專利名稱：電波羅盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及指示本船的船首方向的羅盤。
背景技術(shù)：
過(guò)去，在各種船舶中，作為在平時(shí)指示本船的船首方向的裝置，必定設(shè)置陀螺式羅盤、磁羅盤。
近年，人們提出了多種自動(dòng)舵機(jī)、各種導(dǎo)航裝置，但是，強(qiáng)烈要求實(shí)際時(shí)間的本船的船首方位數(shù)據(jù)。
在上述羅盤等中，配備模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，將船首方位作為數(shù)字值供給上述周邊設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
但是，由于價(jià)格較低的磁性羅盤以磁北為基準(zhǔn)，故伴隨地區(qū)，產(chǎn)生磁偏差，這樣在相對(duì)正北的船首方位的精度具有難點(diǎn)。另一方面，陀螺式羅盤的價(jià)格較高，難于為小型漁船采用。
本發(fā)明的目的在于消除這樣的問(wèn)題，提供價(jià)格較低的，并且精度較高的羅盤。
本發(fā)明的電波羅盤通過(guò)價(jià)格較低的廣泛普及的GPS接收機(jī)求出本船位置，通過(guò)方向探測(cè)器測(cè)定最接近該本船位置的電波標(biāo)識(shí)站的標(biāo)識(shí)電波的到來(lái)方向，根據(jù)已獲得的本船位置、電波標(biāo)識(shí)站的位置和本船與電波標(biāo)識(shí)站的相對(duì)方位，通過(guò)球面三角運(yùn)算，計(jì)算從本船看的電波標(biāo)識(shí)站相對(duì)正北的方位，自動(dòng)地按照實(shí)際時(shí)間計(jì)算本船的船首方位。
另外，在GPS系統(tǒng)中產(chǎn)生不利情況的場(chǎng)合，采用多個(gè)電波標(biāo)識(shí)站，計(jì)算本船方位，對(duì)上述功能進(jìn)行補(bǔ)充。
按照本發(fā)明的電波羅盤，由于以平時(shí)獲得的本船位置為基點(diǎn)，連續(xù)地沿用電波標(biāo)識(shí)站的選定、方位測(cè)定、船首方位演算，故可按照實(shí)際時(shí)間獲得船首方位。


圖1為表示本發(fā)明的本船位置與船首方位的關(guān)系的圖；圖2為表示本發(fā)明的電波羅盤的測(cè)定、運(yùn)算處理的過(guò)程的圖；圖3為表示相對(duì)正北(北極)，電波標(biāo)識(shí)站A’和本船B的位置處于與圖1不同的位置關(guān)系的場(chǎng)合的本船位置和船首方位的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖，對(duì)用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的電波羅盤的優(yōu)選形式進(jìn)行描述。
第1實(shí)施例圖1為表示本發(fā)明的本船位置與船首位置的關(guān)系的圖，α表示從本船位置看到的電波標(biāo)識(shí)站的方位，β表示電波標(biāo)識(shí)站相對(duì)本船的方位，γ表示本船的船首方位。
圖2為表示本發(fā)明的電波羅盤的測(cè)定、運(yùn)算處理的過(guò)程的圖。
在圖中，標(biāo)號(hào)1表示運(yùn)算、處理器，該運(yùn)算、處理器按照以下的運(yùn)算過(guò)程，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
步驟S1為GPS接收機(jī)2的本船位置的測(cè)定過(guò)程，步驟2為在下述表3中，選擇最接近在步驟S1獲得的本船位置數(shù)據(jù)的電波標(biāo)識(shí)站，對(duì)該位置和標(biāo)識(shí)電波的頻率進(jìn)行讀取的過(guò)程，該表3中存儲(chǔ)有預(yù)先配備的電波標(biāo)識(shí)站的位置(緯度、經(jīng)度)與標(biāo)識(shí)電波的頻率，步驟3為通過(guò)方向探測(cè)器4，在設(shè)定上述頻率的同時(shí)，測(cè)定電波標(biāo)識(shí)站的相對(duì)方位β的過(guò)程，步驟S4為根據(jù)在各步驟S1、S2、S3獲得的本船位置、電波標(biāo)識(shí)站位置、該電波標(biāo)識(shí)站相對(duì)本船的方位，通過(guò)球面三角計(jì)算，計(jì)算從本船看的電波標(biāo)識(shí)站相對(duì)正北的方位α，計(jì)算本船的船首方位Y的過(guò)程，步驟S5為通過(guò)平滑處理方式對(duì)在步驟4中，相應(yīng)獲得的船首方位數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算的過(guò)程，其為計(jì)算與連接有本羅盤的導(dǎo)航裝置所要求的反應(yīng)速度相對(duì)應(yīng)的累積數(shù)量的數(shù)據(jù)的移動(dòng)平均值，輸出船首方位數(shù)據(jù)的過(guò)程。
下面對(duì)圖1的位置關(guān)系中的船首方位的計(jì)算方法進(jìn)行描述。由Xb，Yb表示在步驟S1測(cè)定的本船位置的緯度、經(jīng)度，由Xa，Ya表示在步驟S2獲得的最靠近的電波標(biāo)識(shí)站的緯度、經(jīng)度。接著，如果在步驟S3，通過(guò)方向探測(cè)器4，測(cè)定相對(duì)本船的(從船首看的)電波標(biāo)識(shí)站的方位β，則在步驟S4，從本船看的電波標(biāo)識(shí)站相對(duì)北極(正北)的方位α這樣表示，α＝tan-1(I/J)。在這里，I，J分別為I＝cosXb×sin(Yb-Ya)J＝cosXa×sinXb-sinXa×cosXb×cos(Yb-Ya)因此，在步驟S4中，船首相對(duì)北極(正北)的方位γ可通過(guò)γ＝α+β求出。
圖3為表示相對(duì)正北(北極)，電波標(biāo)識(shí)站A’和本船B的位置處于與圖1不同的位置關(guān)系的場(chǎng)合的圖，θ1表示從船首B的船首看到的電波標(biāo)識(shí)站A’的相對(duì)方位，θ2表示從船首B的船首看到的電波標(biāo)識(shí)站A’的正北的方位，θx表示船首B的船首相對(duì)正北的方位。
此場(chǎng)合的船首方位的計(jì)算象如下進(jìn)行。即，Xb，Yb表示在步驟S1測(cè)定的本船B的位置的緯度、經(jīng)度，Xa，Ya表示在步驟S2獲得的最接近的電波標(biāo)識(shí)站A’的緯度、經(jīng)度。接看，如果在步驟S3，通過(guò)方向探測(cè)器4，測(cè)定相對(duì)本船的(從船首看的)電波標(biāo)識(shí)站的相對(duì)方位θ1，則在步驟S4，電波標(biāo)識(shí)站A’相對(duì)正北的方位θ2這樣表示，θ2＝tan-1(A/B)。在這里，A，B分別表示為A＝cosXb×sin(Yb-Ya)B＝cosXa×sinXb-sinXa×cosXb×cos(Yb-Ya)因此，在步驟S4，船首相對(duì)正北(北極)的方位θx可通過(guò)下述公式求出θ2＞θ1時(shí)，θx＝θ2-θ1θ2＜θ1時(shí)，θx＝(θ2+360)-θ1本船位置根據(jù)三站的電波標(biāo)識(shí)站的緯度、經(jīng)度，與通過(guò)無(wú)線方向探測(cè)器測(cè)定的無(wú)線標(biāo)識(shí)站之間的夾角，借助球面三角運(yùn)算進(jìn)行計(jì)算。本船位置的測(cè)定過(guò)程中，在步驟S1，從表3中，讀取假定的最接近本船位置的3個(gè)電波標(biāo)識(shí)站的數(shù)據(jù)，通過(guò)球面三角運(yùn)算，計(jì)算本船位置。
接著，通過(guò)進(jìn)行步驟S3，S4，S5的過(guò)程，輸出船首方位。
權(quán)利要求
1.一種電波羅盤，其特征在于該電波羅盤由GPS全球定位系統(tǒng)接收機(jī)與無(wú)線方向探測(cè)器構(gòu)成；根據(jù)1)通過(guò)GPS接收機(jī)在平時(shí)獲得的本船位置的緯度、經(jīng)度；2)對(duì)預(yù)先配備的表進(jìn)行檢索而確定最靠近已獲得的本船位置的電波標(biāo)識(shí)站，從上述表讀取的該電波標(biāo)識(shí)站的位置的緯度、經(jīng)度；3)通過(guò)在接收頻率設(shè)定為在上述表檢索時(shí)讀取的標(biāo)識(shí)電波的頻率的無(wú)線方向探測(cè)器測(cè)定的上述電波標(biāo)識(shí)站相對(duì)本船的方位；通過(guò)球面三角運(yùn)算，計(jì)算從本船看的上述電波標(biāo)識(shí)站相對(duì)正北的方位，在計(jì)算該本船的船首方位的同時(shí)，將該船首方位作為數(shù)值數(shù)據(jù)，傳送給周邊導(dǎo)航裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電波羅盤，其特征在于本船位置根據(jù)三站的電波標(biāo)識(shí)站的緯度、經(jīng)度，與通過(guò)無(wú)線方向探測(cè)器測(cè)定的無(wú)線標(biāo)識(shí)站之間的夾角，借助球面三角運(yùn)算進(jìn)行計(jì)算。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電波羅盤，其特征在于在來(lái)自GPS接收機(jī)的本船位置數(shù)據(jù)缺少的場(chǎng)合，在形成GPS不良的標(biāo)志的同時(shí)，根據(jù)過(guò)去獲得的本船位置的變化量，借助運(yùn)算，推定新的本船位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中的任何一項(xiàng)所述的電波羅盤，其特征在于對(duì)于相應(yīng)獲得的船首方位值，將與所要求的方位跟蹤速度相對(duì)應(yīng)的累積數(shù)量的移動(dòng)平均值作為船首方位值而輸出，當(dāng)新測(cè)定的船首方位值與上述移動(dòng)平均值的差超過(guò)規(guī)定值時(shí)，輸出該新測(cè)定的船首方位值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電波羅盤，該羅盤代替高價(jià)的旋轉(zhuǎn)羅盤、精度不好的磁羅盤，精度高，并且價(jià)格較低。根據(jù)通過(guò)GPS接收機(jī)測(cè)定的本船位置，及通過(guò)檢索而確定最靠近該位置的電波標(biāo)識(shí)站的方式獲得的位置，及通過(guò)方向探測(cè)器測(cè)定該電波標(biāo)識(shí)站所發(fā)射的標(biāo)識(shí)電波的到來(lái)方向而獲得的電波標(biāo)識(shí)站相對(duì)本船的方位，通過(guò)球面三角運(yùn)算，計(jì)算本船的船首方位。
文檔編號(hào)G01C17/32GK1590959SQ20031011575
公開(kāi)日2005年3月9日 申請(qǐng)日期2003年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月5日
發(fā)明者谷前哲, 保田彪, 森本克英, 町田諭 申請(qǐng)人:太洋無(wú)線株式會(huì)社