JP2014024421A - Mobile object control device, hull control device, ship, mobile object control method and mobile object control program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、船舶を定常的に同じ位置に留めるための船体制御方法および船体制御装置に関する。 The present invention relates to a hull control method and a hull control device for constantly keeping a ship in the same position.
一本釣り漁船等では、魚礁や瀬のような目的魚が多く生息する特定の位置に留まって漁を行う必要がある。言い換えれば、船舶を定点保持した状態で漁を行う必要がある。しかしながら、海上では、船体が風や潮流を受けて、目的とする特定の位置から流されてしまうことがある。 In a single fishing fishing boat, it is necessary to fish while staying at a specific position where a large number of target fish such as fish reefs and sets live. In other words, it is necessary to fish with the ship held at a fixed point. However, at sea, the hull may be swept away from a specific target position due to wind and tide.
このため、従来、風や潮流を受けても船舶を定点に留め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 for keeping a ship at a fixed point even under wind and tidal currents. For example, the ship shown in Patent Document 1 includes a side thruster. The side thruster is a mechanism for moving the hull in the lateral direction, that is, in the starboard and port directions. In addition, some conventional ships include a propeller that can be rotated in the horizontal direction in order to realize such lateral movement.
しかしながら、上述のようなサイドスラスターや、水平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、大型船舶への取り付けが一般的である。このため、プレジャーボートや小型漁船にサイドスラスターや水平方向に回動可能なプロペラを装備することは、あまり現実的ではない。また、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水平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-mentioned side thrusters and propellers that can be rotated in the horizontal direction are very large, expensive, and generally attached to large ships. For this reason, it is not very realistic to equip a pleasure boat or small fishing boat with a side thruster or a propeller that can be rotated horizontally. Further, in the case of fishing boats that place importance on economic efficiency, the cost is greatly increased, and therefore it is not possible to easily equip these side thrusters and propellers that can be rotated in the horizontal direction.
この発明の目的は、これらサイドスラスターや水平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、船体を定点保持できる船体制御方法や船体制御装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a hull control method and a hull control device capable of holding a hull at a fixed point without performing large-scale additional equipment such as a side thruster and a propeller capable of rotating in a horizontal direction.
この発明は、特定の一方向にのみ移動体を推進させる推進力発生部と、該推進力により移動する方向を調整する移動方向調整部とを移動体に備え、移動体を定点に留める制御を行う移動体制御装置である。移動体制御装置は、定点位置設定部、移動方向検出部、および移動体方向制御部を備える。定点位置設定部は、定点の位置を設定する。移動方向検出部は、定点を起点として移動体が外乱要素によって流される方向を検出する。移動体方向制御部は、特定の一方向が流される方向と反対の向きになるように、推進力発生部および移動方向調整部を用いて移動体の姿勢を制御する。 The present invention includes a propulsive force generating unit that propels a moving body only in one specific direction, and a moving direction adjusting unit that adjusts the direction of movement by the propulsive force, and controls the moving body to a fixed point. It is the moving body control apparatus to perform. The moving body control device includes a fixed point position setting unit, a moving direction detection unit, and a moving body direction control unit. The fixed point position setting unit sets the position of the fixed point. The moving direction detection unit detects a direction in which the moving body is caused to flow by the disturbance element from a fixed point. The moving body direction control unit controls the attitude of the moving body using the propulsive force generation unit and the moving direction adjustment unit so as to be in the direction opposite to the direction in which a specific one direction flows.
この構成では、船舶等の水上の移動体が外乱要素(例えば、船体の場合、風や潮流)で定点から流されるような状況下において、特定方向にのみ推進力を発生する推進力発生部と、推進力を発生せず移動方向を調整するだけの移動方向調整部とだけで、移動体が流される方向と特定方向を一致させるように移動体の姿勢制御を行うことができる。これにより、移動体が外乱要素によって流されながらも、略定常的に定点に保持される。 In this configuration, a propulsive force generating unit that generates propulsive force only in a specific direction under a situation in which a moving body on the water such as a ship is swept away from a fixed point by a disturbance element (for example, wind or tidal current in the case of a hull) The posture of the moving body can be controlled so that the direction in which the moving body flows and the specific direction coincide with each other only with the moving direction adjusting unit that adjusts the moving direction without generating a propulsive force. Thereby, the moving body is held at a fixed point substantially constantly while being moved by the disturbance element.
また、この発明の移動体制御装置の移動方向検出部は、移動体の位置を検出する移動***置検出部と、定点の位置と移動体の位置とに基づいて定点から移動体までの距離を算出する距離算出部と、を備える。移動方向検出部は、距離が所定閾値以上になると流される方向を検出する。 The moving direction detection unit of the moving body control device according to the present invention includes a moving body position detecting unit that detects the position of the moving body, and the distance from the fixed point to the moving body based on the position of the fixed point and the position of the moving body. A distance calculation unit for calculating. The movement direction detection unit detects a direction in which the distance flows when the distance is equal to or greater than a predetermined threshold.
この構成では、移動体が定点から所定距離以上離れた時点から上述の移動体姿勢制御が行われる。 In this configuration, the above-described moving body posture control is performed from the time when the moving body is separated from the fixed point by a predetermined distance or more.
また、この発明の移動体制御装置の移動方向検出部は、移動体の位置を検出する移動***置検出部を備える。移動方向検出部は、異なる二つの時刻に検出された移動体の位置に基づいて、流される方向を検出する。 Moreover, the moving direction detection part of the moving body control apparatus of this invention is provided with the moving body position detection part which detects the position of a moving body. The moving direction detection unit detects the flowing direction based on the position of the moving body detected at two different times.
この構成では、所定の時間経過した後に、移動体の移動方向が検出されて、上述の移動体姿勢制御が行われる。 In this configuration, after a predetermined time has elapsed, the moving direction of the moving body is detected, and the above-described moving body posture control is performed.
また、この発明の移動体制御装置の移動体方向制御部は、定点の位置を基準位置として、該定点よりも流される方向の上流側の所定位置を目標位置に設定し、該目標位置に到達するように推進力発生部および移動方向調整部を制御する。 In addition, the moving body direction control unit of the moving body control device according to the present invention sets the predetermined position on the upstream side in the direction of flow from the fixed point as the reference position with the fixed point position as the reference position, and reaches the target position. The propulsive force generating unit and the moving direction adjusting unit are controlled as described above.
この構成では、特定方向と流され方向が徐々に一致していくように姿勢制御されながら、移動体が定点よりも上流側に設定された目標位置へ移動する。目標位置に移動後、移動体は外乱要素によって流されるので、結果的に移動体を定点へ移動させることができる。 In this configuration, the moving body moves to the target position set on the upstream side from the fixed point while the attitude is controlled so that the specific direction and the flowing direction gradually coincide with each other. After moving to the target position, the moving body is caused to flow by the disturbance element, and as a result, the moving body can be moved to a fixed point.
また、この発明は、上述のいずれかに記載の移動体制御装置を備えた船舶である。そして、移動体の本体は船体であり、推進力発生部は動力源と該動力源に接続し船首尾方向に推進力を発生するプロペラであり、移動方向調整手段は舵である。移動体方向制御部は、船首方向が流される方向とは反対の向きになるように船体の姿勢を制御する。 Moreover, this invention is the ship provided with the mobile body control apparatus in any one of the above-mentioned. The main body of the moving body is a hull, the propulsive force generating unit is a propeller that is connected to the power source and generates the propulsive force in the bow-stern direction, and the moving direction adjusting means is a rudder. The moving body direction control unit controls the attitude of the hull so that the direction of the bow is opposite to the direction in which the bow direction flows.
この構成では、移動体として、具体的に船首尾方向にのみ推進力が得られ、舵により移動方向が調整される船舶の場合を示している。 In this configuration, as a moving body, a case where a propulsive force is specifically obtained only in the bow-stern direction and the moving direction is adjusted by a rudder is shown.
また、この発明の船舶の推進力発生部はモータとエンジンとを備え、モータとエンジンはプロペラに切り替えて接続されている。 Further, the propulsive force generator of the ship according to the present invention includes a motor and an engine, and the motor and the engine are connected to each other by switching to a propeller.
この構成では、船舶がモータとエンジンとを切り替えて動力源として利用するハイブリッド船の場合を示している。 In this configuration, the case where the ship is a hybrid ship that switches between a motor and an engine and uses it as a power source is shown.
また、この発明の船舶の動力源は、エンジンである。 Moreover, the power source of the ship of this invention is an engine.
この構成では、船舶がエンジンを動力源とする船の場合を示している。 In this structure, the case where the ship is a ship which uses an engine as a power source is shown.
この発明によれば、大がかりな追加装備を行うことなく、船舶等の水上を移動する移動体の定点保持を容易に実現することができる。 According to this invention, the fixed point holding | maintenance of the moving body which moves on the water, such as a ship, can be easily implement | achieved, without performing a large additional equipment.
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舶、および船体制御方法について、図を参照して説明する。図1は本発明の実施形態に係る船舶10の主要構成を示すブロック図である。
A ship provided with a hull control device according to a first embodiment of the present invention and a hull control method will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the main configuration of a
船舶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22A、センサ22B、船体制御部23、動力制御部24、舵制御部25、および操作部26を備える。測位部22Aが、本発明の「移動***置検出部」に相当する。船体制御部23が、本発明の「位置情報設定部」、「移動方向検出部」、「距離算出部」に相当する。また、船体方向制御部23、動力制御部24、および舵制御部25の組が「移動方向制御部」に相当する。また、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。また、舵40が「移動方向調整部」に相当する。
The
アンテナ21は、GPS測位信号を受信し、測位部22A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、船舶10の位置を算出する。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22Aは、算出した船舶10の位置を、船体制御部23へ出力する。
The
センサ22Bは、例えば、船首方向を検出するヘディングセンサ、風向センサ、風速センサ、潮流計等のうち、必要なものから構成される。センサ22Bは、検出した船首方向、風向、風速、および潮流を、必要に応じて船体制御部23へ出力する。なお、センサ22Bは、必要に応じて取り付ければよく、取り付けない態様であってもよい。
The
船体制御部23は、予め操作部26を介してユーザが設定した定点位置を記憶している。船体制御部23は、測位部22Aから出力された船舶10の位置と定点位置との距離を算出する。船体制御部23は、詳細は後述するが、定点位置と船舶10の位置に基づいて、船舶10を定点位置に留まらせるように制御する制御情報を設定する。制御情報は、例えば、動力量の情報と推進方向の情報とからなる。動力量の情報は、動力制御部24へ出力される。推進方向の情報は、舵制御部25へ出力される。
The
動力制御部24は、動力量の情報に基づいて、動力源30の駆動制御を行う。舵制御部25は、推進方向の情報に基づいて、舵40の舵角制御を行う。
The
操作部26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23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、発生した動力をプロペラ31に与える。
The
船舶10は、プロペラ31の推進力と、舵40の舵角によって、定点位置に留まるように、進行もしくは後退する。
The
なお、上述の説明では、測位部22Aで船舶10の位置を測位し、船体制御部23で距離を算出する例を示したが、測位部22Aで船舶10の相対速度を算出して船体制御部23へ出力し、船体制御部23で相対速度の時間積算値から距離を算出してもよい。
In the above description, the position of the
次に、本実施形態の定点保持を行う船体制御について説明する。図2は、本実施形態に係る定点保持の船体制御方法を示すフローチャートである。図3は、本実施形態に係る定点保持の制御概念を説明するための図である。 Next, hull control for holding a fixed point according to the present embodiment will be described. FIG. 2 is a flowchart showing a fixed point holding hull control method according to the present embodiment. FIG. 3 is a diagram for explaining a fixed point holding control concept according to the present embodiment.
まず、ユーザが船舶10を航行し、目的の魚礁や瀬の上まで到達すると、操作部26を用いて定点設定の操作入力を行う。操作入力情報は、船体制御部23へ出力される。船体制御部23は、操作入力が行われたタイミングにおいて、測位部22Aから入力された船舶10の位置を、図3(A)に示すように定点位置Ppとして決定し、記憶する(S101)。ここで、定点位置Ppとは、経緯度であっても、予め設定した二次元座標系の座標であってもよい。定点位置Ppは、測位部22Aへ与えられる。
First, when the user navigates the
この状態で、推進力をオフにすると、すなわち動力源30をオフするかプロペラ31を動力源30から切り離すと、船舶10は、図3(B),(C)に示すように、風や潮流による流され方向Ddrに沿って、流され方向Ddrの上流側から下流側へ、破船太矢印901に示すように、流される。
In this state, when the propulsive force is turned off, that is, when the
この間、測位部22Aは、所定の測位タイミング間隔で、船舶10の位置を測位して、測位した位置と定点位置との距離を算出し、船体制御部23へ出力する(S102)。なお、距離算出は、一般的な二点間の二次元距離の算出方法を用いればよい。このような距離の算出処理は継続的に行われる。
During this time, the
船体制御部23は、算出距離が閾値R未満であれば(S103:No)、上述の推進力をオフにした状態での測位及び距離の算出を行い、算出距離と閾値Rとの比較を継続する。なお、閾値Rは、ユーザにより適宜設定すればよく、例えば15m〜30m程度に設定すればよい。
If the calculated distance is less than the threshold value R (S103: No), the
具体的な状態としては、図3(B)に示す状態であり、船舶10が定点位置Ppを中心とし閾値Rの距離からなる円内に存在する間は、上述の推進力をオフにした状態での測位及び距離の算出を行い、算出距離と閾値Rとの比較を継続する。
As a specific state, it is the state shown in FIG. 3 (B), and the above-mentioned propulsive force is turned off while the
船体制御部23は、図3(C)に示すように、算出距離が閾値R以上になったことを検出すると(S103:Yes)、定点位置Ppに帰還するように、帰還制御を開始する(S104)。
As shown in FIG. 3C, when the
具体的には、船体制御部23は、定点位置Ppを始点とし、算出距離が閾値R以上になったことを検出したタイミングでの船舶10の位置を終点とするベクトルの方向を、流され方向Ddr(定点からの移動方向)として検出する。
Specifically, the
次に、船体制御部23は、算出距離が閾値R以上になったことを検出したタイミングでの船舶10の位置を始点とし、定点位置Ppを終点とするように、船舶10を自動で航行させるための航路(図3(D)の太実線に対応)を設定する。この際、帰還用の自動航行の航路は直線的にすることができないので、船体制御部23は、流され方向Ddrに沿って船舶10が受ける影響を加味しながら、航路を設定する。また、船体制御部23は、船舶10が定点位置Ppに到達した時点で、船首尾方向と流され方向Ddrとが略一致し、船首が流され方向Ddrの上流側となるように、航路を設定する。
Next, the
航路が設定されると、船体制御部23は、航路に応じて、動力量の情報と推進方向の情報とからなる制御情報を順次決定し、動力制御部24および舵制御部25へ与える。このような制御情報によって動力源30、プロペラ31、舵40が制御されることで、船舶10は、図3(D)の白抜き太矢印902に示すように、設定航路に沿って定点位置Ppへと自動航行する。
When the route is set, the
この際、船体制御部23は、測位部22Aから順次入力される位置と設定航路とを比較し、設定航路からのズレが生じていれば、制御情報を適宜更新し、設定航路に沿って船舶10が航行するように制御する。
At this time, the
さらに、上述のヘディングセンサを備えていれば、設定航路に沿った自動航行に船首方向を利用することができ、有効である。また、定点位置Ppに帰還した時点で、船首尾方向と流され方向Ddrとが略一致し、船首方向が流され方向Ddrの上流側にあることを容易に検出することができ、有効である。 Furthermore, if the above-mentioned heading sensor is provided, the bow direction can be used for automatic navigation along the set route, which is effective. Further, when returning to the fixed point position Pp, it is possible to easily detect that the bow-stern direction and the flow direction Ddr substantially coincide with each other and the bow direction is flown and upstream of the direction Ddr. .
また、風速センサ、風向センサ、潮流センサが備えられていれば、これらのセンサ検出値から流され方向Ddrの変化等を検出でき、設定航路の最適化や適宜修正に有効である。 If a wind speed sensor, a wind direction sensor, and a tidal current sensor are provided, it is possible to detect a change in the direction Ddr from the detected values of these sensors, and it is effective for optimizing the set route and appropriately correcting it.
このような定点位置Ppへの自動航行は、船舶10が定点位置Ppに帰還したことを検出するまで継続的に実行される(S105:No→S104)。船舶10が定点位置Ppに帰還したかどうかは、測位した船舶10の位置と定点位置Ppとが一致するかどうか、もしくは算出した距離が略0であるかどうか等によって判断することができる。なお、船首尾方向と流され方向Ddrとが略一致し、船首方向が流され方向Ddrの上流側にあることは、ヘディングセンサがあると容易に検出できるが、ヘディングセンサがなくても、定点位置Ppに近づく過程での各タイミングでの測位位置の変化から、船首方向を概ね推定することはできる。
Such automatic navigation to the fixed point position Pp is continuously executed until it is detected that the
このような自動航行によって、図3(E)に示すように船舶10が定点位置Ppに帰還すると、船体制御部23はこれを検出する(S105:Yes)。そして、船体制御部23は、図3(F)、図3(G)に示すような前進および後進のみによる定点保持制御へ移行する(S106)。なお、図3(F)、図3(G)では、前進のみを用いた場合を示している。
When the
具体的には、船体制御部23は、船舶10が定点位置Ppに帰還したことを検出すると、推進力をオフにして、舵を船首尾方向に平行に維持する制御を行う。このような制御を行うと、図3(F)の破船太矢印911に示すように、流され方向Ddrの上流側から下流側へ流される。この際、流され方向Ddrと船首尾方向とが略一致(平行)であるので、船舶10が後退することを同意になる。
Specifically, when detecting that the
船体制御部23は、測位した船舶10の位置を継続的に取得しており、船舶10の位置が定点位置Ppから、所定距離離間すると、推進力をオンして前進するように制御する。なお、この際の推進力をオンするトリガとなる所定距離は、上述の閾値Rよりも小さい方がよく、例えば10m以下程度にすればよい。この所定距離もユーザによって適宜設定することができる。
The
ここで、船舶10は、元々の定点位置Ppへ復帰時点で、船首尾方向と流され方向Ddrとが略一致し、船首方向が流され方向Ddrの上流側である。したがって、推進力が再度オンになるタイミングでは、船首尾方向と流され方向Ddrとが略一致し、船首方向が流され方向Ddrの上流側となるので、プロペラ31と舵40による単なる前進制御のみで、図3(G)の白抜き太矢印912に示すように、直線的に定点位置Ppへ復帰することができる。そして、船舶10が定点位置Ppへ復帰すると、船体制御部23は、これを検出し、推進力をオフにして、舵を船首尾方向に平行に維持する制御を行う。
Here, when the
以降は、このようなプロペラ31と舵40による単なる前進制御による定点保持制御が継続的に実行される。
Thereafter, the fixed point holding control based on the simple forward control by the
以上のような制御を実行することで、船舶10に元々備えられているプロペラ31と舵40の他に、サイドスラスター等の大がかりな追加装備を行うことなく、船舶10の自動的な定点保持制御を、容易に実現することができる。
By executing the control as described above, automatic fixed point holding control of the
次に、第2の実施形態に係る船体制御装置を備える船舶、および船体制御方法について、図を参照して説明する。なお、本実施形態の船体制御装置および船舶の構成は、船体制御部23の処理を除き、第1の実施形態と同じであるので、船体制御部23の処理以外についての説明は省略する。したがって、以下では、船体制御部23での定点保持を行う船体制御についてのみ説明する。図4は、本実施形態に係る定点保持の船体制御方法を示すフローチャートである。図5は、本実施形態に係る定点保持の制御概念を説明するための図である。
Next, a ship provided with a hull control device according to a second embodiment and a hull control method will be described with reference to the drawings. In addition, since the structure of the hull control apparatus and ship of this embodiment is the same as 1st Embodiment except the process of the
まず、第1の実施形態と同様に、ユーザが船舶10を航行し、目的の魚礁や瀬の上まで到達すると、操作部26を用いて定点設定の操作入力を行う。操作入力情報は、船体制御部23へ出力される。船体制御部23は、操作入力が行われたタイミング(T=to)において、測位部22Aから入力された船舶10の位置を、図5(A)に示すように定点位置Ppとして決定し、記憶する(S201)。また、船体制御部23はタイマーを備えており、この定点位置Ppを決定したタイミングを基準タイミングT=toとして、計時を開始する。
First, similarly to the first embodiment, when the user navigates the
この状態で、推進力をオフにすると、船舶10は、図5(B)に示すように、風や潮流による流され方向Ddrに沿って、流され方向Ddrの上流側から下流側へ、破船太矢印901に示すように、流される。
When the propulsive force is turned off in this state, the
船体制御部23は、基準タイミングから所定の時間後のタイミングT=to+Δtになったことを検出すると、このタイミングに測位部22Aで取得した測位位置を、定点位置Ppに基づく目標位置Ptへの自動航行開始の船体10の位置として採用する(S202)。
When the
船体制御部23は、採用した船体10の位置と定点位置Ppとに基づいて、流され方向Ddr(定点からの移動方向)、すなわち、定点位置Ppを始点とし、採用した船体10の位置を終点とするベクトルの方向を算出する。船体制御部23は、図5(B)に示すように、流され方向Ddrに沿って定点位置Ppよりも上流側の所定位置を、目標位置Ptに設定する。
Based on the position of the adopted
船体制御部23は、採用した船体10の位置を始点とし、目標位置Ptを終点として、船舶10を自動で航行させるための航路(図5(C)の太実線に対応)を設定する。この際、船体制御部23は、船舶10が目標位置Ptに到達した時点で、船首尾方向と流され方向Ddrとが略一致し、船首が流され方向Ddrの上流側となるように、言い換えれば船首方向と流され方向Ddrとが逆方向になるように、航路を設定する。
The
航路が設定されると、船体制御部23は、航路に応じて、動力量の情報と推進方向の情報とからなる制御情報を順次決定し、動力制御部24および舵制御部25へ与える。このような制御情報によって動力源30、プロペラ31、舵40が制御されることで、船舶10は、図5(C)の白抜き太矢印902Aに示すように、設定航路に沿って目標位置Ptへと自動航行する(S203)。
When the route is set, the
この際、船体制御部23は、測位部22Aから順次入力される位置と設定航路とを比較し、設定航路からのズレが生じていれば、制御情報を適宜更新し、設定航路に沿って船舶10が航行するように制御する。
At this time, the
さらに、上述のように、ヘディングセンサを備えていれば、設定航路に沿った自動航行に船首方向を利用することができ、有効である。また、目標位置Ptに到着した時点で、船首尾方向と流され方向Ddrとが略一致し、船首方向が流され方向Ddrの上流側にあることを容易に検出することができ、有効である。また、上述のように、風速センサ、風向センサ、潮流センサが備えられていれば、これらのセンサ検出値から流され方向Ddrの変化等を検出でき、設定航路の最適化や適宜修正に有効である。 Further, as described above, if the heading sensor is provided, the bow direction can be used for automatic navigation along the set route, which is effective. Further, when the vehicle arrives at the target position Pt, the bow-stern direction and the flow direction Ddr substantially coincide with each other, and it can be easily detected that the bow direction is flown and is upstream of the direction Ddr. . In addition, as described above, if a wind speed sensor, a wind direction sensor, and a tidal current sensor are provided, it is possible to detect a change in the direction Ddr that is passed from these sensor detection values, which is effective for optimization of the set route and appropriate correction. is there.
このような目標位置Ptへの自動航行は、船舶10が目標位置Ptに到着したことを検出するまで継続的に実行される(S204:No→S203)。船舶10が目標位置Ptに到着したかどうかは、測位した船舶10の位置と設定した目標位置Ptの座標とが一致するかどうかによって判断することができる。なお、船首尾方向と流され方向Ddrとが略一致し、船首方向が流され方向Ddrの上流側にあることは、ヘディングセンサがあると容易に検出できるが、ヘディングセンサがなくても、目標位置Ptに近づく過程での各タイミングでの測位位置の変化から、船首方向を概ね推定することはできる。
Such automatic navigation to the target position Pt is continuously executed until it is detected that the
このような自動航行によって、図5(C)の実線に示すように船舶10が目標位置Ptに到着すると、船体制御部23はこれを検出する(S204:Yes)。そして、船体制御部23は、図5(D)、図5(E)、図5(F)に示すような前進および後進のみによる定点保持制御へ移行する(S205)。
When the
具体的には、船体制御部23は、船舶10が目標位置Ptに到着したことを検出すると、推進力をオフにして、舵を船首尾方向に平行に維持する制御を行う。このような制御を行うと、図5(D)の破船太矢印911に示すように、流され方向Ddrの上流側から下流側へ流される。この際、流され方向Ddrと船首尾方向とが略一致(平行)であるので、船舶10が後退することを同意になる。
Specifically, when detecting that the
このように、定点位置Ppが目標位置Ptに対して流され方向Ddrの下流側にあるので、船体10が後退すると、図5(D)の実線に示すように、船体10の位置は、あるタイミングで定点位置Ppと一致する。さらに、このまま推進力をオフにし続けると、図5(E)の破船太矢印911に示すように、定点位置Ppから、流され方向Ddrに沿って、さらに下流側へ流される。
Thus, since the fixed point position Pp is flowed with respect to the target position Pt and is downstream in the direction Ddr, when the
船体制御部23は、測位した船舶10の位置を継続的に取得しており、船舶10の位置が定点位置Ppから、流され方向Ddrの下流側に所定距離離間すると、推進力をオンして前進するように制御する。
The
ここで、船舶10は、元々の目標位置Ptへの到着時点および定点位置Ppの通過時点で、船首尾方向と流され方向Ddrとが略一致し、船首方向が流され方向Ddrの上流側(船首方向と流され方向とが逆方向)である。したがって、推進力が再度オンになるタイミングでも船首尾方向と流され方向Ddrとが略一致し、船首方向が流され方向Ddrの上流側となるので、プロペラ31と舵40による単なる前進制御のみで、図5(F)の白抜き太矢印912に示すように、直線的に定点位置Ppへ復帰することができる。そして、船舶10が定点位置Ppへ復帰すると、船体制御部23は、これを検出し、推進力をオフにして、舵を船首尾方向に平行に維持する制御を行う。
Here, when the
以降は、このようなプロペラ31と舵40による単なる前進制御による定点保持制御が継続的に実行される。
Thereafter, the fixed point holding control based on the simple forward control by the
以上のような制御を実行しても、船舶10に元々備えられているプロペラ31と舵40の他に、サイドスラスター等の大がかりな追加装備を行うことなく、船舶10の自動的な定点保持制御を、容易に実現することができる。
Even if the above control is executed, automatic fixed point holding control of the
なお、本実施形態では、船体制御部23は、定点位置Ppの決定タイミング(T=to)から所定時間後の1回のタイミング(T=to+Δt)で船体10の流され方向Ddr(移動方向)を検出する例を示したが、予め設定した時間間隔(周期)で船体10の位置を順次取得し、この位置取得タイミング毎に流され方向Ddrを検出してもよい。この場合、例えば、船体制御部23は、検出した複数の流され方向Ddrを平均して、自動航行用の流され方向Ddrを決定してもよく、最新の流され方向Ddrを自動航行用の流され方向Ddrに設定してもよい。また、船体制御部23は、これら複数の流され方向Ddrの変位を計測し、流され方向Ddrの変位が継続して略0になった時点で、当該流され方向Ddrを自動航行用の流され方向Ddrに設定してもよい。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、目標位置Ptを定点位置Ppの上流側に設定したが、下流側に設定することも可能である。ただし、下流側に設定した場合、目標位置Ptへ到達後に、さらに、前進制御を行う必要がある。また、下流側に目標位置Ptを設定した場合、流され方向Ddrを検出したタイミングの船体10の位置と、目標位置Ptとが近くなってしまうため、目標位置Ptに船体10が到達した時点で、船首尾方向と流され方向Ddrとを略一致させ、船首方向が流され方向Ddrの上流側とするように、自動航行しようとすると、一時的に定点位置Ppや目標位置Ptから大きく遠ざかる航路を設定しなければならない可能性がある。したがって、目標位置Ptは、定点位置Ppの上流側に設定することが望ましい。
In the present embodiment, the target position Pt is set on the upstream side of the fixed point position Pp, but can be set on the downstream side. However, when set to the downstream side, it is necessary to perform forward control further after reaching the target position Pt. In addition, when the target position Pt is set on the downstream side, the position of the
また、上述の第1の実施形態では距離を基準にし、第2の実施形態では時間を基準にして、流され方向Ddrの検出を行ったが、距離と時間の両方を組み合わせて、流され方向Ddrの検出を行ってもよい。例えば、船体制御部23は、距離の閾値と、流され方向Ddrの検出タイミング時間と、を予め設定しておく。船体制御部23は、当該検出タイミングまでに距離の閾値を超える船体10の移動がなければ、当該検出タイミングで流され方向Ddrを検出する。一方、船体制御部23は、検出タイミングよりも前に、船体10の移動量が距離の閾値を超えたことを検出すると、この移動量が距離の閾値を超えたタイミングで、流され方向Ddrを検出する。
In addition, in the first embodiment, the flow direction Ddr is detected based on the distance, and in the second embodiment, the time is used as a reference. However, the flow direction is determined by combining both the distance and the time. Ddr may be detected. For example, the
また、上述各実施形態の流され方向Ddrの検出タイミングと、定点位置Ppへの帰還または目標位置Ptへの移動とを組合せを逆にしてもよい。すなわち、距離の閾値Rで流され方向Ddrを検出して目標位置Ptへ移動させても、所定時間後に流され方向Ddrを検出して定点位置Ppへ帰還させてもよい。 Further, the combination of the detection timing of the flowing direction Ddr and the return to the fixed point position Pp or the movement to the target position Pt in each of the above embodiments may be reversed. That is, the flow direction Ddr detected by the distance threshold R may be detected and moved to the target position Pt, or the flow direction Ddr may be detected after a predetermined time and returned to the fixed point position Pp.
なお、上述の説明では、機能部を個別に形成する例を示したが、測位部22A、船体制御部23、動力制御部24、および舵制御部25は、適宜組み合わせて、一体化することができる。この場合、上述の処理をプログラム化して記憶媒体に記憶しておき、演算器(コンピュータ等)で当該船体制御のプログラムを読み出して実行することで、上述の船体制御を実現することができる。
In addition, although the example which forms a function part separately was shown in the above-mentioned description, 22 A of positioning parts, the
また、上述の説明では、船舶10が定点位置Ppに到達した時点の測位位置を定点位置Ppに設定する例を示したが、海図等が備えられていれば、船舶10が定点位置Ppに到達する前に、定点位置Ppを設定することも可能である。ただし、この場合には、上述の用に船舶10の流される軌跡から流され方向Ddrを検出できないので、風向センサ、風速センサ、潮流計等の各種センサを用いて、流され方向Ddrを推定検出する必要がある。一方、上述のように、定点位置Ppに達した時点での測位位置で定点位置Ppを検出する場合は、実際に定点位置Ppとなる魚礁や瀬に一時的に停留できるので、この一時的な停留の期間での釣果等を参考に定点位置Ppを決定することができる。
In the above description, an example in which the positioning position when the
また、上述の説明では、移動体として船舶を例に示したが、特定方向への推進力のみを備える水上もしくは水中を移動する移動体(例えば、水陸両用車、水上バイク等)にも、上述の構成および処理を適用することができる。 In the above description, a ship is shown as an example of the moving body. However, the moving body (for example, an amphibious vehicle, a watercraft motorcycle, etc.) that moves on the water or underwater having only a propulsive force in a specific direction is also described above. The configuration and processing of can be applied.
10:船舶、20:船体制御装置、21:アンテナ、22A:測位部、22B:センサ、23:船体制御部、24:動力制御部、25:舵制御部、26:操作部、30:動力源、31:プロペラ、40:舵 10: ship, 20: hull control device, 21: antenna, 22A: positioning unit, 22B: sensor, 23: hull control unit, 24: power control unit, 25: rudder control unit, 26: operation unit, 30: power source , 31: propeller, 40: rudder
Claims (15)
前記定点の位置を設定する定点位置設定部と、
前記定点を起点として前記移動体が外乱要素によって流される方向を検出する移動方向検出部と、
前記特定の一方向が前記流される方向と反対の向きになるように、前記推進力発生部および前記移動方向調整部を用いて前記移動体の姿勢を制御する移動体方向制御部と、
を備えた移動体制御装置。 A moving body that includes a propulsive force generating unit that propels the moving body only in one specific direction and a moving direction adjusting unit that adjusts the direction of movement by the propulsive force, and performs control to keep the moving body at a fixed point. A control device,
A fixed point position setting unit for setting the position of the fixed point;
A moving direction detection unit that detects a direction in which the moving body is caused to flow by a disturbance element from the fixed point;
A moving body direction control unit that controls the posture of the moving body using the propulsive force generation unit and the moving direction adjustment unit so that the specific one direction is opposite to the flowing direction;
A moving body control apparatus comprising:
前記移動方向検出部は、
前記移動体の位置を検出する移動***置検出部と、
前記定点の位置と前記移動体の位置とに基づいて、前記定点から前記移動体までの距離を算出する距離算出部と、を備え、
前記距離が所定閾値以上になると前記流される方向を検出する、移動体制御装置。 The moving body control device according to claim 1,
The moving direction detector is
A moving body position detector for detecting the position of the moving body;
A distance calculation unit that calculates a distance from the fixed point to the moving body based on the position of the fixed point and the position of the moving body;
A moving body control device that detects the flowing direction when the distance is equal to or greater than a predetermined threshold.
前記移動方向検出部は、
前記移動体の位置を検出する移動***置検出部を備え、
異なる二つの時刻に検出された前記移動体の位置に基づいて、前記流される方向を検出する、移動体制御装置。 The moving body control device according to claim 1,
The moving direction detector is
A moving body position detecting unit for detecting the position of the moving body;
A moving body control device that detects the flowing direction based on the position of the moving body detected at two different times.
移動体方向制御部は、
前記定点の位置を基準位置として、該定点よりも前記流される方向の上流側の所定位置を目標位置に設定し、
該目標位置に到達するように、前記推進力発生部および前記移動方向調整部を制御する、移動体制御装置。 It is a moving body control apparatus in any one of Claim 1 thru | or 3, Comprising:
The moving body direction control unit
Using the position of the fixed point as a reference position, a predetermined position on the upstream side in the flowing direction from the fixed point is set as a target position,
A moving body control device that controls the propulsive force generation unit and the movement direction adjustment unit so as to reach the target position.
前記移動体の本体は船体であり、
前記推進力発生部は、動力源と該動力源に接続し船首尾方向に推進力を発生するプロペラであり、
前記移動方向調整部は舵であり、
移動体方向制御部は、前記船首方向が前記流される方向とは反対の向きになるように船体の姿勢を制御する、船体制御装置。 A ship provided with the mobile control device according to any one of claims 1 to 4,
The main body of the mobile body is a hull,
The propulsive force generating unit is a propeller that is connected to the power source and generates a propulsive force in the stern direction.
The moving direction adjustment unit is a rudder,
The moving body direction control unit is a hull control device that controls the attitude of the hull so that the bow direction is opposite to the flowing direction.
前記動力源は、モータとエンジンとを備え、
前記モータとエンジンは、前記プロペラに切り替えて接続される、船舶。 A ship provided with the hull control device according to claim 5,
The power source includes a motor and an engine,
The motor and the engine are connected to the propeller by switching.
前記動力源は、エンジンである、船舶。 A ship provided with the hull control device according to claim 5,
The power source is an engine.
前記定点の位置を設定する定点位置設定工程と、
前記定点を起点として前記移動体が外乱要素によって流される方向を検出する移動方向検出工程と、
前記特定の一方向が前記流される方向と反対の向きになるように、前記推進力および前記移動方向を調整して前記移動体の姿勢を制御する移動体方向制御工程と、
を有する移動体制御方法。 A moving body control method for controlling a moving body to a fixed point by adjusting a moving direction by the propulsive force while propelling the moving body only in one specific direction,
A fixed point position setting step for setting the position of the fixed point;
A moving direction detection step of detecting a direction in which the moving body is caused to flow by a disturbance element starting from the fixed point;
A moving body direction control step of controlling the posture of the moving body by adjusting the propulsive force and the moving direction so that the specific one direction is opposite to the flowing direction;
A moving body control method comprising:
前記移動方向検出工程は、
前記移動体の位置を検出する移動***置検出工程と、
前記定点の位置と前記移動体の位置とに基づいて、前記定点から前記移動体までの距離を算出する距離算出工程と、を有し、
前記距離が所定閾値以上になると前記流される方向を検出する、移動体制御方法。 It is a moving body control method of Claim 8, Comprising:
The moving direction detection step includes
A moving body position detecting step for detecting the position of the moving body;
A distance calculating step of calculating a distance from the fixed point to the moving body based on the position of the fixed point and the position of the moving body;
A moving body control method for detecting the flowing direction when the distance is equal to or greater than a predetermined threshold.
前記移動方向検出工程は、
前記移動体の位置を検出する移動***置検出工程を有し、
異なる二つの時刻に検出された前記移動体の位置に基づいて、前記流される方向を検出する、移動体制御方法。 It is a moving body control method of Claim 8, Comprising:
The moving direction detection step includes
A moving body position detecting step for detecting the position of the moving body;
A moving body control method for detecting the flowing direction based on the position of the moving body detected at two different times.
移動体方向制御工程は、
前記定点の位置を基準位置として、該定点よりも前記流される方向の上流側の所定位置を目標位置に設定し、
該目標位置に到達するように、前記推進力および前記移動方向を制御する、移動体制御方法。 It is a moving body control method in any one of Claims 8 thru | or 10, Comprising:
The moving body direction control process
Using the position of the fixed point as a reference position, a predetermined position on the upstream side in the flowing direction from the fixed point is set as a target position,
A moving body control method for controlling the propulsive force and the moving direction so as to reach the target position.
前記コンピュータは、
前記定点の位置を設定する定点位置設定処理と、
前記定点を起点として前記移動体が外乱要素によって流される方向を検出する移動方向検出処理と、
前記特定の一方向が前記流される方向と反対の向きになるように、前記推進力および前記移動方向を調整して前記移動体の姿勢を制御する移動体方向制御処理と、
を実行する移動体制御プログラム。 A moving body control program for causing a computer to execute control to keep a moving body at a fixed point by adjusting a moving direction by the propulsive force while propelling the moving body only in one specific direction,
The computer
Fixed point position setting processing for setting the position of the fixed point;
A moving direction detection process for detecting a direction in which the moving body is caused to flow by a disturbance element starting from the fixed point;
A moving body direction control process for controlling the posture of the moving body by adjusting the propulsive force and the moving direction so that the specific one direction is opposite to the flowing direction;
A moving body control program for executing.
前記コンピュータは、
前記移動方向検出処理として、
前記移動体の位置を検出する移動***置検出処理と、
前記定点の位置と前記移動体の位置とに基づいて、前記定点から前記移動体までの距離を算出する距離算出処理と、を有し、
前記距離が所定閾値以上になると前記流される方向を検出する、移動体制御プログラム。 A moving body control program according to claim 12,
The computer
As the moving direction detection process,
A moving body position detection process for detecting the position of the moving body;
A distance calculation process for calculating a distance from the fixed point to the moving body based on the position of the fixed point and the position of the moving body;
A moving body control program for detecting the flowing direction when the distance is equal to or greater than a predetermined threshold.
前記コンピュータは、
前記移動方向検出処理として、
前記移動体の位置を検出する移動***置検出処理を有し、
異なる二つの時刻に検出された前記移動体の位置に基づいて、前記流される方向を検出する、移動体制御プログラム。 A moving body control program according to claim 12,
The computer
As the moving direction detection process,
A moving body position detection process for detecting the position of the moving body;
A moving body control program for detecting the flowing direction based on the position of the moving body detected at two different times.
前記コンピュータは、
移動体方向制御処理として、
前記定点の位置を基準位置として、該定点よりも前記流される方向の上流側の所定位置を目標位置に設定し、
該目標位置に到達するように、前記推進力および前記移動方向を制御する、移動体制御プログラム。 A moving body control program according to any one of claims 12 to 14,
The computer
As a moving body direction control process,
Using the position of the fixed point as a reference position, a predetermined position on the upstream side in the flowing direction from the fixed point is set as a target position,
A moving body control program for controlling the propulsive force and the moving direction so as to reach the target position.
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