INS/GPS 複合航法システムにおける慣性センサ誤差のモデリング手法とその応用

摘要

INS (Inertial Navigation System: 慣性航法システム)は, 加速度センサとジャイロの2 つの慣性センサ, CPUとで構成されており, 初期値(位置, 速度, 姿勢角) からの相対的な変化を求める自律航法システムである. そのため, 航法を行う前に初期条件(位置, 速度, 姿勢角) を決定することが重要である. INS 航法演算では慣性センサが検知した値を積分演算するため, 初期値の誤差や装置固有のバイアス等による誤差が時間の経過とともに蓄積されてしまう. そこで, 外部情報としてGPS (Global Positioning System) を用いることで, INS 航法誤差を推定し補正するシステムがINS/GPS 複合航法である.INS 誤差の推定にあたっては, 慣性センサ誤差を1 次のガウスマルコフ過程等でモデル化し, そのパラメータはセンサの仕様等から定め, カルマンフィルタにより推定を行う方法が一般的であるが, 実際の運用時には, センサ誤差モデルのチューニングが繁雑である. 本研究ではこれらのモデルパラメータを与えるため，AR モデルの同定手法を用いた方法を示し，その有用性について検討する．