JPS5988668A - 船首方位測定装置 - Google Patents

船首方位測定装置

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JPS5988668A
JPS5988668A JP19953682A JP19953682A JPS5988668A JP S5988668 A JPS5988668 A JP S5988668A JP 19953682 A JP19953682 A JP 19953682A JP 19953682 A JP19953682 A JP 19953682A JP S5988668 A JPS5988668 A JP S5988668A
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JP
Japan
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azimuth
gps
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ship
Prior art date
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Application number
JP19953682A
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English (en)
Inventor
Chogo Sekine
兆五 関根
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Japan Radio Co Ltd
Nihon Musen KK
Original Assignee
Japan Radio Co Ltd
Nihon Musen KK
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Publication date
Application filed by Japan Radio Co Ltd, Nihon Musen KK filed Critical Japan Radio Co Ltd
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Priority to FR8311352A priority patent/FR2536177B1/fr
Publication of JPS5988668A publication Critical patent/JPS5988668A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02Direction-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
    • G01S3/14Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/58Rotating or oscillating beam systems using continuous analysis of received signal for determining direction in the plane of rotation or oscillation or for determining deviation from a predetermined direction in such a plane
    • G01S3/60Broad-beam systems producing in the receiver a substantially sinusoidal envelope signal of the carrier wave of the beam, the phase angle of which is dependent upon the angle between the direction of the transmitter from the receiver and a reference direction from the receiver, e.g. cardioid system

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、船首方位を測定する装置に関し、一層詳細に
は、GPS電波(Global Position−i
ng Systemから送信される電波、以下同様)を
利用して航行する船舶等の船首方位を測定する装置に関
する。
船舶等が海上を安全に航行するためには、船の正しい位
置を確認し、それに基き針路を決定しなければならない
。この目的を達成するため、種々の航海計器が船に装備
されているのが一般的テアル。マグネット コンパス(
磁気コンパス)やジャイロ コンパスは、この中、特に
t11測航行を行うための推測航法計器に属するもので
あって、最も広汎に用いられている航海計器といえよう
通常のマグネソ1〜 コンパスは、磁針を自由になるよ
う懸吊すれば地球の磁極の方向を示すごとを原理とした
ものであるが、地球磁極の方向は、場所により地球の真
の南北に対して相当偏する場合があり、従ってマグネッ
ト コンパスの指針が必ずしも真の南北を指示すること
にはならない。ま元、船体が鉄材等磁力の影響を受けや
すい材質で出来ていたり、あるいは、積荷自体が磁力の
影響を受けやすい鉄材等である場合、磁針の示度が、偏
位することがある。従って、このような偏差又は自差は
経験等に依拠した針路決定のための補正を必要とするこ
とになり、結局、精度において劣ることになる。
一方、ジャイロ コンパスは、地球の自転作用を高速回
転する独楽(こま)に及ぼして地球の軸の方向を指示さ
せる原理に基づいたものであるが、装置に電動機による
高速回転する独楽を内在するため、その定期的な保守を
必要とすると共に耐用年数も些程に長くはならないとい
う欠点があった。
更に、極地方を航行する船舶は、その地域的特質からマ
グネット コンパス並びにジャイロコンパスのいずれも
使用が不可能であり、これに代替する慣性航法装置は、
極めて高価である等積々の問題点が存在していた。
そこで、本発明者は、鋭意考究した結果、G P S 
/NAVISTARシステム(Global Posi
tio−ning system /Navigati
on System with Timeand Ra
nges  全世界測位システム)に着目し、このシス
テムに組みこまれて宇宙を所定の軌道に沿って回転する
18個の移動衛星のいずれか1つから発信される信号を
回転する指向性空中線によって受信し、この受信電波の
振幅変動の周期と空中線の周期との位相差を検出するこ
とによって船首方位に対する衛星の方位を予め検出し、
この衛星の方位と前記衛星信号によって求められる衛星
の方位とから船首方位を求めるよう構成すれば、前記の
不都合が一挙に解消できる船首方位測定装置かえられる
ことが判った。
従って、本発明の目的は、自船の船首方位を決定するに
際し、精度が極めて良好で、耐用年数に優れ且つ極地方
でも使用可能でありしかも取扱いの簡便な船首方位測定
装置を提供するにある。
次に、本発明に係る船首方位測定装置について好適な実
施例を挙げ、添付図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。
第1図において、参照符号10ば、八木アンテナ等から
なる指向性空中線を示し、この指向性空中線10は、モ
ータ12によって回転可能に支持されている。指向性空
中線10の出力側は、周波数変換器14の一方の入力端
子に接続すると共にこの周波数変換器14の他方の入力
端子は、第1周波数合成器16の出力端子と接続する。
なお、第1周波数合成器16の入力端子は、高安定発振
器18の出力端子と接続しておく。周波数変換器14の
出力端子は、中間周波数増幅器20の入力端子と接続し
、また、この増幅器20の出力側は、乗算器22の一方
の入力端子と接続する。
次ぎに、前記乗算器22の他方の入力端子は、変調器2
4の出力端子と接続され、さらに変調器24が有する二
つの入力端子のうちの一方は、PNコード発生器(擬似
雑音コード発生器)26の出力端子と、また、他方は、
゛電圧制御発振器2日の出力端子と接続される。乗算器
22の出力端子は、第1バンドパスフイルタ30の入力
側と接続し、この第1バンドパスフイルタ30の出力端
子は、逓倍器32の入力側に接続する。位相検波器34
は、一方において逓倍器32の出力を受け、他方におい
て第2周波数合成器36の出力を受けるものであって、
従って、その一方の入力端子は、前記逓倍器32の出力
端子に接続されると共にその他方の入力端子は、周波数
合成器36の出力端子に接続される。この場合、周波数
合成器36の入力側は、高安定発振器18の分岐した出
力側と接続しておく。
なお、位相検波器34の出力側は、ループフィルタ38
を介して電圧制御発振器28の入力側と接続される。従
って、電圧制御発信器28−変調器24−乗算器22−
第1パンドパ゛スフイルタ30−逓倍器32−位相検波
器34−ループフィルタ38は、互いにP L L (
PhaseLocked Loop)を構成することが
諒解されよう。
さて、第1バンドパスフイルタ30の出力側は、分岐さ
れて包絡線検波器40の入力側に接続され、また、この
包絡線検波器40の出力側は第2バンドパスフイルタ4
20入力側と接続する。位相検出器44は、前記第2バ
ンドパスフイルタ42の出力と、回転制御器46の一方
の出力を受け、従ってその一方の入力端子は、第2バン
ドパスフイルタ42の出力端子と、また、他方の入力端
子は、回転制御器46の一方の出力端子と接続される。
なお、ここで、回転制御器46の他方の出力端子は、モ
ータ12の入力側に接続される。
船首方位演算器48は、その一方の入力端子が前記位相
検出器44の出力端子と接続するものであって、また、
その他方の入力端子は、GPS受信機50の一方の出力
端子と接続する。
さらに、GPS受信機50の他力の出力端子は、PNコ
ード発生器260入力端子と接続し、且つ船首方位演算
器48の出力側は表示器52の入力側と接続されてなる
ものである。
本発明装置は、基本的には以上のように構成されるもの
であって、次に本発明装置の作用並びに効果について説
明する。
回転制御器46の一方の出力端から送給された信号によ
ってモータ12は、その回転駆動を制御される。モータ
12の図示しない回転軸に連結する空中線IOは、その
回転軸の回転に伴フて回転し、GPS衛星(図示せず)
から送信されるGPS電波を受信する。前記空中線10
のGPS信号は、周波数変換器14の一方の入力端子に
導入されると共にその他方の、入力端子には、高安定発
振器18の出力を受けて生成される局部発振周波数信号
が第1周波数合成器16から供給される。従って、周波
数変換器14からは、前記GPS信号と局部発振周波数
信号との差の周波数信号が出力として中間周波増幅器2
0に送出されることになる。中間周波増幅器20では、
前記周波数変換器14の出力信号が増幅されて乗算器2
2の一方の入力信号となり、また、乗算器22には、変
調器24からの信号がもう一方の人力信号として送給さ
れることになる。この場合、変調器24の出力信号は、
電圧制御発振器2Bの出力を、PNココ−発生器2Gに
おいて生成されるPN信号(Psuedo No1se
  信号、擬似雑音信号)により変調したものであり、
さらに、前記PN信号、ずなわら、 PNコート発生器
26の出力は、GPS受信機50により選択されたGP
S衛星の可視内にある適当な1個の1析星のコードと受
信タイミングを持つように規制されている。従って、乗
算器22の出力を、中間周波増幅器20の中間周波数と
電圧制御発振器28の周波数との差の周波数を中心周波
数とする第1バンドパスフイルタ30に送給すれば、こ
の第1バンドパスフイルタ30では、空中線10におい
て受信されたGPS信号のスペクトル拡散を復調した信
号が得られることになる。次いで、このように復調され
た第1バンドパスフイルタ30の出力信号は、それを2
逓倍する逓倍器32に導かれ、復調したGPS信号の中
に含まれる軌道データその他の変調成分が取り除かれ位
相検波器34の一方の入力端子に導入されることになる
次ぎに、高安定発振器1Bから送給される信号は、一方
において前述のように第1周波数合成器1Gに導入され
るが、他方において分岐し”ζ第2周波数合成器36に
導入される。この第2周波数合成器36では、前記高安
定発振器1日の出力周波数は、逓倍器32の出力周波数
と同一の周波数に変換され、位相検波器34の他方の入
力端子に導入される。ここで、位相検波器34の出力は
、ループフィルタ38を介して前記のように電圧制御発
振器28、変調器24、乗算器22、バンドパスフィル
タ30゜逓倍器32を含むPLLに導入されるので、逓
倍器32の出力信号周波数は、第2周波数合成器36の
出力周波数と正確に一致するようになる。ところで、空
中線10が1回転する周期Tを適当に選択し、且つ空中
線10が第2図に示すように船首側から時計回りに回転
するように回転制御器46を介してモータ12を制御す
ると、その結果、GPS電圧の受信強度は順次変化する
ことになり、このことは、第1バンドパスフイルタ30
の出力に現れる復調されたGPS信号の振幅が、第3図
に示すように変動分ΔAを含むことを意味する。従って
、第1バンドパスフイルタ30の出力を一部分岐して包
路線検波器40に導入して出力振幅変動分ΔAを抽出し
、これを回転制御器46がモータ12を制御することに
よって空中線10を1回転させる周期Tの逆数を中心周
波数とする第2バンドパスフイルタ42に導入すれば、
その出力は、第3図に図示するようになる。すなわち、
その出力は、正弦波状となる。ここで、実線で表される
曲線は、 GPS衛星の方位の地平面に対する投影が船
首方位と一致する場合を示し、また、点線で表される曲
線は、GPS衛星の方位の地平面への投影が船首方位か
らes偏位している方位にあるときを示す。従って、回
転制御器46の回転制御の位相と、第2バンドパスフイ
ルタ42の出力の位相との差+90°が船首方位からG
PS衛星の方位の地平面に対する投影方位迄の方位を示
すことになる。
そこで、位相検出器44では、回転制御器46からのモ
ータ回転制御のための位相出力と、第2バンドパスフイ
ルタ42の出力との位相差が求められ、その信号は、船
首方位演算器48に送られる。一方、前記船首方位演算
器48には、GPS受信ta50からPNココ−発生器
26に送給されるPNコードを含むGPS衛星に係る方
位信号が送給される。この結果、船首方位演算器48で
は、前記方位信号から位相検出器44の出力+90°を
減算することにより、船首方位が求められ、その信号は
、さらに表示器52に送給されて表示されることになる
本発明によれば、以上のように、特に磁針又は、独楽を
本体とする船首方位測定装置を使用することなく船首方
位の測定が可能となるため、従来、その測定が困難とさ
れていた極地方においても安定且つ正確な方位測定が可
能となり、しかも電気的に船首方位を求めることが可能
であるため耐用年数も極めて長くさらに従来の慣性航法
に比しその費用も極めて低層である等積々の効果が得ら
れる。
以上、本発明につき、好適な実施例を挙げて説明したが
、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、例え
ば、空中線とモータの代わりに等測的に指向性が回転可
能な固定された空中線を用いてその出力を周波数変換器
に導入することも可能である等、本発明の精神を逸脱し
ない範囲において種々の改変が可能であることば勿論で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る船首方位測定装置の構造を示す
ブロック図、第2図は、船首と衛星との相関関係を示す
説明図、第3図は、船首方位とGPS衛星の方位の地平
面への投影方位の相関々係を示す説明図である。 10・・指向性空中線  12・・モータ14・・周波
数変換器  16・・第1周波数合成器18・・高安定
発振器  2o・・中間周波増幅器22・・乗算器  
   24・・変調器26・・PNココ−発生器 28
・・電圧制御発振器30・・第1バンドパス 32・・
逓倍器フィルタ 34・・位相検波器   36・・第2周波数合成器3
日・・ループフィルタ 4o・・包絡線検波器42・・
第2バンドパス 44・・位相検出器フィルタ 46・・回転制御器   48・・船首方位演算器50
・・GPS受信1a    52・・表示器特許出願人
 日本無線株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  回転し若しくは等価的に回転してGPS電波
    を受信する指向性空中線と、前記指向性空中線を回転し
    若しくは等価的に回転する手段と、GPS電波を受信し
    て自船の位置及びGPS衛星の方位を求めるGPS受信
    機と、前記GPS受信機から伝えられるGPS衛星に付
    与されたPNコードとこのPNコードの受信タイミング
    と前記空中線よりjMられるGPS信号とから所定のG
    PS衛星からの受信電波の振幅変動を抽出する手段と、
    前記受信電波の振幅変動の周期と回転し若しくは等価的
    に回転する空中綿の周期との位相差を検出し船首方位に
    対するGPS衛星の方位を検出する手段と、前記船首方
    位に対するcps衛星の方位と前記G P S受信機か
    ら1qられるG I) S衛星の方位とから船首方位を
    求める手段と、前記船首方位を表示する表示器とからな
    ることを特徴とする船首方位測定装置。
JP19953682A 1982-11-13 1982-11-13 船首方位測定装置 Pending JPS5988668A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19953682A JPS5988668A (ja) 1982-11-13 1982-11-13 船首方位測定装置
US06/507,017 US4644358A (en) 1982-11-13 1983-06-23 Stem orientation measurement apparatus
GB08317964A GB2130040B (en) 1982-11-13 1983-07-01 A stem orientation measurement apparatus
FR8311352A FR2536177B1 (fr) 1982-11-13 1983-07-07 Appareil de mesure de l'orientation de l'etrave d'un navire

Applications Claiming Priority (1)

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JP19953682A JPS5988668A (ja) 1982-11-13 1982-11-13 船首方位測定装置

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JPS5988668A true JPS5988668A (ja) 1984-05-22

Family

ID=16409462

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JP19953682A Pending JPS5988668A (ja) 1982-11-13 1982-11-13 船首方位測定装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6156985A (ja) * 1984-08-27 1986-03-22 Japan Radio Co Ltd 船首方位測定装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57199535A (en) * 1981-06-01 1982-12-07 Toyo Seikan Kaisha Ltd Score molding method of easy-opening cover body

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