JP2016083974A - 操船装置 - Google Patents

Abstract

【課題】船舶の移動中に回頭を行っても船舶を直線状に移動させることができる操船装置を提供する。【解決手段】ＧＰＳ装置の信号と方位センサの信号とに基づいて船舶を目標座標Ｐｔに移動させ、目標方位に回頭させる操船装置において、船舶を目標座標Ｐｔに移動させるとともに船舶を目標方位に回頭させる場合、ＧＰＳ装置の信号から算出した現在座標Ｐ（ｎ）と方位センサの信号から算出した現在方位Ａｚ（ｎ）とから船舶を回頭させたときの単位時間後の現在座標Ｐ（ｎ＋１）と船舶を回頭させないときの単位時間後の現在座標Ｐ（ｎ＋１）とを算出し、回頭させたときの現在座標Ｐ（ｎ＋１）と回頭させないときの現在座標Ｐ（ｎ＋１）との差に基づいて単位時間後の回頭させたときの現在座標Ｐ（ｎ＋１）を補正する。【選択図】図１４

Description

本発明は、操船装置に関する。

従来、船体内部に配置された原動機（エンジン）から切換クラッチ、プロペラシャフトを介して船体外部に配置された前後進プロペラに動力を伝達する船舶（シャフト船）が知られている。また、接岸時等における操船性を向上させるために船舶を左右一側にむかって横移動させるためのサイドスラスタが設けられた船舶が知られている。サイドスラスタは、左右方向に推力が発生するように船首側の左右方向中央付近にプロペラを配置したものである。これにより船舶は、サイドスラスタによって横移動可能に構成され、接岸動作等のポジショニング制御（位置決め制御）を容易に行うことができる。

このように構成される船舶において、船体の位置決めを行う場合、サイドスラスタや前後進プロペラの互いの影響を考慮して操作する必要があり操船操作が複雑であった。そこで、ジョイスティックレバーでサイドスラスタや前後進プロペラを連動して制御可能に構成することで操船操作を容易にした船舶が知られている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

特許文献１に記載の船舶は、ジョイスティックレバーにより、各推進装置を容易に連動させながら操船することができる。つまり、この船舶は、操縦者が意識することなく船舶に位置を変更する移動制御と船舶の方位を変更する回頭制御とを同時に実施することができる。しかし、特許文献に記載の技術は、移動制御における回頭制御の影響が考慮されていない。従って、目標座標に目標方位で船舶の位置決めを行う場合、船舶の軌跡が回頭制御の影響により直線状にならず回頭方向に膨らむため、目標座標に目標方位で到達するように操縦者による補正が必要であった。

特開２００８−２２２０８２号公報

本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであり、船舶の移動中に回頭を行っても船舶を直線状に移動させることができ、かつ目標座標に目標方位で留まることができる操船装置の提供を目的とする。

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を説明する。

即ち、本発明においては、ＧＰＳ装置の信号と方位センサの信号とに基づいて、船舶を目標座標に移動させる移動制御を行い、船舶を目標方位に回頭させる回頭制御を行う操船装置において、船舶を目標移動方向に移動させるとともに船舶を目標方位に回頭させる場合、現在座標と現在方位とから船舶を回頭させたときの単位時間後の現在座標および現在方位と船舶を回頭させないときの単位時間後の現在座標および現在方位とを算出し、回頭させたときの現在座標および現在方位と回頭させないときの現在座標および現在方位との差に基づいて船舶を移動させる目標移動方向を補正するものである。

また、本発明においては、前記ＧＰＳ装置の信号から算出した現在座標と前記目標座標との距離を基準として、目標位置を含む移動制御停止帯域と、移動制御停止帯域に隣接している緩衝帯域と、緩衝帯域に隣接している移動制御実施帯域と、が設定され、移動制御停止帯域において、移動制御のための船舶の推進装置による推力の発生を停止し、移動制御実施帯域において、移動制御のための船舶の推進装置による推力の発生を実施し、緩衝帯域において、移動制御実施帯域から緩衝帯域に移動してきた後に緩衝帯域内に留まっており、かつ目標位置から離間する方向に移動している場合にかぎり移動制御のため船舶の推進装置によって推力を発生させるものである。

また、本発明においては、前記方位センサの信号から算出した現在方位と前記目標方位との角度差を基準として、目標方位を含む回頭制御停止帯域と、回頭制御停止帯域に隣接している緩衝帯域と、緩衝帯域に隣接している回頭制御実施帯域と、が設定され、回頭制御停止帯域において、回頭制御のための船舶の推進装置による推力の発生を停止し、回頭制御実施帯域において、回頭制御のための船舶の推進装置による推力の発生を実施し、緩衝帯域において、回頭制御実施帯域から緩衝帯域に回頭してきた後に緩衝帯域内に留まっており、かつ目標方位から離間する方向に回頭している場合にかぎり回頭制御のため船舶の推進装置によって推力を発生させるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

本発明によれば、単位時間毎に船舶の回頭によってずれが生じる目標移動方向を補正した単位時間後の現在座標が算出される。これにより、船舶の移動中に回頭を行っても船舶を直線状に移動させることができる。

また、本発明によれば、移動制御と回頭制御とによる船舶の動きが目標座標および目標方位における停止精度に影響しない。これにより、船舶の移動中に回頭を行っても船舶を直線状に移動させることができ、かつ目標座標に目標方位で留まることができる。

本発明に係る操船装置を備えた船舶の全体概要を示す概略図。 本発明に係る操船装置を備えた船舶のサイドスラスタと前後進プロペラとの配置を示す概略平面図。 本発明に係る操船装置のジョイスティックレバー１０の構成を示す斜視図。 （ａ）船舶の現在座標および現在方位と目標座標および目標方位の関係を示す図（ｂ）船舶の現在座標および現在方位を基準として目標座標および目標方位を極座標として示す図。 船舶の移動および回頭時の移動速度、移動方向および回頭速度を示す図。 本発明に係る操船装置を備えた船舶における移動制御と回頭制御との制御態様を表すフローチャートを示す図。 本発明に係る操船装置を備えた船舶の回頭制御における不感帯の構成を示す図。 （ａ）本発明に係る操船装置を備えた船舶の回頭制御における回頭制御実施帯域での船舶の動作態様を示す図（ｂ−１）同じく緩衝帯域における船舶の動作態様を示す図（ｂ−２）同じく緩衝帯域における所定条件下での船舶の動作態様を示す図（ｃ）同じく回頭制御停止帯域における船舶の動作態様を示す図。 本発明に係る操船装置を備えた船舶の回頭制御における不感帯制御の制御態様を表すフローチャートを示す図。 本発明に係る操船装置を備えた船舶の移動制御における不感帯の構成を示す図。 （ａ）本発明に係る操船装置を備えた船舶の移動制御における移動制御実施帯域での船舶の動作態様を示す図（ｂ−１）同じく緩衝帯域における船舶の動作態様を示す図（ｂ−２）同じく緩衝帯域における所定条件下での船舶の動作態様を示す図（ｃ）同じく移動制御停止帯域における船舶の動作態様を示す図。 本発明に係る操船装置を備えた船舶の移動制御における不感帯制御の制御態様を表すフローチャートを示す図。 （ａ）本発明に係る操船装置を備えた船舶の移動制御と回頭制御とを実施した際における船舶の動作態様を示す図（ｂ）同じく船舶の現在座標から目標座標までの軌跡を示す図。 （ａ）本発明に係る操船装置を備えた船舶の移動制御と回頭制御とを実施した際における回頭補正制御を適用した船舶の動作態様を示す図（ｂ）同じく回頭補正制御を適用した船舶の現在座標から目標座標までの軌跡を示す図。 （ａ）本発明に係る操船装置を備えた船舶のポジショニング制御開始時におけるジョイスティックレバー１０とモニタの態様を示す図（ｂ）同じく目標座標および目標方位設定時におけるジョイスティックレバーとモニタの態様を示す図（ｃ）同じく回頭制御および移動制御時におけるジョイスティックレバーとモニタの態様を示す図。 本発明に係る操船装置を備えた船舶のポジショニング制御における制御態様を表すフローチャートを示す図。

まず、図１から図３を用いて本発明に係る一実施形態である船舶１００の全体概要及び構成について説明する。なお、図１の船舶１００は、いわゆる二軸推進方式の船舶（シャフト船）を示している。但し、推進軸の数や推進装置の形式はこれに限定されるものではなく、複数の軸を有するものやアウトドライブ方式のものでもよい。本実施形態において、船舶１００の船首方向を前として前後左右方向を規定する。

図１と図２とに示すように、船舶１００は、エンジン２の動力が、プロペラシャフト４ａを介して前後進プロペラ４に伝達されるシャフト船である。船舶１００は、船体１にエンジン２、切換クラッチ３、前後進プロペラ４、舵５、サイドスラスタ６およびＥＣＵ１６からなる推進装置、アクセルレバー８、操舵ハンドル９、ジョイスティックレバー１０、サイドスラスタコントローラー１１、モニタ１２、ＧＰＳ装置１３、ヘディングセンサ（方位センサ）１４および操船制御装置１５からなる操船装置７、が具備される。なお、本実施形態において、船舶１００は、左舷と右舷とに推進装置を有するシャフト船としたがこれに限定されるものではなく、スタンドライブ船等でもよい。

２つのエンジン２は、左舷と右舷との前後進プロペラ４をそれぞれ回転させるための動力を発生させる。エンジン２は、船体１の左舷後部側と右舷後部側とにそれぞれ配置されている。エンジン２の出力軸には、切換クラッチ３がそれぞれ接続されている。

２つの切換クラッチ３は、エンジン２の出力軸から伝達された動力を正回転方向と逆回転方向とに切り換えて出力するものである。切換クラッチ３の入力側には、エンジン２の出力軸が接続されている。切換クラッチ３の出力側には、プロペラシャフト４ａがそれぞれ接続されている。つまり、切換クラッチ３は、エンジン２からの動力をプロペラシャフト４ａに伝達するように構成されている。

２つの前後進プロペラ４は、前後方向の推力を発生させるものである。前後進プロペラ４は、船体１の左舷の船底と右舷の船底とを貫通して船外に至るように設けられている２本のプロペラシャフト４ａにそれぞれ接続されている。前後進プロペラ４は、プロペラシャフト４ａを介して伝達されたエンジン２の動力によって回転駆動され、その回転軸周りに配置された複数枚のブレードが周囲の水をかくことによって推力を発生させる。

２つの舵５は、前後進プロペラ４の回転駆動により発生した水流の方向を変更するものである。舵５は、船体１の左舷の船底後端（船尾側）と右舷の船底後端（船尾側）とであって前後進プロペラ４の後方にそれぞれ配置されている。舵５は、船体１にもうけられている回転軸を中心として左右方向に所定の角度範囲で回転可能に構成されている。舵５は、操舵ハンドル９と連動連結されている。これにより、舵５は、操舵ハンドル９の操作により、その後端部を船体１の右側に向けると水流により発生した推力によって船舶１００の船尾が左側に推され、船首側が右側を向くように構成されている。同様に舵５は、操舵ハンドル９の操作により、その後端部を船舶１００の左側に向けると水流により発生した推力によって船舶１００の船尾が右側に推され、船首側が左側を向くように構成されている。

サイドスラスタ６は、左右方向の推力を発生させるものである。サイドスラスタ６は、船体１の船首側であって左右方向中央に設けられている。サイドスラスタ６は、プロペラ６ａとモータ６ｂとを具備している。モータ６ｂは、サイドスラスタコントローラー１１１１に接続され、任意の回転速度で回転可能に構成されている。サイドスラスタ６は、プロペラ６ａによる推力発生方向が船体１の左右方向になるように構成されている。サイドスラスタ６は、サイドスラスタコントローラー１１からの信号に基づいてモータ６ｂを駆動することによりプロペラ６ａが回転され、左右方向に任意の大きさの推力を発生させる。

操船装置７を構成するアクセルレバー８は、左舷の前後進プロペラ４の回転速度、右舷の前後進プロペラ４の回転速度およびそれらの回転方向についての信号を生成するものである。アクセルレバー８は、左舷の前後進プロペラ４に対応したレバーと舷の前後進プロペラ４に対応したレバーとから構成されている。つまり、アクセルレバー８は、左舷の前後進プロペラ４と右舷の前後進プロペラ４とについての信号をそれぞれ独立して生成するように構成されている。アクセルレバー８は、船舶１００の前後方向に任意の角度で傾斜するように構成されている。アクセルレバー８は、操作方向および操作量に応じて各エンジン２の回転速度と対応する切換クラッチ３の切り換え状態についての信号をそれぞれ独立して生成するように構成されている。アクセルエバー２は、前方に傾斜するように操作されると船舶１００が前進する推力を発生させるように前後進プロペラ４の信号を生成し、後方に傾斜するように操作されると船舶１００が後進する推力を発生させるように前後進プロペラ４の信号を生成する。

操船装置７を構成する操舵ハンドル９は、舵５の回転角度を変更するものである。操舵ハンドル９は、左舷と右舷との舵５にワイヤーリンク機構または油圧回路を介して連動連結されている。操舵ハンドル９は、右方向に回転操作されると舵５の後端部が右側に向かうように回転する。これにより、船舶１００は、前後進プロペラ４により発生した水流が右側に向かうことで船尾が左側に推され、船首側が右側を向くように構成されている。同様にして、操舵ハンドル９は、左方向に回転操作されると舵５の後端部が左側に向かうように回転する。これにより、船舶１００は、前後進プロペラ４により発生した水流が左側に向かうことで船尾が右側に推され、船首側が左側を向くように構成されている。

図１と図３とに示すように、操船装置７を構成するジョイスティックレバー１０は、船舶１００を任意の方向に移動させるための信号を生成するものである。ジョイスティックレバー１０は、任意の方向に任意の角度で傾斜できるように構成されている。また、ジョイスティックレバー１０は、レバー軸周りに任意の角度に回転操作できるように構成されている。ジョイスティックレバー１０は、操作態様および操作量に応じてエンジン２の回転速度と切換クラッチ３の切り換え状態についての信号、およびサイドスラスタ６の回転速度と回転方向についての信号を生成するように構成されている。具体的には、ジョイスティックレバー１０は、任意の方向に傾斜するように操作されると操作量に応じた推力で船舶１００を操作方向に移動させるための両舷の前後進プロペラ４とサイドスラスタ６との信号を生成する。また、ジョイスティックレバー１０は、レバー軸周りに回転するように操作されると操作量に応じた推力で船舶１００を任意の方向に回転させるための両舷の前後進プロペラ４とサイドスラスタ６との信号を生成する。

ジョイスティックレバー１０には、後述のポジショニング制御のための目標座標を設定するポジショニングスイッチ１０ａ、目標座標へ船舶１００の移動を開始するための移動スイッチ１０ｂおよび各種設定を変更する変更スイッチ１０ｃを具備している。ポジショニングスイッチ１０ａは、ポジショニング制御開始信号を生成する。移動スイッチ１０ｂは、ジョイスティックレバー１０の操作により設定された目標座標へむけて船舶１００の移動を開始する移動信号を生成する。変更スイッチ１０ｃは、船舶１００のポジショニングにおける制御条件を変更する信号を生成する。

操船装置７を構成するサイドスラスタコントローラー１１は、サイドスラスタ６を駆動させるものである。サイドスラスタコントローラー１１は、オン操作されるとサイドスラスタ６のプロペラ６ａによって左右方向の推力が発生するようにサイドスラスタ６のモータ６ｂを任意の回転方向で回転させる。

操船装置７を構成するＧＰＳ（ＧＰＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）装置１３は、船舶１００の位置座標を計測（算出）するものである。ＧＰＳ装置１３は、複数のＧＰＳ衛星からの信号を受信することで船舶１００の位置座標を算出し、現在の位置を緯度Ｌａ（ｎ）と経度Ｌｏ（ｎ）として出力する。つまり、ＧＰＳ装置１３は、船舶１００の位置座標の絶対値を算出する。

操船装置７を構成する方位センサであるヘディングセンサ１４は、船舶１００の方向を計測（算出）するものである。ヘディングセンサ１４は、地磁気から船舶１００の船首の方位を算出する。つまり、ヘディングセンサ１４は、船舶１００の船首の絶対方位を算出する。

図１に示すように、ＥＣＵ１６は、エンジン２を制御するものである。ＥＣＵ１６には、エンジン２の制御を行うための種々のプログラムやデータが格納される。ＥＣＵ１６は、各エンジン２にそれぞれ設けられる。ＥＣＵ１６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。

ＥＣＵ１６は、エンジン２の図示しない燃料供給ポンプの燃料調量弁、燃料噴射弁および各種センサ等と接続され、燃料調量弁の供給量、燃料噴射弁の開閉を制御することができ、各種センサが検出する情報を取得することが可能である。

操船装置７を構成する操船制御装置１５は、アクセルレバー８、操舵ハンドル９及びジョイスティックレバー１０等からの検出信号に基づいてエンジン２、切換クラッチ３およびサイドスラスタ６を制御するものである。なお、操船制御装置１５は、ＧＰＳ装置１３からの情報に基づいて自らの位置と設定された目的地とから航路を算出して自動で操船を行なう、いわゆる自動航法を可能に構成されてもよい。

操船制御装置１５は、エンジン２、切換クラッチ３、サイドスラスタ６の制御を行うための種々のプログラムやデータが格納される。操船制御装置１５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。

操船制御装置１５は、各切換クラッチ３および各エンジン２のＥＣＵ１６に接続され、各切換クラッチ３の状態、各エンジン２の起動状況及び各ＥＣＵ１６が各種センサから取得するエンジン回転速度Ｎや各種信号を取得することが可能である。

操船制御装置１５は、各切換クラッチ３にクラッチの状態を変更する（切り換える）信号を送信することが可能である。

操船制御装置１５は、ＥＣＵ１６に燃料供給ポンプの燃料調量弁、燃料噴射弁その他エンジン２の各種機器を制御するための信号を送信することが可能である。

操船制御装置１５は、アクセルレバー８およびジョイスティックレバー１０と接続され、アクセルレバー８およびジョイスティックレバー１０からの信号を取得することが可能である。

操船制御装置１５は、サイドスラスタ６のサイドスラスタコントローラー１１に接続され、サイドスラスタ６を制御するための信号を送信することが可能である。

操船制御装置１５は、ＧＰＳ装置１３およびヘディングセンサ１４に接続され、船舶１００の絶対座標と絶対方位とを取得することが可能である。

操船制御装置１５は、モニタ１２に接続され、船舶１００の現在位置やジョイスティックレバー１０による操船状況を表示することが可能である。

以下では、図４と図５とを用いて、本発明に係る船舶の一実施形態である船舶１００において、操船制御装置１５によるポジショニング制御（位置制御）について説明する。ポジショニング制御とは、船舶１００を所望の座標位置に船首が所望の方位に向くように移動させ、かつその位置を保持することをいう。

図４（ａ）に示すように、操船制御装置１５は、ジョイスティックレバー１０のポジショニングスイッチ１０ａが操作されるとポジショニング制御を開始する。操船制御装置１５は、ＧＰＳ装置１３が算出した船舶１００の現在の位置座標である緯度Ｌａ（ｎ）と経度Ｌｏ（ｎ）とからなる現在座標Ｐ（ｎ）を取得するとともにヘディングセンサ１４が算出した船舶１００の現在の船首の方位である現在方位Ａｚ（ｎ）を取得する。そして、操船制御装置１５は、ジョイスティックレバー１０から取得した操作方向と操作量とに応じた信号に基づいて船舶１００の目標とする位置座標である緯度Ｌａｔと経度Ｌｏｔとからなる目標座標Ｐｔを算出し、船舶１００の目標座標Ｐｔにける船首の方位である目標方位Ａｔを算出する。

図４（ｂ）に示すように、操船制御装置１５は、現在座標Ｐ（ｎ）と目標座標Ｐｔとの差を算出し、目標座標Ｐｔを現在座標Ｐ（ｎ）からの距離Ｌ（ｎ）と移動方向θ（ｎ）とで表す目標極座標Ｐｏ（ｎ）に変換する。さらに、操船制御装置１５は、現在方位Ａｚ（ｎ）と目標方位Ａｔとの角度差である回頭角度Ｒ（ｎ）を算出する。

図５に示すように、操船制御装置１５は、現在方位Ａｚ（ｎ）と単位時間前における現在方位Ａｚ（ｎ−１）との差から船舶１００の回頭速度である現在回頭速度ΔＲｖ（ｎ）を算出する。操船制御装置１５は、単位時間前における現在座標Ｐ（ｎ−１）と現在座標Ｐ（ｎ）とから現在速度ΔＶ（ｎ）と現在方向Δθｖ（ｎ）とを算出する。

以上の算出した値から、操船制御装置１５は、ＰＩＤ制御に基づいて、回頭角度Ｒ（ｎ）から船舶１００の現在回頭速度ΔＲｖ（ｎ）を考慮した船舶１００の目標回頭量Ｒｔ（ｎ）を算出する。操船制御装置１５は、ＰＩＤ制御に基づいて、距離Ｌ（ｎ）から船舶１００の現在速度ΔＶ（ｎ）を考慮した船舶１００の目標移動量Ｌｔ（ｎ）を算出する。操船制御装置１５は、ＰＩＤ制御に基づいて、移動方向θ（ｎ）から船舶１００の現在方向Δθｖ（ｎ）を考慮して回頭によるずれを補正した船舶１００の目標移動方向θｔ（ｎ）を算出する。

操船制御装置１５は、回頭制御として、算出した目標回頭量Ｒｔ（ｎ）に基づいて、船舶１００の前後進プロペラ４の推力、切換クラッチ３の切り換え状態および舵５、サイドスラスタ６の推力および回転方向について制御する。また、操船制御装置１５は、移動制御として、算出した目標移動量Ｌｔ（ｎ）および目標移動方向θｔ（ｎ）に基づいて、船舶１００の前後進プロペラ４の推力、切換クラッチ３の切り換え状態および舵５、サイドスラスタ６の推力および回転方向について制御する。

以下では、図６を用いて、本発明に係る船舶の一実施形態である船舶１００において、操船制御装置１５によるポジショニング制御（位置制御）について具体的に説明する。なお、本実施形態において、操船制御装置１５は、ジョイスティックレバー１０のポジショニングスイッチ１０ａが操作されてポジショニング制御開始信号を取得したものとする。

ステップＳ１において、操船制御装置１５は、ＧＰＳ装置１３から船舶１００の現在の位置座標である緯度Ｌａ（ｎ）と経度Ｌｏ（ｎ）とからなる現在座標Ｐ（ｎ）を取得するとともにヘディングセンサ１４から船舶１００の現在の船首の方位である現在方位Ａｚ（ｎ）を取得し、ステップをステップＳ２に移行させる。

ステップＳ２において、操船制御装置１５は、ジョイスティックレバー１０から傾斜方向と操作量とに応じた信号を取得し、ステップをステップＳ３に移行させる。

ステップＳ３において、操船制御装置１５は、取得したジョイスティックレバー１０からの信号に基づいて船舶１００の目標とする位置座標である緯度Ｌａｔと経度Ｌｏｔとからなる目標座標Ｐｔを算出し、船舶１００の目標とする船首の方位である目標方位Ａｔを算出し、ステップをステップＳ４に移行させる。

ステップＳ４において、操船制御装置１５は、船舶１００の現在座標Ｐ（ｎ）と船舶１００の目標座標Ｐｔとの差を算出し、目標座標Ｐｔを現在座標Ｐ（ｎ）からの距離Ｌ（ｎ）と移動方向θ（ｎ）とで表す目標極座標Ｐｏ（ｎ）に変換する。

ステップＳ５において、操船制御装置１５は、現在方位Ａｚ（ｎ）と目標方位Ａｔとの差である回頭角度Ｒ（ｎ）を算出し、現在方位Ａｚ（ｎ）と単位時間前における現在方位Ａｚ（ｎ−１）とから現在回頭速度ΔＲｖ（ｎ）を算出し、ステップをステップＳ６に移行する。

ステップＳ６において、操船制御装置１５は、単位時間前における現在座標Ｐ（ｎ−１）と現在座標Ｐ（ｎ）とから現在速度ΔＶ（ｎ）と現在方向Δθｖ（ｎ）とを算出し、ステップをステップＳ７に移行する。

ステップＳ７において、操船制御装置１５は、ＰＩＤ制御に基づいて、回頭角度Ｒ（ｎ）から船舶１００の現在回頭速度ΔＲｖ（ｎ）を考慮した船舶１００の単位時間当たりの目標回頭量Ｒｔ（ｎ）を算出し、距離Ｌ（ｎ）から船舶１００の現在速度ΔＶ（ｎ）を考慮した船舶１００の単位時間当たりの目標移動量Ｌｔ（ｎ）を算出し、移動方向θ（ｎ）から船舶１００の現在方向Δθｖ（ｎ）を考慮して回頭によるずれを補正した船舶１００の単位時間当たりの目標移動方向θｔ（ｎ）を算出し、ステップをステップＳ８に移行する。

ステップＳ８において、操船制御装置１５は、算出した目標回頭量Ｒｔ（ｎ）に基づいて、船舶１００の推進装置を制御する回頭制御を行い、算出した目標移動量Ｌｔ（ｎ）および目標移動方向θｔ（ｎ）に基づいて、船舶１００の推進装置を制御する移動制御を行い、ステップをステップＳ１に移行する。

このように、操船装置は、操船制御装置１５によって船舶１００の目標座標Ｐｔ（０）を目標極座標Ｐｏ（ｎ）に変換することで、目標回頭量Ｒｔ（ｎ）、目標移動量Ｌｔ（ｎ）および目標移動方向θｔ（ｎ）をお互いに独立して算出することができるように構成されている。従って、操船装置は、船舶１００の前後進プロペラ４の推力、切換クラッチ３の切り換え状態および舵５、サイドスラスタ６の推力および回転方向について容易に制御することができる。

以下では、図７から図９を用いて、本発明に係る操船装置において、ポジショニング制御における不感帯および不感帯制御の態様について説明する。

ポジショニング制御における不感帯とは、所定の条件においてポジショニング制御を行わない帯域をいう。不感帯は、船舶１００の慣性力による移動（いわゆる行き脚）や水流の影響を考慮した位置制御を行うために目標座標Ｐｔ（０）を中心とする所定の帯域に設定されている。算出操船制御装置１５は、算出した距離Ｌ（ｎ）と回頭角度Ｒ（ｎ）とについて目標極座標Ｐｏ（ｎ）を中心とする不感帯を設定する。

初めに、回頭制御における不感帯の設定および不感帯制御の態様について説明する。回頭制御とは、前後進プロペラ４の推力、切換クラッチ３の切り換え状態および舵５、サイドスラスタ６の推力および回転方向について制御し、船舶１００の所定の点（例えば重心）を回転中心する回転移動によって船舶１００の船首の向きを変更する制御を言う。

図７に示すように、不感帯は、船舶１００の目標とする船首の方位である目標方位Ａｔを基準とする複数の帯域から構成されている。また、不感帯は、船舶１００の回転中心を中心とする所定の角度範囲で設定されている。つまり、不感帯は、現在方位Ａｚ（ｎ）と船舶１００の目標方位Ａｔとの差である回頭角度Ｒ（ｎ）に対応する角度範囲によって表される。本実施形態において不感帯は、目標方位Ａｔを基準として右方向を＋、左方向を−として±１８０°の範囲で｜角度θ１｜未満の角度範囲を回頭制御停止帯域Ａｒ、｜角度θ１｜以上｜角度θ２｜未満の角度範囲を緩衝帯域Ｂｒ、｜角度θ２｜以上の角度範囲を回頭制御実施帯域Ｃｒとして構成されている。従って、不感帯は、目標方位Ａｔを基準としてその両側に回頭制御停止帯域Ａｒと回頭制御実施帯域Ｃｒとが緩衝帯域Ｂｒを介して設定されている。

回頭制御実施帯域Ｃｒは、前後進プロペラ４やサイドスラスタ６等の推進装置によって船舶１００を回頭させる回頭制御を行う角度範囲をいう。
図８（ａ）に示すように、操船装置の操船制御装置１５は、船舶１００の回頭角度Ｒ（ｎ）が回頭制御実施帯域Ｃｒに含まれている場合、ＰＩＤ制御に基づいて、船舶１００の回頭角度Ｒ（ｎ）が小さくなるように回頭制御を行う（図８（ａ）における白塗り矢印）。

緩衝帯域Ｂｒは、船舶１００の回頭角度Ｒ（ｎ）が緩衝帯域Ｂｒ含まれる状態になった際の動作態様に応じて前後進プロペラ４やサイドスラスタ６等の推進装置によって船舶１００を回頭させる回頭制御を行う場合と行わない場合とに切り換える角度範囲をいう。
図８（ｂ−１）に示すように、操船装置の操船制御装置１５は、船舶１００が回頭して回頭角度Ｒ（ｎ）が回頭制御実施帯域Ｃｒに含まれている状態から緩衝帯域Ｂｒに含まれている状態に移行し（図８（ｂ−１）における矢印参照）、かつ現在も緩衝帯域Ｂｒに含まれている場合、船舶１００が回頭角度Ｒ（ｎ）を小さくする方向に回頭しているときは回頭角度Ｒ（ｎ）に関わらず回頭制御を行わない。
一方、船舶１００が回頭角度Ｒ（ｎ）を大きくする方向に回頭しているとき（図８（ｂ−２）矢印参照）は回頭角度Ｒ（ｎ）を小さくするように回頭制御を行う（図８（ｂ−２）白塗り矢印参照）。
図８（ｃ）に示すように、操船装置の操船制御装置１５は、船舶１００が回頭して回頭角度Ｒ（ｎ）が緩衝帯域Ｂｒと回頭制御停止帯域Ａｒとの間で回頭している場合、回頭方向、回頭角度Ｒ（ｎ）に関わらず回頭制御を行わない。

回頭制御停止帯域Ａｒは、前後進プロペラ４やサイドスラスタ６等の推進装置によって船舶１００を移動させる移動制御を行わない距離範囲をいう。
図８（ｃ）に示すように、操船装置７の操船制御装置１５は、船舶１００が回頭して回頭角度Ｒ（ｎ）が回頭制御停止帯域Ａｒに含まれる場合、船舶１００の回頭角度Ｒ（ｎ）に関わらず回頭制御を行わない。

つまり、船舶１００は、目標方位Ａｔに近づく方向に回頭している場合であって船首が回頭制御停止帯域Ａｒによって定まる領域と緩衝帯域Ｂｒによって定まる領域とにあるとき、および目標方位Ａｔから離れる方向に回頭している場合であって船首が回頭制御停止帯域Ａｒによって定まる領域にあるときと船首が回頭制御停止帯域Ａｒによって定まる領域から緩衝帯域Ｂｒによって定まる領域に進入したときとは回頭制御を停止する。

次に、本発明に係る操船装置７における回頭制御時の不感帯制御の態様について具体的に説明する。なお、本実施形態において、操船制御装置１５は、ジョイスティックレバー１０から取得した操作方向と操作量とに応じた信号に基づいて船舶１００の目標とする船首の方位である目標方位Ａｔを算出しているものとする。

図９に示すように、ステップＳ１１０において、操船制御装置１５は、ヘディングセンサ１４から船舶１００の船首の現在方位Ａｚ（ｎ）を取得し、ステップをステップＳ１２０に移行させる。

ステップＳ１２０において、操船制御装置１５は、事前に算出した目標方位Ａｔと取得した現在方位Ａｚ（ｎ）とから回頭角度Ｒ（ｎ）を算出し、ステップをステップＳ１３０に移行させる。

ステップＳ１３０において、操船制御装置１５は、算出した回頭角度Ｒ（ｎ）が｜角度θ１｜以上であるか否か判断する。
その結果、算出した回頭角度Ｒ（ｎ）が｜角度θ１｜以上であると判定した場合、すなわち、現在方位Ａｚ（ｎ）が回頭制御停止帯域Ａｒに含まれていないと判定した場合、操船制御装置１５はステップをステップＳ１４０に移行させる。
一方、算出した回頭角度Ｒ（ｎ）が｜角度θ１｜以上でないと判定した場合、すなわち、現在方位Ａｚ（ｎ）が回頭制御停止帯域Ａｒに含まれていると判定した場合、操船制御装置１５はステップをステップＳ２７０に移行させる。

ステップＳ１４０において、操船制御装置１５は、算出した回頭角度Ｒ（ｎ）が｜角度θ２｜未満であるか否か判断する。
その結果、算出した回頭角度Ｒ（ｎ）が｜角度θ２｜未満であると判定した場合、すなわち、現在方位Ａｚ（ｎ）が緩衝帯域Ｂｒに含まれていると判定した場合、操船制御装置１５はステップをステップＳ１５０に移行させる。
一方、算出した回頭角度Ｒ（ｎ）が｜角度θ２｜未満でないと判定した場合、すなわち、現在方位Ａｚ（ｎ）が緩衝帯域Ｂｒに含まれていないと判定した場合、操船制御装置１５はステップをステップＳ１７０に移行させる。

ステップＳ１５０において、操船制御装置１５は、算出した回頭角度Ｒ（ｎ）が単位時間前に算出した回頭角度Ｒ（ｎ−１）よりも大きいか否か判断する。すなわち、操船制御装置１５は、船舶１００が目標方位Ａｔから離間する方向に回頭しているか否か判断する。
その結果、算出した回頭角度Ｒ（ｎ）が単位時間前に算出した回頭角度Ｒ（ｎ−１）よりも大きいと判断した場合、すなわち、船舶１００が目標方位Ａｔから離間する方向に回頭していると判断した場合、ステップをステップＳ１６０に移行させる。
一方、算出した回頭角度Ｒ（ｎ）が単位時間前に算出した回頭角度Ｒ（ｎ−１）以下であると判断した場合、すなわち、船舶１００が目標方位Ａｔから離間する方向に回頭していないと判断した場合、ステップをステップＳ２７０に移行させる。

ステップＳ１６０において、操船制御装置１５は、算出した回頭角度Ｒ（ｎ）が直前に回頭制御実施帯域Ｃｒに含まれていたか否か判断する。
その結果、算出した回頭角度Ｒ（ｎ）が直前に回頭制御実施帯域Ｃｒに含まれていたと判断した場合、ステップをステップＳ１７０に移行させる。
一方、算出した回頭角度Ｒ（ｎ）が直前に回頭制御実施帯域Ｃｒに含まれていないと判断した場合、ステップをステップＳ２７０に移行させる。

ステップＳ１７０において、操船制御装置１５は、回頭制御を実施し、ステップをステップＳ１１０に移行させる。

ステップＳ２７０において、操船制御装置１５は、回頭制御を停止し、ステップをステップＳ１１０に移行させる。

次に、図１０と図１１とを用いて、移動制御における不感帯の設定および不感帯制御の態様について説明する。移動制御とは、前後進プロペラ４の推力、切換クラッチ３の切り換え状態および舵５、サイドスラスタ６の推力および回転方向について制御し、船舶１００を目標座標Ｐｔに移動させる制御を言う。

図１０に示すように、不感帯は、船舶１００の目標とする位置である目標座標Ｐｔを基準とする複数の帯域から構成されている。また、不感帯は、船舶１００の目標座標Ｐｔを基準とする所定の距離範囲で設定されている。つまり、不感帯は、現在座標Ｐ（ｎ）から目標座標Ｐｔまでの距離Ｌ（ｎ）に対応する距離範囲によって表される。本実施形態において不感帯は、目標座標Ｐｔから距離Ｌ１未満の距離範囲からなる帯域を移動制御停止帯域Ａｌ、目標座標Ｐｔから距離Ｌ１以上距離Ｌ２未満の距離範囲からなる帯域を緩衝帯域Ｂｌ、目標座標Ｐｔから距離Ｌ２以上の距離範囲からなる帯域、すなわち移動制御停止帯域Ａｌと緩衝帯域Ｂｌとを除いた帯域を移動制御実施帯域Ｃｌとして構成されている。従って、不感帯は、目標座標Ｐｔを中心として移動制御停止帯域Ａｌと移動制御実施帯域Ｃｌとが緩衝帯域Ｂｌ介して設定されている。

移動制御実施帯域Ｃｌは、前後進プロペラ４やサイドスラスタ６等の推進装置によって船舶１００を移動させる移動制御を行う距離範囲をいう。
図１１（ａ）に示すように、操船装置の操船制御装置１５は、船舶１００の距離Ｌ（ｎ）が移動制御実施帯域Ｃｌに含まれている場合、ＰＩＤ制御に基づいて、船舶１００の距離Ｌ（ｎ）が小さくなるように移動制御を行う（図１１（ａ）における白塗り矢印）。

緩衝帯域Ｂｌは、船舶１００の距離Ｌ（ｎ）が緩衝帯域Ｂｌ含まれる状態になった際の動作態様に応じて前後進プロペラ４やサイドスラスタ６等の推進装置によって船舶１００を移動させる移動制御を行う場合と行わない場合とに切り換える距離範囲をいう。
図１１（ｂ−１）に示すように、操船装置の操船制御装置１５は、船舶１００が移動して距離Ｌ（ｎ）が移動制御停止帯域Ａｌに含まれている状態から緩衝帯域Ｂｌに含まれている状態に移行し（図１１（ｂ−１）における矢印参照）、かつ現在も緩衝帯域Ｂｌに含まれている場合、船舶１００が距離Ｌ（ｎ）を小さくする方向に回頭しているときは距離Ｌ（ｎ）に関わらず移動制御を行わない。
一方、船舶１００が距離Ｌ（ｎ）を大きくする方向に移動しているとき（図１１（ｂ−２）矢印参照）は距離Ｌ（ｎ）を小さくするように移動制御を行う（図１１（ｂ−２）白塗り矢印参照）。
図１１（ｃ）に示すように、操船装置の操船制御装置１５は、船舶１００が移動して距離Ｌ（ｎ）が緩衝帯域Ｂｌと移動制御停止帯域Ａｌとの間で移動している場合、移動方向、距離Ｌ（ｎ）に関わらず移動制御を行わない。

移動制御停止帯域Ａｌは、前後進プロペラ４やサイドスラスタ６等の推進装置によって船舶１００を移動させる移動制御を行わない距離範囲をいう。操船装置の操船制御装置１５は、船舶１００の距離Ｌ（ｎ）が移動制御停止帯域Ａｌに含まれている場合、船舶１００の回頭角度Ｒ（ｎ）に関わらず回頭制御を行わない。

つまり、船舶１００は、目標座標Ｐｔに近づく方向に移動している場合であって移動制御停止帯域Ａｌによって定まる領域と緩衝帯域Ｂｌによって定まる領域とにあるとき、および目標座標Ｐｔから離れる方向に移動している場合であって移動制御停止帯域Ａｌによって定まる領域にあるときと移動制御停止帯域Ａｌによって定まる領域から緩衝帯域Ｂｌによって定まる領域に進入したときとは移動制御を停止する。

次に、本発明に係る操船装置７における移動制御時の不感帯制御の態様について具体的に説明する。なお、本実施形態において、操船制御装置１５は、ジョイスティックレバー１０から取得した操作方向と操作量とに応じた信号に基づいて船舶１００の目標とする位置座標である緯度Ｌａｔと経度Ｌｏｔとからなる目標座標Ｐｔを算出しているものとする。

図１２に示すように、ステップＳ３１０において、操船制御装置１５は、ＧＰＳ装置１３から船舶１００の現在座標Ｐ（ｎ）を取得し、ステップをステップＳ３２０に移行させる。

ステップＳ３２０において、操船制御装置１５は、事前に算出した目標座標Ｐｔと取得した現在座標Ｐ（ｎ）とから距離Ｌ（ｎ）を算出し、ステップをステップＳ３３０に移行させる。

ステップＳ３３０において、操船制御装置１５は、算出した距離Ｌ（ｎ）が距離Ｌ１以上であるか否か判断する。
その結果、算出した距離Ｌ（ｎ）が距離Ｌ１以上であると判定した場合、すなわち、現在座標Ｐ（ｎ）が移動制御停止帯域Ａｌに含まれていないと判定した場合、操船制御装置１５はステップをステップＳ３４０に移行させる。
一方、算出した距離Ｌ（ｎ）が距離Ｌ１以上でないと判定した場合、すなわち、現在座標Ｐ（ｎ）が移動制御停止帯域Ａｌに含まれていると判定した場合、操船制御装置１５はステップをステップＳ４７０に移行させる。

ステップＳ３４０において、操船制御装置１５は、算出した距離Ｌ（ｎ）が距離Ｌ２未満であるか否か判断する。
その結果、算出した距離Ｌ（ｎ）が距離Ｌ２未満であると判定した場合、すなわち、現在座標Ｐ（ｎ）が緩衝帯域Ｂｒに含まれていると判定した場合、操船制御装置１５はステップをステップＳ３５０に移行させる。
一方、算出した距離Ｌ（ｎ）が距離Ｌ２未満でないと判定した場合、すなわち、現在座標Ｐ（ｎ）が緩衝帯域Ｂｒに含まれていないと判定した場合、操船制御装置１５はステップをステップＳ３７０に移行させる。

ステップＳ３５０において、操船制御装置１５は、算出した距離Ｌ（ｎ）が単位時間前に算出した距離Ｌ（ｎ−１）よりも大きいか否か判断する。すなわち、操船制御装置１５は、船舶１００が目標座標Ｐｔから離間する方向に移動しているか否か判断する。
その結果、算出した距離Ｌ（ｎ）が単位時間前に算出した距離Ｌ（ｎ−１）よりも大きいと判断した場合、すなわち、船舶１００が目標座標Ｐｔから離間する方向に移動していると判断した場合、ステップをステップＳ３６０に移行させる。
一方、算出した距離Ｌ（ｎ）が単位時間前に算出した距離Ｌ（ｎ−１）以下であると判断した場合、すなわち、船舶１００が目標座標Ｐｔから離間する方向に移動していないと判断した場合、ステップをステップＳ４７０に移行させる。

ステップＳ３６０において、操船制御装置１５は、算出した距離Ｌ（ｎ）が直前に移動制御実施帯域Ｃｌに含まれていたか否か判断する。
その結果、算出した距離Ｌ（ｎ）が直前に移動制御実施帯域Ｃｌに含まれていたと判断した場合、ステップをステップＳ３７０に移行させる。
一方、算出した距離Ｌ（ｎ）が直前に移動制御実施帯域Ｃｌに含まれていたと判断した場合、ステップをステップＳ４７０に移行させる。

ステップＳ３７０において、操船制御装置１５は、移動制御を実施し、ステップをステップＳ３１０に移行させる。

ステップＳ４７０において、操船制御装置１５は、移動制御を停止し、ステップをステップＳ３１０に移行させる。

このように構成することで、帯域を設定することで船舶１００の行き脚、水流や風などの外乱による影響の有無を考慮して制御態様が変更される。これにより、船舶の慣性力や外乱の影響に対応した位置決め制御が実施され、水流や風の影響によって船舶１００が不感帯の境界で保持されることなく目標方位Ａｔ、目標座標Ｐｔの近傍に到達することができる。なお、本実施形態において、緩衝帯域Ｂｒの角度範囲、緩衝帯域Ｂｌの距離範囲、回頭制御時の推力、移動制御時の推力を船舶１００の船体の形状や挙動に応じて変更してもよい。例えば、ＧＰＳ装置１３やヘディングセンサ１４のデータから回頭制御停止帯域Ａｒまたは移動制御停止帯域Ａｌの近傍で停止する傾向がある船舶の場合、緩衝帯域が小さく設定されるように構成してもよい。

以下では、図１３と図１４とを用いて、本発明に係る操船装置において、ポジショニング制御における回頭による移動方向のずれの回頭補正制御の態様について説明する。
ポジショニング制御における回頭による移動方向のずれとは、船舶１００を移動制御と船舶１００の回頭制御とを同時に行う場合、回頭制御により船舶１００の移動制御の移動方向θ（ｎ）にずれが生じることを言う。

初めに、図１３を用いて、回頭による移動方向のずれの回頭補正制御が行われない場合の制御態様について説明する。本実施形態において、船舶１００は、移動制御により移動方向θ（ｎ）で現在座標Ｐ（ｎ）から目標座標Ｐｔまで移動されるとともに、回頭制御により船首を現在方位Ａｚ（ｎ）から１８０度反転させた目標方位Ａｔまで回頭される。

図１３（ａ）に示すように、操船制御装置１５は、現在座標Ｐ（ｎ）を取得すると船舶１００を移動制御により移動方向θ（ｎ）として現在座標Ｐ（ｎ）から現在座標Ｐ（ｎ＋１）に移動させるとともに、回頭制御により現在方位Ａｚ（ｎ）から現在方位Ａｚ（ｎ＋１）まで回頭させる。この際、船舶１００は、回頭制御の影響をうけて現在座標Ｐ（ｎ）における移動方向θ（ｎ）（図１３（ａ）における黒塗り矢印参照）が目標座標Ｐｔの方向からずれる（図１３（ａ）における黒塗り破線矢印参照）。従って、船舶１００は、移動制御により現在座標Ｐ（ｎ）と目標座標Ｐｔとを直線的につないだ方向からずれた方向に移動される。

さらに、操船制御装置１５は、現在座標Ｐ（ｎ＋１）を取得すると船舶１００を移動制御によりずれを補正した移動方向θ（ｎ＋１）として現在座標Ｐ（ｎ＋１）から現在座標Ｐ（ｎ＋２）に移動させるとともに、回頭制御により現在方位Ａｚ（ｎ＋１）から現在方位Ａｚ（ｎ＋２）まで回頭させる。この際、船舶１００は、回頭制御の影響をうけて現在座標Ｐ（ｎ＋１）における移動方向θ（ｎ＋１）（図１３（ａ）における黒塗り矢印参照）が目標座標Ｐｔの方向からずれる（図１３（ａ）における黒塗り破線矢印参照）。

この結果、図１３（ｂ）に示すように、操船制御装置１５は、回頭制御の影響による移動方向θ（ｎ）のずれによって回頭している方向に膨らみ、船舶１００が現在座標Ｐ（ｎ）と目標座標Ｐｔとをつなぐ直線状の軌跡を描くように制御できない。

次に、図１４を用いて、回頭による移動方向のずれの回頭補正制御が行われる場合の制御態様について説明する。

図１４（ａ）に示すように、操船制御装置１５は、現在座標Ｐ（ｎ）を取得すると船舶１００を移動制御により移動方向θ（ｎ）として現在座標Ｐ（ｎ）から現在座標Ｐ（ｎ＋１）に移動させるとともに、回頭制御により現在方位Ａｚ（ｎ）から現在方位Ａｚ（ｎ＋１）まで回頭させる。この際、船舶１００は、回頭制御の影響をうけて現在座標Ｐ（ｎ）における移動方向θ（ｎ）が目標座標Ｐｔの方向からずれようとする（図１３（ａ）における黒塗り破線矢印参照）。ここで、操船制御装置１５は、回頭補正制御により船舶１００が現在方位Ａｚ（ｎ＋１）に移動したときの現在方位Ａｚ（ｎ＋１）を考慮して船舶１００を目標移動方向θｔ（ｎ）に移動させる。

この結果、図１４（ｂ）に示すように、操船制御装置１５は、回頭制御による移動方向θ（ｎ）のずれの影響を補正することで、船舶１００が現在座標Ｐ（ｎ）と目標座標Ｐｔとをつなぐ略直線状の軌跡を描くように制御することができる。

このように構成することで、回頭補正制御を適用することにより移動制御における移動方向θ（ｎ）を回頭制御による影響を考慮した目標移動方向θｔ（ｎ）に補正することで船舶１００が現在座標Ｐ（ｎ）から目標座標Ｐｔまで略直線状の軌跡を描くように移動される。これにより、移動制御と回頭制御を同時に行っても移動と回頭とのために必要な領域を小さくすることができる。また、操船制御装置１５は、船舶が目標座標を中心とする所定範囲内、または目標方位を中心とする所定方位内（角度内）に到達すると前述の不感帯制御を実施する。これにより、船舶１００は、回頭補正制御の終了後において、目標座標を中心とする所定の範囲内、および目標方位を中心とする所定方位内（角度内）に留まることができる。

以下では、図１５と図１６とを用いて、本発明に係る操船装置において、ポジショニング制御でのジョイスティックレバー１０を用いた目標座標Ｐｔおよび目標方位Ａｔの設定の態様ついて説明する。

図１５に示すように、操船装置は、操船制御装置１５におけるポジショニング制御において、目標座標Ｐｔおよび目標方位Ａｔの設定をジョイスティックレバー１０とモニタ１２に表示する船舶１００を模した図形Ｄおよび図形Ｅよって行うように構成されている。操船制御装置１５は、操船装置のモニタ１２の中心部分に図形Ｄを船舶１００の船首方向と一致するように表示し、船舶１００の目標座標Ｐｔおよび目標方位Ａｔを図形Ｅで表示するように構成されている。

図１５（ａ）に示すように、操船制御装置１５は、ジョイスティックレバー１０のポジショニングスイッチ１０ａからの信号を取得するとポジショニング制御を開始する。操船制御装置１５は、ポジショニングスイッチ１０ａからの信号を取得すると、図形Ｄの位置と方位とを船舶１００の現在座標Ｐ（ｎ）と現在方位Ａｚ（ｎ）として設定する。同時に、操船制御装置１５は、図形Ｄと区別可能な図形Ｅ（本実施形態では、破線の船形図形）を図形Ｄと同じ位置に表示させる。

図１５（ｂ）に示すように、操船制御装置１５は、ジョイスティックレバー１０から取得した信号に基づいて目標座標Ｐｔと目標方位Ａｔとを算出する。操船制御装置１５は、ジョイスティックレバー１０の回転量から目標方位Ａｔを算出し、ジョイスティックレバー１０傾斜方向と傾斜量とから目標座標Ｐｔを算出する。さらに、操船制御装置１５は、目標座標Ｐｔを現在座標Ｐ（ｎ）からの距離Ｌ（ｎ）と移動方向θ（ｎ）とで表す目標極座標Ｐｏ（ｎ）として算出し、目標方位Ａｔを現在方位Ａｚ（ｎ）と現在方位Ａｚ（ｎ）との差である回頭角度Ｒ（ｎ）として算出する。そして、操船制御装置１５は、目標極座標Ｐｏ（ｎ）と現在方位Ａｚ（ｎ）を基準とする回頭角度Ｒとに基づいて図形Ｅを目標座標Ｐｔに表示させる。

操船制御装置１５は、ジョイスティックレバー１０の移動スイッチ１０ｂからの移動信号を取得すると前後進プロペラ４の推力、切換クラッチ３の切り換え状態および舵５、サイドスラスタ６の推力および回転方向について制御することで船舶１００を目標座標Ｐｔに向けて移動させ、目標方位Ａｔに向けて回頭させる。この際、操船制御装置１５は、前述の回頭による移動方向のずれの回頭補正制御を適用して船舶１００を移動させる。また、操船制御装置１５は、前述の不感帯制御を適用して船舶１００が目標座標Ｐｔおよび目標方位Ａｔの所定の範囲内に収まるように移動制御と回頭制御とを実施する。合わせて、操船制御装置１５は、不感帯制御を適用した船舶１００が目標座標Ｐｔおよび目標方位Ａｔの所定の範囲内に留まるように制御する。

図１５（ｃ）に示すように、操船制御装置１５は、船舶１００の移動が開始されると現在座標Ｐ（ｎ）を基準として目標座標Ｐｔまでの距離Ｌ（ｎ）と移動方向θ（ｎ）に基づいて図形Ｅを移動させる。同様に、操船制御装置１５は、現在方位Ａｚ（ｎ）を基準として目標方位Ａｔまでの回頭角度Ｒ（ｎ）に基づいて図形Ｅを回頭させる。つまり、操船制御装置１５は、図形Ｄを基準として図形Ｅを船舶１００の移動および回頭に連動するように表示させる。これにより、図形Ｅは、船舶１００が目標座標Ｐｔおよび目標方位Ａｔに近づくにつれて図形Ｄに近づいていくように表示される。なお、本実施形態において、目標座標Ｐｔと目標方位Ａｔとを図形Ｅを用いて表示したが、距離Ｌ（ｎ）や回頭角度Ｒ（ｎ）をモニタ１２に表示させてもよい。

次に、本発明に係る操船装置７におけるジョイスティックレバー１０を用いたポジショニング制御の態様について具体的に説明する。なお、本実施形態において、操船制御装置１５は、適宜ＧＰＳ装置１３から現在座標Ｐ（ｎ）を取得し、適宜ヘディングセンサ１４から船舶１００の船首の現在方位Ａｚ（ｎ）を取得しているものとする。

図１６に示すように、ステップＳ５１０において、操船制御装置１５は、ジョイスティックレバー１０のポジショニングスイッチ１０ａからポジショニング信号を取得すると、モニタ１２の中央に船舶１００の現在座標Ｐ（ｎ）と現在方位Ａｚ（ｎ）とを示す図形Ｄを表示し、図形Ｄに重複するようにして図形Ｄと区別できる態様の図形Ｅを表示し、ステップをステップＳ５２０に移行する。

ステップＳ５２０において、操船制御装置１５は、ジョイスティックレバー１０から傾斜方向および傾斜量についての信号を取得すると、ステップをステップＳ５３０に移行する。

ステップＳ５３０において、操船制御装置１５は、船舶１００の目標座標Ｐｔと目標方位Ａｔとを算出し、ステップをステップＳ５４０に移行する。

ステップＳ５４０において、操船制御装置１５は、現在座標Ｐ（ｎ）を基準として目標座標Ｐｔまでの距離Ｌ（ｎ）と移動方向θ（ｎ）とを算出し、現在方位Ａｚ（ｎ）を基準として目標方位Ａｔまでの角度である回頭角度Ｒ（ｎ）を算出し、ステップをステップＳ５５０に移行させる。

ステップＳ５５０において、操船制御装置１５は、算出した距離Ｌ（ｎ）と移動方向θ（ｎ）と回頭角度Ｒ（ｎ）とに基づいた位置に図形Ｅを表示し、ステップをステップＳ５６０に移行させる。

ステップＳ５６０において、操船制御装置１５は、ジョイスティックレバー１０の移動スイッチ１０ｂから移動信号を取得すると、不感帯制御と回頭補正制御とを適用して船舶１００の回頭制御と移動制御とを開始し、ステップをステップＳ５７０に移動する。

ステップＳ５７０において、操船制御装置１５は、モニタ１２に表示している図形Ｄを基準として単位時間後の距離Ｌ（ｎ）と移動方向θ（ｎ）と回頭角度Ｒ（ｎ）に基づいて図形Ｅを移動させ、ステップをステップＳ５８０に移行させる。

ステップＳ５８０において、操船制御装置１５は、船舶１００の距離Ｌ（ｎ）が不感帯制御を考慮した目標座標Ｐｔの所定範囲内である距離Ｌ１未満であり、かつ船舶１００の回頭角度Ｒ（ｎ）が不感帯制御を考慮した目標方位Ａｔの所定範囲内である｜角度θ１｜未満であるか否か判断する。
その結果、船舶１００の距離Ｌ（ｎ）が不感帯制御を考慮した目標座標Ｐｔの所定範囲内である距離Ｌ１未満であり、かつ船舶１００の回頭角度Ｒ（ｎ）が不感帯制御を考慮した目標方位Ａｔの所定範囲内である｜角度θ１｜未満であると判断した場合、ステップをステップＳ５９０に移行させる。
一方、船舶１００の距離Ｌ（ｎ）が不感帯制御を考慮した目標座標Ｐｔの所定範囲内である距離Ｌ１未満でない、または船舶１００の回頭角度Ｒ（ｎ）が不感帯制御を考慮した目標方位Ａｔの所定範囲内である｜角度θ１｜未満でないと判断した場合、ステップをステップＳ５４０に移行させる。

ステップＳ５９０において、操船制御装置１５は、現在座標Ｐ（ｎ）と現在方位Ａｚ（ｎ）とを維持し、ステップを終了させる。

以上の如く構成することで、船舶１００の現在座標Ｐ（ｎ）と現在方位Ａｚ（ｎ）とを基準として船舶１００の目標座標Ｐｔと目標方位Ａｔとがジョイスティックレバー１０の操作で直感的に設定される。これにより、操縦者に船舶１００の現在位置と目標位置との位置関係が的確に認識されるので船舶１００のポジショニング制御を容易に行うことができる。

７ 操船装置
１０ ジョイスティックレバー
１３ ＧＰＳ装置
１４ 方位センサ
Ｐｔ 目標座標
Ａｔ 目標方位
Ｐ（ｎ） 現在座標
Ａｚ（ｎ） 現在方位
１００ 船舶

Claims (3)

1. ＧＰＳ装置の信号と方位センサの信号とに基づいて、船舶を目標座標に移動させる移動制御を行い、船舶を目標方位に回頭させる回頭制御を行う操船装置において、
   船舶を目標移動方向に移動させるとともに船舶を目標方位に回頭させる場合、現在座標と現在方位とから船舶を回頭させたときの単位時間後の現在座標および現在方位と船舶を回頭させないときの単位時間後の現在座標および現在方位とを算出し、回頭させたときの現在座標および現在方位と回頭させないときの現在座標および現在方位との差に基づいて船舶を移動させる目標移動方向を補正する操船装置。
2. 前記ＧＰＳ装置の信号から算出した現在座標と前記目標座標との距離を基準として、目標位置を含む移動制御停止帯域と、移動制御停止帯域に隣接している緩衝帯域と、緩衝帯域に隣接している移動制御実施帯域と、が設定され、
   移動制御停止帯域において、移動制御のための船舶の推進装置による推力の発生を停止し、
   移動制御実施帯域において、移動制御のための船舶の推進装置による推力の発生を実施し、
   緩衝帯域において、移動制御実施帯域から緩衝帯域に移動してきた後に緩衝帯域内に留まっており、かつ目標位置から離間する方向に移動している場合にかぎり移動制御のため船舶の推進装置によって推力を発生させる請求項１に記載の操船装置。
3. 前記方位センサの信号から算出した現在方位と前記目標方位との角度差を基準として、目標方位を含む回頭制御停止帯域と、回頭制御停止帯域に隣接している緩衝帯域と、緩衝帯域に隣接している回頭制御実施帯域と、が設定され、
   回頭制御停止帯域において、回頭制御のための船舶の推進装置による推力の発生を停止し、
   回頭制御実施帯域において、回頭制御のための船舶の推進装置による推力の発生を実施し、
   緩衝帯域において、回頭制御実施帯域から緩衝帯域に回頭してきた後に緩衝帯域内に留まっており、かつ目標方位から離間する方向に回頭している場合にかぎり回頭制御のため船舶の推進装置によって推力を発生させる請求項１または請求項２のいずれか一項に記載の操船装置。

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