JP4930206B2 - 制御装置、および速度制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、有線で互いに接続された船体および航走体が予め定められた同一または異なる航路を併走するときに船体の速度を制御する制御装置および速度制御方法に関する。

船舶には、例えば水中障害物を探索するときに用いられる航走体を具備するものがある。航走体は、例えば図６に示すように、ケーブル（誘導電線）で船体に接続された状態のまま船体と併走することがある。

なお、図６（ａ）は、ケーブル６３で接続された航走体６１および船体６２が、同一の航路６４を併走している場合を示す。図６（ｂ）は、航走体６１および船体６２が、互いに平行する航路６５および航路６６を併走する場合を示す。図６（ｃ）は、航走体６１が海中を航走し、船体６２が海面６７上を航走している状態を示す。

ケーブルで互いに接続された航走体および船体が併走するとき、船体から航走体までの距離（相対距離）が短くなるにつれて航走体と船体とが接触する可能性が高くなる。一方、相対距離が長くなるにつれてケーブルが切断する可能性が高くなる。そこで、そのような問題を解決するための方法が提案されており、例えば特許文献１（特開２００２−３１６６９７号公報）に開示されている。

特許文献１には、航走体との相対距離に基づいて船体の航路および速度を補正する制御装置が開示されている。なお、特許文献１に記載の方法では、航走体および船体は、互いに平行する航路をそれぞれ直進するものとされている。

特許文献１に記載の制御装置は、航走体の位置に基づいて予め定められた距離と方向に位置する点を船体が位置すべき目標点と設定する。そして、制御装置は、その目標点と船体が実際に位置する点とを比較し、船体が目標点に位置するようにそれら２点間の距離および方向に応じて船体の航路および速度を補正する。

特許文献１に記載の制御装置によれば、相対距離が一定に保持されるように船体の運動状態が制御されるため、船体と航走体とが互いに平行する航路をそれぞれ直進するように設定されている場合、安全に併走させることが可能となる。
特開２００２−３１６６９７号公報

ケーブルなど有線で互いに接続されて併走する船体および航走体は、直進するだけでなく、例えば図７に示すように、回頭しながら（船首の向きを変えながら）旋回することも考えられる。なお、図７では、航走体６１は航路７１を航走するように設定され、船体６２は航路７２を航走するように設定されている。

航走体６１および船体６２が、図７に示すように併走する場合、相対距離７３は、航走体６１および船体６２が航路７１および航路７２において位置する点に応じて変化する。そのため、特許文献１に記載のように相対距離を一定に保持するように船体６２の運動状態が制御されると、船体６２が航路７２を航走できなくなることが考えられる。

本発明は、上述したような問題を解決するためになされたものであり、有線で互いに接続されて併走する船体および航走体が安全に旋回することが可能な制御装置、および速度制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明による制御装置は、
有線で互いに接続された航走体および船体が予め定められた同一または異なる航路を併走するときに前記船体の速度を制御する装置であって、
前記航走体および船体の運動状態を監視して前記航走体および船体が旋回していることを検知すると、その旨を示す検知信号を出力する監視部と、
前記検知信号が入力されると、前記航走体の位置、および前記船体の位置をそれぞれ検出する位置検出部と、
前記旋回の中心点を中心としたときの、前記航走体の航路における旋回開始位置と前記航走体の現在位置による第１の回転角と、前記船体の航路における旋回開始位置と前記船体の現在位置による第２の回転角とを計測し、前記第１の回転角と前記第２の回転角との差が所定の範囲外の場合にその旨を示す警告信号を出力する回転角計測部と、
前記警告信号に基づいて前記船体の速度を変化させる船体速度制御部と、
を有する。

また、前記回転角計測部は、前記差が前記所定の範囲の下限値よりも小さな場合は第１の警告信号を出力し、前記所定の範囲の上限値よりも大きな場合は第２の警告信号を出力し、
前記船体速度制御部は、前記第１の警告信号が入力された場合には前記船体の速度を下げ、前記第２の信号が入力された場合には前記船体の速度を上げる、
こととしてもよい。
また、前記回転角計測部から前記警告信号が入力されると、警告音を出力する警告手段を有することとしてもよい。

本発明では、有線で互いに接続されて併走する船体および航走体が予め定められた同一または異なる航路において旋回するとき、上述した第１の回転角および第２の回転角がそれぞれ計測される。そして、第１の回転角と第２の回転角との差が所定の範囲外の場合に船体の速度が変化する。

船体の速度が変化すると、船体から航走体までの距離である相対距離が変化するが、このとき上記の回転角の差に基づいて、相対距離が適正であるか否か判断されることとなる。そのため、有線で互いに接続されて併走する船体および航走体が旋回する場合に適した相対距離が保持されることとなる。

本発明によれば、相対距離が適正であるか否か回転角の差に基づいて判断されるため、有線で互いに接続されて併走する船体および航走体は、安全に旋回することが可能となる。

本実施形態の制御装置１について説明する。

図１は、制御装置１の一構成例を示すブロック図である。

制御装置１は、図１に示すように、監視部１１と、位置検出部１２と、回転角計測部１３と、船体速度制御部１４と、を含む構成であり、船体６２に具備される。

監視部１１は、航走体６１および船体６２の運動状態をそれぞれ監視する。そして、監視部１１は、航走体６１および船体６２が旋回していることを検知すると、そのことを示す検知信号を位置検出部１２へ出力する。なお、監視部１１の監視内容には、航走体６１および船体６２それぞれの位置、速度、および進行方向などが含まれる。

位置検出部１２は、監視部１１から上記の検知信号が入力されると、航走体６１および船体６２の位置をそれぞれ検出する。そして、位置検出部１２は、航走体６１および船体６２それぞれの位置を示す位置情報を回転角計測部１３へ出力する。

回転角計測部１３は、位置検出部１２から上記の位置情報が入力されると、その位置情報を用いて航走体６１および船体６２の回転角をそれぞれ計測する。

図２は、航走体６１および船体６２の回転角を説明するための説明図である。

図２に記載の回転角５１および回転角５２は、航走体６１および船体６２の回転角をそれぞれ示す。

航走体６１および船体６２の航路２１が、図２に示すように、旋回の中心を中心点５５として旋回開始点５３から旋回終了点５４まで半円を描くように設定されている場合、回転角５１は、中心点５５から旋回開始点５３までを結ぶ線と、中心点５５から航走体６１が航路２１上に位置する点までを結ぶ線と、のなす角度のことである。

回転角５２は、中心点５５から旋回開始点５３までを結ぶ線と、中心点５５から船体６２が航路２１上に位置する点までを結ぶ線と、のなす角度のことである。

旋回開始点５３および中心点５５それぞれの位置は、航路２１の設定の際に予め定められているため、回転角計測部１３は、それらと位置情報を用いて回転角５１および回転角５２を計測する。

なお、航走体６１が、例えば図３に示すように回頭を繰り返して航路３１を航走する場合、回転角計測部１３は、航走体６１が航路２１を航走しているものとみなして回転角５１を計測する。すなわち、中心点５５および航走体６１が実際に位置する点を結ぶ直線と航路２１との交点を、航走体６１が位置する点と特定して回転角５１を計測する。

回転角計測部１３は、上記のようにして回転角５１および回転角５２を計測すると、下記の式（１）で定義される回転角度差を算出し、算出した回転角度差が所定の範囲内か否か判定する。

回転角度差＝（回転角５１）−（回転角５２）・・・（１）
所定の範囲は、下限値Ｘから上限値Ｙまでの範囲を示し、下限値Ｘは、航走体６１と船体６２とが接触しないようにするために必要な距離に基づいて予め定められている。一方、上限値Ｙは、ケーブル６３の長さに基づいて予め定められている。

回転角計測部１３は、回転角度差が所定の範囲外の場合、その旨を示す警告信号を船体速度制御部１４へ出力する。

船体速度制御部１４は、船体６２の速度を制御する。船体６２の速度は、予め設定されているが、回転角計測部１３から船体速度制御部１４へ警告信号が入力されると、船体速度制御部１４は、警告信号に基づいて船体６２の速度を変化させる。

次に、制御装置１の動作について説明する。

図４は、制御装置１の動作手順を示すフローチャートである。なお、本実施形態では、図５に示すように、航走体６１は船体６２の前方を航走し、航走体６１および船体６２は同一の航路５０を併走するように予め定められている。

まず、監視部１１が航走体６１および船体６２の運動状態を監視する（ステップＳ１）。そして、監視部１１は、監視内容から航走体６１および船体６２が旋回しているか否か判定する（ステップＳ２）。このとき、監視部１１は、航走体６１および船体６２が旋回していることを検知すると、位置検出部１２へ検知信号を出力する。

なお、ステップＳ２において、航走体６１および船体６２が旋回していないと判定された場合には、ステップＳ１の動作に戻る。

位置検出部１２は、監視部１１から検知信号が入力されると、航走体６１および船体６２の位置をそれぞれ検出して、位置情報を回転角計測部１３へ出力する（ステップＳ３）。

回転角計測部１３は、位置検出部１２から位置情報が入力されると、上述した回転角５１および回転角５２を計測する（ステップＳ４）。そして、回転角計測部１３は、上式（１）を用いて回転角度差を算出し、算出した回転角度差が所定の範囲内か否か判定する（ステップＳ５）。

回転角度差が所定の範囲外の場合、回転角計測部１３は、警告信号を船体速度制御部１４へ出力する。このとき、回転角度差が下限値Ｘよりも小さな場合には、回転角計測部１３は第１の警告信号を出力する。回転角度差が上限値Ｙよりも大きな場合には、回転角計測部１３は第２の警告信号を出力する。

なお、ステップＳ５において、回転角度差が所定の範囲内である場合には、ステップＳ１の動作に戻る。

船体速度制御部１４は、回転角計測部１３から第１または第２の警告信号が入力されると、船体６１の速度を変化させる（ステップＳ６）。このとき、第１の警告信号が入力された場合には、船体速度制御部１４は船体６２の速度を下げる。これにより、相対距離が長くなるため、接触を防ぐことが可能となる。

一方、第２の警告信号が入力された場合には、船体速度制御部１４は船体６２の速度を上げる。これにより、相対距離が短くなるため、ケーブル６３の切断を防ぐことが可能となる。

制御装置１は、航走体６１および船体６２が旋回していると判定したときに上述したステップＳ１〜ステップＳ６の動作を繰り返し行う。これにより、航走体６１および船体６２は、適正な相対距離を保持しながら旋回することとなる。

本実施形態では、ケーブル６３で互いに接続されて併走する船体６２および航走体６１が、予め定められた航路５０を旋回するときに、回転角５１および回転角５２がそれぞれ計測される。そして、回転角度差が所定の範囲外の場合に船体６２の速度が変化する。

船体６２の速度が変化すると、相対距離が変化するが、このとき回転角度差に基づいて、相対距離が適正であるか否か判断されることとなる。そのため、有線で互いに接続されて併走する船体および航走体が旋回する場合に適した相対距離が保持されることとなる。

本実施形態によれば、相対距離が適正であるか否か回転角の差に基づいて判断されるため、有線で互いに接続されて併走する船体および航走体は、安全に旋回することが可能となる。

なお、本実施形態では、航走体６１および船体６２が同一の航路を併走する場合について説明したが、図７に示すような、中心点が異なる航路を併走する場合も同様にしてそれぞれの回転角を計測し、回転角度差に基づいて船体６２の速度が制御されるものとする。

また、制御装置１は、警告手段（不図示）を備え、回転角計測部１３が第１または第２の警告信号を警告手段に入力すると、警告手段が警告音を出力することにしてもよい。この場合、船体６２のオペレータに相対距離が適正でないことを認識させることが可能となる。

本実施形態の制御装置の一構成例を示すブロック図である。 航走体及び船体の回転角を説明するための説明図である。 航走体が旋回する航路の一例を示す模式図である。 本発明の制御装置の動作手順を示すフローチャートである。 航走体及び船体の航路の一例を示す模式図である。 （ａ）は、航走体及び船体が同一の航路を併走している場合を示す模式図である。（ｂ）は、航走体及び船体が、互いに平行する航路をそれぞれ併走する場合を示す模式図である。（ｃ）は、航走体が海中を航走し、船体が海面上を航走している状態を示す模式図である。 船体及び航走体が旋回する航路の一例を示す模式図である。

符号の説明

１ 制御装置
１１ 監視部
１２ 位置検出部
１３ 回転角計測部
１４ 船体速度制御部
２１、３１、５０、６４〜６６、７１、７２ 航路
５１、５２ 回転角
５３ 旋回開始点
５４ 旋回終了点
５５ 中心点
６１ 航走体
６２ 船体
６３ ケーブル
６７ 海面
７３ 相対距離

Claims (6)

1. 有線で互いに接続された航走体および船体が予め定められた同一または異なる航路を併走するときに前記船体の速度を制御する装置であって、
   前記航走体および船体の運動状態を監視して前記航走体および船体が旋回していることを検知すると、その旨を示す検知信号を出力する監視部と、
   前記検知信号が入力されると、前記航走体の位置、および前記船体の位置をそれぞれ検出する位置検出部と、
   前記旋回の中心点を中心としたときの、前記航走体の航路における旋回開始位置と前記航走体の現在位置による第１の回転角と、前記船体の航路における旋回開始位置と前記船体の現在位置による第２の回転角とを計測し、前記第１の回転角と前記第２の回転角との差が所定の範囲外の場合にその旨を示す警告信号を出力する回転角計測部と、
   前記警告信号に基づいて前記船体の速度を変化させる船体速度制御部と、
   を有することを特徴とする制御装置。
2. 請求項１に記載の制御装置において、
   前記回転角計測部は、前記差が前記所定の範囲の下限値よりも小さな場合は第１の警告信号を出力し、前記所定の範囲の上限値よりも大きな場合は第２の警告信号を出力し、
   前記船体速度制御部は、前記第１の警告信号が入力された場合には前記船体の速度を下げ、前記第２の信号が入力された場合には前記船体の速度を上げる、
   ことを特徴とする制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の制御装置において、
   前記回転角計測部から前記警告信号が入力されると、警告音を出力する警告手段を有することを特徴とする制御装置。
4. 有線で互いに接続された航走体および船体が予め定められた同一または異なる航路を併走するときに前記船体の速度を制御する方法であって、
   前記航走体および船体の運動状態を監視し、
   前記航走体および船体が旋回していることを検知すると、前記航走体の位置、および前記船体の位置をそれぞれ検出し、
   前記旋回の中心点を中心としたときの、前記航走体の航路における旋回開始位置と前記航走体の現在位置による第１の回転角と、前記船体の航路における旋回開始位置と前記船体の現在位置による第２の回転角とを計測し、
   前記第１の回転角と前記第２の回転角との差が所定の範囲外の場合に前記船体の速度を変化させる、
   ことを特徴とする速度制御方法。
5. 請求項４に記載の速度制御方法において、
   前記差が前記所定の範囲の下限値よりも小さな場合には前記船体の速度を下げ、前記所定の範囲の上限値よりも大きな場合には前記船体の速度を上げる、
   ことを特徴とする速度制御方法。
6. 請求項４または請求項５に記載の速度制御方法において、
   前記差が所定の範囲外の場合に警告する、
   ことを特徴とする速度制御方法。

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