JP2021041872A - 船体制御装置、船体制御方法、および、船体制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】大掛かりな構成を用いることなく、船体を略定点に保持できる船体制御装置を提供する。【解決手段】船体制御装置１０は、誤差距離算出部、接近速度算出部、および、指令値設定部を備える。誤差距離算出部は、定点保持のターゲット位置と自船位置との誤差距離を算出する。接近速度算出部は、ターゲット位置に対する自船の接近速度を算出する。指令値設定部は、誤差距離と接近速度との組合せに応じてスロットル指令値を設定する。【選択図】図１

Description

本発明は、船体の位置を略定点に保持する技術に関する。

特許文献１には、船体を一定の方向に向けて保持する船体用制御装置が記載されている。

特開２０１３−１５１２４１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の船体用制御装置のような従来の構成では、船体を定点保持するために、大掛かりな構成を必要とする。

したがって、本発明の目的は、大掛かりな構成を用いることなく、船体を略定点に保持する技術を提供することにある。

この発明の船体制御装置は、誤差距離算出部、接近速度算出部、および、指令値設定部を備える。誤差距離算出部は、定点保持のターゲット位置と自船位置との誤差距離を算出する。接近速度算出部は、ターゲット位置に対する自船の接近速度を算出する。指令値設定部は、誤差距離と接近速度との組合せに応じてスロットル指令値を設定する。

この構成では、ターゲット位置と自船との位置関係、および、自船がターゲット位置に近づいているか離れているかに応じて、スロットル指令値が設定される。すなわち、この構成では、自船のターゲット位置に対する挙動に応じた詳細な船体制御が実現される。

この発明によれば、大掛かりな構成を用いることなく、船体を略定点に保持できる。

図１は、本発明の実施形態に係る船体制御装置を含む船体制御システムの構成を示す機能ブロック図である。 図２は、第１の実施形態に係るオートパイロット制御部（ＡＰ制御部）の構成を示す機能ブロック図である。 図３（Ａ）は、船速制御部の構成を示す機能ブロック図であり、図３（Ｂ）は、舵角制御部の構成を示す機能ブロック図である。 図４は、第１の実施形態に係る船体制御方法の概念を説明する図である。 図５（Ａ）は、設定条件の組合せ毎のスロットル指令値Ｒの設定の一例を示す表である。図５（Ｂ）は、スロットル指令値Ｒのより具体的な設定例を示すグラフである。 図６は、第１の実施形態に係る船体制御方法を示すフローチャートである。 図７は、第２の実施形態に係るオートパイロット制御部（ＡＰ制御部）の構成を示す機能ブロック図である。 図８は、第２の実施形態に係る船体制御方法の各設定位置および区間の関係を示す図である。 図９（Ａ）は、第２の実施形態に係る船体制御方法の後進制御の概念を示す図であり、図９（Ｂ）は、第２の実施形態に係る船体制御方法の前進制御の概念を示す図である。 図１０（Ａ）は、後進制御時における設定条件の組合せ毎のスロットル指令値Ｒの設定の一例を示す表である。図１０（Ｂ）は、後進制御時におけるスロットル指令値Ｒのより具体的な設定例を示すグラフである。 図１１（Ａ）は、前進制御時における設定条件の組合せ毎のスロットル指令値Ｒの設定の一例を示す表である。図１１（Ｂ）は、前進制御時におけるスロットル指令値Ｒのより具体的な設定例を示すグラフである。 図１２は、第２の実施形態に係る船体制御方法を示すフローチャートである。 図１３は、第２の実施形態に係る後進制御の一例を示すフローチャートである。 図１４は、第２の実施形態に係る前進制御の一例を示すフローチャートである。 図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）、図１５（Ｃ）は、船体方位の補正の概念を示す図である。 図１６は、船体方位の補正方法を示すフローチャートである。 図１７（Ａ）、図１７（Ｂ）は、外乱方位および制御座標系の更新状態を示す図である。 図１８は、外乱方位および制御用座標系の更新方法を示すフローチャートである。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る船体制御装置、船体制御方法、および、船体制御プログラムについて、図を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る船体制御装置を含む船体制御システムの構成を示す機能ブロック図である。図２は、第１の実施形態に係るオートパイロット制御部（ＡＰ制御部）の構成を示す機能ブロック図である。

（船体制御装置１０の構成）
図１に示すように、船体制御装置１０は、本体１０１、および、リモコンレバー１０２を備える。本体１０１およびリモコンレバー１０２は、オートパイロット制御（自動航行制御）を行う船舶の船体９０に装備される。船体制御装置１０は、推進力発生部９１、および、舵機９２に接続する。なお、推進力発生部９１および舵機９２は、例えば、船外機、船内機、船内外機他、各種の推進器等に備えられている。また、推進力発生部９１および舵機９２は、船体に１つずつ備えられている。すなわち、本実施形態の船体制御装置１０が装備される船舶は、所謂、１軸１舵の船舶である。

（本体１０１の構成）
本体１０１は、ＡＰ制御部２０、ＡＰ操作部３０、センサ４０、および、表示部５０を備える。

ＡＰ制御部２０、ＡＰ操作部３０、センサ４０、および、表示部５０は、例えば、船舶用のデータ通信ネットワーク１００によって互いに接続する。ＡＰ制御部２０、リモコンレバー１０２、および、推進力発生部９１は、例えば、推進力用通信網（ＣＡＮ等）を介して接続する。ＡＰ制御部２０と舵機９２とは、アナログ電圧またはデータ通信を介して接続する。

ＡＰ制御部２０は、例えば、ＣＰＵ等の演算処理装置と記憶部とによって構成される。記憶部は、ＡＰ制御部２０で実行するプログラムを記憶する。また、記憶部は、ＣＰＵの演算時に利用される。図２に示すように、ＡＰ制御部２０は、メイン制御部２１、船速制御部２２、および、舵角制御部２３を備える。

メイン制御部２１は、概略的には、ＡＰ制御部２０で実行する船速および舵角のオートパイロット制御（自動航行制御）の主制御を行う。また、例えば、メイン制御部２１は、ＡＰ操作部３０によるオートパイロット制御における定点制御の設定を受け付ける。メイン制御部２１は、この設定内容を解析して、定点制御を実現するように、船速制御部２２および舵角制御部２３の処理タイミング等を制御する。また、メイン制御部２１は、リモコンレバー１０２の操作状態検出部２０１からの操作レバー２００の操作状態を監視する。メイン制御部２１は、監視結果を考慮して、オートパイロット制御に反映させることもできる。

メイン制御部２１は、ＡＰ操作部３０で指定された定点制御のターゲット位置Ｐｔを、船速制御部２２および舵角制御部２３に与える。

図３（Ａ）は、船速制御部の構成を示す機能ブロック図であり、図３（Ｂ）は、舵角制御部の構成を示す機能ブロック図である。図３（Ａ）に示すように、船速制御部２２は、誤差距離算出部２２１、接近速度算出部２２２、および、指令値設定部２２３を備える。

誤差距離算出部２２１は、ターゲット位置Ｐｔと自船位置Ｐとの誤差距離ｅを算出する。この際、誤差距離算出部２２１は、後述のターゲット位置Ｐｔを中心とする円ＣＲｔ上の制御開始位置Ｐ０で誤差距離ｅが０となり、制御開始位置Ｐ０を基準としてターゲット位置Ｐｔ側で誤差距離ｅが負値となり、制御開始位置Ｐ０を基準としてターゲット位置Ｐｔと反対側で誤差距離ｅが正値となるように、誤差距離ｅを設定する。

接近速度算出部２２２は、誤差距離ｅの微分符号反転値を、接近速度−Δｅとして算出する。接近速緒−Δｅは、ターゲット位置Ｐｔに近づく方向を正方向（＋方向）とし、遠ざかる方向を負方向（−方向）として設定される。

指令値設定部２２３は、誤差距離ｅと接近速度−Δｅとの組合せに応じて、スロットル指令値を設定する。指令値設定部２２３は、スロットル指令値を、推進力発生部９１に出力する。推進力発生部９１は、スロットル指令値に応じて推進力を制御する。

図３（Ｂ）に示すように、舵角制御部２３は、ターゲット方位算出部２３１、偏角算出部２３２、および、舵角設定部２３３を備える。

ターゲット方位算出部２３１は、ターゲット位置Ｐｔと自船位置Ｐとからターゲット方位ψｔを算出する。偏角算出部２３２は、ターゲット方位ψｔから船体方位（船尾方位）ψを差分することで、偏角Δψを算出する。舵角設定部２３３は、例えば、偏角Δψの大きさに応じた比例制御を行うことによって、船体方位ψをターゲット方位ψｔに近づけるための指令舵角を設定する。

舵角設定部２３３は、指令舵角を、舵機９２に出力する。舵機９２は、指令舵角に応じて舵角を制御する。

ＡＰ操作部３０は、例えば、タッチパネル、物理的なボタンやスイッチ等によって実現される。ＡＰ操作部３０は、定点保持を含むオートパイロット制御に関連する設定の操作を受け付ける。ＡＰ操作部３０は、ターゲット位置Ｐｔ等の設定内容をＡＰ制御部２０に出力する。

センサ４０は、船体制御装置１０が備えられた船舶（船体）の自船位置Ｐ、船速Ｖ、および、船体方位ψ（船首方位や船尾方位）を計測する。例えば、センサ４０は、ＧＮＳＳ（例えば、ＧＰＳ）の測位信号を利用した測位センサ、慣性センサ（加速度センサや角速度センサ等）、磁気センサ等によって実現される。

表示部５０は、例えば、液晶パネル等によって実現される。表示部５０は、ＡＰ制御部２０から入力された定点保持の情報、オートパイロット制御に関連する情報等を表示する。なお、表示部５０は、省略することも可能であるが、あることが好ましく、表示部５０があることによって、ユーザは、定点保持状態、オートパイロット制御状態等を容易に把握できる。

（リモコンレバー１０２の構成）
リモコンレバー１０２は、操作レバー２００、および、操作状態検出部２０１を備える。

操作レバー２００は、手動航行時におけるユーザからの操作を受け付ける。操作状態検出部２０１は、センサ等によって実現される。操作状態検出部２０１は、操作レバー２００の操作状態を検出する。操作状態検出部２０１は、検出した操作レバーの操作状態（例えば、角度）を、推進力発生部９１に出力する。手動航行時には、推進力発生部９１は、この操作状態に応じた大きさの推進力を発生する。操作状態は、上述のように、ＡＰ制御部２０によって監視されている。例えば、ＡＰ制御部２０は、手動操作からオートパイロット制御への切り替え時に、この操作状態を参照して、オートパイロット制御の初期制御を実行する。

（定点保持制御）
このような制御、処理において、ＡＰ制御部２０は、舵角指令およびスロットル指令値を所定の時間感覚で逐次的に設定し、定点制御を行う。この際、ＡＰ制御部２０は、船体９０の船尾が外乱の到来方向（外乱方向）に向きながらターゲット位置Ｐｔに近い位置を保持するように制御を行う。

これを実現するため、舵角制御部２３は、上述のように舵角指令を設定する。この舵角の制御に平行して、船速制御部２２は、具体的には次の処理を行う。

船速制御部２２は、基本的な制御の概念として、船体９０が、ターゲット位置Ｐｔと制御開始位置Ｐ０によって設定される目標範囲（円ＣＲｔで規定）の内側区間にあるか、制御開始位置Ｐ０の近傍にあるか、目標範囲の外側区間にあるかに応じて、スロットル指令値の設定を異ならせる。言い換えれば、船速制御部２２は、目標範囲の境界の内側区間と外側区間とで、スロットル指令値の設定を異ならせる。

さらに、船速制御部２２は、船体９０が、ターゲット位置Ｐｔに接近しているか、ターゲット位置Ｐｔから離隔しているか、ターゲット位置Ｐｔに対する距離が殆ど変化していないかに応じて、スロットル指令値の設定を異ならせる。

すなわち、船速制御部２２は、船体９０のターゲット位置に対する位置（目標範囲に対する位置）と、船体９０のターゲット位置Ｐｔに対する挙動とを組み合わせて、組合せ毎にスロットル指令値を設定する。

図４は、第１の実施形態に係る船体制御方法の概念を説明する図である。船速制御部２２は、メイン制御部２１から与えられたターゲット位置Ｐｔに対して、制御開始位置Ｐ０を設定する。制御開始位置Ｐ０は、ターゲット位置Ｐｔを中心とする半径ｒの円ＣＲｔ上の点である。円ＣＲｔは、本願発明の「目標範囲」に対応する。円ＣＲｔの半径ｒは、例えば、外乱の大きさ、船舶の推力の性能等に応じて設定することができる。また、半径ｒは、ユーザによる設定も可能である。

船速制御部２２は、現在の船体９０の位置（自船位置Ｐ）とターゲット位置Ｐｔとを結ぶ直線ＬＮｄと、円ＣＲｔとの交点を、制御開始位置Ｐ０に設定する。すなわち、船速制御部２２は、ターゲット方位ψｔに平行で、船体９０の制御用基準位置９００を通る直線ＬＮｄと、円ＣＲｔとの交点を、制御開始位置Ｐ０に設定する。制御開始位置Ｐ０が、本発明の「目標範囲」の「境界」に対応する。船速制御部２２は、上述のように、ターゲット位置Ｐｔと自船位置Ｐとから誤差距離ｅを算出し、制御開始位置Ｐ０を基準に誤差距離ｅを設定する。

船速制御部２２は、直線ＬＮｄ上の各位置を、複数の区間Ｎ、ＺＥ、ＰＳ、ＰＭ、ＰＢに設定する。言い換えれば、船速制御部２２は、誤差距離ｅの入る複数の区間を、複数の区間Ｎ、ＺＥ、ＰＳ、ＰＭ、ＰＢに設定する。船速制御部２２は、ターゲット位置Ｐｔに近い側から、すなわち、誤差距離ｅの小さい側から、区間Ｎ、区間ＺＥ、区間ＰＳ、区間ＰＭ、および、区間ＰＢを設定する。そして、区間Ｎ、区間ＺＥ、区間ＰＳ、区間ＰＭ、および、区間ＰＢは、誤差距離ｅの値を用いて定義される。

区間ＺＥは、制御開始位置Ｐ０を中心とする距離Ｌｚｅの区間として設定される。区間Ｎは、制御開始位置Ｐ０に対してターゲット位置Ｐｔ側の区間であり、区間ＰＳ、区間ＰＭ、および、区間ＰＢは、制御開始位置Ｐ０に対してターゲット位置Ｐｔから遠い側の区間である。

区間Ｎは、区間ＺＥの近端（ターゲット位置Ｐｔに近い側の端）と、ターゲット位置Ｐｔとの間の区間として設定される。区間ＰＳ、区間ＰＭ、および、区間ＰＢは、ターゲット位置Ｐｔおよび制御開始位置Ｐ０に近い側から、区間ＰＳ、区間ＰＭ、区間ＰＢの順に設定される。区間ＰＳの近端は、区間ＺＥの遠端（ターゲット位置Ｐｔから遠い側の端）に接している。区間ＰＳの遠端は、区間ＰＭの近端に接しており、区間ＰＭの遠端は、区間ＰＢの近端に接している。区間ＰＳの距離Ｌｐｓ、区間ＰＭの距離Ｌｐｍ、および、区間ＰＢの距離Ｌｐｂは、適宜設定されている。そして、例えば、区間ＺＥの距離Ｌｚｅは、区間Ｎの距離Ｌｎ、区間ＰＳの距離Ｌｐｓ、区間ＰＭの距離Ｌｐｍ、および、区間ＰＢの距離Ｌｐｂよりも短く設定される。

なお、制御開始位置Ｐ０、および各区間Ｎ、ＺＥ、ＰＳ、ＰＭ、ＰＢは、メイン制御部２１で設定してもよい。この場合、メイン制御部２１は、ターゲット位置Ｐｔとともに、これら制御開始位置Ｐ０および各区間Ｎ、ＺＥ、ＰＳ、ＰＭ、ＰＢを、船速制御部２２に与えればよい。

船速制御部２２は、誤差距離ｅの微分値の符号反転値から、接近速度−Δｅを算出する。接近速度−Δｅは、直線ＬＮｄに平行な速度である。ターゲット位置Ｐｔに近づく場合が正値（−Δｅ（＋））となり、ターゲット位置Ｐｔから遠ざかる場合が負値（−Δｅ（−））となる。

船速制御部２２は、誤差距離ｅに基づく第１設定条件と、接近速度−Δｅに基づく第２設定条件との組合せに応じて、スロットル指令値Ｒを設定する。

第１設定条件は、誤差距離ｅと、複数の区間Ｎ、ＺＥ、ＰＳ、ＰＭ、ＰＢとの関係によって決められる。

船速制御部２２は、誤差距離ｅが区間Ｎ内であれば、第１設定条件をＮにする。この区間Ｎが、本願発明の「目標範囲」の「内側区間」に対応する。船速制御部２２は、誤差距離ｅが区間ＺＥ内であれば、第１設定条件をＺＥにする。同様に、船速制御部２２は、誤差距離ｅがそれぞれ区間ＰＳ内、区間ＰＭ内、区間ＰＢ内であれば、第１設定条件をＰＳ、ＰＭ、ＰＢにする。これら区間ＰＳ、区間ＰＭ、区間ＰＢからなる区間が、本発明の「目標範囲」の「外側区間」に対応する。

第２設定条件は、接近速度−Δｅが正値であるか、略０であるか、負値であるかによって決められる。

船速制御部２２は、接近速度−Δｅが略０、すなわち、ターゲット位置Ｐｔに対して船体９０が殆ど接近も離隔もしていなければ、第２設定条件をＺＥｄにする。ターゲット位置Ｐｔに対して船体９０が殆ど接近も離隔もしていないことの検出は、例えば、接近速度−Δｅの絶対値に対して閾値を設定し、接近速度−Δｅの絶対値がこの閾値以下であることを検出することで実現できる。

船速制御部２２は、接近速度−Δｅが正値であり、接近速度−Δｅの絶対値がこの閾値を超えていれば、第２設定条件をＰｄにする。すなわち、船速制御部２２は、船体９０がターゲット位置Ｐｔに接近していれば、第２設定条件をＰｄにする。

船速制御部２２は、接近速度−Δｅが負値であり、接近速度−Δｅの絶対値がこの閾値を超えていれば、第２設定条件をＮｄにする。すなわち、船速制御部２２は、船体９０がターゲット位置Ｐｔから離隔していれば、第２設定条件をＮｄにする。

図５（Ａ）は、設定条件の組合せ毎のスロットル指令値Ｒの設定の一例を示す表である。図５（Ｂ）は、スロットル指令値Ｒのより具体的な設定例を示すグラフである。

船速制御部２２は、図５（Ａ）に示すように、誤差距離ｅに基づく第１設定条件と、接近速度−Δｅに基づく第２設定条件との組合せに応じて、スロットル指令値Ｒを設定する。

（船舶がターゲット位置Ｐｔに接近する場合）
船舶がターゲット位置Ｐｔに接近する場合、第２設定条件はＰｄである。

船速制御部２２は、第１設定条件がＮであれば、スロットル指令値ＲをＮｓに設定する。Ｎｓは、例えば、前進シフト（船首方向に推進するシフト）で推力の最低値、または、推力の停止（ＺＥｓ）に対応する。

船速制御部２２は、第１設定条件がＺＥであれば、スロットル指令値ＲをＺＥｓに設定する。ＺＥｓは、推力の停止に対応する。

船速制御部２２は、第１設定条件がＰＳであれば、スロットル指令値ＲをＰＳｓに設定する。船速制御部２２は、第１設定条件がＰＭであれば、スロットル指令値ＲをＰＭｓに設定する。船速制御部２２は、第１設定条件がＰＢであれば、スロットル指令値ＲをＰＢｓに設定する。ここで、スロットル指令値Ｒは、ＰＳｓ＜ＰＭｓ＜ＰＢｓの関係である。

すなわち、船舶がターゲット位置Ｐｔに接近する場合、船速制御部２２は、目標範囲の内側区間では、推力の停止、または、最低限の前進推力を設定する。そして、船速制御部２２は、目標範囲の境界付近では、推力の停止を設定する。

船速制御部２２は、目標範囲の外側区間では、誤差距離ｅ（ターゲット位置Ｐｔから船体９０の制御用基準位置９００までの距離）が大きくなるほど、すなわち、船舶がターゲット位置Ｐｔから遠い程、より大きな後進推力に設定する。

（船舶がターゲット位置Ｐｔに対して、殆ど接近も離隔もしていない場合（接近速度が略０の場合））
船舶のターゲット位置Ｐｔに対する接近速度が略０の場合、第２設定条件はＺＥｄである。

船速制御部２２は、第１設定条件がＮであれば、スロットル指令値ＲをＮｓに設定する。船速制御部２２は、第１設定条件がＺＥであれば、スロットル指令値ＲをＺＥｓに設定する。ＮｓおよびＺＥｓは、上述の第２設定条件がＰｄの場合と同じである。

船速制御部２２は、第１設定条件がＰＳであれば、スロットル指令値ＲをＰＳｂに設定する。船速制御部２２は、第１設定条件がＰＭであれば、スロットル指令値ＲをＰＭｂに設定する。船速制御部２２は、第１設定条件がＰＢであれば、スロットル指令値ＲをＰＢｂに設定する。ここで、スロットル指令値Ｒは、ＰＳｂ＜ＰＭｂ＜ＰＢｂの関係である。

すなわち、ターゲット位置Ｐｔに対する船舶の接近速度が略０の場合も、船速制御部２２は、目標範囲の内側区間では、推力の停止、または、最低限の前進推力を設定する。そして、船速制御部２２は、目標範囲の境界付近では、推力の停止を設定する。

船速制御部２２は、目標範囲の外側区間では、誤差距離ｅ（ターゲット位置Ｐｔから船体９０の制御用基準位置９００までの距離）が大きくなるほど、すなわち、船舶がターゲット位置Ｐｔから遠い程、より大きな後進推力に設定する。

ここで、スロットル指令値Ｒは、ＰＳｂ＞ＰＳｓ、ＰＭｂ＞ＰＭｓ、ＰＢｂ＞ＰＢｓである。したがって、船速制御部２２は、第２設定条件がＺＥｄの場合はＰｄの場合と比較して、より大きな後進推力に設定する。すなわち、船速制御部２２は、ターゲット位置Ｐｔに対する船舶の接近速度が略０の場合は、船舶がターゲット位置Ｐｔに接近する場合と比較して、より大きな後進推力に設定する。

（船舶がターゲット位置Ｐｔから離隔する場合）
船舶がターゲット位置Ｐｔから離隔する場合、第２設定条件はＮｄである。

船速制御部２２は、第１設定条件がＮであれば、スロットル指令値ＲをＮｓに設定する。船速制御部２２は、第１設定条件がＺＥであれば、スロットル指令値ＲをＺＥｓに設定する。ＮｓおよびＺＥｓは、上述の第２設定条件がＰｄの場合と同じである。

船速制御部２２は、第１設定条件がＰＳであれば、スロットル指令値ＲをＰＭｓに設定する。船速制御部２２は、第１設定条件がＰＭであれば、スロットル指令値ＲをＰＢｓに設定する。船速制御部２２は、第１設定条件がＰＢであれば、スロットル指令値ＲをＰＢＢｓに設定する。ここで、スロットル指令値Ｒは、ＰＳ＜ＰＭ＜ＰＢ＜ＰＢＢの関係であり、したがって、ＰＭｓ＞ＰＳｂ、ＰＢｓ＞ＰＭｂ、ＰＢＢｓ＞ＰＢｂの関係である。

すなわち、船舶がターゲット位置Ｐｔから離隔する場合も、船速制御部２２は、目標範囲の内側区間では、推力の停止、または、最低限の前進推力を設定する。そして、船速制御部２２は、目標範囲の境界付近では、推力の停止を設定する。

船速制御部２２は、目標範囲の外側区間では、誤差距離ｅ（ターゲット位置Ｐｔから船体９０の制御用基準位置９００までの距離）が大きくなるほど、すなわち、船舶がターゲット位置Ｐｔから遠い程、より大きな後進推力に設定する。

ここで、スロットル指令値Ｒは、上述のように、ＰＭｓ＞ＰＳｂ、ＰＢｓ＞ＰＭｂ、ＰＢＢｓ＞ＰＢｂである。したがって、船速制御部２２は、第２設定条件がＮｄの場合はＰｄおよびＺＥｄの場合と比較して、より大きな後進推力に設定する。すなわち、船速制御部２２は、船舶がターゲット位置Ｐｔから離隔する場合には、ターゲット位置Ｐｔに対する船舶の接近速度が略０の場合、および、船舶がターゲット位置Ｐｔに接近する場合と比較して、より大きな後進推力に設定する。

このような船速の制御を行うことによって、船舶が目標範囲の内側にいるときは、外乱等によって船舶が目標範囲の外側に流れるように、スロットル指令値（推力）は、設定される。そして、船舶が目標範囲の外側に出ると、船舶を目標範囲の内側に戻すように、スロットル指令値（推力）は、設定される。そして、船舶とターゲット位置Ｐｔとの距離が大きくなるほど、スロットル指令値（推力）は、より大きく設定される。さらに、船舶がターゲット位置Ｐｔに接近する速度（ベクトル量）が大きくなるほど、スロットル指令値（推力）は、より小さく設定される。

これにより、船体制御装置１０は、船体９０を、目標範囲内にできる限り留まらせるように、すなわち、ターゲット位置Ｐｔに略近い位置（ターゲット位置Ｐｔに近い範囲）に定点保持するように、制御することができる。

なお、船速制御部２２は、上述の第１設定条件と第２設定条件とを組み合わせたルールで、スロットル指令値Ｒを設定してもよい。しかしながら、図５（Ｂ）に示すように、誤差距離ｅに対するスロットル指令値Ｒを、線形補間によって設定すると、よりよい。船速制御部２２は、例えば、次の方法によって線形補間を実現する。

船速制御部２２は、上述の表の各区間ＰＳ、ＰＭ、ＰＢのスロットル指令値Ｒを、各区間ＰＳ、ＰＭ、ＰＢの中心位置のスロットル指令値Ｒに設定する。船速制御部２２は、各区間ＰＳ、ＰＭ、ＰＢの中心位置のスロットル指令値Ｒを線形補間し、各区間ＰＳ、ＰＭ、ＰＢの各位置でのスロットル指令値Ｒに設定する。また、船速制御部２２は、区間ＰＳの中心位置から制御開始位置Ｐ０の位置までは、区間ＰＳの中心と制御開始位置Ｐ０とを通る直線を設定し、最低推力に対応するＰＭＩＮよりも大きな区間では、この直線によってスロットル指令値を設定し、ＰＭＩＮ以下の区間では、スロットル指令値をＰＭＩＮに設定する。

なお、区間ＺＥにおける制御開始位置Ｐ０よりもターゲット位置Ｐｔに近い区間、および、区間Ｎでは、船速制御部２２は、区間内の位置に関係なく、スロットル指令値ＲｅをＮｓに設定する。

このようなスロットル指令値の設定を用いることによって、船速制御部２２は、ターゲット位置Ｐｔに対する船舶の位置にさらに詳細に対応した船速制御を行うことができる。

以上のような構成によって、船体制御装置１０は、例えば、１軸１舵のような簡素な構成の船体制御において、船体を略定点に保つことができる。

（船体制御方法）
上述の説明では、ＡＰ制御部２０を複数の機能部に分けて定点保持用の制御を行う態様を示した。しかしながら、ＡＰ制御部２０の機能をプログラム化して記憶しておき、演算処理装置によって、このプログラムを実行するようにしてもよい。この場合、例えば、図６に示す船体制御方法を用いればよい。図６は、第１の実施形態に係る船体制御方法を示すフローチャートである。なお、フローチャートに示す各処理の詳細は、上述の説明で容易に理解可能な範囲についての説明を省略する。また、以下では、演算処理装置を主体として説明する。

演算処理装置は、ターゲット位置Ｐｔを設定する（Ｓ１０１）。なお、ターゲット位置Ｐｔは、ユーザによる設定のみでなく、船舶に搭載された他の装置から設定されることも可能である。

演算処理装置は、ターゲット位置Ｐｔと自船位置Ｐとから、誤差距離ｅを算出する（Ｓ１０２）。演算処理装置は、誤差距離ｅから接近速度−Δｅを算出する（Ｓ１０３）。

演算処理装置は、誤差距離ｅから、自船が目標範囲内にあることを検出すると（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、推力の停止または最低限の前進推力の発生するスロットル指令値を設定する（Ｓ１０９）。

演算処理装置は、誤差距離ｅから、自船が目標範囲内にないことを検出し（Ｓ１０４：ＮＯ）、接近速度−Δｅが正値であると（Ｓ１０５：「＋」）、第１ルールを用いてスロットル指令値を設定する（Ｓ１０６）。第１ルールは、上述の第２設定条件がＰｄの場合のルールである。

演算処理装置は、誤差距離ｅから、自船が目標範囲内にないことを検出し（Ｓ１０４：ＮＯ）、接近速度−Δｅが負値であると（Ｓ１０５：「−」）、第２ルールを用いてスロットル指令値を設定する（Ｓ１０７）。第２ルールは、上述の第２設定条件がＮｄの場合のルールである。

演算処理装置は、誤差距離ｅから、自船が目標範囲内にないことを検出し（Ｓ１０４：ＮＯ）、接近速度−Δｅが略０であると（Ｓ１０５：「０」）、第３ルールを用いてスロットル指令値を設定する（Ｓ１０８）。第３ルールは、上述の第２設定条件がＺＥｄの場合のルールである。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る船体制御装置、船体制御方法、および、船体制御プログラムについて、図を参照して説明する。図７は、第２の実施形態に係るオートパイロット制御部（ＡＰ制御部）の構成を示す機能ブロック図である。

第２の実施形態に係る船体制御装置は、第１の実施形態に係る船体制御装置に対して、ＡＰ制御部２０Ａの構成および処理において異なる。第２の実施形態に係る船体制御装置の他の構成は、第１の実施形態に係る船体制御装置と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

図２に示すように、ＡＰ制御部２０Ａは、メイン制御部２１Ａ、船速制御部２２Ａ、舵角制御部２３Ａ、および、外乱方位算出部２４を備える。

外乱方位算出部２４は、例えば、自船位置Ｐの平均移動方位から、外乱方位ψｄを算出する。平均移動方位は、自船位置Ｐの経時変化から容易に算出できる。外乱方位算出部２４は、外乱方位ψｄを、メイン制御部２１Ａに出力する。

メイン制御部２１Ａは、定点制御の開始時の自船位置Ｐを、制御開始位置Ｐ０に設定する。メイン制御部２１Ａは、外乱方位ψｄと制御開始位置Ｐ０とから、後進制御用のターゲット位置Ｐｒと、前進制御用のターゲット位置Ｐｆとを設定する。後進制御用のターゲット位置Ｐｒが、本願発明の「第１ターゲット位置」に対応し、前進制御用のターゲット位置Ｐｆが、本願発明の「第２ターゲット位置」に対応する。

より具体的には、メイン制御部２１Ａは、外乱方位ψｄに平行で、制御開始位置Ｐ０を通る直線上であって、制御開始位置Ｐ０から外乱側に所定距離の位置に、後進制御用のターゲット位置Ｐｒを設定する。また、メイン制御部２１Ａは、外乱方位ψｄに平行で、制御開始位置Ｐ０を通る直線上であって、制御開始位置Ｐ０から外乱側と反対側に所定距離の位置に、前進制御用のターゲット位置Ｐｆを設定する。後進制御用のターゲット位置Ｐｒと、前進制御用のターゲット位置Ｐｆとは、制御開始位置Ｐ０を基準に対称の位置に設定される。

メイン制御部２１Ａは、後進制御用のターゲット位置Ｐｒと、前進制御用のターゲット位置Ｐｆとを、船速制御部２２Ａおよび舵角制御部２３Ａに与える。

舵角制御部２３Ａは、後進制御時には、後進制御用のターゲット位置Ｐｒを用いて、ターゲット方位ψｔｒを設定し、上述の舵角制御を行う。舵角制御部２３Ａは、前進制御時には、前進制御用のターゲット位置Ｐｆを用いて、ターゲット方位ψｔｆを設定し、上述の舵角制御を行う。

船速制御部２２Ａは、ターゲット位置Ｐｒを用いた後進制御と、ターゲット位置Ｐｔを用いた前進制御とを交互に切り替えながら、船速制御を行う。この際、船速制御部２２Ａは、後進制御時には、ターゲット位置Ｐｒを基準とした誤差距離ｅＲと、誤差距離ｅＲの微分符号反転値からなる接近速度−ΔｅＲとの組合せを用いて、スロットル指令値を設定する。また、船速制御部２２Ａは、前進制御時には、ターゲット位置Ｐｆを基準とした誤差距離ｅＦと、誤差距離ｅＦの微分符号反転値からなる接近速度−ΔｅＦとの組合せを用いて、スロットル指令値を設定する。

より具体的には、後進制御時および前進制御時でのスロットル指令値は、次に示すように設定される。図８は、第２の実施形態に係る船体制御方法の各設定位置および区間の関係を示す図である。図９（Ａ）は、第２の実施形態に係る船体制御方法の後進制御の概念を示す図であり、図９（Ｂ）は、第２の実施形態に係る船体制御方法の前進制御の概念を示す図である。

図８に示すように、メイン制御部２１Ａは、制御開始位置Ｐ０を座標系の原点とする、制御用座標系を設定する。制御用座標系において、制御開始位置Ｐ０を通り、外乱方位ψｄに平行な軸をｙ軸に設定する。メイン制御部２１Ａは、制御開始位置Ｐ０を通り、ｙ軸に直交する軸をｘ軸に設定する。メイン制御部２１Ａは、ｙ軸上にあり、制御開始位置Ｐ０に対して外乱の到来側に所定距離の位置に、後進制御用のターゲット位置Ｐｒを設定する。メイン制御部２１Ａは、ｙ軸上にあり、制御開始位置Ｐ０に対して外乱の到来側と反対側に所定距離の位置に、前進制御用のターゲット位置Ｐｆを設定する。

（後進制御のとき）
後進制御のときには、図８、図９（Ａ）に示すように、メイン制御部２１Ａは、ｙ軸に平行で、外乱に近い側から遠い側に向く方向を正方向として、後進制御用の誤差距離ｅＲを算出する。メイン制御部２１Ａは、ｙ軸に沿った自船位置Ｐとターゲット位置Ｐｒとの距離によって、誤差距離ｅＲを算出する。

また、後進制御のときには、船速制御部２２Ａは、ｙ軸上の各位置を、複数の区間Ｎ（Ｒ）、ＺＥ（Ｒ）、ＰＳ（Ｒ）、ＰＭ（Ｒ）、ＰＢ（Ｒ）に設定する。言い換えれば、船速制御部２２Ａは、誤差距離ｅＲとの入る複数の区間を、複数の区間Ｎ（Ｒ）、ＺＥ（Ｒ）、ＰＳ（Ｒ）、ＰＭ（Ｒ）、ＰＢ（Ｒ）に設定する。船速制御部２２Ａは、誤差距離ｅＲの小さい側（外乱に近い側）から、区間Ｎ（Ｒ）、区間ＺＥ（Ｒ）、区間ＰＳ（Ｒ）、区間ＰＭ（Ｒ）、および、区間ＰＢ（Ｒ）を設定する。そして、区間Ｎ（Ｒ）、区間ＺＥ（Ｒ）、区間ＰＳ（Ｒ）、区間ＰＭ（Ｒ）、および、区間ＰＢ（Ｒ）は、誤差距離ｅＲの値を用いて定義される。

区間ＺＥ（Ｒ）は、ターゲット位置Ｐｒを中心とする距離Ｌｚｅの区間として設定される。区間Ｎ（Ｒ）は、ターゲット位置Ｐｒに対して外乱が到来する側の区間であり、区間ＰＳ（Ｒ）、区間ＰＭ（Ｒ）、および、区間ＰＢ（Ｒ）は、ターゲット位置Ｐｒに対して外乱が到来する側と反対側の区間である。

区間Ｎ（Ｒ）の遠端（外乱が到来する側と反対側の端）は、区間ＺＥ（Ｒ）の近端（外乱が到来する側の端）に接する。区間ＰＳ（Ｒ）、区間ＰＭ（Ｒ）、および、区間ＰＢ（Ｒ）は、ターゲット位置Ｐｒに近い側から、区間ＰＳ（Ｒ）、区間ＰＭ（Ｒ）、区間ＰＢ（Ｒ）の順に設定される。区間ＰＳ（Ｒ）の近端は、区間ＺＥ（Ｒ）の遠端に接している。区間ＰＳ（Ｒ）の遠端は、区間ＰＭ（Ｒ）の近端に接しており、区間ＰＭ（Ｒ）の遠端は、区間ＰＢ（Ｒ）の近端に接している。区間ＰＳ（Ｒ）の距離Ｌｐｓ、区間ＰＭ（Ｒ）の距離Ｌｐｍ、および、区間ＰＢ（Ｒ）の距離Ｌｐｂは、適宜設定されている。そして、例えば、区間ＺＥ（Ｒ）の距離Ｌｚｅは、区間Ｎ（Ｒ）の距離Ｌｎ、区間ＰＳ（Ｒ）の距離Ｌｐｓ、区間ＰＭ（Ｒ）の距離Ｌｐｍ、および、区間ＰＢ（Ｒ）の距離Ｌｐｂよりも短く設定される。

なお、具体的な一例として、区間ＰＳ（Ｒ）、区間ＰＭ（Ｒ）、および、区間ＰＢ（Ｒ）は、例えば、次に示すように設定される。区間ＰＳ（Ｒ）の遠端および区間ＰＭ（Ｒ）の近端は、制御開始位置Ｐ０の位置にあり、区間ＰＭ（Ｒ）の遠端および区間ＰＢ（Ｒ）の近端は、ターゲット位置Ｐｆの位置にある。

また、後進制御のとき、船速制御部２２Ａは、誤差距離ｅＲの微分値の符号反転値から、接近速度−ΔｅＲを算出する。接近速度−ΔｅＲは、ｙ軸に平行な速度である。ターゲット位置Ｐｒに近づく場合（ｙ軸の負方向に移動する場合）が正値（−ΔｅＲ（＋））となり、ターゲット位置Ｐｒから遠ざかる場合（ｙ軸の正方向に移動する場合）が負値（−ΔｅＲ（−））となる。

船速制御部２２Ａは、誤差距離ｅＲに基づく後進制御用の第１設定条件と、接近速度−ΔｅＲに基づく後進制御用の第２設定条件との組合せに応じて、スロットル指令値Ｒを設定する。

後進制御用の第１設定条件は、誤差距離ｅＲと、複数の区間Ｎ（Ｒ）、ＺＥ（Ｒ）、ＰＳ（Ｒ）、ＰＭ（Ｒ）、ＰＢ（Ｒ）との関係によって決められる。

船速制御部２２Ａは、誤差距離ｅＲが区間Ｎ（Ｒ）内であれば、後進制御用の第１設定条件をＮ（Ｒ）にする。船速制御部２２Ａは、誤差距離ｅＲが区間ＺＥ（Ｒ）内であれば、後進制御用の第１設定条件をＺＥ（Ｒ）にする。同様に、船速制御部２２Ａは、誤差距離ｅＲがそれぞれ区間ＰＳ（Ｒ）内、区間ＰＭ（Ｒ）内、区間ＰＢ（Ｒ）内であれば、後進制御用の第１設定条件をＰＳ（Ｒ）、ＰＭ（Ｒ）、ＰＢ（Ｒ）にする。

後進制御用の第２設定条件は、接近速度−ΔｅＲが正値であるか、略０であるか、負値であるかによって決められる。

船速制御部２２Ａは、接近速度−ΔｅＲが略０、すなわち、ターゲット位置Ｐｒに対して船体９０が殆ど接近も離隔もしていなければ、後進制御用の第２設定条件をＺＥｄｒにする。ターゲット位置Ｐｒに対して船体９０が殆ど接近も離隔もしていないことの検出は、例えば、接近速度−ΔｅＲの絶対値に対して閾値を設定し、接近速度−ΔｅＲの絶対値がこの閾値以下であることを検出することで実現できる。

船速制御部２２Ａは、接近速度−ΔｅＲが正値であり、接近速度−ΔｅＲの絶対値がこの閾値を超えていれば、後進制御用の第２設定条件をＰｄｒにする。すなわち、船速制御部２２Ａは、船体９０がｙ軸の負方向に移動していれば（外乱方向に対向して移動していれば）、後進制御用の第２設定条件をＰｄｒにする。

船速制御部２２Ａは、接近速度−ΔｅＲが負値であり、接近速度−ΔｅＲの絶対値がこの閾値を超えていれば、後進制御用の第２設定条件をＮｄｒにする。すなわち、船速制御部２２Ａは、船体９０がｙ軸の正方向に移動していれば（外乱方向に沿って移動していれば）、後進制御用の第２設定条件をＮｄｒにする。

図１０（Ａ）は、後進制御時における設定条件の組合せ毎のスロットル指令値Ｒの設定の一例を示す表である。図１０（Ｂ）は、後進制御時におけるスロットル指令値Ｒのより具体的な設定例を示すグラフである。

船速制御部２２Ａは、図１０（Ａ）に示すように、誤差距離ｅＲに基づく後進制御用の第１設定条件と、接近速度−ΔｅＲに基づく後進制御用の第２設定条件との組合せに応じて、スロットル指令値Ｒを設定する。

（船舶がｙ軸の負方向に移動する（外乱方向に対向して移動する）場合）
船舶がターゲット位置Ｐｒよりも制御開始位置Ｐ０側にあり、ターゲット位置Ｐｒに接近する場合、船舶はｙ軸の負方向に移動しており、後進制御用の第２設定条件はＰｄｒである。

船速制御部２２Ａは、後進制御用の第１設定条件がＺＥ（Ｒ）であれば、スロットル指令値ＲをＺＥｓに設定する。ＺＥｓは、推力の停止に対応する。

船速制御部２２Ａは、後進制御用の第１設定条件がＰＳ（Ｒ）であれば、スロットル指令値ＲをＰＳｓｒに設定する。船速制御部２２Ａは、後進制御用の第１設定条件がＰＭ（Ｒ）であれば、スロットル指令値ＲをＰＭｓｒに設定する。船速制御部２２Ａは、後進制御用の第１設定条件がＰＢ（Ｒ）であれば、スロットル指令値ＲをＰＢｓｒに設定する。ここで、スロットル指令値Ｒは、ＰＳｓｒ＜ＰＭｓｒ＜ＰＢｓｒの関係である。

すなわち、船舶がターゲット位置Ｐｒに接近する場合、船速制御部２２Ａは、船舶がターゲット位置Ｐｒの近傍であれば、推力の停止を設定する。そして、船速制御部２２Ａは、船舶がターゲット位置Ｐｒよりも制御開始位置Ｐ０側にある場合、誤差距離ｅＲが大きくなるほど、すなわち、船舶がターゲット位置Ｐｒから遠い程、より大きな後進推力に設定する。

一方、船速制御部２２Ａは、第１設定条件がＮ（Ｒ）であれば、すなわち、船舶がターゲット位置Ｐｒよりも外乱の到来側にあれば、スロットル指令値ＲをＰＢｆに設定する。ＰＢｆは、後進シフトから前進シフトへの反転時のスロットル指令値であり、船舶の仕様等に応じて適宜設定されている。

（船舶がｙ軸方向に沿って殆ど移動していない場合（接近速度が略０の場合））
船舶がターゲット位置Ｐｒよりも制御開始位置Ｐ０側にあり、船舶のターゲット位置Ｐｒに対する接近速度が略０の場合、後進制御用の第２設定条件はＺＥｄｒである。

船速制御部２２Ａは、後進制御用の第１設定条件がＰＳ（Ｒ）であれば、スロットル指令値ＲをＰＳｂｒに設定する。船速制御部２２Ａは、後進制御用の第１設定条件がＰＭ（Ｒ）であれば、スロットル指令値ＲをＰＭｂｒに設定する。船速制御部２２Ａは、後進制御用の第１設定条件がＰＢ（Ｒ）であれば、スロットル指令値ＲをＰＢｂｒに設定する。ここで、スロットル指令値Ｒは、ＰＳｂｒ＜ＰＭｂｒ＜ＰＢｂｒの関係である。

すなわち、ターゲット位置Ｐｒに対する船舶の接近速度が略０の場合も、船速制御部２２Ａは、ターゲット位置Ｐｒの近傍であれば、推力の停止を設定する。

船速制御部２２は、Ａは、船舶がターゲット位置Ｐｒよりも制御開始位置Ｐ０側にある場合、誤差距離ｅＲ（ターゲット位置Ｐｒから船体９０の制御用基準位置９００までの距離）が大きくなるほど、すなわち、船舶がターゲット位置Ｐｒから遠い程、より大きな後進推力に設定する。

ここで、スロットル指令値Ｒは、ＰＳｂｒ＞ＰＳｓｒ、ＰＭｂｒ＞ＰＭｓｒ、ＰＢｂｒ＞ＰＢｓｒである。したがって、船速制御部２２Ａは、後進制御用の第２設定条件がＺＥｄｒの場合はＰｄｒの場合と比較して、より大きな後進推力に設定する。すなわち、船速制御部２２Ａは、ターゲット位置Ｐｒに対する船舶の接近速度が略０の場合は、船舶がターゲット位置Ｐｒに接近する場合と比較して、より大きな後進推力に設定する。

一方、船速制御部２２Ａは、後進制御用の第１設定条件がＮ（Ｒ）であれば、すなわち、船舶がターゲット位置Ｐｒよりも外乱の到来側にあれば、スロットル指令値ＲをＰＢｆに設定する。

（船舶がｙ軸の正方向に移動する（外乱方向に沿って移動する）場合）
船舶がターゲット位置Ｐｒよりも制御開始位置Ｐ０側にあり、ターゲット位置Ｐｒから離隔する場合、船舶はｙ軸の正方向に移動しており、後進制御用の第２設定条件はＮｄｒである。

船速制御部２２Ａは、後進制御用の第１設定条件がＺＥ（Ｒ）であれば、スロットル指令値ＲをＺＥｓに設定する。ＺＥｓは、推力の停止に対応する。

船速制御部２２Ａは、後進制御用の第１設定条件がＰＳ（Ｒ）であれば、スロットル指令値ＲをＰＭｓｒに設定する。船速制御部２２Ａは、後進制御用の第１設定条件がＰＭ（Ｒ）であれば、スロットル指令値ＲをＰＢｓｒに設定する。船速制御部２２Ａは、後進制御用の第１設定条件がＰＢ（Ｒ）であれば、スロットル指令値ＲをＰＢＢｓｒに設定する。ここで、スロットル指令値Ｒは、ＰＭｓｒ＜ＰＢｓｒ＜ＰＢＢｓｒの関係である。

すなわち、船舶がターゲット位置Ｐｒから離隔する場合でも、船速制御部２２Ａは、船舶がターゲット位置Ｐｒの近傍であれば、推力の停止を設定する。そして、船速制御部２２Ａは、船舶がターゲット位置Ｐｒよりも制御開始位置Ｐ０側にある場合、誤差距離ｅＲが大きくなるほど、すなわち、船舶がターゲット位置Ｐｒから遠い程、より大きな後進推力に設定する。

ここで、スロットル指令値Ｒは、ＰＭｓｒ＞ＰＳｂｒ、ＰＢｓｒ＞ＰＭｂｒ、ＰＢＢｓｒ＞ＰＢｂｒである。したがって、船速制御部２２Ａは、後進制御用の第２設定条件がＮｄｒの場合はＺＥｄｒの場合と比較して、より大きな後進推力に設定する。すなわち、船速制御部２２Ａは、船舶がターゲット位置Ｐｒから離隔する場合は、ターゲット位置Ｐｒに対する船舶の接近速度が略０の場合、および、船舶がターゲット位置Ｐｒに接近する場合と比較して、より大きな後進推力に設定する。

一方、船速制御部２２Ａは、第１設定条件がＮ（Ｒ）であれば、すなわち、船舶がターゲット位置Ｐｒよりも外乱の到来側にあれば、前進制御に切り替える。

なお、船速制御部２２Ａは、上述の後進制御用の第１設定条件と後進制御用の第２設定条件とを組み合わせたルールで、スロットル指令値Ｒを設定してもよい。しかしながら、図１０（Ｂ）に示すように、誤差距離ｅＲに対するスロットル指令値Ｒを、線形補間によって設定すると、よりよい。船速制御部２２Ａで後進制御時に実行する線形補間は、上述の船速制御部２２で実行する線形補間と同様である。

（前進制御のとき）
前進制御のときには、図８、図９（Ｂ）に示すように、メイン制御部２１Ａは、ｙ軸に平行で、外乱に遠い側から近い側に向く方向を正方向として、前進制御用の誤差距離ｅＦを算出する。メイン制御部２１Ａは、ｙ軸に沿った自船位置Ｐとターゲット位置Ｐｆとの距離によって、誤差距離ｅＦを算出する。

また、前進制御のときには、船速制御部２２Ａは、ｙ軸上の各位置を、複数の区間Ｎ（Ｆ）、ＺＥ（Ｆ）、ＰＳ（Ｆ）、ＰＭ（Ｆ）、ＰＢ（Ｆ）に設定する。言い換えれば、船速制御部２２Ａは、誤差距離ｅＦとの入る複数の区間を、複数の区間Ｎ（Ｆ）、ＺＥ（Ｆ）、ＰＳ（Ｆ）、ＰＭ（Ｆ）、ＰＢ（Ｆ）に設定する。船速制御部２２Ａは、誤差距離ｅＦの小さい側（外乱の到来する側と反対側）から、区間Ｎ（Ｆ）、区間ＺＥ（Ｆ）、区間ＰＳ（Ｆ）、区間ＰＭ（Ｆ）、および、区間ＰＢ（Ｆ）を設定する。そして、区間Ｎ（Ｆ）、区間ＺＥ（Ｆ）、区間ＰＳ（Ｆ）、区間ＰＭ（Ｆ）、および、区間ＰＢ（Ｆ）は、誤差距離ｅＦの値を用いて定義される。

区間ＺＥ（Ｆ）は、ターゲット位置Ｐｆを中心とする距離Ｌｚｅの区間として設定される。区間Ｎ（Ｆ）は、ターゲット位置Ｐｆに対して外乱が到来する側と反対側の区間であり、区間ＰＳ（Ｆ）、区間ＰＭ（Ｆ）、および、区間ＰＢ（Ｆ）は、ターゲット位置Ｐｆに対して外乱が到来する側の区間である。

区間Ｎ（Ｆ）の近端（外乱が到来する側の端）は、区間ＺＥ（Ｆ）の遠端（外乱が到来する側と反対側の端）に接する。区間ＰＳ（Ｆ）、区間ＰＭ（Ｆ）、および、区間ＰＢ（Ｆ）は、ターゲット位置Ｐｆに近い側から、区間ＰＳ（Ｆ）、区間ＰＭ（Ｆ）、区間ＰＢ（Ｆ）の順に設定される。区間ＰＳ（Ｆ）の遠端は、区間ＺＥ（Ｒ）の近端に接している。区間ＰＳ（Ｆ）の近端は、区間ＰＭ（Ｆ）の遠端に接しており、区間ＰＭ（Ｆ）の近端は、区間ＰＢ（Ｆ）の遠端に接している。区間ＰＳ（Ｆ）の距離Ｌｐｓ、区間ＰＭ（Ｆ）の距離Ｌｐｍ、および、区間ＰＢ（Ｆ）の距離Ｌｐｂは、適宜設定されている。そして、例えば、区間ＺＥ（Ｆ）の距離Ｌｚｅは、区間Ｎ（Ｆ）の距離Ｌｎ、区間ＰＳ（Ｆ）の距離Ｌｐｓ、区間ＰＭ（Ｆ）の距離Ｌｐｍ、および、区間ＰＢ（Ｆ）の距離Ｌｐｂよりも短く設定される。

なお、具体的な一例として、区間ＰＳ（Ｆ）、区間ＰＭ（Ｆ）、および、区間ＰＢ（Ｆ）は、例えば、次に示すように設定される。区間ＰＳ（Ｆ）の近端および区間ＰＭ（Ｆ）の遠端は、ｙ軸方向において制御開始位置Ｐ０の位置にある。区間ＰＭ（Ｆ）の近端および区間ＰＢ（Ｆ）の遠端は、ｙ軸方向においてターゲット位置Ｐｒの位置にある。

また、前進制御のとき、船速制御部２２Ａは、誤差距離ｅＦの微分値の符号反転値から、接近速度−ΔｅＦを算出する。接近速度−ΔｅＦは、ｙ軸に平行な速度である。ターゲット位置Ｐｆに近づく場合（ｙ軸の正方向に移動する場合）が正値（−ΔｅＦ（＋））となり、ターゲット位置Ｐｆから遠ざかる場合（ｙ軸の負方向に移動する場合）が負値（−ΔｅＦ（−））となる。

船速制御部２２Ａは、誤差距離ｅＦに基づく前進制御用の第１設定条件と、接近速度−ΔｅＦに基づく前進制御用の第２設定条件との組合せに応じて、スロットル指令値Ｒを設定する。

前進制御用の第１設定条件は、誤差距離ｅＦと、複数の区間Ｎ（Ｆ）、ＺＥ（Ｆ）、ＰＳ（Ｆ）、ＰＭ（Ｆ）、ＰＢ（Ｆ）との関係によって決められる。

船速制御部２２Ａは、誤差距離ｅＦが区間Ｎ（Ｆ）内であれば、前進制御用の第１設定条件をＮ（Ｆ）にする。船速制御部２２Ａは、誤差距離ｅＦが区間ＺＥ（Ｆ）内であれば、前進制御用の第１設定条件をＺＥ（Ｆ）にする。同様に、船速制御部２２Ａは、誤差距離ｅＦがそれぞれ区間ＰＳ（Ｆ）内、区間ＰＭ（Ｆ）内、区間ＰＢ（Ｆ）内であれば、前進制御用の第１設定条件をＰＳ（Ｆ）、ＰＭ（Ｆ）、ＰＢ（Ｆ）にする。

前進制御用の第２設定条件は、接近速度−ΔｅＦが正値であるか、略０であるか、負値であるかによって決められる。

船速制御部２２Ａは、接近速度−ΔｅＦが略０、すなわち、ターゲット位置Ｐｆに対して船体９０が殆ど接近も離隔もしていなければ、前進制御用の第２設定条件をＺＥｄｆにする。ターゲット位置Ｐｆに対して船体９０が殆ど接近も離隔もしていないことの検出は、例えば、接近速度−ΔｅＦの絶対値に対して閾値を設定し、接近速度−ΔｅＦの絶対値がこの閾値以下であることを検出することで実現できる。

船速制御部２２Ａは、接近速度−ΔｅＦが正値であり、接近速度−ΔｅＦの絶対値がこの閾値を超えていれば、前進制御用の第２設定条件をＰｄｆにする。すなわち、船速制御部２２Ａは、船体９０がｙ軸の正方向に移動していれば（外乱方向に沿って移動していれば）、前進制御用の第２設定条件をＰｄｆにする。

船速制御部２２Ａは、接近速度−ΔｅＦが負値であり、接近速度−ΔｅＦの絶対値がこの閾値を超えていれば、前進制御用の第２設定条件をＮｄｆにする。すなわち、船速制御部２２Ａは、船体９０がｙ軸の負方向に移動していれば（外乱方向に対向して移動していれば）、前進制御用の第２設定条件をＮｄｆにする。

図１１（Ａ）は、前進制御時における設定条件の組合せ毎のスロットル指令値Ｒの設定の一例を示す表である。図１１（Ｂ）は、前進制御時におけるスロットル指令値Ｒのより具体的な設定例を示すグラフである。

船速制御部２２Ａは、図１１（Ａ）に示すように、誤差距離ｅＦに基づく前進制御用の第１設定条件と、接近速度−ΔｅＦに基づく前進制御用の第２設定条件との組合せに応じて、スロットル指令値Ｒを設定する。

（船舶がｙ軸の正方向に移動する（外乱方向に沿って移動する）場合）
船舶がターゲット位置Ｐｔよりも制御開始位置Ｐ０側にあり、ターゲット位置Ｐｔに接近する場合、船舶はｙ軸の正方向に移動しており、前進制御用の第２設定条件はＰｄｆである。

船速制御部２２Ａは、前進制御用の第１設定条件がＺＥ（Ｆ）、ＰＳ（Ｆ）、ＰＭ（Ｆ）であれば、スロットル指令値ＲをＺＥｓに設定する。ＺＥｓは、推力の停止に対応する。船速制御部２２Ａは、前進制御用の第１設定条件がＰＢ（Ｆ）であれば、スロットル指令値ＲをＰＢｓｆに設定する。

すなわち、船舶がターゲット位置Ｐｆに接近する場合、船速制御部２２Ａは、船舶がターゲット位置Ｐｆから大きく離れていなければ、推力の停止を設定する。そして、船速制御部２２Ａは、船舶がターゲット位置Ｐｆよりも制御開始位置Ｐ０側にあり、ターゲット位置Ｐｆから大きく離れていれば、例えば、船舶がターゲット位置Ｐｒよりも外乱の到来方向側にあれば、前進推力に設定する。

一方、船速制御部２２Ａは、前進制御用の第１設定条件がＮ（Ｆ）であれば、すなわち、船舶がターゲット位置Ｐｆよりも外乱の到来側と反対側にあれば、スロットル指令値ＲをＰＢｒに設定する。ＰＢｒは、前進シフトから後進シフトへの反転時のスロットル指令値であり、船舶の仕様等に応じて適宜設定されている。

（船舶がｙ軸方向に沿って殆ど移動していない場合（接近速度が略０の場合））
船舶がターゲット位置Ｐｆよりも制御開始位置Ｐ０側にあり、船舶のターゲット位置Ｐｆに対する接近速度が略０の場合、前進制御用の第２設定条件はＺＥｄｆである。

船速制御部２２Ａは、前進制御用の第１設定条件がＺＥ（Ｆ）、ＰＳ（Ｆ）、ＰＭ（Ｆ）であれば、スロットル指令値ＲをＺＥｓに設定する。ＺＥｓは、推力の停止に対応する。船速制御部２２Ａは、前進制御用の第１設定条件がＰＢ（Ｆ）であれば、スロットル指令値ＲをＰＢｂｆに設定する。ここで、スロットル指令値Ｒは、ＰＢｂｆ＞ＰＢｓｆの関係である。

すなわち、ターゲット位置Ｐｆに対する船舶の接近速度が略０の場合も、船速制御部２２Ａは、船舶がターゲット位置Ｐｆから大きく離れていなければ、推力の停止を設定する。そして、船速制御部２２Ａは、船舶がターゲット位置Ｐｆよりも制御開始位置Ｐ０側にあり、ターゲット位置Ｐｆから大きく離れていれば、例えば、船舶がターゲット位置Ｐｒよりも外乱の到来方向側にあれば、前進推力に設定する。この際、船速制御部２２Ａは、ターゲット位置Ｐｆに対する船舶の接近速度が略０の場合は、船舶がターゲット位置Ｐｆに接近する場合よりも、大きな前進推力を発生するように、スロットル指令値を設定する。

一方、船速制御部２２Ａは、前進制御用の第１設定条件がＮ（Ｆ）であれば、すなわち、船舶がターゲット位置Ｐｆよりも外乱の到来側と反対側にあれば、前進シフトから後進シフトに切り替え、スロットル指令値ＲをＰＢｒに設定する。

（船舶がｙ軸の負方向に移動する（外乱方向に対向して移動する）場合）
船舶がターゲット位置Ｐｆよりも制御開始位置Ｐ０側にあり、ターゲット位置Ｐｆから離隔する場合、船舶はｙ軸の負方向に移動しており、前進制御用の第２設定条件はＮｄｆである。

船速制御部２２Ａは、前進制御用の第１設定条件がＺＥ（Ｆ）、ＰＳ（Ｆ）、ＰＭ（Ｆ）であれば、スロットル指令値ＲをＺＥｓに設定する。ＺＥｓは、推力の停止に対応する。船速制御部２２Ａは、前進制御用の第１設定条件がＰＢ（Ｆ）であれば、スロットル指令値ＲをＰＢＢｓｆに設定する。ここで、スロットル指令値Ｒは、ＰＢＢｓｆ＞ＰＢｂｆの関係である。

すなわち、船舶がターゲット位置Ｐｆから離隔する場合でも、船速制御部２２Ａは、船舶がターゲット位置Ｐｆから大きく離れていなければ、推力の停止を設定する。そして、船速制御部２２Ａは、船舶がターゲット位置Ｐｆよりも制御開始位置Ｐ０側にあり、ターゲット位置Ｐｆから大きく離れていれば、例えば、船舶がターゲット位置Ｐｒよりも外乱の到来方向側にあれば、前進推力に設定する。この際、船速制御部２２Ａは、船舶がターゲット位置Ｐｆから離隔する場合は、ターゲット位置Ｐｆに対する船舶の接近速度が略０の場合および船舶がターゲット位置Ｐｆに接近する場合よりも、大きな前進推力を発生するように、スロットル指令値を設定する。

一方、船速制御部２２Ａは、前進制御用の第１設定条件がＮ（Ｆ）であれば、すなわち、船舶がターゲット位置Ｐｆよりも外乱の到来側と反対側にあれば、前進シフトから後進シフトに切り替え、スロットル指令値ＲをＰＢｒに設定する。

なお、船速制御部２２Ａは、上述の前進制御用の第１設定条件と前進制御用の第２設定条件とを組み合わせたルールで、スロットル指令値Ｒを設定してもよい。しかしながら、図１１（Ｂ）に示すように、誤差距離ｅＦに対するスロットル指令値Ｒを設定してもよい。この場合、誤差距離ｅＦが、区間ＰＢ（Ｆ）の中心位置に対応する距離よりも小さければ、船速制御部２２Ａは、前進制御用の第２設定条件の状態に係わらす、スロットル指令値をＺＥｓとする。一方、誤差距離ｅＦが、区間ＰＢ（Ｆ）の中心位置に対応する距離以上であれば、船速制御部２２Ａは、前進制御用の第２設定条件に応じた大きさのスロットル指令値を設定する。

このような制御を行うことによって、図９（Ａ）、図９（Ｂ）に示すように、船体は、外乱方位に略平行な方向において、ターゲット位置Ｐｒとターゲット位置Ｐｔとの間の区間に略定位する。すなわち、制御開始位置Ｐ０を定点制御のターゲット位置として、船体制御装置１０Ａは、定点制御のターゲット位置の近傍領域内に、船体９０を略保持できる。そして、船体制御装置１０Ａは、例えば、１軸１舵のような簡素な構成を用いて、このような定点保持を実現できる。

（船体制御方法）
上述の説明では、ＡＰ制御部２０Ａを複数の機能部に分けて定点保持用の制御を行う態様を示した。しかしながら、ＡＰ制御部２０Ａの機能をプログラム化して記憶しておき、演算処理装置によって、このプログラムを実行するようにしてもよい。この場合、例えば、図１２、図１３、図１４に示す船体制御方法を用いればよい。図１２は、第２の実施形態に係る船体制御方法を示すフローチャートである。図１３は、第２の実施形態に係る後進制御の一例を示すフローチャートである。図１４は、第２の実施形態に係る前進制御の一例を示すフローチャートである。なお、フローチャートに示す各処理の詳細は、上述の説明で容易に理解可能な範囲についての説明を省略する。また、以下では、演算処理装置を主体として説明する。

（メイン制御）
図１２に示すように、演算処理装置は、制御開始位置Ｐ０の設定を受け付ける（Ｓ２０１）。制御開始位置Ｐ０は、例えば、制御開始時点での自船位置Ｐによって設定される。

演算処理装置は、例えば、自船位置Ｐの平均移動方向を検出し、平均移動方向から外乱方位ψｄを取得する（Ｓ２０２）。演算処理装置は、外乱方位ψｄを用いて、制御用座標系を設定する（Ｓ２０３）。

この時点で、船体９０は、外乱によって流されているので、演算処理装置は、後進制御用のターゲット位置Ｐｒを用いた後進制御を実行する（Ｓ２０４）。後進制御の具体例は、図１３を用いて後述する。

演算処理装置は、第１切替条件を満たしていない間は（Ｓ２０５：ＮＯ）、後進制御を継続する（Ｓ２０４）。演算処理装置は、例えば、後進制御時において、ターゲット位置Ｐｒを通り制御用座標系のｙ軸に直交する直線（第１切替用境界線ＬＮ１）を、自船が制御開始位置Ｐ０側から外乱側に横切ったことを検出することで、第１切替条件を満したと判定する。演算処理装置は、自船が第１切替用境界線ＬＮ１を横切ったことは、誤差距離ｅＲの変化を観測することによって実現可能である。例えば、演算処理装置は、誤差距離ｅＲが正値から負値に変化したことから、自船が第１切替用境界線ＬＮ１を横切ったことを検出できる。

演算処理装置は、第１切替条件を満たすと（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、後進制御から前進制御に切り替え、前進制御を実行する（Ｓ２０６）。前進制御の具体例は、図１４を用いて後述する。

演算処理装置は、第２切替条件を満たしていない間は（Ｓ２０７：ＮＯ）、前進制御を継続する（Ｓ２０６）。演算処理装置は、例えば、前進制御時において、ターゲット位置Ｐｆを通り制御用座標系のｙ軸に直交する直線（第２切替用境界線ＬＮ２）を、自船が制御開始位置Ｐ０側から外乱と反対側に横切ったことを検出することで、第２切替条件を満したと判定する。演算処理装置は、自船が第２切替用境界線ＬＮ２を横切ったことは、誤差距離ｅＦの変化を観測することによって実現可能である。例えば、演算処理装置は、誤差距離ｅＦが正値から負値に変化したことから、自船が第２切替用境界線ＬＮ２を横切ったことを検出できる。

演算処理装置は、第２切替条件を満たすと（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、後進制御から前進制御に切り替え、前進制御を実行する（Ｓ２０４）。

以降、演算処理装置は、第１切替条件および第２切替条件を用いた判定結果に準じて、後進制御と前進制御とを切り替える。

（後進制御）
演算処理装置は、後進制御用のターゲット位置Ｐｒを設定する（Ｓ２４１）。

演算処理装置は、後進制御用のターゲット位置Ｐｒと自船位置Ｐとから、誤差距離ｅＲを算出する（Ｓ２４２）。誤差距離ｅＲは、後進制御用のターゲット位置Ｐｒと自船位置Ｐとのｙ軸方向に平行な離間距離で算出される。演算処理装置は、誤差距離ｅＲから接近速度−ΔｅＲを算出する（Ｓ２４３）。

演算処理装置は、第１切替条件を満たしていると（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、前進制御に切り替える。

演算処理装置は、第１切替条件を満たしておらず（Ｓ２０５：ＮＯ）、接近速度−ΔｅＲが正値であると（Ｓ２４４：「＋」）、後進制御用第１ルールを用いてスロットル指令値を設定する（Ｓ２４５）。後進制御用第１ルールは、上述の後進制御用の第２設定条件がＰｄｒの場合のルールである。

演算処理装置は、第１切替条件を満たしておらず（Ｓ２０５：ＮＯ）、接近速度−ΔｅＲが負値であると（Ｓ２４４：「−」）、後進制御用第２ルールを用いてスロットル指令値を設定する（Ｓ２４６）。後進制御用第２ルールは、上述の第２設定条件がＮｄｒの場合のルールである。

演算処理装置は、第１切替条件を満たしておらず（Ｓ２０５：ＮＯ）、接近速度−ΔｅＲが略０であると（Ｓ２４４：「０」）、後進制御用第３ルールを用いてスロットル指令値を設定する（Ｓ２４７）。後進制御用第３ルールは、上述の第２設定条件がＺＥｄｒの場合のルールである。

（前進制御）
演算処理装置は、前進制御用のターゲット位置Ｐｆを設定する（Ｓ２６１）。

演算処理装置は、前進制御用のターゲット位置Ｐｆと自船位置Ｐとから、誤差距離ｅＦを算出する（Ｓ２６２）。誤差距離ｅＦは、前進制御用のターゲット位置Ｐｆと自船位置Ｐとのｙ軸方向に平行な離間距離で算出される。演算処理装置は、誤差距離ｅＦから接近速度−ΔｅＦを算出する（Ｓ２６３）。

演算処理装置は、第２切替条件を満たしていると（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、後進制御に切り替える。

演算処理装置は、第２切替条件を満たしておらず（Ｓ２０７：ＮＯ）、接近速度−ΔｅＦが正値であると（Ｓ２６４：「＋」）、前進制御用第１ルールを用いてスロットル指令値を設定する（Ｓ２６５）。前進制御用第１ルールは、上述の前進制御用の第２設定条件がＰｄｆの場合のルールである。

演算処理装置は、第２切替条件を満たしておらず（Ｓ２０７：ＮＯ）、接近速度−ΔｅＦが負値であると（Ｓ２６４：「−」）、前進制御用第２ルールを用いてスロットル指令値を設定する（Ｓ２６６）。前進制御用第２ルールは、上述の第２設定条件がＮｄｆの場合のルールである。

演算処理装置は、第２切替条件を満たしておらず（Ｓ２０７：ＮＯ）、接近速度−ΔｅＦが略０であると（Ｓ２６４：「０」）、前進制御用第３ルールを用いてスロットル指令値を設定する（Ｓ２６７）。前進制御用第３ルールは、上述の第２設定条件がＺＥｄｆの場合のルールである。

（船体方位の補正）
船体制御装置１０Ａの構成では、後進制御から前進制御への切り替え時に、さらに、船体方位の補正を行うことができる。図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）、図１５（Ｃ）は、船体方位の補正の概念を示す図である。図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）、図１５（Ｃ）の順に状態変化して、船体方位は、補正される。なお、以下では、ＡＰ制御部２０Ａを制御の主体として、説明する。

図１５（Ａ）に示すように、ＡＰ制御部２０Ａは、第１切替条件を満たしたことを検出する。すなわち、ＡＰ制御部２０Ａは、船体９０（より具体的には例えば船体９０の制御用基準位置９００）が、後進制御によって制御開始位置Ｐ０側から第１切替用境界線ＬＮ１に達したことを検出する。具体的には、例えば、ＡＰ制御部２０Ａは、誤差距離ｅＲが区間ＺＥ内に入ったことから、第１切替用境界線ＬＮ１への到達を検出する。

このとき、ＡＰ制御部２０Ａは、スロットル指令値ＲをＺＥｓに設定する。すなわち、ＡＰ制御部２０Ａは、推力を停止させる。この際、推力が停止しても、船体９０は行脚によって、ターゲット位置Ｐｒよりも外乱側に流れる。

次に、図１５（Ｂ）に示すように、ＡＰ制御部２０Ａは、舵機９２に対して、転舵を指令する。具体的には、図１５（Ａ）および図１５（Ｂ）に示すように、ＡＰ制御部２０Ａは、舵機９２が外乱の到来方向に向く状態から逆方向に向く状態に変化ように舵角指令を設定する。例えば、ＡＰ制御部２０Ａは、誤差距離ｅＦが区間ＰＢ（Ｆ）に入ったタイミングで転舵を行う。この転舵によって、船体９０は転回する。

さらに、このタイミングで、図１５（Ｂ）に示すように、ＡＰ制御部２０Ａは、スロットル指令値Ｒとして、ＰＢＢｓｆを設定する。すなわち、ＡＰ制御部２０Ａは、このタイミングで、大きな前進推力を発生させる。これにより、船体９０の転回力はより強くなり、船体９０は、より大きく転回する。そして、船体９０の船尾方位と外乱方位とがより平行に近づくように、船体方位が制御される。

次に、図１５（Ｃ）に示すように、ＡＰ制御部２０Ａは、船体９０が、前進制御によって、制御開始位置Ｐ０側に向けて、第１切替用境界線ＬＮ１を横切ったことを検出する。具体的には、例えば、ＡＰ制御部２０Ａは、誤差距離ｅＦが区間ＰＢ（Ｆ）から出たことを検出する。

ＡＰ制御部２０Ａは、一時的に、スロットル指令値ＲをＺＥｓに設定する。すなわち、ＡＰ制御部２０Ａは、一時的に、推力を停止させる。

以降、ＡＰ制御部２０Ａは、上述の前進制御を行う。

このような制御を行うことによって、上述の定点保持の制御を行いながら、船体９０の船尾方向と外乱の到来方向とをより平行になるように補正することができる。そして、このように、船体９０の船尾方向と外乱の到来方向とをより平行できることによって、例えば、所望の船速になるように船速を精度良く制御でき、定点制御の性能は、向上する。

このような制御も、プログラム化して記憶しておき、演算処理装置でこのプログラムを実行することで実現できる。図１６は、船体方位の補正方法を示すフローチャートである。

図１６に示すように、演算処理装置は、第１切替条件を満たすことを検出すると（Ｓ３０１）、スロットル指令値ＲをＺＥｓに設定する（Ｓ３０２）。

演算処理装置は、誤差距離ｅＦが区間ＰＢ（Ｆ）に入るまでは（Ｓ３０３：ＮＯ）、スロットル指令値ＲをＺＥｓに設定する（Ｓ３０２）。

演算処理装置は、誤差距離ｅＦが区間ＰＢ（Ｆ）に入ると（Ｓ３０３：ＹＥＳ）、転舵の制御を行う（Ｓ３０４）。さらに、演算処理装置は、スロットル指令値ＲをＰＢＢｓｆに設定する（Ｓ３０５）。

演算処理装置は、誤差距離ｅＦが区間ＰＢ（Ｆ）から出るまで（Ｓ３０６：ＮＯ）、スロットル指令値ＲをＰＢＢｓｆに設定する（Ｓ３０５）。

演算処理装置は、誤差距離ｅＦが区間ＰＢ（Ｆ）から出ると（Ｓ３０６：ＹＥＳ）、一時的には、スロットル指令値ＲをＺＥｓに設定し（Ｓ３０７）、上述の前進制御を行う（Ｓ２０６）。

（制御用座標系の更新）
船体制御装置１０Ａの構成では、外乱方位の更新および制御用座標系の更新を行うことができる。図１７（Ａ）、図１７（Ｂ）は、外乱方位および制御座標系の更新状態を示す図である。なお、以下では、ＡＰ制御部２０Ａを制御の主体として、説明する。

図１７（Ａ）に示すように、船体９０は、外乱の到来方向（外乱方位）に略沿って流される。ＡＰ制御部２０Ａは、例えば、図１７（Ａ）に示すように、船体９０の制御用基準位置９００が、制御開始位置Ｐ０から所定距離（半径ｒ）にある円ＣＲｔの外形線に達するまでの自船位置Ｐの変化を観測する。ＡＰ制御部２０Ａは、自船位置Ｐの変化から、例えば、図１７（Ａ）に示すような平均移動方位φ０を算出する。

上述の定点制御における前進制御を行いながら、ＡＰ制御部２０Ａは、例えば所定の時間間隔で、平均移動方位を算出する。船体９０は、外乱によって、外乱方位に沿って流される力を受ける。したがって、平均移動方位と外乱方位とは、略平行であると定義できる。これにより、ＡＰ制御部２０Ａは、平均移動方位を用いて、外乱方位を算出することと同じ処理を行える。言い換えると、ＡＰ制御部２０Ａは、平均移動方位の変化を用いて、外乱方位の変化を検出できる。

そして、ＡＰ制御部２０Ａは、図１７（Ｂ）に示すように、平均移動方位φ０から変化した平均移動方位φ１を算出すると、平均移動方位φ１に応じて、外乱方位ψｄおよび制御用座標系を更新する。具体的には、ＡＰ制御部２０Ａは、平均移動方位φ１を外乱方位ψｄに設定する。ＡＰ制御部２０Ａは、外乱方位ψｄに平行なｙ１軸を設定し、制御開始位置Ｐ０を通りｙ１軸に直交するｘ１軸を設定する。すなわち、ＡＰ制御部２０Ａは、ｙ０軸とｘ０軸とから定義される制御用座標系を、ｙ１軸とｘ１軸とから定義される制御用座標系に更新する。

これにより、ＡＰ制御部２０Ａは、外乱方位に適応した制御用座標系を、適正に設定できる。したがって、船体制御装置１０Ａは、上述の定点制御を、より高精度に行うことができる。

このような制御も、プログラム化して記憶しておき、演算処理装置でこのプログラムを実行することで実現できる。図１８は、外乱方位および制御用座標系の更新方法を示すフローチャートである。

演算処理装置は、上述の定点制御の前進制御時において、自船位置Ｐを観測する（Ｓ４０１）。演算処理装置は、観測した自船位置Ｐの変化から、平均的移動方位を算出しする（Ｓ４０２）。演算処理装置は、平均移動方位を用いて、外乱方位および制御用座標系を更新する（Ｓ４０３）。

１０、１０Ａ：船体制御装置
２０、２０Ａ：ＡＰ制御部
２１、２１Ａ：メイン制御部
２２、２２Ａ：船速制御部
２３、２３Ａ：舵角制御部
２４：外乱方位算出部
３０：ＡＰ操作部
４０：センサ
５０：表示部
９０：船体
９１：推進力発生部
９２：舵機
１００：データ通信ネットワーク
１０１：本体
１０２：リモコンレバー
２００：操作レバー
２０１：操作状態検出部
２２１：誤差距離算出部
２２２：接近速度算出部
２２３：指令値設定部
２３１：ターゲット方位算出部
２３２：偏角算出部
２３３：舵角設定部
９００：制御用基準位置

Claims (20)

1. 定点保持のターゲット位置と自船位置との誤差距離を算出する誤差距離算出部と、
   前記ターゲット位置に対する自船の接近速度を算出する接近速度算出部と、
   前記誤差距離と前記接近速度との組合せに応じてスロットル指令値を設定する指令値設定部と、
   を備える、
   船体制御装置。
2. 請求項１に記載の船体制御装置であって、
   前記指令値設定部は、
   前記ターゲット位置を含む前記定点保持の目標範囲の内側区間および外側区間を設定し、
   前記誤差距離が前記内側区間であるか前記外側区間であるかによって、前記スロットル指令値の設定を異ならせる、
   船体制御装置。
3. 請求項２に記載の船体制御装置であって、
   前記指令値設定部は、
   前記誤差距離が前記内側区間であれば、前記スロットル指令値を、ゼロまたは設定可能な最低値に設定する、
   船体制御装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の船体制御装置であって、
   前記指令値設定部は、
   前記誤差距離が前記外側区間であれば、前記誤差距離が大きくなるほど、前記スロットル指令値を大きく設定する、
   船体制御装置。
5. 請求項３または請求項４に記載の船体制御装置であって、
   前記指令値設定部は、
   前記ターゲット位置と前記目標範囲の境界との距離と前記誤差距離とが同じであると、前記スロットル指令値を、前記ゼロまたは前記最低値に設定する、
   船体制御装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の船体制御装置であって、
   前記指令値設定部は、
   前記接近速度が、正値のときと負値のときとで、前記スロットル指令値の設定を異ならせる、
   船体制御装置。
7. 請求項６に記載の船体制御装置であって、
   前記指令値設定部は、
   前記正値のときのスロットル指令値を、前記負値のときのスロットル指令値よりも小さくする、
   船体制御装置。
8. 請求項６または請求項７に記載の船体制御装置であって、
   前記指令値設定部は、
   前記接近速度が、略０範囲にあるとき、前記正値のときおよび前記負値のときと、前記スロットル指令値の設定を異ならせる、
   船体制御装置。
9. 請求項１に記載の船体制御装置であって、
   前記自船に対する外乱方位を検出する外乱方位算出部と、
   前記外乱方位に平行な外乱方向軸に沿って外乱の到来方向に向かう第１制御と、前記外乱の到来方向から遠ざかる第２制御とを切り替える制御切替部と、を備え、
   前記指令値設定部は、
   前記第１制御と前記第２制御とで、前記スロットル指令値の設定を異ならせる、
   船体制御装置。
10. 請求項９に記載の船体制御装置であって、
    前記制御切替部は、
    前記ターゲット位置として、
    前記第１制御に用いる第１ターゲット位置を、制御開始位置に対して前記外乱側に設定し、
    前記第２制御に用いる第２ターゲット位置を、前記制御開始位置に対して前記外乱と反対側に設定し、
    前記指令値設定部は、
    前記接近速度における前記外乱方向軸に平行な成分を用い、
    前記第１制御と前記第２制御とで、前記接近速度の正方向を逆にする、
    船体制御装置。
11. 請求項１０に記載の船体制御装置であって、
    前記制御切替部は、
    前記第１ターゲット位置を通り前記外乱方向軸に直交する第１基準線に前記自船が達することで、前記第１制御から前記第２制御へ切り替え、
    前記第２ターゲット位置を通り前記外乱方向軸に直交する第２基準線に前記自船が達することで、前記第２制御から前記第１制御への切り替える、
    船体制御装置。
12. 請求項１１に記載の船体制御装置であって、
    舵角を設定する舵角設定部を備え、
    前記舵角設定部は、
    前記第１制御から前記第２制御への切り替えの際、前記外乱方位の方向に応じて転舵するように前記舵角を設定し、
    前記指令値設定部は、
    前記自船位置が前記第１基準線から前記外乱側に存在する間、前記外乱から離隔する方向に推進力を発生するように、前記スロットル指令値を設定する、
    船体制御装置。
13. 請求項９乃至請求項１２のいずれかに記載の船体制御装置であって、
    前記外乱方位算出部は、
    前記自船の平均移動方位から、前記外乱方位を算出し、順次更新する、
    船体制御装置。
14. 請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載の船体制御装置であって、
    前記自船の船体方位と、前記自船から前記ターゲット位置に向かうターゲット方位との偏角を算出する偏角算出部と、
    前記偏角の大きさを用いて舵角を設定する舵角設定部と、
    を備える、
    船体制御装置。
15. 定点保持のターゲット位置と自船位置との誤差距離を算出し、
    前記ターゲット位置に対する自船の接近速度を算出し、
    前記誤差距離と前記接近速度との組合せに応じてスロットル指令値を設定する、
    船体制御方法。
16. 請求項１５に記載の船体制御方法であって、
    前記ターゲット位置を含む前記定点保持の目標範囲の内側区間および外側区間を設定し、
    前記誤差距離が前記内側区間であるか前記外側区間であるかによって、前記スロットル指令値の設定を異ならせる、
    船体制御方法。
17. 請求項１５または請求項１６に記載の船体制御方法であって、
    前記接近速度が、正値のときと負値のときとで、前記スロットル指令値の設定を異ならせる、
    船体制御方法。
18. 定点保持のターゲット位置と自船位置との誤差距離を算出し、
    前記ターゲット位置に対する自船の接近速度を算出し、
    前記誤差距離と前記接近速度との組合せに応じてスロットル指令値を設定する、
    処理を、演算処理装置に実行させる船体制御プログラム。
19. 請求項１８に記載の船体制御プログラムであって、
    前記ターゲット位置を含む前記定点保持の目標範囲の内側区間および外側区間を設定し、
    前記誤差距離が前記内側区間であるか前記外側区間であるかによって、前記スロットル指令値の設定を異ならせる、
    処理を、演算処理装置に実行させる船体制御プログラム。
20. 請求項１８または請求項１９に記載の船体制御プログラムであって、
    前記接近速度が、正値のときと負値のときとで、前記スロットル指令値の設定を異ならせる、
    処理を、演算処理装置に実行させる船体制御プログラム。

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