KR20050025037A - 전파나침반 - Google Patents

Abstract

고가인 자이로컴퍼스나 정밀도에서 불만족스러운 자기컴퍼스의 대체로서 고정밀도이고 또한 저가인 나침반의 제공을 목적으로 한다.

GPS 수신기로 측정한 자선(自船)위치와, 이 위치에서 가장 가까운 전파표지국을 색정(索定)해서 얻어진 위치와, 당해 전파표지국이 발사하는 표지전파의 도래방향을 방향탐지기로 측정해서 얻어진 전파표지국의 자선으로부터의 상대방위를 가지고서 구면삼각연산에의해, 자선의 선수방위를 산출한다.

Description

전파나침반{RADIO WAVE COMPASS}

본 발명은, 자선의 선수방향을 지시하는 나침반에 관한 것이다.

종래로부터, 각종 선박에서는, 자선의 선수방향을 상시 지시하는 장치로서, 자이로컴퍼스나 자기컴퍼스의 설치가 의무화되어 있다.

근년, 자동조타기나 각종 항법장치가 많이 제공되어 왔지만, 이들에는, 실시간의 자선의 선수방위 데이터가 강하게 요구되고 있다.

상기 컴퍼스 등에는 아날로그/ 디지털 변환기가 갖추어져 있어, 상기의 주변기기에 선수방위를 디지털값으로 제공하고 있다.

그러나, 비교적 저가인 자기 컴퍼스는 자북을 기준으로 하고 있기 때문에, 지구에의해 자기편차가 달라지므로, 진북으로부터의 선수방위로 하기 위해서는 정밀도적으로 난점이 있다. 한편, 자이로컴퍼스는 고가이기 때문에, 소형 어선에는 채용되기 어렵다.

본 발명은, 이와 같은 문제를 해소하고, 저가로, 또한 정밀도가 높은 나침반을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관계되는 전파나침반은, 자선위치를 저가로 널리 보급되어 있는 GPS 수신기에서 구하고, 이 자선위치로부터 가장 가까운 전파표지국으로부터의 표지 전파의 도래방향을 방향탐지기에서 측정하고, 얻어진 자선위치, 전파표지국의 위치, 및 자선과 전파표지국의 상대방위를 가지고서 구면삼각연산에의해 자선으로부터 본 상기 전파표지국의 진북으로부터의 방위를 산출하고, 자선의 선수방위를 자동적으로 실시간으로 산출한다.

또한, GPS계에 결함이 생긴 경우에는, 복수의 전파표지국을 사용해서, 자선 위치를 산출하고, 상기 기능을 보완한다.

이하, 본 발명의 전파나침반을 실시하기 위한 최량의 형태에 대해서, 도면을 참조해서 설명한다.

[실시예 1]

도 1은 본 발명의 자선위치와 선수방위의 관계를 나타내는 그림이고, α는 자선 위치로부터 본 전파표지국의 방위, β는 자선으로부터의 전파표지국의 상대방위, γ는 자선의 선수방위이다.

도 2는 본 발명의 전파나침반의 측정, 연산처리 과정을 나타내는 그림이다.

도면에 있어서, 1은 연산·처리기이고, 이하의 연산과정에 따라서 데이터 처리를 실행한다.

스텝 S1은 GPS 수신기 2에의한 자선위치의 측정과정, 스텝 S2는 미리 준비한 전파표지국의 위치(위도·경도)와 표지전파의 주파수를 기억한 테이블 3을 스텝 S1에서 얻어진 자선위치 데이터로부터 가장 가까운 전파표지국을 선택해서 그 위치와 표지전파의 주파수를 읽어내는 과정, 스텝 S3는 방향탐지기 4에 상기 주파수를 설정하는 것과 동시에 전파표지국의 상대방위 β를 측정하는 과정, 스텝 S4는 각 스텝 S1, S2, S3에서 얻어진 자선위치, 전파표지국 위치, 자선으로부터 전파표지국과의 상대방위를 가지고서 구면삼각연산에의해 자선으로부터 본 전파표지국의 진북으로부터의 방위 α를 산출하고, 자선의 선수방위 γ를 산출하는 과정, 스텝 S5는 스텝 S4에서 시시각각 얻어진 선수방위 데이터를 평활화 연산하는 과정에 있어서, 본 나침반이 접속된 항법장치에 요구되는 응답속도에 대응하는 누적수의 데이터의 이동평균값을 계산하고, 선수방위 데이터를 출력하는 과정이다.

다음으로, 도 1의 위치관계에 있어서 선수방위의 산출방법을 설명한다. 스텝 S1에서 측정한 자선위치의 위도·경도를 ,, 스텝 S2에서 얻은 가장 가까운 전파표지국의 위도·경도를 ,로 한다. 다음으로, 스텝 S3에서 자선으로부터의 (선수로부터 본) 전파표지국의 상대방위 β를 방향탐지기 4로 측정하면, 스텝 S4에서, 자선으로부터 본 전파표지국의 북극(진북)으로부터의 방위 α는, α= (I/J)로 표시된다. 여기서, I, J는 각각,

I= cos×sin(-),

J= cos×sin-sin×cos×cos(-)

이다.

따라서, 스텝 S4에 있어서, 선수의 북극(진북)으로부터의 방위 γ는, γ=α+β로 구할 수 있다.

도 3은, 진북(북극)에 대해서 전파표지국 A'와 자선 B의 위치가 도 1과 다른 위치관계인 경우를 나타내는 그림이고, θ₁은 자선 B의 선수로부터 본 전파표지국 A'의 상대방위, θ₂는 자선 B의 선수로부터 본 전파표지국 A'의 진북으로부터의 방위, 는 자선 B의 선수의 진북으로부터의 방위이다.

이 경우의 선수방위의 산출은 다음과 같이 행한다. 즉, 스텝 S1에서 측정한 자선 B의 위치의 위도·경도를 ,, 스텝 S2에서 얻은 가장 가까운 전파표지국 A'의 위도·경도를 ,로 한다. 다음으로, 스텝 S3에서 자선으로부터의 (선수로부터 본) 전파표지국의 상대방위 θ₁을 방향탐지기 4로 측정하면, 스텝 S4에서, 전파표지국 A'의 진북으로부터의 방위 θ₂는, θ₂=(A/B)로 나타낸다. 여기서, A, B는 각각,

A= cos×sin(-),

B= cos×sin-sin×cos×cos(-)

이다.

따라서, 스텝 S4에 있어서, 선수의 진북(북극)으로부터의 방위 는,

θ₂>θ₁ 일 때, =θ₂-θ₁

θ₂<θ₁일 때, =(θ₂+360)-θ₁

으로 구할 수 있다.

청구항 2에 기재된 자선위치의 측정과정에서는, 스텝 S1은 테이블 3으로부터 상정된 자선위치로부터 가장 가까운 전파표지국 3국의 데이터를 읽기 시작하고, 구면삼각연산으로 자선위치를 계산한다.

이하, 스텝 S3, S4, S5의 과정을 밟는 것에 의해 선수방위가 출력된다.

본 발명의 전파나침반에 의하면, 상시 얻을 수 있는 자선위치를 기점으로 해서, 전파표지국의 선정, 방위측정, 선수방위 연산이 연속적으로 계승되기 때문에, 선수방위를 실시간으로 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 자선위치와 선수방위의 관계를 나타내는 그림이다.

도 2는 본 발명의 전파나침반의 측정, 연산처리 과정을 나타내는 그림이다.

도 3은 진북(북극)에 대해서 전파표지국 A'와 자선 B의 위치가 도 1과 다른 위치 관계에 있는 경우의 자선위치와 선수방위의 관계를 나타내는 그림이다.

[부호의 설명]

α: 자선위치로부터 본 전파표지국의 방위

β: 자선으로부터의 전파표지국의 상대방위

γ: 자선의 선수방위

1: 연산·처리기 2: GPS 수신기

3: 전파표지국 테이블 4: 무선방향탐지기

S1: 자선위치의 측정과정 S2: 전파표지국 위치, 주파수를

읽어내는 과정

S3: 표지전파방위 측정과정 S4: 선수방위 산출과정

S5: 평활화 연산과정

Claims (4)

1. GPS(Global Positioning System) 수신기와 무선방향탐지기로 구성되고,

   1)GPS수신기로 상시 얻을 수 있는 자선위치의 위도·경도와,

   2)얻어진 자선위치로부터 가장 가까운 전파표지국을, 미리 준비한 테이블을 검색해서 결정하고, 상기 테이블로부터 읽어낸 그 전파표지국 위치의 위도·경도와,

   3)수신주파수가 상기 테이블 검색시에 읽어낸 표지전파의 주파수로 설정된 무선방향탐지기에의해 측정된 상기 전파표지국의 자선으로부터의 상대방위를 가지고서,

   구면삼각연산에의해 자선으로부터 본 상기 전파표지국의 진북으로부터의 방위를 산출하고, 자선의 선수방위를 산출하는 것과 동시에 상기 선수방위를 수치 데이터로서 주변 항법기기에 송출하도록 하는 것을 특징으로 하는 전파나침반.
2. 제 1 항에 있어서,

   자선위치를, 3국의 무선표지국의 위도·경도와, 무선방향탐지기에의해 측정된 무선표지국 간의 협각(挾角)을 가지고서 구면삼각연산에의해 산출하도록 한 것을 특징으로 하는 전파나침반.
3. 제 1 항에 있어서,

   GPS 수신기로부터의 자선위치 데이터가 결락된 경우에는, GPS 불량의 플래그(표시문자)를 나타내는 동시에, 과거에 얻어진 자선위치의 변분(變分)으로부터 연산에의해 새로운 자선위치를 추정하도록 하는 것을 특징으로 하는 전파나침반.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   시시각각 얻어진 선수방위값을, 요구되는 방위추종속도에 대응한 누적수의 이동평균값을 선수방위값으로 해서 출력하고, 새롭게 측정된 선수방위값과 상기 이동평균값과의 차가 소정의 값을 넘는 때에는, 그 새롭게 측정된 선수방위값을 출력하도록 하는 것을 특징으로 하는 전파나침반.