JP3522550B2

JP3522550B2 - Gyro compass

Info

Publication number: JP3522550B2
Application number: JP31360298A
Authority: JP
Inventors: 仁熊谷
Original assignee: Yokogawa Denshikiki Co Ltd
Current assignee: Yokogawa Denshikiki Co Ltd
Priority date: 1998-11-04
Filing date: 1998-11-04
Publication date: 2004-04-26
Anticipated expiration: 2018-11-04
Also published as: JP2000142581A

Description

【発明の詳細な説明】【０００１】【発明の属する技術分野】本発明は船舶、航空機その他
の航行体が自己の方位および姿勢を認識する装置に利用
する。本発明は自動操縦装置に利用するに適する。本発
明は自動操縦装置の誤操作防止に利用するに適する。【０００２】【従来の技術】ジャイロコンパスは、質量の大きい回転
体を高速回転させることによって、その回転軸が地球の
自転軸の方位を示すことにより、自己の航行体の方位を
測定することができる。航行体に搭載されるジャイロコ
ンパスは、それ自体が高精度のものであるが、時間の経
過とともに誤差が累積されることから、航行体に搭載さ
れている他の各種センサの援助を受け、誤差を修正する
ことにより、高精度を連続して維持することができる。【０００３】また、昨今では、回転体を用いた機械式の
ジャイロコンパスに代わり、サニャック効果を用いた光
学的なジャイロコンパスである光ファイバ・ジャイロ
（ＦＯＧ：Fiber Optic Gyroscope)やリング・レーザ・
ジャイロ（ＲＬＧ：Ring LaserGyroscope) が多く用い
られている。【０００４】本明細書で説明するジャイロコンパスは、
機械式および光学式のいずれも含むものとして説明す
る。また、以下では、航行体を船舶として説明するが、
航空機その他の航行体についても同様に利用することが
できる。【０００５】従来例を図３および図４を参照して説明す
る。図３は船舶に配置された各種センサおよびジャイロ
コンパスを示す図である。図４は従来のジャイロコンパ
スの要部ブロック構成図である。図３に示すように船舶
は、ジャイロ１０および加速度計３を備えた慣性検出部
１５、インタフェース８、ジャイロ補正部４、誤差量推
定部９、誤差補正量計算部５、方位姿勢計算部２、モー
ド命令部７、切替スイッチ６を含むジャイロコンパス２
０を備え、その他に、ＧＰＳ(Global Positioning Syst
em) １１、音波ログ１２、電磁ログ１３などを備えてい
る。【０００６】ジャイロコンパス２０は、船舶の方位およ
び姿勢情報を出力データとし、図４に示すように、方位
姿勢計算部２は、船舶に搭載されている各種センサを利
用し、方位および姿勢情報の誤差を修正する。このと
き、オペレータは、船舶の運行状況にしたがって切替ス
イッチ６を操作する。切替スイッチ６の操作によりモー
ド命令部７が誤差量推定部９、誤差補正量計算部５、ジ
ャイロ補正部４、方位姿勢計算部２に対してモードの指
示を行う。これにより、船舶の運行状況に適合した最適
な誤差の補正を行うことができる。【０００７】慣性検出部１５の出力はインタフェース８
を介してジャイロ補正部４に入力される。ジャイロ補正
部４では、選択されたモードに適合した処理を行いジャ
イロ１０および加速度計３の誤差を補正する。方位姿勢
計算部２では、選択されたモードに適合した処理を行
い、ジャイロ補正部４、ＧＰＳ１１、電磁ログ１３の出
力にしたがって船舶の方位および姿勢情報を計算する。【０００８】具体的には、ＧＰＳ１１、電磁ログ１３の
出力にしたがって誤差量推定部９が誤差量を推定する。
この推定された誤差量にしたがって誤差補正量計算部５
が誤差補正量を計算して方位姿勢計算部２に通知する。
これを受けて方位姿勢計算部２は、船舶の方位および姿
勢情報を計算する。なお、電磁ログ１３その他のセンサ
出力によりジャイロコンパスの誤差を補正する詳細な原
理は、特願平８−２７１０１７号（本願出願時に未公
開）、特開平１０−１７６９３２号公報、特願平９−２
７７５９０号（本願出願時に未公開）に説明がある。【０００９】ここで、モードについて説明する。停泊モ
ードは、ジャイロ１０の静定を行うモードであり、方位
姿勢計算部２およびジャイロ補正部４は、ジャイロ１０
を静定するための処理を行う。航海モードは、方位姿勢
計算部２が船舶の航海中における方位および姿勢情報の
出力処理を行うモードである。【００１０】一般に、停泊中であれば船舶は小さくほぼ
等しい周期の揺れを長時間繰り返すことになり、また、
航海中であれば様々な大きさの不規則な揺れが短時間の
うちにめまぐるしく変化することになる。したがって、
停泊中であれば停泊モードを選択し、航海中であれば航
海モードを選択することにより、誤差量推定部９の誤差
量推定を効率良く行い、方位姿勢計算部２およびジャイ
ロ補正部４の処理を船舶の運行状況に適合させることが
できる。【００１１】また、純慣性モードは、慣性検出部１５の
ジャイロ１０の出力をそのまま補正なく用いるためのモ
ードである。このモードは、ジャイロ１０の出力を補正
するためのセンサが使用不能であるときに選択するモー
ドである。【００１２】この従来例では、ジャイロ１０の出力を補
正するためのセンサは、主に電磁ログ１３である。電磁
ログ１３が使用不可である状況とは、電磁ログ１３のハ
ードウェアの障害の他に、船舶が旋回中であり、電磁ロ
グ１３の精度が劣化している場合を含む。【００１３】ログ強制入モードは、純慣性モードが長時
間連続し、慣性検出部１５のジャイロ１０の誤差が累積
された場合に、ジャイロ１０の出力を補正するセンサに
よる誤差補正を強制的に行うためのモードである。ジャ
イロ１０の出力を補正するセンサは、主に電磁ログ１３
であるから、電磁ログ１３の出力によるジャイロ１０の
誤差補正を強制的に行うためのモードである。【００１４】ジャイロ１０は、純慣性モードにより補正
を受けずに連続して運転することにより誤差が徐々に累
積する。この従来例では、ジャイロ１０は、約５時間補
正を受けずに連続して運転すると誤差の累積が許容範囲
を越える。純慣性モード下では、電磁ログ１３の精度は
船舶の旋回などにより劣化しているが、ジャイロ１０の
誤差が累積している状況下では、電磁ログ１３の出力に
よりジャイロ１０の補正を行うことによりむしろ誤差を
少なくできる。したがって、約５時間連続して純慣性モ
ードであったような場合には、ログ強制入モードを選択
する。【００１５】【発明が解決しようとする課題】このように、様々な船
舶の運行状態に応じて補正モードを適宜変更するには、
豊富な経験を必要とし、さらに、煩雑な切替操作を的確
に行うためには、熟練した技術を必要とする。また、人
手によりモードの切替えを行う場合には、うっかりして
誤ったモードを選択するといったケアレスミスが必ず発
生する。【００１６】例えば、モードを「停泊」に切替えたまま
出航してしまうと、方位姿勢計算部２およびジャイロ補
正部４は実際の船舶の速度によらず０ノットを内部の誤
差補正処理（ダンピング）に使用することから、高精度
に静定されたジャイロコンパスの出力が、誤差を大きく
してしまう（２０ノットで方位誤差最大約１．６度）。
さらに、不適切な操作に気付かずにいれば、誤差の大き
いジャイロの出力をそのまま信用し、誤った針路を操船
の基準とすることになる。【００１７】本発明は、このような背景に行われたもの
であって、船舶の運行状況に適合した補正モードを自動
的に選択することができるジャイロコンパスを提供する
ことを目的とする。本発明は、豊富な経験または熟練し
た技術に頼ることなく誤差を修正することができるジャ
イロコンパスを提供することを目的とする。本発明は、
信頼性を向上させた航法装置を提供することを目的とす
る。本発明は、船舶を安全に航行させることができる航
法装置を提供することを目的とする。【００１８】【課題を解決するための手段】本発明はジャイロコンパ
スであって、船舶に備えられたジャイロおよび加速度計
の出力を取り込み船舶の方位および姿勢を計算する手段
と、前記船舶に備えられた各種センサの出力を取り込み
前記計算する手段の誤差を自動的に補正する手段とを備
えたジャイロコンパスである。【００１９】ここで、本発明の特徴とするところは、前
記誤差を自動的に補正する手段は、前記各種センサの出
力にしたがって船舶の運行状況に適合する補正モードを
自動的に選択する手段を含むところにある。【００２０】前記選択する手段は、ジャイロコンパスの
静定または未静定を判定する第一判定手段と、船舶の航
海中または停泊中を判定する第二判定手段と、この第二
判定手段の判定結果にしたがって前記第一判定手段の判
定結果を航海中または停泊中にそれぞれ分類する手段
と、電磁ログの使用可否を判定する第三判定手段と、こ
の第三判定手段の判定結果にしたがって前記第二判定手
段の判定結果を使用可または使用不可にそれぞれ分類す
る手段と、ＧＰＳの使用可否を判定する第四判定手段
と、この第四判定手段の判定結果にしたがって前記第三
判定手段の判定結果を使用可または使用不可にそれぞれ
分類する手段と、長時間純慣性であるか否かを判定する
第五判定手段と、この第五判定手段の判定結果にしたが
って前記第四判定手段の判定結果を長時間純慣性である
場合または長時間純慣性でない場合にそれぞれ分類する
手段と、前記分類する手段の分類結果にしたがってモー
ドを選択する手段とを含むことが望ましい。【００２１】これにより、きわめて高い確度で船舶の現
在の状況を判定することができるため、状況の誤認によ
る誤差の拡大といった不都合を回避することができる。
これにより、船舶の運行状況に適合した補正モードを自
動的に選択することができる。したがって、豊富な経験
または熟練した技術に頼ることなく誤差を修正すること
ができる。また、信頼性を向上させた航法装置を実現す
ることができるため、船舶を安全に航行させることがで
きる。【００２２】【発明の実施の形態】発明の実施の形態を図１を参照し
て説明する。図１は本発明実施例のジャイロコンパスの
要部ブロック構成図である。【００２３】本発明はジャイロコンパスであって、図１
に示すように、船舶に備えられたジャイロ１０および加
速度計３の出力を取り込み船舶の方位および姿勢を計算
する手段である方位姿勢計算部２と、前記船舶に備えら
れたＧＰＳ１１および電磁ログ１３の出力を取り込み方
位姿勢計算部２の誤差を自動的に補正する手段である誤
差量推定部９および誤差補正量計算部５とを備えたジャ
イロコンパス２０である。【００２４】ここで、本発明の特徴とするところは、Ｇ
ＰＳ１１、音波ログ１２、電磁ログ１３、推進機運転状
況検出部１６の出力にしたがって船舶の運行状況に適合
する補正モードを自動的に選択する手段である運行状況
判断部１を含むところにある。【００２５】【実施例】本発明実施例を図１および図２を参照して説
明する。図２はモード選択手順を説明するためのフラグ
の状況を示す図である。【００２６】各モードについては従来例で説明したとお
りである。自動モードは、本発明の特徴であり、各モー
ドを自動的に選択するモードである。図２に示すよう
に、まず、ジャイロコンパスの静定が完了しているか否
かを判定する（Ｓ１）。これは、ジャイロコンパスの電
源を投入してからの経過時間により定められるものであ
る。このようにしてジャイロコンパスの静定が完了して
いる場合には、フラグ“１”が立ち、完了していない場
合にはフラグ“０”が立つ。【００２７】次に、船舶が航海中であるか停泊中である
かを判定する（Ｓ２）。この判定には、以下の式Ｐ_NAV＝（電磁ログ速度）×Ｉ_EML＋（音波ログ速度）×Ｉ_DRT＋（ＧＰＳ位置変化から求めた速度）×Ｉ_GPS＋（プロペラ回転数×プロペラ角から推定される速度）×Ｉ_PEL…（１）Ｉ_NAV＝Ｉ_EML＋Ｉ_DRT＋Ｉ_GPS＋Ｉ_PEL …（２）を用いる。ただし、Ｉ_EMLは電磁ログの信頼度係数、Ｉ
_DRTは音波ログの信頼度係数、Ｉ_GPSはＧＰＳの信頼度
係数、Ｉ_PELはプロペラ回転数×プロペラ角から推定さ
れる速度の信頼度係数であり、これら信頼度係数は０〜
１の範囲の値をとり、センサの非動作時またはデータ無
効時には“０”となる。なお、（プロペラ回転数×プロ
ペラ角から推定される速度）は、推進機運転状況検出部
１６がプロペラ（推進機）回転数およびプロペラ角を検
出し、この検出結果にしたがって計算する。【００２８】上記二つの式を用いて、｜Ｐ_NAV｜≧Ｉ_NAV×ＣＨＧ_NAV …（３）であれば、航海中と判定する。また、｜Ｐ_NAV｜＜Ｉ_NAV×ＣＨＧ_DOCK …（４）の状態が１分間継続したときには停泊中と判定する。【００２９】すなわち、（１）式は各センサから求めた
速度に信頼度係数を重み付け係数として乗じてから足し
合わせたものであり、（２）式は各センサの信頼度係数
を足し合わせたものである。（３）式では、｜Ｐ_NAV｜／Ｉ_NAV≧ＣＨＧ_NAV となり、有効なセンサの出力に重み付け係数を乗じて平
均した値がＣＨＧ_NAVを越えれば「航海中」と判定す
る。本発明実施例では、ＣＨＧ_NAVを１ノットとした。
また、（４）式では、｜Ｐ_NAV｜／Ｉ_NAV＜ＣＨＧ_DOCK となり、有効なセンサの出力に重み付け係数を乗じて平
均した値がＣＨＧ_DOCK未満となって１分間継続すれば
「停泊中」と判定する。本発明実施例では、ＣＨＧ_DOCK
を０．５ノットとした。ＣＨＧ_NAV＞ＣＨＧ_DOCKとする
ことにより、閾値付近でのチャタリングを回避すること
ができる。【００３０】このように、停泊中であるか航海中である
かを判定し、航海中ならばフラグ“１”を立て、停泊中
ならばフラグ“０”を立てる。【００３１】次に、電磁ログ１３の使用可否を判定する
（Ｓ３）。船舶が直進中であり、電磁ログ１３のハード
ウェアが正常であれば使用可能としてフラグ“１”を立
てる。また、船舶が旋回中であり、電磁ログ１３の精度
が劣化しているとき、あるいは、電磁ログ１３のハード
ウェアに障害が発生して無効となっているときに使用不
可としてフラグ“０”を立てる。【００３２】次に、ＧＰＳ１１の使用可否を判定する
（Ｓ４）。ＧＰＳ１１のハードウェアが正常であり、Ｇ
ＰＳ衛星からの電波受信状況が正常であり、また、誤差
が許容範囲内であれば使用可能としてフラグ“１”を立
てる。また、ＧＰＳ１１のハードウェアに障害が発生し
て無効となっているとき、あるいは、ＧＰＳ衛星からの
電波受信状況が異常であり、また、誤差が許容範囲を越
えていれば使用不可としてフラグ“０”を立てる。【００３３】さらに、長時間純慣性であるか否かを判定
する（Ｓ５）。船舶が旋回中であるなどの事情により、
慣性検出部１５の出力だけにしたがって方位姿勢計算部
２が船舶の方位および姿勢を計算しているとき、慣性検
出部１５の累積誤差が許容範囲を越えているか否かを判
定し、越えているときにはフラグ“１”を立てる。越え
ていないときにはフラグ“０”を立てる。これらの判定
結果（Ｓ１〜Ｓ５）にしたがって適切なモードが決定さ
れる（Ｓ６）。【００３４】例えば、ジャイロコンパスの静定が完了
し、航海中であり、旋回中であるために電磁ログ１３が
使用不可であるときに、長時間純慣性フラグが“０”の
間は航海モードを選択し、長時間純慣性フラグが“１”
となればログ強制入モードを選択する。【００３５】例えば、ジャイロコンパスが未静定のま
ま、出航せざるを得ない事態が発生したときには、電磁
ログ１３が使用可能であれば、電磁ログ１３およびその
他のセンサを用いてジャイロコンパスの誤差を補正しな
がら航海モードとすることができる。このとき、電磁ロ
グ１３が使用不可であれば、停泊モードとし、航海しな
がらジャイロコンパスの静定を試みる。航海速度が２０
ノット以下であれば、航海中に静定を行っても方位誤差
は最大約１．６度となり、通常の操舵用としては使用可
能に静定できる。【００３６】【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
船舶の運行状況に適応した方位姿勢計算部の補正モード
を自動的に選択することができる。したがって、豊富な
経験または熟練した技術に頼ることなく方位姿勢計算部
の誤差を修正することができる。本発明によれば、信頼
性を向上させ、船舶を安全に航行させることができる航
法装置を実現することができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is applied to a device in which a ship, an aircraft or another navigating body recognizes its own azimuth and attitude. The present invention is suitable for use in an autopilot. The present invention is suitable for use in preventing erroneous operation of an autopilot. 2. Description of the Related Art A gyro-compass can measure the direction of its own navigating body by rotating a large-mass rotating body at a high speed so that its rotation axis indicates the direction of the earth's rotation axis. it can. The gyro compass mounted on a navigation vehicle is itself of high accuracy, but errors accumulate over time, so with the help of various sensors mounted on the navigation vehicle, By correcting, high accuracy can be maintained continuously. Recently, instead of a mechanical gyrocompass using a rotating body, an optical gyrocompass (FOG: Fiber Optic Gyroscope) or a ring laser, which is an optical gyrocompass using the Sagnac effect, is used.
A gyro (RLG: Ring Laser Gyroscope) is often used. The gyro compass described in this specification is
The description will be made assuming that both the mechanical type and the optical type are included. Also, in the following, the navigation body will be described as a ship,
The same applies to aircraft and other navigable vehicles. A conventional example will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram showing various sensors and a gyrocompass arranged on a ship. FIG. 4 is a block diagram of a main part of a conventional gyrocompass. As shown in FIG. 3, the ship has an inertia detecting unit 15 including a gyro 10 and an accelerometer 3, an interface 8, a gyro correcting unit 4, an error amount estimating unit 9, an error correcting amount calculating unit 5, an azimuth attitude calculating unit 2, Gyro compass 2 including mode command section 7 and changeover switch 6
0, and GPS (Global Positioning System)
em) 11, a sound wave log 12, an electromagnetic log 13, and the like. The gyro compass 20 uses the azimuth and attitude information of the ship as output data. As shown in FIG. 4, the azimuth and attitude calculation unit 2 uses various sensors mounted on the ship to calculate the azimuth and attitude information. Correct the error. At this time, the operator operates the changeover switch 6 according to the operation status of the ship. By operating the changeover switch 6, the mode command unit 7 gives a mode instruction to the error amount estimation unit 9, the error correction amount calculation unit 5, the gyro correction unit 4, and the azimuth / posture calculation unit 2. As a result, it is possible to perform optimal correction of an error suitable for the operating condition of the ship. [0007] The output of the inertial detection unit 15 is
Is input to the gyro correction unit 4 via the The gyro correction section 4 corrects the error between the gyro 10 and the accelerometer 3 by performing processing suitable for the selected mode. The azimuth / posture calculation unit 2 performs a process suitable for the selected mode, and calculates the azimuth and posture information of the ship according to the outputs of the gyro correction unit 4, the GPS 11, and the electromagnetic log 13. More specifically, the error amount estimator 9 estimates the error amount according to the outputs of the GPS 11 and the electromagnetic log 13.
An error correction amount calculation unit 5 according to the estimated error amount
Calculates the error correction amount and notifies the azimuth / posture calculation unit 2.
In response to this, the azimuth and attitude calculation unit 2 calculates the azimuth and attitude information of the ship. The detailed principle of correcting the error of the gyro compass using the electromagnetic log 13 and other sensor outputs is described in Japanese Patent Application No. 8-271017 (not disclosed at the time of filing the present application), Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-176932, and Japanese Patent Application No. 9-1997. 2
No. 77590 (not disclosed at the time of filing the present application). Here, the modes will be described. The berthing mode is a mode in which the gyro 10 is settled, and the azimuth / posture calculation unit 2 and the gyro correction unit 4
Is performed to stabilize. The voyage mode is a mode in which the azimuth and attitude calculation unit 2 performs output processing of azimuth and attitude information during the voyage of the ship. In general, when the ship is anchored, the ship repeats small, substantially equal-period swings for a long time.
During a voyage, irregular swings of various magnitudes will change rapidly in a short period of time. Therefore,
The berthing mode is selected when the berth is in progress, and the voyage mode is selected when the cruise is in progress. Can be adapted to the operating conditions of the ship. The pure inertia mode is a mode for using the output of the gyro 10 of the inertia detector 15 without correction. This mode is selected when a sensor for correcting the output of the gyro 10 is unavailable. In this conventional example, the sensor for correcting the output of the gyro 10 is mainly the electromagnetic log 13. The situation where the electromagnetic log 13 is unusable includes a case where the ship is turning and the accuracy of the electromagnetic log 13 is degraded, in addition to the hardware failure of the electromagnetic log 13. In the log forced input mode, when the pure inertia mode continues for a long time and errors of the gyro 10 of the inertia detecting unit 15 are accumulated, error correction by a sensor for correcting the output of the gyro 10 is forcibly performed. Mode. The sensor for correcting the output of the gyro 10 is mainly an electromagnetic log 13
Therefore, the mode is for forcibly correcting the error of the gyro 10 based on the output of the electromagnetic log 13. The gyro 10 operates continuously without correction in the pure inertia mode, so that errors gradually accumulate. In this conventional example, if the gyro 10 is operated continuously without correction for about 5 hours, the accumulated error exceeds the allowable range. In the pure inertia mode, the accuracy of the electromagnetic log 13 is degraded due to the turning of the ship or the like, but in a situation where the error of the gyro 10 is accumulated, the gyro 10 is corrected by the output of the electromagnetic log 13. Rather, errors can be reduced. Therefore, in the case where the pure inertia mode has been continuously used for about 5 hours, the log forced entry mode is selected. [0015] As described above, in order to appropriately change the correction mode according to the operation state of various ships,
It requires a wealth of experience and, in order to perform complicated switching operations accurately, requires skilled skills. When the mode is manually switched, careless mistakes such as inadvertently selecting an incorrect mode always occur. For example, if the ship departs while the mode is switched to "berthing", the azimuth and attitude calculation unit 2 and the gyro correction unit 4 perform 0 knots internal error correction processing (damping) regardless of the actual speed of the ship. Therefore, the output of the gyro compass, which is settled with high accuracy, causes an error to increase (the maximum azimuth error is about 1.6 degrees at 20 knots).
Further, if an improper operation is not noticed, the output of the gyro having a large error is directly relied on, and an incorrect course is used as a standard for maneuvering. It is an object of the present invention to provide a gyro compass capable of automatically selecting a correction mode suitable for the operating condition of a ship, which has been made in such a background. An object of the present invention is to provide a gyro compass that can correct an error without relying on abundant experience or skill. The present invention
It is an object of the present invention to provide a navigation device with improved reliability. An object of the present invention is to provide a navigation device that allows a ship to navigate safely. The present invention is a gyro compass, which is provided with means for calculating the bearing and attitude of a ship by taking in the outputs of a gyro and an accelerometer provided on the ship. And a means for automatically correcting errors in the means for calculating by taking in the outputs of various sensors. Here, it is a feature of the present invention that the means for automatically correcting the error includes means for automatically selecting a correction mode suitable for the operating condition of the ship in accordance with the outputs of the various sensors. Including. The means for selecting includes a first determining means for determining whether the gyrocompass is settled or not, a second determining means for determining whether the ship is cruising or berthing, and a determination made by the second determining means. Means for classifying the determination result of the first determination means according to the result during voyage or berthing, third determination means for determining whether the electromagnetic log can be used, and the third determination means according to the determination result of the third determination means. Means for classifying the determination result of the second determination means as usable or unusable, a fourth determination means for determining whether or not GPS can be used, and a determination result of the third determination means according to the determination result of the fourth determination means Means for classifying the use as usable or unusable, a fifth judgment means for judging whether the inertia is long-time pure inertia, and the fourth judgment means according to the judgment result of the fifth judgment means. Means for classifying each of the determination result when a long time is not the case or long net inertial a pure inertia, it is desirable to include a means for selecting a mode in accordance with the classification result of the means for classifying. Thus, the present situation of the ship can be determined with extremely high accuracy, so that an inconvenience such as an increase in error due to misidentification of the situation can be avoided.
This makes it possible to automatically select a correction mode suitable for the operation status of the ship. Thus, errors can be corrected without resorting to a wealth of experience or skilled technology. Further, since a navigation device with improved reliability can be realized, the ship can be safely navigated. Embodiments of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram of a main part of a gyro compass according to an embodiment of the present invention. The present invention relates to a gyrocompass, and FIG.
As shown in the figure, the azimuth and attitude calculation unit 2 which is a means for taking in the outputs of the gyro 10 and the accelerometer 3 provided on the ship and calculating the azimuth and attitude of the ship, and the GPS 11 and the electromagnetic log 13 provided on the ship The gyro compass 20 includes an error amount estimating unit 9 and an error correction amount calculating unit 5 which are means for taking in an output and automatically correcting an error of the azimuth and posture calculating unit 2. The feature of the present invention is that G
It includes an operation status determination unit 1 which is a means for automatically selecting a correction mode suitable for the operation status of the ship according to the output of the PS 11, the sound wave log 12, the electromagnetic log 13, and the output of the propulsion device operation status detection unit 16. An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a diagram showing the status of the flag for explaining the mode selection procedure. Each mode is as described in the conventional example. The automatic mode is a feature of the present invention, and is a mode for automatically selecting each mode. As shown in FIG. 2, first, it is determined whether or not the stabilization of the gyrocompass has been completed (S1). This is determined by the elapsed time since the power of the gyrocompass was turned on. When the stabilization of the gyrocompass is completed in this way, the flag “1” is set, and when it is not completed, the flag “0” is set. Next, it is determined whether the ship is sailing or berthing (S2). For this determination, the following equation: P _NAV = (electromagnetic log speed) × _IEML + (sonic log speed) × _IDRT + (speed obtained from GPS position change) × I _GPS + (propeller rotation speed × propeller angle Estimated speed) × I _PEL (1) I _NAV = I _EML + I _DRT + I _GPS + I _PEL (2) is used. Where I _EML is the reliability factor of the electromagnetic log, I
_DRT is the reliability factor of the sound wave log, I _GPS is the reliability factor of GPS, I _PEL is the reliability factor of the speed estimated from the propeller rotation speed × propeller angle, and these reliability factors are 0 to 0.
It takes a value in the range of 1 and becomes "0" when the sensor is not operating or data is invalid. It should be noted that the (propeller rotation speed × speed estimated from the propeller angle) is calculated by the propulsion device operation status detection unit 16 by detecting the propeller (propulsion device) rotation speed and the propeller angle and according to the detection result. Using the above two equations, if | P _NAV | ≧ I _NAV × CHG _NAV (3), it is determined that the voyage is in progress. Also, when the state of | P _NAV | <I _NAV × CHG _DOCK (4) continues for one minute, it is determined that the berthing is being performed. That is, the expression (1) is obtained by multiplying the speed obtained from each sensor by the reliability coefficient as a weighting coefficient and then adding the expression, and the expression (2) is obtained by adding the reliability coefficient of each sensor. It is. In equation (3), | P _NAV | / I _NAV ≧ CHG _NAV . If the average value obtained by multiplying the output of the effective sensor by the weighting coefficient exceeds CHG _NAV , it is determined that “in voyage”. In the embodiment of the present invention, CHG _{NAV is set} to 1 knot.
In equation (4), | P _NAV | / I _NAV <CHG _DOCK , and the value obtained by multiplying the output of the effective sensor by the weighting coefficient is less than CHG _DOCK and continues for 1 minute. Is determined. In the embodiment of the present invention, CHG _DOCK
Was set to 0.5 knots. By setting CHG _NAV > CHG _DOCK , chattering near the threshold can be avoided. As described above, it is determined whether the vehicle is berthed or voyage, and the flag “1” is set if the voyage is in progress, and the flag “0” is raised if the berth is in progress. Next, it is determined whether the electromagnetic log 13 can be used (S3). If the ship is traveling straight and the hardware of the electromagnetic log 13 is normal, the flag is set to “1” as usable. Also, when the ship is turning and the accuracy of the electromagnetic log 13 is degraded, or when the hardware of the electromagnetic log 13 is invalid due to a failure, the flag “0” is determined to be unusable. Stand up. Next, it is determined whether the GPS 11 can be used (S4). If the GPS 11 hardware is normal,
If the radio wave reception status from the PS satellite is normal and the error is within the allowable range, the flag is set to "1" as usable. If the hardware of the GPS 11 is invalid due to a failure, or if the reception status of radio waves from the GPS satellites is abnormal, and if the error exceeds the allowable range, the flag “0” is determined to be unusable. "Stand up. Further, it is determined whether or not the inertia is a long-time pure inertia (S5). Due to circumstances such as the ship turning,
When the azimuth and orientation calculation unit 2 is calculating the azimuth and orientation of the ship only in accordance with the output of the inertia detection unit 15, it is determined whether or not the accumulated error of the inertia detection unit 15 exceeds an allowable range, and exceeds it. At times, a flag "1" is set. If not exceeded, a flag "0" is set. An appropriate mode is determined according to these determination results (S1 to S5) (S6). For example, when the stabilization of the gyrocompass is completed, the voyage is in progress, and the electromagnetic log 13 is unavailable because the vehicle is turning, the navigation mode is set while the long-time pure inertia flag is "0". Is selected and the long-time pure inertia flag is “1”
Then, select the log forced entry mode. For example, when a situation occurs in which the gyrocompass has to be departed while the gyrocompass is not settled, if the electromagnetic log 13 is usable, the error of the gyrocompass can be obtained by using the electromagnetic log 13 and other sensors. Can be set to the voyage mode while correcting At this time, if the electromagnetic log 13 cannot be used, the berthing mode is set and the gyro compass is tried to be settled while sailing. Navigation speed is 20
If it is less than knots, the azimuth error will be about 1.6 degrees at maximum even if the stabilization is performed during the voyage, and the stabilization can be performed so that it can be used for normal steering. As described above, according to the present invention,
It is possible to automatically select a correction mode of the azimuth / posture calculation unit adapted to the operation situation of the ship. Therefore, it is possible to correct the error of the azimuth / posture calculation unit without relying on abundant experience or skill. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the navigation apparatus which can improve a reliability and can make a ship navigate safely can be implement | achieved.

【図面の簡単な説明】【図１】本発明実施例の航法装置の要部ブロック構成
図。【図２】モード選択手順を説明するためのフラグの状況
を示す図。【図３】船舶に配置された各種センサおよびジャイロコ
ンパスを示す図。【図４】従来例の航法装置の要部ブロック構成図。【符号の説明】１運行状況判断部２方位姿勢計算部３加速度計４ジャイロ補正部５誤差補正量計算部６切替スイッチ７モード命令部８インタフェース９誤差量推定部１０ジャイロ１１ＧＰＳ１２音波ログ１３電磁ログ１４プロペラ１５慣性検出部１６推進機運転状況検出部２０ジャイロコンパスBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a main part of a navigation device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a state of a flag for explaining a mode selection procedure. FIG. 3 is a diagram showing various sensors and a gyrocompass arranged on a ship. FIG. 4 is a block diagram of a main part of a conventional navigation device. [Description of Signs] 1 Operation status judgment unit 2 Azimuth / posture calculation unit 3 Accelerometer 4 Gyro correction unit 5 Error correction amount calculation unit 6 Changeover switch 7 Mode command unit 8 Interface 9 Error amount estimation unit 10 Gyro 11 GPS 12 Sound wave log 13 Electromagnetic log 14 Propeller 15 Inertial detection unit 16 Propulsion unit operation status detection unit 20 Gyro compass

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B63H 25/04 G01C 19/38 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. ⁷ , DB name) B63H 25/04 G01C 19/38

Claims

(57) Claims 1. Means for taking in the output of a gyro and an accelerometer provided in a ship and calculating the direction and attitude of the ship, and taking in the outputs of various sensors provided in the ship A gyro compass comprising: a means for automatically correcting an error of the calculating means; wherein the means for automatically correcting the error automatically sets a correction mode adapted to the operating condition of the ship according to the outputs of the various sensors. look including means for selectively, said means for selecting is settled or not gyrocompass
First determining means for determining a static setting;
Second determining means for determining whether a person is staying overnight,
Voyage the judgment result of the first judgment means according to the fixed result
A means to classify them as medium or berthed,
Third determining means for determining whether or not use is possible, and the third determining means
According to the determination result of the second determination means
Means for classifying as usable or unusable, respectively, and GP
Fourth determining means for determining whether or not S can be used, and the fourth determining means
The determination result of the third determining means is determined according to the determination result of the means.
Means for classifying the result as usable or unusable, respectively;
Fifth determination means for determining whether or not a long-time pure inertia,
The fourth determination according to the determination result of the fifth determination means.
If the judgment result of the means is a long time pure inertia or a long time
Means for classifying each case when it is not pure inertia;
Means for selecting a mode according to the classification result of the means for performing
And a gyrocompass comprising: