JP2022501613A - 位置確認システム及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明はナビゲーションのための位置確認システム及び方法に関し、特に、しかしながら限定されるものではないが、海洋ナビゲーションに関する。本ナビゲーションのための位置確認システム及び方法は、乗物の上に取り付けられた参照ユニットと、当該参照ユニットと通信される携帯型の光学デバイスであって、それによって、乗物の位置を決めるために、乗物の船首などの方向に対する、観測される目標点の方角を測定するための感知手段を有する、携帯型の光学デバイスと、を含む。【選択図】図１

Description

本発明はナビゲーションのための位置確認システム及び方法（ａ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ）に関し、特に、しかしながら限定されるものではないが、海洋ナビゲーション（ｍａｒｉｔｉｍｅ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ）に関する。

現今では、多くの重要な器械がグローバル・ナビゲーション・サテライト・システム（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＧＮＳＳ））に依存している。自主的な地球空間的な位置確認及び時刻情報（ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｇｅｏ−ｓｐａｔｉａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ａｎｄ ｔｉｍｉｎｇ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を、地球全体の範囲で、グローバル・ポジショニング・システム（ＧＰＳ）を含む、電子的位置確認技術及び広範な電子的通信技術を用いて、ＧＮＳＳは提供している。

しかしながら、ＧＮＳＳは、混乱や干渉や、最悪のシナリオにおいては失敗に傷つきやすい。後者の場合には悲惨な結果が生じうる。

それゆえ、本発明の目的の１つは、ＧＮＳＳが動かない場合に機能を果たしうる、信頼性があり、かつ、回復力のあるシステムを提供することである。

海洋ナビゲーションにおいて、それ自体、衛星に基づくシステムではないシステムがある。確かに、テレストリアル・システム（ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ）は、海での安全を向上するために、ＧＮＳＳ及び他の地域的システムと一緒に、価値ある位置ナビゲーション及び時刻（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｉｍｉｎｇ（ＰＮＴ））情報を提供しうる。

海洋ナビゲーションにおいて用いられる陸上機材（ｇｒｏｕｎｄ−ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）の例として、観測された対象物の相対的方角（ｒｅｌａｔｉｖｅ ｂｅａｒｉｎｇｓ）を測定するための機械、いわゆる方位儀（ｐｅｌｏｒｕｓ）が挙げられる。コンパス（ｃｏｍｐａｓｓ）とは反対に、方位儀は、指示的性質を有せず、また、方位儀が設定される相対的方角にある。一般的に、方位儀は、ルーバー・ライン（ｔｈｅ ｌｕｂｂｅｒ′ｓ ｌｉｎｅ）（乗物の前方方向を指す線 − 慣習的に、運動方向 − そして、乗物の中心線に対応する）に対して０度に設定され用いられる。相対的方角は機器に取り付けられた、覗き板あるいは狙い板（ｖａｎｅｓ）によって典型的には観測される。それらは、例えば、適切な船首などの方向を加えて、本物のあるいは、磁気的方角に変換されうる。

しかしながら、方位儀に関する問題点は、方位儀のマニュアル操作あるいは手作業が、例えば一直線上に合っていないことによるエラーを誘引する可能性があることである。視差（ｐａｒａｌｌａｘ）を含む他のエラーは覗き板あるいは狙い板を通して観測される対象物に照準を合わせる時に誘引される可能性がある。

さらに、方位儀は、船舶（ａ ｖｅｓｓｅｌ）の上に固定的に位置されており、携帯可能ではない。十分に大きな乗物（ｖｅｈｉｃｌｅｓ）においては１個以上の方位儀が必要とされるので、これは制限となる。例えば、２個以上の方位儀が大きな船（ａ ｓｈｉｐ）に典型的には取り付けられており、好ましくは、船の左舷（ｔｈｅ ｐｏｒｔ）と右舷（ｔｈｅ ｓｔａｒｂｏａｒｄ）に１個ずつ取り付けられている。

さらに、方位儀は孤立した器械であり、それゆえ、船に搭載された他のシステムと統合することができない。また、方位儀は、乗物の位置を決めるために、従来の紙のナビゲーション用海図を必要とする。相対的方角を決める時に真のあるいは磁気のコンパスの磁針の自差（ｄｅｖｉａｔｉｏｎｓ）も考慮しつつ、紙の上で手作業によって相対的方位を描くプロセスは効率的ではなく、付加的誤差を導入するかも知れない。

それゆえ、本発明の１つの目的は、少なくとも、上記の問題点に注意するために使える、ナビゲーションのための、陸地に基づく位置確認システムあるいは方法を提供することである。

本発明は、乗物の上に取り付けられた参照ユニットと、当該参照ユニットと通信される携帯型の光学デバイスであって、それによって、乗物の位置を決めるために、乗物の船首などの方向に対する、観測される目標点の方角を測定するための感知手段を有する、携帯型の光学デバイスと、を含む。

本発明は１つ以上の光学デバイスを含むことができる。

本発明は、衛星に基づくシステムに依存せずに、乗物の速度、経路又は回転度合を含む重要なＰＮＴデータを決めるように構成されている。例えば目標点が船幅方向で広いモーメントを決める際に、あるいは、かなり遠方の目標点又は真横で離れた目標点を決めるために用いることができる、一対の相対的方角を決める際に、本システムは有用であろう。

本位置決めシステムは、電子ナビゲーション海図の上で乗物の位置を計算するための演算手段と、及び／又は電子ナビゲーション海図の上で乗物の位置を示す表示手段と、をさらに含む。

本システムは、乗物の進行方向に対する、当該光学デバイスによって得られる方角を引き出すマイクロプロセッサを含んでいてもよい。当該参照ユニット及び／又は当該光学デバイスは当該マイクロプロセッサを含んでいてもよい。

当該表示手段は、当該参照ユニット及び／又は当該光学デバイスの中に配置されていてもよいし、又は、当該参照ユニット及び／又は当該光学デバイスとリンクしていてもよい。当該表示手段は、スマートフォンやタブレット・コンピュータのような携帯可能なコンピュータ装置を含みうるモバイル・デバイスや独立したコンピュータの部分であってもよい。

好ましくは、当該表示手段は、通信リンク又は通信手段によって当該参照ユニットと通信されている。本発明の１つの実施態様においては、当該参照ユニットはコンピュータ・デバイスと物理的に接続されているが、他の連結手段を用いてもよい。

当該参照ユニットは、乗物のコンパス及び／又は電子海図表示及び情報システム（ａｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｈａｒｔ Ｄｉｓｐｌａｙ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ（ＥＣＤＩＳ））と接続されてもよい。好ましくは、ＥＣＤＩＳはＮＭＥＡ−０１８３及びＲＳ−２３２のような標準的インターフェース・プロトコルによっている。

当該方角は、好ましくは乗物の中あるいは上の光学デバイスを用いる観測者と目標点との間の照準線（ｌｉｎｅｓ ｏｆ ｓｉｇｈｔ）を示す線をもって、電子ナビゲーション海図の上に自動的に表示されてもよい。

当該方角は自動的にログインされ航海日誌に記録されてもよい。本発明のシステムは、照準を合わせることから算出される方角を自動的にログインし航海日誌に記録することが可能である。ペーパーレスの海図システムの一部であるので、レーダー平面図位置表示器（ｔｈｅ ｒａｄａｒ ｐｌａｎ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を用いて標準的方角（ｒｅｇｕｌａｒ ｂｅａｒｉｎｇｓ）が得られ、そして、標準的方角は時々刻々精査されたログあるいは航海日誌の記録へ変換される。これは、迅速で容易なログ・プロセスを許容しつつ、レーダーによって引き出されるログあるいは航海日誌の記録を優先的に補足し、またはとって代わることができる。さらに、これは、また位置のログあるいは航海日誌の記録に含まれるべき陸上の目印を特定することを許容する。

少なくとも３つの方角を得ることによって、好ましくは「コックド・ハット」法（“ｃｏｃｋｅｄ−ｈａｔ”ｍｅｔｈｏｄ）を用いて、乗物の位置を決めることができる。

相対的方角を適切に算出するために、参照ユニットは、好ましくは乗物の進行方向に固定的に一直線に合わせられている。当該参照ユニットは分離されたユニットであってもよく、すなわち、「ベース」・ユニットは乗物の前部に固定され、もし乗物が過度の運動及び／又は加速度を受けやすいならば、参照ユニットは取り除かれてはならない。参照ユニットは乗物の中の器械システムと一体であってもよい。

光学デバイスは参照ユニットと取り外し可能に接続されるように構成されていてもよいし、参照ユニットの中に、あるいは参照ユニットの上に配置されるように構成されてもよい。

光学デバイスは、通信手段、好ましくは無線リンク、によって参照ユニットと通信している移動可能なユニットである。例えば無線リンクや物理的リンク（有線リンク）を含む、他の適切な通信手段あるいはリンク手段を用いてもよい。

光学デバイスは好ましくは一対の双眼鏡（ａ ｐａｉｒ ｏｆ ｂｉｎｏｃｕｌａｒｓ）である。しかしながら、他のタイプの光学デバイスを用いてもよい。双眼鏡は暗い間や限られた視覚状況において用いることができる。距離測定器のカメラ（ｒａｎｇｅｆｉｎｄｅｒ ｃａｍｅｒａｓ）のような他の光学デバイスもまた用いることができる。これらのデバイスは方向測定や位置データを直接的に、かつ、効率的に得ることを可能にする。観測目標からの距離を測定する距離測定器は、レーザー、レーダー及び超音波の測距法（ｒａｎｇｅ ｆｉｎｄｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ）のような種々の方法や技術を用いている。直角三角計（ｔｒｉｇｏｎｏｍｅｔｒｙ）を用いた、距離を測定する、他の光学デバイス又は他の方法論（ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｉｅｓ）は、また、用いることができる。他の特別な測距方法を用いることができ、伝達時間（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｒａｖｅｌ ｔｉｍｅ）の測定を積極的に同期させることができる。

参照ユニットは、ドリフト問題（ｄｒｉｆｔ ｐｒｏｂｌｅｍｓ）を防ぐために、光学デバイスの感知手段と協働するように構成された１つの感知手段を含んでいてもよい。参照ユニットが光学デバイスに接続されている場合には、感知手段は同期されていてもよい。感知手段は、好ましくはジャイロスコープである、慣性センサであってもよい。他のセンサや複数のセンサの組み合わせも使用することができる。

少なくとも方角や関連した情報、例えば位置、ナビゲーション（航行）及び時刻の情報を示すために、好ましくは液晶ディスプレイである、表示手段を、参照ユニットは含んでいてもよい。

乗物の複数の位置を決定し追跡し、それによって、乗物の進路（ｃｏｕｒｓｅ）を決定するように、当該システムは構成されてもよい。

異なる機能又は方法を選択するために、タッチ・インターフェース、好ましくは接触手段、を参照ユニットがさらに含んでいてもよい。当該システムは、瞬間の方角（ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ｂｅａｒｉｎｇｓ）がリアル・タイムに表示される、「レーダー／ライブ」モード（ｒａｄａｒ／ｌｉｖｅ ｍｏｄｅ）を作動させるように設計されていてもよい。

参照ユニットがソフトウェアのアップデートに適合されるように、参照ユニットはプログラミング・ポートを持っていてもよい。

好ましくは、乗物のバッテリ又は乗物の電気システムである、乗物の電源ユニットによって参照ユニットは電力供給されていてもよい。

本発明は、また、乗物の船首などの方向に対する、視覚的に観測された目標の方角を得る方法も提供し、当該方法は、（ステップ１） 上記のシステムを提供すること、（ステップ２） 携帯型の光学デバイスを用いて目標点を一直線上に並べること、（ステップ３） 人間−機械インターフェースを通じて方角を得ること、（ステップ４） 電子ナビゲーション海図の上に方角を自動的に演算し表示すること、（ステップ５） 好ましくは、「コックド・ハット」法を用いて、乗物の位置を決めること、を含む、

人間−機械インターフェースはボタン・スイッチを押されていてもよい。当該用語は、視覚又は聴覚及び／又は多数の感覚の相互作用を含んでもよい。

当該方法は、１つ以上の方角、好ましくは少なくとも３つの方角、を得ることをさらに含んでもよい。

当該方法は、乗物の進路、速度又は目標点から乗物までの距離のような付加的な情報を決め追跡することをさらに含んでもよい。この情報は、表示手段の上に表示されてもよく、好ましくは電子ナビゲーション海図の上に表示されてもよい。

視覚的ナビゲーションの援助、他の乗物及び他のナビゲーションの特徴を窓の外で探すことは死活にかかわることを一般的に気付いているが、本発明の１つの目的は安全性を増大させることである。

本システム又は本方法は、光学デバイスが取り外し可能に接続され、あるいは取り付けられている、参照ユニット（基本ユニット）を必ずしも必要とすることなく、乗物の方角の参照を光学デバイスに遠隔的に送信し放送する可能性を提供している。広範囲を移動するユニットと参照ユニット（ａ ｒｏａｍｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｕｎｉｔ）の組み合わせは、少なくとも従来の装置に比べ、はるかに持ち運びしやすく、効率的である。乗物の上に取り付けられるべき、１つ以上を必要とすることなく、乗物の異なる場所において行われる複数の測定を１つの持ち運び可能な光学デバイスによって可能とする。このことは、例えば船舶のような大きな乗物において、特に有利である。典型的には、従来の方位儀に関連する、不正確な手作業によってセッティングや照準合わせに起因するエラーがまた避けられる。乗物の位置を決めるために、紙のナビゲーション海図に測定した方角を描くエラーもこれは含んでいる。

本発明によって得られる利点の数が多いことをいわゆる当業者は理解するであろう。例えば、当該システムや方法は、地球的位置決めシステム（ＧＰＳ）のような地球的ナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ）を必要としないで、機能し、設け、使用することは比較的単純である。乗物の位置は、自動的に、また、より効率的に、（そして環境に優しいやりかたで）決めることができる。異なる測定は、ナビゲーションの間にリアル・タイムに行われ、乗物の位置は、望む時に、ナビゲーション海図の上に表示され探知されうる。電子ナビゲーション海図の上に方角を表示する能力を有しているので、もし必要であれば、従来の編集が可能である。また、他のナビゲーションデータとの相互の参照も可能である。

当該システム又は方法は、バック・アップを用いるのを容易にし、海上又は陸上の見分けができる地理的標識によって、乗物の位置を確認するのを容易にするように設計されている。方位儀から得られる方角を記憶し、磁北偏差（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｖａｒｉａｔｉｏｎ）を考慮し、そして、得られた方角を海図に描くことの代わりに、このシステムは、自動的で効率的な方法で、かつ、紙を用いることなく、行われる、すべてのステップを可能とする。

本発明の位置決めシステムは視覚ナビゲーションに基づいており、ＧＮＳＳに依存していない。本発明の位置決めシステムは、衛星に基づくよりもむしろ地表に基づき、それゆえ、例えば、どのような理由であれ、ＧＰＳ停止の際に、使用されるように、基本的に設計されている。本発明によれば、方位儀に比べて高められた携帯性と自動化を可能とし、しかも、リアル・タイム又はリアル・タイムに近い性能も提供する。当該システムは、艦上の装置やシステム（例えばＥＣＤＩＳ）と（完全な）一体化の接続性と可能性を許容する。

地球的ナビゲーションシステムに頼らない視覚的システムが求められていること、及び容易に回復できるＰＮＴシステムが規則の事項の記録を提供するのに望ましいこと、といった一般的認識を本発明の位置決めシステムは向上させる。

ランド・マーク又は他の乗物に対する相対的な方角の線を描くことは、規則によって求められる、人間の介在の顕著な記録を作成するので、重要である。

例えば捜索や救助の作業の間に必要な状況において、多くの乗物の位置を突き止めるために通信された方角が蓄積され、通信されるのが可能であれば、この予備のシステムは大変に有益であることもまた評価されるであろう。

当該光学デバイスは携帯可能である。そして、このシステムを用いる利用者が乗物の中の望みの地点に当該光学デバイスを持って行き、単にボタンを押すことによって、相対的な方角が自動的に電子ナビケーション海図の上に表示されるので、これは、従来の固定された機器及び衛星に基づいたシステムに比べて、明白に有利である。乗物の位置は、少なくとも２回、この測定を繰り返すことによって、決められる。だから、このような視覚に基づくシステムは使いやすく、また、この携帯性とほぼリアル・タイムの自動的表示機能のため、もし必要であれば、価値ある予備のシステムとなる。

用語の定義
「乗物（ｖｅｈｉｃｌｅ）」は陸上、空中又は海上で人間又は物を運ぶ、いずれかの手段を含む。

「目標点（ｔａｒｇｅｔ ｐｏｉｎｔｓ）」は物理的な目標又は陸上の目印となるものであり、灯台、ブイ（浮標）、航路標識、昼標（ｄａｙ ｂｅａｃｏｎｓ）等を含む。

「乗物の船首などの方角（ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ’ｓ ｈｅａｄｉｎｇ）」は、好ましくは乗物の先端あるいは船首が向いている方向であり、もし乗物が前進しているならば、一般的に運動方向である。「乗物の船首などの方角」はゼロ度を示す、乗物の中心線と一直線上にあり、それゆえ、それから相対的方角が測定される、ゼロ点（ｔｈｅ ｚｅｒｏ−ｐｏｉｎｔ）である。

「方角（ａ ｂｅａｒｉｎｇ）」は目標点がある方向として定義される。「目標物の相対的方角（ａ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｏｆ ａｎ ｏｂｊｅｃｔ）」は乗物の船首などの方角と乗物から目標物までの照準を合わせた線との間の観測点での角度である。

「相対的方角」は、適切なヘディングを加えることによって、真の方角（ｔｒｕｅ ｂｅａｒｉｎｇｓ）や磁気の方角（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｂｅａｒｉｎｇｓ）などに変換することができる。もし「真のヘッディング（ｔｈｅ ｔｒｕｅ ｈｅａｄｉｎｇ）」がルーバー・ラインにセットされているならば、真の方角は直接に観測される。同様に、もし磁石の方角がルーバー・ラインなどにセットされていれば、磁石の方角（ｃｏｍｐａｓｓ ｂｅａｒｉｎｇｓ）は観測されうる。しかしながら、もし正確な結果が得られなければならないか、あるいは、測定結果に修正が適用されなければならないならば、参照ユニットがセットされる乗物の方角に乗物はあらねばならない。

「進路（ｃｏｕｒｓｅ）」は１点から他の１点への乗物の「航路（ａ ｒｏｕｔｅ）」であると定義される。

「電子海図表示及び情報システム（ａｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｈａｒｔ Ｄｉｓｐｌａｙ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ（ＥＣＤＩＳ））」は紙の海事の海図の代わりとして国際海事協会（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍａｒｉｔｉｍｅ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ （ＩＭＯ））の規則に適合した海事ナビゲーションのために用いられる地理情報システムである。

ＥＮＣは、ＥＣＤＩＳとともに用いられる、英国国立水路局（ａ ｎａｔｉｏｎａｌ ｈｙｄｒｏｇｒａｐｈｉｃ ｏｆｆｉｃｅ）によって作成された、公的データベースである。

以下に、本発明の実施態様について、添付の図面を参照して、単に例として、説明する。
本発明に係る、組み立てられた構成としての、位置決めシステム又はデバイスの実施態様の斜視図である。 本発明に係る位置決めシステム又はデバイスの参照ユニットの実施態様の斜視図である。 本発明に係る位置決めシステムの光学デバイスの実施態様の斜視図である。 本発明の実施態様における参照ユニットと光学デバイスの構成部分を表すダイアグラムである。 本発明の実施態様に係る「コックド・ハット」法によって、１つの乗物（この件においては船舶）の１つの位置を決める、電子ナビゲーション海図の概略図である。 本発明の実施態様によって、１つの乗物（船舶）の２つの位置を決める、電子ナビゲーション海図の概略図である。 本発明の実施態様に係る「レーダー／ライブ」モードで、位置決めシステムが動作している、電子ナビゲーション海図の概略図である。

図面の詳細な説明
図１は本発明に係る、組み立てられた構成としての、位置決めシステム又はデバイス１００の実施態様の斜視図を示す。位置決めシステムは、乗物の上の適切な場所に位置する、参照ユニット１０を含む。参照ユニットは、この実施態様においては、光学デバイス２０がその上に配置される基部であるように、基部を兼ねうる。この実施態様における光学デバイスは双眼鏡ユニットである。いかなる従来の光学デバイスは、適切な変更を加えて、使用のために、採用されうる。

図２は参照ユニット１０を単独に示している。参照ユニットは、乗物の船首などの方角に向いて固定されており、相対的方角は適切に計算され、また、乗物が過度の運動や加速度を受ける場合に、参照ユニットは移動されることはない。不図示の留め具（ｆａｓｔｅｎｅｒｓ）のような適切な固定手段は、参照ユニットを乗物に固定するために用いることができる。

一対の、あるいは片方の双眼鏡（ｂｉｎｏｃｕｌａｒｓ／ｂｉｎｏｃｕｌａｒ）のユニットが参照ユニットの上に、取り外し可能に配置され、かつ、再充電及び同期のためにコネクタ手段１５を通して参照ユニットの上に接続されるように、参照ユニットは設計されている。オン・フック（ｏｎ−ｈｏｏｋ）の時に、双眼鏡ユニットが参照ユニットの上に適切に載せられるような形状をしている（曲面１４を参照）。

好ましいが、限定的ではないものの、液晶ディスプレイ（ＬＥＤ）のような表示手段を参照ユニット１０は含み、液晶ディスプレイの上に方角測定情報や他の関連する情報が表示されてもよい。当該システムの複数の機能を制御するために、この実施態様では４個あるが、タッチ・パッド１６に接続されたタッチ・センサ・システムを参照ユニット１０は、また、含んでいる。例えば、適切なタッチ・パッドを押すことによって、「レーダー／ライブ」モードのオプションが選択され、あるいは、選択取り消されれる。例えば、ユーザーが測定するのを可能にするオプションやユーザーが明るさのレベルを含む、他のオプションも利用可能である。光学デバイスが適切に接続されているか否か及びバッテリの状態を示す発光ダイオード（ＬＥＤ）をも参照ユニットは有してもよい。

図３は双眼鏡ユニットを含む光学デバイス２０を示している。双眼鏡は、丸みを有する角及び隅を持った先細りしたほぼ立方体の形状の本体２１を含んでいる。本体の底壁が双眼鏡の上部に隣接するように本体は双眼鏡の上に構成されている。双眼鏡によって観測された目標点への相対的方角を得るために押される、照準合わせ用のプッシュ・ボタン・スイッチ２２をも本体２１は含んでいる。好ましくは、２個のボタン・スイッチ２２が、それぞれ、本体の側壁に位置し、図１及び図３に示すように、指の先が少なくとも部分的に収容されるように、それぞれ、取り囲まれている。因習的に、これによって、左利きのユーザー及び右利きのユーザーは適切な指でボタンを押すことによって測定を行うことができ、同様に、（ユーザーが双眼鏡を用いて監視している時に）照準を合わせないボタンを押すように指が案内される。（図１から図３までには示されていないが、）（後で説明されるように、）同期及び再充電の目的で参照ユニットへつながるコネクタ２５も本体２１は含んでいる。ＬＥＤ２３及び／又は音によって、方角が測定されたことを、視覚的及び／又は音響的に確認される。例えば、視覚、聴覚又は複数の感覚の相互作用によって、触覚及び視覚とは違った人間―機械インターフェース（ＨＭＩ）を用いて、もちろん、当該システム／デバイス１００は方角を入力する他の手段を有していてもよい。当該システムが相対的方角を得て航海日誌に記録したこと及び当該システムが相対的方角を電子的海図ディスプレイに表示したことを確認する、１つ又は２つ以上のフィードバックを受けるための他の手段（例えば、聴覚、視覚及び／又は触覚の手段）があってもよい。電力が使い尽くされている状況や情報が成功裏に通過しない、携帯型の光学デバイスから参照ユニットへの無線リンクの障害もある。このような環境において、照準合わせを確かめる、確認音（例えばビープ）は役に立つ。もし電子範囲ラインＥＢＬ（方角電子ライン）（ａｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｒａｎｇｅ Ｌｉｎｅ ＥＢＬ（ｂｅａｒｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｌｉｎｅ））が成功裏に電子海図システム（ＥＣＳ）に伝達されるならば、要求として、確認音は携帯型の光学デバイスから聞こえる。

参照ユニット１０及び／又は本体２１はモールド材料（例えば射出モールド材料）又は３Ｄプリント材料で形成されてもよい。

図４は、本発明の１つの実施態様である参照ユニット及び光学デバイスの構成要素を表わすブロック・ダイアグラムである。

相対的方角を決めるために、（参照ユニットに位置する）第２のジャイロスコープ・モジュール１６と協働する、第１のジャイロスコープ２６を光学デバイスの本体２１は含んでいる。光学デバイスが本体ユニットと接続されている（「オン・フック」状態の）時に、ドリフト問題を避けるため、複数のジャイロスコープは同期されており、そのため測定の精度を向上させている。ジャイロスコープ・モジュール１６は、３軸ＭＥＭＳモーション・プロセッシング・ジャイロ（ａ ｔｈｒｅｅ−ａｘｉｓ ＭＥＭＳ ｍｏｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｇｙｒｏ）であるが、完全な３軸角度率測定システムである。このモジュールは、商業的に入手可能であるが、運動検知及び位置検知に適しており、特に３Ｄの姿勢及び進行方向参照システム（Ａｔｔｉｔｕｄｅ ａｎｄ Ｈｅａｄｉｎｇ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ （ＡＨＲＳ））、垂直参照ユニット（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｕｎｉｔ（ＶＲＵ））及び慣性測定ユニット（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ（ＩＭＵ））を完全に備えている。ジャイロスコープ及び加速度計を、限定するものではないが、含む慣性測定センサとのいかなる組み合わせを本発明は含むと理解されたい。

参照ユニット１０の基板（ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒ）は、ＲＦモジュールによって受信される無線信号を演算・処理するために構成されているマイクロコントローラ・ユニット（ＭＣＵ）１４を含んでいる、光学デバイスと参照ユニットは、無線によって、あるいは、物理的リンク／ワイヤによって通信されてもよいが、物理的リンク／ワイヤは、システムの携帯性に関する束縛により、理想的ではないであろう。

マイクロコントローラ・ユニットは、メモリ及びプログラム可能な入力／出力の周辺装置とともに、１つ又は２つ以上のＣＰＵ（プロセッサ・コア）を含んでいる。ＬＣＤディスプレイ１１及びタッチ・インターフェース１２もまたＭＣＵ１４に接続されている。測定された方角を得るＭＣＵ２４も光学デバイスは有している。

電源ユニット（ＰＳＵ）用の少しの接続及び英国国立海事電子協会（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｍａｒｉｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）（ＮＭＥＡ）の基準と互換性のあるインターフェースを備えて当該システムは容易に取り付けられる。乗物のコンパスと及びＥＣＤＩＳと接続するために、スタンダード・インターフェース・プロトコルズ・インター・アリアＮＭＥＡ−０１８３及びＲＳ−２３２（ｓｔａｎｄａｒｄ ｉｎｔｅｒｆａｃｉｎｇ ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｉｎｔｅｒ ａｌｉａ ＮＭＥＡ−０１８３ ａｎｄ ＲＳ−２３２）を参照ユニットは用いることができる。

コネクタ１５及び２５（図２及び図４参照）を通して、ＰＳＵによって、光学デバイスが再充電必要となる前に、何度も参照ユニットから光学ユニット（例えば双眼鏡）は取り外して使用されることが可能である。双眼鏡ユニットがオン・フック状態に置かれている時は、２つのユニットは接続されている。オン・フック状態である間には、光学デバイスは再充電されるとともに、ドリフト問題を避けるため、参照ユニットのジャイロスコープは同期されている。光学デバイスのバッテリをフル充電するのにできるだけ短い時間を要するのが望ましい。オン・フック状態である間には、現在セットされているモードがクリアされ、そして海図上に描かれているラインがクリアされるように本システムは構成されている。

例えばＧＮＳＳの故障の場合や、第２に、孤立した時間の参照の場合に、バック・アップの手段も提供されている。１日につき１秒（典型的には、１週間につき数秒）以上の安全性を持った電源に裏付けられたハードウエア時間の参照が求められるであろう。初期に（すなわちスイッチをオンにした時に）、システムはＧＮＳＳに基づいた時刻に自動的にセットされ、そして、稼働時に電子海図システムに自動的に接続されうる。

もし大きな不一致（例えば５秒以上）が検知されたならば、警告が（好ましくは電子海図システム上に）出される。明らかに、これはＧＮＳＳのような同一の安定性ではないが、小さな修正が１日につき１回、自動的に行われる。もし大きな不一致が生じると、本システムについての問題を表示するか、ＧＮＳＳに由来する時刻信号についての問題であろうが、乗組員の注意をもたらし、信号の悪意ある、ごまかしが表示されるであろう。

参照ユニットとリンクされているパーソナル・コンピュータによって、情報はＭＣＵ１４で演算・処理され、電子ナビゲーション海図（ＥＮＣ）の上に表示される。使用されてきた海図アプリケーションは公開されたＣＰＭソフトウェアであり、信頼性のある海図表示及び計画として、理由ある評判を有している。しかし、他の異なるアプリケーションをもちろん考慮することができる。他の表示手段は、この情報を表示するために用いることができる。しかしながら、得られた方角は、参照ユニットのＬＣＤ１１の上に視覚的に表示されうる。これらのデータは、また、及び／又は選択的に異なった方法で、例えば、音響的形式などで、アウトプットされうる。ユーザーはこれらの測定を従来のように考え、電子ナビゲーション海図を必要とせずに、紙のナビゲーション海図の上に物理的なラインを引くことができる。

ソフトウェアのアップデートのために、プログラミング・ポート又はインターフェースが参照ユニットの背面パネルに取り付けられてもよい。分離しているプログラミング・ユニットは、プログラミング・ポートにプラグ接続されることができ、単にボタンを１回押すだけで、アップデートされたファームウェアが参照ユニットの中にアップロードされる。メンテナンス担当者がファームウェアをアップロードしたり、通常の運用の間には使用されることのないセッティングをしたり、ドリフト問題を解決するために修正したりするために、プログラミング・ユニットは従来使用されうる。

図５は「コックド・ハット」法によって、乗物（この実施態様では船舶）の位置が決められるＥＮＣの概略図である。注意すべき点は、本発明がＥＮＣの上で追跡することができ、ＥＰＦＳから追跡されるのではないことである。図５で示されている船舶の位置を得るために、次のステップを実行する必要がある。すなわち、（１）光学デバイス２０を取り上げること、（２）海図に表示され知られている目標点を準備し確保すること、（３）複数のボタン２２のいずれかを押すこと。本システムは船舶の船首などの方角に対応するラインをＥＮＣの上に自動的に表示する。船舶のコックド・ハット位置を決めるためには、あと２回の方角測定を得るため、上記の複数のステップを繰り返す必要がある。そして、コックド・ハットの上方を空中停止し、その上に印（例えば三角形）を落とす必要がある。多くの通路点や観点が配置されているナビゲーション海図には、海図にこれらの観点が視覚表示されている方角によって見分けられる位置にこれら通路点や観点は対応し、船舶の進路が容易に見分けられるように方角ラインを明確にする必要はない。

電子ナビゲーション海図ＥＮＣにはユーザーが取った照準合わせラインが表示されなければならない。必要であれば、これらのラインは意図する目標を通るようにドラッグされることができ、それらがすべて所定の場所にある時に、将来の参照のために、正しい位置が海図の上に定まった点にドロップされることができる。択一的に、方角ラインは簡単に消去されることができ、そして、新しい方角がこれらの代わりにとられることができる。光学デバイス２０によって目標が照準合わせされ、ボタン２２が押されると、その方角はＥＣＤＩＳに送信され、海図アプリケーションが照準合わせラインを表示する。さらに多くの目標点が観測される場合には、明確にするため、これらの照準合わせされたラインを異なった色で、ＥＣＤＩＳは表示する。もしこれらのラインが海図に見分けられる、意図するランド・マークを通過しない場合に、海図に見分けられる目標を正確に、そのラインが通るように、ユーザーはそのラインを手作業で変えることができ、または、択一的に、もしラインが悪いならば、そのラインは消去されることができ、そして、必要ならば、新しい方角測定が行われる。

例えば、図６に示されているように、目印をつけられた位置を追跡することによって、乗物の航路及び他の関連する情報を本システムは決めることができる。

タッチ・パッド１２を押すことによって選択することができる、「レーダー」モードを本システムは有している。このモードによって、見分けられる特徴的な目標を簡単に助けるように、本システムは設計されている。すなわち、双眼鏡ユニットから得られる現在の方角は海図の上に一本のラインとして表示され、そして、目標がナビゲーション海図の上のどこにあるかを見分けるのを助ける（図７参照）。

上記のように、参照ユニット１０は４個のタッチ・パッド及び／又はタッチ・ボタン１２を有している。双眼鏡が置き戻され、「オン・フック」状態にあるときに取り消される、「レーダー」オプションをあるパッドは制御している。他の１個のパッドは「オフ・フック」状態を作動させ、相対的方角を取るのを許可する。双眼鏡ユニットの照準合わせボタン２２が押されると、参照ユニットのディスプレイ１１の上に相対的方角が示されるが、照準合わせラインは海図アプリケーションに送信されない。他の特徴は他の２個のタッチ・パッドに関係付けられている。

特別の実施態様に関連して記載された、いずれの特徴は、他の実施態様と組み合わせて新たな特徴となることを理解していただきたい。

１０ 参照ユニット
１１ ＬＣＤディスプレイ
１２ タッチ・インターフェース
１４ マイクロコントローラ・ユニット（ＭＣＵ）
１５ コネクタ
１６ タッチ・パッド
２０ 光学デバイス
２１ 本体
２２ ボタン・スイッチ
２３ ＬＥＤ
２５ コネクタ
２６ 第１のジャイロスコープ
１００ 位置決めシステム又はデバイス

Claims (21)

1. 乗物の上に取り付けられた参照ユニットと、
   当該参照ユニットと通信される携帯型の光学デバイスであって、それによって、乗物の位置を決めるために、乗物の船首などの方向に対する、観測される目標点の方角を測定するための感知手段を有する、携帯型の光学デバイスと、
   を含むナビゲーションのための位置確認システム。
2. 電子ナビゲーション海図の上で乗物の位置を計算するための演算手段と、
   電子ナビゲーション海図の上で乗物の位置を示す表示手段と、
   を、さらに、含む請求項１に記載の位置確認システム。
3. 方角が自動的に電子ナビゲーション海図の上に表示される請求項１又は２に記載の位置確認システム。
4. 方角が自動的に航海日誌に記録される請求項１から３までのいずれか１つに記載の位置確認システム。
5. 少なくとも３つの方角を得ることによって、乗物の位置が決められる請求項１から４までのいずれか１つに記載の位置確認システム。
6. 参照ユニットが、乗物の船首などの方向に一直線に合わされて固定されている請求項１から５までのいずれか１つに記載の位置確認システム。
7. 光学デバイスが参照ユニットと取り外し可能に取り付けられるように構成されている請求項１から６までのいずれか１つに記載の位置確認システム。
8. 光学デバイスが、通信手段、好ましくは無線リンク、によって参照ユニットと通信している移動可能なユニットである請求項１から７までのいずれか１つに記載の位置確認システム。
9. 光学デバイスが一対の双眼鏡を含んでいる請求項１から８までのいずれか１つに記載の位置確認システム。
10. ドリフト問題を防止するために、光学デバイスの感知手段と協働するように構成された感知手段を参照ユニットが含んでいる請求項１から９までのいずれか１つに記載の位置確認システム。
11. 感知手段が慣性センサ、好ましくはジャイロスコープ、である請求項１から１０までのいずれか１つに記載の位置確認システム。
12. 少なくとも方角と他の関連した情報とを示す表示手段を参照ユニットが含んでいる請求項１から１１までのいずれか１つに記載の位置確認システム。
13. 乗物の進路が決められるために、乗物の複数の位置を決め、追跡するように構成されている請求項１から１２までのいずれか１つに記載の位置確認システム。
14. 異なる機能を選択するために、タッチ・インターフェース、好ましくは接触手段、を参照ユニットがさらに含んでいる請求項１から１３までのいずれか１つに記載の位置確認システム。
15. ソフトウェアの更新のために、参照ユニットに取り付けられたプログラミング・ポートを含む請求項１から１４までのいずれか１つに記載の位置確認システム。
16. 瞬時の方角がリアル・タイムに表示される、「レーダー／ライブ」モードを作動するようにシステムが設計されている請求項１から１５までのいずれか１つに記載の位置確認システム。
17. 乗物から電力を供給する電源ユニットによって参照ユニットが電力供給されている請求項１から１６までのいずれか１つに記載の位置確認システム。
18. （ステップ１） 請求項１から１７までのいずれか１つに記載のシステムを提供すること、
    （ステップ２） 携帯型の光学デバイスによって目標点を確保すること、
    （ステップ３） 人間−機械インターフェースを通じて方角を得ること、
    （ステップ４） 電子ナビゲーション海図の上に方角を自動的に演算し表示すること、
    （ステップ５） 好ましくは、「コックド・ハット」法を用いて、乗物の位置を決めること、
    を含む、乗物の船首などの方向に対する、視覚的に観測された目標の方角を得る方法。
19. １つ以上の方角、好ましくは少なくとも３つの方角、を得ることをさらに含む請求項１８に記載の方法。
20. 進路、速度又は目標点から乗物までの距離のような付加的な情報を決め追跡することをさらに含む請求項１８又は１９に記載の方法。
21. 方角を得るステップがボタン・スイッチを押すことによって始まる請求項１８に記載の方法。

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