JPS63108500A - 衝突予防装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、船舶に搭載され、他船や固定障害物との衝
突を予防する衝突予防装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、船舶には、他船や固定障害物との衝突を未然に
防ぐために、衝突予防援助装置（ＡＲＰＡ：Ａｕｔｏｍ
ａｔｉｃ　Ｒａｄａｒ　Ｐｌｏｔｔｉｎｇ　Ａｉｄｓ　
）が搭載されており、他船や固定障害物のレーダ画像、
他船の船速や針路さらには他船、固定障害物との最接近
距離、最接近時間などを導出して表示し、他船、固定障
害物との衝突の危険が発生した場合に、警告表示を行な
い、あるいは警告音を発して報知するようになっている
。

そして、当該警告により衝突の危険が認識されると、前
記した衝突予防援助装置の表示データにもとづき、船長
や航海士などの操船指示者により衝突を回避するための
避航指示が与えられ、衝突の回避が行なわれる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、衝突回避のために、いつ、どのように操船を開
始し、どのような避航航路をとるかは、前記した装置に
より選定されることはなく、従来船長、航海士などの熟
練者の長年の経験と勘により決定されており、省人上船
のように未熟練者が操船に携わる場合には、適切な避航
を行なうことができないという問題点がある。

ところで、船体の運動特性、推進機特性および舵特性等
にもとづき、具体的な避航データをコンピュータにより
現実的に、かつリアルタイムで演算、導出し、導出結果
を表示することが考えられるが、この場合超大型のコン
ピュータが必要となり、極めて高価になり、船舶に搭載
するには適さない。

そこで、この発明では、衝突回避のための最適な避航デ
ータを、予め導出しておいた複数のデータのなかから容
易に選択し、未熟者でも適切な操船が行なえるようにす
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、
船体の運動特性モデルにもとづき導出された複数の避航
航路データを格納したＩＣメモリカードからなる第１の
メモリと、推進機特性モデルおよび舵特性モデルにもと
づき導出された前記各避航航路データそれぞれによる航
路を航行するための推進（；；１制御データおよび舵制
御データを格納したＩＣメモリカードからなる第２のメ
モリと、レーダからの信号にもとづき他船、固定障害物
それぞれとの衝突危険度を算出し、算出した前記衝突危
険度が設定値より高いか否かを判定して高いときに避航
指示信号を出力する演算手段と、前記避航指示信号によ
り評価関数にもとづき最適避航航路データを第１のメモ
リから選択する選択手段と、前記最適避航航路データの
航路に対する推進機制御データおよび舵制御データ全前
記第２のメモリから読み出す読出手段と、前記読出手段
による推進機制御データおよび舵制御データにもとづき
推進機および舵全それぞれ制御する推進機制御手段およ
び舵制御手段とを備えたことを特徴とする衝突予防装置
である。

〔作用〕

したがって、この発明によると、船体の運動特性モデル
がコンピュータにより予め解かれて複数の避航航路デー
タが導出されるとともに、船舶の推進機特性モデルおよ
び舵特性モデルがコンピュータにより予め解かれて前記
各避航航路データそれぞれによる航路を航行するための
推進機制御データおよび舵制御データが導出され、導出
された各避航航路データがＩＣメモリカードからなる第
１のメモリに格納されるとともに、各避航航路データご
との推進機制御データおよび舵制御データがＩＣメモリ
カードからなる第２のメモリに格納きれる。

そして、船舶の航行中に、演算手段により、レーダから
の信号にもとづいて他船、固定障害物の衝突危険度が算
出され、他船あるいは固定障害物の衝突危険度が設定値
よりも高いとき、選択手段により、前記した第１のメモ
リから最適避航航路データが選択されるとともに、読出
手段により。

選択された最適避航航路データの航路に対する推進機制
御データおよび舵制御データが第２のメモリから読み出
され、これらのデータにもとづき、自動あるいは手動に
より推進機および舵の制御が行なわれて衝突が未然に防
止される。

〔実施例〕

つぎに、この発明を、その１実施例を示した図面ととも
に詳細に説明する。

まず、第１図において、（１）はレーダ、（２）は演算
手段としての第１中央演算処理手段（以下用１　ｃｐｕ
という）であり、レーダ［１１からの信号にもとづき他
船。

ブイなどの固定障害物等を捕捉、追尾する捕捉、追尾処
理機能（２ａ）と、他船、固定障害物それぞれとの衝突
危険度を算出する衝突危険度算出機能（２ｂ）と、算出
した衝突危険度が設定値よりも高いか否か全判定し、高
いときに避航指示信号を出力し、低いときに前記した捕
捉、追尾処理を再び行なう危険度判定機能（２Ｃ）とを
有している。

（３）は選択手段および読出手段としての第２中央演算
処理手段（以下第２ＣＰＵという）であり、前記避航指
示信号により後述の第１のメモリに読出指令を与えて全
避航航路データを読み出す避航航路データ読出機能（３
ａ）と、後述の第３のメモリに記憶された評価関数にも
とづき、全避航航路データのなかから最適の避航航路デ
ータを撰択する選択機能（３ｂ）と、選択された最適避
航航路データの航路に対する推進機制御データおよび舵
制御データを後述の第２のメモリから読み出す制御デー
タ続出機能（３Ｃ）とを有している。

（４）は船体の運動特性モデルにもとづき導出された複
数の避航航路データを格納したＩＣメモリカードからな
る第１のメモＪ　、（５］は推進機特性モデルおよび舵
特性モデルにもとづき導出された鉦記各避航航路データ
それぞれによる航路を航行するための推進機制御データ
および舵制御データ合格納したＩＣメモリカードからな
る第２のメモリ、）（Ｇ）は当該状況における安全性、
経済性等を考慮して最適避航航路データを選択するため
の評価関数全記憶した第３のメモ’Ｊ　、＋７＋は陰極
線管（以下ＣＲＴという）であり、第１ＣＰＵ［２＋に
より捕捉、追尾された他船等のレーダ画象、第１　ＣＰ
　Ｕ（２）により算出された衝突危険度、第２　ＣＰ　
Ｕ［３＋により選択された最適避航航路データおよび後
述の船位計測手段による現在位置等を表示する。

（８）は避航操船の必要時に作動するアラームおよび自
動避航操船の承認用押釦を有し、該押釦の操作により第
２　ＣＰ　ｕｔ３＋により選択され、読み出された最適
避航航路データ、推進機および舵制御データを送出する
自動避航操船承認手段、（９）は舵角を計測して計測値
を出力する舵角計測手段、（ｌＯ）は推進機の回転数を
計測して計測値を出力する回転数計測手段、（ＩＩ）は
船位を計測して計測値を出力する船位計測手段、（１２
）は時計、（１３）は前記舵制御データ。

舵角および船位の計測値２時刻にもとづき舵を制御する
舵制御手段、（１４）は推進機制御手段であり、前記推
進機制御データ、推進機回転数および船位の計測値２時
刻にもとづき、推進機の制御を行なう。

つぎに、避航航路データおよび制御データの導出システ
ムを示す第２図について説明する。

同図において、（１５）は船体の運動方程式を所定の数
学モデルの形式に変換する第１演算部、（＋６）は変換
された船体の運動特性モデルによる三連立微分方程式の
演算を行なう第２演算部、（１カは第２演算部（＋６）
による演算結果を記憶保持する保持部、（１８）は避航
航路データ作成部であり、保持部（１カに保持された演
算結果から、船舶の一定の変速量および一定の変針量の
複数の組み合わせ条件に対する船体の行動を予測し、予
測した行動の集合を所定のパラメータごとにまとめて行
動範囲マトリクスを形成し、複数の避航航路データとし
て送出するようになっており、第１．第２演算部（ｌ［
ｉ）　、　（１６）　、保持部回および作成部（１８）
により、第３中央演算処理手段（以下第３ＣＰＵという
）（＋９）が構成されている。

シ０）は前記パラメータに対する船舶の推進制御機を含
む推進機特性の数学モデルの演算を行なう推進機特性モ
デル演算部、ハ）は前記パラメータに対する船舶の舵制
御機を含む舵特性の数学モデルの演算を行なう舵特性モ
デル演算部、（２２）は第３ＣＰＵ（＋９）の作成部（
１８）からの全避航航路データをディスケットに書き込
む第１書込部、（２３）はシミュレーション部であり、
第１書込部翰によりディスケットに書き込まれた全避航
航路データそれぞれに対し両演算部（３）、幻）それぞ
れによる推進機特性データおよび舵特性データを用いた
シミュレーションを繰り返し、前記各避航航路データそ
れぞれによる航路を航行するための具体的な推進機の制
御データおよび舵の制御データを導出し、導出した各避
航航路データごとの推進機制御データおよび舵制御テ゛
−夕がそれぞれ第２．第３書込部ｔ２４１　ｐ　＋２５
）によりディスケットに書き込まれるようになっており
、両演算部（２ｏ）　、　（２］）　ｓシミニレ−９３
フ部力）、各書込部１２２１　ｊ　［２４）＄　＋２５
）により、第４中央演算処理手段（以下第４ＣＰＵとい
う）　（２［ｉ）が構成されている。

なお、第１書込部１２２によりディスケットに−日書き
込まれた各避航航路データが前記した第１のメモ１月４
）に転送されて第１のメモ１月４）に格納され、同様に
第２．第３書込部ｆ２４１　、　＋２５）それぞれによ
りディスケットに一旦書き込まれた前記各避航航路デー
タそれぞれに対する推進機制御データおよび舵制御デー
タが、第２のメモリ（チ）に転送されて第２のメモリ（
５）に格納される。

そして、船舶の航行中、レーダｆ１１からの信号にもと
づき、第１　ＣＰ　Ｕ（２１により周辺の複数の他船や
固定障害物が常時捕捉、追尾されるとともに、これらの
他船、固定障害物との衝突危険度が算出され、算出され
た衝突危険度が設定値より高いか否かの判定がなされる
。

いま、いずれかの他船、固定障害物との衝突危険度が前
記設定値よりも高くなり、避航の必要性が生じると、第
１　ＣＰ　Ｕｍから避航指示信号が出力され、第２　Ｃ
Ｐ　Ｕ（２＋により、第１メモリ（４）に格納された全
避航航路データが読み出され、読み出された全避航航路
データのなかから、第３のメモリ（６）に記憶された評
価関数にもとづき最適の避航航路データが選択され、選
択された最適避航航路データの航路に対する推進機制御
データおよび舵制御データが第２のメモ１月５）から読
み出される。

このとき、第３のメモ１月６）に記憶された評価関数Ｅ
は Ｅ＝ｅｌ＋ｅ２＋Ｌｗ と表オ〕され、ｅｌは安全性すなわち衝突確率による危
険度の評価であす、ｅ２は経済性すなわち計画航路から
の変位量による航海計画の評価であり、Ｌｗは法規、慣
習等に関する評価であり、これらの総合による評価関数
Ｅにもとづき、第１のメモリ（４）の全避航航路データ
として行動範囲マトリクスのなかから、幾つかの船体行
動が社択されるとともに、２段行動決定法に従い、選択
された各船体行動ごとに、該各行動に続く複数の未来行
動についての計画も同様に行なわれ、船舶の当該状況に
おける最適の船体行動が選択され、これらの船体行動全
連続的に組み合わせて得られる最適避航航路データによ
る航路が自船の採るべき避航航路となる。

また、第２　ＣＰ　Ｕ＋３１により選択された最適避航
航路データが、たとえば第３図に示す曲線ＡあるいはＢ
である場合、曲線Ａ、Ｂによる航路を航行するための舵
制御データはそれぞれ第４図（ａ）　、　（ｂ）に示す
ようになり、このような舵制御データが第２メモリ（５
）から読み出されることになる。ただし、第３図に示す
避航航路データは、一定の船速で変針のみを行なう場合
の航路データを示し、従って当該航路データによる航路
を航行するには、推進機の回転数は一定で、舵角のみ全
第４図（ａ）　、　（ｂ）のように制御すればよいこと
になる。

なお、第３図中のｘ、ｙは船位を表わす座標軸である。

つぎに、第２　ＣＰ　Ｕ［３１により最適避航航路デー
タおよび制御データが選択され、読み出されると、承認
手段（８）のアラームが作動して避航の必要性が報知さ
れ、操船作業者により承認手段（８）の押釦が操作され
れば、自動避航操船が開始され、承認手段（８）金繰て
舵制御手段＜＋３１　を推進機制御手段（１４）に。

前記最適避航航路データと舵制御データおよび推進機制
御データそれぞれとが送出され、これらのデータおよび
各計測手段（９）〜（ＩＩ）　ｅ時計（１２）による計
測値９時刻にもとづき、舵、推進機が制御され、避航操
船が自動的に行なわれる。

このとき、ＣＲＴ＋７＋には、前記したように、他船等
のレーダ画像、衝突危険度、最適避航航路データおよび
該データによる航路、自船の位置等が表示され、従って
承認手段（８）の押釦の操作がない場合には、ＣＲＴ＋
７＋の表示データにもとづき、手動による避航操船を行
なうことができるのは言うまでもない。

なお、第１のメモリ（４）、第２のメモリ（５）として
のＩＣメモリカード全、船体の運動特性や舵特性等に応
じて複数準備しておくことにより、各種特性の異なる船
舶にも支障なく適用できるのは勿論である。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の衝突予防装置によると、衝突
回避の−こめの最適な避航航路データおよび該航路デー
ク疋よる航路を航行するための推進機制御データ、舵制
御データを、予め導出してＩＣメモリカードからなるメ
モリに格納したデータのなかから自動的に選択すること
ができ、これらのデータにもとづき操船を行なうことに
より容易に避航操船を行なうことが可能となり、未熟練
者であっても適切に操船することができ、省大化船に対
して極めて有効であり、その効果は非常に大きい。

また、船体の運動特性モデル（（もとづいて避航航路デ
ータを予め導出し、同様に推進機および舵特性モデルに
もとづいたシミュレーションにより推進機および舵制御
データを予め導出するため、船舶に搭載するコンピュー
タは小型でよく、しかもリアルタイム演算が可能になり
、信頼性の高い操船テ゛−夕を得ることができる。

さらに、最適避航航路データの選択を、安全性。

経済性等を考慮した評価関数の評価結果にもとづいて行
なうため、常に最適の避航航路を選択して操船者に指示
することができる。

また、避航航路データおよび制御データをＩＣメモリカ
ードからなるメモリに格納したため、各特性に応じてこ
れらのＩＣメモリカードを予め複数準備しておくことに
より、各種特性の異なる船舶にも支障なく適用すること
ができ、応用性に優れている。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の衝突予防装置の１実施例を示し、第
１図はブロック図、第２図は一部のブロック図、第３図
は避航航路データの説明図、第４図（ａ）　、　（ｂ）
はそれぞれ異なる舵制御データの説明図である。 ＋！＋　・＝　Ｌ／　−タ、（２＋　＝・ｉ　１　ＣＰ
Ｕ、　＋３）　＝・第２ＣＰ［Ｊ、　（４）　。 （６）・・・第１．第２のメモＩＪ　、！＋３１・・・
舵制御手段、（１４）・・・推進機制御手段。 代理人　弁理士　　藤田ｓｎ太部 １　第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）船体の運動特性モデルにもとづき導出された複数
   の避航航路データを格納したＩＣメモリカードからなる
   第１のメモリと、 推進機特性モデルおよび舵特性モデルにもとづき導出さ
   れた前記各避航航路データそれぞれによる航路を航行す
   るための推進機制御データおよび舵制御データを格納し
   たＩＣメモリカードからなる第２のメモリと、 レーダからの信号にもとづき他船、固定障害物それぞれ
   との衝突危険度を算出し、算出した前記衝突危険度が設
   定値より高いか否かを判定して高いときに避航指示信号
   を出力する演算手段と、前記避航指示信号により評価関
   数にもとづき最適避航航路データを第１のメモリから選
   択する選択手段と、 前記最適避航航路データの航路に対する推進機制御デー
   タおよび舵制御データを前記第２のメモリから読み出す
   読出手段と、 前記読出手段による推進機制御データおよび舵制御デー
   タにもとづき推進機および舵をそれぞれ制御する推進機
   制御手段および舵制御手段とを備えたことを特徴とする
   衝突予防装置。