JP2023156777A - 航行体の自動運転装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特定の区域への航行体の侵入を抑制することが可能な航行体の自動運転装置を提供することを課題とする。【解決手段】航行体の周辺環境を取得する取得部と、前記航行体の周辺環境に基づいて、１つ以上の航路を定める航路設定部と、前記１つ以上の航路のうちから、前記航行体の航路を選択する航路選択部と、前記選択された航路に基づいて前記航行体を運転する運転部と、を具備する航行体の自動運転装置。【選択図】図３

Description

本発明は航行体の自動運転装置に関する。

養殖場および海水浴場など特定の区域への、航行体の侵入を抑制することが求められる。航行体に対してブイから音声で警告する技術が開発されている（例えば特許文献１など）。

特開２００４－３４５４３４号公報

しかし騒音などにより航行体の乗員が警告の音声を聞き取れず、航行体が特定の区域に侵入してしまう恐れがある。そこで、特定の区域への航行体の侵入を抑制することが可能な航行体の自動運転装置を提供することを目的とする。

上記目的は、航行体の周辺環境を取得する取得部と、前記航行体の周辺環境に基づいて、１つ以上の航路を定める航路設定部と、前記１つ以上の航路のうちから、前記航行体の航路を選択する航路選択部と、前記選択された航路に基づいて前記航行体を運転する運転部と、を具備する航行体の自動運転装置によって達成することができる。

特定の区域への航行体の侵入を抑制することが可能な航行体の自動運転装置を提供できる。

図１（ａ）は実施形態に係る航行体を例示するブロック図である。図１（ｂ）は制御部を例示するブロック図である。 図２は制御部が実行する処理を例示するフローチャートである。 図３は制御部が実行する処理を例示するフローチャートである。 図４は航路を例示する図である。

図１（ａ）は実施形態に係る航行体１００を例示するブロック図である。航行体１００は、例えば海または湖などを航行する船舶である。航行体１００は、エンジン１０、プロペラ１１、操舵機１２、舵１３、操作部１４、通知部１５、センサ部１６、ＧＰＳ（Global Positioning System）モジュール１８、通信部１９、制御部２０、を備える。

エンジン１０は航行体１００の動力源である。エンジン１０はプロペラ１１に連結され、駆動力を発生させる。駆動力がプロペラ１１に伝達され、プロペラ１１が回転することで、航行体１００は航行する。

操舵機１２は舵１３に連結されており、例えば油圧などで舵１３を制御する。舵１３の舵角に応じて、航行体１００の進路が定まる。

操作部１４は、例えばハンドル、レバー、タッチパネルなどを含み、航行体１００の乗員が操作可能な機器である。乗員は操作部１４を操作することで、航行体１００のエンジン１０を制御し、プロペラ１１の回転を変化させる。乗員は操作部１４を操作することで、操舵機１２を制御し、舵１３の舵角を変化させる。すなわち、乗員は操作部１４を操作することで、航行体１００を運転する。乗員は操作部１４を操作し、制御部２０を制御する。

通知部１５は、例えばディスプレイおよびスピーカなどであり、画像または音声などで乗員に情報を通知する。

センサ部１６は複数のセンサを含む。複数のセンサとは、例えばカメラ、ソナー、加速度センサなどである。カメラは航行体１００の周囲の画像を撮像する。ソナーはパッシブソナーおよびアクティブソナーのうち一方、または両方である。ソナーは海中の音を検出し、他の航行体および浮遊物などを検出する。加速度センサは航行体１００の加速度を検出する。

ＧＰＳモジュール１８は、ＧＰＳ衛星から受信した電波により航行体１００の位置、および航行体１００の周囲の物体（例えばブイなど）の位置を検出する。ＧＰＳモジュール１８は、検出した位置情報を制御部２０に出力する。

通信部１９は航行体１００の外部との通信を行う。航行体１００の外部とは、例えば他の航行体、ブイ、地上または海上の施設などである。通信部１９は、例えば施設から天候、他の航行体の位置などの情報を受信する。

図１（ｂ）は制御部２０を例示するブロック図である。制御部２０は航行体１００を制御し、自動運転装置として機能する。制御部２０は、例えばマイクロコントローラであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２２、ＲＯＭ（Read Only Memory）２４、ＲＡＭ（Random Access Memory）２６、記憶装置２８、および入出力ポート２９を有する。ＣＰＵ２２は、互いに信号の入出力ができるように、ＲＯＭ２４、ＲＡＭ２６、記憶装置２８、および入出力ポート２９と、バス２１を介して接続されている。なお、制御部２０はコンピュータの一例である。

ＲＯＭ２４にはプログラムが格納されている。ＲＡＭ２６は、ＣＰＵ２２のワーキングメモリとして機能する。記憶装置２８は例えばフラッシュメモリなどの不揮発性の記憶装置である。

入出力ポート２９は、例えばエンジン１０、操舵機１２、通知部１５、センサ部１６、ＧＰＳモジュール１８、および通信部１９との間で各種の信号を送受信する。ＣＰＵ２２は入出力ポート２９を介して、エンジン１０、操舵機１２、通知部１５、センサ部１６、ＧＰＳモジュール１８、および通信部１９との間で信号を入出力する。

ＣＰＵ２２は、ＲＯＭ２４からプログラムを読み込み、取得部、航路設定部、航路選択部、および運転部として機能する。

ＣＰＵ２２は、センサ部１６、ＧＰＳモジュール１８、および通信部１９などから、航行体１００の周辺環境を取得する。周辺環境とは、例えば他の航行体、ブイ、天候などに関する情報、立入制限区域の情報などである。立入制限区域は、例えば海水浴場、養殖場、岩礁などの障害物の近くに設定される。

ＣＰＵ２２は、周辺環境に基づいて、航行体１００の航路を１つ以上設定する。航路は、立入制限区域を避けて定められる。ＣＰＵ２２は、設定された１つ以上の航路のうちから１つの航路を選択する。例えば、天候、海面の状況（波高など）に応じて、１つの航路が選択される。

ＣＰＵ２２は、エンジン１０を制御することで、プロペラ１１を制御する。ＣＰＵ２２は、操舵機１２を制御することで、舵１３を制御する。すなわち、ＣＰＵ２２は、航行体１００の自動運転を行う。自動運転中、ＣＰＵ２２は、選択した１つの航路にしたがって航行体１００を運転する。乗員は例えば操作部１４に含まれるボタンおよびレバーなどを操作することで、手動運転と自動運転とを切り替えることができる。

図２および図３は制御部２０が実行する処理を例示するフローチャートである。処理の開始時点では、航行体１００の乗員が手動で航行体１００を運転しているものとする。

図２に示すように、制御部２０は、例えばＧＰＳモジュール１８から航行体１００の位置の情報を取得し、例えば通信部１９などからブイの位置などを取得する。制御部２０は、位置の情報などに基づき、立入制限区域（特定の区域）の情報を取得する（ステップＳ１０）。制御部２０は、自動的にエンジン１０を制御して、航行体１００の速度を低下させる（ステップＳ１２）。制御部２０は、例えばディスプレイへの表示などで乗員に自動運転の可否を選択させる。制御部２０は、航行体１００の乗員によって自動運転が選択されたか否か判定する（ステップＳ１４）。

ステップＳ１４で否定判定（Ｎｏ）の場合、制御部２０は例えばＧＰＳモジュール１８が検知する情報などに基づいて、航行体１００と立入制限区域との間の距離を監視する（ステップＳ１６）。制御部２０は、航行体１００が立入制限区域から一定距離以上（例えば数百ｍ以上、数ｋｍ以上、数十ｋｍ以上など）離れたか否か判定する（ステップＳ１８）。肯定判定（Ｙｅｓ）の場合、制御部２０は手動運転を継続し（ステップＳ２０）、処理を終了する（図３）。ステップＳ１８で否定判定の場合、制御部２０は、乗員の操作がなくとも自動運転に変更する（ステップＳ２２）。

ステップＳ１４で肯定判定の場合も、制御部２０は自動運転に変更する。ステップＳ１４で肯定判定、またはステップＳ２２の後、制御部２０は航行体１００の航路を１つ以上設定する（図３のステップＳ２４）。１つ以上の航路のそれぞれは、立入制限区域を避け、立入制限区域から一定距離以上離れている。

制御部２０は、ステップＳ２４で演算された１つ以上の航路から、１つの航路を選択する（ステップＳ２６）。例えば、制御部２０は、センサ部１６および通信部１９から天候に関する情報、および海上の障害物の情報などを取得し、これらの情報に基づいて１つの航路を選択する。

制御部２０は、選択された１つの航路に沿って、自動運転で航行体１００を航行させる（ステップＳ２８）。制御部２０は、天候および海面の状況などに応じて、自動運転中の航行体１００の速度を制御する。制御部２０は、航行体１００が立入制限区域から一定距離以上離れたか否か判定する（ステップＳ３０）。否定判定の場合、自動運転は継続し、ステップＳ３０が繰り返される。肯定判定の場合、制御部２０は通知部１５を用いて、航行体１００が立入制限区域から一定距離以上離れたことを乗員に通知する（ステップＳ３２）。通知の方法は例えばディスプレイの表示、ランプの点灯または消灯、音声などである。制御部２０は、自動運転を停止させ、航行体１００を手動運転に復帰させる（ステップＳ３４）。ステップＳ３４の後、処理は終了する。

図４は航路を例示する図である。図４に示すように、航行体１００およびブイ３０が海上に存在する。ブイ３０の周囲には立入制限区域３２が定められている。制御部２０は例えば３つの航路Ｒ１、Ｒ２およびＲ３を設定する（図３のステップＳ２４）。制御部２０は３つの航路Ｒ１、Ｒ２およびＲ３から１つの航路を選択し、当該１つの経路を航行する（ステップＳ２６およびＳ２８）。制御部２０は、例えば航路Ｒ２を選択する。航路Ｒ２を選択することで、航行体１００は立入制限区域３２を迂回することができる。一方、立入制限区域３２付近の天候が悪い（嵐など）場合、波が高い場合などでは、制御部２０は立入制限区域３２からより遠い航路Ｒ３を選択する。

本実施形態によれば、制御部２０は、航行体１００の周辺の環境（立入制限区域３２の位置など）に基づいて、１つ以上の航路を設定する（図３のステップＳ２４）。制御部２０は、１つ以上の航路から１つの航路を選択し、１つの航路に基づいて航行体１００を運転する（ステップＳ２６およびＳ２８）。特定の区域（ここでは立入制限区域３２）への航行体１００の侵入を抑制することができる。

乗員が自動運転を選択する場合（図２のステップＳ１４で肯定判定）、制御部２０は自動運転を行う。乗員が自動運転を選択しない場合（ステップＳ１４で否定判定）であっても、航行体１００が立入制限区域３２に一定距離未満まで近づくと、制御部２０は強制的に自動運転に切り替える（ステップＳ２２）。音声などの警告に応じて乗員が回避のための航路をとってもよい。しかし、乗員が警告を認識できず、適切な航路をとれない恐れがある。本実施形態によれば、乗員の操作がなくとも、航行体１００は立入制限区域３２を回避することができる。

制御部２０は、乗員に対して自動運転への変更の可否を選択させる（ステップＳ１４）。乗員が自動運転を選択しないこともある（ステップＳ１４で否定判定）。自動運転をせずに、乗員が手動運転で立入制限区域から一定距離以上離れることも可能である（ステップＳ１８で肯定判定）。

制御部２０が設定する航路の数は１つ以上であり、例えば２つ以上でもよいし、３つ以上でもよい。天候などに応じて、制御部２０は適切な１つの航路を選択する。立入制限区域３２を避け、かつ安定した航行が可能である。

上記の例では、制御部２０は、１つの航行体１００に搭載され、当該航行体１００の航路の選択および自動運転を行うものとした。例えば制御部２０は、海上交通管制のための施設に設置されてもよい。制御部２０は、１つ以上の航行体１００の航路を設定および選択し、１つ以上の航行体１００が立入制限区域に入らないように、１つ以上の航行体１００の自動運転を行ってもよい。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ エンジン
１１ プロペラ
１２ 操舵機
１３ 舵
１４ 操作部
１５ 通知部
１６ センサ部
１８ ＧＰＳモジュール
１９ 通信部
２０ 制御部
２１ バス
２２ ＣＰＵ
２４ ＲＯＭ
２６ ＲＡＭ
２８ 記憶装置
２９ 入出力ポート
３０ ブイ
３２ 立入制限区域
１００ 航行体

Claims (1)

1. 航行体の周辺環境を取得する取得部と、
   前記航行体の周辺環境に基づいて、１つ以上の航路を定める航路設定部と、
   前記１つ以上の航路のうちから、前記航行体の航路を選択する航路選択部と、
   前記選択された航路に基づいて前記航行体を運転する運転部と、を具備する航行体の自動運転装置。
   
   

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