(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ軸方向のスピン軸線を有するジャイロと該ジャイロをＹ軸及びＺ軸周りに回転可能に支持する支持装置と、上記支持装置をＹ軸周りに回転可能に支持し、基台に垂直な追従軸を有し、該追従軸を通る垂直軸周りに回転可能な追従環と、上記ジャイロに指北力を付与するための指北装置と、を有し、子午線に対する上記基台の方位角Φを測定するジャイロコンパスにおいて、上記追従軸を所定の回転角毎に順次回転させるための回転制御部と、上記ジャイロによって検出されたＹ軸周りの角速度ωY 及びＺ軸周りの角速度ωZ と上記追従環の回転角φと東西傾斜計又は東西加速度計により検出される水平面に対するＹ軸の傾斜角σとを入力して記憶するデータ計測記憶部と、該データ計測記憶部に記憶されたデータより子午線に対する上記基台の方位角Φを演算する基台方位演算部と、を有するように構成されていることを特徴とするジャイロコンパス。
【請求項２】
請求項１記載のジャイロコンパスにおいて、上記データ計測記憶部に記憶された上記データよりジャイロドリフトを演算するジャイロドリフト演算部を有するように構成されていることを特徴とするジャイロコンパス。
【請求項３】
請求項２記載のジャイロコンパスにおいて、上記ジャイロドリフト演算部は上記データ計測記憶部に記憶された上記データより更に東西傾斜計又は東西加速度計のバイアスを演算するように構成されていることを特徴とするジャイロコンパス。
【請求項４】
請求項１、２又は３記載のジャイロコンパスにおいて、
上記回転制御部は子午線に対する上記基台の方位角Φを検出した後に上記追従軸を反対方向に上記方位角Φだけ回転させて上記追従軸の基線が子午線方向を指向するように構成されていることを特徴とするジャイロコンパス。
【請求項５】
請求項３記載のジャイロコンパスにおいて、
上記東西傾斜計又は上記東西加速度計のデータにより上記ジャイロドリフト演算部で求められる上記Ｙ軸の傾斜角σより、上記基台方位演算部は、上記基台が傾斜したときでも子午線に対する上記基台の方位角Φを計測することができるように構成されていることを特徴とするジャイロコンパス。
【請求項６】
請求項３、４又は５記載のジャイロコンパスにおいて、
上記ジャイロドリフト演算部からの上記ジャイロドリフトと上記東西傾斜計又は上記東西加速度計の上記バイアスを通常のジャイロコンパス運転の前に自動修正し、上記ジャイロコンパスの運転中も計測された真北方位を指向するように構成されていることを特徴とするジャイロコンパス。
【請求項７】
請求項６記載のジャイロコンパスにおいて、
子午線に対する上記基台の方位角Φを検出した後に上記追従軸を反対方向に方位角Φだけ回転させて上記追従軸の基線が子午線方向を指向させることにより、通常のジャイロコンパスの運転前に予め上記ジャイロコンパスが真北を指向しており、且つ上記ジャイロドリフト、上記東西傾斜計又は上記東西加速度計の上記バイアスが補正されているため直ちにジャイロコンパスとして使用することができることを特徴とするジャイロコンパス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ジャイロコンパスに関し、特に、子午線に対する静止した物体の方位角を計側するための測量用ジャイロコンパス又は地下掘削機の進行方位を検出するためのジャイロコンパスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は測量用のジャイロコンパスの使用例を示しており、トランシット３０１が三脚３０２の上端の水平台３０２−１上に装着されており、斯かるトランシット３０１の上端にジャイロコンパス３０３が取り付けられている。トランシット３０１の下面には微調整用のねじ３０１Ａが装着されており、斯かるねじ３０１Ａを調節することによってトランシット３０１は水平面上に配置される。
【０００３】
トランシット３０１によって対象物の方向と傾斜角が計測され、ジャイロコンパス３０３によって子午線に対するトランシット３０１の基線の方位角が計測される。
【０００４】
図９を参照して、本願出願人と同一の出願人によって平成４年６月２６日付で出願された特願平４−１６８９５３に開示された測量用のジャイロコンパスの例を説明する。ジャイロコンパスは、基台３１０と、該基台３１０の中心孔３１０ａ内に配置された１対の方位軸受３１２Ａ、３１２Ｂと、該方位軸受３１２Ａ、３１２Ｂの内輪に嵌合された方位軸３１４と、該方位軸３１４の上部に取り付けられた方位歯車３１６と、方位軸３１４の上端部に取り付けられた回転台３１８と、を有する。
【０００５】
方位軸３１４と方位歯車３１６と回転台３１８とジャイロ３２０とからなる組立体は、一体的に、方位軸３１４の中心線即ち方位軸線Ｚ−Ｚ周りに回転することができる。
【０００６】
基台３１０は上側のフランジ部３１０ｂと下側のフランジ部３１０ｃとを有し、上側のフランジ部３１０ｂにはステップモータ３２２とゼロクロスピックアップ３２６とが装着されている。ステップモータ３２２の回転軸にはピニオン３２４が装着され、斯かるピニオン３２４は方位軸３１４に取り付けられた方位歯車３１６に噛み合っており、こうして、ステップモータ３２２の回転はピニオン３２４及び方位歯車３１６を経由して方位軸３１４に伝達される。
【０００７】
ゼロクロスピックアップ３２６は、例えば、光学式に構成されたものであってよく、斯かる光学式のゼロクロスピックアップ３２６は、例えば、方位歯車３１６の下面に装着されたピン３２６Ａと上側のフランジ部３１０ｂの上面に装着された発光素子３２６Ｂ及び受光素子３２６Ｃとを含むものであってよい。
【０００８】
ピン３２６Ａが発光素子３２６Ｂと受光素子３２６Ｃとの間を通ると、それは発光素子３２６Ｂによって発光され受光素子３２６Ｃによって受光される光量の変化として検出される。こうして、基台３１０に対する回転台３１８の方位基準が検出されることができる。
【０００９】
基台３１０は、その下側のフランジ部３１０ｃの下面３１０ｄが水平となるように、トランシット３０１の対応する基準面に装着され、こうして方位軸線Ｚ−Ｚは鉛直方向即ちＺ軸に整合して配置されることとなる。
【００１０】
図１０及び図１１を参照して、ジャイロコンパスによって基台３１０（トランシット３０１の基線）の方位角Φを測定する原理を説明する。地球の北半球における地点Ｐを考える。地点Ｐを通る子午線が赤道面と交わる点をＰO とし、地球の自転軸線をＯＰN とする。地点Ｐの緯度λは∠ＰＯＰOである。地点Ｐに於ける水平面Ｈは地球面に対する接平面である。
【００１１】
地球の自転角速度ΩE のベクトルは図示のように自転軸線ＯＰN方向を向いている。斯かるベクトルΩE は水平面Ｈ上で真北方向（矢印Ｎ）の水平成分ＨＥＲ（Horizontal Earth Rate ）即ちΩEｃｏｓλと垂直成分ＶＥＲ（Vertical Earth Rate ）即ちΩE ｓｉｎλとに分解することができる。
【００１２】
図１１に示すように、水平面Ｈ上に地点Ｐを原点、真東方向をＥ軸、真北方向をＮ軸とする２次元座標をとる。基台３１０の方位角Φは子午線ＯＮに対する基台３１０の基準線ＯＲの回転角∠ＮＯＲであり、回転台３１８の方位角Φ＋φは子午線ＯＮに対する回転台３１８の基準線ＯＱの回転角∠ＮＯＱである。
【００１３】
ジャイロ３２０は回転台３１８に装着され、且つ、それと共に回転するから、ジャイロ３２０の入力軸線は回転台３１８の基準線ＯＱ方向にある。
【００１４】
地点Ｐにおいて、ジャイロコンパスはその方位軸線Ｚ−Ｚが鉛直方向となるように配置されていると仮定する。斯かる場合、回転台３１８が回転しても、ジャイロ３２０の入力軸線Ｏ−Ｑは常に水平面Ｈ内にある。
【００１５】
従って、自転角速度ΩEベクトルの垂直成分ＶＥＲはジャイロ３２０によって検出されず、水平成分ＨＥＲのみが検出される。
【００１６】
自転角速度ΩEベクトルの水平成分ＨＥＲをジャイロ３２０の入力軸線Ｏ−Ｑ方向（基準線ＯＱ方向）とそれに垂直なＯ−ＱT 方向に分解する。水平成分ＨＥＲの入力軸線Ｏ−Ｑ方向の成分はΩEｃｏｓλｃｏｓ（Φ＋φ）であり、それに垂直なＯ−ＱT方向の成分はΩEｃｏｓλｓｉｎ（Φ＋φ）である。
【００１７】
ジャイロ３２０によって検出されるのは、自転角速度ΩE ベクトルの水平成分ＨＥＲのうち、ジャイロ３２０の入力軸線Ｏ−Ｑ方向の成分ΩEｃｏｓλｃｏｓ（Φ＋φ）である。
【００１８】
実際にジャイロ３２０によって出力される角速度Ωは次の数１の式によって表される。
【００１９】
【数１】
Ω＝（１＋ΔＦ）ΩEｃｏｓλｃｏｓ（Φ＋φ）＋ΔＵ
【００２０】
ここに、ΩEは地球の自転角速度、λは緯度、Φは基台３１０の方位角、φは基台３１０に対する回転台３１８の回転角である。また、ΔＦはスケールファクタ誤差、ΔＵはジャイロ３２０のドリフトである。
【００２１】
数１の式によって、基台３１０の方位角Φを求めるためには、スケールファクタ誤差ΔＦとドリフトΔＵとをこの式より消去しなければならない。スケールファクタ誤差ΔＦとドリフトΔＵとを消去して基台３１０の方位角Φを求める方法が知られている。
【００２２】
回転台３１８を一定角度２π／ｎ毎に（例えばｎ＝６として、６０°毎に）回転しては停止し、ジャイロ３２０の出力角速度Ωを計測する。回転台３１８を１回転させるとｎ個の測定値Ωi （ｉ＝１〜ｎ）が得られる。斯かる測定値Ωi は数１の式において、
【００２３】
【数２】
φ＝（２π／ｎ）（ｉ−１）
【００２４】
として求められる。したがって、数２の式を数１の式に代入して次の数３の式が得られる。
【００２５】
【数３】
Ωi ＝（１＋ΔＦ）ΩEｃｏｓλｃｏｓ〔Φ＋（２π／ｎ）（ｉ−１）〕＋ΔＵ
【００２６】
これらｎ個の角速度Ωi から最小二乗法によって基台３１０の方位角Φを求めることができる。こうして求めた方位角Φはスケールファクタ誤差ΔＦ及びドリフトΔＵを含まないから、スケールファクタ誤差ΔＦ及びドリフトΔＵが存在しても、基台３１０の方位角Φが求められる。
【００２７】
再び図９を参照して説明する。ジャイロ３２０に接続された制御ループは、回転制御部３４０とシークエンサ部３４２と計測記憶部３４４と演算出力部３４６とを有する。
【００２８】
回転制御部３４０はゼロクロスピックアップ３２６から供給された基準信号とシークエンサ部３４２から供給された命令信号とによって、例えば、回転台３１８を回転角度２π／ｎだけ回転させて停止させるべく命令信号をステップモータ３２２に供給する。計測記憶部３４４はジャイロ３２０より供給されたｎ個の角速度Ωi 信号を次々に記憶する。
【００２９】
演算出力部３４６は計測記憶部３４４より供給されたｎ個の角速度Ωi 信号を使用して、数３の式により基台３１０の方位角Φを演算し、それを出力する。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
従来のジャイロコンパス３０３は、方位軸線Ｚ−Ｚが鉛直方向に配されていることを前提として数３の式を用い、方位角Φを算出するものであるため、方位角を計測する前に必ず、トランシット３０１の下面にある微調節用ねじ３０１Ａを調節し、トランシット３０１を水平に配置する必要があった。
【００３１】
また、従来のジャイロコンパス３０３を地下掘削装置に使用する場合、地下掘削装置の進路が水平面に対して傾斜していると、地下掘削装置が進行するとそれに装着されたジャイロコンパスは傾斜する。このため、掘削に伴い地下掘削装置自体の姿勢が傾斜しても搭載されるジャイロコンパスの基台３１０を水平に保ち、方位軸線Ｚ−Ｚが常に鉛直方向を向くようにする必要があるという同様な問題が生ずる。
【００３２】
このように基台３１０が傾いたときも、ジャイロ３２０により出力される角速度Ωは数１の式によって表されるが、水平台３０２−１が傾斜していると斯かるジャイロ３２０の出力角速度Ωの値はそれによる誤差を含むこととなる（図８参照）。
【００３３】
こうして、ジャイロ３２０の出力角速度Ωは水平台３０２−１の傾斜に起因する誤差ΔΩを含むこととなり、基台３１０の方位角Φの正確な値を得ることはできない。
【００３４】
本発明は斯かる点に鑑み、測量中に、ジャイロの入力軸線が水平面に対して傾斜しても、基台の方位角Φを正確に求めることができるジャイロコンパスを提案することにある。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
本発明のジャイロコンパスは、Ｘ軸方向のスピン軸線を有するジャイロとこのジャイロをＹ軸及びＺ軸周りに回転可能に支持する支持装置と、支持装置をＹ軸周りに回転可能に支持し、基台に垂直な追従軸を有し、この追従軸を通る垂直軸周りに回転可能な追従環と、ジャイロに指北力を付与するための指北装置と、を有し、子午線に対する基台の方位角Φを測定するジャイロコンパスにおいて、追従軸を所定の回転角毎に順次回転させるための回転制御部と、ジャイロによって検出されたＹ軸周りの角速度ωY 及びＺ軸周りの角速度ωZ と追従環の回転角φと東西傾斜計又は東西加速度計により検出される水平面に対するＹ軸の傾斜角σとを入力して記憶するデータ計測記憶部と、このデータ計測記憶部に記憶されたデータより子午線に対する基台の方位角Φを演算する基台方位演算部と、を有するように構成されているものである。
【００３６】
また、本発明は上記記載のジャイロコンパスにおいて、データ計測記憶部に記憶されたデータよりジャイロドリフトを演算するジャイロドリフト演算部を有するように構成されているものである。
【００３７】
また、本発明は上記記載のジャイロコンパスにおいて、ジャイロドリフト演算部は上記データ計測記憶部に記憶されたデータより更に東西傾斜計又は東西加速度計のバイアスを演算するように構成されているものである。
【００３８】
また、本発明は上記記載のジャイロコンパスにおいて、回転制御部は子午線に対する基台の方位角Φを検出した後に追従軸を反対方向に回転角Φだけ回転させて追従軸の基線が子午線方向を指向するように構成されているものである。
【００３９】
また、本発明は上記記載のジャイロコンパスにおいて、東西傾斜計又は東西加速度計のデータによりジャイロドリフト演算部で求められるＹ軸の傾斜角σより、基台方位演算部は、基台が傾斜したときでも子午線に対する基台の方位角Φを計測することができるように構成されているものである。
【００４０】
また、本発明は上記記載のジャイロコンパスにおいて、ジャイロドリフト演算部からのジャイロドリフトと東西傾斜計又は東西加速度計のバイアスを通常のジャイロコンパス運転の前に自動修正し、ジャイロコンパスの運転中も計測された真北方位を指向するように構成されているものである。
【００４１】
さらに、本発明は上記記載のジャイロコンパスにおいて、子午線に対する基台の方位角Φを検出した後に追従軸を反対方向に回転角Φだけ回転させて追従軸の基線が子午線方向を指向させることにより、通常のジャイロコンパスの運転前に予めジャイロコンパスが真北を指向しており、且つジャイロドリフト、東西傾斜計又は東西加速度計のバイアスが補正されているため直ちにジャイロコンパスとして使用することができるようにしたものである。
【００４２】
本発明によるジャイロコンパスはジャイロの支持装置のＹ軸周りの姿勢を回転駆動するレベル（水平）制御系と追従軸を回転駆動する方位制御系を有し、レベル（水平）制御系によってジャイロのスピン軸線が水平となるように制御され、方位制御系によって追従環の方位角φが設定方位角φS に等しくなるように制御される。
【００４３】
従って、ジャイロによって検出されるＹ軸周りの角速度ωY 及びＺ軸周りの角速度ωZ は、求めるべき基台方位Φのほかに、追従環の回転角φと水平面に対するＹ軸の傾斜角σの情報を含んだものとなる。
【００４４】
斯かるジャイロの出力信号ωY 、ωZ より基台方位Φを求めるためには、先ず追従環を所定の角度だけ順次回転させて、複数の異なる方位角φiに対するデータωYi、ωZi、σi を求める。そして、斯かる複数のデータωYi、ωZi、σiより変数φi 、σi を消去することによって基台方位Φが求められる。
【００４５】
本発明によると、通常のコンパスモードに先立って作動するアラインメントモードが組み込まれている。斯かるアラインメントモードによると、基台方位Φが求められ、追従環は回転角Φだけ反対方向に回転される。それによって、ジャイロコンパスの指北端は真北を指向する。
【００４６】
本発明によると、アラインメントモードによりジャイロドリフトが計測されて補正される。従って、アラインメントモードにて指向されたジャイロコンパスの指北端は真北を指向しており、その後のジャイロコンパス運転でも高精度に真北に指向された状態にて運転される。
【００４７】
【発明の実施の形態】
先ず図１を参照して本発明のジャイロコンパスの概略を説明する。本例のジャイロコンパスは測量用に構成されている。
【００４８】
本例のジャイロコンパスは図１の右側に示すように、フレックスジャイロ又はＴＤＧ（Ｔｕｎｅｄ Ｄｒｙ Ｇｙｒｏ）よりなるジャイロであるＴＤＧ１１とブロック１３と追従環１５と基台１０とを有する。追従環１５は基台１０に対して垂直に立設される追従軸（方位軸）１７周りに回転可能に装着され、ＴＤＧ１１は追従環１５に対して水平軸１３Ａ、１３Ｂ周りに回転可能に装着されている。こうしてＴＤＧ１１は取り付け面に平行な水平軸１３Ａ、１３Ｂと取り付け面に垂直な追従軸１７の２軸周りに回転可能である。
【００４９】
以下での説明のため、ＴＤＧ１１のスピン軸線が水平方向に向いているとき、追従軸１７に沿ってＺ軸、水平軸１３Ａ，１３Ｂに沿ってＹ軸、両者に垂直にＸ軸をとる。このとき、ＴＤＧ１１のスピン軸線はＸ軸方向である。
【００５０】
図１の左側に示すように、追従軸１７には方位サーボモータ２９及び方位発信器３１が装着されており、方位サーボモータ２９によってＴＤＧ１１は追従軸１７周りに回転し、方位発信器３１によって追従軸１７周りの回転角φが検出される。
【００５１】
ＴＤＧ１１はＹジャイロ及びＺジャイロを有し、ＹジャイロはＹ軸周りの回転角速度ωY を検出し、ＺジャイロはＺ軸周りの回転角速度ωZ を検出する。
【００５２】
ブロック１３には南北傾斜計又は南北加速度計と東西傾斜計又は東西加速度計が装着されている。南北傾斜計は水平面に対するＴＤＧ１１のスピン軸線のＹ軸周りの回転傾斜角θを検出し、東西傾斜計は水平面に対するＴＤＧ１１のスピン軸線のＸ軸周りの回転傾斜角σを検出する。東西傾斜計によって出力されるＸ軸周りの傾斜角σは、水平面に対する基台１０又は取り付け面のＸ軸周りの傾斜角σを表す。
【００５３】
本例のジャイロコンパスは更にレベル制御系と方位制御系を有し、レベル制御系はＹ軸周りの回転傾斜角θを検出する南北傾斜計の出力信号がゼロとなるように作用し、方位制御系は方位発信器３１の出力信号φが設定方位φS に等しくなるように作用する。
【００５４】
本例のジャイロコンパスは更に回転制御部７１とシークエンサ部７２とデータ計測記憶部７３と基台方位演算部７４とドリフト演算部７５とを有するが、これらについては後に説明する。
【００５５】
本例のジャイロコンパスは測量用に使用するものとし、ジャイロコンパスの取り付け面又は基台の傾斜運動は極めて遅く、Ｙ軸周りの回転角速度及びＸ軸周りの回転角速度はゼロ、即ち、ｄθ／ｄｔ＝０、ｄσ／ｄｔ＝０とする。
【００５６】
先ず、図１０、図１２及び図１３を参照して本例のジャイロコンパスによって基台方位Φを測定する原理を説明する。図１０を参照して説明したように緯度λの地点Ｐに水平面Ｈを考え、斯かる水平面Ｈ上に横軸を東西軸（ＥＷ軸）、縦軸を南北軸（ＮＳ軸）とする２次元座標をとる。
【００５７】
図１２は本例のジャイロコンパスが水平面Ｈ上に配置された場合、即ち、基台１０のＸ軸周りの回転傾斜角σはゼロ、σ＝０である場合を示す。基台１０の方位角Φは子午線ＯＮに対する基台１０の基準線ＯＲの回転角∠ＮＯＲであり、ジャイロのスピン軸線ＯＸ1 の方位角φ＋Φは子午線ＯＮに対するスピン軸線ＯＸ1の回転角∠ＮＯＸ1である。
【００５８】
ＴＤＧ１１はＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を有し、Ｙ軸方向の入力軸線を有するＹジャイロ及びＺ軸方向の入力軸線を有するＺジャイロを有する。
【００５９】
従って、Ｙジャイロの入力軸線ＯＹ1 は図示のようにジャイロのスピン軸線ＯＸ1 に垂直であり、Ｚジャイロの入力軸線ＯＺ1 はジャイロのスピン軸線ＯＸ1 及びＹジャイロの入力軸線ＯＹ1 の双方に垂直であり、紙面に対して垂直である。
【００６０】
図１０を参照して説明したように、地点Ｐにおける地球自転角速度ΩEは、水平方向成分ΩE cos λと垂直方向成分ΩE sin λに分解することができる。従って、Ｙジャイロ及びＺジャイロが検出する角速度ωY、ωZ は次のように表される。ＵY 、ＵZ はそれぞれジャイロのドリフトである。
【００６１】
【数４】
ωY ＝−ΩE cosλsin(Φ＋φ) ＋ＵY
ωZ ＝−ΩEsinλ＋ＵZ
【００６２】
図１３は本例のジャイロコンパスが水平面Ｈに対してＸ軸周りに回転傾斜した場合のＹＺ面を表す。基台１０はＸ軸周りに傾斜角度σだけ傾斜しており、Ｙジャイロの入力軸線ＯＹ2 及びＺジャイロの入力軸線ＯＺ2 はそれぞれ水平方向ＯＹ1及び垂直方向ＯＺ1 に対して角度σだけ傾斜している。尚、レベル制御系の作動によってＹ軸周りの傾斜角θはゼロである。従って、Ｙジャイロ及びＺジャイロの検出する角速度ωY、ωZ は次のように表される。
【００６３】
【数５】
ωY ＝ΩE sinλsinσ−ΩE cosλsin(Φ＋φ)cosσ
＋ｍｇsinσ＋ｑｇcosσ＋ＵY
ωZ ＝−ΩEsinλcosσ−ΩE cosλsin(Φ＋φ)sinσ
−ｍｇcosσ＋ｑｇsinσ＋ＵY
【００６４】
ここに、ΩEは地球の自転角速度、λは緯度、σは水平面Ｈに対する基台１０のＸ軸周りの傾斜角、Φは基台方位、即ち、基台１０の基準線ＯＲの子午線に対する方位角、φはジャイロコンパスの方位、即ち、基台１０に対するジャイロコンパスの回転角、ＵY 、ＵZ はそれぞれジャイロのドリフトである。更に、ｍｇはジャイロロータの重心の偏倚に起因するマスアンバランス、ｑｇは相手軸の入力角速度変化に起因するクロストーク量である。これらはＴＤＧ特有の誤差であり、ここではマスアンバランスｍｇは既知、クロストーク量ｑｇは未知であるとする。
【００６５】
水平面Ｈに対するＸ軸周りの傾斜角σを基台１０のピッチ角α及びロール角βで表すと、次のようになる。尚、ピッチ角αは水平面Ｈに対する基台１０の基準線ＯＲに垂直な軸線周りの回転角、ロール角βは水平面Ｈに対する基台１０の基準線ＯＲ周りの回転角、である。
【００６６】
【数６】
ｓｉｎσ＝ sinβcosφ＋ sinαsinφ
【００６７】
数５の式より基台１０の方位角Φを求めるためにはジャイロのドリフトＵY 、ＵZ を求める必要がある。追従環１５を一定の回転角度Δφ＝２π／ｎ毎に（ｎは偶数。例えば、ｎ＝６として６０°毎に）回転させては停止し、ＴＤＧ１１の２つのジャイロの出力信号ωY、ωZ 及び東西傾斜計の出力信号σを測定する。追従環１５を１回転させることによってｎ組の測定値ωYi、ωZi、σi（ｉ＝１〜ｎ）が得られたものとする。これらの測定値のなかで、方位角φが互いに１８０°異なるデータに注目する。例えば、方位角φのＹジャイロの出力信号をωY1、方位角φ＋πの場合のＹジャイロの出力信号をωY2とすると次のように表される。
【００６８】
【数７】
ωY1＝ΩE sinλ sinσ0 −ΩEcosλsin(Φ＋φ)cosσ0
＋ｍｇsinσ0 ＋ｑｇcosσ0＋ＵY
ωY2＝ΩE sinλ sinσ0'−ΩEcosλsin(Φ＋φ＋π)cosσ0'
＋ｍｇsinσ0'＋ｑｇcosσ0'＋ＵY
【００６９】
ここにσ0 、σ0' はそれぞれ方位角φとφ＋πの場合の水平面Ｈに対する基台１０のＸ軸周りの傾斜角である。この２つの東西傾斜角σ0 、σ0' の間には、幾何学的に次のような関係がある。
【００７０】
【数８】
σ0 ＝−σ0'
【００７１】
尚、この関係は数６の式より求めることもできる。これを数７の式に代入すると次の関係が得られる。
【００７２】
【数９】
ωY1＝ΩE sinλsinσ0 −ΩEcosλsin(Φ＋φ)cosσ0
＋ｍｇsinσ0 ＋ｑｇcosσ0＋ＵY
ωY2＝−ΩE sinλsinσ0 ＋ΩEcosλsin(Φ＋φ)cosσ0
−ｍｇsinσ0 ＋ｑｇcosσ0 ＋ＵY
【００７３】
同様な式はＺジャイロの出力信号ωZ についても得られる。方位角φのＺジャイロの出力信号をωZ1、方位角φ＋πの場合のＺジャイロの出力信号をωZ2とする。
【００７４】
【数１０】
ωZ1＝−ΩE sinλcosσ0 −ΩEcosλsin(Φ＋φ)sinσ0
−ｍｇcosσ0 ＋ｑｇsinσ0 ＋ＵZ
ωZ2＝−ΩE sinλcosσ0 −ΩEcosλsin(Φ＋φ)sinσ0
−ｍｇcosσ0 −ｑｇsinσ0＋ＵZ
【００７５】
ここで、簡略化のため、マスアンバランスｍｇ及びクロストーク量ｑｇを無視するものとする。数９の式及び数１０の式より次の関係が求められる。
【００７６】
【数１１】
ωY1＋ωY2＝２ＵY
ωY1−ωY2＝２ΩE〔sinλsinσ0 −cosλsin(Φ＋φ)cosσ0 〕
ωZ1＋ωZ2＝−２ΩE〔sinλcosσ0 ＋cosλsin(Φ＋φ)sinσ0 〕＋２ＵZ
【００７７】
数１１の式の３つの式より基台１０の方位角Φ、Ｙジャイロ及びＺジャイロのドリフトＵY 、ＵZ は次の式によって求められる。
【００７８】
【数１２】
Φ＝ sin-1〔｛sinλsinσ0 −（１／２ΩE）（ωY1−ωY2）｝／(cosλcosσ0)〕−φ
ＵY ＝（ωY1＋ωY2）／２
ＵZ ＝（ωZ1＋ωZ2）／２＋ΩE〔sinλcosσ0＋cosλsin(Φ＋φ)sinσ0 〕
【００７９】
次に、東西傾斜計又は東西加速度計の出力信号に含まれるバイアスΔσを検出し、傾斜した基台１０におけるＸ軸周りの傾斜角σを検出する方法を説明する。同様に、追従環１５を一定の回転角度Δφ＝２π／ｎ毎に（ｎは偶数。例えば、ｎ＝６として６０°毎に）回転させては停止し、東西傾斜計の出力信号σM を測定する。追従環１５を１回転させることによってｎ組の測定値σMi（ｉ＝１〜ｎ）が得られたものとする。これらの測定値のなかで、方位角φが互いに１８０°異なるデータに注目する。例えば、方位角φの場合の東西傾斜計の出力信号をσM1、方位角φ＋πの場合の東西傾斜計の出力信号をσM2とすると次のように表される。
【００８０】
【数１３】
σM1＝σ0 ＋Δσ
σM2＝σ0'＋Δσ
【００８１】
ここに、σ0 、σ0'は上述のようにバイアスΔσがゼロの場合の方位角φとφ＋πの場合の基台１０のＸ軸周りの傾斜角である。この２つのＸ軸周りの傾斜角σ0、σ0'の間には数８の式の関係がある。従って、数１３の式より次の関係が得られる。
【００８２】
【数１４】
σM1−σM2＝σ0 −σ0'＝２σ0
σM1＋σM2＝σ0 ＋σ0'＋２Δσ＝２Δσ
【００８３】
従って、基台１０の方位角がφのとき真のＸ軸周りの傾斜角σ0 及び東西傾斜計のバイアスΔσは次の式によって表される。
【００８４】
【数１５】
σ0 ＝（σM1−σM2）／２
Δσ＝（σM1＋σM2）／２
【００８５】
本例によると、追従環１５を１回転させることによってｎ組の測定値ωYi、ωZi、σi （ｉ＝１〜ｎ）が得られ、基台１０の方位角φが互いに１８０°異なる測定値はｎ／２組である。従って、ｎ／２組の測定値からｎ／２組のデータΦ、ＵY、ＵZ 、σ0 、Δσが得られ、これらの平均値又は最小二乗近似値を求めることによって、より確からしいΦ、ＵY、ＵZ 、σ0 、Δσの値が得られる。
【００８６】
再び図１を参照してレベル制御系と方位制御系を説明する。回転制御部７１はＴＤＧ１１の方位角φが設定方位角φS に等しくなるように機能する。回転制御部７１はシークエンサ部７２によって生成された設定方位角φSを方位サーボモータ２９に供給する。方位サーボモータ２９が作動してＴＤＧ１１を支持する追従環は追従軸（方位軸）周りに回転する。方位発信器３１はＴＤＧ１１の方位角φを検出しそれを回転制御部７１に出力する。方位発信器３１の出力信号φが設定方位角φSに等しくなると、データ計測記憶部７３はＴＤＧ１１のデータを計測して記憶する。
【００８７】
データ計測記憶部７３は、Ｙジャイロ及びＺジャイロの出力信号ωY 、ωZ を入力する。Ｙジャイロ及びＺジャイロの出力信号ωY 、ωZ は積分器を経由してデータ計測記憶部７３に供給される。積分器からの出力信号ＳY、ＳZ は次のように表される。
【００８８】
【数１６】
ＳY ＝−ωY
ＳZ ＝−ωZ
【００８９】
データ計測記憶部７３は更に設定方位角φS ＝φと傾斜角σと東西傾斜計又は東西加速度の出力信号σM（西側上昇を＋とする。）を入力する。次にシークエンサ部７２は新たな設定方位角φS＝φS−Δφを生成して回転制御部７１に供給する。回転制御部７１は方位発信器３１の出力信号φが新たな設定方位角φS に等しくなるように、方位サーボモータ２９を作動する。
【００９０】
こうして、方位発信器３１の出力信号φが新たな設定方位角φS に等しくなると、データ計測記憶部７３はジャイロコンパスのデータを計測して記憶する。こうして、データ計測記憶部７３は設定方位角φS毎のデータを記憶する。
【００９１】
図２はデータ計測記憶部７３の構成例を示す。データ計測記憶部７３は多数の記憶部を含み、設定方位角φS ＝φi 毎にデータＳYi、ＳZi、σi（ｉ＝１〜ｎ）を順次記憶する。
【００９２】
そして、データ計測記憶部７３に記憶された多数のデータφi 、ＳYi、ＳZi、σi （ｉ＝１〜ｎ）は順次基台方位演算部７４及びドリフト演算部７５に供給される。ドリフト演算部７５は数１２の式によってドリフトＵY、ＵZ を演算し、基台方位演算器７４は数４の式によって基台方位Φを演算する。
【００９３】
次に、図３を参照して本発明のジャイロコンパスにおけるアラインメントモードを説明する。本例によると、通常のコンパスモードに先立ってアラインメントモードが作動される。アラインメントモードは基台方位Φを演算し、ジャイロコンパスの方位を真北方向に指向させるように機能する。図３は斯かるアラインメントモードの手順を示す。
【００９４】
ステップ２０１にてアラインメントモードが開始される。アラインメントモード開始時の方位発信器３１の方位出力信号φ＝φ１を初期設定方位φS=φ１ とする。次にステップ２０２に進み、上述のレベル制御系と方位制御系が作動し、Ｙ軸周りの傾斜角θはゼロとなり、方位発信器３１の出力信号φは設定方位φS＝φ1に拘束される。次にステップ２０３に進み、設定方位φS ＝φ1 の場合の、データＳYi、ＳZi、σiをデータ計測記憶部７３に記憶する。上述の例では、φi＝φ1 、ＳYi＝ＳY1、ＳZi＝ＳZ1、σi＝σ1 である。
【００９５】
次にステップ２０４に進み、設定方位φS が３６０°に等しいか否かを判定する。φS ≠３６０°ならステップ２０５に進み、φS ＋Δφ＝φ1＋Δφを新たな設定方位φS に置き換える。
【００９６】
従って、新たな設定方位φS はφS ＝φ2 ＝φ1 ＋Δφである。ステップ２０２に進み、再び、レベル制御系と方位制御系が作動し、Ｙ軸周りの傾斜角θはゼロとなり、方位発信器３１の出力信号φは設定方位φS＝φ2 ＝φ1 ＋Δφに等しくなる。即ち、φ＝φ2 ＝φ1 ＋Δφである。次にステップ２０３に進み、設定方位φS＝φ2 の場合のデータＳYi、ＳZi、φi 、σiをデータ計測記憶部１０１に記憶する。上述の例では、φi ＝φ2 、ＳYi＝ＳY2、ＳZi＝ＳZ2、σi＝σ2 である。
【００９７】
次にステップ２０４に進み、設定方位φS が３６０°に等しいか否かを判定する。φS ≠３６０°ならステップ２０５に進み、φS ＋Δφを新たな設定方位φSに置き換える。新たな設定方位はφS ＝φ3 ＝φ2 ＋Δφである。
【００９８】
こうして、ステップ２０２、２０３、２０４、２０５を繰り返し、設定方位φS をΔφづつ増加する。ステップ２０４にてφS ＝３６０°ならステップ２０６に進み、データ計測記憶部７３に記憶されたデータを取り出す。斯かるデータよりドリフトＵY 、ＵZ 及び基台方位Φを演算する。
【００９９】
最後にステップ２０７に進み、コンパスモードを開始する前にジャイロコンパスの初期方位を設定する。初期方位はφS0＝−Φ とする。即ち、ジャイロコンパスを反対方向に算出された基台方位角Φだけ回転させる。それによって、ジャイロコンパスの基準線は真北方向を向く。このときジャイロドリフト、東西加速度計のバイアス修正を行う。
こうして本例によるアラインメントモードが終了すると、通常のコンパスモードが開始される。アラインメントモードにて予めジャイロドリフトＵＹ，ＵＺ及び東西加速度計のバイアスΔσの修正がなされているため、その後のコンパスモードでの運転では、ジャイロコンパスの指北端は真北方向を指向することができる。
【０１００】
図４に本発明によるジャイロコンパスの構成概要図を示す。本例のジャイロコンパスはフレックスジャイロ又はＴＤＧ（Ｔｕｎｅｄ Ｄｒｙ Ｇｙｒｏ）１１を有し、斯かるＴＤＧ１１はブロック１３に装着されている。
【０１０１】
ここで図示のように、ブロック１３の中心を原点として設定したＸＹＺ座標系を考え、垂直方向にＺ軸をとり、水平面内に互いに直交するＸ軸及びＹ軸をとる。
【０１０２】
ジャイロのスピン軸線はＸ軸に沿って配置され、ジャイロの指北端を図示のようにＸ軸の正の方向にとると、Ｙ軸は東西方向に沿って配置される。ブロック１３はＹ軸周りに回転可能に追従環１５によって支持されており、斯かる追従環１５はＺ軸に沿った追従軸１７を有し、斯かる追従軸１７はＺ軸周りに回転可能に基台１０に装着されている。こうして、ブロック１３はＹ軸及びＺ軸の２軸周りに回転可能に支持されている。
【０１０３】
ブロック１３には、南北方向の傾斜即ちＹ軸周りの回転傾斜角θを検出する南北傾斜計又は南北加速度計２１と、東西方向の傾斜即ちＸ軸周りの回転傾斜角σを検出する東西傾斜計又は東西加速度計２３が装着されている。
【０１０４】
更に、追従環１５のＹ軸に沿って水平サーボモータ又は水平ＤＳＴ（ダイレクト・サーボ・トルカ）２７が装着され、追従軸１７に沿って方位サーボモータ又は方位ＤＳＴ（ダイレクト・サーボ・トルカ）２９が装着されている。追従軸１７の下方には方位発信器（方位エンコーダ）３１が装着されており、斯かる方位発振器３１によって追従軸１７のＺ軸周りの回転角が検出される。
【０１０５】
ＴＤＧ１１にはジャイロケースに対するジャイロロータの変位を検出する（図示しない）ピックアップが装着されており、斯かるピックアップはジャイロロータのＹ軸周りの角度変位及びＺ軸周りの角度変位を検出するように配置されている。ジャイロロータのＹ軸周りの角度変位を検出するピックアップは水平ピックアップと称され、ジャイロロータのＺ軸周りの角度変位を検出するピックアップは方位ピックアップと称される。また、ＴＤＧ１１にはジャイロロータをＹ軸周り及びＺ軸周りにトルキングする（図示しない）Ｙトルカ及びＺトルカが設けられている。
【０１０６】
ジャイロケースとジャイロロータの間に垂直軸線（Ｚ軸）周りの角度変位が生ずると、斯かる角度変位は方位ピックアップによって検出され、斯かる角度変位信号は方位サーボ演算部６１に供給される。方位サーボ演算部６１よりコンミュテータ制御回路６３を介して方位サーボモータ２９に駆動信号が供給される。それによってＴＤＧ１１はＺ軸周りに回転駆動され、ジャイロケースとジャイロロータの間の垂直軸線（Ｚ軸）周りの角度変位がゼロとなるように制御される。
【０１０７】
同様に、ジャイロケースとジャイロロータの間に水平軸線（Ｙ軸）周りの角度変位が生ずると、斯かる角度変位は水平ピックアップによって検出され、斯かる角度変位信号は水平サーボ演算部６５に供給される。水平サーボ演算部６５より水平サーボモータ２７に駆動信号が供給される。それによってＴＤＧ１１はＹ軸周りに回転駆動され、ジャイロケースとジャイロロータの間の水平軸線（Ｙ軸）周りの角度変位がゼロとなるように制御される。
【０１０８】
この作用によってジャイロには水平軸線（Ｙ軸）及び垂直軸線（Ｚ軸）周りのいかなる外乱トルクも印加されない。
【０１０９】
次に、本例のジャイロコンパスの指北作用について説明する。ジャイロコンパスの指北作用は、ジャイロコンパスの取り付け面が水平面上にある場合、ＴＤＧ１１のＹトルカによってジャイロロータにＹ軸周り、即ち水平軸周りにトルクＫθ（Ｋは安定器定数又は指北定数である。）を付与することによって得られる。
【０１１０】
しかしながら、ジャイロコンパスの取り付け面が東西方向に傾斜した場合、本例のジャイロコンパスの支持機構は東西系の自由度（Ｘ軸周りの自由度）がないため、Ｙトルカ及びＺトルカによってジャイロロータに付与すべきトルクＫθを分割して付与する必要がある。
【０１１１】
ＹトルカによってジャイロロータをＹ軸周りにトルキングするためのトルキング信号による駆動トルクをＴY0とし、ＺトルカによってジャイロロータをＺ軸周りにトルキングするためのトルキング信号による駆動トルクをＴZ0とする。斯かるトルキング信号による駆動トルクＴY0、ＴZ0は次の式によって表される。
【０１１２】
【数１７】
ＴY0＝Ｋθｃｏｓσ
ＴZ0＝−Ｋθｓｉｎσ
【０１１３】
ここで、θは南北加速度計２１の出力信号（北側上昇を＋とする。）、σは東西加速度計２３の出力信号（西側上昇を＋とする。）である。またＫは指北定数である。
【０１１４】
トルキング信号による駆動トルクＴY0、ＴZ0がＴＤＧ１１のＹトルカ及びＺトルカに供給され、それによってジャイロロータはＹ軸周りに、即ち水平軸線周りにトルキングされる。このトルキング量は、「スピン軸の水平面に対する傾斜に比例したトルクをジャイロの水平軸周りに加える。」ことになる。こうして、ジャイロに指北力が付与され、ジャイロコンパスが構成される。
【０１１５】
次に、図５及び図６を参照して本発明のジャイロコンパスの例を説明する。図５は本例のジャイロコンパスの正面構成を示し、図６は本例のジャイロコンパスの平面構成を示す。
以下では、この図５及び図６を説明するにあたり図１及び図４に対応する部分には同一の符号を付し説明する。本例のジャイロコンパスは盤器４１と斯かる盤器４１に装着された円筒形状のカバー４３とを有する。カバー４３内にて、ＴＤＧ１１はブロック１３に装着されており、ブロック１３は追従環１５によって水平軸１３Ａ、１３Ｂの周り、即ちＹ軸周りに回転可能に支持されている。ここで盤器４１が上述における基台１０に対応する。
【０１１６】
図５に示すように、ブロック１３は両側に水平軸１３Ａ、１３Ｂを有し、斯かる水平軸１３Ａ、１３Ｂは対応して配置された追従環１５の軸受け１９Ａ、１９Ｂの内輪に嵌合している。斯かるブロック１３には、図４及び図６に示すようにＸ軸に沿って南北傾斜計又は南北加速度計２１が装着されている。追従環１５には、図４，図５及び図６に示すようにＹ軸に沿って東西傾斜計又は東西加速度計２３と水平サーボモータ２７が装着されている。
【０１１７】
水平サーボモータ２７は歯車及びピニオンを使用しないパンケーキ型の直動式であってよく、ブロック１３の水平軸１３Ａ、１３Ｂに取り付けられた内側の回転子２７−１とそれに対応して追従環１５に取り付けられた外側の固定子２７−２とを含む。
【０１１８】
追従環１５の下側にはプラットホーム４９が装着されており、斯かるプラットホーム４９には方位軸即ち追従軸１７が装着されている。
【０１１９】
プラットホーム４９の下側にはロータリートランス４５と方位サーボモータ２９と方位エンコーダ（方位発振器）３１が配置されている。ロータリートランス４５は盤器４１に装着された下側のステータ４５−１とプラットホーム４９に装着された上側のロータ４５−２とを有する。本例によるとスリップリングの代わりにロータリートランス４５を使用することによってスリップリングの有する欠点が除去される。
【０１２０】
方位サーボモータ２９は、盤器４１に装着された外側の固定子２９−１とプラットホーム４９に装着された内側の回転子２９−２とを有する。方位エンコーダ３１は、追従軸１７の下端部に装着されたカップリング４７に取り付けられた内側の軸部３１−１とそれに対応して盤器４１に取り付けられた図示しない外側の固定子とを含む。
【０１２１】
追従環１５とプラットホーム４９と追従軸１７とロータリートランス４５のロータ４５−２と方位サーボモータ２９の回転子２９−１と方位エンコーダ３１の軸部３１−１とは回転部を構成し、斯かる回転部はプラットホーム４９に装着された軸受け５３Ａと追従軸１７に装着された軸受け５１によって回転可能に支持されている。
【０１２２】
図７に、ブロック１３に装着されるＴＤＧ１１をフレックスジャイロとした構成例を示す。フレックスジャイロの詳細は例えば、本願出願人と同一の出願人によって昭和６０年５月１５日に出願された特願昭第６０−１０３０８３号（特開昭６１−２６０１１７号）を参照されたい。
【０１２３】
図７に示すように、ＴＤＧ１１にＸＹＺ軸をとる。ジャイロロータ１５９のスピン軸線に沿ってＸ軸をとり、それに垂直に互いに直交するＹ軸及びＺ軸をとる。斯かる座標系は図１にてブロック１３にとったＸＹＺ軸のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に整合している。
【０１２４】
フレックスジャイロはハウジング１５１と該ハウジング１５１の上側に装着された上側キャップ１５３と下側に装着された下側キャップ１５５とを有する。ハウジング１５１と上側及び下側キャップ１５３、１５５とによってジャイロケースが構成される。ハウジング１５１の上面と上側キャップ１５３の間に上側室が形成され、ハウジング１５１の下面と下側キャップ１５５の間に下側室が形成される。
【０１２５】
上側室にはジャイロロータ１５９が配置されており、斯かるジャイロロータ１５９はフレックスヒンジ１６１によって弾性的に支持されている。フレックスヒンジ１６１には軸１６５が装着されており、斯かる軸１６５は玉軸受け１５７を介してハウジング１５１の内側円筒状突出部１５１Ａの中心孔に支持されている。
【０１２６】
下側室にはモータ１６７が配置されており、斯かるモータ１６７は固定子１６７−１とそれに対応した回転子１６７−２を有する。固定子１６７−１はハウジング１５１の外側円筒状突出部１５１Ｂの内側壁に装着され、回転子１６７−２は固定子１６７−１に囲まれるように軸１６５の下端部に装着されている。
【０１２７】
ジャイロロータ１５９とフレックスヒンジ１６１と軸１６５と回転子１６７−２は一体的な組立体を構成し、軸１６５の中心軸線周りに高速回転することができるように構成されている。軸１６５の中心軸線、即ち、斯かる組立体の回転軸線はジャイロロータのスピン軸線である。
【０１２８】
モータの固定子１６７−１の巻線に交流電圧が印加されると、それによって生成された回転磁界がモータの回転子１６７−２に作用する。それによって、トルクが生じ、モータの回転子１６７−２は固定子１６７−１に対して回転する。こうして、組立体１５９、１６１、１６５、１６７−２はＸ軸周りに回転し、ジャイロロータ１５９はスピン軸線周りに高速回転する。
【０１２９】
上側室には、ジャイロロータ１５９にＹ軸及びＺ軸周りのトルクを加えるための複数のトルカ１７１が設けられている。このトルカ１７１は、図４を参照して説明したＴＤＧ１１のＹトルカ及びＺトルカに相当する。斯かるトルカ１７１は、ジャイロロータ１５９に装着された環状の永久磁石１７１−１とそれに対応してハウジング１５１の上面に装着されたトルカコイル１７１−２とを含む。トルカコイル１７１−２はジャイロロータ１５９の環状溝１５９Ａ内に且つそれより隔置して配置されている。
【０１３０】
図示の矢印のように、永久磁石１７１−１を通りジャイロロータ１５９の環状溝１５９Ａに沿って磁気回路Ψが形成される。斯かる磁気回路とトルカコイル１７１−２によって発生する磁界との共働によって、トルクが生成される。
【０１３１】
上側室には、更に複数のピックアップ１７３が配置されている。このピックアップ１７３は、図４を参照して説明したＴＤＧ１１の水平ピックアップ及び方位ピックアップに相当する。ピックアップ１７３はトルカ１７１に隣接してハウジング１５１の上面に装着されている。
【０１３２】
ジャイロロータ１５９が高速回転している間に、スピン軸線に直交するＹ軸又はＺ軸周りの角速度がハウジング１５１に作用した場合を考える。ジャイロの方向保持性によってジャイロロータ１５９は慣性空間に対してその位置を保持する。従って、ジャイロロータ１５９は、ハウジング１５１に対して相対的にＹ軸又はＺ軸周りに回転変位する。ジャイロロータ１５９のＹ軸周りの回転偏倚量又はＺ軸周り回転偏倚量は、ピックアップ１７３によって検出される。
【０１３３】
以上本発明の実施例について詳細に説明してきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得ることは当業者にとって容易に理解されよう。
【０１３４】
【発明の効果】
本発明によると、ジャイロコンパスを通常のコンパスモードにて使用する場合、予めジャイロコンパスの指北端が真北を指向しているから、直ちにジャイロコンパスを使用することができる利点がある。
【０１３５】
本発明によると、基台が傾斜しても子午線に対する基台の方位角を高精度に計測することができる利点がある。
【０１３６】
本発明によると、予め子午線に対する方位角を計測すると共にジャイロドリフト及び東西傾斜計又は東西加速度計のバイアスを計測し、自動修正を行うため、経年変化等によりジャイロドリフト、東西傾斜計又は東西加速度計のバイアスが変化し、それによって方位誤差が生じてもそれを修正することができる、従って、その後の通常のジャイロコンパス運転においてもジャイロコンパスを高精度に真北方位を指向させることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるジャイロコンパスの概略を示すブロック図である。
【図２】  本発明のデータ計測記憶部の構成例を示す図である。
【図３】  本発明によるアラインメントモードを説明する流れ図である。
【図４】  本発明のジャイロコンパスの例である。
【図５】  本発明によるジャイロコンパスの例の正面構成を示す断面図である。
【図６】  本発明によるジャイロコンパスの例の平面構成を示す断面図である。
【図７】  ＴＤＧの例の断面図である。
【図８】  従来の測量用ジャイロコンパスの使用例を説明する説明図である。
【図９】  従来の測量用ジャイロコンパスの構成例を説明する説明図である。
【図１０】  従来の測量用ジャイロコンパスによって子午線に対する方位を検出する原理を説明するための説明図である。
【図１１】  従来の測量用ジャイロコンパスによって子午線に対する方位を検出する原理を説明するための説明図である。
【図１２】  基台のＸ軸周りの回転角σがゼロの場合の各ジャイロの検出角速度を説明するための説明図である。
【図１３】  基台のＸ軸周りの回転角σがゼロでない場合の各ジャイロの検出角速度を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１０  基台
１１  ＴＧＤ
１３  ブロック
１３Ａ、１３Ｂ  水平軸
１５  追従環
１７  追従軸
１９  軸受け
２１  南北傾斜計又は南北加速度計
２３  東西傾斜計又は東西加速度計
２７  水平サーボモータ
２７−１  回転子
２７−２  固定子
２９  方位サーボモータ
３１  方位発信器、方位エンコーダ
３５  コンパス演算部
３６  水平トルキング回路
３７  方位トルキング回路
４１  盤器
４３  カバー
４５  ロータリートランス
４７  カップリング
４９  プラットホーム
５１、５３Ａ  軸受け
６１  方位サーボ演算部
６３  コンミュテータ制御回路
６５  水平サーボ演算部
７１  回転制御部
７２  シークエンサ部
７３  データ計測記憶部
７４  基台方位演算部
７５  ドリフト演算部
１１０  ジャイロロータ
１１１  ジャイロケース
１１３  懸吊線
１４７  方位エンコーダ
１５１  ハウジング
１５３  上側キャップ
１５５  下側キャップ
１５７  玉軸受け
１５９  ジャイロロータ
１５９Ａ 溝
１６１  フレックスヒンジ
１６１Ａ  中心孔
１６５  軸
１６７  モータ
１６７−１  固定子
１６７−２  回転子
１７１−１  永久磁石
１７１−２  トルカコイル
１７３  ピックアップ
３０１  トランシット
３０１Ａ  ねじ
３０２  三脚
３０２−１  水平台
３０３  ジャイロコンパス
３１０  基台
３１０ａ  孔
３１０ｂ、３１０ｃ  フランジ部
３１０ｄ  下面
３１２Ａ、３１２Ｂ  方位軸受
３１４  方位軸
３１６  方位歯車
３１８   回転台
３２０  ジャイロ
３２２  ステップモータ
３２４  ピニオン
３２６  ゼロクロスピックアップ
３２６Ａ  ピン
３２６Ｂ  発光素子
３２６Ｃ  受光素子
３４０  回転制御部
３４２  シークエンサ部
３４４  計測記憶部
３４６  演算出力部
【図１】
0003668855.tif 000002
【図２】
0003668855.tif 000003
【図３】
0003668855.tif 000004
【図４】
0003668855.tif 000005
【図５】
0003668855.tif 000006
【図６】
0003668855.tif 000007
【図７】
0003668855.tif 000008
【図８】
0003668855.tif 000009
【図９】
0003668855.tif 000010
【図１０】
0003668855.tif 000011
【図１１】
0003668855.tif 000012
【図１２】
0003668855.tif 000013
【図１３】
0003668855.tif 000014