JPH09210720A - 船舶用慣性航法装置 - Google Patents
船舶用慣性航法装置Info
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- JPH09210720A JPH09210720A JP1908896A JP1908896A JPH09210720A JP H09210720 A JPH09210720 A JP H09210720A JP 1908896 A JP1908896 A JP 1908896A JP 1908896 A JP1908896 A JP 1908896A JP H09210720 A JPH09210720 A JP H09210720A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 旋回時には対水速度を計測しているセンサの
計測値が不正確になる。この不正確な値をそのまま取り
入れると計算結果に悪い影響を及ぼす可能性があるた
め、旋回時には対水速度センサの入力を遮断する。これ
を従来は手動で行っているため、操作者の負担が大き
く、また、操作を忘れるといったことも起こり得る。 【解決手段】 方位角の変化から旋回を判断して旋回時
には対水速度センサの入力を自動的に遮断する。 【効果】 操作者の負担が軽減するとともに、正確な速
度計算を行うことができる。
計測値が不正確になる。この不正確な値をそのまま取り
入れると計算結果に悪い影響を及ぼす可能性があるた
め、旋回時には対水速度センサの入力を遮断する。これ
を従来は手動で行っているため、操作者の負担が大き
く、また、操作を忘れるといったことも起こり得る。 【解決手段】 方位角の変化から旋回を判断して旋回時
には対水速度センサの入力を自動的に遮断する。 【効果】 操作者の負担が軽減するとともに、正確な速
度計算を行うことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は船舶の現在位置を自
動的に演算する装置に利用する。特に、旋回時に不正確
となる対水速度情報を自動的に遮断する技術に関する。
動的に演算する装置に利用する。特に、旋回時に不正確
となる対水速度情報を自動的に遮断する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】航行中の航空機、船舶などの姿勢、方
位、速度を測定し、これを出航前にあらかじめ測定して
おいた出航位置情報に加味する積分演算を行うことによ
り、現在位置を演算する慣性航法装置が広く用いられて
いる（特開平６−２６５３６７号公報、特開平７−２７
０１７６号公報参照）。
位、速度を測定し、これを出航前にあらかじめ測定して
おいた出航位置情報に加味する積分演算を行うことによ
り、現在位置を演算する慣性航法装置が広く用いられて
いる（特開平６−２６５３６７号公報、特開平７−２７
０１７６号公報参照）。
【０００３】この従来例を図４を参照して説明する。図
４は従来例装置のブロック構成図である。なお、各部に
付された符号の意味は ＶL ： 対水速度入力 Ｖr ： 対地速度入力 Ｐr ： 絶対位置入力 Ｖn ： 計算速度 Ｐn ： 計算位置 Θ ： 姿勢方位 φ ： ロール角 θ ： ピッチ角 ψ ： 方位角 である。
４は従来例装置のブロック構成図である。なお、各部に
付された符号の意味は ＶL ： 対水速度入力 Ｖr ： 対地速度入力 Ｐr ： 絶対位置入力 Ｖn ： 計算速度 Ｐn ： 計算位置 Θ ： 姿勢方位 φ ： ロール角 θ ： ピッチ角 ψ ： 方位角 である。
【０００４】船舶などに備えられたセンサ部１には、加
速度計およびジャイロが設けられている。これら加速度
計およびジャイロの出力である加速度ベクトルＡb およ
び回転角速度ベクトルＷb は、入出力部２を介して加速
度計誤差補正計算部３およびジャイロ誤差補正計算部５
に入力される。加速度計誤差補正計算部３およびジャイ
ロ誤差補正計算部５では、それぞれ加速度計およびジャ
イロの誤差補正が行われ、加速度計誤差補正出力Ａbcお
よびジャイロ誤差補正出力Ｗbcが出力される。加速度計
誤差補正出力Ａbcおよびジャイロ誤差補正出力Ｗbcは、
加速度座標変換計算部４または座標変換行列計算部６に
入力される。加速度座標変換計算部４では、加速度計誤
差補正計算部３が出力した船体座標における加速度を航
法座標における加速度に変換する。ここで、船体座標と
は、ロール、ピッチおよびヨーの各軸成分による座標で
あり、船体中心を原点とする。これに対して航法座標と
は、北、東および高さ方向の各成分による座標であり、
航法座標もまた船体中心を原点とする。
速度計およびジャイロが設けられている。これら加速度
計およびジャイロの出力である加速度ベクトルＡb およ
び回転角速度ベクトルＷb は、入出力部２を介して加速
度計誤差補正計算部３およびジャイロ誤差補正計算部５
に入力される。加速度計誤差補正計算部３およびジャイ
ロ誤差補正計算部５では、それぞれ加速度計およびジャ
イロの誤差補正が行われ、加速度計誤差補正出力Ａbcお
よびジャイロ誤差補正出力Ｗbcが出力される。加速度計
誤差補正出力Ａbcおよびジャイロ誤差補正出力Ｗbcは、
加速度座標変換計算部４または座標変換行列計算部６に
入力される。加速度座標変換計算部４では、加速度計誤
差補正計算部３が出力した船体座標における加速度を航
法座標における加速度に変換する。ここで、船体座標と
は、ロール、ピッチおよびヨーの各軸成分による座標で
あり、船体中心を原点とする。これに対して航法座標と
は、北、東および高さ方向の各成分による座標であり、
航法座標もまた船体中心を原点とする。
【０００５】座標変換行列計算部６では、加速度計誤差
補正計算部３が出力した船体座標における加速度を航法
座標における加速度に変換するための座標変換行列を計
算する。座標変換行列は、ジャイロ誤差補正計算部５の
出力したジャイロ誤差補正出力Ｗbcと、誤差修正量計算
部１４で求めた姿勢角誤差および方位角誤差の修正量Ｕ
2 とにより求められる。
補正計算部３が出力した船体座標における加速度を航法
座標における加速度に変換するための座標変換行列を計
算する。座標変換行列は、ジャイロ誤差補正計算部５の
出力したジャイロ誤差補正出力Ｗbcと、誤差修正量計算
部１４で求めた姿勢角誤差および方位角誤差の修正量Ｕ
2 とにより求められる。
【０００６】速度位置計算部７は、航法座標における加
速度を積分してその船舶の速度および位置（緯度および
経度）を求める。誤差修正量計算部１４により求めた水
平方向速度誤差の修正量Ｕ1 に基づき、水平方向の速度
を求める。速度位置計算部７で求めた速度ベクトルおよ
び位置ベクトルは、入出力部９を介して表示部１０に出
力される。
速度を積分してその船舶の速度および位置（緯度および
経度）を求める。誤差修正量計算部１４により求めた水
平方向速度誤差の修正量Ｕ1 に基づき、水平方向の速度
を求める。速度位置計算部７で求めた速度ベクトルおよ
び位置ベクトルは、入出力部９を介して表示部１０に出
力される。
【０００７】一方、姿勢方位計算部８は、座標変換行列
計算部６の出力した座標変換行列から姿勢角（ロール角
φ、ピッチ角θ）と方位角ψとを計算した姿勢方位Θを
入出力部９を介して表示部１０に出力する。
計算部６の出力した座標変換行列から姿勢角（ロール角
φ、ピッチ角θ）と方位角ψとを計算した姿勢方位Θを
入出力部９を介して表示部１０に出力する。
【０００８】速度位置計算部７により得られた速度ベク
トルＶn および位置ベクトルＰn は、比較部１１に入力
される。比較部１１にはさらに、入出力部９を介してそ
れぞれ対地速度入力Ｖr 、対水速度入力ＶＬおよび絶対
位置入力Ｐr が入力される。比較部１１はこれらを比較
し、その差δＶn およびδＰn を誤差推定計算部１３に
入力する。
トルＶn および位置ベクトルＰn は、比較部１１に入力
される。比較部１１にはさらに、入出力部９を介してそ
れぞれ対地速度入力Ｖr 、対水速度入力ＶＬおよび絶対
位置入力Ｐr が入力される。比較部１１はこれらを比較
し、その差δＶn およびδＰn を誤差推定計算部１３に
入力する。
【０００９】誤差推定計算部１３は、速度誤差、位置誤
差、姿勢角誤差および方位角誤差を推定し、推定値を誤
差修正量計算部１４に出力する。誤差修正量計算部１４
は、加速度誤差修正量〔外１〕およびジャイロ誤差修正
量〔外２〕をそれぞれ推定し、加速度計誤差補正計算部
３およびジャイロ誤差補正計算部５に出力する。
差、姿勢角誤差および方位角誤差を推定し、推定値を誤
差修正量計算部１４に出力する。誤差修正量計算部１４
は、加速度誤差修正量〔外１〕およびジャイロ誤差修正
量〔外２〕をそれぞれ推定し、加速度計誤差補正計算部
３およびジャイロ誤差補正計算部５に出力する。
【００１０】
【外１】
【００１１】
【外２】 初期アライメント時には、対地速度入力Ｖr 、対水速度
入力ＶＬおよび絶対位置入力Ｐr が“０”の状態で、加
速度計誤差およびジャイロ誤差による姿勢誤差および方
位誤差を推定し、これらの誤差修正量を計算して座標変
換行列計算部６に入力する。
入力ＶＬおよび絶対位置入力Ｐr が“０”の状態で、加
速度計誤差およびジャイロ誤差による姿勢誤差および方
位誤差を推定し、これらの誤差修正量を計算して座標変
換行列計算部６に入力する。
【００１２】対水速度の情報である対水速度入力ＶＬ
は、船体が旋回を行うときに、不正確となる。その詳細
な理由は周知事項としてここでは説明を省略するが、ご
く簡単に説明すると、例えば、旋回時は船首を中心にし
て船尾が転回するような運動をする。したがって、対水
速度センサの取付け位置により、対水速度はさまざまな
値を指し示すことになる。また、自船が直進中に起こし
た引き波が、旋回時には船体の横方向から追い越して行
くことになるために船体が大きく動揺し、対水速度セン
サの計測値を乱すといったこともある。このような不正
確な情報が船舶用慣性航法装置にそのまま入力され続け
ると、速度位置計算あるいは姿勢方位計算に悪い影響を
及ぼす可能性がある。
は、船体が旋回を行うときに、不正確となる。その詳細
な理由は周知事項としてここでは説明を省略するが、ご
く簡単に説明すると、例えば、旋回時は船首を中心にし
て船尾が転回するような運動をする。したがって、対水
速度センサの取付け位置により、対水速度はさまざまな
値を指し示すことになる。また、自船が直進中に起こし
た引き波が、旋回時には船体の横方向から追い越して行
くことになるために船体が大きく動揺し、対水速度セン
サの計測値を乱すといったこともある。このような不正
確な情報が船舶用慣性航法装置にそのまま入力され続け
ると、速度位置計算あるいは姿勢方位計算に悪い影響を
及ぼす可能性がある。
【００１３】図４に示した従来例装置では、対水速度入
力切替手動判定部１２を設けており、操舵室にいるオペ
レータからの切替指示入力にしたがって旋回中に不正確
となる対水速度入力を遮断している。
力切替手動判定部１２を設けており、操舵室にいるオペ
レータからの切替指示入力にしたがって旋回中に不正確
となる対水速度入力を遮断している。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】従来例で示した船舶用
慣性航法装置では、対水速度入力の遮断は手動により行
っている。例えば、航海士の操作により行っているが、
この操作は旋回の度に行うため、航海士への負担は大き
く、安全性と効率の面からみて問題である。
慣性航法装置では、対水速度入力の遮断は手動により行
っている。例えば、航海士の操作により行っているが、
この操作は旋回の度に行うため、航海士への負担は大き
く、安全性と効率の面からみて問題である。
【００１５】本発明は、このような背景に行われたもの
であって、旋回時の対水速度入力の遮断を自動的に行う
ことができる船舶用慣性航法装置を提供することを目的
とする。本発明は、自動的に高い精度を維持することが
できる船舶用慣性航法装置を提供することを目的とす
る。
であって、旋回時の対水速度入力の遮断を自動的に行う
ことができる船舶用慣性航法装置を提供することを目的
とする。本発明は、自動的に高い精度を維持することが
できる船舶用慣性航法装置を提供することを目的とす
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は船舶用慣性航法
装置であって、船体に固定された加速度計およびジャイ
ロの出力信号を取込み入力された初期緯度および初期経
度を含む初期値を基準にして速度情報および位置情報を
出力する積分演算手段と、その速度情報の累積誤差をそ
の船体に取付けられた対水速度センサの出力に応じて補
償する手段とを備えた船舶用慣性航法装置である。本発
明の特徴とするところは、演算された方位角の変化が時
間Ｔにわたり閾値を越えたときに、自動的に前記補償す
る手段を無効にする手段を備えたところにある。
装置であって、船体に固定された加速度計およびジャイ
ロの出力信号を取込み入力された初期緯度および初期経
度を含む初期値を基準にして速度情報および位置情報を
出力する積分演算手段と、その速度情報の累積誤差をそ
の船体に取付けられた対水速度センサの出力に応じて補
償する手段とを備えた船舶用慣性航法装置である。本発
明の特徴とするところは、演算された方位角の変化が時
間Ｔにわたり閾値を越えたときに、自動的に前記補償す
る手段を無効にする手段を備えたところにある。
【００１７】これにより、旋回中であるか否かの判定を
自動的に行い、対水速度入力の遮断を実行することがで
きるため、航海士その他オペレータの手間および判断の
誤りを低減させることができる。
自動的に行い、対水速度入力の遮断を実行することがで
きるため、航海士その他オペレータの手間および判断の
誤りを低減させることができる。
【００１８】前記時間Ｔは、船体の揺れ周期の数倍に設
定されることが望ましい。これにより、船体の揺れによ
る誤判定を回避することができる。
定されることが望ましい。これにより、船体の揺れによ
る誤判定を回避することができる。
【００１９】
【００２０】
【実施例】本発明実施例の構成を図１を参照して説明す
る。図１は本発明実施例装置のブロック構成図である。
る。図１は本発明実施例装置のブロック構成図である。
【００２１】本発明は船舶用慣性航法装置であって、船
体に固定された加速度計およびジャイロの出力信号を取
込み入力された初期緯度および初期経度を含む初期値を
基準にして速度情報および位置情報を出力する積分演算
手段としての速度位置計算部７と、その速度情報の累積
誤差をその船体に取付けられた対水速度センサの出力に
応じて補償する手段としての誤差修正量計算部１４とを
備えた船舶用慣性航法装置である。
体に固定された加速度計およびジャイロの出力信号を取
込み入力された初期緯度および初期経度を含む初期値を
基準にして速度情報および位置情報を出力する積分演算
手段としての速度位置計算部７と、その速度情報の累積
誤差をその船体に取付けられた対水速度センサの出力に
応じて補償する手段としての誤差修正量計算部１４とを
備えた船舶用慣性航法装置である。
【００２２】ここで、本発明の特徴とするところは、演
算された方位角の変化が時間Ｔにわたり閾値を越えたと
きに、自動的に誤差修正量計算部１４の速度位置誤差修
正量出力を無効にする手段としての対水速度入力自動切
替判定部１２を備えたところにある。
算された方位角の変化が時間Ｔにわたり閾値を越えたと
きに、自動的に誤差修正量計算部１４の速度位置誤差修
正量出力を無効にする手段としての対水速度入力自動切
替判定部１２を備えたところにある。
【００２３】次に、本発明実施例の動作を図２および図
３を参照して説明する。図２は対水速度入力自動切替判
定部１２のブロック構成図である。図３は方位角の変化
の状況を示す図である。横軸に時間をとり、縦軸に方位
角をとる。図２に示すように、対水速度入力自動切替判
定部１２は、計算部２０および自動判定部２１により構
成されている。計算部２０では、時刻ｔにおける方位角
情報ψ（ｔ）を入力し、方位角変化の平均値〔外３〕を
計算する。その計算過程を示すと、
３を参照して説明する。図２は対水速度入力自動切替判
定部１２のブロック構成図である。図３は方位角の変化
の状況を示す図である。横軸に時間をとり、縦軸に方位
角をとる。図２に示すように、対水速度入力自動切替判
定部１２は、計算部２０および自動判定部２１により構
成されている。計算部２０では、時刻ｔにおける方位角
情報ψ（ｔ）を入力し、方位角変化の平均値〔外３〕を
計算する。その計算過程を示すと、
【００２４】
【外３】
【００２５】
【数１】 となる。この平均値〔外３〕の計算結果は自動判定部２
１に入力されて、
１に入力されて、
【００２６】
【数２】 として出力される。図３に示すように、船体が旋回を始
めると、これまでの方位角ψとの方位角変化Δψが増加
を始める。このとき、ΔψＬの絶対値を閾値として設定
し、方位角変化Δψがあらかじめ定められた一定時間Ｔ
継続して閾値｜ΔψＬ｜を越えたときに旋回と判定す
る。この一定時間Ｔは、船体の揺れの周期の数倍に設定
されている。船体の揺れの影響により、閾値を一時的に
越えることに起因する誤判定を回避することができる。
は旋回時であり、ＶＬ′＝０とすることにより、対水
速度入力を遮断している。は直進時でありＶＬ′＝Ｖ
Ｌとして対水速度入力を行っている。時間Ｔは、船体の
揺れ周期の数倍に設定されている。
めると、これまでの方位角ψとの方位角変化Δψが増加
を始める。このとき、ΔψＬの絶対値を閾値として設定
し、方位角変化Δψがあらかじめ定められた一定時間Ｔ
継続して閾値｜ΔψＬ｜を越えたときに旋回と判定す
る。この一定時間Ｔは、船体の揺れの周期の数倍に設定
されている。船体の揺れの影響により、閾値を一時的に
越えることに起因する誤判定を回避することができる。
は旋回時であり、ＶＬ′＝０とすることにより、対水
速度入力を遮断している。は直進時でありＶＬ′＝Ｖ
Ｌとして対水速度入力を行っている。時間Ｔは、船体の
揺れ周期の数倍に設定されている。
【００２７】対水速度入力自動切替判定部１２からの対
水速度ＶＬ′＝０の出力は、比較部１１に入力される。
比較部１１は速度位置計算部７により計算された速度と
対水速度ＶＬ′とを減算してその差δＶn を出力する
が、このときＶＬ′＝０であるならば、速度位置計算部
７により計算された速度がそのまま出力されるために、
旋回時の不正確な対水速度入力が速度あるいは位置の計
算結果に悪い影響を与えることを回避することができ
る。
水速度ＶＬ′＝０の出力は、比較部１１に入力される。
比較部１１は速度位置計算部７により計算された速度と
対水速度ＶＬ′とを減算してその差δＶn を出力する
が、このときＶＬ′＝０であるならば、速度位置計算部
７により計算された速度がそのまま出力されるために、
旋回時の不正確な対水速度入力が速度あるいは位置の計
算結果に悪い影響を与えることを回避することができ
る。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
旋回時の対水速度入力の遮断を自動的に行うことができ
る。これにより、自動的に高い精度を維持することがで
きる。
旋回時の対水速度入力の遮断を自動的に行うことができ
る。これにより、自動的に高い精度を維持することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例装置のブロック構成図。
【図２】対水速度入力自動切替判定部のブロック構成
図。
図。
【図３】方位角の変化の状況を示す図。
【図４】従来例装置のブロック構成図。
１ センサ部 ２、９ 入出力部 ３ 加速度計誤差補正計算部 ４ 加速度座標変換計算部 ５ ジャイロ誤差補正計算部 ６ 座標変換行列計算部 ７ 速度位置計算部 ８ 姿勢方位計算部 １０ 表示部 １１ 比較部 １２ 対水速度入力自動切替判定部 １３ 誤差推定計算部 １４ 誤差修正量計算部 ２０ 計算部 ２１ 自動判定部 ２２ 対水速度入力手動切替判定部
Claims (2)
- 【請求項１】 船体に固定された加速度計およびジャイ
ロの出力信号を取込み入力された初期緯度および初期経
度を含む初期値を基準にして速度情報および位置情報を
出力する積分演算手段と、その速度情報の累積誤差をそ
の船体に取付けられた対水速度センサの出力に応じて補
償する手段とを備えた船舶用慣性航法装置において、 演算された方位角の変化が時間Ｔにわたり閾値を越えた
ときに、自動的に前記補償する手段を無効にする手段を
備えたことを特徴とする船舶用慣性航法装置。 - 【請求項２】 前記時間Ｔは、船体の揺れ周期の数倍に
設定された請求項１記載の船舶用慣性航法装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1908896A JPH09210720A (ja) | 1996-02-05 | 1996-02-05 | 船舶用慣性航法装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1908896A JPH09210720A (ja) | 1996-02-05 | 1996-02-05 | 船舶用慣性航法装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09210720A true JPH09210720A (ja) | 1997-08-15 |
Family
ID=11989710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1908896A Pending JPH09210720A (ja) | 1996-02-05 | 1996-02-05 | 船舶用慣性航法装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09210720A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100814577B1 (ko) * | 2006-09-07 | 2008-03-17 | 두산인프라코어 주식회사 | 자이로 누적 오차의 신호처리 방법 |
| CN112729274A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-04-30 | 北京自动化控制设备研究所 | 一种组合导航系统及方法 |
-
1996
- 1996-02-05 JP JP1908896A patent/JPH09210720A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100814577B1 (ko) * | 2006-09-07 | 2008-03-17 | 두산인프라코어 주식회사 | 자이로 누적 오차의 신호처리 방법 |
| CN112729274A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-04-30 | 北京自动化控制设备研究所 | 一种组合导航系统及方法 |
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