JP3652775B2

JP3652775B2 - Ｇｐｓ航法装置

Info

Publication number: JP3652775B2
Application number: JP03428596A
Authority: JP
Inventors: 幹男中村
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1996-01-30
Filing date: 1996-01-30
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2016-01-30
Also published as: JPH09211100A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＧＰＳ(GLOBAL POSITIONING SYSTEM) 衛星から送信される信号を受信して、搭載する船舶等の移動体の位置や速度を測定するＧＰＳ航法装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
船舶等の移動体に搭載されるＧＰＳ航法装置は良く知られているが、ＧＰＳは地球周回軌道上に所定個数打ち上げられたＧＰＳ衛星から無線信号を送信し、この信号を船舶等に搭載されるＧＰＳ航法装置で受信し、衛星との擬似距離およびドップラ周波数を測定し、且つ送信される航法データを復調して信号を送信した衛星の位置および速度を情報として得、この擬似距離およびドップラ周波数と、衛星の位置および速度の情報とにより、移動体の位置および速度を未知数とした航法方程式を立て、この方程式を解法することにより移動体（正確にはＧＰＳアンテナ）の位置および速度（以下、これを測位情報と略記する）を求めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにＧＰＳ航法装置では、求められる測位情報は正確にはＧＰＳアンテナの位置を基準とする測位情報であり、通常ＧＰＳアンテナは移動体の所定位置に取り付けられ移動体と平行運動しているので、その誤差が問題となることはない。
然しながら移動体が例えば船舶等のような場合には、時化などによりローリングやピッチングあるいはヨーイング等が生じ、これによりアンテナが移動体の動きとは別に大きく揺動して誤った位置および速度が計測され記録されてしまう。
【０００４】
すなわち船舶の測位情報は、通常当該船舶の中心位置をもって計測記録され、この中心位置にＧＰＳアンテナが設置されていれば船舶がローリングやピッチングあるいはヨーイングしても測位情報に大きな誤差が生じることはないが、通常ＧＰＳアンテナは衛星からの電波を受信する等の必要性からこの中心位置から高く（遠く）離れた位置に設置されており、このためローリングやピッチングあるいはヨーイング等が生じた場合、この動きがＧＰＳアンテナに乗加されて加わりアンテナが移動体の動きとは別に大きく揺動し、誤った位置および速度が計測記録されてしまう。
そして航行記録においては、逐次一つ前のデータを基に測位情報が計測記録されて行くため、一度誤った計測が記録されてしまうと、その誤差を容易に除去できない。
特にＳＡ(SELECTIVE AVAILABILITY)の誤差が除去されるDIFFERENTIAL−ＧＰＳでは、この問題が顕著になる。
【０００５】
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、移動体の不自然な運動によりアンテナに大きな揺動が加わるような情況下においても正確な測位情報を計測できるＧＰＳ航法装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わるＧＰＳ航法装置は、移動体としての船舶に定めた測定点から、該船舶の高さ方向の同一直線上にそれぞれ距離を異にする第１のＧＰＳアンテナと第２のＧＰＳアンテナとを備え、この２個のＧＰＳアンテナでそれぞれ衛星からの信号を受信してそれぞれのアンテナ位置における測位情報を演算し、測定点からそれぞれ第１、第２のアンテナまでの既知の距離を基にした比例配分法により、上記測定点の測位データを得る手段を備えたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。本発明のＧＰＳ航法装置は、移動体が例えば船舶であり、ローリングやピッチングあるいはヨーイングを行っても、それにできるだけ影響されない位置を測定点と定め、この測定点から同一直線上にそれぞれ距離を異にする第１のＧＰＳアンテナと第２のＧＰＳアンテナとを備え、この２個のＧＰＳアンテナでそれぞれ衛星からの信号を受信してそれぞれのＧＰＳアンテナの測位情報を算出し、測定点からそれぞれ第１，第２のアンテナまでの既知の距離を基にした比例配分法により、測定点の測位データを得ることとしたものである。
【０００８】
すなわち、図１に示すように船舶１の中心１０を測定点と定め、この測定点から同一直線上の距離Ａに第１のＧＰＳアンテナ２０を設け、この第１のＧＰＳアンテナ２０から距離Ｂ｛測定点１０から距離（Ａ＋Ｂ）｝に第２のＧＰＳアンテナ３０を設ける。
第１のＧＰＳアンテナ２０および第２のＧＰＳアンテナ３０は、図２に示すようにそれぞれＧＰＳ受信機２１，３１および測位情報演算部２２，３２に接続され、各アンテナの位置における測位情報を測定点測位情報演算部１００へ出力する。
【０００９】
ここで、測定点の位置をＰ₀ ，速度をＶ₀ とし、第１のアンテナ２０の位置をＰ₁ ，速度をＶ₁ 、第２のアンテナ３０の位置をＰ₂ ，速度をＶ₂ とすると、既知の距離Ａ，Ｂを基にした比例配分法により、各点における位置と速度との関係は、以下の式が成立する。
（Ａ＋Ｂ）Ｐ₁ ＝Ｂ×Ｐ₀ ＋Ａ×Ｐ₂ ・・・式（１）
（Ａ＋Ｂ）Ｖ₁ ＝Ｂ×Ｖ₀ ＋Ａ×Ｖ₂ ・・・式（２）
この式（１），（２）は、
Ｐ₀ ＝｛（Ａ＋Ｂ）Ｐ₁ −Ａ×Ｐ₂ ｝／Ｂ・・・式（３）
Ｖ₀ ＝｛（Ａ＋Ｂ）Ｖ₁ −Ａ×Ｖ₂ ｝／Ｂ・・・式（４）に変形でき、
すなわち測定点１０の位置Ｐ₀ ，速度Ｖ₀ は、式（３）および式（４）により、第１のアンテナ２０の位置Ｐ₁ ，速度Ｖ₁ と、第２のアンテナ３０の位置Ｐ₂ ，速度Ｖ₂ とにより求めることができ、測定点測位情報演算部１００はこの演算を行い、測定点１０における測位情報を出力する。
【００１０】
そしてこの測定点１０は、上述のように船舶１がローリングやピッチングあるいはヨーイングしても、それにできるだけ影響されない位置を定めているので、結果として移動体の不自然な運動によりＧＰＳアンテナに大きな揺動等が加わっても、それによる誤計測を生ぜず、正確な移動体１の測位情報を出力する装置とできる。
【００１１】
なお上述の実施形態では、移動体の不自然な動きの例として船舶のローリング等で説明しているが、これは一例であり、移動体とアンテナとの相対位置が一時的に相違してしまうような移動体の不自然な動き全てが含まれることは言うまでもない。
また図２の説明では、ＧＰＳ受信機と測位情報演算部とを２系統の装置として説明しているが、２つのアンテナの測位情報を並行して演算処理できるものであれば、これらは１系統の構成とすることができる。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のＧＰＳ航法装置は、移動体の不自然な運動によりアンテナに大きな揺動等が加わるような情況下においても正確な測位情報を計測でき、高精度で信頼性の高い測位情報が得られるという効果がある。
特にＳＡの誤差が除去され船舶の揺動運動の誤差が顕著になるDIFFERENTIAL−ＧＰＳではその効果が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における比例配分法を説明するための配置図である。
【図２】本発明の一実施形態における装置構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１移動体（船舶）
１０測定点
２０第１のＧＰＳアンテナ
２１ＧＰＳ受信機
２２測位情報演算部
３０第２のＧＰＳアンテナ
３１ＧＰＳ受信機
３２測位情報演算部
１００測定点測位情報演算部

Claims

移動体に設けられ、ＧＰＳにより移動体の移動位置および速度の情報（以下、これを測位情報と略記する）を出力するＧＰＳ航法装置において、
移動体としての船舶に定めた測定点から、該船舶の高さ方向の同一直線上にそれぞれ距離を異にする第１のＧＰＳアンテナと第２のＧＰＳアンテナとを備え、この２個のＧＰＳアンテナでそれぞれ衛星からの信号を受信してそれぞれのアンテナ位置における測位情報を演算し、測定点からそれぞれ第１、第２のアンテナまでの既知の距離を基にした比例配分法により、上記測定点の測位データを得る手段、
を備えたことを特徴とするＧＰＳ航法装置。