

”−（Ｉ−８ｕｔ＋’）″■夏４３’ｉ７”ｊｒ’　ｗ
ｘＭｌは（１５）式にＲ−を乗することＫよシ決定でき
る。

Ｒは次式から決定される。

ての値の６乗の和を衰す、したがって、−にりｉての細
繊から”＠＊Ｕｍ＊υ−を直接計算できる。

回転マトリックスを解くためＫいずれのやり方もＩＰ！
戸できるが、（１）〜（２ｉ％）丈を用いるやり方がと
ぐに片いられる。したがって、回転マトリックスのｆ（
ｔｌ）に次のように書くことができる。

１（ｚ−Ｑ　　ＹＸ　　ｖ　　　　　　　　　　　（ｍ
ここに、Ｇｒｊ避信アンテナから受信アンテナオての距
離Ｋｅ督し、次式で与えられる量である。

これてｓ　　ｔｏ）式の愈での成分が判ったことになる
。回転角て表した回転マトリックスは次のように書くこ
とがで自ゐ。

伽） ζζに１φは方位角、−は仰角、φは受信アンテナのロ
ール角である。ｔえ−とＯは正蚊調黴Ｏ記号−１０は余
蚊関数の記号−をそれぞれ略したものである。ヒれらの
各成分の値は既知てあゐから、それらの内縦は容易に計
算できる。大とえば、１行３列の成分を３行３列の成分
で除すと一一調数をなくすことができ、φをそれら２つ
の成分の逆正接として計算てきる。岡１１Ｋしてすと−
も計算できる。

受信アンテナの座標７レームの方崗角を計算したら、受
信アンテナの９関内の向きを正確に記述するためＫは、
送信アンテナと受信アンテナの関の距離を決定すること
が次に必要である。こＯ距＠ｍは次式を用いて決定でき
る。

１−＝（ＫＯＧ　Ｇ−”）”’　　　　　　　（財）ｉ
ｔ こζに％には固定された系利得定数、Ｇ！、０恩　は自
動利得制御関数により設定される可変送信器利得および
可変受信器利得、Ｇ−１は（別）式を用いて得られる値
である。　　（ａＯ）式で、Ｘは送信ベクトル、Ｙは受
信されたベクトル％Ｏｒ１単位方向ベクトルである。距
離が判ったら、受信機の直角座標を、Ｘ軸では鳳×０１
を、Ｙ軸ではＲ２Ｏ，を、２軸ではｎｘｏ、を計算する
ことＫよ勤決定できる。υ１（ＪｌｓＵｌは（２１）　
〜（ｇａ）式から得られるｄそれら０１Ｉ１１は受信ア
ンテナしたがってヘルメットの完全な空間の向きを記述
するものである。付録として末尾に擲けられているグー
ダラムはそれらの計算を行う九め、および方位角、仰角
、回−ル角と１角座標を求めるためＫｊｌ１４翻に示す
＝シビ晶−タ″ｅＩ２用できる。

機体に一定されてｉる金ｋが誤差を生じ、その誤差が回
転マトリックスに重畳されることもあ砂得る。したがっ
て、機体の金１１によるひずみの解決法は、既知の送信
アンテナの向きから既知の電磁界ベクトルを発生し、既
知の向きの受信アンテナによ勤それらの信号を受信する
ことによ）操縦席の内情Ｋｗツブすることである。した
がって、受信アンテナが受信する信号を予調てき、受信
アンテナが実際に受信する信号な一定できるから誤差マ
トリックスを発生してその課差源を補償てきる。ＷＡ差
マトリックスを発生して、その誤差マトリックスに回転
マトリックスを乗じたり、被側定マトリックスに加え会
わせ九すなどできる。付会として添附されているプログ
ラムによりカッ（−される実際の場合Ｋ１１％操縦席内
の受信機の場所の関数であるデル−・マトリックスとヘ
ルメット回転マトリックスと０ＩＩＩＫ等し一補償マト
リックスが発生される。航空機の操縦席のマツピングの
結果として、デルタ関数を補間探索ＩＩＫよ）、または
多項式カーブ１フイツトとｋより潤す仁とができる０次
に１補償マトリツクスを！入力マトリックスに加え合わ
せて真のＹ受信マトリックスを得、真の回転マトリック
スを決定できるように補償マトリックスを前記式に代入
する。

ヘルメットの向きを決定する装置が第１〜１３図に示す
、第１図で、航空機１０の操縦席の中に操縦士と航９士
または副操縦士が坐っている。！＃縦席の中には制御パ
ネルと、送信アンテナ１１とが含すれ、乗員のヘルメッ
トに受信アンテナがとりつけられている１機体内に電子
装置がとりつけられる。ヘルメットの詳細が第２図に示
す、このヘルメツＩＩパラボラ・バイザーを含み、この
／＜イザーの上には、操縦士が目標を見るために用いる
十字線が投影される。十字線を投影させる九めにヘルメ
ットのバイザー・７１ウジング内部に十字線発生器が設
けられる。受信アンテナ１２ｒｊヘルメツトのバイザー
・／−１ウジングに固定され、送信アンテナにより送信
され走電Ｓ界ベクトルを受信する。各送信アンテナと各
受信アンテナは１ｌｌＳ図に示すような影をとることが
できる。ボビν１ｓが図示のように作られ、フェライト
・；ア１４を保持するための瞭状０９所がｌビン１ｓ内
に設けられゐ。１ア１４に３傭の＝イル１６．ＩＬｔＴ
が轡かれる。それらのコイルは３個１ｍの一アンテナを
形成すＪｌ。

ヘルメットの向きを決定すゐ装置Ｆを＊４ｒ１ＭＫブロ
ック図で示す、受信アンテナ１２はケーブル２１を介ｔ
、”ｒａｍ増ａｓｔ　２　、２８　、　ｆｆｉ　４に＊
続される。ケーブル２１内の一対０線が増幅ａｌｌとア
ンテナ１！！のＸコイルの関に接続され、絡２の一対の
１Ｉｉｌが増幅ａ２ｓとアンテナ１２のＹコイルの関に
１１１Ｍされ、第３の一対の線がアンテナ１２の２コイ
ルと増幅１１２４０間に′接続される。各増幅Ｓは同じ
ものであるから、第５図にはただ１つ、の増幅器を詳し
く示しである。この前鐙増幅器は入カドランスと、２つ
の増幅段とで構成されｂ６各前１増輔器の出力端子はマ
ルチプレクサ２５の入力層子に接続される。マルチプレ
タｔｚｓｔ：を制御ロジック２６からも入力を受ける。

＠御ロジック２６はマルチプレクサ２ｓへの入力のうち
のどれをその出力端子へ＊続するかを決定する。マルチ
ブレクサ２６の出力は帯塚フィルタ２７でｒ波されてか
ら可愛利得増幅器２８で増幅されて稜、復調器２−によ
り復調される。ｊＩ６図はマルチプレク９２１１と、帯
域フィルタ２゛７と、可愛利得増１１１１２１と、復１
１１１１に２９との詳細を示す。マルチプレク？２５０
３つの入力端子へはｘ、ｙ、ｚの前ｕ増ａＳの出力端子
が接続され、それらの出力端子は帯域フィルタ２１０入
力端子へ選択的に切り換えられる。この選択はｘ、ｙ、
ｚのチャンネル選択線を介して遍ｔＦｌな信号を供給す
る制”御ロジックによ勤行われる。帯域フィルタ２７０
入力端子へ４見られた信号ＦｉＰｔＩＮされてから可変
利得増幅１ｉｔａｉへ与えられる。この増幅器２８の利
得は制御四シック２ｆＪＫより３本の利得選択線”を介
して選択される。増幅ＩＩ！ＩＩＯ出力は同期６ＦＩｉ
ｓ飾によｈａ−される、この復調器の出力は低域フィル
タ１０およびアナログ−デジタル（Ｄ−ム）費換８＄１
へ与えられる。＃！７！Ｉ！ＯＫ示されていゐように１
ム−Ｄ［換ＩＨＩは入来アナログ信号を標本化するもの
で、標準部品番号ムＤ５７２で供給できる。ム一り変換
器８１の丸めのスタート信号が制御ロジックから得られ
る。ム一り変換器３１０出力端子は１ｇビット・パスを
介して中央処理装鐙（ａｒｏ）＄ｆｆｉの入力端子に接
続される。それらのラッチは、制ｍ−ジッタ回路Ｋｌｌ
続されていゐ入力線の制御の下にある。し良がって、ム
一り質換ｓ３１の出力端子から０デυ婁宜が情報を読取
ろうとする鳩舎には、ｏｐｔｔｉｔラッチをゲートして
Ｏｐｏへ情報を通過させゐ。

ｏｒＵ３！としてはハネウニｋ　（Ｈｅｍ＠ｙｖ＊　１
１　）ＨＢｒ−６３６１を用−ることができ、かつ、前
記計算を行うえめＫＨ細寄書末尾プ■ダラムに従ってプ
ログラムできゐ。０デＵｓ２の出力イン−−７エイス園
路３ｓを介して利用装雪へ供給され、移動体Ｏ特定Ｏ計
１１１１！０１制御に用いられる。★た、ｏｒｕＨは士
学線制御器も制御する。この十宇線制御器としてはハネ
ウｚｅｙＧ１１７＃ＡＯ１１ＭＬＤＭａｆ／Ｘｆムを用
−る仁とがで１１１石。

制御■シックｔ６が第９ム〜９１＄に評しく示さｈてｈ
ｉ。こ−一御ロシックは図示のように４りＯ主な部品に
分けることができる。ｊ１１０部品は第９ム図に示され
ており、それは２０ＭＨｚ発振＠６ＯＫより複数の出力
信号を発生するカウントダウン・ロジックである。第９
Ａ図に示す全ての分陶器＃ｉｅｓ品番号５４１．ａ１７
４で入手できる。この回路の機能は発振器５０からの２
０ＭＨｍ信号を、この′＃１ｔＩＩｔ＃他の部分で使用
するために、図示ＯＩ！１波数を有する３つの信号に仔
細することである。

３１９１図に示す回路はコンピュータ割込み回路であっ
て、丸でｉれている１号で示されているカウントダウン
拳ロジックと、第４図に示されて込る種々の回路を相宜
に接続するノ（スの２本の線Ｒ１１，ＮＬ、ｌ１ｉＬと
に接ｌＩ！される。この回路は入力割込みアドレ゛スＩ
ＢＱＯＨ〜ｒＢＯ３１（と実時間側１込与信号ｐｘｒ、
ｏｉを入力パスを介してコンピュータへ与える。

第９０図は１１０／−一ドウニ丁の種々Ｏブロックを制
御するＯＰＵ　　の使用を容易にする良めＫｌ！する１
／、アドレスＣ１１号ロジックである。；ンビ二−ｊｌ
は一カパルスＱＯＰＳＬとと４に特定のアドレスＡｓｘ
ｘＨｅ人カバツファへ４える。　ｆ　ｙ　−１５２。

５８がそれらのアドレスを復号し、壷求に応じてラッチ
＄２１をセットして入力？＋２４次ｔたは利得を選択す
る。ワンシ璽ット！＄６へパルスヲ出力するととｋよ如
ムーＤ変換器をスタートさせるためにデコーダ！Ｉ８，
８４が用ｉられゐ、このワンシ冒ットＯ出力はム一り変
換器をスｐ−トさせゐのに適す為パルス幅を有する。デ
コーダ８１１．５８は端子ＢＫ出力パルスを生ずる。仁
の出力パルスはレジスタ８７．５１１（第・１１へ４見
られる。

デコーダｓｓ、ｉｏは出カバ、ｓ、ｘ　ＡＤＤＩ　Ｌｌ
ｆＬｔＲ生する。この出力バルヌは第７閣に示されてい
るト→＊＊ｓｓｏゲートを開き、ＯＰＩσが内容を読敗
ることがてきるようにする。

第９Ｂ図に示されているＯ瀧フリップフロップは標準部
品番号Ｂ４１４７４で入手でき、回路Ｉｔ。

６１１．８４．６１１ｔｔ標準蒙晶香号８４Ｌ１１３８
　で入手て自ゐ。ｔた、フリツプフ蓼ツブ＠６は標準部
品番号Ｂ４Ｌｌ１１２３で入手″ｅきゐ、むの７リツプ
フロツフ１１１ｔ：ｔワンシ璽ットＳＷルチパイプレ−
夕を構成するように接続される。ラッチ５７．５１は標
準部品番号５４Ｌ８３７４で入手できる。

第４図に示されてｈる搬送波発生器４２の詳しｖｋ回路
図が第１Ｏ図に示されている。この搬送波発生４１４２
は制御ロジックの出力端子から１４ＫＭ。

の方形波基準信号を受け、その信号をデジタル−アナロ
グ（Ｄ−入）変換１！４８へ与える基準信号としての１
４ＫＨｚ搬送波信号に整形する。ｔた、この搬送波発生
ｓ４！は、第１０図からのＤ■ＭＯＤＯＰＭ出力鐘とＤ
ＩＭＯＤ　　１８０ＰＨ出力線により示されているよう
に、復１１１８２−へ基準信号を供給する。ｔたそれら
２本の出力Ｓ！は第６図に示す回路へ入力線としても接
続される。

Ｄ−直変換！ｌ！４１１の詳しい回路を第８ＷＪＫ示す
。

このＤ−直変換４１４８はコンビニ−１８２からラッチ
４ｓへ与えられる出力をバッファするための複数Ｏバッ
ファ４４を有する。ラッチ４Ｉの出力端子はＤ−直変換
１８４６へ接続される。＃：ｔしご形Ｋｌｌ続された抵
抗回路網とスイッチは標準部品番号７ｓ４１で入手でき
る。はしご形回路網の出力側の増幅器は電流−電圧質＃
１器であって、図示のように双極出力を得るえめに必要
とされる。マルチブレクーｙ−４７はどの励ａＳを用い
るかを選択するために用いられゐものであって、選択入
力ａｌＬのコシビニ−Ｉ制御によりＸ出力、Ｘ出力、２
出力ｔで選択的に歩進させられる。搬送波発生器４２０
出力端子から０１４区１１ｓ！ｌｌｉ準信寺はＤ−ム変
換器４６へ与えられる基準信号として用いられゐ。

ｔた、１組のバッファ４０がアドレス・パスＯＴ。

るアドレス着をデコーダ４参へ接続する。デコーダ４９
はクロツタ入力をラッチ４６へ与える。

マルチブレクｔ４１からの出力端子Ｘ、Ｙ、１は適切な
＃振増幅器−０．６１．６！にそれぞれ接続される。そ
れらの増幅器の構成は同じであるから、第１！ＩｅＣは
そのうち０１つだけの回路を詳しく示しである。増幅器
・・Ｏ出力端子は送信アンテナの増幅器６０に組合わさ
れて−る；イルにケーブル６ｓを介して接続される。し
たがって、増幅器・Ｏからの２線出力端子はケーブル６
ｓを窄、シて送信アンテナ１１０Ｘコイルへ接続され、
ｊｌｅｌ！Ｓ６１からの２＃出７！端子はケーブル６８
を介して送信アンテナ１１のＹコイルへ＊＊され、増−
器６２からの２線出力端子がケーブル１６６３を介して
アンテナ１１の２コイルに接続される。

それらの増幅器は送信アンテナを励振するのに十分な電
力レベルまで、選択スイッチ４フからの出力信号を単に
増幅するだけである。

ｊｌｌ１３ｆＷは、第４図に示されている航９機インタ
ーフェイス回路３３を詳細に示す回路図である。

このインターフェイス回路３１３は一対のバッファ７＠
、７１を有する。それらのバッファの入力端子は０Ｐ０
３２の出力バスに接続され、それらのバッファの出力端
子はラッチ１２〜７７に接続される。バッフ”ｙ７＠、
７１は＊ｍａ品番号１ｓＪＬａ３６７で入手できる。ラ
ッチ７２．７８の出力端子はＤ−ム変換器７８の入力端
子に接続され、ラツｆ！Ｆ４゜１ｓの出力端子ＦｉＤ−
ム変換器１−の入力端子へ＊＊され、ラッチ７６．７１
の出力端子はＤ−ム髪換器・壷の入力端子へ接続される
。ラッチ１！〜１１のクロック端子−へは復号回路網８
１０出力φ与えられる。このつ号■賂網８１Ｆ！デコー
ダ８！１口３と一連のゲートで構成される。デコーダ８
２，１１８ｒｊ標準部品番号！５４Ｌ１１３８で入手で
きる。この回路構成は装置動作用意線ＤＲＬＮＬへも信
号を与える。Ｄ−直変換１）？１１０出力は増幅器８６
で増幅されてロール出力となり、Ｄ−直変換！７９の出
力は増幅器８７で増幅されて仰角出力一りとな沙、Ｄ−
ム変換器ｌ１ｌＯの出力は増幅器ｌＫより増幅されて方
位角あり＆Ｚとな不。ロール出力と、仰角出力と、方位
角出力は航空機の制御すべき計器等への入力として用い
られる。

本発明の補償技術は、ヘルメットの受信器における電磁
界の乱れを、ヘルメットの金属部における送信器により
発生されゐ電磁界のめる！トリックス定数の倍数として
モデルを構成することを基にしている４のである。記号
ではこの電磁界の乱れは次式で表すことができる。

→ ｊ　ｔｘ　ｆＪ　ａ、Ｂ　　　　　　　　　　　　　　
（ロ）ここに％　Ｂは送信器によシヘルメットの金属部
に生ずる電磁界の強さ、ａ蝉マトリックス定数、８は被
合電子およびシステム・パラメータ（スカラー量）、Δ
はヘルメットの金ＪＩＩＩＩＫよりヘルメット受＠！ｉ
Ｋひき起される電磁界の乱れでめる。

ヘルメットの金属間のヘルメッＨＣ対すゐ位Ｕと向きは
ヘルメットの座標フレー１内で一定であるから％　　（
３３）式はヘルメットの座標内ＫＴｏる。電ａｎｏベク
トルを操縦席のｌｌ１ｉｌＫ変換するために次式を使用
できる。

７ｚ　）ｉ″”ｔｏ　　　　　　　　　　　　＠４；Ｊ
ここに％馳。ｒｉｍ縦席の座標系におけるＢ％Ｈはヘル
メットの方向マトリックスである。シカシ、前記したよ
うＫして、とくにω）弐に関°して、得たダイポール・
マトリックスを用いると、ヘルメットの金１１１１１に
おけるＢ。ｒｉ次式のようＫｍすことができる。

Ｂｏｚｍ　−１／−Ｘ　　Ｘ　１　／　（１’）”　　
　　　　　　　　＠ここに、 →→ ％ｉ’　ｗｓ　ｌ　−３ｇ’、”　　　　　　　　　４
８８）！は恒等式マトリックス％）［１は直交する３方
向の送信の任意の方向にお妙る送信信号の強さ、Ｔはベ
クトル・マトリックスの＠愛、（′）の記号は、第１４
１１に示す送信・→受信器ベクトルとは反対に、送信器
→金属部ベクトルを表す。

先に説明し良ように、３方向の送信が用−られる場合に
は％　　（ｓａ）式は直交する３方崗の送信のマトリッ
クス・アンサンプル−１ｒｌｘ　＠ａ−１・）となる、
この場合に＃ｆ記号ＸとＢ。はマトリックスを表す。爽
麹の便宜上、Ｘが恒等式マトリックスであるように計算
利得と、電子的利得およびシステム利得がいっしょに形
故される。したがって、（一式は次のようＫなる。

蒼婁−ゾ／（Ｒ′ｆ　　　　　　　　ｔ＠第１４ＷＪか
ら ビＷｒ＋ａ　　　　　　　　　（ｓＩ）であゐことがわ
かる。こζに％　ｒは送信器→ヘルメット受信器のベク
トルであり、＆はヘルメット受信器→金Ｉｌ！部のベク
トルである。更に、ヘルメットのフレーム内で見比ａは
ある定数ａ、である。

したがって、 ７０−、−＋　　　　　　　　　　　　（ロ）となるか
ら、（３９）式は ？＝　−＋　＋Ｈｙ　−＋　　　　　　　　　　、。

となる１式（ａａ）　、　（ｓ４）　ｅ　（３ｇ）を組
合わせることによ）Δ補償係数を次式のように定めるこ
とができる。

Δ耽−θ−ＨＭ’／　（ｍｌ’）”　　　　　　　　　
＠ζｔＫ％Ｒ’ｉ；ｔ　（４１）式で定められるベクト
ルＩＯ大きさである。

ヘルメットの受信４１における電磁界の値は、ノを加え
、それからコンピュータでそれを処理してＨと７に対す
るｗ４！１の小さい値を住することにより調整されるｓ
　　（４２）式ぶられかるように、Δを計算するためＫ
ＪＩ’ｉ回転マトリックスＨとｒを知ることが必蚤であ
る。もちろん、それらの量の現在Ｏ値はヘルメットの金
属部によシひき起されるひずみによりｆ−餐されるから
、一方を他方の＊に計算することはてＩＩない、しかし
、実際問題として、ひずみが′＆いと仮定してｊ　ｗ　
トリックスが會ず計算される。最初の反復中に方向マト
リックスと距離を解いてからノマトリックスとＦｎ４Ｉ
ｉマトリックスおよび距−にりいて解くために＃２ｇ１
目の反復を開始する。第１ｇ１ｌｉｉｌＯ反俵中に解か
れた回転マトリックスな用−でΔ！マトリックス郷かれ
る０次に、ヘルメットの瑛在の向きに’ｌ）％Ａて震（
麺めにΔマトリックスが用−られる。第３１１１１０ｆ
ｆｌ［”Ｆ’には、ノマトリックスを解くために、第２
回目の反復中Ｋｆｍｌかれた回転！トリックＸが用いら
れる。したがって、ｌｌ１ｆＯｆＬ轡中に幣かれた回転
マトリックスを用ｖｈゐことにより、積在の反復の乱れ
マトリックスが鱗かれる。反復プロセスにより、積在の
乱れ！トリックス収東を解くために前の回転−トリ゛・
クスを用いゐことｋよって誤差が生ずる。反書プロ竜ス
が十分に迅速であれば、結果として生ずる誤差Ｆｉ＃１
１ｊ！できる。

（４２）式１　解＜ために、スカラー量−は次式から与
えられゐ。

８諺Ｋ　Ｇ　ｙＧ　ｍ　　　　　　　　　　　　　（２
））ζこに、夏はシステムの一定利得に依存する定数、
ａＴｔｉｔｏｏ＄数ｔａｉ＝にした送信ＳａＷ、０８は
ムＧＯ関数から得た受信器利得であゐ。Δを計算するた
めに％前の計算サイクルからの１．７．Ｈ。

の値を用いる。ことに％Ｒｉｊ前の計算から得た−２）
式からの距離値％Ｗｔｌｊ前のサイクルからの単位受信
器方向ベクトル、Ｈ・は前の計算サイクルからヘルメッ
ト回転マトリックスである。それらの値を用ｉて次式か
らマを計算できる。

｜ｒ′｜＝｛（ｒ０′）２＋（ｒ１′）２＋（ｒ２′）
２｝１／２（４５）これにより、次式に従って対応する
単位方向ベク単位方崗ベクトルを知ると、マトリックス
ｙ′をしたがって、（ａＸｉ式を参照す石とスカラー係
数Ｓけ既知でるり、回転マトリックスＭ＃ｆ前の屓豐か
ら得られ、マトリックスＭ′は計算され、項鳳′は既知
である。この明細書に付［０２６ダラムを用いてａ係数
を予め決定でき、！１゜（４２）式の全ての項が命中わ
かったから、ノマトリックスを解くことができる。この
乱れマトリックスを、Ｃｘｏ’ｔ：、で定められてｉる
補償されていな諭１マトリックスに加えて補償されたｙ
マトリックスを決定できる。この補償された１マトリツ
タスは受信アンテナのは埋真の向きを示す。受信アンテ
ナはヘルメットに固定されてｉるから％Ｆ−ｆ）リツク
スはヘルメットの補償５ｔｔｉ方向！トリツクスも表す
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のヘルメットを着用して航空機に搭乗し
ていゐ！Ｉ縦士を示す略図、館２図は本発明のヘルメッ
トの図、Ｋｓａはへ羨メットの崗■を決定すゐために用
いらｈ１電壽界ベクトルを送受信するためＫｌ’用でき
るアンテナの−ｍを切り欠いて示す斜ａｌｌ１，１１１
４閣は本発−を＊ｍする装着のブロック図、第ｓＷ！Ｊ
は第４図に示す前置増幅器の１つの詳しい回路図、第６
１１は第４園に示すマルチプレフナと、帯域フィルタと
、可変利得増幅器と、復調器とを示す詳しい回路図、第
７閃は第４図に示ナアナログーデジタル変換器の評し一
霧賂図、第５５１Ｉは第４図に示すデジタル−アナログ
変換器の評しｈｇ路図、＠９ム〜ｅＤＷＪは第４ＷＪＫ
示す制御論理回路の詳しい回路図、第１０図は１ｌＩｌ
ｔ４ｔｌＪＫ示す搬送−波数発生器の詳しい回路図、ｊ
ｌｌｌ　１ＷＪは第４図に示す励振増幅器の１つの回路
図、第１２ＷＪｔｉ＊発明の数学的解析に有用なダイポ
ール・アンテナから送られたベクトルト受１ｉさｈ＊ｓ
界ペク）ルを示すベクトル図ｓ　ＩＩ　ｌ　！ｌ　ＩＩ
　ｕ第４図に示す航空機インターフェイスの回路図、第
１４図は送信器から受信器と、ヘルメットを表す金興部
とへ送られるベクトルを示すベクトル図である。 １１・・・・送信器、１２・・・・受信アンテナ、１３
・・・・ボビン、１４・・・・磁心、１ｓ。 １８．１７・・・・コイル、ｆｆ１２，２１２４・・・
・前置増幅器、２６．４７・・・φマルチプレタｔ％　
２−６・・・・制御ロジック開路、叩１・・・・帯域フ
ィルタ、２８・・・・可変利得増幅器、！１１・・・―
同期検波器、３０・・・・低域、。 フィルタ、８１・・・・アナログ−デジタル費換Ｓ％Ｓ
！・・・・コンビ１−タ、ｓ８・・・・インターフェイ
ス回路、４１４ｇ１・・・・デジタル−アナログ変換器
、１１０，６１．６２・・・・増幅器。 咎許出数人　　ハネウェル争インコーボレーテツドウ代
理人　山　　川　　　政　　樹（ほか１名）手続補正書
（１式つ 昭和〉η′年特　　許願第２１９　Ｂ！５号２、ｔ’Ｂ
目の名称

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ａ）少くとも２個の送信コイルを有する送信アンテナを
   含み、電磁界ベクトルを送信するための送信要素と、ヘ
   ルメツ）Ｋ固定されゐ３個の非共平面受信コイルを有し
   、前記送信アンテナにより送られた電磁界ベクトルを検
   出すゐ受信アンテナと、前記受信アンテナが受けた前配
   電磁界ベクトルに応答して、ヘルメットの４＃職部分に
   よりひｔ起された前記電磁界ベクトルのひずみが補償さ
   れたヘルメットの向きをくり返えし決定すゐ制御器と、
   を―え、この制御ｓ１け前記補償された向きを利用１１
   １ｔへ供給する出力端子を有することを特徴とするヘル
   メットの金属−によりひき起される前配電磁界ベクトル
   のひずみを補償しＣルメットの向きの決定に電磁界ベク
   トルを利用すゐ電磁装置。 （至）少くとも２１ｉの送信フィルを有する送信アンチ
   ｔを含与、電磁界ベクトルを送信するための送信１１！
   素と、前記送信アンテナによ勤送信された電磁界ベクト
   ルを槍出すゐためＫＭ動体０操縦者が着用しているヘル
   メットに固定されて−る３個の非共平面受信コイルを有
   する受信アンテナと、ヒの受信アンテナと前記送信要素
   にＩｍ！絖され、前の反覆の受信アンテナからの受信ア
   ンテナの回転ＫＪＩする回転マトリックスに依存すゐこ
   とｋより、受信アンテナのための１償された向きマトリ
   ックスをくり返えし決定すゐための向き決定要素と、移
   動体を制御すゐ制御信号を得ゐためＫｆｍ記向き決定要
   素にＩＩ続される出力要素と、を備え、前記補償された
   向きマトリックスけ、ヘルメットの金属部によりひき起
   される前記電磁界ベクトルのひずみを補償された向きマ
   トリックスよＩ１１前記向きマトリックスと前記回転マ
   トリックスは送信された電磁界ベクトルと検出された電
   磁界ベクトルを基にすることを特徴とすゐヘルメットの
   金属１１によりひき起される電磁界ベクトルのひずみを
   補償するためにヘルメットの向きの決定に電磁界ベクト
   ルを利用する電−装置。