(57)【要約】慣性基準ユニット（ＩＲＵ）がビークル（１０）内部に設置されるときに、慣性基準ユニット（ＩＲＵ）（１０４）をビークル軸（１２、１４、１６）と設置調整するための方法を提供する。ビークル軸は、ロール、ピッチ、およびヨー軸を含む。この方法は、ビークルが始動位置にある状態で、角度位置測定デバイスを使用して、ロールおよびピッチを含むビークル角度位置データを記録するステップ（５４）と、ロールおよびピッチを含むＩＲＵデータを記録するステップ（５６）と、測定された機首揺動データを受信するステップ（６２、６６）と、初期ロールおよびピッチ調整不良補正を計算するステップ（８４）と、初期ロールおよびピッチ調整不良補正を、測定された機首揺動データに加えるステップ（８６）とを含む。補正された機首揺動データを使用して機首揺動ヨー調整不良が求められ（８８）、それを利用して、仮定の方位基準（９０）を調整する。
2005521046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
慣性基準ユニット（ＩＲＵ）（１０４）をビークル軸（１２、１４、１６）と設置調整するための方法であって、前記ビークル軸は、ロール、ピッチ、およびヨー軸を含み、
ビークルが始動位置にあるときに、角度位置測定デバイスを使用して、ロールおよびピッチを含むビークル角度位置データを記録するステップ（５４）と、
ロールおよびピッチを含むＩＲＵデータを記録するステップ（５６）と、
方位基準値を仮定するステップであって、前記仮定値は、ビークル角度位置データと、前記記録されたＩＲＵデータとの両方に含まれているステップ（５８）と、
測定された機首揺動データを受信するステップ（６２、６６）と、
初期ロールおよびピッチ調整不良補正を計算するステップ（８４）と、
初期ロールおよびピッチ調整不良補正を、測定された機首揺動データに加えるステップ（８６）と、
測定された機首揺動データを使用して機首揺動ヨー調整不良を求めて（８８）、前記仮定の方位基準を調整する（９０）ステップと
を含む方法。
【請求項２】
測定された機首揺動データを受信するステップ（６２、６６）は、
ビークルを第１の機首揺動位置に移動するステップ（６０）と、
前記第１の機首揺動位置でＩＲＵロールおよびピッチデータを記録するステップ（６２）と、
ビークルを第２の機首揺動位置に移動するステップ（６４）と、
前記第２の機首揺動位置でＩＲＵロールおよびピッチデータを記録するステップ（６６）と
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ＩＲＵデータを記録するステップ（５６）が、ビークルが始動位置にある状態でＩＲＵデータを記録するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ビークルを移動するステップ（６０、６４）が、ビークルを単一の軸で移動するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
初期ロールおよびピッチ調整不良補正を計算するステップ（８４）が、
【数１】
2005521046.tif 000005
に従って調整不良補正を計算するステップを含み、上式で、ＤＣＭは、オイラー角の集合から作られた方向余弦行列であり、ＤＣＭＤＥＶＩＣＥを作るために使用されるデバイスオイラー角集合は、ビークル始動状態で得られたＩＲＵ測定値であり、ＤＣＭＶＥＨＩＣＬＥを作るために使用されるビークルオイラー角集合は、ビークル始動状態で得られた角度位置測定デバイス測定値であり、
【数２】
2005521046.tif 000006
を作るために使用されるビークル対デバイスオイラー角集合は、３つの所望の設置調整不良補正の集合である、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
初期ロールおよびピッチ調整不良補正を、測定された機首揺動データに加えるステップ（８６）が、ＤＣＭＮＥＷ１＝（ＤＣＭＭＡ）−１×ＤＣＭＯＬＤ１およびＤＣＭＮＥＷ２＝（ＤＣＭＭＡ）−１×ＤＣＭＯＬＤ２に従って測定値を補正するステップを含み、上式で、ＤＣＭは、オイラー角の集合から作られた方向余弦行列であり、オイラー角集合ＯＬＤ１は（φ１，θ１，０）であり、これは、第１の機首揺動位置での、仮定のゼロ方位を有するＩＲＵ測定値であり、オイラー角集合ＯＬＤ２は（φ２，θ２，０）であり、これは、第２の機首揺動位置での、仮定のゼロ方位を有するＩＲＵ測定値であり、オイラー角集合ＭＡは（φＭＡ，θＭＡ，０）であり、これは、ロールおよびピッチ調整不良補正であり、オイラー角集合ＮＥＷ１およびＮＥＷ２は、補正後の機首揺動測定値である、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
ＮＥＷ１およびＮＥＷ２オイラー角集合それぞれで計算された新たな方位角が、設置調整不良補正を求めるときに使用されない、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
記録された機首揺動データにオイラー角を加えるステップは、前記測定された機首揺動データにロールおよびピッチ補正を加えて、補正された機首揺動データを提供するステップを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
機首揺動ヨー調整不良を求めるステップ（８８）は、ΔΨ＝ｔａｎ−１｛（ｃｏｓθ２ｓｉｎφ２−ｃｏｓθ１ｓｉｎφ１）／（ｓｉｎθ２−ｓｉｎθ１）｝に従って機首揺動ヨー調整不良を計算するステップを含み、上式で、ΔΨは、計算されたビークル対ＩＲＵヨー調整不良角であり、θ１は測定された初期ＩＲＵピッチ角であり、θ２は測定された最終ＩＲＵピッチ角であり、φ１は測定された初期ＩＲＵロール角であり、φ２は測定された最終ＩＲＵロール角である、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
さらに、計算されたヨー調整不良を使用して前記仮定の方位基準を調整するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記仮定の方位基準を調整するステップが、前記計算された（８８）ヨー調整不良を前記測定された方位から差し引くステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
さらに、調整不良補正を検査して、ロール、ピッチ、およびヨーの補正がすべて所定の値未満であるかどうか判定するステップ（９２）を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記所定の値は０．０１である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
慣性基準ユニット（ＩＲＵ）（１０４）をビークルロール、ピッチ、およびヨー軸と設置調整するために構成された装置であって、
ビークル角度位置測定デバイス（１０２）と、
前記角度位置測定デバイスに結合されるように構成され、さらに、前記ＩＲＵに結合されるように構成されたコンピュータ（１００）とを備え、前記コンピュータが、ビークルが始動状態にあるときに、前記角度位置測定デバイスから受信されたデータによって、ロールおよびピッチ軸でのビークル（１０）の始動状態を記録し（５４）、始動位置でＩＲＵから受信されたロールおよびピッチを含むＩＲＵデータを記録し（５６）、前記角度位置測定デバイスデータとＩＲＵデータとの両方に関して単一の方位値を仮定し（５８）、複数の機首揺動位置でＩＲＵから受信されたロール、ピッチ、および方位を含むＩＲＵデータを記録し（６２、６６）、初期ロールおよびピッチ調整不良補正を計算し（８４）、初期ロールおよびピッチ調整不良補正を、前記複数の機首揺動位置でＩＲＵから受信されたデータに加え（８６）、前記複数の機首揺動位置からのＩＲＵデータを使用して機首揺動ヨー調整不良を求めて（８８）、方位値を調整する（９０）、
装置。
【請求項１５】
前記コンピュータ（１００）が、ロール、ピッチ、およびヨー調整不良補正をパーソナリティモジュールに通信するように構成されている請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記コンピュータ（１００）が、ＩＲＵパーソナリティモジュールデータを記録するように構成されている請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記コンピュータ（１００）は、
【数３】
2005521046.tif 000007
に従って調整不良補正を計算する（８４）ように構成されており、上式で、ＤＣＭは、オイラー角の集合から作られた方向余弦行列であり、ＤＣＭＤＥＶＩＣＥを作るために使用されるデバイスオイラー角集合は、ビークル始動状態中のＩＲＵ読出値であり、ＤＣＭＶＥＨＩＣＬＥを作るために使用されるビークルオイラー角集合は、ビークル始動状態中に得られた角度位置測定デバイス測定値であり、
【数４】
2005521046.tif 000008
を作るために使用されるビークル対デバイスオイラー角集合は、３つの所望の設置調整不良補正の集合である、請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
前記コンピュータ（１００）が、ＤＣＭＮＥＷ１＝（ＤＣＭＭＡ）−１×ＤＣＭＯＬＤ１およびＤＣＭＮＥＷ２＝（ＤＣＭＭＡ）−１×ＤＣＭＯＬＤ２に従って、初期ロールおよびピッチ調整不良補正を、測定されたＩＲＵデータに加える（８６）ように構成されており、上式で、ＤＣＭは、オイラー角の集合から作られた方向余弦行列であり、オイラー角集合ＯＬＤ１は（φ１，θ１，０）であり、これは、仮定のゼロ方位を有する第１の機首揺動位置でのＩＲＵ測定値であり、オイラー角集合ＯＬＤ２は（φ２，θ２，０）であり、これは、仮定のゼロ方位を有する第２の機首揺動位置でのＩＲＵ測定値であり、オイラー角集合ＭＡは（φＭＡ，θＭＡ，０）であり、これは、ロールおよびピッチ調整不良補正であり、オイラー角集合ＮＥＷ１およびＮＥＷ２は、補正後の機首揺動測定値である、請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
前記コンピュータ（１００）が、ＮＥＷ１およびＮＥＷ２オイラー角集合それぞれで計算され、新たに計算された方位角を無視するように構成されている、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記コンピュータ（１００）が、ロールおよびピッチ補正を、測定されたＩＲＵデータに加えて（８６）、補正された機首揺動データを提供するように構成されている、請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
前記コンピュータ（１００）が、ΔΨ＝ｔａｎ−１｛（ｃｏｓθ２ｓｉｎφ２−ｃｏｓθ１ｓｉｎφ１）／（ｓｉｎθ２−ｓｉｎθ１）｝に従って、前記補正された機首揺動データを使用して機首揺動ヨー調整不良を計算する（８８）ように構成されており、上式で、ΔΨは、計算されたビークル対ＩＲＵヨー調整不良角であり、θ１は第１の機首揺動位置でＩＲＵによって測定されたピッチ角であり、θ２は第２の機首揺動位置でＩＲＵによって測定されたピッチ角であり、φ１は第１の機首揺動位置でＩＲＵによって測定されたロール角であり、φ２は第２の機首揺動位置でＩＲＵによって測定されたピッチ角である、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記コンピュータ（１００）は、前記計算されたヨー調整不良を前記測定された方位から差し引くことによって、仮定の方位基準を調整する（９０）ように構成されている、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記コンピュータ（１００）は、計算された（８８）ロール、ピッチ、およびヨーの調整不良補正がすべて所定値未満であるかどうか検証するように構成されている、請求項１４に記載の装置。
【請求項２４】
慣性基準ユニット（ＩＲＵ）（１０４）をユニット内部で設置調整するための方法であって、前記ユニットがロール、ピッチ、およびヨー軸を有し、
前記ユニットが任意の始動位置にあるときに、角度位置測定デバイス（１０２）を使用して前記ユニットのロールおよびピッチを記録するステップ（５４）と、
前記ＩＲＵを使用してユニットのロールおよびピッチを記録するステップ（５６）と、
前記ユニットのための方位基準値を仮定するステップであって、前記仮定値が、前記角度位置デバイスデータと、前記記録されたＩＲＵデータとの両方に含まれているステップ（５８）と、
前記ユニットを単一の軸で第１の位置に回転するステップ（６０）と、
前記ＩＲＵを使用して前記ユニットのロールおよびピッチを記録するステップ（６２）と、
前記ユニットを同じ単一軸で第２の位置に回転するステップ（６４）と、
前記ＩＲＵを使用して前記ユニットのロールおよびピッチを記録するステップ（６６）と、
初期ロールおよびピッチ調整不良補正を計算するステップ（８４）と、
初期ロールおよびピッチ調整不良補正を、前記第１の位置および前記第２の位置から測定されたＩＲＵデータに加えるステップ（８６）と、
前記測定されたＩＲＵデータを使用して前記ユニットに関するヨー調整不良を求め（８８）、前記仮定の方位基準を調整する（９０）ステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に航空機航法に関し、より詳細には、航空機などのビークル、または姿勢計測デバイスを利用する任意の他のシステム内部への慣性航法および姿勢計測デバイスの設置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２００２年３月２１日出願の米国仮出願第６０／３６６３８３号の利益を主張するものである。
姿勢計測または慣性測定デバイス、例えば姿勢方位基準装置（ＡＨＲＳ）、慣性基準装置（ＩＲＳ）、または慣性測定ユニット（ＩＭＵ）をビークル内に設置するとき、典型的にはビークルの軸に沿った、実際の設置の調整（アライメント）と所望の設置調整との間の物理的な調整不良を正確に求め、補正する必要がある。本明細書では、そのような計測および測定デバイスを総称して慣性基準ユニットまたはＩＲＵと呼ぶ。通常、ＩＲＵは典型的には固定具またはジグに取り付けられ、それがビークルに取り付けられるため、実際の設置調整と所望の設置調整の差はさらに複雑なものになる。したがって、ジグ設置調整は、設置誤差の別の原因を生み出す。さらに、種々のビークル、例えば種々の航空機が、ある航空機では他の航空機での取付け向きと異なる向きでＩＲＵが取り付けられるように設計されている。したがって、正確な姿勢（ロール、ピッチ、および方位）情報を提供するために、各取付け向きに対して異なる調整方法が必要である。
【０００３】
所望のＩＲＵ設置調整は、通常、ビークル主軸に関するものである。通常、（図１に図示される）航空機に関する主軸は、機首、右翼、および下方から定義される。設置されるデバイスとビークル主軸との調整不良は、利用可能な機器、ツール、および参照情報によっていくつかの方法で求めることができる。
【０００４】
ＩＲＵをビークル軸と調整するための一方法は、しばしば手動調整法と呼ばれる。手動調整法は、ビークルがその主軸、例えばロールおよびピッチ軸に沿って水平維持されていることを必要とし、さらに、外部方位基準点を必要とする。外部方位基準点の１タイプはコンパスローズと呼ばれるものであり、既知の方位基準を提供する。ビークルは、水平維持しながら、既知の方位の１つでコンパスローズと調整される。ビークルがコンパスローズと正確に調整されることを保証するために、ツール、例えば下げ振りまたはレーザデバイスが使用される。次いで、ＩＲＵ読取値が、典型的にはメモリ内の係数によって補償され、それにより、測定されたビークル姿勢（ロール、ピッチ、およびヨー）が外部基準方位およびビークル水平条件と適合する。
【０００５】
航空機とＩＲＵを調整する別の方法は、通常、移送調整と呼ばれている。移送調整法では、ビークルが、付随する基準ジグと共に真理基準を提供する「真理スポット」を有すると考えられる。基準ジグは、そこに取り付けられた基準ＩＲＵを有し、ある種のビークルは設置されたＩＲＵを複数有するので、基準ＩＲＵが複数の取付け位置間を移動される。この方法は、基準ＩＲＵが第１の取付け位置（すなわち「真理スポット」）から別の取付け位置に移動されるので、受信される調整測定差を補償するための手順を含む。
【０００６】
現在使用されている別の調整法は、しばしば機首揺動と呼ばれる。既知の機首揺動法は、主軸でビークルを物理的に水平維持し、次いで、設置するデバイスを、それも水平を示すまで物理的または電気的に調整することをあらかじめ必要とする。デバイスと航空機が共に水平を示した後、航空機は、ここで水平となっている主軸の１つ、例えばピッチの回りで回転され、それにより、時としてヨー調整不良と呼ばれる垂直軸の回りでの調整不良が求められる。
【０００７】
既存の機首揺動法は、ヨー調整不良補正のみを生成する。これは、この方法が、水平（ロールおよびピッチ）軸で、ロールおよびピッチ測定値を収集するために使用されるＩＲＵを最初に補正すること、すなわち補償された読取値を提供することを必要とするためである。補償は、例えばメモリでの電子的補償またはシムの物理的設置の一方であり、主軸との調整不良を補償するものである。この補償は、ヨー調整不良を機首揺動によって求めることができるようになる前に行うべき別の設置方法を包含する。
【０００８】
上述した３つの調整法は、いくつかの欠点を含んでいる。少なくとも２つの欠点は、航空機が２軸でほぼ水平であることに依拠していること、ならびに外部機器および設備が必要であることである。そのような機器および設備の例として、コンパスローズ（またはその同等物）と、基準ジグおよびＩＲＵが挙げられる。しかし、そのような機器および設備は、すべての航空機構造、およびＩＲＵを設置または交換する場合の保守管理設備で共通ではない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一態様では、慣性基準ユニット（ＩＲＵ）をビークル軸と設置調整するための方法であって、ビークル軸がロール、ピッチ、およびヨー軸を含む方法を提供する。提供する方法は、ビークルが始動位置にあるときに、角度位置測定デバイスを使用して、ロールおよびピッチを含むビークル角度位置データを記録するステップを含む。この方法はまた、ロールおよびピッチを含むＩＲＵデータを記録するステップと、方位基準値を仮定するステップであって、仮定値が、ビークル角度位置データと、記録されたＩＲＵデータとの両方に含まれているステップと、測定された機首揺動データを受信するステップとを含む。この方法では、続いて、初期ロールおよびピッチ調整不良補正が計算され、測定された機首揺動データに初期ロールおよびピッチ調整不良補正が加えられ、この測定された機首揺動データを使用して機首揺動ヨー調整不良が求められて、仮定の方位基準を調整する。
【００１０】
別の態様では、慣性基準ユニット（ＩＲＵ）をビークルロール、ピッチ、およびヨー軸と設置調整するために構成された装置が提供される。この装置は、ビークル角度位置測定デバイスと、角度位置測定デバイスおよびＩＲＵに結合されるように構成されたコンピュータとを備える。コンピュータは、ビークルが始動位置にあるときに、前記角度位置測定デバイスから受信されたロールおよびピッチ読取値によって、ロールおよびピッチ軸でのビークルの状態を記録するように構成されている。また、コンピュータは、始動位置でＩＲＵから受信されたロールおよびピッチを含むＩＲＵデータを記録し、前記角度位置測定デバイスデータとＩＲＵデータとの両方に関する単一の方位値を仮定し、複数の機首揺動位置でＩＲＵから受信されるロール、ピッチ、および方位を含むＩＲＵデータを記録し、初期ロールおよびピッチ調整不良補正を計算するように構成されている。コンピュータはさらに、複数の機首揺動位置でＩＲＵから受信されたデータに初期ロールおよびピッチ調整不良補正を加えて、この複数の機首揺動位置からのＩＲＵデータを使用して機首揺動ヨー調整不良を求めて、方位値を調整する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本明細書では、本明細書でＩＲＵと呼ぶ慣性航法および姿勢計測デバイスの水平および垂直調整不良の両方を求めることによって既存の「機首揺動」法を改良する方法および装置を説明する。改良方法を、本明細書では、非補償型機首揺動法と呼ぶ。非補償型機首揺動法は、ビークルが、主軸の周りで回転する間に他の２軸で水平であることを必要としない。したがって、非補償型機首揺動法は、ＩＲＵデバイスの設置および調整のための既知の方法よりも単純になる。さらに、ＩＲＵデバイスを調整するためにビークルを正確に位置決めする必要がなくなる。非補償型機首揺動法は、ロールおよびピッチ調整不良をあらかじめ補償する必要なく、機首揺動によってヨー調整不良を求めるための方法である。最終結果は、３つの調整不良角すべての反復計算であり、次いでこれを使用して、電気的または物理的な調整調整を行う。
【００１２】
本明細書では航空機またはビークル用の姿勢計測デバイスの文脈で説明するが、本明細書で説明する方法および装置が、姿勢計測デバイスを組み込む、または組み込むことができる任意のタイプのシステムに適用可能であると考えられていることを理解されたい。
【００１３】
図１は航空機１０の上面図であり、航空機軸１２、１４、および１６と、調整不良のあるＩＲＵによって測定された軸１８、２０、および２２とを示している。図１は、調整不良のあるＩＲＵの問題をよく示している。ロール、ピッチ、および方位測定値のそのような誤差がどのように作用し、姿勢データを利用する航空機１０または任意の他のビークルを所望の航路から外れさせる可能性があるかを想像することは容易である。図１は、航空機１０でのロールおよびピッチ調整不良を図示している。さらに、垂直またはヨー調整不良も図示されている。
【００１４】
図２は、ＩＲＵをビークル内に設置調整するために非補償型機首揺動データを収集する方法（５０）を示す。ビークルが始動位置にあるときに、角度位置測定デバイスを利用してビークルロールおよびピッチが測定され、記録される（５４）。ビークルが同じロールおよびピッチ状態にある、すなわち本明細書で時としてビークル始動状態と呼ぶ始動位置にある間に、ＩＲＵロール、ピッチ、および方位出力も記録される（５６）。角度位置測定デバイスデータと、測定されたＩＲＵデータとの両方に関する単一の方位基準値が仮定され（５８）、これにより、図３に関連して以下でさらに説明するゼロヨー調整不良を仮定できるようになる。
【００１５】
次いで、ビークルが、主ビークル軸の回りで機首揺動第１位置まで回転され（６０）、ロールおよびピッチのＩＲＵ測定値が記録される（６２）。回転（６０）は、長手方向軸または横方向軸のいずれかの回りで行うことができる。次いで、ビークルは、同じ主ビークル軸の回りで機首揺動第２位置まで回転され（６４）、ロールおよびピッチのＩＲＵ測定値が記録される（６６）。ここでも、これらＩＲＵ測定値のいくつかまたはすべてが、ビークル始動状態中に記録されたＩＲＵ測定値と同じである場合も、そうでない場合もある。したがって、ビークル始動状態ＩＲＵ測定値と、第１および第２機首揺動位置で得られたＩＲＵ測定値とは、時間的にも順序的にも独立している。この時点で、すべての機首揺動データが収集されている（６８）。ビークルの始動位置が、任意の機首揺動位置と同じビークル位置である場合も、そうでない場合もあるので、ビークルが機首揺動位置にあるときに記録されたＩＲＵ測定値は、始動位置で記録されたＩＲＵ測定値と同じである場合も、そうでない場合もあることを理解されたい。
【００１６】
図３を参照すると、測定された機首揺動データを使用して、３つの軸、ロール、ピッチ、およびヨーでの調整不良誤差を補正する方法（８０）が示されている。ゼロヨー調整不良が仮定される（８２）。この仮定により、調整不良式
【００１７】
【数１】
2005521046.tif 000003
【００１８】
に従って、わずかに誤差のある初期ロールおよびピッチ調整不良の補正を計算することができるようになる（８４）。上式で、ＤＣＭは、オイラー角の集合から作られた方向余弦行列である。ＤＣＭＤＥＶＩＣＥを作るためのデバイスオイラー角集合は、ビークル始動状態中のＩＲＵ読出値であり、ＤＣＭＶＥＨＩＣＬＥを作るためのビークルオイラー角集合は、ビークル始動状態で得られた角度位置測定デバイス測定値である。測定デバイスからのビークル方位基準は、初めに、例えばＩＲＵからのデバイス方位に設定される。デバイスオイラー角集合とビークルオイラー角集合は、同一の基準フレーム、例えばローカルレベルフレームを基準としている。そうでない場合は、角集合を変換して、同一の基準フレームになるように調整する。
【００１９】
【数２】
2005521046.tif 000004
【００２０】
から得られるビークル対デバイスオイラー角集合は、ロール、ピッチ、およびヨーの３つの所望の設置調整不良補正の集合である。
初期ロールおよびピッチ調整不良補正が機首揺動データに加えられる（８６）。一実施形態では、設置調整補正は、軸の回りでのビークルの回転前と後の両方に、初期調整不良補正を数学的にＩＲＵ測定値に加えるステップ（８６）を含む。一実施形態では、測定値補正式ＤＣＭＮＥＷ１＝（ＤＣＭＭＡ）−１×ＤＣＭＯＬＤ１およびＤＣＭＮＥＷ２＝（ＤＣＭＭＡ）−１×ＤＣＭＯＬＤ２に従って、初期調整補正または測定値補正が加えられる。上式で、ＤＣＭは、オイラー角の集合から作られた方向余弦行列である。
【００２１】
オイラー角集合ＯＬＤ１は（φ１，θ１，０）であり、これは、ヨー角をゼロに設定した状態における、第１の機首揺動位置でのＩＲＵ測定値である。オイラー角集合ＯＬＤ２は（φ２，θ２，０）であり、やはりヨー角をゼロに設定した状態における、第２の機首揺動位置でのＩＲＵ測定値である。オイラー角集合ＭＡは（φＭＡ，θＭＡ，０）であり、これは、推定されたロールおよびピッチ調整不良補正であり、上の両式において同一である。オイラー角集合ＮＥＷ１およびＮＥＷ２は、使用すべき補正後の機首揺動測定値であり、これらオイラー角集合それぞれにおいて提供された新たな方位角は無視される。
【００２２】
上述したように、ロールおよびピッチ調整不良が機首揺動データに加えられ（８６）、補正された機首揺動データが提供され、補正された機首揺動データを使用して機首揺動ヨー調整不良が計算される（８８）。機首揺動ヨー調整不良は、一実施形態では、ΔΨ＝ｔａｎ−１｛（ｃｏｓθ２ｓｉｎφ２−ｃｏｓθ１ｓｉｎφ１）／（ｓｉｎθ２−ｓｉｎθ１）｝に従って計算され（８８）、これは新たなヨー調整不良を生成する。上式に関して、ΔΨは、計算されたビークル対ＩＲＵヨー調整不良角であり、θ１は測定された初期ＩＲＵピッチ角であり、θ２は測定された最終ＩＲＵピッチ角であり、φ１は測定された初期ＩＲＵロール角であり、φ２は測定された最終ＩＲＵロール角である。計算された機首揺動ヨー調整不良に基づいて基準方位が調整される（９０）。
【００２３】
一実施形態では、調整不良補正を検査して、ロール、ピッチ、およびヨーの補正がすべて、連続する反復の間で０．０１°未満の変化をしたかどうか判定する（９２）。すべての補正変化が０．０１°未満である場合、方法（８０）は終了する（９４）。０．０１°よりも大きい補正変化がある場合、ステップ８４〜９０が繰り返される。同じ測定値補正式に新たなロールおよびピッチ補正が加えられる。計算反復は、３つの計算された調整不良補正すべての変化が特定の適用例で受け入れることができるものとなるまで続く。
【００２４】
反復を要約すると、計算された調整不良補正が機首揺動測定値に（数学的に）加えられる。次いで、機首揺動式が新たなヨー調整不良を生成し、それを使用して、調整不良式で使用された仮定の方位基準を調整する。次いで、調整不良式が、この調整された方位基準を使用して、ロール、ピッチ、およびヨー調整不良補正の新たな集合を生成する。新たなロールおよびピッチ調整不良補正が、既に収集されている同じ機首揺動測定値に加えられて、別のヨー調整不良補正を生成し、これが再び、仮定の基準方位および調整不良式の結果を調整する。機首揺動と調整不良式の間のこの計算反復は、３つの計算されたオイラー角すべての変化が最小になる、例えば＜０．０１°になるまで続く。始動状態データおよび機首揺動データを１度だけ収集すればよいことに注目することは重要である。
【００２５】
上述した実施形態で、ビークルは、ビークルの機首が上げられる、かつ／または下げられるように物理的に回転される。機首を上下させるのは、ある種のビークル、例えば航空機が、ピッチ回転軸を提供する翼ジャックポイントを備えているので、好都合であるためである。別の実施形態では、ビークルは、長手方向またはロール軸（機首／尾部）の周りで回転され、本明細書で説明した設置調整法は同様の結果をもたらす。どちらの実施形態でも、ロールおよびピッチに関する設置調整不良を個別に求めて補償する必要なく、ヨー調整不良を求めることができる。
【００２６】
図４は、航空機１０に対して上述した非補償型機首揺動設置調整法を実施するために構成されたシステムを示す図である。このシステムは、角度位置測定デバイス１０２および１つまたは複数のＩＲＵ１０４と通信するコンピュータ１００を含む。ホイスト１０８または他の同様の機器、例えばジャックを使用して、上述した単一の軸での機首揺動運動を提供する。角度位置測定デバイス１０２およびＩＲＵ１０４は、コンピュータ１００にロールおよびピッチ情報を提供するように構成されている。コンピュータ１００は、上述した設置調整補正、オイラー角集合（ロールおよびピッチ補正を伴う）、およびヨー調整不良角を求めるように構成されている。さらに、コンピュータは、求められた調整不良補正が、所定の許容範囲内、例えば０．０１°以内であるかどうかを操作者に知らせるようにプログラムされている。許容範囲内にない場合、コンピュータ１００は、調整不良補正が所定の許容範囲内に入るまで、計算された補正を使用して、オイラー角算出およびヨー調整不良角の追加の反復を行うように構成されている。
【００２７】
調整不良補正が計算され、それらが所定の許容範囲内にあるとき、コンピュータ１００は、補正データ、例えばロール、ピッチ、およびヨー調整不良補正を、航空機１０または姿勢計測機器を利用する他のデバイス内部のパーソナリティモジュール（図示せず）に通信するように構成されている。一実施形態では、パーソナリティモジュールはＩＲＵ１０４内部に収容されている。
【００２８】
本発明を様々な特定の実施形態に関して説明してきたが、特許請求の範囲の精神および範囲内で本発明に修正を加えることができることを当業者は理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】航空機軸と、調整不良のあるＩＲＵによって測定された軸とを示す、航空機の上面図である。
【図２】機首揺動データ収集方法を示す流れ図である。
【図３】図２の方法で収集された機首揺動データを利用する調整不良補正方法を示す流れ図である。
【図４】ＩＲＵ設置調整システムを示す図である。
【図１】
2005521046.tif 000009
【図２】
2005521046.tif 000010
【図３】
2005521046.tif 000011
【図４】
2005521046.tif 000012
【国際調査報告】
2005521046.tif 000013
2005521046.tif 000014