JPH02234014A - Azimuth detecting device - Google Patents

Azimuth detecting device

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JPH02234014A
JPH02234014A JP5461289A JP5461289A JPH02234014A JP H02234014 A JPH02234014 A JP H02234014A JP 5461289 A JP5461289 A JP 5461289A JP 5461289 A JP5461289 A JP 5461289A JP H02234014 A JPH02234014 A JP H02234014A
Authority
JP
Japan
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angle
satellite
azimuth
rotation
antenna
Prior art date
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Pending
Application number
JP5461289A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazumi Kobayashi
一三 小林
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP5461289A priority Critical patent/JPH02234014A/en
Publication of JPH02234014A publication Critical patent/JPH02234014A/en
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Abstract

PURPOSE:To execute the detection with high accuracy by discriminating orbit informa tion by catching a signal from a satellite, deriving an angle of the satellite direction and the earth reference direction, deriving an angle of the satellite direction and a reference axis of a body to be detected, and adding and subtracting each angle. CONSTITUTION:A receiver 16 which receives GPS (global positioning system) signal from antennas 11, 12 derives a position to the earth of all GPS satellites and the own position of a body to be detected from each signal and sends them to an azimuth calculating part 17. Subsequently, the calculating part 17 decides in which direction and how many times a rotary base 13 is rotated, from satellite orbit information which is sent and a rotation angle of the antenna, gives a rotation driving signal for designating the direction and the rotation quantity, and the rotation angle to a rotation controller 18, and brings the rotary base 13 to rotation control to a target rotation angle. In this case, the antenna rotation angle becomes an azimuth of the GPS from a reference axis of the body to be detected. Therefore, by adding or subtracting the azimuth derived from the antenna rotation angle, and the azimuth of the satellite to the earth coordinate in the calculating part 17, the azimuth to the earth coordinate of the reference axis of the body to be detected is derived.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産皇上の利用分野) この発明は、例えば無線通信機器を搭載した車両、船舶
、ロボット等の移動物体や回転機構を持つ機器等に用い
られる方位角検出装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Purpose of the Invention] (Field of Application for Sankojo) This invention is directed to the direction of movement used in moving objects such as vehicles, ships, and robots equipped with wireless communication equipment, and devices with rotating mechanisms. This invention relates to an angle detection device.

(従来の技術) 無線通信機器や放送機器を搭載した車両等では、通信衛
星や無線局の方位、目標物の方位を即座にかつ正確に検
出できることが要求される。また、その他の車両、船舶
、ロボット、飛行体等の移動物体でも、自己の方位を知
ることは不可欠である。このような用途に対する方位角
検出装置として、一般に、簡易的には磁気コンパスが用
いられ、高精度が要求される場合にはジャイロコンパス
が用いられている。
(Prior Art) Vehicles and the like equipped with wireless communication equipment and broadcasting equipment are required to be able to immediately and accurately detect the bearings of communication satellites, wireless stations, and targets. Furthermore, it is essential for other moving objects such as vehicles, ships, robots, and flying objects to know their own orientation. As an azimuth angle detection device for such uses, a magnetic compass is generally used in a simple manner, and a gyro compass is used when high accuracy is required.

しかし、磁気コンパスは地磁気を測定するため、周囲に
磁性体や磁気を発生するものがあると大きな誤差を生じ
てしまう。このため、特殊なケーシングがなされたり、
設置条件を厳しくしたりしているが、その効果は極めて
少ないのが現状である。
However, since magnetic compasses measure the earth's magnetism, large errors can occur if there are magnetic materials or objects that generate magnetism in the surrounding area. For this reason, special casings and
Although the installation conditions have been made stricter, the current situation is that the effects of these efforts are extremely small.

一方、ディレクシッナルジャイロ等のジャイロを応用し
た方位検出装置では、ジャイロのコストが高い、メンテ
ナンスが大変である等の問題があり、特に回転体を持つ
ジャイロを用いると、整定時間が長く、運用時において
立上り時間が遅いという問題もある。さらに、ジャイロ
を応用した場合、INs (慣性航法装置)を除いて自
己の位置を検知することはできず、非常に不便である。
On the other hand, orientation detection devices that apply gyros such as directional gyros have problems such as the high cost of the gyro and the difficulty of maintenance.In particular, when a gyro with a rotating body is used, the settling time is long and the operation is difficult. Sometimes there is also the problem of slow rise times. Furthermore, when a gyro is applied, it is not possible to detect one's own position except for INs (inertial navigation systems), which is very inconvenient.

加えて、INSを含めて全てのジャイロを応用した装置
では、ドリフトが生じて測定誤差が時間と共に発散する
という大きな問題もある。
In addition, all gyro-applied devices, including INS, have a major problem in that drift occurs and measurement errors diverge over time.

(発明が解決しようとする課題) 以上述べたように従来の方位角検出装置では、高精度な
方位角を得るにはコストが高く、メンテナンスが大変な
ジャイロを利用しており、特に整定時間が長く、運用時
において立上り時間が遅い、INSが必要である、ドリ
フトが生じて測定誤差が時間と共に発散するといった問
題がある。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in conventional azimuth angle detection devices, in order to obtain highly accurate azimuth angles, a gyro is used which is expensive and requires a lot of maintenance. There are problems such as slow rise time during operation, INS is required, and drift occurs and measurement errors diverge over time.

この発明は上記の問題を解決するためになされたもので
、立上り時間が早く、メンテナンスも容易で、ドリフト
もなく、高精度な方位角を得ることのできる方位角検出
装置を提供することを目的とする。
This invention was made in order to solve the above problems, and its purpose is to provide an azimuth angle detection device that has a quick start-up time, is easy to maintain, has no drift, and can obtain highly accurate azimuth angles. shall be.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するためにこの発明に係る方位角検出装
置は、被検出体に搭載され、地球基準方向に対する被検
出体基準軸の方位角を検出するものにおいて、前記被検
出体に搭載され、地球座標を基準とした自己の位置、高
度を含む軌道情報を発する人工衛星からの信号を捕捉す
るアンテナ部と5、このアンテナ部で捕捉した衛星信号
から軌道情報を識別し、この軌道情報から捕捉した衛星
の方向を求め、この衛星方向と地球基準方向との角度を
求める第1の角度検出手段と、この手段で得られた衛星
方向と前記被検出体の基準軸とのなす角を求める第2の
角度検出手段と、前記第1及び第2の角度検出手段の検
出角度を加減算して被検出体基準軸の方位角を求める演
算部とを具備して構成される。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, an azimuth angle detection device according to the present invention is mounted on a detected object, and detects the azimuth angle of the detected object reference axis with respect to the earth reference direction. 5. An antenna section for capturing signals from an artificial satellite mounted on the detected object and emitting orbit information including its own position and altitude based on earth coordinates; 5. a first angle detection means for identifying orbit information from the satellite signal, determining the direction of the captured satellite from this orbit information, and determining the angle between the satellite direction and the earth reference direction; a second angle detection means for determining the angle formed by the reference axis of the object to be detected; and a calculation section for calculating the azimuth of the reference axis of the object by adding and subtracting the detected angles of the first and second angle detection means. It is composed of:

(作用) 上記構成による方位角検出装置では、人工衛星の中に地
球座標を基準とした自己の位置、高度を含む軌道情報を
発するものがあることを利用し、衛足からの信号を捕捉
して軌道情報を識別し、この軌道情報から捕捉した衛足
の方向を求め、この衛星方向と地球基準方向との角度を
求めると共に、衛星方向と披検出体の基阜軸とのなす角
度を求め、各角度を加減算して彼検出体基準軸の方位角
を求めるようになっている。
(Function) The azimuth angle detection device with the above configuration uses the fact that some artificial satellites emit orbit information including their own position and altitude based on earth coordinates, and captures signals from satellites. identify the orbit information, find the direction of the captured satellite from this orbit information, find the angle between this satellite direction and the earth reference direction, and also find the angle between the satellite direction and the base axis of the detected object. , the azimuth angle of the reference axis of the detection object is determined by adding and subtracting each angle.

(実施例) 以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は第1の実施例の構成を示すもので、この実施例
は、人工衛星からの情報によって自己の位置を検出する
ことができ、衛星の軌道情報をも検出することできるG
PS (グローバル・ボジショニング・システム)を利
用して構成したものである。
FIG. 1 shows the configuration of the first embodiment. This embodiment is a G
It was constructed using PS (Global Positioning System).

第1図ニオイテ、It. 12ハG P S 1sim
 カラノGPS信号を捕えることができるGPS受信ア
ンテナで、これらのアンテナ11. 12には例えば第
2図に示すように一方面に典型的な受信特性を持つ平面
型のものが使用される。これらのアンテナ11.12は
、第3図に示すようにそれぞれ受信面を外側に向け、互
いに対向するようにして回転台l3上に設置され、両者
対となって見晴らし全天をカバーし得るようになってい
る。回転台l3は車両等の被検出体(図示せず)に搭載
され、その基(fP軸a上で回転軸b回りに0@〜36
0’回転可能であり、回転コントローラl8からの制御
信号によって回転制御される。さらに、後述する水平補
正機構を持ち、この機構によって水平を保ち、回転軸b
を鉛直軸Cに一致させるようになっている。
Figure 1 Nioite, It. 12ha GPS 1sim
These antennas 11. are GPS receiving antennas that can capture Carano GPS signals. As shown in FIG. 2, for example, a flat type receiver 12 having typical receiving characteristics on one side is used. As shown in Fig. 3, these antennas 11 and 12 are installed on the rotary table l3 with their receiving surfaces facing outward and facing each other, so that they can form a pair and cover the entire sky. It has become. The rotary table l3 is mounted on a detected object (not shown) such as a vehicle, and rotates around the rotation axis b on the fP axis a from 0 @ to 36
It is rotatable by 0' and its rotation is controlled by a control signal from a rotation controller l8. Furthermore, it has a horizontal correction mechanism, which will be described later, to maintain the level and rotate the rotation axis b.
is made to coincide with the vertical axis C.

上記回転コントローラl8は後述する方位計算部l7か
ら供給される回転駆動信号に応じて上記回転台l3を回
転させ、指示された目標回転角まで回転制御するもので
ある。まだ、この回転コントローラl8は回転台l3の
基準軸(鉛直軸Cに直交し、かつアンテナ11. 12
の平行面に平行する)dと被検出体の基準幀aとの相対
角度を検出する角度検出器(図示せず)を備えており、
この検出器で得られた相対角度を回転台13の回転角と
して方位計算部17に送るようになっている。
The rotation controller 18 rotates the rotation table 13 in response to a rotation drive signal supplied from an azimuth calculating section 17, which will be described later, and controls the rotation to a specified target rotation angle. Still, this rotation controller l8 is perpendicular to the reference axis (vertical axis C) of the rotary table l3, and the antennas 11, 12
is provided with an angle detector (not shown) that detects the relative angle between the reference plane a of the object to be detected and the reference plane a of the object to be detected;
The relative angle obtained by this detector is sent to the azimuth calculating section 17 as the rotation angle of the rotary table 13.

各アンテナ11. 12の受信出力はそれぞれ回転台l
3上に設けられた増幅器14.15(第3図では図示せ
ず)に送られ、それぞれ増幅された後、GPS受信機1
Gに入力される。このGPS受信機1Gは各アンテナ1
1. 12で捕捉されたGPS信号を別々に処理するよ
うになっており、各アンテナ11. 12で捕えたGP
S衛星の地球座標に対する位置、地表面からの高度等の
衛星軌道情報を識別し、またその軌道情報から幾何学的
に自己位置を計算して求めるものである。ここで求めら
れた全衛星軌道情報及び自己位置情報は方位計算部17
に人力される。
Each antenna 11. Each of the 12 receiving outputs is
After being amplified by the respective amplifiers 14 and 15 (not shown in FIG.
It is input to G. This GPS receiver 1G has 1 antenna for each
1. The GPS signals captured by each antenna 11.12 are processed separately. GP caught in 12
It identifies satellite orbit information such as the position of the S satellite with respect to earth coordinates and its altitude from the earth's surface, and calculates its own position geometrically from the orbit information. The total satellite orbit information and self-position information obtained here are obtained by the direction calculation section 17.
is man-powered.

この方位計算部17は全衛星軌道情報から各衛星の地球
座標に対する方位角を計算する。そして、特定の衛星の
方位角を目標回転角とし、この目標回転角と共に回転駆
動信号(回転方向、回転速度、シーケンス等)を回転コ
ントローラ18に送出して上記回転台l3を目標回転角
まで回転制御し、回転後に回転コントローラl8から送
られてくる回転台13の回転角を読んで、衛月軌道情報
から得られた衛星方位角と合せて被検出体の方位角を計
算する。
This azimuth calculation unit 17 calculates the azimuth angle of each satellite with respect to the earth coordinates from all the satellite orbit information. Then, the azimuth angle of a specific satellite is set as a target rotation angle, and a rotation drive signal (rotation direction, rotation speed, sequence, etc.) is sent to the rotation controller 18 together with this target rotation angle to rotate the rotary table l3 to the target rotation angle. After the rotation, the rotation angle of the rotary table 13 sent from the rotation controller 18 is read, and the azimuth of the object to be detected is calculated by combining it with the satellite azimuth obtained from the satellite orbit information.

さらに、他の衛星に対しても同様な操作を行い、各操作
で得られた方位角を例えば平均処理して出力するように
なっている。
Furthermore, similar operations are performed on other satellites, and the azimuth angles obtained from each operation are averaged and output.

尚、上記水平補正機構としては、被検出体が静止状態に
近い場合には簡単なバランス型(例えば振り子型)の水
平台や、傾きを水平に補正する各種水平台を使用できる
が、被検出体に大幅な揺れ等が生じるような場合は、傾
きが大きすぎて自己位置検出に十分な数のGPS衛星を
捕捉できない場合を除いて、水準器等を用いて回転軸b
の傾きを検出し、この検出結果を方位計算部17に送っ
てパラメータとして加え、適切な座標計算を行えるよう
にすれば、同様な結果を得ることができる。
As the above horizontal correction mechanism, if the object to be detected is in a nearly stationary state, a simple balance type (for example, pendulum type) horizontal table or various types of horizontal tables that correct the inclination horizontally can be used. If your body is subject to significant shaking, use a spirit level etc. to adjust the rotation axis b, unless the tilt is too large to capture a sufficient number of GPS satellites to detect your position.
A similar result can be obtained by detecting the inclination of , and sending this detection result to the azimuth calculation section 17 and adding it as a parameter so that appropriate coordinate calculation can be performed.

上記構成において、以下第4図を参照してその動作を説
明する。
The operation of the above configuration will be explained below with reference to FIG.

まず、水平補正機構を調整して回転台l3を水平に保持
し、回転軸bを鉛直軸Cに一致させておく。
First, the horizontal correction mechanism is adjusted to hold the rotary table l3 horizontally, and the rotation axis b is aligned with the vertical axis C.

今、アンテナ11. 12で複数のGPS衛星からのG
PS信号を受信して、例えば第4図に示すように、アン
テナl1では衛fflA,Bを、アンテナl2では南b
iC.Dを捕捉したとする。アンテナII, 12から
のGPS信号を受けたGPS受信機1Bは、各信号から
全GPS衛足A−Dの地球に対する位置及び被検出体の
自己位置を求めて方位計算部17に送る。図に示すよう
にアンテナ11ではGPS衛星A,BLか見えないので
、被検出体の位置を原点とした局地水平面座標内で現在
アンテナ11がどの方向を向いているか、ある程度は検
知できる。さらに、回転コントローラl8によってアン
テナ回転角(回転台回転角)がわかるので、被検出体の
基準軸aの方位もその精度で検出できる。
Now antenna 11. G from multiple GPS satellites at 12
When the PS signal is received, for example, as shown in FIG.
iC. Suppose that D is captured. The GPS receiver 1B, which receives the GPS signals from the antennas II and 12, calculates the positions of all the GPS satellites A to D with respect to the earth and the self-position of the object to be detected from each signal, and sends them to the azimuth calculating section 17. As shown in the figure, since the antenna 11 cannot see the GPS satellites A and BL, it is possible to detect to some extent which direction the antenna 11 is currently facing within the local horizontal plane coordinates with the position of the detected object as the origin. Furthermore, since the antenna rotation angle (rotary table rotation angle) can be determined by the rotation controller l8, the orientation of the reference axis a of the detected object can also be detected with that accuracy.

方位計算部17では、送られてきた衛星軌道情報とアン
テナ回転角とから回転台l3をどの方向に何度回転させ
るか判断し、方向を指定する回転駆動信号及び回転量を
指定する目標回転角を回転コントローラl8に与えて回
転台l3を目標回転角まで回転制御する。ここで、回転
台l3が少しだけ回転し、第4図に示すようにGPS衛
hlAからの電波をアンテナ■では受信でき、アンテナ
l2では受信できない方向で回転台!3を止める。この
ときのアンテナ回転角(アンテナの向き)が被検出体の
基準軸aからのGPS衛星Aの方位角となる。そこで、
この方位計算部l7において、アンテナ回転角がら求め
た方位角と地球座標(例えば南北軸)に対する衛星人の
方位角とを加算または減算すれば、被検出体の基準輪a
の地球座標に対する方位を求めることができる。これら
の操作を複数の衛星に対して行えば、測定精度、確度を
上げることができる。
The azimuth calculation unit 17 determines in which direction and how many times the rotary table l3 should be rotated based on the sent satellite orbit information and antenna rotation angle, and generates a rotation drive signal specifying the direction and a target rotation angle specifying the amount of rotation. is given to the rotation controller l8 to control the rotation of the rotary table l3 to the target rotation angle. At this point, the turntable l3 rotates a little, and as shown in Fig. 4, the turntable moves in a direction in which antenna ■ can receive radio waves from the GPS satellite hlA, but antenna l2 cannot. Stop 3. The antenna rotation angle (orientation of the antenna) at this time becomes the azimuth angle of the GPS satellite A from the reference axis a of the detected object. Therefore,
In this azimuth calculation unit l7, if the azimuth calculated from the antenna rotation angle and the azimuth of the satellite person with respect to the earth coordinates (for example, the north-south axis) are added or subtracted, the reference circle a of the detected object is calculated.
It is possible to find the direction of the earth relative to the earth coordinates. By performing these operations on multiple satellites, measurement precision and accuracy can be increased.

したがって、上記構成による方位角検出装置は、磁気コ
ンパスやジャイロを用いずにGPSを利用しているので
、周囲磁気に影響されることがなく、立上り時間が短く
かつドリフトも生じることなく、高精度に方位角を検出
することができ、構造も簡単であるのでメンテナンスも
比較的容易である。
Therefore, since the azimuth angle detection device with the above configuration uses GPS without using a magnetic compass or gyro, it is not affected by surrounding magnetism, has a short rise time, does not cause drift, and has high accuracy. Since the azimuth angle can be detected at any time, and the structure is simple, maintenance is also relatively easy.

尚、第2図に示したようなアンテナの受信特性は本装置
にとって理想的なものであるが、受信面の裏側まで覆域
を持つものもあり、このような特性を持つ2つのアンテ
ナを平行に設置した場合には覆域が重なってしまうこと
になる。しかし、このような場合でも2つのアンテナの
受信特性を予め求めて方位角計算時に捕正すれば、特定
の衛星を受信できるアンテナの方位を検出することがで
きる。
The receiving characteristics of the antenna shown in Figure 2 are ideal for this device, but some antennas have a coverage area that extends to the back side of the receiving surface, so it is difficult to connect two antennas with such characteristics in parallel. If installed in two areas, the covered areas will overlap. However, even in such a case, if the reception characteristics of the two antennas are determined in advance and captured when calculating the azimuth, it is possible to detect the azimuth of the antenna that can receive a specific satellite.

第5図はこの発明に係る第2の実施例を示すもので、こ
の実施例もGPSを利用して構成したものである。第5
図において、21は通常のGPS受信アンテナで、この
アンテナ2lは見晴らし全方位AZ(アジマス)軸、E
L(仰角)軸を基準に自在に回転することができるよう
になっている。これらのアンテナ21. 22で捕えた
GPS信号はそれぞれ増幅器23. 24で増幅された
後、GPS受信機25に送られる。
FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention, and this embodiment is also constructed using GPS. Fifth
In the figure, 21 is a normal GPS receiving antenna, and this antenna 2l is an omnidirectional AZ (azimuth) axis, E
It can be freely rotated about the L (elevation angle) axis. These antennas 21. The GPS signals captured by 22 are respectively input to amplifiers 23. After being amplified at 24, the signal is sent to a GPS receiver 25.

このGPS受信機25は、アンテナ2lで捕えられたG
PS信号から被検出体の自己位置の計算及び見晴らし内
にある全GPS衛星の地球に対する高度、位置等の衛星
軌道情報を識別し、アンテナ22で捕えられたGPS信
号から捕捉したGPS衛星の番号を識別するもので、衛
星軌道情報及び衛星捕捉信号(捕捉したGPS衛星の番
号)は共に方位計算部26に送られる。
This GPS receiver 25 receives the G signal captured by the antenna 2l.
Calculates the self-position of the detected object from the PS signal, identifies the satellite orbit information such as the altitude and position relative to the earth of all GPS satellites within the view, and calculates the number of the captured GPS satellite from the GPS signal captured by the antenna 22. Both the satellite orbit information and the satellite capture signal (the number of the captured GPS satellite) are sent to the direction calculation section 26.

この方位計算部2Bは、アンテナ2!より得た見晴らし
内の全衛星軌道情報から方位角検出の2!卓とする目標
衛星を選定し、目標衛星の仰角(EL角)及びアジマス
角(AZ角)を計算する。さらに、GPS受信機25か
らの衛星軌道情報及び目標衛星の捕捉信号から、後述す
るAZコントローラ27及びELコントローラ28への
回転駆動信号(回転方向、回転速度、シーケンス等)を
生成し、目標AZ角及びEL角と共にそれぞれAZコン
トローラ27及びELコントローラ28に送出する。ま
た、後述するAZコントローラ2フ,28からアンテナ
22のAZ角、EL角情報を受取り、これらの角度情報
、GPS受信機25からの衛星軌道情報及び目標衛星の
捕捉信号から被検出体の方位角を計算する。
This direction calculation unit 2B is the antenna 2! 2! Azimuth angle detection from all satellite orbit information within the view obtained from! Select a target satellite as a table, and calculate the elevation angle (EL angle) and azimuth angle (AZ angle) of the target satellite. Furthermore, from the satellite orbit information and target satellite acquisition signal from the GPS receiver 25, a rotation drive signal (rotation direction, rotation speed, sequence, etc.) to the AZ controller 27 and EL controller 28, which will be described later, is generated, and the target AZ angle is determined. and EL angle, respectively, to the AZ controller 27 and the EL controller 28. It also receives information on the AZ angle and EL angle of the antenna 22 from the AZ controllers 2 and 28, which will be described later, and determines the azimuth angle of the detected object from these angle information, satellite orbit information from the GPS receiver 25, and acquisition signal of the target satellite. Calculate.

さらに、以上の操作を各衛星に対して行い、各操作毎に
得られた方位角を例えば平均処理して外部に出力するよ
うになっている。
Furthermore, the above operations are performed for each satellite, and the azimuth angles obtained for each operation are averaged, for example, and output to the outside.

上記AZコントローラ27及びELコントローラ28は
それぞれアンテナ22に対する回転駆動機構と回転角検
出器とで構成される。回転駆動機構は方位計算部2Bか
らの回転駆動信号に基づいてアンテナ22の各軸に対し
て回転及び静止の駆動制御を行うものである。一般には
AZコントローラ27の回転軸(AZ軸)は被検出体の
方位基準軸上に設定され、360′″ (全方位)回転
可能で、ELコントローラ28の回転軸(EL軸)は上
記方位基準軸を含む平面と平行な而内にあり、90°ま
たは180°回転可能になされている。
The AZ controller 27 and the EL controller 28 each include a rotation drive mechanism for the antenna 22 and a rotation angle detector. The rotational drive mechanism performs rotational and stationary drive control for each axis of the antenna 22 based on a rotational drive signal from the azimuth calculation unit 2B. Generally, the rotation axis (AZ axis) of the AZ controller 27 is set on the azimuth reference axis of the detected object and can rotate 360'' (all directions), and the rotation axis (EL axis) of the EL controller 28 is set on the azimuth reference axis of the detected object. It is parallel to the plane containing the axis and is rotatable by 90° or 180°.

AZ軸、EL軸は独立に駆動することができ、両輪はア
ンテナ22が取付けられた台またはアンテナ22の構造
そのものに設定されている。つまり、アンテナ22はA
Z軸、EL軸まわりにAZコントローラ27及びELコ
ントローラ28の各回転駆動機構によって回転可能にな
されている。また、各コントローラ27. 28の角度
検出器はそれぞれ被検出体基準軸を基準に調整され、常
時または定期的にAZ軸及びEL軸の各角度を検出して
方位計算器2Bへ送出するようになっている。
The AZ axis and the EL axis can be driven independently, and both wheels are set on the stand to which the antenna 22 is attached or on the structure of the antenna 22 itself. In other words, the antenna 22 is A
It is made rotatable around the Z axis and the EL axis by rotation drive mechanisms of an AZ controller 27 and an EL controller 28. In addition, each controller 27. Each of the 28 angle detectors is adjusted based on the reference axis of the detected object, and is configured to constantly or periodically detect each angle of the AZ axis and the EL axis and send it to the azimuth calculator 2B.

上記構成において、以下第6図及・び第7図を参照して
その動作を説明する。
The operation of the above configuration will be described below with reference to FIGS. 6 and 7.

まず、アンテナ2lで受信された複数個のGPS衛星、
例えば第6図に示す衛星A−DからのGPS信号をGP
S受信機25に導き、ここで各衛星の地球座標に対する
位置、地表面からの高度等の衛星軌道情報を求め、この
情報から幾何学的に地球座標に対する被検出体の自己位
置を検出する。
First, multiple GPS satellites received by the antenna 2l,
For example, the GPS signals from satellites A-D shown in Figure 6 are
Here, satellite orbit information such as the position of each satellite with respect to earth coordinates and altitude from the earth's surface is obtained, and from this information, the self-position of the detected object with respect to earth coordinates is geometrically detected.

また、被検出体の位置での局地水平面に対しての衛星仰
角も計算する。ここで、アンテナ22のAZ軸はこの局
地水平面に対して垂直になるように調整されているとす
る。この方法は第1の実施例で説明した水平補正機構を
利用できる。
The satellite elevation angle with respect to the local horizontal plane at the position of the detected object is also calculated. Here, it is assumed that the AZ axis of the antenna 22 is adjusted to be perpendicular to this local horizontal plane. This method can utilize the horizontal correction mechanism described in the first embodiment.

次に、上記各衛星軌道情報より、方位計算部2Bは目標
衛星を決定し、その仰角を目標EL角とする。ここでは
、まず衛星Aを目標衛星とする。この日標EL角とアン
テナ22を衛星方向に向けるためのEL軸回転駆動信号
をELコントローラ281;送る。これによってアンテ
ナ22は第7図に示すようにその目標EL角まで回転さ
れる。同様に、方位計算部26で目標AZ角及びAZ軸
回転駆動信号を生成してAZコントローラ27に送る。
Next, the azimuth calculation unit 2B determines the target satellite based on the above satellite orbit information, and sets its elevation angle as the target EL angle. Here, satellite A is first set as the target satellite. The EL controller 281 sends this datemark EL angle and an EL axis rotation drive signal for directing the antenna 22 toward the satellite. This rotates the antenna 22 to its target EL angle as shown in FIG. Similarly, the azimuth calculation unit 26 generates a target AZ angle and an AZ axis rotation drive signal and sends them to the AZ controller 27.

これによってアンテナ22は目標AZ角まで回転される
。以上の操作によってアンテナ22の指向方向を衛!5
!.Aに向けることができる。
As a result, the antenna 22 is rotated to the target AZ angle. By the above operations, you can control the pointing direction of the antenna 22! 5
! .. It can be directed to A.

一方GPS受信機25は、第6図に示すようにアンテナ
22の出力から衛MAの信号を捕捉しており、その受信
強度が最大になる時点を検出する。方位計算部2Bはそ
の検出時点までアンテナ22を回転させ、そこで静止さ
せて、このときのAZコンテローラ28の角度検出器か
らのAZ角θlを読む。この角度θ1は被検出体の基準
軸とアンテナ22すなわち衛星Aがなす局地水平而での
角度である。そこで、方位計算部2Bにおいて、衛星人
の衛星軌道情報からその地球座標基準軸(例えば南北軸
)とのなす角度θ2を求め、上記角度θlを符号付で加
算すれば、披検出体基準軸の地球座標に対する方位を求
めることができる。前述したように、測定粘度、確度を
上げるためには複数の衛星を基準にして方位測定を行え
ばよい。
On the other hand, the GPS receiver 25 captures the signal of the satellite MA from the output of the antenna 22, as shown in FIG. 6, and detects the point in time when the reception strength reaches its maximum. The azimuth calculation unit 2B rotates the antenna 22 to the detection point, makes it stationary there, and reads the AZ angle θl from the angle detector of the AZ controller 28 at this time. This angle θ1 is the angle between the reference axis of the object to be detected and the antenna 22, that is, the satellite A, in the local horizon. Therefore, in the azimuth calculation unit 2B, the angle θ2 between the satellite and the earth coordinate reference axis (for example, the north-south axis) is calculated from the satellite orbit information, and the above angle θl is added with a sign. It is possible to find the direction relative to the earth coordinates. As mentioned above, in order to increase the measurement viscosity and accuracy, it is sufficient to measure the direction using a plurality of satellites as a reference.

したがって、上記構成による方位角検出装置でも、磁気
コンパスやジャイロを用いずにGPSを利用しているの
で、周囲磁気に影響されることがなく、立上り時間が短
くかつドリフトも生じることなく、高精度に方位角を検
出することができ、構造も簡単であるのでメンテナンス
も比較的容易である。
Therefore, since the azimuth angle detection device with the above configuration uses GPS without using a magnetic compass or gyro, it is not affected by surrounding magnetism, has a short rise time, does not cause drift, and has high accuracy. Since the azimuth angle can be detected at any time, and the structure is simple, maintenance is also relatively easy.

[発明の効果] 以上のようにこの発明によれば、立上り時間が早《、メ
ンテナンスも容易で、ドリフトもなく、高精度な方位角
を得ることのできる方位角検出装置を提洪することがで
きる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to provide an azimuth angle detection device that has a fast rise time, is easy to maintain, has no drift, and can obtain highly accurate azimuth angles. can.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明に係る方位角検出装置の第1の実施例
の構成を示すブロック図、第2図は同実施例に用いるア
ンテナの受信特性を示す特性図、第3図は同実施例に用
いる回転台の被検出体に対する位置関係を説明するため
の斜視図、第4図は同実施例の動作を説明するための図
、第5図はこの発明に係る第2の実施例の構成を示すブ
ロック図、第6図及び第7図は同実施例の動作を説明す
るための図である。 11。+2. 21. 22・・・GPS受信アンテナ
、l3・・・回転台、!4. 15. 23. 24・
・・増幅器、16. 25・・・GPS受信機、17.
 26・・・方位計算部、l8・・・回転コントローラ
、27・・・AZコントローラ、28・・・ELコント
ローラ、a・・・被検出体基準軸、b・・・回転軸、C
・・・鉛直軸、d・・・回転台基準軸、A−D・・・G
PS衛星。 第5図 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第6図 第7図
Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of a first embodiment of the azimuth angle detection device according to the present invention, Fig. 2 is a characteristic diagram showing the reception characteristics of an antenna used in the embodiment, and Fig. 3 is a diagram showing the reception characteristics of the antenna used in the embodiment. FIG. 4 is a perspective view for explaining the positional relationship of the rotary table used for the detection object with respect to the detected object, FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the same embodiment, and FIG. 5 is the configuration of the second embodiment according to the present invention. 6 and 7 are diagrams for explaining the operation of the embodiment. 11. +2. 21. 22...GPS receiving antenna, l3...rotating table,! 4. 15. 23. 24・
...Amplifier, 16. 25...GPS receiver, 17.
26... Orientation calculation unit, l8... Rotation controller, 27... AZ controller, 28... EL controller, a... Detected object reference axis, b... Rotation axis, C
... Vertical axis, d... Turntable reference axis, A-D...G
PS satellite. Figure 5 Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 6 Figure 7

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  被検出体に搭載され、地球基準方向に対する被検出体
基準軸の方位角を検出する方位角検出装置において、前
記被検出体に搭載され、地球座標を基準とした自己の位
置、高度を含む軌道情報を発する人工衛星からの信号を
捕捉するアンテナ部と、このアンテナ部で捕捉した衛星
信号から軌道情報を識別し、この軌道情報から捕捉した
衛星の方向を求め、この衛星方向と地球基準方向との角
度を求める第1の角度検出手段と、この手段で得られた
衛星方向と前記被検出体の基準軸とのなす角を求める第
2の角度検出手段と、前記第1及び第2の角度検出手段
の検出角度を加減算して被検出体基準軸の方位角を求め
る演算部とを具備する方位角検出装置。
In an azimuth angle detection device that is mounted on a detected object and detects the azimuth angle of a reference axis of the detected object with respect to an earth reference direction, the orbit is mounted on the detected object and includes its own position and altitude based on earth coordinates. An antenna unit that captures signals from artificial satellites that emit information; orbit information is identified from the satellite signals captured by this antenna unit; the direction of the captured satellite is determined from this orbit information; and the satellite direction and the earth reference direction are determined. a first angle detection means for determining the angle between the satellite direction obtained by this means and the reference axis of the detected object; An azimuth angle detection device comprising: an arithmetic unit that calculates an azimuth angle of a reference axis of a detected object by adding and subtracting a detection angle of a detection means.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08178661A (en) * 1994-12-21 1996-07-12 Ikegami Tsushinki Co Ltd Azimuth detecting device
WO2020218626A3 (en) * 2019-04-25 2021-07-29 Kwan U Kim Εορ prediction method, εορ prediction apparatus, eop prediction program and computer readable recording media recorded with eop prediction program

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08178661A (en) * 1994-12-21 1996-07-12 Ikegami Tsushinki Co Ltd Azimuth detecting device
WO2020218626A3 (en) * 2019-04-25 2021-07-29 Kwan U Kim Εορ prediction method, εορ prediction apparatus, eop prediction program and computer readable recording media recorded with eop prediction program

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