KR101515299B1 - Astronomical compass - Google Patents
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Abstract
천체를 이용하여 자신의 좌표와 천체의 지위 간의 방위각을 측정할 수 있도록 한 천문 컴퍼스에 관한 것으로, 천체를 관측하여 천측 측정값을 출력하는 천측 센서부; 상기 천측 센서부가 천체를 추적하도록 상기 천측 센서부의 구동을 제어하는 천측 추적부; 상기 천체의 시간에 따른 위치 정보를 포함하는 천측력 데이터가 저장된 천측력 데이터베이스부; 현재의 자신의 위치 좌표값 및 시각을 입력받는 위치 연동부; 상기 천측 측정값을 기초로 나의 위치 좌표값 및 시각 정보와 천측력 데이터를 연산하여 방위각을 산출하는 연산 처리부; 상기 연산 처리부에서 처리된 방위각을 디스플레이해주는 표시부를 포함한다.An astronomical compass capable of measuring an azimuth angle between its own coordinates and the position of a celestial body using a celestial object, the celestial compass comprising: a ceiling sensor unit for observing a celestial object and outputting a ceiling measurement value; A top side tracking unit for controlling driving of the top side sensor unit to track the top side sensor unit; A ceiling power database part for storing ceiling power data including positional information of the celestial object with respect to time; A position interlocking unit for receiving a current position coordinate value and a current time position; An arithmetic processing unit for calculating an azimuth angle by calculating my position coordinate value, time information, and ceiling power data based on the near side measurement value; And a display unit for displaying the azimuth angle processed by the operation processing unit.
Description
본 발명은 천문 컴퍼스(Astronomical compass)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 천체를 이용하여 자신의 좌표와 천체의 지위를 이용하여 방위각을 측정할 수 있도록 한 천문 컴퍼스에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an astronomical compass, and more particularly, to a astronomical compass capable of measuring an azimuth angle using its own coordinates and the position of a celestial body using a celestial object.
통상, 해상에서 항해하는 선박은 정확한 방위를 측정하여 선박 코스(course)로 사용하여 운항의 효율성을 높이고 있다. 따라서 모든 선박에는 방위를 표시하는 컴퍼스를 의무 장착하도록 강제하고 있어, 국제 항해에 종사하는 대형 선박뿐만 아니라 연안을 운항하는 소형 선박은 물론 현재 날로 시장의 주목을 받고 있는 레저 보트분야 등 모든 선박에 컴퍼스는 없어서는 안 되는 필수 품목으로 자리매김하고 있다.In general, a ship navigating in the sea is used to measure the correct bearing and use it as a ship course to enhance the efficiency of navigation. Therefore, compulsory bearing compass is mandatory for all vessels, so that not only large ships engaged in international voyages but also small vessels operating on the coast, as well as leisure boats, which are currently attracting attention of the market, Has become an indispensable essential item.
현재 선박에서 사용하고 있는 컴퍼스는 크게 기계식 자이로스코프를 구동하여 방위를 측정하는 자이로 컴퍼스(Gyro Compass), 지구 자기를 이용한 마그네틱 컴퍼스(Magnetic Compass), 그리고 GPS 위성의 전파를 수신하여 방위를 산출하는 위성 컴퍼스(Satellite Compass) 등이 사용되고 있다. 또한, 광을 이용한 링 레이저 자이로를 비롯, 전자기술의 발전에 따라 IC화 되어 있는 소형 컴퍼스의 등장도 활발히 이루어지고 있다.Currently, the compass used in the ship is composed of a gyro compass that measures the bearing by driving a mechanical gyroscope, a magnetic compass that uses geomagnetism, and a satellite that receives the radio waves of GPS satellites and calculates the bearing Compass (Satellite Compass) are used. In addition, the development of electronic compass, such as a ring laser gyroscope using light, has been actively promoted to make an IC compact.
기계식 자이로 컴퍼스는 약 0.5°정도의 오차가 있는 컴퍼스로 현재 해상에서 안정성 높은 기기로 평가받고 있어 국제 항해에 종사하는 선박이나 함정 등 비교적 대형선박에 의무적으로 장착되고 있으나, 가격이 비싸고 주기적으로(통상, 1년 단위) 자이로스코프를 분해하여 점검하는 등 유지 보수에도 많은 비용이 발생하는 단점이 있다.The mechanical gyro compass is a compass with an error of about 0.5 ° and is currently considered as a highly reliable instrument at sea. It is obligatory to be mounted on relatively large ships such as vessels and traps engaged in international voyages. However, , 1 year unit) There is a disadvantage that much cost is incurred in maintenance such as disassembling and checking the gyroscope.
상대적으로 가격이 저렴한 마그네틱 컴퍼스의 경우, 값싸게 설치할 수 있고 과거로부터 오랜 시간 사용해 오고 있지만, 그 오차가 지구의 지자기 영향에 지대한 영향을 받는 관계로 방위의 정확성이 떨어지는 단점 이외에도 진북의 측정을 위해 자차 수정 등의 주기적인 유지보수가 요구되는 단점이 있다. 아울러 구조상, 선박의 선회 등 선박의 움직임에 따라 지지액 속에 있는 컴퍼스 카드의 움직임이 동조화되어 자동 조타 장치와의 연동에 어려움이 있다. 또한, 방위신호를 타 장비와 접속하기 위해서는 플럭스-게이트(Flux-gate) 등과 같은 추가 장비가 필요 하는 등 연동이 어려운 것이 현실이다. 이와 같은 문제로 인해 선박에서는 방위측정을 위한 기기로서는 점차 배제되고 있다.In addition to the disadvantage that the accuracy of the magnetic compass is relatively inexpensive, the magnetic compass can be installed at a low cost and has been used for a long time since the past due to the influence of the Earth's geomagnetism, And the like. In addition, there is a problem in that the movement of the compass card in the support liquid is synchronized with the movement of the ship such as the turning of the ship in terms of structure, thereby making it difficult to interlock with the automatic steering apparatus. Further, in order to connect the azimuth signal with other equipment, additional equipment such as a flux-gate is required, which makes it difficult to interwork. Due to such problems, vessels are increasingly excluded as instruments for azimuth measurement.
최근에 사용되기 시작한 GPS 위성을 이용한 위성 컴퍼스는 원리가 복잡하지 않은 대신 GPS 위성 시스템에 전적으로 의지하고 있다는 점과 비교적 고가의 판매 가격으로 인해 소형선에서는 아직 보편적으로 사용하지 못하고 있는 실정이다.Recently, the satellite compass using GPS satellites has not been complicated in principle, but is still not universally used in small ships due to its dependence on GPS satellite system and relatively high selling price.
한편, 컴퍼스에 대한 또 다른 종래기술이 하기의 <특허문헌 1> 대한민국 공개특허 공개번호 10-2007-0119774호(2007.12.21. 공개) 및 <특허문헌 2> 대한민국 공개특허 공개번호 10-2010-0008499호(2010.01.26. 공개)에 개시되었다.On the other hand, another prior art for the compass is disclosed in the following Patent Document 1: Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2007-0119774 (December 21, 2007) and Patent Document 2: Korean Patent Laid- 0008499 (published on Jan. 26, 2010).
<특허문헌 1>은 스텝 모터를 이용한 새로운 형태의 회전식 디지털 컴퍼스 장치를 구축함과 동시에 더불어 자동으로 자차계수를 갱신할 수 있는 이론식과 알고리즘을 제공한다.Patent Document 1 provides a theory formula and an algorithm that can automatically update a coefficient of a car while building a new type of rotary digital compass device using a step motor.
<특허문헌 2>는 방위각 센서로 자이로 컴퍼스를 이용하고, 방위각 및 속도 센서와 위치 센서를 이용하여 선박의 위치를 측정하게 된다.
In Patent Document 2, the gyro compass is used as the azimuth angle sensor, and the position of the ship is measured using the azimuth, the speed sensor and the position sensor.
그러나 상기와 같은 종래기술들은 주지한 바와 같이, 자이로 컴퍼스 및 위성 컴퍼스가 고가여서 소형 선박에 적용하기에는 부담이 있으며, <특허문헌 1>에 개시된 디지털 컴퍼스는 스텝 모터, 자기 센서 등의 장비를 사용하고 새로운 알고리즘까지 필요하여 구성이 복잡하다는 단점이 있었다.However, since the gyro compass and the satellite compass are expensive, it is difficult to apply the gyrocompass and the satellite compass to a small-sized ship. As described above, the digital compass disclosed in Patent Document 1 uses equipment such as a step motor and a magnetic sensor A new algorithm is required and the configuration is complicated.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 천체를 이용하여 자신의 좌표와 천체의 지위를 이용하여 방위각을 측정할 수 있도록 한 천문 컴퍼스를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an astronomical compass capable of measuring an azimuth angle by using its own coordinates and the position of a celestial object using a celestial object.
본 발명의 다른 목적은 주간에는 태양을, 야간에는 달과 별을 이용하여 방위각을 산출할 수 있도록 한 천문 컴퍼스를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an astronomical compass that can calculate the azimuth angle using the sun in daytime and the Moon and star in nighttime.
본 발명의 또 다른 목적은 기계식 자이로 컴퍼스의 분해 점검과 같은 유지보수나 마그네틱 컴퍼스와 같은 자차 수정이 필요없는 천문 컴퍼스를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a astronomical compass that does not require maintenance such as disassembly and inspection of a mechanical gyro compass, or self-correction such as a magnetic compass.
본 발명의 또 다른 목적은 다른 장비와의 연동에 적합하도록 표준 포맷(NMEA) 신호로 방위 신호를 출력할 수 있도록 한 천문 컴퍼스를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a astronomical compass capable of outputting a bearing signal in a standard format (NMEA) signal so as to be compatible with other equipment.
본 발명의 또 다른 목적은 진북의 판단이 정확하고, 외부 환경 등에 영향을 적게 받으며, 항해를 위한 헌팅(표시기의 좌우 흔들림)이 없고, 1°이하의 정확도를 유지할 수 있는 천문 컴퍼스를 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide an astronomical compass which is accurate in judgment of true north, is less influenced by external environments, can maintain an accuracy of 1 DEG or less without hunting for navigating (left and right swing of the indicator) .
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 천문 컴퍼스는 천체를 관측하여 천측 측정값을 출력하는 천측 센서부; 상기 천측 센서부가 천체를 추적하도록 상기 천측 센서부의 구동을 제어하는 천측 추적부; 현재 시각에 대한 천체의 위치 정보(지위)를 포함하는 천측력 데이터가 저장된 천측력 데이터베이스부; 현재 자신의 위치 좌표값과 현재의 시각을 수동으로 입력하거나 GPS위성신호로부터 현재 자신의 위치 좌표값 및 시간을 자동 입력하는 위치 연동부; 상기 천측 측정값을 기초로 자신의 위치 좌표값 및 시각 정보와 천측력 데이터를 연산하여 방위각을 산출하는 연산 처리부; 상기 연산 처리부에서 처리된 방위각을 디스플레이해주는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an astronomical compass comprising: a ceiling-side sensor unit for observing a celestial object and outputting a ceiling-side measurement value; A top side tracking unit for controlling driving of the top side sensor unit to track the top side sensor unit; A ceiling power database part in which the ceiling power data including the position information (position) of the celestial object with respect to the current time is stored; A position interlocking unit for manually inputting a current position coordinate value and a current time or automatically inputting a current position coordinate value and time from a GPS satellite signal; An arithmetic processing unit for calculating the azimuth angle by calculating the position coordinate value, the time information and the ceiling power data based on the ceiling measurement value; And a display unit for displaying the azimuth angle processed by the operation processing unit.
또한, 본 발명에 따른 천문 컴퍼스는 각속도를 측정하는 각속도 센서부를 더 포함하고, 상기 연산 처리부는 상기 천측 측정값이 존재하지 않을 경우 상기 각속도 센서부에서 측정한 각도의 값을 기초로 방위각을 산출하는 것을 특징으로 한다.Further, the astronomical compass according to the present invention further includes an angular velocity sensor unit for measuring an angular velocity, and the arithmetic processing unit calculates an azimuth angle based on the angular velocity measured by the angular velocity sensor unit when the measured value is not present .
상기에서 연산 처리부는 현재의 시각 정보를 기초로 천체의 지위를 결정하고, 상기 자신의 위치 좌표값과 상기 결정한 천체의 지위에 상응하는 방위각을 산출하는 것을 특징으로 한다.Wherein the calculation processing unit determines the position of the celestial object based on the current time information and calculates the azimuth angle corresponding to the position coordinate value of the own celestial object and the determined position of the celestial object.
상기에서 연산 처리부는 상기 천측 측정값을 이용하여 연산된 방위각으로 현재 사용하고 있는 방위각의 오차를 보정하는 것을 특징으로 한다.Wherein the calculation processing unit corrects the error of the azimuth angle currently used by the azimuth calculated using the near side measurement value.
상기에서 천측 센서부는 베이스; 상기 베이스의 중심에 형성되어, 나의 위치에서 천측 센서부가 회전하여 정확하게 천체의 방향으로 일치할 경우 천측 측정값을 출력하는 천측 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.In this case, the top-side sensor unit includes a base; And a ceiling sensor formed at the center of the base and outputting a ceiling measurement value when the ceiling sensor unit rotates and coincides with the direction of the heavenly body at the current position.
상기에서 천측 센서는 입사 빛을 검출하는 광센서 또는 카메라 또는 천체 인식이 가능한 카메라 시스템으로 구성하는 것을 특징으로 한다.
In this case, the ceiling-mounted sensor is constituted by an optical sensor for detecting incident light, a camera or a camera system capable of recognizing a celestial object.
본 발명에 따르면 천체를 이용하여 자신의 좌표와 천체의 지위 간의 방위각을 측정할 수 있으므로, 기계식 자이로 컴퍼스의 분해 점검과 같은 유지보수나 마그네틱 컴퍼스와 같은 자차 수정의 불편함을 해소할 수 있는 천문 컴퍼스를 제공할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to measure the azimuth angle between the own coordinate and the position of the celestial body by using the celestial body. Therefore, the astronomical compass, which can eliminate the inconvenience of maintenance such as disassembling and checking of the mechanical gyro compass, Can be provided.
또한, 진북의 판단이 정확하고, 외부 환경 등에 영향을 적게 받으며, 항해를 위한 헌팅(표시기의 좌우 흔들림)이 없으면서도 1°이하의 정확도를 유지할 수 있는 천문 컴퍼스를 제공할 수 있는 효과가 있다.
In addition, it is possible to provide an astronomical compass which is accurately judged by the true north, is less influenced by the external environment, and can maintain an accuracy of 1 deg. Or less without hunting (swaying of the indicator).
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 천문 컴퍼스의 블록 구성도,
도 2는 본 발명에 적용된 천측 센서부의 실시 예 평면도 및 정면도,
도 3은 본 발명에서 지위를 설명하기 위한 설명도,
도 4는 본 발명에서 방위각의 연산을 설명하기 위한 설명도.1 is a block diagram of a astronomy compass according to a preferred embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a plan view and a front view of an embodiment of a top-side sensor unit applied to the present invention;
3 is an explanatory diagram for explaining status in the present invention,
4 is an explanatory diagram for explaining the calculation of an azimuth angle in the present invention;
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 천문 컴퍼스를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.The astronomical compass according to a preferred embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 천문 컴퍼스의 구성을 보인 블록도로서, 천측 센서부(100), 천측 추적부(110), 표시부(200), 연산 처리부(300), 천측력 데이터베이스부(400), 위치 연동부(510), 각속도 센서부(520), 외부 인터페이스(530)를 포함한다.FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a astronomy compass according to a preferred embodiment of the present invention. The
천측 센서부(100)는 천체를 관측하여 천측 측정값을 출력하는 역할을 한다.The ceiling-
이러한 천측 센서부(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 원형 또는 타원형의 베이스; 상기 베이스의 중심에 형성되어, 나의 위치에서 천측 센서부(100)가 회전하여 정확하게 천체의 방향으로 일치할 경우 천측 측정값을 출력하는 천측 센서를 포함한다. 여기서 천측 센서는 입사 빛을 검출하는 광센서를 이용하거나 정확하게 방위가 일치할 경우 동작하는 카메라로 구현할 수 있다.As shown in FIG. 2, the
천측 추적부(110)는 상기 천측 센서부(100)가 천체를 추적 회전하도록 상기 천측 센서부(100)의 구동을 제어하는 역할을 한다. 이를 위해 천측 추적부(110)는 천측 센서부(100)와 축으로 연결되어, 천측 센서부(100)를 회전시키는 모터 등을 포함하는 것이 바람직하다.The ceiling-
천측력 데이터베이스부(400)는 시각에 따른 천체의 위치 정보를 포함하는 천측력 데이터를 제공하는 역할을 한다. 지구상에서 항해를 위해 해와 별 등의 천체를 관측할 경우, 대부분의 별과 별자리에서도 그 일정한 운동을 관측할 수 있는 데, 항해를 위한 주요 천체의 규칙적인 움직임을 정리해 놓은 것을 천측력 데이터라 한다. 이러한 천측력은 선박이 대양을 항해할 때 천체의 관측에 필요한 태양, 달, 행성, 항성 등의 위치를 비롯하여, 일출, 일몰, 월몰 시각 등을 수록하여 선박의 방위 및 위치를 구하는 데 편리하게 사용할 수 있도록 편집한 항해서지이다. 천체의 관측에 있어, 태양과 달(보름달)의 경우는 그림자의 방향으로서도 천체의 관측이 가능하고, 그 밖에 일반적인 행성, 항성의 경우 망원경, 각도계 등으로 천체의 관측도 가능하다.The
위치 연동부(510)는 현재 자신의 위치 좌표값과 시각을 수동으로 입력하거나 또는 GPS위성신호로부터 현재의 자신의 위치 좌표값 및 현재의 시각을 추출하여 연산 처리부(300)에 전달하는 역할을 한다.The
연산 처리부(300)는 상기 천측 측정값을 기초로, 자신의 위치 좌표값 및 시간 정보와 천측력 데이터를 연산하여 방위각을 산출하는 역할을 한다. 이러한 연산 처리부(300)는 시각 정보를 기초로 천체의 지위를 결정하고, 상기 자신의 위치 좌표값과 상기 결정된 지위에 상응하는 방위각을 천측력 데이터를 이용하여 산출한다. 아울러 연산 처리부(300)는 상기 천측 측정값을 이용하여 산출된 방위각으로 현재 사용하고 있는 방위각의 오차를 보정 한다.The
표시부(200)는 상기 연산 처리부(300)에서 처리된 방위각을 디스플레이해주는 역할을 한다.The
각속도 센서부(520)는 각속도를 측정하여 연산 처리부(300)에 전달하는 역할을 하며, 상기 연산 처리부(300)는 상기 천측 측정값이 존재하지 않을 경우 상기 각속도 센서부(520)에서 측정한 각도를 기초로 방위각을 산출한다.The
외부 인터페이스(530)는 외부 장치와의 인터페이스를 수행해주는 역할을 하는 것으로서, 예를 들어 조타 장치 같은 외부 장치와 연동하는 것을 가능하게 해줄 수도 있다. 특히, 외부 인터페이스(530)는 방위 신호를 표준 포맷(NMEA) 신호로 외부 장치에 인터페이스 해준다.The
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 천문 컴퍼스의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The operation of the astronomy compass according to the present invention will now be described in detail.
먼저, 천측 센서부(100)는 천체를 관측하면서 도 2에 도시된 바와 같이, 베이스의 중심에 형성된 천측 센서가 정확하게 천체의 방향으로 그 방향이 일치하면, 천측 센서를 통해 천측 측정값을 출력한다. 즉, 천측 센서부(100)는 원형 또는 타원형 형상의 베이스중심에 1mm정도의 홈을 형성하고, 그 홈의 내측에 빛에 반응하는 광센서를 장착한다. 여기서 광센서 대신에 동일한 역할이 가능한 카메라를 사용해도 무방하다. 그리고 정확하게 방향이 일치할 경우 광센서가 동작하도록 하여, 천측 측정값을 출력한다.As shown in FIG. 2, when the top sensor formed at the center of the base accurately coincides with the direction of the celestial body while observing the celestial object, the top-
여기서 천측 센서부(100)는 회전 가능한 구조로서, 천측 추적부(110)에 의해 구동된다. 즉, 천측 추적부(110)는 모터 등을 이용하여 천측 센서부(100)를 회전시키게 되고, 천측 센서부(100)는 회전하면서 정확하게 천측 센서가 천측의 방향에 일치하면 천측 측정값을 출력한다. 다시 말해, 천측 추적부(110)는 천측 센서부(100)를 구동시켜 천측 센서가 빛의 강도가 강한 쪽으로 추적 회전할 수 있도록 한다. 이러한 제어 동작에 의해 천측 센서가 천체를 자동으로 추적하게 된다.Here, the top-
천측 센서는 상기와 같은 과정으로 천체를 추적하여 빛의 강도가 가장 강한 위치가 되거나, 혹은 임의의 천체를 정확히 인식하였을 때, 천측 측정값을 연산 처리부(300)에 출력한다. The ceiling sensor traces the celestial body in the above-described process and outputs the celestial measurement value to the
연산 처리부(300)는 상기 천측 측정값을 기초로 위치 연동부(510)에서 획득한 자신의 위치 좌표값 및 시각 정보와 천측력 데이터베이스부(400)에 저장된 천측력 데이터를 연산하여 방위각을 산출한다. 즉, 상기 시각 정보를 기초로 천체의 지위를 결정하고, 나의 위치 좌표값과 상기 결정한 천체의 지위에 상응하는 방위각을 천측력 데이터를 이용하여 산출한다. The
여기서 방위각 산출 과정을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Here, the azimuth calculation process will be described in more detail as follows.
도 3에 도시한 바와 같이, 천체와 지구중심을 연결한 직선이 지구표면과 만나는 점을 지위(地位)(Geographical Position; GP)라 한다. 이러한 지위는 천체의 운동 때문에 시각에 따라 규칙적으로 변화하며, 천체의 위치를 지구 좌표에 투영한 것으로 해석할 수 있다.As shown in Fig. 3, the point at which a straight line connecting the celestial body and the center of the earth meets the surface of the earth is called a geographical position (GP). This position changes regularly with time due to the motion of the celestial body, and can be interpreted as the projection of the position of the celestial object on the earth's coordinates.
천체를 다루는 좌표계는 일반 좌표계가 아닌 구 좌표계를 사용한다는 것이 전제된다. 구 좌표계의 특성은 반지름과 수평각, 수직각 세 성분의 구성으로 이루어진다. 지구의 표면에 있는 관측자로부터 천체까지의 거리는 겉보기로 만으로는 알 수 없으므로 그들의 원근에는 관계없이 모두 하나의 커다란 구의 내면에 붙어 있는 것처럼 느낀다. 그러므로 관측자의 눈을 중심으로 하고, 무한대의 반지름을 가진 구를 가상하여 모든 천체가 이 구면에 붙어있는 것이라고 가정한 가상의 구를 천구라고 한다.It is presupposed that the coordinate system that deals with the celestial object uses the spherical coordinate system instead of the general coordinate system. The characteristics of the spherical coordinate system are composed of three components: radius, horizontal angle, and vertical angle. The distance from the observer to the celestial object on the surface of the earth is not apparently visible, so they all feel as if they are attached to the inner surface of one large sphere, regardless of their perspective. Therefore, a hypothetical sphere called a celestial sphere assuming that all spheres are attached to this sphere, imagining spheres with an infinite radius centering on the viewer's eyes.
즉, 천체는 천구상의 좌표를 가지며, 별자리 등이 항상 일정하게 나타나고 있는 것처럼 그들 천체의 움직임은 규칙적이다. 따라서 관측자가 천체를 관측한다는 것은 천구상의 좌표를 인식하는 것이지만, 이들 천체는 천구상의 좌표에 대응하는 지구표면의 지위를 가지고 있으므로, 본 발명에서는 이 지위와 자신의 위치를 이용하여 방위각을 연산한다.In other words, the celestial body has coordinates in the celestial sphere, and the movement of the celestial body is regular as the constellation is always constant. Therefore, the observer observes the celestial object to recognize the celestial coordinates. However, since these celestial objects have the position of the surface of the earth corresponding to the coordinates of the celestial object, the present invention calculates the azimuth angle using this position and its own position.
도 4에서 도시한 바와 같이, 천체의 지위는 지구의 경위도에 대응하는 값을 가지는데, 지구의 경도에 해당하는 값을 GHA(Greenwich Hour angle)이라 하며, 지구의 위도에 해당하는 값을 Dec(Declination)이라 한다. 단, 지구의 경도가 동경, 서격 180°인데 반해, GHA는 서경 방향으로 360°의 값으로 표시된다.As shown in FIG. 4, the position of the celestial object has a value corresponding to the degree of the earth's longevity. The value corresponding to the earth's hardness is called a GHA (Greenwich Hour angle), and the value corresponding to the earth's latitude is Dec (Declination) do. However, while the Earth's hardness is longitude and swell 180 °, GHA is displayed as a 360 ° value in the west direction.
이러한 개념을 기초로 연산 처리부(300)는 상기 천측 측정값과 위치 연동부(510)를 통해 획득한 관측자의 현재 위치, 그리고 관측 시각에 따른 천측력 데이터 베이스부(400)의 천측력 데이터를 통해 산출한 천체의 지위를 토대로, 방위각을 연산한다. 여기서 방위각을 산출한다는 것은, 자세히 말해 나의 위치에서 진북을 기준으로 한 천체의 방위를 구한다는 것을 의미한다.Based on this concept, the
도 4에 도시한 바와 같이, 지위(GHA, Dec)와 나의 위치(Longitude, Latitude)를 연결한 선분 r의 거리는 구면삼각법의 코사인법칙을 이용하여,As shown in FIG. 4, the distance of the segment r connecting the position (GHA, Dec) and my position (Longitude, Latitude) is calculated by using the cosine law of the spherical trigonometry,
로 정의 가능하다. 여기서 LHA(Local Hour Angle)는 천체의 지위와 나의 위치 간의 경도상의 차를 의미한다.. Here, LHA (Local Hour Angle) means the difference in hardness between the position of the celestial body and my position.
이렇게 구해진 천체의 지위와 나의 위치를 연결한 선분 r의 거리를 이용하여, 진북과 선분 r이 이루는 각 z를 같은 방법으로 다음과 같이 구할 수 있다.Using the distance of the line r connecting the position of the celestial object and my position, we can obtain each z formed by the true north and the line r in the same way as follows.
즉, z를 구하므로써 관측한 천체의 방위가 진북을 기준으로 z만큼 각을 이루고 있다는 것을 알 수 있을 뿐만 아니라, 나의 위치와 천측의 지위를 연결한 선분 r에 대해 -z의 방위에 진북이 존재한다는 것을 정확히 알 수 있다. 이렇게 구해진 진북을 기준으로 각속도 센서부(520)는 회전할 때 그 각도를 측정하여, 천문 컴퍼스의 방위각을 계산한다. 이렇게 획득되는 방위각은 표시부(200)에 디스플레이된다. In other words, not only can we know that the azimuth of the observer observed by z is at an angle of z with respect to the true north, but also with respect to the line r that connects my position with that of the ceiling, It is precisely this. The
이러한 방식으로 천체를 통해 측정한 방위각을 산출함으로써, 기존 기계식 자이로 컴퍼스의 분해 점검과 같은 유지보수나 마그네틱 컴퍼스와 같은 자차 수정의 불편함을 해소할 수 있는 천문 컴퍼스를 제공할 수 있는 효과가 있다. 또한, 천체 측정 방식을 이용함으로써 진북의 판단이 정확하고, 외부 환경 등에 영향을 적게 받으며, 항해를 위한 헌팅(표시기의 좌우 흔들림)이 없으면서도 오차 1°이하의 정확도를 유지할 수 있게 되는 것이다.By calculating the azimuth angle measured through the celestial body in this manner, it is possible to provide an astronomical compass capable of eliminating the inconvenience of maintenance such as disassembling and checking of the existing mechanical gyro compass, and correction of a car such as a magnetic compass. In addition, by using the astronomical measurement method, accurate judgment of the true north, less influence on the external environment, and accuracy of error of 1 DEG or less can be maintained without hunting (swaying of the indicator).
한편, 상기와 같은 방법은 천체의 측정이 가능한 경우이며, 천체의 측정이 불가능한 경우에는, 각속도 센서부(520)에서 측정한 각도 값을 이용하여 연산 처리부(300)에서 방위각을 산출하고, 그 산출한 방위각을 표시부(200)에 표시한다. 이때 방위각은 천체 측정을 통해 획득한 방위각보다는 정확하지 않을 수 있지만, 그 오차 범위가 작아 사용하는 데 문제는 없다.In the case where the measurement of the celestial body is impossible, the above-mentioned method calculates the azimuth angle in the
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
Although the present invention has been described in detail with reference to the above embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.
본 발명은 선박에서 항해를 위한 컴퍼스 기술에 적용 가능하며, 육상 또는 항공에서 방위를 구하는 기술에도 적용 가능하다. 특히, 천체를 이용하여 방위각을 산출하는 기술에 효과적으로 적용된다.
The present invention is applicable to a compass technique for navigation on a ship, and is also applicable to a technique for obtaining a bearing on land or in air. In particular, it is effectively applied to a technique of calculating an azimuth angle using a celestial body.
100… 천측 센서부
110… 천측 추적부
200… 표시부
300… 연산 처리부
400… 천측력 데이터베이스부
510… 위치 연동부
520… 각속도 센서부
530… 외부 인터페이스(I/F)100 ... The top-
110 ... The top-
200 ... Display portion
300 ... The arithmetic processing unit
400 ... The ceiling power database unit
510 ... Position interlocking part
520 ... The angular velocity sensor unit
530 ... External interface (I / F)
Claims (7)
상기 천측 센서부가 천체를 추적하도록 상기 천측 센서부의 구동을 제어하는 천측 추적부;
상기 천체의 시간에 따른 위치 정보를 포함하는 천측력 데이터가 저장된 천측력 데이터베이스부;
자신의 위치 좌표값 및 시각을 입력받는 위치 연동부;
상기 천측 측정값을 기초로, 현재 자신의 위치 좌표값 및 시각 정보와 천측력 데이터를 연산하여 방위각을 산출하는 연산 처리부; 및
상기 연산 처리부에서 처리된 방위각을 디스플레이해주는 표시부로 구성되고,
상기 연산 처리부는 상기 천측 측정값과 위치 연동부를 통해 획득한 관측자의 현재 위치 및 관측 시각에 따른 천측력 데이터 베이스부의 천측력 데이터를 통해 산출한 천체의 지위를 토대로 나의 위치에서 진북을 기준으로 한 천체의 방위를 구하며, 지위(GHA, Dec)와 나의 위치(Longitude, Latitude)를 연결한 선분 r의 거리는 구면삼각법의 코사인법칙을 이용하여, 연산되고,
여기서, LHA(Local Hour Angle)는 천체의 지위와 나의 위치 간의 경도상의 차이며,
연산된 천체의 지위와 나의 위치를 연결한 선분 r의 거리를 이용하여, 진북과 선분 r이 이루는 각 z는,
위에서 연산된 진북을 기준으로 각속도 센서부는 회전할 때 그 각도를 측정하여, 방위각을 계산하는 것을 특징으로 하는 천문 컴퍼스.
A top side sensor unit for observing a celestial body and outputting a ceiling side measurement value;
A top side tracking unit for controlling driving of the top side sensor unit to track the top side sensor unit;
A ceiling power database part for storing ceiling power data including positional information of the celestial object with respect to time;
A position interlocking unit for receiving a position coordinate value and a time of its own position;
An arithmetic processing unit for calculating an azimuth angle by calculating current position coordinate values, time information and ceiling power data based on the near side measurement value; And
And a display unit for displaying the azimuth angle processed by the operation processing unit,
Wherein the calculation processing unit calculates the position of the celestial body based on the position of the celestial body calculated from the ceiling power data of the ceiling power data base unit according to the current position of the observer and the observation time acquired through the position measurement unit, And the distance of the line r connecting the position (GHA, Dec) and my position (Longitude, Latitude) is calculated using the cosine law of the spherical trigonometric method,
Here, LHA (Local Hour Angle) is the difference in hardness between the position of the object and the position of the object,
Using the distance of the line r connecting the position of the computed celestial body and my position, each z formed by the true north and the line segment r,
Wherein the angular velocity sensor unit measures the angle when the angular velocity sensor unit is rotated based on the true north calculated above, and calculates the azimuth angle.
The astronomy compass according to claim 1, wherein the arithmetic processing unit calculates an azimuth angle based on an angle measured by the angular velocity sensor unit when the near side measurement value does not exist.
The astronomy compass according to claim 1, wherein the arithmetic processing unit determines the position of the celestial body based on the time information, and calculates an azimuth angle corresponding to the position coordinate value of the celestial body and the determined position.
The astronomy compass according to claim 1, wherein the arithmetic processing unit corrects the azimuth angle currently used by the azimuth calculated by the calculation of the near side measurement value.
[2] The apparatus of claim 1, wherein the top sensor unit comprises: a base; And a ceiling sensor formed at the center of the base for outputting a ceiling measurement value when the ceiling sensor unit rotates and coincides with the direction of the celestial body at its position.
The astronomy compass according to claim 5, wherein the ceiling-mounted sensor comprises an optical sensor for detecting incident light, or a camera system capable of recognizing a camera or a celestial body.
The astronomy compass of claim 1, further comprising an external interface coupled to the processor for interfacing an azimuth signal with a standard format (NMEA) signal for interfacing with an external device.
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