JPH0555359B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この発明は、船舶の目標針路への変針を自動的
に行なう自動操船方法に関する。 〔従来の技術〕 一般に、船舶が航行する場合、他船等との衝突
および座礁のおそれのない安全航路が、レーダ等
により得られる諸データにもとづいて決定され、
決定された安全航路を船舶が航行するように操船
が行なわれる。 ところで、従来安全航路を航行するように操船
を行なう場合、操船者である船長の経験と勘によ
り使用舵角、船速および変針開始点が選定されて
いるため、最終目標針路に達するまでに微妙な変
針を繰り返し行なわなければならず、変針完了ま
でに長時間を要する。 〔発明が解決しようとする問題点〕 そこで、安全航路を複数の点を結ぶ折線で近似
し、変針点で現在針路と目標針路とに接するよう
に、使用舵角等を演算により適宜求めて操舵する
ことが通常行なわれているが、多数の変針点を含
む場合には、非常に多くの演算を繰り返さなけれ
ばならず、安全性、経済性に欠けるという問題点
がある。 したがつて、この発明では、船舶の目標針路へ
の変針の際に、予め算出しておいた舵角、変針角
と到達点の位置、船速との関係にもとづいて簡単
な演算により最適使用舵角、変針開始点を短時間
で導出できるようにし、安全で経済的な操船を自
動的に行なえるようにすることを技術的課題とす
る。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明は、前記の点に留意してなされたもの
であり、船舶の目標針路への変針を自動的に行な
う自動操船方法において、それぞれ所定角度ごと
の舵角および変針角と、船首方向が前記角変針角
により定まる針路になるときの原点に対する到達
点の位置、船速との関係を、船の操舵の運動方程
式から予め算出しておき、自船の現在針路および
前記目標針路にそれぞれ障害物との衝突回避に必
要な限界距離である許容偏位を設定し、前記予め
算出した各到達点のうち、前記目標針路を定める
変針角に対応する各到達点を選択し、前記原点と
しての自船の現在位置から選択した前記各到達点
までの航路を楕円でそれぞれ近似し、前記各楕円
航路、前記各到達点の位置、該各到達点に対応す
る舵角および前記許容偏位にもとづき、最適使用
舵角および変針開始点を導出し、導出した前記最
適使用舵角データ、変針開始点データに従つて操
船することを特徴とする自動操船方法である。 〔作用〕 したがつて、この発明によると、それぞれ所定
角度ごとの舵角および変針角と、船首方向が各変
針角により定まる針路になるときの原点に対する
到達点の位置、船速との関係が予め算出され、算
出された各到達点のうち目標針路を定める変針角
に対応する各到達点が選択されて原点としての自
船の現在位置から選択された各到達点までの航路
が楕円でそれぞれ近似され、各楕円航路、各到達
点の位置、該各到達点に対応する舵角および許容
偏位にもとづき、最適使用舵角および変針開始点
が導出され、導出されたデータに従つて操船が行
なわれる。 このとき、予め算出しておいた舵角、変針角と
到達点の位置、船速との関係にもとづいて最適使
用舵角、変針開始点を短時間で導出でき、安全で
経済的な操船を自動的に行なえる。 〔実施例〕 つぎに、この発明を、その１実施例を示した第
１図とともに詳細に説明する。 まず、実施例の説明に先立ち、この発明の原理
について説明する。 いま、自船の現在針路をＹ軸の正方向に一致さ
せ、自船の現在位置をXY座標系の原点Ｏとし、
変針後の目標針路を、 Ｙ＝cotφ・Ｘ＋y₁ …… の式で示される直線Ｌとする。ただし、φは現在
針路に対する目標針路の変針角である。 そして、自船の現在針路および目標針路に、第
１図中の１点鎖線に示すように、障害物との衝突
回避に必要な限界距離である許容偏位γを設定す
ると、これらの１点鎖線で囲まれた領域内に自船
の航路があればよく、そのときに、自船の舵角が
大き過ぎると、抵抗増加が大きくなり、操舵機構
に加わる負担が大きくなり、操舵上あまり好まし
いとは言えず、逆に舵角が小さ過ぎると、許容偏
位を越えて変針完了後には図中の１点鎖線で囲ま
れた領域からはみ出し、安全性に欠ける。 従つて、現在針路および目標針路に対する内側
の許容偏位を示す線、すなわち第１図中のＹ軸お
よび直線Ｌそれぞれの右側の両１点鎖線の交点Ｐ
を通るような舵角が最適舵角となり、点Ｐの座標
を（γ、ε）とすれば、同図中に２点鎖線で示す
ように、点Ｐ（γ、ε）を通り、かつ現在針路、
目標針路であるＹ軸および直線Ｌに接する楕円Ｍ
が最適航路となり、当該楕円のＹ軸および直線Ｌ
とのそれぞれの接点Ｑ，Ｒが最適変針開始点およ
び目標針路到達点となり、このような楕円Ｍに最
も近くなる航路を与える舵角および変針開始点を
求めればよい。 そこで、所定角度（たとえば5°）ごとの舵角ζ
ｍおよび異なる所定角度（たとえば15°）ごとの
変針角φと、船首方向が各変針角φにより定まる
針路になるときの原点Ｏに対する到達点R′の座
標（α、β）、船素ｖ、到達所要時間ｔとの関係
を、船の操縦の運動方程式から予め算出し、次の
ような表を作成し、あるいはメモリ等に予め記憶
させておく。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の自動操船方法による
と、船舶の目標針路への変針の際に、予め算出し
ておいた舵角、変針角と到達点の位置、船速との
関係にもとづいて最適使用舵角、変針開始点を短
時間で導出することができ、安全で経済点な操船
を自動的に行なうことができ、船舶の操船自動化
において非常に有効であり、その効果は極めて大
きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の自動操船方法の１実施例
の原理説明図である。 φ……変針角、Ｌ……目標針路、R′……到達
点、γ……許容偏位、Ｏ……原点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 船舶の目標針路への変針を自動的に行なう自
   動操船方法において、それぞれ所定角度ごとの舵
   角および変針角と、船首方向が前記各変針角によ
   り定まる針路になるときの原点に対する到達点の
   位置、船速との関係を、船の操縦の運動方程式か
   ら予め算出しておき、自船の現在針路および前記
   目標針路にそれぞれ障害物との衝突回避に必要な
   限界距離である許容偏位を設定し、前記予め算出
   した各到達点のうち、前記目標針路を定める変針
   角に対応する各到達点を選択し、前記原点として
   の自船の現在位置から選択した前記各到達点まで
   の航路を楕円でそれぞれ近似し、前記各楕円航
   路、前記各到達点の位置、該各到達点に対応する
   舵角および前記許容偏位にもとづき、最適使用舵
   角および変針開始点を導出し、導出した前記最適
   使用舵角データ、変針開始点データに従つて操船
   することを特徴とする自動操船方法。