JP2005182539A - 船舶用航行支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 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、目標船についての情報の統合を効率的に行う。
【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、目標船を継続して追尾し、その履歴から目標船の運動情報を提供する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とＡＲＰＡ装置２０で追尾中の目標船の相対位置とを比較することにより、ＡＲＰＡ装置２０で追尾中の目標船と同一の、ＡＩＳ装置１２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２２と、を備え、同一目標判定手段２２は、さらに、同一判定を行う期間を制限する同一目標判定期間制限手段２４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（ＡＲＰＡ）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。

船舶用レーダやＥＣＤＩＳ（電子海図情報表示装置）では、ＡＲＰＡ装置で追尾中の目標船をシンボルや数値データとして画像上に表示することで、操作者に安全な航行を行うための情報を提示している。

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。

上記公報のようにマークを統合化する場合には、装置が、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の統合を行うための判定を常時行う必要があり、装置のその判定のための処理時間及び処理負荷が多大になり、他の処理の遅延、処理量の制約を招くという問題がある。
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、目標船についての情報の統合を効率的に行う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、目標船を継続して追尾し、その履歴から目標船の運動情報を提供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と目標船捕捉追尾手段で追尾中の目標船の相対位置とを比較することにより、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、を備え、
前記同一目標判定手段は、さらに、同一判定を行う期間を制限する同一目標判定期間制限手段を備えることを特徴とする。

同一目標判定期間制限手段が制限する期間としては、例えば、目標船捕捉追尾手段が目標船を捕捉してから所定時間経過後に同一判定を行うようにしたり、目標船捕捉追尾手段が目標船を捕捉する際にのみに同一判定を行うようにしたり、または、所定時間毎若しくは目標船捕捉追尾手段の目標船に関するデータが更新される毎に同一判定を行うようにすることができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のものにおいて、前記目標船捕捉追尾手段は、目標船を捕捉する際に、目標相対位置演算手段で得られた相対位置を、捕捉位置情報とすることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１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受信し、
前記目標捕捉追尾手段は、目標船相対位置と共に目標船の過去の位置の履歴から目標運動推定情報を算出することができ、
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及び目標船情報受信手段から送信される目標船運動情報及び目標船捕捉追尾手段から算出される目標船相対位置及び目標船運動推定情報並びに時間を記録する目標情報記録手段をさらに備え、
前記同一目標判定手段は、現在の目標船の相対位置の他に現在の運動情報並びに過去の相対位置情報及び運動情報を考慮に入れて特定を行うことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のものにおいて、前記同一目標判定手段が、すべての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と、目標船捕捉追尾手段で追尾中のすべての目標船の相対位置とを比較して、その比較結果に基づき、特定を行うことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のものにおいて、前記同一目標判定手段が、目標船捕捉追尾手段で追尾中の目標船が所定条件を満たすかどうかの判定を行う目標船判定手段を備え、所定条件を満足する目標船についてだけ、その目標船と同一の、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。

所定条件としては、相対距離が所定範囲内にあることとすることができる。または、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速力、針路情報を受信し、さらに、自船の速力及び針路を特定する自船速力・針路特定手段を備えたときに、前記所定条件は、危険度が所定以上であることとすることができる。または、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速力、針路情報を受信し、前記所定条件としては、針路または速力が第２所定条件を満足することとすることができる。

請求項６記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のものにおいて、前記同一目標判定手段で同一であるとされた目標船について、データの同一化をしてよいか否かの決定を操作者に促す同一化確認手段をさらに備え、同一化確認手段が操作者からの同一化決定信号を受け取ったときに、同一とされた目標船のデータの同一化を行うことを特徴とする。

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、前記同一目標判定手段で同一とされた目標船のデータの同一化を行う際に、音声を発する音声出力手段をさらに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、前記目標相対位置演算手段によって得られた目標相対位置と、目標船捕捉追尾手段によって得られた目標相対位置とを、シンボル化して表示する表示手段をさらに備え、
前記表示手段は、前記同一目標判定手段で同一とされた目標船については、前記目標相対位置演算手段によって得られた目標相対位置を表示するシンボル及び目標船捕捉追尾手段によって得られた目標相対位置を表示するシンボルとは、異なるシンボルで統合して表示することを特徴とする。

また、任意には、前記表示手段は、前記同一目標判定手段で同一とされた目標船のデータの同一化を行う際に、同一化することをポップアップウインドウ形式で表示してもよい。または、任意には、前記同一目標判定手段は、同一とされた目標船の同一度合いを表す同一度を演算し、前記表示手段は、同一とされた目標船の目標船位置を統合して表示するとともに、その同一度を併せて表示することもできる。また、任意には、前記同一目標判定手段は、同一とされた目標船の同一度合いを表す同一度を演算し、前記表示手段は、同一とされた目標船の目標船位置を統合してシンボル化して表示するとともに、その同一度に応じて異なるシンボルで表示することができる。

請求項９記載の発明は、請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のものにおいて、前記同一目標判定手段において同一とされた目標船に関する目標船情報受信手段で受信された目標船位置情報と、目標船捕捉追尾手段で求めた目標船の位置情報とを、１つにまとめて記録すると共に、
前記同一目標判定手段において、過去に同一とされていた目標船が互いに同一でないとされたときに、同一でないとされた目標船に関する目標船情報受信手段で受信された目標船位置情報と、目標船捕捉追尾手段で求めた目標船の位置情報とを、それぞれ分離して別々に記録する記録手段を備えることを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項８に記載のものにおいて、前記同一目標判定手段において、過去に同一とされていた目標船が同一でないとされたときに、前記表示手段は、その旨をメッセージ等で通知するか、またはその目標船位置を分離して表示することを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、請求項１ないし１０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から送信される目標船のサイズに関する特徴情報を受信し、
前記同一目標判定手段は、前記サイズに関する特徴情報によって、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と、目標船捕捉追尾手段で追尾中の目標船の相対位置とを比較する際の比較の基準を変化させることを特徴とする。

請求項１２記載の発明は、請求項１ないし１１のいずれか１項の記載のものにおいて、目標船捕捉追尾手段からの指定された方位を撮像して動画画像または静止画像を供給する撮像手段と、
前記撮像手段から得られた動画画像または静止画像を処理して、画像内の目標船の特徴を抽出する画像処理手段と、
をさらに備え、
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受信し、
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相対位置及び受信された特徴情報と、目標船捕捉追尾手段で追尾中の目標船の相対位置及び画像処理手段からの特徴情報とを比較することにより、目標船捕捉追尾手段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ことを特徴とする。

請求項１３記載の発明は、請求項１２記載のものにおいて、前記撮像手段から得られた動画画像または静止画像を表示する表示装置をさらに備えることを特徴とする。前記画像処理手段で処理後の画像を表示する表示手段をさらに備えてもよい。

請求項１４記載の発明は、請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のものにおいて、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項に記載のものにおいて、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。

本発明によれば、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、目標船についての情報の統合を行うことができ、さらに、同一目標判定期間制限手段により、同一判定を行う期間を制限することにより、同一判定を行う処理時間を短縮し、効率的に処理を行うことができる。

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、目標相対位置演算手段１６で演算する相対位置等を記録する相対位置記録手段１７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、音声出力手段２６と、同一化確認手段２８と、表示手段３０と、同一目標判定手段２２による判定結果を記録する記録手段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共に、目標船の針路・速力を算出する。

より具体的には、ＡＲＰＡ装置２０では、前記ディジタルフィルタとして、通常α−βトラッカー手法によるα、βを使用している。この手法では、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２参照）。

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。そして、ＡＲＰＡ装置２０では、目標船のレーダスキャンのタイミング毎に得られる目標船の相対位置及びその針路・速力のデータ並びにその時間を装置内の目標情報記録手段２１に記録すると共に、後述の同一目標判定手段２２へとそのデータを送出する。

同一目標判定手段２２は、同一目標判定を行う期間の制限を行う同一目標判定期間制限手段２４と、同一判定を行う目標船の制限を行う目標船判定手段２５と、をさらに備えている。

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等の他の船舶用航海機器の表示器において重畳表示または切り替え等表示をすることで該表示器と兼用としてもよい。

以上のように構成される船舶用航行支援装置１０の作用を、主に、目標相対位置演算手段１６及び同一目標判定手段２２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３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。

目標相対位置演算手段１６は、ＡＩＳ装置１２から目標船位置情報等が受信される度に目標船の相対位置を演算して、その演算結果をＡＩＳ装置１２からの他の目標船の情報（時間を含む）と関連付けて、目標情報記録手段１７に格納する。

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情報とから、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。

まず、図４に示すように、同一目標判定手段２２の同一目標判定期間制限手段２４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））を受けると（ステップＳ１０）、その目標船の同一判定を行う期間であるかどうかを判定する（ステップＳ１２）。

同一目標判定期間制限手段２４で判定する、同一目標判定を行う初期期間としては、次の期間を例示することができる。

１−１） ＡＲＰＡ装置２０が目標船を捕捉するタイミング
１−２） ＡＲＰＡ装置２０が捕捉を行ってから所定時間経過したタイミング
ここで、所定時間経過したタイミングとは、ＡＲＰＡ装置２０で捕捉を行った直後は、目標船がどの方位へと航行しているか不明であり、ベクトルが不安定であることが多いため、その安定するのに要する時間経過後に同一目標の判定を行うとよいからである。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捕捉位置及び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は、捕捉以降所定時間経過後のタイミングで行うか、全く行わなくても良い。

また、同一目標判定期間制限手段２４で判定する、同一目標判定を行う期間の頻度としては、次の頻度を例示することができる。

２−１） 初めのタイミングの１回だけ
２−２） ＡＲＰＡ装置２０において、レーダ装置からの新規データを取得して目標船についてのデータを更新した毎
２−３） 予め設定した所定時間経過毎等
次に、同一目標判定期間制限手段２４によって同一目標判定を行う期間である場合には、目標船判定手段２５で、同一目標判定を行う目標船かどうかを判定する（ステップＳ１４）。目標船判定手段２５で判定する、同一目標判定を行う目標船の条件としては、次の条件を例示することができる。

３−１） ＡＲＰＡ装置２０において相対距離が所定の範囲内にあると判定がなされている目標船であること
３−２） ＡＲＰＡ装置２０において危険船との判定がなされている目標船であること
３−３） ＡＲＰＡ装置２０において針路、速力が所定条件を満足される目標船であること、より具体的には、針路が自船に向かっている方向であること、速力が所定以上であること、など
ここで、３−２）の危険船とは、自船との衝突する危険性を表す危険度が高い目標船を言い、危険度は、例えば、ＤＣＰＡ（Distance to Closest Point of Approach）またはＴＣＰＡ（Time to Closest Point of Approach）を用いることができ、これらは、ＡＲＰＡ装置１２で求めている目標船の相対位置、相対速力、相対針路から求めることができる。ＤＣＰＡが小さければ、衝突の危険度が高いことになり、さらにＴＣＰＡが小さければ、衝突までの時間が短いので、同一船判定を行うようにする。

以上の同一目標判定期間制限手段２４及び目標船判定手段２５による判定を行うことにより、同一目標判定を行う範囲を限定し、これによって処理効率を向上させることができる。

同一目標判定期間制限手段２４及び目標船判定手段２５による判定の結果、同一船判定を行う目標船であるとの判定がなされると、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が（ステップＳ１６）、その特定のために用いるデータとしては、次の例が考えられる。

４−１）ＡＲＰＡ装置２０とＡＩＳ装置１２の最新データ同士を利用して決定する
４−２）ＡＲＰＡ装置２０とＡＩＳ装置１２の最新及び目標情報記録手段１７，２１に記録された過去のデータ同士を利用して決定する
また、そのマッチングの対象としては、次の例が考えられる。

５−１）ＡＲＰＡ装置２０とＡＩＳ装置１２の単独の目標船のデータ同士を比較して決定する（１対１マッチング）
５−２）ＡＲＰＡ装置２０またはＡＩＳ装置１２のいずれか一方の単独の目標船とＡＲＰＡ装置２０またはＡＩＳ装置１２のいずれか他方の複数の目標船のデータ同士を比較して決定する（１対多マッチング）
５−３）ＡＲＰＡ装置２０とＡＩＳ装置１２の複数の目標船のデータ同士を比較して決定する（多対多マッチング）
５−１）によれば、同一船であるかどうかの判定条件として、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。

また、閾値であるΔｄthの値は、目標船の種類に依存しないものとすることもできるが、ＡＩＳ装置１２からの目標船特徴情報に含まれる船舶の船長、幅、船種、重量から得られるサイズによってΔｄthの値を変えることも可能である。船舶のサイズが大きくなると、ＧＰＳ装置によって特定される目標船の位置と重心位置との位置ずれが大きくなる傾向にあり、従って、ＡＩＳ装置１２からの目標船位置情報とＡＲＰＡ装置２０との誤差が大きくなる可能性があるからである。

また、５−２）によれば、同一船であるかどうかの判定条件としては、例えば、

を演算して、Δｄ（ｉ）が最小値となる目標船を同一の目標船とする。即ち、ＡＩＳ装置１２でその目標船情報を入手した複数の目標船の相対位置（ｘ_AIS（ｉ），ｙ_AIS（ｉ））（ｉ＝１，２，…ｎ）との距離Δｄ（ｉ）を比較して、その最も距離が近いものを同一と判定する。

また、５−３）によれば、ＡＩＳ装置１２でその目標船情報を入手した複数の目標船の位置を、Ｐ_AIS（ｉ）（ｘ_AIS（ｉ），ｙ_AIS（ｉ））（ｉ＝１，２，…ｎ）とし、ＡＲＰＡ装置２０で追尾中の複数の目標船の相対位置Ｐ_ARPA（ｊ）（ｘ_ARPA（ｊ），ｙ_ARPA（ｊ））（ｊ＝１，２，…ｍ）とする。ＡＲＰＡ装置２０における座標の原点を、ＡＩＳ装置１２における座標の（ψ、ξ）に置いたときに、Ｐ_AIS（ｉ）に最も近いＰ_ARPA（ｊ）を選び、その距離をΔｄ（ｉ）（ψ，ξ）として、すべてのＰ_AIS（ｉ）（ｉ＝１，２，…ｎ）について、その距離の合計を求めると、

となる。この（ψ，ξ）を複数の組み合わせで行い、Ｒ（ψ，ξ）が最小となる組み合わせを見つけて、同一とする（図６参照）。

同一目標判定手段２２で同一と判定した後（ステップＳ１７）は、表示手段３０へとその同一化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、その同一化確認表示を表示する。この同一化確認表示は、今、対象としている目標船の同一化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。同一化確認手段２８は、操作者からの同一化をするとの意思を表す入力信号を受けると（ステップＳ２０）、同一船であると見なされたＡＲＰＡ装置２０で追尾中の目標船と同一のＡＩＳ装置１２でその目標船情報を入手した目標船とを関連付けて、記録手段３４に記録する（ステップＳ２２）。但し、同一化を行うかどうかの最終判断を操作者に委ねずに、自動的に同一化をすることも可能であり、その場合、同一化確認手段２８は省略可能である。

そして、信号を音声出力手段２６及び／または表示手段３０に出力する（ステップＳ２４）。これにより、音声出力手段２６から同一化した旨を表す音声またはブザーが出力され、及び／または表示手段３０にシンボル、文字または数値等が表示される。表示手段３０では、ポップアップウインドウ形式で同一化した旨を表す表示がなされてもよい。

表示手段３０では、同一と見なされた目標船については、ＡＩＳ装置１２からその目標船情報を入手した目標船と、ＡＲＰＡ装置２０で追尾中の目標船との統合を行った上で（つまり、どちらかの目標船のみを表示する）、ＡＩＳ装置１２からその目標船情報が得られる目標船のシンボルと、ＡＲＰＡ装置２０で追尾中の目標船のシンボルとは異なるシンボルで表示するとよい。

また、表示手段３０では、目標船を表すシンボルと併せて、または目標船を表すシンボルの代わりに同一度を表示することもできる。ここで、同一度は同一程度を表す指標であり、同一目標判定手段２２は、前述の（５−１）、（５−２）または（５−３）式において、その得られた値は同一度合いを表すものであるから、その値を、予め決められたランクによってランク付けし、その同一度のランクに応じて別の異なるシンボルとし、若しくは大、中、小などの値に変換し、またはランク付けをせずに同一度をそのまま数値として表示することもできる。さらには、表示手段３０において、カーソルをそのシンボルに持っていったときに、同一度合いを表すようにしてもよい。

一方、表示手段３０では、今まで同一であるとされた目標船が次の同一目標判定手段２２の判定のタイミングにおいて、同一でないと判定された場合には、その旨を通知することができる。この場合にも、同一化する場合と同様に、ポップアップウインドウ形式で表示を行って、操作者の注意を十分に喚起するようにしてもよい。または、色を変化させたり、シンボル形状を変化させたり、またはキャラクターで表示させることもできる。

そして、表示手段３０は、今まで同一のシンボルで統合化されていた目標船について、ＡＩＳ装置１２からその目標船情報が得られる目標船のシンボルと、ＡＲＰＡ装置２０で追尾中の目標船のシンボルとは異なるシンボルとに分離して表示する。

記録手段３４は、今まで同一であるとされた目標船が次の同一目標判定手段２２の判定のタイミングにおいて、同一でないと判定された場合（ステップＳ２６）には、同一船であると見なされたＡＲＰＡ装置２０で追尾中の目標船と同一のＡＩＳ装置１２でその目標船情報を入手した目標船とを関連付けていたものを、関連付けずに、分離して記録する（ステップＳ２８）。

次に、図５は、本発明の第２の実施形態を表す図である。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、さらに撮像装置３６と、画像処理手段３８とを備えている。撮像装置３６は、方位軸の回りで回転可能に船舶に取付けられており、ＡＲＰＡ装置２０から該ＡＲＰＡ装置２０で追尾中のある目標船の方位信号を受けると、その方位（撮像方位という）に指向して目標船の撮像をして、動画像または静止画像を取得するものである。画像処理手段３８は、撮像装置３６から得られた動画画像または静止画像を処理するものである。画像処理手段３８で処理された動画画像または静止画像は、表示手段４０に表示される。あるいは、表示手段３０またはレーダー装置やＥＣＤＩＳ等の他の船舶用航海機器の表示器に表示してもよく、この場合は表示手段４０は不要となる。他表示器に表示する場合は、画面全体の切り替えで表示する方法や専用の子ウィンドウを設ける方法、子ウィンドウをメニューの切り替えで表示する方法、または、ポップアップウィンドウ等で表示することができる。

以上のように構成される船舶用航行支援装置１０の作用を、主に、同一目標判定手段２２を中心として説明する。

同一目標判定手段２２は、前記（５−１）から（５−３）のいずれかのマッチングに加えてまたはマッチングに替えて、ＡＩＳ装置１２からの目標船特徴情報に含まれる船舶の船長、幅、船種、重量の情報と目標相対位置演算手段１６の相対位置との情報から、撮像装置３６から得られる動画画像または静止画像と、撮像方位との情報との比較を行う。

即ち、目標相対位置演算手段１６で求められた相対位置から自船に対する目標船の方位及び距離が分かり、また、ＡＩＳ装置１２からの目標船特徴情報及び、その他の倍率・焦点等の撮像条件から、動画像または静止画像中に現れるべき、目標船の画像の大きさが分かるので、その画像の大きさを算出し、実際に撮像装置３６から得られた目標船の画像の大きさと比較する。比較結果が所定閾値以内であれば、同一船であると判定する。

このようにして、撮像装置及び目標船特徴情報を用いても同一船判定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。 α−βトラッカー手法による追尾の説明図である。 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。 同一目標判定の手順を表すフローチャートである。 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。 同一船判定の一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
１７，２１ 目標情報記録手段
２０ ＡＲＰＡ装置（目標船捕捉追尾手段）
２２ 同一目標判定手段
２４ 同一目標判定期間制限手段
２５ 目標船判定手段
２８ 同一化確認手段
３４ 記録手段
３６ 撮像装置
３８ 画像処理手段
３０，４０ 表示手段
２６ 音声出力手段

Claims (15)

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、目標船を継続して追尾し、その履歴から目標船の運動情報を提供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と目標船捕捉追尾手段で追尾中の目標船の相対位置とを比較することにより、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、を備え、
   前記同一目標判定手段は、さらに、同一判定を行う期間を制限する同一目標判定期間制限手段を備えることを特徴とする船舶用航行支援装置。
2. 前記目標船捕捉追尾手段は、目標船を捕捉する際に、目標相対位置演算手段で得られた相対位置を、捕捉位置情報とする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受信し、
   前記目標捕捉追尾手段は、目標船相対位置と共に目標船の過去の位置の履歴から目標運動推定情報を算出することができ、
   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及び目標船情報受信手段から送信される目標船運動情報及び目標船捕捉追尾手段から算出される目標船相対位置及び目標船運動推定情報並びに時間を記録する目標情報記録手段をさらに備え、
   前記同一目標判定手段は、現在の目標船の相対位置の他に現在の運動情報並びに過去の相対位置情報及び運動情報を考慮に入れて特定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。
4. 前記同一目標判定手段は、すべての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と、目標船捕捉追尾手段で追尾中のすべての目標船の相対位置とを比較して、その比較結果に基づき、特定を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の船舶用航行支援装置。
5. 前記同一目標判定手段は、目標船捕捉追尾手段で追尾中の目標船が所定条件を満たすかどうかの判定を行う目標船判定手段を備え、所定条件を満足する目標船についてだけ、その目標船と同一の、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４のいずれか１項に記載の船舶用航行支援装置。
6. 前記同一目標判定手段で同一であるとされた目標船について、データの同一化をしてよいか否かの決定を操作者に促す同一化確認手段をさらに備え、同一化確認手段が操作者からの同一化決定信号を受け取ったときに、同一とされた目標船のデータの同一化を行うことを特徴とする請求項１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. 前記同一目標判定手段で同一とされた目標船のデータの同一化を行う際に、音声を発する音声出力手段をさらに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. 前記目標相対位置演算手段によって得られた目標相対位置と、目標船捕捉追尾手段によって得られた目標相対位置とを、シンボル化して表示する表示手段をさらに備え、
   前記表示手段は、前記同一目標判定手段で同一とされた目標船については、前記目標相対位置演算手段によって得られた目標相対位置を表示するシンボル及び目標船捕捉追尾手段によって得られた目標相対位置を表示するシンボルとは、異なるシンボルで統合して表示する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. 前記同一目標判定手段において同一とされた目標船に関する目標船情報受信手段で受信された目標船位置情報と、目標船捕捉追尾手段で求めた目標船の位置情報とを、１つにまとめて記録すると共に、
   前記同一目標判定手段において、過去に同一とされていた目標船が互いに同一でないとされたときに、同一でないとされた目標船に関する目標船情報受信手段で受信された目標船位置情報と、目標船捕捉追尾手段で求めた目標船の位置情報とを、それぞれ分離して別々に記録する記録手段を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の船舶用航行支援装置。
10. 前記同一目標判定手段において、過去に同一とされていた目標船が同一でないとされたときに、前記表示手段は、その旨をメッセージ等で通知するか、またはその目標船位置を分離して表示することを特徴とする請求項８に記載の船舶用航行支援装置。
11. 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サイズに関する特徴情報を受信し、
    前記同一目標判定手段は、前記サイズに関する特徴情報によって、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と、目標船捕捉追尾手段で追尾中の目標船の相対位置とを比較する際の比較の基準を変化させることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の船舶用航行支援装置。
12. 目標船捕捉追尾手段からの指定された方位を撮像して動画画像または静止画像を供給する撮像手段と、
    前記撮像手段から得られた動画画像または静止画像を処理して、画像内の目標船の特徴を抽出する画像処理手段と、
    をさらに備え、
    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受信し、
    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相対位置及び受信された特徴情報と、目標船捕捉追尾手段で追尾中の目標船の相対位置及び画像処理手段からの特徴情報とを比較することにより、目標船捕捉追尾手段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ことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項の記載の船舶用航行支援装置。
13. 前記撮像手段から得られた動画画像または静止画像を表示する表示装置をさらに備えることを特徴とする請求項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。
    

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