JP2004142537A

JP2004142537A - 船舶の操舵制御装置

Info

Publication number: JP2004142537A
Application number: JP2002307949A
Authority: JP
Inventors: Takashi Okuyama; 奥山　高志
Original assignee: Yamaha Marine Co Ltd
Current assignee: Yamaha Marine Co Ltd
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2004-05-20
Also published as: US6868317B2; US20040181322A1

Abstract

【課題】自動操舵状態から通常操舵状態への移行を煩わしい操作を行うことなく迅速に行う。
【解決手段】エンジン３のスロットル開度及び操舵機構２０を制御御するエンジンコントロールノード４、船速センサ６を有する船速ノード７、ステアリングホイール９で選択した操舵角指令値を送信する操舵ノード１２、自動操舵目標値入力器ＳＳ及び自動操舵選択スイッチＡＰを設けた自動操舵操作盤ＯＰを備えた操作盤ユニット１０を有する操作盤ノード１３とをネットワークで接続し、エンジンコントロールノード４で操作盤ノード１３から方位目標値又は位置目標値をデータフィールドに格納したデータフレームを受信すると自動操舵モードに切換え、この自動操舵モードでステアリングホイール９を操舵したときに、通常操舵モードに切換える。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通常操舵モードと自動操舵モードとを選択可能な船舶の操舵制御装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の船舶の操舵制御装置としては、方位情報と進路設定値を受けて、これらに基づいて操舵指令を出力する自動操舵ユニットと、この自動操舵ユニットからの操舵指令に基づいて舵制御信号を舵取機に出力する舵制御ユニットと、操舵の状態を表示する表示操舵ユニットとを伝送路で接続して、各ユニット間で情報転送を行うようにした自動操舵装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、自船位置を測位する航法装置と操舵装置を制御して設定コースに沿って航行するオートパイロット装置とを備え、航法装置は、自船位置を測定する測位手段と、オートパイロット装置から設定針路データを入力する設定針路データ入力手段と、入力した設定針路へ現在の自船位置から仮想コースを設定する仮想コース設定手段と、この仮想コースに対する自船のコースずれ量を抽出するコースずれ量データ抽出手段と、抽出したコースずれ量データをオートパイロット装置へ出力するコースずれ量データ出力手段とを有し、オーバパイロット装置は、操作子の操作により設定される設定進路を読み取る設定針路読取手段と、読み取った設定針路データを航法装置へ出力する設定針路データ出力手段と、自船の船首方位と設定針路との方位ずれ量及び前記航法装置から入力したコースずれ量データを入力データとして舵取制御を行う舵取制御手段とを有する自動航行システムも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１８５９８７号公報（段落番号「００１３」，「００１４」、図１）
【特許文献２】
特開平６−２６８７８号公報（段落番号「００１３」〜「００１５」、図５〜図７）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に記載された従来例にあっては、共に入力した設定針路と実際の針路とに基づいて操舵制御を行って設定針路に沿って航行する自動操舵を行うことができるものであるが、自動操舵モードを選択するには自動操舵モードキー等のモード切換手段を使用するようにしているため、自動操舵状態を継続している状態で、他の船舶に接近することにより、自動操舵を解除する必要が生じた場合には、モード切換手段で自動操舵モードを解除してからステアリングホイールを操舵して接近回避を行わなければならず、接近回避の開始タイミングが遅れるという未解決の課題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、操舵角指令値を出力する操舵角指令値出力手段が操作されたときに、自動操舵モードを解除して、咄嗟の接近回避を行う操船を迅速に行うことができる船舶の操舵制御装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る船舶の操舵制御装置は、操舵角指令値を出力する操舵角指令値出力手段と、自船の船首方位を検出する方位検出手段と、通常操舵モード及び少なくとも目標方位を設定する自動操舵モードの何れかを選択するモード選択手段と、該モード選択手段で前記通常操舵モードが選択されたときに、前記操舵角指令値出力手段から出力される操舵角指令値に基づいて操舵手段を制御し、前記自動操舵モードが設定されているときに、前記方位検出手段で検出した船首方位を目標方位に一致させるように前記操舵手段を制御する操舵制御手段と、該操舵制御手段で、自動操舵モードで操舵手段を制御している状態で、前記操舵角指令値出力手段の操舵角指令値が変化したときに前記操舵制御手段による自動操舵モードを解除して通常操舵モードに変更するモード変更手段とを備えていることを特徴としている。
【０００８】
この請求項１に係る発明では、モード選択手段で、通常操舵モードを選択すると、操舵制御手段で操舵角指令値出力手段から出力される操舵角指令値に基づいて操舵手段を制御し、自動操舵モードを選択すると、方位検出手段で検出した船首方位を目標方位に一致させるように操舵手段を制御し、この自動操舵モードで、操舵角指令値出力手段を操作したときに、操縦者が自動操舵モードの解除を指示したものと判断してモード変更手段で自動操舵モードを解除して通常操舵モードに変更する。したがって、煩わしいモード選択手段の操作を行うことなく、自動操舵モードの解除を迅速且つ容易に行うことができ、接近回避を行う操船を迅速に行うことができる。
【０００９】
また、請求項２に係る船舶の操舵制御装置は、請求項１に係る発明において、前記操舵制御手段は、自動操舵モードが設定されているときに、目標方位から船首方位を減算した方位偏差に係数を乗算して操舵角目標値を算出し、算出した操舵角目標値となるように前記操舵手段の操舵角を制御するように構成されていることを特徴としている。
【００１０】
この請求項２に係る発明では、通常航行モードでは操舵角指令値出力手段から出力される操舵角指令値に基づいて操舵手段の操舵角を制御し、自動操舵モードでは、モード選択手段で設定した目標方位から方位検出手段で検出した船首方位を減算した方位偏差に係数を乗算して操舵角目標値を算出し、この操舵角目標値となるように操舵手段の操舵角を制御するので、通常航行モード及び自動操舵モードの何れにおいても操舵角制御を行うことができる。
【００１１】
さらに、請求項３に係る船舶の操舵制御装置は、請求項１に係る発明において、自船の現在位置を検出する現在位置検出手段と、自船の目標位置を設定する目標位置設定手段とを有し、前記操舵制御手段は、自動操舵モードで、前記目標位置設定手段で目標位置が設定されたときに、当該目標位置から前記現在位置をして目標方位を算出し、算出した目標方位から船首方位を減算した方位偏差に係数を乗算して操舵角目標値を算出し、算出した操舵角目標値となるように前記操舵手段の操舵角を制御するように構成されていることを特徴としている。
【００１２】
この請求項３に係る発明では、自動操舵モードで、設定した目標位置まで自動操舵で航行する場合に、目標位置から現在位置を減算して目標方位を算出するので、この目標方位と船首方位とから操舵舵角制御値を算出し、この操舵角制御値に基づいて操舵手段の操舵角を制御することができ、通常航行モード及び目標位置を設定する自動操舵モードの何れにおいても操舵角制御を行うことができる。
【００１３】
さらにまた、請求項４に係る船舶の操舵制御装置は、請求項１乃至３の何れかの発明において、前記モード変更手段は、自動操舵モードで、操舵角指令値出力手段の操舵角指令値が所定値以上変化したときに自動操舵モードを解除するように構成されていることを特徴としている。
この請求項４に係る発明では、自動操舵モードで、操舵角指令値出力手段が操作されて、操舵角指令値が所定値以上変化したときに自動操舵モードを解除するので、操縦者の自動操舵モード解除する意志の有無を確実に判別することができる。
【００１４】
なおさらに、請求項５に係る船舶の操舵制御装置は、請求項１乃至４の何れかの発明において、前記操舵角指令値出力手段、方位検出手段、モード選択手段及び操舵制御手段がネットワークを介して接続され、各手段間でデータ送受信を行うように構成されていることを特徴としている。
この請求項５に係る発明では、操舵角指令値出力手段、方位検出手段、モード選択手段及び操舵制御手段がネットワークを介して接続されているので、各手段間で必要とするデータの収集を容易に行うことができると共に、配線を簡略化することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明による船舶の推進制御装置の一実施形態を示す概略構成図、図２は船体の側面図である。
図中、１は船体であって、その船尾に船外機２が取付けられ、この船外機２には内蔵するエンジン３を電子制御する電子コントロールユニット機能を有するエンジンコントロールノード４と、前後進切換えを制御するシフトコントロールノード５とが設けられている。また、船体１の船尾の船底には船速を検出する船速検出手段としての羽根車式の船速センサ６が配設され、この船速センサ６で検出した船速データを送信する船速ノード７が設けられている。
【００１６】
一方、船体１の船首側には、船外機２に対して、スロットル開度及びシフト切換えを指示する船速指令値設定手段としてのリモコンレバー８が配設され、このリモコンレバー８の左前面側にステアリングホイール９と、キースイッチＫＳ、方位メータＳＭ、自動操舵操作盤ＯＰ等を配設した操作盤ユニット１０が配設されている。リモコンレバー８にはスロットル開度指令データ及びシフト指令データを送信するリモコンノード１１が設けられ、ステアリングホイール９にもその回転角に対応する操舵角指令値を送信する操舵ノード１２が設けられ、操作盤ユニット１０にも、キースイッチ信号及び自動操舵用データを送信すると共に、方位データ等を受信する操作盤ノード１３が設けられている。ここで、リモコンレバー８は、図２に示すように、中立位置Ｎ、トロール（前進）位置Ｆ、バックトロール（後進）位置Ｒ、トロール加速領域ＧＦ及びバックトロール加速領域ＧＲを選択可能になっており、リモコンレバー８の回動角度を検出する例えばロータリポテンショメータ、光学式エンコーダ等で構成される回動位置センサ８ａを備えている。
【００１７】
そして、エンジンコントロールノード４、シフトコントロールノード５、船速ノード７、リモコンノード１１、操舵ノード１２、操作盤ノード１３がローカルエリアネットワークの一種であるコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ：Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）を構成する伝送路としてのバス１５に接続されている。このバス１５には各ノード４、５、７、１１〜１３の物理アドレスを管理するネットワーク管理手段としてのネットワーク管理ノード１６が接続されている。
【００１８】
ここで、各ノード４、５、７、１１〜１３には、ノードの種別毎に識別可能な種別ＩＤが設定されていると共に、部品番号、製造番号及びメーカー番号が設定され、これらが内蔵された記憶装置に記憶され、ネットワークの立ち上げ時に各ノード４、５、７、１１〜１３から種別ＩＤ及び製造番号を所定の送信フレームに書込んでネットワーク管理ノード１６に送信することにより、このネットワーク管理ノード１６で、ネットワーク間でのデータ送受信に必要な物理アドレスの割り当てを行う。また、バス１５はツイストペア電線等で構成され、伝送方式としては例えばＣＳＭＡ／ＣＤ（Ｃａｒｒｉｅｒ　Ｓｅｎｓｅ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）伝送方式等を用いてデータの多重伝送を行う。
【００１９】
船外機２は、図１及び図２に示すように、船体１の船尾１ａに配設したクランプブラケット１７に、スイベルアーム１８を介してチルト軸１８ａ周りに回動可能に枢支され、且つスイベルアーム１８に固定したピボット軸１９周りに回動可能に枢支され、ピボット軸１９に操舵手段としての操舵機構２０が設けられている。
【００２０】
この操舵機構２０は、ピボット軸１９に固定された扇状のウォームホイール２０ａと、このウォームホイール２０ａに噛合するウォーム２０ｂと、このウォーム２０ｂを回転駆動する後述するエンジン４の下部ケース２３に取付けられた電動モータ２０ｃと、この電動モータ２０ｃを入力される操舵角制御値θｃに基づいて正逆転駆動するモータ駆動回路２０ｄとで構成され、モータ駆動回路２０ｄで、例えば電動モータ２０ｃを正転駆動することにより、船外機２がピボット軸１９周りに反時計方向に回動し、逆転駆動することにより、船外機２がピボット軸１９周りに時計方向に回動する。そして、船外機２の操舵角が操舵角センサ２１によって検出され、船外機２が後述する推進軸２６を船体２の前後方向中心線と一致させた中立位置で“０”となり、これより船外機２がピボット軸１９を中心として図１で見て反時計方向に回動したときにその回動角に応じた正の値となり、逆に時計方向に回動したときにその回動角に応じた負の値となる操舵角検出値θｄを出力する。
【００２１】
この船外機２は、図２に示すように、推進機２２が配設された下部ケース２３にエンジン３を搭載した構造のものである。推進機２２は、エンジン３のクランク軸３０に連結されて垂直方向に延びるドライブシャフト２４の下端に傘歯車機構２５を介して推進軸２６を連結し、この推進軸２６の後端にプロペラ２７を結合した構成となっている。
【００２２】
ここで、傘歯車機構２５は、ドライブシャフト２４に装着された駆動傘歯車２５ａと、推進軸２６に回転自在に装着された駆動傘歯車２５ａに噛合された前進傘歯車２５ｂ及び後進傘歯車２５ｃとから構成されている。
推進機２２には、前後進切換装置２８が配設されている。この前後進切換装置２８は、例えば電動モータで構成されるアクチュエータ２８ａによって回転駆動され、上下方向に延長するシフトロッド２８ｂと、このシフトロッド２８ｂに連結されたドッグクラッチ２８ｃとを有し、ドッグクラッチ２８ｃによって前進歯車２５ｂ及び後進歯車２５ｃの何れかを推進軸２６に結合する前進状態及び後進状態の何れか又は両方とも結合しない中立状態に切換制御する。そして、シフトロッド２８ｂにその回転角を検出して実際のシフト状態を検出する例えば光学式、磁気式等のエンコーダで構成されるにシフト状態センサ２８ｄが設けられている。
【００２３】
エンジン３は、水冷式４サイクル４気筒エンジンであり、クランク軸３０を走行時に略垂直をなすように縦向きに配置して構成されており、このクランク軸３０の下端に前記ドライブシャフト２４の上端が連結されている。エンジン３は、シリンダブロック３１に形成された気筒３１ａ内にピストン３２を挿入配置すると共に、ピストン３２をコンロッド３３でクランク軸３０に連結した構造を有する。
【００２４】
シリンダブロック３１の船体前後方向に見て後側面にはシリンダヘッド３４が締結されている。気筒３１ａ及びシリンダヘッド３４で形成された燃焼室３４ａには点火プラグ３５が装着されている。また、各燃焼室３４ａに連通する排気ポート３６及び吸気ポート３７には、それぞれ排気バルブ３８及び吸気バルブ３９が配設されており、これら各バルブ３８、３９はクランク軸３０と平行に配設されたカム軸４０、４１により開閉駆動される。なお、３５ａは点火コイル、３５ｂはイグナイタである。
【００２５】
また、排気ポート３６には排気マニホールド４２が接続されており、排気ガス排気マニホールド４２から下部ケース２３を通って推進機２２の後端から排出される。
さらに、各吸気ポート３７には吸気管４３が接続され、この吸気管４３内にはスロットル開度がアクチュエータ４４ａによって調整される電子制御スロットル弁４４が配設されている。また、シリンダヘッド３４の各吸気ポート３７に望む部分には燃料噴射弁４５が挿入配置されており、この燃料噴射弁４０の噴射口は吸気ポート３７の開口を指向している。
【００２６】
エンジン３はエンジンコントロールノード４に内蔵された後述するマイクロコンピュータ７８で構成されるエンジンコントロールユニット４６を備えている。このエンジンコントロールユニット４６は、操舵機構２０の操舵角センサ２１、クランク軸３０の回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段としてのエンジン回転速度センサ４７、吸気圧センサ４８、電子制御スロットル弁４４のスロットル開度を検出するスロットル開度センサ４９、エンジン温度センサ５０、気筒判別センサ５１からの検出値、ジャイロコンパス等の方位を検出する方位センサ５２からの方位検出値ＡＺｄ、現在位置（緯度、経度）を検出する全地球測位システム（ＧＰＳ）５３からの現在位置検出値Ｐｄが直接入力されると共に、バス１５を介して入力される船速センサ６の船速検出値、リモコンレバー８で選択されたスロットル開度指令値、ステアリングホイール９の操舵角指令値θｒ、操作盤ノード１３の方位指令値ＡＺｒ、位置指令値Ｐｒ等がバス１５を介して入力され、エンジン回転速度センサ４７で検出するエンジン回転速度及びその他の各検出値から予め記憶された運転制御マップに基づいて、電子制御スロットル弁４４のスロットル開度、燃料噴射弁４５の燃料噴射量及び噴射時期、点火プラグ３５の点火時期を制御して、エンジン回転速度制御を行うと共に、操舵角指令値θｒ、操舵角検出値θｄ、方位検出値ＡＺｄ、現在位置検出値Ｐｄ、方位指令値ＡＺｒ、位置指令値Ｐｒに基づいて操舵角制御値θｃを操舵機構２０のモータ駆動回路２０ｄに出力する操舵制御を行う。
【００２７】
一方、前後進切換装置２８のアクチュエータ２８ａは、シフトコントロールノード５に内蔵された後述するマイクロコンピュータ７８で構成されるシフトコントロールユニット６０によって回転駆動される。このシフトコントロールユニット６０は、リモコンレバー８で前進位置、後進位置及び中立位置の何れかが選択されると、これらに応じたシフト位置検出データがバス１５を介して伝送され、シフト位置検出データが前進位置を表すときには、前進傘歯車２５ｂを駆動傘歯車２５ａに噛合させるようにシフトロッド２８ｂを回動させてドッグクラッチ２８ｃ作動させ、シフト位置検出データが後進位置を表すときには、後進傘歯車２５ｃを駆動傘歯車２５ａに噛合させるようにシフトロッド２８ｂを回動させてドッグクラッチ２８ｃを作動させ、シフト位置検出データが中立位置を表すときには、前進傘歯車２５ｂ及び後進傘歯車２５ｃが共に駆動傘歯車２５ａから離間するようにシフトロッド２８ｂを回動させてドッグクラッチ２８ｃを作動させる。
【００２８】
さらに、エンジンコントロールノード４及びシフトコントロールノード５のそれぞれは、図３に示すように、伝送路１５に接続されるバスインタフェース回路７１と、送信バッファ７２、受信バッファ７３を有する通信制御回路７４、演算処理装置７５、入力ポート７６及び出力ポート７７を有するマイクロコンピュータ７８と、このマイクロコンピュータ７８の入力ポート７６に接続された入力回７９と、マイクロコンピュータ７８の出力ポート７７に接続された出力回路８０とを備えている。ここで、エンジンコントロールノード４では入力回路７９にエンジン回転速度センサ４７、吸気圧センサ４８、スロットル開度センサ４９、エンジン温度センサ５０、気筒判別センサ５１、方位センサ５２、全地球測位システム５３が接続され、出力回路８０に電子制御スロットル弁、インジェクタ、点火プラグ等のエンジン制御機器及び操舵機構２０の駆動モータ２０ｃが接続され、マイクロコンピュータ７８は、伝送路１５を介して入力されるスロットル開度指令値及びシフト指令値と、入力回路７９から入力されるエンジン回転速度及び実スロットル開度等に基づいて電子制御スロットル弁のスロットル開度検出値、インジェクタの燃料噴射量、点火プラグの点火時期等を制御するエンジン制御処理を行うと共に、操舵角指令値θｒ、方位検出値ＡＺｄ、現在位置検出値Ｐｄ、方位指令値ＡＺｒ、位置指令値Ｐｒに基づいて操舵機構２０の駆動モータ２０ｃを制御する操舵角制御値θｃをモータ駆動回路２０ｄに出力する操舵制御処理を行い、さらに入力回路７９から入力されるエンジン回転速度Ｎｅをデータフィールドに格納したデータフレームを形成して、これをバス１５に送信する。また、シフトコントロールノード５では、入力回路７９に前後進切換装置のシフト状態センサ２８ｄが接続され、出力回路８０に前後進切換装置の電動モータが接続され、マイクロコンピュータ７８は伝送路１５を介し入力されるシフト指令値Ｓｒ、スロットル開度検出値ＴＨｄ及びエンジン回転速度Ｎｅに基づいて前後進切換装置を推進領域（前進領域又は後進領域）から中立領域へ又はその逆へシフト制御すると共に、現在の実シフト領域Ｓａをデータフィールドに格納したデータフレームを形成してバス１５に送信する。
【００２９】
また、船速ノード７、リモコンノード１１、操舵ノード１２のそれぞれは、図４に示すように、伝送路１５に接続されるバスインタフェース回路８１と、送信バッファ８２、受信バッファ８３を有する通信制御回路８４、ポート制御回路８５、及び入力ポート８６を有する通信コントローラ８７と、この通信コントローラ８７の入力ポート８６に接続された各種センサが接続される入力回路８８とを備えている。そして、船速ノード７では船速センサ６で検出した船速データを送信フレームのデータ領域に格納してバス１５に送信し、リモコンノード１１ではリモコンレバー８の回動角を検出する回動角センサ８ａの回動角検出値θに基づいてリモコンレバー８で選択したシフト位置を表すシフト指令値Ｓｒ及びスロットル開度指令値ＴＨｒを算出し、算出したシフト指令値Ｓｒ及びスロットル開度指令値ＴＨｒをデータフィールドに格納したデータフレームを作成し、作成したデータフレームをバス１５に送信し、操舵ノード１２では、ステアリングホイール９の回転角を例えばロータリポテンショメータで検出し、ステアリングホイール９が中立位置を表すときに“０”、この中立位置から右切りしたときにその操舵角に応じた正の値、中立位置から左切りしたときにその操舵角に応じた負の値をそれぞれ表す操舵角指令値θｒをデータフィールドに格納したデータフレームを作成し、作成したデータフレームをバス１５に送信する。
【００３０】
さらに、操作盤ノード１３は、図５に示すように、伝送路１５に接続されるバスインタフェース回路９１と、送信バッファ９２、受信バッファ９３を有する通信制御回路９４、ポート制御回路９５、入力ポート９６及び出力ポート９７を有する通信コントローラ９８と、この通信コントローラ９８の入力ポート９６に接続されたキースイッチＫＳ、自動操舵操作盤ＯＰの方位目標値ＡＺｔ及び位置目標値Ｐｔを入力するテンキー等の入力部及び液晶表示器等の表示部を有する自動操舵目標値入力器ＳＳ、自動操舵選択スイッチＡＰ等の入力機器が接続される入力回路９９と、通信コントローラ９８の出力ポート９７に接続された方位メータＡＭ、現在位置表示器ＰＤ等の各種表示器が接続される出力回路１００とを備えている。この操作盤ノード１３では、自動操舵操作盤ＯＰの自動操舵目標値入力器ＳＳで方位目標値ＡＺｔ又は位置目標値Ｐｔを入力した後に、自動操舵選択スイッチＡＰがオン状態となったときに、所定時間間隔で、方位目標値ＡＺｔ又は位置目標値Ｐｔをデータフィールドに格納したデータフレームを形成し、このデータフレームをバス１５に送信する。
【００３１】
さらにまた、ネットワーク管理ノード１６は、図６に示すように、伝送路１５に接続されるバスインタフェース回路１０１と、送信バッファ１０２、受信バッファ１０３を有する通信制御回路１０４、演算処理装置１０５、記憶装置１０６を有するマイクロコンピュータ１０７とを備えている。ここで、記憶装置１０６には、ノードの種別とこれに対応する種別ＩＤとの関係を表す種別リストと、各ノードに割り当てる物理アドレスと割り当てたノードの種別ＩＤ及び製造番号との関係を表す物理アドレスリストとを記憶している。そして、ネットワーク管理ノード１６では、ネットワークの立ち上げ時に各ノード４、５、７、１１〜１３から種別ＩＤ及び製造番号を書き込んだ所定のデータフレームの送信を要求し、各ノードから送信フレームを受信したときに、ネットワーク間でのデータ送受信に必要な物理アドレスの割り当てを行うと共に、ネットワークの立ち上げ時以降にネットワークに参加するノードについても上記データフレームを受信したときに物理アドレスの割り当てを行う。
【００３２】
そして、エンジンコントロールノード４のマイクロコンピュータ７８では、図７に示す操舵制御処理を実行する。
この操舵制御処理は、キースイッチＫＳがオン状態となって図示しないメインリレーが作動状態となってエンジンコントロールノード４に電源が投入されたときに、所定時間（例えば５０ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込処理として実行され、先ず、ステップＳ１で、操舵ノード１２から送信されたデータフレームのデータフィールドに格納された操舵角指令値θｒを読込み、次いでステップＳ２に移行して、操作盤ノード１３から自動操舵操作盤ＯＰの操舵目標値入力器ＳＳで入力した方位目標値ＡＺｔ又は位置目標値Ｐｔをデータフィールドに格納したデータフレームを受信したか否かを判定し、データフィールドに方位目標値ＡＺｔ又は位置目標値Ｐｔが格納されていないときには、通常操舵モードが選択されているものと判断してステップＳ３に移行する。
【００３３】
このステップＳ３では、モード変更が行われたか否かを表すモード変更フラグＦＭをモード変更が行われないことを表す“０”にリセットすると共に、自動操舵モードを継続しているか否かを表す自動操舵状態フラグＦＣを自動操舵モードを継続していないことを表す“０”にリセットしてからステップＳ４に移行する。
【００３４】
このステップＳ４では、操舵角センサ２１で検出した操舵角検出値θｄを読込み、次いでステップＳ５に移行して、ステップＳ２で読込んだ操舵角指令値θｔから操舵角検出値θｄを減算して操舵角制御値θｃ（＝θｒ−θｄ）を算出し、算出した操舵角制御値θｃを操舵機構２０のモータ駆動回路２０ｄに出力してからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
【００３５】
一方、前記ステップＳ２の判定結果が、操作盤ノード１３から方位目標値ＡＺｔ又は位置目標値Ｐｔをデータフィールドに格納したデータフレームを受信したときには、自動操舵行モードが選択されたものと判断してステップＳ６に移行して、前記自動操舵状態フラグＦＣが自動操舵モードを継続していることを表す“１”にセットされているか否かを判定し、これが“１”にセットされているときには後述するステップＳ９移行し、“０”にリセットされているときにはステップＳ７に移行する。
【００３６】
このステップＳ７では、自動操舵状態フラグＦＣを“１”にセットしてからステップＳ８に移行し、現在の操舵角指令値θｒを操舵角基準値θｒ０として記憶してからステップＳ１０に移行する。
一方、ステップＳ９では、モード変更フラグＦＭが自動操舵モードを維持する“０”にリセットされているか否かを判定し、これが“０”にリセットされているときにはステップＳ１０に移行し、“１”にセットされているときには通常航行モードに移行するものと判断して前記ステップＳ４に移行する。
【００３７】
また、ステップＳ１０では、前記ステップＳ８で記憶した操舵角基準値θｒ０から現在の操舵角指令値θｒを減算した値の絶対値でなる操舵角偏差量Δθｒ（＝｜θｒ０−θｒ）が予め設定した変化量閾値Δθｒｓ以上であるか否かを判定し、Δθｒ≧Δθｒｓであるときには、ステアリングホイール９が操作されて操縦者の意志によって自動操舵モードを解除するものと判断してステップＳ１１に移行し、モード変更フラグＦＭを“１”にセットしてからタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰し、Δθｒ＜Δθｒｓであるときにはステアリングホイール９が操作されておらず、自動操舵モードを継続するものと判断してステップＳ１２に移行する。
【００３８】
このステップＳ１２では、操作盤ノード１３から方位目標値ＡＺｔを受信しているか否かを判定し、方位目標値ＡＺｔを受信しているときには、方位を方位目標値に合わせる方位制御モードであると判断してステップＳ１３に移行し、方位センサ５２から方位検出値ＡＺｄを読込んでから後述するステップＳ１６に移行し、方位目標値ＡＺｔではなく位置目標値Ｐｔを受信しているときには、ステップＳ１４に移行して、全地球測位システム５３から現在の位置検出値Ｐｄを読込むと共に、方位センサ５２から方位検出値ＡＺｄを読込み、次いでステップＳ１５に移行して、位置目標値Ｐｔと現在の位置検出値Ｐｄとに基づいて下記（１）式の演算を行って方位目標値ＡＺｔを算出し、これを演算処理ユニット７５に内蔵したメモリの方位目標値記憶領域に更新記憶してからステップＳ１６に移行する。
【００３９】
ＡＺｔ＝ｔａｎ^−１（ΔＬａ／ΔＬｏ）　…………（１）
ここで、ΔＬａは位置目標値Ｐｔの緯度Ｌａｔから位置検出値Ｐｄの緯度Ｌａｄを減算した緯度偏差、ΔＬｏは位置目標値Ｐｔの経度Ｌｏｔから位置検出値Ｐｄの経度Ｌｏｄを減算した経度偏差である。
ステップＳ１６では、方位目標値ＡＺｔと現在の方位検出値ＡＺｄとに基づいて下記（２）式の演算を行って操舵角制御値θｃを算出し、これを演算処理ユニット７５に内蔵したメモリの操舵角制御値記憶領域に更新記憶する。
【００４０】
θｃ＝（ＡＺｔ−ＡＺｄ）×Ｋａ＋α…………（２）
ここで、Ｋａは方位偏差を操舵角制御値に換算するための係数であり、αは補正係数である。
次いで、ステップＳ１７に移行して、操舵角制御値θｃの絶対値が予め設定した制御閾値θｃｓ以上であるか否かを判定し、｜θｃ｜＜θｃｓであるときには後述するステップＳ２１にジャンプし、｜θｃ｜≧θｃｓであるときにはステップＳ１８に移行する。ここで、制御閾値θｃｓは、自船の旋回半径が急変することがなく緩やかな方位変化となるような値に設定されている。
【００４１】
ステップＳ１８では、操舵角制御値θｃが正即ち右切り状態であるか否かを判定し、Δθｃ＞０即ち右切り状態であるときにはステップＳ１９に移行して、正の制御閾値＋θｃｓを今回の操舵角制御値θｃとして設定し、設定した操舵角制御値θｃをメモリの操舵角制御値記憶領域に更新記憶してからステップＳ２１に移行し、Δθｃ≦０であるときにはステップＳ２０に移行して、負の制御閾値−θｃｓを今回の操舵角制御値θｃとして設定し、設定した操舵角制御値θｃをメモリの操舵角制御値記憶領域に更新記憶してからステップＳ２１に移行する。
【００４２】
このステップＳ２１ではメモリの操舵角制御値記憶領域に記憶されている今回の操舵角制御値θｃを読み出し、これをモータ駆動回路２０ｄに出力してから前記ステップＳ２に戻る。
この図７の処理のうち、ステップＳ１〜Ｓ７、Ｓ１２〜Ｓ２１の処理が操舵制御手段に対応し、ステップＳ７〜Ｓ１１の処理がモード変更手段に対応している。
【００４３】
また、操作盤ノード１３のポート制御回路９５では、図８に示す送信制御処理を実行する。
この送信制御処理は、操作盤ノード１３に電源が投入されたときに、所定時間（例えば５０ｍｓｅｃ）毎のタイマ割込み処理として実行され、先ず、ステップＳ３１で、自動操舵選択スイッチＡＰがオフ状態であるか否かを判定し、これがオフ状態であるときにはステップＳ３２に移行して、自動操舵モードが選択されたか否かを表す自動操舵選択フラグＦＳを自動操舵モードを選択しないことを表す“０”にリセットしてからステップＳ３３に移行して、データフィールドに自動操舵目標値入力器ＳＳで設定された方位目標値ＡＺｔ及び位置目標値Ｐｔを格納しないデータフレームをバス１５に送信してからタイマ割込み処理を終了して、所定のメインプログラムに復帰する。
【００４４】
また、前記ステップＳ３１の判定結果が、自動操舵選択スイッチＣＳがオン状態であるときにはステップＳ３４に移行して、自動操舵選択フラグＦＳが“１”にセットされているか否かを判定し、これが“１”にセットされているときには後述するステップＳ３８にジャンプし、“０”にリセットされているときにはステップＳ３５に移行する。
【００４５】
このステップＳ３５では、自動操舵目標値入力器ＳＳで方位目標値ＡＺｔ及び位置目標値Ｐｔの何れかが設定済みであるか否かを判定し、これらが未設定であるにはステップＳ３６に移行して、方位目標値ＡＺｔ及び位置目標値Ｐｔが未設定であることを表すガイダンス情報を自動操舵目標値入力器ＳＳの液晶表示器等に表示してから前記ステップＳ３２に移行し、方位目標値ＡＺｔ及び位置目標値Ｐｔの何れかが設定済みであるときにはステップＳ３７に移行して、自動操舵選択フラグＦＳを“１”にセットしてからステップＳ３８に移行する。
【００４６】
このステップＳ３８では、自動操舵目標値入力器ＳＳで設定した方位目標値ＡＺｔ又は位置目標値Ｐｔをデータフィールドに格納したデータフレームを作成し、これをバス１５に送信してからタイマ割込み処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。
この図８の処理と自動操舵操作盤ＯＰとがモード選択手段に対応している。
【００４７】
次に、上記実施形態の動作を説明する。
今、キースイッチＫＳがオフ状態にあって、各ノード４，５，７，１１〜１３，１６やその他機器に対する電源が遮断されていると共に、リモコンレバー８が中立位置Ｎに操作されていて、左舷を桟橋に接岸した停船状態にあるものとする。この停船状態で、操縦者が乗船し、操縦者がキースイッチＫＳをオン状態とすることにより、各ノード４，５，７，１１〜１３，１６やその他機器に対して電源が投入され、これによってネットワーク管理ノード１６で、ノード４，５，７，１１〜１３に対してデータの送受信に必要な物理アドレスの割り当てを行うことにより、各ノード４，５，７，１１〜１３間でデータ送受信が可能となる。
【００４８】
このとき、リモコンレバー８が中立位置にあることにより、リモコンノード１１から出力されるスロットル開度指令値ＴＨｒが全閉を表す“０”％となると共に、シフト指令値Ｓｒが中立位置Ｎを表し、これらスロットル開度指令値ＴＨｒ及びシフト指令値Ｓｒがデータフィールドに格納されたデータフレームがバス１５に送信される。
【００４９】
このため、エンジンコントロールノード４で、先ず、リモコンノード１１から送信される送信フレームに含まれるスロットル開度指令値ＴＨｒを読込むと共に、スロットル開度センサ４９で検出したスロットル開度検出値ＴＨｄを読込み、このスロットル開度検出値ＴＨｄをスロットル開度指令値ＴＨｒに一致させるスロットル開度制御値ＴＨｃを算出し、このスロットル開度制御値ＴＨｃを電子制御スロットル弁４４のアクチュエータ４４ａに出力する。このとき、スロットル開度指令値ＴＨｒが“０”であり、スロットル開度検出値ＴＨｄも“０”であるので、スロットル開度制御値ＴＨｃも“０”となり、電子制御スロットル弁４４が全閉状態に制御される。
【００５０】
一方、操舵ノード１２で、ステアリングホイール９の操舵位置に応じた操舵角指令値θｒをデータフィールドに格納したデータフレームをバス１５に送信すると共に、操作盤ノード１３では、自動操舵操作盤ＯＰの自動操舵選択スイッチＡＰがオフ状態にあると共に、自動操舵目標値入力器ＳＳで方位目標値ＡＺｔ及び位置目標値Ｐｔが共に“０”にリセットされており、図８の送信制御処理が実行されたときに、ステップＳ３１からステップＳ３２に移行して、自動操舵選択フラグＦＳが“０”にリセットされると共に、ステップＳ３３でデータフィールドに方位目標値ＡＺｔ及び位置目標値Ｐｔを格納しないデータフレームをバス１５に送信する。
【００５１】
このため、エンジンコントロールノード４では、図７の操舵制御処理を実行することにより、操舵ノード１２から送信されるデータフレームから操舵角指令値θｒを抽出し（ステップＳ１）、次いで操作盤ノード１３から送信されるデータフレームのデータフィールドに方位目標値ＡＺｔ及び位置目標値Ｐｔが格納されていないので、ステップＳ３に移行して、モード切換フラグＦＭ及び自動操舵状態フラグＦＣを共に“０”にリセットしてから操舵角検出値θｄを読込み（ステップＳ４）、次いで操舵角指令値θｔから操舵角検出値θｃを減算して操舵角制御値θｃを算出し、これを操舵機構２０のモータ駆動回路２０ｄに出力する（ステップＳ５）。したがって、このモータ駆動回路２０ｄで電動モータ２０ｃが駆動制御されて船外機２がピボット軸１９を中心として操舵角指令値θｒに応じて回動される。このとき、ステアリングホイール９が中立位置にある場合には、操舵角指令値θｒが“０”となる。この状態で、船外機２が、その操舵機構２０のウォーム２０ｂがウォームホイール２０ａの中央位置に噛合し、推進軸２６を船体１の前後方向中心線と一致する中立位置であるときには、操舵角センサ２１から出力される操舵角検出値θｄも“０”となり、ステップＳ５で算出される操舵角制御値θｃも“０”となる。この操舵角制御値θｃがモータ駆動回路２０ｄに出力されることにより、このモータ駆動回路２０ｄから駆動電流の出力が停止されて、電動モータ２０ｃを停止状態に維持する。
【００５２】
この状態で、キースイッチＫＳをスタート位置に切り換えることにより、エンジン３が始動され、スロットル開度が全閉状態に維持されるので、エンジン３がアイドル回転速度で回転される。このとき、シフト指令値Ｓｒが中立位置Ｎであり、シフトコントロールノード５で、前後進切換装置２８のアクチュエータ２８ａが前進傘歯車１５ｂ及び後進傘歯車１５ｃが駆動傘歯車１５ａから離間した中立領域に制御されているので、エンジン３の出力が推進装置２２に伝達されず、停船状態を維持する。
【００５３】
この状態からステアリングホイール９を離岸するために右切りすると、これに応じて操舵ノード１２から正方向に増加する操舵角指令値θｒがデータフィールドに格納されたデータフレームがバス１５に送信される。このため、エンジンコントロールノード４で図７の操舵制御処理によって、ステップＳ５で操舵角指令値θｒが操舵角検出値θｄより大きな値となるので、正の操舵制御値θｃが算出され、これがモータ駆動回路２０ｄに出力されるので、このモータ駆動回路２０ｄから電動モータ２０ｃを正転駆動させる駆動電流が出力される。このため、船外機２図１で見てピボット軸１９を中心として反時計方向に回動されて桟橋からの離岸が可能な右旋回可能な状態となる。
【００５４】
この状態でリモコンレバー８をトロール位置Ｆからトロール加速領域ＧＦに切換えると、これに応じて選択されたトロール加速領域ＧＦの位置に応じたスロットル開度指令値ＴＨｒとトロール位置Ｆを表すシフト指令値Ｓｒがデータフィールドに格納されたデータフレームがバス１５に送信される。
このデータフレームをシフトコントロールノード５で受信すると、このシフトコントロールノード５で前後進切換装置２８のアクチュエータ２８ａを例えば正転駆動して、前進傘歯車１５ｂを駆動傘歯車１５ａに噛合させるトロール領域に切換えてエンジン３の回転出力を推進装置２２に伝達する。
【００５５】
これと同時に、エンジンコントロールノード４で、スロットル開度検出値ＴＨｄをスロットル開度指令値ＴＨｒに一致させるスロットル開度制御値ＴＨｃを算出し、これを電子制御スロットル弁４４のアクチュエータ４４ａに出力することにより、この電子制御スロットル弁４４のスロットル開度がスロットル開度指令値ＴＨｒに応じて開方向に制御される。これに応じて、エンジン回転速度が増加してトロール航行が開始される。
【００５６】
その後、ステアリングホイール９を操舵しながら例えば外洋を航行する状態となって、例えば所望の方位目標値ＡＺｔを設定して自動操舵を行う場合には、操縦者が自動操舵操作盤ＯＰの自動操舵目標値入力器ＳＳで方位目標値ＡＺｔを設定し、この方位目標値ＡＺｔの設定が完了してからステアリングホイール９から手を離して非操舵状態としてから自動操舵選択スイッチＡＰをオン状態とすると、操作盤ノード１３のポート制御回路９５における図８の送信制御処理で、自動操舵選択スイッチＡＰがオン状態となることにより、ステップＳ３１からステップＳ３４に移行し、自動操舵モードフラグＦＳが“０”にリセットされているので、ステップＳ３５に移行して、目標値が設定済みか否かを判定し、方位目標値ＡＺｔが設定されているので、ステップＳ３７に移行して、自動操舵モードフラグ３７を“１”にセットしてからステップＳ３８に移行して、方位目標値ＡＺｔをデータフィールドに格納したデータフレームをバス１５に送信する。
【００５７】
このため、この操作盤ノード１３から送信されたデータフレームをエンジンコントロールノード４で受信すると、図７の操舵制御処理において、データフィールドに方位目標値ＡＺｔが格納されているので、ステップＳ２からステップＳ６に移行し、自動操舵状態フラグＦＣが“０”にリセットされているので、ステップＳ７に移行して、自動操舵状態フラグＦＣを“１”にセットすると共に、ステップＳ８で現在の操舵角指令値θｒを操舵角基準値θｒ０としてメモリに記憶してからステップＳ１０に移行する。
【００５８】
このとき、ステアリングホイール９が非操舵状態であるので、操舵角指令値θｒは殆ど変化することがなく、略操舵角基準値θｒ０を維持することから、Δθｒ＜Δθｒｓとなり、ステップＳ１０からステップＳ１２に移行し、位置目標値ＡＺｔを受信していることからステップＳ１３に移行して、方位センサ５２で検出した方位検出値ＡＺｄを読込んでからステップＳ１６に移行する。
【００５９】
このため、前記（２）式の演算を行って、方位目標値ＡＺｔから現在の方位検出値ＡＺｄを減算した方位偏差に係数Ｋａを乗算し、これに補正係数βを加算することにより、操舵角制御値θｃを算出する。
このとき、方位目標値ＡＺｔと現在の方位検出値ＡＺｄとの方位偏差が少なく、算出される操舵角制御値θｃが操舵角閾値θｃｓより小さい場合には、ステップＳ１７から直接ステップＳ２１に移行して、ステップＳ１６で算出した操舵角制御値θｃを操舵機構２０のモータ駆動回路２０ｄに出力することにより、操舵機構２０の電動モータ２０ｃが正転又は逆転駆動されて、船外機２が反時計方向又は時計方向に、方位検出値ＡＺｄを方位目標値ＡＺｔに一致させるように回動される。
【００６０】
ところが自動操舵モードとしたときの方位目標値ＡＺｔと方位センサ５２で検出した方位検出値ＡＺｄとの方位偏差が大きいときには、ステップＳ１７からステップＳ１８に移行し、操舵角制御値θｃが正（又は負）であるときには、ステップＳ１９に移行して、正（又は負）の制御閾値θｃｓを現在の操舵角制御値θｃとして設定し、これをメモリの操舵角制御値記憶領域に更新記憶するので、ステップＳ１６で算出される操舵角制御値θｃより小さい操舵角制御値θｃがモータ駆動回路２０ｄに出力される。このため、船外機２の反時計方向（又は時計方向）の回動角が抑制されることにより、急旋回を防止して緩やかな方位変更動作が行われる。
【００６１】
その後、方位目標値ＡＺｔと方位検出値ＡＺｄとが一致するとステップＳ１６で算出される操舵角制御値θｃが略“０”となり、これがモータ駆動回路２０ｄに出力されるので、このモータ駆動回路２０ｄで電動モータ２０ｃへの駆動電流の出力が停止され、以後、方位目標値ＡＺｔを維持する自動操舵モードが継続される。
【００６２】
この自動操舵モードで、自船の進行方向の航路上に他の船舶が接近することにより、衝突回避旋回動作を必要とする状態となったときには、操縦者がステアリングホイール９を接近する船舶との衝突を回避する右切り（又は左切り）方向に操舵すると、これに応じて操舵ノード１２から送信されるデータフレームに含まれる操舵角指令値θｒが増加（又は減少）し、図７の操舵制御処理で、操舵角基準値θｒ０から操舵角指令値θｒを減算した値の絶対値でなる指令値変化量Δθｒが変化量閾値Δθｒｓ以上となると、ステップＳ１０からステップＳ１１に移行して、モード変更フラグＦＭが“１”にセットされる。
【００６３】
この状態では、操作盤ノード１３では、自動操舵選択スイッチＡＰがオン状態を継続しているので、方位目標値ＡＺｔをデータフィールドに格納したデータフレームの送信を継続することから、エンジンコントロールノード４では、図７の処理において、ステップＳ２からステップＳ６に移行し、自動操舵状態フラグＦＣが“１”にセットされているので、ステップＳ９に移行する。ここで、前述したステップＳ１１でモード変更フラグＦＭが“１”にセットされているので、ステップＳ１２に移行することなくステップＳ４に移行することになり、操舵角検出値θｄを読込み、次いでステップＳ５に移行して、操舵角指令値θｒから操舵角検出値θｄを減算して正（又は負）の操舵角制御値θｃを算出し、これをモータ駆動回路２０ｄに出力することにより、電動モータ２０ｃが正転（又は逆転）駆動されて、船外機２がピボット軸１９を中心として反時計方向（又は時計方向）に回動されて、操縦者の操舵方向に応じた通常操舵モードでの旋回航行状態に直ちに復帰する。このとき、自動操舵操作盤ＯＰの自動操舵選択スイッチＡＰをオフ状態とする操作を行う必要がなく、ステアリングホイール９を操舵するだけで、自動航行モードが解除することができるので、緊急を要する衝突回避動作を迅速に行うことができる。
【００６４】
また、自動操舵モードを設定する際に、自動操舵操作盤ＯＰの自動操舵目標値入力器ＳＳで位置目標値Ｐｔを設定した場合には、この位置目標値Ｐｔをデータフィールドに格納したデータフレームがバス１５に送信されるので、このデータフレームをエンジンコントロールノード４で受信したときに、ステップＳ２からステップＳ６〜Ｓ８、Ｓ１０、Ｓ１２を経てステップＳ１４に移行し、全地球測位システム５３で検出した現在の位置検出値Ｐｄと方位センサ５２で検出した現在の方位検出値ＡＺｄとを読込み、次いでステップＳ１５に移行して、前記（１）式の演算を行って現在の位置検出値Ｐｄから位置目標値Ｐｔに向かう方位目標値ＡＺｔを算出し、この方位目標値ＡＺｔと方位検出値ＡＺｄとに基づいて前記（２）式の演算を行って操舵角制御値θｃを算出して、前述した方位モードと同様の処理を行うことにより、位置目標値Ｐｔに向かう自動操舵を行うことができる。
【００６５】
一方、自動操舵モードで、所望位置に到達して、自動操舵モードを解除するには、前述したようにステアリングホイール９を操舵するようにしてもよいが、この場合には旋回状態となるため、これを回避するためには、自動操舵操作盤ＯＰの自動操舵選択スイッチＡＰをオフ状態とする。このように自動操舵選択スイッチＡＰをオフ状態とすると、操作盤ノード１３における図８の送信制御処理で、ステップＳ３１からステップＳ３２に移行して、自動操舵選択フラグＦＳが“０”にリセットされると共に、ステップＳ３３に移行して、データフィールドに方位目標値ＡＺｔ及び位置目標値Ｐｔを格納しないデータフレームを形成し、このデータフレームをバス１５を介してエンジンコントロールノード４に送信する。
【００６６】
このため、エンジンコントロールノード４では、図７の航行制御処理で、方位目標値ＡＺｔ及び位置目標値Ｐｔを格納しないデータフレームを受信するので、ステップＳ２からステップＳ３に移行し、モードフラグＦＭを“０”にリセットしてからステップＳ４及びＳ５に移行し、操舵角指令値θｒと操舵角検出値θｄとの偏差に基づいて操舵角制御値θｃを算出する通常操舵モードによる船外機２の回動制御が行われる。
【００６７】
このように、上記実施形態によると、自動操舵操作盤ＯＰの自動操舵選択スイッチＡＰをオフ状態とした状態では、エンジンコントロールノード４で、通常操舵モードが設定され、この通常操舵モードから自動操舵操作盤ＯＰの自動操舵目標値入力器ＳＳで、方位目標値ＡＺｔ又は位置目標値Ｐｔを設定してから自動操舵選択スイッチＡＰをオン状態とすることにより、エンジンコントロールノード４で、自動操舵モードが設定される。
【００６８】
この自動操舵モードから、ステアリングホイール９を操舵して、操舵角指令値θｒが変化し、その変化量Δθｒが変化量閾値Δθｒｓ以上となると、モード変更フラグＦＭが“１”にセットされることにより、操作盤ノード１３から方位目標値ＡＺｔ又は位置目標値Ｐｔをデータフィールドに格納したデータフレームを受信している場合であっても、即座に自動操舵モードから通常操舵モードに復帰されるので、自動操舵モードを解除する際に操縦者が煩わしい操作を行うことなく、単にステアリングホイール９を操舵するだけで、直ちに自動操舵モードが解除されて通常操舵モードに移行することができる。
【００６９】
次に、本発明の第２の実施形態を図９及び図１０について説明する。
この第２の実施形態では、エンジンコントロールノード４で自動操舵モードを解除して通常航行モードに復帰する際に、操作盤ノード１３で自動操舵選択スイッチＡＰをオン状態からオフ状態に復帰させるようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態では、自動操舵操作盤ＯＰの自動操舵選択スイッチＡＰとして例えば電磁ソレノイド等で構成されるレリーズ用アクチュエータを有するセルフロック型のプッシュスイッチを適用すると共に、エンジンコントロールノード４の操舵制御処理を図９に示すように変更し、同様に操作盤ノード１３の送信制御処理を図１０に示すように変更することにより、エンジンコントロールノード４での自動操舵モード解除時に自動操舵選択スイッチＡＰをオフ状態に自動復帰させることができる。
【００７０】
すなわち、図９の操舵制御処理では、ステップＳ９を省略すると共に、ステップＳ３におけるモード変更フラグＦＭの設定を省略し、さらにステップＳ１１に代えて自動操舵解除通知をデータフィールドに格納したデータフレームを操作盤ノード１３にバス１５を介して送信するステップＳ２２を適用したことを除いては前述した第１の実施形態における図７と同様の処理を行い、図７との対応処理には同一ステップ番号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
【００７１】
また、図１０の送信制御処理では、ステップＳ３４の判定結果が、自動操舵選択フラグＦＳが“１”にセットされているときにステップＳ４０に移行して、エンジンコントロールノード４から自動操舵解除通知をデータフィールドに格納したデータフレームを受信したか否かを判定し、このデータフレームを受信していないときには前記ステップＳ３８に移行し、自動操舵解除通知をデータフィールドに格納したデータフレームを受信したときに前記ステップＳ４１に移行して、レリーズ用アクチュエータを駆動して、自動操舵選択スイッチＡＰをオフ状態に復帰させてからステップＳ３２に移行するように変更されていることを除いては第１の実施形態における図８の処理と同様の処理を行い、図８との対応処理には同一ステップ番号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
【００７２】
この図９及び図１０の処理において、ステップＳ２１の処理とステップＳ４０，Ｓ４１の処理がモード変更手段に対応し、図９のステップＳ１〜Ｓ７及びＳ１２〜Ｓ２１の処理が操舵制御手段に対応し、図１０のステップＳ３１〜ステップＳ３８の処理がモード選択手段に対応している。
この第２の実施形態によると、エンジンコントロールノード４の操舵制御処理で、ステップＳ６〜ステップＳ２１の自動操舵モード処理によって自動操舵している状態で、他船との衝突を回避するために、ステアリングホイール９を操舵することにより、そのときの指令値変化量Δθｒが変化量閾値Δθｒｓ以上となったときにエンジンコントロールノード４の図９の操舵制御処理で、ステップＳ１０からステップＳ２２に移行して、自動操舵解除通知をデータフィールドに格納したデータフレームがバス１５を介して操作盤ノード１３に送信してからタイマ割込処理を終了する。
【００７３】
操作盤ノード１３では、自動操舵操作盤ＯＰの自動操舵選択スイッチＡＰがオン状態を継続しているので、ステップＳ３１からステップＳ３４を経てステップＳ４０に移行し、エンジンコントロールノード４からの自動操舵解除通知をデータフィールドに格納したデータフレームを受信することにより、ステップＳ４１に移行して、自動操舵選択スイッチＡＰのレリーズ用アクチュエータを作動させることにより、このレリーズ用アクチュエータによって自動操舵選択スイッチＡＰのオン状態でのロック状態が解除されてオフ状態に自動復帰する。
【００７４】
このように、自動操舵選択スイッチＡＰがオフ状態に復帰することにより、ステップＳ３１からステップＳ３２に移行して、自動操舵選択フラグＦＳを“０”にリセットし、次いでステップＳ３３に移行して方位目標値ＡＺｔ及び位置目標値Ｐｔをデータフィールドに格納しないデータフレームをバス１５を介してエンジンコントロールノード４に送信する。
【００７５】
したがって、エンジンコントロールノード４では、操作盤ノード１３から方位目標値ＡＺｔ及び位置目標値Ｐｔをデータフィールドに格納しないデータフレームを受信することにより、図１０のステップＳ３からステップＳ４に移行して、自動操舵状態フラグＦＣを“０”にリセットし、次いでステップＳ４に移行して、操舵角検出値θｄを読込み、次いでステップＳ５に移行して、操舵角指令値θｒから操舵角検出値θｄを減算して操舵角制御値θｃを算出し、これを操舵機構２０のモータ駆動回路２０ｄに出力することにより、船外機２を回動させる通常航行モードに復帰する。
【００７６】
この第２の実施形態によっても、自動操舵モードで航行している状態で、ステアリングホイール９を操舵することにより、自動操舵モードを解除して通常操舵モードに即座に移行することができる。しかも、自動操舵モードを解除する際に、操作盤ノード１３で、自動操舵操作盤ＯＰの自動操舵選択スイッチＡＰのレリーズ用アクチュエータを作動させて、自動操舵選択スイッチＡＰをオン状態からオフ状態に復帰させるようにしているので、次回の定速航行モードへの移行時に、一々定速航行選択スイッチＣＳをオフ状態に復帰させる必要がなく、操縦者の手間を軽減することができる。
【００７７】
なお、上記第１及び第２の実施形態においては、自動操舵モードを解除するか否かの判断をエンジンコントロールノード４で行うようにした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、操作盤ノード１３で、操舵ノード１２から送信される操舵角指令値θｒをデータフィールドに格納したデータフレームを受信して、図１１に示すように、ステップＳ３１及びステップＳ３４間に操舵角指令値θｒを読込むステップＳ４２を介挿すると共に、ステップＳ３７の次に現在の操舵角指令値θｒを操舵角基準値θｒ０としてメモリに記憶するステップＳ４３を追加し、さらにステップＳ３８の前に操舵角基準値θｒ０から現在の操舵角指令値θｒを減算した値の絶対値でなる指令値変化量Δθｒが変化量閾値Δθｒｓ以上であるか否かを判定するステップＳ４４を介挿し、このステップＳ４４の判定結果が、Δθｒ＜Δθｒｓであるときには前記ステップＳ３８に移行し、Δθｒ≧Δθｒｓであるときには前記ステップＳ４１に移行して、自動操舵選択スイッチＡＰのレリーズ用アクチュエータを作動させてからステップＳ３３に移行するようにしてもよい。この場合でも、自動操舵モードを設定して方位目標値ＡＺｔ又は位置目標値Ｐｔをデータフィールドに格納したデータフレームを送信している状態から、ステアリングホイール９が操舵されたときに方位目標値ＡＺｔ及び位置目標値Ｐｔをデータフィールドに格納しないデータフレームがエンジンコントロールノード４に送信されることにより、エンジンコントロールノード４で、自動操舵行モードから通常操舵モードへの迅速な切換えが行われる。
【００７８】
この図１２の処理において、ステップＳ４１〜Ｓ４４の処理がモード変更手段に対応している。
また、上記第１及び第２の実施形態においては、操舵角指令値出力手段としてステアリングホイール９を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ジョイスティック等を使用して操舵角指令値を出力するようにしてもよい。
【００７９】
さらに、上記第１及び第２の実施形態においては、操舵機構２０としてウォーム歯車及び電動モータ２０ｃを使用した電動機構を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ウォーム歯車に代えて平歯車、傘歯車等の任意の動力伝達機構を適用することができる外、電動モータ２０ｃに代えて油圧等の流体圧を使用したアクチュエータを適用し、このアクチュエータに供給する作動流体を制御するようにした流体式作動機構を適用してもよい。
【００８０】
さらにまた、上記第１及び第２の実施形態においては、方位センサ５２と全地球測位システム５３とを設ける場合について説明したが、これに限定されるのもではなく、全地球測位システム５３を設ける場合には、この全地球測位システム５３の位置情報に基づいて自船の方位を算出可能であるので、方位センサ５２を省略することができる。また、位置検出手段としては全地球測位システムに限らず、ロランＣ受信機等の任意の位置検出手段を適用することができる。
【００８１】
なおさらに、上記第１及び第２の実施形態においては、エンジン３として４サイクルエンジンを適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、２サイクルエンジンその他のエンジンを適用することもできる。
また、上記第１及び第２の実施形態においては、エンジンコントロールノード４とシフトコントロールノード５とを設けてスロットル開度制御とシフト制御とを個別に行う場合について説明したが、これに限定されるものではなく、エンジンコントロールノード４で構成するエンジンコントロールユニット４６でシフト制御も行うようにしてもよい。
【００８２】
さらに、上記第１及び第２の実施形態においては、シフトコントロールノード５を設けて前後進切換装置２８を制御する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、前後進切換装置２８のアクチュエータ２８ａを省略し、これに代えてリモコンレバー８の回動に応じて移動するワイヤーを前後進切換装置２８のシフトロッド２８ｂに連携して機械的にシフトロッド２８ｂを回動させるようにしてもよい。
【００８３】
さらにまた、上記第１及び第２の実施形態においては、エンジンコントロールノード４の操舵制御処理で、操作盤ノード１３から受信するデータフレームにおけるデータフィールドに方位目標値ＡＺｔ又は位置目標値Ｐｔが格納されているか否かに基づいて通常操舵モード又は自動操舵モードを設定する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、操作盤ノード１３から通常操舵モード及び自動操舵モードを選択するモード選択フラグと方位目標値ＡＺｔ又は位置目標値Ｐｔとをデータフィールドに格納したデータフレームを送信し、エンジンコントロールノード４で、モード選択フラグに基づいて通常操舵モード及び自動操舵モードを設定するようにしてもよい。
【００８４】
なおさらに、上記第１及び第２の実施形態においては、エンジンコントロールノード４、シフトコントロールノード５、リモコンノード１１、操舵ノード１２、操作盤ノード１３等の各ノードをバス１５で接続してネットワークを構築する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、各ノードを電気的ハーネスで接続して、スロットル開度指令値ＴＨｒ、シフト指令値Ｓｒ、方位目標値ＡＺｔ、位置目標値Ｐｔ等を電気信号として出力するようにしてもよい。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に係る発明によれば、モード選択手段で、通常操舵モードを選択すると、操舵制御手段で操舵角指令値出力手段から出力される操舵角指令値に基づいて操舵手段を制御し、自動操舵モードを選択すると、方位検出手段で検出した船首方位を目標方位に一致させるように操舵手段を制御し、この自動操舵モードで、操舵角指令値出力手段を操作したときに、操縦者が自動操舵モードの解除を指示したものと判断してモード変更手段で自動操舵モードを解除して通常操舵モードに変更する。したがって、煩わしいモード選択手段の操作を行うことなく、自動操舵モードの解除を迅速且つ容易に行うことができ、接近回避を行う操船を迅速に行うことができるという効果が得られる。
【００８６】
また、請求項２に係る発明によれば、通常航行モードでは操舵角指令値出力手段から出力される操舵角指令値に基づいて操舵手段の操舵角を制御し、自動操舵モードでは、モード選択手段で設定した目標方位から方位検出手段で検出した船首方位を減算した方位偏差に係数を乗算して操舵角目標値を算出し、この操舵角目標値となるように操舵手段の操舵角を制御するので、通常航行モード及び自動操舵モードの何れにおいても操舵角制御を行うことができるという効果が得られる。
【００８７】
さらに、請求項３に係る発明によれば、自動操舵モードで、設定した目標位置まで自動操舵で航行する場合に、目標位置から現在位置を減算して目標方位を算出するので、この目標方位と船首方位とから操舵舵角制御値を算出し、この操舵角制御値に基づいて操舵手段の操舵角を制御することができ、通常航行モード及び目標位置を設定する自動操舵モードの何れにおいても操舵角制御を行うことができるという効果が得られる。
【００８８】
さらにまた、請求項４に係る発明によれば、自動操舵モードで、操舵角指令値出力手段が操作されて、操舵角指令値が所定値以上変化したときに自動操舵モードを解除するので、操縦者の自動操舵モード解除する意志の有無を確実に判別することができるという効果が得られる。
なおさらに、請求項５に係る発明によれば、操舵角指令値出力手段、方位検出手段、モード選択手段及び操舵制御手段がネットワークを介して接続されているので、各手段間で必要とするデータの収集を容易に行うことができると共に、配線を簡略化することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】燃料噴射式４サイクルエンジンを搭載した船外機の基本構成を示す模式的構成図である。
【図３】エンジンノードを示すブロック図である。
【図４】船速ノード、リモコンノード、操舵ノードを示すブロック図である。
【図５】操作盤ノードを示すブロック図である。
【図６】ネットワーク管理ノードを示すブロック図である。
【図７】エンジンコントロールノードで実行する操舵制御処理を示すフローチャートである。
【図８】操作盤ノードで実行する送信制御処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施形態におけるエンジンコントロールノードで実行する操舵制御処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施形態における操作盤ノードで実行する送信制御処理を示すフローチャートである。
【図１１】操作盤ノードで実行する送信制御処理の他の実施形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　船体
２　船外機
３　エンジン
４　エンジンコントロールノード
９　ステアリングホイール
１０　操作盤ユニット
ＯＰ　自動操舵操作盤
ＳＳ　自動操舵目標値入力器
ＡＰ　自動操舵選択スイッチ
１１　リモコンノード
１２　操舵ノード
１３　操作盤ノード
１５　バス
１６　ネットワーク管理ノード
１７　クランプブラケット
１８　スイベルアーム
１９　ピボット軸
２０操舵機構
２０ａ　ウォームホイール
２０ｂ　ウォーム
２０ｃ　電動モータ
２０ｄ　モータ駆動回路
２１　操舵角センサ
２８　前後進切換装置

Claims

操舵角指令値を出力する操舵角指令値出力手段と、自船の船首方位を検出する方位検出手段と、通常操舵モード及び少なくとも目標方位を設定する自動操舵モードの何れかを選択するモード選択手段と、該モード選択手段で前記通常操舵モードが選択されたときに、前記操舵角指令値出力手段から出力される操舵角指令値に基づいて操舵手段を制御し、前記自動操舵モードが設定されているときに、前記方位検出手段で検出した船首方位を目標方位に一致させるように前記操舵手段を制御する操舵制御手段と、該操舵制御手段で、自動操舵モードで操舵手段を制御している状態で、前記操舵角指令値出力手段の操舵角指令値が変化したときに前記操舵制御手段による自動操舵モードを解除して通常操舵モードに変更するモード変更手段とを備えていることを特徴とする船舶の操舵制御装置。
前記操舵制御手段は、自動操舵モードが設定されているときに、目標方位から船首方位を減算した方位偏差に係数を乗算して目標操舵角を算出し、算出した目標操舵角となるように前記操舵手段の操舵角を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の船舶の操舵制御装置。
自船の現在位置を検出する現在位置検出手段と、自船の目標位置を設定する目標位置設定手段とを有し、前記操舵制御手段は、自動操舵モードで、前記目標位置設定手段で目標位置が設定されたときに、当該目標位置から前記現在位置を減算して目標方位を算出し、算出した目標方位から船首方位を減算した方位偏差に係数を乗算して目標操舵角を算出し、算出した目標操舵角となるように前記操舵手段の操舵角を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の船舶の操舵制御装置。
前記モード変更手段は、自動操舵モードで、操舵角出力手段の操舵角指令値が所定値以上変化したときに自動操舵モードを解除するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の船舶の操舵制御装置。
前記操舵角指令値出力手段、方位検出手段、モード選択手段及び操舵制御手段がネットワークを介して接続され、各手段間でデータ送受信を行うように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の船舶の操舵制御装置。