JP2680168B2 - 方位誤差修正装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は例えば船舶に装備された磁気コンパスの船
体磁気の干渉による船体内地磁気の乱れならびに真子午
線と磁気子午線との偏差によるコンパス方位誤差を修正
する方位誤差修正装置、特に磁気コンパスの自差ならび
に偏差の修正に関する。

［従来の技術］ 船舶に装備された磁気コンパスには器差や測定誤差の
他に、船体内磁場の乱れによる自差ならびに偏差の方位
誤差が発生する。特に船体構造や艤装品などによる船体
磁気の干渉を受けて、船体内の地磁気の状態が乱れて磁
気コンパスの南北方向の指示と磁気子午線の方向との角
差即ち自差が生じる。

これの修正のために自差測定が行われ、遠方物標の方
位による方法として、船を旋回し船首８主要点ごとに遠
方の物標の磁気方位とコンパス方位との比較により自差
を求める。その他、天体の方位による方法、ジャイロコ
ンパスによる方法などがある。

第４図は自差曲線の一例を示し、自差測定によるコン
パス方位に対する自差δの関数を示し δ＝Ａ＋BSinθ＋CCosθ＋DSin2θ＋ECos2θ Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは自差係数、θはコンパス方位で
ある。

Ａは磁気コンパスの器差や測定誤差などによるもので
その値は一定で且つ小さい。自差係数Ｄ、Ｅも同様に小
さいので省略され実質次式により行われる。

δ＝BSinθ＋CCosθ 自差曲線は通常４分円誤差となり、自差係数は次式よ
り求められる。

δ_Ｎ、δ_Ｅ、δ_Ｓ、δ_Ｗは各方位における自差であ
る。

第５図は船体永久磁気による磁場の一例であり、船体
永久磁気のコンパス位置におよぼす磁場をＭとすると次
の直交する３成分に分けられる。船首尾方向成分Ｐ、正
横方向成分Ｑ、垂直方向成分Ｒ、 自差係数の修正は船体永久磁気によるものは永久磁石
によりまた船体軟鉄によるものは軟鉄を用いてそれぞれ
行われる。係数Ａは磁気コンパスの船体への装着する方
向を調節する。係数Ｂの修正は船体永久磁気の船首尾方
向分力ＰによるB₁については修正磁石により、また垂直
軟鉄感応磁気によるB₂は垂直軟鉄を用いてそれぞれ行な
う。係数Ｃの修正は船体永久磁気の正横方向分力Ｑを修
正磁石により行なう。

この結果船首方向の如何にかかわらず船内磁場の方向
は常に地磁気に水平磁力の方向と一致する。

また例え地磁気が正しくても地球の自転軸である南北
極と地磁気の収斂する極とが一致しないため磁気コンパ
スは真北を指示しない、即ち真子午線と地磁気の南北船
である磁気子午線との角差即ち偏差を生ずる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の方位誤差修正装置では、船体構造
や主機関、発電機ならびに補機などの艤装品更には積荷
などによる船体磁気の干渉は各船毎に異なり、自差測定
を行って自差係数ＢならびにＣを求める。

自差係数の修正には別途保管される各種寸法よりなる
棒磁石、純鉄板やスーパーパーマロイ板、軟鉄棒などの
各種修正具が使用される。

自差係数Ｂ、Ｃの修正はそれぞれ個別にその値に応じ
て、磁気コンパス架台のビナクルの所定位置へ、係数Ｂ
については修正磁石と軟鉄板が所定量配設され、また係
数Ｃについては修正磁石を用いてそれぞれ行われる。修
正具の使用量は船体構造、艤装品ならびに積荷によって
異なり、且つ修正具を用いての自差修正には時間を要し
迅速に行えない。

また地球の自転軸である南北極と地磁気の収斂する極
とが一致しないため真子午線と地磁気の南北船である磁
気子午線とに偏差を生じるが、偏差の修正は通常行われ
ないので誤差として残存するという問題点があった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたも
ので、自差修正のために修正具を用いたりまたその配設
位置を設けることなく、自差係数を簡単に設定すること
により自差修正が迅速且つ正確に行える方位誤差修正装
置を得ることを目的とする。

またこの発明の別の発明は上記目的に加えて、真子午
線と磁気子午線との偏差が容易に修正できる方位誤差修
正装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る方位誤差修正装置は、地磁気に感応し
た方位センサからの信号を方位角へ変換する第１関数回
路と、方位センサからの信号の位相反転信号を方位角へ
変換する第２関数回路と、所定の方位角領域を識別する
比較器と、比較器出力により第１関数回路または第２関
数回路からの方位角信号を切換える切換器と、設定器に
より設定された自差係数と切換器からの方位角信号の供
給を受け自差修正する第１修正器とを設けたものであ
る。

またこの発明の別の発明に係る方位誤差修正装置は、
上記のものにおいて偏差値を設定する偏差設定器と第１
修正器からの信号の供給を受けて偏差を修正する第２修
正器とを設けたものである。

［作用］ この発明においては、地磁気に感応する方位センサか
らの信号を方位角へ変換する関数回路を方位角の領域毎
に設け、方位角領域毎に選択された方位角信号と自差係
数が設定された設定器からの信号とが加わる第１修正器
を設けたので、 地磁気に感応して得られた方位信号は信号変換器にて
２つの信号の比よりなる関数Tanθに変換されて、地磁
気強度の影響がなく地球上の各地にて利用できる。

また信号変換器からの信号の変位角への変換を行なう
関数回路は方位角の領域毎に設けられているので、安定
且つ精度の高い信号変換が行える。

自差測定により得られた自差係数ＢならびにＣの値は
デイジタルスイッチを用いた設定器へ個別に設定する簡
易な操作により、方位角の領域毎に選択された方位角信
号と設定器に設定された自差係数とにより第１修正器に
て自動的に自差修正が行われ、正確な方位信号が得られ
る。

またこの発明の別の発明においては、真子午線と磁気
子午線に偏差があるとき、偏差設定器へ設定された偏差
値と第１修正器からの信号とを第２修正器へ加えると偏
差修正が自動的に行われ、自差係数ならびに偏差を設定
する簡単な操作により、自動的に時差修正ならびに偏差
修正が施された正確な方位信号が迅速に得られる。

［実施例］ 本発明の一実施例を添付図面を参照して詳細に説明す
る。

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図であ
り、 １は地磁気に感応し方位信号を出力する方位センサ、
２は方位センサ１からの２つの信号をその比Tanθに変
換する信号変換器、３は信号変換器２からの信号を方位
角へ変換する第１関数回路、４は位相を反転する反転増
幅器、５は位相反転された信号変換器２からの信号を方
位角へ変換する第２関数回路、６は所定の方位角領域を
しきい値とする設定器、７はしきい値による方位角領域
を識別する比較器、８は比較器７出力により選択を行う
切換器、９は自差係数Ｂならびにその極性を設定する第
１設定器、10は自差係数Ｃならびにその極性を設定する
第２設定器、11は自差係数の修正演算を行う第１修正
器、12は偏差の修正演算を行う第２修正器、13は偏差な
らびにその極性を設定する偏差設定器を示している。

上記のように構成された方位誤差修正装置において
は、船舶の船首方位を検出する方位センサ１として例え
ば地磁気に感応してその方位信号を出力する磁気センサ
を、磁性または非磁性材料よりなる船舶の船体磁気から
の干渉の少ない位置に装着する。

第２図は方位センサ１の一実施例を示す原理図、方位
センサ１に用いられる地磁気を検出する磁気センサにお
いて、16は磁気抵抗が小さく鋭い可飽和特性を有する磁
性材料よりなるリング状のコア、17はコア16へ巻回され
た交流励磁用の励磁コイル、18はコア16へ巻回された２
次側の第１検出コイル、19は第１検出コイル18と直交配
置された２次側の第２検出コイルを示しており、フラッ
クスゲートコイルが形成された磁気センサの励磁コイル
17へ交流信号を加え励磁すると、コア16の磁気抵抗は周
期的に変化し、地磁気磁力線の数も同様に変化するの
で、同一コア16に直交配置して巻回された２次コイルの
第１検出コイル18ならびに第２検出コイル19には２倍の
周波数の磁力線の数ならびに船舶に対するその到来方向
θに対応した電圧KCosθ、KSinθが誘起される。

また方位センサ１に磁気感応素子（ホール素子）を用
いても同等の作用が行える。

方位センサ１の第１検出コイル18ならびに第２検出コ
イル19からの信号は信号変換器２へ加えられ両信号の比
即ちTanθへ変換される。信号変換器２からの信号は第
１関数回路３ならびに位相を反転する反転増幅器４を介
しての第２関数回路５へそれぞえ加えられる。第１関数
回路３においてTanθ信号は方位角Tan^-1（Tanθ）へ変
換される。

またTanθ信号は反転増幅器４を介して位相が反転しC
otθとなり第２関数回路５にてCotθ信号はその方位角C
ot^-1（Cotθ）へ変換される。

更に信号変換器２からの信号は比較器７へ加えられ
て、例えば設定器６のしきい値を１としたとき、|Tanθ
｜１における方位角θは315゜〜45゜および135゜〜22
5゜、|Tanθ｜１における方位角θは45゜〜135゜およ
び225゜〜315゜となる。

比較器７により方位角θの領域即ち|Tanθ｜１と|T
anθ｜１がそれぞれ識別され、当該出力により切換器
８が作動する。例えば|Tanθ｜１の方位角領域におい
ては第１関数回路３出力が切換器８にて選択され、また
|Tanθ｜１の方位角領域においては第２関数回路５出
力が選択されてそれぞれ第１修正器11へ加えられる。

上記のとおり関数回路を切換選択することにより、|T
anθ｜１の方位角領域における信号変換器２から方位
角への信号変換は急峻な変化領域が避けられるので、安
定且つ精度の良い信号変換が行える。

また磁器コンパスが装着された船舶の自差測定は、例
えばジャイロコンパスが搭載された船舶において、船舶
が旋回してコンパス針路におる８主要点ごとにその指度
とコンパス方位を比較して自差係数Ａ、Ｂ、Ｃを求め
る。

自差係数Ｂは偏東自差ならびに偏西自差による極性と
共に第１設定器９へ、また自差係数Ｃは上記と同様に極
性を含む第２設定器10へ何れも例えば10進デイジタルス
イッチを用いた設定器へ設定される。

第３図は第１修正器の一例を示すブロック図であり、
図において21は入出力回路、22は中央演算器、23はRA
M、24はROM、25はクロック回路を示しており、 切換器８ならびに第１設定器９と第２設定器10からの
信号は入出力回路21を経て、切換器８にて選択された当
該方位角とRAM23へ格納された第１設定器９ならびに第
２設定器10からの自差係数ＢとＣならびにその極性によ
り、クロック回路25からのクロックの指令により中央演
算器22において下記の演算が行われる。

δ＝BSinθ＋CCosθ 船体磁気により乱された磁場の方位角をθ真の方位角
をθ′とすると θ＝θ′＋BSinθ＋CCosθ 第１修正器11からは自差修正された真の方位角θ′が
出力される。

Ａ値の修正は別途センサ１の船体の取付方位の調節に
より行われる。

なお、第１修正器11の出力には第２修正器12が配設さ
れ、これに偏差設定器13が接続されている。

偏差線図または海図から真子午線と地磁気の南北線で
ある磁気子午線との間に偏差が存在するとき、磁北が真
北の右にある偏東偏差ならびに磁北が真北の左にある偏
西編差においては極性が異なるが、極性ならびに偏差を
デイジタルスイッチを用いた偏差設定器13に設定する
と、第１修正器11と同等の構成をなす第２修正器12にお
いて自動的に偏差の修正が施された方位信号が得られ
る。

上記のとおり船を旋回させて得られた自差係数ならび
に偏差線図や海図から得られた偏差を該当する設定器に
デイジタル設定するのみの簡易操作により、磁場の乱れ
による方位誤差即ち自差ならびに偏差が修正されて地磁
気に感応した正しい方位信号が得られる。

また方位センサ１からはKSinθならびにKCosθの信号
が出力され、信号変換器２において両信号の比即ちTan
θに基づいて方位誤差の修正が行われるので、地域によ
り地磁気強度が異なってもその影響を受けない従って地
球上の各地において利用できる。

［発明の効果］ この発明は以上説明したとおり、方位センサからの信
号により方位角への変換を行う関数変換器を方位角の領
域に基づいて選択し、選択された方位角と設定された自
差係数とにより自差修正を行う第１修正器を設ける簡単
な構造により、 自差係数を設定するのみにて自差修正が迅速且つ自動
的に行える。

方位角信号は地磁気強度の影響を受けないので地球上
の各地にて利用できる。

方位角により選択された関数回路を用いて正確な自差
修正が行えるという効果がある。

またこの発明の別の発明は、偏差設定器ならびに第１
修正器からの信号により作動する第２修正器を設けたの
で、偏差設定を行うのみにて偏東偏差や偏西偏差の偏差
修正が迅速且つ自動的に行えるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は方位センサの一実施例を示す原理図、第３図は第１修
正器の一例を示すブロック図、第４図は自差曲線の一
例、第５図は船体永久磁気による磁場の一例である。 図において１は方位センサ、２は信号変換器、３は第１
関数回路、５は第２関数回路、７は比較器、８は切換
器、11は第１修正器、12は第２修正器である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−72284（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−214710（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−44310（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−101716（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−246613（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−135412（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−140015（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−139717（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−245111（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−512（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−5610（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−159707（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−203316（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−93515（ＪＰ，Ｕ) 特公 平１−23046（ＪＰ，Ｂ２) 実公 平１−20642（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】船舶に装着され地磁気に感応して方位を測
   定する磁気コンパスの方位誤差修正装置において、 地磁気に感応した方位センサからの信号を方位角へ変換
   する第１関数回路と、方位センサからの信号の位相反転
   された信号を方位角へ変換する第２関数回路と、所定の
   方位角領域を識別する比較器と、上記比較器出力により
   上記第１関数回路または上記第２関数回路からの方位角
   信号を切換える切換器と、設定器により設定された自差
   係数と上記切換器からの方位角信号の供給を受け自差を
   修正する第１修正器とを備え自差修正を行うことを特徴
   とする方位誤差修正装置。
2. 【請求項２】設定器は10進デイジタルスイッチよりなる
   請求項１記載の方位誤差修正装置。
3. 【請求項３】船舶に装着され地磁気に感応して方位を測
   定する磁気コンパスの方位誤差修正装置において、 地磁気に感応した方位センサからの信号を方位角へ変換
   する第１関数回路と、方位センサからの信号の位相反転
   された信号を方位角へ変換する第２関数回路と、所定の
   方位角領域を識別する比較器と、上記比較器出力により
   上記第１関数回路または上記第２関数回路からの方位角
   を切換える切換器と、設定器により設定された自差係数
   と上記切換器からの方位角信号の供給を受け自差を修正
   する第１修正器と、偏差地を設定する偏差設定器と上記
   第１修正器からの信号の供給を受けて偏差を修正する第
   ２修正器とを備え自差修正と偏差修正を行うことを特徴
   とする方位誤差修正装置。
4. 【請求項４】偏差設定器は10進デイジタルスイッチであ
   る請求項３記載の方位誤差修正装置。