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慣性航法:デッドレコニング

業界の記事 2020年10月5日

3つの加速度計と3つのジャイロから得られた測定値を使ってOxTS 慣性航法装置三次元空間のどこにあるかを 記録していますこれはデッドレコーニングと呼ばれるプロセスを使って行います

デッドレコニングの実際のプロセスは非常に簡単に理解できます。

ここでは、デッドレコーニングの簡略化された2次元例を示します。

慣性航法(INS)のデッドレコーニング

 

最初はINSが静止していて、x軸を真上を向けて画像に対して直角に配置されているのがわかります。次に、画像は他の3つの位置とそれらの間のセンサによって記録された情報を示しています。もちろん実際には、INSは1秒間に数十~数百回位置を更新しますが、この例では理解しやすいように、重要な変更が発生した場合にのみ位置の更新が表示されています。

したがって、時刻0ではINSは静止しています(そしてそれがどこにあるかは把握していません)。そして、X軸加速度計で5m/s²の加速度を1秒間観測し、5m/s(または18 km/h)の速度を算出します。その後完全に停止し、0.5秒間の-10 m/s²の加速を検出します。他のセンサには他の測定値が記録されていないため、ストラップダウンナビゲーターは、X軸の方向に3.75メートル移動したことを簡単に割り出すことができます。繰り返しますが、この時点では、最初に位置情報を与えていないので、INSはその現在地を把握していません。

INSが位置更新1で停止するとすぐに、Z軸ジャイロは0.5秒間90°/秒の値を検出します。再び、その動きが完了するとすぐに、INSは再びX軸加速度計で加速度を検出します。今度は1m/s²の加速度が10秒間続き、その後-5m/s²の加速度が2秒間続きます。前と同じ技術を使用して、INSは位置更新1の位置から45°の角度で60メートル先に移動したことを計算することができます。これは、INSの位置更新が最後の既知の位置からの相対的なものであるという事実について話したときに意味していたことです。
最後の動きは、以前の動きとは異なります。位置の更新2では、INSが回転しているのがわかるので、最初と同じ向きになっています。しかし、その後、位置3に向かって移動すると、INSは測定軸(IMUフレーム)に対して斜めに移動していることがわかります。

この動きにより、加速度はx軸とy軸の両方で同時に記録されます。また、INSが停止する原因となる負の加速がないため、加速度計の測定値は1秒後に0に下がるものの、ナビゲーションコンピューターは装置にまだ速度があることを認識しています。この場合、INSは7.07m/s(約25km/h)で移動し、位置更新3はINSが位置更新2を離れた後1.5秒後に発生します。その時までにINSは7.95メートルをカバーしています。

すべてのものと同様に、慣性航法にも長所と短所があります。その中でも、最も正確な位置、方位、ダイナミクスの測定を行うために理解しておくべき重要なことの一つがドリフトです。

本連載では、「慣性航法装置とは何か?シリーズのひとつです。

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