JPH0414287B2 - - Google Patents

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JPH0414287B2
JPH0414287B2 JP59194055A JP19405584A JPH0414287B2 JP H0414287 B2 JPH0414287 B2 JP H0414287B2 JP 59194055 A JP59194055 A JP 59194055A JP 19405584 A JP19405584 A JP 19405584A JP H0414287 B2 JPH0414287 B2 JP H0414287B2
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JP
Japan
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ship
wave
output
amount
value
Prior art date
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JP59194055A
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English (en)
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JPS6173015A (ja
Inventor
Yoshimasa Kaigawa
Kanji Ozawa
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6173015A publication Critical patent/JPS6173015A/ja
Publication of JPH0414287B2 publication Critical patent/JPH0414287B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/005Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 with correlation of navigation data from several sources, e.g. map or contour matching

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Navigation (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、船舶があらかじめ設定した航路から
逸脱しない様に適切なる制御を行う自動航法シス
テムに関するのである。
〔従来の技術〕
従来の船舶の航法は、電子航海計器あるいは衛
星航海計器などにより当該船舶の位置を知り、こ
れと、あらかじめ設定された航路との誤差を求
め、この誤差を修正するようにフイードバツク制
御を行うことによつて舵、推進機などの操船手段
を操作制御するようになつている。
しかしながら、外洋のようなところは別とし
て、港湾内とか挟水道とかの幅輳した海域におけ
る低速航行時は、風による影響あるいは波浪によ
る漂流の影響が相対的に大きく、従来のフイード
バツク制御では設定航路からの逸脱に多大の注意
を払う必要があり、多くの要員が必要となる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであ
り、特に船舶の幅輳する海域における船舶の設定
航路からの逸脱を少くし、船舶の航行上の安全性
を大幅に向上させるようにしたものである。
また本発明は、かかる幅輳海域の航行において
必要とされる要員を削減するようにしたものであ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
風向及び風力を計測するために船舶の上に配置
された風向風速計から出力される風向風力及び前
記船舶の船首、船尾に配置されたドラフト計から
のドラフト量を入力し、予め記憶されている対風
圧力船形数学モデルと照合して風圧による第1の
船体移動量を求めて出力する対風船体移動量演算
手段と、ドラフト計から出力されるドラフト量及
び波の高さを計測する波浪レーダから出力される
波高並びに波の方向を計測する波浪センサからの
波向を入力し、予め記憶されている対波漂流力船
体数学モデルと照合して波漂流力による第2の船
体移動量を求めて出力する対波船体移動量演算手
段と、船舶の方位を計測するジヤイロコンパスか
ら方位及び船舶の速度を計測するドプラスピード
ログからの速度から船舶の次の位置を推測し、そ
の推測値を出力する船位推測演算手段と、船舶の
位置及び周囲の物標の映像データを知らせるレー
ダからレーダビデオデータを入力し、予め記憶さ
れている海図データとを照合し、船舶の実際の位
置を求めて、その結果を実測値として出力する船
位実測演算手段と、第1の船体移動量及び第2の
船体移動量並びに船位推測演算手段から出力され
る推測値を入力し、船体移動量から推測値を修正
する修正値を出力すると共に前記船位実測演算手
段から出力される実測値及び修正値との誤差がカ
ルマンフイルタでフイルタされてフイードバツク
された出力値を用いて前記推測値を修正し、かつ
その推測値に基づいて、舵・推進機に出力する制
御信号を船体運動方程式の解に基づくフイードフ
オワード制御による位置誤差に基準をおいたフイ
ードフオワード制御を加えて出力する制御信号出
力手段と を備えたものである。
〔作用〕
本発明によれば、対風船体移動量演算手段が風
向風力及びドラフト量を予め記憶されている対風
圧力船形数学モデルと照合して風圧による第1の
船体移動量を求め、さらに対波船体移動量演算手
段がドラフト量、波高及び波向を予め記録されて
いる対波漂流力船体数学モデルと照合して波漂流
力による第2の船体移動量を求めて制御信号出力
手段に出力し、並びに船位推測演算手段が方位及
び速度から船舶の次の位置を推測し、その推測値
を制御信号出力手段に出力する。
また、船位実測値演算手段がレーダビデオデー
タを入力し、予め記憶されている海図データとを
照合し、船舶の実際の位置を求めて、その結果を
実測値として制御信号出力手段に出力する。
すると、制御信号出力手段が第1の船体移動量
及び前記第2の船体移動量並びに推測値から、推
測値を修正する修正値を出力すると共に実測値及
び修正値との誤差がカルマンフイルタでフイルタ
されてフイードバツクされた出力値を用いて推測
値を修正し、かつその推測値に基づいて、舵・推
進機に出力する制御信号を船体運動方程式の解に
基づくフイードフオワード制御による位置誤差に
基準をおいたフイードフオワード制御を加えて
舵・推進機に出力する。
〔実施例〕
以下、本発明にかかる自動航法システムを添付
図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。
第1図には、本発明にかかる自動航法システム
の一実施例が示されている。また、第2図には、
第1図に示す装置の船舶上における配置例が示さ
れている。
これら第1図及び第2図において、自動航法シ
ステムは、自差が航法装置100と、各種のセン
サ類200とによつて構成されている。自動航法
装置100は、対風船体移動演算ユニツト10
2、対波船体移動量演算ユニツト104、船位推
測演算ユニツト106、船位実測演算ユニツト1
08及び船位決定兼舵・推進機の制御信号出力ユ
ニツト110を有している。
ユニツト102には、対風圧力船形数学モデル
が格納されたメモリ112が接続されており、ユ
ニツト102の出力は、ユニツト110に対して
行なわれるように接続されている。ユニツト10
4には対波漂流力船体数学モデルが格納されたメ
モリ114が接続されており、ユニツト104の
出力は、ユニツト110に対して行なわれるよう
に接続されている。また、ユニツト110には、
ユニツト106の出力も入力されている。ユニツ
ト110の出力と、ユニツト108の出力は、演
算器116に出力されており、演算器116の出
力は、カルマンフイルタ118に対して行われる
ようになつている。このカルマンフイルタ118
の出力は、ユニツト110に対してフイードバツ
クされており、このユニツト110の出力は、
舵・推進機120に対して適宜行なわれるように
なつている。なお、ユニツト108には、デイジ
タル海図データが格納されているメモリ122が
接続されている。
次に、センサ類200について説明する。まず
風向風速計202、波浪レーダ204、波浪セン
サ206及びレーダ208は、第2図に示すよう
に、マスト上の適宜位置に配置されている。なお
図示の例では、1本のマストに配置されているが
複数のマストに対してセンサ類を配置してもよ
く、適宜必要に応じて配置は決定してよい。次
に、ジヤイロコンパス210は自動航法装置10
0とともにブリツジ内に配置されている。また、
ドラフト計212,214は、船舶の〓、〓に
各々配置され、ドラフト計212の近傍には、ド
プラスピードログ216が配置されている。な
お、ドラフト計212,214は、適宜のアンプ
218,220に接続されている。
次に、以上のセンサ類200の接続について説
明する。まず、風向風速計202は、ユニツト1
02に接続されている。ドラフト計212,21
4は、それぞれがユニツト102,104に接続
されている。また、ユニツト104には、波浪レ
ーダ204及び波浪センサ206が各々接続され
ている。更に、ユニツト106には、ジヤイロコ
ンパス210及びドプラスピードログ216が
各々接続されており、ユニツト108には、レー
ダ208が接続されている。
次に、上記実施例の全体的作用動作について説
明する。まず、オペレータのスイツチ操作により
システム全体が動作状態となり、センサ類200
から第1図に示すような風向風速、ドラフト量、
波高などのデータが自動航法装置100に対して
入力される。
まず、ユニツトは、風向風速計202から入力
される風向風速データと、ドラフト計212,2
14から入力されるドラフト量を、メモリ112
に格納されている対風圧力船形数学モデルに照合
し、対風船体移動量すなわち風圧による船体移動
量を演算する。
また、ユニツト104は、ドラフト計212,
214から入力されるドラフト量と、波浪レーダ
204から入力される波高と、波浪センサ206
から入力される波向とを、メモリ114に格納さ
れている対波漂流力船体数学モデルに照合し、対
波船体移動量すなわち波漂流力による船体移動量
を演算する。
更に、ユニツト106は、ジヤイロコンパス2
10から入力される方位と、ドプラスピードログ
216から入力される速度とを積分して船位を推
測演算する。
他方、ユニツト108は、レーダ208から入
力されるレーダビデオデータと、メモリ122に
格納されているデイジタル海図データとを自動マ
ツチングさせて船位を実測する。
次に、制御信号出力ユニツト110では、ユニ
ツト102,104から入力される風圧及び波漂
流力による船体移動量に基づいて、ユニツト10
6から入力される船位推測値をフイードフオワー
ド修正する。この修正値は、演算器116に入力
される。他方、演算器116には、ユニツト10
8から船位の実測値が入力されており、これと前
記修正値とが比較されてその誤差が求められ、カ
ルマンフイルタ118に入力される。このカルマ
ンフイルタ118の出力は、ユニツト110に入
力されており、ユニツト110から出力される信
号による舵・推進機120の制御が最適の状態と
なるように行なわれることとなる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、風向風速計からの風圧及
びドラフト計からのドラフト量による第1の船体
移動量を求め、さらにドラフト量、波高及び波向
による第2の船体移動量を求めて制御信号出力手
段に出力し、並びに方向及び速度から船舶の次の
位置を推測し、その推測値を制御信号出力手段に
出力させ、また、レーダビデオデータと海図デー
タとを照合し、船舶の実際の位置を求めて、その
結果を実測値として制御信号出力手段に出力する
ようにし、制御信号出力手段が出力された第1の
船体移動量及び第2の船体移動量並びに推測値か
ら、推測値を修正する修正値を出力すると共に実
測値及び修正値との誤差がカルマンフイルタでフ
イルタされてフイードバツクされた出力値を用い
て推測値を修正し、かつその推測値に基づいて、
舵・推進機に出力する制御信号を船体運動方程式
の解に基づくフイードフオワード制御による位置
誤差に基準をおいたフイードフオワード制御を加
えて舵・推進機に出力するようにしたので、あら
かじめ設定した航路からの逸脱量及び可能性が低
減されて精度のよい航行を行うことができるの
で、他航との衝突、接触あるいは座礁が防止さ
れ、航行の安全性が向上するとともに、操船人員
も削減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかる自動航法システムの一
実施例を示すブロツク図、第2図は第1図に示す
装置の船舶上における配置例を示す説明図であ
る。 100……自動航法装置、102……対風船体
移動量演算ユニツト、104……対波船体移動量
演算ユニツト、106……船位推測演算ユニツ
ト、108……船位実測演算ユニツト、110…
…制御信号出力ユニツト、200……センサ類。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 風向及び風力を計測するために船舶の上に配
    置された風向風速計から出力される風向風力及び
    前記船舶の船首、船尾に配置されたドラフト計か
    らのドラフト量を入力し、予め記憶されている対
    風圧力船形数学モデルと照合して風圧による第1
    の船体移動量を求めて出力する対風船体移動量演
    算手段と、 前記ドラフト計から出力されるドラフト量及び
    波の高さを計測する波浪レーダから出力される波
    高並びに波の方向を計測する波浪センサからの波
    向を入力し、予め記憶されている対波漂流力船体
    数学モデルと照合して波漂流力による第2の船体
    移動量を求めて出力する対波船体移動量演算手段
    と、 前記船舶の方位を計測するジヤイロコンパスか
    ら方位及び前記船舶の速度を計測するドプラスピ
    ードログからの速度から前記船舶の次の位置を推
    測し、その推測値を出力する船位推測演算手段
    と、 前記船舶の位置及び周囲の物標の映像データを
    知らせるレーダからレーダビデオデータを入力
    し、予め記憶されている海図データとを照合し、
    船舶の実際の位置を求めて、その結果を実測値と
    して出力する船位実測演算手段と、 前記第1の船体移動量及び前記第2の船体移動
    量並びに前記船位推測演算手段から出力される推
    測値を入力し、前記船体移動量から前記推測値を
    修正する修正値を出力すると共に前記船位実測演
    算手段から出力される実測値及び前記修正値との
    誤差がカルマンフイルタでフイルタされてフイー
    ドバツクされた出力値を用いて前記推測値を修正
    し、かつその推測値に基づいて、舵・推進機に出
    力する制御信号を船体運動方程式の解に基づくフ
    イードフオワード制御による位置誤差に基準をお
    いたフイードフオワード制御を加えて出力する制
    御信号出力手段と を備えたことを特徴とする自動航法システム。
JP19405584A 1984-09-18 1984-09-18 自動航法システム Granted JPS6173015A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19405584A JPS6173015A (ja) 1984-09-18 1984-09-18 自動航法システム

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JP19405584A JPS6173015A (ja) 1984-09-18 1984-09-18 自動航法システム

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JPS6173015A JPS6173015A (ja) 1986-04-15
JPH0414287B2 true JPH0414287B2 (ja) 1992-03-12

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ID=16318193

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JP19405584A Granted JPS6173015A (ja) 1984-09-18 1984-09-18 自動航法システム

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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6238314A (ja) * 1985-08-12 1987-02-19 Shipbuild Res Assoc Japan 船位推測装置
JPS63173900U (ja) * 1987-05-07 1988-11-11
JP5107091B2 (ja) * 2008-02-26 2012-12-26 三菱重工業株式会社 船舶の推進制御装置
JP5296737B2 (ja) * 2010-03-31 2013-09-25 三井造船株式会社 入射波の波高及び波向き推定方法、自動位置保持制御方法、自動位置保持システム及び船舶と洋上構造物

Family Cites Families (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5956106A (ja) * 1982-09-24 1984-03-31 Yokogawa Hokushin Electric Corp 航法装置

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JPS6173015A (ja) 1986-04-15

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