JPH0630714U - 光ファイバジャイロステーブルプラットフォーム - Google Patents

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。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

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。

【０００２】

【従来の技術】

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。

【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。

【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。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

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。

【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 。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

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。

【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。

【０００９】

【実施例】

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。

【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。

【００１１】

【考案の効果】

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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】光ファイバジャイロの原理図である。

【図３】船舶が移動した状態を示す図である。

【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。

【図５】１軸分の制御系を示す図である。

【図６】図６は従来の機能ブロック図である。

【符号の説明】

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）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 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。