JPS62255812A - 航走体用姿勢計測装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、飛翔体、船舶、自動車等の航走体に搭載して
航走体の姿勢角を計測する装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種航走体の方位を示す装置としては。

ジャイロを用いたコンｉＪ？スや、地球の磁気によシ方
位を求めるようにした磁気コンＡ？スがある。しかし、
前者は地球の自転などで誤差が発生し、後者は運動によ
る誤差を生ずる。また、このような不都合を除くものと
して、これ等両者を組合わせたジャイロシンコンパスな
どが用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記従来の装置では、ジャイロを主機能として
使用しているから、その接点や回転体に対して常時保守
整備のために時間をかけねばならず、さらに構造が大き
く、設置上の制約や高価になるという欠点がちった。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明による航走体用姿勢計測装置は、地磁気の直交
する３成分をそれぞれ検出する三軸に構成され念フラッ
クスゲート型磁気センサと、該磁気センサの信号出力を
検波増幅する第１の手段と。

搭載される航走体の傾斜角を計測する傾斜計と。

該傾斜計の信号出力を検波増幅する第２の手段と。

前記第１と第２の手段の出力をうけ、該第２の手段から
得られる傾斜情報をもとにして空間座標変換を行い、航
走体の任意の姿勢に対して水平座標軸からの方位角を演
算する手段とからなることを特徴とする。

〔発明の実施例〕

次に１本発明による実施例について図面を参照して説明
する。

第１図は１本発明による実施例の構成を示す図信号を検
波増幅する方位角電子回路部、３は航走体の傾斜角を計
測する傾斜計、４は傾斜計３の出力信号を検波増幅する
傾斜角電子回路部、そして５はマイクロプロセッサ部で
ある。マイクロプロセッサ部５は上記傾斜角電子回路部
４から得られる傾斜情報をもとにして空間座標を変換し
、航走体の任意の姿勢に対して水平座標軸からの方位角
を演算する。

この計測装置の動作につｂて２本装置を航走体に搭載セ
ットした場合を例に挙げて説明する。まず、三軸磁気セ
ンサ１の一軸（例えばＹ軸）と傾斜計３の基準軸とを航
走体の機体軸上で一致させる。また、第２図の航走体の
回転座標系に見られるように、αを航走体の水平面での
方位角で表わす。この方位角αは、三軸センサ１のＸお
よびＹ出力値をそれぞれＨｘｈおよびＨｙｈ（水平面と
した時の値）とすれば２次の式。

ａｘｃｔ　＝　Ｈ，ｈ／　Ｈ，、”　＋　Ｈ，Ｈ”　、
または地α＝”ｘｈ／　”ｘｈ”　”　”ｙｈ”−から
得られる。しかし。

航走体がロール角β、ピンチ角γの傾斜を採つ友場合、
第２図に示すような座標系となる。

とのＸ１ｙｙＺ座標系において、算出される方位角は１
本来の方位角に対しβおよび１分だけの分力を含んだも
のとなシ、実際の方位角よりずれることになる。このこ
とは２機体軸をある一方位に固定した状態で傾斜角を与
えると、その傾斜角に相当した磁気量の変化として磁気
センサ１がとらえてしまうために、方位角も変化する。

このようなことから、方位角は常に水平面での軸上、す
なわち空間座標系での算出が必要となる。

空間座標系における方位角αの算出式を第２図りに−γ
だけ回転させ１次にＹ軸まわシに−βだけ回転させて形
成された座標系（Ｘｈ、Ｙｈ、ｚｈ）を考えると、Ｚｈ
軸はＺ軸に一致し、結果として座標系（Ｘｈ、Ｙｈ、Ｚ
、）はＺ軸まわシに空間座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）が角αだ
け回転した座標系と同じであり、Ｘｈ、Ｘｈ面は水平面
となる。（Ｘ　１　’ｆ　＋２）座標系から（Ｘｈ、Ｙ
ｈ、Ｚｈ）座標系への変換により表わされる。したがっ
１　ｔ　（Ｘｈ、ＹｈｔＺｈ）の座となる。空間座標系
ｘ、ｙ、ｚに於いて、Ｙ軸を磁化方向に向くようにとっ
た場合、Ｙ軸とＹｈ軸のなす角がαに等しく。

邸α：Ｈｙｈ凌Ｈ，ｈ”　＋　Ｈ，４，’　＋または廁
α＝Ｈｘｈ／〜りｘｈ””ｙｌこ−となり、β、γが与
えられると、方位角αが求められる。

この装置によれば、三軸センサ１と傾斜計３の取付アラ
イメントを±０．２°以内に押さえることにより、方位
精度±１度以内で磁化を基準とした方位を航走体の姿勢
にとられれずに計測することができる。しかも１機械的
な可動部が万いから、ウオームアッゾ時間を必要とせず
、電源投入と同時に安定した出力が得られる。

また、従来のジャイロ方式に見られるごとく。

進行方行からの変位をとらえ、累積演算によシ姿勢角を
算出するのとは異なシ、方位信号に発生するドリフト誤
差がなく、長時間に亘って精度の高い基準方位が得られ
る。

〔発明の効果〕

以上の説明によシ明らかなように２本発明によれば、航
走体の姿勢が如何なる状態においても。

精度の高い方位角の計測を可能にすることは勿論。

その構造の小型、軽量化と消費電力の低減化によシ設備
スペースの縮小と経済性の向上が得られる。

さらに、マイクロプロセッサのソフト上におｈて。

航走体の位置の割出しや、直進方位角の設定などの機能
の付加が容易である点、その得られる効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による実施例の構成を示す図。 第２図は第１図の実施例の動作を説明するための回転座
標系を示すベクトル図である。 図において、１はフラックス型磁気センサ、２は方位角
電子回路部、３は傾斜計、４は傾斜角電子回路部、５は
マイクロプロセッサである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、地磁気の直交する３成分をそれぞれ検出する三軸に
   構成されたフラックスゲート型磁気センサと、該磁気セ
   ンサの信号出力を検波増幅する第１の手段と、搭載され
   る航走体の傾斜角を計測する傾斜計と、該傾斜計の信号
   出力を検波増幅する第２の手段と、前記第１と第２の手
   段の出力をうけ、該第２の手段から得られる傾斜情報を
   もとにして空間座標変換を行い、航走体の任意の姿勢に
   対して水平座標軸からの方位角を演算する手段とからな
   ることを特徴とする航走体用姿勢計測装置。