JPH052271B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、接岸しようとする船舶の、距離、速
度等を超音波により計測して当該船舶に通知し、
適切な速度で接岸できるよう誘導援助する接岸誘
導援助システムに関する。

［従来の技術］ この種の接岸誘導援助システムにおいて、船舶
の接岸速度は、一般に、超音波測距計を使用し
て、所定のサンプリング周期で距離を検出し、こ
の距離の時間変化から計測している。

上記超音波測距計は、岸壁から船舶に向けて超
音波パルスを発射し、船体で反射されて戻つてく
る反射波を受信し、その往復所要時間と音速とか
ら距離を算出する。この場合、往復所要時間は、
送信波の送信をトリガとして、ゲートを開き、反
射波の受信をトリガとして、該ゲートを閉じ、こ
のゲートの開いている間、クロツク回路から出力
される基準クロツクパルスを計数し、その計数値
を基にして時間を算出することにより求める。

ところで、この種の接岸誘導援助システムは、
それが設置されている現場において、例えば、タ
グボートのスクリユウによる泡の巻込、魚、浮遊
物などにより、送信波が目的の船体より手前で反
射されることが起こりやすい。このような反射を
計測すると、異常値、即ち、本来の所要時間より
短い時間でゲートが閉じて異常な計測値となる。

このような状態は、現場の状況によつては多発
することがあり、放置しておくと、誤つたデータ
により船舶の誘導を行なうこととなり、危険であ
る。従つて、計測値が異常値であることを検出し
て、表示データから除去する必要がある。

従来、異常値の検出は、計測値を基準値と比較
して、異常か否かを判定していた。この場合、基
準値としては、既知計測データ、即ち、前回まで
の計測値に基づいて予想される値、例えば、到達
予想距離を使用する。この到達予想距離は、今回
計測時の船速が前回計測時の船速と同一であると
仮定して、前回計測時から今回計測時までの時間
と上記船速値とから算出することができる。

ところで、船舶の動きは一定ではないので、計
測値は、必ずしも予想通りとはならない。そのた
め、基準値との比較のみでは、殆どの場合、異常
値となつてしまう。そこで、従来、基準値には、
一定の許容範囲を設定してある。従つて、今回計
測値が、基準値を中心とする許容範囲内に収まれ
ば、正常値と判定できる。

しかし、上記異常値の検出において、異常値が
連続すると、推定値の根処となる既知計測データ
の計測時点が現時点から離れるので、基準値に大
きな誤差を含むこととなる可能性を否定できな
い。その結果、本来正常値である次の計測値が、
基準値の誤差により「異常値」と判定されること
が起こり得る。しかも、この基準値の誤差は、異
常値が連続するほど大きくなり、計測値から異常
値検出を行う際の誤差が順次増大するという悪循
環に陥りやすい。

そこで、実開昭54−108063号では、異常値が予
め設定した回数連続したとき、当該異常値を正常
値と置き換える手段を備えることにより、異常値
の連続による異常値検出を行う際の誤差が順次増
大するという問題を解決しようとする装置が提案
されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記従来の方法においては、基
準値を設定する根処となるデータは、その時点前
までの計測値によるため、計測誤差を含んでい
る。計測値が正常か否かの判定において、特に許
容範囲が狭い場合には、この誤差のため、正常値
が「異常値」と判定されることが起こりうる。一
方、許容範囲が広すぎると、本来異常値であるの
に、「正常値」と判定されてしまうことが起こり
うる。この場合、誤つたデータが出力されること
となる。船舶の位置が岸壁から離れているときに
は影響が少ないが、船舶が岸壁に接近していると
きには重大な影響を与える。

また許容範囲が狭いと、船舶の速度が大きいと
きには、許容範囲を越えやすくなるため、正常値
でも異常値となつてしまう。一方、許容範囲を広
くすると、速度が小さいときには、逆に、異常値
でも正常値となつてしまう。

本発明は、このような問題点を解決すべくなさ
れたもので、船速が速く、しかも、比較的精度を
要しない時には異常値の発生が少なくなり、一
方、船速が遅く、高精度を要する場合には異常値
検出の誤差を小さくできて、信頼性の高い接岸誘
導を実現できる異常値補償機能を有する接岸誘導
援助システムを提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、接岸しようとする船舶の、距離、速
度等を超音波により計測して当該船舶に通知し、
適切な速度で接岸できるよう誘導援助する接岸誘
導援助システムにおいて、上記問題点を解決する
手段を提供する。

本発明は、例えば、第１図に示すように、送受
波器への送信波の形成と、該送受波器からの受信
波の受信とを行なうと共に、超音波反射所要時間
を検出して計測データとして出力するフロントエ
ンド部と、該計測データから船舶の速度、岸壁ま
での距離等を算出して、表示データとして出力す
る計測データ処理部と、上記表示データを表示す
る表示部とを備えた超音波計測系を有する接岸誘
導援助システムに適用される。

即ち、本発明は、問題点解決手段として、第１
図に示すように、 入力した受信波に基づいて計測したデータの異
常の有無を予め設定した許容範囲と比較して検出
し、異常値であるとき当該計測値の棄却を指示す
る異常値検出手段と、 上記異常値が、予め設定した回数連続して検出
されるか否か監視し、設定回数連続して異常値が
検出されたとき、上記異常値の棄却を停止して、
当該異常値を正常値として出力するよう指示する
異常値正常値置換手段と、上記許容範囲を、遠距
離用の広い許容範囲と近距離用の狭い許容範囲の
少なくとも２段階有し、上記距離がどの距離に属
するか判定し、現在の許容範囲と異なる場合対応
する許容範囲に変更する許容範囲変更手段とを備
えて構成することを特徴とする。

上記許容範囲を変更する距離は、遠近の２段階
の境界に設定することが一般的であるが、距離を
複数段に分け、遠距離から近距離に向つて順次許
容範囲を狭く設定する構成としてもよい。

［作用］ 上記のように構成される本発明の問題点解決手
段において、異常値検出手段は、入力した受信波
に基づいて計測したデータの異常の有無をチエツ
クし、異常があるとき「異常値」と判定し、その
旨の出力、例えば、異常値ステータスを出力す
る。

この異常の有無は、例えば、その時点前までに
得られた既知データにより予測される基準値と比
較して著しく変化した場合に、異常があると判断
する。例えば、超音波送信波が、目的の船舶の手
前にある浮遊物により反射された場合では、既知
データにより著しく短時間で超音波が往復するこ
とになるので、異常と判断する。

この基準値は、既知計測データ、即ち、前回ま
での計測値に基づいて予想される値、例えば、到
達予想距離を使用する。この到達予想距離は、今
回計測時の船速が前回計測時の船速と同一である
と仮定して、前回計測時から今回計測時までの時
間と上記船速値とから算出することができる。

また、この異常有無の判断は、基準値に一定の
許容範囲を設けて、計測データが、この許容範囲
内であれば、「異常なし」と判定する。この許容
範囲は、船舶の現在の位置即ち、岸壁からの距離
により、異らしめるように設定する。この場合に
は、上記許容範囲変更手段は、上記許容範囲を、
遠距離用の広い許容範囲と近距離用の狭い許容範
囲の少なくとも２段階有し、上記距離がどの距離
に属するか判定する機能と、判定して得た許容範
囲が現在の許容範囲と異なる場合、対応する許容
範囲に変更する機能とを有している。例えば、許
容範囲を、近距離では狭く、遠距離では広く設定
する。これにより、遠距離では、誤差が大きくな
る反面、異常値の発生が少なくなり、一方、近距
離では、誤差が小さくなるので、それだけ安全に
なる。

異常値正常値置換手段は、上記異常値が、予め
設定した回数連続して検出されるか否か監視す
る。そして、異常値検出が、連続して予め設定し
た回数に達したとき、上記基準値の算出を停止し
て、当該異常値を正常値として出力するよう指示
する。この指示は、計測データ処理部に対して行
なわれる。即ち、現在検出された異常値を正常値
とするよう、計測データ処理部に指示する。

［実施例］ 本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。

〈実施例の構成〉 第２図に本発明異常値補償機能を有する接岸誘
導援助システムの一実施例の構成を示す。

同図に示す実施例の異常値除去方式は、マイク
ロコンピユータを主要部として備え、このマイク
ロコンピユータに、送受波器６への送信波の形成
と、該送受波器６からの受信波の受信とを行なう
と共に、超音波反射所要時間を検出して計測デー
タとして出力するフロントエンド部５と、該マイ
クロコンピユータに入力を行なうキーボード８
と、該マイクロコンピユータにて形成された情報
を出力する表示装置９とを接続して構成される。

上記マイクロコンピユータは、入力するデータ
の演算、比較、判定、制御等の各種処理を実行す
るマイクロプロセツサ１と、該マイクロプロセツ
サ１の動作プログラムを格納するROM２と、マ
イクロプロセツサ１の作業領域および入力データ
の蓄積等を行なうRAM３と、上記キーボード８
および表示装置９との接続を行なう入出力ポート
７と、これらを接続するバス４とを有して構成さ
れる。

このマイクロコンピユータは、計測データ処理
部として機能するほか、上述した本発明の問題点
解決手段を構成する各要素のうち、異常値検出手
段および異常値正常値置換手段として機能する。
また、本実施例では、許容範囲変更手段としても
機能する。

上記マイクロコンピユータには、異常値正常値
置換手段として機能する場合に、異常値の連続回
数を計数するためのカウンタを設定してある。こ
のカウンタは、ハードウエア、ソフトウエアのい
ずれによつても形成できるが、本実施例では、ソ
フトウエアにより設定してある。

上記フロントエンド部５は、第３図に示すよう
に、送信回路５１と、受信回路５２と、送受信信
号から超音波往復所要時間を計測する時間計測回
路５３と、タイミング信号発生回路５４とを備え
る。

送信回路５１は、バーストパルス状のパルスと
して、タイミング信号発生回路５４からの送信タ
イミングにより一定時間間隔で送信する。

時間計測回路５３は、本実施例では、送信タイ
ミングにより開き、受信信号により閉じる時間計
測ゲートGAと、該ゲートGAを開いている間に
入力するクロツクパルスを計数するカウンタCN
とを備えて構成される。

受信回路５２は、ノイズとの弁別、波形整形等
の処理を行なつて、パルス状の受信信号を出力す
る。なお、前回の反射所要時間と受信時刻を基準
として、今回の反射波の到来が予測される時刻を
中心とする時間帯のみ受信可能とする、予測ゲー
ト方式を採用することができる。この方式によれ
ば、予測時刻の時間帯以外の時刻に入射する雑音
パルスを除去できる。

タイミング信号発生回路５４は、フロントエン
ド部５の各部において必要とするタイミング信号
を形成する。例えば、送信タイミング、ゲート開
閉タイミング等の信号を発生する。

〈実施例の作用〉 次に、上記のように構成される本実施例につい
て、上記各図および第４図を参照して説明する。

本実施例では、フロントエンド部５において、
超音波パルスの送受信、送信から受信までの往復
所要時間の計測、および、計測データの出力を行
なう。

超音波は、送信回路５１からバーストパルス状
のパルスとして、一定時間間隔で送信される。

反射波の受信は、送信波送信後、次の送信まで
の間に受信回路５２で受信される。即ち、受信回
路５２は、タイミング信号発生回路５４からの送
信タイミングを基準として、予め設定した時間経
過後、次の送信波送信前までの時間帯に、受信ゲ
ートを開いて、反射波の受信を可能として待機す
る。この間に反射波が送受波器６に入射すると、
受信回路５２に反射信号が入力する。反射信号
は、この受信回路５２で、ノイズとの弁別、波形
整形等の処理を行なつて、パルス状の受信信号と
して、時間計測回路５３に送られる。

時間計測回路５３は、タイミング信号発生回路
５４からの送信タイミングにより時間計測ゲート
GAを開き、受信信号によりゲートGAが閉じる
までに、このゲートGAを通過した、該タイミン
グ信号発生回路５４から送られるクロツクパルス
を計数する。こ合計数値により、超音波の往復所
要時間を計測する。この計測データは、バス４を
介してマイクロプロセツサ１に送られる。

この後、処理は、フロントエンド部５からマイ
クロプロセツサ１に移る。このマイクロプロセツ
サ１による処理を、第４図に示すフローチヤート
を参照して説明する。

マイクロプロセツサ１は、先ず、時間計測回路
５３から計測データを取込む（ステツプ１）。

また、マイクロプロセツサ１は、前回値（また
は前回までの移動平均値）が予め設定した距離よ
り近いか、遠いかを調べて、遠距離であれば、そ
のまま、範囲の広い許容範囲を使用する。一方、
近距離であれば、狭い許容範囲をROM２から読
み出し、RAM３に、新たな許容範囲として設定
する（ステツプ２，３）。なお、本実施例では、
設定距離は30ｍ、許容範囲は、遠距離では１ｍ、
近距離では0.5ｍに設定してある。

次に、マイクロプロセツサ１は、この計測デー
タが異常値か否か調べる（ステツプ４）。この異
常値であるかどうかは、RAM３に格納してある
基準値と計測値を比較することにより調べる。こ
の場合、基準値としては、既知計測データ、即
ち、前回までの計測値に基づいて予想される値、
例えば、到達予想距離を使用する。この到達予想
距離は、今回計測時の船速が前回計測時の船速と
同一であると仮定して、前回計測時から今回計測
時までの時間と上記船速値とから算出する。

また、この基準値には、上記したように、一定
の許容範囲が付加してあり、今回計測値と基準値
との差を求め、その差が予め設定した許容範囲を
越えていれば、当該計測値を異常値として棄却
し、許容範囲内であれば、正常値と判断する。

異常値発生の原因としては、例えば、超音波
が、回遊する魚や浮遊物により反射されて、船舶
より手前で超音波が戻つてしまい、実際の船舶の
位置より短い距離の計測値となることによる。

異常がない場合には、マイクロプロセツサ１
は、取り込んだ計測データに基づいて、通常の演
算処理、即ち、速度等のデータの算出を行なう
（ステツプ８）。距離は、計測値と音速とから算出
され、速度は、前回の距離と今回の距離との差
と、前記計測時から今回計測時までの経過時間と
から算出する。

この経過時間は、上記送信タイミングの間隔に
対応する。従つて、各送信タイミング間に出力さ
れるクロツクパルスを計数して計測することがで
きる。もつとも、この経過時間は、ほぼ固定的で
あるから、計測せずに、定数として与えてもよ
い。

なお、データの算出において、前回値と今回値
のみならず、さらに、数回前までのデータをも含
めて移動平均値を求め、これを、今回値としても
よい。移動平均によれば、データの変動をある程
度取り除ける。

算出したデータは、RAM３に格納して、前回
値を更新すると共に、表示装置９に送る。

表示装置９では、送られたデータを表示用数字
に変換して、適当な単位を付して表示する（ステ
ツプ11）。

また、マイクロプロセツサ１は、上述したよう
にして得られた計測データに基づき、次回計測時
の基準値を算出して、RAM３の所定領域に格納
して、前回算出された基準値を更新する（ステツ
プ12）。

一方、上記ステツプ４における異常値ステータ
スが出力された場合には、マイクロプロセツサ１
は、ｎを異常値の検出回数として、ｎ＝ｎ＋１な
る演算を行ない、異常値検出回数をソフトウエア
上のカウンタにて計数する（ステツプ５）。そし
て、ｎが、予め設定した回数、ｎ＝10に達したか
否か判断する（ステツプ６）。

上記ステツプ６において、異常値検出回数が予
め設定した回数に達したとき、マイクロプロセツ
サ１は、当該異常値を正常値として使用するよう
指示する（ステツプ７）。これを受けて、マイク
ロプロセツサ１は、計測データ処理部として機能
し、異常値を正常値として、上記ステツプ８を実
行する。

この後は、通常の計測データと同様に処理さ
れ、また、得られたデータは、既知データとし
て、それまでのデータを更新する。

一方、上記ステツプ６において、異常値検出回
数が予め設定した回数に達していないときは、マ
イクロプロセツサ１は、異常値棄却指示を実行す
る（ステツプ９）。また、即ち、計測データ処理
部に対して、当該計測データを使用せず、棄却す
べきことを指示する。即ち、計測データ処理部と
して機能するマイクロプロセツサ１は、自身が出
力した上記異常値棄却指示に従い、本来は次に行
なうべき、ステツプ８の当該計測値に基づく演算
処理を回避する。

そして、本実施例では、計測値に基づくデータ
を表示する代わりに、比較の対象となつた基準値
を推定値として表示するよう指示し、該基準値と
推定値である旨のメツセージとを表示装置９に送
る（ステツプ10）。

上記データを表示装置９にて表示した後（ステ
ツプ11）、マイクロプロセツサ１は、次回計測時
の基準値を算出する。この場合、計測データが棄
却されているので、前回のデータと、前回から次
回計測時までの経過時間とを用いて、次回計測時
の基準値を算出して、RAM３の所定領域に格納
して、前回算出された基準値を更新する（ステツ
プ12）。なお、今回計測値として、推定値である
基準値を使用して、この値を基にして、基準値を
算出することとしてもよい。

このようにして、一連の１計測サイクルを終了
する。

〈実施例の変形〉 上記実施例では、許容範囲の変更を遠近２段階
の距離の境界にて行なつているが、遠距離、中距
離、近距離の３段階等のように、複数段階に対応
して、変更することもできる。また、許容範囲変
更手段を除くこともできる。さらに、船舶の位置
に応じて許容範囲を順次変更する構成としてもよ
い。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、異常値の検出が
予め設定した回数連続したとき、当該異常値を正
常値と置換えるようにできて、異常値の連続によ
る異常値検出を行う際の誤差が順次増大するとい
う悪循環から離脱でき、正常な計測を実現できる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロツク図、第２
図は本発明の一実施例の構成を示すブロツク図、
第３図は上記実施例のフロントエンド部の構成を
しめすブロツク図、および、第４図は上記実施例
の作用を説明するためのフローチヤートである。 １…マイクロプロセツサ、２…ROM、３…
RAM、４…バス、５…フロントエンド部、６…
送受波器、７…入出力ポート、８…キーボード、
９…表示装置、５１…送信回路、５２…受信回
路、５３…時間計測回路、５４…タイミング信号
発生回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 接岸しようとする船舶に超音波を送信して前
   記船舶からの反射波を受信する送受波器を備え、
   前記超音波の往復所要時間を用いて前記船舶の距
   離、速度等を計測して当該船舶に通知し、適切な
   速度で接岸できるよう誘導援助する接岸誘導援助
   システムにおいて、 入力した受信波に基づいて計測したデータの異
   常の有無を予め設定した許容範囲と比較して検出
   し、異常値であるとき当該計測値の棄却を指示す
   る異常値検出手段と、 上記異常値が、予め設定した回数連続して検出
   されるか否か監視し、設定回数連続して異常値が
   検出されたとき、上記異常値の棄却を停止して、
   当該異常値を正常値として出力するよう指示する
   異常値正常値置換手段と、 上記許容範囲を、遠距離用の広い許容範囲と近
   距離用の狭い許容範囲の少なくとも２段階有し、
   上記距離がどの段階に属するか判定し、現在の許
   容範囲と異なる場合、対応する許容範囲に変更す
   る許容範囲変更手段とを有することを特徴とする
   異常値補償機能を有する接岸誘導援助システム。