船体负荷观测装置、船体负荷观测方法及船体负荷观测程序与流程

本发明涉及观测由于波浪等对船体施加的负荷的船体负荷观测装置、船体负荷观测方法及船体负荷观测程序。

背景技术：

在大型商船等的船舶中，由于航海而承受的船体负荷成为问题。例如，作为产生船体负荷的主要原因，存在砰击(slamming)以及冲荡(whipping)等。砰击是波浪与船体碰撞时产生的冲击，冲荡是由于砰击引起的船体的振动。

船体负荷的蓄积有可能导致影响到安全航海以及驾驶船等的程度的船体的特性变化、船体损伤。

因此，以往，研究了各种观测船体负荷的系统。例如，在非专利文献1中记载了使用光纤等以及高精度传感器的船体负荷监视系统。

在先技术文献

非专利文献

非专利文献1：网络，http://dspace.dsto.defence.gov.au/dspace/bitstream/desto/10246/1/dsto-tr-2818％20pr.pdf

技术实现要素：

发明所要解决的课题

然而，在非专利文献1所述的构成中，需要大规模的设置工程，并且不能通过简洁的构成观测船体负荷。

因此，本发明的目的在于提供能够通过简洁的构成观测船体负荷的船体负荷观测装置、船体负荷观测方法及船体负荷观测程序。

用于解决课题的手段

本发明的船体负荷观测装置具备加速度计测部、姿态计测部、提取部以及负荷计算部。加速度计测部计测船体的加速度。姿态计测部计测船体的姿态。提取部从加速度中提取由于成为导致船体负荷的主要原因的现象而产生的负荷观测用加速度，从姿态中提取由于该现象而产生的负荷观测用姿态。负荷计算部使用负荷观测用加速度与负荷观测用姿态，计算负荷。

在该构成中，加速度计测部以及姿态计测部非复杂的构造，与其连接的提取部以及负荷计算部能够通过通常的cpu等运算处理装置实现。

发明效果

根据本发明，能够通过简洁的构成观测船体负荷。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的船体负荷观测装置的框图。

图2是表示实现本发明的第1实施方式的运动状态计测部的一构成例的框图。

图3的(a)是装备本发明的第1实施方式的船体负荷观测装置的船舶的俯视图，图3的(b)是装备本发明的第1实施方式的船体负荷观测装置的船舶的侧视图。

图4是在本发明的第1实施方式的船体负荷观测装置中执行的主流程的流程图。

图5是第1负荷计算处理的流程图。

图6是第2负荷计算处理的流程图。

图7是观测砰击的流程的流程图。

图8的(a)是冲荡的推断的概略流程图，图8的(b)是冲荡的推断的详细流程图。

图9是使用角速度计算砰击所致的船体姿态变化的流程图。

图10是本发明的第2实施方式的船体负荷观测装置的框图。

图11的(a)是装备本发明的第2实施方式的船体负荷观测装置的船舶的俯视图，图11的(b)是装备本发明的第2实施方式的船体负荷观测装置的船舶的侧视图。

图12是推断成为砰击的起因的波浪的到来方向的流程图。

图13是推断冲荡传输特性的流程图。

图14是适用本发明的实施方式的船体负荷观测装置的航行辅助系统的框图。

具体实施方式

参照附图说明本发明的第1实施方式的船体负荷观测装置。图1是本发明的第1实施方式的船体负荷观测装置的框图。图2是表示实现本发明的第1实施方式的运动状态计测部的一构成例的框图。图3的(a)是装备本发明的第1实施方式的船体负荷观测装置的船舶的俯视图，图3的(b)是装备本发明的第1实施方式的船体负荷观测装置的船舶的侧视图。

如图1所示，船体负荷观测装置10具备运动状态计测部20、提取部30及负荷计算部40。提取部30与负荷计算部40构成数据处理部50。数据处理部50通过cpu等执行运算处理的硬件、以及使运算处理的硬件执行提取部30的处理以及负荷计算部40的处理的程序来实现。

运动状态计测部20配置于船体100中的适于计算负荷的位置，例如，若为图3的(a)、图3的(b)的情况，则配置于船体100的船首101。虽未在图3的(a)、图3的(b)中示出，但数据处理部50设置于船体100的操舵室110。运动状态计测部20与数据处理部50通过通信线缆、有线lan、无线lan等的通用的通信手段连接。即，运动状态计测部20与数据处理部50通过通用且低廉的通信手段连接。

运动状态计测部20具备加速度计测部21与姿态计测部22。加速度计测部21对装备船体负荷观测装置10的船体100的加速度进行计测。姿态计测部22对安装船体负荷观测装置10的船体的姿态进行计测。加速度计测部21向提取部30输出加速度。姿态计测部22向提取部30输出姿态。在图3的(a)、图3的(b)的情况下，加速度计测部21计测船首101处的船体100的加速度。姿态计测部22计测船首101处的船体100的姿态。

提取部30使用加速度与姿态，观测砰击、冲荡等的成为导致船体负荷(以下仅称作负荷)的主要原因的现象。

提取部30使用该观测结果，从加速度中提取负荷观测用加速度。负荷观测用加速度是指由于上述砰击或者冲荡等的成为导致负荷的主要原因的现象产生的加速度。换言之，负荷观测用加速度是指从计测到的加速度中除去在通常的航行时产生的加速度后的加速度。

提取部30使用该观测结果，从姿态中提取负荷观测用姿态。负荷观测用姿态是指由于上述砰击或者冲荡等的成为导致负荷的主要原因的现象而产生的姿态。换言之，负荷观测用姿态是指从计测到的姿态中除去在通常的航行时产生的姿态后的姿态。

提取部30向负荷计算部40输出负荷观测用加速度与负荷观测用姿态。

负荷计算部40使用负荷观测用加速度与负荷观测用姿态，计算针对船体100的负荷。具体而言，负荷计算部40根据负荷观测用加速度与负荷观测用姿态，计算负荷指标值。例如，负荷指标值被计算为与负荷观测用姿态及负荷观测用加速度对应的值。此外，以负荷观测用加速度越大则负荷指标值的值越大的方式计算负荷指标值。

另外，也可以对负荷指标值使用负荷观测用加速度的变化量或者变化速度，在该情况下，以负荷观测用加速度的变化量或者变化速度越大则负荷指标值的值越大的方式计算负荷指标值。在该情况下，负荷观测用加速度的变化量或者变化速度根据成为导致负荷的主要原因的现象所产生的时刻的前后的负荷观测用加速度来计算。

此外，也可以对负荷指标值使用负荷观测用姿态的变化量或者变化速度，在该情况下，以负荷观测用姿态的变化量或者变化速度越大则负荷指标值的值越大的方式计算负荷指标值。在该情况下，负荷观测用姿态的变化量或者变化速度根据成为导致负荷的主要原因的现象所产生的时刻的前后的负荷观测用加速度来计算。

负荷计算部40累计依次算出的负荷指标值。负荷计算部40将该累计值计算为负荷。此时，负荷计算部40也可以对负荷指标值设置指标值用的阈值，仅在负荷指标值超过指标值用的阈值时进行累计。

此外，例如，负荷计算部40将负荷指标值的累计值即负荷与规定的通知用阈值进行比较。负荷计算部40在负荷超过通知用阈值时进行警告等的通知。

通过使用这样的构成，能够以简洁的构成计算由砰击或者冲荡等对船体100造成的负荷。此外，能够通过容易实现的构成通知船体100的负荷达到危险的等级的情况。

并且，船体负荷观测装置10通过使用从加速度中提取的负荷观测用加速度、以及从姿态中提取的负荷观测用姿态，从而仅根据成为导致负荷的主要原因的加速度与姿态来计算负荷。因此，船体负荷观测装置10能够高精度地计算负荷。

另外，在上述的说明中，示出了按每个功能部执行各处理的方式，但也可以将上述的功能部的处理设为程序而存储，并通过cpu等的运算处理的硬件执行该程序。在该情况下，基于如下所示的流程执行处理。图4是表示本发明的第1实施方式的负荷观测的主处理的流程图。

如图4所示，运算处理的硬件(以下称为运算处理装置)取得船体的加速度与姿态(s101)。运算处理装置从加速度中提取负荷观测用加速度，从姿态中提取负荷观测用姿态(s102)。运算处理装置使用负荷观测用加速度与负荷观测用姿态，计算负荷(s103)。

负荷的具体计算方法例如为图5、图6所示的方法。图5是第1负荷计算处理的流程图。图6是第2负荷计算处理的流程图。

在图5所示的情况下，运算处理装置根据负荷观测用加速度与负荷观测用姿态，如上述那样计算负荷指标值(s111)。运算处理装置累计负荷指标值来计算负荷(s112)。

在图6所示的情况下，运算处理装置根据负荷观测用加速度与负荷观测用姿态如上述那样计算负荷指标值(s111)。若负荷指标值超过指标值用的阈值(s113：是)，则运算处理装置累计该负荷指标值，计算负荷(s112)。若负荷指标值未超过指标值用的阈值(s113：否)，则运算处理装置不将该负荷指标值与至此的累计值相加(s114)，来计算负荷。在使用图6所示的方法的情况下，若负荷指标值小，不对船体100造成不良影响(疲敝等)的程度，则不累计该情况下的负荷指标值。由此，能够高精度地计算负荷。

接下来，使用图2说明运动状态计测部20的具体构成的一例。

运动状态计测部20具备天线201、202、203，接收部204、205、206，惯性传感器207，以及运算部208。天线201与接收部204连接，天线202与接收部205连接，天线203与接收部206连接。接收部204、205、206以及惯性传感器207与运算部208连接。

天线201、202、203的配置是不全部排列在一个直线上的配置。天线201接收定位信号并向接收部204输出。天线202接收定位信号并向接收部205输出。天线203接收定位信号并向接收部206输出。定位信号是指从gnss卫星等的定位卫星发送的信号，是按每个定位卫星固有的码将载波信号调制后的信号。载波信号中重叠有包含定位卫星的轨道信息等的导航消息。天线201、202、203接收它们中共通的至少四个定位信号即可。

接收部204对在天线201接收到的定位信号进行捕捉追踪，并观测码相位以及载波相位。接收部205对在天线202接收到的定位信号进行捕捉追踪，并观测码相位以及载波相位。接收部206对在天线203接收到的定位信号进行捕捉追踪，并观测码相位以及载波相位。

接收部204、205、206以预先设定的时间间隔观测码相位以及载波相位。接收部204、205、206将观测到的载波相位与观测时刻一同向运算部208输出。另外，接收部204、205、206也可以向运算部208输出码相位，或也可以将根据码相位得到的码伪距或者基于码伪距的定位结果向运算部208输出。

惯性传感器207至少具备加速度传感器。惯性传感器207计测设置位置处的船体坐标系的正交三轴的加速度，并向运算部208输出。

运算部208使用载波相位，计算船体100中的运动状态计测部20的设置位置处的角速度以及姿态。更具体而言，运算部208使用各接收部204、205、206的载波相位之差(载波相位差)，设定针对天线201、202、203的基线矢量。运算部208根据每观测时刻得到的基线矢量的变化，计算绕绝对坐标系的正交三轴的角速度。运算部208将绕绝对坐标系的正交三轴的角速度进行坐标变换，变换为船体坐标系，来计算船体100的姿态。

运算部208直接使用惯性传感器207的输出作为船体100的加速度输出。另外，运算部208也可以使用根据载波相位计算出的加速度对惯性传感器207的输出进行修正，从而计算船体100的加速度。由此，可提高加速度的计算精度。

这样，在图2所示的构成中，通过惯性传感器207与运算部208来实现图1的加速度计测部21。此外，在图2所示的构成中，通过接收部204、205、206与运算部208来实现图1所示的姿态计测部22。由此，利用将定位运算功能与惯性传感器一体化的装置这样简洁的构成，能够计测成为负荷观测用加速度的提取源的加速度、以及成为负荷观测用姿态的提取源的姿态。

另外，在运动状态计测部20中，能够省略惯性传感器207，在该情况下，使用载波相位来计算加速度即可。另一方面，在运动状态计测部20中，也可以省略天线201、202、203和接收部204、205、206，使惯性传感器207具备加速度传感器以及姿态传感器。此外，也可以使惯性传感器207具备角速度传感器，使用角速度传感器的输出与基于载波相位的角速度，来计算成为负荷观测用姿态的提取源的姿态。

接下来，说明用于提取负荷观测用加速度以及负荷观测用姿态的砰击以及冲荡的观测方法。如图3的(b)所示，砰击是波浪碰撞船体100时产生的冲击。如图3的(b)所示，冲荡是由于砰击而在船体100产生的振动。

概略而言，提取部30使用多个观测时刻的加速度来观测砰击。此外，提取部30使用多个观测时刻的加速度或者姿态的变化(角速度)来观测冲荡。并且，提取部30检测这些砰击、冲荡的产生时刻。即，提取部30也作为检测成为导致船体负荷的主要原因的现象的产生时刻的检测部发挥功能。

图7是观测砰击的流程的流程图。

首先，提取部30缓存多个观测时刻的加速度(s211)。另外，此时，提取部30与加速度一同也缓存姿态。提取部30取得各观测时刻的加速度中包含的z轴加速度az(s212)。z轴加速度az是指船体坐标系中的竖直(铅直)方向的加速度。

提取部30对z轴加速度az进行高通滤波(hpf)处理(s213)。砰击所致的z轴加速度az比通常的波浪所致的稳态的z轴加速度的频率高。因此，高通滤波处理的阈值频率设定于通常的波浪所致的稳态的z轴加速度、与实验性的、经验性的或者由模拟预先取得的砰击所致的z轴加速度az之间。通过进行该处理，来除去z轴加速度中包含的通常的波浪所致的稳态的成分。

提取部30将hpf后加速度azf与阈值th进行比较(s214)。阈值th设定为能够判断为波浪与船体100碰撞而产生砰击的z轴加速度的下限值。阈值th是实验性的、经验性的或者由模拟决定的值，也可以基于船体的运动状态使其变化。例如，也可以在暴风雨天气时提高阈值th，在静止时降低阈值th。

若hpf后加速度azf为阈值th以上(azf≧th)(s215：是)，则提取部30检测到产生砰击(s216)。提取部30若检测到砰击的产生，则保存检测到砰击产生之前的多个观测时刻的加速度(s217)。此时，提取部30保存加速度以及姿态。另外，在仅进行砰击的检测时，能够省略步骤s217。

提取部30将砰击产生时刻的hpf后加速度azf设为负荷观测用加速度。此外，提取部30将该砰击产生时刻的姿态设为负荷观测用姿态。

另一方面，若hpf后加速度azf小于阈值th(azf＜th)(s215：否)，则数据处理部50判定为未产生砰击。

通过使用这样的构成以及处理，提取部30能够观测砰击。此时，若使用利用了载波相位的加速度，则提取部30能够高精度地观测砰击，能够提取高精度的负荷观测用加速度。

此外，提取部30通过使用hpf后加速度azf，能够准确地分离通常的船体100的揺动所致的加速度、与砰击的冲击所致的加速度。由此，提取部30能够更高精度地观测砰击。

图8的(a)是冲荡的推断的概略流程图。图8的(b)是冲荡的推断的详细流程图。

如图8的(a)所示，提取部30取得砰击产生前后的多个观测时刻的姿态(s301)。提取部30根据多个观测时刻的姿态计算姿态的变化速度。提取部30进行姿态的变化速度的频率解析(s302)。频率解析是指计算姿态的变化速度的频谱的处理(例如，fft处理)。提取部30根据频谱推断冲荡的频率与冲荡的强度(s303)。

更具体而言，如图8的(b)所示，提取部30检测姿态的变化速度的频谱的峰值，并检测峰值强度ps(s311)。提取部30将峰值强度ps与冲荡检测阈值thp进行比较。冲荡检测阈值thp设定为能够判断产生了冲荡的频谱强度的下限值。冲荡检测阈值thp是实验性的、经验性的或者由模拟决定的值，也可以基于船体的运动状态使其变化。例如，也可以在暴风雨天气时提高冲荡检测阈值thp，在静止时降低冲荡检测阈值thp。

若峰值强度ps为冲荡检测阈值thp以上(ps≧thp)(s312：是)，则提取部30判定为产生了冲荡(s313)。并且，提取部30将该峰值强度ps设定为冲荡的强度。此外，提取部30将成为峰值强度ps的频率设定为冲荡的频率。另一方面，若峰值强度ps小于冲荡检测阈值thp(ps＜thp)(s312：否)，则提取部30判定为未产生冲荡。

提取部30将冲荡产生时刻的姿态设为负荷观测用姿态。此外，提取部30将该冲荡产生时刻的hpf后加速度azf设为负荷观测用加速度。

这里，如上述那样，姿态使用载波相位被高精度地计算。因此，通过这样的构成以及处理，提取部30能够以简洁的构成可靠且准确地判定冲荡的产生。此外，提取部30能够以简洁的构成可靠且准确地检测冲荡的强度以及冲荡的频率。由此，能够准确地计算负荷指标值以及负荷。

另外，成为上述的导致负荷的主要原因的现象产生时的姿态、姿态的变化量、姿态的变化速度能够根据使用了角速度传感器的角速度计算。图9是使用角速度计算砰击所致的船体姿态变化的流程图。

提取部30如上述那样检测砰击的产生，取得砰击产生前后的多个观测时刻的角速度(s401)。提取部30对角速度进行低通滤波处理(s402)。在角速度中包含各种噪声，通常，噪声的频率高于由砰击引起的角速度的频率。因此，通过对角速度进行低通滤波处理，使噪声被除去。

提取部30使用该角速度，计算砰击产生前后的规定时间内的姿态(s403)。另外，这些规定时间适当地设定即可，也可以在砰击产生前的情况与砰击产生后的情况中不同。

提取部30使用砰击产生前的姿态与砰击产生后的姿态之差，计算姿态变化量(s404)。或者，提取部30使用砰击产生前的姿态与砰击产生后的姿态的时间变化量，计算姿态变化速度(s404)。

另外，在上述的处理中，计算使用了加速度或者姿态的变化量的负荷。然而，通过使用加速度的变化方向、姿态的变化方向，能够提取可能成为负荷的一要素的船体100的特定位置的位移方向。例如，能够提取船首101等的船体100的特定位置的z轴方向的位移的方向。由此，能够检测由于砰击而船首101等的特定位置是下降了还是上升了，即能够检测海水的冲击状态。

在上述的构成中，示出了运动状态计测部20具备3个天线201、202、203，以及接收部204、205、206的方式。然而，通过具备加速度传感器作为惯性传感器，运动状态计测部20具备至少2个天线与2个接收部即可。

接下来，参照附图说明本发明的第2实施方式的船体负荷观测装置。图10是本发明的第2实施方式的船体负荷观测装置的框图。图11的(a)是装备本发明的第2实施方式的船体负荷观测装置的船舶的俯视图。图11的(b)是装备本发明的第2实施方式的船体负荷观测装置的船舶的侧视图。

如图10、图11的(a)、图12的(b)所示，本实施方式的船体负荷观测装置10a具备运动状态计测部20a、20b、20c、20d，且上述运动状态计测部与数据处理部50a连接，在此方面与第1实施方式的船体负荷观测装置10不同。

运动状态计测部20a、20b、20c、20d配置于船体100中的不同位置。换言之，加速度计测部21与姿态计测部22的组为多个，这些加速度计测部21与姿态计测部22按每个组配置于船体100中的不同位置。

运动状态计测部20a、20b、20c、20d为相同的构成。如图11的(a)、图11的(b)所示，运动状态计测部20a、20b、20c、20d设置于船体100。运动状态计测部20a设置于船体100的船首101。运动状态计测部20b设置于船首－船尾方向(船体坐标系的x轴方向)中的船体100的中间位置。运动状态计测部20c、20d设置于船体100的船尾102附近的操舵室110之上。运动状态计测部20c、20d分别设置于船体100的右舷附近或者左舷附近。运动状态计测部20c、20d以连结该运动状态计测部20c、20d的基线与右舷－左舷方向(船体坐标系的y轴方向)平行的方式配置。

数据处理部50a对于运动状态计测部20a、20b、20c、20d各自的设置位置，进行与上述的第1实施方式示出的负荷的观测(砰击的检测、冲荡的产生的检测等)相同的负荷的观测。由此，船体负荷观测装置10能够在船体100的多个位置的每一个中单独地观测负荷。并且，上述多个位置的负荷能够通过可根据定位信号解调的定位系统的时刻高精度地同步。由此，能够在船体100的多个位置观测同一时刻产生的负荷。

运动状态计测部20a、20b、20c、20d的配置不限于此，优选不是全部的运动状态计测部20a、20b、20c、20d都排列在一条直线上的配置。由此，即使运动状态计测部20a、20b、20c、20d具备的天线为一个，也能够设定多个基线矢量，能够用于负荷的观测。换言之，只要在运动状态计测部20a、20b、20c、20d中有一个天线，便能够设定多个基线矢量，能够用于使用了载波相位的负荷的观测。

作为具体的一例，在图11的(a)所示的构成中，运动状态计测部20b配置于不位于将运动状态计测部20a与运动状态计测部20c连结的基线上、将运动状态计测部20a与运动状态计测部20d连结的基线上、以及将运动状态计测部20c与运动状态计测部20d连结的基线上的任一个基线上的位置。由此，能够在运动状态计测部的个数的限制范围内，尽可能地增多不相互平行的基线矢量的个数。并且，运动状态计测部20a、20b、20c、20d优选以跨大范围的方式、即连结各运动状态计测部的基线矢量的长度长的方式配置。由此，基线矢量的计算精度得以提高，姿态的计算精度、进而负荷的计算精度得以提高。

此外，能够使用定位系统的时刻进行同步，从而数据处理部50a能够观测如下所示那样的导致负荷的主要原因。作为被观测的导致负荷的主要原因，例如，推断波浪的碰撞到来方向、冲荡的传输特性等。

图12是推断成为砰击的起因的波浪的到来方向的流程图。

数据处理部50a取得从运动状态计测部20a、20b、20c、20d14输出的砰击产生后的多个观测时刻的加速度(s501)。

数据处理部50a按每个加速度提取负荷观测用加速度。数据处理部50a使运动状态计测部20a、20b、20c、20d的加速度(负荷观测用加速度)同步。加速度(负荷观测用加速度)的同步利用与加速度(负荷观测用加速度)一同取得的观测时刻来执行。由于观测时刻使用了定位系统的时刻，因此观测时刻的同步能够高精度地进行。

数据处理部50a检测同一时刻中的运动状态计测部20a、20b、20c、20d的加速度(负荷观测用加速度)的最大加速度(s502)。

数据处理部50a将观测到最大加速度的运动状态计测部相对于船体100的位置推断为成为砰击的起因的波浪的到来方向(s503)。

并且，如上述那样，各观测时刻的加速度被高精度地计算，各运动状态计测部的加速度被以高精度的观测时刻同步，因此根据各运动状态计测部的加速度计算的最大加速度也被高精度地进行检测。因此，通过使用该构成以及处理，船体负荷观测装置10a能够以简洁的构成可靠且准确地检测成为砰击的起因的波浪的到来方向，进而能够准确地观测负荷。

此外，由于能够基于高精度的观测时刻，使加速度同步，因此无需大规模的工程，能够以低廉的构成检测成为砰击的起因的波浪的到来方向。

图13是推断冲荡传输特性的流程图。

数据处理部50a按每个运动状态计测部20a、20b、20c、20d，使用上述的方法检测冲荡(s601)。此时，数据处理部50a也检测包含冲荡的强度(振幅)、频率的冲荡检测数据。数据处理部50a基于观测时刻设定上述冲荡的强度(振幅)、频率的检测时刻，使其包含在冲荡检测数据中。

数据处理部50a使运动状态计测部20a、20b、20c、20d的冲荡检测数据同步，来推断冲荡传输特性。即，数据处理部50a使用运动状态计测部20a、20b、20c、20d的加速度的振幅特性或频率特性，或者姿态的变化量(变化速度)的振幅特性或频率特性，推断冲荡传输特性。具体而言，数据处理部50a通过与作为冲荡而检测出的频率成分对应的运动状态计测部20a、20b、20c、20d的检测时刻之差、即时间序列，推断冲荡的传输方向。此外，数据处理部50a根据分别在运动状态计测部20a、20b、20c、20d检测到的冲荡的强度，推断由于传输引起的冲荡的衰减特性等。由此，数据处理部50a能够推断船体100的所希望位置处的冲荡的强度。因此，船体负荷观测装置10a使用该冲荡传输特性，能够推断并观测船体100的任意位置处的负荷。

此外，由于能够基于高精度的观测时刻使加速度同步，因此无需大规模的工程，能够以低廉的构成推断冲荡传输特性。

上述的船体负荷观测装置10、10a能够用于如下所示的航行辅助系统。图14是适用本发明的实施方式的船体负荷观测装置的航行辅助系统的框图。

如图14所示，航行辅助系统80具备船体负荷观测装置10a、辅助部70、船速取得部61、舵角取得部62及海况取得部63。船体负荷观测装置10a、船速取得部61、舵角取得部62及海况取得部63与辅助部70连接。

船速取得部61根据运动状态计测部20a、20b、20c、20d的任一个的加速度来计算速度，由此取得船速。或者，船速取得部61与安装于船体100的多普勒声纳连接，根据多普勒声纳的输出值，通过已知的方法来取得船速。

舵角取得部62与安装于船体100的舵角传感器连接，根据舵角传感器的输出值，通过已知的方法来取得舵角。

海况取得部63与安装于船体100的波浪雷达连接，根据波浪雷达的输出值，通过已知的方法来取得海况。此外，海况取得部63具有无线通信功能，从外部取得海况。

辅助部70使用来自船体负荷观测装置10a的与负荷有关的信息、来自船速取得部61的船速、来自舵角取得部62的舵角、以及来自海况取得部63的海况，生成避免负荷的产生的航行辅助信息。具体而言，航行辅助信息是包含用于避免可能成为负荷的砰击的船速控制以及舵角控制的信息。

通过这样的构成以及进行这样的处理，能够进行使负荷减少的航行辅助。

另外，在图14中，示出了使用船体负荷观测装置10a的方式，但也能够使用船体负荷观测装置10。

此外，在上述的船体负荷观测装置中，示出了作为成为导致负荷的主要原因的现象主要检测砰击或者冲荡的情况，但通过使用船体负荷观测装置10a的构成，也能够检测船体的中拱弯曲、中垂弯曲。

附图标记说明

10、10a：船体负荷观测装置

20、20a、20b、20c、20d：运动状态计测部

21：加速度计测部

22：姿态计测部

30：提取部

40：负荷计算部

50、50a：数据处理部

61：船速取得部

62：舵角取得部

63：海况取得部

70：辅助部

80：航行辅助系统

100：船体

101：船首

102：船尾

110：操舵室

201、202、203：天线

204、205、206：接收部

207：惯性传感器

208：运算部。