(57)【要約】【課題】ミスフィットを低減できる消磁コイル調定方法およびこれを利用した消磁管制法法を得る。【解決手段】消磁コイルとしてＭコイル、Ｌコイル及びＡコイルを有する船舶の消磁コイル調定方法において、前記Ｍコイルが上下方向の消磁に与える影響、前記Ｍコイルが前後方向の消磁に与える影響、前記Ｌコイルが前後方向の消磁に与える影響及び前記Ｌコイルが上下方向の消磁に与える影響を同時に評価する第１の評価ステップと、前記第１の評価ステップの結果に基づき、前記Ｍコイル及び前記Ｌコイルの通電量を決定する第１の決定ステップと、前記Ａコイルが左右方向の消磁に与える影響を評価する第２の評価ステップと、前記第２の評価ステップの結果に基づき、前記Ａコイルの通電量を決定する第２の決定ステップとを有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
消磁コイルとしてＭコイル、Ｌコイル及びＡコイルを有する船舶の消磁コイル調定方法において、
前記Ｍコイルが上下方向の消磁に与える影響、前記Ｍコイルが前後方向の消磁に与える影響、前記Ｌコイルが前後方向の消磁に与える影響及び前記Ｌコイルが上下方向の消磁に与える影響を同時に評価する第１の評価ステップと、
前記第１の評価ステップの結果に基づき、前記Ｍコイル及び前記Ｌコイルの通電量を決定する第１の決定ステップと、
前記Ａコイルが左右方向の消磁に与える影響を評価する第２の評価ステップと、
前記第２の評価ステップの結果に基づき、前記Ａコイルの通電量を決定する第２の決定ステップとを有することを特徴とする消磁コイル調定方法。
【請求項２】
前記第１の評価ステップは、
調定水深において、前記Ｍコイル及び前記Ｌコイルが船底下の特定位置に発生させる磁場のＸ成分合計を求めるステップと、
前記調定水深において、前記特定位置の船舶磁場Ｘ成分と、前記Ｘ成分合計との誤差を求め、当該誤差を自乗してＸ成分誤差評価値を求めるステップと、
前記調定水深において、前記Ｍコイル及び前記Ｌコイルが船底下の特定位置に発生させる磁場のＺ成分合計を求めるステップと、
前記調定水深において、前記特定位置の船舶磁場Ｚ成分と、前記Ｚ成分合計との誤差を求め、当該誤差を自乗してＺ成分誤差評価値を求めるステップと、
前記Ｘ成分誤差評価値と前記Ｚ成分誤差評価値の和を、船底下の複数の位置において求め、これらを合算してＸＺ成分評価値を求めるステップとを有することを特徴とする請求項１に記載の消磁コイル調定方法。
【請求項３】
前記第１の決定ステップは、
前記ＸＺ成分評価値が最小となるように、前記Ｍコイル及び前記Ｌコイルの通電量を決定することを特徴とする請求項２に記載の消磁コイル調定方法。
【請求項４】
前記第２の評価ステップは、
前記調定水深において、前記Ａコイルが船底下の特定位置に発生させる磁場のＹ成分合計を求めるステップと、
前記調定水深において、前記特定位置の船舶磁場Ｙ成分と、前記Ｙ成分合計との誤差を求め、当該誤差を自乗してＹ成分誤差評価値を求めるステップと、
前記Ｙ成分誤差評価値を、船底下の複数の位置において求め、これらを合算してＹ成分評価値を求めるステップとを有することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の消磁コイル調定方法。
【請求項５】
前記第２の決定ステップは、
前記Ｙ成分評価値が最小となるように、前記Ａコイルの通電量を決定することを特徴とする請求項４に記載の消磁コイル調定方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の消磁コイル調定方法を用いて、前記Ｍコイル及び前記Ｌコイルの通電量を求める第１の調定ステップと、
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の消磁コイル調定方法を用いて、前記Ａコイルの通電量を求める第２の調定ステップと、
前記第１の調定ステップの結果に基づき、磁気方位に対する前記Ｍコイル及び前記Ｌコイルの通電量の管制計算の比例定数を求める第１の管制係数算定ステップと、
前記第２の調定ステップの結果に基づき、磁気方位に対する前記Ａコイルの通電量の管制計算の比例定数を求める第２の管制係数算定ステップと、
前記第１の管制係数算定ステップの結果に基づき、磁気方位に応じて前記Ｍコイル及び前記Ｌコイルの通電量を管制する第１の管制ステップと、
前記第２の管制係数算定ステップの結果に基づき、磁気方位に応じて前記Ａコイルの通電量を管制する第２の管制ステップを有することを特徴とする消磁管制方法。
【請求項７】
前記第１の調定ステップにおいて、
磁気方位０度における前記Ｍコイル及び前記Ｌコイルの通電量を求めるとともに、磁気方位１８０度における前記Ｍコイル及び前記Ｌコイルの通電量を求め、
前記第１の管制係数算定ステップは、
磁気方位０度における前記Ｍコイルの通電量と、磁気方位１８０度における前記Ｍコイルの通電量を合算し、当該合算値を２で除算してＭコイル定数成分を求めるステップと、
磁気方位０度における前記Ｍコイルの通電量と、磁気方位１８０度における前記Ｍコイルの通電量の差分を求め、当該差分値を２で除算してＭコイル余弦比例成分を求めるステップと、
磁気方位０度における前記Ｌコイルの通電量と、磁気方位１８０度における前記Ｌコイルの通電量を合算し、当該合算値を２で除算してＬコイル定数成分を求めるステップと、
磁気方位０度における前記Ｌコイルの通電量と、磁気方位１８０度における前記Ｌコイルの通電量の差分を求め、当該差分値を２で除算してＬコイル余弦比例成分を求めるステップとを有することを特徴とする請求項６に記載の消磁管制方法。
【請求項８】
前記第２の調定ステップにおいて、
磁気方位９０度における前記Ａコイルの通電量を求めるとともに、磁気方位２７０度における前記Ａコイルの通電量を求め、
前記第２の管制係数算定ステップは、
磁気方位９０度における前記Ａコイルの通電量と、磁気方位２７０度における前記Ａコイルの通電量を合算し、当該合算値を２で除算してＡコイル定数成分を求めるステップと、
磁気方位９０度における前記Ａコイルの通電量と、磁気方位２７０度における前記Ａコイルの通電量の差分を求め、当該差分値を２で除算してＡコイル正弦比例成分を求めるステップとを有することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の消磁管制方法。
【請求項９】
前記第１の管制ステップにおいては、
前記Ｍコイル定数成分と、
前記Ｍコイル余弦比例成分の磁気方位に対する余弦成分との和を基に、
前記Ｍコイルの通電量の管制を行い、
前記Ｌコイル定数成分と、
前記Ｌコイル余弦比例成分の磁気方位に対する余弦成分との和を基に、
前記Ｌコイルの通電量の管制を行うことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の消磁管制方法。
【請求項１０】
前記第２の管制ステップにおいては、
前記Ａコイル定数成分と、
前記Ａコイル正弦比例成分の磁気方位に対する正弦成分との和を基に、
前記Ａコイルの通電量の管制を行うことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の消磁管制方法。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の消磁コイル調定方法を用いて、前記Ｍコイル及び前記Ｌコイルの通電量を求める第１の調定手段と、
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の消磁コイル調定方法を用いて、前記Ａコイルの通電量を求める第２の調定手段と、
前記第１の調定手段の処理結果に基づき、磁気方位に対する前記Ｍコイル及び前記Ｌコイルの通電量の管制計算の比例定数を求める第１の管制係数算定手段と、
前記第２の調定手段の処理結果に基づき、磁気方位に対する前記Ａコイルの通電量の管制計算の比例定数を求める第２の管制係数算定手段と、
前記第１の管制係数算定手段の処理結果に基づき、磁気方位に応じて前記Ｍコイル及び前記Ｌコイルの通電量を管制する第１の管制手段と、
前記第２の管制係数算定手段の処理結果に基づき、磁気方位に応じて前記Ａコイルの通電量を管制する第２の管制手段を有することを特徴とする消磁管制装置。
【請求項１２】
前記第１の調定手段は、
磁気方位０度における前記Ｍコイル及び前記Ｌコイルの通電量を求めるとともに、磁気方位１８０度における前記Ｍコイル及び前記Ｌコイルの通電量を求め、
前記第１の管制係数算定手段は、
磁気方位０度における前記Ｍコイルの通電量と、磁気方位１８０度における前記Ｍコイルの通電量を合算し、当該合算値を２で除算してＭコイル定数成分を求め、
磁気方位０度における前記Ｍコイルの通電量と、磁気方位１８０度における前記Ｍコイルの通電量の差分を求め、当該差分値を２で除算してＭコイル余弦比例成分を求め、
磁気方位０度における前記Ｌコイルの通電量と、磁気方位１８０度における前記Ｌコイルの通電量を合算し、当該合算値を２で除算してＬコイル定数成分を求め、
磁気方位０度における前記Ｌコイルの通電量と、磁気方位１８０度における前記Ｌコイルの通電量の差分を求め、当該差分値を２で除算してＬコイル余弦比例成分を求めることを特徴とする請求項１１に記載の消磁管制装置。
【請求項１３】
前記第２の調定手段は、
磁気方位９０度における前記Ａコイルの通電量を求めるとともに、磁気方位２７０度における前記Ａコイルの通電量を求め、
前記第２の管制係数算定手段は、
磁気方位９０度における前記Ａコイルの通電量と、磁気方位２７０度における前記Ａコイルの通電量を合算し、当該合算値を２で除算してＡコイル定数成分を求め、
磁気方位９０度における前記Ａコイルの通電量と、磁気方位２７０度における前記Ａコイルの通電量の差分を求め、当該差分値を２で除算してＡコイル正弦比例成分を求めることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の消磁管制装置。
【請求項１４】
前記第１の管制手段は、
前記Ｍコイル定数成分と、
前記Ｍコイル余弦比例成分の磁気方位に対する余弦成分との和を基に、
前記Ｍコイルの通電量の管制を行い、
前記Ｌコイル定数成分と、
前記Ｌコイル余弦比例成分の磁気方位に対する余弦成分との和を基に、
前記Ｌコイルの通電量の管制を行うことを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の消磁管制装置。
【請求項１５】
前記第２の管制手段は、
前記Ａコイル定数成分と、
前記Ａコイル正弦比例成分の磁気方位に対する正弦成分との和を基に、
前記Ａコイルの通電量の管制を行うことを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の消磁管制装置。
【請求項１６】
請求項６ないし請求項１０のいずれかに記載の消磁管制方法を用いて消磁コイルの管制を行う管制手段を有することを特徴とする船舶。
【請求項１７】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の消磁コイル調定方法をコンピュータに実行させることを特徴とする消磁コイル調定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消磁コイルを有する船舶の消磁コイル調定方法、消磁管制方法、消磁管制装置、船舶及び消磁コイル調定プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、船舶の消磁コイル通電量を調定する技術として、例えば『船舶の磁性体からなる船体のＸ，Ｙ，Ｚ方向の外部磁界を打ち消すために船体内に複数個の消磁コイル５を設けるとともに当該船体内に複数個の磁気検知器からなる磁気監視部１を設置し、各磁気検知器から測定された船内磁界に基づいて算出した船外磁気モーメントと、予め測定、算出した各消磁コイル効果による船外磁気モーメントとから、前記外部磁界を最小にする消磁電流を決定して、各消磁コイルに通電する構成であり、これにより常時最適な消磁状態を維持する。』というものが提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平８−７８２３４号公報（要約）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の技術では、各消磁コイルが１つの座標軸方向に発生させる磁場を前提に、各消磁コイルの通電量を調定していた。
ところが、実際には各消磁コイルは複数の座標軸方向に磁場を発生させており、これらの影響により、１つの座標軸方向に発生させる磁場を前提に調定した通電量は必ずしも最適なものとはならず、調定誤差、いわゆるミスフィットが大きくなるという課題があった。
【０００４】
本発明は、上記のような課題を解決し、ミスフィットを低減できる消磁コイル調定方法等を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る消磁コイル調定方法は、
消磁コイルとしてＭコイル、Ｌコイル及びＡコイルを有する船舶の消磁コイル調定方法において、
前記Ｍコイルが上下方向の消磁に与える影響、前記Ｍコイルが前後方向の消磁に与える影響、前記Ｌコイルが前後方向の消磁に与える影響及び前記Ｌコイルが上下方向の消磁に与える影響を同時に評価する第１の評価ステップと、
前記第１の評価ステップの結果に基づき、前記Ｍコイル及び前記Ｌコイルの通電量を決定する第１の決定ステップと、
前記Ａコイルが左右方向の消磁に与える影響を評価する第２の評価ステップと、
前記第２の評価ステップの結果に基づき、前記Ａコイルの通電量を決定する第２の決定ステップとを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る消磁コイル調定方法によれば、ＭコイルとＬコイルを単独で調定する場合と比較して、ミスフィットを低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る消磁コイル調定方法の、全体フローを示すものである。
（Ｓ１０１）
Ｍコイルが上下方向の消磁に与える影響、Ｍコイルが前後方向の消磁に与える影響、Ｌコイルが前後方向の消磁に与える影響及び前記Ｌコイルが上下方向の消磁に与える影響を同時に評価する。詳細は、後述の式２で述べる。
（Ｓ１０２）
ステップＳ１０１の結果に基づき、Ｍコイル及びＬコイルの通電量を決定する。詳細は後述の図３及び図４で述べる。
（Ｓ１０３）
Ａコイルが左右方向の消磁に与える影響を評価する。詳細は、後述の式４で述べる。
（Ｓ１０４）
ステップＳ１０３の結果に基づき、Ａコイルの通電量を決定する。
【０００８】
ここで、以後の説明の理解を容易にするために、従来の消磁コイル調定方法とその課題について説明する。
【０００９】
図１４は、船舶に搭載されている消磁コイルの様子を示すものである。
船体および船舶に積み込まれる磁性搭載品は、地磁気の影響を受け周辺に誘導磁場を生ずる。さらにこれらが永久磁気を帯びていると、これによっても磁場を生ずる。
機雷が敷設される可能性のある危険海域を航行する船舶ではその任務を遂行するため、搭載品の磁性管理を行い、できるだけ発生磁場を少なくするようにするとともに、複数の消磁コイルを搭載し、積極的に磁場を減らすことが行われている。
通常はＭコイル、ＬコイルおよびＡコイルと呼ばれるコイルが複数個搭載されており、それぞれ誘導分用と永久分用（ＡＰコイル、ＬＰコイル）を持っている。各コイルの通電量は、船舶が周辺に発生する磁場を打ち消すよう調整される。
【００１０】
図１５は、消磁コイルによる各座標軸方向の消磁の様子を示すものである。
船舶の磁場の発生源である船体および磁性搭載品は、磁気ダイポールとみなして周辺磁場を評価することができる。一方、消磁コイルも一種の磁気ダイポールと見なすことができる。Ｍコイルは上下方向、Ｌコイルは前後方向、Ａコイルは左右方向の磁気ダイポールとみなせるから、それぞれのコイルが搭載品の磁気ダイポールの各成分を消すように選べば良い。
具体的には、ある水深における船舶の発生磁場の各成分を計算、あるいは計測し、これらの磁場成分を消すよう各コイルの通電量を調整する。Ｍコイルは上下方向の成分、Ｌコイルは前後方向の成分、Ａコイルは左右方向の成分を消すよう各コイルの通電量を調整する。
【００１１】
コイル調定は、通電電流を試行錯誤で決定するか、あるいは、ミスフィットが最小となるよう最小自乗法を使って決定される。試行錯誤で通電量を決定する場合は、コイルの数が多いため経験と手間を要する。
【００１２】
上述のコイル調定は、ある定まった方位と姿勢で行うが、実際の船舶は常にこの状態で走るわけではない。方位や姿勢が変化すると、それに応じて船舶の誘導磁気が変化するから、その変化に対応して通電量を調整しないと良好な消磁状態が維持できない。
このため船舶には消磁管制装置が搭載されており、船舶の方位・姿勢の変化に応じて自動的にコイル電流を調整し、常に良好な消磁状態を保つようにしている。
ロール、ピッチを無視し、方位のみに着目すると、各Ｍ、Ｌ、Ａコイルの通電量は、次式のように調整される。
【数１】
2007245791.tif 000003
すなわち、地磁気が一定であれば、誘導磁気の消磁のためのＭコイル電流は方位に対して一定、Ｌコイル電流は方位のＣｏｓ、A電流コイルは方位のＳｉｎで変化するよう管制される。
【００１３】
消磁コイルの原理については上述のとおりであるが、設置できるコイルの数には限りがあるから、完全に発生磁場を消し去ることができず、常に消磁しきれない磁場（ミスフィット）が残る。特に問題となるのは、Ｍコイルは上下方向の成分、Ｌコイルは前後方向の成分、Ａコイルは左右方向の成分を消すことを前提にコイル調定、および管制を実施している点である。
【００１４】
図１６は、Ｍコイルで上下方向の成分、Ｌコイルで前後方向の成分、Ａコイルで左右方向の磁場の成分のみを消磁するように各コイルの通電量を単独で調定した（図１６の上段）後、全コイルに調定した電流を流したときのミスフィット（図１６の下段）を、非消磁の総合磁場の最大値で無次元化した値を示すものである。
【００１５】
単独で調定したときには、各成分は十分消磁されているが、全コイルに通電した場合は却ってミスフィットが大きくなっている。これは、次のような理由による。
すなわち、Ｍコイルは上下方向の磁場のみを、またＬコイルは前後方向の磁場のみを発生するとして単独で各成分を調定したが、実際はＭコイルからは前後方向、Ｌコイルからは上下方向の成分が発生するため、全コイル通電時には、単独で調定したときとは異なった状態となってしまい、却ってミスフィットが大きくなったからである。
【００１６】
上記のような課題を解決するため、本発明に係る消磁コイル調定方法では、以下のような考え方をとる。
現状の問題点は、Ｍコイルは上下方向の磁場のみを、またＬコイルは前後方向の磁場のみを発生することを前提としていることが原因で発生しているから、この問題点を解決するためには次のように考えれば良い。
すなわち、ＭコイルとＬコイルを使って、上下および前後方向の磁場を同時に消すように調定すれば良い。Ａコイルに関しては従来どおりで良い。
【００１７】
以降では、図１のステップＳ１０１〜ステップＳ１０４の各ステップの内容について説明する。
【００１８】
図１のステップＳ１０１〜ステップＳ１０２について説明する。ここでは、永久磁場と誘導磁場の消磁を同時に考える。
図１のステップＳ１０１〜ステップＳ１０２では、調定水深において、船舶の発生磁場の計算値または計測値の成分と、各Ｍ、Ｌコイル発生磁場成分の合計から求めた誤差の自乗が最小となるよう、各Ｍ、Ｌコイルの通電量を決定する。
【００１９】
図２は、調定水深について説明するものである。図２に示すように、船底下の所定距離の水深のことを調定水深と呼び、船舶の発生磁場の計算値または計測値は、この水深における値を用いる。
【００２０】
ステップＳ１０１の内容を説明する。
ステップＳ１０１において、Ｍコイル、Ｌコイルの通電量初期値を適宜設定し、以下の式２を用いてミスフィットを求める。このミスフィットが小さいほど、最適な通電量に近いものと評価することができる。
【数２】
2007245791.tif 000004
このとき、コイル通電量に制限があれば、以下の制限を課す。
【数３】
2007245791.tif 000005
【００２１】
次に、ステップＳ１０２において、式２のミスフィットの値が最小となるように、各Ｍコイル、Ｌコイルの通電量を定める。実際には、コイルの通電量には物理的な制約があるため、式３の制約条件を課す。
各Ｍコイル、Ｌコイルの通電量を定める方法は種々あるが、本実施の形態１では、最急降下法を用いる例を説明する。
【００２２】
図３は、最急降下法の実行イメージを示すものである。
最急降下法とは、評価関数曲線の勾配が最も大きい方向へ評価点を移動させることを所定回数繰り返す方法である。この方法によれば、比較的少ない反復回数で、求めたい評価点の近傍に到達することができる。
式２のミスフィットの値が最小となるような各Ｍコイル、Ｌコイルの通電量は、このような最急降下法による反復演算で求めることができる。
【００２３】
図４は、非線形制約条件下における最急降下法の実行イメージを示すものである。
上述の式３のような制約条件が課された場合、最急降下法により評価点を反復移動させていくと、制約条件に相当する界面に到達する（図３の「制約条件」）。
この場合、制約条件を越えて反復移動を繰り返しても、当該制約条件に反する評価点しか得られない。そこで、かかる制約条件がある場合には、制約条件の界面に到達した時点で、移動方向を反転させ、制約違反とならないように反復移動を繰り返す（図４の「反射する」）ことで、制約条件を満たす近傍解を得ることができる。
図４に示す非線形最急降下法により、式３の制約条件を満たしつつ、式２のミスフィットの値が最小となるような各Ｍコイル、Ｌコイルの通電量を求めることができる。
【００２４】
次に、図１のステップＳ１０３〜ステップＳ１０４について説明する。
図１のステップＳ１０３〜ステップＳ１０４では、調定水深において、船舶の発生磁場の計算値または計測値の成分と、各Ａコイル発生磁場成分の合計から求めた誤差の自乗が最小となるよう、各Ａコイルの通電量を決定する。
【００２５】
まず、ステップＳ１０３において、Ａコイルの通電量初期値を適宜設定し、以下の式４を用いてミスフィットを求める。このミスフィットが小さいほど、最適な通電量に近いものと評価することができる。
【数４】
2007245791.tif 000006
このとき、コイル通電量に制限があれば、以下の制限を課す。
【数５】
2007245791.tif 000007
【００２６】
次に、ステップＳ１０４において、式４のミスフィットの値が最小となるように、各Ａコイルの通電量を定める。実際には、コイルの通電量には物理的な制約があるため、式５の制約条件を課す。
各Ａコイルの通電量は、Ｍ、Ｌコイルと同様に最急降下法を用いて求める。
【００２７】
図５は、本実施の形態１に係る消磁コイル調定方法で調定を実際に行って磁場の実測値を測定した結果について、非消磁の総合磁場の最大値で無次元化したものである。
図５の右が今回の考え方で自動調定した結果の例で、左図は手動調定した結果を参考に示している。
図５のＨｘ〜Ｈｔは、それぞれ船首尾方向磁場、左右方向磁場、上下方向磁場および
総合磁場（3方向を合成したもの）を示している。
【００２８】
図６は、図５を成分毎に分けて示すものである。
図５〜図６に示すように、本実施の形態１に係る消磁コイル調定方法によれば、従来の手動による調定に比べミスフィットが小さくなっていることが分かる。
【００２９】
次に、図１に示す消磁コイル調定方法を基に、船舶の方位に合わせて各コイルの通電量を動的に制御する、即ち消磁管制の方法について説明する。
【００３０】
図７は、本実施の形態１に係る消磁管制方法の、全体フローを示すものである。
（Ｓ７０１）
図１の消磁コイル調定方法を用いて、磁気方位０度及び磁気方位１８０度におけるＭコイル、Ｌコイルの通電量を調定する。
（Ｓ７０２）
図１の消磁コイル調定方法を用いて、磁気方位９０度及び磁気方位２７０度におけるＡコイルの通電量を調定する。
（Ｓ７０３）
ステップＳ７０１の結果に基づき、Ｍコイル、Ｌコイルの管制計算の比例定数を算定する。詳細は、後述の式７〜式１１で述べる。
（Ｓ７０４）
ステップＳ７０２の結果に基づき、Ａコイルの管制計算の比例定数を算定する。詳細は、後述の式１２〜式１６で述べる。
（Ｓ７０５）
ステップＳ７０３の結果に基づき、磁気方位に応じてＭコイル、Ｌコイルの通電量を管制する。磁気方位が変動すれば、それに応じて管制することを繰り返す。
（Ｓ７０６）
ステップＳ７０４の結果に基づき、磁気方位に応じてＡコイルの通電量を管制する。磁気方位が変動すれば、それに応じて管制することを繰り返す。
【００３１】
ここで、以後の説明の理解を容易にするために、従来の消磁管制方法とその課題について説明する。
従来の消磁コイル調定方法においては、Ｍコイルは上下方向の磁場のみを、またＬコイルは前後方向の磁場のみを発生することを前提として調定を行っているため、ミスフィットが大きくなってしまうことを説明した。
方位に応じて消磁コイル通電量を管制する際にも、上記と同様の前提を基に消磁管制を行っているため、やはり同様にミスフィットが大きくなるということが起こる。
【００３２】
上記のような課題を解決するため、本発明に係る消磁管制方法では、以下のような考え方をとる。
すなわち、ＭコイルとＬコイルを使って、磁場の上下および前後方向の磁場を同時に消す必要があり、誘導磁場の前後成分は方位のＣｏｓで変化するから、Ｍ、Ｌ各コイルの通電量は、方位に関する定数項と方位のＣｏｓに比例する項で管制する必要がある。
Ａコイルについては従来どおり磁場の左右方向成分を消せば良く、左右成分は方位のＳｉｎで変化するから、各Ａコイルの通電量は、方位に関する定数項と方位のＳｉｎに比例する項で管制すればよい。
【数６】
2007245791.tif 000008
【００３３】
次に、図７のステップＳ７０３の内容について説明する。
ステップＳ７０１で、磁気方位０度において、ミスフィットが最小となるように決定した各Ｉｋを、ＭコイルとＬコイルに分け、それぞれｉ番目のコイルの電流をＩＭ０ｉ、ＩＬ０ｉと表す。
同様に、磁気方位１８０度におけるｉ番目のコイルの電流をＩＭ１８０ｉ、ＩＬ１８０ｉと表す。
式６のＩＭ、ＩＬについて、各コイルに対し、
【数７】
2007245791.tif 000009
とおくと、
【数８】
2007245791.tif 000010
となる。
式８にψ＝０を代入した左辺の値は上記ＩＭ０ｉ、ＩＬ０ｉに他ならず、またψ＝１８０を代入した左辺の値は上記ＩＭ１８０ｉ、ＩＬ１８０ｉに他ならない。即ち、
【数９】
2007245791.tif 000011
が導かれる。さらに式９の両辺を加減算することによって、次の式１０が導かれる。
【数１０】
2007245791.tif 000012
したがって、式１０で求められる値及び磁気方位ψを用いて、各Ｍ、Ｌコイルの通電量は、
【数１１】
2007245791.tif 000013
のように管制すればよいことになる。
【００３４】
次に、図７のステップＳ７０４の内容について説明する。
ステップＳ７０２で、磁気方位９０度において、ミスフィットが最小となるように決定した各Ｉｋのうち、ｉ番目のコイルの電流をＩＡ９０ｉと表す。
同様に、磁気方位２７０度におけるｉ番目のコイルの電流をＩＡ２７０ｉと表す。
式６のＩＡについて、各Ａコイルに対し、
【数１２】
2007245791.tif 000014
とおくと、
【数１３】
2007245791.tif 000015
となる。
式１３にψ＝９０を代入した左辺の値は上記ＩＡ９０ｉに他ならず、またψ＝２７０を代入した左辺の値は上記ＩＡ２７０ｉに他ならない。即ち、
【数１４】
2007245791.tif 000016
が導かれる。さらに式１４の両辺を加減算することによって、次の式１５が導かれる。
【数１５】
2007245791.tif 000017
したがって、式１５で求められる値及び磁気方位ψを用いて、各Ａコイルの通電量は、
【数１６】
2007245791.tif 000018
のように管制すればよいことになる。
【００３５】
図８及び図９は、本実施の形態１に係る消磁管制法を採用した時の消磁効果を示すものである。
図８は磁気方位９０度に対する結果の総合磁場を非消磁の総合磁場の最大値で無次元化した値で、従来の管制方法に比べ消磁効果が大きくなっていることを示している。
図９は、本特許で求めた総合磁場の最大値と、従来の方法で求めた総合磁場の最大値との比を表し、方位が０、９０、１８０、２７０度に対する結果である。各方位とも従来の方法に比べ消磁効果が大きいことを示している。
なお、図９の「Ｎ−Ｒｕｎ」とは、北向きに航走した場合（方位０°に相当）を示しており、同図の「Ｅ−Ｒｕｎ」とは東向きに航走した場合（方位９０°）を示している。
【００３６】
本実施の形態１では、最急降下法を用いた反復演算により、ミスフィットの値が最小となる各コイルの通電量を求める例を説明したが、ミスフィットを最小とする通電量の求め方はこれに限るものではなく、任意の解法を用いることができる。
【００３７】
以上のように、本実施の形態１に係る消磁コイル調定方法によれば、
消磁コイルとしてＭコイル、Ｌコイル及びＡコイルを有する船舶の消磁コイル調定方法において、
前記Ｍコイルが上下方向の消磁に与える影響、前記Ｍコイルが前後方向の消磁に与える影響、前記Ｌコイルが前後方向の消磁に与える影響及び前記Ｌコイルが上下方向の消磁に与える影響を同時に評価する第１の評価ステップと、
前記第１の評価ステップの結果に基づき、前記Ｍコイル及び前記Ｌコイルの通電量を決定する第１の決定ステップと、
前記Ａコイルが左右方向の消磁に与える影響を評価する第２の評価ステップと、
前記第２の評価ステップの結果に基づき、前記Ａコイルの通電量を決定する第２の決定ステップとを有するので、
ＭコイルとＬコイルを単独で調定する場合と比較して、ミスフィットを低減させることができる。
【００３８】
また、前記第１の評価ステップは、
調定水深において、前記Ｍコイル及び前記Ｌコイルが船底下の特定位置に発生させる磁場のＸ成分合計を求めるステップと、
前記調定水深において、前記特定位置の船舶磁場Ｘ成分と、前記Ｘ成分合計との誤差を求め、当該誤差を自乗してＸ成分誤差評価値を求めるステップと、
前記調定水深において、前記Ｍコイル及び前記Ｌコイルが船底下の特定位置に発生させる磁場のＺ成分合計を求めるステップと、
前記調定水深において、前記特定位置の船舶磁場Ｚ成分と、前記Ｚ成分合計との誤差を求め、当該誤差を自乗してＺ成分誤差評価値を求めるステップと、
前記Ｘ成分誤差評価値と前記Ｚ成分誤差評価値の和を、船底下の複数の位置において求め、これらを合算してＸＺ成分評価値を求めるステップとを有するので、
Ｍコイルが上下方向の消磁に与える影響、Ｍコイルが前後方向の消磁に与える影響、Ｌコイルが前後方向の消磁に与える影響及びＬコイルが上下方向の消磁に与える影響を同時に考慮し、総合的に最適となるように評価することができる。
【００３９】
また、前記第１の決定ステップは、
前記ＸＺ成分評価値が最小となるように、前記Ｍコイル及び前記Ｌコイルの通電量を決定するので、
前記第１の決定ステップの結果に基づき、最急降下法などの反復演算手法を含む任意の解法を用いて、適切なＭコイル及びＬコイル通電量を決定できる。
【００４０】
また、前記第２の評価ステップは、
前記調定水深において、前記Ａコイルが船底下の特定位置に発生させる磁場のＹ成分合計を求めるステップと、
前記調定水深において、前記特定位置の船舶磁場Ｙ成分と、前記Ｙ成分合計との誤差を求め、当該誤差を自乗してＹ成分誤差評価値を求めるステップと、
前記Ｙ成分誤差評価値を、船底下の複数の位置において求め、これらを合算してＹ成分評価値を求めるステップとを有するので、
Ａコイルが左右方向の消磁に与える影響を適切に評価することができる。
【００４１】
また、前記第２の決定ステップは、
前記Ｙ成分評価値が最小となるように、前記Ａコイルの通電量を決定するので、
前記第２の決定ステップの結果に基づき、最急降下法などの反復演算手法を含む任意の解法を用いて、適切なＡコイル通電量を決定できる。
【００４２】
また、本実施の形態１に係る消磁管制方法によれば、
上記の消磁コイル調定方法を用いて、前記Ｍコイル及び前記Ｌコイルの通電量を求める第１の調定ステップと、
上記の消磁コイル調定方法を用いて、前記Ａコイルの通電量を求める第２の調定ステップと、
前記第１の調定ステップの結果に基づき、磁気方位に対する前記Ｍコイル及び前記Ｌコイルの通電量の管制計算の比例定数値を求める第１の管制係数算定ステップと、
前記第２の調定ステップの結果に基づき、磁気方位に対する前記Ａコイルの通電量の管制計算の比例定数を求める第２の管制係数算定ステップと、
前記第１の管制係数算定ステップの結果に基づき、磁気方位に応じて前記Ｍコイル及び前記Ｌコイルの通電量を管制する第１の管制ステップと、
前記第２の管制係数算定ステップの結果に基づき、磁気方位に応じて前記Ａコイルの通電量を管制する第２の管制ステップを有するので、
上記消磁コイル調定方法の結果を用いて、ＭコイルとＬコイルを単独で調定する場合と比較してミスフィットを低減させ、より大きな消磁効果を得ることができる。
【００４３】
また、前記第１の調定ステップにおいて、
磁気方位０度における前記Ｍコイル及び前記Ｌコイルの通電量を求めるとともに、磁気方位１８０度における前記Ｍコイル及び前記Ｌコイルの通電量を求め、
前記第１の管制係数算定ステップは、
磁気方位０度における前記Ｍコイルの通電量と、磁気方位１８０度における前記Ｍコイルの通電量を合算し、当該合算値を２で除算してＭコイル定数成分を求めるステップと、
磁気方位０度における前記Ｍコイルの通電量と、磁気方位１８０度における前記Ｍコイルの通電量の差分を求め、当該差分値を２で除算してＭコイル余弦比例成分を求めるステップと、
磁気方位０度における前記Ｌコイルの通電量と、磁気方位１８０度における前記Ｌコイルの通電量を合算し、当該合算値を２で除算してＬコイル定数成分を求めるステップと、
磁気方位０度における前記Ｌコイルの通電量と、磁気方位１８０度における前記Ｌコイルの通電量の差分を求め、当該差分値を２で除算してＬコイル余弦比例成分を求めるステップとを有するので、
磁気方位０度及び磁気方位１８０度におけるＭ、Ｌコイル管制係数を消磁管制開始前に予め求めておき、求めた値に基づき消磁管制を行うことができる。即ち、管制中の調定演算を行う手間が不要となる。
【００４４】
また、前記第２の調定ステップにおいて、
磁気方位９０度における前記Ａコイルの通電量を求めるとともに、磁気方位２７０度における前記Ａコイルの通電量を求め、
前記第２の管制係数算定ステップは、
磁気方位９０度における前記Ａコイルの通電量と、磁気方位２７０度における前記Ａコイルの通電量を合算し、当該合算値を２で除算してＡコイル定数成分を求めるステップと、
磁気方位９０度における前記Ａコイルの通電量と、磁気方位２７０度における前記Ａコイルの通電量の差分を求め、当該差分値を２で除算してＡコイル正弦比例成分を求めるステップとを有するので、
磁気方位９０度及び磁気方位２７０度におけるＡコイル管制係数を消磁管制開始前に予め求めておき、求めた値に基づき消磁管制を行うことができる。即ち、管制中の調定演算を行う手間が不要となる。
【００４５】
また、前記第１の管制ステップにおいては、
前記Ｍコイル定数成分と、
前記Ｍコイル余弦比例成分の磁気方位に対する余弦成分との和を基に、
前記Ｍコイルの通電量の管制を行い、
前記Ｌコイル定数成分と、
前記Ｌコイル余弦比例成分の磁気方位に対する余弦成分との和を基に、
前記Ｌコイルの通電量の管制を行うので、
前記第１の管制係数算定ステップの結果に基づき、磁気方位に応じてＭコイル、Ｌコイルの通電量を管制することができる。
【００４６】
また、前記第２の管制ステップにおいては、
前記Ａコイル定数成分と、
前記Ａコイル正弦比例成分の磁気方位に対する正弦成分との和を基に、
前記Ａコイルの通電量の管制を行うので、
前記第２の管制係数算定ステップの結果に基づき、磁気方位に応じてＡコイルの通電量を管制することができる。
【００４７】
実施の形態２．
図１０は、本発明の実施の形態２に係る消磁管制装置の機能ブロック図を示すものである。
消磁管制装置１０００は、Ｍコイル・Ｌコイル調定部１００１、Ａコイル調定部１００２、Ｍコイル・Ｌコイル管制係数算定部１００３、Ａコイル管制係数算定部１００４、Ｍコイル・Ｌコイル管制部１００５、Ａコイル管制部１００６を有する。
Ｍコイル・Ｌコイル調定部１００１は、実施の形態１で述べた消磁コイル調定方法を用いて、Ｍコイル及びＬコイルの通電量を求める。
Ａコイル調定部１００２は、実施の形態１で述べた消磁コイル調定方法を用いて、Ａコイルの通電量を求める。
Ｍコイル・Ｌコイル管制係数算定部１００３は、Ｍコイル・Ｌコイル調定部１００１の処理結果に基づき、磁気方位に対するＭコイル及びＬコイルの通電量の管制計算の比例定数を求める。
Ａコイル管制係数算定部１００４は、Ａコイル調定部１００２の処理結果に基づき、磁気方位に対するＡコイルの通電量の管制計算の比例定数を求める。
Ｍコイル・Ｌコイル管制部１００５は、Ｍコイル・Ｌコイル管制係数算定部１００３の処理結果及び磁気方位に基づき、Ｍコイル及びＬコイルの通電量を管制する。
Ａコイル管制部１００６は、Ａコイル管制係数算定部１００４の処理結果及び磁気方位に基づき、Ａコイルの通電量を管制する。
【００４８】
なお、図１０の各機能ブロック１００１〜１００６の動作は、図７のステップＳ７０１〜ステップＳ７０６にそれぞれ対応するものであるため、説明は省略する。
【００４９】
以上のように、本実施の形態２に係る消磁管制装置によれば、実施の形態１で述べた消磁管制方法を実現する消磁管制装置を得ることができる。
【００５０】
実施の形態３．
実施の形態１に係る消磁管制方法は、Ｍ、Ｌ、Ａコイルの調定を行った後、調定後の各コイル通電量を用いて、磁気方位に合わせて消磁管制を行うものである。
本発明の実施の形態３に係る消磁管制方法では、磁気方位及び地磁気成分に合わせて消磁管制を行うことを繰り返すものである。
【００５１】
（式６）から分かるように、コイルの通電量は方位のほかに、地磁気の垂直、水平成分の影響も受ける。地磁気の垂直、水平成分は場所によって変化するから、通電量もそれに応じて変化させなくてはならない。行動範囲が狭ければ地磁気は一定としても影響は少ないが、広ければ影響を受ける。
本実施の形態３に係る消磁管制方法では、誘導磁気の消磁管制については、方位のほかに、地磁気の垂直、水平成分を入力項目として、それらの信号で通電量を制御する。なお、永久磁気についてはＡＰコイル、ＬＰコイルで消磁すればよい。
【００５２】
図１１は、本実施の形態３に係る消磁管制方法の全体フローを示すものである。
ステップＳ１１０１〜ステップＳ１１０４は、図７のステップＳ７０１〜ステップＳ７０４と同様であるため、説明を省略する。
（Ｓ１１０５）
ステップＳ１１０３の結果に基づき、磁気方位及び地磁気成分に応じてＭコイル、Ｌコイルの通電量を管制する。磁気方位や地磁気成分が変動すれば、それに応じて管制することを、所定時間繰り返す。
（Ｓ１１０６）
ステップＳ１１０４の結果に基づき、磁気方位及び地磁気成分に応じてＡコイルの通電量を管制する。磁気方位や地磁気成分が変動すれば、それに応じて管制することを、所定時間繰り返す。
【００５３】
以上のように、本実施の形態３に係る消磁管制方法によれば、磁気方位及び地磁気成分の変化に基づき消磁管制を行うので、より精度の高い消磁管制を行うことができる。
【００５４】
実施の形態４．
図１２は、本発明の実施の形態４に係る消磁管制装置の機能ブロック図を示すものである。
消磁管制装置１０００は、Ｍコイル・Ｌコイル調定部１００１、Ａコイル調定部１００２、Ｍコイル・Ｌコイル管制係数算定部１００３、Ａコイル管制係数算定部１００４、Ｍコイル・Ｌコイル管制部１００５、Ａコイル管制部１００６を有する。
Ｍコイル・Ｌコイル調定部１００１は、実施の形態１で述べた消磁コイル調定方法を用いて、Ｍコイル及びＬコイルの通電量を求める。
Ａコイル調定部１００２は、実施の形態１で述べた消磁コイル調定方法を用いて、Ａコイルの通電量を求める。
Ｍコイル・Ｌコイル管制係数算定部１００３は、Ｍコイル・Ｌコイル調定部１００１の処理結果に基づき、磁気方位及び地磁気成分に対するＭコイル及びＬコイルの通電量の管制計算の比例定数を求める。
Ａコイル管制係数算定部１００４は、Ａコイル調定部１００２の処理結果に基づき、磁気方位及び地磁気成分に対するＡコイルの通電量の管制計算の比例定数を求める。
Ｍコイル・Ｌコイル管制部１００５は、Ｍコイル・Ｌコイル管制係数算定部１００３の処理結果、磁気方位及び地磁気成分に基づき、Ｍコイル及びＬコイルの通電量を管制する。
Ａコイル管制部１００６は、Ａコイル管制係数算定部１００４の処理結果、磁気方位及び地磁気成分に基づき、Ａコイルの通電量を管制する。
【００５５】
なお、図１２の各機能ブロック１００１〜１００６の動作は、図１１のステップＳ１１０１〜ステップＳ１１０６にそれぞれ対応するものであるため、説明は省略する。
【００５６】
以上のように、本実施の形態４に係る消磁管制装置によれば、実施の形態３で述べた消磁管制方法を実現する消磁管制装置を得ることができる。
【００５７】
実施の形態５．
図１３は、本発明の実施の形態５に係る消磁コイル調定プログラムを実装したコンピュータと、消磁管制装置１０００との連動イメージを示すものである。
コンピュータ１４０１は、演算手段１４０２、記憶手段１４０３を有する。
記憶手段１４０３は、消磁コイル調定プログラム１４０４を格納している。
演算手段１４０２は、消磁コイル調定プログラム１４０４の指示に従って、図１のフローチャートに示す調定演算を行い、その結果を消磁管制装置１０００に渡す。
消磁管制装置１０００は、Ｍコイル・Ｌコイル調定値入力部１００７、Ａコイル調定値入力部１００８を有する。
Ｍコイル・Ｌコイル調定値入力部１００７、Ａコイル調定値入力部１００８は、演算手段１４０２の調定演算結果を受け取る。
【００５８】
消磁管制装置１０００は、Ｍコイル・Ｌコイル調定値入力部１００７、Ａコイル調定値入力部１００８にて演算手段１４０２の演算結果を受け取り、消磁管制を行う。
本実施の形態５においては、Ｍコイル・Ｌコイル調定部１００１、Ａコイル調定部１００２は自ら消磁コイルの通電量調定を行う必要はなく、調定演算を外部のコンピュータ１４０１に委譲することができる。
【００５９】
以上のように、本実施の形態５に係る消磁コイル調定プログラムによれば、コンピュータで実施の形態１に係る消磁コイル調定方法を実現できるので、調定演算を外部のコンピュータに委譲することができ、消磁管制装置の調定演算処理を軽量化できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】実施の形態１に係る消磁コイル調定方法の、全体フローを示すものである。
【図２】調定水深について説明するものである。
【図３】最急降下法の実行イメージを示すものである。
【図４】非線形制約条件下における最急降下法の実行イメージを示すものである。
【図５】実施の形態１に係る消磁コイル調定方法で調定を実際に行って磁場を計算した結果について、非消磁の総合磁場の最大値で無次元化したものである。
【図６】図５を成分毎に分けて示すものである。
【図７】実施の形態１に係る消磁管制方法の全体フローを示すものである。
【図８】実施の形態１に係る消磁管制法を採用した時の消磁効果を示すものである。
【図９】実施の形態１に係る消磁管制法を採用した時の消磁効果を示すものである。
【図１０】実施の形態２に係る消磁管制装置の機能ブロック図を示すものである。
【図１１】実施の形態３に係る消磁管制方法の全体フローを示すものである。
【図１２】実施の形態４における消磁管制装置の機能ブロック図を示すものである。
【図１３】実施の形態５に係る消磁コイル調定プログラムを実装したコンピュータと、消磁管制装置１０００との連動イメージを示すものである。
【図１４】船舶に搭載されている消磁コイルの様子を示すものである。
【図１５】消磁コイルによる各座標軸方向の消磁の様子を示すものである。
【図１６】ミスフィットを、非消磁の総合磁場の最大値で無次元化した値を示すものである。
【符号の説明】
【００６１】
１０００  消磁管制装置、１００１  Ｍコイル・Ｌコイル調定部、１００２  Ａコイル調定部、１００３  Ｍコイル・Ｌコイル管制係数算定部、１００４  Ａコイル管制係数算定部、１００５  Ｍコイル・Ｌコイル管制部、１００６  Ａコイル管制部、１００７  Ｍコイル・Ｌコイル調定値入力部、１００８  Ａコイル調定値入力部、１１０１  船舶磁場センサ、１４０１  コンピュータ、１４０２  演算手段、１４０３  記憶手段、１４０４  消磁コイル調定プログラム。
【図１】
2007245791.tif 000019
【図２】
2007245791.tif 000020
【図３】
2007245791.tif 000021
【図４】
2007245791.tif 000022
【図５】
2007245791.tif 000023
【図６】
2007245791.tif 000024
【図７】
2007245791.tif 000025
【図８】
2007245791.tif 000026
【図９】
2007245791.tif 000027
【図１０】
2007245791.tif 000028
【図１１】
2007245791.tif 000029
【図１２】
2007245791.tif 000030
【図１３】
2007245791.tif 000031
【図１４】
2007245791.tif 000032
【図１５】
2007245791.tif 000033
【図１６】
2007245791.tif 000034