JP3338304B2 - 航法装置 - Google Patents
航法装置Info
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- JP3338304B2 JP3338304B2 JP26091096A JP26091096A JP3338304B2 JP 3338304 B2 JP3338304 B2 JP 3338304B2 JP 26091096 A JP26091096 A JP 26091096A JP 26091096 A JP26091096 A JP 26091096A JP 3338304 B2 JP3338304 B2 JP 3338304B2
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- ground speed
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- acceleration
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は船舶に利用する。本
発明は自動操縦装置に利用するに適する。本発明は船舶
の航法装置として開発されたが航空機その他に広く用い
ることができる。
発明は自動操縦装置に利用するに適する。本発明は船舶
の航法装置として開発されたが航空機その他に広く用い
ることができる。
【０００２】
【従来の技術】ＧＰＳ(Global Positioning System) は
精度が高く、地球上のどの地域でも使用できるため、軍
用、民間用共に船舶、航空機などに広く用いられてい
る。ＧＰＳでは２４個の人工衛星を６つの軌道上に周回
させ、複数の人工衛星からの電波を受信し対地速度およ
び位置を検出するが、軌道上の人工衛星の幾何学的配置
が特殊な配置となる短い時間帯に、ごく希ではあるがブ
ラックアウトと呼ばれる人工衛星からの信号が途絶する
現象が発生する。
精度が高く、地球上のどの地域でも使用できるため、軍
用、民間用共に船舶、航空機などに広く用いられてい
る。ＧＰＳでは２４個の人工衛星を６つの軌道上に周回
させ、複数の人工衛星からの電波を受信し対地速度およ
び位置を検出するが、軌道上の人工衛星の幾何学的配置
が特殊な配置となる短い時間帯に、ごく希ではあるがブ
ラックアウトと呼ばれる人工衛星からの信号が途絶する
現象が発生する。
【０００３】図７は従来例の航法装置のブロック構成図
である。ＧＰＳ異常判定部６０は、上述したブラックア
ウトの検出を行い、ブラックアウトの発生時にＧＰＳ１
をＤＲ(Dead Reckoning:推測) 航法装置２０に切替え
る。これにより、ブラックアウトによるＧＰＳ１の使用
不能時においても対地速度および位置情報を得ることが
できる。
である。ＧＰＳ異常判定部６０は、上述したブラックア
ウトの検出を行い、ブラックアウトの発生時にＧＰＳ１
をＤＲ(Dead Reckoning:推測) 航法装置２０に切替え
る。これにより、ブラックアウトによるＧＰＳ１の使用
不能時においても対地速度および位置情報を得ることが
できる。
【０００４】従来例をさらに詳細に説明する。図７に示
す従来例装置のブロック構成図において、ＤＲ航法装置
２０は民間舶用に広く用いられており、ジャイロコンパ
ス（方位計）とログ（対水速度センサ）とを備え、精度
としては軍用（艦艇用）より１桁悪く０．２°位の方位
精度であり、ログは潮流の影響を直接受け、その速度分
だけ位置誤差を生じる。
す従来例装置のブロック構成図において、ＤＲ航法装置
２０は民間舶用に広く用いられており、ジャイロコンパ
ス（方位計）とログ（対水速度センサ）とを備え、精度
としては軍用（艦艇用）より１桁悪く０．２°位の方位
精度であり、ログは潮流の影響を直接受け、その速度分
だけ位置誤差を生じる。
【０００５】通常、ＧＰＳ１が正常の場合には、その出
力Ｖｒ（対地速度）、Ｐｒ（位置）の平滑フィルタ１０
の出力〔外１〕、〔外２〕が航法信号として出力され
る。ＧＰＳ異常判定部６０での異常判定は、信号途絶の
ブラックアウトの状態のときに限り、インバリッドフラ
グが立ち、航法出力はＧＰＳ１の出力の平滑処理出力
〔外１〕、〔外２〕に代わり、ＤＲ航法装置２０の出力
Ｖ、Ｐが代行する。前述したように、ＤＲ航法装置２０
はＧＰＳ１よりも精度が悪い。図８はブラックアウト期
間におけるＤＲ航法装置２０の位置誤差を示す図であ
る。横軸に時間をとり、縦軸に位置情報をとる。これに
よれば、ＧＰＳ１のブラックアウトによりＧＰＳ１から
ＤＲ航法装置２０に切替えが行われ、位置誤差（ΔＰ）
が生じていることがわかる。
力Ｖｒ（対地速度）、Ｐｒ（位置）の平滑フィルタ１０
の出力〔外１〕、〔外２〕が航法信号として出力され
る。ＧＰＳ異常判定部６０での異常判定は、信号途絶の
ブラックアウトの状態のときに限り、インバリッドフラ
グが立ち、航法出力はＧＰＳ１の出力の平滑処理出力
〔外１〕、〔外２〕に代わり、ＤＲ航法装置２０の出力
Ｖ、Ｐが代行する。前述したように、ＤＲ航法装置２０
はＧＰＳ１よりも精度が悪い。図８はブラックアウト期
間におけるＤＲ航法装置２０の位置誤差を示す図であ
る。横軸に時間をとり、縦軸に位置情報をとる。これに
よれば、ＧＰＳ１のブラックアウトによりＧＰＳ１から
ＤＲ航法装置２０に切替えが行われ、位置誤差（ΔＰ）
が生じていることがわかる。
【０００６】
【外１】
【０００７】
【外２】
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、ＧＰ
Ｓのブラックアウトを検出し、ブラックアウト期間中の
補間を行うことができる。しかし、ＧＰＳの異常はブラ
ックアウト以外にも発生する。ブラックアウトでは人工
衛星からの信号が途絶するが、人工衛星からの信号が正
常に到達しているにもかかわらず、ＧＰＳ航法装置の誤
差が大きくなる現象が発生することがある。
Ｓのブラックアウトを検出し、ブラックアウト期間中の
補間を行うことができる。しかし、ＧＰＳの異常はブラ
ックアウト以外にも発生する。ブラックアウトでは人工
衛星からの信号が途絶するが、人工衛星からの信号が正
常に到達しているにもかかわらず、ＧＰＳ航法装置の誤
差が大きくなる現象が発生することがある。
【０００９】その原因としては、複数の人工衛星から送
信される電波が互いに干渉し、本来の情報とは異なる情
報に信号が化けてしまうなどの原因が考えられる。この
場合には、人工衛星からの電波は正常に到達しているた
め、図７に示した従来例のＧＰＳ異常判定部６０は、こ
の異常を検出することはできない。
信される電波が互いに干渉し、本来の情報とは異なる情
報に信号が化けてしまうなどの原因が考えられる。この
場合には、人工衛星からの電波は正常に到達しているた
め、図７に示した従来例のＧＰＳ異常判定部６０は、こ
の異常を検出することはできない。
【００１０】図９は人工衛星からの信号が到達している
にもかかわらずＧＰＳの誤差が大きい状態を示す図であ
る。横軸に時間をとり、縦軸に位置情報をとる。このよ
うに、実際には異常が発生しているにもかかわらず、そ
れに気付かずに誤った対地速度および位置情報にしたが
って船舶を航行させることはきわめて危険である。
にもかかわらずＧＰＳの誤差が大きい状態を示す図であ
る。横軸に時間をとり、縦軸に位置情報をとる。このよ
うに、実際には異常が発生しているにもかかわらず、そ
れに気付かずに誤った対地速度および位置情報にしたが
って船舶を航行させることはきわめて危険である。
【００１１】本発明は、このような背景に行われたもの
であって、ＧＰＳ用人工衛星からの電波の有無にかかわ
らずＧＰＳの異常を検出しこれを補間することができる
航法装置を提供することを目的とする。本発明は、ＧＰ
Ｓ異常時にも精度の高い対地速度および位置情報を得る
ことができる航法装置を提供することを目的とする。
であって、ＧＰＳ用人工衛星からの電波の有無にかかわ
らずＧＰＳの異常を検出しこれを補間することができる
航法装置を提供することを目的とする。本発明は、ＧＰ
Ｓ異常時にも精度の高い対地速度および位置情報を得る
ことができる航法装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＧＰＳと、Ｉ
ＮＳとを備え、このＩＮＳはその対地速度および位置情
報を前記ＧＰＳが測定した対地速度および位置情報によ
り自動的に較正する手段を備えた航法装置である。本発
明の特徴とするところは、前記ＩＮＳの出力情報から得
られた加速度情報と前記ＧＰＳの出力情報から得られた
加速度情報とを比較する手段と、この比較結果にしたが
って前記ＧＰＳの対地速度および位置情報による前記Ｉ
ＮＳの対地速度および位置情報の較正を自動的に禁止す
る手段とを備えたところにある。
ＮＳとを備え、このＩＮＳはその対地速度および位置情
報を前記ＧＰＳが測定した対地速度および位置情報によ
り自動的に較正する手段を備えた航法装置である。本発
明の特徴とするところは、前記ＩＮＳの出力情報から得
られた加速度情報と前記ＧＰＳの出力情報から得られた
加速度情報とを比較する手段と、この比較結果にしたが
って前記ＧＰＳの対地速度および位置情報による前記Ｉ
ＮＳの対地速度および位置情報の較正を自動的に禁止す
る手段とを備えたところにある。
【００１３】また、前記較正を禁止する手段は、前記比
較結果が前記ＩＮＳの出力情報から得られた加速度情報
と前記ＧＰＳの出力情報から得られた加速度情報との所
定の値を越えた差分を示すとき較正を自動的に禁止する
ことが望ましい。
較結果が前記ＩＮＳの出力情報から得られた加速度情報
と前記ＧＰＳの出力情報から得られた加速度情報との所
定の値を越えた差分を示すとき較正を自動的に禁止する
ことが望ましい。
【００１４】すなわち、ＧＰＳの異常を検出するために
は、ＧＰＳの出力情報に依存せず、独立して正常な基準
値を出力するものが必要である。船舶にはＧＰＳの他
に、ＩＮＳ（慣性航法装置）が搭載されており、ＩＮＳ
が出力する対地速度および位置情報は、ＧＰＳによって
較正されるため、ＧＰＳの誤差が大きくなればＩＮＳの
対地速度および位置情報の誤差も大きくなるが、ＩＮＳ
が出力する加速度情報については、ＧＰＳに依存せずに
船体の加速度をそのまま計測して出力している。そこ
で、この加速度情報に着目し、ＧＰＳの出力情報から得
られた加速度情報と比較することによってＧＰＳの異常
を検出する。
は、ＧＰＳの出力情報に依存せず、独立して正常な基準
値を出力するものが必要である。船舶にはＧＰＳの他
に、ＩＮＳ（慣性航法装置）が搭載されており、ＩＮＳ
が出力する対地速度および位置情報は、ＧＰＳによって
較正されるため、ＧＰＳの誤差が大きくなればＩＮＳの
対地速度および位置情報の誤差も大きくなるが、ＩＮＳ
が出力する加速度情報については、ＧＰＳに依存せずに
船体の加速度をそのまま計測して出力している。そこ
で、この加速度情報に着目し、ＧＰＳの出力情報から得
られた加速度情報と比較することによってＧＰＳの異常
を検出する。
【００１５】
【００１６】
【実施例】本発明実施例の構成を図１を参照して説明す
る。図１は本発明実施例装置のブロック構成図である。
る。図１は本発明実施例装置のブロック構成図である。
【００１７】本発明は、ＧＰＳ１と、ＩＮＳ２とを備
え、このＩＮＳ２はその対地速度および位置情報をＧＰ
Ｓ１が測定した対地速度および位置情報により自動的に
較正する手段をＩＮＳ２の内部回路である対地速度およ
び位置計算部に備えた航法装置である。
え、このＩＮＳ２はその対地速度および位置情報をＧＰ
Ｓ１が測定した対地速度および位置情報により自動的に
較正する手段をＩＮＳ２の内部回路である対地速度およ
び位置計算部に備えた航法装置である。
【００１８】ここで、本発明の特徴とするところは、Ｉ
ＮＳ２の出力情報から得られた加速度情報とＧＰＳ１の
出力情報から得られた加速度情報とを比較する手段とし
てのＧＰＳ異常判定部６と、この比較結果にしたがって
ＧＰＳ１の対地速度および位置情報によるＩＮＳ２の対
地速度および位置情報の較正を自動的に禁止する手段と
してのスイッチ切替部７とを備えたところにある。
ＮＳ２の出力情報から得られた加速度情報とＧＰＳ１の
出力情報から得られた加速度情報とを比較する手段とし
てのＧＰＳ異常判定部６と、この比較結果にしたがって
ＧＰＳ１の対地速度および位置情報によるＩＮＳ２の対
地速度および位置情報の較正を自動的に禁止する手段と
してのスイッチ切替部７とを備えたところにある。
【００１９】ＧＰＳ異常判定部６は、前記比較結果がＩ
ＮＳ２の出力情報から得られた加速度情報とＧＰＳ１の
出力情報から得られた加速度情報との所定の値を越えた
差分を示すとき較正を自動的に禁止するためのスイッチ
切替信号をスイッチ切替部７に送出する。
ＮＳ２の出力情報から得られた加速度情報とＧＰＳ１の
出力情報から得られた加速度情報との所定の値を越えた
差分を示すとき較正を自動的に禁止するためのスイッチ
切替信号をスイッチ切替部７に送出する。
【００２０】本発明実施例の動作を説明する。ＧＰＳ１
が正常なときは、ＧＰＳ１の信号をＩＮＳ２の対地速度
および位置計算部にフィードバックしＩＮＳ２の航法誤
差の発散を押さえ、高精度な航法出力が常時得られるよ
うに複合航法化されている。したがってＧＰＳ異常時に
ＩＮＳ２に切替えを行っても５分間位では現在のとこ
ろ、約５０ｍ以下の位置精度を保持できる。ＧＰＳ正常
時ではＧＰＳ１の位置精度１５ｍ位(Differential GPS
では数ｍ位）を保持した航法信号を出力できる。
が正常なときは、ＧＰＳ１の信号をＩＮＳ２の対地速度
および位置計算部にフィードバックしＩＮＳ２の航法誤
差の発散を押さえ、高精度な航法出力が常時得られるよ
うに複合航法化されている。したがってＧＰＳ異常時に
ＩＮＳ２に切替えを行っても５分間位では現在のとこ
ろ、約５０ｍ以下の位置精度を保持できる。ＧＰＳ正常
時ではＧＰＳ１の位置精度１５ｍ位(Differential GPS
では数ｍ位）を保持した航法信号を出力できる。
【００２１】以下、図２〜図４を用いて従来例で示した
図９のような場合でもＧＰＳ１の異常を正確に判定でき
る原理について説明する。図２は船体の直進運動中と旋
回運動中の加速度誤差δＡの状態を示す図である。横軸
に時間をとり、縦軸に加速度誤差をとる。閾値δＡ１１
およびδＡ１２は海象状態や船の特性（大きさ、形状、
操船性）により適宜設定されるパラメータである。図３
はＧＰＳ１の異常信号と船体運動信号との関係を示す図
である。横軸に時間をとり、縦軸に位置情報をとる。図
４はＧＰＳ信号に依存しない加速度計信号Ａを示す図で
ある。問題はＧＰＳ１の異常がブラックアウトのような
信号途絶ではなく、何らかの理由で図３のような特性を
示したとき、船が完全に静止している場合を除き、船体
運動（推進運動あるいは停泊中の波による運動）とＧＰ
Ｓ異常信号（ＧＰＳ誤差信号）とを分離するのはＧＰＳ
１以外のセンサを用いないと不可能である。このときロ
グのような対水速度センサは、潮流の影響を受けるため
正確な分離には不適当である。
図９のような場合でもＧＰＳ１の異常を正確に判定でき
る原理について説明する。図２は船体の直進運動中と旋
回運動中の加速度誤差δＡの状態を示す図である。横軸
に時間をとり、縦軸に加速度誤差をとる。閾値δＡ１１
およびδＡ１２は海象状態や船の特性（大きさ、形状、
操船性）により適宜設定されるパラメータである。図３
はＧＰＳ１の異常信号と船体運動信号との関係を示す図
である。横軸に時間をとり、縦軸に位置情報をとる。図
４はＧＰＳ信号に依存しない加速度計信号Ａを示す図で
ある。問題はＧＰＳ１の異常がブラックアウトのような
信号途絶ではなく、何らかの理由で図３のような特性を
示したとき、船が完全に静止している場合を除き、船体
運動（推進運動あるいは停泊中の波による運動）とＧＰ
Ｓ異常信号（ＧＰＳ誤差信号）とを分離するのはＧＰＳ
１以外のセンサを用いないと不可能である。このときロ
グのような対水速度センサは、潮流の影響を受けるため
正確な分離には不適当である。
【００２２】しかも停泊時のような場合とか旋回時には
ログ精度はきわめて悪くなり使用出来ないのが現状であ
る。このことからＩＮＳ２をＧＰＳ１との信号比較のた
めに選んだわけであるが、ＩＮＳ２の対地速度および位
置情報は使えない。理由は図４に示すように、ＩＮＳ２
の航法計算（速度位置計算）にＧＰＳ１の速度位置信号
をフィードバックしているためＧＰＳ異常時は当然、異
常信号に足を引っ張られてしまうためである。したがっ
てＩＮＳ２の対地速度および位置とＧＰＳ１の対地速度
および位置とを比較してもＧＰＳ異常信号と船体運動信
号（ＧＰＳ正常時の信号）とを分離できない。
ログ精度はきわめて悪くなり使用出来ないのが現状であ
る。このことからＩＮＳ２をＧＰＳ１との信号比較のた
めに選んだわけであるが、ＩＮＳ２の対地速度および位
置情報は使えない。理由は図４に示すように、ＩＮＳ２
の航法計算（速度位置計算）にＧＰＳ１の速度位置信号
をフィードバックしているためＧＰＳ異常時は当然、異
常信号に足を引っ張られてしまうためである。したがっ
てＩＮＳ２の対地速度および位置とＧＰＳ１の対地速度
および位置とを比較してもＧＰＳ異常信号と船体運動信
号（ＧＰＳ正常時の信号）とを分離できない。
【００２３】このようなとき、ＧＰＳ１の対地速度およ
び位置信号から加速度信号を推定できれば、この加速度
推定値〔外３〕とＩＮＳ２の加速度信号Ａとを比較する
ことによりＧＰＳ異常信号を分離抽出できる。
び位置信号から加速度信号を推定できれば、この加速度
推定値〔外３〕とＩＮＳ２の加速度信号Ａとを比較する
ことによりＧＰＳ異常信号を分離抽出できる。
【００２４】
【外３】 図５は本発明実施例の動作を示すフローチャートであ
る。まず、 船体運動の推定を行う（Ｓ１）。 加速度
計出力は、 Ａ＝Ａｓ＋δａ （１） である。ここで、Ａｓは船体運動加速度、δａは加速度
計誤差で現状では１０-5ｇ〜１０-4ｇのバイアス安定性
を有している。
る。まず、 船体運動の推定を行う（Ｓ１）。 加速度
計出力は、 Ａ＝Ａｓ＋δａ （１） である。ここで、Ａｓは船体運動加速度、δａは加速度
計誤差で現状では１０-5ｇ〜１０-4ｇのバイアス安定性
を有している。
【００２５】図３のカルマンフィルタ出力の加速度推定
値〔外３〕は、
値〔外３〕は、
【００２６】
【数１】 で与えられる。ΔＡGPS はＧＰＳ異常による加速度推定
誤差である。（１）、（２）より、
誤差である。（１）、（２）より、
【００２７】
【数２】 である（Ｓ２）。ここで、正常なＧＰＳ１の異常加速度
の推定値ΔＡGPS は、ΔＡGPS ≫δａ
（４）が成立するの
で、
の推定値ΔＡGPS は、ΔＡGPS ≫δａ
（４）が成立するの
で、
【００２８】
【数３】 となりＧＰＳ異常を加速度異常として抽出できる。カル
マンフィルタでの〔外３〕は、
マンフィルタでの〔外３〕は、
【００２９】
【数４】 のように求まる。ここで、 ｙ1 ＝Ｖ＋ΔＶｒ（＝Ｖｒ） （７） ｙ2 ＝Ｐ＋ΔＰｒ（＝Ｐｒ） （８） ΔＶｒ＝ΔＶGPS ＋δＶｒ （９） ΔＰｒ＝ΔＰGPS ＋δＰｒ （１０） である。また、ここで、 ΔＶGPS は、ＧＰＳ速度異常信号、δＶｒはＧＰＳ１の
不規則速度ノイズ ΔＰGPS は、ＧＰＳ位置異常信号、δＰｒはＧＰＳ１の
不規則位置ノイズ であり、ΔＶGPS ≫δＶｒ、ΔＰGPS ≫δＰｒである。 ΔＶGPS 、ΔＰGPS が何らかの理由によるＧＰＳ１の突
発的異常信号である。（３）式で取り出されたＧＰＳ異
常加速度δＡはＧＰＳ異常判定部で図２に示すような方
法で異常か否かの判定が行われる（Ｓ４）。判定は旋回
中か直進中（等速あるいは加速度）か（Ｓ３）で判定基
準は異なる。
不規則速度ノイズ ΔＰGPS は、ＧＰＳ位置異常信号、δＰｒはＧＰＳ１の
不規則位置ノイズ であり、ΔＶGPS ≫δＶｒ、ΔＰGPS ≫δＰｒである。 ΔＶGPS 、ΔＰGPS が何らかの理由によるＧＰＳ１の突
発的異常信号である。（３）式で取り出されたＧＰＳ異
常加速度δＡはＧＰＳ異常判定部で図２に示すような方
法で異常か否かの判定が行われる（Ｓ４）。判定は旋回
中か直進中（等速あるいは加速度）か（Ｓ３）で判定基
準は異なる。
【００３０】このＧＰＳ異常判定にしたがって、ＧＰＳ
１またはＩＮＳ２を選択するためのスイッチ切替信号ｉ
が設定される（Ｓ５）。ＧＰＳ１が正常であればｉ＝０
とし、異常であればｉ＝１とする。
１またはＩＮＳ２を選択するためのスイッチ切替信号ｉ
が設定される（Ｓ５）。ＧＰＳ１が正常であればｉ＝０
とし、異常であればｉ＝１とする。
【００３１】ｉ＝０のときは（Ｓ６）、ＧＰＳ１の対地
速度Ｖｒ、ＧＰＳ１の位置Ｐｒを出力する（Ｓ７）。ｉ
＝１のときは（Ｓ６）、ＩＮＳ２の対地速度Ｖ、ＩＮＳ
２の位置Ｐを出力する（Ｓ８）。
速度Ｖｒ、ＧＰＳ１の位置Ｐｒを出力する（Ｓ７）。ｉ
＝１のときは（Ｓ６）、ＩＮＳ２の対地速度Ｖ、ＩＮＳ
２の位置Ｐを出力する（Ｓ８）。
【００３２】図６は本発明実施例におけるＧＰＳ１とＩ
ＮＳ２の接続形態を示す図である。図６（ａ）に示すよ
うに、ＧＰＳ１が正常であるときには、ＧＰＳ１の出力
情報はＩＮＳ２に入力され、ＩＮＳ２の対地速度および
位置情報はＧＰＳ１の対地速度および位置情報により較
正される。図６（ｂ）に示すように、ＧＰＳ１の異常を
ＧＰＳ異常判定部６が検出した場合にはスイッチ切替部
７にスイッチ切替信号を送信し、ＧＰＳ１の出力情報が
ＩＮＳ２に入力されないようにする。これにより、図６
（ｃ）に示すように、ＩＮＳ２は独自の対地速度および
位置情報を出力する。ＧＰＳ異常判定部６がＧＰＳ１の
正常復帰を検出すると、再び図６（ａ）に示す接続形態
に復帰する。
ＮＳ２の接続形態を示す図である。図６（ａ）に示すよ
うに、ＧＰＳ１が正常であるときには、ＧＰＳ１の出力
情報はＩＮＳ２に入力され、ＩＮＳ２の対地速度および
位置情報はＧＰＳ１の対地速度および位置情報により較
正される。図６（ｂ）に示すように、ＧＰＳ１の異常を
ＧＰＳ異常判定部６が検出した場合にはスイッチ切替部
７にスイッチ切替信号を送信し、ＧＰＳ１の出力情報が
ＩＮＳ２に入力されないようにする。これにより、図６
（ｃ）に示すように、ＩＮＳ２は独自の対地速度および
位置情報を出力する。ＧＰＳ異常判定部６がＧＰＳ１の
正常復帰を検出すると、再び図６（ａ）に示す接続形態
に復帰する。
【００３３】本発明実施例では、ＧＰＳ１の異常判定に
ＩＮＳ２の加速度計信号出力を用いたが、ＩＮＳ２以外
の慣性装置（姿勢および方位基準装置、ジャイロ加速度
計よりなるジャイロコンパス、加速度計を用いた運動計
測装置など）の加速度計出力を用いても同等の効果が得
られる。ただし、航法機能を慣性装置に追加することを
要する。また、カルマンフィルタ以外の方法、例えば最
小２乗法や平滑化した〔外１〕の微分）で船体運動を推
定し、その加速度推定値を用いてもよい。
ＩＮＳ２の加速度計信号出力を用いたが、ＩＮＳ２以外
の慣性装置（姿勢および方位基準装置、ジャイロ加速度
計よりなるジャイロコンパス、加速度計を用いた運動計
測装置など）の加速度計出力を用いても同等の効果が得
られる。ただし、航法機能を慣性装置に追加することを
要する。また、カルマンフィルタ以外の方法、例えば最
小２乗法や平滑化した〔外１〕の微分）で船体運動を推
定し、その加速度推定値を用いてもよい。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＧＰＳ用人工衛星からの電波の有無にかかわらずＧＰＳ
の異常を検出しこれを補間することができる。したがっ
て、ＧＰＳ異常時にも精度の高い対地速度および位置情
報を得ることができる。
ＧＰＳ用人工衛星からの電波の有無にかかわらずＧＰＳ
の異常を検出しこれを補間することができる。したがっ
て、ＧＰＳ異常時にも精度の高い対地速度および位置情
報を得ることができる。
【図１】本発明実施例装置のブロック構成図。
【図２】船体の直進運動中と旋回運動中の加速度誤差δ
Ａの状態を示す図。
Ａの状態を示す図。
【図３】ＧＰＳの異常信号と船体運動信号との関係を示
す図。
す図。
【図４】ＧＰＳ信号に依存しない加速度計信号を示す
図。
図。
【図５】本発明実施例の動作を示すフローチャート。
【図６】本発明実施例におけるＧＰＳとＩＮＳの接続形
態を示す図。
態を示す図。
【図７】従来例の航法装置のブロック構成図。
【図８】ブラックアウト期間におけるＤＲ航法装置の位
置誤差を示す図。
置誤差を示す図。
【図９】人工衛星からの信号が到達しているにもかかわ
らずＧＰＳの誤差が大きい状態を示す図。
らずＧＰＳの誤差が大きい状態を示す図。
１ ＧＰＳ ２ ＩＮＳ ３ カルマンフィルタ ４ 加速度演算部 ５ 船体運動判定部 ６、６０ ＧＰＳ異常判定部 ７、７０ スイッチ切替部 １０ 平滑フィルタ ２０ ＤＲ航法装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01C 21/00
Claims (2)
- 【請求項１】 ＧＰＳ(Global Positioning System)
と、ＩＮＳ(Inertial Navigation System)とを備え、こ
のＩＮＳはその対地速度および位置情報を前記ＧＰＳが
測定した対地速度および位置情報により自動的に較正す
る手段を備えた航法装置において、 前記ＩＮＳの出力情報から得られた加速度情報と前記Ｇ
ＰＳの出力情報から得られた加速度情報とを比較する手
段と、この比較結果にしたがって前記ＧＰＳの対地速度
および位置情報による前記ＩＮＳの対地速度および位置
情報の較正を自動的に禁止する手段とを備えたことを特
徴とする航法装置。 - 【請求項２】 前記較正を禁止する手段は、前記比較結
果が前記ＩＮＳの出力情報から得られた加速度情報と前
記ＧＰＳの出力情報から得られた加速度情報との所定の
値を越えた差分を示すとき較正を自動的に禁止する手段
を含む請求項１記載の航法装置。
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| JP26091096A JP3338304B2 (ja) | 1996-10-01 | 1996-10-01 | 航法装置 |
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| JP26091096A Expired - Fee Related JP3338304B2 (ja) | 1996-10-01 | 1996-10-01 | 航法装置 |
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1996
- 1996-10-01 JP JP26091096A patent/JP3338304B2/ja not_active Expired - Fee Related
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