ジャイロは、ほとんどのセンサーで使用されているタイプの一つです。 慣性航法システム. ほとんどの慣性航法システムで使用されている他のセンサータイプの1つは、以下の通りです。 加速度計ジャイロは直線運動を測定するのには向いていますが、回転には向いていません。ジャイロは直線運動は全く気にせず、回転のみを計測します。さまざまな慣性航法システムを説明するとき、「ジャイロ」という用語は、説明されているシステムの種類によって異なる意味を持つことがあります。
従来の意味では、ジャイロスコープはジンバルに保持された複数の回転ローターを採用するか、外部トルクから分離するように設計された他のシステムに吊り下げられます。ローターが回転すると、その軸または回転を維持しようとすることで、このタイプのジャイロスコープは機能します。つまりジャイロのスピン軸を通して線を投影した場合、どれだけジャイロをねじって曲げようとしても、投影された線は常に同じ場所を指し続けようとします。もちろん、トルクを適用すればジャイロを動かすことはできますが、ジンバルはそれを防ぐように設計されています。
ジンバルは、直交するように配置された旋回軸を介して接続され、複数の同心円状のリングを互いの内側に取り付けられて使用します。この設計により、リングがジンバルロックに入っていない場合、ジャイロは3軸で自由に回転することができます。ジンバルロックは2つの軸が整列したときに発生します。この状態では、ジンバルは3つではなく2つの軸で自由に動くため、特定の方向に適用される外部トルクが回転軸に影響を与える可能性があります。
ジャイロのローターは初期の回転軸を維持したいので、ジンバルにセンサーを取り付けて、それが取り付けられている外部フレームの相対的な向きの変化を測定することができます。このようにして、外部フレームがジャイロの軸に対してどのように向きを変えているかを把握することができます。左の画像がそれを示しています。
ストラップダウン・ナビゲーターに使用されているジャイロは、ジンバルロックを起こしません。それは、伝統的な意味でのジャイロではないからです。その代わりに、角速度を測定するMEMSデバイスであり、通常は°/s(秒当たりの度数)の単位で測定します。したがって、方向に関係なく、MEMS ジャイロは、その測定軸について回転していない限り、0 °/s の値を出力します。しかし,ジャイロが測定軸を中心に回転していて,各回転を行うのに約 1 秒かかっていたとすると,360°/s の値を出力することになります。
これは、回転の方向によってはプラスにもマイナスにもなるだろう。
MEMS角速度センサ
MEMS(微小電気機械システム)ジャイロには様々な形状や大きさのものがあります。この角速度センサの測定軸を赤矢印で示します。矢印の方向に回転すると正の値が得られ、逆方向に回転すると負の値が得られます。直線的な動きは登録されません。
角速度センサー(ジャイロ)は、o/s(毎秒度)の角速度を測定します。あなたはそれが最初に直面していた方法を知っている場合は、センサーが直面している方向を調べるために彼らの測定値を使用することができますが、彼らは "測定"方向をしません。このセンサーと左に1つは、両方とも0 o / sを読むだろう。
このセンサーは右に回転しており、正の値を出力します。測定出力は、回転速度に依存します-数値が大きいほど回転が速くなります。センサーが0.5秒で90o/sの平均値を見た場合、センサーが時計回りに45o回転したことがわかります。
3つのジャイロを相互に直交する3つの軸に取り付けることで、3次元空間内の物体の向きを追跡することができます。加速度センサと組み合わせることで、物体の相対的な位置、向き、速度を追跡することができ、開始位置さえわかれば、現在の位置を計算することができます。
このことから、加速度計と同じように、ジャイロもそれだけではINSにその向きを教えないことがわかります。最初に電源が入ったとき、ジャイロ分かっているのは回転速度だけです。これらの測定値をすべて追跡するのはINSの仕事です。したがって、INSがz軸の周りに正確に0.25秒間360°/sの平均速度を観測すると、最初にどの方向を向いていたかに関係なく、90°(360°/s÷0.25s= 90°)を回転したことを理解します。もちろん、INSが移動前に北向きであったことを知っていて、正のジャイロ値が時計回りの回転を示すことも知っていれば、現在東向きであることを簡単に割り出すことができます。
3つの加速度センサーを使用するのが普通であるのと同じように、INSには3つのジャイロが含まれていて、3つの相互に垂直な軸について回転を測定するのが普通です。このようにして、INSは3D空間での方位を測定することができます。これは、次のようなプロセスを使用して行われます。 斃仆仆.