(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。  
【請求項２】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、方位測定装置及び方位測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、方位測定装置の１つとしてジャイロコンパスが知られている。周知のように、機械式のジャイロコンパスとは、３軸の自由度を有する高速回転体（ジャイロ）の方向保持性と、地球の自転運動及び重力とを利用して真北を指し示すものである。このようなジャイロコンパスは、主に船舶の船首方位測定装置として用いられ、オートパイロット等の船舶の航行機能に対して船首方位情報を伝達するという重要な役割を担っている(例えば下記非特許文献１参照)。
【０００３】
ところで、上記のようにジャイロを用いる機械式のジャイロコンパスの場合、起動後に安定して真北を指し示すまでの時間（静定時間）が数時間必要であり、その間正確な船首方位情報を得られないという問題がある。そのため、スペリー式のジャイロコンパスの場合、ジャイロに直接トルクを加えることにより、真北に近い方位まで強制的にジャイロコンパスを指北させ、静定時間を短縮する方法が採用されている。
【０００４】
また、アンシューツ／ツェー・プラーツ式のジャイロコンパスの場合、ジャイロを含む転輪球が支持液と呼ばれる液体中に浮いている構造を採っていることから、上記のようにジャイロに直接トルクを加えることが困難なため、短時間静定器と呼ばれる装置を備えることにより静定時間の短縮を図っている。この短時間静定器は、ジャイロの回転速度を遅くすれば不衰滅振揺の周期が短くなり、不衰滅振揺の俯仰角が小さくなることを利用したものである。つまり、ジャイロコンパスの起動時において、短時間静定器によって、まずジャイロへ供給するＡＣ電源の周波数を６０Ｈｚに設定することでジャイロの回転速度を遅くし、短時間で真北付近の方位にて不衰滅振揺を発生させる。その後、ＡＣ電源の周波数を３３３Ｈｚに切り替えて、通常の運転状態に移行することにより、短時間静定を実現する。
【０００５】
さらに、近年では、ジャイロコンパスを事前に起動させておき、使用時には静定動作が完了し所望の性能が得られるよう、タイマによる事前静定機能を備えるジャイロコンパスも実用化されている。
【非特許文献１】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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のようにジャイロに直接トルクを加える機能や短時間静定器を備えるジャイロコンパスの場合、部品点数が増えることにより、コストの増加や装置の大型化を招くという問題があった。また、タイマによる事前静定機能を備えるジャイロコンパスの場合、ユーザによるタイマの入れ忘れがあると使用時までに静定動作が完了しないという問題があった。
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。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ジャイロコンパスが静定動作中であっても正確な方位情報を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明では、方位測定装置に係る第１の解決手段として、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、という手段を採用する。
【００１２】
さらに、本発明では、方位測定方法に係る第１の解決手段として、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、という手段を採用する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、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、短時間的にみれば安定した方位を示すジャイロコンパスの出力信号と、起動時から短周期の誤差成分を含む一方、長時間的にみれば平均的に安定した方位を示す方位検出手段（例えばＧＰＳコンパス）の出力信号との２つの信号を用いて互いの弱点を補完し合うことにより、ジャイロコンパスが静定動作中であっても正確な方位情報を得ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
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。
【００１６】
この図に示すように、本船首方位測定装置Ｄは、ジャイロコンパス１、ＧＰＳ(Global Positioning System)コンパス２、航行速度測定部３、速度誤差算出部４、第１の減算器５、第２の減算器６、ＬＰＦ(Low Pass Filter)７及び第３の減算器８から構成されている。
【００１７】
ジャイロコンパス１は、例えばスペリー式またはアンシューツ／ツェー・プラーツ式等の機械式のジャイロコンパスであり、３軸の自由度を有する高速回転体（ジャイロ）の方向保持性と、地球の自転運動及び重力とを利用して船舶の船首方位を測定し、当該船首方位を示すジャイロコンパス方位信号φＧＹＲＯを第１の減算器５に出力する。ＧＰＳコンパス２は、ＴＨＤ(Transmitting Heading Devices：船首方位伝達装置)の１つであり、全地球測位システム(Global Positioning System)を利用して船首方位を測定し、当該船首方位を示すＧＰＳコンパス方位信号φＧＰＳを速度誤差算出部４及び第２の減算器６に出力する。また、このＧＰＳコンパス２は、船舶の緯度を測定し、当該緯度を示す緯度信号ｓ１を速度誤差算出部４に出力する。
【００１８】
航行速度測定部３は、例えば電磁ログであり、船舶の航行速度を測定し、当該航行速度を示す航行速度信号ｓ２を速度誤差算出部４に出力する。速度誤差算出部４は、上記ＧＰＳコンパス２から入力されるＧＰＳコンパス方位信号φＧＰＳ及び緯度信号ｓ１と、航行速度測定部３から入力される航行速度信号ｓ２とに基づいて、船舶が東または西以外の針路を航行している場合にジャイロコンパス１のジャイロコンパス方位信号φＧＹＲＯに生じる速度誤差εＶＥＬを算出し、当該速度誤差εＶＥＬを示す速度誤差信号ｓ３を第１の減算器５に出力する。なお、この速度誤差εＶＥＬの算出方法についての詳細は後述する。
【００１９】
第１の減算器５は、上記ジャイロコンパス１から入力されるジャイロコンパス方位信号φＧＹＲＯと、速度誤差算出部４から入力される速度誤差信号ｓ３との差分を算出し、当該差分を示す第１の差分方位信号φＧ１を第２の減算器６及び第３の減算器８に出力する。第２の減算器６は、上記第１の減算器５から入力される第１の差分方位信号φＧ１と、ＧＰＳコンパス２から入力されるＧＰＳコンパス方位信号φＧＰＳとの差分を算出し、当該差分を示す第２の差分方位信号φＧ２をＬＰＦ７に出力する。
【００２０】
ＬＰＦ７は、上記第２の減算器６から入力される第２の差分方位信号φＧ２の高周波成分（具体的には数秒単位の周期を有する成分）を減衰すると共に、低周波成分（具体的には数十分単位の周期を有する成分）を通過させ、ジャイロコンパス誤差信号ｓ４として第３の減算器８に出力する。第３の減算器８は、上記第１の減算器５から入力される第１の差分方位信号φＧ１と、ＬＰＦ７から入力されるジャイロコンパス誤差信号ｓ４との差分を算出する。これら第１の差分方位信号φＧ１とジャイロコンパス誤差信号ｓ４との差分が船首方位の真値を示すものである。つまり第３の減算器８は、船首方位の真値を示す船首方位信号φＧ３を操舵部９に出力する。
【００２１】
操舵部９は、オートパイロット機能を有し、上記船首方位測定装置Ｄにおける第３の減算器８から入力される船首方位信号φＧ３を基に、舵１１の舵角を制御するための舵角制御信号を舵駆動部１０に出力する。舵駆動部１０は、上記舵角制御信号に基づいて舵１１を駆動する。舵１１は、上記舵駆動部１０によって駆動され、操舵部９によって指示された舵角によって船舶の針路を規定するものである。
【００２２】
なお、本船首方位測定装置Ｄから得られる船首方位信号φＧ３を、操舵部９だけでなく、レピータコンパスやその他の航海機器に使用しても良い。また、操舵部９は、オートパイロット機能だけでなく、操縦者の手動操作に基づいて舵１１の舵角を制御する機能も有していても良い。
【００２３】
次に、このように構成された本船首方位測定装置Ｄの動作について説明する。
【００２４】
[船舶が静止している場合]
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。
【００２５】
また、ＧＰＳコンパス２から出力されるＧＰＳコンパス方位信号φＧＰＳの時間的変動を図３に示す。この図において、横軸はＧＰＳコンパス２が起動してからの経過時間、縦軸は船舶の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３からわかるように、ＧＰＳコンパス方位信号φＧＰＳは、起動直後から長時間に亘って平均的にはほぼ真の方位角を指し示しているが、短時間的には高周波成分を多く含んでいる。つまり、ＧＰＳコンパス２を用いると静定時間はほぼ無視できるが、短時間的には高周波の誤差を多く含んでいるため、正確な船首方位情報として使用することはできない。一方、ジャイロコンパス方位信号φＧＹＲＯは、図２からわかるように、長時間的には大きな誤差を含んでいるが、数十秒程度の短時間的にはほぼ一定の方位角を示している。
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。
【００２６】
ここで、静止時の真の方位角をφｓ、ジャイロコンパス１の固有の誤差をεＧＹＲＯとすると、ジャイロコンパス方位信号φＧＹＲＯは下記関係式（１）で表される。ジャイロコンパス１は、下記関係式（１）で表されるジャイロコンパス方位信号φＧＹＲＯを第１の減算器５に出力する。
【００２７】
【数１】
0004597855.tif 000002
【００２８】
また、ＧＰＳコンパス２の固有の誤差をεＧＰＳとすると、ＧＰＳコンパス方位信号φＧＰＳは下記関係式（２）で表される。ＧＰＳコンパス２は、下記関係式（２）で表されるＧＰＳコンパス方位信号φＧＰＳを速度誤差算出部４及び第２の減算器６に出力する。
【００２９】
【数２】
0004597855.tif 000003
【００３０】
船舶が静止している場合、ジャイロコンパス方位信号φＧＹＲＯに含まれる速度誤差成分εＶＥＬを算出する必要がないため、速度誤差算出部４は動作せず、速度誤差信号ｓ３は出力されない。この場合、第１の減算器５は、第１の差分方位信号φＧ１として、ジャイロコンパス方位信号φＧＹＲＯを第２の減算器６及び第３の減算器８に出力する。
【００３１】
第２の減算器６は、ジャイロコンパス方位信号φＧＹＲＯとＧＰＳコンパス方位信号φＧＰＳとの差分を算出し、当該差分を示す第２の差分方位信号φＧ２をＬＰＦ７に出力する。つまり、第２の差分方位信号φＧ２は下記関係式（３）で表される。
【００３２】
【数３】
0004597855.tif 000004
【００３３】
このような第２の差分方位信号φＧ２を図４に示す。この図からわかるように、第２の差分方位信号φＧ２は、長時間的には正弦波状の減衰曲線となっているが、数十秒程度の短時間的には単純区間移動平均または１次式近似を行うことにより平滑化が可能である。
【００３４】
ＬＰＦ７は、第２の差分方位信号φＧ２の高周波成分（つまりＧＰＳコンパス２固有の誤差εＧＰＳ）を減衰すると共に、低周波成分（つまりジャイロコンパス１固有の誤差εＧＹＲＯ）を通過させ、ジャイロコンパス誤差信号ｓ４として第３の減算器８に出力する。図５に、ＬＰＦ７の時定数を１０（ｓ）に設定した場合の、ジャイロコンパス誤差信号ｓ４を示す。この図からわかるように、高周波成分（つまりＧＰＳコンパス２固有の誤差εＧＰＳ）はほぼ除去されており、ジャイロコンパス誤差信号ｓ４はジャイロコンパス１固有の誤差εＧＹＲＯのみを示す信号となる。
【００３５】
第３の減算器８は、第１の差分方位信号φＧ１としてのジャイロコンパス方位信号φＧＹＲＯと、ジャイロコンパス誤差信号ｓ４との差分を算出して船首方位信号φＧ３を操舵部９に出力する。つまり、船首方位信号φＧ３は下記関係式（４）で表される。
【００３６】
【数４】
0004597855.tif 000005
【００３７】
このように、船首方位信号φＧ３は静止時の真の方位角φｓを示す信号となる。図６に船首方位信号φＧ３を示す。この図からわかるように、船首方位信号φＧ３は、長時間でみられる低周波の誤差成分と、短時間でみられる高周波の誤差成分とがほぼ除去された信号となっており、起動時からの経過時間に関わらず、ほぼ一定の方位角φｓを得ることができる。
【００３８】
[船舶が航行及び旋回している場合]
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。
【００３９】
図７からわかるように、旋回時においてジャイロコンパス方位信号φＧＹＲＯには旋回成分φＳＨＩＰが含まれる。さらに、船舶が東または西以外の針路を航行している場合、ジャイロコンパス方位信号φＧＹＲＯには速度誤差と呼ばれる誤差が含まれる。この速度誤差は、地球自転を基準として構成されるジャイロコンパス１には必ず発生する誤差であり、一方ＧＰＳコンパス２等の地球自転を基準としないコンパスには発生しないものである。よって、旋回時の真の方位角をφｓ、ジャイロコンパス１の固有の誤差をεＧＹＲＯ、速度誤差をεＶＥＬとすると、旋回時のジャイロコンパス方位信号φＧＹＲＯは下記関係式（５）で表される。旋回時においてジャイロコンパス１は、下記関係式（５）で表されるジャイロコンパス方位信号φＧＹＲＯを第１の減算器５に出力する。
【００４０】
【数５】
0004597855.tif 000006
【００４１】
また、同様に旋回時においてＧＰＳコンパス方位信号φＧＰＳにも旋回成分φＳＨＩＰが含まれる。よって、ＧＰＳコンパス２の固有の誤差をεＧＰＳとすると、旋回時のＧＰＳコンパス方位信号φＧＰＳは下記関係式（６）で表される。旋回時においてＧＰＳコンパス２は、下記関係式（６）で表されるＧＰＳコンパス方位信号φＧＰＳを速度誤差算出部４及び第２の減算器６に出力する。また、このＧＰＳコンパス２は、船舶の緯度を測定し、当該緯度を示す緯度信号ｓ１を速度誤差算出部４に出力する。
【００４２】
【数６】
0004597855.tif 000007
【００４３】
航行速度測定部３は、船舶の航行速度Ｖを測定し、当該航行速度を示す航行速度信号ｓ２を速度誤差算出部４に出力する。
【００４４】
速度誤差算出部４は、航行速度Ｖ（m/s）、コンパス針路θ（deg）、地球の赤道半径Ｒ（m）、地球自転の角速度ω（rad/s）、緯度λ（deg）からなる下記関係式（７）に基づいて速度誤差εＶＥＬ（rad）算出し、当該速度誤差εＶＥＬを示す速度誤差信号ｓ３を第１の減算器５に出力する。下記関係式（７）において、航行速度Ｖとしては航行速度信号ｓ２を使用し、コンパス針路θとしてはＧＰＳコンパス方位信号φＧＰＳを使用し、また緯度λとしては緯度信号ｓ１を使用する。
【００４５】
【数７】
0004597855.tif 000008
【００４６】
そして、第１の減算器５は、ジャイロコンパス方位信号φＧＹＲＯと速度誤差信号ｓ３との差分を算出し、当該差分を示す第１の差分方位信号φＧ１を第２の減算器６及び第３の減算器８に出力する。つまり、第１の差分方位信号φＧ１は下記関係式（８）で表される。
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。
【００４７】
【数８】
0004597855.tif 000009
【００４８】
第２の減算器６は、第１の差分方位信号φＧ１とＧＰＳコンパス方位信号φＧＰＳとの差分を算出し、当該差分を示す第２の差分方位信号φＧ２をＬＰＦ７に出力する。つまり、第２の差分方位信号φＧ２は下記関係式（９）で表される。
【００４９】
【数９】
0004597855.tif 000010
【００５０】
このような第２の差分方位信号φＧ２を図９に示す。この図に示すように、第１の差分方位信号φＧ１とＧＰＳコンパス方位信号φＧＰＳとの差分をとることにより、旋回成分φＳＨＩＰを除去することができる。従って、ＬＰＦ７のフィルタリング処理によって得られるジャイロコンパス誤差信号ｓ４は、上述した静止時の場合と同様にジャイロコンパス１固有の誤差εＧＹＲＯのみを示す信号となり、正確なジャイロコンパス１固有の誤差εＧＹＲＯを推定することができる。このようなジャイロコンパス誤差信号ｓ４を図１０に示す。
【００５１】
第３の減算器８は、第１の差分方位信号φＧ１と、ジャイロコンパス誤差信号ｓ４との差分を算出して船首方位信号φＧ３を操舵部９に出力する。つまり、船首方位信号φＧ３は下記関係式（１０）で表される。図１１に船首方位信号φＧ３を示す。この図に示すように、船首方位信号φＧ３は、静止時と同様に、長時間でみられる低周波の誤差成分と、短時間でみられる高周波の誤差成分とがほぼ除去された信号となっており、ジャイロコンパス１の起動時からの経過時間に関わらず、旋回成分も含めた正確な船首方位情報を得ることができる。
【００５２】
【数１０】
0004597855.tif 000011
【００５３】
以上のように、本実施形態によれば、長時間的には大きな誤差を含んでいるが、数十秒程度の短時間的にはほぼ一定の方位角を示すという特性を有するジャイロコンパス１の出力信号と、静定時間を無視でき長時間的にはほぼ一定の方位角を示すが、短時間的には高周波の誤差を多く含んでいるという特性を有するＧＰＳコンパス２の出力信号との２つの信号を用いて互いの弱点を補完し合うことにより、ジャイロコンパス１が静定動作中であっても正確な船首方位情報を得ることが可能である。
【００５４】
また、従来のようにジャイロに直接トルクを加える機能や短時間静定器を備える必要がないので、コストの増加や装置の大型化を防ぐことができ、また、タイマ機能を備える必要がないため、タイマの入れ忘れ等の人為的ミスが発生することもない。
【００５５】
なお、上記実施形態において、ジャイロコンパス１の静定動作が完了した後は、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のみを船首方位情報として用いることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態に係わる船首方位測定装置を備えた船舶の機能構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係わる船舶が静止している場合の信号処理手順を示す第1説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係わる船舶が静止している場合の信号処理手順を示す第２説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係わる船舶が静止している場合の信号処理手順を示す第３説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係わる船舶が静止している場合の信号処理手順を示す第４説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に係わる船舶が静止している場合の信号処理手順を示す第５説明図である。
【図７】本発明の一実施形態に係わる船舶が航行及び旋回している場合の信号処理手順を示す第1説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係わる船舶が航行及び旋回している場合の信号処理手順を示す第２説明図である。
【図９】本発明の一実施形態に係わる船舶が航行及び旋回している場合の信号処理手順を示す第３説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係わる船舶が航行及び旋回している場合の信号処理手順を示す第４説明図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係わる船舶が航行及び旋回している場合の信号処理手順を示す第５説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
Ｄ…船首方位測定装置、１…ジャイロコンパス、２…ＧＰＳ(Global Positioning System)コンパス、３…航行速度測定部、４…速度誤差算出部、５…第１の減算器、６…第２の減算器、７…ＬＰＦ(Low Pass Filter)、８…第３の減算器、９…操舵部、１０…舵駆動部、１１…舵
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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