JP2000128073A

JP2000128073A - 自動衝突予防援助装置

Info

Publication number: JP2000128073A
Application number: JP10305001A
Authority: JP
Inventors: Junji Takita; 順二田北
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1998-10-27
Filing date: 1998-10-27
Publication date: 2000-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】衝突の危険がある船舶の存否やその時間的緊
急度を操船者等にわかりやすく知らしめる。【解決手段】自船現在針路上にある衝突予測点Ａに再
接近する点に自船が到着するのに要する時間Ｔｃと、そ
の点から衝突予測点までの距離Ｓに基づき、三角形の頂
点Ａを決める。自船現在針路上にあり衝突予測点までの
距離が所定距離（１海里）となる点までの所要時間Ｔｓ
を求め、三角形の頂点Ｃを決める。直角三角形ＡＢＣに
より、当該衝突予測点に係る船舶の危険度を、操船者等
に知らしめる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーダ装置と共に
船舶に搭載され避航繰船を援助する装置即ち自動衝突予
防援助装置（Automatic Radar Plotting Aids:ＡＲＰ
Ａ）に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーダ装置の出力たるレーダ映像に現れ
ている他船の映像のうち任意の他船に係る映像を複数ス
キャンに亘り追尾し、その位置や動向を表示することに
よって、船舶の避航繰船を援助することができる（特公
平３−５７４２６号公報参照）。ＡＲＰＡはこの種の機
能を有する装置であり、レーダ装置と共に船舶に搭載さ
れる。また、避航繰船を更に強力に援助するため、自船
が進入すると他船との衝突の危険が生じるであろう領域
（危険領域）を併せて表示する装置も提案されている
（特開平７−２４６９９８号公報参照）。特開平７−２
４６９９８号公報においては、繰船者が手動で或いは装
置が自動的に、衝突を回避できるであろう一定の船間距
離（航過距離）を設定し、この航過距離に基づき定めた
危険領域を表示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この手
法にて設定される危険領域は、航海の実情に即したもの
とならないことがある。特願平９−２９１３３２号にお
いては、繰船者に対しより有用な援助を与えられるよう
にすべく、船舶の大きさ及び動向を踏まえて危険領域を
設定するようにしている。

【０００４】例えば、図１及び図２に示すように、自船
周囲に他船１〜３が存在しているものとする。これらの
図はいずれもＰＰＩ（Plan Position Indicator）形式
に従い表したレーダ映像であり、自船位置を中心にまた
自船船首方向を上方にそれぞれ固定している。ＡＲＰＡ
にて追尾している他船の映像を表示する際には、通常、
当該他船の現在位置を所定のシンボルで、現在針路を所
定のベクトル図形の向きで、現在速度をそのベクトル図
形の長さで、それぞれ表す。図中の三角形は各他船１〜
３の現在位置を示すシンボルであり、このシンボルから
のびている直線はその現在針路及び速度を示すベクトル
図形である。

【０００５】図１及び図２においては、説明のため、自
船に対するその挙動が互いに異なる３種類の船舶１〜３
が、自船周囲に存在しているものとしている。これらの
うち船舶１は、現在の針路を維持した場合自船前方を横
切ることになるであろう船舶即ち横切り船である。船舶
２は、自船針路に対しほぼ逆方向に航行している船舶即
ち反航船である。そして、船舶３は、現在の針路及び速
度を維持した場合自船をいずれ追い越すであろう船舶即
ち追い越し船である。

【０００６】特願平９−２９１３３２号においては、他
船が現在の針路及び速度を維持したときに自船との衝突
を引き起こすであろう位置即ち衝突予測点を、自船が現
在の速度を維持しかつ衝突予測点方向に向け変針したと
いう仮定の下に、任意の他船について求める。特願平９
−２９１３３２号に係る発明の好適な実施形態では、更
に、求めた衝突予測点をその一頂点とし両船舶の相対速
度及び針路並びに大きさに応じてその形状や面積が変化
する六角形を、危険領域として、レーダ映像に重畳して
画面表示させる。従って、図１に示されるような状況に
て特願平９−２９１３３２号に係る手法を適用した場
合、図２に示すような危険領域が表示されることにな
る。なお、図２中の破線は衝突予測点及び危険領域と船
舶との対応関係を説明するための補助線であり、実際に
は表示しなくてもよい。

【０００７】このように、特願平９−２９１３３２号に
係る発明によれば、船舶の大きさ及び動向を踏まえて危
険領域を設定するようにしているため、従来に比べ繰船
者に対し有用な援助を与えうる。しかし、図２に示した
ような表示のみでは、ある他船との衝突までどれだけの
時間的余裕があるのか、またその他船との衝突を回避す
るためにどの時点から注意を払いはじめればよいか等
を、繰船者が容易にみてとることができない場合があ
る。本発明は、このような問題点を解決することを課題
としてなされたものであり、ＡＲＰＡの利用に熟練して
いない者であっても衝突までの時間的余裕や注意を開始
すべき時点を容易に知ることができるようにすること
を、その目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、自船の周囲に存する他船に関し、
当該他船が現在の針路及び速度を維持し自船が現在の速
度を維持しながら変針した場合に自船とその他船との衝
突が生じるであろう衝突予測点と、自船が進入するとそ
の他船との衝突の危険が生じるであろう危険領域とを、
レーダ装置の出力を利用して求め、画面に表示する自動
衝突予防援助装置において、予め定められている自船針
路から上記衝突予測点までの距離を求める手段と、自船
が上記自船針路に従って航行したと仮定して、他船との
衝突が生じる危険性を示す指標である危険度を求める手
段と、上記衝突予測点までの距離及び危険度を画面に表
示させる手段と、を備えることを特徴とする。

【０００９】このように、本発明においては、例えば特
願平９−２９１３３２号にて開示した方法により求めら
れた衝突予測点が、自船針路からどれだけの距離にある
のかが求められる。また、自船が自船針路に従って航行
したと仮定して、他船との衝突が生じる危険性を示す危
険度が、求められる。そして、求められた距離及び危険
度が、画面に表示される。例えば、自船針路からの距離
を一方の軸とし将来時刻を他方の軸とする表示欄を、レ
ーダ映像をＰＰＩ形式で表示させるための画面領域と並
んで、表示装置の画面上に設けておく。この表示欄の中
に、衝突予測点の位置及び自船がその衝突予測点に最接
近するであろう時刻により定まる第１の点を、危険度を
示す情報として表示させるようにすれば、衝突までの時
間的余裕を画面から容易に見て取ることができる。ま
た、衝突予測点の手前所定距離にある点の位置及び自船
がその点に到達するであろう時刻により定まる第２の点
と、上述の第１の点とを結ぶ直線を、表示欄に表示させ
ることにより、注意を開始すべき時点を容易に見て取る
ことができる。なお、本発明を実施するに際し危険度を
示す情報として表示させる情報や、その表示形態（表示
欄の形状等）は、これらには限定されない。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
関し図面に基づき説明する。

【００１１】図３に、本発明の一実施形態における表示
例を示す。この図に示した例は、自船の周囲に図１の如
く他船１〜３が存在している場合の例である。この図に
示されている表示欄の横軸は、自船の現在（予定）針路
からの距離を表す軸であり、自船の現在（予定）針路を
示す破線から左側が左舷(PORT)の、右側が右舷(STAB)の
領域である。また、距離の単位は海里(NM)としている。
この図の表示欄の縦軸は、自船の現在（予定）針路上に
ある各位置への到着所要時間を、自船が現在の速度を維
持するものとして、表す軸である。時間の単位は分(MI
N)としている。

【００１２】図中（Ａ１）〜（Ａ３）で表されている点
は、自船から衝突予測点までの距離及びその衝突予測点
までの到着所要時間（Ｂ１）〜（Ｂ３）にて定まる点で
ある。（Ｃ１）〜（Ｃ３）で表されている点は、自船か
ら衝突予測点の手前所定距離にある点までの到着所要時
間にて定まる点である。なお、点（Ａ１）〜（Ａ３）、
（Ｂ１）〜（Ｂ３）及び（Ｃ１）〜（Ｃ３）の添え字
は、図１及び図２中の各船舶の符号と対応している。こ
れら（Ａ１）等の符号を表示しない形態で本発明を実施
してもよい。

【００１３】点（Ａ１）〜（Ａ３）、（Ｂ１）〜（Ｂ
３）及び（Ｃ１）〜（Ｃ３）により定まる直角三角形
は、それぞれ、船舶１〜３に係る危険度を表すものであ
る。まず、３個ある直角三角形のうち船舶２に係る直角
三角形は、その頂点（Ａ２）が表示欄中央の破線に最も
近い三角形、即ち最も“山が高い”三角形である。山が
高い三角形に係る船舶２は、その衝突予測点が他の船舶
１，３に比べ自船の現在（予定）針路に近いところにあ
る船舶、即ち自船にとって最も危険な船舶である。繰船
者は、表示されている直角三角形の頂点の位置即ち“山
の高さ”を見て取ることにより、最も危険な船舶即ち注
意を要する船舶を知ることができ、同時にその船舶との
衝突予測点までの到着所要時間を知ることができる。

【００１４】また、３個ある直角三角形のうち（Ａ２）
をその頂点とする直角三角形は、すそ野の点（Ｃ２）が
最も下にある直角三角形である。従って、この直角三角
形に係る船舶２は、現時点で船舶１〜３の中では自船に
最も近い位置に存するのであるから、最も早くから、注
意を開始しなければならない船舶である。繰船者は、表
示されている直角三角形のすそ野の位置を見て取ること
により、最も早くから警戒しなければならない船舶を知
ることができ、同時に遅くともどの時点から警戒を開始
しなければならないかを知ることができる。

【００１５】図４に示すように、衝突予測点の位置並び
に自船の現在速度及び針路が与えられていれば、図３に
示した直角三角形を発生させ表示させることができる。
まず、例えば特願平９−２９１３３２号に開示されてい
る方法に従い衝突予測点及び危険領域を算出・設定す
る。危険領域を設定する際には、上記出願に開示の通
り、自船の現在（予定）針路から衝突予測点までの距離
Ｓを求め、これを利用している。そこで、図３に示した
直角三角形を発生させる際には、自船現在（予定）針路
上にあり衝突予測点までの距離がＳである点を、まず求
めＡ点とし、Ａ点に自船が到着する時刻Ｔｃを、自船の
現在速度Ｖｏｗｎに基づき求める。更に、衝突予測点の
手前所定距離にある点に自船が到着する時刻Ｔｓを、算
出した衝突予測点の位置、自船の現在（予定）針路、並
びに自船の現在速度Ｖｏｗｎに基づき求める。具体的に
は、自船の現在速度Ｖｏｗｎ、自船針路から衝突予測点
までの距離Ｓ、衝突予測点までの距離が所定の値（図４
の例では１海里）になる自船予定針路上の点をＢ点とし
たとき、Ａ点とＢ点の距離Ｌ、並びに時刻Ｔｃに基づ
き、時刻Ｔｓを次の式

【数１】Ｌ＝ＲＯＯＴ（１−Ｓ²） ΔＴ＝Ｔｃ−Ｔｓ＝Ｌ／ＶｏｗｎＴｓ＝Ｔｃ−Ｌ／Ｖｏｗｎ但し、ＲＯＯＴは平方根に従い求める。このようにして
得られた時間Ｔｃ及びＴｓを用いることによって、直角
三角形（ＡＢＣ）の底辺（ＢＣ）の長さ及び位置を、決
定することができる。また、この直角三角形の頂点
（Ａ）を、距離Ｓ及び時間Ｔｃに基づき、決定すること
ができる。

【００１６】図５に、本発明の一実施形態に係る装置の
構成を示す。この図に示す装置は、空中線部１０及びレ
ーダ処理部１２から構成されるレーダ装置と共に、船舶
に搭載される装置である。空中線部１０は、搭載に係る
船舶（自船）の上の見晴らしの良い箇所に設けられてい
る空中線、この空中線のビーム方向が平面内で回転する
よう当該空中線を駆動する機構、このレーダ空中線によ
ってレーダパルスを送信し目標（例えば他船）からの反
射波を受信する回路等から構成されている。レーダ処理
部１２は、空中線部１０にて受信された信号即ち目標か
らの反射波に、スイープ相関処理、スキャン相関処理等
クラッタ抑圧に役立つ信号処理や、表示器１６の画面に
対応した座標系に係る映像を得るための座標変換処理
（スキャンコンバージョン）等の信号処理を施す。この
信号処理の結果得られるレーダ映像は、表示回路１４に
よって表示器（例えばＣＲＴやＬＣＤ）１６の画面上に
表示される。なお、図中の操作部１５は例えばキーボー
ドやキーパッドであり、表示器１６の輝度や表示レンジ
等を手動設定するために使用される。

【００１７】また、ＡＲＰＡ目標検出回路１８は、レー
ダ処理部１２にて得られたレーダ映像から、目標（例え
ば他船）と見なしうる映像を検出する。なお、この検出
に先立ち上述のスイープ相関処理、スキャン相関処理等
が行われているのが好ましい。また、レーダ処理部１２
では単にこれらの処理に用いるしきい値等を決定するに
とどめ、ＡＲＰＡ目標検出回路１８がこのしきい値等を
利用してスイープ相関処理、スキャン相関処理等を実行
するようにしてもよい。検出された目標に係る映像は、
レーダ処理部１２の出力に基づき表示器１６の画面上に
表示されており、使用者（例えば繰船者）は、最大Ｎ
_max（２以上の自然数）個の範囲内で、表示されている
目標の映像のなかから任意のものを、マウス、トラック
ボール等のポインティングデバイス２２を操作して選択
する。目標選択回路２０は、選択された目標を、目標追
尾回路２４が追尾すべき目標（追尾目標）として指定す
る。

【００１８】目標追尾回路２４は、あるスキャンに係る
追尾目標が指定されたとき、後のスキャンにおいて得ら
れたレーダ映像上のいずれの映像がこの追尾目標に係る
映像なのかを、スキャン毎にかつ追尾目標毎に逐次判別
することにより、一般に複数個指定される追尾目標を個
別に追尾する。目標針路速力演算回路２６は、各追尾目
標の針路（現在の移動方向）及び速力（単位時間当たり
移動量）を求め、各追尾目標の移動速度ベクトルを示す
映像や各種のシンボルを発生させる。これらベクトル、
シンボルは表示回路１４に供給され、表示器１６の画面
に表示される。また、目標針路速力演算回路２６にて生
成し表示に供する移動速度ベクトルは、追尾目標の真運
動を示す速度ベクトル即ち真速度ベクトルであるため、
その導出に際しては、目標追尾回路２４にて得られる情
報即ち自船に対する追尾目標の相対運動及びその履歴を
示す情報の他、ジャイロコンパス等により得られる自船
針路や、スピードログ等により得られる自船速力等、自
船の真運動を示す情報乃至はその種の情報を導く基礎と
なる情報を、入力する。目標長演算回路２８は、追尾目
標の長さ（レーダ映像上で占める領域の長手寸法）を、
目標追尾回路２４の出力に基づき求める。

【００１９】目標針路速力演算回路２６及び目標長演算
回路２８は、求めた目標針路及び速力並びに長さを危険
領域演算回路３０に供給する。危険領域演算回路３０
は、これらに基づき危険領域を示す危険領域表示データ
を作成し、表示回路１４に与える。表示回路１４は、こ
の危険領域表示データに基づく危険領域の映像や、目標
針路速力演算回路２６にて生成されたベクトル、シンボ
ル等を、レーダ映像に重畳して表示器１６の画面上に表
示させる。

【００２０】危険領域演算回路３０は、更に、図３に示
した如き映像を、表示器１６の画面上に例えばＰＰＩ画
面と並べて危険度を示す映像を表示させる。図６に示す
手順は、その際、危険領域演算回路３０により実行され
る手順であり、最大でＮ_max個選択されている追尾目標
それぞれについてステップ１０２〜１１２に係る処理を
繰り返し実行する手順である（１００，１１４，１１
６）。ステップ１０２においては、危険領域演算回路３
０は、現在Ｎ番目の目標（他船等）を追尾中であるか否
かを判定する。追尾中でない場合、危険領域演算回路３
０の処理は、ステップ１１４に移行する。追尾中である
場合には、危険領域演算回路３０は、当該Ｎ番目の目標
に関するデータを目標針路速力演算回路２６やジャイロ
コンパス、スピードログ等から入力する（１０４）。危
険領域演算回路３０は、その目標に関し衝突予測点が存
在しており（１０６）、その衝突予測点から自船の現在
（予定）針路までの距離が所定距離以内であり（１０
８）、かつ自船が現在の速度を維持し衝突予測点に向け
て変針した場合にその衝突予測点に到着するまでさほど
時間がない（１１０）と見られる場合に、ステップ１１
２に係る処理を実行する。ステップ１１２においては、
前述のように、距離Ｓ並びに時間Ｔｃ及びＴｓを演算
し、これに基づき三角形に係る表示データを発生させ、
表示回路１４に供給する。表示する三角形では、危険度
に応じて三角形の線の色や線の種類を変えてもよいし、
三角形を塗りつぶしてもよい。

【００２１】なお、以上の例では、自船の現在（予定）
針路から衝突予測点までの距離に基づく危険度の表示を
行っているが、本発明を実施するに際しては、例えば、
自船の現在（予定）針路方位と、自船から見た衝突予測
点の方位との差をもって、危険度を表す指標としてもか
まわない。また、ＤＣＰＡ（Distance of Closest Poin
t of Approach）の値や前述の所定の距離を１００％と
して、距離Ｓを％表示するようにしてもよい。また、本
実施形態では、縦軸を時間、横軸を危険度（距離）とし
たが、図７に示すように、縦軸と横軸を入れ替えて、縦
軸を危険度、横軸を時間にしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＰＰＩ画面上での他船の挙動の表示形態の一
例を示す図である。

【図２】特願平９−２９１３３２号にて提案した危険
領域表示の一形態を示す図である。

【図３】本発明の一実施形態における危険度の表示方
法を示す画面図である。

【図４】図３に示した画面の発生方法を示す概念図で
ある。

【図５】本発明の一実施形態に係る装置の構成を示す
ブロック図である。

【図６】この実施形態における危険領域演算回路の動
作の流れ、特に危険度に係る表示を行うための手順の流
れを示すフローチャートである。

【図７】図４に示した画面の変形例を示す画面図であ
る。

【符号の説明】

１〜３他船、１６表示器、３０危険領域演算回
路、Ｓ距離、Ｔｃ，Ｔｓ時間、Ａ，Ａ１〜Ａ３衝
突予測点、Ｃ，Ｃ１〜Ｃ３衝突予測点まで１海里の点
に到着する時刻。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】自船の周囲に存する他船に関し、当該他
船が現在の針路及び速度を維持し自船が現在の速度を維
持しながら変針した場合に自船とその他船との衝突が生
じるであろう衝突予測点と、自船が進入するとその他船
との衝突の危険が生じるであろう危険領域とを、レーダ
装置の出力を利用して求め、画面に表示する自動衝突予
防援助装置において、予め定められている自船針路から上記衝突予測点までの
距離を求める手段と、自船が上記自船針路に従って航行したと仮定して、他船
との衝突が生じる危険性を示す指標である危険度を求め
る手段と、上記衝突予測点までの距離及び危険度を画面に表示させ
る手段と、を備えることを特徴とする自動衝突予防援助装置。
【請求項２】請求項１記載の自動衝突予防援助装置に
おいて、上記衝突予測点の位置及び自船がその衝突予測点に最接
近するであろう時刻により定まる第１の点を、上記自船
針路からの距離を一方の軸とし将来時刻を他方の軸とす
る表示欄に表示させることにより、上記衝突予測点までの距離及び危険度を画面に表示させ
ることを特徴とする自動衝突予防援助装置。
【請求項３】請求項２記載の自動衝突予防援助装置に
おいて、更に、上記第１の点と、上記衝突予測点の手前所定距離
にある点の位置及び自船がその点に到達するであろう時
刻により定まる第２の点とを、直線で結んで上記表示欄
に表示させることにより、上記衝突予測点までの距離及び危険度を画面に表示させ
ることを特徴とする自動衝突予防援助装置。