JPH026370Y2 - - Google Patents
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- JPH026370Y2 JPH026370Y2 JP1983172740U JP17274083U JPH026370Y2 JP H026370 Y2 JPH026370 Y2 JP H026370Y2 JP 1983172740 U JP1983172740 U JP 1983172740U JP 17274083 U JP17274083 U JP 17274083U JP H026370 Y2 JPH026370 Y2 JP H026370Y2
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Description
【考案の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本考案は移動体の運動加速度検出装置に関し、
詳しくは、船舶、車両、航空機などの移動体が運
動することにより、その移動体の任意の個所に作
用する加速度を検出することができる加速度検出
装置に関する。これは、所望個所の加速度を知る
ことにより、例えば、積載重量貨物の移動体に対
する影響を調べる分野で利用されるものである。[Detailed description of the invention] [Field of industrial application] The present invention relates to a device for detecting motion acceleration of a moving object.
Specifically, the present invention relates to an acceleration detection device that can detect acceleration acting on any part of a moving body such as a ship, vehicle, or aircraft when the body moves. This is used, for example, in the field of investigating the influence of loaded cargo on a moving body by knowing the acceleration at a desired location.
重量貨物を積載する移動体、例えば、船舶など
が航行中揺動すると、船体構造物または積載物に
加速度が作用し、これに伴つて船体構造物、積載
物およびその支持構造に動的荷重が働く。その結
果、積載物の配置計画者や操船者は、船体の波に
対する応答特性と遭遇する波浪海象の長期予測か
ら、所定の強度を有するように配慮する必要があ
る。すなわち、配置計画者は船体構造の強度を考
慮した重量物の配置やその固縛方法を採り、ま
た、操船者は波浪中の動的荷重が過大とならない
ように減速、変針などの荒天避航を採る必要があ
る。
When a moving body carrying heavy cargo, such as a ship, rocks during navigation, acceleration acts on the hull structure or the loaded object, and as a result, a dynamic load is applied to the hull structure, the loaded object, and its supporting structure. work. As a result, it is necessary for the person planning the placement of the load and the ship operator to ensure that the load has a predetermined strength based on the response characteristics of the ship's hull to waves and long-term predictions of the wave and sea conditions that will be encountered. In other words, the layout planner takes into account the strength of the ship's hull structure when placing heavy objects and how to secure them, and the ship operator takes measures to avoid rough weather such as slowing down and changing course to avoid excessive dynamic loads during waves. need to be taken.
このような場合に、実際に作用する動的荷重を
検知できれば、より一層効果的な対策を採ること
ができる。そこで従来は、予め船体の幾つかの個
所を定めてその位置ごとに3方向の加速度センサ
を設置し、検出された加速度が船体強度や固縛方
法に許容されるものであるかを確認しながら操船
している。しかし、船体の各所や積載物ごとに作
用する加速度は異なるのが一般的であり、計測さ
れない位置で過大な加速度が作用していてもそれ
を知ることはできない。その結果、数点の検出値
に基づいて操船していると、過大に作用している
個所で船体の一部が損傷したり、また、積載物の
固縛装置が破損して荷崩れを起こすといつた事態
が生じる。したがつて、近年、船体ならびに積載
物に作用する加速度を任意に検出できる装置の出
現が強く要望されるようになつてきている。 In such cases, if the dynamic load that actually acts can be detected, even more effective countermeasures can be taken. Therefore, in the past, several locations on the hull were determined in advance, and acceleration sensors were installed in three directions at each location. He is steering the ship. However, the acceleration that acts on each part of the ship and on each load is generally different, and even if excessive acceleration is applied at a location that is not measured, it is impossible to know. As a result, if the ship is maneuvered based on the detected values at several points, parts of the ship's hull may be damaged at points where excessive force is applied, or the lashing system for the cargo may be damaged, causing the cargo to collapse. A situation like this occurs. Therefore, in recent years, there has been a strong demand for a device that can arbitrarily detect acceleration acting on a ship's hull and cargo.
本考案は上述の要望に鑑みなされたもので、そ
の目的は、移動体上の所定個所で加速度を検出す
ることにより、移動体やその積載物の任意の個所
に作用する動的荷重を、リアルタイムで表示して
操船方法の変更などの指針を得ることのできる移
動体の運動加速度検出装置を提供することであ
る。
The present invention was developed in view of the above-mentioned needs, and its purpose is to detect the dynamic load acting on any part of the moving body or its payload in real time by detecting acceleration at a predetermined location on the moving body. It is an object of the present invention to provide a motion acceleration detecting device for a moving body that can display the motion acceleration of a moving body and obtain guidelines for changing a ship maneuvering method.
本考案の構成を第1図を参照して説明すると、
(i) 移動体2の運動角またはその角速度を検出す
るため、移動体2にジヤイロ1が搭載されてい
る。
The configuration of the present invention will be explained with reference to FIG. 1. (i) A gyro 1 is mounted on the moving body 2 in order to detect the angle of motion of the moving body 2 or its angular velocity.
(ii) このジヤイロ1からの出力信号を増幅する増
幅手段3が設けられている。(ii) Amplifying means 3 for amplifying the output signal from this gyro 1 is provided.
(iii) 移動体2上の空間の少なくとも1個所の位置
aにされた加速度センサ4ax,4ay,4azか
らなる加速度検出手段4が設けられている。(iii) Acceleration detection means 4 is provided, which is comprised of acceleration sensors 4ax, 4ay, and 4az placed at at least one position a in the space above moving body 2.
(iv) 加速度検出手段4からの出力信号を増幅する
増幅手段5が設けられている。(iv) Amplifying means 5 for amplifying the output signal from the acceleration detecting means 4 is provided.
(v) 増幅された加速度信号からノイズを除去する
フイルタ手段6が設けられている。(v) Filter means 6 are provided for removing noise from the amplified acceleration signal.
(vi) ジヤイロ1と加速度検出手段4からの検出信
号をデイジタル化するAD変換器7が設けられ
ている。(vi) An AD converter 7 is provided which digitizes the detection signals from the gyro 1 and the acceleration detection means 4.
(vii) デイジタル化された信号から、移動体2上の
任意の位置の加速度を演算する演算手段8が設
けられている。(vii) Calculating means 8 is provided for calculating the acceleration at any position on the moving body 2 from the digitized signal.
(viii) 演算結果を表示する表示手段9が設けられて
いる。(viii) Display means 9 for displaying the calculation results is provided.
以下、本考案をその実施例に基づいて詳細に説
明する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples thereof.
第1図は本考案の実施例の構成を示すブロツク
図である。図中、1は船体2に搭載されたジヤイ
ロで、例えば、船体2の運動によるピツチ角Θ、
ロール角Φ、ヨー角Ψの3方向の運動角を検出す
るものである。3はこのジヤイロ1からの出力信
号を増幅する増幅手段である。4は船体2上の空
間の1個所の位置aに3個設置された加速度セン
サからなる加速度検出手段である。なお、加速度
センサ4ax,4ay,4azは、第2図に示すよう
に、位置aでx,y,zの3方向のそれぞれの加
速度を検出するよう装着されている。第1図の5
は、この3個の加速度センサ4ax,4ay,4az
からの操出力信号を増幅する増幅手段、6は増幅
された加速度信号からノイズを除去するフイルタ
手段、7は検出されたアナログ信号をデイジタル
化して演算に供し得るよう変換するAD変換器で
ある。8はデイジタル化された信号から、船体2
上の任意の位置の加速度を演算すると共にその演
算値を基に統計処理演算を行なう演算手段であ
る。9はその演算結果を表示するCRTなどの表
示手段で、操船者が加速度の大小やその経時的変
化を一目して確認できるようにするためのもので
ある。10は船体2の各所および積載物に許容さ
れる加速度が予め記憶されている記憶装置であ
る。11は外部記憶装置で、演算された多数の値
を集積して記憶する持ち運び自在の記憶媒体であ
つて、演算手段8が統計処理演算する際そのデー
タを提供するものである。12はプリンタで、演
算結果を保存するために打ち出させるものであ
る。 FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a gyroscope mounted on the hull 2. For example, the pitch angle Θ due to the movement of the hull 2,
It detects motion angles in three directions: roll angle Φ and yaw angle Ψ. Reference numeral 3 denotes an amplifying means for amplifying the output signal from the gyro 1. Reference numeral 4 denotes acceleration detection means consisting of three acceleration sensors installed at one position a in the space above the hull 2. Note that the acceleration sensors 4ax, 4ay, and 4az are mounted at position a so as to detect acceleration in each of the three directions x, y, and z, as shown in FIG. 5 in Figure 1
are these three acceleration sensors 4ax, 4ay, 4az
6 is a filter means for removing noise from the amplified acceleration signal, and 7 is an AD converter for converting the detected analog signal into digital data so that it can be used for calculations. 8 indicates the hull 2 from the digitized signal.
This calculation means calculates the acceleration at any arbitrary position above and performs statistical processing calculations based on the calculated value. Reference numeral 9 denotes a display means such as a CRT for displaying the calculation results so that the vessel operator can check at a glance the magnitude of the acceleration and its change over time. Reference numeral 10 denotes a storage device in which accelerations allowed for various parts of the hull 2 and the load are stored in advance. Reference numeral 11 denotes an external storage device, which is a portable storage medium that accumulates and stores a large number of calculated values, and provides the data when the calculation means 8 performs statistical processing calculations. Reference numeral 12 denotes a printer, which is used to print out calculation results in order to save them.
ここで、前述した位置aにおける3個の加速度
センサ4ax,4ay,4azおよびジヤイロ1によ
る検出値を用いて、任意の位置における加速度を
演算する手法を説明する。 Here, a method of calculating the acceleration at an arbitrary position using the detection values from the three acceleration sensors 4ax, 4ay, 4az and the gyro 1 at the aforementioned position a will be explained.
まず、船体の船首方向をx、船幅方向をy、船
体の重心を通る鉛直方向をzとした船体固定座標
系を想定する。その結果、船体または積載物の任
意の位置は(x,y,z)、船体の重心はxG,
O,zGで与えられる。次に、船体に空間固定座
標系(X,Y,Z)を想定する。第3図a〜cに
示すように、その座標系(X,Y,Z)における
それぞれの変位量すなわち前後方向の運動である
サージ量をζ、左右方向の運動であるスウエイ量
をη、上下方向の運動であるヒーブ量をζとする
と、船体の任意点であるx,y,zの運動の空間
固定座標系の(X,Y,Z)成分は式1−1〜1
−3〔8ページ参照〕で与えられる。 First, assume a hull-fixed coordinate system in which the bow direction of the hull is x, the width direction of the hull is y, and the vertical direction passing through the center of gravity of the hull is z. As a result, any position of the hull or payload is (x, y, z), the center of gravity of the hull is xG,
It is given by O,zG. Next, assume a spatially fixed coordinate system (X, Y, Z) on the hull. As shown in Figure 3 a to c, the amount of displacement in the coordinate system (X, Y, Z), that is, the amount of surge, which is movement in the front and back direction, is ζ, the amount of sway, which is movement in the left and right direction, is η, and the amount of up and down If the amount of heave, which is the movement in the direction, is ζ, the (X, Y, Z) components of the space-fixed coordinate system of the x, y, and z movements at arbitrary points on the ship are expressed by Equations 1-1 to 1.
-3 [see page 8].
したがつて、任意点x,y,zで計測される。 Therefore, it is measured at arbitrary points x, y, and z.
X=ζ+(z−zG)Θ−yΨ …(1−1)
Y=η+(x−xG)Ψ−(z−zG)Φ
…(1−2)
Z=ζ−(x−xG)Θ+yΦ …(1−3)
αx=ζ¨+(z−zG)Θ¨−yΨ¨−(x−xG)(Θ¨
2+Ψ¨2)
+gΘ¨ …(2−1)
αy=η¨+(x−xG)Ψ¨−(z−zG)(Φ¨−y(
Φ〓2+
Ψ〓2)−gΦ …(2−2)
αz=ζ¨+(x−xG)Θ¨+yΦ¨−(z−zG)(Θ〓
2+Φ〓2)
−gcosΘcosΦ …(2−3)
αx=αxa+(z−za)Θ¨−(y−ya)Ψ¨−(x−
xa)(Θ〓2+Ψ〓2) …(3−1)
αy=αya+(x−xa)Ψ¨−(z−za)Φ¨−(y−y
a)
(Φ〓2+Ψ¨2) …(3−2)
αz=αza−(x−xa)Θ¨+(y−ya)Φ¨−(z−z
a)
(Θ〓2+Φ¨2) …(3−3)
Ψ¨=(αyb−αya)/(xb−xa) …(4)
Φ¨=(αyc−αya)/(za−zc)…(5−1)
Φ¨=(αzd−αza)/(yd−ya)…(5−2)
Θ¨=(αzb−αza)/(xa−xb) …(6)
船体固定座標系での加速度の3方向成分αx,
αy,αzは、重力加速度g、重心回りの遠心力の
合成を考慮すると、式(2−1)〜(2−3)
〔8ページ参照〕で近似することができる。いま、
点aでの3方向の加速度αxa,αya,αzaが計測
されると、式(2−1)〜(2−3)から、任意
の点(x,y,z)の加速度αx,αy,αzは式
(3−1)〜(3−3)〔8ページ参照〕で与えら
れる。すなわち、式(3−1)〜(3−3)中の
αxa,αya,αzaは、位置aにおいて計測された
加速度(第2図参照)が代入され、x−xa,y
−ya,z−zaは位置aから所望の位置との距離
が演算されて代入される。一方、船体のヨーの角
加速度Ψ¨、ロールの角加速度Φ¨、ピツチの角加速
度Θ¨およびヨーの加速度Ψ〓、ロールの角速度Φ〓、
ピツチの角速度Θ〓は、ジヤイロ1で検出されたヨ
ー角Ψ、ロール角Φ、ピツチ角Θからそれぞれ演
算手段8で1階および2階微分されて求められ
る。そして、これらが前述の式(3−1)〜(3
−3)に代入されると、αx,αy,αzが得られ
る。なお、ジヤイロ1がレートジヤイロであれ
ば、ヨーの角速度Ψ〓、ロールの角速度Φ〓、ピツチ
の角速度Θ〓が直接検出されるので、その値および
それらを1階微分した値が代入される。X=ζ+(z-zG)Θ-yΨ...(1-1) Y=η+(x-xG)Ψ-(z-zG)Φ
…(1-2) Z=ζ−(x−xG)Θ+yΦ…(1−3) αx=ζ¨+(z−zG)Θ¨−yΨ¨−(x−xG)(Θ¨
2 + Ψ¨2 )
+gΘ¨...(2-1) αy=η¨+(x-xG)Ψ¨-(z-zG)(Φ¨-y(
Φ〓 2 +
Ψ〓 2 )−gΦ …(2-2) αz=ζ¨+(x−xG)Θ¨+yΦ¨−(z−zG)(Θ〓
2 +Φ〓 2 )
−gcosΘcosΦ…(2-3) αx=αxa+(z−za)Θ¨−(y−ya)Ψ¨−(x−
xa) (Θ〓 2 +Ψ〓 2 ) …(3-1) αy=αya+(x−xa)Ψ¨−(z−za)Φ¨−(y−y
a)
(Φ〓 2 +Ψ¨ 2 ) …(3-2) αz=αza−(x−xa)Θ¨+(y−ya)Φ¨−(z−z
a)
(Θ〓 2 +Φ¨ 2 ) …(3-3) Ψ¨=(αyb−αya)/(xb−xa)…(4) Φ¨=(αyc−αya)/(za−zc)…(5− 1) Φ¨=(αzd-αza)/(yd-ya)...(5-2) Θ¨=(αzb-αza)/(xa-xb)...(6) Three directions of acceleration in the hull fixed coordinate system Component αx,
αy, αz are calculated using equations (2-1) to (2-3), considering the combination of gravitational acceleration g and centrifugal force around the center of gravity.
[See page 8] can be approximated. now,
When the accelerations αxa, αya, αza in three directions at point a are measured, from equations (2-1) to (2-3), the accelerations αx, αy, αz at any point (x, y, z) are calculated. is given by equations (3-1) to (3-3) [see page 8]. That is, αxa, αya, αza in equations (3-1) to (3-3) are substituted with the acceleration measured at position a (see Figure 2), and x-xa, y
The distance from the position a to the desired position is calculated and substituted for -ya and z-za. On the other hand, the yaw angular acceleration Ψ¨ of the hull, the roll angular acceleration Φ¨, the pitch angular acceleration Θ¨ and the yaw acceleration Ψ〓, the roll angular velocity Φ〓,
The angular velocity Θ of the pitch is obtained by first- and second-order differentiation from the yaw angle Ψ, roll angle Φ, and pitch angle Θ detected by the gyro 1, respectively, by the calculation means 8. These are the above-mentioned equations (3-1) to (3
-3), αx, αy, αz are obtained. Note that if the gyro 1 is a rate gyro, the yaw angular velocity Ψ〓, the roll angular velocity Φ〓, and the pitch angular velocity Θ〓 are directly detected, so their values and the first-order differential value thereof are substituted.
上述の構成の実施例ならびにその演算手法によ
れば、次のようにして任意の個所における加速度
を検出することができる。なお、作動の理解を容
易にするため、第4図に示すフローチヤートを参
照しながら説明する。 According to the embodiment of the above-described configuration and its calculation method, acceleration at an arbitrary location can be detected in the following manner. In order to facilitate understanding of the operation, the explanation will be made with reference to the flowchart shown in FIG. 4.
まず、運動加速度検出装置のシステムを起動さ
せ(フローチヤートのステツプ1、以下、S1と
記す)、計測したい任意の位置(x,y,z)や
計測時間を指示すると共に書誌的事項などの必要
な事項を設定する(S2)。位置aに設けられた
加速度センサ4ax,4ay,4azがそれぞれの加
速度信号を検出し(S3)、それぞれが増幅され
かつフイルタリングされてAD変換手段7でデイ
ジタル値に変換される(S4)。一方、同一時刻
にジヤイロ1でヨー角Ψ、ロール角Φ、ピツチ角
Θが検出され(S5)、それぞれが増幅されかつ
AD変換手段7でデイジタル値に変換される(S
6)。そして、演算手段8で、式(3−1)〜
(3−3)により、指定された任意の位置の(x,
y,z)における3方向の加速度αx,αy,αzが
演算される(S7)。この演算された加速度が
CRT画面に、記憶装置10に記憶されているそ
の位置における許容加速度などと共に表示され
る。また、必要に応じてタイムヒストリプロツト
が指令される(S8)と、指定された位置(x,
y,z)における3方向加速度がそれぞれ経時的
にリアルタイムで表示される(S9)。このよう
にして、異なる任意の位置の加速度を次々と表示
させてその加速度がそれぞれの位置において許容
されるものであるかを確認し、必要に応じて加速
度を軽減すべく操船方法を変更する。また、これ
らのデータは外部記憶装置11に記憶されている
同じ位置における従前のデータと突き合され、演
算手段8で有義値や1/3最大期待値などが統計処
理的に演算され(S10)、この演算値も必要に
応じてCRTに表示される(S11)。検出された
データは外部記憶装置11にロギングされ(S1
2)、また必要に応じてロギング事項がプリント
アウトされる(S13)。そして、統計処理され
たデータに基づいて、積載物の配置計画者は、次
の航海における積載物の配置やその固縛方法の改
善の有無を検討することができる。さらには、船
体の設計者もそのデータを船体構造の強度設計に
供することができる。なお、任意の位置における
加速度の検出は、上述した1個所aにおいて少な
くとも3個設置され加速度センサによればよい
が、位置aに3方向それぞれに複数個の加速度セ
ンサを設置して、検出精度を向上させることもで
きる。 First, start up the system of the motion acceleration detection device (step 1 of the flowchart, hereinafter referred to as S1), and specify the arbitrary position (x, y, z) and measurement time you want to measure, as well as any necessary bibliographic information. The following items are set (S2). Acceleration sensors 4ax, 4ay, and 4az provided at position a detect respective acceleration signals (S3), each of which is amplified and filtered, and converted into a digital value by AD conversion means 7 (S4). On the other hand, at the same time, yaw angle Ψ, roll angle Φ, and pitch angle Θ are detected by gyro 1 (S5), and each is amplified and
It is converted into a digital value by the AD conversion means 7 (S
6). Then, the calculation means 8 calculates the formula (3-1) to
(3-3), (x,
Accelerations αx, αy, and αz in three directions at (y, z) are calculated (S7). This calculated acceleration is
It is displayed on the CRT screen together with the allowable acceleration at that position stored in the storage device 10. Also, when time history plotting is commanded as necessary (S8), the specified position (x,
y, z) are displayed in real time over time (S9). In this way, the acceleration at different arbitrary positions is displayed one after another to confirm whether the acceleration is permissible at each position, and if necessary, the ship maneuvering method is changed to reduce the acceleration. In addition, these data are compared with previous data at the same position stored in the external storage device 11, and a significant value, 1/3 maximum expected value, etc. are statistically calculated in the calculation means 8 (S10 ), this calculated value is also displayed on the CRT as necessary (S11). The detected data is logged in the external storage device 11 (S1
2) Also, logging items are printed out as necessary (S13). Then, based on the statistically processed data, the cargo placement planner can consider whether or not the cargo placement and lashing method for the next voyage should be improved. Furthermore, hull designers can also use the data to design the strength of the hull structure. Note that acceleration at any position can be detected using at least three acceleration sensors installed at one location a, but it is possible to increase detection accuracy by installing a plurality of acceleration sensors in each of the three directions at location a. It can also be improved.
ところで、上述の例では船体運動であるピツチ
角Θ、ロール角Φ、ヨー角Ψまたはその角速度
Θ〓,Φ〓,Ψ〓を検出する3方向検出ジヤイロを採用
したが、例えば、ピツチ角Θとロール角Φ、また
はその角速度Θ〓,Φ〓を検出するものであつたり、
いずれか1方向のみの角または角速度を検出する
ものである場合には次のようにして、任意の個所
の加速度を計測することができる。加速度検出手
段4として例えば第5図に示すように、移動体2
の長手方向(すなわち、x方向)で選定された異
なる第1および第2の点a,bを含む垂直面内
に、例えばa点を基準点としてその点を通り点a
と点bを結ぶ線Aに直交する線B上に第3の点c
を定め、基準点としたa位置にx,y,z方向の
加速度を検出する加速度センサ4ax,4ay,4
azを、長手方向の他の点の位置bにy,z方向
の加速度を検出する加速度センサ4by,4bzを、
第3の点の位置cにy方向の加速度を検出する加
速度センサ4cyを設置する。すなわち、船体2
に想定された座標系とそれぞれの運動および加速
度センサの配置は第6図a〜cに示すようにな
る。そして、この3個所の位置a,b,cにおけ
る6個の加速度センサ4ax,4ay,4az,4by,
4bzおよび4cyによる検出値を用いて、任意の
位置における加速度を演算する。いま、点aでの
3方向の加速度αxa,αya,αzaが計測されたと
すると、任意の点(x,y,z)の加速度αx,
αy,αzは前述した式(3−1)〜(3−3)〔8
ページ参照〕で与えられる。すなわち、式(3−
1)〜(3−3)におけるαxa,αya,αzaは、
位置a〓において計測された加速度(第5図参照)
が代入され、x−xa,y−ya,z−zaは位置a
から所望の位置との距離が演算されて代入され
る。一方、ヨーの角加速度Ψ¨は、第5図から判る
ように(y,z)が同一でxが異なる2点a,b
での計測加速度αyaとαybから、ロールの角加速
度Φ¨は、(x,y)が同一でzが異なる2点a,
cでの計測加速度αyaとαycから、ピツチの角加
速度Θ¨は、(y,z)が同一でxが異なる2点a,
bでの計測加速度αzaとαzbから、それぞれ式(4),
(5−1),(6)〔8ページ参照〕で演算され、ま
た、ヨー角速度Ψ〓、ロール角速度Φ〓およびピツチ
角速度Θ〓は、演算されたヨー角加速度Ψ¨、ロール
角加速度Φ¨およびピツチ角加速度Θ¨が演算手段6
で積分されて求められる。そして、これらが前述
の式(3−1)〜(3−3)に代入されると、
αx,αy,αzが得られる。なお、第5図に示した
ように、位置cに代えて水平面内にある位置dに
加速度センサ4dzを設けると、前述したロール
の角加速度Φ¨は、(x,z)が同一でyが異なる
2点a,dでの計測加速度αzaとαzdから式(5
−2)により演算される。したがつて、このよう
な演算により任意の個所の加速度をジヤイロを用
いることなく計測できることなる。逆に言うと、
いずれかの角またはその角速度を検出するジヤイ
ロが設けられていると、上述の加速度センサの一
部が不要となり、したがつて、それに該当する演
算も必要でなくなる。すなわち、ジヤイロがピツ
チ角Θまたはその角速度Θ〓を検出するものである
場合には、加速度αza,αzbを検出する加速度セ
ンサ4az,4bzが不要となり、ジヤイロがロー
ル角Φまたはその角速度Φ〓を検出するものである
場合には、加速度αya,αycまたは加速度αza,
αzdを検出する加速度センサ4ay,4cyまたは4
az,4dzが不要となり、ジヤイロがヨー角Ψま
たはその角速度Ψ〓を検出するものである場合に
は、加速度αya,αybを検出する加速度センサ4
ay,4byが不要となる。もちろん、ジヤイロが
いずれか2方向の角またはその角速度を検出する
場合には、上述の中で該当する加速度センサが不
要となる。このようにすると、ジヤイロ自体3方
向の検出を可能にする高価なものを採用しなくて
もよい利点がある。 By the way, in the above example, a three-direction detection gyroscope was used to detect the pitch angle Θ, roll angle Φ, yaw angle Ψ, or their angular velocities Θ〓, Φ〓, Ψ〓, which are the hull movements. It is something that detects the roll angle Φ or its angular velocity Θ〓, Φ〓,
If the angle or angular velocity in only one direction is to be detected, the acceleration at any location can be measured as follows. As the acceleration detection means 4, for example, as shown in FIG.
In a vertical plane including different first and second points a and b selected in the longitudinal direction (i.e.
A third point c is on the line B that is perpendicular to the line A connecting and point b.
Acceleration sensors 4ax, 4ay, 4 detect acceleration in the x, y, and z directions at position a, which is set as a reference point.
az, and acceleration sensors 4by and 4bz that detect acceleration in the y and z directions at another point b in the longitudinal direction,
An acceleration sensor 4cy for detecting acceleration in the y direction is installed at the third point c. That is, hull 2
The assumed coordinate system and the arrangement of the respective motion and acceleration sensors are shown in FIGS. 6a to 6c. Then, six acceleration sensors 4ax, 4ay, 4az, 4by,
The acceleration at an arbitrary position is calculated using the detected values by 4bz and 4cy. Now, if the accelerations αxa, αya, αza in three directions at point a are measured, then the accelerations αx, αx, and αza at any point (x, y, z) are measured.
αy, αz are the formulas (3-1) to (3-3) [8
page reference]. That is, the formula (3-
αxa, αya, αza in 1) to (3-3) are
Acceleration measured at position a (see Figure 5)
is assigned, and x-xa, y-ya, z-za are at position a
The distance from to the desired position is calculated and substituted. On the other hand, as can be seen from Figure 5, the yaw angular acceleration Ψ¨ is calculated at two points a and b where (y, z) are the same but x is different.
From the measured accelerations αya and αyb at
From the measured accelerations αya and αyc at c, the angular acceleration Θ¨ of the pitch can be calculated from two points a, where (y, z) are the same and x is different.
From the measured accelerations αza and αzb at b, equations (4) and
(5-1), (6) [see page 8], and the yaw angular velocity Ψ〓, roll angular velocity Φ〓 and pitch angular velocity Θ〓 are the calculated yaw angular acceleration Ψ¨, roll angular acceleration Φ¨ and pitch angular acceleration Θ¨ are calculated by calculation means 6
It is calculated by integrating. Then, when these are substituted into the above equations (3-1) to (3-3),
αx, αy, αz are obtained. As shown in FIG. 5, if the acceleration sensor 4dz is provided at position d in the horizontal plane instead of position c, the angular acceleration Φ¨ of the roll described above will be as follows with (x, z) being the same and y being the same. From the measured accelerations αza and αzd at two different points a and d, the formula (5
-2) is calculated. Therefore, by such calculation, it is possible to measure the acceleration at any location without using a gyro. Conversely,
If a gyroscope for detecting any angle or its angular velocity is provided, a part of the above-mentioned acceleration sensor will be unnecessary, and therefore, the corresponding calculation will also be unnecessary. That is, when the gyro detects the pitch angle Θ or its angular velocity Θ〓, the acceleration sensors 4az and 4bz that detect the accelerations αza and αzb are unnecessary, and the gyro detects the roll angle Φ or its angular velocity Φ〓. acceleration αya, αyc or acceleration αza,
Acceleration sensor 4ay, 4cy or 4 that detects αzd
az, 4dz are no longer required, and if the gyro detects the yaw angle Ψ or its angular velocity Ψ〓, the acceleration sensor 4 that detects the accelerations αya, αyb
ay and 4by are no longer necessary. Of course, if the gyro detects angles in any two directions or their angular velocities, the corresponding acceleration sensors described above are not required. This has the advantage that it is not necessary to use an expensive gyroscope that can detect in three directions.
なお、各位置に所定方向の加速度センサをそれ
ぞれ複数個設置して、検出精度を向上させること
もできる。また、船体が剛体であれば上述の設置
センサは1セツトでよいが、船体が弾性変形して
船首、中胴、船尾で異なる挙動をする場合がある
ときは、それぞれに1セツトずつ設置すれば、そ
れぞれの部分でより一層正確な加速度を検出する
ことができる。上述のジヤイロおよび加速度セン
サによる検出は、船体のみならず車両や航空機な
どの移動体全てに適用できることは言うまでもな
い。 Note that detection accuracy can also be improved by installing a plurality of acceleration sensors in a predetermined direction at each position. Additionally, if the hull is a rigid body, only one set of the above-mentioned sensors is required, but if the hull is elastically deformed and behaves differently at the bow, mid-hull, and stern, one set may be installed for each. , more accurate acceleration can be detected in each part. It goes without saying that the above-mentioned detection using the gyroscope and acceleration sensor can be applied not only to the hull but also to all moving bodies such as vehicles and aircraft.
本考案は以上の実施例の説明から判るように、
移動体の少なくとも1個所に設けられた3個の加
速度センサからなる加速度検出手段の検出信号と
ジヤイロで検出された運動角またはその角速度を
基に、船体上の任意の位置での加速度を演算する
ことができる。したがつて、リアルタイムで表示
される加速度に応じて操船方法を変更することが
できると共に、重量貨物を積載する船舶などにお
いて、積載物の配置や固縛方法の選定が容易とな
り、航行の安全を図ることができる。
As can be seen from the description of the embodiments above, the present invention has the following features:
Calculates the acceleration at any position on the ship body based on the detection signal of the acceleration detection means consisting of three acceleration sensors provided at at least one place on the moving body and the motion angle or its angular velocity detected by the gyroscope. be able to. Therefore, it is possible to change the ship maneuvering method according to the acceleration displayed in real time, and on ships carrying heavy cargo, it is easier to arrange the cargo and select the lashing method, which improves navigation safety. can be achieved.
第1図は運動加速度検出装置の構成ブロツク
図、第2図は船体に設置された加速度センサとそ
の計測方向を示す計測状態図、第3図a〜cは船
体に想定された座標系とそれぞれの運動を示す模
式図、第4図は作動手順を示すフローチヤート、
第5図は船体に設置された加速度センサとその計
測方向を示す計測状態図、第6図a〜cは船体に
想定された座標系とそれぞれの運動ならびに3個
所における加速度センサの設置状態を示す模式図
である。
1……ジヤイロ、2……移動体(船体)、33,
5……増幅手段、4……加速度検出手段、4ax,
4ay,4az,4by,4bz,4cy,4dz……加速
度センサ、6……フイルタ手段、7……AD変換
器、8……演算手段、9……表示手段、a〜d…
…位置。
Figure 1 is a configuration block diagram of the motion acceleration detection device, Figure 2 is a measurement state diagram showing the acceleration sensor installed on the hull and its measurement direction, and Figures 3 a to c are the coordinate systems assumed for the hull, respectively. FIG. 4 is a flowchart showing the operation procedure,
Figure 5 is a measurement state diagram showing the acceleration sensor installed on the hull and its measurement direction, and Figures 6 a to c show the coordinate system assumed for the hull, each movement, and the installation status of the acceleration sensor at three locations. It is a schematic diagram. 1...Gairo, 2...Moving body (hull), 33,
5...Amplifying means, 4...Acceleration detection means, 4ax,
4ay, 4az, 4by, 4bz, 4cy, 4dz... acceleration sensor, 6... filter means, 7... AD converter, 8... calculation means, 9... display means, a to d...
…position.
Claims (1)
角速度を検出するジヤイロと、 このジヤイロからの出力信号を増幅する増幅手
段と、 移動体上の空間の少なくとも1個所の位置に設
置された加速度センサからなる加速度検出手段
と、 前記加速度検出手段からの出力信号を増幅する
増幅手段と、 増幅された加速度信号からノイズを除去するフ
イルタ手段と、 前記ジヤイロと加速度検出手段からの検出信号
をデイジタル化するAD変換器と、 デイジタル化された信号から、移動体上の任意
の位置の加速度を演算する演算手段と、 演算結果を表示する表示手段と、 を有することを特徴とする移動体の運動加速度検
出装置。[Claims for Utility Model Registration] A gyroscope mounted on a movable body to detect the angle of motion of the movable body or its angular velocity; an amplifying means for amplifying the output signal from the gyroscope; and at least one location in a space above the movable body. an acceleration detection means comprising an acceleration sensor installed at a position; an amplification means for amplifying the output signal from the acceleration detection means; a filter means for removing noise from the amplified acceleration signal; and the gyro and the acceleration detection means. An AD converter that digitizes the detection signal from the digitized signal, a calculation means that calculates the acceleration at an arbitrary position on the moving body from the digitized signal, and a display means that displays the calculation result. A device for detecting the motion acceleration of a moving object.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1983172740U JPS6079166U (en) | 1983-11-07 | 1983-11-07 | Motion acceleration detection device for moving objects |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1983172740U JPS6079166U (en) | 1983-11-07 | 1983-11-07 | Motion acceleration detection device for moving objects |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6079166U JPS6079166U (en) | 1985-06-01 |
| JPH026370Y2 true JPH026370Y2 (en) | 1990-02-15 |
Family
ID=30376466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1983172740U Granted JPS6079166U (en) | 1983-11-07 | 1983-11-07 | Motion acceleration detection device for moving objects |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6079166U (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3868399B2 (en) * | 2003-06-10 | 2007-01-17 | 三菱重工業株式会社 | Angular acceleration calculation method or apparatus and moving body equipped with the same |
| SI3572819T1 (en) * | 2018-05-25 | 2021-07-30 | Hottinger Brueel & Kjaer A/S | Method of determining spatial configurations of a plurality of transducers relative to a target object |
-
1983
- 1983-11-07 JP JP1983172740U patent/JPS6079166U/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6079166U (en) | 1985-06-01 |
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