JP2020095333A - 妨害ゾーン判断方法、移動体用システム及び妨害ゾーン表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 他の移動体との衝突を避けるための妨害ゾーンをより実用的に判断する妨害ゾーン判断方法を提供することにある。【解決手段】 妨害ゾーン判断方法は、自己速力ＶＯ、相手速力ＶＴ、相手針路ＣＴ、相手の移動体の方位を示す相手方位ＡＺ、自己の移動体と相手の移動体との距離Ｄ、及び、自己の移動体と相手の移動体との間の安全を保つための安全距離ＤＳに基づいて、自己の移動体の相手の移動体と衝突する針路を示す複数の衝突針路ＣＯ、及び、複数の衝突針路ＣＯのそれぞれに対応する複数の最接近時間を求め、複数の衝突針路ＣＯ及び複数の最接近時間に基づいて、方位と距離又は時間で表される座標系において、自己の移動体の針路の範囲を示す線分で、自己の移動体が相手の移動体と衝突する危険性がある範囲を表す妨害ゾーンを判断することを含む。【選択図】 図７

Description

本発明は、他の移動体と衝突する範囲を示す妨害ゾーンを判断する妨害ゾーン判断方法、移動体用システム及び妨害ゾーン表示方法に関する。

一般に、船舶等の移動体では、他の移動体の位置を予測し、他の移動体との衝突を避けるため、衝突の範囲を示す妨害ゾーンを判断することが行われる。例えば、船舶航行支援装置において、相手船妨害ゾーンを表示することが開示されている（特許文献１参照）。また、衝突針路を使って妨害ゾーンの算出時間を短縮することが開示されている（非特許文献１参照）。

特開２００５−２８９２６４号公報

今津隼馬著、「衝突針路を使ったＯＺＴ算出方法」、日本航海学会誌「Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ」、公益社団法人日本航海学会、２０１４年４月、第１８８号、ｐ.７８−１８８

しかしながら、このような妨害ゾーンを移動体である船舶の航行システムに採用した場合、実用上、妨害ゾーンが充分に機能しない場合がある。例えば、妨害ゾーンには、他船との衝突の可能性がほぼない範囲も含まれる。このため、危険性が高くなくても、航行システムが妨害ゾーンによる警告を発することがある。また、自船が既に妨害ゾーンに侵入している状態の場合、実際には他船との衝突が十分に回避できる状況でも、妨害ゾーンでは回避針路は示せない。

本発明の実施形態の目的は、他の移動体との衝突を避けるための妨害ゾーンをより実用的に判断する妨害ゾーン判断方法を提供することにある。

本発明の観点に従った妨害ゾーン判断方法は、自己の移動体の速力を示す自己速力、相手の移動体の速力を示す相手速力、前記相手の移動体の針路を示す相手針路、前記自己の移動体から見た前記相手の移動体の方位を示す相手方位、前記自己の移動体と前記相手の移動体との距離、及び、前記自己の移動体と前記相手の移動体との間の安全を保つための安全距離に基づいて、前記自己の移動体の前記相手の移動体と衝突する針路を示す複数の衝突針路、及び、前記複数の衝突針路のそれぞれに対応する複数の最接近時間を求め、前記複数の衝突針路及び前記複数の最接近時間に基づいて、方位と距離又は時間で表される座標系において、前記自己の移動体の針路の範囲を示す線分で、前記自己の移動体が前記相手の移動体と衝突する危険性がある範囲を表す妨害ゾーンを判断することを含む。

本発明の実施形態によれば、他の移動体との衝突を避けるための妨害ゾーンをより実用的に判断する妨害ゾーン判断方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る妨害ゾーンを求めるための衝突針路を示す概念図。 本実施形態に係る自船の運動ベクトル、相手船の運動ベクトル、及び、自船と相手船との相対運動ベクトルの関係を簡易的に示す簡易図。 本実施形態に係る妨害ゾーンを表示した画面を示すイメージ図。 本実施形態に係る妨害ゾーンが１つのときを表示した画面を示すイメージ図。 本実施形態に係る妨害ゾーンを簡易的に示す簡易図。 本実施形態に係る航行システムの構成を示す構成図。 本実施形態に係る妨害ゾーン生成装置における処理手順を示すフロー図。 本実施形態に係る航路帯を表示した画面を示すイメージ図。 本実施形態に係る操船を支援するための様々な表示をした画面を示すイメージ図。

（実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る妨害ゾーン（ＯＺＴ、Obstacle Zone by Target）を求めるための衝突針路ＣＯを示す概念図である。なお、図面における同一部分には同一符号を付して、重複する説明を適宜省略する。

ここでは、移動体として、主に船舶を用いて説明するが、移動するものであれば、どのような移動体でもよい。例えば、水上を移動するものに限らず、自動車のように地上を移動するものでもよいし、航空機又は潜水艦などのように、空中又は水中を移動するものでもよい。

妨害ゾーンを求めるために用いる衝突針路ＣＯの求め方について説明する。ここで、衝突針路ＣＯは、自船（自己の船舶）と相手船との最接近距離（ＤＣＰＡ、distance of closest point of approach）が安全航過距離ＤＳとなる自船針路とする。また、相手船は、自船以外の他の船舶（他船）のうち、妨害ゾーンを求める対象とした船舶である。

妨害ゾーンを演算するための各種パラメータは、以下のとおりである。
自船の速力をＶＯ、相手船の速力をＶＴ、相手船の針路をＣＴ、自船から見た相手船の方位をＡＺ、自船と相手船との距離をＤ、安全航過距離をＤＳとする。方位は、北を基準（０度）として表す。安全航過距離ＤＳは、安全に航過するために相手船との間で保つ必要のある最小距離である。安全航過距離ＤＳは、自船の全長の半分の長さと相手船の全長の半分の長さとを合計した距離以上であり、予め決められた固定値でもよい。

衝突針路ＣＯの作図による求め方について簡単に説明する。
手順１：自船の位置ＰＯを中心として、半径が安全航過距離ＤＳとなる円Ｃ１を描く。
手順２：相手船の位置ＰＴから、円Ｃ１の２つの接点Ａ，Ｂでそれぞれ接する接線ＡＡ’，ＢＢ’を描く。
手順３：相手船の位置ＰＴを先端として、相手船の運動ベクトルＵＴを描くことで決定される端点Ｃを求める。ここで、相手船の運動ベクトルＵＴは、大きさを相手船速力ＶＴとし、方向を相手船針路ＣＴとしたベクトルである。
手順４：端点Ｃを中心として、半径が自船速力ＶＯとなる円Ｃ２を描く。
手順５：円Ｃ２と接線ＡＡ’との交点をＥとし、円Ｃ２と接線ＢＢ’との交点をＦとする。
手順６：端点Ｃから交点Ｅを結ぶ線分ＣＥの方向及び端点Ｃから交点Ｆを結ぶ線分ＣＦの方向が、自船が相手船と衝突する衝突針路ＣＯとなる。
次式により、衝突針路ＣＯは４つ求まる。

次に、衝突針路ＣＯから最接近時間（ＴＣＰＡ、time of closest point of approach）を求める演算方法について説明する。
図２は、本実施形態に係る自船の運動ベクトルＵＯ、相手船の運動ベクトルＵＴ、及び、自船と相手船との相対運動ベクトルＵＲの関係を簡易的に示す簡易図である。

自船と相手船のそれぞれの速力ＶＯ，ＶＴ及び針路ＣＯ，ＣＴから相対運動のＸ軸成分ΔＸ及びＹ軸成分を求めると、次式のようになる。

したがって、相対運動の速力ＶＲ及び針路ＣＲは、次式のようになる。

相手船は、自船と相手船との距離Ｄを、この相対運動で自船に接近するため、ＤＣＰＡ及びＴＣＰＡは、次式のようになる。

これにより、式（１）により求めた衝突針路ＣＯのそれぞれについて、ＴＣＰＡを求める。
求めたＴＣＰＡについて、ＴＣＰＡ＜０となる衝突針路ＣＯについては、衝突針路から除外する。これは、理論上、過去に衝突することを意味し、現実的には、衝突の可能性がないからである。

さらに、上限値を予め決め、ＴＣＰＡ＞上限値となる衝突針路ＣＯを除外してもよい。例えば、自船と相手船が、互いに僅かに近付きながらほぼ平行に併走している場合、衝突点までの時間が極めて長い。このような場合は、衝突の危険性が低いため、上限値を設けることで、このような衝突針路を除外できる。

次に、このようにして求められた衝突針路ＣＯ、ＴＣＰＡ、及び、ＤＣＰＡに基づいて、妨害ゾーンＺ１，Ｚ２を決定する方法について説明する。
図３は、本実施形態に係る２つに分割された妨害ゾーンＺ１，Ｚ２を表示した画面を示すイメージ図である。図４は、本実施形態に係る１つに統合された妨害ゾーンＺ３を表示した画面を示すイメージ図である。また、画面イメージとして、主に説明する妨害ゾーンＺ１〜Ｚ３以外に、他の相手船の妨害ゾーンＺＡ及び地形ＧＥを参考イメージとして表示している。

図３及び図４の画面上部に示す第１座標系Ｓ１は、衝突針路（方位）を横軸で表し、ＤＣＰＡ（距離）を縦軸で表す。横軸の中心は、例えば、自船の船首方位ＡＢである。図３及び図４の画面下部に示す第２座標系Ｓ２は、画面の真上を北として、衝突針路（方位）を円周に沿って表し、ＤＣＰＡ（距離）を径方向に延びる長さで表す。即ち、第２座標系Ｓ２は、自船を中心として上から見た自船の周囲の状態を表すトップビューの画面である。

ここで、ある相手船について、ＴＣＰＡとして、４つの時間ＴＣ１，ＴＣ２，ＴＣ３，ＴＣ４が求まっているものとする。４つの時間ＴＣ１〜ＴＣ４は、ＴＣ１≦ＴＣ２≦ＴＣ３≦ＴＣ４を満たす関係にあるものとする。
また、４つのＴＣ１〜ＴＣ４は、衝突針路として、４つの針路ＣＯ１，ＣＯ２，ＣＯ３，ＣＯ４が対応し、ＤＣＰＡとして、４つの距離ＤＣ１，ＤＣ２，ＤＣ３，ＤＣ４が対応するものとする。

４つの針路ＣＯ１〜ＣＯ４とそれぞれに対応する４つの距離ＤＣ１〜ＤＣ４から、第１座標系Ｓ１に示すように、それぞれ４つの座標点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が定まる。ここで、求められた座標点Ｐ１〜Ｐ４は、それぞれＴＣＰＡである時間ＴＣ１〜ＴＣ４に対応する。座標点Ｐ１〜Ｐ４は、相手船と衝突したときの自船の位置を示している。

第１座標点Ｐ１と第２座標点Ｐ２を結ぶ線分が第１妨害ゾーンＺ１となる。第３座標点Ｐ３と第４座標点Ｐ４を結ぶ線分が第２妨害ゾーンＺ２となる。即ち、１つの船舶に対する妨害ゾーンが２つに分割された状態になる。
ここでは、所定の条件（例えば、０＜ＴＣＰＡ＜上限値）を満たす有効なＴＣＰＡとして、４つの時間ＴＣ１〜ＴＣ４が求まっている場合について説明したが、有効なＴＣＰＡが２つの場合は、それぞれのＴＣＰＡに対応する２つの座標点ＰＰを結ぶ線分が１つの妨害ゾーンＺ３となる。即ち、１つの船舶に対する妨害ゾーンが１つに統合された状態になる。この場合、妨害ゾーンＺ３は、図４に示す画面のように表示される。

図５は、本実施形態に係る妨害ゾーンＺ１，Ｚ２を簡易的に示す簡易図である。
自船占有空間ＤＯは、自船の領域とみなす空間である。相手船占有空間ＤＴは、相手船の領域とみなす空間である。即ち、２つの占有空間ＤＯ，ＤＴが接触した状態は、自船と相手船が接触した状態を示す。

ここでは、自船占有空間ＤＯと相手船占有空間ＤＴは、同じ半径の円であるものとする。安全航過距離ＤＳは、自船占有空間ＤＯと相手船占有空間ＤＴをそれぞれ表す円の半径の合計の距離とする。
現在（妨害ゾーンＺ１，Ｚ２を求める時点）、自船は、位置ＰＯにあり、相手船は、位置ＰＴにある。位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は、自船が相手船と接触する位置を表し、そのときのそれぞれの方位が衝突針路ＣＯ１，ＣＯ２，ＣＯ３，ＣＯ４となる。自船との接触時の相手船は、位置ＰＴ１，ＰＴ２，ＰＴ３，ＰＴ４で表す。

このとき、妨害ゾーンＺ１，Ｚ２は、図５に示すようになる。
自船は、位置ＰＯにおいて、妨害ゾーンＺ１，Ｚ２を示す線分を避けるように、自船針路を決定することで、相手船との衝突を避けることができる。
図６は、本実施形態に係る航行システム１０の構成を示す構成図である。

航行システム１０は、船舶等に搭載され、航行するために使用される船舶等用のシステムである。例えば、航行システム１０は、船舶の操船を支援するためのシステムである。
航行システム１０は、妨害ゾーン生成装置１、情報取得機器２、及び、表示装置３を備える。

情報取得機器２は、妨害ゾーンを決定して表示するために必要な情報を収集する機器である。情報取得機器２は、どのように構成されてもよい。例えば、情報取得機器２は、船舶に装備された船舶機器等である。具体的には、情報取得機器２は、ＧＮＳＳ（global navigation satellite system）コンパス、角速度センサ、ＧＮＳＳ受信機、加速度センサ、ＡＩＳ（automatic identification system）受信機、ＥＣＤＩＳ（electronic chart display and information system）、プロッタ、レーダ、ソナー、又は、計器類などのうち１以上の機器で構成される。また、本実施形態に用いる任意の情報は、どの機器で取得されてもよい。

ＧＮＳＳコンパスは、方位センサ及び姿勢センサの機能を有する。ＧＮＳＳコンパスは、船舶に固定された複数のＧＮＳＳアンテナ（測位用アンテナ）を備える。ＧＮＳＳコンパスは、それぞれのＧＮＳＳアンテナの位置関係を、測位衛星から受信した電波に基づいて算出する。特に、ＧＮＳＳコンパスは、各ＧＮＳＳアンテナが受信した電波の搬送波位相の位相差に基づいて、ＧＮＳＳアンテナの位置関係を求める。ＧＮＳＳアンテナの位置関係の求め方については、既知の処理方法を適用することができる。これにより、ＧＮＳＳコンパスは、船舶の船首方位を取得する。

角速度センサは、例えば、振動ジャイロセンサで構成される。角速度センサは、船舶のヨー角速度、ロール角速度及びピッチ角速度を検出する。
ＧＮＳＳ受信機は、ＧＮＳＳアンテナが測位衛星から受信した電波に基づいて、船舶の位置を求める。例えば、船舶の位置は、ＧＮＳＳアンテナの緯度、経度及び高さである。

加速度センサは、例えば、静電容量検出型のセンサである。加速度センサは、船舶４のヨー軸、ロール軸及びピッチ軸における加速度を検出する。
ＡＩＳ受信機は、他船や陸上局等から送信されるＡＩＳ情報を受信するための機器である。ＡＩＳ情報には、船舶４の周囲を航行している他の船舶（他船）の情報、ランドマークの位置及び識別情報などの様々な情報が含まれる。他船の情報は、例えば、位置（緯度・経度）、船体の長さ、船体の幅、船舶の種類、識別情報、船速、針路、及び、目的地などである。

ＥＣＤＩＳは、ＧＮＳＳ受信機から船舶の位置情報を取得すると共に、予め記憶されている電子海図情報に基づいて、船舶の周囲の情報を生成する。
プロッタは、ＧＮＳＳ受信機から船舶の位置を継続して取得することにより、船舶の航行軌跡の情報を生成する。

レーダは、船舶の周囲に存在する他船等の物標を探知する。また、レーダは、物標を捕捉及び追尾することが可能な目標追尾機能（ＴＴ）を有する。レーダは、このＴＴにより、物標の位置及び速度ベクトル（ＴＴ情報）を求める。
ソナーは、超音波を水中に送信して、その超音波が物標で反射した反射波を受信することにより、物標を探知する。

表示装置３は、妨害ゾーン生成装置１から受信した情報に基づいて、妨害ゾーンを表示する。例えば、操船をする操作者等は、表示装置３に表示された妨害ゾーンを見て、妨害ゾーンを避けるように、自船の針路を操作する。航行システム１０が自律航行を行うシステムの場合、妨害ゾーンを避けるように、針路が自動で操作されてもよい。

妨害ゾーン生成装置１は、表示装置３に表示するために、情報取得機器２により取得された各種情報に基づいて、妨害ゾーンを生成する。妨害ゾーン生成装置１は、生成した妨害ゾーンを表示するための情報を表示装置３に出力する。妨害ゾーン生成装置１は、主にコンピュータで構成された装置である。例えば、妨害ゾーン生成装置１は、操船を支援する操船支援装置として用いられてもよい。

妨害ゾーン生成装置１は、情報生成部１１、妨害ゾーン演算部１２、及び、表示画面生成部１３を備える。
情報生成部１１は、情報取得機器２により取得された各種情報に基づいて、各他船について、妨害ゾーンを演算するために必要な演算用情報Ｉｃを生成して、妨害ゾーン演算部１２に出力する。例えば、演算用情報Ｉｃは、自船速力ＶＯ、相手船速力ＶＴ、相手船針路ＣＴ、自船から見た相手船の方位ＡＺ、及び、自船と相手船との距離Ｄを含む。

また、情報生成部１１は、情報取得機器２により取得された各種情報に基づいて、妨害ゾーンを表示するために必要な表示用情報Ｉｄを生成して、表示画面生成部１３に出力する。例えば、表示用情報Ｉｄは、自船の位置、自船の船首方位、他船の位置、及び、他船の針路を含む。その他に、表示用情報Ｉｄには、他船、地形又は物標に関する情報など、どのような情報が含まれてもよい。

なお、演算用情報Ｉｃと表示用情報Ｉｄは、明確に区別する必要はなく、一部又は全部の情報が同じでもよい。また、情報生成部１１は、演算用情報Ｉｃ及び表示用情報Ｉｄに含まれる各情報を、情報取得機器２から直接取得してもよいし、情報取得機器２により取得された情報に基づいて、測定、演算又は推定などの演算処理により求められたものでもよい。

妨害ゾーン演算部１２は、情報生成部１１により生成された演算用情報Ｉｃに基づいて、各他船の妨害ゾーンを演算する。妨害ゾーン演算部１２は、演算した各他船の妨害ゾーンに関する情報を含む妨害ゾーン情報Ｉｂを生成して、表示画面生成部１３に出力する。なお、妨害ゾーン演算部１２は、衝突の危険性がないと判断した他船については、妨害ゾーンを演算しなくてもよい。例えば、衝突の危険性の有無は、自船速力ＶＯ、相手船速力ＶＴ、相手船針路ＣＴ、自船と相手船との距離Ｄ、自船針路、又は、予定航路などを用いて判断してもよい。

表示画面生成部１３は、情報生成部１１により生成された表示用情報Ｉｄ及び妨害ゾーン演算部１２により生成された妨害ゾーン情報Ｉｂに基づいて、表示装置３に各他船の妨害ゾーンを表示するための画面を生成する表示画面情報Ｉｓを生成する。表示画面生成部１３は、表示画面情報Ｉｓを生成するために、妨害ゾーン生成装置１に予め記憶されている情報（例えば、電子海図情報）を用いてもよい。表示画面生成部１３は、生成した表示画面情報Ｉｓを表示装置３に出力することで、表示装置３に各他船の妨害ゾーンが表示される。

図７は、本実施形態に係る妨害ゾーン生成装置１における処理手順を示すフロー図である。
操作者は、妨害ゾーン生成装置１に安全航過距離ＤＳを設定する（ステップＳＴ１）。なお、安全航過距離ＤＳは、妨害ゾーン生成装置１に初期値として予め設定されていてもよいし、固定値として操作者が変更できなくてもよい。

妨害ゾーン生成装置１は、情報取得機器２からの各種情報に基づいて、自船速力ＶＯ、相手船速力ＶＴ、相手船針路ＣＴ、相手船の方位ＡＺ、及び、自船と相手船との距離Ｄを取得する（ステップＳＴ２）。ここで、自船速力ＶＯは、実際の測定値でもよいし、自船の速力を決定する指令値のようなものでもよい。また、全てのパラメータは、操作者が任意の値を入力又は変更できるようにしてもよい。

妨害ゾーン生成装置１は、取得した各種情報に基づいて、衝突針路ＣＯ及びこれに対応するＴＣＰＡを求める（ステップＳＴ３）。なお、衝突針路ＣＯ又はＴＣＰＡは、上述の求め方で求めるのが望ましいが、これに限らない。例えば、上述の任意の式について、同等の式又は近似式を用いてもよいし、コンピュータによる演算処理で作図して求めてもよい。さらに、上述の式又は作図とは数学的に無関係の求め方であっても、結果的に、衝突針路ＣＯ又はＴＣＰＡと同等の値が求まる方法であればよい。

妨害ゾーン生成装置１は、求めたＴＣＰＡのうち所定の条件を満たす有効なＴＣＰＡを抽出する（ステップＳＴ４）。有効なＴＣＰＡとは、求めたＴＣＰＡのうち衝突の危険性が全くない又は極めて低いＴＣＰＡを除外したものである。所定の条件は、予め設定されていてもよいし、操作者が任意の値に設定できるようにしてもよい。

妨害ゾーン生成装置１は、抽出された有効なＴＣＰＡに基づいて、妨害ゾーンを判断する（ステップＳＴ５）。具体的には、有効なＴＣＰＡのそれぞれに対応する衝突針路ＣＯ及びＤＣＰＡを求める。次に、方位と距離による座標系において、衝突針路とＤＣＰＡで定まる座標点を求める。求めた座標点について、１番目と２番目に小さいＴＣＰＡにそれぞれ対応する座標点を結ぶ線分を妨害ゾーンとする。有効なＴＣＰＡが４つの場合、残りの３番目と４番目に小さいＴＣＰＡにそれぞれ対応する座標点を結ぶ線分をもう１つの妨害ゾーンとする。

なお、妨害ゾーンは、潮流又は風などの外力を考慮して求めてもよい。例えば、情報取得機器２により取得された情報に基づいて外力を測定し、妨害ゾーンを求めるための各測定値を修正してもよいし、妨害ゾーンを求めた後に修正してもよい。
妨害ゾーン生成装置１は、自船の周囲の情報と共に、決定した妨害ゾーンを表示する（ステップＳＴ６）。

図３及び図４を参照して、妨害ゾーンＺ１〜Ｚ３の表示方法について説明する。なお、以降の表示方法は、単なる例であり、一部のみを抽出して実施してもよい。
まず、妨害ゾーンＺ１〜Ｚ３を表示する第１座標系Ｓ１について説明する。縦軸を距離とし、横軸を現在の自船の船首方位ＡＢを中心とした所定の範囲の方位とする。横軸は、画面に表示される範囲おいて、各方位が均等の間隔で刻まれる。したがって、自船に近いものほど、横に大きく表示される。ここでは、横軸の中心は、船首方位ＡＢとしているが、操作者が任意の方位を中心に変更できるようにしてもよい。操作者が中心を任意の方位に変更できるようにすることで、自船の前方以外（例えば、側方又は後方）を確認したい場合又は自船の針路を大きく変更する場合などで有効である。

第１座標系Ｓ１の縦軸の距離は、縦軸の長さと実際の距離が比例するようにしてもよいし、片対数のように、遠くにあるものほど、縦軸の長さが短くなるようにしてもよい。
第１座標系Ｓ１の縦軸は、距離の代わりに時間としてもよい。この場合、衝突針路とＴＣＰＡにより求まる複数の座標点から、これらの座標点を結ぶ線分を求め、これらの線分を妨害ゾーンとしてもよい。

妨害ゾーンＺ１〜Ｚ３は、第２座標系Ｓ２のように、自船を中心としたトップビューの画面（例えば、レーダ映像のような画面）で表示してもよい。画面の真上は、北でもよいし、船首方位ＡＢでもよいし、その他の方位でもよい。
表示装置３に表示される画面は、妨害ゾーンＺ１〜Ｚ３を表示すると共に、船舶に取り付けられたカメラ等から撮影された画像（景観画像等）を同時に表示してもよい。例えば、画面を２分割にし、一方の分割画面（例えば、上側画面）に妨害ゾーンＺ１〜Ｚ３を表示する画面を表示し、もう一方の分割画面（例えば、下側画面）に、撮影画像を表示してもよい。この場合、妨害ゾーンＺ１〜Ｚ３を表示する画面と撮影画像を含む画面のそれぞれの位置又は座標の対応関係が分かるように、それぞれの画面の位置を調整してもよい。また、１つの画面に、妨害ゾーンＺ１〜Ｚ３と撮影画像を重ね合わせて表示してもよい。

妨害ゾーンＺ１〜Ｚ３を表示する画面において、各他船を、進行方向が視覚的に容易に分かるように表示してもよい。例えば、他船を船形のマークとして、船首の向きが容易に分かるようにしてもよい。また、他船のそれぞれの全長に応じて、他船を表示するマークの形状又は大きさを変えてもよい。一般に、船舶が大型になるほど操船性能は悪くなる。このため、操作者は、他船のマークを見て、船舶の大きさを把握することで、事前対応が必要か否か判断し易くなる。また、注目する他船については、操作者が画面上のカーソルなどにより同定できるようにしてもよい。

妨害ゾーンＺ１〜Ｚ３を表示する画面において、情報取得機器２により取得された情報又は妨害ゾーン生成装置１に記憶されている情報などの任意の情報を表示してもよい。例えば、自船の予定航路（予定経路）に一定幅を持たせた航路帯（経路帯）を併せて表示することで、各妨害ゾーンＺ１〜Ｚ３の危険性を操作者が認識し易くなる。

衝突の危険度に応じて、妨害ゾーンＺ１〜Ｚ３の表示方法を変えてもよい。また、緊急性が高いなどの特定の妨害ゾーンＺ１〜Ｚ３を表示する場合、表示をフリッカーにしたり、警報を鳴らしたりしてもよい。
次に、衝突の危険度に応じて妨害ゾーンＺ１〜Ｚ３の表示方法を変更する方法について説明する。

ここでは、画面に、妨害ゾーンＺ１〜Ｚ３の他に、一定幅を持つ自船の航路帯が表示されるものとする。航路帯の幅は、操作者が自由に設定できるようにしてもよい。航路帯は、ＥＣＤＩＳに設定された予定航路に基づいて表示されてもよいし、現在の自船の針路に基づいて表示されてもよい。

全ての妨害ゾーンＺ１〜Ｚ３について、危険度に応じたクラス分けを行う。ここでは、クラスは、危険度の最も高いＡクラスから危険度の最も低いＤクラスまでの４段階として説明するが、何段階にクラス分けをしてもよい。
妨害ゾーンＺ１〜Ｚ３が航路帯と重なり、所定条件の範囲内であれば、Ａクラスとし、所定条件の範囲外であれば、Ｂクラスとする。妨害ゾーンＺ１〜Ｚ３が航路帯と重ならず、所定条件の範囲内であれば、Ｃクラスとし、所定条件の範囲外であれば、Ｄクラスとする。

所定条件は、例えば、ＴＣＰＡが１０分以内、又は、ＤＣＰＡが２ＮＭ以内などである。所定条件は、ＴＣＰＡとＤＣＰＡのそれぞれに条件を設け、ＯＲ条件又はＡＮＤ条件で判断してもよい。また、ＴＣＰＡ及びＤＣＰＡ以外のパラメータで、所定条件を設定してもよい。さらに、所定条件は、操作者が任意に変更できるようにしてもよいし、自船の速力などに応じて自動的に変更されるようにしてもよい。

各妨害ゾーンＺ１〜Ｚ３について、上述のクラス分けに応じて、表示色を決定する。Ａクラスが一番目立つトーンの色にし、Ｄクラスが一番目立たないトーンの色になるように、各クラスの表示色を予め決定する。例えば、Ａクラスは赤系、Ｂクラスは黄色系、Ｃクラスは緑系、Ｄクラスは黒系又は白系とする。危険度が最低のＤクラスについては、妨害ゾーンを表示しなくてもよい。危険度が高いクラス（例えば、Ａクラス）については、目立つ表示色の他に、フリッカー表示などで、さらに目立たせるようにしてもよい。また、危険度が高いクラスの妨害ゾーンＺ１〜Ｚ３があることを知らせるために、操作者に任意の警告（例えば、警告音又は警告ランプの点灯）を発するようにしてもよい。

危険度（例えば、クラス分け）は、他船の航行状態又は交通法規などに基づいて、決定してもよい。例えば、右舷船優先に基づいて、右舷から来る船舶の妨害ゾーンを左舷から来る船舶の妨害ゾーンよりも危険度を高くするようにしてもよい。
図８に示すように、画面には、複数の航路帯ＬＮ１，ＬＮ２を表示してもよい。図８では、画面右側に距離を表示し、画面左側に時間を表示している。

例えば、第１航路帯ＬＮ１は幅０．１ＮＭとし、第２航路帯ＬＮ２は幅０．５ＮＭとする。また、同時に表示される妨害ゾーンの危険度が視覚的に分かり易くなるように、第１航路帯ＬＮ１の領域、第２航路帯ＬＮ２の領域、及び、その他の領域をそれぞれ別々の色で色分けして表示してもよい。

また、妨害ゾーンの危険度も、それぞれの領域に基づいて、決定してもよい。具体的には、第１航路帯ＬＮ１の領域にある妨害ゾーンの危険度を最も高くし、第２航路帯ＬＮ２の領域にある妨害ゾーンの危険度を次に高くし、第１航路帯ＬＮ１及び第２航路帯ＬＮ２のいずれの領域にもない妨害ゾーンの危険度を最も低くなるようにしてもよい。

図９に示すように、画面には、操船を支援するための様々な表示をしてもよい。例えば、このような表示は、カーソルＣＳ、ターゲットマークＭ１，Ｍ２、又は、ターゲット情報などである。図９では、図８と同様に、画面右側に距離を表示し、画面左側に時間を表示している。

カーソルＣＳは、妨害ゾーンを表示する画面（図９の上側画面、以下、単に「上側画面」という。）に表示された船舶ＳＨ１と、撮影画像（図９の下側画面、以下、単に「下側画面」という。）に含まれる船舶ＳＨ２を対応付けするための表示である。
航行システム１０は、情報取得機器２により取得された情報に基づいて、上側画面に表示された船舶ＳＨ１と、この船舶ＳＨ１と同一で、下側画面に表示された船舶ＳＨ２とを結ぶように矢印形状のカーソルＣＳを表示する。カーソルＣＳの表示後は、画面上の船舶ＳＨ１，ＳＨ２の移動と共に、カーソルＣＳも移動する。図９では、カーソルＣＳの矢印は、上側画面から下側画面の方向に向いているが、逆方向に表示してもよい。なお、操作者が、画面上で２つの対応する船舶ＳＨ１，ＳＨ２を確認して、表示されたカーソルＣＳを２つの船舶ＳＨ１，ＳＨ２を結び付けるように画面上で操作するようにしてもよい。

このように、カーソルＣＳを表示することで、上側画面の船舶ＳＨ１と下側画面の船舶ＳＨ２との対応関係が視覚的に分かり易くなる。例えば、夜間の場合、撮影画像は、全体的に真っ暗になり、船舶の左舷を示す赤ランプ又は右舷を示す緑ランプのみが表示されることがある。このような場合でも、カーソルＣＳを表示することで、操作者は、下側画面の船舶ＳＨ２の存在を把握し易くなる。

ターゲットマークＭ１，Ｍ２は、操作者が注目する他船（以下、「対象船」という。）に関する情報を視覚的に目立たせるための表示である。ターゲットマークＭ１は、操作者が、画面上の対象船ＴＲを選択（例えば、マウスによるクリック）すると、対象船ＴＲが目立つように表示される。対象船ＴＲのターゲットマークＭ１の表示と共に、対象船ＴＲの妨害ゾーンＺＴを目立たせるためのターゲットマークＭ２も表示される。なお、対象船ＴＲの妨害ゾーンＺＴを選択して、妨害ゾーンＺＴのターゲットマークＭ２の表示と共に、対象船ＴＲのターゲットマークＭ１が表示されてもよい。

また、対象船ＴＲが選択されることにより、対象船ＴＲに関する情報であるターゲット情報が表示されてもよい。例えば、図９に示すように、ターゲット情報は、予め決められた下側画面の左側にある領域ＳＰに表示される。ターゲット情報は、どのような情報でもよく、例えば、距離、速度、方位、船名、ＤＣＰＡ、ＴＣＰＡなどである。ターゲット情報は、操作者が表示される項目を選択できるようにしてもよい。

ターゲットマークＭ１，Ｍ２及びターゲット情報を表示することで、操作者は、対象船ＴＲに関する情報を把握し易くなる。また、画面上に、多数の他船が混在して表示されている場合でも、操作者は、対象船ＴＲとその妨害ゾーンＺＴを常に視覚的に追うことができる。

本実施形態によれば、方位の範囲を示す線分で妨害ゾーンＺ１〜Ｚ３を決定することにより、他船との衝突を回避し易くすることができる。また、妨害ゾーンＺ１〜Ｚ３を線分という限定された範囲で表すことにより、妨害ゾーンＺ１〜Ｚ３における衝突の危険性がない範囲を減少させることができる。

例えば、一般的に用いられる妨害ゾーンは、一定の面積を有する形状で表示される。このため、妨害ゾーンの中に自船が含まれる状態になった場合、実際には、回避行動が取れる状況でも、このような妨害ゾーンでは、回避針路を見付けることは困難である。これに対して、本実施形態に係る妨害ゾーンＺ１〜Ｚ３は、方位の範囲を示す線分で表されているため、自船が妨害ゾーンＺ１〜Ｚ３の中に含まれることはない。また、妨害ゾーンＺ１〜Ｚ３を避けるように自船の針路を決定すれば、他船との衝突を避けることができるため、容易に回避針路を見付けることができる。

また、妨害ゾーンが一定の面積を有する形状の場合、実際には衝突の危険性がない領域が多く含まれる。このため、このような妨害ゾーンに基づいて警告（例えば、警告音）を行う船舶の場合、危険でない警告も多く受けることになり、操船を行う上では、不便である。これに対して、本実施形態に係る妨害ゾーンＺ１〜Ｚ３は、線分という非常に限られた範囲で示されるため、危険性のない余分な範囲をほとんど含まない。これにより、無意味な警告を抑制することができる。

本実施形態では、主に水上（海上）を移動する船舶で説明したが、航空機又は潜水艦のように、３次元空間（空中又は海中）を移動する移動体でもよい。この場合は、本実施形態で説明した２次元空間における妨害ゾーンＺ１〜Ｚ３を３次元空間に拡張して求めることで、これらの移動体にも適用することができる。また、妨害ゾーンは、２次元で表示することで、２次元空間の場合と同様の作用効果を得ることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、構成要素を削除、付加又は変更等をしてもよい。また、複数の実施形態について構成要素を組合せ又は交換等をすることで、新たな実施形態としてもよい。このような実施形態が上述した実施形態と直接的に異なるものであっても、本発明と同様の趣旨のものは、本発明の実施形態として説明したものとして、その説明を省略している。

ＣＯ１〜ＣＯ４…衝突針路、ＤＯ…自船占有空間、ＤＴ…相手船占有空間、ＰＯ…自船の現在の位置、Ｐ１〜Ｐ４…自船の位置、ＰＴ…相手船の現在の位置、ＰＴ１〜ＰＴ４…相手船の位置、Ｚ１，Ｚ２…妨害ゾーン。

Claims (15)

1. 自己の移動体の速力を示す自己速力、相手の移動体の速力を示す相手速力、前記相手の移動体の針路を示す相手針路、前記自己の移動体から見た前記相手の移動体の方位を示す相手方位、前記自己の移動体と前記相手の移動体との距離、及び、前記自己の移動体と前記相手の移動体との間の安全を保つための安全距離に基づいて、前記自己の移動体の前記相手の移動体と衝突する針路を示す複数の衝突針路、及び、前記複数の衝突針路のそれぞれに対応する複数の最接近時間を求め、
   前記複数の衝突針路及び前記複数の最接近時間に基づいて、方位と距離又は時間で表される座標系において、前記自己の移動体の針路の範囲を示す線分で、前記自己の移動体が前記相手の移動体と衝突する危険性がある範囲を表す妨害ゾーンを判断すること
   を含むことを特徴とする妨害ゾーン判断方法。
2. 求めた前記複数の最接近時間に対応する複数の最接近距離を求めることを含み、
   前記妨害ゾーンは、方位と距離で表される座標系において、前記複数の衝突針路及び前記複数の最接近距離で定まる複数の座標点を結ぶ線分とすること
   を特徴とする請求項１に記載の妨害ゾーン判断方法。
3. 求めた前記複数の最接近時間のうち０より大きい有効な最接近時間を抽出することを含み、
   前記妨害ゾーンは、抽出された前記有効な最接近時間、及び、前記複数の衝突針路のうち抽出された前記有効な最接近時間に対応する有効な衝突針路に基づいて、判断されること
   を特徴とする請求項１に記載の妨害ゾーン判断方法。
4. 前記有効な最接近時間は、所定の上限値より小さいこと
   を特徴とする請求項３に記載の妨害ゾーン判断方法。
5. 前記移動体は、船舶であること
   を特徴とする請求項１に記載の妨害ゾーン判断方法。
6. 自己の移動体の速力を示す自己速力を取得する自己速力取得手段と、
   相手の移動体の速力を示す相手速力を取得する相手速力取得手段と、
   前記相手の移動体の針路を示す相手針路を取得する相手針路取得手段と、
   前記自己の移動体から見た前記相手の移動体の方位を示す相手方位を取得する相手方位取得手段と、
   前記自己の移動体と前記相手の移動体との距離を取得する距離取得手段と、
   前記自己速力取得手段により取得された前記自己速力、前記相手速力取得手段により取得された前記相手速力、前記相手針路取得手段により取得された前記相手針路、前記相手方位取得手段により取得された前記相手方位、前記距離取得手段により取得された前記距離、前記自己の移動体と前記相手の移動体との間の安全を保つための安全距離に基づいて、前記自己の移動体の前記相手の移動体と衝突する針路を示す複数の衝突針路、及び、前記複数の衝突針路のそれぞれに対応する複数の最接近時間を演算する演算手段と、
   前記演算手段により演算された前記複数の衝突針路及び前記複数の最接近時間に基づいて、方位と距離又は時間で表される座標系において、前記自己の移動体の針路の範囲を示す線分で、前記自己の移動体が前記相手の移動体と衝突する危険性がある範囲を表す妨害ゾーンを判断する妨害ゾーン判断手段と、
   前記妨害ゾーン判断手段により判断された前記妨害ゾーンを表示する妨害ゾーン表示手段と
   を備えたことを特徴とする移動体用システム。
7. 前記演算手段は、前記複数の最接近時間に対応する複数の最接近距離を演算し、
   前記妨害ゾーン判断手段は、方位と距離で表される座標系において、前記演算手段により演算された前記複数の衝突針路及び前記複数の最接近距離で定まる複数の座標点を結ぶ線分で、前記妨害ゾーンを判断すること
   を特徴とする請求項６に記載の移動体用システム。
8. 前記演算手段により演算された前記複数の最接近時間のうち０より大きい有効な最接近時間を抽出する最接近時間抽出手段を備え、
   前記妨害ゾーン判断手段は、前記最接近時間抽出手段により抽出された前記有効な最接近時間、及び、前記複数の衝突針路のうち前記有効な最接近時間に対応する有効な衝突針路に基づいて、前記妨害ゾーンを判断すること
   を特徴とする請求項６に記載の移動体用システム。
9. 前記最接近時間抽出手段は、所定の上限値より小さい最接近時間を前記有効な最接近時間として抽出すること
   を特徴とする請求項８に記載の移動体用システム。
10. 前記妨害ゾーン表示手段は、画面の横軸を方位とする座標系として、前記妨害ゾーンを線分で表示すること
    を特徴とする請求項９に記載の移動体用システム。
11. 前記妨害ゾーン表示手段は、前記横軸の中心を前記自己の移動体の針路方位とすること
    を特徴とする請求項１０に記載の移動体用システム。
12. 前記妨害ゾーン表示手段は、衝突の危険度に応じて前記妨害ゾーンの表示方法を変更すること
    を特徴とする請求項６に記載の移動体用システム。
13. 前記妨害ゾーン表示手段は、前記自己の移動体の予定経路を示す経路帯を表示すること
    を特徴とする請求項６に記載の移動体用システム。
14. 前記移動体は、船舶であること
    を特徴とする請求項６に記載の移動体用システム。
15. 自己の移動体の速力を示す自己速力、相手の移動体の速力を示す相手速力、前記相手の移動体の針路を示す相手針路、前記自己の移動体から見た前記相手の移動体の方位を示す相手方位、前記自己の移動体と前記相手の移動体との距離、及び、前記自己の移動体と前記相手の移動体との間の安全を保つための安全距離に基づいて、前記自己の移動体の前記相手の移動体と衝突する針路を示す複数の衝突針路、及び、前記複数の衝突針路のそれぞれに対応する複数の最接近時間を求め、
    前記複数の衝突針路及び前記複数の最接近時間に基づいて、方位と距離又は時間で表される座標系において、前記自己の移動体の針路の範囲を示す線分で、前記自己の移動体が前記相手の移動体と衝突する危険性がある範囲を表す妨害ゾーンを判断し、
    判断した妨害ゾーンを画面に表示すること
    を含むことを特徴とする妨害ゾーン表示方法。

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