JPH10186016A - 航行体の動揺測定方法 - Google Patents

航行体の動揺測定方法

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JPH10186016A
JPH10186016A JP35391596A JP35391596A JPH10186016A JP H10186016 A JPH10186016 A JP H10186016A JP 35391596 A JP35391596 A JP 35391596A JP 35391596 A JP35391596 A JP 35391596A JP H10186016 A JPH10186016 A JP H10186016A
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JP
Japan
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gps
measuring
fixed station
navigation
relative position
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JP35391596A
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English (en)
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Mineo Iwasaki
峯夫 岩崎
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Kaijo Corp
Original Assignee
Kaijo Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 積分処理を行うこと無く、また、頻繁なメン
テナンスが必要な装置を用いること無く船舶等の航行体
の動揺を測定することができる航行体の動揺測定方法を
提供する。 【解決手段】 GPS人工衛星の発射電波を受信する固
定局Bを陸上の既知位置に設けるとともに、船舶の船体
Sに前後左右に離間して3つの受信機11a,11b,
11cを設け、先ず、GPSスタティック測位法により
各受信機11a,11b,11cの固定局Bに対する相
対位置(初期基線ベクトルVa ,Vb ,Vc )を測定
し、この後、これら相対位置の変化(各ベクトルVa
b ,Vc の変化分ΔVa ,ΔVb ,ΔVc )をGPS
キネマティック測位法により測定し、これら相対位置の
変化からローリング等の船体Sの動揺を算出するように
した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、船舶や航空機等
の航行体において進行方向やローリング等の動揺を計測
するための動揺測定方法、詳しくは、汎地球測位システ
ム(global positioning system 、以下、GPSと称す
る)の電波を受信する少なくとも3つの受信機を前後左
右に離間して配備し、これら受信機の受信電波を基に動
的干渉測位(キネマテティック kinematic )方式によ
り航行体の動揺を算出する動揺測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】航行体、例えば、船舶にあっては、ロー
リング、ピッチング、ヨーイング、ヒービング、サージ
ング、スウィンギングの6成分等の動揺を測定し、船体
の揺れの抑制制御等を行っている。従来、このような船
舶は、船体に加速度計、ローリング検知用バーチカルジ
ャイロおよびピッチング検知用バーチカルジャイロをそ
れぞれ設け、これらの加速度計とバーチカルジャイロの
出力信号をデータ処理装置により積分等の演算処理して
ローリング、ピッチング、ヨーイング、ヒービング、サ
ージング、スウィンギング等の船体の動揺を求めてい
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の船舶にあっては、質量体を大きな角速度で回転
させるバーチカルジャイロを用いるため、質量体の回転
機構等の耐用期間が自ずと定まり、消耗部品の交換等の
メンテナンスが不可欠という問題がある。また特に、ヒ
ービングは2回積分で求めるが、その算出には個々の船
舶や航行する海域に合わせてフィルタ定数を設定しなけ
ればならず、その設定が困難で、また、高い精度を期待
できないという問題がある。一方、光ジャイロや振動ジ
ャイロ等の角速度センサを用いてローリング等を求める
方法も知られるが、この方法にあっても、積分が不可欠
で積分フィルタの定数の設定が困難である。この発明
は、上記問題に鑑みてなされたもので、メンテナンスが
不要で、かつ、その信号処理も容易かつ簡単に行える航
行体の動揺測定方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明にかかる航行体の動揺測定方法は、
複数のGPS衛星および地上の既知位置に設けられた固
定局とを備える汎地球測位システムと、少なくとも2個
が左右に、少なくとも1個が前後に離間して航行体に設
けられ、前記GPS衛星および固定局の出力電波を受信
する少なくとも3個のGPSアンテナとを備え、該3個
のGPSアンテナにより受信した衛星電波および前記固
定局が受信した衛星電波に基づき前記固定局に対する前
記航行体の各GPSアンテナ設置部位の相対位置を測定
した後、これらGPSアンテナ設置部位の相対位置の変
化量を測定し、これらGPSアンテナ設置部位の相対位
置の変化量を基に航行体の動揺を算出するようにした。
【0005】また、請求項2の発明にかかる航行体の動
揺測定方法は、複数のGPS衛星を備える汎地球測位シ
ステムと、少なくとも2個が左右に、少なくとも1個が
前後に離間して航行体に設けられ、前記GPS衛星の出
力電波を受信する少なくとも3個のGPSアンテナとを
備え、該3個のGPSアンテナにより受信した電波に基
づき航行体の各GPSアンテナ設置部位の相対位置を測
定した後、これら航行体の各GPSアンテナ設置部位の
相対位置の変化量を測定し、これら航行体の各GPSア
ンテナ設置部位の相対位置の変化量を基に航行体の動揺
を算出するようにした。
【0006】
【作用】請求項1の航行体の動揺測定方法によれば、G
PSの人工衛星が発射する電波を各GPSアンテナと既
知位置の固定局とで受信し、固定局から伝送される位相
データ等の信号に基づき各GPSアンテナにより受信し
た電波と固定局の受信電波との位相差等から固定局に対
する航行体の各GPSアンテナ設置部位の相対位置、す
なわち、絶対位置(初期基線ベクトル)を測定した後、
これら絶対位置の変化(基線ベクトルの変化分)をそれ
ぞれ測定し、これらの絶対位置の変化から航行体の動揺
を算出する。また、請求項2の航行体の動揺測定方法に
よれば、GPSの人工衛星が発射する電波を各GPSア
ンテナにより受信し、航行体の各GPSアンテナ設置部
位の相対位置(初期基線ベクトル)を測定し、この相対
位置の変化(基線ベクトルの変化分)、換言すれば、各
GPSアンテナ設置部位により画定される空間あるいは
平面の姿勢変化を測定し、各GPSアンテナ設置部位の
相対位置の変化から航行体の動揺を検出する。このた
め、請求項1,2の航行体の動揺測定方法は、機械的に
劣化する装置を用いること無く、また、フィルタ定数の
設定が煩雑な積分等の処理を行うこと無く、航行体の動
揺を検出できる。
【0007】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。図1a,bは請求項1の発明の一実施例にかか
る航行体の動揺測定方法を説明する図であり、図1aが
正面視の模式構成図、図1bが平面視の模式構成図であ
る。
【0008】図中、Bは固定局、PはGPS人工衛星、
Sは船体である。周知のように、GPS人工衛星Pは、
それぞれが所定の軌道を廻り、コード(Code)と衛星メ
ッセージ(Satellite Message )とが変調された電波を
発射する。固定局Bは、陸上の既知位置に設けられ、G
PS人工衛星Pの発射電波を受信して位相データ等のデ
ータ信号を変調した電波を発射する。
【0009】船体Sには、前部に第1のアンテナ付きの
受信機11aが、後部に左右(幅方向)に離間して第2
と第3の2つのアンテナ付きの受信機11b,11c
が、また、固定局Bの発射電波を受信するデータ受信設
備(図示せず)が設けられ、これら受信機11a,11
b,11c(以下、番号11で代表する)とデータ受信
設備とがデータ処理装置14に接続されている。これら
受信機11はそれぞれ、GPS人工衛星Pの発射電波を
受信して位相データ等の信号をデータ処理装置11に出
力する。
【0010】データ処理装置11は、上記各受信機11
の出力信号が入力し、また、固定局Bの位相データ等の
信号がデータ受信設備等を介して入力する。後に詳述す
るが、このデータ処理装置14は、初期化においてスタ
テイック測位法等により固定局Bに対する各受信機11
の相対位置を測定し、以後、各受信機11と固定局Bの
受信電波の位相差等に基づき各受信機11の相対位置の
変化分を測定し、これら各受信機11の相対位置の変化
分からローリング等の船体Sの動揺を算出する。
【0011】この実施例にあっては、図1bに示すよう
に、先ず、初期化処理において固定局Bに対する各受信
機11の相対位置、すなわち、初期基線ベクトルVa
b,Vc を測定する(図では、ベクトルVa のみを記
載する)。この初期基線ベクトルの測定は、船舶が港に
停泊しているような静止状態で行う。ここで、固定局B
の位置は既知であるため、各受信機11の位置は基線ベ
クトルVa ,Vb ,Vc により絶対位置として表され
る。なお、上記固定局Bは既知の位置にあるため、固定
局Bに対する相対位置は絶対位置としても表される。
【0012】そして、この後、各受信機11位置のキネ
マティック測位、すなわち、各装置位置の変化(各ベク
トルVa ,Vb ,Vc の変化分ΔVa ,ΔVb ,Δ
c )を測定し、これら変化分ΔVa ,ΔVb ,ΔVc
から船体Sの動揺を算出する。このため、バーチカルジ
ャイロを用いること無く、また、フィルタ定数の設定が
煩雑な積分等の処理を行うこと無く、船体Sの動揺を測
定することができる。
【0013】図2a,bには、請求項2記載の発明にか
かる航行体の動揺測定方法の一実施例を示す。なお、上
述した実施例と同一の部分には同一の番号を付して一部
の説明を省略する。この実施例は、固定局Bを用いない
ものである。すなわち、各受信機11によりGPS人工
衛星Pの電波を受信し、各受信機11の相対位置(初期
基線ベクトルVab,Vbc,Vca)を測定し、この後、こ
れら相対位置の変化をキネマティック測位、すなわち、
基線ベクトルベクトルVab,Vbc,Vcaの変化分Δ
ab,ΔVbc,ΔVcaを測定し、これら基線ベクトルV
ab,Vbc,Vcaの変化分ΔVab,ΔVbc,ΔVcaを基に
船体Sの動揺を算出する。
【0014】この実施例にあっては、上述した実施例と
比較し、固定局Bの発射電波が到達しない海域において
もGPS人工衛星Pの電波が受信できれば船体Sの動揺
を検出できる。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、この発明にかかる
航行体の動揺測定方法によれば、航行体に少なくとも2
個が前後に離間し少なくとも2個が幅方向に離間して位
置するように少なくとも3つの受信機を設け、これら受
信機の位置をGPSキネマティック測位して測定結果を
基に航行体の動揺を算出するため、機械的に劣化するバ
ーチカルジャイロ等の装置を用いる必要がなくメンテナ
ンスが不要で高い耐久性が得られ、フィルタ定数の設定
が煩雑な積分等の処理を行う必要も無く、取扱も容易と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1の発明にかかる航行体の動揺測定方法
の一実施例を模式的に示し、aが側面図、bが平面図で
ある。
【図2】請求項2の発明にかかる航行体の動揺測定方法
の一実施例を模式的に示し、aが全体模式図、bが船舶
の模式平面図である。
【符号の説明】
11,11a,11b,11c 受信機 14 データ処理装置 B 固定局 P GPS人工衛星 S 船体

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のGPS衛星および地上の既知位置
    に設けられた固定局とを備える汎地球測位システムと、
    少なくとも2個が左右に、少なくとも1個が前後に離間
    して航行体に設けられ、前記GPS衛星および固定局の
    出力電波を受信する少なくとも3個のGPSアンテナと
    を備え、該3個のGPSアンテナにより受信した衛星電
    波および前記固定局が受信した衛星電波に基づき前記固
    定局に対する前記航行体の各GPSアンテナ設置部位の
    相対位置を測定した後、これらGPSアンテナ設置部位
    の相対位置の変化量を測定し、これらGPSアンテナ設
    置部位の相対位置の変化量を基に航行体の動揺を算出す
    るようにしたことを特徴とする航行体の動揺測定方法。
  2. 【請求項2】 複数のGPS衛星を備える汎地球測位シ
    ステムと、少なくとも2個が左右に、少なくとも1個が
    前後に離間して航行体に設けられ、前記GPS衛星の出
    力電波を受信する少なくとも3個のGPSアンテナとを
    備え、該3個のGPSアンテナにより受信した電波に基
    づき航行体の各GPSアンテナ設置部位の相対位置を測
    定した後、これら航行体の各GPSアンテナ設置部位の
    相対位置の変化量を測定し、これら航行体の各GPSア
    ンテナ設置部位の相対位置の変化量を基に航行体の動揺
    を算出するようにしたことを特徴とする航行体の動揺測
    定方法。
  3. 【請求項3】 前記GPSアンテナは3個であって、1
    個を航行体の前部に、2個を航行体の後部に左右に離間
    して配置した請求項1または請求項2記載の航行体の動
    揺測定方法。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001147263A (ja) * 1999-11-24 2001-05-29 Hitachi Zosen Corp Gpsによる物体の変位計測方法および変位計測装置
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CN103292813A (zh) * 2013-05-24 2013-09-11 哈尔滨工程大学 一种提高水面艇编队导航精度的信息滤波方法
JP2014145614A (ja) * 2013-01-28 2014-08-14 Furuno Electric Co Ltd 回頭角速度検出装置、移動体、回頭角速度検出方法、および、回頭角速度検出プログラム

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