JPS62261009A - ジヤイロコンパス装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はジャイロコンパス装置、特にセンサーであるジ
ャイロ及び加速度計を車輌、船舶等の航行体に直接取付
けるいわゆるストランプダウン方式のジャイロコンパス
装置、及びジャイロ及び加速度計が、スタビライズ（安
定化）されたブラットホーム上にあり、プラットホーム
はジンバル系を介して航行体に取り付けられるプラント
ホーム方式のジャイロコンパス装置に関して、静定時間
を短縮せんとするものである。

〔従来の技術〕

先ず、第３図を参照して従来のストランプダウン方式の
艦船用のジャイロコンパス装置の一例を説明する。艦船
等の航行体に直接取り付けた３個のジャイロ（Ｘ−ジャ
イロ、Ｙ−ジャイロ及びＺ−ジャイロ）を有するジャイ
ロ部（１ａ）及びその出力をディジタル量に変換するデ
ィジタル変換回路（１ｂ）からなる角速度検出部（１）
と、同じように航行体に直接取り付けた３個の加速度系
（Ｘ−加速度計、Ｙ−加速度計及びＺ−加速度計）を有
する加速度計部（２ａ）及びその出力をディジタル量に
変換するディジタル変換回路（２ｈ）からなる加速度検
出部（２）とが、慣性信号、検出部（３）を構成し、こ
れが地球及び航行体の運動を検出し、角速度信号及び加
速度信号を夫々出力する。上記角速度検出部（１）及び
加速度検出部（２）の出力信号は、ジャイロコンパス演
算部（４）に入力される。

ジャイロコンパス演算部（４）においては、角速度検出
部（１）からの角速度信号は、自転修正及びコンパス演
算部（６）の出力信号を第２の座標変換演算部（１０）
を通して得た修正トルキング信号と共に、方向余弦演算
部（５）に入力される。この方向余弦演算部（５）は、
航行体の座標軸（ロール軸、ピッチ軸、ヨー軸）と地球
座標軸（航行体の位置する地点における南北軸、東西軸
、鉛直軸）との間の方向余弦信号を出力する。この方向
余弦信号を、加速度検出部（２）からの加速度信号と共
に、第１の座標変換演算部（７）に供給する。これは、
上記航行体座標軸方向の加速度を地球座標系の軸方向、
即ち南北及び東西の各軸方向の加速度成分ａＨ，ａＥに
変換し、出力する。

一方、航行体の速度計（１１）より変換回路（１２）を
介して得られるログ信号を、方向余弦信号が入力されて
いるジンバル角演算部（１３）からの方位角信号と共に
、速度分力演算部（１５）に入力し、南北及び東西方向
のログ成分ｖ　Ｉ、、　、　ｖ　Ｉ、−に分解する。こ
のログ成分ｖＨ，ｖ４を推測位置演算部（１６）へ供給
し、そこで禎分等の演算を行って、それより、航行体の
推測位置を出力する。

さらに、ログ出力成分ｖ　′Ｎ、　ｖ　Ｉ、−と、上記
加速度成分ａＮ、ａＩＥとを加速度修正演算部（１７）
に於て、修正比較し、夫々の差、即ち、傾斜誤差θＮ、
θＥを得、これ等と既知の自転角速度及び推測位置演算
部（１６）よりの推測位置とを、上記自転修正及びコン
パス演算部（６）へ入力し、演算部として考えている地
球座標系と実際の航行体の地球座標系との角度偏差を、
ジャイロコンパスループによって、ゼロに収束させる。

これ等の傾斜誤差θＮ、θＥの中で、地球座標系、即ち
航行体の位置における接平面に対して、演算部として考
えている地球座標系の接平面が東西軸まわりに傾斜して
いる場合が傾斜誤差θＮ、又は南北軸まわりに傾斜して
いる場合が傾斜誤差θＥに対応している。よって、傾斜
誤差θＮ、θＥに対応して、上記、演算部として考えて
いる地球座標系を鉛直軸まわりに回転して、実際の航行
体の地球座標系に近づけようとするループが、ジャイロ
コンパスにおける指北ループに、東西軸まわりに近づけ
ようとするループがジャイロコンパスにおけるダンピン
グループに、又、南北軸のまわりに近づけようとするル
ープが東西レベル系に夫々対応する。

この内、傾斜誤差θＮに対応する２つのループ、即ち指
北ループとダンピングループとより成る系を、ジャイロ
コンパッシングと呼ぶ。

上記各軸まわりの回転命令を、実際のジャイロ軸が存在
する航行体のロール、ピッチ、ヨーの各軸まわりの成分
に変換するのが第２の座標変換演算部（１０）の役割で
ある。

一方、方向余弦演算部（５）よりの方向余弦信号は、ジ
ンバル角演算部（１３）において、航行体の方位角、ピ
ッチ角、ロール角等の姿勢角信号に変換され、外部の所
要部署に出力される。

次に、プラットホーム式ジャイロコンパスについて説明
する。また、この説明は、前述したジャイロコンパッシ
ングをプラントホーム式ジャイロコンパスの場合で行う
。

第４図はその一例で、これは、１軸自由度ジャイロをプ
ラットホーム（５′）に乗せた構造になっている。この
第４図の例は、やはり禎分器付ジャイロコンパスである
。この第４図に示すジャイロコンパスでは、ジャイロは
１（固ではなく、少な（とも２個の、公知のいわゆる「
１軸自由度ジャイロ」が用いられる。従って、まずこの
「１軸自由度ジャイロ」について簡単に説明する。第４
図の例では、その中央に、（Ｙ）で示されたｌ軸自由度
ジャイロがあり、この中に、ジャイロ（１００）が内蔵
されている。実際の１軸自由度ジャイロの内部には、ピ
ックアップ、トルカ−等の多くのエレメントが内蔵され
、複雑なものであるが、１軸自由度ジャイロそのものが
公知であるので、その内容説明は立ち入らないことにす
。基本的に１軸自由度ジャイロは、３軸、すなわち、１
軸自由度ジャイロ（Ｙ）に就いて見れば、スピン軸（Ｙ
ｓ　）、入力軸（ＩＹ）　、出力軸（ＯＹ）をもち、か
つ電気的入力端子と出力端子とをもっている。１軸自由
度ジャイロ（Ｙ）は、入力軸（Ｉ　ｙ）のまわりの外筐
（１１０）の旋回を敏感に感知して、その出力端子より
電気信号を発生する。ジャイロ（Ｙ）が、第４図の位置
にあるときは、このジャイロ（Ｙ）全体が１、それが固
定せられたプラットホーム（５′）と共に、入力軸（Ｉ
ｙ）のまわりにまわろうとすると、上記理由により、そ
の出力端子から信号が出力され、この出力が、第４図に
於て点線で示すとおり、レゾルバ（５８）を経て、増幅
器（４７）をとおり増幅されて、サーボモータ（５７）
に敗り、これを制御し、この動きは、ギヤ（ｇｌ及び軸
（５１）を介して垂直環（１４’）に伝えられ、垂直軸
（５３’）を介して、プラントホーム（５′）をまわし
、はじめのジャイロ（Ｙ）の軸（Ｉｙ）のまわりの旋回
を打ち消してしまう、従って、プラットホーム（５′）
は、宇宙空間に対して、軸（［ｙ）のまわりでは、一定
の姿勢をとり続ける性質をもつ、もし、軸（Ｉ　ｖ）が
、プラットホーム（５′）と垂直環（１４’）との相対
偏位により約９０°ずれて、軸（５９）　、　　（５９
’）に並行になるならば、ジャイロ（Ｙ）の出力信号は
、増幅器経由で、サーボモータ（５６）に達せねば、軸
（ＩＹ）のまわりのサーボコントロールができなくなる
。このように、サーボモータ（５６）　、　　（５７）
の合成出力で、いつもジャイロ（Ｙ）によるプラットホ
ーム（５′）の軸（ＩＹ）まわりの制御ができるように
ジャイロ（Ｙ）の出力信号を、増幅器（４６）　、　　
（４７）に分配するのが、レゾルバ（５８）の役割であ
る。また、他の１つの１軸自由度ジャイロ（Ｚ）が、プ
ラットホーム（５′）上にあり、この入力軸（Ｉｚ）の
まわりのプラットホーム（５′）の旋回は、このジャイ
ロ（Ｚ）に感知され、その出力信号は、点線で示す経路
を経て、増幅器（４５）で増幅されて、サーボモータ（
５５）を駆動し、これが、ギア（ｇｌ）を経てプラット
ホーム（５′）を軸（ｌｘ）のまわりにもどすので、や
はり、プラントホーム（５′）は、宇宙空間に対し、軸
（ｌｘ）のまわりに一定の姿勢を保つ性質をもつ。第４
図の例に於ては、軸（ＩＹ）、　　（Ｉｚ）に直角な他
の１軸のまわりにも、１軸自由度ジャイロ（Ｘ）があっ
て、やはりプラットホーム（５′）の安定化を実現して
いるが、これは、指北運動と関係がないので説明を省略
する。かくて、宇宙空間に対し、３つの軸のまわりに安
定化されたプラントホーム（５′）上には、３個のジャ
イロの他に、２個の加速度針（Ｘ）と（Ｖ）とが固定さ
れ、それぞれ図に於いて、矢印（ａｘ）。

（ａｙ）方向の加速度を検出し、これに比例する電気信
号を発生するようになっている。ここでも、東西方向の
加速度を検出する加速度計（Ｖ）は、直接指北運動と関
係がないのでその説明を省略する。

一方、加速度計（Ｘｌは矢印（ａｘ）方向、すなわち、
１軸自由度ジャイロ（Ｙ）のスピン軸（Ｙｓ　）の方向
の加速度を検出するように、プラットホーム（５′）に
とりつけられているので、同図に示すとおり、スピン軸
（Ｙｓ　）の水平面からの傾斜角θがごく小さいならば
、加速度計（Ｘ）の出力は、地球重力加速度の角θ方向
の成分を、また、ジャイロコンパス装置を取り付けた航
行体が運動している場合、スピン軸（Ｙｓ　）方向の運
動加速度成分をも加えた値を出力信号として出す。

ところで、第４図の例でも、ストランプダウン方式のジ
ャイロコンパスで説明した加速度修正演算部（１７）と
同じものがある。ログ出力成分■ｉについても同一であ
る。従って、加速度計（×）の出力と、ログ出力成分Ｖ
−とを加速度修正演算部（１７）に於て、修正比較し、
夫々の差、すなわち、傾斜誤差θＮを得て、出力する。

一方、１軸自由度ジャイロは、前にのべたように、入力
端子を有し、ここへ、命令角速度信号を電気的に与える
と、入力軸のまわりに、上記サーボ系が働いているなら
ば、プラットホーム（５′）ごと、入力軸のまわりに命
令された角速度でプレセツションする性質をもっている
。加速度修正演算部（１７）の出力、すなわち傾斜誤差
θＮを第４図に於て、一点鎖線に示す如く、増幅器（３
１）　。

（３２）　、　　（３５’）に与え、さらに増＠器（３
１’）。

（３２’）の出力を、増？ｕｉ！　（３３’）で合成し
たものを、ｌ自由度ジャイロ（Ｚ）に入力してやると、
プラットホーム（５′）は、軸（Ｉｚ）　、すなわち、
軸（５３’）のまわりにプレセツションφを生ずる。同
様に、増幅Ｂ　（３５’）の出力を、ｌ軸自由度ジャイ
ロ（Ｙ）にもどしでや名と、プラットホーム（５′）を
、傾斜が小さくなる方向へ軸（Ｉｙ）のまわりにプレセ
ツションさせることができる。このため、増幅器（３１
’）は、比例増幅器で、そのゲインをＫとし、増幅器（
３２）は積分器で、その時定数をに／　Ｔ　ｒとし、さ
らに増＠器（３５）は比例項＠器でそのゲインをμとす
ると、第４図のジャイロ（Ｙ）のスピン軸（Ｙｓ　）は
、プラントホーム（５′）ごと、真北且つ水平に静定す
る。

一方、プラントホーム（５′）と航行体（筐体（２８）
を介して取り°付けられる）の方位角、ピンチ角、ロー
ル角等の姿勢角信号は、プラントホームを支える各軸の
角発信器により、出力される。

以上、２１１の構造のジャイロコンパスを例として説明
した。

上記の例のジャイロコンパスループは、本来垂直軸、南
北軸及び東西軸の３軸相互干渉する非線形であるが、取
扱う数値が微小なので、近似すると３軸相互干渉のない
線形系となり、ジャイロコンパッシングと東西レベル系
は分離される。

なお、上記の例のプラントホーム式ジャイロコンパスで
の東西レベル系とは、軸（ＩＹ）、（Ｉｚ）に直角な他
のｌ軸まわりにプラットホーム（５′）を安定化する系
で、ｌ軸自由度ジャイロ（Ｘ）と東西方向の加速度を検
出する加速度針（ｙｌとで、プラントホーム（５′）の
東西軸の方向のレベル誤差をゼロにするものである。こ
の東西レベル系は、本発明に無関係なので、その説明は
省略する。

次に本発明の説明のため、上記の２例のジャイロコンパ
７シングを、制御工学的ブロック線図で表わすと、２例
は等価であり、第５ｒｙＪの様に表わせる。以後、この
第５図を用いて説明する。

第５図のブロック線図を用いて、ジャイロコンパッシン
グ（Ｇ　Ｃ）の説明をする。

初期方位ｆ４．ｆｔ　（ｒ　ｏ　）があるとき、水平方
向自転成分の角速度Ωｃｏｓλ　（Ωは地球自転角速度
、λは航行体がある現地点の緯度である）を介して、東
西軸ジャイロ（６０）に入力し、この東西軸ジャイロ（
６０）は、南北軸まわりにジンバルを傾斜させる。この
傾斜を南北軸加速度計（６１）が検出し、傾斜比例信号
として出力する。この際、南北軸加速度針（６１）は、
航行体の南北軸方向の運動加速度を加算して出力する。

この加速度計（６１）の出力信号が、加速度修正演算部
（１７）で、ログ信号の南北軸方向成分■−により、修
正され、傾斜誤差θＮＩＪ＜得られる。この傾斜誤差θ
Ｎは、周知の如く緯度修正された後、ｔｔｔ北ゲイン（
６２）　　（ゲインはＫ）及び指北積分器（６３）　　
（その定数はに／Ｔ＋）を介して、垂直軸ジャイロ（６
４）にフィードバックされ、東西レベル軸ジャイロ（６
０）が水平自転成分を検出しなくなるまで、垂直軸ジャ
イロ（６４）を回転させる。これが指北ループである。

これだけでは、制振しないので、傾斜誤差θＮをダンピ
ングゲイン（６５）　　（そのゲインはμ）を介して、
東西軸ジャイロ（６０）にフィードバックすることで、
制振させる。これがダンピングループである。

このようにして、ジャイロコンパッシング（Ｇ　Ｃ）は
、指北ループとダンピングループとにより、方位誤差及
びレベルＭＭをゼロにすることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第５図のブロック線図で表わしたジャイロコンパッシン
グ（ＧＣ）を中制御工学の計算法に従い、ラプラス変換
し、（Ｓはラプラス演算子）初期方位１’ｉ　ｔ＝　ｒ
　ｏに対して方位誤差ｒ　（ｇ）を求めると、次式が得
られる。

・・・・・・・・（１） この（１）式の方位誤差の運動は、（１１式の分母を０
に等しいとおいた特性方程式の根を調べればよいから、 Ｓ１十μｇｓ’　＋にΩｇｓ＋にΩｇ／Ｔ＋−Ｑ・・・
・・・・・（２） となる。

この（２）式の係数はすべて正であるから、（２１式は
、少な（とも一つの負の実根を持たなければならない。

今、これを−ａ　　（ａ＞０）とすると、（２）式は次
の形に表わすことができる。

（Ｓ＋ａ）（Ｓ２＋２ξωｎｓ＋（ａ）ｎ２）＝０・・
・・・・・・（３） すなわち、（２）式で表わされるジャイロコンパッシン
グ（ＱＣ）の特性方程式は、（３）式で示される指数関
数の解の時定数ａと、ダンピング定数ξと、固有周期ω
ｎとからなる２次振動系からなることがわる。なお、時
定数ａは指北積分時定数Ｋ　／　Ｔ　Ｉに対応している
。

もし、指北積分器（６３）がなければ、（２）式はＳ２
十μｇＳ＋にΩｇ子０　　　・・・・・・・・（４）と
なり、直接２次振動系に対応できる。

Ｓ２＋２ξωｎｓ＋ωｎ２＝０　　＝（５）さて、実用
化されるでいるジャイロコンパスは、固有周期を例えば
ジュラ−周期の８４，４分、半周期減衰率０．３とを基
本として、設計され、（２）式でのダンピングゲインμ
及び指北ゲインＫ、指北積分器時定数Ｋ　／　Ｔ　ｒを
決める。

ところで、ジャイロコンパッシング（Ｇ　Ｃ）　　の式
（１１での初期方位誤差γ０に対する静定運動は、その
特性方程式で決定され、これは設計時に行なわれること
を述べた。従って、方位誤差の静定時間を短縮するには
、固有周期を短くし、減衰を強くする必要がある。

しかし、固有周期を短くし、半周期減衰率を小さくする
（減衰を強くする）ことは、ダンピングゲインμ、指北
ゲインに等を大きくすることを意味し、外乱による誤差
が大きくなることから、一定の限界がある。従って、ジ
ャイロコンパスの静定時間は、例えば、固有周期を８４
．４分のシューラ周期とし、半周期減衰率０．３として
設計した条件で、拘束されてしまう。即ち、従来では、
ジャイロコンパスの静定時間を、例えば１．５時間より
短くすることは不可能であった。

〔問題点を解決するための手段〕

従って、本発明は静定時間の短いジャイロコンパス装置
を提供せんとするもので、これは、慣性信号検出部と、
ログ信号発生部と、それ等の出力を演算処理して傾斜誤
差及び推測位置信号を出力するジャイロコンパス演算部
或いは方位角発信器とを有するジャイロコンパス装置に
於て、推定器（７１）を設け、この推定器は上記傾斜誤
差θＮ及び推測位置信号が供給され、これ等の信号に基
づいて方位誤差の推定値を発生し、この方位誤差の推定
位置を上記ジャイロコンパス演算部或いは方位角発信器
よりの方位角に加算し、方位誤差を短時間で除去するよ
うになしたジャイロコンパス装置である。

〔作用〕

本発明の、ジャイロコンパス装置に於ては、推定器（７
１）に、ジャイロコンパス装置（７０）から傾斜誤差θ
Ｎ、推測位置の緯度計算値を供給し、これより推定器（
７１）は、方位誤差の推定値を出力する。この方位誤差
の推定値を、真北及び局地水平系に対する航行体の相対
角として出力される発信角（Ｏ−ル角、ピンチ角及び方
位角）の内の方位角に加算することで、方位角に含まれ
る方位誤差が相殺できる。この時、推定器（７１）の方
位誤差推定値は、時間と共にジャイロコンパスの方位誤
差に漸近し、ついには一致（ジャイロコンパスが静定）
するが、この一致するまでの時間は、ジャイロコンパス
の方位誤差の静定時間に比べて十分に短い時間となって
いる。

従って、この推定！　（７１）をジャイロコンパスに併
設することで、従来に於ては、ジャイロコンパスの方位
誤差の静定時間は、ジャイロコンパスの固有周期及び半
周期減衰係数等で支配されていたものが、本発明では推
定器（７１）の方位誤差推定値が方位誤差と一致するま
での推定時間に変更される。この推定時間は、後述の如
く任意に設定できるので、ジャイロコンパスの静定時間
より十分短い時間（例えば１０分）と定めれば、ジャイ
ロコンパスの静定時間を格段に短縮できる。

〔実施例〕

第１図を用いて本発明によるジャイロコンパス装置の一
例を説明する。本発明に於ては、従来のジャイロコンパ
スは既存のままで使用し、それに推定器（７１）を併設
する。尚、上記理由により、ジャイロコンパスは符号（
７０）で示し、その説明は省略する。

この推定５　（７１）は、ジャイロコンパス装置（７０
）から傾斜誤差θＮ１推測位置の緯度計算値が供給され
、これに基づき方位誤差の推定値を出力する。この方位
誤差の推定値を、加算器（７２）に於てジャイロコンパ
ス装！ｉ！（）０）よりの真北及び局地水平系に対する
航行体の相対姿勢角として出力される方位角に加算する
ことで、方位角に含まれる方位誤差が相殺できる。

従って、初期方位誤差に対する静定運動において、ジャ
イロコンパスの方位誤差の静定時間は、従来に於てはジ
ャイロコンパスの固有周期及び半周期減衰率等に支配さ
れてきたが、本発明に於ては推定ｉ５　（７１）の方位
誤差推定値が方位誤差と一致するまでの推定時間に変更
される。

さて、第５図のジャイロコンパッシングを動的システム
として扱うと、制御工学で用いられる状態方程式に書き
直すことができる。

ジャイロコンパス（７０）内のジャイロコンパッシング
システムＣＧＣ）の内部状態を表わす状態量として、方
位誤差及びレベル誤差等が含まれ、これらの状態量は゛
未知である。従って、ジャイロコンパッシングシステム
（Ｇ　Ｃ）への入力はない。

このシステムの出力）ｌ　（ｔ）は、傾斜誤差θＮとな
る。

従って、ジャイロコンパッシングシステム（ＧＣ）は、
次のように表わすことができる。

状！＠量は、 Ｘ（ｔ）−Ａ（ｔ）　・Ｘ（ｔ）　　　　　　−−−−
・・・・（ＡＩ）のような関係がある。これは、ジャイ
ロコンパッシングシテスム（Ｇ　Ｃ）が、状ｙａｍの初
期値のみで作用することを表わしている。状態量と出力
との間には、 ｙ　（ｔ）　−ＣＸ　（ｔ）　　　　　　　　・・・・
・・・・（Ａ２）のような関係がある。

ここで、Ｘ　（ｔ）は状態量のｎ次のベクトル量。

ｙ　（ｔ）はスカラー量で、傾斜誤差θＮに相当する。

Ａ　（ｔ）はｎｘｎ行列で、ジャイロコンパッシングシ
ステムの各パラメータより 成る。

ＣはｌＸｎの検出行列である。

ｎは状態量の数である。

ジャイロコンパッシングシステム（ＧＣ）、の緯度は航
行体の運動に伴い、時間と共に変化する。

従って、緯度に対応したＡ　（ｔ）のパラメータは時間
と共に変化するので、ジャイロコンパッシングシステム
（ＧＣ）は時変システムとなる。

ジャイロコンパッシングシステム（Ｇ　Ｃ）の状態量Ｘ
（【）は未知であるが、Ａ　（ｔ）の時変パラメータの
「時々刻々」の値は、推測位置演算部（１６）で計算さ
れ出力されるので、既知であり、他のＡ（【）の時不変
パラメータもまた既知であるので、本発明の推定器（７
１）が構成できる。

推定Ｄ　（７１）はジャイロコンパッシングシステム（
ＧＣ）の（１）式及び（２）式に基づいて構成され、「
時々刻々Ｊでの出力（傾斜誤差θＮ）及び時変パラメー
タを入力として、又推定器（７１）の状態量は、ジャイ
ロコンパッシングシステム（Ｇ　Ｃ）の状態量Ｘ　（ｔ
）に時間と共に漸近するような状態方程式を有するシス
テムである。

次に推定器（７１）の構成を第２図で説明する。

推定！３　（７１）は２つの部分、即ちオブザーバ（７
１ａ）と、推定値フィルタ（７１ｂ　＞とより成る。オ
ブザーバ（７１ａ　）は、「時々刻々」でのジャイロコ
ンパッシングシステム（ＧＣ）のＡ及びＣに基づいて、
状態量Ｘ　（ｔ）を推定する状態方程式を構成する。

Ａ　（ｔ）の内で、時変パラメータの緯度も推測位置演
算部（１６）で計算した緯度で置き換える（上記Ａに相
当する）、オブザーバ（７１ａ）は観測値）ｌ　（ｔｌ
すなわち傾斜誤差θＮを入力とする状態方程式を作り、
その出力は状ｊ＠　ｉｌ　Ｘ　（ｔ）に漸近するような
システムを構成する。

ここで、オブザーバ（７１ａ）の状態方程式を次のよう
に構成する。

Ｚ　（ｔ）　＝　Ｆ　Ｚ　（ｔ）　＋　Ｇ　ｙ　（ｔｌ
＝　（Ａ−ＧＣ）Ｚ（ｔ）＋Ｇｙ（ｔ）　　・・・・（
Ａ３）ここで、’Ｚ　（ｔ）はオブザーバ（７１ａ）の
ｎ次の状態ベクトル量。

Ｆはｎｘｎ行列 Ｇはｎｘｎ行列 また、Ｆ＝Ａ−ＱＣ・・・・・・・・（＾４）なる関係
がある。

ジャイロコンパッシングシステム（ＧＣ）の状態量Ｘ　
（ｔｌとオブザーバ（７１ａ　）の状態量Ｚ　（ｔ）と
の差をとると、 Ｚ　（ｔｌ　−Ｘ　（ｔ）　＝　Ｆ　Ｚ　（ｔ）　＋　
Ｇ　ｙ（ｔｌ　−Ａ　Ｘ　（ｔ）＝　Ｆ　Ｚ　（Ｕ　＋
　Ｇ　ＣＸ　（ｔ）　−Ａ　Ｘ　（ｔ）＝ＦＺ（ｔｌ　
−（Ａ−ＧＣ）　Ｘ（ｔｌ＝Ｆ　（Ｚ（ｔ））　−Ｘ（
ｔ））　　　　　　・・・・・・・・（Ａ５）（Ａ５）
式を積分すると、 Ｚ（ｔ）＝Ｘ（ｔｌ＋　ｅ”　（Ｚ（ｏｌ−Ｘ（ｏｌ〕
””　（Ａ６）となる。

ここで、Ｆが漸近安定行列であれば、Ｆの任意ル量）に
収束するまでの時間が任意に決定できる。

従って、（Ａ６）式において、オブザーバ（７１ａ　）
の状態１Ｚ（ｔ）は、任意の時間で、ジャイロコンパッ
シングシステムの状！３量Ｘ　（ｔ）と一致する。

なお、オブザーバ（７１ａ）は、推定したジャイロコン
パッシング（ＱＣ）の状！３ｔｉｘｔｔ＋の内で、方位
誤差に相当する推定値を出力する。

一方、推定値フィルタ（７１ｂ　’）は、時定数Ｔ２の
ローパスフィルタをｎ１段で構成したもので、オブザー
バ（７１ａ　）の出力である推定した方位誤差のリップ
ル分を減衰させる働きがある。

もし、方位誤差のリップル分が問題とならなければ、推
定値フィルタ（７１ｂ　）は必要ない。

〔発明の効果〕

推定器（７１）により推定した方位誤差を方位発信角に
加算することで、従来のように、静定時間がコンパスの
固有周期及び半周期減衰係数等で拘束されていたのを、
それに比べて短時間の推定器の収束時間に置き換えるこ
とができる。又、この推定器（７１）は、対象であるコ
ンパスの仕様及び特性を賞んら変更、ｋＶＩを与えない
ので、従来のジャイロコンパスの設計には不都合な点は
発注しない。

更に、方位誤差の推定のみならずレベル誤差の推定も内
部で行っているので、ロール角についても短期収束が可
能である。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一例のブロック図、第２図はその主要
部のブロック図、第３図は従来のストラップダウン方式
のジャイロコンパス装置のブロック図、第４図は従来の
プラントホーム式のジャイロコンパスの斜視図、第５図
はそれ等のジャイロコンパッシングのブロック図である
。 図に於て、（ＧＣ）はジャイロコンパッシングステム、
（７０）はジャイロコンパス、（７１）は推定器、（７
１ａ）はオブザーバ、（７１ｂ　＞は推定値フィルタを
夫々示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 慣性信号検出部と、ログ信号発生部と、それ等の出力を
   演算処理して傾斜誤差及び推測位置信号を出力するジャ
   イロコンパス演算部或いは方位角発信器とを有するジャ
   イロコンパス装置に於て、推定器を設け、該推定器は、
   上記傾斜誤差及び推測位置信号が供給され、これ等信号
   に基づいて方位誤差の推定値を発生し、該方位誤差の推
   定値を上記ジャイロコンパス演算部或いは方位角発信器
   よりの方位角に加算し方位誤差を短時間で除去するよう
   になしたことを特徴とするジャイロコンパス装置。