JPH0785019B2 - Heading measurement device - Google Patents
Heading measurement deviceInfo
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- JPH0785019B2 JPH0785019B2 JP61174177A JP17417786A JPH0785019B2 JP H0785019 B2 JPH0785019 B2 JP H0785019B2 JP 61174177 A JP61174177 A JP 61174177A JP 17417786 A JP17417786 A JP 17417786A JP H0785019 B2 JPH0785019 B2 JP H0785019B2
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- Navigation (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
- Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （ａ）産業上の利用分野 この発明は、船舶の船首方位あるいは航空機の機首方位
を計測する船首方位計測装置に関する。なお、この発明
において「船」は航空機を含む概念である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Field of Industrial Application The present invention relates to a bow direction measuring device for measuring a heading direction of a ship or a heading direction of an aircraft. In addition, in this invention, "ship" is a concept including an aircraft.
（ｂ）発明の概要 この発明に係る船首方位計測装置は、全世界測位システ
ム（NAVSTAR/GPS）を用いて船舶や航空機の特定の２点
の絶対的位置を測定することにより、船首方位を算出す
るとともに、リングレーザジャイロやドップラソナ等の
回転速度計等により船の回頭速度を計測し、この回頭速
度計測手段によって得られたデータによって前記演算に
より求めた船首方位を補正することにより、常に正確な
船首方位を求めるようにしたものである。(B) Outline of the Invention The bow heading measuring device according to the present invention calculates the heading by measuring the absolute positions of two specific points of a ship or an aircraft using the global positioning system (NAVSTAR / GPS). At the same time, the turning speed of the ship is measured with a tachometer such as a ring laser gyro or Doppler sona, and the heading obtained by the above-mentioned calculation is corrected by the data obtained by this turning speed measuring means, so that it is always accurate. It is designed to determine the bow direction.
（ｃ）従来の技術 従来、船首方位を計測する装置として磁気コンパスやジ
ャイロコンパスが用いられている。(C) Conventional Technology Conventionally, a magnetic compass or a gyro compass has been used as a device for measuring the heading of a ship.
また、全世界測位システムを用いて船首方位を計測する
装置が特許出願されている（特開昭59−125014号）。A patent application has been filed for an apparatus for measuring the heading of a ship using the global positioning system (Japanese Patent Laid-Open No. 59-125014).
（ｄ）発明が解決しようとする問題点 ところがこのようなコンパスによる船首方位計測装置は
コンパスの測定原理特有の誤差があり、正確な船首方位
を計測する必要がある場合に問題となっていた。(D) Problems to be Solved by the Invention However, such a compass heading direction measuring device has an error peculiar to the measuring principle of the compass, and has been a problem when it is necessary to accurately measure the heading direction.
たとえば、磁気コンパスは地球磁場の地理的分布や自差
等による誤差があり、またジャイロコンパスは速度誤
差，動揺誤差，振動誤差，ジンバル誤差および周波数変
動による誤差等があり、これを修正する必要があった。For example, the magnetic compass has an error due to the geographical distribution of the earth's magnetic field and its own error, and the gyro compass has an error due to velocity error, shaking error, vibration error, gimbal error, and frequency fluctuation, which need to be corrected. there were.
また、全世界測位システムを用いて、船首方位を計測す
る方法では、演算結果にばらつきが生じて、そのままで
は精度の高い船首方位を計測することが困難であった。Further, in the method of measuring the heading using the global positioning system, the calculation result varies, and it is difficult to measure the heading with high accuracy as it is.
（ｅ）問題点を解決するための手段 この発明は、船体の２個所に全世界測位システム（NAVS
TAR/GPS）の受信用アンテナが設けられ、これらの各ア
ンテナ設置位置を一定時間間隔で測位するとともに、前
記アンテナの位置から船首方位を求める船首方位演算手
段と、船の回頭速度を計測する回頭速度計測手段と、前
記船首方位演算手段によって得られたデータについて、
最新のデータから過去のデータに一定の指数を乗じた値
を減じて平滑化した平滑化船首方位データを求める平滑
演算手段と、前記回頭速度計測手段の計測値によって求
められた変位値に前記一定の指数を乗じた値を加算する
ことにより、前記平滑化船首方位データを補正する補正
手段と、を設けたことを特徴とする。(E) Means for Solving Problems The present invention is directed to the global positioning system (NAVS) at two locations on the hull.
TAR / GPS) receiving antennas are provided, and the position of each of these antennas is measured at fixed time intervals, and the heading direction calculation means for determining the heading direction from the position of the antennas and the turning speed for measuring the turning speed of the ship Regarding the speed measurement means and the data obtained by the heading calculation means,
Smoothing calculation means for obtaining smoothed bow heading data obtained by subtracting a value obtained by multiplying the past data by a constant index from the latest data, and the displacement value obtained by the measurement value of the turning speed measurement means, the constant Correction means for correcting the smoothed bow heading data by adding a value obtained by multiplying by the index.
（ｆ）作用 以上のように構成したことにより、船首方位演算手段は
２箇所に設けられた全世界測位システムの受信用アンテ
ナの絶対位置データから幾何学的に船首方位を演算によ
り求め、回頭速度計測手段には計測時における船舶や航
空機の船首方位の回頭量を求める。船首方位演算手段は
全世界測位システムを用いて船首方位を計測するため、
計測の都度結果がばらつくもののそれらの結果を平滑演
算手段により平滑することにより、一定回数以上計測す
ることによって真値に近い平滑化船首方位データを求め
る。(F) Operation With the above configuration, the heading calculation means geometrically obtains the heading from the absolute position data of the receiving antennas of the global positioning system provided at two locations, and the turning speed is calculated. For the measuring means, the turning amount of the bow direction of the ship or aircraft at the time of measurement is obtained. Since the heading calculation means measures the heading using the global positioning system,
Although the results vary each time the measurement is performed, the results are smoothed by the smoothing calculation means, and the smoothed bow azimuth data close to the true value is obtained by performing the measurement a certain number of times or more.
一方、回頭速度計測手段により計測されたデータは、こ
の計測値のみに基づいて積分を行って回頭量を求める場
合は累積誤差が生じるが、短時間においては充分正確な
回頭量を得ることができる。したがって、前記補正手段
が前記平滑化船首方位データをこの回頭速度計測手段の
計測値により計測の都度補正を行うことにより、常に正
確な船首方位を計測することができる。On the other hand, in the data measured by the turning speed measuring means, a cumulative error occurs when the turning amount is obtained by performing integration based on only this measurement value, but a sufficiently accurate turning amount can be obtained in a short time. . Therefore, the correction means corrects the smoothed heading data each time with the measurement value of the turning speed measuring means, whereby the accurate heading can be always measured.
（ｇ）実施例 第１図はこの発明の実施例に係る船首方位計測装置のブ
ロック図である。(G) Embodiment FIG. 1 is a block diagram of a bow direction measuring device according to an embodiment of the present invention.
全体の制御はマイクロプロセッサにより構成された演算
制御装置10によって行われる。GPS受信機11は船首と船
尾に設けられた受信用アンテナからの受信信号に基づい
て各アンテナ設置位置における絶対位置（緯度，経度）
を求め、演算制御装置10へ出力する。演算制御装置10は
この２つの緯度，経度情報に基づいて船首方位を演算に
より求めるとともに最新のデータを過去のデータで平滑
化する。The overall control is performed by the arithmetic and control unit 10 composed of a microprocessor. The GPS receiver 11 is an absolute position (latitude, longitude) at each antenna installation position based on the received signals from the receiving antennas provided on the bow and stern.
Is calculated and output to the arithmetic and control unit 10. The arithmetic and control unit 10 calculates the heading of the bow based on the two pieces of latitude and longitude information and smoothes the latest data with past data.
リングレーザジャイロ12はレーザ光を用いたジャイロコ
ンパスであり、回頭速度検出装置13がリングレーザジャ
イロ12の出力信号を検出して、測定時間における船の回
頭速度を検出し、演算制御装置10へ出力する。The ring laser gyro 12 is a gyro compass that uses laser light, and the turning speed detection device 13 detects the output signal of the ring laser gyro 12 to detect the turning speed of the ship at the measurement time and output it to the arithmetic and control unit 10. To do.
表示制御装置14は表示装置15の表示制御を行う装置であ
り、演算制御装置10からの出力信号に基づいて求められ
た船首方位を表示する。The display control device 14 is a device that controls the display of the display device 15, and displays the heading obtained based on the output signal from the arithmetic and control unit 10.
第２図は船舶に設けられたGPS受信用アンテナの設置位
置の絶対位置と船首方位との関係を表す図である。FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the absolute position of the GPS receiving antenna provided on the ship and the bow direction.
図に示すように、船首アンテナの緯度，経度を（LATh,L
ONh）、また船尾アンテナの緯度，経度を（LATt,LONt）
として表せば、図に示した船首アンテナ（設置位置）２
と船尾アンテナ（設置位置）３との緯度方向の距離をΔ
LATとし経度方向の距離をΔLONと表せば、次の関係式が
成り立つ。As shown in the figure, the latitude and longitude of the bow antenna are (LATh, L
ONh), and the latitude and longitude of the stern antenna (LATt, LONt)
In other words, the bow antenna (installation position) 2 shown in the figure
And the stern antenna (installation position) 3 in the latitude direction by Δ
If LAT is used and the distance in the longitude direction is expressed as ΔLON, the following relational expression holds.
ΔLAT＝Ｋ（LATh−LATt） ΔLON＝Ｋ（LONh−LONt）＊cos LATt したがって北に対する船首方位θは次の式で求めること
ができる。ΔLAT = K (LATh−LATt) ΔLON = K (LONh−LONt) * cos LATt Therefore, the bow direction θ to the north can be calculated by the following formula.
θ＝tan-1（ΔLON/ΔLAT） 以上のようにして２つの受信アンテナとGPS受信機を用
いて各アンテナの位置を測位するとともに船首方位を演
算により求める。θ = tan -1 (ΔLON / ΔLAT) As described above, the position of each antenna is measured using the two receiving antennas and the GPS receiver, and the heading of the bow is calculated.
次に、このGPS受信機により求めた船首方位に関して最
新のデータを過去のデータで平滑化する方法について説
明する。Next, a method for smoothing the latest data regarding the heading obtained by this GPS receiver with past data will be described.
最新のデータをφｉとし、ｉを測定回数の順位とする。
またｇを平滑化の係数とすれば、平滑化された船首方位
θｉは次の式で表すことができる。Let φi be the latest data and i be the rank of the number of measurements.
When g is a smoothing coefficient, the smoothed heading θi can be expressed by the following equation.
θｉ＝φｉ−｛ｇ＊（φｉ−φi-1） ＋g2＊（φi-1−φi-2）＋…｝ ここでΔφｉ＝φｉ−φi-1とすると、 θｉ＝φｉ−｛ｇ＊Δφｉ＋g2＊Δφi-1＋…｝ と表すことができる。θ i = φ i − {g * (φ i −φ i-1 ) + g 2 * (φ i-1 −φ i-2 ) + ...} Here, when Δφ i = φ i −φ i−1 , It can be expressed as θ i = φ i − {g * Δφ i + g 2 * Δφ i-1 + ...}.
ここで、 φfi＝ｇ＊Δφｉ＋g2＊φi-1＋… とすれば、 θｉ＝φｉ−φfi と表すことができる。なお、φfiは φfi＝ｇ＊（φfi-1＋Δφｉ）と表すことができる。Here, if φ fi = g * Δφ i + g 2 * φ i-1 + ..., then θ i = φ i −φ fi can be expressed. Note that φ fi can be expressed as φ fi = g * (φ fi-1 + Δφ i ).
したがって、最新の船首方位データφｉと前回の船首方
位データφi-1から過去の平滑加算値φfiを求め、平滑
化船首方位データθｉを求める。Therefore, the past smoothed addition value φ fi is obtained from the latest bow direction data φ i and the previous bow direction data φ i−1 , and the smoothed bow direction data θ i is calculated.
以上のようにしていわゆる指数平滑フィルタの処理を行
うことによって、GPS受信機の測位データから求めた船
首方位データに関して最新のデータを過去のデータで平
滑化する。By performing the so-called exponential smoothing filter processing as described above, the latest data regarding the heading data obtained from the positioning data of the GPS receiver is smoothed with past data.
次に、前記平滑加算値φfiの値を補正するために、短時
間内で安定なリングレーザジャイロから求めた等価な値
を加える。すなわち補正値をVfiとすれば、 Vfi＝ｇ＊（Vfi-1＋Ｖ）として求めることができる。Next, in order to correct the value of the smoothed addition value φ fi , an equivalent value obtained from a stable ring laser gyro within a short time is added. That is, if the correction value is V fi , it can be obtained as V fi = g * (V fi-1 + V).
ここでＶは最新の計測値を表す。Here, V represents the latest measured value.
したがって、船首方位θｉは、 θｉ＝φｉ−φfi＋Vfiとして求めることができる。Therefore, the bow direction θ i can be obtained as θ i = φ i −φ fi + V fi .
第３図は以上に説明した計測手順をフローチャートとし
て表した図である。FIG. 3 is a diagram showing the measurement procedure described above as a flowchart.
まず、船首方位の算出や補正の演算を行う際に用いられ
る変数を初期化する（n1）。その後、GPSにより船首，
船尾の測位を行い、その２点の緯度，経度を求める（n
2）。またリングレーザジャイロを用いて回頭速度Ｖを
計測し、これを記憶する（n3）。First, the variables used when calculating the heading and calculating the correction are initialized (n1). After that, the GPS bow,
Position the stern and find the latitude and longitude of the two points (n
2). The turning speed V is measured using a ring laser gyro and stored (n3).
このn2,n3で求めたデータを基にして演算処理を行い、
船首方位を求める。まず、GPSにより求めた船首，船尾
の位置データを基にして前述のように船首方位A1を幾何
学的に求める（n4）。次にこの船首方位データに対して
平滑演算処理を行う。図中ステップn5に示した変数の意
味は次に示す通りである。Perform arithmetic processing based on the data obtained by n2, n3,
Find the bow direction. First, as described above, the bow direction A1 is geometrically determined based on the bow and stern position data obtained by GPS (n4). Next, a smoothing calculation process is performed on the heading data. The meanings of the variables shown in step n5 in the figure are as follows.
A1:最新の船首方位データ A2:前回の船首方位データ DA:GPSにより単位時間に於ける船首方位の変化量 AF1:指数平滑加算値 AF2:これまでの指数平滑加算値 G:指数平滑係数（Ｇ＝０〜１の定数） このような手順で演算を行うことにより指数平滑加算値
AF1を求める。A1: Latest heading data A2: Last heading data DA: Change in heading per unit time by GPS AF1: Exponential smoothing addition value AF2: Exponential smoothing addition value G: Exponential smoothing coefficient (G = Constant of 0 to 1) Exponential smoothing addition value
Ask for AF1.
次に、ステップn3にて計測した回頭速度計測手段による
計測値により補正を行う。図中ステップn6に示した各変
数の意味は次に示す通りである。Next, correction is performed based on the measured value by the turning speed measuring means measured in step n3. The meaning of each variable shown in step n6 in the figure is as follows.
V:今回の回頭速度計測手段による計測値 VF1:回頭速度計測手段による計測値の指数平滑加算値 VF2:これまでの回頭速度計測手段による計測値の指数平 滑加算値 X:VF1により補正された船首方位 以上のようにしてGPSによる船首，船尾の測位データと
回頭速度計測手段による計測値を基にして船首方位を求
める。V: Measured value by this turning speed measuring means VF1: Exponential smoothed addition value of measured value by turning speed measuring means VF2: Exponential smoothing added value of the measured value by conventional turning speed measuring means X: Corrected by VF1 Heading direction As described above, the heading direction is obtained based on the positioning data of the bow and stern by GPS and the measurement values by the turning speed measuring means.
（ｈ）発明の効果 以上のようにこの発明によれば、個々の測位データがば
らつくものの、累積誤差のない全世界測位システムを用
いて船首方位を求めるとともに、短時間において精度よ
く回頭量を計測することのできる回頭速度計測手段によ
る計測結果で補正を行うことにより、常に正確な船首方
位を求めることができる。(H) Effect of the Invention As described above, according to the present invention, although the individual positioning data varies, the heading is calculated using the global positioning system without cumulative error, and the turning amount is accurately measured in a short time. By correcting the measurement result by the turning speed measurement means that can be performed, it is possible to always obtain an accurate heading.
第１図はこの発明の実施例に係る船首方位計測装置のブ
ロック図、第２図はGPSによる船首，船尾の測位と船首
方位との関係を説明する図、第３図は船首方位計測装置
の処理手順を表すフローチャートである。FIG. 1 is a block diagram of a bow azimuth measuring device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining a relationship between a bow and stern positioning by GPS and a bow azimuth, and FIG. 3 is a bow azimuth measuring device. It is a flowchart showing a processing procedure.
Claims (1)
TAR/GPS）の受信用アンテナが設けられ、これらの各ア
ンテナ設置位置を一定時間間隔で測位するとともに、前
記アンテナの位置から船首方位を求める船首方位演算手
段と、 船の回頭速度を計測する回頭速度計測手段と、 前記船首方位演算手段によって得られたデータについ
て、最新のデータから過去のデータに一定の指数を乗じ
た値を減じて平滑化した平滑化船首方位データを求める
平滑演算手段と、 前記回頭速度計測手段の計測値によって求められた変位
値に前記一定の指数を乗じた値を加算することにより、
前記平滑化船首方位データを補正する補正手段と、 を設けたことを特徴とする船首方位計測装置。1. A global positioning system (NAVS) is installed at two locations on the hull.
TAR / GPS) receiving antennas are installed, and the position of each of these antennas is measured at fixed time intervals, and the heading direction calculation means that determines the heading direction from the position of the antennas and the turning speed that measures the turning speed of the ship Speed measurement means, with respect to the data obtained by the heading calculation means, a smoothing calculation means for obtaining smoothed bow direction data obtained by subtracting a value obtained by multiplying past data by a constant index from the latest data, By adding a value obtained by multiplying the displacement value obtained by the measurement value of the turning speed measuring means by the constant index,
A heading direction measuring device comprising: a correction unit that corrects the smoothed heading direction data.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61174177A JPH0785019B2 (en) | 1986-07-23 | 1986-07-23 | Heading measurement device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61174177A JPH0785019B2 (en) | 1986-07-23 | 1986-07-23 | Heading measurement device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6329279A JPS6329279A (en) | 1988-02-06 |
| JPH0785019B2 true JPH0785019B2 (en) | 1995-09-13 |
Family
ID=15974057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61174177A Expired - Lifetime JPH0785019B2 (en) | 1986-07-23 | 1986-07-23 | Heading measurement device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0785019B2 (en) |
Families Citing this family (5)
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|---|---|---|---|---|
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| JP2711931B2 (en) * | 1990-09-14 | 1998-02-10 | 株式会社トキメック | Gyro device |
| JPH08285589A (en) * | 1995-04-17 | 1996-11-01 | Fudo Constr Co Ltd | Construction machine positioning system with GPS and gyro |
| JP3547701B2 (en) * | 2000-11-28 | 2004-07-28 | 横河電子機器株式会社 | Direction measurement device |
| JP6226274B2 (en) * | 2013-09-30 | 2017-11-08 | 五洋建設株式会社 | Crane ship suspension position detection device and suspension position detection method |
Family Cites Families (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS59125014A (en) * | 1982-12-29 | 1984-07-19 | Japan Radio Co Ltd | Composite bow bearing measuring device |
| JPS60244878A (en) * | 1984-05-21 | 1985-12-04 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Gps gyro |
-
1986
- 1986-07-23 JP JP61174177A patent/JPH0785019B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6329279A (en) | 1988-02-06 |
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