JP6038087B2 - 船舶運航計画最適化システムおよび船舶運航計画最適化方法 - Google Patents
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Description
本発明は、船舶運航計画最適化システムおよび船舶運航計画最適化方法に関するものである。
船舶の航行において、船舶のエネルギー需要を考慮し、航行の安全性、省エネルギー性、および定時運航を実現する定時性の全てを満足するように船舶運航の最適化システムを用いた運航計画の最適化が行われている。船舶の航行では、気象や海象に応じた操船が必要とされるとともに、漁場や危険海域などの回避を行い、船舶の安全性を確保しなければならない。また、定刻に到着するためには速度を決める必要があるが、燃料は速度の約３乗に比例して消費されるため、相反する定時性と省エネルギー性とを同時に満たすような運航計画が策定される必要がある。
例えば、特許文献１には、気象および海象情報を利用することにより、安全かつ予定時刻通りの運航を行い、主機の燃費節減を図り、危険海域を回避するようにルート設定を行う船海計画支援システムが開示されている。
また、例えば特許文献２には、定時運航と省エネ運航とを両立する操船の技術を確立するため、実績との乖離に対して手入力や音声入力で船長の操船判断（意思決定）を適切に反映したシステムが開示されている。
例えば、特許文献１には、気象および海象情報を利用することにより、安全かつ予定時刻通りの運航を行い、主機の燃費節減を図り、危険海域を回避するようにルート設定を行う船海計画支援システムが開示されている。
また、例えば特許文献２には、定時運航と省エネ運航とを両立する操船の技術を確立するため、実績との乖離に対して手入力や音声入力で船長の操船判断（意思決定）を適切に反映したシステムが開示されている。
しかしながら、上記特許文献１に開示された発明では、気象および海象情報、および危険海域の情報をもとにルート設定を行っているに過ぎない。実際の航行では、航行する海域には多数の他の船舶が存在している。固定された場所である危険海域とは異なり、他船はほとんどの場合において常に移動しており、これら他船との衝突を避けるため他船の動向を考慮した航行ルートの最適化および船速の最適化が行われていないという問題があった。
また、上記特許文献２に開示された発明では、航行ルート全体における船速の配分を行っておらず、航行ルート全体に対する運航計画の最適化が行われていないという問題があった。
また、上記特許文献２に開示された発明では、航行ルート全体における船速の配分を行っておらず、航行ルート全体に対する運航計画の最適化が行われていないという問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、航行する海域の他船の動向を考慮した航行ルート全体における船舶運航計画最適化システムおよび船舶運航計画最適化方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の船舶運航計画最適化システムおよび船舶運航計画最適化方法は以下の手段を採用する。
自船の発着地点、および発着時刻を設定する発着情報設定手段と、前記発着地点間およびその周囲の他船の情報を取得し他船の予測位置を地図上にマッピングし予測マップを作成し、作成した前記予測マップを複数のエリアに分け、該エリア毎に他船の数にて重み付けを行った重み付け予測マップを作成するマップ作成手段と、燃料消費量の少ない航行ルートを算出し設定するルート設定手段と、を備え、前記ルート設定手段は、航行計画時に、前記発着情報設定手段から得た情報および前記マップ作成手段から得た前記重み付け予測マップに基づき他船の干渉を回避する前記航行ルートである他船干渉回避ルートを算出することを特徴とする船舶運航計画最適化システムを採用する。
自船の発着地点、および発着時刻を設定する発着情報設定手段と、前記発着地点間およびその周囲の他船の情報を取得し他船の予測位置を地図上にマッピングし予測マップを作成し、作成した前記予測マップを複数のエリアに分け、該エリア毎に他船の数にて重み付けを行った重み付け予測マップを作成するマップ作成手段と、燃料消費量の少ない航行ルートを算出し設定するルート設定手段と、を備え、前記ルート設定手段は、航行計画時に、前記発着情報設定手段から得た情報および前記マップ作成手段から得た前記重み付け予測マップに基づき他船の干渉を回避する前記航行ルートである他船干渉回避ルートを算出することを特徴とする船舶運航計画最適化システムを採用する。
本発明によれば、航行計画時に、ルート設定手段は、発着情報設定手段から得た情報およびマップ作成手段から得た重み付け予測マップに基づき、他船との干渉を回避する他船干渉回避ルートを算出することから、他船の動きや航行ルート上の他船の干渉状況を考慮した重み付け予測マップから他船の干渉を回避した航行ルートを計画することができる。これにより、他船との干渉を防止することで安全性を確保し、燃料消費量が少ないルートを航行することで省エネ運航の実現が可能である。
上記発明において、前記ルート設定手段は、航行計画時に、前記発着情報設定手段から得た情報およびマップ作成手段から得た前記重み付け予測マップに基づき他船の干渉を回避しながら前記燃料消費量の少ない航行ルートからの迂回が小さい前記航行ルートである他船干渉最小回避ルートを算出することとしてもよい。
本発明によれば、ルート設定手段は、航行計画時に発着情報設定手段から得た情報およびマップ作成手段から得た重み付け予測マップに基づき他船の干渉を回避しながら燃料消費量の少ない航行ルートからの迂回が小さい他船干渉最小回避ルートを算出することから、他船の動きやルート上の他船の干渉状況を考慮した重み付け予測マップに基づき他船の干渉の多い箇所を回避しつつ燃料消費量の少ない航行ルートからの迂回距離が大きくなりすぎない航行ルートを計画することができる。これにより、他船との干渉を防止することで安全性を確保し、燃料消費量が少ないルートを航行することで省エネ運行の実現が可能である。
上記発明において、前記ルート設定手段が算出した前記航行ルート全体の船速配分の設定を行う船速配分設定手段を備えることとしてもよい。
本発明によれば、船速配分設定手段がルート設定手段が算出した航行ルート全体の船速配分の設定を行うことから、運航計画全体を通した船速配分により定時性を確保することができる。
本発明は、自船の発着地点、および発着時刻を設定する発着情報設定手段と、前記発着地点間およびその周囲の他船の情報を取得し他船の予測位置を地図上にマッピングし予測マップを作成し、作成した前記予測マップを複数のエリアに分け、該エリア毎に他船の数にて重み付けを行った重み付け予測マップを作成するマップ作成手段と、航行ルートにおける船速の配分を行う船速配分設定手段と、を備え、前記船速配分設定手段は、前記重み付け予測マップに基づき前記航行ルート上において他船の干渉が予測される場合は該当地点に至るまでの船速を調整し前記航行ルート全体の船速配分の設定を行うことを特徴とする船舶運航計画最適化システムを採用する。
本発明によれば、航行計画時に、船速配分設定手段は、重み付け予測マップに基づき航行ルート上において他船の干渉が予測される場合は該当地点に至るまでの船速を調整し他船の干渉を避けるように航行ルート全体の船速配分の設定を行うことから、重み付け予測マップを利用して他船の動きや航行ルート上の他船の干渉状況を考慮した船速配分の最適化が行える。これにより、他船との干渉を防止することで安全性を確保し、運航計画全体を通した船速配分により定時性を確保することが可能である。
上記発明において、燃料消費量の少ない前記航行ルートを算出し設定するルート設定手段を備え、前記ルート設定手段は、航行計画時に、前記発着情報設定手段から得た情報に基づき前記航行ルートを算出することとしてもよい。
本発明によれば、燃料消費量の少ない航行ルートを算出し設定するルート設定手段によって、航行計画時に発着情報設定手段から得た情報に基づき自船の最適ルートが算出されることから、燃料消費量が少ないルートを航行することで省エネ運航の実現が可能である。
上記発明において、前記発着地点間およびその周囲の気象および海象データを取得する天候情報取得手段と、前記発着地点間およびその周囲の海域データを取得する海域情報取得手段と、を備え、前記ルート設定手段は、航行計画時に、前記天候情報取得手段および前記海域情報取得手段から得た情報に基づき前記航行ルートを算出することとしてもよい。
本発明によれば、ルート設定手段は、航行計画時に、天候情報取得手段および海域情報取得手段から得た情報に基づき航行ルートを算出することから、航行ルートの設定において気象、海象および海域情報を利用し、より精度の高い航行ルートの算出を行うことができる。
上記発明において、前記マップ作成手段は、他船の進行方向情報および速度情報に基づいて前記発着地点間およびその周囲の他船の予測位置を地図上にマッピングすることとしてもよい。
本発明によれば、マップ作成手段は、他船の進行方向情報および速度情報に基づいて発着地点間およびその周囲の他船の予測位置を地図上にマッピングすることから、他船の進行方向および速度に基づく情報を取得することにより発着地点間およびその周囲の他船の干渉状況を把握することができる。
上記発明において、前記マップ作成手段は、船舶自動識別装置に基づく情報および衛星画像を用いた情報に基づき他船の前記進行方向情報および前記速度情報を得ることとしてもよい。
本発明によれば、マップ作成手段は、船舶自動識別装置に基づく情報（ＡＩＳ情報／AIS：Automatic Identification System）および衛星画像を用いた情報に基づき他船の進行方向情報および速度情報を得ることから、既存データを利用可能なため、容易に他船の動向を予測することができる。
本発明は、前述のいずれかに記載の船舶運航計画最適化システムを搭載する船舶を採用する。
本発明によれば、船舶に前述のいずれかに記載の船舶運航計画最適化システムが搭載されることから、気象、海象および海域情報などの外乱条件とともに他船の動向を考慮した航行ルートおよび船速配分の計画を行うことができる。これにより、安全性および定時性を確保し、燃料消費量が少ないルートを航行することで省エネ運航を実現することができる。
本発明は、自船の発着地点、および発着時刻を設定するステップと、前記発着地点間およびその周囲の他船の情報を取得し他船の予測位置を地図上にマッピングし予測マップを作成し、作成した前記予測マップを複数のエリアに分け、該エリア毎に他船の数にて重み付けを行った重み付け予測マップを作成するステップと、燃料消費量の少ない航行ルートを算出し設定するステップと、航行計画時に、前記発着地点、前記発着時刻および前記重み付け予測マップに基づき他船の干渉を回避する前記航行ルートである他船干渉回避ルートを算出するステップと、を有することを特徴とする船舶運航計画最適化方法を採用する。
本発明によれば、発着地点、発着日時および重み付け予測マップに基づき自船の他船干渉回避ルートを算出することから、他船の動きや航行ルート上の他船の干渉状況を考慮した重み付け予測マップに基づき他船の干渉を回避した航行ルートを計画することができる。これにより、他船との干渉を防止することで安全性を確保し、燃料消費量が少ないルートを航行することで省エネ運航の実現が可能である。
本発明は、自船の発着地点、および発着時刻を設定するステップと、前記発着地点間およびその周囲の他船の情報を取得し他船の予測位置を地図上にマッピングし予測マップを作成し、作成した前記予測マップを複数のエリアに分け、該エリア毎に他船の数にて重み付けを行った重み付け予測マップを作成するステップと、航行ルートにおける船速の配分を行うステップと、前記重み付け予測マップに基づき前記航行ルート上において他船の干渉が予測される場合は該当地点に至るまでの船速を調整し前記航行ルート全体の船速配分の設定を行うステップと、を有することを特徴とする船舶運航計画最適化方法を採用する。
本発明によれば、航行計画時に、重み付け予測マップに基づき航行ルート上において他船の干渉が予測される場合は該当地点に至るまでの船速を調整し他船の干渉を避けるように航行ルート全体の船速配分の設定を行うことから、重み付け予測マップを利用して他船の動きやルート上の他船の干渉状況を考慮した船速配分の最適化が行える。これにより、他船との干渉を防止することで安全性を確保し、運航計画全体を通した船速配分により定時性を確保することが可能である。
本発明によれば、他船の干渉状況を考慮した予測マップを用いて燃料消費量が少ない航行ルートを設定するので、航行ルートを最適化することができ、より高い安全性および省エネ性を確保することができる。
また、本発明によれば、航行ルート全体に対し船速配分の最適化を行うため、より高い定時性を確保することができる。
よって、他船の干渉状況を考慮した上で、安全性、省エネ性および定時性の全てを同時に満たす運航計画の最適化が行える。
また、本発明によれば、航行ルート全体に対し船速配分の最適化を行うため、より高い定時性を確保することができる。
よって、他船の干渉状況を考慮した上で、安全性、省エネ性および定時性の全てを同時に満たす運航計画の最適化が行える。
以下に、本発明に係る船舶運航計画最適化システムおよび船舶運航計画最適化方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態について、図１乃至６を用いて説明する。
図１には、本実施形態に係る船舶運航計画最適化システムの概略構成が示されている。
図１に示されるように、船舶運航計画最適化システム１は、ルート設定手段１０及び船速プロファイル設定手段（船速配分設定手段）２０を内部に備えた制御部５、マップ作製手段３０、天候情報取得手段４０、海域情報取得手段５０及び発着情報設定手段６０を主な構成として備えている。また、船舶１００は、船舶運航計画最適化システム１及び航行システム２００を内部に備え、船舶運航計画最適化システム１の制御部５から航行システム２００に対し、最適化された運航計画が渡される。
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態について、図１乃至６を用いて説明する。
図１には、本実施形態に係る船舶運航計画最適化システムの概略構成が示されている。
図１に示されるように、船舶運航計画最適化システム１は、ルート設定手段１０及び船速プロファイル設定手段（船速配分設定手段）２０を内部に備えた制御部５、マップ作製手段３０、天候情報取得手段４０、海域情報取得手段５０及び発着情報設定手段６０を主な構成として備えている。また、船舶１００は、船舶運航計画最適化システム１及び航行システム２００を内部に備え、船舶運航計画最適化システム１の制御部５から航行システム２００に対し、最適化された運航計画が渡される。
発着情報設定手段６０には、操船者などにより船舶の出発地点および到着地点（発着地点）、出発時刻および到着時刻（発着時刻）が入力され、設定される。
天候情報取得手段４０は、発着情報設定手段６０によって設定された発着地点間とその周囲の気象（天候、風向、風速など）および海象（潮流、潮速など）データを取得する。
海域情報取得手段５０は、発着情報設定手段６０によって設定された発着地点間とその周囲の漁場や岩場などの危険海域等の海域データを取得する。
ルート設定手段１０は、天候情報取得手段４０、海域情報取得手段５０及び発着情報設定手段６０のそれぞれからデータを受け取り、これらの情報に基づき燃料消費量が最も少ない航行ルートを設定する。
船速プロファイル設定手段２０は、ルート設定手段１０、天候情報取得手段４０、海域情報取得手段５０及び発着情報設定手段６０のそれぞれからデータを受け取り、これらの情報に基づき航行ルート全体の船速配分計画（船速プロファイル）を設定する。
マップ作成手段３０は、発着情報設定手段６０によって設定された発着地点間とその周囲に存在する他船の情報を取得し、他船の予測位置を地図上にマッピングし、予測マップを作成する。マップ作成手段３０による予測マップの作成方法の詳細については、後述する。
天候情報取得手段４０は、発着情報設定手段６０によって設定された発着地点間とその周囲の気象（天候、風向、風速など）および海象（潮流、潮速など）データを取得する。
海域情報取得手段５０は、発着情報設定手段６０によって設定された発着地点間とその周囲の漁場や岩場などの危険海域等の海域データを取得する。
ルート設定手段１０は、天候情報取得手段４０、海域情報取得手段５０及び発着情報設定手段６０のそれぞれからデータを受け取り、これらの情報に基づき燃料消費量が最も少ない航行ルートを設定する。
船速プロファイル設定手段２０は、ルート設定手段１０、天候情報取得手段４０、海域情報取得手段５０及び発着情報設定手段６０のそれぞれからデータを受け取り、これらの情報に基づき航行ルート全体の船速配分計画（船速プロファイル）を設定する。
マップ作成手段３０は、発着情報設定手段６０によって設定された発着地点間とその周囲に存在する他船の情報を取得し、他船の予測位置を地図上にマッピングし、予測マップを作成する。マップ作成手段３０による予測マップの作成方法の詳細については、後述する。
図２には、本実施形態に係る船舶運航計画最適化システムを示したフローチャートが示されている。
船舶運航計画最適化システム１の利用をスタートすると、操船者は発着情報設定手段６０に船舶の出発地点および到着地点（発着地点）、出発時刻および到着時刻（発着時刻）を入力し設定する（Ｓ２０１）。これらの情報は、制御部５へも取り込まれる。
次に、天候情報取得手段４０が、発着情報設定手段６０によって設定された発着地点間とその周囲の気象（天候、風向、風速など）および海象（潮流、潮速など）データを取得し、海域情報取得手段５０が、発着情報設定手段６０によって設定された発着地点間とその周囲の漁場や岩場などの危険海域等の海域データを取得する。取得された気象、海象および海域データは、制御部５へ渡される（Ｓ２０２）。
船舶運航計画最適化システム１の利用をスタートすると、操船者は発着情報設定手段６０に船舶の出発地点および到着地点（発着地点）、出発時刻および到着時刻（発着時刻）を入力し設定する（Ｓ２０１）。これらの情報は、制御部５へも取り込まれる。
次に、天候情報取得手段４０が、発着情報設定手段６０によって設定された発着地点間とその周囲の気象（天候、風向、風速など）および海象（潮流、潮速など）データを取得し、海域情報取得手段５０が、発着情報設定手段６０によって設定された発着地点間とその周囲の漁場や岩場などの危険海域等の海域データを取得する。取得された気象、海象および海域データは、制御部５へ渡される（Ｓ２０２）。
制御部５に取り込まれた船舶の発着地点、発着時刻、および発着地点間とその周囲の気象、海象および海域データをもとに、ルート設定手段１０は、最適な航行ルートを設定する。具体的には、特に潮流や風向を考慮し、船舶の燃料消費量が少ない航行ルートを算出する（Ｓ２０３）。
このように、ステップＳ２０３において最初に設定される航行ルートは、他船の動向を考慮しない場合に最も燃料消費量が少ないルートである。
このように、ステップＳ２０３において最初に設定される航行ルートは、他船の動向を考慮しない場合に最も燃料消費量が少ないルートである。
ルート設定手段１０によって設定された航行ルートに対し、船速プロファイル設定手段２０は、航行ルート全体の船速配分計画（船速プロファイル）を検討する（Ｓ２０４）。
ステップＳ２０４にて検討された船速プロファイルが最も燃料消費量が少ないプロファイルか否かを判定し（Ｓ２０５）、最も燃料消費量が少ない船速プロファイルであると判定された場合はステップＳ２０６へ遷移する。ステップＳ２０５にて、最も燃料消費量が少ない船速プロファイルでないと判定された場合は、ステップＳ２０４に遷移し、再度船速プロファイルが検討される。
ステップＳ２０４にて検討された船速プロファイルが最も燃料消費量が少ないプロファイルか否かを判定し（Ｓ２０５）、最も燃料消費量が少ない船速プロファイルであると判定された場合はステップＳ２０６へ遷移する。ステップＳ２０５にて、最も燃料消費量が少ない船速プロファイルでないと判定された場合は、ステップＳ２０４に遷移し、再度船速プロファイルが検討される。
一方、マップ作成手段３０に対し、ＡＩＳ（Automatic Identification System／船舶自動識別装置）情報およびレーダ情報が入力される（Ｓ２０７）。
図３には、ＡＩＳ情報の一例を示した概略図が示されている。
図３の右側に示されるマップは、例えば本実施形態の船舶が航行する海域における他の各船舶の位置及び進行方向を示したマップであり、図３の左側に示される表は、マップ中において選択されたある船舶の詳細情報（船舶名、位置、速度、進路など）を示した表である。
ＡＩＳは、３００総トン数以上の国際航海する船舶、５００総トン数以上の非国際航海の船舶および国際航海の全旅客船に搭載が義務付けられた船舶を自動判別する装置である。図３に示されるようなＡＩＳの情報を用いることにより、ＡＩＳを搭載する全ての船舶の航行の予測を行うことができる。
しかし、ＡＩＳ非搭載船およびＡＩＳを搭載しているが電源を切っているなどＡＩＳ情報を利用できない船舶については、ＡＩＳ情報を取得することができない。これらの船舶については、衛星から得られる画像、すなわちレーダ情報を用いて情報を補完するものとする。
図３には、ＡＩＳ情報の一例を示した概略図が示されている。
図３の右側に示されるマップは、例えば本実施形態の船舶が航行する海域における他の各船舶の位置及び進行方向を示したマップであり、図３の左側に示される表は、マップ中において選択されたある船舶の詳細情報（船舶名、位置、速度、進路など）を示した表である。
ＡＩＳは、３００総トン数以上の国際航海する船舶、５００総トン数以上の非国際航海の船舶および国際航海の全旅客船に搭載が義務付けられた船舶を自動判別する装置である。図３に示されるようなＡＩＳの情報を用いることにより、ＡＩＳを搭載する全ての船舶の航行の予測を行うことができる。
しかし、ＡＩＳ非搭載船およびＡＩＳを搭載しているが電源を切っているなどＡＩＳ情報を利用できない船舶については、ＡＩＳ情報を取得することができない。これらの船舶については、衛星から得られる画像、すなわちレーダ情報を用いて情報を補完するものとする。
図４には、レーダ情報の一例を示した概略図が示されている。
図４は、例えば本実施形態の船舶が航行する海域における衛星（陸域観測技術衛星だいち／ＡＬＯＳ：Advanced Land Observing Satellite）より得られる画像データの一例を示している。図の実線枠内に示される船舶はＡＩＳ搭載船、破線枠内に示される船舶はＡＩＳ非搭載船である。衛星からの画像データは３０分毎に取得される。画像データの前後のデータとの比較により、移動方向、時間および移動距離が確認できるため、ＡＩＳ非搭載船の進行方向および船速を予測することができる。
図４は、例えば本実施形態の船舶が航行する海域における衛星（陸域観測技術衛星だいち／ＡＬＯＳ：Advanced Land Observing Satellite）より得られる画像データの一例を示している。図の実線枠内に示される船舶はＡＩＳ搭載船、破線枠内に示される船舶はＡＩＳ非搭載船である。衛星からの画像データは３０分毎に取得される。画像データの前後のデータとの比較により、移動方向、時間および移動距離が確認できるため、ＡＩＳ非搭載船の進行方向および船速を予測することができる。
マップ作成手段３０は、図３に示されるＡＩＳ情報および図４に示されるレーダ情報を元に、発着情報設定手段６０によって設定された発着地点間とその周囲の他船の位置、進行方向および船速などの情報、すなわち他船の動向情報の予測計算を行う（図２のステップＳ２０８）。ＡＩＳ情報だけでなく、レーダ情報も用いるため、ＡＩＳの搭載有無にかかわらず、他船の動向情報の予測が可能である。
図５には、本実施形態に係るマップ作成手段の予測マップ作成過程を示した概略構成図が示されている。
例えば、自船が図右上部のＡ地点から図左下部のＢ地点へ向かうものとする。この時、Ａ−Ｂ地点間およびその周囲（以下、「対象海域」とする。）を格子状の複数のエリアに分割し、予測マップの基礎データとする。対象海域において、航行計画時点の他船の動向情報の予測を元に、図２のステップＳ２０３において算出された自船の航行ルートに応じた対象海域通過時の他船の予測位置を対象海域の地図にマッピングする。
マップ作成手段３０は、予測マップにマッピングされた他船の予測位置を元に、エリア毎に他船の数に応じて干渉確率の場合分け及び重み付けを行う。１のエリアにおける他船の数が数隻程度の場合は、そのエリアにおける他船の密度が高く自船と干渉する確率が高い場合であるとし、例えば予測マップ上の該当エリアに色付け、網掛けするなどの視覚処理とともに重み付けの処理を行う。また、１のエリアにおける他船の数が数隻程度よりも多い場合は、そのエリアにおける他船の密度が非常に高く自船と干渉する確率が非常に高い場合であるとし、例えば予測マップ上の該当エリアに色付け、網掛けするなどの視覚処理とともに重み付けの処理を行う。但し、確率が高い場合との場合分けが可能なように濃淡をつける等の処理が必要である。また、１のエリアにおける他船の数が０の場合は、そのエリアにおける他船の密度が低く自船と干渉する確率が０または低い場合であるとし、例えば予測マップ上の該当エリアへの処理は行わないとする。
ここで、他船と干渉する、とは、例えば自船と他船とが半径１ｋｍ以内かつ５分以内に出会う場合である、とする。
例えば、自船が図右上部のＡ地点から図左下部のＢ地点へ向かうものとする。この時、Ａ−Ｂ地点間およびその周囲（以下、「対象海域」とする。）を格子状の複数のエリアに分割し、予測マップの基礎データとする。対象海域において、航行計画時点の他船の動向情報の予測を元に、図２のステップＳ２０３において算出された自船の航行ルートに応じた対象海域通過時の他船の予測位置を対象海域の地図にマッピングする。
マップ作成手段３０は、予測マップにマッピングされた他船の予測位置を元に、エリア毎に他船の数に応じて干渉確率の場合分け及び重み付けを行う。１のエリアにおける他船の数が数隻程度の場合は、そのエリアにおける他船の密度が高く自船と干渉する確率が高い場合であるとし、例えば予測マップ上の該当エリアに色付け、網掛けするなどの視覚処理とともに重み付けの処理を行う。また、１のエリアにおける他船の数が数隻程度よりも多い場合は、そのエリアにおける他船の密度が非常に高く自船と干渉する確率が非常に高い場合であるとし、例えば予測マップ上の該当エリアに色付け、網掛けするなどの視覚処理とともに重み付けの処理を行う。但し、確率が高い場合との場合分けが可能なように濃淡をつける等の処理が必要である。また、１のエリアにおける他船の数が０の場合は、そのエリアにおける他船の密度が低く自船と干渉する確率が０または低い場合であるとし、例えば予測マップ上の該当エリアへの処理は行わないとする。
ここで、他船と干渉する、とは、例えば自船と他船とが半径１ｋｍ以内かつ５分以内に出会う場合である、とする。
図６には、本実施形態に係る予測マップ及び航行ルートの一例を示した概略図が示されている。
図６の予測マップでは、他船の密度が非常に高く干渉確率の高いエリアには濃い網掛けの処理を行い、他船の密度が数隻程度である干渉確率のやや高いエリアには薄い網掛けの処理を行い、他船が存在しない干渉確率の低いエリアには処理を行っていない。このように、予測マップに対し干渉確率の高低を視覚化することによって、操船者等が他船の干渉を容易に認識することができる。また制御部５に対してもマップ作成手段３０が作成した重み付け予測マップが渡される。
制御部５は、図２のステップＳ２０３において算出された自船の航行ルートとマップ作成手段３０が作成した重み付け予測マップとを比較し、航行ルート全体において干渉地点が無いか否か、すなわち航行ルートが干渉確率の高いエリアに重なる地点が無いか否かを判定し（図２のステップＳ２０６）、無い場合は処理を終了する。この時、ステップＳ２０３において算出された自船の航行ルート及びステップＳ２０４において設定された船速プロファイルが自船の運航計画として航行システム２００に渡される。
図６の予測マップでは、他船の密度が非常に高く干渉確率の高いエリアには濃い網掛けの処理を行い、他船の密度が数隻程度である干渉確率のやや高いエリアには薄い網掛けの処理を行い、他船が存在しない干渉確率の低いエリアには処理を行っていない。このように、予測マップに対し干渉確率の高低を視覚化することによって、操船者等が他船の干渉を容易に認識することができる。また制御部５に対してもマップ作成手段３０が作成した重み付け予測マップが渡される。
制御部５は、図２のステップＳ２０３において算出された自船の航行ルートとマップ作成手段３０が作成した重み付け予測マップとを比較し、航行ルート全体において干渉地点が無いか否か、すなわち航行ルートが干渉確率の高いエリアに重なる地点が無いか否かを判定し（図２のステップＳ２０６）、無い場合は処理を終了する。この時、ステップＳ２０３において算出された自船の航行ルート及びステップＳ２０４において設定された船速プロファイルが自船の運航計画として航行システム２００に渡される。
一方、ステップＳ２０６において航行ルートが干渉確率の高いエリアに重なる地点が存在すると判定された場合は、ステップＳ２０３へ遷移する。
ステップＳ２０３において、ルート設定手段１０は、重み付け予測マップ上の干渉確率の高いエリアを避け、かつ燃料消費量が少ない航行ルートを再度算出する。以下、航行ルート全体において干渉地点が無いと判定されるまで、ステップＳ２０３からステップＳ２０６までの処理を繰り返す。
このようにして導出された航行ルートは、他船の干渉を回避するように算出された他船干渉回避ルートであり、図６の実線矢印で示されたルートである。
ステップＳ２０３において、ルート設定手段１０は、重み付け予測マップ上の干渉確率の高いエリアを避け、かつ燃料消費量が少ない航行ルートを再度算出する。以下、航行ルート全体において干渉地点が無いと判定されるまで、ステップＳ２０３からステップＳ２０６までの処理を繰り返す。
このようにして導出された航行ルートは、他船の干渉を回避するように算出された他船干渉回避ルートであり、図６の実線矢印で示されたルートである。
以上、説明してきたように、本実施形態に係る船舶運航計画最適化システムおよび船舶運航計画最適化方法によれば、以下の作用効果を奏する。
航行計画時に、ルート設定手段１０は、発着情報設定手段６０から得た情報およびマップ作成手段３０から得た予測マップに基づき、他船との干渉確率の低い他船干渉回避ルートを算出することから、他船の動きや航行ルート上の他船の干渉状況を考慮した予測マップから他船の干渉を回避した航行ルートを計画することができる。これにより、他船との干渉を防止することで安全性を確保し、燃料消費量が少ないルートを航行することで省エネ運航の実現が可能である。
航行計画時に、ルート設定手段１０は、発着情報設定手段６０から得た情報およびマップ作成手段３０から得た予測マップに基づき、他船との干渉確率の低い他船干渉回避ルートを算出することから、他船の動きや航行ルート上の他船の干渉状況を考慮した予測マップから他船の干渉を回避した航行ルートを計画することができる。これにより、他船との干渉を防止することで安全性を確保し、燃料消費量が少ないルートを航行することで省エネ運航の実現が可能である。
また、船速プロファイル設定手段２０は、ルート設定手段１０が算出した航行ルート全体の船速配分の設定を行うことから、運航計画全体を通した船速配分により定時性を確保することができる。
また、ルート設定手段１０は、航行計画時に、天候情報取得手段４０および海域情報取得手段５０から得た情報に基づき航行ルートを算出することから、航行ルートの設定において気象、海象および海域情報を利用し、より精度の高い航行ルートの算出を行うことができる。
また、ルート設定手段１０は、航行計画時に、天候情報取得手段４０および海域情報取得手段５０から得た情報に基づき航行ルートを算出することから、航行ルートの設定において気象、海象および海域情報を利用し、より精度の高い航行ルートの算出を行うことができる。
また、マップ作成手段３０は、他船の進行方向情報および速度情報に基づいて発着地点間およびその周囲の他船の予測位置を地図上にマッピングすることから、他船の進行方向および速度に基づく情報を取得することにより発着地点間およびその周囲の他船の干渉状況を把握することができる。
さらに、ＡＩＳ情報およびレーダ情報に基づき他船の進行方向情報および速度情報を得ることから、既存データを利用可能なため、容易に他船の動向を予測することができる。
さらに、ＡＩＳ情報およびレーダ情報に基づき他船の進行方向情報および速度情報を得ることから、既存データを利用可能なため、容易に他船の動向を予測することができる。
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態について、図７及び８を用いて説明する。
上記した第１実施形態では、他船の干渉確率が高いエリアに対し、ルートを変更することにより回避するとしたが、本実施形態では、船速を増減させることで他船の干渉を回避するものである。その他の点については第１実施形態と同様であるので、同様の構成については同一符号を付しその説明は省略する。
以下、本発明の第２実施形態について、図７及び８を用いて説明する。
上記した第１実施形態では、他船の干渉確率が高いエリアに対し、ルートを変更することにより回避するとしたが、本実施形態では、船速を増減させることで他船の干渉を回避するものである。その他の点については第１実施形態と同様であるので、同様の構成については同一符号を付しその説明は省略する。
図７には、本実施形態に係る船舶運航計画最適化システムを示したフローチャートが示されている。
船舶運航計画最適化システム１の利用をスタートすると、操船者は発着情報設定手段６０に船舶の出発地点および到着地点（発着地点）、出発時刻および到着時刻（発着時刻）を入力し設定する（Ｓ７０１）。これらの情報は、制御部５へも取り込まれる。
次に、天候情報取得手段４０が、発着情報設定手段６０によって設定された発着地点間とその周囲の気象（天候、風向、風速など）および海象（潮流、潮速など）データを取得し、海域情報取得手段５０が、発着情報設定手段６０によって設定された発着地点間とその周囲の漁場や岩場などの危険海域等の海域データを取得する。取得された気象、海象および海域データは、制御部５へ渡される（Ｓ７０２）。
船舶運航計画最適化システム１の利用をスタートすると、操船者は発着情報設定手段６０に船舶の出発地点および到着地点（発着地点）、出発時刻および到着時刻（発着時刻）を入力し設定する（Ｓ７０１）。これらの情報は、制御部５へも取り込まれる。
次に、天候情報取得手段４０が、発着情報設定手段６０によって設定された発着地点間とその周囲の気象（天候、風向、風速など）および海象（潮流、潮速など）データを取得し、海域情報取得手段５０が、発着情報設定手段６０によって設定された発着地点間とその周囲の漁場や岩場などの危険海域等の海域データを取得する。取得された気象、海象および海域データは、制御部５へ渡される（Ｓ７０２）。
制御部５に取り込まれた船舶の発着地点、発着時刻、および発着地点間とその周囲の気象、海象および海域データをもとに、ルート設定手段１０は、最適な航行ルートを設定する。具体的には、特に潮流や風向を考慮し、船舶の燃料消費量が少ない航行ルートを算出する（Ｓ７０３）。
このように、ステップＳ７０３において最初に設定される航行ルートは、他船の動向を考慮しない場合に最も燃料消費量が少ないルートである。
このように、ステップＳ７０３において最初に設定される航行ルートは、他船の動向を考慮しない場合に最も燃料消費量が少ないルートである。
ルート設定手段１０によって設定された航行ルートに対し、船速プロファイル設定手段２０は、航行ルート全体の船速配分計画（船速プロファイル）を検討する（Ｓ７０４）。
ステップＳ７０４にて検討された船速プロファイルが最も燃料消費量が少ないプロファイルか否かを判定し（Ｓ７０５）、最も燃料消費量が少ない船速プロファイルであると判定された場合はステップＳ７０６へ遷移する。ステップＳ７０５にて、最も燃料消費量が少ない船速プロファイルでないと判定された場合は、ステップＳ７０４に遷移し、再度船速プロファイルが検討される。
ステップＳ７０４にて検討された船速プロファイルが最も燃料消費量が少ないプロファイルか否かを判定し（Ｓ７０５）、最も燃料消費量が少ない船速プロファイルであると判定された場合はステップＳ７０６へ遷移する。ステップＳ７０５にて、最も燃料消費量が少ない船速プロファイルでないと判定された場合は、ステップＳ７０４に遷移し、再度船速プロファイルが検討される。
一方、マップ作成手段３０に対し、ＡＩＳ情報およびレーダ情報が入力される（Ｓ７０８）。
マップ作成手段３０は、図３に示されるＡＩＳ情報および図４に示されるレーダ情報を元に、発着情報設定手段６０によって設定された発着地点間とその周囲の他船の位置、進行方向および船速などの情報、すなわち他船の動向情報の予測計算を行う（Ｓ７０９）。
マップ作成手段３０は、予測マップにマッピングされた他船の予測位置を元に、エリア毎に他船の数に応じて干渉確率の場合分け及び重み付けを行う。１のエリアにおける他船の数が数隻程度の場合は、そのエリアにおける他船の密度が高く自船と干渉する確率が高い場合であるとし、例えば予測マップ上の該当エリアに色付け、網掛けするなどの視覚処理とともに重み付けの処理を行う。また、１のエリアにおける他船の数が数隻程度よりも多い場合は、そのエリアにおける他船の密度が非常に高く自船と干渉する確率が非常に高い場合であるとし、例えば予測マップ上の該当エリアに色付け、網掛けするなどの視覚処理とともに重み付けの処理を行う。但し、確率が高い場合との場合分けが可能なように濃淡をつける等の処理が必要である。また、１のエリアにおける他船の数が０の場合は、そのエリアにおける他船の密度が低く自船と干渉する確率が０または低い場合であるとし、例えば予測マップ上の該当エリアへの処理は行わないとする。
ここで、他船と干渉する、とは、例えば自船と他船とが半径１ｋｍ以内かつ５分以内に出会う場合である、とする。
マップ作成手段３０は、図３に示されるＡＩＳ情報および図４に示されるレーダ情報を元に、発着情報設定手段６０によって設定された発着地点間とその周囲の他船の位置、進行方向および船速などの情報、すなわち他船の動向情報の予測計算を行う（Ｓ７０９）。
マップ作成手段３０は、予測マップにマッピングされた他船の予測位置を元に、エリア毎に他船の数に応じて干渉確率の場合分け及び重み付けを行う。１のエリアにおける他船の数が数隻程度の場合は、そのエリアにおける他船の密度が高く自船と干渉する確率が高い場合であるとし、例えば予測マップ上の該当エリアに色付け、網掛けするなどの視覚処理とともに重み付けの処理を行う。また、１のエリアにおける他船の数が数隻程度よりも多い場合は、そのエリアにおける他船の密度が非常に高く自船と干渉する確率が非常に高い場合であるとし、例えば予測マップ上の該当エリアに色付け、網掛けするなどの視覚処理とともに重み付けの処理を行う。但し、確率が高い場合との場合分けが可能なように濃淡をつける等の処理が必要である。また、１のエリアにおける他船の数が０の場合は、そのエリアにおける他船の密度が低く自船と干渉する確率が０または低い場合であるとし、例えば予測マップ上の該当エリアへの処理は行わないとする。
ここで、他船と干渉する、とは、例えば自船と他船とが半径１ｋｍ以内かつ５分以内に出会う場合である、とする。
図８には、本実施形態に係る予測マップ及び航行ルートの一例を示した概略図が示されている。
図８の予測マップでは、他船の密度が非常に高く干渉確率の高いエリアには濃い網掛けの処理を行い、他船の密度が数隻程度である干渉確率のやや高いエリアには薄い網掛けの処理を行い、他船が存在しない干渉確率の低いエリアには処理を行っていない。このように、予測マップに対し干渉確率の高低を視覚化することによって、操船者等が他船の干渉を容易に認識することができる。また制御部５に対してもマップ作成手段３０が作成した重み付け予測マップが渡される。
制御部５は、図７のステップＳ７０３において算出された自船の航行ルートとマップ作成手段３０が作成した重み付け予測マップとを比較し、航行ルート全体において干渉地点が無いか否か、すなわち航行ルートが干渉確率の高いエリアに重なる地点が無いか否かを判定し（図７のステップＳ７０６）、無い場合は処理を終了する。この時、ステップＳ７０３において算出された自船の航行ルート及びステップＳ７０４において設定された船速プロファイルが自船の運航計画として航行システム２００に渡される。
図８の予測マップでは、他船の密度が非常に高く干渉確率の高いエリアには濃い網掛けの処理を行い、他船の密度が数隻程度である干渉確率のやや高いエリアには薄い網掛けの処理を行い、他船が存在しない干渉確率の低いエリアには処理を行っていない。このように、予測マップに対し干渉確率の高低を視覚化することによって、操船者等が他船の干渉を容易に認識することができる。また制御部５に対してもマップ作成手段３０が作成した重み付け予測マップが渡される。
制御部５は、図７のステップＳ７０３において算出された自船の航行ルートとマップ作成手段３０が作成した重み付け予測マップとを比較し、航行ルート全体において干渉地点が無いか否か、すなわち航行ルートが干渉確率の高いエリアに重なる地点が無いか否かを判定し（図７のステップＳ７０６）、無い場合は処理を終了する。この時、ステップＳ７０３において算出された自船の航行ルート及びステップＳ７０４において設定された船速プロファイルが自船の運航計画として航行システム２００に渡される。
一方、ステップＳ７０６において航行ルートが干渉確率の高いエリアに重なる地点が存在すると判定された場合は、ステップＳ７０７へ遷移する。
ステップＳ７０７において、船速プロファイル設定手段２０は、航行ルートが干渉確率の高いエリアに重なる地点までの船速を増速または減速することで干渉確率の高いエリアに進入する時刻を変更する。これにより他船との干渉を回避するような船速プロファイルが新たに再設定される（図７のステップＳ７０４）。以下、航行ルート全体において干渉地点が無いと判定されるまで、ステップＳ７０７を経由しステップＳ７０４からステップＳ７０６までの処理を繰り返す。
このようにして導出された航行ルートが、図８の実線矢印で示されたルートである。航行ルート計画段階では他船との干渉確率が高いエリアと重なる地点があるが、船速プロファイル設定手段２０によって船速の調整が行われることにより、該当するエリアに進入した時点でそのエリアは他船との干渉確率が低いエリア、すなわち網掛けがなされていないエリアとなっているため、実際に該当するエリアを航行する時点では他船との干渉は発生しない。
ステップＳ７０７において、船速プロファイル設定手段２０は、航行ルートが干渉確率の高いエリアに重なる地点までの船速を増速または減速することで干渉確率の高いエリアに進入する時刻を変更する。これにより他船との干渉を回避するような船速プロファイルが新たに再設定される（図７のステップＳ７０４）。以下、航行ルート全体において干渉地点が無いと判定されるまで、ステップＳ７０７を経由しステップＳ７０４からステップＳ７０６までの処理を繰り返す。
このようにして導出された航行ルートが、図８の実線矢印で示されたルートである。航行ルート計画段階では他船との干渉確率が高いエリアと重なる地点があるが、船速プロファイル設定手段２０によって船速の調整が行われることにより、該当するエリアに進入した時点でそのエリアは他船との干渉確率が低いエリア、すなわち網掛けがなされていないエリアとなっているため、実際に該当するエリアを航行する時点では他船との干渉は発生しない。
以上、説明してきたように、本実施形態に係る船舶運航計画最適化システムおよび船舶運航計画最適化方法によれば、以下の作用効果を奏する。
航行計画時に、船速プロファイル設定手段２０は、予測マップに基づき航行ルート上において他船の干渉が予測される場合は該当地点に至るまでの船速を調整し他船の干渉を避けるように航行ルート全体の船速配分の設定を行うことから、予測マップを利用して他船の動きや航行ルート上の他船の干渉状況を考慮した船速配分の最適化が行える。これにより、他船との干渉を防止することで安全性を確保し、運航計画全体を通した船速配分により定時性を確保することが可能である。
航行計画時に、船速プロファイル設定手段２０は、予測マップに基づき航行ルート上において他船の干渉が予測される場合は該当地点に至るまでの船速を調整し他船の干渉を避けるように航行ルート全体の船速配分の設定を行うことから、予測マップを利用して他船の動きや航行ルート上の他船の干渉状況を考慮した船速配分の最適化が行える。これにより、他船との干渉を防止することで安全性を確保し、運航計画全体を通した船速配分により定時性を確保することが可能である。
また、燃料消費量の少ない航行ルートを算出し設定するルート設定手段１０によって、航行計画時に発着情報設定手段６０から得た情報に基づき自船の最適ルートが算出されることから、燃料消費量が少ないルートを航行することで省エネ運航の実現が可能である。
また、航行計画時に、天候情報取得手段４０および海域情報取得手段５０から得た情報に基づき航行ルートを算出することから、航行ルートの設定において気象、海象および海域情報を利用し、より精度の高い航行ルートの算出を行うことができる。
また、航行計画時に、天候情報取得手段４０および海域情報取得手段５０から得た情報に基づき航行ルートを算出することから、航行ルートの設定において気象、海象および海域情報を利用し、より精度の高い航行ルートの算出を行うことができる。
〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態について、図９及び１０を用いて説明する。
上記した第１実施形態では、他船の干渉確率が高いエリアをルートを変更することにより回避するとしたが、本実施形態では、迂回距離が大きくなりすぎない範囲で他船の干渉確率が低いエリアの航行を船速の調整により干渉回避するものである。その他の点については第１実施形態と同様であるので、同様の構成については同一符号を付しその説明は省略する。
以下、本発明の第３実施形態について、図９及び１０を用いて説明する。
上記した第１実施形態では、他船の干渉確率が高いエリアをルートを変更することにより回避するとしたが、本実施形態では、迂回距離が大きくなりすぎない範囲で他船の干渉確率が低いエリアの航行を船速の調整により干渉回避するものである。その他の点については第１実施形態と同様であるので、同様の構成については同一符号を付しその説明は省略する。
図９には、本実施形態に係る船舶運航計画最適化システムを示したフローチャートが示されている。
船舶運航計画最適化システム１の利用をスタートすると、操船者は発着情報設定手段６０に船舶の出発地点および到着地点（発着地点）、出発時刻および到着時刻（発着時刻）を入力し設定する（Ｓ９０１）。これらの情報は、制御部５へも取り込まれる。
次に、天候情報取得手段４０が、発着情報設定手段６０によって設定された発着地点間とその周囲の気象（天候、風向、風速など）および海象（潮流、潮速など）データを取得し、海域情報取得手段５０が、発着情報設定手段６０によって設定された発着地点間とその周囲の漁場や岩場などの危険海域等の海域データを取得する。取得された気象、海象および海域データは、制御部５へ渡される（Ｓ９０２）。
船舶運航計画最適化システム１の利用をスタートすると、操船者は発着情報設定手段６０に船舶の出発地点および到着地点（発着地点）、出発時刻および到着時刻（発着時刻）を入力し設定する（Ｓ９０１）。これらの情報は、制御部５へも取り込まれる。
次に、天候情報取得手段４０が、発着情報設定手段６０によって設定された発着地点間とその周囲の気象（天候、風向、風速など）および海象（潮流、潮速など）データを取得し、海域情報取得手段５０が、発着情報設定手段６０によって設定された発着地点間とその周囲の漁場や岩場などの危険海域等の海域データを取得する。取得された気象、海象および海域データは、制御部５へ渡される（Ｓ９０２）。
制御部５に取り込まれた船舶の発着地点、発着時刻、および発着地点間とその周囲の気象、海象および海域データをもとに、ルート設定手段１０は、最適な航行ルートを設定する。具体的には、特に潮流や風向を考慮し、船舶の燃料消費量が少ないルートを算出する（Ｓ９０３）。
このように、ステップＳ９０３において最初に設定される航行ルートは、他船の動向を考慮しない場合に最も燃料消費量が少ないルートである。
このように、ステップＳ９０３において最初に設定される航行ルートは、他船の動向を考慮しない場合に最も燃料消費量が少ないルートである。
ルート設定手段１０によって設定された航行ルートに対し、船速プロファイル設定手段２０は、航行ルート全体の船速配分計画（船速プロファイル）を検討する（Ｓ９０４）。
ステップＳ９０４にて検討された船速プロファイルが最も燃料消費量が少ないプロファイルか否かを判定し（Ｓ９０５）、最も燃料消費量が少ない船速プロファイルであると判定された場合はステップＳ９０６へ遷移する。ステップＳ９０５にて、最も燃料消費量が少ない船速プロファイルでないと判定された場合は、ステップＳ９０４に遷移し、再度船速プロファイルが検討される。
ステップＳ９０４にて検討された船速プロファイルが最も燃料消費量が少ないプロファイルか否かを判定し（Ｓ９０５）、最も燃料消費量が少ない船速プロファイルであると判定された場合はステップＳ９０６へ遷移する。ステップＳ９０５にて、最も燃料消費量が少ない船速プロファイルでないと判定された場合は、ステップＳ９０４に遷移し、再度船速プロファイルが検討される。
一方、マップ作成手段３０に対し、ＡＩＳ情報およびレーダ情報が入力される（Ｓ９０９）。
マップ作成手段３０は、図３に示されるＡＩＳ情報および図４に示されるレーダ情報を元に、ＡＩＳの搭載有無にかかわらず発着情報設定手段６０によって設定された発着地点間とその周囲の他船の位置、進行方向および船速などの情報、すなわち他船の動向情報の予測計算を行う（Ｓ９１０）。
マップ作成手段３０は、予測マップにマッピングされた他船の予測位置を元に、エリア毎に他船の数に応じて干渉確率の場合分け及び重み付けを行う。１のエリアにおける他船の数が数隻程度の場合は、そのエリアにおける他船の密度が高く自船と干渉する確率が高い場合であるとし、例えば予測マップ上の該当エリアに色付け、網掛けするなどの視覚処理とともに重み付けの処理を行う。また、１のエリアにおける他船の数が数隻程度よりも多い場合は、そのエリアにおける他船の密度が非常に高く自船と干渉する確率が非常に高い場合であるとし、例えば予測マップ上の該当エリアに色付け、網掛けするなどの視覚処理とともに重み付けの処理を行う。但し、確率が高い場合との場合分けが可能なように濃淡をつける等の処理が必要である。また、１のエリアにおける他船の数が０の場合は、そのエリアにおける他船の密度が低く自船と干渉する確率が０または低い場合であるとし、例えば予測マップ上の該当エリアへの処理は行わないとする。
ここで、他船と干渉する、とは、例えば自船と他船とが半径１ｋｍ以内かつ５分以内に出会う場合である、とする。
マップ作成手段３０は、図３に示されるＡＩＳ情報および図４に示されるレーダ情報を元に、ＡＩＳの搭載有無にかかわらず発着情報設定手段６０によって設定された発着地点間とその周囲の他船の位置、進行方向および船速などの情報、すなわち他船の動向情報の予測計算を行う（Ｓ９１０）。
マップ作成手段３０は、予測マップにマッピングされた他船の予測位置を元に、エリア毎に他船の数に応じて干渉確率の場合分け及び重み付けを行う。１のエリアにおける他船の数が数隻程度の場合は、そのエリアにおける他船の密度が高く自船と干渉する確率が高い場合であるとし、例えば予測マップ上の該当エリアに色付け、網掛けするなどの視覚処理とともに重み付けの処理を行う。また、１のエリアにおける他船の数が数隻程度よりも多い場合は、そのエリアにおける他船の密度が非常に高く自船と干渉する確率が非常に高い場合であるとし、例えば予測マップ上の該当エリアに色付け、網掛けするなどの視覚処理とともに重み付けの処理を行う。但し、確率が高い場合との場合分けが可能なように濃淡をつける等の処理が必要である。また、１のエリアにおける他船の数が０の場合は、そのエリアにおける他船の密度が低く自船と干渉する確率が０または低い場合であるとし、例えば予測マップ上の該当エリアへの処理は行わないとする。
ここで、他船と干渉する、とは、例えば自船と他船とが半径１ｋｍ以内かつ５分以内に出会う場合である、とする。
図１０には、本実施形態に係る予測マップ及び航行ルートの一例を示した概略図が示されている。
図１０の重み付け予測マップでは、他船の密度が非常に高く干渉確率の高いエリアには濃い網掛けの処理を行い、他船の密度が数隻程度である干渉確率のやや高いエリアには薄い網掛けの処理を行い、他船が存在しない干渉確率の低いエリアには処理を行っていない。
マップ作成手段３０によって作成された重み付け予測マップは、制御部５に対し渡される。
制御部５は、図９のステップＳ９０３において算出された自船の航行ルートとマップ作成手段３０が作成した重み付け予測マップとを比較し、航行ルート全体において他船の密度が非常に高いエリアとの干渉地点が無いか否か、すなわち航行ルートが他船の密度が非常に高く干渉確率の高いエリア（図１０の濃い網掛け処理がなされたエリア）に重なる地点が無いか否かを判定し（図９のステップＳ９０６）、無い場合はステップＳ９０７へ遷移する。
図１０の重み付け予測マップでは、他船の密度が非常に高く干渉確率の高いエリアには濃い網掛けの処理を行い、他船の密度が数隻程度である干渉確率のやや高いエリアには薄い網掛けの処理を行い、他船が存在しない干渉確率の低いエリアには処理を行っていない。
マップ作成手段３０によって作成された重み付け予測マップは、制御部５に対し渡される。
制御部５は、図９のステップＳ９０３において算出された自船の航行ルートとマップ作成手段３０が作成した重み付け予測マップとを比較し、航行ルート全体において他船の密度が非常に高いエリアとの干渉地点が無いか否か、すなわち航行ルートが他船の密度が非常に高く干渉確率の高いエリア（図１０の濃い網掛け処理がなされたエリア）に重なる地点が無いか否かを判定し（図９のステップＳ９０６）、無い場合はステップＳ９０７へ遷移する。
一方、ステップＳ９０６において、航行ルートが他船の密度が非常に高く干渉確率の高いエリア（図１０の濃い網掛け処理がなされたエリア）に重なる地点が存在すると判定された場合は、ステップＳ９０３へ遷移する。
ステップＳ９０３において、ルート設定手段１０は、重み付け予測マップ上の他船の密度が非常に高く干渉確率の高いエリア（図１０の濃い網掛け処理がなされたエリア）を避け、かつ燃料消費量が少ない航行ルートを再度算出する。以下、航行ルート全体において他船の密度が非常に高く干渉確率の高いエリアとの干渉が無いと判定されるまで、ステップＳ９０３からステップＳ９０６までの処理を繰り返す。
ステップＳ９０３において、ルート設定手段１０は、重み付け予測マップ上の他船の密度が非常に高く干渉確率の高いエリア（図１０の濃い網掛け処理がなされたエリア）を避け、かつ燃料消費量が少ない航行ルートを再度算出する。以下、航行ルート全体において他船の密度が非常に高く干渉確率の高いエリアとの干渉が無いと判定されるまで、ステップＳ９０３からステップＳ９０６までの処理を繰り返す。
ステップＳ９０７に遷移すると、制御部５は、ステップＳ９０３において算出された自船の航行ルートとマップ作成手段３０が作成した重み付け予測マップとを比較し、航行ルート全体において干渉地点が無いか否か、すなわち航行ルートが他船の密度が数隻程度である干渉確率のやや高いエリア（図１０の薄い網掛け処理がなされたエリア）に重なる地点が無いか否かを判定し、無い場合は処理を終了する。この時、ステップＳ９０３において算出された自船の航行ルート及びステップＳ９０４において設定された船速プロファイルが自船の運航計画として航行システム２００に渡される。
一方、ステップＳ９０７において航行ルートが他船の密度が数隻程度である干渉確率のやや高いエリアに重なる地点が存在すると判定された場合は、ステップＳ９０８へ遷移する。
ステップＳ９０８において、船速プロファイル設定手段２０は、航行ルートが他船の密度が数隻程度である干渉確率のやや高いエリアに重なる地点までの船速を増速または減速することで他船の密度が数隻程度である干渉確率のやや高いエリアに進入する時刻を変更する。これにより他船との干渉を回避するような船速プロファイルが新たに再設定される（図９のステップＳ９０４）。以下、航行ルート全体において干渉地点が無いと判定されるまで、ステップＳ９０８を経由しステップＳ９０４からステップＳ９０７の処理を繰り返す。
このようにして導出された航行ルートは、他船の干渉を最小限回避し、燃料消費量の少ない航行ルートからの迂回距離が大きくなりすぎないように算出された他船干渉最小回避ルートであり、図１０の実線矢印で示されたルートである。
ステップＳ９０８において、船速プロファイル設定手段２０は、航行ルートが他船の密度が数隻程度である干渉確率のやや高いエリアに重なる地点までの船速を増速または減速することで他船の密度が数隻程度である干渉確率のやや高いエリアに進入する時刻を変更する。これにより他船との干渉を回避するような船速プロファイルが新たに再設定される（図９のステップＳ９０４）。以下、航行ルート全体において干渉地点が無いと判定されるまで、ステップＳ９０８を経由しステップＳ９０４からステップＳ９０７の処理を繰り返す。
このようにして導出された航行ルートは、他船の干渉を最小限回避し、燃料消費量の少ない航行ルートからの迂回距離が大きくなりすぎないように算出された他船干渉最小回避ルートであり、図１０の実線矢印で示されたルートである。
以上、説明してきたように、本実施形態に係る船舶運航計画最適化システムおよび船舶運航計画最適化方法によれば、以下の作用効果を奏する。
マップ作成手段３０は、作成した予測マップを複数のエリアに分け、該エリア毎に他船の数にて重み付けを行った重み付け予測マップを作成し、ルート設定手段１０は、航行計画時に発着情報設定手段６０から得た情報およびマップ作成手段３０から得た重み付け予測マップに基づき他船の干渉を回避しながら燃料消費量の少ない航行ルートからの迂回が小さい他船干渉最小回避ルートを算出することから、他船の動きや航行ルート上の他船の干渉状況を考慮した重み付け予測マップに基づき他船の干渉の多い箇所を回避しつつ燃料消費量の少ない航行ルートからの迂回距離が大きくなりすぎない航行ルートを計画することができる。これにより、他船との干渉を防止することで安全性を確保し、燃料消費量が少ないルートを航行することで省エネ運航の実現が可能である。
マップ作成手段３０は、作成した予測マップを複数のエリアに分け、該エリア毎に他船の数にて重み付けを行った重み付け予測マップを作成し、ルート設定手段１０は、航行計画時に発着情報設定手段６０から得た情報およびマップ作成手段３０から得た重み付け予測マップに基づき他船の干渉を回避しながら燃料消費量の少ない航行ルートからの迂回が小さい他船干渉最小回避ルートを算出することから、他船の動きや航行ルート上の他船の干渉状況を考慮した重み付け予測マップに基づき他船の干渉の多い箇所を回避しつつ燃料消費量の少ない航行ルートからの迂回距離が大きくなりすぎない航行ルートを計画することができる。これにより、他船との干渉を防止することで安全性を確保し、燃料消費量が少ないルートを航行することで省エネ運航の実現が可能である。
また、船速プロファイル設定手段２０がルート設定手段１０が算出した航行ルート全体の船速配分の設定を行うことから、運航計画全体を通した船速配分により定時性を確保することができる。
また、他船の干渉が全くない航行ルートを設定するのではなく、図９のステップＳ９０３において最初に設定した航行ルート、すなわち他船の動向を考慮しない場合に最も燃料消費量が少ない航行ルートに対し、迂回距離が大きくなりすぎない範囲で他船の干渉確率がやや高い航行ルートをルート設定手段１０によって設定し、かつ発生し得る他船の干渉については船速プロファイル設定手段２０による船速調整によって干渉が回避できるため、ルート設定および船速制御の双方において最適化を行うことで、燃料消費量が最小となる省エネ運航が実現可能である。
また、他船の干渉が全くない航行ルートを設定するのではなく、図９のステップＳ９０３において最初に設定した航行ルート、すなわち他船の動向を考慮しない場合に最も燃料消費量が少ない航行ルートに対し、迂回距離が大きくなりすぎない範囲で他船の干渉確率がやや高い航行ルートをルート設定手段１０によって設定し、かつ発生し得る他船の干渉については船速プロファイル設定手段２０による船速調整によって干渉が回避できるため、ルート設定および船速制御の双方において最適化を行うことで、燃料消費量が最小となる省エネ運航が実現可能である。
以上、本発明の各実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更なども含まれる。
たとえば、上述した各実施形態においては、航行計画時においてのみ航行ルートの設定および船速プロファイルの設定を行うとしたが、航行中に随時他船の動向情報の取得および予測を行い、予測マップを更新することで運航計画を見直すとしてもよい。
また、上述した各実施形態においては、他船との干渉確率の高低により３つの場合分けを行ったが、それ以外の数での場合分けを行ってもよい。
１ 船舶運航計画最適化システム
５ 制御部
１０ ルート設定手段
２０ 船速プロファイル設定手段（船速配分設定手段）
３０ マップ作成手段
４０ 天候情報取得手段
５０ 海域情報取得手段
６０ 発着情報設定手段
１００ 船舶
２００ 航行システム
５ 制御部
１０ ルート設定手段
２０ 船速プロファイル設定手段（船速配分設定手段）
３０ マップ作成手段
４０ 天候情報取得手段
５０ 海域情報取得手段
６０ 発着情報設定手段
１００ 船舶
２００ 航行システム
Claims (11)
- 自船の発着地点、および発着時刻を設定する発着情報設定手段と、
前記発着地点間およびその周囲の他船の情報を取得し他船の予測位置を地図上にマッピングし予測マップを作成し、作成した前記予測マップを複数のエリアに分け、該エリア毎に他船の数にて重み付けを行った重み付け予測マップを作成するマップ作成手段と、
燃料消費量の少ない航行ルートを算出し設定するルート設定手段と、
を備え、
前記ルート設定手段は、航行計画時に、前記発着情報設定手段から得た情報および前記マップ作成手段から得た前記重み付け予測マップに基づき他船の干渉を回避する前記航行ルートである他船干渉回避ルートを算出することを特徴とする船舶運航計画最適化システム。 - 前記ルート設定手段は、航行計画時に、前記発着情報設定手段から得た情報および前記マップ作成手段から得た前記重み付け予測マップに基づき他船の干渉を回避しながら前記燃料消費量の少ない航行ルートからの迂回が小さい前記航行ルートである他船干渉最小回避ルートを算出することを特徴とする請求項１に記載の船舶運航計画最適化システム。
- 前記ルート設定手段が算出した前記航行ルート全体の船速配分の設定を行う船速配分設定手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の船舶運航計画最適化システム。
- 自船の発着地点、および発着時刻を設定する発着情報設定手段と、
前記発着地点間およびその周囲の他船の情報を取得し他船の予測位置を地図上にマッピングし予測マップを作成し、作成した前記予測マップを複数のエリアに分け、該エリア毎に他船の数にて重み付けを行った重み付け予測マップを作成するマップ作成手段と、
航行ルートにおける船速の配分を行う船速配分設定手段と、
を備え、
前記船速配分設定手段は、前記重み付け予測マップに基づき前記航行ルート上において他船の干渉が予測される場合は該当地点に至るまでの船速を調整し前記航行ルート全体の船速配分の設定を行うことを特徴とする船舶運航計画最適化システム。 - 燃料消費量の少ない前記航行ルートを算出し設定するルート設定手段を備え、
前記ルート設定手段は、航行計画時に、前記発着情報設定手段から得た情報に基づき前記航行ルートを算出することを特徴とする請求項４に記載の船舶運航計画最適化システム。 - 前記発着地点間およびその周囲の気象および海象データを取得する天候情報取得手段と、
前記発着地点間およびその周囲の海域データを取得する海域情報取得手段と、
を備え、
前記ルート設定手段は、航行計画時に、前記天候情報取得手段および前記海域情報取得手段から得た情報に基づき前記航行ルートを算出することを特徴とする請求項１、２、３および５のいずれかに記載の船舶運航計画最適化システム。 - 前記マップ作成手段は、他船の進行方向情報および速度情報に基づいて前記発着地点間およびその周囲の他船の予測位置を地図上にマッピングすることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の船舶運航計画最適化システム。
- 前記マップ作成手段は、船舶自動識別装置に基づく情報および衛星画像を用いた情報に基づき他船の前記進行方向情報および前記速度情報を得ることを特徴とする請求項７に記載の船舶運航計画最適化システム。
- 請求項１から８のいずれかに記載の船舶運航計画最適化システムを搭載する船舶。
- 自船の発着地点、および発着時刻を設定するステップと、
前記発着地点間およびその周囲の他船の情報を取得し他船の予測位置を地図上にマッピングし予測マップを作成し、作成した前記予測マップを複数のエリアに分け、該エリア毎に他船の数にて重み付けを行った重み付け予測マップを作成するステップと、
燃料消費量の少ない航行ルートを算出し設定するステップと、
航行計画時に、前記発着地点、前記発着時刻および前記重み付け予測マップに基づき他船の干渉を回避する前記航行ルートである他船干渉回避ルートを算出するステップと、
を有することを特徴とする船舶運航計画最適化方法。 - 自船の発着地点、および発着時刻を設定するステップと、
前記発着地点間およびその周囲の他船の情報を取得し他船の予測位置を地図上にマッピングし予測マップを作成し、作成した前記予測マップを複数のエリアに分け、該エリア毎に他船の数にて重み付けを行った重み付け予測マップを作成するステップと、
航行ルートにおける船速の配分を行うステップと、
前記重み付け予測マップに基づき前記航行ルート上において他船の干渉が予測される場合は該当地点に至るまでの船速を調整し前記航行ルート全体の船速配分の設定を行うステップと、を有することを特徴とする船舶運航計画最適化方法。
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| JP2014192430A JP6038087B2 (ja) | 2014-09-22 | 2014-09-22 | 船舶運航計画最適化システムおよび船舶運航計画最適化方法 |
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| JP2014192430A JP6038087B2 (ja) | 2014-09-22 | 2014-09-22 | 船舶運航計画最適化システムおよび船舶運航計画最適化方法 |
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2014
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