JPS63131084A - 異常値除去機能を有する接岸誘導援助システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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システムにおける超音波計４
ＩＩＩ系の異常値除去方式に関する。

［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っ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、クロック回路か
ら出力される基準クロックパルスを計数し、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
リュウによる泡の巻込、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１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、現場の状況によっては多発すること
があり、放置しておくと、誤っ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。従って、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。即ち、基準値として、前回ま
での計測値を使用し、この基準値に基づいて一定の許容
範囲を設定し、その範囲内に今回計測値があるとき、「
正常値」と判断し、範囲外にあるとき、「異常値」と判
断していた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記従来の異常値検出にあっては、許容
範囲を一定値に設定していたため、次のような問題があ
った。

即ち、基準値を設定する根拠となるデータは、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得る。

一方、許容範囲が広すぎると１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得る。この
場合、誤ったデータが出力されることとなる。船舶の位
首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
なってしまう。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ってしまう
。

ところで、船舶が接岸するときは、遠距離から近距離に
なるほど、＠速が遅くなるので、上記したような事態と
なるのは不合理である。

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遠距離
と、船速が遅いが精度を要する近距離とで、許容範囲の
広狭を変更して、遠距離地点では異常値の発生が少なく
なり、一方、近距離では、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援助システムを実現できる
異常値除去方式を提供することを目的とする。

［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システムにおける超音波計測
系の異常値除去方式に関するものである０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。

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
棄却させる異常値検出手段と、上記異常値検出手段にお
ける許容範囲の広狭を、船舶の岸壁からの距離に応じて
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。

異常値検出手段は、基準値と比較し、計測値が著しく変
化していないか否かにより、異常値の有無を調べる。即
ち、計測値と前回値との減算を実行する機能と、その差
が上記許容範囲内に収るか否かにより、異常かどうか判
定するａ１泡とを有している。後者の機能は、計測値が
、上記許容範囲外であれば、「異常」と判断し、異常値
ステータスを出力する。

上記基準値としては、例えば、前回の計測値、前回まで
の計測値による移動平均値等を使用する。前回の計測値
が異常値の場合には、そのデータを使用できないので、
さらに前の正常値を使用するか、または、その正常値を
含む移動平均値を使用する。

上記許容範囲としては、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０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
。この場合には、上記許容範囲変更手段は、船舶の現在
位置が、岸壁から予め設定した距離に達したことを検出
する機能と、このとき、異常値検出手段における許容範
囲の広狭を変更する機能とを有している。

設定は、近距離用および遠距離用の２段階とする場合に
は、例えば、近距離域での平均的移動距離、および、遠
距離域での平均的移動距離を求めて行なう、これは、実
験、過去の経験等により定めることができる。

また、許容範囲は、上記した遠近の２段階に固定的に設
けるとは限らず、距離を多数段に分け、遠距離から近距
離に向って順次許容範囲を狭く設定する構成としてもよ
い。

さらに、船舶の計測値を使用して、船舶の速度に比例し
て設定するようにしてもよい、即ち、前回計測時の速度
データを使用して、前回の計測後今回の計測までの時間
に、船舶が当該速度データと同じ速さで移動していると
仮定し、船舶の移動距離を算出し、前回の距離から、こ
の算出した移動距離を差引いて、距離の推定値を算出し
、この値を中心として許容範囲を設定する。

前回の計測値が異常値の場合には、そのデータを使用で
きないので、さらに前の正常値を使用するか、または、
その正常値を含む移動平均値を使用する。

［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ェックし、異常があるとき
「異常」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。

即ち、計測値が異常値の場合には、当該計測値を棄却す
るよう計測データ処理部に指示する。

この異常の有無は、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
測値を異常値と判定することにより行なう、基準値およ
び許容範囲は、と記したように設定する。

なお、計測値を異常値として棄却した場合、無表示とす
るか、最大距離の固定表示とすることができるが、好ま
しくは、上記許容範囲として設定されている値を推定値
として仮りに表示する。

［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図に本発明接岸誘導援助システムの異常値除去方式
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
ュータを主要部として備え、このマイクロコンピュータ
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、該マイクロコンピュータに入力を行なうキーボー
ド８と、該マイクロコンピュ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ュータは、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
セッサｌと、該マイクロプロセッサｌの動作プログラム
を格納するＲＯＭ２と、マイクロプロセッサ１の作業領
域および入力データのｇ！Ｉｔ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
出カポ−ドアと、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ュータは、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許容範囲変更
手段として機能する。

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１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）ＧＡを開いている間に入力するクロックパル
スを計数するカウンタＣＭ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
行なって、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０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１反射波の受信を回部
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０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
処理を行なって、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
信信号にょリゲー）ＧＡが閉じるまでに、このゲー）［
Ａを通過した、該タイミング信号発生回路５４から送ら
れるクロックパルスを計数する。

この計数値により、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ッサ
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
セッサｌに移る。このマイクロプロセッサｌによる処理
を、第４図に示すフローチャートを参照して説明する。

マイクロプロセッサｌは、先ず、時間計測回路５３から
計測データを取込む（ステップｌ）。

また、マイクロプロセッサｌ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（ステップ２．３）、なお１本実施例
では、設定距離は３０■、許容範囲は、遠距離では１腸
、近距誰では０．５層に設定しである。

次に、マイクロプロセッサ１は、この計測データが異常
（１か否か調べる（ステップ４）、この異常値であるか
どうかは、ＲＡＭ３に格納しである前回値（または前回
までの移動平均値）と比較し、計測値が著しく変化して
いないか否かにより調べる。即ち、計測値と前回値との
減算を実行し、その差が上記許容範囲内に収るか否かに
より、異常かどうか検出する。計測値が、上記許容範囲
外であれば、「異常」と判断し、異常値ステータスを出
力する。

このような東態が起きる原因としては、例えば、超か波
が２回遊する魚や浮遊物により反射されて、船舶より手
前で７Ｂ音波が戻ってしまい、実際の船舶の位置より短
い距離の計Ｊ１−値となることによる。

異常がない場合には、マイクロプロセッサ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、距
離、速度等のデータの算出を行なう（ステップ７）、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、前回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
。従って、各送信タイミング間に出力されるクロックパ
ルスを計数して計測することができる。もっとも、この
経過時間は、は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
、適当な単位を付して表示する（ステップ８）、これに
より１計測サイクルが終了する。

一方、上記ステップ４における異常値ステータスが出力
された場合には、マイクロプロセッサ１は、異常値を棄
却すべき指示を計測データ処理部に対して送る（ステッ
プ５）、また、本実施例では、許容範囲として設定され
ている値を推定値として表示する（ステップ６）。

なお、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っているが、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。

く他の実施例〉 丘記実施例では、許容範囲変更手段を、船舶の現在位置
が、予め設定した、岸壁からの距離に達したとき、許容
範囲の広狭を切り替える構成としているが、本発明は、
これとは異なる次のような方式とすることもできる。

即ち、許容範囲変更手段を、前回までの計測によって得
られた、船舶の岸壁からの距離に対応して許容範囲の設
定する構成とすることができる。

この方式は、ハードウェア構成については上記実施例と
同一であり、ソフトウェアに相違点かある。

第５図に、この方式を実施する場合の手順を表わすフロ
ーチャートを示す。

本実施例では、フロントエンド部までは、Ｌ記実施例と
同様に処理が行なわれる。

この後、マイクロプロセッサｌは、先ず、時間計測回路
５３から計測データを取込む（ステ・ンブ１１）。

また、マイクロプロセッサ１は、この計測データが異常
値か否か調べる（ステップ１２）。この異常値であるか
どうかは、ＲＡＭ３に格納しである前回値（または前回
までの移動平均値）と比較し、計測値が著しく変化して
いないか否かにより調べる。即ち、計測値と前回値との
減算を実行し、その差が上記許容範囲内に収るか否かに
より、異常かどうか検出する。計測値が、上記許容範囲
外であれば、「異常」と判断し、異常値ステータスを出
力する。この許容範囲は、前回までのデータを基にして
算出されて、ＲＡＭ３に格納されているものを読み出し
て使用する。

異常がない場合には、マイクロプロセッサ１は、取り込
んだ計測データに基づいて１通常の演算処理、即ち、距
離、速度等のデータの算出を行なう（ステップ１３）、
これらの算出は、上記した実施例と同じである。

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
、適当な単位を付して表示する（ステップ１６）。

これらの処理後、マイクロプロセッサｌは、許容範囲の
変更を行なうための演算を行なう（ステップ１７）、演
算結果は、ＲＡＭ３に格納され、前回値を更新する。そ
の結果、許容範囲が船舶の移動に伴って変更されること
となる。

この許容範囲の変更演算は、ＲＡＭ３に格納されている
その時点前までの既知データ、例えば、前回値を読み化
して、このデータを基に算出する。既知データとしては
１例えば、速度データを使用する。推定は、この速度が
一定と仮定して、前回計測時から今回計測時までの経過
時間を乗じて、距離推定値を算出することにより実行す
る。

一方、上記ステップ１２における異常値ステータスが出
力された場合には、マイクロプロセッサ１は、異常値を
棄却すべき指示を計測データ処理部に対して送る（ステ
ップ１４）、また、本実施例では、許容範囲として設定
されている値を推定値として表示する（ステップ１５）
。

上記一連のステップの実行によりｌサイクルの計測が終
了する。

［発明の効果〕 以上説明したように本発明は、船速が速く、シかも、比
較的精度を要しない遠距離と、船速が遅いが精度を要す
る近距離とで、許容範囲の広狭を変更して、遠距離地点
では異常値の発生が少なくなり、一方、近距離では、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
援助システム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ック図、第２図は本発
明の一実施例の構成を示すブロック図、第３図は上記実
施例のフロントエンド部の構成をしめずブロック図、第
４図は上記実施例の作用を説明するためのフローチャー
ト、第５図は本発明の他の実施例の作用を説明するため
のフローチャートである。 １・・・マイクロプロセッサ ２・・・ＲＯＭ　　　　　　３・・・ＲＡＭ４・・・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　　　　５
２・・・受信回路５３・・・時間計測回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）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システムにおける超音波計測系の
   異常値除去方式において、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させる異常値検出手段と
   、上記異常値検出手段における許容範囲の広狭を、船舶
   の岸壁からの距離に応じて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接岸誘導援助システ
   ムの異常値除去方式。
2. （２）許容範囲変更手段を、船舶の現在位置が、予め設
   定した、岸壁からの距離に達したとき、許容範囲の広狭
   を切り替える構成とした特許請求の範囲第１項記載の接
   岸誘導援助システムの異常値除去方式。
3. （３）許容範囲変更手段を、岸壁からの距離を複数の領
   域に分けると共に、各領域に対応して許容範囲を設定し
   、船舶が各領域の境界を越えるごとにに、許容範囲を新
   たな領域について設定されている許容範囲に切り替える
   構成とした特許請求の範囲第１項記載の接岸誘導援助シ
   ステムの異常値除去方式。
4. （４）許容範囲変更手段を、前回までの計測によって得
   られた、船舶の岸壁からの距離に対応して許容範囲の設
   定する構成とした特許請求の範囲第１項記載の接岸誘導
   援助システムの異常値除去方式。