温度制御された水晶振動子を用いた小型で高精度な位置・姿勢・絶対方位センサの開発

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既に実用化，製品化されている水晶振動子を用いたジャイロを恒温槽に入れて温度管理を可能とする装置を開発するために，温度が年間を通じてほぼ一定であるトンネル内にセンサーを設置し，温度変化に対するセンサー出力の感度特性について第一年度に引き続いて検討した。恒温槽を作成する前段階としてトンネル内でジャイロ本体を一定速度で回転させ，温度ドリフトの影響があるかどうかについて種々の回転速度で回転させた結果，一回転に要する時間はセンサーの温度ドリフトに対して十分に短く，恒温槽を製作することなく精度よく真北を同定できる可能性が極めて高いことを確認した。第一年度は半導体部品等の入手性の悪化にともない手持ちの機材を用いたバラックで実験を行ったが第二年度ではある程度完成形を想定した構成で試作を行った。またトンネル内では別途高精度ジャイロを用いて真北の方向を同定し試作機の精度検証を実施可能な環境を構築した。また記録の解析アルゴリズムについても検討を進め，角速度及び並進加速度をそれぞれ１成分ずつ用いた場合に真北を同定する手法及びその際の問題点を明らかにした。すなわち，真北の同定には逐次最小自乗法のような比較的簡易な解析アルゴリズムを用いてジャイロセンサーの回転時の出力信号を逐次処理することで可能であることが明らかとなった。また，センサーの回転前の初期位置への依存性は小さいものの初期位置と基準方向のなす角を精確に測定しておくことが必要であり，そのための仕組みをジャイロセンサーとは独立してターンテーブルに実装することが必要であることがわかった。さらに，角速度および並進加速度をそれぞれ2成分または3成分使ったアルゴリズムの構築にあたっては絶対座標系に対するジャイロのローカル座標系の回転の順番に適切な配慮が必要となる可能性が示唆される結果が得られ，アルゴリズムのさらなる精査が必要であることも明らかになった。