JP3807845B2 - GPS navigation system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、GPS航法装置に関し、特に、船舶の動揺による測定誤差を防止できるGPS航法装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、船舶用GPS航法装置として、例えば、図3に示すGPS航法装置が知られている。図示のGPS航法装置は船舶に搭載されており、GPSアンテナ部21、GPS受信測位部22、及び測位結果表示部23を備えている。GPS航法装置はGPSアンテナ部21でGPS衛星からの電波を受信して、測位を行う。周知のように、GPS受信測位部22は、通常4個のGPS衛星からの電波を受信し、受信装置の位置(つまり、船舶の位置)求める。この際、4個のGPS衛星と船舶との間の疑似距離変化率(ドプラ周波数)の測定から船舶の3軸方向の速度成分を求めることもできる。つまり、船舶の移動速度(船速)を求めることができる。そして、測位データ及び移動速度は測定結果表示部23に表示される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、GPS航法装置は、GPSアンテナ部、つまり、GPS衛星からの電波を捕捉した位置(ポイント)で測位を行っており、船速を測定する際には、GPSアンテナ部の位置の瞬時移動速度を測定していることなる。
【0004】
ところで、GPSアンテナ部がマスト等の高い位置に取り付けられていることを考慮すると、船舶が時化等の風波によって動揺した場合、船舶の移動速度はそれぼど変動しないにもかかわらず、GPSアンテナ部の位置(ポイント)は船舶の動揺に応じて大きく変動する。
【0005】
いま、船舶の船体自体の移動速度をVRとすると、一般に、船速VRは船体のローリング/ピッチング等による変動は少ないが、GPSアンテナ部の位置は、例えば、ピッチングによって船舶の進行方向に周期的に変動する。ここで、この周期的速度変動をVPとすると、GPS航法装置で測定される船速Vmは、図4で示す結果となる。
【0006】
一方、測定船速Vmの周期的変動を回避するため、測定船速Vmを平均化した場合、実際の船速に対して平均化船速に応答遅れが生じてしまう。つまり、一般には、平均化処理に行う際には、フィルタリング等のデータ処理が用いられており、このようなデータ処理を施すと、実際の船速は変化しているにもかかわらず、測定船速が変化しせず(追従しない)、結果的に、応答が遅れてしまう。
【0007】
このように、従来のGPS航法装置では、船舶が動揺した際、測定船速にふらつきが発生し、船舶の移動速度を正確に把握することができないという問題点がある。
【0008】
本発明の目的は、船舶の動揺による瞬時変動を受けることなく、しかも実際の船速に対する応答遅れを防止して、正確に船速を測定することのできるGPS航法装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、移動体に搭載され、GPS衛星からの電波を受信するアンテナ部と、該アンテナ部で受信された受信電波を処理して前記移動体の位置及び移動速度を測位結果として算出するGPS受信測位部と、前記測位結果を表示する測位結果表示部とを有するGPS航法装置において、さらに、予め定められた基準に対する前記移動体の傾斜角度を検出して検出傾斜角を得る傾斜角検出部と、前記検出傾斜角に応じて前記アンテナ部の位置の変動速度をアンテナ位置変動速度として求める変動速度演算部と、前記移動速度を前記アンテナ位置変動速度で補正して補正速度とする補正速度演算部とを有し、前記補正速度を前記移動速度の代りに前記測位結果表示部に与えるようにしたことを特徴とするGPS航法装置が得られる。
【0010】
前記移動体は、例えば、船舶であり、前記傾斜角検出部は前記船舶の進行方向に対する傾斜角を測定しており、前記変動速度演算部は前記進行方向に対する変動速度を算出する。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下本発明について図面を参照して説明する。
【0012】
図1を参照して、図示のGPS航法装置は、例えば、船舶に搭載されている。このGPS航法装置は、GPSアンテナ部11、GPS受信測位部12、測位結果表示部13、傾斜角度検出部14、アンテナ位置変動速度演算部15、及び補正速度演算部16を備えている。
【0013】
図3に関連して説明したように、このGPS航法装置はGPSアンテナ部11でGPS衛星からの電波を受信して、GPS受信測位部12において測位を行うとともに船舶の移動速度(測定速度)を求めて、測位データを測定結果表示部13に与える。この際、GPS受信測位部12から測定速度が補正速度演算部16に与えられる。
【0014】
ここで、図2も参照して、船舶の動揺に応じて、傾斜角度検出部14によって船体の傾斜角度が検出され検出傾斜角ΘPとしてアンテナ位置変動速度演算部15に与えられる。つまり、傾斜角度検出部14は予め定められた基準に対する船体の傾斜角度を検出して検出傾斜角を得る。
【0015】
アンテナ位置変動速度演算部15では、アンテナ位置の変動量を検出傾斜角ΘP及びアンテナ部の高さHAから算出する。そして、アンテナ位置の変動量に応じて規定時間(予め定められた時間)Tの間のアンテナ位置変動速度VPを求める。なお、VPはおおよそ2HA・sin(ΘP/2)/Tで表される。アンテナ位置変動速度演算部15は、アンテナ位置変動速度VPを補正速度演算部16に与える(このアンテナ位置変動速度は船舶の進行方向と同一方向である際には、プラス値となり、船舶の進行方向と逆方向である際には、マイナスの値となる)。
【0016】
前述のように、補正速度演算部16には、GPS受信測位部12から測定速度が与えられており、補正速度演算部16では、アンテナ位置変動速度VPに応じて測定速度Vmを補正する。つまり、補正速度演算部16では、測定速度Vmからアンテナ位置変動速度VPを引いて、補正速度(つまり、アンテナ部の速度変動分を除去した速度)を求めて、測位結果表示部13に与える。そして、測位結果表示部13は補正速度を船速VRとして表示する。
【0017】
なお、上述の例では、船舶の航行方向にアンテナ部が傾斜する例について、説明したが、実際に船舶の航行速度を測定する際に問題となるアンテナ部の位置変動は船舶の航行方向に対しての変動であり、他の方向の変動はほとんど問題とならないが、船舶の航行方向と異なる方向にアンテナ部が傾斜した際にも同様にして測定速度を補正することができる。
【0018】
このように、本発明では、アンテナ部の変動速度で船舶測定速度を補正するようにしたから、アンテナ部の瞬時変動の影響を受けることなく、正確な船舶移動速度を求めることができる。
【0019】
さらに、本発明では、船舶測定速度をフィルタリング等のデータ処理によって平均化してすることなく、船舶測定速度を補正しているから、実際の船速に対して応答遅れのない測定速度が得られる。
【0020】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、アンテナ部の変動速度を測定して、このアンテナ部変動速度に応じて船舶測定速度を補正するようにしたから、時化のように船舶の動揺が大きい場合でも、正確にしかも応答遅れがなく船速を測定できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるGPS航法装置の一例を示すブロック図である。
【図2】図1に示すGPS航法装置においてアンテナ部変動速度の算出方法を説明するための図である。
【図3】従来のGPS航法装置を示す図である。
【図4】図3に示すGPS航法装置における測定速度と実際の速度とを比較して示す図である。
【符号の説明】
11,21 GPSアンテナ部
12,22 GPS受信測位部
13,23 測位結果表示部
14 傾斜角度検出部
15 アンテナ位置変動速度演算部
16 補正速度演算部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a GPS navigation device, and more particularly, to a GPS navigation device that can prevent measurement errors due to ship shaking.
[0002]
[Prior art]
In general, for example, a GPS navigation apparatus shown in FIG. 3 is known as a marine GPS navigation apparatus. The illustrated GPS navigation apparatus is mounted on a ship, and includes a
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In general, a GPS navigation apparatus performs positioning at a GPS antenna unit, that is, a position (point) where a radio wave from a GPS satellite is captured. When measuring ship speed, an instantaneous moving speed of the position of the GPS antenna unit is measured. It means that you are measuring.
[0004]
By the way, considering that the GPS antenna unit is mounted at a high position such as a mast, when the ship is shaken by wind waves such as stormy weather, the GPS antenna part is not changed even though the moving speed of the ship hardly changes. The position (point) of the section varies greatly according to the sway of the ship.
[0005]
Now, assuming that the moving speed of the ship hull itself is VR, the ship speed VR generally does not fluctuate due to the rolling / pitching of the hull, but the position of the GPS antenna is periodically changed in the traveling direction of the ship by pitching, for example. Fluctuates. Here, when this periodic speed fluctuation is VP, the ship speed Vm measured by the GPS navigation device is the result shown in FIG.
[0006]
On the other hand, when the measured ship speed Vm is averaged to avoid periodic fluctuations in the measured ship speed Vm, a response delay occurs in the averaged ship speed with respect to the actual ship speed. In other words, in general, data processing such as filtering is used when performing the averaging process. When such data processing is performed, the actual ship speed is changed, but the measurement ship is changed. The speed does not change (does not follow), resulting in a delayed response.
[0007]
As described above, the conventional GPS navigation apparatus has a problem that when the ship is shaken, the measurement ship speed fluctuates and the moving speed of the ship cannot be accurately grasped.
[0008]
An object of the present invention is to provide a GPS navigation apparatus capable of accurately measuring a ship speed without being subject to instantaneous fluctuations due to the shaking of the ship, and preventing a delay in response to the actual ship speed.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, an antenna unit that is mounted on a mobile body and receives radio waves from a GPS satellite, and the received radio waves received by the antenna unit are processed to calculate the position and moving speed of the mobile body as a positioning result. In a GPS navigation device having a GPS reception positioning unit that performs positioning and a positioning result display unit that displays the positioning result, an inclination angle that detects a tilt angle of the moving body with respect to a predetermined reference and obtains a detected tilt angle A detection unit, a fluctuation speed calculation unit that obtains a fluctuation speed of the position of the antenna unit as an antenna position fluctuation speed according to the detected tilt angle, and a correction that corrects the moving speed with the antenna position fluctuation speed to obtain a correction speed. A GPS navigation device having a speed calculation unit and providing the correction speed to the positioning result display unit instead of the moving speed is obtained.
[0010]
The moving body is, for example, a ship, the inclination angle detection unit measures an inclination angle with respect to the traveling direction of the ship, and the fluctuation speed calculation unit calculates a fluctuation speed with respect to the traveling direction.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described below with reference to the drawings.
[0012]
With reference to FIG. 1, the illustrated GPS navigation apparatus is mounted on a ship, for example. The GPS navigation apparatus includes a
[0013]
As described with reference to FIG. 3, this GPS navigation device receives radio waves from GPS satellites by the
[0014]
Here, referring also to FIG. 2, the inclination angle of the hull is detected by the inclination
[0015]
The antenna position fluctuation
[0016]
As described above, the correction
[0017]
In the above-described example, the example in which the antenna portion is inclined in the navigation direction of the ship has been described. However, the position variation of the antenna portion that is a problem when actually measuring the navigation speed of the vessel is relative to the navigation direction of the vessel. Although fluctuations in other directions are not a problem, the measurement speed can be corrected in the same manner when the antenna portion is inclined in a direction different from the navigation direction of the ship.
[0018]
As described above, in the present invention, since the ship measurement speed is corrected by the fluctuation speed of the antenna section, an accurate ship movement speed can be obtained without being affected by the instantaneous fluctuation of the antenna section.
[0019]
Furthermore, in the present invention, since the ship measurement speed is corrected without averaging the ship measurement speed by data processing such as filtering, a measurement speed without a response delay with respect to the actual ship speed can be obtained.
[0020]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the fluctuation speed of the antenna unit is measured, and the ship measurement speed is corrected according to the antenna part fluctuation speed. However, there is an effect that the ship speed can be measured accurately and without a response delay.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a GPS navigation apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a method for calculating an antenna unit fluctuation speed in the GPS navigation device shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing a conventional GPS navigation device.
4 is a diagram showing a comparison between a measured speed and an actual speed in the GPS navigation device shown in FIG. 3. FIG.
[Explanation of symbols]
11, 21
Claims (2)
Priority Applications (1)
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JP08455598A JP3807845B2 (en) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | GPS navigation system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08455598A JP3807845B2 (en) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | GPS navigation system |
Publications (2)
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JPH11281727A JPH11281727A (en) | 1999-10-15 |
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Family
ID=13833901
Family Applications (1)
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JP08455598A Expired - Lifetime JP3807845B2 (en) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | GPS navigation system |
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-
1998
- 1998-03-30 JP JP08455598A patent/JP3807845B2/en not_active Expired - Lifetime
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