CN115551779A - 船舶航行支援装置、船舶航行支援方法以及船舶航行支援程序 - Google Patents

船舶航行支援装置、船舶航行支援方法以及船舶航行支援程序 Download PDF

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园部达也
户田裕行
中村拓
辻本一喜
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Abstract

【课题】抑制在船舶停泊时的移动等中产生的误差。【解决手段】船舶航行支援装置具有测量部以及特征信息更新部。测量部使用针对包含作为船舶的停泊目标的目标物的区域的测距结果，获得针对目标物的测量信息。特征信息更新部使用针对目标物的初始的特征信息或者针对目标物的更新前的特征信息和测量信息，更新针对目标物的特征信息。

Description

船舶航行支援装置、船舶航行支援方法以及船舶航行支援 程序
技术领域
本发明涉及在船舶的停泊时利用的船舶航行支援技术。
背景技术
在专利文献1中记载有船舶的靠岸支援装置。在专利文献1所记载的靠岸支援装置中，使用距离测定机构，测定船舶与岸壁的多个点之间的距离。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：专利第5000244号说明书
发明内容
发明要解决的问题
然而，由现有技术中所示的距离测定机构测定的距离包含误差。而且，该误差在每次测定距离时产生，并逐渐增大。
因此，本发明的目的在于，抑制在船舶停泊时的移动等中产生的误差。
用于解决问题的技术手段
本发明的船舶航行支援装置具有测量部以及特征信息更新部。测量部使用针对包含船舶停泊的目标物的区域的测距结果，获得针对目标物的测量信息。特征信息更新部使用针对目标物的初始的特征信息或针对目标物的更新前的特征信息和测量信息，更新针对目标物的特征信息。
在该结构中，目标物的测距结果被反映到更新后的特征信息中。
发明效果
根据本发明，能够抑制在船舶停泊时的移动等中产生的误差。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的船舶航行支援装置的结构的功能框图。
图2是表示暂定初始信息设定部的结构的功能框图。
图3是表示测量部的结构的功能框图。
图4是表示特征信息更新部的结构的功能框图。
图5是表示暂定初始信息的指定方法的一个例子的图。
图6是表示加权系数的设定例的一个例子的曲线图。
图7是表示本发明的实施方式的船舶航行支援装置的结构的具体的应用例的一个例子的功能框图。
图8是用于说明岸壁线的更新概念的图。
图9的(A)、图9的(B)、图9的(C)是表示岸壁线的更新状态的图。
图10的(A)、图10的(B)是表示船舶航行支援方法的概略处理的流程图。
图11的(A)是表示与图10的(A)所示的特征信息的更新有关的具体的处理流程的流程图，图11的(B)是表示与图10的(B)所示的岸壁线的更新有关的具体的处理流程的流程图。
图12是表示与特征信息的更新有关的其他的具体的处理流程的流程图。
图13是表示与特征信息的更新有关的其他的具体的处理流程的流程图。
图14的(A)是表示包含航行支援信息的生成的船舶航行支援方法的处理的流程图，图14的(B)表示对更具体的目标物(岸壁)设定了图14的(A)的处理的情况。
图15是表示计算并更新岸壁线和岸壁基准点的方式的船舶航行支援装置的结构的功能框图。
图16的(A)、图16的(B)、图16的(C)是表示岸壁线以及岸壁基准点的更新状态的图。
图17是表示岸壁线以及岸壁基准点的更新方法的概略处理的流程图。
图18是表示岸壁基准点的更新方法的流程图。
图19是表示根据目标物的特征信息的过去的位置坐标设定暂定初始信息的处理的流程图。
具体实施方式
参照附图对本发明的实施方式的船舶航行支援技术进行说明。图1是表示本发明的实施方式的船舶航行支援装置的结构的功能框图。图2是表示暂定初始信息设定部的结构的功能框图。图3是表示测量部的结构的功能框图。
(船舶航行支援装置10的概略结构)
如图1所示，船舶航行支援装置10具有：暂定初始信息设定部20、测量部30以及运算部40。除了光学系统的部分、电波系统的部分之外，船舶航行支援装置10例如可以通过存储有实现船舶航行支援方法的程序(船舶航行支援程序)的存储设备和执行船舶航行支援程序的CPU等的运算处理装置来实现。另外，存储设备和运算处理装置的部分也可以通过组装有航行支援程序的IC等来实现。
暂定初始信息设定部20接受针对船舶停泊或靠岸(靠栈桥)的目标物的特征信息的暂定初始信息的指定。暂定初始信息设定部20将暂定初始信息输出至运算部40。例如，目标物是指岸壁，特征信息是指岸壁线的矢量或岸壁基准点的位置坐标，暂定初始信息是指暂定岸壁线(矢量)或暂定岸壁基准点(位置坐标)。
测量部30对包含船舶停泊或靠岸(靠栈桥)的目标物的区域进行测距。测量部30使用测距结果，获得针对目标物的测量信息。测量部30将测量信息输出至运算部40。例如，测量信息是指线段(直线)的矢量。
运算部40具有：初始特征信息设定部41以及特征信息更新部42。暂定初始信息被输入到初始特征信息设定部41。测量信息被输入到初始特征信息设定部41以及特征信息更新部42。
初始特征信息设定部41使用暂定初始信息和测量信息，设定初始特征信息。作为初始特征信息，例如是初始岸壁线(矢量)或初始岸壁基准点(位置坐标)等。
具体而言，例如，如果针对目标物的测量信息为一个，则初始特征信息设定部41将该测量信息设定为初始特征信息。如果针对目标物的测量信息为多个，则初始特征信息设定部41根据多个测量信息设定初始特征信息。作为一个例子，初始特征信息设定部41在多个测量信息中，检测相对于船舶的位置或方位与暂定初始信息最类似的测量信息(最大似然测量信息)。初始特征信息设定部41将最大似然测量信息设定为初始特征信息。通过进行这样的处理，与通过用户的手动输入等进行初始特征信息的设定相比，船舶航行支援装置10能够抑制初始特征信息的误差。初始特征信息设定部41将初始特征信息输出至特征信息更新部42。
特征信息更新部42使用测量信息，更新特征信息。例如，特征信息更新部42使用与初始特征信息的设定定时大致相同的时刻的测量信息，更新为新的特征信息。而且，特征信息更新部42在之后使用获得的测量信息，依次更新特征信息。此外，特征信息更新部42的更详细的结构以及处理将在后面进行描述。
通过进行这样的处理，在每次更新时都基于测量信息来设定被更新的特征信息。因此，即使依次更新特征信息，也能够抑制误差的增加。由此，船舶航行支援装置10例如能够抑制在船舶向目标物移动时想要获取的信息(船舶与目标物之间的位置关系、距离、方位等)中所包含的误差。作为更具体的一个例子，例如，在船舶停泊时的移动(靠岸、靠栈桥)等中，能够抑制船舶与岸壁线或岸壁基准点之间的距离、方位等中所包含的误差。
(暂定初始信息设定部20的结构)
如图2所示，暂定初始信息设定部20具有：摄像头21、操作输入部22、以及暂定初始信息设定部23。
摄像头21与操作输入部22连接。摄像头21例如是单眼摄像头，对包含目标物(例如岸壁)的区域进行拍摄。摄像头21将拍摄到的图像输出至操作输入部22。
操作输入部22例如由触摸面板等来实现。操作输入部22显示所输入的图像。操作输入部22接受来自用户的操作输入，检测图像上的操作位置(操作的轨迹)。操作输入部22将操作位置(操作的轨迹)输出至暂定初始信息设定部23。
暂定初始信息设定部23将操作位置(操作的轨迹)变换为图像中所设定的三维坐标系的矢量，并设定为暂定初始信息。暂定初始信息设定部23将暂定初始信息输出至运算部40。
(暂定初始信息的指定方法的具体例子)
图5是表示暂定初始信息的指定方法的一个例子的图。如图5所示，在显示画面上显示包含作为目标物的岸壁90的图像。当用户以沿着显示于画面上的实际岸壁线910的方式用手指操作触摸面板时，操作输入部22检测操作的轨迹(与图5中的暂定的岸壁线920对应的轨迹)。更具体而言，操作输入部22检测图像中的由手指操作的像素组(像素的坐标组)作为轨迹。操作输入部22将该轨迹输出至暂定初始信息设定部23。
暂定初始信息设定部23将该轨迹设定为暂定的岸壁线920。暂定的岸壁线920例如由根据以船舶的位置为基准的方位和距离设定的矢量来表示。暂定的岸壁线920与暂定初始信息对应。暂定初始信息设定部23将暂定的岸壁线920输出至运算部40的初始特征信息设定部41。
(测量部30的结构)
如图3所示，测量部30具有：测距部31、姿态测量部32以及测量信息生成部33。
测距部31例如由LIDAR(雷达)等来实现。此外，测距部31也可以是LADAR等光学系统或电波系统等其他的测距装置。测距部31对包含目标物的区域进行三维测距，检测多个特征点。测距部31将多个特征点输出至测量信息生成部33。
姿态测量部32例如由安装在船舶上的姿态传感器来实现。此外，姿态传感器可以是使用了GNSS(Grobal Navigation Satellite Systems：全球导航卫星系统)信号的定位技术的传感器，也可以是使用了惯性传感器的传感器。另外，姿态传感器也可以是组合了GNSS信号的定位技术和惯性传感器的传感器。如果使用GNSS信号的定位技术，则也能够测量船舶的位置(位置坐标)。另外，如果使用GNSS信号的定位技术，则在像海上那样的天空开放的状况下，能够高精度地测量姿态。姿态测量部32测量船舶的姿态。姿态测量部32将船舶的姿态输出至测量信息生成部33。
测量信息生成部33将通过三维坐标得到的多个特征点变换(投影)到水平面上的二维坐标系。此时，测量信息生成部33通过利用船舶的姿态，例如，即使船舶摆动也能够将三维坐标系的多个特征点高精度地变换到水平面上的二维坐标系。
测量信息生成部33对配置在水平面上的二维坐标的多个特征点应用规定的变换处理(例如，Hough变换处理等)，生成测量信息。测量信息生成部33将生成的测量信息输出至运算部40的初始特征信息设定部41以及特征信息更新部42。此外，能够省略将通过三维坐标得到的多个特征点变换到水平面上的二维坐标系的处理。
(运算部40的更具体的说明)
如上所述，运算部40具有：初始特征信息设定部41以及特征信息更新部42。初始特征信息设定部41的说明如上所述，在此省略。初始特征信息设定部41使用暂定初始信息和测量信息，设定初始特征信息，并输出至特征信息更新部42。
(特征信息更新部42的结构以及处理)
图4是表示特征信息更新部的结构的功能框图。如图4所示，特征信息更新部42具有：差分计算部421、加权系数设定部422以及特征信息计算部423。
差分计算部421计算特征信息与测量信息之间的差分。更具体而言，当在差分计算部421中输入了初始特征信息时，差分计算部421计算初始特征信息和与该定时(timing)对应的测量信息之间的差分。另外，当向差分计算部421反馈了由特征信息计算部423更新的特征信息时，差分计算部421计算所反馈的特征信息和与所反馈的定时对应的测量信息之间的差分。此外，这里所示的与定时对应的测量信息例如表示在定时之后的时刻获得的测量信息。
差分计算部421如果获得了多个测量信息，则针对多个测量信息中的每一个，计算初始特征信息或所反馈的特征信息(更新前的特征信息)与测量信息之间的差分。差分计算部421将与每个测量信息之间的差分输出至加权系数设定部422。
加权系数设定部422针对每个测量信息设定与差分对应的加权系数。图6是表示加权系数的设定例的一个例子的曲线图。如图6所示，加权系数被设定为，差分的绝对值越大，则加权系数w越小。加权系数设定部422将每个测量信息的加权系数w输出至特征信息计算部423。
在特征信息计算部423中输入测量信息和加权系数w。特征信息计算部423使用测量信息和针对该测量信息的加权系数w，计算特征信息。更具体而言，特征信息计算部423对加权系数w进行归一化。这里的归一化是指，重新设定加权系数w，使得将所有的加权系数相加而成为1。此外，该归一化处理也可以由加权系数设定部422进行。
特征信息计算部423将归一化后的加权系数w与测量信息相乘。特征信息计算部423将对乘以加权系数w后的测量信息进行相加后的结果作为新的特征信息(更新后的特征信息)而输出。
通过这样的结构以及处理，通过将使用了测距结果的测量信息相加来生成更新后的特征信息。由此，抑制了因重复更新而导致的误差的累积。
而且，使测量信息乘以加权系数。而且，该加权系数被设定为，与更新前的特征信息的差越大，则对更新后的特征信息产生的影响越小。因此，更新后的特征信息抑制了更新前的特征信息中所包含的误差的影响，相对于实际的特征信息成为高精度的信息。
由此，船舶航行支援装置10相对于实际的特征信息具有高精度，并且能够在抑制更新的误差的同时生成特征信息。
(船舶航行支援装置10的具体的应用例)
图7是表示本发明的实施方式的船舶航行支援装置的结构的具体的应用例的一个例子的功能框图。此外，图7与将图1、图2、图3、图4组合而成的图基本相同，在将目标物或特征信息等具体化的方面不同。以下，仅对需要追加说明的部分进行说明，省略通过上述的说明能够理解的部分的说明。图8是用于说明岸壁线的更新概念的图。图9的(A)、图9的(B)、图9的(C)是表示岸壁线的更新状态的图。
如图7所示，船舶航行支援装置10e具有：暂定岸壁信息设定部20e、测量部30e、运算部40e。暂定岸壁信息设定部20e与上述的暂定初始信息设定部20对应。测量部30e与测量部30对应。运算部40e与运算部40对应。
暂定岸壁信息设定部20e具有：摄像头21、操作输入部22以及暂定岸壁线设定部23e。暂定岸壁线设定部23e与暂定初始信息设定部23对应，使用操作输入结果，设定暂定岸壁线(参照上述的图5的暂定的岸壁线920)。暂定岸壁线设定部23e将暂定岸壁线输出至运算部40e。
测量部30e具有：测距部31、姿态测量部32以及测量线生成部33e。测量线生成部33e与测量信息生成部33对应，使用通过测距得到的多个特征点和船舶100的姿态，生成直线状的测量线。测量线由距离船舶100的基准点(例如传感器位置)111的距离ρ和以船舶100的位置为基准的测量线的方位θ表示。如图8所示，距离ρ是从船舶100引向测量线的垂线的长度，方位θ是规定的坐标系中的基准方向与垂线的延伸方向所成的角。测量线生成部33e将测量线输出至运算部40e。
运算部40e具有：初始岸壁线设定部41e以及岸壁信息更新部42e。初始岸壁线设定部41e与初始特征信息设定部41对应，岸壁信息更新部42e与特征信息更新部42对应。
岸壁信息更新部42e具有：差分计算部421、加权系数设定部422、岸壁线计算部423e。岸壁线计算部423e与特征信息计算部423对应。
在初始岸壁线设定部41e中输入暂定岸壁线和测量线。如果测量线为一条，则初始岸壁线设定部41e将该测量线设定为初始岸壁线。如果测量线为多条，则初始岸壁线设定部41e将多个测量线中的最大似然测量线设定为初始岸壁线。例如，初始岸壁线设定部41e将最大似然测量线设定为例如具有与暂定岸壁线的参数(距离ρ、方位θ)最类似的参数的测量线。初始岸壁线设定部41e将初始岸壁线输出至岸壁信息更新部42e。
在岸壁信息更新部42e的差分计算部421中输入初始岸壁线和测量线。差分计算部421针对各条测量线，计算与初始岸壁线之间的差分。此时，差分计算部421对各参数计算差分。即，差分计算部421针对一条测量线，计算相对于初始岸壁线的距离ρ的差分Δρ和方位θ的差分Δθ。
例如，如图8所示，对于在定时T0设定的岸壁线920(T0)，获得在其之后的定时T1测量出的多条测量线931(T1)、932(T1)、933(T1)、934(T1)。测量线931(T1)在定时T1获得并由排列成直线状的多个特征点81(T1)生成。同样地，测量线932(T1)在定时T1获得并由排列成直线状的多个特征点82(T1)生成，测量线933(T1)在定时T1获得并由排列成直线状的多个特征点83(T1)生成，测量线934(T1)在定时T1获得并由排列成直线状的多个特征点84(T1)生成。差分计算部421将每个测量线的差分输出至加权系数设定部422。
差分计算部421计算测量线931(T1)的距离ρ1(T1)与之前的岸壁线920(T0)的距离ρ(T0)之间的差分Δρ1(T1)。差分计算部421计算测量线931(T1)的方位θ1(T1)与之前的岸壁线920(T0)的方位θ(T0)之间的差分Δθ1(T1)。同样地，差分计算部421对测量线932(T1)计算差分Δρ2(T1)、差分Δθ2(T1)，对测量线933(T1)计算差分Δρ3(T1)、差分Δθ3(T1)，对测量线934(T1)计算差分Δρ4(T1)、差分Δθ4(T1)。而且，差分计算部421将这些差分输出至加权系数设定部422。
加权系数设定部422设定与差分对应的加权系数。更具体而言，加权系数设定部422根据相对于距离ρ的差分Δρ，设定距离ρ用的第一加权系数wρ。加权系数设定部422根据相对于方位θ的差分Δθ，设定方位θ用的第二加权系数wθ。加权系数设定部422将第一加权系数wρ以及第二加权系数wθ输出至岸壁线计算部423e。
岸壁线计算部423e使用相加的测量线的数量，分别对第一加权系数wρ进行归一化。岸壁线计算部423e使用相加的测量线的数量，分别对第二加权系数wθ进行归一化。
岸壁线计算部423e针对每个测量线，将归一化后的第一加权系数wρ乘以距离ρ，并将这些相乘后的值相加。例如，在图8的例子中，岸壁线计算部423e通过将测量线931(T1)的距离ρ1(T1)乘以第一加权系数wρ1，将测量线932(T1)的距离ρ2(T1)乘以第一加权系数wρ2，将测量线933(T1)的距离ρ3(T1)乘以第一加权系数wρ3，将测量线934(T1)的距离ρ4(T1)乘以第一加权系数wρ4，并将这些相乘值相加，来计算定时T1的岸壁线920(T1)的距离ρ(T1)。
岸壁线计算部423e针对每个测量线，将归一化后的第二加权系数wθ乘以方位θ，并将这些相乘后的值相加。例如，在图8的例子中，岸壁线计算部423e通过将测量线931(T1)的方位θ1(T1)乘以第二加权系数wθ1，将测量线932(T1)的方位θ2(T1)乘以第二加权系数wθ2，将测量线933(T1)的方位θ3(T1)乘以第二加权系数wθ3，将测量线934(T1)的方位θ4(T1)乘以第二加权系数wθ4，并将这些相乘值相加，来计算定时T1的岸壁线920(T1)的方位θ(T1)。
通过进行这样的处理，如图9的(A)、图9的(B)、图9的(C)所示，岸壁线920被依次更新。例如，在图9的(A)中，根据定时T1的测量线931(T1)、932(T1)、933(T1)、934(T1)和之前的定时T0的岸壁线920(T0)，生成定时T1的岸壁线920(T1)，从而更新岸壁线920。在图9的(B)中，根据定时T2的测量线931(T2)、932(T2)、933(T2)、934(T2)和之前的定时T1的岸壁线920(T1)，生成定时T2的岸壁线920(T2)，从而更新岸壁线920。在图9的(C)中，根据定时T3的测量线931(T3)、932(T3)、933(T3)、934(T3)和之前的定时T2的岸壁线920(T2)，生成定时T3的岸壁线920(T3)，从而更新岸壁线920。
这样，通过使用本实施方式的结构，船舶航行支援装置10e能够依次更新岸壁线920，并且能够抑制由更新而引起的误差的累积。尤其地，如图9的(A)、图9的(B)、图9的(C)所示，通过使用该结构和处理，即使船舶100移动，也能够使用在各个定时的测距结果来更新岸壁线920，因此能够抑制由移动而引起的误差的影响。
(船舶航行支援方法)
在上述的说明中，示出了由单独的功能部分别执行各处理的方式。然而，上述的处理可以通过作为船舶航行支援程序存储并由运算处理装置执行来实现。在该情况下，只要按照下面的各图所示的流程执行处理即可。此外，在以下的说明中的具体的处理的内容中，省略对于上述的内容的详细的说明。
图10的(A)、图10的(B)是表示船舶航行支援方法的概略处理的流程图。图10的(B)表示对更具体的目标物(岸壁)设定了图10的(A)的处理的情况。
如图10的(A)所示，运算处理装置(船舶航行支援装置)设定目标物的初始的特征信息(S11)。运算处理装置生成包含目标物的区域的测量信息(S12)。运算处理装置根据目标物的特征信息的初始信息或者更新前的特征信息和测量信息计算新的特征信息，由此更新特征信息(S13)。
作为更具体的例子，如图10的(B)所示，在目标物为岸壁的情况下，运算处理装置设定初始岸壁线(S11e)。运算处理装置生成包含岸壁的区域的测量线(S12e)。运算处理装置根据初始岸壁线或更新前的岸壁线和测量线，计算新的岸壁线，由此更新岸壁线(S13e)。
图11的(A)是表示与图10的(A)所示的特征信息的更新有关的具体的处理流程的流程图。图11的(B)是表示与图10的(B)所示的岸壁线的更新有关的具体的处理流程的流程图。
如图11的(A)所示，运算处理装置获取包含初始特征信息的更新前的特征信息(S31)。运算处理装置获取多个测量信息(S32)。运算处理装置计算测量信息与特征信息之间的差分(S33)。运算处理装置针对每个测量信息，设定与差分对应的加权系数(S34)。运算处理装置使用加权系数和测量信息，计算更新后的特征信息(S35)。
作为更具体的例子，如图11的(B)所示，在目标物为岸壁的情况下，运算处理装置获取包含初始岸壁线的更新前的岸壁线(S31e)。运算处理装置获取多条测量线(S32e)。运算处理装置计算测量线与岸壁线之间的差分(S33e)。运算处理装置针对每条测量线，设定与差分对应的加权系数(S34e)。运算处理装置使用加权系数和测量线，计算更新后的岸壁线(S35e)。
此外，加权系数也可以根据船舶的航行状态进行调整。图12是表示与特征信息的更新有关的其他的具体的处理流程的流程图。图12所示的处理在加权系数的调整处理中与图11的(A)所示的处理不同。图12所示的其他处理与图11的(A)所示的处理相同，因此省略相同部分的说明。
如图12所示，运算处理装置根据船舶的航行状态调整加权系数(S391)。例如，运算处理装置在船舶越远离目标物时，越减小基于差分的大小的权重的下降。另外，运算处理装置在船舶的航行速度更具体而言例如向目标物的接近速度越快时，越减小基于差分的大小的权重的下降。此外，该调整内容是一个例子，例如，只要是测距结果、测量信息所包含的误差越大的航行状态，越减小权重的降低方式即可。
通过进行这样的处理，船舶航行支援装置10、10e能够更高精度地更新特征信息(例如，岸壁线)。
另外，在上述的说明中，示出了在特征信息的更新中尽可能地使用能够获取的测量信息的方式。然而，也可以不使用不满足条件的测量信息。图13是表示与特征信息的更新有关的其他的具体的处理流程的流程图。图13所示的处理在测量信息的选择处理中与图11的(A)所示的处理不同。图13所示的其他处理与图11的(A)所示的处理相同，因此省略相同部分的说明。
如图13所示，运算处理装置将差分不满足条件的测量信息排除(S392)。该条件是指，例如，差分超过阈值，更具体而言，距离ρ的差分Δρ超过距离用阈值、或者方位θ的差分Δθ超过方位用阈值。
通过进行这样的处理，船舶航行支援装置10、10e能够从特征信息的计算中排除明显远离目标物、明显不同的形状等对特征信息的计算产生不良影响的测量信息。
通过进行这样的处理，例如，在某个定时，即使几乎得不到测量信息(测量线)，也能够持续地更新特征信息(岸壁线)。
另外，船舶航行支援装置10、10e也可以对特征信息采用移动平均等的平均化处理。例如，运算部40的特征信息计算部423对更新前的特征信息和计算出的特征信息进行加权平均处理，计算更新后的特征信息。另外，更具体而言，运算部40e的岸壁线计算部423e对更新前的岸壁线和计算出的岸壁线进行加权平均处理，计算更新后的岸壁线。
此时，通过增大更新前的特征信息(岸壁线)的权重，特征信息因更新而收敛的速度变慢，但能够抑制由测量信息(测量线)的误差而带来的影响。例如，这在船舶为大型船的情况下，误差的影响比收敛速度更重要，因此特别有用。
(航行支援信息的生成方法)
在上述的说明中，示出了进行特征信息的更新、输出，例如，岸壁线的更新、输出的方式。然而，船舶航行支援装置10、10e能够使用所获得的特征信息(例如，岸壁线)，生成进一步的航行支援信息。图14的(A)是表示包括航行支援信息的生成的船舶航行支援方法的处理的流程图。图14的(B)表示对更具体的目标物(岸壁)设定了图14的(A)的处理的情况。此外，图14的(A)所示的处理与图10的(A)所示的处理的不同之处在于，追加了航行支援信息的生成处理，图14的(B)所示的处理与图10的(B)所示的处理的不同之处在于，追加了岸壁线距离的生成。图14的(A)、图14的(B)的其他的处理分别与图10的(A)、图10的(B)所示的处理相同，因此省略相同部分的说明。
如图14的(A)所示，运算处理装置(船舶航行支援装置)根据特征信息生成航行支援信息(S14)。
作为更具体的例子，如图14的(B)所示，在特征信息为岸壁线的情况下，运算处理装置根据计算(更新)出的岸壁线生成岸壁线距离(S14e)。岸壁线距离例如是根据岸壁线的距离ρ而获得的。
(计算并更新岸壁线和岸壁基准点的情况)
在上述的具体说明中，示出了计算并更新岸壁线的方式。然而，也可以计算并更新与岸壁有关的其他的特征信息。以下，作为其他的特征信息，示出计算并更新岸壁基准点的方式。此外，岸壁基准点是指，船舶100靠岸时作为基准的点，是岸壁线上的点。
图15是表示计算并更新岸壁线和岸壁基准点的方式的船舶航行支援装置的结构的功能框图。此外，图15所示的船舶航行支援装置10f与图7所示的船舶航行支援装置10e的不同之处在于，还具有：暂定岸壁基准点设定部232f、岸壁基准点信息设定部233f、位置测量部34以及岸壁基准点计算部424f。船舶航行支援装置10f的其他结构与船舶航行支援装置10e相同，因此省略相同部分的说明。
船舶航行支援装置10f具有：暂定岸壁信息设定部20f、测量部30f以及运算部40f。暂定岸壁信息设定部20f具有：摄像头21、操作输入部22、暂定岸壁线设定部231f、暂定岸壁基准点设定部232f以及岸壁基准点信息设定部233f。暂定岸壁线设定部231f具有与暂定岸壁线设定部23e相同的功能。
测量部30f具有：测距部31、姿态测量部32、测量线生成部33f以及位置测量部34。测量线生成部33f具有与测量线生成部33e相同的功能。位置测量部34例如具有GNSS的定位功能，测量船舶100的位置。
运算部40f具有：初始岸壁线设定部41f以及岸壁信息更新部42f。初始岸壁线设定部41f具有与初始岸壁线设定部41e相同的功能。
岸壁信息更新部42f具有：差分计算部421、加权系数设定部422、岸壁线计算部423f以及岸壁基准点计算部424f。岸壁线计算部423f具有与岸壁线计算部423e相同的功能。
关于岸壁线的更新，与上述的船舶航行支援装置10e相同，因此省略说明。
(岸壁基准点的更新)
暂定岸壁基准点设定部232f使用操作输入结果，设定暂定岸壁基准点。例如，暂定岸壁基准点设定部232f检测画面上的操作位置的坐标，并设定为暂定岸壁基准点。暂定岸壁基准点设定部232f将暂定岸壁基准点输出至岸壁基准点信息设定部233f。
岸壁基准点信息设定部233f使用暂定岸壁基准点、船舶100的姿态以及船舶100的位置，计算以船舶100为基准的暂定岸壁基准点的方位ψ。而且，岸壁基准点信息设定部233f将包含该方位ψ的暂定岸壁基准点设定为初始岸壁基准点。岸壁基准点信息设定部233f将使用方位ψ表示的、以船舶100为基准的初始岸壁基准点的方位ψ输出至运算部40f的岸壁基准点计算部424f。
在岸壁基准点计算部424f中输入更新的岸壁线、初始岸壁基准点、船舶100的位置以及船舶100的姿态。岸壁基准点计算部424f使用从之前的岸壁基准点的更新定时起的船舶100的位置的变化量以及姿态的变化量，计算方位ψ的变化量Δψ。岸壁基准点计算部424f使用变化量Δψ来修正初始岸壁基准点或者更新前的方位ψ，并更新方位ψ。
岸壁基准点计算部424f计算更新后的方位ψ所示的直线与更新后的岸壁线之间的交点。岸壁基准点计算部424f根据交点与船舶100之间的距离和船舶100的位置，计算更新后的岸壁基准点的坐标。由此，岸壁基准点计算部424f更新岸壁基准点。
通过使用这样的结构和处理，例如，如图16的(A)、图16的(B)、图16的(C)所例示那样，能够与岸壁线一起更新岸壁基准点。图16的(A)、图16的(B)、图16的(C)是表示岸壁线以及岸壁基准点的更新状态的图。
首先，在图16的(A)中，从初始的岸壁线920(T0)更新为岸壁线920(T1)，伴随于此，从初始的岸壁基准点929(T0)更新为岸壁基准点929(T1)。此时的岸壁基准点的更新，即岸壁基准点929(T1)的方位ψ(T1)是通过基于船舶的位置的变化的方位变化量Δψv01和基于姿态的变化的方位变化量Δψd01修正初始的岸壁基准点929(T0)的方位ψ(T0)而得到的。而且，通过获得该岸壁基准点929(T1)的方位ψ(T1)和岸壁线920(T1)，也能够计算岸壁基准点929(T1)的位置坐标。
在图16的(B)中，从岸壁线920(T1)更新为岸壁线920(T2)，伴随于此，从岸壁基准点929(T1)更新为岸壁基准点929(T2)。此时的岸壁基准点的更新，即岸壁基准点929(T2)的方位ψ(T2)是通过基于船舶的位置的变化的方位变化量Δψv12和基于姿态的变化的方位变化量Δψd12修正岸壁基准点929(T1)的方位ψ(T1)而得到的。而且，通过获得该岸壁基准点929(T2)的方位ψ(T2)和岸壁线920(T2)，也能够计算岸壁基准点929(T2)的位置坐标。
在图16的(C)中，从岸壁线920(T2)更新为岸壁线920(T3)，伴随于此，从岸壁基准点929(T2)更新为岸壁基准点929(T3)。此时的岸壁基准点的更新，即岸壁基准点929(T3)的方位ψ(T3)是通过基于船舶的位置的变化的方位变化量Δψv23和基于姿态的变化的方位变化量Δψd23修正岸壁基准点929(T2)的方位ψ(T2)而得到的。而且，通过获得该岸壁基准点929(T3)的方位ψ(T3)和岸壁线920(T3)，也能够计算岸壁基准点929(T3)的位置坐标。
(岸壁线以及岸壁基准点的更新方法)
在上述的说明中，示出了由单独的功能部分别执行各处理的方式。然而，上述的处理可以通过作为船舶航行支援程序存储并由运算处理装置执行来实现。在该情况下，只要按照下面的各图所示的流程执行处理即可。此外，在以下的说明中的具体的处理的内容中，省略对于上述的内容的详细的说明。
图17是表示岸壁线以及岸壁基准点的更新方法的概略处理的流程图。如图17所示，运算处理装置(船舶航行支援装置)设定初始岸壁线以及初始岸壁基准点(S11f)。运算处理装置生成包含实际岸壁线以及实际岸壁基准点的区域的测量线(S12f)。运算处理装置使用测量线，更新岸壁线(S13f)。运算处理装置使用船舶100的位置、姿态以及更新的岸壁线，更新岸壁基准点(S14f)。
图18是表示岸壁基准点的更新方法的流程图。如图18所示，运算处理装置(船舶航行支援装置)获取更新后的岸壁线(S41)。运算处理装置获取更新前的岸壁基准点，例如，以船舶100为基准的岸壁基准点的方位(S42)。
运算处理装置获取船舶100的移动量(位置的变化量)、姿态的变化量(S43)。运算处理装置使用更新前的岸壁基准点的方位、船舶100的移动量(位置的变化量)以及姿态的变化量，更新岸壁基准点(方位)(S44)。运算处理装置使用更新后的岸壁基准点(方位)和更新后的岸壁线，更新岸壁基准点(位置坐标)(S45)。
通过进行这样的处理，船舶航行支援装置10f也能够抑制岸壁线的更新和岸壁基准点的更新中的误差。
(暂定初始信息(暂定岸壁线)的其他的设定方法)
在上述的说明中，通过用户的操作输入来设定暂定初始信息(暂定岸壁线)。然而，也可以根据针对目标物的特征信息的过去的数据来设定暂定初始信息。
图19是表示根据目标物的特征信息的过去的位置坐标设定暂定初始信息的处理的流程图。此外，在此，说明将目标物的特征信息设为岸壁线，将暂定初始信息设为暂定岸壁线的方式。
运算处理装置存储岸壁线的过去的位置坐标。运算处理装置读取岸壁线的过去的位置坐标(S61)。运算处理装置获取船舶(本船)的位置坐标(S62)。船舶的位置坐标的获取例如通过使用上述的GNSS信号的定位技术来实现。
运算处理装置使用这些位置坐标，计算岸壁线相对于船舶的相对位置(S63)。运算处理装置根据相对位置设定暂定岸壁线(S64)。例如，运算处理装置将相对位置变换为根据以船舶为基准的距离以及方位设定的矢量，设定暂定岸壁线。
此外，在此，示出了使用岸壁线的过去的位置坐标的方式。然而，也可以在岸壁线中设定基站，将船舶作为移动站，使用DGPS或RTK的技术等，检测相对位置，设定暂定岸壁线。另外，也可以从外部接收岸壁线的坐标，设定暂定岸壁线。
另外，在上述的说明中，示出了以暂定初始信息为基准，根据测量信息设定初始信息的方式。然而，也可以将暂定初始信息直接设定为初始信息。尤其地，在使用上述的GNSS信号的定位技术的情况下，由于暂定初始信息的误差较小，因此也可以直接用作初始信息。
另外，在上述的说明中，示出了以岸壁为对象的例子。然而，如果是栈桥、其他船舶等船舶停泊的对象，则能够应用上述的结构及处理。
在上述的说明中，作为特征信息，示出了以直线(线段)为对象的例子。然而，也可以将点、面、曲线作为特征信息，在这些情况下，也可以应用上述结构、处理。
附图标记的说明：
10、10e、10f：船舶航行支援装置
20：暂定初始信息设定部
20e、20f：暂定岸壁信息设定部
21：摄像头
22：操作输入部
23：暂定初始信息设定部
23e：暂定岸壁线设定部
30、30e、30f：测量部
31：测距部
32：姿态测量部
33：测量信息生成部
33e，33f：测量线生成部
34：位置测量部
40：运算部
40e：运算部
40f：运算部
41：初始特征信息设定部
41e、41f：初始岸壁线设定部
42：特征信息更新部
42e、42f：岸壁信息更新部
81、82、83、84：特征点
90：岸壁
100：船舶
231f：暂定岸壁线设定部
232f：暂定岸壁基准点设定部
233f：岸壁基准点信息设定部
421：差分计算部
422：加权系数设定部
423：特征信息计算部
423e、423f：岸壁线计算部
424f：岸壁基准点计算部
910：实际岸壁线
920：岸壁线
929：岸壁基准点
931、932、933、934：测量线。

Claims (22)

1.一种船舶航行支援装置，其中，
具有：
测量部，使用针对包含作为船舶的停泊目标的目标物的区域的测距结果，获得针对所述目标物的测量信息；以及
特征信息更新部，使用针对所述目标物的初始的特征信息或者针对所述目标物的更新前的特征信息和所述测量信息，更新针对所述目标物的特征信息。
2.根据权利要求1所述的船舶航行支援装置，其中，
所述特征信息更新部具有：
差分计算部，计算所述初始的特征信息或者所述更新前的特征信息与多个所述测量信息中的每一个的差分；
加权系数设定部，使用所述差分，设定针对多个所述测量信息中的每一个的加权系数；以及
特征信息计算部，使用所述加权系数和多个所述测量信息，计算更新后的特征信息。
3.根据权利要求2所述的船舶航行支援装置，其中，
所述加权系数设定部将对所述目标物与所述船舶的距离设定的第一加权系数和对以所述船舶为基准的所述目标物的方位设定的第二加权系数设定为所述加权系数，
所述特征信息计算部使用所述第一加权系数和所述第二加权系数，计算所述更新后的特征信息。
4.根据权利要求2或3所述的船舶航行支援装置，其中，
所述特征信息计算部使用更新前的特征信息和计算出的特征信息，计算所述更新后的特征信息。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的船舶航行支援装置，其中，
所述测量部具有：
测距部，对包含所述目标物的区域进行三维测距；以及
测量信息生成部，使用所述三维测距的结果，生成所述测量信息。
6.根据权利要求5所述的船舶航行支援装置，其中，
所述测距部具有光学测距计。
7.根据权利要求5或6所述的船舶航行支援装置，其中，
所述测量部具有：
姿态测量部，测量所述船舶的姿态，
所述测量信息生成部使用所述三维测距的结果和所述姿态，生成所述测量信息。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的船舶航行支援装置，其中，
所述目标物的特征信息是根据所述船舶与所述目标物之间的位置关系确定的矢量。
9.根据权利要求8所述的船舶航行支援装置，其中，
所述目标物是岸壁，
所述目标物的特征信息包括由所述矢量构成的岸壁线。
10.根据权利要求9所述的船舶航行支援装置，其中，
所述目标物的特征信息包括岸壁基准点的坐标。
11.根据权利要求10所述的船舶航行支援装置，其中，
所述测量部具有：
位置测量部，测量所述船舶的位置，
所述特征信息更新部使用所述船舶的姿态以及位置和所述岸壁线，更新所述岸壁基准点。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的船舶航行支援装置，其中，
所述船舶航行支援装置具有：
暂定初始信息设定部，接受针对所述目标物的特征信息的暂定初始信息的指定；以及
初始特征信息设定部，使用所述暂定初始信息和所述测量信息，设定针对所述目标物的初始的特征信息。
13.一种船舶航行支援方法，其中，
使用针对包含作为船舶的停泊目标的目标物的区域的测距结果，获得针对所述目标物的测量信息，
使用针对所述目标物的初始的特征信息或者针对所述目标物的更新前的特征信息和所述测量信息，更新针对所述目标物的特征信息。
14.根据权利要求13所述的船舶航行支援方法，其中，
计算所述初始的特征信息或所述更新前的特征信息与多个所述测量信息中的每一个的差分，
使用所述差分，设定针对多个所述测量信息中的每一个的加权系数，
使用所述加权系数和多个所述测量信息，计算更新后的特征信息。
15.根据权利要求14所述的船舶航行支援方法，其中，
将对所述目标物与所述船舶的距离设定的第一加权系数和对以所述船舶为基准的所述目标物的方位设定的第二加权系数设定为所述加权系数，
使用所述第一加权系数和所述第二加权系数，计算所述更新后的特征信息。
16.根据权利要求14或15所述的船舶航行支援方法，其中，
使用更新前的特征信息和计算出的特征信息，计算所述更新后的特征信息。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的船舶航行支援方法，其中，
接受针对所述目标物的特征信息的暂定初始信息的指定，
使用所述暂定初始信息和所述测量信息，设定针对所述目标物的初始的特征信息。
18.一种船舶航行支援程序，其中，
使运算处理装置执行以下处理：
使用针对包含作为船舶的停泊目标的目标物的区域的测距结果，获得针对所述目标物的测量信息，
使用针对所述目标物的初始的特征信息或者针对所述目标物的更新前的特征信息和所述测量信息，更新针对所述目标物的特征信息。
19.根据权利要求18所述的船舶航行支援程序，其中，
使运算处理装置执行以下处理：
计算所述初始的特征信息或者所述更新前的特征信息与多个所述测量信息中的每一个的差分，
使用所述差分，设定针对多个所述测量信息中的每一个的加权系数，
使用所述加权系数和多个所述测量信息，计算更新后的特征信息。
20.根据权利要求19所述的船舶航行支援程序，其中，
使运算处理装置执行以下处理：
将对所述目标物与所述船舶的距离设定的第一加权系数和对以所述船舶为基准的所述目标物的方位设定的第二加权系数设定为所述加权系数，
使用所述第一加权系数和所述第二加权系数，计算所述更新后的特征信息。
21.根据权利要求19或20所述的船舶航行支援程序，其中，
使运算处理装置执行以下处理：
使用更新前的特征信息和计算出的特征信息，计算所述更新后的特征信息。
22.根据权利要求19至20中任一项所述的船舶航行支援程序，其中，
使运算处理装置执行以下处理：
接受针对所述目标物的特征信息的暂定初始信息的指定，
使用所述暂定初始信息和所述测量信息，设定针对所述目标物的初始的特征信息。
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