JPH0785019B2 - 船首方位計測装置 - Google Patents
船首方位計測装置Info
- Publication number
- 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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Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims description 17
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 12
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
Landscapes
- 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。
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。
（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。
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。
（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。
ャイロコンパスが用いられている。
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）。
装置が特許出願されている（特開昭59−125014号）。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
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。
（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。
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。
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。
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。
（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。
ロック図である。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
置の絶対位置と船首方位との関係を表す図である。
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。
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。
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。
ができる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
ここでＶは最新の計測値を表す。
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。
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。
て表した図である。
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）。
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）。
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。
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。
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。
AF1を求める。
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。
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。
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。
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。
（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。
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。
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。
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。
Claims (1)
- 【請求項１】船体の２箇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船首方位計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61174177A JPH0785019B2 (ja) | 1986-07-23 | 1986-07-23 | 船首方位計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61174177A JPH0785019B2 (ja) | 1986-07-23 | 1986-07-23 | 船首方位計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6329279A JPS6329279A (ja) | 1988-02-06 |
| JPH0785019B2 true JPH0785019B2 (ja) | 1995-09-13 |
Family
ID=15974057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61174177A Expired - Lifetime JPH0785019B2 (ja) | 1986-07-23 | 1986-07-23 | 船首方位計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0785019B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03269499A (ja) * | 1990-03-19 | 1991-12-02 | Glory Ltd | 話者照合方式 |
| JP2711931B2 (ja) * | 1990-09-14 | 1998-02-10 | 株式会社トキメック | ジャイロ装置 |
| JPH08285589A (ja) * | 1995-04-17 | 1996-11-01 | Fudo Constr Co Ltd | Ｇｐｓとジャイロによる建設機械位置決めシステム |
| JP3547701B2 (ja) * | 2000-11-28 | 2004-07-28 | 横河電子機器株式会社 | 方位測定装置 |
| JP6226274B2 (ja) * | 2013-09-30 | 2017-11-08 | 五洋建設株式会社 | クレーン船の吊り位置検出装置及び吊り位置検出方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59125014A (ja) * | 1982-12-29 | 1984-07-19 | Japan Radio Co Ltd | 複合船首方位測定装置 |
| JPS60244878A (ja) * | 1984-05-21 | 1985-12-04 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Ｇｐｓジヤイロ |
-
1986
- 1986-07-23 JP JP61174177A patent/JPH0785019B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6329279A (ja) | 1988-02-06 |
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