CN104590530A - 转弯进展度显示装置及其显示方法、自动操舵装置 - Google Patents

Abstract

提供一种转弯进展度显示装置及其显示方法、自动操舵装置，能够容易且直观地掌握船舶的转弯的进展度。自动操舵装置具备船头方位取得部、转弯量决定部、进展度计算部和显示部。船头方位取得部取得作为表示本船的朝向的信息的方位信息。转弯量决定部决定本船的转弯的转弯量。进展度计算部基于方位信息取得部所取得的方位信息，计算转弯的进展度。显示部将进展度计算部所求出的转弯的进展度图示。

Description

转弯进展度显示装置及其显示方法、自动操舵装置

技术领域

本发明主要涉及将船舶进行转弯时的进展度进行图示的转弯进展度显示装置。

背景技术

以往，已知有相应于设定的内容自动进行船舶的掌舵的自动操舵装置。自动操舵装置通过基于例如设定的航向(设定航向)与从船头方位传感器得到的船头方位的差(偏角)来控制舵，从而能够如设定航向那样航行。专利文献1到3公开了关于自动操舵装置的技术。

专利文献1公开了在将设定航向变更时由自动操舵装置进行的舵的控制方法。专利文献2公开了通过将设定航向逐渐变更、从而使船舶以描绘圆周的方式而航行的自动操舵装置。专利文献3公开了相应于风向而控制舵、从而稳定地进行航向控制的自动操舵装置。

专利文献1：特开平7－242199号公报

专利文献2：特开2005－178434号公报

专利文献3：特开2012－179968号公报

可是，自动操舵装置基于设定航向与船头方位的差等进行自动地操作舵。因此，用户在船舶的转弯中不能掌握转弯进行到何时为止。船舶与汽车等不同，在转弯中花费时间，还伴随摇摆等，所以存在想要掌握转弯的进展度的要求。关于这一点，在专利文献1到3中，对于在船舶的转弯中知道进展度这一点没有任何记载。

此外，以往有使自动操舵装置或通用显示器等同时显示转弯后的航向和当前的船头方位的情况。以下，参照图8进行说明。图8中(a)是进行转弯前的画面。在该显示画面中，显示有模式显示部71、设定航向显示部72、船头方位显示部73和舵角显示部74。

在模式显示部71上，在通常的自动操舵中的情况下显示为“Auto(自动)”，在相应于设定航向的变更等而较大地进行转弯的情况下显示为“180T”等。在设定航向显示部72上，用数字显示设定航向。在船头方位显示部73上，将当前的船头方位用数字显示。舵角显示部74将舵角及其方向使用数字和图表显示。

图8中(b)是转弯中的画面。参照该画面，由于设定航向是169度、当前的船头方位是303度，所以通过计算它们的差，能够掌握转弯剩下何种程度。

但是，由于船舶的转弯中当然船头方位会变化，所以船头方位显示部73的数字迅速地切换。因而，用户如果不读取该迅速切换的数字、然后计算与转弯后的设定航向的差，就不能掌握转弯剩下何种程度。特别是，由于在船舶的转弯中发生摇摆等，所以进行这些作业并不现实。

发明内容

本发明是鉴于以上的情况而做出的，其主要的目的是提供一种能够容易且直观地掌握船舶的转弯的进展度的转弯进展度显示装置。

本发明要解决的课题如上述那样，接着说明用来解决该课题的手段及其效果。

根据本发明的第1技术方案，提供以下的结构的转弯进展度显示装置。即，该转弯进展度显示装置具备方位信息取得部、转弯量决定部、进展度计算部和显示部。上述方位信息取得部取得表示移动体的朝向的信息、表示移动体的行进方向的信息或与移动体的朝向连动而变化的信息中的至少某种的方位信息。上述转弯量决定部基于上述方位信息取得部取得的上述方位信息及预先设定的上述方位信息的设定值，决定移动体的转弯的转弯量。上述进展度计算部基于上述方位信息取得部取得的上述方位信息，计算上述转弯的进展度。上述显示部将上述进展度计算部求出的上述转弯的进展度进行图示。

由此，将转弯的进展度图示，所以用户能够直观地掌握转弯的进展度。

在上述转弯进展度显示装置中，优选的是，移动体是船舶。

由于在船舶的转弯中花费时间，据此，能够更加有效地利用能够直观地掌握转弯的进展度这一效果。

在上述转弯进展度显示装置中，优选的是，在上述显示部上，作为上述转弯的进展度而图示上述方位信息取得部取得的上述方位信息和上述转弯完成后的上述方位信息的设定值。

由此，用户能够直观地掌握转弯的进展度中的特别想要掌握的部分即到转弯完成为止的时间或角度等。

在上述转弯进展度显示装置中，优选的是，在上述显示部上，进而图示有上述转弯开始时的上述方位信息的设定值作为上述转弯的进展度。

由此，用户能够直观地掌握从转弯开始到当前转弯到了何种程度，所以能够更加直观地掌握到转弯完成为止的时间或角度等。

在上述转弯进展度显示装置中，优选的是以下的结构。即，在上述显示部上，显示有圆周状或环状的刻度。将上述刻度中的、对应于从上述方位信息取得部取得的上述方位信息到上述转弯完成后的上述方位信息的设定值为止的部分与上述刻度的其他部分以不同的方式显示。

据此，由于方位信息为与角度关联的值，所以通过使用圆周状或环状的刻度显示进展度，用户能够更加直观地掌握转弯的进展度。

在上述转弯进展度显示装置中，优选的是，上述进展度计算部仅基于表示上述转弯的开始及完成的至少某个的信息和上述方位信息取得部取得的上述方位信息，计算上述转弯的进展度。

由此，能够不求出位置信息而显示转弯的进展度。

在上述转弯进展度显示装置中，优选的是以下的结构。即，移动体是船舶。表示移动体的朝向的信息是从船头方位传感器取得的船头方位。上述进展度计算部基于上述船头方位传感器取得的上述船头方位和上述方位信息的设定值，计算上述转弯的进展。

由此，用户能够直观地掌握伴随着转弯的船头方位的变化。

在上述转弯进展度显示装置中，优选的是，在上述显示部上，图示相应于上述转弯而旋转的船舶。

由此，用户能够更加直观地掌握伴随转弯的船头方位的变化。

在上述转弯进展度显示装置中，优选的是，与移动体的朝向连动的信息是相对于该移动体的风向。

由此，能够直观地掌握伴随着转弯的风向的变化，所以例如在进行快艇的抢风航行(tacking)或改变航道(gybing)时，能够实现有效的显示。

根据本发明的第2技术方案，提供一种自动操舵装置，在上述转弯进展度显示装置中还具备以自动操舵进行转弯的自动操舵部。

由此，在自动操舵中不取决于用户的指示而进行转弯，所以能够更加有效地利用能够直观地掌握转弯的进展度这一效果。

根据本发明的第3技术方案，提供以下的转弯进展度显示方法。即，该转弯进展度显示方法包括方位信息取得步骤、转弯量决定步骤、进展度计算步骤和显示步骤。上述方位信息取得步骤取得作为表示移动体的朝向的信息、表示移动体的行进方向的信息、或与移动体的朝向连动而变化的信息的方位信息。上述转弯量决定步骤基于在上述方位信息取得步骤中取得的上述方位信息及预先设定的上述方位信息的设定值，决定移动体的转弯的转弯量。上述进展度计算步骤基于在上述方位信息取得步骤中取得的上述方位信息，计算上述转弯的进展度。上述显示步骤将在上述进展度计算步骤中求出的上述转弯的进展度图示。

由此，将转弯的进展度图示，所以用户能够直观地掌握转弯的进展度。

附图说明

图1是表示有关本发明的一实施方式的自动操舵装置的结构的框图。

图2是表示基于设定航向和船头方位进行转弯的状况的说明图。

图3是在基于设定航向和船头方位进行转弯时显示的画面。

图4是在基于设定航向和船头方位进行转弯时显示的画面。

图5是表示基于风向和设定风向进行转弯的状况的说明图。

图6是基于风向和设定风向进行转弯时显示的画面。

图7是在进行圆周运动时显示的画面。

图8是在由以往的自动操舵装置进行转弯时显示的画面。

附图标记说明

11船头方位传感器；12风向风速传感器；20自动操舵装置(转弯进展度显示装置)；21船头方位取得部；22风向风速信息取得部；23操作部；24转弯量决定部；25显示部；30致动器；31舵；41设定航向显示部；42船头方位显示部；43转弯角度显示部；44转弯进展度显示部；44a刻度；44b船舶标记；44c开始点；44d完成点；44e环状标尺(日语：環状ゲージ)。

具体实施方式

接着，参照附图说明本发明的实施方式。本实施方式的自动操舵装置20搭载在作为移动体的船舶中，通过自动进行该船舶具备的舵31的操作，控制该船舶的航向。

如图1所示，本实施方式的自动操舵装置20具备船头方位取得部21、风向风速信息取得部22、操作部23、控制部24和显示部25。此外，在自动操舵装置20上，连接着船头方位传感器11和风向风速传感器12。

船头方位传感器11检测当前的船头方位(方位信息)，将检测出的船头方位向自动操舵装置20输出。风向风速传感器12检测当前的风向及风速，将该风向及风速的信息向自动操舵装置20输出。能够由风向风速传感器12检测的，是相对于船舶的相对的风向及风速。因而，在以下的说明中，有将相对风向及相对风速简单地称作“风向及风速”等的情况。

船头方位取得部21取得船头方位传感器11输出的船头方位，向控制部24输出。风向风速信息取得部22取得风向风速传感器12所输出的风向及风速，向控制部24输出。

操作部23由用来向自动操舵装置20进行指示的键及拨盘等构成。用户通过操作该拨盘，能够指示设定航向及设定风向。自动操舵装置20在被指示了设定航向的情况下进行操舵，以使船头方位与设定航向一致。此外，自动操舵装置在被指示了设定风向的情况下进行操舵，以使风向与设定风向一致。

控制部24是由CPU、ROM、RAM等的硬件和用于自动操舵的程序等的软件构成的计算机。控制部24具备转弯量决定部24a、进展度计算部24b和自动操舵部24c。

转弯量决定部24a基于被输入的船头方位、风向、设定航向及设定风向等决定转弯量。所谓转弯量，例如在被指示了设定航向的情况下，是用来使船头方位与预先设定的设定航向的差(偏角)接近于零的值。转弯量的决定方法是任意的，例如可以使用PID控制。另外，在被指示了设定风向的情况下也同样，决定用来使风向与设定风向的差成为零的转弯量。

进展度计算部24b在船舶进行转弯时，基于转弯开始前的设定航向、船头方位传感器11所取得的船头方位和转弯完成后的设定航向，计算转弯的进展度。进展度计算部24b可以不使用位置信息等而仅基于设定航向及船头方位计算进展度。进展度计算部24b计算出的转弯的进展度被图示到显示部25上。另外，本申请中的进展度是设定了目标值和开始值的某一方、表示相对于它的当前的值。具体而言，进展度表示(1)设定了开始值及目标值、当前的值相对于它们为何种程度，(2)仅设定了开始值、当前的值相对于它为何种程度，(3)仅设定了目标值、当前的值相对于它为何种程度等。

自动操舵部24c进行自动操舵，使船舶转弯。具体而言，自动操舵部24c生成包括转弯量决定部24a所决定的转弯量的操作信号。自动操舵部24c生成的操作信号被向致动器30输出。

显示部25由液晶显示器等构成。在显示部25上，显示与自动操舵关联的信息。具体而言，在显示部25上，如后述的图3中(b)所示，显示设定航向显示部41、船头方位显示部42、转弯角度显示部43和转弯进展度显示部44。在显示部25上，也可以还显示在以往例中说明的模式显示部及舵角显示部等。另外，显示部25的详细的显示内容后述。

致动器30连接在船体具备的舵31上，构成为，能够相应于从自动操舵部24c输入的操作信号来操作舵31。该致动器30例如可以由液压缸及液压泵构成，但也可以是电动马达等其他种类的致动器。

通过以上的结构，自动操舵装置以使船头方位与由驾船者设定的设定航向一致的方式自动地进行舵的操作。即，在海上，为了维持受到波或风的影响而摆动的船体的姿态，驾船者必须进行细致的转舵，对于驾船者而言负担较大。所以，通过自动操舵装置20自动地进行舵的操作，即使驾船者不进行细致的转舵也将航向保持为一定。

另外，自动操舵装置20具有各种各样的模式。自动操舵装置20具有如上述那样使船头方位与设定航向一致的模式、以及沿着预先设定的路线自动地进行操舵的模式。此外，自动操舵装置20具有如上述那样使风向与设定风向一致的模式、以及朝向风向左右进行转弯的模式(快艇的抢风航行用的模式)作为使用风向的模式。

接着，针对通过自动操舵进行转弯时在显示部25上显示的内容进行说明。

首先，参照图2到图4，对船舶5基于船头方位及设定航向进行90度的转弯的情况进行说明。在此情况下，例如如图2所示那样船舶转弯。另外，图2既可以认为是沿着预先设定的路线进行自动操舵，也可以认为是设定航向在途中被变更的情况。

图3中(a)是在转弯前在显示部25上显示的画面。在图3中(a)中，显示有设定航向显示部41、船头方位显示部42和转弯进展度显示部44。这里，在设定航向显示部41上，以数值显示有由操作部23等指示的当前的设定航向。在船头方位显示部42上，以数值显示有船头方位传感器11所取得的当前的船头方位。

在转弯前的转弯进展度显示部44上，显示有刻度44a和船舶标记44b。刻度44a是环状(圈状)，在其内部显示有船舶标记44b。船舶标记44b将与船头方位传感器11所取得的船头方位对应的刻度44a的部分使用该船舶标记44b的前端指示。

另外，转弯进展度显示部44也可以在转弯前不显示，而在转弯开始时才开始显示。此外，也可以将船舶标记44b省略，将刻度44a显示为圆周状。

图3中(b)是在转弯的刚开始后显示在显示部25上的画面。当开始转弯时，由于设定了新的设定航向，所以上述说明的设定航向显示部41的值变化为新的设定航向(转弯完成后的设定航向)。此外，随着转弯进展，船头方位显示部42的值变化。

此外，通过转弯开始，将转弯角度显示部43新显示到显示部25上。转弯角度显示部43显示作为设定航向的变更量的转弯角度。在图3所示的例子中，由于使设定航向变化90度，所以在转弯角度显示部43上，显示作为转弯角度的90度的数值和其方向(P)。转弯角度显示部43在转弯开始时被显示，在转弯完成时成为不显示。

此外，通过转弯开始，转弯进展度显示部44的显示形态相比转弯前变化。在转弯进展度显示部44上，随着转弯的开始而新显示开始点44c、完成点44d和环状标尺44e。

开始点44c被显示在与转弯开始前的设定航向对应的部位。完成点44d被显示在与转弯完成后的设定航向对应的部位。开始点44c及完成点44d都是圆形标记，但显示方式不同。特别是，将完成点44d用与其他显示不同的颜色(醒目的颜色)显示。这是因为，用户认为转弯后的设定航向比转弯前的设定航向重要的情况较多。

环状标尺44e是针对于与其余的转弯量对应的部分、使刻度44a的显示形态不同的部分。因而，如图3中(b)所示，在转弯刚开始后，环状标尺44e占与转弯角度相同的90度的范围。然后，环状标尺44e随着转弯进展而逐渐显示面积变小(参照图4)。

换言之，环状标尺44e中的开始点44c侧的端部表示当前的船头方位。因此，环状标尺44e的端部和船舶标记44b的前端表示相同的部位。

这样，在本实施方式中，仅基于转弯前后的设定航向和船头方位传感器11所取得的当前的船头方位来计算转弯的进展度，将该转弯的进展度显示在显示部25上。具体而言，用户通过参照开始点44c和环状标尺44e的一端部(或船舶标记44b)，能够直观地掌握船舶到目前为止转弯到了何种程度。此外，通过参照环状标尺44e，能够直观地掌握船舶之后转弯到何种程度。特别是，用户由于想要知道之后在何种程度船笔直地运动，所以后者的信息更有用。考虑到这一点，在本实施方式中，是将完成点44d用醒目的颜色显示、并使其余的与转弯对应的部分(环状标尺44e)的显示方式变化的结构。

然后，转弯进行，当转弯完成时，转弯角度显示部43变为不显示，并且开始点44c、完成点44d及环状标尺44e变为不显示。并且，90度拐弯结束，转移到通常的自动操舵模式。

如以上说明，自动操舵装置20具备船头方位取得部21、转弯量决定部24a、进展度计算部24b和显示部25。船头方位取得部21取得作为表示本船的朝向的信息的方位信息。转弯量决定部24a基于(在转弯前或转弯时)船头方位传感器11所取得的船头方位和预先设定的航向的设定值(设定航向)，决定本船的转弯的转弯量。进展度计算部24b基于(在转弯中)船头方位传感器11取得的方位信息，计算转弯的进展度。显示部25将进展度计算部24b求出的转弯的进展度图示。

由此，由于图示了转弯的进展度，所以用户能够直观地掌握转弯的进展度。

接着，对如图5所示那样在船舶5朝向风向左右进行转弯的模式中船舶5进行转弯时在显示部25上显示的内容进行说明。在该模式中，以船头为对称轴，设定了对称的两个设定风向。并且，按照每个规定时间或按照每个规定距离将设定从一方的设定风向向另一方的设定风向切换，随之船舶5进行转弯。

图6中(a)是在刚进行转弯后在显示部25上显示的画面。在图6中(a)中，显示有设定风向显示部51、当前风向显示部52、船速显示部53和转弯进展度显示部54。

在设定风向显示部51上，以数值显示有当前的设定风向。由于当前是转弯中，所以与上述同样，在设定风向显示部51上显示有转弯完成后的设定风向。

在风向显示部52上，以数值显示有从风向风速传感器12等取得的当前的风向。因而，风向显示部52的值随着转弯进展而变化。

在船速显示部53上，以数值显示有从图略的船速计取得的船舶5的船速。另外，船速既可以是相对船速，也可以是绝对船速，也可以不显示。

转弯进展度显示部54由刻度54a、开始点54c、完成点54d和环状标尺54e构成。各部的详细情况与上述是同样的，所以简单地说明。刻度54a是用来表示风向的刻度，开始点54c表示转弯开始前的设定风向，完成点54d表示转弯完成后的设定风向。此外，环状标尺54e的开始点侧的端部表示当前的风向。

通过该结构，能够使用风向显示转弯的进展度。因而，能够发挥与上述同样的效果。

接着，参照图7，说明船舶描绘圆周而持续移动时在显示部25上显示的内容。图7中(a)和图7中(b)不是连续的画面，是将显示方式不同的两个显示例排列的图。

在图7中(a)中，显示有设定航向显示部61、船头方位显示部62、航向变更信息显示部63和转弯进展度显示部64。在设定航向显示部61上，以数值显示着设定的当前的设定航向。在船头方位显示部62上，以数值显示着船头方位传感器11所取得的当前的船头方位。在航向变更信息显示部63上，显示有将设定航向变更的程度。在图7所示的例子中，每1秒将设定航向变更3度。

在图7中(a)的转弯进展度显示部64上，显示有船舶标记64a和轨迹64b。船舶标记64a表示船舶位于圆周轨道状的哪个部分。另外，由于进行圆周运动，所以控制部24能够仅基于船头方位求出船舶位于圆周运动的哪里附近(不需要位置信息)。轨迹64b表示船舶已移动的轨迹。因而，轨迹64b中的船舶标记64a的相反侧的端部是圆周运动的开始点。

在图7中(b)的转弯进展度显示部64上，除了上述以外，还用虚线显示有圆周路线64c。圆周路线64c被显示到船舶标记64a行进的圆周运动中的、没有显示有轨迹64b的部分处。由此，用户能够更直观地掌握船舶正在进行圆周运动。

通过以上的结构，能够基于轨迹64b等显示转弯(圆周运动)的进展度。因而，能够发挥与上述同样的效果。

以上说明了本发明的优选的实施方式，但上述结构例如可以如以下这样变更。

作为方位信息，只要是表示本船的朝向的信息、表示本船的行进方向的信息、或与本船的朝向连动而变化的信息就可以，可以使用任意的信息。

转弯的进展度也可以显示到自动操舵装置20具备的显示部25以外。例如可以显示到绘图机装置的显示部或连接多个设备的通用型的显示器上。在此情况下，将自动操舵装置20和该显示部等集中的结构对应于转弯进展度显示装置。

本发明的结构不需要集中收容到1个壳体中，也可以将独立的装置组合而构成。

在上述实施方式中，作为移动体而举船舶为例进行了说明，但本发明也能够应用到船舶以外的移动体、例如飞机及行驶车辆(作业车辆)等中。飞机与船舶同样具备方位传感器，所以能够通过与上述实施方式同样的结构实现本发明。此外，行驶车辆通过与上述同样使用方位传感器、或使用检测方向盘或车轮的角度等的传感器，能够实现本发明。在对飞机或行驶车辆应用了本发明的情况下，也能够实现与船舶的情况同样的效果。

Claims (11)

1.一种转弯进展度显示装置，其特征在于，具备：

方位信息取得部，取得方位信息，该方位信息是表示移动体的朝向的信息、表示移动体的行进方向的信息或与移动体的朝向连动而变化的信息中的至少某个；

转弯量决定部，基于上述方位信息取得部所取得的上述方位信息以及预先设定的上述方位信息的设定值，决定移动体的转弯的转弯量；

进展度计算部，基于上述方位信息取得部所取得的上述方位信息，计算上述转弯的进展度；以及

显示部，将上述进展度计算部所求出的上述转弯的进展度进行图示。

2.如权利要求1所述的转弯进展度显示装置，其特征在于，

上述移动体是船舶。

3.如权利要求1或2所述的转弯进展度显示装置，其特征在于，

在上述显示部上，将上述方位信息取得部所取得的上述方位信息和上述转弯完成后的上述方位信息的设定值作为上述转弯的进展度进行图示。

4.如权利要求3所述的转弯进展度显示装置，其特征在于，

在上述显示部上，进而将上述转弯开始前的上述方位信息的设定值作为上述转弯的进展度进行图示。

5.如权利要求3所述的转弯进展度显示装置，其特征在于，

在上述显示部上，显示有圆状或环状的刻度；

将上述刻度中的、与从上述方位信息取得部所取得的上述方位信息到上述转弯完成后的上述方位信息的设定值为止相对应的部分和上述刻度的其他部分以不同的方式显示。

6.如权利要求1或2所述的转弯进展度显示装置，其特征在于，

上述进展度计算部仅基于表示上述转弯开始及转弯完成的至少某个的信息和上述方位信息取得部所取得的上述方位信息，计算上述转弯的进展度。

7.如权利要求1或2所述的转弯进展度显示装置，其特征在于，

上述移动体是船舶；

表示上述移动体的朝向的信息是从船头方位传感器取得的船头方位；

上述进展度计算部基于上述船头方位传感器取得的上述船头方位以及上述方位信息的设定值，计算上述转弯的进展度。

8.如权利要求7所述的转弯进展度显示装置，其特征在于，

在上述显示部上，与上述转弯相应地图示旋转的船舶。

9.如权利要求1或2所述的转弯进展度显示装置，其特征在于，

与上述移动体的朝向连动的信息是相对于该移动体的风向。

10.一种自动操舵装置，其特征在于，具备：

方位信息取得部，取得方位信息，该方位信息是表示移动体的朝向的信息、表示移动体的行进方向的信息、或与移动体的朝向连动而变化的信息中的至少某个；

转弯量决定部，基于上述方位信息取得部所取得的上述方位信息以及上述方位信息的设定值，决定移动体的转弯的转弯量；

进展度计算部，基于上述方位信息取得部所取得的上述方位信息，计算上述转弯的进展度；

显示部，将上述进展度计算部所求出的上述转弯的进展度进行图示；以及

自动操舵部，通过自动操舵进行上述转弯。

11.一种转弯进展度显示方法，其特征在于，包括：

方位信息取得步骤，取得方位信息，该方位信息是表示移动体的朝向的信息、表示移动体的行进方向的信息、或与移动体的朝向连动而变化的信息中的至少某个；

转弯量决定步骤，基于在上述方位信息取得步骤中取得的上述方位信息以及预先设定的上述方位信息的设定值，决定移动体的转弯的转弯量；

进展度计算步骤，基于在上述方位信息取得步骤中取得的上述方位信息，计算上述转弯的进展度；以及

显示步骤，将在上述进展度计算步骤中求出的上述转弯的进展度进行图示。