(57)【要約】【課題】物体の動揺を高精度且つ簡素な構成で観測する。【解決手段】動揺観測装置１０は、受信部２１１、受信部２１２、演算部２３０、および、動揺量算出部３０を備える。受信部２１１および受信部２１２は、測位信号の搬送波位相をそれぞれに計測する。演算部２３０は、受信部２１１および受信部２１２でそれぞれに計測した搬送波位相の変化量を用いて、物体の速度を算出する。動揺量算出部３０は、速度を用いて、物体の並進方向の動揺量を算出する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位信号の搬送波位相を計測する受信部と、
前記受信部で計測した前記搬送波位相の変化量を用いて、物体の速度を算出する演算部と、
前記速度を用いて、前記物体の並進方向の動揺量を算出する動揺量算出部と、
を備える、動揺観測装置。
【請求項２】
測位信号の搬送波位相をそれぞれに計測する第１の受信部および第２の受信部と、
前記第１の受信部および前記第２の受信部でそれぞれに計測した前記搬送波位相の変化量を用いて、物体の速度を算出する演算部と、
前記速度を用いて、前記物体の並進方向の動揺量を算出する動揺量算出部と、
を備える、動揺観測装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の動揺観測装置であって、
前記物体の加速度を計測する加速度センサを備え、
前記演算部は、前記加速度センサで計測した加速度も用いて、前記速度を算出する、
動揺観測装置。
【請求項４】
請求項２に記載の動揺観測装置であって、
前記測位信号の搬送波位相を計測する第３受信部を備え、
前記演算部は、
前記第１の受信部、前記第２の受信部、および、前記第３受信部でそれぞれに計測した前記搬送波位相の変化量を用いて、物体の速度を算出する、
動揺観測装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の動揺観測装置であって、
前記演算部は、
前記測位信号を用いて前記受信部に接続されたアンテナの位置を計測し、
前記測位信号を送信する測位衛星の位置と前記アンテナの位置とを用いて、前記物体の姿勢角を算出し、
前記動揺量算出部は、
前記姿勢角を用いて、前記動揺量のレバーアーム補正を行う、
動揺観測装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の動揺観測装置であって、
前記動揺量算出部は、
前記速度の積算値を算出し、該積算値のバイアス成分をフィルタリングして、前記動揺量を算出する、
動揺観測装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の動揺観測装置であって、
前記動揺量を表示する表示部を備える、
動揺観測装置。
【請求項８】
受信した測位信号の搬送波位相を計測し、
計測された前記搬送波位相の変化量を用いて、物体の速度を算出し、
前記速度を用いて、前記物体の並進方向の動揺量を算出する、
動揺観測方法。
【請求項９】
物体の複数の位置で受信した測位信号の搬送波位相を計測し、
それぞれに計測した前記搬送波位相の変化量を用いて、物体の速度を算出し、
前記速度を用いて、前記物体の並進方向の動揺量を算出する、
動揺観測方法。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の動揺観測方法であって、
前記物体の加速度を計測し、
前記速度の算出には、前記加速度も用いて、前記速度を算出する、
動揺観測方法。
【請求項１１】
請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載の動揺観測方法であって、
前記速度の算出には、
前記測位信号を用いて受信位置を計測し、
前記測位信号を送信する測位衛星の位置と前記受信位置とを用いて、前記物体の姿勢角を算出し、
前記動揺量の算出には、
前記姿勢角を用いて、前記動揺量のレバーアーム補正を行う、
動揺観測方法。
【請求項１２】
請求項８乃至請求項１１のいずれかに記載の動揺観測方法であって、
前記動揺量の算出には、
前記速度の積算値を算出し、該積算値のバイアス成分をフィルタリングして、前記動揺量を算出する、
動揺観測方法。
【請求項１３】
受信した測位信号の搬送波位相を計測し、
計測された前記搬送波位相の変化量を用いて、物体の速度を算出し、
前記速度を用いて、前記物体の並進方向の動揺量を算出する、
処理を、演算処理装置に実行させる、動揺観測プログラム。
【請求項１４】
物体の複数の位置で受信した測位信号の搬送波位相を計測し、
それぞれに計測した前記搬送波位相の変化量を用いて、物体の速度を算出し、
前記速度を用いて、前記物体の並進方向の動揺量を算出する、
処理を、演算処理装置に実行させる、動揺観測プログラム。
【請求項１５】
請求項１３または請求項１４に記載の動揺観測プログラムであって、
前記物体の加速度を取得し、
前記速度の算出には、前記加速度も用いて、前記速度を算出する、
処理を、演算処理装置に実行させる、動揺観測プログラム。
【請求項１６】
請求項１３乃至請求項１５のいずれかに記載の動揺観測プログラムであって、
前記速度の算出には、
前記測位信号を用いて受信位置を計測し、
前記測位信号を送信する測位衛星の位置と前記受信位置とを用いて、前記物体の姿勢角を算出し、
前記動揺量の算出には、
前記姿勢角を用いて、前記動揺量のレバーアーム補正を行う、
処理を、演算処理装置に実行させる、動揺観測プログラム。
【請求項１７】
請求項１３乃至請求項１６のいずれかに記載の動揺観測プログラムであって、
前記動揺量の算出には、
前記速度の積算値を算出し、該積算値のバイアス成分をフィルタリングして、前記動揺量を算出する、
処理を、演算処理装置に実行させる、動揺観測プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶等の物体の並進方向の動揺を計測する動揺観測装置、動揺観測方法、および、動揺観測プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶は、波等によって動揺する。そして、係留時、荷役時には、波の同調揺れ（共振）によって、動揺の振幅は大きくなることがある。特に、船舶の前後方向の動揺、左右方向の動揺、すなわち、並進方向の動揺は、船舶の岸壁への衝突の起因になり、船舶に対する各種の不具合が発生されることが懸念される。また、港湾施設側の損傷も懸念される。したがって、船舶の動揺を計測する技術が各種考案されている。【０００３】
その一例として、測位信号の搬送波位相を利用する技術がある。搬送波位相を用いることによって、動揺は高精度に算出される。搬送波位相を用いた技術としては、リアルタイムキネマティック測位が考えられる。リアルタイムキネマティック測位は、特許文献１、特許文献２に示すように、測位信号を用いて偏位を計測する受信装置とは別に、基地局を備える。受信装置は、基地局との通信を行い、基地局から搬送波位相変化量等の測位情報を取得する。受信装置は、当該測位情報を用いて、自装置の偏位を計測し、当該偏位を用いて動揺量を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−０４８３２１号公報
【特許文献２】特開２０００−１７１５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、リアルタイムキネマティック測位を用いる場合、基地局を設置し、受信装置は、基地局との通信を行う通信部を必ず備えなければならない。したがって、動揺を計測する構成は簡素化できない。【０００６】
一方で、測位信号のコード位相を用いた測位結果から動揺を計測することも可能であるが、算出精度が低下してしまう。【０００７】
また、慣性センサを用いて動揺を計測することも可能であるが、船舶の前後方向および左右方向と慣性センサによる検出方向とを一致させることは容易ではない。【０００８】
なお、上述の説明では、船舶を例にしているが、動揺する他の物体でも同様の問題がある。【０００９】
したがって、本発明の目的は、物体の動揺を高精度且つ簡素な構成で観測することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の動揺観測装置は、受信部、演算部、および、動揺量算出部を備える。受信部は、測位信号の搬送波位相を計測する。演算部は、受信部で計測した搬送波位相の変化量を用いて、物体の速度を算出する。動揺量算出部は、この速度を用いて、物体の並進方向の動揺量を算出する。【００１１】
また、この発明の動揺観測装置は、第１の受信部、第２の受信部、演算部、および、動揺量算出部を備える。第１の受信部および第２の受信部は、測位信号の搬送波位相をそれぞれに計測する。演算部は、第１の受信部および第２の受信部でそれぞれに計測した搬送波位相の変化量を用いて、物体の速度を算出する。動揺量算出部は、速度を用いて、物体の並進方向の動揺量を算出する。【００１２】
この構成では、搬送波位相を用いることによって高精度に算出される速度を用いて、物体の並進方向の動揺量が算出される。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、物体の動揺を高精度且つ簡素な構成で観測できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る動揺観測装置の機能ブロック図である。
【図２】本発明における動揺の方向を定義する図である。
【図３】動揺観測結果を示すグラフである。
【図４】本発明の動揺観測方法の第１の方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の動揺観測方法の第２の方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の動揺観測方法の第３の方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る動揺観測装置の機能ブロック図である。
【図８】本発明の動揺観測方法の第４の方法を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る動揺観測装置の機能ブロック図である。
【図１０】（Ａ）は、動揺量の表示の第１態様を示す図であり、（Ｂ）は、動揺量の表示の第２態様を示す図である。
【図１１】動揺量の表示の第３態様を示す図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る動揺観測装置の機能ブロック図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態に係る動揺観測装置の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の第１の実施形態に係る動揺観測装置、動揺観測方法、および、動揺観測プログラムについて、図を参照して説明する。なお、以下の説明では、動揺の観測対象として、船舶を例に示しているが、動揺する物体であれば、本願発明の構成を適用できる。図１は、本発明の第１の実施形態に係る動揺観測装置の機能ブロック図である。
【００１６】
図１に示すように、動揺観測装置１０は、アンテナ２０１、アンテナ２０２、受信部２１１、受信部２１２、加速度センサ２２０、演算部２３０、および、動揺量算出部３０を備える。受信部２１１、受信部２１２、演算部２３０、および、動揺量算出部３０は、１個または複数のＩＣ等によって実現される。
【００１７】
動揺観測装置１０は、図２に示すような船舶１００に設置されている。船舶１００には、偏位観測センサ２０が設置されている。偏位観測センサ２０は、アンテナ２０１、アンテナ２０２、および、加速度センサ２２０を少なくとも備えている。偏位観測センサ２０は、船舶１００におけるオープンスカイな環境に設置されている。これにより、アンテナ２０１、アンテナ２０２は、測位衛星からの測位信号を受信できる。測位信号とは、ＧＰＳ（Ｇｒｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）等のＧＮＳＳ（Ｇｒｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）の測位衛星から送信される信号であり、測位衛星毎に固有のコードによって搬送波信号を変調した信号である。搬送波信号には、測位衛星の軌道が記された衛星軌道情報等を含む航法メッセージが重畳されている。
【００１８】
アンテナ２０１、アンテナ２０２は、例えば、船舶１００の船首と船尾を結ぶ方向に沿って配置されている。アンテナ２０１は、受信した測位信号を受信部２１１に出力する。アンテナ２０２は、受信した測位信号を受信部２１２に出力する。
【００１９】
受信部２１１は、アンテナ２０１で受信した測位信号を捕捉、追尾する。受信部２１１は、測位信号のコード位相および搬送波位相を計測する。受信部２１１は、測位信号に重畳された航法メッセージを解析し、衛星軌道情報を取得する。受信部２１１は、コード位相を用いて、アンテナ２０１の位置をＮＥＤ座標系で算出する。受信部２１１は、搬送波位相の計測値、衛星軌道情報、および、アンテナ２０１の位置を、演算部２３０に出力する。
【００２０】
受信部２１２は、アンテナ２０２で受信した測位信号を捕捉、追尾する。受信部２１２は、測位信号のコード位相および搬送波位相を計測する。受信部２１２は、測位信号に重畳された航法メッセージを解析し、衛星軌道情報を取得する。受信部２１２は、コード位相を用いて、アンテナ２０２の位置をＮＥＤ座標系で算出する。受信部２１２は、搬送波位相の計測値、衛星軌道情報、および、アンテナ２０２の位置を、演算部２３０に出力する。
【００２１】
加速度センサ２２０は、所謂、慣性力を利用したセンサであり、船体座標系における直交三軸に加速度を計測する。加速度センサ２２０は、加速度を演算部２３０に出力する。
【００２２】
演算部２３０は、衛星軌道情報から、測位衛星の位置を取得する。演算部２３０は、アンテナ２０１の位置、アンテナ２０２の位置、および、測位衛星の位置から、アンテナ２０１とアンテナ２０２とに対する方向余弦を算出する。方向余弦とは、アンテナ２０１とアンテナ２０２とを結ぶ基線ベクトルと、アンテナ２０１と測位衛星とを結ぶ基線ベクトルとの成す角である。演算部２３０は、アンテナ２０１の位置、アンテナ２０２の位置、および、測位衛星の位置から、偏位観測センサ２０の姿勢角、すなわち、船舶１００の姿勢角を算出する。
【００２３】
演算部２３０は、複数時刻の搬送波位相計測値から搬送波位相の変化量を算出する。演算部２３０は、搬送波位相の変化量と加速度とを用いて、ＮＥＤ座標系の速度を算出する。この際、演算部２３０は、姿勢角および方向余弦を用いることによって、座標系の異なる搬送波位相の変化量と加速度との演算を統合する。このような処理を行うことによって、演算部２３０は、速度を高精度に算出できる。また、加速度センサ２２０の加速度を用いることによって、測位信号が受信できない期間が生じても、演算部２３０は、速度を算出できる。これにより、速度算出のロバスト性は向上する。
【００２４】
演算部２３０は、速度と姿勢角とを動揺量算出部３０に出力する。
【００２５】
動揺量算出部３０は、速度を用いて、船舶１００の並進方向の動揺量を算出する。図２に示すように、並進方向の動揺量とは、船舶１００の前後方向の動揺量ＳＵと、船舶１００の左右方向の動揺量ＳＷとからなる。
【００２６】
動揺量算出部３０は、姿勢角を用いて、ＮＥＤ座標系と船体座標系との座標変換行列を算出する。動揺量算出部３０は、速度を積算して、ＮＥＤ座標系の動揺量を算出する。動揺量算出部３０は、座標変換行列を用いて、ＮＥＤ座標系の動揺量を船体座標系の動揺量に変換し、前後方向の動揺量ＳＵと左右方向の動揺量ＳＷとを算出する。
【００２７】
このような構成および処理を用いることによって、基地局を用いることなく、動揺観測装置１０は、並進方向の動揺量を算出できる。また、搬送波位相に基づく速度を用いて動揺量を算出することで、動揺観測装置１０は、高精度な動揺量を算出できる。すなわち、動揺観測装置１０は、物体の動揺を高精度且つ簡素な構成で観測できる。
【００２８】
図３は、動揺観測結果を示すグラフである。図３において、横軸は時刻、縦軸は前後方向の動揺量ＳＵである。図３における実線は、本願発明の構成による結果であり、破線は、比較構成（ＲＴＫ）を用いた構成による結果である。
【００２９】
図３に示すように、本願発明の構成を用いることで、基地局を用いたＲＴＫと同等の精度で動揺を観測できる。
【００３０】
上述の説明では、動揺観測装置１０の処理を各機能部に分けて実行する態様を示したが、動揺観測装置１０で実行する処理をプログラム化して記憶媒体等に記憶しておき、当該プログラムを、ＣＰＵ等の演算処理装置で実行してもよい。この場合、動揺観測の方法およびプログラムは、次に示すフローチャートに沿っていればよい。図４は、本発明の動揺観測方法の第１の方法を示すフローチャートである。なお、各処理の具体的な内容は、上述の機能部の説明を参照し、以下では省略する。
【００３１】
演算処理装置は、受信した測位信号の搬送波位相の変化量を計測する（Ｓ１０１）。演算処理装置は、受信した測位信号のコード位相を用いて、複数のアンテナの測位を行う（Ｓ１０２）。演算処理装置は、衛星軌道情報からの測位衛星の位置と複数のアンテナの位置とから、方向余弦を算出する（Ｓ１０３）。演算処理装置は、測位衛星の位置、複数のアンテナの位置および方向余弦から、姿勢角を算出する（Ｓ１０４）。
【００３２】
演算処理装置は、加速度センサで計測された加速度を取得する（Ｓ１０５）。演算処理装置は、搬送波位相の変化量と加速度とを用いて、速度を算出する（Ｓ１０６）。演算処理装置は、速度の積分から動揺量を算出する（Ｓ１０７）。演算処理装置は、姿勢角を用いて、ＮＥＤ座標系から船体座標系へ、動揺量の座標変換を行う（Ｓ１０８）。なお、ＮＥＤ座標系から船体座標系への座標変換は、速度に対して行ってもよく、この場合、動揺量に対する座標変換は行わない。
【００３３】
上述の構成において、動揺量算出部３０は、動揺量に対してフィルタリング処理を行ってもよい。動揺量算出部３０は、フィルタ処理部を備える。フィルタ処理部は、動揺量に含まれるバイアス成分（ドリフト成分）を抑圧する。バイアス成分とは、速度の積算時に、不要に加算される約０［Ｈｚ］の周波数成分である。例えば、フィルタ処理部は、ローパスフィルタと差分演算部とを備える。ローパスフィルタは、動揺量に含まれるバイアス成分を抽出する。差分演算部は、動揺量からバイアス成分を減算する。
【００３４】
このような構成とすることによって、動揺量は、更に高精度に算出される。
【００３５】
この処理は、図５に示すフローチャートに基づく動揺観測方法および動揺観測プログラムによっても実現できる。図５は、本発明の動揺観測方法の第２の方法を示すフローチャートである。図５に示す処理は、図４に示す処理に対して、ステップＳ１０９を追加した点で異なり、他の処理は同様である。したがって、異なる箇所のみを説明する。
【００３６】
演算処理装置は、座標変換後の動揺量に対して、バイアス成分を抑圧するフィルタリングを実行する（Ｓ１０９）。
【００３７】
また、上述の構成において、動揺量算出部３０は、レバーアーム補正を行ってもよい。動揺量算出部３０は、船舶１００の動揺中心位置（例えば、船舶１００の重心）を船体座標系の原点として、偏位観測センサ２０の位置を示すセンサベクトルＤｂを記憶している。センサベクトルＤｂが船体座標系で表される。
【００３８】
動揺量算出部３０は、速度を積算して、偏位量を算出する。偏位量は、ＮＥＤ座標系で得られる。動揺量算出部３０は、姿勢角を用いて、船体座標系からＮＥＤ座標系への座標変換行列Ｃｂｎを算出する。動揺量算出部３０は、偏位量、座標変換行列、および、センサベクトルＤｂを用いて、船体座標系の原点における偏位量である動揺量を算出する。すなわち、動揺量算出部３０は、動揺量に対するレバーアーム補正を行う。
【００３９】
具体的には、並進方向の動揺量をΔｘｂとし、上述の偏位量をΔｘｎをとすると、以下の式から、並進方向の動揺量Δｘｂは、算出される。
【００４０】
Δｘｂ＝Ｃｎｂ・Δｘｎ−Ｄｂ
Ｃｎｂは、座標変換行列Ｃｂｎの逆行列であり、「・」は、ベクトルの内積演算を示す。
【００４１】
これにより、動揺量は、回転方向の成分（ロール方向成分、ピッチ方向成分、ヨー方向成分）が抑制されたものとなる。したがって、動揺観測装置１０は、並進方向の動揺量を、より高精度に算出できる。
【００４２】
なお、このレバーアーム補正を用いることによって、船舶１００の任意の位置の動揺量を算出できる。この場合、動揺量を算出したい位置を始点として偏位観測センサ２０の位置を終点とするセンサベクトルＤｂｂを予め記憶しておき、上述のセンサベクトルＤｂに代えて用いればよい。
【００４３】
この処理は、図６に示すフローチャートに基づく動揺観測方法および動揺観測プログラムによっても実現できる。図６は、本発明の動揺観測方法の第３の方法を示すフローチャートである。図６に示す処理は、図４に示す処理に対して、ステップＳ１０６までが同様であり、これ以降の処理において異なる。したがって、異なる箇所のみを説明する。
【００４４】
演算処理装置は、速度から、アンテナの位置での偏位量を算出する（Ｓ１２１）。なお、アンテナ２０１とアンテナ２０２との距離は、アンテナ２０１およびアンテナ２０２と船舶１００の動揺中心位置との距離と比較して大幅に短いので、アンテナ２０１での偏位量とアンテナ２０２偏位量とは同じとみなしてよい。
【００４５】
演算処理装置は、偏位量をレバーアーム補正することによって、船舶１００の任意の位置の同様量を算出する（Ｓ１２２）。
【００４６】
なお、上述の構成および処理では、フィルタリングとレバーアーム補正とのいずれかを行う態様を示したが、フィルタリングとレバーアーム補正との両方を行ってもよい。
【００４７】
次に、本発明の第２の実施形態に係る動揺観測装置、動揺観測方法、および、動揺観測プログラムについて、図を参照して説明する。図７は、本発明の第２の実施形態に係る動揺観測装置の機能ブロック図である。
【００４８】
図７に示すように、第２の実施形態に係る動揺観測装置１０Ａは、第１の実施形態に係る動揺観測装置１０に対して、加速度センサ２２０が省略され、アンテナ２０３、受信部２１３が追加された点において異なる。また、これに伴い、演算部２３０Ａの処理も異なる。動揺観測装置１０Ａの他の構成および処理は、動揺観測装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
【００４９】
動揺観測装置１０Ａは、アンテナ２０１、アンテナ２０２、アンテナ２０３、受信部２１１、受信部２１２、受信部２１３、演算部２３０Ａ、および、動揺量算出部３０を備える。受信部２１１、受信部２１２、受信部２１３、演算部２３０Ａ、および、動揺量算出部３０は、１個または複数のＩＣ等によって実現される。
【００５０】
アンテナ２０３は、アンテナ２０１とアンテナ２０２とを結ぶ直線上でない位置に配置されている。アンテナ２０３は、測位信号を受信して、受信部２１３に出力する。
【００５１】
受信部２１３は、アンテナ２０３で受信した測位信号を捕捉、追尾する。受信部２１３は、測位信号のコード位相および搬送波位相を計測する。受信部２１３は、測位信号に重畳された航法メッセージを解析し、衛星軌道情報を取得する。受信部２１３は、コード位相を用いて、アンテナ２０３の位置をＮＥＤ座標系で算出する。受信部２１３は、搬送波位相の計測値、衛星軌道情報、および、アンテナ２０３の位置を、演算部２３０Ａに出力する。
【００５２】
演算部２３０Ａは、受信部２１１、受信部２１２、および、受信部２１３からの搬送波位相の変化量と、衛星軌道情報による測位衛星の位置と、アンテナ２０１、アンテナ２０２、および、アンテナ２０３の位置とから、ＮＥＤ座標系での速度を算出する。また、演算部２３０Ａは、衛星軌道情報による測位衛星の位置と、アンテナ２０１、アンテナ２０２、および、アンテナ２０３の位置とから、姿勢角を算出する。演算部２３０Ａは、速度と姿勢角とを、動揺量算出部３０に出力する。
【００５３】
このような処理を行うことによって、搬送波位相を用いて速度は高精度に算出される。したがって、第１の実施形態の動揺観測装置１０と同様に、動揺観測装置１０Ａは、物体の動揺を高精度且つ簡素な構成で観測できる。また、動揺観測装置１０Ａは、加速度センサを用いないため、メンテナンスが容易になり、センサバイアスの補正等を必要としない。
【００５４】
上述の説明では、動揺観測装置１０Ａの処理を各機能部に分けて実行する態様を示したが、動揺観測装置１０Ａで実行する処理をプログラム化して記憶媒体等に記憶しておき、当該プログラムを、ＣＰＵ等の演算処理装置で実行してもよい。この場合、動揺観測の方法およびプログラムは、次に示すフローチャートに沿っていればよい。図８は、本発明の動揺観測方法の第４の方法を示すフローチャートである。なお、各処理の具体的な内容は、上述の機能部の説明を参照し、以下では省略する。
【００５５】
演算処理装置は、受信した測位信号の搬送波位相の変化量を計測する（Ｓ２０１）。演算処理装置は、受信した測位信号のコード位相を用いて、複数のアンテナの測位を行う（Ｓ２０２）。演算処理装置は、衛星軌道情報からの測位衛星の位置と複数のアンテナの位置とから、方向余弦を算出する（Ｓ２０３）。
【００５６】
演算処理装置は、測位衛星の位置、複数のアンテナの位置および方向余弦から、姿勢角を算出する（Ｓ２０４）。演算処理装置は、搬送波位相の変化量を用いて、速度を算出する（Ｓ２０５）。演算処理装置は、速度の積分から動揺量を算出する（Ｓ２０６）。演算処理装置は、姿勢角を用いて、ＮＥＤ座標系から船体座標系へ、動揺量の座標変換を行う（Ｓ２０７）。
【００５７】
本実施形態の動揺観測装置１０Ａに対しても、動揺観測装置１０と同様に、フィルタリングまたはレバーアーム補正を適用することができる。
【００５８】
次に、本発明の第３の実施形態に係る動揺観測装置、動揺観測方法、および、動揺観測プログラムについて、図を参照して説明する。図９は、本発明の第３の実施形態に係る動揺観測装置の機能ブロック図である。
【００５９】
図９に示すように、第３の実施形態に係る動揺観測装置１０Ｂは、第１の実施形態に係る動揺観測装置１０に対して、表示部４０が追加された点において異なる。動揺観測装置１０Ａの他の構成および処理は、動揺観測装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
【００６０】
動揺量算出部３０は、動揺量を表示部４０に出力する。表示部４０は、動揺量を表示する。図１０（Ａ）は、動揺量の表示の第１態様を示す図であり、図１０（Ｂ）は、動揺量の表示の第２態様を示す図である。
【００６１】
図１０（Ａ）に示す第１態様では、船舶マークＭ１００、動揺量マークＭ１０１、および、動揺量マークＭ１０２が表示される。動揺量マークＭ１０１は、左右方向の動揺量ＳＷの方向および大きさを示している。動揺量マークＭ１０２は、前後方向の動揺量ＳＵの方向および大きさを示している。
【００６２】
図１０（Ｂ）に示す第２態様では、船舶マークＭ１００、位置マークＭ１１１、位置マークＭ１１２、および、位置マークＭ１１３、表示テーブルＭ１２０が表示される。位置マークＭ１１１、位置マークＭ１１２、および、位置マークＭ１１３は、船舶１００における動揺量の算出位置を示している。表示テーブルＭ１２０は、各位置における左右方向の動揺量ＳＷの方向および大きさと前後方向の動揺量ＳＵの方向および大きさを示している。
【００６３】
これらの構成を備えることによって、動揺観測装置１０Ｂは、操舵者等に対して、並進方向の動揺量を、容易に視認させることができる。
【００６４】
表示部４０は、図１１に示すような表示を行ってもよい。図１１は、動揺量の表示の第３態様を示す図である。図１１における直交三軸の第１軸は、周波数を示し、第２軸はパワースペクトル密度を示し、第３軸は時刻を示す。
【００６５】
動揺量算出部３０は、動揺量をフーリエ変換し、周波数スペクトルを算出して、表示部４０に出力する。
【００６６】
表示部４０は、図１１に示すように、動揺量の周波数スペクトルの時間変化特性を表示する。このような構成によって、動揺観測装置１０Ｂは、操舵者等に対して、並進方向の動揺量の時間変化、周波数スペクトルを、容易に視認させることができる。
【００６７】
次に、本発明の第４の実施形態に係る動揺観測装置について、図を参照して説明する。図１２は、本発明の第４の実施形態に係る動揺観測装置の機能ブロック図である。図１２に示すように、第４の実施形態に係る動揺観測装置１０Ｃは、第１の実施形態に係る動揺観測装置１０に対して、アンテナ２０２、受信部２１２、および、加速度センサ２２０が省略された点において異なる。また、これに伴い、演算部２３０Ｃの処理も異なる。動揺観測装置１０Ｃの他の構成および処理は、動揺観測装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
【００６８】
演算部２３０Ｃは、受信部２１１から出力された搬送波位相の変化量を用いて、速度を算出する。演算部２３０Ｃは、速度を動揺量算出部３０に出力する。
【００６９】
このような構成であっても、動揺観測装置１０Ｃは、第１の実施形態と同様に、物体の動揺を高精度且つ簡素な構成で観測できる。また、動揺観測装置１０Ｃは、加速度センサを用いないため、メンテナンスが容易になり、センサバイアスの補正等を必要としない。さらに、動揺観測装置１０Ｃは、それぞれ１個のアンテナおよび受信部で構成されているので、動揺観測装置１０Ｃの構成は、動揺観測装置１０と比較して更に簡素化される。
【００７０】
なお、本実施形態の動揺観測装置１０Ｃに対しても、動揺観測装置１０と同様に、フィルタリングを適用することができる。
【００７１】
次に、本発明の第５の実施形態に係る動揺観測装置について、図を参照して説明する。図１３は、本発明の第５の実施形態に係る動揺観測装置の機能ブロック図である。図１３に示すように、第５の実施形態に係る動揺観測装置１０Ｄは、第１の実施形態に係る動揺観測装置１０に対して、アンテナ２０２、および、受信部２１２が省略された点において異なる。また、これに伴い、演算部２３０Ｄの処理も異なる。動揺観測装置１０Ｄの他の構成および処理は、動揺観測装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
【００７２】
演算部２３０Ｄは、受信部２１１から出力された搬送波位相の変化量と、加速度センサ２２０の加速度とを用いて、速度を算出する。演算部２３０Ｄは、速度を動揺量算出部３０に出力する。
【００７３】
このような構成であっても、動揺観測装置１０Ｄは、第１の実施形態と同様に、物体の動揺を高精度且つ簡素な構成で観測できる。また、動揺観測装置１０Ｃは、それぞれ１個のアンテナおよび受信部と加速度センサで構成されているので、動揺観測装置１０Ｄの構成は、動揺観測装置１０と比較して更に簡素化される。
【００７４】
なお、本実施形態の動揺観測装置１０Ｄに対しても、動揺観測装置１０と同様に、フィルタリングを適用することができる。
【００７５】
また、上述の各実施形態の動揺観測装置、動揺観測方法、および、動揺観測プロ右グラムでは、並進方向の動揺量として、前後方向の動揺量ＳＵと左右方向の動揺量ＳＷとを算出する態様を示した。しかしながら、上下方向の動揺量を算出してもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ：動揺観測装置
２０：偏位観測センサ
３０：動揺量算出部
４０：表示部
１００：船舶
２０１、２０２、２０３：アンテナ
２１１、２１２、２１３：受信部
２２０：加速度センサ
２３０、２３０Ａ、２３０Ｃ、２３０Ｄ：演算部
【用語】
【００７７】
必ずしも全ての目的または効果・利点が、本明細書中に記載される任意の特定の実施形態に則って達成され得るわけではない。従って、例えば当業者であれば、特定の実施形態は、本明細書中で教示または示唆されるような他の目的または効果・利点を必ずしも達成することなく、本明細書中で教示されるような1つまたは複数の効果・利点を達成または最適化するように動作するように構成され得ることを想到するであろう。
【００７８】
本明細書中に記載される全ての処理は、1つまたは複数のコンピュータまたはプロセッサを含むコンピューティングシステムによって実行されるソフトウェアコードモジュールにより具現化され、完全に自動化され得る。コードモジュールは、任意のタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体または他のコンピュータ記憶装置に記憶することができる。一部または全ての方法は、専用のコンピュータハードウェアで具現化され得る。
【００７９】
本明細書中に記載されるもの以外でも、多くの他の変形例があることは、本開示から明らかである。例えば、実施形態に応じて、本明細書中に記載されるアルゴリズムのいずれかの特定の動作、イベント、または機能は、異なるシーケンスで実行することができ、追加、併合、または完全に除外することができる (例えば、記述された全ての行為または事象がアルゴリズムの実行に必要というわけではない)。さらに、特定の実施形態では、動作またはイベントは、例えば、マルチスレッド処理、割り込み処理、または複数のプロセッサまたはプロセッサコアを介して、または他の並列アーキテクチャ上で、逐次ではなく、並列に実行することができる。さらに、異なるタスクまたはプロセスは、一緒に機能し得る異なるマシンおよび/またはコンピューティングシステムによっても実行され得る。
【００８０】
本明細書中に開示された実施形態に関連して説明された様々な例示的論理ブロックおよびモジュールは、プロセッサなどのマシンによって実施または実行することができる。プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいが、代替的に、プロセッサは、コントローラ、マイクロコントローラ、またはステートマシン、またはそれらの組み合わせなどであってもよい。プロセッサは、コンピュータ実行可能命令を処理するように構成された電気回路を含むことができる。別の実施形態では、プロセッサは、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、またはコンピュータ実行可能命令を処理することなく論理演算を実行する他のプログラマブルデバイスを含む。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組み合わせ、例えば、デジタル信号プロセッサ(デジタル信号処理装置)とマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと組み合わせた1つ以上のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成として実装することができる。本明細書中では、主にデジタル技術に関して説明するが、プロセッサは、主にアナログ素子を含むこともできる。例えば、本明細書中に記載される信号処理アルゴリズムの一部または全部は、アナログ回路またはアナログとデジタルの混合回路により実装することができる。コンピューティング環境は、マイクロプロセッサ、メインフレームコンピュータ、デジタル信号プロセッサ、ポータブルコンピューティングデバイス、デバイスコントローラ、または装置内の計算エンジンに基づくコンピュータシステムを含むが、これらに限定されない任意のタイプのコンピュータシステムを含むことができる。
【００８１】
特に明記しない限り、「できる」「できた」「だろう」または「可能性がある」などの条件付き言語は、特定の実施形態が特定の特徴、要素および/またはステップを含むが、他の実施形態は含まないことを伝達するために一般に使用される文脈内での意味で理解される。従って、このような条件付き言語は、一般に、特徴、要素および/またはステップが1つ以上の実施形態に必要とされる任意の方法であること、または1つ以上の実施形態が、これらの特徴、要素および/またはステップが任意の特定の実施形態に含まれるか、または実行されるかどうかを決定するための論理を必然的に含むことを意味するという訳ではない。
【００８２】
語句「X、Y、Zの少なくとも1つ」のような選言的言語は、特に別段の記載がない限り、項目、用語等が X, Y, Z、のいずれか、又はそれらの任意の組み合わせであり得ることを示すために一般的に使用されている文脈で理解される(例: X、Y、Z)。従って、このような選言的言語は、一般的には、特定の実施形態がそれぞれ存在するXの少なくとも1つ、Yの少なくとも1つ、またはZの少なくとも1つ、の各々を必要とすることを意味するものではない。
【００８３】
本明細書中に記載されかつ/または添付の図面に示されたフロー図における任意のプロセス記述、要素またはブロックは、プロセスにおける特定の論理機能または要素を実装するための1つ以上の実行可能命令を含む、潜在的にモジュール、セグメント、またはコードの一部を表すものとして理解されるべきである。代替の実施形態は、本明細書中に記載された実施形態の範囲内に含まれ、ここでは、要素または機能は、当業者に理解されるように、関連する機能性に応じて、実質的に同時にまたは逆の順序で、図示または説明されたものから削除、順不同で実行され得る。
【００８４】
特に明示されていない限り、「一つ」のような数詞は、一般的に、1つ以上の記述された項目を含むと解釈されるべきである。従って、「〜するように設定された一つのデバイス」などの語句は、1つ以上の列挙されたデバイスを含むことを意図している。このような1つまたは複数の列挙されたデバイスは、記載された引用を実行するように集合的に構成することもできる。例えば、「以下のA、BおよびCを実行するように構成されたプロセッサ」は、Aを実行するように構成された第1のプロセッサと、BおよびCを実行するように構成された第2のプロセッサとを含むことができる。加えて、導入された実施例の具体的な数の列挙が明示的に列挙されたとしても、当業者は、このような列挙が典型的には少なくとも列挙された数(例えば、他の修飾語を用いない「2つの列挙と」の単なる列挙は、通常、少なくとも2つの列挙、または2つ以上の列挙を意味する)を意味すると解釈されるべきである。
【００８５】
一般に、本明細書中で使用される用語は、一般に、「非限定」用語(例えば、「〜を含む」という用語は「それだけでなく、少なくとも〜を含む」と解釈すべきであり、「〜を持つ」という用語は「少なくとも〜を持っている」と解釈すべきであり、「含む」という用語は「以下を含むが、これらに限定されない。」などと解釈すべきである。) を意図していると、当業者には判断される。
【００８６】
説明の目的のために、本明細書中で使用される「水平」という用語は、その方向に関係なく、説明されるシステムが使用される領域の床の平面または表面に平行な平面、または説明される方法が実施される平面として定義される。「床」という用語は、「地面」または「水面」という用語と置き換えることができる。「垂直/鉛直」という用語は、定義された水平線に垂直/鉛直な方向を指します。「上側」「下側」「下」「上」「側面」「より高く」「より低く」「上の方に」「〜を越えて」「下の」などの用語は水平面に対して定義されている。
【００８７】
本明細書中で使用される用語の「付着する」、「接続する」、「対になる」及び他の関連用語は、別段の注記がない限り、取り外し可能、移動可能、固定、調節可能、及び/または、取り外し可能な接続または連結を含むと解釈されるべきである。接続/連結は、直接接続及び/または説明した2つの構成要素間の中間構造を有する接続を含む。
【００８８】
特に明示されていない限り、本明細書中で使用される、「およそ」、「約」、および「実質的に」のような用語が先行する数は、列挙された数を含み、また、さらに所望の機能を実行するか、または所望の結果を達成する、記載された量に近い量を表す。例えば、「およそ」、「約」及び「実質的に」とは、特に明示されていない限り、記載された数値の10%未満の値をいう。本明細書中で使用されているように、「およそ」、「約」、および「実質的に」などの用語が先行して開示されている実施形態の特徴は、さらに所望の機能を実行するか、またはその特徴について所望の結果を達成するいくつかの可変性を有する特徴を表す。
【００８９】
上述した実施形態には、多くの変形例および修正例を加えることができ、それらの要素は、他の許容可能な例の中にあるものとして理解されるべきである。そのような全ての修正および変形は、本開示の範囲内に含まれることを意図し、以下の特許請求の範囲によって保護される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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