JPH0633076B2 - オ−トパイロツト装置 - Google Patents
オ−トパイロツト装置Info
- Publication number
- JPH0633076B2 JPH0633076B2 JP61174176A JP17417686A JPH0633076B2 JP H0633076 B2 JPH0633076 B2 JP H0633076B2 JP 61174176 A JP61174176 A JP 61174176A JP 17417686 A JP17417686 A JP 17417686A JP H0633076 B2 JPH0633076 B2 JP H0633076B2
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- ship
- course
- speed
- planned route
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Links
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 229930186657 Lat Natural products 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Navigation (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (a)産業上の利用分野 この発明は、予め定めた二点間の直線コースを予定航路
として自動操舵するオートパイロット装置に関する。
として自動操舵するオートパイロット装置に関する。
(b)発明の概要 この発明に係るオートパイロット装置は、二点間の直線
コースを予定航路として自動操舵するもので、予定航路
からのずれに応じて船の針路を予定航路に向ける方法に
特徴を有する。
コースを予定航路として自動操舵するもので、予定航路
からのずれに応じて船の針路を予定航路に向ける方法に
特徴を有する。
この発明は特に予定航路からのずれに応じて予定航路に
近づく速度をスムーズに変えて、無駄のない操船を行う
ようにしたものである。
近づく速度をスムーズに変えて、無駄のない操船を行う
ようにしたものである。
(c)従来の技術 従来の所謂オートパイロット装置は磁気コンパスに針路
設定器を設け、船が常に設定された方位を維持するよう
自動操舵を行うものであった。このような従来のオート
パイロット装置は、潮流や風の影響によって船が流さ
れ、予定航路に対して並行移動したコースを走行する欠
点があった。そこでロランＣを用いて、船の設定コース
からのずれを検知して自動的に補正をしつつ航行する航
法援助機能を備えたオートパイロット装置が開発されて
いる。
設定器を設け、船が常に設定された方位を維持するよう
自動操舵を行うものであった。このような従来のオート
パイロット装置は、潮流や風の影響によって船が流さ
れ、予定航路に対して並行移動したコースを走行する欠
点があった。そこでロランＣを用いて、船の設定コース
からのずれを検知して自動的に補正をしつつ航行する航
法援助機能を備えたオートパイロット装置が開発されて
いる。
このようなロランＣを用いたオートパイロット装置の場
合、現在の予定航路からのずれを距離して求めることが
できるが、船が潮流や風によって流されている方向と速
度を直ちに求めることができないため、予定航路に近づ
く早さも即時に分からず、操船に無駄が生じる。その結
果燃料消費が増加し、また計画的な航行も困難であっ
た。
合、現在の予定航路からのずれを距離して求めることが
できるが、船が潮流や風によって流されている方向と速
度を直ちに求めることができないため、予定航路に近づ
く早さも即時に分からず、操船に無駄が生じる。その結
果燃料消費が増加し、また計画的な航行も困難であっ
た。
(d)発明が解決しようとする問題点 この発明は、二点間の直線コースを予定航路として自動
操舵する場合に、予定航路からのずれに応じて予定航路
に近づく早さを予測しながら効率よく自動操舵を行うこ
とを可能としたオートパイロット装置を提供するもので
ある。
操舵する場合に、予定航路からのずれに応じて予定航路
に近づく早さを予測しながら効率よく自動操舵を行うこ
とを可能としたオートパイロット装置を提供するもので
ある。
(e)問題点を解決するための手段 この発明は、設定された方位に針路を定める針路制御装
置を備え、二点間の直線コースを予定航路として自動操
舵するオートパイロット装置において、船の現在位置、
移動方向およびその速度を測定する全世界測位システム
（ＮＡＶＳＴＡＲ／ＧＰＳ）受信機と、この受信機によ
り求めた船の位置の前記予定航路に対する垂直方向の距
離を求めるずれ量算出手段と、前記受信機により求めた
船の移動方向と速度から前記予定航路に垂直方向の速度
を求めるずれ速度算出手段、および前記ずれ量と前記ず
れ速度および船速から前記ずれ量が特定時間で０となる
速さで船が予定航路に接近するための設定針路を求め、
前記針路制御装置に与える針路設定手段と、を設けたこ
とを特徴とする。
置を備え、二点間の直線コースを予定航路として自動操
舵するオートパイロット装置において、船の現在位置、
移動方向およびその速度を測定する全世界測位システム
（ＮＡＶＳＴＡＲ／ＧＰＳ）受信機と、この受信機によ
り求めた船の位置の前記予定航路に対する垂直方向の距
離を求めるずれ量算出手段と、前記受信機により求めた
船の移動方向と速度から前記予定航路に垂直方向の速度
を求めるずれ速度算出手段、および前記ずれ量と前記ず
れ速度および船速から前記ずれ量が特定時間で０となる
速さで船が予定航路に接近するための設定針路を求め、
前記針路制御装置に与える針路設定手段と、を設けたこ
とを特徴とする。
(f)作用 以上のように構成したことにより、全世界測位システム
の受信機は現在の船の位置だけでなく船の移動している
方向と速度を刻々と求める。この受信機により求めた船
の位置から、ずれ量算出手段は予定航路に対する垂直方
向の距離すなわち二点間の直線と船の位置との距離をず
れ量として求め、またずれ速度算出手段は前記受信機に
より求めた船の移動方向と速度から予定航路に垂直方向
の速度を求める。針路設定手段は、このようにして求め
たずれ量とずれ速度おび船速からのずれ量が特定時間で
０となる速さで船が予定航路に接近するめに必要な設定
針路を求め、針路制御装置に与える。これにより針路制
御装置は設定された針路に変針するように操舵を行い、
船を回頭させる。
の受信機は現在の船の位置だけでなく船の移動している
方向と速度を刻々と求める。この受信機により求めた船
の位置から、ずれ量算出手段は予定航路に対する垂直方
向の距離すなわち二点間の直線と船の位置との距離をず
れ量として求め、またずれ速度算出手段は前記受信機に
より求めた船の移動方向と速度から予定航路に垂直方向
の速度を求める。針路設定手段は、このようにして求め
たずれ量とずれ速度おび船速からのずれ量が特定時間で
０となる速さで船が予定航路に接近するめに必要な設定
針路を求め、針路制御装置に与える。これにより針路制
御装置は設定された針路に変針するように操舵を行い、
船を回頭させる。
以上の一連の処理は所定の時間間隔で繰り返し行われ、
その都度針路の修正が行われる。
その都度針路の修正が行われる。
たとえば第２図に示すように出発点Ｓと目的点Ｏの直線
コースを予定航路として、船がこの予定航路からずれた
位置Ｔにあるとき、予定航路と船との距離Ｌ０の距離を
特定時間で０となるように船の針路を調整する。この特
定時間は船の予定航路からのずれに応じて変化させるこ
ともできるが、これを一定値とすれば、船がＴ′の位置
まで航行したとき、予定航路からのずれ量Ｌ０′の距離
をやはり上記特定時間で０となるように船が予定航路に
近づく方向に針路が調整される。
コースを予定航路として、船がこの予定航路からずれた
位置Ｔにあるとき、予定航路と船との距離Ｌ０の距離を
特定時間で０となるように船の針路を調整する。この特
定時間は船の予定航路からのずれに応じて変化させるこ
ともできるが、これを一定値とすれば、船がＴ′の位置
まで航行したとき、予定航路からのずれ量Ｌ０′の距離
をやはり上記特定時間で０となるように船が予定航路に
近づく方向に針路が調整される。
このようにして船の針路を刻々と制御することによって
船が予定航路を行き過ぎることなく、指数関数的にスム
ーズに予定航路に収束させることができる。
船が予定航路を行き過ぎることなく、指数関数的にスム
ーズに予定航路に収束させることができる。
第３図は前記針路設定手段の設定針路を求める方法を説
明する図である。
明する図である。
船Ｔは予定航路から距離Ｌ０だけずれた位置にあり、矢
印Ｖの方向にＶの早さで移動している。船自体は針路制
御装置の作用によって出発点から目的点の方位に針路を
とって速度ＶＣの速度で航行しているが、潮流や風の影
響により、予定航路に対して垂直方向の成分として速度
ＶＨの早さで船が流されていることを表している。この
ようにずれ量Ｌ０とずれ速度ＶＨは船の位置と船の移動
方向およびその速度から求める。
印Ｖの方向にＶの早さで移動している。船自体は針路制
御装置の作用によって出発点から目的点の方位に針路を
とって速度ＶＣの速度で航行しているが、潮流や風の影
響により、予定航路に対して垂直方向の成分として速度
ＶＨの早さで船が流されていることを表している。この
ようにずれ量Ｌ０とずれ速度ＶＨは船の位置と船の移動
方向およびその速度から求める。
次に潮流や風による速度ＶＨに逆らって予定航路に特定
時間で到達するように船を予定航路側に回頭して、針路
を変更する。この船が予定航路に、対して接近する速度
ＶＸは、特定時間をｋとすると（Ｌ０／ｋ）−ＶＨとし
て求めることができる。このとき船の進行方向に対する
速度はＶＣであるため、図に示すように角度θＸだけ予
定航路側に回頭することによって予定航路に対する接近
速度ＶＸを得ることができる。
時間で到達するように船を予定航路側に回頭して、針路
を変更する。この船が予定航路に、対して接近する速度
ＶＸは、特定時間をｋとすると（Ｌ０／ｋ）−ＶＨとし
て求めることができる。このとき船の進行方向に対する
速度はＶＣであるため、図に示すように角度θＸだけ予
定航路側に回頭することによって予定航路に対する接近
速度ＶＸを得ることができる。
(g)実施例 第１図はこの発明に係るオートパイロット装置のブロッ
ク図である。
ク図である。
制御装置１は各種測定装置や設定装置からのデータを処
理し、針路制御装置３に対して設定針路を与える。ＧＰ
Ｓ受信機２は全世界測位システム（ＮＡＶＳＴＡＲ／Ｇ
ＰＳ）受信機であり、現在の船の位置（緯度，経度）お
よび船の２次元方向の移動速度を求め、制御装置１へ出
力する。船速計６は船の針路方向の速度を測定する装置
であり、そのデータを制御装置１へ出力する。予定航路
設定装置７は出発点と目的点の位置を緯度，経度データ
として設定を行う。
理し、針路制御装置３に対して設定針路を与える。ＧＰ
Ｓ受信機２は全世界測位システム（ＮＡＶＳＴＡＲ／Ｇ
ＰＳ）受信機であり、現在の船の位置（緯度，経度）お
よび船の２次元方向の移動速度を求め、制御装置１へ出
力する。船速計６は船の針路方向の速度を測定する装置
であり、そのデータを制御装置１へ出力する。予定航路
設定装置７は出発点と目的点の位置を緯度，経度データ
として設定を行う。
針路制御装置３はコンパスを含み、船が制御装置１から
与えられた設定針路をとるように操舵装置５を駆動して
変針を行う。また、追従発信器４から出力された舵の方
向を検出して舵角を制御する。
与えられた設定針路をとるように操舵装置５を駆動して
変針を行う。また、追従発信器４から出力された舵の方
向を検出して舵角を制御する。
第４図は前記制御装置の処理手順を表すフローチャート
である。まずＧＰＳ受信機から現在の船の位置を緯度Ｐ
Ｎ，経度ＰＥとして求め、船の移動速度を緯度方向の速
度ＶＮと経度方向の速度ＶＥとして求める（ｎ１→ｎ
２）。次にｎ１で求めた船の位置から船の予定航路に対
するずれ量Ｌ０を算出する（ｎ３）。この演算は次のよ
うにして行う。
である。まずＧＰＳ受信機から現在の船の位置を緯度Ｐ
Ｎ，経度ＰＥとして求め、船の移動速度を緯度方向の速
度ＶＮと経度方向の速度ＶＥとして求める（ｎ１→ｎ
２）。次にｎ１で求めた船の位置から船の予定航路に対
するずれ量Ｌ０を算出する（ｎ３）。この演算は次のよ
うにして行う。
第５図はその方法を説明するための図である。図におい
て出発点の位置を（ＬＡＴｓ，ＬＯＮｓ）、目的点の位
置（ＬＡＴｏ，ＬＯＮｏ）および船の位置を（ＬＡＴ
ｔ，ＬＯＮｔ）と表す。Ｐは船の予定航路に対する垂線
の交わる点であり、Ｌ０がずれ量である。さらにΔＬＯ
ＮとΔＬＡＴは現在の船の位置を出発点を基準とした距
離をそれぞれ表している。このような関係において、次
のような関係式が成り立つ。
て出発点の位置を（ＬＡＴｓ，ＬＯＮｓ）、目的点の位
置（ＬＡＴｏ，ＬＯＮｏ）および船の位置を（ＬＡＴ
ｔ，ＬＯＮｔ）と表す。Ｐは船の予定航路に対する垂線
の交わる点であり、Ｌ０がずれ量である。さらにΔＬＯ
ＮとΔＬＡＴは現在の船の位置を出発点を基準とした距
離をそれぞれ表している。このような関係において、次
のような関係式が成り立つ。
ΔLAT＝Ｋ（LATt−LATs） ΔLON＝Ｋ（LONt−LONs）＊cos LATs ここでＫは緯度に対する距離の換算係数である。
したがってずれ量Ｌ０は次の式で求めることができる。
Ｌｏ＝｜ｃｏｓα＊ΔLAT−sinα＊ΔLON｜ ここでαは α＝tan-1（LATo−LATs）／（LONo−LONs）＊cosLATs から求めることができる。
以上は地球を平面として取扱える場合である。もしΔLA
Tが十分に大きい場合には球面三角形の公式に従ってLo
を求める。
Tが十分に大きい場合には球面三角形の公式に従ってLo
を求める。
このようにしてずれ量Ｌ０を求めた後、第４図に示すよ
うにずれ速度ＶＨを算出する（ｎ４）。これは第３図に
示したように船の緯度方向の速度ＶＮと経度方向の速度
ＶＥから速度Ｖを求め、これを予定航路に平行な方向の
速度ＶＣと予定航路に垂直な方向の速度ＶＨに分解する
ことによって求めることができる。次に予定航路に接近
すべき速度ＶＸを算出する（ｎ５）。この速度ＶＸは前
述の通り特定時間ｋとすれば、 （Ｌ０／ｋ）−ＶＨから求める。ただしここでずれ速度
ＶＨは予定航路に接近する方向に正、遠ざかる方向に負
である。
うにずれ速度ＶＨを算出する（ｎ４）。これは第３図に
示したように船の緯度方向の速度ＶＮと経度方向の速度
ＶＥから速度Ｖを求め、これを予定航路に平行な方向の
速度ＶＣと予定航路に垂直な方向の速度ＶＨに分解する
ことによって求めることができる。次に予定航路に接近
すべき速度ＶＸを算出する（ｎ５）。この速度ＶＸは前
述の通り特定時間ｋとすれば、 （Ｌ０／ｋ）−ＶＨから求める。ただしここでずれ速度
ＶＨは予定航路に接近する方向に正、遠ざかる方向に負
である。
さらにこの接近速度ＶＸから船の回頭角θＸは第３図に
示した関係から明らかなように、 θＸ＝90゜−cos-1（ＶＸ／ＶＣ） を演算することにより求める。このようにして求めた回
頭角θＸを針路制御装置に与えることによって新たな針
路が設定され、自動操舵が行われる。
示した関係から明らかなように、 θＸ＝90゜−cos-1（ＶＸ／ＶＣ） を演算することにより求める。このようにして求めた回
頭角θＸを針路制御装置に与えることによって新たな針
路が設定され、自動操舵が行われる。
以上の処理は所定時間間隔で行われる（ｎ７→ｎ１）。
なお、実施例は船が予定航路に接近する速度を、特定時
間ｋでずれ量が０となる条件から求め、その特定時間を
定数とした例であったが、この値をずれ量Ｌ０の値に応
じて変化させることも可能であり、またその値は航行の
目的に応じて適宜変更することができる。
間ｋでずれ量が０となる条件から求め、その特定時間を
定数とした例であったが、この値をずれ量Ｌ０の値に応
じて変化させることも可能であり、またその値は航行の
目的に応じて適宜変更することができる。
(h)発明の効果 以上のようにこの発明によれば、予定航路に対する船の
ずれ量とずれ速度から船を回頭させて針路を設定する
が、この回頭は船首方位を定めることが目的ではなく、
予定航路に近づく速さを修正する目的で行われるもので
あり、船が予定航路に接近する時間が刻々と得られるた
め、効率のよい操船を行うことができ、たとえば船が予
定航路行き過ぎて再び予定航路に引き返すといった無駄
な操舵が行われない。
ずれ量とずれ速度から船を回頭させて針路を設定する
が、この回頭は船首方位を定めることが目的ではなく、
予定航路に近づく速さを修正する目的で行われるもので
あり、船が予定航路に接近する時間が刻々と得られるた
め、効率のよい操船を行うことができ、たとえば船が予
定航路行き過ぎて再び予定航路に引き返すといった無駄
な操舵が行われない。
第１図はこの発明の実施例に係るオートパイロット装置
のブロック図、第２図はこの発明のオートパイロット装
置により船が予定航路に接近する経過を表す図、第３図
は船の予定航路に対するずれ量とずれ速度およびそれら
の値から船が回頭すべき角度を説明する図、第４図はこ
の発明の実施例に係るオートパイロット装置の処理手順
を表すフローチャート、第５図は出発点と目的点の位置
および船の位置からずれ量を算出する方法を説明する図
である。 １……制御装置、 ２……ＧＰＳ受信機、 ３……針路制御装置。
のブロック図、第２図はこの発明のオートパイロット装
置により船が予定航路に接近する経過を表す図、第３図
は船の予定航路に対するずれ量とずれ速度およびそれら
の値から船が回頭すべき角度を説明する図、第４図はこ
の発明の実施例に係るオートパイロット装置の処理手順
を表すフローチャート、第５図は出発点と目的点の位置
および船の位置からずれ量を算出する方法を説明する図
である。 １……制御装置、 ２……ＧＰＳ受信機、 ３……針路制御装置。
Claims (1)
- 【請求項１】設定された方位に針路を定める針路制御装
置を備え、二点間の直線コースを予定航路として自動操
舵するオートパイロット装置において、 船の現在位置、移動方向およびその速度を測定する全世
界測位システム（ＮＡＶＳＴＡＲ／ＧＰＳ）受信機と、 この受信機により求めた船の位置の前記予定航路に対す
る垂直方向の距離を求めるずれ量算出手段と、 前記受信機により求めた船の移動方向と速度から前記予
定航路に垂直方向の速度を求めるずれ速度算出手段、お
よび 前記ずれ量と前記ずれ速度および船速から前記ずれ量が
特定時間で０となる速さで船が予定航路に接近するため
の設定針路を求め、前記針路制御装置に与える針路設定
手段と、 を設けたことを特徴とするオートパイロット装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61174176A JPH0633076B2 (ja) | 1986-07-23 | 1986-07-23 | オ−トパイロツト装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61174176A JPH0633076B2 (ja) | 1986-07-23 | 1986-07-23 | オ−トパイロツト装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6328794A JPS6328794A (ja) | 1988-02-06 |
| JPH0633076B2 true JPH0633076B2 (ja) | 1994-05-02 |
Family
ID=15974039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61174176A Expired - Lifetime JPH0633076B2 (ja) | 1986-07-23 | 1986-07-23 | オ−トパイロツト装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0633076B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006315474A (ja) * | 2005-05-11 | 2006-11-24 | Japan Radio Co Ltd | 船舶用自動航法援助システム |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6349599A (ja) * | 1986-08-18 | 1988-03-02 | Japan Radio Co Ltd | 定旋回半径変針装置 |
| JP3829221B2 (ja) * | 1999-01-19 | 2006-10-04 | 株式会社タイトー | ビデオゲーム装置 |
| JP5008904B2 (ja) * | 2006-06-14 | 2012-08-22 | 株式会社ジェイテクト | 船用操舵装置 |
| DE102010008807A1 (de) | 2010-02-22 | 2011-08-25 | Engelskirchen, Jürgen, Dipl.-Ing., 22395 | Verfahren zur selbsttätigen Bahnsteuerung eines steuerbaren Objektes |
| JP5599245B2 (ja) * | 2010-07-09 | 2014-10-01 | マロール株式会社 | 船体用制御装置及び船体用制御プログラム並びに船体用制御プログラムを組み込んだ自動操舵装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5990112A (ja) * | 1982-11-13 | 1984-05-24 | Japan Radio Co Ltd | オ−トパイロツト装置 |
| JPS60252097A (ja) * | 1984-05-29 | 1985-12-12 | Koden Electronics Co Ltd | 自動操舵装置の制御方法 |
-
1986
- 1986-07-23 JP JP61174176A patent/JPH0633076B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006315474A (ja) * | 2005-05-11 | 2006-11-24 | Japan Radio Co Ltd | 船舶用自動航法援助システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6328794A (ja) | 1988-02-06 |
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