JP2005181077A - 船舶用航行支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＡＲＰＡ装置とＡＩＳ装置の特性を生かして、ＡＩＳ装置によりＡＲＰＡ装置の補完を行い、ＡＲＰＡ装置による目標船の追尾精度を高めることができる船舶用航行支援装置とする。
【解決手段】 目標船または第３者から送信される目標船位置情報を逐次受信するＡＩＳ装置１２と、自船位置を特定するＧＰＳ装置１４と、前記受信した目標船位置情報と前記特定した自船位置情報から目標船の自船に対する相対位置を演算する目標相対位置演算手段１６と、レーダのレーダ信号から、捕捉した目標船の位置を逐次予測して、その予測位置に基づきレーダ画像中に設定した抽出領域により捕捉した目標船を継続追尾するＡＲＰＡ装置２０と、前記目標相対位置演算手段１６で演算された目標船の相対位置から、ＡＲＰＡ装置２０で追尾中の目標船と同一の、目標船位置情報を送信した目標船を特定する同一目標判定手段２２と、同一目標判定手段２２おいて同一と特定された目標船の相対位置により、ＡＲＰＡ装置２０で設定する抽出領域を必要に応じて校正する予測位置校正手段２６と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、船舶に搭載されて航行支援を行う船舶用航行支援装置に関する。

従来、この種の船舶用航行支援装置としては、他船等との衝突を予防することを目的として、自動衝突予防援助装置（Automatic Radar Plotting Aids）（以下、ＡＲＰＡ装置という）があり、この装置は大型船等への搭載が義務付けられている。ＡＲＰＡ装置は、レーダのレーダ信号を処理して、その中で、監視するべき目標船を捕捉し、捕捉した目標船の位置を予測しながら継続追尾をすることができ、この目標船の継続追尾は、過去の相対位置からディジタルフィルタを用いて未来位置を予測し、この未来位置周辺にサンプリングウィンドウ（抽出領域）を設定し、レーダのビデオ信号をサンプリングし、そこから目標船の物標を抽出して目標船の現在の位置を特定している。

しかしながら、目標船が急変針、急加速、急減速といった加速度運動を行った場合、未来位置の予測精度が低下し、最悪の場合は、目標船を見失うということもある。

ところで、近年、目標船から送信される目標船の位置情報、目標船の速力情報等の動的情報、船種等の特徴情報を含む船舶識別信号を受信して目標船を識別する船舶自動識別装置（Automatic Identification System）（以下、ＡＩＳ装置という）がシステム化されて実用化されており、このＡＩＳ装置により識別された船舶を表示装置に表示することが行われている。

今後は、ＡＲＰＡ装置とＡＩＳ装置とが併用されることとなるが、例えば、特開２００２−３７２５８３号公報では、ＡＲＰＡ装置により捕捉・追尾された目標船と、ＡＩＳ装置により識別された目標船とを同一の表示装置に表示した場合に、両者のマークが重なって表示が見づらくなることを防止するために一方のマークを優先して表示することが提案されている。同様に、特開２００３−４８５９５号公報では、ＡＲＰＡ装置とＡＩＳ装置から得られた他船情報の重要度を所定条件に従って求め、予め設定された範囲の危険度をもつ他船の位置をグラフィック表示することが提案される。

しかしながら、ＡＲＰＡ装置とＡＩＳ装置を互いに補完して、それらの装置の機能をさらに高めることはいまだ提案されていない。
特開２００２−３７２５８３号公報 特開２００３−４８５９５号公報

本発明が解決しようとする課題は、レーダ信号から目標船捕捉追尾を行うものと、目標船等から送られてくる目標船情報を受信するものとの、それぞれの特性を生かして補完を行い、目標船捕捉追尾の追尾精度を高めることができる船舶用航行支援装置を提供することである。

前述した課題を解決するために、請求項１記載の発明は、船舶に搭載されて航行支援を行う船舶用航行支援装置において、
目標船または第３者から送信される目標船位置情報を逐次受信する目標船情報受信手段と、
自船位置を特定する自船位置情報特定手段と、
前記受信した目標船位置情報と前記特定した自船位置情報から目標船の自船に対する相対位置を演算する目標相対位置演算手段と、
レーダのレーダ信号から、捕捉した目標船の位置を逐次予測して、その予測位置に基づきレーダ画像中に設定した抽出領域により捕捉した目標船を継続追尾する目標船捕捉追尾手段と、
前記目標相対位置演算手段で演算された目標船の相対位置から、目標船捕捉追尾手段で追尾中の目標船と同一の、前記目標船情報受信手段でその目標船位置情報を入手した目標船を特定する同一目標判定手段と、
同一目標判定手段において同一と特定された目標船の目標相対位置演算手段で演算した相対位置により、前記目標船捕捉追尾手段で設定する抽出領域を必要に応じて校正する予測位置校正手段と、
を備えることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のものにおいて、さらに、ある目標船に対して、前記目標船捕捉追尾手段で予測する目標船の予測位置精度を監視する予測位置精度監視手段を備え、
前記予測位置校正手段は、予測位置精度監視手段で監視する位置精度が悪化した場合に校正を行うことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の前記予測位置精度監視手段が、目標船捕捉追尾手段で予測する目標船の予測位置精度を、同一目標判定手段において同一と特定された目標船の相対位置により求めて、位置精度の悪化を判断することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項２または３記載の前記予測位置精度監視手段が、前記目標船捕捉追尾手段で設定される抽出領域に該当する目標船が存在しない場合に、位置精度の悪化と判断することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項２ないし４のいずれか１項に記載のものにおいて、前記予測位置精度監視手段が、目標船捕捉追尾手段で追尾中の目標船に最も近い目標船位置情報手段でその目標船位置情報を入手した目標船が、前記同一目標判定手段において過去に同一と特定された目標船と異なる目標船となってしまった場合に、位置精度の悪化と判断することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項２ないし５のいずれか１項に記載のものにおいて、前記予測位置精度監視手段が、レーダのレーダ信号の強度が所定値よりも小さくなったときに、位置精度の悪化と判断することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のものにおいて、さらに、前記予測位置校正手段によって校正された抽出領域の位置を表示する表示手段を備えることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のものにおいて、さらに、前記抽出領域を校正するか否かの決定を操作者に促す校正確認手段を備え、校正確認手段が操作者からの校正決定信号を受け取ったときに、前記予測位置校正手段は校正を行うことを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項１ないし８のいずれか１項に記載のものにおいて、前記目標船情報受信手段が、目標船位置情報と共に目標船または第３者から送信される目標船の針路、速力を含む目標船運動情報を逐次受信し、
前記目標相対位置演算手段は、前記目標船情報受信手段より得られた目標船の位置、針路、速力及び前記目標運動情報を入手してから現在までの時間差を考慮して現在の目標船位置を推定した後、目標船の自船に対する推定の相対位置を演算し、
前記同一目標判定手段は、前記目標相対位置演算手段で演算された目標船の推定の相対位置から、目標船捕捉追尾手段で追尾中の目標船と同一の、前記目標船情報受信手段でその目標船位置情報を入手した目標船を特定することを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項１ないし９のいずれか１項に記載のものにおいて、前記目標船情報受信手段が、目標船位置情報と共に目標船または第３者から送信される目標船運動情報を逐次受信し、
前記目標相対位置演算手段は、前記目標船情報受信手段より得られた目標船の位置、針路、速力及び前記目標運動情報を入手してから現在までの時間差を考慮して現在の目標船位置を推定した後、目標船の自船に対する相対位置を演算し、
前記予測位置校正手段は、前記目標相対位置演算手段で演算された目標船の推定の相対位置により、抽出領域を校正することを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、船舶に搭載されて航行支援を行う船舶用航行支援装置において、
目標船または第３者から送信される目標船位置情報及び目標船運動情報を逐次受信する目標船情報受信手段と、
自船位置を特定する自船位置情報特定手段と、
前記受信した目標船位置情報と前記特定した自船位置情報から目標船の自船に対する相対位置を演算する目標相対位置演算手段と、
レーダのレーダ信号から、捕捉した目標船の位置を逐次予測して、その予測位置に基づきレーダ画像中に設定した抽出領域により捕捉した目標船を継続追尾する目標船捕捉追尾手段と、
前記目標相対位置演算手段で演算された目標船の相対位置から、目標船捕捉追尾手段で追尾中の目標船と同一の、前記目標船情報受信手段でその目標船位置情報を入手した目標船を特定する同一目標判定手段と、
ある目標船に対して、前記受信された目標船運動情報から、その運動傾向に応じて、前記目標船捕捉追尾手段による目標船の予測する際に用いる追尾フィルタ値を変化させる運動傾向予測手段と、
を備えることを特徴とする。

請求項１２記載の発明は、請求項１１記載のものにおいて、前記目標船情報受信手段が、目標船位置情報と共に目標船または第３者から送信される目標船の針路、速力を含む目標船運動情報を逐次受信し、
前記目標相対位置演算手段は、前記目標船情報受信手段より得られた目標船の位置、針路、速力及び前記目標運動情報を入手してから現在までの時間差を考慮して現在の目標船位置を推定した後、目標船の自船に対する推定の相対位置を演算し、
前記同一目標判定手段は、前記目標相対位置演算手段で演算された目標船の推定の相対位置から、目標船捕捉追尾手段で追尾中の目標船と同一の、前記目標船情報受信手段でその目標船位置情報を入手した目標船を特定する、ことを特徴とする。

請求項１３記載の発明は、請求項１１または１２記載のものにおいて、前記目標船情報受信手段が、目標船位置情報と共に目標船から送信される目標船の特徴情報を逐次受信し、
前記運動傾向予測手段は、ある目標船に対して、前記受信された目標船特徴情報から、前記目標船捕捉追尾手段による目標船の予測する際に用いる追尾フィルタ値を変化させることを特徴とする。

請求項１４記載の発明は、請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の前記目標船情報受信手段が、ＡＩＳ（船舶自動識別）装置であることを特徴とする。

請求項１５記載の発明は、請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の前記目標船捕捉追尾手段が、ＡＲＰＡ（自動衝突予防援助）装置であることを特徴とする。

請求項１６記載の発明は、請求項１ないし１５のいずれか１項に記載のものにおいて、前記目標船捕捉追尾手段で追尾している目標船が、前記目標船情報受信手段で得られた目標情報に基づき追尾を開始している場合は、前記同一目標判定手段による同一目標判定を行わないことを特徴とする。

目標船捕捉追尾手段による追尾を確実に行うためには、目標船の予測位置に基づく抽出領域を適切に設定することが重要である。本発明によれば、予測位置校正手段が、目標船情報受信手段によって受信された目標船位置情報に基づく相対位置により、適宜、抽出領域の校正を行うことにより、目標船捕捉追尾手段による追尾精度を向上させることができる。

また、予測位置精度監視手段が、目標船捕捉追尾手段の予測精度を監視することにより、適時の抽出領域の校正を行うことができる。

または、運動傾向予測手段が、目標船情報受信手段によって受信された目標船運動情報からその運動傾向に応じて追尾フィルタ値を変化させることにより、目標船捕捉追尾手段による追尾精度を向上させることができる。さらに、目標船特徴情報から追尾フィルタ値を変化させることによって、目標船の重量、長さに適した追尾フィルタ値として、目標船捕捉追尾手段による追尾精度を向上させることができる。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。尚、以下の実施形態は本発明を限定するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る船舶用航行支援装置を表すブロック図である。図において、船舶用航行支援装置１０は、目標船または第３者から送信される目標船位置情報を受信する目標船情報受信手段であるＡＩＳ装置１２と、自船位置を特定する自船位置情報特定手段であるＧＰＳ装置１４と、ＡＩＳ装置１２からの情報とＧＰＳ装置１４からの情報から目標船の自船に対する相対位置を演算する目標相対位置演算手段１６と、目標船の捕捉を行う目標船捕捉手段１８と、目標船捕捉手段１８で捕捉された目標船の追尾を行う目標船捕捉追尾手段であるＡＲＰＡ装置２０と、ＡＩＳ装置１２から情報を得た目標船とＡＲＰＡ装置２０で追尾中の目標船とが同一か否かの判定を行う同一目標判定手段２２と、予測位置精度監視手段２４と、予測位置校正手段２６と、校正確認手段２８と、表示手段３０と、同一目標判定手段２２で同一と判定された目標船を記録する同一船記録手段３４と、を備える。

ＡＩＳ装置１２は、ＡＩＳアンテナとＡＩＳ受信機とからなり、目標船または第３者から送信された目標船に関する船舶識別信号を受信するものである。船舶識別信号の中には、目標船位置の他、目標船速力、目標船針路、目標船船首方位、目標船回頭率といった動的な情報（目標船運動情報という）と、船長、幅、船種、重量といった静的な情報（目標船特徴情報という）が含まれており、この目標船特徴情報は原則６分毎、目標船位置情報及び目標船運動情報は速力に依存し速力が速ければそれだけ時間間隔が短くなるようにして２秒から３分毎で送信されている。この船舶識別信号の送信元としては、目標船自身または第３者とすることができ、第３者として例えば、港湾監視局等とすることができる。

ＧＰＳ装置１４は、ＧＰＳアンテナとＧＰＳ受信機とから構成され、自船位置を表す自船の緯度、経度を特定するものである。

ＡＲＰＡ装置２０は、自船周囲の物標データを得るためのレーダ装置、自船の船首方位を検出して方位データを出力するジャイロコンパス、自船速力を検出するスピードログからの信号を得て、レーダ装置からのレーダ信号を処理して、その中で、監視するべき目標船を捕捉し、捕捉した目標船の位置を予測しながら継続追尾をするものであり、目標船の継続追尾は、過去の相対位置からディジタルフィルタを用いて未来位置を予測し、この未来位置周辺にサンプリングウィンドウ（抽出領域）を設定し、レーダのビデオ信号をサンプリングし、そこから目標船の物標を抽出して目標船の現在の位置を特定するとともに、目標船の針路・速力等を算出する。

表示手段３０は、ＡＲＰＡ装置２０及び目標相対位置演算手段１６からの信号を受けるもので、目標相対位置演算手段１６からの目標相対位置データ、ＡＲＰＡ装置２０で追尾中の追尾等データを受けて、シンボル等を表示するものである。本表示装置３０は、本船舶用航行支援装置１０専用のものでもよいし、レーダ装置やＥＣＤＩＳ（電子海図システム）等の他の船舶用航海機器の表示器で重畳表示または切り替等表示をすることで兼用してもよい。

以上のように構成される船舶用航行支援装置の作用を、主に、目標相対位置演算手段１６、同一目標判定手段２２、予測位置精度監視手段２４及び予測位置校正手段２６を中心として説明する。

目標相対位置演算手段１６は、ＡＩＳ装置１２からの目標船位置情報とＧＰＳ装置１４からの自船情報から目標船の自船に対する相対位置を演算し、目標相対位置データを出力する。この目標船の相対位置の演算は、任意の方法で行うことができるが、例えば、平面航法を利用することができる。即ち、図２に示すように、自船の緯度、経度を（φo，λo）、目標船の緯度、経度を（φt，λt）とし、緯度差をｄφ＝φt−φo、経度差をｄλ＝λt−λoとし、自船から目標船までの方位をθとし、自船と目標船との距離をＤとし、自船と目標船との東西距をｄｐとすると、

が成り立つ。これらの式からＤとθを求めると、

となる。この距離Ｄと方位θから目標船の相対位置を特定することができる。以上の算出は、相対距離が平面内と考えられる小さい範囲である場合に適当であるが、この平面航法を利用する以外に、距等圏航法、中分緯度航法を利用することが可能である。以下、説明を簡単にするために、このようにして求められた目標船の相対位置を平面座標に置き換えた座標（ｘ_AIS，ｙ_AIS）で表して、説明する。

択一的には、目標相対位置演算手段１６で演算を行い出力する目標船の相対位置として、ＡＩＳ装置１２からの目標船の位置情報だけでなくＡＩＳ装置１２からの目標船運動情報を使用して、ＡＩＳ装置１２で受信してから現在までの時間差の影響を考慮した相対位置とすることもできる。つまり、ＡＩＳ装置１２から入手した時間から現在までに無視できない時間差がある場合には、その時間差に相当する目標船の移動距離を考慮するとよい。具体的には、目標船のＡＩＳ装置１２で入手した目標船位置の緯度、経度を（φt0，λt0）、速力をｖｔ、針路をθｔとすると、Ｔ秒後の現在の目標船位置の緯度、経度（φtＴ，λtＴ）は、推定値として

で演算することができる。このようにして求めた推定の目標船位置から、目標船の相対位置を求めてもよい。以下、説明を簡単にするために、この推定の目標位置から求められた目標船の推定の相対位置を平面座標に置き換えた座標（ｘ_AISＰ，ｙ_AISＰ）で表して、説明する。

目標相対位置演算手段１６で求められた目標船の相対位置は、表示手段３０へと送られて無条件または所定の条件下でレーダ装置からのレーダ信号と共に表示される。また、目標相対位置演算手段１６で求められた目標船の相対位置は、同一目標判定手段２２へと送られる。

同一目標判定手段２２は、目標相対位置演算手段１６からの目標船の相対位置（ｘ_AIS，ｙ_AIS）（または（ｘ_AISＰ，ｙ_AISＰ））と、ＡＲＰＡ装置２０で追尾中の目標船の相対位置（ｘ_ARPA，ｙ_ARPA）とから、ＡＲＰＡ装置２０で追尾中の目標船と同一のＡＩＳ装置１２でその船舶識別信号を入手した目標船を特定する。同一である条件としては、例えば、

を満足するものとすることができる。つまり、目標相対位置演算手段１６から求められた目標船の相対位置（ｘ_AIS，ｙ_AIS）と、ＡＲＰＡ装置２０で追尾中の目標船の相対位置（ｘ_ARPA，ｙ_ARPA）の距離の差がΔｄth以下である追尾中の目標船がある場合に、その追尾中の目標船とＡＩＳ装置１２にて受信した船舶識別信号に対応する目標船とが同一であるとする。この差異は、ＡＩＳ装置１２で受信する船舶識別信号に含まれる目標船の位置の検出がＧＰＳ装置などで行われており、ＧＰＳ装置による誤差、及び自船のＧＰＳ装置１４の誤差などの影響によるものである。また、目標船の相対位置として（ｘ_AIS，ｙ_AIS）を用いた場合には時間経過による誤差、また、目標船の相対位置として（ｘ_AISＰ，ｙ_AISＰ）を用いた場合には、推定誤差が発生する可能性がある。これらの誤差を考慮してΔｄthの値を設定するとよい。

こうして、ＡＲＰＡ装置２０で追尾中の目標船と同一のＡＩＳ装置１２で受信したその船舶識別信号に対応する目標船を特定し、これを同一船記録手段３４に記録する。

尚、ＡＲＰＡ装置２０で目標船を追尾するために行う捕捉は、操作者による特定の目標船の指示による捕捉、またはレーダ画像中の所定領域に侵入した目標船の自動捕捉により、行うことができる。これに対して、ＡＩＳ装置１２からの情報に基づいて捕捉を行うことも可能であり、そのために、目標船捕捉手段１８を設けることができる。目標船捕捉手段１８では、目標相対位置演算手段１６で得られた目標船の相対位置が所定の捕捉条件を満足する場合に、自動的または操作者の確認を得た上で、捕捉を行い、その目標船の相対位置、速力、針路等の運動情報を初期捕捉位置及び初期捕捉運動情報として、ＡＲＰＡ装置２０へと送出する。こうして目標船捕捉手段１８によって捕捉された目標船は、当初よりＡＲＰＡ装置２０で追尾中の目標船と関連付けられているので、かかる目標船については、同一目標判定手段２２による同一目標判定を不要とすることができる。

次に、予測位置精度監視手段２４では、ＡＲＰＡ装置２０で追尾中の各目標船について、図３に示す手順で、前記同一目標判定手段２２によって同一の目標船についての信号と判断されたＡＩＳ装置１２からの船舶識別信号を用いる等して、ＡＲＰＡ装置２０の予測精度が悪化していないかどうかを監視する。その監視内容としては、１）ＡＲＰＡ装置２０から逐次出される目標船の予測位置が悪化したか、２）ＡＲＰＡ装置２０で追尾する目標船を誤ったか、３）ＡＲＰＡ装置２０で追尾が不能となったか、４）ＡＲＰＡ装置２０での検出精度が悪化したか、を例示することができる。以下、各内容を説明する。

１）ＡＲＰＡ装置２０から逐次出される目標船の予測位置が悪化した場合（ステップＳ１０、図４の１））
予測位置精度監視手段２４では、ＡＲＰＡ装置２０から逐次出される目標船の予測位置と、目標相対位置演算手段１６から逐次出される同じ目標船の相対位置との距離の差を監視する。即ち、目標相対位置演算手段１６から逐次出される目標船の相対位置（ｘ_AIS，ｙ_AIS）（または（ｘ_AISＰ，ｙ_AISＰ））と、ＡＲＰＡ装置２０から予測される目標船の予測位置（ｘ_ARPA，ｙ_ARPA）との差Δｄを求めて、その差Δｄが所定値Δｄth2以内に収まっているかどうかを判定する。式で表すと、

となる。差Δｄが所定値Δｄth2以内である場合には、ＡＲＰＡ装置２０の予測精度は良好と判断してそのままとする。一方、差Δｄが所定値Δｄth2を超える場合には、ＡＲＰＡ装置２０の予測精度は悪化していると判断する。

２）ＡＲＰＡ装置２０で追尾する目標船を誤った場合（ステップＳ１２、図４の２））
ＡＲＰＡ装置２０から逐次出される目標船の予測位置が、目標相対位置演算手段１６から逐次出される同じ目標船の相対位置よりも、目標相対位置演算手段１６から逐次出される別の目標船の相対位置に接近した場合、乗り移りが起こったと判断する。即ち、目標相対位置演算手段１６から逐次出される同一目標判定手段２２で同一であると判断された目標船の相対位置を（ｘ_AIS，ｙ_AIS）（または（ｘ_AISＰ，ｙ_AISＰ））とし、目標相対位置演算手段１６から逐次出される同一目標判定手段２２で同一であると判断されていない別の目標船の相対位置を（ｘ_AIS（ｎ），ｙ_AIS（ｎ））（または（ｘ_AISＰ（ｎ），ｙ_AISＰ（ｎ）））とし、それぞれのＡＲＰＡ装置２０から予測される目標船の予測位置（ｘ_ARPA，ｙ_ARPA）との差Δｄ、Δｄ（ｎ）を求めて、その大小を判定する。

Δｄ＞Δｄ（ｎ）を満足する同一目標判定手段２２で同一であると判断されていない別の目標船がある場合、ＡＲＰＡ装置で追尾中の目標船の乗り移りが発生して、ＡＲＰＡ装置が追尾している目標船を誤っていると判断する。

３）ＡＲＰＡ装置２０で追尾が不能となった場合（ステップＳ１４、図４の３））
ＡＲＰＡ装置２０で追尾していた目標船がサンプリングウィンドウで抽出できなかった場合には、目標船を見失った（ロスト）ことになる。目標船が急な加速度運動を行った場合、別の船または陸地の後に入ってしまった場合、クラッタや干渉によるレーダ信号の劣化が大きい場合などに起こり得る。ＡＲＰＡ装置２０が追尾中の目標船が、直前の１回または所定回、レーダスキャン時のサンプリングウィンドウ内で抽出できなかった場合には、追尾不能と判断する。

４）ＡＲＰＡ装置２０での検出精度が悪化した場合（ステップＳ１６、図４の４））
レーダ装置のレーダ信号の強度が低くなると、レーダ画像からの目標船の抽出が困難になり、その検出精度が悪化するおそれが高くなる。よって、レーダ信号の強度が低い場合は、ＡＲＰＡ装置２０の検出精度悪化と判断する。

以上の１）〜４）のいずれかの場合に該当する場合は、表示手段３０へとその校正確認表示のためのデータを送出する（ステップＳ１８）。表示手段３０では、その校正確認表示を表示する。この校正確認表示は、今、対象としている目標船の校正を行うかどうかの最終判断を操作者に委ねており、操作者に対してその判断を促すためのものである。校正確認手段２８は、操作者からの校正をするとの意思を表す入力信号を受けると、その入力信号を予測位置校正手段２６へと送る。但し、校正を行うかどうかの最終判断を操作者に委ねずに、予測精度が悪化した場合には、自動的に校正をすることも可能であり、その場合、校正確認手段２８は省略可能である。

予測位置校正手段２６は、同一目標判定手段２２で同一と判断されたＡＩＳ装置１２からの目標船の位置情報に基づいて求めた目標船の相対位置（ｘ_AIS，ｙ_AIS）（または（ｘ_AISＰ，ｙ_AISＰ））をＡＲＰＡ装置２０へと送り、その相対位置に基づきサンプリングウィンドウを校正する（ステップＳ２２）。

ＡＲＰＡ装置２０はその校正されたサンプリングウィンドウ内にあるレーダ画像中の物標を目標船と判断する。そして、その目標船の位置を求めて、目標船の更新された相対位置とする。そして、その更新された目標船の相対位置から次の目標船の予測位置（ｘ_ARPAP，ｙ_ARPAP）を求め、その次の目標船の予測位置（ｘ_ARPAP，ｙ_ARPAP）は、予測位置精度監視手段２４による監視に供される。

通常、目標船が一定速力、一定針路で進んでいる場合、ＡＲＰＡ装置２０で予測される予測位置の誤差は小さく、ＡＲＰＡ装置２０のみで行う予測で十分であるが、目標船が加速度運動を行った場合、レーダ信号のノイズが大きい場合等に以上で説明したような１）〜４）の状態になる可能性があり、従来のＡＲＰＡ装置では、最終的にロストした場合には、目標船の捕捉からのやり直しをする他ないが、本実施形態によればＡＩＳ装置１２からの情報を補完することで、ＡＲＰＡ装置２０の予測精度を良好に保持することができる。

次に、図５は本発明の第２実施形態を表すブロック図である。図において、第１実施形態と同様の手段は同一の符号を付し、その詳細説明は省略する。

第２実施形態の船舶用航行支援装置１０は、予測位置精度監視手段２４及び予測位置校正手段２６の代わりに、運動傾向予測手段３６を備えている。

運動傾向予測手段３６は、ＡＲＰＡ装置２０で追尾している目標船に対して同一目標判定手段２２にて同一船であると判定されたＡＩＳ装置１２の船舶識別情報から特定される目標船について、ＡＩＳ装置１２からの目標船位置情報だけでなく、目標船速力、目標船針路、目標船回頭率などの目標船運動情報を逐次入手し、速力または針路の変化率及び／または回頭率の値などから、その変化率または回頭率に応じてＡＲＰＡ装置２０において目標船に対して使用しているディジタルフィルタである追尾フィルタ値を変化させる。

ここで、追尾フィルタ値としては、ＡＲＰＡ装置２０で通常用いられるα−βトラッカー手法によるα、βの値とすることができる。あるｋ番目のレーダスキャン時における目標船の位置をＸｍ（ｋ）、Ｔ（ｋ）をｋ番目の観測時間とすると、次の目標船の予測位置Ｘｐ（ｋ＋１）は次のように求められる（図６参照）。

尚、ここで、Ｘｓ（ｋ）、Ｖｓ（ｋ）は、目標平滑位置、目標一次予測相対速度である。

ＡＲＰＡ装置２０では、目標船の位置Ｘｍ（ｋ）が観測されるたびに、次のレーダスキャンのときに目標船が存在すると予測される予測位置Ｘｐ（ｋ＋１）を算出し、次のレーダスキャンのタイミングにＸｐ（ｋ＋１）を中心としてその近傍にサンプリングウィンドウを設定してその領域のレーダ信号をサンプリングして物標信号を目標船として追尾し、継続的にこの追尾動作を繰り返す。ここで用いられるフィルタ値α、βは、ローパス特性（平滑特性）を有し、センサーの誤差による予測誤差を平滑化する特性と、目標船の変針運動に対する追従性能から適した周波数特性が選択される。αの値が大きいと、実測された目標船の位置に重きが置かれるので、追従性が良くなるが得られる目標船の速度ベクトルはふらつく。逆にαの値が小さいと、予測位置に重みが置かれるので、追従性は悪くなるが速度ベクトルは安定する。よって、ＡＩＳ装置１２からの目標船の目標船運動情報の変化率が大きい場合には、αを大きくして追従性を良くし、変化率が小さい場合にはαを小さくして平滑性を良くする。

こうして、ＡＩＳ装置１２からの運動情報のいずれかが所定値よりも大きくなって予測誤差が大きくなることが予測される場合に、α、βの値を変化させることにより、より正確な目標船の位置予測を行うことができて、確実に目標船を追尾することができる。

また、運動傾向予測手段３６は、ＡＩＳ装置１２からの目標船運動情報以外の目標船特徴情報である目標船の船長、重量及び／または船種に基づいて、α、βを変化させることもできる。船長、重量が大きい場合には、慣性力が大きくなるので、例えば、αを小さくして平滑性を良くするとよい。こうして、α、βの値をその慣性力に合わせて変化させることで、目標物の特徴に適合した追尾を行うことができる。

本発明の実施形態に係る船舶用航行支援装置を表すブロック図である。 目標相対位置演算手段による相対位置の演算の原理を表す説明図である。 予測位置精度監視及び校正の手順を表すフローチャートである。 ＡＲＰＡ装置による予測位置の精度の悪化例を表す説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る船舶用航行支援装置を表すブロック図である。 追尾フィルタ値例を表す説明図である。

符号の説明

１０ 船舶用航行支援装置
１２ ＡＩＳ装置（目標船情報受信手段）
１４ ＧＰＳ装置（自船位置情報特定手段）
１６ 目標相対位置演算手段
２０ ＡＲＰＡ装置（目標船捕捉追尾手段）
２２ 同一目標判定手段
２４ 予測位置精度監視手段
２６ 予測位置校正手段
２８ 校正確認手段
３６ 運動傾向予測手段

Claims (16)

1. 船舶に搭載されて航行支援を行う船舶用航行支援装置において、
   目標船または第３者から送信される目標船位置情報を逐次受信する目標船情報受信手段と、
   自船位置を特定する自船位置情報特定手段と、
   前記受信した目標船位置情報と前記特定した自船位置情報から目標船の自船に対する相対位置を演算する目標相対位置演算手段と、
   レーダのレーダ信号から、捕捉した目標船の位置を逐次予測して、その予測位置に基づきレーダ画像中に設定した抽出領域により捕捉した目標船を継続追尾する目標船捕捉追尾手段と、
   前記目標相対位置演算手段で演算された目標船の相対位置から、目標船捕捉追尾手段で追尾中の目標船と同一の、前記目標船情報受信手段でその目標船位置情報を入手した目標船を特定する同一目標判定手段と、
   同一目標判定手段において同一と特定された目標船の目標相対位置演算手段で演算した相対位置により、前記目標船捕捉追尾手段で設定する抽出領域を必要に応じて校正する予測位置校正手段と、
   を備えることを特徴とする船舶用航行支援装置。
2. さらに、ある目標船に対して、前記目標船捕捉追尾手段で予測する目標船の予測位置精度を監視する予測位置精度監視手段を備え、
   前記予測位置校正手段は、予測位置精度監視手段で監視する位置精度が悪化した場合に校正を行うことを特徴とする請求項１記載の船舶用航行支援装置。
3. 前記予測位置精度監視手段は、目標船捕捉追尾手段で予測する目標船の予測位置精度を、同一目標判定手段において同一と特定された目標船の相対位置により求めて、位置精度の悪化を判断することを特徴とする請求項２記載の船舶用航行支援装置。
4. 前記予測位置精度監視手段は、前記目標船捕捉追尾手段で設定される抽出領域に該当する目標船が存在しない場合に、位置精度の悪化と判断することを特徴とする請求項２または３記載の船舶用航行支援装置。
5. 前記予測位置精度監視手段は、目標船捕捉追尾手段で追尾中の目標船に最も近い目標船位置情報手段でその目標船位置情報を入手した目標船が、前記同一目標判定手段において過去に同一と特定された目標船と異なる目標船となってしまった場合に、位置精度の悪化と判断することを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の船舶用航行支援装置。
6. 前記予測位置精度監視手段は、レーダのレーダ信号の強度が所定値よりも小さくなったときに、位置精度の悪化と判断することを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載の船舶用航行支援装置。
7. さらに、前記予測位置校正手段によって校正された抽出領域の位置を表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の船舶用航行支援装置。
8. さらに、前記抽出領域を校正するか否かの決定を操作者に促す校正確認手段を備え、校正確認手段が操作者からの校正決定信号を受け取ったときに、前記予測位置校正手段は校正を行うことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の船舶用航行支援装置。
9. 前記目標船情報受信手段は、目標船位置情報と共に目標船または第３者から送信される目標船の針路、速力を含む目標船運動情報を逐次受信し、
   前記目標相対位置演算手段は、前記目標船情報受信手段より得られた目標船の位置、針路、速力及び前記目標運動情報を入手してから現在までの時間差を考慮して現在の目標船位置を推定した後、目標船の自船に対する推定の相対位置を演算し、
   前記同一目標判定手段は、前記目標相対位置演算手段で演算された目標船の推定の相対位置から、目標船捕捉追尾手段で追尾中の目標船と同一の、前記目標船情報受信手段でその目標船位置情報を入手した目標船を特定することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の船舶用航行支援装置。
10. 前記目標船情報受信手段は、目標船位置情報と共に目標船または第３者から送信される目標船運動情報を逐次受信し、
    前記目標相対位置演算手段は、前記目標船情報受信手段より得られた目標船の位置、針路、速力及び前記目標運動情報を入手してから現在までの時間差を考慮して現在の目標船位置を推定した後、目標船の自船に対する相対位置を演算し、
    前記予測位置校正手段は、前記目標相対位置演算手段で演算された目標船の推定の相対位置により、抽出領域を校正することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の船舶用航行支援装置。
11. 船舶に搭載されて航行支援を行う船舶用航行支援装置において、
    目標船または第３者から送信される目標船位置情報及び目標船運動情報を逐次受信する目標船情報受信手段と、
    自船位置を特定する自船位置情報特定手段と、
    前記受信した目標船位置情報と前記特定した自船位置情報から目標船の自船に対する相対位置を演算する目標相対位置演算手段と、
    レーダのレーダ信号から、捕捉した目標船の位置を逐次予測して、その予測位置に基づきレーダ画像中に設定した抽出領域により捕捉した目標船を継続追尾する目標船捕捉追尾手段と、
    前記目標相対位置演算手段で演算された目標船の相対位置から、目標船捕捉追尾手段で追尾中の目標船と同一の、前記目標船情報受信手段でその目標船位置情報を入手した目標船を特定する同一目標判定手段と、
    ある目標船に対して、前記受信された目標船運動情報から、その運動傾向に応じて、前記目標船捕捉追尾手段による目標船の予測する際に用いる追尾フィルタ値を変化させる運動傾向予測手段と、
    を備えることを特徴とする船舶用航行支援装置。
12. 前記目標船情報受信手段は、目標船位置情報と共に目標船または第３者から送信される目標船の針路、速力を含む目標船運動情報を逐次受信し、
    前記目標相対位置演算手段は、前記目標船情報受信手段より得られた目標船の位置、針路、速力及び前記目標運動情報を入手してから現在までの時間差を考慮して現在の目標船位置を推定した後、目標船の自船に対する推定の相対位置を演算し、
    前記同一目標判定手段は、前記目標相対位置演算手段で演算された目標船の推定の相対位置から、目標船捕捉追尾手段で追尾中の目標船と同一の、前記目標船情報受信手段でその目標船位置情報を入手した目標船を特定することを特徴とする請求項１１記載の船舶用航行支援装置。
13. 前記目標船情報受信手段は、目標船位置情報と共に目標船から送信される目標船の特徴情報を逐次受信し、
    前記運動傾向予測手段は、ある目標船に対して、前記受信された目標船特徴情報から、前記目標船捕捉追尾手段による目標船の予測する際に用いる追尾フィルタ値を変化させることを特徴とする請求項１１または１２記載の船舶用航行支援装置。
14. 前記目標船情報受信手段は、ＡＩＳ（船舶自動識別）装置である請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の船舶用航行支援装置。
15. 前記目標船捕捉追尾手段は、ＡＲＰＡ（自動衝突予防援助）装置である請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の船舶用航行支援装置。
16. 前記目標船捕捉追尾手段で追尾している目標船が、前記目標船情報受信手段で得られた目標情報に基づき追尾を開始している場合は、前記同一目標判定手段による同一目標判定を行わないことを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の船舶用航行支援装置。

Images