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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Bereich der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Objekten.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise eine Vorrichtung bekannt, die so gestaltet ist, dass sie ein Objekt in der Umgebung eines Schiffes mit Hilfe einer Vielzahl von Sonarsensoren erkennt, die an der Außenseite des Schiffes angeordnet sind (siehe z. B. die japanische ungeprüfte Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. 2020-19372).
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Bei einer Vorrichtung, wie sie im Stand der Technik beschrieben ist, kann eine Vielzahl von Sensoren, die an der Außenseite des Schiffsrumpfes angeordnet sind, dem Wasser ausgesetzt sein, was einen ordnungsgemäßen Erfassungsvorgang erschwert. Darüber hinaus können die Sensoren, die außen am Rumpf angeordnet sind, z. B. in einem Bereich, in dem verschiedene Arbeiten durchgeführt werden, wie z. B. am Bug, am Heck oder ähnlichem, anfällig für Anomalien aufgrund von Beschädigungen oder ähnlichem sein.
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Bei solchen Problemen ist es zum Beispiel durch die Anordnung der Sensoren in einer Struktur oberhalb des Rumpfes, wie der Brücke, einer Kabine oder dergleichen, möglich, den normalen Betrieb der Sensoren zu fördern und das Auftreten von Anomalien aufgrund von Schäden oder dergleichen der Sensoren zu minimieren. Wenn jedoch die Sensoren, die im zentralen Teil oberhalb des Rumpfes angeordnet sind, das Äußere auf dem Wasser oder ähnliches erfassen, kann ein Objekt auf dem Schiff, wie z.B. eine Besatzung, Ausrüstung oder ähnliches, fälschlicherweise als ein Objekt außerhalb des Schiffes erfasst werden.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine Objekterfassungsvorrichtung vor, die in der Lage ist, ein Objekt außerhalb eines Schiffes ordnungsgemäß zu erfassen.
- (1) Eine Objekterfassungsvorrichtung (z.B. eine Objekterfassungsvorrichtung (10) gemäß der Ausführungsform) gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst einen Trägheitssensor (z.B. einen Trägheitssensor (13) gemäß der Ausführungsform), der so gestaltet ist, dass er eine Trägheitskraft erfasst, die auf ein Schiff (z.B. ein Schiff (1) gemäß der Ausführungsform) einwirkt, und ein Signal aufgrund einer Erfassung von Informationen ausgibt, die sich auf die Trägheitskraft beziehen; einen Objektsensor (z.B. einen externen Sensor (11) gemäß der Ausführungsform), der an dem Schiff befestigt und so gestaltet ist, dass er ein Objekt (z.B. ein erstes Erfassungsobjekt (20) und ein zweites Erfassungsobjekt (30) gemäß der Ausführungsform) erfasst und ein Signal aufgrund der Erfassung von Informationen ausgibt, die sich auf das Objekt beziehen; und eine Verarbeitungsvorrichtung (zum Beispiel eine Steuervorrichtung (15) gemäß der Ausführungsform), die so gestaltet ist, dass sie einen Zustand einer Lageänderung des Schiffes auf der Grundlage des von dem Trägheitssensor ausgegebenen Signals erfasst, einen Zustand einer relativen Verschiebung des Objekts auf der Grundlage des von dem Objektsensor ausgegebenen Signals erfasst und gemäß einer Korrelation zwischen dem Zustand der Lageänderung des Schiffes und dem Zustand der relativen Verschiebung des Objekts bestimmt, ob sich das Objekt außerhalb des Schiffes befindet.
- (2) In der Objekterfassungsvorrichtung gemäß dem oben genannten Aspekt (1) kann die Verarbeitungsvorrichtung feststellen, dass sich das Objekt außerhalb des Schiffes befindet, wenn die Korrelation größer als ein vorbestimmter Wert ist.
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Gemäß dem oben genannten Aspekt (1) ist es möglich, das auf dem Schiff befindliche Objekt und das Objekt außerhalb des Schiffes in geeigneter Weise zu unterscheiden, indem die Verarbeitungseinrichtung so gestaltet ist, dass sie anhand der Korrelation zwischen dem Zustand der relativen Verschiebung des erfassten Objekts und dem Zustand der Lageänderung des Schiffes feststellt, ob sich das Objekt außerhalb des Schiffes befindet.
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Im Falle des oben genannten Aspekts (2) ist es möglich, das Objekt außerhalb des Schiffes genauer zu erkennen, indem die Verarbeitungsvorrichtung so gestaltet ist, dass sie feststellt, dass sich das Objekt außerhalb des Schiffes befindet, wenn die Korrelation zwischen dem Zustand der relativen Verschiebung des erkannten Objekts und dem Zustand der Lageänderung des Schiffes größer als ein vorgegebener Wert ist.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Konfigurationsansicht eines Schiffes, auf dem eine Objekterkennungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung montiert ist.
- 2 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb einer Objekterkennungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für einen Neigungszustand des Schiffes zeigt, auf dem die Objekterfassungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung montiert ist, und einen Zustand der Verschiebung eines von einem Außensensor erfassten Objekts.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Nachfolgend wird eine Objekterfassungsvorrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine Konfigurationsansicht eines Schiffes 1, auf dem die Objekterkennungsvorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform montiert ist.
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Im Folgenden sind die Achsenrichtungen einer X-Achse, einer Y-Achse und einer Z-Achse, die in einem dreidimensionalen Raum senkrecht zueinander stehen, Richtungen, die parallel zu jeder der Achsen verlaufen.
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Wie in 1 dargestellt, ist beispielsweise die Richtung der Z-Achse parallel zu einer vertikalen Richtung, und die Richtung der X-Achse und der Y-Achse sind parallel zu horizontalen Richtungen. Die X-Achsen-Richtung ist parallel zu einer Links/Rechts-Richtung des Schiffes 1, z. B. wenn eine Aufwärts/Abwärts-Richtung des Schiffes 1 parallel zur Z-Achsen-Richtung ist. Die Y-Achsenrichtung ist parallel zu einer Vorwärts-/Rückwärtsrichtung des Schiffes 1, z. B. wenn die Aufwärts-/Abwärtsrichtung des Schiffes 1 parallel zur Z-Achsenrichtung ist.
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Wie in 1 dargestellt, ist die Objekterfassungsvorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform auf dem Schiff 1 montiert.
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Die Objekterfassungseinrichtung 10 umfasst beispielsweise einen Außensensor 11, einen Trägheitssensor 13 und ein Steuergerät (Verarbeitungseinrichtung) 15.
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Der externe Sensor 11 umfasst beispielsweise ein Sonargerät, ein Radargerät, ein Peilgerät, eine Kamera oder Ähnliches.
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Das Sonar, das Radargerät und der Peiler ermitteln jeweils die Entfernung zu einem Objekt, eine Position oder ähnliches, indem sie Ultraschallwellen, elektromagnetische Wellen und Licht in die Umgebung des Schiffes 1 ausstrahlen und die Reflexion oder Streuung durch das Objekt erfassen. Darüber hinaus ist der Peiler zum Beispiel ein Lichtdetektions- und Entfernungsmesser oder ein Laserabbildungsdetektions- und Entfernungsmesser (LIDAR).
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Bei der Kamera handelt es sich beispielsweise um eine Digitalkamera mit einem Festkörper-Bildsensor wie einem ladungsgekoppelten Bauelement (CCD), einem komplementären Metalloxid-Halbleiter (CMOS) oder dergleichen. Die Kamera gibt Bilddaten aus, die durch Abbildung der Außenseite des Schiffes 1 in einem sichtbaren Lichtbereich und einem Infrarotlichtbereich gewonnen werden.
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Der Außensensor 11 ist beispielsweise an einer Struktur am oberen Teil des Schiffsrumpfs 1, wie einer Brücke, einer Kabine oder ähnlichem, angebracht. Der Außensensor 11 ist so gestaltet, dass er die Verschiebung oder die Lage in Verbindung mit der Lageänderung des Schiffes 1 ändert, und er ist so fixiert, dass z. B. die relative Position und Lage in Bezug auf das Schiff 1 nicht geändert werden.
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Ein Erfassungsbereich des Außensensors 11 ist beispielsweise ein vorgegebener Bereich des Schiffes 1, der mindestens einen vorgegebenen Bereich vor dem Schiff 1 umfasst.
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Der Trägheitssensor 13 umfasst beispielsweise einen Kreiselsensor, einen Beschleunigungssensor oder Ähnliches. Der Trägheitssensor 13 erfasst eine auf das Schiff 1 einwirkende Trägheitskraft und gibt ein Signal eines erfassten Wertes von Informationen aus, die sich auf die Trägheitskraft beziehen (z. B. eine Winkelgeschwindigkeit, eine Beschleunigung oder Ähnliches).
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Das Steuergerät 15 steuert z. B. das Schiff 1 als Ganzes. Das Steuergerät 15 ist zum Beispiel ein Softwarefunktionsteil, der funktioniert, wenn ein vorbestimmtes Programm von einem Prozessor wie einer Zentraleinheit (CPU) oder ähnlichem ausgeführt wird. Das Softwarefunktionsteil ist eine elektronische Steuereinheit (ECU), die einen Prozessor wie eine CPU oder ähnliches, einen Festwertspeicher (ROM), in dem ein Programm gespeichert ist, einen Direktzugriffsspeicher (RAM), in dem Daten vorübergehend gespeichert werden, und eine elektronische Schaltung wie einen Zeitgeber oder ähnliches enthält. Ferner kann zumindest ein Teil des Steuergeräts 15 ein integrierter Schaltkreis sein, z. B. ein LSI (Large Scale Integration) oder ähnliches.
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Das Steuergerät 15 erfasst einen Zustand einer relativen Verschiebung des Objekts in Bezug auf das Schiff 1 gemäß einer vorbestimmten Berechnung, Kartenreferenz oder ähnlichem auf der Grundlage des Signalausgangs des Außensensors 11. Beispielsweise erfasst das Steuergerät 15 eine relative Position des Objekts in Bezug auf das Schiff 1 in einem vorbestimmten Erfassungsbereich des Außensensors 11 auf der Grundlage der Signalausgabe des Sonars, der Radarvorrichtung, des Peilgeräts oder dergleichen des Außensensors 11. Beispielsweise erfasst das Steuergerät 15 eine relative Position des Objekts in Bezug auf das Schiff 1 in dem vorbestimmten Erfassungsbereich des Außensensors 11 durch eine vorbestimmte Erkennungsverarbeitung an Bilddaten, die von der Kamera des Außensensors 11 ausgegeben werden. Das Steuergerät 15 erfasst einen Verschiebungszustand des Objekts auf der Grundlage der Informationen über die Position des Objekts während eines geeigneten Zeitraums.
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Das Steuergerät 15 erfasst einen Zustand der Lageänderung des Schiffes 1 gemäß der vorgegebenen Berechnung, Kartenreferenz oder ähnlichem auf der Grundlage des vom Trägheitssensor 13 ausgegebenen Signals. Das Steuergerät 15 erfasst einen Zustand der Lageänderung, wie z. B. einen Zustand des Stampfens des Schiffes 1 oder ähnliches, auf der Grundlage der Informationen über die Lage des Schiffes 1 während des gesamten geeigneten Zeitraums.
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Das Steuergerät 15 bestimmt, ob sich das vom externen Sensor 11 erfasste Objekt auf einer Außenseite des Schiffes 1 (außerhalb des Schiffes 1) befindet, anhand einer Korrelation zwischen dem Zustand der Verschiebung des Objekts, der auf der Grundlage des vom Außensensor 11 ausgegebenen Signals festgestellt wird, und dem Zustand der Lageänderung des Schiffes 1, der auf der Grundlage des vom Trägheitssensor 13 ausgegebenen Signals festgestellt wird. Das Steuergerät 15 stellt fest, dass sich das Objekt außerhalb des Schiffes 1 befindet, wenn beispielsweise die Korrelation zwischen dem Zustand der Verschiebung des erfassten Objekts und dem Zustand der Lageänderung des Schiffes 1 größer als ein vorgegebener Wert ist.
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Nachfolgend wird ein Beispiel für den Betrieb der Objekterkennungsvorrichtung 10 der Ausführungsform beschrieben.
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2 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb der Objekterfassungsvorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform zeigt. 3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für einen Neigungszustand des Schiffes 1, auf dem die Objekterfassungsvorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform montiert ist, und einen Zustand der Verschiebung des vom Außensensor 11 erfassten Objekts zeigt.
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Die in 2 gezeigte Verarbeitung wird z. B. in einem bestimmten Zeitraum wiederholt ausgeführt.
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Zunächst erfasst die Steuervorrichtung 15 in dem in 2 dargestellten Schritt S01 ein Ausgangssignal von jedem der externen Sensoren 11 und des Trägheitssensors 13.
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Als Nächstes erfasst das Steuergerät 15 in Schritt S02 den Zustand der Lageänderung des Schiffes 1 auf der Grundlage des vom Trägheitssensor 13 empfangenen Signals und stellt fest, ob sich ein Bug 1a des Schiffes 1 in einem Bughebezustand befindet, in dem der Bug beispielsweise aufgrund von Stampfen oder dergleichen nach oben verschoben ist.
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Wenn das Bestimmungsergebnis „JA“ ist, fährt das Steuergerät 15 mit der Verarbeitung zu Schritt S03 fort. Wenn das Bestimmungsergebnis hingegen „NEIN“ lautet, geht das Steuergerät 15 zu Schritt S06 über.
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Als Nächstes erfasst das Steuergerät 15 in Schritt S03 den Zustand der Verschiebung des Objekts (Erfassungsobjekts), der auf der Grundlage des vom Außensensor 11 empfangenen Signals erfasst wird, und stellt fest, ob das Erfassungsobjekt im vorbestimmten Erfassungsbereich des Außensensors 11 relativ zum Schiff 1 nach unten verschoben ist, z. B. aufgrund des Nickens des Schiffs 1.
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Wenn das Bestimmungsergebnis „JA“ ist, fährt das Steuergerät 15 mit der Verarbeitung zu Schritt S04 fort. Wenn das Bestimmungsergebnis hingegen „NEIN“ lautet, geht das Steuergerät 15 zu Schritt S05 über.
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Als Nächstes stellt das Steuergerät 15 in Schritt S04 fest, dass es sich bei dem Erfassungsobjekt um ein Objekt handelt, das sich außerhalb des Schiffes 1 befindet, z. B. ein Objekt wie ein Hindernis (Hindernis auf dem Wasser) o. Ä., das auf einer Wasseroberfläche schwimmt. Dann fährt das Steuergerät 15 mit der Verarbeitung bis zum Ende fort. Außerdem stellt das Steuergerät 15 in Schritt S05 fest, dass es sich bei dem Erfassungsobjekt nicht um ein Objekt handelt, das sich außerhalb des Schiffes 1 befindet, sondern beispielsweise um ein Objekt wie eine Besatzung auf dem Schiff 1, einen auf dem Schiff 1 geladenen Gegenstand oder ähnliches. Dann fährt die Steuervorrichtung 15 mit der Verarbeitung bis zum Ende fort.
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Beispielsweise wird in den Erfassungsbereichen 50A und 50B des Außensensors 11, wenn sich der Bug gehoben hat, und der Rumpf horizontal ist, wie in 3 gezeigt, festgestellt, dass ein erstes Erfassungsobjekt 20, dessen relative Position für das Schiff 1 unveränderlich ist, kein Objekt ist, das sich außerhalb des Schiffes 1 befindet, sondern z. B. ein Objekt wie eine Besatzung auf dem Schiff 1.
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In der Zwischenzeit wird festgestellt, dass ein zweites Erkennungsobjekt 30, das relativ zum Schiff 1 nach unten verschoben ist, wenn sich der Bug im Vergleich zu einem waagerechten Rumpf gehoben hat, ein Objekt ist, das sich außerhalb des Schiffes 1 befindet, zum Beispiel ein Hindernis auf dem Wasser, wie ein anderes Schiff oder ähnliches, das auf der Wasseroberfläche vor dem Schiff 1 schwimmt.
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Darüber hinaus erfasst das Steuergerät 15 in dem in 2 dargestellten Schritt S06 einen Zustand der Lageänderung des Schiffes 1 auf der Grundlage des vom Trägheitssensor 13 empfangenen Signals und bestimmt, ob sich das Schiff in einem Bugabwärtszustand befindet, in dem der Bug 1a des Schiffes 1 nach unten verschoben ist, beispielsweise aufgrund von Stampfen oder dergleichen.
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Wenn das Bestimmungsergebnis „JA“ lautet, fährt das Steuergerät 15 mit der Verarbeitung zu Schritt S07 fort. Wenn das Bestimmungsergebnis „NEIN“ lautet, fährt das Steuergerät 15 mit der Verarbeitung bis zum Ende fort.
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Als Nächstes, in Schritt S07, erfasst das Steuergerät 15 einen Zustand der Verschiebung des Erfassungsobjekts auf der Grundlage des vom externen Sensor 11 empfangenen Signals und bestimmt, ob das Erfassungsobjekt im vorbestimmten Erfassungsbereich des externen Sensors 11 relativ zum Schiff 1 nach oben verschoben ist, z. B. aufgrund von Stampfen oder dergleichen des Schiffs 1.
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Wenn das Bestimmungsergebnis „JA“ ist, fährt das Steuergerät 15 mit der Verarbeitung zu Schritt S08 fort. Wenn das Bestimmungsergebnis hingegen „NEIN“ lautet, geht das Steuergerät 15 zu Schritt S09 über.
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Als Nächstes stellt das Steuergerät 15 in Schritt S08 fest, dass es sich bei dem Erfassungsobjekt um ein Objekt handelt, das sich außerhalb des Schiffes 1 befindet, z. B. um ein Objekt wie ein Hindernis (Hindernis auf dem Wasser) oder ähnliches, das auf der Wasseroberfläche schwimmt. Dann fährt das Steuergerät 15 mit der Verarbeitung bis zum Ende fort. Außerdem stellt das Steuergerät 15 in Schritt S09 fest, dass es sich bei dem Erfassungsobjekt nicht um ein außerhalb des Schiffes 1 befindliches Objekt handelt, sondern beispielsweise um ein Objekt wie eine Besatzung des Schiffes 1, einen auf dem Schiff 1 geladenen Gegenstand oder Ähnliches. Daraufhin fährt das Steuergerät 15 mit der Verarbeitung fort und beendet sie.
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Beispielsweise wird, wie bei den in 3 dargestellten Erfassungsbereichen 50B und 50C des Außensensors 11 bei waagerechtem Rumpf und gesenktem Bug, festgestellt, dass es sich bei dem ersten Erfassungsobjekt 20, dessen relative Position für das Schiff 1 unveränderlich ist, nicht um ein Objekt handelt, das sich außerhalb des Schiffes 1 befindet, sondern z. B. um ein Objekt wie eine Besatzung oder ähnliches auf dem Schiff 1.
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In der Zwischenzeit wird festgestellt, dass es sich bei dem zweiten Erfassungsobjekt 30, das relativ zum Schiff 1 nach oben verschoben ist, wenn der Bug nach unten zeigt, im Vergleich zu einem horizontalen Schiffsrumpf, um ein Objekt außerhalb des Schiffes 1 handelt, z. B. um ein Hindernis auf dem Wasser, wie ein anderes Schiff, das vor dem Schiff 1 auf der Wasseroberfläche schwimmt.
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Wie oben beschrieben, kann die Objekterkennungsvorrichtung 10 der Ausführungsform in geeigneter Weise ein auf dem Schiff 1 angebrachtes Objekt und ein Objekt außerhalb des Schiffes 1 unterscheiden, indem sie das Steuergerät 15 bereitstellt, das so gestaltet ist, dass es entsprechend der Korrelation zwischen dem Zustand der relativen Verschiebung des Erkennungsobjekts und dem Zustand der Lageänderung des Schiffes 1 bestimmt, ob das Erkennungsobjekt außerhalb des Schiffes 1 befindlich ist.
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Die Objekterkennungsvorrichtung 10 kann das Objekt außerhalb des Schiffes 1 genau erkennen, indem sie das Steuergerät 15 bereitstellt, das so gestaltet ist, dass es feststellt, dass sich das Erkennungsobjekt außerhalb des Schiffes 1 befindet, wenn die Korrelation zwischen dem Zustand der relativen Verschiebung des Erkennungsobjekts und dem Zustand der Lageänderung des Schiffes 1 größer als der vorbestimmte Wert ist.
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So kann z.B. festgestellt werden, ob sich das vom Außensensor 11 erfasste Objekt außerhalb des Schiffes 1 befindet, ohne dass zuvor der Abstand von der Position des Außensensors 11 bis zum Bug 1a durch Vermessung o.ä. festgelegt werden muss, der komplizierte Aufwand für die Ersteinstellung minimiert wird und die für die Einstellung erforderlichen Kosten nicht steigen.
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(Abwandlung)
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Nachfolgend wird eine Abwandlung der Ausführungsform beschrieben. Dabei werden die gleichen Teile wie in der oben erwähnten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und ihre Beschreibung wird weggelassen oder vereinfacht.
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Während der Außensensor 11 in der oben beschriebenen Ausführungsform so befestigt ist, dass er seine relative Position zu der Lage des Schiffes 1 nicht verändert, gibt es diesbezüglich keine Einschränkungen. Der Außensensor 11 kann so gestaltet werden, dass zumindest eine der beiden Größen Position und Lage unabhängig von der Lageänderung des Schiffes 1 entsprechend geändert werden kann.
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Obwohl der Trägheitssensor 13 in der oben beschriebenen Ausführungsform den Kreiselsensor oder den Beschleunigungssensor umfasst, ist dies keine Einschränkung, und es kann auch ein anderer Sensor vorgesehen werden, der so gestaltet ist, dass er Informationen erfasst, die für die Erfassung einer Lageänderung des Schiffs 1 erforderlich sind.
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Während bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung oben beschrieben und illustriert worden sind, sollte es verstanden werden, dass diese beispielhaft für die Erfindung sind und nicht als einschränkend angesehen werden sollen. Hinzufügungen, Auslassungen, Ersetzungen und andere Änderungen können vorgenommen werden, ohne vom Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Dementsprechend ist die Erfindung nicht als durch die vorstehende Beschreibung begrenzt zu betrachten und wird nur durch den Umfang der beigefügten Ansprüche begrenzt.
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Eine Objekterfassungsvorrichtung (10) umfasst einen Außensensor (11), einen Trägheitssensor (13) und eine Steuervorrichtung (15). Der Außensensor (11) ist an einem Schiff (1) befestigt. Der Außensensor (11) erfasst ein Objekt. Der Trägheitssensor (13) erfasst Informationen in Bezug auf eine auf das Schiff (1) ausgeübte Trägheitskraft. Die Steuervorrichtung (15) erfasst einen Zustand der relativen Verschiebung eines Erfassungsobjekts auf der Grundlage eines vom Außensensor (11) ausgegebenen Signals. Die Steuereinrichtung (15) erfasst einen Zustand einer Lageänderung des Schiffes (1) auf der Grundlage eines Ausgangssignals des Trägheitssensors (13). Die Steuervorrichtung (15) ermittelt anhand einer Korrelation zwischen dem Zustand der Lageänderung des Schiffes (1) und dem Zustand der relativen Verschiebung des Erfassungsobjekts, ob sich ein Erfassungsobjekt außerhalb des Schiffes (1) befindet.
