JPH03245075A - Gyroscopic apparatus - Google Patents

Gyroscopic apparatus

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JPH03245075A
JPH03245075A JP4205890A JP4205890A JPH03245075A JP H03245075 A JPH03245075 A JP H03245075A JP 4205890 A JP4205890 A JP 4205890A JP 4205890 A JP4205890 A JP 4205890A JP H03245075 A JPH03245075 A JP H03245075A
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gyro
gps
gyro device
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Kazuteru Sato
一輝 佐藤
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Abstract

PURPOSE:To continuousely and accurately measure an azimuth by mounting two or more antennae arranged to a navigation body for receiving a satellite radio wave, a position and azimuth operating apparatus, an angular velocity sensor having a yaw axis as an input axis and related devices. CONSTITUTION:The radio wave from a GPS satellite received by two antennae 1, 2 arranged to a ship body on the bow and stern line thereof at a predeter mined interval is 1 inputted to a GPS position operation part 4 and a GPS azimuth operation part 3 to calculate the position and azimuth of the ship body. The azimuth output from the operation part 3 is subjected to comparative operation along with the azimuth obtained by integrating the output of a vibra tion gyroscope 10 by a comparator C and the residual differential angle thereof is inputted to a compensating operation part 13 and multiplied by K to be fed back to the adding part E on the input side of an integrator 12 as an oppo site code. The output angular velocity of the gyroscope 10 is integrated and the azimuth follows the azimuth from the operation part 3. Therefore, even when the output cycle of the operation 3 becomes long, the azimuth angle is interpolated by the azimuth due to the gyroscope during this period.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、船舶,自動車等の航行体の方位角、位置及び
速度等を検出するジャイロ装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a gyro device that detects the azimuth, position, speed, etc. of a navigation object such as a ship or an automobile.

(従来の技術〕 従来、船舶等には、周知の如く、方位を計測する装置と
して、ジャイロコンパス及び磁気コンパスが有り、如何
なる条件下においても、常に自船の方位を計測し、安全
な航行が可能となるようになされていた。
(Prior art) As is well known, ships and the like have conventionally had gyro compasses and magnetic compasses as devices for measuring direction, and they have been used to constantly measure the direction of the own ship under any conditions and ensure safe navigation. It was made possible.

しかしながら、ジャイロコンパスは、その起動時間が約
1時間以上と長くかかること、また、磁気コンパスは、
地磁気の北を示すことから、その示す方位は真北から偏
移しているという欠点を有しいた。
However, the gyro compass takes a long time to start up, about 1 hour or more, and the magnetic compass
Since it indicates the geomagnetic north, it has the disadvantage that the direction it indicates deviates from true north.

近年、これらの欠点を一掃し、常時、船舶等の航行体の
位置を検出するシステムとして、衛星による電波を利用
したG P S (Global Positioni
ngSys tem)航法が提案されている。これは、
常時、3個以上の衛星からのデータにより、三次元的に
航行体の位置を計測するものであり、衛星の打−1二げ
が終了する1990年代には、民間用のコードであるC
/Aコードを用いて運用されるものと期待されている。
In recent years, GPS (Global Positioning System), which uses radio waves from satellites, has been developed as a system to eliminate these shortcomings and constantly detect the position of navigational objects such as ships.
ngSystem) navigation has been proposed. this is,
It constantly measures the position of a navigation object three-dimensionally using data from three or more satellites, and in the 1990s, when the first and second satellites were completed, the civilian code C was used.
It is expected that it will be operated using the /A code.

しかしながら、上記、通常の計測によるGPSの信号処
理においては、航行体の位置が計測できるだけであり、
その位置計測誤差が大きいために方位角を計測すること
はできなかった。これに対し、ディファレンシャルGP
Sと称される測量で用いられてきた衛星電波の位相差を
計測する2位置差高精度同時計測法により、航行体の方
位角を算出する手法が発表されている。以下、第3図を
もとに、その計測原理を説明する。
However, in the above-mentioned GPS signal processing using normal measurement, it is only possible to measure the position of the navigation object.
Due to the large position measurement error, it was not possible to measure the azimuth. On the other hand, differential GP
A method has been announced for calculating the azimuth angle of a navigation object using a two-position difference high-precision simultaneous measurement method that measures the phase difference of satellite radio waves, which has been used in surveying called S. The measurement principle will be explained below based on FIG.

第3図に於で、(1)及び(2)は、例えば船舶等の航
行体(図示せず)に取り付けた受信アンテナであり、基
線長である両アンテナ(1)及び(2)間の距離Lは、
既知であるとする。これらのアンテナ(IL (21か
らの電波は、GPS方位演算部(3)に供給されており
、以下に述べる演算により航行体の方位角成分ψを演出
する。
In Fig. 3, (1) and (2) are receiving antennas attached to a navigation object (not shown) such as a ship, and the distance between both antennas (1) and (2), which is the baseline length, is The distance L is
Assume that it is known. Radio waves from these antennas (IL 21) are supplied to a GPS azimuth calculation unit (3), which produces the azimuth angle component ψ of the vehicle through the calculations described below.

GPS衛星(5)から発信される電波は、L1帯の周波
数約1.5GHz又はL2帯の周波数約1.2GHzの
キャリアで伝送される。民間用として開放されるコード
は、C/Aコードのみであるので、以下では、C/Aコ
ードをもとにすることとする。C/Aコードを用いる場
合は、電波はL1帯であり、チンプレー} 1.023
 Mbps, 1023 bitのデータを受信するこ
とができる。
Radio waves emitted from the GPS satellite (5) are transmitted using a carrier having a frequency of approximately 1.5 GHz in the L1 band or approximately 1.2 GHz in the L2 band. Since the C/A code is the only code released for civilian use, the following will be based on the C/A code. When using the C/A code, the radio waves are in the L1 band, and the frequency is 1.023.
It is possible to receive data of Mbps, 1023 bits.

いま、第3図に示す如く、1つの衛星(5)からの電波
を、アンテナ(1)及び(2)で同時に受信した場合を
考える。この時、衛星(5)の位置とアンテナ(1)(
2)間の距離Lにより、アンテナ(1)で受信した電波
とアンテナ(2)で受信した電波との間には、第3図に
於で、Dで示す距離差がある。この距離差Dは、C/A
コードの特定の電波に着目することにより、その位相差
(時間差)として計測することができるから、これに、
その電波の波長を乗ずることにより、距離差Dを求める
ことができる。Dが求まれば、Lが既知であるから、 ψ一cos−’ ( D/ L )    ・・”(1
)として、観測衛星(5)に対する基線長I,、従って
航行体の方位角ψを求めることができる。なお、本計測
においては、必ずしも、受信コードを復調する必要はな
い。
Now, consider the case where radio waves from one satellite (5) are simultaneously received by antennas (1) and (2) as shown in FIG. At this time, the position of satellite (5) and antenna (1) (
2), there is a distance difference between the radio waves received by antenna (1) and the radio waves received by antenna (2), as shown by D in FIG. This distance difference D is C/A
By focusing on the specific radio waves of the code, it is possible to measure the phase difference (time difference).
By multiplying by the wavelength of the radio wave, the distance difference D can be obtained. If D is found, L is known, so ψcos−' (D/L)...”(1
), the baseline length I with respect to the observation satellite (5), and therefore the azimuth angle ψ of the navigation object can be determined. Note that in this measurement, it is not necessarily necessary to demodulate the received code.

一方、衛星(5)と受信アンテナ(1)、 (2)とを
結ぶ線と真北(N)とのなす方位角θは、以下のように
して求めることができる。即ち、アンテナ(1)で衛星
(5)からの電波を受信した後、少くとも他の2つ以上
の衛星(図示せず)の電波を受信する。そして、これら
の受信電波のC/Aコードを復調し、衛星から発信され
た電波の発信時刻と受信時刻とを知ることにより、衛星
からの電波の伝搬時間を求め、それに電波の波長を乗ず
ることにより、衛星からアンテナ(1)、従って航行体
までの距離を求める。一つの衛星から等距離にある位置
は、その距離を半径とする球面上であるから、上記、3
個の衛星からの3個の球面を求め、その交点を求めるこ
とにより、受信アンテナ(1)の位置を決定することが
できる。アンテナ(1)の位置が求まれば、衛星(5)
の位置は既知であるから、アンテナ(1)〜衛星(5)
開位置ヘクトルの方向余弦より、方位角θを求めること
ができる。
On the other hand, the azimuth angle θ between the line connecting the satellite (5) and the receiving antennas (1) and (2) and true north (N) can be determined as follows. That is, after receiving radio waves from the satellite (5) with the antenna (1), radio waves from at least two other satellites (not shown) are received. Then, by demodulating the C/A code of these received radio waves and knowing the transmission time and reception time of the radio waves transmitted from the satellite, the propagation time of the radio waves from the satellite is determined and multiplied by the wavelength of the radio waves. The distance from the satellite to the antenna (1) and therefore to the navigation object is determined by: A position that is equidistant from one satellite is on a spherical surface whose radius is that distance, so the above 3.
The position of the receiving antenna (1) can be determined by finding three spherical surfaces from the three satellites and finding their intersection. Once the position of the antenna (1) is determined, the satellite (5)
Since the positions of are known, antenna (1) to satellite (5)
The azimuth angle θ can be determined from the direction cosine of the open position hector.

このアンテナ(1)の位置を求めるための、電波受信か
ら位置演算のプロセスを実行する要素が、アンテナ(1
)よりの電波を受けるGPS位置演算部(4)であり、
これよりの位置データ及びアンテナ(1)。
The element that executes the process of position calculation from radio wave reception to find the position of this antenna (1) is
) is a GPS position calculation unit (4) that receives radio waves from
Location data and antenna (1) from this.

(2)よりの受信データを基に、前述のψの演算及び(
ψ+θ)の演算を行う要素が、GPS方位演算部(3)
である。
Based on the received data from (2), the above calculation of ψ and (
The element that calculates ψ + θ) is the GPS direction calculation unit (3)
It is.

このようにして、GPS方位演算部(3)で演算された
基線長L、従って航行体の方位角は(θ+ψ)となり、
これがディジタル信号として出力される。
In this way, the base line length L calculated by the GPS azimuth calculation unit (3), and therefore the azimuth angle of the vehicle, is (θ + ψ),
This is output as a digital signal.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、上述した従来の衛星を利用した方位角計
測装置では、方位角計測のための演算時間がかかりすぎ
るため、連続的に方位角を計測することができず、この
ため、例えば船舶が旋回運動を行った場合等には、時間
遅れのために、誤差を生ずるという問題点があった。
However, with the above-mentioned conventional satellite-based azimuth angle measuring device, the calculation time required to measure the azimuth angle is too high, so the azimuth angle cannot be measured continuously. When this is done, there is a problem in that errors occur due to time delays.

また、GPS電波には、その衛星の配置上、計測誤差が
大きくなる領域及び時刻が存在すること、また太陽活動
に起因する磁気異常のため、計測が困難となる場合があ
る等の欠点を有していた。
Additionally, GPS radio waves have drawbacks, such as the fact that there are regions and times when measurement errors are large due to the placement of satellites, and magnetic anomalies caused by solar activity can make measurements difficult. Was.

このため、本発明は、従来の装置の持つ問題点を解決し
た新規な方位角計測用のジャイロ装置を提供するもので
ある。
Therefore, the present invention provides a novel gyro device for azimuth angle measurement that solves the problems of conventional devices.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明によるジャイロ装置は、航行体上に設置した衛星
からの電波を受信するための2つ以上の受信アンテナ(
1,2)と、アンテナからの受信信号を用いて位置及び
方位角を演算する手段(4,3)と、航行体のヨー軸を
入力軸として航行体に設置された角速度センサ(10)
と、該角速度センサの出力をA/D変換するA/D変換
器(11)と、該A/D変換器の出力を積分する積分器
(12)と、これよりの出力と上記方位角とを比較し、
その偏差を補償するための補償演算部(13)と、上記
方位角及び位置を表示するための表示部(14)とを有
し、補償演算部の出力を積分器の入力端にフィートノ\
ンクするようにしたものである。
The gyro device according to the present invention has two or more receiving antennas (
1, 2), means (4, 3) for calculating the position and azimuth using the received signal from the antenna, and an angular velocity sensor (10) installed on the vehicle with the yaw axis of the vehicle as an input axis.
, an A/D converter (11) that A/D converts the output of the angular velocity sensor, an integrator (12) that integrates the output of the A/D converter, and an output from this and the azimuth angle. Compare the
It has a compensation calculation section (13) for compensating for the deviation, and a display section (14) for displaying the above-mentioned azimuth and position, and outputs the output of the compensation calculation section to the input end of the integrator.
It is designed so that it can be linked.

また、上記位置信号より速度を演算する手段(t5)と
、該速度信号を用いて上記角速度センサ出力の航行体傾
斜補正手段(16)とにより、航行体の傾斜補正を行う
とともに、GPSの演算方位角及び角速度センサの演算
方位角の異常を検出するとともに、誤差増大を抑止する
手段(18,17)を有する。
Further, the means (t5) for calculating the speed from the position signal and the means (16) for correcting the inclination of the moving object based on the output of the angular velocity sensor using the speed signal, correct the inclination of the moving object, and calculate the GPS. It has means (18, 17) for detecting an abnormality in the calculated azimuth of the azimuth and angular velocity sensor and for suppressing an increase in error.

〔作用〕[Effect]

上述のジャイロ装置によれば、方位角の出力値は、GP
S衛星の方位角演算手段の出力間iJl値に関係なく、
連続して方位角を計測することができる。このため、船
舶等の航行体の運動による方位角計測値の時間遅れもな
く、正確に方位角を計測することができる。
According to the above-mentioned gyro device, the output value of the azimuth angle is GP
Regardless of the iJl value between the outputs of the azimuth calculation means of the S satellite,
Azimuth can be measured continuously. Therefore, the azimuth angle can be accurately measured without any time delay in the azimuth angle measurement value due to the movement of a navigation object such as a ship.

また、GPS衛星の方位角演算誤差が増大した場合等に
も、ジャイロの出力値により正確な方位角を測定するこ
とができる。
Furthermore, even if the azimuth calculation error of the GPS satellite increases, the azimuth can be accurately measured using the output value of the gyro.

(実施例〕 以下、第1図を参照して、本発明によるジャイロ装置の
一実施例を説明する。
(Embodiment) Hereinafter, an embodiment of a gyro device according to the present invention will be described with reference to FIG.

第1図は、本発明のジャイロ装置の1例のブロック図で
ある。同図において、第3図と同一要素は同一番号を付
与して、その詳細な説明は省略する。
FIG. 1 is a block diagram of an example of a gyro device according to the present invention. In this figure, the same elements as in FIG. 3 are given the same numbers, and detailed explanation thereof will be omitted.

第1図に於て、−(10)は、航行体、例えば船舶等の
船体のヨー軸を入力軸とするよう船体に固定された振動
ジャイロの如き角速度センサである。振動ジャイロ(1
0)は、振動している物体に振動ヘクトルと垂直方向に
角速度が働くと、振動ヘクトル及び角速度ヘクトルの両
ヘクトルに垂直な方向にコリオリの力が作用するという
力学原理に基き、コリオリの力から角速度の大きさと方
向とを検出し、アナログ電圧で角速度を出力する回転体
を用いないレートジャイロである。尚、角速度センサと
して振動ジャイロ(10)を用いると、これは回転体を
用いていないため、長寿命、起動時間が短い、低消費電
力である等の特徴がある。
In FIG. 1, -(10) is an angular velocity sensor such as a vibrating gyro fixed to a vessel such as a vessel, such as a vessel, so that its input axis is the yaw axis of the vessel. Vibration gyro (1
0) is based on the mechanical principle that when an angular velocity acts on a vibrating object in a direction perpendicular to the vibration hector, a Coriolis force acts in a direction perpendicular to both the vibration hector and the angular velocity hector. This is a rate gyro that does not use a rotating body and detects the magnitude and direction of angular velocity and outputs the angular velocity as an analog voltage. Note that when the vibrating gyroscope (10) is used as the angular velocity sensor, since it does not use a rotating body, it has features such as long life, short startup time, and low power consumption.

振動ジャイロ(10)の出力角速度は、A/D変換器(
11)に供給されて、ディジタル変換された後、加算部
(E)を介して積分器(12)に入力される。
The output angular velocity of the vibration gyro (10) is determined by the A/D converter (
11), is digitally converted, and then input to an integrator (12) via an adder (E).

積分器(12)は、角速度を積分する機能を有しており
、その出力は角度を示す。積分器(12)の出力角度は
、振動ジャイロ(10)の入力軸がヨー軸となるように
設置されているので、航行体の方位角ということができ
る。
The integrator (12) has the function of integrating angular velocity, and its output indicates the angle. The output angle of the integrator (12) can be said to be the azimuth angle of the navigation vehicle since the input axis of the vibrating gyro (10) is installed as the yaw axis.

一方、例えば航行体の一例としての船体の船首尾線上に
、例えば1mの間隔で設置された2木のアンテナ(1)
、 (2) (第3図参照)により受信したGPS衛星
からの電波は、GPS位置演算部(4)及びGPS方位
演算部(3)に供給され、そこで演算され、それぞれ航
行体の位置及び方位角を算出する。GPS方位演算部(
3)からの方位角出力は、振動ジャイロ(■0)の出力
を積分することによって得られた方位角と、比較器(C
)で比較演算され、その残差角は、補償演算部(13)
に入力される。補償演算部(13)は、例えば、比例ゲ
インにで構成されており、残差角をに倍する作用を有し
ている。このに倍された補償演算部(13)からの出力
は、積分器(12)の入力側の加算部(E)に、反対符
号でフィトハックされる。
On the other hand, two antennas (1) are installed, for example, at an interval of 1 m on the bow and stern line of a ship as an example of a navigational vehicle.
, (2) (See Figure 3) The radio waves from the GPS satellites received by Calculate the angle. GPS direction calculation unit (
The azimuth angle output from 3) is the azimuth angle obtained by integrating the output of the vibrating gyro (■0) and the comparator (C
), and the residual angle is calculated by the compensation calculation unit (13).
is input. The compensation calculation unit (13) is composed of, for example, a proportional gain, and has the function of multiplying the residual angle by . The multiplied output from the compensation calculation section (13) is phytohacked with the opposite sign to the addition section (E) on the input side of the integrator (12).

このように系を構成すると、振動ジャイロ(10)の出
力角速度を積分した方位角が、GPS方位演算部(3)
からの方位角に追従する。したがって、GPS方位演算
部(3)の出力周期が長くなっても、その間は、振動ジ
ャイロ(10)による方位角で補間されるため、常に連
続した正確な方位角を出力することができる。尚、積分
器(12)よりの方位角及びGPS方位演算部(4)よ
りの位置出力データを表示する要素が表示部(14)で
ある。
When the system is configured in this way, the azimuth angle obtained by integrating the output angular velocity of the vibrating gyro (10) is determined by the GPS azimuth calculation unit (3).
Follows the azimuth from. Therefore, even if the output cycle of the GPS azimuth calculation unit (3) becomes long, the azimuth angle is interpolated by the vibrating gyro (10) during that period, so that a continuous and accurate azimuth angle can be output. Note that the display section (14) is an element that displays the azimuth from the integrator (12) and the position output data from the GPS azimuth calculation section (4).

なお、第1図の実施例においては、航行体の一例として
の船舶の船体のヨー軸まわりの角速度センサとして振動
ジャイロ(10)を用いているが、他の角速度センサ、
例えば回転体を有する通常のレートジャイロ、ガスレー
トセンサ、光ファイバージャイロ等を用いても良い。
In the embodiment shown in FIG. 1, a vibrating gyro (10) is used as an angular velocity sensor around the yaw axis of the hull of a ship as an example of a navigational vehicle, but other angular velocity sensors,
For example, a normal rate gyro having a rotating body, a gas rate sensor, an optical fiber gyro, etc. may be used.

また、2本のアンテナ(1)及び(2)は、かならずし
も船首尾線上にある必要はなく、船首尾線から任意の角
に設置しても良い。ただし、この時は、船首尾線と基線
長りとのなす角は、既知である必要があり、GPS方位
演算部(3)で方位角の補正を行う必要がある。
Further, the two antennas (1) and (2) do not necessarily need to be located on the bow and stern line, but may be installed at any corner from the bow and stern line. However, at this time, the angle between the bow and stern line and the baseline length needs to be known, and the azimuth needs to be corrected by the GPS azimuth calculation section (3).

第2図は、本発明の他の実施例を示すものである。同図
において、第1図と同一要素には同一番号を付与し、そ
の説明は省略する。
FIG. 2 shows another embodiment of the invention. In this figure, the same elements as in FIG. 1 are given the same numbers and their explanations will be omitted.

第2図の例が第1図の例と異なる点は、第2図の例では
、本発明の装置を装備している例えば船舶の位置微分か
ら速度を求め、この速度と振動ジャイロ(10)の出力
角速度とより、船体傾斜角を求め、この船体傾斜による
振動ジャイロ(10)の出力角速度の誤差を補正し、水
平面内の運動を正しく検出するための補正機能を設けた
こと、及び振動ジャイロ(10)の出力方位角及びGP
S方位角の異常を検出し、それを処理する機能を追加し
た点にある。
The difference between the example shown in FIG. 2 and the example shown in FIG. 1 is that in the example shown in FIG. The ship body inclination angle is determined from the output angular velocity of (10) Output azimuth and GP
The feature is that a function has been added to detect and process anomalies in the S azimuth angle.

以下、第2図の例の詳細説明を行う。第2図に於て、(
15)はGPS位置演算部(4)の出力である位置を入
力とし、航行体の対地速度を演算するGPS速度演算部
である。この速度演算部(15)は、GPS位置演算部
(4)の位置出力間隔と、現時刻と、−出力間隔前の位
置出力とを用いて微分演算を行うことにより、航行体の
前後及び左右方向の速度を算出する。この速度ベクトル
が決定されれば、振動ジャイロ(10)の出力値である
角速度を用いて、船体に作用する遠心加速度を計算する
ことができる。尚、GPS速度演算部(15)よりの速
度を、表示部(14)で表示してもよい。
The example shown in FIG. 2 will be explained in detail below. In Figure 2, (
Reference numeral 15) is a GPS speed calculation unit that receives the position output from the GPS position calculation unit (4) as an input and calculates the ground speed of the navigation object. This speed calculation unit (15) performs a differential calculation using the position output interval of the GPS position calculation unit (4), the current time, and the position output before the -output interval, thereby calculating the Calculate the speed in the direction. Once this velocity vector is determined, the centrifugal acceleration acting on the hull can be calculated using the angular velocity that is the output value of the vibrating gyro (10). Note that the speed from the GPS speed calculation section (15) may be displayed on the display section (14).

例えば船体の運動は、その重心、浮心及び外力によって
記述することができるが、船体の質量、重心位置、浮力
、浮力中心位置は、船体及びその積荷等によって異るも
のの、これらの諸量は、船体固有量として、個々に既知
である。したがって、船舶が旋回する際に受ける遠心加
速度による船体傾斜角は、重力ヘクトルと遠心ヘクトル
との合成ヘクトルが浮力ヘクトルと釣り合う角度として
決定することができる。船体傾斜角αが求まれば、鉛直
方向のジャイロの入力角速度は、ジャイロの出力にco
sαを乗しることにより、求めることができる。
For example, the motion of a ship can be described by its center of gravity, center of buoyancy, and external force.Although the mass of the ship, the position of the center of gravity, the buoyancy, and the position of the center of buoyancy vary depending on the ship and its cargo, these quantities are , are individually known as ship-specific quantities. Therefore, the angle of inclination of the ship due to the centrifugal acceleration that the ship receives when turning can be determined as the angle at which the composite hector of gravity hector and centrifugal hector balances the buoyancy hector. Once the hull inclination angle α is determined, the gyro input angular velocity in the vertical direction is co
It can be obtained by multiplying by sα.

以上のように、船体速度を用い船体傾斜によるジャイロ
(10)の出力信号の補正を行う要素が、A/D変換器
(11)と加算部(E)との間に設けた船体傾斜補正演
算部(16)である。上記補正を行なえば、例え船体が
傾斜しても、正しくその方位角を計測することができる
As described above, the element that corrects the output signal of the gyro (10) due to the hull tilt using the hull speed is the hull tilt correction calculation provided between the A/D converter (11) and the adder (E). Part (16). By performing the above correction, even if the ship is tilted, its azimuth can be accurately measured.

また、第2図に於て、(17)は、比較器(C)と補償
演算部(13)との間に設けた異常検出処理部であり、
振動ジャイロ(10)の出力方位角である積分器(12
)の出力方位角とGPS方位演算部(3)の出力方位角
との偏差値が異常に大きい場合(例えば5゜以上)には
、GPS方位演算部(3)を異常とみなし、フィードバ
ックループの一部である異常検出処理部(17)の出力
をOとし、偏差をフィードバンクしない処理を行う要素
である。
In addition, in FIG. 2, (17) is an abnormality detection processing section provided between the comparator (C) and the compensation calculation section (13),
The integrator (12) is the output azimuth angle of the vibrating gyro (10).
) and the output azimuth of the GPS azimuth calculation unit (3) is abnormally large (for example, 5 degrees or more), the GPS azimuth calculation unit (3) is considered to be abnormal, and the feedback loop is This is an element that sets the output of the abnormality detection processing section (17), which is a part of it, to O, and performs processing that does not feedbank the deviation.

上述の処理を行うことより、GPS衛星からの電波異常
及びGDOP (Geometric Dilutio
n ofPrecision )の増大による受信状況
異常等を検出し、方位誤差の発生を防止することができ
る。
By performing the above processing, radio wave anomalies from GPS satellites and GDOP (Geometric Dilution)
It is possible to detect an abnormality in reception conditions due to an increase in n of Precision and prevent the occurrence of orientation errors.

次に、(18)は他の異常検出処理部であり、積分器(
12)の出力を時間微分し、その値が船体運動能に比し
異常に大きい場合(例えば50″A)には、積分器(1
2)の出力を断とし、GPS方位演算部(3)の出力方
位角を直接補間し、表示部(14)へ出力するよう処理
を行う要素である。この処理を行うことにより、方位角
は、振動ジャイロのループの異常時にも、方位誤差の発
生を防止することができる。
Next, (18) is another abnormality detection processing section, which is an integrator (
12), and if the value is abnormally large compared to the hull motion capacity (for example, 50"A), the integrator (1
This element performs processing such that the output of 2) is cut off, the output azimuth of the GPS azimuth calculation unit (3) is directly interpolated, and the output is output to the display unit (14). By performing this processing, it is possible to prevent an azimuth error from occurring even when the vibration gyro loop is abnormal.

なお、上記実施例では、衛星をGPS衛星としたが、衛
星はこれに限ることなく他の測位用衛星、例えばGLO
NASS衛星を用いても良い。
In the above embodiment, the satellite is a GPS satellite, but the satellite is not limited to this and may be another positioning satellite, such as GLO.
A NASS satellite may also be used.

〔発明の効果] 以上、説明したように、本発明によれば、以下に列挙す
る効果が得られる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.

(1)船舶等の航行体の方位角を高精度で連続して得る
ことができる。
(1) The azimuth angle of a navigation object such as a ship can be obtained continuously with high accuracy.

(2)方位角を時間遅れなく計測することができる。(2) Azimuth can be measured without time delay.

(3)GPS衛星から得られる方位角の誤差が増大した
場合にも、連続して高精度な方位角を得ることができる
(3) Even if the error in the azimuth angle obtained from the GPS satellite increases, highly accurate azimuth angles can be continuously obtained.

(4)振動ジャイロを用いれば、長寿命、低消費電力、
起動時間が短い。
(4) If a vibrating gyroscope is used, long life, low power consumption,
Boot time is short.

(5)方位角のみならず、位置、速度をも正確に計測す
ることができる。
(5) Not only the azimuth angle but also the position and speed can be accurately measured.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図は本発
明の他の例のブロック図、第3図は方位角の計測原理の
説明に供する路線図である。 図に於て、(1)、 (2)は受信アンテナ、(3)は
GPS方位演算部、(4)はGPS位置演算部、(10
)は角速度センサ、(11)はA/D変換器、(12)
は積分器、(■3)は補償演算部、(14)は表示部、
(15)はGPS速度清算部、(16)は船体傾斜補正
演算部、(17)。 (18)は異常検出処理部を夫々示す。
[Brief Description of the Drawings] Figure 1 is a block diagram of one embodiment of the present invention, Figure 2 is a block diagram of another example of the present invention, and Figure 3 is a route diagram for explaining the principle of measuring azimuth angles. It is. In the figure, (1) and (2) are receiving antennas, (3) is a GPS direction calculation unit, (4) is a GPS position calculation unit, and (10) is a GPS direction calculation unit.
) is an angular velocity sensor, (11) is an A/D converter, (12)
is an integrator, (■3) is a compensation calculation section, (14) is a display section,
(15) is a GPS speed calculation section, (16) is a hull inclination correction calculation section, and (17). (18) indicates an abnormality detection processing section.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、航行体に所定の距離をおいて設置した第1及び第2
の衛星受信アンテナと、該アンテナで受信した衛星電波
を用いて上記航行体の方位角及び位置を演算する演算手
段を有する方位角及び位置計測装置を持つジャイロ装置
において、航行体のヨー軸を入力軸となすよう航行体に
固定した角速度センサと、 該角速度センサの出力を入力とし、その出力を積分する
積分手段の入力とする加算器と、上記積分手段の出力と
上記衛星電波を受信することにより得られる方位角とを
比較する比較手段と、 該比較手段の偏差を補償するための補償手段と、 該補償手段の出力を上記加算器の負入力端にフィードバ
ックする手段を有することを特徴とするジャイロ装置。 2、上記衛星は、GPS又はGLONASSであること
を特徴とする上記特許請求の範囲第1項記載のジャイロ
装置。 3、上記角度センサは、振動ジャイロ、ガスレートセン
サ、又は光ファイバージャイロであることを特徴とする
上記特許請求の範囲第1項記載のジャイロ装置。 4、上記位置演算手段の出力を用いて速度演算を行うた
めの速度演算手段を設け、該速度演算手段の出力を用い
て、航行体の傾斜補正手段を上記角速度センサと上記加
算器との間に挿入したことを特徴とする上記特許請求の
範囲第1項記載のジャイロ装置。 5、上記比較手段の偏差により、上記方位演算手段の出
力を零とする処理手段を、上記比較手段と補償手段との
間に設けたことを特徴とする上記特許請求の範囲第1項
記載のジャイロ装置。 6、上記積分手段の出力の時間微分値により、上記積分
手段の出力値と、上記方位演算手段の出力値とを切り換
えて出力する処理手段を、上記積分手段と表示手段との
間に設けたことを特徴とする上記特許請求の範囲第1項
記載のジャイロ装置。 7、上記速度を出力するようになしたことを特徴とする
上記特許請求の範囲第4項記載のジャイロ装置。
[Claims] 1. A first and a second device installed at a predetermined distance on the navigation object.
In a gyro device having an azimuth and position measuring device that has a satellite receiving antenna and a calculation means for calculating the azimuth and position of the navigation object using the satellite radio waves received by the antenna, input the yaw axis of the navigation object. an angular velocity sensor fixed to the navigation vehicle so as to form an axis; an adder that receives the output of the angular velocity sensor as an input to an integrating means for integrating the output; and receiving the output of the integrating means and the satellite radio wave. Comparing means for comparing the azimuth angle obtained by the compensating means, compensating means for compensating for the deviation of the compensating means, and means for feeding back the output of the compensating means to the negative input terminal of the adder. A gyro device. 2. The gyro device according to claim 1, wherein the satellite is a GPS or GLONASS. 3. The gyro device according to claim 1, wherein the angle sensor is a vibration gyro, a gas rate sensor, or an optical fiber gyro. 4. Provide a speed calculation means for performing speed calculation using the output of the position calculation means, and use the output of the speed calculation means to adjust the tilt correction means of the navigation object between the angular velocity sensor and the adder. The gyro device according to claim 1, wherein the gyro device is inserted into a gyro device. 5. The device according to claim 1, characterized in that processing means is provided between the comparison means and the compensating means for making the output of the azimuth calculation means zero due to the deviation of the comparison means. gyro device. 6. Processing means is provided between the integrating means and the display means for switching and outputting the output value of the integrating means and the output value of the azimuth calculating means based on the time differential value of the output of the integrating means. A gyro device according to claim 1, characterized in that: 7. The gyro device according to claim 4, wherein the gyro device outputs the speed.
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