JP4635732B2 - 船体磁気測定システム - Google Patents

Description

この発明は、航行する艦艇等の船体が発する磁気を測定する船体磁気測定システムに関する。

一般に、艦艇等の船舶の船体から発生する磁気を測定して評価するのに、図７に示すように、海底４に設置する３軸の磁気検知器３で、その海域５に停泊あるいは航行してくる船舶６の発生する磁界を計測する一方、その船舶６と磁気検知器３との相対的な位置関係を、船舶６の船体上あるいは管理棟１に設けたレーザ光源を用いた測距方式で計測する。この船舶６と磁気検知器３との相対的な位置関係は、ＧＰＳを用いて測定する場合もある。この計測した相対位置データを、船舶６上のアンテナ７から、陸上に設けた管理棟１のアンテナ８に送信し、あるいは管理棟１で得られ、管理棟１のデータ処理装置２で、磁気検知器３で検知した測定磁界と、船体６と磁気検知器３の相対距離とから、船舶６の磁気モーメントを逆計算し、得られた磁気モーメントから、消磁基準と比較する基準の水深に水深換算なども行い、その基準水準の点の磁界を計算し、消磁基準と比較することでで、船体磁気の評価を行うようにしている（例えば特許文献１参照）。

従来の船体磁気測定システムにおいて、測定処理の一例を図８に示すフロー図を参照し、概要を説明する。処理が開始されると測定時間ｔを０とし（ステップＳＴ１１）、続いて、ステップＳＴ１２において、磁気検知器3に対する船体６の位置を計測し、船位（ｘ、ｙ、ｚ）を得るとともに、磁気検知器3により、磁気（Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚ）を測定する（ステップＳＴ１３）。次に時間ｔがｔｌ（測定終了タイム）か否かを判定し（ステップＳＴ１４）、ｔ＝ｔｌでない場合は、ステップＳＴ１２にもどり、船位及び磁気の測定を時間の経過とともに繰り返す。

時間ｔがｔｌに達すると、すなわち測定終了タイムとなると、次に船舶の進行方向に対する船首尾方向のズレ角、つまりヘッデイング角Ψを測定する（ステップＳＴ１５）。続いてステップＳＴ１６へ移行し、データ解析を行い、磁気モーメントＭｘ，Ｍｙ、Ｍｚを次式〔１〕を解いて求める。

さらに式〔２〕より、ヘッデイング角Ψの補正で、船体の磁気モーメント（Ｍｌ，Ｍａ、Ｍｖ）を算出する（ステップＳＴ１７）。そして求めた磁気モデルによる基準水深における磁界を計算し（ステップＳＴ１８）、この基準水深での磁界と基準磁界を比較して、船体の磁気評価を行う。

特公平５−３３３５２号公報

上記した船体磁気測定システムで、実際に航行中の船舶を測定する場合、波浪などにより連続的に動揺し、ヘッデイング角度などは、時間によって変化する。この動揺が測定磁界に影響を及ぼす。従来は、この動揺による補正用の角度は、ヘッデイング角のみで、しかも１回の測定データしか与えられないため、磁気モーメントは正確に求めることが出来ない。つまり、測定時に船舶の動揺が大きい場合、船体磁気を正確に評価できない、という問題がある。

この発明は、上記問題点に着目してなされたものであって、船体の発生磁気モーメントを正確に算出できる船体磁気測定システムを提供することを目的とする。

この発明の船体磁気測定システムは、被測定船体からの磁界を３軸磁気検知器で検知し、この検知磁界と被測定船体に対する磁気検知器の距離とから被測定船体の発生磁界を測定するシステムにおいて、前記被測定船体に備える船体のピッチング角、ローリング角及びヘッデイング角を求める運動センサと、この運動センサで求めるピッチング角、ローリング角及びヘッデイング角により前記被測定船体の発生磁界の補正演算を行う手段とを、備える。

この発明によれば、船舶の停泊中あるいは航行中にピッチング角、ローリング角、及びヘッデイング角を運動センサで測定し、磁気モーメントを逆算する際に、その都度、動揺角度で補正するので、より正確に船舶の磁気モーメントを算出することができ、結果として、正確に船舶の評価を行うことが出来る。

以下実施の形態により、この発明をさらに詳細に説明する。図１は、この発明の一実施形態である船体磁気測定システムの概略構成を示す図である。

この実施形態システムにおいては、海底４に３軸の磁気検知器３を備え、海域５に船舶６が停泊、または航過する際に、磁気検知器３で磁界を測定し、陸上の管理棟１に設けるデータ処理装置２に取り込み、船舶６と管理棟１との間でアンテナ７,８を介して、データの授受を行う。そして、デ−タ処理装置２において、磁気検知器３で検知した測定磁界と船体６と磁気検知器３の相対距離から船舶６の磁気モーメントを算出する機能を備えている。もっとも、これらの機能・構成は、図７に示す従来のシステムと同様である。

この実施形態システムでは、船舶６上に運動センサ９を備えている。船舶６は航行中に、常に同一姿勢ではなく、進行方向、鉛直方向、左右舷方向に動揺する。この、動揺は、図６を参照し次のように定義される。

今、船舶６の船首尾方向Ｌ、左右舷方向Ａ、鉛直方向をＭとする（図５参照）。図６の（ａ）に示すように、船体６が船首尾方向に上下動し、動揺した時の、船体６の垂直線と鉛直方向のなす角θをピッチング角と定義される。また、図６の（ｂ）に示すように船舶６が左右舷方向に振動し、水平線に対する船舶６の左右舷方向Ａとなす角Φをローリング角と定義される。さらに、図６の（ｃ）に示すように、船舶６の進行方向に対する船首尾方向Ｌの振動により、両者のなす角Ψをヘッデイング角と定義される。

運動センサ９は、必要なタイミングに連続して、ピッチング角Θ、ローリング角Φ、ヘッデイング角Ψを測定する。測定した各動揺角は、アンテナ７，８を介して,管理棟１のデータ処理装置２に送信される。

図２に、上記実施形態船体磁気測定システムの回路構成であるブロック図を示す。データ処理装置２は、送／受信部２１、センサＩ／Ｆ２２、ＣＰＵ２３、記憶部２４、及び表示部２５を備えている。送／受信部２１は無線で航行中の船舶６とデータの授受が可能であり、例えば運動センサ９が検出したピッチング角Θ、ローリング角Φ、ヘッデイング角Ψ等の動揺角データを受信し、記憶部２４に、その受信データを記憶する。磁気検知器３で検知された３軸磁界Ｂｘ，Ｂｙ、Ｂｚは、センサＩ／Ｆ２２を介して記憶部２４に、その受信データが記憶される。ＣＰＵ２３は、記憶部２４に記憶された３軸磁気データ及び船舶６と磁気検知器３との相対的距離ｒ及び動揺角を用いて船舶６の磁気モーメントＭｘ、Ｍｙ，Ｍｚを算出する。

船舶６と磁気検知器３の相対距離は図４に示すようにｒとすると、磁気検知器３によって測定される磁界Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚ（Ｔ）は、磁気検知器３の位置Ｐを基準とする船舶６の座標（ｘ，ｙ，ｚ）（ｍ）と、船舶船６の磁気モーメントＭｘ，Ｍｙ，Ｍｚ（ｗｂ・ｍ）を用いて次式〔３〕で計算することが出来る。

ここで、船舶６の固有の磁気モーメントを、Ｍl、Ｍａ、Ｍｖとすると、動揺角を考慮した磁気モーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚの値は、以下の式〔４〕で表せる。

この式により、逆算して、Ｍｌ，Ｍａ、Ｍｖを求めることが出来る。これにより、航行中の船舶６が動揺しても動揺角に補正がなされ、正確に船体固有の磁気モーメントＭｌ，Ｍａ，Ｍｖを求めることが出来る。

この、実施形態システムにおいて、磁気測定、及び評価をおこなうときは、図３に示す
フロー図に示す処理を実行する。データ処理装置２では、この処理ルーチンに入ると、ステップＳＴ１において、ｔ（測定時間）を０とする。次にステップＳＴ２へ移行する。ステップＳＴ２においては、船舶６上の運動センサ９によりピッチング角Θ、ローリング角Φ、ヘッデイング角Ψを測定し、記憶部２４に記憶する。次に、ステップＳＴ３へ移行する。

ステップＳＴ３においては、レーザ測距方式により、船体６と磁気検知器３の相対位置（ｘ、ｙ、ｚ）を算出し、記憶部２４に記憶する。続いてステップＳＴ４へ移行する。ステップＳＴ４においては、磁気検知器３により、船舶６から相対距離ｒ離れた検知器設置位置の磁界（Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚ）を測定する。この磁界測定値も記憶部２４に記憶する。次にステップＳＴ５へ移行する。

ステップＳＴ５においては、測定時間ｔ＝ｔｌか？つまり測定終了か否か判定する。測定時間ｔが測定終了タイムｔｌに達していず、測定終了でない場合は、ステップＳＴ２にもどり、次のサンプルタイムのステップＳＴ２〜ステップＳＴ５の処理を、実行する。一方、ステップＳＴ５において測定終了が判定されると、ステップＳＴ６へ移行する。

ステップＳＴ６においては、上記得られたデータによりデータ解析をおこない、船舶６の磁気モデルを計算する。すなわち、上記処理によって求めた磁界Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚと、船舶６から相対距離ｒとにより、船舶６からの磁気モーメントＭｘ，Ｍｙ，Ｍｚを算出する。そして、ステップＳＴ７へ移行する。ステップＳＴ７においては、上記ピッチング角Θ、ローリング角Φ、ヘッデイング角Ψとを式〔４〕に入れ、この〔４〕式を解いて、船舶６の固有の磁気モーメントＭｌ、Ｍａ，Ｍｖを算出する。次ステップＳＴ８へ移行する。

ステップＳＴ８においては、その船舶の種類に応じた基準水深での磁界を、上記磁気モデル、つまり船舶６の固有の磁気モーメントＭｌ、Ｍａ，Ｍｖより、算出する。この磁界と基準磁界との比較などにより、船体磁気評価をおこなう。

なお、上記実施形態において、ステップＳＴ２〜ＳＴ５においては、測定データを得ながら記憶部２４に記憶しているが、これら測定データは、予め測定値を記億部２４に記憶しておき、磁気モデルを計算する処理ルーチンに入ると、ステップ゜ＳＴ２〜ＳＴ４において、それぞれ記憶部２４に記憶しているデータを読み出すようにしてもよい。

この発明の一実施形態船体磁気測定システムを説明する概略図である。 上記実施形態船体磁気測定システムの回路構成を示すブロック図である。 上記実施形態船体磁気測定システムの処理動作説明するフロー図である。 船体の磁気モーメントと、この磁気モーメントによる磁気検知器位置の磁界を説明する図である。 船体の鉛直方向磁気、船首尾方向の磁気、及左右舷方向の磁気を説明する図である。 船体のピッチング角、ローリング角、ヘッデイング角を説明する図である。 従来の船体磁気測定システムを説明する概略図である。 従来の船体磁気測定システムの処理動作の概要を説明するフロー図である。

符号の説明

１ 管理棟
２ データ処理装置
３ ３軸磁気検知器
４ 海底
５ 海域
６ 船舶
・ アンテナ
９ 運動センサ
２１ 送／受信部
２２ センサＩ／Ｆ部
２３ ＣＰＵ
２４ 記憶部
２５ 表示部

Claims (1)

1. 被測定船体からの磁界を３軸磁気検知器で検知し、この検知磁界と被測定船体に対する磁気検知器の距離とから被測定船体の発生磁界を測定する船体磁気測定システムにおいて、
   前記被測定船体に備える船体のピッチング角、ローリング角及びヘッデイング角を求める運動センサと、この運動センサで求めるピッチング角、ローリング角及びヘッデイング角により前記被測定船体の発生磁界の補正演算を行う手段とを、備えることを特徴とする船体磁気測定システム。

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