JPH0630714U - Fiber optic gyro table platform - Google Patents
Fiber optic gyro table platformInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 長寿命で、メンテナンスコストが安く、高精
度の慣性基準装置を得る。
【構成】 ジャイロ及び加速度計を用いて移動体の角運
動から絶縁した安定台を作り移動体の姿勢方位角を計測
するようにしたステーブルプラットフォームにおいて、
ジャイロとして姿勢方位角の変化を検出する光ファイバ
ジャイロ及びこの出力を積分して角度信号を得る積分器
とを具備する。
(57) [Abstract] [Purpose] To obtain a highly accurate inertial reference device with long life, low maintenance cost. [Structure] A stable platform that uses a gyro and accelerometer to measure the attitude and azimuth of a moving body by creating a stable platform that is insulated from the angular motion of the moving body,
The gyro includes an optical fiber gyro that detects changes in attitude and azimuth, and an integrator that integrates the output to obtain an angle signal.
Description
【0001】[0001]
この考案は、移動体に搭載する慣性基準装置に関し、特に光ファイバジャイロ を用いたステーブルプラットフォーム型に関するものである。 The present invention relates to an inertial reference device mounted on a moving body, and more particularly to a stable platform type using an optical fiber gyro.
【0002】[0002]
一般にステーブルプラットフォーム型慣性基準装置は、高精度の慣性基準情報 (姿勢、方位、速度、位置)が必要な用途に用いられ、例えば図4に示すジンバ ルわく41,42により移動体(たとえば航空機)の角度の運動から絶縁された 安定台43を、これに搭載されたジャイロ44,45,46及び加速度計47, 48,49から検出された信号から移動体の姿勢方位を検出し、さらに加速度計 47,48,49の信号を積分することにより移動体の速度、位置を求める手段 として用いられる。 Generally, the stable platform type inertial reference device is used for applications requiring high-precision inertial reference information (attitude, azimuth, speed, position). For example, a gimbal frame 41, 42 shown in FIG. ) The stable base 43, which is insulated from the motion of the angle, is detected from the signals detected by the gyros 44, 45, 46 and accelerometers 47, 48, 49 mounted on the stable base 43, and the posture and direction of the moving body are detected. It is used as a means for obtaining the speed and position of the moving body by integrating the signals of total 47, 48, 49.
【0003】 図5は1軸分の制御系を示す図である。安定台43の上に搭載された1軸方向 の加速度を測定する加速度計47によって検出された傾斜角δθに対応する出力 信号は、積分器410に接続する。積分器410の出力は、系の特性に応じた計 算を行なう計算機411を介してジャイロ44のトルカー44Tに加えられる。 トルカー44Tの作用によりジャイロ44の基準軸を安定台43が水平になる方 向に修正する。ジャイロ44の基準軸のずれはプラットフォーム制御系412に 加えられモータ413を駆動して、加速度計47が重力加速度を検出しない方向 に安定台43が回され、最終的には安定台43が水平状態となって安定する。FIG. 5 is a diagram showing a control system for one axis. The output signal corresponding to the tilt angle δθ detected by the accelerometer 47 mounted on the stable base 43 and measuring the acceleration in the one-axis direction is connected to the integrator 410. The output of the integrator 410 is applied to the torquer 44T of the gyro 44 via the calculator 411 that performs the calculation according to the characteristics of the system. By the action of the torquer 44T, the reference axis of the gyro 44 is corrected so that the stable base 43 becomes horizontal. The deviation of the reference axis of the gyro 44 is applied to the platform control system 412, drives the motor 413, and rotates the stable base 43 in a direction in which the accelerometer 47 does not detect the gravitational acceleration, and finally the stable base 43 is in a horizontal state. Becomes stable.
【0004】 図6は従来の機能ブロック図である。図6において、601は加算器、602 は加速度計、603は加算器、604は積分器、605は増幅器、606は係数 要素、607は積分器、608は加算器、609はジャイロ、610は前記図4 におけるプラット制御系412,モータ413及び安定台43を含むステーブル エレメント、611は角度センサ、612は加算器、613は重力加速度、61 4は角度センサである。上記図5のような一連の制御ループを2軸分設けたうえ で、周期を図6に示すようにシューラ周期ωo(ωo2=g/R,RΩ=V)に一 致させることにより、図5と同様にして安定台43が常にその地点で水平になる ように制御され、これによって移動体の地表面に対する加速度を重力加速度から 分離して常に移動体の地表面に対する姿勢を得るようにしている。また、出発点 において、方位軸回りについてもジャイロ609により安定化した安定台43の 基準軸4(図4参照)を例えば真北に向けることにより移動体の方位角を知るこ とができる。なお、地球表面近くを移動する場合、地球自転角速度及び移動速度 に対応する角速度の補正をジャイロに加えること並びにコリオリの加速度の補正 を加速度計出力に加えることにより地理座標に対する航法精度の低下を防ぐ。FIG. 6 is a conventional functional block diagram. In FIG. 6, 601 is an adder, 602 is an accelerometer, 603 is an adder, 604 is an integrator, 605 is an amplifier, 606 is a coefficient element, 607 is an integrator, 608 is an adder, 609 is a gyro, and 610 is the above-mentioned. A stable element including the platform control system 412, the motor 413, and the stabilizing base 43 in FIG. 4, 611 is an angle sensor, 612 is an adder, 613 is a gravitational acceleration, and 614 is an angle sensor. By providing a series of control loops for two axes as shown in FIG. 5 and matching the cycle to the Schurer cycle ωo (ωo 2 = g / R, RΩ = V) as shown in FIG. In the same manner as in step 5, the stable platform 43 is controlled so that it is always horizontal at that point, so that the acceleration of the moving body with respect to the ground surface is separated from the gravitational acceleration, and the posture of the moving body with respect to the ground surface is always obtained. There is. Also, at the starting point, the azimuth of the moving body can be known by pointing the reference axis 4 (see FIG. 4) of the stabilizing base 43 stabilized by the gyro 609 also about the azimuth axis to, for example, true north. When moving near the surface of the earth, the correction of the angular velocity corresponding to the earth's rotation angular velocity and the moving velocity is added to the gyro, and the correction of the Coriolis acceleration is added to the output of the accelerometer to prevent the deterioration of navigation accuracy with respect to geographical coordinates. .
【0005】[0005]
従来のステーブルプラットフォーム型慣性装置には、機械式軸受を用いたジャ イロを使うものしかなく、寿命の点で制限があるためジャイロの交換、オーバー ホールが必要で多大の費用を要し、また、慣性基準装置の交換時には搭載する移 動体のミッションに制限が加わるなどの問題点があった。 The conventional stable platform type inertial device only uses a gyro that uses mechanical bearings, and since it has a limited lifespan, it requires replacement and overhaul of the gyro, which is very expensive. However, when replacing the inertial reference device, there was a problem that the mission of the mobile unit to be mounted was limited.
【0006】 この考案は上記のような問題点を解消するためになされたもので、長寿命で、 メンテナンスコストが安く、高精度の慣性基準装置を得ることを目的としている 。The present invention has been made in order to solve the above problems, and an object thereof is to obtain an inertial reference device having a long life, low maintenance cost, and high accuracy.
【0007】[0007]
この考案に係る光ファイバジャイロステーブルプラットフォームは、ジャイロ 及び加速度計を用いて移動体の角運動から絶縁した安定台を作り移動体の姿勢方 位角を計測するようにしたものであって、ジャイロとして姿勢方位角の変化を検 出する光ファイバジャイロ及びこの出力を積分して角度信号を得る積分器とを具 備するようにしたものである。 The optical fiber gyro table platform according to the present invention uses a gyro and an accelerometer to form a stable base that is insulated from the angular motion of the moving body, and measures the posture angle of the moving body. An optical fiber gyro that detects changes in attitude and azimuth and an integrator that integrates this output to obtain an angle signal are provided.
【0008】[0008]
【作用】 ジャイロとして可動部分の全く無い光ファイバジャイロに、姿勢方位角の変化 を検出した光ファイバジャイロの出力を角度信号に変換するための積分器を組み 合わせてステーブルプラットフォームとして機能する。[Function] As a gyro, an optical fiber gyro having no movable parts is combined with an integrator for converting the output of the optical fiber gyro that detects a change in attitude and azimuth angle into an angle signal, and functions as a stable platform.
【0009】[0009]
図1は本考案に係る光ファイバジャイロステーブルプラットフォームの一実施 例のブロック図であり、101は加算器、102は加速度計、103は加算器、 104は積分器、105は増幅器、106は係数要素、107は積分器、108 は加算器、109は積分器、110は前記図6と同様なステーブルエレメント、 111は角度センサ、112は加算器、113は重力加速度、114は角度セン サ、115は光ファイバジャイロである。一般に光ファイバジャイロは、閉じた 光路が回転しているとき、その光路を回る左回り光、右回り光間に位相差が生じ 、その位相差から角速度が検出できるという原理に基づくものである。例えば図 2のように、レーザ光がレーザ光源21から出てファイバループ22の円形軌道 に入る。光はビームスプリッタ23によって二分され、左回りの光と右回りの光 となる。各々の光はファイバーループ22の中を伝播した後、再び同じビームス プリッタ23に到達し検知器24に至る。ここで重ね合わされてできた干渉光の 強度が測定されるのであるが、このときこの系全体が静止していれば、左右両回 り光はまったく同じ光路長を通るので、合成点では両回り光の位相は同一である 。ところが、この円形軌道が一方向に回転角速度Ωで回転すると、左右両回り光 間の位相にずれが生じる。この位相差Δθは干渉光の強度となって現われ、その 干渉光強度を測定して、回転角速度を求める。 FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of an optical fiber gyro table platform according to the present invention, in which 101 is an adder, 102 is an accelerometer, 103 is an adder, 104 is an integrator, 105 is an amplifier, and 106 is a coefficient. Elements, 107 is an integrator, 108 is an adder, 109 is an integrator, 110 is a stable element similar to FIG. 6, 111 is an angle sensor, 112 is an adder, 113 is gravitational acceleration, 114 is an angle sensor, Reference numeral 115 is an optical fiber gyro. In general, an optical fiber gyro is based on the principle that, when a closed optical path is rotating, a phase difference occurs between left-handed light and right-handed light that travel around the optical path, and the angular velocity can be detected from the phase difference. For example, as shown in FIG. 2, laser light exits the laser light source 21 and enters the circular orbit of the fiber loop 22. The light is bisected by the beam splitter 23 and becomes left-handed light and right-handed light. After propagating in the fiber loop 22, each light reaches the same beam splitter 23 and reaches the detector 24 again. Here, the intensity of the interfering light produced by superposition is measured.If the entire system is stationary at this time, both left and right lights pass through exactly the same optical path length, so at the combining point both lights The phases of light are the same. However, when this circular orbit rotates in one direction at a rotational angular velocity Ω, a phase shift occurs between the left and right lights. This phase difference Δθ appears as the intensity of the interference light, and the intensity of the interference light is measured to obtain the rotation angular velocity.
【0010】 図3は船舶が位置から位置に移動した状態を示す図であり、これを例に動 作を説明する。加速度計102で検出された加速度を加算器103でコリオリ補 正し、これを積分器104で積分して速度を検出してこれを増幅器105で増幅 し出力Ωcを得る。Ωcは係数要素106を経て積分器107で積分され位置信号 Dに変換される。また、Ωcは移動体の地表面に対する速度による角速度分の補 正分として加算器108に入力する。このとき、地球自転補正δERCも加算器 108に入力している。ステーブルエレメント110の一部を構成する安定台に 取り付けられた光ファイバジャイロ115は角速度センサとして安定台の慣性系 に対する角速度を検出し、この出力が加算器108に減算入力して、前記Ωcと δERCで補正される。加算器108の出力は積分器109で積分され安定台の 地表面に対する角度を得るようにする。加算器112では、初期ティルト−δθ oを考慮して安定台の傾斜角θcに対するθV(水平面の回転角)の差δθを得て 、角度センサ114に出力する。角度センサ114は移動体の水平に対する角度 θMを検出していて、これとδθとにより角度出力θM−δθとして得られる。FIG. 3 is a diagram showing a state in which the ship has moved from position to position, and the operation will be described by taking this as an example. The acceleration detected by the accelerometer 102 is Coriolis-corrected by the adder 103, which is integrated by the integrator 104 to detect the speed, which is amplified by the amplifier 105 to obtain the output Ωc. Ωc is integrated by the integrator 107 via the coefficient element 106 and converted into the position signal D. Further, Ωc is input to the adder 108 as a correction component for an angular velocity due to the velocity of the moving body with respect to the ground surface. At this time, the earth rotation correction δERC is also input to the adder 108. An optical fiber gyro 115 attached to a stabilizing table which constitutes a part of the stable element 110 detects an angular velocity with respect to the inertial system of the stabilizing table as an angular velocity sensor, and this output is subtracted and input to an adder 108 to obtain the above-mentioned Ωc. Corrected by δERC. The output of the adder 108 is integrated by the integrator 109 to obtain the angle of the stable base with respect to the ground surface. The adder 112 obtains a difference δθ of θV (rotation angle of the horizontal plane) with respect to the tilt angle θc of the stabilizing table in consideration of the initial tilt −δθ o, and outputs it to the angle sensor 114. The angle sensor 114 detects the angle θM of the moving body with respect to the horizontal, and the angle sensor 114 obtains an angle output θM−δθ.
【0011】[0011]
以上詳細に説明したように、この考案によれば光ファイバジャイロを用いるた め、長寿命で、メンテナンスコストが安く、高精度の慣性基準装置を得ることが できる。 As described in detail above, according to the present invention, since the optical fiber gyro is used, it is possible to obtain a highly accurate inertial reference device having a long life, low maintenance cost.
【図1】本考案に係る光ファイバジャイロステーブルプ
ラットフォームの一実施例のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of an optical fiber gyro table platform according to the present invention.
【図2】光ファイバジャイロの原理図である。FIG. 2 is a principle diagram of an optical fiber gyro.
【図3】船舶が移動した状態を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a state in which a ship has moved.
【図4】一般的なステーブルプラットフォーム型慣性基
準装置の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a general stable platform inertial reference device.
【図5】1軸分の制御系を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a control system for one axis.
【図6】図6は従来の機能ブロック図である。FIG. 6 is a conventional functional block diagram.
115 光ファイバジャイロ 102 加速度計 109 積分器 110 ステーブルエレメント(安定台) 115 optical fiber gyro 102 accelerometer 109 integrator 110 stable element (stabilizer)
Claims (1)
角運動から絶縁した安定台を作り移動体の姿勢方位角を
計測するようにしたステーブルプラットフォームにおい
て、ジャイロとして姿勢方位角の変化を検出する光ファ
イバジャイロ及びこの出力を積分して角度信号を得る積
分器とを具備することを特徴とした光ファイバジャイロ
ステーブルプラットフォーム。1. A stable platform, which uses a gyro and an accelerometer to measure a posture azimuth of a moving body by forming a stable stand that is insulated from the angular motion of the moving body, and detects a change in the posture azimuth as a gyro. An optical fiber gyro table platform, comprising: an optical fiber gyro that operates and an integrator that integrates the output to obtain an angle signal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7190492U JPH0630714U (en) | 1992-09-22 | 1992-09-22 | Fiber optic gyro table platform |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7190492U JPH0630714U (en) | 1992-09-22 | 1992-09-22 | Fiber optic gyro table platform |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0630714U true JPH0630714U (en) | 1994-04-22 |
Family
ID=13473995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7190492U Pending JPH0630714U (en) | 1992-09-22 | 1992-09-22 | Fiber optic gyro table platform |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0630714U (en) |
-
1992
- 1992-09-22 JP JP7190492U patent/JPH0630714U/en active Pending
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