JPH11183109A - 通過位置検出方法及び通過位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁性体目標物の通過位置検出をその大きさに
関係なく可能とする。 【解決手段】 ３軸磁気検出器１を備えた通過位置検出
装置において、所定レベル以上の磁気信号を検出する磁
気レベル検出器５と、サンプリング回路６と、サンプリ
ング信号発生毎に磁性体目標物の合成磁気信号を求める
磁気信号合成手段８と、合成磁気信号の最大値Ｈ_t0を検
出する最大値検出手段１０と、サンプリング信号発生毎
に値Ｈn₂（ｉ）＝｜Ｈｚ｜−√（Ｈx²＋Ｈy²）を演算す
る演算手段９と、その値Ｈn₂（ｉ）を記憶するメモリ１
１と、合成磁気信号の最大値Ｈ_t0が検出されたとき、メ
モリ１１から読み出された所定数の各値Ｈn₂と最大値Ｈ
_t0とから値Ｈn₂／Ｈ_t0を計算する計算手段１２と、その
各値Ｈn₂／Ｈ_t0と、予め定められた重み付け値とを基に
ニューラルネットワーク演算処理を行い、波形識別を行
う波形識別処理手段１３と、その出力と基準値とを比較
する比較手段１４を備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気的条件が未知
の磁性体目標物が、その位置や状態が静止し定点である
磁気検出器から一定範囲内を通過したかどうかをその磁
性体の大小にかかわらず確実に検出できるようにした通
過位置検出方法及び通過位置検出装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】地磁気中の磁性体は磁性体自身の磁化或
いは地磁気によって磁化されている。従って磁性体から
の磁気を検出して当該磁性体の存否を検出することはで
きるが、磁性体の磁化の程度が様々な場合には磁気検出
器の側方、すなわち直横に対しどの程度の距離を通過し
たかを検出することは不可能であった。

【０００３】これを解決するものとして特開昭５５−１
６２０７８号が提案されている。すなわち３軸磁気検出
器を用いたこの磁性体の検出方法は、Ｚ軸を垂直軸とす
る直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の３軸磁気検出器に対しＺ
軸方向が一定のＸＹ平面を移動する磁性体目標物のＺ軸
方向最大磁気成分（絶対値）Ｈv とその時のＸＹ平面の
磁気成分Ｈh との比Ｃ＝Ｈv ／Ｈh をとり、当該比Ｃを
しきい値と比べることにより磁気検出器の側方に対しど
の程度の距離を通過したかを検出するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、磁性体
のＺ軸方向最大磁気成分（絶対値）Ｈv とその時のＸＹ
平面の磁気成分Ｈh との比Ｃ＝Ｈv ／Ｈh をとり、当該
比Ｃをしきい値と比べる従来の磁性体の検出方法では、
直上通過時の磁気測定、例えば事前の測定による基準値
の決定を必要とすると共に、ＸＹ平面の磁気成分Ｈh が
０のとき当該比Ｃ＝Ｈv ／Ｈh が無限大となる欠点があ
り、また磁気的条件、すなわち磁性体目標物の磁気能率
の伏角や偏角が検出結果の精度に影響を及ぼす欠点があ
った。

【０００５】本発明は、上記の欠点を解決することを目
的としており、事前の磁気測定を必要とせず、演算処理
の過程で無限大が生じる処理がなく、かつ船体の大きさ
や地磁気などの磁性体の磁気的条件の影響を受けにくい
磁性体目標物の通過位置検出方法及び通過位置検出装置
を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を解決するた
めに、本発明の通過位置検出方法は、Ｚ軸を垂直軸とす
る直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の各軸上に指向性を有する
磁気センサがそれぞれ配置されてなるその位置が固定の
３軸磁気検出器を備え、当該３軸磁気検出器に対しＺ軸
方向が一定のＸＹ平面を移動する磁性体目標物の予め定
められた範囲内の通過を検出する通過位置検出方法にお
いて、３軸磁気検出器のサンプリングされた各検出信号
から磁性体目標物の合成磁気信号値を求めると共に、そ
の最大値となるタイミングを求め、サンプリング信号毎
に、Ｚ軸磁気センサの検出信号の絶対値｜Ｈｚ｜から、
Ｘ軸磁気センサ及びＹ軸磁気センサの検出信号から得ら
れる水平成分値√（Ｈx²＋Ｈy²）を減じた値Ｈn₂（ｉ）
＝｜Ｈｚ｜−√（Ｈx²＋Ｈy²）（ｉ＝１，２，……，
ｎ）を演算してその演算結果を記憶手段に記憶し、磁性
体目標物の合成磁気信号値が最大となったとき、記憶手
段に最も新しく記憶されたものから順に前に逆上り記憶
手段に記憶されている予め定められた数の各値Ｈn₂を合
成磁気信号の最大値Ｈ_t0でそれぞれ割った値Ｓ（ｉ）＝
Ｈn₂／Ｈ_t0を求め、この各値Ｓ（ｉ）＝Ｈn₂／Ｈ_t0と、
予め定められた重み付け値とを基にニューラルネットワ
ーク演算処理を行って波形識別を行い、波形識別の演算
値から、磁性体目標物の予め定められた範囲内の通過を
検出するようにしたことを特徴としている。

【０００７】そして本発明の通過位置検出装置は、Ｚ軸
を垂直軸とする直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の各軸上に指
向性を有する磁気センサがそれぞれ配置されてなるその
位置が固定の３軸磁気検出器を備え、当該３軸磁気検出
器に対しＺ軸方向が一定のＸＹ平面を移動する磁性体目
標物の予め定められた範囲内の通過を検出する通過位置
検出装置において、予め定められたレベル以上の磁気信
号を検出したとき出力を発生する磁気レベル検出器と、
磁気レベル検出器の出力で３軸磁気検出器の各検出信号
をサンプリングさせるサンプリング回路と、サンプリン
グ回路が出力するサンプリング信号毎に、３軸磁気検出
器の各検出信号から磁性体目標物の合成磁気信号を求め
る磁気信号合成手段と、磁気信号合成手段で求められた
合成磁気信号を基に、当該合成磁気信号の最大値Ｈ_t0を
検出する最大値検出手段と、サンプリング回路が出力す
るサンプリング信号毎に、Ｚ軸磁気センサの検出信号の
絶対値｜Ｈｚ｜から、Ｘ軸磁気センサ及びＹ軸磁気セン
サの検出信号から得られる水平成分値√（Ｈx²＋Ｈy²）
を減じた値Ｈn₂（ｉ）＝｜Ｈｚ｜−√（Ｈx²＋Ｈy²）
（ｉ＝１，２，……，ｎ）を演算する演算手段と、演算
手段の演算結果を記憶する記憶手段と、最大値検出手段
が上記合成磁気信号の最大値Ｈ_t0を検出したとき、当該
記憶手段に最も新しく記憶されたものから順に前に逆上
り記憶されている予め定められた数の各値Ｈn₂を読み出
し、この値Ｈn₂を最大値検出手段で検出された合成磁気
信号の最大値Ｈ_t0で割る計算Ｈn₂／Ｈ_t0を実行する計算
手段と、計算手段で計算された各計算値Ｓ（ｉ）＝Ｈn₂
／Ｈ_t0と予め定められた重み付け値とを基にニューラル
ネットワーク演算処理を行い、波形識別を行う波形識別
処理手段と、波形識別処理手段が処理した演算値と予め
定められた基準値とを比較する比較手段とを備えたこと
を特徴としている。

【０００８】ここで図１７を用いて、磁性体目標物１５
をその例として船体としたときの進行方向とその船体磁
気との関係について説明すると、図１７（Ｉ）は磁性体
目標物１５の針路が北の方向、（ＩＩ）は磁性体目標物
１５の針路が南の方向に向かっている場合をそれぞれ示
しており、（Ｉ），（ＩＩ）の各上側の図は磁性体目標
物１５を上らか見たときのもの、その各下側の図は磁性
体目標物１５を横から見たときのものをそれぞれ表して
いる。

【０００９】磁性体目標物１５の船体磁気の永久成分Ｈ
_P （図１７（Ｉ）の（イ））、地磁気の方向およびその
大きさを点線で表したときの当該磁性体目標物１５に誘
導されるその誘導成分をＨ_I （図１７（Ｉ）の（ロ））
としたとき、磁性体目標物１５の船体磁気はこれらの合
成成分として求められ、図１７（Ｉ）の（ハ）のＨ_P＋
Ｈ_I （Ｈ_P ，Ｈ_I はいずれもベクトル）で表わすことが
できる。

【００１０】一方、磁性体目標物１５の針路が図１７
（Ｉ）と逆方向の南の方向に向かっている場合、磁性体
目標物１５の船体磁気の永久成分Ｈ_P （図１７（ＩＩ）
の（イ））、その位置での地磁気の方向およびその大き
さは点線図示の如く変わらないので、このときの磁性体
目標物１５の船体磁気は、上記船体磁気の永久成分Ｈ_P
（図１７（ＩＩ）の（イ））と当該磁性体目標物１５に
誘導されるその誘導成分Ｈ_I （図１７（ＩＩ）の
（ロ））との合成成分となり、図１７（ＩＩ）の（ハ）
Ｈ_P ＋Ｈ_I となる。

【００１１】一般に磁性体目標物１５の船体磁気の大き
さは、磁性体目標物１５の大きさ、つまり船体の大きさ
に比例する。しかしながら、上述の図１７の（Ｉ），
（ＩＩ）から明らかなようにその進行方向がどちらを向
いていてもＺ方向成分の大きさは同一となり、Ｚ成分に
なおしてしまえば磁性体目標物１５の進行方向について
は変わりはなくなり、Ｈn₂＝｜Ｈｚ｜−√（Ｈx²＋Ｈ
y²）は磁性体目標物１５の針路方向に関係がなくなる。

【００１２】そこで、本発明では、船体磁気を磁気双極
子モーメント（磁気能率）で表示すると共に、３軸磁気
検出器で検出された各検出信号を演算処理する際、船体
の大きさに無関係とすべく値Ｈn₂（ｉ）＝｜Ｈｚ｜−√
（Ｈx²＋Ｈy²）（ｉ＝１，２，……，ｎ）を合成磁気信
号の最大値Ｈ_t0で割って無次元化を行い、その上でニュ
ーラルネットワーク演算を用いた波形識別処理により波
形識別を行い、３軸磁気検出器から一定範囲内であると
する基準値と比較するようにしているので、磁気的条件
が未知の磁性体目標物が３軸磁気検出器から一定範囲内
を通過したかどうかをその磁性体の大小にかかわらず、
また磁気的条件が未知の場合でも確実に検出できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る通過位置検出
装置の一実施例構成を示している。同図において、３軸
磁気検出器１はＺ軸を垂直軸とする直交座標系（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）の各軸上に指向性を有するＸ軸磁気センサ２，
Ｙ軸磁気センサ３，Ｚ軸磁気センサ４を備えている。こ
れらの磁気センサは、例えばフラックスゲート型やリン
グコア型のものが用いられる。

【００１４】３軸磁気検出器１が予め定められたレベル
以上の磁気信号を検出したとき、出力を発生する磁気レ
ベル検出器５が設けられており、当該磁気レベル検出器
５の出力発生でサンプリング回路６が駆動され、サンプ
リング回路６からサンプリング信号が出力するようにな
っている。

【００１５】Ｘ軸磁気センサ２，Ｙ軸磁気センサ３及び
Ｚ軸磁気センサ４には、検出されたそれぞれの信号をそ
れぞれディジタル化するＡ／Ｄ変換器７が対応して設け
られている。Ａ／Ｄ変換器７でディジタル化されたＸ軸
磁気センサ２，Ｙ軸磁気センサ３及びＺ軸磁気センサ４
の検出信号は、磁気信号合成手段８と演算手段９とに入
力されるようになっている。

【００１６】いま、図３に示されている様に、磁性体目
標物１５の磁気能率をＭ、磁気能率Ｍの伏角，偏角をそ
れぞれβ，γとし、図４図示の如く、３軸磁気検出器１
に対しＺ軸方向が一定のＸＹ平面を定速度Ｖで移動する
磁性体目標物１５について、Ｘ軸磁気センサ２で検出さ
れた検出信号をＨｘ、Ｙ軸磁気センサ３で検出された検
出信号をＨｙ、Ｚ軸磁気センサ４で検出された検出信号
をＨｚとしたとき、磁気信号合成手段８は各磁気センサ
の検出信号を基に、当該磁性体目標物１５の合成磁気信
号値√（Ｈx²＋Ｈy²＋Ｈz²）を演算するようになってい
る。

【００１７】磁気レベル検出器５の出力信号をサンプリ
ング回路６が受けると、当該サンプリング回路６は磁気
信号合成手段８と演算手段９とにサンプリング信号を送
出し、磁気信号合成手段８及び演算手段９に上記Ａ／Ｄ
変換器７でディジタル化された各検出信号Ｈｘ、Ｈｙ、
Ｈｚを取り込ませる。

【００１８】磁気信号合成手段８は、サンプリング回路
６が出力するサンプリング信号毎に、取り込まれる各検
出信号Ｈｘ、Ｈｙ、Ｈｚから上記の合成磁気信号値√
（Ｈx²＋Ｈy²＋Ｈz²）を演算し、次段に設けられた最大
値検出手段１０に当該合成磁気信号値√（Ｈx²＋Ｈy²＋
Ｈz²）を送出する。

【００１９】演算手段９は、サンプリング回路６が出力
するサンプリング信号毎に、取り込まれる各検出信号Ｈ
ｘ、Ｈｙ、Ｈｚを基に、Ｚ軸磁気センサ４の検出信号の
絶対値｜Ｈｚ｜から、Ｘ軸磁気センサ２及びＹ軸磁気セ
ンサ３の検出信号から得られる水平成分値√（Ｈx²＋Ｈ
y²）を減じた値Ｈn₂、すなわちＨn₂（ｉ）＝｜Ｈｚ｜−
√（Ｈx²＋Ｈy²）（ｉ＝１，２，……，ｎ）の演算を行
い、その演算結果Ｈn₂（ｉ）をメモリ１１に順に記憶さ
せる。

【００２０】最大値検出手段１０は、磁気信号合成手段
８から送られてくる合成磁気信号値Ｈｔ（ｋ）＝√（Ｈ
x²＋Ｈy²＋Ｈz²）と一つ前に取り込まれた合成磁気信号
値Ｈｔ（ｋ−１）＝√（Ｈx²＋Ｈy²＋Ｈz²）とを順次比
較し、合成磁気信号値√（Ｈx²＋Ｈy²＋Ｈz²）の最大値
Ｈ_t0を求めるようになっている。

【００２１】そして最大値検出手段１０が合成磁気信号
値√（Ｈx²＋Ｈy²＋Ｈz²）の最大値Ｈ_t0を求めたとき、
すなわち最大値検出手段１０が上記合成磁気信号の最大
値Ｈ _t0を検出したとき、最大値検出手段１０は上記合成
磁気信号の最大値Ｈ_t0を検出した旨の信号とその合成磁
気信号の最大値Ｈ_t0とを計算手段１２に送出する。

【００２２】計算手段１２は、メモリ１１に記憶された
上記演算手段９による演算結果の各値Ｈn₂を、最も新し
く記憶されたものから順に前に逆上り予め定められた数
Ｎだけメモリ１１から順に読み出すと共に、この各値Ｈ
n₂を最大値検出手段１０で検出された合成磁気信号の最
大値Ｈ_t0で割る計算のＨn₂／Ｈ_t0を順に行い、その各計
算値Ｓ（ｉ）＝Ｈn₂／Ｈ_t0（ｉ＝１，２，……，Ｎ）を
波形識別処理手段１３に入力させるようになっている。

【００２３】この各値Ｈn₂を合成磁気信号の最大値Ｈ_t0
で割ることにより、無次元化された磁性体モデルとする
ことができ、磁性体目標物１５の磁気能率Ｍの大きさに
関係なく取り扱えるようになる。

【００２４】波形識別処理手段１３では、計算手段１２
から入力された所定数Ｎ個の値Ｈn₂と予め定められた重
み付け値とを基にニューラルネットワーク演算処理を行
い、積と和からなる演算の波形識別のための波形識別処
理を行う。波形識別処理手段１３で処理された演算結果
値は比較手段１４に出力される。この波形識別処理手段
１３については次の図２で詳しく説明する。

【００２５】比較手段１４には、３軸磁気検出器１の側
方に対しどの程度の距離までの通過を、磁性体目標物１
５の予め定められた範囲内の通過とするかを意味する値
が予め基準値として設定されており、当該基準値と波形
識別処理手段１３で処理された演算値とが比較手段１４
で比較される。波形識別処理手段１３で処理された演算
値が基準値より大きいとき、磁性体目標物１５が予め定
められた範囲内の通過を意味する「１」が比較手段１４
から出力され、波形識別処理手段１３で処理された演算
値が基準値より小さいとき、磁性体目標物１５が予め定
められた範囲外の通過を意味する「０」が比較手段１４
から出力されるようになっている。

【００２６】図２は波形識別処理手段の一実施例概念説
明図を示しており、波形識別処理手段１３としてニュー
ラルネットワークが用いられたものである。同図におい
て、波形識別処理手段１３のニューラルネットワーク
は、Ｎ個の入力ユニット２１−１ないし２１−Ｎ、Ｎ個
の隠れユニット２２−１ないし２２−Ｎ及び１個の出力
ユニット２３で構成されている。そして入力ユニット２
１−１ないし２１−Ｎには、図１で説明した様に最大値
検出手段１０が合成磁気信号の最大値Ｈ_t0を検出したと
き、メモリ１１に格納されている最も新しく記憶された
ものから順に前に逆上り、予め定められた数Ｎ個の各値
Ｈn₂を合成磁気信号の最大値Ｈ_t0で割った値Ｓ（ｉ）＝
Ｈn₂／Ｈ_t0（ｉ＝１，２，……，Ｎ）が、それぞれ入力
される。

【００２７】最大値検出手段１０が合成磁気信号の最大
値Ｈ_t0を検出したとき、メモリ１１の中で最も新しく記
憶された演算結果の値をＨn₂（ｔ₁ ）とすると、計算手
段１２によって求められた計算結果の値Ｓ（ｔ₁ ）＝Ｈ
n₂（ｔ₁ ）／Ｈ_t0が入力ユニット２１−１に入力され、
メモリ１１の中で次に新しい演算結果の値Ｓ（ｔ₂ ）＝
Ｈn₂（ｔ₂ ）／Ｈ_t0が入力ユニット２１−２に入力さ
れ、メモリ１１の中でその次に新しい演算結果の値Ｓ
（ｔ₃ ）＝Ｈn₂（ｔ₃ ）／Ｈ_t0が入力ユニット２１−３
に入力され、以下同様にして演算結果の値Ｓ（ｔ_N ）＝
Ｈn₂（ｔ_N ）／Ｈ_t0が入力ユニット２１−Ｎに入力され
る。

【００２８】入力ユニット２１−１ないし２１−Ｎと隠
れユニット２２−１ないし２２−Ｎとの間は、図示の如
くＡ₁ ，Ａ₂ ，Ａ₃ ……，Ｂ₁ ，Ｂ₂ ，Ｂ₃ ……，
Ｃ₁ ，Ｃ ₂ ，Ｃ₃ ……等の重み付け値で重み付けされて
それぞれリンクされており、また隠れユニット２２−１
ないし２２−Ｎと出力ユニット２３との間も、図示の如
くＭ₁ ，Ｍ₂ ，Ｍ₃ ……の重み付け値で重み付けされて
リンクされている。

【００２９】このような値Ｓ（ｔ₁ ）ないし値Ｓ
（ｔ_N ）を入力とするニューラルネットワークで重み付
け処理、すなわち積と和とからなるニューラルネットワ
ーク演算を行うことにより、出力ユニット２３から或る
値の演算値が出力される。

【００３０】ニューラルネットワークで用いられる上記
の各重みＡ₁ ，Ａ₂ ，Ａ₃ ……，Ｂ ₁ ，Ｂ₂ ，Ｂ₃ …
…，Ｃ₁ ，Ｃ₂ ，Ｃ₃ ……等とＭ₁ ，Ｍ₂ ，Ｍ₃ ……
は、図５ないし図１４に示された如き代表的な磁気モデ
ルでのＨn₂／Ｈ_t0波形パターンから求められたものであ
る。

【００３１】図５ないし図１４は条件を変え計算によっ
てシミュレートしたＨn₂／Ｈ_t0波形図をそれぞれ示しい
る。図５ないし図１４において、横軸は磁性体目標物の
合成磁気信号値Ｈｔ＝√（Ｈx²＋Ｈy²＋Ｈz²）が最大と
なる位置からの距離、すなわち図１６の最近点Ｐの位置
から磁性体目標物１５の進行方向と逆に向う距離（−
Ｌ）を表し、縦軸はＨn₂のＨ_t0に対する割合を表してい
る。そして図５ないし図９は、磁性体目標物１５の磁気
能率の伏角（β）、偏角（γ）の磁気的条件及び深度が
同一で進入角α＝０°のときの横距離Ｗを０、１０、２
０、３０、４０ｍに変えたものであり、図１０ないし図
１４は、磁性体目標物１５の磁気能率の伏角（β）、偏
角（γ）の磁気的条件及び深度が同一で進入角α＝０°
（αは図１５参照）のときの横距離Ｗを０、１０、２
０、３０、４０ｍに変えたものである。図５ないし図９
のそれぞれは、伏角（β）を変えた状態で図１０ないし
図１４のそれぞれに対応している。

【００３２】その内の図５は３軸磁気検出器１の側方
（横距離Ｗ）０ｍのときのもの、つまり磁性体目標物１
５が３軸磁気検出器１の真上を通過するときのもので、
図６は３軸磁気検出器１の側方（横距離Ｗ）１０ｍのと
きのもの、図７は３軸磁気検出器１の側方（横距離Ｗ）
２０ｍのときのもの、図８は３軸磁気検出器１の側方
（横距離Ｗ）３０ｍのときのもの、図９は３軸磁気検出
器１の側方（横距離Ｗ）４０ｍのときのものである。

【００３３】またその内の図１０は３軸磁気検出器１の
側方（横距離Ｗ）０ｍのときのもの、つまり磁性体目標
物１５が３軸磁気検出器１の真上を通過するときのもの
で、図１１は３軸磁気検出器１の側方（横距離Ｗ）１０
ｍのときのもの、図１２は３軸磁気検出器１の側方（横
距離Ｗ）２０ｍのときのもの、図１３は３軸磁気検出器
１の側方（横距離Ｗ）３０ｍのときのもの、図１４は３
軸磁気検出器１の側方（横距離Ｗ）４０ｍのときのもの
である。

【００３４】図１６は本発明の一実施例フローチャート
を示しており、当該図１６を参照しながら図１の動作を
次に説明する。波形識別処理手段１３には、上記説明の
代表的な磁気モデルでのＨn₂／Ｈ_t0波形パターンから求
めた各重みＡ₁ ，Ａ₂ ，Ａ₃ ……，Ｂ₁ ，Ｂ₂ ，Ｂ₃ …
…，Ｃ ₁ ，Ｃ₂ ，Ｃ₃ ……等とＭ₁ ，Ｍ₂ ，Ｍ₃ ……が
予め設定されている。比較手段１４には、３軸磁気検出
器１の側方に対しどの程度の距離までの通過を、磁性体
目標物１５の予め定められた範囲内の通過とするか定め
る基準値が予め設定されている。

【００３５】このような状態の下で、３軸磁気検出器１
に対しＺ軸方向が一定のＸＹ平面を定速度で移動する磁
性体目標物１５が３軸磁気検出器１に接近し（ステップ
１）、磁気レベル検出器５が３軸磁気検出器１のＸ軸磁
気センサ２，Ｙ軸磁気センサ３，Ｚ軸磁気センサ４のい
ずれかの検出信号の中で、予め定められたレベル以上の
磁気信号を検出したとき（ステップ２）、磁気レベル検
出器５は出力を発生する。磁気レベル検出器５の出力発
生でサンプリング回路６が駆動され、サンプリング回路
６からサンプリング信号が出力する。

【００３６】Ｘ軸磁気センサ２，Ｙ軸磁気センサ３及び
Ｚ軸磁気センサ４で検出されたそれぞれの検出信号は、
対応して設けられているＡ／Ｄ変換器７でそれぞれディ
ジタル化され、このＸ軸磁気センサ２，Ｙ軸磁気センサ
３及びＺ軸磁気センサ４の検出信号は、サンプリング回
路６からのサンプリング信号発生毎に、磁気信号合成手
段８と演算手段９とに取り込まれる（ステップ３）。

【００３７】磁気信号合成手段８では、各磁気センサの
検出信号Ｈｘ、Ｈｙ、Ｈｚを基に当該磁性体目標物１５
の合成磁気信号値√（Ｈx²＋Ｈy²＋Ｈz²）が演算され、
演算手段９では、取り込まれた各検出信号Ｈｘ、Ｈｙ、
Ｈｚを基に、Ｚ軸磁気センサ４の検出信号の絶対値｜Ｈ
ｚ｜から、Ｘ軸磁気センサ２及びＹ軸磁気センサ３の検
出信号から得られる水平成分値√（Ｈx²＋Ｈy²）を減じ
た値Ｈn₂、すなわち、Ｈn₂＝｜Ｈｚ｜−√（Ｈx²＋Ｈ
y²）の演算を行い、その演算結果の値Ｈn₂をメモリ１１
に記憶させる（ステップ４）。

【００３８】最大値検出手段１０は、磁気信号合成手段
８から送られてくる合成磁気信号値Ｈｔ（ｋ）＝√（Ｈ
x²＋Ｈy²＋Ｈz²）と一つ前に取り込まれた合成磁気信号
値Ｈｔ（ｋ−１）＝√（Ｈx²＋Ｈy²＋Ｈz²）とを比較
し、合成磁気信号値√（Ｈx²＋Ｈy²＋Ｈz²）の最大値Ｈ
_t0を求める処理を行う。最大値検出手段１０が上記合成
磁気信号の最大値Ｈ_t0を検出したとき（ステップ５）、
最大値検出手段１０は合成磁気信号の最大値Ｈ_t0を検出
した旨の信号とその合成磁気信号の最大値Ｈ_t0とを計算
手段１２に送出する。計算手段１２はメモリ１１に記憶
された上記演算手段９による演算結果の値Ｈn₂を、最も
新しく記憶されたものから順に前に逆上り予め定められ
た数Ｎだけメモリ１１から順に読み出し（ステップ
６）、そのＮ個の値Ｈn₂（ｔ₁ ）ないしＨn₂（ｔ_N ）を
合成磁気信号の最大値Ｈ_t0で割ってＳ（ｉ）＝Ｈn₂／Ｈ
_t0（ｉ＝１，２，……，Ｎ）の値を求め（ステップ
７）、そのＮ個の計算値Ｓ（ｉ）を波形識別処理手段１
３に入力させる。

【００３９】波形識別処理手段１３では、計算手段１２
で計算された上記Ｎ個の値Ｓ（ｔ₁）ないしＳ（ｔ_N ）
と予め設定されている上記重み付け値Ａ₁ ，Ａ₂ ，Ａ₃
……，Ｂ₁ ，Ｂ₂ ，Ｂ₃ ……，Ｃ₁ ，Ｃ₂ ，Ｃ₃ ……等
とＭ₁ ，Ｍ₂ ，Ｍ₃ ……とを基に、積と和とからなるニ
ューラルネットワーク演算の波形識別処理を行う（ステ
ップ８）。

【００４０】ここで、計算手段１２から波形識別処理手
段１３に入力される計測値Ｓ（ｔ₁）ないし値Ｓ
（ｔ_N ）を基に、波形識別処理手段１３がニューラルネ
ットワーク演算の波形識別処理を行うとき、３軸磁気検
出器１が海底の所定の位置に配置される前に予め学習さ
せた学習練度に基づいた学習により、どの様な波形を形
成するかの予測認識が行われ、その結果としての３軸磁
気検出器１の側方の横距離Ｗが無次元化された形で出力
される。

【００４１】波形識別処理手段１３で処理された演算値
は、無次元化されたものであるので元の大きさに戻す演
算が実行される。すなわち波形識別処理手段１３で処理
された演算値を基に、分散率η＝演算値／センサの計測
レンジからＨn₂＝η×Ｈ_t0を演算して元の大きさに戻さ
れる。

【００４２】一方、別の測定手段で得られる磁性体目標
物１５の速度をＶ、計測時間をｔとしたとき、図１５に
示されているＰ点からの距離Ｌは、Ｌ＝Ｖ×ｔで表され
るので、当該計測時間ｔから、磁性体目標物１５が３軸
磁気検出器１の側方を通過する時点（タイミイング）が
得られ、その時点での３軸磁気検出器１の側方の横距離
Ｗが求められる。

【００４３】そして比較手段１４で上記３軸磁気検出器
１の側方に対しどの程度の距離までの通過を、磁性体目
標物１５の予め定められた範囲内の通過とするかを定め
る基準値と比較される（ステップ９）。波形識別処理手
段１３で処理された上記の演算値が基準値より大きいと
き、磁性体目標物１５が予め定められた範囲内の通過を
意味する「１」が比較手段１４から出力され（ステップ
１０）、波形識別処理手段１３で処理された演算値が基
準値より小さいとき、磁性体目標物１５が予め定められ
た範囲外の通過を意味する「０」が比較手段１４から出
力される（ステップ１１）。

【００４４】なおステップ５で合成磁気信号値√（Ｈx²
＋Ｈy²＋Ｈz²）が最大値Ｈ_t0でないときには、当該合成
磁気信号の最大値Ｈ_t0が検出されるまでステップ３ない
しステップ５が繰り返される。

【００４５】また磁気レベル検出器５が３軸磁気検出器
１のＸ軸磁気センサ２，Ｙ軸磁気センサ３，Ｚ軸磁気セ
ンサ４のいずれかの検出信号でも、予め定められたレベ
ル以上の磁気信号を検出できないときには（ステップ
２）、磁性体目標物が１５定点である３軸磁気検出器１
から一定範囲内を通過しないものとして処理され、終了
となる。

【００４６】上記説明では、波形識別処理手段１３で処
理される上記計算値Ｓ（ｔ₁ ）ないし値Ｓ（ｔ_N ）の各
値が、無次元化されたものであるので元の大きさに戻す
演算を実行しているが、無次元化されたままの無次元の
下で次のようにして処理することもできる。

【００４７】すなわち、計算手段１２から波形識別処理
手段１３に入力される計測値Ｓ（ｔ ₁ ）ないし値Ｓ（ｔ
_N ）を基に、波形識別処理手段１３がニューラルネット
ワーク演算の波形識別処理を行うとき、３軸磁気検出器
１が海底の所定の位置に配置される前に予め学習させた
学習練度に基づいた学習により、どの様な波形を形成す
るかの予測認識が行われ、その結果としての３軸磁気検
出器１の側方の横距離Ｗが無次元化された形で出力され
る。

【００４８】この出力と、上記無次元化された比率で
の、上記３軸磁気検出器１の側方に対しどの程度の距離
までの通過を磁性体目標物１５の予め定められた範囲内
の通過とするかを定める無次元化対応の基準値（このと
きの当該無次元化対応の基準値は無次元化された比率の
基準値を最大値Ｈ_t0で割った値）とが、比較手段１４で
比較される（ステップ９）。以下同様にして、波形識別
処理手段１３で処理された上記の演算値が無次元化対応
の基準値より大きいとき、磁性体目標物１５が予め定め
られた範囲内の通過を意味する「１」が比較手段１４か
ら出力され（ステップ１０）、波形識別処理手段１３で
処理された演算値が基準値より小さいとき、磁性体目標
物１５が予め定められた範囲外の通過を意味する「０」
が比較手段１４から出力される（ステップ１１）。

【００４９】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、磁
性体目標物を磁気双極子モーメントで表示した上で、検
出された磁気信号を演算処理するに当たり、無次元化を
行い、磁性体目標物の大きさに無関係となし、かつ磁性
体目標物の磁気センサへの接近方向の違いの通過位置検
出への影響を消去したＨn₂／Ｈ_t0波形を波形識別のため
の要素となし、様々な磁性体の磁気的条件（磁気能率の
伏角及び偏角）及び深度を想定した磁気モデルでパター
ン、すなわちＨn₂／Ｈ_t0波形を作成し、これから求めた
重みを用い、積と和とからなるニューラルネットワーク
演算によって演算値を求め、そして基準値と比較するよ
うにしたので、磁気的条件が未知の磁性体目標物が、定
点である磁気検出器から一定範囲内を通過したかどうか
をその磁気双極子モーメントの大小にかかわらず、また
磁気的条件が未知の場合でも確実に検出できる。そして
事前の磁気測定を必要とせず、かつ磁性体目標物の磁気
的条件の影響を受けにくい通過位置検出が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る通過位置検出装置の一実施例構成
である。

【図２】波形識別処理手段の一実施例概念説明図であ
る。

【図３】磁性体目標物の磁気双極子モーメントＭの伏角
と偏角説明図である。

【図４】磁性体目標物と３軸磁気検出器との直交座標系
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）における配置関係説明図である。

【図５】計算によってシミュレートしたＨn₂／Ｈ_t0波形
図である。

【図６】条件を変え計算によってシミュレートしたＨn₂
／Ｈ_t0波形図である。

【図７】条件を変え計算によってシミュレートしたＨn₂
／Ｈ_t0波形図である。

【図８】条件を変え計算によってシミュレートしたＨn₂
／Ｈ_t0波形図である。

【図９】条件を変え計算によってシミュレートしたＨn₂
／Ｈ_t0波形図である。

【図１０】条件を変え計算によってシミュレートしたＨ
n₂／Ｈ_t0波形図である。

【図１１】条件を変え計算によってシミュレートしたＨ
n₂／Ｈ_t0波形図である。

【図１２】条件を変え計算によってシミュレートしたＨ
n₂／Ｈ_t0波形図である。

【図１３】条件を変え計算によってシミュレートしたＨ
n₂／Ｈ_t0波形図である。

【図１４】条件を変え計算によってシミュレートしたＨ
n₂／Ｈ_t0波形図である。

【図１５】Ｘ−Ｙ平面での磁性体目標物の進行方向と座
標を説明しているＸ−Ｙ平面説明図である。

【図１６】本発明の一実施例フローチャートである。

【図１７】磁性体目標物の進行方向と船体磁気との磁気
能率についてのＺ軸方向成分説明図である。

【符号の説明】

１ ３軸磁気検出器 ２ Ｘ軸磁気センサ ３ Ｙ軸磁気センサ ４ Ｚ軸磁気センサ ５ 磁気レベル検出器 ６ サンプリング回路 ７ Ａ／Ｄ変換器 ８ 磁気信号合成手段 ９ 演算手段 １０ 最大値検出手段 １１ メモリ １２ 計算手段 １３ 波形識別処理手段 １４ 比較手段 １５ 磁性体目標物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野本 好之 神奈川県横浜市金沢区富岡西７丁目12番地 の20 (72)発明者 吉見 邦彦 神奈川県横浜市鶴見区平安町２丁目29番地 の１ 株式会社京三製作所内 (72)発明者 森下 晴之 神奈川県横浜市鶴見区平安町２丁目29番地 の１ 株式会社京三製作所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｚ軸を垂直軸とする直交座標系（Ｘ，
   Ｙ，Ｚ）の各軸上に指向性を有する磁気センサがそれぞ
   れ配置されてなるその位置が固定の３軸磁気検出器を備
   え、当該３軸磁気検出器に対しＺ軸方向が一定のＸＹ平
   面を移動する磁性体目標物の予め定められた範囲内の通
   過を検出する通過位置検出方法において、 ３軸磁気検出器のサンプリングされた各検出信号から磁
   性体目標物の合成磁気信号値を求めると共に、その最大
   値となるタイミングを求め、 サンプリング信号毎に、Ｚ軸磁気センサの検出信号の絶
   対値｜Ｈｚ｜から、Ｘ軸磁気センサ及びＹ軸磁気センサ
   の検出信号から得られる水平成分値√（Ｈx²＋Ｈy²）を
   減じた値Ｈn₂（ｉ）＝｜Ｈｚ｜−√（Ｈx²＋Ｈy²）（ｉ
   ＝１，２，……，ｎ）を演算してその演算結果を記憶手
   段に記憶し、 磁性体目標物の合成磁気信号値が最大となったとき、記
   憶手段に最も新しく記憶されたものから順に前に逆上り
   記憶手段に記憶されている予め定められた数の各値Ｈn₂
   を合成磁気信号の最大値Ｈ_t0でそれぞれ割った値Ｓ
   （ｉ）＝Ｈn₂／Ｈ_t0を求め、 この各値Ｓ（ｉ）＝Ｈn₂／Ｈ_t0と、予め定められた重み
   付け値とを基にニューラルネットワーク演算処理を行っ
   て波形識別を行い、 波形識別の演算値から、磁性体目標物の予め定められた
   範囲内の通過を検出するようにしたことを特徴とする通
   過位置検出方法。
2. 【請求項２】 Ｚ軸を垂直軸とする直交座標系（Ｘ，
   Ｙ，Ｚ）の各軸上に指向性を有する磁気センサがそれぞ
   れ配置されてなるその位置が固定の３軸磁気検出器を備
   え、当該３軸磁気検出器に対しＺ軸方向が一定のＸＹ平
   面を移動する磁性体目標物の予め定められた範囲内の通
   過を検出する通過位置検出装置において、 予め定められたレベル以上の磁気信号を検出したとき出
   力を発生する磁気レベル検出器と、 磁気レベル検出器の出力で３軸磁気検出器の各検出信号
   をサンプリングさせるサンプリング回路と、 サンプリング回路が出力するサンプリング信号毎に、３
   軸磁気検出器の各検出信号から磁性体目標物の合成磁気
   信号を求める磁気信号合成手段と、 磁気信号合成手段で求められた合成磁気信号を基に、当
   該合成磁気信号の最大値Ｈ_t0を検出する最大値検出手段
   と、 サンプリング回路が出力するサンプリング信号毎に、Ｚ
   軸磁気センサの検出信号の絶対値｜Ｈｚ｜から、Ｘ軸磁
   気センサ及びＹ軸磁気センサの検出信号から得られる水
   平成分値√（Ｈx²＋Ｈy²）を減じた値Ｈn₂（ｉ）＝｜Ｈ
   ｚ｜−√（Ｈx²＋Ｈy²）（ｉ＝１，２，……，ｎ）を演
   算する演算手段と、 演算手段の演算結果を記憶する記憶手段と、 最大値検出手段が上記合成磁気信号の最大値Ｈ_t0を検出
   したとき、当該記憶手段に最も新しく記憶されたものか
   ら順に前に逆上り記憶されている予め定められた数の各
   値Ｈn₂を読み出し、この値Ｈn₂を最大値検出手段で検出
   された合成磁気信号の最大値Ｈ_t0で割る計算Ｈn₂／Ｈ_t0
   を実行する計算手段と、 計算手段で計算された各計算値Ｓ（ｉ）＝Ｈn₂／Ｈ_t0と
   予め定められた重み付け値とを基にニューラルネットワ
   ーク演算処理を行い、波形識別を行う波形識別処理手段
   と、 波形識別処理手段が処理した演算値と予め定められた基
   準値とを比較する比較手段とを備えたことを特徴とする
   通過位置検出装置。