JPH11325904A - 地磁気方位センサ - Google Patents
地磁気方位センサInfo
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- JPH11325904A JPH11325904A JP13860098A JP13860098A JPH11325904A JP H11325904 A JPH11325904 A JP H11325904A JP 13860098 A JP13860098 A JP 13860098A JP 13860098 A JP13860098 A JP 13860098A JP H11325904 A JPH11325904 A JP H11325904A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 測定しようとしている地点の緯度および経度
が未知であっても磁方位を自動的に補正して真方位を求
める地磁気方位センサを提供する。 【解決手段】 地磁気センサ１、傾斜センサ２、地磁気
センサ１により検出された磁気出力および傾斜センサ２
により検出された姿勢角を入力して磁気出力の傾斜を姿
勢角により水平に補正する補正計算部３２、補正計算部
３２の計算結果を入力して磁方位ψを計算する方位計算
部３３、ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号を受信す
るアンテナ４、ＧＰＳ信号を入力して緯度経度情報を出
力するＧＰＳ受信機５を具備し、緯度経度情報を入力し
て偏角δψを計算する偏角計算部３４、磁方位ψと偏角
δψとを加算して補正された真方位ψ’を出力する加算
部３５を具備する地磁気方位センサ。
が未知であっても磁方位を自動的に補正して真方位を求
める地磁気方位センサを提供する。 【解決手段】 地磁気センサ１、傾斜センサ２、地磁気
センサ１により検出された磁気出力および傾斜センサ２
により検出された姿勢角を入力して磁気出力の傾斜を姿
勢角により水平に補正する補正計算部３２、補正計算部
３２の計算結果を入力して磁方位ψを計算する方位計算
部３３、ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号を受信す
るアンテナ４、ＧＰＳ信号を入力して緯度経度情報を出
力するＧＰＳ受信機５を具備し、緯度経度情報を入力し
て偏角δψを計算する偏角計算部３４、磁方位ψと偏角
δψとを加算して補正された真方位ψ’を出力する加算
部３５を具備する地磁気方位センサ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、地磁気方位セン
サに関し、特に、測定しようとしている地点の経度およ
び緯度が未知であっても磁方位を自動的に補正して真方
位を求める地磁気方位センサに関する。
サに関し、特に、測定しようとしている地点の経度およ
び緯度が未知であっても磁方位を自動的に補正して真方
位を求める地磁気方位センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】地磁気方位センサの従来例を図３を参照
して具体的に説明する。図３において、１は地磁気セン
サを示す。この地磁気センサ１はｒｏｌｌ或いはＸ軸方
向の地磁気センサＸ、ｐｉｔｃｉ或いはＹ軸方向の地磁
気センサＹおよびｙａｗ或いはＺ軸方向の地磁気センサ
Ｚの３者より成る。ｘtmは地磁気センサＸの検出したＸ
軸方向磁気出力、ｙtmは地磁気センサＹの検出したＹ軸
方向磁気出力、ｚtmは地磁気センサＺの検出したＺ軸方
向磁気出力を示す。
して具体的に説明する。図３において、１は地磁気セン
サを示す。この地磁気センサ１はｒｏｌｌ或いはＸ軸方
向の地磁気センサＸ、ｐｉｔｃｉ或いはＹ軸方向の地磁
気センサＹおよびｙａｗ或いはＺ軸方向の地磁気センサ
Ｚの３者より成る。ｘtmは地磁気センサＸの検出したＸ
軸方向磁気出力、ｙtmは地磁気センサＹの検出したＹ軸
方向磁気出力、ｚtmは地磁気センサＺの検出したＺ軸方
向磁気出力を示す。
【０００３】２は傾斜センサを示す。この傾斜センサ２
は傾斜センサｒｏｌｌおよび傾斜センサｐｉｔｃｉの２
者より成る。φは傾斜センサｒｏｌｌの検出したｒｏｌ
ｌ軸方向姿勢角、θは傾斜センサｐｉｔｃｉの検出した
ｐｉｔｃｉ軸方向姿勢角を示す。３は演算処理装置を示
す。この演算処理装置３は、装置内部における演算計算
処理を実施する計算機３１、回転行列を計算する補正計
算部３２、補正計算部３２の計算結果を入力して磁方位
を計算する方位計算部３３より成る。補正計算部３２に
は、地磁気センサ１により検出されたＸ軸方向磁気出力
ｘtm、Ｙ軸方向磁気出力ｙtmおよびＺ軸方向磁気出力ｚ
tmが入力されると共に、傾斜センサ２により検出された
ｒｏｌｌ軸方向姿勢角φおよびｐｉｔｃｉ軸方向姿勢角
θが入力される。
は傾斜センサｒｏｌｌおよび傾斜センサｐｉｔｃｉの２
者より成る。φは傾斜センサｒｏｌｌの検出したｒｏｌ
ｌ軸方向姿勢角、θは傾斜センサｐｉｔｃｉの検出した
ｐｉｔｃｉ軸方向姿勢角を示す。３は演算処理装置を示
す。この演算処理装置３は、装置内部における演算計算
処理を実施する計算機３１、回転行列を計算する補正計
算部３２、補正計算部３２の計算結果を入力して磁方位
を計算する方位計算部３３より成る。補正計算部３２に
は、地磁気センサ１により検出されたＸ軸方向磁気出力
ｘtm、Ｙ軸方向磁気出力ｙtmおよびＺ軸方向磁気出力ｚ
tmが入力されると共に、傾斜センサ２により検出された
ｒｏｌｌ軸方向姿勢角φおよびｐｉｔｃｉ軸方向姿勢角
θが入力される。
【０００４】以上の地磁気方位センサは、補正計算部３
２に対して、地磁気センサ１により検出されたＸ軸方向
磁気出力ｘtm、Ｙ軸方向磁気出力ｙtmおよびＺ軸方向磁
気出力ｚtmが入力されると共に傾斜センサ２により検出
されたｒｏｌｌ軸方向姿勢角φおよびｐｉｔｃｉ軸方向
姿勢角θが入力され、ここにおいて回転行列の計算が実
施される。これにより、直交３軸の地磁気センサ１の磁
気出力の傾斜は傾斜センサ２の検出した姿勢角により補
正され、水平で直交した磁気出力のデータに変換され
る。
２に対して、地磁気センサ１により検出されたＸ軸方向
磁気出力ｘtm、Ｙ軸方向磁気出力ｙtmおよびＺ軸方向磁
気出力ｚtmが入力されると共に傾斜センサ２により検出
されたｒｏｌｌ軸方向姿勢角φおよびｐｉｔｃｉ軸方向
姿勢角θが入力され、ここにおいて回転行列の計算が実
施される。これにより、直交３軸の地磁気センサ１の磁
気出力の傾斜は傾斜センサ２の検出した姿勢角により補
正され、水平で直交した磁気出力のデータに変換され
る。
【０００５】
【数１】 そして、補正計算部３２において補正されたデータは方
位計算部３３に入力され、ここにおいて磁方位の計算が
実施される。
位計算部３３に入力され、ここにおいて磁方位の計算が
実施される。
【０００６】
【数２】 以上の通り、その一方のデータにより他方のデータを除
算し、除算結果のａｒｃｔａｎを磁方位ψとするもので
ある。
算し、除算結果のａｒｃｔａｎを磁方位ψとするもので
ある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、磁北即ち磁
方位と真北即ち真方位とは一般に等しくはなく、両者の
間には偏差、即ち偏角が存在している。そして、この偏
角は地球上の各観測地点において異なる値を示す。即
ち、地球上の各観測地点において磁方位は同一の測定値
を示していても、偏角は地球上の各観測地点において相
違しているので、相異なる地点において同様の基準で方
向を知りたい場合、磁方位ではなくして真方位を示す必
要がある。
方位と真北即ち真方位とは一般に等しくはなく、両者の
間には偏差、即ち偏角が存在している。そして、この偏
角は地球上の各観測地点において異なる値を示す。即
ち、地球上の各観測地点において磁方位は同一の測定値
を示していても、偏角は地球上の各観測地点において相
違しているので、相異なる地点において同様の基準で方
向を知りたい場合、磁方位ではなくして真方位を示す必
要がある。
【０００８】この真方位を得るには、先ず、当該測定地
点の緯度および経度を測定し、この測定値に基づいて偏
角を計算し、この偏角により磁方位を補正して真方位を
求める必要があり、この真方位を求める操作は簡単容易
という訳ではない。この発明は、測定しようとしている
地点の経度および緯度が未知であっても磁方位を自動的
に補正して真方位を求める上述の問題を解消した地磁気
方位センサを提供するものである。
点の緯度および経度を測定し、この測定値に基づいて偏
角を計算し、この偏角により磁方位を補正して真方位を
求める必要があり、この真方位を求める操作は簡単容易
という訳ではない。この発明は、測定しようとしている
地点の経度および緯度が未知であっても磁方位を自動的
に補正して真方位を求める上述の問題を解消した地磁気
方位センサを提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１：地磁気センサ
１を具備し、傾斜センサ２を具備し、地磁気センサ１に
より検出された磁気出力および傾斜センサ２により検出
された姿勢角を入力して磁気出力の傾斜を姿勢角により
水平に補正する補正計算部３２を具備し、補正計算部３
２の計算結果を入力して磁方位ψを計算する方位計算部
３３を具備し、ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号を
受信するアンテナ４を具備し、ＧＰＳ信号を入力して緯
度経度情報を出力するＧＰＳ受信機５を具備し、緯度経
度情報を入力して偏角δψを計算する偏角計算部３４を
具備し、磁方位ψと偏角δψとを加算して補正された真
方位ψ’を出力する加算部３５を具備する地磁気方位セ
ンサを構成した。
１を具備し、傾斜センサ２を具備し、地磁気センサ１に
より検出された磁気出力および傾斜センサ２により検出
された姿勢角を入力して磁気出力の傾斜を姿勢角により
水平に補正する補正計算部３２を具備し、補正計算部３
２の計算結果を入力して磁方位ψを計算する方位計算部
３３を具備し、ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号を
受信するアンテナ４を具備し、ＧＰＳ信号を入力して緯
度経度情報を出力するＧＰＳ受信機５を具備し、緯度経
度情報を入力して偏角δψを計算する偏角計算部３４を
具備し、磁方位ψと偏角δψとを加算して補正された真
方位ψ’を出力する加算部３５を具備する地磁気方位セ
ンサを構成した。
【００１０】そして、請求項２：請求項１に記載される
地磁気方位センサにおいて、地磁気センサ１はｒｏｌｌ
軸方向の地磁気センサＸ、ｐｉｔｃｉ軸方向の地磁気セ
ンサＹおよびｙａｗ軸方向の地磁気センサＺの３者より
成り、傾斜センサ２はｒｏｌｌ軸方向の傾斜センサｒｏ
ｌｌおよびｐｉｔｃｉ軸方向の傾斜センサｐｉｔｃｉの
２者より成る地磁気方位センサを構成した
地磁気方位センサにおいて、地磁気センサ１はｒｏｌｌ
軸方向の地磁気センサＸ、ｐｉｔｃｉ軸方向の地磁気セ
ンサＹおよびｙａｗ軸方向の地磁気センサＺの３者より
成り、傾斜センサ２はｒｏｌｌ軸方向の傾斜センサｒｏ
ｌｌおよびｐｉｔｃｉ軸方向の傾斜センサｐｉｔｃｉの
２者より成る地磁気方位センサを構成した
【００１１】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図１の実
施例を参照して説明する。図１の実施例は、経度および
緯度が未知であっても磁方位を自動的に補正して真方位
を求める構成として、ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ
信号を受信するアンテナ、ＧＰＳ信号を入力して緯度経
度情報を出力するＧＰＳ受信機および偏角計算部を、図
２の実施例に付加したものに相当する。
施例を参照して説明する。図１の実施例は、経度および
緯度が未知であっても磁方位を自動的に補正して真方位
を求める構成として、ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ
信号を受信するアンテナ、ＧＰＳ信号を入力して緯度経
度情報を出力するＧＰＳ受信機および偏角計算部を、図
２の実施例に付加したものに相当する。
【００１２】図１における地磁気センサ１および傾斜セ
ンサ２は図２の実施例において使用されるセンサと共通
している。４はＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号を
受信するアンテナを示す。５はアンテナ４の受信したＧ
ＰＳ信号を入力して緯度経度情報を出力するＧＰＳ受信
機である。
ンサ２は図２の実施例において使用されるセンサと共通
している。４はＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号を
受信するアンテナを示す。５はアンテナ４の受信したＧ
ＰＳ信号を入力して緯度経度情報を出力するＧＰＳ受信
機である。
【００１３】演算処理装置３０は、図２の演算処理装置
３に対してＧＰＳ受信機５の出力する緯度経度情報を入
力して偏角δψを計算する偏角計算部３４、および方位
計算部３３の計算結果である磁方位ψと偏角計算部３４
の計算結果である偏角δψとを加算して補正された真方
位ψ’を出力する加算部３５を付加したものである。こ
の発明の地磁気方位センサも、演算処理装置３０の補正
計算部３２に対して地磁気センサ１により検出されたＸ
軸方向磁気出力ｘtm、Ｙ軸方向磁気出力ｙtmおよびＺ軸
方向磁気出力ｚtmが入力されると共に、傾斜センサ２に
より検出されたｒｏｌｌ軸方向姿勢角φおよびｐｉｔｃ
ｉ軸方向姿勢角θが入力され、ここにおいて回転行列の
計算が実施される。これにより、直交３軸の地磁気セン
サ１の磁気出力の傾斜は傾斜センサ２の検出した姿勢角
により補正され、水平で直交した磁気出力のデータに変
換される。
３に対してＧＰＳ受信機５の出力する緯度経度情報を入
力して偏角δψを計算する偏角計算部３４、および方位
計算部３３の計算結果である磁方位ψと偏角計算部３４
の計算結果である偏角δψとを加算して補正された真方
位ψ’を出力する加算部３５を付加したものである。こ
の発明の地磁気方位センサも、演算処理装置３０の補正
計算部３２に対して地磁気センサ１により検出されたＸ
軸方向磁気出力ｘtm、Ｙ軸方向磁気出力ｙtmおよびＺ軸
方向磁気出力ｚtmが入力されると共に、傾斜センサ２に
より検出されたｒｏｌｌ軸方向姿勢角φおよびｐｉｔｃ
ｉ軸方向姿勢角θが入力され、ここにおいて回転行列の
計算が実施される。これにより、直交３軸の地磁気セン
サ１の磁気出力の傾斜は傾斜センサ２の検出した姿勢角
により補正され、水平で直交した磁気出力のデータに変
換される。
【００１４】
【数３】 日本列島内の偏角計算式を９５年版理科年表から抜粋し
て示すと、以下の通りである。ところで、地磁気は一定
不変のものではなく、周期的にも不規則的にも変化する
ものであり、これは１９９０年値の近似式である。 δψ＝７゜２２. ８２´＋２１. ０１´×△Γ−７. ３
６´×△Λ−０. １９７´×△Γ2＋０. ５８７´×△
Γ・△Λ−０. ９６１´×△Λ2 （西偏）［ｄｅｇ］ 但し、△Γ＝Γ−３７゜Ｎ △Λ＝Λ−１３８゜Ｅ Γ：緯度［ｄｅｇ］ Λ：経度［ｄｅｇ］ 補正計算部３２において補正されたデータは方位計算部
３３に入力され、ここにおいて磁方位ψの計算が実施さ
れる。
て示すと、以下の通りである。ところで、地磁気は一定
不変のものではなく、周期的にも不規則的にも変化する
ものであり、これは１９９０年値の近似式である。 δψ＝７゜２２. ８２´＋２１. ０１´×△Γ−７. ３
６´×△Λ−０. １９７´×△Γ2＋０. ５８７´×△
Γ・△Λ−０. ９６１´×△Λ2 （西偏）［ｄｅｇ］ 但し、△Γ＝Γ−３７゜Ｎ △Λ＝Λ−１３８゜Ｅ Γ：緯度［ｄｅｇ］ Λ：経度［ｄｅｇ］ 補正計算部３２において補正されたデータは方位計算部
３３に入力され、ここにおいて磁方位ψの計算が実施さ
れる。
【００１５】
【数４】 以上の通り、その一方のデータにより他方のデータを除
算し、除算結果のａｒｃｔａｎを磁方位とするものであ
る。ここで、この発明の地磁気方位センサは、一方にお
いて、ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号をアンテナ
４により受信し、ＧＰＳ受信機５はこれに基づいて当該
受信地点の緯度経度情報を出力する。ＧＰＳ受信機５か
ら得られる緯度経度情報は演算処理装置３０の偏角計算
部３４に入力され、ここにおいて偏角δψを計算する。
この偏角δψは加算部３５において方位計算部３３の計
算結果である磁方位ψに加算され、加算結果として真方
位ψ’が得られる。
算し、除算結果のａｒｃｔａｎを磁方位とするものであ
る。ここで、この発明の地磁気方位センサは、一方にお
いて、ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号をアンテナ
４により受信し、ＧＰＳ受信機５はこれに基づいて当該
受信地点の緯度経度情報を出力する。ＧＰＳ受信機５か
ら得られる緯度経度情報は演算処理装置３０の偏角計算
部３４に入力され、ここにおいて偏角δψを計算する。
この偏角δψは加算部３５において方位計算部３３の計
算結果である磁方位ψに加算され、加算結果として真方
位ψ’が得られる。
【００１６】
【発明の効果】以上の通りであって、この発明によれ
ば、ＧＰＳ衛星を使用した測位装置により、測定地点の
経度緯度が未知であっても自動的にその緯度経度情報を
得ることができ、これを計算機により読み込んで偏角の
自動計算を実施する。この自動計算された偏角を使用し
て磁方位の補正を実時間で実施し、現在位置における真
方位を得るすることができる。
ば、ＧＰＳ衛星を使用した測位装置により、測定地点の
経度緯度が未知であっても自動的にその緯度経度情報を
得ることができ、これを計算機により読み込んで偏角の
自動計算を実施する。この自動計算された偏角を使用し
て磁方位の補正を実時間で実施し、現在位置における真
方位を得るすることができる。
【００１７】そして、ＧＰＳ衛星は全地球表面を測定範
囲としてカバーしているので、地球表面の何れの地点に
おいてもその真方位を実時間で測定計算することができ
る。また、磁気方位センサを航空機、走行車その他の移
動体に載置して移動状態においても地磁気センサの検出
結果を自動的に補正することができる。
囲としてカバーしているので、地球表面の何れの地点に
おいてもその真方位を実時間で測定計算することができ
る。また、磁気方位センサを航空機、走行車その他の移
動体に載置して移動状態においても地磁気センサの検出
結果を自動的に補正することができる。
【図１】実施例を説明する図。
【図２】方位軸を示す図。
【図３】従来例を説明する図。
１ 地磁気センサ ２ 傾斜センサ ３ 演算処理装置 ３０ 演算処理装置 ３１ 計算機 ３２ 補正計算部 ３３ 方位計算部 ３４ 偏角計算部 ３５ 加算部 ４ アンテナ ５ ＧＰＳ受信機
Claims (2)
- 【請求項１】 地磁気センサを具備し、 傾斜センサを具備し、 地磁気センサにより検出された磁気出力および傾斜セン
サにより検出された姿勢角を入力して磁気出力の傾斜を
姿勢角により水平に補正する補正計算部を具備し、 補正計算部の計算結果を入力して磁方位を計算する方位
計算部を具備し、 ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号を受信するアンテ
ナを具備し、 ＧＰＳ信号を入力して緯度経度情報を出力するＧＰＳ受
信機を具備し、 緯度経度情報を入力して偏角を計算する偏角計算部を具
備し、 磁方位と偏角とを加算して補正された真方位を出力する
加算部を具備することを特徴とする地磁気方位センサ。 - 【請求項２】 請求項１に記載される地磁気方位センサ
において、 地磁気センサはｒｏｌｌ軸方向の地磁気センサ、ｐｉｔ
ｃｉ軸方向の地磁気センサおよびｙａｗ軸方向の地磁気
センサの３者より成り、 傾斜センサはｒｏｌｌ軸方向の傾斜センサおよびｐｉｔ
ｃｉ軸方向の傾斜センサの２者より成ることを特徴とす
る地磁気方位センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13860098A JPH11325904A (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | 地磁気方位センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13860098A JPH11325904A (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | 地磁気方位センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11325904A true JPH11325904A (ja) | 1999-11-26 |
Family
ID=15225887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13860098A Withdrawn JPH11325904A (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | 地磁気方位センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11325904A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1998
- 1998-05-20 JP JP13860098A patent/JPH11325904A/ja not_active Withdrawn
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