JPH0147748B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は潮流等の偏流速度を測定する方法に
関するものである。

偏流速度を測定する従来の方法の殆んどは、対
地速度と対水速度との差から直接求める様にした
り、或いは対水移動量と対地移動量との差をその
測定時間で除することによつて求める様にしてい
る。通常、対水速度と対水移動量は、超音波対水
速度計や電磁ログ等によつて、また対地速度と対
地移動量は、超音波対地速度計やロラン、NNSS
受信機等によつてそれぞれ測定される。

ところが、超音波対地速度計はその測定可能深
度が２〜300メートルであるため、それ以上の深
度を有する海域では使用不能になる不都合を有し
ており、また、対地速度、対地移動量測定にロラ
ン、NNSS受信機を用いた場合には、対水速度計
との測定の系が全く異なり、且つそれぞれが完全
に独立して作動するため、偏対速度を求める迄に
比較的長時間を要したり、或いは船に加速度が加
わつた場合に追尾点のオーバシユートやハンチン
グが生じ、その結果求めた偏流速度に大きな誤差
を生じさせる欠点があつた。

この発明の目的は、上記の欠点を解消すること
にあり、船の対水速度、針路装置からの情報をロ
ラン装置やオメガ装置等の双曲線航法装置に直接
入力して、偏流速度とその双曲線航法装置から求
められる様にした偏流速度測定方法を提供するも
のである。

この発明を要約すれば、対水速度、針路検出装
置の出力から、追尾の際のサンプリングタイミン
グ移動速度の大部分を推測し得るということと、
その推測した移動速度とそれを補正することによ
つて得られる実際の移動速度との差が、即ち推測
移動速度の補正量が偏流速度に対応しているとい
う点に着目して、サンプリングタイミングの移動
速度を記憶する速度レジスタの記憶内容を、対水
速度、針路検出装置の出力から求めた上記推測移
動速度の補正値となる様にして、偏流速度をその
補正量から求める様にしたことを特徴とするもの
である。

以下この発明の実施例を図面に参照して説明す
る。なお、以下の実施例では、追尾信号をロラン
Ｃ信号とした場合の説明をする。

第１図はこの発明に係る偏流速度測定方法の原
理を説明するための図である。

第１図に於いて船の移動により信号が速度Vl
でＡからＢの位置に移動したとすると、最初の追
尾点のサンプリングタイミングTmはTm′に変更
されねばらない。今、速度レジスタにこの速度
Vlが記憶されていたとすると、新たなタイミン
グTm′は速度Vlの関数によつて与えられる。こ
の速度Vlは、船の移動に起因するものであるが、
もし、局位置に対する船の対地移動速度（針路情
報も含む速度）がわかれば、その船の移動速度
と、測定した現在位置および局位置から上記速度
Vlが直ちに求められることになる。

しかし実際に得られる船の移動速度を対水速度
とすると、その速度は対地速度と異なるから、追
尾を行うためにはその対水速度の補正をしなけれ
ばならない。一方、この対水移動速度を補正し
て、速度レジスタの内容を実際のサンプリングタ
イミング移動速度にすれば、対水移動速度の補正
量は偏流速度に対応することになる。

従つて、速度レジスタの記憶内容を船の対水移
動速度から得られるサンプリングタイミングの推
測移動速度を補正した値にしつつ追尾を行えば、
その補正量から偏流速度を求めることが出来る。
同図に示すＶはこの推測移動速度を表し、Vcは
その補正量を表す。

ところで、この様にして推測移動速度を補正し
ていけば、追尾と偏流速度の測定が行える訳であ
るが、補正の方法は従来の追尾方法と同様に、追
尾点を予測しながら速度レジスタの内容を増減し
ていく自動補正法が用いられる。

第２図イ，ロ，ハはサンプリングタイミング移
動速度の補正原理を示している。

同図イは信号の追尾点がタイミングTmによつ
て捕促されている状態を示す。この状態で船が移
動するとその対水速度に基づいてサンプリングタ
イミングの変更が行われるが、その時に偏流があ
れば同図ロ若しくはハの状態になる。同図ロの状
態は速度レジスタの記憶するタイミング移動速度
が早過ぎるため追尾点とサンプリングタイミング
が一致していない状態であり、同図ハの状態は速
度レジスタの記憶するタイミング移動速度が遅過
ぎるため追尾点とサンプリングタイミングが一致
していない状態である。従つてロでは速度レジス
タから単位量を減算し、ハでは反対に速度レジス
タに単位量を加算し、これらの動作をイの状態に
なる迄行うことによつてサンプリングタイミング
移動速度の補正を行うことが出来る。

それ故、先ず速度レジスタに船の移動速度から
求めたサンプリングタイミングの推測移動速度を
設定し、次にこの推測移動速度を上記の様にして
補正すれば、その補正量、つまり、実際のサンプ
リングタイミング移動速度と、上記推測移動速度
の差から偏流速度を求めることが出来る。

なお、サンプリングタイミングが追尾点に一致
しているか否かの判定は、実際には第２図に示す
様に、タイミングTmの前後にTfとTbのタイミ
ングを形成し、この二つのタイミングのサンプル
データをみることによつて行う様にしている。つ
まり、サンプルされた２種のデータが＋と−であ
れば（第２図イ）一致状態として、＋と＋であれ
ば（第２図ロ）或いは−と−であれば（第２図
ハ）不一致状態として判定し、それぞれの符号に
応じて速度レスジタの内容を加減算していくこと
になる。

第３図はこの発明に係る測定方法を適用した偏
流測定装置の要部ブロツク図である。

同図に於いて、アンテナ１からの受信信号は高
周波増幅回路２とフイルタ３を通過して適当なレ
ベルの信号にされ、サンプリング回路４に送られ
る。サンプリング回路４は、ストローズ信号発生
回路５からストローブ信号を受けた時、そのタイ
ミングで受信信号をサンプルホールドし、そのサ
ンプル信号をＡ／Ｄ変換器６でデイジタル化して
マイクロコンピユータ７に送る。ストローブ信号
発生回路５は、実際のストローブ信号発生タイミ
ングを決めるリアルタイムカウンタ８からタイミ
ング信号を受け取り、そのタイミング信号を受け
取つた時に0.05μsecの幅のパルスをストローブ信
号としてサンプリング回路４に供給する。リアル
タイムカウンタ８はマイクロコンピユータ７から
GRIデータと、後述の主局用カウンタTM、およ
び従局用カウンタTSからのデータを受け取り、
そのデータを基にしてストローブ信号発生タイミ
ングを決める。また、マイクロコンピユータ７へ
は、入力キー９より使用をするチエーンの識別デ
ータが送られ、マイクロコンピユータ７から、表
示器１０へ演算によつて求めた緯度、経度データ
が送られる。更に、外部機器として、船の対水速
度を計速するログ１１と針路を計測するジヤイロ
１２がマイクロコンピユータ７に接続され、一定
の時間毎にこれらの機器からのデータが取り込ま
れて、局位置に対する移動速度が求められる。

マイクロコンピユータ７は、通常の数チツプか
ら成る比較的高速のシステムで構成され、演算、
制御を実行するCPU７０、主従局信号のサンプ
リングタイミングや、設定チエーンに対応する
GRI（チエーンの繰り返し周期）等を記憶し、ま
た速度レジスタを含むRAM７１、CPU７０の実
行手順を記憶するROM７２、外部装置は、回路
等とデータを受け渡しするＩ／Ｏインターフエイ
ス７３で構成され、これらの要素はデータバス
D.B、アドレスバスA.B、コントロールバスC.B
に接続されている。また、RAM７１はバツテリ
７４によつてバツクアツプされ、電源がオフして
も記憶内容が保持される様にしている。

前記RAM７１は、図示する様に、チエーンテ
ーブル、主局、従来用カウンタ群、速度レジスタ
を少くとも含み、速度レジスタは船の移動速度か
ら求められるサンプリングタイミング推測移動速
度Ｖを記憶する主レジスタMVと、前記タイミン
グ推測移動速度の補正量を局信号毎に記憶する、
複数のレジスタから成る補助レジスタMVcとで
構成され、また、カカンタ群は、主局信号の捕
促、追尾タイミングを記憶する主局用カウンタ
TM、従局信号の捕促、追尾タイミングを記憶す
る従局用カウンタTS（TS₁、TS₂、…TSn）、お
よび上記の補正量を決定する追尾用カウンタＰ、
Ｍとで構成される。

前記チエーンテーブルは、入力キー９によつて
設定されたチエーンに相当するGRIを記憶するテ
ーブルで、カウンタTM、TSや、リアルタイム
カウンタ８にその記憶データを送る必要のある時
に読み出される。また主局用カウンタTM、およ
び従局用カウンタTSは、それぞれ主局信号のサ
ンプリングを行う時と従局信号のサンプリングを
行う時に読み出されるカウンタで、その記憶デー
タはリアルタイムカウンタ８に送られる。なお、
RAM７１には、以上の他、チエーンを構成する
各局位置データが記憶され、また、位置線データ
から緯線、経度データを求めるための変換係数、
更に、タイミング移動速度の補正量を各局信号毎
に記憶する前記補助レジスタMVcの記憶する速
度から、偏流速度を求めるための変換係数等を記
憶する別の領域も備えられている。

次に以上の構成から成るロラン受信機の動作手
順要部を第４図のフローチヤートに基づいて説明
する。

同図イは偏流速度測定フロを示し、同図ロは船
の移動速度からサンプリングタイミングの推測移
動速度Ｖを求めるフローを示している。

先ずステツプn₁（以下ステツプn_xを単にn_xとい
う）では、図示しない信号捕促段階でサンプリン
グタイミングの記憶されたカウンタTM、TSの
記憶内容が、速度レジスタMV、MVcの記憶内
容に基づいて変更される。つまり、速度レジスタ
MV、MVc各々の記憶内容を加算した移動速度
でカウンタTM、TSに記憶されるサンプリング
タイミングが移動する。主レジスタMVの記憶デ
ータは、割込みによつて適宜実行する第４図ロに
示すフローによつて形成される。即ちこのフロー
では、ジヤイロ１２から針路が、ログ１１から
対水速度V₀がそれぞれ入力し、n₂₂でこれらの
、V₀データと、局位置データＭ、および図示
しないフローによつて計測されている現在位置デ
ータＰから、サンプリングタイミングの推測移動
速度Ｖが求められる。なお、補助レジスタMVc
の補正データは最初の追尾段階では適当な値に設
定される。

次にn₂で得られたサンプルデータの符号チエツ
クがn₃で行われ、第２図に於いて説明した方法に
よつて２個のサンプルデータの符号が＋、＋であ
ればn₄以下へ、−、−であればn₈以下へそれぞれ分
岐する。n₄とn₅、および、n₈とn₉は、サンプル毎
にＴ回、同符号データがサンプルされたか否かを
判定するステツプで、それぞれカウンタＰ、Ｍが
用いられる。もしＴ回の同符号データがサンプル
されればn₇に於いて補助レジスタMVcの補正デ
ータが単位量減算され、n₁₁に於いては同補正デ
ータが単位量加算される。そして、n₁に於いて補
正された移動速度で更にサンプリングタイミング
の変更が行わわれ、上記と同様な手順によつて信
号のサンプルデータの符号チエツクが続けられ
る。この様にしてサンプリングタイミングの移動
速度を補正データによつて増減しながら、同タイ
ミングの追尾点への収束を行わせる。サンプルデ
ータの符号が＋、−となつた時、即ちn₃→n₁₃へと
進む時に追尾が完了することになる。

n₁₃はn₃で追尾が完了したことを判定された後
に実行されるステツプで、偏流速度Ｖ（）〔緯度
方向の速度〕、Ｖ（λ）〔経度方向の速度〕を求め
る。これらの偏流速度Ｖ（）、Ｖ（λ）は、前述
した様に補助レジスタMVcの記憶データに基づ
いて求められる訳であるが、具体的には次式を演
算することによつて求められる。

Ｖ（）＝αv₁＋βv₂ Ｖ（λ）＝α′v₁＋β′v₂ なお、v₁、v₂は２本の位置線を追尾（主局信号
と２個の従局信号の追尾）している時の各位置線
の移動速度（補助レジスタMVcに記憶する各局
信号毎の補正データによつて求まる）を表し、
α、β、α′、β′は、それらの速度からＶ（）、Ｖ
（λ）を求めるために、位置線データと船の対水
移動速度から独立に算出された係数である。

以上の動作内容から明らかな様に、n₁に於いて
サンプリングタイミングの移動速度の大部分は
n₂₂で求められた結果で与えられ、また補正速度
Vcは速度の安定した偏流速度に基くものである
ため、追尾動作の応答性が極めて良く、且つ高精
度となるものである。

この様に、この発明は従来の測定方法とは全く
異つた、双曲線航法装置から直接偏流速度を測定
する方式としたので、航法装置の使用し得る海域
であれば、船の速度や針路、或いは深度に関係無
く正確な偏流速度を求めることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る偏流速度測定方法の原
理を説明するための図であり、第２図はサンプリ
ングタイミング移動速度の補正原理を説明するた
めの図である。また、第３図はこの発明に係る測
定方法を適用した偏流測定装置の要部ブロツク
図、第４図は同装置の動作手順要部を示すフロー
チヤートである。 ４……サンプリング回路、７……マイクロコン
ピユータ、１１……ログ、１２……ジヤイロ、
MV……主レジスタ、MVc……補助レジスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ サンプリングタイミングの移動速度を記憶す
   る速度レジスタを有し、受信信号の移動に応じて
   前記速度レジスタの内容を補正して受信信号を追
   尾するとともに自船の現在位置を求める双曲線航
   法装置と、自船の対水速度を測定する装置および
   針路を測定する装置を用いるものにおいて、 自船の対水速度、自船の針路、局位置および自
   船の現在位置から双曲線航法装置のサンプリング
   タイミングの推測移動速度を求め、双曲線航法装
   置が受信信号を追尾するに要するサンプリングタ
   イミングの移動速度と前記推測移動速度との差か
   ら偏流速度を求めるようにしたことを特徴とする
   偏流速度測定方法。