JPH0625671B2 - 慣性航法装置 - Google Patents
慣性航法装置Info
- Publication number
- JPH0625671B2 JPH0625671B2 JP62213158A JP21315887A JPH0625671B2 JP H0625671 B2 JPH0625671 B2 JP H0625671B2 JP 62213158 A JP62213158 A JP 62213158A JP 21315887 A JP21315887 A JP 21315887A JP H0625671 B2 JPH0625671 B2 JP H0625671B2
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- Japan
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- signal
- acceleration
- moving body
- calculation unit
- bessel
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は慣性航法装置、より詳しく述べると、航空機
などの移動体の加速度を計測する加速度計と、加速度計
を正しい姿勢に保持するジャイロスコープとから成り、
加速度計の出力を積分して移動速度を求め、さらにこれ
を積分して移動距離を求めることから成る移動体の位置
確認のための航法装置に関する。
などの移動体の加速度を計測する加速度計と、加速度計
を正しい姿勢に保持するジャイロスコープとから成り、
加速度計の出力を積分して移動速度を求め、さらにこれ
を積分して移動距離を求めることから成る移動体の位置
確認のための航法装置に関する。
［発明の背景］ 慣性航法装置の基本は、移動体の姿勢変化や移動にかか
わらず、常に局地に垂直に一致する軸と、常に北を指向
する軸と、これに直行する軸に加速度計とジャイロの入
力軸を一致させている。
わらず、常に局地に垂直に一致する軸と、常に北を指向
する軸と、これに直行する軸に加速度計とジャイロの入
力軸を一致させている。
一方、慣性航法装置においては、出発地の緯度と経度と
をコンピュータに記憶させ、それから以後は、緯度の変
化および経度の変化をこの装置で計算する。これら緯度
と経度を求める演算には、楕円体である地球の赤道半径
および極半径による地球座標系に基づいている。
をコンピュータに記憶させ、それから以後は、緯度の変
化および経度の変化をこの装置で計算する。これら緯度
と経度を求める演算には、楕円体である地球の赤道半径
および極半径による地球座標系に基づいている。
ところで、地球楕円体としては、これを観測して求めた
結果から、ベッセル、クラーク、あるいは国際地球物理
学会によって定められた国際楕円体その他がある。わが
国ではベッセル楕円体を採用しており、わが国で発行さ
れてる地図（国土地理院・発行）では、緯度および経度
にこれを適用している。他方、ヨーロッパその他では国
際楕円体を採用している。
結果から、ベッセル、クラーク、あるいは国際地球物理
学会によって定められた国際楕円体その他がある。わが
国ではベッセル楕円体を採用しており、わが国で発行さ
れてる地図（国土地理院・発行）では、緯度および経度
にこれを適用している。他方、ヨーロッパその他では国
際楕円体を採用している。
したがって、従来の慣性航法装置によって、地球半径を
国際系で定義した地図によって飛行すると、たとえ他の
誤差をゼロとしても、ベッセル系をもって作成された地
図上では、誤差を生ずる。すなわち、たとえば北海道か
ら九州南部へ飛行した時には、ベッセル系の実際の地図
について約0.15ＮＭの誤差として現われる。
国際系で定義した地図によって飛行すると、たとえ他の
誤差をゼロとしても、ベッセル系をもって作成された地
図上では、誤差を生ずる。すなわち、たとえば北海道か
ら九州南部へ飛行した時には、ベッセル系の実際の地図
について約0.15ＮＭの誤差として現われる。
次に、地球の半径をベッセル系によって定義すると、航
空機が地球上を飛行する時の、地球の中心に対する角運
動、すなわちトランスポートレート（transport rete）
の補正誤差から、さきに述べた北海道からの飛行の場合
に約0.1 ＮＭの誤差がある。
空機が地球上を飛行する時の、地球の中心に対する角運
動、すなわちトランスポートレート（transport rete）
の補正誤差から、さきに述べた北海道からの飛行の場合
に約0.1 ＮＭの誤差がある。
また、日本から国外に飛行する場合には、初期の日本地
図上の位置の緯度と経度がベッセル系によるものである
から、国際系の外地または洋上などでは、約0.25ＮＭの
誤差を生ずる。
図上の位置の緯度と経度がベッセル系によるものである
から、国際系の外地または洋上などでは、約0.25ＮＭの
誤差を生ずる。
特に、実際の地形について言えば、国際楕円体系の地図
の方がベッセル系のものよりも正確であるが、従来の慣
性航法装置においては、専ら国際系を考慮して構成して
あるので、これをもって、日本およびその海域を飛行す
る時には、ベッセル系によって作成された日本の地図に
ついて、移動体の精確な位置が認識されないという不利
益がある。
の方がベッセル系のものよりも正確であるが、従来の慣
性航法装置においては、専ら国際系を考慮して構成して
あるので、これをもって、日本およびその海域を飛行す
る時には、ベッセル系によって作成された日本の地図に
ついて、移動体の精確な位置が認識されないという不利
益がある。
慣性航法装置においては、ジャイロのドリフトレートと
地球自転レート誤差を補うために、通常シューラ・ルー
プ（Schuler loop）を組みこんでいる。したがって、地
球の半径を正しい値に近づけて演算すれば、移動体の南
北方向の軸（ｘ軸）と東西方向の時（ｙ軸）についての
接線加速度の積分から、移動体の緯度と経度とが、それ
ぞれ高精度において求めらる。
地球自転レート誤差を補うために、通常シューラ・ルー
プ（Schuler loop）を組みこんでいる。したがって、地
球の半径を正しい値に近づけて演算すれば、移動体の南
北方向の軸（ｘ軸）と東西方向の時（ｙ軸）についての
接線加速度の積分から、移動体の緯度と経度とが、それ
ぞれ高精度において求めらる。
しかし、前述したベッセル系に基づいて作成されている
地図においては、地球半径が真値と大きく異なるため
に、これらから生ずる誤差を無視することはできない。
地図においては、地球半径が真値と大きく異なるため
に、これらから生ずる誤差を無視することはできない。
［発明の目的］ 以上に述べた諸問題を考慮して、この発明の主目的は地
球楕円体について、ベッセル系と国際系との測地系の相
違に基づく移動体の誤差を回避することのできる慣性航
法装置を提供することにある。
球楕円体について、ベッセル系と国際系との測地系の相
違に基づく移動体の誤差を回避することのできる慣性航
法装置を提供することにある。
この発明の目的はまた、移動体についてのベッセル楕円
体系と国際基準楕円体系との両座標系による緯度と経度
とを同時に測定する慣性航法装置を提供することにあ
る。
体系と国際基準楕円体系との両座標系による緯度と経度
とを同時に測定する慣性航法装置を提供することにあ
る。
この発明のさらに目的とするところは、初期に移動体の
位置をベッセル系の地球座標で入力しても、国際基準系
に変換することのできる慣性航法装置を提供することに
ある。
位置をベッセル系の地球座標で入力しても、国際基準系
に変換することのできる慣性航法装置を提供することに
ある。
この発明の目的は、地球座標の測地系が異なっても、地
図あるいはレーダなどによる地形データを利用する地形
照合を行うことのできる慣性航法装置を提供することに
ある。
図あるいはレーダなどによる地形データを利用する地形
照合を行うことのできる慣性航法装置を提供することに
ある。
［発明の構成］ この発明の実施態様を図面について具体的に説明する。
慣性航法装置はジャイロスコープ10と加速度計12を具備
する。ジャイロスコープ10は移動体の局地垂直に一致す
るＡｚ軸、常に北を指向するＮ軸およびこれに直行する
Ｅ軸あるいはさらにスキュー軸について、それぞれ入力
軸を一致させた３個もしくはそれ以上のジャイロで構成
してあり、これら機体座標系での慣性空間における運動
角速度ωを求めることができる。
慣性航法装置はジャイロスコープ10と加速度計12を具備
する。ジャイロスコープ10は移動体の局地垂直に一致す
るＡｚ軸、常に北を指向するＮ軸およびこれに直行する
Ｅ軸あるいはさらにスキュー軸について、それぞれ入力
軸を一致させた３個もしくはそれ以上のジャイロで構成
してあり、これら機体座標系での慣性空間における運動
角速度ωを求めることができる。
加速度計12もまたジャイロ10と同様に移動体の機体座標
について入力軸を一致して配設した３個以上のものから
成り、加速度Ａを出力する。
について入力軸を一致して配設した３個以上のものから
成り、加速度Ａを出力する。
ジャイロ10からの角速度ωは座標変換行列演算部14に送
られる。この座標変換行列部14では、後述するトランス
ポートレート演算部16からのトランスポートレートωＴ
と地球自転角速度演算部18からの地球自転ωｅとを入力
して、ジャイロ10からの角速度ωを補正し、座標変換行
列値Ｃを出力する。
られる。この座標変換行列部14では、後述するトランス
ポートレート演算部16からのトランスポートレートωＴ
と地球自転角速度演算部18からの地球自転ωｅとを入力
して、ジャイロ10からの角速度ωを補正し、座標変換行
列値Ｃを出力する。
加速度計12からの加速度Ａと座標変換行列値Ｃとは加速
度の座標変換演算部20に供給され、航法座標軸について
の速度増分ΔＶＮが求められて、出力として積分器22に
送られる。
度の座標変換演算部20に供給され、航法座標軸について
の速度増分ΔＶＮが求められて、出力として積分器22に
送られる。
加速度計22の出力中の地球の自転による移動体の見かけ
の速度成分、すなわちコリオリを補正するためのコリオ
リ加速度演算部24からのコリオリ補正値ΔＡｃと重力加
速演算部26からの重力加速度補正値ΔＧとは、それぞれ
積分器22に送られ、ここで計算されて航法座標軸につい
ての速度ＶＮが求められる。
の速度成分、すなわちコリオリを補正するためのコリオ
リ加速度演算部24からのコリオリ補正値ΔＡｃと重力加
速演算部26からの重力加速度補正値ΔＧとは、それぞれ
積分器22に送られ、ここで計算されて航法座標軸につい
ての速度ＶＮが求められる。
積分器22の出力である速度ＶＮは第二の積分器28に送ら
れ、国際基準楕円体系による位置ＰＩを出力する。
れ、国際基準楕円体系による位置ＰＩを出力する。
前述した地球自転角速度演算部18は第二の積分器28の出
力である位置ＰＩを基にして計算して、その補正値ωｅ
を出力する。また移動体の飛行による地球中心に対する
角運動、すなわちトランスポートレートはトランスポー
トレート演算部16において第一の積分器22の出力である
速度ＶＮをもって計算されて、その補正値ωＴが求めら
れる。なお、このトランスポートレート演算部16におい
ては、地球楕円体を国際楕円体（赤道半径：6378388
ｍ，極半径6356912 ｍ）とし計算するように設定してあ
る。
力である位置ＰＩを基にして計算して、その補正値ωｅ
を出力する。また移動体の飛行による地球中心に対する
角運動、すなわちトランスポートレートはトランスポー
トレート演算部16において第一の積分器22の出力である
速度ＶＮをもって計算されて、その補正値ωＴが求めら
れる。なお、このトランスポートレート演算部16におい
ては、地球楕円体を国際楕円体（赤道半径：6378388
ｍ，極半径6356912 ｍ）とし計算するように設定してあ
る。
トランスポートレート補正値ωＴは地球自転角速度演算
部18の出力ωｅと共に座標交換行列演算部14に供給され
る。
部18の出力ωｅと共に座標交換行列演算部14に供給され
る。
第二の積分器28につづいて、測地系変換部30が設けてあ
る。測地系変換部30はベッセル−国際変換演算部32と国
際−ベッセル変換部34とから構成してある。
る。測地系変換部30はベッセル−国際変換演算部32と国
際−ベッセル変換部34とから構成してある。
なお、ベッセル−国際変換演算のための変換式は、ベッ
セル式の緯度をλＢ、経度をμＢとし、国際系の緯度を
λＩ、経度をλＩとすると、 λＩ＝λＢ＋1/60＊｛a4（λＢ−λBI）２＋ａ３（μＢ−μBI）２＋ａ２（λＢ
−λBI）＋ａ１（μＢ−μBI）＋ａ０｝ μＩ＝μＢ＋1/60＊｛b4（λＢ−λBI）２＋ｂ３（μＢ−μBI）２＋ｂ２（λＢ
−λBI）＋ｂ１（μＢ−μBI）＋ａ０｝ （式中：λBI、μBI：定数 ａ０〜ａ４：定数 ｂ０〜ｂ４：定数） の２次式で近似することができる。
セル式の緯度をλＢ、経度をμＢとし、国際系の緯度を
λＩ、経度をλＩとすると、 λＩ＝λＢ＋1/60＊｛a4（λＢ−λBI）２＋ａ３（μＢ−μBI）２＋ａ２（λＢ
−λBI）＋ａ１（μＢ−μBI）＋ａ０｝ μＩ＝μＢ＋1/60＊｛b4（λＢ−λBI）２＋ｂ３（μＢ−μBI）２＋ｂ２（λＢ
−λBI）＋ｂ１（μＢ−μBI）＋ａ０｝ （式中：λBI、μBI：定数 ａ０〜ａ４：定数 ｂ０〜ｂ４：定数） の２次式で近似することができる。
［発明の効果］ この発明の慣性航法装置の構成は以上に詳述した通りで
あるから、この発明の装置によれば前述の目的を的確に
達成するとともに、その出力が国際基準系であるから、
衛星航法システムとしてのＧＰＳや、少くとも３局の送
信局からの信号到達時間差を測定することによって移動
体の位置を定める長距離双曲線無線航法、すなわちロラ
ンＣと組み合わせて、ハイブリッド航法を実施すること
ができる。
あるから、この発明の装置によれば前述の目的を的確に
達成するとともに、その出力が国際基準系であるから、
衛星航法システムとしてのＧＰＳや、少くとも３局の送
信局からの信号到達時間差を測定することによって移動
体の位置を定める長距離双曲線無線航法、すなわちロラ
ンＣと組み合わせて、ハイブリッド航法を実施すること
ができる。
添付図面はこの発明による慣性航法装置を説明する略ブ
ロック図である。
ロック図である。
Claims (3)
- 【請求項１】移動体に搭載され前記移動体の角速度の出
力信号を発生すジヤイロと、 前記移動体に搭載され前記移動体の加速度の出力信号を
発生する加速度計と、 地球自転信号を出力する地球自転演算部と、 トランスポートレート信号を出力するトランスポートレ
ート演算部と、 前記角速度信号と、前記地球自転信号と前記トランスポ
ートレート信号とを受信して前記角速度を補正して前記
移動体の機体座標を航法座標に変換して座標変換行列値
信号を出力する座標変換行列演算部と、 前記加速度信号と前記座標行列値信号とを受信して前記
移動体の機体軸加速度から航法加速度に変換する加速度
変換演算部と、 前記加速度変換演算部の出力信号を積分する第一の積分
器と、 前記第一の積分器の出力信号を受信して前記移動体の国
際基準楕円体系による位置信号を出力する第二の積分器
と、 前記第二の積分器の出力信号を受信してベッセル系の地
球座標で入力された前記移動体の位置信号を国際基準楕
円体系に、また国際基準楕円体系で入力された前記移動
体の位置信号をベッセル系に変換するようにした測地系
変換部とから成る慣性航法装置。 - 【請求項２】前記第一の積分器に重力加速演算部から重
力加速度補正値とコリオリ加速度演算部からコリオリ補
正値信号とを入力するようにした特許請求の範囲第１項
に記載の慣性航法装置。 - 【請求項３】前記測地系変換部をベッセル−国際変換演
算部と、国際−ベッセル変換演算部とから構成した特許
請求の範囲第１項に記載の慣性航法装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62213158A JPH0625671B2 (ja) | 1987-08-28 | 1987-08-28 | 慣性航法装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62213158A JPH0625671B2 (ja) | 1987-08-28 | 1987-08-28 | 慣性航法装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6457118A JPS6457118A (en) | 1989-03-03 |
| JPH0625671B2 true JPH0625671B2 (ja) | 1994-04-06 |
Family
ID=16634526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62213158A Expired - Fee Related JPH0625671B2 (ja) | 1987-08-28 | 1987-08-28 | 慣性航法装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0625671B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170105619A (ko) * | 2015-10-13 | 2017-09-19 | 샹하이 화처 네비게이션 테크놀로지 엘티디. | 자세 측정 시스템의 정밀 보정 방법 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5761909A (en) * | 1980-09-25 | 1982-04-14 | Furuno Electric Co Ltd | Navigation device |
-
1987
- 1987-08-28 JP JP62213158A patent/JPH0625671B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170105619A (ko) * | 2015-10-13 | 2017-09-19 | 샹하이 화처 네비게이션 테크놀로지 엘티디. | 자세 측정 시스템의 정밀 보정 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6457118A (en) | 1989-03-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
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|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |