JP2004224312A - Guidance control device, guidance control system, mother ship, guidance control method, and program - Google Patents

Guidance control device, guidance control system, mother ship, guidance control method, and program Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a guidance control device, a guidance control system, a mother ship, and a guidance control method capable of easy operation from the mother ship, a cruising body controlled from the mother ship and operating toward a target without missing the target, and a program for executing the method by a computer. <P>SOLUTION: The cruising body 2 is launched from the mother ship 1 and controlled from the outside, and the guidance control device 4 controls the cruising body 2. The cruising body 2 measures orientation information on the orientation to which the cruising body 2 faces, speed information on the ground speed of the cruising body 2, and object relative position information on the relative position of the target 3 to the cruising body 2, and outputs the measured data to the guidance control device 4. Based on the orientation information, speed information, object relative position information, and the cruising body position information on the position of the cruising body 2, the guidance control device 4 calculates a control relative distance as the relative distance of the cruising body 2 to the target 3. When the control relative distance is shorter than a preset reference distance, the guidance control device 4 controls the cruising body 2 so as to stop the cruising body 2. When it is shorter than the reference distance, the guidance control device 4 controls the cruising body 2 so that the cruising body can perform preset operations. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導制御装置、誘導制御システム、母船、誘導制御方法及び当該方法をコンピューターに実行させるプログラムに係り、特に、母船と母船に制御されながら航行する航走体とを有する系における誘導制御装置、誘導制御システム、母船、誘導制御方法及びプログラムに関する。
【0002】
【従来の技術】
水中で行なう各種探査においては、基地となる母船により制御された無人の航走体が、実際の探査作業を行なうことが多い。その場合、航走体はソーナーを有しており、遠くから水中にある目標(物体)を発見することが可能である。しかし、その目標に近づくための方位制御は、ソーナースコープを見ながら、母船で手動操縦する必要があり、非常に高度な操縦技術を必要とする。更に、高速で目標に向かう場合には、度々ソーナーのレンジから目標が外れてしまい、目標を見失うことがある。
【0003】
また、目標付近での作業では、従来はカメラ画像を見て作業を行なっていた。しかし、水中の透明度等により、目標をカメラで捕らえることは容易ではなく、作業は困難な場合がある。
【0004】
更に、目標に近づいた時点において、操縦者は、航走体の操縦に集中する必要がある。そのため、ソーナーの俯仰角の制御、ソーナー中心角及びカメラの俯仰角を制御するチルト装置の制御を同時に行なうことは容易ではない。従って、目標の見失いや衝突の危険性を有している。また、母船は、航走体の正確な絶対位置(以下、単に「位置」ともいう)を把握している必要がある。
【0005】
従って、航走体を目標へ容易に自動的に誘導する技術が求められている。また、航走体を目標近傍で自動的に停止させ、作業を行なわせる技術が求められている。さらに、航走体の誘導中に、航走体のソーナーを常に自動的に目標に向けさせる技術が求められている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、母船から制御され目標へ向かって運行する航走体における、母船での操縦を容易に行なうことが可能な誘導制御装置、誘導制御システム、母船、誘導制御方法及び当該方法をコンピューターに実行させるプログラムを提供することである。
【0007】
また、本発明の他の目的は、目標を見失うことなく、母船から制御され目標へ向かって運行する航走体を制御、操縦することが可能な誘導制御装置、誘導制御システム、母船、誘導制御方法及び当該方法をコンピューターに実行させるプログラムを提供することである。
【0008】
本発明の更に他の目的は、目標物に関わる作業、処理等を容易に行なうことが可能な誘導制御装置、誘導制御システム、母船、誘導制御方法及び当該方法をコンピューターに実行させるプログラムを提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
以下に、[発明の実施の形態]で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、[特許請求の範囲]の記載と[発明の実施の形態]との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【0010】
従って、上記課題を解決するために、本発明の誘導制御装置は、探査信号を表示する画面表示手段(11−1)を有し、母船(1)から送出された航走体(2)の探査信号における物体を表すエコー(22)を画面表示手段(11−1)上に表示し、画面表示手段(11−1)上のエコー(22)のある場所としての第1場所が指定された時、その第1場所の航走体(2)に対する相対位置としての第1相対位置を算出する操作表示部(11)と、その第1相対位置に基づいて、航走体(2)の移動目標をその第1相対位置とするように航走体(2)を制御する誘導制御部(5)とを具備する。
【0011】
また、本発明の誘導制御装置は、航走体(2)から出力されたその探査信号に基づいて、エコー(22)の航走体(2)に対する相対位置としての第2相対位置を算出する探査信号処理部(10)をさらに具備する。そして、操作表示部(11)は、その第2相対位置に基づいて、エコー(22)を画面表示手段(11−1)上に表示する。
【0012】
また、本発明の誘導制御装置は、操作表示部(11)が、その第1相対位置とその第2相対位置が、画面表示手段(11−1)上でずれた場合、その第2相対位置を示す場所としての第2場所を改めて指定されたとき、その第2場所の航走体(2)に対する相対位置としてのその第3相対位置を算出する。そして、誘導制御部(5)は、航走体(2)の移動目標をその第3相対位置とするように航走体(2)を制御する。
【0013】
上記課題を解決するために、本発明の誘導制御システムは、上記のいずれか一項に記載の誘導制御装置(4)と、誘導制御装置(4)に制御される航走体(2)とを具備する。
【0014】
また、本発明の誘導制御システムは、母船(1)から送出され、外部から制御される航走体(2)と、航走体(2)を制御する誘導制御装置(4)とを具備する。航走体(2)は、航走体(2)の向いている方位としての方位情報と、航走体(2)の対地速度としての速度情報と、航走体(2)の目標(3)の航走体(2)に対する相対位置としての対象相対位置情報とを計測して誘導制御装置(4)へ出力する。そして、誘導制御装置(4)は、その方位情報と、その速度情報と、その対象相対位置情報と、航走体(2)の位置としての航走体位置情報とに基づいて、航走体(2)と目標(3)との相対距離としての制御相対距離を算出する。
【0015】
また、本発明の誘導制御システムにおいて、誘導制御装置(4)は、その制御相対距離が、予め設定された距離としての基準距離以下の場合、航走体(2)を停止させるように航走体(2)を制御する。
【0016】
また、本発明の誘導制御システムにおいて、誘導制御装置(4)は、その制御相対距離が、予め設定された距離としての基準距離以下の場合、予め設定した作業を行なわせるように航走体(2)を制御する。
【0017】
更に、本発明の誘導制御システムは、母船(1)から送出され、外部から制御される航走体(2)と、航走体(2)を制御する誘導制御装置(4)とを具備する。航走体(2)は、航走体(2)の向いている方位としての方位情報と、航走体(2)の対地速度としての速度情報と、航走体(2)の目標(3)の航走体(2)に対する相対位置としての対象相対位置情報とを計測して誘導制御装置(4)へ出力する。そして、誘導制御装置(4)は、その方位情報と、その速度情報と、その対象相対位置情報と、航走体(2)の位置としての航走体位置情報とに基づいて、水平面と航走体(2)から目標(3)へ向かう方向とが成す角としての目標ピッチ角を算出する。
【0018】
更に、本発明の誘導制御システムは、航走体(2)が、航走体(2)の有するソーナー(31)の向きと水平面とが成す角としてのチルト角を計測して誘導制御装置(4)へ出力する。そして、誘導制御装置(4)は、そのチルト角の目標値である目標チルト角と、その目標ピッチ角との差の絶対値が、予め設定された角度としての基準角度以下になるように航走体(2)を制御する。
【0019】
更に、本発明の母船は、上記のいずれか一項に記載の誘導制御システムと、自身の位置を特定可能なGPS受信装置(41)とを具備する。
【0020】
上記課題を解決するために、本発明の誘導制御方法は、母船(1)から送出された航走体(2)の探査信号を画面表示手段(11−1)に表示するステップと、画面表示手段(11−1)に表示された、物体を表すエコー(22)のある場所としての第1場所を指定するステップと、その第1場所の航走体(2)に対する相対位置としての第1相対位置を算出するステップと、航走体(2)の移動目標をその第1相対位置とする制御信号を航走体(2)へ送信するステップとを具備する。
【0021】
また、本発明の誘導制御方法は、その探査信号を画面表示手段(11−1)に表示するステップが、その探査信号を航走体(2)から受信するステップと、受信されたその探査信号に基づいて、エコー(22)の航走体(2)に対する相対位置としての第2相対位置を算出するステップと、その第2相対位置に基づいて、エコー(22)を画面表示手段(11−1)に表示するステップとを具備する。
【0022】
また、本発明の誘導制御方法は、その第1相対位置とその第2相対位置とが、画面表示手段(11−1)上でずれた場合、その第2相対位置を示す場所としての第2場所を改めて指定するステップと、その第2場所の航走体(2)に対する相対位置としてのその第3相対位置を算出するステップと、航走体(2)の移動目標をその第3相対位置とする制御信号を航走体(2)へ送信するステップとを更に具備する。
【0023】
更に、本発明の誘導制御方法は、母船(1)から送出された航走体(2)の向いている方位としての方位情報と、目標(3)の航走体(2)に対する相対位置としての対象相対位置情報と、航走体(2)の位置としての航走体位置情報とに基づいて、目標(3)の位置としての目標位置情報を算出するステップ(S11)と、その方位情報と、航走体(2)の対地速度としての速度情報と、その航走体位置情報とに基づいて、予め設定された基準時間経過後の航走体(2)の位置としての新規航走体位置情報を算出するステップ(S12)と、その目標位置情報とその新規航走体位置情報とに基づいて、航走体(2)と目標(3)との相対距離としての制御相対距離を算出するステップ(S13)と、その制御相対距離が、予め設定された距離としての基準距離以下の場合、航走体(2)を停止させるステップ(S14、S15)とを具備し、目標(3)は、航走体(2)の移動の目標である。
【0024】
更に、本発明の誘導制御方法は、航走体(2)を停止させるステップ(S14、S15)では、航走体(2)が停止後に予め設定された作業を行なうステップ(S15)を具備する。
【0025】
更に、本発明の誘導制御方法は、航走体(2)を停止させるステップ(S14、S15)では、その制御相対距離がその基準距離より大きい場合、その新規航走体位置情報を算出するステップ(S12)へ戻る。
【0026】
更に、本発明の誘導制御方法は、母船(1)から送出された航走体(2)の向いている方位としての方位情報と、目標(3)の航走体(2)に対する相対位置としての対象相対位置情報と、航走体(2)の位置としての航走体位置情報とに基づいて、目標(3)の位置としての目標位置情報を算出するステップ(S21)と、その方位情報と、航走体(2)の対地速度としての速度情報と、その航走体位置情報とに基づいて、予め設定された基準時間経過後の航走体(2)の位置としての新規航走体位置情報を算出するステップ(S22、S23)と、その目標位置情報とその新規航走体位置情報とに基づいて、水平面と航走体(2)から目標(3)へ向かう方向とが成す角としての目標ピッチ角を算出するステップ(S24)と、航走体(2)の有するソーナーと水平面とが成す角としてのチルト角の目標値である目標チルト角と、その目標ピッチ角との差の絶対値が、予め設定された角度としての基準角度より大きい場合、その目標ピッチ角と、そのチルト角と、その目標チルト角とに基づいて、その基準時間経過後のそのチルト角の目標値である新規目標チルト角を算出するステップ(S25、S26)と、その目標ピッチ角とその新規目標チルト角とに基づいて、そのソーナー(31)のビームが水平面と成す角としてのビーム俯仰角の目標値である目標ビーム俯仰角を算出するステップ(S27)とを具備し、目標(3)は、航走体(2)の移動の目標である。
【0027】
更に、本発明の誘導制御方法は、その新規目標チルト角を算出するステップ(S25)では、その絶対値が、その基準角度以下の場合、その目標ビーム俯仰角を算出するステップ(S27)へ進み、その目標ビーム俯仰角を算出するステップ(S27)は、その目標ピッチ角とその目標チルト角とに基づいて、その目標ビーム俯仰角を算出する。
【0028】
上記課題を解決するために、本発明に関わるプログラムは、母船(1)から送出された航走体(2)の探査信号を画面表示手段(11−1)に表示するステップと、画面表示手段(11−1)に表示された、物体を表すエコー(22)のある場所としての第1場所が指定されたとき、その第1場所の航走体(2)に対する相対位置としての第1相対位置を算出するステップと、航走体(2)の移動目標をその第1相対位置とする制御信号を航走体(2)へ送信するステップとを具備し、
前記探査信号を前記画面表示手段に表示するステップは、前記探査信号を前記航走体から受信するステップと、受信された前記探査信号に基づいて、前記エコーの前記航走体に対する相対位置としての第2相対位置を算出するステップと、前記第2相対位置に基づいて、前記エコーを前記画面表示手段に表示するステップとを有し、
さらに、その第1相対位置とその第2相対位置とが、画面表示手段(11−1)上でずれ、その第2相対位置を示す場所としての第2場所が改めて指定されたとき、その第2場所の航走体(2)に対する相対位置としてのその第3相対位置を算出するステップと、航走体(2)の移動目標をその第3相対位置とする制御信号を航走体(2)へ送信するステップとを具備し、それらのステップをコンピューターに実行させる。
【0029】
また、本発明に関わるプログラムは、母船(1)から送出された航走体(2)の向いている方位としての方位情報と、航走体(2)の目標(3)の航走体(2)に対する相対位置としての対象相対位置情報と、航走体(2)の位置としての航走体位置情報とに基づいて、目標(3)の位置としての目標位置情報を算出するステップと、その方位情報と、航走体(2)の対地速度としての速度情報と、その航走体位置情報とに基づいて、予め設定された基準時間経過後の航走体(2)の位置としての新規航走体位置情報を算出するステップと、その目標位置情報とその新規航走体位置情報とに基づいて、航走体(2)と目標(3)との相対距離としての制御相対距離を算出するステップと、その制御相対距離が、予め設定された距離としての基準距離より大きい場合、その新規航走体位置情報を算出するステップへ戻るステップと、その制御相対距離が、その基準距離以下の場合、航走体(2)を停止させるステップとをコンピューターに実行させる。
【0030】
また、本発明に関わるプログラムは、母船(1)から送出された航走体(2)の向いている方位としての方位情報と、目標(3)の航走体(2)に対する相対位置としての対象相対位置情報と、航走体(2)の位置としての航走体位置情報とに基づいて、目標(3)の位置としての目標位置情報を算出するステップと、その方位情報と、航走体(2)の対地速度としての速度情報と、その航走体位置情報とに基づいて、予め設定された基準時間経過後の航走体(2)の位置としての新規航走体位置情報を算出するステップと、その目標位置情報とその新規航走体位置情報とに基づいて、水平面と航走体(2)から目標(3)へ向かう方向とが成す角としての目標ピッチ角を算出するステップと、航走体(2)の有するソーナー(31)と水平面とが成す角としてのチルト角の目標値である目標チルト角と、その目標ピッチ角との差の絶対値が、予め設定された角度としての基準角度より大きい場合、その目標ピッチ角と、そのチルト角と、その目標チルト角とに基づいて、その基準時間経過後のそのチルト角の目標値である新規目標チルト角を算出するステップと、その目標ピッチ角とその新規目標チルト角とに基づいて、ソーナー(31)のビームが水平面と成す角としてのビーム俯仰角の目標値である目標ビーム俯仰角を算出するステップとをコンピューターに実行させる。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る誘導制御装置、誘導制御システム、母船、誘導制御方法及び当該方法をコンピューターに実行させるプログラムの実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。
本実施例において、母船に制御され、水中探査に使用される航走体を例に示して説明する。ただし、他の母船に制御され、母船を離れて動作を行なう航走体(水中に限らない)についても適用可能である。
なお、各実施の形態において同一又は相当部分には同一の符号を付して説明する。
【0032】
本発明である誘導制御装置、誘導制御システム、母船、誘導制御方法及びプログラムの実施の形態の構成について説明する。
図1は、本発明である誘導制御装置、誘導制御システム、母船、誘導制御方法及びプログラムの実施の形態に関わる構成を示す図である。
誘導制御装置4とGPS受信装置41とを含む母船1、航走体制御システム12を含む航走体2、母船1と航走体2とをつなぐケーブル42を備える。目標3は航走体2が近接もしくは追尾すべき目標である。また、制御にはGPS用衛星群40を使用する。
【0033】
母船1は、航走体2を探査海域まで輸送し、探査海域において航走体2を送出し、航走体2の運行を制御する。誘導制御装置4とGPS受信装置41とを有する。
誘導制御装置4は、母船1に属する。航走体2の母船1に対する相対位置を把握している。そして、航走体2を目標3へ誘導するために、自身が計測した情報と航走体2から得た情報とに基づいて、各種演算を行ない、航走体2を制御するための各種信号を生成し、航走体2へ送信する。航走体2とは、ケーブル42を介して通信を行なう。ただし、海中無線装置(図示せず)で行なうことも可能である。
GPS受信装置41は、母船1に属し、GPS用衛星群40を利用して、母船1の位置としての母船位置情報を出力する。母船位置情報は、(緯度、経度)で例示される。
【0034】
航走体2は、母船1で探査海域まで輸送され、探査海域において母船1から送出され、母船1に制御されながら水中を航行し、各種作業を行なう。母船1とは、ケーブル42を介して通信を行なう。航走体2は、無人水中探査船で例示される。
航走体制御システム12は、航走体2に属する。対地速度や深度のような航走体2の運行状況に関する情報、目標3に関する情報を計測、把握する。そして、母船1の誘導制御装置4へ出力する。また、母船1の誘導制御装置4から、航走体2を制御する各種信号を受信し、航走体2を制御する。
【0035】
ケーブル42は、母船1と航走体2とを通信可能に接続する。航走体2(の航走体制御システム12)から出力される各種情報を母船1(の誘導制御装置4)へ伝達する。また、母船1から出力される航走体2を制御するための各種信号を航走体2へ伝達する。ケーブル42を用いず、無線を用いて行なっても良い。
【0036】
目標3は、海中にあり、航走体2が近づき、何らかの処理(作業)を行なう対象である。あるいは、航走体2の移動する目標地点である。目標3は、海中生物、海中の沈没船、遺跡、機雷、地点(緯度、経度、水深)等で例示される。
【0037】
GPS用衛星群40は、一般に用いられるGPSの運用に使用される複数の衛星である。その衛星群からの情報により、GPS受信装置41は、母船1の母船位置情報を出力(算出)する。
【0038】
次に、誘導制御装置4について、更に説明する。
図2は、本発明である誘導制御装置、誘導制御システム、母船、誘導制御方法及びプログラムが適用される実施の形態の構成を示す図である。誘導制御装置4は、誘導制御部5、水中音響装置6、記憶部7、送受信部8、入出力部9、探査信号処理部としてのソーナー信号処理部10及び操作表示部11を具備する。
【0039】
誘導制御部5は、誘導制御装置4に属する。誘導制御装置4の制御を行なう。それと共に、航走体2の制御を行なう。誘導制御部5は、CPUとメモリー及び周辺装置のような情報処理装置に例示される。また、航走体相対位置情報(後述)及び母船位置情報とに基づいて、航走体2の絶対位置を示す航走体位置情報(例示:緯度、経度、深度)を算出する。そして、航走体データ(後述:方位情報、速度情報、深度情報など)、ソーナーデータ(後述:対象相対距離情報、対象相対方位情報、対象相対ピッチ角など)、航走体位置情報及び基準値(後述:距離基準値、チルト角基準値など)に基づいて、各種演算(後述:第1及び第2アルゴリズムなど)を行ない、航走体2(及び付属機器)の動作を制御する。
【0040】
水中音響部6は、誘導制御装置4に属する。水中音響装置(図示せず)及びその水中音響装置が発する探査信号(水中ソーナー信号)の反射波を受信する受波装置(図示せず)を有する。航走体2へ探査信号を発信し、その反射波を計測する。そして、その反射波に基づいて、航走体2の母船1に対する相対位置である航走体相対位置(例示:距離、方位)を算出し、航走体相対位置情報として出力する。水中音響部6は、ソーナーシステムに例示される。
【0041】
記憶部7は、誘導制御装置4に属する。誘導制御装置4の制御に用いる各種情報・データを各種情報・データに対応するテーブル(例示:計測(計算)時刻及び情報・データを関連付けたテーブル)に記憶している。また、演算に用いる演算アルゴリズムを記憶している。記憶部7は、ハードディスクに例示される。
【0042】
送受信部8は、誘導制御装置4に属する。航走体2と母船1とがケーブル42を用いて通信を行なう際、インターフェースとして機能する。また、ケーブル42を用いない場合には、海中無線装置である。
【0043】
入出力部9は、誘導制御装置4に属する。誘導制御装置4での制御に必要な情報の入出力を行なう。入出力部9は、キーボード、トラックボール(型のマウス)、ジョイスティック、タッチパネル等に例示される。
【0044】
ソーナー信号処理部10は、誘導制御装置4に属する。航走体2の水中音響部14で得られたソーナー31(後述)の計測データ(後述)に基づいて、目標3の航走体2に対する相対距離としての対象相対距離、目標3の航走体2に対する水平方向の相対方位としての対象相対方位、目標3の航走体2に対する相対俯角としての対象相対ピッチ角を計算する。
【0045】
操作表示部11は、誘導制御装置4に属し、水中探査信号(ソーナー信号)を表示する画面表示手段としてのソーナースコープを有し、航走体2及び目標3の相対的な状況を画面表示する。それと共に、表示画面上のカーソルを操作することにより、航走体2を誘導、制御するための信号を生成する。
【0046】
ここで、操作表示部11について、更に説明する。
図3は、本発明である誘導制御装置、誘導制御システム及び誘導制御方法における操作表示部11におけるソーナースコープの表示画面11−1の一例を示す図である。表示画面11−1は、航走体2が水中音響部14の探査信号により検知している海中の様子を示す。カーソル21、エコー22及び目標指定シンボル23(23’)とを含む。
【0047】
カーソル21は、表示画面11−1において、表示される画像に対して操作を行なう際、画像上の操作場所を指定する。図2の入出力部9により移動、場所指定を行なう。例えば、トラックボール(図示せず)の操作によりカーソル21を移動し、目標指定ボタン(図示せず)を押すことにより指定する。
エコー22は、航走体2の水中音響部14(図4で後述)の発する探査信号が、何らかの物体に反射し戻ってきた反射波に基づいて、何らかの物体の存在すると計算される位置(及び大きさ)を示している。
目標指定シンボル23(23’)は、カーソル21により画像上に指定された操作場所を表している。そして、航走体2は、この目標指定シンボル23の表示に対応する位置へ向かい移動する。
【0048】
表示画面11−1では、操作表示部11が、目標3の航走体2に対する相対位置の情報である対象相対距離情報、対象相対方位情報及び対象相対ピッチ角(後述)に基づいて、目標3をエコー22としてソーナースコープ上に投影、表示する。その時の座標は航走体2に対する相対座標で表現される。ただし、航走体位置情報を用いることにより、対象相対距離情報、対象相対方位情報及び対象相対ピッチ角を絶対座標系に容易に変換可能であり、表示画面11−1を絶対座標系で表示しても良い。
【0049】
図3(a)では、表示画面11−1において、エコー22及びカーソル21が表示されている。エコー22は、目標3に対応する。
図3(b)では、表示画面11−1において、操縦者が、カーソル21をトラックボールにより動かし、エコー22に合わせ、目標指定ボタンを押すことにより、目標指定シンボル23が表示された時点を示している。この目標指定シンボル23で指定された位置へ航走体2が移動する(そうなるように誘導制御部5で制御する)。
図3(c)では、表示画面11−1において、航走体2の位置測定誤差の累積によりエコー22と目標指定シンボル23との間にずれが生じたため、カーソル21により目標指定シンボル23をフック(ドラック)し、正しいエコー22の位置へ移動してドロップし、目標指定をし直した時点を表示している。なお、前記正しいエコー22の位置はソーナー信号処理部10により前記探査信号に基づいて算出している。
【0050】
従って、前記母船1側の誘導制御装置4は以下のステップの方法、換言すれば以下のステップをコンピュータに順次実行させるためのプログラムによって航走体2の誘導制御を実行する。
▲1▼ 母船1から送出された航走体2の探査信号を操作表示部11の画面表示手段としてのソーナースコープに映し出す(表示する)ステップ、
▲2▼ 前記ソーナースコープに投影、表示された、目標としての物体を表すエコーのある場所としての第1場所を指定するステップ、
▲3▼ 前記第1場所の前記航走体に対する相対位置としての第1相対位置を操作表示部11で算出するステップ、
▲4▼ 前記航走体2の移動目標を前記第1相対位置とする制御信号を前記航走体へ送受信部8を介して送信するステップ。
【0051】
さらに、前記▲1▼の探査信号を操作表示部11のソーナースコープに映し出すステップは、
前記探査信号を前記航走体2から送受信部8を介して受信するステップと、
受信された前記探査信号に基づいて、前記エコーの前記航走体2に対する相対位置としての第2相対位置をソーナー信号処理部10により算出するステップと、
前記第2相対位置に基づいて、前記エコーを前記操作表示部11のソーナースコープに表示するステップとを具備する。
【0052】
前記第1相対位置と前記第2相対位置とが、図3(c)のように前記ソーナースコープ上でずれた場合、更に以下のステップを順次実行する。
▲5▼ 前記第2相対位置を示す場所としての第2場所を改めて指定するステップ、
▲6▼ 前記第2場所の前記航走体2に対する相対位置としての前記第3相対位置を操作表示部11で算出するステップ、
▲7▼ 前記航走体の移動目標を前記第3相対位置とする制御信号を前記航走体へ送信するステップ。
【0053】
次に、航走体制御システム12について、更に説明する。
図4は、本発明である誘導制御装置、誘導制御システム、母船、誘導制御方法及びプログラムの実施の形態において適用される航走体制御システム12の構成を示す図である。航走体制御システム12は、機体制御部13、水中音響部14、対地速度検出器15、深度検出器16、方位センサ17、記憶部18、送受信部19及びピッチ角センサ20を具備する。
【0054】
機体制御部13は、航走体制御システム12に属する。母船1から送信されてくる航走体2を制御するための信号に基づいて、航走体2を制御する。また、航走体2から出力される信号・情報の入出力を管理する。機体制御部13は、CPUとメモリー及び周辺装置のような情報処理装置に例示される。
【0055】
水中音響部14は、航走体制御システム12に属する。水中音響装置及びその水中音響装置が発する探査信号(ソーナー信号)の反射波(エコー)を受信する受波装置を有する。目標3へ探査信号を発信し、その反射波を受信、計測する。そして、ソーナーの計測データとしての探査信号データ(発信時刻、探査信号特性など)及び反射波データ(受信時刻、反射波特性など)を、送受信部19を介して、母船1の誘導制御装置4のソーナー信号処理部10へ出力する。水中音響装置14は、ソーナーに例示される。
【0056】
対地速度検出器15は、航走体制御システム12に属し、航走体2の(対地)速度を計測し、速度情報として出力する。対地速度検出器15は、ドップラーソーナーに例示される。
【0057】
深度検出器16は、航走体制御システム12に属し、航走体2の水深を計測し、深度情報として出力する。深度検出器16は、深度計で例示される。
【0058】
方位センサ17は、航走体制御システム12に属し、航走体2の進行する方位を計測し、方位情報として出力する。方位センサ14は、方位磁石に例示される。
【0059】
記憶部18は、航走体制御システム12に属し、計測した各種情報(速度情報、深度情報、方位情報、探査信号データ、反射波データなど)や航行スケジュール(例示:時刻と航走体2の位置を記したテーブル)などを記憶する。記憶部18は、ハードディスクに例示される。
【0060】
送受信部19は、航走体制御システム12に属する。航走体2と母船1とがケーブル42を用いて通信を行なう際、インターフェースとして機能する。速度情報、深度情報、方位情報、探査信号データ、反射波データなどを、ケーブル42を介して母船1へ送信する。また、母船1から送信されてくる航走体2を制御するための信号(電力、制御指令など)を受信し、航走体2の各部、機器へ伝達する。
【0061】
ピッチ角センサ20は、航走体制御システム12に属し、航走体2の航走体俯仰角を計測し、方位情報の1つとして出力する。ピッチ角センサ20は、角度センサに例示される。
【0062】
ここで、図5を参照して、航走体2の航走体制御システム12における水中音響部14について更に説明する。
図5は、本発明である誘導制御装置、誘導制御システム、母船、誘導制御方法及びプログラムの実施の形態に関わる航走体2の構成の一部を示す側面図である。航走体2は、航走体制御システム12における水中音響部14のソーナー31及びカメラ32を具備する。ただし、ソーナー31及びカメラ32は、航走体2内部にあり、図ではわかりやすく表面上に記している。
【0063】
ソーナー31は、水中音響部14に属し、水中に音響を発し、その反射波から目標3などの位置を把握する。ここでは、航走体2の先頭部分に設置される。ソーナー31は、上下方向に首振り可能であり、それにより、チルト角を変更可能である。
カメラ32は、水中音響部14に属し、海中の様子を撮影する。ここでは、航走体2の先頭部分に設置される。ここで、Hは、水平面と平行な面を示す。そして、H面とソーナー31の向きとが成す角をチルト角(θTILT_)とし、ソーナー31の音響の発信範囲(探査可能な範囲)をビームレンジ(θ)とする。
【0064】
次に、本発明である誘導制御装置、誘導制御システム、母船、誘導制御方法及びプログラムに係る実施の形態の動作について、添付図面を参照して説明する。まず、誘導制御装置、誘導制御システム及び誘導制御方法に適用されるアルゴリズムについて説明する。
【0065】
図6は、本発明である誘導制御装置、誘導制御システム、母船、誘導制御方法及びプログラムついての実施の形態の動作に関わる第1アルゴリズムに用いる座標系を示す図である。
第1アルゴリズムは、航走体2を目標3の近傍へ移動させるアルゴリズムである。本例では、航走体2の運動は、二次元平面内(水平面内)で行なう場合を想定しており、深さ(水深)方向の移動については省略している。しかし、通常の3次元への数学的拡張方法を用いれば、3次元空間における運動に応用することが可能である。
絶対座標系xyを設定し、航走体2の絶対座標系における初期位置を(X,Y)、目標3の絶対座標系における位置を(X,Y)、航走体2の方位をψ、航走体2に対する目標3の相対方位をψ、航走体2に対する目標3の相対距離をRとする。ただし、x’軸及びy’軸は、(X,Y)を通るx軸及びy軸に平行な軸である。
【0066】
このような座標系において、第1アルゴリズムについて、図7を参照して説明する。
図7は、本発明である誘導制御装置、誘導制御システム、母船、誘導制御方法及びプログラムについての実施の形態の動作に関わる第1アルゴリズムを示すフロー図である。
【0067】
(0)航走体2は、母船1からの指令に基づいて、目標3へ向けて移動を開始している。
また、開始の段階において、以下の入力データが入力される。
・航走体データ(航走体2の運動)
方位:ψ :方位センサ17により測定(方位情報)
対地速度u=(ugx,ugy) :対地速度検出器15により測定(速度情報)。
・航走体位置(航走体2の絶対位置)
座標:P=(X,Y) :母船1の絶対位置(母船位置情報:GPS受信装置41より)と母船1に対する航走体2の相対位置(航走体相対位置情報:水中音響部6より)とから算出(航走体位置情報)。
・ソーナーデータ(目標3の航走体2に対する相対位置)
相対距離:R :水中音響部14により測定(対象相対距離情報)。
相対方位:ψ :水中音響部14により測定(対象相対方位情報)。
・制御パラメータ(判断基準と判断対象)
位置判断距離:R_ :制御に用いる基準値(予め設定)(基準距離)。
相対距離:R :位置判断距離R_と比較する対象(制御相対距離)。
・定数
サンプリング時間:ΔT :入力データのサンプリング間隔(基準時間)。
【0068】
(1)ステップS11:目標の絶対座標計算
目標3の絶対位置(絶対座標)(X,Y)を計算する。計算は、目標3の航走体2に対する相対位置(相対座標)(X,Y)を求め、その値と、航走体2の絶対位置(絶対座標)とに基づいて、目標3の絶対位置(X,Y)を算出する。具体的には、上記入力データに基づいて、以下の式により計算される。
【数1】

Figure 2004224312
ここで、
【数2】
Figure 2004224312
【0069】
(2)ステップS12:航走体位置計算
ΔT時間経過後の航走体2の絶対位置(X,Y)を、航走体2の対地速度を積分することにより計算する。具体的には、上記入力データに基づいて、以下の式により計算される。
【数3】
Figure 2004224312
ただし、X_old,Y_oldは、ΔT時間前(直前)のX,Yである。
【0070】
(3)ステップS13:相対距離計算
ステップS12で計算した航走体2の絶対位置を用いて、ΔT時間経過後の目標3の航走体2に対する相対位置(相対距離)Rを計算する。具体的には、上記数式(2)、(3)、(6)、(7)で算出した値に基づいて、以下の式により計算される。
【数4】
Figure 2004224312
【0071】
(4)ステップS14:位置判断
航走体2が、ソーナースコープで指定された目標3に対して、R_の範囲に達したかどうかの判断を行なう。具体的には、上記数式(8)で算出した値に基づいて、以下の式により判断する。
【数5】
Figure 2004224312
この式を満足するRが得られた場合は、航走体2は目標3に十分に接近したと判断する。そして、ステップS15へ進む。
この式を満足するRが得られない場合は、航走体2は目標3に十分に接近していないと判断する。そして、ステップS12へ戻り、次のΔT時間後の計算を行なう。
【0072】
なお、R_は作業内容により、その大きさを自由に変更可能である。例えば、目標3が危険物の場合、接近し過ぎると危険なのでR_を大きめに取る。また、目標3に対して直接作業を行なう場合には、衝突しない程度になるべく接近したいので、R_を小さめに取る。これにより、作業時間の短縮や、安全性の向上を図ることが出来る。
【0073】
また、航走体2の対地速度に応じて、航走体2のエンジン停止から航走体2の移動停止までの距離が異なるので、航走体2の対地速度に応じてR_を変化させることにより、目標3へより正確に航走体を誘導することが可能となる。その場合、航走体2の対地速度と、航走体2のエンジン停止から航走体2の移動停止までの距離との関係を示すテーブルを記憶部7に用意し、対地速度に応じてそのテーブルの値をR_に加え、新たにR_’を生成し、その値を判断基準の式(9)に利用すれば良い。
【0074】
(5)ステップS15:処理実行
航走体2は目標3に十分に接近している。従って、航走体2は、目標3への接近を終了し、停止する。そして、予め設定された作業(あるいは、母船1から指示された作業)を実行する。なお、作業は、後に指令することにし、目標3の近傍で待機するようにすることも可能である。
【0075】
以上のようなステップS11〜ステップS15により、航走体2を目標3の近傍へ移動させる第1アルゴリズムが行なわれる。この第1アルゴリズムをコンピュータープログラムとして作成してコンピューターに実行させることができる。
【0076】
次に、第2アルゴリズムについて説明する。
図8は、本発明である誘導制御装置、誘導制御システム、母船、誘導制御方法及びプログラムについての実施の形態の動作に関わる第2アルゴリズムに用いる座標系を示す図である。
第2アルゴリズムは、目標3の方向へ移動している航走体2の有するソーナー31が、常に目標3の方向へ向くように、ソーナー31を制御するアルゴリズムである。
絶対座標系xyzを設定し、航走体2の絶対座標系における初期位置を(X,Y,Z)、目標3の絶対座標系における位置を(X,Y,Z)、航走体2の2次元平面(xy平面に平行なx’y’平面、以下同じ)内での方位をψ、航走体2に対する目標3の2次元平面内での相対方位をψ、航走体2に対する目標3のZ軸方向の相対方位をθ、航走体2に対する目標3の相対距離をRとする。ただし、x’軸、y’軸及びz’軸は、(X,Y,Z)を通るx軸、y軸及びz軸に平行な軸である。
【0077】
このような座標系において、第2アルゴリズムについて、図9を参照して説明する。
(0)航走体2は、母船1からの指令に基づいて、目標3へ向けて移動を開始している。
また、開始の段階において、以下の入力データが入力される。
・航走体データ(航走体2の運動)
方位:ψ :方位センサ17により測定(方位情報)。
航走体俯仰角:θ ピッチ角センサ20により測定(方位情報に含む)。
深度:Z :深度検出器16により測定(深度情報)。
対地速度u=(ugx,ugy) :対地速度検出器15により測定(速度情報)。
・航走体位置(航走体2の絶対位置)
座標:P=(X,Y) :母船1の絶対位置(母船位置情報:GPS受信装置41より)と母船1に対する航走体2の相対位置(航走体相対位置情報:水中音響部6より)とから算出(航走体位置情報)。
・ソーナーデータ(目標3の航走体2に対する相対位置)
相対距離:R :水中音響部14により測定(対象相対距離情報)。
相対方位:ψ :水中音響部14により測定(対象相対方位情報)。
相対ピッチ角:θ :水中音響部14により測定(対象相対ピッチ角情報)。
・制御パラメータ(判断基準と判断対象)
目標チルト角:θTILT :ソーナー31の制御目標となるチルト角。
チルト角判断角:ΔθTILT 目標ピッチ角θから許容される角度範囲の基準値(予め設定)。
ただし、ΔθTILT<θ である。
(実チルト角θTILT_ :実際のソーナー31のチルト角)。
・定数
サンプリング時間:ΔT :入力データのサンプリング間隔。
【0078】
(1)ステップS21:目標の絶対座標計算
目標3の絶対位置(絶対座標)(X,Y,Z)を計算する。計算は、目標3の航走体2に対する相対位置(相対座標)(X,Y,Z)を求め、その値と、航走体2の絶対位置(絶対座標)とに基づいて、目標3の絶対位置(X,Y,Z)を算出する。具体的には、上記入力データに基づいて、以下の式により計算される。
【数6】
Figure 2004224312
【0079】
(2)ステップS22:チルト角初期化
以降の計算に備えて、チルト角の初期値を設定する。具体的には、以下のようになる。
【数7】
Figure 2004224312
【0080】
(3)ステップS23:航走体位置計算
ΔT時間経過後の航走体2の絶対位置(X,Y,Z)を、航走体2の対地速度を積分することにより計算する。深度Zに関しては、深度検出器16の値を用いる。具体的には、上記入力データに基づいて、以下の式により計算される。
【数8】
Figure 2004224312
ただし、X_old,Y_old,Z_oldは、ΔT時間前(直前)のX,Y,Zである。
【0081】
(4)ステップS24:目標ピッチ角計算
ステップS23で計算した航走体2の絶対位置と深度偏差(=Z−Z)を用いて、ΔT時間経過後の目標3の航走体2に対するピッチ角(目標ピッチ角θ)を計算する。具体的には、上記数式(12)〜(14)、(17)〜(19)で算出した値に基づいて、以下の式により計算される。
【数9】
Figure 2004224312
【0082】
(5)ステップS25:チルト角制御判断
(4)で計算した目標ピッチ角θ(ソーナースコープで指定された目標3の方向)と、ソーナー31の目標チルト角θTILTとの偏差により、チルト角の制御を行なうかどうかの判断を行なう。判断は、偏差が、予め設定されたΔθTILTの範囲に入っているかどうかで行なう。具体的には、上記数式(20)で算出した値に基づいて、以下の式により判断する。
【数10】
Figure 2004224312
θがこの式を満足する場合は、航走体2のソーナー31のチルト角θTILT_(目標チルト角θTILTに追従している)は、十分な角度を有しており、目標3を見失うことは無いと判断する。そして、ステップS27へ進む。
θがこの式を満足しない場合は、航走体2のソーナー31のチルト角θTILT_は、不十分な角度を有しており、目標3を見失う可能性があると判断する。そして、ステップS26へ進む。
なお、ΔθTILTは、ソーナー31の性能により決まる値であり、例えば20°である。
【0083】
(6)ステップS26:目標チルト角変更
(5)における判定式(21)を満たさなかった場合には、目標ピッチ角と目標チルト角との偏差が小さくなるように、目標チルト角を計算して、その値を用いてチルト角を制御する。具体的には、上記数式(20)で算出した値と、現在のチルト角及び目標チルト角とに基づいて、以下の式により判断する。
【数11】
Figure 2004224312
そうすることにより、ソーナー31の範囲から目標3がはみ出ることが無く、目標3を見失う可能性が無くなる。
ステップS27へ進む。
【0084】
(7)ステップS27:目標ビーム俯仰角計算
目標ピッチ角と目標チルト角の偏差を目標ビーム俯仰角とし、目標3をビーム補足する。具体的には、上記数式(20)及び(22)で算出した値に基づいて、以下の式により判断する。
【数12】
Figure 2004224312
【0085】
以上のようなステップS21〜ステップS27により、航走体2のソーナー31の角度を目標3の方向へ常時向かせる第2アルゴリズムが行なわれる。この第2アルゴリズムをコンピュータープログラムとして作成してコンピューターに実行させることができる。
【0086】
次に、本発明である誘導制御装置、誘導制御システム、母船、誘導制御方法及びプログラムが適用される実施の形態の動作の詳細について説明する。
【0087】
まず、上記第1及び第2アルゴリズムを用いた航走体2及びソーナー31の制御に関わる動作について説明する。
i)母船1は、搭載していた航走体2を、探査海域において海中へ送出する。母船1と航走体2とは、ケーブル42を介した通信が可能である(海中無線通信でも良い)。
ii)母船1の誘導制御装置4の誘導制御部5は、入出力部9からの航走体2への移動指令(例示:対地速度、方位、深度/緯度、経度、水深など)又は記憶部7の移動スケジュールによる移動指令に基づいて、その移動指令を送受信部8から船走体2の航走体制御システム12へケーブル42を介して送信する。
iii)航走体2は、送受信部19を介して移動指令を受信する。そして、その移動指令に基づいて移動を行なう。
iv)母船1のGPS受信装置41は、GPS衛星群40からのGPS信号に基づいて、母船1の位置を算出する。そして、その位置を母船位置情報として誘導制御装置4へ出力する。母船位置情報は、その時刻と共に記憶部7に保持される。
iv)母船1では、適当な時間(例示:ΔT)毎に、誘導制御装置4の誘導制御部5からの指令により、水中音響部6が、船外へ母船探査信号としての探査信号を発信する。それと共に、母船探査信号の反射波としての母船反射波を受信する。この場合の反射波は、航走体2から反射したものである。そして、母船探査信号及び母船反射波とに基づいて、航走体2の母船1に対する相対位置を示す航走体相対位置情報を算出する。更に、母船位置情報と航走体相対位置情報とに基づいて、航走体2の絶対位置を示す航走体位置情報を算出する。それらの情報を記憶部7に記憶する。なお、水中音響部6がその探査信号により航走体相対位置情報を得る方法は、従来のソーナーで知られている方法を用いることが出来る。
ただし、航走体相対位置情報を算出する方法は、上記方法に限定されない。
v)航走体2では、航走体制御システム12の船体制御部16からの指令により、対地速度検出器15が、対地速度を計測している。また、深度検出器16が、水深(深度)を計測している。更に、方位センサ17が、進行方向の方位を計測している。それら計測された値は、計測時刻と共に記憶部18に記憶されている。
vii)航走体2では、適当な時間(例示:ΔT)毎に、航走体制御システム12の機体制御部13からの指令により、水中音響部14が、船外へ探査信号(ソーナー信号)を発信する。それと共に、探査信号の反射波(エコー)を受信する。そして、探査信号データ(発信時刻、探査信号特性など)及び反射波データ(受信時刻、反射波特性など)、発信時刻あるいは受信時刻に最も近い時刻での速度情報(対地速度)、深度情報(水深)及び方位情報(進行方向の方位)を、送受信部19から母船1の誘導制御装置4へケーブル42を介して送信する。
viii)母船1の誘導制御装置4は、送受信部8にて、計測データ(探査信号データ及び反射波データ)、速度情報(対地速度)、深度情報(水深)及び方位情報(進行方向の方位)を、ケーブル42を介して受信する。そして、それらの情報を一旦記憶部7に記憶する。
ix)母船1の誘導制御装置4は、ソーナー信号処理部10において、計測データ(探査信号データ及び反射波データ)に基づいて、目標3の航走体2に対する相対位置を示す対象相対位置情報(相対距離としての対象相対距離、目標3の航走体2に対する水平方向の相対方位としての対象相対方位、目標3の航走体2に対する相対俯角としての対象相対ピッチ角)を計算する。計算結果は、記憶部7に保持される。なお、ソーナー信号処理部10が、探査信号により対象相対位置情報を得る方法は、従来のソーナーで知られている方法を用いることが出来る。
x)母船1の誘導制御装置4は、誘導制御部5において、航走体データ(方位情報、深度情報、速度情報)、航走体位置(航走体位置情報)、ソーナーデータ(対象相対距離、対象相対方位、対象相対ピッチ角)に基づいて、目標3へ向かう制御信号を生成し、ケーブル3を介して航走体2へ出力することにより、その動作を制御する。
xi)それと同時に、母船1の誘導制御装置4は、誘導制御部5において、航走体データ(方位情報、深度情報、速度情報)、航走体位置(航走体位置情報)、ソーナーデータ(対象相対距離、対象相対方位、対象相対ピッチ角)、制御パラメータ(目標チルト角、チルト角判断角等)を用いて、第2アルゴリズムにより、航走体2が目標3を見失わないように、航走体2のソーナー31のチルト角を監視、制御している。
xii)それに加えて、母船1の誘導制御装置4は、誘導制御部5において、航走体データ(方位情報、速度情報)、航走体位置(航走体位置情報)、ソーナーデータ(対象相対距離、対象相対方位、制御パラメータ(位置判断距離等)を用いて、第1アルゴリズムにより、航走体2と目標3との距離Rが、R_以下かどうかを監視する。
xiii)適宜(ii)〜(xii)を繰り返す。
xiv)母船1の誘導制御装置4は、誘導制御部5において、航走体2と目標3との距離Rが、R_以下になったら、航走体2へ停止信号を出力すると共に、予め設定された作業を行なうための指令を示す信号(処理実行信号)を出力する。
xv)航走体2の機体制御部13は、誘導制御装置4からの停止信号及び処理実行信号とに基づいて、停止し、予め設定された作業を実行する。
【0088】
以上の動作により、誘導制御方法及び誘導制御装置、誘導制御システム、並びに当該方法をコンピューターに実行させるプログラムを使用して、航走体2を目標3の近傍において停止させ、目標3において作業を行なうことが可能となる。
【0089】
また、ソーナー31のチルト角及び俯仰角を自動で制御することが可能となる。そして、航走体2の操縦者が、操縦以外の動作(チルト角及び俯仰角の制御)に費やす時間を著しく減少することができ、操縦者の負担を大きく軽減することが可能となる。
【0090】
第1アルゴリズムの(4)の位置判断をより正確に行なう(ΔTを小さくする)ことにより、航走体2の停止位置をより厳密に制御することが可能となる。
【0091】
次に、図3に示す表示画面11−1上で、航走体2の進路を目標3へ設定する動作について説明する。
A)図3(a)
表示画面11−1では、航走体2のソーナー31の探査信号による計測範囲内の状況が表示される。ここで、目標3が存在した場合、そこからの反射波が発生する。航走体2は、それらの計測データ(探査信号データ及び反射波データ)を母船1の誘導制御装置4へ送信する。
誘導制御装置4では、ソーナー信号処理部10は、計測データに基づいて、目標3の航走体2に対する相対位置の情報である第2相対位置情報(相対距離としての対象相対距離、相対方位としての対象相対方位、相対俯角としての対象相対ピッチ角)を計算する。そして、誘導制御部5は、その第2相対位置情報に基づいて、操作表示部11において、表示画面11−1上にソーナー31の計測範囲を展開させる。そして、操作表示部11は、目標3の画像(エコー22)を映し出す。
ただし、表示画面11−1の中心方向は、チルト角の方向であり、表示画面11−1の範囲は、ビームレンジの範囲である。
【0092】
B)図3(b)
航走体2の操縦者は、航走体2を目標3(エコー22)へ向かわせるために、以下の動作を行なう。すなわち、表示画面11−1において、カーソル21をトラックボールにより動かし、エコー22に合わせ、目標指定ボタンを押す。その動作により、カーソル21は、目標指定シンボル23に変わり、航走体2の目標として、新たにエコー22のある場所としての第1場所が入力されたことになる。
目標指定シンボル23の表示画面11−1上の位置は、操作表示部11により、航走体2に対する新たな移動方向として計算される。そして、計算された相対位置(相対距離、相対方向、相対ピッチ角)は、第1相対位置情報(シンボル相対距離情報、シンボル相対方向情報、シンボル相対ピッチ角情報)として誘導制御部5へ出力される。誘導制御部5は、航走体2の移動目標としての第1相対位置情報を航走体2へ出力する。航走体2は、受信した上記各情報で指定された位置へ移動して行く。
【0093】
その後、航走体2の運動に応じて、航走体2から目標指定シンボル23の位置の変化が定周期に返信される。その情報に基づいて、誘導制御部5は、目標指定シンボル23の位置の移動を操作表示部11へ出力する。それにより、表示画面11−1上の目標指定シンボル23の位置が移動する。
一方、エコー22(目標3)の位置(第2相対位置情報に示される)は、航走体2の認識する位置とは独立に、ソーナー31による計測データから算出している。従って、航走体2の運動に応じてエコー22も位置が変化するが、目標指定シンボル23の位置とは別に変化する。
【0094】
C)図3(c)
表示画面11−1において、航走体2の位置測定誤差の累積によりエコー22(第2相対位置情報)と目標指定シンボル23(第1相対位置情報)との間にずれが生じる場合がある。その場合、カーソル21により目標指定シンボル23をフック(ドラック)し、移動して、ソーナースコープ上の正しいエコー22の位置に合わせ、位置調整ボタンを押して、位置補正する。それにより、新たなエコーのある場所としての第2場所が入力される。
位置補正された目標指定シンボル23の表示画面11−1上の位置は、操作表示部11により、航走体2に対する新たな移動方向として計算される。そして、計算された相対位置(相対距離、相対方向、相対ピッチ角)は、第3相対位置情報として誘導制御部5へ出力される。誘導制御部5は、航走体2の移動目標としての第3相対位置情報を航走体2へ出力する。航走体2は、受信した上記各情報で指定された位置へ移動して行く。
【0095】
目標に到達するまで、必要に応じて、(B)、(C)の行程をくり返す。
そして、上記プロセスを行なうことにより、表示画面上で指定した位置(目標)へ航走体の進路を容易に設定することが可能となる。また、途中の段階で目標から外れてくる場合でも、容易に進路の修正を行なうことが可能となる。
【0096】
上記プロセスは、母船と海洋探査船のような水中における探査活動を行なう潜航艇とを例に説明している。
【0097】
【発明の効果】
本発明により、母船から制御され目標へ向かって運行する航走体の母船での操作を、目標を見失うことなく容易に行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明である誘導制御装置、誘導制御システム、母船、誘導制御方法及びプログラムの実施の形態に関わる構成を示す説明図である。
【図2】前記実施の形態において適用される母船側の誘導制御の構成を示すブロック図である。
【図3】前記実施の形態における操作表示部の表示画面の一例を示す説明図である。
【図4】前記実施の形態において適用される航走体制御システムの構成を示すブロック図である。
【図5】前記実施の形態に関わる航走体の構成の一部を示す側面図である。
【図6】前記実施の形態の動作に関わる第1アルゴリズムに用いる座標系を示す説明図である。
【図7】前記実施の形態の動作に関わる第1アルゴリズムを示すフロー図である。
【図8】前記実施の形態の動作に関わる第2アルゴリズムに用いる座標系を示す説明図である。
【図9】前記実施の形態の動作に関わる第2アルゴリズムを示すフロー図である。
【符号の説明】
1 母船
2 航走体
3 目標
4 誘導制御装置
5 誘導制御部
6 水中音響部
7 記憶部
8 送受信部
9 入出力部
10 ソーナー信号処理部
11 操作表示部
11−1 表示画面
12 航走体制御システム
13 機体制御部
14 水中音響部
15 対地速度検出器
16 深度検出部
17 方位センサ
18 記憶部
19 送受信部
21 カーソル
22 エコー
23 目標指定シンボル
31 ソーナー
32 カメラ
40 GPS衛星群
41 GPS受信装置
42 ケーブル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a guidance control device, a guidance control system, a mother ship, a guidance control method, and a program for causing a computer to execute the method. More particularly, the invention relates to guidance control in a system having a mother ship and a navigation body controlled and controlled by the mother ship. The present invention relates to a device, a guidance control system, a mother ship, a guidance control method, and a program.
[0002]
[Prior art]
In various explorations conducted underwater, an unmanned vehicle controlled by a mother ship serving as a base often performs actual exploration work. In that case, the vehicle has a sonar and can find a target (object) underwater from a distance. However, azimuth control for approaching the target requires manual control on the mother ship while looking at the sonar scope, and requires a very advanced control technique. Furthermore, when heading for a target at a high speed, the target is often out of the range of the sonar, and the target may be lost.
[0003]
Further, in the work near the target, the work has conventionally been performed by looking at the camera image. However, it is not easy to capture the target with the camera due to the transparency in the water and the like, and the work may be difficult.
[0004]
Furthermore, when approaching the target, the pilot needs to concentrate on maneuvering the vehicle. Therefore, it is not easy to simultaneously control the elevation angle of the sonar and the tilt device that controls the central angle of the sonar and the elevation angle of the camera. Therefore, there is a danger of losing the target and collision. In addition, it is necessary for the mother ship to know the exact absolute position (hereinafter, also simply referred to as “position”) of the vehicle.
[0005]
Therefore, there is a need for a technique for easily and automatically guiding a marine vehicle to a target. There is also a need for a technique for automatically stopping a marine vehicle near a target and performing work. Further, there is a need for a technique for always automatically pointing a sonar of a marine vehicle to a target during guidance of the marine vehicle.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, an object of the present invention is to provide a guidance control device, a guidance control system, a mother ship, a guidance control method, and a guidance control system capable of easily performing maneuvering on a mother ship in a marine vehicle controlled from the mother ship and traveling toward a target. To provide a program that causes a computer to execute the method.
[0007]
Another object of the present invention is to provide a guidance control device, a guidance control system, a mother ship, and a guidance control device capable of controlling and maneuvering a cruising vehicle controlled from a mother ship and traveling toward the target without losing the target. An object of the present invention is to provide a method and a program for causing a computer to execute the method.
[0008]
Still another object of the present invention is to provide a guidance control device, a guidance control system, a mother ship, a guidance control method capable of easily performing work, processing, and the like relating to a target object, and a program for causing a computer to execute the method. That is.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The means for solving the problem will be described below using the numbers and symbols used in [Embodiments of the Invention]. These numbers and symbols have been added in order to clarify the correspondence between the description of [Claims] and [Embodiments of the Invention]. However, those numbers and symbols must not be used for interpreting the technical scope of the invention described in [Claims].
[0010]
Therefore, in order to solve the above-mentioned problem, the guidance control device of the present invention has a screen display means (11-1) for displaying a search signal, and is provided with a navigation unit (2) transmitted from the mother ship (1). The echo (22) representing the object in the search signal is displayed on the screen display means (11-1), and the first location as the location of the echo (22) on the screen display means (11-1) is designated. At this time, the operation display unit (11) for calculating a first relative position as a relative position to the navigation body (2) at the first place, and movement of the navigation body (2) based on the first relative position. A guidance control unit (5) for controlling the vehicle (2) so that the target is at the first relative position.
[0011]
Further, the guidance control device of the present invention calculates a second relative position as a relative position of the echo (22) with respect to the navigation body (2) based on the search signal output from the navigation body (2). The search signal processing unit (10) is further provided. Then, the operation display unit (11) displays the echo (22) on the screen display means (11-1) based on the second relative position.
[0012]
Further, in the guidance control device according to the present invention, when the operation display unit (11) is displaced from the first relative position and the second relative position on the screen display means (11-1), the second relative position is displayed. When the second location as the location indicating is designated anew, the third relative position is calculated as the relative position of the second location with respect to the vehicle (2). Then, the guidance control unit (5) controls the navigation body (2) so that the moving target of the navigation body (2) is set to the third relative position.
[0013]
In order to solve the above problems, a guidance control system according to the present invention includes a guidance control device (4) according to any one of the above, and a navigation body (2) controlled by the guidance control device (4). Is provided.
[0014]
Further, the guidance control system of the present invention includes a navigation body (2) that is sent from the mother ship (1) and is externally controlled, and a guidance control device (4) that controls the navigation body (2). . The vehicle (2) includes direction information as the direction to which the vehicle (2) is facing, speed information as the ground speed of the vehicle (2), and a target (3) of the vehicle (2). ) Is measured and the target relative position information as a relative position with respect to the navigation body (2), and is output to the guidance control device (4). Then, the guidance control device (4) is configured to control the navigation body based on the azimuth information, the speed information, the target relative position information, and the navigation body position information as the position of the navigation body (2). The control relative distance as the relative distance between (2) and the target (3) is calculated.
[0015]
Further, in the guidance control system according to the present invention, the guidance control device (4) performs navigation so as to stop the navigation body (2) when the control relative distance is equal to or less than a reference distance as a preset distance. Control body (2).
[0016]
Further, in the guidance control system according to the present invention, the guidance control device (4) performs a predetermined operation when the control relative distance is equal to or less than a reference distance as a predetermined distance. Control 2).
[0017]
Further, the guidance control system of the present invention includes a navigation body (2) that is sent from the mother ship (1) and is externally controlled, and a guidance control device (4) that controls the navigation body (2). . The vehicle (2) includes direction information as the direction to which the vehicle (2) is facing, speed information as the ground speed of the vehicle (2), and a target (3) of the vehicle (2). ) Is measured and the target relative position information as a relative position with respect to the navigation body (2), and is output to the guidance control device (4). Then, the guidance control device (4) performs navigation with the horizontal plane based on the azimuth information, the speed information, the target relative position information, and the navigation body position information as the position of the navigation body (2). A target pitch angle is calculated as an angle between the running body (2) and the direction toward the target (3).
[0018]
Further, the guidance control system of the present invention measures the guidance control device (2) by measuring the tilt angle as the angle between the direction of the sonar (31) of the navigation body (2) and the horizontal plane. Output to 4). Then, the guidance control device (4) performs navigation such that the absolute value of the difference between the target tilt angle, which is the target value of the tilt angle, and the target pitch angle is equal to or smaller than the preset reference angle. The running body (2) is controlled.
[0019]
Furthermore, a mother ship of the present invention includes the guidance control system according to any one of the above, and a GPS receiving device (41) capable of specifying its own position.
[0020]
In order to solve the above-mentioned problems, a guidance control method according to the present invention includes a step of displaying, on a screen display means (11-1), an exploration signal of a navigation body (2) sent from a mother ship (1); A step of designating a first place as a place where an echo (22) representing an object displayed on the means (11-1), and a first place as a relative position of the first place with respect to the navigation body (2). Calculating a relative position; and transmitting a control signal to the moving body (2) with the moving target of the moving body (2) as a first relative position.
[0021]
In the guidance control method according to the present invention, the step of displaying the search signal on the screen display means (11-1) includes the steps of: receiving the search signal from the hull (2); and receiving the search signal. Calculating a second relative position as a relative position of the echo (22) with respect to the vehicle (2) on the basis of the above, and displaying the echo (22) on the screen display means (11-) based on the second relative position. 1) displaying the information.
[0022]
Further, in the guidance control method according to the present invention, when the first relative position and the second relative position are displaced on the screen display means (11-1), the second relative position as a location indicating the second relative position is determined. Re-designating the location, calculating the third relative position of the second location relative to the marine vehicle (2), and setting the moving target of the marine vehicle (2) at the third relative position Transmitting a control signal to the vehicle (2).
[0023]
Further, according to the guidance control method of the present invention, the azimuth information indicating the heading of the navigation body (2) sent from the mother ship (1) and the relative position of the target (3) with respect to the navigation body (2) can be obtained. Calculating target position information as the position of the target (3) on the basis of the target relative position information and the vehicle position information as the position of the vehicle (2); Based on the speed information as the ground speed of the vehicle (2) and the vehicle position information, a new voyage as the position of the vehicle (2) after a predetermined reference time has elapsed. Calculating the body position information (S12), and based on the target position information and the new vehicle position information, a control relative distance as a relative distance between the vehicle (2) and the target (3). The calculating step (S13), and the control relative distance is set to a predetermined distance For reference distance below as, comprises a step (S14, S15) to stop the Kohashikarada (2), the target (3) is the target of the movement of Kohashikarada (2).
[0024]
Further, the guidance control method of the present invention includes the step (S15) of stopping the navigation body (2) (S14, S15) and performing a predetermined operation after the navigation body (2) stops. .
[0025]
Further, in the guidance control method according to the present invention, in the steps (S14, S15) for stopping the navigation body (2), when the control relative distance is larger than the reference distance, a step of calculating the new navigation body position information. Return to (S12).
[0026]
Further, the guidance control method according to the present invention is characterized in that the azimuth information indicating the heading of the navigation body (2) sent from the mother ship (1) and the relative position of the target (3) with respect to the navigation body (2). Calculating the target position information as the position of the target (3) based on the target relative position information of the target and the vehicle position information as the position of the vehicle (2) (S21); Based on the speed information as the ground speed of the vehicle (2) and the vehicle position information, a new voyage as the position of the vehicle (2) after a predetermined reference time has elapsed. A step (S22, S23) of calculating body position information, and a horizontal plane and a direction from the vehicle (2) to the target (3) are formed based on the target position information and the new vehicle position information. Calculating a target pitch angle as an angle (S24); If the absolute value of the difference between the target tilt angle, which is the target value of the tilt angle as the angle formed by the sonar and the horizontal plane, and the target pitch angle is larger than a reference angle as a preset angle, Calculating a new target tilt angle, which is a target value of the tilt angle after the lapse of the reference time, based on the target pitch angle, the tilt angle, and the target tilt angle (S25, S26); Calculating a target beam elevation angle which is a target value of a beam elevation angle as an angle between the beam of the sonar (31) and a horizontal plane based on the pitch angle and the new target tilt angle (S27). , Target (3) is a target of movement of the marine vehicle (2).
[0027]
Further, in the guidance control method of the present invention, in the step (S25) of calculating the new target tilt angle, when the absolute value is equal to or smaller than the reference angle, the process proceeds to the step of calculating the target beam elevation angle (S27). In the step (S27) of calculating the target beam elevation angle, the target beam elevation angle is calculated based on the target pitch angle and the target tilt angle.
[0028]
In order to solve the above-mentioned problems, a program according to the present invention includes a step of displaying, on a screen display means (11-1), an exploration signal of a navigation vehicle (2) sent from a mother ship (1); When a first place as a place where the echo (22) representing an object displayed in (11-1) is located, a first relative position as a relative position of the first place with respect to the navigation body (2) is specified. Calculating a position, and transmitting a control signal to the vehicle (2) with the moving target of the vehicle (2) as a first relative position,
The step of displaying the search signal on the screen display means includes the steps of: receiving the search signal from the marine vehicle; and, based on the received search signal, as a relative position of the echo to the marine vehicle. Calculating a second relative position, and displaying the echo on the screen display means based on the second relative position,
Further, when the first relative position and the second relative position are displaced on the screen display means (11-1), and a second location as a location indicating the second relative position is newly designated, the second relative position is designated. Calculating a third relative position as a relative position with respect to the navigation body (2) at two places; and transmitting a control signal for setting a moving target of the navigation body (2) to the third relative position to the navigation body (2). And transmitting the steps to a computer.
[0029]
In addition, the program according to the present invention includes the azimuth information as the azimuth of the navigation body (2) sent from the mother ship (1) and the navigation body (3) of the target (3) of the navigation body (2). Calculating target position information as the position of the target (3) based on the target relative position information as a relative position to 2) and the navigator position information as the position of the navigator (2); Based on the azimuth information, the speed information as the ground speed of the vehicle (2), and the vehicle position information, the position of the vehicle (2) after a predetermined reference time has elapsed is determined. Calculating a relative position distance between the vehicle (2) and the target (3) based on the step of calculating new vehicle position information and the target position information and the new vehicle position information; The calculating step and the control relative distance are calculated based on a predetermined distance. If the distance is greater than the distance, the computer returns to the step of calculating the new vehicle position information, and if the control relative distance is less than or equal to the reference distance, stops the vehicle (2). .
[0030]
Further, the program according to the present invention includes the azimuth information as the azimuth of the hull (2) sent from the mother ship (1) and the azimuth information as the relative position of the target (3) with respect to the hull (2). Calculating target position information as the position of the target (3) based on the target relative position information and the vehicle position information as the position of the vehicle (2); azimuth information; Based on the speed information as the ground speed of the body (2) and the navigation body position information, new navigation body position information as the position of the navigation body (2) after a predetermined reference time has elapsed is calculated. Based on the calculating step and the target position information and the new vehicle position information, a target pitch angle is calculated as an angle between the horizontal plane and the direction from the vehicle (2) to the target (3). Step, sonar (31) of the airframe (2) and horizontal When the absolute value of the difference between the target tilt angle, which is the target value of the tilt angle as the angle formed by the target pitch angle, and the target pitch angle is larger than a reference angle as a preset angle, the target pitch angle, Calculating a new target tilt angle, which is a target value of the tilt angle after the reference time has elapsed, based on the tilt angle and the target tilt angle, based on the target pitch angle and the new target tilt angle Calculating the target beam elevation angle, which is the target value of the beam elevation angle as the angle formed by the beam of the sonar (31) with the horizontal plane.
[0031]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a guidance control device, a guidance control system, a mother ship, a guidance control method, and a program for causing a computer to execute the method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
In the present embodiment, a description will be given by taking as an example a navigation body controlled by a mother ship and used for underwater exploration. However, the present invention is also applicable to a traveling body (not limited to underwater) that is controlled by another mother ship and moves away from the mother ship.
In each embodiment, the same or corresponding portions will be denoted by the same reference numerals and described.
[0032]
A configuration of an embodiment of a guidance control device, a guidance control system, a mother ship, a guidance control method, and a program according to the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration related to an embodiment of a guidance control device, a guidance control system, a mother ship, a guidance control method, and a program according to the present invention.
The vehicle includes a mother ship 1 including the guidance control device 4 and the GPS receiving device 41, a navigation body 2 including the navigation body control system 12, and a cable 42 connecting the mother ship 1 and the navigation body 2. The target 3 is a target that the marine vessel 2 should approach or track. A GPS satellite group 40 is used for control.
[0033]
The mother ship 1 transports the hull 2 to the exploration sea area, sends out the hull 2 in the exploration sea area, and controls the operation of the hull 2. It has a guidance control device 4 and a GPS receiving device 41.
The guidance control device 4 belongs to the mother ship 1. The relative position of the ship 2 to the mother ship 1 is known. Then, in order to guide the navigation body 2 to the target 3, various calculations are performed based on information measured by itself and information obtained from the navigation body 2, and various signals for controlling the navigation body 2 are provided. Is generated and transmitted to the vehicle 2. The vehicle 2 communicates via the cable 42. However, it is also possible to use an underwater wireless device (not shown).
The GPS receiver 41 belongs to the mother ship 1 and outputs mother ship position information as the position of the mother ship 1 using the GPS satellites 40. The mother ship position information is exemplified by (latitude, longitude).
[0034]
The watercraft 2 is transported by the mother ship 1 to the exploration sea area, sent out from the mother ship 1 in the exploration sea area, and navigates underwater while being controlled by the mother ship 1 to perform various operations. Communication with the mother ship 1 is performed via the cable 42. The watercraft 2 is exemplified by an unmanned underwater exploration boat.
The vehicle control system 12 belongs to the vehicle 2. It measures and grasps information on the operating state of the marine vehicle 2 such as ground speed and depth, and information on the target 3. And it outputs to guidance control device 4 of mother ship 1. Further, it receives various signals for controlling the hull 2 from the guidance control device 4 of the mother ship 1 and controls the hull 2.
[0035]
The cable 42 connects the mother ship 1 and the marine vehicle 2 so that they can communicate with each other. Various kinds of information output from the navigation body 2 (the navigation body control system 12 thereof) are transmitted to the mother ship 1 (the guidance control device 4). In addition, various signals for controlling the traveling body 2 output from the mother ship 1 are transmitted to the traveling body 2. The wireless communication may be performed without using the cable 42.
[0036]
The target 3 is located in the sea, where the navigation body 2 approaches and performs some processing (work). Alternatively, it is a target point to which the marine vehicle 2 moves. The target 3 is exemplified by a marine organism, a sunken ship in the sea, an archeological site, a mine, a point (latitude, longitude, water depth), and the like.
[0037]
The GPS satellite group 40 is a plurality of satellites used for the operation of generally used GPS. Based on the information from the satellite group, the GPS receiver 41 outputs (calculates) the mother ship position information of the mother ship 1.
[0038]
Next, the guidance control device 4 will be further described.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an embodiment to which the guidance control device, the guidance control system, the mother ship, the guidance control method, and the program according to the present invention are applied. The guidance control device 4 includes a guidance control unit 5, an underwater acoustic device 6, a storage unit 7, a transmission / reception unit 8, an input / output unit 9, a sonar signal processing unit 10 as a search signal processing unit, and an operation display unit 11.
[0039]
The guidance control unit 5 belongs to the guidance control device 4. The guidance control device 4 is controlled. At the same time, the vehicle 2 is controlled. The guidance control unit 5 is exemplified by an information processing device such as a CPU, a memory, and a peripheral device. In addition, based on the relative position information of the vehicle (described later) and the position information of the mother ship, the vehicle position information (for example, latitude, longitude, and depth) indicating the absolute position of the vehicle 2 is calculated. Then, the vehicle data (described later: azimuth information, speed information, depth information, etc.), sonar data (described later: target relative distance information, target relative azimuth information, target relative pitch angle, etc.), the vehicle position information and the reference value Various calculations (described later: first and second algorithms, etc.) are performed based on (referred to as a distance reference value, a tilt angle reference value, and the like) to control the operation of the vehicle 2 (and attached equipment).
[0040]
The underwater acoustic part 6 belongs to the guidance control device 4. It has an underwater acoustic device (not shown) and a wave receiving device (not shown) for receiving a reflected wave of a search signal (underwater sonar signal) emitted by the underwater acoustic device. A search signal is transmitted to the hull 2 and the reflected wave is measured. Then, based on the reflected waves, a relative position (example: distance, direction) of the vehicle, which is a relative position of the vehicle 2 with respect to the mother ship 1, is calculated and output as vehicle relative position information. The underwater sound unit 6 is exemplified by a sonar system.
[0041]
The storage unit 7 belongs to the guidance control device 4. Various information and data used for control of the guidance control device 4 are stored in a table corresponding to the various information and data (for example, a table in which measurement (calculation) time and information and data are associated). Also, an operation algorithm used for the operation is stored. The storage unit 7 is exemplified by a hard disk.
[0042]
The transmission / reception unit 8 belongs to the guidance control device 4. When the vehicle 2 and the mother ship 1 perform communication using the cable 42, they function as an interface. When the cable 42 is not used, it is an undersea radio device.
[0043]
The input / output unit 9 belongs to the guidance control device 4. Input and output of information necessary for control by the guidance control device 4 are performed. The input / output unit 9 is exemplified by a keyboard, a trackball (type mouse), a joystick, a touch panel, and the like.
[0044]
The sonar signal processing unit 10 belongs to the guidance control device 4. Based on the measurement data (described later) of the sonar 31 (described below) obtained by the underwater acoustic part 14 of the marine vehicle 2, the target relative distance as the relative distance of the target 3 to the marine vehicle 2, the marine vehicle of the target 3 The target relative azimuth as the horizontal relative azimuth with respect to the target 2 and the target relative pitch angle as the relative depression angle with respect to the hull 2 of the target 3 are calculated.
[0045]
The operation display unit 11 belongs to the guidance control device 4, has a sonar scope as a screen display unit for displaying an underwater exploration signal (soner signal), and displays a relative situation of the marine vehicle 2 and the target 3 on a screen. . At the same time, by operating the cursor on the display screen, a signal for guiding and controlling the navigation body 2 is generated.
[0046]
Here, the operation display unit 11 will be further described.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a display screen 11-1 of the sonar scope in the operation display unit 11 in the guidance control device, the guidance control system, and the guidance control method according to the present invention. The display screen 11-1 shows an underwater state detected by the underwater vehicle 2 based on the search signal of the underwater acoustic unit 14. A cursor 21, an echo 22, and a target designation symbol 23 (23 ') are included.
[0047]
The cursor 21 specifies an operation place on the image when performing an operation on the displayed image on the display screen 11-1. Movement and location designation are performed by the input / output unit 9 in FIG. For example, the cursor 21 is moved by operating a trackball (not shown), and the target is designated by pressing a target designation button (not shown).
The echo 22 is a position (and a position at which an exploration signal generated by the underwater acoustic part 14 (described later in FIG. 4) of the marine vehicle 2 is calculated based on a reflected wave that is reflected back to some object and that an object exists. Size).
The target designation symbol 23 (23 ') represents an operation place designated on the image by the cursor 21. Then, the marine vehicle 2 moves toward a position corresponding to the display of the target designation symbol 23.
[0048]
On the display screen 11-1, the operation display unit 11 displays the target 3 based on the target relative distance information, the target relative azimuth information, and the target relative pitch angle (described later), which are information on the relative position of the target 3 with respect to the marine vehicle 2. Is projected and displayed as an echo 22 on a sonar scope. The coordinates at that time are expressed by relative coordinates with respect to the vehicle 2. However, by using the vehicle position information, the target relative distance information, the target relative azimuth information, and the target relative pitch angle can be easily converted to the absolute coordinate system, and the display screen 11-1 is displayed in the absolute coordinate system. May be.
[0049]
In FIG. 3A, an echo 22 and a cursor 21 are displayed on the display screen 11-1. The echo 22 corresponds to the target 3.
In FIG. 3B, on the display screen 11-1, the point at which the target designation symbol 23 is displayed by moving the cursor 21 with the trackball, aligning it with the echo 22, and pressing the target designation button is shown. ing. The vehicle 2 moves to the position specified by the target specifying symbol 23 (controlled by the guidance control unit 5 to do so).
In FIG. 3C, since the displacement between the echo 22 and the target designation symbol 23 has occurred on the display screen 11-1 due to the accumulation of the position measurement errors of the vehicle 2, the target designation symbol 23 is hooked by the cursor 21. (Drag), move to the correct position of the echo 22, drop, and display the point when the target is specified again. The correct position of the echo 22 is calculated by the sonar signal processor 10 based on the search signal.
[0050]
Therefore, the guidance control device 4 of the mother ship 1 executes the guidance control of the navigation body 2 by a method of the following steps, in other words, a program for causing the computer to sequentially execute the following steps.
(1) a step of projecting (displaying) a search signal of the cruising vehicle 2 transmitted from the mother ship 1 on a sonar scope as a screen display means of the operation display unit 11;
(2) designating a first place as a place where an echo representing a target object projected and displayed on the sonar scope is located;
(3) calculating a first relative position as a relative position of the first place with respect to the navigation body on the operation display unit 11;
{Circle over (4)} A step of transmitting a control signal for setting the moving target of the navigation body 2 to the first relative position to the navigation body via the transmission / reception unit 8.
[0051]
Further, the step of projecting the search signal of (1) on a sonar scope of the operation display unit 11 includes:
Receiving the search signal from the vehicle 2 via the transmission / reception unit 8;
Calculating, by the sonar signal processing unit 10, a second relative position as a relative position of the echo with respect to the vehicle 2 based on the received search signal;
Displaying the echo on a sonar scope of the operation display unit 11 based on the second relative position.
[0052]
When the first relative position and the second relative position are shifted on the sonar scope as shown in FIG. 3C, the following steps are further executed.
(5) re-designating a second location as a location indicating the second relative position;
(6) calculating the third relative position as a relative position of the second place with respect to the hull 2 on the operation display unit 11;
{Circle around (7)} A step of transmitting a control signal for setting the moving target of the navigation body to the third relative position to the navigation body.
[0053]
Next, the vehicle control system 12 will be further described.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the navigation system control system 12 applied in the embodiment of the guidance control device, the guidance control system, the mother ship, the guidance control method and the program according to the present invention. The vehicle control system 12 includes an aircraft control unit 13, an underwater acoustic unit 14, a ground speed detector 15, a depth detector 16, a direction sensor 17, a storage unit 18, a transmission / reception unit 19, and a pitch angle sensor 20.
[0054]
The aircraft control unit 13 belongs to the marine vehicle control system 12. The vehicle 2 is controlled based on a signal for controlling the vehicle 2 transmitted from the mother ship 1. It also manages the input and output of signals and information output from the vehicle 2. The machine control unit 13 is exemplified by an information processing device such as a CPU, a memory, and a peripheral device.
[0055]
The underwater sound unit 14 belongs to the vehicle control system 12. An underwater acoustic device and a wave receiving device for receiving a reflected wave (echo) of a search signal (soner signal) emitted from the underwater acoustic device are provided. A search signal is transmitted to the target 3, and the reflected wave is received and measured. The search signal data (transmission time, search signal characteristics, etc.) and the reflected wave data (reception time, reflected wave characteristics, etc.) as the measurement data of the sonar are transmitted to the guidance control device 4 of the mother ship 1 via the transmission / reception unit 19. Is output to the sonar signal processing unit 10. The underwater acoustic device 14 is exemplified by a sonar.
[0056]
The ground speed detector 15 belongs to the vehicle control system 12, measures the (ground) speed of the vehicle 2, and outputs it as speed information. The ground speed detector 15 is exemplified by a Doppler sonar.
[0057]
The depth detector 16 belongs to the vehicle control system 12, measures the water depth of the vehicle 2, and outputs it as depth information. The depth detector 16 is exemplified by a depth gauge.
[0058]
The azimuth sensor 17 belongs to the navigation system control system 12, measures the traveling azimuth of the marine vehicle 2, and outputs it as azimuth information. The direction sensor 14 is exemplified by a direction magnet.
[0059]
The storage unit 18 belongs to the navigation system control system 12, and stores various measured information (speed information, depth information, azimuth information, search signal data, reflected wave data, etc.) and a navigation schedule (for example, time and (A table describing the position). The storage unit 18 is exemplified by a hard disk.
[0060]
The transmission / reception unit 19 belongs to the vehicle control system 12. When the vehicle 2 and the mother ship 1 perform communication using the cable 42, they function as an interface. The speed information, the depth information, the direction information, the search signal data, the reflected wave data, and the like are transmitted to the mother ship 1 via the cable 42. In addition, it receives a signal (power, control command, etc.) for controlling the marine vehicle 2 transmitted from the mother ship 1 and transmits the signal to each unit and device of the marine vehicle 2.
[0061]
The pitch angle sensor 20 belongs to the navigation system control system 12, measures the navigation angle of the navigation system of the navigation system 2, and outputs it as one of the azimuth information. The pitch angle sensor 20 is exemplified by an angle sensor.
[0062]
Here, with reference to FIG. 5, the underwater acoustic part 14 in the navigation system control system 12 of the navigation system 2 will be further described.
FIG. 5 is a side view showing a part of the configuration of the navigation body 2 according to the embodiment of the guidance control device, the guidance control system, the mother ship, the guidance control method, and the program according to the present invention. The vehicle 2 includes a sonar 31 and a camera 32 of the underwater acoustic unit 14 in the vehicle control system 12. However, the sonar 31 and the camera 32 are inside the marine vehicle 2 and are clearly shown on the surface in the figure.
[0063]
The sonar 31 belongs to the underwater acoustic part 14, emits sound underwater, and grasps the position of the target 3 and the like from the reflected waves. Here, it is installed at the head of the marine vehicle 2. The sonar 31 can swing up and down, thereby changing the tilt angle.
The camera 32 belongs to the underwater acoustic part 14 and captures an underwater state. Here, it is installed at the head of the marine vehicle 2. Here, H indicates a plane parallel to the horizontal plane. The angle between the H plane and the direction of the sonar 31 is defined as a tilt angle (θ TILT _ d ), And the sound transmission range of the sonar 31 (the range that can be searched) is set to the beam range (θ). R ).
[0064]
Next, the operation of the embodiment relating to the guidance control device, the guidance control system, the mother ship, the guidance control method and the program according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, an algorithm applied to the guidance control device, the guidance control system, and the guidance control method will be described.
[0065]
FIG. 6 is a diagram illustrating a coordinate system used in a first algorithm related to the operation of the embodiment of the guidance control device, the guidance control system, the mother ship, the guidance control method, and the program according to the present invention.
The first algorithm is an algorithm for moving the vehicle 2 to the vicinity of the target 3. In this example, it is assumed that the movement of the marine craft 2 is performed in a two-dimensional plane (horizontal plane), and the movement in the depth (water depth) direction is omitted. However, if an ordinary mathematical extension method to three dimensions is used, it can be applied to motion in three-dimensional space.
An absolute coordinate system xy is set, and the initial position of the craft 2 in the absolute coordinate system is set to (X 0 , Y 0 ), The position of the target 3 in the absolute coordinate system is (X T , Y T ), The azimuth of Vessel 2 and the relative azimuth of target 3 with respect to Vessel 2 T , The relative distance of the target 3 to the vehicle 2 is R T And However, the x ′ axis and the y ′ axis are (X 0 , Y 0 ) Is parallel to the x and y axes.
[0066]
The first algorithm in such a coordinate system will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a first algorithm related to the operation of the embodiment of the guidance control device, the guidance control system, the mother ship, the guidance control method, and the program according to the present invention.
[0067]
(0) The marine vehicle 2 has started moving toward the target 3 based on a command from the mother ship 1.
In the start stage, the following input data is input.
・ Vessel data (movement of Vessel 2)
Azimuth: :: Measured by azimuth sensor 17 (azimuth information)
Ground speed u = (u gx , U gy ): Measured by the ground speed detector 15 (speed information).
・ Vessel position (absolute position of Vessel 2)
Coordinates: P 0 = (X 0 , Y 0 ): Calculated from the absolute position of the mother ship 1 (mother ship position information: from the GPS receiver 41) and the relative position of the navigation body 2 with respect to the mother ship 1 (the navigation body relative position information: from the underwater acoustic unit 6) (the navigation body). location information).
・ Sonar data (Relative position of target 3 with respect to hull 2)
Relative distance: R T : Measured by the underwater acoustic part 14 (target relative distance information).
Relative bearing: ψ T : Measured by the underwater acoustic part 14 (target relative azimuth information).
・ Control parameters (judgment criteria and judgment target)
Position determination distance: R_ d : Reference value (preset) (reference distance) used for control.
Relative distance: R T : Position determination distance R_ d Target to be compared with (control relative distance).
·constant
Sampling time: ΔT: sampling interval of input data (reference time).
[0068]
(1) Step S11: Calculation of absolute coordinates of target
Absolute position of target 3 (absolute coordinates) (X T , Y T ) Is calculated. The calculation is based on the relative position (relative coordinates) of the target 3 with respect to the hull 2 (X t , Y t ) Is calculated, and the absolute position (X) of the target 3 is determined based on the obtained value and the absolute position (absolute coordinates) of the vehicle 2. T , Y T ) Is calculated. Specifically, it is calculated by the following equation based on the input data.
(Equation 1)
Figure 2004224312
here,
(Equation 2)
Figure 2004224312
[0069]
(2) Step S12: Vessel position calculation
The absolute position (X, Y) of the vehicle 2 after the elapse of the ΔT time is calculated by integrating the ground speed of the vehicle 2. Specifically, it is calculated by the following equation based on the input data.
[Equation 3]
Figure 2004224312
Where X_ old , Y_ old Are X and Y before (immediately before) ΔT time.
[0070]
(3) Step S13: Relative distance calculation
Using the absolute position of the vehicle 2 calculated in step S12, the relative position (relative distance) R of the target 3 with respect to the vehicle 2 after the elapse of ΔT time T Is calculated. Specifically, it is calculated by the following equation based on the values calculated by the above equations (2), (3), (6), and (7).
(Equation 4)
Figure 2004224312
[0071]
(4) Step S14: Position determination
Aircraft 2 moves to target 3 specified by the sonar scope with R_ d It is determined whether or not the range has been reached. Specifically, the determination is made by the following equation based on the value calculated by the above equation (8).
(Equation 5)
Figure 2004224312
R that satisfies this equation T Is obtained, it is determined that the vehicle 2 has sufficiently approached the target 3. Then, the process proceeds to step S15.
R that satisfies this equation T Is not obtained, it is determined that the vehicle 2 is not sufficiently close to the target 3. Then, the process returns to step S12 to perform the calculation after the next ΔT time.
[0072]
Note that R_ d Can be freely changed in size depending on the work content. For example, if the target 3 is a dangerous substance, it is dangerous if approaching too much. d Take a larger. Further, when working directly on the target 3, it is desirable to approach as close as possible without collision. d Take smaller. Thereby, the working time can be reduced and the safety can be improved.
[0073]
Further, since the distance from the stop of the engine of the craft 2 to the stop of the movement of the craft 2 is different depending on the ground speed of the craft 2, R_ is determined according to the ground speed of the craft 2. d , It is possible to more accurately guide the marine vehicle to the target 3. In this case, a table indicating the relationship between the ground speed of the craft 2 and the distance from the stop of the engine of the craft 2 to the stop of the movement of the craft 2 is prepared in the storage unit 7, and the table is provided in accordance with the ground speed. Table value is R_ d In addition to R_ d 'Is generated and its value may be used for the criterion equation (9).
[0074]
(5) Step S15: Process execution
Aircraft 2 is sufficiently close to target 3. Therefore, the vehicle 2 ends the approach to the target 3 and stops. Then, a predetermined operation (or an operation instructed by the mother ship 1) is executed. Note that the work may be instructed later, and may be made to wait near the target 3.
[0075]
Through the above steps S11 to S15, the first algorithm for moving the marine vehicle 2 to the vicinity of the target 3 is performed. This first algorithm can be created as a computer program and executed by a computer.
[0076]
Next, the second algorithm will be described.
FIG. 8 is a diagram illustrating a coordinate system used in a second algorithm related to the operation of the embodiment of the guidance control device, the guidance control system, the mother ship, the guidance control method, and the program according to the present invention.
The second algorithm is an algorithm that controls the sonar 31 so that the sonar 31 of the marine vehicle 2 moving in the direction of the target 3 always faces in the direction of the target 3.
An absolute coordinate system xyz is set, and the initial position of the craft 2 in the absolute coordinate system is set to (X 0 , Y 0 , Z 0 ), The position of the target 3 in the absolute coordinate system is (X T , Y T , Z T ), The azimuth in the two-dimensional plane (x'y 'plane parallel to the xy plane, the same applies hereinafter) of the craft 2 ψ, and the relative azimuth of the target 3 in the two-dimensional plane with respect to the craft 2 ψ T , The relative azimuth of the target 3 in the Z-axis direction with respect to the T , The relative distance of the target 3 to the vehicle 2 is R T And However, the x ′ axis, y ′ axis, and z ′ axis are (X 0 , Y 0 , Z 0 ) Are parallel to the x, y, and z axes.
[0077]
The second algorithm in such a coordinate system will be described with reference to FIG.
(0) The marine vehicle 2 has started moving toward the target 3 based on a command from the mother ship 1.
In the start stage, the following input data is input.
・ Vessel data (movement of Vessel 2)
Azimuth: :: Measured by the azimuth sensor 17 (azimuth information).
Vessel elevation angle: measured by pitch angle sensor 20 (included in bearing information).
Depth: Z: Measured by the depth detector 16 (depth information).
Ground speed u = (u gx , U gy ): Measured by the ground speed detector 15 (speed information).
・ Vessel position (absolute position of Vessel 2)
Coordinates: P 0 = (X 0 , Y 0 ): Calculated from the absolute position of the mother ship 1 (mother ship position information: from the GPS receiver 41) and the relative position of the navigation body 2 with respect to the mother ship 1 (the navigation body relative position information: from the underwater acoustic unit 6) (the navigation body). location information).
・ Sonar data (Relative position of target 3 with respect to hull 2)
Relative distance: R T : Measured by the underwater acoustic part 14 (target relative distance information).
Relative bearing: ψ T : Measured by the underwater acoustic part 14 (target relative azimuth information).
Relative pitch angle: θ T : Measured by the underwater acoustic part 14 (target relative pitch angle information).
・ Control parameters (judgment criteria and judgment target)
Target tilt angle: θ TILT : Tilt angle to be controlled by the sonar 31.
Tilt angle judgment angle: Δθ TILT Target pitch angle θ P The reference value of the angle range allowed from (preset).
Where Δθ TILTR It is.
(Actual tilt angle θ TILT _ d : Actual tilt angle of the sonar 31).
·constant
Sampling time: ΔT: sampling interval of input data.
[0078]
(1) Step S21: Absolute coordinate calculation of target
Absolute position of target 3 (absolute coordinates) (X T , Y T , Z T ) Is calculated. The calculation is based on the relative position (relative coordinates) of the target 3 with respect to the hull 2 (X t , Y t , Z t ) Is calculated, and the absolute position (X) of the target 3 is determined based on the obtained value and the absolute position (absolute coordinates) of the vehicle 2. T , Y T , Z T ) Is calculated. Specifically, it is calculated by the following equation based on the input data.
(Equation 6)
Figure 2004224312
[0079]
(2) Step S22: Tilt angle initialization
An initial value of the tilt angle is set in preparation for the subsequent calculations. Specifically, it is as follows.
(Equation 7)
Figure 2004224312
[0080]
(3) Step S23: Calculation of the position of the vehicle
The absolute position (X, Y, Z) of the vehicle 2 after the elapse of the ΔT time is calculated by integrating the ground speed of the vehicle 2. As for the depth Z, the value of the depth detector 16 is used. Specifically, it is calculated by the following equation based on the input data.
(Equation 8)
Figure 2004224312
Where X_ old , Y_ old , Z_ old Are X, Y and Z before (immediately before) ΔT time.
[0081]
(4) Step S24: Target pitch angle calculation
The absolute position and depth deviation (= Z) of the hull 2 calculated in step S23 T -Z), the pitch angle (target pitch angle θ) of the target 3 with respect to the vehicle 2 after the lapse of ΔT time P ) Is calculated. Specifically, it is calculated by the following formula based on the values calculated by the above formulas (12) to (14) and (17) to (19).
(Equation 9)
Figure 2004224312
[0082]
(5) Step S25: Tilt angle control judgment
Target pitch angle θ calculated in (4) P (Direction of target 3 specified by sonar scope) and target tilt angle θ of sonar 31 TILT Then, it is determined whether or not to control the tilt angle based on the deviation from. The judgment is that the deviation is a preset Δθ TILT Perform whether or not it is within the range. Specifically, the determination is made by the following equation based on the value calculated by the above equation (20).
(Equation 10)
Figure 2004224312
θ P Satisfies this expression, the tilt angle θ of the sonar 31 of the TILT _ d (Target tilt angle θ TILT Has a sufficient angle, and determines that the target 3 is not lost. Then, the process proceeds to step S27.
θ P Does not satisfy this expression, the tilt angle θ of the sonar 31 of the TILT _ d Has an insufficient angle and determines that there is a possibility that the target 3 may be lost. Then, the process proceeds to step S26.
Note that Δθ TILT Is a value determined by the performance of the sonar 31 and is, for example, 20 °.
[0083]
(6) Step S26: Target tilt angle change
If the determination formula (21) in (5) is not satisfied, the target tilt angle is calculated so that the deviation between the target pitch angle and the target tilt angle is reduced, and the tilt angle is controlled using the calculated value. I do. Specifically, the determination is made by the following equation based on the value calculated by the above equation (20) and the current tilt angle and the target tilt angle.
[Equation 11]
Figure 2004224312
By doing so, the target 3 does not protrude from the range of the sonar 31 and the possibility of losing the target 3 is eliminated.
Proceed to step S27.
[0084]
(7) Step S27: Calculation of target beam elevation angle
The deviation between the target pitch angle and the target tilt angle is used as the target beam elevation angle, and the target 3 is supplemented with a beam. Specifically, based on the values calculated by the above equations (20) and (22), the determination is made by the following equation.
(Equation 12)
Figure 2004224312
[0085]
Through the above steps S21 to S27, a second algorithm for constantly pointing the angle of the sonar 31 of the marine vehicle 2 toward the target 3 is performed. This second algorithm can be created as a computer program and executed by a computer.
[0086]
Next, details of the operation of the embodiment to which the guidance control device, the guidance control system, the mother ship, the guidance control method, and the program according to the present invention are applied will be described.
[0087]
First, an operation related to the control of the vehicle 2 and the sonar 31 using the first and second algorithms will be described.
i) The mother ship 1 sends out the mounted hull 2 to the sea in the exploration sea area. The mother ship 1 and the marine vessel 2 can communicate with each other via a cable 42 (undersea radio communication may be used).
ii) The guidance control unit 5 of the guidance control device 4 of the mother ship 1 includes a movement command (e.g., ground speed, azimuth, depth / latitude, longitude, water depth, etc.) from the input / output unit 9 to the storage unit, or a storage unit. Based on the movement command according to the movement schedule 7, the movement command is transmitted from the transmission / reception unit 8 to the navigation system control system 12 of the boat 2 via the cable 42.
iii) The vehicle 2 receives a movement command via the transmission / reception unit 19. Then, movement is performed based on the movement command.
iv) The GPS receiver 41 of the mother ship 1 calculates the position of the mother ship 1 based on the GPS signals from the GPS satellites 40. Then, the position is output to the guidance control device 4 as mother ship position information. The mother ship position information is held in the storage unit 7 together with the time.
iv) In the mother ship 1, the underwater acoustic unit 6 transmits a search signal as a mother ship search signal to the outside of the ship at an appropriate time (for example, ΔT) according to a command from the guidance control unit 5 of the guidance control device 4. . At the same time, a reflected wave of the mother ship as a reflected wave of the mother ship search signal is received. The reflected wave in this case is reflected from the marine vehicle 2. Then, based on the mother ship exploration signal and the reflected wave of the mother ship, navigation vehicle relative position information indicating the relative position of the navigation body 2 with respect to the mother ship 1 is calculated. Furthermore, based on the mother ship position information and the relative position information of the navigation body, the navigation body position information indicating the absolute position of the navigation body 2 is calculated. The information is stored in the storage unit 7. In addition, as a method for the underwater acoustic unit 6 to obtain the relative position information of the vehicle based on the search signal, a method known for a conventional sonar can be used.
However, the method of calculating the vehicle relative position information is not limited to the above method.
v) In the vehicle 2, the ground speed detector 15 measures the ground speed according to a command from the hull control unit 16 of the vehicle control system 12. The depth detector 16 measures the water depth (depth). Further, the direction sensor 17 measures the direction of travel. The measured values are stored in the storage unit 18 together with the measurement time.
vii) In the vehicle 2, the underwater acoustic unit 14 outputs an exploration signal (sonar signal) to the outside of the ship at an appropriate time (for example, ΔT) by a command from the body control unit 13 of the vehicle control system 12. Outgoing. At the same time, a reflected wave (echo) of the search signal is received. Then, search signal data (transmission time, search signal characteristics, etc.) and reflected wave data (reception time, reflected wave characteristics, etc.), speed information (ground speed) at the time closest to the transmission time or reception time, depth information ( The water depth) and the azimuth information (the azimuth in the traveling direction) are transmitted from the transmission / reception unit 19 to the guidance control device 4 of the mother ship 1 via the cable 42.
viii) The guidance control device 4 of the mother ship 1 uses the transmission / reception unit 8 to measure data (exploration signal data and reflected wave data), speed information (ground speed), depth information (water depth), and azimuth information (azimuth in the traveling direction). Is received via the cable 42. Then, the information is temporarily stored in the storage unit 7.
ix) The guidance control device 4 of the mother ship 1 uses the sonar signal processing unit 10 to perform target relative position information (relative position information indicating the relative position of the target 3 with respect to the hull 2 based on the measurement data (exploration signal data and reflected wave data). The target relative distance as the relative distance, the target relative azimuth as the horizontal relative azimuth of the target 3 with respect to the hull 2, and the target relative pitch angle as the relative depression angle with respect to the hull 2 of the target 3) are calculated. The calculation result is stored in the storage unit 7. The sonar signal processing unit 10 can obtain the target relative position information from the search signal by using a method known for a conventional sonar.
x) In the guidance control unit 5, the guidance control device 4 of the mother ship 1 uses the navigation body data (azimuth information, depth information, speed information), the navigation body position (the navigation body position information), and the sonar data (target relative distance). Based on the target relative azimuth and the target relative pitch angle), a control signal for the target 3 is generated and output to the marine vehicle 2 via the cable 3 to control the operation.
xi) At the same time, the guidance control device 4 of the mother ship 1 uses the guidance control unit 5 to control the navigation vehicle data (azimuth information, depth information, speed information), the navigation vehicle position (the navigation vehicle position information), and the sonar data ( Using the target relative distance, target relative azimuth, target relative pitch angle) and control parameters (target tilt angle, tilt angle determination angle, etc.), the second algorithm is used to ensure that the vehicle 2 does not lose sight of the target 3. The tilt angle of the sonar 31 of the running body 2 is monitored and controlled.
xii) In addition, the guidance control device 4 of the mother ship 1 uses the guidance control unit 5 to control the vehicle data (direction information and speed information), the vehicle position (vehicle position information), and the sonar data (target relative). Using the distance, the target relative azimuth, and the control parameters (position determination distance, etc.), the distance R between the vehicle 2 and the target 3 is calculated by the first algorithm. T Is R_ d Monitor if:
xiii) (ii) to (xii) are repeated as appropriate.
xiv) The guidance control device 4 of the mother ship 1 uses the guidance control unit 5 to determine the distance R between the hull 2 and the target 3 T Is R_ d In the following cases, a stop signal is output to the traveling body 2 and a signal (processing execution signal) indicating a command for performing a preset operation is output.
xv) Based on the stop signal and the process execution signal from the guidance control device 4, the aircraft control unit 13 of the navigation body 2 stops, and executes a preset operation.
[0088]
By the above operation, the navigation body 2 is stopped near the target 3 and the work is performed on the target 3 using the guidance control method, the guidance control device, the guidance control system, and the program for causing a computer to execute the method. It becomes possible.
[0089]
Further, the tilt angle and the elevation angle of the sonar 31 can be automatically controlled. Then, the time spent by the operator of the hull 2 for operations other than the operation (control of the tilt angle and the elevation angle) can be significantly reduced, and the burden on the operator can be greatly reduced.
[0090]
By performing the position determination (4) of the first algorithm more accurately (decreasing ΔT), it is possible to more strictly control the stop position of the navigation body 2.
[0091]
Next, an operation of setting the course of the marine vehicle 2 to the target 3 on the display screen 11-1 shown in FIG. 3 will be described.
A) FIG. 3 (a)
On the display screen 11-1, the state within the measurement range by the search signal of the sonar 31 of the marine vehicle 2 is displayed. Here, when the target 3 exists, a reflected wave from the target 3 is generated. The vehicle 2 transmits the measurement data (exploration signal data and reflected wave data) to the guidance control device 4 of the mother ship 1.
In the guidance control device 4, the sonar signal processing unit 10 generates second relative position information (target relative distance as relative distance, relative azimuth as relative distance) based on the measurement data. The target relative azimuth and the target relative pitch angle as a relative depression angle are calculated. Then, the guidance control unit 5 causes the operation display unit 11 to expand the measurement range of the sonar 31 on the display screen 11-1 based on the second relative position information. Then, the operation display unit 11 displays an image of the target 3 (echo 22).
However, the center direction of the display screen 11-1 is the direction of the tilt angle, and the range of the display screen 11-1 is the range of the beam range.
[0092]
B) FIG. 3 (b)
The operator of the vehicle 2 performs the following operation in order to move the vehicle 2 to the target 3 (echo 22). That is, on the display screen 11-1, the cursor 21 is moved by the trackball, aligned with the echo 22, and the target designation button is pressed. As a result of the operation, the cursor 21 is changed to the target designation symbol 23, and the first place as the place where the echo 22 is newly located is input as the target of the vehicle 2.
The position of the target designation symbol 23 on the display screen 11-1 is calculated by the operation display unit 11 as a new moving direction with respect to the marine vehicle 2. Then, the calculated relative position (relative distance, relative direction, relative pitch angle) is output to the guidance control unit 5 as first relative position information (symbol relative distance information, symbol relative direction information, symbol relative pitch angle information). You. The guidance control unit 5 outputs the first relative position information as a moving target of the navigation body 2 to the navigation body 2. The vehicle 2 moves to the position specified by the received information.
[0093]
Thereafter, a change in the position of the target designation symbol 23 is returned from the marine vessel 2 at regular intervals in accordance with the motion of the marine vessel 2. The guidance control unit 5 outputs the movement of the position of the target designation symbol 23 to the operation display unit 11 based on the information. Thereby, the position of the target designation symbol 23 on the display screen 11-1 moves.
On the other hand, the position of the echo 22 (target 3) (shown in the second relative position information) is calculated from the measurement data by the sonar 31 independently of the position recognized by the marine vehicle 2. Accordingly, the position of the echo 22 also changes according to the motion of the marine vehicle 2, but also changes separately from the position of the target designation symbol.
[0094]
C) FIG. 3 (c)
On the display screen 11-1, a displacement may occur between the echo 22 (the second relative position information) and the target designation symbol 23 (the first relative position information) due to the accumulation of the position measurement errors of the vehicle 2. In this case, the target designation symbol 23 is hooked (dragged) by the cursor 21, moved, adjusted to the correct position of the echo 22 on the sonar scope, and the position is adjusted by pressing the position adjustment button. Thereby, the second location as a location where a new echo is present is input.
The position on the display screen 11-1 of the position-corrected target designation symbol 23 is calculated by the operation display unit 11 as a new moving direction with respect to the marine vehicle 2. Then, the calculated relative position (relative distance, relative direction, relative pitch angle) is output to the guidance control unit 5 as third relative position information. The guidance control unit 5 outputs the third relative position information as a moving target of the navigation body 2 to the navigation body 2. The vehicle 2 moves to the position specified by the received information.
[0095]
The steps (B) and (C) are repeated as necessary until the target is reached.
By performing the above process, it is possible to easily set the course of the traveling body to a position (target) specified on the display screen. In addition, even when the vehicle deviates from the target at an intermediate stage, the course can be easily corrected.
[0096]
The above process describes an example of a mother ship and a submerged underwater vehicle such as an ocean explorer.
[0097]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to easily operate the navigation body controlled by the mother ship and traveling toward the target on the mother ship without losing the target.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration related to an embodiment of a guidance control device, a guidance control system, a mother ship, a guidance control method, and a program according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of guidance control on a mother ship applied in the embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of a display screen of an operation display unit according to the embodiment.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a vehicle control system applied in the embodiment.
FIG. 5 is a side view showing a part of the configuration of the vehicle according to the embodiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a coordinate system used for a first algorithm related to the operation of the embodiment.
FIG. 7 is a flowchart showing a first algorithm related to the operation of the embodiment.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a coordinate system used for a second algorithm related to the operation of the embodiment.
FIG. 9 is a flowchart showing a second algorithm related to the operation of the embodiment.
[Explanation of symbols]
1 mother ship
2 Aircraft
3 goals
4 Guidance control device
5 Guidance control unit
6 Underwater sound section
7 Storage unit
8 Transceiver
9 Input / output unit
10 Sonar signal processing unit
11 Operation display
11-1 Display screen
12 Aircraft control system
13 Aircraft control unit
14 Underwater acoustic part
15 Ground speed detector
16 Depth detector
17 Direction sensor
18 Memory
19 Transceiver
21 cursor
22 echo
23 Target designation symbol
31 Sonar
32 cameras
40 GPS satellites
41 GPS receiver
42 cable

Claims (21)

探査信号を表示する画面表示手段を有し、母船から送出された航走体の探査信号における物体を表すエコーを前記画面表示手段上に表示し、前記画面表示手段上の前記エコーのある場所としての第1場所が指定された時、前記第1場所の前記航走体に対する相対位置としての第1相対位置を算出する操作表示部と、
前記第1相対位置に基づいて、前記航走体の移動目標を前記第1相対位置とするように前記航走体を制御する誘導制御部とを具備することを特徴とする誘導制御装置。
It has a screen display means for displaying a search signal, and displays an echo representing an object in the search signal of the sailing body sent from the mother ship on the screen display means, as a place where the echo is on the screen display means. An operation display unit for calculating a first relative position as a relative position of the first place with respect to the navigation body when the first place is designated;
A guidance control device, comprising: a guidance control unit that controls the navigation body based on the first relative position so that a moving target of the navigation body is the first relative position.
前記航走体から出力された前記探査信号に基づいて、前記エコーの航走体に対する相対位置としての第2相対位置を算出する探査信号処理部をさらに具備し、
前記操作表示部は、前記第2相対位置に基づいて、前記エコーを前記画面表示手段上に表示する請求項1記載の誘導制御装置。
A search signal processing unit that calculates a second relative position as a relative position of the echo to the ship based on the search signal output from the ship,
The guidance control device according to claim 1, wherein the operation display unit displays the echo on the screen display unit based on the second relative position.
前記操作表示部は、前記第1相対位置と前記第2相対位置が、前記画面表示手段上でずれた場合、前記第2相対位置を示す場所としての第2場所を改めて指定されたとき、前記第2場所の前記航走体に対する相対位置としての前記第3相対位置を算出し、
前記誘導制御部は、前記航走体の移動目標を前記第3相対位置とするように前記航走体を制御する請求項1又は2記載の誘導制御装置。
The operation display unit, when the first relative position and the second relative position are shifted on the screen display means, when a second place as a place indicating the second relative position is designated again, Calculating the third relative position as a relative position of the second place with respect to the navigation body;
The guidance control device according to claim 1, wherein the guidance control unit controls the navigation body so that a moving target of the navigation body is the third relative position.
請求項1乃至3のいずれかに記載の前記誘導制御装置と、前記誘導制御装置に制御される前記航走体とを具備することを特徴とする誘導制御システム。A guidance control system, comprising: the guidance control device according to claim 1; and the navigation body controlled by the guidance control device. 母船から送出され、外部から制御される航走体と、前記航走体を制御する誘導制御装置とを具備し、
前記航走体は、前記航走体の向いている方位としての方位情報と、前記航走体の対地速度としての速度情報と、前記航走体の目標の前記航走体に対する相対位置としての対象相対位置情報とを計測して前記誘導制御装置へ出力し、
前記誘導制御装置は、前記方位情報と、前記速度情報と、前記対象相対位置情報と、前記航走体の位置としての航走体位置情報とに基づいて、前記航走体と前記目標との相対距離としての制御相対距離を算出することを特徴とする誘導制御システム。
A navigation unit that is sent from the mother ship and is controlled from the outside, and includes a guidance control device that controls the navigation unit,
The sailing body has direction information as a direction to which the sailing body is facing, speed information as a ground speed of the sailing body, and a relative position of a target of the sailing body with respect to the sailing body. Measure and output the target relative position information to the guidance control device,
The guidance control device, the azimuth information, the speed information, the target relative position information, based on the navigation body position information as the position of the navigation body, the navigation body and the target A guidance control system which calculates a control relative distance as a relative distance.
前記誘導制御装置は、前記制御相対距離が、予め設定された距離としての基準距離以下の場合、前記航走体を停止させるように前記航走体を制御する請求項5記載の誘導制御システム。6. The guidance control system according to claim 5, wherein the guidance control device controls the navigation body so as to stop the navigation body when the control relative distance is equal to or less than a reference distance as a preset distance. 前記誘導制御装置は、前記制御相対距離が、予め設定された距離としての基準距離以下の場合、予め設定した作業を行なわせるように前記航走体を制御する請求項5又は6記載の誘導制御システム。7. The guidance control according to claim 5, wherein the guidance control device controls the navigation body to perform a preset operation when the control relative distance is equal to or less than a reference distance as a preset distance. 8. system. 母船から送出され、外部から制御される航走体と、前記航走体を制御する誘導制御装置とを具備し、
前記航走体は、前記航走体の向いている方位としての方位情報と、前記航走体の対地速度としての速度情報と、前記航走体の目標の前記航走体に対する相対位置としての対象相対位置情報とを計測して前記誘導制御装置へ出力し、
前記誘導制御装置は、前記方位情報と、前記速度情報と、前記対象相対位置情報と、前記航走体の位置としての航走体位置情報とに基づいて、水平面と前記航走体から前記目標へ向かう方向とが成す角としての目標ピッチ角を算出することを特徴とする誘導制御システム。
A navigation unit that is sent from the mother ship and is controlled from the outside, and includes a guidance control device that controls the navigation unit,
The sailing body has direction information as a direction to which the sailing body is facing, speed information as a ground speed of the sailing body, and a relative position of a target of the sailing body with respect to the sailing body. Measure and output the target relative position information to the guidance control device,
The guidance control device, based on the azimuth information, the speed information, the target relative position information, and the navigation body position information as the position of the navigation body, determines the target from the horizontal plane and the navigation body. A guidance control system, which calculates a target pitch angle as an angle formed by a direction toward the vehicle.
前記航走体は、前記航走体の有するソーナーの向きと水平面とが成す角としてのチルト角を計測して前記誘導制御装置へ出力し、
前記誘導制御装置は、前記チルト角の目標値である目標チルト角と、前記目標ピッチ角との差の絶対値が、予め設定された角度としての基準角度以下になるように前記航走体を制御する請求項8記載の誘導制御システム。
The sailing body measures a tilt angle as an angle formed by a direction of a sonar and a horizontal plane of the sailing body and outputs the measured tilt angle to the guidance control device,
The guidance control device controls the navigation body such that an absolute value of a difference between a target tilt angle that is a target value of the tilt angle and the target pitch angle is equal to or smaller than a reference angle as a preset angle. 9. The guidance control system according to claim 8, which controls.
請求項4乃至9のいずれかに記載の誘導制御システムと、自身の位置を特定可能なGPS受信装置とを具備することを特徴とする母船。A mother ship comprising the guidance control system according to any one of claims 4 to 9 and a GPS receiver capable of specifying its own position. 母船から送出された航走体の探査信号を画面表示手段に表示するステップと、
前記画面表示手段に表示された、物体を表すエコーのある場所としての第1場所を指定するステップと、
前記第1場所の前記航走体に対する相対位置としての第1相対位置を算出するステップと、
前記航走体の移動目標を前記第1相対位置とする制御信号を前記航走体へ送信するステップとを具備することを特徴とする誘導制御方法。
Displaying, on a screen display means, an exploration signal of the cruising vehicle transmitted from the mother ship;
Designating a first place as a place where an echo representing an object displayed on the screen display means exists;
Calculating a first relative position as a relative position of the first place with respect to the navigation body;
Transmitting a control signal to the marine vehicle with the moving target of the marine vehicle as the first relative position.
前記探査信号を前記画面表示手段に表示するステップは、
前記探査信号を前記航走体から受信するステップと、
受信された前記探査信号に基づいて、前記エコーの前記航走体に対する相対位置としての第2相対位置を算出するステップと、
前記第2相対位置に基づいて、前記エコーを前記画面表示手段に表示するステップとを具備する請求項11記載の誘導制御方法。
The step of displaying the search signal on the screen display means,
Receiving the search signal from the vehicle;
Calculating a second relative position as a relative position of the echo with respect to the vehicle based on the received search signal;
12. The guidance control method according to claim 11, further comprising: displaying the echo on the screen display means based on the second relative position.
前記第1相対位置と前記第2相対位置とが、前記画面表示手段上でずれた場合、前記第2相対位置を示す場所としての第2場所を改めて指定するステップと、
前記第2場所の前記航走体に対する相対位置としての前記第3相対位置を算出するステップと、
前記航走体の移動目標を前記第3相対位置とする制御信号を前記航走体へ送信するステップとを更に具備する請求項12記載の誘導制御方法。
When the first relative position and the second relative position are displaced on the screen display means, re-designating a second location as a location indicating the second relative position;
Calculating the third relative position as a relative position of the second place with respect to the navigation body;
13. The guidance control method according to claim 12, further comprising: transmitting a control signal for setting the moving target of the navigation body to the third relative position to the navigation body.
母船から送出された航走体の向いている方位としての方位情報と、目標の前記航走体に対する相対位置としての対象相対位置情報と、前記航走体の位置としての航走体位置情報とに基づいて、前記目標の位置としての目標位置情報を算出するステップと、
前記方位情報と、前記航走体の対地速度としての速度情報と、前記航走体位置情報とに基づいて、予め設定された基準時間経過後の前記航走体の位置としての新規航走体位置情報を算出するステップと、
前記目標位置情報と前記新規航走体位置情報とに基づいて、前記航走体と前記目標との相対距離としての制御相対距離を算出するステップと、
前記制御相対距離が、予め設定された距離としての基準距離以下の場合、前記航走体を停止させるステップとを具備し、
前記目標は、前記航走体の移動の目標であることを特徴とする誘導制御方法。
Azimuth information as the heading of the navigation body sent from the mother ship, target relative position information as a relative position of the target with respect to the navigation body, and navigation body position information as the position of the navigation body Calculating target position information as the position of the target based on
Based on the azimuth information, the speed information as the ground speed of the sailing body, and the sailing body position information, a new sailing body as a position of the sailing body after a predetermined reference time has elapsed. Calculating location information;
Based on the target position information and the new marine vehicle position information, calculating a control relative distance as a relative distance between the marine vehicle and the target,
When the control relative distance is equal to or less than a reference distance as a preset distance, stopping the marine vehicle.
The guidance control method, wherein the target is a target of movement of the marine vehicle.
前記航走体を停止させるステップは、前記航走体が、停止後に予め設定された作業を行なうステップを具備する請求項14記載の誘導制御方法。The guidance control method according to claim 14, wherein the step of stopping the navigation body includes a step of performing a predetermined operation after the navigation body stops. 前記航走体を停止させるステップは、前記制御相対距離が、前記基準距離より大きい場合、前記新規航走体位置情報を算出するステップへ戻るステップを含む請求項14又は15記載の誘導制御方法。16. The guidance control method according to claim 14 or 15, wherein the step of stopping the vehicle includes a step of returning to the step of calculating the new vehicle position information when the control relative distance is larger than the reference distance. 母船から送出された航走体の向いている方位としての方位情報と、目標の前記航走体に対する相対位置としての対象相対位置情報と、前記航走体の位置としての航走体位置情報とに基づいて、前記目標の位置としての目標位置情報を算出するステップと、
前記方位情報と、前記航走体の対地速度としての速度情報と、前記航走体位置情報とに基づいて、予め設定された基準時間経過後の前記航走体の位置としての新規航走体位置情報を算出するステップと、
前記目標位置情報と前記新規航走体位置情報とに基づいて、水平面と前記航走体から前記目標へ向かう方向とが成す角としての目標ピッチ角を算出するステップと、
前記航走体の有するソーナーと水平面とが成す角としてのチルト角の目標値である目標チルト角と、前記目標ピッチ角との差の絶対値が、予め設定された角度としての基準角度より大きい場合、前記目標ピッチ角と、前記チルト角と、前記目標チルト角とに基づいて、前記基準時間経過後の前記チルト角の目標値である新規目標チルト角を算出するステップと、
前記目標ピッチ角と前記新規目標チルト角とに基づいて、前記ソーナーのビームが水平面と成す角としてのビーム俯仰角の目標値である目標ビーム俯仰角を算出するステップとを具備し、
前記目標は、前記航走体の移動の目標であることを特徴とする誘導制御方法。
Azimuth information as the heading of the navigation body sent from the mother ship, target relative position information as a relative position of the target with respect to the navigation body, and navigation body position information as the position of the navigation body Calculating target position information as the position of the target based on
Based on the azimuth information, the speed information as the ground speed of the sailing body, and the sailing body position information, a new sailing body as a position of the sailing body after a predetermined reference time has elapsed. Calculating location information;
Based on the target position information and the new marine vehicle position information, calculating a target pitch angle as an angle between a horizontal plane and a direction from the marine vehicle to the target,
The absolute value of the difference between the target tilt angle, which is the target value of the tilt angle as the angle formed by the sonar of the sailing body and the horizontal plane, and the target pitch angle is larger than the reference angle as the preset angle In the case, based on the target pitch angle, the tilt angle, and the target tilt angle, a step of calculating a new target tilt angle that is a target value of the tilt angle after the elapse of the reference time,
Calculating a target beam elevation angle that is a target value of a beam elevation angle as an angle between the beam of the sonar and a horizontal plane, based on the target pitch angle and the new target tilt angle,
The guidance control method, wherein the target is a target of movement of the marine vehicle.
前記新規目標チルト角を算出するステップは、前記絶対値が、前記基準角度以下の場合、前記目標ビーム俯仰角を算出するステップへ進み、
前記目標ビーム俯仰角を算出するステップは、前記目標ピッチ角と前記目標チルト角とに基づいて、前記目標ビーム俯仰角を算出する請求項17記載の誘導制御方法。
The step of calculating the new target tilt angle, if the absolute value is equal to or less than the reference angle, proceed to the step of calculating the target beam elevation angle,
18. The guidance control method according to claim 17, wherein the step of calculating the target beam elevation angle calculates the target beam elevation angle based on the target pitch angle and the target tilt angle.
母船から送出された航走体の探査信号を画面表示手段に表示するステップと、
前記画面表示手段に表示された、物体を表すエコーのある場所としての第1場所が指定されたとき、前記第1場所の前記航走体に対する相対位置としての第1相対位置を算出するステップと、
前記航走体の移動目標を前記第1相対位置とする制御信号を前記航走体へ送信するステップとを具備し、
前記探査信号を前記画面表示手段に表示するステップは、前記探査信号を前記航走体から受信するステップと、受信された前記探査信号に基づいて、前記エコーの前記航走体に対する相対位置としての第2相対位置を算出するステップと、前記第2相対位置に基づいて、前記エコーを前記画面表示手段に表示するステップとを有し、
さらに、前記第1相対位置と前記第2相対位置とが、前記画面表示手段上でずれ、前記第2相対位置を示す場所としての第2場所が改めて指定されたとき、前記第2場所の前記航走体に対する相対位置としての前記第3相対位置を算出するステップと、
前記航走体の移動目標を前記第3相対位置とする制御信号を前記航走体へ送信するステップとを具備し、それらのステップをコンピューターに実行させるためのプログラム。
Displaying, on a screen display means, an exploration signal of the cruising vehicle transmitted from the mother ship;
Calculating a first relative position as a relative position of the first place with respect to the navigation body when a first place as a place where an echo representing an object displayed on the screen display means is designated; ,
Transmitting a control signal to the marine vehicle with the moving target of the marine vehicle as the first relative position,
The step of displaying the search signal on the screen display means includes the steps of: receiving the search signal from the marine vehicle; and, based on the received search signal, as a relative position of the echo to the marine vehicle. Calculating a second relative position, and displaying the echo on the screen display means based on the second relative position,
Further, when the first relative position and the second relative position are displaced on the screen display means, and a second place as a place indicating the second relative position is newly designated, the second place Calculating the third relative position as a relative position with respect to the vehicle,
Transmitting a control signal for setting the moving target of the navigation body to the third relative position to the navigation body, and causing a computer to execute those steps.
母船から送出された航走体の向いている方位としての方位情報と、前記航走体の目標の前記航走体に対する相対位置としての対象相対位置情報と、前記航走体の位置としての航走体位置情報とに基づいて、前記目標の位置としての目標位置情報を算出するステップと、
前記方位情報と、前記航走体の対地速度としての速度情報と、前記航走体位置情報とに基づいて、予め設定された基準時間経過後の前記航走体の位置としての新規航走体位置情報を算出するステップと、
前記目標位置情報と前記新規航走体位置情報とに基づいて、前記航走体と前記目標との相対距離としての制御相対距離を算出するステップと、
前記制御相対距離が、予め設定された距離としての基準距離より大きい場合、前記新規航走体位置情報を算出するステップへ戻るステップと、
前記制御相対距離が、前記基準距離以下の場合、前記航走体を停止させるステップとをコンピューターに実行させるためのプログラム。
Orientation information as the heading of the navigation body sent from the mother ship, target relative position information as the relative position of the target of the navigation body with respect to the navigation body, and navigation as the position of the navigation body Calculating target position information as the target position based on the running body position information;
Based on the azimuth information, the speed information as the ground speed of the sailing body, and the sailing body position information, a new sailing body as a position of the sailing body after a predetermined reference time has elapsed. Calculating location information;
Based on the target position information and the new marine vehicle position information, calculating a control relative distance as a relative distance between the marine vehicle and the target,
If the control relative distance is larger than a reference distance as a preset distance, returning to the step of calculating the new marine vehicle position information,
When the control relative distance is equal to or less than the reference distance, stopping the marine vehicle.
母船から送出された航走体の向いている方位としての方位情報と、目標の前記航走体に対する相対位置としての対象相対位置情報と、前記航走体の位置としての航走体位置情報とに基づいて、前記目標の位置としての目標位置情報を算出するステップと、
前記方位情報と、前記航走体の対地速度としての速度情報と、前記航走体位置情報とに基づいて、予め設定された基準時間経過後の前記航走体の位置としての新規航走体位置情報を算出するステップと、
前記目標位置情報と前記新規航走体位置情報とに基づいて、水平面と前記航走体から前記目標へ向かう方向とが成す角としての目標ピッチ角を算出するステップと、
前記航走体の有するソーナーと水平面とが成す角としてのチルト角の目標値である目標チルト角と、前記目標ピッチ角との差の絶対値が、予め設定された角度としての基準角度より大きい場合、前記目標ピッチ角と、前記チルト角と、前記目標チルト角とに基づいて、前記基準時間経過後の前記チルト角の目標値である新規目標チルト角を算出するステップと、
前記絶対値が、前記基準角度以下の場合、前記目標ピッチ角を算出するステップへ戻るステップと、
前記目標ピッチ角と前記新規目標チルト角とに基づいて、前記ソーナーのビームが水平面と成す角としてのビーム俯仰角の目標値である目標ビーム俯仰角を算出するステップとをコンピューターに実行させるためのプログラム。
Azimuth information as the heading of the navigation body sent from the mother ship, target relative position information as a relative position of the target with respect to the navigation body, and navigation body position information as the position of the navigation body Calculating target position information as the position of the target based on
Based on the azimuth information, the speed information as the ground speed of the sailing body, and the sailing body position information, a new sailing body as a position of the sailing body after a predetermined reference time has elapsed. Calculating location information;
Based on the target position information and the new marine vehicle position information, calculating a target pitch angle as an angle between a horizontal plane and a direction from the marine vehicle to the target,
The absolute value of the difference between the target tilt angle, which is the target value of the tilt angle as the angle formed by the sonar of the sailing body and the horizontal plane, and the target pitch angle is larger than the reference angle as the preset angle In the case, based on the target pitch angle, the tilt angle, and the target tilt angle, a step of calculating a new target tilt angle that is a target value of the tilt angle after the elapse of the reference time,
When the absolute value is equal to or less than the reference angle, returning to the step of calculating the target pitch angle;
Calculating, based on the target pitch angle and the new target tilt angle, a target beam elevation angle which is a target value of a beam elevation angle as an angle formed by the sonar beam with a horizontal plane. program.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007153124A (en) * 2005-12-05 2007-06-21 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp Demagnetizer of ship
JP2014020934A (en) * 2012-07-18 2014-02-03 Nec Network & Sensor Systems Ltd Sea-bottom protrusion detection system, sea-bottom protrusion detection method, and program
JP2022543428A (en) * 2019-08-07 2022-10-12 レイセオン カンパニー Method and system for determining depth of object

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55127291A (en) * 1979-03-20 1980-10-01 Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency Underwater steaming body
JPS63121299U (en) * 1987-01-31 1988-08-05
JPH08249060A (en) * 1995-03-15 1996-09-27 Yokogawa Denshi Kiki Kk Autonomous submerged sailing device
JP2000275322A (en) * 1999-03-24 2000-10-06 Nec Corp Underwater position measuring instrument
JP2001330466A (en) * 2000-05-24 2001-11-30 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Underwater sailing body and method for detecting azimuth and posture angle thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55127291A (en) * 1979-03-20 1980-10-01 Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency Underwater steaming body
JPS63121299U (en) * 1987-01-31 1988-08-05
JPH08249060A (en) * 1995-03-15 1996-09-27 Yokogawa Denshi Kiki Kk Autonomous submerged sailing device
JP2000275322A (en) * 1999-03-24 2000-10-06 Nec Corp Underwater position measuring instrument
JP2001330466A (en) * 2000-05-24 2001-11-30 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Underwater sailing body and method for detecting azimuth and posture angle thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007153124A (en) * 2005-12-05 2007-06-21 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp Demagnetizer of ship
JP2014020934A (en) * 2012-07-18 2014-02-03 Nec Network & Sensor Systems Ltd Sea-bottom protrusion detection system, sea-bottom protrusion detection method, and program
JP2022543428A (en) * 2019-08-07 2022-10-12 レイセオン カンパニー Method and system for determining depth of object
JP7342244B2 (en) 2019-08-07 2023-09-11 レイセオン カンパニー Method and system for determining depth of an object

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