(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出軸を水平とし、平面的にみて三角形をなすと共に演算部(13)を内部に有する取付体(11)の外面の三個の取付面(11a〜11c)に互いに１２０°異なる角度を維持した状態で設けられた３個のレートジャイロ(1a〜1c)を有し地上に固定配設されたままで回転しないジャイロ体(1)から、地球の自転による角速度に伴う３個の角速度データ(y１,y２,y３)を得ると共に、前記３個の角速度データ(y１,y２,y３)を前記演算部(13)で信号処理して正弦波曲線(S)を得、この正弦波曲線(S)において最大値(S１)を示す部分を真北として方位表示部(15)に表示することを特徴とする方位検出方法。
【請求項２】
検出軸を水平とし、平面的にみて三角形をなすと共に演算部(13)を内部に有する取付体(11)の外面の三個の取付面(11a〜11c)に互いに１２０°異なる角度を維持した状態で設けられた３個のレートジャイロ(1a〜1c)を有し地上に固定配設されたジャイロ体(1)と、前記演算部(13)に接続された方位表示部(15)とを備え、前記地上に固定配設したままで回転しない前記ジャイロ体(1)から地球の自転による角速度に伴う３個の角速度データ(y１,y２,y３)を得ると共に、前記３個の角速度データ(y１,y２,y３)を前記演算部(13)で信号処理して得た正弦波曲線(S)の最大値(S１)を用いて真北を前記方位表示部(15)にて表示するように構成した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】
【産業上の利用分野】
本発明は、方位検出方法及びジャイロコンパスに関し、特に、地上に固定配置の３個のレートジャイロを用いて得た角速度データから正弦波曲線を得て真北を得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ジャイロコンパスとしては、例えば、図８で示す光ファイバジャイロを用いた構成が採用されていた。すなわち、図８において、符号１で示されるものは、整準装置２上のターンテーブル３上に設けられた光ファイバジャイロであり、この整準装置２上には傾斜計４が設けられている。
【０００３】
前記光ファイバジャイロからなるレートジャイロ１の出力信号は、ＣＰＵ５により制御される光ファイバジャイロ用信号処理回路６に入力され、前記ターンテーブル３は前記ＣＰＵ５により制御されるターンテーブル駆動回路７によってその回転が制御される。前記整準装置２は、ＣＰＵ５により制御される整準装置制御回路８により制御され、このＣＰＵ５はコンピュータ９に接続されている。
【０００４】
従って、前述の従来構成においては、レートジャイロ１をターンテーブル３によって水平回転させ、レートジャイロ１の水平状の検出軸から得られたｙ＝ａ  ｓｉｎθ（θはレートジャイロ１の検出軸の真北よりなす角、ａはレートジャイロ１の検出軸が真北と平行の時に検出する地軸の角速度）を得、このターンテーブル３の回転角とｙ＝ｓｉｎθなる値から真北を求めていた。
例えば、図８に示すように、正弦波曲線の変化率が負でかつ零点を横切る点Ｐを東とすると、そのθなるターンテーブルの回転角を検出する角度センサの出力値より９０°手前の位置が真北となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のジャイロコンパスは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
【０００６】
すなわち、正確な正弦波曲線を得るには、多数の測定データが必要であり、そのためには多くの時間を要していた。
また、このレートジャイロが検出する地球の自転角速度は微小であり、例えば、ターンテーブルのガタによりレートジャイロにはその角速度成分が混入し、測定精度を得ることが極めて困難であった。
【０００７】
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、地上に固定配置の３個のレートジャイロを用いて得た角速度データから正弦波曲線を得て真北を得るようにした方位検出方法及びジャイロコンパスを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による方位検出方法は、検出軸を水平とし、平面的にみて三角形をなすと共に演算部を内部に有する取付体の外面の三個の取付面に互いに１２０°異なる角度を維持した状態で設けられた３個のレートジャイロを有し地上に固定配設されたままで回転しないジャイロ体から、地球の自転による角速度に伴う３個の角速度データ(y１,y２,y３)を得ると共に、前記３個の角速度データ(y１,y２,y３)を前記演算部で信号処理して正弦波曲線(S)を得、この正弦波曲線(S)において最大値(S１)を示す部分を真北として方位表示部に表示する方法であり、また、本発明によるジャイロコンパスは、検出軸を水平とし、平面的にみて三角形をなすと共に演算部を内部に有する取付体の外面の三個の取付面に互いに１２０°異なる角度を維持した状態で設けられた３個のレートジャイロを有し地上に固定配設されたジャイロ体と、前記演算部に接続された方位表示部とを備え、前記地上に固定配設したままで回転しない前記ジャイロ体から地球の自転による角速度に伴う３個の角速度データ(y１,y２,y３)を得ると共に、前記３個の角速度データ(y１,y２,y３)を前記演算部で信号処理して得た正弦波曲線(S)の最大値(S１)を用いて真北を前記方位表示部にて表示するようにした構成である。
【０００９】
【作用】
本発明による方位検出方法及びジャイロコンパスにおいては、検出軸が水平になされた３個の光ファイバジャイロからなるレートジャイロが互いに１２０°の角度を維持した状態で三角形をなす取付体の三個の取付面に取付けられて地上に固定配設されているため、各レートジャイロからは図３で示す３個の角速度データが得られる。この各角速度データから図４で示す正弦波曲線が得られ、この正弦波曲線において最大値を示す部分が真北である。
【００１０】
【実施例】
以下、図面と共に本発明による方位検出方法及びジャイロコンパスの好適な実施例について詳細に説明する。なお、従来例と同一又は同等部分には同一符号を用いて説明する。
図１から図７迄は本発明にかかるもので、図１は平面図、図２は側断面構成図、図３は角速度データを示す特性図、図４は図３の角速度データを用いた正弦波曲線を示す特性図、図５は図４の誤差を示す特性図、図６は角速度データ検出を示す原理図、図７は図６の角速度データに基づく正弦波曲線図である。
【００１１】
図１において符号１で示されるものは本体１０内に設けられたジャイロ体であり、このジャイロ体１は互いに１２０°の角度ごとに異なって配設されかつ検出軸が水平に設けられた３個のレートジャイロ１ａ〜１ｃより構成され、この各レートジャイロ１ａ〜１ｃは、三角形をなし互いに１２０°の角度を有する取付体１１の外面の取付面１１ａ〜１１ｃに取付ボルト１２を介して着脱自在に設けられている。
【００１２】
前記取付体１１内には、前述の各レートジャイロ１ａ〜１ｃからの角速度データｙ１〜ｙ３を信号処理して正弦波曲線Ｓを得るための信号処理回路からなる演算部１３が内蔵されており、この演算部１３から得られた方位信号１４は、方位表示部１５に入力されて真北を示す表示が行われるように構成されている。
【００１３】
次に、実際に真北を検出する場合について述べる。
まず、３個のレートジャイロ１ａ〜１ｃが互いに１２０°の角度を維持した状態で地上に固定配設されているため、各レートジャイロ１ａ〜１ｃからは、図３で示す３個の角速度データｙ１，ｙ２，ｙ３が得られる。この場合、各角速度データｙ１〜ｙ３は、ｙ１＝ａ１  ｓｉｎθ、ｙ２＝ａ２  ｓｉｎ（θ＋１２０°）、ｙ３＝ａ３  ｓｉｎ（θ＋２４０°）であり、この各角速度データｙ１〜ｙ３を用いると図４で示す正弦波曲線Ｓが得られる。従って、この正弦波曲線Ｓの正側の最大値Ｓ１が真北を表すことになる。
【００１４】
また、図５のように正弦波曲線Ｓが一定の測定誤差を有する場合、その位相誤差δ２は正弦波曲線Ｓが零点Ｐ０を交差する時に最小となることが明らかである。従って。各角速度データｙ１〜ｙ３から正弦波曲線Ｓが零点を交差するを求め、東西を確定し、次いで、角速度データｙ１の値からθを求め、これにより光ファイバコンパスとしての方位を標定する。
なお、図６はレートジャイロ１ａが地球の自転により各方位を向く状態を示しており、図７はその時の地球の自転による角速度の検出状態を示している。
【００１５】
【発明の効果】
本発明による方位検出方法及びジャイロコンパスは、以上のように構成されていたため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、複数のレートジャイロを地上に固定配置のままで複数の角速度データを得ているため、従来のようにレートジャイロをターンテーブルによって回転させるように構成する必要がなく、短時間で正弦波曲線を得ることができる。
また、レートジャイロが検出する地球の自転角速度は微小であるが、複数のレートジャイロからの角速度データに基づいて正弦波曲線を得ているため、測定精度の向上を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるジャイロコンパスを示す平面図である。
【図２】図１の側断面構成図である。
【図３】角速度データを示す特性図である。
【図４】図３の角速度データを用いた正弦波曲線を示す特性図である。
【図５】図４の誤差を示す特性図である。
【図６】角速度データ検出を示す原理図である。
【図７】図６の角速度データに基づく正弦波曲線図である。
【図８】従来装置の構成図である。
【図９】特性図である。
【符号の説明】
１    ジャイロ体
Ｓ    正弦波曲線
１ａ〜１ｃ    レートジャイロ
１１    取付体
１１ａ〜１１ｃ    取付面
１３    演算部
１５    方位表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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