(57)【要約】【課題】本発明は、飛翔体の回転分をモータの逆回転によって慣性装置のロール角をなくすように制御し、ロール角検出に高精度の慣性センサを不要とすることを目的とする。【解決手段】本発明による飛翔体の姿勢検出方法及び装置は、モータ（３）とエンコーダ（４）からなるモータエンコーダ体（５）によって慣性装置（１０）を有する回転テーブル（１１）を回転させ、飛翔体（３０）のロール角が回転しないようにモータ（３）を逆回転させ、モータの回転をエンコーダ（４）とジャイロ信号（４０）で精度良く検出する方法と構成である。【選択図】        図１
2004226351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛翔体（３０）に設けられ前記飛翔体（３０）の軸方向と同一方向にモータ軸（９）を有するモータ（３）と、前記モータ（３）に設けられたエンコーダ（４）と、前記モータ軸（９）に設けられた回転テーブル（１１）と、前記回転テーブル（１１）に設けられた慣性装置（１０）とを用い、前記慣性装置（１０）から得られたロール角速度（ｒ）を前記モータ（３）に帰還させ、常に前記飛翔体（３０）のロール角が回転しないように前記飛翔体（３０）の回転と逆方向に前記モータ（３）を回転させ、前記モータ（３）の回転を前記エンコーダ（４）とジャイロ信号（４０）で検出し、前記飛翔体（３０）の慣性状態を検出することを特徴とする飛翔体の姿勢検出方法。
【請求項２】
前記慣性装置（１０）の各検出軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に設けられた各慣性センサ（２０、２１、２２）は同じ検出精度を有することを特徴とする請求項１記載の飛翔体の姿勢検出方法。
【請求項３】
基台（１）上に設けられたモータエンコーダ体（５）と、前記モータエンコーダ体（５）のモータのモータ軸（９）に接続された回転テーブル（１１）と、前記回転テーブル（１１）上に設けられ複数の検出軸用の慣性センサ（２０〜２２）を有する慣性装置（１０）とを備え、前記モータエンコーダ体（５）のエンコーダ（４）により前記モータ（３）の回転を検出するように構成したことを特徴とする飛翔体の姿勢検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、飛翔体の姿勢検出方法及び装置に関し、特に、飛翔体に設けた慣性装置のロール角が回転しないように飛翔体の回転と逆方向にモータを回転させ、飛翔体において一番大きく変化するロール角の検出に高精度の慣性センサを用いることなく全ての慣性諸元データを精度良く計測するための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、用いられていたこの種の飛翔体の姿勢検出方法としては、社内で製作されていただけであるため、その方法を示す特許文献及び非特許文献等は示していないが、筒状の飛翔体には、その特有の運動特性のために、慣性諸元データは計測が難かしく、姿勢角を正確に測定する装置は採用されていなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の飛翔体の姿勢検出は前述の状況であるため、次のような課題が存在していた。
すなわち、飛翔体はその特有の運動特性の故に、飛翔体の慣性諸元を検出しようとすると、ロール軸のみが他の軸よりも何倍も大きく回転するため、他の軸に比べると、２桁位い高い検出範囲を有する慣性センサが必要となり、姿勢角演算等で必要なダイナミックレンジを確保することは困難であった。
【０００４】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、飛翔体に設けた慣性装置のロール角が回転しないように飛翔体の回転と逆方向にモータを回転させ、飛翔体において一番大きく変化するロール角の検出に高精度の慣性センサを用いることなく全ての慣性諸元データを精度良く計測するようにした飛翔体の姿勢検出方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による飛翔体の姿勢検出方法は、飛翔体に設けられ前記飛翔体の軸方向と同一方向にモータ軸を有するモータと、前記モータに設けられたエンコーダと、前記モータ軸に設けられた回転テーブルと、前記回転テーブルに設けられた慣性装置とを用い、前記慣性装置から得られたロール角速度信号を検出したジャイロ信号を前記モータに帰還させ、常に前記飛翔体のロール角が回転しないように前記飛翔体の回転と逆方向に前記モータを回転させ、前記モータの回転を前記エンコーダとジャイロ信号で検出し、前記飛翔体の慣性状態を検出する方法であり、また、前記慣性装置の各検出軸に設けられた各慣性センサは同じ検出精度を有する方法であり、また、本発明による飛翔体の姿勢検出装置は、基台上に設けられたモータエンコーダ体と、前記モータエンコーダ体のモータのモータ軸に接続された回転テーブルと、前記回転テーブル上に設けられ複数の検出軸用の慣性センサを有する慣性装置とを備え、前記モータエンコーダ体のエンコーダにより前記モータの回転を検出するようにした構成である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による飛翔体の姿勢検出方法及び装置の好適な実施の形態について説明する。
図１において符号１で示されるものはケース２に設けられた基台であり、この基台１上にはモータ３とエンコーダ４が複合構成されたモータエンコーダ体５がダンパ板６及びダンパ柱７を介して固設されている。
【０００７】
前記基台１の下部には信号処理回路８が設けられ、前記モータ３のモータ軸９には、周知の慣性装置１０が載置された回転テーブル１１が接続され、このモータ３の回転によって前記慣性装置１０は飛翔体３０のロール角方向に回転できるように構成されている。
【０００８】
前記慣性装置１０には、Ｘ軸回りの角速度Ｐ及び加速度Ａｘを検出するためのＸ軸慣性センサ２０と、Ｙ軸回りの角速度ｑ及び加速度Ａｙを検出するためのＹ軸慣性センサ２１と、Ｚ軸回りの角速度（ロール角速度）ｒ及びＺ軸方向の加速度Ａｚを検出するためのＺ軸慣性センサ２２とが設けられている。尚、前記各センサ２０〜２２は同じ精度の構成でユニット化されている。
【０００９】
前記Ｘ、Ｙ、Ｚ軸は、図２の各軸表示部分に示されているように、前記モータ３のモータ軸９の軸方向９ａ（すなわち、前記ケース２が内設される各種飛翔体３０の軸方向と一致している）に対して３軸となるように構成されている。
前記各速度ｐ、ｑ、ｒ、Ａｘ、Ａｙ、Ａｚによってジャイロ信号４０が構成され、このジャイロ信号４０は前記信号処理回路８により信号処理される。尚、慣性装置１０と信号処理回路８との間はスリップリング５０により接続されている。
【００１０】
前記Ｚ軸からなるロール軸に対するロール角速度ｒが加減算部６０を介してモータ３の駆動回路（図示せず）に帰還され、このモータ３を介して回転テーブル１１を飛翔体３０の回転と逆方向に回転させ、慣性装置１０のロール角が実質的に回転しないように制御されている。
【００１１】
次に、動作について説明する。まず、図１のように構成されたケース２に組込まれた慣性装置１０を、ロケット等の飛翔体３０に前記軸方向９ａを飛翔体３０の軸方向と一致させた状態で内設した構成の飛翔体３０を発射させると、Ｘ軸及びＹ軸方向にも姿勢が変化するが、その形状が長手筒状であるため、Ｚ軸すなわちロール軸方向に最もその姿勢が変化する。
そのため、ロール角速度ｒをモータ３に帰還させてモータ３を回転させ、回転テーブル１１を飛翔体３０の回転と逆方向に回転させ、常にＺ軸すなわちロール角が回転しないように帰還制御する。
【００１２】
前述の帰還制御により、ロール角が回転しない状態であるため、モータ３のモータ軸９の動きを、エンコーダ４からのエンコーダ信号４ａとジャイロ信号４０とによって高精度に検出し、実際のロール角速度ｒはこのエンコーダ信号４ａとジャイロ信号４０を用いて前記信号処理回路８で処理されて検出される。
従って、前述のロール角速度ｒとＸ軸回りの角速度ｐ及びＹ軸周りの角速度ｑ並びに各加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚよりなる慣性諸元としてのジャイロ信号４０を得ることができる。
【００１３】
【発明の効果】
本発明による飛翔体の姿勢検出方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、最も姿勢変化が大であるロール軸のロール角速度を、ダイナミックレンジが他のセンサよりも２桁も高い特別なセンサを用いることなく、ロール角が常に回転しないように飛翔体の回転制御を行うモータの回転角をエンコーダから得てロール角速度を検出しているため、同じ精度のセンサを用いて慣性諸元を高精度に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による飛翔体の姿勢検出方法及び装置を示す構成図である。
【図２】図１の要部のブロック図である。
【図３】図１の斜視図である。
【符号の説明】
１    基台
３    モータ
４    エンコーダ
５    モータエンコーダ体
９    モータ軸
１０    慣性装置
１１    回転テーブル
２０〜２２    慣性センサ
３０    飛翔体
４０    ジャイロ信号
【図１】
2004226351.tif 000003
【図２】
2004226351.tif 000004
【図３】
2004226351.tif 000005