JP2006105635A - 船舶姿勢角測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】船舶100に固定された加速度センサ60は、2軸方向の加速度の測定値を処理部50に入力する。第1の受信部12は、衛星から送信された信号の搬送波周波数を測定する。測位部20は、第1の受信部12の受信信号に基づいて測位を行う。移動速度測定部16と移動加速度測定部18は、衛星から送信された信号の搬送波周波数と測位結果に基づいて、船舶100の移動加速度を算出して処理部50に入力する。方位測定部22は、アンテナ72で受信された信号とアンテナ74で受信された信号の位相差と、測位部50の測位結果に基づいて、船首方位角ψを算出して処理部50に入力する。処理部50は、2軸方向の加速度と、船舶100の移動加速度と、船首方位角ψに基づいて船舶100のロール角φおよびピッチθを算出する。
【選択図】図3
Description
(1)先述のように、衛星に関する情報Iiには、軌道情報、信号送信時刻などが含まれており、これを用いてn個の衛星それぞれについて軌道上を移動する際の速度を算出する。一方、移動速度測定部16は、船舶100の移動速度算出の際の初期値(推定値)、あるいは先に算出した船舶100の移動速度の値を記憶している。
(2)移動速度測定部16は、記憶されていた船舶100の移動速度から、衛星に関する情報Iiに基づいて算出された衛星が軌道上を移動する際の速度を減算し、それを衛星の位置と船舶100の位置とを結ぶ直線上に投影した補正速度を算出する。なお、この補正速度の算出は、n個の衛星それぞれについて行う。
(3)衛星の位置と船舶100の位置とを結ぶ直線上への投影計算は、測位部20から入力された船舶100の位置を表すデータと、衛星に関する情報Iiから算出された衛星の軌道上における位置に基づいて算出される、投影比率を行列の成分とする方向余弦行列を用いて行う。すなわち、移動速度測定部16に記憶されていた船舶100の移動速度から、衛星が軌道上を移動する際の速度を減算した速度ベクトルに、方向余弦行列を乗ずる計算を行う。なお、ここでの方向余弦行列は、n個の衛星に対する投影計算を4次元のベクトル量に対して作用させるものであるため、n行4列の行列となる。ただし、4次元のベクトルのうち3成分は空間座標における速度、変位などの3次元ベクトルであり、残りの1成分は衛星測位システムにおける時間補正に関する成分である。
(4)移動速度測定部16は、n個の衛星それぞれについて算出された、衛星が軌道上を移動する際の速度の影響を取り除いた補正速度に基づいて、船舶の移動速度のみによるドップラ周波数偏移量(以下、補正ドップラ周波数偏移量とする。)を算出する。
(1)船首方位角ψの値をm個仮定し、これを仮定船首方位角ψi(i=1,2・・・,m)とする。
(2)第1の受信部12が信号を受信している衛星の、原点Oから見た方位角および仰角とアンテナ間距離Lとから、仮定船首方位角ψiに対する行路差diを計算により算出する。このようにして算出された行路差diを計算行路差diとする。ここに、diはラジアンなど受信信号の波長で規格化されたもので表すことが好適である。
(3)n個の衛星から送信された信号それぞれに基づいて計算行路差diを算出し、n個算出された計算行路差diに基づいて計算行路差diの評価値δiを定義して算出する。この評価値δiは、例えば仰角の最も大きい衛星に対する計算行路差diを基準値とした、各衛星に対して算出された計算行路差diの当該基準値との差として定義することが好適である。ここで、評価値δiは複数の衛星に対する評価値を要素とするベクトル値としてもよい。
(4)第1の受信部12によって測定された搬送波の位相と、第2の受信部14によって測定された搬送波の位相とから、測定によって算出された行路差である測定行路差dを算出する。
(5)n個の衛星から送信された信号それぞれに基づいて測定行路差dを算出し、n個算出された測定行路差dに基づいて、先の評価値δiを算出したものと同一の定義によって測定行路差dの評価値δを算出する。
(6)評価値δと評価値δiとの差異を表すパラメータσi(i=1,2・・・,m)を算出し、σiが最も小さくなるiの値である、jを検索し、仮定船首方位角ψjを真の船首方位角ψとする。
Claims (6)
- 船舶の船首方位角を測定する方位角測定手段と、
船舶の移動加速度を測定する移動加速度測定手段と、
複数方向への加速度を測定する船舶に固定された複数方向加速度測定手段と、
を含み、
複数方向加速度測定手段が測定した複数方向への加速度に基づいて、船舶の姿勢角の推定値である姿勢角推定値を算出し、
方位角測定手段が測定した船首方位角と、移動加速度測定手段が測定した船舶の移動加速度と、に基づいて姿勢角推定値に含まれる誤差を低減し、
誤差が低減された姿勢角推定値を、船舶の姿勢角の測定値として出力することを特徴とする船舶姿勢角測定装置。 - 請求項1に記載の船舶姿勢角測定装置であって、
方位角測定手段は、衛星から送信された信号に基づいて船舶の船首方位角を測定することを特徴とする船舶姿勢角測定装置。 - 請求項2に記載の船舶姿勢角測定装置であって、
方位角測定手段は、衛星から送信された信号を受信する第1の受信部と、
衛星から送信された信号を受信する第2の受信部と、
を含み、
第1の受信部で受信された信号の位相と、第2の受信部で受信された信号の位相と、に基づいて方位角を測定することを特徴とする船舶姿勢角測定装置。 - 請求項2に記載の船舶姿勢角測定装置であって、
方位角測定手段は、衛星から送信された信号を受信して測位を行う第1の測位部と、
衛星から送信された信号を受信して測位を行う第2の測位部と、
を含み、
第1の測位部による測位結果と、第2の測位部による測位結果と、に基づいて方位角を測定することを特徴とする船舶姿勢角測定装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の船舶姿勢角測定装置であって、
移動加速度測定手段は、衛星から送信された信号を受信する受信部を含み、
当該受信部で受信された信号に観測されるドップラ周波数偏移量に基づいて船舶の移動加速度を測定することを特徴とする船舶姿勢角測定装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の船舶姿勢角測定装置であって、
複数方向加速度測定手段は、直交する2軸方向への加速度を測定し、
船舶の姿勢角は、ロール角とピッチ角の2つの回転角を以て表されることを特徴とする船舶姿勢角測定装置。
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Cited By (3)
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CN110319838A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-10-11 | 哈尔滨工程大学 | 一种自适应的运动姿态参考系统升沉测量方法 |
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2004
- 2004-10-01 JP JP2004289469A patent/JP4417812B2/ja active Active
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WO2014061858A1 (ko) * | 2012-10-17 | 2014-04-24 | 한국해양과학기술원 | 위성신호 미약 환경에서의 반송파 위상과 관성센서 정보를 이용한 선박의 위성측정치 생성방법 및 장치 |
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