JPH04283619A - 方位角計測装置 - Google Patents
方位角計測装置Info
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- JPH04283619A JPH04283619A JP4843091A JP4843091A JPH04283619A JP H04283619 A JPH04283619 A JP H04283619A JP 4843091 A JP4843091 A JP 4843091A JP 4843091 A JP4843091 A JP 4843091A JP H04283619 A JPH04283619 A JP H04283619A
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- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 12
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
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- Navigation (AREA)
- Fittings On The Vehicle Exterior For Carrying Loads, And Devices For Holding Or Mounting Articles (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、船舶、自動車等の航行
体の方位角を検出する方位角計測装置に関する。
体の方位角を検出する方位角計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、常時、船舶等の航行体の位置を検
出するシステムとして、衛星による電波を利用したＧＰ
Ｓ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔ
ｅｍ） 航法が提案されている。これは、常時、３個以
上の衛星からのデータにより、三次元的に航行体の位置
を計測するものであり、衛星の打上げが終了する１９９
０年代には、民間用のコードであるＣ／Ａコードを用い
て運用されるものと期待さている。しかしながら、上述
、通常の計測によるＧＰＳの信号処理においては、航行
体の位置が計測できるだけであり、その位置計測誤差が
大きいために方位角を計測することはできなかった。こ
れに対し、ディファレンシャルＧＰＳと称される測量で
用いられてきた衛星電波の位相差を計測する２位置差高
精度同時計測法により、航行体の方位角を算出する手法
が発表されている。
出するシステムとして、衛星による電波を利用したＧＰ
Ｓ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔ
ｅｍ） 航法が提案されている。これは、常時、３個以
上の衛星からのデータにより、三次元的に航行体の位置
を計測するものであり、衛星の打上げが終了する１９９
０年代には、民間用のコードであるＣ／Ａコードを用い
て運用されるものと期待さている。しかしながら、上述
、通常の計測によるＧＰＳの信号処理においては、航行
体の位置が計測できるだけであり、その位置計測誤差が
大きいために方位角を計測することはできなかった。こ
れに対し、ディファレンシャルＧＰＳと称される測量で
用いられてきた衛星電波の位相差を計測する２位置差高
精度同時計測法により、航行体の方位角を算出する手法
が発表されている。
【０００３】以下、図３をもとに、その計測原理を説明
する。図３に於て、１及び２は、例えば船舶、自動車、
飛行機等の航行体（図示せず）に取り付けた受信アンテ
ナであり、基線長である両アンテナ１及び２間の距離Ｌ
は、既知であるとする。これらのアンテナ１，２からの
電波は、ＧＰＳ方位演算部３に供給されており、以下に
述べる演算により航行体の方位角成分ψを算出する。い
ま、図３に示す如く、１つの衛星９からの電波を、アン
テナ１及び２で同時に受信した場合を考える。この時、
衛星９の位置とアンテナ１，２間の距離Ｌにより、アン
テナ１で受信した電波とアンテナ２で受信した電波との
間には、図３に於て、Ｄで示す距離差がある。この距離
差Ｄは、搬送波の特定の電波に着目することにより、そ
の位相差（時間差）として計測することができるから、
これに、その電波の波長を乗ずることにより、距離差Ｄ
を求めることができる。Ｄが求まれば、Ｌが既知である
から、
する。図３に於て、１及び２は、例えば船舶、自動車、
飛行機等の航行体（図示せず）に取り付けた受信アンテ
ナであり、基線長である両アンテナ１及び２間の距離Ｌ
は、既知であるとする。これらのアンテナ１，２からの
電波は、ＧＰＳ方位演算部３に供給されており、以下に
述べる演算により航行体の方位角成分ψを算出する。い
ま、図３に示す如く、１つの衛星９からの電波を、アン
テナ１及び２で同時に受信した場合を考える。この時、
衛星９の位置とアンテナ１，２間の距離Ｌにより、アン
テナ１で受信した電波とアンテナ２で受信した電波との
間には、図３に於て、Ｄで示す距離差がある。この距離
差Ｄは、搬送波の特定の電波に着目することにより、そ
の位相差（時間差）として計測することができるから、
これに、その電波の波長を乗ずることにより、距離差Ｄ
を求めることができる。Ｄが求まれば、Ｌが既知である
から、
【０００４】
【数１】ψ＝ ｃｏｓ−１（Ｄ／Ｌ）
【０００５】として、観測衛星９に対する基線長Ｌ、従
って航行体の方位角ψを求めることができる。なお、本
計測においては、必ずしも、受信コードを復調する必要
はない。一方、衛星９と受信アンテナ１，２とを結ぶ線
と真北（Ｎ）とのなす方位角θは、以下のようにして求
めることができる。即ち、アンテナ１で衛星９からの電
波を受信した後、少くとも他の２つ以上の衛星（図示せ
ず）の電波を受信する。そして、これらの受信電波のＣ
／Ａコードを復調し、衛星から発信された電波の発信時
刻と受信時刻とを知ることにより、衛星からの電波の伝
搬時間を求め、それに電波の波長を乗ずることにより、
衛星からアンテナ１、従って航行体までの距離を求める
。一つの衛星から等距離にある位置は、その距離を半径
とする球面上であるから、上述、３個の衛星からの３個
の球面を求め、その交点を求めることにより、受信アン
テナ１の位置を決定することができる。アンテナ１の位
置が求まれば、衛星９の位置は既知であるから、アンテ
ナ１〜衛星９間位置のベクトルの方向余弦より、方位角
θを求めることができる。
って航行体の方位角ψを求めることができる。なお、本
計測においては、必ずしも、受信コードを復調する必要
はない。一方、衛星９と受信アンテナ１，２とを結ぶ線
と真北（Ｎ）とのなす方位角θは、以下のようにして求
めることができる。即ち、アンテナ１で衛星９からの電
波を受信した後、少くとも他の２つ以上の衛星（図示せ
ず）の電波を受信する。そして、これらの受信電波のＣ
／Ａコードを復調し、衛星から発信された電波の発信時
刻と受信時刻とを知ることにより、衛星からの電波の伝
搬時間を求め、それに電波の波長を乗ずることにより、
衛星からアンテナ１、従って航行体までの距離を求める
。一つの衛星から等距離にある位置は、その距離を半径
とする球面上であるから、上述、３個の衛星からの３個
の球面を求め、その交点を求めることにより、受信アン
テナ１の位置を決定することができる。アンテナ１の位
置が求まれば、衛星９の位置は既知であるから、アンテ
ナ１〜衛星９間位置のベクトルの方向余弦より、方位角
θを求めることができる。
【０００６】このアンテナ１の位置を求めるための、電
波受信から位置演算のプロセスを実行する要素が、アン
テナ１よりの電波を受けるＧＰＳ位置演算部４であり、
これよりの位置データ及びアンテナ１、２よりの受信デ
ータを基に、前述のψの演算及び（ψ＋θ）の演算を行
う要素が、ＧＰＳ方位演算部３である。このようにして
、ＧＰＳ方位演算部３で演算された基線長Ｌ、従って航
行体の方位角は（θ＋ψ）となり、これがディジタル信
号として出力される。
波受信から位置演算のプロセスを実行する要素が、アン
テナ１よりの電波を受けるＧＰＳ位置演算部４であり、
これよりの位置データ及びアンテナ１、２よりの受信デ
ータを基に、前述のψの演算及び（ψ＋θ）の演算を行
う要素が、ＧＰＳ方位演算部３である。このようにして
、ＧＰＳ方位演算部３で演算された基線長Ｌ、従って航
行体の方位角は（θ＋ψ）となり、これがディジタル信
号として出力される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
ＧＰＳ方位角演算装置にあっては、電波のマルチパスの
影響や電波の伝播状態によって信号が突然大きく変動す
るという問題がある。また、橋下、建物の影響により一
時的に電波が到来しない場合には方位角が検出されない
という問題があった。したがって、方位角の計測に信頼
性を欠き、例えば、出力される方位角に基づいて操舵を
自動的に行う自動操舵装置においては航行体が誤った針
路を進むという危険があった。本発明は、かかる点に鑑
み、方位角の信号の変動の影響を受けず、連続的に方位
角を出力することができる方位角計測装置を提供するこ
とを目的とする。
ＧＰＳ方位角演算装置にあっては、電波のマルチパスの
影響や電波の伝播状態によって信号が突然大きく変動す
るという問題がある。また、橋下、建物の影響により一
時的に電波が到来しない場合には方位角が検出されない
という問題があった。したがって、方位角の計測に信頼
性を欠き、例えば、出力される方位角に基づいて操舵を
自動的に行う自動操舵装置においては航行体が誤った針
路を進むという危険があった。本発明は、かかる点に鑑
み、方位角の信号の変動の影響を受けず、連続的に方位
角を出力することができる方位角計測装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明方位角計測装置は
例えば図１に示す如く航行体に所定の距離をおいて設置
されるべき少なくとも２個の衛星受信アンテナ１、２と
、このアンテナ１、２で受信した衛星電波及びそれらの
位相差を用いて航行体の方位角を演算するＧＰＳ方位演
算部３とを有する方位角計測装置において、航行体が直
進状態にあるか否かを判断する直進判別部８と、ＧＰＳ
方位演算部３からの出力の時間変化が所定のしきい値を
超えた場合に異常と判断する異常検出部５と、この異常
検出部５で異常と判断されかつ航行体が直進状態である
と判断された場合に異常と判断される直前の方位角を出
力するものである。
例えば図１に示す如く航行体に所定の距離をおいて設置
されるべき少なくとも２個の衛星受信アンテナ１、２と
、このアンテナ１、２で受信した衛星電波及びそれらの
位相差を用いて航行体の方位角を演算するＧＰＳ方位演
算部３とを有する方位角計測装置において、航行体が直
進状態にあるか否かを判断する直進判別部８と、ＧＰＳ
方位演算部３からの出力の時間変化が所定のしきい値を
超えた場合に異常と判断する異常検出部５と、この異常
検出部５で異常と判断されかつ航行体が直進状態である
と判断された場合に異常と判断される直前の方位角を出
力するものである。
【０００９】
【作用】本発明では、異常検出部５でＧＰＳ方位演算部
３からの方位角の大きな変動を検出する。また、直進判
別部８で操舵部７からの舵角信号を検出することによっ
て方位角の変動が意図的なものであるかまたは、誤差で
あるかを判断する。そして、方位角の変動が異常でかつ
誤差によるものであると判断した場合には異常になる直
前の方位角を出力する。
３からの方位角の大きな変動を検出する。また、直進判
別部８で操舵部７からの舵角信号を検出することによっ
て方位角の変動が意図的なものであるかまたは、誤差で
あるかを判断する。そして、方位角の変動が異常でかつ
誤差によるものであると判断した場合には異常になる直
前の方位角を出力する。
【００１０】
【実施例】以下図１を参照して本発明による方位角計測
装置の一実施例を説明する。図１において図３に対応す
る部分には同一符号を付し、その説明を省略する。従来
と同様のＧＰＳ方位演算部３は、図示しないタイミング
パルスに同期して方位角φｎ を出力し、異常検出部５
及びホールド回路部６へと方位角φｎ を送出する。異
常検出部５の詳細構成を図２に示す。
装置の一実施例を説明する。図１において図３に対応す
る部分には同一符号を付し、その説明を省略する。従来
と同様のＧＰＳ方位演算部３は、図示しないタイミング
パルスに同期して方位角φｎ を出力し、異常検出部５
及びホールド回路部６へと方位角φｎ を送出する。異
常検出部５の詳細構成を図２に示す。
【００１１】ホールド回路５１は前回のタイミングに出
力された方位角φｎ−１ の値をホールドし、減算器５
２へと送る。減算器５２では前回の方位角φｎ−１ と
現在の方位角φｎ の差（φｎ −φｎ−１ ）を演算
して、その結果を比較回路５３へ送る。比較回路５３で
は、減算器５２からの差と所定のしきい値との比較を行
いその差がしきい値より大きい場合（｜φｎ −φｎ−
１ ｜≧Ａ，Ａ：しきい値）には、ハイレベルの信号を
、その差がしきい値より小さい場合（｜φｎ −φｎ−
１ ｜＜Ａ）には、ローレベルの信号をホールド回路部
６へ出力する。ホールド回路部６では、異常検出部５か
らの出力と直進判別部８からの出力のアンドをとり、こ
のアンド出力がローレベルの時にはＧＰＳ方位演算部３
からの新たな方位角φＮ を取り込みホールドすると共
に出力を行う。他方アンド出力がハイレベルの時にはＧ
ＰＳ方位演算部３から新たな方位角φＮ の取り込みは
行わず、すでにホールドされている方位角φｎ−１ を
そのまま維持出力する。
力された方位角φｎ−１ の値をホールドし、減算器５
２へと送る。減算器５２では前回の方位角φｎ−１ と
現在の方位角φｎ の差（φｎ −φｎ−１ ）を演算
して、その結果を比較回路５３へ送る。比較回路５３で
は、減算器５２からの差と所定のしきい値との比較を行
いその差がしきい値より大きい場合（｜φｎ −φｎ−
１ ｜≧Ａ，Ａ：しきい値）には、ハイレベルの信号を
、その差がしきい値より小さい場合（｜φｎ −φｎ−
１ ｜＜Ａ）には、ローレベルの信号をホールド回路部
６へ出力する。ホールド回路部６では、異常検出部５か
らの出力と直進判別部８からの出力のアンドをとり、こ
のアンド出力がローレベルの時にはＧＰＳ方位演算部３
からの新たな方位角φＮ を取り込みホールドすると共
に出力を行う。他方アンド出力がハイレベルの時にはＧ
ＰＳ方位演算部３から新たな方位角φＮ の取り込みは
行わず、すでにホールドされている方位角φｎ−１ を
そのまま維持出力する。
【００１２】以上の構成によれば、マルチパスの影響等
により方位角の突然の変動があった場合には異常検出部
５からの出力がハイレベルとなる。かつ航行体が直進を
行っているときには方位角の変動は誤差であることが明
らかであるので直進判別器８はハイレベルとなり、この
結果ホールド回路部６の出力は、その時の方位角は採用
せず、直前の方位角を保持し出力を行う。航行体は直進
状態であるので方位角は直前のものでもほぼ正確な値を
示すことが期待できる。また、方位角の突然の変動があ
った場合でも、航行体が針路変更を行ったときにはその
変動は意図的なものであり、誤差によるものでないこと
が期待できるので直進判別器８はローレベルとなり、こ
の結果ホールド回路部６の出力は新たな方位角を保持し
出力する。このように、連続的な方位角の出力が可能と
なる。尚、本実施例はハードウエアまたはソフトウエア
いづれによっても構成することが可能である。また本発
明は上述実施例に限ることなく本発明の要旨を逸脱する
ことなく、その他種々の構成を採り得ることは勿論であ
る。
により方位角の突然の変動があった場合には異常検出部
５からの出力がハイレベルとなる。かつ航行体が直進を
行っているときには方位角の変動は誤差であることが明
らかであるので直進判別器８はハイレベルとなり、この
結果ホールド回路部６の出力は、その時の方位角は採用
せず、直前の方位角を保持し出力を行う。航行体は直進
状態であるので方位角は直前のものでもほぼ正確な値を
示すことが期待できる。また、方位角の突然の変動があ
った場合でも、航行体が針路変更を行ったときにはその
変動は意図的なものであり、誤差によるものでないこと
が期待できるので直進判別器８はローレベルとなり、こ
の結果ホールド回路部６の出力は新たな方位角を保持し
出力する。このように、連続的な方位角の出力が可能と
なる。尚、本実施例はハードウエアまたはソフトウエア
いづれによっても構成することが可能である。また本発
明は上述実施例に限ることなく本発明の要旨を逸脱する
ことなく、その他種々の構成を採り得ることは勿論であ
る。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、航行体が直進状態にあ
るか否かを判断する直進判別部と、ＧＰＳ方位演算部か
らの出力の時間変化が所定のしきい値を超えた場合に異
常と判断する異常検出部と、この異常検出部で異常と判
断されかつ航行体が直進状態であると判断された場合に
異常と判断される直前の方位角を出力するという構成を
取ることにより、電波のマルチパスの影響や電波の伝播
状態によって信号が突然大きく変動したり、また、橋下
、建物の影響により一時的に電波が到来しない場合でも
連続的な方位角の出力をすることができ、方位角の計測
の信頼性を向上させることができる。
るか否かを判断する直進判別部と、ＧＰＳ方位演算部か
らの出力の時間変化が所定のしきい値を超えた場合に異
常と判断する異常検出部と、この異常検出部で異常と判
断されかつ航行体が直進状態であると判断された場合に
異常と判断される直前の方位角を出力するという構成を
取ることにより、電波のマルチパスの影響や電波の伝播
状態によって信号が突然大きく変動したり、また、橋下
、建物の影響により一時的に電波が到来しない場合でも
連続的な方位角の出力をすることができ、方位角の計測
の信頼性を向上させることができる。
【図１】本発明方位角計測装置の一実施例を示す構成図
である。
である。
【図２】異常検出部の具体例を示す構成図である。
【図３】方位角の計測原理の説明に供する構成図である
。
。
１，２ 受信アンテナ
３ ＧＰＳ方位演算部
４ ＧＰＳ位置演算部
５ 異常検出部
６ ホールド回路部
７ 操舵装置
８ 直進判別器
９ 衛星
Claims (1)
- 【請求項１】 航行体に所定の距離をおいて設置され
るべき少なくとも２個の衛星受信アンテナと、該アンテ
ナで受信した衛星電波及びそれらの位相差を用いて航行
体の方位角を演算するＧＰＳ方位演算部とを有する方位
角計測装置において、航行体が直進状態にあるか否かを
判断する直進判別部と、ＧＰＳ方位演算部からの出力の
時間変化が所定のしきい値を超えた場合に異常と判断す
る異常検出部と、該異常検出部で異常と判断されかつ航
行体が直進状態であると判断された場合に異常と判断さ
れる直前の方位角を出力することを特徴とする方位角計
測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4843091A JPH04283619A (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | 方位角計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4843091A JPH04283619A (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | 方位角計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04283619A true JPH04283619A (ja) | 1992-10-08 |
Family
ID=12803135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4843091A Pending JPH04283619A (ja) | 1991-03-13 | 1991-03-13 | 方位角計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04283619A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101004789B1 (ko) * | 2008-07-16 | 2011-01-04 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 지피에스를 이용한 방위각 산출 방법 및 장치 |
| JP2018141684A (ja) * | 2017-02-27 | 2018-09-13 | 三菱電機株式会社 | 誤り測位解検出装置および誤り測位解検出プログラム |
-
1991
- 1991-03-13 JP JP4843091A patent/JPH04283619A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101004789B1 (ko) * | 2008-07-16 | 2011-01-04 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 지피에스를 이용한 방위각 산출 방법 및 장치 |
| JP2018141684A (ja) * | 2017-02-27 | 2018-09-13 | 三菱電機株式会社 | 誤り測位解検出装置および誤り測位解検出プログラム |
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