圧力基準システム

圧力基準システム（PRS）は慣性基準システムと姿勢および方位基準システムを拡張したもので、時間的に安定しており、センサーの欠陥によって引き起こされる長期ドリフトの影響を受けない位置角測定を提供するように設計されています。 ^[1]測定システムは、高度が増加するにつれて大気圧が低下する国際標準大気の挙動と2対の測定ユニットを使用します。各ペアは、ユニット間の既知の距離で機械的に接続された2つの異なる位置で圧力を測定します。たとえば、ユニットは翼の先端に取り付けられています。水平飛行では、測定システムによって測定される圧力差はなく、位置角はゼロです。飛行機がバンク（旋回）する場合、翼の先端は相互に位置を変え、一方が上がり、もう一方が下がり、各ユニットの圧力センサーは位置角に変換される異なる値を測定し

概要

ストラップダウン慣性航法システムは、慣性計測装置（IMU）によって計測された加速度の二重積分を使用する。 ^[2]このプロセスは、センサー出力をすべてのセンサーおよび計測エラーとともに合計する。INSシステムの精度と長期安定性は、IMU内で使用されるセンサーの品質に依存する。センサーの品質は、アラン分散法によって評価できる。高精度のIMUは、高価なレーザージャイロスコープと高精度の加速度計を使用する。INSは、他の入力を持たない唯一のシステムである。今日の現代の航法の傾向は、 IMUからの信号を全地球測位システム（GPS）によって提供されるデータと一緒に統合することである^[3]。このアプローチは、飛行機の位置の計算に対するセンサーエラーの影響を抑制することによって、INS出力に長期安定性を与える。計測システムは姿勢および方位基準システムとなり、GPSによって長期安定性が保証されるため、センサー精度の要件を緩和することができる。AHRS内で使用されるセンサーは位置角の決定にのみ使用されるため、角速度計測の1回の数値積分のみが必要である。 AHRS システムはより安価であり、多くの大学や企業が微小電気機械システム(MEMS) センサーに基づく AHRS システムを開発しています。MEMS センサーはナビゲーション目的に必要なパフォーマンスを備えていません。実験研究レポート^[4]では、ナビゲーションソリューションの出力が 2 秒後にドリフトすることが示されています。MEMS 慣性センサーに基づく AHRS ユニットは通常、ベクトル磁力計、GPS 受信機、および MEMS 慣性センサーのエラーに対処するためのデータ融合アルゴリズムも使用します。センサーの欠陥の他に、計算値 (位置角度) に影響を与える環境パラメーターもあります。

温度の影響（湿度、圧力など）
エンジンの振動
飛行機の動き、例えば旋回によって生じる加速
など^[5]

これらすべての影響により、計算された出力データにドリフトが生じ、飛行を実行するパイロットを混乱させる可能性があります。

圧力基準システム

PRSの概念はパベル・ペイセス博士の博士論文^[6]で定義され、実験室条件下で測定された結果も発表されました。PRSの3つの配置が評価されました。

中央センサー^[7]
別々のボリュームを持つ分散センサー
基準体積を持つ分散型センサー^[8]

最初の方法ではあいまいな結果しか得られませんが、2番目の方法は2つの高度計で置き換えることができるためうまく機能します。2番目の方法の欠点は、両方の値の測定不確実性が高いことです。これは、絶対圧力センサーでも使用される基準体積の拡張によって解決されています。^[8]

参考文献

^ King, AD (1998). 「慣性航法 - 40年間の進化」(PDF) . GEC Review (General Electric Company PLC) . 13 (3): 140–149 . 2013年3月3日閲覧。
^ Stovall, Sherryl H. (1997 年 9 月)。「基本的な慣性航法」(PDF)。海軍航空戦センター兵器部門。2012年12 月 31 日閲覧。
^ Weed, D.; Broderick, J.; Love, J.; Ryno, T. (2004).民間ストラップダウンINSのGPS Align In Motion。位置特定およびナビゲーションシンポジウム。2004年4月26～29日。pp. 184～192。doi :10.1109/PLANS.2004.1308992 。
^ ( Crittenden, Jordan; Evans, Parker (2008-05-08). 「MEMS慣性航法システム」(PDF) 。2012-12-31閲覧。）
^ 「MGL Avionics。SP-2 磁力計。SP-4 AHRS。ユーザーおよびインストールマニュアル」(PDF)。MGL Avionics。2012年12 月 31 日閲覧。
^ Paces, Pavel. 「アビオニクスシステムサポートによる超軽量クラスの飛行機の飛行安全性の向上」（PDF）（チェコ語）。プラハのチェコ工科大学。 2012年12月31日閲覧。
^ Paces, Pavel; Popelka, Jan; Levora, Tomas (2012). 「高度な表示および位置角度測定システム」(PDF)。第28回国際航空科学会議。
^ ab Paces, Pavel; Popelka, Jan (2012). 2つのAHRSユニットを使用したIMU補助。デジタルアビオニクスシステムカンファレンス（DASC）、2012 IEEE/AIAA第31回。2012年10月14～18日。pp. 5B1–1～5B1–13。doi :10.1109 / DASC.2012.6382359。

[1] King, AD (1998). 「慣性航法 - 40年間の進化」(PDF) . GEC Review (General Electric Company PLC) . 13 (3): 140–149 . 2013年3月3日閲覧。

[2] Stovall, Sherryl H. (1997 年 9 月)。「基本的な慣性航法」(PDF)。海軍航空戦センター兵器部門。2012年12 月 31 日閲覧。

[3] Weed, D.; Broderick, J.; Love, J.; Ryno, T. (2004).民間ストラップダウンINSのGPS Align In Motion。位置特定およびナビゲーションシンポジウム。2004年4月26～29日。pp. 184～192。doi :10.1109/PLANS.2004.1308992 。

[4] ( Crittenden, Jordan; Evans, Parker (2008-05-08). 「MEMS慣性航法システム」(PDF) 。2012-12-31閲覧。）

[5] 「MGL Avionics。SP-2 磁力計。SP-4 AHRS。ユーザーおよびインストールマニュアル」(PDF)。MGL Avionics。2012年12 月 31 日閲覧。

[6] Paces, Pavel. 「アビオニクスシステムサポートによる超軽量クラスの飛行機の飛行安全性の向上」（PDF）（チェコ語）。プラハのチェコ工科大学。 2012年12月31日閲覧。

[7] Paces, Pavel; Popelka, Jan; Levora, Tomas (2012). 「高度な表示および位置角度測定システム」(PDF)。第28回国際航空科学会議。

[DASC-8] Paces, Pavel; Popelka, Jan (2012). 2つのAHRSユニットを使用したIMU補助。デジタルアビオニクスシステムカンファレンス（DASC）、2012 IEEE/AIAA第31回。2012年10月14～18日。pp. 5B1–1～5B1–13。doi :10.1109 / DASC.2012.6382359。