JP2023001712A

JP2023001712A - 姿勢検出装置

Info

Publication number: JP2023001712A
Application number: JP2021102608A
Authority: JP
Inventors: 大輔野尻; Daisuke Nojiri
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2021-06-21
Filing date: 2021-06-21
Publication date: 2023-01-06
Also published as: US20220402589A1

Abstract

【課題】船舶の姿勢を適正に検出することができる姿勢検出装置を提供する。【解決手段】姿勢検出装置１０は、舵角センサ１１と、速度センサ１３と、慣性センサ１５と、制御装置１７と、を備える。舵角センサ１１は船舶１の舵角を検出する。速度センサ１３は船舶１の速度を検出する。慣性センサ１５は船舶１に作用する慣性力に関連する情報を検出する。制御装置１７は、舵角センサ１１及び速度センサ１３の各々から出力される信号に基づいて船舶１に作用する遠心力を把握する。制御装置１７は、慣性センサ１５から出力される信号に基づいて船舶１の傾きを把握する。制御装置１７は、慣性センサ１５の出力に基づく船舶１の傾きを、船舶１に作用する遠心力に応じて補正する。【選択図】図１

Description

本発明は、姿勢検出装置に関する。

従来、例えば、ジャイロセンサ等の姿勢センサから出力される信号に基づいて船体のロール角を算出するとともに、船体の旋回中に算出されるロール角を遠心力と重力との合力の方向が重力方向に対して成す角度に近づけるように船体の姿勢を制御するシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０２１－６２７０９号公報

ところで、上記したような従来技術のシステムでは、ジャイロセンサ又は加速度センサ等の姿勢センサは船体の旋回中の遠心力を検知するので、例えば船体の傾きが同一であっても、姿勢センサから出力される検出値の信号が遠心力の作用によって変動するという問題が生じる。

本発明は、船舶の姿勢を適正に検出することができる姿勢検出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係る姿勢検出装置（例えば、実施形態での姿勢検出装置１０）は、船舶（例えば、実施形態での船舶１）の舵角を検出して前記舵角の検出値の信号を出力する舵角センサ（例えば、実施形態での舵角センサ１１）と、前記船舶の速度を検出して前記速度の検出値の信号を出力する速度センサ（例えば、実施形態での速度センサ１３）と、前記船舶に作用する慣性力を検知して前記慣性力に関連する情報の検出値の信号を出力する慣性センサ（例えば、実施形態での慣性センサ１５）と、前記慣性センサから出力される前記信号に基づいて前記船舶の傾きを把握するとともに、前記舵角センサ及び前記速度センサの各々から出力される前記信号に基づいて前記傾きを補正する処理装置（例えば、実施形態での制御装置１７）と、を備える。

（２）上記（１）に記載の姿勢検出装置では、前記処理装置は、前記舵角センサ及び前記速度センサの各々から出力される前記信号に基づいて前記船舶に作用する遠心力を把握するとともに、前記慣性センサによって検出される加速度に基づいて把握する前記船舶の傾きを前記遠心力によって補正してもよい。

上記（１）によれば、慣性センサの出力に基づく船舶の傾きを、舵角センサ及び速度センサの各々の出力に基づいて補正する処理装置を備えることによって、船舶１の姿勢を適正に検出することができる。

上記（２）の場合、慣性センサによって検出される加速度に基づいて把握する船舶の傾きを遠心力に基づいて補正する処理装置を備えることによって、船舶に作用する遠心力に応じて慣性センサによって検出される加速度が変動する場合であっても、船舶の傾きを適正に検出することができる。

本発明の実施形態での姿勢検出装置を搭載する船舶の構成図。本発明の実施形態での船舶の姿勢と遠心力の有無との例を示す図。

以下、本発明の実施形態に係る姿勢検出装置１０について、添付図面を参照しながら説明する。
図１は、実施形態での姿勢検出装置１０を搭載する船舶１の構成図である。
以下において、３次元空間で互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸方向は、各軸に平行な方向である。例えば図１に示すように、Ｚ軸方向は鉛直方向に平行であり、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は水平方向に平行である。Ｘ軸方向は、例えば、船舶１の上下方向がＺ軸方向に平行である場合での船舶１の左右方向に平行である。Ｙ軸方向は、例えば、船舶１の上下方向がＺ軸方向に平行である場合での船舶１の前後方向に平行である。
図１に示すように、実施形態による姿勢検出装置１０は船舶１に搭載されている。
姿勢検出装置１０は、例えば、舵角センサ１１と、速度センサ１３と、慣性センサ１５と、制御装置１７と、を備える。

舵角センサ１１は、船舶１の舵角又は操舵角を検出して、舵角又は操舵角の検出値の信号を出力する。
速度センサ１３は、船舶１の速度（つまり対水速度）を検出して、速度の検出値の信号を出力する。
慣性センサ１５は、例えば、多軸の加速度センサを備える。慣性センサ１５は、船舶１に作用する慣性力を検知して、慣性力に関連する情報（例えば、加速度等）の検出値の信号を出力する。

制御装置１７は、例えば、船舶１の全体を統合的に制御する。制御装置１７は、例えば、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）等のプロセッサによって所定のプログラムが実行されることにより機能するソフトウェア機能部である。ソフトウェア機能部は、ＣＰＵ等のプロセッサ、プログラムを格納するＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）及びタイマー等の電子回路を備えるＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）である。なお、制御装置１７の少なくとも一部は、ＬＳＩ（ＬａｒｇｅＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路であってもよい。

制御装置１７は、舵角センサ１１及び速度センサ１３の各々から出力される信号に基づく所定演算又はマップ参照等によって、船舶１に作用する遠心力を取得する。船舶１に作用する遠心力は、船舶１の舵角又は操舵角及び船舶１の速度の各々の増大に伴って、増大傾向に変化する。
制御装置１７は、慣性センサ１５から出力される信号に基づく所定演算又はマップ参照等によって、船舶１の傾きを取得する。船舶１の傾きは、鉛直方向（つまりＺ軸方向）に対する船舶１の上下方向が成す角度である。
図２は、実施形態での船舶１の姿勢と遠心力の有無との例を示す図である。
例えば図２に示す船舶１の傾きθは、船舶１の上下方向が鉛直方向に平行である水平時から船舶１が左右方向に傾いた場合での船舶１の上下方向と鉛直方向との成す角度である。鉛直方向は、船舶１の中心Ｏ（例えば、重心等）に作用する重力の反力Ｆｒの方向に平行である。

制御装置１７は、慣性センサ１５から出力される信号に基づいて把握した船舶１の傾きを、舵角センサ１１及び速度センサ１３の各々から出力される信号に基づいて把握した遠心力によって補正する。
例えば図２に示すように、遠心力が作用していない状態での船舶１の傾斜時では、慣性センサ１５から出力される信号に基づいて把握される船舶１の傾きθｃは、船舶１の実際の傾きθと同一である。一方、船舶１の旋回時等のように遠心力Ｆｃが作用する状態での船舶１の傾斜時では、慣性センサ１５から出力される信号に基づいて把握される船舶１の傾きθｃは、船舶１の実際の傾きθとは異なる。

慣性センサ１５は、船舶１に作用する重力の反力Ｆｒと遠心力Ｆｃとの合力Ｆｓを検知するので、慣性センサ１５から出力される信号に基づいて把握される船舶１の傾きθｃは、船舶１の上下方向と合力Ｆｓの方向との成す角度である。慣性センサ１５に基づく船舶１の傾きθｃは、遠心力Ｆｃの増大に伴って船舶１の実際の傾きθよりも増大傾向に変化する。
制御装置１７は、舵角センサ１１及び速度センサ１３の各々から出力される信号に基づいて把握した遠心力Ｆｃに応じて、慣性センサ１５から出力される信号に基づいて把握される船舶１の傾きθｃを、船舶１の実際の傾きθに一致するように補正する。

上述したように、実施形態の姿勢検出装置１０は、慣性センサ１５の出力に基づく船舶１の傾きθｃを、舵角センサ１１及び速度センサ１３の各々の出力に基づいて補正する制御装置１７を備えることによって、船舶１の姿勢を適正に検出することができる。
姿勢検出装置１０は、慣性センサ１５によって検出される加速度に基づいて把握する船舶１の傾きθｃを遠心力Ｆｃに基づいて補正する制御装置１７を備えることによって、船舶１に作用する遠心力Ｆｃに応じて慣性センサ１５によって検出される加速度が変動する場合であっても、船舶１の傾きθを適正に検出することができる。

姿勢検出装置１０によれば船舶１の傾きθを適正に検出することができるので、例えば、船舶１に搭載される外界カメラの水平認識並びにミリ波レーダー等の外界センサによる検出位置及び検出方向の各々を精度良く補正することができる。また、例えば、船舶１に搭載される外界カメラの画像認識による水平線の検出によって船舶１の傾きを検出する場合等に比べて、煩雑な演算処理を必要とせず、処理負荷の増大を抑制することができる。

（変形例）
以下、実施形態の変形例について説明する。なお、上述した実施形態と同一部分については、同一符号を付して説明を省略又は簡略化する。
上述した実施形態では、慣性センサ１５は、加速度センサを備えるとしたが、これに限定されず、例えば、慣性センサ１５は、加速度センサに加えて、角速度を検出するジャイロセンサを備えてもよい。
この場合、例えばジャイロセンサのオフセット誤差又は検出値のドリフト等に起因して船舶１の傾きを精度良く検出することができない場合であっても、加速度センサの出力によって船舶１の傾きθを容易に精度良く検出することができる。

本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…船舶、１０…姿勢検出装置、１１…舵角センサ、１３…速度センサ、１５…慣性センサ、１７…制御装置（処理装置）。

Claims

船舶の舵角を検出して前記舵角の検出値の信号を出力する舵角センサと、
前記船舶の速度を検出して前記速度の検出値の信号を出力する速度センサと、
前記船舶に作用する慣性力を検知して前記慣性力に関連する情報の検出値の信号を出力する慣性センサと、
前記慣性センサから出力される前記信号に基づいて前記船舶の傾きを把握するとともに、前記舵角センサ及び前記速度センサの各々から出力される前記信号に基づいて前記傾きを補正する処理装置と、
を備える、
ことを特徴とする姿勢検出装置。
前記処理装置は、前記舵角センサ及び前記速度センサの各々から出力される前記信号に基づいて前記船舶に作用する遠心力を把握するとともに、前記慣性センサによって検出される加速度に基づいて把握する前記船舶の傾きを前記遠心力に基づいて補正する、
ことを特徴とする請求項１に記載の姿勢検出装置。