JPS5956107A - 航法装置 - Google Patents
航法装置Info
- Publication number
- JPS5956107A JPS5956107A JP16737382A JP16737382A JPS5956107A JP S5956107 A JPS5956107 A JP S5956107A JP 16737382 A JP16737382 A JP 16737382A JP 16737382 A JP16737382 A JP 16737382A JP S5956107 A JPS5956107 A JP S5956107A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- speed
- water
- ship
- water speed
- error
- 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.)
- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Navigation (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
【発明の詳細な説明】
この発明は対水速度信号及び方位信号とから測位計算を
行う航法装置に関する。
行う航法装置に関する。
〈従来技術〉
従来のこの種の航法装置は第１図に示すように、船首尾
軸方向（この説明ではＸ一方向、船のロール軸）に取り
付けられた電磁速度計のような対水速度センサ１１によ
り船首尾軸方向の船速度を検出して推測航法計算部１２
に供給される。一方ジャイロコンパス１３よ沙の方位角
信号も推測航法計算部１２に供給され、推測航法計算部
１２で前記船速度は北方向成分と東方向成分とに分解さ
れる。これら各成分はそれぞれ積分されて船の位置が計
算される。この測位計算結果は位置信号１４として出力
される。また北方向、東方向に分解された速度信号は人
工衛星による測位装置、いわゆるＮＮ５Ｓ位置センサ受
信装置１５に入力され、船の移動速度補正に用いられる
。ＮＮ５Ｓ位置センザ受１言装置１５は位置リセット信
号に用いられるが、このリセットは１時間毎にしか行わ
れない。このため対水速度センサのバイアス誤差、潮流
、ジャイロコンパス１３の誤差等による測位誤差がこの
１時間の間に増大してしまう。
軸方向（この説明ではＸ一方向、船のロール軸）に取り
付けられた電磁速度計のような対水速度センサ１１によ
り船首尾軸方向の船速度を検出して推測航法計算部１２
に供給される。一方ジャイロコンパス１３よ沙の方位角
信号も推測航法計算部１２に供給され、推測航法計算部
１２で前記船速度は北方向成分と東方向成分とに分解さ
れる。これら各成分はそれぞれ積分されて船の位置が計
算される。この測位計算結果は位置信号１４として出力
される。また北方向、東方向に分解された速度信号は人
工衛星による測位装置、いわゆるＮＮ５Ｓ位置センサ受
信装置１５に入力され、船の移動速度補正に用いられる
。ＮＮ５Ｓ位置センザ受１言装置１５は位置リセット信
号に用いられるが、このリセットは１時間毎にしか行わ
れない。このため対水速度センサのバイアス誤差、潮流
、ジャイロコンパス１３の誤差等による測位誤差がこの
１時間の間に増大してしまう。
この増大を押えるためにロラン−Ｃ受信装置１６よりの
位置信号をＮＮ５Ｓ位置センサ受信装置１５の位置信号
と同様に位置リセット信号として用いている。しかしロ
ラン−Ｃ受信装置１６による位置信号も、時間の経過と
ともに誤差が増大する。この位置誤差の増大を押えるの
はＮＮ５Ｓ位置センザ受信装置１５の位置リセット信号
の役目である。しかしこの位置リセット信号は１時間毎
であって時間間隔が比較的長い。まだＮＮ５Ｓ位置信号
が受１言された時、この信号と推測位置信号との差を１
時間で割った値を、対水速度センサ１１の誤差、 ｉ？
Ｉ］流速度、更にジャイロコンパスの誤差等の総合平均
速度誤差として平均速度誤差計算部１７で計算し、次の
１時間の時間帯での速度修正信号として推測航法計算部
１２へ供給している。
位置信号をＮＮ５Ｓ位置センサ受信装置１５の位置信号
と同様に位置リセット信号として用いている。しかしロ
ラン−Ｃ受信装置１６による位置信号も、時間の経過と
ともに誤差が増大する。この位置誤差の増大を押えるの
はＮＮ５Ｓ位置センザ受信装置１５の位置リセット信号
の役目である。しかしこの位置リセット信号は１時間毎
であって時間間隔が比較的長い。まだＮＮ５Ｓ位置信号
が受１言された時、この信号と推測位置信号との差を１
時間で割った値を、対水速度センサ１１の誤差、 ｉ？
Ｉ］流速度、更にジャイロコンパスの誤差等の総合平均
速度誤差として平均速度誤差計算部１７で計算し、次の
１時間の時間帯での速度修正信号として推測航法計算部
１２へ供給している。
この従来の航法装置は次の欠点があった。即ちロラン−
Ｃの信号、 ＮＮ５Ｓの信号はあくまで位置リセット信
号として用いられているだめに、潮流の父化、風、波浪
、船の運動変化等の外乱入力が６１１１位誤差へ大きく
影響している。更に最大１時間前の平均速度誤差を用い
て次の１時間の速度誤差を修正しているだめ、次の１時
間の速度誤差の特性（極性）が変化した時の影昏が測位
誤差を発生する。またこの特性変化は例えば第２図に示
すように、潮流の方向変化により測位誤差ΔＰが生じ、
また船の旋回の影響により誤差の傾向が大きく変化する
。第２図において時間軸上のＩＨ、２ＨでＮＮ５Ｓ位置
リセットされることを示している。またロラン−Ｃの信
号を連続的に取シ込む必要があった。
Ｃの信号、 ＮＮ５Ｓの信号はあくまで位置リセット信
号として用いられているだめに、潮流の父化、風、波浪
、船の運動変化等の外乱入力が６１１１位誤差へ大きく
影響している。更に最大１時間前の平均速度誤差を用い
て次の１時間の速度誤差を修正しているだめ、次の１時
間の速度誤差の特性（極性）が変化した時の影昏が測位
誤差を発生する。またこの特性変化は例えば第２図に示
すように、潮流の方向変化により測位誤差ΔＰが生じ、
また船の旋回の影響により誤差の傾向が大きく変化する
。第２図において時間軸上のＩＨ、２ＨでＮＮ５Ｓ位置
リセットされることを示している。またロラン−Ｃの信
号を連続的に取シ込む必要があった。
更にこの航法装置はオーブンループで構成されているた
め、ロラン−Ｃ信号、ＮＮ５Ｓ位置信号、対水速度セン
サ、ジャイロコンパス、潮流の各誤差の周波数成分およ
び不規則成分をＰ波する能力がなかつことにより測位誤
差が大きくなった。
め、ロラン−Ｃ信号、ＮＮ５Ｓ位置信号、対水速度セン
サ、ジャイロコンパス、潮流の各誤差の周波数成分およ
び不規則成分をＰ波する能力がなかつことにより測位誤
差が大きくなった。
従来においては、先に述べたように対水速度センサは船
首尾軸方向の速度を検出するのみであるだめ、潮流や風
などにより、船が首尾軸方向に進まず多少ずれた方向に
進む場合、この横流れ速度は対水速度センサ１１では検
出されない。このため大きな測位誤差が発生した。
首尾軸方向の速度を検出するのみであるだめ、潮流や風
などにより、船が首尾軸方向に進まず多少ずれた方向に
進む場合、この横流れ速度は対水速度センサ１１では検
出されない。このため大きな測位誤差が発生した。
〈発明の概要〉
この発明の目的は、潮流や風などによる横流れによる誤
差を伴うことなく、正しく位置を演算することができる
航法装置を提供することにある。
差を伴うことなく、正しく位置を演算することができる
航法装置を提供することにある。
この発明によれば、船のピッチ軸方向の対水速度Ｖｙを
も検出する速度センサを設ける。この速度号と、船首尾
軸方向の速度ｖＸと、方位角ψとから北方向速度ＶＮ
、東方向速度ＶＥを次により演算する。
も検出する速度センサを設ける。この速度号と、船首尾
軸方向の速度ｖＸと、方位角ψとから北方向速度ＶＮ
、東方向速度ＶＥを次により演算する。
ＶＮ ＝ ｖＸｃａｓ Ｆ −Ｖｙ ｓｉｎψＶＥ ”
” ＶＸｓｉｎψ＋ＶＸｃｏｓＦこれらｖＮ、 ＶＥを
積分して航法計算を行う。
” ＶＸｓｉｎψ＋ＶＸｃｏｓＦこれらｖＮ、 ＶＥを
積分して航法計算を行う。
このようにピッチ軸方向の速度を検出してその影響を考
慮しているため、横流れによる誤差を除去することがで
きる。
慮しているため、横流れによる誤差を除去することがで
きる。
〈実施例〉
第３図は、この発明による航法装置の一例を示し、第１
図と対応する部分に同一符号を付けである。この発明の
詳細な説明する前に、この発明を適用して好ましい航法
装置の概要を先ず説明する。
図と対応する部分に同一符号を付けである。この発明の
詳細な説明する前に、この発明を適用して好ましい航法
装置の概要を先ず説明する。
対水速度センサ１１から船首尾軸方向（ロール軸方向）
の対水速度が検出されると共に、対水速度センサ１８か
ら船のピッチ軸方向の対水速度（潮流。
の対水速度が検出されると共に、対水速度センサ１８か
ら船のピッチ軸方向の対水速度（潮流。
風等による横流れ速度成分）が検出され、これら対水速
度は推測航法計算部１２に供給される。ジャイロコンパ
ス１３からの方位角信号も推測航法計算部１２へ供給さ
れ、対水速度の北方向速度成分と東方向速度成分とが計
算される。これら速度成分はそれぞれ積分されて船の測
位決定が行われる。この推測位置と、ロラン−Ｃ受信機
１６およびＮＮ５Ｓ位置センサ受信機１５からの各位置
信号とがその位置信号が得られるごとに位置比較計算部
１９で比較される。その比較結果の信号は予測推定計算
部２１で沢波されて、前記比較出力中に埋もれている対
水速度センサ１１ 、１８のバイアス誤差、ジャイロコ
ンパス１３の誤差、潮流速度などがそれぞれ推定され、
更に位置誤差が推定される。この位置誤差推定値より位
置誤差制御量が制御量計算部２２で計算され、その位置
誤差制御量は推測航法計算部１２に帰逮される。
度は推測航法計算部１２に供給される。ジャイロコンパ
ス１３からの方位角信号も推測航法計算部１２へ供給さ
れ、対水速度の北方向速度成分と東方向速度成分とが計
算される。これら速度成分はそれぞれ積分されて船の測
位決定が行われる。この推測位置と、ロラン−Ｃ受信機
１６およびＮＮ５Ｓ位置センサ受信機１５からの各位置
信号とがその位置信号が得られるごとに位置比較計算部
１９で比較される。その比較結果の信号は予測推定計算
部２１で沢波されて、前記比較出力中に埋もれている対
水速度センサ１１ 、１８のバイアス誤差、ジャイロコ
ンパス１３の誤差、潮流速度などがそれぞれ推定され、
更に位置誤差が推定される。この位置誤差推定値より位
置誤差制御量が制御量計算部２２で計算され、その位置
誤差制御量は推測航法計算部１２に帰逮される。
この推定は下記式で表現される。
ここで、
ｙ＝ＡＸ＋ｖ −＋ ９＝Ａ９ −−（２）Ｘ
−−−＝ＦＸ 十ＧＷ十ＢＵ ・
・ ・（３）ｔ Ｘは推定すべき誤差パラメータ、ｙはロラン−Ｃ受信機
１６やＮＮ５Ｓ位置センサ受信機１５の観ホ１］データ
、Ｕは制御量でｕ−４である。交はＸの推定値、■は観
測雑音でへはその分散、Ｗは／ステム入力雑音でσゆは
予測誤差（ｘ−交、＞の分散である４、Ｆ、Ａ、Ｇ、Ｂ
は定数である。
・ ・（３）ｔ Ｘは推定すべき誤差パラメータ、ｙはロラン−Ｃ受信機
１６やＮＮ５Ｓ位置センサ受信機１５の観ホ１］データ
、Ｕは制御量でｕ−４である。交はＸの推定値、■は観
測雑音でへはその分散、Ｗは／ステム入力雑音でσゆは
予測誤差（ｘ−交、＞の分散である４、Ｆ、Ａ、Ｇ、Ｂ
は定数である。
ロラン−Ｃ受信機１６はほとんと連続的にデータを受信
できるが、この発明で１は予測計算機能を有しているた
め、データは３０秒〜数分間隔で取り込めば充分である
。そしてＮＮ５Ｓ位置センサ受信機１５からのデータが
１時間毎に受信されるたびに、ロラン−Ｃ受信機１６で
得られた位置信号のドリフトがロラン−Ｃ補正計算部２
３で推定し補正される。
できるが、この発明で１は予測計算機能を有しているた
め、データは３０秒〜数分間隔で取り込めば充分である
。そしてＮＮ５Ｓ位置センサ受信機１５からのデータが
１時間毎に受信されるたびに、ロラン−Ｃ受信機１６で
得られた位置信号のドリフトがロラン−Ｃ補正計算部２
３で推定し補正される。
観測データ間の予測式は次式である。
△
Ｕ＝−ＫＸｐ ・・・・・・
・・・・・・（５）Ｋは定数である。
・・・・・・（５）Ｋは定数である。
この予測区間決定は船の力学的環境で決められる。例え
ば７ノツト程度の巡航で、波も静かな状態では５分〜１
０分程度のロランデータ受信で充分で、予測区間は１０
分間となる。
ば７ノツト程度の巡航で、波も静かな状態では５分〜１
０分程度のロランデータ受信で充分で、予測区間は１０
分間となる。
以上のように誤差の推定計算を例えば比較的簡単なデジ
タル計算機により行うことにより高い精度の測位が可能
となるが、この発明では特に船首尾軸方向と水平面内で
直角な方向、いわゆるピッチ軸方向の対水速度センサ１
８をも装備して、直進中の潮流、風等による横流れ速度
、更には旋回中における横流れ速度を検出して、船の真
の北方向。
タル計算機により行うことにより高い精度の測位が可能
となるが、この発明では特に船首尾軸方向と水平面内で
直角な方向、いわゆるピッチ軸方向の対水速度センサ１
８をも装備して、直進中の潮流、風等による横流れ速度
、更には旋回中における横流れ速度を検出して、船の真
の北方向。
東方向の各対地速度を計算する。これによってあらゆる
海域で高精度な測位決定を行うことを可能とする。
海域で高精度な測位決定を行うことを可能とする。
対水速度センサ１１が検出した船首尾軸方向速度Ｖｘと
、対水速度センサ１８が検出した船のピッチ軸方向速度
■と、北方向速度ＶＮと、東方向速度ＶＥと船の速度Ｖ
Ｓと、ジャイロコンパス１．３が検出した方位角Ｗとの
関係は第４図に示す関係となる。従って北方向、東方向
の速度計算式は下記で表わされる。
、対水速度センサ１８が検出した船のピッチ軸方向速度
■と、北方向速度ＶＮと、東方向速度ＶＥと船の速度Ｖ
Ｓと、ジャイロコンパス１．３が検出した方位角Ｗとの
関係は第４図に示す関係となる。従って北方向、東方向
の速度計算式は下記で表わされる。
ＶＮ ＝ ＶｘｃｏｓＦ−Ｖｙｓ＝ Ｆ
−・叩−−−（６）ＶＥ ＝ ＶＸＳＩＩＩ ’ｌ’
＋ ＶＸｃＯ５Ｆ ・””・”””・−
（７）ＶＸ ＝ Ｖ３ ｃｏｓα、ｖｙ＝ｖｓ画αでα
が横流れ角である。
−・叩−−−（６）ＶＥ ＝ ＶＸＳＩＩＩ ’ｌ’
＋ ＶＸｃＯ５Ｆ ・””・”””・−
（７）ＶＸ ＝ Ｖ３ ｃｏｓα、ｖｙ＝ｖｓ画αでα
が横流れ角である。
横流れが存在しないときは号−ｏで（α＝ｏ）ｙ方向対
水速度センサ１８の出力は零となる。
水速度センサ１８の出力は零となる。
このようにして横流れも考慮して船の北方向速度、東方
向速度が演算され、これらを積分することにより高精度
な測位が可能となる。
向速度が演算され、これらを積分することにより高精度
な測位が可能となる。
く効果〉
以上のようにこの発明の航法装置によれば、直進中の潮
流、風等による横流れ津度誤差による測位誤差の発生を
防ぐことができる。また旋回中の横流れ速度誤差による
測位誤差の発生を防ぐことができる。このため例えば従
来装置において、第２図に示したような測位誤差の傾向
に対して、この発明の適用により第５図に実線で示すよ
うに旋回中の誤差の傾向が増大せず、また潮流による誤
差ΔＰが除去される。第５図中点線で第２図の曲線を比
較のために示した。
流、風等による横流れ津度誤差による測位誤差の発生を
防ぐことができる。また旋回中の横流れ速度誤差による
測位誤差の発生を防ぐことができる。このため例えば従
来装置において、第２図に示したような測位誤差の傾向
に対して、この発明の適用により第５図に実線で示すよ
うに旋回中の誤差の傾向が増大せず、また潮流による誤
差ΔＰが除去される。第５図中点線で第２図の曲線を比
較のために示した。
更にこの発明の航法装置によれば、あらゆる船の運動に
も使用でき、またあらゆる海域でも使用可能である。第
３図に示した実施例のように、補正演算を行うことによ
って高精度測位が可能となる０ なお、この発明は第１図に示した従来装置にも通用でき
る。また対水速度センサ１１ 、１８としては、電磁速
度計（いわゆる電磁ログ）のみならず音波を利用した速
度計、その他の速度計でもよく、更に速度検出は加速度
を検出し、その加速度を積分して求めてもよい。壕だ１
つの速度計あるいは可速度計でＸ方向、Ｙ方向の両速度
を検出してもよい。
も使用でき、またあらゆる海域でも使用可能である。第
３図に示した実施例のように、補正演算を行うことによ
って高精度測位が可能となる０ なお、この発明は第１図に示した従来装置にも通用でき
る。また対水速度センサ１１ 、１８としては、電磁速
度計（いわゆる電磁ログ）のみならず音波を利用した速
度計、その他の速度計でもよく、更に速度検出は加速度
を検出し、その加速度を積分して求めてもよい。壕だ１
つの速度計あるいは可速度計でＸ方向、Ｙ方向の両速度
を検出してもよい。
第１図は従来の航法装置を示すブロック図、第２図は従
来の航法装置の測位誤差の傾向を示す図、第３図はこの
発明による航法装置の一例を示すブロック図、第４図は
各種速度成分の関係を示す図、第５図は第３図に示した
航法装置の測位誤差の傾向を示す図である。 １１：航首尾軸用対水速度セ／ザ、１２：推測航法計算
部、１３：ジャイロコンパス、１５：衛星航法位置セン
サ受信機、１８：ビノテ軸用対水速度センサ。 特許出願人 株式会社北辰電機製作所代理人 草野
卓 す ３ 図 １ク オ ４ 図 １５ 図
来の航法装置の測位誤差の傾向を示す図、第３図はこの
発明による航法装置の一例を示すブロック図、第４図は
各種速度成分の関係を示す図、第５図は第３図に示した
航法装置の測位誤差の傾向を示す図である。 １１：航首尾軸用対水速度セ／ザ、１２：推測航法計算
部、１３：ジャイロコンパス、１５：衛星航法位置セン
サ受信機、１８：ビノテ軸用対水速度センサ。 特許出願人 株式会社北辰電機製作所代理人 草野
卓 す ３ 図 １ク オ ４ 図 １５ 図
Claims (1)
- （１）船の対水速度を検出し、その速度の北方向成分と
東方向成分とを計算し、これら北方向速度成分と、東方
向速度成分とをそれぞれ積分して自船の位置を計算する
航法装置において、船首尾軸方向の対水速度Ｖヶを検出
する第１速度センサと、ピッチ軸方向の対水速度■、を
検出する第２速度セ／すと、これら速度Ｖ、 、ｖｙと
方位信号ψとから上記北方向速度成分Ｖ、、東方向速度
成分■Ｅとして、 ＶＮ ＝ ＶＸ ｃｏｓψ−Ｖｙ ｓｉｎ ＦＶＥ ＝
Ｖｘｓｉｎ ’ｌ” 十ＶＸ ＣＯ”φを演算する手
段とを設けたことを特徴とする航法装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16737382A JPS5956107A (ja) | 1982-09-24 | 1982-09-24 | 航法装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16737382A JPS5956107A (ja) | 1982-09-24 | 1982-09-24 | 航法装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5956107A true JPS5956107A (ja) | 1984-03-31 |
Family
ID=15848506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16737382A Pending JPS5956107A (ja) | 1982-09-24 | 1982-09-24 | 航法装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5956107A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5452216A (en) * | 1993-08-02 | 1995-09-19 | Mounce; George R. | Microprocessor-based navigational aid system with external electronic correction |
| CN102721418A (zh) * | 2012-06-20 | 2012-10-10 | 惠州市德赛西威汽车电子有限公司 | 一种基于航位推算技术的车载定位系统 |
-
1982
- 1982-09-24 JP JP16737382A patent/JPS5956107A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5452216A (en) * | 1993-08-02 | 1995-09-19 | Mounce; George R. | Microprocessor-based navigational aid system with external electronic correction |
| CN102721418A (zh) * | 2012-06-20 | 2012-10-10 | 惠州市德赛西威汽车电子有限公司 | 一种基于航位推算技术的车载定位系统 |
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