JPS592870B2 - Ｇｐｓジヤイロ - Google Patents
ＧｐｓジヤイロInfo
- Publication number
- JPS592870B2 JPS592870B2 JP2602179A JP2602179A JPS592870B2 JP S592870 B2 JPS592870 B2 JP S592870B2 JP 2602179 A JP2602179 A JP 2602179A JP 2602179 A JP2602179 A JP 2602179A JP S592870 B2 JPS592870 B2 JP S592870B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gps
- phase difference
- antenna
- measuring means
- received
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
- G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/46—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
- G01S3/48—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems the waves arriving at the antennas being continuous or intermittent and the phase difference of signals derived therefrom being measured
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はＧＰ Ｓ （Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏ
ｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）を利用して船首方位を求める装
置に関する。
ｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）を利用して船首方位を求める装
置に関する。
従来この種の装置にはジャイロコンパスが有るが、これ
は転輪を高速回転させているので寿命が短い、静定する
迄に数時間を要する、緯度誤差が有る、船の変針により
誤差を生ずる等の欠点が有つた。
は転輪を高速回転させているので寿命が短い、静定する
迄に数時間を要する、緯度誤差が有る、船の変針により
誤差を生ずる等の欠点が有つた。
本発明はＧＰＳを利用し２個のＧＰＳ受信空中線に同時
に受信されるＧＰＳ信号の位相差から船首方位を求める
もので以下図面により詳細に説明する。
に受信されるＧＰＳ信号の位相差から船首方位を求める
もので以下図面により詳細に説明する。
第１図は本発明装置で用いる２つのＧＰＳ受信空中線を
船に設置する場合の説明図で１は第１のＧＰＳ受信空中
線（以下箱１の空中線と称する）で、２は第２のＧＰＳ
受信空中線（以下箱２の空中線と称する）である。
船に設置する場合の説明図で１は第１のＧＰＳ受信空中
線（以下箱１の空中線と称する）で、２は第２のＧＰＳ
受信空中線（以下箱２の空中線と称する）である。
第１及び第２の空中線は船首・尾線上に相互に極力離し
て設置する。
て設置する。
第２図は本発明装置の１実施例を示すブロック図で、３
はＧＰＳ位置測定装置、４は位相差計測器、５は方位計
算器である。
はＧＰＳ位置測定装置、４は位相差計測器、５は方位計
算器である。
第２図において、第１の空中線１にて受信されたＧＰＳ
信号を公知のＧＰＳ位置測定装置３に導き前記空中線の
地表上の位置（緯度、経度）を求める。
信号を公知のＧＰＳ位置測定装置３に導き前記空中線の
地表上の位置（緯度、経度）を求める。
ＧＰＳにおいては常時４個以上の人工衛星から信号が得
られるようにシステム設計がなされているので、通常位
置測定に際し４個以上の人工衛星からの信号を同時利用
する。
られるようにシステム設計がなされているので、通常位
置測定に際し４個以上の人工衛星からの信号を同時利用
する。
一方、第１の空中線１にて受信されたＧＰＳ信号を、第
２の空中線２にて受信されたＧＰＳ信号と共に位相差計
測器４に導き雨空中線に受信されたＧＰＳ信号のうち同
一の人工衛星同志の信号間の位相差求め方位計算器５の
一方の入力端子に送給する。
２の空中線２にて受信されたＧＰＳ信号と共に位相差計
測器４に導き雨空中線に受信されたＧＰＳ信号のうち同
一の人工衛星同志の信号間の位相差求め方位計算器５の
一方の入力端子に送給する。
前記位相差はそのとき受信可能な２個以上の衛星信号に
ついて行えば充分である。
ついて行えば充分である。
方位計算器５は一方の入力端子でＧＰＳ位置測定装置３
で求めた第１の空中線１の位置と受信信号より抽出した
地球座標に対する各衛星の位置とを受取け、他方の入力
端子で位相差計測器４で求めた各衛星信号の位相差を受
取り船首方位を算出表示する。
で求めた第１の空中線１の位置と受信信号より抽出した
地球座標に対する各衛星の位置とを受取け、他方の入力
端子で位相差計測器４で求めた各衛星信号の位相差を受
取り船首方位を算出表示する。
次に第３図を用いて船首方位算出の原理を説明する。
第３図において、Ｅは地表面、Ａ１ は第１０空中線位
置、Ａ２は第２の空中線位置、Ａ′２は点Ａ２が線分■
に対して対称な点、Ａ″２は点Ａ２が線分ＡｌＢ２に対
して対称な点、Ｎは真北方位、Ｓｌ及びＢ２はそれぞれ
第１、第２の衛星位置、線分Ｋ〕■及び線分■はそれぞ
れ第１の空中線位置Ａ１から第１、第２の衛星位置Ｓ１
．Ｓ２迄の線分Ａ、 Ｓ、、 Ａ１５２を地表面Ｅに垂
直に投影した線である。
置、Ａ２は第２の空中線位置、Ａ′２は点Ａ２が線分■
に対して対称な点、Ａ″２は点Ａ２が線分ＡｌＢ２に対
して対称な点、Ｎは真北方位、Ｓｌ及びＢ２はそれぞれ
第１、第２の衛星位置、線分Ｋ〕■及び線分■はそれぞ
れ第１の空中線位置Ａ１から第１、第２の衛星位置Ｓ１
．Ｓ２迄の線分Ａ、 Ｓ、、 Ａ１５２を地表面Ｅに垂
直に投影した線である。
ここで、位置Ａ１．Ｓｌ、Ｂ２はＧＰＳ位置測定装置３
により既知であり、したがって線分に３汀、Ｋ嘗Ｈが既
知データとして算出でき、さらに線分石■１、ＡｌＢ２
及びそれらの方位乙ＮＡ１Ｂ１、ｌＮＡ＋Ｂ２も既知デ
ータとして算出できる。
により既知であり、したがって線分に３汀、Ｋ嘗Ｈが既
知データとして算出でき、さらに線分石■１、ＡｌＢ２
及びそれらの方位乙ＮＡ１Ｂ１、ｌＮＡ＋Ｂ２も既知デ
ータとして算出できる。
しかも第２の空中線２の位置はＡ１ を中心とする半径
に口ｉ上にある。
に口ｉ上にある。
また第１、第２の空中線に受信された第１、（第２）の
衛星Ｓ□、（Ｂ２）の信号の位相差は位相差測定器４に
より測定されて既知でありこれをそれぞれψ１、（ψ２
） （ｒａｄ ’）とお（。
衛星Ｓ□、（Ｂ２）の信号の位相差は位相差測定器４に
より測定されて既知でありこれをそれぞれψ１、（ψ２
） （ｒａｄ ’）とお（。
点Ａ１を中心とする半径にｂ６の円周に沿ってＡ２を徐
々に動かし、 ここでλ：ＧＰＳ信号の波長 が成立する点Ａ２を求めるとＡ２点は２点存在し、その
２点は線分Ａ１Ｂ１、（ＡＩ Ｂ２ ）に対し点対称と
なる。
々に動かし、 ここでλ：ＧＰＳ信号の波長 が成立する点Ａ２を求めるとＡ２点は２点存在し、その
２点は線分Ａ１Ｂ１、（ＡＩ Ｂ２ ）に対し点対称と
なる。
即ち、点Ａ２及びＡ′２（Ｉｅ２）である。（１）式及
び（２）式を満足する点Ａ２ の解はそれぞれ２個ずつ
合計４個求められるが、そのうちの２個は一致する。
び（２）式を満足する点Ａ２ の解はそれぞれ２個ずつ
合計４個求められるが、そのうちの２個は一致する。
この点が第２の空中線の位置である。したがって、線分
Ａ１Ｂ１又はＡｌＢ２の方位は既知であるので線分匹の
方位即ち船首方位はｌＲＡ１Ｂ１− ／Ａ２Ａｌ Ｂ１
又はＺＮ Ａ Ｉ Ｂ ２−／Ａ２ＡｌＢ２ として求
められる。
Ａ１Ｂ１又はＡｌＢ２の方位は既知であるので線分匹の
方位即ち船首方位はｌＲＡ１Ｂ１− ／Ａ２Ａｌ Ｂ１
又はＺＮ Ａ Ｉ Ｂ ２−／Ａ２ＡｌＢ２ として求
められる。
尚２個以上の衛星を利用する場合には最小２乗法を適用
すればよい。
すればよい。
位相計測器４は図示しないが一方の入力信号を一定量遅
延させ他方の入力信号との積をとり、その積のあらかじ
め設計段階で決定した時間に亘る積分即ち相互相関値を
求め、該相互相関値を最大とする遅延量を決定する方法
で位相計測行う。
延させ他方の入力信号との積をとり、その積のあらかじ
め設計段階で決定した時間に亘る積分即ち相互相関値を
求め、該相互相関値を最大とする遅延量を決定する方法
で位相計測行う。
ＧＰＳのＰコートハ疑似雑音なので相互相関値最大を与
える点は唯１点であり従って位相差は一義的に決定でき
る。
える点は唯１点であり従って位相差は一義的に決定でき
る。
ＧＰＳのＰコードはチップサイズが
１／ １０．２３１ＶＩＨｚ秒であり、これは電波伝搬
距離にして２９．３２ｍに相当する。
距離にして２９．３２ｍに相当する。
位相計測器４ではこの１／６４の分解能で計測可能であ
り、従って距離分解能は０．４６ｍである。
り、従って距離分解能は０．４６ｍである。
ＧＰＳ位置測定装置３での位置測定精度は一般に約１０
ｍ程度で誤差の要因としては衛星及びＧＰＳ位置測定装
置３０基準時間誤差、電離層の影響その他が有るが本発
明では第１及び第２の空中線が接近して設置されており
、かつ同時受信を行うので大部分の誤差の要因は相殺さ
れ船首方位測定精度が著しく向上する。
ｍ程度で誤差の要因としては衛星及びＧＰＳ位置測定装
置３０基準時間誤差、電離層の影響その他が有るが本発
明では第１及び第２の空中線が接近して設置されており
、かつ同時受信を行うので大部分の誤差の要因は相殺さ
れ船首方位測定精度が著しく向上する。
船首方位に対する衛星の角度を考慮しても第１の空中線
に対する第２の空中線の円周上の移動が約１ｍあれば検
出可能であり、従って本発明装置は第１の空中線と第２
の空中線が２０ｍ隔てて設置された場合には２．９度の
測定精度を有し、従来のジャイロコンパスと同程度の精
度を与える。
に対する第２の空中線の円周上の移動が約１ｍあれば検
出可能であり、従って本発明装置は第１の空中線と第２
の空中線が２０ｍ隔てて設置された場合には２．９度の
測定精度を有し、従来のジャイロコンパスと同程度の精
度を与える。
また犬形船をどで１００ｍ隔てて設置した場合には０．
６度の精度となり従来のジャイロコンパスを遥かに凌ぐ
精度を与える。
６度の精度となり従来のジャイロコンパスを遥かに凌ぐ
精度を与える。
以上説明したように本発明によればＧＰＳを利用するの
で方位測定精度が緯度や船の運動に左右されず、測定時
間が短いなどの利点がある。
で方位測定精度が緯度や船の運動に左右されず、測定時
間が短いなどの利点がある。
更に大形船の場合には従来のジャイロコンパスの精度を
遥かに凌ぐ精度が得られ、従来のジャイロに附ずいする
動揺、加速度、緯度、誤差等が完全になくなるなどの利
点がある。
遥かに凌ぐ精度が得られ、従来のジャイロに附ずいする
動揺、加速度、緯度、誤差等が完全になくなるなどの利
点がある。
第１図は本発明装置の空中線の設置法を説明する説明図
、第２図は本発明装置の１実施例を示すブロック図、第
３図は本発明装置の方位計算の原理を示す説明図。 １・・・・・・第１のＧＰＳ受信空中線、２・・・・・
・第２のＧＰＳ受信空中線、３−・−・ＧＰＳ位置測定
装置、４・・・・・・位相差計測器、５・・・・・・方
位計算器。
、第２図は本発明装置の１実施例を示すブロック図、第
３図は本発明装置の方位計算の原理を示す説明図。 １・・・・・・第１のＧＰＳ受信空中線、２・・・・・
・第２のＧＰＳ受信空中線、３−・−・ＧＰＳ位置測定
装置、４・・・・・・位相差計測器、５・・・・・・方
位計算器。
Claims (1)
- １ 船首・尾線上に相互に離して設置した第１及び第２
のＧＰＳ受信空中線と、第１のＧＰＳ受信空中線の受信
出力により受信点の位置測定を行な５ＧＰＳ位置測定手
段と、前記第１のＧＰＳ受信空中線からの受信出力と第
２のＧＰＳ受信空中線からの受信出力間のあらかじめ選
択した特定のＧＰＳ衛星信号に関する位相差測定手段と
、前記ＧＰＳ位置測定手段からの受信点の位置データと
、前記位相差測定手段で求めた２個以上のＧＰＳ衛星信
号の第１及び第２のＧＰＳ受信空中線出力間の位相差と
、前記第１及び第２のＧＰＳ受信空中線間の距離とから
船首方位を算出する方位計算手段とを備えたことを特徴
とするＧＰＳジャイロ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2602179A JPS592870B2 (ja) | 1979-03-06 | 1979-03-06 | Ｇｐｓジヤイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2602179A JPS592870B2 (ja) | 1979-03-06 | 1979-03-06 | Ｇｐｓジヤイロ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55117977A JPS55117977A (en) | 1980-09-10 |
| JPS592870B2 true JPS592870B2 (ja) | 1984-01-20 |
Family
ID=12182039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2602179A Expired JPS592870B2 (ja) | 1979-03-06 | 1979-03-06 | Ｇｐｓジヤイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS592870B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4532637A (en) * | 1983-01-03 | 1985-07-30 | Sperry Corporation | Differential receiver |
| DE3540212A1 (de) * | 1985-11-13 | 1987-05-14 | Standard Elektrik Lorenz Ag | Einrichtung zur richtungsbestimmung |
| DE3601576A1 (de) * | 1986-01-21 | 1987-07-23 | Standard Elektrik Lorenz Ag | Empfaenger fuer bandgespreizte signale |
| JPH06281716A (ja) * | 1993-03-24 | 1994-10-07 | Taiyo Musen Kk | 方位検出装置 |
| JP2001021639A (ja) * | 1999-07-12 | 2001-01-26 | Taiyo Musen Co Ltd | 目標指向装置の制御法 |
| JP2001166030A (ja) * | 1999-12-07 | 2001-06-22 | Japan Radio Co Ltd | レーダ・アンテナ方位測定装置 |
| JP2006126181A (ja) * | 2004-10-01 | 2006-05-18 | Mitsubishi Electric Corp | 移動体姿勢検出装置 |
| JP2009186355A (ja) * | 2008-02-07 | 2009-08-20 | Ihi Aerospace Co Ltd | 航行体の姿勢検出方法及び装置 |
-
1979
- 1979-03-06 JP JP2602179A patent/JPS592870B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55117977A (en) | 1980-09-10 |
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