(57)【要約】      （修正有）【課題】正確な機首方位を連続的に維持する。【解決手段】航空機の機首方位参照システムや、一体形スタンバイユニットや、乗物の慣性システムのような機首方位参照システムにおいて、著しい軟鉄磁気妨害に対する補償を行う方法とシステムであって、ジャイロコンパスの磁北に対する方位と、測定期間中の磁力計の示度との間の値において検出される差が、その期間にわたって予期されるジャイロコンパスのドリフトに基づく、変化の所定の許容しきい値を超えるときに、機首方位参照システムに方位修正信号を与える。方位修正信号を受けとると、ジャイロコンパスの方位は調整されて真の磁北に対して正確な方位を維持する。もし、このしきい値を超えないときには、磁力計の示度は機首方位の値として用いられる。この方法はくり返して行われ、正確な機首方位を連続的に維持する。また、この方法は各方位測定軸に対して採用可能である。【選択図】図１
2020076781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機首方位参照システムにおける軟鉄磁気妨害の補償方法であって、前記システムは方位測定軸に沿って設けられた方位ジャイロコンパスと、加速度計と、磁力計とを備え、前記方位ジャイロコンパスと加速度計と磁力計はマイクロプロセッサーに結合されて磁北に対する方位を提供し、前記方法は、
検出期間中に前記磁力計の変化を処理して第１変化検出値とし、
前記検出期間中に前記方位ジャイロコンパスの変化を処理して第２変化検出値とし、
前記第１および第２変化検出値を比較して検出された変化の差の値とし、
前記検出された変化の差の値が前記検出期間にわたる方位ジャイロコンパスの予期されるジャイロコンパスのドリフトに基づく所定の許容しきい値を超えるか否かを決定し、
前記検出された変化の差の値が前記予期される所定の許容しきい値を超えるときには、前記方位ジャイロコンパスで処理された変化と最新の磁力計の示度との和を磁力計用の修正値として使用し、
前記検出された変化の差の値が前記予期される所定の許容しきい値を超えないときには、前記加速度計からのデータと磁力計とを用いて前記方位ジャイロコンパス用の較正値を更新し、
前記検出された変化の差の値が前記所定の許容しきい値を超えないときには前記方位ジャイロコンパス用の較正値を用い、前記検出された変化の差の値が前記所定の許容しきい値を超えるときには前記磁力計用の修正値を用いて前記磁北に対する方位を計算する工程を備える補償方法。
【請求項２】
前記機首方位参照システムが航空機の機首方位参照システムからなる請求項１記載の補償方法。
【請求項３】
前記航空機の機首方位参照システムは、飛行情報を計算して表示するように構成された一体形スタンドバイユニットを備える請求項２記載の補償方法。
【請求項４】
前記機首方位参照システムは、乗り物の慣性システムからなる請求項１記載の補償方法。
【請求項５】
前記機首方位参照システムは、前記機首参照システムの近くに配置された電気回路によって生成される電界変化に影響される請求項１記載の補償方法。
【請求項６】
前記機首方位参照システムは、第１の飛行姿勢および機首方位の参照システムからなる請求項１記載の補償方法。
【請求項７】
前記機首方位参照システムは、第２の飛行姿勢および機首方位の参照システムからなる請求項１記載の補償方法
【請求項８】
前記機首方位参照システムは、第１の空路データおよび飛行姿勢の機首方位参照システムからなる請求項１記載の補償方法。
【請求項９】
前記機首方位参照システムは、第２の空路データおよび飛行姿勢の機首方位参照システムからなる請求項１記載の補償方法。
【請求項１０】
前記機首方位参照システムは、第１の慣性飛行システムからなる請求項１記載の補償方法。
【請求項１１】
前記機首方位参照システムは、第２の慣性飛行システムからなる請求項１記載の補償方法。
【請求項１２】
前記機首方位参照システムは複数の方位測定軸をさらに備え、前記方位ジャイロコンパスは前記複数の方位測定軸に沿って設けられ、前記方法は、前記軟鉄磁気妨害にかかわらず前記磁北に対する方位を維持するために前記複数の軸に対して前記方位ジャイロコンパス用の較正値を提供する工程を実行する工程をさらに備える請求項１記載の補償方法。
【請求項１３】
前記複数の軸は、前記機首方位参照システム用の前記軸の各々を備える請求項１２記載の補償方法。
【請求項１４】
前記検出された変化の差の値が前記所定の許容しきい値を超えるときには、前記検出された変化の差の値を用いて前記磁力計用の較正値を更新する工程をさらに備える請求項１記載の補償方法。
【請求項１５】
軟鉄磁気妨害を補償し、磁北に対する機首方位を提供するシステムであって、前記システムは、
方位測定軸に沿って設けられた方位ジャイロコンパスと；  
加速度計と；
磁力計と；
前記方位ジャイロコンパスと、加速度計と、前記磁力計とに結合されたマイクロプロセッサーと；
を備え、
前記マイクロプロセッサーは、
検出期間中に前記磁力計の変化を処理して第１変化検出値とし、
前記検出期間中に前記方位ジャイロコンパスの変化を処理して第２変化検出値とし、
前記第１および第２変化検出値を比較して検出された変化の差の値とし、
前記検出期間にわたる方位ジャイロコンパスの予期されるジャイロコンパスのドリフトに基づく所定の許容しきい値を前記検出された変化の差の値が超えるか否かを決定し、
前記検出された変化の差の値が前記予期される所定の許容しきい値を超えるときには、前記方位ジャイロコンパスで処理された変と最新の磁力計の示度との和を磁力計用の修正値として使用し、
前記検出された変化の差の値が前記予期される所定の許容しきい値を超えないときには、前記加速度計からのデータと磁力計とを用いて前記方位ジャイロコンパス用の較正値を更新し、
前記検出された変化の差の値が前記所定の許容しきい値を超えないときには前記方位ジャイロコンパス用の較正値を用い、前記検出された変化の差の値が前記所定の許容しきい値を超えるときには前記磁力計用の修正値を用いて前記磁北に対する方位を計算するシステム。
【請求項１６】
前記機首方位参照システムが航空機の機首方位参照システムからなる請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
前記航空機の機首方位参照システムは、飛行情報を計算して表示するように構成された一体形スタンドバイユニットを備える請求項１６記載のシステム。
【請求項１８】
前記システムは、前記磁北に対する方位を利用して軟鉄磁気妨害を補償する乗り物の慣性システムからなる請求項１５記載のシステム。
【請求項１９】
前記マイクロプロセッサーは、前記磁力計と方位ジャイロコンパスから得られる測定値を混合するカルマンフィルタを備える請求項１５記載のシステム。
【請求項２０】
前記システムは、第１の飛行姿勢および機首方位の参照システムからなる請求項１５記載のシステム。
【請求項２１】
前記システムは、第２の飛行姿勢および機首方位の参照システムからなる請求項１５記載のシステム。
【請求項２２】
前記システムは、第１の空路データおよび飛行姿勢の機首方位参照システムからなる請求項１５記載のシステム。
【請求項２３】
前記システムは、第２の空路データおよび飛行姿勢の機首方位参照システムからなる請求項１５記載のシステム。
【請求項２４】
前記システムは、第１の慣性飛行システムからなる請求項１５記載のシステム。
【請求項２５】
前記システムは、第２の慣性飛行システムからなる請求項１５記載のシステム。
【請求項２６】
前記システムは複数の方位測定軸をさらに備え、前記方位ジャイロコンパスは前記複数の方位測定軸に沿って設けられる請求項１５記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は機首方位参照システムに関し、特に局所的な軟鉄の存在による磁気妨害が磁北に対する機首方位に影響し磁気方位の決定において誤差を生じるシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
飛行姿勢および機首方位参照システム、空路データおよび飛行姿勢方位参照システム、慣性飛行システム、又は従来から航空機で採用されているタイプの一体形スタンバイ・システムのような、磁北（magnetic north）に対する機首方位を提供する機首方位参照システムにおいて、方位ジャイロコンパスが、磁北に対する機首方位を提供するために、地球の磁界に基づく外部磁力計からのデータによって周期的に修正されるということは、伝統的なことである。しかしながら、そのような示度（読み）の精度は、航空機に搭載された局所的な電気回路からのような、局所的軟鉄の存在によって著しく影響され、真の磁北に対する磁気的な方位の算出と最終的な表示とにおいて重要な誤りを招くことになる。これは、指定された航路に沿って航空機を適切に案内することに関して重大な問題を引き起こす。この問題の重要性および経済的で効率的な解決策に対する要望のために、種々の試みがこれらの影響を避けるためになされてきたが、それらは有益であるが、目的を完全に達成するものではなかった。これらの望ましくない磁気妨害を与える軟鉄の局所的な存在の影響を避けるための先行技術の試みは、最小の局所的磁気妨害が存在する航空機領域内に外部磁力計を注意深く設置することを含むが、この取り組みは、そのような軟鉄磁気妨害を引き起こす他の電気的装置から離れた航空機翼に外部磁力計を設けることを含むので、十分に経済的で効率的であるとはいえなかった。そのような取り組みは、取り付け費用がかさむことや追加の装置の費用が高くつくなどの要因により、相当な費用を必要とする。
【０００３】
磁北に対する正しい機首方位の提供に影響する軟鉄磁気妨害の問題は、航空機の誘導に関して重大であるが、その問題は航空機の計器に限定されず、機首方位参照システムを誘導に利用する他の乗物の誘導においても同様に重要である。従って、同じ問題が、すべての乗物や、局所的な電界変化の結果として変化をこうむる方位源を通常必要とする慣性システムにおいて生じる。従って、この発明は、局所的な軟鉄の妨害によって磁気方位の決定に誤差を生じるすべての磁気方位指示システムに適用可能であると思われる。
【０００４】
出願人の見解では、そのような問題を解決しようとする先行技術の試みは、本願発明ほど効率的でもなければ経済的でもないので、その問題を十分に解決していない。他のそのような先行技術の例は、その問題を満足いくように解決していないと思われるが、「磁気方位の決定における磁気妨害を補償する方法とその方法を実行する装置」という名称の特許文献１、「自動較正付き乗物方位計システム」という名称の特許文献２、「可変分解能を有する乗物方位計システム」という名称の特許文献３に記載されている。磁力計の測定における誤差の補償についての他の先行技術の試みは、ここに示す問題を満足がいくように解決しないと思われるが、「磁力計の測定における誤差の同時認識と修正の方法と装置」という名称の特許文献４、「自動磁気補償の方法と装置」という名称の特許文献５、「自動磁気補償の方法と装置」という名称の特許文献６、「磁気勾配を決定する修正要因を用いる方法」という名称の特許文献７、「地球の重力界と磁界を測定する手段を用いて乗物上の装置を調和させる方法と時給式システム」という名称の特許文献８、「コンパスの方位を較正する方法」という名称の特許文献９、「電子コンパスを備えた自動車における干渉磁界を決定する方法」という名称の特許文献１０、および「位相ずれの修正付き磁力計」という名称の特許文献１１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４，４１４，７５３号
【特許文献２】米国特許第５，７３７，２２６号
【特許文献３】米国特許第５，８７８，３７０号
【特許文献４】米国特許第５，６８２，３３５号
【特許文献５】米国特許第７，１４６，７４０号
【特許文献６】米国特許第６，８６０，０２３号
【特許文献７】米国特許第５，９９０，６７９号
【特許文献８】米国特許第５，３２１，６３１号
【特許文献９】米国特許第４，８４３，８６５号
【特許文献１０】米国特許第４，７３３，１７９号
【特許文献１１】米国特許第４，００５，３５８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、適正な誘導用のそのようなシステムを採用するものであれば、航空機にせよ、他のいかなる乗物にせよ、磁気方位参照システムにおける磁気方位の算出に対する局所的な軟鉄の影響を避けるための効率的で経済的な解決策が必要であると考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、軟鉄磁気妨害の存在による磁力計の示度（読み）と、検出期間中の磁北に対するジャイロコンパスの方位との両方における変化を検出し、これらの検出された変化の差を所定の許容しきい値と比較してこの差が前記所定の許容しきい値を超えるか否かを決定することによって、機首方位参照システムにおける軟鉄磁気妨害を補償する方法を提供する。もし、この差が前記所定の許容しきい値を超えたときには、検出された軟鉄磁気妨害に対して真の北を維持するために、ジャイロコンパスの方位の調整を可能にする方位修正信号が出力される。もし、この差が所定の許容しきい値を超えないときには、磁力計の読みは機首方位値に用いられる。所定の許容しきい値は、測定期間にわたる、予期されたジャイロコンパスのドリフトに基づく。検出値の差の比較はこの差がすぐ前の読み出し以後の測定期間にわたって、予期されるジャイロコンパスのドリフトを超えるか否かに基づく。これらの工程は、著しい軟鉄磁気妨害にもかかわらず、真の磁北を維持することを続けるために、後続の測定期間にわたってくり返される。
【０００８】
種々の補償アルゴリズムは、速度センサによって測定される方位変化に対して、磁力計によって測定される磁気方位の変化を周期的に比較する比較的単純なアルゴリズムから、各軸用の磁力計と速度センサの変化速度が比較されるさらに複雑な取り組みまで、この発明による種々のシステムに対して採用可能である。通常、この発明によれば、その変化が速度センサの予期されるドリフトエラーよりも大きい場合には、磁力計は磁界の局所変化によって影響をうけており、速度センサのデータは局所磁界変化の影響を補償するために使用されるとみなされる。
【０００９】
この発明の上記方法は、航空機システムにおいて、機首方位参照システムを採用している一体形スタンバイユニットや他の航空機システムにおいて、そして、局所的な電界変化の結果として著しい変化を受ける方位源を必要とするすべての乗物又は慣性システムにおいて、磁気方位の決定に誤差を生じる著しい軟鉄妨害の存在に対し、磁気指示方位参照システムの補償を改良するために採用される。そのようなシステムは、第１又は第２システムとして採用され、所望されると、ジャイロコンパスの測定に磁力計の測定を組合せ、ジャイロコンパスの誤差の共分散に依存する許容差と共に、カルマン（Kalman）フィルターを利用できる。
【００１０】
この発明の種々の利点と特徴は、添付図面に関連して検討される次の詳細な説明から明らかになる。しかしながら、それらの図面は図解の目的のみのために描かれたものであって、この発明の限定を定義するものではない。その定義には添付の特許請求の範囲を参照すべきである。
【００１１】
この発明のさらなる特徴や、その本質および種々の利点は、添付図面に関連して行われる実施形態の次の詳細な説明から、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、軟鉄磁気妨害をうける機首方位参照システムにおいて実行されるこの発明の方法によるフローチャートである。
【図２】図２は、図１に示されるこの発明の方法を実施する、機首方位参照システムを採用した改良一体形スタンバイシステムのような、典型的な機首方位参照システムのブロック図である。
【図３】図３は、図２の機首方位参照システムにおいて代わりに実行されるこの発明の方法による、図１に類似したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、図２に示すシステム100のような機首方位参照システムにおける軟鉄磁気妨害の影響を最小にするための、この発明の好ましい補償方法を示すフローチャートである。以下により詳細に説明するように、この発明の好ましい補償方法は、図２に示す一体形のスタンバイ（standby）ユニット200のような装置の機首方位参照システム100に収容されたファームウェア又はソフトウェアにおいて実行可能である。ファームウェア又はソフトウェアにおいてこの発明の補償方法を実施することは、この発明の現在好ましい補償方法が次の説明を参照して理解されるとき、当業者によって容易に可能である。
【００１４】
図１は機首方位参照システム100に隣接する局所的電気回路から生じる軟鉄磁気妨害による、機首方位システム100の精度における著しい変化に対してくり返し補償するための反復制御ループ10として表される、この発明の補償方法によるフローチャートを示す。これは、機首方位参照システム100に関連して図２の３軸磁力計として示される磁力計の示度（読み取り値）における変化と、前の読み取り以来の測定期間にわたる予期されたジャイロコンパスのドリフトに対する、図２の３軸ジャイロコンパスとして示される機首参照システムのジャイロコンパスの示度（読み取り値）との比較から、以下に詳述するように実施されることが好ましい。
【００１５】
図１に示すように、この発明の好ましい補償方法を反復的に実行することに含まれる工程は、次の通りである。磁力計102とジャイロコンパス104の両方からの出力データが読み出されて処理され、磁力計102の示度とジャイロコンパス104の示度の変化に対応する信号を提供する。この工程は、図１のブロック12に示されている。次に、これらの信号は比較され、前の読み取り以後における互いに対するこれらの値の実際の変化を決定する。この工程は図１のブロック14に示されている。次に、前の読み取りからの値における、検出された差が所定の許容しきい値を超えているか否かが決定される。所定の許容しきい値とは、この発明によれば、前の読み取り以後の期間に渡って予期されるジャイロコンパスのドリフトとして定義されることが好ましい。この工程は、図１のブロック16によって示される。この補償の結果としてその差が、予期されたジャイロコンパスのドリフトつまり許容しきい値を超える場合には、この発明の好ましい補償方法により、実際のジャイロコンパスの変化プラス最新の機首方位に対応する修正された機首方位信号が提供され、この修正された機首方位信号が機首方位参照システム100に出力されジャイロコンパスの方位を調整して精度を維持する。これらの工程は図１のブロック18と20に示される。一方、もしこの検出された差が所定の許容しきい値を超えないとき、つまり、それがこの期間にわたって、予期されたジャイロコンパスのドリフトより大きくないときには、検出された磁力計102の示度（読み取り）が、ジャイロコンパス104の方位値を提供するために用いられる。これらの工程は、図１のブロック22と20に示される。前述のように、また、図１のフローチャートに示すように、これらの工程は周期的に反復してくり返すことを継続し、機首方位参照システム100の動作を通して著しい軟鉄磁気妨害にもかかわらず機首方位参照システム100に対して正確な方位を維持し続ける。
【００１６】
図１に示されるフローチャートは、次のアルゴリズムによって表すことができる。
ここで、kは期間Δtにわたって、予期されたジャイロコンパスのドリフトから抽出された正の定数；
ΔMHは期間Δtにわたって抽出された磁力計の方位の変化；
ΔGHは期間Δtにわたって抽出されたジャイロコンパスの方位の変化；
機首方位＝fn（GH，MH）但し、ΔH＝＜k
機首方位＝GHとMH＝MH＋ΔH但し、ΔH＞k
上述のように、このアルゴリズムは、Ｃにおいて通常プログラムされるフリースケール（Freescale）のマイクロプロセッサのような、機首参照システム100のマイクロプロセッサ120に使用されるファームウェア又はソフトウェアにおいて容易に実行可能である。
上述のように、アルゴリズムは、磁力計102の示度とジャイロコンパス104の測定値間の差が、最新の修正をジャイロコンパス104に対して施して以後の期間にわたって、予期されたジャイロコンパスのドリフトと類似する場合のみ、方位ジャイロコンパス104の周期的な修正に依存する。
【００１７】
上記補償方法を要約すると、好ましくは、磁力計データは各軸について読み出され、ジャイロコンパスのデータも各軸について読み出される。ジャイロコンパスのデータは、本体から慣性座標に変換される。磁力計の時間に対する磁力計の示度に基づく方位の変化速度が決定される。方位の変化速度は、ジャイロコンパスからの機首揺れの変化の慣性座標速度と比較される。次に、この発明の方法によれば、アルゴリズムは、もし、この差が所定のしきい値より大きければ、変化の速度における差を記録し、磁力計における軟鉄の衝撃を修正するバイアスとしてそれを用いる。一方、もし、この差が所定のしきい値よりも大きくないときには、アルゴリズムは実際の磁力計の値を用いてジャイロコンパスにおけるドリフトを修正する。
【００１８】
この発明の好ましい補償方法によれば、従来の拡大されたカルマンフィルタ（図示しない）も採用され、ジャイロコンパス104の測定値と磁力計１０２の測定値とが混合され、磁力計102とジャイロコンパス104間の前述の差は、ジャイロコンパスの誤差の共分散となる。
【００１９】
上記の方法は、局所的な軟鉄の存在による妨害が磁気方位の算出における誤差を生じるどのような磁気機首方位指示システムにおいても採用可能である。そのような場合には、ジャイロコンパスを機首方位測定軸に置き、ジャイロコンパスの変化に対して磁力計の変化の大きさを比較することにより、局所的な磁界変化による磁力計の出力のどのような著しい変化であっても、検出して修正できる。従って、この発明の補償方法は、図２に示す一体形スタンバイユニット200におけるような、以下に詳述する航空機の機首方位参照システムにおいて採用されるのみならず、１次又は２次飛行姿勢および機首方位参照システム、空路データおよび飛行姿勢方位参照システム又は慣性飛行システムのような他の航空機装置においても、また、局所的な電界変化の結果として変動をうけることのある方位源を必要とする乗物や慣性システムのような非航空機システムにおいても同様に採用される。
【００２０】
図２を参照すると、この発明の前述の補償方法を実行することによって性能が高められ改良された好ましい一体形スタンバイユニット200の列が示される。図２に示されるように、一体形スタンバイユニット200は、３軸の従来の、加速度計212、ジャイロコンパス104および磁力計102を備える慣性測定ユニット210を備え、この発明の補償方法は上述のようにジャイロコンパス104と磁力計102によって利用される。一体形スタンバイユニット200はまた、対気速度と高度の従来の測定用の全体空路データ測定モジュール238を備える。一体形スタンバイユニット200はまた、ピトー管218および静圧口220により情報が供給される従来の差圧変換器214と従来の絶対圧力変換器216とを備える。さらに、スタンバイユニット200はまた、従来のLCDディスプレイ222、バックライト224、光センサ226、内部温度センサ228、およびベゼル制御装置230を備える。さらに図２に示すように、マイクロプロセッサ120は、外部構成モジュール232および静的気温プローブ243から外部入力を受入れる。
【００２１】
従って、図２に示す一体形スタンバイユニット200は、フリースケールIMXシリーズのマイクロプロセッサのようなマイクロプロセッサによって制御され、かつ、液晶ディスプレイに示される一連の温度、圧力、磁気、加速度および速度のセンサを備える。そのように、一体形スタンバイシステム200は、指示された真の対気速度、マッハ、静的気温、飛行姿勢、ピッチ、ロール、滑り角および磁気方位を含む飛行の臨界情報の測定、計算および表示を提供する。所望により、一体形スタンバイシステム200はさらに、GPSや他の航行センサをさらに増設して進路や風および他の航行情報を提供することもできる。
【００２２】
図２に示すシステム200において、初期の飛行姿勢および機首方位の情報は、３軸加速度計212と３軸磁力計102により決定される。初期設定時に、乗物又は航空機は、ゼロ加速度状態にあると考えられるので、加速時計212と磁力計102の共同作業によって、航空機のピッチ、ロールおよび機首方位の正確な初期状態が提供される。
【００２３】
一体形スタンバイユニット200の作動段階において、３軸速度センサは、初期状態からの変化をモニターして補償することによって航空機の現在の飛行姿勢と機首方位を決定するために利用されることが好ましい。速度センサのデータに基づいて算出される角度は通常、一般的に千鳥足歩きと呼ばれるランダムなドリフトをこうむる。このドリフトは通常、信号帯域にあるノイズの統合によるものであるので、従来の信号調節アルゴリズムによって容易に取り除けない。この発明の方法においては、このドリフトを補償するために、ジャイロコンパスの出力が磁力計および加速時計のデータに対して周期的に再較正される。拡大されたカルマンフィルタの変形が、対応する誤差の共分散に基づくすべてのセンサのデータを混合すると共に速度センサのドリフトを周期的に修正するために用いられることが好ましい。これらの混合および補償アルゴリズムは、航空機の飛行姿勢および機首方位の正確な推定値を提供する。そのような混合アルゴリズムの例は、以下のように与えられる。
【００２４】
【数１】
2020076781.tif 000003
【００２５】
上記アルゴリズムの変形は、以下に示すようにカルマンフィルタの変形を利用して飛行姿勢の推定値を更新するために用いることができる。
【００２６】
【数２】
2020076781.tif 000004
【００２７】
よく知られているように、通常の航空機のパネル装置においてスタンバイユニット200を取り囲む局所的な磁気環境は、すぐ近くの装置に対する電源のスイッチングの磁気的影響のような変化にさらされる。据えつけ時において、スタンバイユニット200は、その場所の環境の影響を補償するために、意図された環境において較正されることが好ましい。しかしながら、通常の飛行航路において、種々の装置は普通、電源のオン、オフが行われるので、内部磁力計によって測定される磁気方位に誤差が生じる。この発明の方法は、所定のしきい値を超える誤差の発生を検出して補償するΔH＞kのアルゴリズムによって、システムにこれらの誤差を補償させることができる。
【００２８】
当業者であれば認識することであるが、多くの補償アルゴリズムは、この発明の精神と範囲から離れることなしに、種々のシステムに使用可能である。従って、補償アルゴリズムは、磁力計によって測定される磁気方位の変化を、図１に示され、かつ、前に列挙した表現
機首方位＝fn（GH，MH）但し、ΔH＝＜k
機首方位＝GHおよびMH＝MH＋ΔH但しΔH＞k
で表されるような速度センサによって測定される方位の変化に対して周期的に比較する比較的単純なアルゴリズムから、図３のフローチャートおよび次の表現によって表されるように、磁力計および各軸の速度センサの変化速度が比較されるより複雑な、又は精巧な計画（scheme）に変化できる。ここで、XGI，YGI，ZGIは慣性基準においてジャイロコンパスから抽出されたＸ，Ｙ，Ｚ軸における角度の変化を表し、XM，YM，ZMはＸ，Ｙ，Ｚの磁力計の示度を表し、XKI，YKI，ZKIは慣性基準における最大の予期されるジャイロコンパスの角速度ドリフトを表す。
ΔＸ＝｜XGIの変化速度−XMの変化速度｜
ΔＹ＝｜YGIの変化速度−YMの変化速度｜
ΔＺ＝｜ZGIの変化速度−ZMの変化速度｜
ピッチ＝fn（YGI、加速度計のデータ、磁力計のデータ）
ロール＝fn（XGI、加速度計のデータ、磁力計のデータ）
機首方位＝fn（ZGI、磁力計のデータ）
ΔX＞XKIのとき、XM＝XM＋ΔXΔt
ΔY＞YKIのとき、YM＝YM＋ΔYΔt
通常、この発明の方法によれば、その変化が速度センサの予期されたドリフト誤差、つまり所定のしきい値より大きいときには、磁力計は磁界における局所的変化により影響され、速度センサのデータは局所的な磁界の変化の影響を補償するために用いられるとみなされる。
【００２９】
図３を参照すると、図３はこの発明の補償方法による、図１に類似した別のフローチャートを示し、上記アルゴリズムによって表される複雑な計画（scheme）を利用する上述の方法を実現する。当業者には明らかなことであるが、図３に示す方法の工程は、この発明の精神と範囲から離れることなく異なる順序で実行可能である。図１に示すフローチャートと同様に、図３のフローチャートは、軟鉄の磁気妨害による機首方位システムの精度における著しい変化をくり返し補償する反復制御ループ300を示す。この補償方法の実行において、その工程は、磁力計の示度の現在の値を格納すること、磁力計の示度の現在の値を、前に格納された磁力計の値から減算すること、磁力計の示度の差を、変化の速度を得るための時間で除算すること、決定した磁力計の変化速度を、時間に対する平均の速度センサの変化から減算すること、そして、もし、その差が速度センサの最大の予期されたドリフト以下の場合には、磁力計データを用いて速度センサのドリフトを補償すること、を含むことができる。しかしながら、そうでない場合は、速度センサのデータは磁力計における軟鉄の影響を補償するために用いられる。
【００３０】
また、上記のように、さらに精巧な計画が利用可能であり、その計画では、３軸ジャイロコンパス104、３軸磁力計102および３軸加速度計212を採用した、図２に示すシステム200におけるように、磁力計と各軸の速度センサの変化速度が比較される。例えば、この発明の補償方法は、各軸に対する磁力計のデータを読むこと、各軸に対するジャイロコンパスのデータを読むこと、ジャイロコンパスのデータを本体から慣性座標に変換すること、時間に対する磁力計の読みに基づいて各磁気軸の変化速度を決定すること、各磁気軸の変化速度を、同じ軸に対するジャイロコンパスの変化の初期座標速度と比較すること、そして、変化速度の差が所定値より大きい場合には、その差を記録し、それを磁力計の各軸上の軟鉄衝撃を修正するためのバイアスとして使用することを含むことができる。しかし、そうでない場合には、磁力計の値は、以下に述べられるカルマンフィルタのアルゴリズムのようなアルゴリズムにおいて用いられ、ジャイロコンパスのドリフトを補償する。また、加速度計のデータがこのアルゴリズムで用いられ、乗物の加速されない直進および水平運動のように非加速度モード期間において、又は乗物の静止時に磁力計のデータを増大させる。
【００３１】
【数３】
2020076781.tif 000005
【００３２】
上記の状況において、この発明の補償方法が、図２のシステム200におけるように、各軸に関連して採用され、その補償方法が、磁力計の各々における軟鉄の影響を比較して補償する場合に、ジャイロコンパスおよび加速度計によって決定される航空機の評価された機首方位、ピッチおよびロールに基づいて各磁力計の予期された値を評価する、各磁力計用の予期される磁気示度の内部モデルが開発されている。このモデルは磁力計の示度を考慮して常に更新され、評価された磁力計の示度における変化は、好ましくは、各軸に対する実際の磁力計の示度の変化と比較され、各磁力計に対する軟鉄の影響を補償するため、又は各ジャイロコンパスのドリフトを修正するために用いられる。
【００３３】
図３に示すように、この発明の補償方法をくり返し実行することに含まれる工程は、磁力計102、加速度計212およびジャイロコンパス104のデータを読み出して処理し、磁力計の値とジャイロコンパスの値におけるすべての変化に対応する信号を提供することを含むことができる。この工程は図３のブロック312によって示される。これらの信号は互いに比較され、以前の読み取り以後の実際の変化のすべてを決定する。この工程は図３のブロック314に示される。前の示度からの値における検出された差が、前の読み取り以後の期間にわたって予期されたジャイロコンパスのドリフトより大きい場合に決定が行われる。この工程は図３のブロック316に示される。この比較の結果として、その差が予期されたジャイロコンパスのドリフトを超える場合には、図３に示す補償方法により、ジャイロコンパスの変化プラス最新の磁力計の示度が磁力計の値のために用いられるが、これは図３のブロック318に示され、磁力計用の較正値はその差を用いて更新されるが、これは図３のブロック320に示される。修正されたジャイロコンパスおよび磁力計の値が、次に出力されるが、これは図３のブロック322に示される。そして、飛行姿勢と機首方位の最良の評価が算出されるが、これは図３のブロック324に示される。そして、工程は図３に示すように、周期的にくり返される。一方、検出された差が、前の読み取り以後の期間にわたって予期されたジャイロコンパスのドリフトより小さい場合には、ジャイロコンパス用の較正値は、磁力計と加速度計のデータを用いて更新される。この工程は図３のブロック326に示され、修正されたジャイロコンパスと磁力計の値は、ブロック322に示すように出力され、飛行姿勢と機首方位の最良の評価が、ブロック324に示すように、算出され、その工程は周期的にくり返される。
【００３４】
この発明の種々の新しい特徴が示され、説明されたが、説明された方法および図示された装置の形や詳細およびそれらの動作における種々の省略や代用や変更は、添付の特許請求の範囲によって定義される発明の精神と範囲から離れることなく当業者がなし得るということが理解されるであろう。
【図１】
2020076781.tif 000006
【図２】
2020076781.tif 000007
【図３】
2020076781.tif 000008