JP4515230B2 - Moving object position estimation detection method, apparatus, and moving object position estimation detection program - Google Patents

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本発明は、物理量を表す信号を3次元に検知し、移動体の位置を検出する移動体位置検出方法等に関するものである。特に等速直線運動を行っている移動体の位置等を電界による信号を用いて推定、検出を行うためのものである。   The present invention relates to a moving body position detection method for detecting a position of a moving body by detecting a signal representing a physical quantity in three dimensions. In particular, it is for estimating and detecting the position of a moving body that is performing a constant velocity linear motion using a signal by an electric field.

従来、移動体の位置を検出する方法として、例えば、3軸磁気センサを用いて船舶が発生する磁気信号の直交3軸成分を検知し、3軸磁気センサと等速直線運動をする移動船舶との相対位置を最小自乗法を用いて算出するものがある。この場合、移動体である船舶が消磁装置を装備している場合には船舶が発生する磁気信号は低減されてしまうため、位置検出が困難となる。そこで、船舶が発する電界による信号の直交3軸成分に基づいて、移動目標の相対位置を検出する方法もある(例えば特許文献1参照)。
特許3395136公報(図1)
Conventionally, as a method for detecting the position of a moving body, for example, a three-axis magnetic sensor is used to detect an orthogonal three-axis component of a magnetic signal generated by the ship, and Is calculated using the method of least squares. In this case, when the ship which is a moving body is equipped with a demagnetizing device, the magnetic signal generated by the ship is reduced, and position detection becomes difficult. Therefore, there is a method of detecting the relative position of the moving target based on the orthogonal three-axis component of the signal generated by the electric field generated by the ship (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent No. 3395136 (FIG. 1)

上記のような方法で位置を推定する際、電界の発生源がダイポール(双極子)であるとみなし、その計算にはダイポールモーメントに基づく式を用いている。そして、最小自乗法により、実測により得られた値(以下、実測値という)がこの式とできるだけ整合し、満足するように、パラメータを調整し、決定する。ここで、電界の発生源がダイポールであるということは、移動体とセンサとの距離が移動体の複数の電極間距離と比較して十分大きいとみなせる場合には有効である。   When estimating the position by the method as described above, it is assumed that the source of the electric field is a dipole (dipole), and the formula based on the dipole moment is used for the calculation. Then, the parameter is adjusted and determined so that a value obtained by actual measurement (hereinafter referred to as an actual measurement value) matches and satisfies this equation as much as possible by the least square method. Here, the fact that the electric field is generated from a dipole is effective when the distance between the moving body and the sensor can be regarded as sufficiently large compared to the distance between the plurality of electrodes of the moving body.

しかしながら、例えば、移動体とセンサ(検知器)との距離が短い(約100m以下)、移動体が大きく電極間距離が長い等の理由により、移動体とセンサとの距離が移動体の電極間距離と比較して短くなってくると、実際の条件との間で上述した式が沿わなくなってくる。そのため、実測値を式に整合させたとしても、パラメータの値も真のものとは異なってくることとなり、推定位置検出の精度が低下してしまう。さらに、実際にセンサに入力される電界による信号は、船体から発せられた電界による信号が、環境条件等の影響をさまざま受けた後に入力されるものも含まれる。そして、その中には無視できないものもあるが、上記の方法では、船体から発せられた電界による信号が直接、センサに入力されるものとして扱っている。   However, for example, because the distance between the moving body and the sensor (detector) is short (about 100 m or less), the moving body is large, and the distance between the electrodes is long, the distance between the moving body and the sensor is between the electrodes of the moving body. When the distance becomes shorter than the distance, the above-described formula does not follow the actual condition. Therefore, even if the actual measurement value is matched with the equation, the parameter value is different from the true value, and the accuracy of the estimated position detection is lowered. Further, the signal due to the electric field that is actually input to the sensor includes the signal that is input after the signal due to the electric field emitted from the hull is affected by various environmental conditions. Although some of them cannot be ignored, the above method treats the signal from the electric field generated from the hull as being directly input to the sensor.

そこで、本発明は上記のような問題点を解決し、移動体とセンサとの距離が短かくても、移動体が大きくても、高精度に移動体の位置等を推定、検出することができる方法等を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention solves the above-described problems, and can estimate and detect the position of the moving object with high accuracy even if the distance between the moving object and the sensor is short or the moving object is large. It aims at providing the method etc. which can be performed.

本発明に係る位置等推定検出方法は、移動体により生じる電界を時系列に測定していき、数値化した電界データから、推定検出手段が、残差を用いた最小自乗法を適用して電界データの値が点電流源に係る理論式を満足するようなパラメータの値を決定し、決定したパラメータの値に基づいて少なくとも移動体の現在及び/又は将来の位置を推定検出する。   According to the estimation and detection method for position and the like according to the present invention, an electric field generated by a moving body is measured in time series, and the estimation detection unit applies a least square method using a residual from the digitized electric field data. The parameter value is determined such that the data value satisfies the theoretical formula relating to the point current source, and at least the current and / or future position of the moving object is estimated and detected based on the determined parameter value.

また、本発明に係る位置等推定検出方法は、検知手段が3軸方向の成分毎に受信した、移動体により生じる電界の信号を数値化し、データとして時系列に収集する工程と、収集したデータに対して残差を用いた最小自乗法を適用し、データの値が点電流源に係る理論式を満足するようにパラメータの値を決定する工程と、決定したパラメータの値に基づいて、少なくとも移動体の現在及び/又は将来の位置を推定検出する工程とを有する。   In addition, the position estimation estimation method according to the present invention includes a step of digitizing an electric field signal generated by a moving body received by the detection unit for each component in three axial directions, and collecting the collected data in time series as data. Applying a least-squares method using a residual to determine the parameter value so that the data value satisfies the theoretical formula for the point current source, and at least based on the determined parameter value, Estimating and detecting a current and / or future position of the mobile body.

また、本発明に係る位置等推定検出方法は、移動体である海面又は海中を航行する船舶により生じる電界を時系列に測定していき、数値化した電界データから、推定検出手段が、船舶から直接発せられる電界成分と海水面及び海底面を境界として仮想的に設定した鏡像電極に基づく電界成分との和で表す式を満足するようなパラメータの値を決定し、決定したパラメータの値に基づいて少なくとも移動体の現在及び/又は将来の位置を推定検出する。   In addition, the estimated position detection method according to the present invention measures the electric field generated by a ship navigating the sea surface or the sea as a moving body in time series, and from the electric field data digitized, the estimation detection means is Determine the value of the parameter that satisfies the expression expressed as the sum of the electric field component directly emitted and the electric field component based on the mirror image electrode virtually set with the seawater surface and sea bottom as the boundary, and based on the determined parameter value And at least a current and / or future position of the moving object is estimated and detected.

また、本発明に係る位置等推定検出方法では、海水及び海底の電気伝導度を含むパラメータについて、さらに値を決定する。   In addition, in the position and the like estimation detection method according to the present invention, values are further determined for parameters including the electrical conductivity of seawater and the seabed.

また、本発明に係る位置等推定検出方法で用いる最小自乗法にはガウス・ニュートン法を適用する。   Also, the Gauss-Newton method is applied to the least square method used in the position estimation estimation method according to the present invention.

また、本発明に係る位置等推定検出方法は、移動体の速度及び電界の信号の受信位置との最接近位置をさらに推定検出する。   In addition, the estimated position detection method according to the present invention further detects and detects the closest position with respect to the speed of the moving body and the reception position of the electric field signal.

また、本発明に係る位置等推定検出方法は、電界の強度又はパラメータの値に基づいて移動体又はその種別を判断する。   In addition, the position and the like estimation detection method according to the present invention determines the moving object or its type based on the electric field strength or the parameter value.

また、本発明に係る位置等推定検出装置は、電界を3軸方向の各成分で検知する検知手段と、検知手段が検知した信号を電界のデータとして時系列に記録するデータ記録手段と、電界のデータの値が点電流源に係る電界の理論式を満足するように、あらかじめ定めた収束条件を満たすまで、残差を用いた最小自乗法による反復計算を行ってパラメータの値を決定し、決定したパラメータの値に基づいて少なくとも移動体の現在及び/又は将来の位置を推定検出する検出手段とを備えたものである。   According to the present invention, there is provided an apparatus for detecting and estimating a position and the like, a detection means for detecting an electric field by each component in three axial directions, a data recording means for recording a signal detected by the detection means in time series as electric field data, Until the value of the data satisfies the theoretical formula of the electric field related to the point current source, the parameter value is determined by performing the iterative calculation by the least square method using the residual until the predetermined convergence condition is satisfied, And a detection means for estimating and detecting at least a current and / or future position of the moving body based on the determined parameter value.

また、本発明に係る位置等推定検出装置は、電界を3軸方向の各成分で検知する検知手段と、検知手段が検知した信号を電界のデータとして時系列に記録するデータ記録手段と、データ記録手段に記憶された電界のデータの値が、移動体である海面又は海中を航行する船舶から直接発せられる電界成分と海水面及び海底面を境界として仮想的に設定した鏡像電極に基づく電界成分との和で表す式を満足するようなパラメータの値を、残差を用いた最小自乗法を適用して決定し、決定したパラメータの値に基づいて少なくとも移動体の現在及び/又は将来の位置を推定検出する検出手段とを備えたものである。 According to the present invention, there is provided an estimation detection apparatus for position and the like, a detection means for detecting an electric field with each component in three axial directions, a data recording means for recording a signal detected by the detection means in time series as electric field data, and data The value of the electric field data stored in the recording means is the electric field component directly generated from the sea surface which is a moving body or a ship navigating in the sea and the electric field component based on the mirror image electrode virtually set with the sea surface and the sea bottom as a boundary. The value of the parameter that satisfies the expression expressed by the sum of and is determined by applying the least square method using the residual, and at least the current and / or future position of the moving object based on the determined parameter value And detecting means for estimating and detecting.

また、本発明に係る位置等推定検出装置の検出手段は、パラメータの値に基づいて移動体の速度及び検知手段との最接近位置をさらに推定検出する。   Moreover, the detection means of the position estimation estimation device according to the present invention further estimates and detects the speed of the moving object and the closest approach position to the detection means based on the parameter values.

また、本発明に係る位置等推定検出装置の検出手段は、電界の強度又はパラメータの値に基づいて、移動体又はその種別を判断する。 Moreover, the detection means of the position estimation estimation apparatus according to the present invention determines the moving body or its type based on the strength of the electric field or the value of the parameter.

また、本発明に係る位置等推定検出方法のプログラムは、検知手段が3軸方向の成分毎に受信した、移動体により生じる電界の信号を数値化し、データとして時系列に収集したデータに対して残差を用いた最小自乗法を適用し、データの値が点電流源に係る理論式を満足するようにパラメータの値を決定する工程と、決定したパラメータの値に基づいて、少なくとも移動体の現在及び/又は将来の位置を推定検出する工程とをコンピュータに行わせるものである。   In addition, the position estimation detection method program according to the present invention quantifies the electric field signal generated by the moving body and received by the detection unit for each component in the three-axis direction, and the data collected in time series as data. Applying a least square method using a residual and determining a parameter value so that the data value satisfies a theoretical formula relating to the point current source; and at least the moving object based on the determined parameter value And causing the computer to perform a process of estimating and detecting current and / or future positions.

また、本発明に係る位置等推定検出方法のプログラムは、移動体である海面又は海中を航行する船舶により生じる電界を時系列に測定していき、数値化した電界データから、船舶から直接発せられる電界成分と海水面及び海底面を境界として仮想的に設定した鏡像電極に基づく電界成分との和で表す式を満足するようなパラメータの値を決定する工程と、決定したパラメータの値に基づいて、少なくとも移動体の現在及び/又は将来の位置を推定検出する工程とをコンピュータに行わせるものである。   In addition, the program of the position and the like estimation detection method according to the present invention measures the electric field generated by the ship navigating the sea surface or the sea as a moving object in time series, and is directly emitted from the ship from the digitized electric field data. A step of determining a parameter value satisfying an expression represented by the sum of the electric field component and the electric field component based on a mirror image electrode virtually set with the sea surface and the sea bottom as a boundary, and based on the determined parameter value , And causing the computer to perform at least a step of estimating and detecting a current position and / or a future position of the moving body.

また、本発明に係る位置等推定検出方法のプログラムは、海水及び海底の電気伝導度を含むパラメータに対する値の決定をさらにコンピュータに行わせる。   Moreover, the program of the position estimation estimation method according to the present invention further causes the computer to determine values for parameters including the electrical conductivity of the seawater and the seabed.

また、本発明に係る位置等推定検出方法のプログラムは、パラメータの値に基づいて移動体の速度及び電界の信号の受信位置との最接近位置の推定検出をさらにコンピュータに行わせる。   Further, the program of the estimation detection method for position and the like according to the present invention further causes the computer to perform estimation detection of the closest position with respect to the speed of the moving body and the reception position of the electric field signal based on the parameter values.

また、本発明に係る位置等推定検出方法のプログラムは、電界の強度又はパラメータの値に基づいて移動体又はその種別の判断をさらにコンピュータに行わせる。   In addition, the program of the position and the like detection method according to the present invention causes the computer to further determine the moving object or its type based on the strength of the electric field or the value of the parameter.

本発明によれば、推定検出手段が、移動体により生じる電界を時系列に測定した電界データから、点電流源に係る理論式を満足するようなパラメータの値を決定し、決定したパラメータの値に基づいて少なくとも移動体の現在及び/又は将来の位置を推定検出するようにしたので、精確に位置等の推定、検出を行うことができる。   According to the present invention, the estimation detection means determines a parameter value satisfying the theoretical formula relating to the point current source from the electric field data obtained by measuring the electric field generated by the moving body in time series, and the determined parameter value Since at least the current and / or future position of the moving body is estimated and detected based on the above, the position and the like can be accurately estimated and detected.

また、本発明によれば、推定検出手段が、移動体により生じる電界を3軸方向に時系列に測定した電界データから、点電流源に係る理論式を満足するようなパラメータの値を決定し、決定したパラメータの値に基づいて少なくとも移動体の現在及び/又は将来の位置を推定検出するようにしたので、精確に位置等の推定、検出を行うことができる。特に検知手段と移動体との距離が近い場合において、位置等の推定、検出を行うには有効である。   In addition, according to the present invention, the estimation detection unit determines a parameter value that satisfies the theoretical formula relating to the point current source from electric field data obtained by measuring the electric field generated by the moving body in time series in three axes. Since at least the current and / or future position of the moving body is estimated and detected based on the determined parameter value, the position and the like can be estimated and detected accurately. This is particularly effective for estimating and detecting the position and the like when the distance between the detection means and the moving body is short.

また、本発明によれば、移動体である海面又は海中を航行する船舶により生じる電界を時系列に測定していき、数値化した電界データから、推定検出手段が、船舶から直接発せられる電界成分と海水面及び海底面を境界として仮想的に設定した鏡像電極に基づく電界成分との和で表す式を満足するようなパラメータの値を決定し、決定したパラメータの値に基づいて少なくとも移動体の現在及び/又は将来の位置を推定検出するようにしたので、より現実に近い結果を得るようにし、精確に位置等の推定、検出を行うことができる。   Further, according to the present invention, the electric field component generated by the estimated detection means directly from the ship is measured in time series by measuring the electric field generated by the ship navigating the sea surface or the sea as a moving object. And the value of the parameter satisfying the equation expressed by the sum of the electric field component based on the mirror image electrode virtually set with the seawater surface and the seafloor as the boundary, and at least the moving body based on the determined parameter value Since the current and / or future position is estimated and detected, it is possible to obtain a result closer to reality and accurately estimate and detect the position and the like.

また、本発明によれば、海水面及び海底面を境界として鏡像電極を設定する際に、海底の電気伝導度に関するパラメータを加え、その値を決定するようにしたので、決定した値に基づいて、移動体の方向の修正も確実に行うこともできる。   In addition, according to the present invention, when setting the mirror image electrode with the seawater surface and the seafloor as a boundary, a parameter relating to the electrical conductivity of the seabed is added, and the value is determined. Based on the determined value The direction of the moving body can be corrected with certainty.

また、本発明によれば最小自乗法にガウス・ニュートン法を適用するようにしたので、計算時間の短縮を図りつつ、収束安定性のよい最小自乗法を適用し、位置等の推定検出をすばやく高精度に行うことができる。   In addition, according to the present invention, the Gauss-Newton method is applied to the least square method, so that the least square method with good convergence stability is applied and the estimation of position and the like is quickly performed while reducing the calculation time. It can be performed with high accuracy.

また、本発明によれば、決定したパラメータの値に基づいて、移動体の速度及び2以上の物理量の信号の受信位置との最接近位置(最小距離)をさらに推定検出することができる。   Furthermore, according to the present invention, it is possible to further estimate and detect the closest position (minimum distance) between the speed of the moving object and the reception position of a signal having a physical quantity of 2 or more based on the determined parameter value.

また、本発明によれば、物理量の大きさ又はパラメータの値とそれに対応した移動体又はその種別の特徴とを例えばデータベース化しておくことで、得られた信号、パラメータの値に基づいて移動体又はその種別も判断することができる。   Further, according to the present invention, the size of the physical quantity or the parameter value and the moving object corresponding to the physical quantity or the characteristics of the type are stored in a database, for example, so that the moving object is obtained based on the obtained signal and parameter value. Alternatively, the type can also be determined.

また、本発明によれば、推定検出手段が、検知手段が移動体により生じる電界を3軸方向に時系列に測定した電界データから、点電流源に係る理論式を満足するようなパラメータの値を決定し、決定したパラメータの値に基づいて少なくとも移動体の現在及び/又は将来の位置を推定検出するようにしたので、精確に位置等の推定、検出を行うことができる。特に検知手段と移動体との距離が近い場合において、位置等の推定、検出を行うには有効である。   Further, according to the present invention, the parameter value that satisfies the theoretical formula related to the point current source is obtained from the electric field data obtained by measuring the electric field generated by the moving body in the three-axis direction. Since at least the current and / or future position of the moving body is estimated and detected based on the determined parameter value, the position and the like can be accurately estimated and detected. This is particularly effective for estimating and detecting the position and the like when the distance between the detection means and the moving body is short.

また、本発明によれば、移動体である海面又は海中を航行する船舶により生じる電界を時系列に検知手段により測定していき、数値化した電界データから、推定検出手段が、船舶から直接発せられる電界成分と海水面及び海底面を境界として仮想的に設定した鏡像電極に基づく電界成分との和で表す式を満足するようなパラメータの値を決定し、決定したパラメータの値に基づいて少なくとも移動体の現在及び/又は将来の位置を推定検出するようにしたので、より現実に近い結果を得るようにし、精確に位置等の推定、検出を行うことができる。   In addition, according to the present invention, the electric field generated by the moving sea surface or the ship navigating the sea is measured by the detection means in time series, and the estimated detection means is directly emitted from the ship from the digitized electric field data. A parameter value that satisfies the expression expressed by the sum of the electric field component and the electric field component based on the mirror image electrode virtually set with the seawater surface and the seabed as a boundary, and at least based on the determined parameter value Since the current and / or future position of the mobile object is estimated and detected, a result closer to reality can be obtained, and the position and the like can be estimated and detected accurately.

また、本発明によれば、検出手段が、決定したパラメータの値に基づいて、移動体の速度及び2以上の物理量の信号の受信位置との最接近位置(最小距離)をさらに推定検出することで、位置以外の情報をさらに得ることができる。   Further, according to the present invention, the detection means further estimates and detects the closest position (minimum distance) between the speed of the moving object and the reception position of the signal of the physical quantity of 2 or more based on the determined parameter value. Thus, information other than the position can be further obtained.

また、本発明によれば、検出手段に物理量の大きさ又はパラメータの値とそれに対応した移動体又はその種別の特徴とを例えばデータベース化しておけば、得られた信号、パラメータの値に基づいて移動体又はその種別というさらに詳細な情報を得ることができる。   Further, according to the present invention, if the detection means stores, for example, a physical quantity size or parameter value and a moving object corresponding to the physical quantity or characteristics of the type in a database, based on the obtained signal and parameter value. More detailed information such as the moving object or its type can be obtained.

また、本発明によれば、移動体により生じる電界を3軸方向に時系列に測定した電界データから、点電流源に係る理論式を満足するようなパラメータの値を決定し、決定したパラメータの値に基づいて少なくとも移動体の現在及び/又は将来の位置を推定検出させるようなプログラムをコンピュータに実行させるようにしたので、精確に位置等の推定、検出を行うことができる。特に検知手段と移動体との距離が近い場合において、位置等の推定、検出を行うには有効である。   In addition, according to the present invention, the parameter value satisfying the theoretical formula relating to the point current source is determined from the electric field data obtained by measuring the electric field generated by the moving body in time series in the three axis directions, Since the computer is caused to execute a program that estimates and detects at least the current and / or future position of the moving body based on the value, the position and the like can be accurately estimated and detected. This is particularly effective for estimating and detecting the position and the like when the distance between the detection means and the moving body is short.

また、本発明によれば、移動体である海面又は海中を航行する船舶により生じる電界を時系列に測定していき、数値化した電界データから、船舶から直接発せられる電界成分と海水面及び海底面を境界として仮想的に設定した鏡像電極に基づく電界成分との和で表す式を満足するようなパラメータの値を決定し、決定したパラメータの値に基づいて少なくとも移動体の現在及び/又は将来の位置を推定検出させるようなプログラムをコンピュータに実行させるようにしたので、より現実に近い結果を得るようにし、精確に位置等の推定、検出を行うことができる。   Further, according to the present invention, the electric field generated by the moving sea surface or a ship navigating in the sea is measured in time series, and the electric field component directly generated from the ship, the sea surface and the sea floor are obtained from the digitized electric field data. Determine a parameter value that satisfies the expression expressed by the sum of the electric field component based on the mirror-image electrode virtually set with the plane as a boundary, and at least the present and / or future of the moving object based on the determined parameter value Since the computer is caused to execute a program for estimating and detecting the position, it is possible to obtain a result closer to reality and accurately estimate and detect the position and the like.

また、本発明によれば、海水面及び海底面を境界として鏡像電極を設定する際に、海底の電気伝導度に関するパラメータを加え、その値をコンピュータに決定させるようにしたので、決定した値に基づいて、移動体の方向の修正も確実に行うこともできる。   Further, according to the present invention, when setting the mirror image electrode with the seawater surface and the seafloor as a boundary, a parameter relating to the electrical conductivity of the seabed is added, and the value is determined by the computer. Based on this, the direction of the moving body can be corrected with certainty.

また、本発明によれば、パラメータの値に基づいて移動体の速度及び物理量の受信位置との最接近位置の推定検出をさらにコンピュータに行わせるようにしたので、位置以外の情報を得ることができる。   In addition, according to the present invention, the computer is further made to detect and detect the closest approach position with respect to the receiving position of the velocity and physical quantity of the moving object based on the parameter values, so that information other than the position can be obtained. it can.

また、本発明によれば、移動体位置等推定検出方法のプログラムは、物理量の大きさ又はパラメータの値に基づいて移動体又はその種別の判断をさらにコンピュータに行わせるようにしたので、位置以外のさらに詳細な情報を得ることができる。   In addition, according to the present invention, the program of the estimation detection method of the moving object position and the like has caused the computer to further determine the moving object or its type based on the magnitude of the physical quantity or the parameter value. More detailed information can be obtained.

実施の形態1.
図1は本発明の第1の実施の形態に係る移動体位置等検出装置の構成ブロック図である。図1において、電界検知器(電界センサ)1は電界強度を信号として検知(受信)し、電気信号(以下、電界信号という)に変換する(場合によっては、検知した他の電気的物理量に基づく信号に基づいて電界強度を算出した電気信号を電界信号とすることもある。また、光信号に変換した後に電気信号に変換する場合もある)。ここで、電界検知器1とは、各々直交する3つの検知手段を有する検知器又は3軸センサを表す検知器であり、直交(相対)座標系の3軸方向での検知ができるものとする。現実には電界検知器1が検知する電界信号は移動体により生じた電界だけではないが、移動体により生ずる電界強度が最も強いので、ここでは、受信した電界信号は移動体を起因として生ずるものであるとして説明する。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a moving body position detection device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, an electric field detector (electric field sensor) 1 detects (receives) electric field intensity as a signal and converts it into an electric signal (hereinafter referred to as an electric field signal) (in some cases, based on other detected electric physical quantities). An electric signal whose electric field strength is calculated based on the signal may be used as an electric field signal, or may be converted into an electric signal after being converted into an optical signal). Here, the electric field detector 1 is a detector having three detection means orthogonal to each other or a detector representing a three-axis sensor, and can detect in the three-axis direction of an orthogonal (relative) coordinate system. . Actually, the electric field signal detected by the electric field detector 1 is not only the electric field generated by the moving body, but the electric field strength generated by the moving body is the strongest, so here the received electric field signal is caused by the moving body. It explains as being.

A/D変換器3は、例えばサンプリング等の処理を施して、電界検知器1が検知した電界信号をそれぞれデジタル信号に変換する。データ収集器5は、データ処理部5Aとデータ記録部5Bで構成される。データ演算部5Aは、デジタル信号に変換された3軸方向の電界信号及び検知した時刻を関連づける処理を行う、いわゆるデータベース管理システム(DBMS)である。データ記録部5Bは、記録装置で構成されており、電界信号(3軸方向の成分)及び検知した時刻をそれぞれデータとして、少なくとも一定時間分又は一定個数分記録する。このデータ収集器5はいわゆるデータベースの役割を果たす。   The A / D converter 3 performs processing such as sampling, for example, and converts each electric field signal detected by the electric field detector 1 into a digital signal. The data collector 5 includes a data processing unit 5A and a data recording unit 5B. The data calculation unit 5A is a so-called database management system (DBMS) that performs a process of associating a triaxial electric field signal converted into a digital signal with a detected time. The data recording unit 5B is configured by a recording device, and records at least a certain time or a certain number of data, each of which includes an electric field signal (a component in three axes) and the detected time. This data collector 5 serves as a so-called database.

位置等推定検出器6は、データ収集器5に記録されたデータ(物理量(電界強度)を表すデータ)に基づいて移動体の位置等を推定演算し、検出する。ここで、通常、位置等推定検出器6は例えばCPU(Central Prosessing Unit )を中心としたコンピュータ等のような制御演算処理手段で構成されている。そして、位置等の推定演算処理手順をあらかじめプログラム化したものを制御演算処理手段が実行し、そのプログラムに基づく処理を行うことで、後述する各式に基づく加減乗除等の演算を行い、さらに演算結果に基づいて収束等を判断することにより位置等の推定を実現する。   The position etc. estimation detector 6 estimates and detects the position of the moving body based on the data (data representing physical quantity (electric field strength)) recorded in the data collector 5. Here, the position etc. estimation detector 6 is usually composed of control arithmetic processing means such as a computer centering on a CPU (Central Processing Unit). Then, the control calculation processing means executes a program that preliminarily calculates the estimation calculation processing procedure for the position, etc., and performs processing based on the program to perform calculation such as addition / subtraction / multiplication / division based on each formula described later, and further calculation Estimating the position or the like is realized by judging convergence or the like based on the result.

また、本実施の形態の装置において必須の手段ではないが、接近検知器7、移動検知器8を設け、移動体の接近、移動を判断し、例えばデータ収集器5において、電界信号の記録開始又は終了等を制御することもできる。そして、本実施の形態では深度計9を電界検知器1の近辺に備えている。これにより、移動体が水面上を走行する船舶の場合は、例えばZ軸方向の距離である深度(高さ)を計測し、既知の値として用いることができるので、後述するパラメータ(未知の変数)の数を少なくすることができる。   Further, although not essential means in the apparatus of the present embodiment, the proximity detector 7 and the movement detector 8 are provided to judge the approach and movement of the moving body. For example, the data collector 5 starts recording the electric field signal. Alternatively, termination or the like can be controlled. In this embodiment, the depth meter 9 is provided in the vicinity of the electric field detector 1. Thereby, in the case of a ship in which the moving body travels on the water surface, for example, a depth (height) that is a distance in the Z-axis direction can be measured and used as a known value. ) Can be reduced.

ここで、以下、移動体という場合は、本実施の形態では海を走行する船舶を想定して説明する。そのため、電気を伝導する媒質は海水であるものとする(したがって、電界検知器1は海中の電界強度を信号として検知する)。また、移動体は等速直線運動を行っているものとする。座標軸を合わせるため、電界検知器1を原点とする座標系のXY平面を海面と平行とするためには、例えば、ジンバル機構(図示せず)を用い、Z軸と海面とが垂直に交わるように設置すればよい。また、例えば設置場所が凹凸によりジンバル機構を用いることができない場合、傾斜計(図示せず)を設け、傾斜計から得た電界検知器1(移動体位置等検出装置)の傾きのデータに基づいて位置等推定検出器6が軸方向について補正を行い、演算を行うようにしてもよい。   Here, hereinafter, in the case of a mobile body, the present embodiment will be described assuming a ship traveling in the sea. Therefore, it is assumed that the medium that conducts electricity is seawater (the electric field detector 1 detects the electric field strength in the sea as a signal). In addition, it is assumed that the moving body is performing a uniform linear motion. In order to align the coordinate axes, in order to make the XY plane of the coordinate system having the electric field detector 1 as the origin parallel to the sea surface, for example, a gimbal mechanism (not shown) is used so that the Z axis and the sea surface intersect perpendicularly. Should be installed. Further, for example, when the installation location cannot use the gimbal mechanism due to unevenness, an inclinometer (not shown) is provided, and based on the inclination data of the electric field detector 1 (detecting device such as moving body position) obtained from the inclinometer. Then, the position etc. estimation detector 6 may correct the axial direction and perform the calculation.

図2は移動体の位置と電界信号との関係を表す図である。海水は電解質溶液であるために海水中に異種金属が存在すると、電位差を生じる。この場合、イオン化傾向が大きい金属からイオン化傾向が小さい金属に電流が流れ、陽極表面が腐食する。船舶においては、例えば船体外板が陽極(鉄鋼)、プロペラが陰極(アルミ/銅)となり、プロペラ主軸を介して船体外板へ電流が戻ってくることにより閉回路が構成される。この電流が腐食電流である。また、このような腐食電流による金属の腐食を防止するため、防食電流を流すこともある。そのため、例えば海水に電流を流すための保護亜鉛や白金等の陽極電極が船体に設けられる。また、船尾部分に設けられているプロペラ、舵等は、海水を介して電流が流れ込む(電流を吸い込む)ための陰極電極として機能する。そして、これらは海水を流れる電流に対して、電流源(以下、点電流源という)となる。   FIG. 2 is a diagram illustrating the relationship between the position of the moving body and the electric field signal. Since seawater is an electrolyte solution, if different metals exist in seawater, a potential difference is generated. In this case, a current flows from a metal having a high ionization tendency to a metal having a low ionization tendency, and the anode surface is corroded. In a ship, for example, a hull outer plate is an anode (steel) and a propeller is a cathode (aluminum / copper), and a current is returned to the hull outer plate via a propeller main shaft to form a closed circuit. This current is the corrosion current. Moreover, in order to prevent metal corrosion due to such a corrosion current, an anticorrosion current may be passed. Therefore, for example, an anode electrode such as protective zinc or platinum for supplying current to seawater is provided on the hull. Moreover, the propeller, rudder, etc. which are provided in the stern part function as a cathode electrode for an electric current to flow in through seawater (inhale an electric current). And these become a current source (henceforth a point current source) with respect to the electric current which flows through seawater.

電界検知器1と移動体との距離が遠い又は陽極電極と陰極電極との間隔が短ければ、点電流源を双極子(ダイポール)とみなしてダイポールモーメントによる理論式を用いることができる。そうでない場合、現実の条件と式とが乖離してしまい、実測値に基づいて決定したパラメータの値が真の値と大きく外れ、精確な移動体の位置等の検出ができなくなる(実際に距離が近づくほど、高精度な位置等の推定検出が要求される場合もある)。そこで、本実施の形態では、単極子である点電流源に合わせた計算を行うことで、現実に沿った式に基づいて精確な移動体の位置等の検出ができるようにする。位置等の検出には最小自乗法(特に非線形最小自乗法である。以下、単に最小自乗法を用いる。具体的には、理論により得られた値と実測した信号から得られた値の残差の自乗和が最小となるように、反復計算を行い、所定の収束条件を充たしたものと判断したときのパラメータの値に基づいて、位置等の算出を行う。   If the distance between the electric field detector 1 and the moving body is long or the distance between the anode electrode and the cathode electrode is short, the point current source can be regarded as a dipole and a theoretical formula based on a dipole moment can be used. If this is not the case, the actual condition will deviate from the formula, and the parameter value determined based on the actual measurement value will deviate significantly from the true value, making it impossible to accurately detect the position of the moving object (actually the distance In some cases, the closer to is, the more accurate estimation and detection of the position is required). Therefore, in the present embodiment, calculation according to the point current source which is a monopole is performed, so that the position of the moving body can be accurately detected based on a formula in accordance with reality. The least squares method (especially the nonlinear least squares method is used for detecting the position and the like. Hereinafter, the least squares method is simply used. Specifically, the residual of the value obtained from the theory and the value obtained from the measured signal is used. The position is calculated based on the value of the parameter when it is determined that the predetermined convergence condition is satisfied, so that the sum of squares is minimized.

図3は移動体と点電流源との関係を表す図である。電界検知器1の直上近傍を移動体が等速直線運動で移動する場合、移動体に設けられた点電流源による電界信号の3軸成分(EX ,EY ,EZ )は、次式(1)〜(3)で表される。 FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the moving body and the point current source. When the moving body moves in the immediate vicinity of the electric field detector 1 by a uniform linear motion, the three-axis components (E X , E Y , E Z ) of the electric field signal by the point current source provided on the moving body are expressed by the following equations: It is represented by (1) to (3).

X =ΣIσi・Xi/(Xi 2+Yi 2+Zi 23/2 …(1)
y =ΣIσi・Yi/(Xi 2+Yi 2+Zi 23/2 …(2)
z =ΣIσi・Zi/(Xi 2+Yi 2+Zi 23/2 …(3)
E X = ΣI σ i · X i / (X i 2 + Y i 2 + Z i 2 ) 3/2 (1)
E y = ΣI σ i · Y i / (X i 2 + Y i 2 + Z i 2 ) 3/2 (2)
E z = ΣI σ i · Z i / (X i 2 + Y i 2 + Z i 2 ) 3/2 (3)

ここで、基準位置から第1の点電流源の位置X1 ,Y1 を、
1 =X0 +Vcosα・t …(4)
1 =Y0 +Vsinα・t …(5)
とし、
i =X1 +di ・cosα・t …(6)
i =Y1 +di ・sinα・t …(7)
とする。
Here, the positions X 1 and Y 1 of the first point current source from the reference position are
X 1 = X 0 + V cos α · t (4)
Y 1 = Y 0 + Vsin α · t (5)
age,
X i = X 1 + d i · cos α · t (6)
Y i = Y 1 + d i · sin α · t (7)
And

ただし、
0 ,Y0 :基準位置
i :点電流源の個数(1,2,…)
σi:Ii /4πσ1
i :各点電流源の電流量
σ1 :海水の電気伝導度(導電率)
t :時間
V :移動体速度
i :第1の点電流源と各点電流源との船体長方向の間隔(1,2,…,i−1)
i :電界検知器1からの移動体の高さ(水上を走行する船舶ではほぼ水深と同じ)
α :電界検知器1のX軸方向と移動体の移動方向とのなす角
を表す。ここで、点電流源Iを点電荷Qとして見た場合、点電流源Iと点電荷QとはI=σ・Q/εの関係となる。εは誘電率である。また、ΣIi =0、すなわち各点電流源の総和は0となる。
However,
X 0, Y 0: reference position i: number of points the current sources (1, 2, ...)
I σi: I i / 4πσ 1
I i : Current amount of each point current source σ 1 : Electrical conductivity of seawater (conductivity)
t: time V: moving body speed d i : distance in the hull length direction between the first point current source and each point current source (1, 2,..., i−1)
Z i : The height of the moving body from the electric field detector 1 (almost the same as the water depth for a ship traveling on water)
α: An angle formed by the X-axis direction of the electric field detector 1 and the moving direction of the moving body. Here, when the point current source I is viewed as a point charge Q, the point current source I and the point charge Q have a relationship of I = σ · Q / ε. ε is the dielectric constant. Also, ΣI i = 0, that is, the sum of the point current sources is zero.

以上のようにして得られた電界の理論式において、実測した電界信号に基づく値との整合を図るために決定するパラメータ(未知)は、次式(7A)のように設定される。
e =(Iσi,di ,X0 ,Y0 ,Zi ,V,α) …(7A)
In the theoretical formula of the electric field obtained as described above, the parameter (unknown) determined for matching with the value based on the actually measured electric field signal is set as the following formula (7A) .
a e = (I σi, d i, X 0, Y 0, Z i, V, α) ... (7A)

位置等推定検出器6は、データ収集器5に記録されたデータに基づいて、電界検知器1が実際に検知した電界に基づく値が理論式を満足させるために最小自乗法により各パラメータを調整してパラメータの値を決定し、決定した値に基づいて移動体の位置を推定、検出する。最小自乗法を適用する際には、パラメータに対して初期値を与え、計算を行う。例えば、基準位置X0 ,Y0 については、X0 =0、Y0 =0(電界検知器1の直上)を初期値とする。ここで、X0 =0、Y0 =0は推定値ではあるが、実際のX0 ,Y0 に概ね近い値であるので、良好な算出結果を得ることができる。最小自乗法には様々な方法があるが、本実施の形態ではガウス・ニュートン法を適用する。ここでは計算時間と収束安定性とのバランス、関数との関係等を考慮した上で、ガウス・ニュートン法を基本としたレーベンベルグ・マルカート(Levenberg-Marquardt )法を用いて行うことを想定しているが、ダンピング法、パウエル法等、ガウス・ニュートン法に基づく他の解法を用いてもよい。また、ガウス・ニュートン法でなくても、最急降下法等、他の非線形最小自乗法の解法を用いてもよい。電界信号(電界信号のデータ)に適用すると、次式(7B)〜(7D)が成立する。 Based on the data recorded in the data collector 5, the position estimation detector 6 adjusts each parameter by the least square method so that the value based on the electric field actually detected by the electric field detector 1 satisfies the theoretical formula. Then, the parameter value is determined, and the position of the moving body is estimated and detected based on the determined value. When applying the method of least squares, an initial value is given to a parameter and calculation is performed. For example, with respect to the reference positions X 0 and Y 0 , X 0 = 0 and Y 0 = 0 (directly above the electric field detector 1) are set as initial values. Here, although X 0 = 0 and Y 0 = 0 are estimated values, they are values close to actual X 0 and Y 0 , so that a favorable calculation result can be obtained. Although there are various methods for the least square method, the Gauss-Newton method is applied in this embodiment. Here, it is assumed that the calculation is performed using the Levenberg-Marquardt method based on the Gauss-Newton method after considering the balance between the calculation time and convergence stability, the relationship with the function, etc. However, other solutions based on the Gauss-Newton method, such as the damping method and the Powell method, may be used. Further, instead of the Gauss-Newton method, other nonlinear least squares methods such as the steepest descent method may be used. When applied to electric field signals (electric field signal data), the following equations (7B) to (7D) are established.

e te ・Δae =−Pe te (7B)
e te =Pex t ex+Pey t ey+Pez t ez(7C)
e te =Pex t ex+Pey t ey+Pez t ez(7D)
P e t P e · Δa e = -P e t r e ... (7B)
P e t P e = P ex t P ex + P ey t P ey + P ez t P ez ... (7C)
P e t r e = P ex t r ex + P ey t r ey + P ez t r ez ... (7D)

ただし、
ex:x軸方向の電界信号の各パラメータの一階微分からなる行列
ey:y軸方向の電界信号の各パラメータの一階微分からなる行列
ez:z軸方向の電界信号の各パラメータの一階微分からなる行列
e :残差の自乗和
Δae :パラメータの修正値
である。
However,
P ex : Matrix consisting of the first derivative of each parameter of the electric field signal in the x-axis direction P ey : Matrix consisting of the first derivative of each parameter of the electric field signal in the y-axis direction P ez : Each parameter of the electric field signal in the z-axis direction A matrix consisting of first-order derivatives: r e : sum of squares of residual Δa e : a parameter correction value.

そして、位置等推定検出器6は、(7D)式における残差の自乗和が所定の収束条件を満たすまで(例えば残差の自乗和が所定の値以下になる又は自乗和の変化率の減少が所定の値以下になるまで)反復計算を行う。ここで反復計算に当たり、移動体が最接近すると判断するまでの間は、実際の磁界信号、電界信号をそれぞれデジタル信号化(サンプリング、量子化)して得られた最新のデータに基づいて算出された値を、次の反復計算を行う際のX0 ,Y0 の初期値として用いる。そして、収束条件を満たし、決定されたパラメータ(X0 ,Y0 )に基づいて、CPA(Closest Point of Approach :最接近位置(t=0における位置))を推定、検出する。さらに決定したパラメータV及びαの値を(4)、(5)式又は(6)、(7)式に代入することで、移動体の現在位置及び各点電流源の位置(船尾等)を推定、検出できる。また、移動体は等速直線運動をしているものと扱っているため、推定検出した現在位置、速度に基づいて、将来の位置についても予測(推定、検出)することができる。 The position estimation detector 6 then continues until the sum of squares of the residual in the equation (7D) satisfies a predetermined convergence condition (for example, the sum of squares of the residual becomes a predetermined value or less, or the change rate of the sum of squares decreases. Iterative calculation is performed (until the value becomes a predetermined value or less). Here, until it is determined that the moving object is closest, it is calculated based on the latest data obtained by converting the actual magnetic field signal and electric field signal into digital signals (sampling and quantization). Are used as initial values of X 0 and Y 0 when the next iterative calculation is performed. Then, CPA (Closest Point of Approach: closest approach position (position at t = 0)) is estimated and detected based on the parameters (X 0 , Y 0 ) that satisfy the convergence condition. Furthermore, by substituting the determined values of the parameters V and α into the equations (4), (5) or (6) and (7), the current position of the moving body and the position of each point current source (stern etc.) Can be estimated and detected. Further, since the moving body is treated as having a constant velocity linear motion, a future position can also be predicted (estimated or detected) based on the estimated and detected current position and speed.

また、例えば移動体から発生される電気的物理量、パラメータの値等のデータと移動体又はその種別のデータとを関連づけておけば、得られた電界信号のデータ、決定したパラメータの値から、移動体又はその種類を特定することもできる。   For example, if data such as electrical physical quantities and parameter values generated from a moving object are associated with data of the moving object or its type, the data is obtained from the obtained electric field signal data and the determined parameter value. The body or its type can also be specified.

以上のように、第1の実施の形態によれば、電界検知器1が検知した3軸(直交座標軸)方向の電界信号に基づいて、位置等推定検出器6が、より現実に近い結果を得るように、船舶の点電流源から流れる電流により生じる電界の理論式を用いて、最小自乗法を適用して電界信号に基づく値を満足するようにパラメータの値を決定し、決定した値に基づいて移動体の現在及び/又は将来の位置を推定検出するようにしたので、精確に位置等の推定、検出を行うことができる。特に電界検知器1と移動体との距離が近い場合に、位置等の推定、検出を行うには有効である。   As described above, according to the first embodiment, based on the electric field signals in the three-axis (orthogonal coordinate axes) directions detected by the electric field detector 1, the position etc. estimation detector 6 produces a result closer to reality. Using the theoretical formula of the electric field generated by the current flowing from the point current source of the ship, the least square method is applied to determine the parameter value so as to satisfy the value based on the electric field signal, and to the determined value Since the present position and / or future position of the moving body is estimated and detected based on the position, the position and the like can be estimated and detected accurately. This is particularly effective for estimating and detecting the position and the like when the distance between the electric field detector 1 and the moving object is short.

また、移動体の現在及び/又は将来の位置を推定検出するだけでなく、決定したパラメータの値に基づいて最接近位置、速度等も推定検出するようにすれば、移動体に関する詳細なデータを推定し、得ることができる。そして、例えば移動体による電界強度、パラメータの値等のデータと移動体又はその種別のデータとを関連づけておけば、得られた電界信号のデータ、決定したパラメータの値から、移動体又はその種類を特定することもできる。さらに、プロペラ等が点電流源となるため、船尾の位置を特定することが可能である。そして、例えば磁界等の信号に基づいて、船首の位置を特定することができれば船体長を推定することができるし、移動体又はその種類を特定することもできる。   In addition to estimating and detecting the current and / or future position of the mobile object, detailed data on the mobile object can be obtained by estimating and detecting the closest approach position and speed based on the determined parameter values. Can be estimated and obtained. For example, if data such as electric field strength and parameter values by a moving object is associated with the moving object or its type data, the moving object or its type can be determined from the obtained electric field signal data and the determined parameter value. Can also be specified. Furthermore, since the propeller or the like serves as a point current source, the position of the stern can be specified. Then, for example, if the bow position can be specified based on a signal such as a magnetic field, the hull length can be estimated, and the moving object or its type can also be specified.

さらに、最小自乗法の解法としてガウス・ニュートン法、特にレーベンベルグ・マルカート法又は修正マルカート法を用いるようにしたので、計算時間の短縮を図りつつ、収束安定性のよい最小自乗法を適用し、位置等の検出をすばやく高精度に行うことができる。   Furthermore, since the Gauss-Newton method, particularly the Levenberg-Marquardt method or the modified Marquardt method, is used as the solution of the least square method, the least square method with good convergence stability is applied while reducing the calculation time. The position and the like can be detected quickly and with high accuracy.

実施の形態2.
図4は船体における点電流源(電極)に対する鏡像点電流源(鏡像電極)を表す図である。海水中に生じる電界(これが電界信号となる)は、海水と誘電率(電気伝導率)が異なる大気及び海底の境界(海水面及び海底面)の影響を最も大きく受けることが考えられる。そこで、鏡像理論を利用して船体における点電流源に対する鏡像点電流源を仮想的において、すべての点電流源により生じる電界の和を海水に生じる電界(電界信号)とする(船体壁、海水温度等が電界に影響を与えることもあると考えられるが、すべての影響を考慮することは困難であり、また、無視できる程度の影響であるため、ここでは省略する)。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a mirror image point current source (mirror image electrode) for a point current source (electrode) in the hull. It is conceivable that the electric field generated in the sea water (which becomes an electric field signal) is most affected by the atmosphere and the boundary between the sea floor (sea water surface and sea bottom) having a different dielectric constant (electrical conductivity) from sea water. Therefore, using the mirror image theory, the mirror image point current source for the point current source in the hull is virtually assumed to be the electric field (electric field signal) generated in the seawater (the hull wall, seawater temperature) However, it is difficult to consider all the influences, and the influence is negligible, so it is omitted here).

ここで、鏡像理論とは、例えば2種類の異なる誘電媒体(海水と大気、海水と海底)が界面(海水面、海底面)で接しているような場合に、一方の媒体中の電荷(点電流源、電極)によって生じる電界を、境界条件を考慮して直接解かず、実際には電荷のないもう一方の媒体中に仮想的に電荷(点電流源、電極)を設けて電界を求める手法である。この場合、境界条件を乱さずに電界を求めることができる。   Here, mirror image theory means that, for example, when two different dielectric media (seawater and air, seawater and seabed) are in contact with each other at the interface (seawater surface, seafloor), the charge (dots) in one medium A method for obtaining an electric field by virtually providing an electric charge (point current source, electrode) in another medium having no electric charge, instead of directly solving an electric field generated by a current source or an electrode in consideration of boundary conditions. It is. In this case, the electric field can be obtained without disturbing the boundary condition.

本実施の形態では、仮想的に鏡像点電流源を設けて(置いて)電界の理論値を計算をすることで実測値との間のずれを少なくし、さらに精確な位置検出等を行う。位置等推定検出器6の処理は異なるものの、第1の実施の形態の移動体位置等検出装置と構成は同じであるので、本実施の形態でも図1を用いて説明する。   In the present embodiment, a mirror image point current source is virtually provided (placed) to calculate the theoretical value of the electric field, thereby reducing the deviation from the actual measurement value, and performing more accurate position detection and the like. Although the process of the position etc. estimation detector 6 is different, the configuration is the same as that of the moving body position detection apparatus of the first embodiment, so this embodiment will also be described with reference to FIG.

本実施の形態では(a)船体における各点電流源Aに対して、
(b) (a)の点電流源と海底面を挟んで対になる鏡像点電流源(以下、鏡像点電流源Bという)
(c) (a)の点電流源と海水面を挟んで対になる鏡像点電流源(以下、鏡像点電流源Cという)
(d) (b)の鏡像点電流源と海底面を挟んで対になる鏡像点電流源(以下、鏡像点電流源Dという)
の3つの鏡像点電流源を仮想的に置いてそれぞれの点電流源に係る電界を算出することとする。その他の条件に基づく鏡像点電流源も考えられるが、無視できるほど小さい値であるものとしてここでは省略する(鏡像点電流源Dも、場合によっては無視できることもある)。
In this embodiment, (a) For each point current source A in the hull,
(B) A mirror image point current source (hereinafter referred to as mirror image point current source B) that is paired with the point current source of (a) across the sea floor.
(C) Mirror image point current source that is paired with the point current source of (a) across the seawater surface (hereinafter referred to as mirror image point current source C)
(D) A mirror image point current source (hereinafter referred to as a mirror image point current source D) paired with the mirror image point current source of (b) across the sea floor.
These three mirror image point current sources are virtually placed and the electric field relating to each point current source is calculated. Although a mirror image point current source based on other conditions is also conceivable, it is omitted here because it is negligibly small (the mirror image point current source D may be ignored in some cases).

船体に設けた点電流源(電極)における電流値をIA (第1の実施の形態におけるIi )とすると、仮想的点電流源の電流値IB は次式(8)で表される。同様に、電流値IC 電流値ID は次式(9)、(10)で表される。ここで、本実施の形態では、第1の実施の形態で説明した(1)〜(3)で表される電界の各成分を(EAx,EAy,EAz)として表すことにする。
B =(σ1 −σ2 )IA /(σ1 +σ2 ) …(8)
C =(σ1 −σ3 )IA /(σ1 +σ3 ) …(9)
D =(σ1 −σ2 )IA /(σ1 +σ2 ) …(10)
Assuming that the current value at the point current source (electrode) provided on the hull is I A (I i in the first embodiment), the current value I B of the virtual point current source is expressed by the following equation (8). . Similarly, the current value I C current value I D is expressed by the following equations (9) and (10). Here, in this embodiment, each component of the electric field represented by (1) to (3) described in the first embodiment is expressed as (E Ax , E Ay , E Az ).
I B = (σ 1 −σ 2 ) I A / (σ 1 + σ 2 ) (8)
I C = (σ 1 −σ 3 ) I A / (σ 1 + σ 3 ) (9)
I D = (σ 1 −σ 2 ) I A / (σ 1 + σ 2 ) (10)

また、(8)〜(10)式に基づいて考えると、鏡像点電流源Bにより生じる電界は次式(11)〜(13)で表される。
Bx={(σ1 −σ2 )Iσi/(σ1 +σ2 }・Xi
/{Xi 2+Yi 2+(−Zi23/2 …(11)
By={(σ1 −σ2 )Iσi/(σ1 +σ2 )}・Yi
/{Xi 2+Yi 2+(−Zi23/2 …(12)
BZ={(σ1 −σ2 )Iσi/(σ1 +σ2 )}・(−Zi
/{Xi 2+Yi 2+(−Zi23/2 …(13)
When considered based on the equations (8) to (10), the electric field generated by the mirror image point current source B is represented by the following equations (11) to (13).
E Bx = {(σ 1 −σ 2 ) I σi / (σ 1 + σ 2 ) } ・ X i
/ {X i 2 + Y i 2 + (− Z i ) 2 } 3/2 (11)
E By = {(σ 1 −σ 2 ) I σ i / (σ 1 + σ 2 )} · Y i
/ {X i 2 + Y i 2 + (− Z i ) 2 } 3/2 (12)
E BZ = {(σ 1 -σ 2) I σi / (σ 1 + σ 2)} · (-Z i)
/ {X i 2 + Y i 2 + (− Z i ) 2 } 3/2 (13)

同様に、鏡像点電流源Cにより生じる電界は次式(14)〜(16)で表される。
Cx={(σ1 −σ3 )Iσi/(σ1 +σ3 )}・Xi
/{Xi 2+Yi 2+(2Zs−Zi23/2 …(14)
Cy={(σ1 −σ3 )Iσi/(σ1 +σ3 )}・Yi
/{Xi 2+Yi 2+(2Zs−Zi23/2 …(15)
CZ={(σ1 −σ3 )Iσi/(σ1+σ3 )}・(2Zs−Zi
/{Xi 2+Yi 2+(2Zs−Zi23/2 …(16)
Similarly, the electric field generated by the mirror image point current source C is expressed by the following equations (14) to (16).
E Cx = {(σ 1 −σ 3 ) I σ i / (σ 1 + σ 3 )} · X i
/ {X i 2 + Y i 2 + (2Zs−Z i ) 2 } 3/2 (14)
E Cy = {(σ 1 −σ 3 ) I σ i / (σ 1 + σ 3 )} · Y i
/ {X i 2 + Y i 2 + (2Zs−Z i ) 2 } 3/2 (15)
E CZ = {(σ 1 −σ 3 ) I σ i / (σ 1 + σ 3 )} · (2Zs−Z i )
/ {X i 2 + Y i 2 + (2Zs−Z i ) 2 } 3/2 (16)

さらに、鏡像点電流源Dにより生じる電界は次式(17)〜(19)で表される。
Dx={(σ1 −σ2 )Iσi/(σ1 +σ2 )}・Xi
/{Xi 2+Yi 2+(Zi−2Zs)23/2 …(17)
Dy={(σ1 −σ2 )Iσi/(σ1 +σ2 )}・Yi
/{Xi 2+Yi 2+(Zi−2Zs)23/2 …(18)
DZ={(σ1 −σ2 )Iσi/(σ1 +σ2 )}・(Zi−2Zs)
/{Xi 2+Yi 2+(Zi−2Zs)23/2 …(19)
Further, the electric field generated by the mirror image point current source D is expressed by the following equations (17) to (19).
E Dx = {(σ 1 −σ 2 ) I σi / (σ 1 + σ 2 )} · X i
/ {X i 2 + Y i 2 + (Z i −2Zs) 2 } 3/2 (17)
E Dy = {(σ 1 −σ 2 ) I σ i / (σ 1 + σ 2 )} · Y i
/ {X i 2 + Y i 2 + (Z i −2Zs) 2 } 3/2 (18)
E DZ = {(σ 1 −σ 2 ) I σ i / (σ 1 + σ 2 )} · (Z i −2Zs)
/ {X i 2 + Y i 2 + (Z i −2Zs) 2 } 3/2 (19)

ここで、
σ1 :海水の電気伝導度
σ2 :海底の電気伝導度
σ3 :空気の電気伝導度(=0)
Zs:水深
である。
here,
σ 1 : Electrical conductivity of seawater σ 2 : Electrical conductivity of seabed σ 3 : Electrical conductivity of air (= 0)
Zs: water depth.

そして、電界(Ex ,Ey ,Ez )は、最終的には、例えば次式(20)〜(22)のように各点電流源(点電流源)の和で表されることになる。ここで、環境条件等によってはすべての鏡像点電流源を考慮しない方が現実的となることもあるし、また、すべての項を加算すると計算量も多くなるので、(20)〜(22)式中、1又は複数の項を省略してもよい。
x =EAx+EBx+ECx+EDx …(20)
y =EAy+EBy+ECy+EDy …(21)
y =EAz+EBz+ECz+EDz …(22)
The electric field (E x , E y , E z ) is finally expressed by the sum of the point current sources (point current sources) as in the following equations (20) to (22), for example. Become. Here, depending on the environmental conditions and the like, it may be realistic not to consider all the mirror image point current sources, and the amount of calculation increases when all terms are added, so (20) to (22). In the formula, one or more terms may be omitted.
E x = E Ax + E Bx + E Cx + E Dx (20)
E y = E Ay + E By + E Cy + E Dy (21)
E y = E Az + E Bz + E Cz + E Dz (22)

以上により算出した(Ex ,Ey ,Ez )に基づいて、第1の実施の形態と同様に、最小自乗法によりパラメータの値を計算し、決定する。ここで、本実施の形態においては、(8)式に示したパラメータの他に、例えば、σ2 、σ1 −σ2 、σ1 +σ2 等、海底の電気伝導度σ2 を含んだパラメータが追加される。ここでは、特にσ* =(σ1 −σ2 )/(σ1 +σ2 )としたσ* (導電率比)をパラメータとして追加することにする。したがって、位置推定等を行うためのパラメータは次式(23)のように設定される。
e =(Iσi,di ,X0 ,Y0 ,Zi ,V,α,σ* ) …(23)
Based on (E x , E y , E z ) calculated as described above, the parameter value is calculated and determined by the method of least squares, as in the first embodiment. Here, in the present embodiment, in addition to the parameters shown in the equation (8), for example, parameters including electrical conductivity σ 2 of the seabed such as σ 2 , σ 1 −σ 2 , σ 1 + σ 2, etc. Is added. Here, in particular, σ * (conductivity ratio) where σ * = (σ 1 −σ 2 ) / (σ 1 + σ 2 ) is added as a parameter. Therefore, parameters for performing position estimation and the like are set as in the following equation (23).
a e = (I σi, d i, X 0, Y 0, Z i, V, α, σ *) ... (23)

ここで、(20)〜(22)式において相似となるパラメータの組み合わせが存在するかどうかを検証する。電界信号は、位置、速度等の複数のパラメータの値が組み合わさることでその信号波形が形成される。相似とは、同一の電界信号波形であっても、値の組合せが無数にある場合をいう。このとき、その信号から推定する位置、速度等のパラメータが一意に決まらず、不定となる。相似となるパラメータは、次式(24)において、k=1、k’=1以外で(20)〜(22)式を満たすk、k’により決まるパラメータをいう。相似となるパラメータが存在すると、k、k’は任意の値を採ることができるため、その組み合わせは無限に存在することになり、移動体速度、初期位置等のパラメータの値が1組に決定できないことになる。
e =(k’Iσi,di ,kX0 ,kY0 ,kZi ,kV,α,σ* ) …(24)
Here, it is verified whether there is a combination of similar parameters in the equations (20) to (22). The electric field signal forms a signal waveform by combining values of a plurality of parameters such as position and velocity. Similarity refers to the case where there are innumerable combinations of values even with the same electric field signal waveform. At this time, parameters such as position and speed estimated from the signal are not uniquely determined and become indefinite. Similar parameters are parameters determined by k and k ′ satisfying the equations (20) to (22) except for k = 1 and k ′ = 1 in the following equation (24). If there are similar parameters, k and k 'can take any value, so there are an infinite number of combinations, and the values of parameters such as moving body speed and initial position are determined as one set. It will not be possible.
a e = (k′I σ i , d i , kX 0 , kY 0 , kZ i , kV, α, σ * ) (24)

そして、(23)式のパラメータに基づく(20)〜(22)式と、(24)式のパラメータに基づく(20)〜(22)式との恒等式を考える。この恒等式を満たすk、k’の値はたかだか有限個である。そして、これらの値の中で、数学的には存在したとしても、少なくとも現実的な移動体(特に船舶)の範囲内で採り得る値は、k=1、k’=1しか存在しない。(これは(20)〜(22)式における第2〜第4項のうち、1又は2の項を省略しても同じである。)したがって、(20)〜(22)式からは移動体の速度、初期位置等のパラメータを1組に決定することができる。これにより、水上を航行する船舶、海中の移動体の速度、位置等も推定することができる。   Then, consider the identity of equations (20) to (22) based on the parameters of equation (23) and equations (20) to (22) based on the parameters of equation (24). The values of k and k ′ satisfying this identity are at most finite. Among these values, even if they exist mathematically, there are only k = 1 and k ′ = 1 that can be taken at least within the range of a realistic moving body (especially a ship). (This is the same even if the first or second term is omitted from the second to fourth terms in the equations (20) to (22).) Therefore, the moving object is derived from the equations (20) to (22). The parameters such as the speed and the initial position can be determined as one set. Thereby, the speed, position, etc. of the ship navigating on the water and the moving body in the sea can be estimated.

ここで、決定したパラメータの値において、σ* >1となることがある。この場合には、決定したパラメータの値に対して、以下に示す補正を行った値を、あらためてパラメータの値として決定する。σ* >1の場合、移動体の移動方向は反転することになる(点電流源の方向関係もその方向に伴って反転する)。
補正後のIσi:−Iσi(補正前)×σ*(補正前)
補正後のα :α(補正前)−180゜
補正後のσ* :1/σ*(補正前)
Here, in the determined parameter value, σ * > 1 may be satisfied. In this case, a value obtained by performing the following correction on the determined parameter value is newly determined as the parameter value. When σ * > 1, the moving direction of the moving body is reversed (the direction relation of the point current source is also reversed in accordance with the direction).
I σi after correction: −I σi (before correction) × σ * (before correction)
Α after correction: α (before correction) −180 ° σ * after correction: 1 / σ * (before correction)

図5は真の直距離と鏡像電極を考慮した推定の直距離との関係を表す図である。ここでは、相似となるパラメータの存在の有無を検証するため、Zi をパラメータとして推定の直距離を算出している。図5(a)においては移動体(船舶)速度Vを3m/s、図5(b)においては移動体速度を6m/sとした場合を表している。また、他の条件として、CPA(Closest Point of Approach :最接近位置(t=0における位置))を20m、水深Zsを100mとし、移動体は、陽極電極、陰極電極をそれぞれ1つずつ有している。そして陰極電極(船尾)をX1 ,Y1 とする。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the true direct distance and the estimated direct distance in consideration of the mirror image electrode. Here, in order to verify the presence or absence of a similar parameter, the estimated direct distance is calculated using Z i as a parameter. FIG. 5A shows a case where the moving body (ship) speed V is 3 m / s, and FIG. 5B shows a case where the moving body speed is 6 m / s. In addition, as other conditions, CPA (Closest Point of Approach) is 20 m, water depth Zs is 100 m, and the moving body has one anode electrode and one cathode electrode. ing. The cathode electrodes (stern) are X 1 and Y 1 .

図5では推定の直線距離と真の直線距離とがほぼ一致した結果が得られている。これにより、鏡像点電流源(電極)を考慮した場合には相似となるパラメータが存在しないことを確認することができる。したがって、基準位置X0 ,Y0 、移動体速度V、電界検知器1からの移動体の高さZi は一意に決定可能である。ここでは、モデルを簡単にするために陽極電極、陰極電極をそれぞれ1つずつ設けた移動体での結果を示しているが、例えば、陽極電極(陰極電極)を複数にしても、移動体の測定結果として現実にとり得る値の範囲内では、相似となるパラメータは少なくとも存在せず(そのような値となるようなk、k’は存在しない)、一意に、精度高く、位置等の推定、検出を行うことができる。 In FIG. 5, a result is obtained in which the estimated linear distance and the true linear distance substantially coincide. Thereby, it can be confirmed that there is no similar parameter when the mirror image point current source (electrode) is considered. Accordingly, the reference positions X 0 and Y 0 , the moving body speed V, and the height Z i of the moving body from the electric field detector 1 can be uniquely determined. Here, in order to simplify the model, the result is shown for a moving body in which one anode electrode and one cathode electrode are provided. For example, even if a plurality of anode electrodes (cathode electrodes) are provided, the moving body Within the range of values that can actually be taken as measurement results, there are at least no similar parameters (no k or k ′ such as such values exist), and a unique, highly accurate estimation of position, etc. Detection can be performed.

以上のように第2の実施の形態によれば、海水面及び海底面での境界条件を考慮し、仮想的に鏡像点電流源(電極)を設け、船舶上の点電流源からの電界と鏡像点電流源(電極)による電界との和を船舶により生ずる電界として式を設定し、位置等推定検出器6が、最小自乗法を適用して電界信号に基づく値を満足するようにパラメータの値を一意に決定し、決定した値に基づいて海面、海中を移動する移動体の現在及び/又は将来の位置を推定検出するようにしたので、より現実に近い結果を得るようにし、精確に位置等の推定、検出を行うことができる。また、海面を航行する船舶について、船舶の大きさ(重さ)によって、スクリュー、舵等、点電流源の深さも変わる(基本的に重いほど海面から深い位置となる)ことから、例えば、決定した点電流源の高さ(電界検知器1とのZ軸方向の距離)のパラメータに基づいて、船舶の大きさ(重さ)を推定することもできるようになる。   As described above, according to the second embodiment, in consideration of boundary conditions on the sea surface and the sea bottom, a virtual mirror image point current source (electrode) is provided, and the electric field from the point current source on the ship is The equation is set as the electric field generated by the ship with the sum of the electric field generated by the mirror image point current source (electrode) and the position estimation detector 6 applies the least square method to satisfy the value based on the electric field signal. Since the value is uniquely determined and the current and / or future position of the moving body moving on the sea surface and the sea is estimated and detected based on the determined value, the result is more realistic and accurate. The position and the like can be estimated and detected. For ships navigating the surface of the sea, the depth of the point current source, such as screw, rudder, etc., changes depending on the size (weight) of the ship (basically, the heavier it is, the deeper the position from the sea surface). Based on the parameter of the height of the point current source (distance in the Z-axis direction with respect to the electric field detector 1), the size (weight) of the ship can be estimated.

実施の形態3.
上述した第1の実施の形態では、複数の点電流源(電極)が船体長方向に一列に並べられたものとして説明を行った。ここでは、例えば複数の点電流源(特に陽極の点電流源)が左舷及び右舷(船幅方向)の2列に配置された船舶を考慮した場合について考える。この場合、船体長方向のパラメータであるdi だけでなく、さらに次のパラメータdwiを追加する。これにより、さらに理論式を現実のものに近づけることができ、精確に位置等の推定、検出を行うことができる。
wi:各点電流源の船幅方向の間隔
Embodiment 3 FIG.
In the first embodiment described above, a description has been given assuming that a plurality of point current sources (electrodes) are arranged in a line in the hull length direction. Here, for example, consider a case where a plurality of point current sources (particularly anode point current sources) are considered in a ship arranged in two rows of port and starboard (in the width direction of the ship). In this case, not only d i which is a parameter in the hull length direction but also the next parameter d wi is added. As a result, the theoretical formula can be made closer to the actual one, and the position and the like can be accurately estimated and detected.
d wi : Spacing in the width direction of each point current source

実施の形態4.
上述の第2の実施の形態においては、点電流源に基づく理論に対して鏡像理論を適用し、理論式を設定するようにしたが、これに限定するものではない。例えば、ダイポールモーメントに基づく理論においても、鏡像理論を適用して第2の実施の形態で説明したように、各媒体の誘電率から鏡像点電流源による電界の式の和を用いて理論式を設定することができる。また、信号として磁気を検知して位置等の推定検出を行う場合についても、最小自乗法に用いるための理論式に、透磁率が異なる媒体間において鏡像理論を適用することができる。
Embodiment 4 FIG.
In the second embodiment described above, the mirror image theory is applied to the theory based on the point current source and the theoretical formula is set. However, the present invention is not limited to this. For example, in the theory based on the dipole moment, as described in the second embodiment by applying the mirror image theory, the theoretical formula is obtained by using the sum of the electric field formulas of the mirror point current sources from the dielectric constant of each medium. Can be set. Also, in the case of detecting the magnetism as a signal and estimating and detecting the position or the like, the mirror image theory can be applied between media having different magnetic permeability to the theoretical formula for use in the method of least squares.

本発明の第1の実施の形態に係る移動体位置等検出装置の構成ブロック図である。1 is a configuration block diagram of a moving body position detection device according to a first embodiment of the present invention. 移動体の位置と電界信号との関係を表す図である。It is a figure showing the relationship between the position of a moving body and an electric field signal. 移動体と点電流源との関係を表す図である。It is a figure showing the relationship between a mobile body and a point current source. 船体における点電流源に対する鏡像点電流源(電極)を表す図である。It is a figure showing the mirror image point current source (electrode) with respect to the point current source in a ship body. 真の直距離と鏡像電極を考慮した推定の直距離との関係を表す図である。It is a figure showing the relationship between a true direct distance and the estimated direct distance which considered the mirror-image electrode.

符号の説明Explanation of symbols

1 電界検知器、3 A/D変換器、5 データ収集器、5A データ処理部、5B データ記録部、6 位置等推定検出器、7 接近検知器、8 移動検知器、9 深度計   1 electric field detector, 3 A / D converter, 5 data collector, 5A data processing unit, 5B data recording unit, 6 position estimation detector, 7 proximity detector, 8 movement detector, 9 depth meter

Claims (16)

移動体により生じる電界を時系列に測定していき、数値化した電界データから、
推定検出手段が、残差を用いた最小自乗法を適用して前記電界データの値が点電流源に係る理論式を満足するようなパラメータの値を決定し、決定した前記パラメータの値に基づいて少なくとも前記移動体の現在及び/又は将来の位置を推定検出することを特徴とする移動体位置等推定検出方法。
Measure the electric field generated by the moving object in time series, and from the digitized electric field data,
The estimation detection means applies a least square method using a residual to determine a parameter value such that the value of the electric field data satisfies the theoretical formula relating to the point current source, and based on the determined value of the parameter And at least a current position and / or a future position of the moving body is estimated and detected.
検知手段が3軸方向の成分毎に受信した、移動体により生じる電界の信号を数値化し、データとして時系列に収集する工程と、
前記収集したデータに対して残差を用いた最小自乗法を適用し、前記データの値が点電流源に係る理論式を満足するようにパラメータの値を決定する工程と、
決定したパラメータの値に基づいて、少なくとも前記移動体の現在及び/又は将来の位置を推定検出する工程と
を有することを特徴とする移動体位置等推定検出方法。
A step of digitizing a signal of an electric field generated by a moving body, which is received for each component in three axial directions by the detection means, and collecting the data as data in time series;
Applying a least square method using a residual to the collected data, and determining a parameter value so that the value of the data satisfies a theoretical formula relating to a point current source;
A method of estimating and detecting a moving object position and the like, comprising: estimating and detecting at least a current and / or future position of the moving object based on the determined parameter value.
移動体である海面又は海中を航行する船舶により生じる電界を時系列に測定していき、数値化した電界データから、
推定検出手段が、前記船舶から直接発せられる電界成分と海水面及び海底面を境界として仮想的に設定した鏡像電極に基づく電界成分との和で表す式を満足するようなパラメータの値を決定し、決定した前記パラメータの値に基づいて少なくとも前記移動体の現在及び/又は将来の位置を推定検出することを特徴とする移動体位置等推定検出方法。
Measure the electric field generated by a moving sea surface or a ship navigating in the sea in time series. From the digitized electric field data,
The estimation detection means determines a parameter value that satisfies an expression represented by a sum of an electric field component directly emitted from the ship and an electric field component based on a mirror image electrode virtually set with the sea surface and the sea bottom as a boundary. A method for estimating and detecting a moving body position and the like, wherein at least a current and / or future position of the moving body is estimated and detected based on the determined value of the parameter.
海水及び海底の電気伝導度を含むパラメータについて、さらに値を決定することを特徴とする請求項3記載の移動体位置等推定検出方法。   4. The method for estimating and detecting the position of a moving body according to claim 3, wherein values are further determined for parameters including electrical conductivity of seawater and the seabed. 前記最小自乗法にはガウス・ニュートン法を適用することを特徴とする請求項1又は2記載の移動体位置等推定検出方法。 The method for estimating and detecting the position of a moving body according to claim 1 or 2, wherein a Gauss-Newton method is applied to the least square method. 前記移動体の速度及び前記電界の信号の受信位置との最接近位置をさらに推定検出することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の移動体位置等推定検出方法。   The method for estimating and detecting the position of a moving body according to claim 1, further comprising estimating and detecting a position closest to the speed of the moving body and a reception position of the signal of the electric field. 前記電界の強度又は前記パラメータの値に基づいて前記移動体又はその種別を判断することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の移動体位置等推定検出方法。   The method for estimating and detecting a moving object position or the like according to claim 1, wherein the moving object or the type thereof is determined based on the intensity of the electric field or the value of the parameter. 電界を3軸方向の各成分で検知する検知手段と、
前記検知手段が検知した信号を電界のデータとして時系列に記録するデータ記録手段と、
前記電界のデータの値が点電流源に係る電界の理論式を満足するように、あらかじめ定めた収束条件を満たすまで、残差を用いた最小自乗法による反復計算を行ってパラメータの値を決定し、決定した前記パラメータの値に基づいて少なくとも前記移動体の現在及び/又は将来の位置を推定検出する検出手段と
を備えたことを特徴とする移動体位置等推定検出装置。
Detecting means for detecting an electric field by each component in three axial directions;
Data recording means for recording the signal detected by the detecting means in time series as electric field data;
The parameter value is determined by iterative calculation using the least squares method using the residual until a predetermined convergence condition is satisfied so that the value of the electric field data satisfies the theoretical formula of the electric field related to the point current source. And a detecting means for estimating and detecting the position of the moving body based on the determined value of the parameter, and detecting means for estimating and detecting at least a current and / or future position of the moving body.
電界を3軸方向の各成分で検知する検知手段と、
前記検知手段が検知した信号を電界のデータとして時系列に記録するデータ記録手段と、
該データ記録手段に記憶された前記電界のデータの値が、移動体である海面又は海中を航行する船舶から直接発せられる電界成分と海水面及び海底面を境界として仮想的に設定した鏡像電極に基づく電界成分との和で表す式を満足するようなパラメータの値を、残差を用いた最小自乗法を適用して決定し、決定した前記パラメータの値に基づいて少なくとも前記移動体の現在及び/又は将来の位置を推定検出する検出手段と
を備えたことを特徴とする移動体位置等推定検出装置。
Detecting means for detecting an electric field by each component in three axial directions;
Data recording means for recording the signal detected by the detecting means in time series as electric field data;
The data value of the data recording the field stored in the means, the mirror image electrode set virtually the sea or directly the emitted electric field component and sea level from ships sailing the sea and the seafloor is a mobile as a boundary A parameter value satisfying the expression expressed by the sum of the electric field component based on the value is determined by applying a least square method using a residual, and at least the current and current values of the moving object are determined based on the determined parameter value. And / or a detection means for estimating and detecting a future position.
前記検出手段は、前記パラメータの値に基づいて前記移動体の速度及び前記検知手段との最接近位置をさらに推定検出することを特徴とする請求項8又は9記載の移動体位置等推定検出装置。   10. The moving object position estimation detecting device according to claim 8 or 9, wherein the detecting means further estimates and detects a speed of the moving object and a closest approach position to the detecting means based on the parameter value. . 前記検出手段は、前記電界の強度又は前記パラメータの値に基づいて、前記移動体又はその種別を判断することを特徴とする請求項8又は9記載の移動体位置等推定検出装置。 10. The apparatus according to claim 8, wherein the detecting unit determines the moving body or the type thereof based on the intensity of the electric field or the value of the parameter. 検知手段が3軸方向の成分毎に受信した、移動体により生じる電界の信号を数値化し、データとして時系列に収集したデータに対して残差を用いた最小自乗法を適用し、前記データの値が点電流源に係る理論式を満足するようにパラメータの値を決定する工程と、
決定したパラメータの値に基づいて、少なくとも前記前記移動体の現在及び/又は将来の位置を推定検出する工程と
をコンピュータに行わせることを特徴とする移動体位置等推定検出方法のプログラム。
The detection means digitizes the signal of the electric field generated by the moving body received for each component in the three-axis directions, applies a least square method using a residual to the data collected in time series as data, Determining the value of the parameter so that the value satisfies the theoretical formula for the point current source;
A program for an estimated detection method for a moving object position, for example, which causes a computer to perform at least a step of estimating and detecting a current and / or future position of the moving object based on the determined parameter value.
移動体である海面又は海中を航行する船舶により生じる電界を時系列に測定していき、数値化した電界データから、前記船舶から直接発せられる電界成分と海水面及び海底面を境界として仮想的に設定した鏡像電極に基づく電界成分との和で表す式を満足するようなパラメータの値を決定する工程と、
決定した前記パラメータの値に基づいて、少なくとも前記移動体の現在及び/又は将来の位置を推定検出する工程と
をコンピュータに行わせることを特徴とする移動体位置等推定検出方法のプログラム。
The electric field generated by a moving sea surface or a ship navigating in the sea is measured in time series. Determining a value of a parameter that satisfies an expression represented by a sum of electric field components based on a set mirror image electrode;
A computer program for estimating and detecting a moving object position and the like, which causes a computer to perform at least a step of estimating and detecting a current and / or future position of the moving object based on the determined value of the parameter.
海水及び海底の電気伝導度を含むパラメータの値の決定をさらにコンピュータに行わせることを特徴とする請求項13記載の移動体位置等推定検出方法のプログラム。 14. The program according to claim 13, wherein the computer further determines values of parameters including seawater and seabed electrical conductivity. 前記パラメータの値に基づいて前記移動体の速度及び前記電界の信号の受信位置との最接近位置の推定検出をさらにコンピュータに行わせることを特徴とする請求項12〜14のいずれかに記載の移動体位置等推定検出方法のプログラム。   15. The computer according to claim 12, further causing the computer to perform estimation and detection of the closest position to the speed of the moving body and the reception position of the electric field signal based on the parameter value. A program for a method for detecting and detecting the position of a moving object. 前記電界の強度又は前記パラメータの値に基づいて前記移動体又はその種別の判断をさらにコンピュータに行わせることを特徴とする請求項12〜14のいずれかに記載の移動体位置等推定検出方法のプログラム。
The mobile object position estimation detection method according to any one of claims 12 to 14, wherein the computer further makes a determination of the mobile object or its type based on the intensity of the electric field or the value of the parameter. program.
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