JPH0626878A - 自動航行システムおよびオートパイロット装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】オートパイロット装置２のつまみ操作などによ
り設定針路を入力することにより、航法装置１はそれを
読み取って仮想コースを自動設定し、その後、コースず
れ量データなどをオートパイロット装置２へ順次与え
る。 【効果】仮想コースの設定をオートパイロット装置側の
操作によって行うことができ、その設定が容易となると
ともに、必要に応じて目的地方位の変更も容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は自船位置を測位する航
法装置と、操舵装置を制御して設定コースに沿って航行
するオートパイロット装置から成る自動航行システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から用いられているオートパイロッ
ト装置の自動操舵モードでは、航行すべき針路を設定す
ることによって、船首方位が設定針路に一致するように
舵取り制御が行われる。しかし、このような針路設定の
みによって自動操舵を行う場合には、潮流や風の影響に
より船が流され、船首方位が設定針路方向を向けたまま
予定コースからずれて行き、目的地に到達できないとい
う欠点があった。

【０００３】そこで、例えばロランＣなどの航法装置
に、目的地の位置を緯度，経度データなどにより登録す
ることによって、現在地からその目的地まで仮想コース
を設定し、その後、自船位置が仮想コースからどれだけ
ずれているか（コースずれ量）を求める手段を設け、一
方、オートパイロット装置に、このような航法装置から
目的地方位データおよびコースずれ量データを受け取
り、その目的地方位を設定針路とするとともに、コース
ずれデータで針路補正を行い、設定コ ス上を船が航行
するように操舵する、航法援助操舵モードを持たせるよ
うにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
航法装置とオートパイロット装置から成る自動航行シス
テムで航法援助操舵を行うためには、航法装置の操作パ
ネルを操作して、緯度，経度データなどを入力すること
によって目的地を登録し、その後オートパイロット装置
を航法援助操舵モードに切り替える、という一連の操作
を行わなければならず、目的地を変更する毎にこれらの
操作が必要であった。そのため、比較的近海で目的地を
頻繁に変更するような場合には、前記一連の操作は煩雑
であった。

【０００５】この発明の目的は、比較的頻繁に目的地を
変えるような用途でも、オートパイロット装置を航法装
置に連動させて、簡単な操作で自動航行を行えるように
した自動航行システムを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の自動航行シス
テムは、自船位置を測定する測位手段と、オートパイロ
ット装置から設定針路データを入力する設定針路データ
入力手段と、入力した設定針路へ現在の自船位置から仮
想コースを設定する仮想コース設定手段と、この仮想コ
ースに対する自船のコースずれ量を抽出するコースずれ
量データ抽出手段と、抽出したコースずれ量データをオ
ートパイロット装置へ出力するコースずれ量データ出力
手段とを設けた航法装置と、操作子の操作により設定さ
れる設定針路を読み取る設定針路読取手段と、読み取っ
た設定針路データを航法装置へ出力する設定針路データ
出力手段と、自船の船首方位と設定針路との方位ずれ量
および前記航法装置から入力したコースずれ量データを
入力データとして舵取制御を行う舵取制御手段とを設け
たオートパイロット装置、からなる。

【０００７】

【作用】この発明の自動航行システムでは、航法装置に
設けられている測位手段は自船位置を測定し、設定針路
入力手段はオートパイロット装置から設定針路データを
入力し、仮想コース設定手段は入力した設定針路へ現在
の自船位置から仮想コースを設定し、コースずれ量デー
タ抽出手段は仮想コースに対する自船のコースずれ量デ
ータを抽出し、さらにコースずれ量データ出力手段は抽
出したコースずれ量データをオートパイロット装置へ出
力する。一方、オートパイロット装置に設けられている
設定針路読取手段は、操作子の操作により設定される設
定針路を読み取り、設定針路データ出力手段は読み取っ
た設定針路のデータを航法装置へ出力する。そして舵取
制御手段は自船の船首方位と設定針路との方位ずれ量お
よび航法装置から入力したコースずれ量データを入力デ
ータとして舵取制御を行う。

【０００８】以上述べたように、オートパイロット装置
の操作子を操作して針路設定を行うことによって、その
設定針路データが航法装置へ与えられ、その後、航法装
置から出力されるコースずれ量データに基づくオートパ
イロット装置の舵取制御により自動航行が行われる。設
定針路を変更する際にも、オートパイロット装置の操作
子を操作するだけでよいため、航法援助操舵による操作
手順が簡略化される。

【０００９】

【実施例】この発明の実施例である自動航行システムの
構成をブロック図として図２に示す。図２において、航
法装置１は、例えばロランＣやＧＰＳ受信機から成り、
オートパイロット装置２から設定針路データを入力し、
オートパイロット装置２に対し現在の目的地方位データ
とコースずれ量を出力する。オートパイロット装置２は
設定針路を設定する操作子を備え、設定された設定針路
データを航法装置１へ出力し、航法装置１から現在の目
的地方位データおよびコースずれ量データを入力し、ま
たコンパス３から自船の船首方位を読み取り、コースず
れ量が減少して仮想コース上を航行するよう操舵装置４
を制御する。コンパス３はジャイロコンパスまたはフラ
ックスゲートコンパスから成り、自船の船首方位データ
を出力する。操舵装置４は舵取機を油圧制御する制御装
置および舵角を検出する追従発信器からなる。

【００１０】次に、図２に示した航法装置１の構成をブ
ロック図として図３に示す。図３においてＣＰＵ１０は
ＲＯＭ１１に予め書き込んだプログラムを実行して、後
述する各種処理を行う。ＲＡＭ１２はそのプログラムの
実行に際して各種ワーキングエリアとして用いる。受信
機１３は、例えばロランＣの信号を受信する受信機であ
り、ＣＰＵ１０はインタフェース１４を介して受信機１
３の制御を行うとともに、自船位置データを求める。ま
たＣＰＵ１０はインタフェース１５を介してオートパイ
ロット装置から設定針路データを読み取り、オートパイ
ロット装置へ現在の目的地方位データおよびコースずれ
量データを出力する。ＬＣＤパネル１７は自船位置、目
的地および目的地方位などの表示を行う表示部を備え、
ＬＣＤコントローラ１６は表示内容を記憶するメモリを
備え、そのデータに応じて表示信号をＬＣＤパネル１７
へ出力する。キースイッチ１９は表示内容の切替や各種
モードの選択を行うキースイッチを備える。キーコント
ローラ１８はキースイッチ１９の操作内容を読み取る。

【００１１】次に、図２に示したオートパイロット装置
２の構成をブロック図として図４に示す。図４において
ＣＰＵ２０はＲＯＭ２１に予め書き込んだプログラムを
実行して、後述する各種処理を行う。ＲＡＭ２２はその
プログラムの実行に際して各種ワーキングエリアとして
用いる。ＣＰＵ２０はインタフェース２３を介してコン
パスから船首方位データを読み取り、インタフェース２
４を介して航法装置へ設定針路データを出力し、また航
法装置から目的地方位データおよびコースずれ量データ
を読み取る。またインタフェース２５を介して操舵装置
に対し制御信号を出力する。ＬＣＤパネル２７は船首方
位、設定針路、方位ずれ量および舵角などの表示を行う
表示部を備え、ＬＣＤコントローラ２６は表示内容を記
憶するメモリを備え、そのデータに応じて表示信号をＬ
ＣＤパネル２７へ出力する。キースイッチ２９は手動操
舵、遠隔操舵、自動操舵および航法援助操舵などのモー
ド選択キーや、設定項目の選択キー、設定値調整キーな
どのキースイッチを備える。キーコントローラ２８はキ
ースイッチ２９の操作内容を読み取る。ロータリーエン
コーダ３１は自動操舵モードにおいて設定針路を設定す
る際、または手動操舵モードにおいて舵角制御を行う際
に用いる。ロータリーエンコーダコントローラ３０はつ
まみの操作によるロータリーエンコーダ３１の回転量を
カウントする。

【００１２】次に、図２に示した構成の自動航行システ
ムの動作例を図１に示す。図１において自船がＳ０の位
置にある時、オートパイロット装置を自動操舵モードに
すれば、その時の船首方位、例えば北Ｎを基準としてθ
ｃの方位に、現在の自船位置から例えば１００マイル先
を目的地として仮想コースを設定する。ここで、例えば
矢印方向に潮流が流れていれば、短時間範囲で考えると
その後、船は船首方位を設定針路方向を向けたまま流さ
れることになり、自船位置がＳ１の位置にある時の船首
方位θｈはθｃに略等しくなる。自船位置がＳ１の位置
にあるとき、航法装置はその時のコースずれ量をＸＴＥ
（クロストラックエラー）として抽出するとともに、そ
の時の目的地方位θａを求める。オートパイロット装置
は航法装置から受け取ったコースずれ量ＸＴＥおよび目
的地方位θａに基づき、例えば一定距離航行の後に、自
船が仮想コース上に乗るように操舵を行い、Ｓ１→Ｓ２
→Ｓ３の経路で航行する。

【００１３】次に、オートパイロット装置の処理手順を
フローチャートとして図５および図６に示す。オートパ
イロット装置は、電源投入直後、各種モードを初期状態
とし、初期画面表示を行う（ｎ１）。続いてキー入力お
よびつまみの操作を読み取る。何らかのキー操作があっ
て、自動操舵モードキーが操作されたなら、その時の船
首方位を設定針路とし、これを自動操舵モード状態にお
ける設定針路として表示し、更にそのデータを航法装置
へ転送する（ｎ２→ｎ３→ｎ４→ｎ５→ｎ６）。何らか
のつまみの操作があれば、自動操舵モードにおいては、
そのつまみ操作に応じて設定針路を変更し、その表示を
行うとともに航法装置へ転送する（ｎ７→ｎ８→ｎ９→
ｎ５→ｎ６）。

【００１４】図６は航法装置からのデータ入力による割
り込み処理の手順を示す。まず航法装置から目的地方位
データ（ＢＯＤ）およびコースずれ量データ（ＸＴＥ）
を読み取り、またコンパスから船首方位を読み取る。そ
の後、目的地方位ＢＯＤ、コースずれ量ＸＴＥに基づき
設定針路を補正し、自船が仮想コース上を航行するよう
に操舵制御を行う。

【００１５】次に、航法装置の処理手順をフローチャー
トとして図７に示す。航法装置は、まず一定時間周期ま
たは数秒周期で自船の位置を測位する（ｎ１０）。オー
トパイロット装置から設定針路データの入力があれば、
これを読み取り、その設定針路方向に自船から１００マ
イル先の点を目的地として仮想コースを設定する（ｎ１
１→ｎ１２→ｎ１３）。このように仮想コースが設定さ
れている状態では、自船位置が目的地に接近しているか
否かの判定を行う（ｎ１４→ｎ１５）。まだ目的地に接
近していない状態では、自船位置と仮想コースとの関係
からコースずれ量ＸＴＥを算出し、更にその自船位置と
目的地との関係から目的地方位データＢＯＤを算出する
（ｎ１６）。その後、ＢＯＤおよびＸＴＥをオートパイ
ロット装置へ出力する（ｎ１７）。もし自船位置が目的
地に接近（例えば半径０．５マイル以内）に到達した
時、すでに設定されている仮想コースの方位に沿って更
に例えば１００マイル先の点を目的地として自動的に再
設定する（ｎ１８）。

【００１６】なお、実施例ではオートパイロット装置か
ら設定針路データを読み取った時点でその方位に自船位
置から一定距離先を目的地として設定するようにした
が、自船位置の移動に伴い、仮想コース上に沿って自船
位置から一定距離前方の点を目的地として順次更新する
ようにしてもよい。

【００１７】また、実施例では航法装置がコースずれ量
データ（ＸＴＥ）とともに目的地方位データ（ＢＯＤ）
をオートパイロット装置へ与えるようにしたが、この目
的地方位データ（ＢＯＤ）は必須ではなく、オートパイ
ロット装置は、最初に設定した設定針路に対して自船の
船首方位が向くようにするとともに、コースずれ量（Ｘ
ＴＥ）が０に収束するように操舵を行うようにしても、
同様に仮想コース上を自動航行することが可能となる。

【００１８】

【発明の効果】この発明によれば、自動操舵モードを利
用して、しかも従来の航法援助操舵と同様に偏流等によ
るコースずれのない自動航行を行うことができ、またそ
の途中で目的地を変更する際も、極めて簡単な操作によ
って行うことができ、誤操作もなくなり安全性が高ま
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例に係る自動航行システムの動
作例を示す図である。

【図２】実施例に係る自動航行システムのブロック図で
ある。

【図３】図２における航法装置の構成を示すブロック図
である。

【図４】図２におけるオートパイロット装置の構成を示
すブロック図である。

【図５】オートパイロット装置の処理手順を示すフロー
チャートである。

【図６】オートパイロット装置の割り込み処理の手順を
示すフローチャートである。

【図７】航法装置の処理手順を示すフローチャートであ
る。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年８月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 自動航行システムおよびオートパ
イロット装置

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は自船位置を測位する航
法装置と、操舵装置を制御して設定コースに沿って航行
する自動航行システムおよびオートパイロット装置に関
する。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】そこで、例えばロランＣなどの航法装置
に、目的地の位置を緯度，経度データなどにより登録す
ることによって、現在地からその目的地まて仮想コース
を設定し、その後、自船位置が仮想コースからどれだけ
ずれているか（コースずれ量）を求める手段を設け、一
方、オートパイロット装置に、このような航法装置から
目的地方位データおよびコースずれ量データを受け取
り、その目的地方位を設定針路とするとともに、コース
ずれデータで針路補正を行い、設定コース上を船が航行
するように操舵する、航法援助操舵モードを持たせるよ
うにしている。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】この発明の目的は、比較的頻繁に目的地を
変えるような用途でも、オートパイロット装置に航法装
置を連動させて、またはオートパイロット装置を単独で
用いて、簡単な操作で自動航行を行えるようにした自動
航行システムおよびオートパイロット装置を提供するこ
とにある。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る自動航行システムは、自船位置を測定する測位手段
と、オートパイロット装置から設定針路データを入力す
る設定針路データ入力手段と、入力した設定針路へ現在
の自船位置から仮想コースを設定する仮想コース設定手
段と、この仮想コースに対する自船のコースずれ量を抽
出するコースずれ量抽出手段と、抽出したコースずれ量
をコースずれ量データとしてオートパイロット装置へ出
力するコースずれ量データ出力手段とを設けた航法装置
と、操作子の操作により設定される設定針路を読み取る
設定針路読取手段と、読み取った設定針路を設定針路デ
ータとして航法装置へ出力する設定針路データ出力手段
と、前記航法装置から前記コースずれ量データを入力す
るコースずれ量データ入力手段と、前記設定針路に対す
る自船の船首方位の方位ずれを方位ずれ量データとして
抽出する方位ずれ量データ抽出手段と、該方位ずれ量デ
ータおよび前記コースずれ量データ入力手段の入力した
前記コースずれ量データを入力データとして舵取制御を
行う舵取制御手段とを設けたオートパイロット装置、か
らなる。この発明の請求項２に係る自動航行システム
は、自船位置を測定して自船位置データを求める測位手
段と、該自船位置データをオートパイロット装置へ出力
する自船位置データ出力手段とを設けた航法装置と、操
作子の操作により設定される設定針路を読み取る設定針
路読取手段と、前記航法装置から前記自船位置データを
入力する自船位置データ入力手段と、前記設定針路へ現
在の自船位置から仮想コースを設定する仮想コース設定
手段と、この仮想コースに対する自船のコースずれ量を
抽出するコースずれ量抽出手段と、前記設定針路に対す
る自船の船首方位の方位ずれを方位ずれ量データとして
抽出する方位ずれ量データ抽出手段と、該方位ずれ量デ
ータおよび前記コースずれ量を表すコースずれ量データ
を入力データとして舵取制御を行う舵取制御手段とを設
けたオートパイロット装置、からなる。この発明の請求
項３に係るオートパイロット装置は、自船位置を測定し
て自船位置データを求める測位手段と、操作子の操作に
より設定される設定針路を読み取る設定針路読取手段
と、前記設定針路へ現在の自船位置から仮想コースを設
定する仮想コース設定手段と、この仮想コースに対する
自船のコースずれ量を抽出するコースずれ量抽出手段
と、前記設定針路に対する自船の船首方位の方位ずれを
方位すれ量データとして抽出する方位ずれ量データ抽出
手段と、該方位ずれ量データおよび前記コースずれ量を
表すコースずれ量データを入力データとして舵取制御を
行う舵取制御手段とからなる。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】

【作用】この発明の請求項１に係る自動航行システムで
は、航法装置に設けられている測位手段は自船位置を測
定し、設定針路入力手段はオートパイロット装置から設
定針路データを入力し、仮想コース設定手段は入力した
設定針路へ現在の自船位置から仮想コースを設定し、コ
ースずれ量抽出手段は仮想コースに対する自船のコース
ずれ量データを抽出し、さらにコースずれ量データ出力
手段は抽出したコースずれ量をコースずれ量データとし
てオートパイロット装置へ出力する。一方、オートパイ
ロット装置に設けられている設定針路読取手段は、操作
子の操作により設定される設定針路を読み取り、設定針
路データ出力手段は読み取った設定針路のデータを航法
装置へ出力する。コースずれ量データ入力手段は、前記
航法装置から前記コースずれ量データを入力し、方位ず
れ量データ抽出手段は前記設定針路に対する自船の船首
方位の方位ずれを方位ずれ量データとして抽出する。そ
して舵取制御手段は前記方位ずれ量およびコースずれ量
データを入力データとして舵取制御を行う。この発明の
請求項２に係る自動航行システムでは、航法装置に設け
られている測位手段は自船位置を測定し、自船位置デー
タ出力手段は自船位置をオートパイロット装置へ出力す
る。一方、オートパイロット装置に設けられている設定
針路読取手段は、操作子の操作により設定される設定針
路を読み取り、自船位置データ入力手段はオートパイロ
ット装置から自船位置データを入力し、仮想コース設定
手段は設定針路へ現在の自船位置から仮想コースを設定
し、コースずれ量抽出手段は仮想コースに対する自船の
コースずれ量データを抽出し、方位ずれ量データ抽出手
段は前記設定針路に対する自船の船首方位の方位ずれを
方位ずれ量データとして抽出する。そして舵取制御手段
は前記方位ずれ量およびコースずれ量データを入力デー
タとして舵取制御を行う。この発明の請求項３に係るオ
ートパイロット装置では、測位手段は自船位置を測定
し、設定針路読取手段は操作子の操作により設定される
設定針路を読み取り、仮想コース設定手段は設定針路へ
現在の自船位置から仮想コースを設定し、コースずれ量
抽出手段は仮想コースに対する自船のコースずれ量デー
タを抽出し、方位ずれ量データ抽出手段は前記設定針路
に対する自船の船首方位の方位ずれを方位ずれ量データ
として抽出する。そして舵取制御手段は前記方位ずれ量
およびコースずれ量データを入力データとして舵取制御
を行う。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】以上述べたように、操作子を操作して針路
設定を行うことによって、その後、方位ずれ量およびコ
ースずれ量が抽出され、方位ずれ量およびコースずれ量
に応じて舵取制御が行われ、自動航行が行われる。設定
針路を変更する際にも、前記操作子を操作するだけでよ
いため、航法援助操舵による操作手順が簡略化される。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】また、実施例では航法装置がコースずれ量
データ（ＸＴＥ）とともに目的地方位データ（ＢＯＤ）
をオートパイロット装置へ与えるようにしたが、この目
的地方位データ（ＢＯＤ）は必須ではなく、オートパイ
ロット装置は、最初に設定した設定針路に対して自船の
船首方位が向くようにするとともに、コースずれ量（Ｘ
ＴＥ）が０に収束するように操舵を行うようにしても、
同様に板想コース上を自動航行することが可能となる。
尚、実施例では自動航行システムを航法装置とオートパ
イロット装置とから構成し、航法装置側に測位手段と仮
想コース設定手段とコースずれ量抽出手段を設け、オー
トパイロット装置側に設定針路読取手段と方位ずれ量デ
ータ抽出手段と舵取制御手段を設けたこの発明の請求項
１に相当する例を示したが、同様にして、航法装置側に
測位手段のみ（測位データをオートパイロット装置へ出
力するための手段を除いて）を設け、その他の必要な手
段をオートパイロット装置側に設けてこの発明の請求項
２に相当する自動航行システムを構成してもよい。ま
た、前記各手段を全てオートパイロット装置に設けて、
この発明の請求項３に相当するオートパイロット装置を
構成してもよい。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自船位置を測定する測位手段と、オートパ
   イロット装置から設定針路データを入力する設定針路デ
   ータ入力手段と、入力した設定針路へ現在の自船位置か
   ら仮想コースを設定する仮想コース設定手段と、この仮
   想コースに対する自船のコースずれ量を抽出するコース
   ずれ量データ抽出手段と、抽出したコースずれ量データ
   をオートパイロット装置へ出力するコースずれ量データ
   出力手段とを設けた航法装置と、 操作子の操作により設定される設定針路を読み取る設定
   針路読取手段と、読み取った設定針路データを航法装置
   へ出力する設定針路データ出力手段と、自船の船首方位
   と設定針路との方位ずれ量および前記航法装置から入力
   したコースずれ量データを入力データとして舵取制御を
   行う舵取制御手段とを設けたオートパイロット装置、 からなる自動航行システム。