JPS6111611A - ハイブリツド航法装置 - 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、航法装置に関し、特に、航空機や船舶等の航
走体の航法に用いて好適のノ）イブリッド航法装置に関
する。

、〔従来の技術〕 従来の測位装置（ＮＮＳＳ航法装置、ロラン航法装置。

オメガ航法装置等）は、それぞれ単体で使用されてきた
。

最近になって、これらを組み合わせた航法装置が出現し
たが、複数の装置から出力される船位情報の中から最も
正確と思われるデータを選ぶ（船位情報の切換選択方式
）だけのものや単純に平均値をとるもの等しか提案され
ていない。

〔発明が解、決しようとする問題点〕

ところで、測位は、航海の最も基本となる要件で、省人
化や狭水域航行のためには現在の測位装置以上の精度が
要求され、このような従来のノ１イブ１ルンド航法装置
には、個々の測位装置から得られた情報から最適に位置
推定がなされていないという問題点がある。

本発明は、このような問題点の解決をはかろうとするも
ので、全世界、全季節での最適なハイブリッド測位が可
能な、より精度の高いハイブリッド航法装置を提供する
ことを目的とする。

〔問題点を解決するため、の手段〕

このため、本発明のハイブリッド航法装置は、航走体の
位置を計測する複数の測位装置と、これらの測位装置に
より得られる測位データの誤差分布について季節、地域
および測位手段に基づトデータベース化して記憶する測
位精度データベースと、上記複数の測位装置により得ら
れた各測位データについて上記測位精度データベースか
らの誤差分布情報に基づき時系列データフィルタリング
を行なう複数のフィルタリング処理装置と、これらのフ
ィルタリング処理装置から出力された測位データについ
て上記測位精度データベースからの誤差分布情報に基づ
外上記航走体の位置を最小分散推定により最適化して決
定する最適化位置決定装置とをそなえて構成されたこと
を特徴としている。

〔作用〕

上述の本発明のハイブリッド航法装置によれば、複数の
測位装置から得られた各測位データに対して、各々のフ
ィルタリング処理装置で時系列データフィルタリングを
行ない、その後、複数の測位データを総合して、最小分
散推定により、航走体の位置が決定される。

上記の時系列データフィルタリングと最小分散推定とを
行なうにあたっては、測位精度データベースから、季節
、地域および測位手段に基づいた測位データの誤差分布
情報が供給されているため、最適に航走体の測位を行な
える。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の一実施例として船舶に適゛用
したハイブリッド航法装置について説明すると、第１図
は本発明によるハイブリッド航法装置の機能を示すブロ
ック図、第２図は同装置の機器構成を示すブロック図、
第３図は最小分散推定を示すグラフである。

はじめに、機器構成と機能構成とについて説明する。

第２図に示すように、本発明によるノ１イブリッド航法
装置１の機器構成例では、ノ１イブリ・ンド測位装置１
１には複数の測位装置、すなわちＮＮ５Ｓ測位装置２ａ
。

ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　　
Ｓｙｓｔｅｍ：全世界測位システム）測位装置２ｂ、ａ
ランＣ（Ａ）測位装置２ｃｌオメガ測位装置２ｄ、デツ
カ測位装置２ｅがら船位情報が、また、ジャイロコンパ
ス３．スピードログ４．レーダ５からそれぞれ船首方位
情報、船速情報、レーダ情報が入力される。

ここで、ＮＮ５Ｓ測位装置２ａは、平均的に９０分〜１
２０分に１回の割合でしか測位ができないため、その間
の船位は、ジャイロコンパス３．スピードログ４から信
号を入力して船位推定計算（デドレコニング）で補間す
る。

第１図に示すように、ハイブリッド測位装置１１の機能
構成例では、１２ａ、１２ｂはそれぞれＮＮ５Ｓ測位衛
星、ＧＰＳ測位衛星を示しており、１２ｃ、　１２ｄ。

１２ｅはそれぞれロランＣ（Ａ、）ステーション、オメ
ガステーション、デツカステージタンを示している。

以降、添字ａ−ｅでＮＮ５Ｓ、ＧＰＳ、ｏランＣ（Ａ）
。

オメガ、デツカを表わすものとする。

以上の測位システムの代表例として、ＧＰ、Ｓにつぃて
説明する。

Ｇ　Ｐ　Ｓ　測位装ｆｆ　２　ｂは、ノンディファレン
シャル処理装置４２ｂとディファレンシャル処理装置５
２ｂとから構成される。

ＧＰＳ測位衛星１２ｂから電波を受信すると、メンディ
ファレンシャル処理装置４２ｂで船位情報（位置データ
）が計算される。一方、ＧＰＳ測位衛星１２ｂの発信電
波は、地上局２２ｂでも受信され、信号から計算された
位置データと真位置の誤差情報とがＧＰＳ測位装置２ｂ
に送信される。

ディファレンシャル処理装置５２ｂは、この情報に基づ
いてメンディファレンシャル処理装置４２ｂで計゛算さ
れた位置データを修正する。

スイッチマ２ｂは、誤差情報の加味（加減算する必要）
の有無を示し、加味されない条件としては、地上局が存
在しない、地上局からの発信電波が届かない、ＧＰＳ測
位装置２ｂにディファレンシャル処理装置５２ｂが装備
されでいない等ギある。また、符号６２ｂは誤差情報の
加減算器を示す。

ロランＣ（Ａ）測位装置２ｃ＋オメガ測位装置２ｄ、デ
ツカ測位装置２ｅ、ＮＮ５Ｓ測位装置２ａもＧＰＳ測位
装置２ｂと同じ手法で位置データを計算する。これらの
位置データは、メンディファレンシャル方式の採用の有
無の情報を付加して、ハイブリッド測位装置ｊ１に入力
される。

一方、ハイブリッド測位装置１１には、上記の複数の測
位システムから構成される装置データの他に、ジャイロ
コンパス３．スピードログ４１レーダ５から、それぞれ
方位信号、船速信号、レーダビデオが入力される。

ハイブリッド測位装置１１は、時系列データフィルタリ
ング処理装置１１１．最適化位置決定装置としての最適
化船位決定装置１１２１測位精度データベース１１３、
海図情報データベース１１４およびプリンタ（表示装置
）１１５から構成される。

時系列データフィルタリング処理装置１１１では、ＧＰ
Ｓフィルタリング処理装置１２０ｂ、ロランＣ（Ａ）フ
ィルタリング処理装置１２０ｃ、オメガフィルタリング
処理装置１２０ｄ、デツカフィルタリング処理装置１２
０ｅ、ＮＮ５Ｓフイルタリング処理装置１２０ａで、そ
れぞれの測位装置２ａ〜２ｅから入力された位置データ
を個別に平滑化する。

また、ジャイロコンパス３．スピードログ４がら入力さ
れた方位信号、船速信号を、それぞれ方位データフィル
タリング処理装置１３０．船速データフィルタリング処
理装置１４０にかけ、船位推定処理装置１６０にて推定
位置が計算される。

一方、レーダ５から入力されたビデオ信号は、レーダ船
位決定処理装置１５０で、海図情報データベース１１４
に内蔵された地形や物標と比較され、両者が一致した位
置に船位が決定される。

フィルタリング処理の手法としては、カルマンフィルタ
やα−βトラッキング等の手法があるが、平滑化のパラ
メータは、測位精度データベース１１３に格納された時
差情報に基づき、状況に応じて最適化される。

最適化船位決定装置１１２では、時系列データフィルタ
リング処理装置１１１で前処理を受けた各測位装置単独
の船位データが組み合わされて、真位置に近い位置デー
タが決定される。最適化船位の決定においても、測位精
度データベース１１３の誤差情報が利用される。

測位精度データベース１１３には、各種センサの誤差情
報や、測位装置の地域毎、季節毎あるいはディファレン
シャル方式の適用の有無等のケース毎に誤差情報が格納
されている。

なお、第１図中の符号２２ａ、２２ｃ〜２２ｅはいずれ
も地上局を示しており、４２ａ、４２ｃ〜４２ｅはいず
れもメンディファレンシャル処理装置、５２ａ、５２ｃ
〜５２ｅはいずれもディファレンシャル処理装置、６２
ａ。

６２ｃ〜６２ｅはいずれも加減算器、７２ａ、７２ｃ〜
７２ｅはいずれもスイッチを示している。

本発明のハイブリッド航法装置は上述のごとく構成され
ており、ハイブリッド測位装置１１のデータ処理は次の
ようにして行なわれる。

時系列データのフィルタリング手法に関しては、前述の
とおりカルマンフィルタや慕−βトラッキング等がある
が、地域や季節、ディファレンシャル方式の適用の有無
等に適応したフィルタリングが実行されるため、結果の
精度は格段に向上する。

第３図に示すように、最適化船位決定−装置１１２で　
、は、最小分散推定により船位が決定される。同図では
各測位データの分布を、説明の便宜上、１次元分布で示
している。

符号ｉ　２２　ａ〜１２２ｇは、時系列データフィルタ
リング処理装置１１１で処理を受けた各々の位置データ
の確率分布を示す。（ここで、各符号における添字ａ−
ｇは、ａ：ＮＮ５Ｓ、ｂ：ＧＰＳ、ｃ：ＬＯＲＡＮ　　
Ｃ（Ａ）。

ｄ：○ＭＥＧＡ、ｅ：ＤＥＣＣＡ、ｆ：ＲＡＤＡＲＦＩ
Ｘ。

ｇ：船位推定に対応している。） 各々の、位置データをｙｉ（ｉ＝ａ−ｇＬ標準偏差をσ
ｉ（ｉ＝ａ−ｇ）として、分布か正規分布に従うと仮定
し、推定結果の標準偏差が最小（データの確度が最大）
となる位置Ω（最適化推定船位）を計算すると、となる
。

また、その分散は、 −Ｌ２＝１７（Σ（１／σｉす）　　　　　・・・（２
）ｉ となる。

ここで、上述の標準偏差はσｉは、測位精度データベー
ス１１３に格納されている。また、上述の第３図におい
て、ＸＯは真の位置を、１２１８〜１２１ｇはフィルタ
リング処理を受けた各々の位置データの使用の可否を示
す。

このようにして、得られた最適化位置定装置令および標
準偏差σ。がフリンタ（表示装置）１１５に出力され、
正確な船位推定を行なうことができる。

なお、実際には、船舶の場合は２次元測位、航空機の場
合は３次元測位となるが、誤差分布が全方向均一である
とすれば、（１）式、（２）式はそのまま成り立つ。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明のハイブリッド航法装置に
よれば、ハイブリッド測位の過程を個々の装置の測位情
報の最適化（時系列データのフィルタリング）と複数の
装置の測位情報の確率統計的組み合わせによる最適化の
２段階に分けて実施し、更に各装置の地域別。

季節別の誤差分布をデータベースとして内蔵させ、これ
を各段階の最適化に用いることによって、全世界。

全季節での最適なハイブリッド測位を可能としたので、
あらゆる場合に、より精度の高い位置推定ができるとい
う利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明の一実施例として船舶に適用したハ
イブリッド航法装置を示すもので、第１図は本発明によ
るハイブリッド航法装置の機能を示すブロック図、第２
図は同装置の機器構成を示すブロック図、゛第３図は最
小分散推定を示すグラフである。 １・・ハイブリッド航法装置、２ａ・・ＮＮＳ！Ｊ１位
装置、２ｂ・・ＧＰＳ測位装置、２ｃ・・ロランＣ（Ａ
）測位装置、２ｄ・・オメガ測位装置、２ｅ・・デツカ
測位装置ｔ１．３・・ジャイロコンパス、４φφスピー
ドログ、５・・レーダ、１１・・ハイブリッド測位装置
、１２ａ・・ＮＮ５Ｓ測位衛星、１２ｂ−−ＧＰＳ測位
衛星、１２ｃ・・ロランＣ（Ａ）ステーション、１２ｄ
・・オメガステーション、１２ｅ・・デッカステーショ
ど、２２ａ〜２２ｅ・・地上局、４２ａ〜４２ｅ・・メ
ンディファレンシャル処理装置、５２ａ〜５２ｅ・・デ
ィファレンシャル処理装置、６２ａ〜６２ｅ・・誤差情
報の加減算器、？２ａ〜７２ｅ・・スイッチ、１１１・
・時系列データフィルタリング処理装置、１１２・・最
適化位置決定装置としての最適化船位決定装置、１１３
・・測位精度データベース、１１４・・海図情報データ
ベース、１１５・・プリンタ（表示装置）、１２０ａ・
・ＮＮ５Ｓフイルタリング処理装置、１２０ｂ・・ＧＰ
Ｓフィルタリング処理装置、１２０ｃ・・ロランＣ（Ａ
）フィルタリング処理装置、１２０ｄ・・オメガフィル
タリング処理装置、１２０ｅ・・デツカフィルタリンク
処理装置、１２１ａ〜１２１ｇ・・測位データの使用の
可否を示す記号、１２２ａ〜１２２ｇ・・測位データの
確率分布、１３０・・方位データフィルタリング処理装
置、１４０・・船速データフィルタリング処理装置、１
５０・・レーダ船位決定処理装置、１６０・・船位推定
処理装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　航走体の位置を計測する複数の測位装置と、これらの
   測位装置により得られる測位データの誤差分布について
   季節、地域および測位手段に基づきデータベース化して
   記憶する測位精度データベースと、上記複数の測位装置
   により得られた各測位データについて上記測位精度デー
   タベースからの誤差分布情報に基づき時系列データフィ
   ルタリングを行なう複数のフィルタリング処理装置と、
   これらのフィルタリング処理装置から出力された測位デ
   ータについて上記測位精度データベースからの誤差分布
   情報に基づき上記航走体の位置を最小分散推定により最
   適化して決定する最適化位置決定装置とをそなえて構成
   されたことを特徴とする、ハイブリッド航法装置。