JP2009161131A - 複数船の自動操船制御方法および自動操船制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】自船の自動操船を行いながら他船の自動操船を一括して制御したり、各船の自動操船を個々に制御することのできる複数船の自動操船制御システムを提供する。
【解決手段】管制船１と共に自動操船により航行する複数の被管制船２、３からの位置・船速の情報が受信されたときに、それぞれの被管制船２、３の位置・船速の情報に対して、予め入力部３０により設定された目標航路・目標船速と自船（管制船１）の位置・船速の情報を基にそれぞれ位置・船速を指令する管制情報を生成し、複数の他船にそれぞれ送信する管制／制御装置１０を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、船の自動操船に係わり、自動操船により航行する複数の他船を管制制御する複数船の自動操船制御方法および自動操船制御システムに関するものである。

従来の自動操船制御システムとして、例えば海上消火活動を行う際、火災船と消防艇との距離を所定距離に保ちつつ常に風上から消火を行えるように、海上の対象物である火災船との距離および角度が適切な距離および角度となるように自船（消防艇）を自動操縦するシステムがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３６２４９０号公報

前述した従来の自動操船制御システムは、自船の操船のみを自動化するものであり、自船の操船に合わせて他船の操船を制御したり、他船の操船に合わせて自船の操船を調整したり、また、自船と複数の他船を一括して管制するような機能を持つものではなかった。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、自船の自動操船を行いながら他船の自動操船を一括して制御したり、各船の自動操船を個々に制御することのできる複数船の自動操船制御方法および自動操船制御システムを得ることを目的とする。

本発明に係る複数船の自動操船制御方法は、本船と共に自動操船により航行する複数の他船からの航路情報・運動情報が受信されたときに、各他船の航路情報・運動情報に対して、予め設定された目標航路・目標船速と本船の航路情報・運動情報を基にそれぞれ航路・運動を指令する管制情報を生成し、複数の他船にそれぞれ送信する。

また、本発明に係る複数船の自動操船制御システムは、本船と共に自動操船により航行する複数の他船からの航路情報・運動情報が受信されたときに、各他船の航路情報・運動情報に対して、予め設定された目標航路・目標船速と本船の航路情報・運動情報を基にそれぞれ位置・運動を指令する管制情報を生成し、複数の他船にそれぞれ送信する管制／制御装置を備えたものである。

本発明によれば、複数の他船からの航路情報・運動情報が受信されたときに、各他船の航路情報・運動情報に対して、予め設定された目標航路・目標船速と本船の航路情報・運動情報を基にそれぞれ航路・運動を指令する管制情報を生成し、複数の他船にそれぞれ送信するようにしたので、本船と他船との間で連携や協調を考慮した制御が可能になり、このため、曳航作業や捜索作業などを効率よく行うことができると共に、作業中の安全面も向上する。また、広範囲な海底の地質調査においても複数の船で効率よく行うことが可能になり、調査時間を大幅に短縮できる。

図１は本発明の実施の形態に係る複数船の自動操船制御方法が適用される複数船の自動操船制御システムの構成を示すブロック図、図２は実施の形態における管制／制御装置の構成を示すブロック図である。
本実施の形態においては、例えば図１に示すように、３隻の船のうち左側の船を管制船１として、残りの２隻を被管制船２、３として説明する。なお、本実施の形態では船の数を３隻としているが、２隻でも良いし、４隻以上でも良い。各船１、２、３には、同じ機能を有する管制／制御装置１０および自動操船装置２０がそれぞれ搭載されている。入力部３０は、被管制船２、３側には図示していないが、自動操船により同じ目標に向かって航行させるための全船の目標航路・目標船速を管制／制御装置１０に入力する装置である。

各船１、２、３に搭載された管制／制御装置１０は、図２に示すように、情報収集処理部１１と、管制／被管制の何れかを選択するためのスイッチ１２と、このスイッチ操作に基づいて自船が管制側か被管制側かを判別する管制／被管制判別部１３と、第１の演算処理部１４と、第２の演算処理部１５と、第３の演算処理部１６と、第４の演算処理部１７とを備えている。その第１の演算処理部１４〜第４の演算処理部１７は、自船が管制側の場合に動作する。

前述した情報収集処理部１１は、管制／被管制判別部１３によって管制側と判断されたとき自船を管制船１として後述する処理を行い、被管制側と判断されたときは自船を被管制船２、３として管制船１の管制下に入るように処理する。
管制船１側においては、第４の演算処理部１７を起動して自動操船装置２０を制御させ、所定時間ｔ１（定期的）毎に被管制船２、３（他船）の位置・船速などの情報を取得するための要求信号を通信部４０およびアンテナ４１を通して送信する。その要求信号に応答して被管制船２、３から位置・船速などの情報が送られてきたときは、例えば、その情報から被管制船２、３の識別符号を順次に抽出して第１の演算処理部１４に送出し、被管制船２、３の位置・船速を順次に抽出して第２の演算処理部１５に送出する。また、第３の演算処理部１６により演算処理された被管制船２、３の管制情報が入力されたときは、通信部４０およびアンテナ４１を通して被管制船２、３に送信する。

一方、被管制船２、３側においては、要求信号が受信されたときに自動操船装置２０から自船の位置・船速（図２の括弧内に示す）を読み込んで通信部４０およびアンテナ４１を通して送信し、管制情報が受信されたときはその管制情報（図２の括弧内に示す）を自動操船装置２０に送出して、管制情報に基づく自動操船が行われるようにする。

前記の第１の演算処理部１４は、被管制船２、３の識別符号が入力される毎に、予め入力部３０により入力された自船（管制船１）の目標航路・目標船速と被管制船２、３の目標航路・目標船速とからそれぞれ目標相対位置・目標相対船速を算出し第３の演算処理部１６に送出する。第２の演算処理部１５は、被管制船２、３の位置・船速が入力される毎に自船の位置・船速とからそれぞれ相対位置・相対船速を算出し第３の演算処理部１６に送出する。第３の演算処理部１６は、第１の演算処理部１４により算出された目標相対位置・目標相対船速と第２の演算処理部１５により算出された相対位置・相対船速とから自船と他船との相対位置偏差・相対船速偏差を算出し、他船に対する管制情報を生成して情報収集処理部１１に送出する。この処理は、被管制船２，３毎に行われる。

第４の演算処理部１７は、情報収集処理部１１により起動されたときに、所定時間ｔ２（ｔ１＞ｔ２）毎に自動操船装置２０から自船の位置・船速を読み込んで、自船の目標航路・目標船速との偏差を算出し、その結果を自船（管制船１）に対する操船指令情報として自動操船装置２０に送出する。

自動操船装置２０は、所定時間ｔ１毎に情報収集処理部１１から要求される自船の位置・船速の情報の読み出しを受けたとき、ＧＰＳ受信機２１から自船の位置および船速検出器２２から自船の船速をそれぞれ読み込んで情報収集処理部１１に送出し、情報収集処理部１１からの管制情報が入力されたときは、その管制情報に基づいて自船を操船する。また、所定時間ｔ２毎に第４の演算処理部１７から要求される自船の位置・船速の情報の読み出しを受けたときは、前記と同様に自船の位置・船速の情報を第４の演算処理部１７に送出し、第４の演算処理部１７からの操船指令情報が入力されたときは、操船指令情報に従って自船を操船する。なお、自動操船装置２０から取得する情報として船の位置・船速としたが、船の方位も含ませるようにしても良い。

次に、前記のように構成された複数船の自動操船制御システムにおいて、管制船１側と被管制船２、３側の動作について説明する。なお、管制船１側の動作については図３を参照しながら説明する。図３は管制船側の管制／制御装置の動作を示すフローチャートである。
管制船１側の管制／制御装置１０においては、情報収集処理部１１が、第４の演算処理部１７を起動し、所定時間ｔ１毎に被管制船２、３に要求信号を通信部４０およびアンテナ４１を通して発振する。第４の演算処理部１７は、所定時間ｔ２毎に自動操船装置２０から位置・船速を読み込んで、予め入力された目標航路・目標船速と比較して自船の位置偏差・船速偏差を求め、操船指令情報として自動操船装置２０に送出し自船の自動操船を制御する。

また、管制船１側の情報収集処理部１１は、要求信号の送信に応答して被管制船２、３側から位置・船速の情報が送られてくると、その情報から被管制船２、３の識別符号を順次に抽出して第１の演算処理部１４に送出し、被管制船２、３の位置・船速を順次に抽出して第２の演算処理部１５に送出する。第１の演算処理部１４は、まず、自船（管制船１）の目標航路・目標船速を本装置１０から読み出すと共に、抽出された最初の識別符号に基づいて被管制船２の目標航路・目標船速を本装置１０から読み出し、これらから自船と被管制船２との目標相対位置・目標相対船速を算出し、第３の演算処理部１６に送出する。次いで、２番目の識別符号に基づいて被管制船２の目標航路・目標船速を本装置１０から読み出し、自船（管制船１）の目標航路・目標船速とから被管制船２との目標相対位置・目標相対船速を算出し、第３の演算処理部１６に送出する。

第２の演算処理部１５は、被管制船２、３の位置・船速が入力される毎に自船の位置・船速とからそれぞれ相対位置・相対船速を算出して、第３の演算処理部１６に送出し、第３の演算処理部１６は、第１の演算処理部１４により算出された目標相対位置・目標相対船速と第２の演算処理部１５により算出された相対位置・相対船速とから自船と被管制船２、３との相対位置偏差・相対船速偏差をそれぞれ算出し、被管制船２、３に対する管制情報をそれぞれ生成して情報収集処理部１１に送出する。情報収集処理部１１は、被管制船２、３のそれぞれの管制情報が入力されたとき、先の識別符号を付して通信部４０に送出し、アンテナ４１から送信させる。

一方、被管制船２、３側の管制／制御装置１０においては、情報収集処理部１１が、管制船１からの要求信号が受信されたかどうかを監視し、要求信号の受信を検知したときは、自動操船装置２０から自船の位置・船速の情報を読み込み、通信部４０およびアンテナ４１を通して管制船１側に送信する。この情報の送信により管制情報が受信されたときは、自動操船装置２０に管制情報を送出して自船の操船を制御させる。その管制情報により、例えば、被管制船３がもう一隻の被管制船２より遅れている場合、被管制船３の船速を上げたり、また逆に、被管制船２の船速を下げたり、さらには、何れか一方の被管制船が航路から外れている場合は、必要に応じて他方の被管制船の航路をずらして各船間の相対位置を保つようになる。

以上のように実施の形態よれば、被管制船２、３から位置・船速が送られてきたとき、被管制船２、３のそれぞれの位置・船速に対して、予め設定された目標航路・目標船速と自船（管制船１）の位置・船速を基に位置・船速を指令するそれぞれの管制情報を生成し、被管制船２、３にそれぞれ送信して、自動操船装置２０の自動操船を制御させるようにしたので、管制船１と被管制船２、３との間で連携や協調を考慮した制御が可能になり、このため、曳航作業や捜索作業などを効率よく行うことができると共に、作業中の安全面も向上する。また、広範囲な海底の地質調査においても複数の船で効率よく行うことが可能になり、調査時間を大幅に短縮できる。また、管制／制御装置１０における管制側／被管制側の切替を任意に選択できるように構成されているので、本装置１０を搭載したどの船でも管制船になれるという運用面における自由度や、製造時のコストダウンといったメリットが得られている。

本発明の実施の形態に係る複数船の自動操船制御方法が適用される複数船の自動操船制御システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態における管制／制御装置の構成を示すブロック図である。 管制船側の管制／制御装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 管制船、２、３ 被管制船、１１ 情報収集処理部、１２ スイッチ、１３ 管制／被管制判別部、１４ 第１の演算処理部、１５ 第２の演算処理部、１６ 第３の演算処理部、１７ 第４の演算処理部、２０ 自動操船装置、２１ ＧＰＳ受信機、２２ 船速検出器、４０ 通信部、４１ アンテナ。

Claims (8)

1. 本船と共に自動操船により航行する複数の他船からの航路情報・運動情報が受信されたときに、各他船の航路情報・運動情報に対して、予め設定された目標航路・目標船速と本船の航路情報・運動情報を基にそれぞれ航路・運動を指令する管制情報を生成し、複数の他船にそれぞれ送信することを特徴とする複数船の自動操船制御方法。
2. 予め設定された自船の目標航路・目標船速と他船の目標航路・目標船速とから目標相対位置・目標相対船速を算出する第１の工程と、
   自船の航路・船速と他船から取得した航路・船速とから相対位置・相対船速を算出する第２の工程と、
   前記第１の工程により算出された目標相対位置・目標相対船速と前記第２の工程により算出された相対位置・相対船速とから自船と他船との相対位置偏差・相対船速偏差を算出し、これを基に他船に対する管制情報を生成するる第３の工程と
   を有していることを特徴とする請求項１記載の複数船の自動操船制御方法。
3. 自船の目標航路・目標船速と自船の航路・船速とから位置偏差・船速偏差を算出し、これを操船指令情報として自船の自動操船装置に送出する第４の工程を備えていることを特徴とする請求項２記載の複数船の自動操船制御方法。
4. 本船と共に自動操船により航行する複数の他船からの航路情報・運動情報が受信されたときに、各他船の航路情報・運動情報に対して、予め設定された目標航路・目標船速と本船の航路情報・運動情報を基にそれぞれ航路・運動を指令する管制情報を生成し、複数の他船にそれぞれ送信する管制／制御装置を備えたことを特徴とする複数船の自動操船制御システム。
5. 前記管制／制御装置は、前記複数の他船にも搭載され、管制又は被管制の何れかを判別する管制／被管制判別部を備え、この管制／被管制判別部により管制と判断されたときは管制船として、定期的に前記航路情報・運動情報を取得するための要求信号を送信することを特徴とする請求項４記載の複数船の自動操船制御システム。
6. 前記管制／制御装置は、前記管制／被管制判別部により被管制と判断されたときは被管制船として、前記要求信号に応答して自船の航路情報・運動情報を送信し、前記管制情報が受信されたときは当該管制情報に基づく自動操船が行われるようにすることを特徴とする請求項５記載の複数船の自動操船制御システム。
7. 前記管制／制御装置は、
   予め設定された自船の目標航路・目標船速と他船の目標航路・目標船速とから目標相対位置・目標相対船速を算出する第１の演算処理部と、
   自船の航路・船速と他船から取得した航路・船速とから相対位置・相対船速を算出する第２の演算処理部と、
   前記第１の演算処理部により算出された目標相対位置・目標相対船速と前記第２の演算処理部により算出された相対位置・相対船速とから自船と他船との相対位置偏差・相対船速偏差を算出し、これを基に他船に対する管制情報を生成するる第３の演算処理部と
   を備えていることを特徴とする請求項４乃至６の何れかに記載の複数船の自動操船制御システム。
8. 前記管制／制御装置は、自船の目標航路・目標船速と自船の航路・船速とから位置偏差・船速偏差を算出し、これを操船指令情報として自船の自動操船装置に送出する第４の演算処理部を備えたことを特徴とする請求項７記載の複数船の自動操船制御システム。

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