JP2500347B2 - ３個の１軸磁力計を用いた移動物体の位置局限装置 - Google Patents
３個の１軸磁力計を用いた移動物体の位置局限装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、地面または海底上に
平面を形作るように磁力計を設置し、空中、海上または
海中を移動する移動物体が発する磁気をとらえ、移動物
体の運動の軌跡及び、現在及び将来の移動物体の位置を
求めることが可能な３個の１軸磁力計を用いた移動物体
の位置局限装置に関する。
平面を形作るように磁力計を設置し、空中、海上または
海中を移動する移動物体が発する磁気をとらえ、移動物
体の運動の軌跡及び、現在及び将来の移動物体の位置を
求めることが可能な３個の１軸磁力計を用いた移動物体
の位置局限装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の移動物体の磁気探知法の原理は、
移動物体が鉄などの磁性体でできている場合、移動物体
の周りには、移動物体によって作られた磁場ベクトルＨ
（明細書本文においてベクトルの場合には符号の前に
「ベクトル」の表示を付す）が存在しており、この磁場
を、固定した１軸磁力計で検出することにより、移動物
体の存在が確認できる。なお、磁力計の出力Ｓは、
移動物体が鉄などの磁性体でできている場合、移動物体
の周りには、移動物体によって作られた磁場ベクトルＨ
（明細書本文においてベクトルの場合には符号の前に
「ベクトル」の表示を付す）が存在しており、この磁場
を、固定した１軸磁力計で検出することにより、移動物
体の存在が確認できる。なお、磁力計の出力Ｓは、
【数１】 Ｓ＝・ …（１） （但し、磁力計のセンサ軸方向の単位ベクトルをとす
る。） で表される。
る。） で表される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の方式では、磁力
計を複数個並べても、移動物体の磁場を検出できた磁力
計の近傍に移動物体が存在していることが判るだけで、
移動物体の位置の決定をすることができなかった。
計を複数個並べても、移動物体の磁場を検出できた磁力
計の近傍に移動物体が存在していることが判るだけで、
移動物体の位置の決定をすることができなかった。
【０００４】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、磁気ダイポールモーメントで近似可能な移動物体の
位置を決定できる３個の１軸磁力計を用いた移動物体の
位置局限装置を提供することを目的としている。
で、磁気ダイポールモーメントで近似可能な移動物体の
位置を決定できる３個の１軸磁力計を用いた移動物体の
位置局限装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る３個の１軸
磁力計を用いた移動物体の位置局限装置は、平面を構成
するように設置されていて位置が既知の３個の１軸磁力
計と、これらの３個の１軸磁力計の出力信号をデジタル
化する手段と、１個の磁気ダイポールモーメントで近似
できる移動物体が水平な平面上を等速直線運動をしてい
るときに当該移動物体が各１軸磁力計に最も近づいた時
の時刻（以下、「オン−トップ時刻」と呼ぶ）（ｔ０）
及び当該オン−トップ時刻（ｔ０）における当該移動物
体の速度（ｖ）と距離（ｒ）との比（ｖ／ｒ）を、次式 但し、Ｎ：残差２乗和、Ｓ（θ）：磁力計の出力、ｔ：
データ収集時刻、Ｈ，Ｋ，Ｍ：移動物体を近似した磁気
ダイポールモーメントと磁力計のセンサ軸の方向、及び
移動物体と磁力計との位置関係で決まる変数）で示され
る非線形最小二乗問題として解いて求める手段とを備え
た構成である。また、各１軸磁力計についてのオン−ト
ップ時刻及び各磁力計の位置から前記移動物体の進行方
向を求め、さらに速度（ｖ）、及び前記移動物体と各１
軸磁力計との間の最短距離（以下、「スラントレンジ」
と呼ぶ）を求める手段を備える構成としてもよい。さら
に、各１軸磁力計について求められたスラントレンジ及
び各１軸磁力計の位置を用い、前記移動物体の進行方向
を法線とする平面上における各１軸磁力計の位置を中心
とし各１軸磁力計についてのスラントレンジを半径とす
る円の交点から前記移動物体の運動の軌跡を求める手段
を備える構成としてもよい。
磁力計を用いた移動物体の位置局限装置は、平面を構成
するように設置されていて位置が既知の３個の１軸磁力
計と、これらの３個の１軸磁力計の出力信号をデジタル
化する手段と、１個の磁気ダイポールモーメントで近似
できる移動物体が水平な平面上を等速直線運動をしてい
るときに当該移動物体が各１軸磁力計に最も近づいた時
の時刻（以下、「オン−トップ時刻」と呼ぶ）（ｔ０）
及び当該オン−トップ時刻（ｔ０）における当該移動物
体の速度（ｖ）と距離（ｒ）との比（ｖ／ｒ）を、次式 但し、Ｎ：残差２乗和、Ｓ（θ）：磁力計の出力、ｔ：
データ収集時刻、Ｈ，Ｋ，Ｍ：移動物体を近似した磁気
ダイポールモーメントと磁力計のセンサ軸の方向、及び
移動物体と磁力計との位置関係で決まる変数）で示され
る非線形最小二乗問題として解いて求める手段とを備え
た構成である。また、各１軸磁力計についてのオン−ト
ップ時刻及び各磁力計の位置から前記移動物体の進行方
向を求め、さらに速度（ｖ）、及び前記移動物体と各１
軸磁力計との間の最短距離（以下、「スラントレンジ」
と呼ぶ）を求める手段を備える構成としてもよい。さら
に、各１軸磁力計について求められたスラントレンジ及
び各１軸磁力計の位置を用い、前記移動物体の進行方向
を法線とする平面上における各１軸磁力計の位置を中心
とし各１軸磁力計についてのスラントレンジを半径とす
る円の交点から前記移動物体の運動の軌跡を求める手段
を備える構成としてもよい。
【０００６】
【作用】本発明においては、高感度な１軸磁力計のアナ
ログ信号をそれぞれＡ／Ｄ変換によりデジタル化し、こ
のデータを用いて非線形最小二乗問題を解き、移動物体
と磁力計との間の距離が最小となった時の時刻(オン−
トップ時刻)及び当該オン−トップ時刻における移動物
体の速度と距離との比を求めている。さらに、３つの磁
力計のオン−トップ時刻及び移動物体の速度と距離との
比から移動物体の針路と速度を求め、各磁力計と移動物
体との間のスラントレンジを求め、最後に移動物体の運
動の軌跡を求めることができ、これとともに、現在及び
未来の移動物体の位置を求めることができる。
ログ信号をそれぞれＡ／Ｄ変換によりデジタル化し、こ
のデータを用いて非線形最小二乗問題を解き、移動物体
と磁力計との間の距離が最小となった時の時刻(オン−
トップ時刻)及び当該オン−トップ時刻における移動物
体の速度と距離との比を求めている。さらに、３つの磁
力計のオン−トップ時刻及び移動物体の速度と距離との
比から移動物体の針路と速度を求め、各磁力計と移動物
体との間のスラントレンジを求め、最後に移動物体の運
動の軌跡を求めることができ、これとともに、現在及び
未来の移動物体の位置を求めることができる。
【０００７】オン−トップ時刻及び当該オン−トップ時
刻における移動物体の速度と距離との比を求める際の、
変数５個の非線形最小二乗問題は、「変数３個の線形最
小二乗問題＋変数２個の非線形最小二乗問題」に分解で
き、計算速度を高速化できる。また、非線形最小二乗問
題を二分割法を用いて解くことにより、変数２個の値を
確実に真値に収束させることができる。
刻における移動物体の速度と距離との比を求める際の、
変数５個の非線形最小二乗問題は、「変数３個の線形最
小二乗問題＋変数２個の非線形最小二乗問題」に分解で
き、計算速度を高速化できる。また、非線形最小二乗問
題を二分割法を用いて解くことにより、変数２個の値を
確実に真値に収束させることができる。
【０００８】また移動物体の位置局限のための計算は、
全てコンピュータによる自動化が可能である。
全てコンピュータによる自動化が可能である。
【０００９】
【実施例】以下、本発明に係る３個の１軸磁力計を用い
た移動物体の位置局限装置の実施例を図面に従って説明
する。
た移動物体の位置局限装置の実施例を図面に従って説明
する。
【００１０】図１は、３個の１軸磁力計を用いた移動物
体の位置局限装置の実施例であって、３個の１軸磁力計
の配置を示す。３個の１軸磁力計１は、平面（三角形の
頂点）を構成するように水中に設置され、各１軸磁力計
１のセンサ軸は当該平面に垂直である。前記３個の１軸
磁力計の位置する平面は例えば水平な平面、前記センサ
軸は鉛直方向に設定することができる。図中、２は水上
または水中を航行する鉄船等の移動物体であり、１個の
磁気ダイポールモーメントで近似できるものである。３
は地上局であり、水中に沈めた３個の１軸磁力計１のデ
ータを処理する手段が設置されている。
体の位置局限装置の実施例であって、３個の１軸磁力計
の配置を示す。３個の１軸磁力計１は、平面（三角形の
頂点）を構成するように水中に設置され、各１軸磁力計
１のセンサ軸は当該平面に垂直である。前記３個の１軸
磁力計の位置する平面は例えば水平な平面、前記センサ
軸は鉛直方向に設定することができる。図中、２は水上
または水中を航行する鉄船等の移動物体であり、１個の
磁気ダイポールモーメントで近似できるものである。３
は地上局であり、水中に沈めた３個の１軸磁力計１のデ
ータを処理する手段が設置されている。
【００１１】図２は、本装置の概要を示すブロック図で
あり、３個の１軸磁力計１の他に、地磁気変動補償用磁
力計４、スキャナ５、デジタルボルトメータ６、コンピ
ュータ７、ＣＲＴやプリンタ等の出力装置８を備えてい
る。地磁気変動補償用磁力計４乃至出力装置８は、地上
局３に設置する。３個の１軸磁力計１及び地磁気変動補
償用磁力計４の出力信号は、スキャナ５に加えられるよ
うになっており、スキャナ５は時分割で各磁力計の出力
信号を選択してデジタルボルトメータ６に加える。コン
ピュータ７は、３個の１軸磁力計１からのデータをデジ
タルボルトメータ６でデジタル化したものを取り込む。
このとき同時に、地磁気変動補償用磁力計４からのデー
タもデジタルボルトメータ６でデジタル化して取り込
み、１軸磁力計１のデータとの差分を取ることにより、
地磁気の変動分を消去する。
あり、３個の１軸磁力計１の他に、地磁気変動補償用磁
力計４、スキャナ５、デジタルボルトメータ６、コンピ
ュータ７、ＣＲＴやプリンタ等の出力装置８を備えてい
る。地磁気変動補償用磁力計４乃至出力装置８は、地上
局３に設置する。３個の１軸磁力計１及び地磁気変動補
償用磁力計４の出力信号は、スキャナ５に加えられるよ
うになっており、スキャナ５は時分割で各磁力計の出力
信号を選択してデジタルボルトメータ６に加える。コン
ピュータ７は、３個の１軸磁力計１からのデータをデジ
タルボルトメータ６でデジタル化したものを取り込む。
このとき同時に、地磁気変動補償用磁力計４からのデー
タもデジタルボルトメータ６でデジタル化して取り込
み、１軸磁力計１のデータとの差分を取ることにより、
地磁気の変動分を消去する。
【００１２】図３は、このようにして得られた移動物体
の磁気信号の１例である。横軸に時間を、縦軸に信号の
大きさを取っている。磁気信号の極小から極大に至る信
号の大きさは、移動物体と各１軸磁力計との間の最短距
離(スラントレンジ）の３乗に反比例し、移動物体を近
似した磁気ダイポールモーメントに比例する。また、磁
気信号の周期は、移動物体の速度に反比例し、スラント
レンジに比例する。なお、磁気信号の形は、磁力計のセ
ンサ軸の方向、磁気ダイポールモーメントの向き、磁力
計と移動物体の位置関係によりさまざまに変わる。
の磁気信号の１例である。横軸に時間を、縦軸に信号の
大きさを取っている。磁気信号の極小から極大に至る信
号の大きさは、移動物体と各１軸磁力計との間の最短距
離(スラントレンジ）の３乗に反比例し、移動物体を近
似した磁気ダイポールモーメントに比例する。また、磁
気信号の周期は、移動物体の速度に反比例し、スラント
レンジに比例する。なお、磁気信号の形は、磁力計のセ
ンサ軸の方向、磁気ダイポールモーメントの向き、磁力
計と移動物体の位置関係によりさまざまに変わる。
【００１３】図４は、３つの磁力計１から求めたオン−
トップ時刻より、移動物体の針路等を求める方法を示し
ている。図５は、移動物体の位置局限方法を示してい
る。図４及び図５についての説明の詳細は後述する。
トップ時刻より、移動物体の針路等を求める方法を示し
ている。図５は、移動物体の位置局限方法を示してい
る。図４及び図５についての説明の詳細は後述する。
【００１４】まず、図３に示されるオン−トップ時刻ｔ
０を求める手法について説明する。（１）式を用いて計
算すると、結局以下の（２）式のようにｔ０，ｖ／ｒ，
Ｈ，Ｋ，Ｍの５つの変数を持つ非線形最小二乗問題を解
くことになる。ここで、ｖは移動物体の移動速度、ｒは
移動物体が磁力計に最も近づいたときの両者間の距離
（スラントレンジ）であり、Ｈ，Ｋ，Ｍは、いずれも移
動物体を近似した磁気ダイポールモーメントと磁力計の
センサ軸の方向、及び移動物体と磁力計との位置関係で
決まる変数である。
０を求める手法について説明する。（１）式を用いて計
算すると、結局以下の（２）式のようにｔ０，ｖ／ｒ，
Ｈ，Ｋ，Ｍの５つの変数を持つ非線形最小二乗問題を解
くことになる。ここで、ｖは移動物体の移動速度、ｒは
移動物体が磁力計に最も近づいたときの両者間の距離
（スラントレンジ）であり、Ｈ，Ｋ，Ｍは、いずれも移
動物体を近似した磁気ダイポールモーメントと磁力計の
センサ軸の方向、及び移動物体と磁力計との位置関係で
決まる変数である。
【数２】
【００１５】ここで、v/r，ｔ0を適当な値に設定し、
(つまりθの値を適当な大きさに設定)し、(2)式をＨ，
Ｋ，Ｍに関して偏微分すると以下の(3)式が得られる。
(つまりθの値を適当な大きさに設定)し、(2)式をＨ，
Ｋ，Ｍに関して偏微分すると以下の(3)式が得られる。
【数３】 (3)式の連立方程式を解いてＨ，Ｋ，Ｍを求め適当な値
に設定されたv/r，ｔ0と一緒に(2)式に代入してＮの値
を求める。v/r，ｔ0の値を動かして、(2)式のＮの値が
最小となるようなv/r，ｔ0の組を見つけだす。以上の手
法は、「変数３個の線形最小二乗問題＋変数２個の非線
形最小二乗問題」に分解して解いたことになる。
に設定されたv/r，ｔ0と一緒に(2)式に代入してＮの値
を求める。v/r，ｔ0の値を動かして、(2)式のＮの値が
最小となるようなv/r，ｔ0の組を見つけだす。以上の手
法は、「変数３個の線形最小二乗問題＋変数２個の非線
形最小二乗問題」に分解して解いたことになる。
【００１６】また、Ｎが最小となるようなｔ0，v/rの組
を求めるために、初期値としてｔ1≦ｔ0≦ｔ2，ｖ1≦v/
r≦ｖ2となるようなｔ1，ｔ2，ｖ1，ｖ2を設定し、1回
の計算ルーチンごとにｔ2−ｔ1及びｖ2−ｖ1が半分にな
っていくように、またｔ0，v/rがその範囲の中に含まれ
るようにｔ1，ｔ2，ｖ1，ｖ2を更新していく。具体的に
は簡単のためにｔ1，ｔ2に関して説明すると、この範囲
を４等分するような３点つまり ｔ3−ｔ1＝ｔ4−ｔ3＝ｔ5−ｔ4＝ｔ2−ｔ5 (但し、ｔ1＜ｔ3＜ｔ4＜ｔ5＜ｔ2) となるようなｔ3，ｔ4，ｔ5を設定し、それぞれの点に
おけるＮの値を計算し、例えばｔ4でＮが最小であれば
ｔ1をｔ3に、またｔ2をｔ5に更新する。つまり真値ｔ0
を常に間に挟みながら、ｔ2−ｔ1が１計算ルーチンごと
に半分になっていく。十分計算が進めば ｔ2−ｔ1≒０， ｖ2−ｖ1≒０ となるので、次の(4)式からｔ0，v/rを近似することが
できる。
を求めるために、初期値としてｔ1≦ｔ0≦ｔ2，ｖ1≦v/
r≦ｖ2となるようなｔ1，ｔ2，ｖ1，ｖ2を設定し、1回
の計算ルーチンごとにｔ2−ｔ1及びｖ2−ｖ1が半分にな
っていくように、またｔ0，v/rがその範囲の中に含まれ
るようにｔ1，ｔ2，ｖ1，ｖ2を更新していく。具体的に
は簡単のためにｔ1，ｔ2に関して説明すると、この範囲
を４等分するような３点つまり ｔ3−ｔ1＝ｔ4−ｔ3＝ｔ5−ｔ4＝ｔ2−ｔ5 (但し、ｔ1＜ｔ3＜ｔ4＜ｔ5＜ｔ2) となるようなｔ3，ｔ4，ｔ5を設定し、それぞれの点に
おけるＮの値を計算し、例えばｔ4でＮが最小であれば
ｔ1をｔ3に、またｔ2をｔ5に更新する。つまり真値ｔ0
を常に間に挟みながら、ｔ2−ｔ1が１計算ルーチンごと
に半分になっていく。十分計算が進めば ｔ2−ｔ1≒０， ｖ2−ｖ1≒０ となるので、次の(4)式からｔ0，v/rを近似することが
できる。
【数４】 以上の非線形最小二乗問題を解く手法を二分割法と名付
ける。以上で、オン−トップ時刻ｔ0とv/rを求めること
ができた。
ける。以上で、オン−トップ時刻ｔ0とv/rを求めること
ができた。
【００１７】次に図４を用いて、移動物体の針路及び速
度、また各磁力計と移動物体との間のスラントレンジ
(最短距離)を求める手法を説明する。ｐ1，ｐ2，ｐ3の
各地点に１軸磁力計が置かれており、各磁力計の位置は
既知であるとする。ｓ1は、船の航跡を平面ｐ1ｐ2ｐ3上
に投影した直線を表す。今、オン−トップ時刻ｔ01，ｔ
02，ｔ03が上記した方法により求められ、既知であり、
また直線ｐ1ｐ3も既知であるので、ｐ2からｓ1上に下ろ
した垂線ｓ2と直線ｐ1ｐ3が交わる点をｑとすると ｘ1＝ｐ1ｑ， ｘ2＝ｑｐ3 とおいた時にｘ1，ｘ2は、 ｘ2：ｘ1 ＝(ｔ03−ｔ02)：(ｔ02−ｔ01) ｘ2＋ｘ1＝ｐ1ｐ3 となり、この連立方程式を解くことによりｘ2，ｘ1が求
められる。図４において、点ｐ2の座標が既知、及び上
記の方法で求めた点ｑの座標も既知であるから、直線ｐ
2ｑの傾きが求まり、従ってそれと直交する直線ｓ1の傾
きが決定される。
度、また各磁力計と移動物体との間のスラントレンジ
(最短距離)を求める手法を説明する。ｐ1，ｐ2，ｐ3の
各地点に１軸磁力計が置かれており、各磁力計の位置は
既知であるとする。ｓ1は、船の航跡を平面ｐ1ｐ2ｐ3上
に投影した直線を表す。今、オン−トップ時刻ｔ01，ｔ
02，ｔ03が上記した方法により求められ、既知であり、
また直線ｐ1ｐ3も既知であるので、ｐ2からｓ1上に下ろ
した垂線ｓ2と直線ｐ1ｐ3が交わる点をｑとすると ｘ1＝ｐ1ｑ， ｘ2＝ｑｐ3 とおいた時にｘ1，ｘ2は、 ｘ2：ｘ1 ＝(ｔ03−ｔ02)：(ｔ02−ｔ01) ｘ2＋ｘ1＝ｐ1ｐ3 となり、この連立方程式を解くことによりｘ2，ｘ1が求
められる。図４において、点ｐ2の座標が既知、及び上
記の方法で求めた点ｑの座標も既知であるから、直線ｐ
2ｑの傾きが求まり、従ってそれと直交する直線ｓ1の傾
きが決定される。
【００１８】さて、直線ｓ1の傾きが決定されると、図
４でｐ1，ｐ2，ｐ3の各磁力計についてのオン−トップ
位置をｕ1，ｕ2，ｕ3としたとき、直線ｓ1が平面上のど
の位置にあっても、線分ｕ1ｕ3の長さが一定となるの
で、線分ｕ1ｕ3の長さが決定される。そこで、移動物体
が線分ｕ1ｕ3上を移動するのに要する時間はｔ03−ｔ01
であるから、移動物体の速度ｖは、 ｖ＝ｕ1ｕ3／(ｔ03−ｔ01) で、決定される。
４でｐ1，ｐ2，ｐ3の各磁力計についてのオン−トップ
位置をｕ1，ｕ2，ｕ3としたとき、直線ｓ1が平面上のど
の位置にあっても、線分ｕ1ｕ3の長さが一定となるの
で、線分ｕ1ｕ3の長さが決定される。そこで、移動物体
が線分ｕ1ｕ3上を移動するのに要する時間はｔ03−ｔ01
であるから、移動物体の速度ｖは、 ｖ＝ｕ1ｕ3／(ｔ03−ｔ01) で、決定される。
【００１９】ところで、速度ｖと各磁力計と移動物体と
の間のスラントレンジｒ1，ｒ2，ｒ3の比は、(4)式によ
り決定されているから、速度ｖの値が既知であるので、
結局スラントレンジｒ1，ｒ2，ｒ3が決定される。
の間のスラントレンジｒ1，ｒ2，ｒ3の比は、(4)式によ
り決定されているから、速度ｖの値が既知であるので、
結局スラントレンジｒ1，ｒ2，ｒ3が決定される。
【００２０】次に図５を用いて移動物体の位置局限方法
を説明する。図４から、移動物体の針路が決定されたの
だから、移動物体が通る1点を決定すれば移動物体の航
跡を求めることができる。図５は、移動物体の航跡の真
後ろから見た図（ｐ1，ｐ2，ｐ3がなす平面に垂直な鉛
直面で見た図）で、移動物体２はこの平面上のある1点
に存在していることになる。上図は、各磁力計の存在す
る点ｐ1，ｐ2，ｐ3を中心とし、半径が各々のスラント
レンジｒ1，ｒ2，ｒ3とする円を描いたもので、その交
点が移動物体の存在する点となる。通常測定誤差の存在
により、３個の円が1点で交わることはないから、各々
の円と移動物体との距離が最も小さくなるように移動物
体の位置を決定する。つまり下図の様に、各々の円と移
動物体２との距離をそれぞれ△ｒ1，△ｒ2，△ｒ3とす
ると、最小二乗法を適用して、 Ｎ＝△ｒ1 2＋△ｒ2 2＋△ｒ3 2 とおいて、Ｎが最小になるように、移動物体の位置を決
定する。この時、解が２つ(磁力計の上部と下部)求めら
れるが、磁力計の上部の解を採用することで、移動物体
の位置を一義的に定めることができる。
を説明する。図４から、移動物体の針路が決定されたの
だから、移動物体が通る1点を決定すれば移動物体の航
跡を求めることができる。図５は、移動物体の航跡の真
後ろから見た図（ｐ1，ｐ2，ｐ3がなす平面に垂直な鉛
直面で見た図）で、移動物体２はこの平面上のある1点
に存在していることになる。上図は、各磁力計の存在す
る点ｐ1，ｐ2，ｐ3を中心とし、半径が各々のスラント
レンジｒ1，ｒ2，ｒ3とする円を描いたもので、その交
点が移動物体の存在する点となる。通常測定誤差の存在
により、３個の円が1点で交わることはないから、各々
の円と移動物体との距離が最も小さくなるように移動物
体の位置を決定する。つまり下図の様に、各々の円と移
動物体２との距離をそれぞれ△ｒ1，△ｒ2，△ｒ3とす
ると、最小二乗法を適用して、 Ｎ＝△ｒ1 2＋△ｒ2 2＋△ｒ3 2 とおいて、Ｎが最小になるように、移動物体の位置を決
定する。この時、解が２つ(磁力計の上部と下部)求めら
れるが、磁力計の上部の解を採用することで、移動物体
の位置を一義的に定めることができる。
【００２１】以上のように、移動物体の針路と、針路に
対して垂直な平面上での移動物体の位置が決定されたの
で、移動物体の航跡が決定される。
対して垂直な平面上での移動物体の位置が決定されたの
で、移動物体の航跡が決定される。
【００２２】次に移動物体の磁気ダイポールモーメント
であるが、これはセンサ軸の方向、Ｈ，Ｋ，Ｍの値、オ
ン−トップ時における磁力計と移動物体との間の位置関
係を用いて、決定することができる。
であるが、これはセンサ軸の方向、Ｈ，Ｋ，Ｍの値、オ
ン−トップ時における磁力計と移動物体との間の位置関
係を用いて、決定することができる。
【００２３】また移動物体の航跡及び速度が求められた
ので、移動物体が等速直線運動を行っている限り、未来
の移動物体の位置も予測することができる。
ので、移動物体が等速直線運動を行っている限り、未来
の移動物体の位置も予測することができる。
【００２４】なお、上記移動物体の航跡等の決定値や移
動物体の未来の予測値は出力装置８を介し出力すること
ができる。また、３個の１軸磁力計が配置される平面
は、水平面に限らず任意の平面であってもよく、各磁力
計のセンサ軸も鉛直方向に限らず任意の向きであっても
よい。
動物体の未来の予測値は出力装置８を介し出力すること
ができる。また、３個の１軸磁力計が配置される平面
は、水平面に限らず任意の平面であってもよく、各磁力
計のセンサ軸も鉛直方向に限らず任意の向きであっても
よい。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る３個
の１軸磁力計を用いた移動物体の位置局限装置によれ
ば、従来の装置では成し得なかった移動物体の位置の確
実な決定及び予測が可能である。
の１軸磁力計を用いた移動物体の位置局限装置によれ
ば、従来の装置では成し得なかった移動物体の位置の確
実な決定及び予測が可能である。
【図１】本発明に係る３個の１軸磁力計を用いた移動物
体の位置局限装置の実施例であって、３個の１軸磁力計
の配置を示す説明図である。
体の位置局限装置の実施例であって、３個の１軸磁力計
の配置を示す説明図である。
【図２】実施例の構成を示すブロック図である。
【図３】磁気信号の１例を示す波形図である。
【図４】実施例における移動物体の針路の決定方法を示
す説明図である。
す説明図である。
【図５】実施例における移動物体の位置局限法を示す説
明図である。
明図である。
１ ３個の１軸磁力計 ２ 移動物体 ４ 地磁気変動補償用磁力計 ５ スキャナ ６ デジタルボルトメータ ７ コンピュータ ８ 出力装置
Claims (3)
- 【請求項１】 平面を構成するように設置されていて位
置が既知の３個の１軸磁力計と、これらの３個の１軸磁
力計の出力信号をデジタル化する手段と、１個の磁気ダ
イポールモーメントで近似できる移動物体が水平な平面
上を等速直線運動をしているときに当該移動物体が各１
軸磁力計に最も近づいた時の時刻（以下、「オン−トッ
プ時刻」と呼ぶ）（ｔ０） 及び当該オン−トップ時刻
（ｔ０）における当該移動物体の速度（ｖ）と距離
（ｒ）との比（ｖ／ｒ）を、次式 （但し、Ｎ：残差２乗和、Ｓ（θ）：磁力計の出力、
ｔ：データ収集時刻、Ｈ，Ｋ，Ｍ：移動物体を近似した
磁気ダイポールモーメントと磁力計のセンサ軸の方向、
及び移動物体と磁力計との位置関係で決まる変数） で示される非線形最小二乗問題として解いて求める手段
とを備えることを特徴とする３個の１軸磁力計を用いた
移動物体の位置局限装置。 - 【請求項２】 各１軸磁力計についてのオン−トップ時
刻及び各磁力計の位置から前記移動物体の進行方向を求
め、さらに速度（ｖ）、及び前記移動物体と各１軸磁力
計との間の最短距離（以下、「スラントレンジ」と呼
ぶ）を求める手段を備える請求項１記載の３個の１軸磁
力計を用いた移動物体の位置局限装置。 - 【請求項３】 各１軸磁力計について求められたスラン
トレンジ及び各１軸磁力計の位置を用い、前記移動物体
の進行方向を法線とする平面上における各１軸磁力計の
位置を中心とし各１軸磁力計についてのスラントレンジ
を半径とする円の交点から前記移動物体の運動の軌跡を
求める手段を備える請求項２記載の３個の１軸磁力計を
用いた移動物体の位置局限装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24558892A JP2500347B2 (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | ３個の１軸磁力計を用いた移動物体の位置局限装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24558892A JP2500347B2 (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | ３個の１軸磁力計を用いた移動物体の位置局限装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0666921A JPH0666921A (ja) | 1994-03-11 |
| JP2500347B2 true JP2500347B2 (ja) | 1996-05-29 |
Family
ID=17135968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24558892A Expired - Lifetime JP2500347B2 (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | ３個の１軸磁力計を用いた移動物体の位置局限装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2500347B2 (ja) |
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| JPH03176293A (ja) * | 1989-12-04 | 1991-07-31 | Shimadzu Corp | 艦船の磁気測定方法 |
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-
1992
- 1992-08-21 JP JP24558892A patent/JP2500347B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
| JPH0666921A (ja) | 1994-03-11 |
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