JPH07304495A

JPH07304495A - 避航支援装置

Info

Publication number: JPH07304495A
Application number: JP6098858A
Authority: JP
Inventors: Hidemitsu Yamada; 秀光山田; Kenji Sugano; 賢治菅野; Kuniharu Ose; 邦治小瀬; Hiroaki Kobayashi; 弘明小林; Sadami Teramoto; 定美寺本; Shihei Nomura; 士平野村; Tatsu Udagawa; 達宇田川
Original assignee: YUUSEN KAIYO KAGAKU KK; Tokimec Inc
Current assignee: YUUSEN KAIYO KAGAKU KK; Tokyo Keiki Inc
Priority date: 1994-05-12
Filing date: 1994-05-12
Publication date: 1995-11-21

Abstract

(57)【要約】【目的】避航判断に必要な予測情報を操船者に提示
し、時間的空間的余裕のある時点で避航操船に入るよう
に支援する避航支援装置とする。【構成】自船周囲の他船の位置及び速力を含む他船航
行情報を求める他船航行情報算出部２０と、自船位置及
び速力を含む自船航行情報を求める自船航行情報算出部
２２と、自船の予定航路を設定する予定航路設定部２４
と、前記他船航行情報から将来の他船の予測位置を求め
ると共に前記自船航行情報から前記予定航路に沿って前
記自船速力で前記自船位置より航行するときの将来の自
船の位置を求め、前記将来の自船の位置と将来の他船の
予測位置での衝突危険性に関する予測情報を演算する状
況予測算出部３２を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば多くの船舶が輻
輳する湾内または狭水域において、船舶の安全な避航お
よび船舶の省人化に有用な避航支援装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の船舶の衝突を防止する装置として
は、衝突予防援助装置（Automatic Radar Plotting Ai
ds、以下ＡＲＰＡ装置と称する）が知られている。ＡＲ
ＰＡ装置は、例えば図６に示すように、信号処理装置と
ＣＲＴ等からなる表示器を有する。自船に搭載されたレ
ーダ装置から得られる他船の相対位置情報と、自船に装
備されたログ速度計及びジャイロコンパスから得られる
自船速力及び船首方位情報は、信号処理装置に供給さ
れ、信号処理装置において、他船の位置及び速度ベクト
ルが求められ、表示器に表示されるように構成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＡＲＰＡ装置にあっては、単に他船の現在状況は分かる
ものの、予測情報に関しては現在の針路を継続したとき
の他船との最接近距離を表示する程度であり、避航に充
分な予測情報とはなっていなかった。また、避航判断は
操船者に委ねられており、かかる予測情報が必ずしも有
効に利用されるとは限らないため、船橋要員の少人数化
や輻輳する湾内または狭水域における船舶の安全な避航
を行う為の支援装置としては充分なものとは言えなかっ
た。

【０００４】本発明は、かかる問題点に鑑みなされたも
ので、避航判断に必要な予測情報を操船者に提示し、時
間的空間的余裕のある時点で避航操船に入るように支援
することができる避航支援装置を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の避航支援装置は、自船周囲の他船の位置及
び速力を含む他船航行情報を求める他船航行情報算出手
段と、自船の位置及び速力を含む自船航行情報を求める
自船航行情報算出手段と、自船の予定航路を設定する予
定航路設定手段と、前記他船航行情報から将来の他船の
予測位置を求めると共に前記自船航行情報から前記予定
航路に沿って前記自船速力で前記自船位置より航行する
ときの将来の自船の位置を求め、前記将来の自船の位置
と将来の他船の予測位置での衝突危険性に関する予測情
報を演算する状況予測手段を備ええる。

【０００６】前記衝突危険性に関する予測情報は、将来
の自船の位置が将来の他船の船首尾方向または正横方向
に最短距離で侵入するときの自船、他船の位置とするこ
とができる。または、前記衝突危険性に関する予測情報
は、将来の自船の位置と将来の他船の予測位置での自船
と他船との衝突危険度とすることもできる。

【０００７】さらに、前記状況予測手段で演算した予測
情報を画像表示する予測状況表示手段を備えるとよい。
または、前記状況予測手段で演算した予測情報を画像表
示する予測状況表示手段と、他船航行情報算出手段と自
船航行情報算出手段からの現在の他船航行情報と自船の
位置及び速力を表示する現在状況表示手段を備えること
としてもよい。

【０００８】さらに、前記自船航行情報算出手段からの
自船位置に基づいて自船が航行している海域の海図を前
記予測状況表示手段または前記現在状況表示手段に重畳
表示させる海図情報発生手段を備えることもできる。ま
た、前記予定航路と前記自船航行情報算出手段からの自
船位置との航路誤差を検出し、該航路誤差に基づいて指
令針路を操舵装置へ指令する航路保持制御手段を備える
こともできる。また、他船の推定航路を設定する他船
推定航路設定手段を備え、前記状況予測手段は、前記他
船航行情報から該他船推定航路に沿って前記他船速力で
前記他船位置より他船が航行するときの将来の他船位置
を前記将来の他船の予測位置とすることもできる。

【０００９】

【作用】予定航路設定手段で、自船がとるべき行動計画
である予定航路を設定する。状況予測手段で、この予定
航路に沿って自船速力で自船の現在位置より航行すると
きの将来の自船の位置と将来の他船の予測位置に基づい
て衝突危険性に関する予測情報を演算する。予定航路に
沿って演算を行うため、将来の各時点での衝突危険性が
操船者に分かり、時間的空間的余裕のある時点で危険回
避のための予定航路の修正設定を行うよう支援すること
ができる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の避航支援装置の
実施例を説明する。図１は実施例を示すブロック図であ
る。図において１０は、避航支援装置であり、コントロ
ールユニット１２、レーダ表示器１３、カラーグラフィ
ック表示器１４及び航路入力部１６を備える。コントロ
ールユニット１２には、レーダ装置１、スピードログ
２、ジャイロコンパス３及びＧＰＳ受信機４からの出力
が与えられる。レーダ装置１は自船周囲の他船の相対位
置に関する信号を出力し、スピードログ２は自船の速
力、ジャイロコンパス３は自船の船首方位、ＧＰＳ受信
機４は自船の位置に関する各信号を出力する。

【００１１】また、コントロールユニット１２からは操
舵装置６が接続される。コントロールユニット１２は、
プログラム制御により実行するコンピュータユニットを
内蔵しており、プログラム制御によって実行される他船
航行情報算出部２０、自船航行情報算出部２２、予定航
路設定部２４、他船推定航路設定部２６、航路保持制御
部２８、海図情報発生部３０及び状況予測算出部３２を
備える。

【００１２】他船航行情報算出部２０及び自船航行情報
算出部２２において、レーダ装置１から送られてくるレ
ーダビデオ信号から自船周囲の他船を検出追尾して他船
の相対位置及び相対速度ベクトルを求めると共にスピー
ドログ２、ジャイロコンパス３及びＧＰＳ受信機４から
の信号から自船の位置、自船速力及び船首方位を求め、
それぞれ他船の位置、他船速度ベクトル（速力、進行方
向）等の他船航行情報及び自船の位置、自船速度ベクト
ル（速力、進行方向）等の自船航行情報を求める。

【００１３】予定航路設定部２４は、予め航海毎の出発
地点から目標地点に至る複数の変針点を結んだ予定航路
を持っている。避航の必要から予定航路を変更する場合
は、トラックボールやジョイスティックで構成される航
路入力部１６を使用して表示器１３又は表示器１４のマ
ーカを画面上に移動して、避航航路の変針点やもとの予
定航路への復帰点を入力する。予定航路設定部２４は、
入力された変針点、復帰点に基づき予定航路を与える船
位の緯度と経度でなる予定航路データを作成する。

【００１４】他船推定航路設定部２６は、例えば目視に
より他船の航路が明白な定期フェリー等であると判断さ
れた場合に、同じくトラックボールやジョイスティック
で構成される航路入力部１６を使用して表示器１３又は
表示器１４のマーカを画面上に移動して、対象他船の現
在位置から順次推定可能な分までの変針点を入力する。
他船推定航路設定部２６で、入力された変針点に基づき
推定航路を与える船位の緯度と経度でなる他船推定航路
データを作成する。

【００１５】航路保持制御部２８は、予定航路設定部２
４の予定航路データと、自船航行情報算出部２２で求め
られる自船位置に基づいて、自船を予定航路に沿って自
動的に航行させるための指令針路を操舵装置６に出力す
る。即ち、例えば特公平４−３８６３５号に記載の方法
によって、予定航路に沿って船位を保持するために、一
定時間間隔毎に予定航路に対する自船の航路誤差Δｌを
検出し、航路誤差Δｌの変化量及びΔｌに比例した量か
ら修正針路角Δθを操舵装置６へ送る。

【００１６】海図情報発生部３０は、自船航行情報算出
部２２で求められる自船位置に基づいて、自船が航行し
ている海域の海図を画像表示させる機能を持つ。状況予
測算出部３２は、予定航路設定部２４からの予定航路デ
ータ、他船推定航路設定部２６からの他船推定航路デー
タ並びに他船航行情報算出部２０及び自船航行情報算出
部２２からの他船の位置及び速度ベクトル、自船速力に
基づいて、予定航路に沿った衝突危険性に関する予測情
報を演算して、表示器１４に画像表示する。

【００１７】この状況予測算出手順の一例を図２に示し
たフローチャートに従って説明する。始めに自船位置、
自船速力（Ｖ0）、予定航路、他船位置、他船速度ベク
トル（速力ＶT，進行方向）、他船推定航路を読み込み
（ステップ４０）、他船の位置及びその進行方向が推定
航路より逸脱したかを判断し（ステップ４１）、逸脱し
たときには他船推定航路の設定を解除する（ステップ４
２）。予測時間Δｔを進めて（ステップ４３）、自船位
置を予定航路に沿ってΔｔ・Ｖ0の距離を進める（ステ
ップ４４）。次に、他船推定航路の設定の有無を判断し
（ステップ４５）、有るときには他船を推定航路に沿っ
てΔｔ・ＶTの距離進めて（ステップ４６）、他船推定
航路の設定が無いときには他船を現在の進行方向にΔｔ
・ＶTの距離進める（ステップ４７）。次に、それぞれ
予測時間Δｔ進めた時点での自船と他船の危険度を求め
る（ステップ４８）。この危険度の算出にあたっては、
種々の方法があるが、例えば長沢の方式を適用すること
ができる（日本航海学会論文集８８号，「避航操船環境
の困難度ＩＩ」１３７頁〜１４４頁，平成５年３月）。
かかる方式では、危険度が以下の式によって求められ
る。

【００１８】

【数１】Ｒ＝Ｍａｘ（Ｒx、Ｒy）・（１−Ｔcpa／Ｗtcpa）ここで、図７は、危険度算出のための説明図で、図中の
楕円形状の領域は船舶の周囲に形成される他船を寄せつ
けない排他的領域を示し、Ｒx及びＲyは、自船の他船に
対する正横方向の侵害の程度と船首尾方向の侵害の程度
を表している。危険度Ｒは、ＲxとＲyの大きい方をと
り、また、ある一定の余裕時間（Ｗtcpa）に対する最接
近距離までの時間（Ｔcpa）の比率を用いた重み付けを
行って時間的余裕度を反映させている。図７中の自船の
相対運動方向は、自船の他船に対する相対運動方向であ
り、自船が速力Ｖ0で予定航路に沿って進み、他船が速
力ＶTで現在の進行方向又は推定航路に沿って進むとき
の相対運動方向である。尚、この長沢の式を求めるた
めには、さらに、自船全長、他船全長の値を必要とす
る。他船全長に関しては、正確な値がわからないため、
自船と同じに設定するか、または目視で得られた情報に
基づいて、他船の全長を大、中、小の３段階に分けて設
定することでも近似的には充分と考えられる。

【００１９】自船の回りに複数の他船がある場合には、
その危険度は全他船との危険度の中の最大値とする。即
ち、ｋ番目の他船の危険度Ｒkとし、自船の回りの全他
船を考慮した危険度をＲtとすれば、

【００２０】

【数２】となる。また、予測時間Δｔ進めた時点で、自船が変針
した場合の自船と他船の危険度をステップ４７で求めた
方法と同様の方法で求める（ステップ４９）。次に、予
測時間Δｔ進めた時点において、自船が他船の船首尾方
向または正横方向にあるか、即ち衝突の危険性のある見
合い関係にあるかどうかを判定する（ステップ５０）。
自船が他船の船首尾方向または正横方向にある場合には
他船との距離を求め、設定距離以内にあり且つそれが最
短距離である場合には、その位置をメモリに記憶する
（ステップ５１）。自船の回りに複数の他船があるとき
には、各他船についてそれぞれ船首尾方向または正横方
向に最短距離で侵入するときの位置を記憶する。

【００２１】最後に充分な予測時間（例えば１５分）ま
での予測を行ったかを判定し（ステップ５２）、行って
いない場合は、ステップ４３に戻り、更にΔｔだけ進ん
だときの処理を行う。以上によって状況予測算出部３２
で算出された衝突危険性に関する予測情報は、表示器１
４に送られて、表示器１４で自船の位置、速度ベクト
ル、他船の位置、速度ベクトル、予定航路と共に重畳表
示される。

【００２２】図３はその表示例であり、６０が自船の現
在位置、６１が他船の現在位置、６３が自船の速度ベク
トル、６４が他船の速度ベクトルである。自船が予定航
路６２に沿って航行する場合の他船との予測見合い関係
を表しており、自船が他船の船首尾方向または正横方向
に最短距離で侵入する時の自船、他船の位置関係をプロ
ットしたもので、黒三角形６６が他船の予測位置を黒丸
６７が自船の予測位置を示している。また両者の間に引
かれた線分６８が前記最短距離に対応する。

【００２３】図４は他の表示例であり、予定航路のどこ
でどの程度の危険度を持つかという予測危険度を表して
いる。状況予測算出部３２で求めた予定航路６２に沿っ
た危険度の大きさに応じて、例えば危険度が０．５以上
の場合には赤色のシンボル７０、０より大きく０．５未
満の場合には黄色のシンボル７１で表示する。図５は他
の表示例であり、予定航路のどこかで変針行動をとった
場合の危険度も分かるようにしたもので、例えば横軸に
変針量をとり、縦軸に変針量に対応した危険度をとりプ
ロットしたグラフを一定航行距離毎の予定航路上におい
て順次配列している。これによって、変針による危険度
を比較すれば自船で制御できる行動の中に避航不可な行
動がどの程度あるかの困難度を示すことになり、予定航
路上のどこで避航が困難になるかを操船者に容易に分か
らせることができる。また同時に危険度の低い変針即ち
安全避航の検索もできることになり、予定航路上のどこ
で避航をはじめてどの程度予定針路を変更すればよいか
を操船者に容易に分からせることができる。

【００２４】表示器１４は、図３から図５の表示を図示
しない切換手段によって、操船者が切り換えるようにす
ると良い。一方、表示器１３は、レーダ映像が表示され
ており、また他船の位置、速度ベクトル及び予定航路が
表示される。本実施例では、現在状況を表示する表示器
１３と、予測状況を表示する表示器１４とを両方備える
ことで、操船者にとって表示器１３と船橋から目視で得
た視界情報とを照合し、装置の信頼性を短時間で確認し
たうえで主に表示器１４を見ながら、情報一元化で避航
判断の決定ができ、ヒューマンエラーや判断錯誤を防止
することができる。

【００２５】表示器１３及び１４には、海図情報発生部
３０からの海図を合わせて表示することができる。これ
により操船者が避航判断を行う際に、避けるべき陸岸船
及び避険水深線が参照できて座礁予防ができ、また分離
通航帯及び航路標識等が参照できて潜在的衝突の可能性
を減少させることができる。尚、以上の実施例では状況
予測算出部３２は、衝突危険性に関する予測情報として
予測航路に沿った危険度と予測航路から変針した場合の
危険度及び予測見合い関係を算出することとしたが、こ
れに限らず、ある予測地点から変速した場合の危険度に
ついても求めることができ、また最接近距離となる他船
と自船の位置を求めて表示することもできる。

【００２６】また、本実施例では、他船推定航路設定部
２６を備えているので、他船の将来の予測位置として確
実な情報を基に衝突危険性に関する予測情報を算出する
ことが可能になる。但し、該設定部２６は省略すること
も可能であり、その場合には、他船が現在の速力と進行
方向を維持するものとして予測すればよい。また、本実
施例では、航路保持制御部２８を備えているので、操船
者が操舵装置６へ操舵するのにちょうど良いタイミング
で指令する必要が無くなるため、操船者が安全性の確認
や避航判断に集中でき、省人化に有効である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
状況予測手段が、予定航路に沿って前記自船速力で自船
位置より航行するときの将来の自船の位置と将来の他船
の予測位置に基づいて衝突危険性に関する予測情報を演
算することとしたので、将来の各時点での衝突危険性が
操船者に分かり、時間的空間的余裕のある時点で危険回
避のための予定航路の修正設定を行うよう支援すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の避航支援装置の実施例を表すブロック
図である。

【図２】図１の状況予測算出部の算出手順の一例を表す
フローチャートである。

【図３】図１のカラーグラフィック表示器１４の表示例
である。

【図４】図１のカラーグラフィック表示器１４の表示例
である。

【図５】図１のカラーグラフィック表示器１４の表示例
である。

【図６】従来の衝突予防援助装置のブロック図である。

【図７】危険度算出のための説明図である。

【符号の説明】

１０避航支援装置１３表示器１４表示器２０他船航行情報算出部（他船航行情報算出手段）２２自船航行情報算出部（自船航行情報算出手段）２４予定航路設定部（予定航路設定手段）２６他船推定航路設定部（他船推定航路設定手段）２８航路保持制御部（航路保持制御手段）３０海図情報発生部（海図情報発生手段）３２状況予測算出部（状況予測手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 594078674 野村士平広島県尾道市栗原町9632−７ (71)出願人 591039230 株式会社郵船海洋科学東京都品川区南品川２丁目３番６号 (72)発明者山田秀光東京都大田区南蒲田２丁目16番46号株式会社トキメック内 (72)発明者菅野賢治東京都大田区南蒲田２丁目16番46号株式会社トキメック内 (72)発明者小瀬邦治広島県広島市南区大州５−２−26 (72)発明者小林弘明埼玉県狭山市柏原3116−167 (72)発明者寺本定美広島県安芸郡熊野町２番地の353 (72)発明者野村士平広島県尾道市栗原町9632−７ (72)発明者宇田川達東京都品川区南品川二丁目３番６号株式会社郵船海洋科学内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】自船周囲の他船の位置及び速力を含む他
船航行情報を求める他船航行情報算出手段と、自船の位
置及び速力を含む自船航行情報を求める自船航行情報算
出手段と、自船の予定航路を設定する予定航路設定手段
と、前記他船航行情報から将来の他船の予測位置を求め
ると共に前記自船航行情報から前記予定航路に沿って前
記自船速力で前記自船位置より航行するときの将来の自
船の位置を求め、前記将来の自船の位置と将来の他船の
予測位置での衝突危険性に関する予測情報を演算する状
況予測手段を備えたことを特徴とする避航支援装置。
【請求項２】前記衝突危険性に関する予測情報は、将
来の自船の位置が将来の他船の船首尾方向または正横方
向に最短距離で侵入するときの自船、他船の位置である
請求項１記載の避航支援装置。
【請求項３】前記衝突危険性に関する予測情報は、将
来の自船の位置と将来の他船の予測位置での自船と他船
との衝突危険度である請求項１記載の避航支援装置。
【請求項４】前記状況予測手段で演算した予測情報を
画像表示する予測状況表示手段をさらに備える請求項１
ないし３のいずれかに記載の避航支援装置。
【請求項５】前記状況予測手段で演算した予測情報を
画像表示する予測状況表示手段と、他船航行情報算出手
段と自船航行情報算出手段からの現在の他船航行情報と
自船の位置及び速力を表示する現在状況表示手段をさら
に備える請求項１ないし３のいずれかに記載の避航支援
装置。
【請求項６】前記自船航行情報算出手段からの自船位
置に基づいて自船が航行している海域の海図を前記予測
状況表示手段または前記現在状況表示手段に重畳表示さ
せる海図情報発生手段を備える請求項４または５に記載
の避航支援装置。
【請求項７】前記予定航路と前記自船航行情報算出手
段からの自船位置との航路誤差を検出し、該航路誤差に
基づいて指令針路を操舵装置へ指令する航路保持制御手
段を備える請求項１ないし６のいずれかに記載の避航支
援装置。
【請求項８】他船の推定航路を設定する他船推定航路
設定手段を備え、前記状況予測手段は、前記他船航行情
報から該他船推定航路に沿って前記他船速力で前記他船
位置より他船が航行するときの将来の他船位置を前記将
来の他船の予測位置とする請求項１ないし７のいずれか
に記載の避航支援装置。