JP7635162B2 - 操船支援装置及び操船支援方法 - Google Patents

Description

本発明は、操船支援装置に関する。

従来から、自船及び他船の航行情報を利用して、自他船の衝突が将来的に発生するゾーンを計算することができる操船支援装置が知られている。非特許文献１は、この種の操船支援装置による当該ゾーンの計算手法を開示する。

非特許文献１は、自船行動空間の中で相手船の存在とその運動により妨げられる空間であるＯＺＴ（Ｏｂｓｔａｃｌｅ Ｚоｎｅ ｂｙ Ｔａｒｇｅｔ）を計算 する手法を開示する。非特許文献１によるＯＺＴの計算手法は、以下のとおりである。即ち、自他船に発生する速力誤差を考慮して、任意のポイントに自他船が 到達する時間を確率的に示した到達時間確率分布を定義することにより、任意のポイントにおける自他船の同時存在確率を求める。この同時存在確率が所定の確 率値よりも高い場所を、衝突の可能性があるＯＺＴとする。

今津隼馬・福戸淳司・沼野正義：相手船による妨害ゾーンとその表示について，日本航海学会論文集，ｖоｌ．１０７，ｐｐ．１９１－１９７，２００２．９．

しかし、上記非特許文献１の手法では、自船及び他船を点とみなしてＯＺＴを計算しており、自船及び他船の実際の大きさを考慮していない。これにより、表示 上ではＯＺＴを回避するように操船者が操船しても、自船及び他船が物理的な大きさを現実に有していることにより、船舶同士の異常接近又は衝突が生じるおそ れがある。

また、非特許文献１のように自他船の同時存在確率を求めることによりＯＺＴを得る手法は、計算量が極めて大き くなる。従って、非特許文献１の手法では、ＯＺＴ計算点を増加させることが計算負荷の観点から難しく、ＯＺＴの表示の空間的分解能を向上させることが困難 になっていた。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、衝突の危険性を精度良く示す表示データを生成することができ、且つ、表示データ生成の計算負荷の軽減が図られた操船支援装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の観点によれば、以下の構成の操船支援装置が提供される。即ち、この操船支援装置は、他船データ取得部と、他船将来位置予測部と、自船データ取得部 と、自船将来位置予測部と、リスク計算部と、表示データ生成部と、を備える。前記他船データ取得部は、他船の位置及び速度に関する情報を取得する。前記他 船将来位置予測部は、前記他船データ取得部が取得した他船の位置及び速度に基づいて、当該他船が同じ針路で、かつ同じ船速で航行を継続した場合に、将来の 複数の時刻における他船の位置を予測する。前記自船データ取得部は、自船の位置及び速度に関する情報を取得する。前記自船将来位置予測部は、前記自船デー タ取得部が取得した自船の位置及び速度に基づいて、自船が当該位置で任意に定めた針路で、かつ同じ船速で航行を継続した場合に、前記他船将来位置予測部に よって予測された前記他船の位置と対応する自船の位置を予測する。前記リスク計算部は、それぞれの前記時刻で予測された前記他船の位置と、対応して予測さ れた自船の位置と、の間の離隔距離に基づいて、自船と前記他船との衝突が将来的に発生する可能性が高いゾーンである衝突危険ゾーンを表示するか否かを判断 するための衝突リスク値を計算する。前記表示データ生成部は、前記衝突リスク値を用いた判断に基づいて、予測された前記他船の位置に前記衝突危険ゾーンを 表示するための表示データを生成する。

これにより、自船と他船の離隔距離を利用して、自船と他船の衝突が将来的に発生す るゾーンを表示する表示データを生成することができる。従って、妥当性が高く、操船者の実際の操船感覚にマッチしたゾーンを表示させることができる。ま た、速力誤差の発生を考慮した自他船の同時存在確率を計算するのではなく、自船と他船の離隔距離を基準として、衝突リスク値を計算することができる。従っ て、計算負荷を低減することができる。

前記の操船支援装置においては、前記離隔距離は、それぞれの前記時刻で予測された前記他船の位置と、対応して予測された自船の位置と、の間の距離として計算されることが好ましい。

これにより、衝突の危険を合理的に評価することができる。

前記の操船支援装置においては、前記リスク計算部は、前記衝突リスク値を、自船及び前記他船のうち少なくとも一方の物理的な大きさを考慮して計算することが好ましい。

これにより、ゾーンの表示の妥当性を更に高めることができる。

前記の操船支援装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記リスク計算部は、自船の物理的な大きさと、自船の前側及び／又は後側に設定す ることができる警戒領域の大きさと、を考慮して、前記離隔距離に基づいて、前記警戒領域に他船が将来的に侵入する可能性が高いゾーンである警戒ゾーンを表 示するか否かを判断するための警戒リスク値を計算可能である。前記表示データ生成部は、前記警戒リスク値を用いた判断に基づいて、前記警戒ゾーンを、予測 された前記他船の位置に前記衝突危険ゾーンと区別可能に表示するための表示データを生成可能である。

これにより、他船の 侵入が好ましくない領域として操船者等が自船の前側及び／又は後側に警戒領域を設定した場合に、当該警戒領域に他船が将来的に侵入する可能性が高い警戒 ゾーンを、衝突危険ゾーンと併せて表示させることができる。これにより、操船者をより良好に支援することができる。また、警戒ゾーンと衝突危険ゾーンとが 区別して表示されるので、操船者の理解が容易である。

前記の操船支援装置においては、前記表示データ生成部は、前記警戒リスク値が所定の閾値以上である場合に、前記警戒ゾーンを表示するための表示データを生成することが好ましい。

これにより、警戒領域に他船が将来的に侵入する可能性が所定程度以上ある部分について、警戒ゾーンを表示させることができる。

前記の操船支援装置においては、前記表示データに基づいて表示される前記衝突危険ゾーンと前記警戒ゾーンは、少なくとも色彩が互いに異なることが好ましい。

これにより、操船者は、色分け表示される警戒ゾーン及び衝突危険ゾーンを容易に区別して把握することができる。

前記の操船支援装置においては、前記警戒領域の大きさは、自船の船速によって変化することが好ましい。

これにより、船速に応じて変化する操船者の感覚に柔軟にマッチした警戒ゾーンを表示させることができる。

第１実施形態に係る操船支援装置の電気的構成を示すブロック図。 離隔距離の計算の一例を示す図。 離隔距離をリスク値に換算するためのリスク関数の一例を示す図。 図２の状況における衝突危険ゾーン及び警戒ゾーンの表示例を示す図。 本実施形態による衝突危険ゾーン及び警戒ゾーンの表示を、従来のＯＺＴの表示と比較して示す図。 第２実施形態の操船支援装置の電気的構成を示すブロック図。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、操船支援装置１の電気的構成を示すブロック図である。

まず、第１実施形態について説明する。図１に示す第１実施形態の操船支援装置１は、水上を移動する船舶に設けられる。

操船支援装置１には、表示装置５が接続される。表示装置５は、例えば液晶ディスプレイとして構成され、操船を支援する情報を表示する。操船支援装置１は、衝突危険ゾーンと、警戒ゾーンと、を表示装置５に表示するための表示データを生成し、当該表示装置５に出力する。

衝突危険ゾーンとは、自船と他船との衝突が将来的に発生する可能性が高いゾーンである。警戒ゾーンとは、衝突の可能性は低いが、自船との関係で設定したプ ライベート領域に他船が将来的に侵入する可能性が高いゾーンである。これらのゾーンは、自船の変針に対して、他船に妨害される領域を当該他船の予定針路上 に示したもの（ＯＺＴ）であり、上記の非特許文献１とは異なる方法で計算される。なお、衝突危険ゾーン及び警戒ゾーンの詳細については後述する。

この操船支援装置１は、他船データ処理部１１と、自船データ処理部２１と、設定長さ記憶部２６と、計算処理部３１と、表示データ生成部４１と、を備える。

具体的に説明すると、操船支援装置１は公知のコンピュータとして構成されており、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える。ＲＯＭには、上記の衝突危険ゾーン及 び警戒ゾーンの表示データを生成するためのプログラムが記憶される。上記のハードウェアとソフトウェアの協働により、操船支援装置１を、他船データ処理部 １１、自船データ処理部２１、設定長さ記憶部２６、計算処理部３１、及び表示データ生成部４１等として動作させることができる。

他船データ処理部１１は、自船の周りに存在する他船に関し、衝突危険ゾーン及び警戒ゾーンの表示のために必要なデータを取得する。他船データ処理部１１は、他船データ取得部１２と、他船将来位置予測部１３と、を備える。

他船データ取得部１２は、図２の自船２と他船３との関係で示すように、現在の他船３の位置である他船位置Ｐｒ０と、他船３の船速ベクトルである他船船速ベクトルＶｔと、を取得する。

具体的に説明すると、図１の操船支援装置１は、自船２の周囲を探知してレーダ映像を生成する図略のレーダ装置と接続されている。このレーダ装置は、探知し た物標（他船３）の動きを検出して追尾する技術であるＴＴ（ターゲットトラッキング）機能を有している。ＴＴ機能は公知であるため簡単に説明すると、ＴＴ 機能は、過去のレーダ映像の推移に基づいて、自船の周囲に存在する物標（他船３）の位置及び速度ベクトルを計算により取得するものである。

レーダ装置は、他船３の位置及び速度として、その代表点の位置及び速度を出力する。代表点の位置としては、例えば、レーダ映像に現れる当該他船３のエコー像の図心の位置が用いられる。

レーダ装置は自船２を基準とした相対的な他船３の位置及び速度を取得するものであるが、他船データ取得部１２に入力される他船３の位置及び速度ベクトル は、適宜の手段（例えば、公知のＧＮＳＳ測位装置及び方位センサ）により得られた自船２の位置及び船首方位に基づいて、対地基準となるように予め変換され ている。他船データ取得部１２は、得られた他船位置Ｐｒ０及び他船船速ベクトルＶｔを、探知された物標ごとに他船将来位置予測部１３に出力する。

他船将来位置予測部１３は、他船３の将来位置を予測する。得られた他船３の予測位置は、衝突危険ゾーン及び警戒ゾーンをその位置に表示すべきか否かを判定する位置的基準となる。以下の説明では、この位置を判定点と呼ぶことがある。

以下、詳細に説明する。他船将来位置予測部１３は、図２に示すように、他船３の位置及び速度が得られた時刻である基準時刻Ｔ０（具体的には、現在時刻）を 起点として、適宜の時間間隔ΔＴをあけて、複数の将来の時刻Ｔ１，Ｔ２，・・・を定める。そして、他船将来位置予測部１３は、基準時刻Ｔ０における他船３ の位置及び船速（他船位置Ｐｒ０及び他船船速ベクトルＶｔ）に基づいて、上記の将来の時刻Ｔ１，Ｔ２，・・・での他船位置Ｐｒ１，Ｐｒ２，・・・を予測す る。予測により求められた他船位置Ｐｒ１，Ｐｒ２，・・・が、判定点Ｄ１，Ｄ２，・・・となる。

他船位置 Ｐｒ１，Ｐｒ２，・・・（判定点Ｄ１，Ｄ２，・・・）を求めるとき、他船将来位置予測部１３は、基準時刻Ｔ０で取得した他船船速ベクトルＶｔの大きさ及び 向きを何れも一定に保ったまま、他船３が他船位置Ｐｒ０から移動すると仮定する。即ち、他船３は、基準時刻Ｔ０と同じ針路及び同じ船速で航行を継続すると みなされる。従って、他船位置Ｐｒ１，Ｐｒ２，・・・を簡単に求めることができる。

他船位置Ｐｒ１，Ｐｒ２，・・・は、 図２に示すように、他船位置Ｐｒ０から他船船速ベクトルＶｔを延長した直線である針路Ｃ上に、適宜の間隔で並ぶように定められる。図２の例では他船位置 Ｐｒ１，Ｐｒ２，・・・が等間隔で並んでいるが、これは一例であり、詳細は後述する。他船将来位置予測部１３は、取得した他船位置Ｐｒ１，Ｐｒ２，・・・ （判定点Ｄ１，Ｄ２，・・・）の位置を示すデータを、計算処理部３１及び表示データ生成部４１に出力する。

自船データ処理部２１は、自船２に関し、衝突危険ゾーン及び警戒ゾーンの表示のために必要なデータを取得する。自船データ処理部２１は、自船データ取得部２２と、自船将来位置予測部２３と、を備える。

自船データ取得部２２には、自船の位置である自船位置Ｐ０と、自船船速ベクトルＶと、に関するデータが入力される。

自船位置Ｐ０は、現在の自船２の位置である。操船支援装置１には図略のＧＮＳＳ測位装置が接続されており、自船データ取得部２２は、ＧＮＳＳ測位装置から入力される測位結果に基づいて、自船２の位置である自船位置Ｐ０を取得することができる。

自船船速ベクトルＶは、現在の自船２の船速である。自船データ取得部２２は、ＧＮＳＳ測位装置から得られる位置の変化を計算することにより、自船２の船速である自船船速ベクトルＶを取得することができる。

自船位置Ｐ０及び自船船速ベクトルＶは、自船２の代表点、具体的には、図略のＧＮＳＳアンテナが取り付けられる場所の位置及び速度を意味する。自船データ取得部２２は、得られた自船位置Ｐ０及び自船船速ベクトルＶを、自船将来位置予測部２３に出力する。

自船将来位置予測部２３は、前述の他船将来位置予測部１３で説明した複数の時刻Ｔ１，Ｔ２，・・・における自船の将来位置を予測する。予測されたそれぞれ の自船位置Ｐ１，Ｐ２，・・・は、各時刻Ｔ１，Ｔ２，・・・で他船将来位置予測部１３が予測した他船位置Ｐｒ１，Ｐｒ２，・・・に対応する。

自船位置Ｐ１，Ｐ２，・・・を求めるとき、自船将来位置予測部２３は、基準時刻Ｔ０で取得した自船船速ベクトルＶの大きさは一定である一方、自船船速ベク トルＶの向きは基準時刻Ｔ０で任意の向きに変化し、それ以後は一定の向きで、自船２が自船位置Ｐ０から航行を継続すると仮定する。即ち、自船２は、自船位 置Ｐ０において針路を任意に定めるが、その後は当該針路で、かつ同じ船速で航行を継続するとみなされる。従って、推定される自船位置Ｐ１，Ｐ２，・・・は 何れも、基準時刻Ｔ０における自船位置Ｐ０を中心とする同心円上に位置する。

図２には、自船位置Ｐ１，Ｐ２，・・・につ いて、多数推定される位置の一部を小さな丸印で示している。予測された自船位置Ｐ１，Ｐ２，・・・が並ぶ円（以下、自船位置候補円Ｅ１，Ｅ２，・・・と呼 ぶことがある。）の半径は、基準時刻Ｔ０から各時刻Ｔ１，Ｔ２，・・・までの時間と、自船船速ベクトルＶの大きさと、の積に等しい。

このようにして、図１の自船将来位置予測部２３は、各時刻Ｔ１，Ｔ２，・・・における自船位置候補円Ｅ１，Ｅ２，・・・を求める。自船将来位置予測部２３ は、自船位置候補円Ｅ１，Ｅ２，・・・に関するデータを、予測した自船位置Ｐ１，Ｐ２，・・・として計算処理部３１に出力する。

設定長さ記憶部２６は、自船長さＬと、プライベート長さＰＬと、を記憶する。

自船長さＬは、図３（ａ）に示すように、自船２の前後方向の全長である。自船長さＬは、自船２の前後方向での物理的な大きさを示す。本実施形態では、この 自船長さＬの範囲に他船３が存在すると、自船２と他船３とで衝突が生じると考える。なお、自船データ取得部２２が取得する自船位置Ｐ０、及び自船将来位置 予測部２３が予測する自船位置Ｐ１，Ｐ２，・・・は、上述のＧＮＳＳアンテナの船体への取付位置を意味するが、この位置（上述の代表点。以下、自船基準位 置という。）は、通常、自船長さＬの中途部にある。従って、自船長さＬのパラメータは、上記の自船基準位置から船首までの長さＬ１と、当該自船基準位置か ら船尾までの長さＬ２と、の組合せとなっている。２つの長さＬ１，Ｌ２は、事前に操船支援装置１に適宜設定される。

プラ イベート長さＰＬは、上記の自船長さＬには含まれていないために自船２と他船３の物理的な接触は生じないものの、他船３の侵入が心理的に好ましくないと操 船者が感じるプライベート領域（警戒領域）の、前後方向での長さを意味する。プライベート領域は、人と人との間の距離を考えるときに、自分の正面又は背後 に他人がこれ以上近づくと警戒心を生じるパーソナルエリアに例えることができる。プライベート長さＰＬは、自船長さＬの前側及び後側の少なくとも何れか に、操船者によって任意の長さで設定される。例えば、操船者は、自船長さＬの前側に、長さが０．５海里のプライベート長さＰＬを設定することができる。

図１に示す設定長さ記憶部２６は、記憶する自船長さＬ、プライベート長さＰＬを、計算処理部３１に出力する。

次に計算処理部３１について説明する。計算処理部３１は、他船データ処理部１１及び自船データ処理部２１から出力されるデータを利用して、前述の判定点Ｄ１，Ｄ２，・・・のそれぞれにおいて衝突危険ゾーン又は警戒ゾーンを表示するか否かを、計算により判定する。

計算処理部３１は、離隔距離計算部３２と、リスク計算部３３と、ゾーン表示判定部３４と、を備える。

離隔距離計算部３２は、将来の各時刻Ｔ１，Ｔ２，・・・で、到達することが予測される他船位置Ｐｒ１，Ｐｒ２，・・・と、対応する自船位置Ｐ１，Ｐ２，・・・と、の間の距離である離隔距離Ｒ１，Ｒ２，・・・を計算する。

離隔距離Ｒ１，Ｒ２，・・・は衝突の危険性を評価するためのものであるので、予測される様々なケースのうち、自船２と他船３が最も接近するケースを考える ことが合理的である。そこで、例えば時刻Ｔ１の離隔距離Ｒ１を計算するにあたっては、離隔距離計算部３２は、当該時刻Ｔ１において多数予測される自船位置 Ｐ１のうち、当該時刻Ｔ１における他船位置Ｐｒ１に最も近くなる位置を選択する。

図２には、予測された多数の自船位置Ｐ１の中から、離隔距離Ｒ１の計算のために選択される自船位置Ｐ１を、黒塗りの丸印で示している。離隔距離Ｒ１は、自船位置Ｐ１のうち黒塗りの丸印となっている位置と、他船位置Ｐｒ１と、の間の距離として計算される。

時刻Ｔ１を例に考えると、離隔距離Ｒ１は、自船位置候補円Ｅ１上の点と、他船位置Ｐｒ１と、の距離の最小値を意味する。時刻Ｔ１の離隔距離Ｒ１は、当該時 刻Ｔ１における他船位置Ｐｒ１と、基準時刻Ｔ０における自船位置Ｐ０（自船位置候補円Ｅ１の中心）と、の間の距離を求め、この距離から自船位置候補円Ｅ１ の半径を減算することで、容易に求めることができる。他の時刻Ｔ２，・・・における離隔距離Ｒ２，・・・も同様である。

このように、離隔距離計算部３２は、自船２及び他船３の船速を一定とみなして、予測された自船２の将来位置と他船３の将来位置との間の距離である離隔距離Ｒｎを計算する。従って、単純な幾何学的な計算で離隔距離Ｒｎを取得することができる。

離隔距離Ｒｎは上記の計算方法によって求められるので、値が正だけでなく負にもなり得る。離隔距離Ｒｎが正の場合は、自船位置Ｐｎが、他船位置Ｐｒｎより も、基準時刻Ｔ０における自船位置Ｐ０に近いことを意味する。離隔距離Ｒｎが負の場合は、自船位置Ｐｎが、他船位置Ｐｒｎよりも、基準時刻Ｔ０における自 船位置Ｐ０から遠いことを意味する。図２の例では、離隔距離Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４は正となり、離隔距離Ｒ５は負となる。

離隔距離Ｒｎが正の場合は、自船２と他船３が最も接近するケースにおいて、他船３が自船２の船首側にあることを示す。離隔距離Ｒｎが負の場合は、自船２と他船３が最も接近するケースにおいて、他船３が自船２の船尾側にあることを表す。

本実施形態においては、離隔距離計算部３２が離隔距離Ｒｎを計算する段階では、自船２及び他船３は何れも点として扱われ、物理的な大きさが考慮されていない。離隔距離Ｒｎは、自船２の代表点である自船基準位置と、他船３の代表点と、の距離として表される。

図１のリスク計算部３３は、衝突危険ゾーン及び警戒ゾーンを表示するか否かを判断するためのパラメータであるリスク値（衝突リスク値、警戒リスク 値）ＲＰｎを計算する。詳細には、リスク計算部３３は、予め定められたリスク関数ＦＲを利用して、離隔距離計算部３２により計算されたそれぞれの離隔距離 Ｒｎを、リスク値ＲＰｎに換算する。リスク値ＲＰｎは０以上１以下の値であり、０は自船２と他船３とで衝突の可能性がないことを示し、１は自船２と他船３ とが衝突することを示す。

リスク計算部３３が計算に用いるリスク関数ＦＲは、設定長さ記憶部２６の記憶内容を参照して定 められる。図３（ｂ）には、本実施形態で用いるリスク関数ＦＲが、図３（ａ）の自船基準位置を原点とし、横軸に離隔距離Ｒをとり、縦軸にリスク値ＲＰを とったグラフにより示されている。

図３（ｂ）に示すように、離隔距離Ｒが自船長さＬに対応する範囲（－Ｌ２≦Ｒ≦Ｌ１の 範囲）にあるとき、リスク関数ＦＲの値は１となる。また、離隔距離Ｒがプライベート長さＰＬに対応する範囲（Ｌ１＜Ｒ＜Ｌ１＋ＰＬ）にあるとき、リスク関 数ＦＲの値は０よりも大きく１よりも小さい値をとり、かつ、その値は、離隔距離Ｒが増加するに従って単調に減少する。離隔距離Ｒが自船長さＬにもプライ ベート長さＰＬにも対応しない範囲（Ｒ＜－Ｌ２、又は、Ｒ≧Ｌ１＋ＰＬ）にあるとき、リスク関数ＦＲの値は０となる。

このように、本実施形態では、離隔距離Ｒが自船長さＬに相当する範囲で値が１になるリスク関数ＦＲを用いて、リスク計算部３３がリスク値ＲＰを計算する。従って、自船の物理的な長さを考慮して、衝突の可能性を評価することができる。

リスク計算部３３は、上記のリスク関数ＦＲに離隔距離Ｒ１，Ｒ２，・・・を代入して取得したリスク値ＲＰ１，ＲＰ２，・・・を、ゾーン表示判定部３４に出力する。

ゾーン表示判定部３４は、それぞれの判定点Ｄ１，Ｄ２，・・・において、衝突危険ゾーンを表示すべきか、警戒ゾーンを表示すべきか、何れも表示しないかを、リスク計算部３３から出力されるリスク値ＲＰ１，ＲＰ２，・・・に従って判定する。

具体的には、ゾーン表示判定部３４は、リスク計算部３３から出力されるリスク値ＲＰｎが１である場合は、衝突危険ゾーンを表示する必要があると判定する。 ゾーン表示判定部３４は、リスク値ＲＰから出力されるリスク値ＲＰが１より小さいが０より大きい場合は、警戒ゾーンを表示する必要があると判定する。ゾー ン表示判定部３４は、リスク値ＲＰが０である場合は、衝突危険ゾーン及び警戒ゾーンの何れも表示する必要がないと判定する。

このように、本実施形態の計算処理部３１では、従来のＯＺＴで用いられているように速度の誤差を考慮して確率分布を計算しない。即ち、計算処理部３１は、 自船船速ベクトルＶ及び他船船速ベクトルＶｔに誤差がないものと考えた上で、単純に、離隔距離Ｒｎで示される自船２の基準位置と他船３の代表点との位置関 係が自船長さＬの範囲に含まれるか否か、又は、プライベート長さＰＬの範囲に含まれるか否かに基づいて、衝突危険ゾーン及び警戒ゾーンの表示の要否を判断 している。従って、判断に必要な計算量を著しく減らすことができる。

次に、表示データ生成部４１について説明する。図４は、図２の状況における衝突危険ゾーン９１及び警戒ゾーン９２の表示例を示す図である。図５は、本実施形態による衝突危険ゾーン９１及び警戒ゾーン９２の表示を、従来のＯＺＴの表示と比較して示す図である。

表示データ生成部４１は、操船者を支援するための情報を表示装置５に表示させるための表示データを生成し、適宜のインタフェースを介して表示装置５に出力する。

図４には、表示装置５における表示画面の例が示されている。表示データ生成部４１は、図４に示すように、自船２の位置及び速度、他船３の位置及び速度等を 図形で示す表示データを生成する。表示データ生成部４１は、更に、ゾーン表示判定部３４の判定結果に応じて、それぞれの判定点Ｄ１，Ｄ２，・・・に、衝突 危険ゾーン９１又は警戒ゾーン９２を表示させる。

図４には、図２の状況において、離隔距離Ｒ４に対応するリスク値ＲＰ４が１であり、離隔距離Ｒ３に対応するリスク値が０．３であり、他の離隔距離Ｒ１，Ｒ２，Ｒ５に対応するリスク値は何れも０だった場合の、表示装置５の表示例を示している。

図４に示すように、判定点Ｄ４には、衝突危険ゾーン９１を示す図形が表示され、判定点Ｄ３には、警戒ゾーン９２を示す図形が表示される。他の判定点 Ｄ１，Ｄ２，Ｄ５には、図形は表示されていない。なお、判定点Ｄ１，Ｄ２，・・・は計算の基準として用いられる点であるため、説明のために図４には描かれ ているが、実際には画面に表示されない。

衝突危険ゾーン９１及び警戒ゾーン９２は、判定点Ｄｎを中心とする円の図形として表示される。円の大きさは、小さくなり過ぎないように適宜定められる。例えば、円の大きさは、その直径が自船長さＬと等しくなるように定めることができる。

互いに隣り合う２つの判定点Ｄｎのそれぞれに例えば衝突危険ゾーン９１の円の図形を表示したときに、円と円の間に隙間が生じるのは好ましくない。このた め、上述の他船将来位置予測部１３が判定点Ｄｎを求めるときの時間間隔ΔＴは、図形の円の大きさと、他船船速ベクトルＶｔの大きさと、を考慮して、隣り合 う判定点Ｄｎ同士の距離を十分に短くできるように定められる。これにより、衝突危険ゾーン９１又は警戒ゾーン９２の表示の領域的な連続性を確保することが できる。

操船支援装置１に入力される自船位置Ｐ０、自船船速ベクトルＶ、他船位置Ｐｒ０、及び他船船速ベクトルＶｔは、 何れも刻々と変化し、それに応じて衝突危険ゾーン９１及び警戒ゾーン９２の表示をリアルタイムで更新する必要がある。また、自船２の周囲に他船３が１つだ けでなく複数存在する場合も考えられ、この場合は、それぞれの他船３について衝突危険ゾーン９１及び警戒ゾーン９２の表示処理を行わなければならない。 従って、処理に必要な計算負荷を軽減することが重要である。

他船将来位置予測部１３は、判定点Ｄｎを理論上無限に生成す ることができるが、判定点Ｄｎが多数になると計算負荷が重くなる。そこで、本実施形態では、所定の判定限界距離を定め、他船将来位置予測部１３が出力する 判定点Ｄｎの位置を、他船位置Ｐｒ０から判定限界距離以内に限定している。これにより、計算負荷が過大にならないようにすることができる。

ただし、本実施形態では、各判定点Ｄｎにおいて衝突危険ゾーン９１及び警戒ゾーン９２を表示すべきか否かを判定するのに必要な計算量が、上述したように従 来と比べて軽減されている。従って、隣り合う判定点Ｄｎの間の距離を短くしたり、前記判定限界距離を長くしたりして、多数の判定点Ｄｎが生成された場合で も、リアルタイムで問題なく処理を行うことができる。これにより、衝突危険ゾーン９１及び警戒ゾーン９２が表示される分解能を高めることができ、又は、よ り先の将来予測に基づく衝突危険ゾーン９１及び警戒ゾーン９２の表示を行うことができる。

表示データ生成部４１が生成す る表示データでは、衝突危険ゾーン９１と警戒ゾーン９２とで、表示装置５で表示される色彩を異ならせるようにすることができる。図４では、図面での表現の 都合上、衝突危険ゾーン９１と警戒ゾーン９２とで表示色が異なることを実線と破線とで示している。これにより、操船者は、他船３との衝突が発生する可能性 が高い領域と、衝突はしないが前述のプライベート長さＰＬに他船３が入ってしまう可能性が高い領域と、を明確に区別して把握することができるので、状況を 容易に理解することができる。

なお、表示装置において衝突危険ゾーン９１と警戒ゾーン９２とでどのように表示を変えるか については、色を変えることに限定されない。例えば、衝突危険ゾーン９１と警戒ゾーン９２とで、内部の塗り潰しの有無、塗り潰し部分の透明度や模様を変え るように表示させることができる。図４に描かれているとおり、ゾーンの図形の輪郭線を実線と破線等とで異ならせても良い。また、ゾーンの図形に文字、記 号、又は小さなマーク等を付加することによって、操船者が衝突危険ゾーン９１と警戒ゾーン９２とを区別できるように構成してもよい。

警戒ゾーン９２はリスク値ＲＰが０よりも大きく１よりも小さい場合に対応するが、表示データ生成部４１は、警戒ゾーン９２に関して、リスク値ＲＰの大きさ に応じて表示の態様を異ならせる表示データを生成してもよい。例えば、リスク値ＲＰが小さくなるにつれて、表示される警戒ゾーン９２の輪郭線又は内部の塗 り潰しの透明度を徐々に増加させることが考えられる。また、衝突危険ゾーン９１を赤色で表示するとともに、警戒ゾーン９２を、リスク値ＲＰが小さくなるに つれて、赤色から黄色へ徐々に変化するように色を変化させて表示しても良い。

警戒ゾーンの表示は、リスク値ＲＰが０より大きく１より小さい場合に一律に表示することに代えて、操船者によって設定された所定の閾値よりもリスク値ＲＰが大きい場合にのみ行われても良い。これにより、操船者の好みに応じた表示を実現することができる。

なお、衝突危険ゾーン９１と警戒ゾーン９２とを、全く同じ態様で表示することもできる。

上述したように、本実施形態では、リスク関数ＦＲにおいて、自船長さＬを考慮した衝突危険性の評価が行われる。即ち、自船２を、点として扱うのではなく、 前後方向に自船長さＬだけ細長い直線として扱っている。従って、例えば自船長さＬが相当に長い大型船舶である場合でも、衝突の危険が高い領域を、実際の船 舶の大きさを考慮して妥当な位置に表示することができる。

図５には、同じ状況下で、本実施形態の衝突危険ゾーン９１と、 従来のＯＺＴと、の表示の比較が示されている。図５（ａ）で示すように、本実施形態の衝突危険ゾーン９１は、自船長さＬを考慮することで、図５（ｂ）で示 す従来のＯＺＴよりも、他船３に近い側にゾーンの領域が拡がっている（拡張部分９１ｅ）。この表示は、実際の自船長さＬを考慮すると、他船３との衝突を避 けるには、従来のＯＺＴと重複する部分だけでなく、それから拡がっている拡張部分９１ｅにも自船２を操船すべきでないことを示している。

図５（ａ）に示す本実施形態の表示例では、プライベート長さＰＬを自船２の前方に設定したことに伴う警戒ゾーン９２が、衝突危険ゾーン９１よりも他船３に 近い側に表示される。この表示は、警戒ゾーン９２に操船すると、自船２の前方のプライベート長さＰＬに相当する領域に他船３が入ってしまう可能性が高いこ とを示している。

なお、図５（ａ）に示す本実施形態の表示例では、図５（ｂ）に示す従来のＯＺＴの左端の円に相当する場 所Ｎ１には、衝突危険ゾーン９１が表示されていない。これは、本実施形態では、自船長さＬのうち自船基準位置よりも船尾側の部分の長さＬ２が相当に短く、 これをリスク計算部３３が適切に考慮した結果である。図５（ａ）の例は自船２の後方にプライベート長さＰＬが設定されていない場合を示しているが、後方の プライベート長さＰＬを適宜設定すれば、上記の場所Ｎ１に警戒ゾーン９２が表示されることになる。

上記の説明では、レー ダ装置が備えるレーダアンテナの位置が、ＧＮＳＳ測位装置のＧＮＳＳアンテナの位置（言い換えれば、自船基準位置）と同一であるとみなして、衝突危険性の 評価を行っている。しかしながら、レーダアンテナの取付位置とＧＮＳＳアンテナの取付位置との距離が無視できない場合は、他船データ取得部１２が取得する 他船位置を、ＧＮＳＳアンテナの位置が基準となるように再計算すると、より正確な衝突計算が可能になる点で好ましい。一方で、自船基準位置を、ＧＮＳＳア ンテナの位置ではなく、レーダアンテナの位置と一致するように定めても良い。この場合は、他船データ処理部１１が取得する自船位置等を、レーダアンテナの 位置が基準となるように再計算することになる。

以上に説明したように、本実施形態の操船支援装置１は、他船データ取得部 １２と、他船将来位置予測部１３と、自船データ取得部２２と、自船将来位置予測部２３と、リスク計算部３３と、表示データ生成部４１と、を備える。他船 データ取得部１２は、他船３の位置及び速度に関する情報（他船位置Ｐｒ０及び他船船速ベクトルＶｔ）を取得する。他船将来位置予測部１３は、他船データ取 得部１２が取得した他船位置Ｐｒ０及び他船船速ベクトルＶｔに基づいて、当該他船３が同じ針路で、かつ同じ船速で航行を継続した場合に、将来の複数の時刻 Ｔ１，Ｔ２，・・・における他船位置Ｐｒ１，Ｐｒ２，・・・を予測する。自船データ取得部２２は、自船２の位置及び速度に関する情報（自船位置Ｐ０及び自 船船速ベクトルＶ）を取得する。自船将来位置予測部２３は、自船データ取得部２２が取得した自船位置Ｐ０及び自船船速ベクトルＶに基づいて、自船２が当該 自船位置Ｐ０で任意に定めた針路で、かつ同じ船速で航行を継続した場合に、他船将来位置予測部１３によって予測された他船位置Ｐｒ１，Ｐｒ２，・・・と対 応する自船位置Ｐ１，Ｐ２，・・・を予測する。リスク計算部３３は、それぞれの時刻Ｔ１，Ｔ２，・・・で予測された他船位置Ｐｒ１，Ｐｒ２，・・・と、対 応して予測された自船位置Ｐ１，Ｐ２，・・・と、の間の離隔距離Ｒ１，Ｒ２，・・・に基づいて、自船２と他船３との衝突が将来的に発生する可能性が高い ゾーンである衝突危険ゾーン９１を表示するか否かを判断ためのリスク値ＲＰを計算する。表示データ生成部４１は、リスク値ＲＰを用いた判断に基づいて、予 測された他船位置Ｐｒ１，Ｐｒ２，・・・に衝突危険ゾーン９１を表示するための表示データを生成する。

これにより、自船 ２の大きさ、及び、自船２と他船３の離隔距離Ｒ１，Ｒ２，・・・を利用して、自船２と他船３の衝突が将来的に発生するゾーンである衝突危険ゾーン９１を表 示装置５に表示させることができる。即ち、自船２の大きさが考慮されているので、より妥当性が高い、操船者の実際の操船感覚にマッチした衝突危険ゾーン ９１を表示することができる。また、従来のように速力誤差の発生を考慮して自船と他船の同時存在確率を計算するのではなく、自船２と他船３との離隔距離 Ｒ１，Ｒ２，・・・を基準として衝突危険ゾーン９１の表示判定が行われるので、計算負荷を著しく軽減することができる。

次に、第２実施形態を説明する。図６は、第２実施形態の操船支援装置１ｘの電気的構成を示すブロック図である。なお、第２実施形態の説明においては、前述の第１実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

図６に示す第２実施形態の操船支援装置１ｘでは、他船データ取得部１２が、他船３の位置及び速度の情報を、レーダ装置ではなくＡＩＳ装置から取得する。 ＡＩＳ装置は、複数の船舶の航行情報を交換するための船舶自動識別装置であって、他船３の位置、対地速度、船名、船の長さと幅、測位アンテナの位置等の データを取得することができる。

他船データ取得部１２は、他船３の位置及び速度だけでなく、他船３の長さ及び測位アンテ ナの前後方向での位置の情報も取得する。他船データ取得部１２は、他船３の長さ及び測位アンテナの位置の情報に基づき、他船３の測位アンテナの位置から船 首までの長さと、測位アンテナの位置から船尾までの長さと、をリスク計算部３３に出力する。

リスク計算部３３は、設定長 さ記憶部２６から取得した自船長さＬ及びプライベート長さＰＬと、他船データ取得部１２から取得した他船の長さと、を利用して、リスク値ＲＰを計算する。 本実施形態で用いられるリスク関数ＦＲとしては、図３（ｂ）のグラフに対して、リスク値ＲＰが１になる離隔距離Ｒの領域を、他船３の長さを考慮して自船２ の前後方向に適宜拡張するように変更したものを用いれば良い。

本実施形態では、自船２だけでなく他船３についても、点でなく、その長さだけ前後方向に細長い直線として扱って、衝突の可能性を評価している。従って、衝突危険ゾーン９１及び警戒ゾーン９２の表示を、操船者の実際の操船感覚に一層整合させたものとすることができる。

ＡＩＳにより得られる他船３の情報には、他船３の大きさに関する情報が含まれない場合もある。この場合、リスク計算部３３は、他船３の長さを、操船者が事前に適宜設定した長さと等しいものと一律にみなして、リスク値ＲＰを計算することができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

他船位置Ｐｒ０の針路Ｃ上に他船将来位置予測部１３が定める他船位置Ｐｒ１，Ｐｒ２，・・・（判定点Ｄ１，Ｄ２，・・・）は、図２のように等間隔で並ぶこ とに限定されず、不等間隔とすることもできる。例えば、自船２の位置から等角度間隔で放射状に広がる複数の仮想直線を考え、それぞれの仮想直線と上記の針 路Ｃとが交わる位置に、他船位置Ｐｒ１，Ｐｒ２，・・・が定められても良い。このとき、自船２の現在の針路に近い仮想直線（例えば、自船２の針路から左右 １０°以内の仮想直線）の角度間隔が、そうでない仮想直線の角度間隔よりも小さくなるように、複数の仮想直線を配置することができる。この場合、自船２の 現在の針路に干渉し易い領域で判定点Ｄ１，Ｄ２，・・・を密に定めることができるので、自船２の予定針路近傍において衝突危険ゾーン及び警戒ゾーンを表示 する空間分解能を高めることができる。

上述のとおり、他船位置Ｐｒ１，Ｐｒ２，・・・は、複数の将来の時刻Ｔ１，Ｔ２，・・・に対応している。従って、他船位置Ｐｒ１，Ｐｒ２，・・・をどのように定めるかに応じて、対応するそれぞれの自船位置候補円Ｅ１，Ｅ２，・・・の大きさも変化することになる。

自船基準位置は、上記の実施形態で説明した位置に限定されず、自船２における任意の点に定めることができる。例えば、自船基準位置を、自船２が回頭しているときの軸となる位置（船体運動における転心の位置）とすることができる。

実際の操船では、高速航行時は低速航行時と比較して、前方のより遠くの他船３にも注意を払うべきである。これを考慮して、自船２の特に前側に設定されるプライベート長さＰＬが、自船船速ベクトルＶの大きさに応じて自動的に変化するように構成されていても良い。

第２実施形態において、他船データ処理部１１は、ＡＩＳでなく、第１実施形態で説明したレーダ装置において、ＴＴ機能で追尾されるエコー像の形状から取得された他船３の長さを取得するように構成することもできる。

自船２の長さだけでなく幅を考慮して、衝突危険ゾーン９１の表示を判定することもできる。プライベート領域の長さだけでなく幅を考慮して、警戒ゾーン９２の表示を判定することもできる。同様に、他船３の長さだけでなく幅を考慮することもできる。

衝突危険ゾーン９１を表示するか否かを判定するためのリスク値（衝突リスク値）と、警戒ゾーン９２を表示するか否かを判定するためのリスク値（警戒リスク値）は、共通のリスク関数ＦＲでなく、別々の関数で求めても良い。

衝突危険ゾーン９１及び警戒ゾーン９２は、それぞれ任意の態様で表示することができる。例えば、判定点Ｄｎを中心とする円に代えて、判定点Ｄｎ同士を結ぶ線で表示されてもよい。そして、当該線の太さは、適宜に設定することができる。

リスク関数ＦＲにおいて、プライベート長さＰＬにおけるリスク値ＲＰは、図３（ｂ）に示すように直線的に減少するのに代えて、例えば曲線的に減少しても良い。

第１実施形態において計算処理部３１は、リスク計算部３３が、自船２の物理的な大きさを考慮してリスク値ＲＰを計算している。これに代えて、離隔距離計算 部３２が離隔距離Ｒｎを計算する段階で、自船２の物理的な大きさが考慮されても良い。例えば、離隔距離計算部３２が、自船基準位置から船首までの長さＬ１ を考慮して、予測される他船３の代表点の位置と、予測される将来の自船２の船首の先端位置と、の間の距離の最小値を離隔距離Ｒｎとして計算することが考え られる。

操船支援装置１が、表示装置５を一体的に備えていても良い。

１ 操船支援装置
１１ 他船データ処理部
３２ 離隔距離計算部
３３ リスク計算部
４１ 表示データ生成部

Claims (7)

1. 他船の位置及び速度に関する情報を取得する他船データ取得部と、
   前記他船データ取得部が取得した他船の位置及び速度に基づいて、当該他船が同じ針路で、かつ同じ船速で航行を継続した場合に、将来の複数の時刻における他船の位置を予測する他船将来位置予測部と、
   自船の位置及び速度に関する情報を取得する自船データ取得部と、
   前記自船データ取得部が取得した自船の位置及び速度に基づいて、自船が当該位置で任意に定めた針路で、かつ同じ船速で航行を継続した場合に、前記他船将来位置予測部によって予測された前記他船の位置と対応する自船の位置を予測する自船将来位置予測部と、
   それぞれの前記時刻で予測された前記他船の位置と、当該時刻において複数予測される前記自船の位置のうち、当該時刻における前記他船の位置に最も近くなる自船の位置と、の間の離隔距離に基づいて、自船と前記他船との衝突が将来的に発生する可能性が高いゾーンである衝突危険ゾーンを表示するか否かを判断するための衝突リスク値を計算するリスク計算部と、
   前記衝突リスク値を用いた判断に基づいて、予測された前記他船の位置に前記衝突危険ゾーンを表示するための表示データを生成する表示データ生成部と、
   を備え、
   前記リスク計算部は、自船の物理的な大きさと、自船の前側及び／又は後側に設定することができる警戒領域の大きさと、を考慮して、前記離隔距離に基づいて、前記警戒領域に他船が将来的に侵入する可能性が高いゾーンである警戒ゾーンを表示するか否かを判断するための警戒リスク値を計算可能であり、
   前記表示データ生成部は、前記警戒リスク値を用いた判断に基づいて、前記警戒ゾーンを、予測された前記他船の位置に前記衝突危険ゾーンと区別可能に表示するための表示データを生成可能であることを特徴とする操船支援装置。
2. 請求項１に記載の操船支援装置であって、
   前記離隔距離は、それぞれの前記時刻で予測された前記他船の位置と、対応して予測された自船の位置と、の間の距離として計算されることを特徴とする操船支援装置。
3. 請求項１又は２に記載の操船支援装置であって、
   前記リスク計算部は、前記衝突リスク値を、前記他船の物理的な大きさも考慮して計算することを特徴とする操船支援装置。
4. 請求項１から３までの何れか一項に記載の操船支援装置であって、
   前記表示データ生成部は、前記警戒リスク値が所定の閾値以上である場合に、前記警戒ゾーンを表示するための表示データを生成することを特徴とする操船支援装置。
5. 請求項１から４までの何れか一項に記載の操船支援装置であって、
   前記表示データに基づいて表示される前記衝突危険ゾーンと前記警戒ゾーンは、少なくとも色彩が互いに異なることを特徴とする操船支援装置。
6. 請求項１から５までの何れか一項に記載の操船支援装置であって、
   前記警戒領域の大きさは、自船の船速によって変化することを特徴とする操船支援装置。
7. 他船の位置及び速度に関する情報を取得し、
   取得した他船の位置及び速度に基づいて、当該他船が同じ針路で、かつ同じ船速で航行を継続した場合に、将来の複数の時刻における他船の位置を予測し、
   自船の位置及び速度に関する情報を取得し、
   取得した自船の位置及び速度に基づいて、自船が当該位置で任意に定めた針路で、かつ同じ船速で航行を継続した場合に、予測された前記他船の位置と対応する自船の位置を予測し、
   それぞれの前記時刻で予測された前記他船の位置と、当該時刻において複数予測される前記自船の位置のうち、当該時刻における前記他船の位置に最も近くなる自船の位置と、の間の離隔距離に基づいて、自船と前記他船との衝突が将来的に発生する可能性が高いゾーンである衝突危険ゾーンを表示するか否かを判断するための衝突リスク値を計算し、
   前記衝突リスク値を用いた判断に基づいて、予測された前記他船の位置に前記衝突危険ゾーンを表示するための表示データを生成する、
   操船支援方法において、
   を備え、
   前記衝突リスク値の計算は、自船の物理的な大きさと、自船の前側及び／又は後側に設定することができる警戒領域の大きさと、を考慮して、前記離隔距離に基づいて、前記警戒領域に他船が将来的に侵入する可能性が高いゾーンである警戒ゾーンを表示するか否かを判断するための警戒リスク値を計算可能であり、
   前記表示データの生成は、前記警戒リスク値を用いた判断に基づいて、前記警戒ゾーンを、予測された前記他船の位置に前記衝突危険ゾーンと区別可能に表示するための表示データを生成可能である、
   操船支援方法。

Images