WO2014156288A1 - 方位検出装置 - Google Patents

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WO2014156288A1
WO2014156288A1 PCT/JP2014/052133 JP2014052133W WO2014156288A1 WO 2014156288 A1 WO2014156288 A1 WO 2014156288A1 JP 2014052133 W JP2014052133 W JP 2014052133W WO 2014156288 A1 WO2014156288 A1 WO 2014156288A1
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WO
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axis
angular velocity
around
rotation
velocity sensor
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PCT/JP2014/052133
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孝文 森口
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Sumitomo Precision Products Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Precision Products Co Ltd
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/02—Rotary gyroscopes
    • G01C19/34—Rotary gyroscopes for indicating a direction in the horizontal plane, e.g. directional gyroscopes
    • G01C19/38—Rotary gyroscopes for indicating a direction in the horizontal plane, e.g. directional gyroscopes with north-seeking action by other than magnetic means, e.g. gyrocompasses using earth's rotation

Definitions

  • the present invention relates to an azimuth detecting device, and more particularly to an azimuth detecting device that detects true north using an angular velocity sensor.
  • a gyro compass that detects true north by detecting the rotational angular velocity of the earth is conventionally known.
  • the gyrocompass is generally an orthogonal three-axis type. These gyrocompasses are large and expensive.
  • a single-axis or two-axis gyro compass has been proposed for downsizing and cost reduction.
  • many of these gyrocompasses are of the type in which a gyro sensor and an acceleration sensor are rotated on a turntable.
  • these gyrocompasses have a large rotation angle and need to ensure a large space, and thus there is a limit to downsizing.
  • many of the single-axis type gyrocompasses require a horizontal surface and are inconvenient to handle.
  • a single-axis gyrocompass that does not require a horizontal plane has also been proposed.
  • these gyrocompasses are inferior in azimuth measurement accuracy compared to the three-axis type.
  • the applicant of the present application has proposed a six-direction directing device that is a single-axis type and does not require a horizontal plane in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-112679.
  • This six-direction directing device assumes a UVW orthogonal coordinate system in addition to the XYZ orthogonal coordinate system.
  • the six directions + U, ⁇ U, + V, ⁇ V, + W, and ⁇ W are spaced apart by 60 degrees when projected onto the YZ plane.
  • the six-direction directing device includes a shaft, a driving source, a rotating member, and a guide member.
  • the shaft extends in the X-axis direction.
  • the drive source rotates the shaft around the X axis.
  • the rotating member is rotatable around an inclination axis inclined by ⁇ degrees with respect to the shaft, and is connected to the shaft.
  • the rotating member includes a spherical surface and a track portion formed around the x-axis of the spherical surface.
  • the guide member is fixed to the XYZ orthogonal coordinate system and contacts the track portion. In this six-direction directing device, an xyz coordinate system fixed to the rotating member is assumed.
  • the xyz coordinate system rotates in the XYZ coordinate system according to the rotation of the rotating member.
  • the track portion has a shape that directs the y-axis of the rotating member in each of + U, ⁇ U, + V, ⁇ V, + W, and ⁇ W directions when the rotating member rotates while contacting the guide member by rotation of the shaft.
  • An angular velocity sensor and an acceleration sensor are arranged inside the rotating member.
  • the angular velocity sensor detects an angular velocity around the y-axis direction.
  • the acceleration sensor detects gravitational acceleration around the y-axis direction.
  • the six-direction directing device sequentially rotates the y-axis of the rotating member in the directions of + U, -U, + V, -V, + W, and -W, so that the rotational angular velocity and gravity acceleration around the U, V, and W axes Measure.
  • the azimuth angle ⁇ is calculated based on the measured rotation angular velocity and gravitational acceleration.
  • the angular velocity sensor outputs a non-zero angular velocity (offset) despite no rotation around the detection axis.
  • the offset causes a measurement error of each rotation angular velocity around the U axis, the V axis, and the W axis. Therefore, for example, the six-direction directing device calculates the difference between the rotational angular velocity measured when the y-axis is directed in the + V direction and the rotational angular velocity measured when the y-axis is directed in the ⁇ V direction.
  • the offsets included in the rotation angular velocities of the + V axis and the ⁇ V axis are canceled.
  • the rotating member rotates not only about the tilt axis but also about the y axis. That is, the angular velocity sensor moves while rotating around the y-axis while the y-axis of the rotating member is moved in each of + U, ⁇ U, + V, ⁇ V, + W, and ⁇ W directions.
  • the angular velocity sensor continues to detect the angular velocity associated with the rotation around the y-axis during the movement of the y-axis.
  • the angular velocity sensor outputs an angular velocity at a level of several degrees / second (tens of thousands of degrees / hour).
  • the 6-direction pointing device measures the rotational angular velocity around each direction.
  • the measured rotational angular velocity level is about 15 degrees / hour.
  • the output of the angular velocity sensor when the y-axis moves is on the order of tens of thousands of degrees / hour. Therefore, the output level of the angular velocity sensor changes abruptly before and after the y-axis stops in the direction of the + U-axis or the like.
  • the output of the angular velocity sensor is continuously increased (or influenced by the time constant due to the angular velocity output at the tens of thousands of degrees / hour level during the movement from the stop of the y-axis to the end of the measurement (or Decrease. Therefore, the measured rotation angular velocity includes an error associated with the time constant.
  • the rotation direction around the y-axis of the rotating member immediately before stopping the y-axis changes according to the rotational position of the shaft. For example, when the y-axis is directed in the + V direction and when the y-axis is directed in the ⁇ V direction, the rotation direction around the y-axis immediately before the stop of the y-axis may be reversed. As a result, the characteristics of the error associated with the time constant when the y-axis is directed in the + V direction and the characteristics of the error associated with the time constant when the y-axis is directed in the ⁇ V direction are reversed.
  • the difference value between the rotation angular velocity in the + V direction and the rotation angular velocity in the ⁇ V direction is calculated.
  • the error due to the time constant is not canceled in this calculation.
  • the six-direction directing device cannot accurately detect true north.
  • An object of the present invention is to provide an azimuth detecting device capable of improving the detection accuracy of true north.
  • the azimuth detecting device includes an angular velocity sensor, a posture changing device, and a control device.
  • the attitude changing device rotates the angular velocity sensor around the detection axis, and changes the attitude of the angular velocity sensor so that the detection axis is directed to a predetermined measurement direction and a direction opposite to the predetermined measurement direction.
  • the control device controls the posture changing device.
  • the control device includes a first control unit and a second control unit. The first control unit controls the posture changing device so that the angular velocity sensor rotates around the detection axis in the first rotational direction before the angular velocity sensor starts detecting angular velocity around a predetermined measurement direction.
  • the second control unit is configured to rotate the angular velocity sensor around the detection axis in a second rotational direction opposite to the first rotational direction before the angular velocity sensor starts detecting angular velocity around the opposite direction.
  • the attitude changing device is controlled to further rotate around the detection axis in the first rotation direction.
  • the present invention it is possible to make the characteristics of errors associated with the time constants included in each of the angular velocity around a predetermined measurement direction and the angular velocity around the opposite direction match. Therefore, the true north detection accuracy can be improved.
  • control device calculates a difference between the angular velocity around the predetermined measurement direction detected by the angular velocity sensor and the angular velocity around the opposite direction detected by the angular velocity sensor, and calculates the axis along the predetermined measurement direction. Get the rotation angular velocity around.
  • the posture changing device is installed in an XYZ orthogonal coordinate system.
  • the posture changing device includes a shaft, a rotating member, a drive source, and a guide member.
  • the shaft extends in the X-axis direction.
  • the rotating member is rotatable around an inclination axis inclined by ⁇ degrees with respect to the shaft, and is connected to the shaft.
  • the rotating member has an xyz orthogonal motion coordinate system.
  • the rotating member includes a spherical surface and a track portion formed around the x-axis of the spherical surface.
  • the drive source is controlled by the control device and rotates the shaft around the X axis.
  • the guide member is fixed to the XYZ orthogonal coordinate system and contacts the track portion.
  • the y-axis of the rotating member is moved in the positive and negative directions of the U-axis, V-axis, and W-axis that intersect each other every 60 degrees around the X-axis.
  • the zigzag shape has four peaks that are convex in the positive direction of the x-axis and four valleys that are convex in the negative direction.
  • the angular velocity sensor is attached to the rotating member so that the detection axis faces the y axis.
  • the predetermined measurement direction and the opposite direction coincide with any one of the U axis, the V axis, and the W axis.
  • the control unit when the angular velocity sensor detects an angular velocity around any one of the U-axis, V-axis, and W-axis, the control unit preferably detects the positive direction, the negative direction, and the positive direction of any one of the axes.
  • the posture changing device is controlled so as to be directed in the following order.
  • the angular velocity sensor detects the angular velocity around any one axial direction
  • the number of times controlled by the second control unit is smaller than the number of times controlled by the first control unit.
  • the sign of the detection axis is positive, and the detection axis is any of the U axis, the V axis, and the W axis.
  • the sign of the detection axis is negative.
  • the shaft rotates clockwise as viewed from the front of the azimuth detecting device the sign of the rotation direction of the shaft is positive.
  • the shaft rotates counterclockwise the sign of the rotation direction of the shaft is negative.
  • control program according to the present invention is used in the azimuth detecting device according to the present invention.
  • FIG. 1 is an external view of the azimuth detecting device according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a configuration in the azimuth detecting device in FIG.
  • FIG. 3 is a side view of the tilt crank mechanism and the vicinity thereof in the azimuth detecting device in FIG. 4 is a perspective view of the rotating member in FIG.
  • FIG. 5 is a front view of the rotating member in FIG. 3.
  • 6 is a plan view of the rotating member in FIG.
  • FIG. 7 is a side view of the rotating member in FIG. 3.
  • FIG. 8 is a rear view of the rotating member in FIG. 3.
  • FIG. 9 is a perspective view of the guide member in FIG. FIG.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an arrangement relationship between the rotating member and each guide member in the XYZ orthogonal coordinate system.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating the relationship between the XYZ orthogonal coordinate system and the UVW coordinate system.
  • FIG. 12 is another diagram showing the relationship between the XYZ orthogonal coordinate system and the UVW coordinate system.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing the relationship between the XYZ orthogonal coordinate system and the xyz orthogonal coordinate system when viewed in the + Y direction.
  • FIG. 14 is a front view of the rotating member when the rotating member is disposed at the rotation start position.
  • FIG. 15 is a view of the rotating member at the rotation start position as viewed from the ⁇ Z direction to the + Z direction.
  • FIG. 16 is a view of FIG. 14 as viewed from a direction rotated 60 degrees clockwise around the X axis from the position of FIG.
  • FIG. 17 is a table showing the relationship between the rotational position of the shaft in FIG. 3 and the directing direction of the + y axis in FIG. 18 is a table showing the relationship between the rotational position of the shaft in FIG. 3 and the rotational direction around the + y axis in FIG.
  • FIG. 19 is a functional block diagram showing a configuration of a control device provided in the azimuth detecting device in FIG.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating an example of the rotational position control table in FIG.
  • FIG. 21 is a graph showing an example of the temporal change of the angular velocity output of the angular velocity sensor in FIG.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating another example of the temporal change in the angular velocity output of the angular velocity sensor in FIG.
  • FIG. 23 is a table showing the relationship between the rotation direction of the shaft in FIG. 3 and the symbols of the U axis, V axis, and W axis in FIG.
  • FIG. 24 is a graph showing measurement results of rotation angular velocities around the U axis and the V axis in FIG.
  • FIG. 25 is a flowchart of the control device in FIG.
  • FIG. 26 is a flowchart of the normal rotation control process in FIG.
  • FIG. 27 is a flowchart of the excessive rotation control process in FIG.
  • FIG. 1 is an external view of an azimuth detecting device 1 according to the present embodiment.
  • the direction detection device 1 includes a cylindrical housing 10.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a configuration inside the housing 10 in FIG. In FIG. 2, a part of the housing 10 is indicated by a one-dot chain line.
  • azimuth detecting device 1 further includes posture changing device 100.
  • the attitude changing device 100 is housed in a housing 10 and includes a drive source 3, an inclined crank mechanism 2, and a plurality of guide members 4.
  • the drive source 3 and the plurality of guide members 4 are fixed to the housing 10.
  • the drive source 3 is disposed at the rear part of the housing 10.
  • the drive source 3 has a drive shaft 31 and rotates the drive shaft 31 around the central axis of the drive shaft 31.
  • the drive source 3 is, for example, a motor.
  • the type of motor is not particularly limited.
  • the motor is, for example, a stepping motor or an ultrasonic motor.
  • the azimuth detecting device 1 is installed in an XYZ orthogonal coordinate system. More specifically, the housing 10 is fixed to an XYZ orthogonal coordinate system.
  • the XYZ orthogonal coordinate system is an orthogonal coordinate system in which the X, Y, and Z axes form 90 degrees with each other.
  • the housing 10 assigns the X axis on the drive shaft 31 of the drive source 3.
  • the + X direction is defined as the front side of the casing 10
  • the ⁇ X direction is defined as the rear side of the casing 10.
  • the Z axis is assigned to the vertical direction of the housing 10.
  • the Y axis is assigned in the horizontal direction of the housing 10.
  • the + Z direction is defined as the lower side of the casing 10
  • the ⁇ Z direction is defined as the upper side of the casing 10.
  • the + Y direction is defined as the left side when viewed from the front of the casing 10
  • the ⁇ Y direction is defined as the right side when viewed from the front of the casing 10.
  • the inclined crank mechanism 2 is disposed at the center of the housing 10.
  • the inclined crank mechanism 2 is disposed in front of the drive source 3.
  • FIG. 3 is a side view of the inclined crank mechanism 2 and the vicinity thereof in the azimuth detecting device 1 in FIG.
  • a part of the housing 10 is indicated by a one-dot chain line.
  • the inclined crank mechanism 2 includes a shaft 20 and a rotating member 21.
  • the shaft 20 is rotated by the drive source 3.
  • the rotating member 21 is coupled to the shaft 20 so as to be rotatable around an inclined axis 220 inclined with respect to the shaft 20.
  • the rotating member 21 rotates around the inclined axis 220 while swinging up and down with respect to the X axis.
  • the tilt axis 220 intersects the X axis at a tilt angle ⁇ degrees.
  • the shaft 20 includes a rod-shaped main body 201 and an arm member 202.
  • the main body 201 is disposed on the X axis.
  • the rear end of the main body 201 is coupled to the drive shaft 31. Therefore, the main body 201 rotates around the central axis of the main body 201 by driving the drive source 3.
  • An arm member 202 is disposed at the tip of the main body 201.
  • the arm member 202 extends in a direction intersecting the X axis.
  • the arm member 202 extends substantially perpendicular to the X axis, and the upper end portion is bent forward of the azimuth detecting device 1.
  • the rear end of the arm member 202 is attached to the main body 201.
  • the upper end portion of the arm member 202 is connected to the rotating member 21.
  • the rotating member 21 is disposed in front of the shaft 20 and is connected to the shaft 20 via the arm member 202.
  • the rotating member 21 includes a main body 210 and an inclined shaft 211.
  • the main body 210 has a spherical shape and has a storage chamber 212 that opens forward.
  • the inclined shaft 211 is arranged upright on the surface of the rotating member 21.
  • the inclined shaft 211 is further disposed on the inclined axis 220.
  • the upper end portion of the inclined shaft 211 is rotatably disposed in the boss of the arm member 202. Thereby, the rotating member 21 is attached so as to be rotatable around an inclined axis 220 inclined by ⁇ degrees with respect to the main body 201 of the shaft 20.
  • FIG. 4 is a perspective view of the rotating member 21.
  • rotating member 21 further includes a plurality of substrates 22, an angular velocity sensor 26, an acceleration sensor 28, and a position sensor 25.
  • the plurality of substrates 22 are stored in the storage chamber 212.
  • the plurality of substrates 22 are arranged with a gap in the vertical direction in FIG.
  • the angular velocity sensor 26 is mounted on the uppermost substrate 22.
  • the acceleration sensor 28 is mounted on the middle substrate 22.
  • the arrangement location of the angular velocity sensor 26 and the acceleration sensor 28 is not particularly limited, and may be arranged on any substrate 22.
  • the position sensor 25 is disposed on the lowermost substrate 22.
  • the position sensor 25 includes a light transmitter and a light receiver. With reference to FIG. 3, a reflection plate 29 is disposed below the housing 10.
  • the light transmitter in the position sensor 25 outputs light toward the outside of the rotating member 21.
  • the rotating member 21 is moved (rotated) to a predetermined position by the drive source 3, the light emitted from the light transmitter is reflected by the reflecting plate 29.
  • the position sensor 25 outputs a detection signal to the control device 30 described later.
  • the azimuth detecting device 1 can recognize the rotation start position of the rotating member 21 by the position sensor 25.
  • the rotating member 21 further has an xyz orthogonal coordinate system. Unlike the XYZ orthogonal coordinate system, the xyz orthogonal coordinate system is fixed to the rotating member 21. As shown in FIG. 4, in the present example, the + x direction faces the front of the rotating member 21. The + y direction coincides with the detection axis of the angular velocity sensor 26 and the detection axis of the acceleration sensor 28.
  • the + y direction is directed to the plus and minus directions of the U axis, the V axis, and the W axis according to the rotation of the rotating member 21. Therefore, the angular velocity sensor 26 detects the angular velocity around the + y direction.
  • the acceleration sensor 28 detects gravity acceleration in the + y direction.
  • the xyz rectangular coordinate system is fixed to the rotating member 21.
  • the XYZ orthogonal coordinate system is fixed to the housing 10. Therefore, if the rotating member 21 moves (rotates) with respect to the XYZ orthogonal coordinate system, the xyz orthogonal coordinate system also moves (rotates) with respect to the XYZ coordinate system.
  • FIG. 5 is a front view of the rotating member 21.
  • FIG. 6 is a plan view of the rotating member 21.
  • FIG. 7 is a side view of the rotating member 21.
  • FIG. 8 is a rear view of the rotating member 21. 5 to 8, the main body 210 has a spherical surface SS.
  • a track portion OP is formed on the spherical surface SS.
  • the track portion OP is a groove formed in the spherical surface SS.
  • the orbital portion OP has a plurality of peaks M1 to M4 that are formed around the x-axis and have protrusions in the + x direction, and a plurality of valleys V1 to V4 that have protrusions in the ⁇ x direction.
  • the track portion OP is a zigzag groove extending around the x-axis.
  • the opening of the storage chamber 212 has a rectangular shape, and the arrangement positions of the corners thereof correspond to the arrangement positions of the four valley portions V1 to V4. Thereby, the capacity
  • FIG. 9 is a perspective view of the guide member 4.
  • guide member 4 includes a pedestal 40 and a ball 41.
  • the ball 41 is rotatably attached to the lower end of the pedestal 40.
  • FIG. 10 is a diagram showing an arrangement relationship between the rotating member 21 and each guide member 4 in the XYZ orthogonal coordinate system.
  • three guide members 4A to 4C are fixed to an XYZ orthogonal coordinate system.
  • the guide members 4A to 4C are arranged at equal intervals around the X axis. In other words, the guide members 4A to 4C are arranged every 120 degrees around the X axis.
  • the guide member 4A is disposed on the Z axis (+ Z direction side).
  • the guide member 4B When the azimuth detecting device 1 is viewed from the front, the guide member 4B is disposed at a position rotated 120 degrees counterclockwise around the X axis from the guide member 4A, and the guide member 4C is disposed at a position rotated 240 degrees.
  • the balls 41 of the guide members 4A to 4C are inserted into the groove-like track portion OP and come into contact with the track portion OP.
  • the rotating member 21 is rotatably supported by the housing 10 by guide members 4A to 4C. When the rotating member 21 rotates, the ball 41 moves on the track portion OP. Therefore, how the rotating member 21 rotates depends on the shape of the track portion OP.
  • the direction detection device 1 is installed in the XYZ orthogonal coordinate system.
  • a UVW coordinate system is further assumed.
  • 11 and 12 show the relationship between the XYZ rectangular coordinate system and the UVW rectangular coordinate system.
  • 11 shows a YZ plan view as seen from the + X direction to the ⁇ X direction
  • FIG. 12 shows a ZX plan view (right side view of FIG. 11) as seen from the ⁇ Y direction to the + Y direction.
  • the elevation angle that the U, V, and W axes make with the YZ plane is ⁇ degrees. That is, the inclination angle ⁇ of the inclination shaft 220 with respect to the shaft 20 coincides with this elevation angle. Further, an intersection angle formed by the U, V, and W axes is ⁇ .
  • the six axes + U, ⁇ U, + V, ⁇ V, + W, and ⁇ W are always arranged at intervals of 60 degrees on the YZ plane.
  • the + U axis when the + U axis is projected perpendicularly to the YZ plane, it coincides with the ⁇ Z axis.
  • the ⁇ U axis coincides with the + Z axis when projected perpendicular to the YZ plane.
  • the ⁇ W axis forms 60 degrees with respect to the ⁇ Z axis when projected perpendicular to the YZ plane.
  • the + W axis is projected perpendicularly to the YZ plane, it forms 60 degrees with respect to the + Z axis.
  • the + V axis When the + V axis is projected perpendicularly to the YZ plane, it forms 60 degrees with respect to the + Z axis.
  • the ⁇ V axis forms 60 degrees with respect to the ⁇ Z axis when projected perpendicular to the YZ plane.
  • the dotted line axis indicates that it extends rearward from the paper surface of FIG. 11
  • the solid line axis indicates the axis in FIG. It indicates that it extends to the front of the page.
  • the intersection angle ⁇ is most preferably 90 degrees.
  • the x axis on the + x side is referred to as “+ x axis”
  • the x axis on the ⁇ x axis side is referred to as “ ⁇ x axis”.
  • the other axes are defined in the same manner as in the case of the x axis.
  • the definition is the same as in the case of the x-axis.
  • the origins of the XYZ orthogonal coordinate system, the xyz orthogonal coordinate system, and the UVW orthogonal coordinate system are all the center points of the main body 210 of the rotating member 21.
  • the azimuth detecting device 1 measures the rotational angular velocities ⁇ U , ⁇ V and ⁇ W around each axis of the UVW orthogonal coordinate system and the gravitational accelerations g U , g V and g W in the respective axis directions.
  • the azimuth detecting device 1 uses the measured rotational angular velocities ⁇ U , ⁇ V , ⁇ W and the gravitational accelerations g U , g V , g W as the rotational angular velocities ⁇ X , ⁇ Y , ⁇ Z and the XYZ orthogonal coordinate system.
  • the azimuth detecting device 1 calculates the azimuth angle ⁇ based on the rotation angular velocities ⁇ X , ⁇ Y , ⁇ Z and the gravitational accelerations g X , g Y , g Z.
  • the angular velocity sensor 26 and the acceleration sensor 28 are swung only ⁇ ⁇ degrees with respect to the YZ plane. Therefore, the rotation angle is small and a larger space than that of the conventional azimuth measuring device is not required.
  • the detection axes of the angular velocity sensor 26 and the acceleration sensor 28 are detected by the rotation of the rotating member 21.
  • the orbit portion OP uses the + y axis of the rotating member 21 as the positive and negative directions of the U axis, the V axis, and the W axis. It has a shape that is directed sequentially.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing the relationship between the XYZ orthogonal coordinate system and the xyz orthogonal coordinate system when viewed in the + Y direction.
  • the x axis coincides with the tilt axis 220. Therefore, the angle formed by the x axis and the X axis is ⁇ degrees.
  • the y axis is arranged on the XZ plane when the rotating member 21 is arranged at the position shown in FIG. Referring to FIGS. 12 and 13, when the rotating member 21 is disposed at the position shown in FIG.
  • the + y axis coincides with the + U axis.
  • the position shown in FIG. 13 is defined as the rotation start position of the rotating member 21.
  • the position sensor 25 outputs a detection signal to the control device 30 (see FIG. 19) when the rotating member 21 moves to the position of FIG.
  • FIG. 14 is a front view of the rotating member 21 when the rotating member 21 is disposed at the rotation start position, that is, a view seen from the + X direction to the ⁇ X direction.
  • FIG. 15 is a view of the rotation member 21 at the rotation start position as viewed from the ⁇ Z direction to the + Z direction.
  • FIG. 16 is a view of FIG. 14 as viewed from a direction rotated 60 degrees clockwise around the X axis from the position of FIG.
  • the + y axis is shown in a bar shape. Referring to FIGS. 14 to 16, at the rotation start position, as described above, the + y axis coincides with the + U axis.
  • the azimuth detecting device 1 is rotated by the rotation of the rotating member 21.
  • the + y axis that coincides with the detection axes of the angular velocity sensor 26 and the acceleration sensor 28 needs to be directed in the plus and minus directions of the U axis, the V axis, and the W axis.
  • the azimuth detecting device 1 directs the + y axis in the order of + U axis ⁇ ⁇ W axis ⁇ + V axis ⁇ ⁇ U axis ⁇ + W axis ⁇ ⁇ V axis ( ⁇ + U axis). .
  • the + y axis moves in the order of path R1, path R2, path R3, path R4, path R5, path R6 ( ⁇ path R1).
  • the order in which the + y axis is oriented in the plus and minus directions of the U, V, and W axes is not limited to the above order.
  • the + y axis may be directed in the plus and minus directions of the U axis, the V axis, and the W axis in an order different from the above order.
  • FIG. 17 is a table showing the relationship between the directing direction of the + y axis, the rotational position of the shaft 20, and the amount of rotation of the + y axis around the X axis.
  • the rotation position of shaft 20 indicates a rotation angle when shaft 20 rotates counterclockwise around the X axis when viewed in the ⁇ X direction with reference to the rotation start position.
  • the rotation position of the shaft 20 when the rotation member 21 is at the rotation start position is 0 degree.
  • the + y axis is directed in the order of + U axis ⁇ ⁇ W axis ⁇ + V axis ⁇ ⁇ U axis ⁇ + W axis ⁇ ⁇ V axis ( ⁇ + U axis).
  • the + y axis moves from the + U axis to the ⁇ W axis (see FIGS. 14 to 16).
  • the + y axis rotates 60 degrees around the X axis.
  • the + y axis moves along the trajectory R2, the trajectory R3, the trajectory R4, the trajectory R5, and the trajectory R6, the shaft 20 rotates 240 degrees, and the + y axis rotates 60 degrees around the X axis.
  • the rotating member 21 rotates around the tilt axis 220 (x axis) according to the rotation of the shaft 20.
  • the guide members 4A to 4C move on the track portion OP.
  • the track part OP is a zigzag groove extending around the + x axis
  • the rotating member 21 rotates around the + y axis as the guide members 4A to 4C move on the track part OP.
  • the rotation around the + y axis means a rotational movement that rotates around the y axis as a central axis.
  • the angular velocity sensor 26 outputs an angular velocity associated with the rotation around the + y axis.
  • FIG. 18 is a table showing the correspondence between the rotational position of the shaft 20 and the rotational direction around the + y axis.
  • the rotation direction “CW” around the + y axis indicates the clockwise direction when viewed in the ⁇ y direction
  • “CCW” indicates the counterclockwise direction when viewed in the ⁇ y axis direction.
  • the turning point is the rotational position of the shaft 20 when the rotational direction around the + y axis changes.
  • the continuous rotation amount is the rotation amount of the shaft 20 required until the rotation direction around the + y axis changes next time.
  • the rotating member 21 rotates counterclockwise around the + y axis as the shaft 20 rotates.
  • the rotating member 21 continues to rotate the + y axis counterclockwise until the rotational position of the shaft 20 reaches the turning point (120 degrees) from the rotation start position.
  • the rotation around the + y axis changes from counterclockwise to clockwise.
  • the rotating member 21 continues to rotate clockwise around the + y axis until the + y axis is oriented in the ⁇ W axis direction.
  • the rotating member 21 moves around the + y axis until the rotational position of the shaft 20 reaches the turning point (360 degrees).
  • the rotation around the + y axis changes from clockwise to counterclockwise.
  • the rotating member 21 continues to rotate counterclockwise around the + y axis until the + y axis is oriented in the + V axis direction.
  • the rotational direction around the + y axis changes every time the rotational position of the shaft 20 reaches the turning point. That is, the rotation direction around the + y axis changes every time the shaft 20 rotates 240 degrees.
  • the rotation direction around the + y axis is opposite to that in FIG.
  • the + y axis is moved from the ⁇ W axis to the + U axis by rotating the shaft 20 clockwise, the + y axis first rotates counterclockwise (CCW). Thereafter, when the rotational position becomes smaller than the turning point (120 degrees), the rotation around the + y axis changes in the clockwise direction (CW).
  • the rotation position (direction change point) of the shaft 20 where the rotation direction around the + y axis changes is 120, 360, 600, 840, 1080, and 1320 degrees.
  • any one of the guide members 4A to 4C causes the + y axis and the spherical surface SS of the peak portions M1 to M4 and the valley portions V1 to V4 included in the track portion OP. Passes through a peak M1 located in the immediate vicinity of the intersection PI (see FIG. 6).
  • the moving direction of the guide members 4A to 4C with respect to the rotating member 21 is reversed, so that the rotating direction around the + y axis changes.
  • the detection axis (+ y axis) of the angular velocity sensor moves from a predetermined measurement direction (for example, + U axis) to another measurement direction (for example, ⁇ V axis)
  • the detection axis (+ y axis) around the angular velocity sensor The direction of rotation will change.
  • azimuth detecting device 1 further includes a control device 30 including a computer or the like.
  • the control device 30 controls the posture change device 100.
  • the control device 30 and the angular velocity sensor 26, the acceleration sensor 28, and the position sensor 25 in the rotating member 21 are connected by wire or wirelessly.
  • the control device 30 includes a drive source control unit 32, a rotational position control table 33, a rotation angular velocity measurement unit 36, a gravity acceleration measurement unit 38, a rotation angular velocity coordinate conversion unit 42, a gravity acceleration coordinate conversion unit 46, an azimuth And an angle calculation unit 44.
  • the drive source control unit 32 controls the drive source 3 based on the rotational position control table 33 in which the rotation amount of the shaft 20 is set.
  • the rotational position control table 33 is stored in a storage device (not shown).
  • the rotation angular velocity measuring unit 36 measures the angular velocities detected within a predetermined time by the angular velocity sensor 26 as the rotation angular velocities ⁇ U , ⁇ V and ⁇ W.
  • the rotational angular velocities ⁇ U , ⁇ V, and ⁇ W are rotational angular velocity components around the respective axial directions of the U axis, the V axis, and the W axis.
  • the gravitational acceleration measuring unit 38 measures the gravitational accelerations g U , g V and g W detected by the acceleration sensor 28.
  • Gravitational accelerations g U , g V and g W are gravity acceleration components in the axial directions of the U axis, the V axis and the W axis, respectively.
  • the rotation angular velocity coordinate conversion unit 42 converts the rotation angular velocity ⁇ U , ⁇ V and ⁇ W measured by the rotation angular velocity measurement unit 36 into the rotation angular velocity ⁇ X , ⁇ Y and ⁇ Z.
  • the gravity acceleration coordinate conversion unit 46 converts the gravity accelerations g U , g V, and g W measured by the gravity acceleration measurement unit 38 into gravity accelerations g X , g Y, and g Z.
  • the azimuth angle calculation unit 44 includes the rotation angular velocities ⁇ X , ⁇ Y, and ⁇ Z obtained by the rotation angular velocity coordinate conversion unit 42, and the gravitational accelerations g X , g Y, and g Z obtained by the gravitational acceleration coordinate conversion unit 46. Based on the above, the azimuth angle ⁇ is calculated.
  • the rotation position control table 33 has an order in which the + y axis is directed in the plus and minus directions of the U axis, the V axis, and the W axis. Unlike the order shown in FIG. 16, the + y axis starts from the + U axis at the rotation start position, and is ⁇ U axis, + U axis, + V axis, ⁇ V axis, + V axis, + W axis, ⁇ W axis, + W axis, Directed in the order of + U axis.
  • the rotation angular velocity ⁇ U is obtained by calculating a difference between the rotation angular velocity of the + U axis and the rotation angular velocity of the ⁇ U axis.
  • the rotation angular velocity ⁇ V and the rotation angular velocity ⁇ W are obtained in the same manner. As a result, the bias inherent in the angular velocity sensor 26 is canceled.
  • the angular velocity output of the angular velocity sensor 26 includes an offset unique to the angular velocity sensor 26.
  • the offset changes with differences in operating conditions such as temperature, but also changes with drift.
  • Drift refers to a phenomenon in which the offset increases (or decreases) over time.
  • the azimuth detecting device 1 acquires the change rate of the offset due to the drift by measuring the + U axis twice before and after the measurement of the ⁇ U axis. The drift is removed from the measured angular velocity based on the obtained rate of change. The reason why the + V axis and the + W axis are measured twice is also the same.
  • the reason why the rotational angular velocity of the + U axis is first measured and the rotational angular velocity of the + U axis is finally measured is to eliminate drift.
  • the rotation angular velocity component at the rotation start position (+ U axis) at the end of the measurement it is possible to obtain the rate of change of the offset that occurs during a series of measurement periods necessary to obtain the azimuth angle ⁇ .
  • the rotational position of the shaft 20 is the same as the rotational position shown in FIG. That is, the rotation position is a rotation angle of the shaft 20 necessary for directing the + y axis in the direction of each axis from the rotation start position.
  • Rotation amount is the rotation angle of the shaft 20 when the + y axis is directed from the current axial direction to the next axial direction.
  • the sign of the rotation amount indicates the rotation direction of the shaft 20, the sign “+” is the counterclockwise direction when viewed in the ⁇ X direction, and the sign “ ⁇ ” is the clockwise direction when viewed in the ⁇ X direction. is there.
  • the rotation amount of the -U axis is set to +720 degrees. Therefore, when the + y axis is moved from the + U axis to the ⁇ U axis, the control device 30 rotates the shaft 20 720 degrees counterclockwise when viewed in the ⁇ X direction.
  • the control flag indicates whether the control device 30 rotates the shaft 20 by normal rotation control or excessive rotation control. When the control flag is 0, execution of normal rotation control is indicated, and when the control flag is 1, execution of excessive rotation control is indicated. Details of the normal rotation control and the excessive rotation control will be described later.
  • control device 30 that executes the normal rotation control will be described by taking as an example the case where the + y axis is moved from the + U axis to the ⁇ U axis.
  • the description of the measurement of the gravitational acceleration is omitted unless otherwise described, but the gravitational acceleration is measured in parallel with the rotation angular velocity.
  • control device 30 executes normal rotation control because the control flag of ⁇ U axis is set to 0.
  • the normal rotation control is a process for rotating the shaft 20 by the rotation amount set in the rotation position control table 33.
  • the control device 30 rotates the shaft 20 by the rotation amount (+720 degrees) set on the ⁇ U axis.
  • the + y axis passes through the ⁇ W axis and the + V axis (see FIG. 14) and reaches the ⁇ U axis.
  • control device 30 that executes the excessive rotation control will be described by taking the case where the + y axis moves from the + U axis to the + V axis as an example.
  • the control device 30 executes the excessive rotation control and sets the + y axis because the control flag of the + V axis that is the next measurement target is set to 1. Move from + U axis to + V axis.
  • +480 degrees is set as the rotation amount when moving from the + U axis to the + V axis.
  • the control device 30 adds a preset excess amount (for example, 40 degrees) to +480 degrees, and calculates +520 degrees.
  • the control device 30 rotates the shaft 20 520 degrees counterclockwise when viewed in the ⁇ X direction (excessive rotation).
  • the + y axis passes through the ⁇ W axis and further passes through the + V axis once (see FIG. 14). That is, the + y axis moves halfway (between the + V axis and the ⁇ U axis) due to excessive rotation.
  • the control device 30 further reversely rotates the shaft 20 rotated by +520 degrees by an excessive amount. Specifically, the control device 30 rotates the shaft 20 by 40 degrees clockwise as viewed in the ⁇ X direction.
  • the + y-axis that has once passed through the + V-axis reaches the + V-axis by reversing the trajectory R3 by reverse rotation.
  • control device 30 can not accurately measure the rotational angular velocity omega V.
  • FIG. 21 shows the angular velocity detected by the angular velocity sensor 26 when the normal rotation control is executed during the movement of the + y axis from the + U axis to the + V axis and the movement of the + y axis from the + V axis to the ⁇ V axis. It is a graph which shows a time change.
  • the control device 30 rotates the shaft 20 by +480 degrees.
  • the + y axis reaches the + V axis while rotating around the + y axis.
  • the angular velocity sensor 26 outputs an angular velocity associated with rotation around the y axis (hereinafter referred to as “moving angular velocity”) even during movement of the + y axis.
  • the + y axis reaches the + V axis at time t11. Since the rotation direction around the + y axis immediately before reaching the + V axis is counterclockwise, the angular velocity sensor 26 outputs a negative angular velocity before time t11. The angular velocity output continues to increase after time t11 when the + y axis stops at the + V axis. This is because the moving angular velocity is included in the angular velocity output even after the y-axis is stopped due to the influence of the time constant of the angular velocity sensor 26.
  • the angular velocity output during the period immediately after the + y axis stops at the + V axis varies greatly due to the influence of the time constant and is not stable.
  • the control device 30 measures the angular velocity output of the angular velocity sensor 26 within a predetermined period (time t12 to t13) as the rotation angular velocity of the + V axis.
  • the rotation angular velocity of the + V axis continues to increase slightly. That is, the rotation angular velocity of the + V axis includes an error associated with a time constant having a characteristic that increases with time.
  • the + y axis moves from the + V axis to the ⁇ V axis (time t13 to t14).
  • the + y axis rotates clockwise around the + y axis, so the angular velocity sensor 26 outputs a positive angular velocity immediately before time t14.
  • the angular velocity output after time t14 when the + y axis stops at the ⁇ V axis continues to decrease due to the influence of the time constant.
  • the -V-axis rotation angular velocity measured from time t15 to time t16 includes an error accompanying a time constant having a characteristic that decreases with time.
  • the error characteristic associated with the time constant included in the ⁇ V-axis rotation angular velocity is opposite to the error characteristic associated with the time constant included in the + V-axis rotation angular velocity.
  • the rotation angular velocity ⁇ V + of the + V axis and the rotation angular velocity ⁇ V ⁇ of the ⁇ V axis are expressed as follows.
  • ⁇ V + True is a true rotation angular velocity that does not include the above-described error of the + V axis
  • ⁇ V-True is a true rotation angular velocity of the ⁇ V axis.
  • ⁇ V + True and ⁇ V-True have the same absolute value and different signs.
  • V is an offset.
  • ⁇ 1 is an error associated with a time constant included in the rotation angular velocity ⁇ V + of the + V axis.
  • ⁇ 2 is an error accompanying a time constant included in the rotation angular velocity ⁇ V ⁇ .
  • Rotational angular velocity omega V is obtained by subtracting the expression (2) from equation (1). The offset is canceled by the above subtraction.
  • the error [delta] 1 of characteristics due to the time constant because when the error [delta] 2 of the characteristic opposite with a constant, the above subtraction, the error [delta] 2 with the time constant, the error [delta] 1 due to the time constant On the contrary, it is added to the error ⁇ 1 associated with the time constant without being canceled.
  • Controller 30 can not accurately measure the rotational angular velocity omega V, it is impossible to accurately detect true north.
  • control device 30 in order to reduce the errors associated with the time constant included in the rotational angular velocity omega V, when moving to the + V axis from the + U axis + y-axis, performing over-rotation control.
  • the + y axis moves from the + V axis to the ⁇ V axis, normal rotation control is executed.
  • FIG. 22 shows the time change of the angular velocity output of the angular velocity sensor 26 when the excessive rotation control is used for the movement from the + U axis to the + V axis and the normal rotation control is used for the movement from the + V axis to the ⁇ V axis. It is a graph to show.
  • the control device 30 rotates the shaft 20 by an amount of rotation obtained by adding an excess amount (40 degrees) to +720 degrees (excess rotation).
  • the + y axis once passes through the + V axis due to excessive rotation and stops in the middle of the locus R3.
  • the rotation direction around the + y axis is counterclockwise.
  • the control device 30 rotates the shaft 20 backward by 40 degrees to move the + y axis to the + V axis.
  • the shaft 20 is rotated clockwise as viewed in the ⁇ X direction, the rotation direction around the + y axis is opposite to the rotation direction shown in FIG. Therefore, the rotation direction around the + y axis immediately before the + y axis reaches the + V axis is clockwise.
  • the angular velocity sensor 26 outputs a positive moving angular velocity before time t21. After time t21 when the + y axis stops at the + V axis, the angular velocity output continues to decrease. As a result, the error ⁇ 1 associated with the time constant included in the rotation angular velocity of the + V axis has a characteristic that decreases with time.
  • the + y axis moves from the + V axis to the ⁇ V axis by normal rotation control.
  • the time change of the angular velocity output until the + y axis reaches the ⁇ V axis (until time t25), and the time change of the angular velocity output when stopped on the + V axis (after time t25) is after time t14 shown in FIG. It is the same as the time change of. That is, the error ⁇ 2 accompanying the time constant included in the ⁇ V axis rotation angular velocity has a characteristic of decreasing with time.
  • the error ⁇ 1 associated with the time constant included in the rotation angular velocity of the + V axis has the same characteristics as the error ⁇ 2 associated with the time constant included in the rotation angular velocity of the ⁇ V axis. Therefore, in order to obtain the rotational angular velocity ⁇ V (the axial rotational angular velocity along the + V direction and the ⁇ V direction), when the equation (2) is subtracted from the equation (1), the error ⁇ 1 associated with the time constant is It cancels out the error ⁇ 2 associated with the time constant. In rotational angular speed omega V, because it is possible to suppress the effect of the errors associated with the time constant, thereby improving the detection accuracy of the true north.
  • FIG. 23 is a table showing the relationship between the rotation direction of the shaft 20 and the signs of the U, V, and W axes.
  • A indicates the symbols of the U axis, V axis, and W axis.
  • the signs of + U axis, + V axis and + W are positive.
  • the sign of the ⁇ U axis, ⁇ V axis or ⁇ W axis is negative.
  • B indicates the rotation direction of the shaft 20 when the shaft 20 is rotated based on the rotation position control table 33.
  • B When the shaft 20 rotates clockwise as viewed in the ⁇ X direction, B is set to minus, and when the shaft 20 rotates counterclockwise as viewed in the ⁇ X direction, B is set to plus.
  • a ⁇ B is the product of the U-axis, V-axis, and W-axis codes (A) and the shaft 20 rotation direction code (B).
  • a ⁇ B is referred to as “code product” for convenience.
  • the code product corresponds to the rotation direction around the + y axis immediately before the + y axis stops at each axis.
  • the code product is positive, the rotation direction around the y-axis immediately before stopping at each axis is counterclockwise.
  • the code product is negative, the rotation direction around the y-axis immediately before stopping at each axis is clockwise.
  • the control device 30 may determine the target of excessive rotation control so that the number of executions of normal rotation control is greater than the number of executions of excessive rotation control.
  • the control device 30 executes normal rotation control when moving from the + V axis to the ⁇ V axis and from the ⁇ V axis to the + V axis, and excessively rotates when moving from the + U axis to the + V axis. Execute control. By suppressing the number of times of excessive rotation control, the measurement time of the rotation angular velocity of each axis can be shortened.
  • the code products A ⁇ B are aligned with minus, and in the case of the W axis, the code products A ⁇ B are aligned with plus. Therefore, when measuring the rotation angular velocity ⁇ U and the rotation angular velocity ⁇ W , the control device 30 only needs to perform normal rotation control.
  • the target of excessive rotation control may be determined so that the code products of all axes match.
  • the positive number is smaller than the negative number. Therefore, when the code product A ⁇ B is set to minus, the movement from the + U axis to the ⁇ U axis, the movement from the ⁇ U axis to the + U axis, the movement from the + V axis to the ⁇ V axis, and the movement from the ⁇ V axis to the + V axis.
  • excessive rotation control may be executed.
  • the control device 30 performs the normal rotation control so that the angular velocity sensor 26 rotates around the detection axis (+ y axis) in the first rotation direction before the angular velocity sensor 26 starts measuring the angular velocity around the predetermined measurement direction.
  • the posture changing device 100 is controlled to rotate. Before the angular velocity sensor 26 starts measuring the angular velocity around the direction opposite to the predetermined measurement direction, the control device 30 controls the angular velocity sensor 26 around the detection axis (+ y axis) as the first rotational direction by over-rotation control.
  • the posture changing device 100 is controlled so as to rotate in the opposite second rotation direction and the angular velocity sensor 26 further rotates around the detection axis (+ y axis) in the first rotation direction.
  • FIG. 24 is a graph showing the rotation angular velocity measurement results when only normal rotation control is used and when excessive rotation control is used in addition to normal rotation control.
  • the graph of FIG. 24 shows the result of measuring the rotational angular velocity of each axis according to the order specified in the rotational position control table 33 shown in FIG.
  • Rotational angular velocity when combined with excessive rotation control is generally smaller than the rotational angular velocity when only normal rotation control is used.
  • the reason for this is that the error associated with the time constant is not offset when using only normal rotation control, but is added to the rotational angular velocity, whereas it is offset when using excessive rotation control. It is. It can be seen that the measurement accuracy of the rotation angular velocity can be improved by using the excessive rotation control.
  • the variation of the rotation angular velocity when using the excessive rotation control is smaller than the variation of the rotation angular velocity when using only the normal rotation control.
  • Variations in the rotational angular velocity are caused by errors associated with time constants. It can be seen that the variation in the rotation angular velocity is suppressed by canceling out the error due to the time constant by the excessive rotation control.
  • FIG. 25 is a flowchart of the control device 30.
  • control device 30 specifies the next directing direction of + y axis based on the current position of + y axis and rotation position control table 33 (step S ⁇ b> 1).
  • the control device 30 determines whether or not to perform excessive rotation control when moving the + y axis in the next axial direction (step S2). Specifically, the control device 30 refers to the rotation position control table 33 and executes normal rotation control when the control flag corresponding to the next axial direction is set to 0 (No in step S2). (Step S3). For example, referring to FIG. 20, when the next axial direction is the ⁇ U axis, control device 30 executes normal rotation control because the control flag for ⁇ U axis is set to 0.
  • step S4 when the control flag for the next axial direction is set to “1” (Yes in step S2), the control device 30 executes the excessive rotation control (step S4).
  • the control flag of the control device 30 when the current position of the + y axis is the + U axis and the next stop position is the + V axis, the control flag of the control device 30 is set to “1”. Therefore, excessive rotation control is executed.
  • FIG. 26 is a flowchart of normal rotation control (step S3).
  • control device 30 acquires a rotation amount corresponding to the next axial direction from rotation position control table 33 (step S31), and sets the acquired rotation amount as the rotation amount of shaft 20 (step S31). S32).
  • the control device 30 outputs a pulse signal corresponding to the acquired rotation amount to the drive source 3 (step S33).
  • the control device 30 ends the normal rotation control.
  • FIG. 27 is a flowchart of excessive rotation control (step S4).
  • control device 30 acquires a rotation amount corresponding to the next stop position from rotation position control table 33 (step S41).
  • the drive source control unit 32 sets the rotation amount of the shaft 20 excessively by adding a preset excessive amount (40 degrees) to the acquired rotation amount (step S42).
  • a preset excessive amount 40 degrees
  • the rotation amount of the shaft 20 is set by adding the excessive rotation amount to the acquired rotation amount.
  • the sign of the acquired rotation amount is negative, the rotation amount of the shaft 20 is set excessively by subtracting the excessive rotation amount from the acquired rotation amount.
  • Control device 30 outputs a pulse signal corresponding to the set rotation amount to drive source 3 (step S43). As a result, the + y axis once passes the next axial direction.
  • Step S45 When the rotational movement amount of the shaft 20 reaches an excessively set rotational amount (Yes in Step S44), the control device 30 sets the excessive amount as the rotational amount of the shaft 20 (Step S45).
  • the rotation direction is set in the reverse direction based on the sign of the rotation amount acquired in step S41.
  • the control device 30 outputs a pulse signal corresponding to the set rotation amount to the drive source 3 (step S46).
  • the pulse signal is output to the drive source 3 until the rotation amount of the shaft 20 reaches the set rotation amount (Yes in step S46).
  • the + y axis stops in the designated next axial direction.
  • the bearing detection device 1 executes normal rotation control or excessive rotation control.
  • the rotational directions around the y axis immediately before the + y axis reaches the positive, negative directions of the U, V, and W axes can be matched.
  • errors due to the time constant can be canceled out, so that the detection accuracy of the azimuth angle ⁇ can be improved.
  • a biaxial or triaxial azimuth detecting device may perform normal rotation control and excessive rotation control.
  • a three-axis type azimuth detecting device including an X-axis angular velocity sensor, a Y-axis angular velocity sensor, and a Z-axis angular velocity sensor.
  • the three-axis type azimuth detecting device measures the + X-axis rotation angular velocity and the -X-axis rotation angular velocity by rotating the X-axis angular velocity sensor around the Y-axis. At this time, the angular velocity sensor for the Y axis rotates around the Y axis.
  • the rotational direction of the angular velocity sensor for the Y axis may be set immediately before measuring the rotational angular velocity of the + Y axis and the rotational angular velocity of the -Y axis. The situation may be reversed immediately before the measurement.
  • the three-axis type azimuth detecting device executes excessive rotation control before starting measurement of the rotation angular velocity of the + Y axis.
  • the rotation direction of the rotation angular velocity sensor for the Y axis can be aligned between immediately before measuring the rotation angular velocity of the + Y axis and immediately before measuring the rotation angular velocity of the ⁇ Y axis. Measurement accuracy can be improved.
  • each functional block of the control device 30 may be individually made into one chip by a semiconductor device such as an LSI, or may be made into one chip so as to include a part or all of it.
  • the method of circuit integration is not limited to LSI, and implementation with a dedicated circuit or a general-purpose processor is also possible.
  • An FPGA Field Programmable Gate Array
  • a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used.
  • part or all of the processing of each functional block described above may be realized by a program.
  • a part or all of the processing of each functional block in each of the above embodiments is performed by a central processing unit (CPU) in the computer.
  • a program for performing each processing is stored in a storage device such as a hard disk or a ROM, and is read out and executed in the ROM or the RAM. Further, these programs may be provided by being stored in a recording medium such as a CD or a DVD.
  • each processing of the above embodiment may be realized by hardware, or may be realized by software (including a case where it is realized together with an OS (operating system), middleware, or a predetermined library). Further, it may be realized by mixed processing of software and hardware. Needless to say, when the control device 30 according to the above-described embodiment is realized by hardware, it is necessary to perform timing adjustment for performing each process. In the above embodiment, for convenience of explanation, details of timing adjustment of various signals generated in actual hardware design are omitted.

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Abstract

　真北の検出精度を向上することができる方位検出装置を提供する。方位検出装置１において、姿勢変更装置１００は、角速度センサ２６を検出軸周りに回転させ、検出軸を所定の測定方向と所定の測定方向と反対の方向とに向けるように角速度センサ２６の姿勢を変更する。制御装置３０は、角速度センサ２６が所定の測定方向周りの角速度の検出を開始する前に、角速度センサ２６が検出軸周りを第１回転方向に回転するように姿勢変更装置１００を制御する。制御装置３０は、角速度センサ２６が反対の方向周りの角速度の検出を開始する前に、角速度センサ２６が検出軸周りを第１回転方向と反対の第２回転方向に回転し、角速度センサ２６が検出軸周りをさらに第１回転方向に回転するように姿勢変更装置１００を制御する。

Description

方位検出装置
　本発明は、方位検出装置に関し、さらに詳しくは、角速度センサを用いて真北を検出する方位検出装置に関する。
　磁北は真北から少しずれているため、磁気コンパスでは真北を計測することはできない。しかしながら、行政地図は真北を基準に作成され、建築基準法も真北を基準に定められている。したがって、土木・建築の分野においては、真北を正確に計測する必要がある。特に地下トンネル工事では鉱脈等の影響で、磁気コンパスは正しく機能しない。
　真北を正確に計測する真北検知器として、従来より、地球の自転角速度を検知して真北を検知するジャイロコンパスが知られている。ジャイロコンパスは一般的に直交３軸タイプである。これらのジャイロコンパスは、大型でかつ高コストである。
　そこで、小型化及び低コスト化のために、１軸又は２軸タイプのジャイロコンパスが提案されている。しかし、これらのジャイロコンパスの多くは、ジャイロセンサ及び加速度センサを回転台の上で回転させるタイプである。しかしながら、これらのジャイロコンパスは、回転角度が大きく、大きな空間を確保する必要があるため、小型化に限界がある。また、１軸タイプのジャイロコンパスの多くは水平面を必要とし、取り扱いが不便である。また、水平面を必要としない１軸タイプのジャイロコンパスも提案されている。しかしながら、これらのジャイロコンパスは、方位計測精度が３軸タイプと比較して劣っている。
　本願出願人は、特開２０１２－１１２６７９号公報にて１軸タイプでかつ水平面を必要としない６方向指向装置を提案した。この６方向指向装置は、ＸＹＺ直交座標系に加え、ＵＶＷ直交座標系を想定する。＋Ｕ、－Ｕ、＋Ｖ、－Ｖ、＋Ｗ、－Ｗの６方向は、ＹＺ平面に投影されると６０度おきに離間して配置される。
　また、この６方向指向装置は、シャフトと、駆動源と、回転部材と、ガイド部材とを備える。シャフトは、Ｘ軸方向に延びる。駆動源は、シャフトをＸ軸周りに回転させる。回転部材は、シャフトに対してα度傾斜した傾斜軸周りを回転可能であり、シャフトと連結される。回転部材は、球体状表面と、球体状表面のｘ軸周りに形成された軌道部とを備える。ガイド部材は、ＸＹＺ直交座標系に固定され、軌道部と接触する。また、この６方向指向装置では、回転部材に固定されたｘｙｚ座標系を想定する。ｘｙｚ座標系は、回転部材の回転に応じて、ＸＹＺ座標系内を回転する。軌道部は、回転部材がシャフトの回転によりガイド部材と接触しながら回転するとき、回転部材のｙ軸を＋Ｕ、－Ｕ、＋Ｖ、－Ｖ、＋Ｗ、－Ｗの各方向に向ける形状を有する。
　回転部材の内部には、角速度センサと加速度センサとが配置される。角速度センサは、ｙ軸方向周りの角速度を検出する。加速度センサは、ｙ軸方向周りの重力加速度を検出する。６方向指向装置は、回転部材のｙ軸を＋Ｕ、－Ｕ、＋Ｖ、－Ｖ、＋Ｗ、－Ｗの向きに順次指向させることにより、Ｕ軸、Ｖ軸、Ｗ軸周りの自転角速度及び重力加速度を計測する。方位角ψが、計測された自転角速度及び重力加速度に基づいて算出される。
　角速度センサが、検出軸周りの回転が発生していないにもかかわらず、０でない角速度（オフセット）を出力することが知られている。オフセットは、Ｕ軸、Ｖ軸、Ｗ軸周りの各々の自転角速度の計測誤差の原因となる。そこで、６方向指向装置は、例えば、ｙ軸が＋Ｖ方向に向いたときに計測される自転角速度と、－Ｖ方向に向いたときに計測される自転角速度との差分を計算する。これにより、＋Ｖ軸及び－Ｖ軸の各々の自転角速度に含まれるオフセットが相殺される。
　上述の６方向指向装置において、角速度センサの時定数に伴う誤差が発生し、時定数に伴う誤差を除去できないという問題がある。以下、具体的に説明する。
　回転部材がシャフトの回転に伴ってガイド部材と接触しながら回転するときに、回転部材は、傾斜軸周りだけでなく、ｙ軸周りにも回転する。すなわち、回転部材のｙ軸を＋Ｕ、－Ｕ、＋Ｖ、－Ｖ、＋Ｗ、－Ｗの各方向に移動させる間、角速度センサは、ｙ軸周りを回転しながら移動する。角速度センサは、ｙ軸の移動中に、ｙ軸周りの回転に伴う角速度を検出し続ける。ｙ軸の移動中に、角速度センサは、数度／秒（数万度／時間）レベルの角速度を出力する。
　そして、ｙ軸が＋Ｕ、－Ｕ、＋Ｖ、－Ｖ、＋Ｗ、－Ｗの各方向に向いて停止した後に、６方向指向装置は、各方向周りの自転角速度を計測する。計測される自転角速度のレベルは、１５度／時間程度である。一方、ｙ軸が移動するときの角速度センサの出力は、数万度／時間レベルである。従って、角速度センサの出力レベルは、ｙ軸が＋Ｕ軸等の方向に向いて停止する前後に急激に変化する。したがって、角速度センサの出力は、ｙ軸が停止してから計測が終了するまでの間、移動時の数万度／時間レベルの角速度出力による時定数の影響を受けて、継続的に増加（あるいは減少)する。したがって、計測される自転角速度は、時定数に伴う誤差を含む。
　ｙ軸を停止させる直前における回転部材のｙ軸周りの回転方向は、シャフトの回転位置に応じて変化する。例えば、ｙ軸を＋Ｖ方向に向ける場合と、ｙ軸を－Ｖ方向に向ける場合において、ｙ軸の停止直前におけるｙ軸周りの回転方向は、逆となる場合がある。この結果、ｙ軸を＋Ｖ方向に向けたときの時定数に伴う誤差の特性と、ｙ軸を－Ｖ方向に向けたときの時定数に伴う誤差の特性とが、逆になる。上述のように、オフセットを相殺するために、＋Ｖ方向の自転角速度と－Ｖ方向の自転角速度との差分値が計算されるが、この計算の際に、時定数に伴う誤差は、相殺されず、加算される。Ｖ軸周りの自転角速度が時定数に伴う誤差を含むため、６方向指向装置は、真北を正確に検知することができない。
　本発明の目的は、真北の検出精度を向上することができる方位検出装置を提供することである。
　本発明に係る方位検出装置は、角速度センサと、姿勢変更装置と、制御装置とを備える。姿勢変更装置は、角速度センサを検出軸周りに回転させ、検出軸を所定の測定方向と所定の測定方向と反対の方向とに向けるように角速度センサの姿勢を変更する。制御装置は、姿勢変更装置を制御する。制御装置は、第１制御部と、第２制御部とを備える。第１制御部は、角速度センサが所定の測定方向周りの角速度の検出を開始する前に、角速度センサが前記検出軸周りを第１回転方向に回転するように姿勢変更装置を制御する。第２制御部は、角速度センサが反対の方向周りの角速度の検出を開始する前に、角速度センサが前記検出軸周りを前記第１回転方向と反対の第２回転方向に回転し、角速度センサが検出軸周りをさらに前記第１回転方向に回転するように姿勢変更装置を制御する。
　本発明によれば、所定の測定方向周りの角速度と、反対の方向周りの角速度との各々に含まれる時定数に伴う誤差の特性を一致させることができる。したがって、真北の検出精度を向上させることができる。
　好ましくは、制御装置は、角速度センサにより検出された所定の測定方向周りの角速度と、角速度センサにより検出された反対の方向周りの角速度との差分を計算して、所定の測定方向に沿った軸周りの自転角速度を取得する。
　これにより、所定の測定方向に沿った軸周りの自転角速度において、時定数に伴う誤差が相殺されるため、真北の検出精度を向上させることができる。
　好ましくは、姿勢変更装置は、ＸＹＺ直交座標系内に設置される。姿勢変更装置は、シャフトと、回転部材と、駆動源と、ガイド部材とを備える。シャフトは、Ｘ軸方向に延びる。回転部材は、シャフトに対してα度傾斜した傾斜軸周りを回転可能であり、シャフトと連結される。回転部材は、ｘｙｚ直交動座標系を有する。回転部材は、球体状表面と、球体状表面のｘ軸周りに形成された軌道部とを備える。駆動源は、制御装置により制御され、シャフトをＸ軸周りに回転する。ガイド部材は、ＸＹＺ直交座標系に固定され、軌道部と接触する。軌道部は、シャフトの回転によりガイド部材と接触しながら回転するときに、回転部材のｙ軸を、Ｘ軸周りの６０度おきに互いに交わるＵ軸、Ｖ軸及びＷ軸のプラス及びマイナス方向に順次向ける形状を有し、ｘ軸のプラス方向に凸状の４つの山部と、マイナス方向に凸状の４つの谷部とを有するジグザグ状である。角速度センサは、検出軸がｙ軸を向くように回転部材に取り付けられる。所定の測定方向及び反対の方向は、Ｕ軸、Ｖ軸及びＷ軸のいずれか１つに一致する。
　これにより、１軸タイプの方位検出装置において、真北の検出精度を向上することができる。
　好ましくは、制御部は、角速度センサがＵ軸、Ｖ軸及びＷ軸のいずれか１つの軸方向周りの角速度を検出する場合、検出軸がいずれか１つの軸のプラス方向、マイナス方向、プラス方向の順に向けられるように、姿勢変更装置を制御する。角速度センサがいずれか１つの軸方向周りの角速度を検出する際に、第２制御部により制御される回数が、第１制御部により制御される回数よりも少ない。
　これにより、姿勢変更装置が第２制御部により制御される回数を抑制できるため、真北を検出するまでの時間を短縮することができる。
　好ましくは、検出軸がＵ軸、Ｖ軸及びＷ軸のいずれか１つの軸のプラス方向に向けられる場合、検出軸の符号がプラスであり、検出軸がＵ軸、Ｖ軸及びＷ軸のいずれかの１つ軸のマイナス方向に向けられる場合、検出軸の符号がマイナスである。シャフトが方位検出装置の正面から見て時計回りに回転する場合、シャフトの回転方向の符号がプラスである。シャフトが反時計回りに回転する場合、シャフトの回転方向の符号がマイナスである。検出軸がいずれか１つの軸のプラス方向、マイナス方向に向けられる場合、姿勢変更装置が第１制御部により制御されるか否かが、検出軸の符号と回転方向の符号との積に基づいて決定される。
　これにより、姿勢変更装置が第２制御部により制御される基準を容易に決定することができる。
　本発明に係る制御プログラムは、本発明に係る方位検出装置に用いられる。
図１は、本実施の形態における方位検出装置の外観図である。 図２は、図１中の方位検出装置内の構成を示す斜視図である。 図３は、図２中の方位検出装置のうち、傾斜クランク機構とその近傍の側面図である。 図４は、図３中の回転部材の斜視図である。 図５は、図３中の回転部材の正面図である。 図６は、図３中の回転部材の平面図である。 図７は、図３中の回転部材の側面図である。 図８は、図３中の回転部材の背面図である。 図９は、図２中のガイド部材の斜視図である。 図１０は、回転部材と各ガイド部材とのＸＹＺ直交座標系での配置関係を示す図である。 図１１は、ＸＹＺ直交座標系とＵＶＷ座標系との関係を示す図である。 図１２は、ＸＹＺ直交座標系とＵＶＷ座標系との関係を示す他の図である。 図１３は、＋Ｙ方向に見た場合の、ＸＹＺ直交座標系とｘｙｚ直交座標系との関係を示す模式図である。 図１４は、回転部材が回転開始位置に配置された場合の回転部材の正面図である。 図１５は、回転開始位置における回転部材を－Ｚ方向から＋Ｚ方向に見た図である。 図１６は、図１４において、図１５の位置からＸ軸周りに時計回りに６０度回転した方向から見た図である。 図１７は、図３中のシャフトの回転位置と、図１３中の＋ｙ軸の指向方向との関係を示す表である。 図１８は、図３中のシャフトの回転位置と、図１３中の＋ｙ軸周りの回転方向との関係を示す表である。 図１９は、図１中の方位検出装置が備える制御装置の構成を示す機能ブロック図である。 図２０は、図１９中の回転位置制御テーブルの一例を示す図である。 図２１は、図４中の角速度センサの角速度出力の時間変化の一例を示すグラフである。 図２２は、図４中の角速度センサの角速度出力の時間変化の他の例を示す図である。 図２３は、図３中のシャフトの回転方向と、図１１中のＵ軸、Ｖ軸及びＷ軸の符号との関係を示す表である。 図２４は、図１１中のＵ軸及びＶ軸周りの自転角速度の計測結果を示すグラフである。 図２５は、図１９中の制御装置のフローチャートである。 図２６は、図２５中の通常回転制御処理のフローチャートである。 図２７は、図２５中の過剰回転制御処理のフローチャートである。
　以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
　［方位検出装置の構成］
　図１は本実施の形態における方位検出装置１の外観図である。方位検出装置１は、筒状の筐体１０を備える。
　図２は、図１中の筐体１０内の構成を示す斜視図である。図２では、筐体１０の一部を１点鎖線で示す。図２を参照して、方位検出装置１はさらに、姿勢変更装置１００を備える。姿勢変更装置１００は、筐体１０に収納され、駆動源３と、傾斜クランク機構２と、複数のガイド部材４とを備える。駆動源３と複数のガイド部材４は、筐体１０に固定される。
　駆動源３は、筐体１０の後部に配置される。駆動源３は駆動軸３１を有し、駆動軸３１を駆動軸３１の中心軸周りに回転する。駆動源３はたとえば、モータである。モータの種類は特に限定されない。モータはたとえば、ステッピングモータや超音波モータ等である。
　図２に示すとおり、方位検出装置１は、ＸＹＺ直交座標系内に設置される。より具体的には、筐体１０はＸＹＺ直交座標系に固定される。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸が互いに９０度をなす直交座標系である。筐体１０は、Ｘ軸を駆動源３の駆動軸３１上に割り当てる。本例では、＋Ｘ方向を筐体１０の前方側と定義し、－Ｘ方向を筐体１０の後方側と定義する。また、本例では、Ｚ軸を筐体１０の鉛直方向に割り当てる。さらに、Ｙ軸を筐体１０の水平方向に割り当てる。本例では、＋Ｚ方向を筐体１０の下方側と定義し、－Ｚ方向を筐体１０の上方側と定義する。本例ではさらに、＋Ｙ方向を筐体１０の正面から見て左側と定義し、－Ｙ方向を筐体１０の正面から見て右側と定義する。駆動源３及びガイド部材４は、筐体１０に固定される。したがって、駆動源３及びガイド部材４は、ＸＹＺ直交座標系に固定される。
　傾斜クランク機構２は、筐体１０の中央部に配置される。傾斜クランク機構２は、駆動源３の前方に配置される。
　［傾斜クランク機構２の構成］
　図３は、図２中の方位検出装置１のうち、傾斜クランク機構２とその近傍の側面図である。図３では、筐体１０の一部を１点鎖線で示す。図３を参照して、傾斜クランク機構２は、シャフト２０と、回転部材２１とを備える。
　シャフト２０は、駆動源３により回転する。回転部材２１は、シャフト２０に対して傾斜した傾斜軸２２０周りを回転可能にシャフト２０に連結される。シャフト２０が回転するとき、回転部材２１は、Ｘ軸に対して上下に揺動しながら、傾斜軸２２０周りを回転する。傾斜軸２２０は、Ｘ軸と傾斜角α度で交差する。
　シャフト２０は、棒状の本体２０１と、アーム部材２０２とを備える。本体２０１はＸ軸上に配置される。本体２０１の後端は、駆動軸３１に結合される。したがって、駆動源３の駆動により、本体２０１は、本体２０１の中心軸周りに回転する。本体２０１の先端には、アーム部材２０２が配置される。
　アーム部材２０２は、Ｘ軸に対して交差する方向に延びる。本例では、アーム部材２０２は、Ｘ軸に対してほぼ直交して延び、上端部が方位検出装置１の前方に曲がっている。アーム部材２０２の後端は本体２０１に取り付けられる。アーム部材２０２の上端部は、回転部材２１と連結される。
　［回転部材２１の構成］
　回転部材２１は、シャフト２０の前方に配置され、アーム部材２０２を介してシャフト２０と連結される。回転部材２１は、本体２１０と、傾斜シャフト２１１とを備える。本体２１０は球状であり、前方が開口する収納室２１２を有する。傾斜シャフト２１１は、回転部材２１の表面に立てて配置される。傾斜シャフト２１１はさらに、傾斜軸２２０上に配置される。傾斜シャフト２１１の上端部は、アーム部材２０２のボス内に回転可能に配置される。これにより、回転部材２１は、シャフト２０の本体２０１に対してα度傾斜した傾斜軸２２０の周りを回転可能に取り付けられる。
　図４は回転部材２１の斜視図である。図４を参照して、回転部材２１はさらに、複数の基板２２と、角速度センサ２６と、加速度センサ２８と、位置センサ２５とを備える。複数の基板２２は、収納室２１２に収納される。複数の基板２２は、図４において上下方向に隙間を空けて配置される。角速度センサ２６は、最上段の基板２２上に取り付けられる。加速度センサ２８は、中段の基板２２上に取り付けられる。角速度センサ２６、加速度センサ２８の配置場所は特に限定されず、どの基板２２上に配置されてもよい。
　位置センサ２５は、最下段の基板２２上に配置される。位置センサ２５は光発信器及び受光器を備える。図３を参照して、筐体１０の下方には、反射板２９が配置される。方位検出装置１を正面から見たとき、反射板２９は、Ｚ軸と重複する。位置センサ２５内の光発信器は、光を回転部材２１の外部に向かって出力する。駆動源３により回転部材２１が所定の位置に移動（回転）すると、光発信器から出射された光が反射板２９で反射する。位置センサ２５内の受光器が反射光を受けたとき、位置センサ２５は検知信号を後述する制御装置３０に出力する。以上の動作により、方位検出装置１は、位置センサ２５により、回転部材２１の回転開始位置を認識できる。
　図４に戻って、回転部材２１はさらに、ｘｙｚ直交座標系を有する。ｘｙｚ直交座標系は、ＸＹＺ直交座標系と異なり、回転部材２１に固定される。図４に示すとおり、本例では、＋ｘ方向は、回転部材２１の前方に向く。＋ｙ方向は、角速度センサ２６の検出軸及び加速度センサ２８の検出軸と一致する。
　後述するように、＋ｙ方向は、回転部材２１の回転に応じて、Ｕ軸、Ｖ軸及びＷ軸の各プラス及びマイナス方向に指向する。したがって、角速度センサ２６は、＋ｙ方向の指向方向周りの角速度を検出する。加速度センサ２８は、＋ｙ方向の指向方向の重力加速度を検出する。
　上述のとおり、ｘｙｚ直交座標系は、回転部材２１に固定される。一方、ＸＹＺ直交座標系は、筐体１０に固定される。そのため、ＸＹＺ直交座標系に対して回転部材２１が移動（回転）すれば、ＸＹＺ座標系に対してｘｙｚ直交座標系も移動（回転）する。
　図５は、回転部材２１の正面図である。図６は、回転部材２１の平面図である。図７は、回転部材２１の側面図である。図８は、回転部材２１の背面図である。図５～図８を参照して、本体２１０は球状表面ＳＳを有する。球状表面ＳＳには、軌道部ＯＰが形成される。本例では、軌道部ＯＰは球状表面ＳＳに形成される溝である。軌道部ＯＰは、ｘ軸周りに形成され、＋ｘ方向に凸を有する複数の山部Ｍ１～Ｍ４と、－ｘ方向に凸を有する複数の谷部Ｖ１～Ｖ４とを有する。要するに、本例では、軌道部ＯＰは、ｘ軸周りに延びたジグザグ状の溝である。図４～図７を参照して、収納室２１２の開口は矩形状であり、その各角の配置位置は、４つの谷部Ｖ１～Ｖ４の配置位置に対応する。これにより、軌道部ＯＰと重複することなく、収納室２１２の容量を大きく形成できる。
　図２及び図３を参照して、複数のガイド部材４（４Ａ～４Ｃ）は、筐体１０に固定される。各ガイド部材は、同一のＹＺ平面上に配置される。図９は、ガイド部材４の斜視図である。図９を参照して、ガイド部材４は、台座４０と、ボール４１とを備える。ボール４１は、台座４０の下端に回転可能に取り付けられる。
　図１０は、回転部材２１と各ガイド部材４とのＸＹＺ直交座標系での配置関係を示す図である。図１０を参照して、本例では、３つのガイド部材４Ａ～４ＣがＸＹＺ直交座標系に固定される。各ガイド部材４Ａ～４Ｃは、Ｘ軸周りに等間隔に配置される。換言すれば、各ガイド部材４Ａ～４Ｃは、Ｘ軸周りにおいて、１２０度おきに配置される。本例では、ガイド部材４Ａは、Ｚ軸上（＋Ｚ方向側）に配置される。ガイド部材４Ｂは、方位検出装置１を正面から見たとき、ガイド部材４ＡからＸ軸周りを反時計回りに１２０度回転した位置に配置され、ガイド部材４Ｃは、２４０度回転した位置に配置される。
　各ガイド部材４Ａ～４Ｃのボール４１は、溝状の軌道部ＯＰ内に挿入され、軌道部ＯＰと接触する。回転部材２１は、ガイド部材４Ａ～４Ｃにより、筐体１０に回動可能に支持される。回転部材２１が回転するとき、ボール４１は、軌道部ＯＰ上を移動する。したがって、回転部材２１の回転の仕方は、軌道部ＯＰの形状に依存する。
　［ＵＶＷ座標系とＸＹＺ直交座標系との関係］
　上述のとおり、方位検出装置１はＸＹＺ直交座標系内に設置される。本実施の形態ではさらに、ＵＶＷ座標系を想定する。ＸＹＺ直交座標系とＵＶＷ直交座標系との関係を図１１及び図１２に示す。図１１は＋Ｘ方向から－Ｘ方向に見たＹＺ平面図を示し、図１２は－Ｙ方向から＋Ｙ方向に見たＺＸ平面図（図１１の右側面図）を示す。Ｕ、Ｖ、Ｗ軸がＹＺ平面となす仰角をα度とする。つまり、シャフト２０に対する傾斜軸２２０の傾斜角αは、この仰角と一致する。さらに、Ｕ，Ｖ，Ｗ軸が互いになす交角をβとする。
　＋Ｕ，－Ｕ，＋Ｖ，－Ｖ，＋Ｗ，－Ｗの６軸はＹＺ平面上においては常に６０度ごとに離間して配置される。具体的には、図１１を参照して、＋Ｕ軸はＹＺ平面に垂直に投影されると－Ｚ軸と一致する。－Ｕ軸はＹＺ平面に垂直に投影されると＋Ｚ軸と一致する。－Ｗ軸は、ＹＺ平面に垂直に投影されると－Ｚ軸に対して６０度をなす。＋Ｗ軸はＹＺ平面に垂直に投影されると＋Ｚ軸に対して６０度をなす。＋Ｖ軸はＹＺ平面に垂直に投影されると＋Ｚ軸に対して６０度をなす。－Ｖ軸はＹＺ平面に垂直に投影されると－Ｚ軸に対して６０度をなす。図１１中の＋Ｕ，－Ｕ，＋Ｖ，－Ｖ，＋Ｗ，－Ｗの６軸のうち、点線の軸は、図１１の紙面よりも後方に延びることを示し、実線の軸は、図１１の紙面よりも手前に延びることを示す。仰角αは３０～４０度が好ましいが、最も好ましい仰角αは、α＝ｔａｎ－１（１／√２）＝３５．２６度である。また、交角βは９０度が最も好ましい。以下では、α＝３５．２６度、β＝９０度の場合を説明する。
　また、以降の説明では、ｘｙｚ直交座標系において、＋ｘ側のｘ軸を「＋ｘ軸」、－ｘ軸側のｘ軸を「－ｘ軸」という。他の軸についてもｘ軸の場合と同様に定義する。また、他の座標系（ＸＹＺ直交座標系及びＵＶＷ座標系）においても、ｘ軸の場合と同様に定義する。
　また、ＸＹＺ直交座標系、ｘｙｚ直交座標系及びＵＶＷ直交座標系の原点は、いずれも、回転部材２１の本体２１０の中心点である。
　［方位検出装置１の動作］
　方位検出装置１は、ＵＶＷ直交座標系の各軸周りの自転角速度ωＵ、ωＶ及びωＷと、各軸方向の重力加速度ｇＵ、ｇＶ及びｇＷとを計測する。次に、方位検出装置１は、計測された自転角速度ωＵ、ωＶ、ωＷ及び重力加速度ｇＵ、ｇＶ、ｇＷをＸＹＺ直交座標系における自転角速度ωＸ、ωＹ、ωＺ及び重力加速度ｇＸ、ｇＹ、ｇＺに座標変換する。次に、方位検出装置１は、自転角速度ωＸ、ωＹ、ωＺ及び重力加速度ｇＸ、ｇＹ、ｇＺに基づいて方位角ψを算出する。方位検出装置１では、角速度センサ２６及び加速度センサ２８はＹＺ平面に対して±α度しか揺動されない。そのため、回転角度が小さく、従来の方位測定装置よりも大きな空間を必要としない。
　ＵＶＷ直交座標系の自転角速度ωＵ、ωＶ及びωＷと、重力加速度ｇＵ、ｇＶ及びｇＷとを計測する場合、回転部材２１の回転により、角速度センサ２６及び加速度センサ２８の検出軸の方向（本例では＋ｙ軸）を、Ｕ軸、Ｖ軸及びＷ軸の各プラス及びマイナス方向に指向させる必要がある。
　軌道部ＯＰは、シャフト２０の回転により回転部材２１が複数のガイド部材４Ａ～４Ｃと接触しながら回転するとき、回転部材２１の＋ｙ軸を、Ｕ軸、Ｖ軸びＷ軸のプラス及びマイナス方向に順次向ける形状を有する。
　［回転部材２１が回転したときの＋ｙ軸の軌跡］
　初めに、回転部材２１が回転したときの＋ｙ軸の軌跡を説明する。
　初めに、筐体１０に固定されたＸＹＺ直交座標系と、回転部材２１に固定されたｘｙｚ直交座標系との関係を説明する。図１３は、＋Ｙ方向に見た場合の、ＸＹＺ直交座標系とｘｙｚ直交座標系との関係を示す模式図である。図１３を参照して、ｘ軸は、傾斜軸２２０と一致する。したがって、ｘ軸とＸ軸とがなす角はα度である。ｙ軸は、回転部材２１が図１３に示す位置に配置される場合、ＸＺ平面上に配置される。図１２及び図１３を参照して、回転部材２１が図１３に示す位置に配置される場合、＋ｙ軸は、＋Ｕ軸と一致する。以降の説明では、図１３に示す位置を回転部材２１の回転開始位置と定義する。なお、位置センサ２５は、回転部材２１が図１３の位置に移動したとき、検知信号を制御装置３０（図１９参照）に出力する。
　図１４は、回転部材２１が回転開始位置に配置された場合の回転部材２１の正面図、つまり、＋Ｘ方向から－Ｘ方向に見た図である。図１５は、回転開始位置における回転部材２１を－Ｚ方向から＋Ｚ方向に見た図である。図１６は、図１４において、図１５の位置からＸ軸周りに時計回りに６０度回転した方向から見た図である。
　図１４～図１６では、＋ｙ軸を棒状に示す。図１４～図１６を参照して、回転開始位置において、上述のとおり、＋ｙ軸は、＋Ｕ軸と一致する。
　上述の通り、ＵＶＷ直交座標系の自転角速度ωＵ、ωＶ及びωＷと、重力加速度ｇＵ、ｇＶ及びｇＷとを計測する場合、方位検出装置１は、回転部材２１の回転により、角速度センサ２６及び加速度センサ２８の検出軸に一致する＋ｙ軸を、Ｕ軸、Ｖ軸及びＷ軸の各プラス及びマイナス方向を指向させる必要がある。
　図１４～図１６に示す例では、方位検出装置１は、＋ｙ軸を、＋Ｕ軸→－Ｗ軸→＋Ｖ軸→－Ｕ軸→＋Ｗ軸→－Ｖ軸（→＋Ｕ軸）の順に向けていく。このとき、＋ｙ軸は、軌跡Ｒ１→軌跡Ｒ２→軌跡Ｒ３→軌跡Ｒ４→軌跡Ｒ５→軌跡Ｒ６（→軌跡Ｒ１）の順に移動する。なお、＋ｙ軸がＵ軸、Ｖ軸及びＷ軸の各プラス及びマイナス方向に指向する順序は、上記の順序に限定されない。後述するように、上記の順序と異なる順序で、＋ｙ軸をＵ軸、Ｖ軸及びＷ軸の各プラス及びマイナス方向に指向させてもよい。
　図１７は、＋ｙ軸の指向方向と、シャフト２０の回転位置と、＋ｙ軸のＸ軸周りの回転量との関係を示す表である。図１７を参照して、シャフト２０の回転位置は、回転開始位置を基準にした場合に、－Ｘ方向に見てシャフト２０がＸ軸周りを反時計回りに回転するときの回転角を示す。回転部材２１が回転開始位置にいる場合のシャフト２０の回転位置は、０度である。
　シャフト２０が０～１４４０度回転することにより、＋ｙ軸は、＋Ｕ軸→－Ｗ軸→＋Ｖ軸→－Ｕ軸→＋Ｗ軸→－Ｖ軸（→＋Ｕ軸）の順に指向する。例えば、シャフト２０が、－Ｘ方向に見て反時計周りに０度から２４０度回転することにより、＋ｙ軸は、＋Ｕ軸から－Ｗ軸へ移動する（図１４～図１６参照）。このとき、＋ｙ軸は、Ｘ軸周りを６０度回転する。同様に、＋ｙ軸が、軌跡Ｒ２、軌跡Ｒ３、軌跡Ｒ４、軌跡Ｒ５及び軌跡Ｒ６を移動する場合、シャフト２０は、２４０度回転し、＋ｙ軸は、Ｘ軸周りを６０度回転する。
　［回転部材２１の＋ｙ軸周りの回転］
　＋ｙ軸がＵ軸、Ｖ軸及びＷ軸の各プラス及びマイナス方向に向けて移動する間、回転部材２１は、＋ｙ軸周りを回転する。
　最初に、回転部材２１が＋ｙ軸周りを回転する理由を説明する。回転部材２１は、シャフト２０の回転に応じて、傾斜軸２２０（ｘ軸）周りを回転する。回転部材２１のｘ軸周りの回転に伴って、ガイド部材４Ａ～４Ｃは、軌道部ＯＰ上を移動する。軌道部ＯＰが、＋ｘ軸周りに延びるジグザグ状の溝であるため、回転部材２１は、ガイド部材４Ａ～４Ｃが軌道部ＯＰ上を移動することに伴って＋ｙ軸周りに回転する。＋ｙ軸周りの回転とは、ｙ軸を中心軸に回転する回転運動を意味する。したがって、＋ｙ軸がＵ軸、Ｖ軸及びＷ軸の各プラス及びマイナス方向に移動する間、角速度センサ２６は、＋ｙ軸周りの回転に伴う角速度を出力する。
　＋ｙ軸周りの回転方向は、シャフト２０の回転位置に応じて変化する。図１８は、シャフト２０の回転位置と、＋ｙ軸周りの回転方向との対応関係を示す表である。図１８を参照して、＋ｙ軸周りの回転方向「ＣＷ」は、－ｙ方向に見て時計回りの方向を示し、「ＣＣＷ」は、－ｙ軸方向に見て反時計回りの方向を示す。方向転換点は、＋ｙ軸周りの回転方向が変化するときのシャフト２０の回転位置である。継続回転量は、＋ｙ軸周りの回転方向が次に変化するまでに必要なシャフト２０の回転量である。
　例えば、＋ｙ軸が＋Ｕ軸から－Ｗ軸へ移動する場合（軌跡Ｒ１を移動する場合）、回転部材２１は、シャフト２０の回転に伴って、＋ｙ軸周りを反時計回りに回転する。シャフト２０の回転位置が回転開始位置から方向転換点（１２０度）に達するまで、回転部材２１は、＋ｙ軸を反時計回りに回転し続ける。そして、シャフト２０の回転位置が１２０度より大きくなったときに、＋ｙ軸周りの回転が反時計回りから時計回りに変化する。回転部材２１は、＋ｙ軸が－Ｗ軸方向に指向するまで、＋ｙ軸周りを時計回りに回転し続ける。
　さらに、＋ｙ軸が－Ｗ軸から＋Ｖ軸に移動する場合（軌跡Ｒ２を移動する場合）、シャフト２０の回転位置が方向転換点（３６０度）に達するまで、回転部材２１は、＋ｙ軸周りを時計回りに回転し続ける。シャフト２０の回転位置が、方向転換点（３６０度）より大きくなったとき、＋ｙ軸周りの回転が時計回りから反時計回りに変化する。回転部材２１は、＋ｙ軸が＋Ｖ軸方向に指向するまで、＋ｙ軸周りを反時計回りに回転し続ける。
　＋ｙ軸が軌跡Ｒ３、軌跡Ｒ４、軌跡Ｒ５及び軌跡Ｒ６に沿って移動する場合も同様に、＋ｙ軸周りの回転方向は、シャフト２０の回転位置が方向転換点に達するたびに変化する。つまり、＋ｙ軸周りの回転方向は、シャフト２０が２４０度回転するたびに変化する。
　なお、シャフト２０が－Ｘ方向に見て時計回りに回転する場合、＋ｙ軸周りの回転方向は、図１８とは逆になる。例えば、シャフト２０を時計回りに回転させることにより、＋ｙ軸を－Ｗ軸から＋Ｕ軸へ移動させる場合、＋ｙ軸は、最初に反時計回り方向（ＣＣＷ）に回転する。その後、回転位置が方向転換点（１２０度）よりも小さくなったときに、＋ｙ軸周りの回転は、時計回り方向（ＣＷ）に変化する。
　＋ｙ軸周りの回転方向が変化するシャフト２０の回転位置（方向転換点）は、１２０、３６０、６００、８４０、１０８０及び１３２０度である。シャフト２０の回転位置が方向転換点に達したときに、ガイド部材４Ａ～４Ｃのいずれかが、軌道部ＯＰが有する山部Ｍ１～Ｍ４及び谷部Ｖ１～Ｖ４のうち、＋ｙ軸と球状表面ＳＳとの交点ＰＩ（図６参照）の直近に位置する山部Ｍ１を通過する。このとき、回転部材２１に対するガイド部材４Ａ～４Ｃの移動方向が逆転するため、＋ｙ軸周りの回転方向が変化する。つまり、角速度センサの検出軸（＋ｙ軸）が所定の測定方向（例えば、＋Ｕ軸）から他の測定方向（例えば、－Ｖ軸）に移動する間に、角速度センサの検出軸（＋ｙ軸）周りの回転方向が変化することになる。
　［制御装置３０の構成］
　図１９を参照して、方位検出装置１はさらに、コンピュータ等からなる制御装置３０を備える。制御装置３０は、姿勢変更装置１００を制御する。制御装置３０と回転部材２１内の角速度センサ２６、加速度センサ２８及び位置センサ２５とは、有線又は無線で接続されている。
　制御装置３０は、駆動源制御部３２と、回転位置制御テーブル３３と、自転角速度計測部３６と、重力加速度計測部３８と、自転角速度座標変換部４２と、重力加速度座標変換部４６と、方位角算出部４４とを備える。
　駆動源制御部３２は、シャフト２０の回転量が設定された回転位置制御テーブル３３に基づいて、駆動源３を制御する。回転位置制御テーブル３３は、図示しない記憶装置に格納される。
　自転角速度計測部３６は、角速度センサ２６により所定時間内に検出された角速度を、自転角速度ωU、ωV及びωWとして計測する。自転角速度ωU、ωV及びωWは、Ｕ軸、Ｖ軸及びＷ軸の各々の軸方向周りの自転角速度成分である。重力加速度計測部３８は、加速度センサ２８により検出された重力加速度ｇU、ｇV及びｇWを計測する。重力加速度ｇU、ｇV及びｇWは、Ｕ軸、Ｖ軸及びＷ軸の各々の軸方向の重力加速度成分である。
　自転角速度座標変換部４２は、自転角速度計測部３６により計測された自転角速度ωU、ωV及びωWを自転角速度ωX、ωY及びωZに座標変換する。重力加速度座標変換部４６は、重力加速度計測部３８により計測された重力加速度ｇU、ｇV及びｇWを重力加速度ｇX、ｇY及びｇZに座標変換する。
　方位角算出部４４は、自転角速度座標変換部４２により得られた自転角速度ωX、ωY及びωZと、重力加速度座標変換部４６により得られた重力加速度ｇX、ｇY及びｇZとに基づいて、方位角ψを算出する。
　［回転位置制御テーブル３３]
　図２０を参照して、回転位置制御テーブル３３には、＋ｙ軸をＵ軸、Ｖ軸及びＷ軸の各プラス及びマイナス方向に向ける順序が設定されている。＋ｙ軸は、図１６に示す順序と異なり、回転開始位置の＋Ｕ軸からスタートして、－Ｕ軸、＋Ｕ軸、＋Ｖ軸、－Ｖ軸、＋Ｖ軸、＋Ｗ軸、－Ｗ軸、＋Ｗ軸、＋Ｕ軸の順に指向する。＋ｙ軸が＋Ｕ軸に一致しているときのシャフトの位置が、シャフト２０の回転開始位置（回転角＝０度）となる。
　自転角速度ωＵは、＋Ｕ軸の自転角速度と－Ｕ軸の自転角速度との差分を計算することにより得られる。自転角速度ωＶ及び自転角速度ωＷも、同様にして得られる。これにより、角速度センサ２６に固有のバイアスが相殺される。
　＋Ｕ軸の自転角速度の計測が、－Ｕ軸の自転角速度の計測の前後に２回行われる理由を説明する。角速度センサ２６の角速度出力は、角速度センサ２６に固有のオフセットを含む。オフセットは、温度などの動作条件の違いによって変化するが、ドリフトによっても変化する。ドリフトとは、オフセットが時間の経過に応じて増加（又は減少）する現象を指す。方位検出装置１は、－Ｕ軸の計測の前後に＋Ｕ軸の計測を２回行うことにより、ドリフトに伴うオフセットの変化率を取得する。ドリフトは、取得した変化率に基づいて、計測された角速度から除去される。＋Ｖ軸、＋Ｗ軸が２回計測される理由も同様である。
　また、最初に＋Ｕ軸の自転角速度を計測し、最後に＋Ｕ軸の自転角速度を計測する理由も、ドリフトを除去するためである。計測の最後に、回転開始位置（＋Ｕ軸）の自転角速度成分を計測することで、方位角ψを得るために必要な一連の計測期間に生じるオフセットの変化率を取得することができる。
　回転位置制御テーブル３３において、シャフト２０の回転位置は、図１７に示す回転位置と同様である。つまり、回転位置は、＋ｙ軸を回転開始位置から各軸方向に指向させるために必要なシャフト２０の回転角である。
　回転量は、＋ｙ軸を現在の軸方向から次の軸方向に指向させる際のシャフト２０の回転角である。回転量の符号は、シャフト２０の回転方向を示し、符号「＋」が、－Ｘ方向に見て反時計回りの方向であり、符号「－」が－Ｘ方向に見て時計回りの方向である。例えば、－Ｕ軸の回転量は、＋７２０度に設定されている。したがって、制御装置３０は、＋ｙ軸を＋Ｕ軸から－Ｕ軸に移動させる場合、シャフト２０を－Ｘ方向に見て反時計回りに７２０度回転させる。
　制御フラグは、制御装置３０が通常回転制御及び過剰回転制御のどちらでシャフト２０を回転させるかを示す。制御フラグが０の場合、通常回転制御の実行を示し、制御フラグが１の場合、過剰回転制御の実行を示す。通常回転制御及び過剰回転制御の詳細については、後述する。
　［制御装置３０の基本的な動作］
　＋ｙ軸を各軸方向に向ける際の制御装置３０の基本的な動作を説明する。
　最初に、通常回転制御を実行する制御装置３０の動作を、＋ｙ軸を＋Ｕ軸から－Ｕ軸へ移動させる場合を例に説明する。以下、特に説明のない限り、重力加速度の計測の説明については省略するが、重力加速度は、自転角速度と並行して計測される。
　図２０を参照して、＋Ｕ軸の１回目の自転角速度の計測が終了した後に、制御装置３０は、－Ｕ軸の制御フラグが０に設定されているため、通常回転制御を実行する。通常回転制御とは、回転位置制御テーブル３３に設定された回転量だけシャフト２０を回転させる処理である。制御装置３０は、－Ｕ軸に設定された回転量（＋７２０度）だけシャフト２０を回転させる。この結果、＋ｙ軸は、－Ｗ軸、＋Ｖ軸を通過して（図１４参照）、－Ｕ軸に到達する。
　次に、過剰回転制御を実行する制御装置３０の動作を、＋ｙ軸が＋Ｕ軸から＋Ｖ軸へ移動する場合を例に説明する。
　＋Ｕ軸の自転角速度の２回目の計測が終了した後に、制御装置３０は、次の計測対象である＋Ｖ軸の制御フラグが１に設定されているため、過剰回転制御を実行して＋ｙ軸を＋Ｕ軸から＋Ｖ軸へ移動させる。
　回転位置制御テーブル３３には、＋Ｕ軸から＋Ｖ軸へ移動する際の回転量として、＋４８０度が設定されている。制御装置３０は、予め設定された過剰量（例えば、４０度）を＋４８０度に加算し、＋５２０度を算出する。制御装置３０は、シャフト２０を－Ｘ方向に見て反時計回りの方向に５２０度回転させる（過剰回転）。＋ｙ軸は、－Ｗ軸を通過し、さらに、＋Ｖ軸を一旦通過する（図１４参照）。つまり、＋ｙ軸は、過剰回転により、軌跡Ｒ３の途中（＋Ｖ軸と－Ｕ軸との間）まで移動する。
　制御装置３０は、＋５２０度回転させたシャフト２０を、さらに過剰量だけ逆回転させる。具体的には、制御装置３０は、シャフト２０を－Ｘ方向に見て時計回りに４０度回転させる。＋Ｖ軸を一旦通過した＋ｙ軸は、逆回転により、軌跡Ｒ３を逆にたどって＋Ｖ軸に到達する。
　次に、過剰回転制御を実行する理由を説明する。
　例えば、＋ｙ軸が＋Ｕ軸、＋Ｖ軸、－Ｖ軸の順に移動する際に通常回転制御のみが用いられる場合、制御装置３０は、自転角速度ωＶを正確に計測することができない。
　図２１は、＋Ｕ軸から＋Ｖ軸への＋ｙ軸の移動及び＋Ｖ軸から－Ｖ軸への＋ｙ軸の移動の際に通常回転制御が実行された場合における、角速度センサ２６により検出される角速度の時間変化を示すグラフである。
　図１８、図２０及び図２１を参照して、通常回転制御により＋ｙ軸が＋Ｕ軸から＋Ｖ軸へ移動する場合、制御装置３０は、シャフト２０を＋４８０度回転させる。＋ｙ軸は、シャフト２０の回転に伴って、＋ｙ軸周りを回転しながら＋Ｖ軸に到達する。角速度センサ２６は、＋ｙ軸の移動中にも、ｙ軸周りの回転に伴う角速度(以下、「移動角速度」)を出力する。
　＋ｙ軸は、時刻ｔ１１に＋Ｖ軸に到達する。＋Ｖ軸に到達する直前の＋ｙ軸周りの回転方向は、反時計回りであるため、角速度センサ２６は、時刻ｔ１１以前にマイナスの角速度を出力する。＋ｙ軸が＋Ｖ軸で停止した時刻ｔ１１以降、角速度出力は、増加を続ける。この理由は、角速度センサ２６の時定数の影響により、移動角速度がｙ軸の停止後でも角速度出力に含まれるためである。
　＋ｙ軸が＋Ｖ軸で停止した直後の期間（時刻ｔ１１～ｔ１２）の角速度出力は、時定数の影響により大きく変動して安定しない。時定数の影響を抑制するために、制御装置３０は、所定期間（時刻ｔ１２～ｔ１３）内での角速度センサ２６の角速度出力を、＋Ｖ軸の自転角速度として計測する。しかし、所定期間においても時定数の影響が残っているため、＋Ｖ軸の自転角速度は、僅かながら増加を続ける。つまり、＋Ｖ軸の自転角速度は、時間とともに増加する特性を有する時定数に伴う誤差を含む。
　その後、シャフト２０が＋７２０度回転することにより、＋ｙ軸は、＋Ｖ軸から－Ｖ軸へ移動する（時刻ｔ１３～ｔ１４）。＋ｙ軸が－Ｖ軸に到達する直前に、＋ｙ軸が＋ｙ軸周りを時計回りに回転しているため、角速度センサ２６は、時刻ｔ１４の直前にプラスの角速度を出力する。＋ｙ軸が－Ｖ軸で停止した時刻ｔ１４以降の角速度出力は、時定数の影響により減少を続ける。したがって、時刻ｔ１５～ｔ１６に計測される－Ｖ軸の自転角速度は、時間とともに減少する特性を有する時定数に伴う誤差を含む。－Ｖ軸の自転角速度に含まれる時定数に伴う誤差の特性は、＋Ｖ軸の自転角速度に含まれる時定数に伴う誤差の特性と逆である。
　＋Ｖ軸の自転角速度ωＶ＋及び－Ｖ軸の自転角速度ωＶ－は、以下のように表される。
ωＶ＋＝ωＶ＋Ｔｒｕｅ＋Ｖ＋δ１　・・・（１）
ωＶ－＝ωＶ－Ｔｒｕｅ＋Ｖ＋δ２　・・・（２）
　上記式において、ωＶ＋Ｔｒｕｅは、＋Ｖ軸の上述した誤差を含まない、真の自転角速度であり、ωＶ－Ｔｒｕｅは、－Ｖ軸の真の自転角速度である。ωＶ＋ＴｒｕｅとωＶ－Ｔｒｕｅは絶対値が等しく、符号が異なる値である。Ｖは、オフセットである。δ１は、＋Ｖ軸の自転角速度ωＶ＋に含まれる時定数に伴う誤差である。δ２は、自転角速度ωＶ－に含まれる時定数に伴う誤差である。自転角速度ωＶは、式（１）から式（２）を減算することにより得られる。オフセットは、上記の減算により相殺される。しかし、時定数に伴う誤差δ１の特性が、時定数に伴う誤差δ２の特性と逆であるため、上記の減算により、時定数に伴う誤差δ２は、時定数に伴う誤差δ１と相殺されず、逆に、時定数に伴う誤差δ１に加算される。このように、＋Ｕ軸から＋Ｖ軸への移動及び＋Ｖ軸から－Ｖ軸への移動に通常回転制御を用いた場合、時定数に伴う誤差が拡大される。制御装置３０は、自転角速度ωＶを正確に計測することができず、真北を正確に検出することができない。
　そこで、制御装置３０は、自転角速度ωＶに含まれる時定数に伴う誤差を小さくするために、＋ｙ軸を＋Ｕ軸から＋Ｖ軸に移動させる際に、過剰回転制御を実行する。なお、＋ｙ軸が＋Ｖ軸から－Ｖ軸に移動する際には、通常回転制御が実行される。
　図２２は、過剰回転制御が＋Ｕ軸から＋Ｖ軸への移動に用いられ、通常回転制御が＋Ｖ軸から－Ｖ軸への移動に用いられた場合における、角速度センサ２６の角速度出力の時間変化を示すグラフである。
　制御装置３０は、＋７２０度に過剰量（４０度）を加算した回転量でシャフト２０を回転させる（過剰回転）。＋ｙ軸は、過剰回転に伴って、＋Ｖ軸を一旦通過し、軌跡Ｒ３の途中で停止する。＋ｙ軸が軌跡Ｒ３の途中で停止したとき、＋ｙ軸周りの回転方向は、反時計回りである。
　そして、制御装置３０は、シャフト２０を４０度逆回転させて、＋ｙ軸を＋Ｖ軸に移動させる。シャフト２０を－Ｘ方向に見て時計回りに回転させた場合、＋ｙ軸周りの回転方向は、図１８に示す回転方向と逆になる。したがって、＋ｙ軸が＋Ｖ軸に到達する直前の＋ｙ軸周りの回転方向は、時計回りとなる。
　この場合、角速度センサ２６は、時刻ｔ２１以前にプラスの移動角速度を出力する。＋ｙ軸が＋Ｖ軸で停止した時刻ｔ２１以降、角速度出力は、減少を続ける。この結果、＋Ｖ軸の自転角速度に含まれる時定数に伴う誤差δ１は、時間とともに減少する特性を有する。
　＋ｙ軸は、通常回転制御により、＋Ｖ軸から－Ｖ軸まで移動する。＋ｙ軸が－Ｖ軸に到達するまで（時刻ｔ２５まで）の角速度出力の時間変化、＋Ｖ軸で停止しているときの角速度出力の時間変化（時刻ｔ２５以降）は、図２１に示す時刻ｔ１４以降の時間変化と同様である。つまり、－Ｖ軸の自転角速度に含まれる時定数に伴う誤差δ２は、時間とともに減少する特性を有する。
　過剰回転制御により、＋Ｖ軸の自転角速度に含まれる時定数に伴う誤差δ１は、－Ｖ軸の自転角速度に含まれる時定数に伴う誤差δ２と同様の特性を有する。したがって、自転角速度ωＶ（＋Ｖ方向及び－Ｖ方向に沿った軸方向の自転角速度）を得るために、式（１）から式（２）を減算した場合、時定数に伴う誤差δ１は、時定数に伴う誤差δ２と相殺される。自転角速度ωＶにおいて、時定数に伴う誤差の影響を抑えることができるため、真北の検出精度を向上させることができる。
　次に、＋ｙ軸の移動が過剰回転制御の対象となる基準について説明する。
　図２３は、シャフト２０の回転方向と、Ｕ軸、Ｖ軸、Ｗ軸の符号との関係を示す表である。図２３を参照して、Ａは、Ｕ軸、Ｖ軸、Ｗ軸の符号を示す。＋Ｕ軸、＋Ｖ軸及び＋Ｗの符号は、プラスである。－Ｕ軸、－Ｖ軸又は－Ｗ軸の符号は、マイナスである。
　Ｂは、回転位置制御テーブル３３に基づいてシャフト２０を回転させるときのシャフト２０の回転方向を示す。シャフト２０が－Ｘ方向に見て時計回りに回転する場合、Ｂは、マイナスに設定され、シャフト２０が－Ｘ方向に見て反時計回りに回転する場合、Ｂは、プラスに設定される。
　Ａ×Ｂは、Ｕ軸、Ｖ軸、Ｗ軸の符号（Ａ）と、シャフト２０の回転方向の符号（Ｂ）との積である。以下、Ａ×Ｂを便宜的に「符号積」と呼ぶ。符号積は、＋ｙ軸が各軸で停止する直前の＋ｙ軸周りの回転方向に相当する。符号積がプラスである場合、各軸で停止する直前のｙ軸周りの回転方向は、反時計回りである。符号積がマイナスである場合、各軸で停止する直前のｙ軸周りの回転方向は、時計回りである。
　例えば、＋ｙ軸が＋Ｖ軸から－Ｖ軸に移動する場合、＋ｙ軸が－Ｖ軸で停止する直前の＋ｙ軸の回転方向は、時計回りであり、図１８に示す＋ｙ軸周りの回転方向に一致する。
　＋ｙ軸の移動が、通常回転制御の対象となるか、過剰回転制御の対象となるかは、符号積に基づいて決定される。具体的には、過剰回転制御では、シャフト２０は、回転位置制御テーブル３３で設定された回転量よりも過剰に回転した後に逆回転するため、過剰回転制御に要する時間は、通常回転制御に要する時間よりも長い。したがって、制御装置３０は、ある軸の自転角速度を計測する場合、通常回転制御の実行回数が過剰回転制御の実行回数よりも多くなるように、過剰回転制御の対象を決定すればよい。
　例えば、Ｖ軸の場合、符号積Ａ×Ｂは、プラスよりもマイナスの方が多い。したがって、制御装置３０は、＋Ｖ軸から－Ｖ軸への移動、及び－Ｖ軸から＋Ｖ軸への移動の際に通常回転制御を実行し、＋Ｕ軸から＋Ｖ軸への移動の際に過剰回転制御を実行する。過剰回転制御の実行回数を抑制することにより、各軸の自転角速度の計測時間を短縮できる。
　Ｕ軸の場合、符号積Ａ×Ｂは、マイナスで揃っており、Ｗ軸の場合、符号積Ａ×Ｂは、プラスで揃っている。したがって、自転角速度ωＵ、及び自転角速度ωＷの計測の際には、制御装置３０は、通常回転制御のみを実行すればよい。
　あるいは、各軸の符号積がすべて一致するように、過剰回転制御の対象を決定してもよい。図２３に示す符号積Ａ×Ｂにおいて、プラスの数は、マイナスの数よりも少ない。したがって、符号積Ａ×Ｂがマイナスに設定された＋Ｕ軸から－Ｕ軸への移動、－Ｕ軸から＋Ｕ軸への移動、＋Ｖ軸から－Ｖ軸への移動及び－Ｖ軸から＋Ｖ軸への移動の際に、過剰回転制御を実行してもよい。
　このように、制御装置３０は、角速度センサ２６が所定の測定方向周りの角速度の計測を開始する前に、通常回転制御により、角速度センサ２６が検出軸（＋ｙ軸）周りを第１回転方向に回転するように姿勢変更装置１００を制御する。制御装置３０は、角速度センサ２６が所定の測定方向と反対の方向周りの角速度の計測を開始する前に、過剰回転制御により、角速度センサ２６が検出軸（＋ｙ軸）周りを第１回転方向と反対の第２回転方向に回転し、角速度センサ２６が検出軸（＋ｙ軸）周りをさらに第１回転方向に回転するように姿勢変更装置１００を制御する。これにより、角速度センサからの出力に含まれる時定数の影響による誤差を抑制することができる。
　図２４は、通常回転制御のみを用いた場合と、通常回転制御に加えて過剰回転制御を併用した場合とにおける自転角速度の計測結果を示すグラフである。図２４のグラフは、図２０に示す回転位置制御テーブル３３で指定された順序にしたがって、各軸の自転角速度を計測した結果を示す。
　過剰回転制御を併用した場合の自転角速度が、通常回転制御のみを用いた場合の自転角速度よりも全体的に小さくなっている。この理由は、時定数に伴う誤差が、通常回転制御のみを用いた場合には相殺されず、自転角速度に上乗せされているのに対して、過剰回転制御を用いた場合では相殺されているためである。過剰回転制御を用いることにより、自転角速度の計測精度を向上できることが分かる。
　また、過剰回転制御を用いた場合の自転角速度のばらつきが、通常回転制御のみを用いた場合の自転角速度のばらつきよりも小さい。自転角速度のばらつきは、時定数に伴う誤差により生じる。時定数に伴う誤差が、過剰回転制御により相殺されることにより、自転角速度のばらつきが抑制されていることが分かる。
　［シャフト２０の回転制御］
　図２５は、制御装置３０のフローチャートである。図２５を参照して、制御装置３０は、＋ｙ軸の現在位置と、回転位置制御テーブル３３とに基づいて、＋ｙ軸の次の指向方向を特定する（ステップＳ１）。
　制御装置３０は、＋ｙ軸を次の軸方向に移動させる際に、過剰回転制御を実行するか否かを判断する（ステップＳ２）。具体的には、制御装置３０は、回転位置制御テーブル３３を参照して、次の軸方向に対応する制御フラグが０に設定されている場合（ステップＳ２においてＮｏ）、通常回転制御を実行する（ステップＳ３）。例えば、図２０を参照して、次の軸方向が－Ｕ軸である場合、制御装置３０は、－Ｕ軸の制御フラグが０に設定されているため、通常回転制御を実行する。
　一方、次の軸方向の制御フラグが「１」に設定されている場合（ステップＳ２においてＹｅｓ）、制御装置３０は、過剰回転制御を実行する（ステップＳ４）。例えば、図２０を参照して、＋ｙ軸の現在位置が＋Ｕ軸であり、次の停止位置が＋Ｖ軸である場合、制御装置３０は、＋Ｖ軸の制御フラグが「１」に設定されているため、過剰回転制御を実行する。
　図２６は、通常回転制御（ステップＳ３）のフローチャートである。図２６を参照して、制御装置３０は、次の軸方向に対応する回転量を回転位置制御テーブル３３から取得し（ステップＳ３１）、取得した回転量をシャフト２０の回転量として設定する（ステップＳ３２）。制御装置３０は、取得した回転量に応じたパルス信号を駆動源３に出力する（ステップＳ３３）。シャフト２０の回転量が設定された回転量に達した場合（ステップＳ３４においてＹｅｓ）、制御装置３０は、通常回転制御を終了する。
　図２７は、過剰回転制御（ステップＳ４）のフローチャートである。図２７を参照して、制御装置３０は、次の停止位置に対応する回転量を回転位置制御テーブル３３から取得する（ステップＳ４１）。駆動源制御部３２は、予め設定された過剰量（４０度）を取得した回転量に加算することにより、シャフト２０の回転量を過剰に設定する（ステップＳ４２）。取得した回転量の符号がプラスの場合、過剰回転量が取得した回転量に加算されることにより、シャフト２０の回転量が設定される。取得した回転量の符号がマイナスの場合、過剰回転量が取得した回転量から減算されることにより、シャフト２０の回転量が過剰に設定される。
　制御装置３０は、設定された回転量に応じたパルス信号を駆動源３に出力する（ステップＳ４３）。これにより、＋ｙ軸が次の軸方向を一旦通過する。
　シャフト２０の回転移動量が過剰に設定された回転量に達した場合（ステップＳ４４においてＹｅｓ）、制御装置３０は、過剰量をシャフト２０の回転量として設定する（ステップＳ４５）。回転方向は、ステップＳ４１で取得した回転量の符号に基づいて、逆方向に設定される。制御装置３０は、設定された回転量に応じたパルス信号を駆動源３に出力する（ステップＳ４６）。シャフト２０の回転量が設定された回転量となるまで（ステップＳ４６においてＹｅｓ）、パルス信号を駆動源３に出力する。これにより、＋ｙ軸が、指定された次の軸方向で停止する。
　以上説明したように、方位検出装置１は、通常回転制御又は過剰回転制御を実行する。これにより、＋ｙ軸がＵ軸、Ｖ軸、Ｗ軸の各プラス及びマイナス方向に到達する直前のｙ軸周りの回転方向を一致させることができる。Ｕ軸、Ｖ軸、Ｗ軸の自転角速度を計算する際に時定数に伴う誤差を相殺することができるため、方位角ψの検出精度を向上することができる。
　上記実施の形態では、１軸タイプの方位検出装置１が通常回転制御及び過剰回転制御を実行する例を説明したが、これに限られない。２軸又は３軸タイプの方位検出装置が、通常回転制御及び過剰回転制御を実行してもよい。
　例えば、Ｘ軸用の角速度センサと、Ｙ軸用の角速度センサと、Ｚ軸用の角速度センサとを備える３軸タイプの方位検出装置を考える。３軸タイプの方位検出装置は、Ｘ軸用の角速度センサをＹ軸周りに回転させることにより、＋Ｘ軸の自転角速度と－Ｘ軸の自転角速度とを計測する。このとき、Ｙ軸用の角速度センサは、Ｙ軸周りを回転する。したがって、＋Ｘ軸、－Ｘ軸、＋Ｙ軸、－Ｙ軸の計測順序によっては、Ｙ軸用の角速度センサの回転方向が、＋Ｙ軸の自転角速度を計測する直前と、－Ｙ軸の自転角速度を計測する直前とで、逆になる場合がある。
　このような場合、３軸タイプの方位検出装置は、＋Ｙ軸の自転角速度の計測を開始する前に、過剰回転制御を実行する。これにより、Ｙ軸用の自転角速度センサの回転方向を、＋Ｙ軸の自転角速度を計測する直前と－Ｙ軸の自転角速度を計測する直前とで揃えることができるため、Ｙ軸方向の自転角速度の計測精度を向上させることが可能となる。
　上記実施の形態において、制御装置３０の各機能ブロックは、ＬＳＩなどの半導体装置により個別に１チップ化されても良いし、一部又は全部を含むように１チップ化されても良い。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用しても良い。
　また、上記の各機能ブロックの処理の一部または全部は、プログラムにより実現されるものであってもよい。そして、上記各実施形態の各機能ブロックの処理の一部または全部は、コンピュータにおいて、中央演算装置（ＣＰＵ）により行われる。また、それぞれの処理を行うためのプログラムは、ハードディスク、ＲＯＭなどの記憶装置に格納されており、ＲＯＭにおいて、あるいはＲＡＭに読み出されて実行される。また、これらのプログラムは、ＣＤ、ＤＶＤなどの記録媒体に記憶され提供されてもよい。
　また、上記実施形態の各処理をハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェア（ＯＳ（オペレーティングシステム）、ミドルウェア、あるいは、所定のライブラリとともに実現される場合を含む。） により実現してもよい。さらに、ソフトウェアおよびハードウェアの混在処理により実現しても良い。なお、上記実施形態に係る制御装置３０をハードウェアにより実現する場合、各処理を行うためのタイミング調整を行う必要があるのは言うまでもない。上記実施形態においては、説明便宜のため、実際のハードウェア設計で生じる各種信号のタイミング調整の詳細については省略している。
　以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
 

Claims (6)

  1. 　角速度センサと、
    　前記角速度センサを検出軸周りに回転させ、前記検出軸を所定の測定方向と前記所定の測定方向と反対の方向とに向けるように前記角速度センサの姿勢を変更する姿勢変更装置と、
    　前記姿勢変更装置を制御する制御装置と、
    を備え、
    　前記制御装置は、
    　前記角速度センサが前記所定の測定方向周りの角速度の検出を開始する前に、前記角速度センサが前記検出軸周りを第１回転方向に回転するように前記姿勢変更装置を制御する第１制御部と、
    　前記角速度センサが前記反対の方向周りの角速度の検出を開始する前に、前記角速度センサが前記検出軸周りを前記第１回転方向と反対の第２回転方向に回転し、前記角速度センサが前記検出軸周りをさらに前記第１回転方向に回転するように前記姿勢変更装置を制御する第２制御部とを備える、方位検出装置。
  2. 　請求項１に記載の方位検出装置であって、
    　前記制御装置は、前記角速度センサにより検出された前記所定の測定方向周りの角速度と、前記角速度センサにより検出された前記反対の方向周りの角速度との差分を計算して、前記所定の測定方向に沿った軸周りの自転角速度を取得する、方位検出装置。
  3. 　請求項１又は２に記載の方位検出装置であって、
    　前記姿勢変更装置は、ＸＹＺ直交座標系内に設置され、
    　前記姿勢変更装置は、
    　Ｘ軸方向に延びたシャフトと、
    　前記シャフトに対してα度傾斜した傾斜軸周りを回転可能であり、前記シャフトと連結され、ｘｙｚ直交動座標系を有し、球体状表面と、前記球体状表面のｘ軸周りに形成された軌道部とを備える回転部材と、
    　前記制御装置により制御され、前記シャフトをＸ軸周りに回転する駆動源と、
    　前記ＸＹＺ直交座標系に固定され、前記軌道部と接触するガイド部材とを備え、
    　前記軌道部は、前記シャフトの回転により前記ガイド部材と接触しながら回転するときに、前記回転部材のｙ軸を、Ｘ軸周りの６０度おきに互いに交わるＵ軸、Ｖ軸及びＷ軸のプラス及びマイナス方向に順次向ける形状を有し、ｘ軸のプラス方向に凸状の４つの山部と、マイナス方向に凸状の４つの谷部とを有するジグザグ状であり、
    　前記角速度センサは、前記検出軸がｙ軸を向くように前記回転部材に取り付けられ、
    　所定の測定方向及び反対の方向は、Ｕ軸、Ｖ軸及びＷ軸のいずれか１つに一致する、方位検出装置。
  4. 　請求項３に記載の方位検出装置であって、
    　前記制御装置は、前記角速度センサがＵ軸、Ｖ軸及びＷ軸のいずれか１つの軸方向周りの角速度を検出する場合、前記検出軸が前記いずれか１つの軸のプラス方向、マイナス方向、プラス方向の順に向けられるように、前記姿勢変更装置を制御し、
    　前記角速度センサが前記いずれか１つの軸方向周りの角速度を検出する際に、前記第２制御部により制御される回数が、前記第１制御部により制御される回数よりも少ない、方位検出装置。
  5. 　請求項３又は４に記載の方位検出装置であって、
    　前記検出軸がＵ軸、Ｖ軸及びＷ軸のいずれか１つの軸のプラス方向に向けられる場合、前記検出軸の符号がプラスであり、前記検出軸がＵ軸、Ｖ軸及びＷ軸のいずれかの１つ軸のマイナス方向に向けられる場合、前記検出軸の符号がマイナスであり、
    　前記シャフトが前記方位検出装置の正面から見て時計回りに回転する場合、前記シャフトの回転方向の符号がプラスであり、前記シャフトが反時計回りに回転する場合、前記シャフトの回転方向の符号がマイナスであり、
    　前記検出軸が前記いずれか１つの軸のプラス方向、マイナス方向に向けられる場合、前記姿勢変更装置が前記第１制御部により制御されるか否かが、前記検出軸の符号と前記回転方向の符号との積に基づいて決定される、方位検出装置。
  6. 　検出軸周りの角速度を検出する角速度センサと、前記角速度センサを前記検出軸周りに回転させ、前記検出軸を所定の測定方向と前記所定の測定方向と反対の方向に向けるように前記角速度センサの姿勢を変更する姿勢変更装置とを備える方位検出装置に搭載されるコンピュータに、
    　前記角速度センサが前記所定の測定方向周りの角速度の検出を開始する前に、前記角速度センサが検出軸周りを第１回転方向に回転するように前記姿勢変更装置を制御するステップと、
    　前記角速度センサが前記反対の方向周りの角速度の検出を開始する前に、前記角速度センサが前記検出軸周りを前記第１回転方向と反対の第２回転方向に回転し、前記角速度センサが前記検出軸周りをさらに前記第１回転方向に回転するように前記姿勢変更装置を制御するステップとを実行させるための制御プログラム。
     
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JPH04142088A (ja) * 1990-10-02 1992-05-15 Tokimec Inc レイトバイアス装置
JPH08210855A (ja) * 1995-02-01 1996-08-20 Japan Aviation Electron Ind Ltd 方位測定装置
JP2012112679A (ja) * 2010-11-19 2012-06-14 Sumitomo Precision Prod Co Ltd ６方向指向装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04142088A (ja) * 1990-10-02 1992-05-15 Tokimec Inc レイトバイアス装置
JPH08210855A (ja) * 1995-02-01 1996-08-20 Japan Aviation Electron Ind Ltd 方位測定装置
JP2012112679A (ja) * 2010-11-19 2012-06-14 Sumitomo Precision Prod Co Ltd ６方向指向装置

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