JP4597855B2 - 方位測定装置及び方位測定方法 - Google Patents
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前畑;ジャイロコンパスとオートパイロット;成山堂書店;1985;P1〜6
さらに、これらの短時間静定機能を採用した場合であっても、静定動作中にジャイロコンパスから出力される船首方位情報には大きな誤差が含まれているため、静定動作中は船首方位情報を使用することができなかった。
図1は、本発明の実施形態に係る船首方位測定装置(方位測定装置)を備えた船舶の構成ブロック図である。なお、図1では船舶の操舵機能構成のみを示し、スクリューの駆動機能等、他の機能構成については省略している。
まず、船舶が静止している場合の本船首方位測定装置Dの動作について説明する。
図2は、ジャイロコンパス1から出力されるジャイロコンパス方位信号φGYROの時間的変動を示すものである。この図において、横軸はジャイロコンパス1が起動してからの経過時間、縦軸は船舶の方位、つまり方位角を示している。なお、縦軸において、方位角0°の場合が真北を示している。図2からわかるように、静定動作中において、ジャイロコンパス方位信号φGYROは、真北の方位角を中心として周期約84(min)の正弦波状に変動しており、この変動は時間経過とともに減衰していく。このような変動がなくなり、完全に真北の方位角を示すと静定完了となる。
このように、静定動作中において、ジャイロコンパス1から出力されるジャイロコンパス方位信号φGYROは長時間に亘って変動している、つまり誤差を含んでいるため、正確な船首方位情報として使用することはできない。
上記のような特性を示すジャイロコンパス方位信号φGYROと、GPSコンパス方位信号φGPSとを用いて以下に述べる信号処理を施すことにより、短時間に正確な船首方位情報を得ることが可能である。
次に、船舶が所定の航行速度で航行及び旋回している場合の本船首方位測定装置Dの動作について説明する。
図7は、ジャイロコンパス1の起動時から約2時間後に、船舶を0°から5°の方位角に旋回させた場合のジャイロコンパス方位信号φGYROの時間的変動を示すものである。この図に示すように、旋回時においてジャイロコンパス方位信号φGYROは大きく変化することがわかる。また、図8は、GPSコンパス2の起動時から約2時間後に、船舶を0°から5°の方位角に旋回させた場合のGPSコンパス方位信号φGPSの時間的変動を示すものである。この図からわかるように、図7と同様、旋回時においてGPSコンパス方位信号φGPSは大きく変化する。
このように、第1の減算器5においてジャイロコンパス方位信号φGYROから速度誤差εVELが除去される。
Claims (2)
- 起動時から静定動作完了までに長周期の誤差成分を含む一方、短時間的には安定した船首方位を示す第1の方位信号を出力するジャイロコンパスと、
起動時から短周期の誤差成分を含む一方、長時間的には平均的に安定した船首方位を示す第2の方位信号、及び船舶の緯度を示す緯度信号を出力するGPSコンパスと、
前記船舶の航行速度を示す航行速度信号を出力する航行速度測定部と、
前記第2の方位信号、前記緯度信号及び前記航行速度信号に基づいて、前記船舶が東または西以外の針路を航行している場合に第1の方位信号に生じる速度誤差を算出し、当該速度誤差を示す速度誤差信号を出力する速度誤差算出部と、
前記第1の方位信号と前記速度誤差信号との差分を算出し、当該差分を示す第1の差分方位信号を出力する第1の減算器と、
前記第1の差分方位信号と前記第2の方位信号との差分を算出し、当該差分を示す第2の差分方位信号を出力する第2の減算器と、
前記第2の差分方位信号に含まれる、GPSコンパス固有の誤差に相当する高周波成分を減衰すると共に、ジャイロコンパス固有の誤差に相当する低周波成分を通過させてジャイロコンパス誤差信号として出力するLPFと、
前記第1の差分方位信号と前記ジャイロコンパス誤差信号との差分を算出し、当該差分を船首方位の真値を示す船首方位信号として出力する第3の減算器と、
を具備し、
前記ジャイロコンパスの静定動作中は、前記第3の減算器から出力される船首方位信号を船首方位情報として用い、前記ジャイロコンパスの静定動作が完了した後は、前記ジャイロコンパスから出力される第1の方位信号を船首方位情報として用いる
ことを特徴とする方位測定装置。 - ジャイロコンパスから出力される、起動時から静定動作完了までに長周期の誤差成分を含む一方、短時間的には安定した船首方位を示す第1の方位信号と、
GPSコンパスから出力される、起動時から短周期の誤差成分を含む一方、長時間的には平均的に安定した船首方位を示す第2の方位信号、及び船舶の緯度を示す緯度信号と、
航行速度測定部から出力される、前記船舶の航行速度を示す航行速度信号と、
を用いて船首方位を測定する方位測定方法であって、
前記第2の方位信号、前記緯度信号及び前記航行速度信号に基づいて、前記船舶が東または西以外の針路を航行している場合に第1の方位信号に生じる速度誤差を算出し、当該速度誤差を示す速度誤差信号を出力する第1ステップと、
前記第1の方位信号と前記速度誤差信号との差分を算出し、当該差分を示す第1の差分方位信号を出力する第2ステップと、
前記第1の差分方位信号と前記第2の方位信号との差分を算出し、当該差分を示す第2の差分方位信号を出力する第3ステップと、
前記第2の差分方位信号に含まれる、GPSコンパス固有の誤差に相当する高周波成分を減衰すると共に、ジャイロコンパス固有の誤差に相当する低周波成分を通過させてジャイロコンパス誤差信号として出力する第4ステップと、
前記第1の差分方位信号と前記ジャイロコンパス誤差信号との差分を算出し、当該差分を船首方位の真値を示す船首方位信号として出力する第5ステップと、
を有し、
前記ジャイロコンパスの静定動作中は、前記第5ステップで得られる船首方位信号を船首方位情報として用い、前記ジャイロコンパスの静定動作が完了した後は、前記ジャイロコンパスから出力される第1の方位信号を船首方位情報として用いる
ことを特徴とする方位測定方法。
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