JPH0131568B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は慣性プラツトホームに関するものであ
る。

慣性プラツトホームの種類は多数あつて、各異
なる種類は、特定の一組の条件の下で動作するよ
うに意図されている。一方の極には三つ、または
恐らく四つのジンバルを備えて、内側ジンバル上
に安定化に必要なジヤイロと１組の加速度計を載
せているプラツトホームがある。この形式のプラ
ツトホームは、機械的観点から非常に複雑で高価
であり、スリツプ・リング接続およびジンバル軸
受を必要とし、寸法と重量が大きくなつているも
のである。他方の極には、ジヤイロと加速度計が
乗物の構造物に堅く固定されているものがある。
この装置の方がよりがん丈で、機械的により簡単
であるが、計算上の複雑さは、可成り大きい。

上述の二つの選択対象のどちらも、特には安く
ないので、簡単で低コストの慣性プラツトホーム
が要求されている。そのようなプラツトホームを
提供することが目的である。

本発明によれば、乗物に固定されるように配置
された枠と、第１のジンバル軸の周りに前記枠か
ら支持された外側ジンバルと、第１のジンバル軸
に垂直な第２のジンバル軸の周りに外側ジンバル
から支持された内側ジンバルとからなり、各ジン
バル軸のピツクオフおよびトルクモータと、内側
ジンバルに固定して取付けられ、互に垂直な三つ
の感応軸を有するジヤイロスコープ機構と、内側
ジンバルに載せられジヤイロスコープ機構の感応
軸のいくつかまたはすべてに平行な感応軸を備え
た多数の加速度計と、積分回路およびレゾルバ回
路を含む回路機構とを備え、プラツトホームが動
作状態にあるとき、ジヤイロスコープ機構の第１
および第２の感応軸の出力とトルクモータの共同
作用によりジヤイロスコープ機構の第１および第
２の感応軸が水平で第３の感応軸が垂直になつて
いる姿勢に内側ジンバルを維持し、ジヤイロスコ
ープ機構の第３の感応軸の出力から積分回路を介
して機首方位を求め、ジヤイロスコープ機構の第
３の感応軸および加速度計の各出力から積分回路
およびレゾルバ回路を用いて乗物の絶対位置およ
び速度を求め、ピツクオフの出力からレゾルバ回
路を用いてピツチ角およびロール角を求めること
を特徴とする慣性プラツトホームが提供される。

次に添付図面を参照して本発明を説明する。

第１図を参照すると、乗物に堅く固定され、１
０のところに図解的に示された枠が外側ジンバル
１１を軸１２の周りに回転するように支えてい
る。外側ジンバルにそれの枠１０に対する姿勢を
制御するピツクオフ１３およびトルクモータ１４
を取付けてある。外側ジンバル１１は、内側ジン
バル１５を軸１２に垂直な軸の周りに回転するよ
うに支えている。内側ジンバルにはそれの外側ジ
ンバル１１に対する姿勢を制御するピツクオフ１
７およびトルクモータ１８が取付けてある。

内側ジンバル１５は、三つの感応軸を有するジ
ヤイロスコープ、すなわちジヤイロが取付けられ
ているプラツトホームを形成している。第１図に
示すように、第１のジヤイロ１９には互に垂直な
二つの感応軸があり、両軸とも内側ジンバル１５
の平面に平行である。第２のジヤイロ２０は、ジ
ヤイロ１９の二つの感応軸に垂直に配置された１
本の感応軸を持つている。各ジヤイロは、各感応
軸に通常のピツクオフおよびトルカを備えてい
る。

また、内側ジンバルには、プラツトホームから
の出力を与えるのに必要な加速度計が載つてい
る。二つの加速度計２１および２２が示されてお
り、それらには２軸ジヤイロ１９の感応軸と向き
の合つた感応軸がある。

プラツトホームとの間で出入りする種々の電気
的接続が第２図に略図的に示されており、その図
にはこれらの接続を供給する対象の必要な回路機
構の線図が示されている。

２軸ジヤイロ１９からのピツクオフ信号は個別
サーボ増幅器３０および３１に加えられる。これ
らの増幅器の出力は、内側ジンバル軸および外側
ジンバル軸上のそれぞれのトルクモータ１４およ
び１８に加えられる。対応するジンバルのピツク
オフ１３および１７の出力は、ピツチ出力および
ロール出力を導出する中央処理装置３２に加えら
れる。この処理装置はまた、ジヤイロ１９の二つ
の軸上のトルカに出力を与える。

第２のジヤイロ２０は、そのピツクオフおよび
トルカを普通の捕獲ループの形に接続されてい
る。ピツクオフ出力は、捕獲増幅器３３を経て積
分符号器３４に接続されている。この符号器の出
力は、処理装置３２およびジヤイロ２０のトルカ
の両方に加えられる。

二つの加速度計は、ジヤイロ２０と同じ方法で
接続されている。加速度計２１の出力は、捕獲増
幅器３５を経て積分符号器３６に加えられる。そ
の符号器の出力は、処理装置３２および加速度計
２１の力コイルに加えられる。同様に、加速度計
２２からのピツクオフ出力は、捕獲増幅器３７を
経て積分符号器３８に加えられる。符号器の出力
は、処理装置３２および加速度計２２の力コイル
に加えられる。

処理装置３２の機能を第３図に略図で示す。こ
の図面は、第２図で示した処理装置からの入出力
を示し、行なうべき機能を表わしている。これら
の多くは、慣性プラツトホーム分野によくあるも
のであるから、詳しく説明する必要はない。この
機能は、ハードウエアによつてもソフトウエアに
よつても実行できる。

第３図を参照すると、第２図のジヤイロ２０か
らのピツクオフ出力は、捕獲増幅器３３および積
分器３４に加えられ、この積分器は、ある基準に
対するプラツトホームの方位角の増分を表わす出
力を発生する。この信号は、処理装置の入力Ａを
経て別の積分器４０へ加えられ、その積分器の出
力は、プラツトホームの絶対方位角、すなわち、
機首方位Ｈを表わす。補正信号が後述のように積
分器４０に加えられる。

第２図の二つの加速度計２１および２２もま
た、積分器を含む捕獲ループを持つていて、これ
らの積分器の出力は、処理装置の入力ＢおよびＣ
に加わる。第１図の軸１２および１６をそれぞれ
Ｘ方向およびＹ方向を表わすものと仮定すると、
入力Ｂに加わる積分器３６の出力は、Ｘ方向の速
度の増分を表わし、入力Ｃに加わる積分器３４の
出力は、Ｙ方向の速度の増分を表わす。そのあと
の積分器４１および４２は、Ｘ方向およびＹ方向
における全速度を表わす各出力を発生する。これ
らは北方向速度および東方向速度を表わす出力を
発生する方位レゾルバ４３によつて変形される。
レゾルバ４３は、積分器４０からの入力を有して
いるので、それらに加わるＸ方向およびＹ方向の
速度ついてプラツトホームの機首方位に関係しな
がら連続的変換を行なう。

レゾルバ４３からの北方向速度および東方向速
度は、北方向速度NVおよび東方向速度EVとと
もに緯度LAおよび経度LOを表わす出力信号を出
す普通のシユーラループ回路４４に加わる。シユ
ーラループ回路４４への入力CRは、ジヤイロの
ドリフト、計器バイアスなどに対する補正を与え
ることができ、その回路４４からの出力は、すで
に述べた積分器４０に対する方位角変化速度の補
正を与える。これらの補正は、従来からあるもの
で、地球の回転速度および乗物の速度に関するも
のである。処理装置からの出力は、第１図のジヤ
イロ１９のトルカに必要であつて、これらはＤお
よびＥにおいて得られる。これらは、レゾルバ４
３と逆の機能を果すもう１つの方位レゾルバ４５
を経てシユーラループ回路４４から引出される。
レゾルバ４５は、修正されたシユーラループ出力
から必要なＸおよびＹジヤイロトルク信号を引出
す。

二つのジンバル・ピツクオフ１３および１７か
らの信号が処理装置の入力ＦおよびＧに加えられ
る。これは、プラツトホームのXY軸と乗物のピ
ツチ−ロール軸との間の水平面内の角度を表わす
積分器４０の固定量とともに第３のレゾルバ４６
に加えられる。このレゾルバは、ピツクオフから
のＸ出力およびＹ出力を処理装置からのピツチ角
出力およびロール角出力に変換する。

三つのレゾルバおよびシユーラループ回路は、
慣性航法分野において周知の形式のかなり簡単な
交換の操作を行なう。このような変換は多くの参
考書において詳細に説明されているので、これ以
上は説明しない。

既述のように、処理装置の機能を、回路による
か、プログラミングによるかで与えることができ
る。所望の結果を説明したのと異なる方法によつ
て得てもよい。三つの感応ジヤイロ軸を三つの個
別単軸ジヤイロまたは一つの冗長軸をもつた二つ
の２軸ジヤイロによつて与えてもよい。必要なら
第３の加速度計を設けてもよい。プラツトホーム
がピツチ角およびロール角を示す出力を与えるこ
とが必要ならば二つのジンバルピツクオフ１３お
よび１７が必要なだけである。処理装置を積分さ
れた増分について演算するのではなくＸおよびＹ
速度増分を分解するのに用いることができるであ
ろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ハードウエアの配置を示すプラツト
ホームの略図、第２図は、プラツトホームの回路
機構と他の構成要素のブロツク回路線図、第３図
は、回路機構の動作を示す図である。 １０……枠、１１……外側ジンバル、１３，１
７……ピツクオフ、１４，１８……トルクモー
タ、１５……内側ジンバル、１９……第１のジヤ
イロ、２０……第２のジヤイロ、２１，２２……
加速度計、３０，３１……サーボ増幅器、３３，
３５，３７……捕獲増幅器、３４，３６，３８…
…積分符号器、３２……処理装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 乗物に固定されるように配置された枠と、第
   １のジンバル軸の周りに前記枠に支持された外側
   ジンバルと、第１のジンバル軸に垂直な第２のジ
   ンバル軸の周りに外側ジンバルに支持された内側
   ジンバルとからなり、各ジンバル軸のピツクオフ
   およびトルクモータと、内側ジンバルに固定して
   取付けられ互いに垂直な三つの感応軸を有するジ
   ヤイロスコープ機構と、内側ジンバルに載せられ
   ジヤイロスコープ機構の感応軸のいくつかまたは
   すべてに平行な感応軸を備えた多数の加速度計
   と、積分回路およびレゾルバ回路を含む回路機構
   とを備え、プラツトホームが動作状態にあると
   き、ジヤイロスコープ機構の第１および第２の感
   応軸の出力とトルクモータの共同作用によりジヤ
   イロスコープ機構の第１および第２の感応軸が水
   平で第３の感応軸が垂直になつている姿勢に内側
   ジンバルを維持し、ジヤイロスコープ機構の第３
   の感応軸の出力から積分回路を介して機首方位を
   求め、ジヤイロスコープ機構の第３の感応軸およ
   び加速度計の各出力から積分回路およびレゾルバ
   回路を用いて、乗物の絶対位置および速度を求
   め、ピツクオフの出力からレゾルバ回路を用いて
   ピツチ角およびロール角を求めることを特徴とす
   る慣性プラツトホーム。 ２ 前記ジヤイロスコープ機構が第１および第２
   の感応軸を備えた第１のジヤイロスコープと、第
   ３の感応軸を備えた第２のジヤイロスコープを含
   む特許請求の範囲第１項に記載のプラツトホー
   ム。 ３ 前記ジヤイロスコープ機構が個別の感応軸を
   それぞれに備えた三つの単軸ジヤイロスコープを
   含む特許請求の範囲第１項に記載のプラツトホー
   ム。