JPH0431439B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は船舶における予測衝突危険範囲設定方
法に関するものである。

（従来技術） 従来、自船が航行する海域にある船舶や海洋構
造物などの他物標と自船との衝突を回避するため
各種の自動衝突予防技術が実用化されて来た。こ
れらを大別すると、(a)他物標の過去の航跡を表示
するようにした航跡表示方式（第４図参照）、(b)
他物標の将来の予想針路と現在の船速をベクトル
表示するようにしたベクトル表示方式（第５図参
照）、(c)上記ベクトル表示方式に予想危険範囲を
付加して表示するようにした予想危険範囲表示方
式（第６図参照）、の３種類に分類される。

上記(a)及び(b)の方式は自船の予定針路と予定船
速を入力し、各物標との間の相対針路、DCPA
（最接近点）、TCPA（最接近点に至る時間）等を
演算することにより避航が可能な針路及び船速を
trial and errorによつて見つけ出す方式である。
この針路及び船速を見つけ出すためには、追尾中
の各物標毎に、上記の演算を繰返し行なう必要が
あり、煩雑である。また、即座に自船の避航針路
が分からないので、効果的な避航操船が困難であ
る。

上記(c)の方式は予め設定された自船と物標間の
避航距離（航過距離）に基いて各物標の予想進路
上に一律の予測衝突危険範囲を表示する方式であ
る。上記避航距離の設定に関しては、操船者が避
航距離を決定し、それを外部から手動で設定して
おり、避航距離の設定は操船者の勘に依るところ
が大きい。

（発明が解決しようとする問題点） 上記第６図の従来の予測衝突危険範囲の設定方
法においては、(1)他物標の遠近に関係なく一律に
危険範囲を表示するので、危険の度合が判りにく
く、特に幅湊海域では操船者が適切な避航操船を
取り難いこと、(2)位置・方位の計測誤差（センシ
ング誤差）や自船の運動操縦性能及び他物標のサ
イズから想定される運動操縦性能が考慮されてい
ないこと、(3)予測衝突危険範囲は他物標の現針路
の延長線上に表示されており、その他の物標から
の影響や陸地／水深の影響による変針は全く考慮
されておらず、そのため安全であると判断された
領域にも他物標の変針による危険範囲が存在する
虞がある。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係る予測衝突危険範囲設定方法は、自
船と、レーダーで捉えられる自船周囲の船舶等の
物標との位置及び速度で決まる衝突危険線上に、
上記レーダーから得られる物標の位置情報（位置
及び針路）と、レーダーやジヤイロコンパスで測
定する際に生じる位置・方位測定誤差と、自船と
物標との運動操縦性能とに基いて避航操船のため
の予測衝突危険範囲を設定するものである。

実施例に係る第１図に基いて詳しく説明する
と、自船１と物標２との位置及び速度とに基いて
衝突危険線３（自船と物標の到達時間の等しい点
の軌跡）が決まる。

自船１の針路はジヤイロコンパスから得られる
測定針路に位置・方位測定誤差（±α）を加味し
た範囲である。これと同様に、物標２の針路はレ
ーダーから得られる位置情報に基く測定針路に位
置・方位測定誤差（±α）を加味した範囲であ
る。

従つて、図中領域Z₁が衝突の危険性の最も高い
領域であり、領域Z₂・Z₃が衝突の危険性が比較的
高い領域である。

自船１の運動操縦性能から自船１が針路変更し
得る範囲が±βの領域であり、物標２のサイズ等
から予測される物標２の運動操縦性能から物標２
が針路変更し得る範囲±β′の領域である。

従つて、自船針路±βの領域と物標針路±β′の
領域の両方に含まれる領域Z₄が衝突の危険性のあ
る領域である。尚、上記領域Z₁〜Z₄以外の領域は
衝突の危険性のない領域である。

尚、ここでは自船１の周囲の１物標２を対象と
して説明したが、自船１の周囲の全部の物標２に
対して上記予測衝突危険範囲が時々刻々設定され
る。

（作 用） 本発明に係る予測衝突危険範囲設定方法におい
ては、以上説明したように、衝突危険線上に、自
船に対する物標の位置情報と位置・方位測定誤差
と運動操縦性能とに基いて予測衝突危険範囲を設
定するので、実際に衝突する危険性のある予測衝
突危険範囲を的確に設定することが出来、この予
測衝突危険範囲を避けて航行すれば衝突の危険を
確実に回避することが出来る。

（発明の効果） 本発明に係る予測衝突危険範囲設定方法によれ
ば、以上説明したように、予測衝突危険範囲を危
険の度合に応じて設定表示することも可能なので
操船者に適切な避航対象領域を与えることが出来
ること、他物標の運動操縦性能を加味しその針路
変更の可能性を含めて予測衝突危険範囲を設定す
るので従来方法のように他物標の針路変更によつ
て突然に危険範囲が現われることがないこと、衝
突危険線までの到達時間を考慮し所定時間内に限
定することにより衝突の危険性が有り得ないよう
な遠方の物標に対する危険範囲の設定を省略でき
るので、データの演算処理においてもまた操船の
面でも有利であること、などの効果が得られる。

（実施例） 以下、本発明に係る予測衝突危険範囲設定方法
の実施例及び予測衝突危険範囲設定装置の実施例
について図面に基いて順に説明する。

先ず、予測衝突危険範囲設定方法について、第
１図に基いて説明する。

自船１の位置及び船速と、レーダーで捉えられ
る自船周囲の船舶や海洋構造物（以下、他船２と
いう）の位置及び船速（これらはレーダーからの
データより得られる）とに基いて、自船１と他船
２との衝突危険線３を決定する。

この衝突危険線３とは、自船１と他船２の到達
時間が等しい点の円軌跡のことであり、次のよう
にして決定される。

即ち、自船１の位置を基準原点（０，０）、他
船２の位置を（x₁，y₁）、自船１の船即をV₀、他
船２の船速をV₁とすると、衝突危険線３の中心
座標（X₀，Y₀）、衝突危険線３の半径Ｒは次式で
求めることが出来る。

（X₀，Y₀）＝［（１／２）（Ａ＋Ｂ）、（１／２）（Ｃ
＋Ｄ）］ Ｒ＝（１／２）√（−）²＋（−）² 但し、Ａ＝V₀x₁／（V₀＋V₁）、Ｂ＝V₀x₁／（V₀
−V₁）、Ｃ＝V₀y₁／（V₀＋V₁）、Ｄ＝V₀y₁／
（V₀−V₁）、 尚、自船１と他船２の船速が等しい場合には、
衝突危険線３は両船間を結ぶ線の垂直２等分線と
なる。

次に、自船１の針路（直線L₀）上船首方向に
対して±αの角度をなす線E₁・E₂及び±βの角
度をなす線F₁・F₂を設定するとともに、他船２
の針路（直線L₁）上船首方向に対して±αの角
度をなす線G₁・G₂及び±β′の角度をなす線H₁・
H₂を設定する。

上記角度αはレーダーやジヤイロコンパスなど
で位置や方位を測定する際に生じる測定誤差（セ
ンシング誤差）に相当する角度とする。上記角度
βは自船１が短時間で針路変更し得る最大角度と
するが、この角度βは自船１の運動操縦性能に応
じて定まるものである。上記角度β′は他船２のサ
イズ等を考慮して他船２が短時間のうちに針路変
更し得る最大角度とするが、この角度β′は他船２
の運動操縦性能に応じて定まるものである。

上記衝突危険線３上において、直線E₁とE₂の
間に含まれ且つ直線G₁とG₂の間に含まれる領域
Z₁は、衝突の危険性の最も高い領域であり、直線
E₁とE₂の間の領域Z₂（但し、領域Z₁を除く）及び
直線G₁とG₂の間の領域Z₃（但し、領域Z₁を除く）
は衝突の危険性の比較的高い領域であり、直線
F₁とF₂の間に含まれ且つ直線H₁とH₂の間に含ま
れる領域Z₄（但し、領域Z₁・Z₂・Z₃を除く）は衝
突の危険性が有り得る領域であり、領域Z₁〜Z₄以
外は衝突の危険性のない領域である。

上記のように、衝突危険線３を決定後、この衝
突危険線３上に予測衝突危険範囲としての領域Z₁
〜Z₄を設定し、領域Z₁と領域Z₂・Z₃と領域Z₄とを
区分してて設定するものとする。

上記予測衝突危険範囲を回避するように避航操
船すれば、他船２との衝突を防ぐことが出来る。

次に、上記予測衝突危険範囲設定方法の実施に
供する予測衝突危険範囲設定装置について説明す
る。

この船舶の予測衝突危険範囲設定装置は、第２
図に示すように自船が航行する海域の船舶・海洋
構造物（以下、他船という）の自船に対する方位
と距離とを検出するレーダ装置４と、自船の方位
を検出するジヤイロ５と自船の船速を検出するロ
グ６と、自船の位置を検出する船位測定装置７
と、これらからの情報や信号を受けて自船と他船
とが衝突する危険性のある予測衝突危険範囲を設
定する予測衝突危険範囲設定コントロールユニツ
ト８と、予測衝突危険範囲設定コントロールユニ
ツト８で設定された予測衝突危険範囲等を表示す
るCRTを備えた表示装置９とから構成される。

上記レーダ装置４としては、通常の船舶用レー
ダ装置以外に、パルス幅圧縮レーダ装置やビーム
幅圧縮レーダなどを用いることも考えられるし、
又物標サイズをより正確に検出するために、合成
開口レーダなどを併用することも考えられる。

上記船位測定装置７は、人工衛星からの信号を
受けて自船位置を測定する装置或いは地上の複数
発信局からの電波を受けて自船位置を測定する装
置である。

上記予測衝突危険範囲設定コントロールユニツ
ト８は、自船位置演算手段１０と、他船位置演算
手段１１と、他船捕捉追尾手段１２と、他船予測
針路・衝突危険線演算手段１３と、他船サイズ識
別手段１４と、予測衝突危険範囲演算手段１５
と、衝突危険線到達時間演算手段１６とを備えて
いる。

自船位置演算手段１０においては、船位測定装
置７からの自船位置信号とジヤイロ５からの方位
信号とログ６からの船速信号とを用いて自船の位
置（海図と共通の静止座標系における位置）が演
算される。

他船位置演算手段１１においては、レーダ装置
４のパルス発受信機４ａから時々刻々変化する各
他船の自船に対する方位と距離を表わす他船信号
を受けると共にジヤイロ５からの自船の方位信号
及び自船位置演算手段１０からの自船位置信号を
受けて、各他船の位置（海図と共通の静止座標系
における位置）が演算される。

他船捕捉追尾手段１２においては、他船位置演
算手段１１から他船位置信号を受けて、自船の航
行海域にあつてレーダ装置４で捕捉され得る限り
の全ての他船が個々に時々刻々捕捉されると共
に、上記他船のうち例えば自船から所定半径内に
あつて自船と衝突する危険性のある複数の他船が
過去例えば約10回のレーダ捕捉時の位置をメモリ
ーしつつ更新していくことにより追尾され、更に
この追尾される各他船の位置からその船速が演算
される。

他船予測針路・衝突危険線演算手段１３におい
ては、自船位置演算手段１０からの自船位置信号
とログ６からの船速信号とを受けるとともに他船
位置演算手段１１からの他船位置信号と他船捕捉
追尾手段１２からの他船船速信号とを受けて、自
船に対する時々刻々の各他船の予測針路及び各他
船と自船との衝突危険線が演算される。

他船サイズ識別手段１４においては、レーダ装
置４から各他船の他船信号をうけると共に他船位
置演算手段１１から各他船の他船位置信号を受け
て、各他船のサイズが識別される。

予測衝突危険範囲演算手段１５においは、自船
位置演算手段１０からの自船位置信号と、他船位
置演算段１１からの他船位置信号と、他船予測針
路・衝突危険線演算手段１３からの他船予測針路
信号及び衝突危険線信号と、他船サイズ識別手段
１４からの他船サイズ信号とを受けて、衝突危険
線上に予測衝突危険範囲が演算される。

この場合、レーダー装置４やジヤイロ５による
位置・方位測定誤差（±α）については予め設定
入力された値が用いられ、自船の運動操縦性能
（±β）については予め設定入力された値が用い
られ、他船の運動操縦性能（±β′）については他
船サイズ信号に基いて演算される値が用いられ
る。

衝突危険線到達時間演算手段１６においては、
ログ６からの自船船速信号と、他船捕捉追尾手段
１２からの他船船速信号と、予測衝突危険範囲演
算手段１５からの危険範囲信号とを受けて、予測
衝突危険範囲に到達するまでの衝突危険線到達時
間が演算される。

表示装置９のCRT制御手段９ａは図示のよう
な各種の信号を受けて、第１図のように自船位置
と、自船針路、自船から遠くない各他船について
の他船位置及び他船針路及び衝突危険線及び予測
衝突危険範囲（領域Z₁〜Z₄）及びその予測衝突危
険範囲までの到達時間等を時々刻々CRT９ｂに
表示する。

この場合、予測衝突危険範囲は危険の度合に応
じて表示されるので、操船者はCRT９ｂの表示
情報に基いて避航すべき針路を容易に決定するこ
とが出来る。

上記予測衝突危険範囲設定コントロールユニツ
ト８を構成する各演算手段等はデイジタルコンピ
ユータと必要に応じて設けられるAD変換器とで
構成することが出来る。

尚、上記予測衝突危険範囲設定コントロールユ
ニツト８はデイジタルコンピユータ及び各検出手
段からの各検出信号をAD変換するAD変換器等
を用いて構成してもよく、その場合符号１０〜１
６の各手段が果す各機能はコンピユータに入力さ
れ記憶された各プログラムで実行されることにな
る。

上記の場合、予測衝突危険範囲設定コントロー
ルユニツト８で実行される演算等についての概略
フローチヤートを第３図に示す。

上記フローチヤートに示された一連の演算は、
レーダ装置４のレーダスキヤナ４ｂが所定微少角
度旋回する所定微少時間毎に実行してもよいし、
或いは他船を捕捉した信号が出力される都度実行
してもよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例に係るもので、第１図は
予測衝突危険範囲設定方法を説明する説明図、第
２図は予測衝突危険範囲設定装置の全体構成図、
第３図は予測衝突危険範囲設定の各ステツプを示
す概略フローチヤート、第４図〜第６図は各々従
来技術の表示器への表示例を示した図で、第４図
ａは自船に対する相対針路、ｂは真の針路を示
し、第５図ａは自船に対する相対針路、ｂは真の
針路を示すものである。 １……自船、２……他船、３……衝突危険線、
Z₁〜Z₄……予測衝突危険範囲。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 自船と、レーダーで捉えられる自船周囲の船
   舶等の物標との位置及び速度で決まる衝突危険線
   上に、 上記レーダーから得られる物標の位置情報と、
   位置・方位測定誤差と、自船と物標との運動操縦
   性能とに基いて避航操線のための予測衝突危険範
   囲を設定することを特徴とする予測衝突危険範囲
   設定方法。