JP4958424B2 - Electric field detection method, apparatus, electric field detection method program, moving object position estimation detection method, apparatus, and moving object position estimation detection method program - Google Patents

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本発明は、ある場において所望する電界の強度だけを精度よく検出するための方法及び装置に関するものである。特に海中における電界検出に関するものである。さらに検出した電界に基づいて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。   The present invention relates to a method and apparatus for accurately detecting only a desired electric field strength in a certain field. In particular, it relates to electric field detection in the sea. Further, the present invention relates to a moving body position detection method for detecting the position of the moving body based on the detected electric field.

電界の時間的変化を検出することにより、物体、事象等の様々な検知が従来から行われている。例えば、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、移動目標の位置(偏奇量)を検出する方法もある(例えば特許文献1参照)。
特開2000−304533号公報
Various detections of objects, events, and the like have been conventionally performed by detecting temporal changes in an electric field. For example, there is also a method for detecting the position (amount of deviation) of a moving target based on orthogonal three-axis components of a signal generated by an electric field generated by a ship (see, for example, Patent Document 1).
JP 2000-304533 A

上記の方法では、海面に自然に発生している電界雑音(ノイズ)は存在しないものと仮定している。そして、この仮定に基づいて、移動体が海水中を移動する場合、検出する電界信号の時系列データは理論式で表すことができるものとし、最小自乗法等を用いて位置等を推定し、検出を行っている。   In the above method, it is assumed that there is no electric field noise (noise) naturally occurring on the sea surface. Based on this assumption, when the moving body moves in seawater, the time series data of the electric field signal to be detected can be expressed by a theoretical formula, and the position etc. is estimated using the least square method, Detection is in progress.

しかしながら、地磁気を横切るように導電性媒質である海水が移動する(潮が流れる)と電磁誘導により誘導起電力が生じる。そして、電界センサが地磁気下の海水中にあると、その周辺に発生した誘導起電力を要因とする浮遊ノイズが、電界センサが検出する電界信号(の時系列データ)に重畳する。その結果、所望する物体、事象等により生じる電界の検出精度が低くなる。潮流速が速くなるほどノイズが多くなり、例えば潮流速が数m/sの環境下でも、位置等の推定検出において精度の低下を招いていた。また、浮遊ノイズのレベルによっては、所望する物体、事象等により生じる電界がノイズに埋もれてしまい、位置等の推定検出を行うことができない可能性もあった。このように、所望する電界以外にも、電界が生ずる要因があり、電界の検出精度を上げためには、常にノイズに対する対策を行っておく必要がある。これは、位置等の推定検出精度を上げるためにも必要である。   However, when seawater, which is a conductive medium, moves across the geomagnetism (tide flows), an induced electromotive force is generated by electromagnetic induction. Then, when the electric field sensor is in seawater under geomagnetism, stray noise caused by the induced electromotive force generated in the vicinity of the electric field sensor is superimposed on the electric field signal (time series data) detected by the electric field sensor. As a result, the detection accuracy of an electric field generated by a desired object, event, or the like is lowered. As the tidal flow velocity increases, the noise increases. For example, even in an environment where the tidal flow velocity is several m / s, the accuracy of the position detection is reduced. In addition, depending on the level of stray noise, an electric field generated by a desired object, event, etc. may be buried in the noise, and it may be impossible to estimate and detect the position or the like. As described above, there is a factor that generates an electric field in addition to a desired electric field, and it is necessary to always take measures against noise in order to increase the detection accuracy of the electric field. This is also necessary in order to increase the estimated detection accuracy of the position and the like.

そこで、本発明は上記のような問題点を解決し、特に海中において、自然に発生する(浮遊)ノイズの影響に対処し、所望の物体、事象等に基づいて生じる電界を高精度に検出できる方法等を提供することを目的とする。また、検出した電界に基づいて、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, copes with the effects of naturally occurring (floating) noise, especially in the sea, and can detect an electric field generated based on a desired object, event, etc. with high accuracy. The purpose is to provide a method and the like. It is another object of the present invention to provide a method and the like that can estimate and detect the position of a moving body with high accuracy based on the detected electric field.

本発明に係る電界検出方法は、海中に設けられた手段により、少なくとも電界及び海水の速度を計測し、海水の速度並びに計測された又は定められた地磁気による磁束密度のデータに基づいて海水が地磁気を横切ることによって生じる誘導起電力に基づく値を算出する工程と、電界から誘導起電力に基づく値の成分を除去する工程とを有するものである。   The electric field detection method according to the present invention measures at least the electric field and the velocity of seawater by means provided in the sea, and the seawater is geomagnetic based on the velocity of the seawater and the measured or determined geomagnetic flux density data. And a step of calculating a value based on the induced electromotive force generated by crossing the line and a step of removing a component of the value based on the induced electromotive force from the electric field.

また、本発明に係る位置等推定検出方法は、海中に設けられた手段により、少なくとも電界及び海水の速度を時系列に計測していき、海水の速度並びに計測された又は定められた地磁気による磁束密度のデータに基づいて、海水が地磁気を横切ることによって生じる誘導起電力の値を算出し、電界から誘導起電力の成分を除去して、海面又は海中を航行する移動体により生じる電界のデータを算出する工程と、推定検出手段が、残差を用いた最小自乗法を適用して、移動体により生じる電界の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工程とを有するものである。   In addition, the position detection and estimation method according to the present invention measures at least the electric field and the velocity of seawater in time series by means provided in the sea, and the magnetic flux due to the velocity of the seawater and the measured or determined geomagnetism. Based on the density data, the value of the induced electromotive force generated by the seawater crossing the geomagnetism is calculated, the component of the induced electromotive force is removed from the electric field, and the electric field data generated by the mobile body navigating the sea surface or the sea is obtained. The calculation step and the estimation detection means apply a least square method using a residual to determine the parameter values such that the value of the electric field data generated by the moving body satisfies the theoretical formula for the point current source And estimating and detecting at least the 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方法は、海中に設けられた手段により、少なくとも電界及び海水の速度を時系列に計測していき、海水の速度並びに計測された又は定められた地磁気による磁束密度のデータに基づいて、海水が地磁気を横切ることによって生じる誘導起電力の値を算出し、電界から誘導起電力の成分を除去して、海面又は海中を航行する移動体により生じる電界のデータを算出する工程と、推定検出手段が、移動体により生じ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工程とを有するものである。   In addition, the position detection and estimation method according to the present invention measures at least the electric field and the velocity of seawater in time series by means provided in the sea, and the magnetic flux due to the velocity of the seawater and the measured or determined geomagnetism. Based on the density data, the value of the induced electromotive force generated by the seawater crossing the geomagnetism is calculated, the component of the induced electromotive force is removed from the electric field, and the electric field data generated by the mobile body navigating the sea surface or the sea is obtained. The value of the parameter that satisfies the step of calculating and the expression expressed by the sum of the electric field component generated by the moving body and the electric field component based on the mirror image electrode virtually set with the sea surface and the sea bottom as a boundary. And estimating and detecting at least the 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、本発明に係る電界検出装置は、電界を3軸方向の各成分で検知する電界検知手段と、海水の速度を3軸方向の各成分で計測する潮流計測手段と、海水の速度並びに計測された又は定められた地磁気による磁束密度の各成分のデータに基づいて、発生する誘導起電力に基づく演算を行って電界浮遊ノイズデータを生成する誘導起電力推定手段と、電界浮遊ノイズデータにより、電界に基づくデータを補正する電界補正手段とを備えたものである。   The electric field detection device according to the present invention includes an electric field detection means for detecting an electric field with each component in three axial directions, a tidal current measurement means for measuring the velocity of seawater with each component in three axial directions, and the speed and measurement of seawater. Based on the data of each component of the magnetic flux density by the determined or defined geomagnetism, the induced electromotive force estimation means for performing the calculation based on the induced electromotive force generated to generate the electric field floating noise data, and the electric field floating noise data, And an electric field correction means for correcting data based on the electric field.

また、本発明に係る電界検出装置は、 磁界を3軸方向の各成分で検知する磁界検知手段をさらに備え、誘導起電力推定手段は、磁界に基づく地磁気による磁束密度の各成分のデータにより演算を行うものである。   The electric field detection device according to the present invention further includes magnetic field detection means for detecting a magnetic field with each component in three axial directions, and the induced electromotive force estimation means is calculated by data of each component of magnetic flux density due to geomagnetism based on the magnetic field. Is to do.

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電界検知手段と、海水の速度を3軸方向の各成分で計測する潮流計測手段と、海水の速度並びに計測された又は定められた地磁気による磁束密度の各成分のデータに基づいて、発生する誘導起電力を電界浮遊ノイズデータとして演算する誘導起電力推定手段と、電界検知手段が検知した電界のデータ及び電界浮遊ノイズデータを時系列に記録するデータ記録手段と、電界浮遊ノイズデータにより電界に基づくデータを補正する電界補正手段と、電界補正手段が補正した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。   In addition, the position and other estimation detection apparatus according to the present invention includes an electric field detection unit that detects an electric field with each component in three axial directions, a tidal current measurement unit that measures the velocity of seawater with each component in three axial directions, and the velocity of seawater. In addition, the induced electromotive force estimation means for calculating the induced electromotive force generated as electric field floating noise data based on the measured or determined magnetic flux density component data, and the electric field data detected by the electric field detection means And a data recording means for recording the electric field floating noise data in time series, an electric field correcting means for correcting the data based on the electric field based on the electric field floating noise data, and the value of the electric field data corrected by the electric field correcting means in the point current source. The parameter value is determined by performing the iterative calculation using the least squares method using the residual until a predetermined convergence condition is satisfied so as to satisfy the theoretical formula of the electric field. Was based on the value of the parameter is obtained by a detecting means for estimating detecting the current and / or future location of the at least mobile.

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電界検知手段と、海水の速度を3軸方向の各成分で計測する潮流計測手段と、海水の速度並びに計測された又は定められた地磁気による磁束密度の各成分のデータに基づいて、発生する誘導起電力を電界浮遊ノイズデータとして演算する誘導起電力推定手段と、電界検知手段が検知した電界のデータ及び電界浮遊ノイズデータを時系列に記録するデータ記録手段と、電界浮遊ノイズデータにより電界に基づくデータを補正する電界補正手段と、電界補正手段が補正し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。   In addition, the position and other estimation detection apparatus according to the present invention includes an electric field detection unit that detects an electric field with each component in three axial directions, a tidal current measurement unit that measures the velocity of seawater with each component in three axial directions, and the velocity of seawater. In addition, the induced electromotive force estimation means for calculating the induced electromotive force generated as electric field floating noise data based on the measured or determined magnetic flux density component data, and the electric field data detected by the electric field detection means The data recording means for recording the electric field floating noise data in time series, the electric field correcting means for correcting the data based on the electric field by the electric field floating noise data, and the value of the electric field data corrected by the electric field correcting means are the moving body. Satisfies the expression expressed as the sum of the electric field component directly emitted from the sea surface 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 sea bottom as the boundary And detecting means for estimating and detecting at least the current and / or future position of the moving object based on the determined parameter value and determining a value of such a parameter by applying a least square method using a residual. It is provided.

また、本発明に係る電界検出装置は、 磁界を3軸方向の各成分で検知する磁界検知手段をさらに備え、誘導起電力推定手段は、磁界に基づく地磁気による磁束密度の各成分のデータにより演算を行うものである。   The electric field detection device according to the present invention further includes magnetic field detection means for detecting a magnetic field with each component in three axial directions, and the induced electromotive force estimation means is calculated by data of each component of magnetic flux density due to geomagnetism based on the magnetic field. Is to do.

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、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を判断する。   In addition, the detection means of the position estimation detection apparatus according to the present invention determines the moving object or its type based on the physical quantity or the parameter value.

また、本発明に係る電界検出方法のプログラムは計測された又は定められた地磁気による磁束密度並びに海中に設けられた手段から得られた少なくとも海水の速度のデータに基づいて、海水が地磁気を横切ることによって生じる誘導起電力に基づく値をデータとして算出する工程と、海中の電界のデータから前記誘導起電力に基づく値の成分を除去して補正した前記電界のデータを算出する工程とをコンピュータに行わせるものである。 Further, the program of the electric field detection method according to the present invention is based on the measured or determined geomagnetic flux density and at least seawater velocity data obtained from means provided in the sea, and the seawater crosses the geomagnetism. And calculating a value based on the induced electromotive force generated as a data and calculating the electric field data corrected by removing a component of the value based on the induced electromotive force from the electric field data in the sea. It is what you want to do.

また、本発明に係る位置等推定検出方法のプログラムは計測された又は定められた地磁気による磁束密度並びに海中に設けられた手段から得られた少なくとも海水の速度のデータに基づいて、海水が地磁気を横切ることによって生じる誘導起電力の値を算出し、海中の電界のデータから誘導起電力の成分を除去して、海面又は海中を航行する移動体により生じる電界をデータとして時系列に算出する工程と、残差を用いた最小自乗法を適用して、移動体により生じる電界の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 program according to the present invention is based on the measured or determined geomagnetic flux density and at least seawater velocity data obtained from means provided in the sea. Calculating the value of the induced electromotive force generated by crossing the sea, removing the component of the induced electromotive force from the electric field data in the sea, and calculating the electric field generated by the moving object navigating the sea surface or the sea as data in time series And the least square method using the residual is applied to determine the parameter value such that the value of the electric field data generated by the moving body satisfies the theoretical formula for the point current source, and the determined parameter value Based on this, at least the present and / or future position of the moving object is estimated and detected by the computer.

また、本発明に係る位置等推定検出方法のプログラムは計測された又は定められた地磁気による磁束密度並びに海中に設けられた手段から得られた少なくとも海水の速度のデータに基づいて、海水が地磁気を横切ることによって生じる誘導起電力の値を算出し、海中の電界のデータから誘導起電力の成分を除去して、海面又は海中を航行する移動体により生じる電界をデータとして時系列に算出する工程と、移動体により生じ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 position estimation detection program according to the present invention is based on the measured or determined geomagnetic flux density and at least seawater velocity data obtained from means provided in the sea. Calculating the value of the induced electromotive force generated by crossing the sea, removing the component of the induced electromotive force from the electric field data in the sea, and calculating the electric field generated by the moving object navigating the sea surface or the sea as data in time series And a step of determining a parameter value that satisfies a formula expressed by a sum of an electric field component generated by a moving body and an electric field component based on a mirror image electrode virtually set with a seawater surface and a sea bottom as a boundary. Based on the value of the parameter, the computer performs at least a step of estimating and detecting the current and / or 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、海中での電界検知において、その電界においてノイズとなる海水が地磁気を横切ることによって生じる誘導起電力に基づく値を算出し、除去することで、より精度の高い電界検出を行うことができる。これにより、例えば電界検出による移動体の位置推定、地震予知等の精度を高めることができる。   According to the present invention, in electric field detection in the sea, more accurate electric field detection is performed by calculating and removing a value based on the induced electromotive force generated when seawater that is noise in the electric field crosses the geomagnetism. be able to. Thereby, for example, the accuracy of the position estimation of the moving body by the electric field detection, the earthquake prediction, etc. can be improved.

また、本発明によれば、海水が地磁気を横切ることによって生じる誘導起電力に基づく成分を除去した上で、移動体により生じる電界を時系列にした電界データから、推定検出手段が、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。   In addition, according to the present invention, the estimation detection means is configured to detect the point current source from the electric field data in which the electric field generated by the mobile body is time-series after removing the component based on the induced electromotive force generated by the seawater crossing the geomagnetism. The value of the parameter that satisfies the theoretical formula is determined, and at least the current and / or future position of the moving object is estimated and detected based on the determined parameter value, so the position and the like are estimated accurately. Detection can be performed.

また、本発明によれば、海水が地磁気を横切ることによって生じる誘導起電力に基づく成分を除去した上で、移動体により生じる電界を時系列にした電界データから、推定検出手段が、移動体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, after removing the component based on the induced electromotive force generated by the seawater crossing the geomagnetism, the estimation detection means is detected from the moving body from the electric field data in which the electric field generated by the moving body is time-series. 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 Thus, at least the current and / or future position of the moving object is estimated and detected, so that 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、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.

本発明によれば、海中での電界検知において、誘導起電力推定手段が、その電界においてノイズとなる海水が地磁気を横切ることによって生じる誘導起電力に基づく値を算出して電界浮遊ノイズデータを生成し、電界補正手段が、電界浮遊ノイズデータにより電界に基づくデータを補正し、ノイズの影響を除去することで、より精度の高い電界検出を行うことができる。これにより、例えば電界検出による移動体の位置推定、地震予知等の精度を高めることができる。   According to the present invention, in the electric field detection in the sea, the induced electromotive force estimation means calculates the value based on the induced electromotive force generated by the seawater that becomes noise in the electric field crossing the geomagnetism, and generates the electric field floating noise data. Then, the electric field correction unit corrects the data based on the electric field based on the electric field floating noise data and removes the influence of the noise, so that the electric field can be detected with higher accuracy. Thereby, for example, the accuracy of the position estimation of the moving body by the electric field detection, the earthquake prediction, etc. can be improved.

また、本発明によれば、磁界検知手段が検知した磁界から得られた地磁気による磁束密度の各成分のデータに基づいて誘導起電力推定手段が電界浮遊ノイズデータを生成するようにしたので、より実測に基づく演算により高精度の演算が期待できる。   Further, according to the present invention, the induced electromotive force estimation means generates the electric field floating noise data based on the data of each component of the magnetic flux density by the geomagnetism obtained from the magnetic field detected by the magnetic field detection means. High-precision calculations can be expected by calculations based on actual measurements.

また、本発明によれば、誘導起電力推定手段が、海水が地磁気を横切ることによって生じる誘導起電力に基づく値を算出して電界浮遊ノイズデータを生成し、電界補正手段が、電界浮遊ノイズデータにより補正した電界に基づくデータから、推定検出手段が、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 induced electromotive force estimation means calculates a value based on the induced electromotive force generated when seawater crosses the geomagnetism to generate electric field floating noise data, and the electric field correction means performs the electric field floating noise data. From the data based on the electric field corrected by the above, the estimated detection means determines a parameter value that satisfies the theoretical formula relating to the point current source, and at least the present and / or future of the moving object based on the determined parameter value Since the position is estimated and detected, 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、誘導起電力推定手段が、海水が地磁気を横切ることによって生じる誘導起電力に基づく値を算出して電界浮遊ノイズデータを生成し、電界補正手段が、電界浮遊ノイズデータにより補正した電界に基づくデータから、推定検出手段が、移動体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 induced electromotive force estimation means calculates a value based on the induced electromotive force generated when seawater crosses the geomagnetism to generate electric field floating noise data, and the electric field correction means performs the electric field floating noise data. From the data based on the electric field corrected by, the estimated detection means satisfies the expression expressed by the sum of the electric field component directly emitted from the moving body and the electric field component based on the mirror image electrode virtually set with the seawater surface and sea bottom as the boundary. The value of such a parameter is determined, and at least the current and / or future position of the moving object is estimated and detected based on the determined parameter value, so that a more realistic result can be obtained and accurately Position and the like can be estimated and detected.

また、本発明によれば、磁界検知手段が検知した磁界から得られた地磁気による磁束密度の各成分のデータに基づいて誘導起電力推定手段が電界浮遊ノイズデータを生成するようにしたので、より実測に基づく演算により高精度の演算が期待できる。   Further, according to the present invention, the induced electromotive force estimation means generates the electric field floating noise data based on the data of each component of the magnetic flux density by the geomagnetism obtained from the magnetic field detected by the magnetic field detection means. High-precision calculations can be expected by calculations based on actual measurements.

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、移動体の速度及び電界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 electric field signal based on the determined parameter value, so that the position other than the position is detected. Further information can be 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.

本発明によれば、海中での電界検知において、その電界においてノイズとなる海水が地磁気を横切ることによって生じる誘導起電力に基づく値を算出し、除去する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、より精度の高い電界検出を行うことができる。これにより、例えば電界検出による移動体の位置推定、地震予知等の精度を高めることができる。   According to the present invention, in the electric field detection in the sea, the computer calculates the value based on the induced electromotive force generated by the seawater that becomes noise in the electric field crossing the geomagnetism, and causes the computer to execute the program to be removed. Electric field detection with higher accuracy can be performed. Thereby, for example, the accuracy of the position estimation of the moving body by the electric field detection, the earthquake prediction, etc. can be improved.

また、本発明によれば、海水が地磁気を横切ることによって生じる誘導起電力に基づく成分を除去した上で、移動体により生じる電界を時系列に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, after removing the component based on the induced electromotive force generated when seawater crosses the geomagnetism, the theoretical formula related to the point current source is obtained from the electric field data in which the electric field generated by the moving body is time-series. Since the value of the parameter that satisfies the condition is determined, and the computer is caused to execute a program that estimates and detects at least the current and / or future position of the moving object based on the determined parameter value, the position is accurately determined. Etc. can be 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、海水が地磁気を横切ることによって生じる誘導起電力に基づく成分を除去した上で、移動体により生じる電界を時系列にした電界データから、移動体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。   In addition, according to the present invention, after removing a component based on an induced electromotive force generated when seawater crosses the geomagnetism, an electric field component directly emitted from the moving object from electric field data obtained by chronologically generating an electric field generated by the 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 computer is caused to execute a program that estimates and detects the current and / or future 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電界検出装置を一部に有する移動体位置等検出装置の構成ブロック図である。ここで、本実施の形態では、海面又は海中を移動する航走体を移動体と想定して説明する。そのため、移動体位置等検出装置は海中(海底も含む)に設けられている。そして、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。移動体位置等検出装置(特に電界検知器1)が設けられている場所については、特に限定するものではないが、海水の塩分濃度が安定している場所だと電界等の検知精度をさらに高くし、移動体の位置等の推定、検出の精度も高めることができる。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a moving body position detecting device partially including an electric field detecting device according to a first embodiment of the present invention. Here, in this Embodiment, the navigation body which moves the sea surface or the sea is assumed and demonstrated. Therefore, the moving body position detection device is provided in the sea (including the seabed). The medium that conducts electricity is seawater (therefore, 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. The location where the moving body position detection device (especially the electric field detector 1) is provided is not particularly limited. However, if the seawater salinity is stable, the detection accuracy of the electric field and the like is further increased. In addition, the accuracy of estimation and detection of the position of the moving body can be improved.

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。   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. .

また、磁気検知器(磁気センサ)2も、磁界(磁束密度)を信号として検知(受信)し、電気信号(以下、磁界信号という)に変換する(場合によっては、検知した他の磁気的物理量に基づく信号に基づいて磁束密度を算出した電気信号を磁界信号とすることもある)。磁気検知器2も、電界検知器1と同様に直交座標系の3軸方向での検知ができるものとする。本実施の形態では、主に電界検知器1に発生する誘導起電力を算出するための演算に用いる。   The magnetic detector (magnetic sensor) 2 also detects (receives) a magnetic field (magnetic flux density) as a signal and converts it into an electric signal (hereinafter referred to as a magnetic field signal) (in some cases, other detected magnetic physical quantities). The electric signal obtained by calculating the magnetic flux density based on the signal based on the above may be used as the magnetic field signal). Similarly to the electric field detector 1, the magnetic detector 2 can detect in the three-axis directions of the orthogonal coordinate system. In the present embodiment, it is mainly used for calculation for calculating the induced electromotive force generated in the electric field detector 1.

潮流計3は、海水の移動速度(海潮流の速度)を計測し、電気信号(以下、潮流信号という)に変換する。潮流計3についても、3軸方向における速度のそれぞれの成分を潮流信号として送信できるものとする。A/D変換器4a、4b及び4cは、例えばサンプリング等の処理を施して、それぞれ電界信号、磁界信号及び潮流信号をデジタルデータの信号に変換する(以下、各信号に基づくデータを電界信号データ、磁界信号データ及び潮流データという)。ここで、電界検知器1及び磁気検知器2の距離は、装置と移動体との間の距離に比べ、無視できるほど小さいので、それぞれの座標系の原点が同じである(同位置にある)ものとする。また、電界検知器1、磁気検知器2及び潮流計3については、3軸の方向(座標系)が同じであるとする。   The tide meter 3 measures the moving speed of seawater (the speed of the sea tide) and converts it into an electrical signal (hereinafter referred to as a tide signal). Also for the tide meter 3, it is assumed that each component of the velocity in the three-axis directions can be transmitted as a tide signal. The A / D converters 4a, 4b, and 4c, for example, perform processing such as sampling and convert electric field signals, magnetic field signals, and power flow signals into digital data signals (hereinafter, data based on each signal is converted into electric field signal data). , Magnetic field signal data and tidal current data). Here, since the distance between the electric field detector 1 and the magnetic detector 2 is negligibly small compared to the distance between the apparatus and the moving body, the origins of the respective coordinate systems are the same (in the same position). Shall. Further, the electric field detector 1, the magnetic detector 2, and the tide meter 3 are assumed to have the same three-axis direction (coordinate system).

傾斜計5は、例えば海面に対して鉛直な方向をZ軸としたときに、移動体位置等検出装置(特に電界検知器1、磁気検知器2、潮流計3)の傾斜の程度を計測し、計測に基づくデータを含む信号(以下、このデータを傾斜データという)を、誘導起電力推定器6及び電界信号処理器7に送信する。そして、誘導起電力推定器6は、傾斜データに基づいて潮流データ及び磁界信号データを補正し、補正したデータにより、海水の流れにより生じる誘導起電力の値を推定演算し、電界浮遊ノイズ推定データとしてデータ収集器8に記録させる。また、電界信号処理器7は、傾斜データに基づいて電界信号データを補正し、その電界信号データをデータ収集器8に記憶させる(ここで、以後の説明では、電界信号データ、磁界信号データ及び潮流データは、傾斜による影響を受けていない状態のデータであるものとする)。   The inclinometer 5 measures the degree of inclination of the moving body position detection device (in particular, the electric field detector 1, the magnetic detector 2, and the tide meter 3) when the direction perpendicular to the sea surface is the Z axis. Then, a signal including data based on the measurement (hereinafter, this data is referred to as inclination data) is transmitted to the induced electromotive force estimator 6 and the electric field signal processor 7. Then, the induced electromotive force estimator 6 corrects the tidal current data and the magnetic field signal data based on the inclination data, and estimates and calculates the value of the induced electromotive force generated by the seawater flow based on the corrected data. Is recorded in the data collector 8. The electric field signal processor 7 corrects the electric field signal data based on the inclination data, and stores the electric field signal data in the data collector 8 (here, in the following description, the electric field signal data, the magnetic field signal data, The tidal current data is assumed to be unaffected by the slope).

データ収集器8は、データ処理部8Aとデータ記録部8Bで構成される。データ処理部8Aは、いわゆるデータベース管理システム(DBMS)である。電界信号データ及び電界浮遊ノイズ推定データと時刻データとを関連づける処理を行う。また、データ記録部8Bは記録装置(手段)で構成されており、電界信号データ、電界浮遊ノイズ推定データ及び時刻データを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8はいわゆるデータベースの役割を果たす。   The data collector 8 includes a data processing unit 8A and a data recording unit 8B. The data processing unit 8A is a so-called database management system (DBMS). A process of associating the electric field signal data and the electric field floating noise estimation data with the time data is performed. The data recording unit 8B is composed of a recording device (means), and records electric field signal data, electric field floating noise estimation data, and time data for at least a certain time or a certain number. This data collector 8 serves as a so-called database.

位置等推定検出器9は、電界信号データ補正部9a及び位置等推定検出部9bで構成される。電界信号データ補正部9aは、電界信号データ及び電界浮遊ノイズ推定データに基づいて演算を行い、電界信号補正データを生成する。また、位置等推定検出部9bは、電界信号補正データに基づいて移動体の位置等を推定演算し、検出を行う。   The position etc. estimation detector 9 includes an electric field signal data correction unit 9a and a position etc. estimation detection unit 9b. The electric field signal data correction unit 9a performs calculation based on the electric field signal data and the electric field floating noise estimation data, and generates electric field signal correction data. The position etc. estimation detection unit 9b estimates and calculates the position of the moving body based on the electric field signal correction data.

ここで、誘導起電力推定器6、電界信号処理器7、位置等推定検出器9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。ここではそれぞれ別の機器(手段)として構成しているが、例えば、各器が行うプログラムに基づく処理を1つの制御演算処理装置により行うようにしてもよい。   Here, the induced electromotive force estimator 6, the electric field signal processor 7, and the position etc. estimation detector 9 are composed of control arithmetic processing means such as a computer centering on a CPU (Central Processing Unit), for example. 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. Here, each device is configured as a separate device (means). However, for example, processing based on a program performed by each device may be performed by one control arithmetic processing device.

なお、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、移動検知器を設け、移動体の接近、移動を判断し、例えばデータ収集器8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。また、深度計を電界検知器1の近辺に備えることで、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。そのため、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。   Although not an indispensable means in the apparatus according to the present embodiment, an approach detector and a movement detector are provided to determine the approach and movement of the moving object. For example, the data collector 8 starts or ends the recording of the electric field signal. Etc. can also be controlled. Further, by providing a depth meter in the vicinity of the electric field detector 1, in the case of a ship in which the moving body travels on the water surface, for example, the depth (height) that is the distance in the Z-axis direction is measured, and the known value is obtained. Can be used. Therefore, the number of parameters (unknown variables) described later can be reduced.

本実施の形態では、例えば移動体が発する電流等により生じる電界の強度に基づいて移動体の位置等の推定を行うが、海中においては自然現象により電界を発生させる要因が存在する。例えば、導電体である海水が例えば潮流として移動し、地磁気(地球による磁界)を横切ることで誘導起電力が発生する。この誘導起電力が移動体により生じる電界に対するノイズとなり、海中(又は海底)の電界検知器1による電界信号に加わるため、この電界信号に基づく電界信号データによる位置等の推定は、精度が低くなる。   In this embodiment, for example, the position of the moving body is estimated based on the strength of the electric field generated by the current generated by the moving body, but there are factors that generate an electric field due to a natural phenomenon in the sea. For example, seawater as a conductor moves as, for example, a tidal current, and an induced electromotive force is generated by crossing geomagnetism (magnetic field by the earth). Since this induced electromotive force becomes noise with respect to the electric field generated by the moving body and is added to the electric field signal by the electric field detector 1 in the sea (or the bottom of the sea), the estimation of the position and the like by the electric field signal data based on this electric field signal has low accuracy. .

そこで、本実施の形態では、装置が設けられた位置における海水(導電体)の速度(潮流計3により得られる潮流データ)と装置が設けられた位置における地磁気による磁束密度(磁気検知器2により得られる磁界信号データ)とに基づいて誘導起電力推定器6が推定演算を行い、誘導起電力(これを誘導起電力eとする)を時系列に算出する。この誘導起電力eの成分が電界検知器1に基づく電界信号に含まれる電界浮遊ノイズであるとして、誘導起電力eに基づく電界浮遊ノイズデータ(この値をE’とする)を生成し、データ収集器8に記録させる。   Therefore, in the present embodiment, the velocity of the seawater (conductor) at the position where the device is provided (the tidal current data obtained by the tide meter 3) and the magnetic flux density due to geomagnetism at the position where the device is provided (by the magnetic detector 2). The induced electromotive force estimator 6 performs an estimation calculation based on the obtained magnetic field signal data), and calculates the induced electromotive force (this is referred to as induced electromotive force e) in time series. Assuming that the component of the induced electromotive force e is an electric field floating noise included in the electric field signal based on the electric field detector 1, electric field floating noise data based on the induced electromotive force e (this value is set as E ′) is generated, and the data Let the collector 8 record.

誘導起電力推定器6が推定演算する誘導起電力eは、地磁気による磁束密度B及び潮流速(海水の速度)vに基づいて次式(1)で表される。ここで、磁束密度B及び潮流速vはベクトルであり、誘導起電力eは磁束密度Bと潮流速vとの外積となる。また誘導起電力eもベクトルである。ここで、磁束密度B、潮流速v、誘導起電力eの方向は互いに直交する(フレミングの右手の法則)。   The induced electromotive force e estimated by the induced electromotive force estimator 6 is expressed by the following equation (1) based on the magnetic flux density B and the tidal velocity (seawater velocity) v due to geomagnetism. Here, the magnetic flux density B and the tidal flow velocity v are vectors, and the induced electromotive force e is an outer product of the magnetic flux density B and the tidal flow velocity v. The induced electromotive force e is also a vector. Here, the directions of the magnetic flux density B, the tidal flow velocity v, and the induced electromotive force e are orthogonal to each other (Fleming's right-hand rule).

Figure 0004958424
Figure 0004958424

一方、電界信号処理器7により電界信号データ(この値をE1とする)もデータ収集器8に記録される。そして、電界信号データ補正部9aが、E1及びE’に基づいて、各時刻における補正した電界(移動体により生じる電界)を次式(2)に基づいて算出し、電界信号補正データ(この値をEとする)とする。ここで、E、E1及びE’は3次元のベクトルである。
E=E1−E’ …(2)
On the other hand, electric field signal data (this value is set to E1) is also recorded in the data collector 8 by the electric field signal processor 7. Then, the electric field signal data correction unit 9a calculates the corrected electric field (electric field generated by the moving body) at each time based on E1 and E ′ based on the following equation (2), and the electric field signal correction data (this value) Is E). Here, E, E1, and E ′ are three-dimensional vectors.
E = E1-E ′ (2)

図2は移動体の位置と移動体により生じる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(銅合金等)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 generated by the moving body. 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 serves as an anode (steel) and a propeller serves as a cathode (copper alloy or the like), 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)。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を行う。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). In the present embodiment, by performing calculation according to a point current source that is a monopole, accurate detection of the position of the moving body and the like is performed based on an equation 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(3)〜(5)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 (3) to (5).

X =ΣIσi・Xi/(Xi 2+Yi 2+Zi 23/2 …(3)
y =ΣIσi・Yi/(Xi 2+Yi 2+Zi 23/2 …(4)
z =ΣIσi・Zi/(Xi 2+Yi 2+Zi 23/2 …(5)
E X = ΣI σ i · X i / (X i 2 + Y i 2 + Z i 2 ) 3/2 (3)
E y = ΣI σ i · Y i / (X i 2 + Y i 2 + Z i 2 ) 3/2 (4)
E z = ΣI σ i · Z i / (X i 2 + Y i 2 + Z i 2 ) 3/2 (5)

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 …(6)
1 =Y0 +Vsinα・t …(7)
とし、
i =X1 +di ・cosα・t …(8)
i =Y1 +di ・sinα・t …(9)
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 (6)
Y 1 = Y 0 + Vsin α · t (7)
age,
X i = X 1 + d i · cos α · t (8)
Y i = Y 1 + d i · sin α · t (9)
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 point 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(10)のように設定される。ここで、前述したように、水深計により海面までの距離が既知であり、これにより移動体までのZ軸方向の距離が既知の場合はZi をパラメータに含めなくてもよい。
e =(Iσi,di ,X0 ,Y0 ,Zi ,V,α) …(10)
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 (10). Here, as described above, when the distance to the sea surface is known by the depth gauge, and the distance in the Z-axis direction to the moving body is known, Z i may not be included in the parameter.
a e = (I σi, d i, X 0, Y 0, Z i, V, α) ... (10)

位置等推定検出部9bは、実際の検知により得られた電界に基づく値(電界信号補正データの値E)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(11)〜(13)が成立する。 The position estimation detection unit 9b adjusts each parameter by the least square method so that the value based on the electric field obtained by actual detection (the value E of the electric field signal correction data) satisfies the theoretical formula, and sets the parameter value. 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, taking into account the balance between 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 an electric field signal (electric field signal data), the following equations (11) to (13) are established.

e te ・Δae =−Pe te …(11)
e te =Pex t ex+Pey t ey+Pez t ez …(12)
e te =Pex t ex+Pey t ey+Pez t ez …(13)
P e t P e · Δa e = -P e t r e ... (11)
P e t P e = P ex t P ex + P ey t P ey + P ez t P ez ... (12)
P e t r e = P ex t r ex + P ey t r ey + P ez t r ez ... (13)

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、位置等推定検出部9bは、(13)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、実際の信号によって得られた電界信号補正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、α、di の値を(6)、(7)式や(8)、(9)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。 Then, the position etc. estimation detection unit 9b then continues until the sum of squares of the residual in the equation (13) satisfies a predetermined convergence condition (for example, the sum of squares of the residual is equal to or less than a predetermined value or the rate of change of the sum of squares is reduced) Iterative calculation is performed (until the value becomes a predetermined value or less). In this iterative calculation, until it is determined that the moving body is closest, the value calculated based on the electric field signal correction data obtained from the actual signal is used as X 0 , used as an initial value of Y 0. 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. Further, by substituting the determined values of the parameters V, α, d i into the expressions (6), (7), (8), and (9), 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、電界信号補正データ、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。   Further, for example, by associating data such as electrical physical quantities and parameter values generated from a moving body with data on the moving body or its type, the electric field signal correction data and the determined parameter value can be used to determine the moving body or its The type can also be specified.

以上のように、第1の実施の形態によれば、導体である海水が地磁気を横切ることで発生する誘導起電力eを、磁気検知器2からの磁界信号及び潮流計3からの潮流信号に基づいて、誘導起電力推定器6が推定演算し、この誘導起電力eの成分が、電界検知器1からの電界信号に含まれる電界浮遊ノイズであるとして、電界信号データ補正部9aが、電界信号から電界浮遊ノイズの成分を除去した電界信号補正データEを生成するようにしたので、自然現象により発生するノイズの成分を電界信号から除去した上で、補正したデータの値に基づいて位置推定等の演算を行うことができ、より精度の高い位置等の推定を行うことができる。   As described above, according to the first embodiment, the induced electromotive force e generated when the seawater as the conductor crosses the geomagnetism is converted into the magnetic field signal from the magnetic detector 2 and the tidal current signal from the tide meter 3. On the basis of this, the induced electromotive force estimator 6 performs an estimation calculation, and the electric field signal data correction unit 9a determines that the component of the induced electromotive force e is electric field floating noise included in the electric field signal from the electric field detector 1. Since the electric field signal correction data E in which the electric field floating noise component is removed from the signal is generated, the position of the position is estimated based on the corrected data value after removing the noise component generated by the natural phenomenon from the electric field signal. It is possible to perform calculations such as the above, and it is possible to estimate the position and the like with higher accuracy.

そして、電界信号補正データに基づいて、位置等推定検出部9b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。   Then, based on the electric field signal correction data, the least square method is performed by using the theoretical formula of the electric field generated by the current flowing from the point current source of the ship so that the position and the like detection unit 9b obtains a more realistic result. The value of the parameter is determined so that the value based on the electric field signal is applied and the current and / or future position of the moving object is estimated and detected based on the determined value. Estimation and detection can be performed. 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.
上述の実施の形態では、(1)式に基づいて誘導起電力eの推定演算を行い、この値が電界信号に含まれる電界浮遊ノイズと同じ値であるとしてその後の演算を行った。ここで、例えば、電界検知器1の形状等によっては、単純に(1)式に当てはめて推定算出した誘導起電力eの値を、そのまま電界信号に含まれる電界浮遊ノイズの成分と同じものとして扱うわけにはいかない場合がある。そこで、例えば電界検知器1の形状等に応じた補正係数l(lx ,ly ,lz )を定め、次式(14)に示すように誘導起電力eに乗じて補正を行うようにする。そして、補正後の誘導起電力eの成分を時系列に推定した電界浮遊ノイズデータを生成する。これにより、電界検知器1の形状等、環境に応じた電界浮遊ノイズE’の値を算出することができる。ここで、
E’x =lx ・ex
E’y =ly ・ey …(14)
E’z =lz ・ez
Embodiment 2. FIG.
In the above-described embodiment, the estimation calculation of the induced electromotive force e is performed based on the equation (1), and the subsequent calculation is performed assuming that this value is the same value as the electric field floating noise included in the electric field signal. Here, for example, depending on the shape or the like of the electric field detector 1, the value of the induced electromotive force e simply calculated by applying the equation (1) is assumed to be the same as the electric field floating noise component included in the electric field signal. There are cases where it cannot be handled. Therefore, for example, correction coefficients l (l x , l y , l z ) corresponding to the shape of the electric field detector 1 are determined, and correction is performed by multiplying the induced electromotive force e as shown in the following equation (14). To do. And the electric field floating noise data which estimated the component of the induced electromotive force e after correction | amendment in time series are produced | generated. Thereby, the value of the electric field floating noise E ′ according to the environment such as the shape of the electric field detector 1 can be calculated. here,
E ′ x = l x · e x
E ′ y = l y · e y (14)
E ' z = l z · e z

実施の形態3.
上述の実施の形態では、磁気検知器2からの磁界信号に基づく磁界信号データの値を装置が設けられた位置における地磁気の値とし、磁界信号データ及び潮流データに基づいて誘導起電力eを算出した。本発明はこれに限定するものではない。
Embodiment 3 FIG.
In the embodiment described above, the value of the magnetic field signal data based on the magnetic field signal from the magnetic detector 2 is set as the value of the geomagnetism at the position where the device is provided, and the induced electromotive force e is calculated based on the magnetic field signal data and the tidal current data. did. The present invention is not limited to this.

ここで、厳密には、装置が設けられた位置における地磁気も一定ではなく、変化することが多いが、地磁気の変動のみによる海水との間の相対的な速度変化によっては、電界浮遊ノイズとなり得る誘導起電力eは発生しないと考えられる。また、例えば、磁気嵐等による変動が無視できるほど小さいものであれば、例えば、誘導起電力推定器6が、あらかじめ装置を設ける位置における地磁気に関するデータを磁界信号データとして記憶しておき、潮流計3による潮流データに基づいて、実施の形態1と同様に間で誘導起電力eを推定演算を行うようにしてもよい。   Strictly speaking, the geomagnetism at the position where the device is provided is not constant and often changes, but depending on the relative speed change with seawater due to only the geomagnetism fluctuation, electric field floating noise can occur. It is considered that the induced electromotive force e is not generated. For example, if the fluctuation due to a magnetic storm or the like is so small as to be negligible, for example, the induced electromotive force estimator 6 stores data relating to geomagnetism at a position where the device is provided in advance as magnetic field signal data, and the tide meter 3 The induced electromotive force e may be estimated and calculated in the same manner as in the first embodiment based on the tidal current data.

実施の形態4.
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 4 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 seawater (which becomes an electric field signal) is most affected by the atmosphere and the boundary of the seabed (seawater surface and seafloor) having a different dielectric constant (electrical conductivity) from seawater. Therefore, using the mirror image theory, the mirror image point current source for the point current source in the hull is virtually assumed, and the sum of the electric fields generated by all the point current sources is defined as the electric field (electric field signal) generated in the seawater (hull wall, seawater temperature However, it is difficult to consider all the influences, and since it is negligible, 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。位置等推定検出部9b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 processing of the position and the like estimation detection unit 9b is different, the configuration is the same as that of the moving body position and the like detection device of the first embodiment, and therefore 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)の点電流源と海水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)の点電流源と海底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 a mirror image point current source B) paired with the point current source of (a) across the seawater surface.
(C) A mirror image point current source (hereinafter referred to as mirror image point current source C) that is paired with the point current source of (a) across the sea floor.
(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(15)で表される。同様に、電流値IC 電流値ID は次式(16)、(17)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(3)〜(5)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 ) …(15)
C =(σ1 −σ3 )IA /(σ1 +σ3 ) …(16)
D =(σ1 −σ2 )IA /(σ1 +σ2 ) …(17)
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 (15). . Similarly, the current value I C current value I D is expressed by the following equations (16) and (17). Here, in this embodiment, each component of the electric field represented by (3) to (5) 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 ) (15)
I C = (σ 1 −σ 3 ) I A / (σ 1 + σ 3 ) (16)
I D = (σ 1 −σ 2 ) I A / (σ 1 + σ 2 ) (17)

また、(15)〜(17)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(18)〜(20)で表される。
Bx={(σ1 −σ2 )Iσi/(σ1 +σ2 }・Xi
/{Xi 2+Yi 2+(−Zi23/2 …(18)
By={(σ1 −σ2 )Iσi/(σ1 +σ2 )}・Yi
/{Xi 2+Yi 2+(−Zi23/2 …(19)
BZ={(σ1 −σ2 )Iσi/(σ1 +σ2 )}・(−Zi
/{Xi 2+Yi 2+(−Zi23/2 …(20)
When considered based on the equations (15) to (17), the electric field generated by the mirror image point current source B is represented by the following equations (18) to (20).
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 (18)
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 (19)
E BZ = {(σ 1 −σ 2 ) I σ i / (σ 1 + σ 2 )} · (−Z i )
/ {X i 2 + Y i 2 + (− Z i ) 2 } 3/2 (20)

同様に、鏡像点電流源Cにより生じる電界は次式(21)〜(23)で表される。
Cx={(σ1 −σ3 )Iσi/(σ1 +σ3 )}・Xi
/{Xi 2+Yi 2+(2Zs−Zi23/2 …(21)
Cy={(σ1 −σ3 )Iσi/(σ1 +σ3 )}・Yi
/{Xi 2+Yi 2+(2Zs−Zi23/2 …(22)
CZ={(σ1 −σ3 )Iσi/(σ1 +σ3 )}・(2Zs−Zi
/{Xi 2+Yi 2+(2Zs−Zi23/2 …(23)
Similarly, the electric field generated by the mirror image point current source C is expressed by the following equations (21) to (23).
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 (21)
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 (22)
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 (23)

さらに、鏡像点電流源Dにより生じる電界は次式(24)〜(26)で表される。
Dx={(σ1 −σ2 )Iσi/(σ1 +σ2 )}・Xi
/{Xi 2+Yi 2+(Zi−2Zs)23/2 …(24)
Dy={(σ1 −σ2 )Iσi/(σ1 +σ2 )}・Yi
/{Xi 2+Yi 2+(Zi−2Zs)23/2 …(25)
DZ={(σ1 −σ2 )Iσi/(σ1 +σ2 )}・(Zi−2Zs)
/{Xi 2+Yi 2+(Zi−2Zs)23/2 …(26)
Furthermore, the electric field generated by the mirror image point current source D is expressed by the following equations (24) to (26).
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 (24)
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 (25)
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 (26)

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(27)〜(29)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、(27)〜(29)式中、1又は複数の項を省略してもよい。
x =EAx+EBx+ECx+EDx …(27)
y =EAy+EBy+ECy+EDy …(28)
z =EAz+EBz+ECz+EDz …(29)
The electric field (E x , E y , E z ) is finally expressed by the sum of each point current source (point current source) as in the following equations (27) to (29), for example. Become. Here, depending on the environmental conditions and the like, it may be more realistic not to consider all the mirror image point current sources, and the amount of calculation increases when all terms are added. (27) to (29) In the formula, one or more terms may be omitted.
E x = E Ax + E Bx + E Cx + E Dx (27)
E y = E Ay + E By + E Cy + E Dy (28)
E z = E Az + E Bz + E Cz + E Dz (29)

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(30)のように設定される。
e =(Iσi,di ,X0 ,Y0 ,Zi ,V,α,σ* ) …(30)
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. Accordingly, parameters for performing position estimation and the like are set as in the following equation (30).
a e = (I σi, d i, X 0, Y 0, Z i, V, α, σ *) ... (30)

ここで、(27)〜(29)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(31)において、k=1、k’=1の組み合わせ以外で(27)〜(29)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,kdi ,kX0 ,kY0 ,kZi ,kV,α,σ* )…(31)
Here, it is verified whether there is a combination of similar parameters in the equations (27) to (29). 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 ′ that satisfy the expressions (27) to (29) other than the combination of k = 1 and k ′ = 1 in the following expression (31). 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 , kd i , kX 0 , kY 0 , kZ i , kV, α, σ * ) (31)

そして、(30)式のパラメータに基づく(27)〜(29)式と、(31)式のパラメータに基づく(27)〜(29)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の組み合わせしか存在しない。(これは(27)〜(29)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、(27)〜(29)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 (27) to (29) based on the parameters of equation (30) and equations (27) to (29) based on the parameters of equation (31). The values of k and k ′ satisfying this identity are at most finite. Among these values, even if they exist mathematically, there are only combinations of 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 one or two terms out of the second to fourth terms in the equations (27) to (29) are omitted.) Therefore, the moving object is derived from the equations (27) to (29). 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)

以上のように実施の形態4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、位置等推定検出部9b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(排水量)によって、プロペラ、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(排水量)を推定することもできるようになる。   As described above, according to the fourth embodiment, in consideration of the boundary conditions on the sea surface and the sea bottom, a mirror image point current source (electrode) is virtually provided, and the electric field and mirror image point from the point current source on the ship are provided. The equation is set as the electric field generated by the ship with the sum of the electric field generated by the current source (electrode), and the parameter value is set so that the position estimation estimation unit 9b satisfies the value based on the electric field signal by applying the least square method. Since the current position 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, it is possible to obtain a result that is closer to reality, and the position etc. accurately. Can be estimated and detected. Also, for ships navigating the sea surface, the depth of point current sources such as propellers and rudder changes depending on the size (displacement) of the ship (basically, the heavier it is, the deeper it is from the sea surface). Based on the parameter of the height of the point current source (distance with respect to the electric field detector 1 in the Z-axis direction), the size of the ship (the amount of drainage) can be estimated.

実施の形態5.
上述した実施の形態1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 5 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, a case is considered in which a ship in which a plurality of point current sources are arranged in two rows of port and starboard (ship width direction) is considered. 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6.
上述の実施の形態4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実施の形態4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 6 FIG.
In the above-described fourth embodiment, 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 fourth embodiment by applying mirror image theory, the theoretical formula is set using the sum of the electric field formulas of the mirror image point current sources from the dielectric constant of each medium. be able to. 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.

符号の説明Explanation of symbols

1 電界検知器、2 磁気検知器、3 潮流計、4a、4b、4c A/D変換器、5 傾斜計、6 誘導起電力推定器、7 電界信号処理器、8 データ収集器、8A データ処理部、8B データ記録部、9 位置等推定検出器、9a 電界信号データ補正部、9b 位置等推定検出部。
1 electric field detector, 2 magnetic detector, 3 tide meter, 4a, 4b, 4c A / D converter, 5 inclinometer, 6 induced electromotive force estimator, 7 electric field signal processor, 8 data collector, 8A data processing Part, 8B data recording part, 9 position etc. estimation detector, 9a electric field signal data correction part, 9b position etc. estimation detection part.

Claims (20)

海中に設けられた検知計測手段により、少なくとも電界及び海水の速度を計測し、前記海水の速度並びに計測された又は定められた地磁気による磁束密度のデータに基づいて海水が地磁気を横切ることによって生じる誘導起電力に基づく値を算出する工程と、
前記電界から前記誘導起電力に基づく値の成分を除去する工程と
を有することを特徴とする電界検出方法。
At least the electric field and the seawater velocity are measured by the sensing and measuring means provided in the sea, and the seawater crosses the geomagnetism based on the velocity of the seawater and the measured or defined geomagnetic flux density data. Calculating a value based on the electromotive force;
And a step of removing a value component based on the induced electromotive force from the electric field.
海中に設けられた検知計測手段により、少なくとも電界及び海水の速度を時系列に計測していき、前記海水の速度並びに計測された又は定められた地磁気による磁束密度のデータに基づいて、海水が地磁気を横切ることによって生じる誘導起電力の値を算出し、前記電界から誘導起電力の成分を除去して、海面又は海中を航行する移動体により生じる電界のデータを算出する工程と、
推定検出手段が、残差を用いた最小自乗法を適用して、前記移動体により生じる電界の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。
At least the electric field and the seawater speed are measured in time series by the detection and measurement means provided in the sea. Based on the seawater speed and the magnetic flux density data measured or determined, the seawater Calculating the value of the induced electromotive force generated by crossing the electric field, removing the component of the induced electromotive force from the electric field, and calculating the data of the electric field generated by the mobile body navigating the sea surface or the sea;
The estimation detection means applies a least square method using a residual to determine and determine parameter values such that the value of the electric field data generated by the moving body satisfies the theoretical formula relating to the point current source A method of estimating and detecting a position of the moving body, and the like, comprising: estimating and detecting at least a current and / or future position of the moving body based on the value of the parameter.
海中に設けられた検知計測手段により、少なくとも電界及び海水の速度を時系列に計測していき、前記海水の速度並びに計測された又は定められた地磁気による磁束密度のデータに基づいて、海水が地磁気を横切ることによって生じる誘導起電力の値を算出し、前記電界から誘導起電力の成分を除去して、海面又は海中を航行する移動体により生じる電界のデータを算出する工程と、
推定検出手段が、前記移動体により生じ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。
At least the electric field and the seawater speed are measured in time series by the detection and measurement means provided in the sea. Based on the seawater speed and the magnetic flux density data measured or determined, the seawater Calculating the value of the induced electromotive force generated by crossing the electric field, removing the component of the induced electromotive force from the electric field, and calculating the data of the electric field generated by the mobile body navigating the sea surface or the sea;
The estimation detection means determines a value of a parameter that satisfies an expression represented by a sum of an electric field component generated by the moving body and an electric field component based on a mirror image electrode virtually set with a seawater surface and a sea bottom as a boundary, And a step of estimating and detecting at least the current and / or future position of the moving body 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 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2〜5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 any one of claims 2 to 5, further comprising the step of 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2〜6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 any one of claims 2 to 6, wherein the moving object or its type 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電界検知手段と、
海水の速度を3軸方向の各成分で計測する潮流計測手段と、
前記海水の速度並びに計測された又は定められた地磁気による磁束密度の各成分のデータに基づいて、発生する誘導起電力に基づく演算を行って電界浮遊ノイズデータを生成する誘導起電力推定手段と、
前記電界浮遊ノイズデータにより、前記電界に基づくデータを補正する電界補正手段と
を備えたことを特徴とする電界検出装置。
An electric field detection means for detecting an electric field with each component in three axial directions;
Tidal current measuring means for measuring the velocity of seawater with each component in three axial directions;
Based on the data of each component of the magnetic flux density due to the velocity of the seawater and the measured or determined geomagnetism, induced electromotive force estimation means for performing calculation based on the generated induced electromotive force and generating electric field floating noise data,
An electric field detection apparatus comprising: electric field correction means for correcting data based on the electric field based on the electric field floating noise data.
磁界を3軸方向の各成分で検知する磁界検知手段をさらに備え、
前記誘導起電力推定手段は、前記磁界に基づく前記地磁気による磁束密度の各成分のデータにより演算を行うことを特徴とする請求項8記載の電界検出装置。
Magnetic field detection means for detecting a magnetic field with each component in three axial directions;
9. The electric field detection apparatus according to claim 8, wherein the induced electromotive force estimation means performs calculation based on data of each component of magnetic flux density by the geomagnetism based on the magnetic field.
電界を3軸方向の各成分で検知する電界検知手段と、
海水の速度を3軸方向の各成分で計測する潮流計測手段と、
前記海水の速度並びに計測された又は定められた地磁気による磁束密度の各成分のデータに基づいて、発生する誘導起電力に基づく演算を行って電界浮遊ノイズデータを生成する誘導起電力推定手段と、
前記電界検知手段が検知した電界のデータ及び前記電界浮遊ノイズデータを時系列に記録するデータ記録手段と、
前記電界浮遊ノイズデータにより前記電界に基づくデータを補正する電界補正手段と、
該電界補正手段が補正した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。
An electric field detection means for detecting an electric field with each component in three axial directions;
Tidal current measuring means for measuring the velocity of seawater with each component in three axial directions;
Based on the data of each component of the magnetic flux density due to the velocity of the seawater and the measured or determined geomagnetism, induced electromotive force estimation means for performing calculation based on the generated induced electromotive force and generating electric field floating noise data,
Data recording means for recording the electric field data detected by the electric field detection means and the electric field floating noise data in time series,
Electric field correction means for correcting data based on the electric field by the electric field floating noise data;
Iterative calculation by the least squares method using the residual until the electric field data corrected by the electric field correction means satisfies a predetermined convergence condition so that the electric field data of the point current source satisfies the theoretical formula And a detection means for estimating and detecting at least a current and / or future position of the mobile body based on the determined parameter value and performing the determination of a parameter value, etc. Estimated detection device.
電界を3軸方向の各成分で検知する電界検知手段と、
海水の速度を3軸方向の各成分で計測する潮流計測手段と、
前記海水の速度並びに計測された又は定められた地磁気による磁束密度の各成分のデータに基づいて、発生する誘導起電力に基づく演算を行って電界浮遊ノイズデータを生成する誘導起電力推定手段と、
前記電界検知手段が検知した電界のデータ及び前記電界浮遊ノイズデータを時系列に記録するデータ記録手段と、
前記電界浮遊ノイズデータにより前記電界に基づくデータを補正する電界補正手段と、
該電界補正手段が補正し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。
An electric field detection means for detecting an electric field with each component in three axial directions;
Tidal current measuring means for measuring the velocity of seawater with each component in three axial directions;
Based on the data of each component of the magnetic flux density due to the velocity of the seawater and the measured or determined geomagnetism, induced electromotive force estimation means for performing calculation based on the generated induced electromotive force and generating electric field floating noise data,
Data recording means for recording the electric field data detected by the electric field detection means and the electric field floating noise data in time series,
Electric field correction means for correcting data based on the electric field by the electric field floating noise data;
The value of the electric field data corrected by the electric field correcting means is based on a mirror image electrode virtually set with the boundary between the sea surface and the sea bottom as an electric field component directly emitted from a sea surface or a ship navigating in the sea as a moving body. A parameter value satisfying the expression expressed by the sum with the electric field component is determined by applying a least square method using a residual, and at least the current and / or the moving object is determined based on the determined parameter value. Alternatively, a moving body position estimation / detection device, comprising: a detection unit that estimates and detects a future position.
磁界を3軸方向の各成分で検知する磁界検知手段をさらに備え、
前記誘導起電力推定手段は、前記磁界に基づく前記地磁気による磁束密度の各成分のデータにより演算を行うことを特徴とする請求項10又は11記載の移動体位置等推定検出装置
Magnetic field detection means for detecting a magnetic field with each component in three axial directions;
The induced electromotive force estimating means, the moving body position or the like estimated detection apparatus according to claim 10 or 11, wherein the performing operations by the data of each component of the magnetic flux density due to the geomagnetism based on the magnetic field.
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10〜12のいずれかに記載の移動体位置等推定検出装置。   The moving body position according to any one of claims 10 to 12, wherein the detecting means further estimates and detects the speed of the moving body and the closest approach position to the detecting means based on the value of the parameter. Equal estimation detection device. 前記検出手段は、前記物理量の大きさ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10〜12のいずれかに記載の移動体位置等推定検出装置。   The said detection means judges the said mobile body or its classification based on the magnitude | size of the said physical quantity, or the value of the said parameter, The detection detection etc. of a mobile body position in any one of Claims 10-12 characterized by the above-mentioned. apparatus. 計測された又は定められた地磁気による磁束密度並びに海中に設けられた手段から得られた海水の速度のデータに基づいて、海水が地磁気を横切ることによって生じる誘導起電力に基づく値をデータとして算出する工程と、
海中の電界のデータから前記誘導起電力に基づく値の成分を除去して補正した前記電界のデータを算出する工程と
をコンピュータに行わせることを特徴とする電界検出方法のプログラム。
Based on the measured or defined magnetic flux density due to geomagnetism and the seawater velocity data obtained from means installed in the sea, the value based on the induced electromotive force generated by the seawater crossing the geomagnetism is calculated as data. Process,
A program for an electric field detection method, which causes a computer to calculate the electric field data corrected by removing the component of the value based on the induced electromotive force from the electric field data in the sea.
計測された又は定められた地磁気による磁束密度並びに海中に設けられた手段から得られた海水の速度のデータに基づいて、海水が地磁気を横切ることによって生じる誘導起電力の値を算出し、海中の電界のデータから前記誘導起電力の成分を除去して、海面又は海中を航行する移動体により生じる電界をデータとして時系列に算出する工程と、
残差を用いた最小自乗法を適用して、前記移動体により生じる電界の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。
Based on the measured or defined geomagnetic flux density and the seawater velocity data obtained from means installed in the sea, the value of the induced electromotive force generated by the seawater crossing the geomagnetism is calculated. Removing the component of the induced electromotive force from the electric field data, and calculating the electric field generated by the mobile body navigating the sea surface or the sea in time series as data;
By applying a least square method using a residual, a parameter value is determined so that the value of the electric field data generated by the moving body satisfies the theoretical formula relating to the point current source, and the determined parameter value A program for estimating and detecting a moving object position and the like, characterized by causing a computer to perform at least a step of estimating and detecting the current and / or future position of the moving object based on the computer program.
計測された又は定められた地磁気による磁束密度並びに海中に設けられた手段から得られた海水の速度のデータに基づいて、海水が地磁気を横切ることによって生じる誘導起電力の値を算出し、海中の電界のデータから前記誘導起電力の成分を除去して、海面又は海中を航行する移動体により生じる電界をデータとして時系列に算出する工程と、
前記移動体により生じ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。
Based on the measured or defined geomagnetic flux density and the seawater velocity data obtained from means installed in the sea, the value of the induced electromotive force generated by the seawater crossing the geomagnetism is calculated. Removing the component of the induced electromotive force from the electric field data, and calculating the electric field generated by the mobile body navigating the sea surface or the sea in time series as data;
Determining a value of a parameter that satisfies an expression represented by a sum of an electric field component generated by the moving body and an electric field component based on a mirror image electrode virtually set with a seawater surface and a sea bottom as a boundary;
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に対する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17記載の移動体位置等推定検出方法のプログラム。   18. The program according to claim 17, wherein the computer further determines values for 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16〜18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。   19. The computer according to claim 16, 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 signal of the electric field based on the value of the parameter. 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16〜18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 16 to 18, further causing a computer to make 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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