JPH05164558A - 全範囲固定型照準装置 - Google Patents
全範囲固定型照準装置Info
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- JPH05164558A JPH05164558A JP3328996A JP32899691A JPH05164558A JP H05164558 A JPH05164558 A JP H05164558A JP 3328996 A JP3328996 A JP 3328996A JP 32899691 A JP32899691 A JP 32899691A JP H05164558 A JPH05164558 A JP H05164558A
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- plane
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- sensors
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 可動部のない固定化されたポータブル照準装
置を提供する。 【構成】 三軸にそれぞれ固体型磁束センサ、重力セン
サを装着し、その一軸に肉眼視軸又は光学光軸をもつコ
ンピュータ内蔵の照準装置にして、支持姿勢自由のま
ま、照準線を目標に指向することにより照準線の傾斜及
び方位を算出表示する。
置を提供する。 【構成】 三軸にそれぞれ固体型磁束センサ、重力セン
サを装着し、その一軸に肉眼視軸又は光学光軸をもつコ
ンピュータ内蔵の照準装置にして、支持姿勢自由のま
ま、照準線を目標に指向することにより照準線の傾斜及
び方位を算出表示する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は空間目標線の方位角、傾
斜角の測定装置に関するものである。
斜角の測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の空間目標線の方位角、傾斜角の測
定には磁気コンパスと傾斜計とを使用しており、これら
の計器はともに可動部をもち、耐久性に欠ける難点があ
り且つ俯仰角の大きな目標物には測定の困難となる欠点
もあった。
定には磁気コンパスと傾斜計とを使用しており、これら
の計器はともに可動部をもち、耐久性に欠ける難点があ
り且つ俯仰角の大きな目標物には測定の困難となる欠点
もあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の点に
鑑み、可動部のない固体化され且つ、方位、傾斜の機能
が複合された全範囲型の空間目標線の方位、傾斜測定装
置を得ようとするものである。
鑑み、可動部のない固体化され且つ、方位、傾斜の機能
が複合された全範囲型の空間目標線の方位、傾斜測定装
置を得ようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、３軸の中の１
軸を視線軸とする観測器筺ＸＹＺ３軸にそれぞれ固体型
の磁束センサ、重力センサ計６個よりなる測定部を装着
した観測器の照準装置において、この視線軸を空間目標
に指向し、測定部よりの出力を附属コンピュータに導入
し、視線軸の水平面に対する傾斜角及び磁気子午面より
の方位角を算定し、これを表示部に表示する全範囲固体
型照準装置である。
軸を視線軸とする観測器筺ＸＹＺ３軸にそれぞれ固体型
の磁束センサ、重力センサ計６個よりなる測定部を装着
した観測器の照準装置において、この視線軸を空間目標
に指向し、測定部よりの出力を附属コンピュータに導入
し、視線軸の水平面に対する傾斜角及び磁気子午面より
の方位角を算定し、これを表示部に表示する全範囲固体
型照準装置である。
【０００５】
【実施例】図１は、本発明の一実施例による計測部に用
いる重力検出センサの例を示す一部断面図である。図に
おいて、ＯＳＣは高周波電源、Ｃ1 及びＣ2 はコンデン
サ、Ｄ1 及びＤ2 はダイオード、Ｌ1 及びＬ2 はそれぞ
れダストコアを芯に持つコイル、Ｓは円形ダイヤフラ
ム、ｍは例えば真鍮製の重り、１はケース、２及び３は
出力端子である。重りｍはダイヤフラムＳの中心に設け
られ、ダイヤフラムＳの周縁はケース１の円壁に支持固
定される。コイルＬ1 及びＬ2 は、高周波電源ＯＳＣを
持つブリッジ回路の隣接する１対のインダクタンス・ア
ームを構成する。これら２つのインダクタンスに対向す
るブリッジ・アームに、電源ＯＳＣからみて単方向性を
もつ、２つの整流器Ｄ1 及びＤ2 が接続される。
いる重力検出センサの例を示す一部断面図である。図に
おいて、ＯＳＣは高周波電源、Ｃ1 及びＣ2 はコンデン
サ、Ｄ1 及びＤ2 はダイオード、Ｌ1 及びＬ2 はそれぞ
れダストコアを芯に持つコイル、Ｓは円形ダイヤフラ
ム、ｍは例えば真鍮製の重り、１はケース、２及び３は
出力端子である。重りｍはダイヤフラムＳの中心に設け
られ、ダイヤフラムＳの周縁はケース１の円壁に支持固
定される。コイルＬ1 及びＬ2 は、高周波電源ＯＳＣを
持つブリッジ回路の隣接する１対のインダクタンス・ア
ームを構成する。これら２つのインダクタンスに対向す
るブリッジ・アームに、電源ＯＳＣからみて単方向性を
もつ、２つの整流器Ｄ1 及びＤ2 が接続される。
【０００６】このような構成において、ダイヤフラムＳ
の重りｍが中心線Ｚ方向の力Ｐを受けて、変位すると、
各コイルＬ1 及びＬ2 と重りｍの真鍮金属面との間の間
隙に差を生じ、コイルＬ1 及びＬ2のインダクタンスに
差を生じて、出力端子２、３間に出力電流を発生する。
すなわち、本例は変位計型のセンサである。この場合、
図２に示すようにセンサの中心線Ｚが重力Ｇの方向と角
度φをなすときは、ｃｏｓφが荷重Ｐとして重りｍに加
わるので、出力電流は荷重Ｇｃｏｓφによる間隙変化に
対応するものとなる。
の重りｍが中心線Ｚ方向の力Ｐを受けて、変位すると、
各コイルＬ1 及びＬ2 と重りｍの真鍮金属面との間の間
隙に差を生じ、コイルＬ1 及びＬ2のインダクタンスに
差を生じて、出力端子２、３間に出力電流を発生する。
すなわち、本例は変位計型のセンサである。この場合、
図２に示すようにセンサの中心線Ｚが重力Ｇの方向と角
度φをなすときは、ｃｏｓφが荷重Ｐとして重りｍに加
わるので、出力電流は荷重Ｇｃｏｓφによる間隙変化に
対応するものとなる。
【０００７】図３は、本例の計測部に用いる地磁気検出
センサの例を示す斜視図である。本例は既知のホール素
子型のセンサである。図において、５は半導体ホール素
子、６−１、６−２、７は電極を示す。１対の電極６−
１、６−２に沿って定電流Ｉを流しておき、主面と直角
の方向に磁束Ｂを加えると、電流Ｉ及び磁束Ｂの両方に
直角な軸方向に電圧ＶH を発生する。この電圧ＶHを電
極７より取出す。この場合、次の関係が成り立つ。
センサの例を示す斜視図である。本例は既知のホール素
子型のセンサである。図において、５は半導体ホール素
子、６−１、６−２、７は電極を示す。１対の電極６−
１、６−２に沿って定電流Ｉを流しておき、主面と直角
の方向に磁束Ｂを加えると、電流Ｉ及び磁束Ｂの両方に
直角な軸方向に電圧ＶH を発生する。この電圧ＶHを電
極７より取出す。この場合、次の関係が成り立つ。
【０００８】
【数１】ＶH ＝ＫH ＩＢ ただし、ＫH はホール常数である。
【０００９】よって図４に示すようにホール素子５の直
角軸線Ｚが局所の地球磁場の磁束Ｆの方向となす角度を
φとすると、Ｆｃｏｓφの磁束（上記磁束Ｂに相当す
る。）に比例する電圧が得られる。
角軸線Ｚが局所の地球磁場の磁束Ｆの方向となす角度を
φとすると、Ｆｃｏｓφの磁束（上記磁束Ｂに相当す
る。）に比例する電圧が得られる。
【００１０】なお、上述においては、重力検出センサと
して高周波変位検出方式の中央に重錘をもつダイヤフラ
ム型重力計を、地磁気検出センサとして、ホール素子型
のものを説明したが、必要とする精度と出力が得られる
ものであれば、他の型の重力計、磁束計を使用すること
が出来る。
して高周波変位検出方式の中央に重錘をもつダイヤフラ
ム型重力計を、地磁気検出センサとして、ホール素子型
のものを説明したが、必要とする精度と出力が得られる
ものであれば、他の型の重力計、磁束計を使用すること
が出来る。
【００１１】図５は、本例の計測部の斜視図である。本
例においては、上述の如き重力検出センサ及び磁束検出
センサを計測器本体の直交３軸Ｘ，Ｙ，Ｚにそれぞれ１
個づつ各中心線を３軸の軸線に一致させて取付ける。図
において、ＩX ，ＩY ，ＩZ は重力検出センサ、ＭX ，
ＭY ，ＭZ は地磁気検出センサを示す。このように取り
付けられた各種重力計及び地磁気磁束の方向と運行体の
Ｘ，Ｙ，Ｚ３軸とがなす角の余弦値に相当する重力分力
及び磁束分力をそれぞれ出力する。
例においては、上述の如き重力検出センサ及び磁束検出
センサを計測器本体の直交３軸Ｘ，Ｙ，Ｚにそれぞれ１
個づつ各中心線を３軸の軸線に一致させて取付ける。図
において、ＩX ，ＩY ，ＩZ は重力検出センサ、ＭX ，
ＭY ，ＭZ は地磁気検出センサを示す。このように取り
付けられた各種重力計及び地磁気磁束の方向と運行体の
Ｘ，Ｙ，Ｚ３軸とがなす角の余弦値に相当する重力分力
及び磁束分力をそれぞれ出力する。
【００１２】図６（ロ）はＸＹＺ観測体のＺ軸を任意の
空間目標Ｐに指向した状態を示す。この場合にＸＯＹ面
は任意の傾斜面Ｓと一致している。
空間目標Ｐに指向した状態を示す。この場合にＸＯＹ面
は任意の傾斜面Ｓと一致している。
【００１３】図６（ロ）中のＯ−ξηζ座標表示を抽出
して図６（イ）に示してあるＯζ軸は鉛直線ξＯη面は
水平面Ｈで示している。又Ｈ面上に北位線Ｎが示されて
いる。本実施例においては視軸ＯＺベクトルが目標物Ｐ
を指向すると同時に計測部の６センサの出力により計算
部にてＯＺベクトルの水平面に対する傾斜角及び磁気子
午面に対する方位角が算定される。
して図６（イ）に示してあるＯζ軸は鉛直線ξＯη面は
水平面Ｈで示している。又Ｈ面上に北位線Ｎが示されて
いる。本実施例においては視軸ＯＺベクトルが目標物Ｐ
を指向すると同時に計測部の６センサの出力により計算
部にてＯＺベクトルの水平面に対する傾斜角及び磁気子
午面に対する方位角が算定される。
【００１４】はしめにこの計算の手順について説明する
に、図９は本算定に用いる説明図であり、図中のＯ−Ｘ
ＹＺは観測器座標、ＯＺは目標Ｐを指向するＯ−ξηζ
は空間座標、ＸＯＹ面はＳ面、ξＯη面はＨ面と称す
る。Ｈ面上に北位線ＯＮが示されている。上記以外の符
号は本文の計算手続説明の進行にともなって説明され
る。
に、図９は本算定に用いる説明図であり、図中のＯ−Ｘ
ＹＺは観測器座標、ＯＺは目標Ｐを指向するＯ−ξηζ
は空間座標、ＸＯＹ面はＳ面、ξＯη面はＨ面と称す
る。Ｈ面上に北位線ＯＮが示されている。上記以外の符
号は本文の計算手続説明の進行にともなって説明され
る。
【００１５】手順の要約は初めにＸＯＹ面のＯＸに関す
る観測器の方位角θの算出が行われる。続いてＳ面とＨ
面との間の最大傾斜角ＭとＳ面上の最大傾斜角方向とＯ
Ｘ線のなす角σ1 を算出する。上記ＭよりはＯＺベクト
ルの水平面との傾角ＬＤが算出され、σはＳ面上の角度
であるがこれをＨ面上の角度に修正され、この修正角と
先に算出されたＨ面上の方位角θとの代数和にてＯＺベ
クトルの磁気子午面よりの方位角ＬＡが算出される。
る観測器の方位角θの算出が行われる。続いてＳ面とＨ
面との間の最大傾斜角ＭとＳ面上の最大傾斜角方向とＯ
Ｘ線のなす角σ1 を算出する。上記ＭよりはＯＺベクト
ルの水平面との傾角ＬＤが算出され、σはＳ面上の角度
であるがこれをＨ面上の角度に修正され、この修正角と
先に算出されたＨ面上の方位角θとの代数和にてＯＺベ
クトルの磁気子午面よりの方位角ＬＡが算出される。
【００１６】尚中心Ｏに観測点をおき水平面の外周円を
赤道とし、天頂点及びこれに対向する地底点をＮ−Ｓ極
とする地球座標系において磁気子午面を経度の基準と
し、水平面を緯度の基準とした緯度表示にて目標点Ｐの
座標を表すことができる。この場合のＰ点の経緯度は算
出された傾斜角Ｌｏ、方位角Ｌａと一致する。すなわち
本実施例にてはＯＺベクトルの地球座標系の経緯算出を
行うものである。
赤道とし、天頂点及びこれに対向する地底点をＮ−Ｓ極
とする地球座標系において磁気子午面を経度の基準と
し、水平面を緯度の基準とした緯度表示にて目標点Ｐの
座標を表すことができる。この場合のＰ点の経緯度は算
出された傾斜角Ｌｏ、方位角Ｌａと一致する。すなわち
本実施例にてはＯＺベクトルの地球座標系の経緯算出を
行うものである。
【００１７】さきに述べたように、初めにＸ，Ｙ，Ｚ３
軸に各装備された重力センサ及び磁束センサの出力によ
り先ず観測器のＯＸ軸に関する水平面上の磁気方位を算
出する。図６（イ）（ロ）に於いて、Ｏ−ＸＹＺは既に
説明した如く計測器本体の３軸である。Ｏ−ξηζは空
間の直交３軸であり、ξＯη面は水平面、Ｏζ線は鉛直
線である。又図中ＯＮは磁気方位線を示す。最初に計測
器がその３軸ＯＸＹＺを図６（イ）に（Ｘ）（Ｙ）
（Ｚ）に示すと空間３軸Ｏ−ξηζに一致させて計測器
の底面ＸＯＹを水平に保つ。この状態よりＯ−ＸＹＺ座
標系においてＯＸを軸として、ＸＹＺ座標を時計方向に
α回転して生じた座標系をＯ−Ｘ′Ｙ′Ｚ′系とし、続
いてＯＹ′軸を中心に時計方向にβ角回転し、生じた標
示がＯ−ＸＹＺとなる。
軸に各装備された重力センサ及び磁束センサの出力によ
り先ず観測器のＯＸ軸に関する水平面上の磁気方位を算
出する。図６（イ）（ロ）に於いて、Ｏ−ＸＹＺは既に
説明した如く計測器本体の３軸である。Ｏ−ξηζは空
間の直交３軸であり、ξＯη面は水平面、Ｏζ線は鉛直
線である。又図中ＯＮは磁気方位線を示す。最初に計測
器がその３軸ＯＸＹＺを図６（イ）に（Ｘ）（Ｙ）
（Ｚ）に示すと空間３軸Ｏ−ξηζに一致させて計測器
の底面ＸＯＹを水平に保つ。この状態よりＯ−ＸＹＺ座
標系においてＯＸを軸として、ＸＹＺ座標を時計方向に
α回転して生じた座標系をＯ−Ｘ′Ｙ′Ｚ′系とし、続
いてＯＹ′軸を中心に時計方向にβ角回転し、生じた標
示がＯ−ＸＹＺとなる。
【００１８】このＯ−ＸＹＺは図６（ロ）に示す如く傾
斜面Ｓ面にＸＯＹ面を接触させている。またこの場合の
両者の関係図は図７に示している。この場合の座標転換
式は次の〔数２〕式で示される。
斜面Ｓ面にＸＯＹ面を接触させている。またこの場合の
両者の関係図は図７に示している。この場合の座標転換
式は次の〔数２〕式で示される。
【００１９】
【数２】
【００２０】これを整理して、次の〔数３〕式となる。
【００２１】
【数３】
【００２２】従ってＸＹＺ系、ξηζ系の各軸相互間の
方向余弦表は表１の通りになる。
方向余弦表は表１の通りになる。
【００２３】
【表１】
【００２４】又図７には水平面ξＯη面上に方位角θを
もつ方位線ＦH が示されており又鉛直線Ｏζ上に重力線
ＯＷ、垂直磁束ＦV が示されている。
もつ方位線ＦH が示されており又鉛直線Ｏζ上に重力線
ＯＷ、垂直磁束ＦV が示されている。
【００２５】ＸＹＺ系とξηζ系の重力センサ、磁束セ
ンサ間の関係は、ＸＹＺ系の各軸重力センサ出力を
Ｗ1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 とする。
ンサ間の関係は、ＸＹＺ系の各軸重力センサ出力を
Ｗ1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 とする。
【００２６】
【数４】Ｗ1 ＝Ｗｃｏｓα・ｓｉｎβ
【００２７】
【数５】Ｗ2 ＝−Ｗｓｉｎα
【００２８】
【数６】Ｗ3 ＝Ｗｃｏｓα・ｃｏｓβ
【００２９】又、ＸＹＺ各軸磁束センサの出力値を
Ｎ1 ，Ｎ2 ，Ｎ3 とすれば、
Ｎ1 ，Ｎ2 ，Ｎ3 とすれば、
【００３０】
【数７】 Ｎ1 ＝ＦH cosθ・cosβ＋（ＦH sinθ・sinα＋ＦV cosα）sinβ
【００３１】
【数８】Ｎ2 ＝ＦH sinθ・cosα−ＦV sinα
【００３２】
【数９】 Ｎ3 ＝−ＦH cosθ・sinβ＋（ＦH・sinθ・sinα＋ＦH ・cosα）・cosβ ここで、重力系３軸出力Ｗ1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 及び磁束系３
軸出力Ｎ1 ，Ｎ2 ，Ｎ 3 にはそれぞれ〔数４〕，〔数
５〕，〔数６〕式及び〔数７〕，〔数８〕，〔数９〕式
の座標変換の関係が含まれているので重力系３軸出力と
磁束系３軸出力の相互間に特定の演算を行うことによ
り、ξηζ系のα磁束３軸の値ＦH ｃｏｓθ，ＦH ｓｉ
ｎθ，ＦV を算出し、続いて水平２軸ＦH ｃｏｓθ、Ｆ
H ｃｏｓθよりθを等出することができる。
軸出力Ｎ1 ，Ｎ2 ，Ｎ 3 にはそれぞれ〔数４〕，〔数
５〕，〔数６〕式及び〔数７〕，〔数８〕，〔数９〕式
の座標変換の関係が含まれているので重力系３軸出力と
磁束系３軸出力の相互間に特定の演算を行うことによ
り、ξηζ系のα磁束３軸の値ＦH ｃｏｓθ，ＦH ｓｉ
ｎθ，ＦV を算出し、続いて水平２軸ＦH ｃｏｓθ、Ｆ
H ｃｏｓθよりθを等出することができる。
【００３３】初めにＦV 値の算出を行う。これに当たっ
て重力及び磁束各軸分力値よりそれぞれの各軸方向余弦
を求める。
て重力及び磁束各軸分力値よりそれぞれの各軸方向余弦
を求める。
【００３４】重力３分力Ｗ1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 において、
【００３５】
【数１０】
【００３６】Ｗは定数であるのでここでＷ＝１にすれ
ば、Ｗ1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 はそれぞれ重力ベクトルの３軸方
向余弦値となる。
ば、Ｗ1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 はそれぞれ重力ベクトルの３軸方
向余弦値となる。
【００３７】各軸磁束センサについては、
【００３８】
【数１１】
【００３９】においてＴは一定ではないが、Ｔベクトル
の各軸方向余弦値をｎ1 ，ｎ2 ，ｎ 3 とすれば、
の各軸方向余弦値をｎ1 ，ｎ2 ，ｎ 3 とすれば、
【００４０】
【数１２】
【００４１】が成立する。
【００４２】又空間ベクトルＷ（ベクトル）とＴ（ベク
トル）とのなす角度をδとすれば、
トル）とのなす角度をδとすれば、
【００４３】
【数１３】Ｗ1 ｎ1 ＋Ｗ2 ｎ2 ＋Ｗ3 ｎ3 ＝ｃｏｓδ
【００４４】〔数１３〕式に〔数１２〕を代入して
【００４５】
【数１４】Ｎ1 Ｗ＋Ｎ2 Ｗ2 ＋Ｎ3 Ｎ3 ＝Ｔｃｏｓα
【００４６】
【数１５】Ｔｃｏｓα＝ＦV
【００４７】従って、次に示す演算式
【００４８】
【数１６】ＦV ←Ｎ1 Ｗ1 ＋Ｎ2 Ｗ2 ＋Ｎ3 Ｎ3
【００４９】が成立する。この場合、上記の〔数１
１〕，〔数１２〕，〔数１３〕，〔数１４〕，〔数１
５〕の各式の関係は重力及び磁束各出力内部に内蔵され
ているので、ＦV を求めるにはこれ等の関係式に考慮を
要せず各軸磁束センサ及び重力センサの出力を演算式
〔数１６〕によって演算を行うことにより直ちに求めら
れる。
１〕，〔数１２〕，〔数１３〕，〔数１４〕，〔数１
５〕の各式の関係は重力及び磁束各出力内部に内蔵され
ているので、ＦV を求めるにはこれ等の関係式に考慮を
要せず各軸磁束センサ及び重力センサの出力を演算式
〔数１６〕によって演算を行うことにより直ちに求めら
れる。
【００５０】このＦV 値とＷ２の出力とを乗算してＮ2
の出力より減算することによりＨ2 が求められる、すな
わち次に示す演算式が成立する。
の出力より減算することによりＨ2 が求められる、すな
わち次に示す演算式が成立する。
【００５１】
【数１７】Ｈ2 ←Ｎ2 −ＦV ・Ｗ2
【００５２】Ｈ2 は次式の内容をもっている。
【００５３】
【数１８】Ｈ2 ＝ＦH ｓｉｎθ・ｃｏｓα
【００５４】次にＮ3 出力とＷ1 出力を乗算し、これよ
りＮ1 出力とＷ3 出力の乗算値を減算することによりＨ
2 が求められる。すなわち、次に示す演算式が成立す
る。
りＮ1 出力とＷ3 出力の乗算値を減算することによりＨ
2 が求められる。すなわち、次に示す演算式が成立す
る。
【００５５】
【数１９】Ｈ1 ←Ｎ3 ＊Ｗ1 −Ｎ1 ＊Ｎ3
【００５６】Ｈ1 の内容は〔数２０〕式となる。
【００５７】
【数２０】Ｈ1 ＝ＦH ｃｏｓθ・ｃｏｓα
【００５８】なんとならば、
【００５９】
【数２１】
【００６０】これにてＨ1 ，Ｈ2 が求められたので次の
演算式によりθが求められる。
演算式によりθが求められる。
【００６１】
【数２２】θ←ｔａｎ-1（Ｈ2 ／Ｈ1 ）
【００６２】なんとならば、
【００６３】
【数２３】
【００６４】
【数２４】ｔａｎ-1（ｔａｎθ）＝θ
【００６５】上述の如く本例ではＮ1 ，Ｎ2 ，Ｎ3 ，Ｗ
1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 の出力値そのものを演算式〔数１６〕，
〔数１７〕，〔数１９〕，〔数２２〕によりて計算する
ことによりθが求められる。θはＯＸ軸を含む鉛直面の
磁気子午面とのなす角である。
1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 の出力値そのものを演算式〔数１６〕，
〔数１７〕，〔数１９〕，〔数２２〕によりて計算する
ことによりθが求められる。θはＯＸ軸を含む鉛直面の
磁気子午面とのなす角である。
【００６６】上記の計算はα，βに関係なく施行され算
出は高速に行いうるため、本実施例の方位測定は傾斜角
に制限なく全範囲型である。
出は高速に行いうるため、本実施例の方位測定は傾斜角
に制限なく全範囲型である。
【００６７】この３軸型磁束センサ、動力センサを用い
ての方位角θの測定のプログラムフローチャートを図１
０に示す。
ての方位角θの測定のプログラムフローチャートを図１
０に示す。
【００６８】次に図４にて説明したＳ面とＨ面との間の
最大傾斜角及びその方向の算出について述べる。これら
の関係は図８の観測体の重力分力説明図にも示されてい
る。
最大傾斜角及びその方向の算出について述べる。これら
の関係は図８の観測体の重力分力説明図にも示されてい
る。
【００６９】図８のＯ−ＸＹＺ座標においてＯＰ′（ベ
クトル）を重力ベクトル、この３軸への分力Ｗ1 ，
Ｗ2 ，Ｗ3 Ｐ点を含みＸＯＹ面と平行のＸ′Ｏ′Ｙ′面
を設け、上面ＸＯＹ，下面Ｘ′Ｏ′Ｙ′，Ｗ1 ，Ｗ2 ，
Ｗ3 をＸ，Ｙ，Ｚ各辺にもつ直立方体を考えれば、Ｏ
Ｐ′（ベクトル）はこの立方体の上面Ｏ点を原点とし
て、底面にＰ点をもつ対角線ＯＰ′にて示される。
クトル）を重力ベクトル、この３軸への分力Ｗ1 ，
Ｗ2 ，Ｗ3 Ｐ点を含みＸＯＹ面と平行のＸ′Ｏ′Ｙ′面
を設け、上面ＸＯＹ，下面Ｘ′Ｏ′Ｙ′，Ｗ1 ，Ｗ2 ，
Ｗ3 をＸ，Ｙ，Ｚ各辺にもつ直立方体を考えれば、Ｏ
Ｐ′（ベクトル）はこの立方体の上面Ｏ点を原点とし
て、底面にＰ点をもつ対角線ＯＰ′にて示される。
【００７０】又対角線ＯＰ′を斜辺とし、立辺をＯ′
Ｏ，底辺をＯ′Ｐとする直角三角形ＯＯ′Ｐ′の底辺
Ｏ′Ｐの対角Ｍが最大傾斜角になり、又底面Ｘ′ＯＹ′
面上にてＯ′Ｐ′とＯ′Ｘ′のはさむ角σが最大傾斜方
向σとなる。
Ｏ，底辺をＯ′Ｐとする直角三角形ＯＯ′Ｐ′の底辺
Ｏ′Ｐの対角Ｍが最大傾斜角になり、又底面Ｘ′ＯＹ′
面上にてＯ′Ｐ′とＯ′Ｘ′のはさむ角σが最大傾斜方
向σとなる。
【００７１】従って次の演算式〔数２５〕によりＭが求
められ、これを演算式〔数２６〕によりて段差Ｋ及び勾
配Ｇに換算する。
められ、これを演算式〔数２６〕によりて段差Ｋ及び勾
配Ｇに換算する。
【００７２】
【数２５】
【００７３】次に式〔数２６〕によりて最大傾斜方向σ
が求められる。
が求められる。
【００７４】
【数２６】
【００７５】σはＳ面上で測った最大傾斜方向で、これ
に直交する方向をＥとすれば、
に直交する方向をＥとすれば、
【００７６】
【数２７】Ｅ＝σ＋９０°
【００７７】Ｅは又次式で求められる。
【００７８】
【数２８】
【００７９】このＥはＳ面上で測った交切線の方向であ
るがこれを水平面（Ｈ面）上の方位に関連づけるにはＳ
面上で測ったＥ値を水平面上のＥ0 に換算する必要があ
る。これらの関係は図９に示される。
るがこれを水平面（Ｈ面）上の方位に関連づけるにはＳ
面上で測ったＥ値を水平面上のＥ0 に換算する必要があ
る。これらの関係は図９に示される。
【００８０】図９において既に説明したようにξηζ座
標系のξＯη面は水平面（Ｈ面）は地図表示面と考えて
よく、一方ＸＹＺ座標系のＸＯＹ面（Ｓ面）は測定面で
あり、又ＯＸ線はその基準線である。Ｈ面とＳ面との交
切線はＡ−Ｏ−Ｂ線でありこの線上でＨ面とＳ面の方向
線は一致する。Ｈ面とＳ面のそれぞれに直交するＣ−Ｏ
−Ｄ線とＣ′−Ｏ−Ｄ′線がはさむ角度が最大傾斜角Ｍ
となる。Ｃ−Ｏ−Ｄ線とＣ′−Ｏ−Ｄ′線を含む面内に
ＯＺ線が含まれており又ＯＺ線はその面内にてＤ−Ｏ−
Ｃ線に直交している。従ってＯＺベクトルの水平面に対
する傾角をＬｏとすれば傾斜角又は地球座標系の緯度表
示を求める演算式として、
標系のξＯη面は水平面（Ｈ面）は地図表示面と考えて
よく、一方ＸＹＺ座標系のＸＯＹ面（Ｓ面）は測定面で
あり、又ＯＸ線はその基準線である。Ｈ面とＳ面との交
切線はＡ−Ｏ−Ｂ線でありこの線上でＨ面とＳ面の方向
線は一致する。Ｈ面とＳ面のそれぞれに直交するＣ−Ｏ
−Ｄ線とＣ′−Ｏ−Ｄ′線がはさむ角度が最大傾斜角Ｍ
となる。Ｃ−Ｏ−Ｄ線とＣ′−Ｏ−Ｄ′線を含む面内に
ＯＺ線が含まれており又ＯＺ線はその面内にてＤ−Ｏ−
Ｃ線に直交している。従ってＯＺベクトルの水平面に対
する傾角をＬｏとすれば傾斜角又は地球座標系の緯度表
示を求める演算式として、
【００８１】
【数２９】Ｌｏ←Ｍ−９０°
【００８２】が求められる。測定面（Ｓ面）上で交切線
Ａ−Ｏ−Ｂ線とＯＸ線との間の角度がＥであるが、これ
はＨ面上ではＯＸ線を含む鉛直面がＨ面との交線ＯＴ線
と交切線Ａ−Ｏ−Ｂとのはさむ角度がＥ0 である。
Ａ−Ｏ−Ｂ線とＯＸ線との間の角度がＥであるが、これ
はＨ面上ではＯＸ線を含む鉛直面がＨ面との交線ＯＴ線
と交切線Ａ−Ｏ−Ｂとのはさむ角度がＥ0 である。
【００８３】Ｅ0 は次式にて示される。
【００８４】
【数３０】ｔａｎＥ0 ＝−ｔａｎＥｃｏｓＭ
【００８５】式〔数３０〕に式〔数２８〕を代入してＥ
0 算出の式〔数３１〕が求められる。
0 算出の式〔数３１〕が求められる。
【００８６】
【数３１】
【００８７】このＥ0 に直交するＨ面上の最大傾斜線Ｏ
Ｄ線とＯＴ線のなす角をＤ0 とすればＤ0 算出の演算式
〔数３２〕が求められる。
Ｄ線とＯＴ線のなす角をＤ0 とすればＤ0 算出の演算式
〔数３２〕が求められる。
【００８８】
【数３２】
【００８９】一方地図上の方位角θはＨ面上でＯＴ線と
北位ＯＮ線とのなす角度であるので最大傾斜線の方位す
なわち地球座標系の経度表示をＬａとすれば、〔数３
２〕でＬａ算出の演算式が求められる。
北位ＯＮ線とのなす角度であるので最大傾斜線の方位す
なわち地球座標系の経度表示をＬａとすれば、〔数３
２〕でＬａ算出の演算式が求められる。
【００９０】
【数３３】Ｌａ←Ｄ0 −θ
【００９１】これらにより照準線の経緯データとして
Ｍ，Ｌｏ，Ｄｏ，Ｌａが求められたのでこれらを表示す
る。
Ｍ，Ｌｏ，Ｄｏ，Ｌａが求められたのでこれらを表示す
る。
【００９２】重力センサによるＭ，Ｌｏ，Ｄｏ，Ｌａの
算定表示の処理プログラムは前述の方位角θの演算プロ
グラムに続いてフローチャート図１０に演算式〔数２
５〕，〔数２９〕，〔数３２〕，〔数３３〕として示さ
れている。
算定表示の処理プログラムは前述の方位角θの演算プロ
グラムに続いてフローチャート図１０に演算式〔数２
５〕，〔数２９〕，〔数３２〕，〔数３３〕として示さ
れている。
【００９３】本例による照準線データ測定は、磁束セン
サ、重力センサの２×３の６データを用いて演算式〔数
１６〕，〔数１７〕，〔数１９〕，〔数２２〕，〔数２
５〕，〔数２９〕，〔数３２〕，〔数３３〕に至る処理
にて施行される。入力はスタテック型であり、処理は単
純且つ単一方向型のため小型マイクロコンピュータにて
充分高速演算が行いうる。例えば、入力センサ部、コン
ピュータ部、表示部全体をポータブル小型計測器として
一体に収納し、計測器表面を表示、視軸光軸部を外界に
開放して構成できる。そして、この視軸光軸を測定対象
となる物標に指向させてワンタッチにて対象目標の経緯
データが計測できる。
サ、重力センサの２×３の６データを用いて演算式〔数
１６〕，〔数１７〕，〔数１９〕，〔数２２〕，〔数２
５〕，〔数２９〕，〔数３２〕，〔数３３〕に至る処理
にて施行される。入力はスタテック型であり、処理は単
純且つ単一方向型のため小型マイクロコンピュータにて
充分高速演算が行いうる。例えば、入力センサ部、コン
ピュータ部、表示部全体をポータブル小型計測器として
一体に収納し、計測器表面を表示、視軸光軸部を外界に
開放して構成できる。そして、この視軸光軸を測定対象
となる物標に指向させてワンタッチにて対象目標の経緯
データが計測できる。
【００９４】
【発明の効果】本発明によると、観測器の肉眼照準、単
眼、双眼の光軸の別なく視線を対象目標に指向させるだ
けで、この視線の経緯データが直ちに表示される。この
場合観測器支承の姿勢には全く影響なく且つ磁束センサ
及び重力センサともに３軸型のため対象物標の傾斜に制
限なく、天空、海、陸、水平線、地平線、地下堀進方位
の別なく全範囲型の測定ができる。
眼、双眼の光軸の別なく視線を対象目標に指向させるだ
けで、この視線の経緯データが直ちに表示される。この
場合観測器支承の姿勢には全く影響なく且つ磁束センサ
及び重力センサともに３軸型のため対象物標の傾斜に制
限なく、天空、海、陸、水平線、地平線、地下堀進方位
の別なく全範囲型の測定ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に適用される重力センサを一
部断面図で示す構成図である。
部断面図で示す構成図である。
【図２】図１の例の重力センサの動作説明図である。
【図３】本発明の一実施例に適用される地磁気センサを
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図４】図３の例の地磁気センサの動作説明図である。
【図５】一実施例の計測部を示す斜視図である。
【図６】一実施例による測定器座標Ｏ−ＸＹＺと空間座
標系Ｏ−ξηζとの関係を示す説明図にして、（イ）は
空間座標系と測定器座標系が一致した場合、（ロ）は測
定器座標が傾斜面上にセットされた場合である。
標系Ｏ−ξηζとの関係を示す説明図にして、（イ）は
空間座標系と測定器座標系が一致した場合、（ロ）は測
定器座標が傾斜面上にセットされた場合である。
【図７】図６の（イ）と（ロ）の関係が重なった場合の
ベクトル解折図である。
ベクトル解折図である。
【図８】測定器座標系に示される最大傾斜の方向を空間
座標系の方向の説明図である。
座標系の方向の説明図である。
【図９】測定器座標系における最大傾斜角の方向の表示
を空間座標系における方向に変換するための説明図であ
る。
を空間座標系における方向に変換するための説明図であ
る。
【図１０】本発明の一実施例における等高線地図データ
の計算プログラムのフローチャートである。
の計算プログラムのフローチャートである。
Ｘ，Ｙ，Ｚ 測定器の直交３軸 ＩX ，ＩY ，ＩZ 重力検出センサ ＭX ，ＭY ，ＭZ 磁束検出センサ α Ｘ軸回転角 β Ｙ軸回転角 θ 方位角 Ｗ 重力ベクトル ξ，η，ζ 空間の直交３軸 ＦH 水平磁場 ＦV 垂直磁場 Ｗ1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 重力３軸分力 Ｍ 最大傾斜角 σ 最大傾斜方向
Claims (1)
- 【請求項１】 観測器筺ＸＹＺ３軸の中の１軸を視線軸
とし、上記３軸にそれぞれ固体型の磁束センサ、重力セ
ンサ計６個のセンサよりなる測定部を装着した観測器の
全範囲固定型照準装置において、 上記斜線軸を空間目標に指向し、測定部よりの出力を附
属コンピュータに導入し、上記視線軸の水平面に対する
傾斜角及び磁気子午面よりの方位角を算定し、これを表
示部に表示する全範囲固定型照準装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3328996A JPH05164558A (ja) | 1991-12-12 | 1991-12-12 | 全範囲固定型照準装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3328996A JPH05164558A (ja) | 1991-12-12 | 1991-12-12 | 全範囲固定型照準装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05164558A true JPH05164558A (ja) | 1993-06-29 |
Family
ID=18216443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3328996A Pending JPH05164558A (ja) | 1991-12-12 | 1991-12-12 | 全範囲固定型照準装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05164558A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5444916A (en) * | 1993-01-25 | 1995-08-29 | Sato Kogyo Co., Ltd. | Electronic stereo clino-compass |
| WO2005111542A1 (ja) * | 2004-05-17 | 2005-11-24 | Aichi Steel Corporation | 小型姿勢検知センサ及び、この小型姿勢検知センサを搭載した携帯電話 |
-
1991
- 1991-12-12 JP JP3328996A patent/JPH05164558A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5444916A (en) * | 1993-01-25 | 1995-08-29 | Sato Kogyo Co., Ltd. | Electronic stereo clino-compass |
| WO2005111542A1 (ja) * | 2004-05-17 | 2005-11-24 | Aichi Steel Corporation | 小型姿勢検知センサ及び、この小型姿勢検知センサを搭載した携帯電話 |
| JPWO2005111542A1 (ja) * | 2004-05-17 | 2008-03-27 | 愛知製鋼株式会社 | 小型姿勢検知センサ及び、この小型姿勢検知センサを搭載した携帯電話 |
| JP4576378B2 (ja) * | 2004-05-17 | 2010-11-04 | 愛知製鋼株式会社 | 小型姿勢検知センサ及び、この小型姿勢検知センサを搭載した携帯電話 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RVTR | Cancellation of determination of trial for invalidation |