JPS63315909A - inertial navigation device - Google Patents
inertial navigation deviceInfo
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- JPS63315909A JPS63315909A JP15293187A JP15293187A JPS63315909A JP S63315909 A JPS63315909 A JP S63315909A JP 15293187 A JP15293187 A JP 15293187A JP 15293187 A JP15293187 A JP 15293187A JP S63315909 A JPS63315909 A JP S63315909A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
自走ロボットなどの移動体の位置の計測に最適な、少な
くとも1つの並進変位および回転角度を検出する慣性航
法装置に関し。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] The present invention relates to an inertial navigation device that detects at least one translational displacement and rotational angle, and is ideal for measuring the position of a mobile object such as a self-propelled robot.
計測精度が高く、小型化、ローコスト化が可能で、かつ
独立したユニットとして設置可能な慣性航法装置を提供
することを目的とし。The purpose of the present invention is to provide an inertial navigation device that has high measurement accuracy, can be made smaller and lower in cost, and can be installed as an independent unit.
移動体の回転速度を検出する回転速度検出手段と、上記
回転速度検出手段と同じ座標系に固定され、移動体の加
速度を検出する加速度検出手段と。A rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the moving body; and an acceleration detection means fixed to the same coordinate system as the rotational speed detection means and for detecting the acceleration of the moving body.
と記回転速度検出手段および上記加速度検出手段の出力
に関する低域周波数成分を除去するフィルタリング手段
と、上記回転速度検出手段の出力に関する積分を行い、
移動体の回転角度を求める回転角度算出手段と、上記加
速度検出手段の出力に関して、上記回転角度算出手段の
出力に基づき。filtering means for removing low frequency components regarding the outputs of the rotation speed detection means and the acceleration detection means, and integrating the outputs of the rotation speed detection means;
Regarding the output of the rotation angle calculation means for determining the rotation angle of the moving body and the acceleration detection means, based on the output of the rotation angle calculation means.
基準座標系への変換を行う座標変換手段と、該座標変換
結果を2階積分し、移動体の変位を求める変位算出手段
とを備えるように構成する。The apparatus is configured to include a coordinate transformation means that performs transformation to a reference coordinate system, and a displacement calculation means that performs second-order integration of the result of the coordinate transformation and calculates the displacement of the moving body.
本発明は5例えば自走ロボットなどの移動体の位置の計
測に最適な、少なくとも1つの並進変位および回転角度
を検出する慣性航法装置に関する。The present invention relates to an inertial navigation device that detects at least one translational displacement and rotational angle, and is ideal for measuring the position of a moving object such as a self-propelled robot.
物品等を搬送するため、自律的に走行するロボットなど
が多く用いられている。これらのロボットの運動軌跡の
精度に対する要求は1年々厳しくなってきている。また
、ロボットの運動の自由度も増し、特別な付帯設備を必
要としないで、自己位置の計測をできるようにすること
が望まれている。また8 ロボットの構造に依存しない
で、簡単に独立したユニットとして着脱できる航法装置
が望まれている。Autonomous robots and the like are often used to transport goods and the like. Requirements for the precision of the motion trajectories of these robots are becoming stricter year by year. Furthermore, it is desired that the degree of freedom of movement of the robot will be increased, and that the robot will be able to measure its own position without the need for special incidental equipment. Additionally, there is a need for a navigation device that can be easily attached and detached as an independent unit without depending on the structure of the robot.
〔従来の技術〕 第8図は従来技術の説明図である。[Conventional technology] FIG. 8 is an explanatory diagram of the prior art.
第8図において、lはロボット、80はジャイ0.81
はランドマークセンサ、82はランドマーク、83は駆
動輪、84は計測用車輪を表す。In Figure 8, l is a robot, 80 is a jai 0.81
82 represents a landmark sensor, 83 represents a driving wheel, and 84 represents a measurement wheel.
従来、ロボソ)1等の移動体が、移動しつつ自己位置を
計測する方式として6例えば第8図(イ)図示のように
、ジャイロ80を搭載し2回転角度を検出すると共に、
ランドマークセンサ81により、地面に付けられたラン
ドマーク82を光学的に検出して、現在位置の確認を行
うものがある。Conventionally, as a method for measuring the self-position of a moving object such as RoboScope 1 while moving, a gyro 80 is mounted to detect the rotation angle, and as shown in FIG.
Some devices use a landmark sensor 81 to optically detect a landmark 82 attached to the ground to confirm the current position.
また、第8図(ロ)図示のように、移動量に応して回転
する計測用車輪84を設け、エンコーダによって回転数
を検出して1回転数に応した移動量を算出するものがあ
る。他に、走行路に張りわたした電線等により誘導する
ものなども用いられている。In addition, as shown in FIG. 8(b), there is a system that is provided with a measuring wheel 84 that rotates according to the amount of movement, detects the number of rotations with an encoder, and calculates the amount of movement corresponding to one number of rotations. . Other methods that use electric wires strung across the road to guide the vehicle are also used.
(発明が解決しようとする問題点〕
第8図に示すような従来の方式のものは、地上設備が必
要であったり、特定の凹凸のない走行路上でなければ利
用できないなどという制限があり。(Problems to be Solved by the Invention) The conventional system shown in Fig. 8 has limitations such as requiring ground equipment and being usable only on certain uneven surfaces.
また、このような付帯設備なしで高い精度を得ることが
困難であるという問題がある。Another problem is that it is difficult to obtain high accuracy without such ancillary equipment.
自己位置計測手段としては、ジャイロスコープを用いた
手段が有望であるが、航空機の慣性航法装置等で多く用
いられているような安定プラットホーム機構のものは、
小型化が難しく、高価になるという問題がある。As a self-position measuring means, means using a gyroscope are promising, but those with a stable platform mechanism, such as those often used in inertial navigation systems of aircraft, are
There are problems in that miniaturization is difficult and expensive.
レートジャイロと加速度計とを組み合わせた場合2例え
ば水平面に対し斜めにロボットが停止したときには1重
力によるドリフトが生じ、実際には静止しているにもか
かわらず、あたがも移動しているかのような出力が現れ
るという問題がある。When a rate gyro and an accelerometer are combined 2For example, when a robot stops diagonally to a horizontal plane, a drift due to gravity occurs, making it appear as if it is moving even though it is actually stationary. The problem is that output like this appears.
本発明は上記問題点の解決を図り、計測精度が高く、小
型化、ローコスト化が可能で、かつ独立したユニ7)と
して設置可能な慣性航法装置を提供することを目的とし
ている。The present invention aims to solve the above-mentioned problems, and aims to provide an inertial navigation device that has high measurement accuracy, can be made smaller and lower in cost, and can be installed as an independent unit 7).
第1図は本発明の原理説明図である。 FIG. 1 is a diagram explaining the principle of the present invention.
第1図において、1はロボットであって、自律走行機能
を有するもの、2はINSユニット、3a、3bはサー
ボドライジャイl:1. 4 (4a、 4b)は
加速度計、5はINSコントローラ、10は回転速度検
出手段、11は加速度検出手段、12はフィルタリング
手段、13は回転角度算出手段、14は座標変換手段、
15は変位算出手段。In FIG. 1, 1 is a robot having an autonomous running function, 2 is an INS unit, and 3a, 3b are servo dry controls: 1. 4 (4a, 4b) are accelerometers, 5 is an INS controller, 10 is a rotation speed detection means, 11 is an acceleration detection means, 12 is a filtering means, 13 is a rotation angle calculation means, 14 is a coordinate conversion means,
15 is a displacement calculation means.
203〜20Cはアンプ、21a 〜21cはバンドパ
スフィルタを表す。203 to 20C represent amplifiers, and 21a to 21c represent bandpass filters.
本発明の慣性航法装置は、これに限られるわけではない
が1例えば第1図(イ)図示のようなロボット1に搭載
され、ロボット1のθ方向の回転角度およびX方向、X
方向の並進変位を計測する。The inertial navigation device of the present invention is mounted on a robot 1 as shown in FIG.
Measure the translational displacement in the direction.
INSユニット2は、第1図(ロ)図示のように。The INS unit 2 is as shown in FIG. 1 (b).
例えば2台のサーボドライジャイロ3a、3bと。For example, two servo dry gyros 3a and 3b.
これらと共にロボット1に固定されたX方向、X方向の
加速度計4によって構成される。Together with these, it is composed of an X-direction accelerometer 4 fixed to the robot 1, and an X-direction accelerometer 4.
第1図(ハ)に示すように、サーボドライジャイロ3a
、3bの角速度ω1.ω2の出力の差をとり、それをア
ンプ20aで増幅する。出力の差をとるのは、加速度外
乱による影響を少なくするためである。バンドパスフィ
ルタ21aは1重力の影づによるドリフト信号をなくす
ため、ロボットの姿勢角度の変化のように、極めて低い
周波数の信号を除去するものである。回転角度算出手段
13は1回転速度を積分し1回転角度θを出力する。As shown in FIG. 1(C), the servo dry gyro 3a
, 3b's angular velocity ω1. The difference between the outputs of ω2 is taken and amplified by the amplifier 20a. The reason for taking the difference in output is to reduce the influence of acceleration disturbance. The bandpass filter 21a removes extremely low frequency signals, such as changes in the posture angle of the robot, in order to eliminate drift signals caused by the influence of one gravitational force. The rotation angle calculation means 13 integrates one rotation speed and outputs one rotation angle θ.
加速度計4a、4bは、それぞれX方向、y方向の加速
度に応じた信号を出力する。これをアンプ20b、20
Cにより増幅した後、バンドパスフィルタ21b、21
Cにより、低域周波数成分を除去する。座標変換手段1
4は、この出力について、ロボット座標系から基串(絶
対)座標系に変換するために、予め角度に応じた変換情
報を記憶する座標変換マトリックスにより、座標変換を
行う。変位算出手段!5は、座標変換結果を2階積分し
、ロボット1の並進変位を算出するものである。The accelerometers 4a and 4b output signals corresponding to accelerations in the X direction and the y direction, respectively. This is the amplifier 20b, 20
After amplification by C, bandpass filters 21b, 21
C removes low frequency components. Coordinate conversion means 1
4 performs coordinate transformation on this output using a coordinate transformation matrix that stores transformation information according to the angle in advance in order to transform from the robot coordinate system to the basic (absolute) coordinate system. Displacement calculation means! 5 performs second-order integration of the coordinate transformation results to calculate the translational displacement of the robot 1.
回転速度を検出する手段を用い1回転角度を直接計測す
る安定プラットホーム機構のジャイロスコープ等を用い
ないので、ユニットをフロート状態に制御する必要がな
く、ロボット等の移動体に固定してBnに使用できる。Since it does not use a gyroscope, etc. of a stable platform mechanism that uses a means to detect the rotational speed and directly measures the angle of one rotation, there is no need to control the unit in a floating state, and it is used for Bn by being fixed to a moving object such as a robot. can.
また、加速度計4a。Also, an accelerometer 4a.
4bを用い、加速度父、yを得て、2階積分/iii算
によって位1x、yを得るため、ランドマークなどの地
上設備等を必要としない。4b is used to obtain the acceleration factor, y, and the second-order integral/iii calculation is used to obtain the digits 1x, y, so there is no need for ground facilities such as landmarks.
ナーボドライジャイロや加速度計には、それらが静止し
ていても2重力の影響によって信号を出力してしまう欠
点があり、それらを運動によって生した信号と区別する
ことができないため1すべてドリフト信号となり、結果
として計測精度に多大な悪影響を及ぼすおそれがあるが
、フィルタリング手段12により、極めて低い周波数の
信号を除去するため、このような重力によるドリフトの
影響を取り除(ことができる。Nervo-dry gyros and accelerometers have the disadvantage that they output signals due to the influence of gravity even when they are stationary, and they cannot be distinguished from signals generated by movement, so they are all drift signals. As a result, there is a possibility that measurement accuracy will be greatly affected, but since the filtering means 12 removes signals of extremely low frequencies, it is possible to eliminate the influence of such drift due to gravity.
第2図は本発明の実施例に用いられるサーボドライジャ
イロの例、第3図は第2図に示すジャイロの制御系ブロ
ック線図、第4図は回転速度検出手段の例、第5図は本
発明の一実施例構成、第6図は本発明の処理構成例、第
7図は本発明の一実施例に係るフィルタの周波数特性図
を示す。Fig. 2 is an example of a servo dry gyro used in an embodiment of the present invention, Fig. 3 is a block diagram of the control system of the gyro shown in Fig. 2, Fig. 4 is an example of a rotation speed detection means, and Fig. 5 is a FIG. 6 shows a configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 6 shows an example of a processing configuration of the present invention, and FIG. 7 shows a frequency characteristic diagram of a filter according to an embodiment of the present invention.
第1図に示す回転速度検出手段10には9例えば第2図
に示すようなサーボドライジャイロが用いられる。For example, a servo dry gyro as shown in FIG. 2 is used as the rotational speed detecting means 10 shown in FIG.
第2図において、30はイナーシャジャイロとしてのロ
ータ、31はスピン軸、32はジンバル。In FIG. 2, 30 is a rotor as an inertia gyro, 31 is a spin axis, and 32 is a gimbal.
33a、33bはスピン軸31に直交する章動軸。Nutation axes 33a and 33b are perpendicular to the spin axis 31.
3・1は平板モータであって、34aはその可動部。3.1 is a flat plate motor, and 34a is its movable part.
34bは平板モータの固定部であって、磁石が設りられ
ているもの、34c、34dはコイルである。この可動
部34aは1章動軸33bに固定される。35a、35
bはラジアル(十字)バネであり1各々章動軸33a、
33bを支持するもの。Reference numeral 34b is a fixed part of the flat plate motor, on which a magnet is provided, and 34c and 34d are coils. This movable portion 34a is fixed to the first nutation shaft 33b. 35a, 35
b is a radial (cruciform) spring; 1 each has a nutation shaft 33a;
33b.
36は歪ゲージである。36 is a strain gauge.
ジンバル32の回転力(トルク)により1章動軸33b
を介して、ラジアルハ235bが変形すると、その変形
■が、ラジアルハネ35bに貼付されている何個かの歪
ゲージ36の出力により検出される。その検出信号によ
って、ジンバル32のトルク、ひいては移動体の旋回運
動が認知される。また、ジンバル32の回転制御を行う
平板モータ34に対するフィードバックが、角度検出結
果に応じてなされる。1 nutation axis 33b due to the rotational force (torque) of the gimbal 32
When the radial spring 235b is deformed via the radial spring 35b, the deformation (2) is detected by the outputs of several strain gauges 36 attached to the radial spring 35b. Based on the detection signal, the torque of the gimbal 32 and, in turn, the rotational movement of the moving body are recognized. Furthermore, feedback to the flat plate motor 34 that controls the rotation of the gimbal 32 is provided in accordance with the angle detection result.
その制御系は1例えば第3図に示すようになっている。The control system is as shown in FIG. 3, for example.
第3図において、!7は平板モータのインダクタンス、
Rは平キ反モータの)氏1元、Bffは平(反モータの
トルク定数、iは平板モータに流れる電流、Jは可動部
のイナーシャ、Dは粘性制動係数。In Figure 3,! 7 is the inductance of the flat plate motor,
R is the flat plate motor), Bff is the torque constant of the flat plate motor, i is the current flowing through the flat plate motor, J is the inertia of the moving part, and D is the viscous braking coefficient.
Kはバネ定数、θは回転角度、rは指令回転角。K is a spring constant, θ is a rotation angle, and r is a command rotation angle.
k、、に、、k、は各々電流帰還ゲイン、速度帰還ゲイ
ン、回転帰還ゲインであり、に4は積分帰還ゲイン+k
Sはパワーアンプの開ループゲインである。Sはラプラ
ス演算子である。k, , , k are the current feedback gain, velocity feedback gain, and rotational feedback gain, respectively, and 4 is the integral feedback gain +k
S is the open loop gain of the power amplifier. S is a Laplace operator.
本実施例では、少なくとも電流および位置のJM還倍信
号入力されるパワーアンプを、完全積分型としている。In this embodiment, the power amplifier to which at least the current and position JM multiplied signals are input is of a completely integral type.
パワーアンプに平板モータを接続したときの伝達特性は
、第3図のPTに示す範囲となる。The transfer characteristic when a flat plate motor is connected to the power amplifier falls within the range shown by PT in FIG.
ラプラス変換による角度指令値R(S)に対する回転角
度θ(S)への伝達関数は以下のようになる。The transfer function from the angle command value R(S) to the rotation angle θ(S) by Laplace transform is as follows.
R(S) k4ks B 1に、Bβ
k。R(S) k4ks B 1, Bβ
k.
k、 BJ k、 k、B7!に4
Bn ksBffi第2図に示すジンバ
ル320回転角信号を正帰還することは、制御上、負d
Uji信号として与えられるハネの反力を打ち消す作用
がある。これにより、バネの共振の原因となる周波数成
分を持ったトルクが平板モータ34により抑制されるた
め。k, BJ k, k, B7! to 4
Bn ksBffi Positive feedback of the gimbal 320 rotation angle signal shown in Fig. 2 results in a negative d
It has the effect of canceling the reaction force of the spring given as the Uji signal. As a result, the flat plate motor 34 suppresses torque having a frequency component that causes resonance of the spring.
バネの共振を防止できる。また5指令回転角r(=O)
との差を完全積分して正帰還しているので2発振を生ぜ
ず、常に定常角度偏差を零にでき。Spring resonance can be prevented. Also, 5 command rotation angle r (=O)
Since the difference between the angle and the angle is completely integrated and positive feedback is performed, double oscillations do not occur and the steady angle deviation can always be zero.
高域までジンバルの回転を抑制することが可能となって
、高精度化が実現できる。It is possible to suppress the rotation of the gimbal up to high frequencies, making it possible to achieve high precision.
ところで、移動体に第2図に示すようなサーボドライジ
ャイロを搭載した場合に、特に自走ロボッ]のようなも
のでは、移動体の旋回運動に加え。By the way, when a servo dry gyro as shown in Fig. 2 is mounted on a moving object, especially in a self-propelled robot, the servo dry gyro as shown in FIG.
運動に伴う振動などの外乱がジンバルに回転力として加
わる。この外乱が、移動体の旋回角検出の誤差になるた
め1本実施例では、第4図に示すように、互いに逆方向
に回転するロータを持つ2台のサーボドライジャイロ3
a、3bを用いている。Disturbances such as vibrations associated with movement are applied to the gimbal as rotational force. Since this disturbance causes an error in detecting the turning angle of the moving body, in this embodiment, as shown in FIG.
a, 3b are used.
そして、サーボドライジャイロ3a、3bの平板モータ
に流れる各制御回路40a、40bの出力電流tl、i
fの差をとることによって、外乱成分を取り除き1精度
のよい回転角速度の検出を行うことができるようにして
いる。The output currents tl and i of each control circuit 40a and 40b flowing to the flat plate motors of the servo dry gyros 3a and 3b are
By taking the difference in f, disturbance components can be removed and rotational angular velocity can be detected with high accuracy.
第1図に示すフィルタリング手段121回転角度算出手
段13.座標変換手段14.変位算出手段15の部分は
、1個または複数個のマイクロプロセッサ等を用いて、
ディジタル処理化することができる。第5図はその構成
例を示している。Filtering means 121 rotation angle calculation means 13 shown in FIG. Coordinate transformation means 14. The displacement calculation means 15 uses one or more microprocessors, etc.
It can be digitally processed. FIG. 5 shows an example of its configuration.
第5図において、第1図と同符号のものは、第1図に示
すものに対応し、50a〜50CはA/Dコンバータ、
51はマイクロプロセッサを表す。In FIG. 5, the same symbols as in FIG. 1 correspond to those shown in FIG. 1, and 50a to 50C are A/D converters;
51 represents a microprocessor.
バンドパスフィルタをディジタル回路によって実現する
ものとして1種々の方式が知られている。Various methods are known for realizing bandpass filters using digital circuits.
極めて低い周波数の信号を除去するバンドパスフィルタ
を、アナログ回路で実現しようとすると。Trying to create a bandpass filter that removes extremely low frequency signals using an analog circuit.
大容量のコンデンサなどが必要になり、コンデンサや抵
抗等の精度が問題になり、また、物理的な大きさの点で
装置の小型化が困難になる恐れがある。この点、ディジ
タル回路により構成すれば。A capacitor with a large capacity is required, and the accuracy of the capacitor, resistor, etc. becomes a problem, and there is a possibility that it will be difficult to miniaturize the device due to the physical size. In this respect, if it is constructed using a digital circuit.
調整がし易くなるとか、小型化が可能になるなどのメリ
ットがある。It has advantages such as easier adjustment and miniaturization.
マイクロプロセッサ51は、アンプ20a〜20Cの出
力アナログ信号を、A/Dコンバータ50a〜50cに
よって、ディジタル信号に変換したものを人力し1例え
ば第6図に示すような処理■〜■を行う。The microprocessor 51 manually converts the output analog signals of the amplifiers 20a to 20C into digital signals by the A/D converters 50a to 50c, and performs the processes (1) to (4) as shown in FIG. 6, for example.
■ INSユニット2からの出力信号をディジタル化し
た角速度ω、加速度父 y )C−+ナンプリングする
。(2) Digitalize the output signal from the INS unit 2 to obtain the angular velocity ω, acceleration value (y) C-+ numbering.
■ 角速度ωについて1例えばLO−’Ilz以下の超
低域周波数成分を除去するフィルタリングを行う。なお
、ディジタル・フィルタの技術については、広く知られ
ているので、詳細な説明を省略する。(2) Filtering is performed for the angular velocity ω to remove very low frequency components below 1, for example, LO-'Ilz. Note that the digital filter technology is widely known, so a detailed explanation will be omitted.
■ 低域周波数成分を除去した角速度ωを積分して1回
転角度θを得る。なお、この積分演算についても1周知
の技術を応用できる。■ Integrate the angular velocity ω with low frequency components removed to obtain one rotation angle θ. Note that a well-known technique can also be applied to this integral calculation.
■ 次に、求めた回転角度θに基づいて、加速度父5
yを基準座標系に変換する。■ Next, based on the obtained rotation angle θ, the acceleration factor 5
Convert y to the reference coordinate system.
■ 加速度父、yについても、角速度ωと同様に。■ Same as the angular velocity ω for the acceleration factor y.
フィルタリングを行い、低域周波数成分を除去する。な
お、このフィルタリングを座標変換の前に行ってもよい
。Perform filtering to remove low frequency components. Note that this filtering may be performed before coordinate transformation.
■ 加速度L yを2階積分演算することにより。■ By performing second-order integral calculation on acceleration L y.
並進変位x、yをゴγ出する。Calculate the translational displacements x and y.
■ 求めた回転角度θ、並進変位x、 yを、ロボッ
ト制御装置に出力する。この情報は、ロボット制御装置
において、現在位置のチェックなどに利用される。■ Output the obtained rotation angle θ and translational displacements x and y to the robot control device. This information is used in the robot control device to check the current position, etc.
上記処理■、処理■で行うフィルタリング処理における
フィルタの周波数特性は、ロボット等の用途に応じて任
意に選択できる。本実施例では。The frequency characteristics of the filter in the filtering processing performed in the above processing (1) and (2) can be arbitrarily selected depending on the application of the robot or the like. In this example.
例えば第7図に示すような急峻な周波数特性を持つフィ
ルタリング処理を行っている。10−’Hz以下の信号
およびl O” llz以上の信号の利得が、急激に減
少するようにしている。For example, filtering processing with steep frequency characteristics as shown in FIG. 7 is performed. The gain of signals below 10-'Hz and above lO''llz is made to decrease rapidly.
自走ロボノ]・を例に説明したが1本発明に係る慣性航
法装置は、ロボットに限らず、同様に種々の移動体に搭
載することが可能である。Although a self-propelled robot was described as an example, the inertial navigation device according to the present invention can be mounted not only on robots but also on various moving bodies.
以上説明したように1本発明によれば、装置の小型化、
低価格化が容易な高精度の慣性航法装置を提供すること
ができるようになる。独立したユニ、トとして構成する
ことができるので、取り扱い、設置なども容易になる。As explained above, according to the present invention, the device can be miniaturized;
It becomes possible to provide a high-precision inertial navigation device that is easy to reduce in price. Since it can be constructed as an independent unit, handling and installation become easier.
ランドマーク等の付帯設備を必要としないため、特に無
軌道型のロボット等に最適である。It is especially suitable for trackless robots because it does not require any additional equipment such as landmarks.
第1図は本発明の原理説明図。
第2図は本発明の実施例に用いられるサーボドライジャ
イロの例。
第3図は第2図に示すジャイロの制御系ブロック線図。
第4図は回転速度検出手段の例。
第5図は本発明の一実施例構成。
第6図は本発明の処理構成例。
第7図は本発明の一実施例に係るフィルタの周波数特性
図。
第8図は従来技術の説明図を示す。
図中、10は回転速度検出手段、11は加速度検出手段
、12はフィルタリング手段213は回転角度算出手段
、14は座標変換手段、15は変位算出手段を表す。FIG. 1 is a diagram explaining the principle of the present invention. FIG. 2 is an example of a servo dry gyro used in an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a block diagram of the control system of the gyro shown in FIG. 2. FIG. 4 shows an example of rotational speed detection means. FIG. 5 shows the configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 6 shows an example of the processing configuration of the present invention. FIG. 7 is a frequency characteristic diagram of a filter according to an embodiment of the present invention. FIG. 8 shows an explanatory diagram of the prior art. In the figure, 10 represents rotational speed detection means, 11 represents acceleration detection means, 12 represents filtering means 213, rotation angle calculation means, 14 represents coordinate conversion means, and 15 represents displacement calculation means.
Claims (1)
回転速度を検出する回転速度検出手段(10)と、 上記回転速度検出手段(10)と同じ座標系に固定され
、移動体の加速度を検出する加速度検出手段(11)と
、 上記回転速度検出手段(10)および上記加速度検出手
段(11)の出力に関する低域周波数成分を除去するフ
ィルタリング手段(12)と、 上記回転速度検出手段(10)の出力に関する積分を行
い、移動体の回転角度を求める回転角度算出手段(13
)と、 上記加速度検出手段(11)の出力に関して、上記回転
角度算出手段(13)の出力に基づき、基準座標系への
変換を行う座標変換手段(14)と、該座標変換結果を
2階積分し、移動体の変位を求める変位算出手段(15
)とを備えたことを特徴とする慣性航法装置。[Claims] An inertial navigation device mounted on a moving object, comprising: a rotational speed detection means (10) for detecting the rotational speed of the moving object; and fixed to the same coordinate system as the rotational speed detection means (10). an acceleration detection means (11) for detecting the acceleration of a moving object; a filtering means (12) for removing low frequency components related to the outputs of the rotational speed detection means (10) and the acceleration detection means (11); Rotation angle calculation means (13) which integrates the output of the rotation speed detection means (10) and calculates the rotation angle of the moving object.
), coordinate conversion means (14) for converting the output of the acceleration detection means (11) to a reference coordinate system based on the output of the rotation angle calculation means (13), and Displacement calculation means (15) that integrates and calculates the displacement of the moving body
).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15293187A JPS63315909A (en) | 1987-06-19 | 1987-06-19 | inertial navigation device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15293187A JPS63315909A (en) | 1987-06-19 | 1987-06-19 | inertial navigation device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63315909A true JPS63315909A (en) | 1988-12-23 |
Family
ID=15551271
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15293187A Pending JPS63315909A (en) | 1987-06-19 | 1987-06-19 | inertial navigation device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63315909A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05126580A (en) * | 1991-03-04 | 1993-05-21 | Tzn Forschungs & Entwicklungszentrum Unterluess Gmbh | Method for measuring turning rate of vehicle and self-steering type vehicle |
JPH0612913U (en) * | 1992-07-21 | 1994-02-18 | 株式会社村田製作所 | Rotation detection sensor module |
JP2007515637A (en) * | 2003-12-22 | 2007-06-14 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | A method for detecting movement of solids by using absolute position measurements associated with measurements calculated by double integration |
US10543574B2 (en) | 2016-03-16 | 2020-01-28 | Mitsubishi Electric Corporation | Machine motion trajectory measuring apparatus |
-
1987
- 1987-06-19 JP JP15293187A patent/JPS63315909A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05126580A (en) * | 1991-03-04 | 1993-05-21 | Tzn Forschungs & Entwicklungszentrum Unterluess Gmbh | Method for measuring turning rate of vehicle and self-steering type vehicle |
JPH0612913U (en) * | 1992-07-21 | 1994-02-18 | 株式会社村田製作所 | Rotation detection sensor module |
JP2007515637A (en) * | 2003-12-22 | 2007-06-14 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | A method for detecting movement of solids by using absolute position measurements associated with measurements calculated by double integration |
US10543574B2 (en) | 2016-03-16 | 2020-01-28 | Mitsubishi Electric Corporation | Machine motion trajectory measuring apparatus |
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