JP2005061893A - 船舶航行支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】船舶航行支援装置において、海上景観投影装置による景観の画像上に、レーダによって得られた映像と、船舶自動識別装置によって得られた画像との少なくとも一方を重ねて表示することができるようにする。
【解決手段】 船舶航行支援装置は、相手船映像ａ〜ｄを含む景観を表示画面１上に投影する海上景観投影装置と、自船船首の方位からの景観の方位を表す横軸目盛を景観上に重ねて表示する一方、横軸に垂直な縦軸に沿って自船からの距離を表す縦軸目盛を景観上に重ねて表示する方位ー距離座標面設定装置とを備え、さらに、相手船位置表示マークＡ〜Ｄで示されるレーダで捉えた相手船の自船船首の方位からの方位と距離とを座標変換して方位ー距離座標面上に表示させるレーダ映像表示装置と、船舶自動識別装置で捉えた相手船の位置の自船船首の方位からの方位と距離とを座標変換して方位ー距離座標面上に重ねて表示させる船舶自動識別装置位置画像重ね表示装置とのうちの少なくとも一方を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、自船から見た景観の映像を表示する景観映像表示画面上に、レーダで捉えたレーダ映像と、船舶自動識別装置（ＡＩＳ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）で捉えた船舶自動識別画像とのうちの少なくとも一方を重ねて表示するようにした、船舶航行支援装置に関する。

水上の船舶を認識する認識手段としては、従来より、船橋当直者による人間の視覚のほかに、自船に搭載したレーダによるレーダ探知装置、相手船からの送信情報による船舶自動識別装置が知られている。

ところで、視覚の場合、船橋当直者は３次元で相手船を捉え、自船から見た方位と距離とによる相手船の相対位置情報を感覚的に認識するが、相手船が遠方にいると奥行すなわち相手船までの距離間隔を正確に捉えることができない。またレーダの場合は、上述の視覚による相対位置情報と比べると格段に優れた精度で、自船から見た方位と距離とによる相手船の相対位置情報を捉えることができるが、レーダ電波の特性から、電波反射強度が不十分な相手船を捕捉することができない場合もある。さらに、船舶自動識別装置の場合は、自船から見た方位と距離とによる相手船の相対位置情報は、相手船から送られてくる情報の種類と信頼性とに依存する。

他方、相手船に関する情報の更新の頻度という面から見ると、視覚情報は、船橋当直者によって連続して収集されているように思われ易いが、船橋当直者が注目した相手船に対しては視覚情報が連続的であっても、それ以外の相手船についての視覚情報の更新の間隔は不定であり、またレーダにおいては、情報の更新の間隔はレーダアンテナの回転速度に依存し、さらに船舶自動識別装置においては、相手船が規定に従う更新間隔で情報を発信している場合、相手船の速力や状態によって、停泊中の更新間隔から高速航行中の更新間隔まで大きく変化する。

このように、自船から見た方位と距離とにより表現される相手船の相対位置を識別する手段としての視覚器官や、レーダ及び船舶自動識別装置等の各種の相手船相対位置識別手段は、その識別手段としての種類が異なれば、得られる情報の範囲や情報の質、並びに情報の更新の頻度等がそれぞれ互いに異なるため、これらの手段を個別に用いて相手船に関する相対位置情報を同時に収集しようとすると、ある一つの相手船識別手段により捕捉されたある一つの相手船の相対位置情報が、他の相手船識別手段により捕捉されたいずれの相手船の相対位置情報に対応するのか、船橋当直者にとってはにわかに判定し難い場合が生じ、特に船橋当直者の視野内で多数の船舶が複雑に入り組んで航行しているような状況にあっては、互いに異なる相手船識別手段によって捕捉された相手船が、はたして同一の船舶か否かの判定がますます困難となり、航行の安全性の確保という点から大変深刻な問題となるものである。
日本航海学会平成１５年５月２２日講演会前刷り第１０９号「航行情報の統合と表示に関する研究」

本発明は、視覚器官に代わるものとして、例えばカメラや映像モニタ等を備えた海上景観投影装置を採用するとともに、海上景観投影装置によって得られた景観の画像上に、レーダによって得られた映像と船舶自動識別装置によって得られた画像との少なくとも一方を、それぞれ画像処理によって海上景観投影装置による景観の画像と同じ座標系に座標変換した上で、重ね合わせて、各画像を統合して表示することができるようにした、船舶航行支援装置を提供しようとするものである。

本発明は、また、例えばレーダによって得られた映像や、船舶自動識別装置によって得られた画像中のどの相手船が、海上景観投影装置を通して得られた景観中のどの相手船と一致するのか、あるいはレーダの映像及び船舶自動識別装置の画像の一方に捕捉されているが他方には捕捉されていない相手船があるか否か、等の相手船についての識別判断を同一の表示画面上で即座に行うことができるような、船舶航行支援装置を提供しようとするものである。

本発明は、さらに、海上景観投影装置を通して得られた景観画像と、レーダによって得られた映像及び船舶自動識別装置のうちの少なくとも一方によって得られた画像とが重ねて表示された表示画面上に、任意の相手船の予想航路を重ねて表示することができるようにした、船舶航行支援装置を提供しようとするものである。

本発明はまた、海上景観投影装置のカメラによる撮影を通して得られた景観画像と、レーダによって得られた映像及び船舶自動識別装置のうちの少なくとも一方によって得られた画像とが重ねて表示された表示画面上に、自船が現在の速力を維持しつつ任意の相手船の予想航路上の目標位置を目指して現在の位置から最短距離を選択して進んだ場合に相手船を妨害することとなる確率が設定値以上となる目標位置の予想経路上の分布を表示することができるようにした、船舶航行支援装置を提供しようとするものである。

本発明は、さらに、自船の航海計画を、海上景観投影装置の表示画面の方位ー距離座標面上に重ねて表示することができるような、船舶航行支援装置を提供しようとするものである。

本発明は、また、付近の海域情報を、海上景観投影装置の表示画面の前記方位ー距離座標面上に重ねて表示することができるような、船舶航行支援装置を提供しようとするものである。

本発明の船舶航行支援装置は、海上の景観を投影する海上景観投影装置と、前記景観に基づいて水平線の方向に横軸を設定し、自船船首の方位からの前記景観の方位を表す横軸目盛を前記景観上に重ねて表示する一方、前記横軸に垂直に縦軸を設定し、当該縦軸に沿って自船からの距離を表す縦軸目盛を前記景観上に重ねて表示する方位ー距離座標面設定装置とを備える。この船舶航行支援装置は、さらに、レーダで捉えた相手船の前記自船船首の方位からの方位と距離とを座標変換して前記方位ー距離座標面設定装置により設定された方位ー距離座標面上に表示させるレーダ映像表示装置と、船舶自動識別装置で捉えた前記相手船の位置の前記自船船首の方位からの方位と距離とを座標変換して求め、前記船舶自動識別装置による前記相手船の位置を前記方位ー距離座標面上に重ねて表示させる船舶自動識別装置位置画像重ね表示装置とのうちの少なくとも一方を備えている。

また、本発明の船舶航行支援装置は、海上の景観を投影する海上景観投影装置と、当該海上景観投影装置の表示画面上の景観映像における水平線を画像処理により抽出する水平線抽出装置と、当該水平線抽出装置により抽出された水平線の方向に横軸を設定し、自船船首の方位からの前記景観の方位を表す横軸目盛を前記景観上に重ねて表示する一方、前記横軸に垂直に縦軸を設定し、当該縦軸に沿って自船からの距離を表す縦軸目盛を前記景観上に重ねて表示する方位ー距離座標面設定装置とを備える。この船舶航行支援装置は、さらに、レーダで捉えた相手船の前記自船船首の方位からの方位と距離とを座標変換して前記方位ー距離座標面設定装置により設定された方位ー距離座標面上に表示させるレーダ映像表示装置と、船舶自動識別装置で捉えた前記相手船の位置の前記自船船首の方位からの方位と距離とを座標変換して求め、前記船舶自動識別装置による前記相手船の位置を前記方位ー距離座標面上に重ねて表示させる船舶自動識別装置位置画像重ね表示装置とのうちの少なくとも一方を備えている。

上記船舶航行支援装置において、上記海上景観投影装置は、例えば、海上の景観を撮影して景観映像信号を出力するカメラと、当該カメラから送られた前記景観映像信号に基づいて前記カメラで撮影した景観映像を表示画面上に映し出す映像モニタとを備えている。

さらに、本発明の船舶航行支援装置は、前記レーダ及び前記船舶自動識別装置の少なくとも一方の装置によって捉えられた任意の相手船が、視覚によって捉えた海上の景観の中のいずれの船舶であるかを特定することができるように、前記表示画面の前記方位ー距離座標面上に表示された任意の相手船の表示位置から前記横軸に引いた垂線を前記表示画面の前記方位ー距離座標面上に表示する船舶情報表示装置を備えている。

また、本発明の船舶航行支援装置は、前記表示画面の前記座標上に表示された任意の相手船が現在の進路と速力とを維持した場合における予想経路を演算する予想経路演算装置と、当該予想経路演算装置により得られた前記任意の相手船の予想経路を、前記任意の相手船の表示位置を起点として、前記表示画面の前記方位ー距離座標面上に重ねて表示する予想経路表示装置とを備えている。

さらに、本発明の船舶航行支援装置は、前記表示画面の前記座標上に表示された任意の相手船が現在の進路と速力とを維持した場合における予想経路を演算する予想経路演算装置と、前記予想経路上の任意に選択した位置を目標位置として前記任意の相手船が現在の速力を維持しつつ前記予想経路上を航行して前記目標位置に到達する予想時刻と、自船が現在の速力を維持しつつ前記目標位置を目指して現在の位置から最短距離を選択して進んだ場合に前記目標位置に到達する時刻とが一致する確率を演算する仮想到達時刻一致確率演算装置と、当該仮想到達時刻一致確率演算装置によって演算された仮想到達時刻一致確率が設定値以上となるすべての目標位置の前記予想経路上の分布を相手船妨害ゾーンとして、前記表示画面の前記方位ー距離座標面上に重ねて表示する相手船妨害ゾーン表示装置とを備えている。

また、本発明の船舶航行支援装置は、自船の航海計画を入力するための計画航路入力装置と、当該計画航路入力装置により入力された計画航路を、前記表示画面の前記方位ー距離座標面上に重ねて表示する計画航路表示装置とを備えている。

さらに、本発明の船舶航行支援装置は、付近の海域情報を海図などのデータから入力するための海域情報入力装置と、当該海域情報入力装置によって入力された海域情報を前記表示画面の前記方位ー距離座標面上に重ねて表示する海域情報表示装置とを備えている。

本発明の船舶航行支援装置によれば、以下のような効果が得られる。

相手船相対位置識別手段としての視覚器官に代わるものとして海上の景観を投影する海上景観投影装置を採用するとともに、当該海上景観投影装置を通して得られた景観の画像上に、レーダによって得られた映像と船舶自動識別装置によって得られた画像との少なくとも一方を、画像処理によって海上景観投影装置による景観の画像と同じ座標系に座標変換した上で、海上景観投影装置による景観の画像の表示画面上に重ねて、各画像を統合して表示することができる。

また、レーダまたは船舶自動識別装置によって得られた画像中のどの相手船が、カメラによる撮影を通して得られた景観中のどの相手船と一致するのか、あるいはレーダの映像及び船舶自動識別装置の画像の一方に捕捉されているが他方には捕捉されていない相手船があるか否か、等の相手船についての識別判断を同一の表示画面上で即座に行うことができる。

さらに、海上景観投影装置を通して得られた景観画像と、レーダによって得られた映像及び船舶自動識別装置によって得られた画像のうちの少なくとも一方とが重ねて表示された表示画面上に、任意の相手船の予想航路を表示することができる。

また、海上景観投影装置を通して得られた景観画像と、レーダによって得られた映像及び船舶自動識別装置によって得られた画像のうちの少なくとも一方とが重ねて表示された表示画面上に、自船が現在の速力を維持しつつ任意の相手船の予想航路上の目標位置を目指して現在の位置から最短距離を選択して進んだ場合に相手船を妨害することとなる確率が設定値以上となる目標位置の予想経路上の分布を表示することができ、相手船を妨害することとなる確率が高い位置を回避して、早期に相手船に対する妨害予防の動作を自船に行わせることができる。

さらに、自船の航海計画を、表示画面の前記方位ー距離座標面上に重ねて表示することができ、より安全な航海のための情報を適切に提供することができる。

また、付近の海域情報を、表示画面の前記方位ー距離座標面上に重ねて表示することができ、より安全な航海のための情報を適切に提供することができる。

相手船についての識別判断を景観画像の表示画面上で即座に行うことができるようにするという目的を、例えばカメラや映像モニタ等を備えた海上景観投影装置を採用するとともに、海上景観投影装置によって得られた景観の画像上に、レーダによって得られた映像と船舶自動識別装置によって得られた画像との少なくとも一方を、それぞれ画像処理によって海上景観投影装置による景観の画像と同じ座標系に座標変換した上で、重ね合わせて各画像を統合して表示するようにすることによって実現した。

以下、図面により本発明の実施例について説明する。図１は自船からカメラで撮影した海上の景観を映像モニタの表示画面上に映し出したときの表示画面の一例を示す表示画面図、図２は本発明に基づき、図１の表示画面上に方位ー距離座標と、座標変換後のレーダ映像と、船舶自動識別装置で捉えた相手船の位置情報の座標変換後の位置画像とを重ねて表示した場合の一例を示す表示画面図、図３は本発明に基づく相手船妨害ゾーンの基本的な考え方を説明するための説明図、図４は本発明に基づき、座標変換後の相手船妨害ゾーンを図２の表示画面上に重ねて表示した場合の一例を示す表示画面図、図５は本発明の船舶航行支援装置の信号処理回路の一例を示す回路図である。

まず図１において、本発明の船舶航行支援装置の表示画面１は、自船２に据え付けられたカメラによって撮影された映像モニタの表示画面の一例を示している。当該カメラは、自船２の船橋当直者の視覚により捉えられる景観を的確に撮影することができるように自船２の適所、例えば船橋の適当な高さの位置に自船２の前方に向けて据え付けられた映像信号発信可能なカメラである。このようなカメラは映像モニタとともに海上景観投影装置を構成する。

図１の表示画面１においては、自船２の前方に水平線３が見えており、船首前方の左寄りの位置には他船すなわち相手船の映像ａが映し出されているとともに、船首前方の右寄りの位置には別の相手船の映像ｂ，ｃ及びｄが映し出されている。この図１の表示画面１に映し出された景観は、自船２の船橋当直者の視覚により捉えられる景観と同じ景観をそのまま映し出していると考えることができる。

図２において、表示画面１の背景となっている景観は、図１に示された景観と全く同一である。すなわち、自船２の前方に水平線３が見えており、船首前方の左寄りの位置には相手船の映像ａが映し出されているとともに、船首前方の右寄りの位置には別の相手船の映像ｂ，ｃ及びｄがそれぞれ映し出されている。

図２に示すように、表示画面１の背景となっている景観中の水平線３と平行に横軸ｘが設けられ、同横軸ｘに沿って自船２から見た景観の方位を表す目盛が、例えば３１０（度）、３２０（度）、３３０（度）、３４０（度）のように表記されている。これらの目盛から、自船２の図２における進路ｒの方位は３２６．７度であることが分かる。上記横軸ｘは、水平線３上を含む水平線３と平行な方向の横軸であれば良いものである。

図２において、表示画面１の背景となっている景観中の水平線３と平行な横軸ｘに垂直で、しかも上向きな方向には縦軸ｙが設けられている。この縦軸ｙは、図２においては表示画面１の左端縁に沿って設定されている。そして、上記縦軸ｙに沿って自船からの距離を表す目盛、例えば１（海里）、２（海里）、３（海里）及び４（海里）のような目盛が表記されている。かくして、上記のような自船２から見た景観の方位を表す目盛が表示された横軸ｘと、自船からの距離を表す目盛が表示された縦軸ｙとによって、表示画面１には方位ー距離座標面が設定されている。

図２に示すように、表示画面１の上記方位ー距離座標面には、相手船の映像ａ，ｂ，ｃ及びｄをカメラで捉えた時刻に直近の時刻にレーダで捉えた相手船と、相手船の映像ａ，ｂ，ｃ及びｄをカメラで捉えた時刻に直近の時刻に船舶自動識別装置（ＡＩＳ）で捉えた相手船とが相手船位置表示マークＡ．Ｂ，Ｃ及びＤのようなマークによって表示されている。相手船位置表示マークＡ．Ｂ，Ｃ及びＤの形状としては相手船の方位ー距離座標面上での位置が明瞭に判読できるようなものであれば、例えば図示のように黒丸であっても、二重丸であっても、その他の識別し易い任意の形状であっても良い。

また、図２において、レーダで捉えたものではあるが船舶自動識別装置では捉えられなかった相手船の位置表示マーク、レーダと船舶自動識別装置との両方で捉えられた相手船の位置表示マーク、及びレーダで捉えられなかったが船舶自動識別装置によって捉えられた相手船の位置表示マークをそれぞれ互いに異なった形状にしたり、あるいは互いに異なった色彩で色分けをして、どの相手船がレーダあるいは船舶自動識別装置のいずれによって捉えられたものであるかを即座に識別することができるようにしておくこともできる。

図２において、図示の船舶航行支援装置は、レーダ及び船舶自動識別装置の少なくとも一方の装置によって捉えられた各相手船の位置表示マークＡ，Ｂ，Ｃ及びＤが、それぞれ視覚によって捉えた海上の景観の中のいずれの船舶に対応するものであるのかを間違いなく確実に判定して、各相手船を特定することができるように、表示画面１の方位ー距離座標面上に表示された各相手船の位置表示マークＡ，Ｂ，Ｃ及びＤの表示位置から方位ー距離座標面の横軸ｘに引いた垂線Ａ₀ ，Ｂ₀ ，Ｃ₀ ，Ｄ₀ を、表示画面１の方位ー距離座標面上に表示することができるようになっている。

図２において、各垂線Ａ₀ ，Ｂ₀ ，Ｃ₀ ，Ｄ₀ は、画面操作により個別に、あるいは全部同時に、選択的に表示画面１上に重ねて表示させることができるようになっている。このような各垂線Ａ₀ ，Ｂ₀ ，Ｃ₀ ，Ｄ₀ の表示画面１上への表示により、例えば垂線Ａ₀ が相手船映像ａと交差すれば、方位ー距離座標面上の位置表示マークＡが、相手船映像ａとして映し出された相手船の位置表示マークＡであることが確認され、このことから位置表示マークＡの方位座標と位置座標とを読み取ることにより、相手船映像ａとして映し出された相手船の自船２から見た方位と、自船２からの距離とを即座に知ることができる。

図２において、垂線Ａ₀ 以外の垂線Ｂ₀ ，Ｃ₀ ，Ｄ₀ についても、同様に、垂線Ｂ₀ ，Ｃ₀ ，Ｄ₀ がそれぞれ相手船映像ｂ，ｃ及びｄと交差すれば、方位ー距離座標面上の位置表示マークＢ，Ｃ及びＤが、それぞれ相手船映像ｂ，ｃ及びｄとして映し出された相手船の位置表示マークＢ，ＣびＤであることが確認され、このことから位置表示マークＢ，Ｃ及びＤの方位座標と位置座標とを読み取ることにより、相手船映像ｂ，ｃ及びｄとして映し出された相手船の自船２から見た方位と、自船２からの距離とをそれぞれ即座に知ることができる。

図２に示すように、図示の船舶航行支援装置は、表示画面１の方位ー距離座標面上に表示された位置表示マークＡ，Ｂ，Ｃ及びＤによって表示された相手船が現在の進路と速力とを維持した場合における各相手船の予想経路α，β，γ及びδが、それぞれ各位置表示マークＡ，Ｂ，Ｃ及びＤを起点として、表示画面１の方位ー距離座標面上に重ねて表示されている。また、表示画面１の中央には、自船２が現在の進路を維持した場合における自船２の予想経路ｒが表示されている。

図２において、各予想経路α，β，γ，δ及びｒは画面操作により個別に、あるいは全部同時に選択的に表示画面１の方位ー距離座標面上に重ねて表示させることができるようになっている。そして、例えば予想経路αによって、位置表示マークＡにより表示された相手船が、方位ー距離座標面上において概ね自船２の進路方向と同じ方向に向けて航行しているということを瞬時に読み取ることができ、また、予想経路β，γ及びδによって、位置表示マークＢ，Ｃ及びＤにより表示された相手船が、それぞれ方位ー距離座標面上において自船２の前方において自船２の右方の位置から左方へ向けて自船２の進路を横切るようにして航行しているということを瞬時に読み取ることができる。

次に図３により、図２において例えば位置表示マークＢにより表示された相手船を例にして、方位ー距離座標への座標変換前の相手船妨害ゾーンの基本的な考え方について説明する。図３において、図２の位置表示マークＢにより表示された相手船を相手船Ｂとして示し、相手船Ｂの予想経路を図３においても予想経路βとして表示している。

図３において、相手船Ｂが、現在の進路と速力とを維持して予想経路βに沿って航行しているものとする。このときの相手船予想経路β上において相互に間隔を置いて選択した多数の位置をそれぞれ目標位置β１，β２，・・・βｎとする。そして、相手船Ｂが現在の速力を維持しつつ予想経路β上を航行して各目標位置β１，β２，・・・βｎに到達する予想時刻を演算装置によって求める。他方、自船２が現在の速力を維持しつつ予想経路β上の各目標位置β１，β２，・・・βｎを目指して現在の位置から最短距離の予想経路ｒ₁，ｒ₂，・・・ｒ_nを選択して進んだ場合に各目標位置β１，β２，・・・βｎに到達する時刻を演算装置によって求める。

次に、同じく図３において、相手船Ｂが現在の速力を維持しつつ予想経路β上を航行して各目標位置β１，β２，・・・βｎに到達する予想時刻と、自船２が現在の速力を維持しつつ各目標位置β１，β２，・・・βｎを目指して現在の位置から最短距離の予想経路ｒ₁，ｒ₂，・・・ｒ_nを選択して進んだ場合に各目標位置β１，β２，・・・βｎに到達する時刻とが一致する確率を仮想到達時刻一致確率演算装置によって求める。その結果、演算された仮想到達時刻一致確率が設定値以上となる目標位置、例えば、目標位置β５，β６，・・・β１０において、各目標位置β５，β６，・・・β１０を中心とする任意に設定された一定の半径の妨害ゾーン表示円Ｐをそれぞれ描く。

図３に例示したような妨害ゾーン表示円Ｐを図２の表示画面１上に重ねて表示したのが図４である。図４において、妨害ゾーン表示円Ｐは、方位ー距離座標への座標変換を経て表示されているため、各予想経路β及びδ上の各妨害ゾーン表示円Ｐは、共に偏平に傾斜して互いに重なり合うようにして表示されている。例えば、予想経路β上の各妨害ゾーン表示円Ｐは、一群となって相手船妨害ゾーン表示域Ｐ_B として表示され、予想経路δ上の各妨害ゾーン表示円Ｐは、一群となって相手船妨害ゾーン表示域Ｐ_D として表示される。

図４において、各相手船妨害ゾーン表示域Ｐ_B 及びＰ_D は、画面操作により個別に、あるいは、全部同時に選択的に表示画面１上に重ねて表示させることができるようになっている。このように、表示画面１の方位ー距離座標面上に各相手船妨害ゾーン表示域Ｐ_B 及びＰ_D を重ねて表示することによって、自船２の相手船に対する妨害の回避動作を早期に且つ確実に行うことができる。

また、図２の船舶航行支援装置において、自船２の航海計画を入力するための計画航路入力装置を備え、この計画航路入力装置により入力された計画航路を、画面操作により選択的に表示画面１の方位ー距離座標面上に重ねて表示するようにすることができる。そのようにすることによって、同一の表示画面１の方位ー距離座標面上において、自船２の予想経路ｒの入力された計画航路からのずれの程度を明確に知ることができるとともに、自船２の計画航路に対する相手船の予想経路の状況をつぶさに知ることができる。

さらに、図２の船舶航行支援装置において、付近の海域情報を海図などのデータから入力するための海域情報入力装置を備え、当該海域情報入力装置によって入力された海域情報を、画面操作により選択的に表示画面１の方位ー距離座標面上に重ねて表示するようにすることもできる。そのようにすることによって、同一の表示画面１の方位ー距離座標面上において、付近の海域情報と自船２の予想経路ｒとの関係を適切に把握して、最適な航路を選択し、安全な航行をすることができる。

次に、本発明の船舶航行支援装置の信号処理回路の一例について説明する。図５の船舶航行支援装置４において、海上の景観を撮影して景観映像信号を出力するカメラ５の出力信号は、水平線抽出装置６へ送られるとともに表示映像合成装置７へ送られる。水平線抽出装置６は、カメラ５からの景観映像信号に基づいて、表示画面１上の景観映像における水平線３を画像処理により抽出し、その出力信号を方位ー距離座標面設定装置９へ送る。

図５において、カメラ５の向きの方位を検出する方位検出器８は、カメラ５の向きの方位を検出した上、その出力信号を方位ー距離座標面設定装置９及び表示映像合成装置７へ送る。方位ー距離座標面設定装置９は、水平線抽出装置６により抽出された水平線の方向に横軸ｘを設定し、横軸ｘに沿って、方位検出器８により検出されたカメラ５の方位を基準として自船２から見た景観の方位を表す横軸目盛を表示画面１上に重ねて表示するように設定するとともに、横軸ｘに垂直で横軸ｘから上向きに縦軸ｙを設定し、縦軸ｙに沿って、自船２からの距離を表す縦軸目盛を表示画面１上に重ねて表示するように設定し、その出力信号をレーダ映像表示装置１１及び表示映像合成装置７へ送る。

図５において、カメラ５を例えば３軸自由度を持つ水平台の上に設置すると、水平線検出処理速度が改善されるとともに、水平台の水平面の傾きを１度程度以下に抑えることができれば、水平線抽出装置６による水平線の抽出処理を省略することができ、その場合には水平線抽出装置６は不要となる。

図５において、レーダ映像表示装置１１は、相手船をカメラで捉えた時刻に直近の時刻にレーダ１０で捉えた相手船の自船２から見た極座標系の方位と距離とを、直交座標系の方位ー距離座標に座標変換して、方位ー距離座標面設定装置９により設定された方位ー距離座標面上に重ねて表示させることができるように信号を処理した上、その出力信号を船舶自動識別装置位置画像重ね表示装置１３、船舶情報表示装置１４及び表示映像合成装置７へ送る。

図５において、船舶自動識別装置位置画像重ね表示装置１３は、相手船をカメラ５で捉えた時刻に直近の時刻に船舶自動識別装置１２で捉えた相手船の位置の自船２から見た方位と距離とを、直交座標系の方位ー距離座標に座標変換して、方位ー距離座標面設定装置９により設定された方位ー距離座標面上に重ねて表示させることができるように信号を処理した上、その出力信号を船舶情報表示装置１４、予想経路表示装置１８及び表示映像合成装置７へ送る。

図５において、船舶情報表示装置１４は、レーダ１０及び船舶自動識別装置１２の少なくとも一方の装置によって捉えられた任意の相手船が、視覚すなわちカメラ５によって捉えた海上の景観の中のいずれの船舶であるかを特定することができるように、表示画面１の方位ー距離座標面上に表示される任意の相手船の表示マークから横軸ｘに向けて引いた垂線Ａ₀ ，Ｂ₀ ，Ｃ₀ ，Ｄ₀ を、表示画面１の方位ー距離座標面上に表示するように信号を処理した上、その出力信号を表示映像合成装置７へ送る。

図５において、予想経路演算装置１６は、レーダ１０、船舶自動識別装置１２、ジャイロコンパス及び全世界測位システム（ＧＰＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等の外部情報源１５からの情報に基づいて、表示画面１の方位ー距離座標上に表示された任意の相手船が現在の進路と速力とを維持した場合における予想経路α，β，γ及びδを演算した上、その出力信号を仮想到達時刻一致確率演算装置１７及び予想経路表示装置１８へ送る。

図５において、予想経路表示装置１８は、予想経路演算装置１６により得られた任意の相手船の予想経路α，β，γ及びδを、任意の相手船の表示マークＡ，Ｂ，Ｃ及びＤを起点として、表示画面１の方位ー距離座標面上に重ねて表示するように信号を処理した上、その出力信号を相手船妨害ゾーン表示装置１９及び表示映像合成装置７へ送る。

図５において、仮想到達時刻一致確率演算装置１７は、レーダ１０、船舶自動識別装置１２、ジャイロコンパス及びＧＰＳ等の外部情報源１５及び予想経路演算装置１６からの信号に基づいて、予想経路α，β，γ及びδ上の任意に選択した位置を、目標位置β１，β２，・・・βｎとして、任意の相手船が現在の速力を維持しつつ予想経路α，β，γ及びδ上を航行して目標位置β１，β２，・・・βｎに到達する予想時刻と、自船２が現在の速力を維持しつつ目標位置β１，β２，・・・βｎを目指して現在の位置から最短距離を選択して進んだ場合に目標位置β１，β２，・・・βｎに到達する時刻とが、一致する確率を演算し、その出力信号を相手船妨害ゾーン表示装置１９へ送る。

図５において、相手船妨害ゾーン表示装置１９は、仮想到達時刻一致確率演算装置１７及び予想経路表示装置１８からの信号に基づいて、仮想到達時刻一致確率演算装置１７によって演算された仮想到達時刻一致確率が設定値以上となるすべての目標位置の予想経路α，β，γ及びδ上の分布を相手船妨害ゾーンとして、表示画面１の方位ー距離座標面上に重ねて表示するように信号を処理した上、その出力信号を計画航路表示装置２２及び表示映像合成装置７へ送る。

図５において、計画航路入力装置２１は、航路計画等の資料２０に記載された自船２の航海計画等の情報内容を入力された上、その出力信号を計画航路表示装置２２へ送る。計画航路表示装置２２は、計画航路入力装置２１及び相手船妨害ゾーン表示装置１９からの信号に基づき、計画航路入力装置２１により入力された計画航路を、表示画面１の方位ー距離座標面上に重ねて表示するように信号を処理した上、その出力信号を海域情報表示装置２５及び表示映像合成装置７へ送る。

図５において、海域情報入力装置２４は、電子海図等の資料２３に記載された海域情報の内容を入力された上、その出力信号を海域情報表示装置２５へ送る。海域情報表示装置２５は、海域情報入力装置２４及び計画航路表示装置２２からの信号に基づき、海域情報入力装置２４によって入力された海域情報を表示画面１の方位ー距離座標面上に重ねて表示するように信号を処理した上、その出力信号を表示映像合成装置７へ送る。

図５に示すように、上記表示映像合成装置７は、カメラ５、方位検出器８、方位ー距離座標面設定装置９、レーダ映像表示装置１１、船舶情報表示装置１４、予想経路表示装置１８、相手船妨害ゾーン表示装置１９、計画航路表示装置２２及び海域情報表示装置２５からの信号に基づき、各種の表示映像を合成した上、その出力信号を映像モニタ２６へ送り、映像モニタ２６に合成画像を表示させる。

本発明は、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内で種々の実施の形態に従って実施をすることができ、船舶の安全な航行のための支援装置として産業上の利用可能性がきわめて大きい。

自船からカメラで撮影した海上の景観を映像モニタの表示画面上に映し出したときの表示画面の一例を示す表示画面図である。 本発明に基づき、図１の表示画面上に方位ー距離座標と、座標変換後のレーダ映像と、船舶自動識別装置で捉えた相手船の位置情報の座標変換後の位置画像とを重ねて表示した場合の一例を示す表示画面図である。 本発明に基づく相手船妨害ゾーンの基本的な考え方を説明するための説明図である。 本発明に基づき、座標変換後の相手船妨害ゾーンを図２の表示画面上に重ねて表示した場合の一例を示す表示画面図である。 本発明の船舶航行支援装置の信号処理回路の一例を示す回路図である。

符号の説明

１ 表示画面
２ 自船
３ 水平線
４ 船舶航行支援装置
５ カメラ
６ 水平線抽出装置
７ 表示映像合成装置
８ 方位検出器
９ 方位ー距離座標面設定装置
１０ レーダ
１１ レーダ映像表示装置
１２ 船舶自動識別装置
１３ 船舶自動識別装置位置画像重ね表示装置
１４ 船舶情報表示装置
１５ 外部情報源
１６ 予想経路演算装置
１７ 仮想到達時刻一致確率演算装置
１８ 予想経路表示装置
１９ 相手船妨害ゾーン表示装置
２０ 航路計画等の資料
２１ 計画航路入力装置
２２ 計画航路表示装置
２３ 電子海図等の資料
２４ 海域情報入力装置
２５ 海域情報表示装置
２６ 映像モニタ
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ 相手船位置表示マーク
Ａ₀，Ｂ₀，Ｃ₀，Ｄ₀ 垂線
Ｐ 相手船妨害ゾーン表示円
Ｐ_B ，Ｐ_D 相手船妨害ゾーン表示域
ａ，ｂ，ｃ，ｄ 相手船映像
α，β，γ，δ 予想経路
β₁ ，・・・，β_n 予想経路上の目標位置
ｒ₁ ，・・・，ｒ_n 自船が目標位置を目指して最短距離で進んだ場合の仮想航路

Claims (8)

1. 海上の景観を投影する海上景観投影装置と、前記景観に基づいて水平線の方向に横軸を設定し、自船船首の方位からの前記景観の方位を表す横軸目盛を前記景観上に重ねて表示する一方、前記横軸に垂直に縦軸を設定し、当該縦軸に沿って自船からの距離を表す縦軸目盛を前記景観上に重ねて表示する方位ー距離座標面設定装置とを備えるとともに、レーダで捉えた相手船の前記自船船首の方位からの方位と距離とを座標変換して前記方位ー距離座標面設定装置により設定された方位ー距離座標面上に表示させるレーダ映像表示装置と、船舶自動識別装置で捉えた前記相手船の位置の前記自船船首の方位からの方位と距離とを座標変換して求め、前記船舶自動識別装置による前記相手船の位置を前記方位ー距離座標面上に重ねて表示させる船舶自動識別装置位置画像重ね表示装置とのうちの少なくとも一方をさらに備えたことを特徴とする、船舶航行支援装置。
2. 海上の景観を投影する海上景観投影装置と、当該海上景観投影装置の表示画面上の景観映像における水平線を画像処理により抽出する水平線抽出装置と、当該水平線抽出装置により抽出された水平線の方向に横軸を設定し、自船船首の方位からの前記景観の方位を表す横軸目盛を前記景観上に重ねて表示する一方、前記横軸に垂直に縦軸を設定し、当該縦軸に沿って自船からの距離を表す縦軸目盛を前記景観上に重ねて表示する方位ー距離座標面設定装置とを備えるとともに、レーダで捉えた相手船の前記自船船首の方位からの方位と距離とを座標変換して前記方位ー距離座標面設定装置により設定された方位ー距離座標面上に表示させるレーダ映像表示装置と、船舶自動識別装置で捉えた前記相手船の位置の前記自船船首の方位からの方位と距離とを座標変換して求め、前記船舶自動識別装置による前記相手船の位置を前記方位ー距離座標面上に重ねて表示させる船舶自動識別装置位置画像重ね表示装置とのうちの少なくとも一方をさらに備えたことを特徴とする、船舶航行支援装置。
3. 請求項１または２に記載の船舶航行支援装置において、前記海上景観投影装置が、海上の景観を撮影して景観映像信号を出力するカメラと、当該カメラから送られた前記景観映像信号に基づいて前記カメラで撮影した景観映像を表示画面上に映し出す映像モニタとを備えたことを特徴とする、船舶航行支援装置。
4. 請求項１または２に記載の船舶航行支援装置において、前記レーダ及び前記船舶自動識別装置のうちの少なくとも一方の装置によって捉えられた任意の相手船が、視覚によって捉えた海上の景観の中のいずれの船舶であるかを特定することができるように、前記表示画面の前記方位ー距離座標面上に表示された任意の相手船の表示位置から前記横軸に引いた垂線を、前記表示画面の前記方位ー距離座標面上に表示する船舶情報表示装置を備えたことを特徴とする、船舶航行支援装置。
5. 請求項１または２に記載の船舶航行支援装置において、前記表示画面の前記座標上に表示された任意の相手船が現在の進路と速力とを維持した場合における予想経路を演算する予想経路演算装置と、当該予想経路演算装置により得られた前記任意の相手船の予想経路を、前記任意の相手船の表示位置を起点として、前記表示画面の前記方位ー距離座標面上に重ねて表示する予想経路表示装置とを備えたことを特徴とする、船舶航行支援装置。
6. 請求項１または２に記載の船舶航行支援装置において、前記表示画面の前記座標上に表示された任意の相手船が現在の進路と速力とを維持した場合における予想経路を演算する予想経路演算装置と、前記予想経路上の任意に選択した位置を目標位置として前記任意の相手船が現在の速力を維持しつつ前記予想経路上を航行して前記目標位置に到達する予想時刻と、自船が現在の速力を維持しつつ前記目標位置を目指して現在の位置から最短距離を選択して進んだ場合に前記目標位置に到達する時刻とが一致する確率を演算する仮想到達時刻一致確率演算装置と、当該仮想到達時刻一致確率演算装置によって演算された仮想到達時刻一致確率が設定値以上となるすべての目標位置の前記予想経路上の分布を相手船妨害ゾーンとして、前記表示画面の前記方位ー距離座標面上に重ねて表示する相手船妨害ゾーン表示装置とを備えたことを特徴とする、船舶航行支援装置。
7. 請求項１または２に記載の船舶航行支援装置において、自船の航海計画を入力するための計画航路入力装置と、当該計画航路入力装置により入力された計画航路を、前記表示画面の前記方位ー距離座標面上に重ねて表示する計画航路表示装置とを備えたことを特徴とする、船舶航行支援装置。
8. 請求項１または２に記載の船舶航行支援装置において、付近の海域情報を海図などのデータから入力するための海域情報入力装置と、当該海域情報入力装置によって入力された海域情報を前記表示画面の前記方位ー距離座標面上に重ねて表示する海域情報表示装置とを備えたことを特徴とする、船舶航行支援装置。

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