JPH0262909A - 羅針盤方位校正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、磁力計型羅針盤（ｃｏｍｐａｓｓ）に関し、
特に、「下降（ｄｏｗ口）」すなわち真性垂直重力に対
する、磁界感知素子の非垂直配分に起因する、磁力計型
羅針盤の誤差を修正する方法に関する。

［従来の技術］ ２つの水平成分ＨおよびＨｙに対応する出力信号、およ
び垂直磁界成分Ｈｚに対応する出力信号を出す、３個の
直交素子から成る、磁力計型羅針盤では、式 ％式％（１） から羅針盤の方位θを計算する。この種の羅針盤は、通
常、共通平形構成体上にあって、両水平軸を中心として
移動するように配設された、水平磁界（Ｈ，Ｈ）センサ
、およびＨｚ成分が、地Ｖ 球中心部に向って半径方向内側に向き、また平形構成体
が、地球表面に対して正接するように、Ｈ、）−１セン
サ平面に対して直交に配設された×　　ｙ ペンダント形分銅を備えている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、この種の羅針盤は、電気的および機械的に複雑
であり、また液体で満たした密閉ハウジングに内蔵され
ているため、各組立素子を正確に調整するのが困難であ
る。すなわち、水平磁界測定素子が１−１１成分測定素
子と、完全に直交していないと、最高（低）緯度地方等
において、式（１）で計算した航行方向に、かなりの誤
差が生じて、校正し直さなければならない。

従来は、磁界を計算して校正を行っていた。すなわち、
台を地表の種々の場所に移動し、各場所と、羅針盤が示
した航行方向との誤差に応じて、計算された航行方向を
修正していたが、このような校正方法は、不便であり、
不正確であることが多く、これを本発明の解決課題とす
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明の目的は、上記問題点を解消した羅針盤方位修正
方法を提供することにある。

上記目的を達成する本発明においては、第１緯度で、地
磁界を表わす、第１磁界を与える工程、得られたＨ　　
、ＨおよびＨｚ信号を記憶する工Ｖ 程、第２緯度で地磁界を表わす、第２磁界を与える工程
、得られたＨ　　、ＨおよびＨｚ信号を記ｙ 憶する工程、前記別個に記憶された信号Ｈｘ。

ＨおよびＨの差を、差分信号ｄＨ、ｄＨ。

ｙ　　　　　　　　ｚ　　　　　　　　　　　　　　　
　　　ｘおよびｄｌ−１として出す工程、ｄｌ−（／ｄ
Ｈ，かｘ ら、第１誤差係数信号Ｐを計算する工程、ｄＨ。

／ｄＨｚから、第２誤差係数信号Ｒを計算する工程、お
よび方位角のコサインおよびサインの計算に、誤差係数
ＰおよびＲを加算する工程から成り、式　　　　θ−ａ
ｒｃｔａｎ　（Ｈ、ｌＢ／　ＨｘｌＴｌ）＝　（Ｈ、ｓ
ｉｎθ−Ｈ，＊Ｒ）／ × （）ｌ　　、ｃｏｓθ−Ｈ，＊Ｐ） から、修正方位角を計算することを特徴とする羅針盤方
位校正方法を、一つの課題解決手段とする。

また、本発明おいては、第１緯度で、地磁界を表わす第
１！１界を与える工程、得られたＨｘ。

ＨおよびＨｙ信号を記憶する工程、第２緯度で、地磁界
を表わす第２磁界を与え工程、得られたＨｘ、Ｈおよび
Ｈｚ信号を記憶する工程、前記別個に記憶した信号１」
、ＨおよびＨｚの差を、×　　　　　ｙ それぞれ差分信号ｄｌ−１，ｄＨおよびｄＨｙと×　　
　　　　　■ して出す工程、ｄＨ／ｄＨｙから、第１誤差係数信号Ｐ
を計算する工程、ｄＨ／ｄＨｙから、第２誤差係数信号
Ｒを計算する工程、および方位角のコサインおよびサイ
ンの計算に、誤差係数ＰおよびＲを加算することにより
、 弐　Ｈ（修正済）−１−１，ｃｏｓθ＋Ｈｚ，Ｓｉｎ　
Ｐ×× および Ｈ（１正済）＝Ｈ，ｓ＋ｎθ十Ｈｚ　・ｓ　＋　ｎ　Ｒ
ｘ で表わされるＨベクトル出力信号を出す工程から成るこ
とを特徴とする羅針盤方位校正方法を、別の課題解決手
段とする。

［作　　用１ 本発明による羅針盤方位修正方法では、羅針盤製造の最
終工程において、少くとも２つの異なる磁界を印加し、
該磁界に対して、水平および垂直磁界成分に相当する信
号Ｈｘ、ＨｙおよびＨｚをｙ 記憶するが、この場合、２つの印加磁界において、測定
された水平磁界成分（垂直成分に対する）間の差を処理
して、２つの修正係数を割り出し、これを羅針盤に永久
記憶して、方位角の計算に役立てる。こうした処理は、
研究室又は製造環境内で行われ、計算された誤差修正係
数は、製造された各羅針盤に、局部記憶される。こうし
て計算し羅針盤に記憶した係数については、設置後、現
場校正する必要はなく、縦ゆれおよび横ゆれの残差アン
バランスを反映する。

また、羅針盤に、物理的ショックがかかり、水平磁界測
定素子と垂直磁界測定素子とを整合し直さなければなら
ない場合は、ハウジング又は機械的構成体を分解せずに
、羅針盤を工場に戻して再校正できる。

［実　施　例１ ・次に添付図面を参照して本発明方法の好適実施例を説
明する。

図示のとうり、Ｎ釘盤は、磁力計アセンブリ２０から成
ってり、該磁力計は、それぞれｘ、ｙおよびＺ座標に沿
って配置され、平形取付面２８に取付けられた、３個の
直交磁界感知磁束ゲート２２．２４゜２６を備えており
、前記取付面からは、通常２座標に沿って、ペンダント
形分銅３０が垂下している。

また前記取付面２８は、Ｘ、ｙ座標を中心として自由に
移動できるように、ジンバル構成されている。

分銅３０は、２軸線を、地球中心部に向って、半径方向
に保つと共に、平形部２８を地表に対して正接位置に保
っている。羅針盤のコンピュータ部４０の一部である、
信号サンプリング素子４２は、磁束ゲート２２．２４お
よび２６が測定したＨｘ、Ｈｙ，およびＨｙ信号を受信
して記憶し、索子４４で方位角θを計算できるようにす
る。上記システムでは、方位角θを式（１）で計算する
と、垂直重力と平形部２８上の水平感知素子２２．２４
との整合誤差により、誤りが出てしまう。本発明方法で
は、垂直感知素子２６の不整合から、誤差ＲおよびＰを
割り出し、次式（２）、　（３）に示すように、方位角
θの計算に役立てる。

Ｈｘ　　＝　ト１　　ｘ、ｃｏｓ　　　θ　＋　Ｈｚ・
Ｓｉｎ　　　Ｐ　　　　　　　　　　　　　（２１（式
中、Ｈｚ，＝地磁界の実垂直成分、Ｈｘ、地球磁界の実
Ｘ水平成分） Ｈｙ　”　Ｈｙ　、ＣＯＳθ＋Ｈｚ、ｓｉｎ　Ｒ（３）
（式中、Ｈｙ，＝地磁界の実Ｘ水平成分）また、Ｒおよ
びＰが、１５°以下等の小角度である場合には、 Ｈｘ＝ＣＯ８θ＋Ｈｚ＊Ｐ　　　　　　　　（４）およ
び Ｈｙ＝ｓｉｎθ＋Ｈｚ＊Ｒ（５） となる。

修正係数ＲおよびＰは、図示のように、平面２８の整合
ずれに相当するが、ラボまたは製造組立工程の一部とし
て、通常へルムホルッ（Ｈｅｌｍｈｏｌｚ）コイル５０
によって、磁界感知素子２２．２４．２６領域全体に、
実質的に均一な第１および第２１ｉｆｉ界を順次形成す
ることにより計算される。コイル５０を付勢すると、２
つの異な為緯度に相当する、第１従って、２磁界におい
て、水平成分■Ｈから得られる信号を測定し、次式（８
）から、その差を求める。

１」８・１＝ｃｏｓθ＋Ｈｚ，１＊Ｐ　　　　　　　（
６）Ｈ＝ｃｏｓθ十Ｈｚ，２＊Ｐ　　　　　　　（７）
ｘ’２ Ｈｘ、１−Ｈｘ、２＝　（＋２．−８２．２）＊Ｐ　（
８）同様にして、＋７信号の差を測定し、次式（９）で
計算する。

ＨＸ、１−Ｈ，、，２＝　（Ｈｌ、１−＋２，２）＊ｐ
　（９）修正係数Ｐ、Ｒは、述針盤内における、磁界感
知素子のアンバランス又は整合ずれを表わすが、これら
は次式から計ｓｉする。

（Ｈ−Ｈ）／ ｘ’１　　　ｘ’２ （＋−（−Ｈ）＝ｄＨ／ｄＨｚ＝Ｐ（１０）ｚ’１　　
　ｚ’２　　　　　ｘ （Ｈ−Ｈ）／ ■’１　　　ｙ’２ （Ｈ−）１　　　）＝ｄＨ／ｄＨｚ＝Ｒ（＋１）Ｚ’ｌ
　　　ｚ’２　　　　　Ｘ 得られた係数ＰおよびＲを、羅針盤に記憶し、これらを
使って、次式（１２）、　（１３）から２つの水平成分
を計算する。

Ｈ（実測Ｈ）　＝　ＨＨｃｏｓθ ＸＩ　　　　　　　　　Ｘ ＝Ｈ、−Ｈ＊Ｐ、　　　（１２） ｌ Ｈ＝Ｈｓｉｎθ＝Ｈ、−Ｈ、＊ＲＲ（１３）ｙｌｌ　　
　　　　’ＶＺ 従って、式（１４）から修正方位θ。。８を計算する。

θ　　−ＡＴＮ（ＨｙＩｌｌ／ＨｘＩＩｌ）０Ｒ ＝（Ｈ−＋２＊ＲＲ）／ ■ （Ｈ−＋２＊Ｐ、　）　　　　　　（１４）さらに厳密
には、 θ　　＊＝ＡＴＮ（ＨｙＩｌｌ／Ｈ８，）ＯＲ ＝　（Ｈ、Ｓｉｎθ−Ｈ，＊Ｒ）／ （Ｈ、ｃｏｓθ−Ｈ、＊Ｒ）　　　（１５）Ｘ　　　　
　　Ｚ また、Ｈベクトル出力信号については、式（１６）。

（１７）から求められる。

ｔ」　　　　（Ｃ０Ｒ）＝　　Ｈ、ｃｏｓ　　　Ｏ＋　
１１　　　、ｓｉｎ　　　Ｐ　　　　　　　（１６）ｙ
　　　　　　ｘ　　　　　　Ｚ Ｈ（Ｃ０Ｒ）＝　Ｈ、ｓｉｎθ＋Ｈ、Ｓｉｎ　Ｒ（１７
）Ｘ　　　　　　Ｘ　　　　　　Ｚ 図示のように、１素子４６は、記憶された値Ｈｘ。

Ｈおよび＋２を受信し、上式から修正係数ＲおよびＰを
計算する。ＥＰＲＯＭ、ＲＯＭ等の記憶レジスタ４８は
、得られた係数ＲおよびＰを記憶するが、係数計算素子
については、計算素子４４の一部として組込んだり、磁
力計算素子２０に常設することができる。代替実施例で
は、素子４６に代って、羅針盤製造中の校正時のみに限
って、接続する外部装置で、係数ＲおよびＰを計算する
。

本発明による校正処理例として、ヘルムホルツコイルを
付勢して、相対する一５００＋ｎＧ（ミリガウス）およ
び＋５００ｍＧの磁界を形成して、式（１０）でＰを計
算すると、Ｈ＝１００、Ｈ＝１１０および＋７ｌｘ１　
　　　　　ｘ２ Ｈｚ２＝　１０００となり、このため、Ｐ＝ｄＨｘ／ｄ
　＋７）　＝Ｏ，，０１で、これは、０．５７″′のア
ンバランス又は整合ずれに相当する。

上記の通り、本発明実施例の詳細を説明したが本発明は
これに限定されず、種々の修正変形を加えることができ
る。

［発明の効果］ 上記の説明から分るように、本発明によると、従来方法
に比して、より簡単な構成により、より簡便かつ正確に
、方位修正が行える。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明による方位計算、校正素子の概略図および
ブロック線図である。 ２０・・・磁力計アセンブリ　　４０・・・コンピュー
タ郡代　　理　　人 秋　　元 輝　　雄 外１名

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）水平成分を、独立出力信号Ｈ＿ｘおよびＨ＿ｙと
   して感知する手段、および垂直成分を感知して、対応す
   る出力信号Ｈ＿ｚを出す手段を備える、磁力計から成る
   羅針盤の方位θを校正する方法であつて、第１緯度で、
   地磁界を表わす第１磁界を与える工程、 得られたＨ＿ｘ、Ｈ＿ｙおよびＨ＿ｚ信号を記憶する工
   程、 第２緯度で、地磁界を表わす第２磁界を与える工程、 得られたＨ＿ｘ、Ｈ＿ｙおよびＨ＿ｚ信号を記憶する工
   程、 前記別個に記憶された信号Ｈ＿ｘ、Ｈ＿ｙおよびＨ＿ｚ
   の差を、差分信号ｄＨ＿ｘ、ｄＨ＿ｙおよびｄＨ＿ｚと
   して出す工程、 ｄＨ＿ｘ／ｄＨ＿ｚから、第１誤差係数信号Ｐを計算す
   る工程、 ｄＨ＿ｙ／ｄＨ＿ｚから、第２誤差係数信号Ｒを計算す
   る工程、および 方位角のコサインおよびサインの計算に、誤差係数Ｐお
   よびＲを加算する工程から成り、式θ＝ａｒｃｔａｎ（
   Ｈ＿ｙｍ／Ｈ＿ｘｍ）＝（Ｈ＿ｘ、ｓｉｎθ−Ｈ＿ｚ＊
   Ｒ）／ （Ｈ＿ｘ、ｃｏｓθ−Ｈ＿ｚ＊Ｐ） から、修正方位角を計算することを特徴とする方法。
2. （２）前記ＲおよびＰ項を、それぞれｓｉｎＲおよびｃ
   ｏｓＲとする 式　θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｈ＿ｙｍ／Ｈ＿ｘｍ）＝（Ｈ＿
   ｘ−Ｈ＿ｚ（ｓｉｎＲ）／ （Ｈ＿ｘ−Ｈ＿ｚｃｏｓＰ） から、正確な方位角を求めることを特徴とする請求の範
   囲１による方法。
3. （３）羅針盤を外部から校正することを特徴とする請求
   の範囲１による方法。
4. （４）水平成分を、独立した出力信号Ｈ＿ｘ、Ｈ＿ｙお
   よびＨ＿ｚとして感知する手段、および垂直成分を感知
   して、対応するＨ＿ｚ出力信号を出す手段を備える磁力
   計から成る羅針盤の方位θを校正する方法であって、 第１緯度で、地磁界を表わす第１磁界を与える工程、 得られたＨ＿ｘ、Ｈ＿ｙおよびＨ＿ｚ信号を記憶する工
   程、 第２緯度で、地磁界を表わす第２磁界を与える工程、 得られたＨ＿ｘ、Ｈ＿ｙおよびＨ＿ｚ信号を記憶する工
   程、 前記別個に記憶した信号Ｈ＿ｘ、Ｈ＿ｙおよびＨ＿ｚの
   差を、それぞれ差分信号ｄＨ＿ｘ、ｄＨ＿ｙおよびｄＨ
   ＿ｚとして出す工程、 ｄＨ＿ｘ／ｄＨ＿ｚから、第１誤差係数信号Ｐを計算す
   る工程、 ｄＨ＿ｙ／ｄＨ＿ｚから、第２誤差係数信号Ｒを計算す
   る工程、および 方位角のコサインおよびサインの計算に、誤差係数Ｐお
   よびＲを加算することにより、式Ｈ＿ｘ（修正済）＝Ｈ
   ＿ｘ・ＣＯＳθ＋Ｈ＿ｚ・ｓｉｎＰおよび Ｈ＿ｙ（修正済）＝Ｈ＿ｘ・ｓｉｎθ＋Ｈ＿ｚ・ｓｉｎ
   Ｒで表わされるＨベクトル出力信号を出す工程から成る
   ことを特徴とする方法。