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JP7162820B2 - Fishing net gear design support device, fishing net gear design support method, and fishing net gear design support program - Google Patents
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JP7162820B2 - Fishing net gear design support device, fishing net gear design support method, and fishing net gear design support program - Google Patents

Fishing net gear design support device, fishing net gear design support method, and fishing net gear design support program Download PDF

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本発明は、水中での漁網具の動態を推定する漁網具動態推定技術、および、この漁網具動態推定技術を用いた操業支援技術、および、漁網具設計技術に関する。 The present invention relates to a fishing net gear dynamics estimation technique for estimating the dynamics of fishing net gear in water, an operation support technique using this fishing net gear dynamics estimation technique, and a fishing net gear design technique.

従来、水中での漁網具の動態は、直接把握することが難しかった。このため、従来では、漁業者は、個々の経験や勘に頼って、水中において漁網具を所望の動態とするように、操業制御を行っていた。 In the past, it was difficult to directly grasp the dynamics of fishing nets in water. For this reason, conventionally, fishermen have relied on individual experience and intuition to control fishing operations so that fishing net gears have desired dynamics in water.

この問題に対して、特許文献1、2、3には、水中の漁網具の動態を数値シミュレーションによって算出する方法が記載されている。 To address this problem, Patent Literatures 1, 2, and 3 describe methods of calculating dynamics of fishing net gear in water by numerical simulation.

特許第3870359号明細書Patent No. 3870359 特許第5203252号明細書Patent No. 5203252 特開2005-245300号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-245300

しかしながら、特許文献1、2、3に示すような従来の数値シミュレーションによる漁網具の動態の算出では、操業条件等の数値シミュレーションに与える条件によっては、実際の水中の漁網具の動態と大きく異なってしまうことがある。したがって、水中で所望の形状および動態を生じる漁網具を高精度に設計することは難しい。 However, in the calculation of the dynamics of fishing nets by conventional numerical simulations as shown in Patent Documents 1, 2, and 3, the dynamics of fishing nets in actual water differs greatly depending on the conditions given to the numerical simulation, such as operating conditions. I can put it away. Therefore, it is difficult to precisely design a fishing net that produces a desired shape and dynamics in water.

本発明の目的は、水中で所望の形状および動態を生じる漁網具を高精度に設計することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to design a fishing net with high precision that produces a desired shape and dynamics in water.

この発明の漁網具設計支援装置は、数値シミュレーション部、事前状態推定値算出部、目標値設定部、および、状態推定値算出部を備える。数値シミュレーション部は、漁網具の部材の設計仕様を示すパラメータ、および、漁網具の水中の運動方程式を用いて、数値シミュレーションによって、漁網具の水中動態の数値シミュレーションに供する計算用モデルを構成する質点の位置または速度を算出する。事前状態推定値算出部は、質点の位置または速度が入力され、漁網具の水中の運動方程式を用いて、質点の次時刻の位置または速度、および、漁網具の部材の設計仕様を示すパラメータの事前状態推定値を算出する。目標値設定部は、漁網具の水中形状または部材への作用荷重の目標値を設定する。状態推定値算出部は、目標値と事前状態推定値とを用いて、質点の次時刻の位置または速度の状態推定値と、漁網具の部材の設計仕様を示すパラメータの状態推定値と、を算出する。 A fishing net gear design support device according to the present invention includes a numerical simulation section, a preliminary state estimation value calculation section, a target value setting section, and a state estimation value calculation section. The numerical simulation unit performs numerical simulation using parameters indicating the design specifications of the members of the fishing net and the equation of motion of the fishing net in water to generate a mass point that constitutes a calculation model for numerical simulation of the dynamics of the fishing net in water. Calculate the position or velocity of The prior state estimation value calculation unit receives the position or velocity of the mass point, and uses the equation of motion of the fishing net gear in water to calculate the position or velocity of the mass point at the next time and the parameters indicating the design specifications of the members of the fishing net gear. Compute a prior state estimate. The target value setting unit sets a target value of the underwater shape of the fishing net gear or the load acting on the member. The estimated state value calculation unit uses the target value and the preliminary state estimated value to calculate the state estimated value of the position or velocity of the mass point at the next time and the state estimated value of the parameter indicating the design specification of the member of the fishing net gear. calculate.

この発明によれば、水中で所望の形状および動態を生じる漁網具を高精度に設計できる。 According to this invention, it is possible to design, with high accuracy, a fishing net having a desired shape and dynamics in water.

本発明の第1の実施形態に係る漁網具動態推定装置のデータ同化処理部の機能ブロック図である。FIG. 3 is a functional block diagram of a data assimilation processing unit of the fishing net gear dynamics estimation device according to the first embodiment of the present invention; 本発明の第1の実施形態に係る漁網具動態推定装置を含むシステムの機能ブロック図である。1 is a functional block diagram of a system including a fishing net gear dynamics estimation device according to a first embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第1の実施形態に係る漁網具動態推定装置が取り付けられた船舶および漁網具の一状態を示す外観斜視図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an external perspective view showing one state of a vessel and a fishing net to which the fishing net gear dynamics estimation device according to the first embodiment of the present invention is attached; (A)は、本発明の第1の実施形態に係る漁網具動態推定装置の推定値と実測値とを示すグラフであり、(B)は、本発明の第1の実施形態に係る漁網具動態推定装置の推定値と、従来の推定値と、実測値とを示すグラフである。(A) is a graph showing estimated values and measured values of the fishing net gear dynamics estimation device according to the first embodiment of the present invention, and (B) is a graph showing the fishing net gear according to the first embodiment of the present invention. 4 is a graph showing an estimated value of the dynamics estimation device, a conventional estimated value, and an actual measured value; 本発明の第1の実施形態に係る漁網具動態推定方法のメイン処理を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing main processing of the fishing net gear dynamics estimation method according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る漁網具動態推定方法であって、数値シミュレーションを含む場合のフローチャートである。4 is a flow chart of the fishing net gear dynamics estimation method according to the first embodiment of the present invention when numerical simulation is included. 本発明の第2の実施形態に係る漁網具動態推定装置を含むシステムの機能ブロック図である。FIG. 7 is a functional block diagram of a system including a fishing net gear dynamics estimation device according to a second embodiment of the present invention; 本発明の第2の実施形態に係る漁網具動態推定方法のフローチャートである。6 is a flow chart of a fishing net gear dynamics estimation method according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施形態に係る操業支援装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of an operation support device concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施形態に係る操業支援方法のフローチャートである。It is a flow chart of an operation support method concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施形態に係る漁網具設計支援装置の機能ブロック図である。FIG. 11 is a functional block diagram of a fishing net gear design support device according to a fourth embodiment of the present invention; 本発明の第4の実施形態に係る漁網具設計支援方法のフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart of a fishing net gear design support method according to a fourth embodiment of the present invention; FIG.

本発明の第1の実施形態に係る漁網具動態推定装置、漁網具動態推定方法、および、漁網具動態推定プログラムについて、図を参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る漁網具動態推定装置のデータ同化処理部の機能ブロック図である。図2は、本発明の第1の実施形態に係る漁網具動態推定装置を含むシステムの機能ブロック図である。図3は、本発明の第1の実施形態に係る漁網具動態推定装置が取り付けられた船舶および漁網具の一状態を示す外観斜視図である。 A fishing net gear dynamics estimation device, a fishing net gear dynamics estimation method, and a fishing net gear dynamics estimation program according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram of the data assimilation processing unit of the fishing net gear dynamics estimation device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a functional block diagram of a system including the fishing net gear dynamics estimation device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is an external perspective view showing one state of a vessel and fishing nets to which the fishing net gear dynamics estimation device according to the first embodiment of the present invention is attached.

図2に示すように、漁網具動態推定装置10は、データ同化処理部11、観測値取得部12、操業条件取得部13、および、数値シミュレーション部14を備える。漁網具動態推定装置10は、表示部20およびセンサ30に接続されている。センサ30は、複数の深度センサ311、312、313と、受信機32とを備える。 As shown in FIG. 2 , the fishing net gear dynamics estimation device 10 includes a data assimilation processing unit 11 , an observation value acquisition unit 12 , an operating condition acquisition unit 13 , and a numerical simulation unit 14 . The fishing net gear dynamics estimation device 10 is connected to the display unit 20 and the sensor 30 . The sensor 30 comprises multiple depth sensors 311 , 312 , 313 and a receiver 32 .

このような漁網具動態推定装置10、表示部20、および、センサ30からなる動態推定システムは、図3に示すように、漁網具91を備える船舶90に装備されている。漁網具91は、金属等からなる網状のワイヤと該網状のワイヤを操作するためのワイヤロープ等からなり、船舶90から水中に投下され、利用される。漁網具91の形状は、潮流等の水中状態、船舶90による操業条件等に応じて変化する。 A dynamic estimation system comprising such a fishing net gear dynamics estimation device 10, a display unit 20, and a sensor 30 is installed on a ship 90 having a fishing net gear 91, as shown in FIG. The fishing net 91 is composed of net-like wires made of metal or the like and wire ropes or the like for manipulating the net-like wires, and is dropped into the water from the vessel 90 and used. The shape of the fishing net 91 changes according to underwater conditions such as tides, operating conditions of the ship 90, and the like.

漁網具動態推定装置10、表示部20、および、受信機32は、船舶90に装着されている。複数の深度センサ311、312、313は、それぞれ漁網具91に装着されている。より具体的には、図3に示すように、複数の深度センサ311、312、313は、それぞれに漁網具91における異なる箇所に装着されている。複数の深度センサ311、312、313が装着されている位置は、漁網具動態推定方法に用いる網地質点の特定位置に対応する。 Fishing net gear dynamics estimation device 10 , display unit 20 , and receiver 32 are mounted on vessel 90 . A plurality of depth sensors 311, 312, and 313 are attached to fishing net gear 91, respectively. More specifically, as shown in FIG. 3, a plurality of depth sensors 311, 312, and 313 are attached to different locations on the fishing net gear 91, respectively. The positions where the plurality of depth sensors 311, 312, and 313 are attached correspond to specific positions of net geological points used in the fishing net gear dynamics estimation method.

複数の深度センサ311、312、313は、観測時刻k毎に、自装置の深度を計測し、受信機32に送信する。受信機32は、複数の深度センサ311、312、313の深度を受信する。受信機32は、例えば、複数の深度センサ311、312、313の深度、複数の深度センサ311、312、313と受信機32との各距離、受信機32の位置等を用いて、観測時刻k毎の深度センサ311、312、313の観測位置xy(k)および観測速度vy(k)を算出する。これらの深度センサ311、312、313の観測位置xy(k)および観測速度vy(k)は、漁網具動態推定方法に用いる特定の網地質点における漁網具の観測値に対応する。受信機32は、深度センサ311、312、313の観測位置xy(k)および観測速度vy(k)、すなわち、漁網具の観測値を、漁網具動態推定装置10の観測値取得部12に出力する。なお、漁網具の観測値は逐次出力されても、複数の観測時刻分がまとめて出力されてもよいが、逐次出力が用いられることによって、状況に対する追従性の高い漁網具動態推定を行うことができる。 A plurality of depth sensors 311 , 312 , and 313 measure the depth of their own devices at each observation time k and transmit the depth to the receiver 32 . A receiver 32 receives depths from a plurality of depth sensors 311 , 312 , 313 . The receiver 32 uses, for example, the depths of the plurality of depth sensors 311, 312, and 313, the distances between the plurality of depth sensors 311, 312, and 313 and the receiver 32, the position of the receiver 32, and the like to determine the observation time k Observed positions xy(k) and observed velocities vy(k) of the depth sensors 311, 312, and 313 are calculated. The observation positions xy(k) and observation velocities vy(k) of these depth sensors 311, 312, and 313 correspond to observation values of the fishing net gear at a specific net geological point used in the fishing net gear dynamics estimation method. The receiver 32 outputs the observed position xy(k) and the observed velocity vy(k) of the depth sensors 311, 312, and 313, that is, the observed value of the fishing net gear to the observed value acquisition unit 12 of the fishing net gear dynamics estimation device 10. do. The observed values of the fishing net gear may be output sequentially or may be output collectively for multiple observation times. By using the sequential output, fishing net gear dynamics estimation with high follow-up to the situation can be performed. can be done.

観測値取得部12は、漁網具の観測値を取得して、データ同化処理部11に出力する。 The observation value acquisition unit 12 acquires the observation value of the fishing net gear and outputs it to the data assimilation processing unit 11 .

操業条件取得部13は、船舶90が漁網具91を用いて操業を行う際の操業条件を、船舶90の操業制御部(図示を省略している。)から取得する。操業条件取得部13は、操業条件を、数値シミュレーション部14に出力する。 The operating condition acquisition unit 13 acquires operating conditions for the vessel 90 to operate using the fishing net gear 91 from an operation control unit (not shown) of the vessel 90 . The operating condition acquisition unit 13 outputs operating conditions to the numerical simulation unit 14 .

なお、操業条件とは、例えば、旋網の場合、船舶90の位置、速度、針路、漁網具91のワイヤロープの繰り出し長さ、巻き取り長さ、潮流の流向、流速、漁網具91を用いた操業に加わる他の船舶の位置等からなる。操業条件は、センサ30とは異なる各種のセンサ等を用いて、図示していないが既知の方法で取得できる。 In the case of a purse seine, for example, the operating conditions include the position, speed, and course of the ship 90, the wire rope payout length and winding length of the fishing net gear 91, the current direction and speed of the tidal current, and the fishing net gear 91 used. It consists of the positions of other vessels participating in the operation. The operating conditions can be obtained by a known method (not shown) using various sensors other than the sensor 30 .

数値シミュレーション部14は、操業条件を用いて、網地質点の位置x(k)および速度v(k)を、網地質点の運動方程式に基づく数値シミュレーションを用いて算出する。これら網地質点の位置および速度が、本発明の「計算用モデルを構成する値」に対応する。 The numerical simulation unit 14 uses operating conditions to calculate the position x(k) and velocity v(k) of the network geomass using numerical simulation based on the equation of motion of the network geomass. The positions and velocities of these net geological points correspond to the "values constituting the calculation model" of the present invention.

このような数値シミュレーションは、詳細の記載は省略するが、例えば、特許第3870359号の記載に基づく方法によって実行できる。そして、この数値シミュレーションに用いる運動方程式は、漁網具の水中動態を表現するための物理定数、例えば、慣性力、付加質量力、抗力、浮力、重力、張力等を用いて、既知の方法によって設定されている。そして、これらの力学的諸量は、上述の操業条件によって設定されており、固定値である。 Such numerical simulations can be performed, for example, by a method based on the description of Japanese Patent No. 3870359, although detailed description is omitted. The equation of motion used in this numerical simulation is set by a known method using physical constants such as inertial force, additional mass force, drag force, buoyancy force, gravity force, tension force, etc. for expressing the underwater dynamics of the fishing net gear. It is These dynamic quantities are set according to the operating conditions described above and are fixed values.

数値シミュレーション部14は、網地質点の位置x(k)および速度v(k)を、データ同化処理部11に出力する。 The numerical simulation unit 14 outputs the position x(k) and velocity v(k) of the network geophysical point to the data assimilation processing unit 11 .

図1に示すように、データ同化処理部11は、事前状態推定値算出部111と、状態推定値算出部112とを備え、拡張カルマンフィルタを実現している。 As shown in FIG. 1, the data assimilation processing unit 11 includes a preliminary state estimation value calculation unit 111 and a state estimation value calculation unit 112, and implements an extended Kalman filter.

事前状態推定値算出部111は、上述の網地質点の運動方程式に基づいて、時間更新行列A(θ)を含むシステムモデルを設定する。 The preliminary state estimation value calculation unit 111 sets a system model including the time update matrix A(θ) based on the equation of motion of the network geological point described above.

システムモデルは、(式1)で表される。 A system model is represented by (Formula 1).

xx(k+1)=A(θ)・xx(k)+B・vv(k) -(式1)
xx(k)は、網地質点の位置x(k)および速度v(k)を含む時刻kにおける状態ベクトル(既知数)であり、xx(k+1)は、網地質点の位置x(k+1)および速度v(k+1)を含む時刻k+1における状態ベクトル(未知数:事前状態推定値)である。
xx(k+1)=A(θ)·xx(k)+B·vv(k) −(equation 1)
xx(k) is the state vector (known number) at time k containing the position x(k) and velocity v(k) of the network geological point, and xx(k+1) is the position x(k+1) of the network geological point. and velocity v(k+1) at time k+1 (unknowns: prior state estimates).

A(θ)は、時間更新行列であり、上述の運動方程式に用いる物理定数、例えば、抗力係数Cd、付加質量係数Cmに基づいて設定されている。vv(k)は、時刻kにおけるシステム雑音であり、Bは、その誤差係数行列である。時間更新行列A(θ)、システム雑音vv(k)、および、誤差係数行列Bは既知数である。 A(θ) is a time update matrix, which is set based on the physical constants used in the equation of motion described above, such as the drag coefficient Cd and the additional mass coefficient Cm. vv(k) is the system noise at time k and B is its error coefficient matrix. The time update matrix A(θ), system noise vv(k), and error coefficient matrix B are known numbers.

事前状態推定値算出部111は、(式1)を用いて、状態ベクトルxx(k)から、事前状態推定値である状態ベクトルxx(k+1)を算出する。 Preliminary state estimation value calculation section 111 calculates state vector xx(k+1), which is a prior state estimation value, from state vector xx(k) using (Equation 1).

事前状態推定値算出部111は、このシステムモデルによる事前状態推定値の算出とともに、時間更新行列A(θ)、誤差係数行列Bを用いて、事前誤差共分散行列Pを算出する。 Prior state estimation value calculation section 111 calculates prior state estimation values using this system model, and also calculates prior error covariance matrix P using time update matrix A(θ) and error coefficient matrix B. FIG.

事前状態推定値算出部111は、事前状態推定値である状態ベクトルxx(k+1)と、事前誤差共分散行列Pとを、状態推定値算出部112に出力する。 Prior state estimate calculation section 111 outputs state vector xx(k+1), which is the prior state estimate, and prior error covariance matrix P to state estimate calculation section 112 .

状態推定値算出部112は、状態推定値に対する観測モデルを設定する。 The state estimate calculator 112 sets an observation model for the state estimate.

観測モデルは、(式2)で表される。 An observation model is represented by (Formula 2).

xyy(k)=C(θ)・xx(k)+ww(k) -(式2)
xyy(k)は、漁網具の観測値の位置および速度を含む時刻kにおける観測ベクトルである。xx(k)は、上述の時刻kにおける状態ベクトルである。ww(k)は、時刻kにおける観測雑音である。C(θ)は、変換行列である。観測ベクトルxyy(k)は、観測値取得部12で取得した漁網具の観測値からなる。観測雑音ww(k)、および、変換行列C(θ)は既知数である。
xyy(k)=C(θ)×xx(k)+ww(k) −(Formula 2)
xyy(k) is the observation vector at time k containing the position and velocity of the fishing net gear observation. xx(k) is the state vector at time k described above. ww(k) is the observed noise at time k. C(θ) is a transformation matrix. The observation vector xyy(k) consists of observation values of fishing net gear acquired by the observation value acquisition unit 12 . Observation noise ww(k) and transformation matrix C(θ) are known numbers.

状態推定値算出部112は、事前状態推定値算出部111から入力された各値と(式2)とを用いて、網地質点の位置の状態推定値x’(k+1)、網地質点の速度の状態推定値x’(k+1)を含む状態推定ベクトルxx’(k+1)を算出する。この際、状態推定値算出部112は、事前誤差共分散行列Pから算出されたカルマンゲインGを用いる。言い換えれば、状態推定値算出部112は、事前状態推定値算出部111で算出された網地質点に関する事前状態推定値を、漁網具の観測値、および、カルマンゲインを用いて補正(修正)することで、網地質点に関する状態推定値を算出する。 State estimate value calculation section 112 uses each value input from preliminary state estimate value calculation section 111 and (Eq. A state estimation vector xx'(k+1) containing the velocity state estimate x'(k+1) is calculated. At this time, the state estimation value calculation unit 112 uses the Kalman gain G calculated from the prior error covariance matrix P. In other words, the state estimate calculation unit 112 corrects (corrects) the preliminary state estimate for the net geological point calculated by the preliminary state estimate calculation unit 111 using the observed value of the fishing net gear and the Kalman gain. to calculate the state estimate for the network geological point.

このような処理を行うことによって、データ同化処理部11は、網地質点の位置および速度を、高精度に推定できる。 By performing such processing, the data assimilation processing unit 11 can estimate the positions and velocities of network geological points with high accuracy.

このようにデータ同化処理部11で算出された位置の状態推定値、および、速度の状態推定値は、数値シミュレーション部14にフィードバックされ、上述の推定処理が繰り返される。これにより、網地質点の位置および速度を、観測時刻に基づく時系列で、順次、高精度に推定できる。 The estimated position state value and the estimated speed state value calculated by the data assimilation processing unit 11 in this manner are fed back to the numerical simulation unit 14, and the above-described estimation processing is repeated. As a result, the positions and velocities of network geological points can be sequentially estimated with high accuracy in a time series based on observation times.

また、データ同化処理部11は、網地質点の位置の状態推定値および速度の状態推定値を、表示部20に出力する。表示部20は、網地質点の位置の状態推定値および速度の状態推定値から、漁網具91の状態を画像化して表示する。これにより、操業者は、漁網具91の動態を、容易に且つ正確に把握できる。 The data assimilation processing unit 11 also outputs to the display unit 20 the state estimated value of the position and the state estimated value of the velocity of the network geological point. The display unit 20 visualizes and displays the state of the fishing net gear 91 from the state estimated value of the position of the net geological point and the state estimated value of the speed. This allows the operator to easily and accurately grasp the dynamics of the fishing net gear 91 .

なお、上述の説明では詳細を省略したが、漁網具91の網地質点の動態は、一般的に非線形である。しかしながら、位置および速度のそれぞれに対して、1次テーラー級数展開を採用することによって、カルマンフィルタを適用できる。すなわち、データ同化処理部11は、拡張カルマンフィルタを実行できる。 Although details are omitted in the above description, the dynamics of the net geological point of the fishing net gear 91 is generally non-linear. However, a Kalman filter can be applied by employing a first order Taylor series expansion for each of position and velocity. That is, the data assimilation processing unit 11 can execute an extended Kalman filter.

また、上述の説明では、拡張カルマンフィルタを適用する網地質点は、漁網具の観測値が得られる特定位置の網地質点のみである。しかしながら、数値シミュレーション部14では、特定位置の網地質点以外にも複数の網地質点に対する位置および速度を推定している。この場合、特定位置の網地質点以外の他の網地質点に対しては、数値シミュレーションの前段処理として、特定位置に対する拡張カルマンフィルタによる補正量(漁網具の観測値による補正量)を算出し、この補正量に基づく補正を、他の網地質点に対しても行えばよい。 Further, in the above description, the net geological point to which the extended Kalman filter is applied is only the net geological point at a specific position where the observed value of the fishing net gear is obtained. However, the numerical simulation unit 14 estimates positions and velocities for a plurality of network geological points in addition to the network geological point at a specific position. In this case, for other net geomass points other than the net geomass point at the specific position, as a pre-processing of the numerical simulation, the correction amount by the extended Kalman filter for the specific position (correction amount by the observation value of the fishing net gear) is calculated, Correction based on this correction amount may also be performed for other network geophysical points.

以上のように、漁網具動態推定装置10は、観測値と推定値とのデータ同化処理を行うことによって、漁網具91の動態を高精度に推定できる。すなわち、漁網具動態推定装置10は、漁網具の動態を、実際の水中の漁網具の動態に対してより少ない誤差で推定できる。 As described above, the fishing net gear dynamics estimation device 10 can estimate the dynamics of the fishing net gear 91 with high accuracy by performing data assimilation processing of the observed values and the estimated values. That is, the fishing net gear dynamics estimation device 10 can estimate the dynamics of the fishing net gear with less error than the actual dynamics of the fishing net gear in water.

図4(A)は、本発明の第1の実施形態に係る漁網具動態推定装置の推定値と実測値とを示すグラフであり、図4(B)は、本発明の第1の実施形態に係る漁網具動態推定装置の推定値と、従来の推定値と、実測値とを示すグラフである。図4(A)、図4(B)の横軸は観測時刻であり、縦軸は、漁網具の特定位置の網地質点の深度である。従来の推定値とは、特許文献1に示す方法での推定値であり、データ同化処理を行わない場合の推定値である。 FIG. 4A is a graph showing estimated values and measured values of the fishing net gear dynamics estimation device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. is a graph showing an estimated value of the fishing net gear dynamics estimation device according to the present invention, a conventional estimated value, and an actual measurement value. The horizontal axis of FIGS. 4A and 4B is the observation time, and the vertical axis is the depth of the net geological point at the specific position of the fishing net gear. The conventional estimated value is an estimated value obtained by the method disclosed in Patent Document 1, and is an estimated value obtained when data assimilation processing is not performed.

図4(A)、図4(B)に示すように、本実施形態に係る漁網具動態推定装置10を用いることによって、深度に影響されることなく、実測値に対して誤差の少ない推定値を得ることができる。また、図4(B)に示すように、本実施形態に係る漁網具動態推定装置10を用いることによって、従来の推定方法よりも高精度な推定値を算出できる。 As shown in FIGS. 4(A) and 4(B), by using the fishing net gear dynamics estimation device 10 according to the present embodiment, an estimated value with little error relative to the measured value is obtained without being affected by the depth. can be obtained. Further, as shown in FIG. 4B, by using the fishing net gear dynamics estimation device 10 according to the present embodiment, it is possible to calculate an estimated value with higher accuracy than the conventional estimation method.

なお、上述の説明では、漁網具動態推定装置10で実現する複数の処理を、それぞれに個別の機能部で実現する態様を示した。しかしながら、漁網具動態推定装置10で実現する複数の処理をプログラム化して記憶手段に記憶しておき、CPU等の情報処理装置で当該プログラムを読み出して実行してもよい。この場合、次に示すフローチャートに示す方法をプログラム化すればよい。 In addition, in the above description, a mode in which a plurality of processes implemented by the fishing net gear dynamics estimation device 10 are implemented by individual functional units has been described. However, a plurality of processes to be realized by the fishing net gear dynamics estimation device 10 may be programmed and stored in storage means, and the programs may be read out and executed by an information processing device such as a CPU. In this case, the method shown in the following flow chart may be programmed.

図5は、本発明の第1の実施形態に係る漁網具動態推定方法のメイン処理を示すフローチャートである。 FIG. 5 is a flow chart showing main processing of the fishing net gear dynamics estimation method according to the first embodiment of the present invention.

図5に示すように、本実施形態の漁網具動態推定方法では、情報処理装置は、上述のシステムモデルを用いて、網地質点の動態に関する事前状態推定値を算出する(S101)。次に、情報処理装置は、網地質点の動態に関する観測値を取得する(S102)。なお、観測値の取得と事前状態推定値の算出とは、この順に限るものではない。 As shown in FIG. 5, in the fishing net gear dynamics estimation method of the present embodiment, the information processing device uses the system model described above to calculate a preliminary state estimation value regarding the dynamics of the net geological point (S101). Next, the information processing device acquires observed values relating to the dynamics of network geological points (S102). Acquisition of observed values and calculation of preliminary state estimation values are not limited to this order.

次に、情報処理装置は、上述の観測モデルを用いて、事前状態推定値と観測値とから、網地質点の動態に関する状態推定値を算出する(S103)。 Next, the information processing apparatus uses the observation model described above to calculate a state estimation value regarding the dynamics of the network geological point from the prior state estimation value and the observation value (S103).

また、数値シミュレーションを用いる場合には、図6に示す処理を行えばよい。図6は、本発明の第1の実施形態に係る漁網具動態推定方法であって、数値シミュレーションを含む場合のフローチャートである。 Further, when using numerical simulation, the processing shown in FIG. 6 may be performed. FIG. 6 is a flow chart of the fishing net gear dynamics estimation method according to the first embodiment of the present invention, which includes a numerical simulation.

図6に示すように、本実施形態の漁網具動態推定方法では、情報処理装置は、上述の数値シミュレーションを用いて、網地質点の動態に関する値を算出する(S201)。次に、情報処理装置は、上述のシステムモデルを用いて、網地質点の動態に関する値から網地質点の動態に関する事前状態推定値を算出する(S202)。次に、情報処理装置は、網地質点の動態に関する観測値を取得する(S203)。なお、観測値の取得と事前状態推定値の算出とは、この順に限るものではない。 As shown in FIG. 6, in the fishing net gear dynamics estimation method of the present embodiment, the information processing device uses the above-described numerical simulation to calculate values related to the dynamics of net geological points (S201). Next, the information processing apparatus uses the system model described above to calculate a preliminary state estimation value regarding the dynamics of the network geological point from the values regarding the dynamics of the network geological point (S202). Next, the information processing device acquires observed values relating to dynamics of network geological points (S203). Acquisition of observed values and calculation of preliminary state estimation values are not limited to this order.

次に、情報処理装置は、上述の観測モデルを用いて、事前状態推定値と観測値とから、網地質点の動態に関する状態推定値を算出する(S204)。情報処理装置は、状態推定値を、数値シミュレーションの入力値としてフィードバックする(S205)。 Next, the information processing apparatus uses the observation model described above to calculate a state estimation value regarding the dynamics of the network geological point from the prior state estimation value and the observation value (S204). The information processing device feeds back the estimated state value as an input value for the numerical simulation (S205).

以下、情報処理装置は、上述のステップS201からステップS205の処理を繰り返し実行する。 Thereafter, the information processing apparatus repeatedly executes the processing from step S201 to step S205 described above.

このような処理を実行することで、時系列に変化する漁網具の動態を、高精度に推定できる。 By executing such processing, it is possible to accurately estimate the dynamics of the fishing net that changes over time.

次に、本発明の第2の実施形態に係る漁網具動態推定装置、漁網具動態推定方法、および、漁網具動態推定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の実施形態に係る漁網具動態推定装置を含むシステムの機能ブロック図である。 Next, a fishing net gear dynamics estimation device, a fishing net gear dynamics estimation method, and a fishing net gear dynamics estimation program according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a functional block diagram of a system including a fishing net gear dynamics estimation device according to a second embodiment of the present invention.

図7に示すように、第2の実施形態に係る漁網具動態推定装置10Aは、第1の実施形態に係る漁網具動態推定装置10に対して、データ同化処理部11A、および、数値シミュレーション部14Aにおいて異なる。漁網具動態推定装置10Aの他の構成は、漁網具動態推定装置10の構成と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。 As shown in FIG. 7, the fishing net gear dynamics estimation device 10A according to the second embodiment has a data assimilation processing unit 11A and a numerical simulation unit 14A is different. The rest of the configuration of the fishing net gear dynamics estimation device 10A is the same as the configuration of the fishing net gear dynamics estimation device 10, and the description of the same portions will be omitted.

データ同化処理部11Aは、システムモデルおよび観測モデルの未知数として、網地質点の位置および速度とともに、上記の運動方程式に用いる物理定数を設定する。具体的には、物理定数における少なくとも抗力係数Cdおよび付加質量係数Cmを未知数に設定する。そして、データ同化処理部11Aは、上述と同様のデータ同化処理(拡張カルマンフィルタ)を実行する。これにより、データ同化処理部11Aは、網地質点の位置および速度の状態推定値とともに物理定数の状態推定値を算出する。データ同化処理部11Aは、物理定数の状態推定値を、数値シミュレーション部14Aにフィードバックする。 The data assimilation processing unit 11A sets physical constants used in the above equation of motion together with the positions and velocities of network geological points as unknowns of the system model and the observation model. Specifically, at least the drag coefficient Cd and the additional mass coefficient Cm in the physical constants are set as unknowns. Then, the data assimilation processing unit 11A executes the same data assimilation processing (extended Kalman filter) as described above. As a result, the data assimilation processing unit 11A calculates the estimated state values of the physical constants together with the estimated state values of the positions and velocities of the network geological point. The data assimilation processing unit 11A feeds back the state estimated value of the physical constant to the numerical simulation unit 14A.

数値シミュレーション部14Aは、フィードバックされた物理定数の状態推定値を用いて、運動方程式を更新し、数値シミュレーションを実行する。 The numerical simulation unit 14A updates the equation of motion by using the state estimated value of the physical constant fed back, and executes the numerical simulation.

なお、物理定数の状態推定値は、データ同化処理部11A内の処理において、運動方程式に基づいて設定される箇所、例えば、システムモデルの時間更新行列の更新にも利用される。 The state estimated values of the physical constants are also used in the processing in the data assimilation processing unit 11A to update a portion set based on the equation of motion, for example, the time update matrix of the system model.

このような構成を用いることによって、物理定数が実際の水中の状態に応じて適正に調整される。したがって、漁網具の動態を、より高精度に推定できる。 By using such a configuration, the physical constants are properly adjusted according to the actual underwater conditions. Therefore, the dynamics of the fishing net gear can be estimated with higher accuracy.

なお、上述の説明では、漁網具動態推定装置10Aで実現する複数の処理を、それぞれに個別の機能部で実現する態様を示した。しかしながら、漁網具動態推定装置10Aで実現する複数の処理をプログラム化して記憶手段に記憶しておき、CPU等の情報処理装置で当該プログラムを読み出して実行してもよい。この場合、次に示すフローチャートに示す方法をプログラム化すればよい。図8は、本発明の第2の実施形態に係る漁網具動態推定方法のフローチャートである。なお、図8では、数値シミュレーションも含むフローチャートであり、第1の実施形態と同様に、データ同化処理の部分、すなわち、図8のステップS302からステップS304のだけを用いてもよい。 In addition, in the above description, a mode in which a plurality of processes realized by the fishing net gear dynamics estimation device 10A are realized by individual functional units respectively has been described. However, a plurality of processes realized by the fishing net gear dynamics estimation device 10A may be programmed and stored in a storage means, and the programs may be read out and executed by an information processing device such as a CPU. In this case, the method shown in the following flow chart may be programmed. FIG. 8 is a flow chart of a fishing net gear dynamics estimation method according to the second embodiment of the present invention. Note that FIG. 8 is a flowchart including numerical simulation, and like the first embodiment, only the data assimilation processing portion, that is, steps S302 to S304 in FIG. 8 may be used.

図8に示すように、本実施形態の漁網具動態推定方法では、情報処理装置は、上述の数値シミュレーションを用いて、網地質点の動態に関する値を算出する(S301)。この際、情報処理装置は、初回を除き、前回の状態推定値によって更新された物理定数を用いて、数値シミュレーションを実行する。 As shown in FIG. 8, in the fishing net gear dynamics estimation method of the present embodiment, the information processing device uses the above-described numerical simulation to calculate values related to the dynamics of net geological points (S301). At this time, the information processing device executes the numerical simulation using the physical constants updated by the previous state estimation value, except for the first time.

次に、情報処理装置は、上述のシステムモデルを用いて、網地質点の動態に関する値から網地質点の動態に関する事前状態推定値と物理定数の事前状態推定値とを算出する(S302)。次に、情報処理装置は、網地質点の動態に関する観測値を取得する(S303)。なお、観測値の取得と事前状態推定値の算出とは、この順に限るものではない。 Next, the information processing apparatus uses the system model described above to calculate a prior state estimate value related to the dynamics of the network geological point and a prior state estimated value of the physical constant from the values related to the dynamics of the network geological point (S302). Next, the information processing device acquires observed values relating to the dynamics of network geological points (S303). Acquisition of observed values and calculation of preliminary state estimation values are not limited to this order.

次に、情報処理装置は、上述の観測モデルを用いて、事前状態推定値と観測値とから、網地質点の動態に関する状態推定値と物理定数の状態推定値とを算出する(S304)。情報処理装置は、網地質点の動態に関する状態推定値を、数値シミュレーションの入力値としてフィードバックし、物理定数の状態推定値を数値シミュレーションの設定値としてフィードバックする(S305)。 Next, the information processing apparatus uses the observation model described above to calculate state estimates regarding dynamics of the network geological point and state estimates of physical constants from the prior state estimates and observed values (S304). The information processing device feeds back the estimated state values related to the dynamics of the network geological point as input values for the numerical simulation, and feeds back the estimated state values of the physical constants as set values for the numerical simulation (S305).

次に、本発明の第3の実施形態に係る操業支援装置、操業支援方法、および、操業支援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の実施形態に係る操業支援装置の機能ブロック図である。 Next, an operation support device, an operation support method, and an operation support program according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a functional block diagram of an operation support device according to the third embodiment of the invention.

図9に示すように、第3の実施形態に係る漁網具動態推定装置10Bは、第1の実施形態に係る漁網具動態推定装置10に対して、データ同化処理部11B、数値シミュレーション部14B、および、目標網裾深度設定部15において異なる。データ同化処理部11Bおよび数値シミュレーション部14Bで実行する基本的な処理の概念は、漁網具動態推定装置10の構成と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。 As shown in FIG. 9, the fishing net gear dynamics estimation device 10B according to the third embodiment includes a data assimilation processing unit 11B, a numerical simulation unit 14B, and a And the target net bottom depth setting unit 15 is different. The concept of basic processing executed by the data assimilation processing unit 11B and the numerical simulation unit 14B is the same as the configuration of the fishing net gear dynamics estimation device 10, and the description of the same portions will be omitted.

操業支援装置110は、漁網具動態推定装置10B、表示部20、センサ30、および、操業制御部40を備える。表示部20およびセンサ30は、第1の実施形態に示した表示部20およびセンサ30とそれぞれ同様の構成である。 The operation support device 110 includes a fishing net gear dynamics estimation device 10B, a display unit 20, a sensor 30, and an operation control unit 40. The display unit 20 and the sensor 30 have the same configurations as the display unit 20 and the sensor 30 shown in the first embodiment, respectively.

操業制御部40は、船舶90の操業制御を実行する。操業条件取得部13は、操業制御部40から、数値シミュレーション部14Bで用いる操業条件を取得する。 The operation control unit 40 executes operation control of the ship 90 . The operating condition acquisition unit 13 acquires operating conditions used by the numerical simulation unit 14B from the operation control unit 40 .

目標網裾深度設定部15は、漁網具91の目標到達深度等の目標値を設定する。目標網裾深度設定部15は、網裾深度の目標値をデータ同化処理部11Bに出力する。 The target net bottom depth setting unit 15 sets a target value such as a target reaching depth of the fishing net gear 91 . The target net bottom depth setting unit 15 outputs the target value of the net bottom depth to the data assimilation processing unit 11B.

データ同化処理部11Bは、システムモデルおよび観測モデルの未知数として、網地質点の位置および速度とともに、操業条件を設定する。具体的には、操業条件における漁網具91のワイヤロープの繰り出し長さ、巻き取り長さに関連する値、例えば、特定位置の網地質点に対する張力およびワイヤロープに作用する張力を未知数に設定する。また、観測モデルでは、既知数である観測値として、漁網具の観測値と網裾深度の目標値とを設定する。 The data assimilation processing unit 11B sets operating conditions together with the positions and velocities of net geological points as unknowns of the system model and observation model. Specifically, the values related to the payout length and winding length of the wire rope of the fishing net gear 91 under the operating conditions, for example, the tension with respect to the net geological point at a specific position and the tension acting on the wire rope are set to unknown values. . In addition, in the observation model, the observation value of the fishing net gear and the target value of the bottom depth of the net are set as the observation values, which are known numbers.

そして、データ同化処理部11Bは、上述と同様のデータ同化処理(拡張カルマンフィルタ)を実行する。これにより、データ同化処理部11Bは、網地質点の位置および速度の状態推定値とともに操業条件の状態推定値を算出する。データ同化処理部11Bは、操業条件の状態推定値を、操業条件取得部13を介して、数値シミュレーション部14Bにフィードバックする。 Then, the data assimilation processing unit 11B executes the same data assimilation processing (extended Kalman filter) as described above. As a result, the data assimilation processing unit 11B calculates the estimated state values of the operating conditions together with the estimated state values of the positions and velocities of the net geological point. The data assimilation processing unit 11B feeds back the state estimated value of the operating condition to the numerical simulation unit 14B via the operating condition acquisition unit 13.

数値シミュレーション部14Bは、フィードバックされた操業条件の状態推定値を用いて、数値シミュレーションを実行する。このような構成を用いることによって、操業条件が実際の操業制御に応じて適正に調整される。したがって、数値シミュレーションによる漁網具の動態の算出精度が向上する。 The numerical simulation part 14B performs a numerical simulation using the state estimated value of the operating condition fed back. By using such a configuration, operating conditions are appropriately adjusted according to actual operational control. Therefore, the accuracy of calculating the dynamics of fishing net gear by numerical simulation is improved.

また、操業条件の状態推定値は、操業制御部40に出力される。操業制御部40は、操業条件の状態推定値を用いて、漁網具91の自動操業制御を行う。これにより、漁網具91を効率的に目標形状に変化させることができる。また、操業条件の状態推定値は、表示部20に出力される。表示部20は、操業条件の状態推定値を画像化して表示する。これにより、操業者は、実際の操業条件を正確に把握できる。また、このように画像化することによって、実際の操業状態と目標とする操業状態との差を容易に把握できる。この際、操業支援装置110は、この差に応じて通知を行ってもよい。例えば、操業支援装置110は、この差が注意勧告閾値を超えたことを検出すると、注意勧告の通知を行ってもよい。 Also, the state estimated value of the operating condition is output to the operation control unit 40 . The operation control unit 40 performs automatic operation control of the fishing net gear 91 using the state estimated value of the operation condition. Thereby, the fishing net gear 91 can be efficiently changed into the target shape. Also, the state estimated value of the operating conditions is output to the display unit 20 . The display unit 20 displays an image of the state estimated value of the operating conditions. This allows the operator to accurately grasp the actual operating conditions. In addition, by imaging in this way, it is possible to easily grasp the difference between the actual operating state and the target operating state. At this time, the operation support device 110 may notify according to this difference. For example, when the operation support device 110 detects that this difference has exceeded the caution advisory threshold, it may issue a caution advisory notification.

なお、上述の説明では、操業支援装置110で実現する複数の処理を、それぞれに個別の機能部で実現する態様を示した。しかしながら、操業支援装置110で実現する複数の処理をプログラム化して記憶手段に記憶しておき、CPU等の情報処理装置で当該プログラムを読み出して実行してもよい。この場合、次に示すフローチャートに示す方法をプログラム化すればよい。図10は、本発明の第3の実施形態に係る操業支援方法のフローチャートである。 In addition, in the above description, a mode in which a plurality of processes realized by the operation support device 110 are respectively realized by individual functional units has been described. However, a plurality of processes to be realized by the operation support device 110 may be programmed and stored in a storage means, and an information processing device such as a CPU may read and execute the program. In this case, the method shown in the following flow chart may be programmed. FIG. 10 is a flowchart of an operation support method according to the third embodiment of the invention.

図10に示すように、本実施形態の操業支援方法では、情報処理装置は、上述の数値シミュレーションを用いて、網地質点の動態に関する値を算出する(S401)。この際、情報処理装置は、初回を除き、前回の状態推定値によって更新された操業条件を用いて、数値シミュレーションを実行する。 As shown in FIG. 10, in the operation support method of the present embodiment, the information processing device uses the above-described numerical simulation to calculate values relating to the dynamics of the net geological point (S401). At this time, except for the first time, the information processing device executes the numerical simulation using the operating conditions updated by the previous state estimation value.

次に、情報処理装置は、上述のシステムモデルを用いて、網地質点の動態に関する値から網地質点の動態に関する事前状態推定値と操業条件の事前状態推定値とを算出する(S402)。次に、情報処理装置は、網地質点の動態に関する観測値を取得する(S403)。また、情報処理装置は、網裾深度の目標値を設定する(S404)。なお、観測値の取得、事前状態推定値の算出、および、網裾深度の目標値の設定は、この順に限るものではない。 Next, the information processing device uses the system model described above to calculate a preliminary state estimated value regarding the dynamics of the network geological point and a preliminary state estimated value of the operating conditions from the values regarding the dynamics of the network geological point (S402). Next, the information processing device acquires observed values relating to the dynamics of the network geological point (S403). The information processing device also sets a target value for the net bottom depth (S404). Acquisition of observation values, calculation of pre-state estimation values, and setting of target values for net bottom depth are not limited to this order.

次に、情報処理装置は、上述の観測モデルを用いて、事前状態推定値と観測値とから、網地質点の動態に関する状態推定値と操業条件の状態推定値とを算出する(S405)。情報処理装置は、網地質点の動態に関する状態推定値を、数値シミュレーションの入力値としてフィードバックする(S406)。情報処理装置は、操業条件の状態推定値を数値シミュレーションの設定値としてフィードバックするとともに自動操業制御にフィードバックする(S407)。 Next, the information processing device uses the observation model described above to calculate state estimates regarding dynamics of the network geological point and state estimates of operating conditions from the preliminary state estimates and observed values (S405). The information processing device feeds back the estimated state value regarding the dynamics of the network geological point as an input value for the numerical simulation (S406). The information processing device feeds back the state estimated value of the operating condition as a setting value of the numerical simulation and feeds back to the automatic operation control (S407).

次に、本発明の第4の実施形態に係る漁網具設計支援装置、漁網具設計支援方法、および、漁網具設計支援プログラムについて、図を参照して説明する。図11は、本発明の第4の実施形態に係る漁網具設計支援装置の機能ブロック図である。 Next, a fishing net gear design support device, a fishing net gear design support method, and a fishing net gear design support program according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a functional block diagram of a fishing net gear design support device according to the fourth embodiment of the present invention.

図11に示すように、第4の実施形態に係る漁網具動態推定装置10Cは、第1の実施形態に係る漁網具動態推定装置10に対して、データ同化処理部11C、数値シミュレーション部14C、漁網具パラメータ設定部16、および、目標値設定部17において異なる。データ同化処理部11Cおよび数値シミュレーション部14Cで実行する基本的な処理の概念は、漁網具動態推定装置10と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。 As shown in FIG. 11, the fishing net gear dynamics estimation device 10C according to the fourth embodiment includes a data assimilation processing unit 11C, a numerical simulation unit 14C, and a The fishing net gear parameter setting section 16 and the target value setting section 17 are different. The concept of basic processing executed by the data assimilation processing unit 11C and the numerical simulation unit 14C is the same as that of the fishing net gear dynamics estimation device 10, and the description of the same parts is omitted.

漁網具設計支援装置120は、漁網具動態推定装置10C、および、表示部20を備える。表示部20は、第1の実施形態に示した表示部20と同様の構成である。 The fishing net gear design support device 120 includes a fishing net gear dynamic state estimation device 10C and a display unit 20 . The display unit 20 has the same configuration as the display unit 20 shown in the first embodiment.

漁網具パラメータ設定部16は、設計対象漁網具のパラメータ(漁網具の部材の設計仕様)を設定する。設計対象漁網具のパラメータとしては、例えば、網の目合の長さ、網糸の直径等である。漁網具パラメータ設定部16は、設計対象漁網具のパラメータを、数値シミュレーション部14Cに出力する。 The fishing net gear parameter setting unit 16 sets the parameters of the fishing net gear to be designed (the design specifications of the members of the fishing net gear). The parameters of the fishing net gear to be designed include, for example, the mesh length of the net, the diameter of the net thread, and the like. The fishing net gear parameter setting unit 16 outputs the parameters of the fishing net gear to be designed to the numerical simulation unit 14C.

目標値設定部17は、設計対象漁網具の動態に関する目標値を設定する。設計対象漁網具の動態に関する目標値としては、例えば、操業時の網地質点の目標位置、目標速度等である。また、設計対象漁網具の動態に関する目標値としては、漁網具の水中形状または部材への作用荷重の目標値を含む。目標値設定部17は、目標値をデータ同化処理部11Cに出力する。 The target value setting unit 17 sets target values related to the behavior of the fishing net gear to be designed. Target values relating to the dynamics of the fishing net gear to be designed include, for example, target positions and target speeds of net geomass points during fishing. In addition, target values relating to the dynamics of the fishing net gear to be designed include target values of the underwater shape of the fishing net gear or the load acting on the member. The target value setting unit 17 outputs the target value to the data assimilation processing unit 11C.

データ同化処理部11Cは、システムモデルおよび観測モデルの未知数として、網地質点の位置および速度とともに、上述の設計対象漁網具のパラメータを設定する。また、観測モデルでは、既知数である観測値として、設計対象漁網具の目標値を設定する。 The data assimilation processing unit 11C sets the position and velocity of the net geological point and the parameters of the fishing net gear to be designed as unknowns of the system model and the observation model. In addition, in the observation model, the target value of the fishing net gear to be designed is set as a known observation value.

そして、データ同化処理部11Cは、上述と同様のデータ同化処理(拡張カルマンフィルタ)を実行する。これにより、データ同化処理部11Cは、網地質点の位置および速度の状態推定値とともに設計対象漁網具のパラメータの状態推定値を算出する。データ同化処理部11Cは、設計対象漁網具のパラメータの状態推定値を、漁網具パラメータ設定部16にフィードバックする。 Then, the data assimilation processing unit 11C executes the same data assimilation processing (extended Kalman filter) as described above. As a result, the data assimilation processing unit 11C calculates the estimated state values of the position and speed of the net geological point and the estimated state values of the parameters of the fishing net gear to be designed. The data assimilation processing unit 11C feeds back the estimated state values of the parameters of the fishing net gear to be designed to the fishing net gear parameter setting unit 16 .

数値シミュレーション部14Cは、フィードバックされた設計対象漁網具のパラメータの状態推定値を用いて、数値シミュレーションを実行する。 The numerical simulation unit 14C executes a numerical simulation using the fed-back estimated state values of the parameters of the fishing net gear to be designed.

以下、上述の処理が繰り返される。これにより、設計対象漁網具のパラメータが設計対象漁網具の目標値を満たすように、設計対象漁網具のパラメータが逐次更新される。そして、データ同化処理部11Cは、設計対象漁網具の目標位置および目標速度と網地質点の位置および速度の状態推定値と差が閾値未満になったことを検出すると、設計対象漁網具のパラメータの状態推定値を、表示部20に出力する。表示部20は、この設計対象漁網具のパラメータの状態推定値を画像化して表示する。 Thereafter, the above processing is repeated. As a result, the parameters of the fishing net gear to be designed are sequentially updated so that the parameters of the fishing net gear to be designed satisfy the target values of the fishing net gear to be designed. Then, when the data assimilation processing unit 11C detects that the difference between the target position and target speed of the fishing net gear to be designed and the estimated state values of the position and speed of the net geological point and the difference is less than the threshold value, the parameter of the fishing net gear to be designed is output to the display unit 20 . The display unit 20 visualizes and displays the state estimated values of the parameters of the fishing net gear to be designed.

このような構成を用いることによって、水中で所望の形状および動態を生じる漁網具を高精度に設計することができる。 By using such a configuration, it is possible to design a fishing net with high precision that produces a desired shape and dynamics in water.

なお、上述の説明では、漁網具設計支援装置120で実現する複数の処理を、それぞれに個別の機能部で実現する態様を示した。しかしながら、漁網具設計支援装置120で実現する複数の処理をプログラム化して記憶手段に記憶しておき、CPU等の情報処理装置で当該プログラムを読み出して実行してもよい。この場合、次に示すフローチャートに示す方法をプログラム化すればよい。図12は、本発明の第4の実施形態に係る漁網具設計支援方法のフローチャートである。 In the above description, a plurality of processes realized by the fishing net gear design support device 120 are respectively realized by individual functional units. However, a plurality of processes implemented by the fishing net gear design support device 120 may be programmed and stored in a storage means, and the programs may be read out and executed by an information processing device such as a CPU. In this case, the method shown in the following flow chart may be programmed. FIG. 12 is a flow chart of a fishing net gear design support method according to the fourth embodiment of the present invention.

図12に示すように、本実施形態の漁網具設計支援方法では、情報処理装置は、上述の数値シミュレーションを用いて、網地質点の動態に関する値を算出する(S501)。この際、情報処理装置は、初回を除き、前回の状態推定値によって更新された漁網具のパラメータを用いて、数値シミュレーションを実行する。 As shown in FIG. 12, in the fishing net gear design support method of the present embodiment, the information processing device uses the above-described numerical simulation to calculate values related to the dynamics of net geological points (S501). At this time, except for the first time, the information processing device executes the numerical simulation using the fishing net gear parameters updated with the previous state estimation values.

次に、情報処理装置は、上述のシステムモデルを用いて、網地質点の動態に関する値から網地質点の動態に関する事前状態推定値と漁網具のパラメータの事前状態推定値とを算出する(S502)。次に、情報処理装置は、設計対象漁網具の目標値を設定する(S503)。なお、観測値の取得、事前状態推定値の算出、および、設計対象漁網具の目標値の設定は、この順に限るものではない。 Next, the information processing device uses the above-described system model to calculate a prior state estimate value related to the dynamics of the net geological point and a prior state estimated value of the parameters of the fishing net gear from the values related to the dynamics of the net geological point (S502). ). Next, the information processing device sets target values for the fishing net gear to be designed (S503). Acquisition of observed values, calculation of pre-state estimated values, and setting of target values for the fishing net gear to be designed are not limited to this order.

次に、情報処理装置は、上述の観測モデルを用いて、事前状態推定値と観測値とから、網地質点の動態に関する状態推定値と漁網具のパラメータの状態推定値とを算出する(S504)。情報処理装置は、漁網具のパラメータの状態推定値が目標値を満たしていなければ(S505:NO)、網地質点の動態に関する状態推定値を、数値シミュレーションの入力値としてフィードバックし、漁網具のパラメータの状態推定値を、数値シミュレーションの設定値としてフィードバックする(S406)。情報処理装置は、漁網具のパラメータの状態推定値が目標値を満たしていれば(S505:YES)、漁網具のパラメータの状態推定値を、表示部等に出力する(S507)。 Next, the information processing device uses the above-described observation model to calculate the estimated state values related to the dynamics of the net geological point and the estimated state values of the fishing net gear parameters from the preliminary state estimated values and the observed values (S504). ). If the state estimated value of the parameter of the fishing net gear does not satisfy the target value (S505: NO), the information processing device feeds back the state estimated value related to the dynamics of the net geological point as an input value of the numerical simulation, The state estimated values of the parameters are fed back as set values for the numerical simulation (S406). If the state estimated value of the fishing net gear parameter satisfies the target value (S505: YES), the information processing device outputs the state estimated value of the fishing net gear parameter to the display unit or the like (S507).

なお、上述の説明では、データ同化処理として、拡張カルマンフィルタを用いる態様を示したが、推定値を観測値で補正する他のデータ同化処理を用いてもよい。 In the above description, an aspect using an extended Kalman filter is shown as data assimilation processing, but other data assimilation processing that corrects estimated values with observed values may be used.

10、10A、10B、10C:漁網具動態推定装置
11、11A、11B、11C:データ同化処理部
12:観測値取得部
13:操業条件取得部
14、14A、14B、14C:数値シミュレーション部
15:目標網裾深度設定部
16:漁網具パラメータ設定部
17:目標値設定部
20:表示部
30:センサ
32:受信機
40:操業制御部
90:船舶
91:漁網具
110:操業支援装置
111:事前状態推定値算出部
112:状態推定値算出部
120:漁網具設計支援装置
311、312、313:深度センサ
10, 10A, 10B, 10C: Fishing net gear dynamics estimation device 11, 11A, 11B, 11C: Data assimilation processing unit 12: Observation value acquisition unit 13: Operation condition acquisition unit 14, 14A, 14B, 14C: Numerical simulation unit 15: Target net bottom depth setting unit 16: Fishing net gear parameter setting unit 17: Target value setting unit 20: Display unit 30: Sensor 32: Receiver 40: Operation control unit 90: Ship 91: Fishing net gear 110: Operation support device 111: In advance State estimated value calculator 112: State estimated value calculator 120: Fishing net gear design support device 311, 312, 313: Depth sensor

Claims (3)

網の目合の長さと網糸の直径を含む設計対象漁網具のパラメータ 、および、前記漁網具の水中の運動方程式を用いて、数値シミュレーションによって、前記漁網具の水中動態の数値シミュレーションに供する計算用モデルを構成する質点の位置および速度を算出する数値シミュレーション部と、
前記漁網具の操業時の網地質点の目標位置、目標速度を含む目標値を設定する目標値設定部と、
システムモデルおよび観測モデルの未知数として、前記網地質点の位置および速度とともに、前記設計対象漁網具のパラメータを設定し、観測モデルの既知数である観測値として前記目標値を設定して、データ同化処理を実行することで、前記網地質点の位置および速度の状態推定値とともに設計対象漁網具のパラメータの状態推定値を算出し、前記設計対象漁網具のパラメータの状態推定値を前記数値シミュレーション部にフィードバックするデータ同化処理部と、
を備える、漁網具設計支援装置。
Parameters of the fishing net gear under design, including mesh length and thread diameter , and the positions of the mass points constituting the calculation model used for the numerical simulation of the underwater dynamics of the fishing net gear by numerical simulation using the equation of motion of the fishing net gear in water.anda numerical simulation unit that calculates speed;
a target value setting unit for setting target values including target positions and target speeds of net geomass points during operation of the fishing net gear;
Set the parameters of the fishing net gear to be designed along with the positions and velocities of the net geological points as unknowns of the system model and the observation model, set the target values as the observed values that are known values of the observation model, and perform data assimilation. By executing the processing, state estimated values of the parameters of the fishing net gear to be designed are calculated together with the state estimated values of the position and speed of the net geomass point, and the state estimated values of the parameters of the fishing net gear to be designed are calculated by the numerical simulation unit. a data assimilation processing unit that feeds back to
A fishing net gear design support device comprising:
網の目合の長さと網糸の直径を含む設計対象漁網具のパラメータ 、および、前記漁網具の水中の運動方程式を用いて、数値シミュレーションによって、前記漁網具の水中動態の数値シミュレーションに供する計算用モデルを構成する質点の位置および速度を算出し、
前記漁網具の操業時の網地質点の目標位置、目標速度を含む目標値を設定し、
システムモデルおよび観測モデルの未知数として、前記網地質点の位置および速度とともに、前記設計対象漁網具のパラメータを設定し、観測モデルの既知数である観測値として前記目標値を設定して、データ同化処理を実行することで、前記網地質点の位置および速度の状態推定値とともに設計対象漁網具のパラメータの状態推定値を算出し、前記設計対象漁網具のパラメータの状態推定値を前記数値シミュレーションにフィードバックする、
漁網具設計支援方法。
Parameters of the fishing net gear under design, including mesh length and thread diameter , and the positions of the mass points constituting the calculation model used for the numerical simulation of the underwater dynamics of the fishing net gear by numerical simulation using the equation of motion of the fishing net gear in water.andcalculate the speed,
setting a target value including a target position and a target speed of the net geomass point during operation of the fishing net gear;
Set the parameters of the fishing net gear to be designed along with the positions and velocities of the net geological points as unknowns of the system model and the observation model, set the target values as the observed values that are known values of the observation model, and perform data assimilation. By executing the processing, the estimated state values of the position and speed of the net geomass point and the estimated state values of the parameters of the fishing net gear to be designed are calculated, and the estimated state values of the parameters of the fishing net gear to be designed are applied to the numerical simulation. provide feedback,
Fishing net tool design support method.
網の目合の長さと網糸の直径を含む設計対象漁網具のパラメータ 、および、前記漁網具の水中の運動方程式を用いて、数値シミュレーションによって、前記漁網具の水中動態の数値シミュレーションに供する計算用モデルを構成する質点の位置および速度を算出する処理と、
前記漁網具の操業時の網地質点の目標位置、目標速度を含む目標値を設定する処理と、
システムモデルおよび観測モデルの未知数として、前記網地質点の位置および速度とともに、前記設計対象漁網具のパラメータを設定し、観測モデルの既知数である観測値として前記目標値を設定して、データ同化処理を実行することで、前記網地質点の位置および速度の状態推定値とともに設計対象漁網具のパラメータの状態推定値を算出し、前記設計対象漁網具のパラメータの状態推定値を前記数値シミュレーションにフィードバックする処理と、
を情報処理装置に実行させる、漁網具設計支援プログラム。
Parameters of the fishing net gear under design, including mesh length and thread diameter , and the positions of the mass points constituting the calculation model used for the numerical simulation of the underwater dynamics of the fishing net gear by numerical simulation using the equation of motion of the fishing net gear in water.anda process of calculating velocity;
a process of setting target values including target positions and target speeds of net geomass points during operation of the fishing net gear;
Set the parameters of the fishing net gear to be designed along with the positions and velocities of the net geological points as unknowns of the system model and the observation model, set the target values as the observed values that are known values of the observation model, and perform data assimilation. By executing the processing, the estimated state values of the position and speed of the net geomass point and the estimated state values of the parameters of the fishing net gear to be designed are calculated, and the estimated state values of the parameters of the fishing net gear to be designed are applied to the numerical simulation. feedback process;
A fishing net gear design support program that causes the information processing device to execute
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