(57)【要約】  本発明の一致方法は、・角度位置決め器の静止が保たれる少なくとも１つの所定の動作期間（Ｔ１，Ｔ２）において、角度位置決め器に搭載された測定装置によって得られた慣性測定値を用いて（Ｅ１０，Ｅ５０）、測定装置によって検知された局所的な重力の大きさを表す値および／または地球の回転速度を表す値を取得する取得工程（Ｅ２０，Ｅ６０）、・取得した値を用いて、位置決め器の座標系に影響する少なくとも１つの角度の偏差を算出する算出工程（Ｅ３０，Ｅ７０）、および、・このようにして算出された少なくとも１つの角度の偏差を補償することによって、位置決め器の座標系を地球基準座標系に一致させる一致工程（Ｅ４０，Ｅ８０）、を備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体または飛行体を受けることに適し、前記移動体または飛行体の慣性測定値を得る測定装置（３１）を載せた角度位置決め器（２）の座標系を、地球基準座標系に一致させる一致方法であって、
・前記角度位置決め器の静止が保たれる少なくとも１つの所定の動作期間（Ｔ１，Ｔ２）において、前記測定装置（３１）によって得られた慣性測定値を用いて（Ｅ１０，Ｅ５０）、前記測定装置によって検知された局所的な重力の大きさを表す値および／または地球の回転速度を表す値を取得する取得工程（Ｅ２０，Ｅ６０）であって、前記少なくとも１つの動作期間にわたって得られた前記慣性測定値を合計することによって前記測定装置によって検知された局所的な重力の大きさを表す値および／または地球の回転速度を表す値を取得する取得工程、
・前記取得した値を用いて、前記位置決め器の座標系に影響する少なくとも１つの角度の偏差（α，β，γ）を算出する算出工程（Ｅ３０，Ｅ７０）、および、
・このようにして算出された前記少なくとも１つの角度の偏差を補償することによって、前記位置決め器の座標系を地球基準座標系に一致させる一致工程（Ｅ４０，Ｅ８０）、を備える方法。
【請求項２】
前記取得工程（Ｅ２０）において、前記測定装置によって検知された局所的な重力の大きさの値を取得し、前記算出工程（Ｅ３０）において、前記値から、高度角の偏差（α）および／またはカント角の偏差（β）を算出することを特徴とする、請求項１に記載の一致方法。
【請求項３】
前記取得工程（Ｅ６０）において、地球の回転速度を表す値を取得し、前記算出工程（Ｅ７０）において、前記値から、機首方位角の偏差（γ）を算出することを特徴とする、請求項１または２に記載の一致方法。
【請求項４】
前記角度位置決め器は、運動シミュレータ、テストベンチ、またはマイクロメータテーブルであることを特徴とする、請求項１に記載の一致方法。
【請求項５】
前記慣性測定値を、前記測定装置に取り付けられた、少なくとも１つの加速度計および／または少なくとも１つのジャイロによって得ることを特徴とする、請求項１に記載の一致方法。
【請求項６】
少なくとも１つの高度角の偏差および／またはカント角の偏差と、少なくとも１つの機首方位角の偏差とを補償する場合には、前記機首方位の偏差の算出に用いられる前記慣性測定値を前記測定装置（３１）によって得る前記動作期間（Ｔ２）の前に、前記高度角の偏差および／または前記カント角の偏差を補償する（Ｅ４０）ことを特徴とする、請求項３に記載の一致方法。
【請求項７】
移動体または飛行体を受けることに適し、前記移動体または飛行体の慣性測定値を得る測定装置（３１）を載せた角度位置決め器（２）の座標系を、地球基準座標系に一致させる一致システム（１）であって、
・前記角度位置決め器（２）の静止が保たれる少なくとも１つの所定の動作期間（Ｔ１，Ｔ２）において、前記測定装置によって得られた慣性測定値を用いて、前記測定装置によって検知された局所的な重力の大きさを表す値および／または地球の回転速度を表す値を取得する取得手段であって、前記少なくとも１つの動作期間にわたって得られた前記慣性測定値を合計することによって前記測定装置によって検知された局所的な重力の大きさを表す値および／または地球の回転速度を表す値を取得することに適した取得手段、
・前記取得した値に基づいて、前記位置決め器の座標系に影響する少なくとも１つの角度の偏差を算出する算出手段、および、
・このようにして算出された前記少なくとも１つの角度の偏差を補償する手段を含み、前記位置決め器の座標系を地球基準座標系に一致させる一致手段、を備えるシステム。
【請求項８】
前記取得手段は、前記測定装置によって検知された局所的な重力の大きさを表す値を取得することに適しており、前記算出手段は、前記値から、高度角の偏差および／またはカント角の偏差を算出することに適していることを特徴とする、請求項７に記載の一致システム。
【請求項９】
前記取得手段は、地球の回転速度を表す値を取得することに適しており、前記算出手段は、前記値から、機首方位角の偏差を算出することに適していることを特徴とする、請求項７または８に記載の一致システム。
【請求項１０】
前記角度位置決め器は、運動シミュレータ、テストベンチ、またはマイクロメータテーブルであることを特徴とする、請求項７に記載の一致システム。
【請求項１１】
前記慣性測定値を、前記測定装置に取り付けられた、少なくとも１つの加速度計および／または少なくとも１つのジャイロによって得ることを特徴とする、請求項７に記載の一致システム。
【請求項１２】
コンピュータによって実行される際に、請求項１〜６のいずれか一項に記載の一致方法の工程を実行する命令を含むコンピュータプログラム。
【請求項１３】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の一致方法の工程を実行する命令を含むコンピュータプログラムを記録している、コンピュータによる読み取りが可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自身の性能を試験等されることが望まれる移動体または飛行体（例えば、ミサイル、飛行機、ロケット等）を受けることに適合した角度位置決め器の座標系を、地球基準座標系に一致させることに関する。
【０００２】
ここでは、角度位置決め器の座標系を地球基準座標系に一致させるとは、角度位置決め器の軸を地球基準座標系の軸に向かわせること、すなわち、角度位置決め器の座標系の１つの軸を地理的な北の位置に向かわせ、角度位置決め器の座標系の他の２つの軸をその位置決め器の場所における鉛直軸に配置する（すなわち、２つの軸の一方を局所的な鉛直軸に向かわせ、他方を鉛直軸に垂直とする）という意味で用いられる。
【０００３】
例えば、角度位置決め器は、角運動シミュレータ、テストベンチまたはマイクロメータテーブルとすることができる。文献ＦＲ２９２７４１８に記載されているように、角度位置決め器は、具体的には、ハイブリッドシミュレーションで使用できる。
【０００４】
本発明は、特に限定されないが、好ましくは、航空機の分野に適用される。
【背景技術】
【０００５】
既知の態様では、角度位置決め器に載せられることに適した移動体には、通常は、ジャイロ（レートジャイロおよび／またはフリージャイロ）および／または加速度計を有する、慣性ユニット等の慣性測定装置が備え付けられている。測定装置によって供給される慣性測定値は、具体的には、その測定装置が取り付けられた移動体の角速度および／または加速度に関する。
【０００６】
角度位置決め器の座標系を、所定の座標系、典型的には地球基準座標系に一致させると、ハイブリッドシミュレーションにおいて、測定装置によって供給される慣性測定値の利用が容易となる。
【０００７】
また、一致させると、性能を検査する目的で角度位置決め器に載せられている移動体のナビゲーションを誤らせることを防止できる。
【０００８】
さらに、座標系を互いに一致させると、移動体について（または、移動体の慣性ユニット等の、移動体の機器について）行われる試験が再現性があり正確であることが確実となり、これにより、ハイブリッドシミュレーションの結果に信頼性があることが保証される。
【０００９】
文献ＦＲ２９２７４１８に具体的に記載されているように、このような一致を果たすために、北測定器、経緯儀、および／または高精度の電子水準測定装置等の、入手が容易でない高価な機器を利用することが知られている。しかし、このような機器を使用するには、専門家への依頼が必要となる。
【００１０】
故障に伴い、角度位置決め器を修理すると、角度位置決め器が地球基準座標系には厳密には基づかなくなる、すなわち角度位置決め器の座標系が地球基準座標系に一致しなくなることがしばしば起こる。互いの座標系を再度一致させるのに必要な機器および人員を早急に手配することは困難であり、このことが、移動体に行われる試験の進行に支障をきたすことがある。
【００１１】
従って、角度位置決め器の座標系を地球基準座標系に一致させる方法であって、上記の欠点を包含しない、具体的には、シンプルで信頼性がありかつ比較的短時間で互いの座標系を一致させることが可能な方法が、要求されている。
【発明の概要】
【００１２】
本発明は、慣性測定装置を載せた角度位置決め器の座標系を、地球基準座標系に一致させる方法であって、
・角度位置決め器の静止が保たれる少なくとも１つの所定の動作期間において、測定装置によって得られた慣性測定値を用いて、測定装置によって検知された局所的な重力の大きさを表す値および／または地球の回転速度を表す値を取得する取得工程、
・取得した値を用いて、位置決め器の座標系に影響する少なくとも１つの角度の偏差を算出する算出工程、および、
・このようにして算出された少なくとも１つの角度の偏差を補償することによって、位置決め器の座標系を地球基準座標系に一致させる一致工程、
を備える方法を提案することによって、この要求を満たすものである。
【００１３】
同様に、本発明はまた、慣性測定装置を載せた角度位置決め器の座標系を、地球基準座標系に一致させるシステムであって、
・角度位置決め器の静止が保たれる少なくとも１つの所定の動作期間において、測定装置によって得られた慣性測定値を用いて、測定装置によって検知された局所的な重力の大きさを表す値および／または地球の回転速度を表す値を取得する取得手段、
・取得した値に基づいて、位置決め器の座標系に影響する少なくとも１つの角度の偏差を算出する算出手段、および、
・このようにして算出された少なくとも１つの角度の偏差を補償する手段を含み、位置決め器の座標系を地球基準座標系に一致させる一致手段、
を備えるシステムを提供する。
【００１４】
本発明は、角度位置決め器の座標系を地球基準座標系に一致させる、シンプルで高速でかつ信頼性のある技術を提案する。この目的のために、有利には、角度位置決め器に載せられ得る移動体上に通常存在する慣性ユニット等の測定装置によって供給される慣性測定値を利用する。
【００１５】
例えば、慣性測定値を、測定装置に取り付けられた、少なくとも１つの加速度計および／または少なくとも１つのジャイロによって得る。用いられる測定装置の精度は、一致において要求される精度に適合していることが必要である。
【００１６】
本発明では、経緯儀および／または高精度の水準測定装置と結合された北測定器のような、高価で取り扱いが難しい機器を利用する必要がない。
【００１７】
具体的には、取得工程において、測定装置によって検知された局所的な重力の大きさを表す値を取得できる；算出工程において、これらの値から、高度角の（すなわち、角度位置決め器の縦軸と水平面との間の角度の）偏差および／またはカント角の（すなわち、縦軸に直交する横軸と水平面との間の角度の）偏差を算出できる。
【００１８】
同様に、取得手段は、測定装置によって検知された局所的な重力の大きさを表す値を取得することに適していてもよく、算出手段は、これらの値から、高度角の偏差および／またはカント角の偏差を算出することに適していてもよい。
【００１９】
変形例では、取得工程において、地球の回転速度を表す値も取得でき、算出工程において、これらの値から、機首方位角の（すなわち、角度位置決め器の縦軸と地理的な北との間の角度の）偏差を算出できる。
【００２０】
同様に、取得手段は、地球の回転速度を表す値を取得することに適していてもよく、算出手段は、これらの値から、機首方位角の偏差を算出することに適していてもよい。
【００２１】
本発明では、角度位置決め器の座標系と地球基準座標系との間に存在することがある、高度、カントおよび／または機首方位の各偏差を補償できる。
【００２２】
なお、角度位置決め器の座標系はこれら３種類の偏差の全ての影響を受けているとは限らないが、角度位置決め器の座標系を地球基準座標系に信頼性をもって一致させることを確実にするためには、これら３種類の偏差が全て存在すると想定することが好ましい。
【００２３】
変形例において、経緯儀および／または高精度の水準測定装置に結合された北測定器のような、他の高精度の機器を利用することによって、未訂正の軸の位置を修正することも考えられる。
【００２４】
少なくとも１つの高度角の偏差および／またはカント角の偏差と、少なくとも１つの機首方位角の偏差とを補償する具体的な実装例では、機首方位の偏差の算出に用いられる慣性測定値を測定装置によって得る動作期間の前に、高度角の偏差および／またはカント角の偏差を補償する。
【００２５】
これにより、角度位置決め器に影響し得る高度角の偏差および／またはカント角の偏差が除去済となるため、機首方位の偏差の算出に用いられる慣性測定値を汚染するエラーが回避される。このことは、座標系の一致の精度の向上に寄与する。
【００２６】
具体的な実装例では、取得工程において、測定装置によって検知された局所的な重力の大きさを表す値および／または地球の回転速度を表す値を、上記の少なくとも１つの動作期間にわたって得られた慣性測定値を合計することによって取得する。
【００２７】
具体的には、これにより、測定装置によって供給された、離散値であり得る慣性測定値を汚染する効果を排除できる。その動作期間にわたる慣性測定値を合計することによって、測定ノイズが平滑化される。さらに、このようにすれば、慣性測定値のデジタイズに由来する丸め誤差を考慮に入れることもできる。
【００２８】
具体的な実装例では、本発明の一致方法の数々の工程は、コンピュータプログラムの命令によって規定される。
【００２９】
従って、本発明はまた、一致システムにおいて、より一般的にはコンピュータにおいて実行されることに適し、上述の一致方法の工程を実行することに適合した命令を有する、データ媒体上のコンピュータプログラムを提供する。
【００３０】
プログラムは、何れのプログラム言語を用いたものであってもよく、ソースコードの形式、オブジェクトコードの形式、または部分的にコンパイルされた形式等のソースコードとオブジェクトコードとの中間コードの形式の何れのものであってもよく、他の望ましい形式のものであってもよい。
【００３１】
本発明はまた、上記のようなコンピュータプログラムの命令を有する、コンピュータによる読み取りが可能なデータ媒体を提供する。
【００３２】
データ媒体は、プログラムを格納可能な何れのエンティティまたは装置であってもよい。例えば、媒体は、コンパクトディスク（ＣＤ）ＲＯＭまたは超小型電子回路ＲＯＭ等の読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、または、フロッピーディスクまたはハードディスク等の磁気記録手段のような格納手段を備えていてもよい。
【００３３】
さらに、データ媒体は、電気ケーブルを介して、光ケーブルを介して、無線により、または他の手段により伝達される、電気信号または光信号等の伝送媒体であってもよい。本発明のプログラムは、具体的には、インターネットタイプのネットワークからダウンロードされてもよい。
【００３４】
あるいは、データ媒体は、プログラムが組み込まれ、当該方法を実行したり当該方法の実行に用いられたりすることに適合した、集積回路であってもよい。
【００３５】
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照しながら以下の明細書から明らかとなり、これらは本発明の非限定的実施形態を示す。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明の具体的な実施形態に基づく一致システムのブロックダイヤグラムである。
【図２】図２は、図１に示すシステムによって実行される一致方法であって、本発明の具体的な実装例に基づく一致方法の主な工程を示すフローチャートである。
【図３】図３Ａおよび図３Ｂは、角度位置決め器の座標系に影響する高度の偏差およびカントの偏差の例を示す。
【図４】図４Ａから図４Ｃは、図３Ａおよび図３Ｂに示す高度の偏差およびカントの偏差を算出する処理の第１期間にわたって合計された慣性測定値（線形的な速度の差分）の例を示すグラフである。
【図５】図５Ａおよび図５Ｂは、角度位置決め器の座標系に影響する機首方位の偏差の例を示す。
【図６】図６Ａから図６Ｃは、図５Ａおよび図５Ｂに示す機首方位の偏差を算出する処理の第２期間にわたって合計された慣性測定値（角度の差分）の例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１に、本発明の具体的な実施形態に基づく、角度位置決め器２の座標系を地球基準座標系に一致（harmonisation）させるシステム１を示す。
【００３８】
ここでは、上記のように、地球基準座標系に角度位置決め器２の座標系を一致させるというコンセプトは、地球基準座標系の軸に、すなわち、地理的な北および角度位置決め器の場所における鉛直軸に、角度位置決め器２の軸を向かわせることを意味するものとして用いられる。
【００３９】
具体的には、角度位置決め器が修理されたり角度位置決め器の保全作業が実行されたりして角度位置決め器の座標系と地球基準座標系との間に多少の角度の偏差が導入された後に、角度位置決め器２の座標系は、システム１によって地球基準座標系に一致させられ得る。
【００４０】
ここで記載の例では、角度位置決め器２は、デジタルコントロールユニット２２によって制御され、移動体または飛行体３を受けることに適合した“３軸（3 axes）”テーブル２１、を有する角運動シミュレータである。
【００４１】
具体的には、移動体３は、ミサイル、無人機、飛行機、ロケット等とすることができる。通常、移動体３には、ジャイロ（レートジャイロまたはフリージャイロ）および加速度計（図１に示さず）等の測定器を有する慣性ユニット３１が取り付けられており、慣性ユニットの動作時には、慣性ユニットは、ジャイロおよび加速度計由来の慣性測定値を供給できる。
【００４２】
ここで記載の実施形態では、本発明がシンプルに実行されるように、慣性ユニット３１のみが運動シミュレータに載せられている。慣性ユニット３１は、本発明が意味するところの、角度位置決め器２に載せられた、慣性測定値を得る装置を構成する。
【００４３】
しかし、変形例では、移動体のコンピュータまたは誘導装置等のような、移動体３の他の物理エレメントも、運動シミュレータに載せられ得る。
【００４４】
さらに、本発明は、“５軸”テーブル、マイクロメータテーブルまたはテストベンチを有する角運動シミュレータ等のような、慣性測定値を得る装置を載せた他の角度位置決め器にも適用される。
【００４５】
この例における角運動シミュレータ２は、縦軸Ｘ（ロール）、横軸Ｙ（ピッチ）および鉛直軸Ｚ（ヨー）についての角運動を実行でき、これらの３つの軸について、角運動を慣性ユニット３１に与えることができる。これらの角運動は、ユニット２２から受信されるデジタル運動命令に基づいて、テーブル２１によって与えられる。
【００４６】
具体的には、ユニット２２から受信されるデジタル運動指令は、運動シミュレータの３つの軸にそれぞれ対応する３つの要素で表現される角度位置を備えている。デジタル運動指令は、角速度および角加速度も含んでいてもよい。
【００４７】
このような“３軸”テーブルの動作原理は、当業者には知られているため、ここでは詳細な説明を割愛する。
【００４８】
本発明の意味するところでは、運動シミュレータ２が角運動を全く実行していないとき、換言すると、運動シミュレータ２が慣性ユニット３１に角運動を全く与えず、運動シミュレータ２がリファレンス位置と呼ばれる固定された位置にそのユニットを保っているときに、運動シミュレータ２の静止が保たれているとする。
【００４９】
通常、慣性ユニット３１のジャイロおよび加速度計によって得られる慣性測定値は、運動シミュレータ２によって慣性ユニットに与えられる運動の効果を第１に表し、慣性ユニットによって検知される地球の効果（局所的な重力の大きさおよび地球の回転速度）を第２に表す。運動シミュレータ２の静止が保たれ、慣性ユニット３１に運動を全く与えていないとき、これらの慣性測定値は、慣性ユニットによって検知される地球の効果のみを表すことになる。
【００５０】
この例では、慣性ユニット３１によって得られた慣性測定値は、従来の電子的接続または機械的接続を介して、コンピュータ装置またはシステム４に供給される。
【００５１】
具体的には、コンピュータ装置４は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４１、ＲＯＭ４２および不揮発性メモリ４３を備えている。コンピュータ装置４はまた、運動シミュレータ２と通信する通信手段４４（例えば、運動シミュレータを制御するユニット２２に接続されるシリアルポートまたはパラレルポート）、およびプロセッサ４５を有している。コンピュータ装置４の通信手段４４とコントロールユニット２２とは、ここでは記載していない従来の機械的接続または電子的接続によって接続されている。
【００５２】
図２を参照しつつ以下で説明するように、ＲＯＭ４２は、本発明の一致方法の工程を実行する命令を有するコンピュータプログラムを記録している、プロセッサ４５による読み取りが可能な記録媒体を構成する。
【００５３】
ここで記載の実装例におけるアイデアは、運動シミュレータ２の座標系における可動する３つの軸Ｘ、ＹおよびＺを、地球基準座標系に一致させることである。しかし、可動する軸が１つのみまたは２つのみである角度位置決め器にも、本発明は同様に適用される。そのような場合には、角度位置決め器を組み入れる取付作業時等に、角度位置決め器の静止軸の位置を精密計器によって予め定めればよい。
【００５４】
なお、簡易化のために、ここでは、運動シミュレータ２の軸と慣性ユニット３１の軸とが平行または一致しているものとする。慣性ユニット３１の座標系を（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と記載する。
【００５５】
慣性ユニット３１の軸Ｘ，ＹおよびＺと地球基準座標系との間に存在する角度の偏差を算出することによって、角運動シミュレータ２の座標系と地球基準座標系との間に存在する角度の偏差が算出される。当然ながら、運動シミュレータ２の軸と慣性ユニット３１の軸と間に多少の既知の角度の差分が存在する場合にも、これらの差分を考慮に入れつつ、本発明は同様に適用される。
【００５６】
この実装例では、運動シミュレータ２の３つの軸を地球基準座標系に一致させるために、２つの連続する段階Φ１とΦ２とが実行される。より詳細には、
・段階Φ１において、そのサイトにおける鉛直軸に相対的な運動シミュレータの軸の位置に影響し得る、高度角の偏差およびカント角の偏差（biais angulaires en site et en devers）が特定され、補償される。
・段階Φ２において、地理的な北に相対的な運動シミュレータの軸の位置に影響し得る、機首方位角の偏差（biais angulaire en cap）が特定され、補償される。
【００５７】
好ましくは、高度角の偏差およびカント角の偏差の影響が機首方位の偏差を補償するために用いられる慣性測定値に及ぶことを避ける目的で、段階Φ２は段階Φ１後に続く。これにより、段階Φ２の終わりには、運動シミュレータの座標系は、地球基準座標系に信頼性をもって一致する。
【００５８】
有利には、本発明は、地球基準座標系に相対的な運動シミュレータの軸に影響し得る、高度の偏差、カントの偏差および機首方位の偏差（biais en site, en devers et en cap）を特定する目的で、運動シミュレータ２の静止が保たれている間に、慣性ユニット３１によって供給される測定値を用いることを提案する。上述のように、このような場合には、慣性ユニット３１によって得られる慣性測定値は、慣性ユニットに与えられる地球の効果を表す。具体的には、慣性ユニットの加速度計によって得られる慣性測定値は、慣性ユニットに作用する局所的な重力の大きさを表し、慣性ユニットのジャイロによって得られる慣性測定値は、地球の回転速度を表す。
【００５９】
以下、２つの段階Φ１およびΦ２における工程の更なる詳細を記載する。
【００６０】
運動シミュレータ２および慣性ユニット３１が起動される。
【００６１】
簡易化のために、運動シミュレータ２が慣性ユニット３１を、慣性ユニット３１のリファレンス位置Ｐｒｅｆに保っているときに、デジタルコントロールユニット２２によって供給される各軸についての測定値がゼロとなるように、運動シミュレータ２が調整される。変形例では、後の考慮がある場合には、一致の実行中に、従来態様での他の調整がなされることも考えられる。
【００６２】
慣性ユニット３１の動作を確保するために、文献ＦＲ２９２７４１８等に記載されている原理と類似の原理を用いて、移動体３に軌道を引かせる、コンピュータ装置４によって実装されるコンピュータシミュレーションが実行される。
【００６３】
変形例では、コンピュータ手段等の他の手段が、運動シミュレータ２および慣性ユニット３１の動作を維持することが考えられる。
【００６４】
段階Φ１およびΦ２にそれぞれ関連する少なくとも２つの所定の時間幅の動作期間Ｔ１およびＴ２であって、慣性ユニット３１の動作を確保するに足りる長い期間にわたって、軌道は引かれる。
【００６５】
変形例では、動作期間Ｔ１およびＴ２の各々おける慣性ユニットの動作を確保するために、コンピュータ装置４によって、移動体３の系での２つの別個の軌道がそれぞれ引かれ得る。
【００６６】
コンピュータ装置４によって軌道が引かれる期間に相当する２つの動作期間Ｔ１およびＴ２の全時間幅において、運動シミュレータ２がコンピュータ装置４からのデジタル命令を全く受けつけないことが確保される：これにより、運動シミュレータ２の静止が保たれ、慣性ユニット３１は慣性ユニット３１のリファレンス位置Ｐｒｅｆに存することとなる。換言すると、軌道が引かれる期間に相当する２つの動作期間Ｔ１およびＴ２においては、運動シミュレータ２は慣性ユニット３１に運動を全く与えず、慣性ユニット３１を慣性ユニット３１のリファレンス位置Ｐｒｅｆに維持する。
【００６７】
軌道の期間に相当する２つの動作期間Ｔ１およびＴ２の全時間幅において、慣性ユニット３１によって得られ供給される慣性測定値は、慣性ユニットに及ぶ地球の効果のみに関連する。より詳細には、慣性ユニット３１は、慣性ユニット３１自身の直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）についての、
・慣性ユニットの加速度計によって得られ、慣性ユニットの軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に相対的であり、ｄＶＸ，ｄＶＹおよびｄＶＺと記載される慣性測定値、および、
・慣性ユニットのジャイロによって得られ、慣性ユニットの軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に関するものであり、ｄθＸ，ｄθＹおよびｄθＺと記載される慣性測定値
を供給する。
【００６８】
一致させる前の慣性ユニット３１の軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の位置の例を、図３Ａおよび図３Ｂに示す。図３Ａおよび図３Ｂでは、
・ポイントＯおよびＣは、３つの軸Ｘ，Ｙ，Ｚの交点および地球の中心をそれぞれ指し、
・軸ＮおよびＥは、地理的な北および赤道をそれぞれ指し、
・面Ｈは、ポイントＯの場所での鉛直軸に垂直な水平面を表す。
【００６９】
なお、好ましくは、本発明は、運動シミュレータの座標系に影響する角度の偏差を算出し補償するための測定値を得る際に内部動作温度がほとんど変化しないに至るに十分な期間にわたって、前もって動作している機器（運動シミュレータ２、慣性ユニット３１等）を用いて実行される。
【００７０】
上述のように、本発明は、段階Φ１において、慣性ユニットの軸と地球基準座標系の軸との間に存在し得る、高度角の偏差およびカント角の偏差を特定して補償することを提案する。
【００７１】
この目的のために、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、本発明は、有利には、地球の効果である重力（図３Ａでは太い矢印によって表されている）は、地球の中心Ｃに向かう半径方向に作用する、すなわち、その場所での鉛直軸に沿って作用するという事実を利用する。慣性ユニット３１の加速度計によって供給される慣性測定値はポイントＯにおいて作用する重力の大きさを表すため、慣性ユニットの軸Ｚに沿う慣性測定値のみがゼロではない場合には、その場合に限って、運動シミュレータの軸はその場所での鉛直軸の方向を正確に指向する。換言すると、慣性ユニット３１の軸のうち１つよりも多くに沿う非ゼロの加速度（または、測定精度によっては、少なくともゼロに近くない加速度）を慣性ユニット３１が測定する場合には、慣性ユニットの軸Ｚはその場所での鉛直軸に一致しておらず、軸ＸおよびＹはその場所での鉛直軸に垂直な水平面Ｈにはない。
【００７２】
図３Ａおよび図３Ｂに示すように、本明細書の以下では、下記の符号を用いる。
・αは、慣性ユニット３１の軸Ｘと水平面Ｈとの間に存在する角度の差分（または偏差）である。本発明の意味するところでは、角度αは、地球基準座標系に対する慣性ユニットの（つまり、この例では、運動シミュレータ２の）座標系の高度の偏差を表し（図３Ａ参照）、
・βは、軸ＺＢと直線ＯＣとの間に存在する角度の差分であり（図３Ｂ参照）、
・軸ＺＢは、軸Ｚの面Ｂへの投影であり、
・面Ｂは、面Ａに垂直であり線ＯＣを含む面であり、面Ａは、線ＯＣを含む子午面である。
【００７３】
本発明の意味するところでは、角度βは、地球基準座標系に対する慣性ユニットの（運動シミュレータ２の）座標系のカントの偏差を表す。
【００７４】
図２に示すように、コンピュータ装置４は、全動作期間Ｔ１にわたる数々のサンプリング時ｔ＋ｋ×Ｔｅにおいて慣性ユニット３１の加速度計によって得られ供給された、慣性測定値ｄＶＸ（ｔ＋ｋ×Ｔｅ），ｄＶＹ（ｔ＋ｋ×Ｔｅ）およびｄＶＺ（ｔ＋ｋ×Ｔｅ）を取得する（ステップＥ１０）。ここで、Ｔｅはサンプリング周期を指し、ｋは正の整数を指す。ここでは、動作期間Ｔ１の時間幅は、Ｎ１のサンプリング周期、すなわちＮ１×Ｔｅであるものとする。
【００７５】
慣性測定値ｄＶＸ，ｄＶＹおよびｄＶＺは、既知の時間幅にわたって測定された速度の差分を特徴づけるものである。ここで記載する実装例では、これらの慣性測定値は、慣性ユニットによって離散化されたものである。慣性ユニットは、上記の既知の時間幅での離散化によって（すなわち、慣性測定値に、メートル毎秒等で表されたデジタイズのステップサイズを乗じ、得られた積を秒で表された測定の時間幅で割ることによって）得られる単位で表された直線加速度の算出を担う。これらの直線加速度は、慣性ユニットの３つの軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に沿って分離された、局所的な重力の大きさの測定値を表す。
【００７６】
より詳細には、慣性ユニットによって供給される測定値ｄＶＸ（ｔ＋ｋ×Ｔｅ），ｄＶＹ（ｔ＋ｋ×Ｔｅ）およびｄＶＺ（ｔ＋ｋ×Ｔｅ）は、連続する２つのサンプリング時ｔ＋（ｋ−１）×Ｔｅおよびサンプリング時ｔ＋ｋ×Ｔｅの間において慣性ユニット３１の加速度計によって検知された速度の変化量を特徴づけるものである（０＜ｋ≦Ｎ１である）。ここで記載の実装例では、これらの測定値は、デジタイズすなわち離散化されたものである：慣性ユニットによってコンピュータ装置４に供給される各測定値は整数であり、実際の測定に係る速度の差分は、測定値をδと記載されるデジタイズのステップサイズで乗じることにより取得される（デジタイズの残部は無視する）。
【００７７】
時ｔ＋ｋ×Ｔｅにおいて慣性ユニット３１の軸Ｘに沿って実際に測定された速度の差分ｄＶＸ１（ｔ＋ｋ×Ｔｅ）は、下記のとおりである。ここで、ηＸは、デジタイズのステップサイズよりも小さい、デジタイズの残部を特徴づけるものである。
【００７８】
【数１】
2013535667.tif 000003
【００７９】
同様に、時ｔ＋ｋＴｅにおいて慣性ユニット３１の軸ＹおよびＺのそれぞれに沿って実際に測定された速度の差分ｄＶＹ１（ｔ＋ｋ×Ｔｅ）およびｄＶＺ１（ｔ＋ｋ×Ｔｅ）は、下記のとおりとなる。ここで、ηＹおよびηＺは、デジタイズのステップサイズよりも小さい、デジタイズの残部を特徴づけるものである。
【００８０】
【数２】
2013535667.tif 000004
【００８１】
なお、ここで記載の実装例では、慣性ユニット３１は、デジタイズの残部ηＸ，ηＹおよびηＺを、次のサンプリング時に測定される速度の差分に、デジタイズの前に加算する。
【００８２】
慣性ユニットの加速度計によって供給される離散した測定値は、デジタイズに関連し、測定ノイズの存在にも関連する時間の関数として変化する。
【００８３】
これらの効果を平滑化する目的、および慣性ユニット３１によって供給される離散した慣性測定値ｄＶＸ，ｄＶＹおよびｄＶＺをより高い信頼性で用いることを可能とする目的で、コンピュータ４は、本実装例では、特定の処理を実行する。
【００８４】
より詳細には、軸Ｘ，ＹおよびＺの各々について、期間Ｔ１における時ｔ＋ｎ×Ｔｅの各々（すなわち、０＜ｋ≦Ｎ１）において、前の時において取得した離散した慣性測定値が合計される（ステップＥ２０）。その後、このようにして取得された合計を用いて、慣性ユニットによって期間Ｔ１にわたって測定された３つの軸についての加速度の算定値であり、それぞれがＡＸ１,ＡＹ１およびＡＺ１と記載される算定値が計算される。
【００８５】
期間Ｔ１におけるサンプリング時ｔ＋ｎ×Ｔｅの各々（すなわち、０＜ｎ≦Ｎ１）において、下記の合計値ＳｕｍｄＶＸ，ＳｕｍｄＶＹおよびＳｕｍｄＶＺが算出される。
【００８６】
【数３】
2013535667.tif 000005
【００８７】
図４Ａから図４Ｃに、動作期間Ｔ１の時間の関数として取得された値ＳｕｍｄＶＸ，ＳｕｍｄＶＹおよびＳｕｍｄＶＺの例を示す。数値は、単なる目安である。
【００８８】
図４Ａおよび４Ｂでは、慣性ユニットの軸Ｘおよび軸Ｙについての、離散した慣性測定値ｄＶＸおよびｄＶＹの合計ＳｕｍｄＶＸおよびＳｕｍｄＶＹがゼロとはなっていないことが把握される：このことは、慣性ユニット３１の軸と地球基準座標系との間に、高度角の偏差αおよびカント角の偏差βが存在することを裏付ける。一方、軸Ｚについての非ゼロの合計値ＳｕｍｄＶＺが取得されることからは、軸Ｚに沿って局所的な重力の大きさが作用していることが伺われる。
【００８９】
その後、このようにして計算された合計に基づいて、時間幅Ｎ１×Ｔｅの期間Ｔ１において軸の各々に沿って測定された加速度の算定値が、以下の式を用いて算出される（ステップＥ２０）。
【００９０】
【数４】
2013535667.tif 000006
【００９１】
値ＡＸ１，ＡＹ１およびＡＺ１は、本発明が意味するところでは、慣性ユニット３１によって検知された局所的な重力の大きさを表すデータを構成する。
【００９２】
期間Ｔ１は、デジタイズおよび測定ノイズの効果を軽減するために、十分に長くなるように選択される（すなわち、Ｎ１は、十分に大きくなるように選択される）。このように選択することについて、当業者には困難はない。
【００９３】
偏差αおよびβを算出する目的で、本発明は、角度の偏差αおよびβが存在するときには、理論上、慣性ユニット３１が測定する加速度は、軸Ｘ，ＹおよびＺに沿う局所的な重力の大きさＧの関数として表されるという既知の事実に依存する。より詳細には、軸Ｘ，ＹおよびＺに沿うこれらの加速度をそれぞれＡＸ２，ＡＹ２およびＡＺ２としたとき、以下のようになる。
【００９４】
【数５】
2013535667.tif 000007
【００９５】
１次近似により、値Ｇは以下で与えられる。ここで、ＬａｔおよびＡｌｔは、それぞれ検討対象の場所の（すなわち、運動シミュレータ２および慣性ユニット３１が位置する）（既知の）緯度および高度を指す。なお、この表記では、高度Ａｌｔは、（海面の上方に位置するポイントの高度が負となるような）軸Ｚが下向きである航空機の座標系で表されている。
【００９６】
【数６】
2013535667.tif 000008
【００９７】
変形例では、Ｇの値は、検討対象のアプリケーションで望まれる精度に応じて、ここでは詳細な記載を省略する、当業者にとって既知の局所的な重力の大きさを計算するためのより精度の高いアルゴリズムを用いて算出されることとしてもよい。
【００９８】
式（４）、（５）および（６）から、以下に続く。
【００９９】
【数７】
2013535667.tif 000009
【０１００】
角度の偏差αおよびβの値の算定値は、式（７）および（８）における変数ＡＸ２,ＡＹ２およびＡＺ２を、式（１）、（２）および（３）を用いて取得された値ＡＸ１,ＡＹ１およびＡＺ１に置換することによって、コンピュータ４によって取得される（ステップＥ３０）。
【０１０１】
この実装例では、このようにして算定された偏差は、運動シミュレータ２のコントロールユニット２２にこのように算出された角度の値αおよびβの（加法的）逆元を送信する通信手段４４を用いて、コンピュータ４によって補償される（ステップＥ４０）。
【０１０２】
角度の値αおよびβの逆元を受信すると、運動シミュレータ２は、慣性ユニット３１のリファレンス位置Ｐｒｅｆを修正して地球基準座標系に対して存在する角度の偏差を取り除くために、これらの逆元の値を慣性ユニット３１に与える。慣性ユニット３１の新たなリファレンス位置Ｐｒｅｆ’は、その場所での鉛直軸に一致する。
【０１０３】
変形例では、角度−αおよび−βが、演算子によってユニット２２に加入されてもよい。
【０１０４】
この工程で段階Φ１が終了する。この段階の終わりには、慣性ユニット３１の軸および運動シミュレータ２の軸が、その場所での鉛直軸に一致する。
【０１０５】
ここで記載の実装例では、運動シミュレータ２の座標系に影響していた高度角の偏差およびカント角の偏差を取り除く段階Φ１後に、運動シミュレータの座標系に影響し得る機首方位角の全ての偏差を取り除くために段階Φ２が実行される。
【０１０６】
地理的な北に対する慣性ユニット３１および運動シミュレータ２の座標系に影響する機首方位の偏差の値γを算定するために、動作期間Ｔ２において慣性ユニットのジャイロによって得られ供給される慣性測定値ｄθＸ，ｄθＹおよびｄθＺを利用する点で、段階Φ２は段階Φ１とは相違する。
【０１０７】
慣性測定値ｄθＸ，ｄθＹおよびｄθＺは、既知の時間幅にわたって測定された角度の差分を特徴づけるものである。ここで記載の実装例では、これらの慣性測定値は、慣性ユニットによって離散化されたものである。慣性測定値によれば、上記の既知の時間幅での離散化によって得られる単位で表された角速度の算出が可能となる。これらの角速度は、慣性ユニットの３つの軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で分離された、地球の回転速度を表す。
【０１０８】
高度の偏差αおよびカントの偏差βを取り除いた後における、地球の回転ベクトルΩｔと、慣性ユニットの座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とを、図５Ａおよび図５Ｂに示す。これらの図では、
・Ｌａｔは、慣性ユニット３１を載せた運動シミュレータ２の場所の緯度を指し、
・γは、地理的な北に対する慣性ユニットの座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に影響する機首方位角を指す。
【０１０９】
角度γを算定する目的で、本発明では、有利には、座標系が一致しているときには、理論上、慣性ユニット３１は、慣性ユニット３１の軸Ｙに対してゼロである地球の回転の値ＧＹ２を測定するという事実を利用する。さらに、理論上、機首方位角の偏差が存在しないときには、慣性ユニット３１のジャイロが供給する慣性測定値は、軸ＸおよびＺにつき、以下のように表される。ここで、||Ωｔ||は、ベクトルΩｔのノルムを指す。
【０１１０】
【数８】
2013535667.tif 000010
【０１１１】
地理的な北に対する機首方位角の偏差が存在するときには、慣性ユニット３１のジャイロによって軸Ｙについて理論上測定される回転速度は、以下のように表される。
【０１１２】
【数９】
2013535667.tif 000011
【０１１３】
式（１１）から、以下に続く。
【０１１４】
【数１０】
2013535667.tif 000012
【０１１５】
図２に示すように、そして、段階Φ１と類似の態様で、機首方位角γを算出する目的で、以下のように処理がなされる。
【０１１６】
まず、コンピュータ装置４は、動作期間Ｔ２における数々のサンプリング時ｔ＋ｋ×Ｔｅにおいて慣性ユニット３１のジャイロによって供給された、慣性測定値ｄθＸ（ｔ＋ｋ×Ｔｅ），ｄθＹ（ｔ＋ｋ×Ｔｅ）およびｄθＺ（ｔ＋ｋ×Ｔｅ）を取得する（ステップＥ５０）。ここでは、動作期間Ｔ２の時間幅は、Ｎ２のサンプリング周期、すなわちＮ２×Ｔｅであるものとする。
【０１１７】
期間Ｔ１同様、期間Ｔ２において、運動シミュレータ２がコンピュータ装置４からのデジタル命令を全く受けつけないことが確保される：これにより、運動シミュレータ２の静止が保たれ、慣性ユニット３１は慣性ユニット３１のリファレンス位置Ｐｒｅｆ’（すなわち、角度の偏差αおよびβを取り除いたリファレンス位置）に存することとなる。換言すると、期間Ｔ２においては、運動シミュレータ２は慣性ユニット３１に運動を全く与えず、慣性ユニット３１のリファレンス位置Ｐｒｅｆ’に維持する。
【０１１８】
慣性測定値ｄθＸ（ｔ＋ｋ×Ｔｅ），ｄθＹ（ｔ＋ｋ×Ｔｅ）およびｄθＺ（ｔ＋ｋ×Ｔｅ）は、連続する２つのサンプリング時の間に、慣性ユニットの３つの軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）についてそれぞれ測定され、慣性ユニット３１のジャイロによって検知された角運動を表す。ここで記載の実装例では、測定値ｄＶＸ，ｄＶＹおよびｄＶＺ同様、測定値は、デジタイズすなわち離散化されたものである：慣性ユニット３１によってコンピュータ装置４に供給される各測定値は整数であり、実際の測定に係る回転速度は、デジタイズの残部は無視すると、測定値に（ラジアン等で表された）デジタイズのステップサイズδ’を乗じ、得られた積を測定に費やした（秒で表された）時間幅（Ｔｅ）で割ることにより取得できる。
【０１１９】
時ｔ＋ｋ×Ｔｅにおいて慣性ユニット３１の軸Ｘについて実際に測定された角度の差分ｄθＸ１（ｔ＋ｋ×Ｔｅ）は、下記のとおりとなる。ここで、ηＸ’は、デジタイズのステップサイズよりも小さい、デジタイズの残部である。
【０１２０】
【数１１】
2013535667.tif 000013
【０１２１】
同様に、時ｔ＋ｋＴｅにおいて慣性ユニット３１の軸ＹおよびＺのそれぞれについて実際に測定された角度の差分ｄθＹ１（ｔ＋ｋ×Ｔｅ）およびｄθＺ１（ｔ＋ｋ×Ｔｅ）は、下記のとおりとなる。ここで、ηＹ’およびηＺ’は、デジタイズのステップサイズよりも小さい、デジタイズの残部を特徴づけるものである。
【０１２２】
【数１２】
2013535667.tif 000014
【０１２３】
なお、ここで記載の実装例では、速度の差分ｄＶＸ，ｄＶＹおよびｄＶＺ同様、慣性ユニット３１は、デジタイズの残部ηＸ’，ηＹ’およびηＺ’を、次のサンプリング時に測定される角度の差分に、デジタイズの前に加算する。
【０１２４】
慣性ユニット３１のジャイロによって供給される離散した測定値は、デジタイズに関連する時間の関数として、および測定ノイズの存在の関数として変化する。
【０１２５】
これらの効果を平滑化する目的、および慣性ユニット３１によって供給される離散した慣性測定値ｄθＸ，ｄθＹおよびｄθＺを信頼性をもって用いることを可能とする目的で、コンピュータ４は、測定値ｄＶＸ，ｄＶＹおよびｄＶＺについて記載した処理と類似の処理を実行する。
【０１２６】
より詳細には、軸Ｘ，ＹおよびＺの各々について、期間Ｔ２における時ｔ＋ｋ×Ｔｅの各々（０＜ｋ≦Ｎ２）において、前の時において取得した離散した慣性測定値の合計が計算される（ステップＥ６０）。
【０１２７】
その後、このようにして取得された合計に基づいて、慣性ユニットによって期間Ｔ２にわたって検知された３つの軸についての回転速度の算定値であり、それぞれがＧＸ１,ＧＹ１およびＧＺ１と記載される算定値が算出される。
【０１２８】
期間Ｔ２におけるサンプリング時ｔ＋ｎ×Ｔｅの各々（０＜ｎ≦Ｎ２）において、下記の合計値ＳｕｍｄθＸ，ＳｕｍｄθＹおよびＳｕｍｄθＺが算出される。
【０１２９】
【数１３】
2013535667.tif 000015
【０１３０】
図６Ａから図６Ｃに、動作期間Ｔ２の時間の関数として取得された値ＳｕｍｄθＸ，ＳｕｍｄθＹおよびＳｕｍｄθＺの例を示す。数値は、単なる目安である。
【０１３１】
図６Ｂでは、慣性ユニットの軸Ｙについての離散した慣性測定値ｄθＹの合計ＳｕｍｄθＹがゼロとはなっていないことが把握される：このことは、慣性ユニット３１の軸と地球基準座標系の軸との間に、機首方位角の偏差γが存在することを裏付ける。
【０１３２】
その後、このようにして計算された合計に基づいて、時間幅Ｎ２×Ｔｅの期間Ｔ２において軸の各々について測定された回転速度の算定値が、以下の式を用いて算出される（ステップＥ６０）。
【０１３３】
【数１４】
2013535667.tif 000016
【０１３４】
値ＧＸ１，ＧＹ１およびＧＺ１は、本発明が意味するところでは、慣性ユニット３１によって検知された地球の回転速度を表す。
【０１３５】
期間Ｔ２は、デジタイズの効果および測定ノイズの効果を軽減するために、十分に長くなるように選択される（すなわち、Ｎ２は、十分に大きくなるように選択される）。このように選択することについて、当業者には困難はない。
【０１３６】
角度の偏差γの値の算定値は、式（１２）における変数ＧＹ２を、式（１４）を用いて取得された値ＧＹ１に置換することによって、コンピュータ４によって取得される（ステップＥ７０）。||Ωｔ||の値は、各分野の当業者に知られている。
【０１３７】
なお、地球の回転速度||Ωｔ||の値は既知であるため、本来的には、角度の偏差γの値の算出には、値ＧＸ１およびＧＺ１の算出を必要としない。変形実装例では、ステップＥ６０は、値ＧＹ１の算出のみを含んでいてもよい。
【０１３８】
この実装例では、このようにして算定された角度の偏差γは、運動シミュレータ２のコントロールユニット２２にこのように算出された角度の偏差γの値の（加法的）逆元を送信する通信手段４４を用いて、コンピュータ４によって補償される（ステップＥ８０）。
【０１３９】
角度の値γの逆元を受信すると、運動シミュレータ２は、慣性ユニット３１のリファレンス位置Ｐｒｅｆ’を修正して地球基準座標系に対して存在する機首方位角の偏差を取り除くために、この逆元の値を慣性ユニット３１に与える。慣性ユニット３１の新たなリファレンス位置Ｐｒｅｆ’’は、地理的な北に一致する。
【０１４０】
変形例では、角度−γが、演算子によってコントロールユニット２２に加入されてもよい。
【０１４１】
この工程で段階Φ２が終了する。この段階の終わりには、慣性ユニット３１の軸および運動シミュレータ２の軸が、その場所での鉛直軸および地理的な北に一致する、すなわち、地球基準座標系に一致する。
【０１４２】
なお、本実装例では、本発明を用いて算出した角度の偏差の値α，βおよびγの逆元を運動シミュレータに与えることによって運動シミュレータの座標系が一致されているため、運動シミュレータが慣性ユニット３１を動かしたとき、より一般的には運動シミュレータが自身が載せている移動体を動かしたときに、運動シミュレータが自身のデジタル命令内の値α，βおよびγを考慮できる。しかし、高度角の偏差、カント角の偏差および機首方位角の偏差を補償する他の方法を用いることも考えられる。
【図１】
2013535667.tif 000017
【図２】
2013535667.tif 000018
【図３】
2013535667.tif 000019
【図４】
2013535667.tif 000020
【図５】
2013535667.tif 000021
【図６】
2013535667.tif 000022
【国際調査報告】
2013535667.tif 000023
2013535667.tif 000024
2013535667.tif 000025
2013535667.tif 000026