(57)【要約】【課題】慣性航法装置で推定された水中航走体の移動方向と実際の水中航走体の移動方向との間のずれが小さくなるように、慣性航法装置を校正する。【解決手段】一態様では、ドップラ速度計で計測された水中航走体の速度情報を用いて水中航走体の位置を求める慣性航法装置の校正方法が提供される。この校正方法は、水中航走体の前後方向を予め定められた基準方向に向けた状態で、水槽内に配置された水中航走体を基準方向に沿って第１の地点から第２の地点まで移動させる工程と、第１の地点から第２の地点に移動する水中航走体の速度情報をドップラ速度計によって計測する工程と、慣性航法装置によって、速度情報を積分して水中航走体の位置情報を算出する工程と、基準方向と、位置情報から定まる水中航走体の第１の移動方向とのヨー方向のオフセット角度を取得する工程と、ヨー方向のオフセット角度に基づいて慣性航法装置の出力を補正する工程と、を含む。【選択図】図１
2020169953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドップラ速度計で計測された水中航走体の速度情報を用いて前記水中航走体の位置を求める慣性航法装置のオフセット角度の校正方法であって、
前記水中航走体の前後方向を予め定められた基準方向に向けた状態で、水槽内に配置された前記水中航走体を前記基準方向に沿って第１の地点から第２の地点まで移動させる工程と、
前記第１の地点から前記第２の地点に移動する前記水中航走体の速度情報を前記ドップラ速度計によって計測する工程と、
前記慣性航法装置によって、前記速度情報を積分して前記水中航走体の位置情報を算出する工程と、
前記基準方向と、前記位置情報から定まる前記水中航走体の第１の移動方向とのヨー方向のオフセット角度を取得する工程と、
前記ヨー方向のオフセット角度に基づいて前記慣性航法装置の出力を補正する工程と、
を含む、校正方法。
【請求項２】
前記基準方向と前記第１の移動方向とのピッチ方向のオフセット角度を取得する工程と、
前記ピッチ方向のオフセット角度に基づいて前記慣性航法装置の出力を補正する工程と、
を更に含む、請求項１に記載の校正方法。
【請求項３】
前記水中航走体の左右方向を前記基準方向に向けた状態で、水槽内に配置された前記水中航走体を前記基準方向に沿って第３の地点から第４の地点まで移動させる工程と、
前記第３の地点から前記第４の地点に移動する前記水中航走体の速度情報を前記ドップラ速度計によって計測する工程と、
前記慣性航法装置によって、前記水中航走体の速度情報を積分して前記水中航走体の位置情報を算出する工程と、
前記基準方向と、前記位置情報から定まる前記水中航走体の第２の移動方向とのロール方向のオフセット角度を取得する工程と、
前記ロール方向のオフセット角度に基づいて前記慣性航法装置の出力を補正する工程と、
を更に含む、請求項１又は２に記載の校正方法。
【請求項４】
前記水中航走体に連結された台車を、前記基準方向に沿って配置されたレールに沿って走行させることによって、前記基準方向に沿って前記水中航走体を移動させる、請求項１〜３の何れか一項に記載の校正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、慣性航法装置の校正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から慣性航法装置を校正する技術が知られている。例えば、下記特許文献１の校正方法では、角速度マッチングによって外部慣性航法装置に対するジャイロの三軸の取付けミスアライメントを推定すると共に、角度マッチングによって外部慣性航法装置に対するジャイロの三軸の取付けミスアライメントを推定する。そして、角速度マッチングによって求められた取付けミスアライメント及び角度マッチングによって求められた取付けミスアライメントうちの一方を揺動レベルに応じて選択し、選択された取付けミスアライメントによって外部慣性航法装置から入力される方位角を補正して慣性航法装置の出力としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２２０７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、水中又は水底を調査することを目的として、無人で水中を自律航走する水中航走体が利用されている。一般的に、水中航走体は、当該水中航走体の移動方向及び位置を検出する慣性航法装置を備えている。水中航走体用の慣性航法装置としては、ドップラ速度計によって計測された水中航走体の３軸方向の速度情報を積分することによって、水中航走体の移動方向及び位置を取得するものが知られている。
【０００５】
このような慣性航法装置では、慣性航法装置のジャイロ機構の座標系とドップラ速度計の座標系とを一致させる必要がある。例えば、ドップラ速度計を水中航走体に取り付けたときに位置合わせが不適切であると、ジャイロ機構の座標系とドップラ速度計の座標系との間に角度誤差（オフセット角度）が生じることとなる。この場合には、慣性航法装置で推定された水中航走体の移動方向と、実際の水中航走体の移動方向との間にずれが生じ、慣性航法装置の精度が低下することとなる。なお、上記の特許文献１に記載の技術では、ジャイロ機構の座標系とドップラ速度計の座標系との間のオフセット角度を調整することは困難である。
【０００６】
したがって、慣性航法装置で推定された水中航走体の移動方向と実際の水中航走体の移動方向との間のずれが小さくなるように、慣性航法装置に対するドップラ速度計の取付ミスアライメント角度（オフセット角度）を校正する方法を提供することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様では、ドップラ速度計で計測された水中航走体の速度情報を用いて水中航走体の位置を求める慣性航法装置のオフセット角度の校正方法が提供される。この校正方法は、水中航走体の前後方向を予め定められた基準方向に向けた状態で、水槽内に配置された水中航走体を基準方向に沿って第１の地点から第２の地点まで移動させる工程と、第１の地点から第２の地点に移動する水中航走体の速度情報をドップラ速度計によって計測する工程と、慣性航法装置によって、速度情報を積分して水中航走体の位置情報を算出する工程と、基準方向と、位置情報から定まる水中航走体の第１の移動方向とのヨー方向のオフセット角度を取得する工程と、ヨー方向のオフセット角度に基づいて慣性航法装置の出力を補正する工程と、を含む。
【０００８】
この態様では、ドップラ速度計で検出された水中航走体の速度情報を積分することによって水中航走体の位置情報を算出し、算出された位置情報に基づいて水中航走体の第１の移動方向を推定している。この第１の移動方向は、ドップラ速度計によって計測された速度情報から推定された水中航走体の移動方向であるので、実際の水中航走体の移動方向である基準方向と第１の移動方向とがなすヨー方向の角度は、慣性航法装置のヨー方向のオフセット角度に相当する。このオフセット角度に基づいて慣性航法装置を補正することによって、慣性航法装置で推定された水中航走体の移動方向と、実際の水中航走体の移動方向との間の誤差が小さくなるように慣性航法装置を校正することができる。
【０００９】
一実施形態に係る校正方法は、基準方向と第１の移動方向とのピッチ方向のオフセット角度を取得する工程と、ピッチ方向のオフセット角度に基づいて慣性航法装置の出力を補正する工程と、を更に含んでいてもよい。
【００１０】
この実施形態によれば、ピッチ方向のオフセット角度に基づいて慣性航法装置の出力を補正することによって、慣性航法装置で計測された水中航走体の移動方向と、実際の水中航走体の移動方向との間の誤差が更に小さくなるように慣性航法装置を校正することができる。
【００１１】
一実施形態に係る校正方法は、水中航走体の左右方向を基準方向に向けた状態で、水槽内に配置された水中航走体を基準方向に沿って第３の地点から第４の地点まで移動させる工程と、第３の地点から第４の地点に移動する水中航走体の速度情報をドップラ速度計によって計測する工程と、慣性航法装置によって、水中航走体の速度情報を積分して水中航走体の位置情報を算出する工程と、基準方向と、位置情報から定まる水中航走体の第２の移動方向とのロール方向のオフセット角度を取得する工程と、ロール方向のオフセット角度に基づいて慣性航法装置の出力を補正する工程と、を更に含んでいてもよい。
【００１２】
この実施形態によれば、ロール方向のオフセット角度に基づいて慣性航法装置の出力を補正することによって、慣性航法装置で計測された水中航走体の移動方向と、実際の水中航走体の移動方向との間の誤差が更に小さくなるように慣性航法装置を校正することができる。
【００１３】
一実施形態では、水中航走体に連結された台車を、基準方向に沿って配置されたレールに沿って走行させることによって、基準方向に沿って水中航走体を移動させてもよい。このように台車をレールに沿って移動させることで、水中航走体を容易に基準方向に沿って移動させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一態様及び種々の実施形態によれば、慣性航法装置で推定された水中航走体の移動方向と実際の水中航走体の移動方向との間のずれが小さくなるように、慣性航法装置を校正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】検査システムを概略的に示す図である。
【図２】水中航走体の機能構成を表すブロック図である。
【図３】検査システムの上面図である。
【図４】一実施形態の慣性航法装置の校正方法を示すフローチャートである。
【図５】ＸＹ平面における水中航走体の移動方向を示す図である。
【図６】ＸＺ平面における水中航走体の移動方向を示す図である。
【図７】検査システムの上面図である。
【図８】ＸＺ平面における水中航走体の移動方向を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本開示の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は繰り返さない。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１７】
まず、一実施形態の慣性航法装置の校正方法が適用される検査システム１０について説明する。図１は、検査システム１０を概略的に示す図である。なお、図１では、互いに直交する３方向を、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向として図示している。Ｘ方向及びＹ方向は水平方向に沿った方向であり、Ｚ方向は鉛直方向に沿った方向である。
【００１８】
図１に示すように、検査システム１０は、水中航走体２０及び移動機構３０を備えている。水中航走体２０は、水が貯められた水槽Ｐ内に配置されている。水槽Ｐは、例えば略長方形の平面形状を有する実験用の屋内プールであるが、水槽Ｐは屋外に設けられていてもよい。水中航走体２０は、例えば水中又は水底を調査するために無人で自律航走する機能を有している。図２は、水中航走体２０の機能構成を表すブロック図である。
【００１９】
図２に示すように、水中航走体２０は、制御装置２２、ドップラ速度計２３、慣性航法装置２４、ログ記憶装置２５、通信機２６及びＧＰＳ受信機２７を備えている。制御装置２２は、水中航走体２０の各種装置（例えば、ドップラ速度計２３、慣性航法装置２４、ログ記憶装置２５、通信機２６及びＧＰＳ受信機２７）を制御する。制御装置２２は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されており、所定の機能を実現するためのコンピュータプログラムがＲＯＭなどに記憶されている。そして、ＣＰＵやＲＡＭ上に上記のコンピュータプログラムを読み込ませ、ＣＰＵの制御の下で動作させることで、各種機能が実現される。なお、一実施形態においては、制御装置２２の各機能が集積回路によって実現されてもよい。
【００２０】
ドップラ速度計２３は、水中航走体２０の対地速度を計測する速度計（ＤＶＬ：Doppler Velocity Log）である。このドップラ速度計２３は、水槽Ｐの底面ＰＢ又は水面ＷＳに向けて音波を送出する送波器と、底面ＰＢ又は水面ＷＳからの反射波を受信する受波器とを備えており、受波器において受信した反射波のドップラーシフト量から水中航走体２０の速度を計測する。ドップラ速度計２３は、三軸方向の速度情報を検出することが可能である。ドップラ速度計２３は、水中航走体２０の三軸方向の速度情報を連続的又は周期的に計測し、計測された速度情報と当該速度情報の計測時刻とを慣性航法装置２４に出力する。なお、以下では、ドップラ速度計２３の三軸によって定義される三次元座標系をＤＶＬ座標系と称するものとする。
【００２１】
慣性航法装置２４は、水中航走体２０の姿勢情報及び位置情報を計測する装置である。慣性航法装置２４は、少なくとも三軸のジャイロ機構及び三軸の加速度計を有しており、三軸周りの角速度を計測する機能を有している。具体的に、慣性航法装置２４は、ジャイロ機構及び加速度計によって計測された水中航走体２０の三軸周りの角速度及び加速度から地球の回転軸方向を検出し、姿勢情報として水中航走体２０の真北を基準とするヨー角、ピッチ角及びロール角を取得する。なお、以下では、ジャイロ機構の三軸によって定義される三次元座標系をＩＮＳ座標系と称するものとする。
【００２２】
また、慣性航法装置２４は、ドップラ速度計２３によって計測された三軸方向の速度情報を積分して、水中航走体２０の位置情報を算出する。この位置情報は、ドップラ速度計２３によって計測された速度情報から算出された水中航走体の推定位置情報である。推定位置情報は、例えば緯度、経度及び深度を含む三次元の位置情報である。慣性航法装置２４は、水中航走体２０の姿勢情報及び推定位置情報を計測時刻と共にログ記憶装置２５に出力する。
【００２３】
ログ記憶装置２５は、慣性航法装置２４から出力された水中航走体２０の姿勢情報及び推定位置情報をログ情報として記憶する。ログ情報としては、例えば、計測時刻、緯度、経度、深度、ヨー角、ピッチ角、及び、ロール角が含まれる。通信機２６は、アンテナに接続されており、例えばログ情報を無線通信で外部コンピュータに送信する機能を有している。ＧＰＳ受信機２７は、測位衛星から測位情報を受信して水中航走体２０の絶対位置を取得する機能を有している。
【００２４】
移動機構３０は、水槽Ｐ内に配置された水中航走体２０を予め定められた基準方向に移動させるものであり、レール３２、台車３４及びストラット３６を有している。レール３２は、水槽Ｐの上方に配置され、Ｘ方向に延びている。
【００２５】
台車３４は、レール３２上に配置されている。台車３４には、ストラット３６の一端が接続されている。ストラット３６の他端は、水槽Ｐ内の水中航走体２０に接続されている。このとき、図３に示すように、水中航走体２０は、当該水中航走体２０の前後方向ＦＲがＸ方向を向いた状態でストラット３６に固定されている。台車３４には、例えばモータが設けられており、このモータの駆動力によって台車３４はレール３２に沿って走行する。台車３４がレール３２上を走行すると、水中航走体２０は水槽Ｐ内においてＸ方向に沿って移動する。水中航走体２０が移動するＸ方向は、予め定められた基準方向である。
【００２６】
次に、図４を参照して、一実施形態に係る慣性航法装置２４に対するドップラ速度計取付けミスアライメントの校正方法について説明する。図４は、一実施形態に係る慣性航法装置２４の校正方法ＭＴを示すフローチャートである。この方法ＭＴは、例えば図１に示す検査システム１０を用いて実行される。
【００２７】
方法ＭＴでは、まず工程ＳＴ１が行われる。工程ＳＴ１では、図３に示すように、水中航走体２０の前後方向ＦＲがＸ方向を向いた状態で当該水中航走体２０が台車３４に保持される。そして、台車３４がレール３２に沿って走行することによって、水槽Ｐ内に配置された水中航走体２０をＸ方向（基準方向）に沿って移動させる。これにより、水中航走体２０は、Ｘ方向に沿って始点Ｐ１（第１の地点）から終点Ｐ２（第２の地点）に移動する（図５参照）。以下では、水中航走体２０の始点Ｐ１からの移動開始時点の時刻をｔ１と表し、水中航走体２０の終点Ｐ２での移動終了時点の時刻をｔ２と表すものとする。なお、工程ＳＴ１の実行前に、始点Ｐ１の位置情報を慣性航法装置２４に初期値として入力してもよい。始点Ｐ１の位置情報は、例えばＧＰＳ受信機２７によって受信された測位情報から取得してもよいし、水槽Ｐの設計図面を読み取ることで取得してもよい。
【００２８】
続く工程ＳＴ２では、始点Ｐ１から終点Ｐ２に移動する水中航走体２０の速度情報がドップラ速度計２３によって計測される。このとき、ドップラ速度計２３は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの水中航走体２０の三軸方向の速度情報を連続的又は周期的に計測する。ドップラ速度計２３は、計測した水中航走体２０の速度情報及びその計測時刻を慣性航法装置２４に出力する。
【００２９】
続く工程ＳＴ３では、ドップラ速度計２３によって計測された速度情報から水中航走体２０の推定位置情報が算出される。具体的に、工程ＳＴ３では、慣性航法装置２４は、ドップラ速度計２３から出力された水中航走体２０の三軸方向の速度情報を積分することで、各計測時刻についての水中航走体２０の推定位置情報を算出する。なお、速度情報を積分して求められる位置情報は、始点Ｐ１を基準とした相対的な位置情報であるので、慣性航法装置２４は、始点Ｐ１の位置情報と速度情報から求められた位置情報とを組み合わせて、推定位置情報を算出してもよい。以下では、慣性航法装置２４によって算出された時刻ｔ１における推定位置情報をＰｅ（ｔ１）と表し、時刻ｔ２における推定位置情報をＰｅ（ｔ２）と表すものとする。また、慣性航法装置２４は、ジャイロ機構によって計測された水中航走体２０の三軸周りの角速度等から、水中航走体２０の移動中のヨー角、ピッチ角及びロール角を取得する。
【００３０】
さらに、慣性航法装置２４は、上記のように求められた姿勢情報及び推定位置情報をログ記憶装置２５にログ情報として記憶する。ログ記憶装置２５に記録されるログ情報には、例えば、計測時刻、緯度、経度、深度、ヨー角、ピッチ角及びロール角が含まれる。
【００３１】
続く工程ＳＴ４では、水中航走体２０の推定位置情報から定まる水中航走体２０の移動方向Ｄ１（第１の移動方向）が推定される。この移動方向Ｄ１は、ドップラ速度計２３によって計測された速度情報に基づいて推定される水中航走体２０の移動方向である。移動方向Ｄ１は、水中航走体２０の時刻ｔ１における推定位置情報と、水中航走体２０の時刻ｔ２における推定位置情報とから推定される。具体的に、慣性航法装置２４は、ログ記憶装置２５に記録されたログ情報から、時刻ｔ１及び時刻ｔ２に対応する２つのレコードを抽出し、その２つのレコードに含まれる水中航走体２０の推定位置情報（緯度、経度及び深度）を取得する。ここでは、図５に示すように、時刻ｔ１における推定位置情報Ｐｅ（ｔ１）を（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）とし、時刻ｔ２における推定位置情報Ｐｅ（ｔ２）を（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）として説明する。慣性航法装置２４は、推定位置情報Ｐｅ（ｔ１）と推定位置情報Ｐｅ（ｔ２）とを結ぶ直線の方向を水中航走体２０の移動方向Ｄ１と推定する。
【００３２】
続く工程ＳＴ５では、水中航走体２０のヨー方向のオフセット角度ψ０が取得される。Ｚ方向左ねじ周りの回転方向を水中航走体２０のヨー方向の角度の正方向とする。上記のように、移動機構３０によって水中航走体２０は基準方向であるＸ方向に沿って移動されている。したがって、図５に示すように、慣性航法装置２４によって推定された水中航走体２０の移動方向Ｄ１と実際の移動方向であるＸ方向とのなすヨー方向の角度が、ヨー方向のオフセット角度ψ０に相当する。具体的に、工程ＳＴ５では、制御装置２２が、下記式（１）からヨー方向のオフセット角度ψ０を算出する。
【００３３】
【数１】
2020169953.tif 000003
【００３４】
続く工程ＳＴ６では、水中航走体２０のピッチ方向のオフセット角度θ０が取得される。なお、水中航走体２０の前後方向ＦＲがＸ方向を向いているので、Ｙ方向右ねじ周りの回転方向を水中航走体２０のピッチ方向の角度の正方向とする。上記のように、移動機構３０によって水中航走体２０は基準方向であるＸ方向に沿って移動されている。したがって、図６に示すように、慣性航法装置２４によって推定された水中航走体２０の移動方向Ｄ１と実際の移動方向であるＸ方向とのなすピッチ方向の角度が、ピッチ方向のオフセット角度θ０に相当する。具体的に、工程ＳＴ６では、制御装置２２が、下記式（２）からピッチ方向のオフセット角度θ０を算出する。
【００３５】
【数２】
2020169953.tif 000004
【００３６】
続く工程ＳＴ７では、ヨー方向のオフセット角度ψ０、及び、ピッチ方向のオフセット角度θ０に基づいて慣性航法装置２４の出力が補正される。ここでは、慣性航法装置２４の補正後のヨー方向のアライメント角度をψ２とし、補正前のヨー方向のアライメント角度をψ１と表す。この場合、補正後のヨー方向のアライメント角度ψ２は、下記式（３）によって求められる。
【００３７】
【数３】
2020169953.tif 000005
【００３８】
また、慣性航法装置２４の補正後のピッチ方向のアライメント角度をθ２とし、補正前のピッチ方向のアライメント角度をθ１とすると、補正後のピッチ方向のアライメント角度θ２は、下記式（４）によって求められる。
【００３９】
【数４】
2020169953.tif 000006
【００４０】
なお、慣性航法装置２４の出力は、例えば補正後のヨー方向のアライメント角度ψ２、及び、補正後のピッチ方向のアライメント角度θ２を慣性航法装置２４にそれぞれ入力することによって校正される。
【００４１】
続く工程ＳＴ８では、ドップラ速度計２３のスケールファクタが校正される。スケールファクタとは、ドップラ速度計２３で計測される速度を定数倍する機能であり、スケールファクタを調整することによって、ドップラ速度計２３の出力が校正される。ここでは、補正後のスケールファクタをＳ２と表し、補正前のスケールファクタをＳ１と表すものとする。この場合、補正後のスケールファクタＳ１は、下記式（５）によって求められる。
【００４２】
【数５】
2020169953.tif 000007
【００４３】
上記式（５）中のＤＡＣＴは水中航走体２０の実際の移動距離を表しており、例えば台車３４の車輪の回転角度等によって計測される走行距離から求められる。また、上記式（５）中のＤＩＮＳは、慣性航法装置２４によって推定される水中航走体２０の移動距離である。移動距離ＤＩＮＳは、ログ記憶装置２５に記憶された水中航走体２０の推定位置情報に基づいて、下記式（６）によって求められる。
【００４４】
【数６】
2020169953.tif 000008
【００４５】
方法ＭＴでは、次いで工程ＳＴ９が行われる。工程ＳＴ９では、水中航走体２０が始点Ｐ１に戻されると共に、図７に示すように、水中航走体２０の左右方向ＬＲの左側がＸ方向を向いた状態で当該水中航走体２０が台車３４に保持される。そして、台車３４をレール３２に沿って走行させることによって、水槽Ｐ内に配置された水中航走体２０をＸ方向（基準方向）に沿って移動させる。これにより、水中航走体２０は、始点Ｐ１（第３の地点）から終点Ｐ２（第４の地点）に移動する。
【００４６】
続く工程ＳＴ１０では、始点Ｐ１から終点Ｐ２に移動する水中航走体２０の速度情報がドップラ速度計２３によって計測される。このとき、ドップラ速度計２３は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの水中航走体２０の三軸方向の速度情報を連続的又は周期的に計測する。ドップラ速度計２３は、計測した水中航走体２０の速度情報及びその計測時刻を慣性航法装置２４に出力する。
【００４７】
続く工程ＳＴ１１では、ドップラ速度計２３によって計測された水中航走体２０の速度情報から水中航走体２０の推定位置情報が算出される。具体的に、工程ＳＴ１１では、慣性航法装置２４は、ドップラ速度計２３から出力された水中航走体２０の三軸方向の速度情報を積分することで、各計測時刻についての水中航走体２０の推定位置情報を算出する。なお、速度情報を積分して求められる位置情報は、始点Ｐ１を基準とした相対的な位置情報であるので、慣性航法装置２４は、始点Ｐ１の位置情報と速度情報から求められた位置情報とを組み合わせて、推定位置情報を算出してもよい。また、慣性航法装置２４は、ジャイロ機構によって計測された水中航走体２０の三軸周りの角速度等から、水中航走体２０の移動中のヨー角、ピッチ角及びロール角を取得する。
【００４８】
さらに、慣性航法装置２４は、上記のように求められた姿勢情報及び位置情報をログ記憶装置２５にログ情報として記憶する。ログ記憶装置２５に記録されるログ情報には、例えば、計測時刻、緯度、経度、深度、ヨー角、ピッチ角及びロール角が含まれる。
【００４９】
続く工程ＳＴ１２では、工程ＳＴ１１において算出された水中航走体２０の推定位置情報から定まる水中航走体２０の移動方向Ｄ２（第２の移動方向）が推定される。この移動方向Ｄ２は、ドップラ速度計２３によって計測された速度情報に基づいて推定される水中航走体２０の移動方向である。移動方向Ｄ２は、水中航走体２０の時刻ｔ１における推定位置情報と、水中航走体２０の時刻ｔ２における推定位置情報とから推定される。具体的に、慣性航法装置２４は、ログ記憶装置２５に記録されたログ情報から、時刻ｔ１及び時刻ｔ２に対応する２つのレコードを抽出し、その２つのレコードに含まれる水中航走体２０の推定位置情報（緯度、経度及び深度）を取得する。ここでは、図８に示すように、時刻ｔ１における推定位置情報Ｐｅ（ｔ１）を（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）とし、時刻ｔ２における推定位置情報Ｐｅ（ｔ２）を（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）として説明する。慣性航法装置２４は、推定位置情報Ｐｅ（ｔ１）と推定位置情報Ｐｅ（ｔ２）とを結ぶ直線の方向を水中航走体２０の移動方向Ｄ２と推定する。
【００５０】
続く工程ＳＴ１３では、水中航走体２０のロール方向のオフセット角度φ０が取得される。Ｙ方向右ねじ周りの回転方向を水中航走体２０のロール方向の角度の正方向とする。上記のように、移動機構３０によって水中航走体２０は基準方向であるＸ方向に沿って移動されている。したがって、図８に示すように、慣性航法装置２４によって推定された水中航走体２０の移動方向Ｄ２と実際の移動方向であるＸ方向とのなすロール方向の角度が、ロール方向のオフセット角度φ０に相当する。具体的に、工程ＳＴ１３では、制御装置２２が、下記式（７）からロール方向のオフセット角度φ０を算出する。
【００５１】
【数７】
2020169953.tif 000009
【００５２】
続く工程ＳＴ１４では、ロール方向のオフセット角度φ０に基づいて慣性航法装置２４の出力が補正される。ここでは、慣性航法装置２４の補正後のロール方向のアライメント角度をφ２とし、補正前のロール方向のアライメント角度をφ１と表す。この場合、補正後のロール方向のアライメント角度φ２は、下記式（８）によって求められる。
【００５３】
【数８】
2020169953.tif 000010
【００５４】
慣性航法装置２４の出力は、例えば補正後のロール方向のアライメント角度φ２を慣性航法装置２４に入力することによって校正される。
【００５５】
一実施形態の慣性航法装置２４の作用効果について説明する。上述のように、ドップラ速度計２３は三軸方向における速度情報を計測し、慣性航法装置２４は、ドップラ速度計２３によって計測された速度情報から水中航走体２０の位置情報を算出する。ここで、ドップラ速度計２３の取り付け角度誤差等によって、ドップラ速度計２３の三軸によって定められるＤＶＬ座標系と、慣性航法装置２４の三軸によって定められるＩＮＳ座標系との間にずれが存在した場合には、慣性航法装置２４によって算出される位置情報の精度が低下することとなる。一般的に、水中航走体に使用される慣性航法装置には、ヨー方向において０．０１°程度の精度が必要とされており、ＤＶＬ座標系とＩＮＳ座標系とのずれは極めて小さくする必要がある。
【００５６】
これに対し、上記実施形態に係る校正方法では、予め定められた水中航走体２０の移動方向と、慣性航法装置２４によって推定された水中航走体２０の移動方向とがなすオフセット角度に基づいて慣性航法装置２４の出力を補正している。このように慣性航法装置２４を補正することによって、ＤＶＬ座標系とＩＮＳ座標系とのずれを小さくすることができ、慣性航法装置２４の精度を高めることができる。その結果、水中航走体２０の実際の移動方向と、慣性航法装置２４によって推定される水中航走体２０の移動方向との誤差を小さくすることができる。
【００５７】
仮に、水中航走体２０を船で曳航して基準方向に移動させた場合には、水中航走体２０を船舶を用いて長距離にわたって曳航する必要があり、大がかりな準備が求められる。また、水中航走体２０を曳航する場所は、ドップラ速度計２３を用いて水中航走体２０の速度を安定的に測定できる深度を有する場所に限定される。これに対し、上記実施形態に係る校正方法では、台車３４をレール３２に沿って走行させることによって、水中航走体２０を基準方向に沿って移動させているので、慣性航法装置２４の校正を容易に行うことができる。
【００５８】
以上、種々の実施形態に係る慣性航法装置の校正方法について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形態様を構成可能である。
【００５９】
例えば、上記実施形態では、台車３４と水中航走体２０とをストラット３６を介して連結しているが、複数の張索を用いて台車３４と水中航走体２０とが連結されていてもよい。また、上記実施形態では、ヨー方向のオフセット角度ψ０、ピッチ方向のオフセット角度θ０、及び、ロール方向のオフセット角度φ０を取得し、これらのオフセット角度ψ０，θ０，φ０に基づいて慣性航法装置２４を補正しているが、少なくともヨー方向のオフセット角度ψ０に基づいて慣性航法装置２４を補正すればよい。
【００６０】
また、上記実施形態では、推定位置情報Ｐｅ（ｔ１）と推定位置情報Ｐｅ（ｔ２）とを結ぶ直線の方向を水中航走体２０の移動方向Ｄ１，Ｄ２としているが、複数の時刻における推定位置情報をカーブフィッティングすることよって求められた方向を水中航走体２０の移動方向として推定してもよい。さらに、上記実施形態では、制御装置２２によってオフセット角度ψ０，θ０，φ０が算出されているが、ログ情報を取得した外部コンピュータによってこれらのオフセット角度ψ０，θ０，φ０が算出されてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１０  検査システム
２０  水中航走体
２２  制御装置
２３  ドップラ速度計
２４  慣性航法装置
２５  ログ記憶装置
２６  通信機
２７  ＧＰＳ受信機
３０  移動機構
３２  レール
３４  台車
３６  ストラット
Ｄ１  移動方向（第１の移動方向）
Ｄ２  移動方向（第２の移動方向）
ＦＲ  前後方向
ＬＲ  左右方向
Ｐ  水槽
Ｐ１  始点（第１の地点、第３の地点）
Ｐ２  終点（第２の地点、第４の地点）
Ｘ  基準方向
ψ０  ヨー方向のオフセット角度
θ０  ピッチ方向のオフセット角度
φ０  ロール方向のオフセット角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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