JPS6138415A - 移動物体の瞬時角位置決定装置 - Google Patents
移動物体の瞬時角位置決定装置Info
- Publication number
- JPS6138415A JPS6138415A JP15436185A JP15436185A JPS6138415A JP S6138415 A JPS6138415 A JP S6138415A JP 15436185 A JP15436185 A JP 15436185A JP 15436185 A JP15436185 A JP 15436185A JP S6138415 A JPS6138415 A JP S6138415A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output terminal
- input terminal
- circuit
- integrator
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
- Vehicle Body Suspensions (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Position Input By Displaying (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は移動物体の瞬時角位置を決定する装置であって
、物体の基準面と重力方向に一致する垂直面とのなす角
を決定するために回転加速度センサを前記2つの面の交
線に配置し、このセンサを、測定すべき角度に比例する
角度信号の高周波成分を決定するために、第1積分器と
第1及び第2入力端子を有し第1入力端子が該第1積分
器に接続された第2積分器とを含む第1処理回路に接続
すると共に、前記角度信号の低周波成分を決定するため
に低域通過フィルタを含む第2処理回路に接続された第
2センサを具え、更に前記低周波成分と高周波成分を加
算して当該装置の出力端子に前記角度信号を発生させる
加算回路を具える移動物体の瞬時角位置決定装置に関す
るものである。
、物体の基準面と重力方向に一致する垂直面とのなす角
を決定するために回転加速度センサを前記2つの面の交
線に配置し、このセンサを、測定すべき角度に比例する
角度信号の高周波成分を決定するために、第1積分器と
第1及び第2入力端子を有し第1入力端子が該第1積分
器に接続された第2積分器とを含む第1処理回路に接続
すると共に、前記角度信号の低周波成分を決定するため
に低域通過フィルタを含む第2処理回路に接続された第
2センサを具え、更に前記低周波成分と高周波成分を加
算して当該装置の出力端子に前記角度信号を発生させる
加算回路を具える移動物体の瞬時角位置決定装置に関す
るものである。
ビークル、船又は飛行機のような物体の角位置の決定は
、例えば物体のジンバルに懸架されたプラットホームを
水平位置に安定化させるために、又は物体が動く方向又
は物体が占める空中位置(例えば座標位置で表わされる
)を精密に決定するために重要である。
、例えば物体のジンバルに懸架されたプラットホームを
水平位置に安定化させるために、又は物体が動く方向又
は物体が占める空中位置(例えば座標位置で表わされる
)を精密に決定するために重要である。
角位置を決定し得る装置はオランダ国特許出願第720
5986号(米国特許出願第3824386号に対応)
から既知である。
5986号(米国特許出願第3824386号に対応)
から既知である。
重力の方向°に直角である地球表面に対し直角座標系を
仮定し、斯る座標系を物体内にも定める。
仮定し、斯る座標系を物体内にも定める。
後者、即ち物体内に定めた座標系の軸を中心とする回転
により地球表面に対する空間内の任意の位置を得ること
ができる。この回転を測定するために回転加速度計を各
軸に配置し、その出力を時間につきそれぞれ1回及び2
同種分することにより回転の角速度及び角度を電子的に
検出することができる。しかし、角位置が変化しない静
止状態においては、これら積分器は長時間に亘り極めて
安定である必要があり、これは実際上実現し得ない・セ
ンサによって得られた高周波数のデータのみが正確であ
り、従って有用である。この既知の装置では、正確な低
周波数の静止信号値を出力するが高周波数値を出力しな
いか不正確に出力する追加のセンサを用いることが提案
されている。従って、2個の角加速度センサと水準装置
を使用している。
により地球表面に対する空間内の任意の位置を得ること
ができる。この回転を測定するために回転加速度計を各
軸に配置し、その出力を時間につきそれぞれ1回及び2
同種分することにより回転の角速度及び角度を電子的に
検出することができる。しかし、角位置が変化しない静
止状態においては、これら積分器は長時間に亘り極めて
安定である必要があり、これは実際上実現し得ない・セ
ンサによって得られた高周波数のデータのみが正確であ
り、従って有用である。この既知の装置では、正確な低
周波数の静止信号値を出力するが高周波数値を出力しな
いか不正確に出力する追加のセンサを用いることが提案
されている。従って、2個の角加速度センサと水準装置
を使用している。
この装置の欠点は、数個の複雑な計算機と種々の関数発
生器が必要とされる点にあり、この欠点は2つ又は8つ
の軸を中心とする回転が互に影響し合うという事実に関
係があり、これは一つの軸に沿って有効な重力の成分が
他の軸を中心とする回転により影響されるためである0 本発明は、少くとも所定の許容範囲内において他の軸を
中心とする回転に左右されない静止角用のセンサを使用
すれば回路を著しく簡単化することができるというアイ
デアに基づいて為したものである。この目的のために、
本発明では頭書に記載した種類の装置において、前記第
2センサを電解液形水準装置とし、且つ前記第2積分器
の第2入力端子を前記第2処理回路の出力端子に接続し
、更に前記第2積分器の出力端子を当該装置の出力端子
に接続すると共に前記第2処理回路に含まれる比較回路
の第1入力端子に接続し、該比較回路の第2入力端子を
前記電解液形水準装置に接続された前記低域通過フィル
タに接続すると共に該比較回路の出力端子を前記第2処
理回路の出力端子に接続したことを特徴メする。
生器が必要とされる点にあり、この欠点は2つ又は8つ
の軸を中心とする回転が互に影響し合うという事実に関
係があり、これは一つの軸に沿って有効な重力の成分が
他の軸を中心とする回転により影響されるためである0 本発明は、少くとも所定の許容範囲内において他の軸を
中心とする回転に左右されない静止角用のセンサを使用
すれば回路を著しく簡単化することができるというアイ
デアに基づいて為したものである。この目的のために、
本発明では頭書に記載した種類の装置において、前記第
2センサを電解液形水準装置とし、且つ前記第2積分器
の第2入力端子を前記第2処理回路の出力端子に接続し
、更に前記第2積分器の出力端子を当該装置の出力端子
に接続すると共に前記第2処理回路に含まれる比較回路
の第1入力端子に接続し、該比較回路の第2入力端子を
前記電解液形水準装置に接続された前記低域通過フィル
タに接続すると共に該比較回路の出力端子を前記第2処
理回路の出力端子に接続したことを特徴メする。
斯る装置は傾角及び仰角が所定の限界範囲内に維持され
るビークルに使用するのに特に好適である0更に有利な
点はビークルナビゲーションに使用し得る安価な装置が
得られる0アナログ回路は極めて簡単であるが、安価な
アナログ−ディジタル変換器を用いてアナログセンサ信
号をディジタル化し、既存のマイクロプロセッサで処理
させることもでき、こわは本発明装置で必要とさ−れる
演算処理が簡単であるために大きな容量を必要とし
□ないためである0 電解液形水準装置自体は既知であり、例えば[[and
book of Transducers for g
lectronicMeasuring system
s J 、 1969 、 PrentiCeHal
l Inc、 、 Englewood (31iff
s N、J、 、 Harry N、 ’NQrto
n著、第155及び156頁、Fig2−10に開示さ
れている0 図面につき本発明を説明する0 第1図は本発明に使用し得る角加速度センサの一例を示
す。
るビークルに使用するのに特に好適である0更に有利な
点はビークルナビゲーションに使用し得る安価な装置が
得られる0アナログ回路は極めて簡単であるが、安価な
アナログ−ディジタル変換器を用いてアナログセンサ信
号をディジタル化し、既存のマイクロプロセッサで処理
させることもでき、こわは本発明装置で必要とさ−れる
演算処理が簡単であるために大きな容量を必要とし
□ないためである0 電解液形水準装置自体は既知であり、例えば[[and
book of Transducers for g
lectronicMeasuring system
s J 、 1969 、 PrentiCeHal
l Inc、 、 Englewood (31iff
s N、J、 、 Harry N、 ’NQrto
n著、第155及び156頁、Fig2−10に開示さ
れている0 図面につき本発明を説明する0 第1図は本発明に使用し得る角加速度センサの一例を示
す。
この加速度センサにおいては台板1上に支持ブラケット
2が固着され、このブラケットに軸3が所定の限度内で
弾性的に回転し得るように装着されている。軸8には質
量慣性を発生するシリンダ6及び7を支持するスペーサ
部材4及び5が固着されている。
2が固着され、このブラケットに軸3が所定の限度内で
弾性的に回転し得るように装着されている。軸8には質
量慣性を発生するシリンダ6及び7を支持するスペーサ
部材4及び5が固着されている。
スペーサ部材4にはアーム8が固着され、このアームに
圧電細条9が取付けである。
圧電細条9が取付けである。
この圧電細条の他端は台板1上のブロック1゜に固着し
である。
である。
台板1が、軸8が基準軸線11を中心に回転するよう動
くと、圧電細条9がシリンダ6及び7の質肚慣性のため
に湾曲し、該細条上に設けられた電極にその湾曲、従っ
て角加速度に比例する電荷が発生する。
くと、圧電細条9がシリンダ6及び7の質肚慣性のため
に湾曲し、該細条上に設けられた電極にその湾曲、従っ
て角加速度に比例する電荷が発生する。
第2図は電解液13.気泡14.対向電極15及び測定
電極16及び17を具える′r!L解液形水準装置12
を示す。電極15及び16間の電解液の抵抗値が抵抗1
8と相まって、電源端子2o及び21から給電されるブ
リッジ回路の一方の枝路を構成し、電極15及び17間
の電解液の抵抗値が抵抗19と相まって該ブリッジ回路
の他方の枝路を構成する。このブリッジの不平衡は電極
16及び17間において増幅回路22により測定され、
この増幅回路はブリッジの不平衡度、即ち上記の両電解
液抵抗値の不均衡度に比例する直流電圧を出力端子23
に出力する。この不均衡度は気泡14の位置、従って当
該水準装置の基線24が地球表面の垂線に対し成す角度
により決まる0交流電源の場合には更に整流回路が増幅
回路22に設けられる。
電極16及び17を具える′r!L解液形水準装置12
を示す。電極15及び16間の電解液の抵抗値が抵抗1
8と相まって、電源端子2o及び21から給電されるブ
リッジ回路の一方の枝路を構成し、電極15及び17間
の電解液の抵抗値が抵抗19と相まって該ブリッジ回路
の他方の枝路を構成する。このブリッジの不平衡は電極
16及び17間において増幅回路22により測定され、
この増幅回路はブリッジの不平衡度、即ち上記の両電解
液抵抗値の不均衡度に比例する直流電圧を出力端子23
に出力する。この不均衡度は気泡14の位置、従って当
該水準装置の基線24が地球表面の垂線に対し成す角度
により決まる0交流電源の場合には更に整流回路が増幅
回路22に設けられる。
この水準装置12は、電解液が非常に流動し易く横方向
の力やゆらぎに応答するため、傾斜位置゛の角度につい
ての全情報を供給するには適していない。しかし、この
水準装置はブリッジの出力信号を長時間に亘り平均化す
ることにより静止角及びこの角度の極めてゆっくりとし
た変化についての正しい情報を供給する。
の力やゆらぎに応答するため、傾斜位置゛の角度につい
ての全情報を供給するには適していない。しかし、この
水準装置はブリッジの出力信号を長時間に亘り平均化す
ることにより静止角及びこの角度の極めてゆっくりとし
た変化についての正しい情報を供給する。
第8図は本発明装置を示し、本発明装置においては低域
通過フィルタ25を第2図の水準装置に接続する。この
フィルタ25は出力端子231C[絖された抵抗26と
コンデンサ27とから成り、比較回路29も含む第2処
理回路28の一部を構成する。
通過フィルタ25を第2図の水準装置に接続する。この
フィルタ25は出力端子231C[絖された抵抗26と
コンデンサ27とから成り、比較回路29も含む第2処
理回路28の一部を構成する。
圧電センサ9の電極aO及び31は電荷増幅器82に接
続する。この増幅器はセンサの圧電細条の湾曲に比例す
る電圧を第1処理回路34の入力端子33に供給する。
続する。この増幅器はセンサの圧電細条の湾曲に比例す
る電圧を第1処理回路34の入力端子33に供給する。
この第1処理回路34において、この電圧は第1積分器
35で積分されて角速度に比例する信号が出力端子86
に得られる0ビークルに使用される場合にはビークルは
基準軸線を中心に一定の速度で回転しないため、角速度
は高域通過フィルタを介して測定し得る交流成分のみを
含むものとみなせる◇このフィルタは抵抗88と直列に
接続されたコンデンサ37と、帰還抵抗39と、演算増
幅器40とで構成される0角速度信号は出力端子41に
得られる。
35で積分されて角速度に比例する信号が出力端子86
に得られる0ビークルに使用される場合にはビークルは
基準軸線を中心に一定の速度で回転しないため、角速度
は高域通過フィルタを介して測定し得る交流成分のみを
含むものとみなせる◇このフィルタは抵抗88と直列に
接続されたコンデンサ37と、帰還抵抗39と、演算増
幅器40とで構成される0角速度信号は出力端子41に
得られる。
出力端子36は更に演算増幅器44とコンデンサ45と
抵抗46とから成る第2積分器に接続する0この第2積
分により角度に比例する信号が出力端子47に得られる
。実際上この角度信号は順次の角回転の和であり、これ
から傾斜位置の角度が決まるため装置の始動時に傾斜位
置の角度に対応する初期状態を積分回路に設定する必要
がある〇しかし、水準装置12のような絶対角度を測定
する装置が存在するため、この初期設定動作は不要にな
る。このことは次のように理解することができる0コン
デンサ27の両端間に存在する水準装置1zの平滑角度
信号が比較回路29の第2入力端子48に供給され、そ
の第1入力端子49に出力端子4)の角度信号が供給さ
れる0この比較回路29の出力端子50は第2処理回路
28の出力端子51に接続され、この出力端子51は更
に第2積分器48の第2入力端子52に接続されている
。この入力端子52は抵抗53を経て加算点54に接続
しである0特に比較回路z9の増幅器55が十分大きな
増幅率を有する場合、入力端子48の直流電圧及び極め
て低い周波数成分は入力端子49のものと等しくなるも
のとみなすことができる0従って、出力端子47は水準
装置12で測定された静止角に等しくなる。出力端子5
0は抵抗58と相まって、出力端子86及び入力端子4
2の直流電圧を抵抗46の抵抗値で割算した値に等しい
電流を流す電流源を構成する0低域通過フィルタ25の
コンデンサ27は比較回路29内に挿入し、このコンデ
ンサの一端をコンデンサ56で示すように接地しないで
出力端子50に接続するのが極めて有利である。この場
合、増幅器55は既知のように極めて大きな増幅率を有
する演算増幅器とする。この場合、入力端子48の直流
電圧、従って平均静止信号は出力端子47の所望の角度
信号に極めて近似する。同時に電圧比較器として動作す
るこの積分回路においては出力端子47における角度信
号において全く望ましい交流成分が1に略々等しい増幅
率で入力端子52に供給され、斯る後にこの交流成分は
抵抗58とコンデンサ45の10時定数の減衰を受け、
従って無視し得る負帰還信号になる。最初に述べた回路
では、増幅器55がA倍、例えば100〜1000倍増
幅するためこの負帰還信号はA倍大きくなる0この事実
は10時定数及び周波数レンジの決定に考慮する必要が
ある0
抵抗46とから成る第2積分器に接続する0この第2積
分により角度に比例する信号が出力端子47に得られる
。実際上この角度信号は順次の角回転の和であり、これ
から傾斜位置の角度が決まるため装置の始動時に傾斜位
置の角度に対応する初期状態を積分回路に設定する必要
がある〇しかし、水準装置12のような絶対角度を測定
する装置が存在するため、この初期設定動作は不要にな
る。このことは次のように理解することができる0コン
デンサ27の両端間に存在する水準装置1zの平滑角度
信号が比較回路29の第2入力端子48に供給され、そ
の第1入力端子49に出力端子4)の角度信号が供給さ
れる0この比較回路29の出力端子50は第2処理回路
28の出力端子51に接続され、この出力端子51は更
に第2積分器48の第2入力端子52に接続されている
。この入力端子52は抵抗53を経て加算点54に接続
しである0特に比較回路z9の増幅器55が十分大きな
増幅率を有する場合、入力端子48の直流電圧及び極め
て低い周波数成分は入力端子49のものと等しくなるも
のとみなすことができる0従って、出力端子47は水準
装置12で測定された静止角に等しくなる。出力端子5
0は抵抗58と相まって、出力端子86及び入力端子4
2の直流電圧を抵抗46の抵抗値で割算した値に等しい
電流を流す電流源を構成する0低域通過フィルタ25の
コンデンサ27は比較回路29内に挿入し、このコンデ
ンサの一端をコンデンサ56で示すように接地しないで
出力端子50に接続するのが極めて有利である。この場
合、増幅器55は既知のように極めて大きな増幅率を有
する演算増幅器とする。この場合、入力端子48の直流
電圧、従って平均静止信号は出力端子47の所望の角度
信号に極めて近似する。同時に電圧比較器として動作す
るこの積分回路においては出力端子47における角度信
号において全く望ましい交流成分が1に略々等しい増幅
率で入力端子52に供給され、斯る後にこの交流成分は
抵抗58とコンデンサ45の10時定数の減衰を受け、
従って無視し得る負帰還信号になる。最初に述べた回路
では、増幅器55がA倍、例えば100〜1000倍増
幅するためこの負帰還信号はA倍大きくなる0この事実
は10時定数及び周波数レンジの決定に考慮する必要が
ある0
第1図は回転加速度センサを示す図、
第2図は電解液形水準装置を示す図、
第3図は本発明装置を示す図であるO
1〜10 、80 、81・・・角加速度センサ12・
・・電解液形水準装置 18・・・電解液14・・・気
泡 15 、16 、17・・・電極18
、19・・・抵抗 22・・・増幅回路25
・・・低域通過フィルタ 28・・・第2処理回路29
・・・比較回路 32・・・電荷増幅器34・
・・第1処理回路 85・・・第1積分器87〜4
0・・・高域通過フィルタ 48・・・第2積分器
・・電解液形水準装置 18・・・電解液14・・・気
泡 15 、16 、17・・・電極18
、19・・・抵抗 22・・・増幅回路25
・・・低域通過フィルタ 28・・・第2処理回路29
・・・比較回路 32・・・電荷増幅器34・
・・第1処理回路 85・・・第1積分器87〜4
0・・・高域通過フィルタ 48・・・第2積分器
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、移動物体の瞬時角位置を決定する装置であって、物
体の基準面と重力方向に一致する垂直面とのなす角を決
定するために回転加速度センサを前記2つの面の交線に
配置し、このセンサを、測定すべき角度に比例する角度
信号の高周波成分を決定するために、第1積分器と第1
及び第2入力端子を有し第1入力端子が該第1積分器に
接続された第2積分器とを含む第1処理回路に接続する
と共に、前記角度信号の低周波成分を決定するために低
域通過フィルタを含む第2処理回路に接続された第2セ
ンサを具え、更に前記低周波成分と高周波成分を加算し
て当該装置の出力端子に前記角度信号を発生させる加算
回路を具える移動物体の瞬時角位置決定装置において、
前記第2センサを電解液形水準装置とし、且つ前記第2
積分器の第2入力端子を前記第2処理回路の出力端子に
接続し、更に前記第2積分器の出力端子を当該装置の出
力端子に接続すると共に前記第2処理回路に含まれる比
較回路の第1入力端子に接続し、該比較回路の第2入力
端子を前記電解液形水準装置に接続された前記低域通過
フィルタに接続すると共に該比較回路の出力端子を前記
第2処理回路の出力端子に接続したことを特徴とする移
動物体の瞬時角位置決定装置。 2、前記比較回路は演算増幅器であり、且つ低域通過フ
ィルタとしてコンデンサを前記比較回路の出力端子と入
力端子との間に接続すると共に抵抗を前記第2入力端子
と前記第2センサとの間に接続したことを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8402241A NL8402241A (nl) | 1984-07-16 | 1984-07-16 | Inrichting voor het bepalen van de momentane scheefstand van een bewegend voorwerp. |
| NL8402241 | 1984-07-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6138415A true JPS6138415A (ja) | 1986-02-24 |
Family
ID=19844221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15436185A Pending JPS6138415A (ja) | 1984-07-16 | 1985-07-15 | 移動物体の瞬時角位置決定装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4628729A (ja) |
| EP (1) | EP0170314B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6138415A (ja) |
| DE (1) | DE3566576D1 (ja) |
| NL (1) | NL8402241A (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1218980B (it) * | 1988-01-27 | 1990-04-24 | Marelli Autronica | Sensore elettrico di inclinazione e circuito di rivelazione per tale sensore |
| DE59103838D1 (de) * | 1990-03-07 | 1995-01-26 | Hl Planartechnik Gmbh | Elektrische Messanordnung zur Messung bzw. Berechnung des Füllstandes oder anderer mechanischer Daten einer elektrisch leitenden Flüssigkeit. |
| US5545962A (en) * | 1992-08-18 | 1996-08-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Positioning system |
| US5428902A (en) * | 1994-02-24 | 1995-07-04 | Precision Navigation, Inc. | Inclinometer sensing circuitry and operation |
| DE4436379A1 (de) * | 1994-10-12 | 1996-04-18 | Telefunken Microelectron | Sensoranordnung zur Neigungsdetektierung |
| JP4410051B2 (ja) * | 2004-07-22 | 2010-02-03 | 本田技研工業株式会社 | 角速度計測装置および脚式移動ロボット |
| DE102006011370A1 (de) * | 2006-03-09 | 2007-09-20 | Eppendorf Ag | Vorrichtung zum Mischen insbesondere von Laborgefäß-Inhalten mit einem Sensor |
| DE102006062714B4 (de) * | 2006-03-09 | 2013-02-21 | Eppendorf Ag | Vorrichtung zum Mischen von Laborgefäß-Inhalten |
| US8393781B2 (en) * | 2006-09-06 | 2013-03-12 | Henry Troemner Llc | Incubating orbital shaker |
| FR2917175B1 (fr) * | 2007-06-08 | 2010-04-16 | Eurocopter France | Procede et systeme d'estimation de la vitesse angulaire d'un mobile |
| JP5083287B2 (ja) * | 2009-09-11 | 2012-11-28 | セイコーエプソン株式会社 | 検出装置、物理量測定装置及び電子機器 |
| IL214191A (en) | 2011-07-19 | 2017-06-29 | Elkayam Ami | Ammunition guidance system and method for assembly |
Family Cites Families (3)
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Also Published As
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