JPH0441952B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、接岸しようとする船舶の、距離、速
度等を超音波により計測して当該船舶に通知し、
適切な速度で接岸できるよう誘導援助する接岸誘
導援助システムに関する。

［従来の技術］ この種の接岸誘導援助システムにおいて、船舶
の接岸速度は、一般に、超音波測距計を使用し
て、所定のサンプリング周期で距離を検出し、こ
の距離の時間変化から計測している。

上記超音波測距計は、岸壁から船舶に向けて超
音波パルスを発射し、船体で反射されて戻つてく
る反射波を受信し、その往復所要時間と音速とか
ら距離を算出する。この場合、往復所要時間は、
送信波の送信をトリガとして、ゲートを開き、反
射波の受信をトリガとして、該ゲートを閉じ、こ
のゲートの開いている間、クロツク回路から出力
される基準クロツクパルスを計数し、その計数値
を基にして時間を算出することにより求める。

ところで、この種の接岸誘導援助システムは、
それが設置されている現場において、例えば、タ
グボートのスクリユウによる泡の巻込、魚、浮遊
物などにより、送信波が目的の船体より手前で反
射されることが起こりやすい。このような反射を
計測すると、異常値、即ち、本来の所要時間より
短い時間でゲートが閉じて異常な計測値となる。

このような状態は、現場の状況によつては多発
することがあり、放置しておくと、誤つたデータ
により船舶の誘導を行なうこととなり、危険であ
る。従つて、計測値が異常値であることを検出し
て、表示データから除去する必要がある。

従来、異常値の検出は、計測値を基準値と比較
して、異常か否かを判定していた。即ち、基準値
として、前回までの計測値を使用し、この基準値
に基づいて一定の許容範囲を設定し、そま範囲内
に今回計測値があるとき、「正常値」と判断し、
範囲外にあるとき、「異常値」と判断していた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記従来の異常値検出にあつて
は、許容範囲を一定値に設定していたため、次の
ような問題があつた。

即ち、基準値を設定する根拠となるデータは、
その時点前までの計測値によるため、計測誤差を
含んでいる。計測値が正常か否かの判定におい
て、特に許容範囲が狭い場合には、この誤差のた
め、正常値が「異常値」と判定されることが起こ
り得る。

一方、許容範囲が広すぎると、本来異常値であ
るのに、「正常値」と判定されてしまうことが起
こり得る。この場合、誤つたデータが出力される
こととなる。船舶の位置が岸壁から離れていると
きには影響が少ないが、船舶が岸壁に接近してい
るときには重大な影響を与える。

また、許容範囲が狭いと、船舶の速度が大きい
ときには、許容範囲を越えやすくなるため、正常
値でも異常値となつてしまう。一方、許容範囲を
広くすると、速度が小さいときには、逆に、異常
値でも正常値となつてしまう。

ところで、船舶が接岸するときは、遠距離から
近距離になるほど、船速が遅くなるので、上記し
たような事態となるのは不合理である。

本発明は、このような問題点を解決すべくなさ
れたもので、船速が速く、しかも、比較的精度を
要しない遠距離と、船速が遅いが精度を要する近
距離とで、許容範囲の広狭を変更して、遠距離地
点では異常値の発生が少なくなり、一方、近距離
では異常値検出の誤差を小さくできて、信頼性の
高い異常値除去機能を有する接岸誘導援助システ
ムを提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、接岸しようとする船舶の、距離、速
度等を超音波により計測して当該船舶に通知し、
適切な速度で接岸できるよう誘導援助する接岸誘
導援助システムに関するものである。本発明は、
例えば、第１図に示すように、送受波器への送信
波の形成と、該送受波器からの受信波の受信とを
行なうと共に、超音波反射所要時間を検出して計
測データとして出力するフロントエンド部と、該
計測データから船舶の速度、岸壁までの距離等を
算出して、表示データとして出力する計測データ
処理部と、上記表示データを表示する表示部とを
備えた超音波計測系を有する接岸誘導援助システ
ムに適用される。

即ち、本発明は、問題点解決手段として、第１
図に示すように、 受信した超音波の往復所要時間の異常の有無
を、その時点前までに受信した超音波の往復所要
時間に許容範囲を設けた値と比較して検出し、異
常の場合、棄却させる異常値検出手段と、 上記許容範囲を、遠距離用に広い許容範囲と近
距離用の狭い許容範囲の少なくとも２段階有し、
上記計測された距離がどの段階に属するかを判定
し、判定結果がそれまでに属していた段階と異な
る場合、その判定結果が属する段階に対応する許
容範囲に変更する許容範囲変更手段とを備えて構
成することを特徴とする。

異常値検出手段は、基準値と比較し、計測値が
著しく変化していないか否かにより、異常値の有
無を調べる。即ち、計測値と前回値との減算を実
行する機能と、その差が上記許容範囲内に収るか
否かにより、異常かどうか判定する機能とを有し
ている。後者の機能は、計測値が、上記許容範囲
外であれば、「異常」と判断し、異常値ステータ
スを出力する。

上記基準値としては、例えば、前回の計測値、
前回までの計測値による移動平均値等を使用す
る。前回の計測値が異常値の場合には、そのデー
タを使用できないので、さらに前の正常値を使用
するか、または、その正常値を含む移動平均値を
使用する。

上記許容範囲としては、船舶の現在の位置、即
ち、岸壁からの距離により異らしめるように設定
する。例えば、許容範囲を、近距離では狭く、遠
距離では広く設定する。この場合には、上記許容
範囲変更手段は、船舶の現在位置が、岸壁から予
め設定した距離に達したことを検出する機能と、
このとき、異常値検出手段における許容範囲の広
狭を変更する機能とを有している。

設定は、近距離用および遠距離用の２段階とす
る場合には、例えば、近距離域での平均的移動距
離、および、遠距離域での平均的移動距離を求め
て行なう。これは、実験、過去の経験等により定
めることができる。

また、許容範囲は、上記した遠近の２段階に固
定的に設けるとは限らず、距離を多数段に分け、
遠距離から近距離に向つて順次許容範囲を狭く設
定する構成としてもよい。

さらに、船舶の計測値を使用して、船舶の速度
に比例して設定するようにしてもよい。即ち、前
回計測時の速度データを使用して、前回の計測後
今回の計測までの時間に、船舶が当該速度データ
と同じ速さで移動していると仮定し、船舶の移動
距離を算出し、前回の距離から、この算出した移
動距離を差引いて、距離の推定値を算出し、この
値を中心として許容範囲を設定する。

前回の計測値が異常値の場合には、そのデータ
を使用できないので、さらに前の正常値を使用す
るか、または、その正常値を含む移動平均値を使
用する。

［作用］ 上記のように構成される本発明の問題点解決手
段において、異常値検出手段は、入力した受信波
に基づいて計測したデータの異常の有無をチエツ
クし、異常があるとき「異常」と判定し、その旨
の出力、例えば、異常値ステータスを出力する。
即ち、計測値が異常値の場合には、当該計測値を
棄却するよう計測データ処理部に指示する。

この異常の有無は、今回計測値と基準値との差
を求め、その差が予め設定した許容範囲を越えて
いれば、当該計測値を異常値と判定することによ
り行なう。基準値および許容範囲は、上記したよ
うに設定する。

なお、計測値を異常値として棄却した場合、無
表示とするか、最大距離の固定表示とすることが
できるが、好ましくは、上記許容範囲として設定
されている値を推定値として仮りに表示する。

［実施例］ 本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。

〈実施例の構成〉 第２図に本発明異常値除去機能を有する接岸誘
導援助システムの一実施例の構成を示す。

同図に示す実施例の異常値除去機能は、マイク
ロコンピユータを主要部として備え、このマイク
ロコンピユータに、送受波器６への送信波の形成
と、該送受波器６からの受信波の受信とを行なう
と共に、超音波反射所要時間を検出して計測デー
タとして出力するフロントエンド部５と、該マイ
クロコンピユータに入力を行なうキーボード８
と、該マイクロコンピユータにて形成された情報
を出力する表示装置９とを接続して構成される。

上記マイクロコンピユータは、入力するデータ
の演算、比較、判定、制御等の各種処理を実行す
るマイクロプロセツサ１と、該マイクロプロセツ
サ１の動作プログラムを格納するROM２と、マ
イクロプロセツサ１の作業領域および入力データ
の蓄積等を行なうRAM３と、上記キーボード８
および表示装置９との接続を行なう入出力ポート
７と、これらを接続するバス４とを有して構成さ
れる。

このマイクロコンピユータは、計測データ処理
部として機能するほか、上述した本発明の問題点
解決手段を構成する各要素のうち、異常値検出手
段および許容範囲変更手段として機能する。

上記フロントエンド部５は、第３図に示すよう
に、送信回路５１と、受信回路５２と、送受信信
号から超音波往復所要時間を計測する時間計測回
路５３と、タイミング信号発生回路５４とを備え
る。

送信回路５１は、バーストパルス状のパルスと
して、タイミング信号発生回路５４からの送信タ
イミングにより一定時間間隔で送信する。

時間計測回路５３は、本実施例では、送信タイ
ミングにより開き、受信信号により閉じる時間計
測ゲートGAと、該ゲートGAを開いている間に
入力するクロツクパルスを計数するカウンタCN
とを備えて構成される。

受信回路５２は、ノイズとの弁別、波形整形等
の処理を行なつて、パルス状の受信信号を出力す
る。なお、前回の反射所要時間と受信時刻を基準
として、今回の反射数の到来が予測される時刻を
中心とする時間帯のみ受信可能とする、予測ゲー
ト方式を採用することができる。この方式によれ
ば、予測時刻の時間帯以外の時刻に入射する雑音
パルスを除去できる。

タイミング信号発生回路５４は、フロントエン
ド部５の各部において必要とするタイミング信号
を形成する。例えば、送信タイミング、ゲート開
閉タイミング等の信号を発生する。

〈実施例の作用〉 次に、上記のように構成される本実施例につい
て、上記各図および第４図を参照して説明する。

本実施例では、フロントエンド部５において、
超音波パルスの送受信、送信から受信までの往復
所要時間の計測、および、計測データの出力を行
なう。

超音波は、送信回路５１からバーストパルス状
のパルスとして、一定時間間隔で送信される。

反射波の受信は、送信波送信後、次の送信まで
の間に受信回路５２で受信される。即ち、受信回
路５２は、タイミング信号発生回路５４からの送
信タイミングを基準として、予め設定した時間経
過後、次の送信波送信前までの時間帯に、受信ゲ
ートを開いて、反射波の受信を可能として待機す
る。この間に反射波が送受波器６に入射すると、
受信回路５２に反射信号が入力する。反射信号
は、この受信回路５２で、ノイズとの弁別、波形
整形等の処理を行なつて、パルス状の受信信号と
して、時間計測回路５３に送られる。

時間計測回路５３は、タイミング信号発生回路
５４からの送信タイミングにより時間計測ゲート
GAを開き、受信信号によりゲートGAが閉じる
までに、このゲートGAを通過した、該タイミン
グ信号発生回路５４から送られるクロツクパルス
を計数する。この計数値により、超音波の往復所
要時間を計測する。この計測データは、バス４を
介してマイクロプロセツサ１に送られる。

この後、処理は、フロントエンド部５からマイ
クロプロセツサ１に移る。このマイクロプロセツ
サ１による処理を、第４図に示すフローチヤート
を参照して説明する。

マイクロプロセツサ１は、先ず、時間計測回路
５３から計測データを取込む（ステツプ１）。

また、マイクロプロセツサ１は、前回値（また
は前回までの移動平均値）が予め設定した距離よ
り近いか、遠いかを調べて、遠距離であれば、そ
のまま範囲の広い許容範囲を使用する。一方、近
距離であれば、狭い許容範囲をROM２から読み
出し、RAM３に、新たな許容範囲として設定す
る（ステツプ２，３）。なお、本実施例では、設
定距離は30ｍ、許容範囲は、遠距離では１ｍ、近
距離では0.5ｍに設定してある。

次に、マイクロプロセツサ１は、この計測デー
タが異常値か否か調べる（ステツプ４）。この異
常値であるかどうかは、RAM３に格納してある
前回値（または前回までの移動平均値）と比較
し、計測値が著しく変化していないか否かにより
調べる。即ち、計測値と前回値との減算を実行
し、その差が上記許容範囲内に収るか否かによ
り、異常かどうか検出する。計測値が、上記許容
範囲外であれば、「異常」と判断し、異常値ステ
ータスを出力する。

このような事態が起きる原因としては、例え
ば、超音波が、回遊する魚や浮遊物により反射さ
れて、船舶より手前で超音波が戻つてしまい、実
際の船舶の位置より短い距離の計測値となること
による。

異常がない場合には、マイクロプロセツサ１
は、取り込んだ計測データに基づいて、通常の演
算処理、即ち、距離、速度等のデータの算出を行
なう（ステツプ７）。距離は、計測値と音速とか
ら算出され、速度は、前回の距離と今回の距離と
の差と、前回計測時から今回計測時までの経過時
間とから算出する。

この経過時間は、上記送信タイミングの間隔に
対応する。従つて、各送信タイミング間に出力さ
れるクロツクパルスを計数して計測することがで
きる。もつとも、この経過時間は、ほぼ固定的で
あるから、計測せずに定数として与えてもよい。

なお、データの算出において、前回値と今回値
のみならず、さらに、数回前までのデータをも含
めて移動平均値を求め、これを、今回値としても
よい。移動平均によれば、データの変動をある程
度取り除ける。

算出したデータは、RAM３に格納して、前回
値を更新すると共に、表示装置９に送る。

表示装置９では、送られたデータを表示用数字
に変換し、適当な単位を付して表示する（ステツ
プ８）。これにより１計測サイクルが終了する。

一方、上記ステツプ４における異常値ステータ
スが出力された場合には、マイクロプロセツサ１
は、異常値を棄却すべき指示を計測データ処理部
に対して送る（ステツプ５）。また、本実施例で
は、許容範囲として設定されている値を推定値と
して表示する（ステツプ６）。

なお、上記実施例では、許容範囲の変更を遠近
２段階の距離の境界にて行なつているが、遠距
離、中距離、近距離の３段階等のように、複数段
階に対応して、変更することもできる。また、許
容範囲変更手段を除くこともできる。

〈他の実施例〉 上記実施例では、許容範囲変更手段を、船舶の
現在位置が、予め設定した、岸壁からの距離に達
したとき、許容範囲の広狭を切り替える構成とし
ているが、本発明は、これとは異なる次のような
方式とすることもできる。

即ち、許容範囲変更手段を、前回までの計測に
よつて得られた、船舶の岸壁からの距離に対応し
て許容範囲の設定する構成とすることができる。
この方式は、ハードウエア構成については上記実
施例と同一であり、ソフトウエアに相違点があ
る。

第５図に、この方式を実施する場合の手順を表
わすフローチヤートを示す。

本実施例では、フロントエンド部までは、上記
実施例と同様に処理が行なわれる。

この後、マイクロプロセツサ１は、先ず、時間
計測回路５３から計測データを取込む（ステツプ
11）。

また、マイクロプロセツサ１は、この計測デー
タが異常値か否か調べる（ステツプ12）。この異
常値であるかどうかは、RAM３に格納してある
前回値（または前回までの移動平均値）と比較
し、計測値が著しく変化していないか否かにより
調べる。即ち、計測値と前回値との減算を実行
し、その差が上記許容範囲内に収るか否かによ
り、異常かどうか検出する。計測値が、上記許容
範囲外であれば、「異常」と判断し、異常値ステ
ータスを出力する。この許容範囲は、前回までの
データを基にして算出されて、RAM３に格納さ
れているものを読み出して使用する。

異常がない場合には、マイクロプロセツサ１は、
取り込んだ計測データに基づいて、通常の演算処
理、即ち、距離、速度等のデータの算出を行なう
（ステツプ13）。これらの算出は、上記した実施例
と同じである。

算出したデータは、RAM３に格納して、前回
値を更新すると共に、表示装置９に送る。

表示装置９では、送られたデータを表示用数字
に変換し、適当な単位を付して表示する（ステツ
プ16）。

これらの処理後、マイクロプロセツサ１は、許
容範囲の変更を行なうための演算を行なう（ステ
ツプ17）。演算結果は、RAM３に格納され、前
回値を更新する。その結果、許容範囲が船舶の移
動に伴つて変更されることとなる。

この許容範囲の変更演算は、RAM３に格納さ
れているその時点前までの既知データ、例えば、
前回値を読み出して、このデータを基に算出す
る。既知データとしては、例えば、速度データを
使用する。推定は、この速度が一定と仮定して、
前回計測時から今回計測時までの経過時間を乗じ
て、距離推定値を算出することにより実行する。

一方、上記ステツプ12における異常値ステータ
スが出力された場合には、マイクロプロセツサ１
は、異常値を棄却すべき指示を計測データ処理部
に対して送る（ステツプ14）。また、本実施例で
は、許容範囲として設定されている値を推定値と
して表示する（ステツプ15）。

上記一連のステツプの実行により１サイクルの
計測が終了する。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、船速が速く、し
かも、比較的精度を要しない遠距離と、船速が遅
いが精度を要する近距離とで、許容範囲の広狭を
変更して、遠距離地点では異常値の発生が少なく
なり、一方、近距離では、異常値検出の誤差を小
さくできて、信頼性の高い接岸誘導援助システム
を実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロツク図、第２
図は本発明の一実施例の構成を示すブロツク図、
第３図は上記実施例のフロントエンド部の構成を
しめすブロツク図、第４図は上記実施例の作用を
説明するためのフローチヤート、第５図は本発明
の他の実施例の作用を説明するためのフローチヤ
ートである。 １……マイクロプロセツサ、２……ROM、３
……RAM、４……バス、５……フロントエンド
部、６……送受波器、７……入出力ポート、８…
…キーボード、９……表示装置、５１……送信回
路、５２……受信回路、５３……時間計測回路、
５４……タイミング信号発生回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 接岸しようとする船舶に超音波を送信して前
   記船舶からの反射波を受信する送受波器を備え、
   前記超音波の往復所要時間を用いて前記船舶の距
   離、速度等を計測して当該船舶に通知し、適切な
   速度で接岸できるよう誘導援助する接岸誘導援助
   システムにおいて 受信した超音波の往復所要時間の異常の有無
   を、その時点前までに受信した超音波の往復所要
   時間に許容範囲を設けた値と比較して検出し、異
   常の場合、棄却させる異常値検出手段と、 上記許容範囲を、遠距離用の広い許容範囲と近
   距離用の狭い許容範囲の少なくとも２段階有し、
   上記計測した距離がどの段階に属するかを判定
   し、判定結果がそれまでに属していた段階と異な
   る場合、その判定結果が属する段階に対応する許
   容範囲に変更する許容範囲変更手段とを備えるこ
   とを特徴とする異常値除去機能を有する接岸誘導
   援助システム。