JP2021020608A - 船舶位置制御システムと該システムを備えた船舶 - Google Patents

Abstract

【課題】着岸の際に目視による確認をしなくても、当初の係船位置に着岸させることを可能とした、移動体位置制御システムと該システムを備えた移動体を提供する。【解決手段】 複数のＧＰＳ受信機（１１）と、各ＧＰＳ受信機（１１）によって受信した各位置座標データを記録する記録装置（１２）と、船舶（１）の位置を制御する制御装置（１３）とを備えている。該制御装置（１３）が複数の電動推進機（１３１）によるものである。複数のＧＰＳ受信機（１１）によって受信した各位置座標データに基づき、制御装置（１３）を動作させる移動体位置制御システム（２）を備えている。複数のＧＰＳ受信機（１１）の一つが船首にあり、他のＧＰＳ受信機（１１）の一つは船尾に配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は移動体位置制御システムと該システムを備えた移動体に関し、詳細には、水面を移動する移動体である船舶に適した移動体位置制御システムと該システムを備えた船舶に関する。

例えば、水面上の移動体である船舶として、特許文献１には、不特定の港においても容易に離着岸させることが可能な船舶が記載されている。
該船舶は、船体と、船体に配置される複数のエンジンによって駆動され、船体を移動させる推力を発生させるジェット推進ユニットおよびサイドスラスターと、対象物までの距離を測定する距離測定部と、船速を検知する速度検知部を備えている。

また、該船舶は、距離測定部によって測定された対象物までの距離と、速度検知部によって検知された船速とに基づいて、対象物に向かう方向と逆の方向に船体を移動させるような推力を推進部によって発生させる離着岸補助制御を実行する制御部を設けている。
これにより、船体が対象物である岸または桟橋に近づくにつれて、船速を小さくすることができるので、着岸時において船舶を着岸させやすくすることができる。

特開２０１８−１９４５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の船舶は、係船していた位置に、着岸させることを意図したものではないため、係船位置への着岸は、必ず目視によって確認する必要がある。
ここで、常時操船に携わっていないプレジャーボートの操船者にとって、特に岸壁やポンツーン（桟橋）からの離着岸は難しい操縦として認識されている。
そして、プレジャーボートの操船で最も難しいのが、着岸操作であることが知られている。
そこで、本発明は、例えば船舶について、着岸の際に目視による確認をしなくても、当初の係船位置に着岸させることを可能とした、移動体位置制御システムと該システムを備えた移動体を提供することを課題とする。

なお、小型ボートにおける自動船操舵機能としては、マロール株式会社やユニカス工業株式会社による「オートパイロット」があるが、ＧＰＳ信号と方位信号により目的地へ向かうものであり、自動操縦による離着岸機能は持っておらず、自動離着岸はできなかった。
また、移動体としての小型ボートの位置を保持することは出来ても移動体の向き（方位角）の制御は出来なかったので、移動体の位置を保持する際に、移動体が大きく向きを変えてしまうがあった。

本発明の課題を解決するための手段は、下記のとおりである。

第１に、
複数のＧＰＳ受信機と、
移動体の位置を制御する制御装置とを備え、
複数のＧＰＳ受信機によって受信した各位置座標データに基づき、制御装置を動作させることを特徴とする、移動体位置制御システム。
移動体とは、主に水面を移動する船舶のことであり、大型船から小型のプレジャーボートまで各種の船舶が含まれる。
該移動体に、さらに風向風速計を備えることで、風向風速計のデータの利用も可能となる。
第２に、
前記第１に記載の移動体位置制御システムについて、
各ＧＰＳ受信機によって受信した各位置座標データを記録する記録装置を備えることを特徴とする、移動体位置制御システム。
第３に、
制御装置が、複数の電動推進機によるものであることを特徴とする、請求項１または２に記載の移動体位置制御システム。
ここで、電動推進機としては、バウスラスター、スターンスラスター等の各種スラスターを用いることができる。
この電動推進機を移動体に複数個設置することで、移動体の前後左右移動と、左右旋回と、回転運動が可能となる。
第４に、
前記第１〜３のいずれか一つに記載の移動体位置制御システムを備えた移動体であって、
複数のＧＰＳ受信機が、移動体の前方と後方の２箇所に設けたものであることを特徴とする、移動体。
第５に、
前記第１〜３のいずれか一つに記載の移動体位置制御システムを備えた移動体であって、
複数のＧＰＳ受信機が、三角形の各頂点の３箇所に設けたものであることを特徴とする、移動体。

本発明によれば、以下の効果を奏することができる。

複数のＧＰＳ受信機により得られた少なくとも２点の各位置座標データに基づいて、移動体の位置と向きを認識できるので、着岸の際に、離岸前の各位置座標データと同じ位置に移動体を移動するように制御することで、目視による確認をしなくても、当初の係船位置に自動操縦により着岸させることが可能となる。
この際、なくとも２点の位置座標データに基づいて移動体の位置と向きを認識して制御するので、移動体の旋回位置の制御が可能となり、離岸面に対して平行に移動させて着岸させることも可能となる。

また、任意に設定した座標データに基づき、自動操縦により、任意の位置に移動体を移動し、離着岸することも可能となる。
すなわち、離岸時は、移動体の係船位置から右側にＸメートルと入力すれば、計測した位置から指定した座標上の位置が決まり、その位置に移動体を自動操縦で移動させることもできる。

さらに、例えば、釣りに用いる移動体を洋上の定位置で保持する場合であっても、移動体の向きを２点の位置座標データに基づいて認識できるので、海流や風の影響を受けても一定の向きを保持することが可能となる。
加えて、予め指定し記録されている座標データに基づいて、想定したラインをトレースしつつ、指定した位置に移動体が向かうよう、自動操舵機能により移動させることもできる。

また、風向風速計を備えたものは、風の来る向きに方位を合わせることによって、より一層風に流されにくいものとなる。

実施例１として、ＧＰＳ受信機を２箇所に設けた本発明に係る移動体位置制御システムを備えた船舶の概念図である。 図１に示す船舶の離岸時の説明図である。 図１に示す船舶の着岸時の説明図である。 図１に示す船舶の洋上での位置保持状態の説明図である。 実施例２として、ＧＰＳ受信機を３箇所に設けた本発明に係る移動体位置制御システムを備えた船舶の概念図である。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ具体的に説明する。
ここで、添付図面において同一の部材には同一符号を付しており、また重複した説明は省略されている。
なお、ここでの説明は本発明が実施される一形態であることから、本発明は該当形態に限定されるものではない。

図１に示すとおり、本実施例の移動体としての船舶１は、移動体位置制御システム２を備えている。
該移動体位置制御システム２は、船舶１の前後２箇所となる船首と船尾に配置したＧＰＳ受信機１１と、各ＧＰＳ受信機１１によって受信した各位置座標データを記録する記録装置１２と、船舶１の位置を制御する制御装置１３とを有する。

ここで、制御装置１３は、船舶１の両側面と船尾の３箇所に配置したスラスターである電動推進機１３１を制御する。
すなわち、該制御装置１３は、複数のＧＰＳ受信機１１によって受信した各位置座標データに基づき、船舶１を所定の位置に移動もしくは保持するように、各電動推進機１３１の動作を制御する。

図２に示すとおり、桟橋やポンツーンである岸面５に、船舶１が係船されている状態で、船首と船尾の２箇所に配置したＧＰＳ受信機１１によって２箇所の座標位置データを記録することにより、着岸状態の現在位置と船舶１の向きを認識する。
離岸時には、操作盤（図示は省略）に「右舷５ｍ先、方位右α＝２０度」と入力し、スタートボタン（図示は省略）を押せば、２箇所のＧＰＳ受信機１１の位置計測により指定位置に移動する。
その後は、手動操作にて走行する。

図３に示すとおり、着岸時は船舶１が岸面５に近づいた状態で自動着岸ボタン（図示は省略）を押すことで、離岸前に記録していた２箇所の座標位置データに、各ＧＰＳ受信機１１により受信した座標位置データが各々一致するように、制御装置によって制御された状態で電動推進機が動作する。

図４に示すとおり、洋上で釣りをする際には船舶１を一定地点に留めておく必要がある。
この場合、風Ｗや海流の影響を受け、船舶１の位置と向きが変化しようとするが、各ＧＰＳ受信機１１により受信した座標位置データが各々ずれないように、制御装置によって制御された状態で電動推進機が動作するので、洋上での船位保持が可能となる。
また、洋上の風Ｗの向きの変化に合わせ、船首と船尾の２箇所に配置されたＧＰＳ受信機１１のなす方位角度を、常に風向に平行でかつ船首側のＧＰＳ受信機１１を風が吹いて来る方に合わせることで、船舶１が横風を受けないので、洋上の一定地点に船舶１が止まっていられる。

一般的なプレジャーボートの操縦者にとり、桟橋や岸壁からの離着岸は非常に難しく、この点の自動化が図られれば事故の発生も抑えられ、プレジャーボートの利用がしやすくなる。
その点で、プレジャーボート市場の活性化にもつながる。
また、洋上の一定地点に正確に止まったり、任意の位置に移動できたりすることで釣りの際に便利な他、電動推進機のみでの静かで排気ガスを出さない航行を要求される特定の観光地域でも航行できる。

図５に示すとおり、本実施例において、船舶１は、ＧＰＳ受信機１１を、二等辺三角形の各頂点の３箇所に設置している。
すなわち、船首側の２箇所に、ＧＰＳ受信機１１ＡとＧＰＳ受信機１１Ｂを設置すると共に、船尾側の１箇所に、ＧＰＳ受信機１１Ｃを設置している。
このように、三角形をなすように３箇所にＧＰＳ受信機を各々設置し、ＧＰＳ受信機１１ＡとＧＰＳ受信機１１Ｂの座標（ｘ，ｙ，ｚ座標）の平均値、及びその平均値と、ＧＰＳ受信機１１Ｃの座標の平均値を求めることで、船舶１の揺れによる計測誤差を修正することが可能となり、正確な方位と正確な位置が求められる。

なお、図示は省略するが、４個のＧＰＳ受信機を用いて、船首側の２箇所に設置すると共に、船尾側の２箇所に設置し、四角形の各頂点の４箇所にＧＰＳ受信機を設置することもできる。

１ 船舶
２ 移動体位置制御システム
５ 岸面
１１ ＧＰＳ受信機
１２ 記録装置
１３ 制御装置
１３１ 電動推進機

複数のＧＰＳ受信機により得られた少なくとも２点の各位置座標データに基づいて、移動体の位置と向きを認識できるので、着岸の際に、離岸前の各位置座標データと同じ位置に移動体を移動するように制御することで、目視による確認をしなくても、当初の係船位置に自動操縦により着岸させることが可能となる。
この際、少なくとも２点の位置座標データに基づいて移動体の位置と向きを認識して制御するので、移動体の旋回位置の制御が可能となり、離岸面に対して平行に移動させて着岸させることも可能となる。

Claims (5)

1. 複数のＧＰＳ受信機と、
   移動体の位置を制御する制御装置とを備え、
   複数のＧＰＳ受信機によって受信した各位置座標データに基づき、制御装置を動作させることを特徴とする、移動体位置制御システム。
2. 前記請求項１に記載の移動体位置制御システムについて、
   各ＧＰＳ受信機によって受信した各位置座標データを記録する記録装置を備えることを特徴とする、移動体位置制御システム。
3. 制御装置が、複数の電動推進機によるものであることを特徴とする、請求項１または２に記載の移動体位置制御システム。
4. 前記第１〜３のいずれか一つに記載の移動体位置制御システムを備えた移動体であって、
   複数のＧＰＳ受信機が、移動体の前方と後方の２箇所に設けたものであることを特徴とする、移動体。
5. 前記第１〜３のいずれか一つに記載の移動体位置制御システムを備えた移動体であって、
   複数のＧＰＳ受信機が、三角形の各頂点の３箇所に設けたものであることを特徴とする、移動体。