JP2016001104A - 自船位置測位装置、レーダ装置、自移動体位置測位装置及び自船位置測位方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コストの増加及び他船への干渉を抑えつつ、自船の位置を高精度に測定する自船位置測位装置を提供する。【解決手段】自船位置測位装置１００は、絶対位置取得部２０と、相対位置取得部１８と、物標特定部２１と、測位部２２と、を備える。絶対位置取得部２０は、船外にあるレーコン３から、レーコン３及び他の基準物標の絶対位置を取得する。相対位置取得部１８は、電磁波の送受信により周囲を探知することで、複数の物標の相対位置を取得する。物標特定部２１は、相対位置取得部１８が取得した物標の中から基準物標を特定する。測位部２２は、物標特定部２１が特定した基準物標の絶対位置及び相対位置に基づいて自船の絶対位置を測定する。【選択図】図１

Description

本発明は、主要には、ＧＮＳＳ衛星によらずに自船の位置を測定する自船位置測位装置に関する。

従来から、海上における自船の位置を測定する方法として、ＧＮＳＳ（全地球測位システム）が知られている。ＧＮＳＳは、複数のＧＮＳＳ衛星が送信する測位信号を受信し、それらを解析することで測位信号を受信した位置を測定する。ＧＮＳＳとしては、ＧＰＳ（全地球測位網）が良く知られている。

しかし、ＧＮＳＳは、妨害波又は太陽フレアで放出された電磁波等の影響により、自船の位置を測定できなかったり、測定精度が低下することがある。そのため、ＧＮＳＳを用いずに自船の位置を測定する方法が提案されている。特許文献１から３は、この種の技術を開示する。

特許文献１では、海底に設置された固定基地と、固定基地に係止されるブイと、船舶に設置されたレーダ装置と、を用いる。ブイは、音響測位により固定基地との位置関係を検出可能である。また、レーダ装置は、自らが送信したレーダ信号がリフレクタを備えるブイで反射された反射波を解析することで、ブイとの位置関係を検出可能である。以上により、位置が定められた固定基地とレーダ装置との位置関係を求めることができるので、自船の位置を測定することができる。

特許文献２の基準ブイは、陸上基地局が送信したロラン電波に基づいて自機の位置を求めるとともに、求めた自機の位置を一定周期で発信する。船舶は、基準ブイが発信した位置（絶対位置）と、レーダ装置により求めた自船に対する基準ブイの相対位置と、に基づいて自船の位置を測定する。

特許文献３では、レーダビーコンを用いて自船の位置を測定する技術が開示されている。レーダビーコンは、レーダ装置のレーダ信号に応答して所定の応答信号をレーダ装置に送信する。特許文献３では、レーダビーコンは、レーダビーコン自身の位置を含む応答信号をレーダ装置に送信する。レーダ装置は、応答信号に含まれるレーダビーコンの位置（絶対位置）と、応答波の受信タイミングに基づいて算出した自船に対するレーダビーコンの相対位置と、に基づいて自船の位置を測定する。また、特許文献３では、レーダビーコンが１つの場合、２つの場合、及び３つ以上の場合のそれぞれについて、自船の位置を測定する方法が開示されている。

実開昭６２−４６３８３号公報 特開昭６１−７０４１１号公報 特開２０１３−１４２６６１号公報

しかし、特許文献１から３までにおいて、基準位置となる固定基地、基準ブイ、又はレーダビーコンは、自船から比較的離れた場所に位置していることが多い。従って、１つの基準位置を用いて自船の位置を測定する場合、方位に僅かな誤差があるだけで、測定した自船の位置が大幅にズレてしまう。

また、特許文献３が開示するように、２つ以上の基準位置を用いて自船の位置を測定することで測定精度を向上させることができる。しかし、船舶が２つ以上の基準位置を取得するためには、レーダビーコン又は基準ブイを多数設置する必要があるため、コストが増大する。更に、レーダビーコンの応答信号は他船にとっては干渉源となるため、この点においてもレーダビーコンを多数設置することは好ましくない。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、コストの増加及び他船への干渉を抑えつつ、自船の位置を高精度に測定する自船位置測位装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の第１の観点によれば、以下の構成の自船位置測位装置が提供される。即ち、この自船位置測位装置は、絶対位置取得部と、受信部と、相対位置取得部と、物標特定部と、測位部と、を備える。前記絶対位置取得部は、自船外にある無線通信装置から、複数の基準物標の絶対位置を取得する。前記受信部は、アンテナを介して電磁波の受信を行う。前記相対位置取得部は、前記受信部が受信した受信信号に基づいて、前記基準物標を含む複数の物標の自船に対する相対位置を取得する。前記物標特定部は、前記相対位置取得部が取得した物標の中から複数の前記基準物標を特定する。前記測位部は、前記物標特定部が特定した複数の前記基準物標の絶対位置及び相対位置に基づいて自船の絶対位置を測定する。

これにより、無線通信装置（レーダビーコン又は陸上無線装置等）から他の物標の絶対位置を取得することで、レーダビーコンを多数設置することなく、複数の基準位置に基づいて自船の位置を測定することができる。従って、設置コスト及び他船に対する干渉を防止しつつ、自船の位置を高精度に測定することができる。

前記の自船位置測位装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記無線通信装置は当該無線通信装置と当該無線通信装置以外の物標とを含む複数の前記基準物標の絶対位置を送信する。前記絶対位置取得部は、前記基準物標の絶対位置を取得する。前記相対位置取得部は、前記基準物標の相対位置を取得する。前記測位部は、前記基準物標の絶対位置及び相対位置に基づいて自船の絶対位置を測定する。

これにより、無線通信装置が自らの絶対位置を送信することで、自船の周囲に無線通信装置以外の基準物標が１つしかない場合であっても自船の絶対位置を測定することができる。また、無線通信装置の絶対位置と相対位置を容易に関連付けることができる。

前記の自船位置測位装置においては、前記物標特定部は、前記無線通信装置から当該無線通信装置以外の前記基準物標までの距離と、当該基準物標の相対位置と、に基づいて、前記相対位置取得部が取得した物標の中から前記基準物標を特定することが好ましい。

これにより、単純な方法で物標を特定することができる。

前記の自船位置測位装置においては、前記絶対位置取得部は、前記無線通信装置としてのレーダビーコンから絶対位置を取得することが好ましい。

これにより、既存のレーダビーコンを用いて本発明を実現できるので、専用の無線通信装置を別途配置する構成と比較して、コストを大幅に抑えることができる。

前記の自船位置測位装置においては、前記物標特定部は、複数の前記基準物標の絶対位置の分布と、物標の相対位置の分布と、にマッチング処理を行うことにより、前記相対位置取得部が取得した物標の中から前記基準物標を特定することが好ましい。

これにより、例えばレーダビーコンが存在しない海域においても、航路ブイ等を用いて自船の位置を精度良く特定することができる。

前記の自船位置測位装置においては、前記絶対位置取得部は、陸上に設置された前記無線通信装置から、ＶＨＦを用いた通信により前記基準物標の絶対位置を取得することが好ましい。

これにより、ＶＨＦを用いた通信は通信可能範囲が広いので、無線通信装置の数を低減することができる。また、通信可能範囲が広いため、無線通信装置を陸上に設置しても十分な範囲の海域をカバーすることができる。

前記の自船位置測位装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この自船位置測位装置は、前記測位部が測定した自船の位置の誤差範囲を算出する誤差算出部を備える。誤差算出部は、ＧＮＳＳ衛星によらずに自船の位置の変化を検出する位置変化検出部から自船の位置変化を取得する。誤差算出部は、前記測位部が測位することで得られた測位位置と、当該測位部が過去に測位することで得られた位置に前記位置変化検出部が検出した自船の位置の変化を加えた位置である推定位置と、を比較することで前記誤差範囲を算出する。

これにより、測位部が測定した自船の位置の誤差範囲を把握することができる。

前記の自船位置測位装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この自船位置測位装置は、表示部を備える。前記誤差算出部は、前記測位位置と前記推定位置の距離の誤差を前記基準物標毎に算出し、前記基準物標毎の距離の誤差を重ね合わせることで、前記誤差範囲を算出する。前記表示部は、前記誤差算出部が算出した前記誤差範囲を表示する。

これにより、測位部が測定した自船の位置の誤差を直感的に把握することができる。

本発明の第２の観点によれば、前記の自船位置測位装置を備えるレーダ装置が実現される。

これにより、自船位置測位装置をレーダ装置と別に設ける場合と比較して、船舶全体の構成を簡単にすることができる。

本発明の第３の観点によれば、自移動体に上記の構成を適用した自移動体位置測位装置が提供される。

これにより、無線通信装置の設置コスト及び他移動体に対する干渉を防止しつつ、自移動体の位置を高精度に測定することができる。

本発明の第４の観点によれば、以下の自船位置測位方法が提供される。即ち、この自船位置測位方法は、絶対位置取得工程と、相対位置取得工程と、物標特定工程と、測位工程と、を含む。前記絶対位置取得工程では、船外にある無線通信装置から、複数の基準物標の絶対位置を取得する。前記相対位置取得工程では、アンテナを介して受信された受信信号に基づいて、前記基準物標を含む複数の物標の自船に対する相対位置を取得する。前記物標特定工程では、前記相対位置取得工程で取得した物標の中から複数の前記基準物標を特定する。前記測位工程では、前記物標特定工程で特定した複数の前記基準物標の絶対位置及び相対位置に基づいて自船の絶対位置を測定する。

これにより、無線通信装置（レーダビーコン又は陸上無線装置等）から基準物標の絶対位置を取得することで、レーダビーコンを多数設置することなく、複数の基準位置に基づいて自船の位置を測定することができる。従って、設置コスト及び他船に対する干渉を防止しつつ、自船の位置を高精度に測定することができる。

第１実施形態のレーダ装置及びレーコンの構成を示すブロック図。 レーコンが送信する応答信号に含まれる情報の例を示す説明図。 第１実施形態の方法により自船の位置を測定する際の周囲の様子を示す図。 第１実施形態の方法により自船の位置を測定する処理を示すフローチャート。 ２つの基準物標に基づいて自船の位置を測定する方法を示す図。 第２実施形態のレーダ装置及びレーコンの構成を示すブロック図。 基準物標の絶対位置の分布と、相対位置の分布と、を示す図。 基準物標の絶対位置の分布と、相対位置の分布と、にマッチング処理を行って重ね合わせた結果を示す図。 第３実施形態のレーダ装置及びレーコンの構成を示すブロック図。 測定誤差の算出方法及び表示方法を示す図。

次に、図面を参照して本発明の第１実施形態を説明する。

初めに、本実施形態のレーダ装置１及びレーコン３の概要について説明する。図１に示すレーダ装置１は、レーダ信号（電磁波）を送受信することで周囲の物標を探知する。レーコン（レーダビーコン、無線通信装置）３は、レーダ装置１のレーダ信号を受信した場合、レーコン３自身及び他の基準物標（航路ブイ等）の絶対位置を含む応答信号をレーダ装置１へ送信する。レーダ装置１は、レーコン３の応答信号及びレーダ信号の送受信により得られた結果に基づいて、ＧＮＳＳ衛星等によらずに自船の位置を測定する。

図１に示すように、レーコン３は、レーコンアンテナ３１と、サーキュレータ３２と、受信部３３と、送信タイミング設定部３４と、送信部３５と、位置情報データベース３６と、位置情報設定部３７と、送信波形生成部３８と、を備える。

レーコンアンテナ３１は、レーダ装置１が送信したレーダ信号を受信する。レーコンアンテナ３１が受信したレーダ信号は、サーキュレータ３２へ出力される。サーキュレータ３２は、レーダ信号を受信部１４へ出力するとともに、送信部３５から入力された応答信号（レーダ信号へ応答する信号）をレーコンアンテナ３１へ出力する。

受信部３３は、入力されたレーダ信号に増幅等の処理を行った後に、送信タイミング設定部３４へ出力する。送信タイミング設定部３４は、応答信号を送信するタイミングを決定する。送信タイミング設定部３４は、例えばレーダ信号のパルスの立上がり又は立下りのエッジ検出し、検出したエッジから所定期間経過後に応答信号のトリガを生成して送信部３５へ出力する。

送信部３５は、送信タイミング設定部３４からトリガが入力されたタイミングで応答信号をサーキュレータ３２を介してレーコンアンテナ３１から外部へ送信する。なお、送信部３５が送信する応答信号は、位置情報データベース３６、位置情報設定部３７、及び送信波形生成部３８によって生成される。

位置情報データベース３６は、基準物標の位置情報（絶対位置、即ち緯度経度情報）が登録されたデータベースである。ここで、基準物標とは、船舶の位置を測定するために利用される物標である。位置情報データベース３６には、レーコン３自身の位置情報に加え、他の基準物標の位置情報も少なくとも１つ登録されている。なお、基準物標は、位置が変化せず、かつレーダ信号の送受信により検出可能であることが好ましい。具体的には、航路ブイ又は海上に設置されたリフレクタ等を基準物標として利用することができる。

位置情報設定部３７は、位置情報データベース３６から前記レーコン３自身の位置情報及び前記他の基準物標の位置情報を読み出し、送信波形生成部３８へ出力する。送信波形生成部３８は、送信部が送信する応答信号の波形を生成する。送信波形生成部３８は、前記レーコン３自身の位置情報に加え、前記他の基準物標の位置情報を含めた応答信号を生成する。

図２（ａ）から図２（ｃ）は、それぞれレーコン３の応答信号に含まれる情報の例を示す説明図である。図２（ａ）は、プリアンブルの後に、レーコン３の緯度経度情報（絶対位置）が含まれ、その後、他の基準物標の緯度経度情報が含まれた後に、誤り検出符号が含まれる。このように図２（ａ）では、複数の緯度経度情報を１つの応答信号により送信する。

図２（ｂ）は、レーコンの緯度経度情報と、基準物標の緯度経度情報と、を別の応答信号で送信する（応答信号毎に送信する情報を変化させる）。なお、それぞれの応答信号には、送信する情報に応じた識別符号が含まれているため、レーコンの緯度経度情報か基準物標の緯度経度情報かを区別することができる。また、図２（ｃ）に示すように、プリアンブルの内部に、送信する情報に応じた開始符号を含ませた場合であっても、応答信号毎に送信する情報を変化させることができる。

以上のようにして、レーコン３は、自機及び他の基準物標の絶対位置を応答信号に含めて送信する。

次に、レーダ装置１について説明する。図１に示すように、レーダ装置１には、表示部９１と、船首方位センサ９２と、が接続されている。また、レーダ装置１は、物標を探知するための構成として、送信部１１と、レーダアンテナ（アンテナ）１２と、サーキュレータ１３と、受信部１４と、信号処理部１５と、エコー代表位置算出部１６と、を備える。

送信部１１は、レーダ装置１が外部に送信するレーダ信号を生成する。送信部１１は、半導体発信器を有しており、周波数変調させた高周波信号を生成可能に構成されている。なお、送信部１１は、マグネトロンを用いてレーダ信号を生成する構成であっても良い。送信部１１は、生成したレーダ信号を増幅して、サーキュレータ１３を介してレーダアンテナ１２へ出力する。

レーダアンテナ１２は、所定の回転周期で水平面内を回転しながら、送信部１１から入力されたレーダ信号を外部へ送信する。また、レーダアンテナ１２は、送信したレーダ信号が物標で反射した反射波を受信する。

サーキュレータ１３は、送信部から入力されたレーダ信号をレーダアンテナ１２へ出力するとともに、レーダアンテナ１２から入力された反射波を受信信号としてを受信部１４へ出力する。なお、この受信信号には、レーコン３が送信した応答信号も含まれる。

受信部１４は、レーダアンテナ１２を介してレーダ信号（電磁波）を受信信号として受信する。また、受信部１４は、受信信号に増幅処理、周波数変調処理、及びパルス圧縮処理等を行う。受信部１４が処理した信号は、信号処理部１５、レーコン代表位置算出部１７、及び復調部１９へ出力される。

信号処理部１５は、不要波抑圧処理及び感度調整処理等を行う。不要波抑圧処理は、海面反射及び雨雪反射等の不要波を抑圧する処理である。感度調整処理は、反射波の信号レベル及びユーザの指示等に基づいて、レーダ装置１の感度を調整する処理である。信号処理部１５は、上記の信号処理後の信号に基づいてレーダ映像を作成し、表示部９１に表示する。

エコー代表位置算出部１６は、レーダ信号の受信信号に基づいて、物標を示すエコーの代表位置（相対位置）を算出する。各エコーの代表位置は、代表距離及び代表方位から構成される。例えば代表距離は、そのエコーが検出された距離のうち最も近い部分とすることができる。また、代表方位は、そのエコーが検出された方位のうち中央とすることができる。なお、代表位置の算出方法は任意であり、エコーが検出された距離のうち中央を代表距離としても良い。エコー代表位置算出部１６は、算出した各エコーの代表位置を相対位置取得部１８へ出力する。

レーコン代表位置算出部１７は、レーコン３からの応答信号に基づいて、レーコン３の代表位置（相対位置）を算出する。レーコン代表位置算出部１７は、例えばエコー代表位置算出部１６と同様の処理で代表距離及び代表方位を算出する。ただし、レーコン３がレーダ信号を受信してから応答信号を送信するまで若干のタイムラグがあるので、レーコン代表位置算出部１７は、このタイムラグを考慮して相対位置を算出する。レーコン代表位置算出部１７は、算出したレーコン３の代表位置を相対位置取得部１８へ出力する。

復調部１９は、応答信号を復調して、当該応答信号に含まれる情報、具体的には上述したレーコン緯度経度情報及び基準物標緯度経度情報を求める。復調部１９は、求めた情報（絶対位置）を、絶対位置取得部２０へ出力する。

このように相対位置取得部１８は、レーコン３を含む基準物標の相対位置と、他の物標の相対位置と、を取得する。絶対位置取得部２０は、レーコン３を含む基準物標の絶対位置を取得する。相対位置取得部１８及び絶対位置取得部２０は、取得した情報を物標特定部２１へ出力する。

物標特定部２１は、取得した情報に基づいて、相対位置取得部１８が取得した物標の中から、絶対位置取得部２０が取得した物標（基準物標）を特定する。測位部２２は、物標特定部２１が特定した基準物標（レーコン３を含む）の相対位置及び絶対位置に基づいて、必要に応じて船首方位センサ９２から入力される船首方位を考慮して、自船の位置（絶対位置）を測定する（詳細は後述）。

なお、相対位置取得部１８、絶対位置取得部２０、物標特定部２１、及び測位部２２を含んだ部分が自船位置測位装置１００に該当する。このように第１実施形態では、レーダ装置１に自船位置測位装置１００が含まれている。

次に、物標特定部２１及び測位部２２が行う処理について、図３から図５を参照して詳細に説明する。以下では、図３に示す状況において、基準物標を特定する方法及び自船の位置を測定する方法について詳細に説明する。

図３には、レーコン３、船舶４１、他基準物標４２、及び物標４３〜４５が示されている。上記で説明したレーダ装置１は、船舶４１に搭載されている。他基準物標４２は、レーコン３の位置情報データベース３６に登録されている基準物標（レーコン３以外の基準物標）である。

船舶４１のレーダ装置１は、上述のようにレーダ信号を送信するとともに、レーダ信号の反射波及びレーコン３からの応答信号を受信する（Ｓ１０１）。レーダ装置１は、レーダ信号の反射波に基づいてエコーの代表位置を算出するとともに、レーコン３の代表位置を算出する（Ｓ１０２）。図３において、レーコン３、他基準物標４２、及び物標４３〜４５に重ねて付した黒丸が代表位置に該当する。なお、この代表位置を算出する際に、船舶４１からレーコン３までの距離Ｒ１、他基準物標４２までの距離Ｒ３、物標４３〜４５までの距離Ｒ４〜Ｒ６も同時に算出される。この段階では、他基準物標４２を示すエコーが特定されていないので、距離Ｒ３〜Ｒ６のうち何れが他基準物標４２までの距離を示すかは特定できない。

次に、レーダ装置１は、応答信号を復調して、レーコン３及び他基準物標４２の絶対位置を求める（Ｓ１０３）。レーダ装置１は、レーコン３及び他基準物標４２の絶対位置に基づいて、公知の方法により、レーコン３から他基準物標４２までの距離Ｒ２を算出する（Ｓ１０４）。

次に、レーダ装置１は、レーダ信号の送受信により得られたエコーから、他基準物標４２を示すエコーを特定する（Ｓ１０５）。具体的には、レーダ装置１は、物標の相対位置を示す図（レーダ映像等）に、レーコン３を中心とし、半径を距離Ｒ２±αとして仮想円Ｃ１，Ｃ２を描く。次に、レーダ装置１は、この仮想円Ｃ１，Ｃ２の間に代表点が位置するエコーを特定する。これにより、図３に示すように、複数のエコーの中から他基準物標４２のエコーを特定することができる。これにより、自船から他基準物標４２までの距離Ｒ３を特定することができる。

なお、仮想円Ｃ１，Ｃ２の間にエコーが存在しない場合、２つの仮想円の間にエコーが存在するまでαの値を段階的に大きくしても良い。また、仮想円Ｃ１，Ｃ２の間に複数のエコーが存在する場合、船首方位に基づいて基準物標のおおよその相対方位を算出し、この相対方位を考慮して基準物標のエコー特定することができる。更には、初めから基準物標のおおよその相対方位と基準物標までの距離とに基づいて基準物標のエコーを特定しても良い。

次に、レーダ装置１は、レーコン３の絶対位置、レーコン３までの距離、他基準物標４２の絶対位置、他基準物標４２までの距離に基づいて、自船の位置を算出（測定）する（Ｓ１０６）。２つの基準物標の絶対位置及び距離に基づいて、自船の位置を算出する方法は既知であり、例えば特許文献１に記載されている。

即ち、図５に示すように、基準物標Ａ及び基準物標Ｂが存在し、基準物標Ａの絶対位置を（ｘ_A，ｙ_A）、基準物標Ａまでの距離をＬ_A、基準物標Ｂの絶対位置を（ｘ_B，ｙ_B）、基準物標Ｂまでの距離をＬ_Bとする。そして、これらの値が全て求められているとする。自船は、基準物標Ａから距離Ｌ_Aであって、かつ、基準物標Ｂから距離Ｌ_Bの位置に存在することは明らかである。従って、自船の絶対位置を（ｘ，ｙ）としたとき、図５の式（１）及び式（２）が成り立つ。これにより、自船の絶対位置を求めることができる。

本実施形態では、レーコン３と他基準物標４２の絶対位置及び距離が求められているため、上記の方法を用いて自船の絶対位置を算出することができる。ここで、２つの基準物標に基づいて自船の位置を算出する方法は、１つの基準物標に基づいて自船の位置を算出する方法と比較して精度が非常に高い。本実施形態では、レーコン３が他の基準物標の絶対位置も送信するため、レーコンの設置数を抑えつつ、２つの基準物標を用いた測位が可能となる。

なお、レーコン３の応答波にレーコン３以外に２つ以上の基準物標の絶対位置が含まれている場合、それらの基準物標を上記と同様に特定し、３つ以上の基準物標を用いて測位を行っても良い。

次に、図６から図８を参照して第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態及び後述の第３実施形態の説明においては、第１実施形態と同一又は類似の部分には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

第１実施形態のレーダ装置１は、レーコン３が送信した基準物標の絶対位置を取得する。これに対し、第２実施形態のレーダ装置１ａは、陸上無線通信装置６が送信した基準物標の絶対位置を船舶無線通信装置７を介して取得する。以下、詳細に説明する。

陸上無線通信装置６は、陸上の沿岸部等に設置され、ＶＨＦ等のデジタル通信が可能な装置である。陸上無線通信装置６は、位置情報データベース６１と、デジタル変調部６２と、送信部６３と、アンテナ６４と、を備える。

位置情報データベース６１には、第１実施形態の位置情報データベース３６と同様に、基準物標の絶対位置が登録されている。デジタル変調部６２は、位置情報データベース６１から基準物標の絶対位置を取得し、送信のためのデジタル変調を施して送信部６３へ出力する。送信部６３は、基準物標の絶対位置を含む信号を、アンテナ６４を介して外部へ送信する。

船舶無線通信装置７は、レーダ装置１と同じ船舶に設置され、レーダ装置１と通信可能に構成されている。船舶無線通信装置７は、アンテナ７１と、受信部７２と、絶対位置取得部７３と、を備える。

受信部７２は、アンテナ７１を介して、船舶無線通信装置７が送信した信号を受信し、デジタル復調を行うことで、基準物標の絶対位置を読み出す。受信部７２は、読み出した基準物標の絶対位置を絶対位置取得部７３へ出力する。絶対位置取得部７３は、基準物標の絶対位置を取得し、例えば有線ＬＡＮ又は無線ＬＡＮ等によりレーダ装置１の物標特定部２１へ送信する。

物標特定部２１ａは、第１実施形態と同様に、エコー代表位置算出部１６が算出した周囲の物標の相対位置を、相対位置取得部１８を介して取得する。物標特定部２１ａは、物標の相対位置と絶対位置とでマッチング処理を行うことで、基準物標を特定する。このように、第２実施形態では、レーダ装置１の一部と船舶無線通信装置７の一部で自船位置測位装置１００ａが構成されている。

以下、図７及び図８を参照して、物標特定部２１ａが行うマッチング処理について説明する。図７（ａ）は、船舶の周囲の様子を示す図であり、船舶８１、陸上無線通信装置６、基準物標８２ａ〜８２ｄが表示されている。なお、図７（ａ）では、基準物標以外の物標については図示を省略している。

図７（ｂ）は、船舶８１に搭載されたレーダ装置１が、レーダ信号の送受信により生成したレーダ映像である。レーダ映像には、多数のエコーが表示されている。それぞれのエコーには、上記と同様の方法により算出された代表位置を示す代表点８３ａ〜８３ｇが重畳されている。代表点８３ａ〜８３ｇには、基準物標８２ａ〜８２ｄに該当するものが含まれている。

物標特定部２１ａは、基準物標８２ａ〜８２ｄの絶対位置を取得しているため、それぞれの基準物標の位置関係を算出することができる。また、物標特定部２１ａは、レーダ映像等に基づいて、自船を中心とした基準物標の位置関係を把握できる。物標特定部２１ａは、基準物標８２ａ〜８２ｄの位置関係と、レーダ映像の代表点８３ａ〜８３ｇの位置関係と、にマッチング処理行うことで、代表点８３ａ〜８３ｇの何れが基準物標８２ａ〜８２ｄに該当するかを特定する。

図８は、基準物標８２ａ〜８２ｄと、これらの基準物標に該当する代表点８３ａ〜８３ｄと、を重畳させた図である。このように、基準物標８２ａが代表点８３ａに対応し、基準物標８２ｂが代表点８３ｂに対応し、基準物標８２ｃが代表点８３ｃに対応し、基準物標８２ｄが代表点８３ｄに対応する。これにより、物標特定部２１ａは、基準物標の絶対位置と相対位置とを対応付けることができる。従って、それぞれの基準物標について、基準物標の絶対位置と、基準物標までの距離と、を求めることができる。測位部２２は、これらに基づいて、上記と同様に自船の位置を算出することができる。

次に、図９及び図１０を参照して、第３実施形態について説明する。第３実施形態のレーダ装置１ｂは、算出した自船の位置の誤差範囲を表示部９１に表示可能である。

レーダ装置１ｂは、第１実施形態のレーダ装置１の構成に加え、誤差算出部２３を備える。また、レーダ装置１ｂには、モーションセンサ９３が接続されている。モーションセンサ９３は、自船の速度ベクトルを検出し、誤差算出部２３へ出力する。誤差算出部２３は、モーションセンサ９３から入力される速度ベクトルに基づいて、測定した自船の位置の誤差範囲を算出する。

以下、図１０を参照して誤差範囲の算出方法について説明する。図１０（ａ）には、基準物標Ａと、基準物標Ｂと、測位位置（ｎ−１）と、測位位置（ｎ）と、移動ベクトルと、推定位置（ｎ）と、が表示されている。

基準物標Ａ及びＢは、上記実施形態で説明したレーコン及び航路ブイ等である。測位位置（ｎ−１）は、レーダ装置１がｎ−１回目に測位を行って求めた位置である。測位位置（ｎ）は、レーダ装置１がｎ回目に測位を行って求めた位置である。移動ベクトルは、モーションセンサ９３の速度ベクトルを積分することで求めた値である。移動ベクトルは、ｎ−１回目に測位を行った時からｎ回目に測位を行った時までに自船が移動した距離及び方向を示す。推定位置（ｎ）は、測位位置（ｎ−１）に移動ベクトルを加えた位置を示す。

また、図１０（ａ）には、Δｒ_a,nとΔｒ_b,nが表示されている。Δｒ_a,nは、基準物標Ａから測位位置（ｎ）までの距離と、基準物標Ａから推定位置（ｎ）までの距離と、の差（距離の誤差）を示す値である。Δｒ_b,nは、基準物標Ｂから測位位置（ｎ）までの距離と、基準物標Ｂから推定位置（ｎ）までの距離と、の差（距離の誤差）を示す値である。

誤差算出部２３は、現在及び過去のΔｒ_a,nを移動平均又はＩＩＲ（無限パルス応答）フィルタ等で平滑化し、基準物標Ａに対する誤差範囲を算出する。誤差算出部２３は、Δｒ_b,nについても同様に基準物標Ｂに対する誤差範囲を算出する。図１０（ｂ）には、誤差範囲の図示例が示されている。各基準物標の誤差範囲は、基準物標からの距離範囲で表されるので、図１０（ｂ）に鎖線で示すように基準物標を中心とした円環である。これらの円環を重ね合わせることで、レーダ装置１の測位に対する誤差範囲を求めることができる。誤差算出部２３は、求めた誤差範囲を図１０（ｂ）に太線で示すように表示する。

以上に説明したように、自船位置測位装置１００，１００ａは、絶対位置取得部２０，７３と、受信部１４と、相対位置取得部１８と、物標特定部２１，２１ａと、測位部２２と、を備える。絶対位置取得部２０，７３は、船外にあるレーコン３又は船舶無線通信装置７から、複数の基準物標の絶対位置を取得する。受信部１４は、レーダアンテナ１２を介して電磁波の受信を行う。相対位置取得部１８は、電磁波の送受信により周囲を探知することで、複数の物標の相対位置を取得する。物標特定部２１，２１ａは、相対位置取得部１８が取得した物標の中から基準物標を特定する。測位部２２は、物標特定部２１，２１ａが特定した基準物標の絶対位置及び相対位置に基づいて自船の絶対位置を測定する。

これにより、レーコン３又は陸上無線通信装置６から他の物標の絶対位置を取得することで、レーコン３等を多数設置することなく、複数の基準位置に基づいて自船の位置を測定することができる。従って、設置コスト及び他船に対する干渉を防止しつつ、自船の位置を高精度に測定することができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

上記では、レーコン３の応答信号又は陸上無線通信装置６のＶＨＦ通信により、複数の基準物標の絶対位置を取得する構成であるが、これら以外の方法により基準物標の絶対位置を取得しても良い。例えばＡＩＳ（自動船舶識別装置）を用いて基準物標の絶対位置を取得することができる。

上記では、自船位置測位装置１００，１００ａは、少なくとも一部がレーダ装置１，１ａ内に位置していたが、レーダ装置１，１ａとは別個の構成であっても良い。

第３実施形態では、モーションセンサ９３の検出結果に基づいて自船の移動ベクトルを算出したが、他のセンサにより自船の移動ベクトルを算出しても良い。

上記では、移動体の例として船舶を挙げて説明したが、他の移動体（例えば航空機）にも本発明を適用できる。航空機に本発明を適用する場合、無線通信装置及び基準物標としては、無線標識等が用いられる。

１，１ａ，１ｂ レーダ装置
３ レーコン（無線通信装置）
６ 陸上無線通信装置（無線通信装置）
１２ レーダアンテナ（アンテナ）
１４ 受信部
１５ 信号処理部
１６ エコー代表位置算出部
１７ レーコン代表位置算出部
１８ 相対位置取得部
１９ 復調部
２０、７３ 絶対位置取得部
２１，２１ａ 物標特定部
２２ 測位部
２３ 誤差算出部
１００，１００ａ 自船位置測位装置
９１ 表示部
９２ 船首方位センサ
９３ モーションセンサ（位置変化検出部）

Claims (12)

1. 自船外にある無線通信装置から、複数の基準物標の絶対位置を取得する絶対位置取得部と、
   アンテナを介して電磁波の受信を行う受信部と、
   前記受信部が受信した受信信号に基づいて、前記基準物標を含む複数の物標の自船に対する相対位置を取得する相対位置取得部と、
   前記相対位置取得部が取得した物標の中から複数の前記基準物標を特定する物標特定部と、
   前記物標特定部が特定した複数の前記基準物標の絶対位置及び相対位置に基づいて自船の絶対位置を測定する測位部と、
   を備えることを特徴とする自船位置測位装置。
2. 請求項１に記載の自船位置測位装置であって、
   前記無線通信装置は当該無線通信装置と当該無線通信装置以外の物標とを含む複数の前記基準物標の絶対位置を送信し、
   前記絶対位置取得部は、前記基準物標の絶対位置を取得し、
   前記相対位置取得部は、前記基準物標の相対位置を取得し、
   前記測位部は、前記基準物標の絶対位置及び相対位置に基づいて自船の絶対位置を測定することを特徴とする自船位置測位装置。
3. 請求項２に記載の自船位置測位装置であって、
   前記物標特定部は、前記無線通信装置から当該無線通信装置以外の前記基準物標までの距離と、当該基準物標の相対位置と、に基づいて、前記相対位置取得部が取得した物標の中から前記基準物標を特定することを特徴とする自船位置測位装置。
4. 請求項２又は３に記載の自船位置測位装置であって、
   前記絶対位置取得部は、前記無線通信装置としてのレーダビーコンから絶対位置を取得することを特徴とする自船位置測位装置。
5. 請求項１に記載の自船位置測位装置であって、
   前記物標特定部は、複数の前記基準物標の絶対位置の分布と、物標の相対位置の分布と、にマッチング処理を行うことにより、前記相対位置取得部が取得した物標の中から前記基準物標を特定することを特徴とする自船位置測位装置。
6. 請求項５に記載の自船位置測位装置であって、
   前記絶対位置取得部は、陸上に設置された前記無線通信装置から、ＶＨＦを用いた通信により前記基準物標の絶対位置を取得することを特徴とする自船位置測位装置。
7. 請求項１から６までの何れか一項に記載の自船位置測位装置であって、
   前記測位部が測定した自船の位置の誤差範囲を算出する誤差算出部を備え、
   誤差算出部は、
   ＧＮＳＳ衛星によらずに自船の位置の変化を検出する位置変化検出部から自船の位置変化を取得し、
   前記測位部が測位することで得られた測位位置と、当該測位部が過去に測位することで得られた位置に前記位置変化検出部が検出した自船の位置の変化を加えた位置である推定位置と、を比較することで前記誤差範囲を算出することを特徴とする自船位置測位装置。
8. 請求項７に記載の自船位置測位装置であって、
   表示部を備え、
   前記誤差算出部は、前記測位位置と前記推定位置の距離の誤差を前記基準物標毎に算出し、前記基準物標毎の距離の誤差を重ね合わせることで、前記誤差範囲を算出し、
   前記表示部は、前記誤差算出部が算出した前記誤差範囲を表示することを特徴とする自船位置測位装置。
9. 請求項１から８までの何れか一項に記載の自船位置測位装置を備えることを特徴とするレーダ装置。
10. 自移動体外にある無線通信装置から、複数の基準物標の絶対位置を取得する絶対位置取得部と、
    前記基準物標を含む複数の物標の前記自移動体に対する相対位置を取得する相対位置取得部と、
    前記相対位置取得部が取得した物標の中から複数の前記基準物標を特定する物標特定部と、
    前記物標特定部が特定した複数の前記基準物標の絶対位置及び相対位置に基づいて自移動体の絶対位置を測定する測位部と、
    を備えることを特徴とする自移動体位置測位装置。
11. 請求項１０に記載の自移動体位置測位装置であって、
    前記無線通信装置は、当該無線通信装置と当該無線通信装置以外の物標とを含む複数の基準物標の絶対位置を送信し、
    前記絶対位置取得部は、前記基準物標の絶対位置を取得し、
    前記相対位置取得部は、前記基準物標の相対位置を取得し、
    前記測位部は、前記基準物標の絶対位置及び相対位置に基づいて自移動体の絶対位置を測定することを特徴とする自移動体位置測位装置。
12. 船外にある無線通信装置から、複数の基準物標の絶対位置を取得する絶対位置取得工程と、
    アンテナを介して受信された受信信号に基づいて、前記基準物標を含む複数の物標の自船に対する相対位置を取得する相対位置取得工程と、
    前記相対位置取得工程で取得した物標の中から複数の前記基準物標を特定する物標特定工程と、
    前記物標特定工程で特定した複数の前記基準物標の絶対位置及び相対位置に基づいて自船の絶対位置を測定する測位工程と、
    を含むことを特徴とする自船位置測位方法。

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