JPS6367147B2 - - Google Patents
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- JPS6367147B2 JPS6367147B2 JP57199535A JP19953582A JPS6367147B2 JP S6367147 B2 JPS6367147 B2 JP S6367147B2 JP 57199535 A JP57199535 A JP 57199535A JP 19953582 A JP19953582 A JP 19953582A JP S6367147 B2 JPS6367147 B2 JP S6367147B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gps
- heading
- output
- signal
- antenna
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
- G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/52—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using a receiving antenna moving, or appearing to move, in a cyclic path to produce a Doppler variation of frequency of the received signal
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Navigation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、船首方位を測定する装置に関し、一
層詳細には、GPS電波（Global Positioning
Systemから送信される電波、以下同様）を利用
して航行する船舶等の船首方位を測定する装置に
関する。
層詳細には、GPS電波（Global Positioning
Systemから送信される電波、以下同様）を利用
して航行する船舶等の船首方位を測定する装置に
関する。
船舶等が海上を安全に航行するためには、船の
正しい位置を確認し、それに基づき針路を決定し
なければならない。この目的を達成するため、
種々の航海計器が船に装備されているのが一般的
である。マグネツト コンパス（磁気コンパス）
やジヤイロ コンパスは、この中、特に推測航行
を行うための推測航法計器に属するものであつ
て、最も広汎に用いられている航海計器といえよ
う。
正しい位置を確認し、それに基づき針路を決定し
なければならない。この目的を達成するため、
種々の航海計器が船に装備されているのが一般的
である。マグネツト コンパス（磁気コンパス）
やジヤイロ コンパスは、この中、特に推測航行
を行うための推測航法計器に属するものであつ
て、最も広汎に用いられている航海計器といえよ
う。
通常のマグネツト コンパスは、磁針を自由に
なるよう懸吊すれば地球の磁極の方向を示すこと
を原理としたものであるが、地球磁極の方向は、
場所により地球の真の南北に対して相当偏する場
合があり、従つてマグネツト コンパスの指針が
必ずしも真の南北を指示することにはならない。
また、船体が鉄材等磁力の影響を受けやすい材質
で出来ていたり、あるいは、積荷自体が磁力の影
響を受けやすい鉄材等である場合、磁針の示度
が、偏位することがある。従つて、このような偏
差又は自差は経験等に依拠した針路決定のための
補正を必要とすることになり、結局、精度におい
て劣ることになる。
なるよう懸吊すれば地球の磁極の方向を示すこと
を原理としたものであるが、地球磁極の方向は、
場所により地球の真の南北に対して相当偏する場
合があり、従つてマグネツト コンパスの指針が
必ずしも真の南北を指示することにはならない。
また、船体が鉄材等磁力の影響を受けやすい材質
で出来ていたり、あるいは、積荷自体が磁力の影
響を受けやすい鉄材等である場合、磁針の示度
が、偏位することがある。従つて、このような偏
差又は自差は経験等に依拠した針路決定のための
補正を必要とすることになり、結局、精度におい
て劣ることになる。
一方、ジヤイロ コンパスは、地球の自転作用
を高速回転する独楽（こま）に及ぼして地球の軸
方向を指示させる原理に基づいたものであるが、
装置に電動機による高速回転する独楽を内在する
ため、その定期的な保守を必要とすると共に耐用
年数も些程に長くはならないという欠点があつ
た。
を高速回転する独楽（こま）に及ぼして地球の軸
方向を指示させる原理に基づいたものであるが、
装置に電動機による高速回転する独楽を内在する
ため、その定期的な保守を必要とすると共に耐用
年数も些程に長くはならないという欠点があつ
た。
更に、極地方を航行する船舶は、その地域的特
質からマグネツト コンパス並びにジヤイロ コ
ンパスのいずれも使用が不可能であり、これに代
替する慣性航法装置は、極めて高価である等の問
題点が存在していた。
質からマグネツト コンパス並びにジヤイロ コ
ンパスのいずれも使用が不可能であり、これに代
替する慣性航法装置は、極めて高価である等の問
題点が存在していた。
そこで、本発明者は、鋭意考究した結果、
GPS／NAVISTARシステム（Global
Positioning system／Navigation System with
Time and Ranges全世界測位システム）に着目
し、このシステムに組みこまれて宇宙を所定の軌
道に沿つて回転する18個の移動衛星のうち方位測
定に適当な仰角内にある衛星のいずれか１つから
発信される信号を円周に沿つて回転し又は円周上
に配列され一定周期で順次切替えられる複数個の
無指向性空中線によつて受信するか又は回転する
指向性空中線によつて受信し、この受信電波のス
ペクトラム逆拡散後の信号に起きる振幅変動の周
期と空中線を回転又は順次切換える周期との位相
差を検出することによつて船首方位に対する衛星
の方位を予め検出し、この衛星の方位と前記衛星
信号によつて求められる衛星の方位とから船首方
位を求めるよう構成すれば、前記の不都合が一挙
に解消できる船首方位測定装置がえられることが
判つた。
GPS／NAVISTARシステム（Global
Positioning system／Navigation System with
Time and Ranges全世界測位システム）に着目
し、このシステムに組みこまれて宇宙を所定の軌
道に沿つて回転する18個の移動衛星のうち方位測
定に適当な仰角内にある衛星のいずれか１つから
発信される信号を円周に沿つて回転し又は円周上
に配列され一定周期で順次切替えられる複数個の
無指向性空中線によつて受信するか又は回転する
指向性空中線によつて受信し、この受信電波のス
ペクトラム逆拡散後の信号に起きる振幅変動の周
期と空中線を回転又は順次切換える周期との位相
差を検出することによつて船首方位に対する衛星
の方位を予め検出し、この衛星の方位と前記衛星
信号によつて求められる衛星の方位とから船首方
位を求めるよう構成すれば、前記の不都合が一挙
に解消できる船首方位測定装置がえられることが
判つた。
従つて、本発明の目的は、自船の船首方位を決
定するに際し、精度が極めて良好で、耐用年数に
優れ且つ極地方でも使用可能でありしかも取扱い
の簡便な船首方位測定装置を提供するにある。
定するに際し、精度が極めて良好で、耐用年数に
優れ且つ極地方でも使用可能でありしかも取扱い
の簡便な船首方位測定装置を提供するにある。
次に、本発明に係る船首方位測定装置について
好適な実施例を挙げ、添付図面を参照しながら以
下に説明する。第１図は本発明の一実施例を示す
ブロツク図である。
好適な実施例を挙げ、添付図面を参照しながら以
下に説明する。第１図は本発明の一実施例を示す
ブロツク図である。
第１図において、参照符号１０は、円周上に配
列した８本のダイポール空中線を示し、この空中
線１０は、空中線切替器１２と電気的に接続され
ている。ダイポール空中線１０の出力側は、空中
線切換器１２に接続され且つこの空中線切換器１
２の出力端子は、周波数変換器１４の一方の入力
端子に接続され、しかもこの周波数変換器１４の
他方の入力端子は、第１周波数合成器１６の出力
端子と接続する。なお、第１周波数合成器１６の
入力端子は、高安定発振器１８の出力端子と接続
しておく。周波数変換器１４の出力端子は、中間
周波増幅器２０の入力端子と接続し、また、この
増幅器２０の出力側は、乗算器２２の一方の入力
端子と接続する。
列した８本のダイポール空中線を示し、この空中
線１０は、空中線切替器１２と電気的に接続され
ている。ダイポール空中線１０の出力側は、空中
線切換器１２に接続され且つこの空中線切換器１
２の出力端子は、周波数変換器１４の一方の入力
端子に接続され、しかもこの周波数変換器１４の
他方の入力端子は、第１周波数合成器１６の出力
端子と接続する。なお、第１周波数合成器１６の
入力端子は、高安定発振器１８の出力端子と接続
しておく。周波数変換器１４の出力端子は、中間
周波増幅器２０の入力端子と接続し、また、この
増幅器２０の出力側は、乗算器２２の一方の入力
端子と接続する。
次ぎに、前記乗算器２２の他方の入力端子は、
変調器２４の出力端子と接続され、さらに変調器
２４が有する二つの入力端子のうちの一方は、遅
延回路２６と、また、他方は、電圧制御発振器２
８の出力端子と接続される。なお、遅延回路２６
の入力端子は、PNコード発生器３０（擬似雑音
コード発生器）の出力端子と接続する。乗算器２
２の出力端子は、第１バンドパスフイルタ３２の
入力側と接続し、この第１バンドパスフイルタ３
２の出力端子は、逓倍器３４の入力側に接続す
る。位相検波器３６は、一方において逓倍器３４
の出力を受け、他方において第２周波数合成器３
８の出力を受けるものであつて、従つて、その一
方の入力端子は、前記逓倍器３４の出力端子に接
続されると共にその他方の入力端子は、周波数合
成器３８の出力端子に接続される。この場合、周
波数合成器３８の入力側は、高安定発振器１８の
分岐した出力側と接続しておく。なお、位相検波
器３６の出力側は、ループフイルタ４０を介して
電圧制御発振器２８の入力側と接続される。従つ
て、電圧制御発振器２８−変調器２４−乗算器２
２−第１バンドパスフイルタ３２−逓倍器３４−
位相検波器３６−ループフイルタ４０は、互いに
PLL（Phase Locked Loop）を構成することが
諒解されよう。
変調器２４の出力端子と接続され、さらに変調器
２４が有する二つの入力端子のうちの一方は、遅
延回路２６と、また、他方は、電圧制御発振器２
８の出力端子と接続される。なお、遅延回路２６
の入力端子は、PNコード発生器３０（擬似雑音
コード発生器）の出力端子と接続する。乗算器２
２の出力端子は、第１バンドパスフイルタ３２の
入力側と接続し、この第１バンドパスフイルタ３
２の出力端子は、逓倍器３４の入力側に接続す
る。位相検波器３６は、一方において逓倍器３４
の出力を受け、他方において第２周波数合成器３
８の出力を受けるものであつて、従つて、その一
方の入力端子は、前記逓倍器３４の出力端子に接
続されると共にその他方の入力端子は、周波数合
成器３８の出力端子に接続される。この場合、周
波数合成器３８の入力側は、高安定発振器１８の
分岐した出力側と接続しておく。なお、位相検波
器３６の出力側は、ループフイルタ４０を介して
電圧制御発振器２８の入力側と接続される。従つ
て、電圧制御発振器２８−変調器２４−乗算器２
２−第１バンドパスフイルタ３２−逓倍器３４−
位相検波器３６−ループフイルタ４０は、互いに
PLL（Phase Locked Loop）を構成することが
諒解されよう。
さて、第１バンドパスフイルタ３２の出力側
は、分岐されて包絡線検波器４２の入力側に接続
され、また、この包絡線検波器４２の出力側は第
２バンドパスフイルタ４４の入力側と接続する。
位相検出器４６は、前記第２バンドパスフイルタ
４４の出力と、切換出生器４８の一方の出力を受
け、従つてその一方の入力端子は、第２バンドパ
スフイルタ４４の出力端子と、また、他方の入力
端子は、切換波発生器４８の一方の出力端子と接
続される。なお、ここで、切換波発生器４８の他
方の出力端子は、空中線切換器１２の入力側に接
続される。
は、分岐されて包絡線検波器４２の入力側に接続
され、また、この包絡線検波器４２の出力側は第
２バンドパスフイルタ４４の入力側と接続する。
位相検出器４６は、前記第２バンドパスフイルタ
４４の出力と、切換出生器４８の一方の出力を受
け、従つてその一方の入力端子は、第２バンドパ
スフイルタ４４の出力端子と、また、他方の入力
端子は、切換波発生器４８の一方の出力端子と接
続される。なお、ここで、切換波発生器４８の他
方の出力端子は、空中線切換器１２の入力側に接
続される。
船首方位演算器５０は、その一方の入力端子が
前記位相検出器４６の出力端子と接続するもので
あつて、また、その他方の入力端子は、GPS受
信機５２の一方の出力端子と接続する。さらに、
GPS受信機５２の他方の出力端子は、PNコード
発生器３０の入力端子と接続し、且つ船首方位演
算器５０の出力側は表示器５４の入力側と接続さ
れてなるものである。
前記位相検出器４６の出力端子と接続するもので
あつて、また、その他方の入力端子は、GPS受
信機５２の一方の出力端子と接続する。さらに、
GPS受信機５２の他方の出力端子は、PNコード
発生器３０の入力端子と接続し、且つ船首方位演
算器５０の出力側は表示器５４の入力側と接続さ
れてなるものである。
本発明装置は、基本的には以上のように構成さ
れるものであつて、次に本発明装置の作用並びに
効果について説明する。
れるものであつて、次に本発明装置の作用並びに
効果について説明する。
空中線１０を構成する各要素の出力は空中線切
換器１２に送給され、一方、切換波発生器４８の
一方の出力端から送給された信号によつて空中線
切換器１２は、ダイポール空中線１０のうちいず
れか１つの要素を選択する。その選択された要素
はGPS衛星（図示せず）から送信されるGPS電
波を受信するので前記空中線１０のGPS信号は、
周波数変換器１４の一方の入力端子に導入される
と共にその他方の入力端子には、高安定発振器１
８の出力を受けて生成される局部発振周波数信号
が第１周波数合成器１６から供給される。従つ
て、周波数変換器１４からは、前記GPS信号と
局部発振周波数信号との差の周波数信号が出力と
して中間周波増幅器２０に送出されることにな
る。中間周波増幅器２０では、前記周波数変換器
１４の出力信号が増幅されて乗算器２２の一方の
入力信号となり、また、乗算器２２には、変調器
２４からの信号がもう一方の入力信号として送給
されることになる。この場合、変調器２４の出力
信号は、電圧制御発振器２８の出力を、PNコー
ド発生器３０において生成されるPN信号
（Psuedo Noise信号、擬似雑音信号）をさらに遅
延回路２６でPNコードの1/2チツプ分だけ遅ら
せた信号により変調したものであり、さらにま
た、前記PN信号、すなわち、PNコード発生器
３０の出力は、GPS受信機５２により選択され
たGPS衛星の可視内にある適当な１個の衛星の
コードと受信タイミングを持つように規制されて
いる。従つて、乗算器２２の出力を、中間周波増
幅器２０の中間周波数と電圧制御発振器２８の周
波数との差の周波数を中心周波数とする第１バン
ドパスフイルタ３２に送給すれば、この第１のバ
ンドパスフイルタ３２では、空中線１０において
受信されたGPS信号のスペクトル拡散を復調し
た信号が得られることになる。次いで、このよう
に復調された第１バンドパスフイルタ３２の出力
信号は、それを２逓倍する逓倍器３４に導かれ、
復調したGPS信号の中に含まれる軌道データそ
の他の変調成分が取り除かれ位相検波器３６の一
方の入力端子に導入されることになる。
換器１２に送給され、一方、切換波発生器４８の
一方の出力端から送給された信号によつて空中線
切換器１２は、ダイポール空中線１０のうちいず
れか１つの要素を選択する。その選択された要素
はGPS衛星（図示せず）から送信されるGPS電
波を受信するので前記空中線１０のGPS信号は、
周波数変換器１４の一方の入力端子に導入される
と共にその他方の入力端子には、高安定発振器１
８の出力を受けて生成される局部発振周波数信号
が第１周波数合成器１６から供給される。従つ
て、周波数変換器１４からは、前記GPS信号と
局部発振周波数信号との差の周波数信号が出力と
して中間周波増幅器２０に送出されることにな
る。中間周波増幅器２０では、前記周波数変換器
１４の出力信号が増幅されて乗算器２２の一方の
入力信号となり、また、乗算器２２には、変調器
２４からの信号がもう一方の入力信号として送給
されることになる。この場合、変調器２４の出力
信号は、電圧制御発振器２８の出力を、PNコー
ド発生器３０において生成されるPN信号
（Psuedo Noise信号、擬似雑音信号）をさらに遅
延回路２６でPNコードの1/2チツプ分だけ遅ら
せた信号により変調したものであり、さらにま
た、前記PN信号、すなわち、PNコード発生器
３０の出力は、GPS受信機５２により選択され
たGPS衛星の可視内にある適当な１個の衛星の
コードと受信タイミングを持つように規制されて
いる。従つて、乗算器２２の出力を、中間周波増
幅器２０の中間周波数と電圧制御発振器２８の周
波数との差の周波数を中心周波数とする第１バン
ドパスフイルタ３２に送給すれば、この第１のバ
ンドパスフイルタ３２では、空中線１０において
受信されたGPS信号のスペクトル拡散を復調し
た信号が得られることになる。次いで、このよう
に復調された第１バンドパスフイルタ３２の出力
信号は、それを２逓倍する逓倍器３４に導かれ、
復調したGPS信号の中に含まれる軌道データそ
の他の変調成分が取り除かれ位相検波器３６の一
方の入力端子に導入されることになる。
次ぎに、高安定発振器１８から送給される信号
は、一方において前述のように第１周波数合成器
１６に導入されるが、他方において分岐して第２
周波数合成器３８に導入される。この第２周波数
合成器３８では、前記高安定発振器１８の出力周
波数は、逓倍器３４の出力周波数と同一の周波数
に変換され、位相検波器３６の値方の入力端子に
導入される。ここで、位相検波器３６の出力は、
ループフイルタ４０を介して前記のように電圧制
御発振器２８、変調器２４、乗算器２２、バンド
パスフイルタ３２、逓倍器３４を含むPLLに導
入されるので、逓倍器３４の出力信号周波数は、
第２周波数合成器３８の出力周波数と正確に一致
するようになる。ところで、切換波発生器４８の
切換周期Ｔを適当に選択し、空中線１０の８本あ
る要素の付勢を順次船首側から時計回りに回転す
るように切換波発生器４８を介して空中線切換器
１２を制御すると、その結果、GPS衛星と空中
線１０の各要素との相対距離が順次変化すること
になる（第２図参照）。従つて、これに応じて
GPS電波のPNコードが空中線１０に到着する時
間が順次変わることになり、このことは、第１バ
ンドパスフイルタ３２の出力に現れる。GPS信
号の復調信号の振幅Φが、第３図に示す通り変調
器２４から乗算器２２に送給される信号に含まれ
るPNコードと中間周波増幅器２０から乗算器２
２に送給されるGPS衛星からの受信々号に含ま
れるPNコードとの位相差εに対応して変化する
ことを意味する。即ち、第３図に示すように位相
差εが０の時、GPS信号の復調信号は最大の振
幅をもち、一方、位相差εがPNコードの１チツ
プの端に接近するに従い前記振幅は減少する。な
お、PNコード発生器３０で生成されるPNコー
ドの位相は、予め、GPS受信機５２から送給さ
れるPNコードの位相とほぼ一致して発生するよ
うに設定されているが、ここでは、PNコード発
生器３０の出力を遅延回路２６により1/2チツプ
分だけ遅らせているので、結局、乗算器２２の二
つの入力端子に送られる信号間のPNコードの位
相差は互いに約1/2チツプ存在することになる。
このため、第１バンドパスフイルタ３２の出力Φ
は、第３図の−1/2チツプ付近の値を示すことに
なる。従つて、空中線切換器１２により空中線１
０の各要素を切換れば、前記各要素とGPS衛星
との相対距離がそれに対応して順次変動し、その
結果、第１バンドパスフイルタ３２の出力には第
４図に示すように出力変動△Ｒが現れることにな
る。この出力変動△Ｒは、GPS衛星の方位の地
平面への投影が船首方位と一致するときには第４
図において示す○点を結んだ階段状に変化し、一
方、GPS衛星の方位の地平面への投影が船首方
位からΘs偏位した方位にあるときには第４図に
おいて示すＸ点を結んだ階段状に変化するに到
る。従つて、第１バンドパスフイルタ３２の出力
の一部を包絡線検波器４２に導き出力変動分△Ｒ
を抽出し、切換波発生器４８の切換周期Ｔの逆数
を中心周波数とする第２バンドパスフイルタ４４
に導入すれば、その出力は、第４図に図示するよ
うになる。すなわち、その出力は、実線又は点線
で表されるような正弦波状となる。従つて、切換
波発生器４８の空中線切換器への切換信号の位相
と、第２バンドパスフイルタ４４の出力位相との
差−（90゜＋360゜／16）が船首方位からGPS衛星の
方位の地平面への投影方位までの方位を示すこと
になる。このため、位相検出器４６では、前記切
換信号と第２バンドパスフイルタ４４の出力信号
との位相差を求め、その信号は、船首方位演算器
５０の一方の入力端子に導入され、またこの船首
方位演算器５０の他方の入力端子にはGPS受信
機５２からPNコード発生器３０に送給される
PNコードを含むGPS衛星に係る方位信号が送給
される。従つて、船首方位演算器５０では、
GPS方位信号から、位相検出器４６の出力−（90゜
＋360゜／16）を減算することにより船首方位が求
められ、これは、表示器５４により表示されるこ
とになる。
は、一方において前述のように第１周波数合成器
１６に導入されるが、他方において分岐して第２
周波数合成器３８に導入される。この第２周波数
合成器３８では、前記高安定発振器１８の出力周
波数は、逓倍器３４の出力周波数と同一の周波数
に変換され、位相検波器３６の値方の入力端子に
導入される。ここで、位相検波器３６の出力は、
ループフイルタ４０を介して前記のように電圧制
御発振器２８、変調器２４、乗算器２２、バンド
パスフイルタ３２、逓倍器３４を含むPLLに導
入されるので、逓倍器３４の出力信号周波数は、
第２周波数合成器３８の出力周波数と正確に一致
するようになる。ところで、切換波発生器４８の
切換周期Ｔを適当に選択し、空中線１０の８本あ
る要素の付勢を順次船首側から時計回りに回転す
るように切換波発生器４８を介して空中線切換器
１２を制御すると、その結果、GPS衛星と空中
線１０の各要素との相対距離が順次変化すること
になる（第２図参照）。従つて、これに応じて
GPS電波のPNコードが空中線１０に到着する時
間が順次変わることになり、このことは、第１バ
ンドパスフイルタ３２の出力に現れる。GPS信
号の復調信号の振幅Φが、第３図に示す通り変調
器２４から乗算器２２に送給される信号に含まれ
るPNコードと中間周波増幅器２０から乗算器２
２に送給されるGPS衛星からの受信々号に含ま
れるPNコードとの位相差εに対応して変化する
ことを意味する。即ち、第３図に示すように位相
差εが０の時、GPS信号の復調信号は最大の振
幅をもち、一方、位相差εがPNコードの１チツ
プの端に接近するに従い前記振幅は減少する。な
お、PNコード発生器３０で生成されるPNコー
ドの位相は、予め、GPS受信機５２から送給さ
れるPNコードの位相とほぼ一致して発生するよ
うに設定されているが、ここでは、PNコード発
生器３０の出力を遅延回路２６により1/2チツプ
分だけ遅らせているので、結局、乗算器２２の二
つの入力端子に送られる信号間のPNコードの位
相差は互いに約1/2チツプ存在することになる。
このため、第１バンドパスフイルタ３２の出力Φ
は、第３図の−1/2チツプ付近の値を示すことに
なる。従つて、空中線切換器１２により空中線１
０の各要素を切換れば、前記各要素とGPS衛星
との相対距離がそれに対応して順次変動し、その
結果、第１バンドパスフイルタ３２の出力には第
４図に示すように出力変動△Ｒが現れることにな
る。この出力変動△Ｒは、GPS衛星の方位の地
平面への投影が船首方位と一致するときには第４
図において示す○点を結んだ階段状に変化し、一
方、GPS衛星の方位の地平面への投影が船首方
位からΘs偏位した方位にあるときには第４図に
おいて示すＸ点を結んだ階段状に変化するに到
る。従つて、第１バンドパスフイルタ３２の出力
の一部を包絡線検波器４２に導き出力変動分△Ｒ
を抽出し、切換波発生器４８の切換周期Ｔの逆数
を中心周波数とする第２バンドパスフイルタ４４
に導入すれば、その出力は、第４図に図示するよ
うになる。すなわち、その出力は、実線又は点線
で表されるような正弦波状となる。従つて、切換
波発生器４８の空中線切換器への切換信号の位相
と、第２バンドパスフイルタ４４の出力位相との
差−（90゜＋360゜／16）が船首方位からGPS衛星の
方位の地平面への投影方位までの方位を示すこと
になる。このため、位相検出器４６では、前記切
換信号と第２バンドパスフイルタ４４の出力信号
との位相差を求め、その信号は、船首方位演算器
５０の一方の入力端子に導入され、またこの船首
方位演算器５０の他方の入力端子にはGPS受信
機５２からPNコード発生器３０に送給される
PNコードを含むGPS衛星に係る方位信号が送給
される。従つて、船首方位演算器５０では、
GPS方位信号から、位相検出器４６の出力−（90゜
＋360゜／16）を減算することにより船首方位が求
められ、これは、表示器５４により表示されるこ
とになる。
次に、本発明に係る船首方位測定装置の別の実
施例を第５図に示す。なお、この第５図におい
て、第１図の実施例と同一の構成要素は、同一の
参照符号で表してある。
施例を第５図に示す。なお、この第５図におい
て、第１図の実施例と同一の構成要素は、同一の
参照符号で表してある。
そこで、本実施例では、ダイポール空中線１０
に代えて指向性空中線１０′を採用する。該指向
性空中線１０′は、モータ１２′によつて回転可能
に支持されている。さらに、このモータ１２′は、
回転制御器４８′の一方の出力側と接続し、回転
制御器４８′の他方の出力側は、位相検出器４６
の一方の入力側と接続されてなるものである。
に代えて指向性空中線１０′を採用する。該指向
性空中線１０′は、モータ１２′によつて回転可能
に支持されている。さらに、このモータ１２′は、
回転制御器４８′の一方の出力側と接続し、回転
制御器４８′の他方の出力側は、位相検出器４６
の一方の入力側と接続されてなるものである。
以上のように構成される船首方位測定装置は、
その作用において、前記の実施例と殆ど変わるこ
とはない。すなわち、回転制御器４８′の一方の
出力端から送給された信号によつてモータ１２′
は、その回転駆動を制御され、モータ１２′の図
示しない回転軸に連結する空中線１０′は、その
回転軸の回転に伴つて回転し、GPS衛星から送
信されるGPS電波を受信するが、そのGPS信号
は、周波数変換器１４の一方の入力端子に接続さ
れ、以下第１の実施例と同様の作用を行い、第２
バンドパスフイルタ４４の出力として位相検出器
４６の一方の入力に導入されることになる。
その作用において、前記の実施例と殆ど変わるこ
とはない。すなわち、回転制御器４８′の一方の
出力端から送給された信号によつてモータ１２′
は、その回転駆動を制御され、モータ１２′の図
示しない回転軸に連結する空中線１０′は、その
回転軸の回転に伴つて回転し、GPS衛星から送
信されるGPS電波を受信するが、そのGPS信号
は、周波数変換器１４の一方の入力端子に接続さ
れ、以下第１の実施例と同様の作用を行い、第２
バンドパスフイルタ４４の出力として位相検出器
４６の一方の入力に導入されることになる。
ところで、空中線１０′が１回転する周期Ｔを
適当に選択し、且つ空中線１０′が第６図に示す
ように船首側から時計回りに回転するように回転
制御器４８′を介してモータ１２′を制御すると、
その結果GPS信号の受信強度は順次変化するこ
とになる。このことは、第１バンドパスフイルタ
３２の出力に現れる復調されたGPS信号の振幅
が、第７図に示すように変動分△Ａを含むことを
意味する。従つて、第１バンドパスフイルタ３２
の出力を一部分岐して包絡線検波器４２に導入し
て出力振幅変動分△Ａを抽出し、これを回転制御
器４８′がモータ１２′を制御することによつて空
中線１０′を１回転させる周期Ｔの逆数を中心周
波数とする第２バンドパスフイルタ４４に導入す
れば、その出力は、第７図に示すようになる。す
なわち、その出力は、正弦波状となる。ここで、
実線で表される曲線は、GPS衛星の方位の地平
面に対する投影が船首方位と一致する場合を示
し、また、点線で表わされる曲線は、GPS衛星
の方位の地平面への投影が船首方位からΘs偏位
している方位にあるときを示す。従つて、回転制
御器４８′の回転制御の位相と、第２バンドパス
フイルタ４４の出力の位相との差＋90゜が船首方
位からGPS衛星の方位の地平面に対する投影方
位迄の方位を示すことになる。
適当に選択し、且つ空中線１０′が第６図に示す
ように船首側から時計回りに回転するように回転
制御器４８′を介してモータ１２′を制御すると、
その結果GPS信号の受信強度は順次変化するこ
とになる。このことは、第１バンドパスフイルタ
３２の出力に現れる復調されたGPS信号の振幅
が、第７図に示すように変動分△Ａを含むことを
意味する。従つて、第１バンドパスフイルタ３２
の出力を一部分岐して包絡線検波器４２に導入し
て出力振幅変動分△Ａを抽出し、これを回転制御
器４８′がモータ１２′を制御することによつて空
中線１０′を１回転させる周期Ｔの逆数を中心周
波数とする第２バンドパスフイルタ４４に導入す
れば、その出力は、第７図に示すようになる。す
なわち、その出力は、正弦波状となる。ここで、
実線で表される曲線は、GPS衛星の方位の地平
面に対する投影が船首方位と一致する場合を示
し、また、点線で表わされる曲線は、GPS衛星
の方位の地平面への投影が船首方位からΘs偏位
している方位にあるときを示す。従つて、回転制
御器４８′の回転制御の位相と、第２バンドパス
フイルタ４４の出力の位相との差＋90゜が船首方
位からGPS衛星の方位の地平面に対する投影方
位迄の方位を示すことになる。
そこで、位相検出器４６では、回転制御器４
８′からのモータ回転制御のための位相出力と、
第２バンドパスフイルタ４４の出力との位相差が
求められ、その信号は、船首方位演算器５０に送
られる。一方、前記船首方位演算器５０には、
GPS受信機５２からPNコード発生器３０に送給
されるPNコードを含むGPS衛星に係る方位信号
が送給される。この結果、船首方位演算器５０で
は、前記方位信号から位相検出器４６の出力＋
90゜を減算することにより、船首方位が求められ、
その信号は、さらに表示器５４に送給されて表示
されることになる。
８′からのモータ回転制御のための位相出力と、
第２バンドパスフイルタ４４の出力との位相差が
求められ、その信号は、船首方位演算器５０に送
られる。一方、前記船首方位演算器５０には、
GPS受信機５２からPNコード発生器３０に送給
されるPNコードを含むGPS衛星に係る方位信号
が送給される。この結果、船首方位演算器５０で
は、前記方位信号から位相検出器４６の出力＋
90゜を減算することにより、船首方位が求められ、
その信号は、さらに表示器５４に送給されて表示
されることになる。
本発明によれば、以上のように、特に磁針又は
独楽を使用することなく船首方位の測定が可能で
あるため、従来、その測定が困難とされていた極
地方においても安定し且つ正確な方位測定が可能
となり、しかも電気的に船首方位を求めることが
可能であるため耐用年数も極めて長くさらに従来
の慣性航法に比しその費用も極めて低廉である等
種々の効果が得られた。
独楽を使用することなく船首方位の測定が可能で
あるため、従来、その測定が困難とされていた極
地方においても安定し且つ正確な方位測定が可能
となり、しかも電気的に船首方位を求めることが
可能であるため耐用年数も極めて長くさらに従来
の慣性航法に比しその費用も極めて低廉である等
種々の効果が得られた。
以上、本発明につき、好適な実施例を挙げて説
明したが、本発明はこの実施例に限定されるもの
ではなく、例えば、空中線と空中線切換器の代わ
りに１本のダイポール空中線を周期Ｔで円周上を
回転させその出力を周波数変換器に導入すること
も可能である等、本発明の精神を逸脱しない範囲
において種々の改変が可能であることは勿論であ
る。
明したが、本発明はこの実施例に限定されるもの
ではなく、例えば、空中線と空中線切換器の代わ
りに１本のダイポール空中線を周期Ｔで円周上を
回転させその出力を周波数変換器に導入すること
も可能である等、本発明の精神を逸脱しない範囲
において種々の改変が可能であることは勿論であ
る。
第１図は、本発明に係る船首方位測定装置の構
造を示すブロツク図、第２図は、船首と衛星との
相関々係を示す説明図、第３図は、第１バンドパ
スフイルタの出力とPNコードの位相差との相
関々係を示す説明図、第４図は、GPS衛星の方
位の地平面への投影と船首方位の相関関係を示す
説明図、第５図は本発明に係る船首方位測定装置
の別の実施例を示すブロツク図、第６図は第５図
に示す実施例における船首と衛星との相関関係を
示す説明図、第７図は第５図に示す実施例におけ
るGPS衛星の方位の地平面への投影と船首方位
の相関関係を示す説明図である。 １０…空中線、１２…空中線切換器、１４…周
波数変換器、１６…第１周波数合成器、１８…発
振器、２０…中間周波増幅器、２２…乗算器、２
４…変調器、２６…遅延回路、２８…電圧制御発
振器、３０…PNコード発生器、３２…第１バン
ドパスフイルタ、３４…逓倍器、３６…位相検波
器、３８…第２周波数合成器、４０…ループフイ
ルタ、４２…包絡線検波器、４４…第２バンドパ
スフイルタ、４６…位相検出器、４８…切換波発
生器、５０…船首方位演算器、５２…GPS受信
機、５４…表示器、１０′…空中線、１２′…モー
タ、４８′…回転制御器。
造を示すブロツク図、第２図は、船首と衛星との
相関々係を示す説明図、第３図は、第１バンドパ
スフイルタの出力とPNコードの位相差との相
関々係を示す説明図、第４図は、GPS衛星の方
位の地平面への投影と船首方位の相関関係を示す
説明図、第５図は本発明に係る船首方位測定装置
の別の実施例を示すブロツク図、第６図は第５図
に示す実施例における船首と衛星との相関関係を
示す説明図、第７図は第５図に示す実施例におけ
るGPS衛星の方位の地平面への投影と船首方位
の相関関係を示す説明図である。 １０…空中線、１２…空中線切換器、１４…周
波数変換器、１６…第１周波数合成器、１８…発
振器、２０…中間周波増幅器、２２…乗算器、２
４…変調器、２６…遅延回路、２８…電圧制御発
振器、３０…PNコード発生器、３２…第１バン
ドパスフイルタ、３４…逓倍器、３６…位相検波
器、３８…第２周波数合成器、４０…ループフイ
ルタ、４２…包絡線検波器、４４…第２バンドパ
スフイルタ、４６…位相検出器、４８…切換波発
生器、５０…船首方位演算器、５２…GPS受信
機、５４…表示器、１０′…空中線、１２′…モー
タ、４８′…回転制御器。
Claims (1)
- １ GPS衛星と相対位置関係を変化させるか若
しくは等価的に変化させて受信するGPS信号に
変動成分を導入する如くなされた空中線と、前記
空中線に作用してGPS衛星との相対位置関係を
変化させるか若しくは等価的に変化させる手段
と、GPS電波を受信して自船の位置及びGPS衛
星の方位を求めるGPS受信機と、前記GPS受信
機から導出される同期のための信号により前記
GPS受信機と同期して前記空中線より得られる
GPS信号から所定のGPS衛星からの受信電波に
含まれるPN信号の位相若しくは振幅の変動成分
を抽出する手段と、前記受信電波より抽出された
変動成分と前記空中線に与えられたGPS衛星と
の相対位置関係の変化若しくは等価的な変化との
差異を検出し船首方位に対するGPS衛星の方位
を検出する手段と、前記船首方位に対するGPS
衛星の方位と前記GPS受信機から得られるGPS
衛星の方位とから船首方位を求める手段と、前記
船首方位を表示する表示器とからなることを特徴
とする船首方位測定装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19953582A JPS5988667A (ja) | 1982-11-13 | 1982-11-13 | 船首方位測定装置 |
| US06/507,017 US4644358A (en) | 1982-11-13 | 1983-06-23 | Stem orientation measurement apparatus |
| GB08317964A GB2130040B (en) | 1982-11-13 | 1983-07-01 | A stem orientation measurement apparatus |
| FR8311352A FR2536177B1 (fr) | 1982-11-13 | 1983-07-07 | Appareil de mesure de l'orientation de l'etrave d'un navire |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19953582A JPS5988667A (ja) | 1982-11-13 | 1982-11-13 | 船首方位測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5988667A JPS5988667A (ja) | 1984-05-22 |
| JPS6367147B2 true JPS6367147B2 (ja) | 1988-12-23 |
Family
ID=16409445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19953582A Granted JPS5988667A (ja) | 1982-11-13 | 1982-11-13 | 船首方位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5988667A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0527018Y2 (ja) * | 1986-03-31 | 1993-07-08 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57199536A (en) * | 1981-05-30 | 1982-12-07 | Akinori Miyatake | Manufacture of back-notched peg |
-
1982
- 1982-11-13 JP JP19953582A patent/JPS5988667A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5988667A (ja) | 1984-05-22 |
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