JP3024787B2 - Heading measurement device - Google Patents

Heading measurement device

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JP3024787B2
JP3024787B2 JP2277969A JP27796990A JP3024787B2 JP 3024787 B2 JP3024787 B2 JP 3024787B2 JP 2277969 A JP2277969 A JP 2277969A JP 27796990 A JP27796990 A JP 27796990A JP 3024787 B2 JP3024787 B2 JP 3024787B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial application field) The present invention relates to an apparatus for measuring a heading, and more specifically, it utilizes a GPS radio wave (a radio wave transmitted from a Global Positioning System, hereinafter the same). The present invention relates to an apparatus for measuring a heading of a navigating ship or the like.

(従来の技術とその課題) 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。マグネットコンパス
(磁気コンパス)やジャイロ 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
って、最も広汎に用いられている航海計器といえよう。
(Prior art and its problems) In order for a ship or the like to navigate safely on the sea, it is necessary to confirm a correct position of the ship and determine a course based on the position. To this end, various navigational instruments are commonly equipped on ships. The magnetic compass (magnetic compass) and the gyro compass belong to dead reckoning instruments for performing dead reckoning, and can be said to be the most widely used navigation instruments.

通常のマグネット 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、従ってマグネッ
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受け易い材質
で出来ていたり、あるいは、積荷自体が磁力の影響を受
け易い鉄材等である場合、磁針の示度が、偏位すること
がある。従って、このような偏差又は自差は経験等に依
拠した進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。
The normal magnet compass is based on the principle that if the magnetic needle is suspended freely, it indicates the direction of the earth's magnetic pole.However, the direction of the earth's magnetic pole may correspond to the true north and south of the earth depending on the location. It can be skewed, so the magnetic compass pointer does not always point to true north-south. Also, when the hull is made of a material that is susceptible to magnetic force such as an iron material, or when the cargo itself is an iron material or the like that is easily affected by magnetic force, the reading of the magnetic needle may be deviated. Therefore, such a deviation or self-difference requires correction for the course decision based on experience etc.,
Eventually, the accuracy will be poor.

一方、ジャイロ 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の方向を指示
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さほど長くならないという
欠点があった。
On the other hand, the gyro compass is based on the principle that the rotation of the earth is applied to the tops that rotate at high speed and the direction of the earth's axis is indicated. It has the drawback that it requires regular maintenance and its service life is not so long.

更に、極地方を航行する船舶は、その地域的特質から
マグネット コンパス並びにジャイロ 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種々の問題点が存在していた。
In addition, ships traveling in the polar region cannot use either a magnet compass or a gyro compass because of their regional characteristics, and there are various problems such as the fact that an inertial navigation system that replaces them is extremely expensive. Was.

(課題を解決するための手段) そこで、本発明者は、鋭意考究した結果、GPS/NAVSTA
R システム(Global Positioning System/Navigatio
n 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込まれて宇宙を所
定の軌道に沿って回転する21個の移動衛星のいずれか1
つから発信される信号を円周に沿っ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方位測
定用無指向性空中線によって受信し、この受信電波のド
ップラー変位又は位相変化の周期と空中線を回転又は順
次切替える周期との位相差を検出することによって船首
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っ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得られることが判った。
(Means for Solving the Problems) Therefore, as a result of intensive studies, the present inventor has found that GPS / NAVSTA
R system (Global Positioning System / Navigatio
n System with Time and Ranges), one of 21 mobile satellites that are built into this system and rotate the universe along a predetermined orbit.
The signals transmitted from the antennas are received by a plurality of omnidirectional antennas for azimuth measurement which are rotated along the circumference or arranged on the circumference and sequentially switched at a fixed period, and the Doppler displacement or phase change of the received radio waves. Is detected in advance by detecting the phase difference between the period of the satellite and the period of rotating or sequentially switching the antenna, and the heading is obtained from the heading of the satellite and the heading of the satellite obtained by the satellite signal. With such a configuration, it has been found that a heading measurement apparatus capable of resolving the above-mentioned inconveniences at once can be obtained.

従って、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、耐用年数に優れかつ極地
方でも使用可能であり、しかも取扱の簡便な船首方位測
定装置を提供するにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a heading measuring apparatus which is extremely accurate, has an excellent service life, can be used in polar regions, and is easy to handle in determining the heading of its own ship. is there.

また、本発明においては、好適な空中線の設置場所が
ごく限られている小形船等においても容易に利用できる
ように、円周上に配列された方位測定用空中線の配列の
中心に測位用空中線を配置して空中線系の小形化及び構
造の簡単化をはかると共に、方位測定用のGPS受信機と
測位用GPS受信機に共通する局部発振周波数信号発生器
を備えることにより方位測定機能付きの測位用GPS受信
機の製作が小形で安価となり、しかも構造が簡単化され
るために性能の安定化が図られる。更に、これらのこと
により方位測定のためのスペクトル拡散信号の安定化を
図った。
Further, in the present invention, a positioning antenna is located at the center of an array of azimuth measuring antennas arranged on the circumference so that the antenna can be easily used even in a small ship or the like where a suitable antenna installation location is extremely limited. The GPS receiver for azimuth measurement and the local oscillation frequency signal generator common to the GPS receiver for positioning are installed, and the positioning with azimuth measurement function is provided. The production of GPS receivers is small and inexpensive, and the structure is simplified, so that the performance is stabilized. Further, by these, the spread spectrum signal for azimuth measurement was stabilized.

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詳細に説明
する。
Next, a preferred embodiment of a heading measurement apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(実施例) 第1図において、参照符号10は、半径がGPS電波の1/4
波長以内の円周上に配列した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。空中線11は空中線10の円周状の配列の中心
に配置された1本のダイポール空中線を示し、この空中
線11は、測位用GPS受信機48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
接続されかつこの空中線切換器12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。また第1周波数合成器16の出力端
子は測位用GPS受信機48に接続する。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
ち一方は、PNコード発生器(疑似雑音コード発生器)26
の出力端子と、また、他方は、電圧制御発振器28の出力
端子と接続される。乗算器22の出力端子は、第1バンド
パスフィルタ30の入力側と接続し、この第1バンドパス
フィルタ30の出力端子は、逓倍器32の入力側に接続す
る。位相検波器34は、一方において逓倍器32の出力を受
け、他方において第2周波数合成器36の出力を受けるも
のであって、従って、その一方の入力端子は、前記逓倍
器32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36の出力端子に接続される。この場
合、周波数合成器36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34の出力
側は、ループフィルタ38を介して電圧制御発振器28の入
力側と接続される。従って、電圧制御発振器28−変調器
24−乗算器22−第1バンドパスフィルタ30−逓倍器32−
位相検波器34−ループフィルタ38は、互いにPLL(Phase
Locked Loop)を構成することが諒解されよう。
(Embodiment) In FIG. 1, reference numeral 10 indicates that the radius is 1/4 of the GPS radio wave.
The figure shows eight dipole antennas arranged on a circumference within a wavelength, and the antenna 10 is electrically connected to an antenna switch 12. The antenna 11 indicates one dipole antenna arranged at the center of the circumferential array of the antennas 10, and the antenna 11 is electrically connected to the positioning GPS receiver 48. The output side of the dipole antenna 10 is connected to the antenna switch 12, and the output terminal of the antenna switch 12 is connected to one input terminal of the frequency converter 14, and the other input terminal of the frequency converter 14. Is connected to the output terminal of the first frequency synthesizer 16. The output terminal of the first frequency synthesizer 16 is connected to a positioning GPS receiver 48. Note that the input terminal of the first frequency synthesizer 16 is connected to the output terminal of the high stability oscillator 18. An output terminal of the frequency converter 14 is connected to an input terminal of the intermediate frequency amplifier 20, and an output side of the amplifier 20 is connected to one input terminal of the multiplier 22. Next, the other input terminal of the multiplier 22 is connected to the output terminal of the modulator 24, and one of the two input terminals of the modulator 24 is connected to a PN code generator (pseudo noise code generator). 26
And the other is connected to the output terminal of the voltage controlled oscillator 28. The output terminal of the multiplier 22 is connected to the input side of the first band pass filter 30, and the output terminal of the first band pass filter 30 is connected to the input side of the multiplier 32. The phase detector 34 receives the output of the multiplier 32 on the one hand and the output of the second frequency synthesizer 36 on the other hand, so that one input terminal thereof is connected to the output terminal of the multiplier 32. The other input terminal is connected to the output terminal of the frequency synthesizer 36. In this case, the input side of the frequency synthesizer 36 is connected to the branched output side of the high stability oscillator 18. Note that the output side of the phase detector 34 is connected to the input side of the voltage controlled oscillator 28 via the loop filter 38. Therefore, the voltage controlled oscillator 28-modulator
24-multiplier 22-first bandpass filter 30-multiplier 32-
The phase detector 34 and the loop filter 38 are connected to each other by a PLL (Phase
Locked Loop).

さて、位相検波器34の出力側は、分岐されて第2バン
ドパスフィルタ40の入力側と接続する。位相検出器42
は、前記第2バンドパスフィルタ40の出力と、切換波発
生器44の一方の出力を受け、従ってその一方の入力端子
は、第2バンドパスフィルタ40の出力端子と、また、他
方の入力端子は、切換波発生器44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44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。
The output side of the phase detector 34 is branched and connected to the input side of the second band pass filter 40. Phase detector 42
Receives the output of the second bandpass filter 40 and one output of the switched wave generator 44, so that one input terminal is the output terminal of the second bandpass filter 40 and the other input terminal. Is connected to one output terminal of the switching wave generator 44. Here, the other output terminal of the switching wave generator 44 is connected to the input side of the antenna switching device 12.

船首方位演算器46は、その一方の入力端子が前記位相
検波器42の出力端子と接続するものであって、また、そ
の他方の入力端子は、測位GPS受信機48の一方の出力端
子と接続する。さらに、測位GPS受信機48の他方の出力
端子は、PNコード発生器26の入力端子と接続し、かつ船
首方位演算器46の出力側は表示器50の入力側と接続され
てなるものである。
The heading calculator 46 has one input terminal connected to the output terminal of the phase detector 42, and the other input terminal connected to one output terminal of the positioning GPS receiver 48. I do. Further, the other output terminal of the positioning GPS receiver 48 is connected to the input terminal of the PN code generator 26, and the output side of the heading calculator 46 is connected to the input side of the display 50. .

本発明装置は、基本的には以上のように構成されてな
るものであって、次に本発明装置の作用並びに効果につ
いて説明する。
The device of the present invention is basically configured as described above. Next, the operation and effects of the device of the present invention will be described.

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44の一方の出力側から送
給された信号によって空中線切換器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18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。従って、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
間周波数増幅器20に送出されることになる。中間周波数
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26にお
いて生成されるPN信号(Psuedo Noisu信号、疑似雑音
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26の出力は、測位用GP
S受信機48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。従って、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バンドパスフィルタ30
に送給すれば、この第1バンドパスフィルタ30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バンドパスフィルタ30の出力信号は、
それを2逓倍する逓倍器32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34の一方の入力端子に導入されることにな
る。
The output of each element constituting the antenna 10 is supplied to the antenna switch 12, while the signal transmitted from one output side of the switching wave generator 44 causes the antenna switch 12 to output any one of the dipole antennas 10. Select one element. Since the selected element receives a GPS radio wave transmitted from a GPS satellite (not shown), the GPS signal of the antenna 10 is introduced into one input terminal of the frequency converter 14 and the other input terminal. Is supplied from the first frequency synthesizer 16 with a local oscillation frequency signal generated in response to the output of the high stability oscillator 18. Therefore, the frequency converter 14 outputs a frequency signal representing the difference between the GPS signal and the local oscillation frequency signal to the intermediate frequency amplifier 20 as an output. In the intermediate frequency amplifier 20, the output signal of the frequency converter 14 is amplified and becomes one input signal of the multiplier 22.
In this case, the signal from the modulator 24 is sent as the other input signal. In this case, the output signal of the modulator 24 is obtained by modulating the output of the voltage controlled oscillator 28 with a PN signal (Psuedo Noisu signal, pseudo noise signal) generated in the PN code generator 26. PN
The signal, that is, the output of the PN code generator 26 is
It is regulated to have an appropriate one satellite code and reception timing within the visibility of the GPS satellite selected by the S receiver 48. Therefore, the output of the multiplier 22 is output to the first band-pass filter 30 whose center frequency is the difference between the intermediate frequency of the intermediate frequency amplifier 20 and the frequency of the voltage controlled oscillator 28.
, The first bandpass filter 30 obtains a signal obtained by demodulating the spread spectrum of the GPS signal received at the antenna 10. Next, the output signal of the first band-pass filter 30 thus demodulated is
The signal is guided to a multiplier 32 for doubling it, and the orbit data and other modulation components contained in the demodulated GPS signal are removed and introduced to one input terminal of a phase detector 34.

次に、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36に導入さ
れる。この第2周波数合成器36により、前記高安定発振
器18の出力周波数は、逓倍器32の出力周波数と同一の周
波数に変換され、位相検波器34の他方の入力端子に導入
される。ここで、位相検波器34の出力は、ループフィル
タ38を介して前記のように電圧制御発振器28、変調器2
4、乗算器22、バンドパスフィルタ30、逓倍器32を含むP
LLに導入されるので、逓倍器32の出力信号周波数は、第
2周波数合成器36の出力周波数と正確に一致するように
なる。
Next, the signal sent from the high-stable oscillator 18 is introduced into the first frequency synthesizer 16 on the one hand as described above, and is branched into the second frequency synthesizer 36 on the other hand. The output frequency of the high-stable oscillator 18 is converted into the same frequency as the output frequency of the multiplier 32 by the second frequency synthesizer 36, and is introduced to the other input terminal of the phase detector 34. Here, the output of the phase detector 34 is supplied to the voltage controlled oscillator 28 and the modulator 2 through the loop filter 38 as described above.
4, P including multiplier 22, bandpass filter 30, and multiplier 32
Since it is introduced into the LL, the output signal frequency of the multiplier 32 will be exactly the same as the output frequency of the second frequency synthesizer 36.

ところで、切換波発生器44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44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)。従ってこれに応じてGPS電波の受信信号の位
相偏位ΔΦは、GPS衛星の方位の地平面への投影方位が
船首方位と一致するとき、第3図において○点を結んだ
階段状に変化し、一方、GPS衛星が第2図に示すように
船首方位からΘsの方位にあるときには第3図において
X点を結んだ段階状に変化する。そこで、切換波発生器
44の切換周期Tをループフィルタ38の時定数より小さく
選択すれば、空中線10の各要素を順次切換えることによ
り発生する位相偏位は、位相検波器34の出力の変化とし
て現れることになる。従って、このような位相検波器34
の出力を切換周期Tの逆数を中心周波数とする第2バン
ドパスフィルタ40に通すことにより、この第2バンドパ
スフィルタ40の出力は、第3図に示すように、実線又は
点線の正弦波で表すことができることになる。この結
果、切換波発生器44の切換の位相と第2バンドパスフィ
ルタ40の出力の位相との差+(90゜−360゜/16)が船首
方位からGPS衛星の方位の地平線への投影方位迄の方位
を示すことになる。
By the way, the switching cycle T of the switching wave generator 44 is appropriately selected, and the antenna switching unit is switched via the switching wave generator 44 so that the energization of the eight elements of the antenna 10 is sequentially rotated clockwise from the bow side. Controlling 12 will result in GPS satellites and aerial 10
The relative distance to each element changes sequentially (second
See figure). Accordingly, in response to this, the phase deviation ΔΦ of the received signal of the GPS radio wave changes stepwise connecting the points in FIG. 3 when the projection azimuth of the azimuth of the GPS satellite on the ground plane coincides with the heading azimuth. On the other hand, when the GPS satellite is in the azimuth of Δs from the heading as shown in FIG. 2, it changes stepwise connecting the point X in FIG. Therefore, the switching wave generator
If the switching period T of 44 is selected to be smaller than the time constant of the loop filter 38, the phase deviation generated by sequentially switching each element of the antenna 10 will appear as a change in the output of the phase detector 34. Therefore, such a phase detector 34
Is passed through a second band-pass filter 40 having a center frequency equal to the reciprocal of the switching period T, so that the output of the second band-pass filter 40 is a sine wave of a solid line or a dotted line as shown in FIG. Can be represented. As a result, the difference + (90 ° −360 ° / 16) between the switching phase of the switching wave generator 44 and the output phase of the second band-pass filter 40 is the projection azimuth from the heading to the horizon in the azimuth of the GPS satellite. It will show the direction up to.

従って、位相検出器42では、切換波発生器44の出力と
第2バンドパスフィルタ40の出力との位相差が取り出さ
れ、その信号は、次いで、船首方位演算器46の一方の入
力端子に導入される。一方、前記船首方位演算器46の他
方の入力端子には、測位用GPS受信機48のPNコードを含
むGPS衛星の方位信号が送給される。この結果、船首方
位演算器46では位相検波器42の出力+(90゜−360゜/1
6)が減算されるよう演算され、従って、船首方位が求
められて、これは表示器50により表示されることにな
る。ところで、測位用GPS受信機48にGPS信号を供給する
測位用空中線11は、方位測定用空中線10の円周状の配列
の中心に配置されているので、空中線10の各要素を順次
切換えることにより発生するGPS信号の位相偏位は測位
用空中線11で受信されるGPS信号に対して正確に対称に
変化することになり、かつ、第1の周波数合成器16の出
力は測位用GPS受信機48に共通に供給され、測位用GPS受
信機48の内部に有する、測位用空中線11から供給される
GPS信号を中間周波数に変換するための局部発振周波数
信号として使用するので、測位用GPS受信機48からPNコ
ード発生器26に送出されるPNコードのタイミングは正確
に方位測定用空中線10で受信するGPS信号のPNコードの
タイミングの中心に一致することになり、第1のバンド
パスフィルタ30の出力には最も復調出力が大きく安定し
たスペクトル拡散の復調信号が得られることになる。
Accordingly, in the phase detector 42, the phase difference between the output of the switching wave generator 44 and the output of the second bandpass filter 40 is extracted, and the signal is then introduced into one input terminal of the heading calculator 46. Is done. On the other hand, a heading signal of a GPS satellite including the PN code of the positioning GPS receiver 48 is transmitted to the other input terminal of the heading calculator 46. As a result, in the heading calculator 46, the output of the phase detector 42+ (90 ° −360 ° / 1
6) is calculated to be subtracted, so that the heading is determined, which will be displayed by the display 50. By the way, since the positioning antenna 11 that supplies the GPS signal to the positioning GPS receiver 48 is arranged at the center of the circumferential array of the azimuth measuring antenna 10, by sequentially switching each element of the antenna 10 The phase deviation of the generated GPS signal will change exactly symmetrically with respect to the GPS signal received by the positioning antenna 11, and the output of the first frequency synthesizer 16 will be the positioning GPS receiver 48. Are supplied in common to the GPS antenna 48 for positioning, and are supplied from the antenna 11 for positioning.
Since the GPS signal is used as a local oscillation frequency signal for converting to an intermediate frequency, the timing of the PN code transmitted from the positioning GPS receiver 48 to the PN code generator 26 is accurately received by the antenna 10 for azimuth measurement. This coincides with the center of the timing of the PN code of the GPS signal, so that the output of the first band-pass filter 30 has the largest demodulation output and a stable spread spectrum demodulated signal is obtained.

なお、本発明に係る別の実施例では、空中線10と空中
線切換器12に代えて1本のダイポール空中線を利用でき
る。このダイポール空中線を周期Tにおいて円周上で回
転させると空中線10にはドップラ偏移Δfが現れ、その
結果、第2バンドパスフィルタ40には、このドップラ偏
移Δfに対応する正弦波状の出力が得られることになる
(第4図参照)。ここで、図中、実線は、GPS衛星の地
平面への投影が船首方位と一致する場合に得られる出力
を示し、一方、点線は、GPS衛星の方位の地平面への投
影が船首方位からΘs偏位した結果得られる出力を示
す。この場合には、船首方位演算器46では、測位用GPS
受信機48から送給されるGPS衛星の方位から位相検出器4
2の出力+180゜を減算することにより船首方位が求めら
れ、同様に表示器50により表示される。
In another embodiment of the present invention, a single dipole antenna can be used instead of the antenna 10 and the antenna switch 12. When this dipole antenna is rotated on the circumference at the period T, a Doppler shift Δf appears in the antenna 10, and as a result, a sine-wave output corresponding to the Doppler shift Δf is output to the second bandpass filter 40. (See FIG. 4). Here, in the figure, the solid line shows the output obtained when the projection of the GPS satellite on the ground plane coincides with the heading, while the dotted line shows the projection of the GPS satellite's orientation on the ground plane from the heading. The output obtained as a result of the Θs deviation is shown. In this case, the heading calculator 46 uses the positioning GPS
Phase detector 4 based on the direction of the GPS satellite sent from receiver 48
The heading is obtained by subtracting the output of 2 + 180 °, and is similarly displayed by the display 50.

(発明の効果) 従って、1本のダイポール空中線によっても、演算要
素を変えることにより8本のダイポール空中線を用いた
場合と同様の効果が得られる。
(Effects of the Invention) Accordingly, even with one dipole antenna, the same effect as that obtained when eight dipole antennas are used can be obtained by changing the calculation elements.

以上、本発明につき、好適な実施例を挙げて説明した
が、本発明の実施例に限定されるものではなく、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。
As described above, the present invention has been described with reference to the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to the embodiments of the present invention, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. is there.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明に係る船首方位測定装置の構造を示す
ブロック図、第2図は、船首と衛星との相関関係を示す
説明図、第3図は、GPS電波の受信信号の位相偏位と時
間との相関関係を示す説明図、第4図は、1本のダイポ
ール空中線を用いた場合に現れるドップラー偏位と時間
との相関関係を示す説明図である。 10……方位測定用空中線、11……測位用空中線、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……中間周波数増幅器、22…
…乗算器、24……変調器、26……PNコード発生器、28…
…電圧制御発振器、30……第1バンドパスフィルタ、32
……逓倍器、34……位相検波器、36……第2周波数合成
器、38……ループフィルタ、40……第2バンドパスフィ
ルタ、42……位相検出器、44……切換波発生器、46……
船首方位演算器、48……GPS受信機、50……表示器。
FIG. 1 is a block diagram showing the structure of a heading measuring apparatus according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing a correlation between a bow and a satellite, and FIG. 3 is a phase deviation of a GPS radio wave reception signal. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a correlation between the position and the time, and FIG. 4 is an explanatory diagram showing a correlation between the Doppler deviation and the time that appear when one dipole antenna is used. 10… azimuth measurement antenna, 11… positioning aerial, 12…
Antenna switcher, 14 frequency converter, 16 first frequency synthesizer, 18 oscillator, 20 intermediate frequency amplifier, 22
… Multiplier, 24 …… Modulator, 26 …… PN code generator, 28…
... voltage controlled oscillator, 30 ... first bandpass filter, 32
... Multiplier, 34 ... Phase detector, 36 ... Second frequency synthesizer, 38 ... Loop filter, 40 ... Second band pass filter, 42 ... Phase detector, 44 ... Switching wave generator , 46 ……
Heading calculator, 48… GPS receiver, 50 …… Display.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】円周に沿って回転し若しくは円周上に配列
され一定周期で順次切換えられる複数個の方位測定用無
指向性空中線と、該方位測定用無指向性空中線を回転し
若しくは順次切換える手段と、前記方位測定用無指向性
空中線配列の中心に設置された測位用空中線と、該測位
用空中線により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、該GPS受信機から伝えら
れるGPS衛星に付与されたPNコードと、このPNコードの
受信タイミングと前記測位用空中線より得られるGPS信
号とから所定のGPS衛星の受信電波のドップラー変化又
は位相変化を抽出する手段と、前記GPS受信機と前記ド
ップラー変化又は位相変化を抽出する手段に共通に局部
発振用周波数信号を供給し、前記方位測定用無指向性空
中線と測位用空中線が受信したGPS信号をそれぞれ中間
周波数に変換するための局部発振周波数信号を発生する
手段と、前記ドップラー変化又は位相変化の周期と前記
空中線を回転又は順次切換える周期との位相差を検出し
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。
1. A plurality of omnidirectional antennas for azimuth measurement which are rotated along the circumference or are arranged on the circumference and are sequentially switched at a constant period, and the omnidirectional antenna for azimuth measurement are rotated or sequentially rotated. Switching means, a positioning antenna installed at the center of the omnidirectional antenna array for azimuth measurement, and a GPS receiver that receives GPS radio waves by the positioning antenna to obtain the position of the ship and the azimuth of the GPS satellite. The PN code given to the GPS satellite transmitted from the GPS receiver, the reception timing of the PN code and the GPS signal obtained from the positioning antenna, the Doppler change or phase change of the received radio wave of the predetermined GPS satellite. A means for extracting, a local oscillation frequency signal is supplied in common to the GPS receiver and the means for extracting the Doppler change or the phase change, and the omnidirectional antenna for azimuth measurement and the GPS received by the positioning antenna are received. Means for generating a local oscillation frequency signal for converting each signal to an intermediate frequency, and detecting a phase difference between a cycle of the Doppler change or phase change and a cycle of rotating or sequentially switching the antenna to detect a GPS satellite with respect to the heading. Means for detecting a heading, means for obtaining a heading from a heading of a GPS satellite with respect to the heading and a heading of a GPS satellite obtained from the GPS receiver, and a display for displaying the heading. Heading measurement device.
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