(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ３軸方向に感度を持つとともに同一平面内の異なる位置に配置された第１と第２の磁気センサと、
この第１と第２の磁気センサより、運動中の被測定対象磁性体の発する磁界データとして、第１の磁気センサに係る磁界の強度データと第２の磁気センサに係る磁界の強度データ、及び第１の磁気センサによる被測定対象磁性体の接近時刻データと第２の磁気センサによる被測定対象磁性体の接近時刻データ、及び第１の磁気センサに係る磁気ベクトルの変化データと第２の磁気センサに係る磁気ベクトルの変化データを取り込む手段と、
取り込んだ被測定対象磁性体の運動に伴う第１の磁気センサに係る磁気ベクトルの変化方向の正負と第２の磁気センサに係る磁気ベクトルの変化方向の正負との組合せにより、被測定対象磁性体が第１と第２の磁気センサの各々に対して各磁気センサの左右のいずれの側を通過した運動コースであったかを特定する判別手段と、
を備えることを特徴とする磁気測定システム。
【請求項２】
前記判別手段は、前記取り込んだ第１の磁気センサと第２の磁気センサの各々に対する被測定対象磁性体の接近時刻データの差により、前記被測定対象磁性体の運動コースの向きを特定することを特徴とする請求項１記載の磁気測定システム。
【請求項３】
前記判別手段は、前記取り込んだ第１の磁気センサと第２の磁気センサに係る磁界の強度データより抽出したピーク磁界から、第１の磁気センサと被測定対象磁性体との直近距離と、第２の磁気センサと被測定対象磁性体との直近距離とを算出し、この算出した直近距離から前記被測定対象磁性体の運動コースを更に細かく特定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の磁気測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、航行する艦艇、走行する自動車等の運動中の磁性体の磁気を測定する磁気測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の艦艇など磁気測定システムは、図１２に示すように海底、海中等に複数の磁気センサＤ１，Ｄ２を配置し、これら磁気センサＤ１，Ｄ２により運動する艦艇等磁性体の磁気をＺ軸または全磁力（３軸合成値）の波形を計測し、その磁気強度から磁性体が磁気センサ間の近傍を通過したことを判別している（例えば特許文献１参照）。複数の磁気センサで計測された場合は、その計測時間の差から、磁性体の運動コースを見積もることが出来る。
【特許文献１】特公平４−  ２５６００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の磁気測定システムでは、例えば図２に示すように同一平面内配置された２つの磁気センサＤＡ、ＤＢで運動中の磁性体の磁気が計測された場合に、磁気センサＤＡでは時間の経過とともに例えば図１０の（ａ）に示す波形が得られ、磁気センサＤＢでは、同じく時間の経過で例えば図１０の（ｂ）に示す波形となり、これらの波形により、艦艇がどちらの方向に移動しているかわかる。しかしながら、艦艇の移動方向が磁気センサＤＡ，ＤＢの配列と平行とならず、艦艇の運動パターンが、図５に示すコース１、・・・、コース４のいずれかである場合等、それぞれ向きの異なる運動パターンのどれであるか、区別できない、という不具合がある。
【０００４】
この発明は、上記問題点に着目してなされたものであって、２つの磁気センサの計測データにより、磁性体の運動方向、向きが特定でき、運動パターンを区別し得る磁気測定システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の磁気測定システムは、それぞれ３軸方向に感度を持つとともに同一平面内の異なる位置に配置された第１と第２の磁気センサと、この第１と第２の磁気センサより、運動中の被測定対象磁性体の発する磁界データとして、第１の磁気センサに係る磁界の強度データと第２の磁気センサに係る磁界の強度データ、及び第１の磁気センサによる被測定対象磁性体の接近時刻データと第２の磁気センサによる被測定対象磁性体の接近時刻データ、及び第１の磁気センサに係る磁気ベクトルの変化データと第２の磁気センサに係る磁気ベクトルの変化データを取り込む手段と、取り込んだ被測定対象磁性体の運動に伴う第１の磁気センサに係る磁気ベクトルの変化方向の正負と第２の磁気センサに係る磁気ベクトルの変化方向の正負との組合せにより、被測定対象磁性体が第１と第２の磁気センサの各々に対して各磁気センサの左右のいずれの側を通過した運動コースであったかを特定する判別手段と、を備える。
【０００６】
従来の計測結果の演算に関して、磁性体と同一平面上に磁気センサがある時、この平面におけるベクトルの回転方向は、一定であり、このベクトルの回転方向の正負は、磁気モーメントの値に関係なく磁性体の運動に依存することが知られている。この発明は、この事実を２つの磁気センサの計測結果に応用するものである。具体的には、例えば図５に示す磁性体のコース１、・・・、コース４の運動４パターンを区別する。
【０００７】
この発明の磁気測定システムにおいては、さらに前記判別手段は、前記取り込んだ第１の磁気センサと第２の磁気センサに係る磁界の強度データより抽出したピーク磁界から、第１の磁気センサと被測定対象磁性体との直近距離と、第２の磁気センサと被測定対象磁性体との直近距離とを算出し、この算出した直近距離から前記被測定対象磁性体の運動コースを更に細かく特定することができる。
【０００８】
この発明において、運動コースは、例えば、東西方向、南北方向、・・・等を意味し、向きは、例えば運動方向が東西方向の場合の、東から西へ、あるいは西から東へ、をいう。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、取り込んだ被測定対象磁性体の運動に伴う第１の磁気センサに係る磁気ベクトルの変化方向の正負と第２の磁気センサに係る磁気ベクトルの変化方向の正負との組合せにより、被測定対象磁性体が第１と第２の磁気センサの各々に対して各磁気センサの左右のいずれの側を通過した運動コースであったかを特定することができる。
【００１０】
又、この発明によれば、判別手段は、取り込んだ第１の磁気センサと第２の磁気センサの各々に対する被測定対象磁性体の接近時刻データの差により、被測定対象磁性体の運動コースの向きを特定することができる。
【００１１】
又、この発明によれば、判別手段は、取り込んだ第１の磁気センサと第２の磁気センサに係る磁界の強度データより抽出したピーク磁界から、第１の磁気センサと被測定対象磁性体との直近距離と、第２の磁気センサと被測定対象磁性体との直近距離とを算出し、この算出した直近距離から被測定対象磁性体の運動コースを更に細かく精度良く特定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下実施の形態により、この発明をさらに詳細に説明する。図１は、この発明の一実施形態である磁気測定システムの機器構成を示すブロック図である。
【００１３】
この実施形態システムは、２個の磁気センサＤＡ、ＤＢと、データ処理装置１とから構成されている。磁気センサＤＡ，ＤＢは、３軸の磁気測定が可能であり、図２に示すように,被測定対象磁性体が通過する領域５の同一平面内に配置されている。被測定対象磁性体が艦艇である場合、海底あるいは、海中に配置される。
【００１４】
データ処理装置１は、例えば陸上の管理棟に設置され、サンプリングタイム毎に、磁気センサＤＡ、ＤＢからの測定データ、つまり磁界の強度データＢｘ、Ｂｙ、Ｂｚを取り込み、記憶し、所要の演算を実行する。艦艇が、磁気センサＤＡ、ＤＢの近傍を通過すると、例えば磁気センサＤＡで、図３に示すＸ軸とＹ軸の計測結果Ｂｘ（ｔ）、Ｂｙ（ｔ）が得られる。この計測結果は、データ処理装置１の計測磁気記憶部２に記憶される。
【００１５】
各磁気センサＤＡ、ＤＢにおいて、時間ｔでのＸ，Ｙ平面磁気ベクトルの角度θ（ｔ）を、データ処理装置１で、算出する。この角度θ（ｔ）は、次式より算出される。
【００１６】
θ（ｔ）＝ａｒｃｔａｎ｛（Ｂｙ（ｔ）／Ｂｘ（ｔ）｝・・・（１）
さらに、データ処理装置１において、角度θ（ｔ）が時間的に、どのように変化するかを,各磁気センサＤＡ，ＤＢ毎に判定する。今、任意の時間ｔに対してθ（ｔ）＜θ（ｔ＋Δｔ）であれば、図４に示すように、ベクトルは正の回転と判定し、θ（ｔ）＞θ（ｔ＋Δｔ）であれば、ベクトルは負の回転であると、判定する。
【００１７】
磁気センサＤＡ，ＤＢの近傍を艦艇が通過する際に、例えば図10に示す波形が計測され、そのピーク波形の計測時間の差から、艦艇の進行方向が分かる。この際、上記磁気ベクトル回転方向が正である場合は、艦艇が磁気センサの右側を通過したことになり、磁気ベクトル回転方向が負である場合に、艦艇が磁気センサの左側を通過したことになる。この磁気ベクトル回転方向の正負と艦艇の通過サイドについて、少し具体的に説明する。
【００１８】
図６に示すように磁気センサＤＡの左側を図の上方から下方に磁気モーメントＭの艦艇４が通過する場合を想定する。航行で艦艇４が４ａの位置に到達した時の磁気センサＤＡにおける磁気ベクトルは、図６にＢａで示したものとなる。その後、艦艇４が４ｂの位置に到達したときの磁気センサＤＡにおける磁気ベクトルは図６のＢｂで示すものとなり、ベクトル回転方向は矢符Ｐで示す負回転となる。この負回転を判別することにより、艦艇４の磁気センサＤＡの左側通行を特定できる。
【００１９】
次に、図７に示すように磁気センサＤＡの右側を図の上方から下方に磁気モーメントＭの艦艇４が通過する場合を想定する。航行で艦艇４が４ａの位置に到達した時の磁気センサＤＡにおける磁気ベクトルは、図７にＢａで示したものとなる。その後、艦艇４が４ｂの位置に到達したときの磁気センサＤＡにおける磁気ベクトルは図７のＢｂで示すものとなり、ベクトル回転は矢符Ｑで示す正回転となる。この正回転を判別することにより、艦艇４の磁気センサＤＡの右側通行を特定できる。
【００２０】
以上のベクトル判定を、磁気センサＤＡ、ＤＢについて、それぞれ実行する。ここでは、艦艇の通過時に、磁気センサＤＡ，ＤＢでの出力で、それぞれの磁気ベクトル回転方向の正負を求め、磁気センサＤＡ通過時の正負の別と磁気センサＤＢ通過時の正負の別とから、図５に示すコースのいずれを通過したかを決定している。
【００２１】
この実施形態磁気測定システムにおいて、艦艇４の航行により、磁気センサＤＡ、ＤＢのいずれにおいても、ベクトル回転方向が正、正と判定されると、艦艇４が磁気センサＤＡの右側、磁気センサＤＢの右側を通過したことになり、艦艇４が図５のコース１を通過したと決定する。次に、磁気センサＤＡにつきベクトル回転方向が正と判定され、磁気センサＤＢでベクトル回転が負と判定されると、艦艇４がセンサＤＡの右側、磁気センサＤＢの左側を通過したことになり、艦艇４が図５のコース２を通過したと決定する。
【００２２】
さらに、次に、磁気センサＤＡにつきベクトル回転方向が負と判定され、磁気センサＤＢでベクトル回転方向が正と判定されると、艦艇４が磁気センサＤＡの左側、磁気センサＤＢの右側を通過したことになり、艦艇４が図５のコース３を通過したと決定する。
【００２３】
また、磁気センサＤＡ、ＤＢのいずれにおいても、ベクトル回転が負、負と判定されると、艦艇４が磁気センサＤＡの左側、磁気センサＤＢの左側を通過したことになり、艦艇４が図５のコース４を通過したと決定する。
【００２４】
以上の判別ベクトル回転方向とコースの関係を示すと図８に示すようになる。この図より、磁気センサＤＡ、ＤＢの各出力の磁気ベクトル回転方向が正負いずれであるか判別し、その組み合わせにより航行する艦艇の４つのコースの１つを特定することが出来る。この磁気センサＤＡ，ＤＢの磁気ベクトル回転方向の正負の組み合わせと各コースの関係が、データ処理装置１の磁気ベクトル回転方向記憶部３に格納されている。
【００２５】
次に、この実施形態磁気測定システムの磁気測定及びコース決定の処理動作を図９に示すフロー図を参照して説明する。処理が開始されると、ステップＳＴ１において,測定すべきサンプルタイム到来か否か判定する。サンプルタイムの到来で、ステップＳＴ２へ移行する。
【００２６】
ステップＳＴ２においては、磁気センサＤＡ、ＤＢのそれぞれのＸ軸，Ｙ軸の磁気Ｂｘ（ｔ）、Ｂｙ（ｔ），Ｂｚ（ｔ）を計測し,計測結果を時刻とともに計測磁気記憶部２に格納する。続いて、ステップＳＴ３へ移行する。ステップＳＴ３においては、磁気センサＤＡの全検出磁気ＢＡ（ｔ）が所定値Ｋより大きいか否かを判定する。大きければ、磁気センサＤＡの近傍を艦艇が通過しているとの判別で、ステップＳＴ４へ移行する。
【００２７】
ステップＳＴ４においては、磁気センサＤＡに関するＸ軸，Ｙ軸の測定磁気ＢｘＡ，ＢｙＡより,上記〔１〕式により磁気ベクトル角θＡ（ｔ）を計算する。この計算した磁気ベクトル角θＡ（ｔ）も計測磁気記憶部２に時刻とともに記憶する。次に、ステップＳＴ５へ移行する。
【００２８】
ステップＳＴ５においては、磁気センサＤＡの所定時間前のベクトル回転角θ（ｔ―Δｔ）から、今回のベクトル角θＡ（ｔ）を減算し、磁気ベクトルの回転方向が正であるか負であるかを判別する。この判別結果を磁気ベクトル回転方向記憶部３に記憶する。続いて、ステップＳＴ６へ移行する。
【００２９】
ステップＳＴ６においては、磁気センサＤＢの全検出磁気ＢＢ（ｔ）が所定値Ｋより大きいか否かを判定する。大きければ、磁気センサＤＢの近傍を艦艇が通過していることを意味し、ステップＳＴ７へ移行する。一方、所定値Ｋより,小さければステップＳＴ１へ移行する。
【００３０】
ステップＳＴ３、ＳＴ６において、磁気センサＤＡあるいはＤＢの測定全磁気値が所定値ｋより小さい場合は、サンプルタイムの到来ごとに磁気センサＤＡ，ＤＢによる磁気計測を続ける。
【００３１】
ステップＳＴ９においては、磁気ベクトル回転方向記憶部３のデータを読み出して,磁
気センサＤＡで検出した磁気のベクトル回転が正回転であるか、否かを判定する。正回転の場合は次にステップＳＴ１０へ移行する。一方、ステップＳＴ９において正回転でない場合、つまり負回転の場合は、続いてステップＳＴ１１へ移行する。
【００３２】
ステップＳＴ１０においては、磁気ベクトル回転方向記憶部３のデータを読み出して、磁気センサＤＢで検出した磁気のベクトルが正回転であるか否かを判定する。読み出した磁気ベクトル回転方向が正回転の場合は、ステップＳＴ１２へ移行する。一方、ステップＳＴ１０において正回転でない場合は、つまり負回転の場合は、続いて、ステップＳＴ１３へ移行する。
【００３３】
ステップＳＴ１２においては、磁気センサＤＡ、ＤＢの両方のベクトル回転方向とも正回転であるので、コース１の航行と決定する。また、ステップＳＴ１３においては、磁気センサＤＡのベクトル回転が正回転，磁気センサＤＢのベクトル回転方向が負であるので、コース２の航行と決定する。
【００３４】
ステップＳＴ１１においては、磁気ベクトル回転方向記憶部３のデータを読み出して,磁気センサＤＢで検出した磁気のベクトル回転が正回転であるか、否かを判定する。読み出した磁気ベクトル回転方向が正回転の場合は次にステップＳＴ１４へ移行する。一方、ステップＳＴ１１において正回転でない場合、つまり負回転の場合は、続いてステップＳＴ１５へ移行する。
【００３５】
ステップＳＴ１５においては、磁気センサＤＡ、ＤＢの両方のベクトル回転方向とも負回転であるので、コース４の航行と決定する。また、ステップＳＴ１４においては、磁気センサＤＡで検出した磁気のベクトル回転方向が負回転，磁気センサＤＢで検出した磁気のベクトル回転方向が正であるので、コース３の航行と決定する。なお、各コースの決定時に、磁気センサＤＡと磁気センサＤＢへの艦艇の接近時刻のいずれが先であるかにより、コースの向きも決定できる。もちろん運動中に、いずれの磁気センサに先に接近データが得られるかにより、コースの向きを決定できる。さらに、磁気センサＤＡと磁気センサＤＢへの艦艇の接近時刻により、艦艇の速度を求めることが出来る。
【００３６】
上記実施形態において、磁気ベクトル回転方向の正負を判別して、艦艇がコース１〜４のいずれを通過したか判別しているが、さらに加えて、艦艇が通過する際に、磁気センサＤＡ，ＤＢで検出された磁界の強さより、ピーク磁界を抽出し、ピーク磁界値から、磁気センサＤＡと艦艇４との直近距離ｒａ、磁気センサＤＢと艦艇４との直近距離ｒｂを算出する事により、艦艇４の通過したコースをさらに、細かく特定できる。例えば、図１１に示すように、磁気センサＤＡ，ＤＢの右側、つまりコース１を通過する場合でも、直近距離ｒａ１，ｒｂ１あるいはｒａ２、ｒｂ２を算出することにより、磁気センサＤＡ，ＤＢの配置線に平行のコース１Ａか，あるいは磁気センサＤＡ，ＤＢを結ぶ線上に角度を持ったコース１Ｂを特定できる。
【００３７】
なお、上記実施形態では、艦艇が移動する場合について、説明したが、この発明は、艦艇に限るものではなく、陸上を走行する車両、その他の運動中の磁性体の移動方向を、特定する場合に、広く適用できる。
【００３８】
また上記実施形態では、説明の便宜上、２軸平面内におけるベクトル回転の正負を判別する場合について説明したが、この発明は、２軸平面に限定されるものではなく、３次元（３軸）の運動方向及び向きの特定にも適用できる。  
【００３９】
また、運動中の磁性体は、上記した、艦艇、車両など自身に駆動手段を持つもののほか、自身に駆動手段を持たない磁性体も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の一実施形態である磁気測定システムの機器構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態磁気測定システムの２つの磁気センサの配置を示す図である。
【図３】同磁気センサのＸ軸，Ｙ軸の磁気検出出力の時間変化を示す特性図である。
【図４】上記実施形態磁気測定システムにおける検出磁気ベクトルの回転方向を説明する図である。
【図５】上記実施形態磁気測定システムにおいて、２つの磁気センサの配置領域を通過する艦艇の通過コースを説明する図である。
【図６】同実施形態磁気測定システムにおいて、磁気センサの左側を艦艇が通過する場合の磁気ベクトル回転方向を説明する図である。
【図７】同実施形態磁気測定システムにおいて、磁気センサの右側を艦艇が通過する場合の磁気ベクトル回転方向を説明する図である。
【図８】同実施形態磁気測定システムにおいて、２つの磁気センサにおけるベクトル回転方向の正・負組み合わせとコースとの対応を説明する図である。
【図９】同実施形態磁気測定システムにおいて、磁気測定及びコース特定処理動作を説明するためのフロー図である。
【図１０】図２に示す２つの磁気センサにおける運動磁性体通過時の検出全磁力を示す概略図である。
【図１１】上記実施形態磁気測定システムにおいて、追加機能を説明するためのコース例を示す図である。
【図１２】従来の磁気測定システムの機器配置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４１】
ＤＡ              第１の磁気センサ
ＤＢ              第２の磁気センサ
１                データ処理装置
２                計測磁気記憶部
３                磁気ベクトル回転方向記憶部
４                艦艇
５                磁気センサの配置領域
【図１】
0004631622.tif 000002
【図２】
0004631622.tif 000003
【図３】
0004631622.tif 000004
【図４】
0004631622.tif 000005
【図５】
0004631622.tif 000006
【図６】
0004631622.tif 000007
【図７】
0004631622.tif 000008
【図８】
0004631622.tif 000009
【図９】
0004631622.tif 000010
【図１０】
0004631622.tif 000011
【図１１】
0004631622.tif 000012
【図１２】
0004631622.tif 000013