JPWO2014065147A1 - Hull control method and hull control device - Google Patents
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Abstract
【課題】左右動を行うための大がかりな追加装備を行わなくても、同等の船体制御が可能な船体制御方法を提供する。【解決手段】定点位置Ppを設定するとともに、自船位置Ps、外乱方位ADd、船首方位ADbを順次取得する。定点位置Ppにおいて外乱方位ADdと船首方位ADbとが略一致するように、定点位置Ppに向けて船10を航行させる(S101)。船10が定点位置Ppに到着するまでは(S102:No)、この航行を継続する。船10が定点位置Ppに到着すると(S102:Yes)、外乱方位ADdと船首方位ADbとを略一致させた状態で、舵角の調整と船10の前進もしくは後進とを組み合わせて、外乱対向ライン方向の定点位置Ppを含む所定範囲内に船10を保持する。【選択図】図2Provided is a hull control method capable of equivalent hull control without requiring a large additional equipment for lateral movement. A fixed point position Pp is set, and a ship position Ps, a disturbance direction ADd, and a bow direction ADb are sequentially acquired. The ship 10 is moved toward the fixed point position Pp so that the disturbance direction ADd and the bow direction ADb substantially coincide with each other at the fixed point position Pp (S101). This navigation is continued until the ship 10 arrives at the fixed point position Pp (S102: No). When the ship 10 arrives at the fixed point position Pp (S102: Yes), the disturbance opposing line is obtained by combining the adjustment of the rudder angle and the forward or backward movement of the ship 10 with the disturbance direction ADd and the bow direction ADb substantially matched. The ship 10 is held within a predetermined range including the fixed point position Pp in the direction. [Selection] Figure 2
Description
本発明は、船を定点に移動させたり、船を定点に保持するための船体制御方法に関する。 The present invention relates to a hull control method for moving a ship to a fixed point and holding the ship at a fixed point.
従来、漁の効率を向上させる等の目的のために、漁師は、予め目的の魚が多く生息すると考えられる位置(例えば、魚礁や瀬)において漁を行っている。この場合、例えば、当該位置にて船舶を定点保持した状態で漁を行ったり、当該定点を通過しながら漁を行うことで、より効率的な漁が実現できる。 Conventionally, for the purpose of improving the efficiency of fishing and the like, fishermen have been fishing in advance (for example, fish reefs and ponds) where a large number of target fish are thought to live. In this case, for example, more efficient fishing can be realized by performing fishing while holding the ship at a fixed point at the position or performing fishing while passing through the fixed point.
また、このような目的位置(定点位置)にできる限り効率良く到達することも漁の効率を向上させるためには必要である。 In order to improve fishing efficiency, it is necessary to reach such a target position (fixed position) as efficiently as possible.
しかしながら、海上では、風や潮流等による外乱を船体が受けて、定点位置から流されてしまったり、定点位置まで効率良く航行できないことがある。 However, at sea, the hull may be subjected to disturbances caused by wind, tidal currents, etc. and may be washed away from the fixed point position or may not be able to navigate efficiently to the fixed point position.
このため、従来、風や潮流を受けても、船舶を定点に留めたり、定点への移動時には定点方向に船首方向が向くようにする船体制御方法が各種考案されている。たとえば、特許文献1に示す船舶では、サイドスラスターを備えている。サイドスラスターとは、船体を横方向、すなわち右舷左舷方向へ移動させるための機構である。また、従来の船舶には、このような横方向の移動を実現するために、水平方向に回動可能なプロペラを備えるものもある。
For this reason, conventionally, various hull control methods have been devised in which a ship is kept at a fixed point even when subjected to wind or tidal currents, and the bow direction is directed to the fixed point direction when moving to a fixed point. For example, the ship shown in
しかしながら、上述のようなサイドスラスターや、右左舷方向に回動可能なプロペラは、非常に大がかりなものであり、コストも高く、経済性を重視する漁船の場合には、大幅なコスト高となるため、これらサイドスラスターや右左舷方向に回動可能なプロペラを、容易に装備することができない。 However, the above-described side thrusters and propellers that can be rotated in the starboard direction are very large-scale and expensive, and in the case of fishing boats that place importance on economy, the cost is significantly increased. Therefore, it is not possible to easily equip these side thrusters and propellers that can rotate in the starboard direction.
したがって、プレジャーボートや小型漁船では、サイドスラスターや右左舷方向に回動可能なプロペラ等の大がかりな追加装備を行うことなく、船を定点保持する船体制御を行う必要がある。 Therefore, in pleasure boats and small fishing boats, it is necessary to carry out hull control for holding the ship at a fixed point without carrying out a large additional equipment such as a side thruster or a propeller capable of turning in the starboard direction.
また、プレジャーボートや小型漁船では、サイドスラスターや右左舷方向に回動可能なプロペラ等の大がかりな追加装備を行うことなく、船を定点に効率良く航行させる船体制御を行う必要がある。この際、単に定点に船を移動させるだけでは、定点到着時の船の姿勢によっては外乱の影響を大きく受け、サイドスラスターや右左舷方向に回動可能なプロペラ等の大がかりな追加装備を行っていなければ、定点保持が容易に行えなくなることがあり、定点到着時の船の姿勢は重要である。 In addition, in pleasure boats and small fishing boats, it is necessary to perform hull control that allows the ship to navigate efficiently to a fixed point without the need for additional equipment such as side thrusters or propellers that can turn in the starboard direction. At this time, simply moving the ship to a fixed point is greatly affected by the disturbance depending on the attitude of the ship when it arrives at the fixed point, and large additional equipment such as a side thruster and a propeller that can rotate in the starboard direction is provided. Otherwise, the fixed point may not be held easily, and the attitude of the ship when the fixed point arrives is important.
この発明の目的は、サイドスラスターや右左舷方向に回動可能なプロペラ等の大がかりな追加装備を行わなくても、これら追加装備と同等の船体制御が可能な船体制御方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a hull control method capable of controlling a hull equivalent to these additional equipments without carrying out large-scale additional equipments such as a side thruster and a propeller capable of turning in a starboard direction. .
この発明の船体制御方法は、自船位置を取得する工程と、自船を基準として該自船に対して外からの力を与える外乱の方向である外乱方位を検出する工程とを有する。船体制御方法は、予め設定した定点位置と自船位置とから定点位置に向かう目標方位を算出する工程と、外乱方位から定点位置での目標方位を検出する工程とを有する。船体制御方法は、定点位置に向かう目標方位と定点位置での目標方位とから、その時点での自船の航行する方位である航行方位を算出する工程と、航行方位に応じて舵角を調整する工程と、を有する。 The hull control method of the present invention includes a step of acquiring a ship position and a step of detecting a disturbance direction that is a direction of a disturbance that gives an external force to the ship with reference to the ship. The hull control method includes a step of calculating a target direction toward a fixed point position from a preset fixed point position and the own ship position, and a step of detecting a target direction at the fixed point position from a disturbance direction. The hull control method calculates the navigation azimuth, which is the direction in which the ship navigates, from the target azimuth toward the fixed point position and the target azimuth at the fixed point position, and adjusts the rudder angle according to the navigation azimuth. And a step of performing.
この方法では、自船が定点位置に近づくにつれて、船首方位と外乱方位とが徐々に略一致していくように、船を定点位置に向けて航行させることができる。 In this method, as the ship approaches the fixed point position, the ship can be navigated toward the fixed point position so that the bow direction and the disturbance direction gradually coincide with each other.
また、この発明の船体制御方法の航行方位を算出する工程は、定点位置に向かう目標方位と定点位置での目標方位との重み付け加算によって航行方位を算出する。重み付け加算は、自船が定点位置に近づくほど定点位置の船首方位の重みが重くなるように設定されている。 The step of calculating the navigation direction of the hull control method of the present invention calculates the navigation direction by weighted addition of the target direction toward the fixed point position and the target direction at the fixed point position. The weighted addition is set so that the weight of the heading at the fixed point position becomes heavier as the ship approaches the fixed point position.
この方法では、航行方位の具体的な算出例を示している。 This method shows a specific calculation example of the navigation direction.
また、この発明の船体制御方法は、外乱の大きさを検出する工程と、外乱の大きさから前記定点位置での目標船速を算出する工程とを有する。船体制御方法は、自船を定点位置に向かわせる目標船速と、定点位置での目標船速とから、その時点での自船の航行する速度である航行船速を算出する工程と、航行船速に応じて推力を調整する工程と、を有する。 The hull control method of the present invention includes a step of detecting the magnitude of disturbance and a step of calculating a target ship speed at the fixed point position from the magnitude of disturbance. The hull control method includes a step of calculating a navigation ship speed, which is a speed at which the ship navigates at that time, from a target ship speed that directs the ship to a fixed position and a target ship speed at the fixed position. Adjusting the thrust according to the ship speed.
この方法では、自船を定点位置に到達させるための目標船速と定点位置での目標船速とから最適な航行船速が決定される。 In this method, the optimum navigation ship speed is determined from the target ship speed for causing the ship to reach the fixed point position and the target ship speed at the fixed point position.
また、この発明の船体制御方法の航行船速を算出する工程は、目標船速と定点位置の船速との重み付け加算によって、航行船速を算出する。重み付け加算は、自船が定点位置に近づくほど定点位置の船速の重みが重くなるように設定されている。 In the hull control method of the present invention, the navigation ship speed is calculated by weighted addition of the target ship speed and the ship speed at the fixed point position. The weighted addition is set so that the weight of the ship speed at the fixed point position becomes heavier as the ship approaches the fixed point position.
この方法では、航行船速の具体的な算出例を示している。 This method shows a specific calculation example of the navigation ship speed.
また、この発明の船体制御方法は、自船位置を取得する工程と、自船を基準として該自船に対して外からの力を与える外乱の方向である外乱方位を検出する工程と、を有する。船体制御方法は、外乱方位に対して直交し定点位置を通る外乱直交ラインを設定する工程と、推力と舵角を調整することにより、外乱直交ラインと自船位置との関係から外乱方位に略平行な方向に沿って自船を前進もしくは後進させる工程と、を有する。 Further, the hull control method of the present invention includes a step of acquiring the ship position, and a step of detecting a disturbance direction that is a direction of a disturbance that gives an external force to the ship with reference to the ship. Have. The hull control method is based on the process of setting a disturbance orthogonal line orthogonal to the disturbance direction and passing through a fixed point position, and by adjusting the thrust and steering angle, the relationship between the disturbance orthogonal line and the ship position is approximated to the disturbance direction. And advancing or reversing the ship along a parallel direction.
この方法では、船首方位と外乱方位とを略一致させた状態で、自船を定点位置付近に留めることができる。 In this method, the ship can be kept near the fixed point position in a state where the heading and the disturbance direction are substantially matched.
また、この発明の船体制御方法は、自船の船首方位を検出する工程を有する。船体制御方法の自船を前進もしくは後進させる工程は、自船の船首方位と外乱方位とが略一致する場合に、自船位置が外乱直交ラインに対して外乱側にあるときに自船を後進させ、自船位置が外乱直交ラインに対して外乱と反対側にあるときに自船を前進させる。 Moreover, the hull control method of this invention has the process of detecting the heading of own ship. The process of advancing or reversing the ship in the hull control method involves moving the ship backward when the ship's position is on the disturbance side with respect to the disturbance orthogonal line when the bow direction of the ship and the disturbance direction are substantially the same. The ship is advanced when the ship position is on the opposite side of the disturbance with respect to the disturbance orthogonal line.
この方法では、前後進を切り替えるための具体的な方法を示している。 This method shows a specific method for switching forward and backward.
また、この発明の船体制御方法は、外乱方位に平行な外乱対向ライン上において船が定点位置から最も離間する距離を検出する工程と、最も離間する距離が外乱の大きさによって決定される推力調整用の閾値距離よりも長い場合に船の推力を低減させる工程を、有する。 Further, the hull control method of the present invention includes a step of detecting a distance that the ship is farthest from a fixed point position on a disturbance opposing line parallel to the disturbance direction, and a thrust adjustment in which the distance that is the farthest is determined by the magnitude of the disturbance Reducing the thrust of the ship when longer than the threshold distance for use.
また、この発明の船体制御方法は、外乱方位に平行な外乱対向ライン上において船が定点位置から最も離間する距離を検出する工程と、最も離間する距離が外乱の大きさによって決定される推力調整用の閾値距離よりも短い場合に船の推力を上昇させる工程を、有する。 Further, the hull control method of the present invention includes a step of detecting a distance that the ship is farthest from a fixed point position on a disturbance opposing line parallel to the disturbance direction, and a thrust adjustment in which the distance that is the farthest is determined by the magnitude of the disturbance Increasing the thrust of the ship when it is shorter than the threshold distance for use.
これらの方法では、前後進時の具体的な推力調整方法を示している。これらの方法を用いることにより、船を定点位置の付近に、より正確に留めることができる。 These methods show specific thrust adjustment methods for forward and backward travel. By using these methods, the ship can be held more accurately near the fixed point position.
また、この発明の船体制御方法は、外乱方位に平行な外乱対向ライン上において船が定点位置から最も離間する距離を検出する工程と、最も離間する距離に基づいて推力をオンさせるタイミングとオフさせるタイミングのいずれか一方を調整する。 In the hull control method of the present invention, the step of detecting the distance at which the ship is farthest from the fixed point position on the disturbance opposing line parallel to the disturbance direction, and the timing for turning on the thrust based on the distance at which the ship is furthest away are turned off. Adjust one of the timings.
この方法では、定点位置に対する船の移動範囲を、さらに狭くすることができる。 In this method, the range of movement of the ship relative to the fixed point position can be further narrowed.
また、この発明の船体制御方法は、船首方位と外乱方位との差分が閾値以下の場合に自船を前進もしくは後進させる工程を実行する。 Moreover, the hull control method of this invention performs the process of moving the own ship forward or backward when the difference between the heading and the disturbance direction is equal to or less than the threshold value.
この方法では、船首方位と外乱方位との差分が小さい時にのみ、上述の船を定点位置付近に留める前後進制御が行われる。これにより、船を定点位置付近に、さらに確実に留めることができる。 In this method, only when the difference between the heading and the disturbance direction is small, the forward / reverse control for keeping the above-described ship near the fixed point position is performed. As a result, the ship can be more securely retained near the fixed point position.
また、この発明の船体制御方法は、船首方位と外乱方位との差分が閾値より大きな場合に船首方位を変更する工程を実行する。 Moreover, the hull control method of this invention performs the process of changing a heading, when the difference of a heading and a disturbance direction is larger than a threshold value.
この方法では、船首方位と外乱方位との差分が大きくても、その差分が小さくなるように、船首方位を容易に変更することができる。 In this method, even if the difference between the heading and the disturbance direction is large, the heading can be easily changed so that the difference becomes small.
また、この発明の船体制御方法の船首方位を変更する工程は、船を後進させながら舵角を調整して船首方位と外乱方位とを近づける工程と、船を前進させながら舵角を調整して船首方位と外乱方位を近づける工程と、を有する。 Further, the step of changing the heading of the hull control method of the present invention includes the step of adjusting the rudder angle while moving the boat backward to bring the heading and disturbance directions closer, and the step of adjusting the rudder angle while moving the boat forward. And a step of bringing the bow direction and the disturbance direction close to each other.
この方法では、船首方位の変更の具体的な方法を示している。そして、この方法を用いることで、外乱を利用して、船首方位を容易に変更することができる。 This method shows a specific method for changing the heading. By using this method, the heading can be easily changed using disturbance.
また、この発明の船体制御方法は、自船位置が、定点位置を中心とする所定距離範囲内にある場合に、船を前進もしくは後進させる工程を実行する。この船体制御方法は、自船位置が所定範囲から外れる場合に、次の各工程を有する。この船体制御方法は、定点位置と自船位置とから前記定点位置に向かう目標方位を算出する工程と、外乱方位から定点位置での目標方位を検出する工程と、定点位置に向かう目標方位と定点位置での目標方位とから、その時点での自船の航行する方位である航行方位を算出する工程を有する。この船体制御方法は、外乱の大きさを検出する工程と、外乱の大きさから定点位置の船速を算出する工程と、自船を定点位置に向かわせる船速である目標船速と、定点位置での目標船速とから、その時点での自船の航行する速度である航行船速を算出する工程を有する。この船体制御方法は、航行方位に応じた舵角を調整し、航行船速に応じて推力を調整する工程を有する。 The hull control method of the present invention executes a step of moving the ship forward or backward when the own ship position is within a predetermined distance range centered on the fixed point position. This hull control method includes the following steps when the ship position deviates from a predetermined range. The hull control method includes a step of calculating a target direction from the fixed point position and the own ship position toward the fixed point position, a step of detecting the target direction at the fixed point position from the disturbance direction, and a target direction and fixed point toward the fixed point position. A step of calculating a navigation direction which is a direction in which the ship navigates at that time from the target direction at the position. This hull control method includes a step of detecting the magnitude of a disturbance, a step of calculating a ship speed at a fixed point position from the magnitude of the disturbance, a target ship speed that is a ship speed for directing the ship to a fixed point position, and a fixed point. A step of calculating a navigation ship speed, which is a speed at which the ship navigates at that time, from the target ship speed at the position; This hull control method includes the steps of adjusting the rudder angle according to the navigation direction and adjusting the thrust according to the navigation ship speed.
この方法では、自船位置が定点位置に近い場合に、上述の定点位置付近に船を留める前後進制御が行われ、自船位置が定点位置から離れた場合に、上述の定点位置に向けて船を航行させる制御が行われる。これにより、状況に応じて、船を適切に定点位置に移動させるか、定点位置付近に留まらせることができる。 In this method, when the own ship position is close to the fixed point position, forward / reverse control is performed to keep the ship near the fixed point position, and when the own ship position is away from the fixed point position, the ship moves toward the fixed point position. Control to navigate the ship is performed. Thereby, according to a situation, a ship can be moved to a fixed point position appropriately, or can be made to remain near a fixed point position.
また、この発明の船体制御方法は、推力と舵角の調整を異なるタイミングで実行してもよい。 In the hull control method of the present invention, the thrust and the steering angle may be adjusted at different timings.
この方法では、推力と舵角の調整を同時に行わないため、目標とする船の移動を、より安定して実現することができる。 In this method, since the thrust and the steering angle are not adjusted at the same time, the target movement of the ship can be realized more stably.
また、この発明の船体制御方法は、推力および舵角は離散的な値に設定してもよい。 In the hull control method of the present invention, the thrust and the rudder angle may be set to discrete values.
この方法では、アナログ的な推力制御や舵角制御と略同等な移動を可能としながら、推力制御および舵角制御が容易になる。 This method facilitates thrust control and steering angle control while enabling movement substantially equivalent to analog thrust control and steering angle control.
また、この発明の船体制御方法は、自船位置と定点位置との距離に応じて通知を行う工程を、有する。通知は、距離によって異なるように設定されている。 Moreover, the hull control method of this invention has the process of notifying according to the distance of own ship position and a fixed point position. The notification is set differently depending on the distance.
この方法では、ユーザに、自船と定点との距離を直感的に理解させることができる。 In this method, the user can intuitively understand the distance between the ship and the fixed point.
また、この発明の船体制御方法は、魚種によって操作入力を受け付ける工程と、魚種に関連付けられた操業態様を選択する工程と、選択された操業態様に基づいて前記自船の制御を行う工程と、を有する。 The hull control method of the present invention includes a step of accepting an operation input according to a fish type, a step of selecting an operation mode associated with the fish type, and a step of controlling the ship based on the selected operation mode And having.
この方法では、ユーザが船の移動のさせ方を直感的に選択することができる。 In this method, the user can intuitively select how to move the ship.
この発明によれば、右左舷方向への移動が可能な追加装備を行わなくても、外乱の影響による不要な船の動きを抑制して、所望の船体制御が可能になる。 According to the present invention, it is possible to perform desired hull control by suppressing unnecessary ship movements due to the influence of disturbances, even without additional equipment capable of moving in the starboard direction.
本発明の第1の実施形態に係る船体制御装置を備える船体制御方法について、図を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施形態に係る船の主要構成を示すブロック図である。 A hull control method including a hull control device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the main configuration of a ship according to the first embodiment of the present invention.
船10は、船体制御装置20、動力源30、プロペラ31、および舵40を備える。船体制御装置20は、アンテナ21、測位部22、センサ23、船体制御部24、および操作部25を備える。動力源30およびプロペラ31の組が「推進力発生部」に相当する。
The
アンテナ21は、GPS測位信号を受信し、測位部22へ出力する。測位部22Aは、GPS測位信号を用いて測位演算を実行し、船10の位置(自船位置)Psを算出する。この測位演算は、予め設定した測位タイミング毎に実行される。測位部22は、算出した自船位置Psを、船体制御部24へ出力する。
The
センサ23は、例えば、船首方位ADbを検出するヘディングセンサ、風向センサ、風速センサ、潮流計等を備える。センサ23は、風向、風速、潮流方向、潮流速度から外乱ベクトルVECdを算出する。外乱ベクトルVECdは、風ベクトルVECwと、潮流ベクトルVECtとの加算ベクトルによって定義される。風ベクトルVECwのベクトル方向は、風向によって決定され、風ベクトルVECwの大きさは、風速によって決定される。潮流ベクトルVECtのベクトル方向は、潮流方向によって決定され、潮流ベクトルVECtの大きさは、潮流速度によって決定される。
The
センサ23は、検出した船首方向ADb、外乱ベクトルVECdを、船体制御部24へ出力する。なお、センサ23は、風ベクトルVECwや潮流ベクトルVECtを、船体制御部24に出力しても良い。また、センサ23が風ベクトルVECwや潮流ベクトルVECtを船体制御部24に出力し、船体制御部24が風ベクトルVECwや潮流ベクトルVECtから外乱ベクトルVECdを算出してもよい。
The
船体制御部24は、予め操作部25を介してユーザが設定した定点位置Ppを記憶している。具体的な制御方法は後述するが、船体制御部24は、定点位置Ppと自船位置Psとに基づいて、定点位置への航行制御もしくは定点保持制御を実行する。概略的には、定点位置Ppと自船位置Psとの距離DISが所定値よりも大きい場合には、定点位置への航行制御を行い、距離DISが所定値以下の場合には、定点保持制御を行う。
The
船体制御部24は、定点位置への航行制御もしくは定点保持制御で決定した推力に基づいて動力源30の駆動制御を行う。船体制御部24は、定点位置への航行制御もしくは定点保持制御で決定した舵角に基づいて舵40の舵角制御を行う。
The
操作部25は、所謂ユーザインターフェース機器であり、ユーザによる操作入力を、船体制御部24へ出力する。
The
動力源30は、ディーゼルエンジンやモータからなる。また、これらディーゼルエンジンとモータを備え、状況に応じて使い分けるハイブリッド動力機構であってもよい。動力源30は、船体制御部24によって駆動制御される。動力源30は、発生した動力をプロペラ31に与える。
The
舵40は、船10の船尾に備え付けられている。舵40は、船体制御部24によって舵角制御される。
The
このような構成から、船10は、プロペラ31の推進力と、舵40の舵角によって、定点へ航行したり、定点保持するように前進もしくは後退する。なお、この際、後退は、プロペラ31を停止させて外乱によって後退する場合も含む。
From such a configuration, the
そして、このような構成からなる船10は、概略的には、図2に示すようなフローで船体制御を行う。図2は本発明の実施形態に係る船体制御のフローチャートである。なお、図2では、自船位置Psと定点位置Ppとの距離DISが所定値よりも離間している場合について示している。ここで、距離DISが所定値以下の場合には、定点位置への移動制御は行われず、定点保持制御となる。
And the
まず、船体制御部24は、自船位置Ps、定点位置Pp、外乱ベクトルVECd、および船首方位ADbに基づいて、定点位置Ppに向かって船10を航行させるように推力制御と舵角制御を行う。この際、船体制御部24は、外乱ベクトルVECdの向く方向と逆方向で且つ定点位置Ppを基点する方位を外乱方位ADdとして検出する。そして、船体制御部24は、定点位置Ppにおいて船首方位ADbと外乱方位ADdとが略一致するように、推力制御と舵角制御をしながら船10を航行させる(S101)。
First, the
この航行制御は、自船位置Psと定点位置Ppとが略一致するまで継続的に実行させる(S102:No→S101)。 This navigation control is continuously executed until the own ship position Ps and the fixed point position Pp substantially coincide (S102: No → S101).
自船位置Psと定点位置Ppとが略一致したことを検出すると(S102:Yes)、船体制御部24は、船首方位ADbと外乱方位ADdとが略一致した状態を維持しながら定点位置Psおよび定点位置Psの近傍領域に船10が留まり続けるように、推力制御と舵角制御を行い、定点保持制御を行う(S103)。
When it is detected that the own ship position Ps and the fixed point position Pp substantially coincide with each other (S102: Yes), the
次に、定点位置Ppへの航行制御の具体的方法について、図を参照して説明する。図3は定点位置Ppへの航行制御のフローチャートである。図3に示す航行制御は、定点位置Ppへの航行を介して、定点位置Ppに到達するまでの間、所定の時間間隔で、継続的に行われる。図4は定点位置Ppへの航行制御に用いる各パラメータの関係を示す図である。図5は本発明の航行制御を行った場合の航跡例を示す図である。図6は重み付けの設定例を示す図である。なお、特にことわりをおかなければ、以下に示す速度は絶対速度(対地速度)であり、座標は地球表面の絶対座標であり、方位は、北基準の方位である。 Next, a specific method of navigation control to the fixed point position Pp will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a flowchart of the navigation control to the fixed point position Pp. The navigation control shown in FIG. 3 is continuously performed at predetermined time intervals until the fixed point position Pp is reached via the navigation to the fixed point position Pp. FIG. 4 is a diagram showing the relationship of each parameter used for navigation control to the fixed point position Pp. FIG. 5 is a diagram showing a wake example when the navigation control of the present invention is performed. FIG. 6 is a diagram illustrating a setting example of weighting. Unless otherwise specified, the speeds shown below are absolute speeds (ground speeds), the coordinates are the absolute coordinates of the earth surface, and the direction is the north reference direction.
定点位置Ppへの航行制御は、まず、自船位置Psと定点位置Ppとを取得する(S111)。定点位置Ppの取得は、ユーザが操作部25によって、定点位置Ppの座標を指定することにより実行される。なお、定点位置Ppの取得は、定点位置Ppへの航行開始のタイミングのみで行えばよい。自船位置Psは、上述の測位部22による測位結果により取得される。自船位置Psと定点位置Ppとを取得すると、この二点間の距離、すなわち、この時点での自船位置Psから定点位置Ppまでの距離DISが算出される。
In navigation control to the fixed point position Pp, first, the own ship position Ps and the fixed point position Pp are acquired (S111). Acquisition of the fixed point position Pp is executed by the user designating the coordinates of the fixed point position Pp through the
次に、外乱要素の各パラメータを取得する(S112)。外乱は、風と潮流との合成で表され、速度ベクトルによって表現できる。風ベクトルVECwは、センサ23で計測した風向、風速から取得される。潮流ベクトルVECtは、センサ23で計測した潮流方向、潮流速度から取得される。外乱ベクトルVECdは、風ベクトルVECwと潮流ベクトルVECtとの合成ベクトルとして得られる。したがって、外乱ベクトルVECdは、風ベクトルVECwと潮流ベクトルVECtとベクトル加算により算出される。
Next, each parameter of the disturbance element is acquired (S112). The disturbance is expressed by a combination of wind and current and can be expressed by a velocity vector. The wind vector VECw is acquired from the wind direction and the wind speed measured by the
なお、この際、センサ23は船10に装着されているため、算出される外乱ベクトルVECdは自船位置Psのものであるが、この外乱ベクトルVECdを、定点位置Ppの外乱ベクトルVECdと見なす。このような方法を用いても、実際に、船10が定点位置Ppに近づけば、自船位置Psと定点位置Ppとが略一致するので、自船位置Psの外乱ベクトルVECdを定点位置Ppの外乱ベクトルVECdとしても、十分な精度での航行制御が可能である。また、自船位置Psと定点位置Ppが離れていたとしても、外乱ベクトルVECdは大きく変化することはなく、さらに、定点位置Ppに向かって航行するにつれ、自船位置Psの外乱ベクトルVECdと定点位置Ppの外乱ベクトルVECdとの間に殆ど差が無くなるので、十分な精度での航行制御が可能である。
At this time, since the
次に、自船位置Psを基準とした定点位置Ppに向かう目標方位ψp、定点位置Ppに向かう目標船速Vp、定点位置Ppでの目標方位ψd、および目標船速(定点船速)Vdを取得する(S113)。 Next, the target bearing ψp toward the fixed point position Pp with respect to the own ship position Ps, the target ship speed Vp toward the fixed point position Pp, the target bearing ψd at the fixed point position Pp, and the target ship speed (fixed ship speed) Vd are obtained. Obtain (S113).
定点位置に向かう目標方位ψpは、自船位置Psの座標と定点位置Ppの座標とから幾何学計算により算出される。また、ユーザが操作部25を操作することで、定点位置Ppに向かう目標船速Vp、を取得する。
The target orientation ψp toward the fixed point position is calculated by geometric calculation from the coordinates of the ship position Ps and the coordinates of the fixed point position Pp. Further, when the user operates the
また、ユーザが操作部25を操作することで、定点位置Ppでの目標方位ψd、および目標船速(定点船速)Vdを取得する。定点位置Ppでの目標方位ψdは、外乱ベクトルVECdの方位と対向する方位に設定される。定点位置Ppでの船速Vdは、例えば、外乱ベクトルVECdの大きさと同じ大きさに設定される。この場合、定点位置Ppでの対地船速は0になるように設定される。
In addition, when the user operates the
次に、定点位置に向かう目標方位ψpと定点位置での目標方位ψdとを用いて、その時点での航行方位ψoを決定する(S114)。 Next, the navigation direction ψo at that time is determined using the target direction ψp toward the fixed point position and the target direction ψd at the fixed point position (S114).
この際、次の重み付け加算式を用いて、航行方位ψoを算出する。 At this time, the navigation direction ψo is calculated using the following weighted addition formula.
ψo=αψp+βψd ここで、α+β=1である。また、定点位置Ppへの航行開始タイミングでの自船位置Psと定点位置Ppとの距離をDISoとし、その時点での距離をDISとした場合に、αは次のように定義される。 ψo = αψp + βψd where α + β = 1. Further, when the distance between the ship position Ps and the fixed point position Pp at the navigation start timing to the fixed point position Pp is DISo, and the distance at that time is DIS, α is defined as follows.
α=1−exp−(DIS/DISo) したがって、βは次式で表される。α = 1−exp − (DIS / DISo) Therefore, β is expressed by the following equation.
β=exp−(DIS/DISo) このようなα,βは、距離DISに応じて、図6のように変化する。すなわち、αは、距離DISが短くなるほど小さくなり、βは距離DISが長くなるほど大きくなる。β = exp− (DIS / DISo) Such α and β vary as shown in FIG. 6 according to the distance DIS. That is, α becomes smaller as the distance DIS becomes shorter, and β becomes larger as the distance DIS becomes longer.
このような式で航行方位ψoを算出することで、航行方位ψoは、定点位置Ppから遠いほど定点位置に向かう目標方位ψpに近づき、定点位置Ppに近づくほど定点位置での目標方位ψdに近づくように、徐々に変化する。これにより、定点位置に向かう目標方位ψpから定点位置での目標方位ψdに航行方位ψoを滑らかに変化させながら、定点位置Ppに向かって船10を航行させることができる。
By calculating the navigation azimuth ψo by such an expression, the navigation azimuth ψo approaches the target azimuth ψp toward the fixed point position as it is far from the fixed point position Pp, and approaches the target azimuth ψd at the fixed point position as it approaches the fixed point position Pp. As it gradually changes. Thereby, the
次に、定点位置に向かう目標船速Vpと定点位置での目標船速Vdとを用いて、その時点での航行船速Voを決定する(S115)。 Next, using the target ship speed Vp toward the fixed point position and the target ship speed Vd at the fixed point position, the navigation ship speed Vo at that time is determined (S115).
この際、次の重み付け加算式を用いて、航行船速Voを算出する。 At this time, the navigation ship speed Vo is calculated using the following weighted addition formula.
Vo=αVp+βVd ここで、α、βは、上述の航行方位ψoと同じ定義である。 Vo = αVp + βVd Here, α and β have the same definition as the navigation direction ψo described above.
このような式で航行船速Voを算出することで、航行船速Voは、定点位置Ppから遠いほど定点位置に向かう目標船速Vpに近づき、定点位置Ppに近づくほど定点位置での目標船速Vdに近づくように、徐々に変化する。これにより、定点位置に向かう目標船速Vpから定点位置での目標船速Vdに航行船速Voを滑らかに変化させながら、定点位置Ppに向かって船10を航行させることができる。
By calculating the navigation ship speed Vo with such an equation, the navigation ship speed Vo approaches the target ship speed Vp toward the fixed point position as it is far from the fixed point position Pp, and the target ship at the fixed point position as it approaches the fixed point position Pp. It gradually changes so as to approach the speed Vd. Thereby, the
次に、算出した航行船速Voを用いて、動力源30に与える推力を決定する。また、算出した航行方位ψoを用いて、舵40に与える舵角を決定する(S116)。
Next, the thrust applied to the
以上のような処理を行うことで、図5に示すように、定点位置Ppへの航行開始位置から定点位置Ppに向かって、外乱に流されながらも、徐々に船首方位が外乱方位に対向(平行)するように変化しながら、船10を定点位置Ppまで航行することができる。そして、船10は定点位置Ppに到達した時点で、船首方位を外乱方位に対向させることができる。このように、定点位置Ppにおいて、船首方位と外乱方位とを対向させる(外乱ベクトルの方向と船首方向との成す角が180°)ことで、一動力、一舵の船10であっても、次に示す定点保持の制御の開始を容易にすることができる。
By performing the processing as described above, as shown in FIG. 5, the heading gradually opposes the disturbance direction while being flown by the disturbance from the navigation start position to the fixed point position Pp toward the fixed point position Pp ( The
上述の説明では、船体制御部24を1つの素子として、各処理を行う場合を示したが、図7に示すように、複数の機能部に分割して、上述の処理を行ってもよい。図7は、船体制御部24の方位船速設定部41の構成を示すブロック図である。
In the above description, the case where each process is performed using the
方位船速設定部41は、航行条件決定部42と、重み付け処理部43を備える。航行条件決定部42は、定点方向ベクトル算出部421と定点位置ベクトル算出部422を備える。
The direction ship
定点方向ベクトル算出部421は、定点位置Ppと自船位置Psとから定点位置に向かう目標方位ψpを算出する。また、定点方向ベクトル算出部421は、操作入力に基づいて定点位置に向かう目標船速Vpを決定する。
The fixed point direction
定点位置ベクトル算出部422は、外乱ベクトルVECdから定点船速Vdを算出する。また、定点位置ベクトル算出部422は、操作入力に基づいて定点船速Vdを決定する。
The fixed point position
重み付け処理部43は、重み付け係数設定部433、乗算器4341,4342,4343,4344、加算器4351,4352を備える。
The
重み付け係数設定部433は、距離DISに基づいて重み付け係数α,βを決定する。
The weighting
乗算器4341には、定点位置に向かう目標方位ψpと重み付け係数αが与えられる。この際、定点位置に向かう目標方位ψpは単位ベクトル化された後に与えられる。乗算器4341は、定点位置に向かう目標方位ψpに重み付け係数αを乗算して、乗算結果αψpを加算器4351に出力する。
The
乗算器4342には、定点位置での目標方位ψdと重み付け係数βが与えられる。この際、定点位置での目標方位ψdは単位ベクトル化された後に与えられる。乗算器4342は、定点位置での目標方位ψdに重み付け係数βを乗算して、乗算結果βψdを加算器4351に出力する。
The
加算器4351は、乗算結果αψpと乗算結果βψdとを加算して、航行方位ψ0を算出し、出力する。
The
乗算器4343には、定点位置に向かう目標船速Vpと重み付け係数αが与えられる。乗算器4343は、定点位置に向かう目標船速Vpに重み付け係数αを乗算して、乗算結果αVpを加算器4352に出力する。
The
乗算器4344には、定点位置での目標船速Vdと重み付け係数βが与えられる。乗算器4344は、定点位置での目標船速Vdに重み付け係数βを乗算して、乗算結果βVdを加算器4352に出力する。
The
加算器4352は、乗算結果αVpと乗算結果βVdとを加算して、航行船速Voを算出し、出力する。
The
このような構成であっても、上述のように、徐々に船首方位が外乱方位に対向(平行)するように変化しながら、船10を定点位置Ppまで航行することができる。
Even with such a configuration, as described above, the
次に、定点位置Ppに到達した船10を、定点位置Ppに保持する定点保持制御について説明する。図8は定点保持制御のフローチャートである。図9は前後進の切り替え概念を示す図である。なお、以下、定点保持制御状態では、船首方位をADbとし、外乱方位(外乱ベクトルVECdに対向する方位)をADdとして説明する。また、以下の説明では、船首が外乱方向を向いている場合を示す。なお、船尾が外乱方向を向いている場合には、後述の前進制御と後進制御が逆になる。
Next, fixed point holding control for holding the
定点位置Ppの到達は、測位した自船位置Psと定点位置Ppとが略一致したことによって検出できる。ここで、自船位置Psと定点位置Ppとが略一致するとは、例えば、定点位置Ppを中心とする所定範囲内に自船位置Psが入ったことを意味している。具体的な例としては、定点位置Ppを中心として、船10の3艇身分程度の長さを半径とする円内の領域に、自船位置Psが入ったことを意味している。この領域を、以下、定点保持動作領域BorK(図9参照)とする。この範囲が、定点位置Ppの近傍となる。なお、この半径等は使用態様等に応じて適宜設定すればよい。
The arrival of the fixed point position Pp can be detected by the fact that the measured ship position Ps and the fixed point position Pp substantially coincide. Here, the own ship position Ps and the fixed point position Pp substantially coincide with each other, for example, means that the own ship position Ps is within a predetermined range centered on the fixed point position Pp. As a specific example, it means that the own ship position Ps has entered a region within a circle centered on the fixed point position Pp and whose radius is about the length of about three boats of the
自船位置Psが定点保持領域BorK内にないことを検出すると(S211:No)、上述のように、定点位置Ppにおいて、船首方位ADbが外乱ベクトルVECdの方向と対向するように、言い換えれば外乱方位ADdと平行になるように、船10を航行制御する(S215)。
When it is detected that the ship position Ps is not within the fixed point holding region BorK (S211: No), as described above, the heading ADb is opposed to the direction of the disturbance vector VECd at the fixed point position Pp, in other words, disturbance. The
自船位置Psが定点保持領域BorK内にあることを検出すると(S211:Yes)、以下の定点保持制御を実行する。 When it is detected that the ship position Ps is within the fixed point holding area BorK (S211: Yes), the following fixed point holding control is executed.
具体的には、自船位置Psが定点保持領域BorK内にあることを検出すると(S211:Yes)、外乱方位ADdと船首方位ADbとの誤差角Δψddを算出する(S212)。誤差角Δψddは、例えば、外乱方位ADdから船首方位ADbを減算することによって得られる。なお、逆、すなわち、船首方位ADbから外乱方位ADdを減算してもよい。 Specifically, when it is detected that the ship position Ps is within the fixed point holding area BorK (S211: Yes), an error angle Δψdd between the disturbance direction ADd and the bow direction ADb is calculated (S212). The error angle Δψdd is obtained, for example, by subtracting the bow direction ADb from the disturbance direction ADd. The reverse, that is, the disturbance direction ADd may be subtracted from the bow direction ADb.
外乱ベクトルVECdが一定で変化しない場合、定点位置Ppに到達した時点で、外乱方位ADdと船首方位ADbは平行なはずであり、外乱が変化しなければ誤差角Δψddは定常的に0になるはずである。しかしながら、外乱は、風と潮流によって決定されるので、頻繁に変化する。したがって、後述の定点保持制御を行うために、船首方位ADbを外乱方位ADdと平行にするためには、このような誤差角Δψddの変化を検出する必要がある。 When the disturbance vector VECd is constant and does not change, the disturbance azimuth ADd and the bow azimuth ADb should be parallel when the fixed point position Pp is reached, and if the disturbance does not change, the error angle Δψdd should be constantly zero. It is. However, disturbances change frequently because they are determined by wind and current. Therefore, it is necessary to detect such a change in the error angle Δψdd in order to make the bow azimuth ADb parallel to the disturbance azimuth ADd in order to perform fixed point holding control described later.
誤差角Δψddには、予め設定された誤差角閾値ThΔψddが設定されている。誤差角閾値ThΔψddは、後述の前後進制御により定点保持が容易に行えるような外乱方位ADdと船首方位ADbとの角度差(誤差角Δψdd)の最大値によって決定される。この最大値は、予め実験等によって設定することができる。具体的な例としては、誤差角閾値ThΔψddは、±45°に設定される。For the error angle Δψdd, a preset error angle threshold Th Δψdd is set. The error angle threshold Th Δψdd is determined by the maximum value of the angle difference (error angle Δψdd) between the disturbance direction ADd and the bow direction ADb so that the fixed point can be easily held by forward / reverse control described later. This maximum value can be set in advance by experiments or the like. As a specific example, the error angle threshold Th Δψdd is set to ± 45 °.
誤差角Δψddが誤差角閾値ThΔψddよりも大きければ(S213:No)、後述する方位変更制御を実行する(S218)。誤差角Δψddが誤差角閾値ThΔψdd以下であれば、自船位置Psが外乱直交ラインLverに対して、外乱側であるか、外乱側でないかを検出する。If the error angle Δψdd is larger than the error angle threshold Th Δψdd (S213: No), azimuth change control described later is executed (S218). If the error angle Δψdd is equal to or smaller than the error angle threshold Th Δψdd , it is detected whether the ship position Ps is on the disturbance side or not on the disturbance orthogonal line Lver.
外乱直交ラインLverは、外乱ベクトルVECdに直交し、且つ定点位置Ppを通る直線によって定義される。外乱直交ラインLverを基準として外乱側で且つ定点保持領域BorKの領域を、外乱上領域ZoneUとする。外乱直交ラインLverを基準として外乱と反対側で且つ定点保持領域BorKの領域を、外乱下領域ZoneDとする。 The disturbance orthogonal line Lver is defined by a straight line that is orthogonal to the disturbance vector VECd and passes through the fixed point position Pp. A region on the disturbance side and the fixed point holding region BorK with respect to the disturbance orthogonal line Lver is defined as a disturbance upper region ZoneU. A region on the side opposite to the disturbance and the fixed point holding region BorK with respect to the disturbance orthogonal line Lver is defined as a disturbance lower region ZoneD.
自船位置Psが外乱上領域ZoneUにあることを検出すると(S214:Yes)、定点保持用後進制御を行う(S217)。定点保持用後進制御とは、船10を保持用船速で後進させる制御であり、推力を発生して後進用にスクリューを回転させたり、推力を発生せずに外乱に流されるようにする制御である。なお、この定点保持用後進制御中に、舵角を適宜調整して船首方位ADbを外乱方位ADdと平行になるように、調整してもよい。
When it is detected that the own ship position Ps is in the disturbance upper zone ZoneU (S214: Yes), a reverse control for holding a fixed point is performed (S217). The fixed point holding backward control is a control for moving the
自船位置Psが外乱下領域ZoneDにあることを検出すると(S214:No)、定点保持用前進制御を行う(S216)。定点保持用前進制御とは、船10を保持用船速で前進させる制御である。なお、この定点保持用前進制御中に、舵角を適宜調整して船首方位ADbを外乱方位ADdと平行になるように、調整してもよい。
When it is detected that the ship position Ps is in the disturbance under zone ZoneD (S214: No), the forward control for holding the fixed point is performed (S216). The fixed point holding forward control is control for moving the
このような制御を行うことで、船10が外乱上領域ZoneUに存在する場合には、定点保持領域BorK内の外乱直交ラインLver、より好ましくは定点位置Ppそのものに到達するように、船10を後進させることができる(図9の船10'参照)。また、船10が外乱下領域ZoneDに存在する場合にも、定点保持領域BorK内の外乱直交ラインLver、より好ましくは定点位置Ppそのものに到達するように、船10を前進させることができる(図9の船10"参照)。すなわち、船10を定点位置Pp付近の狭い範囲に留まらせることができる。さらに、一動力、一舵の船10であっても、船10の位置に応じて定点位置Ppに到達するように、自動で船10を移動させることができる。
By performing such control, when the
次に、上述の前後進制御を更に具体的に説明する。図10は、前後進時の推力制御方法を示すフローチャートである。図11は推力制御概念を示す図である。図11では、横軸が時間であり、縦軸が外乱対向ライン射影距離Ldであり、実線は航跡の時間変化を示す。 Next, the above-described forward / reverse control will be described more specifically. FIG. 10 is a flowchart showing a thrust control method during forward / backward travel. FIG. 11 is a diagram showing the concept of thrust control. In FIG. 11, the horizontal axis represents time, the vertical axis represents the disturbance opposing line projection distance Ld, and the solid line represents the time change of the wake.
外乱対向ライン射影距離Ldとは、図9の船10'の場合に示すように、自船位置Psと定点位置Ppとの距離を、外乱対向ラインに射影した距離である。外乱対向ラインとは、外乱直交ラインLverに直交し(外乱方位ADdに平行であり)、定点位置Ppを通る直線である。なお、図9の場合では、外乱対向ライン上に船10'が存在する場合を示したが、それ以外の場合も同様の方法で、外乱対向ライン射影距離Ldを定義できる。
The disturbance opposing line projection distance Ld is a distance obtained by projecting the distance between the ship position Ps and the fixed point position Pp onto the disturbance opposing line, as shown in the case of the ship 10 'in FIG. The disturbance opposing line is a straight line orthogonal to the disturbance orthogonal line Lver (parallel to the disturbance direction ADd) and passing through the fixed point position Pp. In the case of FIG. 9, the case where the
また、図10の推力制御方法では、図11に示すように、外乱下領域ZoneDから外乱上領域ZoneUに船10を移動させる際の外乱直交ラインLverを交差した時点で推力をオフにし、外乱上領域ZoneUから外乱下領域ZoneDに船10を移動させる際の外乱直交ラインLverを交差した時点で推力をオンにする。
Further, in the thrust control method of FIG. 10, as shown in FIG. 11, the thrust is turned off when the disturbance orthogonal line Lver when moving the
外乱下領域ZoneDに存在する船10に対して推力を発生して当該船10を前進させると、外乱直交ラインLverと交差する時点で推力をオフにしても、船10は前進を続ける。そして、保持用船速による推力の外乱対向ライン方向成分と外乱の外乱対向ライン方向成分とが一致する位置で船10の船速は0となり、外乱に流されるように後進する。
When thrust is generated for the
この船速が0となる位置と定点位置Ppとを結ぶ線分を外乱対向ラインに射影させた長さを、外乱対向ライン最大射影距離Lddとして算出する(S311)。 The length obtained by projecting the line connecting the position where the ship speed becomes 0 and the fixed point position Pp onto the disturbance opposing line is calculated as the disturbance opposing line maximum projection distance Ldd (S311).
外乱対向ライン最大射影距離Lddに対しては、予め設定された推力調整閾値ThLddが設定されている。推力調整閾値ThLddは、船10の推力、形状、外乱ベクトルVECdの大きさ、定点位置Ppに対してどれだけ船10が離れても許容させるか等によって設定される。A preset thrust adjustment threshold Th Ldd is set for the disturbance opposing line maximum projection distance Ldd. The thrust adjustment threshold Th Ldd is set according to the thrust of the
外乱対向ライン最大射影距離Lddが推力調整閾値ThLddよりも長いことを検出すると(S312:Yes)、推力低減制御を行う(S313)。推力低減制御は、次回の推力を今回の推力よりも低くする制御である。例えば、今の推力をVt(n)とし、次回の推力をVt(n+1)とし、補正量をδVtとすると、
Vt(n+1)=Vt(n)−δVt によって算出する。補正量δVtは、例えば、ユーザによって適宜設定可能な値である。When it is detected that the disturbance opposing line maximum projection distance Ldd is longer than the thrust adjustment threshold Th Ldd (S312: Yes), thrust reduction control is performed (S313). The thrust reduction control is control for making the next thrust lower than the current thrust. For example, if the current thrust is Vt (n), the next thrust is Vt (n + 1), and the correction amount is δVt,
Vt (n + 1) = Vt (n) −δVt The correction amount δVt is, for example, a value that can be appropriately set by the user.
外乱対向ライン最大射影距離Lddが推力調整閾値ThLddよりも短いことを検出すると(S312:No,S314:Yes)、推力上昇制御を行う(S315)。推力上昇制御は、次回の推力を今回の推力よりも高くする制御である。例えば、今の推力をVt(n)とし、次回の推力をVt(n+1)とし、補正量をδVtとすると、
Vt(n+1)=Vt(n)+δVt によって算出する。When it is detected that the disturbance opposing line maximum projection distance Ldd is shorter than the thrust adjustment threshold Th Ldd (S312: No, S314: Yes), thrust increase control is performed (S315). The thrust increase control is control for making the next thrust higher than the current thrust. For example, if the current thrust is Vt (n), the next thrust is Vt (n + 1), and the correction amount is δVt,
Vt (n + 1) = Vt (n) + δVt
外乱対向ライン最大射影距離Lddが推力調整閾値ThLddより短くもなく、長くもない場合、すなわち、外乱対向ライン最大射影距離Lddが推力調整閾値ThLddが一致する場合には(S312:No,S314:No)、推力を変更しない。When the disturbance opposing line maximum projection distance Ldd is neither shorter nor longer than the thrust adjustment threshold Th Ldd , that is, when the disturbance opposing line maximum projection distance Ldd matches the thrust adjustment threshold Th Ldd (S312: No, S314). : No), the thrust is not changed.
このような制御を行うことで、図11に示すように、船10は移動する。
By performing such control, the
まず、外乱下領域ZoneDから推力オンVt11状態で船10が外乱方向へ移動し、外乱直交ラインLverを横切った時刻t11で推力をオフにすると、これまでに加わった推力に応じて、船10は前進する。そして、船10は、外乱対向ライン最大射影距離Ldd(t11)で一時停止する。ここでは、外乱対向ライン最大射影距離Ldd(t11)が推力調整閾値ThLddより長いので、次回の推力Vt12を今回の推力Vt11からδVt低減させる。First, when the
この後、船10は、外乱により流されて外乱直交ラインLverをよこぎると、このタイミングで推力Vt12をオンにする。船10は、外乱下領域ZoneDに流されるが、推力Vt12により再度外乱側に折り返し移動する。
Thereafter, when the
次に、外乱下領域ZoneDから推力オンVt12状態で船10が外乱方向へ移動し、外乱直交ラインLverを横切った時刻t12で推力をオフにすると、外乱対向ライン最大射影距離Ldd(t12)まで到達し、一時停止する。ここでは、外乱対向ライン最大射影距離Ldd(t12)が推力調整閾値ThLddよりまだ長いので、次回の推力Vt13を今回の推力Vt12からさらにδVt低減させる。Next, when the
この後、船10は、外乱により流されて外乱直交ラインLverをよこぎると、このタイミングで推力Vt13をオンにする。船10は、外乱下領域ZoneDに流されるが、推力Vt13により再度外乱側に折り返し移動する。
Thereafter, when the
次に、外乱下領域ZoneDから推力オンVt13状態で船10が外乱方向へ移動し、外乱直交ラインLverを横切った時刻t13で推力をオフにすると、外乱対向ライン最大射影距離Ldd(t13)まで到達し、一時停止する。ここでは、外乱対向ライン最大射影距離Ldd(t13)が推力調整閾値ThLddよりまだ長いので、次回の推力Vt14を今回の推力Vt13からさらにδVt低減させる。Next, when the
この後、船10は、外乱により流されて外乱直交ラインLverをよこぎると、このタイミングで推力Vt14をオンにする。船10は、外乱下領域ZoneDに流されるが、推力Vt14により再度外乱側に折り返し移動する。
Thereafter, when the
次に、外乱下領域ZoneDから推力オンVt14状態で船10が外乱方向へ移動し、外乱直交ラインLverを横切った時刻t14で推力をオフにすると、外乱対向ライン最大射影距離Ldd(t14)まで到達し、一時停止する。ここでは、外乱対向ライン最大射影距離Ldd(t14)が推力調整閾値ThLddより短いので、次回の推力Vt15を今回の推力Vt14からδVt上昇させる。Next, when the
この後、船10は、外乱により流されて外乱直交ラインLverをよこぎると、このタイミングで推力Vt15をオンにする。船10は、外乱下領域ZoneDに流されるが、推力Vt15により再度外乱側に折り返し移動する。
Thereafter, when the
次に、外乱下領域ZoneDから推力オンVt15状態で船10が外乱方向へ移動し、外乱直交ラインLverを横切った時刻t15で推力をオフにすると、外乱対向ライン最大射影距離Ldd(t15)まで到達し、一時停止する。ここでは、外乱対向ライン最大射影距離Ldd(t14)が推力調整閾値ThLddより長いので、次回の推力Vt16を今回の推力Vt15からδVt低減させる。Next, when the
この後、船10は、外乱により流されて外乱直交ラインLverをよこぎると、このタイミングで推力Vt16をオンにする。船10は、外乱下領域ZoneDに流されるが、推力Vt16により再度外乱側に折り返し移動する。
Thereafter, when the
このように、上述の定点保持制御を行うことで、船10は、外乱直交ラインLver(定点位置Pp)を中心として、推力調整閾値ThLddの約2倍の範囲で、前後進するように、徐々に移動範囲を狭くすることができる。さらに、船10は、外乱直交ラインLverを中心として、推力調整閾値ThLddの約2倍の範囲で、前後進を繰り返すようにすることができる。As described above, by performing the above-described fixed point holding control, the
なお、推力調整閾値ThLddを徐々に小さく設定する推力調整閾値ThLddの適応処理も可能であり、このような適応処理を行うことで、船10の移動範囲を、定点位置Ppを中心とする更に短い範囲にすることができる。An adaptive process of the thrust adjustment threshold Th Ldd that gradually sets the thrust adjustment threshold Th Ldd is also possible. By performing such an adaptive process, the moving range of the
なお、このような定点保持制御も1つの演算素子でなく、複数の機能部で実現する異ができる。図12は、定点保持制御部の構成を示すブロック図である。 Such fixed point holding control can also be realized by a plurality of functional units instead of one arithmetic element. FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of the fixed point holding control unit.
定点保持制御部44は、誤差角検出部441、前後進決定部442、推力、舵角決定部443を備える。誤差角検出部441は、外乱方位ADdと船首方位ADbとから誤差角Δψddを算出する。前後進決定部442は、外乱方位ADdと定点位置Ppとから外乱直交ラインLverを設定する。前後進決定部442は、定点位置Ppから定点保持領域BorKを決定する。
The fixed point holding
前後進決定部442は、定点保持領域BorK、外乱直交ラインLver、および自船位置Psから、上述の定点位置への航行制御、定点保持用の前進制御、定点保持用の後進制御のいずれかを選択する。前後進決定部442は、自船位置Psが定点保持領域BorK外であれば、定点位置への航行制御を選択する。前後進決定部442は、自船位置Psが定点保持領域BorK内であり、且つ外乱直交ラインLverに基づく外乱上領域ZoneU内であれば、定点保持用の後進制御を選択する。前後進決定部442は、自船位置Psが定点保持領域BorK内であり、且つ外乱直交ラインLverに基づく外乱下領域ZoneD内であれば、定点保持用の前進制御を選択する。
The forward /
推力、舵角決定部443は、選択された制御と、誤差角Δψddとから推力、および舵角を決定する。
The thrust / steering
このような構成であっても、上述のように、定点保持制御を行うことができる。 Even with such a configuration, the fixed point holding control can be performed as described above.
次に、別の定点保持制御方法について具体的に説明する。図13は、推力オンオフタイミングを調整する定点保持制御のフローチャートである。図14は、推力オンオフタイミングの調整による定点保持制御の概念を示す図である。図14において、横軸が時間であり、縦軸が外乱対向ライン射影距離Ldであり、実線は航跡の時間変化を示す。 Next, another fixed point holding control method will be specifically described. FIG. 13 is a flowchart of fixed point holding control for adjusting the thrust on / off timing. FIG. 14 is a diagram illustrating the concept of fixed point holding control by adjusting the thrust on / off timing. In FIG. 14, the horizontal axis represents time, the vertical axis represents the disturbance opposing line projection distance Ld, and the solid line represents the time change of the wake.
なお、以下の説明では、自船が推力オン状態からオフ状態に切り替わったタイミングからを説明する。推力オフ状態(S411)になっても、それまでに加えられた推力により、船10は前進を続ける。そして、保持用船速による推力の外乱対向ライン方向成分と外乱の外乱対向ライン方向成分とが一致する位置で船10の船速は0となる。このタイミングを、外乱上領域ZoneUの最大到達点として検出する(S412)。
In the following description, the timing at which the ship is switched from the thrust on state to the off state will be described. Even in the thrust off state (S411), the
この外乱上領域ZoneUにおける船速が0となる位置と定点位置Ppとを結ぶ線分を外乱対向ラインに射影させた長さを、外乱上領域ZoneUの外乱対向ライン最大射影距離Ldduとして算出する(S413)。 The length obtained by projecting the line connecting the position where the boat speed is 0 in the disturbance upper area ZoneU and the fixed point position Pp onto the disturbance opposing line is calculated as the disturbance opposing line maximum projection distance Lddu of the disturbance upper area ZoneU ( S413).
外乱上領域ZoneUの外乱対向ライン最大射影距離Ldduから、推力オフ距離RdNFを算出する(S414)。推力オフ距離RdNFとは、外乱直交ラインLverよりも外乱上領域ZoneU側で、外乱直交ラインLverを基準とした外乱方位ADdに沿った距離によって規定される。The thrust off distance Rd NF is calculated from the disturbance opposing line maximum projection distance Lddu of the disturbance upper area ZoneU (S414). The thrust off distance Rd NF is defined by a distance along the disturbance direction ADd with the disturbance orthogonal line Lver as a reference, on the disturbance upper area ZoneU side of the disturbance orthogonal line Lver.
推力オフ距離RdNFは、係数kd(0<kd<1)を、外乱上領域ZoneUの外乱対向ライン最大射影距離Ldduに乗算することによって算出される。The thrust off distance Rd NF is calculated by multiplying the disturbance opposing line maximum projection distance Lddu of the disturbance upper region ZoneU by a coefficient k d (0 <k d <1).
RdNF=kd*Lddu 外乱上領域ZoneUの最大到達点に到達後は、船10は外乱によって流され(後進し)、外乱直交ラインLverに近づいていく。この際、自船位置Psと定点位置Ppとから距離DISを算出し、当該距離DISの外乱対向ライン成分Lruと、推力オン距離RuNFとを比較する。距離DISの外乱対向ライン成分Lruが推力オン距離RuNFよりも大きければ、推力はオフのままである(S415:No)。Rd NF = k d * Lddu After reaching the maximum reaching point of the disturbance upper region ZoneU, the
距離DISの外乱対向ライン成分Lruが推力オン距離RuNFに一致したことを検出すると(S415:Yes)、推力をオンにする(S416)。When it is detected that the disturbance opposing line component Lru of the distance DIS matches the thrust on distance Ru NF (S415: Yes), the thrust is turned on (S416).
これにより、船10は、推力オフ状態で外乱に流された状態で、外乱直交ラインLverに係る前に推力を発生することができる。したがって、外乱直交ラインLverを係ったタイミングで推力をオンするよりも、オーバーシュートしにくくなる。
Thereby, the
次に、推力オン状態(S417)になっても、船10は、すぐに前進するわけではなく、外乱によって流される。そして、保持用船速による推力の外乱対向ライン方向成分の仕事量と外乱の外乱対向ライン方向成分の仕事量とが一致する位置で船10は外乱によって流されなくなり、船速は0となる。このタイミングを、外乱下領域ZoneDの最大到達点として検出する(S418)。
Next, even if the thrust is turned on (S417), the
この外乱下領域ZoneDにおける船速が0となる位置と定点位置Ppとを結ぶ線分を外乱対向ラインに射影させた長さを、外乱下領域ZoneDの外乱対向ライン最大射影距離Ldddとして算出する(S419)。 A length obtained by projecting a line segment connecting the position at which the boat speed is 0 in the disturbance under zone ZoneD and the fixed point position Pp onto the disturbance counter line is calculated as a disturbance counter line maximum projection distance Lddd in the zone D below the disturbance ( S419).
外乱下領域ZoneDの外乱対向ライン最大射影距離Ldddから、推力オン距離RuNFを算出する(S420)。推力オン距離RuNFとは、外乱直交ラインLverよりも外乱下領域ZoneD側で、外乱直交ラインLverを基準とした外乱方位ADdに沿った距離によって規定される。The thrust on distance Ru NF is calculated from the disturbance opposing line maximum projection distance Lddd of the disturbance under zone ZoneD (S420). The thrust-on distance Ru NF is defined by a distance along the disturbance direction ADd with the disturbance orthogonal line Lver as a reference on the disturbance lower zone ZoneD side than the disturbance orthogonal line Lver.
推力オン距離RuNFは、係数ku(0<ku<1)を、外乱下領域ZoneDの外乱対向ライン最大射影距離Ldddに乗算することによって算出される。The thrust-on distance Ru NF is calculated by multiplying the disturbance opposing line maximum projection distance Lddd by the coefficient k u (0 <k u <1) in the disturbance under zone ZoneD.
RuNF=ku*Lddd 外乱下領域ZoneDの最大到達点に到達後は、船10は推力によって前進し、外乱直交ラインLverに近づいていく。この際、自船位置Psと定点位置Ppとから距離DISを算出し、当該距離DISの外乱対向ライン成分Lrdと、推力オフ距離RdNFとを比較する。距離DISの外乱対向ライン成分Lrdが推力オフ距離RdNFよりも大きければ、推力はオンのままである(S421:No)。Ru NF = k u * Lddd After reaching the maximum reaching point of the disturbance under zone ZoneD, the
距離DISの外乱対向ライン成分Lrdが推力オフ距離RdNFに一致したことを検出すると(S421:Yes)、推力をオフにする(S422)。If the disturbance counter line component Lrd distance DIS is detected that matches the thrust off distance Rd NF (S421: Yes), turn off the thrust (S422).
これにより、船10は、推力オン状態で外乱に向かって前進した状態で、外乱直交ラインLverに係る前に推力をオフにすることができる。したがって、外乱直交ラインLverを係ったタイミングで推力をオフするよりも、外乱直交ラインVerを越えて前進する距離を短くすることができる。これにより、船10を定点位置Pp付近のより狭い範囲に留まらせることができる。
Thereby, the
以下、上述の制御を繰り返していく。これにより、図14に示すように、定点位置Ppを挟んだ船10の移動範囲は徐々に短くなる。具体的な例としては、時間t21での外乱上領域ZoneUの外乱対向ライン最大射影距離Lddu(t21)と比較して、時間t23(>t21)での外乱上領域ZoneUの外乱対向ライン最大射影距離Lddu(t23)は短くなる。同様に、時間t22での外乱下領域ZoneDの外乱対向ライン最大射影距離Lddd(t22)と比較して、時間t24(>t22)での外乱下領域ZoneDの外乱対向ライン最大射影距離Lddd(t24)は短くなる。
Hereinafter, the above control is repeated. Thereby, as shown in FIG. 14, the moving range of the
このように、推力オン、推力オフのタイミングを調整することで、より定点位置Ppに近い位置に船10が止まり続けるようにすることができる。
In this way, by adjusting the timing of thrust on and thrust off, the
次に、方位変更制御の具体的な方法について説明する。図15は、方位変更制御のフローチャートである。図16は方位変更制御の概念を示す図である。 Next, a specific method of azimuth change control will be described. FIG. 15 is a flowchart of the azimuth change control. FIG. 16 is a diagram showing the concept of the azimuth change control.
上述のように、誤差角Δψddが誤差角閾値ThΔψddよりも大きいことを検出すると、誤差角Δψddに基づいて後進推力と舵角を決定する(S811)。この際、舵角は、船首方位ADbが外乱方位ADdに近づくように船10が後進する所定角に設定されている。As described above, when it is detected that the error angle Δψdd is larger than the error angle threshold Th Δψdd , the reverse thrust and the steering angle are determined based on the error angle Δψdd (S811). At this time, the rudder angle is set to a predetermined angle at which the
この舵角で船10を後進させる(S812)。この後進は、推力をオンにして後ろ方向へ積極的に推進させるとよい。後進時には、船首方位ADbを測定する(S813)。
The
船首方位ADbと外乱方位ADdとが近づくように(S813:No,S821:No))、後進制御を行う。 Reverse control is performed so that the bow direction ADb and the disturbance direction ADd approach (S813: No, S821: No).
船首方位ADbと外乱方位ADdとが許容範囲を超えた場合は(S813:Yes)、船首方位ADbと外乱方位ADdが近づくように、前進推力と舵角を決定し(S814)、前進制御を行う(S815)。この際、船首方位ADbと外乱方位ADdとが近づくように(S816:No,S822:No)、前進制御を行う。 If the bow direction ADb and the disturbance direction ADd exceed the allowable range (S813: Yes), the forward thrust and the steering angle are determined so that the bow direction ADb and the disturbance direction ADd are close to each other (S814), and forward control is performed. (S815). At this time, forward control is performed so that the bow direction ADb and the disturbance direction ADd approach each other (S816: No, S822: No).
船首方位ADbと外乱方位ADdとが許容範囲を超えた場合は(S816:Yes)、再び上述の後進制御を行う。 When the bow direction ADb and the disturbance direction ADd exceed the allowable range (S816: Yes), the above-described reverse control is performed again.
船首方位ADbと外乱方位ADdとが一致していれば(S821:YesまたはS822:Yes)、方位変更制御を終了する。 If the bow direction ADb and the disturbance direction ADd match (S821: Yes or S822: Yes), the direction change control is terminated.
このような制御を行うことで、図16に示すように、船10は一旦外乱下領域ZoneD側に移動するが、船首方位ADbと外乱方位ADdとを一致させることができる。その後、図16に示すように、単に前進すれば、船首方位ADbと外乱方位ADdとが一致した状態を保持することができ、上述の定点保持制御へ、容易に移行することができる。
By performing such control, as shown in FIG. 16, the
そして、この方位変更制御を用いることで、外乱に流されて後進する過程を利用するので、外乱に逆らいながら前進して船首方位ADbを変更する場合の生じてしまう方位変更のためだけの過剰な負荷がかからない。これにより、容易に方位変更を行うことができる。また、前進しながらの方位変更では、定点位置Pp付近に戻るのに大きく旋回する必要が生じるが、後進を行うことで、より短い航行距離で定点位置Pp付近に船10を復帰させることができる。
And by using this azimuth change control, the process of moving backward due to a disturbance is used, so that it is excessive only for the azimuth change that occurs when the heading azimuth ADb is changed while moving forward against the disturbance. No load is applied. Thereby, it is possible to easily change the direction. Further, when the heading is changed while moving forward, it is necessary to make a large turn to return to the vicinity of the fixed point position Pp. However, by moving backward, the
なお、推力の発生、調整と舵角の調整については、次に示すような関係を保つようにするとよい。図17は、推力の発生、調整および舵角の調整の概念を示すタイミングチャートである。図17の上段のグラフは推力の大きさの時間特性であり、図17の下段のグラフは舵角の大きさの時間特性である。 In addition, about the generation | occurrence | production and adjustment of thrust, and adjustment of a steering angle, it is good to keep the relationship as shown next. FIG. 17 is a timing chart showing the concept of thrust generation, adjustment, and steering angle adjustment. The upper graph in FIG. 17 is a time characteristic of the magnitude of thrust, and the lower graph of FIG. 17 is a time characteristic of the magnitude of the steering angle.
図17の上段に示すように、推力は、前進推力+SL、後進推力−SL、推力無し0の三状態を選択することで、推力を調整する。すなわち、アナログ的に推力を調整するのではなく、推力オンの時間長(推力オン時間)と推力オフの時間長(推力オフ時間)とを組合せ、推力の平均化により推力を調整している。例えば、推力を上昇させるには、推力オフ時間に対する推力オン時間の比率を高くする。一方、推力を低減させるには、推力オフ時間に対する推力オン時間の比率を低くする。これにより、前進、後進それぞれ一状態の推力であっても、実際に船10に加わる推力を微調整することができる。
As shown in the upper part of FIG. 17, the thrust is adjusted by selecting three states of forward thrust + SL, reverse thrust−SL, and zero thrust. That is, the thrust is not adjusted in an analog manner, but the thrust is adjusted by averaging the thrusts by combining the thrust-on time length (thrust-on time) and the thrust-off time length (thrust-off time). For example, in order to increase the thrust, the ratio of the thrust on time to the thrust off time is increased. On the other hand, in order to reduce the thrust, the ratio of the thrust on time to the thrust off time is lowered. Thereby, even if it is thrust of one state for each of forward and reverse, the thrust actually applied to the
図17の下段に示すように、舵角は、連続的に調整するのではなく、離散的に設定した複数の舵角を選択することにより調整してもよい。例えば、図17の例であれば、+30°,+20°,+10°,0°,−10°,−20°,−30°のいずれかを選択する。これにより、外乱に影響されやすい不安定な舵角調整を抑制することができる。 As shown in the lower part of FIG. 17, the rudder angle may be adjusted by selecting a plurality of discretely set rudder angles instead of continuously adjusting. For example, in the example of FIG. 17, any one of + 30 °, + 20 °, + 10 °, 0 °, −10 °, −20 °, and −30 ° is selected. Thereby, the unstable steering angle adjustment which is easy to be influenced by disturbance can be suppressed.
さらに、図17に示すように、推力の発生時には舵角を変更せずに、推力を発生していない期間に舵角を変更してもよい。このように、推力の発生と舵角の変更を個別に行うことで、これらを同時に行うことによって生じる船10の進行方向の不安定な振る舞いを抑制することができる。
Furthermore, as shown in FIG. 17, the rudder angle may be changed during a period in which no thrust is generated without changing the rudder angle when thrust is generated. Thus, by performing the generation of thrust and the change of the rudder angle individually, it is possible to suppress the unstable behavior of the traveling direction of the
次に、第2の実施形態に係る船体制御方法および船体制御装置について、図を参照して説明する。図18は、本発明の第2の実施形態に係る船の主要構成を示すブロック図である。図19は通知音の発生処理のフローチャートである。 Next, a hull control method and a hull control device according to a second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 18 is a block diagram showing the main configuration of a ship according to the second embodiment of the present invention. FIG. 19 is a flowchart of notification sound generation processing.
本実施形態の船体制御装置および船体制御方法は、第1の実施形態に示した船体制御装置および船体制御方法に対して、通信音発生機能を追加したものである。 The hull control device and the hull control method of the present embodiment are obtained by adding a communication sound generating function to the hull control device and the hull control method shown in the first embodiment.
図18に示すように、本実施形態の船10Aの船体制御装置20Aは、第1の実施形態の船体制御装置20に対して、放音部26を追加したものであり、これに伴って船体制御部24Aの処理に通知音発生処理が追加されたものである。
As shown in FIG. 18, the
放音部26は、船体制御部24Aからの通知音発生制御に応じた通信音を発生する。
The
船体制御部24Aは、図19に示すフローにより通知音を決定し、通知音発生制御を放音部26に実行する。
The
まず、定点位置Ppの決定を検出する(S911)。定点位置Ppに到着後(S912)、定点位置Ppと自船位置Psとから距離DISを算出する(S913)。距離DISが許容距離閾値ThDISを超えると(S914:Yes)、通知音の発生を開始する。そして、距離DISに応じた通知音を選択する(S915)。First, the determination of the fixed point position Pp is detected (S911). After arriving at the fixed point position Pp (S912), the distance DIS is calculated from the fixed point position Pp and the ship position Ps (S913). When the distance DIS exceeds the allowable distance threshold Th DIS (S914: Yes), generation of a notification sound is started. And the notification sound according to the distance DIS is selected (S915).
そして、距離が許容距離閾値ThDISを超え続けている間は(S916:No)、通知音を発生し続ける。距離DISが許容距離閾値ThDISを以内になると(S916:Yes)、通知音の発生を止める(S917)。While the distance continues to exceed the allowable distance threshold Th DIS (S916: No), the notification sound is continuously generated. When the distance DIS falls within the allowable distance threshold Th DIS (S916: Yes), the generation of the notification sound is stopped (S917).
次に、通知音の選択処理について、図を参照して説明する。図20は通知音の選択処理を示すフローチャートである。なお、図20では、初期の距離DISが第1距離閾値ThDIS1以下の場合を最初としてフローを構成している。Next, notification sound selection processing will be described with reference to the drawings. FIG. 20 is a flowchart showing notification sound selection processing. In FIG. 20, the flow is configured with the initial distance DIS being equal to or less than the first distance threshold Th DIS1 .
初期の距離DISが第1距離閾値ThDIS1以下の場合、音量Vol0で周波数f0からなる初期音を発生させる(S921)。When the initial distance DIS is equal to or smaller than the first distance threshold Th DIS1 , an initial sound having the volume Vol0 and the frequency f0 is generated (S921).
次に、船10が外乱に流される等により移動し、距離DISが第1距離閾値ThDIS1より長くなると(S922:Yes)、音量Vol1で周波数f1からなる第1通知音に切り替える(S923)。第1通知音の音量Vol1は、初期音の音量Vol0よりも大きく設定されている。第1通知音の周波数f1は、初期音の周波数f0よりも高く設定されている。Next, when the
これにより、船10が定点位置Ppから第1距離閾値ThDIS1よりも離れると、より音量が大きく、周波数の高い通知音が放音される。これにより、ユーザは、船10が定点位置Ppから、第1距離閾値ThDIS1よりも離れたことを知ることができる。この際、音量Vol1を音量Vol0よりも大きくし、周波数f1を周波数f0よりも高くすることで、ユーザにとって、より感知し易い音になり、定点位置Ppから離れたことを通知する効果を高くすることができる。As a result, when the
次に、船10が外乱によってさらに流される等により移動し、距離DISが第2距離閾値ThDIS2より長くなると(S924:Yes)、音量Vol2で周波数f2からなる第2通知音に切り替える(S925)。第2通知音の音量Vol2は、第1通知音の音量Vol1よりも大きく設定されている。第2通知音の周波数f2は、第1通知音の周波数f1よりも高く設定されている。Next, when the
これにより、船10が定点位置Ppから第2距離閾値ThDIS1よりも離れると、より音量が大きく、周波数の高い通知音が放音される。これにより、ユーザは、船10が定点位置Ppから、第1距離閾値ThDIS1よりも更に遠い第2距離閾値ThDIS2よりも離れたことを知ることができる。この際、音量Vol2を音量Vol1よりも大きくし、周波数f2を周波数f1よりも高くすることで、ユーザにとって、より感知し易い音になり、定点位置Ppからさらに離れたことを通知する効果を高くすることができる。As a result, when the
なお、上述の説明では、定点位置Ppから遠ざかるほどに、音量が大きくなり、周波数が高くなる例を示したが、定点位置Ppまでの距離DISに応じて音量と周波数の少なくとも一方が変化する態様であれば、他の態様であってもよい。例えば、定点位置Ppに近づくほど、音量が大きくなり、周波数が高くなるようにしてもよい。また、定点位置Ppから離れるほど、周波数のみが高くなるようにしてもよい。 In the above description, as the distance from the fixed point position Pp increases, the volume increases and the frequency increases. However, at least one of the volume and the frequency changes according to the distance DIS to the fixed point position Pp. Any other mode may be used. For example, the volume may be increased and the frequency may be increased as the fixed point position Pp is approached. Further, only the frequency may be increased as the distance from the fixed point position Pp increases.
次に、第3の実施形態に係る船体制御方法および船体制御装置について、図を参照して説明する。図21(A)は、本発明の第3の実施形態に係る船の主要構成を示すブロック図であり、図21(B)は、表示画面例を示す図である。図22は魚種による操船制御決定処理のフローチャートである。 Next, a hull control method and a hull control device according to a third embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 21A is a block diagram showing a main configuration of a ship according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 21B is a diagram showing a display screen example. FIG. 22 is a flowchart of the marine vessel maneuvering control determination process by fish species.
本実施形態の船体制御装置および船体制御方法は、第1の実施形態に示した船体制御装置および船体制御方法に対して、魚種による操船選択機能を追加したものである。 The hull control device and the hull control method of this embodiment are obtained by adding a ship maneuvering selection function based on fish species to the hull control device and the hull control method shown in the first embodiment.
図21(A)に示すように、本実施形態の船10Bの船体制御装置20Bは、第1の実施形態の船体制御装置20に対して、操作機能付き表示部25Bを備えたものである。
As shown in FIG. 21A, the
操作機能付き表示部25Bは、タッチパネルからなり、表示面をユーザが操作することで、操作入力を受け付ける。操作機能付き表示部25Bは、図21(B)に示すような態様からなる表示画面250を備える。
The display unit with an
表示画面250は、探知データや取得情報等を表示する情報表示部251と、操作入力部252とを備える。操作入力部252には、それぞれ魚種名が表示された操作タブ253が複数配列されている。
The
各操船タブ253は、それぞれ個別に設定された魚種に関連付けされている。また、各魚種には、図23に示すように、ポイント、操船方法、定点種別等の情報が関連付けられている。図23は、魚種とポイント、操船方法、定点種別の関連付け例を示す表である。ポイントは、選択された魚種の釣果が高い位置を示すものであり、上述の定点位置Ppに対応させることができる。操船方法は、上述の「定点保持」、「定点保持流し」、「定点通過流し」等の定点位置Ppに対する船の移動、保持態様を示すものである。定点種別とは、「魚礁」、「桟橋」、「ブイ」、「橋」等の定点位置Ppに存在する対象物の種類を示すものである。
Each
ユーザが操作タブ253を操作すると、操作タブ253の魚種に関連付けられたポイント、操船方法、定点種別等の情報を含む操船制御信号が生成され、船体制御部24に出力される。船体制御部24は、操船制御信号に応じて、適切な操船制御、例えば上述の定点位置への航行制御や、定点保持制御を実行する。
When the user operates the
このような操船制御処理は、次に示すフローによって実行される。 Such a boat maneuvering control process is executed by the following flow.
まず、魚種別選択画面である操作入力部252付きの表示画面250を表示する(S931)。次に、操作入力が無ければ(S932:No)、魚種別選択画面を表示しながら、操作入力待ち状態を維持する。操作入力が有ったことを検出すると(S932:Yes)、選択された魚種に応じた操船制御内容を選択する(S933)。
First, the
そして、選択された操船制御内容に応じた操船制御を開始する(S934)。 Then, the ship maneuvering control corresponding to the selected ship maneuvering control content is started (S934).
このような構成および処理を用いることで、ユーザが魚種を選択するだけで、適切な操船制御が自動で実行される。 By using such a configuration and processing, appropriate boat maneuvering control is automatically executed only by the user selecting a fish type.
10,10A:船、20,20A:船体制御装置、21:アンテナ、22:測位部、23:センサ、24:船体制御部、25:操作部、25B:操作機能付き表示部、26:放音部、30:動力源、31:プロペラ、40:舵、41:方位船速設定部、42:航行条件決定部、43:重み付け処理部、421:定点方向ベクトル算出部、422:定点位置ベクトル算出部、433:重み付け係数設定部、4341,4342,4343,4344:乗算器、4351,4352:加算器、44:定点保持制御部、441:誤差角検出部、442:前後進決定部、443:推力,舵角決定部 10, 10A: ship, 20, 20A: hull control device, 21: antenna, 22: positioning unit, 23: sensor, 24: hull control unit, 25: operation unit, 25B: display unit with operation function, 26: sound emission , 30: power source, 31: propeller, 40: rudder, 41: bearing speed setting unit, 42: navigation condition determination unit, 43: weighting processing unit, 421: fixed point direction vector calculation unit, 422: fixed point position vector calculation Unit, 433: weighting coefficient setting unit, 4341, 4342, 4343, 4344: multiplier, 4351, 4352: adder, 44: fixed point holding control unit, 441: error angle detection unit, 442: forward / reverse determination unit, 443: Thrust and rudder angle determination unit
Claims (28)
自船を基準として該自船に対して外からの力を与える外乱の方向である外乱方位を検出する工程と、
予め設定した定点位置と前記自船位置とから前記定点位置に向かう目標方位を算出する工程と、
前記外乱方位から前記定点位置での目標方位を検出する工程と、
前記定点位置に向かう目標方位と前記定点位置での目標方位とから、その時点での自船の航行する方位である航行方位を算出する工程と、
前記航行方位に応じて舵角を調整する工程と、を有する、船体制御方法。A process of acquiring own ship position;
Detecting a disturbance azimuth that is a direction of disturbance that gives an external force to the ship with respect to the ship;
Calculating a target heading from the preset fixed point position and the own ship position toward the fixed point position;
Detecting a target azimuth at the fixed point position from the disturbance azimuth;
Calculating a navigation direction that is the direction in which the ship navigates at that time from the target direction toward the fixed point position and the target direction at the fixed point position;
Adjusting the rudder angle according to the navigation direction.
前記航行方位を算出する工程は、
前記定点位置に向かう目標方位と前記定点位置での目標方位との重み付け加算によって、前記航行方位を算出し、
前記重み付け加算は、前記自船が前記定点位置に近づくほど前記定点位置での目標方位の重みが重くなるように設定されている、船体制御方法。The hull control method according to claim 1,
The step of calculating the navigation direction includes:
By calculating the navigation direction by weighted addition of the target direction toward the fixed point position and the target direction at the fixed point position,
The weighted addition is a hull control method in which the weight of the target direction at the fixed point position becomes heavier as the ship approaches the fixed point position.
前記外乱の大きさを検出する工程と、
前記外乱の大きさから前記定点位置での目標船速を算出する工程と、
前記自船を前記定点位置に向わせる目標船速と、前記定点位置での目標船速とから、その時点での自船の航行する速度である航行船速を算出する工程と、
前記航行船速に応じて推力を調整する工程と、を有する、船体制御方法。A hull control method according to claim 1 or claim 2,
Detecting the magnitude of the disturbance;
Calculating a target ship speed at the fixed point position from the magnitude of the disturbance;
Calculating a navigational ship speed, which is a speed at which the ship navigates at that time, from a target ship speed that directs the ship toward the fixed point position and a target ship speed at the fixed point position;
And a step of adjusting thrust according to the navigation ship speed.
前記航行船速を算出する工程は、
前記定点位置に向わせる目標船速と前記定点位置での目標船速との重み付け加算によって、前記航行船速を算出し、
前記重み付け加算は、前記自船が前記定点位置に近づくほど前記定点位置での目標船速の重みが重くなるように設定されている、船体制御方法。The hull control method according to claim 3,
The step of calculating the navigation ship speed includes:
The navigation ship speed is calculated by weighted addition of the target ship speed directed to the fixed point position and the target ship speed at the fixed point position,
The weighted addition is a hull control method in which the weight of the target ship speed at the fixed point position increases as the own ship approaches the fixed point position.
自船を基準として該自船に対して外からの力を与える外乱の方向である外乱方位を検出する工程と、
前記外乱方位に対して直交し定点位置を通る外乱直交ラインを設定する工程と、
推力と舵角を調整することにより、前記外乱直交ラインと前記自船位置との関係から前記外乱方位に略平行な方向に沿って自船を前進もしくは後進させる工程と、を有する、船体制御方法。A process of acquiring own ship position;
Detecting a disturbance azimuth that is a direction of disturbance that gives an external force to the ship with respect to the ship;
Setting a disturbance orthogonal line orthogonal to the disturbance direction and passing through a fixed point position;
Adjusting the thrust and the rudder angle to advance or reverse the own ship along a direction substantially parallel to the disturbance azimuth from the relationship between the disturbance orthogonal line and the own ship position. .
自船の船首方位を検出する工程を有し、
前記自船の船首方位と外乱方位とが略一致する場合に、
前記自船を前進もしくは後進させる工程は、前記自船位置が前記外乱直交ラインに対して外乱側にあるときに前記自船を後進させ、前記自船位置が前記外乱直交ラインに対して外乱と反対側にあるときに前記自船を前進させる、船体制御方法。The hull control method according to claim 5,
Having the process of detecting the heading of the ship,
When the bow direction of the ship and the disturbance direction substantially match,
The step of advancing or reversing the own ship moves the own ship backward when the own ship position is on the disturbance side with respect to the disturbance orthogonal line, and the own ship position is a disturbance with respect to the disturbance orthogonal line. A hull control method for advancing the ship when it is on the opposite side.
前記外乱方位に平行な外乱対向ライン上において前記船が前記定点位置から最も離間する距離を検出する工程と、
前記最も離間する距離が、前記外乱の大きさによって決定される推力調整用の閾値距離よりも長い場合に、前記船の推力を低減させる工程を、有する、船体制御方法。The hull control method according to claim 5 or 6, wherein
Detecting the distance that the ship is farthest from the fixed point position on a disturbance opposing line parallel to the disturbance direction;
A hull control method comprising a step of reducing the thrust of the ship when the farthest distance is longer than a thrust adjustment threshold distance determined by the magnitude of the disturbance.
前記外乱方位に平行な外乱対向ライン上において前記船が前記定点位置から最も離間する距離を検出する工程と、
前記最も離間する距離が、前記外乱の大きさによって決定される推力調整用の閾値距離よりも短い場合に、前記船の推力を上昇させる工程を、有する、船体制御方法。A hull control method according to any one of claims 5 to 7,
Detecting the distance that the ship is farthest from the fixed point position on a disturbance opposing line parallel to the disturbance direction;
A hull control method comprising a step of increasing the thrust of the ship when the farthest distance is shorter than a thrust adjustment threshold distance determined by the magnitude of the disturbance.
前記外乱方位に平行な外乱対向ライン上において前記船が前記定点位置から最も離間する距離を検出する工程と、
前記最も離間する距離に基づいて推力をオンさせるタイミングとオフさせるタイミングのいずれか一方を調整する、船体制御方法。A hull control method according to any one of claims 5 to 8,
Detecting the distance that the ship is farthest from the fixed point position on a disturbance opposing line parallel to the disturbance direction;
A hull control method in which one of a timing for turning on a thrust and a timing for turning off a thrust are adjusted based on the farthest distance.
前記船首方位と前記外乱方位との差分が閾値以下の場合に前記自船を前進もしくは後進させる工程を実行する、船体制御方法。A hull control method according to any one of claims 5 to 9,
A hull control method that executes a step of moving the own ship forward or backward when a difference between the bow direction and the disturbance direction is equal to or less than a threshold value.
前記船首方位と前記外乱方位との差分が前記閾値より大きな場合に前記船首方位を変更する工程を実行する、船体制御方法。The hull control method according to claim 10,
A hull control method for executing a step of changing the bow direction when a difference between the bow direction and the disturbance direction is larger than the threshold value.
前記船首方位を変更する工程は、
前記船を後進させながら舵角を調整して前記船首方位と前記外乱方位とを近づける工程と、
前記船を前進させながら舵角を調整して前記船首方位と前記外乱方位とを近づける工程と、
を有する、船体制御方法。The hull control method according to claim 11,
The step of changing the heading is as follows:
Adjusting the steering angle while moving the ship backward to bring the bow direction and the disturbance direction closer to each other;
Adjusting the rudder angle while advancing the ship to bring the bow direction and the disturbance direction closer to each other;
A hull control method.
前記自船位置が、前記定点位置を中心とする所定距離範囲内にある場合に、前記船を前進もしくは後進させる工程を実行し、
前記自船位置が前記所定範囲から外れる場合に、
前記定点位置と前記自船位置とから前記定点位置に向かう目標方位を算出する工程と、
前記外乱方位から前記定点位置での目標方位を検出する工程と、
前記定点位置に向かう目標方位と前記定点位置での目標方位とから、その時点での自船の航行する方位である航行方位を算出する工程と、
前記外乱の大きさを検出する工程と、
前記外乱の大きさから前記定点位置での目標船速を算出する工程と、
前記自船を前記定点位置に向わせる目標船速と、前記定点位置での目標船速とから、その時点での自船の航行する速度である航行船速を算出する工程と、
前記航行方位に応じた舵角を調整し、前記航行船速に応じて推力を調整する工程と、を実行する、船体制御方法。A hull control method according to any one of claims 5 to 12,
Executing the step of moving the ship forward or backward when the ship position is within a predetermined distance range centered on the fixed point position;
When the ship position is out of the predetermined range,
Calculating a target direction from the fixed point position and the own ship position toward the fixed point position;
Detecting a target azimuth at the fixed point position from the disturbance azimuth;
Calculating a navigation direction that is the direction in which the ship navigates at that time from the target direction toward the fixed point position and the target direction at the fixed point position;
Detecting the magnitude of the disturbance;
Calculating a target ship speed at the fixed point position from the magnitude of the disturbance;
Calculating a navigational ship speed, which is a speed at which the ship navigates at that time, from a target ship speed that directs the ship toward the fixed point position and a target ship speed at the fixed point position;
Adjusting the rudder angle according to the navigation direction and adjusting the thrust according to the navigation ship speed.
前記推力と前記舵角の調整を異なるタイミングで実行する、船体制御方法。A hull control method according to any one of claims 3 to 13,
A hull control method for adjusting the thrust and the rudder angle at different timings.
前記推力および前記舵角は離散的な値に設定されている、船体制御方法。A hull control method according to any one of claims 3 to 14,
The hull control method, wherein the thrust and the rudder angle are set to discrete values.
前記自船位置と前記定点位置との距離に応じて通知を行う工程を、有し、
前記通知は、前記距離によって異なるように設定されている、船体制御方法。A hull control method according to any one of claims 1 to 15,
A step of notifying according to the distance between the ship position and the fixed point position,
The hull control method, wherein the notification is set to be different depending on the distance.
魚種によって操作入力を受け付ける工程と、
前記魚種に関連付けられた操業態様を選択する工程と、
選択された操業態様に基づいて前記自船の制御を行う工程と、を有する船体制御方法。A hull control method according to any one of claims 3 to 16,
A process of accepting an operation input according to the fish species;
Selecting a mode of operation associated with the fish species;
A hull control method comprising: controlling the ship based on a selected operation mode.
自船を基準として該自船に対して外からの付勢力を与える外乱の方向である外乱方位と該外乱の大きさを検出するセンサと、
前記自船の推力および舵角を設定する船体制御部と、を備え、
前記船体制御部は、
予め設定した定点位置と前記自船位置とから決定される前記定点位置に向かう目標方位と、前記外乱方位から決定される前記定点位置での目標方位とから、その時点での自船の航行する方位である航行方位を算出し、
前記外乱の大きさから決定される前記定点位置での目標船速と、前記自船を前記定点位置に向かわせる目標船速とから、その時点での自船の航行する速度である航行船速を算出し、
前記航行船速に応じて推力を調整し、前記航行方位に応じた舵角を調整する、船体制御装置。A positioning unit that acquires the ship position;
A sensor for detecting a disturbance direction and a magnitude of the disturbance, which is a direction of a disturbance that gives an urging force from the outside to the own ship with reference to the own ship;
A hull control unit for setting the thrust and rudder angle of the ship,
The hull control unit
The ship navigates at that time from the target orientation toward the fixed point determined from the fixed point position set in advance and the own ship position, and the target bearing at the fixed point position determined from the disturbance direction. Calculate the navigation direction which is the direction,
From the target ship speed at the fixed point position determined from the magnitude of the disturbance and the target ship speed for directing the ship to the fixed point position, the navigation ship speed that is the speed at which the ship navigates at that time To calculate
A hull control device that adjusts thrust according to the navigation ship speed and adjusts a rudder angle according to the navigation direction.
前記船体制御部は、
前記定点位置に向かわせる目標船速と前記定点位置での目標船速との重み付け加算によって、前記航行船速を算出し、
前記定点位置に向かう目標方位と前記定点位置での目標方位との重み付け加算によって、前記航行方位を算出し、
前記重み付け加算は、前記自船が前記定点位置に近づくほど前記定点位置での目標船速の重みが重くなり、前記自船が前記定点位置に近づくほど前記定点位置での目標方位の重みが重くなるように設定されている、船体制御装置。The hull control device according to claim 18,
The hull control unit
By calculating the navigation ship speed by weighted addition of the target ship speed to the fixed point position and the target ship speed at the fixed point position,
By calculating the navigation direction by weighted addition of the target direction toward the fixed point position and the target direction at the fixed point position,
In the weighted addition, the weight of the target ship speed at the fixed point position increases as the ship approaches the fixed point position, and the weight of the target direction at the fixed point position increases as the ship approaches the fixed point position. A hull control device set to be.
自船を基準として該自船に対して外からの力を与える外乱の方向である外乱方位を検出するセンサと、
前記自船の推力および舵角を設定する船体制御部と、を備え、
前記船体制御部は、
前記外乱方位に対して直交し定点位置を通る外乱直交ラインを設定し、
前記外乱直交ラインと前記自船位置との関係から前記外乱方位に略平行な方向に沿って自船を前進もしくは後進させるように、前記推力と前記舵角を調整する、船体制御装置。A positioning unit that acquires the ship position;
A sensor for detecting a disturbance direction which is a direction of a disturbance that gives an external force to the ship with respect to the ship;
A hull control unit for setting the thrust and rudder angle of the ship,
The hull control unit
Set a disturbance orthogonal line orthogonal to the disturbance direction and passing through a fixed point position,
A hull control device that adjusts the thrust and the rudder angle so that the ship moves forward or backward along a direction substantially parallel to the disturbance direction from the relationship between the disturbance orthogonal line and the ship position.
前記船体制御部は、
前記外乱方位に平行な外乱対向ライン上において前記船が前記定点位置から最も離間する距離を検出し、
前記最も離間する距離が、前記外乱の大きさによって決定される推力調整用の閾値距離よりも長い場合に前記推力を低減させ、
前記最も離間する距離が、前記推力調整用の閾値距離よりも短い場合に前記推力を上昇させる、船体制御装置。The hull control device according to claim 20,
The hull control unit
Detecting the distance that the ship is farthest from the fixed point position on a disturbance opposing line parallel to the disturbance direction;
Reducing the thrust when the farthest distance is longer than a threshold distance for thrust adjustment determined by the magnitude of the disturbance,
A hull control device that raises the thrust when the farthest distance is shorter than a threshold distance for thrust adjustment.
前記船体制御部は、
前記外乱方位に平行な外乱対向ライン上において前記船が前記定点位置から最も離間する距離を検出し、前記最も離間する距離に基づいて前記推力をオンさせるタイミングとオフさせるタイミングのいずれか一方を調整する、船体制御装置。The hull control device according to claim 20 or 21,
The hull control unit
Detects the distance that the ship is farthest from the fixed point position on the disturbance opposing line parallel to the disturbance direction, and adjusts either the timing to turn the thrust on or the timing to turn it off based on the distance that is farthest away Hull control device.
前記船体制御部は、
前記船首方位と前記外乱方位との差分が閾値以下の場合に前記自船を前進もしくは後進させる工程を実行し、
前記船首方位と前記外乱方位との差分が前記閾値より大きな場合に前記船首方位を変更する工程を実行する、船体制御装置。A hull control device according to any one of claims 20 to 22,
The hull control unit
When the difference between the heading and the disturbance direction is less than or equal to a threshold, the step of moving the ship forward or backward,
A hull control device that executes a step of changing the bow direction when a difference between the bow direction and the disturbance direction is larger than the threshold value.
前記船体制御部は、
前記船を後進させながら舵角を調整して前記船首方位と前記外乱方位とを近づけ、前記船を前進させながら舵角を調整して前記船首方位と前記外乱方位とを近づけるように、前記推力と前記舵角を調整する、船体制御装置。A hull control device according to claim 23,
The hull control unit
The thrust is adjusted so as to bring the bow direction and the disturbance direction closer to each other while adjusting the rudder angle while moving the ship backward, and to adjust the rudder angle while moving the ship forward to bring the bow direction and the disturbance direction closer to each other. And a hull control device for adjusting the rudder angle.
前記船体制御部は、
前記自船位置が、前記定点位置を中心とする所定距離範囲内にある場合に、前記船を前進もしくは後進させ、
前記自船位置が前記所定範囲から外れる場合に、前記定点位置と前記自船位置とから決定される前記定点位置に向かう目標方位と、前記外乱方位から決定される前記定点位置での目標方位とから、その時点での自船の航行する方位である航行方位を算出し、
前記外乱の大きさから決定される前記定点位置での目標船速と、前記自船を前記定点位置に向かわせる目標船速とから、その時点での自船の航行する速度である航行船速を算出し、
前記航行船速に応じて推力を調整し、前記航行方位に応じた舵角を調整する、船体制御装置。A hull control device according to any one of claims 20 to 24, wherein:
The hull control unit
When the ship position is within a predetermined distance range centered on the fixed point position, the ship moves forward or backward,
When the ship position deviates from the predetermined range, a target direction toward the fixed point position determined from the fixed point position and the ship position, and a target direction at the fixed point position determined from the disturbance direction From that, calculate the navigation direction that is the navigation direction of the ship at that time,
From the target ship speed at the fixed point position determined from the magnitude of the disturbance and the target ship speed for directing the ship to the fixed point position, the navigation ship speed that is the speed at which the ship navigates at that time To calculate
A hull control device that adjusts thrust according to the navigation ship speed and adjusts a rudder angle according to the navigation direction.
前記船体制御部は、
前記推力と前記舵角の調整を異なるタイミングで実行する、船体制御装置。A hull control device according to any one of claims 18 to 25, wherein:
The hull control unit
A hull control device that executes adjustment of the thrust and the rudder angle at different timings.
前記自船位置と前記定点位置との距離に応じて通知を行う通知部を備え、
前記船体制御部は、前記距離によって異なる通知を行うように、前記通知部を制御する、船体制御装置。A hull control device according to any one of claims 18 to 26,
A notification unit that performs notification according to the distance between the ship position and the fixed point position;
The hull control device is configured to control the notification unit so that the notification varies depending on the distance.
魚種によって操作入力を受け付け、前記魚種に関連付けられた操業態様を選択する操作入力部を備え、
前記船体制御部は、選択された操業態様に基づいて前記自船の制御を行う、船体制御装置。A hull control device according to any one of claims 18 to 27, wherein:
An operation input unit that accepts an operation input according to a fish type and selects an operation mode associated with the fish type,
The hull control unit is a hull control device that controls the ship based on a selected operation mode.
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