位置測定システムおよびそれを備えた操船支援システム
【課題】 構成が簡素で、かつ、安価な位置測定システムおよびそれを備えた操船支援システムを提供する。
【解決手段】 ＧＰＳ測定値の更新前後における変化量が跳躍判定量を超えると、制御部は、跳躍と判断する。そして、制御部は、その跳躍が発生した時点から１サンプル前と２サンプル前との距離差から移動速度を導出し、その移動速度を維持するものとして、跳躍発生時における現在位置を推定する。同時に、制御部は、跳躍発生時の現在位置を示す値とＧＰＳ測定値との差を第１の補正値とする。さらに、制御部は、跳躍発生以降のＧＰＳ測定値に対して、演算された第１の補正値を用いて補正を行い、現在位置を算出する。
その後、跳躍が再度生じた場合には、制御部は、第１の補正量を再度算出し、同様の補正を行う。
【解決手段】 ＧＰＳ測定値の更新前後における変化量が跳躍判定量を超えると、制御部は、跳躍と判断する。そして、制御部は、その跳躍が発生した時点から１サンプル前と２サンプル前との距離差から移動速度を導出し、その移動速度を維持するものとして、跳躍発生時における現在位置を推定する。同時に、制御部は、跳躍発生時の現在位置を示す値とＧＰＳ測定値との差を第１の補正値とする。さらに、制御部は、跳躍発生以降のＧＰＳ測定値に対して、演算された第１の補正値を用いて補正を行い、現在位置を算出する。
その後、跳躍が再度生じた場合には、制御部は、第１の補正量を再度算出し、同様の補正を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、位置測定システムおよびそれを備えた操船支援システムに関し、測定信号に含まれる誤差を補正して現在位置を算出する位置測定システムおよびそれを備えた操船支援システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
船舶同士の衝突や座礁が生じる危険性の高い狭水路や輻輳海域においては、通常航行時と比較してより高い安全航行が求められる。特に、タンカーなどの大型船は、船体の慣性が大きいため、高度な操船技術が要求される。このような高度な操船技術は、操船者や水先案内人の経験とカンによるところが大きい。さらに、大型船の離接岸時においては、操船者は、岸壁を目視することができないため、監視者の目視のもとに操船を行わざるを得ない。
【０００３】
そこで、船舶の位置や速度などの情報を操船者や水先案内人などに表示し、より安全に操船できるように支援する操船支援システムの導入が進められている。
【０００４】
特許文献１には、ミリ波レーダー装置からなる自己完結型測位センサを船舶の所定の位置に取付け、対象物との距離を測定する離着桟支援装置が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、少なくとも３個のカメラを備え、それぞれのカメラで撮影された情報に基づいて、舷側ラインと岸壁の接岸用ラインとの相対的位置関係を演算する離接岸用操船支援装置が開示されている。
【０００６】
また、ＧＰＳ（Global Positioning System）を利用した操船支援システムも考案されている。
【０００７】
ＧＰＳは、高度約２万メートルの上空を周回している約２０個の衛星のうち、最適な３〜４個の衛星を選択し、その選択した衛星との間で信号の授受を行うことで、現在位置を測定する。そのため、選択する衛星を切換える場合などには、ＧＰＳからの測定信号が数１０ｃｍ〜数ｍの範囲で急激に変化する「跳躍」が生じる。
【０００８】
そのため、ＧＰＳからの測定信号だけでは精度の高い現在位置を得られない。そこで、地上側の基準点に配置された別のＧＰＳからの測定信号を受けて補正する、ＲＴＫ−ＧＰＳ（Real Time Kinematics GPS）方式が用いられることが多い。ＲＴＫ−ＧＰＳ方式では、数ｃｍ以内の精度で現在位置を得ることができる。
【特許文献１】特開２００３−２７６６７７号公報
【特許文献２】特開２００４−１７５１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のような操船支援システムは、対象とする航路または水域に応じて製作され、当該航路または水域を航行する不特定の船舶に適用できる必要がある。
【００１０】
そのため、水先案内人が当該航路または水域を航行する船舶に乗船する際に、操船支援システムを持ち込むのが望ましい。
【００１１】
しかしながら、特許文献１および２に開示されている操船支援システムでは、船体にセンサまたはカメラを配置する必要があり、持ち運びは不可能である。
【００１２】
また、ＲＴＫ−ＧＰＳ方式のＧＰＳを利用した操船支援システムでは、ＧＰＳだけの場合に比較してさまざまな装置が必要であるため、システムが大型化し、持ち運びは困難である。さらに、ＲＴＫ−ＧＰＳ方式は、非常に高価であるといった問題もあった。
【００１３】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、構成が簡素で、かつ、安価な位置測定システムおよびそれを備えた操船支援システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明によれば、移動体に配置される位置測定手段と、位置測定手段から受けた測定信号に含まれる誤差を補正して移動体の現在位置を算出する位置算出装置とを備える位置測定システムであり、位置算出装置は、測定信号に移動体の移動速度に応じた所定量を超える急激な変化が生じたか否かを判断する判断手段と、判断手段において測定信号に急激な変化が生じると、急激な変化が生じる前の測定信号の変化量により導出される移動体の移動速度に基づいて現在位置を推定する推定手段と、推定された現在位置と測定信号によって示される位置との差から測定信号に含まれる誤差を補正するための第１の補正量を演算する第１の補正量演算手段と、測定信号に急激な変化が生じなければ、測定信号によって示される位置を現在位置とし、急激な変化が生じた後は、測定信号を第１の補正量で補正した値によって示される位置を現在位置とする第１の補正手段とを備える。
【００１５】
好ましくは、位置算出装置は、第１の補正量に基づいて、測定信号に含まれる初期的な誤差および第１の補正手段における補正の過不足により蓄積される誤差を補正するための第２の補正量を演算する第２の補正量演算手段と、測定信号を第２の補正量でさらに補正した値によって示される位置を現在位置とする第２の補正手段とをさらに備える。
【００１６】
好ましくは、第２の補正量演算手段は、第１の補正量演算手段における演算毎に第１の補正量を加算平均して第２の補正量とする手段を含み、第２の補正手段は、第２の補正量を所定の変化率の範囲内で測定信号に加算または減算する手段を含む。
【００１７】
また、この発明によれば、上述の位置測定システムを備えた操船支援システムである。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、誤差が含まれる位置測定手段からの測定信号に対して、測定対象である移動体の移動速度に応じた所定量を超える変化が生じたか否かに基づいて誤差発生の有無を判断し、さらに、誤差が発生した場合には、誤差が発生する直前の変化量から導出される移動速度に基づいてその補正量を演算する。そのため、外部から測定信号を補正するための信号が必要なく、また、そのための装置も必要としない。よって、構成が簡素化され、かつ、安価な位置測定システムおよびそれを備えた操船支援システムを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２０】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に従う位置測定システム１００の概略構成図である。
【００２１】
図１を参照して、位置測定システム１００は、ＧＰＳアンテナ２と、ＧＰＳ受信部４と、位置算出装置５０とからなる。
【００２２】
実施の形態１においては、ＧＰＳアンテナ２およびＧＰＳ受信部４が位置測定手段を実現する。
【００２３】
ＧＰＳアンテナ２は、位置測定の対象となる移動体、たとえば船舶上の現在位置を測定する基準点となる場所に配置される。そして、ＧＰＳアンテナ２は、複数の衛星からの電波を受信して、その受信した電波をＧＰＳ受信部４へ出力する。
【００２４】
ＧＰＳ受信部４は、ＧＰＳアンテナ２を介して受信した電波に含まれる衛星からの位置信号および時刻信号に基づいて、現在位置を測定し、ＧＰＳ測定値を位置算出装置５０へ出力する。なお、ＧＰＳ受信部４がＧＰＳ測定値を更新する周期は、１〜２秒程度である。
【００２５】
ところで、ＧＰＳ受信部４が、信号の授受を行う衛星を切換える場合などには、ＧＰＳ受信部４からのＧＰＳ測定値に不定期に数１０ｃｍ〜数ｍ程度の誤差が生じる。このような誤差の発生は「跳躍」と称される。
【００２６】
位置算出装置５０は、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部６と、制御部８と、記憶部１０と、表示部１４と、内部バス１２とからなる。
【００２７】
実施の形態１においては、制御部８が判断手段、推定手段、第１の補正量演算手段および第１の補正手段を実現する。
【００２８】
インターフェイス部６は、ＧＰＳ受信部４と内部バス１２とを接続し、ＧＰＳ受信部４からＧＰＳ測定値を受けて、内部バス１２上にそのＧＰＳ測定値を出力する。
【００２９】
制御部８は、インターフェイス部６および内部バス１２を介してＧＰＳ受信部４から受けたＧＰＳ測定値に対して、測定対象である移動体の移動速度に応じた所定量を超える変化が生じたか否かに基づいて跳躍発生の有無を判断し、さらに、跳躍が発生した場合には、跳躍が発生する直前の変化量から導出される移動速度に基づいて推定した現在位置から第１の補正量を演算する。そして、制御部８は、跳躍が発生しなければ、ＧＰＳ測定値を現在位置とし、跳躍が発生した後は、その演算した第１の補正量で補正した値を現在位置とする。また、制御部８は、算出した現在位置を表示部１４へ出力する。さらに、制御部８は、必要に応じて、記憶部１０にデータを出力し、記憶部１０からデータを受ける。
【００３０】
記憶部１０は、内部バス１２を介してインターフェイス部６および制御部８から受けたデータを格納し、制御部８からの要求に応じて、格納しているデータを制御部８へ出力する。
【００３１】
表示部１４は、制御部８から受けた現在位置を操船者や水先案内人などのユーザに対して表示する。
【００３２】
内部バス１２は、インターフェイス部６、制御部８、記憶部１０および表示部１４を互いに接続し、データの授受を仲介する。
【００３３】
（ＧＰＳ測定値の補正）
測定の対象である、たとえば船舶などの移動体は慣性が大きいため、移動速度の変化量、すなわち加速度は小さい。したがって、ＧＰＳ受信部４がＧＰＳ測定値を更新する周期（１〜２秒程度）内では、移動体は直前の速度のまま等速運動を行っているとみなすことができる。
【００３４】
そこで、ＧＰＳ受信部４からのＧＰＳ測定値が大きく変動した場合には、跳躍と判断し、ＧＰＳ測定値に代えて、跳躍が生じる直前の移動速度を維持するとみなして現在位置を推定する。
【００３５】
特に、１万トン以上の大型船を測定対象とするのが好ましい。
【００３６】
図２は、ＧＰＳ測定値に跳躍が発生した場合の時間データの一例である。なお、ＧＰＳ受信部４は、緯度および経度の成分をもつ測定信号を出力するが、簡単化のため、緯度および経度の移動量を合成した１次元のデータとして説明する。
【００３７】
図２を参照して、ＧＰＳ測定値の更新前後における変化量が跳躍判定量を超えると、制御部８は、跳躍と判断する。そして、制御部８は、その跳躍が発生した時点から１サンプル前と２サンプル前との距離差から移動速度を導出し、その移動速度を維持するものとして跳躍発生時における現在位置を推定する。同時に、制御部８は、その推定された現在位置を示す値とＧＰＳ測定値との差を第１の補正値とする。さらに、制御部８は、跳躍発生以降のＧＰＳ測定値に対して、演算された第１の補正値を用いて補正を行い、現在位置を算出する。
【００３８】
その後、跳躍が再度生じた場合には、制御部８は、第１の補正量を再度算出し、同様の補正を行う。
【００３９】
なお、跳躍判定量は、対象となる移動体の移動速度に応じて決定される。その決定方法の一例としては、移動速度が設計上の最大加速度で変化した場合において、ＧＰＳ測定値の更新周期内で移動体が移動できる距離とすることができる。
【００４０】
図３は、実施の形態１に従う現在位置の算出処理を示すフローチャートである。
【００４１】
図３を参照して、制御部８は、初期条件の設定として、第１の補正量Ａ＝０とする（ステップＳ１００）。そして、制御部８は、最新の２サンプル分の現在位置Ｌ（ｎ−１），Ｌ（ｎ−２）をＧＰＳ測定値とする（ステップＳ１０２）。
【００４２】
制御部８は、ＧＰＳ測定値に第１の補正量Ａを加えて、現在位置Ｌ（ｎ）を算出する（ステップＳ１０４）。そして、制御部８は、現在位置Ｌ（ｎ）と１サンプル前の現在位置Ｌ（ｎ−１）との差が跳躍判定量εを超えているか否かを判断する（ステップＳ１０６）。
【００４３】
跳躍判定量εを超えている場合（ステップＳ１０６においてＹＥＳの場合）、すなわち跳躍が発生していると判断される場合には、制御部８は、１サンプル前の現在位置Ｌ（ｎ−１）と２サンプル前の現在位置Ｌ（ｎ−２）との変化量から導出した移動速度を１サンプル前の現在位置Ｌ（ｎ−１）に加えて現在位置Ｌ（ｎ）を推定する（ステップＳ１０８）。さらに、制御部８は、推定した現在位置Ｌ（ｎ）とＧＰＳ測定値との差から第１の補正量Ａを演算する（ステップＳ１１０）。
【００４４】
跳躍判定量εを超えていない場合（ステップＳ１０６においてＮＯの場合）、すなわち跳躍が発生していないと判断される場合、または第１の補正量Ａを演算した後（ステップＳ１１０）には、制御部８は、ユーザから処理終了指令が与えられたか否かを判断する（ステップＳ１１２）。
【００４５】
処理終了指令が与えられていない場合（ステップＳ１１２においてＮＯの場合）には、制御部８は、次のサンプルに対して、現在位置Ｌ（ｎ）を算出する（ステップＳ１０４）。
【００４６】
処理終了指令が与えられた場合（ステップＳ１１２においてＹＥＳの場合）には、制御部８は、処理を終了する。
【００４７】
この発明の実施の形態１によれば、跳躍による誤差が含まれるＧＰＳ測定値に対して、測定対象である移動体の移動速度に応じた跳躍判定量を超える変化が生じたか否かに基づいて跳躍の有無を判断し、さらに、跳躍が発生した場合には、それが発生する直前の変化量から導出される移動速度に基づいて現在位置を推定し、その推定した現在位置から跳躍による誤差を補正するための第１の補正量を算出する。そして、跳躍発生後においては、ＧＰＳ測定値をその第１の補正量で補正して現在位置とする。そのため、外部から跳躍による誤差を補正するための信号を取得する必要がなく、また、そのための装置も必要としない。よって、構成が簡素化され、かつ、安価な位置測定システムを実現できる。
【００４８】
［実施の形態２］
実施の形態２においては、ＧＰＳ測定値に含まれる初期的な誤差および上述の実施の形態１における第１の補正量による蓄積誤差を補正するための機能をさらに備える位置測定システムについて説明する。
【００４９】
実施の形態２に従う位置測定システムは、図１に示す実施の形態１に従う位置測定システム１００と同様の構成であるので説明は繰返さない。
【００５０】
実施の形態２においては、制御部８が判断手段、推定手段、第１の補正量演算手段、第１の補正手段、第２の補正量演算手段および第２の補正手段を実現する。
【００５１】
図４は、初期誤差を伴っている場合の時間データの一例である。なお、測定対象の移動体は初期位置にとどまっている。
【００５２】
図４（ａ）は、ＧＰＳ測定値と制御部８が算出する現在位置の時間データである。
【００５３】
図４（ｂ）は、ＧＰＳ測定値に対する補正量の時間データである。
【００５４】
図４（ａ）を参照して、初期状態（０秒の場合）において、ＧＰＳ測定値は、誤差を含んでいる。上述の実施の形態１における位置測定システム１００においては、それ以降の跳躍発生に伴い生じる誤差は、第１の補正量により補正されるが、初期的な誤差は補正されない。そのため、初期的な誤差を含んだ値が現在位置として算出される場合がある。
【００５５】
初期的な誤差が小さい場合には、問題は少ないが、より精度を向上させることが望ましい。そこで、制御部８は、第１の補正量に基づいてさらなる補正を行う。
【００５６】
まず、制御部８が算出する現在位置を示す値には、真の位置を示す値と誤差とを含むと考えることができる。
【００５７】
また、ＧＰＳ測定値は、真の位置を示す値と跳躍による変動値およびその他の誤差とを含むと考えることができる。
【００５８】
図４（ａ）に示すように、跳躍による変動値を正または負の符号をもつＸ１，Ｘ２，・・・，Ｘｎとすると、十分に長い期間では、
【００５９】
【数１】
【００６０】
が成立するとみなすことができる。
【００６１】
したがって、跳躍毎に現在位置を示す値とＧＰＳ測定値との差から求められる第１の補正量は、真の位置を示す値が打ち消されるため、現在位置を示す値に含まれる誤差と、ＧＰＳ測定値に含まれる跳躍による変動値との合計となる。
【００６２】
さらに、十分に長い期間において、第１の補正量を加算平均することにより、ＧＰＳ測定値に含まれる跳躍による変動値をゼロに近づけることができるため、現在位置を示す値に含まれる誤差を求めることができる。
【００６３】
このように、第１の補正量を加算平均することにより得られる値を第２の補正量とし、第２の補正量でさらに補正することにより、より真の位置に近い現在位置を得ることができる。第１の補正量および第２の補正量は、図４（ｂ）に示すような時間データとなる。
【００６４】
ここで、図４（ｂ）に示す第２の補正量は、第１の補正量の変化に伴いステップ的に変化するので、ＧＰＳ測定値をそのまま第２の変動量で補正すると、算出される現在位置が急激に変動することになる。そこで、第２の補正量による補正を一定の変化率に制限することが望ましい。その変化率は、たとえば跳躍の発生有無を判断する跳躍判定量より少ない値を選定する。第２の補正量を一定の変化率に制限した場合の時間データを図４（ｂ）に示す。
【００６５】
上述のように、第１の補正量による補正および変化率を制限した第２の補正量による補正を行った場合の現在位置の時間データを図４（ａ）に示す。
【００６６】
なお、測定対象の移動体が移動している場合についても同様に適応できることは言うまでもない。
【００６７】
図５は、実施の形態２に従う位置測定システムの時間データの一例である。
【００６８】
図５（ａ）は、ＧＰＳ測定値と制御部８が算出する現在位置の時間データである。
【００６９】
図５（ｂ）は、ＧＰＳ測定値に対する補正量の時間データである。
【００７０】
図５（ａ）を参照して、測定対象の移動体が真の位置に示されるように等速で移動している場合に、制御部８は、ＧＰＳ測定値の跳躍発生毎に第１および第２の補正量を演算し、現在位置を算出する。「大数の法則」によると、加算平均の母数が多いほど精度が向上するので、跳躍の発生回数の増大に伴い第２の補正量による補正精度が向上する。
【００７１】
図５（ｂ）を参照して、第２の補正量は、図５（ａ）に示す初期時における現在位置と真の位置との誤差に近づいていく。すなわち、第２の補正量による初期誤差の補正が十分に行われることを示している。
【００７２】
なお、上述の説明では、現在位置に含まれる初期的な誤差を補正する場合について述べたが、第２の補正量は真の位置と制御部８が算出した現在位置との誤差を補正するものであり、第１の補正量による補正の過不足で蓄積される誤差なども補正することができる。
【００７３】
図６は、実施の形態２に従う現在位置の算出処理を示すフローチャートである。
【００７４】
なお、図３に示す実施の形態１に従う現在位置の算出処理を示すフローチャートと同一の処理については、同一のステップ番号を付している。
【００７５】
図６を参照して、制御部８は、初期条件の設定として、第１の補正量Ａ＝０，第２の補正量Ｂ＝０，跳躍回数ｊ＝１および第２の補正量（変化率制限）δ＝０とする（ステップＳ２００）。そして、制御部８は、最新の２サンプル分の現在位置Ｌ（ｎ−１），Ｌ（ｎ−２）をＧＰＳ測定値とする（ステップＳ１０２）。
【００７６】
制御部８は、ＧＰＳ測定値に第１の補正量Ａを加えて、現在位置Ｌ（ｎ）を算出する（ステップＳ１０４）。そして、制御部８は、現在位置Ｌ（ｎ）と１サンプル前の現在位置Ｌ（ｎ−１）との差が跳躍判定量εを超えているか否かを判断する（ステップＳ１０６）。
【００７７】
跳躍判定量εを超えている場合（ステップＳ１０６においてＹＥＳの場合）、すなわち跳躍が発生していると判断される場合には、制御部８は、図３に示すステップＳ１０８とステップＳ１１０と同様の処理を行う。さらに、制御部８は、跳躍回数ｊと第２の補正量Ｂとの積、すなわち前サンプルまでの第１の補正量Ａの総和に、現サンプルにおける第１の補正量Ａを加え、跳躍回数ｊに１を加算した値で除算して、第１の補正量の加算平均を算出する。そして、制御部８は、跳躍回数ｊに１を加算して更新する（ステップＳ２０２）。
【００７８】
跳躍判定量εを超えていない場合（ステップＳ１０６においてＮＯの場合）、または跳躍回数を更新した後（ステップＳ２０２）には、制御部８は、第２の補正量Ｂと第２の補正量（変化率制限）δとの絶対値の差が変化率限度φを超えているか否かを判断する（ステップＳ２０４）。
【００７９】
第２の補正量Ｂと第２の補正量（変化率制限）δとの差が変化率限度φを超えている場合（ステップＳ２０４においてＹＥＳの場合）には、第２の補正量Ｂと第２の補正量（変化率制限）δとの差に応じて、第２の補正量（変化率制限）δを第２の補正量Ｂに向けて変化率限度φの大きさだけ近づける（ステップＳ２０８）。
【００８０】
第２の補正量Ｂと第２の補正量（変化率制限）δとの差が変化率限度φを超えていない場合（ステップＳ２０４においてＮＯの場合）には、第２の補正量（変化率制限）δに第２の補正量Ｂを代入する（ステップＳ２０６）。
【００８１】
そして、制御部８は、現在位置Ｌ（ｎ）から第２の補正量（変化率制限）δを減算して、現在位置Ｌ（ｎ）とする（ステップＳ２１０）。さらに、制御部８は、ユーザから処理終了指令が与えられたか否かを判断する（ステップＳ１１２）。
【００８２】
処理終了指令が与えられていない場合（ステップＳ１１２においてＮＯの場合）には、制御部８は、次のサンプルに対して、現在位置Ｌ（ｎ）を算出する（ステップＳ１０４）。
【００８３】
処理終了指令が与えられた場合（ステップＳ１１２においてＹＥＳの場合）には、制御部８は、処理を終了する。
【００８４】
この発明の実施の形態２によれば、実施の形態１における効果に加えて、ＧＰＳ測定値の跳躍発生毎に第１の補正量の加算平均を演算することにより、算出された現在位置と真の位置との差を補正するための第２の補正量を導出する。よって、導出された第２の補正量を用いてさらに算出された現在位置を補正することにより、現在位置の算出精度をより高めた位置測定システムを実現できる。
【００８５】
［実施の形態３］
図７は、実施の形態３に従う操船支援システム２００の概略構成図である。
【００８６】
図７を参照して、操船支援システム２００は、船上側装置６０と、地上側装置７０とからなる。
【００８７】
船上側装置６０は、操船対象の船舶に配置される。そして、地上側装置７０から、気象・海象データを受けて、操船者に対してその情報を表示する。また、船上側装置６０は、図１に示す位置測定システム１００において、アンテナ部１８および通信部１６を加え、さらに、制御部８を制御部３０に代えたものである。
【００８８】
アンテナ部１８は、通信部１６と接続され、地上側装置７０から送信される電波を受信して、通信部１６へ出力する。
【００８９】
通信部１６は、アンテナ部１８を介して、地上側装置７０から送信される風向、風速および波高などの気象・海象データを受信する。
【００９０】
制御部３０は、実施の形態１または２に示す制御部８における機能に加えて、算出した現在位置、地上側装置７０から受けた気象・海象データおよび記憶部１０に格納される対象海域の地形データなどに基づいて、画像・映像などを介して操船支援を行うための情報を表示部１４に表示させる。
【００９１】
地上側装置７０は、外部から受けた気象・海象データを、無線通信手段を介して船上側装置６０へ送信する。また、地上側装置７０は、制御部２４と、通信部２０と、アンテナ部２２とからなる。
【００９２】
制御部２４は、外部から受けた気象・海象データを通信部２０へ出力する。
【００９３】
通信部２０は、制御部２４から受けた気象・海象データを無線信号に変換して、アンテナ部２２を介して、送信する。
【００９４】
アンテナ部２２は、通信部２０から受けた無線信号を空間を介して船上側装置６０へ放射する。
【００９５】
この発明の実施の形態３によれば、地上側装置から現在位置を補正するための信号を送信する必要がないので、構成が簡素化され、かつ、安価な操船支援システムを実現できる。
【００９６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】この発明の実施の形態１に従う位置測定システムの概略構成図である。
【図２】ＧＰＳ測定値に跳躍が発生した場合の時間データの一例である。
【図３】実施の形態１に従う現在位置の算出処理を示すフローチャートである
【図４】初期誤差を伴っている場合の時間データの一例である。
【図５】実施の形態２に従う位置測定システムの時間データの一例である。
【図６】実施の形態２に従う現在位置の算出処理を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態３に従う操船支援システムの概略構成図である。
【符号の説明】
【００９８】
２ ＧＰＳアンテナ、４ ＧＰＳ受信部、６ インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部、８ 制御部、１０ 記憶部、１２ 内部バス、１４ 表示部、１６，２０ 通信部、１８，２２ アンテナ部、２４，３０ 制御部、５０ 位置算出装置、６０ 船上側装置、７０ 地上側装置、１００ 位置測定システム、２００ 操船支援システム、Ａ 第１の補正量、Ｂ 第２の補正量、Ｌ（ｎ） 現在位置、Ｘ１，Ｘ２，・・・，ｎ 変動値、ｊ 跳躍回数、δ 第２の補正量（変化率制限）、ε 跳躍判定量、φ 変化率限度。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、位置測定システムおよびそれを備えた操船支援システムに関し、測定信号に含まれる誤差を補正して現在位置を算出する位置測定システムおよびそれを備えた操船支援システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
船舶同士の衝突や座礁が生じる危険性の高い狭水路や輻輳海域においては、通常航行時と比較してより高い安全航行が求められる。特に、タンカーなどの大型船は、船体の慣性が大きいため、高度な操船技術が要求される。このような高度な操船技術は、操船者や水先案内人の経験とカンによるところが大きい。さらに、大型船の離接岸時においては、操船者は、岸壁を目視することができないため、監視者の目視のもとに操船を行わざるを得ない。
【０００３】
そこで、船舶の位置や速度などの情報を操船者や水先案内人などに表示し、より安全に操船できるように支援する操船支援システムの導入が進められている。
【０００４】
特許文献１には、ミリ波レーダー装置からなる自己完結型測位センサを船舶の所定の位置に取付け、対象物との距離を測定する離着桟支援装置が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、少なくとも３個のカメラを備え、それぞれのカメラで撮影された情報に基づいて、舷側ラインと岸壁の接岸用ラインとの相対的位置関係を演算する離接岸用操船支援装置が開示されている。
【０００６】
また、ＧＰＳ（Global Positioning System）を利用した操船支援システムも考案されている。
【０００７】
ＧＰＳは、高度約２万メートルの上空を周回している約２０個の衛星のうち、最適な３〜４個の衛星を選択し、その選択した衛星との間で信号の授受を行うことで、現在位置を測定する。そのため、選択する衛星を切換える場合などには、ＧＰＳからの測定信号が数１０ｃｍ〜数ｍの範囲で急激に変化する「跳躍」が生じる。
【０００８】
そのため、ＧＰＳからの測定信号だけでは精度の高い現在位置を得られない。そこで、地上側の基準点に配置された別のＧＰＳからの測定信号を受けて補正する、ＲＴＫ−ＧＰＳ（Real Time Kinematics GPS）方式が用いられることが多い。ＲＴＫ−ＧＰＳ方式では、数ｃｍ以内の精度で現在位置を得ることができる。
【特許文献１】特開２００３−２７６６７７号公報
【特許文献２】特開２００４−１７５１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のような操船支援システムは、対象とする航路または水域に応じて製作され、当該航路または水域を航行する不特定の船舶に適用できる必要がある。
【００１０】
そのため、水先案内人が当該航路または水域を航行する船舶に乗船する際に、操船支援システムを持ち込むのが望ましい。
【００１１】
しかしながら、特許文献１および２に開示されている操船支援システムでは、船体にセンサまたはカメラを配置する必要があり、持ち運びは不可能である。
【００１２】
また、ＲＴＫ−ＧＰＳ方式のＧＰＳを利用した操船支援システムでは、ＧＰＳだけの場合に比較してさまざまな装置が必要であるため、システムが大型化し、持ち運びは困難である。さらに、ＲＴＫ−ＧＰＳ方式は、非常に高価であるといった問題もあった。
【００１３】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、構成が簡素で、かつ、安価な位置測定システムおよびそれを備えた操船支援システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明によれば、移動体に配置される位置測定手段と、位置測定手段から受けた測定信号に含まれる誤差を補正して移動体の現在位置を算出する位置算出装置とを備える位置測定システムであり、位置算出装置は、測定信号に移動体の移動速度に応じた所定量を超える急激な変化が生じたか否かを判断する判断手段と、判断手段において測定信号に急激な変化が生じると、急激な変化が生じる前の測定信号の変化量により導出される移動体の移動速度に基づいて現在位置を推定する推定手段と、推定された現在位置と測定信号によって示される位置との差から測定信号に含まれる誤差を補正するための第１の補正量を演算する第１の補正量演算手段と、測定信号に急激な変化が生じなければ、測定信号によって示される位置を現在位置とし、急激な変化が生じた後は、測定信号を第１の補正量で補正した値によって示される位置を現在位置とする第１の補正手段とを備える。
【００１５】
好ましくは、位置算出装置は、第１の補正量に基づいて、測定信号に含まれる初期的な誤差および第１の補正手段における補正の過不足により蓄積される誤差を補正するための第２の補正量を演算する第２の補正量演算手段と、測定信号を第２の補正量でさらに補正した値によって示される位置を現在位置とする第２の補正手段とをさらに備える。
【００１６】
好ましくは、第２の補正量演算手段は、第１の補正量演算手段における演算毎に第１の補正量を加算平均して第２の補正量とする手段を含み、第２の補正手段は、第２の補正量を所定の変化率の範囲内で測定信号に加算または減算する手段を含む。
【００１７】
また、この発明によれば、上述の位置測定システムを備えた操船支援システムである。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、誤差が含まれる位置測定手段からの測定信号に対して、測定対象である移動体の移動速度に応じた所定量を超える変化が生じたか否かに基づいて誤差発生の有無を判断し、さらに、誤差が発生した場合には、誤差が発生する直前の変化量から導出される移動速度に基づいてその補正量を演算する。そのため、外部から測定信号を補正するための信号が必要なく、また、そのための装置も必要としない。よって、構成が簡素化され、かつ、安価な位置測定システムおよびそれを備えた操船支援システムを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２０】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に従う位置測定システム１００の概略構成図である。
【００２１】
図１を参照して、位置測定システム１００は、ＧＰＳアンテナ２と、ＧＰＳ受信部４と、位置算出装置５０とからなる。
【００２２】
実施の形態１においては、ＧＰＳアンテナ２およびＧＰＳ受信部４が位置測定手段を実現する。
【００２３】
ＧＰＳアンテナ２は、位置測定の対象となる移動体、たとえば船舶上の現在位置を測定する基準点となる場所に配置される。そして、ＧＰＳアンテナ２は、複数の衛星からの電波を受信して、その受信した電波をＧＰＳ受信部４へ出力する。
【００２４】
ＧＰＳ受信部４は、ＧＰＳアンテナ２を介して受信した電波に含まれる衛星からの位置信号および時刻信号に基づいて、現在位置を測定し、ＧＰＳ測定値を位置算出装置５０へ出力する。なお、ＧＰＳ受信部４がＧＰＳ測定値を更新する周期は、１〜２秒程度である。
【００２５】
ところで、ＧＰＳ受信部４が、信号の授受を行う衛星を切換える場合などには、ＧＰＳ受信部４からのＧＰＳ測定値に不定期に数１０ｃｍ〜数ｍ程度の誤差が生じる。このような誤差の発生は「跳躍」と称される。
【００２６】
位置算出装置５０は、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部６と、制御部８と、記憶部１０と、表示部１４と、内部バス１２とからなる。
【００２７】
実施の形態１においては、制御部８が判断手段、推定手段、第１の補正量演算手段および第１の補正手段を実現する。
【００２８】
インターフェイス部６は、ＧＰＳ受信部４と内部バス１２とを接続し、ＧＰＳ受信部４からＧＰＳ測定値を受けて、内部バス１２上にそのＧＰＳ測定値を出力する。
【００２９】
制御部８は、インターフェイス部６および内部バス１２を介してＧＰＳ受信部４から受けたＧＰＳ測定値に対して、測定対象である移動体の移動速度に応じた所定量を超える変化が生じたか否かに基づいて跳躍発生の有無を判断し、さらに、跳躍が発生した場合には、跳躍が発生する直前の変化量から導出される移動速度に基づいて推定した現在位置から第１の補正量を演算する。そして、制御部８は、跳躍が発生しなければ、ＧＰＳ測定値を現在位置とし、跳躍が発生した後は、その演算した第１の補正量で補正した値を現在位置とする。また、制御部８は、算出した現在位置を表示部１４へ出力する。さらに、制御部８は、必要に応じて、記憶部１０にデータを出力し、記憶部１０からデータを受ける。
【００３０】
記憶部１０は、内部バス１２を介してインターフェイス部６および制御部８から受けたデータを格納し、制御部８からの要求に応じて、格納しているデータを制御部８へ出力する。
【００３１】
表示部１４は、制御部８から受けた現在位置を操船者や水先案内人などのユーザに対して表示する。
【００３２】
内部バス１２は、インターフェイス部６、制御部８、記憶部１０および表示部１４を互いに接続し、データの授受を仲介する。
【００３３】
（ＧＰＳ測定値の補正）
測定の対象である、たとえば船舶などの移動体は慣性が大きいため、移動速度の変化量、すなわち加速度は小さい。したがって、ＧＰＳ受信部４がＧＰＳ測定値を更新する周期（１〜２秒程度）内では、移動体は直前の速度のまま等速運動を行っているとみなすことができる。
【００３４】
そこで、ＧＰＳ受信部４からのＧＰＳ測定値が大きく変動した場合には、跳躍と判断し、ＧＰＳ測定値に代えて、跳躍が生じる直前の移動速度を維持するとみなして現在位置を推定する。
【００３５】
特に、１万トン以上の大型船を測定対象とするのが好ましい。
【００３６】
図２は、ＧＰＳ測定値に跳躍が発生した場合の時間データの一例である。なお、ＧＰＳ受信部４は、緯度および経度の成分をもつ測定信号を出力するが、簡単化のため、緯度および経度の移動量を合成した１次元のデータとして説明する。
【００３７】
図２を参照して、ＧＰＳ測定値の更新前後における変化量が跳躍判定量を超えると、制御部８は、跳躍と判断する。そして、制御部８は、その跳躍が発生した時点から１サンプル前と２サンプル前との距離差から移動速度を導出し、その移動速度を維持するものとして跳躍発生時における現在位置を推定する。同時に、制御部８は、その推定された現在位置を示す値とＧＰＳ測定値との差を第１の補正値とする。さらに、制御部８は、跳躍発生以降のＧＰＳ測定値に対して、演算された第１の補正値を用いて補正を行い、現在位置を算出する。
【００３８】
その後、跳躍が再度生じた場合には、制御部８は、第１の補正量を再度算出し、同様の補正を行う。
【００３９】
なお、跳躍判定量は、対象となる移動体の移動速度に応じて決定される。その決定方法の一例としては、移動速度が設計上の最大加速度で変化した場合において、ＧＰＳ測定値の更新周期内で移動体が移動できる距離とすることができる。
【００４０】
図３は、実施の形態１に従う現在位置の算出処理を示すフローチャートである。
【００４１】
図３を参照して、制御部８は、初期条件の設定として、第１の補正量Ａ＝０とする（ステップＳ１００）。そして、制御部８は、最新の２サンプル分の現在位置Ｌ（ｎ−１），Ｌ（ｎ−２）をＧＰＳ測定値とする（ステップＳ１０２）。
【００４２】
制御部８は、ＧＰＳ測定値に第１の補正量Ａを加えて、現在位置Ｌ（ｎ）を算出する（ステップＳ１０４）。そして、制御部８は、現在位置Ｌ（ｎ）と１サンプル前の現在位置Ｌ（ｎ−１）との差が跳躍判定量εを超えているか否かを判断する（ステップＳ１０６）。
【００４３】
跳躍判定量εを超えている場合（ステップＳ１０６においてＹＥＳの場合）、すなわち跳躍が発生していると判断される場合には、制御部８は、１サンプル前の現在位置Ｌ（ｎ−１）と２サンプル前の現在位置Ｌ（ｎ−２）との変化量から導出した移動速度を１サンプル前の現在位置Ｌ（ｎ−１）に加えて現在位置Ｌ（ｎ）を推定する（ステップＳ１０８）。さらに、制御部８は、推定した現在位置Ｌ（ｎ）とＧＰＳ測定値との差から第１の補正量Ａを演算する（ステップＳ１１０）。
【００４４】
跳躍判定量εを超えていない場合（ステップＳ１０６においてＮＯの場合）、すなわち跳躍が発生していないと判断される場合、または第１の補正量Ａを演算した後（ステップＳ１１０）には、制御部８は、ユーザから処理終了指令が与えられたか否かを判断する（ステップＳ１１２）。
【００４５】
処理終了指令が与えられていない場合（ステップＳ１１２においてＮＯの場合）には、制御部８は、次のサンプルに対して、現在位置Ｌ（ｎ）を算出する（ステップＳ１０４）。
【００４６】
処理終了指令が与えられた場合（ステップＳ１１２においてＹＥＳの場合）には、制御部８は、処理を終了する。
【００４７】
この発明の実施の形態１によれば、跳躍による誤差が含まれるＧＰＳ測定値に対して、測定対象である移動体の移動速度に応じた跳躍判定量を超える変化が生じたか否かに基づいて跳躍の有無を判断し、さらに、跳躍が発生した場合には、それが発生する直前の変化量から導出される移動速度に基づいて現在位置を推定し、その推定した現在位置から跳躍による誤差を補正するための第１の補正量を算出する。そして、跳躍発生後においては、ＧＰＳ測定値をその第１の補正量で補正して現在位置とする。そのため、外部から跳躍による誤差を補正するための信号を取得する必要がなく、また、そのための装置も必要としない。よって、構成が簡素化され、かつ、安価な位置測定システムを実現できる。
【００４８】
［実施の形態２］
実施の形態２においては、ＧＰＳ測定値に含まれる初期的な誤差および上述の実施の形態１における第１の補正量による蓄積誤差を補正するための機能をさらに備える位置測定システムについて説明する。
【００４９】
実施の形態２に従う位置測定システムは、図１に示す実施の形態１に従う位置測定システム１００と同様の構成であるので説明は繰返さない。
【００５０】
実施の形態２においては、制御部８が判断手段、推定手段、第１の補正量演算手段、第１の補正手段、第２の補正量演算手段および第２の補正手段を実現する。
【００５１】
図４は、初期誤差を伴っている場合の時間データの一例である。なお、測定対象の移動体は初期位置にとどまっている。
【００５２】
図４（ａ）は、ＧＰＳ測定値と制御部８が算出する現在位置の時間データである。
【００５３】
図４（ｂ）は、ＧＰＳ測定値に対する補正量の時間データである。
【００５４】
図４（ａ）を参照して、初期状態（０秒の場合）において、ＧＰＳ測定値は、誤差を含んでいる。上述の実施の形態１における位置測定システム１００においては、それ以降の跳躍発生に伴い生じる誤差は、第１の補正量により補正されるが、初期的な誤差は補正されない。そのため、初期的な誤差を含んだ値が現在位置として算出される場合がある。
【００５５】
初期的な誤差が小さい場合には、問題は少ないが、より精度を向上させることが望ましい。そこで、制御部８は、第１の補正量に基づいてさらなる補正を行う。
【００５６】
まず、制御部８が算出する現在位置を示す値には、真の位置を示す値と誤差とを含むと考えることができる。
【００５７】
また、ＧＰＳ測定値は、真の位置を示す値と跳躍による変動値およびその他の誤差とを含むと考えることができる。
【００５８】
図４（ａ）に示すように、跳躍による変動値を正または負の符号をもつＸ１，Ｘ２，・・・，Ｘｎとすると、十分に長い期間では、
【００５９】
【数１】
【００６０】
が成立するとみなすことができる。
【００６１】
したがって、跳躍毎に現在位置を示す値とＧＰＳ測定値との差から求められる第１の補正量は、真の位置を示す値が打ち消されるため、現在位置を示す値に含まれる誤差と、ＧＰＳ測定値に含まれる跳躍による変動値との合計となる。
【００６２】
さらに、十分に長い期間において、第１の補正量を加算平均することにより、ＧＰＳ測定値に含まれる跳躍による変動値をゼロに近づけることができるため、現在位置を示す値に含まれる誤差を求めることができる。
【００６３】
このように、第１の補正量を加算平均することにより得られる値を第２の補正量とし、第２の補正量でさらに補正することにより、より真の位置に近い現在位置を得ることができる。第１の補正量および第２の補正量は、図４（ｂ）に示すような時間データとなる。
【００６４】
ここで、図４（ｂ）に示す第２の補正量は、第１の補正量の変化に伴いステップ的に変化するので、ＧＰＳ測定値をそのまま第２の変動量で補正すると、算出される現在位置が急激に変動することになる。そこで、第２の補正量による補正を一定の変化率に制限することが望ましい。その変化率は、たとえば跳躍の発生有無を判断する跳躍判定量より少ない値を選定する。第２の補正量を一定の変化率に制限した場合の時間データを図４（ｂ）に示す。
【００６５】
上述のように、第１の補正量による補正および変化率を制限した第２の補正量による補正を行った場合の現在位置の時間データを図４（ａ）に示す。
【００６６】
なお、測定対象の移動体が移動している場合についても同様に適応できることは言うまでもない。
【００６７】
図５は、実施の形態２に従う位置測定システムの時間データの一例である。
【００６８】
図５（ａ）は、ＧＰＳ測定値と制御部８が算出する現在位置の時間データである。
【００６９】
図５（ｂ）は、ＧＰＳ測定値に対する補正量の時間データである。
【００７０】
図５（ａ）を参照して、測定対象の移動体が真の位置に示されるように等速で移動している場合に、制御部８は、ＧＰＳ測定値の跳躍発生毎に第１および第２の補正量を演算し、現在位置を算出する。「大数の法則」によると、加算平均の母数が多いほど精度が向上するので、跳躍の発生回数の増大に伴い第２の補正量による補正精度が向上する。
【００７１】
図５（ｂ）を参照して、第２の補正量は、図５（ａ）に示す初期時における現在位置と真の位置との誤差に近づいていく。すなわち、第２の補正量による初期誤差の補正が十分に行われることを示している。
【００７２】
なお、上述の説明では、現在位置に含まれる初期的な誤差を補正する場合について述べたが、第２の補正量は真の位置と制御部８が算出した現在位置との誤差を補正するものであり、第１の補正量による補正の過不足で蓄積される誤差なども補正することができる。
【００７３】
図６は、実施の形態２に従う現在位置の算出処理を示すフローチャートである。
【００７４】
なお、図３に示す実施の形態１に従う現在位置の算出処理を示すフローチャートと同一の処理については、同一のステップ番号を付している。
【００７５】
図６を参照して、制御部８は、初期条件の設定として、第１の補正量Ａ＝０，第２の補正量Ｂ＝０，跳躍回数ｊ＝１および第２の補正量（変化率制限）δ＝０とする（ステップＳ２００）。そして、制御部８は、最新の２サンプル分の現在位置Ｌ（ｎ−１），Ｌ（ｎ−２）をＧＰＳ測定値とする（ステップＳ１０２）。
【００７６】
制御部８は、ＧＰＳ測定値に第１の補正量Ａを加えて、現在位置Ｌ（ｎ）を算出する（ステップＳ１０４）。そして、制御部８は、現在位置Ｌ（ｎ）と１サンプル前の現在位置Ｌ（ｎ−１）との差が跳躍判定量εを超えているか否かを判断する（ステップＳ１０６）。
【００７７】
跳躍判定量εを超えている場合（ステップＳ１０６においてＹＥＳの場合）、すなわち跳躍が発生していると判断される場合には、制御部８は、図３に示すステップＳ１０８とステップＳ１１０と同様の処理を行う。さらに、制御部８は、跳躍回数ｊと第２の補正量Ｂとの積、すなわち前サンプルまでの第１の補正量Ａの総和に、現サンプルにおける第１の補正量Ａを加え、跳躍回数ｊに１を加算した値で除算して、第１の補正量の加算平均を算出する。そして、制御部８は、跳躍回数ｊに１を加算して更新する（ステップＳ２０２）。
【００７８】
跳躍判定量εを超えていない場合（ステップＳ１０６においてＮＯの場合）、または跳躍回数を更新した後（ステップＳ２０２）には、制御部８は、第２の補正量Ｂと第２の補正量（変化率制限）δとの絶対値の差が変化率限度φを超えているか否かを判断する（ステップＳ２０４）。
【００７９】
第２の補正量Ｂと第２の補正量（変化率制限）δとの差が変化率限度φを超えている場合（ステップＳ２０４においてＹＥＳの場合）には、第２の補正量Ｂと第２の補正量（変化率制限）δとの差に応じて、第２の補正量（変化率制限）δを第２の補正量Ｂに向けて変化率限度φの大きさだけ近づける（ステップＳ２０８）。
【００８０】
第２の補正量Ｂと第２の補正量（変化率制限）δとの差が変化率限度φを超えていない場合（ステップＳ２０４においてＮＯの場合）には、第２の補正量（変化率制限）δに第２の補正量Ｂを代入する（ステップＳ２０６）。
【００８１】
そして、制御部８は、現在位置Ｌ（ｎ）から第２の補正量（変化率制限）δを減算して、現在位置Ｌ（ｎ）とする（ステップＳ２１０）。さらに、制御部８は、ユーザから処理終了指令が与えられたか否かを判断する（ステップＳ１１２）。
【００８２】
処理終了指令が与えられていない場合（ステップＳ１１２においてＮＯの場合）には、制御部８は、次のサンプルに対して、現在位置Ｌ（ｎ）を算出する（ステップＳ１０４）。
【００８３】
処理終了指令が与えられた場合（ステップＳ１１２においてＹＥＳの場合）には、制御部８は、処理を終了する。
【００８４】
この発明の実施の形態２によれば、実施の形態１における効果に加えて、ＧＰＳ測定値の跳躍発生毎に第１の補正量の加算平均を演算することにより、算出された現在位置と真の位置との差を補正するための第２の補正量を導出する。よって、導出された第２の補正量を用いてさらに算出された現在位置を補正することにより、現在位置の算出精度をより高めた位置測定システムを実現できる。
【００８５】
［実施の形態３］
図７は、実施の形態３に従う操船支援システム２００の概略構成図である。
【００８６】
図７を参照して、操船支援システム２００は、船上側装置６０と、地上側装置７０とからなる。
【００８７】
船上側装置６０は、操船対象の船舶に配置される。そして、地上側装置７０から、気象・海象データを受けて、操船者に対してその情報を表示する。また、船上側装置６０は、図１に示す位置測定システム１００において、アンテナ部１８および通信部１６を加え、さらに、制御部８を制御部３０に代えたものである。
【００８８】
アンテナ部１８は、通信部１６と接続され、地上側装置７０から送信される電波を受信して、通信部１６へ出力する。
【００８９】
通信部１６は、アンテナ部１８を介して、地上側装置７０から送信される風向、風速および波高などの気象・海象データを受信する。
【００９０】
制御部３０は、実施の形態１または２に示す制御部８における機能に加えて、算出した現在位置、地上側装置７０から受けた気象・海象データおよび記憶部１０に格納される対象海域の地形データなどに基づいて、画像・映像などを介して操船支援を行うための情報を表示部１４に表示させる。
【００９１】
地上側装置７０は、外部から受けた気象・海象データを、無線通信手段を介して船上側装置６０へ送信する。また、地上側装置７０は、制御部２４と、通信部２０と、アンテナ部２２とからなる。
【００９２】
制御部２４は、外部から受けた気象・海象データを通信部２０へ出力する。
【００９３】
通信部２０は、制御部２４から受けた気象・海象データを無線信号に変換して、アンテナ部２２を介して、送信する。
【００９４】
アンテナ部２２は、通信部２０から受けた無線信号を空間を介して船上側装置６０へ放射する。
【００９５】
この発明の実施の形態３によれば、地上側装置から現在位置を補正するための信号を送信する必要がないので、構成が簡素化され、かつ、安価な操船支援システムを実現できる。
【００９６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】この発明の実施の形態１に従う位置測定システムの概略構成図である。
【図２】ＧＰＳ測定値に跳躍が発生した場合の時間データの一例である。
【図３】実施の形態１に従う現在位置の算出処理を示すフローチャートである
【図４】初期誤差を伴っている場合の時間データの一例である。
【図５】実施の形態２に従う位置測定システムの時間データの一例である。
【図６】実施の形態２に従う現在位置の算出処理を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態３に従う操船支援システムの概略構成図である。
【符号の説明】
【００９８】
２ ＧＰＳアンテナ、４ ＧＰＳ受信部、６ インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部、８ 制御部、１０ 記憶部、１２ 内部バス、１４ 表示部、１６，２０ 通信部、１８，２２ アンテナ部、２４，３０ 制御部、５０ 位置算出装置、６０ 船上側装置、７０ 地上側装置、１００ 位置測定システム、２００ 操船支援システム、Ａ 第１の補正量、Ｂ 第２の補正量、Ｌ（ｎ） 現在位置、Ｘ１，Ｘ２，・・・，ｎ 変動値、ｊ 跳躍回数、δ 第２の補正量（変化率制限）、ε 跳躍判定量、φ 変化率限度。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に配置される位置測定手段と、
前記位置測定手段から受けた測定信号に含まれる誤差を補正して前記移動体の現在位置を算出する位置算出装置とを備え、
前記位置算出装置は、
前記測定信号に前記移動体の移動速度に応じた所定量を超える急激な変化が生じたか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段において前記測定信号に前記急激な変化が生じると、前記急激な変化が生じる前の前記測定信号の変化量により導出される前記移動体の移動速度に基づいて前記現在位置を推定する推定手段と、
前記推定された現在位置と前記測定信号によって示される位置との差から前記測定信号に含まれる誤差を補正するための第１の補正量を演算する第１の補正量演算手段と、
前記測定信号に前記急激な変化が生じなければ、前記測定信号によって示される位置を前記現在位置とし、前記急激な変化が生じた後は、前記測定信号を前記第１の補正量で補正した値によって示される位置を前記現在位置とする第１の補正手段とを備える、位置測定システム。
【請求項２】
前記位置算出装置は、
前記第１の補正量に基づいて、前記測定信号に含まれる初期的な誤差および前記第１の補正手段における補正の過不足により蓄積される誤差を補正するための第２の補正量を演算する第２の補正量演算手段と、
前記測定信号を前記第２の補正量でさらに補正した値によって示される位置を前記現在位置とする第２の補正手段とをさらに備える、請求項１に記載の位置測定システム。
【請求項３】
前記第２の補正量演算手段は、前記第１の補正量演算手段における演算毎に前記第１の補正量を加算平均して前記第２の補正量とする手段を含み、
前記第２の補正手段は、前記第２の補正量を所定の変化率の範囲内で前記測定信号に加算または減算する手段を含む、請求項２に記載の位置測定システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の位置測定システムを備える、操船支援システム。
【請求項１】
移動体に配置される位置測定手段と、
前記位置測定手段から受けた測定信号に含まれる誤差を補正して前記移動体の現在位置を算出する位置算出装置とを備え、
前記位置算出装置は、
前記測定信号に前記移動体の移動速度に応じた所定量を超える急激な変化が生じたか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段において前記測定信号に前記急激な変化が生じると、前記急激な変化が生じる前の前記測定信号の変化量により導出される前記移動体の移動速度に基づいて前記現在位置を推定する推定手段と、
前記推定された現在位置と前記測定信号によって示される位置との差から前記測定信号に含まれる誤差を補正するための第１の補正量を演算する第１の補正量演算手段と、
前記測定信号に前記急激な変化が生じなければ、前記測定信号によって示される位置を前記現在位置とし、前記急激な変化が生じた後は、前記測定信号を前記第１の補正量で補正した値によって示される位置を前記現在位置とする第１の補正手段とを備える、位置測定システム。
【請求項２】
前記位置算出装置は、
前記第１の補正量に基づいて、前記測定信号に含まれる初期的な誤差および前記第１の補正手段における補正の過不足により蓄積される誤差を補正するための第２の補正量を演算する第２の補正量演算手段と、
前記測定信号を前記第２の補正量でさらに補正した値によって示される位置を前記現在位置とする第２の補正手段とをさらに備える、請求項１に記載の位置測定システム。
【請求項３】
前記第２の補正量演算手段は、前記第１の補正量演算手段における演算毎に前記第１の補正量を加算平均して前記第２の補正量とする手段を含み、
前記第２の補正手段は、前記第２の補正量を所定の変化率の範囲内で前記測定信号に加算または減算する手段を含む、請求項２に記載の位置測定システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の位置測定システムを備える、操船支援システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−１６２２９２（Ｐ２００６−１６２２９２Ａ）
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３５０１８２（Ｐ２００４−３５０１８２）
【出願日】平成１６年１２月２日（２００４．１２．２）
【出願人】（５０４４４４８３２）堺ＬＮＧ株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２日（２００４．１２．２）
【出願人】（５０４４４４８３２）堺ＬＮＧ株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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